JP6339320B2 - 多層セラミック基板 - Google Patents

Description

本発明は、多層セラミック基板に関するものであり、より特定的には、積層されたセラミック基板間の層間ずれを高精度に測定することが可能な多層セラミック基板に関するものである。

多層セラミック基板は、配線パターン導体やＶＩＡホール導体が印刷された複数枚のグリーンシートを積層し、加熱すると同時に厚さ方向に加圧して接着し、その後焼結することにより製造される。この多層セラミック基板では、印刷によるグリーンシート自身の変形や積層時の位置ずれにより、積層されたグリーンシート同士の位置ずれ（層間ずれ）が発生する。この層間ずれが大きい場合には、電気回路の断線や短絡、または電気特性の劣化などが生じる。しかし、多層セラミック基板内の層間ずれを外観上判別することは困難である。そのため、製造後の通電試験などにより層間ずれが発見され、これが製品歩留まりの低下の原因となっていた。

このような問題に対して、たとえば特開昭６２−１６２３９４号公報（以下、特許文献１という）では、位置検出パターン用穴が形成されたグリーンシートと、当該位置検出パターン用穴よりも寸法が大きい貫通孔が形成されたグリーンシートとが積層された多層印刷配線板が開示されている。この多層印刷配線基板では、位置検出パターン用穴が開口した面側から観察して位置検出パターン用穴および貫通孔の位置を測定することにより、基板間の層間ずれを測定することが可能となっている。

特開昭６２−１６２３９４号公報

上記特許文献１において開示されている多層印刷配線基板では、積層されたグリーンシートを加圧して接着する際に貫通孔の形状が変形し、基板間の層間ずれの測定精度が低下するという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、積層されたセラミック基板間の層間ずれを高精度に測定することが可能な多層セラミック基板を提供することである。

本発明に従った多層セラミック基板は、複数のセラミック基板を積層して構成される多層セラミック基板である。最表層のセラミック基板を除いた他のセラミック基板のうちの１つである第１セラミック基板には、第１セラミック基板の位置座標を決定するための第１マークが形成されている。第１セラミック基板から見て最表層側に位置する１つ以上のセラミック基板のすべてには、第１マークと重なるように貫通孔が形成されている。すべてのセラミック基板に形成される貫通孔の平面視における大きさは等しい。最表層のセラミック基板には、最表層のセラミック基板の位置座標を決定するための複数の第２マークが貫通孔とは別の位置に形成されている。複数の第２マークのそれぞれが同一の最表層のセラミック基板に形成されている。複数の第２マークを結ぶ仮想の直線は、平面視において貫通孔を通過する。第１マークは、第１セラミック基板を貫通する第１孔部である。第２マークは、最表層のセラミック基板のみを貫通する第２孔部である。

本発明に従った多層セラミック基板によれば、積層されたセラミック基板間の層間ずれを高精度に測定することが可能な多層セラミック基板を提供することができる。

実施の形態１に係る多層セラミック基板の構造を示す概略平面図である。 実施の形態１に係る多層セラミック基板の構造を示す概略断面図である。 実施の形態１に係る多層セラミック基板の構造を示す概略断面図である。 実施の形態１に係る多層セラミック基板の他の構造を示す概略平面図である。 実施の形態１に係る多層セラミック基板の他の構造を示す概略断面図である。 実施の形態１に係る多層セラミック基板の構造を示す概略平面図である。 実施の形態１に係る多層セラミック基板の構造を示す概略断面図である。 実施の形態２に係る多層セラミック基板の構造を示す概略平面図である。 実施の形態２に係る多層セラミック基板の構造を示す概略断面図である。 実施の形態３に係る多層セラミック基板の構造を示す概略平面図である。 実施の形態３に係る多層セラミック基板の構造を示す概略断面図である。 実施の形態４に係る多層セラミック基板の構造を示す概略平面図である。 実施の形態４に係る多層セラミック基板の構造を示す概略断面図である。 実施の形態５に係る多層セラミック基板の構造を示す概略平面図である。 実施の形態５に係る多層セラミック基板の構造を示す概略断面図である。 実施の形態６に係る多層セラミック基板の構造を示す概略平面図である。 実施の形態６に係る多層セラミック基板の構造を示す概略断面図である。 実施の形態７に係る多層セラミック基板の構造を示す概略平面図である。 実施の形態７に係る多層セラミック基板の構造を示す概略断面図である。 比較例の多層セラミック基板の構造を示す概略平面図である。 比較例の多層セラミック基板の構造を示す概略断面図である。 比較例の多層セラミック基板の構造を示す概略平面図である。 比較例の多層セラミック基板の構造を示す概略断面図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。

