(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された複数のセラミック層をもって構成される積層体と、前記セラミック層上に形成される導体膜と、前記導体膜に接続されながら特定の前記セラミック層を厚み方向に貫通するように設けられるビアホール導体とを備える、積層型セラミック電子部品を製造する方法であって、
前記導体膜を与えるシート状部分と前記ビアホール導体を与えるように前記シート状部分の一部から盛り上がるように形成されたバンプ部分とを一体的に備える金属箔を、支持体上において形成する、金属箔形成工程と、
前記セラミック層となるべきセラミックグリーンシートを準備する、セラミックグリーンシート準備工程と、
前記金属箔の前記バンプ部分を前記セラミックグリーンシートの厚み方向に突入させた状態とするように、前記金属箔を前記支持体から前記セラミックグリーンシートへ転移させる、転移工程と、
複数の前記セラミックグリーンシートを積層する、積層工程と、
積層された複数の前記セラミックグリーンシートをもって構成される生の積層体を焼成する、焼成工程と
を備える、積層型セラミック電子部品の製造方法。
【請求項２】
前記転移工程は、前記金属箔の前記バンプ部分を２枚以上の前記セラミックグリーンシートの厚み方向に突入させるように実施される、請求項１に記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。
【請求項３】
前記金属箔形成工程は、前記支持体上に、少なくとも前記バンプ部分の高さに相当する厚みを有する金属箔を貼り付ける工程と、フォトリソグラフィ技術を用いながら前記金属箔をエッチングすることによって、前記金属箔に対して、前記シート状部分と前記バンプ部分との形状を与える工程とを備える、請求項１または２に記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。
【請求項４】
前記金属箔形成工程は、前記支持体上に、フォトリソグラフィ技術を用いながら、前記シート状部分および前記バンプ部分を順次アディティブめっき法によって形成する工程を備える、請求項１または２に記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。
【請求項５】
前記金属箔形成工程は、前記支持体上に、前記シート状部分となるべき金属膜を形成する工程と、前記金属膜をエッチングによってパターニングする工程と、フォトリソグラフィ技術を用いながら、前記金属膜上に前記バンプ部分をアディティブめっき法によって形成する工程とを備える、請求項１または２に記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。
【請求項６】
前記積層工程は、前記転移工程を終えた後の前記セラミックグリーンシートを積層するように実施される、請求項１ないし５のいずれかに記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。
【請求項７】
前記セラミックグリーンシート準備工程は、キャリアフィルムによって裏打ちされた状態で前記セラミックグリーンシートを準備する工程を備え、前記転移工程は、前記キャリアフィルムによって裏打ちされた前記セラミックグリーンシートに対して実施され、前記積層工程は、前記セラミックグリーンシートを積層した後に前記キャリアフィルムを剥離する工程を備える、請求項６に記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。
【請求項８】
前記積層工程は、前記転移工程を実施する前の前記セラミックグリーンシートを積層するように実施され、前記転移工程は、前記積層工程を終えた後の前記セラミックグリーンシートに対して実施される、請求項１ないし５のいずれかに記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。
【請求項９】
前記金属箔の前記バンプ部分は先細状である、請求項１ないし８のいずれかに記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。
【請求項１０】
前記転移工程において、前記金属箔の前記バンプ部分は、自らの前記セラミックグリーンシート内への突入によって前記セラミックグリーンシートに貫通孔を形成する、請求項１ないし９のいずれかに記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。
【請求項１１】
前記セラミックグリーンシートに含まれるセラミック材料粉末の焼結温度では焼結しない第１の収縮抑制用無機材料粉末を含む層間拘束層が、前記生の積層体を構成する複数の前記セラミックグリーンシート間の界面に沿って位置されるように、特定の前記セラミックグリーンシート上に前記層間拘束層を形成する工程をさらに備える、請求項１ないし１０のいずれかに記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。
【請求項１２】
前記セラミックグリーンシートに含まれるセラミック材料粉末の焼結温度では焼結しない第２の収縮抑制用無機材料粉末を含む外側拘束層を、前記生の積層体を積層方向に挟むように配置する工程をさらに備えるとともに、前記焼成工程の後、前記外側拘束層を除去する工程をさらに備える、請求項１ないし１１のいずれかに記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれかに記載の製造方法によって得られた、積層型セラミック電子部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、積層型セラミック電子部品およびその製造方法に関するもので、特に、積層型セラミック電子部品に備える導体膜およびビアホール導体の形成方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この発明にとって興味ある積層型セラミック電子部品として、多層セラミック基板がある。近年、高周波化および高密度化が進むＩＣやＬＳＩ等の半導体素子を搭載する多層セラミック基板に対して、高速伝播を可能にするため、小型化の要求が高まっている。
