(57)【要約】本発明の複合基板は、層間接続用の金属導体を有する樹脂層と、層間接続用の金属導体を有するセラミック層とからなる複合基板であって、上記樹脂層は上記セラミック層に挟まれており、上記セラミック層における層間接続用の金属導体と、上記樹脂層における層間接続用の金属導体とが一体化していることを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
層間接続用の金属導体を有する樹脂層と、層間接続用の金属導体を有するセラミック層とからなる複合基板であって、
前記樹脂層は前記セラミック層に挟まれており、前記セラミック層における層間接続用の金属導体と、前記樹脂層における層間接続用の金属導体とが一体化していることを特徴とする複合基板。
【請求項２】
前記樹脂層における層間接続用の金属導体に含まれる金属材料の割合が４０重量％以上、９９重量％以下である請求項１に記載の複合基板。
【請求項３】
前記樹脂層における層間接続用の金属導体に含まれる金属材料の割合（重量％）と、前記セラミック層における層間接続用の金属導体に含まれる金属材料の割合（重量％）の差は５９重量％以下である請求項１又は２に記載の複合基板。
【請求項４】
前記樹脂層の引っ張り弾性率が３ＧＰａ以下である請求項１〜３のいずれかに記載の複合基板。
【請求項５】
前記樹脂層の比誘電率εｒが１．５以上３以下である請求項１〜４のいずれかに記載の複合基板。
【請求項６】
前記樹脂層の厚さが５μｍ以上、１００μｍ以下である請求項１〜５のいずれかに記載の複合基板。
【請求項７】
前記樹脂層に多層配線が形成されている請求項１〜６のいずれかに記載の複合基板。
【請求項８】
前記樹脂層内にボイドが存在する請求項１〜７のいずれかに記載の複合基板。
【請求項９】
前記樹脂層が空隙形成材料を含む請求項１〜８のいずれかに記載の複合基板。
【請求項１０】
前記セラミック層は、第１のセラミック層及び第２のセラミック層を含み、
前記第１のセラミック層と前記第２のセラミック層の間には前記樹脂層が存在しており、
前記第１のセラミック層を構成するセラミック材料の組成が、前記第２のセラミック層を構成するセラミック材料の組成と異なる請求項１〜９のいずれかに記載の複合基板。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の複合基板の側面において、前記樹脂層の一部が露出していることを特徴とする複合基板。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の複合基板中において、前記セラミック層と前記樹脂層とがそれぞれ機能部を有し、前記セラミック層の機能部と前記樹脂層の機能部とには同一高さに配置されている部分が存在することを特徴とする複合基板。
【請求項１３】
前記セラミック層の機能部はコンデンサであり、前記樹脂層の機能部はインダクタ又は伝送ラインである請求項１２に記載の複合基板。
【請求項１４】
前記樹脂層の機能部はヘリカル状のインダクタである請求項１２に記載の複合基板。
【請求項１５】
未焼結のセラミック材料からなり層間接続用の金属導体ペーストを有するセラミックグリーンシートと、空洞形成用材料からなり層間接続用の金属導体ペーストを有する空洞形成用シートとが、前記空洞形成用シートが前記セラミックグリーンシートで挟まれるように積層された積層体を準備する積層体準備工程と、
前記セラミックグリーンシート中の金属導体ペースト及び前記空洞形成用シート中の金属導体ペーストの焼結開始温度以上の焼成温度で前記積層体の焼成を行うことにより、前記セラミックグリーンシート中の金属導体ペースト及び前記空洞形成用シート中の金属導体ペーストを一体的に焼結させて層間接続用の金属導体とし、前記未焼結のセラミック材料を焼結させてセラミック層とし、さらに前記空洞形成用材料を焼失させて前記セラミック層間に空洞を形成する焼成工程と、
前記空洞を有する基板を樹脂材料を含む液体に浸漬して前記空洞に前記樹脂材料を含浸させ、前記樹脂材料を硬化することにより、前記セラミック層間に樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、を行うことを特徴とする複合基板の製造方法。
【請求項１６】
前記空洞形成用シートがカーボンシートであり、前記空洞形成用材料がカーボンである請求項１５に記載の複合基板の製造方法。
【請求項１７】
前記空洞形成用材料は、前記空洞形成用シート中の金属導体ペーストの焼結開始温度での１時間の焼成による重量減少率が１０％以下であり、焼成工程における焼成温度での１時間の焼成による重量減少率が９９％以上である材料である請求項１５又は１６に記載の複合基板の製造方法。
【請求項１８】
前記焼成工程における焼成温度が８００℃以上、１０００℃以下である請求項１５〜１７のいずれかに記載の複合基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合基板及び複合基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スマートフォンなどの移動体通信において通信周波数帯の高周波化に伴い、移動体通信モジュール基板には小型低背化と低伝送損失が要求されている。
特許文献１は低伝送損失を実現する手段として低誘電体としての空気層をセラミック多層基板内に形成することを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３０４０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されたような空気層を有するセラミック多層基板は、衝撃に対する強度が低く、実用上の信頼性に問題がある。また、上記構成の基板の作製方法では、基板の焼成後に未焼結のセラミック層を除去してその部分を空気層にするが、未焼結セラミック層と焼結して緻密なセラミック層との界面に、ある一定厚みの反応層が存在し、反応層は除去することが困難なため、空気層が３００μｍ以上と厚い基板とならざるを得ない。そのため、小型低背化の要求に充分に応えることができないという問題がある。【０００５】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、衝撃に対する強度が高く、また、小型低背化の要求に応えるための設計が可能な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】
【０００６】
上記目的を達成するための、本発明の複合基板は、層間接続用の金属導体を有する樹脂層と、層間接続用の金属導体を有するセラミック層とからなる複合基板であって、上記樹脂層は上記セラミック層に挟まれており、上記セラミック層における層間接続用の金属導体と、上記樹脂層における層間接続用の金属導体とが一体化していることを特徴とする。【０００７】
本発明の複合基板では、樹脂層がセラミック層に挟まれている。
樹脂層は応力緩和層として働くため、樹脂層を設けることで、セラミック層に挟まれた空気層を設けた場合に比べて衝撃に対する強度の高い複合基板とすることができる。【０００８】
本発明の複合基板では、セラミック層における層間接続用の金属導体と、樹脂層における層間接続用の金属導体とが一体化している。これは、セラミック層と樹脂層の間の金属導体の金属間接合状態と、複数のセラミック層間の金属導体の金属間接合状態が同じであることを意味している。このように金属導体が一体化していることによって金属導体間の接合強度が確保され、接続信頼性の高い複合基板とすることができる。【０００９】
また、樹脂層において機能性を有する樹脂材料を用いた機能性樹脂層を使用することにより、セラミック材料では実現困難な特性を複合基板に付与することができる。
例えば、セラミック材料では実現困難な低誘電率（例えば比誘電率εｒ２以下）の樹脂材料を用いることにより、高周波領域での伝送損失を低減することができる。【００１０】
本発明の複合基板では、上記樹脂層における層間接続用の金属導体に含まれる金属材料の割合が４０重量％以上、９９重量％以下であることが好ましい。
金属材料の割合を４０重量％以上とすることで良好な電気的特性を発揮しやすくなる。また、金属材料の割合が９９重量％以下であること、すなわち金属材料以外の材料（セラミック材料等）が存在することでセラミック層における層間接続用の金属導体と強固な接合状態を形成することができ、衝撃に対する強度がより高い複合基板とすることができる。【００１１】
本発明の複合基板では、上記樹脂層における層間接続用の金属導体に含まれる金属材料の割合（重量％）と、上記セラミック層における層間接続用の金属導体に含まれる金属材料の割合（重量％）の差は５９重量％以下であることが好ましい。
上記金属材料の割合の差が５９重量％以下であると、樹脂層及びセラミック層における層間接続用の金属導体が同様の特性を有することになり、その焼結挙動、熱膨張特性や強度が同様となるため、金属導体間の接合をより強固なものとすることができる。その結果、衝撃に対する強度がより高い複合基板とすることができる。【００１２】
