(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセラミック層が積層されて成る積層体の内部に、内部導体パターン及びビアホール導体を配置するとともに、前記積層体の表面に電子部品素子を収納するキャビティ部を形成して成る積層セラミック回路基板の製造方法において、
（１）光硬化可能なモノマーを有するセラミックスリップ材の塗布・乾燥処理によってセラミック層となる塗布膜を形成する工程と、
（２）前記塗布膜に選択的な露光処理・現像処理を施すことによって、ビアホール導体となる貫通孔を形成するとともに、少なくとも一方の表面に位置するセラミック層となる塗布膜に対してキャビティ部となる貫通孔を形成する工程と、
（３）ビアホール導体となる貫通孔内に導電部材を充填配置するとともに、前記塗布膜上に導電性ペーストを印刷処理して内部導体パターンとなる導体膜を形成するとともに、前記キャビティ部となる貫通孔を形成した塗布膜に対して、該キャビティ部となる貫通孔内に樹脂ペーストを充填し、硬化させて樹脂充填部材を形成する工程と、
（４）上記（１）〜（３）工程を繰り返して支持基板上に積層体を形成する工程と、
（５）前記支持基板上から前記積層体を剥離し、これを焼成することにより前記樹脂充填部材を焼失させてキャビティ部を有した積層セラミック回路基板を得る工程とを含む積層セラミック回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック層が積層して成る積層体基板の内部に、内部導体パターンを、表面に電子部品素子を収納するキャビティ部を形成した積層セラミック回路基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、積層体の表面に、半導体素子、圧電振動素子、半導体部品、圧電振動部品などの電子部品を収納するキャビティ部を形成してなる積層セラミック回路基板は、図９に示すよう断面図のように構成されている。
【０００３】
積層体９１は、例えば、５つ絶縁層９１ａ〜９１ｅ構成されており、各絶縁層９１ａ〜９１ｅ間には、内部導体パターン９２が形成されており、各絶縁層９１ａ〜９１ｅの厚み方向にはビアホール導体９３が形成されている。そして、積層体９１の一方主面に表面導体パターン９４が形成されており、さらに、電子部品９６を収納したキャビティ部９５が形成されており、積層体９１の他方主面に表面導体パターン９４が形成されており、さらに、電子部品９８を収納したキャビティ部９７が形成されている。尚、キャビティ部９５は、一方主面側の絶縁層９１ａ及び絶縁層９１ｂに渡って形成されており、キャビティ部９５の底面である絶縁層９１ｃの表面に、電子部品９６を接合するためのパターン９５ａが形成され、キャビティ部９５の側面に露出する絶縁層９１ｂの表面に、電子部品９６と電気的に接続するためのパターン９５ｂが形成されている。また、キャビティ部９７は、他方主面側の絶縁層９１ｅに形成されており、キャビティ部９７の底面である絶縁層９１ｄの表面に、電子部品９８を接合し、且つ電気的に接続するためのパターン９７ａ、９７ａが形成されている。
【０００４】
このような構造の積層セラミック回路基板は、絶縁層となるグリーンシートを用いたグリーンシート多層方法によって形成されている。
【０００５】
例えば、絶縁層９１ａ〜９１ｅとなる５つグリーンシートを用いて、まず、各絶縁層９１ａ〜９１ｅのビアホール導体９３となる貫通孔を形成する。
【０００６】
次に、各グリーンシートのビアホール導体９３となる貫通孔に導電性ペーストを印刷・充填する。同時に、絶縁層９１ａ〜９１ｅとなるグリーンシートの上面及び又は下面に、表面導体パターン９４、内部導体パターン９２、接合パターン９５ａ、接続パターン９５ｂ、接続パターン９７ａ、９７ａとなる導体膜を印刷形成する。
【０００７】
次に、絶縁層９１ａ〜９１ｅどなるグリーンシートを積層順に応じて、積層し、所定圧力で圧着を行う。
【０００８】
次に、積層体９１を脱バイ工程、焼結工程とから成る焼成処理を行う。これにより、各グリーンシートは、絶縁層９１ａ〜９１ｅとなり、各導体膜（導体）は、内部導体パターン９２、ビアホール導体９３、表面配線パターン９４、接合パターン９５ａ、接続パターン９５ｂ、９７ａとなる。
【０００９】
次に、表面配線パターン９４に接続する各種電子部品９９、例えば厚膜抵抗体膜や半田接合される電子部品などを搭載して後、キャビティ部９５内に電子部品９６を搭載して、電子部品９６の入出力電極と接続パターン９５ｂとの間にボンディングワイヤＷを介して電気的に接続する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
キャビティ部９５、９７を有する積層セラミック回路基板を上述のグリーンシート多層方法で形成しようとすると、キャビティ部９５、９７の底面部分の絶縁層９１ｂ〜９１ｅ、９１ａ〜９１ｄ間の接合強度が低下してしまうという問題があった。
【００１１】
これは、積層圧着工程で、キャビティ部分とその周囲の表面部分とで、圧力の印加状態に差異が発生し、キャビティ部９５、９７の底面部分に充分な圧力が加わらないために発生するものである。
