(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹版に導体ペーストを充填して導体パターンを形成する第１工程と、
前記導体パターンが形成された前記凹版にセラミックスラリーを塗布する第２工程と、
塗布された前記セラミックスラリーを乾燥してセラミックグリーンシートを形成する第３工程と、
前記凹版上に形成された前記セラミックグリーンシートの上面に導体ペーストを塗布して導体パターンを形成する導体塗布工程と、
該導体パターンが形成された前記セラミックグリーンシートの表面にセラミックスラリーを塗布するスラリー塗布工程と、
前記セラミックスラリーを乾燥してセラミックグリーンシートを形成するグリーンシート形成工程と、
導体塗布工程、スラリー塗布工程、グリーンシート形成工程が所定回数繰り返されてセラミックグリーンシート積層体を形成する積層工程と、
前記凹版から前記セラミックグリーンシート積層体を剥離する第４工程とを有していることを特徴とするセラミック配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記第４程の後に得られた前記セラミックグリーンシート積層体を複数積層する第５工程を有していることを特徴とする請求項１記載のセラミック配線基板の製造方法。
【請求項３】
前記セラミックスラリーに含まれる溶剤の溶解度パラメータと、前記凹版に充填される導体ペーストに含まれるバインダーの溶解度パラメータとの差が３以下であることを特徴とする請求項１または２記載のセラミック配線基板の製造方法。
【請求項４】
前記第４程において、表面が粘着性の支持体を前記セラミックグリーンシートの表面に粘着させ、該支持体を引っ張ることによって前記凹版から前記セラミックグリーンシート積層体を剥離させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のセラミック配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック配線基板の製造方法に関するもので、セラミックグリーンシートを積層することにより多積層のセラミック配線基板を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化に伴い、積層コンデンサや積層セラミック配線基板のような電子部品において、小型化および高性能化が望まれている。例えば、積層コンデンサにおいては小型化および高容量化のためにより薄い誘電体層および導体層を多層化したものが求められている。また、積層セラミック配線基板においては小型化および配線導体の高密度化のために、より薄い絶縁層および配線導体層を多層に形成し、配線導体層の幅および間隔もより微細なものが求められている。
【０００３】
このような電子部品は、セラミック粉末に有機バインダー、可塑剤、溶剤等を加えてスラリーとし、ドクターブレード等によりセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）を成形した後、金属粉末を含有する導体ペーストを印刷するなどしてグリーンシート上に導体層を形成し、ついで複数枚の導体層が形成されたグリーンシートを積層して加圧することにより圧着して積層体を得て、この積層体を焼成することで得られる。
【０００４】
上記導体ペーストの印刷工程においては、従来はスクリーン印刷法にてパターンが形成されるために、スクリーン印刷のファイン化技術が必要であった。しかし、従来のスクリーン印刷法では配線導体層の幅、配線導体間隔に限界がある。
【０００５】
また、上記積層体において、重要な電気特性である直流抵抗値の低減のためには、導体パターンの厚みが厚い高アスペクトな導体パターンを形成する必要がある。しかし、従来のスクリーン印刷法では配線幅の減少にともない膜厚も薄くなり、導体パターンの形成が困難となる。
【０００６】
これらの問題に対して凹版転写法を用いる方法が提案されている。この製法によれば、凹版に導体ペーストを充填して導体パターンを形成する工程とセラミックグリーンシートに導体を転写し、凹版を剥離することによりファイン性（配線導体層間隔４０μｍ）と焼成厚み１０μｍを実現することが可能とされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
しかし、凹版転写法では前記凹版剥離工程において凹版への転写残りが発生してしまうことが課題であった。
【０００８】
この問題に対しては、特許文献１に記載されているような導体ペースト、グリーンシートの双方に有機バインダー量を多く含ませる方法が提案されている。
【０００９】
この方法によると、導体ペースト、グリーンシートの双方に有機バインダー量を多く含ませることにより相互の接着性が向上し、凹版転写後の転写不良を無くすことができるとされている。
