(57)【要約】【課題】キャスタレーション用の貫通孔が閉塞されて形成される凹部にセラミック部材の粒子残りの発生を防止するセラミック多層基板の製造方法を提供する。【解決手段】積層体１６の一方の主面側となるセラミックグリーンシート１８にキャスタレーション１４用の貫通孔１５を設け、他方の主面側となるセラミックシート２０に、貫通孔１５と連通する孔を設けないで、重ね合わせて加圧焼成するセラミック多層基板１０の製造方法において、セラミックグリーンシート１８にレーザー光を照射し、貫通孔１５にテーパ部１９を形成する工程と、貫通孔１５にセラミック部材２１を充填する工程と、セラミックシート２０、セラミックグリーンシート１８、未焼結セラミックシート２２を重ね合わせて、加圧焼成する工程と、焼成体２３から未焼結セラミックシート２２及びセラミック部材２１を除去して積層体１６を形成する工程を有する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚のセラミック基材からなる積層体の一方の主面側となる１又は複数枚の前記セラミック基材の未焼成のセラミックグリーンシートにキャスタレーション用の貫通孔を設け、他方の主面側となる１又は複数枚の前記セラミック基材の焼成済みのセラミックシートに、前記貫通孔と連通する挿通孔を設けないで、前記セラミックグリーンシートと前記セラミックシートを重ね合わせて加圧しながら焼成して形成するセラミック多層基板の製造方法において、
前記セラミックグリーンシートにレーザー光を照射し、該レーザー光が当接する側の前記貫通孔の径を大きく、前記レーザー光が抜ける側の前記貫通孔の径を小さく穿孔して、前記貫通孔の側壁にテーパ部を形成する工程と、
前記貫通孔に前記セラミック基材の焼成温度では焼結しないセラミック部材からなるセラミックペーストを前記貫通孔の径の大きい側から充填する工程と、
前記他方の主面側となる１又は複数枚の前記セラミックシートに、前記セラミックグリーンシートを、前記貫通孔の径の大きい側が外表面となるようにして重ね合わせ、しかも、重ね合わされた上、下表面に前記セラミックグリーンシートの焼成温度では焼結しないセラミック部材からなる未焼結セラミックシートを重ね合わせて、加圧しながら焼成して焼成体を形成する工程と、
前記焼成体から前記未焼結セラミックシート及び前記貫通孔内に充填した前記セラミック部材を除去して前記積層体を形成する工程を有することを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、複数枚のセラミック基材の側面にキャスタレーションを有する積層体を加圧しながら焼成して形成するセラミック多層基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からセラミック多層基板には、複数枚のセラミック基材の側面に凹部を形成し、この凹部に導体金属膜を設けて外部接続端子用の電極とするキャスタレーションを有するものがある。図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、従来のセラミック多層基板のキャスタレーション用の貫通孔５１は、例えば、ピン５２とダイス５３からなる打ち抜き方式により、セラミック基材の焼成前のセラミックグリーンシート５４をダイス５３の上に載置し、ピン５２でセラミックグリーンシート５４の厚さ方向に対して垂直に打ち抜いて形成している。
【０００３】
図４（Ａ）〜（Ｃ）を参照しながら、従来のセラミック多層基板５０の製造方法を説明する。図４（Ａ）に示すように、１又は複数枚で構成されるセラミックグリーンシート５４のキャスタレーション用の貫通孔５１の壁面には、導体金属ペーストをスクリーン印刷等で塗布してスルーホール導体５５が形成される。一方、貫通孔５１と連通する挿通孔を有さない１又は複数枚で構成されるセラミック基材５６を準備する。この挿通孔を有さないセラミック基材５６は、焼成前のセラミックグリーンシートの状態であってもよく、焼成済みセラミックシートであってもよい。次に、図４（Ｂ）に示すように、セラミックグリーンシート５３及びセラミック基材５６は、重ね合わされ、更に、重ね合わされた上、下表面にセラミックグリーンシート５３の焼成温度では焼結しないセラミック部材からなる未焼結セラミックシート５７を重ね合わせて、加圧しながら焼成されて焼成体が形成される。次に、図４（Ｃ）に示すように、焼成体の上、下面として付着する未焼結セラミックシート５７は、サンドブラスト処理等で除去されることで、積層体５８が形成され、孔の実質的中心線を通る分割線５９で切断されることで、キャスタレーション６０付きのセラミック多層基板５０が作製されている。
【０００４】