【００１２】
これを解決するにあたり、キャビティ部９５、９７の内部形状と同一形状の圧力補助治具をキャビティ部９５、９７に内部に収納して、積層圧着させたり、キャビティ部も圧力が印加されるプレス治具などを用いる必要があった。  また、上述の治具を用いない積層方法としては、図１０に示すように、キャビティ部９５となる貫通孔を形成した絶縁層９１ａ〜９１ｂとなるグリーンシート、キャビティ部９７となる貫通孔を形成した絶縁層９１ｅとなるグリーンシート、絶縁層９１ｃ、９１ｄとなるグリーンシートを別々に積層する。図１０では、各々グリーンシート積層体を９１ｘ、９１ｙ、９１ｚと記す。
【００１３】
次に、各３つの積層体９１ｘ、９１ｙ、９１ｚを一体化すべく、積層圧着する。このような方法では、キャビティ部９５、９７の底面部分での絶縁層９１ｂ〜９１ｅ、９１ａ〜９１ｄは、第１回目の積層工程で充分な圧力がかかるため、接合強度が低下することがない。
【００１４】
しかし、この方法では、以下の問題点を有していた。まず、圧着工程が非常に複雑となってしまう。また、図に示していないが積層体の一方主面のみにキャビティ部を有する場合には簡単に適用できるものの、図９、図１０のように、積層体９１の両主面にキャビティ部９５、９７を有し、且つキャビティ部９５、９７が平面的に重なりあう構造の場合には、重なりあう部分では、最終的に充分な圧力がかからなかった。
【００１５】
以上のように、上述の種々の方法であっても、量産性に優れ、且つキャビティ部の設計の自由度が充分に高い積層セラミック回路基板の製造方法とは言えなかった。
【００１６】
本発明は上述の問題点に鑑みて案出したものであり、その目的は、キャビティ部の配置・形状にかかわらず簡単に形成でき、しかも設計の自由度が向上する積層セラミック回路基板の製造方法を提供するものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の積層セラミック回路基板の製造方法は、複数のセラミック層が積層されて成る積層体の内部に、内部導体パターン及びビアホール導体を配置するとともに、前記積層体の表面に電子部品素子を収納するキャビティ部を形成して成る積層セラミック回路基板の製造方法において、
（１）光硬化可能なモノマーを有するセラミックスリップ材の塗布・乾燥処理によってセラミック層となる塗布膜を形成する工程と、
（２）前記塗布膜に選択的な露光処理・現像処理を施すことによって、ビアホール導体となる貫通孔を形成するとともに、少なくとも一方の表面に位置するセラミック層となる塗布膜に対してキャビティ部となる貫通孔を形成する工程と、
（３）ビアホール導体となる貫通孔内に導電部材を充填配置するとともに、前記塗布膜上に導電性ペーストを印刷処理して内部導体パターンとなる導体膜を形成するとともに、前記キャビティ部となる貫通孔を形成した塗布膜に対して、該キャビティ部となる貫通孔内に樹脂ペーストを充填し、硬化させて樹脂充填部材を形成する工程と、
（４）上記（１）〜（３）工程を繰り返して支持基板上に積層体を形成する工程と、
（５）前記支持基板上から前記積層体を剥離し、これを焼成することにより前記樹脂充填部材を焼失させてキャビティ部を有した積層セラミック回路基板を得る工程とを含むことを特徴とするものである。
【００１８】
【作用】
本発明によれば、光硬化可能なモノマーを有するセラミックスリップ材の塗布・乾燥処理よって絶縁層となる塗布膜が、一層、一層順次形成される。この時、キャビティ部となる貫通孔を形成すべき絶縁層の塗布膜は、光硬化可能なモノマーの特性を利用した露光・現像を行い、キャビティ部となる貫通孔が形成される。その後、このキャビティ部となる貫通孔には樹脂ペーストが充填され、硬化される。
【００１９】
従って、このキャビティ部となる貫通孔を形成した塗布膜の表面は、実質的に平坦な面とすることができるため、その後の塗布膜を安定的に形成することができる。
【００２０】
従って、キャビティ部の配置、形状は、露光・現像の制御によって決定されるため、キャビティ部の配置・形状にかかわらず簡単に形成でき、しかも設計の自由度が向上する積層セラミック回路基板の製造方法となる。なお、キャビティ部に充填された樹脂は積層セラミック回路基板となる積層体の焼成時に焼失される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の積層セラミック回路基板の製造方法を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は、本発明に係る積層セラミック回路基板の断面図である。
【００２３】
図１において、１は積層体であり、２は内部導体パターン、３はビアホール導体、４は表面配線パターン、５は一方主面側のキャビティ部、７は他方主面側のキャビティ部、６はキャビティ部５内に収納配置された電子部品、８はキャビティ部６内に収納配置された電子部品である。
【００２４】
