(57)【要約】      （修正有）【課題】キャビティ側面へ導体層をメタライジングや、キャスタレーション構造の形成処理を不要として、多層セラミック基板のキャビティ側面や基板側面に導体層を形成する。【解決手段】第１のセラミック基板層６と、第１のセラミック基板層に積層されて、キャビティの形成された第２のセラミック基板層７と、第２のセラミック基板層に積層されるとともに、第２のセラミック基板層のキャビティ側面に沿って折れ曲がり表面導体層１０の形成された突出片２５を層の一部に有し、第２のセラミック基板のキャビティと連通するキャビティの形成された第３のセラミック基板層９とを備える。【選択図】図２
2005252079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のセラミック基板層と、
上記第１のセラミック基板層に積層されて、キャビティの形成された第２のセラミック基板層と、
上記第２のセラミック基板層に積層されるとともに、上記第２のセラミック基板層のキャビティ側面に沿って折れ曲がり表面導体層の形成された突出片を層の一部に有し、上記第２のセラミック基板層のキャビティと連通するキャビティの形成された第３のセラミック基板層と、
を備えた多層セラミック基板。
【請求項２】
側面に溝の形成された第１のセラミック基板層と、
上記第１のセラミック基板層に積層されるとともに、当該第１のセラミック基板層側面の溝の内面に沿って折れ曲がり表面導体層の形成された突出片を層の一部に有する第２のセラミック基板層と、
を備えた多層セラミック基板。
【請求項３】
第１のセラミック基板層と、
上記第１のセラミック基板層に積層されて、キャビティの形成された第２のセラミック基板層と、
上記第２のセラミック基板層に積層されるとともに、上記第２のセラミック基板層のキャビティ側面に沿って折れ曲がり表面導体層の形成された突出片を層の一部に有し、上記第２のセラミック基板層のキャビティと連通するキャビティの形成された第３のセラミック基板層と、
上記第２のセラミック基板層のキャビティに収容され、上記第１のセラミック基板に実装された高周波回路と、
を備えた高周波モジュール。
【請求項４】
側面に溝の形成された第１のセラミック基板層と、
上記第１のセラミック基板層に積層されるとともに、当該第１のセラミック基板層側面の溝の内面に沿って折れ曲がり、外部回路基板と電気的に接続される表面導体層の形成された突出片を層の一部に有する第２のセラミック基板層と、
上記第２のセラミック基板層に直接的にもしくは間接的に実装され、上記第２のセラミック基板層の表面導体層と電気的に接続された高周波回路と、
を備えた高周波モジュール。
【請求項５】
第１のセラミックグリーンシートに積層され開口穴が成形された第２のセラミックグリーンシートと、周縁に、表面導体層の形成される突出片を有する開口穴が成形された第３のセラミックグリーンシートとを、互いの開口穴を合致させて積層し積層体を得る積層工程、
上記積層体における第３のセラミックグリーンシートの突出片を、上記第２のセラミックグリーンシートの開口穴の側面に沿うように押し曲げる圧縮成形工程、
上記積層体を焼成する焼結工程、
の順序で成形される多層セラミック基板の製造方法。
【請求項６】
上記圧縮成形工程は、
上記積層体を上記突出片ととともに、静水圧プレスで押圧することを特徴とする請求項５記載の多層セラミック基板の製造方法。
【請求項７】
上記圧縮成形工程は、
上記第２のセラミックグリーンシートと同じ開口幅の開口穴を有する金属板を、その開口穴が上記第２のセラミックグリーンシートの開口穴と合致する位置で上記第３のセラミックグリーンシート上面に配置する工程、
上記金属板の配置された上記積層体の上面を緩衝材で覆った後、上記積層体を防水材で包装する工程、
上記包装された積層体を静水圧プレスで押圧する工程、
の順序で成形することを特徴とする請求項５記載の多層セラミック基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板に形成されたキャビティ（空洞）の側面、または基板側面に、導体層が形成された多層セラミック基板の構造と、その製造方法、およびセラミック多層基板に高周波回路を載置した高周波モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ミリ波帯やマイクロ波帯の無線信号を送受信する通信機器において、多層セラミック基板上にＭＭＩＣやＭＩＣ等の高周波回路を実装した高周波モジュールが利用されている。高周波モジュールは、多層セラミック基板に複数のキャビティを設けて、各キャビティにＭＭＩＣを収容し実装する。
このとき、キャビティ側面に導体薄膜をメタライジングして、ＧＮＤ面を構成することにより、隣接するキャビティ同士の高周波信号の干渉を抑圧していた。また、同様の干渉抑圧効果を得るために、キャビティ周縁部の壁面に面して、縦に半割した形状を有する半割スルーホールを複数配置していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−７６２４１号公報（図７、図８参照）
【０００４】
また、同様の構造として、多層セラミック基板の外周側面に溝を設けて、溝内に複数のキャスタレーション導体を形成したキャスタレーション構造が知られている。キャスタレーション導体は、多層セラミック基板を実装する外部基板のランドに半田付けされて、信号端子として機能する（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献２】特開２００１−７７５０７号公報（図３、図７参照）
【０００５】
