(57)【要約】【課題】面内パターンや貫通パターンなどを備えたセラミック多層基板を効率よく製造することが可能なセラミック多層基板の製造方法およびその製造工程において用いられる押し型を提供する。【解決手段】セラミック粉末とバインダとを含む粘土状セラミック混合体２に、面内パターン用溝６を形成するための第１凸部１１と、貫通パターン用孔６を形成するための第２凸部１２とを有する押し型４を、粘土状セラミック混合体２中のバインダが塑性変形し、かつ、粘土状セラミック混合体２中のセラミック粉末の充填密度が略均一となるような温度・圧力条件下に、粘土状セラミック混合体２に押し当てることにより、粘土状セラミック混合体２に面内パターン用溝５および貫通パターン用孔６を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック粉末とバインダとを含む粘土状セラミック混合体を作製する工程と、
面内パターン用溝を形成するための第１凸部と、貫通パターン用孔を形成するための第２凸部とを有する押し型を、前記粘土状セラミック混合体中のバインダが塑性変形し、かつ、粘土状セラミック混合体中のセラミック粉末の充填密度が略均一となるような温度・圧力条件下に、前記粘土状セラミック混合体に押し当てることにより、前記粘土状セラミック混合体に面内パターン用溝および貫通パターン用孔を形成する工程と、
前記面内パターン用溝および前記貫通パターン用孔に、パターン形成材料を充填することにより、前記粘土状セラミック混合体に面内パターンおよび貫通パターンを形成する工程と、
前記面内パターンおよび前記貫通パターンが形成された前記粘土状セラミック混合体を他の未焼成セラミック層とともに積層することにより、前記粘土状セラミック混合体を未焼成セラミック層として含む未焼成セラミック積層体を作製する工程と、
前記未焼成セラミック積層体を焼成する工程と
を具備することを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。
【請求項２】
前記押し型として、高さの異なる複数の第１凸部を有する押し型を用い、前記粘土状セラミック混合体に、深さの異なる複数の面内パターン用溝を形成することを特徴とする請求項１記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項３】
前記押し型として、径の異なる複数の第２凸部を有する押し型を用い、前記粘土状セラミック混合体に、径の異なる複数の貫通パターン用孔を形成することを特徴とする請求項１または２記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項４】
前記押し型として、前記第１凸部と前記第２凸部とが連接している押し型を用い、前記粘土状セラミック混合体に、面内パターン用溝と貫通パターン用孔とが連接した連接構造部を形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項５】
前記粘土状セラミック混合体を、離型材を塗布し、または、離型シートを敷設した支持枠内に配し、該支持枠内に配された粘土状セラミック混合体に前記押し型を押し当てることにより、前記粘土状セラミック混合体に面内パターン用溝および貫通パターン用孔を形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項６】
前記押し型に、離型材が塗布、または、離型シートが付与されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項７】
前記押し型の前記第１凸部および／または前記第２凸部が、その先端に向かって連続的に細くなるテーパ形状を有していることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項８】
前記未焼成セラミック積層体の上下両主面に接するように、前記未焼成セラミック層の焼結温度では実質的に焼結しない難焼結性セラミック層を配し、前記難焼結性セラミック層を前記未焼成セラミック積層体に押圧した状態、または押圧していない状態で、前記未焼成セラミック層が焼結する温度条件下に焼成することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項９】
前記面内パターン用溝および前記貫通パターン用孔に充填される前記パターン形成材料が導電材であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載のセラミック多層基板の製造方法において用いられる押し型であって、前記面内パターン用溝を形成するための第１凸部と、前記貫通パターン用孔を形成するための第２凸部とを備えていることを特徴とする押し型。
【請求項１１】
高さの異なる複数の第１凸部を備えていることを特徴とする請求項１０記載の押し型。
【請求項１２】
径の異なる複数の第２凸部を備えていることを特徴とする請求項１０または１１記載の押し型。
【請求項１３】
前記第１凸部および／または前記第２凸部が、その先端に向かって連続的に細くなるテーパ形状を有していることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれかに記載の押し型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、セラミック多層基板の製造方法に関し、詳しくは、面内導体などの面内パターンや、ビア導体などの貫通パターンを備えたセラミック多層基板を効率よく製造することが可能なセラミック多層基板の製造方法およびそれに用いられる押し型に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高集積化、小型化にともなって、高密度実装が可能なセラミック多層基板が広く用いられるに至っている。
【０００３】
ところで、このセラミック多層基板の製造方法としては、