積層体１は、例えば５層のセラミック層（以下、絶縁層という）絶縁層１ａ〜１ｅが積層されて構成されている。各絶縁層１ａ〜１ｅの層間には内部導体パターン２が配置され、各絶縁層１ａ〜１ｅの厚み方向に延びるビアホール導体３が配置されている。
【００２５】
また、積層体の一方主面には、表面導体パターン４が配置され、電子部品６が収納配置されたキャビティ部５が形成されている。また、積層体の他方主面には、表面導体パターン４が配置され、電子部品８が収納配置されたキャビティ部６が形成されている。
【００２６】
ここで、キャビティ部５は、一方主面側の絶縁層１ａ及び絶縁層１ｂに渡って形成されており、キャビティ部５の底面である絶縁層１ｃの表面に、電子部品６を接合するための接合パターン５ａが形成され、キャビティ部５の側面に露出する絶縁層１ｂの表面に、電子部品６と電気的に接続するための接続パターン５ｂが形成されている。また、キャビティ部７は、他方主面側の絶縁層１ｅに形成されており、キャビティ部７の底面である絶縁層１ｄの裏面に、電子部品８を接続するための接続パターン７ａが形成されている。
【００２７】
絶縁層１ａ〜１ｅは、例えば８５０〜１０５０℃前後の比較的低い温度で焼成可能にするガラス−セラミック材料からなる。具体的なセラミック材料としては、クリストバライト、石英、コランダム（αアルミナ）、ムライト、コージライトなどが例示できる。また、ガラス材料として複数の金属酸化物を含むガラスフリットを焼成処理することによって、コージェライト、ムライト、アノーサイト、セルジアン、スピネル、ガーナイト、ウイレマイト、ドロマイト、ペタライトやその置換誘導体の結晶を少なくとも１種類を析出するものである。
【００２８】
内部導体パターン２、ビアホール導体３は、表面導体パターン４は、Ａｇ系（Ａｇ単体、Ａｇ−ＰｄなどのＡｇ合金）、Ｃｕ系（Ｃｕ単体、Ｃｕ合金）など導体からなり、内部導体パターン２、表面導体パターン４の厚みは８〜１５μｍ程度であり、ビアホール導体３の直径は任意な値とすることができるが、例えば直径は８０〜２５０μｍである。
【００２９】
ここで、内部導体パターン２は、所定回路網を構成したり、容量成分を発生する容量電極パターンを構成したり、所定インダクタンス成分を構成したり、アース導体膜を構成したりするものである。
【００３０】
表面配線パターン４は、Ａｇ系（Ａｇ単体、Ａｇ−ＰｄなどのＡｇ合金）、Ｃｕ系（Ｃｕ単体、Ｃｕ合金）など導体から成り、主に所定回路網を構成したり、外部との接続を行う端子電極を構成したり、表面に実装された各種電子部品９の搭載用電極を構成したりする。
【００３１】
また、キャビティ部５内の接合パターン５ａは、電子部品６を実装するためのパターンであり、接続パターン５ｂは電子部品６とボンディングワイヤＷなどを介して内部導体パターン２とを接続するものである。
【００３２】
また、キャビティ部７内の接続パターン７ａは、電子部品８を実装し、且つ機械的に接合するパターンである。このような接合方法としては、例えば半田バンプを用いたフリップチップ接合などが例示できる。
【００３３】
尚、厚膜抵抗体膜９やガラス保護膜などが被着形成し、また、必要に応じて、電子部品６、８を収納したキャビティ部５、７には耐湿・耐衝撃保護部材が充填される。
【００３４】
特に、図１に示す構造では、一方主面のキャビティ部５の平面形状が、他方主面のキャビティ部７の平面形状と重なり合うように形成されている。
【００３５】
次に、本発明の積層セラミック回路基板の製造方法を図２の工程図、図３〜図８は主要工程における断面図を基づいて説明する。
【００３６】
積層セラミック回路基板１の製造方法は、積層前の準備工程、図２  に示す積層工程及び表面処理工程とから成る。
【００３７】
準備工程では、支持基板、絶縁層１ａ〜１ｅとなる塗布膜を形成するスリップ材、内部導体パターン２となる導体膜を形成する導電性ペースト、ビアホール導体３となる導体を形成する導電性ペースト、表面導体パターン２となる導体膜を形成する導電性ペースト、キャビティ部用貫通孔に充填する樹脂ペーストを夫々準備する工程である。
【００３８】
〔支持基板〕
支持基板１５は、図３に示すように、セラミック、ガラス、耐熱性樹脂などの基板からなり、支持基板１５の表面には基板平滑層１６が形成される。
【００３９】
基板平滑層１６は、光硬化可能なモノマー、バインダー、溶剤を均質混練したスリップ材を塗布・乾燥して塗布膜を形成し、その後、塗布膜の全面に露光処理して硬化することによって形成する。基板平滑層１６の厚みは、少なくとも支持基板１５の凹凸を吸収し得る程度の厚み、例えば２０μｍ以上である。尚、この平滑層１６は基板１５の表面の凹凸を吸収して、積層体１の表面の平坦化する。
【００４０】
ここで、光硬化可能なモノマーは、比較的低温で且つ短時間の焼成工程で焼失できるように熱分解性に優れたものであり、また、スリップ材の塗布・乾燥後の露光によって、光重合される必要があり、遊離ラジカルの形成、連鎖生長付加重合が可能で、２級もしくは３級炭素を有したモノマーが好ましく、例えば少なくとも１つの重合可能なエチレン系基を有するブチルアクリレート等のアルキルアクリレートおよびそれらに対応するアルキルメタクリレートが有効である。また、テトラエチレングリコールジアクリレート等のポリエチレングリコールジアクリレートおよびそれらに対応するメタクリレートなどが挙げられる。
