JP5090185B2

JP5090185B2 - セラミック多層基板の製造方法

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Publication number: JP5090185B2
Application number: JP2007556187A
Authority: JP
Inventors: 明義川村; 孝之築澤; 哲也池田; 修近川
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2006-08-07
Filing date: 2007-06-06
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2027-06-06
Also published as: JPWO2008018227A1; KR20080037041A; EP2051570B1; US7833370B2; DE602007011286D1; CN101347058A; KR101011196B1; CN101347058B; WO2008018227A1; EP2051570A4; US20080142147A1; ATE492147T1; EP2051570A1

Description

本発明はセラミック多層基板の製造方法に関し、詳しくは、複数のセラミック層が積層されたセラミック多層基板の製造方法に関する。

複数のセラミック層が積層されたセラミック多層基板は、複数個分のセラミック多層基板となる部分を含む集合基板の状態で同時に焼成し、焼成後に１個ずつのセラミック多層基板に分割することにより、効率よく製造することができる。

例えば特許文献１には、分割線を施した生セラミックシートを転写積層して積層体を形成し、積層体を熱処理した後に、分割線にＣＯ_２レーザーを照射するなどして分割溝を形成し、分割することにより、多数の基板を得ることが開示されている。

また、特許文献２には、予め生セラミックシートの圧着体の表裏面の両方あるいは片方に分割溝を形成しておき、熱処理後に基板を撓ませることにより分割溝から亀裂を進行させて分割し、多数の基板を得ることが開示されている。

また、特許文献３には、部分的に押圧して凹部を形成したセラミックグリーンシートを積層することにより、内部に空洞部を有するセラミック基板を形成することが開示されている。

また、特許文献４には、積層型電子部品の外形に対応する形状に形成されたセラミックグリーンシートを積層するとともに、切り代に相当する位置に消失材料を積層し、焼成後に消失材料を消失させて、個々の積層型電子部品を分離することが開示されている。
実開平４−３８０７１号公報特開平５−７５２６２号公報特開２００１−３３２８５７号公報特開２００５−３１１２２５号公報

しかし、特許文献１の方法では、大掛かり、かつ高価なＣＯ_２レーザー照射装置が必要となる。また、レーザー照射には長時間を要し、切断加工中に熱ひずみによって基板が破損する場合や、レーザーによる熱で切断面付近が変形・変質する場合がある。

また、特許文献２の方法では、分割溝を形成した後の圧着体は、搬送時に、分割溝から変形したり破損するなどの不具合が発生することがある。また、熱処理後の基板を撓ませたときに、分割溝から外れた意図しない位置で割れて、不良品が発生することがある。分割溝に沿って分割できた場合でも、切断面が不規則な形状となり、規格から外れる場合がある。

また、特許文献３の方法では、セラミックグリーンシートの厚みの不均一や押圧力の不均一によって、空洞がつぶれたり変形したりするので、精度よく空洞を形成することが困難である。

また、特許文献４の方法では、積層型電子部品の外形に対応する形状に消失材料が充填されたセラミックグリーンシートを準備する必要があり、製造工程が複雑になる。また、焼成後、個々の部品に分離されてしまうので、たとえば表面実装部品の搭載工程を実施する際には、個々の部品を整列しなおす必要がある。

本発明は、かかる実情に鑑み、正確にかつ容易にセラミック多層基板を製造することができる、セラミック多層基板の製造方法及びセラミック多層基板の集合基板を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成したセラミック多層基板の製造方法を提供する。

セラミック多層基板の製造方法は、（１）複数の未焼成のセラミック基材層を積層してなる未焼成セラミック積層体の主面に、未焼成の前記セラミック基材層の平面方向の焼成収縮を抑制するための収縮抑制用層が設けられている複合積層体を形成する第１の工程であって、積層される少なくとも一つの未焼成の前記セラミック基材層に、セラミック多層基板を取り出す際の境界線となるブレイクラインに沿って、焼成時に消失し得るブレイク用パターンを形成しておく第１の工程と、（２）前記複合積層体の前記未焼成セラミック積層体を焼成して、未焼成の前記セラミック基材層を焼結させる第２の工程であって、前記ブレイク用パターンが消失して、前記未焼成セラミック積層体の焼成により形成された焼結済みセラミック積層体の内部に空隙が形成される第２の工程と、（３）前記焼結済みセラミック積層体をブレイクして、前記焼結済みセラミック積層体に、前記空隙を通る切断面を形成して、１個又は２個以上のセラミック多層基板を取り出す第３の工程とを備える。

上記方法によれば、セラミック基材層を積層するときに押圧しても、ブレイク用パターンの位置や形状は乱れないため、焼結済みセラミック積層体の内部に、ブレイクラインに沿って、精度よく空隙を形成することができる。また、焼成後は、空隙に沿って焼結済みセラミック積層体を容易にブレイクすることができる。

さらに、未焼成の前記セラミック基材層の主面に、未焼成の前記セラミック基材層の平面方向の焼成収縮を抑制するための収縮抑制用層が設けられている。

この場合、セラミック基材層は、平面方向の焼成収縮が抑制され、厚み方向の収縮量が大きくなる。そのため、焼結済みセラミック積層体の内部に形成される空隙の積層方向の間隔を短くし、セラミック多層基板の取り出しを容易にすることができる。また、空隙の形成にともなう焼成歪みの発生を抑制することができる。