半割スルーホールやキャスタレーション構造では、セラミックグリーンシートに複数の穴を形成した後、穴に導体を印刷充填してＶＩＡホールを形成し、充填した導体を中心で２分割するようにパンチで打ち抜き加工する。その後、セラミックグリーンシートを積層して、積層された基板の同時焼成が成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の多層セラミック基板では、半割スルーホールやキャスタレーション構造を形成する際に、印刷充填された半割スルーホール或いはキャスタレーション導体の周辺に、焼成収縮による応力集中が生じて基板にクラックが発生することがある。
さらに、ＶＩＡホールを印刷充填した後、パンチの打ち抜き加工によってＶＩＡホールを２分割する場合には、パンチ用の金型を複数回繰り返して打ち抜き加工するので、金型に付着した導体が、キャスタレーション導体の形成されていないセラミック壁面部に再付着するという問題もあった。
【０００７】
また、キャビティは、セラミックグリーンシートをパンチで打ち抜き加工することによって形成される。加工後のキャビティ側面の切断面には無数の凹凸が生成され、面粗さの粗い面となる。このため、キャビティ側面にメタライジングする場合、一部の表面で付着した導体が剥がれるという問題があった。キャビティ側面を研磨すればメタライズされた導体の付着性を向上できるが、一般に、キャビティの側面を研磨加工するのは難しく、相当数の加工時間を要する。
このように、複数のＶＩＡホールの印刷充填や、半割スルーホールやキャスタレーション導体のパンチによる打ち抜き加工は、難易度が高く複雑な工程が必要であることから、歩留まりが安定しなかった。
【０００８】
この発明は、係る課題を解決するために成されたものであって、キャビティ側面への導体層のメタライジングや、キャスタレーション構造の形成処理を不要として、多層セラミック基板のキャビティ側面や基板側面に、導体層を形成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明による多層セラミック基板は、第１のセラミック基板層と、上記第１のセラミック基板層に積層されて、キャビティの形成された第２のセラミック基板層と、上記第２のセラミック基板層に積層されるとともに、上記第２のセラミック基板層のキャビティ側面に沿って折れ曲がり表面導体層の形成された突出片を層の一部に有し、上記第２のセラミック基板層のキャビティと連通するキャビティの形成された第３のセラミック基板層とを備えたものである。
【００１０】
また、側面に溝の形成された第１のセラミック基板層と、上記第１のセラミック基板層に積層されるとともに、当該第１のセラミック基板層側面の溝の内面に沿って折れ曲がり表面導体層の形成された突出片を層の一部に有する第２のセラミック基板層とを備えても良い。
【００１１】
また、この発明による多層セラミック基板は、第１のセラミックグリーンシートに積層され開口穴が成形された第２のセラミックグリーンシートと、周縁に、表面導体層の形成される突出片を有する開口穴が成形された第３のセラミックグリーンシートとを、互いの開口穴を合致させて積層し積層体を得る積層工程、上記積層体における第３のセラミックグリーンシートの突出片を、上記第２のセラミックグリーンシートの開口穴の側面に沿うように押し曲げる圧縮成形工程、上記積層体を焼成する焼結工程、の順序で成形されるものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、基板側面やキャビティ側面に直接メタライジングして導体層を設けたり、基板側面やキャビティ側面の周縁部に半割スルーホールやキャスタレーション導体を設けなくても、基板側面やキャビティ側面に導体層を配置することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
この発明に係る多層セラミック基板は、低温同時焼成セラミック（Low Temperature Co-fired Ceramic：以下、ＬＴＣＣ）や、アルミナセラミックとして知られる高温同時焼成セラミック（Hi Temperature Co-fired Ceramic：以下、ＨＴＣＣ）などの圧膜基板の製造技術で製造される。
ＨＴＣＣは焼成温度が約1500度以上であるのに対して、ＬＴＣＣは基板材料にガラス系材料などを加えることで1000度以下の低温での焼成を可能とする。ＬＴＣＣは低温焼成によって、配線材料として導体抵抗の低いAg（銀）やCu（銅）などを、基板材料と同時焼成することが可能となる。ＬＴＣＣは、ＨＴＣＣと比較べて高周波特性（低誘電率、低抵抗導体）が良く、実装部品の高周波帯域化を実現できる。また、Au、Ag、Ag/Pd、Ag/Pt系の導体ペーストを導体材料として使用することで、微細配線パターンを高精度に積層することができるとともに、パッケージの小型化を実現できる。
この発明は、多層セラミック基板の製造方法において、キャビティ壁面、及び基板側面に、平面状に導体形成する効果的な方法を提供するものである。特に、ＬＴＣＣの製造に用いると、好適にして効果的である。
以下、図に基づいてこの発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による高周波モジュールの構成を示す図であり、図１（ａ）はカバーを外した状態で上面方向から見た斜視図、図１（ｂ）はシールリングを外した状態の斜視図、図１（ｃ）は図１（ａ）にカバーを付けた状態のＡＡ断面図である。
また、図２はこの発明の実施の形態１による多層セラミック基板の構成を示す図であり、図２（ａ）は上面方向から見た斜視図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢＢ断面図、図２（ｃ）は矢視Ｃ方向の斜視図、図２（ｄ）は矢視Ｄ方向の斜視図である。
