(57)【要約】  内層部と内層部を積層方向に挟むように位置する表層部とからなる積層構造を有し、表層部の熱膨張係数が内層部のそれより小さくされることによって抗折強度が高められた多層セラミック基板において、表層部をたとえばＭＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３系ガラス（ＭＯは、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯおよび／またはＢａＯ）とアルミナ粉末とを含むガラスセラミック材料から構成し、そこにＡｇ系材料からなるビア導体を設けたとき、Ａｇが表層部に拡散してビア導体の周りに空隙ができるという問題がある。  内層部（２）の主面上に位置される主面導体膜（６）の中央部を露出させながら周囲を覆うように表層部（３）を形成し、主面導体膜（６）をビア導体として機能させ、表層部（３）にビア導体を形成する必要がない構造とする。
2008132913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内層部と、前記内層部の主面に接しかつ前記内層部を積層方向に挟むように位置する表層部とからなる積層構造を有し、
前記表層部の熱膨張係数は、前記内層部の熱膨張係数より小さく、
前記表層部は、ガラスとセラミック粉末とを含むガラスセラミック材料からなり、
前記内層部には、Ａｇ系材料からなる導体パターンが形成され、
前記導体パターンは、前記内層部の主面上に位置される主面導体膜を含み、
前記表層部は、前記主面導体膜の中央部を露出させながら、前記主面導体膜の周囲を覆うように形成される、
多層セラミック基板。
【請求項２】
前記ガラスセラミック材料は、ＭＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３系ガラス（ただし、ＭＯは、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯおよびＢａＯから選ばれた少なくとも１種）とアルミナ粉末とを含む、請求項１に記載の多層セラミック基板。
【請求項３】
前記表層部の熱膨張係数と前記内層部の熱膨張係数との差が１．０ｐｐｍＫ−１以上であり、
前記内層部を構成する材料の、前記表層部を構成する材料との間で共通する成分の重量比率が７５重量％以上である、
請求項１に記載の多層セラミック基板。
【請求項４】
前記表層部の熱膨張係数と前記内層部の熱膨張係数との差が４．３ｐｐｍＫ−１以下である、請求項３に記載の多層セラミック基板。
【請求項５】
前記ＭＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３系ガラスは、３４〜７３重量％のＳｉＯ２と、１４〜４１重量％のＭＯと、０〜３０重量％のＡｌ２Ｏ３と、０〜３０重量％のＢ２Ｏ３とを含む、請求項２に記載の多層セラミック基板。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の多層セラミック基板を備える、電子部品。
【請求項７】
ガラスとセラミック粉末とを含むガラスセラミックペーストを用意する工程と、
複数の内層用セラミックグリーンシートを用意する工程と、
複数の前記内層用セラミックグリーンシートの特定のものに、Ａｇ系材料からなる導体パターンを形成する工程と、
複数の前記内層用セラミックグリーンシートを積層することによって形成された内層部と、前記内層部の最外層に位置する前記内層用セラミックグリーンシートの外側に向く面上に前記ガラスセラミックペーストを塗布することによって形成された表層部とを有する、積層体を作製する工程と、
前記積層体を焼成する工程と
を備え、
前記導体パターンは、前記内層部の最外層に位置する前記内層用セラミックグリーンシートの外側に向く面上に形成される主面導体膜を含み、
前記積層体において、前記表層部は、前記主面導体膜の中央部を露出させながら、前記主面導体膜の周囲を覆うように形成されている、
多層セラミック基板の製造方法。
【請求項８】
前記ガラスセラミックペーストは、ＭＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３系ガラス（ただし、ＭＯは、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯおよびＢａＯから選ばれた少なくとも１種）とアルミナ粉末とを含む、請求項７に記載の多層セラミック基板の製造方法。
【請求項９】
