(57)【要約】【課題】平面方向の焼成収縮ばらつきが抑えられると共に拘束層の残渣が存在することのない、高寸法精度かつ高品質の積層セラミックス基板の製造方法を提供することである。【解決手段】複数の低温焼成セラミックスのグリーンシートを積層した後でプレス圧着して積層体を得た後に、積層体の上面及び下面に無機材料からなる第１の拘束層を設ける第１の工程と、第１の拘束層の上に、積層体の焼成温度では焼結しない難焼結性無機材料からなる第２の拘束層を設けて未焼成体を得る第２の工程と、未焼成体を焼成して焼成体を得ると共に、第１の拘束層と第２の拘束層がそれぞれ第１の拘束体と第２の拘束体となる第３の工程と、第２の拘束体に機械的な力を加えて第２の拘束体の少なくとも一部を除去した後に、化学薬品により第２の拘束体の残部と第１の拘束体を除去する第４の工程と、を備えている。【選択図】図６
2009114009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の低温焼成セラミックス層を積層した積層セラミックス基板の製造方法であって、
複数の低温焼成セラミックスのグリーンシートを積層した後でプレス圧着して積層体を得た後に、該積層体の上面及び下面に無機材料からなる第１の拘束層を設ける第１の工程と、
前記第１の拘束層の上に、積層体の焼成温度では焼結しない難焼結性無機材料からなる第２の拘束層を設けて未焼成体を得る第２の工程と、
前記未焼成体を焼成して焼成体を得ると共に、第１の拘束層と第２の拘束層がそれぞれ第１の拘束体と第２の拘束体となる第３の工程と、
前記第２の拘束体に機械的な力を加えて第２の拘束体の少なくとも一部を除去した後に、化学薬品により第２の拘束体の残部と第１の拘束体を除去する第４の工程と、
を備えた積層セラミックス基板の製造方法。
【請求項２】
第４の工程において、前記化学薬品は酸又は塩基のいずれかであり、該酸又は塩基のいずれかにより第１の拘束層を溶解する請求項１に記載の積層セラミックス基板の製造方法。
【請求項３】
第４の工程において、サンドブラスト、研磨、超音波洗浄のうち少なくとも１つにより第２の拘束体に機械的な力を加える請求項１又は２に記載の積層セラミックス基板の製造方法。
【請求項４】
第１の拘束層が、珪酸系ガラス、亜鉛系ガラス、ビスマス系ガラス、ディオプサイド系結晶化ガラスのうちの少なくとも１つからなる請求項１〜３のいずれかに記載の積層セラミックス基板の製造方法。
【請求項５】
第２の拘束層が、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＢｅＯ、ＢＮのうちのなくとも１つからなる請求項１〜４のいずれかに記載の積層セラミックス基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話などの移動体通信端末等に用いられる積層セラミックス基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年普及している携帯電話などの移動体通信機器や携帯通信端末においては、その小型化への要求から、使用される回路基板も小型高性能化が求められている。
【０００３】
この回路基板においては、従来のプリント基板にインダクタやコンデンサを表面実装したモジュールに変わって、インダクタ等の回路素子パターンや回路素子パターン同士を接続する配線ライン等の回路パターンをセラミックス層に形成して積層し、小型化を図った積層セラミックス基板が用いられるようになってきている。
【０００４】
この積層セラミックス基板は、ガラスセラミックス等からなるグリーンシート上に、スクリーン印刷法等により導電材料からなる回路パターンを形成する。次いで、当該グリーンシートを積層した後にプレス圧着することにより、積層体を得る。その後、この積層体を900℃前後の温度で焼成することにより積層セラミックス基板が作製される。
【０００５】
導電材料としてＡｇ等の低抵抗材料を用いるために、グリーンシートとしてはガラス材料や焼成助剤とセラミックスを混合し、概ね１０００℃以下の低温で焼成可能な低温焼成セラミックス材料を用いる。
【０００６】
この低温焼成セラミックス材料は焼成工程において収縮が生じるため、その収縮ばらつきにより積層セラミックス基板の寸法精度が劣化する問題があった。これを解決する手段として、無収縮工法が提案された（例えば特許文献１）。以下に当該無収縮工程について図７〜１０を参照して説明する。
【０００７】
