JPH11163530A - 多層セラミック基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定した特性をもって、高精度のコンデンサ
やインダクタのような受動部品を内蔵する高密度の多層
セラミック基板を製造できるようにする。 【解決手段】 受動部品となるべき生の成形体ブロック
１０ｇ，１１ｇを用意し、積層された複数のセラミック
グリーンシート２ｇ〜８ｇおよび配線導体１３〜１８を
有し、内部に空間２９，３４が予め設けられ、空間２
９，３４に成形体ブロック１０ｇ，１１ｇが嵌め込まれ
た、生の複合積層体１ｇを用意し、この複合積層体１ｇ
の積層方向における両端に位置する各主面上に、複合積
層体１ｇの焼成温度では焼結しないセラミックおよび焼
成工程において酸化され得る金属を含む生のシート状支
持体４８，４９を配置し、シート状支持体４８，４９で
挟んだ状態として収縮を抑えながら複合積層体１ｇをた
とえば１０００℃以下の温度で焼成した後、未焼結のシ
ート状支持体４８，４９を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、多層セラミック
基板の製造方法に関するもので、特に、たとえばコンデ
ンサ、インダクタ等の受動部品を内蔵した多層セラミッ
ク基板の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】多層セラミック基板に代表される多層回
路基板をより多機能化、高密度化、高性能化するために
は、このような多層回路基板において、高精度の受動部
品を内蔵しながら、高密度に配線を施すことが有効であ
る。このように受動部品を内蔵した多層回路基板は、従
来、次のような種々の方法により製造されている。

【０００３】第１は、いわゆる厚膜法によるもので、基
板用グリーンシートに誘電体ペースト等を厚膜形成技術
により印刷した後、各グリーンシートを積層し圧着し、
次いで焼成することにより、多層セラミック基板内部に
部分的にコンデンサ等を内蔵する方法である。しかし、
この多層回路基板の製造方法には、次のような問題があ
る。 ペーストの膜厚のばらつきや印刷の位置ずれが比較
的大きいため、コンデンサの容量等の特性のばらつきも
比較的大きい。 圧着や焼成工程で、ペーストの変形が起こるため、
このことも容量等の特性のばらつきの原因となる。 印刷および積層を繰り返すに従って、印刷部の平面
性がより悪くなり、積層数を増やすことが困難であるた
め、コンデンサにあっては容量を大きくすることが難し
い。

【０００４】第２は、抵抗および容量付きの多層回路基
板を製造しようとするものであって、上述の第１の方法
に類似しており、セラミック基板の表面にコンデンサ、
抵抗等を厚膜形成技術により多層に印刷する方法であ
る。しかし、この方法にも、 印刷パターンの位置ずれや膜厚のばらつきによる特
性のばらつき、 積層数の増加に制限があることによる容量の制約、 平面性の悪化 等、上述した第１の方法とほぼ同様の問題がある。

【０００５】第３は、たとえば特開昭５９−１７２３２
号公報に記載されるように、誘電体をシートの状態で多
層基板内部に内蔵させる方法で、この場合、基板と同じ
面積を有する誘電体シートを、基板用シートの間に挟み
込んで積層し、圧着した後、焼成することが行なわれ
る。これにより、容量等の特性のばらつきや、大容量化
に対する制約の問題は改善されるが、次のような問題に
遭遇する。 誘電体が基板内部に層状に配置されるため、設計の
自由度が低い。 信号のクロストーク等の問題が発生しやすい。

【０００６】なお、多層回路基板の高密度配線を可能と
する方法として、低温焼成可能な複数の基板用グリーン
シートからなる基板用積層体の上下両面に、この基板用
積層体の焼成温度では収縮しないダミーグリーンシート
を圧着した後、これらを比較的低温で焼成し、後者のダ
ミーグリーンシートに由来する未焼結層を焼成後におい
て剥離除去する方法（たとえば特開平４−２４３９７８
号公報参照）や、この方法において焼成時に基板用積層
体の上下方向から加圧することをさらに行なう方法（た
とえば特表平５−５０３４９８号公報参照）がある。

【０００７】これらの方法では、基板面方向すなわちＸ
−Ｙ方向には収縮が生じにくいため、得られた基板の寸
法精度を高くできる。そのため、高密度の配線を施して
も断線するという問題が生じにくい利点がある。しか
し、これらの方法は、受動部品を基板内に内蔵させるも
のではない。再び、受動部品を内蔵した多層回路基板を
製造するための第４の方法として、たとえば特開平９−
９２９８３号公報には、上述の基板のＸ−Ｙ方向の収縮
を生じさせない方法とシートまたは厚膜の形で多層回路
基板内部に部分的にコンデンサを内蔵する方法とを組み
合わせた方法が開示されている。この方法は、受動部品
を内蔵した高密度配線の多層回路基板を製造するのに適
している。

【０００８】この第４の方法において、シートで誘電体
部を形成する場合には、基板と同面積の誘電体層を設け
ることになるため、誘電体層が基板端面に露出する状態
になる。このため、誘電体層は、水分が浸透しないよう
に緻密であることが必要であるが、焼成時に基板の上下
方向から加圧することで、誘電体層は十分緻密化するこ
とを可能にしている。しかし、誘電体層の形状が制約さ
れることから、前述したような誘電体シートを用いる第
３の方法と同様、 誘電体が基板内部に層状に配置されるため、設計の
自由度が低い、 信号のクロストーク等の問題が発生しやすい、 等の問題に遭遇する。