本発明の複合基板では、上記樹脂層の引っ張り弾性率が３ＧＰａ以下であることが好ましい。
樹脂層の引っ張り弾性率を３ＧＰａ以下とすると、樹脂層が衝撃に対する応力緩和層としてより有効に働くため、セラミック層のみからなる基板及び空気層を有するセラミック基板に比べて落下衝撃及び熱衝撃に対する強度がより高い基板とすることができる。
樹脂材料の引っ張り弾性率はＪＩＳ  Ｋ  ７１６１に基づき、幅２５ｍｍ×長さ１５０ｍｍの試験片を用いて算出することができる。【００１３】
本発明の複合基板では、上記樹脂層の比誘電率εｒが１．５以上３以下であることが好ましい。
誘電率の測定は、摂動法を用いて、５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．５ｍｍｔの大きさのサンプルを周波数９ＧＨｚで測定することにより行うことができる。
樹脂層の比誘電率εｒが１．５以上３以下であると、高周波領域での伝送損失を低減することに適した基板とすることができる。このような低い誘電率はセラミック層のみからなる基板では達成することが難しい。【００１４】
本発明の複合基板では、上記樹脂層の厚さが５μｍ以上、１００μｍ以下であることが好ましい。
樹脂層の厚さを１００μｍ以下とすると、小型低背化の要求に充分に応えることのできる基板とすることができる。【００１５】
本発明の複合基板では、上記樹脂層に多層配線が形成されていることが好ましい。
後述するような本発明の複合基板の製造方法において、空洞形成用シートを複数枚使用すると、樹脂層を多層配線とすることができる。【００１６】
本発明の複合基板では、上記樹脂層内にボイドが存在することが好ましい。
後述するような本発明の複合基板の製造方法において、樹脂材料を含む液体を含浸、硬化させることによって樹脂層を形成すると、樹脂層内にボイドが形成される。
また、ボイドが形成されるとボイドの部分が誘電率の低い部分となるため、樹脂層全体の誘電率が低下し、高周波領域での伝送損失を低減するための樹脂層として適した構成となる。【００１７】
本発明の複合基板では、上記樹脂層が空隙形成材料を含むことが好ましい。
樹脂層が空隙形成材料を含むことにより、樹脂層とセラミック層との熱膨張係数の差を小さくすることができ、ヒートサイクル特性を向上させることができる。
また、樹脂層が空隙形成材料を含むと、樹脂層の誘電率を低下させることができるため、高周波領域での伝送損失を低減するための樹脂層を構成するために適している。【００１８】
本発明の複合基板では、上記セラミック層は、第１のセラミック層及び第２のセラミック層を含み、上記第１のセラミック層と上記第２のセラミック層の間には上記樹脂層が存在しており、上記第１のセラミック層を構成するセラミック材料の組成が、上記第２のセラミック層を構成するセラミック材料の組成と異なることが好ましい。
このような構成であると、異なる材料からなるセラミック層を複合基板内に有することができる。また、異なる材料からなるセラミック層を構造欠陥や相互拡散なく共焼結できる。【００１９】
本発明の複合基板の側面において、上記樹脂層の一部が露出していることが好ましい。
後述するような本発明の複合基板の製造方法において、セラミック層の間の空洞に、複合基板の側面となる面側から樹脂材料又は樹脂材料を含む液体を注入することによって樹脂層を形成させることができる。複合基板の側面に樹脂層の一部が露出しているということは、複合基板の側面が樹脂材料の注入口として機能していることを意味している。【００２０】
本発明の複合基板中において、上記セラミック層と上記樹脂層とがそれぞれ機能部を有し、上記セラミック層の機能部と上記樹脂層の機能部とには同一高さに配置されている部分が存在することが好ましい。上記セラミック層の機能部と上記樹脂層の機能部とに同一高さに配置されている部分が存在することにより、上記セラミック層の機能部と上記樹脂層の機能部とに同一高さに配置されている部分が存在しない場合に比べて、複合基板を小型低背化することができる。
また、上記セラミック層の機能部はコンデンサであり、上記樹脂層の機能部はインダクタ又は伝送ラインであることが好ましい。
比誘電率の高いセラミック層にコンデンサを形成することでコンデンサの容量を高くすることができ、比誘電率の低い樹脂層にインダクタ又は伝送ラインを配置することで高周波特性が良好となる。
また、上記樹脂層の機能部はヘリカル状のインダクタであってもよい。本発明の複合基板では、ヘリカル状のインダクタを形成しても複合基板の厚みを薄くすることが可能である。【００２１】
本発明の複合基板の製造方法は、未焼結のセラミック材料からなり層間接続用の金属導体ペーストを有するセラミックグリーンシートと、空洞形成用材料からなり層間接続用の金属導体ペーストを有する空洞形成用シートとが、上記空洞形成用シートが上記セラミックグリーンシートで挟まれるように積層された積層体を準備する積層体準備工程と、上記セラミックグリーンシート中の金属導体ペースト及び上記空洞形成用シート中の金属導体ペーストの焼結開始温度以上の焼成温度で上記積層体の焼成を行うことにより、上記セラミックグリーンシート中の金属導体ペースト及び上記空洞形成用シート中の金属導体ペーストを一体的に焼結させて層間接続用の金属導体とし、上記未焼結のセラミック材料を焼結させてセラミック層とし、さらに上記空洞形成用材料を焼失させて上記セラミック層間に空洞を形成する焼成工程と、上記空洞を有する基板を樹脂材料を含む液体に浸漬して上記空洞に上記樹脂材料を含浸させ、上記樹脂材料を硬化することにより、上記セラミック層間に樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、を行うことを特徴とする。【００２２】
上記工程によると、焼成工程において、セラミックグリーンシートを構成する未焼結のセラミック材料、セラミックグリーンシート中の金属導体ペースト、及び、空洞形成用シート中の金属導体ペーストを同時焼結させることができる。金属導体ペーストは焼結して層間接続用の金属導体となる。
また、空洞形成用シートにつき、焼成工程において形成された金属導体の部分以外に存在していた空洞形成用材料が焼失して空洞となる。
セラミックグリーンシート中の金属導体ペースト及び空洞形成用シート中の金属導体ペーストは一体的に同時焼結されるので、セラミック層における層間接続用の金属導体と、樹脂層における層間接続用の金属導体とが一体化して金属導体間の接合強度が確保される。そのため、接続信頼性の高い複合基板を製造することができる。【００２３】
また、上記工程によると、空洞に樹脂材料を含浸させ、樹脂材料を硬化させることによりセラミック層間に樹脂層を形成することができる。
樹脂材料の耐熱温度はセラミックグリーンシートを構成する未焼結のセラミックの焼結温度や金属導体ペーストの焼結温度より低いので、セラミックグリーンシートの焼成前に樹脂層を設けても焼成工程で樹脂材料が焼失してしまうが、セラミックグリーンシートの焼成後であれば上記方法により樹脂層を設けることができる。
樹脂層の形成工程と、樹脂層に設けられる層間接続用の金属導体の形成工程を分けることで、樹脂層における層間接続用の金属導体をセラミック層における層間接続用の金属導体と一体化させて強固に接合させた、樹脂層を有する複合基板を製造することができる。【００２４】
本発明の複合基板の製造方法では、上記空洞形成用シートがカーボンシートであり、上記空洞形成用材料がカーボンであることが好ましい。
カーボンシートを用いると、厚さの薄いカーボンシートを用いることにより空洞の厚さを容易に薄くすることができる。また、空洞形成用材料としてのカーボンは焼成工程において焼失させることができるので、空洞の形成に適している。【００２５】
本発明の複合基板の製造方法において、上記空洞形成用材料は、上記空洞形成用シート中の金属導体ペーストの焼結開始温度での１時間の焼成による重量減少率が１０％以下であり、焼成工程における焼成温度での１時間の焼成による重量減少率が９９％以上である材料であることが好ましい。
重量減少率は、ＴＧ−ＤＴＡ装置により金属導体ペーストを焼結開始温度又は焼成温度において所定時間保持することによって測定することができる。
上記特性の空洞形成用材料は、金属導体ペーストの焼結開始温度での重量減少率が小さい。このことは空洞形成用材料が金属導体ペーストの焼結が始まる温度である焼結開始温度で焼失しにくい材料であることを意味している。そのため、焼成工程では金属導体ペーストの焼結が空洞形成用材料の焼失よりも先に起こり、強固な金属導体が先に形成される。
また、上記特性の空洞形成用材料は、焼成温度での重量減少率が大きい。このことは空洞形成用材料が焼成温度で焼失しやすい材料であることを意味している。そのため、強固な金属導体が形成された後に空洞形成用材料が焼失して空洞を形成することができる。空洞形成用材料が焼失する時点では先に強固な金属導体が形成されているので金属導体の形が崩れることはなく、空洞が金属導体により保持されて均一な厚さの空洞が形成される。【００２６】
本発明の複合基板の製造方法においては、上記焼成工程における焼成温度が８００℃以上、１０００℃以下であることが好ましい。
