(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板用グリーンシートと、収縮抑制効果を有するシートに柱状導体前駆体が埋め込まれた導体形成用シートと、収縮抑制効果を有する層とがこの順に積層された積層体を形成する工程と、
前記積層体を脱脂する工程と、
前記脱脂後の前記積層体を焼成する工程と、
前記焼成後の残渣を除去することにより、焼結金属からなる柱状導体をセラミック基板本体の表面に有するセラミック基板を得る工程と、
前記セラミック基板本体の表面に樹脂層を形成するとともに前記柱状導体を前記樹脂層に貫通させる工程とを有し、
前記柱状導体前駆体の頭部端面が前記収縮抑制効果を有する層に接しない状態で前記焼成を行うことを特徴とする複合配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記積層体を形成する工程において、前記柱状導体前駆体の頭部端面と前記収縮抑制効果を有する層との間に前記脱脂により焼失する樹脂材料を配置することを特徴とする請求項１記載の複合配線基板の製造方法。
【請求項３】
前記積層体を形成する工程において、前記柱状導体前駆体の頭部端面と前記収縮抑制効果を有する層との間に前記柱状導体前駆体を構成する導電ペーストより溶融開始温度の低い第２の導電ペーストを配置することを特徴とする請求項１記載の複合配線基板の製造方法。
【請求項４】
前記積層体を形成する工程において、前記柱状導体前駆体の頭部端面と前記収縮抑制効果を有する層との間に炭酸カルシウムを含むペーストを配置することを特徴とする請求項１記載の複合配線基板の製造方法。
【請求項５】
前記収縮抑制効果を有する層は前記柱状導体前駆体に対向する領域に貫通孔を有することを特徴とする請求項１記載の複合配線基板の製造方法。
【請求項６】
前記積層体を形成した後に前記貫通孔を形成することを特徴とする請求項５記載の複合配線基板の製造方法。
【請求項７】
前記積層体を形成する工程において、前記脱脂により焼失する樹脂材料又は炭酸カルシウムを含むペーストを前記貫通孔に充填しておくことを特徴とする請求項５記載の複合配線基板の製造方法。
【請求項８】
前記収縮抑制効果を有する層は前記柱状導体前駆体に対向する領域に凹部を有することを特徴とする請求項１記載の複合配線基板の製造方法。
【請求項９】
前記積層体を形成する工程において、前記脱脂により焼失する樹脂材料又は炭酸カルシウムを含むペーストを前記凹部に充填しておくことを特徴とする請求項８記載の複合配線基板の製造方法。
【請求項１０】
前記柱状導体前駆体を高さ方向において径が次第に拡大するテーパ形状とするとともに、前記柱状導体前駆体の面積の広い端面が前記収縮抑制効果を有する層に対向するように前記積層体を形成することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の複合配線基板の製造方法。
【請求項１１】
前記導体形成用シートを構成する収縮抑制効果を有するシートが、炭酸カルシウムを含むシートであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項記載の複合配線基板の製造方法。
【請求項１２】
前記収縮抑制効果を有する層が、石英、クリストバライト及びトリジマイトから選ばれる少なくとも１種と、焼結助剤とを含み、
前記焼結助剤が、基板用グリーンシートの焼結開始温度以下で軟化するか、液相を生成する酸化物、及びアルカリ金属化合物から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項記載の複合配線基板の製造方法。
【請求項１３】
前記収縮抑制効果を有する層が、前記焼成により焼結するトリジマイトと前記焼成により焼結しない酸化物とを含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項記載の複合配線基板の製造方法。
【請求項１４】
前記収縮抑制効果を有する層が、石英、アルミナ、ジルコニア、ムライトから選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項記載の複合配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規な構造の柱状導体を有するセラミック基板及びこれを用いた複合配線基板に関する。また、本発明は、前記セラミック基板及び複合配線基板を製造するための製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器等の分野においては、電子デバイスを実装するためのセラミック基板が広く用いられる。近年では、電子機器の小型軽量化や多機能化等の要望に応え、且つ高信頼性を有するセラミック基板として多層セラミック基板が提案され、実用化されている。多層セラミック基板は、複数のセラミック層を積層することにより構成され、各セラミック層に配線導体や電子素子等を一体に作り込むことで、回路基板の高密度化が可能となっている。
【０００３】
多層セラミック基板等のセラミック基板においては、焼成時の収縮に起因する寸法精度や平面度の低下が大きな問題となる。多層セラミック基板は、複数のグリーンシートを積層して積層体を形成した後、これを焼成することにより形成される。そして、前記グリーンシートは焼成工程における焼結に伴って収縮するが、この収縮率や収縮方向は、基板材料、グリーンシートの組成、製造ロット、さらには製造条件等に応じて異なってくる。この収縮ばらつきにより、グリーンシートの収縮により多層セラミック基板の寸法精度や平面度は大きく低下し、最終的に得られる多層セラミック基板においては、例えば寸法精度は０．５％程度にとどまっている。
【０００４】
また、前記収縮ばらつきは、以下のような様々な不具合を引き起こす。例えば内部電極印刷用のスクリーン版は基板収縮率を逆算して作製しなければならないが、前述の基板収縮率の変化により、製造ロットに応じてスクリーン版を何度も作り直さなければならず、不経済である。加えて、収縮誤差を予め許容するように必要以上に大きい面積の電極を形成しなければならず、配線の高密度化の妨げにもなる。また、多層セラミック基板内に大容量コンデンサを作り込む目的で基板材料と誘電体材料を同時焼成したとき、基板材料と誘電体材料とで平面方向の収縮率が異なると、誘電体が形成された部分の基板表面に凹みを生じ、部品の実装性が悪化する。さらには、グリーンシートにおいては造膜方向によって幅方向と長手方向の収縮率が異なるため、このことも製造上の問題となる。
【０００５】
そこで本願出願人は、収縮ばらつきの問題を解決するために、特許文献１において、焼成前の多層ガラスセラミック基板の両面に平面方向の収縮を抑制するグリーンシートを搭載して積層体を形成し、これを焼成する多層ガラス・セラミック基板の製造方法を提案している。特許文献１に記載される発明によれば、焼成時において厚み方向だけ収縮し、平面方向には収縮しないので、良好な状態の多層ガラス・セラミック基板を得ることができる。また、平面方向の収縮を抑えるために両面に積層したグリーンシートは、焼成終了後に容易に取り除くことができ、作業工程を容易なものとすることができる。
【特許文献１】特許３４７１５７１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで本願出願人は、前記特許文献１に記載されるような技術をさらに発展させることで、セラミック基板の表面に柱状導体を形成し得ることを見出した。平面方向の収縮を抑制し得るシートに導電ペーストを埋め込み、これを導体形成用シートとして基板用グリーンシートと重ね合わせた状態で焼成し、その後、導体形成用シートの焼成物を除去することによって、焼結金属からなる柱状導体をセラミック基板の焼成と同時に形成することが可能となる。
【０００７】
前述の柱状導体を形成するに際して、セラミック基板の平面方向の収縮制御等を目的として、収縮抑制効果を有するシートを導体形成用シートのさらに外側に重ね合わせた状態とすることがある。一例を図１１を用いて説明する。
【０００８】
先ず、図１１（ａ）に示すように、焼成後にセラミック層２０１となる基板用グリーンシート２１１を用意する。また、収縮抑制効果を有するシートに貫通孔を設け、導電ペーストを充填することにより柱状導体前駆体２２２を形成し、導体形成用シート２２１を用意する。これらのシートを図１１（ｂ）に示すように重ね合わせた状態とするが、このとき、導体形成用シート２２１のさらに外側に、収縮抑制効果を有するシート２３１を重ね合わせた状態とする。図１１（ｂ）に示す積層体は、加圧、脱脂、及び焼成され、焼成後の残渣を除去することにより、図１１（ｃ）に示すようなセラミック基板２０１となる。導体形成用シート２２１の外側に収縮抑制効果を有するシート２３１を重ね合わせることで、平面方向の収縮がさらに抑えられ、収縮ばらつきの問題が解消される。
【０００９】
