JP5066830B2 - セラミック多層基板 - Google Patents

Description

本発明は、セラミック多層基板に関し、更に詳しくは、耐衝撃性を高め、信頼性を向上させることができるセラミック多層基板に関する。

セラミック多層基板は、複数のセラミック層を積層してなるセラミック積層体と、セラミック積層体の内部に形成された内部導体パターンと、セラミック積層体の表面に形成された外部導体パターンと、を備えて構成されている。内部導体パターンは、セラミック層間に形成された複数の面内導体及び上下の面内導体等を接続するビアホール導体によって構成されている。また、外部導体パターンは、セラミック積層体の上下両面等の表面に形成された端子電極によって構成されている。

このようなセラミック多層基板及びその製造方法としては、例えば特許文献１に記載の多層セラミック基板及びその作製方法が知られている。この多層セラミック基板の作製方法では、低温焼成用のセラミックグリーンシートに、電気・電子部品との接続のための第１の接続端子部、外部回路との接続のための第２の接続端子部、及び第１の接続端子部と第２の接続端子部を電気的に接続する導体回路部をそれぞれ金属ペーストを用いて形成した後、複数のセラミックグリーンシートを積層し、セラミックグリーンシート及び金属ペーストを同時に低温焼成して、基板部材を作製する。

上記基板部材の導体回路部は、パンチング等の手法によりセラミックグリーンシートに形成されたビアホールやスルーホールに金属ペーストを充填し、乾燥させることによって形成する。また、第１、第２の接続端子部は、セラミックグリーンシートに金属ペーストをスクリーン印刷によって形成する。そして、これらのセラミックグリーンシートを積層し、圧着した後、セラミックグリーンシートと金属ペーストとを所定の焼成温度で同時焼成して基板部材を作製している。つまり、特許文献１に記載の多層セラミック基板の作製方法では、複数積層されたセラミックグリーンシートと金属ペーストとを同時に焼成する従来公知の技術が採用されている。

特開平０６−２７５９５６

しかしながら、特許文献１に記載の多層セラミック基板等の従来のセラミック多層基板の場合には、セラミックグリーンシートと金属ペーストは、それぞれを構成する材料が異なるため、焼成時にそれぞれ異なった収縮挙動を示すことになる。この収縮挙動差によってセラミック層と焼結金属との間に隙間ができたり、セラミック多層基板に反りやうねりを生じる。そこで、金属ペーストの収縮挙動をセラミックグリーンシートの収縮挙動に合わせて両者間の収縮挙動差を極力抑制するために、金属ペーストの金属粉末の種類や粒径、粒度分布などを調整したり、焼成時の温度管理等を厳密にコントロールしなくてはならない。しかし、このような対策を講じたとしてもセラミックグリーンシートと金属ペーストとの収縮挙動差を完全に解消することができず、セラミック多層基板を構成するセラミック層と内部導体パターンとの間の収縮挙動差に基づく隙間を生じることが多々ある。

一方、セラミック多層基板は、高密度に導体パターンを形成することができ、しかもコンデンサやインダクタ等の受動素子を基板内に内蔵させることができるため、小型で高密度配線を要求される移動体通信端末等のように携帯可能な電子機器に多用されている。ところが、これらの電子機器は、携帯されるために落下等の衝撃を免れず、落下等の衝撃に対する耐衝撃性の向上が強く要求される。

しかしながら、従来のセラミック多層基板の場合には、セラミック積層体の内部導体パターン及び端子電極のような外部導体パターンが焼結金属によって形成されているため、落下時等による衝撃がマザー基板に作用すると、その衝撃が端子電極等の外部導体パターンからセラミック積層体に直接伝播するため、セラミック積層体内の上述の収縮挙動差で生じた隙間等においてクラックを発生しやすく、信頼性を低下させることがあった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、耐衝撃性に優れ、信頼性を向上させることができるセラミック多層基板を提供することを目的としている。

本発明の請求項１に記載のセラミック多層基板は、複数のセラミック層が積層されてなるセラミック積層体と、上記セラミック積層体の一方の主面に形成された凹部と、上記凹部の内部に露出する接続用電極と、上記凹部内に充填されて上記接続用電極と導通する導電性樹脂を主体とする端子電極と、を備え、上記凹部の底面の面積が上記凹部の底面で露出する上記接続用電極の表面の面積より小さいことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載のセラミック多層基板は、請求項１に記載の発明において、上記導電性樹脂は、その表面が上記一方の主面より上記凹部の内側に位置するように上記凹部内に充填されていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３に記載のセラミック多層基板は、請求項１に記載の発明において、上記導電性樹脂は、その表面が上記一方の主面と同一面となるように上記凹部内に充填されていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項４に記載のセラミック多層基板は、請求項１に記載の発明において、上記導電性樹脂は、その表面が上記一方の主面から突出するように上記凹部内に充填されていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項５に記載のセラミック多層基板は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発明において、上記接続用電極の表面には突起部が形成されていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項６に記載のセラミック多層基板は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の発明において、上記導電性樹脂の上記凹部からの露出面にはめっき膜が形成されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、複数のセラミック層が積層されてなるセラミック積層体と、上記セラミック積層体の一方の主面に形成された凹部と、上記凹部の内部に露出する接続用電極と、上記凹部内に充填されて上記接続用電極と導通する導電性樹脂を主体とする端子電極と、を備え、上記凹部底面の面積が上記接続用電極の面積より小さいため、凹部内の導電性樹脂から接続用電極に伝わる衝撃を接続用電極全体に分散する耐衝撃性に優れ、しかも、導電性樹脂が凹部の内壁面及び接続用電極と密着してセラミック積層体内へのめっき液などの浸入を防止して信頼性を向上させることができるセラミック多層基板を提供することができる。