(１)セラミック原料粉と有機樹脂よりなるセラミックグリーンシート上に、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕなどの導電成分を含む導電ペーストを、所定の回路が形成されるようにスクリーン印刷法などにより印刷するとともに、必要に応じて各層間を電気的に結合させるビア導体を形成した後、このセラミックグリーンシートを積層一体化し、焼成することによりセラミック多層基板を製造する方法（特許文献１）や、
(２)セラミックグリーンシートにビアホールや導体配線用凹部などをレーザー加工法により形成し、ビアホールや導体配線用凹部に導体を充填した後、セラミックグリーンシートを積層一体化し、焼成することによりセラミック多層基板を製造する方法（特許文献２）
などが知られている。
【０００４】
しかし、上記(１)の方法には、一定厚みのセラミックグリーンシート上に導電ペーストを印刷して導体パターンを形成するため、積層時に、内部に導体が配設された部分の厚みが他の部分の厚みより厚くなり、焼成後に得られるセラミック多層基板の平坦性が損なわれ、所望の特性を有するセラミック多層基板が得られなくなるという問題点がある。
【０００５】
また、上記(２)の、レーザー加工法にてビアホールや導体配線用凹部などを形成する方法の場合、特に凹部の深さをコントロールするのが難しく、場合によっては所望の特性を得ることができなくなるという問題点があり、また、レーザー加工法により微細配線用凹部を形成しようとすると、加工時間が配線の長さや配線数に比例するため、コストの増大を招くという問題点がある。
【０００６】
また、インダクタンス部品の製造方法として、凸金型（押し型）によりセラミックグリーンシートを押圧して、コイルパターン形状と所望厚みの凹部（導体配線用凹部）を形成し、この凹部に導体を配設してコイル導体を形成する方法が提案されている（特許文献３）。
この方法は、セラミック層に凹部を形成することができるため、導体厚みを大きくすることが可能で、かつ、導体の厚みによる段差を吸収することができるとという特徴を有している。
【０００７】
しかしながら、この方法の場合、通常のセラミックグリーンシートを凸金型（押し型）により押圧して、凹部を形成するようにしているので、凸金型の凸部で押圧された部分と押圧されていない部分とでセラミック原料粉の密度が異なり、焼成時における収縮率にばらつきが発生することになる。その結果、セラミック層に応力が加わって変形（移動・流動）を起こし、セラミック層の厚みにばらつきが発生して、特性のばらつきや、デラミネーションの発生を引き起こすという問題点がある。
【特許文献１】特開昭６２−２６５７９６号公報
【特許文献２】特開平７−１０６１７５号公報
【特許文献３】特開平８−２６４３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本願発明は、上記課題を解決するものであり、面内パターンや貫通パターンなどを備えたセラミック多層基板を効率よく製造することが可能なセラミック多層基板の製造方法およびその製造工程において用いられる押し型を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本願発明（請求項１）のセラミック多層基板の製造方法は、
セラミック粉末とバインダとを含む粘土状セラミック混合体を作製する工程と、
面内パターン用溝を形成するための第１凸部と、貫通パターン用孔を形成するための第２凸部とを有する押し型を、前記粘土状セラミック混合体中のバインダが塑性変形し、かつ、粘土状セラミック混合体中のセラミック粉末の充填密度が略均一となるような温度・圧力条件下に、前記粘土状セラミック混合体に押し当てることにより、前記粘土状セラミック混合体に面内パターン用溝および貫通パターン用孔を形成する工程と、
前記面内パターン用溝および前記貫通パターン用孔に、パターン形成材料を充填することにより、前記粘土状セラミック混合体に面内パターンおよび貫通パターンを形成する工程と、
前記面内パターンおよび前記貫通パターンが形成された前記粘土状セラミック混合体を他の未焼成セラミック層とともに積層することにより、前記粘土状セラミック混合体を未焼成セラミック層として含む未焼成セラミック積層体を作製する工程と、
前記未焼成セラミック積層体を焼成する工程と
を具備することを特徴としている。
なお、本願発明において、粘土状セラミック混合体とは、セラミック粉末とバインダとを含む混合体であって、弾性変形ひずみ量が１％以下であり、かつ、塑性変形ひずみ量が１０％以上のものをいう。
また、「弾性変形ひずみ量」とは、被測定物の引張り応力とひずみの関係から、図６に示すような応力−ひずみ曲線を作成した場合において、弾性変形領域内における最大ひずみ量をいい、「塑性変形ひずみ量」とは、弾性変形領域を超えた、塑性変形領域において破断に至る最大ひずみ量をいう。
【００１０】
また、請求項２のセラミック多層基板の製造方法は、請求項１のセラミック多層基板の製造方法の構成において、前記押し型として、高さの異なる複数の第１凸部を有する押し型を用い、前記粘土状セラミック混合体に、深さの異なる複数の面内パターン用溝を形成することを特徴としている。
【００１１】
また、請求項３のセラミック多層基板の製造方法は、請求項１または２記載のセラミック多層基板の製造方法の構成において、前記押し型として、径の異なる複数の第２凸部を有する押し型を用い、前記粘土状セラミック混合体に、径の異なる複数の貫通パターン用孔を形成することを特徴としている。
【００１２】
また、請求項４のセラミック多層基板の製造方法は、請求項１〜３のいずれかに記載のセラミック多層基板の製造方法の構成において、前記押し型として、前記第１凸部と前記第２凸部とが連接している押し型を用い、前記粘土状セラミック混合体に、面内パターン用溝と貫通パターン用孔とが連接した連接構造部を形成することを特徴としている。
【００１３】
また、請求項５のセラミック多層基板の製造方法は、請求項１〜４のいずれかに記載のセラミック多層基板の製造方法の構成において、前記粘土状セラミック混合体を、離型材を塗布し、または、離型シートを敷設した支持枠内に配し、該支持枠内に配された粘土状セラミック混合体に前記押し型を押し当てることにより、前記粘土状セラミック混合体に面内パターン用溝および貫通パターン用孔を形成することを特徴としている。
