(57)【要約】【課題】従来の多層セラミック基板の製造方法の場合には、弾性体を用いて図７の（ａ）に示すようにセラミックグリーンシート１’Ａ、１’Ｂを圧着する時に、弾性体Ｐの作用でキャビティ部２’の底面の角にクラックが入ることがあった。また、焼成時にも、同図の（ｂ）に示すように多層セラミック基板１のキャビティの底面の角であって、セラミック層１Ａとセラミック層１Ｂの界面付近にクラックＣを発生することがあった。【解決手段】本発明のセラミック多層基板の製造方法は、第３のセラミックグリーンシート１１１Ｃの積層体の上面に貫通孔Ｈを有する第２のセラミックグリーンシート１１１Ｂを積層し、その上面を第１のセラミックグリーンシート１１１Ａによって覆った後、第１、第２、第３のセラミックグリーンシート１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃに圧着してグリーンシート積層体１１１を作製し、このグリーンシート積層体１１１を焼成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面に凹凸が形成されたセラミック積層体を備えたセラミック多層基板であって、上記セラミック積層体は、上記凹凸に倣って起伏する連続したセラミック層を有することを特徴とするセラミック多層基板。
【請求項２】
主面に凹凸が形成されたセラミック積層体を備えたセラミック多層基板であって、少なくとも上記凹凸の側壁面下端の隅角部が曲面によって形成されていることを特徴とするセラミック多層基板。
【請求項３】
上記凸部にはチップ型電子部品が埋設されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセラミック多層基板。
【請求項４】
上記セラミック積層体の主面の凹部は、キャビティとして形成され、このキャビティ内に表面実装部品が搭載されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のセラミック多層基板。
【請求項５】
上記セラミック積層体は、低温焼結セラミック材料によって形成され、上記セラミック積層体には、金、銀、パラジウム及び銅の少なくとも一つを主成分とする導体材料からなる導体パターンが形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のセラミック多層基板。
【請求項６】
複数のセラミックグリーンシートが積層されたグリーンシート積層体の主面に基体を搭載する工程と、
上記基体が搭載された上記グリーンシート積層体の主面を第１のセラミックグリーンシートによって覆う工程と、
上記第１のセラミックグリーンシートと上記グリーンシート積層体とを圧着して圧着体を作製する工程と、
上記圧着体を焼成して上記グリーンシート積層体のセラミック材料を焼結させる工程と、
を備えた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７】
上記基体は、チップ型電子部品を含むことを特徴とする請求項６記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項８】
上記グリーンシート積層体の主面を第１のセラミックグリーンシートによって覆う工程では、上記第１のセラミックグリーンシートは、その表面に、上記基体を介して表面実装部品を搭載するためのキャビティを形成することを特徴とする請求項６または請求項７に記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項９】
上記グリーンシート積層体及び上記第１のセラミックグリーンシートは、それぞれ低温焼結セラミック材料によって形成され、上記グリーンシート積層体及び／または上記第１のセラミックグリーンシートには、金、銀、パラジウム及び銅の少なくとも一つを主成分とする導体パターン部が形成されていることを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれか１項に記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項１０】
少なくとも上記第１のセラミックグリーンシートの主面に、上記第１のセラミックグリーンシート及び上記グリーンシート積層体それぞれのセラミック材料の焼結温度では実質的に焼結しない収縮抑制シートを付与することを特徴とする請求項６〜請求項９のいずれか１項に記載のセラミック多層基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面にキャビティ等の凹凸を有するセラミック多層基板及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多層セラミック基板の表面にキャビティを形成する方法として、例えば図７に示す方法が採られている。即ち、図７の（ａ）に示すように貫通孔Ｈを有する第１のセラミックグリーンシート１’Ａと、貫通孔を有しない第２のセラミックグリーンシート１’Ｂとを重ね合わせて第１のセラミックグリーンシート１’Ａの貫通孔Ｈの一端の開口部を閉じてキャビティ部２’を形成し、このキャビティ部２’内に変形自在な弾性体Ｐ等を押し込み、これら第１、第２のセラミックグリーンシート１’Ａ、１’Ｂを圧着して圧着体１’を作製した後、この圧着体１’を所定温度で焼成することによってキャビティ２を有する多層セラミック基板１を形成している。
【０００３】
また、特許文献１には、収縮抑制シートを用いた収縮抑制工法によって表面にキャビティを有する多層セラミック基板を製造する方法が開示されている。この製造方法では、キャビティが設けられたグリーンシート積層体を作製し、グリーンシート積層体を焼成する工程では焼結しない無機材料粉末を含む収縮抑制シートを用意し、キャビティの開口を閉じかつグリーンシート積層体の積層方向での端面を覆うように、収縮抑制シートを配置し、グリーンシート積層体を、弾性体を介して積層方向にプレスし、これによって、収縮抑制シートを破断し、その一部としての収縮抑制シート片をキャビティの底面上に位置させ、このように収縮抑制シート片がキャビティの底面上に位置した状態で、グリーンシート積層体を焼成するようにしている。
