(57)【要約】【課題】多層セラミック基板の製造におけるグリーンシートに形成されたビアホール内へのビア充填方法に関し、従来の厚膜印刷技術より簡略されたビア充填装置及びビア充填方法を提供する。【解決手段】ビア充填装置１０は、グリーンシート１１の孔加工及び充填をするため、下から、加圧シリンダ２５と、グリーンシート１１に微細な空孔を形成するボトムキャスト１２と、ガイドピン２２，２３と、リリースマスク１３と、厚膜ペーストシート３０と、背板２１と、アッパーキャスト１４と、プレスヘッド１６と、ボトムキャスト１２によって開けられたパンチ屑を除去するための粘着テープ１７を繰り出す繰り出しローラ１８と、粘着テープ１７を巻き取る巻き取りローラ１９と、を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層セラミック基板の製造に用いるグリーンシートに形成されたビアホールに厚膜ペーストを充填するビア充填装置において、
凸型金型によってグリーンシートにビアホールを形成するビアホール形成手段と、
その凸型金型を用いて、形成されたビアホールに厚膜ペーストを充填する充填手段と、
を有することを特徴とするビア充填装置。
【請求項２】
請求項１に記載のビア充填装置において、
ビアホール形成手段は、
グリーンシートの表面と裏面に抜き型金型である複数の開口部を有するメタルマスクを設置し、グリーンシートの裏面から凸型金型をグリーンシートに押し込みビアホールを形成し、充填手段は、
グリーンシートの表面のメタルマスクの替わりに背板を設置し、厚膜ペーストをベースフィルム上に印刷し、そのベースフィルムを凸型金型の上に設置して厚膜ペーストを凸型金型とメタルマスクで挟み、凸型金型と背板間に圧縮方向の荷重を加えることにより厚膜ペーストをメタルマスクの開口部からグリーンシートのビアホールに充填することを特徴とするビア充填装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のビア充填装置において、
ベースフィルム上の厚膜ペーストは、ベースフィルムに印刷し、乾燥させたものであることを特徴とするビア充填装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のビア充填装置において、
カーボンペーストをベースフィルム上に印刷して乾燥させたカーボンシート又はカーボングラファイトシートを、凸型金型でグリーンシートのビアホールに充填した後、焼成することにより基板内に空孔を形成する空孔形成手段を有することを特徴とするビア充填装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のビア充填装置において、
厚膜ペーストとカーボンペーストをベースフィルム上にそれぞれ印刷して乾燥させた充填部材を、凸型金型でグリーンシートのビアホールと空孔に充填した後、焼成することによりビア充填箇所と空孔箇所とを形成することを特徴とするビア充填装置。
【請求項６】
多層セラミック基板の製造に用いるグリーンシートに形成されたビアホールに導電性材料を主体として構成される導体シートを充填部材としてビアホール内に充填するビア充填装置において、
凸型金型によってグリーンシートにビアホールを形成するビアホール形成手段と、
その凸型金型を用いて、形成されたビアホールに充填部材を充填する充填手段と、
を有することを特徴とするビア充填装置。
【請求項７】
多層セラミック基板の製造に用いるグリーンシートに形成されたビアホールに厚膜ペーストを充填するビア充填方法において、
凸型金型によってグリーンシートにビアホールを形成するビアホール形成工程と、
その凸型金型を用いて、形成されたビアホールに厚膜ペーストを充填する充填工程と、
を有することを特徴とするビア充填方法。
【請求項８】
請求項７に記載のビア充填方法において、
ビアホール形成工程は、
グリーンシートの表面と裏面に抜き型金型である複数の開口部を有するメタルマスクを設置し、グリーンシートの裏面から凸型金型をグリーンシートに押し込みビアホールを形成し、
充填工程は、
