(57)【要約】【課題】寸法精度がよく、ビアホール導体が表面から大きく突出することのない表面実装部品の実装性の良好なセラミック多層基板を提供する。【解決手段】本発明のセラミック多層基板は、異なる焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度で焼結した２種類の絶縁層が交互に積層され、最外のセラミック絶縁層（第１のセラミック絶縁層１ａ、１ｅ）の厚みが最外のセラミック絶縁層に隣接するセラミック絶縁層（第２のセラミック絶縁層１ａ、１ｄ）の厚みの２分の１以下とされ、最外のセラミック絶縁層に形成された第１のビアホール導体７ａと前記最外のセラミック絶縁層に隣接するセラミック絶縁層に形成された第２のビアホール導体７ｂとが直接接続され、第２のビアホール導体７ｂが第１のビアホール導体７ａと接続された外方端に向かって縮径されていることを特徴とするものである。【選択図】図１
2009010141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度で焼結した２種類のセラミック絶縁層が交互に積層され、最外のセラミック絶縁層の厚みが最外のセラミック絶縁層に隣接するセラミック絶縁層の厚みの２分の１以下とされ、前記最外のセラミック絶縁層に形成された第１のビアホール導体と前記最外のセラミック絶縁層に隣接するセラミック絶縁層に形成された第２のビアホール導体とが直接接続され、前記第２のビアホール導体が前記第１のビアホール導体と接続された外方端に向かって縮径されていることを特徴とするセラミック多層基板。
【請求項２】
前記第２のビアホール導体の前記外方端の直径が、前記外方端とは反対側の内方端の直径の５分の４以下であることを特徴とする請求項１に記載のセラミック多層基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼成における収縮曲線（挙動）が異なる２種類の絶縁性のセラミックグリーンシートを交互に積層して焼成することにより、平面方向の焼成収縮を抑制したセラミック多層基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動体通信分野などで使用されるセラミック多層基板において、配線層の材料として導電率の高い金、銀、銅、アルミニウムあるいはそれらの混合物を用い、絶縁層の材料として配線層の材料の融点よりも低い温度で焼成が可能なガラスセラミックスを用いたセラミック多層基板が広く用いられている。
【０００３】
このセラミック多層基板は、複数の配線層間がビアホール導体により電気的に接続されている。製造に際しては、焼成後に絶縁層となるセラミックグリーンシートに貫通孔を形成し、その貫通孔に焼成後にビアホール導体となる導体材料を充填するとともに、貫通孔に導体材料の充填されたセラミックグリーンシートの主面に配線層となる導体材料を塗布する。そのようにして準備したセラミックグリーンシートを複数枚積層して焼成することにより、配線層間がビアホール導体により接続されたセラミック多層基板が得られる。
【０００４】
ここで、セラミック絶縁層の材料としてガラスセラミックスを用いたセラミック多層基板は、焼結前のセラミックグリーンシート積層体の状態から焼結により体積が４０〜５０％程度収縮する。このとき、セラミック多層基板の主面と平行な方向（平面方向）における収縮率は１方向において平均１５〜２０％程度ばらついており、この収縮率のばらつきが配線層の位置ばらつきにつながり、セラミック多層基板の寸法精度が悪くなっていた。なお、ここでいう収縮率とは、焼結前の寸法から焼結後の寸法を減じた値を焼結前の寸法で除した値で定義されるものである。
【０００５】
そこで、セラミック多層基板の寸法精度を向上させる方法として、焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度が異なる２種以上のセラミックグリーンシート（２種の場合は、焼成後に第１のセラミック絶縁層と第２のセラミック絶縁層となる）を積層し焼成することにより、平面方向の焼成収縮を抑制し、主に垂直方向に収縮させる方法が提案されている（例えば特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特開２００３−６９２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この特許文献１に記載の方法では、焼成後に第１のセラミック絶縁層となる第１のセラミックグリーンシートの焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度と焼成後に第２のセラミック絶縁層となる第２のセラミックグリーンシートの焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度とが異なることから、互いに平面方向の収縮を抑制しあう。