【００１５】
図１において、高周波モジュール５００は、気密封止されたパッケージ１と、パッケージ１内に収容されたＭＭＩＣやＭＩＣなどの高周波回路５ａ、５ｂとを備えて構成される。例えば、高周波回路５ａは送信系の回路（発振器、逓倍器、変調器、高出力増幅器など）、高周波回路５ｂは受信系の回路（低雑音増幅器、ミクサなど）などを構成する。パッケージ１は、多層セラミック基板２の上面にシーリング３が半田接合され、シールリング３の上面にカバー１００がシーム溶接で接合されて構成される。多層セラミック基板２には、キャビティ４ａ、４ｂが形成されている。キャビティ４ａ、４ｂ内には、夫々高周波回路５ａ、５ｂが収容され、実装されている。
【００１６】
シールリング３は、ステンレスやコバールなどの導電性の金属で構成されており、キャビティ４ａ、４ｂに対応した２つの開口穴が設けられている。カバー１００はアルミニウムやコバールなどの導電性部材を用いるのが好ましい。なお、カバー１００を全面に導電性めっきの施されたセラミック基板で構成しても良く、この場合は多層セラミック基板２上に半田で接合する。
【００１７】
多層セラミック基板２は、第１のセラミック基板層６と、第２のセラミック基板層７と、第３のセラミック基板層８と、第４のセラミック基板層９と、第５のセラミック基板層１０とを、下から順に積層して構成される。すなわち、第１のセラミック基板層６の上面には第２のセラミック基板層７の下面が接合され、第２のセラミック基板層７の上面には第３のセラミック基板層８の下面が接合され、第３のセラミック基板層８の上面には第４のセラミック基板層９の下面が接合され、第４のセラミック基板層９の上面には第５のセラミック基板層１０の下面が接合されている。第５のセラミック基板層１０の上面はシールリング３の下面に接合される。
【００１８】
第２、第３のセラミック基板層７、８に設けられた開口穴（キャビティ）、第４、第５のセラミック基板層９、１０に設けられた開口穴（キャビティ）、及びシールリング２に設けられた開口穴（キャビティ）は互いに重なり合い、上下に連通してキャビティ４ａ、４ｂを構成している。
【００１９】
図１、図２において、多層セラミック基板２は、キャビティ４ａ、４ｂ側面の下側の周縁で、キャビティ空間に露出して対向配置された、一対の端子台１２を備えている。端子台１２は、第２、第３のセラミック基板層７、８の側壁で構成されている。端子台１２は、第４、第５のセラミック基板層９、１０の側壁に対して、キャビティ空間に向かって突出して配置され、棚段形状を成している。図２（ｃ）に示すように、端子台１２の側面には、第３のセラミック基板層８の一部を成す突出片１５が設置されている。突出１５は、第２のセラミック基板層７の側壁面を覆い隠すように横幅方向に充分な長さを有しており、当該側壁面に沿って水平から下方へ折り曲がっている。突出片１５の下端面は第１のセラミック基板層６の上面に近接配置されている。突出片１５の垂直方向の高さｈは、端子台１２の高さである、第２、第３のセラミック基板層７、８の厚みの和ｔ１（例えば０．２〜０．３ｍｍ）と一致させることが望ましいが、若干短くなっても良い。この高さｈ１は、概ね１０μｍの範囲で寸法を制御できる。突出片１５のキャビティ空間側の表面には接地された導体層１５０が形成されている。
【００２０】
また、キャビティ４ａ、４ｂの周縁における端子台１２の上方には、第４のセラミック基板層９からキャビティ中央に向かって突設された、第５のセラミック基板層１０の一部を成す突出片２５が設置されている。図２（ｃ）に示すように、突出片２５は、第２のセラミック基板層９の側壁面を覆い隠すように、当該側壁面に沿って水平から下方へ折り曲がっている。突出片２５の下端面は第３のセラミック基板層８の上面に近接配置されている。すなわち、突出片２５の垂直方向の高さｈ２は、第４、第５のセラミック基板層９、１０の厚みの和ｔ２（例えば０．２〜０．３ｍｍ）と一致させることが望ましいが、若干短くなっても良い。この高さｈ２は、概ね１０μｍの範囲で寸法を制御できる。突出片２５のキャビティ空間側の表面には、接地された導体層２５０が形成されている。
また、第５のセラミック基板層１０におけるキャビティ４ａ、４ｂの四隅の周辺には、第４のセラミック基板層９のセラミック表面が露出している露出部２８が存在する。
なお、露出部２８のセラミック表面からパッケージ内部へ入力される不要信号を抑圧するためには、露出部２８の周辺に複数のＶＩＡホールを設けて電磁遮蔽壁を構成しても良い。この場合であっても、キャビティ側面の電磁遮蔽を目的として設けるＶＩＡホールの数が減少するので、ＶＩＡホールの穴開け加工の時間削減効果は充分にある。
【００２１】
さらに、第２、第４のセラミック基板層７、９は、一対の端子台１２の対向方向と直交する方向の側壁が、キャビティ４ａ、４ｂの周縁で互いに同一面となっている。この同一面における第１のセラミック基板層６の上方には、第５のセラミック基板層１０のキャビティ周縁に突設された折り曲げ片２６が設置されている。図２（ｄ）に示すように、突出片２６は、第２、第４のセラミック基板層７、９の側壁面を覆い隠すように、当該側壁面に沿って水平から下方へ折り曲がっている。突出片２６の下端面は第１のセラミック基板層６の上面に近接配置されている。すなわち、突出片２６の垂直方向の高さｈ３は、第２、第３、第４、第５のセラミック基板層７、８、９、１０の厚みの和ｔ３（例えば０．２〜０．３ｍｍ）と一致させることが望ましいが、若干短くなっても良い。この高さｈ３は、概ね１０μｍの範囲で寸法を制御できる。突出片２６のキャビティ空間側の表面には、接地された導体層２６０が形成されている。