上記焼成温度は、セラミックグリーンシート及び空洞形成用シート中の金属導体ペーストの焼結、未焼結のセラミック材料の焼結、及び、空洞形成用材料の焼失を同じ焼成工程で行うことに適しているため好ましい。
【発明の効果】
【００２７】
この発明によれば、衝撃に対する強度が高く、また、小型低背化の要求に応えるための設計が可能な複合基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明の複合基板の一例を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の複合基板の製造方法の一部の工程を模式的に示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の複合基板の製造方法の一部の工程を模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の複合基板の別の一例を模式的に示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の複合基板の別の一例を模式的に示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の複合基板の別の一例を模式的に示す断面図である。
【図７】図７は、第１のセラミックグリーンシート、空洞形成用シート、第２のセラミックグリーンシートを積み重ねてなる焼成前の積層体を模式的に示す断面図である。
【図８】図８は、焼成工程を経た焼成後の基板を模式的に示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の複合基板の別の一例を模式的に示す断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の複合基板の別の一例を模式的に示す断面図である。
【図１１】図１１（ａ）は、セラミックグリーンシートからのくり抜き加工の様子を模式的に示す断面図であり、図１１（ｂ）は空洞形成用シートの切り出し加工の様子を模式的に示す断面図である。
【図１２】図１２は、セラミックグリーンシート、空洞形成用シート及び複合シートを積み重ねてなる焼成前の積層体を模式的に示す断面図である。
【図１３】図１３は、焼成工程を経た焼成後の基板を模式的に示す断面図である。
【図１４】図１４（ａ）は、実施例８で作製する複合基板のレイヤー図であり、図１４（ｂ）は、実施例８で作製する複合基板を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の複合基板及びその製造方法について説明する。
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。
以下において記載する本発明の個々の好ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
【００３０】
（第１実施形態）
＜複合基板＞
まず、複合基板の構成の一例について説明する。
図１は、本発明の複合基板の一例を模式的に示す断面図である。
本発明の複合基板１は、樹脂層２０とセラミック層１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ）からなる。樹脂層２０はセラミック層１０ｂとセラミック層１０ｃに挟まれている。
樹脂層２０には樹脂材料が絶縁材料として存在し、層間接続用の金属導体２１を有している。セラミック層１０にはセラミック材料が絶縁材料として存在し、層間接続用の金属導体１１を有している。そして、セラミック層１０の金属導体１１と樹脂層２０の金属導体２１が一体化している。
図１の右側には、金属導体１１と金属導体２１が厚さ方向に一直線に並んで一体化した柱状の金属導体となっている例を示している。
図１の左側には、セラミック層１０の平面方向に形成された金属配線１２と樹脂層２０の平面方向に形成された金属配線２２を示しており、金属導体１１と金属導体２１が金属配線１２と金属配線２２を介して一体化している例を示している。
本明細書において、セラミック層における層間接続用の金属導体と樹脂層における層間接続用の金属導体が一体化しているという概念は、図１の右側に示されるように金属導体が厚さ方向に一直線に並んで一体化した柱状の金属導体となっている場合に限定されるものではない。図１の左側に示されるように平面方向に形成された金属配線を介して層間接続用の金属導体が一体化して繋がっている場合も含まれる。
【００３１】
セラミック層１０を構成するセラミック材料は焼結されたセラミック材料である。
セラミック材料としては、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、金属材料として好ましく使用される銀や銅との同時焼成が可能である材料を意味する。
【００３２】
低温焼結セラミック材料としては、具体的には、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を用いることができる。
【００３３】
図１には、樹脂層２０の上下にセラミック層１０がそれぞれ複数層設けられている態様を示しているが、樹脂層の上下に少なくとも１層ずつのセラミック層が設けられていて樹脂層がセラミック層で挟まれていればよい。
【００３４】
樹脂層２０を構成する樹脂材料としては、複合基板に付与したい特性、機能を有する任意の樹脂材料を使用することができる。例えば、フッ素系樹脂、シリコーンゴム、極性基の少ない炭化水素系樹脂（例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等）を好ましく使用することができる。より好ましい具体例としては、誘電率εｒ≒２．６のフッ素系樹脂、誘電率εｒ≒３．０のシリコーンゴム、誘電率εｒ≒２．２５のポリエチレン、誘電率εｒ≒２．２のポリプロピレン、誘電率εｒ≒２．４５のポリスチレン等を使用することができる。
これらの樹脂材料は誘電率が低いため高周波領域での伝送損失を低減するための樹脂層を構成するための樹脂材料として適している。
また、樹脂層内にボイドが存在していることが好ましく、樹脂層内に中空ビーズ等の空隙形成材料が含まれていることも好ましい。樹脂層内にボイドが存在し、かつ、空隙形成材料が含まれていることも好ましい。
樹脂層内にボイドや空隙形成材料が存在していると、樹脂層の誘電率を低下させることができるため、高周波領域での伝送損失を低減するための樹脂層を構成するために適している。
そして、樹脂層の比誘電率εｒが１．５以上３以下であることが好ましい。
樹脂層の比誘電率は樹脂材料の比誘電率ではなく、樹脂層全体として測定した比誘電率の値であり、樹脂層内にボイドや空隙形成材料、フィラーなど他の絶縁材料が存在している場合はその寄与も含まれる。
【００３５】
また、樹脂層が空隙形成材料を含むことにより、樹脂層とセラミック層との熱膨張係数の差を小さくすることができ、ヒートサイクル特性を向上させることができる。
空隙形成材料としては、中空ビーズを使用することもできる。
中空ビーズとしては、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２及びＭｇＯからなる群より選択される少なくとも１種の無機物を主成分とするシェル層を有し、シェル層の中が中空となっているものが挙げられる。とくにＳｉＯ２を主成分とするシェル層を有することが好ましい。また、中空部分がシェル層で完全に覆われたクローズ型の中空ビーズであることが好ましい。
樹脂層に占める空隙形成材料の割合は２０体積％以上であることが好ましく、４０体積％以上であることがより好ましい。
【００３６】
また、引っ張り弾性率の低い樹脂材料として、フッ素系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエーテルケトン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、シクロオレフィン系樹脂等を好ましく使用することができる。
より好ましい具体例としては、引っ張り弾性率Ｅ（ＧＰａ）≒０．３９以上、０．５５以下のフッ素系樹脂、引っ張り弾性率Ｅ（ＧＰａ）≒２．１以上、２．２以下のシクロオレフィン系樹脂等を使用することができる。
これらの樹脂材料は引っ張り弾性率が低いため、衝撃に対する応力緩和層としての樹脂層を構成するための樹脂材料として適している。
そして、樹脂層の引っ張り弾性率が３ＧＰａ以下であることが好ましい。また、樹脂層の引っ張り弾性率が１ＧＰａ以下であることがより好ましい。
また、樹脂層の引っ張り弾性率が０．０２ＧＰａ以上であることが好ましい。
また、ゴム系材料、熱可塑性エラストマー（塩ビ系、スチレン系、オレフィン系、エステル系、ウレタン系、アミド系等）等の材料を使用することもできる。
樹脂層の引っ張り弾性率は樹脂材料の引っ張り弾性率ではなく、樹脂層全体として測定した引っ張り弾性率の値である。
【００３７】
樹脂層の厚さは５μｍ以上、１００μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以上、５０μｍ以下であることがより好ましい。