【０００３】
そのため、多層セラミック基板に備えるセラミック層にあたっては、より低い誘電率を有する材料から構成されることが要求され、他方、多層セラミック基板に備える導体膜やビアホール導体のような配線導体にあっては、より低い電気抵抗を有する材料から構成されることが要求される。より低い誘電率を与えるセラミック層を構成する材料として、たとえばＢａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系混合セラミック等のたとえば１０００℃以下の温度で焼結させることが可能な低温焼結セラミックが注目され、他方、配線導体を構成する材料として、低温焼結セラミックと同時焼成可能であり、かつ電気抵抗の低い金属である、たとえば、銅または銀等が注目されている。
【０００４】
上述のように、低温焼結セラミックをもって構成されたセラミック層を備える多層セラミック基板は、一般に、次のようにして製造されている。
【０００５】
まず、低温焼結セラミック原料粉末と有機バインダと有機溶剤とを混合して得られたスラリーを、ドクターブレード法等のシート成形法によってシート状に成形し、セラミックグリーンシートを作製する。次に、セラミックグリーンシートに、ビアホール導体のための貫通孔を打ち抜き加工し、この貫通孔に銅メタライズ組成物または銀メタライズ組成物を含む導電性ペーストを充填し、また、セラミックグリーンシート上に、同様の導電性ペーストを用いて導体膜をスクリーン印刷法等によって形成する。次に、複数のセラミックグリーンシートを積層し、かつ積層方向にプレスして得られた生の積層体に対して、脱バインダのための加熱工程を実施し、次いで、焼成工程を実施する。
【０００６】
しかしながら、上述のような多層セラミック基板の製造方法によれば、導体膜やビアホール導体のような配線導体は、導電性ペーストの焼結体から構成される。すなわち、導電性ペーストは、金属粉末だけでなく、樹脂、溶剤およびその他の添加物を含むものであり、乾燥工程において、溶剤が揮発し、また、焼成工程において、樹脂および添加物が熱分解または昇華し、金属粉末と添加物の一部とが焼結することによって、配線導体が形成される。その結果、配線導体の内部には、空隙や粒界が存在することが避けられず、配線導体の低抵抗化には限界があり、さらなる低抵抗化が要求される高周波回路の形成には必ずしも適していない。
【０００７】
また、導体膜の形成のための導電性ペーストの印刷精度を高めるには限界があり、したがって、たとえば、配線幅１００μｍより狭い微細な配線を良好な歩留まりをもって形成することは困難である。そのため、多層セラミック基板のさらなる小型化および配線のさらなる高密度化に対する要求を満たすには限界がある。
【０００８】
そこで、銅等からなる金属箔を、導体膜として用いた多層セラミック基板が提案されている。配線導体を金属箔から構成することにより、金属箔は緻密であるので配線導体の低抵抗化が可能であり、また、配線導体の表面粗さに関して、これを導電性ペーストを用いて形成した場合と比較して、より平滑な表面を与えることができるので、高周波用途での損失が小さく、また、フォトリソグラフィ技術を用いることによって微細なパターニングが可能でありかつ直線性も向上させることができるので、高周波用途での損失が小さい、という利点を期待することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、配線導体における導体膜を金属箔から構成することにより、上述のような利点がもたらされるものの、ビアホール導体については、あくまでも、導電性ペーストを付与し、これを焼結させて得られるものであるため、前述したような問題が残る。
【００１０】
また、以下に説明するように、導電性ペーストの収縮によって、ビアホール導体と導体膜との間で接続不良が生じやすいという問題にも遭遇する。
【００１１】
図６および図７は、多層セラミック基板に備えるあるセラミック層１を示す断面図である。図６および図７には、ビアホール導体２およびこれに接続される導体膜３が図示されている。
【００１２】
ビアホール導体２は、導電性ペーストの焼結体から構成され、他方、導体膜３は、金属箔から構成されている。このようなビアホール導体２および導体膜３を構成する材料やこれらを形成するための工程のため、ビアホール導体２と導体膜３との接続部分の構造に関して、図６に示すように、ビアホール導体２の端面を覆う状態で導体膜３が形成されるか、あるいは、図７に示すように、導体膜３を貫通するようにビアホール導体２が形成されるかのいずれかの構造になる。
【００１３】
これらビアホール導体２および導体膜３のうち、ビアホール導体２は、導電性ペーストから形成されるものであるので、乾燥時または焼成時において、そこに含まれる溶剤および樹脂等の熱分解または揮発によって必ず収縮する。その結果、図６および図７のいずれの構造にあっても、ビアホール導体２の収縮によって、ビアホール導体２と導体膜３との間で接続不良が生じることがある。
【００１４】
なお、金属箔からなる導体膜３は、焼成工程において実質的に収縮しないので、この導体膜３とセラミック層１との収縮挙動を合わせるため、たとえば、セラミック層１となるべきセラミックグリーンシートを含む複数の積層されたセラミックグリーンシートを備える生の積層体の上下に、セラミックグリーンシートに含まれるセラミック材料粉末の焼結温度では焼結しない収縮抑制用無機材料粉末を含む外側拘束層を配置した状態で焼成する、いわゆる無収縮プロセスを適用した方法も提案されている。
