(57)【要約】【課題】本発明は、半導体実装型の電子部品の大判化、低背化等の要求に対応する寸法精度に優れたセラミック多層基板を製造する方法に関するものであり、複雑な回路設計で起こる基板厚み方向の物性値不一致による基板反り等の変形を抑制できるセラミック多層基板の製造方法を提供することを目的とするものである。【解決手段】セラミックグリーンシートのシート物性値を制御しシート積層配置を適正化することおよび電極とセラミックとの焼結タイミングを制御することにより基板変形を抑制したセラミック多層基板を得る。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体パターンを有する未焼結セラミック積層体の両主面に前記未焼結セラミック積層体の焼結温度では焼結しない別のセラミック粉体からなる拘束層を積層圧着させ、これを前記未焼結セラミック積層体の焼結温度で焼成した後、拘束層を除去するセラミック多層基板の製造方法において、前記導体パターンを有する未焼結セラミック積層体が、複数の粉体充填率もしくは伸び率を有するセラミックグリーンシートより構成され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】
導体パターンを有する未焼結セラミック積層体の両主面に前記未焼結セラミック積層体の焼結温度では焼結しない別のセラミック粉体からなる拘束層を積層圧着させ、これを前記未焼結セラミック積層体の焼結温度で焼成した後、拘束層を除去するセラミック多層基板の製造方法において、前記導体パターンを有する未焼結セラミック積層体が複数のセラミックグリーンシートから構成され、かつ前記複数のセラミックグリーンシートが、複数の粉体充填率を有するセラミックグリーンシートであって、前記導体パターンを有する未焼結セラミック積層体の厚み方向のうち、導体層密度が高い側から順に粉体充填率が低くなる構成であ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３】
請求項２記載の複数のセラミックグリーンシートが２種類で構成され、当該セラミックグリーンシートの一方の粉体充填率の比率が、５３〜６３％であり、かつ当該セラミックグリーンシートのシート間厚み比率が１／２０〜１／３を満足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４】
導体パターンを有する未焼結セラミック積層体の両主面に前記未焼結セラミック積層体の焼結温度では焼結しない別のセラミック粉体からなる拘束層を積層圧着させ、これを前記未焼結セラミック積層体の焼結温度で焼成した後、拘束層を除去するセラミック多層基板の製造方法において、前記未焼結セラミック積層体を構成するセラミックグリーンシートが、複数の粉体充填率を有すると共に、前記複数の粉体充填率を有するグリーンシートが同一量の樹脂と可塑剤成分より構成されてい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５】
導体パターンを有する未焼結セラミック積層体の両主面に前記未焼結セラミック積層体の焼結温度では焼結しない別のセラミック粉体からなる拘束層を積層圧着させ、これを前記未焼結セラミック積層体の焼結温度で焼成した後、拘束層を除去するセラミック多層基板の製造方法において、前記未焼結セラミック積層体が、複数の伸び率を有するセラミックグリーンシートより構成されてい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６】
導体パターンを有する未焼結セラミック積層体の両主面に前記未焼結セラミック積層体の焼結温度では焼結しない別のセラミック粉体からなる拘束層を積層圧着させ、これを前記未焼結セラミック積層体の焼結温度で焼成した後、拘束層を除去するセラミック多層基板の製造方法において、前記未焼結セラミック積層体を構成する複数のセラミックグリーンシートが、２種類であり、前記２種類のグリーンシートのうち一方のグリーンシートの伸び率が０．１〜２．６％、かつそれぞれの厚み方向のシート厚み比率が０より大きく１／３以下であ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７】