好ましくは、前記第２の工程において、前記セラミック基材層の積層方向に延在する亀裂が発生し、前記空隙がつながった状態となる。この場合、空隙がつながっているので、第３の工程において容易に分割することができる上、あらぬ方向に分割されることがない。

好ましくは、前記収縮抑制用層は、前記第２の工程の焼成の際には実質的に焼結しないセラミックからなる収縮抑制用層である。すなわち、金属粉末等を収縮抑制層として利用することもできるが、セラミック基材層に対する収縮抑制力はセラミック粉末が好適である。

なお、例えば、セラミック基材層の間に、セラミック基材層に比べて十分に薄い収縮抑制用層を挟んだ未焼成セラミック積層体を形成し、収縮抑制用層によってセラミック基材層の平面方向の焼成収縮を抑制しながら、未焼成セラミック積層体を焼成してもよい。この場合、セラミック基材層のガラス成分等が収縮抑制層に浸透し、収縮抑制層はこのガラス成分等によって緻密になり、その結果、セラミック多層基板は、収縮抑制用層を含む。

他方、前記収縮抑制用層は、前記未焼成セラミック積層体の少なくとも一方主面に設けられていてもよい。この場合、焼成の後に前記収縮抑制用層を除去することによって、前記セラミック多層基板が取り出される。

すなわち、主面に設けられた収縮抑制層の作用により、セラミック積層体の平面方向の焼成収縮を抑制することができる。この場合、収縮抑制層はセラミック基材層に対して十分に厚くてよく、焼成後のポーラスな収縮抑制層を除去することによって、セラミック多層基板が収縮抑制用層を含まないようにすることができる。

好ましくは、前記ブレイク用パターンは、前記焼成時に消失し得る樹脂を主成分とした樹脂パターンである。

樹脂は、分子量等によって消失挙動が異なるため、セラミック基材層中のバインダー樹脂の飛散消失に対応して、適宜な材料を選択することができる。また、燃え残ったり、デラミネーションが生じたりしないようにすることができる。

好ましくは、前記ブレイク用パターンは、前記第２の工程において温度が前記セラミック層の焼成最高温度付近に達した後に消失し得る材料粉末を含むペーストである。

この場合、第２の工程において、ブレイク用パターンは、温度がセラミック層の焼成最高温度付近に達するまで消失しないので、ブレイク用パターンの消失により形成された空隙は、焼成温度がまだ低い段階で空隙が形成された場合と比べると、空隙形成後の焼成中に、小さくなりにくい。また、セラミック積層体の内部において隣接する空隙の間に亀裂が形成され、空隙がつながった状態とし、焼成後にセラミック多層基板の分割を容易に行えるようにすることができる。

好ましくは、前記材料粉末は、カーボンである。

カーボンは安価である上、消失してもセラミック多層基板に悪影響を与えないので、好ましい。

好ましくは、前記ブレイク用パターンの少なくとも一端が、前記未焼成セラミック積層体の側面に露出している。

この場合、ブレイク用パターンの消失により形成された空隙を通って、セラミック基材層中の成分が飛散消失するので、基材層中にカーボンが残留するのを抑制し、焼成を効率よく行うことができる。

好ましくは、前記未焼成セラミック基材層はバインダー樹脂を含んでおり、前記ブレイク用パターンは、焼成の際、前記バインダー樹脂よりも早く消失する樹脂を主成分とする。

この場合、ブレイク用パターンの消失により形成された空隙を通って、セラミック基材層中のバインダー樹脂が飛散消失するため、基材層中にカーボンが残留するのを抑制し、焼成を効率よく行うことができる。

好ましくは、前記ブレイク用パターンは、複数個の前記セラミック多層基板を区画するように、格子状に形成されている。

この場合、複数個のセラミック多層基板を同時に作製することができる。

好ましくは、隣合う前記セラミック多層基板の間に、１本の前記ブレイク用パターンが配置されている。

この場合、隣合うセラミック多層基板が間隔を設けずに詰めて配置されるので、セラミック積層体から作製されるセラミック多層基板の個数を多くすることができる。

好ましくは、隣合う前記セラミック多層基板の間に、２本以上の前記ブレイク用パターンが配置されている。

この場合、隣合うセラミック多層基板が間隔を設けて配置される。セラミック積層体間の間隔部分には、例えば、セラミック多層基板の検査用端子を配置することができる。

好ましくは、前記未焼成セラミック基材層は、低温焼結セラミック粉末を主成分とする未焼成低温焼結セラミック層であり、前記未焼成セラミック積層体には、金、銀又は銅を主成分とする導体パターンが設けられている。

低温焼結セラミック材料（ＬＴＣＣ：Low Temperature Co-fired Ceramic）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（co-fire）が可能なセラミック材料であるため、高周波用途のモジュールやデバイスを構成するための基板材料として好適な材料である。低温焼結セラミック材料としては、具体的には、（１）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、（２）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、（３）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焼結済みセラミック積層体内に組み込むことができる。