例えば、第１のセラミックグリーンシートの焼成収縮（焼結）終了後に第２のセラミックグリーンシートが焼成収縮（焼結）を開始するようになっている場合、第１のセラミックグリーンシートの焼成収縮（焼結）時にはまだ焼成収縮を開始していない第２のセラミックグリーンシートによって第１のセラミックグリーンシートの平面方向の収縮が抑制され、第２のセラミックグリーンシートの焼成収縮（焼結）時にはすでに焼成収縮を終了した（焼結された）第１のセラミック絶縁層によって第２のセラミックグリーンシートの平面方向の収縮が抑制される。したがって、第１のセラミックグリーンシートおよび第２のセラミックグリーンシートの垂直方向（積層方向）の収縮が大きくなる。
【０００７】
ところが、それぞれのセラミックグリーンシートに形成されたビアホール導体は同じ材料であることから焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度に違いはなく、隣接する絶縁層に形成されたビアホール導体同士が直接接続されていた場合、互いに平面方向の収縮を抑制しあうことはない。したがって、本来の体積収縮量だけ収縮しようとすると、ビアホール導体の垂直方向（積層方向）の収縮はセラミックグリーンシートの垂直方向（積層方向）の収縮ほど大きくなることはない。
【０００８】
このため、図８に示すように、焼成後にビアホール導体５０がセラミック多層基板の表面から大きく突出してしまい、表面実装部品の実装性が低下するという問題が発生していた。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、寸法精度がよく、ビアホール導体が表面から大きく突出することのない表面実装部品の実装性の良好なセラミック多層基板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】
【００１０】
本発明のセラミック多層基板は、異なる焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度で焼結した２種類のセラミック絶縁層が交互に積層され、最外のセラミック絶縁層の厚みが最外のセラミック絶縁層に隣接するセラミック絶縁層の厚みの２分の１以下とされ、前記最外のセラミック絶縁層に形成された第１のビアホール導体と前記最外のセラミック絶縁層に隣接するセラミック絶縁層に形成された第２のビアホール導体とが直接接続され、前記第２のビアホール導体が前記第１のビアホール導体と接続された外方端に向かって縮径されていることを特徴とするものである。
【００１１】
ここで、前記第２のビアホール導体の前記外方端の直径が、前記外方端とは反対側の内方端の直径の５分の４以下であるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、異なる焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度で焼結した２種類の絶縁層が交互に積層された構造において、最外のセラミック絶縁層に形成された第１のビアホール導体とこれに隣接するセラミック絶縁層に形成された第２のビアホール導体とが直接接続されていて、最外のセラミック絶縁層の厚みがこれに隣接するセラミック絶縁層の２分の１とされ、第２のビアホール導体が第１のビアホール導体と接続された外方端に向かって縮径されていることによって、寸法精度がよく、ビアホール導体が表面から大きく突出することのない表面実装部品の実装性の良好なセラミック多層基板が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は本発明のセラミック多層基板の一実施形態の断面図であって、異なる焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度で焼結した２種類の絶縁層が交互に積層されてなるセラミック多層基板である。具体的には、図１に示すように、ガラスセラミックスからなる第１のセラミック絶縁層１ａ〜１ｅおよび第１のセラミック絶縁層１ａ〜１ｅとは異なるガラスセラミックスからなる第２のセラミック絶縁層２ａ〜２ｄが交互に積層されている。また、セラミック多層基板の表面には表面配線層５ａが設けられ、セラミック多層基板の内部には内部配線層５ｂや後述の第１のビアホール導体７ａおよび第２のビアホール導体７ｂを含むビアホール導体が設けられている。
【００１５】
