(57)【要約】【課題】多層セラミック基板を製造するにあたって、キャビティの側面に容易に導体を形成できる多層セラミック基板の製造方法を得ること。【解決手段】セラミックグリーンシートの積層体を焼成して多層セラミック基板を製造するにあたって、セラミックグリーンシートにキャビティとなる開口部を形成する（ステップＳ１）。次に、開口部に導体ペーストを充填する（ステップＳ２）。次に、セラミックグリーンシートに導体パターンを印刷する（ステップＳ３）。次に、導体パターンが印刷されたセラミックグリーンシートを積層して積層体を構成し、積層体に開口部の側面部に形成される側面導体が印刷されたフィルムを重ねてプレスする（ステップＳ５）。その後、フィルムが重ねられた積層体を焼成する焼成する（ステップＳ６）。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックグリーンシートの積層体を焼成して多層セラミック基板を製造するにあたって、
前記セラミックグリーンシートにＶＩＡホール及びキャビティとなる開口部を形成する穴あけ工程と、
前記ＶＩＡホールに導体ペーストを充填する充填工程と、
前記セラミックグリーンシートに導体パターンを印刷する印刷工程と、
前記導体パターンが印刷された前記セラミックグリーンシートを積層して積層体を構成し、前記積層体に前記開口部の側面部に形成される側面導体が印刷されたフィルムを重ねてプレスする積層工程と、
前記積層体を焼成する焼成工程と、
を有することを特徴とする多層セラミック基板の製造方法。
【請求項２】
前記フィルムに前記側面導体を印刷する側面導体印刷工程は、前記積層・プレス工程より前であることを特徴とする請求項１に記載の多層セラミック基板の製造方法。
【請求項３】
前記積層・プレス工程においては、
前記フィルムに印刷された側面導体が、前記積層体の上面に形成された導体に接触し、かつ前記開口部の側面部に到達することを特徴とする請求項１又は２に記載の多層セラミック基板の製造方法。
【請求項４】
前記積層・プレス工程において、
前記積層体は、前記導体パターンが印刷された前記セラミックグリーンシートを積層した後にプレスすることにより形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の多層セラミック基板の製造方法。
【請求項５】
キャビティを有する多層セラミック基板であって、
前記多層セラミック基板の上面に、前記キャビティの外部から前記キャビティの側面部方向に延長するように形成された接地用導体と、
前記キャビティの側面部に形成される側面導体と、を有し、
前記側面導体は前記接地用導体と接続するように、前記キャビティの底部から前記接地用導体まで延長していることを特徴とする多層セラミック基板。
【請求項６】
前記側面導体は、転写によって形成されることを特徴とする請求項５に記載の多層セラミック基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層セラミック基板の製造方法および多層セラミック基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、多層セラミック基板は、高周波回路のパッケージ基板として広く用いられている。例えば、ミリ波帯やマイクロ波帯の無線信号を送受信する通信機器において、多層セラミック基板上にモノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ：Monolithic Microwave Integrated Circuits）やマイクロ波集積回路（ＭＩＣ：Microwave Integrated Circuit）等の高周波回路を実装した高周波モジュールが利用されている。高周波モジュールは、多層セラミック基板に複数のキャビティを設けて、各キャビティにＭＭＩＣを収容し実装される。
【０００３】
このとき、キャビティ側面に導体薄膜をメタライジングして、接地（ＧＮＤ）面を構成することにより、隣接するキャビティ同士の高周波信号の干渉を抑圧していた。また、同様の干渉抑圧効果を得るために、キャビティ周縁部の壁面キャスタレーションを複数配置していた。
【０００４】