【０００４】
特許文献１に記載の多層セラミック基板の製造方法によれば、キャビティ底面にもグリーンシート積層体の端面と同様に収縮抑制シート片を配置して、グリーンシート積層体を焼成するため、キャビティの底面を他の基板平面と同様に平坦に仕上げることができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２９００４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の多層セラミック基板の製造方法は、キャビティ内に弾性体を押し込んでキャビティを形成する点では図７の（ａ）に示す製造方法と実質的に変わらないため、例えば同図に示す場合と同様に、第１、第２のセラミックグリーンシート１’Ａ、１’Ｂを圧着する時に、キャビティ部２’の底面の角にクラックが入ることがあった。これらいずれの現象もキャビティ部２’底面の角が特異点となって応力が集中することによるものであると考えられる。また、第１、第２のセラミックグリーンシート１’Ａ、１’Ｂをグリーンシート積層体１’として焼成する時にも、キャビティ部２’の底面の角が特異点となって、同図の（ｂ）に示すように多層セラミック基板１のキャビティ２の底面の角であって、セラミック層１Ａとセラミック層１Ｂの界面付近にクラックＣを発生することがあった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、表面に形成されたキャビティ等の凹凸の隅角部にクラックが生じることのないセラミック多層基板及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１に記載のセラミック多層基板は、主面に凹凸が形成されたセラミック積層体を備えたセラミック多層基板であって、上記セラミック積層体は、上記凹凸に倣って起伏する連続したセラミック層を有することを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項２に記載のセラミック多層基板は、主面に凹凸が形成されたセラミック積層体を備えたセラミック多層基板であって、少なくとも上記凹凸の側壁面下端の隅角部が曲面によって形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項３に記載のセラミック多層基板は、請求項１または請求項２に記載の発明において、上記凸部にはチップ型電子部品が埋設されていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項４に記載のセラミック多層基板は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、上記セラミック積層体の主面の凹部は、キャビティとして形成され、このキャビティ内に表面実装部品が搭載されていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項５に記載のセラミック多層基板は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発明において、上記セラミック積層体は、低温焼結セラミック材料によって形成され、上記セラミック積層体には、金、銀、パラジウム及び銅の少なくとも一つを主成分とする導体材料からなる導体パターンが形成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項６に記載のセラミック多層基板の製造方法は、複数のセラミックグリーンシートが積層されたグリーンシート積層体の主面に基体を搭載する工程と、上記基体が搭載された上記グリーンシート積層体の主面を第１のセラミックグリーンシートによって覆う工程と、上記第１のセラミックグリーンシートと上記グリーンシート積層体とを圧着して圧着体を作製する工程と、上記圧着体を焼成して上記グリーンシート積層体のセラミック材料を焼結させる工程と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項７に記載のセラミック多層基板の製造方法は、請求項６記載の発明において、上記基体は、チップ型電子部品を含むことを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の請求項８に記載のセラミック多層基板の製造方法は、請求項６または請求項７に記載の発明において、上記グリーンシート積層体の主面を第１のセラミックグリーンシートによって覆う工程では、上記第１のセラミックグリーンシートは、その表面に、上記基体を介して表面実装部品を搭載するためのキャビティを形成することを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の請求項９に記載のセラミック多層基板の製造方法は、請求項６〜請求項８のいずれか１項に記載の発明において、上記グリーンシート積層体及び上記第１のセラミックグリーンシートは、それぞれ低温焼結セラミック材料によって形成され、上記グリーンシート積層体及び／または上記第１のセラミックグリーンシートには、金、銀、パラジウム及び銅の少なくとも一つを主成分とする導体パターン部が形成されていることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の請求項１０に記載のセラミック多層基板の製造方法は、請求項６〜請求項９のいずれか１項に記載の発明において、少なくとも上記第１のセラミックグリーンシートの主面に、上記第１のセラミックグリーンシート及び上記グリーンシート積層体それぞれのセラミック材料の焼結温度では実質的に焼結しない収縮抑制シートを付与することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の請求項１〜請求項８に記載の発明によれば、表面に形成されたキャビティ等の凹凸の隅角部にクラックが生じることのないセラミック多層基板及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図１〜図６に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。