前記ガラスセラミックペーストおよび前記内層用セラミックグリーンシートが焼結する温度では焼結しない無機材料を含む、拘束用セラミックグリーンシートを用意する工程と、
前記積層体の少なくとも一方主面に前記拘束用セラミックグリーンシートを配置することによって、複合積層体を作製する工程と
をさらに備え、
前記積層体を焼成する工程において、前記ガラスセラミックペーストおよび前記内層用セラミックグリーンシートが焼結するが、前記拘束用セラミックグリーンシートが焼結しない温度で、前記複合積層体が焼成される、
請求項７または８に記載の多層セラミック基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、多層セラミック基板およびその製造方法ならびに多層セラミック基板を備える電子部品に関するもので、特に、表層部と内層部とからなる積層構造を有し、表層部の熱膨張係数が内層部の熱膨張係数より小さくされることによって、強度向上が図られた、多層セラミック基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この発明にとって興味ある多層セラミック基板が、たとえば特開平６−２９６６４号公報（特許文献１）に記載されている。特許文献１には、ガラスと残部が結晶質とからなる低温焼成多層セラミック基板であって、その表層部の熱膨張係数を内層部の熱膨張係数より小さくし、かつ表裏の表層部の厚みの合計を内層部の厚みより小さくしたものが記載されている。このような構成を採用することにより、焼成後の冷却過程において、表裏の表層部に圧縮応力が生じるため、多層セラミック基板の抗折強度が向上するとされている。【０００３】
本件特許出願人は、上述のような多層セラミック基板における表層部を構成する材料として、ＭＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３系ガラス（ただし、ＭＯは、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯおよびＢａＯから選ばれた少なくとも１種）とアルミナ粉末とを含むガラスセラミック材料を用いることにより、優れた電気的特性を得ながら、抗折強度を向上させることができることを見出した。【０００４】
しかしながら、多層セラミック基板には、導体パターンが形成され、このような導体パターンの中には、表層部を貫通するように設けられるビア導体も含まれており、表層部を貫通するように設けられるビア導体において導通抵抗の小さいＡｇ系材料を用いながら、表層部においてガラスセラミック材料を用いると、Ａｇが表層部に拡散して、ビア導体の周りに空隙が生じてしまうという問題に遭遇することがあった。特に、ガラスセラミック材料として、前述したＭＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３系ガラスとアルミナ粉末とを含むものを用いると、Ａｇが表層部により拡散しやすいことがわかった。
【特許文献１】特開平６−２９６６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、この発明の目的は、上述したような問題を解決し、Ａｇ系材料を用いた場合でも欠陥を招かないようにすることができる、抗折強度の高い多層セラミック基板を提供しようとすることである。【０００６】
この発明の他の目的は、上述した多層セラミック基板を製造するための好ましい方法を提供しようとすることである。【０００７】
この発明のさらに他の目的は、上述した多層セラミック基板を備える電子部品を提供しようとすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、内層部と、内層部の主面に接しかつ内層部を積層方向に挟むように位置する表層部とからなる積層構造を有し、表層部の熱膨張係数は、内層部の熱膨張係数より小さく、表層部は、ガラスとセラミック粉末とを含むガラスセラミック材料からなり、内層部には、Ａｇ系材料からなる導体パターンが形成されている、多層セラミック基板にまず向けられるものであって、上述した技術的課題を解決するため、導体パターンは、内層部の主面上に位置される主面導体膜を含み、表層部は、主面導体膜の中央部を露出させながら、主面導体膜の周囲を覆うように形成されることを特徴としている。【０００９】
この発明は、上記表層部を構成するガラスセラミック材料が、より限定的に、ＭＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３系ガラス（ただし、ＭＯは、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯおよびＢａＯから選ばれた少なくとも１種）とアルミナ粉末とを含むとき、特に有利に適用される。【００１０】