【０００９】他方、この第４の方法において、厚膜で誘
電体部を形成する場合、誘電体部を形成する領域に対応
するように、基板用シートに凹部を設けておき、そこに
誘電体ペーストを充填するという工程を採用することも
ある。この場合、前述した第１の方法である厚膜法にお
いて遭遇した問題のうち、厚膜の位置ずれや基板用シー
ト圧着時の誘電体ペーストの変形等により生じ得る特性
のばらつきの問題は改善されるが、ペーストの厚みのば
らつきについては、小さくなるものの、依然として残
り、なお不十分である。また、誘電体部を積層構造とす
ることは難しいため、大容量を得にくいという問題も残
る。

【００１０】また、第４の方法では、基板方向すなわち
Ｘ−Ｙ方向には収縮をかなり小さくできるため、収縮の
ばらつきもこれに伴って小さくなり、基板の寸法精度を
比較的高くできる、という利点があるものの、収縮のば
らつきはあくまでも存在し、より高い寸法精度が要求さ
れる場合には、寸法精度が十分でない。より具体的に
は、通常、グリーンシートを焼結させると、収縮率は２
０％前後であり、その収縮のばらつきは、良く管理して
も、標準偏差で０．５％位であるのに対し、この方法で
は、収縮率を０．１％、そのばらつきを標準偏差で０．
０５％程度にまで下げることができる。しかし、この収
縮ばらつきに相当する以上の寸法精度を要する高密度配
線を施すような場合には、この収縮ばらつきは十分小さ
いものではない。

【００１１】上述の第４の方法で生じる収縮ばらつき
は、主に、基板用グリーンシートの焼結温度では収縮し
ないダミーグリーンシート内に生成する気孔の分散性の
ばらつきに起因している。より詳細には、焼成工程にお
いて、室温から温度を上げて行き、グリーンシート内の
有機成分が分解、気化して脱離して行く過程、いわゆる
脱脂過程では、基板用グリーンシートおよびダミーグリ
ーンシートの各々内の有機成分があった箇所に空洞すな
わち気孔が生じ、基板用グリーンシートおよびダミーグ
リーンシートはともに多孔質構造になっている。さらに
温度を上げて行き、基板用グリーンシートが焼結し始め
ると、ダミーグリーンシートは、それ自身、基板焼結温
度では収縮しないが、基板面方向に収縮する力を基板用
グリーンシートから受ける。このとき、ダミーグリーン
シート内には、気孔によって与えられた空間があるた
め、ダミーグリーンシート内の粒子は、上述の収縮方向
にわずかに移動し、結果として、ダミーグリーンシート
は、基板用グリーンシートとともに、わずかに収縮す
る。

【００１２】仮に、ダミーグリーンシートを基板用グリ
ーンシートから離した状態でダミーグリーンシートを焼
成した場合には、ダミーグリーンシートは、収縮する方
向への力を受けることがないので、ダミーグリーンシー
ト内の粒子が移動することはなく、したがって、その収
縮率も実質的に０％である。このように、ダミーグリー
ンシート内の粒子が基板用グリーンシートから収縮する
力を受けることにより起こす現象は、脱脂過程で生じる
気孔が与える空間すなわち移動できる余地があるために
もたらされるものである。しかしながら、ダミーグリー
ンシート内での気孔の分散状態は、わずかにばらついて
いるため、粒子の移動量もばらつき、したがって、ダミ
ーグリーンシートの収縮量がばらつくことになり、応じ
て、基板用グリーンシートの収縮量もばらつくことにな
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明の目
的は、上述した種々の問題を解決しようとすることであ
って、受動部品を内蔵するとともに、多機能化、高密度
化、高精度化が可能な多層セラミック基板の製造方法を
提供しようとすることである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明は、セラミック
絶縁材料からなる積層された複数のセラミック層および
配線導体を有する積層体と、配線導体によって配線され
た状態で積層体に内蔵された受動部品とを備える、多層
セラミック基板を製造する方法に向けられ、上述した技
術的課題を解決するため、受動部品となるべき生のセラ
ミック機能材料を含む成形体ブロックを用意する工程
と、成形体ブロックに含まれるセラミック機能材料とは
異なるセラミック絶縁材料を含む積層された複数のセラ
ミックグリーンシートおよび配線導体を有し、内部に空
間が予め設けられ、当該空間に成形体ブロックが嵌め込
まれた、生の複合積層体を用意する工程と、この用意さ
れた生の複合積層体の積層方向における両端に位置する
各主面上に、生の複合積層体の焼成温度では焼結しない
セラミックおよび焼成工程において酸化され得る金属を
含む生のシート状支持体を配置する工程と、これらシー
ト状支持体で挟んだ状態で生の複合積層体を、酸素を含
む雰囲気中で焼成する工程と、次いで、未焼結のシート
状支持体を除去する工程とを備えることを特徴としてい
る。

【００１５】上述した製造方法に含まれる焼成工程にお
いて、好ましくは、複合積層体は、１０００℃以下の温
度で焼成される。上述のように、複合積層体が１０００
℃以下の温度で焼成されるときには、シート状支持体
は、セラミックとして、たとえばアルミナまたはジルコ
ニアを含んで構成すればよい。

