(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック基板の少なくとも表面に接着層を形成する第１工程と、前記接着層上に１層目の導体パターンを形成する第２工程と、前記１層目の導体パターンの上から未焼結セラミックグリーンシートを積層した後、加熱加圧する第３工程と、前記未焼結セラミックグリーンシート上に２層目の導体パターンを形成する第４工程と、前記第４工程によって形成された積層セラミック基板を脱バイ後、焼成する第５工程とを具備したことを特徴とするセラミック多層基板の製造方法であって、
前記第３工程の工程において、前記接着層に含まれる樹脂と、前記未焼結セラミックグリーンシートに含まれる有機バインダーとは相互拡散し、
前記第５工程で前記接着層を焼失させると共に、前記１層目の導体パターンを前記セラミック基板の表面で焼成しセラミック基板上に接合させ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】
前記第３工程の加熱加圧は緩衝ゴムを備えた熱プレス装置によって行う請求項１記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項３】
前記第５工程の脱バイ直前に行う加熱条件が、前記第１工程の接着層の樹脂材料および前記第３工程の未焼結セラミックグリーンシートの有機バインダー樹脂材料の熱変形温度以上で、接着層成分や未焼結セラミックグリーンシートの有機ビヒクルの沸点以下の温度であり、同加圧条件が、未焼結セラミックグリーンシートの厚み方向圧縮収縮率の飽和領域となる圧力である請求項１記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項４】
前記第５工程の脱バイ直前に行う加熱までに行う加熱条件が、前記第１の接着層の樹脂材料および前記第３工程の未焼結セラミックグリーンシートの有機バインダー樹脂材料の熱変形温度未満で、同加圧条件が、未焼結セラミックグリーンシートの厚み方向圧縮収縮率の未飽和領域である請求項１記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項５】
前記第３工程における加熱加圧は、真空熱プレス装置によって行う請求項１記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項６】
前記第１工程のセラミック基板と前記第３工程の未焼結セラミックグリーンシートの大きさが略同一である請求項１記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項７】
前記第３工程の未焼結セラミックグリーンシート中のガラス量が５２ｗｔ％以上である請求項１記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項８】
前記第１工程のセラミック基板は、表面粗さ（Ｒａ）が０．１５μｍ≦Ｒａ≦０．８μｍである請求項１記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項９】
前記第１工程の接着層は、厚み（ｔ）が１μｍ≦ｔ≦８μｍである請求項１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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パソコンや携帯電話などの小型部品として使用されているセラミック多層基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
セラミック多層基板は、図１１に示すように、グリーンシート積層法によって製造されていた。
【０００３】
まず、図１１（ａ）のように、未焼結セラミックグリーンシート１２１にパンチャー装置や打ち抜き金型で貫通孔１２２を加工する。次に、図１１（ｂ）のように、この貫通孔１２２にスクリーン印刷などによりビア導体１２３を形成する。その後、図１１（ｃ）のように未焼結セラミックグリーンシート１２１上にスクリーン印刷法により導体パターン１２４を形成し、これらの工程を繰り返し、図１１（ｄ）のように熱プレスにより積層一体化した後、積層体を脱バイ、焼成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来の方法では図１１（ｄ）から図１１（ｅ）に示すように脱バイ、焼成による焼成収縮現象により、焼成収縮量１２５の収縮が平面方向で起こり、導体パターン１２４間の寸法等に影響を与えることになる。
