WO2018186049A1 - 複合多層基板 - Google Patents

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WO2018186049A1
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ceramic
resin
penetrating member
layer
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一生 山元
Original Assignee
株式会社村田製作所
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/46—Manufacturing multilayer circuits

Definitions

  • the present invention relates to a composite multilayer substrate in which a resin layer is laminated on a ceramic multilayer substrate.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-188538 discloses a ceramic multilayer substrate composed of a plurality of laminated ceramic layers, and a ceramic multilayer substrate. A multilayer substrate comprising at least one resin layer laminated on the upper main surface is disclosed.
  • the ceramic multilayer substrate is formed on a first via conductor formed inside the ceramic multilayer substrate so as to extend in the laminating direction of the ceramic layers, and on the upper main surface of the ceramic multilayer substrate.
  • the resin layer includes a second via conductor formed inside the resin layer so as to extend in the laminating direction of the resin layer, a second surface conductor formed on the upper main surface of the uppermost resin layer, and a resin And a second surface conductor electrically connected to the second via conductor, and the circuit component electrically connected to the first surface conductor.
  • the first via conductor or the first surface conductor of the ceramic multilayer substrate and the second via conductor of the resin layer are electrically connected.
  • a resin layer is formed on a ceramic multilayer substrate by thermocompression bonding a resin sheet to the ceramic multilayer substrate.
  • the resin sheet may flow due to deformation or movement at the time of thermocompression bonding, which may cause variations in the thickness of the resin layer between the central portion and the peripheral portion of the composite multilayer substrate.
  • a positional deviation from the substrate occurs.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and as a result of suppressing the flow of the resin sheet, variation in the thickness of the resin layer is small, and displacement between the resin layer and the ceramic multilayer substrate is suppressed.
  • An object is to provide a composite multilayer substrate.
  • a composite multilayer substrate includes a ceramic multilayer substrate including a plurality of stacked ceramic layers, a resin portion including a plurality of resin layers stacked on at least one main surface of the ceramic multilayer substrate,
  • the ceramic multilayer substrate includes a first ceramic layer in contact with the resin portion and a second ceramic layer in contact with the first ceramic layer, and the resin portion includes the ceramic multilayer substrate.
  • a first resin layer in contact with the first resin layer and a second resin layer in contact with the first resin layer, wherein at least one penetrating member is provided so as to extend in a stacking direction of the ceramic layer and the resin layer, and the penetrating member Is characterized by straddling the first ceramic layer and the first resin layer and penetrating at least the first resin layer.
  • At least one penetrating member is provided so as to straddle the first ceramic layer and the first resin layer that are in contact with each other and to penetrate at least the first resin layer. .
  • the penetrating member By providing the penetrating member, when the resin sheet is thermocompression bonded to form the resin layer, the resin sheet is prevented from flowing by extending, deforming, moving, or the like in the main surface direction. As a result, variation in the thickness of the resin layer can be suppressed. In particular, when the resin sheets are pressed one by one, the resin sheet closer to the ceramic layer tends to flow. Therefore, when the penetrating member is provided so as to penetrate at least the first resin layer, the flow of the resin sheet is effectively suppressed. Furthermore, since the penetrating member straddles the first ceramic layer, the resin sheet flows and peels from the ceramic layer, the positions of the resin layer and the ceramic multilayer substrate shift, or the ceramic layer flows together with the resin sheet layer. This is also suppressed.
  • the penetrating member is preferably made of a ceramic material.
  • the penetrating member may include a ceramic sintered body.
  • the penetrating member is made of a ceramic material, the flow of the resin sheet can be further suppressed by firmly bonding the penetrating member between the ceramic layer and the ceramics.
  • the penetrating member is preferably made of a metal material.
  • the penetrating member may include a metal sintered body or a metal pin.
  • the penetrating member is made of a metal material, the flow of the resin sheet can be further suppressed by joining the ceramic multilayer substrate and / or the internal conductor of the resin portion. Further, when the penetrating member includes a metal pin, the resistance becomes low and the conductor loss is reduced, so that the insertion loss can be reduced.
  • the penetrating member when the penetrating member is made of a metal material, the penetrating member is made of Sn, Mn, Ni, a Cu—Sn alloy, a Cu—Mn alloy, and a Cu—Ni alloy. It is preferable that at least one metal selected from the group consisting of Cu and Cu.
  • the ceramic multilayer substrate has an inner conductor formed between the plurality of ceramic layers, and an end portion of the penetrating member made of the metal material on the ceramic layer side is the above-described one. It is preferable to be joined to the inner conductor between the ceramic layers. When the end portion on the ceramic layer side of the penetrating member made of the metal material is joined to the internal conductor between the ceramic layers, the flow of the resin sheet can be further suppressed.
  • the resin portion includes an internal conductor formed between the plurality of resin layers, and an end portion on the resin layer side of the penetrating member made of the metal material is the resin. It is preferable to be joined to the internal conductor between layers. When the end portion on the resin layer side of the penetrating member made of the metal material is joined to the internal conductor between the resin layers, the flow of the resin sheet can be further suppressed.
  • the penetrating member is provided at a plurality of locations, and when viewed from the laminating direction, the penetrating member is disposed at any one of the central portion, the peripheral portion, and both of the first resin layer. It is preferable that In this case, since the stress applied to the resin sheet can be dispersed, the load on one penetrating member can be reduced.
  • the penetrating members are provided at a plurality of locations and are arranged at regular intervals when viewed from the stacking direction. In this case, since the stress applied to the resin sheet can be dispersed, the load on one penetrating member can be averaged.
  • the cross-sectional shape of the penetrating member in the stacking direction is preferably circular.
  • the cross-sectional shape of the penetrating member is circular, the penetrating member can uniformly receive the stress applied to the resin sheet.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a composite multilayer substrate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a composite multilayer substrate according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of an example of a joint surface between the first ceramic layer and the first resin layer as viewed from the stacking direction.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of another example of the bonding surface between the first ceramic layer and the first resin layer as viewed from the stacking direction.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically illustrating another example of the penetrating member.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing still another example of the penetrating member.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a composite multilayer substrate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a composite multilayer substrate according to another embodiment of the present
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing still another example of the penetrating member.
  • FIG. 8A, FIG. 8B, FIG. 8C, and FIG. 8D are cross-sectional views schematically showing an example of a method for manufacturing the composite multilayer substrate shown in FIG.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a composite multilayer substrate according to an embodiment of the present invention.
  • a composite multilayer substrate 1 shown in FIG. 1 is laminated on a ceramic multilayer substrate 100 including a plurality of laminated ceramic layers 110 (111 and 112) and one main surface (upper surface in FIG. 1) of the ceramic multilayer substrate 100.
  • a resin part 200 including a plurality of resin layers 210 (211, 212 and 213).
  • the upper surface of the ceramic multilayer substrate 100 and the lower surface of the resin portion 200 are joined.
  • the resin portion 200 is provided only on one main surface of the ceramic multilayer substrate 100, but the resin portion 200 is provided only on the other main surface (lower surface in FIG. 1) of the ceramic multilayer substrate 100. Alternatively, the resin portions 200 may be provided on both main surfaces of the ceramic multilayer substrate 100, respectively.