上記表層部の熱膨張係数と内層部の熱膨張係数との差が１．０ｐｐｍＫ−１以上であり、内層部を構成する材料の、表層部を構成する材料との間で共通する成分の重量比率が７５重量％以上であることが好ましい。この場合、表層部の熱膨張係数と内層部の熱膨張係数との差が４．３ｐｐｍＫ−１以下であることがより好ましい。【００１１】
また、この発明に係る多層セラミック基板において、表層部を構成する材料に含まれるガラスは、３４〜７３重量％のＳｉＯ２と、１４〜４１重量％のＭＯと、０〜３０重量％のＡｌ２Ｏ３と、０〜３０重量％のＢ２Ｏ３とを含むものであることが好ましい。【００１２】
この発明は、また、上述したような多層セラミック基板を備える電子部品にも向けられる。【００１３】
さらに、この発明は、上述したような多層セラミック基板を製造する方法にも向けられる。【００１４】
この発明に係る多層セラミック基板の製造方法では、まず、ガラスとセラミック粉末とを含むガラスセラミックペーストが用意されるとともに、複数の内層用セラミックグリーンシートが用意される。また、複数の内層用セラミックグリーンシートの特定のものに、Ａｇ系材料からなる導体パターンが形成される。【００１５】
次に、複数の内層用セラミックグリーンシートを積層することによって形成された内層部と、内層部の最外層に位置する内層用セラミックグリーンシートの外側に向く面上にガラスセラミックペーストを塗布することによって形成された表層部とを有する、積層体を作製する工程と、積層体を焼成する工程とが実施される。【００１６】
この発明に係る多層セラミック基板の製造方法では、上述した導体パターンは、内層部の最外層に位置する内層用セラミックグリーンシートの外側に向く面上に形成される主面導体膜を含み、積層体において、表層部は、主面導体膜の中央部を露出させながら、主面導体膜の周囲を覆うように形成されていることを特徴としている。【００１７】
この発明に係る多層セラミック基板の製造方法は、上述したガラスセラミックペーストが、ＭＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３系ガラス（ただし、ＭＯは、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯおよびＢａＯから選ばれた少なくとも１種）とアルミナ粉末とを含むとき、特に有利に適用される。【００１８】
この発明に係る多層セラミック基板の製造方法において、ガラスセラミックペーストおよび内層用セラミックグリーンシートが焼結する温度では焼結しない無機材料を含む、拘束用セラミックグリーンシートを用意する工程と、積層体の少なくとも一方主面に拘束用セラミックグリーンシートを配置することによって、複合積層体を作製する工程とをさらに備えることが好ましい。この場合、積層体を焼成する工程において、ガラスセラミックペーストおよび内層用セラミックグリーンシートが焼結するが、拘束用セラミックグリーンシートが焼結しない温度で、複合積層体が焼成される。
【発明の効果】
【００１９】
この発明に係る多層セラミック基板によれば、内層部の主面上に位置される主面導体膜は、表層部によって、その周囲が覆われるが、その中央部については露出されるので、この主面導体膜を、表層部に設けたビア導体と同等に機能させることができる。したがって、表層部にビア導体を形成する必要がなくなり、主面導体膜を含む導体パターンにおいてＡｇ系材料を用い、かつ表層部をガラスとセラミック粉末とを含むガラスセラミック材料から構成しても、抗折強度の高い多層セラミック基板を欠陥なく得ることができる。これは、主面導体膜と表層部との接触面積が小さいため、Ａｇの表層部への拡散が少ないこと、および、拘束用セラミックグリーンシートを用いる、いわゆる無収縮プロセスを適用する場合には、表層部が拘束用セラミックグリーンシートにより拘束されていることによると思われる。【００２０】
特に、Ａｇが拡散しやすいガラスセラミック材料である、ＭＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３系ガラスとアルミナ粉末とを含むガラスセラミック材料から表層部を構成しても、この発明によれば、抗折強度の高い多層セラミック基板を欠陥なく得ることができる。【００２１】