導体パターンを有する未焼結セラミック積層体の両主面に前記未焼結セラミック積層体の焼結温度では焼結しない別のセラミック粉体からなる拘束層を積層圧着させ、これを前記未焼結セラミック積層体の焼結温度で焼成した後、拘束層を除去するセラミック多層基板の製造方法において、前記未焼結セラミック積層体を構成する複数のセラミックグリーンシートが、２種類であり、かつそれぞれの収縮完了温度が異なると共に、収縮完了温度が、前記積層体厚み方向の導体パターンの密度が高い側から順に低くなってい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８】
導体パターンを有する未焼結セラミック積層体の両主面に前記未焼結セラミック積層体の焼結温度では焼結しない別のセラミック粉体からなる拘束層を積層圧着させ、これを前記未焼結セラミック積層体の焼結温度で焼成した後、拘束層を除去するセラミック多層基板の製造方法において、前記導体層の焼結完了温度が、セラミック層よりも高温であ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９】
導体パターンを有する未焼結セラミック積層体の両主面に前記未焼結セラミック積層体の焼結温度では焼結しない別のセラミック粉体からなる拘束層から構成され、前記導体パターンを有する未焼結セラミック積層体が、複数の粉体充填率もしくは伸び率を有するセラミックグリーンシートより構成される請求項１乃至８のいずれかに記載のセラミック多層基板の製造方法を用いて製造されたセラミック多層基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ＬＳＩやチップ部品などを搭載し、かつそれらを相互配線するためのセラミック多層基板とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路部品をはじめ、チップコンデンサ、チップインダクタ等のチップ状電子部品を実装するセラミック多層基板においては、高精度の受動部品を内蔵しながら高密度に配線を施し、同時に基板に対しては高寸法精度化が要求されている。さらに、実装密度をより一層高めると共に高周波化に対応するため、ＡｇやＡｇ−Ｐｄ、Ａｕ等の低抵抗導体材料からなる導体パターンを有する低誘電率の絶縁性セラミックグリーンシートを複数枚積層し、これを１０００℃以下の低温で一括焼成してなる低温焼結タイプのセラミック多層基板が開発量産されている。ここでセラミック多層基板の高密度配線化を実現する方法として、特許文献１では、未焼結セラミック積層体の上下方向から比較的大きな圧力を加えながら焼結処理を実施する方法が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２や特許文献３等では、Ｘ−Ｙ面内の収縮を抑制するために低温焼成可能な複数のセラミックグリーンシートを積層した未焼結セラミック積層体の上下両主面に、この未焼結セラミック積層体の焼成温度では焼結緻密化しない拘束層セラミックグリーンシートを積層圧着後、これらを未焼結セラミック積層体の焼結温度にて焼成し、その後拘束層セラミックグリーンシートからなる層を剥離除去することにより収縮を十分に抑制した寸法精度に富むセラミック多層基板が開示されている。
【特許文献１】特開平５−１６３０７２号公報
【特許文献２】特開平４−２４３９７８号公報
【特許文献３】特許第２７８５５４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記の特許文献１、２の製法では、基板の大判化が進めばそれだけより大きな圧力が必要となるため、加圧焼成用の特殊な設備を必要とし、設備コストや生産効率等の面で問題がある。
【０００５】