【００１５】
この無収縮プロセスによれば、セラミック層１における面方向の収縮挙動を金属箔からなる導体膜３の面方向での収縮挙動と実質的に一致させることができるが、導電性ペーストから形成され、そのため、焼成時に必ず収縮するビアホール導体２との間での収縮挙動を一致させることに対しては全く無力である。
【００１６】
このような問題は、多層セラミック基板に限らず、積層された複数のセラミック層をもって構成される積層体と、導体膜およびビアホール導体のような配線導体とを備える、積層型セラミック電子部品であれば、どのような積層型セラミック電子部品についても当てはまることである。
【００１７】
そこで、この発明の目的は、上述のような問題を解決し得る、積層型セラミック電子部品およびその製造方法を提供しようとすることである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、積層された複数のセラミック層をもって構成される積層体と、セラミック層上に形成される導体膜と、導体膜に接続されながら特定のセラミック層を厚み方向に貫通するように設けられるビアホール導体とを備える、積層型セラミック電子部品を製造する方法にまず向けられるものであって、上述した技術的課題を解決するため、次のような構成を備えることを特徴としている。
【００２３】
まず、導体膜を与えるシート状部分とビアホール導体を与えるようにシート状部分の一部から盛り上がるように形成されたバンプ部分とを一体的に備える金属箔を、支持体上において形成する、金属箔形成工程が実施される。
【００２４】
他方、セラミック層となるべきセラミックグリーンシートを準備する、セラミックグリーンシート準備工程が実施される。
【００２５】
次に、金属箔のバンプ部分をセラミックグリーンシートの厚み方向に突入させた状態とするように、金属箔を支持体からセラミックグリーンシートへ転移させる、転移工程が実施される。この転移工程は、金属箔のバンプ部分を２枚以上のセラミックグリーンシートの厚み方向に突入させるように実施されてもよい。
【００２６】
また、複数のセラミックグリーンシートを積層する、積層工程が実施される。
【００２７】
また、積層された複数のセラミックグリーンシートをもって構成される生の積層体を焼成する、焼成工程が実施される。
【００２８】
この発明に係る積層型セラミック電子部品の製造方法において、前述した金属箔形成工程に関して、次のようないくつかの実施態様がある。
【００２９】
第１の実施態様では、支持体上に、少なくともバンプ部分の高さに相当する厚みを有する金属箔を貼り付ける工程と、フォトリソグラフィ技術を用いながら金属箔をエッチングすることによって、金属箔に対して、シート状部分とバンプ部分との形状を与える工程とが実施される。
【００３０】
第２の実施態様では、支持体上に、フォトリソグラフィ技術を用いながら、シート状部分およびバンプ部分を順次アディティブめっき法によって形成する工程が実施される。
【００３１】
第３の実施態様では、支持体上に、シート状部分となるべき金属膜を形成する工程と、金属膜をエッチングによってパターニングする工程と、フォトリソグラフィ技術を用いながら、金属膜上にバンプ部分をアディティブめっき法によって形成する工程とが実施される。
【００３２】
また、この発明に係る積層型セラミック電子部品の製造方法において、積層工程に関して、次のようないくつかの実施態様がある。
【００３３】
第１の実施態様では、積層工程は、転移工程を終えた後のセラミックグリーンシートを積層するように実施される。
【００３４】
上述の実施態様の場合、セラミックグリーンシートの軟弱性をカバーするため、セラミックグリーンシートがキャリアフィルムによって裏打ちされた状態で準備され、転移工程は、キャリアフィルムによって裏打ちされたセラミックグリーンシートに対して実施され、積層工程において、セラミックグリーンシートを積層した後にキャリアフィルムを剥離するようにすることが好ましい。
【００３５】
第２の実施態様では、積層工程は、転移工程を実施する前のセラミックグリーンシートを積層するように実施され、転移工程は、積層工程を終えた後のセラミックグリーンシートに対して実施される。
【００３６】
金属箔のバンプ部分は先細状であることが好ましい。
【００３７】
また、転移工程において、金属箔のバンプ部分は、自らのセラミックグリーンシート内への突入によってセラミックグリーンシートに貫通孔を形成するようにすれば、セラミックグリーンシートにビアホール導体のための貫通孔を予め設けておく必要がない。
【００３８】
この発明に係る積層型セラミック電子部品の製造方法において、無収縮プロセスが適用されてもよい。
【００３９】
無収縮プロセスを適用する場合、たとえば、セラミックグリーンシートに含まれるセラミック材料粉末の焼結温度では焼結しない収縮抑制用無機材料粉末を含む層間拘束層が、生の積層体を構成する複数のセラミックグリーンシート間の界面に沿って位置されるように、特定のセラミックグリーンシート上に層間拘束層を形成する工程が実施される。
【００４０】
上述した実施態様に代えて、あるいは、上述した実施態様に加えて、セラミックグリーンシートに含まれるセラミック材料粉末の焼結温度では焼結しない第２の収縮抑制用無機材料粉末を含む外側拘束層を、生の積層体を積層方向に挟むように配置し、焼成工程の後、外側拘束層を除去するようにしてもよい。
【００４１】