（実施の形態１）
まず、本発明の一実施の形態である実施の形態１に係る多層セラミック基板の構造について説明する。図１および図２を参照して、本実施の形態に係る多層セラミック基板１０は、複数（たとえば１０枚）のセラミック基板１１（１１ａ〜１１ｊ）を積層することにより構成されている。多層セラミック基板１０は、複数のグリーンシートが積層された状態で加熱され（約１００℃）、静水圧プレスなどにより積層方向に加圧（約５０ＭＰａ）されてグリーンシート同士が接着され、さらに焼成炉中において焼結（約１０００℃）されることにより製造される。セラミック基板１１ａ〜１１ｊの各々は、縦幅が１５０〜３００ｍｍであり、横幅が１５０〜３００ｍｍであり、厚みが０．１〜０．３ｍｍである。
最表層から５層目に位置するセラミック基板１１ｅ（第１セラミック基板）には、位置検出パターン用穴１２（第１マーク、第１孔部）が形成されている。位置検出パターン用穴１２は、セラミック基板１１ｅの位置座標を決定するためのものであり、セラミック基板１１ｅを厚み方向に貫通している。位置検出パターン用穴１２の直径は、０．１〜０．３ｍｍである。

セラミック基板１１ｅから見て最表層側に位置するセラミック基板１１ａ〜１１ｄには、位置検出パターン用穴１２と重なる位置において貫通孔１３が形成されている。貫通孔１３の直径は０．５〜０．７ｍｍであり、位置検出パターン用穴１２よりも大きくなっている。これにより、図１に示すように、最表層側から見て貫通孔１３内に位置検出パターン用穴１２が位置し、セラミック基板１１ａ〜１１ｊが積層された状態において最表層から５層目に位置するセラミック基板１１ｅの位置座標を測定することが可能となっている。

また、位置検出パターン用穴１２は、最表層のセラミック基板１１ａを除いた他のセラミック基板１１ｂ〜１１ｊのうちの１つに形成されていればよく、最表層から見て２〜４目または６〜１０層目のセラミック基板１１ｂ〜１１ｄ，１１ｆ〜１１ｊのいずれかにおいて形成されていてもよい。これにより、セラミック基板１１ｅの場合と同様に、セラミック基板１１ａ〜１１ｊが積層された状態において各セラミック基板１１ｂ〜１１ｄ，１１ｆ〜１１ｊの位置座標を測定することができる。

最表層のセラミック基板１１ａには、複数（たとえば４つ）の表層位置パターン用穴１４（第２マーク、第２孔部）が貫通孔１３とは別の位置に形成されている。表層位置パターン用穴１４は、セラミック基板１１ａの位置座標を決定するためのものであり、セラミック基板１１ａの厚み方向に貫通している。表層位置パターン用穴１４の直径は、位置検出パターン用穴１２と同様に０．１〜０．３ｍｍである。
図１に示すように、表層位置パターン用穴１４は貫通孔１３の外周を取り囲むように形成されている。より具体的には、表層位置パターン用穴１４は、図１中点線で示す貫通孔１３の同心円上において周方向に等間隔に形成されている。また、表層位置パターン用穴１４を結ぶ仮想の直線（図１中破線）は、平面視において貫通孔１３の中心を通過している。より具体的には、貫通孔１３を挟むように対向する一対の表層位置パターン用穴１４を結ぶ上記仮想の直線（図１中破線）が２つ存在しており、上記２つの仮想の直線が貫通孔１３の中心において交差している。貫通孔１３の中心から表層位置パターン用穴１４の中心までの各々の距離は、０．５〜１．５ｍｍとなっている。これにより、図１に示すように、最表層側から見て貫通孔１３または表層位置パターン用穴１４が確認され、最表層のセラミック基板１１ａの位置座標を測定することが可能となっている。

