(57)【要約】【課題】  従来の高周波送受信回路は、ライン上に数Ωの抵抗体が必要であり、精度を要するため薄膜プロセスでしかつくれなかった。そのため、内層には形成できず、表層形成のスペースを要するため小型化に限界があった。【解決手段】  多層に積層された複数のセラミック層と、内層の前記セラミック層に配置され、前記セラミック層の層間で接続された複数の導体膜と、内層の前記セラミック層に配置され、前記複数の導体膜における少なくとも２つの前記導体膜に接して挟まれた抵抗膜とを備えて、多層セラミック基板を構成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層に積層された複数のセラミック層と、
内層の前記セラミック層に配置され、前記セラミック層の層間で接続された複数の導体膜と、
内層の前記セラミック層に配置され、前記複数の導体膜における少なくとも２つの導体膜に接して挟まれた抵抗膜と、
を備えた多層セラミック基板。
【請求項２】
少なくとも２つの前記導体膜は、積層方向に投影した断面形状が重なる矩形状の開放端部をそれぞれ形成する一方の導体膜と他方の導体膜からなり、
前記導体膜の断面形状は、一方の導体膜の開放端部における矩形状の断面形状よりも小さく、他方の導体膜の開放端部における矩形状の断面形状よりも大きい請求項１記載の多層セラミック基板。
【請求項３】
前記抵抗膜の抵抗値は、０．１Ωから１０Ωである請求項２記載の多層セラミック基板。
【請求項４】
複数のグリーンシートにそれぞれ貫通穴を空け、導体ペーストを印刷し、導体膜およびビアを形成し、積層する工程と、
前記複数のグリーンシートにおける少なくとも２つの上下のグリーンシートのそれぞれの導体膜の間に接するように、抵抗膜を印刷する工程と、
上記複数のグリーンシートを焼結する工程と、
を備えた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、セラミックスから成る絶縁基体の内部に、配線回路と抵抗体とを具備した多層セラミック基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多層セラミック基板は、高周波送受信回路をパッケージするための基板として広く用いられている。近年、電子機器の小型化と低コスト化のため、電子機器内の基板のサイズは小さくなってきている。高周波送受信回路基板では、信号ライン上に数Ωの抵抗体を必要とする場合、セラミック上に薄膜抵抗体を用いるのが一般的である。薄膜抵抗体はセラミック系基板の表層にしか形成できないため、その実装面積が基板のスペースを占有することになり、パッケージサイズの小型化を妨げていた。
【０００３】
一方で、多層セラミック基板は、基板内層に回路形成できるため電子機器の小型化に有用である。抵抗体の内層形成方法は、未焼成のセラミックグリーンシート（以下グリーンシートと記載）に抵抗体ペーストをスクリーン印刷して抵抗膜を形成し、その抵抗膜の両端に導体膜を接続し、グリーンシートを積層、焼成することにより、抵抗体を形成することが一般的である。
【０００４】
抵抗体ペーストは、抵抗体粉末に有機バインダー等を添加調製して構成され、例えば酸化ルテニウムを主成分としたペーストを用いる。抵抗体ペーストのシート抵抗値は１０Ω〜数百Ωの材料が一般的であり、数Ω以下の抵抗材料は高価かつ不安定なため使えず、抵抗値の選択が限られるという問題がある。
【０００５】
このような問題に対して、特許文献１には、金属板または金属箔から成る所定の抵抗値に予め調整された抵抗体を転写フィルム上に形成し、これを絶縁基体となるグリーンシートの表面に転写して同時焼成する抵抗体の内層形成方法が記載されている。これによって、所望の抵抗値の抵抗体層を絶縁基体の内部に形成したセラミック配線基板を得ることができる。
【０００６】
また、特許文献２には、内層に形成した抵抗体をＶＩＡ（以下ビア）導体によって引き出し、他の回路に接続することにより、安定した低抵抗回路を形成する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１１９５４７号公報
【特許文献２】ＷＯ２０１３／００２３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１に示されるような抵抗体の内層形成方法は、抵抗体を別プロセスにより形成し、転写する。このため別プロセスのための新たな装置を必要とし、また工程が複雑になり、生産効率が悪いという問題がある。