以下、図１〜図１４に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。

第１の実施形態
本実施形態のセラミック多層基板１０は、例えば図１の（ａ）に示すように、複数のセラミック層１１Ａが積層されてなるセラミック積層体１１と、セラミック積層体１１の内部に所定のパターンで形成された内部導体パターン１２と、セラミック積層体１１の表面に形成された外部導体パターン１３と、を備えている。そして、セラミック多層基板１０は、セラミック積層体１１の一方の主面（下面）に形成されたキャビティＣ内に半導体素子２０が実装され、セラミック積層体１１の他方の主面（上面）に第１、第２の表面実装部品３０Ａ、３０Ｂが実装されて、電子部品を構成している。そして、第１、第２の表面実装部品３０Ａ、３０Ｂは、熱硬化性樹脂からなる樹脂封止部４０によって封止されて保護されている。また、セラミック多層基板１０は、樹脂封止部４０を介してピックアップすることにより電子部品として容易に面実装できるようになっている。尚、樹脂封止部４０に代えてセラミック多層基板１０の上面側には金属製ケースが装着し、金属製ケースによって半導体素子２０及び第１、第２の表面実装部品３０Ａ、３０Ｂを外部の電磁波等から保護しても良い。

内部導体パターン１２は、図１の（ａ）に示すように、上下のセラミック層１１Ａ、１１Ａの界面に所定のパターンで形成された複数の面内導体１２Ａと、所望のセラミック層１１Ａを貫通するように所定のパターンで形成れたビアホール導体１２Ｂと、後述の第１の端子電極との接続用電極１２Ｃとから構成されている。外部導体パターン１３は、セラミック積層体１１の下面でキャビティＣの周縁部に所定のパターンで配置され且つ接続用電極１２Ｃと接続された第１の端子電極１３Ａと、キャビティＣ内部の底面に所定のパターンで形成された第２の端子電極１３Ｂと、セラミック積層体１１の上面に所定のパターンで形成された第３の端子電極１３Ｃとから構成されている。本実施形態では、後述のように第１の端子電極１３Ａの構造に特徴がある。

また、第１の端子電極１３Ａは、例えば半田ボールや導電性樹脂等を用いてセラミック多層基板１０をマザー基板５０の表面電極５０Ａに電気的に接続するために用いられる。第２の端子電極１３Ｂは、例えば半導体素子２０の端子電極（図示せず）と半田バンプと電気的に接続するために用いられる。第３の端子電極１３Ｃは、例えば半田ボール等を用いて第１、第２の表面実装部品３０Ａ、３０Ｂそれぞれの端子電極に電気的に接続するために用いられる。ここで、第１の表面実装部品３０Ａとしては、例えばシリコン半導体素子、ガリウム砒素半導体素子等の能動素子があり、第２の表面実装部品３０Ｂとしては、例えばコンデンサ、インダクタ、抵抗等の受動素子等がある。

セラミック積層体１１を形成するセラミック材料は特に制限されないが、セラミック材料としては、例えば低温焼結セラミック（ＬＴＣＣ：Low Temperature Co-fired Ceramic）材料を使用することができる。低温焼結セラミック材料とは、１０５０℃以下の温度で焼結可能であって、比抵抗の小さなＡｕ、ＡｇやＣｕ等と同時焼成が可能なセラミック材料である。低温焼結セラミック材料としては、具体的には、アルミナやジルコニア、マグネシア、フォルステライト等のセラミック粉末にホウ珪酸系ガラスを混合してなるガラス複合系ＬＴＣＣ材料、ＺｎＯ−ＭｇＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系の結晶化ガラスを用いた結晶化ガラス系ＬＴＣＣ材料、ＢａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系セラミック粉末やＡｌ_２Ｏ_３−ＣａＯ−ＳｉＯ_２−ＭｇＯ−Ｂ_２Ｏ_３系セラミック粉末等を用いた非ガラス系ＬＴＣＣ材料等が挙げられる。低温焼結セラミック材料を用いることにより、セラミック焼結体を素体とするコンデンサやインダクタ等の受動素子をセラミック積層体１１内に組み込むことができる。

また、セラミック積層体１１を形成するセラミック材料としては、低温焼結セラミックに限らず、高温焼結セラミック（ＨＴＣＣ：High Temperature Co-fired Ceramic）材料を使用することもできる。高温焼結セラミック材料としては、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライト、その他の材料にガラスなどの焼結助材を加え、１１００℃以上で焼結可能なセラミック材料がある。この場合、内部導体パターン１２及び外部導体パターン１３としては、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｗ、Ｎｉ及びこれらの合金から選択される金属を使用する。

内部導体パターン１２及び外部導体パターン１３は、いずれも導電性金属材料によって形成することができる。導電性金属材料としては、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｔ合金、Ａｇ−Ｐｄ合金、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｗ、Ｍｏ及びＡｕの少なくとも一種を主成分とする金属を用いることができる。これらの導電性金属材料のうち、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｔ合金、Ａｇ−Ｐｄ合金及びＣｕは、比抵抗が小さいため、特に高周波向けの導体パターンにおいてより好ましく用いることができる。また、セラミック積層体１１の材料として低温焼結セラミック材料を用いる場合には、ＡｇまたはＣｕ等の低抵抗で１０５０℃以下の融点をもつ金属を用いることができ、セラミック積層体１１と内部導体パターン１２及び外部導体パターン１３は１０５０℃以下の低温で同時焼成することができる。従って、内部導体パターン１２及び外部導体パターン１３は、いずれも焼結金属として形成されている。