【０００５】
一般的に、前記焼成収縮量１２５のばらつきは０．２％程度発生する。つまり、基板サイズが５０ｍｍ角の場合、平面方向の導体パターン１２４の寸法精度は±１００μｍになる。
【０００６】
現在では、基板の高密度化に伴うボンディングパッドの狭ピッチ化（１５０μｍ以下）が要求されているため、従来のグリーンシート積層法では、内部導体パターン１２４の短絡が生じ、要求通りの性能の電子部品の製造が不可能になってきた。
【０００７】
そこで、本発明は、セラミック基板と未焼結セラミックグリーンシートの一体化を図り、導体パターン間の寸法精度を向上させることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そして、この目的を達成するために、本発明はセラミック基板の少なくとも表面に接着層を形成する第１工程と、前記接着層上に１層目の導体パターンを形成する第２工程と、前記１層目の導体パターンの上から未焼結セラミックグリーンシートを積層した後、加熱加圧する第３工程と、前記未焼結セラミックグリーンシート上に２層目の導体パターンを形成する第４工程と、前記第４工程によって形成された積層セラミック基板を脱バイ後、焼成する第５工程とを具備したことを特徴とするセラミック多層基板の製造方法であって、前記第３工程の工程において、前記接着層に含まれる樹脂と、前記未焼結セラミックグリーンシートに含まれる有機バインダーとは相互拡散し、前記第５工程で前記接着層を焼失させると共に、前記１層目の導体パターンを前記セラミック基板の表面で焼成しセラミック基板上に接合させるものである。
【０００９】
この接着層により、セラミック基板と導体パターン、未焼結グリーンシートとの間の接着力が高くなり、導体パターン、未焼結グリーンシートがセラミック基板に拘束されるようになる。そして、この拘束に伴いセラミック多層基板の平面方向の焼成収縮が抑制され、焼成後も平面方向の収縮がほぼなくなり、高寸法精度のセラミック多層回路基板を容易に製造することができるようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の請求項に記載の発明について、実施の形態に基づき説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
請求項１，２に記載の発明について、図１を用いて説明する。まず、図１（ａ）のように、セラミック基板１１の少なくとも表層に接着層１２を形成した後、図１（ｂ）のように、接着層１２上に１層目の導体パターン１３を形成する。次に、図１（ｃ）のように、この導体パターン１３が形成された接着層１２上に１層目の未焼結グリーンシート１４を積層し、加熱加圧により接着層１２と未焼結グリーンシート１４とを接着する。さらに、図１（ｄ）のように、この未焼結グリーンシート１４上に導体パターン１５を形成し、図１（ｅ）に示すごとく、この上に未焼結グリーンシート１６を積層し、加熱加圧処理を行う。同様に、導体パターン、未焼結グリーンシートの形成を繰り返した後、図１（ｆ）のように脱バイ、焼成を行う。
【００１２】
以上のように、導体パターン１３の寸法精度を向上させるために、導体パターン１３、未焼結グリーンシート１４をセラミック基板１１に拘束させる接着層１２を形成する工程を具備することにより、未焼結グリーンシート１４の焼成収縮が抑制され、セラミック基板１１上に１層目の未焼結グリーンシート１４が焼成後、良好な状態で接合される。
【００１３】
なお、図１のように、接着層１２を表面のみに形成し、表面のみに導体パターン１３、未焼結グリーンシート１４を積層する場合のみならず、図２に示すごとく、接着層１２をセラミック基板１１の全面（少なくとも表面及び裏面）に形成し、表面及び裏面に導体パターン１３、未焼結グリーンシート１４を積層する場合も可能である。
【００１４】
以下、上記各要素を構成する材料、上記製造工程で使用する装置について説明する。
【００１５】
前記セラミック基板１１はアルミナ基板、ガラスセラミックス基板、フォルステライト基板やフェライト基板などで、未焼結グリーンシート１４の焼結温度より高い耐熱温度を有するセラミック材料で構成されているものである。
【００１６】
接着層１２は、ブチラール樹脂、アクリル樹脂や脂環族飽和炭化水素樹脂などの樹脂で、未焼結グリーンシート１４の成分である有機バインダー樹脂の熱変形温度以下の熱特性を有する樹脂材料で構成されているものである。この接着層１２は前記樹脂材料をトルエンやアセトンなどの有機溶剤で溶かした状態でセラミック基板１１の表面にＤＩＰ方式、ロールコーターやスピンナーなどの塗装装置を用いて形成される。
