JP6077224B2 - セラミック多層基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の導体層と複数のセラミック絶縁層とを積層して多層化した構造を有するセラミック多層基板の製造方法に関するものである。

コンピュータのマイクロ・プロセッサ・ユニット（ＭＰＵ）等として使用される半導体集積回路素子（ＩＣチップ）は、近年ますます高速化、高機能化しており、これに付随して端子数が増え、端子間ピッチも狭くなる傾向にある。一般的にＩＣチップの底面には多数の端子が密集してアレイ状に配置されており、このような端子群はマザーボード側の端子群に対してフリップチップの形態で接続される。ただし、ＩＣチップ側の端子群とマザーボード側の端子群とでは端子間ピッチに大きな差があることから、ＩＣチップをマザーボード上に直接的に接続することは困難である。そのため、通常はＩＣチップをＩＣチップ搭載用配線基板上に搭載してなるパッケージを作製し、そのパッケージをマザーボード上に搭載するという手法が採用される。

この種のパッケージを構成するＩＣチップ搭載用配線基板には各種の絶縁体材料が使用可能であり、その例としてセラミックを使用したセラミック多層基板が従来よく知られている。このセラミック多層基板では、絶縁体部分に例えばアルミナを主成分としたセラミック材料が使用され、導体部分にアルミナと同時焼成可能な金属（例えば、タングステン）が使用されている。

以下、従来のセラミック多層基板の製造方法を例示する。

まず、アルミナ粉末、有機バインダ、溶剤、可塑剤等を混合してスラリーを作製する。そしてこのスラリーを従来周知の手法によりシート状に成形して、セラミックグリーンシートを作製する。

そして、セラミックグリーンシートに対して従来周知のパンチング（打ち抜き）加工を施すことによって、シート表裏面を貫通するビア穴を形成する。次に、従来周知のペースト印刷装置を用いて、タングステン等を主成分とする導体ペーストをビア穴内に充填する。さらに、スクリーン印刷法に従って、セラミックグリーンシートの表面に導体ペーストを塗布する。なおここでは、形成すべき回路配線に応じた所定パターンのマスクを用い、導体ペーストを所定パターン状に印刷形成する。その後、複数のセラミックグリーンシートを積層し、従来周知のラミネート装置を用いて、加圧・加熱することにより、これらを圧着、一体化して積層体を形成する。さらに、この積層体をアルミナが焼結しうる所定の温度に加熱する焼成工程を行う。この焼成を経ると、各セラミックグリーンシート及び導体ペーストが焼結して、セラミック多層基板が得られる。

上記の製造方法では、セラミックグリーンシートの有機バインダとして、ガラス転移温度（Ｔｇ）の低い樹脂材料を用い、加圧・加熱により有機バインダを溶融させて積層体を形成している。また、セラミックグリーンシートの積層を行う手法として、セラミックグリーンシートの表面に溶剤を塗布してその表面をペースト化した後に各セラミックグリーンシートを積層して積層体を形成する方法も実用化されている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、常温にて溶剤を塗布した各セラミックグリーンシートを積層して仮接着する。そして、仮接着した積層体を１５分〜２０分程度放置してペースト化した部分を乾燥させた後、積層体の本圧着を行っている。この本圧着の工程では、３０ｋｇｆ／ｃｍ^２〜５０ｋｇｆ／ｃｍ^２の高圧を各セラミックグリーンシートの積層方向に長時間（９０秒〜６００秒）加えることで各グリーンシートが圧着されている。

特開２００２−１０２７９０号公報

ところが、上記従来の製造方法のように、セラミックグリーンシートの表面に溶剤を塗布して積層する場合、グリーンシート自体が軟化するため、積層した際にグリーンシートの変形による積層ズレ等の問題が発生することが懸念される。さらに、溶剤の塗布バラツキや溶剤の調合率等の条件によっては、セラミックグリーンシート間の接着性にバラツキが生じることがある。また、高強度材のセラミックグリーンシートを用いる場合、セラミックグリーンシート間の接着に寄与する樹脂材料の含有量が少なくなり、接着性を十分に確保できなくなる。このような場合、セラミック多層基板における絶縁層間でのデラミネーションやスキマ等が発生してしまうことが懸念される。

また、側面にキャスタレーション（端面スルーホール導体）を有するセラミック多層基板を製造する場合、セラミックグリーンシートにはキャスタレーション形成用穴が形成される。この場合、ペースト化したセラミックグリーンシートの一部がキャスタレーション形成用穴に食み出してしまい、前記穴の内壁への導体の配設が妨げられ接続信頼性の高いキャスタレーションを形成できなくなることが懸念される。

