(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセラミック層を積層してなるセラミック積層体の内部に内部導体パターンを有し、上記セラミック積層体の主面に露出する端子電極を有するセラミック多層基板であって、
上記端子電極は、上記内部導体パターンを構成するビアホール導体に接続されていると共に上記端子電極の面積が上記ビアホール導体の断面積より大きく形成され、また、
上記端子電極の表面及び上記端子電極と上記セラミック積層体との境界部を覆い且つ上記主面に対して凸状となる導電性樹脂部が設けられており、
上記端子電極の表面は、中央部が上記主面から上記導電性樹脂部内に突出して上記導電性樹脂部に接合されている
ことを特徴とするセラミック多層基板。
【請求項２】
上記内部導体パターン及び上記端子電極は、上記セラミック積層体との同時焼成によって得られる焼結金属であることを特徴とする請求項１に記載のセラミック多層基板。
【請求項３】
上記導電性樹脂部の表面にはめっき膜が形成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】
上記導電性樹脂部の高さは、上記主面に対して５〜１０００μｍであ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の上記主面には、その周縁部に複数の端子電極が配列されており、これらの端子電極のうち、少なくとも四隅の端子電極はそれぞれの表面の中央部が上記主面から突出して上記導電性樹脂部によって被覆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】
複数のセラミック層を積層してなるセラミック積層体の内部に内部導体パターンを有し、上記セラミック積層体の主面に露出する端子電極を有するセラミック多層基板を作製する際に、
上記内部導体パターンを構成するビアホール導体にこのビアホール導体の断面積より大きな面積を有する上記端子電極を接続すると共に上記端子電極の表面の中央部が上記主面から突出する上記セラミック積層体を作製する第１の工程と、
上記端子電極の表面及び上記端子電極と上記セラミック積層体との境界部を覆い且つ上記主面に対して凸状となる導電性樹脂部を上記主面に形成する第２の工程と、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】
上記内部導体パターン及び上記端子電極を、上記セラミック積層体と同時焼成することを特徴とする請求項６に記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項８】
上記導電性樹脂部を形成する際に、上記主面に導電性樹脂層を形成した後、平滑面を有する平滑部材を、上記平滑面が上記導電性樹脂層の表面に接触するように上記導電性樹脂層上に載置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】
上記平滑部材の平滑面を複数の上記導電性樹脂層の表面に同時に接触させて、上記各導電性樹脂層それぞれの表面を同一高さに形成することを特徴とする請求項８に記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項１０】
上記平滑部材として、上記導電性樹脂層に対応する凹部を有し且つこの凹部内に上記平滑面が形成された板状部材を用いることを特徴とする請求項８または請求項９に記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項１１】
上記導電性樹脂部の表面にめっき膜を形成することを特徴とする請求項６〜請求項１０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１２】
上記内部導体パターンを有するセラミックグリーンシート及び上記端子電極を有するセラミックグリーンシートを積層して未焼成のセラミック積層体を作製し、これをその両主面が平坦化するように加圧することを特徴とする請求項６〜請求項１１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、セラミック多層基板及びその製造方法に関し、更に詳しくは、耐衝撃性を高め、信頼性を向上させることができるセラミック多層基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミック多層基板は、複数のセラミック層を積層してなるセラミック積層体と、セラミック積層体の内部に形成された内部導体パターンと、セラミック積層体の表面に形成された外部導体パターンと、を備えて構成されている。内部導体パターンは、セラミック層間に形成された複数の面内導体及び上下の面内導体等を接続するビアホール導体によって構成されている。また、外部導体パターンは、セラミック積層体の上下両面等の表面に形成された端子電極によって構成されている。
【０００３】
このようなセラミック多層基板及びその製造方法としては、例えば特許文献１に記載の多層セラミック基板及びその作製方法が知られている。この多層セラミック基板の作製方法では、低温焼成用のセラミックグリーンシートに、電気・電子部品との接続のための第１の接続端子部、外部回路との接続のための第２の接続端子部、及び第１の接続端子部と第２の接続端子部を電気的に接続する導体回路部をそれぞれ金属ペーストを用いて形成した後、複数のセラミックグリーンシートを積層し、セラミックグリーンシート及び金属ペーストを同時に低温焼成して、基板部材を作製する。
【０００４】