【００１７】
前記導体パターン１３は、Ａｇ系ペースト（空気焼成工程用のＡｇ−ＰｄペーストやＡｇ−Ｐｔペースト）、Ａｕ系ペースト（空気焼成工程用のＡｕ−ＰｄペーストやＡｕ−Ｐｔペースト）などの貴金属ペーストだけでなく、卑金属ペースト（Ｃｕなど）を用い、スクリーン印刷法によって接着層１２上や未焼結グリーンシート１４上に形成されている。ただし、卑金属ペーストを用いる際は、窒素雰囲気焼成や還元雰囲気焼成を使って導体パターン１３を形成させる必要がある。
【００１８】
未焼結グリーンシート１４はブチラール樹脂やアクリル樹脂等を有機バインダーとして用いたガラスセラミックスを用いる。
【００１９】
前記加熱加圧は、上下２枚の金属板それぞれに０．５〜４ｍｍ程度の厚みの緩衝ゴムを取り付けた熱プレス装置によって行う。これによりセラミック多層基板に均等に加熱加圧することが出来、セラミック基板のひび割れを防止することが出来る。
【００２０】
【実施例】
以上、図１を用いて実施の形態１を説明したが、この実施の形態１で用いられた各構成要素について、請求項に対応させて詳細に説明する。
【００２１】
（実施例１）
本発明の請求項１に記載の発明について、図１を用いて説明する。
【００２２】
本実施例１では、セラミック基板１１として前述した如くアルミナ基板を用いた。ここで、未焼結グリーンシート１４とセラミック基板１１との熱膨張係数差が大きいと、セラミック基板１１上に未焼結グリーンシート１４，１６を積層した多層基板の焼成後、セラミック基板１１のそりが発生するため、これらの材料は熱膨張係数の差が小さいことが望ましい。そこで、本実施例１では、原料粉として焼成後アノーサイト結晶を持つアルミナ粉とガラス粉とを用い、有機バインダーとしてアクリル樹脂を用いた上、混練してスラリー状にしたものをドクターブレード法等によって延伸することで製造した未焼結グリーンシートを用いた。
【００２３】
また、未焼結グリーンシート１４，１６の有機ビヒクル中の樹脂材料は、ブチラール樹脂やアクリル樹脂を使用し、未焼結グリーンシート１４，１６の厚みは５０〜４００μｍのものを使用した。接着層１２の材料は、アクリル樹脂をトルエン、アセトン、酢酸エチルやキシレンなどの有機溶剤に溶かしたものを用いた。導体ペースト１３，１５は、Ａｇペーストを用いた。
【００２４】
以下、請求項１に記載のセラミック多層基板の製造方法について説明する。まず、図１（ａ）のように、セラミック基板１１の表層にＤＩＰ方式、ロールコーターやスピンナーなどの塗装装置を用いて接着層１２を形成した。ここでは、接着層の厚みは１μｍ〜８μｍの範囲で管理した。
【００２５】
次に、図１（ｂ）のように、接着層１２上にＡｇペーストを用いたスクリーン印刷等により、１層目の導体パターン１３を形成した。導体パターンの乾燥厚みは、未焼結グリーンシート１４，１６の厚みの１０〜２０％程度になるようにした。
【００２６】
次に、図１（ｃ）のように、この導体パターン１３が形成された接着層１２上に１層目の未焼結グリーンシート１４を積層し、加熱加圧により接着層１２と未焼結グリーンシート１４とを接着した。この加熱加圧は緩衝ゴムを備えた金属板により行い、加熱条件は５０〜１００℃で、加圧条件は５０〜１００ｋｇ／ｃｍ2で、また、加熱加圧時間として、本実施例１では２〜５分間にした。この加圧時間は、前記熱プレス装置、金属板、緩衝ゴムによる積層体への熱伝導の状態にあわせて設定される。
【００２７】
さらに、図１（ｄ）のように、この未焼結グリーンシート１４上にＡｇペーストを用いたスクリーン印刷により導体パターン１５を形成し、この上に、図１（ｅ）に示すごとく未焼結グリーンシート１６を積層し、緩衝ゴムを備えた金属板により加熱加圧処理を行った。同様に、導体パターン、未焼結グリーンシートの形成を繰り返し、積層数を増やすことが出来る。
【００２８】
すべての積層後、図１（ｆ）のように、脱バイ、焼成を行った。脱バイは、４００〜５００℃でピーク時間２〜４時間程度行い、焼成は、未焼結グリーンシート１４，１６の焼結温度９００℃〜９２０℃でピーク時間１０〜２０分間行った。脱バイ、焼成後、接着層１２は焼失して、セラミック基板１１上のグリーンシート１４，１６と導体パターン１３，１５は接着層１２による焼成収縮抑制効果によって、平面方向にはほとんど寸法の変化なく焼成され、厚み方向のみに焼成収縮した。よって、本実施例１で用いた方法により、平面方向の寸法精度の非常に良好なセラミック多層基板を得ることが出来る。
【００２９】
（実施例２）