尚、図１の（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明のセラミック多層基板の一実施形態を示す図で、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は（ａ）の断面図、図２の（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１に示すセラミック多層基板の製造工程の要部を示す工程図、図３は本発明のセラミック多層基板の他の実施形態を示す図で、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は（ａ）の断面図、図４の（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図３に示すセラミック多層基板の製造工程を示す斜視図、図５の（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明のセラミック多層基板の更に他の実施形態を示す斜視図、図６の（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の実施例１に対する比較例１のセラミック多層基板の製造工程の要部を示す断面図である。
【００２０】
第１の実施形態  
本実施形態のセラミック多層基板１０は、図１の（ａ）、（ｂ）に示すように、複数のセラミック層が積層されたセラミック積層体１１を備え、このセラミック積層体１１の主面（上面）には例えば矩形状の凹陥部であるキャビティ１２が形成されている。このキャビティ１２内には例えばシリコン半導体素子、ガリウム砒素半導体素子等の能動素子や、コンデンサ、インダクタ、抵抗等の受動素子等の表面実装部品（図示せず）を実装することができる。
【００２１】
セラミック積層体１１は、図１の（ｂ）に示すように第１、第２、第３のセラミック層１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃによって形成されている。第１のセラミック層１１Ａは、最上層のセラミック層を構成し、第２のセラミック層１１Ｂは、第１、第３のセラミック層１１Ａ、１１Ｃの間に位置し且つ貫通孔Ｈを有し、キャビティ１２の周壁面を形成するセラミック層として構成されている。第１のセラミック層１１Ａは、同図に示すように、一層あるいは複数層の連続したセラミック層であり、第２のセラミック層１１Ｂの全面を被覆している。つまり、第１のセラミック層１１Ａは、第２のセラミック層１１Ｂ上面及び貫通孔Ｈの全周壁面、底面（第３のセラミック層の表面）を含む凹凸に倣って起伏して第２のセラミック層１１Ｂ及び第３のセラミック層１１Ｃで形成される凹凸全面を被覆している。
【００２２】
従って、図１の（ｂ）に示すように、セラミック層積層体１１の上面に形成されているキャビティ１２において、底面１２Ａと周壁面１２Ｂとが連続する部分（隅角部）及びこの周壁面１２Ｂの上端とセラミック積層体１１の上面とが連続する部分（隅角部）にはそれぞれ曲面Ｒ１、Ｒ２が形成されている。これらの曲面Ｒ１、Ｒ２は後述する本発明のセラミック多層基板の製造方法によって形成することができる。
【００２３】
また、セラミック積層体１１に形成された導体パターン１３は、図１の（ｂ）に示すように、第２、第３のセラミック層１１Ｂ、１１Ｃの界面及び上下の第３のセラミック層１１Ａ、１１Ａの界面にそれぞれ所定のパターンで形成された面内導体１３Ａと、各セラミック層１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃをそれぞれ所定のパターンで貫通するように形成されたビア導体１３Ｂと、セラミック積層体１１の上下両面に形成された表面電極１３Ｃ、１３Ｃとから構成され、上下の面内導体１３Ａ、１３Ａ、あるいは面内導体１３Ａと表面電極１３Ｃがそれぞれビア導体１３Ｂによって接続されている。キャビティ１２内に表面実装部品を実装する場合には、表面実装部品を例えばＡｕ、Ａｌ、Ｃｕ等のボンディングワイヤーを介してキャビティ１２の周囲に形成された表面電極１３Ｃに電気的に接続し、場合によっては表面実装部品を半田や導電性樹脂を介してキャビティ１２の底面１２Ａに形成された表面電極（図示せず）に接続することができる。
【００２４】
而して、セラミック積層体１１を形成する材料としては、セラミック材料であれば特に制限されないが、例えば低温焼結セラミック（ＬＴＣＣ：Low  Temperature  Co-fired  Ceramic）材料が好ましい。低温焼結セラミック材料とは、１０５０℃以下の温度で焼結可能であって、比抵抗の小さな銀や銅等と同時焼成が可能なセラミック材料である。低温焼結セラミックとしては、具体的には、アルミナやフォルステライト等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ＬＴＣＣ材料、ＢａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミック粉末やＡｌ２Ｏ３−ＣａＯ−ＳｉＯ２−ＭｇＯ−Ｂ２Ｏ３系セラミック粉末等を用いた非ガラス系ＬＴＣＣ材料等が挙げられる。
【００２５】