さらに、複数のセラミックグリーンシートを高い圧力で加圧して積層体を形成しているため、各セラミックグリーンシートに加わるストレスが大きく、積層体に内部応力が発生してしまう。このため、焼成工程において、セラミック多層基板の寸法バラツキや反りが生じてしまう。また、上記従来の製造方法では、各セラミックグリーンシート間に介在する導体パターンの厚みをセラミックグリーンシートで吸収できず、その厚みに応じた凹凸が基板表面に形成されてしまう。特に、積層体の内部応力を緩和させるために積層時の圧力を低くする場合、導体パターンの厚みをセラミックグリーンシートで十分に吸収できなくなり、基板表面の平坦度が悪化してしまうことが懸念される。

また、上記従来の製造方法では、仮接着での放置時間や本圧着での加圧時間が長くかかり、作業効率が悪くなるといった問題が生じる。さらに、製造設備も大型化するため、セラミック多層基板の製造コストが嵩んでしまう。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、セラミック多層基板の反りや寸法バラツキを抑え、かつ基板表面の平坦度を十分に確保することができるセラミック多層基板の製造方法を提供することにある。

そして上記課題を解決するための手段（手段１）としては、複数の導体層と複数のセラミック絶縁層とを積層して多層化した構造を有するセラミック多層基板の製造方法であって、前記セラミック絶縁層となるセラミック材料と、粘着剤と、加熱によって溶融する有機化合物とを少なくとも含み、表面及び裏面を有するシート状に成形された接着用セラミックシートを準備するシート準備工程と、前記接着用セラミックシートの表面及び裏面の少なくも一方に前記導体層となる未焼成導体部を形成する導体部形成工程と、前記未焼成導体部を形成した前記接着用セラミックシートを複数積層した後、前記有機化合物の融点以上の温度に加熱し、当該加熱によって溶融した前記有機化合物が前記粘着剤の溶剤として機能することにより、前記接着用セラミックシートに粘着力を発現させかつ前記接着用セラミックシートを軟化させた状態で、各接着用セラミックシートを積層方向に加圧することにより、前記未焼成導体部の表裏にて隣接している前記接着用セラミックシートの双方に当該未焼成導体部を埋め込みつつ、各接着用セラミックシートを一体化した未焼成セラミック積層体を形成する積層体形成工程とを含むことを特徴とするセラミック多層基板の製造方法がある。

手段１に記載の発明によると、積層体形成工程において、セラミック材料と粘着剤と加熱によって溶融する有機化合物とを含んで成形された複数の接着用セラミックシートが積層された後、有機化合物の融点以上の温度に加熱される。この加熱によって溶融した有機化合物が粘着剤の溶剤として機能するため、加熱前には粘着力が発現していなかったが５０ｇｆ以上の粘着力が接着用セラミックシートに発現する。このようにすると、接着用セラミックシートが十分な粘着力を有するので、比較的低い圧力で積層方向に加圧することにより、各接着用セラミックシートを一体化した未焼成セラミック積層体を形成することができる。このため、未焼成セラミック積層体における内部応力を低く抑えることができる。従って、焼成時におけるセラミック多層基板の反りを抑えることができる。また、積層体形成工程では、接着用セラミックシートは有機化合物が溶融することで軟化するため、未焼成導体部の表裏にて隣接している接着用セラミックシートの双方に未焼成導体部が埋まり込む。このように、未焼成導体部の凹凸をその表裏の接着用セラミックシートにて確実に吸収することができ、セラミック多層基板の平坦度を十分に確保することができる。

積層体形成工程では、接着用セラミックシートが引張強度で５０ｇｆ以上の粘着力（例えば、接着用セラミックシートについて、その表面に置かれた所定重さの分銅を図９の試験装置にて引っ張り、同シートから分銅が剥がれた時点の荷重を測定したときの値が５０ｇｆ以上となる粘着力）を発現させた状態で各接着用セラミックシートを積層方向に加圧することが好適である。この場合、例えば１００ｇｆ以上の粘着力を発現させた状態で加圧してもよく、１５０ｇｆ以上の粘着力を発現させた状態で加圧してもよい。このように、接着用セラミックシートの粘着力を高めることで、より低い加圧力で未焼成セラミック積層体を形成することが可能となる。