ここで、上記の加圧焼成とは、積層体の焼成収縮を小さくして基板寸法精度を向上させることを目的にして、セラミック基材の焼成前のセラミックグリーンシートを重ね合わせ、更に、上、下表面にこのセラミックグリーンシートの焼成温度では焼結しないセラミック部材からなるセラミックシートを重ね合わせて加圧しながら焼成した後、セラミックシートを除去して積層体を作製する方法である（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、セラミック多層基板には、セラミックグリーンシートの焼成収縮を焼成済みのセラミック基板で拘束することで、基板全体の焼成収縮を小さく抑えて、基板を高精度に作製することを目的に、焼成済みのセラミック基板上に、予め導体配線パターンを印刷した未焼成のセラミックグリーンシートを重ね合わせて熱圧着し、これを焼成してセラミック多層基板を作製することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
また、セラミックグリーンシートに貫通孔を形成する方法は、ピンとダイスを用いて形成する方法では形成できない小さな孔を形成し、この孔に導体金属を充填させて実装密度を向上させることを目的にして、レーザー光を照射して断面視して鼓形の貫通孔を形成することが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−５０３４９８号公報
【特許文献２】
特開２００１−２６７７４３号公報
【特許文献３】
特開平１１−５４８８５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような従来のセラミック多層基板の製造方法は、次のような問題がある。
（１）加圧しながら焼成して積層体を形成する場合には、キャスタレーション用の貫通孔の内部が空洞となっているので、加圧によって孔部に変形を発生させるている。
（２）（１）の変形を防止するために、予め、セラミックグリーンシートの焼成温度では焼結しないセラミック部材を孔内に充填して加圧焼成を行うことが考えられる。しかしながら、複数枚の一方の主面側のセラミック基材で、キャスタレーション用の貫通孔が閉塞して形成される凹部を有する積層体の場合には、凹部にセラミック部材を充填し加圧焼成を行ったとしても、焼成後、凹部からセラミック部材をサンドブラスト等で除去する時に、貫通孔の壁面がストレートであるので、凹部の底周縁部のセラミック部材が除去しきれずに粒子が残り、後から行われる工程、例えば、めっき工程において、めっき不着等の不具合を発生させている。
【０００９】
（３）焼成済みのセラミック基板上に、予め導体配線パターンを印刷した未焼成のセラミックグリーンシートを重ね合わせて熱圧着し、これを焼成してセラミック多層基板を作製する場合には、セラミックグリーンシートの焼成収縮力が大きいため、セラミックグリーンシートの焼成収縮を焼成済みセラミック基板の片面側のみで抑えようとしても十分に抑えることができない。従って、セラミックグリーンシートの焼成体と焼成済みセラミック基板との間に剥がれや、セラミックグリーンシートの焼成体にクラックや、セラミックグリーンシートの焼成体と焼成済みセラミック基板の積層体に反り等の不具合が発生することがある。
（４）セラミックグリーンシートに貫通孔を形成するのにレーザー光を照射して断面視して鼓形の貫通孔を形成し、キャスタレーション用の貫通孔が閉塞されて形成される凹部を有する場合には、この凹部にセラミック部材を充填し加圧焼成を行い、焼成後、凹部からセラミック部材をサンドブラスト等で除去する時に、貫通孔の壁面が鼓形であるので、凹部の底周縁部にセラミック部材が溜まりやすく除去しきれずに粒子が残り、後から行われる工程、例えば、めっき工程において、めっき不着等の不具合を発生させる。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、キャスタレーション用の貫通孔が閉塞されて形成される凹部にセラミック部材の粒子残りの発生を防止す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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係るセラミック多層基板の製造方法は、複数枚のセラミック基材からなる積層体の一方の主面側となる１又は複数枚のセラミック基材の未焼成のセラミックグリーンシートにキャスタレーション用の貫通孔を設け、他方の主面側となる１又は複数枚のセラミック基材の焼成済みのセラミックシートに、貫通孔と連通する挿通孔を設けないで、セラミックグリーンシートとセラミックシートを重ね合わせて加圧しながら焼成して形成するセラミック多層基板の製造方法において、セラミックグリーンシートにレーザー光を照射し、レーザー光が当接する側の貫通孔の径を大きく、レーザー光が抜ける側の貫通孔の径を小さく穿孔して、貫通孔の側壁にテーパ部を形成する工程と、貫通孔にセラミック基材の焼成温度では焼結しないセラミック部材からなるセラミックペーストを貫通孔の径の大きい側から充填する工程と、他方の主面側となる１又は複数枚のセラミックシートに、セラミックグリーンシートを、貫通孔の径の大きい側が外表面となるようにして重ね合わせ、しかも、重ね合わされた上、下表面にセラミックグリーンシートの焼成温度では焼結しないセラミック部材からなる未焼結セラミックシートを重ね合わせて、加圧しながら焼成して焼成体を形成する工程と、焼成体から未焼結セラミックシート及び貫通孔内に充填したセラミック部材を除去して積層体を形成する工程を有する。