【００１４】
また、請求項６のセラミック多層基板の製造方法は、請求項１〜５のいずれかに記載のセラミック多層基板の製造方法の構成において、前記押し型に、離型材が塗布、または、離型シートが付与されていることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項７のセラミック多層基板の製造方法は、請求項１〜６のいずれかに記載のセラミック多層基板の製造方法の構成において、前記押し型の前記第１凸部および／または前記第２凸部が、その先端に向かって連続的に細くなるテーパ形状を有していることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項８のセラミック多層基板の製造方法は、請求項１〜７のいずれかに記載のセラミック多層基板の製造方法の構成において、前記未焼成セラミック積層体の上下両主面に接するように、前記未焼成セラミック層の焼結温度では実質的に焼結しない難焼結性セラミック層を配し、前記難焼結性セラミック層を前記未焼成セラミック積層体に押圧した状態、または押圧していない状態で、前記未焼成セラミック層が焼結する温度条件下に焼成することを特徴としている。
【００１７】
また、請求項９のセラミック多層基板の製造方法は、請求項１〜８のいずれかに記載のセラミック多層基板の製造方法の構成において、前記面内パターン用溝および前記貫通パターン用孔に充填される前記パターン形成材料が導電材であることを特徴としている。
【００１８】
また、本願発明（請求項１０）の押し型は、請求項１〜９のいずれかに記載のセラミック多層基板の製造方法において用いられる押し型であって、前記面内パターン用溝を形成するための第１凸部と、前記貫通パターン用孔を形成するための第２凸部とを備えていることを特徴としている。
【００１９】
また、請求項１１の押し型は、請求項１０記載の押し型の構成において、高さの異なる複数の第１凸部を備えていることを特徴としている。
【００２０】
また、請求項１２の押し型は、請求項１０または１１記載の押し型の構成において、径の異なる複数の第２凸部を備えていることを特徴としている。
【００２１】
また、請求項１３の押し型は、請求項１０〜１２のいずれかに記載の押し型の構成において、前記第１凸部および／または前記第２凸部が、その先端に向かって連続的に細くなるテーパ形状を有していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２２】
本願発明（請求項１）のセラミック多層基板の製造方法は、セラミック粉末とバインダとを含む粘土状セラミック混合体に、面内パターン用溝を形成するための第１凸部と、貫通パターン用孔を形成するための第２凸部とを有する押し型を、粘土状セラミック混合体中のバインダが塑性変形し、かつ、粘土状セラミック混合体中のセラミック粉末の充填密度が略均一となるような温度・圧力条件下に、粘土状セラミック混合体に押し当てることにより、粘土状セラミック混合体に面内パターン用溝および貫通パターン用孔を形成するようにしているので、セラミック粉末の充填密度がほぼ均一で、その後の焼成工程などにおいて変形の原因となるような応力を残留させることなく、しかも、体積排除効果による面内パターン用溝や貫通パターン用孔の変形を引き起こさずに、面内パターン用溝および貫通パターン用孔が形成された粘土状セラミック混合体（グリーン成形体）を得ることが可能になる。そして、このグリーン成形体の面内パターン用溝および貫通パターン用孔へのパターン形成材料の充填、例えば他の未焼成セラミック層との積層、焼成を行うことにより、効率よくセラミック多層基板を製造することが可能になる。
【００２３】
すなわち、本願発明（請求項１の発明）においては、上述のように、粘土状セラミック混合体中のバインダが塑性変形し、セラミック粉末の充填密度が略均一となるような温度・圧力条件下に、押し型を押し当てて、面内パターン用溝および貫通パターン用孔を形成するようにしているので、セラミック粉末の充填密度がほぼ均一で、応力が残留していない粘土状セラミック混合体（グリーン成形体）を形成することが可能になる。そして、応力が残留していない粘土状セラミック混合体（グリーン成形体）は、焼成工程で変形や流動が生じず、表面平滑性が良好で、焼成後にも形状精度が保たれることから、パターン形成材料が所望の形状を有し、パターン形成材料間のセラミック層の厚みが一定な、高特性のセラミック多層基板を得ることが可能になる。
【００２４】
また、本願発明（請求項１の発明）のセラミック多層基板の製造方法は、面内パターン用溝および貫通パターン用孔の数にかかわらず、押し型を押し当てるだけで、一度に必要な数の面内パターン用溝および貫通パターン用孔を形成することが可能であるため、効率よく、経済的にセラミック多層基板を製造することが可能になる。
なお、本願発明において、面内パターン用溝および貫通パターン用孔に充填されるパターン形成材料としては、主として、銀や銅などを主成分とする導体（導電ペースト）が用いられることになるが、場合によっては、抵抗材料（抵抗体ペースト）、高誘電率材料など、粘土状セラミック混合体を構成する材料とは異なる性質を有する機能性材料を充填することも可能である。
【００２５】
また、請求項２のセラミック多層基板の製造方法のように、押し型として、高さの異なる複数の第１凸部を有する押し型を用い、粘土状セラミック混合体に、深さの異なる複数の面内パターン用溝を形成することにより、所望の厚みを有する複数の面内パターンを備えたセラミック多層基板を効率よく製造することが可能になる。
【００２６】
また、請求項３のセラミック多層基板の製造方法のように、押し型として、径の異なる複数の第２凸部を有する押し型を用い、粘土状セラミック混合体に、径の異なる複数の貫通パターン用孔を形成することにより、それぞれが所望の径を有する複数の貫通パターンを備えたセラミック多層基板を効率よく製造することが可能になる。