  • the ceramic layer 110 of the ceramic multilayer substrate 100 includes a first ceramic layer 111 in contact with the resin portion 200 and a second ceramic in contact with the first ceramic layer 111 from the side near the resin portion 200.
  • the ceramic multilayer substrate 100 has internal conductors 121 formed between the ceramic layers 110.
  • the inner conductor 121 is formed between the first ceramic layer 111 and the second ceramic layer 112 and is formed substantially parallel to the main surface of the ceramic multilayer substrate 100.
  • the ceramic multilayer substrate 100 further includes an outer conductor 130 formed on the other main surface of the ceramic multilayer substrate 100, an intermediate conductor 140 formed between the ceramic multilayer substrate 100 and the resin portion 200, and an inner conductor 121. And formed in the ceramic layer 110 so as to be electrically connected to either the outer conductor 130 or the intermediate conductor 140 and to extend in the stacking direction of the ceramic layer 110 and the resin layer 210 (that is, the thickness direction of the ceramic layer 110). Via conductors (not shown).
  • the resin part 200 has internal conductors 221 and 222 formed between the resin layers 210.
  • the inner conductor 221 is formed between the first resin layer 211 and the second resin layer 212, and the inner conductor 222 is formed between the second resin layer 212 and the third resin layer 213, respectively, on the main surface of the resin portion 200. They are formed substantially in parallel.
  • the resin portion 200 is further electrically connected to the outer conductor 230 formed on one main surface (the upper surface in FIG.
  • the resin portion 200 has a via conductor (not shown) formed in the resin layer 210 so as to extend in the stacking direction of the ceramic layer 110 and the resin layer 210 (that is, the thickness direction of the resin layer 210).
  • the via conductor formed in the resin layer 210 is electrically connected to any of the inner conductor 121, the outer conductor 130, and the intermediate conductor 140 of the ceramic multilayer substrate 100.
  • three penetrating members 300 are provided so as to extend in the stacking direction of the ceramic layer 110 and the resin layer 210. Each of these penetrating members 300 straddles the first ceramic layer 111 and the first resin layer 211 and penetrates the first resin layer 211.
  • the penetrating member penetrates the first resin layer not only means that the penetrating member straddles the first resin layer and the second resin layer, but also the penetrating member is the first resin layer of the first resin layer. 2 The case where it is exposed on the surface of the resin layer side is also included. Therefore, in FIG. 1, since all the penetrating members 300 are exposed on the surface of the first resin layer 211 on the second resin layer 212 side, it can be said that they penetrate the first resin layer 211.
  • the composite multilayer substrate 1 shown in FIG. 1 on one main surface of the composite multilayer substrate 1, for example, a chip component (not shown) is mounted in a state of being electrically connected to the external conductor 230.
  • the external conductor 130 formed on the other main surface of the composite multilayer substrate 1 serves as an electrical connection means for mounting the composite multilayer substrate 1 on which chip components are mounted on a mother board (not shown), for example. Used.
  • the composite multilayer substrate 1 shown in FIG. 1 is merely an example.
  • the number of laminated ceramic layers and resin layers, the arrangement of internal conductors, and the like can be variously changed.
  • the ceramic layer constituting the ceramic multilayer substrate preferably contains a low-temperature sintered ceramic material.
  • the low-temperature sintered ceramic material means a material that can be sintered at a firing temperature of 1000 ° C. or less and can be co-fired with silver or copper among ceramic materials.
  • Examples of the low-temperature sintered ceramic material included in the ceramic layer include a glass composite low-temperature sintered ceramic material obtained by mixing borosilicate glass with a ceramic material such as quartz, alumina, and forsterite, ZnO—MgO—Al 2 O crystallized glass-based low-temperature co-fired ceramic material using the crystallized glass of 3 -SiO 2 system, BaO-Al 2 O 3 -SiO 2 based ceramic material and Al 2 O 3 -CaO-SiO 2 -MgO-B 2 O
  • Non-glass type low-temperature sintered ceramic material using a three- system ceramic material or the like can be used.
  • the inner conductor, outer conductor, intermediate conductor and via conductor of the ceramic multilayer substrate preferably contain at least one selected from gold, silver and copper as a conductive material, and more preferably contain silver or copper.
  • Gold, silver, and copper are particularly suitable for high frequency applications because of their low resistance.
  • the resin layer which comprises a resin part contains the composite material of a thermosetting resin, a thermoplastic resin, or a thermosetting resin and a thermoplastic resin.
  • resins include polyolefin resins, epoxy resins, polyimide resins, bismaleimide resins, polyphenylene ether resins, polytetrafluoroethylene resins, and the like.
  • the inner conductor, the outer conductor, and the via conductor included in the resin portion include the same conductive material as the inner conductor, the outer conductor, the intermediate portion conductor, and the via conductor included in the ceramic multilayer substrate.
  • the number of penetrating members is not particularly limited as long as at least one penetrating member is provided, but two or more penetrating members are preferably provided from the viewpoint of suppressing the flow of the resin sheet.
  • the penetrating member straddling the first ceramic layer and the first resin layer may not penetrate the first ceramic layer as shown in FIG. 1 or may penetrate the first ceramic layer.
  • the penetrating member does not penetrate the first ceramic layer, it is preferable that 10% or more of the thickness of the first ceramic layer bites into the penetrating member from the viewpoint of suppressing the flow of the resin sheet.
  • the penetrating member penetrates the first ceramic layer not only means that the penetrating member straddles the first ceramic layer and the second ceramic layer, but also the penetrating member is the first ceramic layer. 2 The case where it is exposed on the ceramic layer side surface is also included.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a composite multilayer substrate according to another embodiment of the present invention.
  • the composite multilayer substrate 2 shown in FIG. 2 has the same configuration as the composite multilayer substrate 1 shown in FIG. 1 except that the penetrating members 300A, 300B, and 300C are different from the penetrating member 300.
  • three penetrating members 300 ⁇ / b> A, 300 ⁇ / b> B, and 300 ⁇ / b> C are provided so as to extend in the stacking direction of the ceramic layer 110 and the resin layer 210. All of these penetrating members 300 ⁇ / b> A, 300 ⁇ / b> B, and 300 ⁇ / b> C straddle the first ceramic layer 111 and the first resin layer 211 and penetrate the first resin layer 211.
  • the penetrating member 300 ⁇ / b> A straddles the first ceramic layer 111 and the first resin layer 211, and straddles the first resin layer 211 and the second resin layer 212. You may straddle to the 3rd resin layer 213. Thus, the penetrating member may straddle two or more resin layers.
  • the penetrating member 300 ⁇ / b> B penetrates all the resin layers 210 included in the resin portion 200. Therefore, the end of the penetrating member 300 ⁇ / b> B on the resin layer 210 side is exposed on the surface of the third resin layer 213 that is the outermost layer of the resin layer 210.
  • the penetrating member is provided so as to straddle a plurality of resin layers as in the penetrating members 300A and 300B, the shift between the resin layers can be suppressed.
  • the end of the penetrating member 300 ⁇ / b> C on the ceramic layer 110 side is joined to the internal conductor 121 between the ceramic layers 110.
  • the end of the penetrating member on the ceramic layer side may be joined to the internal conductor between the ceramic layers.
  • the penetrating member is preferably made of a metal material.
  • the position of the edge part by the side of the ceramic layer 110 of penetration member 300A and 300B is not specifically limited.