また、第５のセラミック基板層１０におけるキャビティ４ａ、４ｂの他の四隅の周辺では、第４のセラミック基板層９のセラミック表面が露出している露出部２９が存在する。
なお、露出部２９のセラミック表面からパッケージ内部へ入力される不要信号を抑圧するためには、露出部２９の周囲に複数のＶＩＡホールを設けて電磁遮蔽壁を構成しても良い。
また、一対の端子台１２の対向方向と直交する方向の側壁は、必ずしても同一面でなくても良く、必要に応じて端子台１２と同じような棚段を、適宜構成していても良い。
【００２２】
図２（ｃ）に示すように、端子台１２の上面には、導体パッド１３と接地導体１４が設けられている。導体パッド１３は信号端子として機能する。接地導体１４は導体層１５０と電気的に接続されてＧＮＤ面を成している。導体パッド１３と、接地導体１４及び導体層１５０とは、第３のセラミック基板層８のセラミック表面が露出した露出面１８を介在させて、互いに非接触に配置され絶縁されている。
なお、導体パッド１３の高周波回路側端面と、突出片１５のキャビティ側表面との距離は、８０μｍ乃至１００μｍ程度とするのが好ましい。
【００２３】
図１、図２に示すように、第１のセラミック基板層６の上面には接地導体層１７が形成されて、キャビティ４ａ、４ｂの底面全体がＧＮＤ面を成している。キャビティ４ａ、４ｂの上部はカバー１００で覆われて電磁遮蔽している。
【００２４】
また、第１のセラミック基板層６の内部には、信号伝送用のＶＩＡホール、熱伝導用のＶＩＡホール、および内層導体線路が配設され（図示せず）、適宜接続されている。キャビティ４ａ内の導体パッド１３の一部は、信号伝送用のＶＩＡホール、内層導体線路などを通じて、キャビティ４ｂ内の導体パッド１３の一部と電気的に接続されている（図示せず）。また、キャビティ４ａ、４ｂ内の夫々の導体パッド１３の他の一部は、信号伝送用のＶＩＡホール、内層導体線路などを通じて、パッケージ１の外部に配設された信号入出力端子（外部信号入出力端子）や、電源端子と電気的に接続されている（図示せず）。外部信号入出力端子や電源端子は、パッケージ１の外周に設けられた導体端子を介在させて、外部ユニットの回路基板と接続される（図示せず）。なお、底面にボールグリッドアレー（ＢＧＡ）を介在させて、フリップチップ実装で外部ユニットの回路基板に接続する構成であっても良い。
【００２５】
高周波回路５ａは、キャビティ４ａ内で接地導体１７の上面に半田付けで接合される。高周波回路５ｂは、キャビティ４ｂ内で接地導体１７の上面に半田付けで接合される。高周波回路５ａ、５ｂの上面には、信号入出力用、ＧＮＤ用もしくは電源入力用の電極端子５０が設けられる。高周波回路５ａ、５ｂの各電極端子５０は、導電性のボンディングワイヤ１６を通じて、導体パッド１３や接地導体（接地導体１４、１５、１７など）に適宜接続される。
【００２６】
以上のように構成された高周波モジュール５００は、次のように動作する。
外部ユニットは、外部信号入出力端子との間で制御信号やＲＦ信号を入出力する。また、電源端子にバイアス電源を入力する。高周波回路は、内層線路、導体パッド、及びボンディングワイヤなどの伝送線路を介在させて、外部信号入出力端子との間で制御信号やＲＦ信号が入出力される。また、高周波回路は、内層線路、導体パッド、及びボンディングワイヤなどの伝送線路を介在させて、電源端子からバイアス電源が入力される。これによって、高周波回路は、増幅器、減衰器、或いは発振器などとしての所要の動作を行い、入力信号の増幅や、入力信号の振幅調整や、高周波発振信号の出力などを行う。
【００２７】
このとき、キャビティ４ａ内の高周波回路５ａと、キャビティ４ｂ内の高周波回路５ｂとは、所望の動作周波数帯域で互いにアイショレーションを取る必要がある。キャビティ４ａ内では、ボンディングワイヤや電極端子から、高周波帯の不要放射信号が発生する。この不要放射信号は、キャビティ４ａ、４ｂ内周の側壁面から多層セラミック基板２の内部に入力されると、パッケージ１の内層を伝搬する。パッケージ１の内層を伝搬した高周波信号はパッケージ１の内部を通過して他のキャビティの空間内で再放射され、他のキャビティ内の高周波回路に結合してしまう。あるいは、パッケージ外部に放射して信号損失が起こる。この場合は、高周波回路５ａ、５ｂの高周波特性や動作特性が劣化して、性能を満足せず、誤動作することもあり得る。
【００２８】
したがって、この実施の形態による高周波モジュール５００は、キャビティ４ａ、４ｂ内周の側壁面に導体層を配置し、キャビティ空間の内壁面を導電体でシールドすることによって、他のキャビティ内に配置された高周波回路との干渉を抑圧するとともに、パッケージ外部への高周波信号の漏洩を抑圧することが出来る。
【００２９】
また、このとき、キャビティ４ａ、４ｂ内周の側壁面に設けた導体層は、セラミック基板層の開口穴の切断面（面粗さの粗い凹凸面）に直接付着したものではなく、開口穴周縁で折り曲げ成形された各突出片（１５、２５、２６）の滑らかな表面に形成される。各突出片表面の導体層は、多層セラミック基板の積層前に導体膜の印刷（導体ペーストの塗布）で形成することができ、印刷後に剥がれるようなことはない。
【００３０】
次に、この実施の形態１に係る多層セラミック基板２の、製造方法について説明する。
図３は、多層セラミック基板２の製造フローを示す図である。
図において、工程Ｓ１０１では、セラミックグリーンシート（以下グリーンシート）を製作する。グリーンシートは、ガラス成分を含有するセラミック材料と、有機バインダ及び可塑剤を用いて、ドクターブレード法により所定の厚さに伸ばして板状にし、乾燥させて得る。グリーンシートは、積層する枚数分用意する。その後、工程Ｓ１０２において、各グリーンシートをハンドリングのし易い所望の形状に切断する。ここで準備される各グリーンシートの大きさは２００ｍｍ角程度、厚さは０．１ｍｍ程度である。