この第１のセラミック絶縁層１ａ〜１ｅと第２のセラミック絶縁層２ａ〜２ｄとは、焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度の異なるセラミックグリーンシートがそれぞれ焼結されたものである。第２のセラミック絶縁層２ａ〜２ｄを形成するための第２のセラミックグリーンシートの焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度は、第１のセラミック絶縁層１ａ〜１ｅを形成するための第１のセラミックグリーンシートの焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度よりも高くなるように設定されている。望ましくは、第２のセラミックグリーンシートの焼成収縮開始温度が第１のセラミックグリーンシートの焼成収縮終了温度よりも高くなるように、換言すれば、第１のセラミックグリーンシートが焼成収縮を終了した後に第２のセラミックグリーンシートが焼成収縮を開始するように設定されている。
【００１６】
具体的には、ガラスセラミック材料の選定において、第１のセラミックグリーンシートに含まれるガラスの結晶化温度が、第２のセラミックグリーンシートに含まれるガラスの軟化点より低くなるように選定されている。これを達成するための方法としては、それぞれのガラス組成を変えることにより、ガラスの軟化点を変える方法がもっとも簡便な方法である。その他にも、ガラスとフィラーの量比を変えることや、焼成収縮開始温度を変える第３の添加物としてＴｉＯ２、ＣｅＯ２、ＳｎＯなどの核形成剤を添加することで達成できる。これにより、第２のセラミックグリーンシートが焼成収縮を開始するときには、第１のセラミックグリーンシートの焼成収縮は終了しており、互いの平面方向の収縮を抑制しあうことが可能となる。
【００１７】
なお、ここでいう焼成収縮の開始温度とは、対象とする材料を単独で焼成した時に、０．３％体積収縮するときの温度で定義されるものである。また、ここでいう焼成収縮の終了温度とは、焼成前の状態から焼成終了後の状態までの収縮量に対し９０％以上体積収縮したときの温度をいう。なお、体積収縮はＴＭＡ（熱機械分析）の線収縮から体積収縮に換算して決定される。
【００１８】
ガラスセラミック材料の選定として、第１のセラミック絶縁層１ａ〜１ｅおよび第２のセラミック絶縁層２ａ〜２ｄは結晶化ガラスを３０質量％以上、特に４０〜９０質量％、更には５０〜８０質量％含むことが焼結性の観点から好ましい。そして、含有する結晶化ガラスのうち、残留ガラス量はいずれも１０体積％以下、特に５体積％以下、更には２体積％以下であることが、平面方向の収縮抑制効果や基板の曲げ強度、誘電損失の観点から望ましい。なお、残留ガラス量は、ＸＲＤ回折パターンからリートベルト解析により決定することができる。ガラスの定量については、試料とＺｎＯ（標準試料）を所定の比率で混合し、試料に形成される全ての結晶相とＺｎＯ標準試料を考慮したプログラム解析より求めることができる。
【００１９】
具体的には、第１のセラミック絶縁層１ａ〜１ｅおよび第２のセラミック絶縁層２ａ〜２ｄが結晶化ガラスと無機フィラーとから構成され、結晶化ガラスとしては、ディオプサイド、ハーディストナイト、セルシアン、コージェライト、アノーサイト、ガーナイト、ウィレマイト、スピネル、ムライト、フォルステライト、スーアナイトのうち少なくとも１種の結晶を形成するものが好ましい。これらの中でも、特に誘電特性の点でディオプサイド、ハーディストナイト、セルシアン、ウィレマイト、フォルステライトが望ましく、強度の点でディオプサイド、セルシアン、コージェライト、アノーサイトが望ましく、さらには誘電特性と強度の点でディオプサイド、セルシアンが望ましい。また、無機フィラーとしては、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＴｉＯ３、ＣａＺｒＯ３、ＣａＴｉＯ３、Ｍｇ２ＳｉＯ４、ＢａＴｉ４Ｏ９、ＺｒＴｉＯ４、ＳｒＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＴｉＯ２、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４などを例示できる。これらの中でも、特に誘電特性の点でＡｌ２Ｏ３、ＭｇＴｉＯ３、ＣａＺｒＯ３、ＣａＴｉＯ３、Ｍｇ２ＳｉＯ４、ＢａＴｉ４Ｏ９が望ましく、強度の点でＡｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４が望ましく、さらには誘電特性と強度の点でＡｌ２Ｏ３が望ましい。
【００２０】
このように、結晶化ガラスおよび無機フィラーからなるガラスセラミックスを採用することで、１０００℃以下での焼成が可能である。
【００２１】
また、表面配線層５ａ、内部配線層５ｂ、ビアホール導体７ａ、７ｂを形成する導体材料としてＣｕ、Ａｇ、Ａｌなどを主成分とする低抵抗導体を用いることが可能となり、高速伝送を実現できる。なお、導体材料としては、これらの主成分に対して、電気抵抗、熱伝導性を劣化させない範囲で、他の金属、酸化物、ガラス、セラミックス等の無機分を含んでいてもよい。