まず、ガラスセラミックス等の焼成温度が概ね１０００℃以下の低温焼成材料のグリーンシートを用意する。図７に示すように、複数のグリーンシートGS1、GS2、GS3、GS4、GS5、GS6の表面に、スクリーン印刷法等により導電材料からなる回路パターンPTを形成する。該回路パターンPTはインダクタ等の回路素子パターンPT1や回路素子パターンPT1同士を接続する配線ラインPT2を含んでいる。次いで、図８に示すように、前記グリーンシートGS1〜GS6を積層しプレス圧着することにより、積層体1Aを得る。
【０００８】
そして、図９に示すように、該積層体1Aの上面および下面に、積層体の焼成温度では焼結しない材料粉体からなるグリーンシート、例えばアルミナのような焼成温度が１３００℃以上となる高温焼結体のグリーンシートGSB、GSBを配置、プレス圧着を行なう。その後、およそ１０００℃以下の温度で一括焼成して焼成体1B（図１０参照）を作製する。焼成によりグリーンシートGSB、GSBは拘束体CL2、CL2となっている。最外層に位置していたグリーンシートGSB、GSBは、1０００℃以下の温度では焼結されない。そのため、前記グリーンシートGSB、GSBの存在により、焼成体1Bは一括焼成時に平面方向（積層方向と垂直方向）における焼成収縮が抑えられ、焼成収縮ばらつきも低減されることとなる。
【０００９】
次いで、図１０（ａ）に示すように、２つの拘束体CL2、CL2に機械的な力の付加、例えばサンドブラスト加工により微粒子80を吹き付けて、焼成体1Bから拘束体CL2、CL2を除去することにより、同図（ｂ）に示す積層セラミックス基板1が完成する。拘束体CL2、CL2は焼結が進んでいないために、焼結が完了している低温焼成材料部LTCと比較して非常に脆く、サンドブラスト加工等によって除去が可能である。
【特許文献１】特許第２５５４４１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
サンドブラスト処理等を施しても拘束体を完全には除去し切れないため、図１０（ｂ）のように低温焼成材料部LTCの上面または下面に拘束体の残渣物CL2Xが残り、基板の表面性を劣化させる。また、積層セラミック基板1の外部電極上に残渣物が残っていると、積層セラミック基板1に実装されるべき電子部品と前記外部電極とが機械的に非接触となり、前記電子部品と前記外部電極との導通性を阻害する。さらに、前記外部電極には金メッキ等を施し外部電極の導通性を保持しているが、残渣物が外部電極の上に付着していると所望のメッキ膜形成が阻害されることとなる。また、残渣物CL2Xが発塵の原因となり、電子部品を積層セラミック基板の外部電極上に実装するときに実装不良の要因となる。
【００１１】
本発明の目的は、平面方向（積層方向と垂直方向）の焼成収縮ばらつきが抑えられると共に拘束層の残渣が存在することのない、高寸法精度かつ高品質の積層セラミックス基板の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の発明は、複数の低温焼成セラミックス層を積層した積層セラミックス基板の製造方法であって、複数の低温焼成セラミックスのグリーンシートを積層した後でプレス圧着して積層体を得た後に、積層体の上面及び下面に無機材料からなる第１の拘束層を設ける第１の工程と、第１の拘束層の上に、積層体の焼成温度では焼結しない難焼結性無機材料からなる第２の拘束層を設けて未焼成体を得る第２の工程と、未焼成体を焼成して焼成体を得ると共に、第１の拘束層と第２の拘束層がそれぞれ第１の拘束体と第２の拘束体となる第３の工程と、第２の拘束体に機械的な力を加えて第２の拘束体の少なくとも一部を除去した後に、化学薬品により第２の拘束体の残部と第１の拘束体を除去する第４の工程と、を備えた積層セラミックス基板の製造方法である。
【００１３】
第４の工程において、化学薬品は酸又は塩基のいずれかであり、該酸又は塩基のいずれかにより第１の拘束層を溶解することが好ましい。
【００１４】
第４の工程において、サンドブラスト、研磨、超音波洗浄のうち少なくとも１つにより第２の拘束体に機械的な力を加えることが好ましい。
【００１５】
第１の拘束層が、珪酸系ガラス、亜鉛系ガラス、ビスマス系ガラス、ディオプサイド系結晶化ガラスのうちの少なくとも１つからなることが好ましい。
【００１６】