【００３１】
次に、工程Ｓ１０３で、金型パンチによる打ち抜き加工によって、ＶＩＡホールの穴開けを行う。また、グリーンシートの四隅には、位置合わせ用の貫通穴（ピン穴）を設けておく。続いて、Ｓ１０４で、メタルマスクを介したスキージングにより各ＶＩＡホールに導体ペーストを印刷充填する。その後、工程Ｓ１０５で、ピン穴を位置基準としてメッシュスクリーンを介して導体ペーストをスクリーン印刷することによって、所要の回路パターンを成す導体パターンを形成する。
【００３２】
次いで、工程Ｓ１０６で、ピン穴６０を位置基準としてキャビティを形成するための開口穴の穴明けを行う。次に、工程Ｓ１０７で、所定の複数枚のグリーンシートを所定の積層順序で積層する。このとき、第１のセラミック基板層６と第２のセラミック基板層７と第３のセラミック基板層８とに、夫々対応するグリーンシートを下から順に積層して、１次積層された１次積層体２１を形成する。なお、第２のセラミック基板層７と第３のセラミック基板層８は、夫々キャビティを構成する互いの開口穴が合致するように、ピン穴６０を位置基準として積層が成される。
【００３３】
その後、工程Ｓ１０７では、１次積層体２１を、静水圧プレス法を用いて圧縮成形する。ここでは、１次積層体を防水包装した後、高温浴槽内に浸漬して、静水圧によって圧縮成形処理する。これによって、１次積層体２１を構成する各グリーンシートのバインダーが融化し、一体化したグリーンシート積層体となる。処理後、温浴槽から防水包装された１次積層体２１を取り出し、開包する。
【００３４】
次に、工程Ｓ１０９で、圧縮成形後の１次積層体２１の上に、所定の複数枚のグリーンシートを所定の積層順序で積層する。ここでは、１次積層体２１の上に、第４のセラミック基板層９と第５のセラミック基板層１０とに、夫々対応するグリーンシートを下から順に積層して、２次積層された２次積層体２２を形成する。なお、１次積層体２１と第４のセラミック基板層９と第５のセラミック基板層１０は、夫々キャビティを構成する互いの開口穴が合致するように、ピン穴６０を位置基準として積層が成される。
【００３５】
その後、工程Ｓ１１０では、静水圧プレス法を用いて２次積層体２２を圧縮成形する。ここでは、２次積層体２２を防水包装した後、高温浴槽内に浸漬して、静水圧によって圧縮成形処理する。これによって、２次積層体２２を構成する各グリーンシートのバインダーが融化し、一体化したグリーンシート積層体となる。処理後、温浴槽から防水包装された２次積層体を取り出す。
【００３６】
続いて、工程Ｓ１１１で、圧縮成形後の２次積層体２２を、切断装置を用いて端部を切断して所定の大きさにする。その後、温度管理された焼結炉で２次積層体２２を焼結することにより多層セラミック基板を成形する。ＬＴＣＣの場合は、基板材料にガラス系材料を加えて、８００℃乃至１０００℃の温度で焼結を行う。
【００３７】
さらに、工程Ｓ１１２では、焼結した多層セラミック基板に所定のめっき処理を行う。めっき処理後、焼結した多層セラミック基板に複数の製造品が含まれる場合は、切断装置により切断して個片化することで、最終形状の多層セラミック基板２を得る。
【００３８】
次に、図３に示した製造フローの工程Ｓ１０６、Ｓ１０８、Ｓ１１０について、図４乃至図９を用いて、以下にさらに詳細な説明を行う。
【００３９】
まず、キャビティの穴開け加工について説明する。
図４は、工程Ｓ１０６でキャビティの穴開け加工が成された、各グリーンシートの形状を示す図である。
図４（ａ）は第２のセラミック基板層７を構成するグリーンシートの形状である。図において、開口穴７ａ、７ｂが形成されるとともに、グリーンシートの四隅にピン穴６０が設けられるように打ち抜き加工されている。このグリーンシートは、複数枚積層されて第２のセラミック基板層７を構成する。
【００４０】
図４（ｂ）は第３のセラミック基板層８を構成するグリーンシートの形状である。図において、開口穴８ａ、８ｂが形成されるとともに、グリーンシートの四隅にピン穴６０が設けられるように打ち抜き加工されている。開口穴８ａ、８ｂの一つの対辺には、突出片１５が付設されている。開口穴８ａ、８ｂは、開口穴７ａ、７ｂよりも、所要のサイズ分小さいパンチで打ち抜き加工される。さらに、開口穴７ａ、７ｂの四隅において、突出片１５の両端が交差する部分は、充分に大きさの小さいパンチで打ち抜き加工される。また、これら突出片１５を図中の破線で折り曲げたときに、開口穴８ａ、８ｂの中心が開口穴７ａ、７ｂの中心と合致するように加工される。折り曲げ代を考慮すると、第３のセラミック基板層８の厚み分だけ、折り曲げた後の開口穴８ａ、８ｂの幅は、開口穴７ａ、７ｂの幅よりも小さくなる。
【００４１】
図４（ｃ）は第４のセラミック基板層９を構成するグリーンシートの形状である。図において、開口穴９ａ、９ｂが形成されるとともに、グリーンシートの四隅にピン穴６０が設けられるように打ち抜き加工されている。このグリーンシートは、複数枚積層されて第４のセラミック基板層９を構成する。
【００４２】
図４（ｄ）は第５のセラミック基板層１０を構成するグリーンシートの形状である。図において、開口穴１０ａ、１０ｂが形成されるとともに、グリーンシートの四隅にピン穴６０が設けられるように打ち抜き加工されている。開口穴１０ａ、１０ｂの２組の対辺には、夫々突出片２５と、突出片２６とが、夫々付設されている。開口穴１０ａ、１０ｂは、開口穴９ａ、９ｂよりも、所要のサイズ分小さいパンチで打ち抜き加工される。さらに、開口穴１０ａ、１０ｂの四隅において、突出片２５と突出片２６が交差する部分は、充分に小さい大きさのパンチで打ち抜き加工される。また、これら突出片２５、２６を図中の破線で折り曲げたときに、開口穴１０ａ、１０ｂの中心が開口穴９ａ、９ｂの中心と合致するように加工される。折り曲げ代を考慮すると、第３のセラミック基板層８の厚み分だけ、折り曲げた後の開口穴１０ａ、１０ｂの幅は、開口穴９ａ、９ｂの幅よりも小さくなる。