ここでは、本発明の請求項３に記載された発明、すなわち、接着層によるセラミック基板と未焼結グリーンシートとの接合性について、図３、図４、表１、表２を用いて説明する。
【００３０】
まず、セラミック基板上の表面に形成された接着層上に未焼結グリーンシートを積層したものが、未焼結グリーンシートの材料、接着層の材料、及び加熱条件によって焼成後どのような状態になるかを図３を用いて説明する。
【００３１】
図３（ａ）は、実施例１に記載する図１（ｅ）の状態である。ここで、図３（ｂ）及び図３（ｃ）は図３（ａ）の焼成後の状態である。図３（ｂ）においては、セラミック基板１１と焼結グリーンシート１４は良好な接合状態であるが、図３（ｃ）では接合状態が悪く、グリーンシート１４の周辺部に剥離部３７が生じた。そこで、接着層１２の樹脂成分と未焼結グリーンシートの有機バインダーの樹脂成分とに着目して、加熱条件もあわせて接合状態を調べた結果を（表１）に示す。評価は、インク浸透テストによって行った。
【００３２】
【表１】
0004770059.tif 000002
【００３３】
以下、図４を用いてインク浸透テストについて説明する。図４（ａ）に示すごとく、セラミック基板１１上にＤＩＰ法やロールコーターにて接着層１２が１〜２μｍ形成され、その上に未焼結グリーンシート１４が熱プレス装置によって積層接着される。図４（ｂ）、図４（ｃ）は図４（ａ）の焼成した状態であり、図４（ｂ）はセラミック基板１１上に焼結グリーンシート１４が良好な接合状態にあり、焼結グリーンシート１４の外周部から供給されたインク４４は隙間からほとんど浸入しない。しかし、図４（ｃ）に示すごとく、セラミック基板１１と焼結グリーンシート１４との密着性が悪いと焼結グリーンシート１４の外周部から供給されたインクが隙間から浸入する。つまり、このインク浸入距離４５を比較することで接合状態が評価できる。
【００３４】
そこで、未焼結グリーンシート１４の有機バインダー樹脂として、ブチラール樹脂とアクリル樹脂のものに関して、また接着層１２の樹脂としては、ブチラール樹脂、アクリル樹脂と脂環族飽和炭化水素樹脂に関して評価を行った。その結果は（表１）に示すとおりである。この結果から、接着層１２の樹脂がブチラール樹脂では１１０℃以上で接合状態が良好であり、アクリル樹脂と脂環族飽和炭化水素樹脂では８０℃以上で良好であった。（表２）は今回使用した樹脂材料の熱変形温度であるが、（表１）と比較すると、この熱変形温度と良好な接合状態の時の加熱温度とは相関関係があることが分かる。
【００３５】
【表２】
0004770059.tif 000003
【００３６】
つまり、接着層１２の樹脂が未焼結グリーンシート１４の有機バインダー樹脂の熱変形温度以下であれば接合性が良好である。また、接着層１２の樹脂材料と未焼結グリーンシート１４の樹脂材料との間に相溶性があると、なお一層良い。
【００３７】
（実施例３）
ここでは、本発明の請求項４に記載された発明、つまり内蔵導体パターンの厚みの適正範囲について、図５、図６を用いて説明する。
【００３８】
図５（ａ）は、セラミック基板１１上に接着層１２を形成し、更に導体ペーストを用いて、スクリーン印刷法で厚みが５４である導体パターン１３を形成した状態である。図５（ｂ）は図５（ａ）に未焼結グリーンシート１４を加熱加圧して形成した状態であり、図５（ｃ）は図５（ｂ）の積層体を脱バイ、焼成した状態である。焼成後、導体パターン１３の外周部付近の焼結グリーンシート１４にクラック５６が発生する場合があり、これは導体パターン１３の厚み５４が厚い場合に発生した。
【００３９】
図６は未焼結グリーンシート１４の加熱加圧による厚み方向の圧縮率を示す。図６に示すごとく、加圧が大きくなると、未焼結グリーンシート１４の圧縮率が比例して大きくなるが、１００ｋｇ／ｃｍ2以上になるとほぼ飽和状態になることがわかる。一般的には、未焼結グリーンシート１４の厚みに対して、加圧圧縮飽和量は１０％程度である。仮に１００μｍの厚みの未焼結グリーンシート１４では１０μｍ程度の圧縮量を有することになる。
【００４０】
実施例１と同じ材料を用いた本実施例３の場合、未焼結グリーンシート１４の厚みが１００μｍのもので、導体パターン１３の厚み５４を１０μｍ以上にすると前記クラックが発生した。このように、導体パターン１３を形成する場合、導体パターン１３の厚み５４が、未焼結グリーンシート１４の厚み方向の加圧圧縮量を越える値であれば、導体パターン１３に圧縮応力が集中して、導体パターン１３の外周周辺部の積層された未焼結グリーンシート１４に圧力が加わらない為に、セラミック基板１１と未焼結グリーンシート１４との密着性が悪くなり、焼成後に密着性の悪い部分でクラックが発生する場合がある。