  • the position of the end of the penetrating member 300C on the resin layer 210 side is not particularly limited.
  • the edge part by the side of the resin layer of a penetration member may be joined to the internal conductor between resin layers.
  • the penetrating member is preferably made of a metal material.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of an example of a joint surface between the first ceramic layer and the first resin layer as viewed from the stacking direction.
  • penetrating members 300 are provided at a plurality of locations, and are disposed on the peripheral edge of the first resin layer 211. Further, the penetrating members 300 are arranged at regular intervals.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of another example of the bonding surface between the first ceramic layer and the first resin layer as viewed from the stacking direction.
  • penetrating members 300 are provided at a plurality of locations, and are disposed at both the central portion and the peripheral portion of the first resin layer 211. Further, the penetrating members 300 are arranged at regular intervals.
  • the penetrating member when the penetrating member is provided at a plurality of locations, it is preferable that the penetrating member is disposed at the central portion, the peripheral portion, or both of the first resin layer. In this case, since the stress applied to the resin sheet can be dispersed, the load on one penetrating member can be reduced. Note that the number of penetrating members disposed in the central portion and the peripheral portion is not particularly limited.
  • the central part of the first resin layer means a region surrounded by the peripheral part of the first resin layer, and the peripheral part of the first resin layer is a frame shape along the outer edge of the first resin layer. Means the area.
  • the width of the frame at the peripheral edge of the first resin layer is not particularly limited. For example, when the first resin layer is rectangular when viewed from the stacking direction, it is 20% or more of the length of the short side. The length is equivalent to 30% or less.
  • the penetrating members are provided at a plurality of locations, it is preferable that the penetrating members are arranged at regular intervals. In this case, since the stress applied to the resin sheet can be dispersed, the load on one penetrating member can be reduced. In addition, as shown in FIG.3 and FIG.4, all the penetration members do not need to be arrange
  • the cross-sectional shape of the penetrating member in the stacking direction is not particularly limited, and may be, for example, a circular shape as shown in FIGS. 3 and 4 or a polygonal shape such as a square shape.
  • the cross-sectional shape of the penetrating member is circular, the penetrating member can uniformly receive the stress applied to the resin sheet. Further, when the cross-sectional shape of the penetrating member is a polygonal shape, the flow of the resin sheet can be effectively suppressed by making the side surface of the penetrating member perpendicular to the direction in which the resin sheet flows.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically illustrating another example of the penetrating member.
  • FIG. 5 shows a penetrating member 310 having a quadrangular cross-sectional shape in the stacking direction.
  • the shape of the penetrating member is not particularly limited.
  • at least one of the end on the ceramic layer side and the end on the resin layer side may be pointed or rounded.
  • the material of the penetrating member examples include a ceramic material and a metal material.
  • the penetrating member is made of a ceramic material, the flow of the resin sheet can be further suppressed by firmly bonding the penetrating member between the ceramic layer and the ceramics. Further, when the penetrating member is made of a metal material, the flow of the resin sheet can be further suppressed by joining the ceramic multilayer substrate and / or the internal conductor of the resin portion.
  • the same ceramic material as that constituting the ceramic layer of the ceramic multilayer substrate can be suitably used.
  • the penetrating member When the penetrating member is made of a ceramic material, the penetrating member includes, for example, a ceramic sintered body.
  • the ceramic sintered body is obtained by firing a ceramic paste containing ceramic particles and an organic component.
  • the same conductive material as that constituting the internal conductor or the like can be suitably used.
  • the penetrating member When the penetrating member is made of a metal material, the penetrating member includes, for example, a metal sintered body.
  • the metal sintered body is obtained by firing a conductor paste containing metal particles and an organic component.
  • the penetrating member includes, for example, a metal pin.
  • the penetrating member may include both a metal sintered body and a metal pin.
  • the penetrating member comprises Cu, at least one metal selected from the group consisting of Sn, Mn, Ni, Cu—Sn alloy, Cu—Mn alloy, and Cu—Ni alloy, and Cu.
  • at least one element selected from the group consisting of Sn, Mn and Ni, and at least one alloy selected from the group consisting of Cu—Sn alloy, Cu—Mn alloy and Cu—Ni alloy And Cu is more preferable.
  • the metal material constituting the penetrating member is preferably a material containing Sn alone, a Cu—Mn alloy, and Cu, or a material containing Sn alone, a Cu—Ni alloy, and Cu.
  • the alloy material such as a Cu—Sn alloy may contain a third component.
  • the material of the penetrating member may be a resin material.
  • the penetrating member is preferably made of a thermosetting conductive resin.
  • the thermosetting conductive resin kneads an inorganic conductor such as metal or carbon fiber into a thermosetting resin (for example, phenol resin, urea resin, melamine resin, unsaturated polyester resin, epoxy resin, silicon resin, etc.) It is a composite material that is made conductive by forming a thin film of a conductor on the surface of the thermosetting resin.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing still another example of the penetrating member.
  • FIG. 6 shows a penetrating member 320 in which a sintered metal 320a and a metal pin 320b are joined by a joining material 320c.
  • the sintered metal 320 a is disposed in the first ceramic layer 111
  • the metal pin 320 b is disposed in the first resin layer 211.
  • the bonding material 320c for example, solder, conductive adhesive, or the like can be used.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing still another example of the penetrating member.
  • FIG. 7 shows a penetrating member 330 made of a metal pin having a header 330a.
  • the header 330 a is disposed between the first resin layer 211 and the second resin layer 212.
  • the metal pin has a header, the flow of the resin sheet can be further suppressed.
  • the penetrating member is made of a metal member
  • the end portion on the ceramic layer side of the penetrating member is joined to the internal conductor between the ceramic layers from the viewpoint of further suppressing the flow of the resin sheet.
  • the edge part by the side of the resin layer of a penetration member is joined to the internal conductor between resin layers.
  • the end of the penetrating member on the ceramic layer side may be joined to the inner conductor between the ceramic layers, and the end of the penetrating member on the resin layer side may be joined to the inner conductor between the resin layers.
  • the end of the penetrating member on the ceramic layer side may be joined to the internal conductor between the ceramic layers.
  • the edge part by the side of the resin layer of the penetration member may be joined with the internal conductor between resin layers.
  • the end of the penetrating member on the ceramic layer side may be joined to the inner conductor between the ceramic layers, and the end of the penetrating member on the resin layer side may be joined to the inner conductor between the resin layers.
  • the end portion of the penetrating member may bite into at least one of the inner conductor between the ceramic layers and the inner conductor between the resin layers. When the end of the penetrating member bites into the internal conductor, the flow of the resin sheet can be further suppressed.
  • the shape, length, etc. of the penetrating members may all be the same or different.
  • FIG. 8A, FIG. 8B, FIG. 8C, and FIG. 8D are cross-sectional views schematically showing an example of a method for manufacturing the composite multilayer substrate shown in FIG.
  • the ceramic multilayer substrate 100 provided with the penetrating member 300 is produced.
  • the ceramic multilayer substrate 100 can be manufactured by a general green sheet process.
  • a plurality of green sheets including the raw material powder for the ceramic layer 110 is prepared.
  • the green sheet is obtained by forming a slurry containing ceramic particles such as a low-temperature sintered ceramic material, an organic binder, and a solvent into a sheet shape by a doctor blade method or the like.