特許文献１には、半割スルーホールやキャスタレーション構造を形成するのに、セラミックグリーンシートに複数の穴を形成した後、穴の周縁部分に導体を印刷充填してビアホールを形成し、充填した導体を穴の中央で２分割するようにパンチで再度打ち抜き加工することが開示されている。特許文献２には、多層セラミック基板の外周側面に溝を設けて、溝内に複数のキャスタレーション導体を形成したキャスタレーション構造が開示されている。特許文献３には、開口穴が成形されたセラミックグリーンシート周縁に、表面導体層の形成される突出片を有する開口穴が成形されたセラミックグリーンシートを、互いの開口穴を合致させて積層することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−７７５０７号公報
【特許文献２】特開２００５−２４３７５０号公報
【特許文献３】特開２００５−２５２０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来の製造方法では、製造工程が複雑になったり、製造上の制約からキャビティの側面に導体を配置できなくなったりするなどの問題があった。例えば、特許文献１に開示された技術は、半割スルーホールやキャスタレーション構造を形成する際に、印刷充填された半割スルーホールあるいはキャスタレーション導体の周辺に、焼成収縮による応力集中が生じて基板にクラックが発生することがある。さらに、ビアホールを印刷充填した後、パンチの打ち抜き加工によってビアホールを２分割する場合には、パンチ用の金型を複数回繰り返して打ち抜き加工するので、金型に付着した導体が、キャスタレーション導体の形成されていないセラミック壁面部に再付着するという問題もあった。
【０００７】
また、特許文献２に開示された技術では、キャビティは、セラミックグリーンシートをパンチで打ち抜き加工することによって形成される。加工後のキャビティ側面の切断面には無数の凹凸が生成され、粗い面となる。このため、キャビティ側面にメタライジングする場合、キャビティ側面の一部で付着した導体が剥がれるおそれがあった。ここで、キャビティ側面を研磨すればメタライズされた導体の付着性を向上できるが、一般に、キャビティの側面を研磨加工するのは難しく、これを実現するためには相当の加工時間を要する。
【０００８】
特許文献３に開示された技術では、開口穴が成形されたセラミックグリーンシート周縁に、表面導体層が形成される突出片を有する開口穴が成形されたセラミックグリーンシートを、互いの開口穴を合致させて積層する。この方法においては、突出片を有する開口穴が成形されたセラミックグリーンシートを作製するために、セラミックグリーンシートにスクリーン印刷などで導体層を形成した後、不要部分のセラミックグリーンシートをパンチで打ち抜き加工することによって形成するか、セラミックグリーンシートに予め切れ目を入れておく必要がある。このような異形のセラミックグリーンシートを積層する際、セラミックグリーンシートの剛性が不十分であるとセラミックグリーンシートが変形し所望の位置に積層させることが困難になる。反対に、セラミックグリーンシートの柔軟性が不十分であると、積層一体化の際に折れ曲がりにくく、角部に亀裂が入ったり、角部が必要以上に変形してしまったりするおそれがある。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、多層セラミック基板を製造するにあたって、キャビティの側面に容易に導体を形成できる多層セラミック基板の製造方法および多層セラミック基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、セラミックグリーンシートの積層体を焼成して多層セラミック基板を製造するにあたって、前記セラミックグリーンシートにＶＩＡホール及びキャビティとなる開口部を形成する穴あけ工程と、前記ＶＩＡホールに導体ペーストを充填する充填工程と、前記セラミックグリーンシートに導体パターンを印刷する印刷工程と、前記導体パターンが印刷された前記セラミックグリーンシートを積層して積層体を構成し、前記積層体に前記開口部の側面部に形成される側面導体が印刷されたフィルムを重ねてプレスする積層工程と、前記積層体を焼成する焼成工程と、を有することを特徴とする多層セラミック基板の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、キャビティ側面に形成する導体を、フィルムに印刷してセラミックグリーンシートの積層体に重ねてプレスすることにより形成するので、キャビティの側面に容易に導体を形成できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１−１】図１−１は、本実施の形態に係る多層セラミック基板を示す斜視図である。