【特許文献１】特開２００３−３１９４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載されているような、導体ペースト、グリーンシートの双方に有機バインダー量を多く含ませる方法においては、積層体の焼成工程において有機バインダーが揮発した際の空隙が多くなってしまう。その結果、焼成後の導体層の緻密性が劣化することによる電気抵抗値の低下や、セラミック絶縁層の緻密性が劣化することによる磁器強度の低下等の特性劣化が発生する問題があった。
【００１１】
本発明は、上記の問題点を解決するために完成されたものであり、微細で高アスペクトな配線導体層を有するとともに、セラミック絶縁層の特性が良好なセラミック基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のセラミック基板の製造方法は、凹版に導体ペーストを充填して導体パターンを形成する第１工程と、前記導体パターンが形成された前記凹版にセラミックスラリーを塗布する第２工程と、塗布された前記セラミックスラリーを乾燥してセラミックグリーンシートを形成する第３工程と、前記凹版上に形成された前記セラミックグリーンシートの上面に導体ペーストを塗布して導体パターンを形成する導体塗布工程と、該導体パターンが形成された前記セラミックグリーンシートの表面にセラミックスラリーを塗布するスラリー塗布工程と、前記セラミックスラリーを乾燥してセラミックグリーンシートを形成するグリーンシート形成工程と、導体塗布工程、スラリー塗布工程、グリーンシート形成工程が所定回数繰り返されてセラミックグリーンシート積層体を形成する積層工程と、前記凹版から前記セラミックグリーンシート積層体を剥離する第４工程とを有する。
【００１４】
好ましくは、上記製造方法において、前記第４工程の後に得られた前記セラミックグリーンシート積層体を複数積層する第５工程を有する。
【００１５】
好ましくは、上記製造方法において、前記セラミックスラリーに含まれる溶剤の溶解度パラメータと、前記凹版に充填される導体ペーストに含まれるバインダーの溶解度パラメータとの差が３以下である。
【００１６】
好ましくは、上記製造方法において、表面が粘着性の支持体を前記セラミックグリーンシートの表面に粘着させ、該支持体を引っ張ることによって前記凹版から前記セラミックグリーンシートを剥離させる工程を有する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のセラミック基板の製造方法によれば、微細で高アスペクトな導体パターンの転写不良を少なくでき、配線導体およびセラミック絶縁層の特性が良好なセラミック基板を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、添付の図面を参照して、本発明のセラミック基板の製造方法について説明する。
【００１９】
図１は、本発明のセラミック基板の製造方法の実施形態の一例を示す断面図である。図１において、１は凹版、２aは導体ペースト、２は導体ペースト２ａが凹版１充填後に乾燥されることにより形成される導体パターン、２ｃは導体ペースト２ａがスクリーン印刷後に乾燥されることにより形成される導体パターン、３ａはセラミックスラリー、３はセラミックスラリー３ａが乾燥されることにより形成されるセラミックグリーンシートである。
【００２０】
まず、図１（ａ）に示すように、凹版１上に導体ペースト２ａを充填して乾燥させることにより導体層２を形成する。
【００２１】
凹版１はポリオレフィン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリイミド系、または塩化ビニル系等の有機樹脂にレーザー加工等により所望の導体パターン２の形状に溝を形成することで作製される。また、高い寸法精度が要求される場合においては、溶剤や熱による変形の小さいステンレス板やセラミック板等を使用することも可能である。
【００２２】
凹版１の表面には、導体パターン２および後に形成されるセラミックグリーンシート３（以下、導体パターン２が転写されたセラミックグリーンシート３をまとめて「導体層付きセラミックグリーンシート３」という。）の剥離性を考慮して、離型剤を塗布しておくことが好ましい。特に、凹版１からの剥離時に導体層付きセラミックグリーンシート３が伸び等の変形をしてしまうことを抑えるためには、凹版１の凹部に離型剤による表面処理層が形成されていることがより好ましい。
【００２３】
離型剤の種類としては、大別してシリコーン系、フッ素系、長鎖アルキル基含有系、アルキッド樹脂系、若しくはポリオレフィン樹脂系などを用いることができる。特に、耐熱性、剥離性およびコストの観点から、シリコーン系がより望ましい。
【００２４】
この凹版１に、導体ペースト２ａが、剛性をもったスキージで充填される。
【００２５】
導体ペースト２ａは、金属導体粉末に有機バインダー、有機溶剤、および必要に応じて分散剤等を加えて、ボールミル、三本ロールミル、若しくはプラネタリーミキサー等の混練手段によって混合および混練することにより作製される。
【００２６】