好ましくは、前記焼結済みセラミック積層体の前記セラミック多層基板が取り出される部分、もしくは前記焼結済みセラミック積層体から取り出された前記セラミック多層基板の少なくとも一方主面に、表面実装型電子部品を搭載する工程をさらに備える。

この場合、セラミック多層基板に表面実装型電子部品を搭載したモジュールを作製することができる。特に、焼成後、ブレイク前に搭載すれば、基板の並べなおしが必要なく、効率的に表面実装部品を搭載できる。

本発明によれば、ブレイク用パターンの焼成時の消失によって形成した空隙を利用して、焼結済み積層体を分割するので、正確にかつ容易にセラミック多層基板を製造することができる。

すなわち、焼結済みのセラミック積層体の切断面は、空隙を通るため、位置ずれや形状のばらつきがほとんど生じない。そのため、意図しない位置で分割されたり、切断時に破損したり、切断面がばらついたりすることがない。

また、未焼成セラミック積層体の所望の場所に、導体パターンと同様に、厚膜パターンを形成するだけでよい。焼成することで、はじめて空隙が形成されるので、未焼成セラミック多層基板の搬送時に、空隙から変形や破損が発生することはない。焼結済みのセラミック積層体は、空隙付近に応力を加えることにより、簡単に切断することができ、例えばＣＯ_２レーザー照射装置のような大掛かりで高価な装置は特には不要である。切断時に熱を加えなくてもよいので、切断面付近の熱による変形・変質を抑制できる。

セラミック多層基板の製造工程を示す断面図である。（実施例１）セラミック多層基板の製造工程を示す断面図である。（実施例１）セラミック多層基板の製造工程を示す断面図である。（実施例１）セラミック多層基板の製造工程を示す断面図である。（実施例１）セラミック多層基板の製造工程を示す断面図である。（実施例１）セラミック多層基板の断面図である。（実施例１）セラミック多層基板の切断面を示す斜視図である。（実施例１）セラミック多層基板に表面実装型電子部品を実装したモジュールの断面図である。（実施例１）ブレイク用パターンを示す平面図である。（実施例１）ブレイク用パターンを示す平面図である。（変形例１）ブレイク用パターンを示す平面図である。（変形例２）ブレイク用パターンを示す平面図である。（変形例３）セラミック多層基板の製造工程を示す断面図である。（実施例２）セラミック多層基板の製造工程を示す断面図である。（実施例２）セラミック多層基板の製造工程を示す断面図である。（実施例２）セラミック多層基板の製造工程を示す断面図である。（実施例２）セラミック多層基板の製造工程を示す断面図である。（実施例２）セラミック多層基板の分割部分の写真である。（実施例２）

符号の説明

１０，１０ｐ，１０ｑ，１０ｒセラミック多層基板
１１モジュール
１２セラミックグリーンシート（セラミック基材層）
１３セラミック積層体
１４面内導体パターン（導体パターン）
１５貫通導体パターン（導体パターン）
１７，１７ｘブレイク用パターン
１８，１８ｘ空隙
２０，２２収縮抑制用グリーンシート
３０，３２表面実装型電子部品

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図１８を参照しながら説明する。

＜実施例１＞セラミック多層基板の製造方法の実施例１について、図１〜図９を参照しながら、説明する。

まず、セラミック多層基板の製造方法の概要について説明する。

図１の断面図に示すように、複数枚の未焼成のセラミックグリーンシート１２と、収縮抑制用グリーンシート２０，２２とを準備して所定順に積層し、図２の断面図に示すように、未焼成セラミック積層体１２の両面に収縮抑制用グリーンシート２０，２２を密着させた複合積層体を形成する。

未焼成セラミック積層体１３は、１又は２個分のセラミック多層基板となる部分を含む。未焼成セラミック積層体１３は、積層された複数枚の未焼成のセラミックグリーンシート１２の層間に、セラミック多層基板の内部電極、内部配線、内蔵素子などになる面内導体パターン１４と、セラミック多層基板の境界（ブレイクライン）に沿って配置されたブレイク用パターン１７とが形成されている。また、セラミックグリーンシート１２には、セラミックグリーンシート１２を貫通し、面内導体パターン１４に接続された貫通導体パターン１５が形成されている。

ブレイク用パターン１７は、例えば、ブチラール系樹脂など、燃焼して消失する樹脂、あるいは、アクリル系樹脂など、高温になるとモノマーに分解する樹脂を主成分とする。ブレイク用パターン１７は、セラミックグリーンシート１２の主面１２ａを積層方向から見た図９の平面図に示すように、横方向に延在する部分１７ａと縦方向に延在する部分１７ｂとが連続的に形成されており、ブレイク用パターン１７ａ，１７ｂで区画された各矩形部分がセラミック多層基板となる部分４０である。セラミック多層基板となる部分４０は、斜線を付した領域には、互いに隣接して配置されている。セラミック多層基板の品質をほぼ一定に保つため、セラミックグリーンシートの外縁１２ｘ，１２ｙに沿って、セラミック多層基板とならない捨て代、すなわちマージン部４２が配置されている。

図１に示したように、収縮抑制用グリーンシート２０に密着するセラミックグリーンシート１２ｋの主面に形成された面内導体パターン１４ｋは、図６の断面図に示すように、セラミック多層基板１０の一方主面１０ｓに露出する電極２６，２８となる。

