(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体上に第１導体層を形成する形成工程と、
前記支持体上に、前記第１導体層を覆うようにセラミックスラリーを塗布する第１塗布工程と、
前記セラミックスラリーを乾燥させて、導体付セラミックグリーンシートを得る第１乾燥工程と、
前記支持体と前記導体付セラミックグリーンシートとの積層体から前記支持体を剥離する剥離工程と、
前記導体付セラミックグリーンシートの前記第１導体層上に導体ペーストを塗布する第２塗布工程と、
該第２塗布工程の後、前記導体ペーストを乾燥させて第２導体層を形成する第２乾燥工程と、
前記導体付セラミックグリーンシート上に、乾燥させた前記第２導体層を覆うようにセラミックスラリーを塗布する第３塗布工程と、
前記セラミックスラリーを乾燥させて、２層の導体付セラミックグリーンシートを有する２層積層体を得る第３乾燥工程と、
前記２層積層体を焼成する焼成工程と
を有するセラミック基板の製造方法。
【請求項２】
前記第３乾燥工程の後で、複数の前記２層積層体を積層する積層工程を備え、
前記焼成工程において、前記積層された複数の前記２層積層体を焼成する請求項１に記載のセラミック基板の製造方法。
【請求項３】
前記第２塗布工程において、前記第１導体層上に、平面視したときに前記第１導体層よりも面積が小さい導体ペーストを塗布する請求項１または請求項２に記載の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】
本発明は、積層セラミック配線基板のようなセラミック基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器においては小型化、軽量化、高性能化が進み、電子機器に実装される電子部品も小型化、軽量化、高性能化が望まれている。この様な状況の中で、絶縁体層と導体パターンを積層し、これらの積層体内に導体パターンによって回路素子が形成された各種の積層型電子部品が開発されている。
【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、可塑剤および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パターン層を形成し、次に複数枚の導体パターン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積層体を得た後、この積層体を焼成することにより得られる。
【０００４】
ここで、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を厚くする必要がある。しかしながら、厚みの厚い導体パターン層を形成した場合に、電子部品に対する前述の要求に対応して導体パターン層が形成されたグリーンシートの積層数を多くすると、導体パターン層が形成された領域が重なる部分と他の部分ではその厚み差が大きくなり、積層されたグリーンシートを厚み方向に加圧した場合に、導体パターン層が形成された領域が重なる部分においては加圧力が十分に加わるものの、そうでない部分において加圧力が十分に加わりにくくなるので、不十分な圧着となりやすい。
【０００５】
そして、そのように不十分な圧着により形成された積層体を焼成すると、圧着が不十分な部分でデラミネーション（層間剥離）が発生する可能性があった。
【０００６】
この問題に対して、特許文献１に記載されているような、導体層が表面に形成された支持体上にセラミックスラリーを塗布し、乾燥後支持体を剥離することにより平坦な導体層付きセラミックグリーンシートを形成する製法が提案されている。
【０００７】
この製法によれば、導体層がグリーンシートに埋没しているので導体層が形成されたグリーンシートの表面が平坦になることから、グリーンシートを積層した場合に導体層が形成された領域とそうでない部分で厚み差が小さくなり、グリーンシートを積層する際に不均一な加圧力によりデラミネーションが発生することを抑制することができる。
【特許文献１】特開平９−２８３３６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載されているような、導体層が表面に形成された支持体上にセラミックスラリーを塗布する場合においても、導体層が厚くなると、場所によるスラリーの厚みの差が大きくなり、スラリーから溶剤が揮発する際の乾燥収縮の影響が大きくなることから、導体層上のスラリーと導体層が形成されていない領域上のスラリーとの間で乾燥収縮量に差が発生し、平坦な導体層付きセラミックグリーンシートを形成できずに厚み差が残り、上記デラミネーションが発生する問題があった。
【０００９】
また、セラミックスラリーが薄く塗布された場合においては、支持体及び導体層の表面張力により塗布直後から厚み差が残る問題があった。
【００１０】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、内部導体層の厚みが増加しても、デラミネーションの問題が生じ難いセラミック基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の電子部品の製造方法は、複数の支持体上に導電ペーストをそれぞれ塗布する第