上記基板部材の導体回路部は、パンチング等の手法によりセラミックグリーンシートに形成されたビアホールやスルーホールに金属ペーストを充填し、乾燥させることによって形成する。また、第１、第２の接続端子部は、セラミックグリーンシートに金属ペーストをスクリーン印刷によって形成する。そして、これらのセラミックグリーンシートを積層し、圧着した後、セラミックグリーンシートと金属ペーストとを所定の焼成温度で同時焼成して基板部材を作製している。つまり、特許文献１に記載の多層セラミック基板の作製方法では、複数積層されたセラミックグリーンシートと金属ペーストとを同時に焼成する従来公知の技術が採用されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平０６−２７５９５６
【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等の従来のセラミック多層基板の場合には、セラミックグリーンシートと金属ペーストは、それぞれを構成する材料が異なるため、焼成時にそれぞれ異なった収縮挙動を示すことになる。この収縮挙動差によってセラミック層と焼結金属との間に隙間ができたり、セラミック多層基板に反りやうねりを生じる。そこで、金属ペーストの収縮挙動をセラミックグリーンシートの収縮挙動に合わせて両者間の収縮挙動差を極力抑制するために、金属ペーストの金属材料粉末の種類や粒径、粒度分布などを調整したり、焼成時の温度管理等を厳密にコントロールしなくてはならない。しかし、このような対策を講じたとしてもセラミックグリーンシートと金属ペーストとの収縮挙動差を完全に解消することができず、セラミック多層基板を構成するセラミック層と内部導体パターンとの間の収縮挙動差に基づく隙間や外部導体パターン周辺の反りやうねりを生じることが多々ある。その結果、セラミック多層基板の平坦性や耐めっき性が損なわれることがある。
【０００７】
一方、セラミック多層基板は、高密度に導体パターンを形成することができ、しかもコンデンサやインダクタ等の受動素子を基板内に内蔵させることができるため、小型で高密度配線を要求される移動体通信端末等のように携帯可能な電子機器に多用されている。ところが、これらの電子機器は、携帯されるために落下等の衝撃を免れず、落下等の衝撃に対する耐衝撃性の向上が強く要求される。
【０００８】
しかしながら、従来のセラミック多層基板の場合には、セラミック積層体の内部導体パターン及び端子電極のような外部導体パターンが焼結金属によって形成されているため、落下時等による衝撃がマザー基板に作用すると、その衝撃が端子電極等の外部導体パターンからセラミック積層体に直接伝播するため、セラミック積層体内の上述の収縮挙動差で生じた隙間等においてクラックを発生しやすく、信頼性を低下させる虞があった。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、耐衝撃性、電気的接続性及び機械的接続性に優れ、且つ、平坦性及び耐めっき性に優れた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】
【００１０】
本発明の請求項１に記載のセラミック多層基板は、複数のセラミック層を積層してなるセラミック積層体の内部に内部導体パターンを有し、上記セラミック積層体の主面に露出する端子電極を有するセラミック多層基板であって、上記端子電極は、上記内部導体パターンを構成するビアホール導体に接続されていると共に上記端子電極の面積が上記ビアホール導体の断面積より大きく形成され、また、上記端子電極の表面及び上記端子電極と上記セラミック積層体との境界部を覆い且つ上記主面に対して凸状となる導電性樹脂部が設けられており、上記端子電極の表面は、中央部が上記主面から上記導電性樹脂部内に突出して上記導電性樹脂部に接合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２に記載のセラミック多層基板は、請求項１に記載の発明において、上記内部導体パターン及び上記端子電極は、上記セラミック積層体との同時焼成によって得られる焼結金属であることを特徴とするものである。
【００１３】
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、上記導電性樹脂部の表面にはめっき膜が形成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
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、上記導電性樹脂部の高さは、上記主面に対して５〜１０００μｍであることを特徴とするものである。
【００１７】
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の上記主面には、その周縁部に複数の端子電極が配列されており、これらの端子電極のうち、少なくとも四隅の端子電極はそれぞれの表面の中央部が上記主面から突出して上記導電性樹脂部によって被覆されていることを特徴とするものである。
【００１８】
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、複数のセラミック層を積層してなるセラミック積層体の内部に内部導体パターンを有し、上記セラミック積層体の主面に露出する端子電極を有するセラミック多層基板を作製する際に、上記内部導体パターンを構成するビアホール導体にこのビアホール導体の断面積より大きな面積を有する上記端子電極を接続すると共に上記端子電極の表面の中央部が上記主面から突出する上記セラミック積層体を作製する第１の工程と、上記端子電極の表面及び上記端子電極と上記セラミック積層体との境界部を覆い且つ上記主面に対して凸状となる導電性樹脂部を上記主面に形成する第２の工程と、を備えたものである。
【００１９】
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に記載の発明において、上記内部導体パターン及び上記端子電極を、上記セラミック積層体と同時焼成することを特徴とすることを特徴とするものである。
【００２０】