第２の拘束層が、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＢｅＯ、ＢＮのうちのなくとも１つからなることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、積層セラミックス基板の平面方向（積層方向と垂直方向）における焼成前後の収縮を抑えることができるため、寸法精度の高い積層セラミックス基板を提供することができる。また、拘束体が残らないので、積層セラミックス基板表面の電極に拘束体の残渣が存在することがなく、積層セラミックス基板の信頼性・歩留まりが向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について説明する。
［第１実施形態］
第１実施形態に係る積層セラミックス基板の製造方法について図１〜５を参照して説明する。
【００１９】
まず、図１のようにガラスセラミックス等の焼成温度が概ね１０００℃以下の低温焼成材料からなるグリーンシートGS1、GS2、GS3、GS4、GS5、GS6の表面に、スクリーン印刷法等により導電材料からなる回路パターンPTを形成する。該回路パターンPTはインダクタ等の回路素子パターンPT1や回路素子パターンPT1同士を接続する配線ラインPT2を含んでいる。次いで、図２に示すように、前記グリーンシートGS1〜GS6を積層し、静水圧プレス等によってプレス圧着することにより、積層体1Aを得る。
【００２０】
次に、図３に示すように、前記積層体1Aの上面及び下面に、ディオプサイト系結晶化ガラス（例えば日本電気硝子製GA63）の粉体のスラリーをスクリーン印刷法により膜厚３〜50μｍにて塗布して、第1の拘束層GSA、GSAを形成する。
【００２１】
次に、図４に示すように、積層体1Aの焼成温度では焼結しない難焼結性無機材料粉体からなるグリーンシート、即ち、アルミナグリーンシートからなる第2の拘束層GSB、GSBを第1の拘束層GSA、GSAの表面に配置して、圧着を行い、未焼成体を得る。そして、前記未焼成体をおよそ１０００℃以下の温度で一括焼成して、焼成体1Bが作製される。焼成により、グリーンシートGS1〜GS6からなる積層体部分は６層のセラミックス層からなる低温焼成材料部LTCに、第1の拘束層GSA、GSAは第1の拘束体CL1、CL1に、第２の拘束層GSB、GSBは第２の拘束体（アルミナ）CL2、CL2になっている。
【００２２】
最外層に位置する第2の拘束層GSB、GSBは、1０００℃以下の温度では焼結されない。そのため、この第2の拘束層GSB、GSBの存在により、焼成体1Bは一括焼成時に平面方向（積層方向と垂直方向）における焼成収縮が抑えられ、焼成収縮ばらつきも低減されることとなる。
【００２３】
次いで、図５に示すように、第2の拘束体CL2、CL2に機械的な力の付加、即ち、サンドブラスト加工を行なう。具体的には、ノズル81から微粒子80を吹き付けて、焼成体1Bから第2の拘束体CL2、CL2を除去する。本実施形態では、微粒子80としてガラスビーズを用いた。１００ｍｍ／ｓの速さでノズル81を移動させながら、０．３ＭＰａの圧力で微粒子80を拘束体CL2に計２ストローク吹き付けた。第2の拘束体CL2、CL2は焼結が進んでいないために、焼結が完了している低温焼成材料部LTCと比較して非常に脆く、サンドブラスト処理等によって除去することが可能である。しかし、第２の拘束体CL2、CL2を完全には除去することはできないので、第１の拘束体CL1、CL1の表面には第２の拘束体の残渣物CL2X、CL2Xが付着している。
【００２４】
次に、図６（ａ）に示すように、サンドブラスト処理済みの焼成体1Bを化学薬品70の中に浸漬する。本実施形態では化学薬品70は１N（規定濃度）の塩酸である。ガラス膜である第１の拘束体CL1、CL1は塩酸70により溶解除去される。第１の拘束体CL1、CL1を薬品除去することにより、同時に第２の拘束体の残渣物CL2X、CL2Xも除去（いわゆるリフトオフ）され、低温焼成材料部LTC、即ち積層セラミックス基板1の表面に残渣物CL2Xが残ることはない。
【００２５】
積層セラミックス基板の最上層となるべきグリーンシートGS6の表面に導電材料をスクリーン印刷して複数のマーキングを形成して、焼成前後でそのマーキング間の距離を工具顕微鏡で測定した。１−焼成後距離／焼成前距離から求めた収縮率は、従来技術では約１３％であったが、本実施形態によれば１．２％以下に抑制することができた。
［第２実施形態］
第１の実施形態と異なるのは、第1の拘束体CL1、CL1を溶解除去する化学薬品70として１Ｎの硝酸を用いる点のみであり、その他は第１実施形態と同一である。第２実施形態においても第１実施形態と同様に第1の拘束体CL1、CL1の溶解により、第２の拘束体の残渣物CL2Xは残らなかった。収縮率も１．２％以下に抑制することができた。