また、図１に示したように、収縮抑制用グリーンシート２２には、セラミックグリーンシート１２ｓの貫通導体パターン１５ｓに接続される面内導体１６が形成されている。この面内導体パターン１６は、図６の断面図に示すように、セラミック多層基板１０の他方主面１０ｔに露出する電極２４となる。

次いで、未焼成セラミック積層体１３は焼結するが、収縮抑制用グリーンシート２０，２２は焼結しない条件で、複合積層体を焼成する。このとき、未焼成セラミック積層体１３は、収縮抑制用グリーンシート２０，２２によって平面方向の収縮が抑制されるため、図３の断面図に示すように、たとえば４０〜６０％程度、厚み方向（図において上下方向）に大きく収縮する。また、焼成によって、未焼成セラミック積層体１３中のブレイク用ライン１７が消失し、ブレイク用ライン１７があった部分には空隙１８が形成される。

図９に示したように、ブレイク用パターン１７ａ，１７ｂは連続して形成され、それぞの両端はセラミックグリーンシートの外縁１２ｘ，１２ｙに達しているため、焼成後のセラミック積層体１３の側面には、ブレイク用パターン１７ａ，１７ｂが消失して形成された空隙１８が開口する。このように、ブレイク用パターン１７ａ，１７ｂが連続し、ブレイク用パターン１７ａ，１７ｂの少なくとも一端が未焼成セラミック積層体１７の側面に露出していれば、ブレイク用パターン１７ａ，１７ｂの消失により形成された空隙１８を通って、セラミック基材層１２中の有機成分が飛散消失するので、残留カーボンを生じさせず、焼成を効率よく行うことができる。

未焼成セラミック基材層１２はバインダー樹脂を含んでおり、ブレイク用パターン１７は、焼成の際、バインダー樹脂１２よりも早く消失する樹脂を主成分とする場合、ブレイク用パターン１７の消失により形成された空隙１８を通って、セラミック基材層１２中のバインダー樹脂が飛散消失するため、特に焼成を効率よく行うことができる。

次いで、図４の断面図に示すように、収縮抑制用グリーンシート２０，２２を除去して、焼結済みセラミック積層体１３を取り出す。

次いで、焼結済みセラミック積層体１３を折り曲げ、空隙１８を通る切断面を形成して分割し、図５の断面図に示すように、セラミック多層基板１０ａ，１０ｂ，１０ｃを取り出す。

このとき、セラミック基板１０の切断面１０ｘには、図６の拡大断面図及び図７の要部斜視図に示すように、空隙１８が分割された凹状の空隙分割部１８ｘと、セラミック基材層が破断したほぼ平坦なセラミック基材層破断部１３ｘとが露出する。なお、セラミック基材層を形成するセラミック粒子には、空隙分割部１８ｘでは粒界破断のみが生じており、セラミック基材層破断部１３ｘでは粒界破断と粒内破断が生じている。

なお、分割の開始を促進するために、未焼成セラミック積層体１３のいずれか一方又は両方の主面に、セラミック多層基板となる部分の境界に沿って予め溝を形成しておいてもよい。あるいは、セラミック基材層と収縮抑制層との間にブレイク用パターンを形成しておくことにより、焼結済みセラミック積層体の表面に、分割の開始を促進する溝を形成することもできる。

セラミック多層基板１０には、図８の断面図に示すように、一方主面に露出した電極２６，２８に、積層コンデンサやＩＣチップなどの表面実装型電子部品３０，３２の端子をはんだリフローやバンプなどによって接続し、表面実装型電子部品３０，３２が搭載されたモジュール１１を形成する。モジュール１１は、セラミック多層基板１０の他方主面の電極２４を、外部回路にはんだリフロー等によって接続することにより、外部回路に実装することができる。なお、上述したように、表面実装型電子部品の搭載は、ブレイク前の集合基板に対して行うことが好ましい。

次に、セラミック多層基板の作製例について説明する。

まず、セラミック材料を含むセラミックグリーンシートを用意する。

セラミックグリーンシートは、具体的には、ＣａＯ（１０〜５５％）、ＳｉＯ_２（４５〜７０％）、Ａｌ_２Ｏ_３（０〜３０ｗｔ％）、不純物（０〜１０ｗｔ％）、Ｂ_２Ｏ_３（０〜２０ｗｔ％）からなる組成のガラス粉末５０〜６５ｗｔ％と、不純物が０〜１０ｗｔ％のＡｌ_２Ｏ_３粉末３５〜５０ｗｔ％とからなる混合物を、有機溶剤、可塑剤等からなる有機ビヒクル中に分散させ、スラリーを調製する。次いで、得られたスラリーをドクターブレード法やキャスティング法でシート状に成形し、未焼結ガラスセラミック層（セラミックグリーンシート）を作製する。

未焼結ガラスセラミック層は、上述したシート成形法により形成したセラミックグリーンシートであることが好ましいが、厚膜印刷法により形成した未焼結の厚膜印刷層であってもよい。また、セラミック粉末は上述した絶縁体材料のほか、フェライト等の磁性体材料、チタン酸バリウム等の誘電体材料を使用することもできるが、セラミックグリーンシートとしては、１０５０℃以下の温度で焼結する低温焼結セラミックグリーンシートが好ましく、このため、上述したガラス粉末は７５０℃以下の軟化点を有するものである。