グリーンシートの表面のメタルマスクの替わりに背板を設置し、厚膜ペーストをベースフィルム上に印刷し、そのベースフィルムを凸型金型の上に設置して厚膜ペーストを凸型金型とメタルマスクで挟み、凸型金型と背板間に圧縮方向の荷重を加えることにより厚膜ペーストをメタルマスクの開口部からグリーンシートのビアホールに充填することを特徴とするビア充填方法。
【請求項９】
請求項７又は８に記載のビア充填方法において、
ベースフィルム上の厚膜ペーストは、ベースフィルムに印刷し、乾燥させたものであることを特徴とするビア充填方法。
【請求項１０】
請求項７から９のいずれか１項に記載のビア充填方法において、
カーボンペーストをベースフィルム上に印刷して乾燥させたカーボンシート又はカーボングラファイトシートを、凸型金型でグリーンシートのビアホールに充填した後、焼成することにより基板内に空孔を形成する空孔形成工程を含むことを特徴とするビア充填方法。
【請求項１１】
請求項７から１０のいずれか１項に記載のビア充填方法において、
厚膜ペーストとカーボンペーストをベースフィルム上にそれぞれ印刷して乾燥させた充填部材を、凸型金型でグリーンシートのビアホールと空孔に充填した後、焼成することによりビア充填箇所と空孔箇所とを形成することを特徴とするビア充填方法。
【請求項１２】
多層セラミック基板の製造に用いるグリーンシートに形成されたビアホールに導電性材料を主体として構成される導体シートを充填部材としてビアホール内に充填するビア充填方法において、
凸型金型によってグリーンシートにビアホールを形成するビアホール形成工程と、
その凸型金型を用いて、形成されたビアホールに充填部材を充填する充填工程と、
を有することを特徴とするビア充填方法。
【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に関し、特に基板の回路パターンにおけるビアホールを充填するビア充填装置及びビア充填方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子装置用基板の小型化のため、電子部品を実装する基板として多層セラミック基板を用いて配線層の多層化及び配線の狭ピッチ化が行われている。多層セラミック基板は、基板にスルーホールやビア（ＶＩＡ）ホール等のビアを形成するビアホール形成工程（孔開け）、ビアを導電性材料で充填するビア充填工程、パターン印刷工程、積層工程、プレス工程、及び焼成工程などを経て製造される。
【０００３】
ビア充填方法としては、銅などの金属をメッキ法によりビア内に析出させる方法や、一般的には導体材料を粉末にして、有機ビヒクル、シンナーで分散された厚膜ペーストなどをスクリーン印刷法等の厚膜印刷技術を用いた方法などがある。
【０００４】
しかし、厚膜印刷技術を用いて厚膜ペーストをビアに充填する方法では、ビア内に未充填領域が残り、この領域が大きい場合には各層間を電気的に接続できないことがあった。また、未充填領域が存在すると、初期状態では電気的接続できていたものが、経時変化により電気的接続が失われ、断線するという問題もあった。
【０００５】
そこで、特許文献１では、このような問題を解決するため、一定量のペーストを確保する工程とそのペーストを基板のビアに充填する工程をそれぞれ別の工程とする技術が開示されている。
【０００６】
図９は、特許文献１のビア充填工程を示している。図９（Ａ），（Ｂ）では、基板６０のビア配置と同一パターンに形成された貫通開口部５３を有するメタルマスク５２の貫通開口部５３に、メタルマスク５２の片面上に載せたペースト５１とスキージ５４でペースト５１を充填する。なお、貫通開口部５３の全てにペーストが充填されていなかった場合には、再度、貫通開口部５３へのペースト充填を繰り返すことになる。
【０００７】
