(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体セラミック材料を含む、複数の誘電体セラミック層と、
前記誘電体セラミック層の特定のものに接するように配置され、前記誘電体セラミック層の厚みより薄く、前記誘電体セラミック材料の焼結温度では焼結しない磁性体セラミック材料を未焼結状態で含み、かつ前記誘電体セラミック層に含まれる材料の一部が浸透している、磁性体セラミック層と、
前記誘電体セラミック層および前記磁性体セラミック層からなる積層構造物の特定の界面に沿って設けられる、配線導体と
を備える、多層セラミック基板。
【請求項２】
複数の前記配線導体が、前記積層構造物の同じ界面に沿って設けられる、請求項１に記載の多層セラミック基板。
【請求項３】
複数の前記配線導体が、前記磁性体セラミック層を挟むように前記積層構造物の異なる界面に沿って設けられる、請求項１または２に記載の多層セラミック基板。
【請求項４】
誘電体セラミック材料を含む、複数の誘電体グリーンシートと、前記誘電体グリーンシートの特定のものに接するように配置され、前記誘電体グリーンシートの厚みより薄く、かつ前記誘電体セラミック材料の焼結温度では焼結しない磁性体セラミック材料を含む、磁性体グリーンシートと、前記誘電体グリーンシートおよび前記磁性体グリーンシートからなる積層構造物の特定の界面に沿って設けられる、配線導体とを備える、生の複合積層体を用意する工程と、
前記生の複合積層体を焼成する工程と
を備える、多層セラミック基板の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の製造方法によって得られた、多層セラミック基板。
【請求項６】
誘電体セラミック材料を含む、複数の誘電体セラミック層と、
前記誘電体セラミック材料の焼結温度で焼結し得る磁性体セラミック材料を含む、磁性体セラミック層と、
前記誘電体セラミック層と前記磁性体セラミック層との間に配置され、前記誘電体セラミック層および前記磁性体セラミック層の各厚みより薄く、前記誘電体セラミック材料および前記磁性体セラミック材料の各焼結温度では焼結しない絶縁体セラミック材料を未焼結状態で含み、かつ前記誘電体セラミック層および前記磁性体セラミック層のそれぞれに含まれる各材料の一部が浸透している、収縮抑制層と、
前記誘電体セラミック層、前記磁性体セラミック層および前記収縮抑制層からなる積層構造物の特定の界面に沿って設けられる、配線導体と
を備える、多層セラミック基板。
【請求項７】
複数の前記配線導体が、前記積層構造物の同じ界面に沿って設けられる、請求項６に記載の多層セラミック基板。
【請求項８】
複数の前記配線導体が、前記磁性体セラミック層を挟むように前記積層構造物の異なる界面に沿って設けられる、請求項６または７に記載の多層セラミック基板。
【請求項９】
誘電体セラミック材料を含む、複数の誘電体グリーンシートと、前記誘電体セラミック材料の焼結温度で焼結し得る磁性体セラミック材料を含む、磁性体グリーンシートと、前記誘電体グリーンシートと前記磁性体グリーンシートとの間に配置され、前記誘電体グリーンシートおよび前記磁性体グリーンシートの各厚みより薄く、かつ前記誘電体セラミック材料および前記磁性体セラミック材料の各焼結温度では焼結しない絶縁体セラミック材料を含む、収縮抑制用グリーンシートと、前記誘電体グリーンシート、前記磁性体グリーンシートおよび前記収縮抑制用グリーンシートからなる積層構造物の特定の界面に沿って設けられる、配線導体とを備える、生の複合積層体を用意する工程と、
前記生の複合積層体を焼成する工程と