この発明は、また、上述したような製造方法によって得られた積層型セラミック電子部品にも向けられる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下には、この発明の実施の形態を説明するにあたり、積層型セラミック電子部品の一例としての多層セラミック基板について説明する。
【００４３】
図１は、この発明の第１の実施形態を説明するためのもので、多層セラミック基板の製造方法に含まれるいくつかの典型的な工程が順次断面図で示されている。
【００４４】
図１（７）は、図１（１）〜（６）に示した各工程を経て得られた多層セラミック基板１１を示している。多層セラミック基板１１は、積層された複数のセラミック層１２をもって構成される積層体１３と、セラミック層１２上に形成されることによって積層体１３の外表面上および／またはセラミック層１２間の特定の界面に沿うように位置されるいくつかの導体膜１４と、導体膜１４に接続されながら特定のセラミック層１２を厚み方向に貫通するように設けられるいくつかのビアホール導体１５とを備えている。
【００４５】
なお、図示した多層セラミック基板１１は、図面の煩雑化を避けるため、簡略化されて図示されている。実際の多層セラミック基板には、より多数のセラミック層が積層されたものや、導体膜およびビアホール導体によってコンデンサおよび／またはインダクタのような受動素子を構成しているものや、キャビティを形成しているものなどがある。また、図１（７）においては、多層セラミック基板１１上あるいはキャビティ内に搭載される半導体ＩＣチップのような能動素子やチップコンデンサのような受動素子の図示が省略されている。
【００４６】
このような多層セラミック基板１１を製造するため、まず、図１（１）に示すように、支持体１６が用意され、この支持体１６上に金属箔１７が貼り付けられる。支持体１６としては、たとえば、ポリエチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂またはポリカーボネート系樹脂等からなる有機フィルム、あるいは、アルミニウムまたはステンレス鋼等からなる金属フィルムが用いられる。金属箔１７としては、たとえば、銅、銅合金、銀または銀合金からなるものが用いられる。
【００４７】
金属箔１７を支持体１６上に貼り付けるため、図示しないが、支持体１６上に、たとえば、ポリアクリル系樹脂またはポリイソブチレン系樹脂等からなる市販の接着剤が塗布されたり、あるいは、たとえば、エチルセルロース、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、メタクリル樹脂またはエポキシ樹脂等に、テレピネオール、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテートまたはアルコール類を混合して得られた接着性有機混合物等が塗布され、これら接着剤または接着性有機混合物上に金属箔１７が積層される。
【００４８】
次に、フォトリソグラフィ技術を用いながら金属箔１７をエッチングすることによって、図１（２）に示すように、金属箔１７に対して、シート状部分１８とシート状部分１８の一部から盛り上がるバンプ部分１９との形状が与えられる。シート状部分１８は、図１（７）に示した導体膜１４を与えるためのものであり、バンプ部分１９は、ビアホール導体１５を与えるためのものである。
【００４９】
より具体的には、図１（１）に示した金属箔１７の表面に感光性フィルムを貼り付け、これを、所望の露光パターンが形成されたガラス原版によってマスクし、露光処理を行なった後、感光性フィルムに所望のパターンを与えるように現像処理する。
【００５０】
次に、上述のようにパターニングされた感光性フィルムをレジストとして、金属箔１７をエッチングすることによって、まず、バンプ部分１９を形成する。ここで、金属箔１７が銅からなる場合には、たとえば、ペルオキソ２硫酸アンモニウムまたは塩化第２鉄等の溶液がエッチャントとして用いられ、金属箔１７が銀からなる場合には、たとえば、硝酸等がエッチャントとして用いられる。
【００５１】
次に、上述の方法と同様の方法を繰り返し、シート状部分１８において所望のパターンが与えられる。
【００５２】
このようにして、シート状部分１８とバンプ部分１９とを一体的に備える金属箔１７が、支持体１６上において形成される。なお、上述した方法から明らかなように、図１（１）において支持体１６上に貼り付けられる金属箔１７は、少なくともバンプ部分１９の高さに相当する厚みを有していることになる。
【００５３】
上述したシート状部分１８は、図１（２）の左側に示すように、バンプ部分１９の径より広く延びるものも、右側に示すように、バンプ部分１９の径と同じ平面寸法しか有しないものもある。
【００５４】
他方、図１（３）に示すように、セラミック層１２となるべきセラミックグリーンシート２０が準備される。セラミックグリーンシート２０は、後述する焼成工程において、銅または銀を含む金属箔１７との同時焼成を可能とするため、低温焼結セラミック材料を含むものであることが好ましい。
【００５５】
セラミックグリーンシート２０は、たとえば、酸化バリウム、酸化ケイ素、アルミナ、酸化カルシウムおよび酸化ホウ素の各粉末を混合したものに、ポリビニルブチラールからなるバインダとジ−ｎ−ブチルフタレートからなる可塑剤とトルエンおよびイソプロピレンアルコールからなる溶剤とを混合して得られたスラリーを、ドクターブレード法等によりシート状に成形し、これを乾燥させることによって得ることができる。
【００５６】
セラミックグリーンシート２０に含まれる低温焼結セラミック材料としては、上記の例のように、焼成時にガラスが生成するもののほか、予め、ガラスや酸化銅や酸化マグネシウム等の焼結助剤を含有させておくことによって、より低温で焼結し得る組成としたものであってもよい。また、セラミックグリーンシート２０に含まれるバインダ、可塑剤および溶剤についても、上記の例以外のものを用いてもよい。