【図１−２】図１−１に示す多層セラミック基板が、多層セラミック基板の一部であることを示す斜視図である。
【図２】図２は、本実施の形態に係る多層セラミック基板の製造方法の工程を示すフローチャートである。
【図３−１】図３−１は、本実施の形態に係る多層セラミック基板の製造方法の工程を示す図である。
【図３−２】図３−２は、本実施の形態に係る多層セラミック基板の製造方法の工程を示す図である。
【図３−３】図３−３は、本実施の形態に係る多層セラミック基板の製造方法の工程を示す図である。
【図３−４】図３−４は、本実施の形態に係る多層セラミック基板の製造方法の工程を示す図である。
【図３−５】図３−５は、本実施の形態に係る多層セラミック基板の製造方法の工程を示す図である。
【図３−６】図３−６は、本実施の形態に係る多層セラミック基板の製造方法の工程を示す図である。
【図３−７】図３−７は、本実施の形態に係る多層セラミック基板の製造方法の工程を示す図である。
【図３−８】図３−８は、本実施の形態に係る多層セラミック基板の製造方法の工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明に係る多層セラミック基板の製造方法および多層セラミック基板の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施の形態には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。
【００１４】
図１−１は、本実施の形態に係る多層セラミック基板を示す斜視図である。図１−２は、図１−１に示す多層セラミック基板が、多層セラミック基板の一部であることを示す斜視図である。まず、本実施の形態に係る多層セラミック基板の構成を説明する。図１−１に示すように、多層セラミック基板１０は、ベース部１とキャビティ形成部２とで構成されている。ベース部１およびキャビティ形成部２は、それぞれセラミックグリーンシートを積層して構成されているが、図１−１では各セラミックグリーンシートの層は省略して示している。ベース部１の表面であってキャビティ形成部２の底部には、底面部導体５が形成されている。すなわち、ベース部１とキャビティ形成部２との間に、底面部導体５が形成されている。
【００１５】
キャビティ形成部２は、複数のセラミック層を積層して構成される。キャビティ形成部２の上面には導体パターンとして、接地用導体４および信号用導体３が形成されている。本実施の形態において、接地用導体４および信号用導体３は、いずれも平面視が長方形の形状である。本実施の形態において、接地用導体４は２つ形成されており、それらの間に信号用導体３が形成されている。また、キャビティ形成部２の側面部１２には、側面導体（以後「転写導体」と称する）６が形成されている。転写導体６は、側面部１２からキャビティ形成部２の接地用導体４が形成される面にも延出して、２つの接地用導体４に重ねて形成される。
【００１６】
また、転写導体６は、底面部導体５と電気的に接続されるようにしてもよい。本実施の形態では、転写導体６は、底面部導体５と電気的に接続している状態である。このような多層セラミック基板１０は、図１−２に示すように、多層セラミック基板１０の一部分を構成する。なお、図１−２では、図１−１に示す接地用導体４や信号用導体３、転写導体６等は省略してある。また、図１−２に示す構成において、底面部導体５はキャビティ底部１３の全面に形成される。次に、このような構成の多層セラミック基板の製造方法について説明する。
【００１７】
図２は、本実施の形態に係る多層セラミック基板の製造方法の工程を示すフローチャートである。図３−１〜図３−８は、本実施の形態に係る多層セラミック基板の製造方法の工程を示す図である。図２のフローチャートに示すように、ステップＳ１において、まず、キャビティとなる開口部やビアホールを形成するための穴あけ（ＶＩＡ）工程が実行される。この穴あけ工程は、図３−１に示すように、セラミックグリーンシート（以下「グリーンシート」と称する）２０に、パンチングなどの方法を用いて穴部２３を形成する工程である。
【００１８】