次いで、パンチング加工等により前記末焼結ガラスセラミック層に貫通孔を形成し、そこに導電材料をペースト化した導体ペーストを充填する。面内導体パターン１４を形成するには、例えば導体材料をペースト化したものをスクリーン印刷法やグラビア印刷法等により印刷するか、あるいは所定パターン形状の金属箔を転写する等の方法が挙げられる。

前記導体材料としては、低抵抗で難酸化性材料のＡｇを主成分としたものが好ましい。また、主成分のＡｇ以外に特にセラミックとの接合強度が必要な場合は、Ａｌ_２Ｏ_３等の添加物を少なくとも１種類以上添加しても構わない。

導体ペーストは、上記の主成分粉末に対して、所定の割合で有機ビヒクルを所定量加え、攪拌、混練することにより作製することができる。ただし、主成分粉末、添加成分粉末、有機ビヒクルなどの配合の順序には特に制約はない。

また、有機ビヒクルはバインダー樹脂と溶剤を混合したものであり、バインダー樹脂としては、例えば、エチルセルロース、アクリル樹脂、ボリビニルブチラール、メタクリル樹脂などを使用することが可能である。

また、溶剤としては、例えば、ターピネオール、ジヒドロターピネオール、ジヒドロターピネオールアセテート、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、アルコール類などを使用することが可能である。

また、必要に応じて、各種の分散剤、可塑剤、活性剤などを添加してもよい。

また、導体ペーストの粘度は、印刷性を考慮して、５０〜７００Ｐａ・ｓとすることが望ましい。

なお、表面の導体パターンには、上下の層間の導体パターン同士を接続するためのビアホール導体やスルーホール導体等の貫通導体パターン１５が表面に露出した部分も含まれる。貫通導体パターン１５は、パンチング加工等によりガラスセラミックグリーンシートに形成した貫通孔に、上記ペーストを印刷により埋め込む等の手段によって形成される。

ブレイク用パターン１７に用いるペーストは、上記導体ペーストに含まれる有機ビヒクルを用いることができ、上記導体ペーストと同様に、セラミックグリーンシートに印刷されるものである。

他方、上記の未焼結ガラスセラミック層の焼成温度では実質的に焼結しないアルミナ等のセラミック粉末を、有機バインダー、有機溶剤、可塑剤等からなる有機ビヒクル中に分散させてスラリーを調製し、得られたスラリーをドクターブレード法やキャスティング法等に基づいてシート状に成形して、収縮抑制用グリーンシートを作製する。収縮抑制用グリーンシートの焼結温度は、例えば１４００〜１６００℃であり、未焼結ガラスセラミック層の焼結温度では実質的に焼結しない。

なお、この収縮抑制用グリーンシートは、一枚で構成しても、複数枚を積層することにより構成してもよい。ここで、収縮抑制用グリーンシートに用いるセラミック粉末の平均粒径は０．１〜５．０μｍが好ましい。セラミック粉末の平均粒径が０．１μｍ未満であると、未焼結ガラスセラミック層の表層近傍に含有しているガラスと焼成中に激しく反応して、焼成後にガラスセラミック層と収縮抑制用グリーンシートとが密着して収縮抑制用グリーンシートの除去ができなくなったり、小粒径のためにシート中のバインダー等有機成分が焼成中に分解飛散しにくく基板中にデラミネーションが発生することがあり、他方、５．０μｍを超えると焼成収縮の抑制力が小さくなって基板が必要以上にｘ，ｙ方向に収縮したりうねったりする傾向にある。

また、収縮抑制用グリーンシートを構成するセラミック粉末は、未焼結ガラスセラミック層の焼成温度では実質的に焼結しないセラミック粉末であればよく、アルミナのほか、ジルコニアやマグネシア等のセラミック粉末も使用できる。ただし、未焼結ガラスセラミック層の表層領域にガラスを多く存在させるためには表層と収縮抑制用グリーンシートの接触している境界で表層のガラスが収縮抑制用グリーンシートに対して好適に濡れる必要があるので、未焼結ガラスセラミック層を構成するセラミック粉末と同種のセラミック粉末であることが好ましい。

次いで、面内導体パターン、貫通導体パターン及び境界配置導体パターンが形成されたセラミックグリーンシートを積層して未焼成のセラミック積層体を形成し、未焼成のセラミック積層体の一方主面、他方主面に、収縮抑制用グリーンシートをそれぞれ重ね合わせ、例えば５〜２００ＭＰａの圧力下にて、静水圧プレス等に基づき、圧着することにより、セラミック積層体の両主面に収縮抑制用グリーンシートを有する複合積層体を作製する。

なお、収縮抑制用グリーンシートの厚みは、２５〜５００μｍが好ましい。収縮抑制用グリーンシートの厚みが２５μｍ未満であると、焼成収縮の抑制力が小さくなって、基板が必要以上にｘｙ方向に収縮したりうねったりすることがある。他方、５００μｍを超えると，シート中のバインダー等の有機成分が焼成中に分解飛散しにくく，基板中にデラミネーションが発生する傾向にある。