【００３８】
樹脂層２０における層間接続用の金属導体２１と、セラミック層１０における層間接続用の金属導体１１は一体化している。
金属導体２１と金属導体１１を構成する材料としては、共に金属材料とセラミック材料の混合物であることが好ましい。
金属材料としては、金、銀及び銅から選ばれる少なくとも１種を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、複合基板が高周波用途である場合に適している。
セラミック材料としては、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。同じセラミック材料を使用することによって、セラミック層を構成するセラミック材料と金属導体ペーストの焼結挙動を合わせることができる。
【００３９】
樹脂層における層間接続用の金属導体に含まれる金属材料の割合が、４０重量％以上、９９重量％以下であることが好ましく、６０重量％以上であることがより好ましく、９０重量％以下であることがより好ましい。金属導体に含まれる金属材料の割合が９９重量％以下であるということは、樹脂層における金属導体が、樹脂基板でよく用いられる金属導体の形成法であるめっき等の方法で形成された金属のみからなる組成の金属導体とは異なることを意味している。後述するように、金属導体ペーストを焼成することにより金属導体を形成することができるが、金属導体ペーストの焼成を経て作製される金属導体にはセラミック材料など金属材料以外の材料が含まれるので、金属材料のみからなる組成とはならない。金属導体ペーストの焼成を経て形成される金属導体は、めっき等で形成された金属材料のみからなり焼成を経ていない金属導体に比べて強固な接合を形成することができるので、接続信頼性をより高めることができる。
また、セラミック層における層間接続用の金属導体に含まれる金属材料の割合も、同様に４０重量％以上、９９重量％以下であることが好ましく、６０重量％以上であることがより好ましく、９０重量％以下であることがより好ましい。
層間接続用の金属導体に含まれる金属材料の割合を４０重量％以上にすると、複合基板の抵抗値が大きくなり過ぎないために好ましい。
【００４０】
樹脂層における層間接続用の金属導体とセラミック層における層間接続用の金属導体とは同じ組成となっていることが好ましい。同じ組成の金属導体ペーストを用いて同時焼成により金属導体を形成することにより、樹脂層における層間接続用の金属導体とセラミック層における層間接続用の金属導体とは同じ組成となる。
また、同じ組成でなくとも近い組成であれば樹脂層及びセラミック層における層間接続用の金属導体が同様の特性を有することとなるため好ましい。具体的には、樹脂層における層間接続用の金属導体に含まれる金属材料の割合（重量％）と、上記セラミック層における層間接続用の金属導体に含まれる金属材料の割合（重量％）の差が５９重量％以下であることが好ましく、差が３０重量％以下であれば、界面における金属導体の特性を合わせやすい点で、より好ましい。また、上記差の下限値は０重量％（両金属導体の組成が同じ）であればよいが、下限値が０．００１重量％（上記差が０．００１重量％以上）であってもよい。
【００４１】
樹脂層には多層配線が形成されていてもよい。樹脂層を構成する絶縁層としての樹脂層は後述するように１回の樹脂含浸により形成されるので１層であるが、層間接続用の金属導体は多段に積み重なっていてもよく、平面方向に形成された金属配線も多層になっていてもよい。図１に示す複合基板１は、樹脂層２０に２層からなる多層配線が形成された例を示している。
【００４２】
また、図１には、樹脂層が１層だけ設けられた「セラミック層−樹脂層−セラミック層」の構成を示したが、樹脂層がセラミック層に挟まれていれば樹脂層が複数層設けられていてもよく、例えば、「セラミック層−樹脂層−セラミック層−樹脂層−セラミック層」といった層構成のものも本発明の複合基板に含まれる。
【００４３】
＜複合基板の製造方法＞
次に、複合基板の製造方法の一例について説明する。
図２及び図３は本発明の複合基板の製造方法の一部の工程を模式的に示す断面図である。
はじめに、空洞形成用シートがセラミックグリーンシートで挟まれるように積層された積層体を準備する積層体準備工程を行う。
【００４４】
まず、セラミックグリーンシートを準備する。
セラミックグリーンシートは、未焼結のセラミック材料として、アルミナとホウケイ酸系ガラスとを混合したガラスセラミックや、焼成中にガラス成分を生成するＢａ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ系セラミックの原料となる粉末と、有機バインダと溶剤とを含有するセラミックスラリーを、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。セラミックスラリーには、分散剤、可塑剤等の種々の添加剤が含有されていてもよい。
【００４５】
有機バインダとしては、例えば、ブチラール樹脂（ポリビニルブチラール）、アクリル樹脂、メタクリル樹脂等を用いることができる。溶剤としては、例えば、トルエン、イソプロピレンアルコール等のアルコール等を用いることができる。可塑剤としては、例えば、ジ−ｎ−ブチルフタレート等を用いることができる。
【００４６】
セラミックグリーンシートには、レーザーやメカパンチにより穴あけを行い、穴に層間接続用の金属導体ペーストを充填する。また、スクリーン印刷等の方法により金属導体ペーストを用いて配線や電極をセラミックグリーンシート上に形成する。
金属導体ペーストとしては、上述した金属材料と、セラミック層を構成するセラミック材料を含むペーストを好適に使用することができる。金属導体ペーストには、溶剤、有機バインダ等が含まれることが好ましい。
また、金属導体ペースト中には、焼成後の金属導体に含まれる金属材料の割合が４０重量％以上、９９重量％以下となるように金属材料が含まれていることが好ましい。
上記手順により未焼結のセラミック材料からなり層間接続用の金属導体ペーストを有するセラミックグリーンシートを準備する。
【００４７】
別途、空洞形成用シートを準備する。
空洞形成用シートは、後の焼成工程で焼失し、その存在していた部分に空洞を形成するための材料である空洞形成用材料からなり、層間接続用の金属導体ペーストを有するシートである。
空洞形成用材料は、空洞形成用シート中の金属導体ペーストの焼結開始温度での１時間の焼成による重量減少率が１０％以下であり、焼成工程における焼成温度での１時間の焼成による重量減少率が９９％以上である材料であることが好ましい。
また、空洞形成用材料は、焼成温度（８００℃以上、１０００℃以下であることが好ましい）以下の温度で焼失する材料であることが好ましく、具体的には８５０℃以上、９５０℃以下の温度で焼失する材料であることが好ましい。
空洞形成用材料としては、カーボンが好ましく、カーボンシートを空洞形成用シートとして好ましく使用することができる。
【００４８】
カーボンシートは、カーボンに有機バインダ、分散剤及び可塑剤を加えて混合粉砕してスラリーを得て、得られたスラリーをドクターブレード法によって基材フィルム上にシート状に成形し、乾燥させることによって得ることができる。
空洞形成用シートの厚さは焼成工程後に形成する予定の空洞の厚さに合わせて適宜設定すればよく、５μｍ以上、１００μｍ以下とすることが好ましい。また、５μｍ以上、５０μｍ以下とすることがより好ましい。
また、市販のカーボンシート(グラファイトシート)を用いることもできる。
【００４９】
空洞形成用シートにも、セラミックグリーンシートと同様に、レーザーやメカパンチにより穴あけを行い、穴に層間接続用の金属導体ペーストを充填する。また、スクリーン印刷等の方法により金属導体ペーストを用いて配線や電極を空洞形成用シート上に形成する。
金属導体ペーストとしては、セラミックグリーンシートの作製に用いる金属導体ペーストと同じものを用いることが好ましい。
また、金属導体ペースト中には、焼成後の金属導体に含まれる金属材料の割合が４０重量％以上、９９重量％以下となるように金属材料が含まれていることが好ましい。
セラミックグリーンシートの作製に用いる金属導体ペーストとは異なる金属導体ペーストを用いる場合には、セラミックグリーンシートの作製に用いる金属導体ペーストに含まれる金属材料の割合（重量％）と、空洞形成用シートの作製に用いる金属導体ペーストに含まれる金属材料の割合（重量％）の差が５９重量％以下である金属導体ペーストを用いることが好ましい。
【００５０】
また、空洞形成用シートには、穴あけ後、セラミックグリーンシートの作製に用いるものと同じ組成のセラミックペーストを充填してもよい。
上記手順により空洞形成用材料からなり層間接続用の金属導体ペーストを有する空洞形成用シートを準備する。
【００５１】
続いて、空洞形成用シートがセラミックグリーンシートに挟まれるようにセラミックグリーンシートと空洞形成用シートを積み重ねる。