上述したように、開口穴７ａ、７ｂ、開口穴８ａ、８ｂ、開口穴９ａ、９ｂ、開口穴１０ａ、１０ｂは、ピン穴６０を基準として互いに上下に重なるように工程Ｓ１０９で積層された後、キャビティ４ａ、４ｂを夫々構成する。
【００４３】
次に、圧縮成形処理の詳細について説明する。
図５は工程Ｓ１０８、Ｓ１１０の圧縮成形処理における、製造フローの詳細を示す図である。工程Ｓ１０８とＳ１１０では１次積層体２１と２次積層体２２に対して同様の処理が成されるので、ここでの説明では代表例として、２次積層後の２次積層体２２の処理について説明する。
図６は２次積層体２２を包装材で包んだ状態を示す斜視図である。
図７は２次積層体２２を包装材で包んだ後、高温浴槽内に浸漬した状態を示す図である。
【００４４】
図において、工程Ｓ１２１では、２次積層体２２の上面に平板３２を敷設する。平板３２は平滑な平面を有し、所望の板厚を有した金属材料で形成される。平板３２には樹脂材料を用いても良い。平板３２は第２のセラミック基板層７を構成するセラミックグリーンシートと同じ開口幅の開口穴を有する。平板３２の開口穴は第２のセラミック基板層７を構成するセラミックグリーンシートの開口穴と合致する位置で、上記第３のセラミック基板層８を構成するセラミックグリーンシートの上面に配置する。平板３２の四隅には、２次積層体２２の各グリーンシートに設けられたピン穴６０と同じ位置に、貫通したピン穴が設けられている。したがって、ピン穴を基準として２次積層体２２のキャビティ４ａ、４ｂと位置合わせが成される。この位置合わせは、４本のピン７４が４隅に設置された積層工具７３を用いて行われる。２次積層体２２は積層工具７３の上に載置されている。
【００４５】
次いで、工程Ｓ１２２では、平板３２の上面に緩衝材３３を敷設する。緩衝材３３はシリコン樹脂を基材としたゲル状のシートであることが望ましいが、シリコン樹脂を基材としたゴムシートであっても良い。緩衝材３３はキャビティ４ａ、４ｂが形成された２次積層体２２の形状くずれを防止する機能を持つ。
【００４６】
その後、工程Ｓ１２３では、積層工具７３ごと、２次積層体２２をアルミニウム薄膜で成る包装材２００に収納して包装する。次いで、包装材２００の開口穴を密着させて真空包装することによって、包装材２００の内部は真空状態となる。包装材２００は緩衝材３３の位置ずれ防止と防水の機能を有する。
【００４７】
さらに、工程Ｓ１２４では、包装材２００で包装された２次積層体２２を、高温浴槽２１０に沈められる。高温浴槽２１０の浴槽内には温水２２０が満たされており、包装材２００で包装された２次積層体２２は、所定時間の間、温水２２０内に浸漬される。包装材２００の内部では、２次積層体２２に対して静水圧４０が均等に荷重されている。
このとき、包装材２００及び緩衝材３３が周囲から圧力を受け、２次積層体２２の形状に揃って密着し、また部分的に伸縮が起きる。なお、キャビティ４ａ、４ｂの内壁では包装材２００や緩衝材３３が伸縮するために、２次積層体２２との密着が充分でない領域が介在し、この状態のまま圧縮成形が行われる。その結果、包装材２００および緩衝材３３の伸びきれていない部分がキャビティ４ａ、４ｂの形状を変化させることがないように、工程１２１において、２次積層体２２の最上層の上面に平板３２を載せている。これによって、２次積層体２２の表面に圧力が均一に付加されるようになり、キャビティ４ａ、４ｂの段差部分に圧力が集中するのを避けることができるので、キャビティ４ａ、４ｂ内の形状崩れが防止できる。
最後に、工程Ｓ１２５では、高温浴槽２１０から包装材２００で包装された２次積層体２２を取り出す。その後、包装材２００を開封して、積層体２２を包装材２００から取り出す。
【００４８】
次に、工程Ｓ１０７の処理後の、工程Ｓ１０８の静水圧プレス工程について、さらに詳細を説明する。
図８は、１次積層体の静水圧プレス工程の動作を示す図であり、図８（ａ）は工程Ｓ１２２で１次積層体２１を静水圧プレスする前の状態を示し、図８（ｂ）は工程Ｓ１２４による静水圧プレス時の状態を示す。同図では、包装材２００の図示を省略している。
図８において、工程Ｓ１０７では、グリーンシート６１が積層工具７０の上面に積層される。
次いで、グリーンシート６２がグリーンシート６１の上面に積層され、グリーンシート６３がグリーンシート６２の上面に積層される。グリーンシート６１、６２、６３は第１のセラミック基板層６を構成する。
さらに、グリーンシート７１がグリーンシート６３の上面に積層され、グリーンシート７２がグリーンシート７１の上面に積層される。第１のセラミック基板層６、及びグリーンシート７１、７２は、第２のセラミック基板層７を構成する。
さらに、グリーンシート７２の上面には、第３のセラミック基板層８を構成するグリーンシートが積層されており、その上面には導体層８１が付着している。第１のセラミック基板層６、第２のセラミック基板層７、第３のセラミック基板層８は、中空のキャビティ４１ａ、４１ｂを構成している。
【００４９】
このとき、積層工具７０は四隅にピン７１が設置されているので、各グリーンシートのピン穴６０を、積層工具７０のピン７１に挿入して１次積層体２１を生成する。１次積層体２１の最上層には、平板３０が敷設されている。また、平板３０の上には緩衝材３１が敷設されている。