【００２２】
第１のセラミック絶縁層１ａ〜１ｅと第２のセラミック絶縁層２ａ〜２ｄとの０〜１００℃での熱膨張係数差が２×１０−６／℃以下、特に１×１０−６／℃以下であるのが好ましい。この範囲であれば、最高焼成温度からの冷却時において、第１のセラミック絶縁層１ａ〜１ｅと第２のセラミック絶縁層２ａ〜２ｄとの界面にクラックやデラミネーションの生じるおそれが少なくなるからである。
【００２３】
第１のセラミック絶縁層１ａ〜１ｅと第２のセラミック絶縁層２ａ〜２ｄとは焼結挙動が異なっているが、焼結挙動の相違のみならず、目的に応じて、比誘電率、曲げ強度、誘電損失、熱伝導率、嵩密度、温度係数などの他の特性が異なっていてもよい。
【００２４】
そして、図１に示すように、最外には第１のセラミック絶縁層１ａ、１ｅが配置され、最外の第１のセラミック絶縁層１ａ、１ｅに隣接して第２のセラミック絶縁層２ａ、２ｄが配置されている。なお、最外とは表面のことを意味し、上面および下面の両方のことを意味している。ここで、第１のセラミック絶縁層１ａ、１ｅの厚みは、第２のセラミック絶縁層２ａ、２ｄの厚みの２分の１以下とされている。最外の第１のセラミック絶縁層１ａ、１ｅは、一方の主面のみが焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度の異なる第２のセラミック絶縁層２ａ、２ｄと接触してその平面方向の収縮を抑制されているが、他方の主面には焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度の異なる隣接層が設けられておらず、その平面方向の収縮を抑制されていないことから、最外のセラミック絶縁層としての第１のセラミック絶縁層１ａ、１ｅに対する収縮抑制効果は半減されていると考えられる。したがって、他の層とほぼ同様の収縮抑制効果を得る必要があるために、その厚みが２分の１以下とされている。
【００２５】
ここで、最外の第１のセラミック絶縁層１ａ、１ｅに形成されたビアホール導体（第１のビアホール導体７ａ）と、最外の第１のセラミック絶縁層１ａ、１ｅに隣接する第２のセラミック絶縁層２ａ、２ｄに形成されたビアホール導体（第２のビアホール導体７ｂ）とが直接接続されている場合には、焼成後のセラミック多層基板表面からのビアホール導体の突出が顕著になる。したがって、、相対的に厚みの厚い第２のセラミック絶縁層２ａ、２ｄに形成されたビアホール導体（第２のビアホール導体７ｂ）の垂直方向の収縮をいかに制御するかが重要である。
【００２６】
本発明は、第１のビアホール導体７ａと第２のビアホール導体７ｂとが直接接続され、第２のビアホール導体７ｂが第１のビアホール導体７ａと接続された外方端に向かって縮径されていることを特徴としている。なお、直接接続されているとは、第２のセラミック絶縁層２ｂと第１のセラミック絶縁層１ｃとの間の内部配線層５ｂのような配線を用いずに、第１のビアホール導体７ａと第２のビアホール導体７ｂとが同軸上に配置され接続されていることをいう。
【００２７】
第２のビアホール導体７ｂが第１のビアホール導体７ａと接続された外方端に向かって縮径されていることで、焼成過程において第２のセラミックグリーンシートに形成された貫通孔に充填された導体材料（焼成収縮終了後は第２のビアホール導体）が基板の表面に向かって突出しようとするのを第２のセラミックグリーンシートが押さえつけるかのような効果が発現し、突出を抑制することができる。なお、ビアホール導体７ｂは焼成途中で一定の粘性を有しており、収縮時に第２のセラミックグリーンシートで押さえつけられない中心部分（上から見て第２のセラミックグリーンシートと重ならない部分）の導体材料も押さえつけられる部分（上から見て第２のセラミックグリーンシートと重なる部分）の収縮挙動へ追従すると考えられる。
【００２８】
ここで、縮径されているとは、図１に示すように内方端から第１のビアホール導体７ａに接続された外方端にかけて一定の割合で縮径するテーパー形状の他、図２に示すように外方端側のみにテーパー形状の部分を設けて内方端側に直径の変化しない部分を設けてもよく、図３に示すように外方端側に直径の変化しない部分を設けて内方端側にテーパー形状を設けてもよい。ただし、図３に示す形態の場合、外方端側の直径の変化しない部分の厚みは第２のセラミック絶縁層２ａ、２ｄの厚みの１／２以下であるのが好ましい。
【００２９】
そして、第２のビアホール導体の第１のビアホール導体に接続された外方端の直径が、外方端とは反対側の内方端の直径の１０分の９以下であるのが好ましい。特に、５分の４以下であるのが望ましい。これにより、セラミック多層基板の表面からのビアホール導体の突出量を抑えることができ、特にフリップチップ実装などで表面実装部品を実装する際の実装性を良好なものとすることができる。