を備える、多層セラミック基板の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の製造方法によって得られた、多層セラミック基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、焼成工程において主面方向の収縮を実質的に生じさせないようにすることができる、いわゆる無収縮プロセスを適用して製造される、多層セラミック基板およびその製造方法に関するもので、特に、配線導体間のアイソレーションの確保についての改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多層セラミック基板は、複数の積層されたセラミック層を備え、これらセラミック層間の特定の界面および多層セラミック基板の外表面には、適宜の配線導体が設けられている。これら配線導体は、多層セラミック基板に関連して設けられる複数の機能素子間の電気的接続を達成するとともに、多層セラミック基板の外表面上に搭載されるＩＣチップやその他のチップ状電子部品等の電気的接続のための接続パッドを与える。また、多層セラミック基板の内部にあっては、配線導体によってコンデンサ素子等の必要な機能素子が構成されることがある。
【０００３】
このような多層セラミック基板が高周波回路を構成する部品として用いられる場合には、多層セラミック基板に備えるセラミック層の誘電率ができるだけ低くされ、それによって、複数の配線導体間のアイソレーションを確保するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
多層セラミック基板をより多機能化、高密度化、高性能化および小型化するためには、このような多層セラミック基板において、高密度配線を施すことが有効である。しかしながら、高密度配線が進むと、上述したようなセラミック層の低誘電率化だけでは、配線導体間のアイソレーションを十分に確保するのが困難になってくる。
【０００５】
他方、配線導体間のアイソレーションのためには、電磁波の吸収能力のある磁性体を配線導体間に配置することが効果的である。そのため、複数の積層された誘電体セラミック層を備える多層セラミック基板において、特定の誘電体セラミック層を磁性体セラミック層によって置き換えることが考えられる。
【０００６】
しかしながら、上述のような誘電体セラミック層と磁性体セラミック層とが混在する多層セラミック基板を製造しようとする場合、誘電体セラミック材料を含む誘電体グリーンシートと磁性体セラミック材料を含む磁性体グリーンシートとの焼成工程における焼結収縮率ないしは収縮挙動に比較的大きな差があるため、チップ状の積層セラミック電子部品の場合ならともかく、規模の大きい多層セラミック基板の場合には、反りや歪みが生じやすく、現状では、このような誘電体セラミック層と磁性体セラミック層とをともに備える多層セラミック基板を量産規模で製造することは困難である。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、上述したような問題を解決し得る、多層セラミック基板およびその製造方法を提供しようとすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、簡単に言えば、多層セラミック基板において磁性体セラミック層を形成することによって、配線導体間のアイソレーションの効果を高めるとともに、誘電体グリーンシートと磁性体グリーンシートとの焼結収縮率ないしは収縮挙動の違いによって引き起こされる問題を、いわゆる無収縮プロセスを適用することによって解決しようとするものである。
【０００９】
より詳細には、この発明の第１の局面による多層セラミック基板は、誘電体セラミック材料を含む、複数の誘電体セラミック層と、これら誘電体セラミック層の特定のものに接するように配置され、誘電体セラミック層の厚みより薄く、誘電体セラミック材料の焼結温度では焼結しない磁性体セラミック材料を未焼結状態で含み、かつ誘電体セラミック層に含まれる材料の一部が浸透している、磁性体セラミック層と、誘電体セラミック層および磁性体セラミック層からなる積層構造物の特定の界面に沿って設けられる、配線導体とを備えることを特徴としている。
【００１０】
他方、この発明の第２の局面による多層セラミック基板は、誘電体セラミック材料を含む、複数の誘電体セラミック層と、誘電体セラミック材料の焼結温度で焼結し得る磁性体セラミック材料を含む、磁性体セラミック層と、誘電体セラミック層と磁性体セラミック層との間に配置され、誘電体セラミック層および磁性体セラミック層の各厚みより薄く、誘電体セラミック材料および磁性体セラミック材料の各焼結温度では焼結しない絶縁体セラミック材料を未焼結状態で含み、かつ誘電体セラミック層および磁性体セラミック層のそれぞれに含まれる各材料の一部が浸透している、収縮抑制層と、誘電体セラミック層、磁性体セラミック層および収縮抑制層からなる積層構造物の特定の界面に沿って設けられる、配線導体とを備えることを特徴としている。