  • the slurry may contain various additives such as a dispersant and a plasticizer.
  • a conductor paste containing metal particles and an organic vehicle is prepared.
  • copper powder can be used as the metal particles.
  • an organic vehicle an ethyl cellulose resin, an acrylic resin, a polyvinyl butyral resin, etc. can be used, for example.
  • a conductor paste film to be the internal conductor 121 is formed. If necessary, a conductor paste film that becomes the outer conductor 130 and the intermediate conductor 140 and a via conductor paste that becomes a via conductor (not shown) are formed on a specific green sheet.
  • via holes are formed in the same location of a desired number of green sheets from the surface, and then a through-conductor paste body is formed by filling the conductor paste. Furthermore, a resin sheet to be burned out after firing is prepared, and a through conductor paste body is similarly formed in the same portion of the resin sheet.
  • a plurality of green sheets and resin sheets are laminated and then fired.
  • the resin sheet is burned out by firing, and the through conductor paste body inside the resin sheet and the through conductor paste body inside the green sheet are sintered and integrated.
  • the ceramic multilayer substrate 100 provided with the penetrating member 300 on the surface is obtained.
  • a ceramic sheet mainly composed of an inorganic material (such as Al 2 O 3 ) that does not substantially sinter at the firing temperature of the ceramic multilayer substrate may be used instead of the resin sheet. It can.
  • the ceramic multilayer substrate 100 with the penetrating member 300 provided on the surface thereof is obtained by removing the unsintered ceramic sheet by blasting or the like after firing.
  • the conductor paste for forming the penetrating member may be the same as or different from the conductor paste for forming the internal conductor or the like. By using the same conductor paste, it becomes possible to process simultaneously, and cost can be reduced.
  • a resin sheet that becomes the first resin layer 211 is laminated on the ceramic multilayer substrate 100 provided with the penetrating member 300.
  • a resin sheet such as polyolefin resin is laminated on the first ceramic layer 111 and bonded by heating and pressing. If necessary, thermocompression bonding may be performed under vacuum.
  • a circuit pattern is formed.
  • a via conductor (not shown) is formed by forming a via hole in a resin sheet after thermocompression bonding with a laser or the like and then filling a conductor paste. Thereafter, a copper foil is attached to the resin sheet, and a circuit pattern of the internal conductor 221 is formed by a general photolithography process.
  • lamination and pressure bonding may be performed using a resin sheet on which a via conductor and a circuit pattern are formed in advance.
  • Chip components are mounted on the obtained composite multilayer substrate.
  • the composite multilayer substrate on which chip components are mounted is molded and then separated.
  • a shield film may be formed as necessary.

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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Abstract

本発明の複合多層基板は、積層された複数のセラミック層を含むセラミック多層基板と、上記セラミック多層基板の少なくとも一方主面上に積層された複数の樹脂層を含む樹脂部と、を備える複合多層基板であって、上記セラミック多層基板は、上記樹脂部に接する第１セラミック層と、上記第１セラミック層に接する第２セラミック層とを含み、上記樹脂部は、上記セラミック多層基板に接する第１樹脂層と、上記第１樹脂層に接する第２樹脂層とを含み、上記セラミック層及び上記樹脂層の積層方向に延びるように、少なくとも１つの貫通部材が設けられ、上記貫通部材は、上記第１セラミック層及び上記第１樹脂層に跨り、かつ、少なくとも上記第１樹脂層を貫通していることを特徴とする。

Description

複合多層基板
本発明は、セラミック多層基板に樹脂層が積層された複合多層基板に関する。