また、この発明に係る多層セラミック基板によれば、主面導体膜の周囲が表層部によって覆われているため、表面に露出する主面導体膜の、多層セラミック基板に対する接合強度を高めることができる。【００２２】
この発明に係る多層セラミック基板において、表層部の熱膨張係数と内層部の熱膨張係数との差が１．０ｐｐｍＫ−１以上であれば、多層セラミック基板の反りを確実に抑制することができる。これは、熱膨張係数の差を１．０ｐｐｍＫ−１以上と大きくすることにより、多層セラミック基板を反らせるように作用する面内方向の応力が、熱膨張係数の差に起因して表裏面の面内方向に作用する応力に比べて相対的に小さくなる結果、反りが矯正されるためであると推測される。【００２３】
この発明に係る多層セラミック基板において、内層部を構成する材料の、表層部を構成する材料との間で共通する成分の重量比率が７５重量％以上であると、表層部と内層部との間で十分な接合力を得ることができる。したがって、上述したように表層部と内層部との熱膨張係数の差が１．０ｐｐｍＫ−１以上と大きくなっても、剥がれ（デラミネーション）やボイドなどの欠陥の発生を抑制することができる。【００２４】
この発明に係る多層セラミック基板において、表層部の熱膨張係数と内層部の熱膨張係数との差が４．３ｐｐｍＫ−１以下であると、熱膨張係数の差が近似する剥がれやボイドなどの欠陥の発生をより確実に抑制することができる。【００２５】
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、積層体を作製する工程において、主面導体膜の中央部を露出させながら、主面導体膜の周囲を覆うように、ガラスセラミックペーストを塗布することによって表層部を形成するようにし、この主面導体膜にビア導体と同等の機能を与えるようにしているので、ビア導体を設ける工程が不要であり、たとえば、表層部を構成するグリーンシートを用意し、それに貫通孔を設け、この貫通孔に導電性ペースト充填するといった工程が不要になり、多層セラミック基板の製造工程を簡略化することができる。【００２６】
この発明に係る多層セラミック基板の製造方法において、拘束用セラミックグリーンシートが用いられると、積層体の焼成時における主面方向での収縮を抑制することができる。そのため、多層セラミック基板の不所望な変形を抑制し、寸法精度を高めることができるばかりでなく、焼成時において、表層部と内層部との間で剥がれをより生じにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【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】この発明の他の実施形態による多層セラミック基板１１およびその製造方法を説明するためのもので、（ａ）および（ｂ）は、多層セラミック基板１１の製造の途中の状態を図解的に示す断面図であり、（ｃ）は、多層セラミック基板１１を備える電子部品１２を示す正面図であり、多層セラミック基板１１について断面図で示している。
【符号の説明】
【００２８】
１，１１  多層セラミック基板
２，１３  内層部
３，４，１４，１５  表層部
５，１９  導体パターン
６，２０，２１  主面導体膜
１２  電子部品
２４，２５  チップ部品
２６  内層用セラミックグリーンシート
２７  拘束用セラミックグリーンシート
２８  複合積層体
２９  積層体
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
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。【００３０】
多層セラミック基板１は、内層部２と、内層部２の主面に接しかつ内層部２を積層方向に挟むように位置する表層部３および４とからなる積層構造を有している。また、内層部２には、Ａｇ系材料からなる導体パターン５が形成される。導体パターン５は、内層部２の一方主面上に位置される主面導体膜６、内層部２の厚み方向の中間部に位置される内部導体膜７、および主面導体膜６と内部導体膜７とを接続するように設けられるビア導体８を含んでいる。一方の表層部３は、主面導体膜６の中央部を露出させながら、主面導体膜６の周囲を覆うように形成される。したがって、主面導体膜６は、表層部３に設けられるビア導体と同等の機能を果たしており、そのため、表層部３にはビア導体を設ける必要がない。【００３１】
なお、図１では図示しないが、内層部２の主面上に位置される導体膜であっても、それが単に面内配線のためのものであり、ビア導体として機能させる必要がないものについては、それを全面的に覆うように表層部３または４が形成される。すなわち、内層部２の主面上に位置される導体膜がすべて、この発明でいう「主面導体膜」となるとは限らない。【００３２】