図２には空洞形成用シートがセラミックグリーンシートに挟まれてなる、焼成前の積層体を模式的に示している。
図２に示す焼成前の積層体１００では、セラミックグリーンシート１１０が下に３枚（１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ）、上に２枚（１１０ａ、１１０ｂ）積層されており、セラミックグリーンシート１１０ｂ及び１１０ｃに挟まれて空洞形成用シート１２０が２枚（１２０ａ、１２０ｂ）積層されている。
なお、セラミックグリーンシートの枚数及び空洞形成用シートの枚数は特に限定されるものではない。
【００５２】
セラミックグリーンシート１１０は未焼結のセラミック材料からなり層間接続用の金属導体ペースト１１１を有している。空洞形成用シート１２０は空洞形成用材料としてのカーボンからなり層間接続用の金属導体ペースト１２１を有している。
また、金属導体ペーストを用いて形成された配線（参照符号１１２及び１２２で示す）が設けられている。上記配線は電極も含む概念である。
このようにセラミックグリーンシートと空洞形成用シートが積層された積層体を熱圧着することにより、焼成前の積層体を得ることができる。
【００５３】
なお、積層体準備工程では、空洞形成用シートがセラミックグリーンシートで挟まれるように積層された積層体を得ることができればその過程の順序は特に限定されるものではない。各層をそれぞれシートの形にしてから積層するのではなく、各層を形成する材料に対して、穴空け及び金属導体ペーストの充填や印刷を行いながら積み上げていくビルドアップ方式によってもよい。
【００５４】
続けて、焼成工程を行う。
焼成工程では、セラミックグリーンシート中の金属導体ペースト及び空洞形成用シート中の金属導体ペーストの焼結開始温度以上の焼成温度で焼成を行う。
その結果、セラミックグリーンシート中の金属導体ペースト及び空洞形成用シート中の金属導体ペーストが一体的に焼結して層間接続用の金属導体となる。また、未焼結のセラミック材料が焼結してセラミック層が形成される。さらに空洞形成用材料が焼失してセラミック層間に空洞が形成される。
図３には、焼成工程を経た焼成後の基板を模式的に示している。
図３に示す焼成後の基板５０では、図２におけるセラミックグリーンシート１１０における未焼結のセラミック材料、層間接続用の金属導体ペースト１１１及び金属導体ペーストを用いて形成された配線１１２が焼結してそれぞれセラミック材料、金属導体１１及び金属配線１２となって、セラミック層１０が形成されている。
また、図２において空洞形成用シート１２０であった部分は、層間接続用の金属導体ペースト１２１及び金属導体ペーストを用いて形成された配線１２２が焼結してそれぞれ層間接続用の金属導体２１及び金属配線２２となっている。また、空洞形成用材料としてのカーボンが焼失してカーボンが存在していた位置に空洞３０が形成される。空洞３０の厚さは空洞形成用シートの合計厚さに対応して定まる。また、焼結した金属導体２１及び金属配線２２が強固な接合となることにより空洞３０の所定の厚さが保持される。
【００５５】
焼成工程における焼成温度は特に限定されないが、一般的には８００℃以上、１０００℃以下であることが好ましい。
【００５６】
焼成雰囲気は特に限定されず、例えば、大気雰囲気、低酸素雰囲気等が挙げられる。本明細書において、低酸素雰囲気とは、大気よりも酸素分圧が低い雰囲気を意味し、例えば、窒素雰囲気又はアルゴン雰囲気等の不活性ガス雰囲気、窒素等の不活性ガスを大気に混入した雰囲気、真空雰囲気等が挙げられる。また、窒素と水素の混合ガス雰囲気であってもよい。
【００５７】
焼成工程においては、焼成前の積層体の最も外側に位置するセラミックグリーンシートの両主面に、焼成温度では実質的に焼結しない無機材料を含有する第１拘束層及び第２拘束層をそれぞれ密着させた構造を有する拘束層複合積層体を準備し、上記拘束層複合積層体を焼成することにより、上記第１拘束層及び上記第２拘束層に挟まれた焼成後の基板を得るようにしてもよい。
上述の方法によれば、拘束層が焼成時におけるセラミックグリーンシートの収縮を拘束するため、セラミックグリーンシートの厚さ方向のみに収縮が生じ、主面方向での収縮が実質的に生じないため、製造する複合基板の寸法精度を向上させることができる。
【００５８】
続けて、空洞に樹脂層を形成する樹脂層形成工程を行う。
樹脂層を形成する方法としては、樹脂材料を含む液体を準備し、そこに空洞を有する基板を浸漬して空洞に樹脂材料を含浸させ、樹脂材料を硬化する方法を用いる。
樹脂材料を含む液体は、樹脂材料自体が液体であってもよく、樹脂材料を溶媒と混合して得られた樹脂溶液、エマルジョン又はラテックスであってもよい。また、樹脂材料を軟化点以上に加熱して得られた流動性を有する液体であってもよい。さらに、樹脂材料を含む液体中には必要に応じて可塑剤、分散剤、硬化剤等を加えてもよい。
樹脂材料の硬化は、樹脂材料が熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂等の硬化性の樹脂であれば各樹脂の硬化条件に従って硬化させればよい。また、熱可塑性樹脂の場合、加熱して流動性を有する液体としてから空隙内に含浸し、降温させることで樹脂材料を固化させることができるが、このような手順による樹脂材料の固化も本明細書においては「樹脂材料の硬化」に含まれるものとする。
上記工程により図１に示すような本発明の複合基板を製造することができる。
【００５９】
また、セラミック層の間の空洞に、複合基板の側面となる面側から樹脂材料、又は、樹脂材料を含む液体を注入することによって樹脂層を形成させることもできる。
【００６０】
また、樹脂材料に空隙形成材料を含有させることにより、空隙形成材料を含む樹脂層を形成させることができる。空隙形成材料としては上述した中空ビーズを使用することができる。
【００６１】
さらに、必要に応じて、複合基板の表面に形成した電極にＮｉめっき膜の形成、Ａｕめっき膜の形成を行ってもよい。さらに、電極に電子部品等を搭載することができる。
【００６２】
(第２実施形態）
本実施形態の複合基板では、セラミック層は第１のセラミック層及び第２のセラミック層を含み、第１のセラミック層と第２のセラミック層との間に樹脂層が存在している。
そして、第１のセラミック層を構成するセラミック材料の組成が、第２のセラミック層を構成するセラミック材料の組成と異なる。
その他の構成は第１実施形態の複合基板と同様にすることができる。
【００６３】
図４は、本発明の複合基板の別の一例を模式的に示す断面図である。
複合基板２は、セラミック層として第１のセラミック層６０と第２のセラミック層７０を含み、第１のセラミック層６０と第２のセラミック層７０の間に樹脂層２０が存在している。
第１のセラミック層６０、樹脂層２０、第２のセラミック層７０は層間接続用の金属導体６１、層間接続用の金属導体２１、層間接続用の金属導体７１をそれぞれ有している。そして、層間接続用の金属導体６１、層間接続用の金属導体２１及び層間接続用の金属導体７１が一体化している。
また、第１のセラミック層６０、樹脂層２０、第２のセラミック層７０には金属配線６２、金属配線２２、金属配線７２がそれぞれ形成されている。
【００６４】
第１のセラミック層を構成するセラミック材料（以下、第１のセラミック材料ともいう）としては、銀や銅などの低融点金属からなる導体と同時焼成できるように、低温焼結セラミック材料を用いることができる。低温焼結セラミック材料としては、第１実施形態の複合基板と同様のものを使用することができる。
第２のセラミック層を構成するセラミック材料（以下、第２のセラミック材料ともいう）としては、第１のセラミック材料と異なる特性(誘電率、透磁率、熱伝導率など)を有し、第１のセラミック材料とは共焼結できない材料であることが好ましい。
共焼結できない材料とは、共焼結した場合に高温時の収縮挙動の違いから第１のセラミック材料と第２のセラミック材料との界面で剥離やクラックが発生するような材料、又は、第１のセラミック材料と第２のセラミック材料との界面で互いの成分が相互拡散して所望の特性が得られなくなるような材料を意味する。
第２のセラミック材料としては、高誘電率材料として、ＢａＯ−Ｎｄ２Ｏ３−ＴｉＯ２系セラミック材料とホウケイ酸系ガラスとを混合した材料を用いることが好ましい。
【００６５】
第１のセラミック層と第２のセラミック層の間には樹脂層が存在しており、第１のセラミック層と第２のセラミック層が直接接していないので、第１のセラミック材料と第２のセラミック材料が共焼結できない材料であったとしても、上記のような問題が生じることがない。
【００６６】
図５は、本発明の複合基板の別の一例を模式的に示す断面図である。
複合基板３は、上から第１のセラミック層６０ａ、樹脂層２０ａ、第２のセラミック層７０、樹脂層２０ｂ、第１のセラミック層６０ｂの順に並んだ構成となっている。
第１のセラミック層６０ａと第２のセラミック層７０の間に樹脂層２０ａが存在しており、第２のセラミック層７０と第１のセラミック層６０ｂの間に樹脂層２０ｂが存在している。