他方、後者の方法においては必ずしも焼成時の加圧を必要としないものの、導体層とセラミック層の焼成時の収縮挙動や高密度化や部品の低背化に伴う配線パターンの非対称性配置等の複雑設計により、それらに起因する基板反りが生じやすいといった問題があった。近年、セラミック多層基板においては、上述したように大判化と低背化の要求により低抵抗のＡｇやＡｇ−Ｐｄ等を用いる低温焼結セラミック多層基板では、導体パターンの非対称な複雑設計に伴う基板反りがより悪化する傾向となり、未焼結の拘束セラミック層を除去する際に基板自体が破断してしまうといった問題が生じたり、うまく拘束セラミック層を除去できた場合でも残存する反りにより半導体やチップ状部品を精度よく実装することができない等といった問題があった。本発明は、上述した事情によりなされたものであり、その目的は反りなどの基板変形を抑制して寸法精度の優れたセラミック基板を容易に効率良く製造することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために本発明は以下の構成を有する。
【０００７】
本発明の請求項１に記載のセラミック多層基板の製造方法は、導体パターンを有する未焼結セラミック積層体の両主面に前記未焼結セラミック積層体の焼結温度では焼結しない別のセラミック粉体からなる拘束層を積層圧着させ、これを前記未焼結セラミック積層体の焼結温度で焼成した後、拘束層を除去するセラミック多層基板の製造方法において、前記導体パターンを有する未焼結セラミック積層体が、複数の粉体充填率もしくは伸び率を有するセラミックグリーンシートより構成されることを特徴とするものである。焼結セラミック積層体の各積層段階でシート物性を制御することで本圧後の積層体の反り形態から改善することで焼成過程で発生する収縮挙動で引き起こされる内部応力を相殺することができ、回路設計パターンを変更することなく基板反りを軽減抑制することが可能となる。
【０００８】
本発明の請求項２に記載のセラミック多層基板の製造方法は、導体パターンを有する未焼結セラミック積層体の両主面に前記未焼結セラミック積層体の焼結温度では焼結しない別のセラミック粉体からなる拘束層を積層圧着させ、これを前記未焼結セラミック積層体の焼結温度で焼成した後、拘束層を除去するセラミック多層基板の製造方法において、複数の粉体充填率を有するセラミックグリーンシートが、前記導体パターンを有する未焼結セラミック積層体の厚み方向のうち、導体層密度が高い側から順に粉体充填率が低くなる構成であることを特徴とする。未焼結セラミック積層体中のシート間の粉体充填率を変えることで焼成時に導体層とセラミック層の一部領域が収縮することで、電極部がつっかえ棒として作用する効果を抑制できるので、焼成完了時に残存する内部応力を低減でき基板の反りが抑制されることになる。
【０００９】
本発明の請求項３に記載のセラミック多層基板の製造方法は、導体パターンを有する未焼結セラミック積層体の両主面に前記未焼結セラミック積層体の焼結温度では焼結しない別のセラミック粉体からなる拘束層を積層圧着させ、これを前記未焼結セラミック積層体の焼結温度で焼成した後、拘束層を除去するセラミック多層基板の製造方法において、複数の粉体充填率を有するセラミックグリーンシートの粉体充填率の比率が５３〜６３％であり、かつ複数のセラミックグリーンシートのシート間厚み比率が１／２０〜１／３を満足することを特徴とする。焼結セラミック積層体の各積層段階でシート物性を制御することで焼成前の積層体の反り形態をあらかじめ改善することで、焼成過程で発生する収縮挙動で引き起こされる内部応力を相殺することができ、回路設計パターンを変更することなく基板反りを軽減抑制するもので、粉体充填率が５３％より小さい場合には焼成後のセラミック層の焼結密度が低くなり、逆に６３％より大きい場合にはグリーンシートとしてのハンドリング性が悪く最悪は支持フィルムから転写できなかったり途中で破断してしまうのでこの範囲が好ましい。他方、グリーンシートの粉体充填率を向上させることでセラミック層上に電極部が存在するしないにかかわらず近似の粉体充填率が得られ、電極部の存在しない領域の緻密化が改善できる効果も得られる。また、シート間の厚み比率は基本的には上述の物性値と連動するが、厚み比率が１／２０より低い場合には積層体の積層形態を変えるまでの効果は得られず、逆に１／３より大きい場合には積層体の反り方向が焼成後に発生する反りとは逆方向にかえって大きくなってしまうので注意を要する。
【００１０】
本発明の請求項４に記載のセラミック多層基板の製造方法は、導体パターンを有する未焼結セラミック積層体の両主面に前記未焼結セラミック積層体の焼結温度では焼結しない別のセラミック粉体からなる拘束層を積層圧着させ、これを前記未焼結セラミック積層体の焼結温度で焼成した後、拘束層を除去するセラミック多層基板の製造方法において、複数の粉体充填率を有するセラミックグリーンシートが、同一量の樹脂と可塑剤成分より構成されていることを特徴とする。