セラミック積層体１１を上述のように低温焼結セラミック材料によって形成することによって、導体パターン１３の導体材料として、例えば金、銀、パラジウム及び銅を主成分とする、低抵抗で低融点をもつ低融点金属を用いることができ、セラミック積層体１１と導体パターン１３とを１０５０℃以下の低温で同時焼成することができる。
【００２６】
次いで、図２を参照しながら本実施形態のセラミック多層基板１０の製造方法について説明する。
本実施形態では無収縮工法を用いてセラミック多層基板１０を作製する場合について説明する。無収縮工法とは、セラミック多層基板の焼成前後で多層基板の平面方向の寸法が実質的に変化しない工法のことを云う。
【００２７】
本実施形態ではまず、例えば低温焼結セラミック材料（Ａｌ２Ｏ３をフィラーとし、ホウ珪酸ガラスを焼結助材として含むセラミック材料）を含むスラリーを用いて、セラミックグリーンシートを所定枚数作製する。セラミックグリーンシートは、図２の（ａ）に示すように第１、第２、第３のセラミックグリーンシート１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃの３つのグループに分けて作製する。第１のセラミックグリーンシート１１１Ａは、最上層に位置するセラミックグリーンシート、第２のセラミックグリーンシート１１１Ｂは、第１のセラミックグリーンシート１１１Ａの下に位置し、キャビティを形成するためのセラミックグリーンシート、第３のセラミックグリーンシート１１１Ｃは、第２のセラミックグリーンシート１１１Ｂを支持し、基板の主体層となるセラミックグリーンシートである。
【００２８】
第１、第２、第３のセラミックグリーンシート１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃにはそれぞれ所定のパターンで必要に応じてビアホールを形成する。これらのビアホール内には例えばＡｇまたはＣｕを主成分とする導電性ペーストを充填してビア導体部１１３Ｂを形成する。そして、第１のセラミックグリーンシート１１１Ａにはスクリーン印刷法を用いてビア導体部１１３Ｂと同種の導電性ペーストを所定のパターンで塗布して表面電極部１１３Ｃを形成し、表面電極部１１３Ｃとビア導体部１１３Ｂとを適宜接続する。また、第２、第３のセラミックグリーンシート１１１Ｂ、１１１Ｃ上にはそれぞれ必要に応じてスクリーン印刷法を用いて同種の導電性ペーストを所定のパターンで塗布して、面内導体部１１３Ａを形成し、面内導体部１１３Ａとビア導体部１１３Ｂとを適宜接続する。
【００２９】
更に、第２のセラミックグリーンシート１１１Ｂにはキャビティを形成するための貫通孔Ｈを空ける。第２のセラミックグリーンシート１１１Ｂは、キャビティを形成するための基体としての機能を有し、第１、第３のセラミックグリーンシート１１１Ａ、１１１Ｃとは異なる材料によって形成されたものであっても良い。
【００３０】
第１のセラミックグリーンシート１１１Ａは、第３のセラミックグリーンシート１１１Ｃ上で第２のセラミックグリーンシート１１１Ｂの貫通孔Ｈによって形成されるキャビティの全周壁面及び底面を被覆し、貫通孔Ｈの全周壁面と第３のセラミックグリーンシート１１１Ｃの交差部（隅角部）でのクラックの発生を防止するために設けられるもので、最小限一枚あれば良い。また、第２のセラミックグリーンシート１１１Ｂはキャビティの深さに応じて必要枚数作製し、第３のセラミックグリーンシート１１１Ｃは、導体パターン部１１３の配線密度に応じて必要枚数作製する。
【００３１】
図２の（ａ）に示すように無収縮工法に用いられる収縮抑制シート１００Ａ、１００Ｂを２枚作製する。一枚の収縮抑制シート１００Ａの上面にはスクリーン印刷法によって導電性ペーストを所定のパターンで印刷して表面電極部１１３Ｃを形成する。収縮抑制シート１００Ａ、１００Ｂとしては、第１、第２、第３のセラミックグリーンシート１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃの焼結温度では焼結しない難焼結性粉末（例えばＡｌ２Ｏ３等のように焼結温度の高いセラミック粉末）を主成分として含むと共に、有機バインダを副成分として含むペーストから同図に示すようにシート状に形成されたものを用いる。
【００３２】
然る後、図２の（ａ）に示すように、収縮抑制シート１００Ａ上に複数の第３のセラミックグリーンシート１１１Ｃを積層し、この上面に貫通孔Ｈを有する第２のセラミックグリーンシート１１１Ｂを複数積層する。第２、第３のセラミックグリーンシート１１１Ｂ、１１１Ｃの積層体の上面に少なくとも一枚の第１のセラミックグリーンシート１１１Ａを積層する。更に、第１、第２、第３のセラミックグリーンシート１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃの積層体の上面に収縮抑制シート１００Ｂを積層する。これによって、第１、第３のセラミックグリーンシート１１１Ａ、１１１Ｃよって挟まれた第２のセラミックグリーンシート１１１Ｂの貫通孔Ｈが空洞になる。
【００３３】
次いで、弾性体を用いて、第１、第２、第３のセラミックグリーンシート１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃの積層体を上下の収縮抑制シート１００Ａ、１００Ｂを介して所定の温度で圧着すると、弾性体が収縮抑制シート１００Ｂを介して第１のセラミックグリーンシート１１１Ａを空洞内に押し込み、図２の（ｂ）に示すように第２のセラミックグリーンシート１１１Ｂの貫通孔Ｈの全周壁面及び底面を第１のセラミックグリーンシート１１１Ａで連続して被覆すると共に第１の収縮抑制シート１００Ｂの上面にキャビティ部１１２が形成された複合圧着体１１０が得られる。複合圧着体１１０の上下の収縮抑制シート１００Ａ、１００Ｂの間にはグリーンシート積層体１１１が形成される。第２のセラミックグリーンシート１１１Ｂの貫通孔Ｈで形成されるキャビティの底面及び全周壁面が第１のセラミックグリーンシート１１１Ａで被覆されているため、第２のセラミックグリーンシート１１１Ｂが柔らかくても貫通孔Ｈによって形成されるキャビティの底面の隅角部にクラックを生じさせることがない。また、第１のセラミックグリーンシート１１１Ａは、グリーンシート積層体１１１のキャビティの全周壁面の上下の隅角部で丸く変形して曲面を形成する。尚、圧着には、真空ラミネータ等の弾性体フィルムを用いた静水圧プレス等の等方圧プレスが好ましい。