積層体形成工程では、生産性の低下を伴わない範囲で加圧時の圧力及び時間を適宜設定することが可能であるが、例えば１ｋｇｆ／ｃｍ^２以上５ｋｇｆ／ｃｍ^２以下の低圧力、かつ１秒以上１２０秒以下の短時間の条件で、各接着用セラミックシートを積層方向に加圧してもよい。このように、比較的低い圧力、かつ短時間で未焼成セラミック積層体を形成することにより、未焼成セラミック積層体における内部応力を低く抑えることができる。また、本発明では、従来技術のように仮接着後に長時間放置するといった工程がなく、積層体形成工程での加圧時間も短いため、セラミック多層基板を効率よく製造することができる。さらに、高圧プレス機などの大掛かりな装置が不要となる。このため、セラミック多層基板の製造コストを低く抑えることができる。

シート準備工程で準備される接着用セラミックシートは、例えば、セラミック材料に対して粘着剤及び有機化合物を前記セラミック材料よりも少ない重量で含有させたものであってもよく、セラミック材料、粘着剤及び有機化合物の順に重量が少なくなるようにこれらを含有させたものであってもよい。さらには、セラミック材料１００重量部に対して、粘着剤を２５重量部以上の割合で含有させ、かつ、有機化合物を３重量部以上１５重量部以下の割合で含有させたものであってもよい。このような割合で粘着剤や有機化合物を接着用セラミックシートに含ませることで、引張強度で５０ｇＦ以上の粘着力を確実に発現させることができる。

導体部形成工程において、接着用セラミックシートの表面及び裏面の少なくも一方に、例えばスクリーン印刷や転写などの手法で未焼成導体部を形成してもよい。

セラミック多層基板には、複数のセラミック絶縁層においてその厚さ方向に貫通するビア穴内にビア導体が設けられ、ビア導体によって各導体層が接続されていてもよい。このセラミック多層基板を製造する場合、積層体形成工程の前に、接着用セラミックシートの厚さ方向に貫通するビア穴を形成するとともにそのビア穴内にビア導体となる未焼成ビア導体部を形成するビア導体部形成工程を行ってもよい。このようにすると、各接着用セラミックシートの所望の位置にビア導体を形成することができ、それらビア導体を介して各導体層を確実に接続することができる。また、未焼成セラミック積層体において全ての接着用セラミックシートを貫通する未焼成ビア導体部を形成する場合には、積層体形成工程の後にビア導体部形成工程を行ってもよい。このようにすれば、セラミック多層基板において、全てのセラミック絶縁層を貫通するビア導体を位置ズレがなく確実に形成することができる。

セラミック多層基板の側面には、何らかの構造物が設けられていてもよく、例えばキャスタレーションが設けられていてもよい。このセラミック多層基板を製造する場合、積層体形成工程の前に、接着用セラミックシートの厚さ方向に貫通するキャスタレーション形成用穴を形成する工程を行ってもよいし、積層体形成工程の後に、未焼成セラミック積層体の積層方向に貫通するキャスタレーション形成用穴を形成する工程を行ってもよい。

シート準備工程で準備される接着用セラミックシートは、離型材上に形成される。導体部形成工程では、接着用セラミックシートから離型材を剥離した後に導体部を形成してもよいし、接着用セラミックシートに離型材を取り付けたままで、導体部を形成してもよい。

有機化合物は、６０℃以上の温度で溶融する有機化合物であり、常温にて固体状である高沸点アルコールを用いてもよい。具体的な有機化合物としては、ステアリルアルコール、セチルアルコール、ベヘニルアルコールなどの高沸点アルコールを挙げることができる。また、高沸点アルコール以外には、ラウリン酸、ミリスチン酸などの有機化合物を挙げることができる。

セラミック絶縁層としては、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化珪素、窒化珪素などといった高温焼成セラミックの焼結体が好適に使用される。また、ホウケイ酸系ガラスやホウケイ酸鉛系ガラスにアルミナ等の無機セラミックフィラーを添加したガラスセラミックのような低温焼成セラミックの焼結体をセラミック絶縁層として使用してもよい。さらに、用途に応じて、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ストロンチウムなどの誘電体セラミックの焼結体をセラミック絶縁層として使用してもよい。

導体層及びビア導体としては特に限定されないが、例えば、メタライズ導体であってもよい。同時焼成法によってメタライズ導体及びセラミック絶縁層を形成する場合、メタライズ導体中の金属粉末は、セラミック絶縁層の焼成温度よりも高融点である必要がある。例えば、セラミック絶縁層がいわゆる高温焼成セラミック（例えばアルミナ等）からなる場合には、メタライズ導体中の金属粉末として、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）等やそれらの混合系が選択可能である。セラミック絶縁層がいわゆる低温焼成セラミック（例えばガラスセラミック等）からなる場合には、メタライズ導体中の金属粉末として、銅（Ｃｕ）または銀（Ａｇ）等やそれらの混合系が選択可能である。