【００２７】
また、請求項４のセラミック多層基板の製造方法のように、押し型として、第１凸部と第２凸部とが連接している押し型を用い、粘土状セラミック混合体に、面内パターン用溝と貫通パターン用孔とが連接した連接構造部を形成するようにした場合、面内パターンと貫通パターンの配設態様の自由度を向上させることが可能になるとともに、面内パターンと貫通パターンが連接した複雑な構造部を容易に形成することが可能になり、本願発明をさらに実効あらしめることが可能になる。
【００２８】
また、請求項５のセラミック多層基板の製造方法のように、離型材を塗布し、または、離型シートを敷設した支持枠内に粘土状セラミック混合体を配し、押し型を押し当てて、粘土状セラミック混合体に面内パターン用溝および貫通パターン用孔を形成するようにした場合、面内パターン用溝および貫通パターン用孔が形成された粘土状セラミック混合体（グリーン成形体）が支持枠に付着することを防止して、支持枠から容易かつ確実に取り出すことが可能になり、セラミック多層基板の製造方法の作業性を向上させることが可能になる。なお、離型材または離型シートとして、粘土状セラミック混合体への加工を円滑にするための緩衝剤の役割を果たすようなものを選択して用いることにより、さらに加工精度や加工の作業性を向上させることができる。
【００２９】
また、請求項６のセラミック多層基板の製造方法のように、押し型として、離型材を塗布し、または、離型シートを付与した押し型を用いることにより、粘土状セラミック混合体と押し型との離型性を向上させて、加工精度を向上させることが可能になるとともに、セラミック多層基板の製造方法の作業性を向上させることが可能になる。離型材または離型シートとして、粘土状セラミック混合体への衝撃を緩和するための緩衝剤の役割を果たすようなものを選択して用いることにより、粘土状セラミック混合体に押し型を押し当てる際における、粘土状セラミック混合体への衝撃を緩和することが可能になる。
【００３０】
また、請求項７のセラミック多層基板の製造方法のように、押し型の第１凸部および／または第２凸部の形状を、先端に向かって連続的に細くなるテーパ形状とすることにより、第１および第２凸部に対応したテーパ形状の面内パターン用溝および貫通パターン用孔を形成することが可能になり、面内パターン用溝および貫通パターン用孔の形状の自由度を向上させることが可能になる。また、押し型の第１凸部および／または第２凸部の形状をテーパ形状とすることにより、加工時の粘土状セラミック混合体のセラミック粉末の充填密度の均一性、焼成工程などにおいて変形の原因となるような応力の残留をより確実に減少させることが可能になる。ただし、形成すべき面内パターン用溝および貫通パターン用孔によっては、押し型の第１凸部および／または第２凸部の形状をテーパ形状としない方が望ましい場合もありうる。
【００３１】
また、請求項８のセラミック多層基板の製造方法のように、未焼成セラミック積層体の上下両主面に接するように、未焼成セラミック層の焼結温度では実質的に焼結しない難焼結性セラミック層を配し、難焼結性セラミック層を未焼成セラミック積層体に押圧した状態、または押圧していない状態で、未焼成セラミック層が焼結する温度条件下に焼成するようにした場合、焼成工程での反りや平面方向への収縮などを防止して、所望の特性を備えたセラミック多層基板をより確実に製造することが可能になる。
【００３２】
また、請求項９のセラミック多層基板の製造方法のように、面内パターン用溝および貫通パターン用孔に充填されるパターン形成材料が導電材である場合、面内導体（配線や電極）を効率よく形成することが可能になるとともに、層間接続用のビアホール（貫通導体）を効率よく形成することが可能になり、信頼性の高いセラミック多層基板を確実に製造することが可能になる。
【００３３】
また、本願発明（請求項１０）の押し型は、請求項１〜９のいずれかに記載のセラミック多層基板の製造方法において用いられる押し型であって、面内パターン用溝を形成するための第１凸部と、貫通パターン用孔を形成するための第２凸部とを備えているので、請求項１〜９のセラミック多層基板の製造方法において、所望の形状を有する面内パターン用溝および貫通パターン用孔を確実に形成することが可能になる。
【００３４】
また、請求項１１の押し型のように、高さの異なる複数の第１凸部を備えた構成とした場合、粘土状セラミック混合体に、深さの異なる複数の面内パターン用溝を形成することが可能になり、それぞれが所望の厚みを有する複数の面内パターンを備えたセラミック多層基板を効率よく製造することが可能になる。
【００３５】
また、請求項１２の押し型のように、径の異なる複数の第２凸部を備えた構成とした場合、粘土状セラミック混合体に、径の異なる複数の貫通パターン用孔を形成することが可能になり、それぞれが所望の径を有する複数の貫通パターンを備えたセラミック多層基板を効率よく製造することが可能になる。
【００３６】
また、請求項１３の押し型のように、第１凸部および／または第２凸部が、その先端に向かって連続的に細くなるテーパ形状を有する構成とした場合、第１および第２凸部に対応したテーパ形状の面内パターン用溝および貫通パターン用孔を形成することが可能になり、面内パターン用溝および貫通パターン用孔の形状の自由度を向上させることが可能になる。また、押し型の第１凸部および／または第２凸部の形状をテーパ形状とすることにより、加工時の粘土状セラミック混合体のセラミック粉末の充填密度の均一性、焼成工程などにおいて変形の原因となるような応力の残留をより確実に減少させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下に本願発明の実施の形態を示して、本願発明の特徴とするところを説明する。
【００３８】
図１(ａ)〜(ｄ)は本願発明のセラミック多層基板の製造方法の各工程を示す図、図２は図１(ａ)〜(ｄ)の工程を経て作製された未焼成セラミック積層体を示す図、図３は未焼成セラミック積層体の焼成方法を示す図、図４は本願発明の実施例にかかるセラミック多層基板の製造方法により製造されたセラミック多層基板を示す図である。