表層位置パターン用穴１４の数は４個に限られず、上記同心円上において周方向に等間隔に３個以上形成されていればよい。また、上記位置検出パターン用穴１２、貫通孔１３および表層位置パターン用穴１４の形状は円形に限られず、四角形やその他の多角形であってもよい。

図３を参照して、多層セラミック基板１０ではセラミック基板１１ａ〜１１ｊを貫通するＶＩＡホールが形成されており、当該ＶＩＡホール内には導体１５が配置されている。また、セラミック基板１１ａ〜１１ｊの各々には、スクリーン印刷により配線パターン（図示しない）が印刷されている。これにより、セラミック基板１１ａ〜１１ｊ間の導通状態が確保されている。

図４および図５を参照して、多層セラミック基板１０ではセラミック基板１１ｅから見て最表層側に位置するセラミック基板１１ａ〜１１ｄだけでなく、最表層側とは反対側に位置するセラミック基板１１ｆ〜１１ｊにおいても位置検出パターン用穴１２と重なるように貫通孔１３が形成されていてもよい。

次に、多層セラミック基板１０における層間ずれの測定について説明する。図１を参照して、まず、最表層のセラミック基板１１ａに形成された４つの表層位置パターン用穴１４の各座標が測定される。次に、表層位置パターン用穴１４同士を結ぶ仮想の直線（図１中破線）の交点の座標が測定され、この測定値が最表層のセラミック基板１１ａの座標とされる。

次に、５層目のセラミック基板１１ｅに形成された位置検出パターン用穴１２の座標が測定され、この測定値が５層目のセラミック基板１１ｅの座標とされる。そして、最表層のセラミック基板１１ａおよび５層目のセラミック基板１１ｅの座標より、セラミック基板１１ａとセラミック基板１１ｅとの間の層間ずれを測定することができる。この層間ずれの測定は、グリーンシートが積層された後に行われてもよいし、グリーンシートが接着された後に行われてもよいし、グリーンシートが焼結後に行われてもよい。

次に、多層セラミック基板１０の作用効果について、比較例の多層セラミック基板を参照しつつ説明する。図２０および図２１を参照して、比較例の多層セラミック基板１００は、複数のセラミック基板１１０ａ〜１１０ｊを積層することにより構成されている。また、最表層を除いた所定層のセラミック基板１１０ｈには位置検出パターン用穴１２０が形成されており、当該セラミック基板１１０ｈから見て最表層側に位置するセラミック基板１１０ａ〜１１０ｇには位置検出パターン用穴１２０と重なるように貫通孔１３０が形成されている。そして、位置検出パターン用穴１２０および貫通孔１３０の座標より、最表層のセラミック基板１１０ａと所定層のセラミック基板１１０ｈとの間の層間ずれを測定することが可能となっている。

しかし、比較例の多層セラミック基板１００では、グリーンシートの積層後に厚み方向に加圧して接着する際にシート間の層間ずれが生じる場合がある。この場合には、図２２および図２３に示すように最表層の貫通孔１３０ａの端部が２層目の貫通孔１３０ｂの端部から突出した状態となる。そして、この状態で厚み方向に加圧されることにより貫通孔１３０ａの形状が変形し、その結果セラミック基板間における層間ずれの測定において測定精度が低下するという問題がある。