【００１１】
その際、未焼結セラミック積層体を構成するグリーンシートは、シート物性値が異なるもののシートを構成する組成要素が全く同じであることから、量産条件を変更することなく容易に基板反り抑制を実現することができる。
【００１２】
本発明の請求項５に記載のセラミック多層基板の製造方法は、導体パターンを有する未焼結セラミック積層体の両主面に前記未焼結セラミック積層体の焼結温度では焼結しない別のセラミック粉体からなる拘束層を積層圧着させ、これを前記未焼結セラミック積層体の焼結温度で焼成した後、拘束層を除去するセラミック多層基板の製造方法において、前記未焼結セラミック積層体が、複数の伸び率を有するセラミックグリーンシートより構成されていることを特徴とする。未焼結セラミック積層体の伸び率を部分的に変化させることで焼成時の焼結タイミングをずらすことが可能となり、電極層とセラミック層との間で起こる収縮挙動の不整合を軽減できることになり、基板の反り量を小さくすることができる。
【００１３】
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、導体パターンを有する未焼結セラミック積層体の両主面に前記未焼結セラミック積層体の焼結温度では焼結しない別のセラミック粉体からなる拘束層を積層圧着させ、これを前記未焼結セラミック積層体の焼結温度で焼成した後、拘束層を除去するセラミック多層基板の製造方法において、前記未焼結セラミック積層体を構成する複数のセラミックグリーンシートが２種類であり、前記２種類のグリーンシートのうち一方のグリーンシートの伸び率が０．１〜２．６％、かつそれぞれの厚み方向のシート厚み比率が０より大きく１／３以下であることを特徴とする。未焼結セラミック積層体の伸び率を部分的に変化させることで焼成時の焼結タイミングをずらすことが可能となり、電極層とセラミック層との間で起こる収縮挙動の不整合を軽減できることになり、基板の反り量を小さくすることができる。伸び率が０．１％より小さい場合には、シートに柔軟性がなく支持フィルムからの剥離が困難であり、２．６％より大きい場合には従来品と積層時に及ぼす影響度に差はなくなるので反り改善効果が得られない。また、シート厚み比率は、伸び率と連動しているが、１／３より大きくなると積層体の形態としてはもはや反り抑制へ影響する効果は小さくなる。
【００１４】
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、導体パターンを有する未焼結セラミック積層体の両主面に前記未焼結セラミック積層体の焼結温度では焼結しない別のセラミック粉体からなる拘束層を積層圧着させ、これを前記未焼結セラミック積層体の焼結温度で焼成した後、拘束層を除去するセラミック多層基板の製造方法において、前記未焼結セラミック積層体を構成する複数のセラミックグリーンシートが２種類であり、かつそれぞれの収縮完了温度が異なると共に、収縮完了温度が前記積層体厚み方向の導体パターンの密度が高い側から順に低くなっていることを特徴とする。反りを生み出す要因としてはセラミック層と電極層の収縮率の差、収縮開始温度、全体積層収縮の差、電極パターンの分布の不均一さ、熱膨張係数の差等によるものと考えられる。しかし、焼結密度を種々変えて実験した結果、低密度域では本圧直後の積層体の形態が最終焼成後まで保持されることがわかった。この点を考慮すると、電極が先に収縮し始めセラミックが収縮する際のつっかえ棒の振る舞いをすることで凸反りが発生するものと判断された。この現象を制御するために、未焼結セラミック積層体を構成するグリーンシートを部分的に収縮完了温度をずらすことで電極部がつっかえ棒となる作用を軽減できるので、最終的な基板反りを抑制することができる効果が得られる。
【００１５】