【００３９】
(１)まず、セラミック粉末とバインダとを含んだ粘土状セラミック混合体を作製する。
セラミック粉末としては、通常、低温焼結性セラミック（ＬＴＣＣ：Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃ）からなる絶縁体セラミック粉末を用いる。この低温焼結性セラミックは、１０００℃以下の焼成温度で焼結させることが可能で、比抵抗の小さな銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）などと同時焼成することが可能なセラミックである。
【００４０】
低温焼結性セラミック（ＬＴＣＣ）としては、具体的には、
(ａ)アルミナやフォルステライトなどのセラミック粉末にホウ珪酸系ガラスを混合してなるガラス複合系ＬＴＣＣ、
(ｂ)ＺｎＯ−ＭｇＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系の結晶化ガラスを用いた結晶化ガラス系ＬＴＣＣ、
(ｃ)ＢａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系セラミック粉末やＡｌ2Ｏ3−ＣａＯ−ＳｉＯ2−ＭｇＯ−Ｂ2Ｏ3系セラミック粉末などを用いた非ガラス系ＬＴＣＣ
などが例示される。
また、このセラミック粉末としては、通常、粒径が０．５〜５μm程度のものを用いることが好ましい。
ただし、場合によっては、セラミック粉末として、チタン酸バリウムを主とする誘電体セラミック粉末、フェライトを主とする磁性体セラミック粉末などを使用することも可能である。
【００４１】
また、バインダとしては、アクリル系樹脂、ブチラール系樹脂などを使用することが可能である。このバインダーは、通常、セラミック粉末１００重量部に対して３〜２０重量部の割合で配合される。
さらに、粘土状セラミック混合体には、塑性を向上させるため、ジブチルフタレートなどの可塑剤を０．０１〜５重量部程度含有させることが好ましい。
【００４２】
なお、この粘土状セラミック混合体は、後述の他の未焼成セラミック層と積層されて未焼成セラミック積層体を構成することになるものであり、未焼成セラミック層の一つとして使用されるものであることから、その厚みは５０μm〜１mm、さらには５０〜５００μmの範囲とすることが好ましい。
【００４３】
(２)次に、図１(ａ)に示すように、支持枠１に、粘土状セラミック混合体２を敷設する。
支持枠１の表面には、粘土状セラミック混合体２の離型性を向上させることを目的として、離型材３が塗布されている。なお、離型材３を塗布する代わりに、離型シートを敷設することも可能である。この離型材３（あるいは離型シート）は、加工後の粘土状セラミック混合体の剥離性を向上させるとともに、粘土状セラミック混合体２に押し型４を押し当てる際に、粘土状セラミック混合体２への加工を円滑にするための緩衝材としての機能も果たすものである。
なお、特に図示しないが、支持枠１を、エア抜き用の開閉可能な孔が配設された構成とすることも可能である。
【００４４】
(３)次に、図１(ａ)，(ｂ)に示すように、押し型４を粘土状セラミック混合体２に押し当てて、面内パターン用溝５および貫通パターン用孔６を形成する。
押し型４には、面内パターン用溝５を形成するための第１凸部１１と、貫通パターン用孔６を形成するための第２凸部１２とが設けられている。
また、押し型４の表面には、粘土状セラミック混合体の離型性を向上させることを目的として、離型材３が塗布されている。なお、離型材３を塗布する代わりに、離型シートを付与することも可能である。
【００４５】
また、第１凸部および第２凸部は、その先端に向かって連続的に細くなる（平面断面積が連続的に小さくなる）テーパ形状とすることも可能であり、その場合、粘土状セラミック混合体２への溝や孔の加工が容易になるとともに、この溝や孔へのパターン形成材料の充填が容易になる。
なお、押し型４は、高さの異なる複数の第１凸部１１を有していてもよい。この場合、粘土状セラミック混合体２に、深さの異なる複数の面内パターン用溝５を形成することができる。
【００４６】
また、複数の第２凸部１２のうち、一部の第２凸部１２について、他の第２凸部１２とは径を異ならせてもよく、各第２凸部１２のそれぞれの径を互いに異ならせてもよい。この場合、粘土状セラミック混合体に、径の異なる複数の貫通パターン用孔６を形成することができる。
【００４７】
さらに、押し型４には、第１凸部１１と第２凸部１２とが独立して形成されていてもよく、また、一部または全部の第１凸部１１と一部または全部の第２凸部１２とが連接して形成されていてもよい。第１凸部１１と第２凸部１２とが連接して形成された構造を有する押し型４を用いた場合、面内パターン用溝５と貫通パターン用孔６とが連接した連接構造部１０（図１(ｃ)）を有する粘土状セラミック混合体（グリーン成形体）を形成することが可能になる。
【００４８】
このような押し型４を粘土状セラミック混合体２に押し当てるにあたっては、粘土状セラミック混合体２中のバインダが塑性変形し、かつ、セラミック粉末の充填密度が均一となるような温度・圧力下に、押し型４を粘土状セラミック混合体２に押し当てる。これによって、図１(ｃ)に示すように、面内パターン用溝５および貫通パターン用孔６を有する粘土状セラミック混合体（グリーン成形体）２ａが得られる。
【００４９】
すなわち、粘土状セラミック混合体２中のバインダが塑性変形し、かつ、セラミック粉末の充填密度が均一となるような温度・圧力下に、粘土状セラミック混合体２に押し型４を押し当てることにより、粘土状セラミック混合体２の内部にセラミック粉末の充填密度の不均一さによる残留応力を生じさせることなく、しかも、体積排除効果による面内パターン用溝５や貫通パターン用孔６の変形を生じさせずに、粘土状セラミック混合体２に面内パターン用溝５と貫通パターン用孔６とを同時に形成することができる。
なお、バインダを塑性変形させ、かつ、セラミック粉末の充填密度を均一化させるための温度・圧力条件は、バインダの種類やセラミック粉末の粒径などにより変動するが、通常の温度・圧力条件は、温度：５０〜２５０℃、圧力：１〜３０ｋｇｆ／ｃｍ2である。