本発明のセラミック多層基板は、水晶パッケージ、ＳＡＷフィルタ用パッケージ、ＭＰＵパッケージ、Ｃ−ＭＯＳパッケージ、ＣＣＤパッケージ、ＬＥＤパッケージ、チップサイズパッケージ（ＣＳＰ）、セラミックチップサイズパッケージ（ＣＣＳＰ）などの様々なパッケージに利用することができる。

本実施の形態におけるセラミック多層基板を示す断面図。 セラミック多層基板の製造方法におけるシート準備工程を示す断面図。 セラミック多層基板の製造方法におけるビア導体部形成工程を示す断面図。 セラミック多層基板の製造方法におけるビア導体部形成工程を示す断面図。 セラミック多層基板の製造方法における導体部形成工程を示す断面図。 セラミック多層基板の製造方法における積層体形成工程を示す断面図。 セラミック多層基板の製造方法における積層体形成工程を示す断面図。 セラミック多層基板の製造方法における導体部形成工程を示す断面図。 接着用セラミックシートの粘着力の測定方法を示す説明図。 平坦度測定用のセラミック多層基板を示す平面図。 平坦度測定用のセラミック多層基板を示す断面図。

以下、本発明をセラミック多層基板に具体化した一実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。

図１に示されるように、本実施の形態のセラミック多層基板１１は、上面１２及び下面１３を有する矩形平板状の部材であり、ＩＣチップなどの電子部品を実装するために用いられる。セラミック多層基板１１は、複数のセラミック絶縁層１４，１５と導体層１８とを交互に積層してなる多層配線基板である。本実施の形態において、各セラミック絶縁層１４，１５は、いずれもアルミナ焼結体からなる。また、導体層１８は、例えばタングステンを主体とするメタライズ導体層である。なお、本実施の形態のセラミック多層基板１１では２層構造としたが、３層以上の多層構造を採用しても構わない。

セラミック多層基板１１（セラミック絶縁層１４）の上面１２には、ＩＣチップ等の電子部品搭載用の複数の端子パッド２１が形成されている。また、セラミック多層基板１１（セラミック絶縁層１５）の下面１３には、図示しないマザーボードと電気的に接続するための複数の端子パッド２２が形成されている。これら端子パッド２１，２２もタングステンを主体とするメタライズ導体層である。また、セラミック絶縁層１４，１５の界面に、所定形状の導体層１８が形成されている。各導体層１８は、その表側がセラミック絶縁層１４の下面に埋まり込むとともに、裏側がセラミック絶縁層１５の上面に埋まり込んでいる。

各セラミック絶縁層１４，１５には、複数のビア穴２４が形成されており、各ビア穴２４内にはタングステンを主体とするビア導体２５が設けられている。ビア導体２５は、各導体層１８、端子パッド２１，２２を相互に電気的に接続している。

次に、上記セラミック多層基板１１を製造する方法について図２〜図８に基づいて説明する。

まず、セラミック材料としてのアルミナ粉末、液状の粘着剤、溶剤、加熱によって溶融する有機化合物、可塑剤等を混合してスラリーを作製する。このスラリー形成時には、アルミナ粉末の１００重量部に対して、粘着剤を２５重量部以上１００重量部以下の割合で含有させ、かつ加熱によって溶融する有機化合物を３重量部以上１５重量部以下の割合で含有させている。そしてこのスラリーを従来周知の手法（例えばドクターブレード法やカレンダーロール法）によりシート状に成形し、乾燥後、所定サイズに切断する。この結果、図２に示すような表面３１及び裏面３２を有するシート状の接着用セラミックシート３３を準備する（シート準備工程）。

なお、本実施の形態において、接着用セラミックシート３３は、フィルム状の離型材３４（キャリアフィルム）の上面に、例えば３０μｍの厚さで形成される。その後、接着用セラミックシート３３の表面から離型材３４が剥離される。接着用セラミックシート３３に含まれる粘着剤としては、例えばアクリル系溶剤タイプの接着剤（ビックテクノス社製AR-2040）を用いる。また、有機化合物としては、例えば融点が５６℃程度のセチルアルコール（高沸点アルコール）を用いている。具体的には、シート準備工程において、スラリーを離型材３４にキャステイングする際に、スラリー自体を乾燥させる。その際の接着剤の溶剤が抜けて、接着剤の接着性能が低下する。さらに、セチルアルコール自体もスラリー中では溶剤に溶けているが、この乾燥において溶剤が抜けて固化する。このとき、固化したセチルアルコールは、シート表面側に集まった状態となる。従って、接着用セラミックシート３３の表面は、粘着性のないセチルアルコールが大半を占め、接着性能の落ちた接着剤が少し露出している状態となる。その結果、常温では、粘着性を発現しない接着用セラミックシート３３が形成され、シートの工程流動は容易となる。また、接着用セラミックシート３３が粘着性を発現しない状態ではその表面から離型材３４を容易に剥離することができる。