而して、本実施形態における第１の端子電極１３Ａは、図１の（ａ）、（ｂ）に示すようにセラミック積層体１１の下面でキャビティＣを囲む周縁部に所定のパターンで配置された凹部１１Ｂ内に充填された導電性樹脂部１４と、導電性樹脂部１４の表面に形成されためっき膜１５と、を備え、めっき膜１５を介してマザー基板５０の表面電極５０Ａに接続される。第１の端子電極１３Ａが導電性樹脂部１４を主体に構成されていることにより、マザー基板５０から加わる衝撃を導電性樹脂部１４で吸収し、セラミック積層体１１への衝撃を緩和している。導電性樹脂部１４の表面は、同図の（ｂ）に拡大して示すようにセラミック積層体１１の下面と段差なく面一に形成されている。セラミック積層体１１の凹部１１Ｂの底面には、同図の（ｃ）に拡大して示すように接続用電極１２Ｃが露出し、導電性樹脂部１４は同図の（ｂ）に示すように凹部１１Ｂ内で接続用電極１２Ｃと電気的、機械的に接続されている。

導電性樹脂部１４は、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂と、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃ（カーボン）等の導電性に優れた少なくとも一種の金属粉末とを主体成分とするものが好ましい。金属粉末は、低抵抗で適度な流動性を確保する上で球形状の粉末とフレーク状の粉末との混合物が好ましい。金属粉末の平均粒径は、１〜３０μｍ程度が好ましい。金属粉末の平均粒径が１μｍ未満では金属粉末の形成が難しく高コスト化し、また、その平均粒径が３０μｍを超えると樹脂による衝撃吸収効果が阻害され、耐衝撃性が十分発揮されないことがある。金属粉末の含有量は、６０〜９５重量％が好ましい。金属粉末の含有量が６０重量％未満では抵抗値が大きくなり、その含有量が９０重量％を超えると導電性樹脂部１４としての弾性が低下する。

更に、導電性樹脂部１４の表面にはめっき膜１５が形成されている。めっき膜１５は、例えば、下地層であるＮｉ膜１５Ａと上層であるＳｎ膜またＡｕ膜１５Ｂ等の積層膜を湿式めっきによって形成することが好ましい。本実施形態では、導電性樹脂部１４の表面にめっき膜１５を形成する際に、セラミック積層体１１と凹部１１Ｂ内の接続用電極との収縮挙動差によってこれら両者間に隙間が形成されることがあっても、凹部１１Ｂ内では導電性樹脂部１４が接続用電極１２Ｃ及び凹部１１Ｂの内面に接着されているため、めっき液が凹部１１Ｂ内に侵入する隙間がない。その結果、半田付け後のリフロー時の熱でめっき液が爆ぜて溶融半田を飛散させるなどの問題を生じることがない。また、めっき膜１５によって半田に対する濡れ性が高まり、第１の端子電極１３Ａとマザー基板５０の表面電極５０Ａとの電気的な接続性を高めることができる。また、第２、第３の端子電極１３Ａ、１３Ｂにも第１の端子電極１３Ａと同一のめっき膜が形成されている。

ここで、導電性樹脂部１４と凹部１１Ｂの関係について図２を参照しながら説明する。導電性樹脂部１４の厚みｈは、特に制限されないが、その材質や凹部１１Ｂの大きさ等に依存するものであり、例えば、１．５ｍの高さからの落下に対する衝撃を吸収するためには少なくとも１０μｍ以上あることが好ましい。凹部１１Ｂの深さＨは、凹部１１Ｂ内の導電性樹脂部１４の厚みｈにもよるが、少なくとも導電性樹脂部１４の金属粉末の平均粒径を超える寸法であれば、衝撃を吸収する効果が認められる。また、導電性樹脂部１４の表面の深さａは、マザー基板５０の表面電極５０Ａに形成される接合材料（例えば、クリーム半田等）の厚みより浅くする必要がある。接合材料の厚みより深いと、第１の端子電極１３Ａと表面電極５０Ａとを電気的に接続することができない。その深さａとしては、例えば少なくとも１００μｍ以上あることが好ましい。また、凹部１１Ｂの大きさＷは、接続用電極１２Ｃより大きいことが好ましい。これによって導電性樹脂部１４が接続用電極１２Ｃ及び接続用電極１２Ｃとセラミック積層体１１との境界部を覆って、接続用電極１２Ｃとセラミック積層体１１との隙間を遮断し、めっき液の隙間への侵入を防止することができる。以上の関係は、導電性樹脂部１４が凹部１１Ｂ内に形成される場合のものである。導電性樹脂部１４は、後述のように凹部１１Ｂにおいてセラミック積層体１１の下面から突出して形成されたものであっても良い。

また、図１に示すセラミック多層基板１０の場合には、セラミック積層体１１の凹部１１Ｂの底面の面積が接続用電極１２Ｃと実質的に同一の面積として形成されているが、図３の（ａ）に示すように凹部１１Ｂの底面の面積が接続用電極１２Ｃの面積よりも大きくても良く、また、逆に同図の（ｂ）に示すように凹部１１Ｂの底面の面積が接続用電極１２Ｃの面積よりも小さくても良い。前者の場合には、導電性樹脂部１４が接続用電極１２Ｃ及び接続用電極１２Ｃとセラミック積層体１１との境界部の双方を覆って形成され、境界部からのめっき液等の侵入をより確実に防止することができる。後者の場合には、導電性樹脂部１４が接続用電極１２Ｃ内で形成されているため、導電性樹脂部１４が接続用電極１２Ｃと密着し、接続用電極１２Ｃとセラミック積層体１１の境界部へのめっき液等の侵入を阻止することができる。