【００１６】同様に、複合積層体が１０００℃以下の温
度で焼成されるときには、シート状支持体は、金属とし
て、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、
Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ａｌ、ＭｏおよびＷからなる群から
選ばれた少なくとも１種を含むことが好ましく、より好
ましくは、シート状支持体に含まれる金属／セラミック
の重量比は、０．１／９９．９ないし１０．０／９０．
０の範囲内に選ばれる。

【００１７】上述したように、シート状支持体に含まれ
る金属は、粉末の状態にあっても、あるいは、シート状
支持体が有機ビヒクルを含む場合には、この有機ビヒク
ルに含まれる樹脂において側鎖として含まれる有機金属
の状態にあってもよい。また、生の複合積層体の焼成工
程において、上方に位置するシート状支持体上に板状の
重りを載せることにより、１０ｋｇ／cm² 以下の荷重を
与えることが好ましい。

【００１８】この発明において有利に適用される受動部
品は、たとえばコンデンサまたはインダクタである。し
たがって、受動部品がコンデンサまたはインダクタであ
るときには、成形体ブロックとしては、焼結されたと
き、コンデンサまたはインダクタとなるものが用意され
る。なお、この発明に係る製造方法によって得られた多
層セラミック基板において内蔵される受動部品は、コン
デンサやインダクタ等の単体に限定されるものではな
く、これら単体の複合体、たとえばコンデンサ、インダ
クタを組み合わせたＬＣ複合部品等であってもよい。

【００１９】また、成形体ブロックとしては、多層の内
部導体を形成する積層構造を有するものが有利に適用さ
れる。また、成形体ブロックに含まれるセラミック機能
材料は、結晶化ガラス、またはガラスとセラミックとの
混合物を含むことが好ましい。また、複合積層体に備え
るセラミックグリーンシートに含まれるセラミック絶縁
材料は、ガラス、またはガラスとセラミックとの混合物
を含み、ガラス／セラミックの重量比は、１００／０な
いし５／９５の範囲内に選ばれることが好ましい。

【００２０】また、配線導体または内部導体は、Ａｇ、
Ａｇ−Ｐｔ合金、Ａｇ−Ｐｄ合金、およびＡｕからなる
群から選ばれた少なくとも１種を主成分とすることが好
ましい。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の一実施形態に
よる多層セラミック基板１を図解的に示す断面図であ
る。図２は、図１に示した多層セラミック基板１が与え
る等価回路図である。図１に示すように、多層セラミッ
ク基板１は、セラミック絶縁材料からなる積層された複
数のセラミック層２、３、４、５、６、７および８を有
する積層体９を備えている。積層体９の内部には、受動
部品としてのコンデンサ１０、インダクタ１１および抵
抗１２が内蔵されている。また、積層体９は、これらコ
ンデンサ１０、インダクタ１１および抵抗１２を配線す
るための配線導体１３、１４、１５、１６、１７および
１８を内部に備え、また、外表面上に外部端子導体１９
ａおよび１９ｂを備えている。このようにして、多層セ
ラミック基板１は、図２に示すような回路を構成する。

【００２２】このような構成の多層セラミック基板１
は、次のように製造される。図３は、図１に示した多層
セラミック基板１の製造方法を説明するための断面図で
ある。図４は、図３に示した要素の一部を得るための方
法を説明するための断面図である。上述したコンデンサ
１０となるべき生のセラミック機能材料を含むコンデン
サ用成形体ブロック１０ｇおよびインダクタ１１となる
べき生のセラミック機能材料を含むインダクタ用成形体
ブロック１１ｇがそれぞれ用意される。

【００２３】コンデンサ用成形体ブロック１０ｇは、セ
ラミック機能材料としてセラミック誘電体を含み、この
ようなセラミック誘電体を含む生の誘電体シート２０を
介して多層の内部導体２１が形成された積層構造を有し
ている。成形体ブロック１０ｇの対向する端面には、端
子電極２２および２３がそれぞれ形成されている。内部
導体２１は、周知の積層セラミックコンデンサにおける
内部電極と同様、一方の端子電極２２に接続されるもの
と他方の端子電極２３に接続されるものとが交互に配置
されている。

【００２４】インダクタ用成形体ブロック１１ｇは、セ
ラミック機能材料としてセラミック磁性体を含み、この
ようなセラミック磁性体を含む生の磁性体シート２４を
介して多層の内部導体２５が形成された積層構造を有し
ている。成形体ブロック１１ｇの対向する端面には、端
子電極２６および２７がそれぞれ形成されている。多層
の内部導体２５の各々は、たとえば各磁性体シート２４
を貫通する貫通導体２８によって接続されながら、全体
としてコイル状に延びる導電経路を構成している。

【００２５】これら成形体ブロック１０ｇおよび１１ｇ
は、好ましくは、１０００℃以下の温度で焼成可能なよ
うに構成される。そのため、まず、誘電体シート２０お
よび磁性体シート２４にそれぞれ含まれるセラミック機
能材料、すなわちセラミック誘電体およびセラミック磁
性体としては、たとえば、結晶化ガラス、またはガラス
とセラミックとの混合物が有利に用いられる。より具体
的には、誘電体シート２０としては、チタン酸バリウム
にホウ珪酸系のガラスを少量混ぜた粉末と有機ビヒクル
とを混合して得られたセラミックスラリーをドクターブ
レード法によってシート状に成形したものを用いること
ができる。他方、磁性体シート２４としては、ニッケル
亜鉛フェライトにホウ珪酸系のガラスを少量混ぜた粉末
と有機ビヒクルとを混合して得られたセラミックスラリ
ーをドクターブレード法によってシート状に成形したも
のを用いることができる。