【００３４】
然る後、複合圧着体１１０を空気雰囲気中、所定温度（例えば８７０℃）で焼成すると、グリーンシート積層体１１１のセラミック材料が焼結して、上面にキャビティ１２が形成されたセラミック積層体１１が上下の収縮抑制シート１００Ａ、１００Ｂ間で得られる。焼成時には、第１のセラミックグリーンシート１１１Ａが第２のセラミックグリーンシート１１１Ｂの貫通孔Ｈの全周壁面と第３のセラミックグリーンシート１１１Ｃとで形成される隅角部でセラミック材料が相互拡散してこれら三者１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃが一体化して焼結する結果、図１の（ｂ）に示すようにキャビティ１２の全周壁面１２Ｂの上下の隅角部が滑らかな曲面Ｒ１、Ｒ２として形成され、貫通孔Ｈに起因するクラックがキャビティ１２の底面の隅角部で生じることがない。焼成温度としては、低温焼結セラミック材料が焼結する温度、例えば８００〜１０５０℃の範囲が好ましい。焼成温度が８００℃未満ではグリーンシート積層体１１１のセラミック成分が十分に焼結しない虞があり、１０５０℃を超えると導体パターン１３の金属粒子が溶融してセラミック層へ拡散する虞がある。
【００３５】
焼成後には、ブラスト処理や超音波洗浄処理によって上下の収縮抑制シート１００Ａ、１００Ｂを除去すると、図１の（ａ）、（ｂ）に示すようにキャビティ１２の全周壁面１２Ｂの上下の隅角部にクラックのない曲面Ｒ１、Ｒ２を有するキャビティ１２が形成されたセラミック多層基板１０を得ることができる。
【００３６】
以上説明したように本実施形態によれば、複数積層された第３のセラミックグリーンシート１１１Ｃ上面に貫通孔Ｈを有する第２のセラミックグリーンシート１１１Ｂを基体として積層し、その上面を第１のセラミックグリーンシート１１１Ａによって覆って第２のセラミックグリーンシート１１１Ｂを第１、第３のセラミックグリーンシート１１１Ａ、１１１Ｃ間に配置した後、等方圧プレスによって第１のセラミックグリーンシート１１１Ａと第２、第３のセラミックグリーンシート１１１Ｂ、１１１Ｃを圧着して複合圧着体１１０を作製し、この複合圧着体１１０を焼成してグリーンシート積層体１１１のセラミック材料を焼結させるため、以下の作用効果が奏し得られる。
【００３７】
即ち、複合圧着体１１０の作製段階では、弾性体が収縮抑制シート１００Ｂを介して第１のセラミックグリーンシート１１１Ａを第２のセラミックグリーンシート１１１Ｂの貫通孔Ｈに押し込んで、第３のセラミックグリーンシート１１１Ｃ上で第２のセラミックグリーンシート１１１Ｂの貫通孔Ｈで形成されるキャビティの全周壁面及び底面を第１のセラミックグリーンシート１１１Ａによって被覆するため、弾性体が第２のセラミックグリーンシート１１１Ｂの貫通孔Ｈと第３のセラミックグリーンシート１１１Ｃの交差部（隅角部）から接合面に侵入する余地はなく、キャビティ底面の隅角部でクラックを生じさせることがない。
【００３８】
また、複合圧着体１１０の焼成段階では、第３のセラミックグリーンシート１１１Ｃ上で第２のセラミックグリーンシート１１１Ｂの貫通孔Ｈの全周壁面によって形成される隅角部が第１のセラミックグリーンシート１１１Ａによって曲面を形成して被覆されているため、隅角部において第２、第３のセラミックグリーンシート１１１Ｂ、１１１Ｃと第１のセラミックグリーンシート１１１Ａとの間でクラックを生じさせることなくセラミック材料の相互拡散により一体化して焼結し、曲面Ｒ１を形成する。
【００３９】
また、本実施形態によれば、グリーンシート積層体１１１の上下両面にそのセラミック材料の焼結温度では実質的に焼結しない収縮抑制シート１００Ａ、１００Ｂを配置し、グリーンシート積層体１１１のセラミック材料の焼結温度で焼成するため、グリーンシート積層体１１１の面方向の収縮を抑制し、第１、第２、第３のセラミック層１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃと内部導体パターン１３、特に面内導体１３Ａとの間の膨張係数の差に基づくクラックを抑制することができると共にセラミック多層基板１０の反りを抑制することができる。
【００４０】
また、本実施形態によれば、グリーンシート積層体１１１が低温焼結セラミック材料によって形成され、また、グリーンシート積層体１１１に金、銀、パラジウム及び銅の少なくとも一つを主成分とする導体パターン部１１３が形成されているため、１０５０℃以下の低温で焼成することができ、しかも金、銀、パラジウム及び銅の少なくとも一つを主成分とする低抵抗の導体パターン１３を形成することができる。
【００４１】
第２の実施形態  
本実施形態のセラミック多層基板２０は、図３の（ａ）、（ｂ）に示すように、複数のセラミック層が積層されたセラミック積層体２１を備え、このセラミック積層体２１の上面には所定幅を有する矩形状の隆起部２４が形成されている。セラミック積層体２１自体は、上記実施形態と同様に低温焼結セラミック材料によって形成されていることが好ましい。
【００４２】
セラミック積層体２１には、図３の（ａ）、（ｂ）に示すように、上記実施形態と同様に面内導体２３Ａ、ビア導体２３Ｂ及び表面電極２３Ｃからなる導体パターン２３が形成されている。隆起部２４の内側には例えばシリコン半導体素子、ガリウム砒素半導体素子等の能動素子や、コンデンサ、インダクタ、抵抗等の受動素子を表面実装部品２５として実装するためのキャビティ２２が形成されている。表面実装部品２５はキャビティ２２の周囲、即ち隆起部２４の上面に沿って形成された複数の表面電極２３Ｃに対してボンディングワイヤー２５Ａを介して電気的に接続されている。この隆起部２４は、後述のようにセラミック多層基板２０を製造する際にセラミック積層体２１内に基体を介在させることによって形成することができる。