通常、グリーンシート２０は多面取りになっているため、グリーンシート２０に切断用のライン（切断ライン）２２（例えば溝を形成する）が形成されている。そして、この切断ライン２２によって１枚のグリーンシート２０に、多層セラミック基板１０の各層となる基板領域２１が複数区画される。穴部２３は各基板領域２１に形成する。
【００１９】
穴あけ工程が終了したら、ステップＳ２へ進む。ステップＳ２は、この穴部２３に導体ペースト２５を充填する工程（充填工程）である。図３−２に示すように、グリーンシート２０に形成した穴部２３に、例えば、スクリーン印刷を用いて導体ペースト２５が充填される。穴部２３への導体ペースト２５の充填が終了したら、ステップＳ３へ進む。
【００２０】
ステップＳ３は、配線等の導体パターンを印刷する工程（印刷工程）である。導体パターンを印刷するにあたっては、例えばスクリーン印刷を用いる。図３−３には、導体パターンを印刷した一例として、図１−１に示すキャビティ形成部２を構成するセラミック層２ａの最上層の上面図を示している。図３−３に示すセラミック層２ａは、例えば図３−１に示す基板領域２１の一部分を拡大して示している。図３−３に示すように、セラミック層２ａには、２つの接地用導体４が平行に形成されており、その間に信号用導体３が形成されている。なお、セラミック層２ａへ印刷する導体パターンはこれに限定されるものではなく、任意の形状の導体パターンを印刷できる。また、このような導体パターンは、各基板領域２１にそれぞれ形成される。
【００２１】
ステップＳ３が終了したらステップＳ５に進むが、ここで、ステップＳ４のフィルム印刷・加工工程について説明する。フィルム印刷・加工工程は、図２に示すキャビティ形成部２の側面部１２に形成する転写導体６をフィルムへ印刷し、このフィルムの加工を行う工程である。キャビティ形成部２の側面部１２に転写導体６を形成するために、本実施の形態では、ステップＳ４のフィルム印刷・加工工程において、まず、フィルム７に転写導体６を印刷する。そして、フィルム７に印刷された転写導体６をキャビティ形成部２の側面部１２に転写させることにより、側面部１２に転写導体６が形成される。
【００２２】
図３−４は、一例として、転写導体６を印刷したフィルム７の平面図が示される。本実施の形態においては、フィルムに７にはＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）フィルムを用いる。ＰＥＴフィルムは、所望の導体パターンを形成できるよう表面が平滑で、印刷時の化学的機械的ストレスや搬送などの取り扱いに対し変形しない特性を有している。このため、転写導体６を印刷して、キャビティ形成部２の側面部１２へ転写する作業に有利である。
【００２３】
また、ＰＥＴフィルムは、グリーンシート２０へ転写導体６を印刷する場合や、グリーンシート２０へ転写導体６を搬送する場合に、グリーンシート２０の変形を抑制するための保護フィルムとして利用できるという利点がある。さらに、フィルム７にＰＥＴフィルムを用いることにより、フィルム７をグリーンシート２０と同様の方法で取り扱えるという利点もある。また、転写導体６は、ＰＥＴフィルムに対して容易に印刷できるという利点もある。なお、フィルム７に用いることができるフィルムは、ＰＥＴフィルムに限らず、印刷時の化学的機械的ストレスや搬送などの取り扱いに対し変形しない特性を有する材料であればよい。
【００２４】
フィルム７に印刷する転写導体６のパターンは、キャビティ形成部２の表面に形成される導体に接し、かつ転写導体６を形成したいキャビティ形成部２の側面部１２を２次元に展開した形状となる。例えば、図１−１に示す転写導体６は、キャビティ形成部２の上面および側面部１２に形成されており、これを２次元に展開すると長方形の形状となる。したがって、図３−４に示す転写導体６は、長方形の形状でフィルム７に印刷されている。また、フィルム７に印刷する転写導体６のパターンは、キャビティ形成部２の底部の底面部導体５とも接するような大きさに印刷してもよい。なお、本実施の形態では、転写導体６と図１−１に示す接地用導体４および底面部導体５とが接するような大きさで、転写導体６をフィルム７に印刷している。
【００２５】
本実施の形態において、フィルム７に印刷する転写導体６のパターンと、図３−１、図３−２に示すグリーンシート２０に印刷される導体のパターンとが重なる部分の形状や面積は任意に設定できる。また、グリーンシート２０に印刷される導体のパターンを構成する導体と、転写導体６を構成する導体とは同一組成であることが望ましいが、異なる組成の導体を配置してもよい。