【００５０】
図８（ａ）では、最上層に積層された第３のセラミック基板層８の突出片１５が、キャビティ４１ａ、４１ｂの空間内で水平方向に突出している。
ここで、工程Ｓ１２４で静水圧プレスを行って、キャビティ４１ａ、４１ｂ内に均等に圧力４０を付加することによって、その圧縮成形の過程で、図８（ｂ）に示すように、突出片１５がキャビティ壁面に沿って下方向に押し曲げられる。押し曲げられた突出片１５は、キャビティ壁面に突き当たって平面状に成形される。これによって、キャビティ壁面に沿って側面に導体層８１が形成される。同時に、各グリーンシートはこの時点で圧縮される。
【００５１】
次に、工程Ｓ１０９の処理後の、工程Ｓ１１０の静水圧プレスについて、さらに詳細を説明する。
図９は、２次積層体の静水圧プレスの動作を示す図であり、図９（ａ）は工程Ｓ１２２で２次積層体２２を静水圧プレスする前の状態を示し、図９（ｂ）は工程Ｓ１２４による静水圧プレス時の状態を示す。
図９において、工程Ｓ１０９では、１次積層体２１が積層工具７３の上面に積層される。
次いで、グリーンシート９１は１次積層体２１の上面に積層され、グリーンシート９２はグリーンシート９１の上面に積層される。グリーンシート９１、９２は第４のセラミック基板層９を構成する。
さらに、グリーンシート９２の上面には、第５のセラミック基板層１０を構成するグリーンシートが積層されており、その上面には導体層１０１が付着している。１次積層された第１のセラミック基板層６、第２のセラミック基板層７、第３のセラミック基板層８と、第４、第５のセラミック基板層９、１０は、中空のキャビティ４ａ、４ｂを構成している。
このとき、各グリーンシートのピン穴６０を、積層工具７３のピン７４に挿入して２次積層体２２を生成する。上述したように、２次積層体２２の最上層には、平板３２が敷設されている。また、平板３２の上には緩衝材３３が敷設されている。
【００５２】
図９（ａ）では、最上層に積層された第５のセラミック基板層１０は、突出片２５がキャビティ４ａ、４ｂの空間内で水平方向に突出している。
ここで、工程Ｓ１２４で静水圧プレスを行って、キャビティ４ａ、４ｂ内に均等に圧力４０を付加することによって、その圧縮成形の過程で、図９（ｂ）に示すように、突出片２５がキャビティ壁面に沿って下方向に押し曲げられる。押し曲げられた突出片２５は、キャビティ壁面に突き当たって平面状に成形される。これによって、キャビティ壁面に沿って側面に導体層１０１が形成される。同時に、各グリーンシートはこの時点で圧縮される。また、１次積層体の圧縮成形の時点で、第３のセラミック基板層８は既に圧縮されているので、キャビティ壁面の段差部分での形状崩れがない。
この段差部分は端子台１２を構成するが、この部分での形状崩れがないので、端子台１２の角でセラミック基板層の押潰される大きさが僅少になる。したがって、導体パッド１３にボンディングワイヤを接続する場合に、ワイヤの接続点を端子台１２の角の縁部に接近させることによって、ワイヤ長を極力短くすることができる。
【００５３】
突出片２６についても、突出片２５と同様にしてキャビティ壁面に沿って、水平方向から下方向に押し曲げられる。
なお、突出片１５、２５、２６の折り曲げ加工は、通常実施される、グリーンシートの一連の圧縮成形処理の過程で行われるので、折り曲げ加工時に、特別な処理工程を追加するようなことはない。
【００５４】
以上説明したように、この実施の形態では、キャビティ側面への半割スリーホールの形成が不要となるので、焼成収縮による基板のクラックを避けることができる。
また、キャビティ側面へのメタライジングが不要となるので、キャビティ側面における導体層の剥がれを抑える。
【００５５】
さらに、従来一般的な製法である、例えばキャビティ形成後に、キャビティ側面に導体を印刷したり、半割スリーホールに導体を充填した後に、焼結する方法と比較して、メタライジングやスルーホールの加工工程を削減できる。
また、この実施の形態による製造方法によって、キャビティ壁面に容易に導体層を形成することができるので、キャビティ内の電磁遮蔽効果を向上させた低温焼成多層セラミック基板を、容易に得ることができる。
【００５６】
実施の形態２．
図１０はこの発明の実施の形態２による高周波モジュール５０２の構成を示す斜視図である。
図において、高周波モジュール５０２は、多層セラミック基板１５１と、多層セラミック基板１５１の上面にフリップチップ実装された高周波回路１５２とで構成される。多層セラミック基板１５１は、ＬＴＣＣで成形される。多層セラミック基板１５１は、基板側面に複数の溝１５３が形成される。溝内１５３には平面状に形成された導体層１５４が配設されて、側面溝パターン構造を成している。多層セラミック基板１５１の上面には導体線路１５５が配設されている。高周波回路１５２は裏面に複数の端子が設けられている（図示せず）。高周波回路１５２の裏面はＢＧＡを介して導体線路１５５にバンプ接続される。
【００５７】
多層セラミック基板１５１は外部回路基板１６０の上に実装される。外部回路基板１６０は導体線路１６１を有している。導体層１５４は導体線路１６１の端子に半田付けされることによって、高周波回路１５２と外部回路基板１６０とが電気的に接続される。
【００５８】
この実施の形態２による高周波モジュール５０２は以上のように構成され、次のように動作する。
導体線路１６１、導体層１５４、及び導体線路１５５を介在させて、外部回路基板１６０と高周波回路１５２との間で高周波信号や電源の信号伝送が行われる。これによって、高周波回路１５２が所望の動作を行う。
【００５９】