第１のセラミック層６０ａ及び第１のセラミック層６０ｂを構成する第１のセラミック材料、並びに、第２のセラミック層７０を構成する第２のセラミック材料は、図４で説明した複合基板２の場合と同様にすることができる。
この場合も、第１のセラミック層と第２のセラミック層の間には樹脂層が存在しており、第１のセラミック層と第２のセラミック層が直接接していないので、第１のセラミック材料と第２のセラミック材料が共焼結できない材料であったとしても、問題が生じることがない。
【００６７】
図６は、本発明の複合基板の別の一例を模式的に示す断面図である。
複合基板４では、第２のセラミック層が層全体に配置されるのではなく、部分的に配置されている。具体的には、図５に示す複合基板３において第２のセラミック層７０が占めていた層の部分の一部のみに第２のセラミック層７０が配置されており、第２のセラミック層７０が配置されない部分には代わりに樹脂層２０が配置される。
上からの層構成で説明すると、第１のセラミック層６０ａ、樹脂層２０、樹脂層２０の中にある第２のセラミック層７０、樹脂層２０、第１のセラミック層６０ｂの順に並んだ構成となっている。
この場合も、第１のセラミック層６０ａと第２のセラミック層７０の間に樹脂層２０が存在しており、第２のセラミック層７０と第１のセラミック層６０ｂの間に樹脂層２０が存在している。
第２のセラミック層７０が配置されない部分に代わりに配置された樹脂層２０の部分は、第１のセラミック層６０ａと第１のセラミック層６０ｂに挟まれている。そのため、樹脂層２０全体としてはセラミック層に挟まれているといえる。
第１のセラミック層６０ａ及び第１のセラミック層６０ｂを構成する第１のセラミック材料、並びに、第２のセラミック層７０を構成する第２のセラミック材料は、図４で説明した複合基板２の場合と同様にすることができる。
この場合も、第１のセラミック層と第２のセラミック層の間には樹脂層が存在しており、第１のセラミック層と第２のセラミック層が直接接していないので、第１のセラミック材料と第２のセラミック材料が共焼結できない材料であったとしても、問題が生じることがない。
【００６８】
本実施形態の複合基板は、基本的には第１実施形態の複合基板と同様にして製造することができるが、２種類のセラミックグリーンシートを使用する点で第１実施形態の複合基板の製造方法とは異なる。
以下には、図５に示した複合基板３を製造する場合の工程を例にして、本実施形態の複合基板の製造方法について説明する。
まず、セラミックグリーンシートを準備する際に２種類のセラミックグリーンシートを準備する。
１つは、第１のセラミック材料を含む第１のセラミックグリーンシートであり、もう１つは第２のセラミック材料を含む第２のセラミックグリーンシートである。
第１のセラミックグリーンシートと第２のセラミックグリーンシートのそれぞれに対して、層間金属用の導体金属ペーストを充填する。
また、空洞形成用材料からなり層間接続用の金属導体ペーストを有する空洞形成用シートを準備する。
【００６９】
続いて、第１のセラミックグリーンシート、空洞形成用シート、第２のセラミックグリーンシートを積み重ねる。
図７は、第１のセラミックグリーンシート、空洞形成用シート、第２のセラミックグリーンシートを積み重ねてなる焼成前の積層体を模式的に示す断面図である。
図７に示す焼成前の積層体２００では、下から第１のセラミックグリーンシート１６０（１６０ｂ）、空洞形成用シート１２０（１２０ｂ）、第２のセラミックグリーンシート１７０、空洞形成用シート１２０（１２０ａ）、第１のセラミックグリーンシート１６０（１６０ａ）が順に積層されている。
また、空洞形成用シート１２０における層間接続用の金属導体ペースト１２１と、第１のセラミックグリーンシート１６０における層間接続用の金属導体ペースト１６１と、第２のセラミックグリーンシート１７０における層間接続用の金属導体ペースト１７１が上下に積層されている。
【００７０】
続けて、焼成工程を行う。焼成工程においては第１実施形態の複合基板の製造方法と同様にしてセラミックグリーンシートを焼結させてセラミック層とするとともに、空洞形成用材料を焼失させてセラミック層間に空洞を形成する。
図８は、焼成工程を経た焼成後の基板を模式的に示す断面図である。
図８に示す焼成後の基板２５０では、図７における第１のセラミックグリーンシート１６０（１６０ａ、１６０ｂ）における未焼結の第１のセラミック材料、層間接続用の金属導体ペースト１６１及び金属導体ペーストを用いて形成された配線１６２が焼結してそれぞれ第１のセラミック材料、金属導体６１及び金属配線６２となって、第１のセラミック層６０（６０ａ、６０ｂ）が形成されている。
また、図７における第２のセラミックグリーンシート１７０における未焼結の第２のセラミック材料、層間接続用の金属導体ペースト１７１及び金属導体ペーストを用いて形成された配線１７２が焼結してそれぞれ第２のセラミック材料、金属導体７１及び金属配線７２となって、第２のセラミック層７０が形成されている。
また、図７において空洞形成用シート１２０（１２０ａ、１２０ｂ）であった部分は、層間接続用の金属導体ペースト１２１及び金属導体ペーストを用いて形成された配線１２２が焼結してそれぞれ層間接続用の金属導体２１及び金属配線２２となっている。
また、空洞形成用材料としてのカーボンが焼失してカーボンが存在していた位置に空洞３０（３０ａ、３０ｂ）が形成される。
【００７１】
焼成工程において、特性の異なる複数のセラミック材料を共焼結した場合、収縮率のわずかな差で層間にクラックや剥離が発生する、又は、層間でそれぞれの成分が相互拡散し、材料特性が変化するという問題がある。
焼成工程時に第１のセラミックグリーンシートと第２のセラミックグリーンシートの間に空洞形成材料が存在するようにすることで、焼結により形成される第１のセラミック層と第２のセラミック層が接することがなくなり、上記の問題を解決することができる。
【００７２】
続けて、第１実施形態の複合基板の製造方法と同様に、空洞に樹脂層を形成する樹脂層形成工程を行うことにより、図５に示すような複合基板３が得られる。
第１のセラミック層と第２のセラミック層の間に空洞がある状態では製品信頼性（耐衝撃性）に問題が生じるため、空洞を樹脂材料で埋めることで、製品信頼性を確保することができる。
その結果、特性の異なる複数種類のセラミック材料を配置した基板が作製可能となる。
【００７３】
図６に示すような複合基板４を製造する場合、第２のセラミックグリーンシートの大きさを小さくして、第２のセラミックグリーンシートと同じ高さの層であって、第２のセラミックグリーンシートが存在しない箇所に空洞形成用シートを配置した積層体を使用すればよい。
【００７４】
（第３実施形態）
本実施形態の複合基板では、複合基板中において、セラミック層と樹脂層とがそれぞれ機能部を有し、セラミック層の機能部と樹脂層の機能部とには同一高さに配置されている部分が存在する。
その他の構成は第１実施形態の複合基板と同様にすることができる。また、第２実施形態の複合基板のように、第１のセラミック層と第２のセラミック層が存在しているものであってもよいが、以下の説明ではセラミック材料の組成は１種類である場合として説明する。
【００７５】
図９は、本発明の複合基板の別の一例を模式的に示す断面図である。
複合基板５は、セラミック層１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｆ）と樹脂層２０（２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ）からなる。
樹脂層２０は、セラミック層１０ａとセラミック層１０ｆに挟まれている。
セラミック層１０ｂと樹脂層２０ｂ、セラミック層１０ｃと樹脂層２０ｃ、セラミック層１０ｄと樹脂層２０ｄはそれぞれ同一高さに配置されたセラミック層及び樹脂層である。
【００７６】
樹脂層２０には点線で囲った部分にスパイラル状のインダクタ８１が設けられている。また、別の点線で囲った部分に伝送ライン８２が設けられている。スパイラル状のインダクタ８１及び伝送ライン８２は樹脂層２０が有する機能部である。
【００７７】
セラミック層１０には点線で囲った部分にコンデンサ９１が設けられている。コンデンサ９１はセラミック層１０が有する機能部である。
【００７８】
従来の技術において、セラミック多層基板内にインダクタや配線（伝送ライン）を内蔵した場合、セラミック材料の比誘電率が高いためにＧＮＤ電極との容量結合が生じ、高周波特性が樹脂多層基板と比較して劣っていた。
また、樹脂多層基板内にコンデンサを内蔵した場合、樹脂材料の比誘電率が低いために、セラミック多層基板と比較してコンデンサ容量を確保するために層数を増やしたり、電極面積を拡大させる必要があり、小型低背化に不利であった。
本実施形態の複合基板では、比誘電率の低い樹脂層内にインダクタ及び伝送ラインを形成し、比誘電率の高いセラミック層内にコンデンサを形成している。このように、比誘電率の高低に適した機能部を形成している。
そして、セラミック層の機能部と樹脂層の機能部とに同一高さに配置されている部分を存在させることで、低背化も達成している。
【００７９】
図１０は、本発明の複合基板の別の一例を模式的に示す断面図である。