【００４３】
即ち、セラミック積層体２１は、図３の（ｂ）に示すように、第１のセラミック層２１Ａと、複数の第２のセラミック層２１Ｂと、を含み、第１のセラミック層２１Ａが複数の第２のセラミック層２１Ｂからなる主体層２１Ｃの被覆層として形成されている。第１のセラミック層２１Ａと主体層２１Ｃの間には、図４の（ａ）を参照すれば明らかなように、プレート状の基体（以下、「基体プレート」と称す。）２６が介在し、この基体プレート２６は主体層２１Ｃ上で第１のセラミック層２１Ａによって被覆されて、全体が矩形枠状の隆起部２４を形成している。第１のセラミック層２１Ａは、主体層２１Ｃ上で基体プレート２６によって形成された隆起部２４の凹凸に倣って起伏し、図３の（ｂ）に示すように隆起部２４の内外壁面の上下の隅角部において曲面Ｒ１、Ｒ２を形成している。
【００４４】
基体プレート２６は、上述のように矩形枠状の隆起部２４を形成しているが、基体プレート２６は、単一のプレートから形成されたものであっても、複数の矩形プレート状のものが組み合わされて矩形枠状に形成されたものであっても良い。基体プレート２６の材質は、特に制限されるものではないが、例えばセラミック焼結体によって形成されたプレートを用いることが好ましい。本実施形態では、基体プレート２６は、図３の（ｂ）及び図４の（ａ）に示すように、長さの異なる細長形状の第１、第２の焼結体プレート２６Ａ、２６Ｂと、２個のチップ型電子部品２６Ｃとから形成されている。第１、第２の焼結体プレート２６Ａ、２６Ｂと、２個のチップ型電子部品２６Ｃは、図４の（ａ）に示すように矩形枠状に配列されている。チップ型電子部品２６Ｃは、セラミック焼結体を素体とし、その両端部に外部端子電極２６Ｄを有している。例えば図３の（ｂ）に示すように、キャビティ２２内に表面実装部品２５として集積回路素子（ＩＣ）を配置し、隆起部２４内にチップ型電子部品２６Ｃとしてバイパスコンデンサを配置した場合には、両者間のインピーダンスを可能な限り低くすることができ、ノイズの影響を低減することができる。
【００４５】
次いで、図４の（ａ）、（ｂ）を参照しながら本実施形態のセラミック多層基板２０の製造方法について説明する。尚、図４の（ａ）、（ｂ）では、便宜上、上下の収縮抑制シートを省略し、これらの間に形成されるグリーンシート積層体のみを図示してある。
【００４６】
本実施形態では、第１の実施形態の第２のセラミックグリーンシート１１１Ｂに代えて基体プレート２６を配置する以外は、第１の実施形態に準じてセラミック多層基板２０を作製することができる。
【００４７】
セラミック多層基板２０を作製する場合にはまず、上記実施形態と同一要領で第１、第２のセラミック層２１Ａ、２１Ｂとなる第１、第２のセラミックグリーンシートを作製し、これらのセラミックグリーンシートに面内導体部、ビア導体部及び表面電極部をそれぞれ必要箇所に所定のパターンで形成する。その後、図４の（ａ）に示すように、収縮抑制シート（図示せず）上に第２のセラミックグリーンシートを複数積層して主体層１２１Ｃを形成した後、スプレー等を用いて主体層１２１Ｃの上面に有機系接着剤を塗布または噴霧して有機系接着剤層（図示せず）を形成する。次いで、この主体層１２１Ｃ上の所定位置に矩形状の基体プレート２６を配置し、この基体プレート２６を、有機接着剤層を介して主体層１２１Ｃ上に接合、固定する。尚、有機接着剤としては、合成ゴムや合成樹脂と可塑剤を加えた混合物などを使用することができる。また、有機接着剤層の厚みは、塗布の場合には３μｍ以下、噴霧の場合には１μｍ以下が好ましい。
【００４８】
主体層１２１Ｃ上に基体プレート２６を形成する場合には、図４の（ａ）に示すように、第１、第２の焼結体プレート２６Ａ、２６Ｂと、セラミック焼結体を素体とするチップ型電子部品２６Ｃを矩形状に配列する。この際、同図に示すように第１、第２の焼結体プレート２６Ａ、２６Ｂを矩形状に配列し、短い第２の焼結体プレート２６Ｂの空白部分にチップ型電子部品２６Ｃを搭載して空白部分を補完し、全体として矩形状の基体プレート２６を形成する。
【００４９】
次いで、図４の（ａ）に示すように、主体層１２１Ｃの上方に第１のセラミックグリーンシート１２１Ａを積層し、更にその上方に収縮抑制シート（図示せず）を積層した後、収縮抑制シートを介して第１のセラミックグリーンシート１２１Ａを主体層１２１Ｃ上に所定の温度及び圧力で等方圧プレスをかけて圧着すると、第１のセラミックグリーンシート１２１Ａが基体プレート２６の凹凸に倣って変形して複合圧着体を得ることができる。この複合圧着体の上下の収縮抑制シートの間には、同図の（ｂ）に示すように、隆起部１２４が形成されたグリーンシート積層体１２１が形成されている。この際、基体プレート２６が硬くても基体プレート２６の内外周壁面と主体層１２１Ｃ上面との交差部（隅角部）は第１のセラミックグリーンシート１２１Ａによって完全に被覆されているため、圧着時に弾性体は第１のセラミックグリーンシート１２１Ａに妨げられて基体プレート２６の主体層１２１Ｃの隅角部に直接作用することはなく、クラックを生じさせることはない。
【００５０】
圧着後、複合圧着体を空気雰囲気中、８７０℃で焼成すると、上下の収縮抑制シート間で第１のセラミックグリーンシート１２１Ａと主体層１２１Ｃとが焼結して一体化し、図４の（ｃ）に示すようにセラミック積層体２１が形成されると共に、その上面に隆起部２４が形成される。焼成時には、第１のセラミックグリーンシート１２１Ａがそのままの形態で第１のセラミック層２１Ａとして焼結し、隆起部２４の内外周壁面の全ての隅角部にクラックを生じさせることなく曲面Ｒ１、Ｒ２（図３の（ｂ）参照）が形成され、上面に隆起部２４を有するセラミック多層基板２０が得られる。セラミック多層基板２０の隆起部２４の内側には図４の（ｃ）に示すように表面実装部品２５を実装し、この表面実装部品２５と表面電極２３Ｃを図３の（ｂ）に示すようにボンディングワイヤー２５Ａで接続する。