【００４１】
バインダーは、光硬化可能なモノマー同様に熱分解性の良好なものでなくてはならない。同時にスリップの粘性を決めるものである為、アクリル酸もしくはメタクリル酸系重合体のようなカルボキシル基、アルコール性水酸基を備えたエチレン性不飽和化合物が好ましい。尚、光硬化可能なモノマーとバインダーとの比率は、１〜３：５程度に添加される。
【００４２】
溶剤として、有機系溶剤、水系溶剤を用いることができる。尚、水系溶剤の場合、光硬化可能なモノマー及びバインダーは、水溶性である必要があり、モノマー及びバインダには、親水性の官能基、例えばカルボキシル基が付加されている。その付加量は酸価で表せば２〜３００あり、好ましくは５〜１００である。
【００４３】
上述のスリップ材は、光硬化可能なモノマー及びバインダが上述したように積層体の焼成の過程で完全に熱分解しなくてはならないが、特に、６００℃以下、好ましくは５００℃以下で分解する材料を選択する。
【００４４】
また、スリップ材には、増感剤、光開始系材料等を必要に応じて添加しても構わない。例えば、光開始系材料としては、ベンゾフェノン類、アシロインエステル類化合物などが挙げられる。
【００４５】
スリップ材の塗布方法としては、例えば、ドクターブレード法（ナイフコート法）、ロールコート法、印刷法などが挙げられる。特に基板平滑層１６の表面が平坦化することが容易なドクターブレード法などが好適である。尚、塗布方法に応じて溶剤の添加量が調整され、所定粘度に調整される。
【００４６】
乾燥方法としては、バッチ式乾燥炉、インライン式乾燥炉を用いて行われ、乾燥条件は、１２０℃以下が望ましい。また、急激な乾燥は、表面にクラックを発生される可能性があるため、急加熱を避けることが重要となる。
【００４７】
露光処理としては、塗布膜中に含まれる光硬化可能なモノマーが光重合されるネガ型であるため、塗布膜全面に低圧、高圧、超高圧の水銀灯系の露光光を照射する。尚、露光条件は、１０〜２０ｍＷ／ｃｍ２  の露光光を約５〜３０秒程度照射して行う。これにより、塗布膜は、光硬化可能なモノマーの光重合反応を起し、光硬化されることになる。
【００４８】
〔セラミックスリップ材〕
セラミックスリップ材は、セラミック粉末、必要に応じてガラスフリット、光硬化可能なモノマー、バインダー、溶剤を均質混練して形成する。
【００４９】
セラミック粉末は、クリストバライト、石英、コランダム（αアルミナ）、ムライト、コージライトなどの絶縁セラミック材料、ＢａＴｉＯ３  、Ｐｂ４  Ｆｅ２  Ｎｂ２  Ｏ１２、ＴｉＯ２  などの誘電体セラミック材料、Ｎｉ−Ｚｎフェライト、Ｍｎ−Ｚｎフェライト（広義の意味でセラミックという）なとの磁性体セラミック材料などが挙げられ、その平均粒径１．０〜６．０μｍ、好ましくは１．５〜４．０μｍに粉砕したものを用いる。尚、セラミック材料は２種以上混合して用いられてもよい。特に、コランダムを用いた場合、コスト的に有利となる。
【００５０】
ガラスフリットは、焼成処理することによってコージェライト、ムライト、アノーサイト、セルジアン、スピネル、ガーナイト、ウイレマイト、ドロマイト、ペタライトやその置換誘導体の結晶やスピネル構造の結晶相を析出するものであればよく、例えば、Ｂ２  Ｏ３  、ＳｉＯ２  、Ａｌ２  Ｏ３  、ＺｎＯ、アルカリ土類酸化物を含むガラスフリットが挙げられる。この様なガラスフリットは、ガラス化範囲が広くまた屈伏点が６００〜８００℃付近にあるため、８５０〜１０５０℃程度の低温焼成に適し、内部導体パターン２となる導体膜２１との焼結挙動が近似しているためである。尚、このガラスフリットの平均粒径は、１．０〜６．０μｍ、好ましくは１．５〜３．５μｍである。
【００５１】
上述のセラミック材料とガラス材料との構成比率は、８５０〜１０５０℃の比較的低温で焼成する場合には、セラミック材料が１０〜６０ｗｔ％、好ましくは３０〜５０ｗｔ％であり、ガラス材料が９０〜４０ｗｔ％、好ましくは７０〜５０ｗｔ％である。
【００５２】
尚、セラミック材料として、誘電体セラミック材料や磁性体セラミック材料とともに用いる場合には、セラミック材料の固有の特性を低下させることがあるため、ガラスフリットは必要に応じて添加する。
【００５３】
光硬化可能なモノマーは、基板平滑層１６に用いた材料ものが使用できる。これは、露光条件を略同一とするためである。光硬化可能なモノマーは、露光処理後の現像処理によって露光部分以外の部分が容易に除去できるように所定量添加される。例えば、固形成分（セラミック材料及びガラス材料）  に対して５〜１５ｗｔ％以下である。
バインダーは、固形分との濡れ性も重視する必要があり、基板平滑層１６に用いた材料ものが使用できる。添加量としては固形分に対して２５ｗｔ％以下が好ましい。
【００５４】