【００５７】
次に、図１（３）に示すように、セラミックグリーンシート２０に向かって、矢印２１で示すように、支持体１６によって保持された金属箔１７が押し付けられ、これによって、図１（４）に示すように、金属箔１７のバンプ部分１９がセラミックグリーンシート２０の厚み方向に突入した状態とされる。そして、図１（５）に示すように、支持体１６が金属箔１７から剥離されたとき、金属箔１７はセラミックグリーンシート２０側に転移される。
【００５８】
より具体的には、図１（４）に示した構造物を、７０〜１５０℃の温度範囲に加熱された加圧板を用いて、１〜１００ＭＰａの圧力範囲において１〜６０秒間加圧することによって、金属箔１７を、支持体１６からセラミックグリーンシート２０へと容易に転移させることができる。
【００５９】
この場合、金属箔１７の片面または両面を、高周波特性が問題とならない程度に荒らしておくと、アンカー効果によって、上述の転移性がより向上し、また、セラミックグリーンシート２０に対する密着性がより向上する。また、焼成工程において焼失する樹脂接着剤を、金属箔７の表面に予め塗布しておいてもよい。これによっても、金属箔１７とこれが転移されたセラミックグリーンシート２０との間の密着力をより高めることができる。
【００６０】
なお、上述した実施形態では、金属箔１７のバンプ部分１９は、自らのセラミックグリーンシート２０内への突入によってセラミックグリーンシート２０に貫通孔を形成したが、図１（３）において破線で示すように、セラミックグリーンシート２０に、バンプ部分１９を受け入れるための貫通孔２２を予め設けておいてもよい。
【００６１】
また、図示のように、バンプ部分１９は、先細状であることが好ましい。バンプ部分１９を先細状とすることにより、自らのセラミックグリーンシート２０内の突入によってセラミックグリーンシート２０に貫通孔を形成することが容易になるからである。また、貫通孔２２が予めセラミックグリーンシート２０に設けられる場合であっても、バンプ部分１９が先細状であれば、貫通孔２２内へバンプ部分１９が円滑に挿入されることが可能になる。
【００６２】
上述のように、先細状のバンプ部分１９を形成するには、この実施形態のようにエッチングが適用される場合には、完全にエッチングが完了する前にエッチングを止めるようにすればよい。一般に、エッチングは、端部になるほどエッチングされにくく、また、上側より下側の方がエッチングされにくいので、バンプ部分１９において、先細形状を与えることが可能になる。
【００６３】
次に、図１（６）に示すように、金属箔１７を保持した複数のセラミックグリーンシート２０を含む複数のセラミックグリーンシート２０が積層され、次いで、たとえば温度８０℃および圧力１５０ＭＰａの条件で積層方向にプレスされることによって、生の積層体２３が得られる。
【００６４】
次に、生の積層体２３は、脱バインダ工程を経て、還元性雰囲気中で、たとえば温度９００℃および１時間の条件で焼成され、それによって、図１（７）に示した焼結後の多層セラミック基板１１が得られる。
【００６５】
多層セラミック基板１１において、セラミック層１２はセラミックグリーンシート２０に由来するものであり、導体膜１４は金属箔１７のシート状部分１８に由来するものであり、ビアホール導体１５は金属箔１７のバンプ部分１９に由来するものである。その後、必要に応じて、積層体１３の表面に露出する導体膜１４に対して、Ｎｉ／Ａｕめっき、Ｎｉ／Ｓｎめっきおよび／またはＮｉ／半田めっきが施される。
【００６６】
この実施形態によれば、導体膜１４を与えるシート状部分１８とビアホール１５を与えるバンプ部分１９とが金属箔１７から一体的に構成されるので、シート状部分１８とバンプ部分１９との焼成過程における収縮挙動が実質的に同じであるので、導体膜１４とビアホール導体１５との間で接続不良が生じることがない。
【００６７】
図１を参照して説明した第１の実施形態の変形例として、以下に説明するような無収縮プロセスを適用した実施形態も可能である。
【００６８】
図１（６）を参照して説明すると、生の積層体２３を積層方向に挟むように外側拘束層２４を配置した状態で、焼成工程が実施される。外側拘束層２４は、セラミックグリーンシート２０に含まれるセラミック材料粉末の焼結温度では焼結しない収縮抑制用無機材料粉末に適当なバインダおよび溶剤を添加し、混合して得られたスラリーをシート状に成形することによって得られるものである。
【００６９】
前述したように、セラミックグリーンシート２０に含まれるセラミック材料粉末が、たとえば１０００℃以下の温度で焼結可能な低温焼結セラミック材料粉末である場合には、外側拘束層２４に含まれる収縮抑制用無機材料粉末として、たとえば、アルミナ、ムライト、窒化アルミニウム、ジルコニア、アノーサイト、フォルステライトおよびコージライトの各粉末の少なくとも１種が有利に用いられる。
【００７０】
外側拘束層２４に含まれる収縮抑制用無機材料粉末は、焼成工程において、実質的に焼結しないため、外側拘束層２４においては実質的な収縮が生じない。したがって、外側拘束層２４による収縮抑制作用が生の積層体２３に及ぼされることになり、生の積層体２３にあっては、厚み方向には収縮するが、セラミックグリーンシート２０の主面方向には収縮が生じにくくなる。
【００７１】
その結果、図１（７）に示した焼結後の積層体１３の寸法精度を高くすることができ、導体膜１４およびビアホール導体１５によって与えられる配線の高密度化を高い信頼性をもって達成することができる。また、セラミックグリーンシート２０の焼成過程での主面方向の収縮挙動と金属箔１７のシート状部分１８およびバンプ部分１９の各々の収縮挙動とを実質的に一致させることができる。したがって、得られた多層セラミック基板１１において、セラミック層１２と導体膜１３との間での剥離を生じにくくすることができる。