【００５１】
以上説明したように本実施形態によれば、矩形状の基体シート２６を第１のセラミックグリーンシート１２１Ａによって被覆することにより、上面に矩形状の隆起部２４を有するセラミック多層基板２０を作製することができる。また、隆起部２４の内側のキャビティ２２内に表面実装部品２５を実装することによりセラミック多層基板２０を多機能化することができ、しかも基体シート２６の一部としてチップ型電子部品２６Ｃを設けることにより、セラミック多層基板２０を高機能化することができる。その他、本実施形態においても第１の実施形態と同様の作用効果を期することができる。
【００５２】
また、本発明のセラミック多層基板の製造方法では、上記各実施形態の他、必要に応じて基体を適宜変更することによってセラミック多層基板の表面に種々の形態の凹凸を形成することができる。例えば、図５の（ａ）に示すように目的に応じてセラミック多層基板３０の上面に帯状の溝３２を凹凸として設けても良く、また、同図の（ｂ）に示すように目的に応じてセラミック多層基板４０の上面に矩形状のメサ型の隆起部４２を設けても良い。そして、これらの溝３２や隆起部４２は、いずれも必要に応じてセラミック多層基板３０、４０の上面の複数個所に分散させて配置することができる。これらの溝３２の側壁面及び隆起部４２の全周壁面はいずれも上下の隅角部に曲面が形成されている。
【実施例】
【００５３】
本実施例では、上記各実施形態のセラミック多層基板について更に具体的に説明する。実施例１は第１の実施形態に対応し、実施例２は第２の実施形態に対応する。
【００５４】
実施例１
まず、Ａｌ２Ｏ３をフィラーとし、セラミック材料としてホウ珪酸ガラスを焼結助材とする低温焼結セラミック材料を用いてスラリーを調製し、このスラリーをキャリアフィルム上に塗布して１０枚のセラミックグリーンシートを作製した。そして、各セラミックグリーンシートに対してレーザー加工により所定のパターンでビアホールをそれぞれ形成した後、Ａｇ粉末を主成分とする導電性ペーストを、メタルマスクを用いて各セラミックグリーンシートのビアホール内に押し込むことによってビア導体部を形成した。これらのセラミックグリーンシートはいずれも焼成後の厚みが５０μｍになる厚みに形成されている。
【００５５】
図２の（ａ）に示すように、一枚のセラミックグリーンシートにビア導体部と同一の導電性ペーストをスクリーン印刷して所定のパターンで表面電極部１１３Ｃを形成してビア導体部１１３Ｂに接続し、第１のセラミックグリーンシート１１１Ａを作製した。また、他のセラミックグリーンシートには面内導体部を形成した。即ち、他の二枚のセラミックグリーンシートには、キャビティを形成するための矩形状の貫通孔Ｈを空けて第２のセラミックグリーンシート１１１Ｂを作製し、更に、他の７枚のセラミックグリーンシートを第３のセラミックグリーンシート１１１Ｃとして作製した。
【００５６】
然る後、図２の（ａ）に示すように、収縮抑制シート１００Ａ上に、第３のセラミックグリーンシート１１１Ｃを７枚配置し、その上に貫通孔Ｈを有する第２のセラミックグリーンシート１１１Ｂを２枚配置し、更にその上に第１のセラミックグリーンシート１１１Ａを一枚配置し、これら１０枚のセラミックグリーンシートを収縮抑制シート１００Ａ上に積層した。この段階では第３のセラミックグリーンシート１１１Ｃと第１のセラミックグリーンシート１１１Ａの間には第２のセラミックグリーンシート１１１Ｂの貫通孔Ｈで空洞が形成されている。
【００５７】
そして、第１のセラミックグリーンシート１１１Ａの上に収縮抑制シート１００Ｂを積層し、仮圧着した後、弾性体を用いて所定の圧力で等方圧プレスをかけて本圧着して、図２の（ｂ）に示す複合圧着体１１０を作製した。次いで、空気雰囲気中、８７０℃で複合圧着体１１０の焼成を行った後、上下の収縮抑制シート１００Ａ、１００Ｂを除去し、図１に示すセラミック多層基板１０を得た。セラミック多層基板１０は、０．５ｍｍ厚で、その上面には１００μｍ深さのキャビティ１２が形成された。キャビティ１２の底面の隅角部は滑らかな曲面が形成されていて、隅角部にクラックは認められなかった。
【００５８】
また、比較例１として、図６の（ａ）、（ｂ）に示すように、８枚の第３のセラミックグリーンシート１１１’Ｃ及び２枚の貫通孔Ｈを有する第２のセラミックグリーンシート１１１’Ｂをこの順序で収縮抑制シート（図示せず）上に積層し、更にその上に収縮抑制シート（図示せず）を積層し、実施例１と同一要領で圧着して複合圧着体を作製した後、この複合圧着体を焼成することによって、上面にキャビティ１２’が形成されたセラミック多層基板１０’を作製した。このセラミック多層基板１０’の場合にはキャビティ１２’の底面の隅角部が特異点になってクラックＣが認められた。クラックの発生時期について調べたところ、第２のセラミックグリーンシート１１１’Ｂと第３のセラミックグリーンシート１１１Ｃを積層した後、これら両者１１１’Ｂ、１１１’Ｃを圧着する時にキャビティ１２’の底面の隅角部にクラックを形成することが判った。また、圧着時にクラックが認められなくても、グリーンシート積層体１１１’を焼成する時にキャビティ１２’の底面の隅角部にクラックを形成することが判った。
【００５９】
実施例２
本実施例では、実施例１の第２のセラミックグリーンシートに代えて基体シートを用いた以外は、実施例１に準じて図４に示すセラミック多層基板２０を作製した。
【００６０】