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、導体パターンを有する未焼結セラミック積層体の両主面に前記未焼結セラミック積層体の焼結温度では焼結しない別のセラミック粉体からなる拘束層を積層圧着させ、これを前記未焼結セラミック積層体の焼結温度で焼成した後、拘束層を除去するセラミック多層基板の製造方法において、前記導体層の焼結完了温度がセラミック層よりも高温であることを特徴とする。反りを生み出す要因としては上述した点が考慮されるのでセラミック層と電極層の収縮率の差を電極側で変化させることで同様の効果が得られる。
【００１６】
本発明の請求項９に記載のセラミック多層基板は、導体パターンを有する未焼結セラミック積層体の両主面に前記未焼結セラミック積層体の焼結温度では焼結しない別のセラミック粉体からなる拘束層とから構成され、前記導体パターンを有する未焼結セラミック積層体が、複数の粉体充填率もしくは伸び率を有するセラミックグリーンシートより構成されるセラミック多層基板の製造方法を用いて製造されたものである。焼結セラミック積層体の各積層段階でシート物性を制御することで焼成前の積層体の時点からあらかじめその形態を適度に改善することで、焼成過程で発生する収縮挙動で引き起こされる内部応力を相殺することができ、回路設計パターンを変更することなく基板反りを軽減抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、基板厚み方向（Ｚ方向）に積層圧着させてできるセラミック多層基板において、電極密度の高い側から順にセラミックグリーンシートの粉体充填率もしくは伸び率を段階的あるいは部分的に変化させることで本圧後の積層体形状を平坦から凹状に傾斜させることで焼結後で発生する反りを抑制させることが可能となり、基板変形のない寸法精度に優れたセラミック多層基板を製造できるという効果が得られるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１〜３に記載の発明について説明する。図１は本発明におけるセラミック多層基板を用いた電子部品の一例を示した断面図であり、複数のセラミックグリーンシートで形成されたセラミック積層体１の内層部分に例えば、コンデンサや高周波フィルタ回路などの電子回路が内部電極２によって形成されると共に電子部品のシールド性を確保するシールド電極３が配置され、ビア電極４を介して表層の端子電極５に接続された構成となっている。
【００１９】
また、セラミック積層体１を構成するセラミック層は、フィラーとなる誘電体セラミックにガラスを添加した低温焼結材料により形成され、内部電極２を形成するＡｇ系電極ペーストと同時焼成されるもので、後述するが未焼結のセラミック層を形成するグリーンシート上に適宜内部電極２を形成し、それらを複数回積層圧着し同時焼成することにより形成される。また、この電子部品を形成する場合、図２に示されるように支持フィルム６上に形成されたグリーンシート７にスクリーン印刷法などで電極形成し、この電極形成されたグリーンシート７を積層し支持フィルム６を剥離させ、この操作を繰り返すことにより積層体１を形成しこの積層体１をプレス機を用いて所定の厚みに加圧成形しその後焼成炉にて焼成するという一般的な積層工程をもって形成される。
【００２０】
シールド電極３は、支持フィルム６上に形成したグリーンシート７にビア加工、ビア電極充填し形成されるもので、上述の２つのパーツをさらに積層圧着することで拘束層付の積層体が得られることになる。拘束セラミック層８は、焼成後にブラスト処理や超音波洗浄処理等により剥離除去され、図１に示したごとく電子部品が得られる。なお、拘束セラミック層８に用いられるフィラーは、セラミック層の焼結温度では焼結されない無機粉体が選択されるが、一般的にはＡｌ2Ｏ3やＭｇＯ等が用いられる。
【００２１】
このようにして得られる電子部品は、図１に示したようにＺ方向断面から見ると、その形状は明らかに非対称形状であり、焼結時の各パーツの収縮挙動の不一致に伴う反りが発生するのは自明である。我々は、これら反りのメカニズムを鋭意検証してきた結果、図３に示した機能モデルによりベースとなる多層基板で発生している反り現象を等価再現できることを導出した。機能モデル１１は、導体層を形成する電極と誘電体層を形成するセラミック層の２種類で構成される単純なモデルに置き換えられるわけである。しかしながら、実際の焼成後に発現する基板の反りは２種類の構成材料が有する熱膨張係数などの熱的物性値から推定されるのとは異なる反り形状を示し、図８に示したように電極側を凸にする反りとなる。