次いで、この複合積層体を、周知のベルト炉やバッチ炉で、未焼成のセラミック積層体のセラミックグリーンシートの焼成温度、例えば８５０〜９５０℃で焼成して、未焼成のセラミック積層体を焼結させる。このとき、未焼成のセラミック積層体は、収縮抑制用グリーンシートの拘束作用により、平面方向に実質的に収縮しないかわりに、厚み方向には大きく収縮する。

次いで、焼成後の複合積層体から収縮抑制用グリーンシートを除去することによって、複数のセラミック多層基板となる部分を含む焼結済みセラミック積層体を取り出す。

なお、焼成後の複合積層体において、収縮抑制用グリーンシートは実質的に焼結しておらず、また、焼成前に含まれていた有機成分が飛散し、多孔質の状態になっているため、サンドブラスト法、ウェットブラスト法、超音波振動法等により、容易に除去することができる。

収縮抑制用グリーンシートを除去して得られた焼成後のセラミック積層体を、セラミック多層基板の境界に沿って分割することにより、セラミック多層基板が得られる。

焼成後のセラミック積層体を分割する際には、セラミック多層基板の境界に沿って形成された空隙近傍に応力が集中して亀裂が進行し、希望寸法通りで滑らかな切断面を持つセラミック多層基板が得られる。切断面は、バレル研磨等の平滑化処理によって、さらに滑らかにしてもよい。

＜変形例１＞セラミックグリーンシート１２の主面１２ａを積層方向から見た図１０の平面図に示すように、実施例と同様に、横方向のブレイク用パターン１７ｓと縦方向のブレイク用パターン１７ｔとが格子状に形成されている。実施例と異なり、ブレイク用パターン１７ｓ，１７ｔは、破線状に断続的に形成されている。

＜変形例２＞セラミックグリーンシート１２の主面１２ａを積層方向から見た図１１の平面図に示すように、横方向のブレイク用パターン１７ｘと縦方向のブレイク用パターン１７ｙが格子状に形成されている。斜線を付したセラミック多層基板となる部分４４の間に、セラミック多層基板とならない空白部分４５が配置されている。空白部分４５には、セラミック多層基板を取り出す前に検査するための端子等を配置することができる。

＜変形例３＞セラミックグリーンシート１２の主面１２ａを積層方向から見た図１２の平面図に示すように、ブレイク用パターン１７ｋが、斜線を付したセラミック多層基板となる部分４６の境界に沿ってのみ形成されている。実施例や変形例１、２では、縦方向のブレイクと横方向のブレイクとを行うことによってセラミック多層基板を取り出すのに対し、変形例３では、セラミック多層基板となる部分４６を打ち抜くだけで取り出すことができる。

＜実施例２＞セラミック多層基板の製造方法の実施例２について、図１３〜図１８を参照しながら、説明する。実施例２のセラミック多層基板の製造方法は、実施例１と略同様である。以下では、実施例１との相違点を中心に説明し、実施例１と同様の構成部分には同じ符号を用いる。

実施例２では、未焼成のセラミックグリーンシート１２の層間に形成され、セラミック多層基板の境界（ブレイクライン）に沿って配置されるブレイク用パターン１７ｘに特別な材料を用いる以外、実施例１と同様の方法でセラミック多層基板を作製する。

すなわち、図１３の断面図に示すように、複数枚の未焼成のセラミックグリーンシート１２と、収縮抑制用グリーンシート２０，２２とを準備して所定順に積層し、未焼成セラミック積層体１２の両面に収縮抑制用グリーンシート２０，２２を密着させた複合積層体を形成する。

実施例１の図１と同様に、積層前のセラミックグリーンシート１２には、内部電極、内部配線、内蔵素子などになる面内導体パターン１４と、セラミック多層基板の境界（ブレイクライン）に沿って配置されたブレイク用パターン１７ｘとが形成されている。セラミックグリーンシート１２を貫通し、面内導体パターン１４に接続された貫通導体パターン１５が形成されている。収縮抑制用グリーンシート２０に密着するセラミックグリーンシート主面には、面内導体パターン１４ｋ形成されている。収縮抑制用グリーンシート２２には、セラミックグリーンシートの貫通導体パターンに接続される面内導体パターン１６が形成されている。

特に実施例２では、ブレイク用パターン１７ｘは、セラミック積層体の焼成時に、セラミックグリーンシートの焼成最高温度付近で消失し得る材料粉末、例えば、無機材料であるカーボンを含む。

次いで、未焼成セラミック積層体１３は焼結するが、収縮抑制用グリーンシート２０，２２は焼結しない条件で、複合積層体を焼成する。焼成中に、未焼成セラミック積層体１３は、収縮抑制用グリーンシート２０，２２によって平面方向の収縮が抑制されるため、図１４の断面図に示すように、たとえば４０〜６０％程度、厚み方向（図において上下方向）に大きく収縮する。また、焼成によって、未焼成セラミック積層体１３中のブレイク用ライン１７ｘが消失し、ブレイク用ライン１７ｘがあった部分には空隙１８ｘが形成される。