【００３０】
なお、ビアホール導体の基板表面からの突出量を抑制するためにより効果的であるのは、最外のセラミック絶縁層に焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度の低いグリーンシートを配置した構成である。これは、焼成後期過程において外側に突出しようとする第２のビアホール導体７ｂに対して、焼成後期過程においては焼成収縮開始温度の低い第１のセラミック絶縁層１ａ、１ｅとなる第１のセラミックグリーンシートが焼結を完了していることにより、第２のビアホール導体７ｂの垂直方向の突き上げに対して、第１のセラミック絶縁層１ａ、１ｅが強い岩盤のようにこの突き上げを抑えるような抵抗となることで、突出を抑制できるためである。ただし、縮径による抑制が十分になされていれば、最外のセラミック絶縁層として焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度の高いグリーンシートを配置して形成した構成であってもよい。
【００３１】
また、他の実施形態として、図４に示すように、第１のビアホール導体７ａの第２のビアホール導体７ｂと接続された内方端側の直径が、第２のビアホール導体７ｂの第１のビアホール導体７ａと接続された外方端側の直径よりも大きく形成され、第１のビアホール導体７ａが表面（外方端）に向かって縮径されていてもよく、換言すれば、第２のビアホール導体７ｂと接続された内方端に向かって拡径されていてもよい。これにより、相対的に厚みの薄い最外の第１のセラミック絶縁層１ａ、１ｅに形成された第１のビアホール導体７ａの影響による基板表面からの突出も効果的に抑制することができる。
【００３２】
ただし、図４に示す形態においては、第１のビアホール導体７ａの側面と第２のビアホール導体７ｂの側面とが連続しておらず、ビアホール導体７ａとビアホール導体７ｂとの界面およびその周辺に応力が集中することがあり、第１のセラミック絶縁層１ａ、１ｅと第２のセラミック絶縁層２ａ、２ｄとの間、あるいはこれらのセラミック絶縁層と第１のビアホール導体７ａ、第２のビアホール導体７ｂとの間に剥離が発生するおそれがある。
【００３３】
そこで、図５に示すように、第１のビアホール導体７ａと第２のビアホール導体７ｂとがこれらの接続される端面（第１のセラミック絶縁層１ａと第２のセラミック絶縁層２ａとの界面、第１のセラミック絶縁層１ｅと第２のセラミック絶縁層２ｄとの界面）で段差のないように、連続的な側面を備えて一体となったビアホール導体（ビアホール導体７ｃ）としてもよい。これにより、第１のビアホール導体７ａと第２のビアホール導体７ｂとの間の剥離が抑制され、製造歩留まりを向上させることができる。
【００３４】
さらに他の実施形態として、図６に示すように、第１のビアホール導体７ａとして、第２のビアホール導体７ｂの外方端側の直径よりも小さな直径のものであってもよい。
【００３５】
ただし、図６に示す形態においては、第１のビアホール導体７ａでの電気抵抗値が高くなってしまう。
【００３６】
そこで、図７に示すように、一つの第２のビアホール導体７ｂに対し、複数の第１のビアホール導体７ａを接続するようにした構成としてもよい。
【００３７】
以上、第１のセラミック絶縁層１ａ〜１ｅおよび第２のセラミック絶縁層２ａ〜２ｄの形成材料としてガラスセラミックスを例に述べたが、セラミックスであればよく、特にガラスセラミックスに限定はされない。
【００３８】
次に、上記セラミック多層基板の製造方法について説明する。
【００３９】
ガラスセラミックスに含まれるガラスの熱特性が上記関係にある２種の無機材料からなるグリーンシートを作製する。
【００４０】
焼成後に第１のセラミック絶縁層１ａ〜１ｅとなる第１のセラミックグリーンシート材料として、ＳｉＯ２を１０〜３０質量％と、Ａｌ２Ｏ３を１〜９質量％と、ＭｇＯを５〜３０質量％と、ＢａＯを２１〜３５質量％と、Ｂ２Ｏ３を１０〜３０質量％と、Ｙ２Ｏ３，ＣａＯ，ＳｒＯ，ＺｎＯ，ＴｉＯ２，Ｎａ２Ｏ，ＳｎＯ２，Ｐ２Ｏ５，ＺｒＯ２およびＬｉ２Ｏから選ばれる少なくとも１種を０〜２０質量％とからなる４０〜９０質量％のガラスと、Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＭｇＴｉＯ３，ＣａＺｒＯ３，ＣａＴｉＯ３，ＢａＴｉ４Ｏ９，ＳｒＴｉＯ３，ＺｒＯ２，ＴｉＯ２，ＡｌＮおよびＳｉ３Ｎ４から選ばれる少なくとも１種を含む１０〜６０質量％のセラミックスとから構成される材料が採用される。
【００４１】