これに対して、本実施の形態に係る多層セラミック基板１０では、最表層のセラミック基板１１ａにおいて貫通孔１３とは別の位置に表層位置パターン用穴１４が形成されており、当該表層位置パターン用穴１４によりセラミック基板１１ａの座標を決定することができる。そのため、図６および図７に示すように、最表層のセラミック基板１１ａに形成された貫通孔１３が変形した場合でも、表層位置パターン用穴の座標を測定することによりセラミック基板１１ａの座標を高精度に測定することができる。したがって、本実施の形態に係る多層セラミック基板１０によれば、積層されたセラミック基板間の層間ずれを
高精度（約±５μｍ）に測定することができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の他の実施の形態である実施の形態２について説明する。本実施の形態に係る多層セラミック基板２０は、基本的には上記実施の形態１に係る多層セラミック基板１０と同様の構成を備え、同様に層間ずれの測定が可能であり、かつ同様の効果を奏する。しかし、本実施の形態に係る多層セラミック基板２０は、位置検出パターン用穴２２および表層位置パターン用穴２４の底部の構成において上記実施の形態１とは異なっている。

図８および図９を参照して、多層セラミック基板２０では、最表層から５層目のセラミック基板２１ｅ（第１セラミック基板）を貫通するように位置検出パターン用穴２２（第１マーク、第１孔部）が形成されている。また、最表層のセラミック基板２１ａを貫通するように表層位置パターン用穴２４（第２マーク、第２孔部）が形成されている。そして、図８および図９に示すように、位置検出パターン用穴２２および表層位置パターン用穴２４の底部には、セラミック基板２１ａ〜２１ｊとは異なる色を有する導電ペーストや樹脂などの材料からなるパターン２５が配置されている。このパターン２５は、セラミック基板２１ｂ，２１ｆの表面上において印刷されていてもよいし、インクジェットなどにより形成されていてもよい。
上記構成により、多層セラミック基板２０の層間ずれの測定において位置検出パターン用穴２２および表層位置パターン用穴２４をより容易に認識することができる。その結果、本実施の形態に係る多層セラミック基板２０によれば、セラミック基板間の層間ずれをより高精度に検出することができる。

（実施の形態３）
次に、本発明のさらに他の実施の形態である実施の形態３について説明する。本実施の形態に係る多層セラミック基板３０は、基本的には上記実施の形態１に係る多層セラミック基板１０と同様の構成を備え、同様に層間ずれの測定が可能であり、かつ同様の効果を奏する。しかし、本実施の形態に係る多層セラミック基板３０は、位置検出パターン用穴３２および表層位置パターン用穴３４の構成において上記実施の形態１とは異なっている。

図１０および図１１を参照して、多層セラミック基板３０では、最表層から５層目のセラミック基板３１ｅ（第１セラミック基板）を貫通するように位置検出パターン用穴３２（第１マーク、第１孔部）が形成されている。また、最表層のセラミック基板３１ａを貫通するように表層位置パターン用穴３４（第２マーク、第２孔部）が形成されている。そして、図１０および図１１に示すように、位置検出パターン用穴３２および表層位置パターン用穴３４には、セラミック基板３１ａ〜３１ｊとは異なる色を有する材料からなる導体ペースト３５や樹脂（材料）が充填されている。これらの材料は、たとえばノズルなどを用いて注入されている。
上記構成により、多層セラミック基板３０の層間ずれの測定において位置検出パターン用穴３２および表層位置パターン用穴３４をより容易に認識することができる。その結果、本実施の形態に係る多層セラミック基板３０によれば、セラミック基板間の層間ずれをより高精度に検出することができる。

（実施の形態４）
次に、本発明のさらに他の実施の形態である実施の形態４について説明する。本実施の形態に係る多層セラミック基板４０は、基本的には上記実施の形態１に係る多層セラミック基板１０と同様の構成を備え、同様に層間ずれの測定が可能であり、かつ同様の効果を奏する。しかし、本実施の形態に係る多層セラミック基板４０は、第１マークおよび第２マークの構成において上記実施の形態１とは異なっている。