セラミック多層基板に樹脂層が積層された複合多層基板として、例えば、特許文献１（特開２００３－１８８５３８号公報）には、積層された複数のセラミック層からなるセラミック多層基板と、セラミック多層基板の上側主面上に積層された少なくとも１層の樹脂層とからなる多層基板が開示されている。特許文献１に記載の多層基板において、セラミック多層基板は、セラミック層の積層方向に延びるようにセラミック多層基板内部に形成された第１のビア導体と、上記セラミック多層基板の上側主面上に形成された第１の表面導体と、上記セラミック多層基板のセラミック層間に形成された第１の内部導体とを備え、第１の表面導体と第１の内部導体とは第１のビア導体に電気的に接続されている。また、樹脂層は、樹脂層の積層方向に延びるように樹脂層内部に形成された第２のビア導体と、樹脂層最上層の上側主面上に形成された第２の表面導体と、樹脂層内部に設けられた回路部品とを備え、第２の表面導体は第２のビア導体に電気的に接続され、回路部品は第１の表面導体に電気的に接続されている。さらに、セラミック多層基板の第１のビア導体又は第１の表面導体と、樹脂層の第２のビア導体とが電気的に接続されている。
特開２００３－１８８５３８号公報
特許文献１に記載されているような複合多層基板においては、セラミック多層基板に樹脂シートを熱圧着することにより、セラミック多層基板上に樹脂層を形成している。しかし、熱圧着時に樹脂シートが変形又は移動する等して流動してしまい、複合多層基板の中央部と周縁部で樹脂層の厚みにばらつきが生じる虞があるだけでなく、樹脂層とセラミック多層基板との位置ずれが生じる虞もある。
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、樹脂シートの流動が抑制される結果、樹脂層の厚みのばらつきが小さく、樹脂層とセラミック多層基板との位置ずれが抑制された複合多層基板を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る複合多層基板は、積層された複数のセラミック層を含むセラミック多層基板と、上記セラミック多層基板の少なくとも一方主面上に積層された複数の樹脂層を含む樹脂部と、を備える複合多層基板であって、上記セラミック多層基板は、上記樹脂部に接する第１セラミック層と、上記第１セラミック層に接する第２セラミック層とを含み、上記樹脂部は、上記セラミック多層基板に接する第１樹脂層と、上記第１樹脂層に接する第２樹脂層とを含み、上記セラミック層及び上記樹脂層の積層方向に延びるように、少なくとも１つの貫通部材が設けられ、上記貫通部材は、上記第１セラミック層及び上記第１樹脂層に跨り、かつ、少なくとも上記第１樹脂層を貫通していることを特徴とする。
本発明の一態様に係る複合多層基板においては、互いに接する第１セラミック層及び第１樹脂層に跨り、かつ、少なくとも第１樹脂層を貫通するように、少なくとも１つの貫通部材が設けられている。貫通部材が設けられることにより、樹脂層を形成するために樹脂シートを熱圧着する際、樹脂シートが主面方向に伸び、変形、移動する等して流動することが抑制される。その結果、樹脂層の厚みのばらつきを抑制することができる。特に、樹脂シートが１枚ずつプレスされる場合、セラミック層に近い樹脂シートの方が流動しやすい。したがって、少なくとも第１樹脂層を貫通するように貫通部材が設けられていると、樹脂シートの流動が効果的に抑制される。
さらに、貫通部材は第１セラミック層に跨るため、樹脂シートが流動してセラミック層から剥離すること、樹脂層とセラミック多層基板との位置がずれること、又は、セラミック層が樹脂シート層とともに流動することも抑制される。
本発明の一態様に係る複合多層基板において、上記貫通部材は、セラミック材料からなることが好ましい。上記貫通部材は、セラミック焼結体を含んでもよい。
貫通部材がセラミック材料からなると、貫通部材がセラミック層とセラミック同士で強固に接合されることにより、樹脂シートの流動をさらに抑制することができる。
本発明の一態様に係る複合多層基板において、上記貫通部材は、金属材料からなることが好ましい。上記貫通部材は、金属焼結体を含んでもよいし、金属ピンを含んでもよい。
貫通部材が金属材料からなると、セラミック多層基板及び／又は樹脂部の内部導体と接合することにより、樹脂シートの流動をさらに抑制することができる。
また、貫通部材が金属ピンを含む場合、低抵抗となり、導体損失が低くなるため、挿入損失を低減することができる。
本発明の一態様に係る複合多層基板において、上記貫通部材が金属材料からなる場合、上記貫通部材は、Ｓｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ－Ｓｎ合金、Ｃｕ－Ｍｎ合金及びＣｕ－Ｎｉ合金からなる群から選択される少なくとも１種の金属と、Ｃｕとを含むことが好ましい。
本発明の一態様に係る複合多層基板において、上記セラミック多層基板は、上記複数のセラミック層間に形成された内部導体を有し、上記金属材料からなる貫通部材の上記セラミック層側の端部が上記セラミック層間の上記内部導体と接合されていることが好ましい。
上記金属材料からなる貫通部材のセラミック層側の端部がセラミック層間の内部導体と接合されていると、樹脂シートの流動をさらに抑制することができる。
本発明の一態様に係る複合多層基板において、上記樹脂部は、上記複数の樹脂層間に形成された内部導体を有し、上記金属材料からなる貫通部材の上記樹脂層側の端部が上記樹脂層間の上記内部導体と接合されていることが好ましい。
上記金属材料からなる貫通部材の樹脂層側の端部が樹脂層間の内部導体と接合されていると、樹脂シートの流動をさらに抑制することができる。
本発明の一態様に係る複合多層基板において、上記貫通部材は、熱硬化性導電樹脂からなることが好ましい。
本発明の一態様に係る複合多層基板において、上記貫通部材は、２層以上の上記樹脂層に跨ることが好ましい。また、上記貫通部材は、上記樹脂部に含まれる全ての上記樹脂層を貫通していることがより好ましい。
貫通部材が複数の樹脂層に跨るように設けられていると、樹脂層間のずれを抑制することができる。そのため、樹脂層の表面に形成される導体パターンのずれに起因する特性ずれを抑制することができる。
本発明の一態様に係る複合多層基板において、上記貫通部材は、複数箇所に設けられ、上記積層方向から見たとき、上記第１樹脂層の中央部、周縁部及びその両方のいずれかに配置されていることが好ましい。
この場合、樹脂シートにかかる応力を分散させることができるため、１つの貫通部材への負荷を低減することができる。
本発明の一態様に係る複合多層基板において、上記貫通部材は、複数箇所に設けられ、上記積層方向から見たとき、一定の間隔で配置されていることが好ましい。
この場合、樹脂シートにかかる応力を分散させることができるため、１つの貫通部材への負荷を平均化することができる。
本発明の一態様に係る複合多層基板において、上記貫通部材の上記積層方向の断面形状が円形状であることが好ましい。
貫通部材の断面形状が円形状であると、樹脂シートにかかる応力を貫通部材が均一に受けることができる。
本発明の一態様に係る複合多層基板において、上記貫通部材の上記積層方向の断面形状が多角形状であることが好ましい。
貫通部材の断面形状が多角形状であると、樹脂シートが流動する方向に対して貫通部材の側面を垂直にすることにより、樹脂シートの流動を効果的に抑制することができる。
本発明によれば、樹脂シートの流動が抑制される結果、樹脂層の厚みのばらつきが小さく、樹脂層とセラミック多層基板との位置ずれが抑制された複合多層基板を提供することができる。
図１は、本発明の一実施形態に係る複合多層基板を模式的に示す断面図である。 図２は、本発明の他の実施形態に係る複合多層基板を模式的に示す断面図である。 図３は、第１セラミック層と第１樹脂層との接合面の一例を積層方向から見たときの断面図である。 図４は、第１セラミック層と第１樹脂層との接合面の別の一例を積層方向から見たときの断面図である。 図５は、貫通部材の別の一例を模式的に示す断面図である。 図６は、貫通部材のさらに別の一例を模式的に示す断面図である。 図７は、貫通部材のさらに別の一例を模式的に示す断面図である。 図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）及び図８（ｄ）は、図１に示す複合多層基板の製造方法の一例を模式的に示す断面図である。