本実施形態では図４の（ａ）に示すように、セラミック積層体１１の下面にキャビティＣを囲んで形成された端子電極が全て第１の端子電極１３Ａによって形成されている。しかし、同図の（ｂ）に示すように第１の端子電極１３Ａはセラミック積層体１１の下面の四隅にだけ配置され、他には導電性樹脂部をもたない端子電極（図４では白抜きの四角で示してある）を配置しても良い。マザー基板５０からの衝撃はセラミック多層基板１０の四隅に集中しやすいため、四隅にだけ第１の端子電極１３Ａを配置することで衝撃を効果的に吸収するようにしてある。また、同図の（ｃ）に示すように第１の端子電極１３Ａはセラミック積層体１１の下面の外側に配置し、内側には導電性樹脂部をもたない端子電極を配置しても良い。この場合には四隅にかかる集中応力を他の第１の端子電極１３Ａに分散できるため、実使用時の製品寿命が延びる。この観点からすれば、本実施形態のセラミック多層基板１０が衝撃による集中応力を全ての第１の端子電極１３Ａに分散できるため最も寿命が長くなる。尚、導電性樹脂部をもたない端子電極は、従来と同様にセラミック積層体１１の下面に露出した焼結金属によって形成され、その表面にはめっき膜が施されたものである。

次いで、本発明のセラミック多層基板の製造方法の一実施形態について図４をも参照しながら説明する。

まず、低温焼結セラミック粉末として例えばアルミナ粉末及びホウ珪酸ガラスからなる混合粉末を調製する。この混合粉末を有機ビヒクル中に分散させてスラリーを調製し、これをキャスティング法によってＰＥＴ等の樹脂フィルム上に塗布し、厚み１０〜２００μｍ程度の第１、第２のセラミックグリーンシートを含めて所定枚数のセラミックグリーンシートを作製する。次いで、例えばレーザ光や金型を用いて所定のセラミックグリーンシートに直径０．１ｍｍ程度のビアホールを所定のパターンで形成する。

その後、図５の（ａ）に示すよう、第１のセラミックグリーンシート１１１Ａ_１以外の、第２のセラミックグリーンシート１１１Ａ_２を含む所定のセラミックグリーンシート１１１Ａ_３のビアホール内に導電性ペーストを充填してビアホール導体部１１２Ｂを形成する。導電性ペーストとしては、例えばＡｇまたはＣｕを主成分とする金属粉末、樹脂、有機溶剤を混練して調整されたものを用いる。その後同図の（ａ）に示すように、例えばスクリーン印刷法によって第２のセラミックグリーンシート１１１Ａ_２に所定のパターンで導電性ペーストを印刷し、乾燥して接続用電極部１１２Ｃを形成すると共に他の複数枚のセラミックグリーンシート１１１Ａ_３にそれぞれ所定のパターンで導電性ペーストを印刷、乾燥して面内導体部１１２Ａ及び第２、第３の端子電極部１１３Ｂ、１１３Ｃを形成する。次いで、例えばレーザ光や金型を用いて第１のセラミックグリーンシート１１１Ａ_１に、所定の大きさのキャビティＣ用の開口部Ｃ’を開けると共に導電性樹脂を充填するための凹部１１Ｂとなる開口部１１１Ｂを開ける。また、第２のセラミックグリーンシート１１１Ａ_２とその他の所定のセラミックグリーンシート１１１Ａ_３に所定の大きさのキャビティＣ用の開口部Ｃ’を開ける。

次いで、第１のセラミックグリーンシート１１１Ａ_１上に、第２のセラミックグリーンシート１１１Ａ_２及び他のセラミックグリーンシート１１１Ａ_３をそれぞれ所定枚数積層する。この際、第１のセラミックグリーンシート１１１Ａ_１のキャビティ用開口部Ｃ’と第２のセラミックグリーンシート１１１Ａ_２のキャビティ用の開口部Ｃ’との位置を合わせる。これによって第１のセラミックグリーンシート１１１Ａ_１の開口部１１１Ｂと第２のセラミックグリーンシート１１１Ａ_２の接続用電極部１１２Ｃとの位置合わせも同時に行われる。そして、他のセラミックグリーンシートの１１１Ａ_３のキャビティ用の開口部Ｃ’を第１、第２のセラミックグリーンシート１１１Ａ_１、１１１Ａ_２の開口部Ｃ’に位置合わせした後、更に他の複数枚のセラミックグリーンシート１１１Ａ_３を積層する。その後、この積層体を４０〜１００℃の温度、１０〜１５０ＭＰａの圧力で等方圧プレスにより圧着して、図５の（ｂ）に示す未焼成の基体１１１を得る。

然る後、未焼成の基体１１１を所定温度で焼成して、図５の（ｃ）に示す基体１１を得る。導電性ペーストの金属粉末がＡｇ系の場合には例えば空気中８５０℃前後の温度で焼成し、その金属粉末がＣｕ系の場合には例えばＮ_２ガス中９５０℃前後の温度で焼成して、セラミック多層基板１０の基体１１を得る。