図９（Ｃ）では、全ての貫通開口部５３にペースト５１が充填されたメタルマスク５２を減圧雰囲気下で基板６０に密着させる。さらに、図９（Ｄ）では、メタルマスク５２と基板６０が密着した状態で雰囲気の圧力を増加させ、貫通開口部５３に充填されているペースト５１をビア６７に差圧充填する。なお、６６はソルダーレジスト膜である。ペースト５１が充填されることにより、ガラスエポキシ基板６２上の銅配線６１と、熱可塑性ポリイミド６４上の銅ポリイミドテープ６３及び銅層６５と、の導通が確保されることになる。このような充填工程により、図９（Ｅ）に示すように充填が完了する。なお、図９（Ｆ）はペーストが固化した後に全て満たされない場合であっても、導電性材料の体積が各層の電気的接続を満足している場合を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２９８２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
多層セラミック基板のビア充填において、最終的に基板を形成するにはグリーンシートの積層体を焼結する必要があり、焼結段階でビアホールに充填した充填部材が収縮し、しばしば多層セラミック基板の品質・信頼性を損ねる原因となっている。
【００１０】
主な原因は、ビアホール内への充填部材の充填率もさることながら、厚膜ペーストの焼結時の収縮量が問題となっていることが多かった。これまで、厚膜ペーストの焼結収縮量の改善策としては、導体金属粉の粒子形状、粒度及びペーストの有機物・無機物の混合比率の改善による厚膜ペーストの特性改善であった。しかし、厚膜ペーストの焼結収縮の最大の要因は、厚膜ペーストの流動性を得るために添加されている有機溶剤の蒸発による体積収縮量にあるが、その点については改善されていない。
【００１１】
一般的に、厚膜ペーストは印刷技術を用いてパターン形成を行うことを目的に開発され、粉末状の金属をビヒクルと称する有機バインダーで混練することにより、常温において流動性が付加されている。この有機バインダーは、エチルセルロースをベースとしたものが広く用いられており、このエチルセルロースの溶剤がターピネオールを主成分とする有機溶剤であり、ペーストの重量の１０ｗｔ％程度が添加されている。
【００１２】
銀（Ag）導体の場合、厚膜ペーストの金属比率は８０〜８５ｗｔ％であり、１５〜２０ｗｔ％が有機系材料で占められている。有機系材料の中で、焼結前に蒸発する有機溶剤の比率は８〜１２ｗｔ％程度となっている。これを体積比に換算すると、Agの嵩密度（かさ密度）は５、有機バインダーの密度を１．２とした場合、無機系材料・有機系材料の体積比は５８vol％：４２vol％で、うちシンナーが有機系の５８％であることから、ペースト総体積に対し２４vol％となり、厚膜ペースト状態からシンナーが蒸発することで体積的には２４％収縮することになる。このような収縮が、ビアホール内へのビア充填後の充填率不足の原因となっている。
【００１３】
そこで、上述した技術を用い、一定量のペーストを確保する工程とそのペーストを基板のビアに充填する工程をそれぞれ別の工程とすることにより、ビア内に未充填領域を抑制することが可能となる。しかし、メタルマスクを減圧環境により基板に密着させ、密着後は雰囲気の圧力を増加させることで、貫通開口部に充填されているペーストをビアに差圧充填する等の工程が必要となり、ビア充填装置の装置規模を簡略化することが難しい。
【００１４】
本発明は、ＬＴＣＣ基板（Low Temperature Co-fired Ceramics：低温焼結多層セラミック基板）の製造におけるグリーンシートに形成されたビアホール内へのビア充填方法に関し、従来の厚膜印刷技術より簡略化されたビア充填装置及びビア充填方法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】
【００１５】
以上のような目的を達成するために、本発明に係るビア充填装置は、多層セラミック基板の製造に用いるグリーンシートに形成されたビアホールに厚膜ペーストを充填するビア充填装置において、凸型金型によってグリーンシートにビアホールを形成するビアホール形成手段と、その凸型金型を用いて、形成されたビアホールに厚膜ペーストを充填する充填手段と、を有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係るビア充填装置において、ビアホール形成手段は、グリーンシートの表面と裏面に抜き型金型である複数の開口部を有するメタルマスクを設置し、グリーンシートの裏面から凸型金型をグリーンシートに押し込みビアホールを形成し、充填手段は、グリーンシートの表面のメタルマスクの替わりに背板を設置し、厚膜ペーストをベースフィルム上に印刷し、そのベースフィルムを凸型金型の上に設置して、厚膜ペーストを凸型金型とメタルマスクで挟み、凸型金型と背板間に圧縮方向の荷重を加えることにより厚膜ペーストをメタルマスクの開口部からグリーンシートのビアホールに充填することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係るビア充填装置において、ベースフィルム上の厚膜ペーストは、ベースフィルムに印刷し、乾燥させたものであることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係るビア充填装置において、カーボンペーストをベースフィルム上に印刷して乾燥させたカーボンシート又はカーボングラファイトシートを、凸型金型でグリーンシートのビアホールに充填した後、焼成することにより基板内に空孔を形成する空孔形成手段を有することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係るビア充填装置において、厚膜ペーストとカーボンペーストをベースフィルム上にそれぞれ印刷して乾燥させた充填部材を、凸型金型でグリーンシートのビアホールと空孔に充填した後、焼成することによりビア充填箇所と空孔箇所とを形成することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係るビア充填装置は、多層セラミック基板の製造に用いるグリーンシートに形成されたビアホールに導電性材料を主体として構成される導体シートを充填部材としてビアホール内に充填するビア充填装置において、凸型金型によってグリーンシートにビアホールを形成するビアホール形成手段と、その凸型金型を用いて、形成されたビアホールに充填部材を充填する充填手段と、を有することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係るビア充填方法は、多層セラミック基板の製造に用いるグリーンシートに形成されたビアホールに厚膜ペーストを充填するビア充填方法において、凸型金型によってグリーンシートにビアホールを形成するビアホール形成工程と、その凸型金型を用いて、形成されたビアホールに厚膜ペーストを充填する充填工程と、を有することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明に係るビア充填方法において、ビアホール形成工程は、グリーンシートの表面と裏面に抜き型金型である複数の開口部を有するメタルマスクを設置し、グリーンシートの裏面から凸型金型をグリーンシートに押し込みビアホールを形成し、充填工程は、グリーンシートの表面のメタルマスクの替わりに背板を設置し、厚膜ペーストをベースフィルム上に印刷し、そのベースフィルムを凸型金型の上に設置して、厚膜ペーストを凸型金型とメタルマスクで挟み、凸型金型と背板間に圧縮方向の荷重を加えることにより厚膜ペーストをメタルマスクの開口部からグリーンシートのビアホールに充填することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明に係るビア充填方法において、ベースフィルム上の厚膜ペーストは、ベースフィルムに印刷し、乾燥させたものであることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明に係るビア充填方法において、カーボンペーストをベースフィルム上に印刷して乾燥させたカーボンシート又はカーボングラファイトシートを、凸型金型でグリーンシートのビアホールに充填した後、焼成することにより基板内に空孔を形成する空孔形成工程を含むことを特徴とする。
【００２５】
また、本発明に係るビア充填方法において、厚膜ペーストとカーボンペーストをベースフィルム上にそれぞれ印刷して乾燥させた充填部材を、凸型金型でグリーンシートのビアホールと空孔に充填した後、焼成することによりビア充填箇所と空孔箇所とを形成することを特徴とする。
【００２６】