［第３実施形態］
第１実施形態と異なるのは、第1の拘束層GSA、GSAとして亜鉛系ガラスを用い、化学薬品70として１Ｎの硫酸を用いる点のみであり、その他は第１実施形態と同一である。第３実施形態においても第１実施形態と同様に第1の拘束体CL1、CL1の溶解により、第２の拘束体の残渣物CL2Xは残らなかった。収縮率も１．１％以下に抑制することができた。
［第４実施形態］
第１実施形態と異なるのは、第1の拘束層GSA、GSAとしてビスマス系ガラスを用い、化学薬品70として１Ｎの水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液を用いる点のみであり、その他は第１実施形態と同一である。第４実施形態においても第１実施形態と同様に第1の拘束体CL1、CL1の溶解により、第２の拘束体の残渣物CL2Xは残らなかった。収縮率も０．９％以下に抑制することができた。
［第５実施形態］
第１実施形態と異なるのは、第２の拘束層GSB、GSBとして高温焼結体であるＭｇＯからなるセラミックス材料を用いる点のみであり、その他は第１実施形態と同一である。第５実施形態においても第１実施形態と同様に第1の拘束体CL1、CL1の溶解により、第２の拘束体の残渣物CL2Xは残らなかった。収縮率も１．２％以下に抑制することができた。
【００２６】
今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００２７】
例えば、実施形態では機械的な力の付加として、サンドブラスト加工を挙げたが、これに限定されず、研磨、超音波洗浄等も可能であり、これらの加工方法を少なくとも１つ施せば良い。
【００２８】
また、第１の拘束層として、ディオプサイド系結晶化ガラス、亜鉛系ガラス、ビスマス系ガラスを用いたがこれに限定されない。第１の拘束層として、珪酸系ガラス、亜鉛系ガラス、ビスマス系ガラス、ディオプサイド系結晶化ガラスのうちの少なくとも１つからなるガラスを用いることができる。
【００２９】
また、第２の拘束層としてＡｌ２Ｏ、ＭｇＯを用いたがこれに限定されない。高温焼結体であるＡｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＢｅＯ、ＢＮのうち少なくとも１つからなるセラミックス材料を用いれば同様の効果を得ることができる。
【００３０】
化学薬品70としての塩酸、硝酸、硫酸、水酸化ナトリウムの濃度１Ｎは例であって、０．４〜１Ｎとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態に係る製造工程を説明する図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る製造工程を説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る製造工程を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る製造工程を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る製造工程を説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る製造工程を説明する図である。
【図７】従来の製造工程を説明する図である。
【図８】従来の製造工程を説明する図である。
【図９】従来の製造工程を説明する図である。
【図１０】従来の製造工程を説明する図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  積層セラミックス基板、１Ａ  積層体、１Ｂ  焼成体、７０  化学薬品、８０  微粒子、ＧＳＡ  第１の拘束層、ＧＳＢ  第２の拘束層、ＣＬ１  第１の拘束体、ＣＬ２  第２の拘束体
【図１】
2009114009.tif 000003
【図２】
2009114009.tif 000004
【図３】
2009114009.tif 000005
【図４】
2009114009.tif 000006
【図５】
2009114009.tif 000007
【図６】
2009114009.tif 000008
【図７】
2009114009.tif 000009
【図８】
2009114009.tif 000010
【図９】
2009114009.tif 000011
【図１０】
2009114009.tif 000012