図１１は、この実施の形態２による多層セラミック基板１５１の製造方法の一部分を示す図である。この実施の形態の多層セラミック基板１５１は、キャビティ構造を有した多層セラミック基板を形成した後、分割切断（分断）によって製作することができる。実施の形態１と異なるところは、キャビティが基板の上下方向に貫通しているところであるが、多層セラミック基板２と同様の処理によって、図１１（ａ）に示すような貫通キャビティ構造を有した多層セラミック基板１７０を製造することができる。この実施の形態では更に、図１１（ｂ）に示すように、成形された多層セラミック基板を貫通キャビティ部分で切断することによって、キャスタレーションのような側面溝パターン構造を形成することを特徴としている。
【００６０】
図１１（ａ）において、多層セラミック基板１７０は、複数層に積層されたセラミック基板層１７１の上層に、セラミック基板層１７２を積層して形成されている。このとき、セラミック基板層１７２は、貫通キャビティ１７５の側面に沿って折り曲げられた突出片１７３を有している。突出片１７３には、貫通キャビティの空間に面する表層に導体層１７６が形成されている。
【００６１】
多層セラミック基板１７０は、簡単に説明すると次のように製造される。
複数枚のグリーンシートに、夫々所用の回路パターンを印刷形成する。印刷形成された複数枚のグリーンシートにパンチで打抜き加工することによって、セラミック基板層１７１に貫通キャビティ１７５を形成する。次いで、必要とする打抜き形状より、所要のサイズ分、小さいパンチで打抜き加工したグリーンシートを最上層に積層する。このグリーンシートは、セラミック基板層１７２を構成することになる。このようにして積層されたグリーンシートの積層体は、次に圧縮成形される。
【００６２】
圧縮成形では、積層体の最上層の上からキャビティ形状を維持するための金属プレートの平板を敷設した後、緩衝材を敷設する。このとき、セラミック基板層１７２の突出片１７３は貫通キャビティ１７５内に中空に突出している。この状態で、積層体を包装して、静水圧プレス処理を行う。突出片１７３は、静水圧プレス処理によって基板側面に沿うように押し曲げられて、平面状に成形される。突出片１７３には、回路パターンの印刷形成の段階で事前に導体層１７６が設けられているので、導体層１７６は基板側面に沿うように平面状に形成される。静水圧プレス処理された積層体は、焼結炉に入れて焼結される。
【００６３】
図１１（ｂ）に示すように、多層セラミック基板１７０は複数の貫通キャビティを繋いだ断面ＥＥ線上で、基板１５１ａと基板１５１ｂに切断される。これによって、図１１（ｃ）に示すような側面溝パターン構造１８０を有した多層セラミック基板１５１が成形される。多層セラミック基板１５１は、貫通キャビティを分断することによって、基板外周側面に形成された複数の溝１５３と、基板外周側面の溝１５３内に配置された導体層１５４とを、構成することができる。
【００６４】
以上のような多層セラミック基板の製造方法により、キャスタレーション構造が不要であり、したがって焼成収縮したときの基板のクラックが回避できる。
また、電気特性を確保できるように、基板側面に導体がある多層セラミック基板を容易に形成できる。
【００６５】
これにより、従来一般的な製法である、例えばキャスタレーション形成後、キャスタレーション導体を印刷充填し、焼成し、基板分割して得られるような、壁面の導体形成方法と比較して、複数のキャスタレーション構造を得るための加工工程が削減できる。
また、電気特性を確保できる、キャビティ壁面に導体がある多層セラミック基板を、容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】実施の形態１による高周波モジュールの構成を示す図である。
【図２】実施の形態１による多層セラミック基板の構成を示す図である。
【図３】実施の形態１による多層セラミック基板の製造フローを示す図である。
【図４】実施の形態１によるグリーンシートの形状を示す図である。
【図５】実施の形態１による圧縮成形の製造フローを示す図である。
【図６】積層体を包装材で包んだ状態を示す図である。
【図７】積層体を包んだ包装材を高温浴槽に沈めた状態を示す図である。
【図８】１次積層体の静水圧プレス処理を示す図である。
【図９】２次積層体の静水圧プレス処理を示す図である。
【図１０】実施の形態２による高周波モジュールの構成を示す図である。
【図１１】実装の形態２による多層セラミック基板の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
２  多層セラミック基板、４ａ、４ｂ  キャビティ、５ａ、５ｂ  高周波回路、６  第１のセラミック基板層、７  第２のセラミック基板層、７ａ、７ｂ  開口穴、８  第３のセラミック基板層、８ａ、８ｂ  開口穴、９  第４のセラミック基板層、９ａ、９ｂ  開口穴、１０  第５のセラミック基板層、１０ａ、１０ｂ  開口穴、１５  突出片、２５  突出片、２６  突出片、１５１  多層セラミック基板、１５２  高周波回路、１５３  溝、１５４  導体層、１７３  突出片、１５０  導体層、２５０  導体層、２６０  導体層、５００  高周波モジュール、５０２  高周波モジュール、Ｓ１２４ 静水圧プレス。
【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】
2005252079.tif 000009
【図８】
2005252079.tif 000010
【図９】
2005252079.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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