一方、焼成後に第２のセラミック絶縁層２ａ〜２ｄとなる第２のセラミックグリーンシート材料として、ＳｉＯ２を２０〜６０質量％と、Ａｌ２Ｏ３を１０〜２５質量％と、ＭｇＯを８〜３５質量％、ＢａＯを１０〜２０質量％と、Ｂ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，ＣａＯ，ＳｒＯ，Ｎａ２Ｏ，ＳｎＯ２，Ｐ２Ｏ５，ＺｒＯ２およびＬｉ２Ｏから選ばれる少なくとも１種を０〜２０質量％とからなる３０〜１００質量％のガラスと、Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＭｇＴｉＯ３，ＣａＺｒＯ３，ＣａＴｉＯ３，ＢａＴｉ４Ｏ９，ＳｒＴｉＯ３，ＺｒＯ２，ＴｉＯ２，ＡｌＮ，Ｓｉ３Ｎ４から選ばれる少なくとも１種を含む０〜７０質量％のセラミックスとから構成される材料が採用される。
【００４２】
第１のセラミックグリーンシートおよび第２のセラミックグリーンシートは、上記材料と焼成途中で容易に揮発する揮発性有機バインダーと有機溶剤及び必要に応じて可塑剤とを混合してスラリー化し、このスラリーを用いてリップコーター法やドクターブレード法などによってテープ成形を行い、所定寸法に切断して作製される。なお、第１のセラミックグリーンシートと第２のセラミックグリーンシートのうちのどちらか一方をペースト状（絶縁体ペースト）にしておいてもよい。
【００４３】
次に、これらのグリーンシートにレーザー、パンチング、エッチング等の方法などによって所望の形状の貫通孔を形成する。
【００４４】
ここで、第１のセラミックグリーンシートと第２のセラミックグリーンシートとを個々に加工して貫通孔を形成してもよいが、第１のセラミックグリーンシートと第２のセラミックグリーンシートとを個々に加工した場合、第１のセラミックグリーンシートと第２のセラミックグリーンシートとの界面近傍においてバリ・欠け等の外観上の不具合や応力集中による剥離や積層時の位置ずれ等の課題があることから、第１のセラミックグリーンシートと第２のセラミックグリーンシートとをあらかじめ積層したうえで、この積層体に一括もしくは分割してレーザーにより貫通孔を形成してもよい。なお、分割して貫通孔を形成するとは、２段階あるいはセラミックグリーンシートの両面から貫通孔を形成することを意味する。
【００４５】
そして、貫通孔内に導体ペーストを充填する。導体ペーストとして、金粉末、銀粉末、銅粉末、アルミニウム粉末のいずれかに対して、有機バインダー、有機溶剤、必要に応じて、有機物や無機物の添加剤を加えて、３本ロールで混練したものを用いる。充填には、ビアホール導体形成位置に一致する箇所に穿孔されたメタルマスク、あるいは、エマルジョンメッシュスクリーンマスクを用いて、スクリーン印刷する方法を用いる。このとき、マスクを通して導体ペーストを押し出す方法として、通常のポリウレタン製等の板状（あるいは剣状）のスキージを用いる方法でもよく、ペースト押し出し式のスキージヘッドを用いて、ペーストを貫通孔に加圧注入する方法でもよい。また、導体ペーストの粘度や印刷条件を調整して、充填した導体ペーストが貫通孔上でセラミックグリーンシート表面から突出するように過充填する。その後、必要に応じて、突出した導体ペーストをプレスして、貫通孔に押し込む。さらに、表面配線層５ａや内部配線層５ｂを導体ペーストのスクリーン印刷法などによって被着形成する。
【００４６】
このようにして得られた各セラミックグリーンシートまたは絶縁体ペーストを所定の積層順序に応じて積層して積層成形体を形成した後、焼成する。
【００４７】
焼成にあたっては、低温側で焼成収縮が開始する第１のセラミックグリーンシートの収縮開始温度と第１のセラミックグリーンシートに含まれるガラスの結晶化温度との間の温度で一旦保持する多段焼成でもよいが、単一キープ温度においても同時焼成することで平面方向の焼成収縮が抑制され垂直方向に焼成収縮した寸法精度が高く、ビアホール導体の突出が抑制されたセラミック多層基板を作製することができる。
【実施例】
【００４８】
まず、焼成後に第１のセラミック絶縁層１ａ〜１ｅとなる第１のセラミックグリーンシートを形成するガラスセラミック材料Ａとして、２３．８質量％のＳｉＯ２，８．４質量％のＡｌ２Ｏ３，１５．４質量％のＭｇＯ，２６．５質量％のＢａＯ，１７．９質量％のＢ２Ｏ３、４．９質量％のＣａＯ，０．４質量％のＳｒＯ，１．０質量％のＳｎＯ２，１．７質量％のＺｒＯ２からなる６０質量％のガラスと、４０質量％のＡｌ２Ｏ３とから構成されるガラスセラミック材料を用意した。
【００４９】
また、焼成後に第２のセラミック絶縁層２ａ〜２ｄとなる第２のセラミックグリーンシートを形成するガラスセラミック材料Ｂとして、４３．３質量％のＳｉＯ２，１２．９質量％のＡｌ２Ｏ３，１８．０質量％のＭｇＯ，１４．１質量％のＢａＯ，７．５質量％のＢ２Ｏ３、１．０質量％のＹ２Ｏ３，１．７質量％のＣａＯ，０．５質量％のＳｒＯ，１．０質量％のＺｒＯ２からなる６０質量％のガラスと、４０質量％のＡｌ２Ｏ３とから構成されるガラスセラミック材料を用意した。
