(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック粉末、バインダ樹脂及び溶剤を含むセラミックスラリーと、該セラミックスラリーの溶剤を弾く撥溶剤性部材と、支持体とを用意し、前記セラミックスラリーを前記支持体表面に塗布して塗布膜を形成する工程と、該塗布膜表面の所定領域に前記撥溶剤性部材を塗布することで前記塗布膜の厚み方向に貫通孔を形成する工程と、前記塗布膜を乾燥させる工程とを有することを特徴とするセラミックグリーンシートの製造方法。
【請求項２】
前記貫通孔に導電性材料を充填させてビアホール導体を形成して成ることを特徴とする請求項１記載のセラミックグリーンシートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミックグリーンシートの製造方法に関するものであり、特にビアホール導体用の貫通孔を形成するセラミックグリーンシートの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種の電子機器や電子装置等に対して小型化、薄型化、高機能化等の要求が高まっており、それに伴ってそれら機器や装置の電子回路モジュールに用いられる電子部品にも、小型化、薄型、高密度化ならびに高速信号処理に対応した高機能化が強く要求されている。
【０００３】
代表的な電子部品であるセラミック多層基板において、配線層間を接続するビアホール導体の小径化が求められている。ビアホール導体の径が小さいほど、ビアホール導体の形成密度が向上し、高機能化を実現できる。
【０００４】
従来より、セラミックグリーンシート上にビアホール導体用の貫通孔を形成する方法には、金型を用いた打ち抜き法、レーザーによる方法などがある。
【０００５】
また、ビアホール導体の形成方法は、セラミックグリーンシートに貫通孔を形成した後、この貫通孔にスクリーン印刷などにより導電性材料を充填する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ビアホール導体用の貫通孔の形成方法によれば、プレスピンのような金型を用いた方法では、貫通孔の径が小さくなると、プレスピンが折れやすくなるため、径が１００μｍ未満の貫通孔を形成するのは困難であった。また、貫通孔の形状・配置に合わせて金型を用意する必要があるため、貫通孔の形状・配置の選択が制限を受けていた。
【０００７】
一方、レーザーによる貫通孔の形成方法は、径が１００μｍ未満の貫通孔を形成することが可能であり、また貫通孔の形状・配置の選択が自由であるものの、孔あけ作業に時間がかかり生産性が低い、孔あけ後の清掃工程が必要、専用設備が高価である等の問題により、トータル的にコスト高となることが欠点とされていた。
【０００８】
また、貫通孔の径が小さくなると、導電性材料を充填する際に空気をかみ込み、導電性材料の充填性が低下するという問題点があった。
【０００９】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単且つ安価な方法で、微小な貫通孔を任意の形状・配置で形成することが可能であるセラミックグリーンシートの製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のセラミックグリーンシートの製造方法は、セラミック粉末、バインダ樹脂及び溶剤を含むセラミックスラリーと、該セラミックスラリーの溶剤を弾く撥溶剤性部材と、支持体とを用意し、前記セラミックスラリーを前記支持体表面に塗布して塗布膜を形成する工程と、該塗布膜表面の所定領域に前記撥溶剤性部材を塗布することで前記塗布膜の厚み方向に貫通孔を形成する工程と、前記塗布膜を乾燥させる工程とを有することを特徴とする。
【００１１】
また本発明のセラミックグリーンシートの製造方法は、前記貫通孔に導電性材料を充填させてビアホール導体を形成して成ることを特徴とする。
【作用】
本発明の構成によれば、セラミックスラリーの塗布膜を支持体上に形成した後、その塗布膜表面の所定領域に、セラミックスラリーの溶剤を弾く撥溶剤性部材を配している。これにより、塗布膜中の溶剤は、撥溶剤性部材との濡れ性が無いので撥溶剤性部材を形成した領域から外周に弾けて移動し、同時に溶剤中に分散されているバインダ樹脂、セラミック粉末も共に移動することになり、この結果、塗布膜に撥溶剤性部材と略同じ形状の貫通孔が形成されることになる。従って、簡単且つ安価な方法で、径が１００μｍ未満の貫通孔を形成することができる。また、塗布膜形成後に撥溶剤性部材を配するため、貫通孔を任意の形状・配置で形成することが可能であるので、設計の自由度が増す。