【００２６】また、内部導体２１、端子電極２２および
２３、内部導体２５、端子電極２６および２７、ならび
に貫通導体２８を形成するための導体としては、たとえ
ば、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｔ合金、Ａｇ−Ｐｄ合金、およびＡ
ｕからなる群から選ばれた少なくとも１種を主成分とす
る導電性ペーストが有利に用いられる。内部導体２１お
よび２５は、それぞれ、誘電体シート２０および磁性体
シート２４の各上に上述の導電性ペーストをスクリーン
印刷によって所定のパターンをもって付与することによ
って形成されることができる。

【００２７】成形体ブロック１０ｇおよび１１ｇを得る
ため、上述したように、内部導体２１が形成された所定
数の誘電体シート２０および内部導体２５が形成された
所定数の磁性体シート２４をそれぞれ積層した後、圧着
工程に付されることが好ましく、この圧着工程では、た
とえば、水圧プレスで２００ｋｇ／ｃｍ² の圧力が付与
される。

【００２８】他方、前述したセラミック層２〜８の各々
となるべきセラミック絶縁材料を含むセラミックグリー
ンシート２ｇ、３ｇ、４ｇ、５ｇ、６ｇ、７ｇおよび８
ｇが用意される。これらセラミックグリーンシート２ｇ
〜８ｇに含まれるセラミック絶縁材料は、上述した成形
体ブロック１０ｇまたは１１ｇに含まれるセラミック機
能材料とは異なっている。

【００２９】これらセラミックグリーンシート２ｇ〜８
ｇには、それぞれ、上述したコンデンサ用成形体ブロッ
ク１０ｇおよびインダクタ用成形体ブロック１１ｇを設
けるための、また、前述した抵抗１２、配線導体１３〜
１８、ならびに外部端子導体１９ａおよび１９ｂを設け
るための加工または処置が予め施されている。より詳細
には、コンデンサ用成形体ブロック１０ｇを内蔵させる
ための空間２９となるべき一連の貫通孔３０、３１、３
２および３３、ならびにインダクタ用成形体ブロック１
１ｇを内蔵させるための空間３４となるべき一連の貫通
孔３５、３６、３７および３８が、それぞれ、セラミッ
クグリーンシート４ｇ、５ｇ、６ｇおよび７ｇに予め設
けられている。

【００３０】また、配線導体１３を設けるための一連の
貫通孔３９、４０、４１、４２、４３および４４が、そ
れぞれ、セラミックグリーンシート２ｇ、３ｇ、４ｇ、
５ｇ、６ｇおよび７ｇに予め設けられている。また、配
線導体１５を設けるための貫通孔４５がセラミックグリ
ーンシート３ｇに予め設けられている。また、配線導体
１８を設けるための一連の貫通孔４６および４７が、そ
れぞれ、セラミックグリーンシート２ｇおよび３ｇに予
め設けられている。そして、これらの貫通孔３９〜４７
内には、配線導体１３、１５および１８となるべき導電
性ペーストが付与される。

【００３１】また、セラミックグリーンシート２ｇに
は、外部端子導体１９ａおよび１９ｂとなるべき各導電
性ペーストが、貫通孔３９および４６内の各導電性ペー
ストにそれぞれ接続されるようにスクリーン印刷等によ
り付与される。また、セラミックグリーンシート３ｇに
は、配線導体１６および１７となるべき各導電性ペース
トが、貫通孔４５および４７内の各導電性ペーストにそ
れぞれ接続されるようにスクリーン印刷等により付与さ
れる。また、抵抗１２となるべき厚膜抵抗体が、配線導
体１６および１７となるべき各導電性ペースト間を連結
するように付与される。厚膜抵抗体を形成するための抵
抗体ペーストとしては、たとえば、酸化ルテニウムにホ
ウ珪酸系ガラスを少量混ぜた粉末と有機ビヒクルとを混
合したものが有利に用いられる。

【００３２】また、セラミックグリーンシート８ｇに
は、配線導体１４となるべき導電性ペーストが、セラミ
ックグリーンシート２ｇ〜８ｇが積層されたとき、貫通
孔４４内の導電性ペーストに接続され、かつ空間２９お
よび３４内に向かって露出するように、すなわち成形体
ブロック１０ｇおよび１１ｇの端子電極２３および２７
に接続されるように、スクリーン印刷等により付与され
る。

【００３３】上述した配線導体１３〜１８ならびに外部
端子導体１９ａおよび１９ｂを与える導電性ペーストと
しては、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｔ合金、Ａｇ−Ｐｄ合金、およ
びＡｕからなる群から選ばれた少なくとも１種を主成分
とするものが有利に用いられる。このようなセラミック
グリーンシート２ｇ〜８ｇに含まれるセラミック絶縁材
料としては、好ましくは、１０００℃以下の温度で焼成
可能なものが用いられ、たとえば、ガラス、またはガラ
スとセラミックとの混合物が用いられる。この場合、ガ
ラス／セラミックの重量比は、１００／０ないし５／９
５の範囲内に選ばれる。ガラス／セラミックの重量比が
５／９５より小さいと、焼成可能な温度が１０００℃よ
り高くなるためである。焼成可能な温度が高くなると、
前述した配線導体１３〜１８等の材料の選択幅が狭くな
るので好ましくない。