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、上記導電性樹脂部を形成する際に、上記主面に導電性樹脂層を形成した後、平滑面を有する平滑部材を、上記平滑面が上記導電性樹脂層の表面に接触するように上記導電性樹脂層上に載置することを特徴とするものである。
【００２１】
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８に記載の発明において、上記平滑部材の平滑面を複数の上記導電性樹脂層の表面に同時に接触させて、上記各導電性樹脂層それぞれの表面を同一高さに形成することを特徴とするものである。
【００２２】
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８または請求項９に記載の発明において、上記平滑部材として、上記導電性樹脂層に対応する凹部を有し且つこの凹部内に上記平滑面が形成された板状部材を用いることを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明の請求項１１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１０のいずれか１項に記載の発明において、上記導電性樹脂部の表面にめっき膜を形成することを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明の請求項１２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１１のいずれか１項に記載の発明において、上記内部導体パターンを有するセラミックグリーンシート及び上記端子電極を有するセラミックグリーンシートを積層して未焼成のセラミック積層体を作製し、これをその両主面が平坦化するように加圧することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、耐衝撃性、電気的接続性及び機械的接続性に優れ、且つ、平坦性及び耐めっき性に優れた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】
【００２６】
以下、図１〜図１２に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。
【００２７】
第１の実施形態
本実施形態のセラミック多層基板１０は、例えば図１の（ａ）に示すように、複数のセラミック層１１Ａが積層されたセラミック積層体１１と、セラミック積層体１１の内部に所定のパターンで形成された内部導体パターン１２と、セラミック積層体１１の表面に形成された外部導体パターン１３と、を備えている。そして、セラミック多層基板１０は、セラミック積層体１１の第１の主面（下面）のキャビティＣ内に半導体素子２０が実装され、セラミック積層体１１の第２の主面（上面）には第１、第２の表面実装部品３０Ａ、３０Ｂが実装されて、電子部品として構成されている。そして、セラミック多層基板１０の上面側には金属製ケース４０が装着され、金属製ケース４０によって半導体素子２０及び第１、第２の表面実装部品３０Ａ、３０Ｂを外部の電磁波等から保護している。また、金属製ケース４０をセラミック多層基板１０に装着することで電子部品としての面実装を容易にしている。
【００２８】
内部導体パターン１２は、図１の（ａ）に示すように、上下のセラミック層１１Ａ、１１Ａの界面に所定のパターンで形成された複数の面内導体１２Ａと、所望のセラミック層１１Ａを貫通するように所定のパターンで形成れたビアホール導体１２Ｂとから構成されている。外部導体パターン１３は、セラミック積層体１１の下面に所定のパターンで形成された第１の端子電極１３Ａと、キャビティＣ内の大きな開口部と小さな開口部を繋ぐ水平面内に所定のパターンで形成された第２の接続端子１３Ｂと、セラミック積層体１１の上面に所定のパターンで形成された第３の端子電極１３Ｃとから構成されている。
【００２９】
また、第１の端子電極１３Ａは、例えば半田ボールや導電性樹脂等を用いてセラミック多層基板１０をマザー基板５０の表面電極５０Ａに電気的に接続するために用いられる。第２の接続端子１３Ｂは、例えば金等からなるボンディングワイヤー２０Ａを用いて半導体素子２０の端子電極（図示せず）に電気的に接続するために用いられる。第３の端子電極１３Ｃは、例えば半田ボール等を用いて第１、第２の表面実装部品３０Ａ、３０Ｂそれぞれの端子電極に電気的に接続するために用いられる。尚、第１の表面実装部品３０Ａとしては、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があり、第２の表面実装部品３０Ｂとしては、例えばコンデンサ、インダクタ、抵抗等の受動素子等がある。
【００３０】
セラミック積層体１１を形成するセラミック材料は特に制限されないが、セラミック材料としては、例えば低温焼結セラミック（ＬＴＣＣ：Low  Temperature  Co-fired  Ceramic）材料を使用することができる。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Ａｕ、ＡｇやＣｕ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材料としては、具体的には、アルミナやジルコニア、マグネシア、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。低温焼結セラミック材料を用いることにより、セラミック焼結体を素体とするコンデンサやインダクタ等の受動素子をセラミック積層体１１内に組み込むことができる。
【００３１】