【００１３】
また、貫通孔は、セラミックスラリーの溶剤が撥溶剤性部材をはじく際に、塗布膜の表面側の径が支持体側の径より大きくなっている。このため、貫通孔に導電性材料を充填させてビアホール導体を形成する際に、空気を巻き込むことを防ぐことができ、導電性材料の充填性が向上するという効果も得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ実施の形態を説明することにより、本発明を明らかにする。図面において、各符号は焼成の前後で区別しないことにする。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態を示す断面図である。図において、２０は支持体（図１（ａ）参照）、２１は支持体２０上に形成したセラミックスラリーの塗布膜（図１（ｂ）参照）、２４は撥溶剤性部材（図１（ｃ）参照）、２３はビアホール導体用の貫通孔（図１（ｄ））、２２は塗布膜２１を乾燥した後のセラミックグリーンシートである。
【００１６】
支持体２０は、ステンレス等の金属、ＰＥＴフィルム、ガラス基板などが用いられる。
【００１７】
セラミックスラリーは、セラミック粉末、バインダー樹脂、水系または有機系の溶剤、分散剤、可塑剤などからなる。
【００１８】
セラミック粉末は、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）等の誘電体材料に、必要に応じて無機酸化物などを混合する。また、バインダ樹脂としては、例えばポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、セルロース、水溶性アクリル樹脂、エマルジョンなどが用いられる。中でも、ポリビニルアルコールを用いると、誘電体層２を薄層化した際に充分な強度を得ることができる点で好ましい。
【００１９】
溶剤としては、水系の溶剤としては、水、有機系の溶剤としては、ベンゼン、トルエン、キシレンなどを主成分とし、必要に応じてイソプロピルアルコール、酢酸エチルなどを添加したものが用いられる。
【００２０】
可塑剤としては、例えばポリエチレングリコール、フタル酸エステルなどが用いられる。分散剤としては、例えばグリセリン、オレイン酸エチル、モノオレイン酸グリセリン、リン酸エステルなどが用いられる。
【００２１】
撥溶剤性部材２４、すなわちセラミックスラリーの溶剤を弾く部材の例としては、セラミックスラリーの溶剤が水系の場合は、撥水性を有するパラフィンやステアリン酸のように飽和炭化水素部分のある化合物、シリコーン樹脂のように多数のメチル基をもつ化合物、パーフロロアルキル基をもつフッ素化合物などが挙げられる。また、セラミックスラリーの溶剤が有機系の場合は、撥油性を有するパーフロロアルキル基をもつフッ素化合物などが挙げられる。
【００２２】
貫通孔２３は、撥溶剤性部材２４にて塗布膜２１を形成すると、塗布膜２１の表面側の径が支持体２０側の径より大きくなって形成される。その理由は、塗布膜２１が開口すると、塗布膜２１はゲル状であるために、塗布膜２１の表面側の開口周囲は表面張力が発生して開口を大きくするように開口部が広がるように丸みを帯びるためであると考える。従って、この貫通孔２３は導電性ペーストが充填されてビアホール導体となるが、この径が大きくなった貫通孔２３の開口側から導電性ペーストを充填させると、空気を巻き込むことを防ぐことができ、導電性材料の充填性が向上するという効果も得られる。
【００２３】
なお、上記セラミックスラリーの溶剤の撥溶剤性部材２４に対する接触角が鈍角であることが望ましい。また、撥溶剤性部材２４の上記セラミックスラリーの溶剤への溶解反応の自由エネルギーが１５ｋＪ／ｍｏｌ以上であることが望ましい。これらのことにより、セラミックスラリーの溶剤が撥溶剤性部材に接触した際に、弾けて他の位置に移動する効果がより効果的に得られる。
【００２４】
以下、本発明のセラミックグリーンシート２２の製造方法について説明する。
【００２５】
まず、図１（ｂ）のように、ドクターブレード、ダイコータなどを用いて、セラミックスラリーを支持体２０表面に塗布し、塗布膜２１を形成する。
【００２６】
次に、図１（ｃ）のように、塗布膜２１を乾燥する前に、塗布膜２１表面の所定領域に撥溶剤性部材２４をスクリーン印刷、ディスペンサー、インクジェット式プリンタヘッドなどで塗布する。
【００２７】