【００２６】
さらに、詳細は後述するが、図３−５に示すように、フィルム７の屈曲を容易にするため、プレス加工後のフィルム７が折れ曲がる部分９に、例えば、開口８を形成してもよい。開口８の位置や形状は、図３−５に示すものに限定されるものではなく、プレス加工時にフィルム７がグリーンシート２０の積層体の形状に合わせて変形（屈曲）できればよい。このフィルム印刷加工工程（ステップＳ４）は、次に説明する積層・プレス工程（ステップＳ５）よりも前であれば、いつ実行してもよい。
【００２７】
上述したグリーンシート２０の導体パターンの印刷工程（ステップＳ３）の次は、ステップＳ５に進む。ステップＳ５は、積層・プレス工程である。積層・プレス工程は、導体のパターンが印刷されたグリーンシート２０を積層させてプレスする工程である。図３−６に示すように、グリーンシート２０を積層する際は、各グリーンシート２０の基板領域２１が重なるように積層させる。
【００２８】
ここで、積層させた状態のグリーンシート２０は、複数の基板領域２１が分離されずに一体となった状態である。図３−７には、積層させたグリーンシート２０の基板領域２１の一部を拡大して示す。図３−７に示すように、図１−１に示すベース部１となるセラミック層１ａと、図１−１に示すキャビティ形成部２となるセラミック層２ａが積層されている。積層されたセラミック層２ａの最上層には、接地用導体４や信号用導体３が形成されている。また、ベース部１を構成するセラミック層１ａの最上層にはキャビティ底部１３の底面部導体５が形成されている。なお、ベース部１を構成するセラミック層１ａおよびキャビティ形成部２を構成するセラミック層２ａは、グリーンシート２０の一部である。
【００２９】
グリーンシート２０の積層後、フィルム印刷・加工工程（ステップＳ４）で転写導体６が印刷されたフィルム７を、印刷された転写導体６のパターンを下に向けてグリーンシート２０に重ねる（図３−７では、積層されたセラミック層２ａ）。本実施の形態では、セラミック層２ａの最上層に形成された接地用導体４に、転写導体６が重なって接触するようにフィルム７がグリーンシート２０に重ねられる。
【００３０】
上述したように、本実施の形態において、フィルム７は積層作業および搬送工程の取り扱いで変形しないもの（例えば、ＰＥＴフィルム）が用いられる。これによって、積層されたグリーンシート２０へフィルム７を重ねる位置の精度は、グリーンシート２０を積層する精度と同等になる。ここで、図３−７に示すように、フィルム７は平面の状態で積層されたグリーンシート２０へ重ねられるので、図１−１に示すキャビティ形成部２の側面部１２に相当するフィルム７の部分は平面となる。
【００３１】
次に、積層されたグリーンシート２０およびこれに重ねられたフィルム７に対してプレス加工を施すことによって、フィルム７は、キャビティ凹部の側面部１２周辺の形状に沿って折れ曲がりながら側面部１２に接触し、所定の圧力で側面部１２に押し付けられる。これによって、フィルム７に印刷された転写導体６は、接地用導体４と接触し、かつ側面部１２に到達した状態で、側面部１２および接地用導体４に転写される。図３−８にはプレス加工後のグリーンシートの積層体を示す。図３−８に示すように、プレス加工によって、フィルム７はキャビティ形成部２およびベース部１との段差の形状に合わせて変形して、キャビティの側面部１２に転写導体６が密着している状態となる。
【００３２】
プレス加工の方法は、例えば、液体を媒体とした等方水圧プレスを用いることができる。等方水圧プレスによれば、グリーンシート２０の表面と同じ圧力でフィルム７をキャビティの側面部１２に押し付けることができる。さらに、加熱処理による熱圧着プレスを用いることにより、グリーンシート２０のバインダが軟化するので、フィルム７上に形成された転写導体６と側面部１２とが容易に密着する。また、加熱によってフィルム７の剛性が変化する材質（例えば、軟化する材質）を用いてもよい（例えば、熱軟化フィルムであり、ＰＥＴフィルムも含む）。これによって、フィルム７が屈曲する部分がキャビティ凹部の側面部１２周辺の形状に沿って変形する。すなわち、転写導体６をキャビティの側面部１２周辺の段差に密着させることができる。なお、プレス方法はこれに限定されることはなく、フィルム７をキャビティの側面部１２に密着させることができれば、どのようなプレス方法でも用いることができる。
【００３３】