さらに、本発明に係るビア充填方法は、多層セラミック基板の製造に用いるグリーンシートに形成されたビアホールに導電性材料を主体として構成される導体シートを充填部材としてビアホール内に充填するビア充填方法において、凸型金型によってグリーンシートにビアホールを形成するビアホール形成工程と、その凸型金型を用いて、形成されたビアホールに充填部材を充填する充填工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、ＬＴＣＣ基板（低温焼結多層セラミック基板）の製造において信頼性の高いビア充填ができ、さらに所定の部位に配置した充填部材としてカーボングラファイトに変えた厚膜ペーストシートを用いることで、ＬＴＣＣ基板内の所定の部位に精度の高い空孔が一回の工程で形成可能であるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態に係るビア充填装置の構造を示す構造図である。
【図２】第１の実施形態におけるビア充填装置のビアホール形成工程を説明する説明図である。
【図３】第１の実施形態におけるビア充填準備工程を説明する説明図である。
【図４】第１の実施形態におけるビア充填工程を説明する説明図である。
【図５】第１の実施形態におけるビア充填後にグリーンシートを取り出す工程を説明する説明図である。
【図６】第２の実施形態における空孔形成工程を説明する説明図である。
【図７】第３の実施形態における空洞形成とビア充填とを同時に行う工程の説明図である。
【図８】第４の実施形態におけるビアホールへのビア充填工程を説明する説明図である。
【図９】従来のビア充填工程を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００３０】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態におけるビア充填装置１０の構造を示している。ビア充填装置１０は、グリーンシート１１の孔加工及び充填部材を充填するため、下から、加圧シリンダ２５と、グリーンシート１１に微細な空孔を形成する凸型形状のボトムキャスト１２と、リリースマスク１３と、厚膜ペーストシート３０と、背板２１と、孔開け用の金型であるアッパーキャスト１４と、リリースマスク１３及びアッパーキャスト１４を支持するガイドピン２２，２３と、加圧シリンダ２５の荷重を受け止めるプレスヘッド１６と、ボトムキャスト１２によって開けられたパンチ屑を除去するための粘着テープ１７をプレスヘッド１６下面に繰り出す繰り出しローラ１８と、粘着テープ１７を巻き取る巻き取りローラ１９と、を有している。
【００３１】
図２（Ａ）〜（Ｄ）は、一つのビアホールを拡大したビアホール形成工程を示している。図２（Ａ）では、下から、凸型形状を有し突起の高さが、例えば、約８０μｍの突起を有するボトムキャスト１２と、約４０μｍの厚さを有するリリースマスク１３と、約８０μｍの厚さを有するグリーンシート１１と、約４０μｍの厚さを有するアッパーキャスト１４と、約７０μｍの厚さを有する粘着テープ１７と、が配置されている。
【００３２】
図２（Ｂ）のように、上下方向から加圧されると、ボトムキャスト１２がアッパーキャスト１４と粘着テープ１７で形成される空間にグリーンシート１１を押しやることで、突起の周囲がせん断加工される。次に、図２（Ｃ）において、粘着テープ１７を巻き取ることによりパンチ屑が粘着テープ１７と共に除去されてビアホール１５が現れる。図２（Ｄ）において、アッパーキャスト１４が上昇してグリーンシート１１の拘束が解除される。
【００３３】
図３（Ｅ）〜（Ｇ）はビア充填の準備工程を示している。本発明で特徴的な事項の一つは、ビアホール１５の開口径に影響を与えるアッパーキャスト１４の開口径より、リリースマスク１３の開口径を大きくしたことである。図３（Ｅ）において、リリースマスク１３を上昇させることでボトムキャスト１２とリリースマスク１３との間隔を広げる。次に、図３（Ｆ）において、広げた空間に厚膜ペーストシート３０を横から挿入する。
【００３４】
厚膜ペーストシート３０は、ベースフィルム３２と、このベースフィルム３２上にペーストが印刷され，乾燥させることにより有機シンナーが蒸発された固形の充填部材３１と、からなる。また、厚膜ペーストシート３０に使用されているベースフィルム３２は、膜厚が２０μｍ〜４０μｍのポリエチレン製のフィルムを使用している。