そして、各接着用セラミックシート３３における複数箇所に、そのセラミックシート３３の厚さ方向に貫通するビア穴２４を形成する（図３参照）。これらビア穴２４は、例えばレーザを用いたレーザ穴あけ加工にて形成される。なお、レーザ穴あけ加工以外に、パンチング（打ち抜き）加工などの他の手法によってビア穴２４を形成してもよい。またここでは、接着用セラミックシート３３の接着性が発現していないので、上記工程を流動する際に、治具などに接着用セラミックシート３３が張り付いてしまうといった不具合はない。

その後、従来周知のペースト印刷装置を用い、図４に示されるように、ビア穴２４内に導体ペーストを充填することで、ビア導体２５となる未焼成ビア導体部４０を形成する（ビア導体部形成工程）。なおここでは、導体ペーストとして、タングステンの金属粉末を含んだタングステンペーストが用いられる。また、接着用セラミックシート３３の接着性が発現していないので、上記工程を流動する際に、治具などに接着用セラミックシート３３が張り付いてしまうといった不具合はない。

そして次に、導体部形成工程である印刷工程を行う。この印刷工程では、図５に示されるように、接着用セラミックシート３３の表面３１上に、導体層１８となる未焼成導体部４１を形成する。なおここでは、接着用セラミックシート３３の表面３１上にマスク（図示略）を用いてタングステンペーストを印刷することで、未焼成導体部４１をパターン形成する。この後、所定の温度に加熱して、各接着用セラミックシート３３に形成した未焼成導体部４１を乾燥させる。このようにビア導体部形成工程及び導体部形成工程を行うことで、下側のセラミック絶縁層１５となる接着用セラミックシート３３に未焼成ビア導体部４０及び未焼成導体部４１を形成する。また、接着用セラミックシート３３の接着性が発現していないので、上記工程を流動する際に、治具などにセラミックシート３３が張り付いてしまうといった不具合はない。

一方、上側のセラミック絶縁層１４となる接着用セラミックシート３３も同様にビア導体部形成工程を行う。この結果、接着用セラミックシート３３に未焼成ビア導体部４０を形成する（図６参照）。なお、本実施の形態では、下側のセラミック絶縁層１５となる接着用セラミックシート３３の表面３１に導体層１８となる未焼成導体部４１を形成した。この下側の接着用セラミックシート３３の表面３１に未焼成導体部４１を形成しないで、上側のセラミック絶縁層１４となる接着用セラミックシート３３の裏面３２に未焼成導体部４１を形成するように変更してもよい。

その後、積層体形成工程を行う。具体的には、図６及び図７に示されるように、下側の接着用セラミックシート３３において未焼成導体部４１を形成した表面３１上に上側の接着用セラミックシート３３を重ね合わせて各接着用セラミックシート３３を積層する。

そして、図示しないヒーターブロック等を用いて、各接着用セラミックシート３３をセチルアルコールの融点以上の温度（例えば、７０℃）に加熱する。このとき、接着用セラミックシート３３においてセチルアルコールが溶解して液状化する。そして、液状化したセチルアルコールは接着剤の溶剤となってその接着剤の接着性能が復活し、さらに接着用セラミックシート３３の表面は、接着剤が大半をしめるので、粘着性が発現する。具体的には、引張強度で５０ｇＦ以上の粘着力を接着用セラミックシート３３に発現させる。その状態で低圧力（１ｋｇｆ／ｃｍ^２以上５ｋｇｆ／ｃｍ^２以下の圧力）で各接着用セラミックシート３３を積層方向に加圧する。このとき、接着用セラミックシート３３はセチルアルコールが溶融することで軟化している。このため、各接着用セラミックシート３３を加圧することにより、未焼成導体部４１の表裏にて隣接している接着用セラミックシート３３の双方に未焼成導体部４１を埋め込みつつ、各接着用セラミックシート３３を一体化した未焼成セラミック積層体４２を形成する（図７参照）。

なおこの積層体形成工程において、ヒーターブロックと接着用セラミックシート３３との間には離型材を介在させ、その離型材を介して各接着用セラミックシート３３を加熱するとともに加圧する。この離型材としては、シート準備工程で使用したものを用いてもよし、それとは別に用意してもよい。また、上述したビア導体部形成工程及び導体部形成工程は、接着用セラミックシート３３の表面３１または裏面３２に離型材３４を貼り付けた状態で行ってもよい。そして、未焼成セラミック積層体４２を形成した後、粘着性を発現しない温度まで冷却した状態で離型材を剥離する。