また、前述のように、表層部３は主面導体膜６の周囲を覆うように形成されるが、この場合、表層部３は、主面導体膜６の全周囲を覆うのではなく、周囲の一部のみを覆うように形成されてもよい。【００３３】
このような多層セラミック基板１において、表層部３および４の熱膨張係数は、内層部２の熱膨張係数より小さい。好ましくは、内層部２の熱膨張係数との差が１．０ｐｐｍＫ−１以上である。また、表層部３および４を構成する材料と内層部２を構成する材料との間で共通する成分の重量比率が７５重量％以上である。【００３４】
このような特徴的構成が採用されることにより、多層セラミック基板１に高い抗折強度を与えることができるとともに、多層セラミック基板１の反りを効果的に抑制でき、さらには、表層部３および４と内層部２との界面において剥がれやボイドなどの欠陥を生じにくくすることができる。【００３５】
特に、反りについては、この発明に従って、表層部３および４において面内方向の圧縮応力を作用させておく方法を採った場合、表層部３および４の熱膨張係数と内層部２の熱膨張係数との差を１．０ｐｐｍＫ−１以上とすることにより、多層セラミック基板１の反りを大きく低減できることがわかった。すなわち、反り量と熱膨張係数差との関係は、熱膨張係数差が１．０ｐｐｍＫ−１未満のところでは、反り量はほぼ一定の値をとり、１．０ｐｐｍＫ−１付近で、反り量が大きく変化してほぼ零に近くなり、１．０ｐｐｍＫ−１以上では、ほぼ一定であることがわかった。これは、多層セラミック基板１を反らせるように作用する面内方向の応力が、熱膨張係数差に起因して表裏面の面内方向に作用する応力に比べて相対的に小さくなる結果、反りが矯正されるためであると推測される。【００３６】
また、多層セラミック基板１の表面に部品実装や樹脂コーティングなどを施した場合には、はんだや接着剤、あるいはコーティング樹脂の収縮により引っ張られて多層セラミック基板１が反るという問題がある。この問題に対しても、表層部３および４において面内方向の圧縮応力を作用させておく方法を採った場合、表層部３および４の熱膨張係数と内層部２の熱膨張係数との差を１．０ｐｐｍＫ−１以上とすることにより、多層セラミック基板１の反りを大きく低減できることがわかった。すなわち、反り量と熱膨張係数差との関係は、熱膨張係数差が１．０ｐｐｍＫ−１未満のところでは、反り量は熱膨張係数差の増加とともに減少し、１．０ｐｐｍＫ−１以上では、ほぼ一定であることがわかった。これについても、多層セラミック基板１を反らせるように作用する面内方向の応力が、熱膨張係数差に起因して表裏面の面内方向に作用する応力に比べて相対的に小さくなる結果、反りが矯正されるためであると推測される。【００３７】
なお、表層部３および４の熱膨張係数は、内層部２の熱膨張係数との差が４．３ｐｐｍＫ−１以下とされることが好ましい。これによって、熱膨張係数の差に起因する、表層部３および４と内層部２との境界部でのデラミネーションやボイドなどの欠陥をより確実に生じにくくすることができる。【００３８】
表層部３および４は、ガラスとセラミック粉末とを含むガラスセラミック材料、より特定的な実施形態では、ＭＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３系ガラス（ただし、ＭＯは、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯおよびＢａＯから選ばれた少なくとも１種）とフィラーとしてのアルミナ粉末とを含むガラスセラミック材料から構成される。ここで、ガラス中のＳｉＯ２およびＭＯについては、重量比で、ＳｉＯ２：ＭＯ＝２３：７〜１７：１３であることが好ましい。他方、内層部３を構成する材料は、ＳｉＯ２およびＭＯを含むガラスを含み、ＳｉＯ２：ＭＯ＝１９：１１〜１１：１９であることが好ましい。【００３９】
より好ましくは、表層部４および５を構成する材料に含まれるガラスに含まれるＳｉＯ２は３４〜７３重量％であり、内層部３を構成する材料に含まれるガラスに含まれるＳｉＯ２は２２〜６０重量％である。【００４０】
上述したようなガラスの組成は、表層部３および４と内層部２との熱膨張係数の差を１．０ｐｐｍＫ−１以上設け、共通する成分の重量比率を７５重量％以上とするのに適している。【００４１】
ガラス中に含まれるＳｉＯ２成分は、熱膨張係数を下げることに寄与し、ＭＯ成分は、熱膨張係数を上げることに寄与する。【００４２】