【００４１】
よって、少なくとも、導体パターン１３の厚み５４は未焼結グリーンシート１４の厚み方向の加圧圧縮収縮飽和量以下にすることでセラミック基板１１に発生する応力を分散させることができ、未焼結グリーンシート１４の導体パターン１３周辺部に発生するクラックを防止することができる。
【００４２】
なお、隣接する導体間が１００μｍ以下の場合は、導体の厚みをグリーンシートの厚みの１０％以下にするとクラツク発生がなくなるが、２０％にするとクラック発生率が３０％程度になり、隣接する導体間が１５０μｍ以上の場合は、導体の厚みをグリーンシートの厚みの２０％でもクラックは発生しなかった。
【００４３】
（実施例４）
ここでは本発明の請求項５に記載の発明、つまり焼成直前の未焼結グリーンシートの加熱加圧条件について、図６、（表３）を用いて説明する。本実施例４では実施例２で用いたインク浸透法を用いた。
【００４４】
実験における加熱条件は４０〜１１０℃で、加圧条件は５０〜２００ｋｇ／ｃｍ2であり、未焼結グリーンシートの有機バインダー樹脂と接着層の樹脂をアクリル樹脂とし、その結果は（表３）に示す通りである。
【００４５】
【表３】
0004770059.tif 000004
【００４６】
（表３）に示すごとく、アクリル樹脂の熱変形温度である７０℃以上でインク浸透距離が１ｍｍ以下と良好であった。また、加圧条件が１００ｋｇ／ｃｍ2以上においてインク浸透距離が１ｍｍ以下と良好であった。
【００４７】
以上の結果より、接着層１２成分の樹脂材料及び未焼結グリーンシート１４の有機バインダー樹脂材料の熱変形温度以上にすることで、両樹脂材料が相互拡散し、良好な接着状態が得られた。更に、接着層１２成分（樹脂、溶剤、可塑剤などの添加剤）や未焼結グリーンシート１４の有機ビヒクル（樹脂、溶剤、分散剤、可塑剤などの添加剤）の沸点以下の温度にする必要がある。
【００４８】
今回、接着層１２及び未焼結グリーンシート１４の成分としてトルエンを使用したが、トルエンの沸点である１１０℃を超えると、加熱加圧工程で積層体から揮発性のガスが発生した。このガスが未焼結グリーンシート１４内部に残留すると、焼結した際に未焼結グリーンシート１４のクラックに至る可能性がある。よって、加熱条件としては、１１０℃以下とした。
【００４９】
加圧条件に関しては、図６に示すごとく１００ｋｇ／ｃｍ2以上で圧縮収縮率が飽和している。つまり、１００ｋｇ／ｃｍ2以上になると、未焼結グリーンシート１４の密度が飽和する為に、焼成収縮の抑制効果も限界であることがわかる。
【００５０】
以上のように、焼成直前の未焼結グリーンシート１４の最適加熱加圧条件は、加熱条件としては接着層１２成分の樹脂材料及び未焼結グリーンシートの有機バインダー樹脂材料の熱変形温度以上で且つ接着層成分や未焼結グリーンシート１４の有機ビヒクル成分の沸点以下の温度であり、圧力条件としては未焼結グリーンシート１４の厚み方向圧縮収縮率の飽和領域となる圧力である。
【００５１】
（実施例５）
ここでは本発明の請求項６に記載の発明、つまり脱バイの直前に行う加熱加圧工程までに行う加熱工程の条件について、図６、図７を用いて説明する。
【００５２】
図７（ａ）、図７（ｂ）は実施例１における図１（ｅ）と同じ状態であり、セラミック基板１１上に接着層１２を形成し、導体パターン１３と未焼結グリーンシート１４を加熱積層した状態である。
【００５３】
図７（ａ）は、脱バイの直前に行う加熱加圧工程までに行う加熱工程で、未焼結グリーンシート１４の有機バインダー樹脂の熱変形温度以上または軟化点以上で加熱を行った場合の状態図である。この図に示すごとく、未焼結グリーンシート１４の有機バインダー成分の軟化流動および接着層１２や未焼結グリーンシート１４の接触面の密着性向上のため、積層した未焼結グリーンシート１４の積層内に残留空気７５が発生した。この残留空気７５は、加熱加圧した直後には膨れ現象として発生したが、冷却後その膨れは見かけ上なくなった。
【００５４】
しかし図７（ｂ）に示すごとく、図７（ａ）の脱バイ、焼成後に、残留空気７５により未焼結グリーンシート１４との接合が弱かった部分にクラック７６が生じた。そのため、加熱条件としては、未焼結グリーンシート１４の有機バインダー樹脂の熱変形温度を超えない温度領域で残留空気７５が残らないようにする必要がある。
【００５５】