特に実施例２では、焼成後に大きな空隙１８ｘが形成され、空隙１８ｘ間がつながりやすい。

すなわち、セラミックグリーンシートの焼成収縮中にブレイク用パターンが消失すると、ブレイク用パターンの消失後に形成された空隙は、その後の焼成でセラミックグリーンシートが収縮することによって、あるいは、セラミックグリーンシート中のガラス成分が空隙内に溶け出すことによって、小さくなり、場合によっては埋もれてしまう。焼成の遅い段階で空隙が形成されるほど、空隙は小さくなりにくい。実施例２のブレイク用パターン１７ｘは、セラミックグリーンシートの焼成最高温度付近で消失し得る材料粉末を含むので、焼成後に大きな空隙が形成される。

また、ブレイク用パターン１７ｘが消失すると、積層方向（Ｚ方向）に隣接するブレイク用パターン１７ｘ間の領域のセラミックグリーンシートは、ブレイク用パターン１７ｘが消失して空隙１８ｘが形成されると、面方向（ＸＹ方向）にも収縮する。一方、その領域の周囲のセラミックグリーンシートは、拘束層によって面方向の収縮が抑制され続ける。そのため、ブレイク用パターン１７ｘが消失して空隙１８ｘが形成されると、積層方向に隣接するブレイク用パターン１７ｘ間の領域のセラミックグリーンシートに、積層方向に延在する亀裂が発生し、空隙１８ｘがつながった状態となる。

次いで、図１５の断面図に示すように、収縮抑制用グリーンシート２０，２２を除去して、焼結済みセラミック積層体１３ｘを取り出す。このとき、最外層には亀裂が達しない（空隙が繋がらない）ように、例えば最外層のセラミックグリーンシートの厚みを選択すると、焼結済みセラミック積層体１３ｘは、搬送等の取り扱いが容易になる。

次いで、焼結済みセラミック積層体１３ｘを折り曲げ、図１６の断面図に示すように、セラミック多層基板１０ｐ，１０ｑ，１０ｒを取り出す。このとき、空隙がつながっているので、容易に分割することができる上、あらぬ方向に分割されることがない。

図１７の拡大断面図に示すように、分割されたセラミック多層基板１０ｑの切断面１０ｚには、空隙１８ｘが分割された凹状の空隙分割部１８ｚと、セラミック基材層が破断したほぼ平坦なセラミック基材層破断部１３ｚとが露出する。

次に、セラミック多層基板の作製例について説明する。実施例２の作製例は、実施例１の作製例とは、ブレイク用パターン１７ｘに用いるペーストのみが異なる。

ブレイク用パターン１７ｘに用いるペーストは、カーボン粉に上記導体ペーストに含まれる有機ビヒクルを混練して得られる。これを、上記導体ペーストと同様に、セラミックグリーンシートに印刷する。

次いで、この複合積層体を、周知のベルト炉やバッチ炉で、未焼成のセラミック積層体のセラミックグリーンシートの焼成温度、例えば８５０〜９５０℃で焼成して、未焼成のセラミック積層体を焼結させる。このとき、未焼成のセラミック積層体は、収縮抑制用層用グリーンシートの拘束作用により、平面方向に実質的に収縮しないかわりに、厚み方向には大きく収縮する。

分割する際には、セラミック多層基板の境界に沿って形成された空隙近傍に応力を作用させることにより亀裂が進行するので、所望の寸法通りであり、かつ、滑らかな切断面を持つセラミック多層基板を得ることができる。

図１８は、実施例２の作製例について、セラミック多層基板の分割前に、セラミック多層基板の最外層及びその周辺部分を撮影した写真である。破線を付した部分は、ブレイク用ラインの印刷部分である。セラミック多層基板の境界に沿って、最外層の手前まで、複数層に渡って空隙がつながっていることが分かる。ブレイク用ラインの幅は５０μｍであり、空隙も略同じ程度の幅である。ブレイク用ラインの幅を小さくすれば、空隙の幅もさらに小さくすることが可能である。

以上に説明した実施例２の製造方法は、未焼成セラミックグリーンシートにブレイク用パターンを印刷し、焼成時にブレイク用パターンが消失して形成された空隙を利用して、焼結済みセラミック積層体からセラミック基板を取り出すことにより、正確にかつ容易にセラミック多層基板を製造する場合に、好適である。

すなわち、セラミックグリーンシートに、有機物でブレイク用ラインを形成すると、空隙が焼結時に小さくなったり、埋まってしまうことがある。特に、ガラスの粘性流動を利用して焼結挙動をコントロールするガラスセラミックのグリーンシートでは、有機物のブレイク用ラインを細線化した場合、その傾向が顕著である。空隙が小さくなったり、埋まったりすると、焼成後の基板分割時に所望の切断面で分割できずに不良が発生しやすくなる。

ブレイク用ラインを無機物であるカーボンで形成することで、ブレイク用ラインが焼成により消失する温度を、基板焼成時の最高温度付近まで上げることできる。これにより、セラミックグリーンシート内のガラスの粘性流動による空隙消失を抑えることが可能になる。

さらに、焼成中に、拘束層によって面方向（ＸＹ方向）の収縮が抑制されているセラミックグリーンシートの層間に、ブレイク用ラインの消失によって空隙が生じた場合、空隙に隣接する部分は拘束力が及ばず、面方向（ＸＹ方向）に収縮可能となる。そのため、セラミックグリーンシートは、空隙と空隙の間の微小領域においてのみ面方向（ＸＹ方向）に縮むため、この微小領域に亀裂が生じる。この亀裂によって空隙がつながった状態になり、焼成後のセラミック多層基板の分割が容易となる。また、分割時にあらぬ方向に分割されることが起きない。