しかしながら、導体形成用シート２２１の外側に収縮抑制効果を有するシート２３１を積層した場合、基板表面に形成される柱状導体２０３の形成自体が困難となったり、又は、柱状導体２０３が形成されたとしても、その強度が低く容易に破損する等の不具合が生じることがある。
【００１０】
一方、電子機器のさらなる高機能化や高精度化に対する要望が高まっており、これに伴い、セラミック基板とその表面に樹脂層とを組み合わせた複合配線基板に注目が集まっている。本願出願人は、前述のプロセスにより形成した柱状導体を樹脂層の層間接続用ビア等とする複合配線基板を開発したが、柱状導体の破損率が高いと複合配線基板の歩留まりの低下が問題となる。
【００１１】
本発明はこのような実情に鑑みて提案されたものであり、セラミック基板の平面方向の収縮制御と柱状導体の不良発生率の低減とを両立させることが可能なセラミック基板及びその製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、平面方向の収縮ばらつきが少なく、製造工程が簡略化されるとともに、高い歩留まりを実現することが可能な複合配線基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前述の目的を達成するために、本発明に係る複合配線基板の製造方法は、基板用グリーンシートと、収縮抑制効果を有するシートに柱状導体前駆体が埋め込まれた導体形成用シートと、収縮抑制効果を有する層とがこの順に積層された積層体を形成する工程と、前記積層体を脱脂する工程と、前記脱脂後の前記積層体を焼成する工程と、前記焼成後の残渣を除去することにより、焼結金属からなる柱状導体をセラミック基板本体の表面に有するセラミック基板を得る工程と、前記セラミック基板本体の表面に樹脂層を形成するとともに前記柱状導体を前記樹脂層に貫通させる工程とを有し、前記柱状導体前駆体の頭部端面が前記収縮抑制効果を有する層に接しない状態で前記焼成を行うことを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、導体形成用シートを用いてセラミック基板本体の表面に焼結金属からなる柱状導体を形成するに際し、導体形成用シートのさらに外側に収縮抑制効果を有する層を積層した状態で焼成を行うことで、導体形成用シートを単独で用いる場合に比べて平面方向のより精密な収縮制御が実現され、収縮ばらつきが抑制される。また、収縮抑制効果を有する層及び導体形成用シートの種類を適宜選択することでこれら焼成物の剥離性を制御でき、焼成物の速やかな剥離除去が実現される。
【００１７】
ところで、導体形成用シートのさらに外側に収縮抑制効果を有する層を積層した状態で焼成を行うと、柱状導体前駆体の側面が収縮抑制効果を有する層に、頭部端面が導体形成用シート（収縮抑制効果を有するシート）にそれぞれ接した状態となる。このため、これらシートの拘束力を受けて柱状導体前駆体の焼結に伴う収縮が阻害され、柱状導体を構成する焼結金属の緻密性が低下して柱状導体の不良や強度不足を招く。
【００１８】
そこで、本発明においては、柱状導体前駆体の頭部端面と収縮抑制効果を有する層とを焼成に際して非接触状態とし、柱状導体前駆体の頭部端面が収縮抑制効果を有するシートの拘束を受けることなく自由に動けるようにしている。このため、柱状導体前駆体の頭部端面は焼結に伴って収縮抑制効果を有する層から離れる方向に収縮し、緻密性の高い柱状導体が形成される。したがって、高強度であり、抵抗値が低く電気的特性にも優れた柱状導体が確実に形成される。
【００１９】
前述の製造方法により得られるセラミック基板においては、前記収縮挙動の結果として、頭部端面の中央部が周縁部に比べて陥没した形状の柱状導体が形成される。このように形成された陥没部には半田ボール等を安定して載せることができ、また、導電ペーストの塗布も安定して行うことができる。したがって、前記柱状導体をバンプ電極等として利用することで実装作業の簡略化が実現される。
【００２０】
さらに、以上のような柱状導体を有するセラミック基板本体の表面に樹脂層を形成することにより、複合配線基板が得られる。この複合配線基板においては、優れた平面方向の寸法精度及び平坦性が実現されている。また、樹脂層に焼結金属からなる柱状導体が形成されているので、さらに樹脂層に貫通導体を形成する作業が不要となり、作業効率の簡略化や作業時間の短縮が図られる。さらに、樹脂層を貫通する導体を確実且つ高強度に形成可能であり、高い歩留まりが実現されている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、セラミック基板の平面方向の収縮ばらつきを抑えつつ、基板表面の柱状導体を確実に且つ高強度にて形成でき、アスペクト比の高い柱状導体を形成することも可能となる。したがって、本発明によれば、寸法精度及び平面度のより一層の向上を図るとともに、柱状導体の不良率を低減して高い歩留まりにてセラミック基板を製造することができる。また、本発明によれば、前記セラミック基板表面に樹脂層を形成することで、寸法精度及び平面度に優れ、配線の微細化が容易であり、さらには高い歩留まりにて複合配線基板を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を適用したセラミック基板及び複合配線基板並びにこれらの製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
先ず、セラミック基板の製造方法について、多層セラミック基板の製造方法を例に挙げて説明する。本発明では、基板用グリーンシートの平面方向の収縮を抑制して厚さ方向にのみ収縮させる、いわゆる無収縮焼成方法を利用することにより、セラミック基板を作製する。
【００２４】
多層構造のセラミック基板１を作製するには、先ず、図１（ａ）に示すように、基板用グリーンシート１１ａ〜１１ｃと、収縮抑制効果を有するシートに柱状導体前駆体２４が埋め込まれてなる導体形成用シート２１ａ、２１ｂと、収縮抑制効果を有するシート３１ａ、３１ｂとを用意する。本実施形態では、基板用グリーンシート１１として厚さ４０μｍのアルミナ−ガラス系粉末を含むグリーンシートを用い、導体形成用シート２１として厚さ５０μｍの炭酸カルシウムを含むシート（深さ方向において次第に孔径が減少するテーパ形状の貫通孔（孔径４０μｍ）がピッチ間隔８０μｍにて設けられ、ここに平均粒径１．５μｍのＡｇ粒子を含む導電ペーストが充填されて柱状導体前駆体２４を構成している。）を用い、収縮抑制効果を有するシート３１として厚さ７５μｍの収縮抑制用シート（焼成により焼結するトリジマイトと焼成により焼結しない酸化物（石英）とを含むシート）を用いたが、これに限らず、以下で説明するような材料を用いることも可能である。
【００２５】
基板用グリーンシート１１ａ〜１１ｃは、セラミック粉末と有機ビヒクルとを混合して得られるスラリー状の誘電体ペーストを作製し、これを例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シート等の支持体上にドクターブレード法等によって成膜することにより形成する。前記セラミック粉末や有機ビヒクルとしては、公知のものがいずれも使用可能である。
【００２６】
セラミック基板として低温焼成可能なガラスセラミック基板を作製する場合には、前記誘電体ペーストにおいて、セラミック粉末とガラス粉末とを併用する。このときこれらガラス成分とセラミック成分は、目的とする比誘電率や焼成温度に基づいて適宜選択すればよい。
【００２７】
前記基板用グリーンシート１１ａ〜１１ｃには、内層パターン１２や内層パターン１２等を層間接続するビア（図示は省略する。）等の内部導体、さらには、インダクタ、キャパシタ等の電子素子（図示は省略する。）を作り込んでおく。また、基板用グリーンシート１１ａに表層パターン１３を形成しておく。内層パターン１２及び表層パターン１３は、導電ペーストをスクリーン印刷等により所定形状に印刷することにより形成される。なお、表層パターン１３は、後述する導体形成用シート２１ｂの表面に形成し、焼成によりセラミック基板１側に転写するようにしてもよい。
【００２８】
内層パターン１２及び表層パターン１３を構成する導電ペーストは、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ等の各種導電性金属や合金からなる導電材料と有機ビヒクルとを混練することにより調製されるものである。有機ビヒクルは、例えばエチルセルロース等のバインダと溶剤とを主たる成分とするものであり、前記導電材料との混合比等は任意であるが、通常はバインダが１〜１５質量％、溶剤が１０〜５０質量％となるように導電材料に対して配合される。導電ペーストには、必要に応じて各種分散剤や可塑剤等から選択される添加物が添加されてもよい。
【００２９】
導体形成用シート２１ａ、２１ｂは、セラミック基板の平面方向の収縮を抑制するとともに、焼成後にセラミック基板本体の表面に柱状導体３を形成する目的で用いるものである。
【００３０】