溶剤として、有機系溶剤、水系溶剤を用いることができる。尚、水系溶剤の場合、光硬化可能なモノマー及びバインダーは、水溶性である必要があり、モノマー及びバインダには、親水性の官能基、例えばカルボキシル基が付加されている。その付加量は酸価で表せば２〜３００であり、好ましくは５〜１００である。
【００５５】
付加量が少ない場合は水への溶解性、固定成分の粉末の分散性が悪くなり、多い場合は熱分解性が悪くなるため、付加量は、水への溶解性、分散性、熱分解性を考慮して、上述の範囲で適宜付加される。
【００５６】
また、スリップ材には、増感剤、光開始系材料等を必要に応じて添加しても構わない。例えば、光開始系材料としては、ベンゾフェノン類、アシロインエステル類化合物などが挙げられる。
【００５７】
〔導電性ペースト〕
内部導体パターン２（接合パターン５ａ、接続パターン５ｂ、７ａ）及び表面配線パターン４、ビアホール導体３を形成するための導電性ペーストは、Ａｇ系（Ａｇ単体、Ａｇ−ＰｄなどのＡｇ合金）、Ｃｕ系（Ｃｕ単体、Ｃｕ合金）など導体材料粉末、例えば銀系粉末と、低融点ガラス成分と、バインダーと溶剤とを均質混練したものが用いられる。尚、各導体の焼成終了後の熱収縮率や基板との接合挙動とを考慮して、低融点ガラス成分以外に、Ｖ２  Ｏ５  や空中シリカなどの目的に応じて種々添加して、内部配線パターン２（接合パターン５ａ、接続パターン５ｂ、７ａ）を形成するためだけの導電性ペースト、表面配線パターン４を形成するためだけの導電性ペースト、ビアホール導体３を形成するためのだけの導電性ペーストを形成しても構わない。
【００５８】
〔樹脂ペースト〕
樹脂ペーストは、キャビティ部用貫通孔に充填する部材であり、例えばアクリル系樹脂材料からなる。好ましくは、熱分解性を考慮して、アルキルメタクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート等のポリエチレングリコールジアクリレートおよびそれらに対応するメタクリレートなどが挙げられる。
【００５９】
〔積層工程〕
次に、図３（ａ）に示す基板平滑層１６を形成した支持基板１５を用いて、セラミックスリップ材、導電性ペーストを用いて積層工程を行う。尚、支持基板１５は、最終的に複数の積層体が抽出できるよう複数の積層体の領域を同時に形成するが、ここでは、１つの積層体の領域について説明する。
【００６０】
まず、積層工程として、図２の（ａ）工程で、支持基板１５の基板平滑層１６上に、積層体１の一方主面側の表面配線パターン４となる導体膜４０を形成する。具体的には、上述の導電性ペーストを用いて、所定形状にスクリーン印刷することにより形成される（図３（ｂ）参照）。尚、以下、基板平滑層１６を形成した支持基板１５を単に支持基板１５という。
【００６１】
次に、図２の（ｂ）の工程として、絶縁層１ａとなるセラミック塗布膜１０ａを形成する。即ち第ｎ番（ｎ＝１）のセラミック塗布膜の塗布行う。
【００６２】
このセラミック塗布膜１０ａは、先の工程で形成した導体膜４０を覆うように、各領域を越えて支持基板１５の全面に形成する。具体的には、上述のセラミックスリップ材をドクターブレード法などで塗布し、乾燥処理（バッチ式乾燥炉、インライン式乾燥炉で１２０℃以下）を行う。この塗布膜１０ａを形成する際、例えばドクターブレード法のブレードの高低制御を行い、塗布膜１０ａの厚みを、絶縁層１ａの厚み例えば１００μｍ程度に対応するように制御を行う（図３（ｃ）参照）。
【００６３】
次に、図２の（ｃ）の工程として、セラミック塗布膜１０ａにビアホール導体貫通孔３０及びキャビティ部用貫通孔５０ａを形成する。
【００６４】
具体的には、塗布膜１０ａを選択的な露光処理・現像処理を行い、塗布膜１０ａの厚みを貫通させる。
【００６５】
露光処理は、図３（ｄ）に示すように、絶縁層１ａの厚みを貫通するビアホール導体３となる位置に貫通孔３０、キャビティ部５となる位置に貫通孔５０を形成するため、この部分のみに露光光が照射されないような所定パターンを有するフォトターゲットＦをセラミック塗布膜１０ａ上に近接又は載置して、上述の露光条件（低圧、高圧、超高圧の水銀灯系の１０〜２０ｍＷ／ｃｍ２  の露光光を約５〜３０秒程度照射する）で処理を行う。
【００６６】
これにより、露光処理によって光硬化モノマーが重合した部分は不溶化部Ｘとなり、重合しなかった部分は溶化部ｙとなる。
【００６７】
現像処理は、図３（ｅ）に示すように、選択的な露光処理を行った塗布膜１０ａに有機系のクロロセン、１，１，１−トリクロロエタン、アルカリ系溶剤などの現像溶剤を、例えばスプレー現像法やパドル現像法によって噴射したり、接触したりして、上述の溶化部ｙを現像除去する。その後、必要に応じて洗浄及び乾燥を行なう。
【００６８】
上述の選択的な露光処理・現像処理によって、ビアホール導体３となる貫通孔３０及びキャビティ部５となる貫通孔の形状、径などは、フォトターゲットの形状次第で、任意に設定できる。即ち、キャビティ部５の形状を考慮して、大電力が流れるビアホール導体を考慮してその形状を任意に設定することができる。また、ビアホール導体３及びキャビティ部５の位置ずれがなく、ビアホール導体３の導通信頼性やキャビティ部５の形状の精度が大きく向上する。