また、セラミック積層体１１を形成するセラミック材料としては、低温焼結セラミックに限らず、高温焼結セラミック（ＨＴＣＣ：High  Temperature  Co-fired  Ceramic）材料を使用することもできる。高温焼結セラミック材料としては、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライト、その他の材料にガラスなどの焼結助材を加え、１１００℃以上で焼結可能なセラミック材料がある。この場合、内部導体パターン１２及び外部導体パターン１３としては、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｗ、Ｎｉ及びこれらの合金から選択される金属を使用する。
【００３２】
セラミック積層体１１に形成された内部導体パターン１２及び外部導体パターン１３は、いずれも導電性金属材料によって形成することができる。導電性金属材料としては、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｔ合金、Ａｇ−Ｐｄ合金、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｗ、Ｍｏ及びＡｕの少なくとも一種を主成分とする金属を用いることができる。これらの導電性金属材料のうち、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｔ合金、Ａｇ−Ｐｄ合金及びＣｕは、比抵抗が小さいため、特に高周波向けの導体パターンにおいてより好ましく用いることができる。また、セラミック積層体１１の材料として低温焼結セラミック材料を用いる場合には、ＡｇまたはＣｕ等の低抵抗で１０５０℃以下の融点をもつ金属を用いることができ、セラミック積層体１１と内部導体パターン１２及び外部導体パターン１３は１０５０℃以下の低温で同時焼成することができる。従って、内部導体パターン１２及び外部導体パターン１３は、いずれも焼結金属として形成されている。
【００３３】
而して、本実施形態では、第１の端子電極１３Ａは、例えば図１の（ａ）〜（ｃ）に示すように、下端の表面がセラミック積層体１１の下面と段差なく面一に形成されている。この第１の端子電極１３Ａの表面には同図に示すように導電性樹脂部１４が被覆され、この導電性樹脂部１４の平面積は同図の（ｂ）、（ｃ）で拡大して示すように、第１の端子電極１３Ａの平面積より広く、しかもセラミック積層体１１の下面から突出する凸状の導電性樹脂部として形成されている。従って、導電性樹脂部１４は、同図の（ｂ）、（ｃ）に示すように第１の端子電極１３Ａの表面及び第１の端子電極１３Ａとセラミック積層体１１の境界部（図１の（ｃ）では破線で示してある）を覆い、第１の端子電極１３Ａ及びセラミック積層体１１との境界部を含む大きさに形成されている。導電性樹脂部１４のセラミック積層体１１の下面からの突出量、つまり導電性樹脂部１４の厚みが５〜１０００μｍになるように形成されていることが好ましく、５〜１００μｍがより好ましく、２０〜１００μｍが更に好ましい。導電性樹脂部１４の厚みが５μｍ未満では耐衝撃性が十分でなく、その厚みが１０００μｍを超えると導体としての抵抗値が大きくなる。
【００３４】
導電性樹脂部１４は、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂と、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ−Ｐｄ合金等の導電性に優れた金属材料粉末とを主体成分とするものが好ましい。金属材料粉末は、球形状、フレーク状、不定形状等のものが挙げられ、例えば低抵抗で適度な流動性を確保する上で球形状の粉末とフレーク状の粉末との混合物が好ましい。金属材料粉末の平均粒径は、１〜３０μｍ程度が好ましい。金属材料粉末の平均粒径が１μｍ未満では金属材料粉末の形成が難しく高コスト化し、また、その平均粒径が３０μｍを超えると樹脂による衝撃吸収効果が阻害され、耐衝撃性が十分発揮されないことがある。金属材料粉末の含有量は、６０〜９５重量％が好ましい。金属材料粉末の含有量が６０重量％未満では抵抗値が大きくなり、その含有量が９０重量％を超えると導電性樹脂部としての弾性が低下する傾向にある。
【００３５】
更に、導電性樹脂部１４の表面にはめっき膜１５が形成されている。めっき膜１５は、例えば、Ｎｉ／ＳｎまたはＮｉ／Ａｕ等を湿式めっきによって形成することが好ましい。本実施形態では、第１の端子電極１３Ａを被覆する導電性樹脂部１４の表面にめっき膜１５を形成するため、セラミック積層体１１と第１の端子電極１３Ａとの収縮挙動差によってこれら両者間に隙間が形成されることがあってもめっき液が隙間に侵入し、あるいは焼結金属からなる第１の端子電極１３Ａの表面にめっき液が残留するなどの問題はなく、その結果、半田付け後のリフロー時の熱で残留めっき液が爆ぜて溶融半田を飛散させるなどの問題を生じることがない。また、めっき膜１５によって第１の端子電極１３Ａにおける半田に対する濡れ性が高まり、マザー基板５０の表面電極５０Ａとの電気的な接続性を高めることができる。
【００３６】
次いで、本発明のセラミック多層基板の製造方法の一実施形態について図２、図３をも参照しながら説明する。
【００３７】
まず、低温焼結セラミック粉末として例えばアルミナ粉末及びホウ珪酸ガラスからなる混合粉末を調製する。この混合粉末を有機ビヒクル中に分散させてスラリーを調製し、これをキャスティング法によってＰＥＴ等の樹脂フィルム上に塗布し、厚み１０〜２００μｍ程度のセラミックグリーンシートを所定枚数作製する。次いで、例えばレーザ光や金型を用いて所定のセラミックグリーンシートに直径０．１ｍｍ程度のビアホールを所定のパターンで形成する。
【００３８】