なお、ブレイク用ラインに含まれる材料として、カーボンは、安価である上、消失してもセラミック多層基板に悪影響を与えないので好ましいが、それ以外の材料を用いることも可能である。焼成の際に、温度がセラミックグリーンシートの焼成最高温度付近に達したときに消失し得る材料であれば、カーボン以外の無機物であってもよく、さらには、有機物でもよい。

＜まとめ＞以上のように、未焼成セラミックグリーンシートにブレイク用パターンを印刷し、焼成時にブレイク用パターンが消失して形成された空隙を利用して、焼結済みセラミック積層体からセラミック基板を取り出すことにより、正確にかつ容易にセラミック多層基板を製造することができる。

焼成後のセラミック積層体は、折り曲げることで切断できるので、硬い焼成後のセラミック積層体を切断するため特別な切断装置（レーザー加工機、ダイサーなど）を用いて加工することが不要となり、工程を簡略化することができる。

なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施可能である。

例えば、本発明は、表面実装型電子部品が搭載されるモジュール（複合機能部品）のセラミック多層基板の製造に限らず、積層コンデンサ、積層インダクタ、ＬＣチップなど、セラミック多層基板に他の部品が搭載されないデバイス（単機能部品）のセラミック多層基板の製造にも適用することができる。

Claims

複数の未焼成のセラミック基材層を積層してなる未焼成セラミック積層体の主面に、未焼成の前記セラミック基材層の平面方向の焼成収縮を抑制するための収縮抑制用層が設けられている複合積層体を形成する第１の工程であって、積層される少なくとも一つの未焼成の前記セラミック基材層に、セラミック多層基板を取り出す際の境界線となるブレイクラインに沿って、焼成時に消失し得るブレイク用パターンを形成しておく第１の工程と、
前記複合積層体の前記未焼成セラミック積層体を焼成して、未焼成の前記セラミック基材層を焼結させる第２の工程であって、前記ブレイク用パターンが消失して、前記未焼成セラミック積層体の焼成により形成された焼結済みセラミック積層体の内部に空隙が形成される第２の工程と、
前記焼結済みセラミック積層体をブレイクして、前記焼結済みセラミック積層体に、前記空隙を通る切断面を形成して、１個又は２個以上のセラミック多層基板を取り出す第３の工程と、
を備えたことを特徴とする、セラミック多層基板の製造方法。
前記第２の工程において、前記セラミック基材層の積層方向に延在する亀裂が発生し、前記空隙がつながった状態とな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の製造方法。
前記収縮抑制用層は、前記第２の工程の焼成の際には実質的に焼結しないセラミックからなる収縮抑制用層であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のセラミック多層基板の製造方法。
前記収縮抑制用層は、前記未焼成セラミック積層体の少なくとも一方主面に設けられており、
焼成の後に前記収縮抑制用層を除去することによって、前記セラミック多層基板が取り出されることを特徴とする、請求項１、２又は３に記載のセラミック多層基板の製造方法。
前記ブレイク用パターンは、前記焼成時に消失し得る樹脂を主成分とした樹脂パターンであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のセラミック多層基板の製造方法。
前記ブレイク用パターンは、前記第２の工程において温度が前記セラミック層の焼成最高温度付近に達した後に消失し得る材料粉末を含むペーストであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のセラミック多層基板の製造方法。
前記材料粉末は、カーボンであることを特徴とする、請求項６に記載のセラミック多層基板の製造方法。
前記ブレイク用パターンの少なくとも一端が、前記未焼成セラミック積層体の側面に露出していることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のセラミック多層基板の製造方法。
前記未焼成セラミック基材層はバインダー樹脂を含んでおり、前記ブレイク用パターンは、焼成の際、前記バインダー樹脂よりも早く消失する樹脂を主成分とすることを特徴とする、請求項８に記載のセラミック多層基板の製造方法。
前記ブレイク用パターンは、複数個の前記セラミック多層基板を区画するように、格子状に形成されていることを特徴とする、請求項９に記載のセラミック多層基板の製造方法。
隣合う前記セラミック多層基板の間に、１本の前記ブレイク用パターンが配置されていることを特徴とする、請求項１０に記載のセラミック多層基板の製造方法。
隣合う前記セラミック多層基板の間に、２本以上の前記ブレイク用パターンが配置されていることを特徴とする、請求項１０に記載のセラミック多層基板の製造方法。
前記未焼成セラミック基材層は、低温焼結セラミック粉末を主成分とする未焼成低温焼結セラミック層であり、前記未焼成セラミック積層体には、金、銀又は銅を主成分とする導体パターンが設けられていることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のセラミック多層基板の製造方法。
前記焼結済みセラミック積層体の前記セラミック多層基板が取り出される部分、もしくは前記焼結済みセラミック積層体から取り出された前記セラミック多層基板の少なくとも一方主面に、表面実装型電子部品を搭載する工程をさらに備えたことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のセラミック多層基板の製造方法。