図１０に示す複合基板６では、インダクタとしてヘリカル状のインダクタが設けられている。
複合基板６は、セラミック層１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｅ）と樹脂層２０（２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ）からなる。
樹脂層２０は、セラミック層１０ａとセラミック層１０ｅに挟まれている。
セラミック層１０ｂと樹脂層２０ｂ、セラミック層１０ｃと樹脂層２０ｃはそれぞれ同一高さに配置されたセラミック層及び樹脂層である。
【００８０】
樹脂層２０には点線で囲った部分にヘリカル状のインダクタ８３が設けられている。ヘリカル状のインダクタ８３は樹脂層２０が有する機能部である。
【００８１】
セラミック層１０には点線で囲った部分にコンデンサ９１が設けられている。コンデンサ９１はセラミック層１０が有する機能部である。
【００８２】
従来の技術において、樹脂多層基板内にヘリカル状のインダクタを形成する場合、樹脂多層基板では樹脂層１層あたりの厚さが厚いため、低背化できないという問題があった。
本実施形態の複合基板では、樹脂層１層あたりの厚さを同一高さに配置するセラミック層１層あたりの厚さと同じにすることができる。その樹脂層１層あたりの厚さは従来の技術における樹脂多層基板の樹脂層１層あたりの厚さより薄くすることができるので、樹脂層にヘリカル状のインダクタを形成しても基板の厚さを薄くして低背化させることができる。
【００８３】
本実施形態の複合基板は、基本的には第１実施形態の複合基板と同様にして製造することができるが、セラミックグリーンシートに対して樹脂層となる部分のくり抜きを行い、空洞形成用シートに対して樹脂層となる部分の切り出しを行い、両者を組み合わせて複合シートを作製して使用する点で第１実施形態の複合基板の製造方法とは異なる。
以下には、図１０に示した複合基板６を製造する場合の工程を例にして、本実施形態の複合基板の製造方法について説明する。
まず、セラミックグリーンシートを準備し、層間金属用の導体金属ペーストを充填する。
また、空洞形成用材料からなり層間接続用の金属導体ペーストを有する空洞形成用シートを準備する。
【００８４】
同一高さにセラミック層と樹脂層を配置する位置に使用するセラミックグリーンシートに対し、樹脂層となる部分のくり抜き加工を行う。
一方、樹脂層となる部分の形に合わせて空洞形成用シートを切り出す。切り出した空洞形成用シートの形状は、セラミックグリーンシートにおいてくり抜いた部分の形状と略同一である。
【００８５】
図１１（ａ）は、セラミックグリーンシートからのくり抜き加工の様子を模式的に示す断面図であり、図１１（ｂ）は空洞形成用シートの切り出し加工の様子を模式的に示す断面図である。
図１１（ａ）には、キャリアフィルム１３０に配置したセラミックグリーンシート１１０に対してくり抜き加工を行って空間１１５を形成した様子を示している。くり抜き加工はレーザー加工等を用いて行うことができる。
図１１（ｂ）には、キャリアフィルム１３０に配置した空洞形成用シート１２０に対して切り出し加工を行い、空間１１５の形状と略同一の形状の空洞形成用シート１２５を形成した様子を示している。
なお、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）においては、セラミックグリーンシート及び空洞形成用シートに設けられる金属導体ペーストは省略して示している。
【００８６】
続いて、セラミックグリーンシート、空洞形成用シートを積み重ねる。この際、樹脂層となる部分のくり抜き加工をしたセラミックグリーンシートの空間に、切り出した空洞形成用シートを組み合わせて複合シートを作製し、複合シートをセラミックグリーンシート、空洞形成用シートとともに積層する。
図１２は、セラミックグリーンシート、空洞形成用シート及び複合シートを積み重ねてなる焼成前の積層体を模式的に示す断面図である。
図１２に示す焼成前の積層体３００では、下からセラミックグリーンシート１１０（１１０ｅ）、空洞形成用シート１２０、複合シート１５０（１５０ｃ）、複合シート１５０（１５０ｂ）、セラミックグリーンシート１１０（１１０ａ）が順に積層されている。
また、複合シート１５０ｃと複合シート１５０ｂのセラミックグリーンシート部分においてコンデンサとなるための金属導体ペーストが設けられており、複合シート１５０ｃ及び複合シート１５０ｂ内の空洞形成用シート１２５（１２５ｃ、１２５ｂ）においてヘリカル状のインダクタとなるための金属導体ペーストが設けられている。
【００８７】
続けて、焼成工程を行う。焼成工程においては第１実施形態の複合基板の製造方法と同様にしてセラミックグリーンシートを焼結させてセラミック層とするとともに、空洞形成用材料を焼失させてセラミック層間に空洞を形成する。
図１３は、焼成工程を経た焼成後の基板を模式的に示す断面図である。
図１３に示す焼成後の基板３５０では、空洞形成用シート１２０であった部分と複合シート１５０ｃ及び複合シート１５０ｂ内の空洞形成用シート１２５（１２５ｃ、１２５ｂ）のカーボンが焼失してカーボンが存在していた位置に空洞３０（３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ）が形成される。
【００８８】
続けて、第１実施形態の複合基板の製造方法と同様に、空洞に樹脂層を形成する樹脂層形成工程を行うことにより、図１０に示すような複合基板６が得られる。
空洞に、複合基板の側面となる面側から樹脂材料を注入することによって樹脂層を形成させることもできる。
複合シート内の空洞形成用シートであった位置の空洞に樹脂層が形成されることによって、同一高さに樹脂層とセラミック層が配置された部分が存在する複合基板を作製することができる。
【実施例】
【００８９】
以下、本発明の複合基板及び複合基板の製造方法をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。【００９０】
（実施例１）
セラミック粉末としてＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＢａＣＯ３を含む粉末を湿式混合粉砕した後、乾燥し、混合物を得た。得られた混合物を熱処理してセラミックグリーンシートのための原料粉末を得た。有機バインダ、分散剤及び可塑剤を加え、混合粉砕してスラリーを作製した。得られたスラリーをドクターブレード法によって基材フィルム上にシート状に成形し、乾燥させて、焼成後の厚みが所望の厚みとなるように厚みを調整してセラミックグリーンシートを得た。
セラミックグリーンシートにレーザーでビアホールを形成し、ビアホールには金属導体ペーストを充填した。また、金属導体ペーストを用いてスクリーン印刷により配線を形成した。使用した金属導体ペーストには金属材料としての銅と上記セラミック粉末が含まれており、金属導体ペースト中の銅の割合は焼成後の金属導体に含まれる銅の割合が４０重量％の割合となるように定めた。【００９１】
カーボンに有機バインダ、分散剤及び可塑剤を加え、混合粉砕して、スラリーを得た。得られたスラリーをドクターブレード法によって基材フィルム上にシート状に成形し、乾燥させて、焼成後の厚みが所望の厚みとなるように厚みを調整し、厚さ３０μｍのカーボンシートを得た。
カーボンシートにレーザーでビアホールを形成し、ビアホールには金属導体ペーストを充填した。また、金属導体ペーストを用いてスクリーン印刷により配線を形成した。使用した金属導体ペーストは、セラミックグリーンシートに対して使用したものと同じとした。【００９２】
図２に示すようにセラミックグリーンシート２枚、カーボンシート２枚及びセラミックグリーンシート３枚を積層し、熱圧着して焼成前の積層体を得た。
この積層体を９５０℃、１時間の低酸素雰囲気で焼成することにより、図３に示すように空洞（厚さ６０μｍ）が形成された基板を得た。
空洞に、樹脂材料として引っ張り弾性率が０．４ＧＰａのフッ素樹脂を含む液体を含浸し、熱処理することによりフッ素樹脂を硬化させて樹脂層を形成し、複合基板を得た。【００９３】
（実施例２〜５）
金属導体ペースト中の銅の割合を変更して、焼成後の金属導体に含まれる銅の割合を変更した他は実施例１と同様にして複合基板を得た。【００９４】
（実施例６）
フッ素樹脂にフィラーを混合してなる、引っ張り弾性率が１ＧＰａである樹脂層を形成した他は実施例３と同様にして複合基板を得た。【００９５】
（実施例７）
樹脂材料として引っ張り弾性率が３ＧＰａであるポリイミド樹脂を使用した他は実施例３と同様にして複合基板を得た。【００９６】
（比較例１）
焼成工程までは実施例１と同様にして空洞が形成された基板を得た後、樹脂層の形成を行わずに基板の作製を終了し、セラミック層に挟まれた空洞が残った基板を得た。【００９７】
（比較例２）
実施例１で使用した樹脂材料と同じ樹脂材料からなる樹脂シートに穴空けを行い、続けて金属ビアホールの形成を含むパターン形成を銅の無電解めっき及び電解めっきを用いて行ない、樹脂基板を作製した。