【００１１】
これにより、貫通孔にテーパ部をレーザー光によって外表面側に大きい径となるように容易に設けることができ、この大きい径の貫通孔から容易に充填されたセラミック基材の焼成温度では焼結しないセラミック部材には、例えば、ブラスト用の砥粒が底部まで全面にわたって照射できるので、セラミック部材の粒子残りの発生を防止することができる。また、セラミック多層基板は加圧しながら焼成されて作製されるので、基板の焼成収縮を抑えて、基板を高精度にできると共に、基材間の剥がれや、基板のクラック、反り等の不具合の発生を防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係るセラミック多層基板の製造方法で作製されるセラミック多層基板の説明図、図２（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ同セラミック多層基板の製造方法の説明図である。
【００１３】
図１（Ａ）、（Ｂ）を参照しながら、本発明の一実施の形態に係るセラミック多層基板１０の製造方法で作製されるセラミック多層基板１０を説明する。図１（Ａ）に示すように、セラミック多層基板１０は、セラミック基材１１が、例えば、低温焼成セラミック基板からなり、複数枚のセラミック基材１１が重ね合わされ、加圧しながら焼成されて形成されている。このセラミック多層基板１０には、例えば、基板側面に凹部が形成され、この凹部の表面に導体金属膜１２、及び凹部と接続する基板表面に導体パターン１３が設けられて外部接続端子用の電極とするためのキャスタレーション１４を有している。このキャスタレーション１４を形成するためのセラミック基材１１に設ける貫通孔１５の壁面は、複数枚のセラミック基材１１の外表面側の穴径が大きく、内部側の底の穴径が小さくなるテーパ形状となっている。
【００１４】
図１（Ｂ）に示すように、このキャスタレーション１４を有するセラミック多層基板１０は、複数個、例えば、４個のセラミック多層基板１０を一度に形成するための大型のシート状のセラミック基板の複数枚が積層された積層体１６から形成されている。この積層体１６は、それぞれの大型のシート状のセラミック基板の決められた位置にそれぞれ貫通孔１５や、導体金属膜１２や、導体パターン１３等を有し、複数枚を重ね合わせて、加圧焼成して形成されている。そして、焼成して形成された積層体１６は、貫通孔１５の実質的中心を通るように分割線１７で分割されることで、個々のセラミック多層基板１０が形成されている。
【００１５】
次いで、図２（Ａ）〜（Ｄ）を参照しながら、本発明の一実施の形態に係るセラミック多層基板１０の製造方法を説明する。
図２（Ａ）に示すように、本発明の一実施の形態に係るセラミック多層基板１０の一方の主面側を形成するセラミック基材１１となる大型のシート状のセラミック基板の未焼成のセラミックグリーンシート１８には、低温焼成セラミックが用いられている。この低温焼成セラミックからなるセラミックグリーンシート１８は、例えば、ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラスを５０〜６５重量％（好ましくは６０重量％）と、Ａｌ２Ｏ３を５０〜３５重量％（好ましくは４０重量％）とからなるセラミック粉末に樹脂、溶剤、及び、可塑剤を添加して混合し、ドクターブレード法等で所望の厚みのシート状にし、更に、切断して所望の大きさの矩形状に形成されている。このセラミックグリーンシート１８には、ＹＡＧレーザーや、炭酸ガスレーザー等からなるレーザー加工機を用いて、レーザー光を照射してレーザー光が当接する側の貫通孔１５の径Ａが大きく、レーザー光が抜ける側の貫通孔１５の径Ｂが小さくなるようにしてセラミックグリーンシート１８の側壁にテーパ部１９を有するキャスタレーション１４用の貫通孔１５を形成している。
【００１６】
なお、セラミック多層基板１０の一方の主面側を複数枚のセラミックグリーンシート１８で形成する場合のテーパ部１９は、それぞれのセラミックグリーンシート１８毎にレーザー光を照射してテーパ部１９を形成し、重ね合わせたら実質的に全体のテーパ部１９が段差の小さい直線となるように形成することができる。あるいは、テーパ部１９は、先に複数枚のセラミックグリーンシート１８を重ね合わせて仮接合した接合体にレーザー光を照射して形成することもできる。
【００１７】
セラミック多層基板１０の他方の主面側となる焼成済みのセラミックシート２０は、セラミック基材１１となる１又は複数枚の大型のシート状のセラミック基板の未焼成のセラミックグリーンシートが予め、加圧焼成されて形成されたものである。このセラミックシート２０には、セラミックグリーンシート１８に形成された貫通孔１５と連通する挿通孔が設けられていない。
【００１８】