【０００９】
また、上記特許文献２に示されるような抵抗体の内層形成方法は、抵抗体とビア導体との接続信頼性を確保するために、抵抗体と導体との金属成分を考慮して材料系を適切に調合し、接続点における金属成分に傾斜構造を取る必要があり、このような構造が高周波回路に適さないという問題がある。
【００１０】
この発明は係る課題を解決するためになされたものであって、抵抗体と導体との金属成分を考慮した材料調合の手間を要さずに、より簡便な方法で抵抗値の低い内層抵抗を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明による多層セラミック基板は、多層に積層された複数のセラミック層と、内層の前記セラミック層に配置され、前記セラミック層の層間で接続された複数の導体膜と、内層の前記セラミック層に配置され、前記複数の導体膜における少なくとも２つの導体膜に接して挟まれた抵抗膜とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、多層セラミック基板の内層により簡便に低抵抗体を形成することができる。また、サイズのばらつきを抑えて加工精度の高い低抵抗体を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１による多層セラミック基板の構成を示す断面模式図である。
【図２】実施の形態１による多層セラミック基板の抵抗体接続部を拡大した平面模式図の例である。
【図３】実施の形態１による多層セラミック基板の抵抗体形成過程を示した平面模式図の例である。
【図４】実施の形態１による多層セラミック基板の抵抗体形成における抵抗部を示した平面模式図の例である。
【図５】実施の形態１による多層セラミック基板の抵抗体形成における抵抗部を示した断面模式図の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
以下に、この発明に係る実施の形態１による多層セラミック基板について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態１によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
図１は、実施の形態１による多層セラミック基板の構成を示す断面模式図である。図２は、実施の形態１による多層セラミック基板の抵抗体接続部を拡大した平面模式図の例である。図１、図２において、実施の形態１による多層セラミック基板は、複数のセラミック層１が多層に積層されて形成される。最上層のセラミック層１の上面表層に表層導体２が形成され、最下層のセラミック層１の裏面表層に接続された表層導体６が形成される。多層セラミック基板内部における内層のセラミック層１に、内層導体２ａと、内層導体２ｂと、薄い抵抗膜３が形成されている。抵抗膜３は抵抗体を構成する。
【００１６】
表層導体２は、ビア４により内層導体２ｂに接続される。表層導体２は、最上層のセラミック層１の表面に露出し、接続導体パッドを形成する。表層導体２の接続導体パッドは、図示しない外部機器に接続される。抵抗膜３は、セラミック層１ａの上面に形成した内層導体２ａと、内層導体２ｂの間に接して、挟まれて形成される。また、表層導体６は、ビア５により内層導体２ａに接続される。導体膜２ａ，導体膜２ｂは、それぞれ導体線路に接続された矩形状の開放端部を有している。導体膜２ａの開放端部と導体膜２ｂの開放端部は、多層セラミック基板の積層方向の上下から見て、抵抗膜３と重なるように配置される。
【００１７】
セラミック層１は、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、ホウ素（Ｂ２Ｏ３）を含むガラスセラミックスから形成される。また、表層導体２，内層導体２ａ，内層導体２ｂ，ビア４，ビア５，表層導体６は、例えば銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、またはパラジウム（Ｐｄ）等からなる少なくとも１種の金属粉末または金属粒子を含有する導体から形成される。
【００１８】
抵抗膜３は、例えば六ホウ化ランタン、焼成により酸化物となるルテニウム化合物（酸化ルテニウム等）、焼成により酸化物となるスズ化合物（酸化スズ等）等から形成される。
【００１９】
次に、実施の形態１による多層セラミック基板の製造方法について説明する。