【００５０】
これらのガラスセラミック材料Ａ、Ｂに、アクリル有機バインダー、可塑剤、有機溶剤を添加して、スラリーを作製し、ドクターブレード法により薄層化し、第１のセラミックグリーンシートおよび第２のセラミックグリーンシートを作製した。このとき、第１のセラミックグリーンシートの厚みは、焼成後に６μｍ、３７μｍとなるように作製した。第２のセラミックグリーンシートの厚みは３７μｍ、７４μｍ、１４８μｍとなるように作製した。
【００５１】
また、第１のセラミックグリーンシート１枚と第２のセラミックグリーンシート１枚を加熱圧着して複合セラミックグリーンシートを作製した。
【００５２】
次に、銀粉末に、β石英、バリウムホウ珪酸ガラス及び有機ビヒクルを添加し、これらを攪拌した後、銀粉末及び有機バインダーの凝集体がなくなるまで３本ロールミルで混合し、ペースト化し、導体ペーストを作製した。有機ビヒクルは、有機バインダーとして、エチルセルロースを５質量部、有機溶剤としてα−テルピネオールを９５質量部とから構成し、この有機ビヒクルを、銀粉末１００質量部に対して１５質量部添加した。
【００５３】
次に、上記の第１のセラミックグリーンシート、第２のセラミックグリーンシートおよび複合セラミックグリーンシートにビアホール導体を形成すべく、レーザーによって貫通孔を形成し、上記の導体ペーストをこの貫通孔に充填した。導体ペーストの充填には、ペースト押出式のヘッドを備えたオンコンタクト印刷機を用いた。
【００５４】
なお、レーザーによって貫通孔を形成する際に、出力とビーム径を変化させて、テーパー状の貫通孔または円柱状の貫通孔を形成した。表１において、孔形状が図４、図６、図７と記載した試料については、第１のセラミックグリーンシートと第２のセラミックグリーンシートとを個別にレーザー加工して孔あけしたものである。また、表１において、孔形状が図１、図５と記載した試料については、第１のセラミックグリーンシートと第２のセラミックグリーンシートとを予め積層して作製した複合セラミックグリーンシートにレーザー加工で孔あけして、複合グリーンシートを構成する第１のセラミックグリーンシートと第２のセラミックグリーンシートとに一括して孔あけしたものである。
【００５５】
次に、貫通孔に導体ペーストを充填した第１のセラミックグリーンシート、第２のセラミックグリーンシートおよび複合セラミックグリーンシートを平板金型でプレスし、第１のセラミックグリーンシート、第２のセラミックグリーンシートおよび複合セラミックグリーンシートを積層するとともに導体ペーストのセラミックグリーンシート表面から突出した部分を貫通孔に押し込んだ。
【００５６】
このとき、最外のセラミック絶縁層として第１のセラミックグリーンシートが配置され、最外のセラミック絶縁層に隣接するセラミック絶縁層として第２のセラミックグリーンシートが配置され、第１のセラミックグリーンシートと第２のセラミックグリーンシートとが交互に配置されるように、第１のセラミックグリーンシート、第２のセラミックグリーンシートおよび複合セラミックグリーンシートを組み合わせた。また、このようにして作製した積層体には５枚の第１のセラミックグリーンシートと４枚の第２のセラミックグリーンシートを用いて、計９層のグリーンシートが積層された積層体とした。なお、積層する前に、第１のセラミックグリーンシート、第２のセラミックグリーンシートおよび複合グリーンシートの表面に、表面配線層及び内部配線層となる導体パターンをスクリーン印刷により形成した。
【００５７】
その後、これらのグリーンシートを位置合わせした後、積層して積層体を作製し、これを大気中４００℃で脱バインダー処理し、さらに、大気中９００℃で焼成してセラミック多層基板を作製した。
【００５８】
焼成後のセラミック多層基板において、基板端部付近の表面の凹凸を３次元レーザー変位計で測定した。測定領域は、セラミック多層基板表面のうち、基板端部の稜線を含む３ｍｍ×３ｍｍとした。このとき、得られた測定データのうち、基板端部の稜線以外の基板表面における最低点と最高点との差を突出量（突起高さ）と定義して測定した。その結果を表１に示す。なお、表１には５つの基板を測定した結果における突出量（突起高さ）の最高値を記した。
【００５９】
また、焼成の前後においてセラミックグリーンシートの積層体と焼成後の分割溝付き配線基板に対して、所定のポイント間の長さを測定して、分割溝付き配線基板の面方向の収縮率を測定した。なお、各試料についてそれぞれ収縮率を測定し、１０個の試料の収縮率の最大値と最小値の差を収縮バラツキとして評価したところ、本発明の試料はいずれも、０．５％以下の優れた収縮バラツキを示すものであった。
【表１】
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【００６０】