なお、撥溶剤性部材２４の直径は数μｍ〜５０μｍ、厚みは１〜１０μｍとする。特に、撥溶剤性部材２４をインクジェット式プリンタヘッドで塗布することにより、その直径を１０μｍ以下にすることができる。
【００２８】
このとき、図１（ｄ）のように、塗布膜２１中の溶剤が撥溶剤性部材２４を弾くことにより、塗布膜２１の厚み方向に貫通孔２３が形成される。
【００２９】
次に、塗布膜２１を乾燥させて、セラミックグリーンシート２２を得る。このとき、セラミックグリーンシート２２の厚みは、数μｍ〜数１０μｍとなる。
【００３０】
最後に、図１（ｅ）のように、セラミックグリーンシート２２を支持体２０から剥離する。なお、貫通孔２３に導電性材料を充填させてビアホール導体を形成した後に、セラミックグリーンシート２２を支持体２０から剥離しても良い。
【００３１】
なお、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更・改良を加えることは何ら差し支えない。
【００３２】
図２は、本発明の参考例の実施形態を示す断面図である。同図によれば、図２（ａ）のように、撥溶剤性部材２４は、支持体２０上の貫通孔２３を形成する部分に、撥溶剤性部材２４となる物質を含有したインクをあらかじめ形成しておく。次に、図２（ｂ）のように、支持体２０上にセラミックスラリーの塗布膜２１を形成する。このとき、塗布膜２１中の溶剤が撥溶剤性部材２４を弾くことを利用して、塗布膜２１の厚み方向に貫通孔２３が形成される。更に、図２（ｃ）のように、塗布膜２１を乾燥させてセラミックグリーンシート２２を得た後、このセラミックグリーンシート２２を支持体２０から剥離する。
【００３３】
図３は、本発明の他の実施形態を示す断面図である。同図によれば、図３（ａ）のように、セラミックスラリーの塗布膜２１ａを形成後、乾燥する前に、塗布膜２１ａ表面の所定領域に撥溶剤性部材２４ａを形成し、塗布膜２１ａ中の溶剤が撥溶剤性部材２４ａを弾くことを利用して、貫通孔２３ａを形成する。
次に、図３（ｂ）のように、撥溶剤性部材２４ａの溶剤の蒸発乾燥が、セラミックスラリー２１ａの乾燥より早く終了する。
次に、図３（ｃ）のように、貫通孔２３ａが塗布膜２１ａの表面側の径が支持体２０側の径より大きくなって形成されるので、その表面側からセラミックグリーンシート２２ａに導電性ペーストをスクリーン印刷することにより、内部配線層２ａ、ビアホール導体３ａとなる導体膜を形成する。
そして、図３（ｄ）のように、セラミックスラリーの塗布膜２１ｂを形成後、乾燥する前に、図３（ｅ）のように、塗布膜２１ａ表面の所定領域に撥溶剤性部材２４ｂを形成し、貫通孔２３ｂを形成する。
【００３４】
このようにして、支持体２０上にセラミックグリーンシート（２２ａ、２２ｂ、…）を複数層積層することができ、１層毎に剥離して積層する必要がないため、工程がより簡略化する。なおこのとき、撥溶剤性部材２４は、乾燥後に完全に蒸発する液体でも、乾燥後に残さが残る液体でも構わない。
【００３５】
具体的には、セラミックスラリーの溶剤としてトルエンを用い、未乾燥のセラミックスラリーの塗布膜２１上に水滴（撥溶剤性部材）２４を滴下し、塗布膜２１中の溶剤（トルエン）がこの水滴２４を形成した領域から外周に弾けて移動することを利用して、貫通孔２３を形成する方法が考えられる。これは、水はトルエンとは完全分離するとともに、水の沸点（１００℃）がトルエンの沸点（１１０．６℃）より低く、且つ水はトルエンより比重が大きいことによる。なおこのとき、セラミックグリーンシート２２の厚みが１０μｍ以下であることが望ましい。また、水の沸点以下の温度で、塗布膜２１中の溶剤（トルエン）を乾燥することにより、水の蒸発乾燥が塗布膜２１の乾燥より早く終了する。なおこのとき、水の沸点より高い温度で塗布膜２１の乾燥を行うと、セラミックグリーンシート２２の表面が凹凸になるため、乾燥温度は１００℃以下とする。
【００３６】
図４は、本発明のセラミックグリーンシートの製造方法を用いたセラミック多層基板の横断面図である。
図において、１０はセラミック多層基板、１は複数の絶縁体層１ａ〜１ｅが積層されて成る絶縁性基体（以下、単に基体という）、２は内部配線層、３はビアホール導体、４は表面配線層、５は裏面配線層、６は回路構成部品である。本発明は、簡単且つ安価な方法で径が１００μｍ未満のビアホール導体３を形成することができるため、セラミック多層基板１０の小型多機能化を実現できる。
【００３７】
また、図５は、本発明のセラミックグリーンシートの製造方法を用いたセラミック多層基板の他の実施形態における横断面図である。