図１２および図１３を参照して、多層セラミック基板４０では、最表層から５層目のセラミック基板４１ｅ（第１セラミック基板）の表面上において、セラミック基板４１とは異なる色を有する導電ペーストや樹脂（材料）からなるマーク４２（第１マーク）が形成されている。また、最表層のセラミック基板４１ａの表面上において、セラミック基板４１とは異なる色を有する導電ペーストや樹脂（材料）からなるマーク４４（第２マーク）が形成されている。マーク４２，４４はたとえばインクジェットなどにより形成されている。
上記構成により、第１マークおよび第２マークとして位置検出パターン用穴および表層位置パターン用穴を形成する場合に比べて、最表層のセラミック基板４１ａおよび５層目のセラミック基板４１ｅの座標をより容易に測定することができる。

（実施の形態５）
次に、本発明のさらに他の実施の形態である実施の形態５について説明する。本実施の形態に係る多層セラミック基板５０は、基本的には上記実施の形態１に係る多層セラミック基板１０と同様の構成を備え、同様に層間ずれの測定が可能であり、かつ同様の効果を奏する。しかし、本実施の形態に係る多層セラミック基板５０は、裏面貫通孔がさらに形成されている点において上記実施の形態１とは異なっている。

図１４および図１５を参照して、多層セラミック基板５０では、最表層から５層目のセラミック基板５１ｅ（第１セラミック基板）から見て最表層側とは反対側に位置するセラミック基板５１の少なくとも一部（５１ｈ〜５１ｊ）には、位置検出パターン用穴５２（第１マーク）と重なるように裏面貫通孔５５が形成されている。また、最表層のセラミック基板５１ａを除いた他のセラミック基板の少なくとも一部（５１ｄ〜５１ｊ）には、表層位置パターン用穴５４（第２マーク）と重なるように裏面貫通孔５６が形成されている。裏面貫通孔５５，５６の直径は、０．５〜０．７ｍｍである。また、多層セラミック基板５０において、貫通孔５３および裏面貫通孔５５，５６のいずれも形成されない部分の厚み（セラミック基板５１ａ〜５１ｃの厚み、またはセラミック基板５１ｅ〜５１ｇの厚み）は、１ｍｍ以下となっている。

上記構成により、多層セラミック基板５０の最表層側とは反対側から白熱電球などを用いて光を照射し、その透過光の明暗差を利用することで位置検出パターン用穴５２および表層位置パターン用穴５４をより明確に認識することができる。その結果、最表層のセラミック基板５１ａおよび５層目のセラミック基板５１ｅの層間ずれを高精度に測定することができる。

（実施の形態６）
次に、本発明のさらに他の実施の形態である実施の形態６について説明する。本実施の形態に係る多層セラミック基板６０は、基本的には上記実施の形態５に係る多層セラミック基板５０と同様の構成を備え、同様に層間ずれの測定が可能であり、かつ同様の効果を奏する。しかし、本実施の形態に係る多層セラミック基板６０は、位置検出パターン用穴６２および表層位置パターン用穴６４の構成において上記実施の形態５とは異なっている。

図１６および図１７を参照して、多層セラミック基板６０では、最表層から５層目のセラミック基板６１ｅ（第１セラミック基板）を貫通するように位置検出パターン用穴６２（第１マーク、第１孔部）が形成されている。また、最表層のセラミック基板６１ａを貫通するように表層位置パターン用穴６４（第２マーク、第２孔部）が形成されている。そして、図１６および図１７に示すように、位置検出パターン用穴６２および表層位置パターン用穴６４には、セラミック基板６１とは異なる色を有する導体ペースト６７や樹脂などの材料が充填されている。これらの材料は、たとえばノズルなどを用いて注入されている。
上記構成により、多層セラミック基板６０の層間ずれの測定において位置検出パターン用穴６２および表層位置パターン用穴６４をより容易に認識することができる。その結果、本実施の形態に係る多層セラミック基板６０によれば、セラミック基板間の層間ずれをより高精度に検出することができる。