その後、図２の（ａ）に示すよう、セラミックグリーンシート１１１Ａのビアホール内に導電性ペーストを充填してビアホール導体部１１２Ｂを形成する。導電性ペーストとしては、例えばＡｇまたはＣｕを主成分とする金属材料粉末、樹脂、有機溶剤を混練して調整されたものを用いる。その後、例えばスクリーン印刷法によって同一の導電性ペーストを複数のセラミックグリーンシート１１１Ａ上にそれぞれ所定のパターンで印刷、乾燥して面内導体部１１２Ａ及び第１、第２の端子電極部１１３Ａ、１１３Ｂを同図の（ａ）に示すように形成する。また、ＰＥＴ等の樹脂フィルム１００上に導電性ペーストを所定のパターンで塗布、乾燥し、第３の端子電極部１１３Ｃを形成する。次いで、例えばレーザ光や金型を用いて所定のセラミックグリーンシート１１１Ａに所定の大きさのキャビティ用の開口部を開ける。図１の（ａ）に示すキャビティＣは段部があるため、図２の（ａ）に示すようにキャビティ用の開口部として大小二種類の孔Ｃ’、Ｃ”を設ける。
【００３９】
次いで、キャビティ用の大小の開口部Ｃ’、Ｃ”を有する複数のセラミックグリーンシート１１１Ａ、その他の複数のセラミックグリーンシート１１１Ａ及び第３の端子電極部１１３Ｃを下向きにして樹脂フィルム１００を積層した後、４０〜１００℃の温度、１０〜１５０ＭＰａの圧力で等方圧プレスにより圧着してセラミックグリーン積層体１１１を得る。これによりセラミックグリーン積層体１１１の主面を平坦化することができる。
【００４０】
然る後、セラミックグリーン積層体１１１を例えば所定温度で焼成して、図２の（ｂ）に示すセラミック積層体１１を得る。導電性ペーストの金属材料粉末がＡｇ系の場合には例えば空気中８５０℃前後の温度で焼成し、その金属材料粉末がＣｕ系の場合には例えばＮ２ガス中９５０℃前後の温度で焼成する。
【００４１】
更に、図２の（ｃ）に示すように、セラミック積層体１１のキャビティＣを上向きにした後、第１の端子電極１３Ａのうち、導電性樹脂部１４を設ける部分が開口されたマスク２００を用いて導電性ペーストをスクリーン印刷すると、所望の第１の端子電極１３Ａの表面及びセラミック積層体１１との境界を覆う導電性樹脂層１１４が形成される。その後、導電性樹脂層１１４を１５０〜２００℃程度で熱処理し、導電性樹脂層１１４の熱硬化性樹脂を硬化させて、導電性樹脂部１４を形成することで、図１の（ａ）に示すセラミック多層基板１０を得ることができる。この導電性樹脂部１４は、前述したように５〜１０００μｍの厚みをもって形成されている。
【００４２】
また、セラミックグリーン積層体を焼成する時には、焼成前後で平面方向の収縮がなく面方向の寸法が実質的に変化しない無収縮工法を用いることもできる。この場合には、例えば、図３の（ａ）に示すように拘束層３００上に、キャビティ用の孔Ｃ’、 Ｃ”を有する複数のセラミックグリーンシート１１１Ａ及びその他の複数のセラミックグリーンシート１１１Ａを積層した後、上面に拘束層３００Ａを配置し、上下の拘束層３００、３００Ａを介してセラミックグリーンシート１１１Ａの積層体を４０〜１００℃の温度、１０〜１５０ＭＰａの圧力で圧着して圧着体１１１’を得る。ここで、拘束層３００、３００Ａとしては、セラミックグリーンシート１１１Ａの焼結温度では焼結しない難焼結性粉末として例えばＡｌ２Ｏ３を主成分として含み、有機バインダを副成分として含むスラリー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。そして、キャビティＣ側の拘束層３００Ａにはキャビティの大きな開口部Ｃ’に即した開口部と導電性樹脂部１４に相当する開口部３００Ｂがそれぞれ形成されている。この圧着体１１１’を前述の場合と同様に焼成する、その後、同図の（ｂ）に示すように拘束層３００Ａの開口部３００Ｂ内に導電性樹脂材料を充填し、硬化させて導電性樹脂層１１４を形成した後、導電性樹脂層１１４を熱処理して硬化させる。その後、拘束層３００、３００Ａを除去する。これによって導電性樹脂部１４を有する図１の（ａ）に示すセラミック多層基板１０を得ることができる。
【００４３】
上述のようにしてセラミック多層基板１０を作製した後、キャビティＣの底面に接着剤で半導体素子２０を固定した後、ボンディングワイヤー２０Ａによって半導体素子２０の端子電極（図示せず）とキャビティＣ内の水平面に形成された第２の端子電極１３Ｂを接続する。また、セラミック多層基板１０の上面には第１、第２の表面実装部品３０Ａ、３０Ｂそれぞれの端子電極（図示せず）を、半田ボールまたは導電性樹脂を用いて第３の端子電極１３Ｃに接続する。更に、金属製ケース４０を取り付けると、セラミック多層基板１０に半導体素子２０及び第１、第２の表面実装部品３０Ａ、３０Ｂがそれぞれ実装された図１の（ａ）に示す電子部品を得ることができる。
【００４４】
以上説明したように本実施形態によれば、セラミック多層基板１０をマザー基板５０に接続する場合に使用される第１の端子電極１３Ａの表面に導電性樹脂部１４を設け、この導電性樹脂部１４が第１の端子電極１３Ａ及び第１の端子電極１３Ａとセラミック積層体１１との境界部とを覆うように形成され、しかもセラミック積層体１１の下面に対して凸状に突出して形成されているため、セラミック多層基板１０が実装されたマザー基板５０が落下するなどして、マザー基板５０に衝撃力が作用しても、マザー基板５０からの衝撃力を導電性樹脂部１４によって吸収し、セラミック積層体１１への衝撃力を緩和することができる。その結果、セラミック多層基板１０におけるセラミック積層体１１と内部導体パターン１２及び外部導体パターン１３との収縮挙動差に起因する隙間等においてクラックが発生することを防止することができ、セラミック多層基板１０としての信頼性を向上させることができる。また、マザー基板５０に撓み等の変形があっても、導電性樹脂部１４がその変形に追随し、マザー基板５０からの集中応力を緩和して、セラミック積層体１１でのクラックの発生を防止することができる。また、凸状の導電性樹脂部１４の高さは、セラミック積層体１１の下面から５〜１００μｍに設定されているため、セラミック多層基板１０とマザー基板５０との間の導通性を阻害することなく、マザー基板５０からセラミック多層基板１０への衝撃をより確実に緩和することができ、信頼性を更に高めることができる。