【００７２】
焼成工程の後、外側拘束層２４は、たとえばサンドブラスト等によって除去される。
【００７３】
図２は、この発明の第２の実施形態を説明するためのもので、特に、金属箔形成工程に関する他の実施形態を説明するためのものである。図２において、図１に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７４】
この実施形態では、まず、図２（１）に示すように、支持体１６が用意される。この支持体１６上に、フォトリソグラフィ技術を用いながら、図２（２）に示すように、まず、シート状部分１８がアディティブめっき法によって形成され、次いで、図２（３）に示すように、同様の方法により、バンプ部分１９が形成される。
【００７５】
上述のように、アディティブめっき法によってバンプ部分１９が形成される場合、通常、レジストから離れた箇所での析出スピードが速いため、このバンプ部分１９をほぼ自然に先細状にすることができる。しかしながら、より確実に先細状のバンプ部分１９を形成するには、最初、広めの開口パターンを有するレジストを形成してめっき膜を析出させてから、より小さい開口パターンを有するレジストを形成してめっき膜を析出させるといった、２段階析出を適用することが好ましい。
【００７６】
このようにして、シート状部分１８とバンプ部分１９とを一体的に備える金属箔１７を、支持体１６上において形成する、金属箔形成工程を終えた後、第１の実施形態の場合と同様、図１（３）〜（７）に示す工程を実施し、目的とする多層セラミック基板１１を得ることができる。
【００７７】
金属箔形成工程のさらに他の変形例として、支持体１６上に、シート状部分１８となるべき金属膜を形成し、この金属膜をエッチングによってパターニングし、それによって、図２（２）に示すようなシート状部分１８を形成し、次いで、フォトリソグラフィ技術を用いながら、パターニングされた金属膜すなわちシート状部分１８上にバンプ部分１９を、図２（３）に示すように、アディティブめっき法によって形成するようにしてもよい。
【００７８】
図３は、この発明の第３の実施形態を説明するためのもので、特に、セラミックグリーンシート準備工程、転移工程および積層工程に関する変形例を示している。図３において、図１に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７９】
図３（１）に示した工程は、図１（３）に示した工程に相当している。この実施形態では、図３（１）に示すように、セラミックグリーンシート２０は、キャリアフィルム２５によって裏打ちされた状態で用いられる。これによって、軟弱なセラミックグリーンシート２０が、積層工程までの工程において、不所望にも変形したり、破損したりすることが防止される。
【００８０】
セラミックグリーンシート２０は、前述したように、セラミックスラリーをドクターブレード法等により、シート状に成形することによって得られるものであるが、このシート成形工程は、通常、キャリアフィルム２５上でセラミックグリーンシート２０が成形されるように実施される。したがって、成形後のセラミックグリーンシート２０を、キャリアフィルム２５から剥離することなく、図３（１）に示す工程に供給すればよい。
【００８１】
図３（１）に示すように、キャリアフィルム２５によって裏打ちされたセラミックグリーンシート２０に向くように、支持体１６上に保持された金属箔１７が配置され、矢印２１で示すように金属箔１７がセラミックグリーンシートに向かって押し付けられる。これによって、図３（２）に示すように、金属箔１７のバンプ部分１９がセラミックグリーンシート２０の厚み方向に突入される。次に、図３（３）に示すように、支持体１６が除去され、その結果、金属箔１７が支持体１６からセラミックグリーンシート２０へ転移される。この段階においても、セラミックグリーンシート２０はキャリアフィルム２５によって裏打ちされた状態にある。
【００８２】
次に、図３（４）に示すように、セラミックグリーンシート２０は、キャリアフィルム２５を上にした状態で積層され、前に積層されたセラミックグリーンシート２０に向かって圧着され、その後において、キャリアフィルム２５がセラミックグリーンシート２０から剥離される。
【００８３】
このようにして、生の積層体２３が得られ、以後、第１の実施形態の場合と同様の工程が実施され、目的とする多層セラミック基板１１が得られる。
【００８４】
図４は、この発明の第４の実施形態を説明するためのもので、特に、転移工程および積層工程に関する変形例を示している。図４において、図１または図３に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００８５】
図４（１）を参照して、キャリアフィルム２５によって裏打ちされたセラミックグリーンシート２０が、キャリアフィルム２５を上にして、前に積層されたセラミックグリーンシート２０上に積み重ねられ、次いで圧着され、その後、キャリアフィルム２５が剥離される。この段階では、積層されたばかりのセラミックグリーンシート２０には、金属箔１７が設けられていない。
【００８６】
次に、図４（２）に示すように、積層されたばかりのセラミックグリーンシート２０に向かって、支持体１６上に形成された金属箔１７が、矢印２１で示すように押し付けられ、それによって、図４（３）に示すように、金属箔１７のバンプ部分１９がセラミックグリーンシート２０の厚み方向に突入される。その後、支持体１６が除去され、その結果、金属箔１７が支持体１６からセラミックグリーンシート２０へと転移される。
【００８７】
このようにして、図１（６）に示した生の積層体２３が得られ、以後、第１の実施形態の場合と同様の工程が実施され、目的とする多層セラミック基板１１が得られる。