【００３４】より具体的には、セラミックグリーンシー
ト２ｇ〜８ｇとしては、ホウ珪酸系のガラス粉末とアル
ミナ粉末と有機ビヒクルとを混合して得られたセラミッ
クスラリーをドクターブレード法によってシート状に成
形したものを用いることができる。このような材料系の
セラミックグリーンシート２ｇ〜８ｇは、８００〜１０
００℃程度の比較的低温で焼成することができる。

【００３５】以上のようにして得られた成形体ブロック
１０ｇおよび１１ｇならびにセラミックグリーンシート
２ｇ〜８ｇを用いて、焼成されたときに多層セラミック
基板１となる生の複合積層体１ｇが以下のように製造さ
れる。まず、セラミックグリーンシート４ｇ〜７ｇが、
図４に示すように、予め積層される。次いで、空間２９
および３４に、それぞれ、成形体ブロック１０ｇおよび
１１ｇが嵌め込まれる。このとき、端子電極２２、２
３、２６および２７は、空間２９または３４の各々の開
口から露出している。次いで、たとえば５００ｋｇ／ｃ
ｍ² の水圧プレスを用いての圧着工程が実施され、セラ
ミックグリーンシート４ｇ〜７ｇが圧着される。これに
よって、セラミックグリーンシート４ｇ〜７ｇ間の密着
性が高められるとともに、成形体ブロック１０ｇおよび
１１ｇと空間２９および３４の内周面とがそれぞれ密着
する状態になる。

【００３６】次いで、上述したセラミックグリーンシー
ト４ｇ〜７ｇの上下に、セラミックグリーンシート２ｇ
および３ｇならびに８ｇがそれぞれ積層され、これによ
って、生の複合積層体１ｇが得られる。この複合積層体
１ｇの状態において、貫通孔３９〜４４内の導電性ペー
ストは、一連の配線導体１３を形成するとともに、配線
導体１４に接続され、また、貫通孔４５内の導電性ペー
ストは、成形体ブロック１０ｇの端子電極２２に接続さ
れ、貫通孔４６および４７内の導電性ペーストは、一連
の配線導体１８を形成するとともに、成形体ブロック１
１ｇの端子電極２６に接続される。また、成形体ブロッ
ク１０ｇおよび１１ｇの端子電極２３および２７は、配
線導体１４に接続される。

【００３７】この実施形態では、生の複合積層体１ｇの
焼成温度では焼結しないセラミックおよび焼成工程にお
いて酸化され得る金属を含む生のシート状支持体４８お
よび４９がさらに用意される。前述したように、成形体
ブロック１０ｇおよび１１ｇならびにセラミックグリー
ンシート２ｇ〜８ｇがともに１０００℃以下の温度で焼
成可能であるならば、これらを複合した生の複合積層体
１ｇが１０００℃以下の温度で焼成可能であるというこ
とであるので、シート状支持体４８および４９の材料
は、１０００℃では焼結しないものであればよい。シー
ト状支持体４８および４９として、たとえば、アルミナ
またはジルコニア等のセラミック粉末と金属粉末と有機
ビヒクルとを混合して得られたセラミックスラリーをド
クターブレード等によってシート状に成形されたものが
有利に用いられる。

【００３８】シート状支持体４８および４９に含まれる
金属は、上述のように、金属粉末の状態で含ませるほ
か、有機ビヒクル中の樹脂において側鎖として含まれる
有機金属の状態であってもよい。また、シート状支持体
４８および４９に含まれる金属としては、Ｓｃ、Ｔｉ、
Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓ
ｉ、Ａｌ、ＭｏおよびＷからなる群から選ばれた少なく
とも１種を含むことが好ましく、また、シート状支持体
４８および４９に含まれる金属／セラミックの重量比
は、０．１／９９．９ないし１０．０／９０．０の範囲
内に選ばれることがなお好ましい。

【００３９】このようなシート状支持体４８および４９
に含まれる金属は、空気中での焼成工程において、１０
００℃以下で酸化し、膨張する。これにより、脱脂過程
においてシート状支持体４８および４９中に生じ得る気
孔が充填され、シート状支持体４８および４９中のセラ
ミック粒子の移動し得る余地が閉ざされる。その結果、
シート状支持体４８および４９は、収縮する方向に力を
受けても、そこに含まれるセラミック粒子が移動できな
いため、実質的に収縮しない。

【００４０】なお、上述のような金属を含ませていない
場合には、脱脂過程で生じる気孔のため、シート状支持
体はわずかに収縮し、また、気孔の分散性にわずかなば
らつきがあるため、その収縮量にばらつきが生じる。こ
れに対して、この実施形態のように、適当量の金属を含
ませた場合には、気孔の分散性にわずかなばらつきがあ
っても、気孔は金属の酸化物で充填されるため、結果と
して、シート状支持体４８および４９の収縮がなくな
り、応じてばらつきもなくなる。

【００４１】気孔を金属の酸化物で充填するには、気孔
の原因となる有機物としての樹脂の存在する箇所に選択
的に金属を位置させておくことが効果的である。この点
に鑑みれば、シート状支持体４８および４９において結
合材として機能する有機ビヒクルに含まれる樹脂に有機
金属の側鎖として、このような金属を含ませておくこと
がより好ましいと言える。