金属導体粉末としては、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），銅（Ｃｕ），銀（Ａｇ），金（Ａｕ），白金（Ｐｔ），アルミニウム（Ａｌ），銀−鉛（Ａｇ−Ｐｄ）合金および銀−白金（Ａｇ−Ｐｔ）合金が挙げられるが、その中でもセラミック磁性体が焼成される温度で焼結する金属の粉末である、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｌ，Ａｇ−Ｐｄ合金およびＡｇ−Ｐｔ合金がより好ましい。
【００２７】
導体ペースト２ａの有機バインダーは、従来導体ペーストに使用されているものが使用可能であり、例えばアクリル系（アクリル酸，メタクリル酸またはそれらのエステルの単独重合体または共重合体，具体的にはアクリル酸エステル共重合体，メタクリル酸エステル共重合体，アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等），ポリビニルブチラール系，ポリビニルアルコール系，アクリル−スチレン系，ポリプロピレンカーボネート系，若しくはセルロース系等の単独重合体または共重合体が挙げられる。
【００２８】
導体ペースト２ａの有機溶剤は、導体粉末と有機バインダーとを良好に分散させて混合できるようなものであればよく、例えばテルピネオール、ブチルカルビトールアセテート若しくはフタル酸等などが使用可能である。
【００２９】
例えば、導体ペースト２ａは、金属導体粉末原料１００質量部に対して有機バインダーを３〜１０質量部、有機溶剤を１０〜３０質量部加えて混練することにより形成される。
【００３０】
この導体ペースト２を図１（ａ）に示すように、凹版１に充填した後、導体ペースト２を５０℃の乾燥炉中で３０分程度かけて乾燥させる。このようにして、導体パターン２が充填された凹版１を得る。
【００３１】
次に、図１（ｂ）のように、導体層２が充填された凹版１上にセラミックスラリー３ａをダイコーター法等を用いて塗布した後に５０℃の乾燥炉中で２０分程度乾燥させることにより導体層付きセラミックグリーンシート３を形成する。
【００３２】
前記セラミックスラリー３ａに含まれるセラミック粉末主成分としては、例えばセラミック配線基板であれば、Ａｌ２Ｏ３，ＡｌＮ，ガラスセラミック粉末（ガラス粉末とフィラー粉末との混合物）等が挙げられ、積層コンデンサであればＢａＴｉＯ３系，ＰｂＴｉＯ３系等の複合ペロブスカイト系セラミック粉末が挙げられ、電子部品に要求される特性に合わせて適宜選択される。
【００３３】
例えば、ガラスセラミック粉末としては、ガラス成分として、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系，ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＭＯ系（ただし、ＭはＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す），ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ１Ｏ−Ｍ２Ｏ系（ただし、Ｍ１およびＭ２は同じまたは異なってＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す），ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ１Ｏ−Ｍ２Ｏ系（ただし、Ｍ１およびＭ２は上記と同じである），ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｍ３２Ｏ系（ただし、Ｍ３はＬｉ、ＮａまたはＫを示す），ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ３２Ｏ系（ただし、Ｍ３は上記と同じである），Ｐｂ系ガラス，Ｂｉ系ガラス等が挙げられる。
【００３４】
また、フィラー粉末として、例えばＡｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＺｒＯ２とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物，ＴｉＯ２とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物，Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２から選ばれる少なくとも１種を含む複合酸化物（例えばスピネル，ムライト，コージェライト）等のセラミック粉末が加えられる。
【００３５】
有機バインダーとしては、従来セラミックグリーンシートに使用されているものが使用可能であり、例えばアクリル系（アクリル酸，メタクリル酸またはそれらのエステルの単独重合体または共重合体，具体的にはアクリル酸エステル共重合体，メタクリル酸エステル共重合体，アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等），ポリビニルブチラール系，ポリビニルアルコール系，アクリル−スチレン系，ポリプロピレンカーボネート系，セルロース系等の単独重合体または共重合体が挙げられる。焼成工程での分解、揮発性を考慮すると、アクリル系バインダーがより好ましい。