【００１１】
上述した第１および第２の局面による各多層セラミック基板において、複数の配線導体が、積層構造物の同じ界面に沿って設けられることも、磁性体セラミック層を挟むように積層構造物の異なる界面に沿って設けられることもある。
【００１２】
この発明は、また、上述したような多層セラミック基板を製造する方法にも向けられる。
【００１３】
第１の局面による多層セラミック基板の製造方法は、誘電体セラミック材料を含む、複数の誘電体グリーンシートと、これら誘電体グリーンシートの特定のものに接するように配置され、誘電体グリーンシートの厚みより薄く、かつ誘電体セラミック材料の焼結温度では焼結しない磁性体セラミック材料を含む、磁性体グリーンシートと、誘電体グリーンシートおよび磁性体グリーンシートからなる積層構造物の特定の界面に沿って設けられる、配線導体とを備える、生の複合積層体を用意する工程と、この生の複合積層体を焼成する工程とを備えることを特徴としている。
【００１４】
第２の局面による多層セラミック基板の製造方法は、誘電体セラミック材料を含む、複数の誘電体グリーンシートと、誘電体セラミック材料の焼結温度で焼結し得る磁性体セラミック材料を含む、磁性体グリーンシートと、誘電体グリーンシートと磁性体グリーンシートとの間に位置され、誘電体グリーンシートおよび磁性体グリーンシートの各厚みより薄く、かつ誘電体セラミック材料および磁性体セラミック材料の各焼結温度では焼結しない絶縁体セラミック材料を含む、収縮抑制用グリーンシートと、誘電体グリーンシート、磁性体グリーンシートおよび収縮抑制用グリーンシートからなる積層構造物の特定の界面に沿って設けられる、配線導体とを備える、生の複合積層体を用意する工程と、この生の複合積層体を焼成する工程とを備えることを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の一実施形態による多層セラミック基板１の一部を概略的に示す断面図である。
【００１６】
多層セラミック基板１は、誘電体セラミック材料を含む、複数の誘電体セラミック層２を備えている。ここで用いられる誘電体セラミック材料は、後述する理由から、低温で焼結可能であることが好ましい。そのため、この誘電体セラミック材料は、結晶化ガラス、またはガラスとセラミックとの混合物を含むことが好ましい。より具体的には、誘電体セラミック材料として、たとえば、ＢａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系低温焼結セラミック材料が用いられる。
【００１７】
多層セラミック基板１は、また、磁性体セラミック層３を備えている。この磁性体セラミック層３は、誘電体セラミック層２の特定のものに接するように配置される。磁性体セラミック層３は、上述した誘電体セラミック材料の焼結温度では焼結しない磁性体セラミック材料を未焼結状態で含んでいる。この磁性体セラミック材料としては、たとえば、Ｍｎ−Ｚｎ−フェライト系磁性体セラミック材料またはＮｉ−Ｚｎ−フェライト系磁性体セラミック材料が用いられる。
【００１８】
また、磁性体セラミック層３には、この多層セラミック基板１を得るための焼成の結果、誘電体セラミック層２に含まれる材料の一部が浸透している。このような浸透を十分なものとするため、磁性体セラミック層３の厚みは、誘電体セラミック層２の厚みより薄くされる。
【００１９】
多層セラミック基板１は、また、配線導体４〜１３を備えている。これらの配線導体４〜１３は、たとえば銅、銀または金のような導電成分を含む導電性ペーストを焼き付けることによって形成される。
【００２０】
配線導体４〜１３のうち、配線導体４および５は、多層セラミック基板１の外表面上に設けられている。また、配線導体６〜１３は、誘電体セラミック層２および磁性体セラミック層３からなる積層構造物の特定の界面に沿って設けられている。
【００２１】
上述した後者の配線導体６〜１３のうち、配線導体７〜１０ならびに配線導体１１〜１３は、それぞれ、上述の積層構造物の同じ界面に沿って設けられている。また、配線導体６〜１０と配線導体１１〜１３とは、磁性体セラミック層３を挟むように積層構造物の異なる界面に沿って設けられている。