【００６９】
次に、図２の（ｄ）の工程として、図４（ａ）に示すように、セラミック塗布膜１０ａに形成したキャビティ部用貫通孔５０内に樹脂充填部材５１を充填して、実質的にセラミック塗布膜１０ａの表面を平坦化する。
【００７０】
具体的には、キャビティ部用貫通孔５０内に樹脂ペーストをデスペンサーや印刷方法などによって充填供給し、１５０〜１８０℃で熱硬化したり、紫外線硬化したりする。
【００７１】
次に、図２の（ｅ）の工程として、図４（ｂ）に示すように、ビアホール導体用貫通孔３０にビアホール導体３となる導体３１を充填する。具体的には、上述の導電性ペーストを用いてスクリーン印刷法などにより充填印刷を行い、必要に応じて乾燥処理を行う。
【００７２】
次に、図２の（ｆ）の工程として、図５（ａ）に示すように、塗布膜１０ａ上に、内部導体パターン２となる導体膜２０を形成する。具体的には、上述の導電性ペーストを用いて、所定形状にスクリーン印刷することにより形成される。
【００７３】
尚、導体膜２０の内、樹脂充填部材５１上に形成される導体膜は、最終的に接続パターン５ｂとなる。図５（ａ）では、その導体膜を５０ｂで示す。
【００７４】
尚、上述の図２の（ｃ）の工程である貫通孔５０内に充填部材５１の充填工程と、図２の（ｄ）の工程である貫通孔３０内に導体３１を充填印刷する工程とを入れ換えても構わない。また、図２の（ｄ）の工程である貫通孔３０内に導体３１で、内部導体パターン２となる導体膜２０（接続パターン５ｂとなる導体膜５０ｂを除く）を同一の印刷工程で形成することもできる。
【００７５】
次に、図２の（ｂ）の工程を繰り返し、即ち、第２層目（ｎ＝２）のセラミック塗布膜１０ｂを形成する。この状態を、図５（ｂ）に示す。そして、図２の（ｃ）の工程により、塗布膜１０ｂにビアホール導体３となる貫通孔３０及びキャビティ部５となる貫通孔５０を形成する。そして、図２の（ｄ）の工程により、キャビティ部５となる貫通孔５０に樹脂充填部材５１を充填供給し、図２の（ｅ）の工程であるビアホール導体３となる貫通孔３０内に導体３１を充填印刷し、さらに、図２の（ｆ）の工程である内部配線パターン２となる導体膜２０及び接合パターン５ａとなる導体膜５０ａを印刷形成する。この工程までで、絶縁層１ｂとなる塗布膜１０ｂが形成されることになるが、特に、塗布膜１０ａの樹脂充填部材５１と塗布膜１０ｂの樹脂充填部材５１によって、キャビティ部５の形状が決定されることになる。また、キャビティ部５の側面から露出する接続パターン５ｂ、接合パターン５ａとなる各導体膜が形成されることになる。
【００７６】
続いて、図２の（ｂ）の工程を繰り返し、即ち、第３層目（ｎ＝２）のセラミック塗布膜１０ｃを形成する。尚、この絶縁層１ｃには、キャビティ部は存在しないため、図２の（ｃ）の工程のキャビティ部用貫通孔の形成は省略する。同時に、図２の（ｄ）の工程のキャビティ部用貫通孔内に樹脂充填部材を形成する工程も省略できる。従って、塗布膜１０ｂに対して、図２の（ｃ）の工程のビアホール導体３となる貫通孔３０のみを形成し、続いて、図２の（ｅ）の工程の貫通孔３０内に導体を充填印刷し、続いて、図２の（ｆ）の工程の内部導体パターン２となる導体膜２０の形成を行う。このキャビティ部の塗布膜、例えば１０ｃでは、ビアホール導体３となる導体と内部導体パターン２となる導体膜２０の形成を一括的に行うことができる。
【００７７】
さらに、第４回目（ｎ＝４）の図２の（ｂ）の工程を繰り返し、セラミック塗布膜１０ｄの形成、図２の（ｃ）の工程のキャビティ部用貫通孔３０の形成、図２の（ｅ）の工程の貫通孔３０内に導体３１を充填印刷、図２の（ｆ）の工程の絶縁層１ｄと１ｅとの間の内部導体パターン２となる導体膜２０及び接続パターン７ａとなる導体膜７０ａの形成を行う。
【００７８】
最後に、第５回目（ｎ＝５）の図２の（ｂ）の工程を繰り返し、絶縁層１ｅとなるセラミック塗布膜１０ｅを形成する。尚、絶縁層１ｅには、キャビティ部７が存在するため、図２の（ｃ）の工程で、ビアホール導体３となる貫通孔３０及びキャビティ部７となる貫通孔７０を形成する。次に、図２の（ｅ）の工程のビアホール導体３となる貫通孔３０に導体３１を充填印刷する。
【００７９】
この状態を図６（ａ）である。この塗布膜１０ｅは、最外層の絶縁層１ｅとなり、これ以上の塗布膜がないため、図２の（ｃ）の工程であるキャビティ部７となる貫通孔７０に樹脂充填部材の供給を省略している。尚、仮に、絶縁層１ｅ上にキャビティ部を含む絶縁層を形成する場合には、図２の（ｃ）の工程を行う。
【００８０】
次に、図２の（ｇ）の工程として、図６（ｂ）に示すように、塗布膜１０ａ〜１０ｅ  からなる積層体の表面、表面導体パターン４となる導体膜４０を、上述の導電性ペーストの印刷、乾燥により形成する。
【００８１】
これにより、積層体の積層工程は完了する。
【００８２】