更に、図５の（ｃ）に示すように、基体１１のキャビティＣ及び凹部１１Ｂを上向きにした後、ペースト状の導電性樹脂１１４を滴下して凹部１１Ｂ内に導電性樹脂１１４を充填する。その後、導電性樹脂１１４を１５０〜２００℃程度で熱処理し、導電性樹脂１１４の熱硬化性樹脂を硬化させて、凹部１１Ｂ内に導電性樹脂部１４を形成した後、導電性樹脂部１４の表面にめっき膜１５を施して第１の端子電極１３Ａを形成する。この際、第１の端子電極１３Ａと同時に第２、第３の端子電極１３Ｂ、１３Ｃにもめっき膜（図示せず）を形成することができる。これにより、図１の（ａ）に示すセラミック多層基板１０を得ることができる。

また、未焼成の基体を焼成する時には、焼成前後で平面方向の収縮がなく面方向の寸法が実質的に変化しない無収縮工法を用いることもできる。この場合には、例えば、未焼成の基体の上下両面に拘束層を配置し、４０〜１００℃の温度、１０〜１５０ＭＰａの圧力で圧着して圧着体を得た後、所定の温度で焼成して、基体を得る。その後、基体から拘束層を除去し、基体の下面に形成された凹部内に導電性樹脂を充填し、導電性樹脂部を形成する。拘束層としては、セラミックグリーンシートの焼結温度では焼結しない難焼結性粉末として例えばＡｌ_２Ｏ_３を主成分として含み、有機バインダを副成分として含むスラリーから同図に示すようにシート状に形成されたものを用いる。その他は、上述の場合と同様にしてセラミック多層基板を得ることができる。

上述のようにしてセラミック多層基板１０を作製した後、キャビティＣの底面に半導体素子２０を、半田バンプを介してキャビティＣ内の水平面に形成された第２の端子電極１３Ｂに接続する。また、セラミック多層基板１０の上面には第１、第２の表面実装部品３０Ａ、３０Ｂそれぞれの端子電極（図示せず）を、半田ボールまたは導電性樹脂を用いて第３の端子電極１３Ｃに接続する。更に、熱硬化性樹脂を用いて、第１、第２の表面実装部品３０Ａ、３０Ｂを樹脂封止して、樹脂封止部４０を形成することで、図１の（ａ）に示す電子部品を得ることができる。

以上説明したように本実施形態によれば、セラミック多層基板１０をマザー基板５０に接続する第１の端子電極１３Ａがセラミック積層体１１の下面の凹部１１Ｂ内に充填された導電性樹脂部１４を主体に形成されているため、セラミック多層基板１０が実装されたマザー基板５０が落下するなどして、マザー基板５０に衝撃力が作用しても、マザー基板５０からの衝撃力を導電性樹脂部１４によって吸収し、セラミック積層体１１への衝撃力を緩和することができる。その結果、セラミック多層基板１０におけるセラミック積層体１１と内部導体パターン１２及び外部導体パターン１３との収縮挙動差に起因する隙間等におけるクラックの発生を防止することができ、セラミック多層基板１０としての信頼性を向上させることができる。しかも、凹部１１Ｂ内の接続用電極１２Ｃが導電性樹脂部１４によって封止されているため、接続用電極１２Ｃとセラミック積層体１１との間に隙間があっても、この隙間へのめっき液や洗浄液の侵入を防止することができ、リフロー時の熱で半田を爆ぜることがなく、機械的強度及び接続信頼性を向上させることができる。

また、導電性樹脂部１４が凹部１１Ｂ内に形成されて、凹部１１Ｂの内周面及び接続用電極１２Ｃの表面の複数方向の面と接合しているため、マザー基板５０から衝撃を受けても、また、あらゆる方向から作用する応力に強くなって機械的強度が向上し、衝撃による損傷を防止することができる。しかも導電性樹脂部１４がセラミック積層体１１の下面から突出していないため、導電性樹脂部１４を厚くしてもセラミック多層基板１０の低背化を実現することができる。更に、凹部１１Ｂ内に導電性樹脂１１４を充填するため、導電性樹脂１１４が周囲へ濡れ広がることがなく、第１の端子電極１３Ａを狭ピッチ化することができ、セラミック多層基板１０の小型化を促進することができる。また、導電性樹脂部１４の表面にめっき膜１５が形成されているため、第１の端子電極１３Ａとマザー基板５０の表面電極５０Ａとを電気的に確実に接続することができる。

また、本実施形態によれば、導電性樹脂１４は、その表面がセラミック積層体１１の下面より凹部１１Ｂの内側に位置するように凹部１１Ｂ内に充填されている場合には、マザー基板５０への実装高さを低くすることができる。また、導電性樹脂１４は、その表面がセラミック積層体１１の下面と同一面となるように凹部１１Ｂ内に充填されている場合には、セラミック積層体１１の下面に導電性樹脂部のない端子電極が混在している場合でもめっき膜１５の下面からの高さを揃えることができ、マザー基板５０への実装が安定させることができる。

以上のことから、セラミック多層基板１０が半導体素子等の種々の実装部品を搭載して高機能化及び大型化した場合でも、導電性樹脂部１４を備えた第１の端子電極１３Ａを設けるだけでセラミック多層基板１０を補強することなく、マザー基板５０の電子部品として実装することができる。しかも第１の端子電極１３Ａがマザー基板５０の表面形態に弾力的に追随するため、マザー基板５０におけるレイアウトの自由度が向上し、電子部品としてマザー基板５０の所望の場所へ実装することができ、延いては電子機器の小型化、高機能化を容易に実現することができる。