一方、図７に示した電極材料、セラミック材料それぞれの収縮挙動によれば、従来では電極が先に収縮しその後セラミックが収縮するといったタイミングのずれを伴うことがわかっていた。セラミック材料が十分に焼結可能である温度範囲で電極材料の焼結を遅延させること等は既に公知事実として行われてきた。しかし、電極のサイズや寸法等の変化は、電子部品の設計値に大きく関わるので、我々はセラミック側の特性を制御することで反り現象を抑制するに至った。すなわち、この機能モデル１１において、積層体７を形成するセラミックグリーンシートのうち、電極２の直下に位置する領域のグリーンシートとそれ以外のグリーンシートのシート物性、すなわちシートの粉体充填率と伸び率等を段階的に変えることで焼結後の基板反りを抑制することができた。
【００２２】
本発明の一実施の形態において、図７に示したようにセラミックグリーンシートのシート物性を変えることにより収縮完了温度を従来例に比較して低温側にずらすことで実現可能となった。
【００２３】
他方、図４、図５、図６にセラミックグリーンシートのシート物性値である粉体充填率と伸び率と基板反り量の関係を示した。すなわち、シート物性値を制御することで基板反りの方向と絶対量を適度に調整することが可能であることを見出した。図８に示した機能モデルによる基板反りの形態からも明らかなように電極寸法、シート物性値、焼結タイミング等が相互に組合わさっていることが理解される。本発明においては、セラミックグリーンシートを作製する際に、低温焼結材料であるＡｌＯ3/2とＭｇＯとＳｍＯ3/2をモル比で１１：１：１で混合したものをボールミルにより約２０時間混合したものを１３００℃で２時間焼成し、さらにボールミルにて約２０時間粉砕したものと、ＳｉＯ2−ＢＯ3−ＣａＯ系ガラスを重量比で５０：５０で秤量し、ボールミル等により混合粉砕し、おおむね平均粒子径を約１．２μｍ程度にしたガラスセラミック材料（以下、ＡＭＳＧと呼ぶ）とブチラール樹脂を酢酸ブチルもしくはブタノール等の溶剤と共にプラネタリーミキサー等の混練機を用いて一定時間混練分散することで混練物を作製した。ここでは、特に指定される条件はなく、十分な硬さで均一に練られていれば問題なく、可塑剤を適度に添加しても差し支えない。また、使用したガラスセラミック材料は、ＡＭＳＧに限定されるものではなく８５０〜１０００℃の温度範囲で焼結可能であれば差し支えない。得られた混練物は、最終組成の樹脂量、可塑剤になるように調整しながら酢酸ブチルにより希釈し、シート成形用のスラリーを作製した。スラリー組成は、ＡＭＳＧ粉体１００重量部に対し、ブチラール樹脂はおおむね９〜１５重量部、可塑剤としてＤＢＰを４〜１０重量部の範囲で作製したが、特に指定されるものではなくシート化した際の転写性や剥離性などを考慮して決定することが重要である。
【００２４】
次に図２に示すように、前記支持フィルム上に、作製されたセラミックスラリーをドクターブレード法等により成形し、約３５μ厚みのセラミック層を作製した。また、前記支持フィルム上に拘束層として機能するアルミナを分散形成したシートを別途作製し、この表面側にスクリーン印刷によって回路パターンとして内部電極のパターン２を形成した。図２に示したように、同様の操作により作製したセラミック層にビア電極を充填するためのビアを形成した後、電気的接続を確保するためのビア電極を充填し、更にシールド電極をスクリーン印刷等により形成し積層用のパーツとした。得られた各シートは、最終の厚みになるように複数枚積層した後、４０℃に保温されたプレス型により本圧加工した。ここでは、予備検討で等価再現を確認した基板サイズ、９４×９４ｍｍ2に対し７５×７５ｍｍ2の有効面積をもつ導体パターンを３×３のベタパターンとして表面電極とした。本発明の実施の形態においては、今後の低背化を考慮して焼成後の基板厚みが約０．３ｍｍになるようにグリーンシートの積層厚みを制御し、おおむね６００〜６３０μｍの範囲内で調整した。そのため、特にシートの積層厚みによる差は考慮していないが、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々なる形態で実施し得ることが可能であり、もちろん補正が可能である。最後に、得られた前記積層体の脱バインダ処理を行った後、大気雰囲気中で焼成し、拘束層付きのセラミック多層基板を得た。