【００４２】シート状支持体４８および４９に含まれる
金属／セラミックの重量比が、前述のように、好ましく
は、０．１／９９．９ないし１０．０／９０．０の範囲
内に選ばれるのは、この範囲より金属の量が少ないと、
金属の酸化物が気孔を十分に充填することが困難とな
り、他方、この範囲より金属の量が多いと、金属の酸化
膨張量が気孔の体積を上回り、シート状支持体４８およ
び４９の多孔質構造が壊れてしまうからである。

【００４３】このような生のシート状支持体４８および
４９は、生の複合積層体１ｇの積層方向における両端に
位置する各主面、すなわち上下の主面上に配置される。
そして、生の複合積層体１ｇは、シート状支持体４８お
よび４９とともに、圧着される。この圧着には、たとえ
ば１０００ｋｇ／ｃｍ² の圧力の水圧プレスが適用され
る。

【００４４】次いで、生の複合積層体１ｇは、生のシー
ト状支持体４８および４９で挟まれた状態で、酸素を含
む雰囲気中、たとえば、空気中、９００℃の温度で焼成
される。この焼成工程において、上方に位置するシート
状支持体４８上に板状の重り（図示せず。）を載せるこ
とにより、１０ｋｇ／cm² 以下の荷重をかけることが好
ましい。この荷重により、焼成工程で、複合積層体１ｇ
が、わずかに反ったりすると言うように、不所望にも変
形してしまうことを避けることができるからである。な
お、このような効果は、荷重が１０ｋｇ／cm² を超えて
も、１０ｋｇ／cm² の場合と実質的に同じであるため、
１０ｋｇ／cm² を超える荷重は不必要である。

【００４５】上述の焼成によって、成形体ブロック１０
ｇおよび１１ｇが焼成され、それぞれ、焼結状態のコン
デンサ１０およびインダクタ１１となるとともに、セラ
ミックグリーンシート２ｇ〜８ｇが焼成され、焼結状態
の複数のセラミック層２〜８を有する積層体９となり、
それゆえ、全体として焼結状態にある多層セラミック基
板１が得られる。

【００４６】また、このような焼成工程を終えても、シ
ート状支持体４８および４９は未焼結であるので、容易
に剥離除去することができ、冷却後において、シート状
支持体４８および４９が除去され、それによって、所望
の多層セラミック基板１を取り出すことができる。上述
のシート状支持体４８および４９は、焼成工程におい
て、実質的な収縮を生じない。前述したように、シート
状支持体４８および４９に含まれる金属が、焼成工程に
おいて、酸化し、膨張することによって、脱脂過程にお
いて生じ得る気孔が充填され、シート状支持体４８およ
び４９中のセラミック粒子の移動し得る余地が閉ざされ
るためである。したがって、これらシート状支持体４８
および４９に挟まれた複合積層体１ｇの焼成時のＸ−Ｙ
方向すなわちセラミックグリーンシート２ｇ〜８ｇの主
面方向の収縮は有利に抑制されることができる。そのた
め、多層セラミック基板１の寸法精度をより高くするこ
とができ、たとえば配線導体１３〜１８をもって微細で
高密度な配線を施しても断線するなどの問題をより生じ
にくくすることができる。実験によれば、コンデンサ１
０、インダクタ１１および抵抗１２は、それぞれ、設計
どおりの特性を示すことが確認されている。

【００４７】また、上述のように、Ｘ−Ｙ方向の収縮が
抑制されるので、複合積層体１ｇを焼成して、成形体ブ
ロック１０ｇおよび１１ｇならびにセラミックグリーン
シート２ｇ〜８ｇを同時焼成するにあたり、これら成形
体ブロック１０ｇおよび１１ｇならびにセラミックグリ
ーンシート２ｇ〜８ｇの各収縮挙動を互いに一致させる
ことがより容易になり、したがって、成形体ブロック１
０ｇおよび１１ｇならびにセラミックグリーンシート２
ｇ〜８ｇのそれぞれの材料の選択の幅をさらに広げるこ
とができる。

【００４８】以上、この発明を図示した実施形態に関連
して説明したが、この発明の範囲内において、その他、
種々の変形が可能である。たとえば、図示した多層セラ
ミック基板１において採用された回路設計は、この発明
のより容易な理解を可能とする一典型例にすぎず、この
発明は、その他、種々の回路設計を有する多層セラミッ
ク基板においても等しく適用することができる。

【００４９】また、成形体ブロックとしても、コンデン
サやインダクタの単体に限定されず、たとえばＬＣ複合
部品の成形体ブロックとすることもできる。また、上述
した実施形態では、成形体ブロック１０ｇおよび１１ｇ
を嵌め込むための空間２９および３４は、セラミックグ
リーンシート４ｇ〜７ｇにそれぞれ設けられた貫通孔３
０〜３３および３５〜３８によって形成されたが、成形
体ブロックの大きさや形状によっては、特定のセラミッ
クグリーンシートに設けられた凹部によって成形体ブロ
ックを嵌め込むための空間が形成されてもよい。

【００５０】

【発明の効果】以上のように、この発明に係る多層セラ
ミック基板の製造方法によれば、多層セラミック基板に
備える複数のセラミック層および配線導体を有する積層
体に内蔵された受動部品は、積層体内に埋め込まれた生
のセラミック機能材料を含む成形体ブロックが積層体の
焼成と同時に一体焼結されたものによって構成されるの
で、受動部品自身が有する特性は、成形体ブロックを得
た段階で実質的に決定され、また、成形体ブロックに潜
在している特性は、焼結後においても実質的に維持され
ることになる。したがって、成形体ブロックを適正に製
造しさえすれば、多層セラミック基板に内蔵される受動
部品の特性が設計どおりのものとなり、そのため、多層
セラミック基板全体としても、それを安定した品質をも
って供給することができるようになる。このことから、
多機能化、高密度化、高精度化、高性能化された多層セ
ラミック基板を容易に実現することができる。