導体形成用シート２１は、例えば以下のようにして得られる。先ず、図２（ａ）に示すように、収縮抑制効果を有するシート２２をＰＥＴシート等の支持体２５上に成膜する。次に、図２（ｂ）に示すように貫通孔２３をシート２２に設け、続いて、図２（ｃ）に示すようにこれら貫通孔２３内に導電ペーストを印刷等により充填し、柱状導体前駆体２４を形成する。その後、シート２１を支持体２２から剥離する。
【００３１】
導体形成用シート２１における収縮抑制効果を有するシート２２としては、基板用グリーンシートと重ね合わせた状態で焼成されたときにセラミック基板の平面方向の収縮を抑制することが可能なシートを制限なく使用することができる。具体的には、焼成温度で収縮しないグリーンシートである収縮抑制用シート、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）を含むシート、焼成温度で焼結しない非焼結シート等を用いることができる。
【００３２】
ここで、焼成温度で収縮しないグリーンシートである収縮抑制用シートは、例えば石英、クリストバライト及びトリジマイトから選ばれる少なくとも１種と、焼結助剤とを含むシートである。前記収縮抑制用シートは、焼結助剤を含むことでシート状に焼結し、焼成物をシート状態のまま剥離することができ、前記焼成物の取り外しが容易なものとなる。焼結助剤を含まない場合、前記石英等の成分は、焼成工程において焼結せず、基板表面では粉体の状態で存在するが、粉体の状態であると冷却中に粒子が動けるため、相変態点においてセラミック基板との間に応力がかかったとしてもこの応力が緩和されることがある。これに対し、焼結助剤を含む収縮抑制用シートとすることで、前記問題を回避でき、その結果、前述のように焼成物の除去がよりいっそう容易なものとなる。
【００３３】
焼結助剤は、基板用グリーンシートの焼結開始温度以下で軟化するか、液相を生成する酸化物、及びアルカリ金属化合物から選ばれる少なくとも１種である。基板用グリーンシートの焼結開始温度以下で軟化する酸化物を用いた場合は、酸化物が軟化することによって前記組成物の粒子同士が結合するため焼結することとなる。基板用グリーンシートの焼結開始温度以下で液相を生成する酸化物を用いた場合には、酸化物が液相を生成することによって前記組成物の粒子表面が反応し、粒子同士が結合するため焼結することとなる。このような酸化物としては特に限定されるものではないが、珪酸鉛アルミガラス、珪酸鉛アルカリガラス、珪酸鉛アルカリ土類ガラス、ホウ珪酸鉛ガラス、ホウ珪酸アルカリガラス、ホウ酸アルミ鉛ガラス、ホウ酸鉛アルカリガラス、ホウ酸鉛アルカリ土類ガラス、ホウ酸鉛亜鉛ガラス等から選ばれる少なくとも１種が好ましい。
【００３４】
アルカリ金属化合物にはＳｉＯ２の焼結の進行を促す効果がある。よって、石英、クリストバライト及びトリジマイトから選ばれる少なくとも１種を含む組成物は、焼結助剤としてアルカリ金属化合物を添加することにより、焼結することとなる。アルカリ金属化合物としては特に限定されないが、炭酸リチウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、酸化リチウム、酸化カリウム等が好ましい。
【００３５】
あるいは、前記焼成温度で収縮しないグリーンシートである収縮抑制用シートとして、セラミック基板を得るための焼成により焼結するトリジマイトと、前記焼成により焼結しない酸化物とを含むシートも使用することができる。
【００３６】
基板用グリーンシートの焼成過程において焼結するトリジマイトは、石英にアルカリ金属化合物を添加して熱処理をすること等によって作製することができる。
【００３７】
基板用グリーンシートの焼成過程において焼結しない酸化物としては特に限定されないが、石英、溶融石英、アルミナ、ムライト、ジルコニア等が好適である。
【００３８】
トリジマイトは組成の選択により焼結温度を種々変化させることができる。また、トリジマイトは、焼結することによって基板との境界に応力を生じさせる。ただし、トリジマイトは熱膨張係数が大きく、温度によっては熱膨張係数が４０ｐｐｍ／℃に達することもある。このため、トリジマイトを含む収縮抑制用グリーンシートは、ガラスセラミック材料（約３〜１０ｐｐｍ／℃）との熱膨張差が大きくなりすぎる結果、焼結前に剥離してしまうことがある。この問題を防ぐため、セラミック基板材料の焼成温度で焼結しない酸化物を加えて熱膨張係数を調節し、焼結後にシート状態で自然に剥離するようにする。これにより、セラミック基板からの収縮抑制用グリーンシートの焼成物の取り外しが容易となり、超音波洗浄等は不要となる。なお、この場合の焼成の様子は、先に説明した、石英、クリストバライト及びトリジマイトから選ばれる少なくとも１種に焼結助剤を添加したものと同様の現象が起きていると考えられる。
【００３９】
前記炭酸カルシウムを含むシートは、バインダと炭酸カルシウムを混合した炭酸カルシウムを含むペーストを例えばドクターブレード法等により支持体上に塗布し、シート化することにより形成される。炭酸カルシウムを含むシートは、前記収縮抑制用シートに比較して、セラミック基板の平面方向の収縮抑制効果は弱いものの、焼成後の焼成物の除去作業が容易であることから、導体形成用シートとして用いられて好適である。
【００４０】
前記炭酸カルシウムを含むシートに含まれるバインダには任意の樹脂材料を使用することが可能であるが、焼成時に速やかに熱分解し得る材料を用いることが好ましく、例えばアクリル樹脂等を用いることができる。特に、前記基板用グリーンシートに含まれる有機ビヒクルよりも熱分解し易い材料、あるいは基板用グリーンシートに含まれる有機ビヒクルと同等の材料を用いることが好ましい。
【００４１】
前記焼成温度で焼結しない非焼結シートは、石英、アルミナ、ジルコニア、ムライト等から選ばれる少なくとも１種を含むペーストを支持体上に成膜してシート化することにより形成されるものである。
【００４２】
収縮抑制効果を有するシート２２に貫通孔２３を設ける際の加工方法については特に制限されるものではないが、例えば金型によるプレス、パンチング加工や、ＵＶ−ＹＡＧレーザー等のレーザー加工等が挙げられる。
【００４３】
収縮抑制効果を有するシート２２に設けられる貫通孔２３の形状は任意に設定でき、例えば孔径が深さ方向において次第に減少するテーパ形状とすることできる。テーパ形状の貫通孔２３に導電ペーストを充填することで、高さ方向において径が次第に拡大するテーパ形状の柱状導体前駆体２４が得られるが、テーパ形状の柱状導体前駆体２４の面積の広い端面を収縮抑制効果を有するシート３１に対向させた場合、柱状導体３の緻密性向上効果を顕著に得ることができる。なお、テーパ形状の柱状導体前駆体２４の面積の広い端面が基板用グリーンシート１１に対向するように導体形成用シート２１を重ね合わせてもよい。
【００４４】
柱状導体前駆体２４を構成する導電ペーストは、内層パターン１２及び表層パターン１３を構成する導電ペーストと同様に、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ等の各種導電性金属や合金からなる導電材料と有機ビヒクルとを混練することにより調製されるものである。導電ペーストとしては、セラミック基板の内層パターン１２等の形成に用いた導電ペーストと同じものを用いることができる。
【００４５】
柱状導体前駆体２４を構成する導電ペーストは、導電材料及び有機ビヒクルに加えてガラスフリットを含むことが好ましい。ガラスフリットは、焼結時の収縮及び収縮抑制効果を有するシート２２との密着性に寄与し、また、柱状導体３の緻密性を高めて強度の向上を図ることができるからである。一方で、導電ペーストがガラスフリットを含む場合、収縮抑制効果を有するシートと付着し易くなり、残渣付着量が増えるおそれがある。そのため、導電ペーストに含まれるガラスフリットは、残渣除去を考慮して選定することが好ましく、具体的にはＳｉ系ガラス、Ｚｎ系ガラス等が好ましい。
【００４６】
貫通孔２３内に導電ペーストを充填する方法については特に限定されるものではないが、例えばスクリーン印刷等の印刷法等が挙げられる。
【００４７】
一方、導体形成用シート２１の外側に配される収縮抑制効果を有するシート３１には、前記導体形成用シート２１における収縮抑制効果を有するシートとして使用可能な材料をいずれも使用することができる。すなわち、収縮抑制効果を有するシート３１としては、前述したような、収縮抑制用シート、炭酸カルシウムを含むシート、非焼結シート等を用いることができる。
【００４８】