【００２５】
本発明では、セラミック層に用いる主成分の組成、構造には特に限定はないが８００℃から１０００℃の低温焼結が可能な材料が選択可能で、例えば、ＡＭＳＧで表現されるガラスセラミックを本発明の実施例では用いた。電極層に含有される導電性金属粒子は、特に限定されないが、セラミック層の構成材料が低温焼結材料であるため、ＡｇまたはＡｇ合金が好ましい。Ａｇ合金としては、Ｐｔ，Ｐｄから選択される１種以上の元素とＡｇとの合金が好ましく、合金中の粒子含有量は８０重量％以上であることが好ましい。電極層の厚さは用途等に応じて適宜決定すればよく、めっきに対する耐久性や耐水性等を考慮すれば、特に７〜２０μｍ程度であることが好ましい。なお、セラミック層と電極層の焼結緻密化のずれを調整するために電極層にセラミック層に近似のセラミック成分やガラス、金属酸化物等を混入することが推奨され、最終製品の誘電率や接着性を考慮してその添加量等を調整可能であり、又なくても差し支えない。
【００２６】
本圧後の脱バインダ処理は、通常の条件で行えばよいが、特に内部電極層の導電材としてＡｇやＡｇ合金等を用いる場合には、空気雰囲気において、昇温速度を５〜３００℃／時間、より好ましくは１０〜１００℃／時間、保持温度を１８０〜４００℃、より好ましくは２００〜３５０℃、温度保持時間を０．５〜２４時間、より好ましくは１〜２０時間とする。
【００２７】
基板の焼成雰囲気は、電極層用インク中の導電性金属粒子の種類に応じて適宜決定すればよいが、導電性金属粒子としてＡｇやＡｇ合金等を用いる場合には、特に焼成雰囲気に注意を必要とはしないがセラミック層が十分に緻密化できるのであれば適度に窒素ガスなどの中性ガスをキャリアガスとして投入するのは問題ない。また、脱バインダー後の焼成昇温速度は、セラミック層にガラス成分が含まれるため速い方が好ましく、おおむね４００℃／１時間程度が望ましい。焼成時の保持温度は、８００〜１０００℃、より好ましくは８８０〜９５０℃である。保持温度が低すぎると緻密化が不充分となり、保持温度が高すぎると内部電極の異常焼結や内部電極材質の拡散により信頼性が悪化するからである。
【００２８】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々なる形態で実施し得ることは勿論である。なお、比較のために図９に示した従来例である、支持体上にセラミック層を形成したシートと拘束層表面上に形成した導体パターンをもつシートを積層圧着することにより作製した（比較例１）。さらに、比較のために電極直下に配置されるセラミックシートの粉体充填率を５６．１％、セラミック層のシート間厚み比率を１／２にした構成とし、それ以外の工程を実施例１と同様にすることにより作製した（比較例２）。比較例１，２は、いずれもシートのハンドリング性には問題なかったが、基板反りは凸反りでその量は過大で比較例１では拘束層を除去する際に基板が欠けてしまった。比較例２のように、粉体充填率を向上させたグリーンシートを用いた場合にもそのシート厚みが全体厚みに対して大きくなると基板反りを抑制する効果が有効ではなかった。
【００２９】
次に比較例３は、シート間の厚み比率を規定範囲にし粉体充填率をさらに向上させた構成とした以外は実施例１と同様に作製した。シートの粉体充填率も高くしすぎた場合には転写させるための転写性、シートの柔軟性が悪化し支持フィルムから剥離できなかったり、又はその過程で破断してしまい積層体をうまく作製することができなかった。
【００３０】
比較例４においては、セラミック層に粉体充填率を５９％に向上させたグリーンシートを用いて比較例１と同様な構成で作製したが、この場合には電極とセラミック層の厚み比率の影響がはるかに強く寄与し、基板反りの改善効果は小さかった。
【００３１】
比較例５は、グリーンシートの伸び率を３．８％にし、シート配置位置を図８に示したようにした以外は、実施例１に従い以降の工程を実施した。
【００３２】
比較例６は、グリーンシートの伸び率を０．０８％にし、シート配置位置を図８に示したようにした以外は、実施例１に従い以降の工程を実施した。
【００３３】