尚、上述の内部導体パターン２、接続パターン５ｂ、７ａ、接合パターン５ａとなる導体膜、及び表面導体パターン４となる導体膜は、導電性ペーストを用いた選択的なスクリーン印刷により、その形状を決定しているが、例えば、導電性ペーストに光硬化モノマーを添加しておき、導体膜を形成した塗布膜の全面に、導電性ペーストの印刷により、一次導体膜を形成しておき、さらに、選択的な露光・現像処理により、所定形状の導体膜を形成しても構わない。
【００８３】
また、キャビティ部５となる貫通孔に、樹脂充填部材５１を配置すべき、樹脂ペーストの供給・硬化を行うが、キャビティ部の深さなどやキャビティ部の側面、底面に現れる絶縁層どうおしの接合を安定化するために、樹脂ペースト中にも、光硬化モノマーを添加しておき、ドクターブレード法で貫通孔を完全に充填し、不要な樹脂部分のみを露光・現像で除去してもよい。
【００８４】
尚、積層工程を終了した後に、各積層体の形状に応じて、各領域を区画する分割溝をプレス成型などによって形成することが望ましい。
【００８５】
〔剥離工程〕
次に、図２の（ｈ）の工程として、図７に示すように、積層体と支持基板１５とを分離する。尚、基板平滑層１６は上述のように熱分解性の良好な材料を用いるために、積層体に残存していても構わない。具体的には、支持基板１５を湾曲させてり、剥離界面にカッター刃を平面状に摺動する。尚、基板平滑層１６自身に発泡性反応を起こす樹脂材を混合させておき、加熱処理して剥離を容易にしても構わない。また、支持基板１５と基板平滑層１６の界面部分に有機溶剤によって溶解するシートを介在させておき、有機溶剤に浸漬しても構わない。有機溶剤によって溶解するシートを用いる場合には、セラミックスリップ材、導電性ペーストにバインダー、光硬化可能なモノマーに水系を用い、溶剤に純水などを用いることが重要となる。
【００８６】
〔焼成工程〕
次に、図２の（ｉ）の工程として、図６（ｂ）に示すように、支持基板１５から剥離した基板平滑層１６、表面配線パターン４となる導体膜４０を含む積層体を焼成処理する。焼成処理は、脱バインダ過程と焼結過程からなる。
【００８７】
脱バインダ処理は、セラミック塗布膜１０ａ〜１０ｅ、内部導体パターン２となる導体膜２０、接合パターン５ａとなる導体膜５０ａ、接続パターン５ｂ、７ａとなる導体膜５０ｂ、７０ａ、ビアホール導体３となる導体３１、表面配線パターン４となる導体膜４０に含まれる有機成分及び基板平滑層１６及びキャビティ部５となる貫通孔５０内の樹脂充填部材５１を焼失するためのものであり、例えば６００℃以下の温度領域で行われる。
【００８８】
また、焼結処理は、セラミック塗布膜１０ａ〜１０ｅのガラス成分を結晶化させて、セラミック粉末の粒界に均一に分散させ、積層体１に一定強度を与え、同時に、各導体３１、導体膜２０  、４１、５０ａ、５０ｂ、７０ａの銀系粉末が粒成長させて、低抵抗化させるものである。これにより、絶縁層１ａ〜１ｅと各導体パターンは一体化する。尚、焼結処理のピーク温度８５０〜１０５０℃に達する温度領域で行われる。
【００８９】
焼成雰囲気は、導電性ペーストの材料などによって異なり、上述のようにＡｇ系導体の場合は、大気（酸化性）雰囲気又は中性雰囲気で行われ、Ｃｕ系導体の場合は、還元性雰囲気又は中性雰囲気で行われる。
【００９０】
これにより、塗布膜１０ａ〜１０ｅは絶縁層１ａ〜１ｅとなり、導体膜２１は内部導体パターン２に、導体３１はビアホール導体３に、導体膜４１は表面配線パターン４となり、焼成された大型積層体となる。
【００９１】
〔表面処理〕
次に、図２の（ｉ）の工程として、積層体の表面処理を行う。例えば、積層体の表面に厚膜抵抗膜９や保護膜などを焼きつけを行い、表面導体パターンに半田接合する各種電子部品を搭載する。
【００９２】
次に、図２の（ｋ）の工程して、キャビティ部５、７内に電子部品６、８を当搭載・接続を行う。
【００９３】
例えば、キャビティ部７内の電子部品８を、例えば半田バンプにより接続する場合は、上述の表面配線パターンに電子部品の接合と同時に接続することができる。
【００９４】
また、キャビティ部５の底面の接合パターン５ａには、ダイアタッチ材を介して、ＩＣチップなどの電子部品６を接合し、ボンディングワイヤＷを用いて、電子部品６の入出力電極と接続パターン５ｂとを接続を行う。尚、図で省略しているが、キャビティ部５、７内部に、電子部品６、８を被覆するようにエポキシ樹脂などを充填し、硬化させて、電子部品６、８の保護部材とを形成する。
【００９５】
その後、必要に応じて、大型積層体を所定形状の積層体に分割する。これによって、図１に示す構造の積層セラミック回路基板が完成する。
【００９６】
本発明の製造方法では、絶縁層１ａ〜１ｅは、光硬化可能なセラミックスリップ材を用いて、一層一層積層する製造方法を基本にしており、積層圧着工程が不要となる。従って、積層圧着時に、キャビティ部となる貫通孔の形状を維持させるための治具などを用いる必要がない。また、このキャビティ部となる貫通孔は、セラミックスリップ材の塗布膜の選択的な露光・現像処理によって形成される。そして、キャビティ部の貫通孔は、焼成工程で焼失される樹脂充填部材５１が配置される。従って、キャビティ部の貫通孔を形成したとしても、その塗布膜の表面は、実質的に平性が維持できる。そのため、次の塗布膜を安定して形成することができる。