【００２２】
このような多層セラミック基板１は、次のようにして製造される。図２は、焼成されることによって多層セラミック基板１となる生の複合積層体１ａの一部を分解して概略的に示す断面図である。
【００２３】
生の複合積層体１ａは、複数の誘電体グリーンシート２ａを備えている。これら誘電体グリーンシート２ａは、焼成されることによって、誘電体セラミック層２となるべきもので、それぞれ、誘電体セラミック材料を含んでいる。
【００２４】
また、生の複合積層体１ａは、磁性体グリーンシート３ａを備えている。この磁性体グリーンシート３ａは、焼成されることによって、磁性体セラミック層３となるもので、特定の誘電体グリーンシート２ａに接するように配置されている。磁性体グリーンシート３ａの厚みは、誘電体グリーンシート２ａの厚みより薄い。また、磁性体グリーンシート３ａは、誘電体グリーンシート２ａに含まれる誘電体セラミック材料の焼結温度では焼結しない磁性体セラミック材料を含んでいる。
【００２５】
また、配線導体４〜１３が、上述した誘電体グリーンシート２ａの特定のものの各主面上または磁性体グリーンシート３ａの主面上に形成されている。
【００２６】
このような誘電体グリーンシート２ａおよび磁性体グリーンシート３ａを積み重ねることによって、生の複合積層体１ａが得られる。この生の複合積層体１ａは、次いで焼成されることによって、図１に示した多層セラミック基板１が得られる。
【００２７】
上述した焼成工程において、磁性体グリーンシート３ａは、誘電体グリーンシート２ａの収縮を抑制するように作用する。すなわち、磁性体グリーンシート３ａは、そこに含まれる磁性体セラミック材料を未焼結状態のまま残し、それ自身が焼結しないので、誘電体グリーンシート２ａの主面方向での収縮を抑制することになる。
【００２８】
また、磁性体グリーンシート３ａにあっては、焼成工程において、上述のように焼結しないので、誘電体グリーンシート２ａとの間での焼結収縮率あるいは収縮挙動の差による問題を引き起こすことがなく、そのため、焼結後の多層セラミック基板１において、反りや歪みを生じにくくすることができる。
【００２９】
また、得られた多層セラミック基板１において、磁性体セラミック層３は、電磁波を吸収する能力を有しているため、たとえば、同じ界面に沿って位置する、配線導体７〜１０の間および配線導体１１〜１３の間、あるいは、磁性体セラミック層３を挟むように異なる界面に沿って位置する配線導体６〜１０と配線導体１１〜１３との間でのそれぞれのアイソレーションの効果を大きくすることができる。
【００３０】
なお、図１に示した多層セラミック基板１において、磁性体セラミック層３が配置される位置や数は、適宜変更することができる。
【００３１】
図３は、この発明の他の実施形態による多層セラミック基板２１の一部を概略的に示す断面図である。
【００３２】
多層セラミック基板２１は、誘電体セラミック材料を含む、複数の誘電体セラミック層２２を備えている。この誘電体セラミック材料は、後述する理由から、低温で焼結可能であることが好ましい。したがって、前述の図１に示した誘電体セラミック層２に含まれる誘電体セラミック材料と同様のものを用いることができる。
【００３３】
多層セラミック基板２１は、また、磁性体セラミック材料を含む磁性体セラミック層２３を備えている。この磁性体セラミック材料は、前述した誘電体セラミック材料の場合と同様、低温で焼結可能であることが好ましい。また、この磁性体セラミック材料の焼結開始温度は、誘電体セラミック材料の焼結開始温度の概ね±１００℃以内に選ばれることが好ましく、誘電体セラミック材料を焼結させるために適用される温度条件で焼結し得るようにされる。言い換えると、磁性体セラミック材料と誘電体セラミック材料とは同時の焼成工程においてともに焼結するようにされる。そのため、磁性体セラミック材料は、たとえば、ガラスとフェライトとの混合物をもって構成されることが好ましい。
【００３４】
多層セラミック基板２１は、また、誘電体セラミック層２２と磁性体セラミック層２３との間に配置される、収縮抑制層２４を備えている。なお、この実施形態では、互いに隣り合う誘電体セラミック層２２の間にも、収縮抑制層２４が配置されている。