【００８８】
図５は、この発明の第５の実施形態を説明するためのもので、特に、無収縮プロセスの変形例を説明するためのものである。図５において、図１に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００８９】
図５に示した工程は、図１（３）に示した工程に相当している。図５に示すように、セラミックグリーンシート２０に含まれるセラミック材料粉末の焼結温度では焼結しない収縮抑制用無機材料粉末を含む層間拘束層２６が、セラミックグリーンシート２０上に形成されている。
【００９０】
この実施形態では、層間拘束層２６が形成されたセラミックグリーンシート２０に対して、図１（３）〜（７）に示した各工程に相当する工程が実施される。したがって、図１（６）に示した生の積層体２３においては、セラミックグリーンシート２０間の界面に沿って層間拘束層２６が位置され、また、図１（７）に示した焼結後の積層体１３においては、セラミック層１２間の界面に沿って層間拘束層２６が位置されている。
【００９１】
前述したように、セラミックグリーンシート２０に含まれるセラミック材料粉末が１０００℃以下の温度で焼結可能である場合、層間拘束層２６は、たとえば、アルミナ、ムライト、窒化アルミニウム、ガラスセラミック、ジルコニア、アノーサイト、フォルステライトおよびコージライトの各粉末の少なくとも１種を主成分とし、軟化点７８０℃で粒径１．５μｍのホウケイ酸ガラス粉末を１５〜６０体積％含み、さらに、ポリビニルブチラールからなるバインダとジ−ｎ−ブチルフタレートからなる可塑剤とトルエンおよびイソプロピレンアルコールからなる溶剤とを混合して得られたスラリーを、セラミックグリーンシート２０上に塗布することによって形成される。
【００９２】
このような層間拘束層２６に含まれる、たとえばアルミナ粉末のような収縮抑制用無機材料粉末は、焼成工程において、実質的に焼結しないため、層間拘束層２６には実質的な収縮が生じない。したがって、層間拘束層２６による収縮抑制作用がセラミックグリーンシート２０に及ぼされ、焼成工程において、セラミックグリーンシート２０が主面方向に収縮することが抑制される。その結果、焼結後の積層体１３の寸法精度を高くでき、配線の高密度化を高い信頼性をもって達成することができる。また、焼成工程において、セラミックグリーンシート２０の収縮挙動と金属箔１７の収縮挙動とを実質的に一致させることができ、焼結後の積層体１３において、セラミック層１２の剥がれの問題等を生じにくくすることができる。
【００９３】
層間拘束層２６は、前述したような組成とされることにより、焼成工程の結果、緻密化されかつ固化され、したがって、焼成工程の後、除去されず、製品としての多層セラミック基板１１に残される。
【００９４】
このような層間拘束層２６による無収縮プロセスは、必要に応じて、前述の図１（６）に想像線で示した外側拘束層２４による無収縮プロセスと併用されることもある。
【００９５】
また、層間拘束層２６による無収縮プロセスは、図３および図４を参照してそれぞれ説明した、第３および第４の各実施形態においても適用することができる。
【００９６】
また、層間拘束層２６は、図５に示すように、セラミックグリーンシート２０上に全面にわたって形成するようにすれば、位置合わせ精度の問題は生じないが、たとえば、金属箔１７のシート状部分１８が形成された領域に対応する領域にのみ形成するようにしてもよい。
【００９７】
また、層間拘束層２６は、生の積層体２３における複数のセラミックグリーンシート２０間のすべての界面に沿って位置される必要はなく、特定の界面のみに沿って位置されるようにしてもよい。
【００９８】
また、図５に示した状態では、セラミックグリーンシート２０の、金属箔１７のバンプ部分１９の突入を受ける側に層間拘束層２６が形成されたが、これとは上下逆の状態、すなわち、セラミックグリーンシート２０の下面側に層間拘束層２６が形成されてもよい。
【００９９】
以上、この発明を、図示した実施形態に関連して説明したが、この発明の範囲内において、その他、種々の変形例が可能である。
【０１００】
たとえば、前述した実施形態では、金属箔１７は、銅または銀を主成分とするものであったが、その他、ニッケル、パラジウム、タングステン、金または白金等を主成分とするものであってもよい。
【０１０１】
また、図示した実施形態では、金属箔１７に備えるバンプ部分１９は、１枚のセラミックグリーンシート２０を貫通する高さを有していたが、２枚以上のセラミックグリーンシートを貫通する高さを有していてもよい。
【０１０２】
また、前述した実施形態は、たとえば、ＬＣフィルタ、マルチチップモジュール、チップスケールパッケージ等に用いる多層セラミック基板１１に向けられるものであったが、この発明は、積層された複数のセラミック層をもって構成される積層体と、セラミック層上に形成される導体膜と、導体膜に接続されながら特定のセラミック層を厚み方向に貫通するように設けられるビアホール導体とを備えるものであれば、たとえば、積層コンデンサや積層インダクタ等の他の積層型セラミック電子部品に対しても適用することができる。
【０１０３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、導体膜およびビアホール導体が、シート状部分とバンプ部分とを備える金属箔から一体に構成されるので、たとえば乾燥および収縮工程での導体膜とビアホール導体との収縮挙動に差が生じることがなく、したがって、導体膜とビアホール導体との間で接続不良がもたらされることはない。
【０１０４】
また、金属箔は、導電性ペーストの焼結体から構成されるのではなく、緻密な金属体から構成されるので、導体中の空隙や粒界の存在による電気抵抗の増大を避けることができ、そのため、配線導体の低抵抗化にとって有利であり、特に低抵抗化が要求される高周波回路の形成に適したものとすることができる。