【００５０】
(４)次に、図１(ｄ)に示すように、面内パターン用溝５および貫通パターン用孔６に、パターン形成材料７として導電性ペーストを充填する。
粘土状セラミック混合体２ａに形成された面内パターン用溝５および貫通パターン用孔６に、パターン形成材料（導電性ペースト）７を充填することによって、面内パターン（面内導体）５ａおよび貫通パターン（ビア導体）６ａを備えた粘土状セラミック混合体２ａが得られる。
【００５１】
パターン形成材料７は、例えば、スクリーンマスクを介したスクリーン印刷によって充填することも可能であるが、この実施例の方法の場合、スクリーンマスクを介さずに、面内パターン用溝５および貫通パターン用孔６に、同時に、パターン形成材料７を充填することも可能である。
なお、充填されるパターン形成材料７は、通常、銀や銅を主成分とする導電性ペーストであるが、必要に応じて、抵抗材料や高誘電率材料などのように、粘土状セラミック混合体２とは異なる性質を有する機能性材料を充填することも可能である。
【００５２】
(５)次に、図２に示すように、面内パターン用溝５および貫通パターン用孔６にパターン形成材料７が充填された上記粘土状セラミック混合体（グリーン成形体）２ａを、他の複数の未焼成セラミック層２ｂとともに積層することにより、未焼成セラミック積層体２０を作製する。なお、図２は、未焼成セラミック層の一つに、上述のようにして作製した粘土状セラミック混合体（グリーン成形体）２ａを用いて形成した、未焼成セラミック積層体２０を模式的に示す図である。
図２の未焼成セラミック積層体２０において、上述の粘土状セラミック混合体（グリーン成形体）２ａは、他の複数の未焼成セラミック層とともに積層される未焼成セラミック層の少なくとも１つとして用いられているが、場合によっては、複数の未焼成セラミック層に、上述のようにして形成された粘土状セラミック混合体（グリーン成形体）２ａを用いることも可能である。さらに、積層すべきすべての未焼成セラミック層に、上述のようにして形成された粘土状セラミック混合体（グリーン成形体）２ａを用いることも可能である。
【００５３】
(６)次に、未焼成セラミック積層体を焼成する。
未焼成セラミック積層体２０を積層するにあたっては、そのまま焼成することも可能であるが、いわゆる無収縮プロセスを用い、図３に示すように、未焼成セラミック積層体２０の上下両主面に、粘土状セラミック混合体２ａや他の未焼成セラミック層２ｂなどの焼結温度では実質的に焼結しない難焼結性セラミック層（無収縮層）２１を配し、上下両主面側の難焼結性セラミック層２１を未焼成セラミック積層体２０に向かって加圧した状態で、粘土状セラミック混合体２ａや他の未焼成セラミック層２ｂが焼結する温度で焼成することも可能であり、本実施例においても同様の方法で焼成している。これにより、未焼成セラミック積層体２０を平面方向に実質的に収縮させることなく焼成することが可能になる。
【００５４】
なお、難焼結性セラミック層としては、たとえば、未焼成セラミック層が低温焼結性セラミック（ＬＴＣＣ（焼成温度１０００℃以下））で形成されている場合には、アルミナを主成分とするセラミックグリーンシート（焼成温度：１５００〜１６００℃）を用いることが可能である。
【００５５】
特に、本願発明の手法によれば、面内パターン５ａの厚み、貫通パターン６ａの径、さらには面内パターン５ａと貫通パターン６ａとの位置関係などについての設計の自由度が高いため、無収縮プロセスを利用することにより、焼成前の設計寸法と焼成後の実際寸法との誤差を最小限に抑制し、設計の自由度の高さを、十分に引き出すことができる。
なお、未焼成セラミック積層体２０の上下両主面に難焼結性セラミック層２１を配し、無加圧の状態で焼成することによっても、未焼成セラミック積層体２０を平面方向には実質的に収縮させることなく焼成できる場合がある。
【００５６】
それから、難焼結性セラミック層（無収縮層）２１を除去することにより、図４に示すようなセラミック多層基板３０を得る。なお、未焼成セラミック積層体２０を焼成する工程で、未焼成セラミック積層体２０が平面方向に実質的に収縮することなく焼成されるので、平面方向の寸法精度に優れたセラミック多層基板３０を得ることができる。なお、図４は、焼成工程での厚み方向の収縮を無視して示した図であり、実際には、平面方向の寸法はほぼそのままで、厚み方向の寸法が縮まった形状となる。
【００５７】
なお、図４のセラミック多層基板３０は、上面側に、半導体デバイス３１、アレイ型電子部品３２，積層コンデンサ３３が実装された状態を示している。
また、このセラミック多層基板３０の内部には、面内パターン（回路・電極となる面内導体）からなる配線・電極３４、ストリップライン電極３５、コイル電極３６，貫通パターンに導体が配設されたビア導体３７、放熱用のサーマルビア３８、貫通パターン用孔に高誘電材料が配設された貫通誘電体パターン３９、ビアランド４０などが配設されている。
【００５８】
上述のように、本願発明によれば、同一のセラミック層に、厚みの異なる面内パターンを容易に形成することが可能であり、また、径の異なる貫通パターンを容易に形成することができる。さらに、面内パターンと同時に貫通パターンを形成することができる。
【００５９】
特に、キャパシタンスを得るための電極３４ａ（図４）を薄くすることによって、薄型大容量のコンデンサ部を形成することが可能であり、インダクタンスを得るための電極（例えば、図４のコイル電極３６）を厚くすることによって、高周波での損失を抑制し、高周波特性に優れたインダクタパターンを形成することができる。さらに、径の大きい貫通パターンを放熱用のサーマルパターン（例えば、図４のサーマルビア３８）として利用することにより、熱伝導性を向上させることが可能になり、また、径の大きい貫通パターンを表面導体として利用すれば、貫通パターンの端面を、面内パターンを介さずに、ランド電極（例えば、図４のビアランド４０）として利用することが可能になる。