次いで、他の実施形態について、第１の実施形態と同一または相当部分には同一符号を附して説明する。

第２の実施形態
本実施形態のセラミック多層基板１０Ａは、例えば図６に示すように、第１の実施形態における接続用電極１２Ｃの表面に突起部を設けた以外は図３の（ｂ）に示すセラミック多層基板１０に準じて構成さている。

本実施形態では、図６に示すようにセラミック積層体１１の凹部１１Ｂ内で露出する接続用電極１２Ｃには、その表面から第１の端子電極１３Ａの導電性樹脂部１４内へ突出する複数の突起部１２Ｄが形成されている。突起部１２Ｄの突出量は、特に制限されないが、導電性樹脂部１４の金属粉末の平均粒径よりも大きいことが好ましく、例えば１０μｍ以上あることが好ましい。複数の突起部１２Ｄが凹部１１Ｂ内の導電性樹脂部１４内に突出することにより、導電性樹脂部１４と接続用電極１２Ｃとの接触面積が第１の実施形態の場合より増加して、導電性樹脂部１４と接続用電極１２Ｃとの接合強度が向上し、耐衝撃性が向上する。また、このように接触面積が増加することにより、導電性樹脂部１４の金属粉末が接続用電極１２Ｃと数多く接触して両者１２、１２Ｃ間の導通性を向上して抵抗が小さくなる。その他、本実施形態においても第１の実施形態と同様の作用効果を期することができる。

第３の実施形態
本実施形態のセラミック多層基板１０Ｂは、図７に示すように第１の端子電極１３Ａの導電性樹脂部１４が凹部１１Ｂ内からセラミック積層体１１の下面よりも突出して形成されている以外は図３の（ｂ）に示すセラミック多層基板１０に準じて構成されている。そして、導電性樹脂部１４のセラミック積層体１１から突出した部分の全表面にはめっき膜１５が形成されている。

本実施形態では第１の端子電極１３Ａの導電性樹脂部１４がセラミック積層体１１の下面より突出しているため、落下時等の衝撃が加わると、上下方向のみならず図６に矢印で示すような横方向に対しても容易に変形することができ、あらゆる方向からの衝撃を効果的に吸収することができ、耐衝撃性が更に向上する。その他、本実施形態においても第１の実施形態と同様の作用効果を期することができる。

第４の実施形態
本実施形態のセラミック多層基板１０Ｃは、図８に示すようにビアホール導体１２Ｂの下端面が接続用電極として利用されている以外は第１の実施形態のセラミック多層基板１０に準じて構成されている。この場合には、ビアホール導体１２Ｂを接続用電極として利用するため、その水平方向の断面が５０μｍ以上の径に形成されていることが好ましい。断面の径が５０μｍ未満になると導電性樹脂部１４の金属粉末との接触が少なく、抵抗値が大きくなるため好ましくない。また、導電性樹脂部１４の厚みは５μｍ以上あることが好ましい。換言すれば、セラミック積層体１１の下面に引き出されるビアホール導体１２Ｂが５０μｍ以上あれば、接続用電極を設けなくても良いことになる。

第１〜第４の実施形態では、セラミック積層体１１の凹部１１Ｂ内に充填した導電性樹脂をそのまま硬化させて導電性樹脂部１４を形成している。しかしながら、導電性樹脂を充填したまま硬化させた場合には、その表面が必ずしも平滑になっているとは限らない。また、複数の導電性樹脂間の表面が同一高さに揃っているとも限らない。そこで、第５の実施形態では導電性樹脂部１４の表面を平滑に調整することができ、また、複数の導電性樹脂部１４の表面を同一高さに調整することができるセラミック多層基板の製造方法について説明する。

第５の実施形態
本実施形態のセラミック多層基板の製造方法では、例えば図９に示すようにセラミック積層体１１の凹部１１Ｂ内から凸状に突出している複数の第１の端子電極１３Ａの導電性樹脂部１４の表面をそれぞれ平滑にすると共にそれぞれの表面を同一の高さに揃えることができる製造方法である。本実施形態ではセラミック積層体１１の凹部１１Ｂ内に導電性樹脂を充填するまでの工程は、第３の実施形態に準じて行われる。

本実施形態では、図９の（ａ）に示すように凹部１１Ｂに充填された導電性樹脂１１４を例えばオーブン内で熱処理する際に、導電性樹脂１１４が完全に硬化する前にオーブンからセラミック積層体１１を取り出す。導電性樹脂１１４の硬化度は一概に規定できないが、その表面を指で押して指紋が残る程度の硬さが好ましい。この状態の導電性樹脂を以下では半硬化状態と称する。導電性樹脂が紫外線硬化樹脂を含む場合には、紫外線照射により熱硬化処理と同程度まで導電性樹脂を硬化させる。その後、同図の（ａ）に示すようにセラミック積層体１１の導電性樹脂１１４の上方に、片面に平滑面を有する平滑部材２００を平滑面が下向きになるように配置する。

平滑部材２００は、例えば重さが５〜１０ｇで、平滑面の表面粗さが３μｍ以下（セラミック積層体１１の表面粗さ以下であることが好ましい）の平滑性を有し、全体の反りが１０μｍ以下のガラス板が好ましい。そして、ガラス板の平滑面にはフッ素等による離型処理が施されていることが好ましい。