この後、印刷工程を行い、未焼成セラミック積層体４２の上面４３に端子パッド２２となる未焼成導体部４１を形成するとともに、未焼成セラミック積層体４２の下面４４に端子パッド２２となる未焼成導体部４１を形成する（図８参照）。

次に、未焼成セラミック積層体４２をアルミナが焼結しうる所定の温度（例えば１５００℃〜１８００℃程度の温度）に加熱する焼成工程を行う。この焼成工程を経ると、各接着用セラミックシート３３が焼結してセラミック多層基板１１が得られる。またこのとき、タングステンペーストの焼結によって、導体層１８、端子パッド２１，２２、ビア導体２５が形成される。なお、セラミック焼成時には、接着用セラミックシート３３の粘着剤が脱脂されて焼失される。その後、接着用セラミックシート３３のアルミナが焼結し、各セラミック絶縁層１４，１５が一体化したセラミック多層基板１１が得られる。

なお、本発明者らは、上記製造方法で製造したセラミック多層基板１１を厚さ方向に切断し、その基板断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察した。その結果、各セラミック絶縁層１４，１５間では、接着用セラミックシート３３が介在したことによる境界の見極めが困難であり、クラックがなく均一にセラミックが焼結されていることが確認された。

また、本発明者らは、積層体形成工程における接着用セラミックシート３３の引張強度（接着力）を図９に示す試験装置５０を用いて確認した。その結果を表１に示している。

具体的には、接着用セラミックシート３３を７０℃に加熱して接着用セラミックシート３３に粘着性を発現させる。その後、図９に示されるように、接着用セラミックシート３３を離型材３４を介して平坦なテーブル５１上に置くとともに、そのセラミックシート３３の表面３１に分銅５２（具体的には、５ｇの分銅）を置く。さらに、接着用セラミックシート３３が浮かび上がらないように分銅５２の周囲部分を円筒状の押さえ治具５３で押さえつける。この後、バネ秤５４を上昇させることでワイヤ５５を介して分銅５２を引っ張り、接着用セラミックシート３３から分銅５２が剥がれた時点の荷重を接着用セラミックシート３３の引張強度として測定する。ここでは、３種類の異なる粘着剤をそれぞれ含ませて接着用セラミックシート３３のサンプル１〜３を形成し、それらサンプル１〜３の接着用セラミックシート３３について、３回ずつ引張強度を確認した。

表１に示されるように、各サンプル１〜３の接着用セラミックシート３３では、引張強度で７０ｇＦ以上の粘着力を有することが確認された。特に、サンプル１またはサンプル２の接着用セラミックシート３３では、１５０ｇＦ以上の粘着力が発現されることを確認することができた。なお、常温においても同様に引張強度を測定した。その結果、常温の場合では、各サンプル１〜３の接着用セラミックシート３３の粘着力が０ｇＦであり、粘着力が発現していないことを確認した。上記した製造方法では冷却/加熱を繰り返しているが、接着用セラミックシート３３における粘着性の発生の繰り返しは５回程度まで復元できることを確認した。

さらに、本発明者らは、上記製造方法によって平坦度確認用のセラミック多層基板１１Ａ（図１０及び図１１参照）を製造し、その上面１２における平坦度を確認した。具体的には、図１０及び図１１に示されるように、セラミック多層基板１１Ａでは、各セラミック絶縁層１４，１５の層間にプレーン状の導体層１８Ａが形成されている。また、各セラミック絶縁層１４，１５にはビア導体２５は形成されていない。

そして、図１０に示されるように、セラミック多層基板１１Ａの上面１２において、外縁側に位置する３つの基準点Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３を設定し、各点Ｏ１〜Ｏ３を通る平面を測定用の基準面とする。なお、基準点Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３は、その下方に導体層１８Ａが形成されていない未形成領域Ｒ１に設定される。さらに、セラミック多層基板１１Ａの上面１２において、下方に導体層１８Ａが形成されている導体層形成領域Ｒ２に、千鳥状に８つの測定点Ｐ１〜Ｐ８を設定する。そして、各基準点Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３により設定される基準面と各測定点Ｐ１〜Ｐ８との高さの差を測定して、それら高さの差から平坦度を求めた。

ここでは、セラミック絶縁層１４，１５の厚みを３０μｍとし、導体層１８Ａの厚みを５μｍ、１０μｍ、２０μｍに変更してセラミック多層基板１１Ａ（実施例）の測定サンプルを作製した。そして、３個の各測定サンプルについて平坦度を測定し、それらの平均値を平坦度の測定結果として表２に示している。