比較例７は、グリーンシートの伸び率を０．６４％にし、シート配置位置を図８に示したようにした以外は、実施例１に従い以降の工程を実施した。
【００３４】
一方、粉体充填率とシート厚み比率を種々変化させた以外は、実施例１と同様にして実施例２〜６を作製した。実施例１において、グリーンシートの伸び率とシート間厚み比率を種々変化させ、かつ伸び率を小さく加工処理したシートの構成配置位置を変えた以外は実施例１と同様にして実施例７〜１０を作製した。
【００３５】
（表１）は、本発明の実施例１〜１０によって作製されたセラミックグリーンシート、およびセラミック多層基板、比較例１〜７のそれぞれのロットについて、シート物性評価、シート外観評価、基板反り量評価をそれぞれ比較して示した表である。
【００３６】
シート物性値は、粉体充填率と伸び率を測定し、前者はセラミックグリーンシート中のセラミック粉体の存在比率を、後者は本圧の印加前後にシート厚み方向にどれだけ伸びるかを見たものであり、基本的には拘束層によりＸ−Ｙ面には伸びないと仮定して評価した。
【００３７】
（表１）より明らかなように、本発明の実施例においてはいずれの場合にもシートハンドリング性を確保しつつ、基板反り量を低減することができた。
【００３８】
比較例１は、２種類のセラミック層と電極パターンの熱収縮率が異なることから段差解消率の割りにデラミやクラック発生率が高くなった。
【００３９】
（表１）中で各評価項目が×になった比較例３、６は、各層を構成する途中段階でシート形成不良となり、セラミック基板まで作製することができなかった。
【００４０】
比較例５、７では、各工程でのシート化には支障がなかったが、基板反りへの改善効果は得られなかった。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
以上、本発明の実施の形態の代表例について説明してきたが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【００４３】
以上のように、本発明によれば、セラミック多層基板の低背化あるいは薄層化時でも基板反りが次工程へ影響することのないレベルに抑制でき、高寸法精度のセラミック多層基板がより簡便に製造できるという効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明にかかるセラミック多層基板の製造方法は、複雑な回路設計で起こる基板厚み方向の物性値不一致による基板反り等の変形を抑制できるという効果を有し、半導体実装型の電子部品の大判化、低背化等の要求に十分に対応することが可能となり、寸法精度に優れたセラミック基板を容易に効率良く製造することができ大いに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明のセラミック多層基板の断面図
【図２】本発明のセラミック多層基板の製造方法の側面断面図
【図３】本発明を等価再現する機能モデルの基本構成の断面図
【図４】本発明のセラミックグリーンシートのシート物性図
【図５】本発明のセラミックグリーンシートとセラミック多層基板の特性相関図
【図６】本発明のセラミックグリーンシートのセラミック多層基板の別の特性相関図
【図７】本発明のセラミック多層基板を構成する各パーツの物性図
【図８】本発明のセラミック多層基板の製造方法の側面断面図
【図９】従来のセラミック多層基板の断面図
【符号の説明】
【００４６】
１  積層体
２  内部電極
３  シールド電極
４  ビア電極
５  端子電極
６  支持フィルム
７  未焼結のセラミックグリーンシート
８、９  拘束セラミック層
１０  セラミック多層基板
１１  機能モデル
１２  改良グリーンシート
１３  別の改良グリーンシート
【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】
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【図８】
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【図９】
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