【００３５】
図３（Ｇ）において、厚膜ペーストシート３０のベースフィルム３２の下面がボトムキャスト１２の上面に接する形で設置されており、グリーンシート１１はアッパーキャスト１４で形成されたビアホール１５のパターンと同一形状を有するビアホールが形成されており、アッパーキャスト１４とビアホール１５のパターン同士の位置が合った状態で保持され、背板２１で挟まれた状態で設置される。また、ボトムキャスト１２の突起も、アッパーキャスト１４およびグリーンシート１１のビアホール１５と位置合わせがされている。
【００３６】
図４（Ｈ）〜（Ｊ）はビア充填工程を示している。背板２１とボトムキャスト１２間に圧縮方向の荷重を加えると、図４（Ｉ）に示すように厚膜ペーストシート３０はボトムキャスト１２の突起でベースフィルム３２が伸び、乾燥したペーストである充填部材３１がグリーンシート１１のビアホール１５内に導かれる。このとき、厚膜ペーストシート３０上の充填部材３１はボトムキャスト１２の突起パターンによりグリーンシート１１のビアホール１５内に圧入され、図３（Ｊ）に示すようにグリーンシート１１のビアホール１５の中に固着される。
【００３７】
図５（Ｋ）〜（Ｌ）は、ビア充填後にグリーンシートを取り出す工程を示している。図５（Ｋ）において、背板２１を上昇させ、次にボトムキャスト１２を移動させてビアホール１５内に充填物３１ａが充填されたグリーンシート１１を取り出す。このとき、厚膜ペーストシート３０は、ベースフィルム３２がボトムキャスト１２の突起パターンの形状で保持されている。この状態でリリースマスク１３を上昇させることにより、充填部材３１は破断され、グリーンシート１１のビアホール１５内に充填物３１ａが残ることになる。
【００３８】
本発明者の実施形態における諸条件を示す。本実施形態において、厚膜ペーストシート３０には住友金属鉱山（株）製のＣ４６７６ペーストを用い、ベースフィルム３２は厚さ３８μｍのポリエチレン製フィルムを使用し、このフィルム上に厚膜スクリーン印刷法でベタパターンを形成した。印刷膜厚を確保するために２００メッシュのステンレスメッシュと、粘度を３５０ｋｃｐｓに調整したペーストとを組み合わせて印刷を行った。乾燥後に、さらに同一条件で印刷、乾燥を行うことにより、乾燥後の膜厚９０μｍを得た。
【００３９】
同様に、グリーンシート１１は、日本電気真空硝子（株）製のＧＣＳ７１Ｅを使用し、グリーンシート１１は厚さ１００μｍのものを用いた。ビアホールの形成は、ＮＣパンチ方式でビアホール径のサイズは２００μｍであった。アッパーキャスト１４は、厚さ４０μｍのＳＵＳ３０４材をエッチング法により作成し、ボトムキャスト１２はアディティブめっき法で形成し、突起上部の径を１６０μｍ、突起の高さを１００μｍで製作した。
【００４０】
また、背板２１は厚さ３ｍｍのＳＵＳ３０４材を使用した。加圧プレスは図１の加圧シリンダで行い、加圧条件は単位面積当たり１ＭＰａ〜２ＭＰａで行った。
【００４１】
（第２の実施形態）
次に、本実施形態の応用例である多層セラミック基板内に空孔を形成する第２の実施形態について説明する。一般的に、多層セラミック基板は、グリーンシートに孔開け加工工程（ビアホール形成）、孔埋め加工工程（ビア充填）、回路パターン形成工程、シート積層工程、積層体プレス工程、焼成工程を経て作成される。上述したビア充填工程において、基板焼結の段階で熱分解する材料を充填部材として選択し、この充填部材を予め空孔（ビアホール）に充填することで、充填箇所に型崩れが防止された空孔が形成される。本実施形態において、セラミックグリーンシートは日本電気真空硝子（株）製のＧＣＳ７１Ｅ、カーボンペーストは京都エレックス（株）製のカーボンペースト、カーボングラファイトシートは巴工業（株）製のＧＲＡＦＯＩＬを使用した。
【００４２】