図３は、実施の形態１による多層セラミック基板の抵抗体形成過程を示した平面模式図の例であって、（ａ）は内層導体２ａの平面模式図、（ｂ）は内層導体２ａ上に抵抗膜３を積層した平面模式図、（ｃ）は抵抗膜３上に内層導体２ｂを積層した平面模式図を示す。
【００２０】
まず、未焼成セラミックグリーンーシート（以下「グリーンシート」と表記する）に貫通穴（以下ＶＩＡホールと表記する）を形成する。例えば、厚さ１００μｍのグリーンシートに、レーザー加工、パンチング等の方法で例えば１５０μｍのＶＩＡホールを形成する。
【００２１】
次に、ＶＩＡホールに導体を充填する。導体としては、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、またはパラジウム（Ｐｄ）等からなる少なくとも１種の金属粉末または金属粒子を含有するものに、焼結助剤として無機添加物および有機溶剤成分を加えてペースト状にしたものを用いる。例えばスクリーン印刷法を用いて導体ペーストをＶＩＡホールに充填し、乾燥する（以下、導体が充填されたＶＩＡホールを単にＶＩＡまたはビアと表記する）。これによりビア４，ビア５を形成する。
【００２２】
次に、ビアの形成されたグリーンシート上に、配線パターンを形成する。例えばスクリーン印刷法により、導体ペーストおよび抵抗ペーストをグリーンシート上に塗布し、乾燥することで、配線パターンを形成する。これにより表層導体２，内層導体２ａ，内層導体２ｂ，表層導体６等をなす導体膜と、抵抗膜３をなす抵抗膜を形成する。
【００２３】
導体ペーストは、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、またはパラジウム（Ｐｄ）等からなる少なくとも１種の金属粉末または金属粒子を含有する導体に、焼結助剤として無機添加物および有機溶剤成分を加えてペースト状にしたものを用いる。
【００２４】
抵抗ペーストは、例えば六ホウ化ランタン、焼成により酸化物となる酸化ルテニウムのようなルテニウム化合物、焼成により酸化物となる酸化スズのようなスズ化合物等の抵抗に、焼結助剤として無機添加物および有機溶剤成分を加えてペースト状にしたものを用いる。
【００２５】
ここで、図３を用いて内層抵抗体の形成手順を説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、ビアの形成されたグリーンシート上に導体ペーストを印刷して導体膜２ａを形成する。ここで、導体膜２ａは、導体線路２ａ１と、例えば矩形状の開放端部２ａ２を形成する。ここで、解放端部の形状は、所望の抵抗値が得られれば矩形でなく例えば半円状などの任意の形状としても良い。
【００２６】
続いて、図３（ｂ）に示すように、少なくとも２つの上下のグリーンシートの間に抵抗ペーストを印刷して抵抗膜３を形成する。
ここで、セラミック層１ａを構成する下部のグリーンシート上面において、抵抗膜３が導体膜２ａの一部である例えば矩形状の開放端部２ａ２を覆い、かつ導体膜２ａの一部である矩形状の開放端部が抵抗膜３の外形線からはみ出さないように、抵抗膜３を形成する。
【００２７】
その後、図３（ｃ）に示すように、導体膜２ｂの一部である例えば矩形状の開放端部２ｂ２が、抵抗膜３の外形線からはみ出さないように、導体ペーストを印刷する。なお、導体膜２ｂはセラミック層１ｂを構成する下部のグリーンシート下面において形成し、セラミック層１ａのグリーンシートに重ねても良い。ここで、導体膜２ｂは、導体線路２ｂ１と、例えば矩形状の開放端部２ｂ２を形成する。また、導体線路２ａ１と開放端部２ａ２の接続点から開放端部２ａ２を見る方向と、導体線路２ｂ１と開放端部２ｂ２の接続点から開放端部２ａ２を見る方向とが、互いに１８０°の逆方向で向き合うように、導体膜２ａと導体膜２ｂを形成する。なお、導体膜２ａと２ｂが抵抗膜を介して接触しなければ０〜１８０°の任意の方向としても良い。
【００２８】
このようにして表層導体２、内層導体２ａ、内層導体２ｂ、抵抗膜３、ビア４、ビア５、および表層導体６等の配線パターンを有した配線パターン付きのグリーンシートを形成する。この配線パターン付きのグリーンシートと、所定の配線パターンの形成された配線パターン付きの別のグリーンシートを積層し、焼成一体化することにより、多層セラミック基板を得る。それぞれのグリーンシートはセラミック層１を形成する。
【００２９】