【００３５】
収縮抑制層２４は、前述した誘電体セラミック材料および磁性体セラミック材料の各焼結温度では焼結しない絶縁体セラミック材料を未焼結の状態で含んでいる。この絶縁体セラミック材料としては、たとえば、アルミナまたはジルコニアが有利に用いられる。
【００３６】
また、収縮抑制層２４には、この多層セラミック基板２１を得るための焼成の結果、当該収縮抑制層２４に接する誘電体セラミック層２２および磁性体セラミック層２３のそれぞれに含まれる各材料一部、最も上の収縮抑制層２４にあっては、誘電体セラミック層２２に含まれる材料の一部が浸透している。この浸透をより十分なものとするため、収縮抑制層２４の厚みは、誘電体セラミック層２２および磁性体セラミック層２３の各厚みより薄くされる。
【００３７】
多層セラミック基板２１は、また、いくつかの配線導体２５〜３６を備えている。これら配線導体２５〜３６のうち、配線導体２５および２６は、多層セラミック基板２１の外表面上に設けられ、配線導体２７〜３６は、多層セラミック基板２１の内部であって、誘電体セラミック層２２、磁性体セラミック層２３および収縮抑制層２４からなる積層構造物の特定の界面に沿って設けられている。
【００３８】
上述の内部に設けられた配線導体２７〜３６のうち、配線導体２８〜３０、配線導体３１および３２、配線導体３３および３４ならびに配線導体３５および３６は、それぞれ、上述の積層構造物の同じ界面に沿って設けられている。また、配線導体２７〜３２と配線導体３３〜３６とは、磁性体セラミック層２３を挟むように積層構造物の異なる界面に沿って設けられている。
【００３９】
この実施形態によっても、磁性体セラミック層２３が電磁波を吸収するため、たとえば、配線導体２８〜３０の間、配線導体３１および３２の間、配線導体３３および３４の間、配線導体３５および３６の間、あるいは、配線導体２７〜３２と配線導体３３〜３６と間において、アイソレーションの効果を大きくすることができる。
【００４０】
上述したような多層セラミック基板２１は、次のようにして製造される。図４は、焼成されることによって多層セラミック基板２１となる生の複合積層体２１ａの一部を分解して示す断面図である。
【００４１】
生の複合積層体２１ａは、複数の誘電体グリーンシート２２ａを備えている。これら誘電体グリーンシート２２ａは、焼成されることによって、前述した誘電体セラミック層２２となるもので、誘電体セラミック材料を含んでいる。
【００４２】
また、生の複合積層体２１ａは、磁性体グリーンシート２３ａを備えている。磁性体グリーンシート２３ａは、焼成によって、前述した磁性体セラミック層２３となるもので、誘電体セラミック材料の焼結温度で焼結し得る磁性体セラミック材料を含んでいる。
【００４３】
また、生の複合積層体２１ａは、収縮抑制用グリーンシート２４ａを備えている。収縮抑制用グリーンシート２４ａは、焼成工程の後、前述した収縮抑制層２４となるもので、前述した誘電体セラミック材料および磁性体セラミック材料の各焼結温度では焼結しない絶縁体セラミック材料を含んでいる。収縮抑制用グリーンシート２４ａは、誘電体グリーンシート２２ａと磁性体グリーンシート２３ａとの間、あるいは、隣り合う誘電体グリーンシート２２ａの間に配置される。これら収縮抑制用グリーンシート２４ａの各厚みは、誘電体グリーンシート２２ａおよび磁性体グリーンシート２３ａの各厚みより薄くされる。
【００４４】
また、前述した配線導体２５〜３６が、特定の誘電体グリーンシート２２ａ、磁性体グリーンシート２３ａまたは収縮抑制用グリーンシート２４ａ上に形成される。
【００４５】
上述した誘電体グリーンシート２２ａ、磁性体グリーンシート２３ａおよび収縮抑制用グリーンシート２４ａが積層されることによって、生の複合積層体２１ａが得られる。この生の複合積層体２１ａは、次いで、焼成され、それによって、図３に示す多層セラミック基板２１が得られる。
【００４６】
上述の焼成工程において、収縮抑制用グリーンシート２４ａは、そこに含まれる絶縁体セラミック材料を未焼結状態のまま残し、それ自身が焼結しないので、誘電体グリーンシート２２ａおよび磁性体グリーンシート２３ａの各々の主面方向での収縮を抑制する。したがって、誘電体グリーンシート２２ａと磁性体グリーンシート２３ａとの間での前述したような焼結収縮率ないしは収縮挙動の差は、まず、このように各々の収縮が抑制されることにより、実質的になくすことができる。