試料Ｎｏ．１〜１７は、ビアホール導体７ａおよびビアホール導体７ｂの形状が図１に示す形状であって、ビアホール導体７ｂのビアホール導体７ａとの接続端側の直径（Ｂ１）を非接続端側の直径（Ｂ２）で割った際に得られる値（以下、テーパー率Ｂ１／Ｂ２という）および第１のセラミック絶縁層厚みと第２のセラミック絶縁層との比を変化させたものである。
【００６１】
まず、第１のセラミック絶縁層厚みが６μｍ、第２のセラミック絶縁層厚みが７４μｍの本発明の試料Ｎｏ．１〜６において、突出量（突起高さ）の最高値が２２μｍとなり、ビアホール導体７ｂが縮径されていない試料Ｎｏ．３１の突出量（突起高さ）の最高値に比べ、低下することが確認された。また、第１のセラミック絶縁層厚みが３７μｍ、第２のセラミック絶縁層厚みが７４μｍの本発明の試料Ｎｏ．７〜１１において、突出量（突起高さ）の最高値が２５μｍとなり、ビアホール導体７ｂが縮径されていない本発明範囲外の試料Ｎｏ．３２の突出量（突起高さ）の最高値に比べ、低下することが確認された。さらに、テーパー率Ｂ１／Ｂ２を小さくすると、突出量（突起高さ）の最高値は低下する傾向が確認された。
【００６２】
また、第１のセラミック絶縁層厚みが６μｍ、第２のセラミック絶縁層厚みが３７μｍの試料Ｎｏ．１２〜１３、第１のセラミック絶縁層厚みが６μｍ、第２のセラミック絶縁層厚みが１４８μｍの試料Ｎｏ．１４〜１５、第１のセラミック絶縁層厚みが３７μｍ、第２のセラミック絶縁層厚みが１４８μｍの試料Ｎｏ．１６〜１７においても、突出量（突起高さ）の低下が確認された。
【００６３】
これまでの結果より、第１のセラミック絶縁層厚みの第２のセラミック絶縁層厚みに対する比を厚くしていくと、突出量（突起高さ）の最高値は確実に悪化する傾向にあることがわかる。したがって、収縮抑制効果に加え、このビアホール導体の突出抑制の点からも第１のセラミック絶縁層厚みは第２のセラミック絶縁層厚みの２分の１以下であることが重要であることがわかる。なお、第２のセラミック絶縁層厚みを厚くしても、突出量（突起高さ）の最高値は大きく変化しないことを確認した。
【００６４】
また、ビアホール導体７ａおよびビアホール導体７ｂの形状が図４に示す形状である試料Ｎｏ．１８〜２１において突出量（突起高さ）の最高値が２６μｍとなり、ビアホール導体７ｂが縮径されていない試料Ｎｏ．３１の突出量（突起高さ）の最高値に比べ、低下することが確認された。また、テーパー率Ｂ１／Ｂ２を小さくすると、突出量（突起高さ）の最高値は低下する傾向が確認された。なお、この図４に示す形状の試料では、目視検査により剥離の発生が確認された。
【００６５】
また、ビアホール導体７ａおよびビアホール導体７ｂ（ビアホール導体７ｃ）の形状が図５に示す形状である試料Ｎｏ．２２〜２５において、突出量（突起高さ）の最高値が２４μｍとなり、ビアホール導体７ｂが縮径されていない試料Ｎｏ．３１の突出量（突起高さ）の最高値に比べ、低下することが確認された。また、テーパー率Ｂ１／Ｂ２を小さくすると、突出量（突起高さ）の最高値は低下する傾向が確認された。
【００６６】
また、ビアホール導体７ａおよびビアホール導体７ｂの形状が図６に示す形状である試料Ｎｏ．２６〜２８、ビアホール導体７ａおよびビアホール導体７ｂの形状が図７に示す形状である試料Ｎｏ．２９〜３０においても、突出量（突起高さ）の最高値の低下が確認された。ただし、試料Ｎｏ．２６、２７では若干の抵抗値上昇を確認したが、試料Ｎｏ．２９、３０のようにビアホール導体７ａの直径は小さくなるが、本数を２本、４本と増やすことで抵抗値上昇が抑えられることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明のセラミック多層基板の一実施形態の断面図である。
【図２】本発明のセラミック多層基板の他の実施形態の断面図である。
【図３】本発明のセラミック多層基板の他の実施形態の断面図である。
【図４】本発明のセラミック多層基板の他の実施形態の断面図である。
【図５】本発明のセラミック多層基板の他の実施形態の断面図である。
【図６】本発明のセラミック多層基板の他の実施形態の断面図である。
【図７】本発明のセラミック多層基板の他の実施形態の断面図である。
【図８】従来のセラミック多層基板の断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ａ〜１ｅ・・・第１のセラミック絶縁層
２ａ〜２ｄ・・・第２のセラミック絶縁層
５ａ・・・表面配線層
５ｂ・・・内部配線層
７ａ・・・第１のビアホール導体
７ｂ・・・第２のビアホール導体
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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