セラミック多層基板、及び、そのセラミック多層基板の製造方法
【課題】ビア上に形成された外部電極に電子部品が実装可能なセラミック多層基板を提供する事を提供する。
【解決手段】導電性ペーストが充填されたビアを有するセラミック多層基板１において、ビア３の最外部（第１のビア３ａ）が、非ガラス成分の導電性ペーストにて形成することを特徴とするセラミック多層基板とした。こうすることによって、ビア上に形成された外部電極上に電子部品が実装可能なセラミック多層基板を提供する事ができる。
【解決手段】導電性ペーストが充填されたビアを有するセラミック多層基板１において、ビア３の最外部（第１のビア３ａ）が、非ガラス成分の導電性ペーストにて形成することを特徴とするセラミック多層基板とした。こうすることによって、ビア上に形成された外部電極上に電子部品が実装可能なセラミック多層基板を提供する事ができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック多層基板、及びセラミック多層基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
セラミック多層基板は、耐熱性・耐湿性に優れ、また、高周波回路において良好な周波数特性を有することから、モバイル機器のＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）モジュール、放熱性を利用したパワーＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、発光ダイオード）用の基板や液晶のバックライト向けＬＥＤ用の基板、また、自動車搭載用の電子制御回路用の基板として用いられている。
【０００３】
現在、このセラミック多層基板は、導電性ペーストが充填されたビアを有し、このセラミック多層基板の製造工程は、そのグリーンシートに孔を形成し、その後、その孔に導電性ペーストを充填し、その後、その導電性ペーストを焼成することによってビアを形成していた。（例えば、これに類似する技術は下記特許文献１に記載されている）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１１１２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記従来例における課題は、導電性ペーストを焼成することによってビアを形成していたため、セラミック多層基板のビア部の表面が、約１０ｕｍのヘコミ（凹部）を形成してしまい、それが起因として、セラミック多層基板のビア上に電子部品（例えば半導体チップ）実装用の外部端子（導電性薄膜）を形成すると、その外部端子にも約１０ｕｍのヘコミ（凹部）が形成されるため、フリップチップ型半導体チップのような電子部品が実装できないという課題を有していた。
【０００６】
そこで、本発明は、ビア上に形成された外部電極に電子部品が実装可能なセラミック多層基板を提供する事を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そして、この目的を達成するために本発明は、導電性ペーストが充填されたビアを有するセラミック多層基板において、前記ビアの最外部が、非ガラス成分の導電性ペーストにて形成されていること、を特徴とするセラミック多層基板とし、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように本発明は、導電性ペーストが充填されたビアを有するセラミック多層基板において、前記ビアの最外部が、非ガラス成分の導電性ペーストにて形成されていること、を特徴とするセラミック多層基板としたものであるので、ビア上に形成された外部電極上に電子部品が実装可能なセラミック多層基板を提供する事ができる。
【０００９】
すなわち、本発明においては、ビアの最外部が、非ガラス成分の導電性ペーストにて形成されているので、セラミック多層基板の製造工程にて、一時的に形成するアルミナ製の拘束層とビアの最外部が結合することなく、かつ、ビアの最外部の焼成による収縮を大幅に低減することができ、その結果として、セラミック多層基板のビアの表面のヘコミの発生を防止することができる。そのことによって、本発明の目的であるビア上に形成された外部電極上に電子部品が実装可能なセラミック多層基板を提供する事ができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１におけるセラミック多層基板の断面図
【図２】本発明の実施の形態１におけるセラミック多層基板の製造方法のフローチャート
【図３】本発明の実施の形態１におけるグリーンシートの断面図を示すものであり、図４（ａ）はグリーンシート８Ａの断面図、図４（ｂ）はグリーンシート８Ｂの断面図、図４（ｃ）はグリーンシート８Ｃの断面図
【図４】本発明の実施の形態１の積層工程における積層手順を示す断面図
【図５】本発明の実施の形態１の積層工程におけるグリーンシート積層体の断面図
【図６】本発明の実施の形態１の積層工程における加圧加熱方法を説明する断面図
【図７】本発明の実施の形態１の脱バインダー工程における加圧加熱方法を説明する断面図
【図８】本発明の実施の形態１の焼成工程における加熱方法を説明する断面図
【図９】本発明の実施の形態１の拘束層除去工程後におけるグリーンシート積層体の断面図
【図１０】本発明の実施の形態２におけるセラミック多層基板の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の一実施形態を図面とともに詳細に説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
［１］セラミック多層基板の構成
まずはじめに、図１を用いて、本実施形態におけるセラミック多層基板の構成に関して説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態１におけるセラミック多層基板の断面図を示すものである。図１に示すように、セラミック多層基板１は、複数（具体的には本実施形態では後述のように３枚）のセラミック製のグリーンシートを焼成して形成されたセラミック基板部２と、そのセラミック基板部２内部には、ビア３、内部配線部４、内部ビア５が形成されている。