【００９７】
また、当該塗布膜の塗布工程においては、前の塗布膜に形成されたキャビティ部の貫通孔とは全く無関係である。このため、積層体の両主面で、キャビティ部５、７が平面的に重なっていても、何ら支障なく形成することができるため、積層体１の設計、特に、キャビティ部の配置位置を任意位置に設定できることとなる。
【００９８】
尚、上述の製造方法において、分割溝を支持基板１５から積層体１を剥離する前に形成したが、要は焼成前に形成することが重要であり、支持基板１５を剥離した後に、積層体の両主面側に形成してもかまわない。また、分割溝にそって行う分割処理について、上述の製造工程は、表面処理工程の最後におこなっているが、電子部品を搭載する前に分割処理しても構わない。また、表面配線パターン４を積層体の焼成前に形成し、積層体と一体的に焼成しているが、焼成後に、別体に導電性ペーストの印刷焼き付けにより形成しても構わない。また、キャビティ部７が２つの塗布膜に渡って形成される場合には、下層側の塗布膜に形成したキャビティ部７となる貫通孔に樹脂の充填部材を充填する必要がある。
【００９９】
また、光硬化モノマーは、セラミックスリップ材のみならず、各種導電性ペースト及び樹脂ペーストにも含有させ、内部導体パターン２、接合パターン５ａ、接続パターン５ｂ、７ａ、表面配線パターン４、ビアホール導体３を形成するにあたり、塗布膜の全面に導体膜を形成し、その後、選択的な露光・現像を行い、また、キャビティ部５、７となる貫通孔にドクターブレード法により充填して、選択的な露光・現像でキャビティ部５、７の形状に応じた露光・現像を行っても構わない。
【０１００】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、積層体が、光硬化可能なモノマーを有するセラミックスリップ材と、セラミックスリップ材の塗布、乾燥によりセラミック塗布膜を形成し、そのセラミック塗布膜の選択的な露光処理・現像処理によってビアホール導体となる貫通孔及びキャビティ部どなる貫通孔を形成し、ビアホール導体となる貫通孔には導体ペースト（導体）を、キャビティ部どなる貫通孔には樹脂ペースト（樹脂充填部材）を配置している。
【０１０１】
従って、塗布膜の表面を常に平坦化させた状態とするため、内部導体パターンを安定して形成でき、次の塗布膜を形成しても、特に、キャビティ部となる貫通孔の存在による影響が全くない。
【０１０２】
そして、キャビティ部となる貫通孔に充填された樹脂充填部材は、積層体の焼結処理に焼失させることになる。
【０１０３】
これによって、積層体の両主面の任意箇所に、選択的な露光、現像による形状の精度が高いキャビティ部を形成することができる。特に、両主面におけるキャビティ部が互いに対向するような配置であっても、キャビティ部を自由に配置することができるため、積層セラミック回路基板の設計が非常に容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る積層セラミック基板の断面図である。
【図２】本発明の積層セラミック基板の製造を説明するための工程図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は本発明の積層セラミック基板の製造の主要工程における概略図である。
【図４】（ａ）〜（ｂ）は本発明の積層セラミック基板の製造の主要工程における概略図である。
【図５】（ａ）〜（ｂ）は本発明の積層セラミック基板の製造の主要工程における概略図である。
【図６】（ａ）〜（ｂ）は本発明の積層セラミック基板の製造の主要工程における概略図である。
【図７】本発明の積層セラミック基板の製造の主要工程における概略図である。
【図８】本発明の積層セラミック基板の製造の主要工程における概略図である。
【図９】従来の積層セラミック基板の断面図である。
【図１０】従来の積層セラミック基板の製造の主要工程における概略図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・積層体
１ａ〜１ｅ・・・絶縁層
１０ａ〜１０ｅ・・・絶縁膜
２・・・・・・・内部導体パターン
３・・・・・・・ビアホール導体
３０・・・・・・貫通凹部
３１・・・・・・ビアホール導体となる導体
４・・・・・表面配線パターン
５、７・・・・キャビティ部
６、８・・・・電子部品
【図１】
0003580688.tif 000002
【図２】
0003580688.tif 000003
【図３】
0003580688.tif 000004
【図４】
0003580688.tif 000005
【図５】
0003580688.tif 000006
【図６】
0003580688.tif 000007
【図７】
0003580688.tif 000008
【図８】
0003580688.tif 000009
【図９】
0003580688.tif 000010
【図１０】
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