導体形成用シート２１を構成する収縮抑制効果を有するシートと、その外側に配される収縮抑制効果を有するシート３１とは、同一材料でもよく、異なる材料でもよいが、導体形成用シート２１として炭酸カルシウムを含むシートを用い、且つ、外側に配される収縮抑制効果を有するシート３１として収縮抑制用シート又は非焼結シートを用いることが好ましい。収縮抑制用シートとは、前述したように、石英、クリストバライト及びトリジマイトから選ばれる少なくとも１種と焼結助剤とを含むシート、セラミック基板を得るための焼成により焼結するトリジマイトと前記焼成により焼結しない酸化物とを含むシートである。非焼結シートとは、石英、アルミナ、ジルコニア、ムライト等から選ばれる少なくとも１種を含むシートである。前記組合せの場合、外側に配された収縮抑制効果を有するシート３１の強い拘束力が導体形成用シート２１（炭酸カルシウムを含むシート）を介してセラミック基板に充分に働くことから、平面方向の収縮を抑え、収縮ばらつきを確実に抑えることができる。また、平面方向の収縮抑制効果に優れる前記収縮抑制用シートには焼成後の残渣を除去し難いという不都合があるが、炭酸カルシウムを含むシートを介在させることによって、収縮抑制用シートの焼成物を速やかに剥離除去することができる。このため、焼成後の残渣を除去するための洗浄時間の短縮や剥離作業の簡略化が可能となる。また、焼成後の残渣に起因する導通不良等の問題も改善される。
【００４９】
本実施形態では、積層体を構成したときに柱状導体前駆体２４の頭部端面と収縮抑制効果を有するシート３１との間に位置するように、脱脂により焼失する樹脂材料４１を配置する。樹脂材料４１は、脱脂工程で焼失することにより、樹脂材料４１が存在していた部分に空間６１を形成する目的で用いるものである。なお、柱状導体前駆体２４の頭部端面とは、柱状導体前駆体２４の積層方向における両端面のうち、収縮抑制効果を有するシート３１が配置される側の端面のことを言う。
【００５０】
樹脂材料４１は、柱状導体前駆体２４の溶融開始温度より低い温度で焼失することが好ましい。樹脂材料４１の焼失する温度が前記溶融開始温度より高い場合、得られる柱状導体３の緻密性が低下するおそれがある。一方、積層体５１を加圧する際の熱により樹脂材料４１が焼失すると、加圧中に生じた空間が潰されるため、焼成時に充分な空間を確保できないおそれがある。したがって、樹脂材料４１が焼失する温度は、後述する加圧温度より低温であることが好ましい。
【００５１】
前記条件を満足する樹脂材料４１としては、具体的には、柱状導体前駆体２４を構成する導電ペースト中にバインダとして含まれる樹脂材料、例えばエチルセルロース等を挙げることができる。
【００５２】
各樹脂材料４１の形状及び寸法は、接触する柱状導体前駆体２４の頭部端面と同形状、同寸法とすることが好ましいが、完全に一致していなくても本発明の効果を得ることができる。ただし、樹脂材料４１の寸法が柱状導体前駆体２４の頭部端面の寸法より大きすぎる場合、柱状導体前駆体２４の頭部端面周辺のセラミック層の収縮に影響を及ぼすおそれがあり、逆に樹脂材料４１の寸法が小さすぎる場合、得られる柱状導体３の緻密性が悪化することがある。このため、柱状導体前駆体２４の頂面の形状が略円形である場合、樹脂材料４１の直径は柱状導体前駆体２４の直径の−５０％〜＋２０％であることが好ましい。
【００５３】
樹脂材料４１の厚みが厚くなりすぎると、積層体５１全体の形状変化が大きくなるため、樹脂材料４１の厚みは、２０μｍ以下（例えば１５μｍ程度）とすることが好ましい。樹脂材料４１の厚みの下限値は特に存在しないが、製造上形成可能な厚みが実質的な下限となる。
【００５４】
樹脂材料４１は、図１（ｂ）に示すように積層体５１を形成したときに、柱状導体前駆体２４の頭部端面と収縮抑制効果を有するシート３１との間に位置するのであれば、導体形成用シート２１及び収縮抑制効果を有するシート３１のいずれに形成されても構わない。例えば図１（ｂ）中、上側に配された樹脂材料４１ａは、導体形成用シート２１ａ側に形成され、一方、下側に配された樹脂材料４１ｂは、収縮抑制効果を有するシート３１ｂ側に形成されている。
【００５５】
樹脂材料４１は、溶剤に溶解した後、印刷法や塗布法等により形成することができる。
【００５６】
次に、前述の各種シートを重ね合わせることにより、図１（ｂ）に示すように積層体５１を形成する。
【００５７】
積層体５１を形成した後、加圧工程を行う。加圧工程では、例えば静水圧プレスにより、温度８０℃以下（例えば５０℃程度）、圧力５０ＭＰａ〜７０ＭＰａ、７分程度の条件で加圧し、積層したシートを圧着させる。
【００５８】
本実施形態では、加圧を行う際には空間６１が形成されておらず、樹脂材料４１が存在する。このため、積層体５１に望まない変形を生じさせることなく加圧を行うことができ、また、積層体５１の加圧時の形状を維持したたまま焼結させることができる。したがって、セラミック基板１の寸法精度や平面度のより一層の向上が可能となる。
【００５９】
加圧工程後、脱脂工程を行う。脱脂工程においては、例えば脱脂温度２８０℃程度、昇温速度１００℃／時間、保持時間１５分程度の条件で積層体５１を熱処理し、各シート等に含まれるバインダ等の有機成分を除去する。それとともに、本実施形態では、図１（ｃ）に示すように、脱脂により樹脂材料４１を焼失させ、対応する位置に空間６１を形成する。
【００６０】
脱脂工程の後、焼成工程を行う。焼成工程においては、脱脂後の積層体５１を熱処理し、セラミック及び導電ペーストを焼結させる。焼成条件は、例えば焼成温度９００℃程度とすればよい。また、焼成雰囲気としては、例えば酸化雰囲気、還元雰囲気等を使用することができ、具体的には大気を使用すればよい。
【００６１】
焼成工程後、導体形成用シート２１を構成する収縮抑制効果を有するシート、及び外側に配される収縮抑制効果を有するシート３１の焼成物（残渣）は、セラミック基板１との線膨張係数との差等に起因して剥離し易い状態となっているか、既にシート状に剥離しているので、これを除去する。残渣を除去するに際しては、超音波洗浄やアルミナ砥粒を用いたサンドブラスト等のブラスト処理等を行うことが好ましい。一方、導体形成用シート２１に保持された柱状導体前駆体２４（柱状導体３）は、基板用グリーンシート１１（セラミック基板本体２）の表面に付着し、導体形成用シート２１側から基板用グリーンシート１１側に転写された形となる。以上の各工程を経ることにより、図１（ｄ）に示すように、セラミック層２ａ〜２ｃが積層一体化されてなるセラミック基板本体２の表面に焼結金属からなる柱状導体３を有するセラミック基板１が得られる。本実施形態では、導体形成用シート２１に埋め込んだ柱状導体前駆体２４をテーパ形状としたので、得られる柱状導体３もそれに対応したテーパ形状を呈している。
【００６２】
以上のような製造方法によれば、導体形成用シート２１の外側に収縮抑制効果を有するシート３１を配した状態で焼成することで、セラミック基板の平面方向の収縮がより抑制され、収縮ばらつきの問題が解消される。したがって、寸法精度及び平面度に優れたセラミック基板を作製することができる。また、導体形成用シート２１と収縮抑制効果を有するシート３１を併用する際に、これら材料を適宜選択することで、残渣の剥離制御も可能となる。
【００６３】
また、本実施形態では、柱状導体前駆体２４と収縮抑制効果を有するシート３１との間に配置した樹脂材料４１を脱脂により焼失させ、焼成開始時点で空間６１を存在させておき、この空間６１により柱状導体前駆体２４の頭部端面と収縮抑制効果を有するシート３１とを非接触状態としている。このため、柱状導体前駆体２４は収縮抑制効果を有するシート３１の拘束(収縮抑制効果)を受けることなく焼成時に自由に収縮し、柱状導体前駆体２４を焼結して得られる焼結金属の緻密性を高めることができ、結果として、収縮抑制効果を有するシート３１を配することによってセラミック基板本体２の収縮ばらつきを抑えつつ、柱状導体３を確実に且つ高強度にて形成することができる。また、得られる柱状導体３においては低抵抗で優れた電気的特性が実現される。
【００６４】
さらに、セラミック基板１の表面に形成された柱状導体３は、前記収縮挙動の結果、その頭部端面の中央付近３が周縁に比べて陥没したような形状を有している。このため、柱状導体３は、はんだボール等を安定して載せることができ、また、導電ペーストの塗布も安定して行うことができるため、例えばバンプ電極等として有用である。
【００６５】
＜第２の実施形態＞
本実施形態は、積層体を形成する際に、樹脂材料４１に代えて、柱状導体前駆体２４を構成する導電ペーストより溶融開始温度の低い第２の導電ペーストを用いる例である。なお、以下の説明では、先の説明と重複する部分の説明は省略する。
【００６６】
具体的には、図３（ａ）に示すように、焼成後にセラミック層２ａ〜２ｃとなる基板用グリーンシート１１ａ〜１１ｃと、導体形成用シート２１ａ、２１ｂと、収縮抑制効果を有するシート３１ａ、３１ｂとを用意する。本実施形態では、第１の実施形態と同様に、基板用グリーンシート１１として厚さ４０μｍのアルミナ−ガラス系粉末を含むグリーンシートを用い、導体形成用シート２１として厚さ５０μｍの炭酸カルシウムを含むシート（深さ方向において次第に孔径が減少するテーパ形状の貫通孔（孔径４０μｍ）がピッチ間隔８０μｍにて設けられ、ここに平均粒径１．５μｍのＡｇ粒子を含む導電ペーストが充填されて柱状導体前駆体２４を構成している。）を用い、収縮抑制効果を有するシート３１として厚さ７５μｍの収縮抑制用シート（焼成により焼結するトリジマイトと焼成により焼結しない酸化物（石英）とを含むシート）を用いたが、これに限らず、第１の実施形態で説明したような材料を用いることも可能である。
【００６７】