【００５１】また、この発明によれば、受動部品は、積
層体の内部に完全に埋め込まれた状態となるので、耐湿
性等の耐環境性の高い多層セラミック基板を得ることが
できる。また、この発明によれば、受動部品が多層セラ
ミック基板内において３次元的に配置され得るので、設
計の自由度が高められるとともに、信号のクロストーク
等の問題を有利に回避することができる。

【００５２】また、この発明によれば、内蔵される受動
部品となるべき生のセラミック機能材料を含む成形体ブ
ロックが用意され、この生の成形体ブロックを埋め込ん
だ生の複合積層体が焼成されるので、予め焼成された受
動部品を埋め込んだ状態で焼成する場合に比べて、焼成
時の収縮挙動を厳しく管理する必要がなくなり、積層体
となるべきセラミックグリーンシートにおいて使用でき
る材料の選択の幅を広げることができる。

【００５３】また、この発明によれば、生の複合積層体
において、受動部品となるべき成形体ブロックを嵌め込
むための空間が予め設けられているので、得られた多層
セラミック基板の平面性を良好に維持することができ
る。したがって、配線導体の不所望な変形や断線を生じ
にくくすることができるので、特性のばらつきを生じさ
せないようにしながら、高い寸法精度をもって高密度な
配線を行なうことが可能となり、また、多層セラミック
基板に備えるセラミック層の積層数を問題なく増やすこ
とができ、結果として、多層セラミック基板の高性能化
を図ることが容易になる。

【００５４】また、この発明によれば、生の複合積層体
の積層方向における両端に位置する各主面上に、生の複
合積層体の焼成温度では焼結しないセラミックおよび焼
成工程において酸化され得る金属を含む生のシート状支
持体を配置しながら、生の複合積層体が焼成されるの
で、シート状支持体に含まれる金属が、焼成工程におい
て、酸化し、膨張することによって、脱脂過程において
生じ得る気孔を有利に充填し、シート状支持体中のセラ
ミック粒子の移動し得る余地を閉ざすこととなって、シ
ート状支持体は、焼成工程において、実質的な収縮を生
じず、そのため、これらシート状支持体に挟まれた複合
積層体の焼成時のＸ−Ｙ方向の収縮が抑制される。した
がって、多層セラミック基板の寸法精度をより高くする
ことができ、微細で高密度な配線を施しても断線するな
どの問題をさらに生じにくくすることができる。また、
上述のように、Ｘ−Ｙ方向の収縮が抑制されるので、複
合積層体を焼成して、成形体ブロックとセラミックグリ
ーンシートとを同時焼成するにあたり、これら成形体と
セラミックグリーンシートとの各収縮挙動を互いに一致
させることがより容易になり、したがって、成形体とセ
ラミックグリーンシートとのそれぞれの材料の選択の幅
をさらに広げることができる。

【００５５】この発明において、シート状支持体に含ま
れる金属として、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、
Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ａｌ、ＭｏおよびＷか
らなる群から選ばれた少なくとも１種を含むものが用い
られ、また、金属／セラミックの重量比が、０．１／９
９．９ないし１０．０／９０．０の範囲内に選ばれる
と、金属は、１０００℃以下の焼成温度によって酸化さ
れ、また、この金属の酸化物によって過不足なく気孔を
充填することがより容易になる。

【００５６】また、この発明において、シート状支持体
に含まれる金属を、シート状支持体のための結合材とし
て機能する有機ビヒクルに含まれる樹脂に有機金属の側
鎖として含ませておくと、気孔の原因となる樹脂の存在
する箇所に選択的に金属を位置させておくことができる
ので、気孔を金属の酸化物で充填するのに、より効果的
である。

【００５７】また、この発明において、焼成工程を実施
するとき、上方に位置するシート状支持体上に板状の重
りを載せることにより、１０ｋｇ／cm² 以下の荷重をか
けるようにすると、この荷重により、焼成工程で、複合
積層体が、わずかに反ったりすると言うように、不所望
にも変形してしまうことを有利に避けることができる。

【００５８】また、この発明において、受動部品となる
べき成形体ブロックが多層の内部導体を形成する積層構
造を有していると、たとえば、受動部品がコンデンサで
あるときには、高容量を得ることができ、受動部品がイ
ンダクタであるときには、高インダクタンスを得ること
ができる。また、この発明において、成形体ブロックに
含まれるセラミック機能材料が、結晶化ガラス、または
ガラスとセラミックとの混合物を含んでいたり、複合積
層体に備えるセラミックグリーンシートに含まれるセラ
ミック絶縁材料が、ガラス、またはガラスとセラミック
との混合物を含むとともに、このガラス／セラミックの
重量比が、１００／０ないし５／９５の範囲内に選ばれ
ていたりすると、たとえば１０００℃といった比較的低
温で、複合積層体を焼成することが可能になる。そのた
め、配線導体として、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｔ合金、Ａｇ−Ｐ
ｄ合金、およびＡｕからなる群から選ばれた少なくとも
１種を主成分とするものが問題なく使用できるようにな
る。また、前述したシート状支持体に含まれるセラミッ
クとしては、比較的入手が容易で化学的に安定なアルミ
ナまたはジルコニアを用いることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態による多層セラミック基
板１を図解的に示す断面図である。