１塗布工程と、前記各支持体上に、前記第１導体層を覆うようにセラミックスラリーを塗布する第１塗布工程と、前記セラミックスラリーを乾燥させて、導体付セラミックグリーンシートを得る第１乾燥工程と、前記支持体と前記導体付セラミックグリーンシートとの積層体から前記支持体を剥離する剥離工程と、前記導体付セラミックグリーンシートの前記第１導体層上に導体ペーストを塗布する第２塗布工程と、該第２塗布工程の後、前記導体ペーストを乾燥させて第２導体層を形成する第２乾燥工程と、前記導体付セラミックグリーンシート上に、乾燥させた前記第２導体層を覆うようにセラミックスラリーを塗布する第３塗布工程と、前記セラミックスラリーを乾燥させて、２層の導体付セラミックグリーンシートを有する２層積層体を得る第３乾燥工程と、前記セラミックスラリーを乾燥させて、２層の導体付セラミックグリーンシートを有する２層積層体を得る第３乾燥工程と、前記２層積層体を焼成する焼成工程とを有する。
【００１２】
上記電子部品の製造方法は、好ましくは、前記第３乾燥工程の後で、複数の前記２層積層体を積層する積層工程を備え、前記焼成工程において、前記積層された複数の前記２層積層体を焼成する。
【００１３】
また、本発明の電子部品の製造方法において、好ましくは、前記第２塗布工程において、前記第１導体層上に、平面視したときに前記第１導体層よりも面積が小さい導体ペーストを塗布する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のセラミック基板の製造方法によれば、内部導体層の厚みを増加しても、デラミネーションの問題が生じ難いセラミック基板の製造方法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
図１および図２は、本発明の実施の形態によるセラミック基板の製造方法の一例を示す図である。図１において、１は支持体、２ａは導体ペースト、２は導体ペースト２ａが乾燥することにより形成される導体層、３ａはセラミックスラリー、３はセラミックスラリー３ａが乾燥することにより形成されるセラミックグリーンシート、４は、２層のセラミックグリーンシートが積層してなる２層積層体、５は、２層積層体４が積層してなるセラミックグリーンシート積層体である。
【００１７】
まず、図１（ａ）に示すように、支持体１上に導体ペースト２ａを塗布して乾燥させることにより導体層２を形成する。
【００１８】
支持体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、又は塩化ビニル系等の有機樹脂からなるフィルム状のものである。
【００１９】
支持体１の表面には、導体層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、まとめて「導体層付きセラミックグリーンシート」という。）の剥離性を考慮して、離型剤若しくは帯電防止剤などの表面処理層を形成しておくことが好ましい。特に、支持体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が伸び等の変形をしてしまうことを抑えるためには、支持体１の表面に離型剤の表面処理層が形成されていることがより好ましい。
【００２０】
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、剥離性及びコストの観点から、シリコーン系がより望ましい。
【００２１】
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。
【００２２】
金属導体粉末は、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、又は銀−白金（Ａｇ−Ｐｔ）合金が挙げられるが、その中でもガラスセラミック粉末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合金又はＡｇ−Ｐｔ合金がより好ましい。
【００２３】
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、若しく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，又は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−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。有機バインダーの選定に当たっては、焼成工程での分解、揮発性を考慮すると、アクリル系、若しくはアルキド系の有機バインダーがより好ましい。
【００２４】
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、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。
【００２５】
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３〜３２質量部、有機溶剤を１〜３０質量部加えて混練することにより形成される。また、導体ペースト２ａは、表層配線導体を形成した後に滲みが発生しない程度の粘度、具体的には４０００〜２００００ｃｐｓ程度の粘度にすることが望ましい。
【００２６】
支持体１の表面に導体ペースト２ａを印刷する方法は、特に制限されるものではなく、従来周知のスクリーン印刷法若しくはグラビア印刷法等が使用可能である。
【００２７】
次に、セラミックスラリーの粉末としては、Ａｌ２Ｏ３，ＡｌＮ，又は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）等が挙げられる。ガラスセラミック粉末のガラス成分としては、例えば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，又はＢｉ系ガラス等が挙げられる。
【００２８】
また、ガラスセラミック粉末のフィラー粉末としては、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挙げられる。
【００２９】