本実施形態では、積層体を構成したときに柱状導体前駆体２４の頭部端面と収縮抑制効果を有するシート３１との間に位置するように、スクリーン印刷等の印刷、塗布等により第２の導電ペースト８１を配置する。第２の導電ペースト８１は、焼成工程において柱状導体前駆体２４より先に溶融、収縮して、第２の導電ペースト８１と収縮抑制効果を有するシート３１との界面に空間６１を形成する目的で用いるものであり、その溶融開始温度が柱状導体前駆体２４を構成する導電ペーストより低い溶融開始温度を示すものを用いる。本実施形態では、柱状導体前駆体２４を構成する導電ペースト（平均粒径１．５μｍのＡｇ粒子を含む）の溶融開始温度が８２０℃〜８３０℃であるので、第２の導電ペースト８１（平均粒径０．３μｍのＡｇ粒子を含む）の溶融開始温度を４００℃程度に設定している。
【００６８】
第２の導電ペースト８１は、導電材料と例えばエチルセルロース等のバインダと溶剤とを混練することにより調製される。第２の導電ペースト８１に含まれる導電材料の粒径は、溶融開始温度を低くすることができるため、１μｍ以下とすることが好ましい。また、焼成過程で柱状導体前駆体２４の頭部頂面に確実に空間を形成するためには、第２の導電ペースト８１における導電材料とバインダとの合計質量を１００％としたときのバインダの比率が１５％以上であることが好ましい。
【００６９】
また、第２の導電ペースト８１に含まれる導電材料は、収縮率の大きいことが好ましく例えばＡｇ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ等の各種導電性金属や合金を用いることができ、中でもＡｇが好適である。
【００７０】
第２の導電ペースト８１は、ガラスフリットを含まないことが好ましい。ガラスフリットは、収縮抑制効果を有するシートとの密着性に寄与し、柱状導体の焼結性及び緻密性に影響を与えるからである。
【００７１】
各第２の導電ペースト８１の厚さ、形状、寸法等は、第１の実施形態における樹脂材料４１と同様に設定することができ、例えば厚さ１２μｍ程度、柱状導体前駆体２４の頂面より２０％大きい寸法とすることができる。
【００７２】
次に、各種シートを重ね合わせることにより、図３（ｂ）に示すように積層体５１を形成する。その後、例えば第１の実施形態と同様の条件で加圧工程を行う。本実施形態では、加圧を行う際には空間６１が形成されておらず、第２の導電ペースト８１が存在する。このため、積層体５１に望まない変形を生じさせることなく加圧を行うことが可能であり、また、積層体５１の加圧時の形状を維持したたまま焼結させることができる。したがって、セラミック基板１の寸法精度や平面度のより一層の向上が可能となる。
【００７３】
加圧工程後、脱脂工程を行い、各シート等に含まれるバインダ等の有機成分を除去する。図３（ｃ）に示すように、前記樹脂材料とは異なり、第２の導電ペースト８１は焼失していない。
【００７４】
脱脂工程の後、焼成工程を行う。焼成工程においては、先ず、第２の導電ペースト８１が溶融、収縮することによって、図３（ｄ）に示すように、柱状導体前駆体２４の頭部端面と収縮抑制効果を有するシート３１との間に空間６１が形成される。次に、柱状導体前駆体２４の溶融、収縮が開始し、焼結反応が進むことにより、柱状導体３が形成される。
【００７５】
焼成工程後、残渣を除去することにより、図３（ｅ）に示すように、セラミック層２ａ〜２ｃが積層一体化されてなるセラミック基板本体２の表面に焼結金属からなる柱状導体３を有するセラミック基板１が得られる。
【００７６】
本実施形態では、第２の導電ペースト８１により柱状導体前駆体２４の頭部端面と収縮抑制効果を有するシート３１とを非接触状態とし、特に、第２の導電ペースト８１が柱状導体前駆体２４より先に収縮することにより焼成途中で空間６１を形成しているので、柱状導体前駆体２４は収縮抑制効果を有するシート３１の拘束(収縮抑制効果)を受けることなく焼成時に自由に収縮し、柱状導体前駆体２４を焼結して得られる焼結金属の緻密性を高めることができる。結果として、収縮抑制効果を有するシート３１を配することによってセラミック基板本体２の収縮ばらつきを抑えつつ、柱状導体３を確実に且つ高強度にて形成することができる。また、得られる柱状導体３においては低抵抗で優れた電気的特性が実現される。
【００７７】
＜第３の実施形態＞
本実施形態は、樹脂材料４１又は第２の導電ペースト８１に代えて、炭酸カルシウムを含むペーストを用いる例である。
【００７８】
先ず、図４（ａ）に示すように、焼成後にセラミック層２ａ〜２ｃとなる基板用グリーンシート１１ａ〜１１ｃと、導体形成用シート２１ａ、２１ｂと、収縮抑制効果を有するシート３１ａ、３１ｂとを用意する。本実施形態では、第１の実施形態と同様に、基板用グリーンシート１１として厚さ４０μｍのアルミナ−ガラス系粉末を含むグリーンシートを用い、導体形成用シート２１として厚さ５０μｍの炭酸カルシウムを含むシート（深さ方向において次第に孔径が減少するテーパ形状の貫通孔（孔径４０μｍ）がピッチ間隔８０μｍにて設けられ、ここに平均粒径１．５μｍのＡｇ粒子を含む導電ペーストが充填されて柱状導体前駆体２４を構成している。）を用い、収縮抑制効果を有するシート３１として厚さ７５μｍの収縮抑制用シート（焼成により焼結するトリジマイトと焼成により焼結しない酸化物（石英）とを含むシート）を用いたが、これに限らず、第１の実施形態で説明したような材料を用いることも可能である。
【００７９】
ここで、各シートを用意するに際して、炭酸カルシウムを含むペースト１０１を、積層体を構成したときに柱状導体前駆体２４の頭部端面と収縮抑制効果を有するシート３１との間に位置するように配置する。炭酸カルシウムを含むペースト１０１は、バインダと溶剤とを混練することにより調製され、スクリーン印刷等によって所定の形状に印刷される。
【００８０】
炭酸カルシウムを含むペースト１０１の形状及び寸法は、接触する柱状導体前駆体２４の頭部端面と同形状、同寸法とすることが好ましいが、完全に一致していなくても本発明の効果を得ることができる。ただし、収縮抑制効果を有するシート３１と導体形成用シート２１との間に例えば炭酸カルシウム含有層を追加する等のように、炭酸カルシウムを含むペースト１０１を柱状導体前駆体２４の頭部端面以外の領域にも存在させると、柱状導体３の緻密性や良品率の向上効果は得られるものの、収縮抑制効果を有するシート３１によるセラミック基板本体２の収縮制御が難しくなる。逆に炭酸カルシウムを含むペースト１０１の寸法が小さすぎる場合、得られる柱状導体３の緻密性が悪化することがある。このため、柱状導体前駆体２４の頂面の形状が略円形である場合、炭酸カルシウムを含むペースト１０１の直径は柱状導体前駆体２４の直径の−５０％〜＋２０％であることが好ましい。
【００８１】
次に、図４（ｂ）に示すように積層体５１を形成し、その後、例えば第１の実施形態と同様の条件で加圧工程を行う。加圧工程後、脱脂工程を行い、各シート等に含まれるバインダ等の有機成分を除去する。
【００８２】
脱脂工程の後、焼成工程を行う。焼成工程においては、柱状導体前駆体２４を構成する導電ペーストが収縮するが、一方で、炭酸カルシウムを含むペースト１０１は収縮しない。ここで、炭酸カルシウムを含むペースト１０１と、収縮抑制効果を有するシート３１として好適に用いられる収縮抑制用シートや非焼結シート等とで柱状導体前駆体２４（導電ペースト）に対する密着性を比較すると、炭酸カルシウムを含むペースト１０１の方が低い密着性を示す。このため、収縮抑制用シートや非焼結シート等により収縮抑制効果を有するシート３１が構成されている場合、焼成によって柱状導体前駆体２４が収縮を開始すると、図４（ｃ）に示すように、柱状導体前駆体２４と炭酸カルシウムを含むペースト１０１との界面に空間６１が形成される。さらに焼成を進めると、柱状導体前駆体２４の頭部がさらに収縮し、柱状導体３が形成される。
【００８３】
焼成工程後、残渣を除去することにより、図４（ｄ）に示すように、セラミック層２ａ〜２ｃが積層一体化されてなるセラミック基板本体２の表面に焼結金属からなる柱状導体３を有するセラミック基板１が得られる。
【００８４】
本実施形態では、炭酸カルシウムを含むペースト１０１により柱状導体前駆体２４の頭部端面と収縮抑制効果を有するシート３１とを非接触状態とし、特に、焼成途中で炭酸カルシウムを含むペースト１０１と柱状導体前駆体２４との界面に空間６１を形成するので、柱状導体前駆体２４は収縮抑制効果を有するシート３１の拘束(収縮抑制効果)を受けることなく焼成時に自由に収縮し、柱状導体前駆体２４を焼結して得られる焼結金属の緻密性を高めることができる。結果として、収縮抑制効果を有するシート３１を配することによってセラミック基板本体２の収縮ばらつきを抑えつつ、柱状導体３を確実に且つ高強度にて形成することができる。また、得られる柱状導体３においては低抵抗で優れた電気的特性が実現される。
【００８５】