【００４５】
また、本実施形態によれば、等方圧プレスによりセラミックグリーン積層体１１１の上下両面を平坦化するため、スクリーン印刷により第１の端子電極１３Ａ上に導電性樹脂部１４を形成することができる。また、本実施形態によれば、第１の端子電極１３Ａは、セラミック積層体１１と同時に焼成されているため、焼結金属によって形成されていて、導通性に優れているが、表面が粗く、セラミック積層体１１との間に僅かな隙間が発生しているため、めっき膜１５を形成する時にめっき液が第１の端子電極１３Ａの表面に残留すると共に、めっき液が隙間から侵入しやすくなっている。ところが、本実施形態では第１の端子電極１３Ａの表面及び第１端子電極１３Ａとセラミック積層体１１との隙間を導電性樹脂部１４によって覆っているため、第１の端子電極１３Ａの表面にめっき液が残留したり、隙間からめっき液が侵入することがない。従って、従来であれば、端子電極の表面に残留しためっき液や隙間に侵入しためっき液がセラミック多層基板１０の半田付けに行われるリフロー工程における熱でめっき液が膨張し、破裂するなどして半田を周囲に飛散させる不具合を生じていたが、本実施形態ではこのような不具合を生じることがない。
【００４６】
また、本実施形態によれば、導電性樹脂部１４の表面にめっき膜１５が形成されているため、マザー基板５０の表面電極５０Ａと電気的に確実に接続することができる。更に、導電性樹脂部１４とセラミック積層体１１との間の接合力は、導電性樹脂部１４と第１の端子電極１３Ａとの接合力より大きいことから、本実施形態では導電性樹脂部１４が第１の端子電極１３Ａとセラミック積層体１１の双方に接合されているため、導電性樹脂部１４の接合力が強化され、導電性樹脂部１４のセラミック積層体１１からの脱落を確実に防止することができる。
【００４７】
第２の実施形態
本実施形態のセラミック多層基板１０Ａは、例えば図４の（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の実施形態における第１の端子電極１３Ａを省略し、ビアホール導体１２Ｂの下面が第３の端子電極を兼用する点に特徴がある。その他は、第１の実施形態に準じて構成さているため、第１の実施形態と同一または相当部分には同一符号を附して本実施形態を説明する。
【００４８】
本実施形態では、図４の（ａ）に示すようにキャビティＣを囲むビアホール導体１２Ｂの下面がセラミック積層体１１の下面において露呈し、その下面とセラミック積層体１１の下面とが面一に形成されており、第１の端子電極が省略されている。ビアホール導体１２Ｂが第１の端子電極を兼ねるため、第１の端子電極を省略できる反面、ビアホール導体はその体積が大きいため、金属材料とセラミック材料の収縮挙動の差によりスクリーン印刷による第１の端子電極１３Ａよりもセラミック積層体１１との間に隙間が生じやすくなる。しかし、本実施形態では、同図の（ｂ）に拡大して示すように導電性樹脂部１４がビアホール導体１２Ｂの下面及びビアホール導体１２Ｂとセラミック積層体１１との境界を覆うように凸状に形成され、その表面にめっき膜１５が形成されている。従って、ビアホール導体１２Ｂが第１の端子電極を兼用しても、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他、第１の端子電極の形成工程を省略することができる。
【００４９】
第３の実施形態
本実施形態のセラミック多層基板１０Ｂは、図５に示すようにビアホール導体１２Ｂがセラミック積層体１１の下面から導電性樹脂部１４内へ突出して形成されたものであり、その他は第２の実施形態に準じて構成されている。従って、第２の実施形態と同一または相当部分には同一符号を附して本実施形態について説明する。
【００５０】
本実施形態におけるビアホール導体１２Ｂの突出量は、５μｍ以上あることが好ましい。ビアホール導体１２Ｂをセラミック積層体１１の下面から導電性樹脂部１４内へ５μｍ以上突出させることで、ビアホール導体１２Ｂと導電性樹脂部１４との接合面積が大きくなる。これにより、ビアホール導体１２Ｂと導電性樹脂部１４との導通面積が大きくなって導通性が高くなることで、セラミック多層基板１０Ｂの信頼性が向上する。また、導電性樹脂部１４とビアホール導体１２Ｂとの接合面積が大きくなって接合力が強くなる。しかも、ビアホール導体１２Ｂが焼結金属であり、その表面粗さが最大数１０μｍに達することから、導電性樹脂部１４に対するビアホール導体１２Ｂによるアンカー効果を期することができる。その他は第２の実施形態と同様の作用効果を期することができる。
【００５１】
第４の実施形態
本実施形態のセラミック多層基板１０Ｃは、図６に示すように第１の端子電極１３Ａの表面の中央部がセラミック積層体１１の下面から導電性樹脂部１４内へ突出して形成されたものであり、その他は第１の実施形態に準じて構成されている。従って、第１の実施形態と同一または相当部分には同一符号を附して本実施形態について説明する。
【００５２】
本実施形態における第１の端子電極１３Ａは、その下面中央部が突出し、これに接続されたビアホール導体１２Ｂと同一径に形成されている。第１の端子電極１３Ａの中央部の突出量は、第３の実施形態のセラミック多層基板１０Ｂの場合と同様に５μｍ以上あることが好ましい。この場合には、ビアホール導体１２Ｂを第１の端子電極として突出させた場合よりも導電性樹脂部１４との接合面積が大きく、第１の端子電極１３Ａと導電性樹脂部１４との電気的接合及び機械的接合を高めることができ、信頼性を更に高めることができる。その他は第１の実施形態と同様の作用効果を期することができる。
【００５３】
第５の実施形態