また、セラミックグリーンシートの表面に溶剤を塗布して積層する従来の製造方法でセラミック多層基板１１Ａ（従来例）を作製して、その上面１２における平坦度を確認した。さらに、セラミック絶縁層１４，１５の一方を上記接着用セラミックシート３３を用いて形成し、他方を通常のセラミックグリーンシートを用いて形成したセラミック多層基板１１Ａ（比較例）を作製し、同様に平坦度を確認した。その結果を表２に示している。なお、比較例のセラミック多層基板１１Ａは、一方の接着用セラミックシート３３をセラミックグリーンシートに変更する以外は、上記実施の形態と同様の製造方法で作製した。

表２に示されるように、従来の製造方法では、導体層１８Ａの厚みをセラミックグリーンシートで吸収することができず、基板表面には、導体層１８Ａの厚みに応じて高さバラツキが生じていた。これに対して、本実施の形態の製造方法でセラミック多層基板１１Ａを製造する場合、導体層１８Ａの厚みを各接着用セラミックシート３３で確実に吸収することができ、基板表面の平坦度を低く抑えることができた。因みに、比較例の場合、導体層１８Ａの厚みを片面の接着用セラミックシート３３で吸収する構成であるため、導体層１８Ａの厚みが１０μｍまでは、基板表面の平坦度を低く抑えることができる。しかしながら、導体層１８Ａの厚みが２０μｍとなる場合には、片面の接着用セラミックシート３３のみではその導体層１８Ａの厚みを吸収しきれずに、基板表面の平坦度が若干悪くなる。これに対して、本実施の形態の製造方法でセラミック多層基板１１Ａを製造すると、導体層１８Ａの厚みが２０μｍとなっても、両面の接着用セラミックシート３３で導体層１８Ａの厚みを確実に吸収することができるため、基板表面の平坦度を低く抑えることができた。

従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。

（１）本実施の形態の場合、積層体形成工程において加熱することで接着用セラミックシート３３におけるセチルアルコールが溶融し、そのセチルアルコールが粘着剤の溶剤として機能することで接着用セラミックシート３３に粘着力が発現する。本実施の形態における接着用セラミックシート３３は、粘着剤を２５重量部以上の割合で含むため、引張強度で５０ｇＦ以上の粘着力を確実に発現させることができる。特に、粘着剤によっては、１６０ｇＦ以上の粘着力を発現させることができる。このようにすると、比較的低い圧力で未焼成セラミック積層体４２を形成することができる。このため、未焼成セラミック積層体４２における内部応力を低く抑えることができる。従って、焼成時におけるセラミック多層基板１１の反りを抑えることができる。また、接着用セラミックシート３３はセチルアルコールが溶融することで軟化する。このため、各接着用セラミックシート３３を加圧することにより、未焼成導体部４１の表裏にある接着用セラミックシート３３の双方に未焼成導体部４１が埋まり込む。この結果、未焼成導体部４１の凹凸を各接着用セラミックシート３３にて確実に吸収することができ、セラミック多層基板１１の平坦度を十分に確保することができる。

（２）本実施の形態では、１ｋｇｆ／ｃｍ^２以上５ｋｇｆ／ｃｍ^２以下の低圧力、かつ１秒以上１２０秒以下の短時間の条件で、各接着用セラミックシート３３を積層方向に加圧することで、未焼成セラミック積層体４２を形成している。このようにすると、未焼成セラミック積層体４２における内部応力を低く抑えることができる。また、本実施の形態では、従来技術のように仮接着後に長時間放置するといった工程がなく、積層体形成工程での加圧時間も短いため、セラミック多層基板１１を効率よく製造することができる。さらに、高圧プレス機などの大掛かりな装置が不要となる。このため、セラミック多層基板１１の製造コストを低く抑えることができる。

なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。

・上記実施の形態では、積層体形成工程の前にビア導体部形成工程を行っていたが、積層体形成工程の後にビア導体部形成工程を行うようにしてもよい。具体的には、先ず、導体部形成工程を施した複数の接着用セラミックシート３３を積層して未焼成セラミック積層体を積層する。その後、未焼成セラミック積層体において全ての接着用セラミックシート３３を貫通するビア穴２４及び未焼成ビア導体部４０を形成する。さらに、未焼成セラミック積層体の表面及び裏面において、未焼成ビア導体部４０の端面を覆うように端子パッド２１，２２等となる未焼成導体部４１を形成した後、焼成工程を行う。このようにすると、セラミック多層基板１１において、全てのセラミック絶縁層１４，１５を貫通するビア導体２５を位置ズレがなく確実に形成することができる。