図４は、実施の形態１による多層セラミック基板の抵抗体形成における実効抵抗部を示した平面模式図の例である。得られた多層セラミック基板の抵抗膜３は、上下の導体膜２ａ，２ｂに挟まれた構造である。抵抗膜３の見かけ上の実効抵抗部３ａは、内層導体２ａ、内層導体２ｂおよび抵抗膜３が、図４に示すように積層方向に重複する矩形状の部分を抵抗体断面（すなわちセラミック層１の層内平面に平行な断面の部分）であって、図５に示すように抵抗膜３ａの厚さを長さとした抵抗体となる。
【００３０】
ここで、抵抗膜３におけるセラミック層１の層内平面に平行な断面の断面形状は、導体膜２ａの開放端部２ａ２における矩形状の断面形状よりも大きく、導体膜２ｂの開放端部２ｂ２における矩形状の断面形状よりも大きくなる。
また、実際の形状は印刷形成時の膜厚とペーストのレオロジー変化により、例えば矩形状に形成したつもりでも外周部は完全な直線とはならず、さらに積層する際の積層精度、焼成一体化過程での圧縮、収縮変形など経た結果、図５に示す形は歪む。特にグリーンシートと導体端部、抵抗膜端部との境界はなだらかな曲線となる。従ってこれらを考慮した上で上記の形態となるよう設計時の寸法を設定する。
【００３１】
図５における実効抵抗膜３ａの平坦性や膜厚（抵抗回路の長さに相当する）の安定化のために、図３（ａ）と図３（ｂ）の間、または図３（ｂ）と図３（ｃ）の間にグリーンシートを上下方向からプレスし平坦化しても良い。
【００３２】
抵抗体の抵抗値は、長さに比例し、断面積に反比例する。この断面積とは、セラミック層１の層内平面に平行な断面における抵抗膜３の見かけ上の実効抵抗部３ａの面積である。このため、例えば固有抵抗０．１Ω・ｃｍの抵抗材料で抵抗膜厚さ１０μｍの場合、１Ωの抵抗値を形成するために必要な実効抵抗部３ａの断面は１００μｍ□となる。
抵抗膜３の抵抗値は、０．１Ωから１０Ωとすると良い。
【００３３】
なお、比較例として直列配線で抵抗体を形成した場合は、必要な抵抗体の形状は、幅：長さ＝１００：１となるので、極端に幅が広いか長さが短い必要があり、製法上現実的ではない。
【００３４】
実施の形態１によれば、上述した製造工程を経ることによって、このように直列配線された従来の場合に比べて、非常に低い抵抗体が容易に形成できる。
【００３５】
以上説明した通り、実施の形態１による多層セラミック基板は、多層に積層された複数のセラミック層１と、内層の前記セラミック層１に配置され、前記セラミック層１の層間で接続された複数の導体膜と、内層の前記セラミック層１に配置され、前記複数の導体膜における少なくとも２つの前記導体膜（２ａ，２ｂ）に接して挟まれた抵抗膜３を備える。
【００３６】
また、少なくとも２つの前記導体膜（２ａ，２ｂ）は、積層方向に投影した（セラミック層１の層内平面に平行な断面における）断面形状が重なる矩形状の開放端部２ａ２，２ｂ２をそれぞれ形成する一方の導体膜２ａと他方の導体膜２ｂからなり、前記抵抗膜３の断面形状は、一方の導体膜２ａの開放端部２ａ２における矩形状の断面形状よりも小さく、他方の導体膜２ｂの開放端部２ｂ２における矩形状の断面形状よりも大きい。また、前記抵抗膜３の抵抗値は、０．１Ωから１０Ωとすると良い。
【００３７】
また、実施の形態１による多層セラミック基板の製造方法は、複数のグリーンシートにそれぞれ貫通穴（ＶＩＡホール）を空け、導体ペーストを印刷し、導体膜２，２ａ，２ｂおよびビア４を形成し、積層する工程と、前記複数のグリーンシートにおける少なくとも２つの上下のグリーンシートのそれぞれの導体膜２ａ，２ｂの間に接するように、抵抗膜３を印刷する工程と、上記複数のグリーンシートを焼結する工程から、多層セラミック基板を製造する。
【００３８】
このように実施の形態１による多層セラミック基板は、特別な材料や工程を加えることなく、簡便に内層に低抵抗体を形成することができる。これによって高周波回路基板の小型化、低コスト化に寄与する。また、低抵抗体のサイズのばらつきを抑えて加工精度の高い抵抗体を形成することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１  多層セラミック基板、２  表層導体、２ａ  内層導体、２ｂ  内層導体、３  抵抗膜、３ａ  実効抵抗部、４  ビア、５  ビア、６  表層導体。
【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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