更に、図９の（ｂ）に示すように平滑部材２００をセラミック積層体１１の半硬化状態の導電性樹脂１１４上に載置し、平滑部材２００の平滑面を複数箇所の導電性樹脂１１４の表面に接触させた状態で導電性樹脂１１４の熱処理を行うと、平滑部材２００の重みで各導電性樹脂１１４がやや圧縮されてそれぞれの表面が平滑部材２００の平滑面に倣って同時に平滑化すると共にそれぞれの表面が同一の高さに揃って、導電性樹脂１１４が完全に熱硬化して導電性樹脂部１４として形成される。導電性樹脂１１４が硬化する時に、平滑部材２００に所定の押圧力を付与することにより、導電性樹脂１１４の表面をより確実に平滑化することができる。押圧力としては、例えば１〜５ｇ／ｃｍ^２の範囲が好ましい。平滑部材２００による平滑化処理と並行して導電性樹脂１１４を完全に硬化させた後、同図の（ｃ）に示すように平滑部材２００を除去すると、表面が平滑で同一の高さに揃った導電性樹脂部１４が形成される。

引き続き、第１の実施形態と同様に、導電性樹脂部１４に表面にめっき処理を施して第１の端子電極を形成した後、セラミック積層体１１のキャビティＣ内に半導体素子を実装すると共にその反対側の面に第１、第２の表面実装部品を実装し、更に、第１、第２の表面実装部品を樹脂封止することによって第１の接続端子の一部が突出したセラミック多層基板を得ることができる。

本実施形態によれば、第１の端子電極１３Ａの表面が平滑でしかもその表面が同一高さであるため、導通性等の電気的特性を確認する際に、テストピンとの接触不良が起こりにくく、電気的特性の誤判断を改善することができる。また、例えば図１０に示すように本実施形態のセラミック多層基板１０Ｄを製品として出荷する時には、セラミック多層基板１０Ｄをテープ３００に所定間隔おきに多数配列して形成された凹陥部３００Ａに固定してユーザーに出荷する。この際、セラミック多層基板１０Ｄの第１の端子電極の表面が同一高さに揃っているため、セラミック多層基板１０Ｄをテープ３００の凹陥部３００Ａ内で水平に配置することができる。そのため、ユーザーでは、セラミック多層基板１０Ｄをマザー基板に実装する際に、マウンターによりセラミック多層基板１０Ｄを確実にピックアップすることができる。

更に、第１の端子電極の表面が平滑で同一高さになっているため、マザー基板の表面電極との接続信頼性が向上する。また、マザー基板と半田等の接続材料の厚みが均一になるため、実装後のセラミック多層基板１０Ｄに傾きかがなく実装高さを低くすることができ、更に落下等による衝撃による応力が複数の第１の端子電極に均等にかかり、耐衝撃性が向上する。

第５の実施形態の変形例
この変形例では平滑部材２０１として、例えば図１１、図１２に示すようにセラミック積層体１１の凹部１１Ｂに対応する凹部２０１Ａが片面に形成されたガラス板を用いること以外は、第５の実施形態の場合と同一要領で導電性樹脂部を形成する。この平滑部材２０１は、各図に示すように、セラミック積層体１１の凹部１１Ｂから突出する導電性樹脂１１４に対応する凹部２０１Ａが形成され、凹部２０１Ａの底面が平滑面として形成されていると共に平滑面が同一深さに形成されている。そして、凹部２０１Ａの平滑面及び内周面には離型処理が施されている。凹部２０１Ａは導電性樹脂１１４の突出高さよりも浅く、導電性樹脂１１４の凸部と嵌合するようにやや広く形成されている。

この平滑部材２０１の凹部２０１Ａを下向きにして、図１２の（ａ）に示すようにセラミック積層体１１の導電性樹脂１１４側の上方に平滑部材２０１を配置する。この際、平滑部材２０１の凹部２０１Ａと半硬化状態の導電性樹脂１１４との位置合わせを行っておく。次いで、同図の（ｂ）に示すように平滑部材２０１をセラミック積層体１１の半硬化状態の導電性樹脂１１４上に載置して熱処理すると、平滑部材２０１の凹部２０１Ａが複数箇所の導電性樹脂１１４のセラミック積層体１１からの凸部と嵌合した状態で平滑部材２０１の重みにより各導電性樹脂１１４がやや圧縮されてそれぞれの表面が凹部２０１Ａの平滑面に倣って同時に平滑化すると共にそれぞれの導電性樹脂１１４の表面が同一高さになる。その後、同図の（ｃ）に示すように平滑部材２０１を除去すると、表面が平滑で同一の高さに揃って完全に硬化した複数の導電性樹脂部１４が形成される。尚、平滑部材２０１の凹部２０１Ａ内に予め半硬化状態の導電性樹脂を充填しておき、セラミック積層体１１の凹部１１Ｂ内にセラミック表面と面一になるように充填された半硬化状態の導電性樹脂に継ぎ足して突出する導電性樹脂部を形成しても良い。この変形例においても第５の実施形態と同様の作用効果を期することができる。

また、図１１、図１２に示す平滑部材２０１に代えて図１３に示すように凸部２０２Ａを有する平滑部材２０２を用いて、導電性樹脂部１４の表面がセラミック積層体１１の凹部１１Ｂの内側に位置する第１の端子電極を形成することができる。この平滑部材２０２は、図１４の（ａ）、（ｂ）に示すように、セラミック積層体１１の凹部１１Ｂに対応する凸部２０２Ａが形成され、凸部２０２Ａの上面が平滑面として形成されていると共に平滑面が同一高さに形成されている。そして、凸部２０２Ａの平滑面及び外周面には離型処理が施されている。凸部２０２Ａは、導電性樹脂１１４の深さより高く形成されている。