また、焼成過程でガラスから適量の結晶が析出する方が、機械強度特性の点で有利となるため、ガラス組成は析出結晶組成に近い方が良い。たとえば、ＭＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３系のガラスの場合、ＭＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８やＭＳｉＯ３の結晶が析出しやすいため、この結晶組成に近くなるように、ＳｉＯ２とＭＯとの比率を調整するのが好ましい。よって、表層部３および４のガラス組成は、熱膨張係数を下げるため、ＳｉＯ２とＭＯとの比率は２に近い方が良く、内層部２のガラス組成は、熱膨張係数を上げるためＳｉＯ２とＭＯとの比率は１に近い方が良い。【００４３】
内層部２のガラス組成は、表層部３および４に比べて、ＭＯ比率が高くなり、焼成後のめっき処理で浸食を受けやすいが、表面部に露出していないため、致命的なダメージは受けにくい構造になっている。【００４４】
熱膨張係数の差をより大きくするため、表層部３および４において、ガラス中のＳｉＯ２を多くしすぎると、焼成時のガラス粘度が十分下がらなくなるため、焼結不良が起きる。ＭＯを多くしすぎると、熱膨張係数の差を十分に取れなくなる。【００４５】
また、熱膨張係数の差をより大きくするため、内層部２においてガラス中のＭＯを多くしすぎると、耐湿性が低下するため、絶縁不良が起きる。ＳｉＯ２を多くしすぎると、熱膨張係数の差を十分取れなくなる。【００４６】
以上のようなことから、ガラス中のＳｉＯ２とＭＯとの比率を、表層部３および４と内層部２とにおいてそれぞれ前述したような範囲に選ぶことが好ましい。【００４７】
表層部３および４を構成する材料に含まれるガラスは、３４〜７３重量％のＳｉＯ２と、１４〜４１重量％のＭＯと、０〜３０重量％のＢ２Ｏ３と、０〜３０重量％のＡｌ２Ｏ３とを含むことがより好ましい。この場合、内層部２を構成する材料に含まれるガラスは、２２〜６０重量％のＳｉＯ２と、２２〜６０重量％のＭＯと、０〜２０重量％のＢ２Ｏ３と、０〜３０重量％のＡｌ２Ｏ３とを含むことが好ましい。その理由は次のとおりである。【００４８】
Ｂ２Ｏ３は、焼成時に焼結が円滑に進行するよう、ガラスに適度な粘度を与える。Ｂ２Ｏ３が多すぎると、粘度が下がりすぎるため、過焼成となり、表面に気孔が生じて絶縁不良になる。他方、Ｂ２Ｏ３が少なくなると、粘度が高くなり、焼結性が低下する傾向にある。したがって、少なくとも１重量％のＢ２Ｏ３が添加されていることが好ましい。【００４９】
Ａｌ２Ｏ３は、表層部３および４の場合、析出結晶を構成する成分となる。このＡｌ２Ｏ３が多すぎると、結晶析出が起こりにくくなる。なお、Ａｌ２Ｏ３が少なくなっても、結晶の析出が起こりにくくなる傾向にあるため、少なくとも１重量％のＡｌ２Ｏ３が添加されていることが好ましい。【００５０】
また、Ａｌ２Ｏ３により、ガラスの化学的安定性が向上するため、ＭＯが相対的に多い内層部２では、めっき耐性および耐湿性が向上する。熱膨張係数に対しては、Ａｌ２Ｏ３はＳｉＯ２とＭＯとの中間的な寄与をするので、これが多すぎると、熱膨張係数の差が取れなくなる。【００５１】
表層部３および４を構成する材料は、フィラーとしてのアルミナ粉末を３０〜６０重量％含み、内層部２を構成する材料は、フィラーとしてのアルミナ粉末を４０〜７０重量％含むことがより好ましい。その理由は次のとおりである。【００５２】
アルミナフィラーは、機械的強度を向上させるのに寄与する。アルミナフィラーが少なすぎると、十分な強度が得られなくなる。特に、引っ張り応力が働く内層部２では、機械的強度が十分にないと、内層部２から破壊するため、圧縮応力により表層部３および４を強化した効果が十分に得られなくなる。このため、内層部２では、表層部３および４より多くアルミナフィラーを含み、強度を上げておくことで、より大きな熱膨張係数の差にも耐えるようになり、さらに表層部３および４の強化の効果が得られるようになる。【００５３】
アルミナフィラーは、熱膨張係数に対しては、表層部３および４中のガラスと内層部２中のガラスとの中間的な寄与をするので、アルミナフィラーが多すぎると、熱膨張係数の差が取れなくなる。【００５４】
なお、内層部２に含まれるフィラーとしては、アルミナ粉末のほか、たとえばジルコニア粉末等の他のセラミック粉末を用いてもよい。【００５５】
多層セラミック基板１において、表層部３および４の各々の厚みは５〜１５０μｍであることが好ましい。その理由は次のとおりである。【００５６】