次に、図２（Ｂ）に示すように、貫通孔１５が形成されたセラミックグリーンシート１８には、貫通孔１５のテーパ部１９に、Ａｇ系や、Ｃｕ系等の低融点金属からなる導体ペーストを用いてスクリーン印刷等で導体金属膜１２を形成する。また、セラミックグリーンシート１８の外表面側には、導体パターン１３が導体金属膜１２と同様の導体ペーストを用いてスクリーン印刷等で形成される。そして、導体金属膜１２が形成された貫通孔１５の内部には、セラミックグリーンシート１８の焼成温度では焼結しないセラミックペースト状のセラミック部材２１が貫通孔１５の径の大きい側からスクリーン印刷等で充填される。
【００１９】
なお、セラミック多層基板１０の他方の主面側となる焼成済みのセラミックシート２０の最外表面には、図示されていないが、通常、配線パターンを有している。この配線パターンと、導体金属膜１２及び導体パターン１３との間を電気的に導通状態とするために、外表面側のセラミックシート２０や、複数枚の場合の内層側のセラミックシート２０には、導体金属膜１２と同様の導体ペーストを用いたビア導体や配線パターンが形成されている。
【００２０】
次に、図２（Ｃ）に示すように、セラミック多層基板１０の他方の主面側となる焼成済みのセラミックシート２０には、セラミックグリーンシート１８を、セラミックグリーンシート１８に形成された貫通孔１５の孔径の小さい側が接し、大きい側が外表面となるようにして重ね合わせている。更に、セラミックシート２０とセラミックグリーンシート１８の重ね合わされた上、下表面には、セラミックグリーンシート１８の焼成温度では焼結しないセラミック部材からなる未焼結セラミックシート２２を重ね合わせている。そして、両面に重ね合わされた未焼結セラミックシート２２の上から加圧しながら、例えば、８００〜１１００℃程度の温度で焼成して、焼成体２３を形成している。
【００２１】
次に、図２（Ｄ）に示すように、焼成体２３の中の焼結しないで残っている未焼結セラミックシート２２、及び、貫通孔１５内に充填されているセラミック部材２１は、例えば、サンドブラスト処理等によって除去される。これによって、複数個のセラミック多層基板１０を設けた複数枚のセラミック基材１１からなる積層体１６が形成される。この積層体１６は、所定の位置の貫通孔１５の中心線を通る分割線１７で切断される。これによって、基板側面にキャスタレーション１４を設けるセラミック多層基板１０が作製されている。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１記載のセラミック多層基板の製造方法は、セラミックグリーンシートにレーザー光を照射し、レーザー光が当接する側の貫通孔の径を大きく、抜ける側の貫通孔の径を小さく穿孔して、貫通孔の側壁にテーパ部を形成する工程と、貫通孔にセラミック基材の焼成温度では焼結しないセラミック部材からなるセラミックペーストを貫通孔の径の大きい側から充填する工程と、他方の主面側となる１又は複数枚のセラミックシートに、セラミックグリーンシートを、貫通孔の径の大きい側が外表面となるようにして重ね合わせ、しかも、重ね合わされた上、下表面にセラミックグリーンシートの焼成温度では焼結しないセラミック部材からなる未焼結セラミックシートを重ね合わせて、加圧しながら焼成して焼成体を形成する工程と、焼成体から未焼結セラミックシート及び貫通孔内に充填したセラミック部材を除去して積層体を形成する工程を有するので、貫通孔にテーパ部を外表面側に大きい径となるように容易に設けることができ、この大きい径の貫通孔から容易に充填されたセラミック部材には、例えば、ブラスト用の砥粒が底部まで全面にわたって照射でき、セラミック部材の粒子残りの発生を防止することができる。また、加圧焼成によって、基板の焼成収縮を抑えて、基板を高精度にできると共に、基材間の剥がれや、基板のクラック、反り等の不具合の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係るセラミック多層基板の製造方法で作製されるセラミック多層基板の説明図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ同セラミック多層基板の製造方法の説明図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ従来のセラミック多層基板のキャスタレーション用の貫通孔の形成方法の説明図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ従来のセラミック多層基板の製造方法の説明図である。
【符号の説明】
１０：セラミック多層基板、１１：セラミック基材、１２：導体金属膜、１３：導体パターン、１４：キャスタレーション、１５：貫通孔、１６：積層体、１７：分割線、１８：セラミックグリーンシート、１９：テーパ部、２０：セラミックシート、２１：セラミック部材、２２：未焼結セラミックシート、２３：焼成体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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