図６は、空孔を形成する空孔形成工程を示している。図６（Ａ）は、空孔（ビアホール）を有するグリーンシート１１の正面図であり、図６（Ｂ）〜図６（Ｅ）は図６（Ａ）をＱ−Ｑ’断面方向から視た図である。図６（Ｂ）において、上述した図４（Ｈ）と同じ配置となり、カーボングラファイトシート３３がボトムキャスト１２の上に挿入されている。グリーンシート１１は、図２に示すアッパーキャスト１４で形成されたビアホール１５のパターンと同一形状を有する空孔が形成されており、アッパーキャスト１４と空孔のパターン同士の位置が合った状態で保持され、背板２１で保持されている。また、ボトムキャスト１２の突起もアッパーキャスト１４と空孔と位置合わせがされている。ボトムキャスト１２と背板２１の間に圧縮方向の荷重を加えることにより、図６（Ｃ）のようなグリーンシート１１の空孔にカーボングラファイトの充填物３３ａが充填されることになる。
【００４３】
図６（Ｄ）では、カーボングラファイトの充填物３３ａが充填されたグリーンシート１１を別のグリーンシートと積層し、この状態で９０℃の温度環境で３０ＭＰａの圧力を加えることで、グリーンシートの有機バインダーが軟化し、グリーンシートが相互に溶着されて積層体が形成される。次に、積層体の焼成を行う。焼成条件は、大気圧雰囲気で炉内温度を室温から５５０℃まで５０℃／ｈの昇温速度で昇温させる。この段階で、積層体内のカーボングラファイトは熱分解される。今回、使用したカーボングラファイトの熱分解温度は５００℃で、そのときの灰分は５００ｐｐｍである。このため、５５０℃の焼成温度においては固形分がほとんどない状態になり、積層体内のビアホールには空孔が形成される。
【００４４】
次に、炉内温度を５５０℃から８５０℃まで１００℃／ｈの昇温速度で昇温させ、その後８５０℃を１時間キープすることでグリーンシートの硝子を軟化させ、さらに８５０℃から降温速度−１５０℃／ｈの条件で行うことにより、図６（Ｅ）のようなＬＴＣＣ基板３５内に精度の高い空孔３６が形成される。
【００４５】
（第３の実施形態）
第３の実施形態で特徴的な事項は、厚膜ペーストシート３０上に導電性のペーストとカーボンペーストを塗布した後、乾燥させて使用する点である。ベースフィルム３２上に特性の異なる複数種類のペーストを塗り分けることにより、導電性のペーストを塗布した部位は、グリーンシートを焼結した際に導通となり、カーボンペーストを塗布した部位は、グリーンシートを焼結した際に空孔となり、非導通状態とすることが可能となる。
【００４６】
図７は、空孔形成とビア充填とを同時に行う工程を示している。図７（Ａ）はグリーンシート１１の正面図であり、グリーンシート１１にはビアホール４１，４２及び空孔４３がそれぞれ形成されている。また、図７（Ｂ）〜図７（Ｄ）は図７（Ａ）をＲ−Ｒ’断面方向から視た図である。図７（Ｂ）において、ベースフィルム３２上に厚膜ペーストの充填部材３１とカーボンペーストの充填部材３４とを形成したシートが挿入され、ボトムキャスト１２と背板２１との間に圧縮方向の荷重を加えることにより、図７（Ｃ）のようなグリーンシート１１の空孔４３にはカーボンの充填物３４ａが、ビアホール４１，４２には厚膜ペーストの充填物３１ａがそれぞれ充填されることになる。
【００４７】
充填物３１ａと充填物３４ａが充填されたグリーンシート１１を別のグリーンシートと積層し、加熱・加圧した後に焼成することにより、図７（Ｄ）のような内部に空孔と、ビア充填された多層セラミック基板４０を形成することが可能となる。なお、本実施形態では、グリーンシートを非導通基板として取り扱ったが、導電性のあるカーボングラファイトシートに絶縁性のペーストを充填する組み合わせも可能であることはいうまでもない。
【００４８】
（第４の実施形態）
第４の実施形態で特徴的な事項は、充填部材として銀（Ag）や銀（Ag）／パラジウム（Pd）混合物などの導電性材料を主体として構成される導体シートを使用することである。導体シートは、ドクターブレード法を用いて形成されているため、厚膜印刷法により形成されたシートに比べて膜厚精度が高いシート体である。厚膜印刷法により形成された導電性のペーストによる膜厚が、目標膜厚に対して±３０％程度の精度であるのに比べ、本実施形態における導体シートの膜厚は、目標膜厚に対して±１０％以下の精度と優れている。したがって、本実施形態における導体シートを充填部材としてグリーンシートのビアホールへ充填することにより、充填量の高精度化を図ることができる。