表層部３および４と内層部２との界面において熱膨張係数の差による応力が働く。より詳細には、表層部３および４側では圧縮応力が働き、この圧縮応力は、界面からの距離が大きくなるに従い小さくなる。他方、内層部２側には引っ張り応力が働き、この引っ張り応力は、界面からの距離が大きくなるに従い小さくなる。これは、距離に従い、応力が緩和されることによる。この距離が１５０μｍを超えると、表面には圧縮応力がほぼ作用しなくなり、その効果がほとんど見られなくなるため、表層部３および４の各々の厚みは１５０μｍ以下であることが好ましい。【００５７】
他方、表層部３および４の各々の厚みが５μｍ未満になると、引っ張り応力が働いているために強度低下した内層部２が表面から５μｍ未満の表面近傍領域に存在することになる。このため、表面近傍の内層部２から破壊が起こりやすくなり、表層部３および４に圧縮応力を形成することによって強化した効果が見られなくなり、したがって、表層部３および４の各々の厚みは５μｍ以上であることが好ましい。【００５８】
以上説明した多層セラミック基板１を示す図１は、ある意味では、この発明に係る多層セラミック基板の基本的構成を説明するためのものである。他方、以下に説明する図２は、この発明の他の実施形態による多層セラミック基板１１を示すものであるが、この発明に係る多層セラミック基板のより具体的な構造およびその製造方法を説明するためのものである。図２において、（ｃ）には、多層セラミック基板１１を備える電子部品１２が示され、（ａ）および（ｂ）には、（ｃ）に示した多層セラミック基板１１の製造の途中の状態が示されている。【００５９】
まず、図２（ｃ）を参照して、多層セラミック基板１１は、内層部１３と内層部１３を積層方向に挟むように位置する第１および第２の表層部１４および１５とからなる積層構造を有している。内層部１３は、少なくとも１つの内層部セラミック層１６をもって構成される。【００６０】
多層セラミック基板１１は、Ａｇ系材料からなる導体パターン１９を備えている。導体パターン１９は、内層部１３の一方および他方主面上にそれぞれ位置される主面導体膜２０および２１、ならびに、内層部１３の内部において、たとえばコンデンサまたはインダクタのような受動素子を構成したり、あるいは素子間の電気的接続のような接続配線を行なったりするためのいくつかの内部導体膜２２およびいくつかのビア導体２３を含んでいる。【００６１】
第１および第２の表層部１４および１５は、それぞれ、主面導体膜２０および２１の各中央部を露出させながら、これら主面導体膜２０および２１の各周囲を覆うように形成される。【００６２】
多層セラミック基板１１の一方主面上には、主面導体膜２０の各中央の露出部分に電気的に接続された状態で、チップ部品２４および２５が搭載される。これによって、多層セラミック基板１１を備える電子部品１２が構成される。多層セラミック基板１１の他方主面側に露出した主面導体膜２１は、当該電子部品１２を図示しないマザーボード上に実装する際の電気的接続手段として用いられる。【００６３】
上述のような多層セラミック基板１１は、好ましくは、次のようにして製造される。【００６４】
まず、図２（ａ）を参照して、表層部１４および１５を形成するためのガラスとセラミック粉末とを含むガラスセラミックペーストが用意される。より特定的に実施形態では、ガラスセラミックペーストとして、ＭＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３系ガラスとアルミナ粉末とを含むものが用いられる。一例として、ガラス（Ｃａ：ＳｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３：Ｂ２Ｏ３＝２６：６０：５：９）とアルミナ粉末とを６０：４０の重量比で混合するとともに、これらガラスおよびアルミナ粉末の合計１００重量部に対して、１０重量部のアクリル系バインダと２０重量部の溶剤（ターピネオール）とを加えて、所定条件にて湿式混合することによって、ガラスセラミックペーストを得ることができる。【００６５】
また、内層部セラミック層１６となるべき複数の内層用セラミックグリーンシート２６が用意される。一例として、ガラス（Ｃａ：ＳｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３：Ｂ２Ｏ３＝４５：４５：５：５）とアルミナ粉末とを４８：５２の重量比で混合するとともに、これらガラスおよびアルミナ粉末の合計１００重量部に対して、１０重量部のブチラール系バインダと３重量部の可塑剤と１００重量部の溶剤（ターピネオール）とを加えて、所定条件にて湿式混合して、スラリーを得、このスラリーから、厚み５０μｍの内層用セラミックグリーンシート２６を作製することができる。【００６６】