なお、第１の実施形態〜第３の実施形態の説明では、積層体を形成するに際して、収縮抑制効果を有する層として収縮抑制効果を有するシートを予め用意し、基板用グリーンシート及び導体形成用シートと重ね合わせて加圧したが、これに限定されるものではない。例えば、基板用グリーンシートと導体形成用シートとを重ね合わせて予備積層体を形成した後、収縮抑制効果を有する材料を含むペーストにより導体形成用シートの表面に収縮抑制効果を有する層を形成し、積層体を得てもよい。すなわち、収縮抑制効果を有する材料をペーストの形態で導体形成用シートの表面に供給し、収縮抑制効果を有する層を形成してもよい。
【００８６】
＜第４の実施形態＞
本実施形態は、導体形成用シートの外側に配する収縮抑制効果を有するシートに予め貫通孔を設け、柱状導体前駆体２４の頭部端面と収縮抑制効果を有する層とを非接触状態とした例である。
【００８７】
先ず、図５（ａ）に示すように、焼成後にセラミック層２ａ〜２ｃとなる基板用グリーンシート１１ａ〜１１ｃと、導体形成用シート２１ａ、２１ｂと、収縮抑制効果を有するシート３１ａ、３１ｂとを用意する。本実施形態では、第１の実施形態と同様に、基板用グリーンシート１１として厚さ４０μｍのアルミナ−ガラス系粉末を含むグリーンシートを用い、導体形成用シート２１として厚さ５０μｍの炭酸カルシウムを含むシート（深さ方向において次第に孔径が減少するテーパ形状の貫通孔（孔径４０μｍ）がピッチ間隔８０μｍにて設けられ、ここに平均粒径１．５μｍのＡｇ粒子を含む導電ペーストが充填されて柱状導体前駆体２４を構成している。）を用いたが、これに限らず、第１の実施形態で説明したような材料を用いることも可能である。
【００８８】
本実施形態では、収縮抑制効果を有するシート３１として厚さ７５μｍの収縮抑制用シート（焼成により焼結するトリジマイトと焼成により焼結しない酸化物（石英）とを含むシート）を用いるとともに、収縮抑制効果を有するシート３１のうち、柱状導体前駆体２４の頭部端面と対向する領域に貫通孔３２を設ける。
【００８９】
収縮抑制効果を有するシート３１に設けられる貫通孔３２の寸法及び形状は、前述の第１の実施形態における樹脂材料４１と同様に設定することができる。
【００９０】
収縮抑制効果を有するシート３１に貫通孔３２を設ける際の加工方法については特に制限されるものではないが、例えば金型によるプレス、パンチング加工や、レーザー加工等が挙げられる。
【００９１】
本実施形態では、最外層に配する収縮抑制効果を有するシート３１に予め貫通孔３２を設けているため、用意したシートを全て積層した状態で加圧を行うと貫通孔３２が潰れて変形する等の不都合がある。そこで本実施形態では、以下に説明するように、収縮抑制効果を有するシート３１を積層しない状態で、基板用グリーンシート１１及び導体形成用シート２１の加圧を行う。すなわち、基板用グリーンシート１１ａ〜１１ｃ及び導体形成用シート２１ａ、２１ｂのみを重ね合わせることにより、図５（ｂ）に示すような予備積層体９１を形成する。その後、例えば第１の実施形態における積層体５１と同様の条件で予備積層体９１を加圧し、積層したシートを圧着させる。
【００９２】
加圧後、予備積層体９１に対してさらに収縮抑制効果を有するシート３１を重ね合わせることにより、図５（ｃ）に示すように最終の積層体５１を形成する。収縮抑制効果を有するシート３１に予め貫通孔３２を設けておくことで、柱状導体前駆体２４の頭部端面近傍に、空間６１が開放空間として形成される。
【００９３】
最終の積層体５１に対しては、加圧を行わないか、或いは、加圧を行うに際しては５０ｋｇ／ｃｍ２以下の条件とすることが好ましい。前記範囲を超えると、積層体５１の変形を招くおそれがある。
【００９４】
次に、脱脂工程、焼成工程を行う。焼成後、残渣を除去することにより、図５（ｄ）に示すような多層セラミック基板１が得られる。
【００９５】
本実施形態では、収縮抑制効果を有するシート３１に設けた貫通孔により、焼成開始時点から柱状導体前駆体２４の頭部端面と収縮抑制効果を有するシート３１とを非接触状態としているので、柱状導体前駆体２４は収縮抑制効果を有するシート３１の拘束(収縮抑制効果)を受けることなく焼成時に自由に収縮し、柱状導体前駆体２４を焼結して得られる焼結金属の緻密性を高めることができる。結果として、収縮抑制効果を有するシート３１を配することによってセラミック基板本体２の収縮ばらつきを抑えつつ、柱状導体３を確実に且つ高強度にて形成することができる。また、得られる柱状導体３においては低抵抗で優れた電気的特性が実現される。
【００９６】
なお、本実施形態においては、貫通孔３２が設けられた収縮抑制効果を有するシート３１を用意し、これを予備積層体９１に重ね合わせたが、例えば加圧後の予備積層体９１の表面に収縮抑制効果を有する材料を含むペーストを印刷することにより、貫通孔と同時に収縮抑制効果を有する層を形成してもよい。また、収縮抑制効果を有する材料を含むペーストを例えばポリエチレンテレフタレート等の支持体上に印刷した後、加圧後の予備積層体９１の表面に転写することにより、収縮抑制効果を有する層を形成してもよい。
【００９７】
また、本実施形態では、収縮抑制効果を有するシート３１に貫通孔３２を設けることで柱状導体前駆体２４の頭部端面と収縮抑制効果を有するシート３１とを非接触としているが、これに限らず、収縮抑制効果を有するシート３１の柱状導体前駆体２４に対向する領域に凹部を設けることにより非接触状態を実現してもよい。
【００９８】
＜第５の実施形態＞
本実施形態では、第４の実施形態と同様に収縮抑制効果を有するシートに貫通孔を形成した状態で焼成を行うが、貫通孔を形成する時期を各種シートの積層及び加圧工程後とすることで、製造プロセスの簡略化を図っている。
【００９９】
先ず、図６（ａ）に示すように、焼成後にセラミック層２ａ〜２ｃとなる基板用グリーンシート１１ａ〜１１ｃと、導体形成用シート２１ａ、２１ｂと、収縮抑制効果を有するシート３１ａ、３１ｂとを用意する。本実施形態では、第１の実施形態と同様に、基板用グリーンシート１１として厚さ４０μｍのアルミナ−ガラス系粉末を含むグリーンシートを用い、導体形成用シート２１として厚さ５０μｍの炭酸カルシウムを含むシート（深さ方向において次第に孔径が減少するテーパ形状の貫通孔（孔径４０μｍ）がピッチ間隔８０μｍにて設けられ、ここに平均粒径１．５μｍのＡｇ粒子を含む導電ペーストが充填されて柱状導体前駆体２４を構成している。）を用い、収縮抑制効果を有するシート３１として厚さ７５μｍの収縮抑制用シート（焼成により焼結するトリジマイトと焼成により焼結しない酸化物（石英）とを含むシート）を用いたが、これに限らず、第１の実施形態で説明したような材料を用いることも可能である。
【０１００】
本実施形態では、最外層に配される収縮抑制効果を有するシート３１の表面の任意の箇所に、貫通孔３２を形成する際の目標となる位置合わせマークを形成しておく。これにより、後の工程で形成される貫通孔３２の位置精度が確保される。位置合わせマークは、例えばＡｇペースト等の印刷可能なペーストにより形成することができる。位置合わせマークを設ける位置は、レーザー加工する際に位置合わせを行うことが可能であれば任意である。セラミック集合基板を作製した後にこれを分割して複数のセラミック基板を得るような場合、位置合わせマークを形成する箇所は、製品としてのセラミック基板が複数得られる基板形成領域内、その周囲の外周領域のいずれでもよく、セラミック集合基板が矩形状の場合には対向する一対の辺のそれぞれ中央部付近や、基板の角部等が例示される。位置合わせマークは２箇所〜４箇所が適当であるが、これに限らないことは言うまでもない。
【０１０１】
次に、各種シートを重ね合わせることにより、図６（ｂ）に示すように積層体５１を形成する。その後、静水圧プレスにより加圧を行い、積層したシートを圧着させる。図６（ｃ）は圧着後の積層体を示す。静水圧プレスはプレス後においてもプレス前の位置精度をほぼ保持できるため、プレス前に形成した位置合わせマークの位置ずれを考慮することなく、位置合わせマークを指標に貫通孔３２を高精度に形成することができる。
【０１０２】
次に、収縮抑制効果を有するシート３１の表面に設けた位置合わせマークを読み取り、炭酸ガスレーザー等を用いてレーザー加工を行い、収縮抑制効果を有するシート３１に貫通孔３２を形成して柱状導体前駆体２４を露出させる（図６（ｄ））。このことにより、柱状導体前駆体２４の頭部頂面上に空間６１が形成されることになる。
【０１０３】
次に、脱脂工程、焼成工程を行う。焼成後、残渣を除去することにより、図６（ｅ）に示すような多層セラミック基板１が得られる。
【０１０４】
以上のように、収縮抑制効果を有するシート３１に設けた貫通孔３２によって柱状導体前駆体２４の頭部端面と収縮抑制効果を有するシート３１とが非接触とされているので、焼成に際して柱状導体前駆体２４の頭部端面が自由に収縮することができ、緻密な柱状導体３を形成することができる。また、本実施形態では、収縮抑制効果を有するシート３１に設ける貫通孔３２はグリーンシートを圧着させるための積層体の加圧後に形成するので、第４の実施形態のように貫通孔３２の潰れを防ぐために収縮抑制効果を有するシート３１の積層工程を他のシートの積層・加圧工程と分ける必要がない。このため、各種シートの積層、加圧を一括して行うことができ、シートの積層工程の煩雑化を抑えることができる。