したがって、本願発明によれば、種々の特性を備えたセラミック多層基板を効率よく製造することが可能になる。
【実施例】
【００６０】
以下、本願発明の実施例を示して、本願発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。
【００６１】
(１)Ａｌ2Ｏ3−ＣａＯ−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3系ガラスとＡｌ2Ｏ3よりなる平均粒径２μmのセラミック粉体１００重量部に対し、１０重量部のパラフィンワックスエマルジョン、５重量部のアクリル樹脂、１重量部のジブチルフタレート、２重量部の界面活性剤を添加し、予備混錬した。
【００６２】
(２)それから、射出成型機にて１５０℃、５００ｋｇ／ｃｍ2の条件にて射出成型し、厚み約０．３mmの、板状の未焼成セラミック混合体（粘土状セラミック混合体）２を作製した。
なお、板状の未焼成セラミック混合体の応力−ひずみ曲線を測定した結果、弾性変形ひずみ量は０．２％、塑性変形ひずみ量は２１％であった。
【００６３】
(３)そして、この粘土状セラミック混合体２に、温度１００℃、圧力１０ｋｇｆ／ｃｍ2の条件にて、例えば、図５(ａ)に示すように、第１凸部１１および第２凸部１２を備えた押し型４を押し当て、図５(ｂ)に示すように、面内パターン用溝（面内導体パターン）５と、貫通パターン用孔（ビア導体用孔）６を形成した。なお、このような温度・圧力条件で面内パターン用溝（面内導体パターン）５と、貫通パターン用孔（ビア導体用孔）６を形成することにより、内部のセラミック密度が均一な粘土状セラミック混合体（グリーン成形体）２ａが得られる。
この粘土状セラミック混合体（グリーン成形体）２ａ（図５(ｂ)参照）の厚みＡは１００μm、面内パターン用溝（面内導体パターン）５の底部から粘土状セラミック混合体（グリーン成形体）２ａの下面までの距離（セラミック層厚み）Ｂは９０μm、面内パターン用溝５の深さＣは１０μmとなる。
【００６４】
(４)そして、面内パターン用溝（面内導体パターン）５と貫通パターン用孔（ビア導体用孔）６のそれぞれに、平均粒径２μmのＡｇ粉とエチルセルロースと溶剤を含むＡｇペーストをスクリーン印刷法などの方法で印刷、充填し、乾燥することにより、面内パターン５ａおよび貫通パターン６ａを備えた粘土状セラミック混合体（グリーン成形体）２ａが得られる。
【００６５】
(５)さらに、特に図示しないが、例えば、その一部に互いに平行な導体部を有し、コンデンサ構造となるような電気回路を形成する配線を有するとともに、ショート不良率検出用として例えば線幅７０μmの配線を有するグリーン成形体を複数用意した。
【００６６】
(６)それから、上記(４)で作製した粘土状セラミック混合体（グリーン成形体）と上記(５)で作製したグリーン成形体を、所定の順序で積層して未焼成セラミック積層体を作製した。
【００６７】
(７)次に、未焼成セラミック積層体の上下両主面に、未焼成セラミック積層体焼結温度では実質的に焼結しないアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）粉末を主成分とするセラミックグリーンシート（難焼結性セラミック層（無収縮層））を配し、上下両主面側の難焼結性セラミック層を未焼成セラミック積層体に向かって圧力５ｋｇｆ／ｃｍ2で加圧しながら、９００℃の温度で焼成した。
【００６８】
(８)それから、難焼結性セラミック層（無収縮層）を除去することにより、セラミック多層基板を得た。
【００６９】
なお、得られたセラミック多層基板の平面方向の収縮率は０．１％、厚み方向の収縮率は５０％であった。また、面内導体間のセラミック層の厚み（図５(ｂ)のセラミック層厚みＢの焼成後の厚み）は４５μmで、ほぼ均一であった。
【００７０】
このようにして作製したセラミック多層基板の、有効導体面積２５mm2のコンデンサ部について、静電容量を測定（試料数ｎ＝１０）するとともに、そのばらつき（σ）、コンデンサ部を構成するセラミック層の平均厚み、ショート不良率（試料数ｎ＝１００）を調べた。
その結果を表１に示す。
【００７１】
【表１】
2006066637.tif 000003
【００７２】
なお、表１には、以下の方法で作製した比較例１および２のセラミック多層基板について調べた結果を併せて示す。
［比較例１］
上記実施例の場合と同じＡｌ2Ｏ3−ＣａＯ−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3系ガラスとＡｌ2Ｏ3よりなる低温焼成セラミック粉を用いて、従来法であるドクターブレート法により１００μm厚みのセラミックグリーンシートを作製した。そして、パンチ金型にてビア導体用孔を形成した後、Ａｇペーストを用いてセラミックグリーンシートの表面に配線パターンを印刷するとともに、ビア導体用孔にＡｇペーストを充填し、実施例の場合と同じ条件で積層した。その後、実施例の場合と同じ無収縮プロセスを用いて同一条件で焼成することにより、セラミック多層基板を得た。なお、このセラミック多層基板の、焼成後の面内導体間セラミック層の厚みは４２μmであった。
［比較例２］
比較例１の場合と同じ条件で、１００μm厚みのセラミックグリーンシートを作製し、配線部にのみ約１０μmの深さの凹部が形成されるような、高さ１０μmの凸部を有する押し型を用い、実施例と同じ金型に入れた状態でセラミックグリーンシートにこの押し型を押し当て、配線部に約１０μmの深さの凹部を有するセラミックグリーンシートを作製した。
それから、セラミックグリーンシートの凹部にＡｇペーストを充填した後、実施例の場合と同じ条件で積層した。その後、実施例の場合と同じ無収縮プロセスを用いて同一条件で焼成することにより、セラミック多層基板を得た。なお、このセラミック多層基板の、焼成後の面内導体間セラミック層の厚みは４２μmであった。
なお、いずれの比較例においても、セラミックグリーンシートの応力−ひずみ曲線を測定した結果、その弾性変形ひずみ量は６％、塑性変形ひずみ量は９％であった。
【００７３】