別途、実施例１と同様に配線の形成までを行なったセラミックグリーンシートを準備し、セラミックグリーンシートだけを所定枚数重ねて実施例１と同様の条件で焼成し、セラミック基板を作製した。
上記セラミック基板で上記樹脂基板を挟んで熱圧着することにより複合基板を得た。この基板では、樹脂層中の金属導体に含まれる銅の割合が１００％である。また、この基板では、セラミック層における層間接続用の金属導体と、樹脂層における層間接続用の金属導体とが一体化していない。【００９８】
（電気特性評価）
各実施例及び比較例で製造した複合基板につき、抵抗値を測定した。
抵抗値の測定は、複合基板内にビアホール径φ１００μｍ、長さ１５０μｍを形成し、直流４端子法を用いて行い、０．１Ω以下の場合を○、０．１Ωを超えた場合を×とした。
評価結果を表１にまとめて示した。【００９９】
（落下衝撃試験）
各実施例及び比較例で製造した複合基板につき、落下衝撃試験を行った。
落下衝撃試験はＪＥＤＥＣ  ＪＥＳＤ２２−Ｂ１１１に準拠した方法で実施した。複合基板３０個を試験基板にデージーチェーン回路となるように半田実装し、衝撃加速度１５００Ｇ、１．０ｍｓ、正弦半波の衝撃波形にて１００回落下させて断線、クラックなどの故障がある場合を×、断線、クラックなどの故障がない場合を○とし、同条件で３００回落下させて断線、クラックなどの故障がない場合を◎とした。
評価結果を表１にまとめて示した。【０１００】
（ヒートサイクル試験）
各実施例及び比較例で製造した複合基板につき、ヒートサイクル試験を行った。
複合基板３０個を試験基板にデージーチェーン回路となるように半田実装し、＋８５℃〜−４０℃、保持時間３０ｍｉｎのサイクルを４００回実施し、断線、クラックなどの故障がある場合を×、断線、クラックなどの故障がない場合を○とした。
評価結果を表１にまとめて示した。【０１０１】
【表１】
2017154692.tif 000003
【０１０２】
各実施例の複合基板には、セラミック層に挟まれた樹脂層が設けられており、セラミック層における層間接続用の金属導体と、樹脂層における層間接続用の金属導体とが一体化しているため、落下衝撃に強く、金属導体間の接合がヒートサイクル試験の負荷に耐えるに充分の強度を有していた。特に、樹脂層の引っ張り弾性率の低い実施例１〜６では落下衝撃により強くなっていた。
実施例１〜４及び６、７の複合基板は、樹脂層における層間接続用の金属導体に含まれる銅の割合が４０重量％以上であるため電気特性が良好となっていた。
一方、比較例１の基板はセラミック層間に空洞が大きく残っているために落下衝撃及びヒートサイクル試験の負荷に耐えられなかった。比較例２の基板はセラミック層における層間接続用の金属導体と、樹脂層における層間接続用の金属導体とが一体化しておらず、層間接続用の金属導体間の接合強度が弱いために落下衝撃及びヒートサイクル試験の負荷に耐えられなかった。【０１０３】
（実施例８）
図１４（ａ）は、実施例８で作製する複合基板のレイヤー図であり、図１４（ｂ）は、実施例８で作製する複合基板を模式的に示す断面図である。
実施例１と同様にしてセラミックグリーンシート及びカーボンシートを作製した。
セラミックグリーンシートの厚さは３枚積層して焼成した後のセラミック層の厚さが合計４０μｍとなるようにした。また、カーボンシートの厚さは焼成後に形成される空洞の厚さが８０μｍとなるようにした。
セラミックグリーンシート及びカーボンシートには、図１４（ａ）に示すレイヤー図となるように配線を形成し、ビアホール内への金属導体ペーストの充填を行った。
セラミックグリーンシート（１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆ）及びカーボンシート（１２０ａ、１２０ｂ）を図１４（ａ）に示すレイヤー図となるように積層し、圧着して焼成前の積層体を得た。そして、この積層体を９５０℃、１時間の低酸素雰囲気で焼成することにより、空洞（厚さ８０μｍ）が形成された基板を得た。【０１０４】
樹脂材料として、中空ビーズとしてＳｉＯ２を主成分とするクローズ型の中空無機粒子を２０体積％分散させたフッ素樹脂を含む液体を準備し、基板の空洞に樹脂を含浸させて熱処理することにより、フッ素樹脂を硬化させた。この工程により中空ビーズを含む樹脂層を形成し、複合基板を得た。【０１０５】
図１４（ｂ）は上記工程で得られた複合基板を模式的に示す断面図である。
図１４（ｂ）に示す複合基板５では、セラミック層１０ｂ、セラミック層１０ｃ及びセラミック層１０ｄからなるインダクタ部が樹脂層２０ａと樹脂層２０ｂに挟まれている。
複合基板５はインダクタのＱ値を測定するための評価用基板となる。【０１０６】
（実施例９〜１３）
樹脂材料中に含有させる中空ビーズの割合を表２に示すように変更した他は実施例８と同様にして複合基板を作製した。なお、実施例１２では中空ビーズを配合していない。
実施例８〜１３で作製した評価用基板と、実施例８〜１３で用いた樹脂材料から得た樹脂層につき、下記のような評価を行った。【０１０７】
（インダクタのＱ値測定）
上記評価用基板につき、インピーダンスアナライザーを用いて２ＧＨｚでのインダクタのＱ値を測定した。【０１０８】
（ヒートサイクル試験）
実施例１と同様の方法により、各評価用基板に対するヒートサイクル試験を行った。ヒートサイクル試験のサイクル回数は、実施例１と同様の４００回の場合と、１０００回の場合の２通りにつき行った。
それぞれのサイクル回数での試験につき、断線、クラックなどの故障がある場合を×、断線、クラックなどの故障がない場合を○とした。【０１０９】
（樹脂層の比誘電率の測定）
樹脂層を形成するために使用した樹脂材料のみを硬化させて特性評価用の樹脂層を作製した。
摂動法を用いて、５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．５ｍｍｔの大きさのサンプルを周波数９ＧＨｚで測定することにより、樹脂層の比誘電率を測定した。【０１１０】
(樹脂層の熱膨張係数の測定）
上記特性評価用の樹脂層を使用し、熱膨張係数測定装置（ＴＭＡ）を使用して温度範囲２５〜３００℃、昇温温度５℃／ｍｉｎで熱膨張係数を測定した。
これらの試験の評価結果を表２にまとめて示した。【０１１１】
【表２】
2017154692.tif 000004
【０１１２】
実施例８〜１１では樹脂層に中空ビーズが配合されることによって樹脂層の熱膨張係数が低下し、セラミック層との熱膨張差が小さくなることによってヒートサイクル耐性が向上した。
また、中空ビーズが配合されることによって樹脂層の比誘電率が低下し、Ｑ値が向上した。
【符号の説明】
【０１１３】
１、２、３、４、５、６  複合基板
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ  セラミック層
１１  層間接続用の金属導体
１２  金属配線
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ  樹脂層
２１  層間接続用の金属導体
２２  金属配線
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ  空洞
５０、２５０、３５０  焼成後の基板
６０、６０ａ、６０ｂ  第１のセラミック層
７０  第２のセラミック層
７１  金属導体
７２  金属配線
８１  スパイラル状のインダクタ
８２  伝送ライン
８３  ヘリカル状のインダクタ
９１  コンデンサ
１００、２００  焼成前の積層体
１１０、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆ  セラミックグリーンシート
１１１  金属導体ペースト
１１２  金属導体ペーストを用いて形成された配線
１１５  空間
１２０、１２０ａ、１２０ｂ、１２５，１２５ｂ、１２５ｃ  空洞形成用シート（カーボンシート）
１２１  金属導体ペースト
１２２  金属導体ペーストを用いて形成された配線
１３０  キャリアフィルム
１５０、１５０ｂ、１５０ｃ  複合シート
１６０、１６０ａ、１６０ｂ  第１のセラミックグリーンシート
１６１  金属導体ペースト
１７０  第２のセラミックグリーンシート
１７１  金属導体ペースト
１７２  金属導体ペーストを用いて形成された配線
【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】
2017154692.tif 000011
【図８】
2017154692.tif 000012
【図９】
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【図１０】
2017154692.tif 000014
【図１１】
2017154692.tif 000015
【図１２】
2017154692.tif 000016
【図１３】
2017154692.tif 000017
【図１４】
2017154692.tif 000018
【国際調査報告】
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