【００３６】
前記セラミックスラリー３ａに含まれる溶剤としては、上記のセラミック粉末と有機バインダーとを良好に分散させて混合できるようなものが必要であり、トルエン，ケトン類，アルコール類の有機溶媒や水等が挙げられる。
【００３７】
また、導体パターン２とセラミックグリーンシート３の接着性を上げるためには前記セラミックスラリー３ａの溶剤が導体パターン２の有機バインダーを適度に溶解させることが必要である。これにより、セラミックスラリーの有機バインダーと導体パターン２とを適度に接着させることができ、そのためには前記セラミックスラリーに含まれる溶剤の溶解度パラメータと、前記凹版１に充填される導体パターン２に含まれるバインダーの溶解度パラメータとの差が３以下となるよう選択をするのがよい。
【００３８】
ここで、溶解度パラメータ（Solubility Parameter)とは、有機成分の性質が似通ったものは相溶しやすいという性質をもとに数値化したものであり、ＳＰ値とも呼ばれるものである。溶解度パラメータの値が近いもの同士は溶解しやすいことを示すものであるので、有機成分の溶解力を示す指標として用いられる。なお、本発明の有機成分の溶解度パラメータは、講談社出版「溶剤ハンドブック」（浅原昭三ほか編、１９７６年初版）による溶解度パラメータのデータを使用した。
【００３９】
セラミックグリーンシート３を作製するためのスラリーは、セラミック組成粉末１００質量部に対して有機バインダーを５〜１５質量部、有機溶剤を１５〜５０質量部加え、ボールミル等の混合手段により混合することにより３ｍＰａ・ｓ〜１００ｍＰａ・ｓの粘度となるように調製される。
【００４０】
セラミックスラリーは、ドクターブレード法，リップコーター法，若しくはダイコーター法等を用いて塗布される。特にダイコーター法やスロットコーター法、若しくはカーテンコーター法等の押し出し式の方法を用いると、これらは非接触式の塗布方法であるため、導体パターン２を物理的な力で混合させてしまうことなく導体層付きセラミックグリーンシート３を形成することができるのでより好ましい。
【００４１】
凹版１上に塗布したセラミックスラリー３ａの乾燥は、従来用いられている温風乾燥機や遠赤外線乾燥機等のような輻射熱や伝熱を利用するものの他、溶剤の蒸気圧を低下させ揮発させる真空乾燥機等の乾燥機を用いることにより行なわれてもよい。
【００４２】
なお、セラミックグリーンシート３には、必要に応じて上下の層間の導体層２同士を接続するためのビアホール導体やスルーホール導体等の貫通導体を形成してもよい。これら貫通導体は、金型によるパンチング加工やレーザー加工等により導体層付きセラミックグリーンシートに貫通孔を形成した後に、貫通導体用導体ペーストを印刷やプレス充填等の埋め込み手段によって形成される。
【００４３】
導体層付きセラミックグリーンシート３に貫通穴を加工する際、導体層付きセラミックグリーンシート３を凹版１から剥がして行なってもよいが、凹版１上に保持したまま行なうと導体層付きセラミックグリーンシート３の変形を防止できるのでより好ましい。
【００４４】
また、貫通導体用導体ペーストは、導体ペースト２ａと同様にして作製され、溶剤や有機バインダーの量により１５Ｐａ・ｓ乃至４０Ｐａ・ｓ程度に調整される。
【００４５】
なお、貫通導体用導体ペーストの焼結挙動の調整のために、金属導体粉末にガラスやセラミックスの粉末等の無機成分をさらに加えてもよい。これら無機成分１００質量部に対して有機バインダーの量は３〜１５質量部の範囲が好ましい。３質量部以上では、ペースト状に調整することが容易となり、１５質量部未満では、ペースト中の有機成分の量が適度であるため、焼結後の導体が多孔性となるか過剰に収縮することにより貫通導体内部や貫通導体と貫通孔内壁の間に空隙が生じることを抑制することができる。
【００４６】
次に、図１（ｃ）に示すように、凹版１から導体パターン２およびセラミックグリーンシート３を引き剥がすことにより導体層付きセラミックグリーンシート３を形成する。特にセラミックグリーンシート３が薄い場合や強度が弱い場合においては、表面が粘着性の支持体４、例えばＰＥＴフィルム等を前記セラミックグリーンシート３の表面に粘着させ、該支持体４を引っ張ることによって前記凹版１から前記セラミックグリーンシート３を剥離させることが好ましい。
【００４７】
次に、図１（ｄ）に示すように、得られた導体層付きセラミックグリーンシート３同士を位置合わせして積み重ね、圧着することによりセラミックグリーンシート積層体を作製する。
【００４８】
積層する方法は、積み重ねた導体層付きセラミックグリーンシート３に熱と圧力を加えて熱圧着する方法や、有機バインダー，可塑剤，溶剤等からなる密着剤をシート間に塗布して熱圧着する方法等が採用可能である。
【００４９】
本製造方法においては高アスペクトの導体層の形成が可能となるが、それにより積層工程において、導体パターン２の高さによる段差がセラミックグリーンシート上に生じ、密着不良やデラミネーションが発生することがある。そのような場合においては導体層付きグリーンシート３上に、セラミックスラリーを塗布し、前記セラミックスラリーを乾燥させることにより段差は緩和され、密着不良やデラミネーションが発生することのない積層体を形成することができる。