以下、本発明の実施形態に係る複合多層基板について説明する。
しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。以下に示す各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもない。なお、以下において記載する個々の実施形態の望ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
図１は、本発明の一実施形態に係る複合多層基板を模式的に示す断面図である。
図１に示す複合多層基板１は、積層された複数のセラミック層１１０（１１１及び１１２）を含むセラミック多層基板１００と、セラミック多層基板１００の一方主面（図１では上面）上に積層された複数の樹脂層２１０（２１１、２１２及び２１３）を含む樹脂部２００とを備えている。図１に示す複合多層基板１においては、セラミック多層基板１００の上面と樹脂部２００の下面とが接合されている。
図１では、セラミック多層基板１００の一方主面上のみに樹脂部２００が設けられているが、セラミック多層基板１００の他方主面（図１では下面）上のみに樹脂部２００が設けられていてもよいし、セラミック多層基板１００の両方の主面上にそれぞれ樹脂部２００が設けられていてもよい。
図１に示す複合多層基板１において、セラミック多層基板１００のセラミック層１１０は、樹脂部２００に近い側から、樹脂部２００に接する第１セラミック層１１１と、第１セラミック層１１１に接する第２セラミック層１１２とを含んでいる。
セラミック多層基板１００は、セラミック層１１０間に形成された内部導体１２１を有している。内部導体１２１は、第１セラミック層１１１及び第２セラミック層１１２間に形成され、セラミック多層基板１００の主面に実質的に平行に形成されている。
セラミック多層基板１００は、さらに、セラミック多層基板１００の他方主面上に形成された外部導体１３０と、セラミック多層基板１００と樹脂部２００との間に形成された中間部導体１４０と、内部導体１２１、外部導体１３０及び中間部導体１４０のいずれかと電気的に接続され、かつセラミック層１１０及び樹脂層２１０の積層方向（すなわち、セラミック層１１０の厚み方向）に延びるようにセラミック層１１０内に形成されたビア導体（図示せず）とを有している。
図１に示す複合多層基板１において、樹脂部２００の樹脂層２１０は、セラミック多層基板１００に近い側から、セラミック多層基板１００に接する第１樹脂層２１１と、第１樹脂層２１１に接する第２樹脂層２１２と、第２樹脂層２１２に接する第３樹脂層２１３とを含んでいる。
樹脂部２００は、樹脂層２１０間に形成された内部導体２２１及び２２２を有している。内部導体２２１は、第１樹脂層２１１及び第２樹脂層２１２間に形成され、内部導体２２２は、第２樹脂層２１２及び第３樹脂層２１３間に形成され、それぞれ樹脂部２００の主面に実質的に平行に形成されている。
樹脂部２００は、さらに、樹脂部２００の一方主面（図１では上面）上に形成された外部導体２３０と、内部導体２２１、内部導体２２２及び外部導体２３０のいずれかと電気的に接続され、かつセラミック層１１０及び樹脂層２１０の積層方向（すなわち、樹脂層２１０の厚み方向）に延びるように樹脂層２１０内に形成されたビア導体（図示せず）とを有している。樹脂層２１０内に形成されたビア導体は、セラミック多層基板１００の内部導体１２１、外部導体１３０及び中間部導体１４０のいずれかとも電気的に接続されている。
さらに、図１に示す複合多層基板１においては、セラミック層１１０及び樹脂層２１０の積層方向に延びるように、３つの貫通部材３００が設けられている。これらの貫通部材３００は、いずれも、第１セラミック層１１１及び第１樹脂層２１１に跨り、かつ、第１樹脂層２１１を貫通している。
本明細書において、「貫通部材が第１樹脂層を貫通している」とは、貫通部材が第１樹脂層及び第２樹脂層に跨る場合だけでなく、貫通部材が第１樹脂層の第２樹脂層側表面に露出している場合も含まれるものとする。したがって、図１では、全ての貫通部材３００は、第１樹脂層２１１の第２樹脂層２１２側表面に露出しているため、第１樹脂層２１１を貫通していると言える。
図１に示す複合多層基板１において、複合多層基板１の一方主面上には、例えば、外部導体２３０に電気的に接続された状態で、チップ部品（図示せず）が搭載される。一方、複合多層基板１の他方主面上に形成された外部導体１３０は、例えば、チップ部品が搭載された複合多層基板１をマザーボード（図示せず）上に実装する際の電気的接続手段として用いられる。
図１に示す複合多層基板１は一例に過ぎず、本発明の複合多層基板において、セラミック層及び樹脂層の積層数、内部導体等の配置等は種々に変更することができる。
セラミック多層基板を構成するセラミック層は、低温焼結セラミック材料を含むことが好ましい。
低温焼結セラミック材料とは、セラミック材料のうち、１０００℃以下の焼成温度で焼結可能であり、銀や銅との同時焼成が可能である材料を意味する。
セラミック層に含まれる低温焼結セラミック材料としては、例えば、クオーツやアルミナ、フォルステライト等のセラミック材料にホウ珪酸ガラスを混合してなるガラス複合系低温焼結セラミック材料、ＺｎＯ－ＭｇＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２系の結晶化ガラスを用いた結晶化ガラス系低温焼結セラミック材料、ＢａＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２系セラミック材料やＡｌ２Ｏ３－ＣａＯ－ＳｉＯ２－ＭｇＯ－Ｂ２Ｏ３系セラミック材料等を用いた非ガラス系低温焼結セラミック材料等が挙げられる。
セラミック多層基板が有する内部導体、外部導体、中間部導体及びビア導体は、金、銀及び銅から選ばれる少なくとも１種を導電材料として含むことが好ましく、銀又は銅を含むことがより好ましい。金、銀及び銅は、低抵抗であるため、特に、高周波用途である場合に適している。
樹脂部を構成する樹脂層は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、又は、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との複合材料を含むことが好ましい。このような樹脂としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ビスマレイミド系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン系樹脂等が挙げられる。
樹脂部が有する内部導体、外部導体及びビア導体は、セラミック多層基板が有する内部導体、外部導体、中間部導体及びビア導体と同一の導電材料を含むことが好ましい。
貫通部材の個数は特に限定されず、少なくとも１つの貫通部材が設けられていればよいが、樹脂シートの流動を抑制する観点からは、２つ以上の貫通部材が設けられていることが好ましい。
第１セラミック層及び第１樹脂層に跨る貫通部材は、図１に示すように第１セラミック層を貫通していなくてもよいし、第１セラミック層を貫通していてもよい。
貫通部材が第１セラミック層を貫通していない場合、樹脂シートの流動を抑制する観点から、貫通部材は、第１セラミック層の厚みの１０％以上が食い込んでいることが好ましい。
貫通部材が第１セラミック層を貫通している場合、樹脂シートの流動をさらに抑制することができる。
本明細書において、「貫通部材が第１セラミック層を貫通している」とは、貫通部材が第１セラミック層及び第２セラミック層に跨る場合だけでなく、貫通部材が第１セラミック層の第２セラミック層側表面に露出している場合も含まれるものとする。
図２は、本発明の他の実施形態に係る複合多層基板を模式的に示す断面図である。
図２に示す複合多層基板２は、貫通部材３００Ａ、３００Ｂ及び３００Ｃの形態が貫通部材３００と異なることを除いて、図１に示す複合多層基板１と同じ構成を有している。
図２に示す複合多層基板２においては、セラミック層１１０及び樹脂層２１０の積層方向に延びるように、３つの貫通部材３００Ａ、３００Ｂ及び３００Ｃが設けられている。これらの貫通部材３００Ａ、３００Ｂ及び３００Ｃは、いずれも、第１セラミック層１１１及び第１樹脂層２１１に跨り、かつ、第１樹脂層２１１を貫通している。