図７（ｃ）は、脱バイの直前に行う加熱加圧工程までに行う加熱工程で、未焼結グリーンシート１４の有機バインダー樹脂の熱変形温度を超えない条件で加熱を行った場合の状態図である。この図に示すごとく、図７（ａ）で見られた残留空気７５は現れなかった。図７（ｃ）の脱バイ、焼成後の状態は、図７（ｄ）に示すごとく、残留空気７５のない非常に良好な状態である。
【００５６】
この結果から、脱バイの直前に行う加熱加圧工程までに行う最適加熱条件は未焼結グリーンシート１４の有機バインダー樹脂の熱変形温度を超えない温度である。同最適加圧条件は、未焼結グリーンシート１４同士が最終加圧工程までに剥離しないように且つ未焼結グリーンシート１４の厚み方向の圧縮量が飽和しない領域内の低圧で、導体パターン１３などの厚み方向の凹凸を吸収できる圧力範囲内である。この条件により、請求項６に記載する最終加熱加圧工程前で、各積層された未焼結グリーンシート１４が厚み方向に圧縮可能な量を持ち、最終加熱加圧工程で各積層の未焼結グリーンシート１４が厚み方向に均等圧縮されることで、導体パターン１３等の凹凸による積層体の面内の厚みばらつきも吸収しやすくなる。
【００５７】
なお、本実施例５では、未焼結グリーンシート１４の積層時（最終加熱加圧工程前まで）の最適加熱加圧条件は、５０〜７０℃（８０℃を超えない温度）で未焼結グリーンシート１４の厚み方向の圧縮量が飽和しない５０〜１００ｋｇ／ｃｍ2であった。
【００５８】
（実施例６）
本発明の請求項７に記載の発明について説明する。
【００５９】
実施例５において、脱バイの直前に行う加熱加圧工程までに行う加熱工程において、大気圧中で行った場合、セラミック基板１１とグリーンシートを接着層１２を介して強固に接着させる加圧条件は、未焼結グリーンシート１４の有機バインダー樹脂の熱変形温度以上が必要である為に、未焼結グリーンシート１４積層時にこの積層内に残留した空気が熱プレスで積層内に閉じこめられて、加圧後、膨れになった。
【００６０】
そこで、真空熱プレス装置を用いて、加熱加圧前に、積層体を１〜５ｔｏｒｒ程度の真空度にした状態で加熱加圧した。その結果、加熱加圧後の積層体には膨れは見られず、焼成後も残留空気７５によるクラック７６も見られず、良好な積層体が得られた。このように真空プレス装置を用いることで、実施例５と同様な効果が得られた。
【００６１】
（実施例７）
ここでは本発明の請求項８に記載の発明、つまりセラミック基板１１と未焼結グリーンシート１４の大きさの最適条件について、図８を用いて説明する。
【００６２】
図８は実施例１の図１で説明した図１（ｃ）〜図１（ｅ）の加熱加圧工程での基板割れについて検討したものである。図８（ａ）はセラミック基板１１上に接着層１２を形成後、導体ペーストによりスクリーン印刷法等で導体パターン１３を形成し、更にセラミック基板１１の端から距離８５程度小さい未焼結グリーンシート１４を積層しようとする状態である。
【００６３】
その後、図８（ｂ）に示すごとく、緩衝用ゴム８６を取り付けた金型８７の間に図８（ａ）の積層体を配置した状態で加熱加圧を行う。その結果、高い加圧条件の際に、図８（ｃ）に示すごとく、セラミック基板１１にクラック７６が発生した。
【００６４】
本実施例８では、セラミック基板１１として大きさが６３ｍｍ×５２ｍｍ×０．８ｍｍｔのフォルステライト基板（抗折強度１０００ｋｇ／ｃｍ2）を用い、未焼結グリーンシート１４としては前記セラミック基板１１より距離８５が５ｍｍ以下のものを用いた。前記の条件に加え、図８（ｂ）において８０℃の加熱、１５０ｋｇ／ｃｍ2の加圧を５分間行った条件下で、未焼結グリーンシート１４の接合していないセラミック基板１１の周辺部にクラック７６が生じた。
【００６５】
この原因は、以下の過程を伴って発生したと考えられる。まず、熱プレスの際に未焼結グリーンシート１４の全面に圧縮応力が集中して、未焼結グリーンシート１４のないセラミック基板１１の周辺の圧力が非常に小さくなり、応力差が発生する。すると、未焼結グリーンシート１４のないセラミック基板１１の周辺部に曲げ応力が発生し、これがセラミック基板１１の曲げ強度以上になった。
【００６６】
このようなクラック７６を防止するため、未焼結グリーンシート１４の大きさはセラミック基板１１と略同一サイズにする必要がある。もしくは未焼結グリーンシート１４とセラミック基板１１との接合部の圧縮応力と、未焼結グリーンシート１４のないセラミック基板１１の露出した部分との圧縮応力差がセラミック基板１１の抗折強度以下（安全を見た値）になるように距離８５を設定する必要がある。
【００６７】
（実施例８）
ここでは本発明の請求項９に記載の発明、つまりセラミック基板１１上に積層した未焼結グリーンシート１４の焼成後の接着状態を向上させる方法について、図４と（表４）を用いて説明する。