本実施形態のセラミック多層基板１０Ｄは、図７に示すように第１の端子電極１３Ａがセラミック積層体１１の下面の外周縁部に沿って配列されている。そして、導電性樹脂部１４は、セラミック積層体１１の四隅に配置された４箇所の第１の端子電極１３Ａにそれぞれ形成されている。セラミック積層体１１の四隅に配置された各第１の端子電極１３Ａにはマザー基板からの衝撃による応力が集中しやすい。これらの部分に導電性樹脂部１４を設けることによって、マザー基板からの衝撃による集中応力を４箇所の導電性樹脂部１４によって吸収し、セラミック多層基板１０Ｄに対する衝撃を緩和して、セラミック多層基板１０Ｄで発生するクラックを効果的に防止することができる。本実施形態では第１の端子電極１３Ａに導電性樹脂部１４を設けているが、第１の端子電極１３Ａを省略し、ビアホール導体がセラミック積層体１１の下面に露呈している場合には、四隅のビアホール導体に導電性樹脂部を設ければ良い。勿論、これらの導電性樹脂部１４の表面にはめっき膜が施されている。
【００５４】
第６の実施形態
本実施形態のセラミック多層基板１０Ｅの場合には、図８に示すようにセラミック積層体１１の下面の外周縁部に沿って配列された第１の端子電極１３Ａのうち、例えば短辺側に沿って配列された第１の端子電極１３Ａの全てに導電性樹脂部１４が形成されている以外は、第５の実施形態に準じて構成されている。本実施形態によれば、マザー基板から衝撃が集中しやすい四隅の第１の端子電極１３Ａの他、短辺側の四隅の間にある第１の端子電極１３Ａにも導電性樹脂部１４が形成されているため、マザー基板からの衝撃による集中応力を四隅以外の第１の端子電極１３Ａにも分散できるため、四隅の導電性樹脂部１４における負荷が軽減され、耐衝撃性が向上すると共に長寿命化する。
【００５５】
第１〜第６の実施形態では、セラミック積層体１１の下面に導電性樹脂層１１４を印刷により形成し、そのまま硬化させて導電性樹脂部１４を形成している。しかしながら、導電性樹脂層１１４を印刷したまま硬化させた場合には、その表面が必ずしも平滑になっているとは限らない。また、複数の導電性樹脂間の表面が同一高さであるとも限らない。そこで、第７の実施形態では導電性樹脂部１４の表面を平滑に調整することができ、また、複数の導電性樹脂部１４の表面を同一高さに調整することができるセラミック多層基板の製造方法について説明する。
【００５６】
第７の実施形態
本実施形態のセラミック多層基板の製造方法では、例えば図９に示すようにセラミック積層体１１の下面に形成された導電性樹脂部１４の表面をそれぞれ平滑にすると共にそれぞれの表面を同一の高さに揃えることができる製造方法である。本実施形態ではセラミック積層体１１の下面に導電性樹脂層１１４を形成するまでの工程は、第１の実施形態に準じて行われる。
【００５７】
本実施形態では、図９の（ａ）に示すようにセラミック積層体１１の下面に形成された導電性樹脂層１１４を例えばオーブン内で熱処理する際に、導電性樹脂層１１４が完全に硬化する前にオーブンからセラミック積層体１１を取り出す。導電性樹脂層１１４の硬化度は一概に規定できないが、その表面を指で押して指紋が残る程度の硬さが好ましい。この状態の導電性樹脂層を以下では半硬化状態と称する。導電性樹脂層が紫外線硬化樹脂を含む場合には、紫外線照射により熱硬化処理と同程度まで導電性樹脂層を硬化させる。その後、同図の（ａ）に示すようにセラミック積層体１１の導電性樹脂層１１４の上方に、片面に平滑面を有する平滑部材２００を平滑面が下向きになるように配置する。
【００５８】
平滑部材２００は、例えば重さが５〜１０ｇで、平滑面の表面粗さが３μｍ以下（セラミック積層体１１の表面粗さ以下であることが好ましい）の平滑性を有し、全体の反りが１０μｍ以下のガラス板が好ましい。そして、ガラス板の平滑面にはフッ素等による離型処理が施されていることが好ましい。
【００５９】
更に、図９の（ｂ）に示すように平滑部材２００をセラミック積層体１１の半硬化状態の導電性樹脂層１１４上に載置し、平滑部材２００の平滑面を複数箇所の導電性樹脂層１１４の表面に接触させた状態で導電性樹脂層１１４の熱処理を行うと、平滑部材２００の重みで各導電性樹脂層１１４がやや圧縮されてそれぞれの表面が平滑部材２００の平滑面に倣って同時に平滑化すると共にそれぞれの表面が同一の高さに揃って、導電性樹脂層１１４が完全に熱硬化して導電性樹脂部１４として形成されることになる。導電性樹脂層１１４が硬化する時に、平滑部材２００に所定の押圧力を付与することにより、導電性樹脂層１１４の表面をより確実に平滑化することができる。押圧力としては、例えば１〜５ｇ／ｃｍ２の範囲が好ましい。平滑部材２００による平滑化処理と並行して導電性樹脂層１１４を完全に硬化させた後、同図の（ｃ）に示すように平滑部材２００を除去すると、表面が平滑で同一の高さに揃った導電性樹脂部１４が形成される。
【００６０】
引き続き、第１の実施形態と同様に、導電性樹脂部１４に表面にめっき処理を施して第１の端子電極を形成した後、セラミック積層体１１のキャビティＣ内に半導体素子を実装すると共にその反対側の面に第１、第２の表面実装部品を実装し、更に、第１、第２の表面実装部品を樹脂封止することによって第１の接続端子の一部が突出したセラミック多層基板を得ることができる。
【００６１】
本実施形態によれば、第１の端子電極１３Ａの表面が平滑でしかもその表面が同一高さであるため、導通性等の電気的特性を確認する際に、テストピンとの接触不良が起こりにくく、電気的特性の誤判断を改善することができる。また、例えば図１０に示すように本実施形態のセラミック多層基板１０Ｆを製品として出荷する時には、セラミック多層基板１０Ｆをテープ３００に所定間隔おきに多数配列して形成された凹陥部３００Ａに固定してユーザーに出荷する。この際、セラミック多層基板１０Ｆの導電性樹脂部１４の表面が同一高さに揃っているため、セラミック多層基板１０Ｆをテープ３００の凹陥部３００Ａ内で水平に配置することができる。そのため、ユーザーでは、セラミック多層基板１０Ｆをマザー基板に実装する際に、マウンターによりセラミック多層基板１０Ｆを確実にピックアップすることができる。
【００６２】