貫通部材３００Ａは、第１セラミック層１１１及び第１樹脂層２１１に跨っているとともに、第１樹脂層２１１及び第２樹脂層２１２に跨っている。第３樹脂層２１３にまで跨っていてもよい。このように、貫通部材は、２層以上の樹脂層に跨っていてもよい。
貫通部材３００Ｂは、樹脂部２００に含まれる全ての樹脂層２１０を貫通している。したがって、貫通部材３００Ｂの樹脂層２１０側の端部は、樹脂層２１０の最表層である第３樹脂層２１３の表面に露出している。貫通部材３００Ａ及び３００Ｂのように、貫通部材が複数の樹脂層に跨るように設けられていると、樹脂層間のずれを抑制することができる。
貫通部材３００Ｃのセラミック層１１０側の端部は、セラミック層１１０間の内部導体１２１と接合されている。このように、貫通部材のセラミック層側の端部は、セラミック層間の内部導体と接合されていてもよい。この場合、貫通部材は金属材料からなることが好ましい。貫通部材のセラミック層側の端部がセラミック層間の内部導体と接合されていると、樹脂シートの流動をさらに抑制することができる。
なお、貫通部材３００Ａ及び３００Ｂのセラミック層１１０側の端部の位置は特に限定されない。同様に、貫通部材３００Ｃの樹脂層２１０側の端部の位置も特に限定されない。
また、貫通部材の樹脂層側の端部は、樹脂層間の内部導体と接合されていてもよい。この場合、貫通部材は金属材料からなることが好ましい。貫通部材の樹脂層側の端部が樹脂層間の内部導体と接合されていると、樹脂シートの流動をさらに抑制することができる。
図３は、第１セラミック層と第１樹脂層との接合面の一例を積層方向から見たときの断面図である。
図３では、貫通部材３００が複数箇所に設けられ、第１樹脂層２１１の周縁部に配置されている。また、貫通部材３００は、一定の間隔で配置されている。
図４は、第１セラミック層と第１樹脂層との接合面の別の一例を積層方向から見たときの断面図である。
図４では、貫通部材３００が複数箇所に設けられ、第１樹脂層２１１の中央部及び周縁部の両方に配置されている。また、貫通部材３００は、一定の間隔で配置されている。
図３及び図４に示すように、貫通部材が複数箇所に設けられる場合、第１樹脂層の中央部、周縁部及びその両方のいずれかに配置されていることが好ましい。この場合、樹脂シートにかかる応力を分散させることができるため、１つの貫通部材への負荷を低減することができる。なお、中央部及び周縁部に配置される貫通部材の個数は特に限定されない。
本明細書において、第１樹脂層の中央部とは、第１樹脂層の周縁部に囲まれる領域を意味し、第１樹脂層の周縁部とは、第１樹脂層の外縁に沿う枠状の領域を意味する。第１樹脂層の周縁部における枠の幅は特に限定されるものではないが、例えば、積層方向から見たときの第１樹脂層が長方形状である場合、短辺の長さの２０％以上３０％以下に相当する長さとする。
また、貫通部材が複数箇所に設けられる場合、一定の間隔で配置されていることが好ましい。この場合、樹脂シートにかかる応力を分散させることができるため、１つの貫通部材への負荷を低減することができる。なお、図３及び図４に示すように、全ての貫通部材が同じ間隔で配置されていなくてもよい。
貫通部材の積層方向の断面形状は特に限定されず、例えば、図３及び図４に示すように円形状であってもよいし、また、四角形状等の多角形状であってもよい。貫通部材の断面形状が円形状であると、樹脂シートにかかる応力を貫通部材が均一に受けることができる。また、貫通部材の断面形状が多角形状であると、樹脂シートが流動する方向に対して貫通部材の側面を垂直にすることにより、樹脂シートの流動を効果的に抑制することができる。
図５は、貫通部材の別の一例を模式的に示す断面図である。
図５には、積層方向の断面形状が四角形状である貫通部材３１０が示されている。
貫通部材の形状は特に限定されず、例えば、セラミック層側の端部、及び、樹脂層側の端部の少なくとも一方が尖っていてもよいし、丸みを帯びていてもよい。
貫通部材の材料としては、例えば、セラミック材料、金属材料等が挙げられる。貫通部材がセラミック材料からなると、貫通部材がセラミック層とセラミック同士で強固に接合されることにより、樹脂シートの流動をさらに抑制することができる。また、貫通部材が金属材料からなると、セラミック多層基板及び／又は樹脂部の内部導体と接合することにより、樹脂シートの流動をさらに抑制することができる。
貫通部材を構成するセラミック材料としては、セラミック多層基板のセラミック層を構成するセラミック材料と同じものを好適に使用することができる。
貫通部材がセラミック材料からなる場合、貫通部材は、例えば、セラミック焼結体を含む。セラミック焼結体は、セラミック粒子と有機成分とを含むセラミックペーストを焼成することにより得られるものである。
貫通部材を構成する金属材料としては、内部導体等を構成する導電材料と同じものを好適に使用することができる。
貫通部材が金属材料からなる場合、貫通部材は、例えば、金属焼結体を含む。金属焼結体は、金属粒子と有機成分とを含む導体ペーストを焼成することにより得られるものである。また、貫通部材は、例えば、金属ピンを含む。貫通部材は、金属焼結体及び金属ピンの両方を含んでもよい。
貫通部材が金属材料からなる場合、貫通部材は、Ｓｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ－Ｓｎ合金、Ｃｕ－Ｍｎ合金及びＣｕ－Ｎｉ合金からなる群から選択される少なくとも１種の金属と、Ｃｕとを含むことが好ましく、Ｓｎ、Ｍｎ及びＮｉからなる群から選択される少なくとも１種の単体と、Ｃｕ－Ｓｎ合金、Ｃｕ－Ｍｎ合金及びＣｕ－Ｎｉ合金からなる群から選択される少なくとも１種の合金と、Ｃｕとを含むことがより好ましい。具体的には、貫通部材を構成する金属材料は、Ｓｎの単体とＣｕ－Ｍｎ合金とＣｕとを含む材料、又は、Ｓｎの単体とＣｕ－Ｎｉ合金とＣｕとを含む材料であることが好ましい。
なお、Ｃｕ－Ｓｎ合金等の合金材料には、第３成分が含まれていてもよい。
貫通部材の材料は、樹脂材料であってもよい。この場合、貫通部材は、熱硬化性導電樹脂からなることが好ましい。熱硬化性導電樹脂は、熱硬化性樹脂（例えば、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ケイ素樹脂等）に、金属又は炭素繊維等の無機導体を練りこんだり、上記熱硬化性樹脂の表面に導体の薄膜を形成したりして導電性をもたせた複合材料のことである。
図６は、貫通部材のさらに別の一例を模式的に示す断面図である。
図６には、金属焼結体３２０ａと金属ピン３２０ｂとが接合材３２０ｃによって接合された貫通部材３２０が示されている。図６では、金属焼結体３２０ａは第１セラミック層１１１内に配置され、金属ピン３２０ｂは第１樹脂層２１１内に配置されている。接合材３２０ｃとしては、例えば、はんだ、導電性接着剤等を用いることができる。
図７は、貫通部材のさらに別の一例を模式的に示す断面図である。
図７には、ヘッダ３３０ａを有する金属ピンからなる貫通部材３３０が示されている。図７では、ヘッダ３３０ａが第１樹脂層２１１及び第２樹脂層２１２の間に配置されている。図７に示すように、金属ピンがヘッダを有していると、樹脂シートの流動をさらに抑制することができる。
貫通部材が金属部材からなる場合、樹脂シートの流動をさらに抑制する観点から、貫通部材のセラミック層側の端部がセラミック層間の内部導体と接合されていることが好ましい。また、貫通部材の樹脂層側の端部が樹脂層間の内部導体と接合されていることが好ましい。さらに、貫通部材のセラミック層側の端部がセラミック層間の内部導体と接合され、貫通部材の樹脂層側の端部が樹脂層間の内部導体と接合されていてもよい。
なお、貫通部材がセラミック材料からなる場合であっても、貫通部材のセラミック層側の端部がセラミック層間の内部導体と接合されていてもよい。また、貫通部材の樹脂層側の端部が樹脂層間の内部導体と接合されていてもよい。さらに、貫通部材のセラミック層側の端部がセラミック層間の内部導体と接合され、貫通部材の樹脂層側の端部が樹脂層間の内部導体と接合されていてもよい。