・上記実施の形態では、導体部形成工程において、スクリーン印刷により未焼成導体部４１を接着用セラミックシート３３に形成していたが、これに限定されるものではなく、転写によって未焼成導体部４１を形成してもよい。この場合、例えば、接着用セラミックシート３３を加熱して軟化させるとともに粘着力を発現させる。この状態で、転写フィルムに印刷した未焼成導体部４１を接着用セラミックシート３３に押し付けることで、その未焼成導体部４１を接着用セラミックシート３３に転写する。このようにしても、接着用セラミックシート３３の表面３２及び裏面３３に未焼成導体部４１を形成することができる。

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。

（１）手段１において、前記積層体形成工程の後に、前記未焼成セラミック積層体を焼結させて、前記セラミック絶縁層及び前記導体層を形成する焼成工程をさらに含むことを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。

（２）手段１において、前記積層体形成工程では、前記接着用セラミックシートが引張強度で１５０ｇＦ以上の粘着力を発現させた状態で、各セラミックシートを積層方向に加圧することを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。

（３）手段１において、前記有機化合物は、６０℃以上の温度で溶融する有機化合物であることを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。

（４）手段１において、前記有機化合物は、常温にて固体状である高沸点アルコールであることを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。

（５）手段１において、前記セラミック多層基板は、前記複数のセラミック絶縁層においてその厚さ方向に貫通するビア穴内にビア導体が設けられ、前記ビア導体によって各導体層が接続される基板であり、前記積層体形成工程の前に、前記接着用セラミックシートの厚さ方向に貫通するビア穴を形成するとともにそのビア穴内に前記ビア導体となる未焼成ビア導体部を形成するビア導体部形成工程をさらに含むことを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。

（６）手段１において、前記セラミック多層基板は、前記複数のセラミック絶縁層においてその厚さ方向に貫通するビア穴内にビア導体が設けられ、前記ビア導体によって各導体層が接続される基板であり、前記積層体形成工程の後に、前記接着用セラミック積層体の積層方向に貫通するビア穴を形成するとともにそのビア穴内に前記ビア導体となる未焼成ビア導体部を形成するビア導体部形成工程をさらに含むことを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。

（７）手段１において、前記積層体形成工程の前に、前記接着用セラミックシートの厚さ方向に貫通するキャスタレーション形成用穴を形成する工程をさらに含むことを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。

（８）手段１において、前記積層体形成工程の後に、前記未焼成セラミック積層体の積層方向に貫通するキャスタレーション形成用穴を形成する工程をさらに含むことを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。

１１…セラミック多層基板
１４，１５…セラミック絶縁層
１８…導体層
２１，２２…導体層としての端子パッド
３１…表面
３２…裏面
３３…接着用セラミックシート
４１…未焼成導体部
４２…未焼成セラミック積層体

Claims (3)

1. 複数の導体層と複数のセラミック絶縁層とを積層して多層化した構造を有するセラミック多層基板の製造方法であって、
   前記セラミック絶縁層となるセラミック材料と、粘着剤と、加熱によって溶融する有機化合物とを少なくとも含み、表面及び裏面を有するシート状に成形された接着用セラミックシートを準備するシート準備工程と、
   前記接着用セラミックシートの表面及び裏面の少なくも一方に前記導体層となる未焼成導体部を形成する導体部形成工程と、
   前記未焼成導体部を形成した前記接着用セラミックシートを複数積層した後、前記有機化合物の融点以上の温度に加熱し、当該加熱によって溶融した前記有機化合物が前記粘着剤の溶剤として機能することにより、前記接着用セラミックシートに粘着力を発現させかつ前記接着用セラミックシートを軟化させた状態で、各接着用セラミックシートを積層方向に加圧することにより、前記未焼成導体部の表裏にて隣接している前記接着用セラミックシートの双方に当該未焼成導体部を埋め込みつつ、各接着用セラミックシートを一体化した未焼成セラミック積層体を形成する積層体形成工程と
   を含むことを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。
2. 前記積層体形成工程では、１ｋｇｆ／ｃｍ^２以上５ｋｇｆ／ｃｍ^２以下の低圧力、かつ、１秒以上１２０秒以下の短時間の条件で、各接着用セラミックシートを積層方向に加圧す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。
3. 前記シート準備工程で準備される前記接着用セラミックシートは、前記セラミック材料１００重量部に対して、前記粘着剤を２５重量部以上の割合で含有させ、かつ、前記有機化合物を３重量部以上１５重量部以下の割合で含有させたものであることを特徴とする請求項１または２に記載のセラミック多層基板の製造方法。

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