この平滑部材２０２の凸部２０２Ａを下向きにして、図１３の（ａ）に示すようにセラミック積層体１１の導電性樹脂１１４側の上方に平滑部材２０２を配置する。この際、平滑部材２０２の凸部２０２Ａと半硬化状態の導電性樹脂１１４との位置合わせを行っておく。次いで、同図の（ｂ）に示すように平滑部材２０２をセラミック積層体１１の半硬化状態の導電性樹脂１１４上に載置して熱処理すると、平滑部材２０２の凸部２０２Ａが複数箇所の凹部１１Ｂと嵌合した状態で平滑部材２０２の重みで導電性樹脂１１４がやや圧縮されて表面が凸部２０２Ａの平滑面に倣って同時に平滑化すると共にそれぞれの表面が同一の高さになる。その後、同図の（ｃ）に示すように平滑部材２０２を除去すると、表面が平滑で同一高さに揃って完全に硬化した複数の導電性樹脂部１４が形成される。この変形例においても第５の実施形態と同様の作用効果を期することができる。

本発明は、上記各実施形態に何等制限されるものではない。例えば、図１４に示すようにセラミック積層体１１の下面まで引き出されたビアホール導体１２Ｂの下面に凹部を設け、この凹部内に導電性樹脂部１４を形成しても良い。また、必要に応じて一つのセラミック多層基板１０の下面に上記各実施形態における複数種の第１の端子電極１３Ａを混在させても良い。更に、上記各実施形態ではキャビティ付きのセラミック多層基板を例に挙げて説明したが、キャビティのないセラミック多層基板についても本発明を適用することができる。また、上記各実施形態ではキャビティ内の半導体素子が露出している場合について説明したが、キャビティ内の半導体素子を熱伝導性に優れた樹脂等によって封止し、半導体素子からの放熱性を高めたものについても本発明を適用することができる。

本発明は、例えば移動体通信端末等の携帯用の電子機器に用いられるセラミック多層基板及びその製造方法に対して広く利用することができる。

（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明のセラミック多層基板の一実施形態を示す図で、（ａ）は全体の断面図、（ｂ）は（ａ）の要部を拡大して示す断面図、（ｃ）は（ａ）の凹部内に導電性樹脂を充填する前に状態を示す断面図である。 図１に示すセラミック多層基板の第１の端子電極と接続用電極の関係を説明するための断面図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ第１の端子電極の変形例の要部を拡大して示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ第１の端子電極のレイアウトを示す平面図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図１に示すセラミック多層基板の製造工程の要部を工程順に示す断面図である。 本発明のセラミック多層基板の更に他の実施形態の要部を拡大して示す断面図である。 本発明のセラミック多層基板の更に他の実施形態の要部を拡大して示す断面図である。 本発明のセラミック多層基板の更に他の実施形態の要部を拡大して示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明のセラミック多層基板の製造方法の他の実施形態の製造工程の要部を工程順に示す断面図である。 図９に示す製造方法で製造されたセラミック多層基板を製品としてテープ上に配置した状態の一部を示す斜視図である。 本発明のセラミック多層基板の製造方法の更に他の実施形態に用いられる平滑部材を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図１１に示す平滑部材を用い製造工程の要部を工程順に示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明のセラミック多層基板の製造方法の他の実施形態の製造工程の要部を工程順に示す断面図である。 本発明のセラミック多層基板の他の実施形態の要部を拡大して示す断面図である。

符号の説明

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ セラミック多層基板
１１ セラミック積層体
１１Ａ セラミック層
１１Ｂ 凹部
１２ 内部導体パターン
１２Ｂ ビアホール導体
１２Ｃ 接続用電極
１２Ｄ 突起部
１３ 外部導体パターン
１３Ａ 第１の端子電極（端子電極）
１４ 導電性樹脂部
１５ めっき膜
１１１ 未焼成の基体
１１１Ａ_１ 第１のセラミックグリーンシート
１１１Ａ_２ 第２のセラミックグリーンシート
１１１Ａ_３ 他のセラミックグリーンシート
１１１Ｂ 開口部
１１４ 導電性樹脂
２００、２０１、２０２ 平滑部材
２０１Ａ 凹部
２０２Ａ 凸部

Claims (6)

1. 複数のセラミック層が積層されてなるセラミック積層体と、上記セラミック積層体の一方の主面に形成された凹部と、上記凹部の内部に露出する接続用電極と、上記凹部内に充填されて上記接続用電極と導通する導電性樹脂を主体とする端子電極と、を備え、上記凹部の底面の面積が上記凹部の底面で露出する上記接続用電極の表面の面積より小さいことを特徴とするセラミック多層基板。
2. 上記導電性樹脂は、その表面が上記一方の主面より上記凹部の内側に位置するように上記凹部内に充填されていることを特徴とする請求項１に記載のセラミック多層基板。
3. 上記導電性樹脂は、その表面が上記一方の主面と同一面となるように上記凹部内に充填されていることを特徴とする請求項１に記載のセラミック多層基板。
4. 上記導電性樹脂は、その表面が上記一方の主面から突出するように上記凹部内に充填されていることを特徴とする請求項１に記載のセラミック多層基板。
5. 上記接続用電極の表面には突起部が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のセラミック多層基板。
6. 上記導電性樹脂の上記凹部からの露出面にはめっき膜が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のセラミック多層基板。

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