積層・プレス工程の際、フィルム７の転写導体６が印刷されていない部分はグリーンシート２０やグリーンシート２０に印刷された導体（例えば信号用導体３、接地用導体４）に接触しても問題ない。また、必要に応じて、フィルム７を小さくカットし、積層されたグリーンシート２０の必要な部分のみにフィルム７を重ねるようにしてもよい。また、積層したグリーンシート２０だけをプレスして予備圧着して積層体（仮の積層体）を形成した後、この仮積層体にフィルム７を重ねて再度プレスしてもよい。これは、キャビティの端部変形が大きい場合には有効な手法である。グリーンシート２０を積層すると、キャビティ部はある程度圧着して固化するので、フィルム７を重ねてプレスしても、積層されたグリーンシート２０は変形しにくくなる。
【００３４】
ステップＳ５の積層・プレス工程が終了したら、ステップＳ６に進み、フィルム７が重ねられたグリーンシート２０の積層体を焼成する（焼成工程）。焼成後、ステップＳ７へ進み、表面に露出している導体にめっきを施す（めっき工程）。その後、切断ライン２２に沿って焼成されたグリーンシート２０を切断し、個々の多層セラミック基板１０に分離する。このような工程によって、多層セラミック基板１０を製造できる。本実施の形態に係る多層セラミック基板の製造方法によれば、転写導体６やフィルム７は必要な量だけ供給するので、省資源や省エネルギに寄与することもできる。
【００３５】
以上、本実施の形態では、キャビティ側面に形成する導体（転写導体）を、フィルムに印刷してセラミックグリーンシートの積層体に重ねてプレスすることにより形成する。これによって、パンチ用の金型を用いる必要はないので、パンチ用金型に導体が付着した導体が多層セラミック基板の壁面に再付着することはない。また、本実施の形態では、セラミックグリーンシートをパンチによって打ち抜き加工する必要はないので、キャビティの側面に導体を形成する前に、キャビティ側面を研磨加工する必要はない。このため、本実施の形態では、多層セラミック基板を製造するにあたって、キャビティの側面に容易に導体を形成できる。
【００３６】
また、本実施の形態では、穴の周縁部分に導体を印刷充填した後、充填された導体を穴の中央で２分割するようにパンチで再度打ち抜き加工したり、キャビティ側面を研磨加工したりする必要はない。これによって、本実施の形態では、多層セラミック基板を製造するにあたって、製造工程数を削減できるという効果を奏する。さらに、本実施の形態では、突出片を有する開口穴が成形されたセラミックグリーンシートを用いないので、セラミックグリーンシートの変形や、角部に亀裂が入ったり変形したりするおそれも低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上のように、本発明に係る多層セラミック基板の製造方法および多層セラミック基板は、キャビティ内の側面部に導体を形成する多層セラミック基板を製造することに有用である。
【符号の説明】
【００３８】
１  ベース部、１ａ、２ａ  セラミック層、２  キャビティ形成部、３  信号用導体、４  接地用導体、５  底面部導体、６  転写導体、７  フィルム、８  開口、１０  多層セラミック基板、１２  側面部、１３  キャビティ底部、２０  グリーンシート、２１  基板領域、２２  切断ライン、２３  穴部、２５  導体ペースト
【図１−１】
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【図１−２】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図３−３】
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【図３−４】
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【図３−５】
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【図３−６】
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【図３−７】
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【図３−８】
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