【図２】図１に示した多層セラミック基板１が与える等
価回路図である。

【図３】図１に示した多層セラミック基板１の製造方法
を説明するためのもので、多層セラミック基板１を製造
するために用意されるセラミックグリーンシート２ｇ〜
８ｇ、成形体ブロック１０ｇおよび１１ｇ、ならびにシ
ート状支持体４８および４９を示す断面図である。

【図４】図３に示したセラミックグリーンシート４ｇ〜
７ｇと成形体ブロック１０ｇおよび１１ｇとを互いに分
離して示す断面図である。

【符号の説明】

１ 多層セラミック基板 ２〜８ セラミック層 ９ 積層体 １０ コンデンサ １１ インダクタ １２ 抵抗 １３〜１８ 配線導体 １９ａ，１９ｂ 外部端子導体 ２０ 誘電体シート ２１，２５ 内部導体 ２２，２３，２６，２７ 端子電極 ２４ 磁性体シート ２９，３４ 空間 ３０〜３３，３５〜４７ 貫通孔 １ｇ 生の複合積層体 ２ｇ〜８ｇ セラミックグリーンシート １０ｇ コンデンサ用成形体ブロック １１ｇ インダクタ用成形体ブロック ４８，４９ シート状支持体

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミック絶縁材料からなる積層された
   複数のセラミック層および配線導体を有する積層体と、
   前記配線導体によって配線された状態で前記積層体に内
   蔵された受動部品とを備える、多層セラミック基板を製
   造する方法であって、 前記受動部品となるべき生のセラミック機能材料を含む
   成形体ブロックを用意し、 前記セラミック機能材料とは異なるセラミック絶縁材料
   を含む積層された複数のセラミックグリーンシートおよ
   び前記配線導体を有し、内部に空間が予め設けられ、当
   該空間に前記成形体ブロックが嵌め込まれた、生の複合
   積層体を用意し、 前記生の複合積層体の積層方向における両端に位置する
   各主面上に、前記生の複合積層体の焼成温度では焼結し
   ないセラミックおよび焼成工程において酸化され得る金
   属を含む生のシート状支持体を配置し、 前記シート状支持体で挟んだ状態で前記生の複合積層体
   を、酸素を含む雰囲気中で焼成し、 次いで、未焼結の前記シート状支持体を除去する、各工
   程を備える、多層セラミック基板の製造方法。
2. 【請求項２】 前記複合積層体は、１０００℃以下の温
   度で焼成される、請求項１に記載の多層セラミック基板
   の製造方法。
3. 【請求項３】 前記シート状支持体は、前記セラミック
   として、アルミナまたはジルコニアを含む、請求項２に
   記載の多層セラミック基板の製造方法。
4. 【請求項４】 前記シート状支持体は、前記金属とし
   て、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、
   Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ａｌ、ＭｏおよびＷからなる群から
   選ばれた少なくとも１種を含む、請求項２または３に記
   載の多層セラミック基板の製造方法。
5. 【請求項５】 前記シート状支持体に含まれる前記金属
   ／前記セラミックの重量比は、０．１／９９．９ないし
   １０．０／９０．０の範囲内に選ばれる、請求項４に記
   載の多層セラミック基板の製造方法。
6. 【請求項６】 前記シート状支持体に含まれる前記金属
   は、粉末の状態にある、請求項４または５に記載の多層
   セラミック基板の製造方法。
7. 【請求項７】 前記シート状支持体は、さらに、樹脂を
   含む有機ビヒクルを含み、前記シート状支持体に含まれ
   る前記金属は、前記樹脂において側鎖として含まれる有
   機金属の状態にある、請求項４または５に記載の多層セ
   ラミック基板の製造方法。
8. 【請求項８】 前記生の複合積層体の焼成工程におい
   て、上方に位置する前記シート状支持体上に板状の重り
   を載せることにより、１０ｋｇ／cm² 以下の荷重を与え
   る、請求項１ないし７のいずれかに記載の多層セラミッ
   ク基板の製造方法。
9. 【請求項９】 前記成形体ブロックとして、焼結された
   とき、コンデンサまたはインダクタとなるものが用意さ
   れる、請求項１ないし８のいずれかに記載の多層セラミ
   ック基板の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記成形体ブロックは、多層の内部導
    体を形成する積層構造を有する、請求項１ないし９のい
    ずれかに記載の多層セラミック基板の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記成形体ブロックに含まれる前記セ
    ラミック機能材料は、結晶化ガラス、またはガラスとセ
    ラミックとの混合物を含む、請求項２ないし１０のいず
    れかに記載の多層セラミック基板の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記複合積層体に備えるセラミックグ
    リーンシートに含まれる前記セラミック絶縁材料は、ガ
    ラス、またはガラスとセラミックとの混合物を含み、ガ
    ラス／セラミックの重量比は、１００／０ないし５／９
    ５の範囲内に選ばれる、請求項２ないし１１のいずれか
    に記載の多層セラミック基板の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記配線導体または前記内部導体は、
    Ａｇ、Ａｇ−Ｐｔ合金、Ａｇ−Ｐｄ合金、およびＡｕか
    らなる群から選ばれた少なくとも１種を主成分とする、
    請求項２ないし１２のいずれかに記載の多層セラミック
    基板の製造方法。