【０１０５】
＜第６の実施形態＞
本実施形態では、第４の実施形態と同様に収縮抑制効果を有するシートに貫通孔を形成する時期を各種シートの積層及び加圧前としているが、貫通孔に樹脂材料等を充填することで、積層体の加圧工程における貫通孔の変形を防止し、製造プロセスの簡略化を図っている。
【０１０６】
先ず、図７（ａ）に示すように、焼成後にセラミック層２ａ〜２ｃとなる基板用グリーンシート１１ａ〜１１ｃと、導体形成用シート２１ａ、２１ｂと、収縮抑制効果を有するシート３１ａ、３１ｂとを用意する。本実施形態では、第１の実施形態と同様に、基板用グリーンシート１１として厚さ４０μｍのアルミナ−ガラス系粉末を含むグリーンシートを用い、導体形成用シート２１として厚さ５０μｍの炭酸カルシウムを含むシート（深さ方向において次第に孔径が減少するテーパ形状の貫通孔（孔径４０μｍ）がピッチ間隔８０μｍにて設けられ、ここに平均粒径１．５μｍのＡｇ粒子を含む導電ペーストが充填されて柱状導体前駆体２４を構成している。）を用いたが、これに限らず、第１の実施形態で説明したような材料を用いることも可能である。
【０１０７】
本実施形態では、第４の実施形態で用いた収縮抑制効果を有するシート３１に設けた貫通孔３２に、脱脂により焼失する樹脂材料３４を充填しておく。
【０１０８】
次に、各種シートを重ね合わせることにより、図７（ｂ）に示すように積層体５１を形成する。その後、例えば第１の実施形態と同様の条件で加圧を行い、積層したシートを圧着させる。
【０１０９】
加圧工程後、脱脂工程を行い、各シート等に含まれるバインダ等の有機成分を除去する。脱脂工程においては、積層体５１を熱処理し、各シート等に含まれるバインダ等の有機成分を除去する。本実施形態では、貫通孔３２に充填した樹脂材料３４が脱脂により焼失し、図７（ｃ）に示すように、当該樹脂材料３４が存在していた部分である貫通孔３２に空間６１が形成される。
【０１１０】
脱脂工程の後、焼成工程を行う。焼成工程においては、脱脂後の積層体５１を熱処理し、セラミック及び導電ペーストを焼結させる。
【０１１１】
焼成工程後、残渣を除去することにより、図７（ｄ）に示すように、セラミック層２ａ〜２ｃが積層一体化されてなるセラミック基板本体２の表面に焼結金属からなる柱状導体３を有するセラミック基板１が得られる。
【０１１２】
本実施形態では、収縮抑制効果を有するシート３１に設けた貫通孔３２に充填した樹脂材料が脱脂により焼失して空間が形成されることから、焼成に際して柱状導体前駆体２４の頭部端面が自由に収縮することができ、緻密な柱状導体３を形成することができる。また、貫通孔３２に樹脂材料等を充填しておくことによって、積層体に変形を生じることなく積層体のプレスを行うことが可能となるので、シートの積層工程の煩雑化を抑えることができる。
【０１１３】
なお、本実施形態においては、脱脂により焼失する樹脂材料を貫通孔３２に充填した場合を例に挙げたが、炭酸カルシウムを含むペーストを充填してもよい。炭酸カルシウムを含むペーストを充填した場合、空間が形成される時期は樹脂材料を充填した場合と異なるものの、いずれにしても焼成に際して収縮抑制効果を有するシート３１と柱状導体前駆体２４の頭部端面とが非接触状態とされるため、本発明の効果を得ることができる。
【０１１４】
また、収縮抑制効果を有するシートに凹部が形成されている場合も、当該凹部に樹脂材料、炭酸カルシウムを含むペースト等を充填することで、同様の効果を得ることができる。
【０１１５】
なお、第１の実施形態〜第６の実施形態の説明では、複数のセラミック層を積層一体化してなる多層セラミック基板を例に挙げて説明したが、単層のセラミック基板においても同様の効果を得ることができる。
【０１１６】
＜第７の実施形態＞
以上のように作製されるセラミック基板１の表面に柱状導体３が貫通するように樹脂層１１２を形成することにより、図８に示すような複合配線基板１１１を作製することができる。
【０１１７】
セラミック基板１の表面に樹脂層１１２を形成する方法としてはプレス等も考えられるが、セラミック基板１の破損が問題となり易い。そこで、セラミック基板の破損を防ぎつつ、複合配線基板において高度な表面平滑性を達成するためには、以下のような真空ラミネートを利用した貼り合わせを行うことが好ましい。
【０１１８】
セラミック基板１の両側に樹脂層１１２となる樹脂シートを貼り合わせるに際しては、例えば図９に示すような真空ラミネータ装置１２１を用いた真空ラミネートを利用する。この真空ラミネータ装置１２１は、例えばヒータが内蔵された加熱平板１２２と加熱平板１２２の下方に配したシリコーン樹脂膜１２３とを基本的に備え、これらが内部空間を減圧可能な金型（図示せず）内に収容されたものである。
【０１１９】
前記真空ラミネータ装置１２１を用いて樹脂層の形成を行うには、先ず、図９（ａ）に示すように、金型（図示は省略する。）を開いた状態で、セラミック基板１の両側（最外層）に一対の樹脂シート１３１を配するとともに、これらを加熱平板１２２とシリコーン樹脂膜１２３との間に配置する。
【０１２０】
次に、金型を閉じ、図９（ｂ）に示すように加熱平板１２２とシリコーン樹脂膜１２３との間の空気を排気して金型内を減圧するとともに、シリコーン樹脂膜１２３の下方から加熱圧縮空気を供給してシリコーン樹脂膜１２３を膨らませ、樹脂シート１３１、セラミック基板１及び樹脂シート１３１からなる積層体を加熱平板１２２側へ押しつける。真空ラミネートによる貼り合わせの条件は、例えば温度を８０℃〜１２０℃、圧力を０．１ＭＰａ〜０．８ＭＰａ、加圧時間を３０秒〜１２０秒とすることができる。このことにより、セラミック基板１と樹脂シート１３１とが密着し、セラミック基板１に対して樹脂シート１３１が貼り付けられることになる。このとき、柱状導体３の高さと樹脂シート１３１の厚さを適切に設定することで、セラミック基板１の表面に形成された柱状導体３は、樹脂シート１３１の樹脂材料を貫通する。
【０１２１】
以上のように、真空ラミネートを利用することにより、例えば真空プレス等に比べて適度な低圧での均一加圧が可能となり、セラミック基板１の破損を招くことなくセラミック基板１と樹脂シート１３１の貼り合わせを実現することができる。また、樹脂シート１３１及びセラミック基板１からなる積層体の側面は、シリコーン樹脂膜１２３を介して加圧されるので、積層体側面からの樹脂の流れ出しを防止し、最終的に得られる複合セラミック基板において厚さばらつきの低減や表面平滑性の向上を実現することができる。さらには、真空ラミネートを利用することで、セラミック基板１と樹脂層１１２との界面において気泡を抱き込むことに起因する密着不良等の不具合の発生を抑えることができる。
【０１２２】
樹脂層の形成に用いられる樹脂シート１３１は、樹脂粉末と有機ビヒクルとを混合して得られるスラリー状の樹脂ペーストを作製し、これを支持体上にドクターブレード法等によって塗布し、乾燥させたものである。支持体上に成膜された樹脂材料は、貼り合わせの際に充分な流動性を持つ状態とすることが好ましく、例えば半硬化状態（Ｂステージ状態）とする。樹脂材料として熱硬化性樹脂を用いる場合には、熱処理を施すことにより前記半硬化状態とする。樹脂材料を半硬化状態とすることで、樹脂シート１３１をセラミック基板１へ貼り合わせる際に、セラミック基板１の表面への密着性が向上するとともに、柱状導体３に起因する凹凸間の充填性が向上し、最終的に得られる複合配線基板において表面平滑性のさらなる向上が実現される。
【０１２３】
樹脂シート１３１における樹脂材料の膜厚は、セラミック基板の表面状態等により適宜設定すればよいが、少なくともセラミック基板の表面のうねりや凹凸の高さ以上の厚さが必要であり、例えば１０μｍ〜１００μｍとする。
【０１２４】
樹脂シート１３１を構成する支持体としては、例えばポリエチレンテレフタレート等の樹脂フィルムや、銅箔等の金属箔を使用することができる。
【０１２５】
前記のような、真空ラミネートにより貼り合わせを行う場合、破損防止効果を効果的に得る観点から、セラミック基板１は基板面積に対し厚さの薄いものであることが好ましい。具体的には、セラミック基板の面積をｓ（ｍｍ２）とし、厚さをｔ（ｍｍ）としたとき、ｓ／ｔが１００００〜２５００００であるセラミック基板をセラミック基板１として用いることが好ましい。前記範囲を上回ると、すなわち基板面積に対し厚さが大きくなるとセラミック基板の破損が問題とならなくなる。逆に、前記範囲を下回る場合、すなわち基板面積に対し厚さが薄すぎると、破損防止効果を充分に得られないおそれがある。
【０１２６】
なお、樹脂シートの貼り合わせ工程に先立ち、セラミック基板１に表面処理を行ってもよい。例えば、セラミック基板１の表面に樹脂シートを貼り合わせる前にセラミック基板１の表面をシランカップリング材で処理することにより、樹脂材料とセラミック基板とを貼り合わせるにあたってなじみ性を向上させ、セラミック基板１と樹脂層１１２との接着性を向上させることができる。