更に、導電性樹脂部１４の表面が平滑で同一高さになっているため、マザー基板の表面電極との接続信頼性が向上する。また、マザー基板と半田等の接続材料の厚みが均一になるため、実装後のセラミック多層基板１０Ｆに傾きかがなく実装高さを低くすることができ、更に落下等による衝撃による応力が複数の第１の端子電極に均等にかかり、耐衝撃性が向上する。
【００６３】
第７の実施形態の変形例
この変形例では平滑部材２０１として、例えば図１１、図１２に示すようにセラミック積層体１１の複数の導電性樹脂部１４に対応する凹部２０１Ａが片面に形成されたガラス板を用いること以外は、第７の実施形態の場合と同一要領で導電性樹脂部を形成する。この平滑部材２０１は、各図に示すように、セラミック積層体１１の下面の凸状の導電性樹脂層１１４に対応する凹部２０１Ａが形成され、凹部２０１Ａの底面が平滑面として形成されていると共に平滑面が同一深さに形成されている。そして、凹部２０１Ａの平滑面及び内周面には離型処理が施されている。凹部２０１Ａは導電性樹脂１１４の突出高さよりも浅く、導電性樹脂１１４の凸部と嵌合するようにやや広く形成されている。
【００６４】
この平滑部材２０１の凹部２０１Ａを下向きにして、図１２の（ａ）に示すようにセラミック積層体１１の導電性樹脂層１１４側の上方に平滑部材２０１を配置する。この際、平滑部材２０１の凹部２０１Ａと半硬化状態の導電性樹脂層１１４との位置合わせを行っておく。次いで、同図の（ｂ）に示すように平滑部材２０１をセラミック積層体１１の半硬化状態の導電性樹脂層１１４上に載置して熱処理すると、平滑部材２０１の凹部２０１Ａが複数箇所の導電性樹脂層１１４のセラミック積層体１１からの突出部と嵌合した状態で平滑部材２０１の重みにより各導電性樹脂層１１４がやや圧縮されてそれぞれの表面が凹部２０１Ａの平滑面に倣って同時に平滑化すると共にそれぞれの導電性樹脂層１１４の表面が同一高さになる。その後、同図の（ｃ）に示すように平滑部材２０１を除去すると、表面が平滑で同一の高さに揃った複数の導電性樹脂部１４が形成される。尚、平滑部材２０１の凹部２０１Ａ内に予め半硬化状態の導電性樹脂を充填しておき、セラミック積層体１１の第１の端子電極１３Ａに導電性樹脂層１１４を転写して硬化させても良い。この変形例においても第７の実施形態と同様の作用効果を期することができる。
【００６５】
本発明は、上記各実施形態に何等制限されるものではない。例えば、上記各実施形態ではキャビティ付きのセラミック多層基板を例に挙げて説明したが、キャビティのないセラミック多層基板についても本発明を適用することができる。また、上記各実施形態ではキャビティ内の半導体素子が露呈している場合について説明したが、キャビティ内の半導体素子を熱伝導性に優れた樹脂等によって封止し、半導体素子からの放熱性を高めたものについても本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、例えば移動体通信端末等の携帯用の電子機器に用いられるセラミック多層基板及びその製造方法に対して広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】（ａ）〜（ｃ）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）はその断面図、（ｂ）は（ａ）の要部を拡大して示す断面図、（ｃ）は（ｂ）の下方からの平面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）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工程順に示す断面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）はそれぞれセラミック多層基板の他の製造工程の要部を工程順に示す断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ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）はその断面図、（ｂ）は（ａ）の要部を拡大して示す断面図ある。
【図５】本発明のセラミック多層基板の更に他の実施形態の要部を拡大して示す断面図ある。
【図６】本発明のセラミック多層基板の更に他の実施形態の要部を拡大して示す断面図ある。
【図７】本発明のセラミック多層基板の更に他の実施形態の全体を下面側からの斜視である。
【図８】本発明のセラミック多層基板の更に他の実施形態の全体を下面側からの斜視である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明のセラミック多層基板の製造方法の他の実施形態の製造工程の要部を工程順に示す断面図である。
【図１０】図９に示す製造方法で製造されたセラミック多層基板を製品としてテープ上に配置した状態の一部を示す斜視図である。
【図１１】本発明のセラミック多層基板の製造方法の更に他の実施形態に用いられる平滑部材を示す斜視図である。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図１１に示す平滑部材を用い製造工程の要部を工程順に示す断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ    セラミック多層基板
１１    セラミック積層体
１１Ａ  セラミック層
１２    内部導体パターン
１２Ｂ  ビアホール導体
１３    外部導体パターン
１３Ａ  第１の端子電極（端子電極）
１４    導電性樹脂部
１５    めっき膜
１１４    導電性樹脂層
２００、２０１    平滑部材
２０１Ａ  凹部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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