また、この実施形態では、上述したガラスセラミックペーストおよび内層用セラミックグリーンシート２６が焼結する温度では焼結しない無機材料を含む、拘束用セラミックグリーンシート２７が用意される。一例として、アルミナ粉末と有機溶剤とを混合し、さらに、アルミナ粉末１００重量部に対して、１０重量部のブチラール系バインダと３重量部の可塑剤とを加えて、所定条件にて湿式混合して、スラリーを得、このスラリーから、厚み１００μｍの拘束用セラミックグリーンシート２７を作製することができる。【００６７】
また、主面導体膜２０および２１、内部導体膜２２ならびにビア導体２３を含む導体パターン１９を形成するための導電性ペーストが用意される。導電性ペーストは、一例として、７０重量％のＡｇ粉末と１０重量％のアクリル樹脂と２０重量％のターピネオール溶剤とを含む。上述のＡｇ粉末に代えて、Ａｇ／Ｐｄ混合粉末を用いることもできる。【００６８】
上述のようにして用意された内層用セラミックグリーンシート２６には、上記導電性ペーストを用いて導体パターン１９が形成される。より具体的には、内層用セラミックグリーンシート２６の特定のものに、必要に応じて、主面導体膜２０および２１、内部導体膜２２ならびにビア導体２３が形成される。【００６９】
次に、内層用セラミックグリーンシート２６のうち、最外層に位置するものの外側に向く面上に、前述したガラスセラミックペーストが塗布されることによって、表層部１４および１５がそれぞれ形成される。これら表層部１４および１５は、主面導体膜２０および２１の各々の中央部を露出させながら、主面導体膜２０および２１の各々の周囲を覆うように形成される。表層部１４および１５の各々の厚みは、たとえば１０μｍとされる。【００７０】
次に、上述した各要素が、図２（ａ）に示すような順序および方向をもって積層され、次いで、プレス機にてプレスすることにより、図２（ｂ）に示す複合積層体２８が作製される。このとき、主面導体膜２０および２１の各々の露出部分と表層部１４および１５の各々の外方に向く面とは、プレスにより平坦化され、ほぼ同一面上に位置するようにされる。内層用セラミックグリーンシート２６として、４枚のものが図示されているが、実際には、たとえば２０枚程度積層される。複合積層体２８は、拘束用セラミックグリーンシート２７によって挟まれた状態で、多層セラミック基板１１となるべき積層体２９を内在させている。【００７１】
次に、複合積層体２８は焼成される。この焼成工程において、約９００℃で焼成する。一例として、８７０℃の温度を１０分間保持する条件が適用される。この焼成工程の間、拘束用セラミックグリーンシート２７は、積層体２９に対して面方向での収縮を抑制するように作用する。焼成工程を終えたとき、複合積層体２８における積層体２９の部分が焼結して、多層セラミック基板１１となり、他方、拘束用セラミックグリーンシート２７の部分は、ポーラスな状態となり、未焼結部分として残る。そして、この未焼結部分を、たとえば超音波洗浄機を用いて除去すれば、図２（ｃ）に示す多層セラミック基板１１が取り出される。【００７２】
その後、図２（ｃ）に示すように、多層セラミック基板１１にチップ部品２４および２５を実装すれば、電子部品１２が完成される。【００７３】
上述した製造方法は、次のように変更することもできる。【００７４】
第１に、内層用セラミックグリーンシート２６に主面導体膜２０および２１、内部導体膜２２ならびにビア導体２３を必要に応じて形成し、これら内層用セラミックグリーンシート２６を積層して積層体２９を得た後に、ガラスセラミックペーストを積層体２９の外表面に塗布し、表層部１４および１５を形成する。【００７５】
第２に、上記第１の変形例において、表層部１４および１５を形成するため、まず、ガラスセラミックペーストを支持フィルム上に塗布して表層部１４および１５となるべきパターンを形成した後、支持フィルム上のパターンを積層体２９の外表面へ転写する。【００７６】
第３に、上記第２の変形例では、表層部１４および１５の形成を転写によったが、これに加えて、主面導体膜２０および２１についても転写によって形成する。【００７７】
第４に、上述のような拘束用セラミックグリーンシート２７を用いるのではなく、拘束用セラミックグリーンシートが無い状態の積層体２９を焼成する。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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