（実施の形態７）
次に、本発明のさらに他の実施の形態である実施の形態７について説明する。本実施の形態に係る多層セラミック基板７０は、基本的には上記実施の形態５に係る多層セラミック基板５０と同様の構成を備え、同様に層間ずれの測定が可能であり、かつ同様の効果を奏する。しかし、本実施の形態に係る多層セラミック基板７０は、第１マークおよび第２マークの構成において上記実施の形態５とは異なっている。

図１８および図１９を参照して、多層セラミック基板７０では、最表層から５層目のセラミック基板７１ｅ（第１セラミック基板）の表面上において、セラミック基板７１とは異なる色を有する導電ペーストや樹脂（材料）からなるマーク７２（第１マーク）が形成されている。また、最表層のセラミック基板７１ａの表面上において、セラミック基板７１とは異なる色を有する導電ペーストや樹脂（材料）からなるマーク７４（第２マーク）が形成されている。マーク７２，７４はたとえばインクジェットなどにより形成されている。
上記構成により、第１マークおよび第２マークとして位置検出パターン用穴および表層位置パターン用穴を形成する場合に比べて、最表層のセラミック基板７１ａおよび５層目のセラミック基板７１ｅの座標をより容易に測定することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の多層セラミック基板は、積層されたセラミック基板間の層間ずれを高精度に測定することが要求される多層セラミック基板において、特に有利に適用され得る。

１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０ 多層セラミック基板、１１（１１ａ〜１１ｊ），２１（２１ａ〜２１ｊ），３１（３１ａ〜３１ｊ），４１（４１ａ〜４１ｊ），５１（５１ａ〜５１ｊ），６１（６１ａ〜６１ｊ），７１（７１ａ〜７１ｊ） セラミック基板、１２，２２，３２，５２，６２ 位置検出パターン用穴、１３，２３，３３，４３，５３，６３，７３ 貫通孔、１４，２４，３４，５４，６４ 表層位置パターン用穴、１５ 導体、２５ パターン、３５，６７ 導電ペースト、４２，４４，７２，７４ マーク、５５，５６，６５，６６，７５，７６ 裏面貫通孔。

Claims (4)

1. 複数のセラミック基板を積層して構成される多層セラミック基板であって、
   最表層の前記セラミック基板を除いた他の前記セラミック基板のうちの１つである第１セラミック基板には、前記第１セラミック基板の位置座標を決定するための第１マークが形成されており、
   前記第１セラミック基板から見て最表層側に位置する１つ以上の前記セラミック基板のすべてには、前記第１マークと重なるように貫通孔が形成されており、すべての前記セラミック基板に形成される前記貫通孔の平面視における大きさは等しく、
   前記最表層のセラミック基板には、前記最表層のセラミック基板の位置座標を決定するための複数の第２マークが前記貫通孔とは別の位置に形成され、
   前記複数の第２マークのそれぞれが同一の前記最表層のセラミック基板に形成されており、
   前記複数の第２マークを結ぶ仮想の直線は、平面視において前記貫通孔を通過し、
   前記第１マークは、前記第１セラミック基板を貫通する第１孔部であり、
   前記第２マークは、前記最表層のセラミック基板のみを貫通する第２孔部である、多層セラミック基板。
2. 前記第１および第２孔部の底部には、前記セラミック基板とは異なる色を有する材料が配置されている、請求項１に記載の多層セラミック基板。
3. 前記第１および第２孔部には、前記セラミック基板とは異なる色を有する材料が充填されている、請求項１に記載の多層セラミック基板。
4. 前記第１セラミック基板から見て最表層側とは反対側に位置する前記セラミック基板の少なくとも一部には、前記第１マークと重なるように裏面貫通孔が形成されており、
   前記最表層のセラミック基板を除いた他の前記セラミック基板の少なくとも一部には、前記第２マークと重なるように裏面貫通孔が形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の多層セラミック基板。

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