また、貫通部材の端部は、セラミック層間の内部導体、及び、樹脂層間の内部導体のうち少なくとも一方に食い込んでいてもよい。貫通部材の端部が内部導体に食い込んでいると、樹脂シートの流動をさらに抑制することができる。
複合多層基板の内部に２つ以上の貫通部材が設けられている場合、貫通部材の形状、長さ等は、全て同じであってもよいし、それぞれ異なっていてもよい。
以下、本発明の複合多層基板の製造方法の一実施形態について説明する。
図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）及び図８（ｄ）は、図１に示す複合多層基板の製造方法の一例を模式的に示す断面図である。
図８（ａ）に示すように、貫通部材３００が設けられたセラミック多層基板１００を作製する。
セラミック多層基板１００は、一般的なグリーンシートプロセスにより作製することができる。
まず、セラミック層１１０の原料粉末を含む複数のグリーンシートを準備する。
グリーンシートは、例えば低温焼結セラミック材料のようなセラミック粒子と、有機バインダと溶剤とを含むスラリーを、ドクターブレード法等によってシート状に成形したものである。上記スラリーには、分散剤、可塑剤等の種々の添加剤が含まれていてもよい。
別途、金属粒子と有機ビヒクルとを含む導体ペーストを準備する。
金属粒子としては、例えば、銅粉末等を用いることができる。また、有機ビヒクルとしては、例えば、エチルセルロース系樹脂、アクリル樹脂及びポリビニルブチラール樹脂等を用いることができる。
上記導体ペーストを特定のグリーンシートの主面に塗布することによって、内部導体１２１となる導体ペースト膜を形成する。必要に応じて、特定のグリーンシートに対して、外部導体１３０及び中間部導体１４０となる導体ペースト膜、並びに、ビア導体（図示せず）となるビア導体ペースト体を形成する。
貫通部材３００を形成するために、表面から所望の枚数のグリーンシートの同一箇所にビアホールを形成した後、導体ペーストを充填することにより、貫通導体ペースト体を形成する。さらに、焼成後に焼失する樹脂シートを準備しておき、この樹脂シートの同一の箇所にも同様に貫通導体ペースト体を形成する。
複数のグリーンシート及び樹脂シートを積層し、その後、焼成する。焼成により樹脂シートが焼失するとともに、樹脂シート内部の貫通導体ペースト体とグリーンシート内部の貫通導体ペースト体とが焼結して一体化される。その結果、表面に貫通部材３００が設けられたセラミック多層基板１００が得られる。
なお、貫通部材３００を形成するために、樹脂シートの代わりに、セラミック多層基板の焼成温度では実質的に焼結しない無機材料（Ａｌ２Ｏ３等）を主成分とするセラミックシートを用いることもできる。その場合、焼成後、焼結していないセラミックシートをブラスト処理等によって除去することにより、表面に貫通部材３００が設けられたセラミック多層基板１００が得られる。
貫通部材を形成するための導体ペーストは、内部導体等を形成するための導体ペーストと同一でもよいし、異なっていてもよい。同一の導体ペーストを用いることにより、同時に加工することが可能になり、コストを低減することができる。
次に、図８（ｂ）に示すように、貫通部材３００が設けられたセラミック多層基板１００に、第１樹脂層２１１となる樹脂シートを積層する。
例えば、ポリオレフィン系樹脂等の樹脂シートを第１セラミック層１１１上に積層し、加熱及び加圧により接合させる。必要に応じて、真空下で熱圧着を行ってもよい。
図８（ｃ）に示すように、回路パターンの形成を行う。
例えば、熱圧着後の樹脂シートにレーザー等によりビアホールを形成した後、導体ペーストを充填することにより、ビア導体（図示せず）を形成する。その後、樹脂シートに銅箔を貼り付け、一般的なフォトリソグラフィープロセスにより、内部導体２２１の回路パターンを形成する。
積層される樹脂層の層数に応じて、図８（ｄ）に示すように、樹脂シートの積層、及び、回路パターンの形成を繰り返す。
なお、予めビア導体及び回路パターンが形成された樹脂シートを用いて、積層及び圧着を行ってもよい。
以上により、図１に示す複合多層基板１が得られる。
得られた複合多層基板には、チップ部品が実装される。チップ部品が実装された複合多層基板はモールドされた後、個片化される。必要に応じて、シールド膜が形成されてもよい。
１，２　複合多層基板
１００　セラミック多層基板
１１０　セラミック層
１１１　第１セラミック層
１１２　第２セラミック層
１２１　セラミック多層基板のセラミック層間に形成された内部導体
１３０　セラミック多層基板に形成された外部導体
１４０　セラミック多層基板と樹脂部との間に形成された中間部導体
２００　樹脂部
２１０　樹脂層
２１１　第１樹脂層
２１２　第２樹脂層
２１３　第３樹脂層
２２１，２２２　樹脂部の樹脂層間に形成された内部導体
２３０　樹脂部に形成された外部導体
３００，３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃ，３１０，３２０，３３０　貫通部材
３２０ａ　金属焼結体
３２０ｂ　金属ピン
３２０ｃ　接合材
３３０ａ　ヘッダ

Claims (16)

  1. 積層された複数のセラミック層を含むセラミック多層基板と、
    前記セラミック多層基板の少なくとも一方主面上に積層された複数の樹脂層を含む樹脂部と、を備える複合多層基板であって、
    前記セラミック多層基板は、前記樹脂部に接する第１セラミック層と、前記第１セラミック層に接する第２セラミック層とを含み、
    前記樹脂部は、前記セラミック多層基板に接する第１樹脂層と、前記第１樹脂層に接する第２樹脂層とを含み、
    前記セラミック層及び前記樹脂層の積層方向に延びるように、少なくとも１つの貫通部材が設けられ、
    前記貫通部材は、前記第１セラミック層及び前記第１樹脂層に跨り、かつ、少なくとも前記第１樹脂層を貫通していることを特徴とする複合多層基板。
  2. 前記貫通部材は、セラミック材料からなる請求項１に記載の複合多層基板。
  3. 前記貫通部材は、セラミック焼結体を含む請求項２に記載の複合多層基板。
  4. 前記貫通部材は、金属材料からなる請求項１に記載の複合多層基板。
  5. 前記貫通部材は、金属焼結体を含む請求項４に記載の複合多層基板。
  6. 前記貫通部材は、金属ピンを含む請求項４又は５に記載の複合多層基板。
  7. 前記貫通部材は、Ｓｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ－Ｓｎ合金、Ｃｕ－Ｍｎ合金及びＣｕ－Ｎｉ合金からなる群から選択される少なくとも１種の金属と、Ｃｕとを含む請求項４～６のいずれか１項に記載の複合多層基板。
  8. 前記セラミック多層基板は、前記複数のセラミック層間に形成された内部導体を有し、
    前記金属材料からなる貫通部材の前記セラミック層側の端部が前記セラミック層間の前記内部導体と接合されている請求項４～７のいずれか１項に記載の複合多層基板。
  9. 前記樹脂部は、前記複数の樹脂層間に形成された内部導体を有し、
    前記金属材料からなる貫通部材の前記樹脂層側の端部が前記樹脂層間の前記内部導体と接合されている請求項４～８のいずれか１項に記載の複合多層基板。
  10. 前記貫通部材は、熱硬化性導電樹脂からなる請求項１に記載の複合多層基板。
  11. 前記貫通部材は、２層以上の前記樹脂層に跨る請求項１～１０のいずれか１項に記載の複合多層基板。
  12. 前記貫通部材は、前記樹脂部に含まれる全ての前記樹脂層を貫通している請求項１１に記載の複合多層基板。
  13. 前記貫通部材は、複数箇所に設けられ、前記積層方向から見たとき、前記第１樹脂層の中央部、周縁部及びその両方のいずれかに配置されている請求項１～１２のいずれか１項に記載の複合多層基板。
  14. 前記貫通部材は、複数箇所に設けられ、前記積層方向から見たとき、一定の間隔で配置されている請求項１～１３のいずれか１項に記載の複合多層基板。
  15. 前記貫通部材の前記積層方向の断面形状が円形状である請求項１～１４のいずれか１項に記載の複合多層基板。
  16. 前記貫通部材の前記積層方向の断面形状が多角形状である請求項１～１４のいずれか１項に記載の複合多層基板。
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