【００４９】
図８は、グリーンシートのビアホールへのビア充填工程を示している。図８（Ａ）は、ビアホールを有するグリーンシート１１の正面図であり、図８（Ｂ）〜図８（Ｅ）は図８（Ａ）をＳ−Ｓ’断面方向から視た図である。図８（Ｂ）において、上述した図４（Ｈ）と同じ配置となり、導体シート３７がボトムキャスト１２の上に挿入されている。グリーンシート１１は、図２に示すアッパーキャスト１４で形成されたビアホール１５のパターンと同一形状を有するビアホールが形成されており、アッパーキャスト１４とビアホールのパターン同士の位置が合った状態で保持され、背板２１で保持されている。また、ボトムキャスト１２の突起もアッパーキャスト１４とビアホールと位置合わせがされている。ボトムキャスト１２と背板２１の間に圧縮方向の荷重を加えることにより、図８（Ｃ）のようなグリーンシート１１のビアホールに導体シート３７の充填物３７ａが充填されることになる。
【００５０】
図８（Ｄ）では、導体シート３７の充填物３７ａが充填されたグリーンシート１１を別のグリーンシートと積層し、この状態で９０℃の温度環境で３０ＭＰａの圧力を加えることで、グリーンシートの有機バインダーが軟化し、グリーンシートが相互に溶着されて積層体が形成される。次に、積層体の焼成を行う。焼成条件は、大気圧雰囲気で炉内温度を室温から５５０℃まで５０℃／ｈの昇温速度で昇温させる。この段階で、積層体内のグリーンシート及び導体シートの有機バインダーは熱分解される。本実施形態における導体シート３７は、グリーンシート１１と同様の有機バインダーを使用していることから、積層体の有機バインダー分解工程を単一処理条件で達成することができる。このため、５５０℃の温度条件で処理された段階で、充填物３７ａの有機バインダーも分解される。
【００５１】
次に、炉内温度を５５０℃から８５０℃まで１００℃／ｈの昇温速度で昇温させ、その後８５０℃を１時間キープすることで、グリーンシートの硝子を軟化させるとともに充填物３７ａの金属粉末を焼結させ、充填物３７ａがビアフィルとして形成される。さらに、８５０℃から降温速度−１５０℃／ｈの条件で行うことにより、図８（Ｅ）のようなＬＴＣＣ基板３５内に充填量の精度の高いビアフィル３８が形成される。
【００５２】
以上、上述したように、本発明に係る各実施形態を用いたＬＴＣＣ基板（低温焼結多層セラミック基板）の製造において信頼性の高いビア充填ができる。さらに、所定の部位に配置した充填部材として厚膜ペーストの充填部材とカーボンペーストの充填部材を組み合わせたシートを用いることで、ＬＴＣＣ基板内の所定の部位に精度の高い空孔及びビア充填が一回の工程で形成可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明に係るビア充填装置は、ＬＴＣＣの製造において信頼性の高いビア充填が可能であり、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００５４】
１０  ビア充填装置、１１  グリーンシート、１２  ボトムキャスト、１３  リリースマスク、１４  アッパーキャスト、１５  ビアホール、１６  プレスヘッド、１７  粘着テープ、１８  繰り出しローラ、１９  巻き取りローラ、２１  背板、２２，２３  ガイドピン、２５  加圧シリンダ、３０  厚膜ペーストシート、３１，３４  充填部材、３１ａ，３３ａ，３４ａ，３７ａ  充填物、３２  ベースフィルム、３３  カーボングラファイトシート、３６，４３  空孔、３５  ＬＴＣＣ基板、３７  導体シート、３８  ビアフィル、４０  多層セラミック基板、４１，４２  ビアホール、５１  ペースト、５２  メタルマスク、５３  貫通開口部、５４  スキージ、６０  基板、６１  銅配線、６２  ガラスエポキシ基板、６３  銅ポリイミドテープ、６４  熱可塑性ポリイミド、６５  銅層、６７  ビア。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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