図において、１１はキャビティ、１２はダイアタッチ導体膜、１３はサーマルビアホールである。このように、本発明の製造方法により形成したビアホール導体をサーマルビアホール１３として用いても良い。このことにより、単位面積当たりのサーマルビアホール１３が占める割合が増大するため、放熱効果を増大させることができる。
【００３８】
図６は、本発明のセラミックグリーンシートの製造方法を用いた積層型ノイズフィルタ３０の（ａ）は外観斜視図及び（ｂ）は分解斜視図である。
【００３９】
図において、積層型ノイズフィルタ３０は、本発明のグリーンシートを積層して乾燥・焼成等して形成した誘電体層３３ａ〜３３ｅから成る積層体３１、貫通導体３２ａ〜３２ｃ、グランド導体３４ａ〜３４ｂ、本発明の撥溶剤性部材により貫通孔を開け、貫通孔内に導電性ペーストを充填して形成したはビアホール導体３５ａ〜３５ｂ、第１、第２の外部端子電極３６、３７、グランド端子電極３８から成る。このように、本発明を積層型電子部品に適用しても良い。
また、貫通孔を形成する方法は、貫通孔の用途に応じて、本発明の方法と、金型を用いた方法、レーザーによる方法などを併用するようにしても良い。更に、本発明の貫通孔の製造方法は、スルーホール導体にも適用できる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の構成によれば、セラミックスラリーを支持体表面に塗布して塗布膜を形成する工程の後に、撥溶剤性部材を塗布することで塗布膜の厚み方向に貫通孔を形成するため、簡単且つ安価な方法で、微小な貫通孔を任意の形状・配置で形成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す断面図であり、（ａ）は支持体、（ｂ）は塗布膜形成後、（ｃ）は撥溶剤性部材塗布後、（ｄ）は貫通孔形成後、（ｅ）はセラミックグリーンシート形成・剥離後を示す図である。
【図２】本発明の参考例の実施形態を示す断面図であり、（ａ）は撥溶剤性部材塗布後、（ｂ）は貫通孔形成後、（ｃ）はセラミックグリーンシートの形成・剥離後を示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態を示す断面図であり、（ａ）は貫通孔形成後、（ｂ）は撥溶剤性部材蒸発乾燥後、（ｃ）は内部配線層・ビアホール導体形成後、（ｄ）は塗布膜形成後、（ｅ）は貫通孔形成後の導体膜を示す図である。
【図４】本発明のセラミックグリーンシートの製造方法を用いたセラミック多層基板の横断面図である。
【図５】本発明のセラミックグリーンシートの製造方法を用いたセラミック多層基板の他の実施形態における横断面図である。
【図６】本発明のセラミックグリーンシートの製造方法を用いた積層型ノイズフィルタであって、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は分解斜視図である。
【符号の説明】
１０                セラミック多層基板
１                  基体
１ａ〜１ｅ          絶縁層
２                  内部配線層
３                  ビアホール導体
４                  表面配線層
５                  裏面配線層
６                  回路構成部品
１１                キャビティ
１２                ダイアタッチ導体膜
１３                サーマルビアホール
２０                支持体
２１                セラミックスラリーの塗布膜
２２                セラミックグリーンシート
２３                ビアホール導体用の貫通孔
２４                撥溶剤性部材
３０                積層型ノイズフィルタ
３１                積層体
３２ａ〜３２ｃ      貫通導体
３３ａ〜３３ｅ      誘電体層
３４ａ〜３４ｂ      グランド導体
３５ａ〜３５ｂ      ビアホール導体
３６                第１の外部端子電極
３７                第２の外部端子電極
３８                グランド端子電極
【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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