表１に示すように、比較例１および２のセラミック多層基板の場合、いずれもコンデンサ部で取得される容量の均一性が低いこと、容量のばらつきが大きいこと、および、ショート不良率が高いことがわかった。
【００７４】
これは、比較例１の場合、配線部に存在する導体の影響により、焼成工程でセラミックに応力が加わって変形（移動・流動）を起こし、コンデンサ部のセラミック厚みが薄くなり、その結果として、コンデンサ部で取得される容量の均一性の低下、ばらつきの増加が発生し、また、セラミックの移動・流動が配線部にも影響してショート不良率が増加したものと考えられる。
【００７５】
また、比較例２の場合、セラミックグリーンシートを押し型により押圧して、凹部を形成しているので、押し型の凸部で押圧された部分と押圧されていない部分とにおいて焼成収縮率に差が生じ、セラミックに応力が加わって変形（移動・流動）を起こし、コンデンサ部のセラミック厚みにばらつきが発生する結果、コンデンサ部で取得される容量の均一性の低下、ばらつきの増加が発生し、また、セラミックの移動・流動が配線部にも影響してショート不良率が増加したものと考えられる。
【００７６】
これに対し、本願発明の実施例のセラミック多層基板の場合、面内パターンの底面と接するセラミック層の厚みが一定で、積層工程中および焼成工程中に、セラミックの移動・流動が生じないため（ただし、厚み方向の収縮はある）、面内パターン（配線・電極）間の距離が一定で、かつ、ゆがみ（極端な場合の断線など）が発生しないことから、上記のコンデンサ部における容量の均一性が向上し、ばらつきが低減するとともに、ショート不良率が低減したものと考えられる。
【００７７】
なお、本願発明は上記実施例に限定されるものではなく、粘土状セラミック混合体を構成するセラミック粉末やバインダの種類、押し型の具体的な構成、押し型を粘土状セラミック混合体に押し当てる際の温度・圧力条件、面内パターン用溝および貫通パターン用孔の形状、面内パターン用溝および貫通パターン用孔に充填されるパターン形成材料の種類、粘土状セラミック混合体とともに積層される他の未焼成セラミック層の構成、積層数、焼成方法や焼成条件などに関し、発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本願発明のセラミック多層基板の製造方法によれば、セラミック粉末とバインダとを含む粘土状セラミック混合体に、面内パターン用溝を形成するための第１凸部と、貫通パターン用孔を形成するための第２凸部とを有する押し型を、粘土状セラミック混合体中のバインダが塑性変形し、かつ、粘土状セラミック混合体中のセラミック粉末の充填密度が略均一となるような温度・圧力条件下に、粘土状セラミック混合体に押し当てることにより、粘土状セラミック混合体に面内パターン用溝および貫通パターン用孔を形成するようにしているので、セラミック粉体の充填密度がほぼ均一で、その後の焼成工程などにおいて変形の原因となるような応力を残留させることなく、しかも、体積排除効果による面内パターン用溝や貫通パターン用孔の変形を引き起こさずに、面内パターン用溝および貫通パターン用孔が形成された粘土状セラミック混合体（グリーン成形体）を得ることが可能になる。そして、このグリーン成形体の面内パターン用溝および貫通パターン用孔へのパターン形成材料の充填、他の未焼成セラミック層との積層、焼成を行うことにより、効率よくセラミック多層基板を製造することが可能になる。
したがって、本願発明は、種々の電子機器に汎用されているセラミック多層基板を製造する分野に広く適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】(ａ)〜(ｄ)は本願発明のセラミック多層基板の製造方法の各工程を示す図である。
【図２】図１(ａ)〜(ｄ)の工程を経て作製された未焼成セラミック積層体を示す図である。
【図３】未焼成セラミック積層体の焼成方法を示す図である。
【図４】本願発明の実施例にかかるセラミック多層基板の製造方法により製造されたセラミック多層基板を示す図である。
【図５】(ａ)は粘土状セラミック混合体に、第１凸部および第２凸部を備えた押し型を押し当て、面内パターン用溝（面内導体パターン）と、貫通パターン用孔（ビア導体用孔）を形成する前の状態を示す図、(ｂ)は粘土状セラミック混合体に、第１凸部および第２凸部を備えた押し型を押し当て、面内パターン用溝（面内導体パターン）と、貫通パターン用孔（ビア導体用孔）を形成した状態を示す図である。
【図６】本願発明のセラミック多層基板の製造方法において用いられる粘土状セラミック混合体の弾性変形ひずみ量と塑性変形ひずみ量を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８０】
１      支持枠
２      粘土状セラミック混合体（グリーン成形体）
２ａ    粘土状セラミック混合体（グリーン成形体）
２ｂ    未焼成セラミック層
３      離型材
４      押し型
５      面内パターン用溝
５ａ    面内パターン（面内導体）
６      貫通パターン用孔
６ａ    貫通パターン（ビア導体）
７      パターン形成材料
１０    連接構造部
１１    第１凸部
１２    第２凸部
２０    未焼成セラミック積層体
２１    難焼結性セラミック層（無収縮層）
３０    セラミック多層基板
３１    半導体デバイス
３２    アレイ型電子部品
３３    積層コンデンサ
３４    配線・電極
３４ａ  キャパシタンスを得るための電極
３５    ストリップライン電極
３６    コイル電極
３７    ビア導体
３８    サーマルビア
３９    貫通誘電体パターン
４０    ビアランド
【図１】
2006066637.tif 000004
【図２】
2006066637.tif 000005
【図３】
2006066637.tif 000006
【図４】
2006066637.tif 000007
【図５】
2006066637.tif 000008
【図６】
2006066637.tif 000009