【０１０５】
この発明に係る積層型セラミック電子部品の製造方法において、ビアホール導体となるバンプ部分を金属箔に形成する工程は、バンプ部分の数が増えても、増えることはなく、１個の支持体上にある金属箔に対して、複数のバンプ部分を同時に形成することができる。また、金属箔を支持体からセラミックグリーンシートへ転移させる工程では、金属箔に形成された複数のバンプ部分を、同時に、セラミックグリーンシートの厚み方向に突入させることができる。このようなことから、従来のように、セラミックグリーンシートに貫通孔を設け、そこに導電性ペーストを充填することによって、ビアホール導体を形成する場合に比べて、高い生産性を実現することができる。
【０１０６】
また、ビアホール導体を設けるため、従来のように、セラミックグリーンシートに貫通孔を設け、そこに導電性ペーストを充填する方法を採用する場合には、空気または異物の混入等により導電性ペーストの充填不足が生じ、そのため、接続不良が生じる可能性があり、また、このような充填不足をセラミックグリーンシートの積層前の段階で検出することは比較的困難である。これに対して、この発明では、ビアホール導体となるべきバンプ部分を備える金属箔が、積層前のセラミックグリーンシートから露出した状態にあるので、たとえば、金属探知や導通検査等によって、接続不良を容易に検出することができ、その結果、歩留まりが向上する。
【０１０７】
また、導体膜およびビアホール導体は金属箔から構成されるので、焼成前の段階であっても、ある程度の電気的特性を測定することができる。したがって、電気的特性が不良と判定された場合、焼成前の段階でこれを選別することができ、無駄な焼成工程を実施することを避けることができる。また、多層セラミック基板の場合には、高価なＩＣ等の部品を、電気的特性が不良である多層セラミック基板上に搭載することを避けることができる。
【０１０８】
また、積層型セラミック電子部品の外表面上に現れている導体膜および／またはビアホール導体に対して、湿式めっきが施されることがあるが、これら導体膜やビアホール導体が導電性ペーストの焼結体から構成される場合には、めっき液が浸透し、積層型セラミック電子部品の特性を劣化させたり、信頼性を低下させたりすることがあるが、この発明によれば、これら導体膜やビアホール導体が緻密な金属箔から構成されるので、このようなめっき液の浸透といった問題を回避することができる。
【０１０９】
また、金属箔によって与えられる導体膜のためのシート状部分およびビアホール導体のためのバンプ部分は、たとえばフォトリソグラフィ技術を用いて、高い精度をもって微細に形成することができるので、積層型セラミック電子部品のさらなる小型化および配線のさらなる高密度化に対する要求を十分に応えることができる。
【０１１０】
この発明に係る積層型セラミック電子部品の製造方法に含まれる転移工程において、金属箔のバンプ部分が、自らのセラミックグリーンシート内への突入によってセラミックグリーンシートに貫通孔を形成するようにすれば、セラミックグリーンシートに予め貫通孔を設けるための工程が不要となり、工程数の削減を図ることができる。
【０１１１】
また、金属箔のバンプ部分が先細状にされると、バンプ部分のセラミックグリーンシート内への突入をより円滑にすることができる。
【０１１２】
また、この発明に係る積層型セラミック電子部品の製造方法において、生の積層体に層間拘束層や外側拘束層を配置した状態で焼成工程を実施する、いわゆる無収縮プロセスを適用すれば、焼結後の積層体の寸法精度を高くすることができ、導体膜およびビアホール導体によって与えられる配線の高密度化を高い信頼性をもって達成することができる。また、セラミックグリーンシートの焼成過程での主面方向の収縮挙動と金属箔のシート状部分およびバンプ部分の各々の収縮挙動とを実質的に一致させることができる。したがって、得られた積層型セラミック電子部品において、セラミック層と導体膜との間での剥離を生じにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態による多層セラミック基板１１の製造方法に含まれるいくつかの典型的な工程を順次示す断面図である。
【図２】この発明の第２の実施形態に含まれる特徴的工程を示す断面図である。
【図３】この発明の第３の実施形態に含まれる特徴的工程を示す断面図である。
【図４】この発明の第４の実施形態に含まれる特徴的工程を示す断面図である。
【図５】この発明の第５の実施形態に含まれる特徴的工程を示す断面図である。
【図６】この発明が解決しようとする課題を説明するためのもので、従来の多層セラミック基板に備える１つのセラミック層１を示す断面図である。
【図７】図６と同様、この発明が解決しようとする課題を説明するためのもので、従来の多層セラミック基板に備える他の形態の１つのセラミック層１を示す断面図である。
【符号の説明】
１１  多層セラミック基板
１２  セラミック層
１３  積層体
１４  導体膜
１５  ビアホール導体
１６  支持体
１７  金属箔
１８  シート状部分
１９  バンプ部分
２０  セラミックグリーンシート
２３  生の積層体
２４  外側拘束層
２５  キャリアフィルム
２６  層間拘束層
【図１】
0003994795.tif 000002
【図２】
0003994795.tif 000003
【図３】
0003994795.tif 000004
【図４】
0003994795.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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