【００６８】
未焼結グリーンシート１４には無機組成であるガラス分が添加されている。
【００６９】
【表４】
0004770059.tif 000005
【００７０】
（表４）は、未焼結グリーンシート１１中の非晶質ガラス量をパラメータとし、実施例２で用いたインク浸透法によって、セラミック基板１１上に積層した未焼結グリーンシート１４の焼結後の接合状態を評価したものである。（表４）中、未焼結グリーンシート１４中のガラス量とは、無機材料中のガラス成分重量％であり、焼成後の非晶質ガラス量とは、未焼結グリーンシート１４を焼成した後の結晶化したガラスを除いた非晶質分のガラス量を示す。
【００７１】
まず、図４（ａ）はセラミック基板１１上に、接着層１２を形成したものに、未焼結グリーンシート１４を加熱加圧して接合した状態である。この未焼結グリーンシート１４に関して、（表４）に示すごとく、ガラス量４５ｗｔ％〜６０ｗｔ％のもので評価を行った。
【００７２】
図４（ｂ）、図４（ｃ）は図４（ａ）の焼成後のセラミック基板１１と焼結グリーンシート１４の接合状態を示す。実施例２と同様に、インク浸透法により接合状態を判断すると、（表４）に示すごとく、未焼結グリーンシート１４中のガラス量が５２ｗｔ％以上になると、つまり、焼成後の非晶質ガラス分が増加すると、インク浸透量が１ｍｍ以下となり、セラミック基板１１と焼結グリーンシート１４の接合状態が良好になった。つまり、未焼結グリーンシート１４中のガラス量を増量することで、セラミック基板１１と焼結グリーンシート１４の接合性を向上することができる。
【００７３】
（実施例９）
本発明の請求項１０に記載の発明、つまりセラミック基板１１の表面粗さによるセラミック基板１１と未焼結グリーンシート１４の焼結後の接合性について、図９と（表５）を用いて説明する。
【００７４】
図９（ａ）はセラミック基板１１に接着層１２を形成した上に未焼結グリーンシート１４を積層した状態であり、セラミック基板１１の外周と焼結グリーンシート１４の外周との間の距離を距離９４で示す。図９（ｂ）は緩衝ゴム８６を取り付けた上下の金型８７の間に図９（ａ）の積層体を配置した状態であり、ここから更に加熱加圧した状態が図９（ｃ）である。
【００７５】
本実施例９では、８０℃の加熱、１５０ｋｇ／ｃｍ2の加圧を５分間行った。接着層は、アクリル樹脂を用い、厚みは１〜２μｍ形成した。図９（ｃ）における距離９７は、セラミック基板１１の外周と未焼結グリーンシート１４の外周との間の距離であり、この距離９７と図９（ａ）の距離９４との差が未焼結グリーンシート１４の伸び量である。
【００７６】
セラミック基板１１の表面粗さＲａ（平均表面粗さ）が０．１１〜１．１５μｍの範囲内において、未焼結グリーンシート１４の伸び量の評価を行った結果を（表５）に示す。この表に示すごとく、表面粗さＲａが０．１５μｍ以上で、未焼結グリーンシート１４の伸びが５０μｍ以下となり、良好な状態の積層体が得られた。このように、セラミック基板１１の表面粗さＲａを０．１５μｍ以上にすることで、加圧加熱時の伸びの少ない平面方向の寸法精度のよい状態を得ることができる。
【００７７】
【表５】
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【００７８】
（実施例１０）
ここでは本発明の請求項１１に記載の発明、つまりスクリーン印刷法で導体パターンを形成する場合の接着層の厚みの適正範囲について、図４、図１０、（表６）を用いて説明する。
【００７９】
【表６】
0004770059.tif 000007
【００８０】
図１０（ａ）に示すごとく、導体パターン１３は、パターン部１０６を有するスクリーンマスクを用いて、セラミック基板１１に形成された接着層１２上にスクリーン印刷される。図１０（ｂ）は、接着層１２を図１０（ａ）より厚くスクリーン印刷した状態を示す。
【００８１】
図１０（ｂ）に示すごとく、接着層１２が厚くなると、スクリーンマスクのマスク部１０５と印刷時に接するセラミック基板１１の接着層１２の粘着性があがる。そのため、図１０（ａ）の場合と比べ、スキージ１０７の移動に伴う版離れが悪くなる（マスク部１０５が遅れて離れる）。こうして、図１０（ｂ）の様に、導体パターン１３にパターンにじみが生じた。
【００８２】
このパターンにじみを評価するために、接着層１２の厚みを１〜１１μｍの範囲で行った実験結果を（表７）に示す。（表７）のとおり、接着層１２の厚みが１０μｍ以上になると、パターンにじみが大きくなり使用不可能な状態となる。
【００８３】
【表７】