セラミックグリーンシートの有機バインダーは、従来から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、若しく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，又は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−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。特に、焼成工程での分解、および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。
【００３０】
セラミックスラリー３ａの有機溶剤は、セラミック粉末及びガラス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であればよく、トルエン，ケトン類，若しくはアルコール類の有機溶媒や水等が挙げられる。
【００３１】
これらの中で、トルエン，メチルエチルケトン，およびイソプロピルアルコール等の蒸発係数の高い溶剤はスラリー塗布後の乾燥工程が短時間で実施できるのでより好ましい。
【００３２】
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、セラミック及びガラス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５〜２０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３〜１００ｃｐｓの粘度となるように調製される。
【００３３】
セラミックスラリーの塗布工法としては、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において塗布される。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、導体ペースト２ａ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を形成することができるのでより好ましい。
【００３４】
図１（ａ）に示されるように、支持体１上に導体ペースト２ａを塗布して乾燥させた後、図１（ｂ）に示すように、その導体ペースト２ａを覆うようにセラミックスラリー３ａを塗布して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。
【００３５】
支持体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。
【００３６】
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してよい。
【００３７】
導体層付きセラミックグリーンシート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を支持体１から剥がして行なってもよいが、支持体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の変形を防止できるのでより好ましい。
【００３８】
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１５０００ｃｐｓ乃至４００００ｃｐｓ程度に調整される。
【００３９】
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を加えた無機成分としてもよい。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重量部以上では、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効果的に抑制することができる。
【００４０】
その後、支持体１と導体付セラミックグリーンシートとの積層体から支持体１を剥離する。
【００４１】
次に、図１（ｃ）に示すように、導体付セラミックグリーンシートの導体層２上に、導体ペースト２ａを塗布する。このとき、導体ペースト２ａは、平面視したときに導体層２よりも面積が小さいことが好ましい。これにより、導体ペースト２ａを塗布する際に、位置ズレが発生しても隣接する導体層２間にショートが発生しにくくなる。この導体ペースト２ａを乾燥させて、第２導体層２を得た後、図１（ｄ）に示すように、この第２導体層２を覆うようにセラミックスラリー３ａを塗布して、そのセラミックスラリー３ａを乾燥させる。すると、図２（ａ）に示すように、導体層２の厚みが厚い場合においても、セラミックグリーンシート３の段差が小さい、２層の導体付セラミックグリーンシート（２層積層体）４を得ることができる。
【００４２】
次に、図２（ｂ）に示すように、２層積層体４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５を作製する。
【００４３】
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，および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。
【００４４】
積層の際の加熱加圧の条件は、用いる有機バインダー等の種類や量により異なるが、概ね３０〜１００℃、２〜２０ＭＰａである。
【００４５】
この積層体５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配線基板が得られる。
【００４６】