【００４７】
また、誘電体グリーンシート２２ａと磁性体グリーンシート２３ａとの間には、焼結しない収縮抑制用グリーンシート２４ａあるいは収縮抑制層２４が介在しているので、たとえ、誘電体グリーンシート２２ａと磁性体グリーンシート２３ａとの間で焼結収縮率ないしは収縮挙動の差が生じても、収縮抑制用グリーンシート２４ａあるいは収縮抑制層２４は、このような焼結収縮率ないしは収縮挙動の差を有利に吸収することができる。
【００４８】
このようにして、この実施形態によっても、焼結収縮率の差からもたらされる問題を有利に回避することができる。
【００４９】
図３に示した多層セラミック基板２１において、誘電体セラミック層２２、磁性体セラミック層２３および収縮抑制層２４の積層順序や数は、適宜変更することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように、この発明に係る多層セラミック基板によれば、磁性体セラミック層を備えているので、この磁性体セラミック層が有する電磁波吸収作用によって、配線導体間のアイソレーション効果を高めることができる。このようなアイソレーション効果は、多層セラミック基板を構成する積層構造物の同じ界面に沿って設けられる複数の配線導体間に対しても、あるいは、磁性体セラミック層を挟むように積層構造物の異なる界面に沿って設けられる配線導体間においても働かせることができる。
【００５１】
したがって、この発明によれば、多層セラミック基板における配線導体に関連する高周波特性を良好なものとすることができるとともに、高密度配線への対応が容易になる。
【００５２】
また、この発明に係る多層セラミック基板の製造方法によれば、磁性体グリーンシートまたは収縮抑制用グリーンシートによる収縮抑制効果を働かせた状態で、焼成が実施されるので、誘電体グリーンシートと磁性体グリーンシートとの間での焼結収縮率ないしは収縮挙動の差による問題を有利に回避することができる。
【００５３】
また、誘電体グリーンシートと磁性体グリーンシートとの間に収縮抑制用グリーンシートが配置される場合には、誘電体グリーンシートと磁性体グリーンシートとの間の焼結収縮率ないしは収縮挙動の差を吸収する機能を、収縮抑制用グリーンシートによって営ませることができるので、焼結収縮率ないしは収縮挙動の差によってもたらされる問題をさらに確実に回避することができる。
【００５４】
また、磁性体グリーンシートが、収縮抑制作用を及ぼす場合には、そこに含まれる磁性体セラミック材料が焼結しないので、この磁性体グリーンシートにおいて焼結収縮が生じず、したがって、誘電体グリーンシートとの間での焼結収縮率ないしは収縮挙動の差が問題となることはない。
【００５５】
このようなことから、この発明に係る多層セラミック基板の製造方法によれば、たとえばＲＦモジュールのような大規模な多層セラミック基板を反りや歪みなく作製することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態による多層セラミック基板１の一部を概略的に示す断面図である。
【図２】図１に示した多層セラミック基板１を製造するために用意される生の複合積層体１ａの一部を分解して示す断面図である。
【図３】この発明の他の実施形態による多層セラミック基板２１の一部を概略的に示す断面図である。
【図４】図３に示した多層セラミック基板２１を製造するために用意される生の複合積層体２１ａの一部を分解して示す断面図である。
【符号の説明】
１，２１  多層セラミック基板
２，２２  誘電体セラミック層
３，２３  磁性体セラミック層
４〜１３，２５〜３６  配線導体
２４  収縮抑制層
１ａ，２１ａ  生の複合積層体
２ａ，２２ａ  誘電体グリーンシート
３ａ，２３ａ  磁性体グリーンシート
２４ａ  収縮抑制用グリーンシート
【図１】
0004332954.tif 000002
【図２】
0004332954.tif 000003
【図３】
0004332954.tif 000004
【図４】
0004332954.tif 000005