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【００８４】
次に、接着層１２の厚さによる、セラミック基板１１と未焼結グリーンシート１４の積層体の焼成後の接着性について述べる。ここでは実施例２で用いたインク浸透法にて評価を行った。
【００８５】
（表８）の結果に示すごとく、接着層１２の厚みが１０μｍ以上になると、焼成後のセラミック基板１１とグリーンシートの接合状態が悪くなる。よって、接着層１２の厚みが１〜８μｍであれば、セラミック多層基板は良好な状態で得られる。
【００８６】
【表８】
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【００８７】
【発明の効果】
以上のように本発明は、セラミック基板の少なくとも表面に接着層を形成する第１工程と、前記接着層上に１層目の導体パターンを形成する第２工程と、前記１層目の導体パターンの上から未焼結セラミックグリーンシートを積層した後、加熱加圧する第３工程と、前記未焼結セラミックグリーンシート上に２層目の導体パターンを形成する第４工程と、前記第４工程によって形成された積層セラミック基板を脱バイ後、焼成する第５工程とを具備したことを特徴とするセラミック多層基板の製造方法であって、前記第３工程の工程において、前記接着層に含まれる樹脂と、前記未焼結セラミックグリーンシートに含まれる有機バインダーとは相互拡散し、前記第５工程で前記接着層を焼失させると共に、前記１層目の導体パターンを前記セラミック基板の表面で焼成し、セラミック基板上に接合させることを特徴とするセラミック多層基板の製造方法であるので、セラミック基板と未焼結グリーンシートの一体化を図るとともに、未焼結グリーンシートの平面方向の収縮を抑制し、その結果として、導体パターン間の寸法精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ本発明の実施の形態１、実施例１におけるセラミック多層基板の製造方法を示す工程図
【図２】（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ本発明の実施の形態１における表面と裏面にセラミックを積層したセラミック多層基板の製造方法を示す工程図
【図３】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の実施例２における焼結前後におけるセラミック多層基板の状態図
【図４】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の実施例２，８，１０で用いたインク浸透テストの工程図
【図５】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ内蔵導体パターンの厚みの適正範囲を説明するための図
【図６】加圧量とグリーンシート圧縮量の関係図
【図７】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ脱バイの直前に行う加熱加圧工程までに行う加熱工程の条件を説明するための図
【図８】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれセラミック基板と未焼結グリーンシートの大きさの最適条件を説明するための図
【図９】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれセラミック基板の表面粗さによるセラミック基板と未焼結グリーンシートの焼結後の接合性を説明するための図
【図１０】（ａ），（ｂ）はそれぞれスクリーン印刷法で導体パターンを形成する場合の接着層の厚みの適正範囲を説明するための図
【図１１】（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ従来のグリーンシート積層法を示す工程図
【符号の説明】
１１  セラミック基板
１２  接着層
１３  導体パターン
１４  グリーンシート
１５  導体パターン
１６  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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【図１０】
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【図１１】
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