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に接続するための電極パッドのような、導体層２を焼成してなる表層配線導体には、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、そ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。
【００４７】
本実施の形態によるセラミック基板の製造方法においては、支持体１を剥離後、導体層付セラミックグリーンシートの導体層２の上に導体ペースト２ａを塗布し、導体ペースト２ａを乾燥後、セラミックスラリー３ａを塗布し、乾燥させるため、導体層２が厚くともセラミックグリーンシート３の表面における段差を軽減することができる。
【００４８】
また、本実施の形態によるセラミック基板の製造方法では、図１（ｃ）に示されたセラミックグリーンシート３の表面の高低差は、従来の製造方法において生じる高低差と比較して十分小さいことから、デラミネーションの問題は生じ難い。
【００４９】
以上のような方法で作製されたセラミック基板は、その内部にデラミネーションを有さず、従来品に比べて、多層でかつ導体層の厚みを厚く形成できるため、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】
【００５０】
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が、本発明は以下の実施例にのみ限定されるものではない。
【００５１】
まず、図１（ａ）に表されるＰＥＴより成るフィルム状の支持体１上に、内部配線導体用ペースト２ａをスクリーン印刷法によって５乃至２０μm厚みに塗布した。配線導体用ペースト２ａとしては、Ｃｕ粉末１００質量部に、アクリル樹脂６質量部と有機溶剤としてのα−テルピネオール１４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。
【００５２】
次に、図１（ａ）に表される導体ペースト２ａが形成された支持体１上に、セラミックスラリー３ａをダイコーター法により塗布し、図１（ｂ）に表される導体ペースト付セラミックスラリーを得た。セラミックスラリー３ａとしては、無機粉末１００質量部と、アクリル樹脂２０質量部と、有機溶剤としてトルエンを７０質量部としてボールミルにより混合し調製したものを用いた。
【００５３】
この図１（ｂ）に表される導体ペースト付セラミックスラリーを５０℃で３０分乾燥して得られた導体層付きセラミックグリーンシートの導体層２上に、平面視したときに導体層２よりも面積が小さい導体ペースト２ａを塗布することにより、図２（ａ）に表される導体層付セラミックグリーンシートを形成した。
【００５４】
こうして得られた図２（ａ）に表される導体層付きセラミックグリーンシートにおいては、第２導体層２の厚みおよび第２導体層２上のセラミックグリーンシート３の厚みの和Ｌ１と、第２導体層２が形成されていない領域上の上部セラミックグリーンシート３の厚みＬ２との差は、２μｍ以下であった。
【００５５】
次に、比較例として、図３に示す製造方法を用いてセラミック基板を形成した。ここで、１０は支持体、２０ａは導体ペースト、２０は導体ペースト２０ａが乾燥することにより形成される導体層、３０ａはセラミックスラリー、３０はセラミックスラリー３０ａが乾燥す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。
【００５６】
まず、図３（ａ）に表されるＰＥＴより成るフィルム状の支持体１０上に、内部配線導体用ペースト２０ａをスクリーン印刷法によって５乃至２０μm厚みに塗布し、５０℃で３０分乾燥した。配線導体用ペースト２０ａとしては、図１を用いて説明した導体ペースト２０ａと同一の材料からなる導体ペーストを用いた。この導体ペースト２０ａを乾燥させて導体層２０を得た。なお、ここで得られた導体層２０の厚みは、図２（ａ）で得られた２層の導体層２０の厚みの総和と同一であった。
【００５７】
次に、図３（ｂ）に表される導体層２０が形成された支持体１０上に、セラミックスラリー３０ａをダイコーター法により塗布し、図３（ｂ）に表される導体層付セラミックスラリーを得た。セラミックスラリーとしては、図１を用いて説明したセラミックスラリー３０ａと同一の材料からなるセラミックスラリーを用いた。
【００５８】
さらに、この図３（ｂ）に表される導体層付セラミックスラリーを５０℃で３０分乾燥して、図３（ｃ）に表される導体層付セラミックグリーンシートを形成した。
【００５９】
こうして得られた図３（ｃ）に表される導体層付セラミックグリーンシートにおいて、導体層２０の厚みおよび導体層２０上のセラミックグリーンシート３０の厚みの和Ｌ３と、導体層２が形成されていない領域上のセラミックグリーンシート３０の厚みＬ４との差Ａは、５〜１５μｍであった。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態によるセラミック基板の製造方法の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態によるセラミック基板の製造方法の一例を示す図である。
【図３】乾燥させた導体層上にセラミックスラリーを塗布する比較用のセラミック基板の製造方法を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１・・・支持体
２・・・導体層
２ａ・・導体ペースト
３・・・セラミックグリーンシート
３ａ・・セラミックスラリー
４・・・２層積層体
５・・・セラミックグリーンシート積層体
【図１】
0005046996.tif 000002
【図２】
0005046996.tif 000003
【図３】
0005046996.tif 000004