【００５０】
この積層体を大気中または加湿窒素雰囲気中にて、４００〜６００℃の温度で脱バインダーした後、８００〜１０００℃の温度で焼成することによりガラスセラミック配線基板が得られる。
【００５１】
また、図１（ｅ）に示すように、図１（ｂ）の後に得たセラミックグリーンシート３の表面に、導体ペースト２ａをスクリーン印刷等により塗布して導体パターン２ｃを形成し、これを乾燥後にその上からセラミックスラリー３ａを塗布した後に乾燥させる工程を所定回数繰り返し、セラミック配線基板を得ることもできる。
【００５２】
さらに、図１（ｅ）または図１（ｄ）に示す方法によって得られた多層のセラミックグリーンシート３同士をさらに積層することによってセラミック配線基板を得ることもできる。
【００５３】
なお、半導体チップやチップ部品を搭載するための搭載用電極や、コイル内蔵基板を外部配線基板として接続するための電極パッドのための導体層を表面に焼成してなるセラミック配線基板には、半田等による半導体チップやチップ部品との接合を強固なものにするために、導体層の表面にニッケル層および金層をメッキ法等により順次被着するとよい。
【００５４】
以上のような方法で作製されたセラミック基板は、従来品に比べ微細でかつ厚みが厚く、したがって微細で低抵抗な導体層を形成できるため、電子部品として要求される電気特性の高いものが得られる。
【実施例】
【００５５】
以下、実施例を挙げて本発明の配線基板の製造方法を詳細に説明する。
【００５６】
まず、ポリイミドより成るフィルムに、エキシマレーザーにより幅２０μｍ、深さ１０μｍ、長さ１０ｍｍの溝加工を行ない、剥離しやすいようにシリコーン系の離形剤をコーティングした。
【００５７】
次にこの凹版１に剛性を有するスキージを用いて導体ペースト２ａを充填した。続いてセラミックスラリー３ａを塗布、乾燥することにより、導体パターン２上に１００μｍの厚みとなるセラミックグリーンシート３を形成した後に剥離することにより転写性を評価した。
【００５８】
【表１】
0005052380.tif 000002
【００５９】
表１における例１においては、導体ペースト２ａの有機バインダーとしてメタクリル酸エステル重合体を使用し、セラミックスラリー３ａの溶媒としてはイソプロピルアルコールを使用した。その結果、転写性に関しては良好（○）で凹版１への導体パターン２残が無い状態での剥離が可能であり、グリーンシート３上への線幅２０μｍかつ厚み１０μｍの導体パターン２形成が可能であった。この例では、お互いのＳＰ値差（溶解度差）は０．８である。
【００６０】
また表１における例４においては、導体ペースト２ａの有機バインダーとしてイソブチルメタクリル酸エステル重合体を使用し、セラミックスラリー３ａの溶媒としてはイソプロピルアルコールを使用した。その結果、転写性に関しては不安定（△）で導体パターンの断線はないもの、凹版１への導体パターン２残りの発生が５％程度確認される場合があった。この例では、お互いのＳＰ値差（溶解度差）は３．２である。
【００６１】
また表１における例９においては、導体ペースト２ａの有機バインダーとしてアクリル酸−メタクリル酸エステル共重合体を使用し、セラミックスラリー３ａの溶媒としては酢酸エチルを使用した。その結果、転写性に関しては良好（○）で凹版１への導体パターン２残りなく剥離が可能であった。この例では、お互いのＳＰ値差（溶解度差）は２．９である。
【００６２】
配線導体用ペースト２ａとしては、Ａｇ粉末１００質量部に、有機バインダー５質量部とテルピネオールを１５質量部とを加え、攪拌脱泡機により十分に混合した後に３本ロールにて十分に混練したものを用いた。
【００６３】
セラミックスラリー３ａとしては、ガラス粉末１００質量部に、アクリル樹脂を１０質量部と溶剤を加え、十分に混練したものを用いた。
【００６４】
なお、本発明は上述の実施の形態および実施例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内であれば種々の変更は可能である。例えば、上述の実施の形態の一例ではＡｇ粉末を使用しているが、Ｃｕ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｌ，Ａｇ−Ｐｄ合金またはＡｇ−Ｐｔ合金粉末においても同様の結果が得られる。
【００６５】
また、上記実施の形態の説明において上下左右という用語は、単に図面上の位置関係を説明するために用いたものであり、実際の使用時における位置関係を意味するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明のセラミック基板の製造方法の実施の形態の一例を説明する図である。
【符号の説明】
【００６７】
１：凹版
２：導体パターン
２ａ：導体ペースト
２ｃ：スクリーン印刷により形成された導体パターン
３：セラミックグリーンシート
３ａ：セラミックスラリー
４：支持体
【図１】
0005052380.tif 000003