即ち、図４の（ａ）に示すように、実施例１と同一要領で作製した第２のセラミックグリーンシート８枚を収縮抑制シート（図示せず）上に積層して主体層１２１Ｃを形成した。次いで、スプレーを用いて主体層１２１Ｃ上に有機系接着剤を塗布して有機系接着剤層を形成した後、マウンターを用いて所定の位置に第１、第２の焼結体プレート２６Ａ、２６Ｂ及びチップ型電子部品２６Ｃを搭載し、同図の（ａ）に示すように主体層１２１Ｃ上に矩形状の基体シート２６として接合、固定した。この際、チップ型電子部品２６Ｃとして積層セラミックコンデンサを用い、その外部端子電極を主体層１２１Ｃの面内導体部と接続した。この積層セラミックコンデンサは、１３００℃で焼成されたセラミック焼結体（サイズ：０．６ｍｍ×０．３ｍｍ×０．３ｍｍ、内部電極：Ｎｉ、容量規格：１μＦ）からなり、その両端にＡｇを主成分とする導電性ペーストを塗布し、焼き付けて外部端子電極が形成されている。外部端子電極にはメッキ処理が施されていない。尚、図４では、セラミックグリーンシートの厚みを誇張してある
【００６１】
次いで、主体層１２１Ｃ上に第１のセラミックグリーンシート１２１Ａを積層し、この上に収縮抑制シート（図示せず）を積層し、所定の温度で熱圧着して図４の（ｂ）に示すグリーンシート積層体１２１を含む複合圧着体を作製した。この複合圧着体を、空気雰囲気中、８７０℃で焼成した後、上下の収縮抑制シートを除去し、セラミック多層基板２０を得た。セラミック多層基板２０の上面には隅角部が滑らかな曲面からなる隆起部２４が形成されていて、クラックは認められなかった。
【００６２】
次いで、隆起部２４の内側のキャビティ２２に表面実装部品２５として集積回路（ＩＣ）を実装し、隆起部２４の表面に形成された表面電極２３ＣとＩＣとをＡｕからなるボンディングワイヤー２５Ａで接続した。キャビティ１２の底面の隅角部は滑らかな曲面が形成されていて、隅角部にクラックは認められなかった。本実施例では、積層セラミックコンデンサがＩＣ近傍の隆起部２４に埋設されているため、積層セラミックコンデンサとＩＣとの配線長を短くすることができる。
【００６３】
実施例３
本実施例では、低温焼結セラミック材料に用いられる焼結助材の添加量を変化させて収縮抑制シートに添加することによって、セラミックグリーンシートの積層体に対する収縮抑制シートの密着力を変化させ、表１に示すように積層体の平面方向の収縮量を制御した以外は実施例２と同一要領でセラミック多層基板を作製した。
【００６４】
次いで、Ｘ線探傷法を用いてセラミック多層基板について基板及び積層セラミックコンデンサにクラックが発生しているか否かを観察した。この結果、表１に示すように、セラミック積層体の収縮量が-５％を超えて小さくなると、内蔵積層セラミックコンデンサにクラックが検出され、その収縮量が＋５％を越えて大きくなると内蔵積層セラミックコンデンサ及びセラミック積層体自体にもクラックが検出された
【００６５】
【表１】
2006147729.tif 000003
【００６６】
表１に示す結果によれば、セラミック層の収縮量が±５％を超えると隆起部の隅角部に曲面を形成しても、積層セラミックコンデンサ及び／またはセラミック積層体にクラックが発生することが判った。従って、収縮抑制シートへの焼結助材の添加量は、±５％の範囲内の収縮量を示す、０．１〜１．６重量％に設定することが好ましいことが判った。尚、収縮量のコントロールは、収縮抑制シートへの焼結助材の添加量の他、収縮抑制シート中の無機粉末の粒径や収縮抑制シートの厚み等、各種の手法でコントロールすることができる。
【００６７】
尚、本発明は、上記各実施形態に何等制限されるものではなく、本発明の趣旨に反しない限り、本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、電子機器などに使用されるセラミック多層基板及びその製造方法に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明のセラミック多層基板の一実施形態を示す図で、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は（ａ）の断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１に示すセラミック多層基板の製造工程の要部を示す工程図である。
【図３】本発明のセラミック多層基板の他の実施形態を示す図で、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は（ａ）の断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図３に示すセラミック多層基板の製造工程を示す斜視図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明のセラミック多層基板の更に他の実施形態を示す斜視図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の実施例１に対する比較例１のセラミック多層基板の製造工程の要部を示す断面図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来のセラミック多層基板の製造方法の工程の一部を示す断面図である。
【００７０】
１０、２０、３０、４０    セラミック多層基板
１１、２１    セラミック積層体
１１Ａ、２１Ａ  第１のセラミック層
１２、２２    キャビティ（凹凸）
１２Ｂ  側壁面
１３  導体パターン
３２    溝（凹凸）
４２    
Ｒ１、Ｒ２  曲面
２４、４２    隆起部
２６    基体シート（基体）
２６Ｃ  チップ型電子部品（基体）
１００Ａ、１００Ｂ  収縮抑制シート
１１０    複合圧着体（圧着体）
１１１Ａ、１２１Ａ  第１のセラミックグリーンシート
１１３    導体パターン部
１２１Ｃ  主体層（グリーンシート積層体）
【図１】
2006147729.tif 000004
【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】
2006147729.tif 000009
【図７】
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