【０１２７】
前記貼り合わせを行った後、樹脂シート１３１を構成する樹脂材料を硬化させる。例えば樹脂層が熱硬化性樹脂により形成されている場合、真空ラミネータ装置１２１による樹脂シート１３１の貼り合わせ後、同真空ラミネータ装置１２１にて引き続き加熱及び加圧を行えばよい。このことにより、樹脂材料の硬化を行うことができ、セラミック基板１の表面に樹脂層１１２が形成される。
【０１２８】
真空ラミネータ装置１２１を利用する場合の硬化条件は、樹脂層（樹脂シートの樹脂材料）の種類に応じて適宜設定する必要があるが、例えば、温度を１５０℃〜１８０℃とする。また、硬化時の圧力は０．１ＭＰａ〜０．８ＭＰａとすればよい。加圧に要する時間は、樹脂層の種類に応じて変動するが、１時間〜１０時間程度である。
【０１２９】
以上のような製造方法により、セラミック基板１の表面に樹脂層１１２が形成され、図８に示すような複合配線基板１１１が得られる。複合配線基板１１１の表面に露出した柱状導体３は、その頭部端面の中央付近３が周縁に比べて陥没したような形状を有しているので、はんだボール等を安定して載せることができ、また、導電ペーストの塗布も安定して行うことができる。
【０１３０】
なお、樹脂層１１２を形成した後、柱状導体３が樹脂層１１２を貫通していない場合等には、例えばウェットブラスト機やグラインダー機等を用いて樹脂層１１２の表面を研削することにより、柱状導体３の一部を樹脂層１１２の表面に露出させるようにしてもよい。ウェットブラスト等のブラスト処理を行った場合には、柱状導体３の端面の陥没部内の樹脂が叩き出されるように除去されるので、柱状導体３の端面の陥没形状を維持した状態で柱状導体３を露出させることができる。なお、グラインダー等を用いた場合、柱状導体３の頭部端面は樹脂層１１２と同時に平坦化される。
【０１３１】
以上のように、柱状導体３が貫通するように、セラミック基板１の表面に樹脂層１１２を形成することで、樹脂層１１２に層間接続ビアや放熱用ビアを形成する目的で貫通孔を穿設する工程が不要となる。このため、工程が簡略化されるとともに、貫通孔を設ける際の高精度な位置合わせが不要となる。また、柱状導体３は、樹脂層１１２の表面に表層導体を形成する際等の位置合わせ用マークとして利用することもできる。したがって、より高精度な複合配線基板を容易に製造することができる。
【０１３２】
ところで、前記複合配線基板１１１を製造するに際し、樹脂硬化工程は加熱雰囲気を媒体として加圧しながら行うことが好ましい。加熱雰囲気を媒体として加圧しながら樹脂硬化を行うには、セラミック基板１に樹脂シート１３１を貼り付けた後の積層体を真空ラミネータ装置１２１から取り出し、図１０に示すような加熱加圧装置を用いて樹脂材料の硬化を行う。
【０１３３】
加熱加圧装置は加圧チャンバー１４１を備え、加熱雰囲気を媒体として対象物に対して等方的に圧力を加えることができる。真空ラミネータ装置１２１から取り出した樹脂シート１３１及びセラミック基板１の積層体を前記加圧チャンバー１４１内に収容し、加圧チャンバー１４１内を加熱するとともに、加圧チャンバー１４１内の圧力を高める。加熱雰囲気を媒体として加圧することで、樹脂材料中に存在する揮発成分や気泡を押し潰しながら硬化が進むため、樹脂層１１２の膨張等を防ぎ、複合配線基板の表面平滑性をさらに良好なものとすることができる。また、加圧チャンバー１４１内で加熱雰囲気を媒体として加圧することで樹脂材料の硬化速度を上げることができるため、樹脂材料の硬化に要する時間を短縮することができる。硬化に要する時間は、樹脂層１１２の種類に応じて変動するが、例えば１時間〜３時間程度の短時間で済み、生産性の向上を図ることができる。
【０１３４】
加熱加圧装置による硬化条件は、樹脂層１１２等の種類に応じて適宜設定すればよいが、例えば温度１５０℃〜２５０℃とする。その際の圧力は０．１ＭＰａ〜１．５ＭＰａ程度とすればよい。また、雰囲気は、空気、窒素、これらの混合ガス等、この種の加熱及び加圧に用いられる一般的なガスをいずれも使用可能である。
【０１３５】
なお、前述の説明において、加熱雰囲気を媒体とした加圧は必須ではなく、常圧下、加熱雰囲気中で樹脂材料の硬化を行った場合も、硬化時間の短縮を図ることができる。ただし、樹脂材料の充填性を高める観点から、加圧も併用することが望ましい。加圧せずに加熱雰囲気のみにより樹脂材料の硬化を行う際には、クリーンオーブンや熱風乾燥機等を用いることができる。
【０１３６】
なお、第７の実施形態では、例えば半硬化状態とした樹脂シートを作製し、この樹脂シートをセラミック基板に対して貼り合わせた後に硬化させて樹脂層を形成する方法を例に挙げたが、樹脂層を形成する方法は前記方法に限るものではなく、種々の方法により形成することが可能である。例えば、先ず、前述したように、スラリー状の樹脂ペーストを支持体上にドクターブレード法等によって塗布し、乾燥させて樹脂シートを作製し、さらに、この樹脂シートの柱状導体に対応する位置に当該柱状導体より大きい径（例えば８０μｍ径）の貫通孔を、例えば炭酸ガスレーザー等により形成する。次に、貫通孔と柱状導体とを位置合わせに用いて樹脂シートとセラミック基板とを重ね合わせ、前述のように真空ラミネートにより貼り合わせを行う。その後、例えば１８０℃、１．５ＭＰａ、１時間程度の条件で、加熱雰囲気を媒体として加圧を行って樹脂を硬化させる。このような方法によっても、樹脂層を形成することが可能である。この場合、樹脂シートの柱状導体に対応する位置にあらかじめ貫通孔を設けておくことで、柱状導体の端面の陥没形状を維持しつつ樹脂層の表面に柱状導体の端面を確実に露出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】セラミック基板の製造方法の第１の実施形態を説明するための概略断面図であり、（ａ）は各種シート、（ｂ）は積層及び加圧工程、（ｃ）は脱脂及び焼成工程、（ｄ）はセラミック基板を示す。
【図２】導体形成用シートの作製方法を説明するための概略断面図であり、（ａ）はシート形成工程、（ｂ）は貫通孔形成工程、（ｂ）は導体形成用シートを示す。
【図３】セラミック基板の製造方法の第２の実施形態を説明するための概略断面図であり、（ａ）は各種シート、（ｂ）は積層及び加圧工程、（ｃ）は脱脂工程、（ｄ）は焼成工程、（ｅ）はセラミック基板を示す。
【図４】セラミック基板の製造方法の第３の実施形態を説明するための概略断面図であり、（ａ）は各種シート、（ｂ）は積層、加圧及び脱脂工程、（ｃ）は焼成工程、（ｄ）はセラミック基板を示す。
【図５】セラミック基板の製造方法の第４の実施形態を説明するための概略断面図であり、（ａ）は各種シート、（ｂ）は予備積層及び加圧工程、（ｃ）は積層工程、（ｄ）はセラミック基板を示す。
【図６】セラミック基板の製造方法の第５の実施形態を説明するための概略断面図であり、（ａ）は各種シート、（ｂ）は仮積層工程、（ｃ）は加圧工程、（ｄ）は貫通孔形成工程、（ｅ）はセラミック基板を示す。
【図７】セラミック基板の製造方法の第６の実施形態を説明するための概略断面図であり、（ａ）は各種シート、（ｂ）は積層及び加圧工程、（ｃ）は脱脂工程、（ｄ）はセラミック基板を示す。
【図８】本発明を適用した複合配線基板の一例を示す概略断面図である。
【図９】複合配線基板の製造方法の一例を説明するための図であり、真空ラミネートによる貼り合わせ工程を示す概略断面図であり、（ａ）は加圧前の状態、（ｂ）は加圧中の状態を示す。
【図１０】複合配線基板の製造方法の一例を説明するための図であり、加熱加圧装置による樹脂硬化工程を示す概略断面図である。
【図１１】従来のセラミック基板の製造方法を説明するための概略断面図であり、（ａ）は各種シート、（ｂ）は積層〜焼成工程、（ｃ）はセラミック基板を示す。
【符号の説明】
【０１３８】
１  セラミック基板、２  セラミック基板本体、３  柱状導体、１１  基板用グリーンシート、１２  内層パターン、１３  表層パターン、２１  導体形成用シート、２２  収縮抑制効果を有するシート、２３  貫通孔、２４  柱状導体前駆体、２５  支持体、３１  収縮抑制効果を有するシート、３２  貫通孔、３４  樹脂材料、４１  樹脂材料、５１  積層体、６１  空間、８１  第２の導電ペースト、９１  予備積層体、１０１  スペーサ層、１０２  開口部、１１１  複合配線基板、１１２  樹脂層、１２１  真空ラミネータ装置、１２２  加熱平板、１２３  シリコーン樹脂膜、１３１  樹脂シート、１４１  加圧チャンバー
【図１】
0004697600.tif 000002
【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】
0004697600.tif 000008
【図８】
0004697600.tif 000009
【図９】
0004697600.tif 000010
【図１０】
0004697600.tif 000011
【図１１】
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