【００１４】
さらに、本実施形態において、ビア３は、セラミック基板部２の最外部（すなわちセラミック多層基板１の最外部）に配置された第１のビア３ａと、第１のビアと接続され、かつセラミック基板部２の内部（すなわちセラミック多層基板１の内部）に配置された第２のビア３ｂにて形成させる。
【００１５】
また、本実施形態においては、図１に示すように、ビア３は、セラミック基板部２の内部から外部に貫通されたビアのことを示し、内部ビア５は、セラミック基板部２内部にあるビアのことを示す。（本実施形態ではビア３と内部ビア５とは区別しています。）
また、セラミック基板部２の表裏面には、このセラミック多層基板１に所望の電子部品（例えばＩＣ＝Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｕｉｒｃｕｉｔ）を実装するための外部電極部６や、所望の回路パターン配線部７を有している。
【００１６】
また、本実施形態において、セラミック基板部６は、後述で再度説明するが、何れも、アルミナ粉末を５５［ｗｔ％］、ガラス粉末を４５［ｗｔ％］の割合で配合したガラス・セラミックの固体成分と、有機溶剤等からなる有機バインダーを、固体成分と有機バインダーとの割合が、固体成分８４：有機バインダー１６の重量比の割合で混合された組成物からなる、シート状の形状のグリーンシートと呼ばれるものを、複数枚（少なくとも２枚以上）積層し、加圧し、その後、９００［℃］にて焼成することによって形成する。なお、本実施形態のセラミック基板部２においては、三枚のグリーンシートを積層、焼成したものを用いた。
【００１７】
また、本実施形態において、セラミック基板部２の内部にある第１のビア３ａは、銀を主成分とするガラス成分を含有しない導電性ペースト（＝非ガラス成分の導電性ペースト）から形成されている。より具体的には、銀（Ａｇ）が８６．３［ｗｔ．％］、パラジウム（Ｐｄ）が１．５［ｗｔ．％］、その他有機物が１２．２［ｗｔ．％］とう組成比で混合された導電性ペーストを用いた。
【００１８】
ここで、セラミック基板部２の内部にあるセラミック基板部２の内部にある第１のビア３ａを形成するために銀（Ａｇ）粒子を含有し、ガラス成分を含有していない導体ペースト（非ガラス成分の銀ペースト）を用いた理由を説明する。
【００１９】
本実施形態におけるセラミック多層基板において、ビア３の最外部（本実施形態では第１のビア３ａに相当）が、非ガラス成分の導電性ペーストにて形成されているので、後述で詳しく説明するが、セラミック多層基板の製造工程にて一時的に形成するアルミナ製の拘束層とビアの最外部が結合することなく、かつ、ビアの最外部の焼成による収縮を大幅に低減することができる。そのため、セラミック多層基板１のビア３の表面のヘコミの発生を防止することができる。
【００２０】
さらに、第１のビア３ａの直径（図１中のＡに相当）は、第２のビア３ｂの直径（図１中のＢに相当）より大きくなるように構成している。
【００２１】
このように構成することにより、より確実に、セラミック多層基板の製造工程にて一時的に形成するアルミナ製の拘束層とビアの最外部が結合することを防止するとともに、ビアの最外部の焼成による収縮を大幅に低減することができる。そのため、セラミック多層基板１のビア３の表面のヘコミの発生を、より確実に防止することができる。
【００２２】
また、本実施形態において、セラミック基板部２の内部にある第２のビア３ｂ、および内部ビア５は、銀（Ａｇ）粒子とパラジウム（Ｐｄ）粒子とガラス成分を含有する導電性ペーストを用いた。より具体的には、銀（Ａｇ）が８５．６［ｗｔ．％］、パラジウム（Ｐｄ）が１．４［ｗｔ．％］、ガラス成分が２．９［ｗｔ．％］、その他有機物が１２．２［ｗｔ．％］という組成比で混合された導電性ペーストを用いた。
【００２３】
また、本実施形態において、セラミック基板部２の内部にある内部配線部４は、前述の焼成前のグリーンシートに、予め、スクリーン印刷法を用いて所望のパターンに印刷して形成後、前述のセラミックシートを焼成する際に同時に焼成される事によって形成している。なお、本実施形態においては、銀（Ａｇ）粒子とガラス成分を含有する導体ペーストを用いた。
【００２４】
また、本実施形態において、セラミック基板部２の表裏面の外部電極６、回路パターン配線部７は、前述のグリーンシートを焼成後、導体ペーストをスクリーン印刷法を用いて所望のパターンに印刷して形成後、前述のセラミックシートを焼成する温度より低い温度で、かつ、この導体ペーストが十分に焼成される温度にて熱処理を行うことによって形成する。なお、本実施形態においては、銀（Ａｇ）粒子とガラス成分を含有する導電性ペースト（銀（Ａｇ）が８０．０［ｗｔ．％］、ガラス成分が１．５［ｗｔ．％］、その他有機物が１８．５［ｗｔ．％］という組成比で混合された導電性ペースト）を用いた。
【００２５】
［２］セラミック多層基板の製造方法
それでは、以下に、本発明の実施の形態１におけるセラミック多層基板の製造方法について説明する。
【００２６】
図２は、本発明の実施の形態１におけるセラミック多層基板の製造方法のフローチャートを示すものである。図２は、本実施形態のセラミック多層基板１のプロセスフローを示す図であり、大きく分けて、ステップ１：グリーンシート準備工程と、ステップ２：積層工程と、ステップ３：脱バインダー工程と、ステップ４：焼成工程と、ステップ５：拘束層除去工程と、ステップ６：外部電極・回路パターン配線部形成工程という、６つのステップからなるものである。
【００２７】
［ステップ１：グリーンシート準備工程］
図３は、本発明の実施の形態１におけるグリーンシートの断面図を示すものであり、図３（ａ）はグリーンシート８Ａの断面図、図３（ｂ）はグリーンシート８Ｂの断面図、図３（ｃ）はグリーンシート８Ｃの断面図を示すものである。
【００２８】
本実施形態においては、純のグリーンシート（アルミナ粉末を５５［ｗｔ％］、ガラス粉末を４５［ｗｔ％］の割合で配合したガラス・セラミックの固体成分と、有機溶剤等からなる有機バインダーを、固体成分と有機バインダーとの割合が、固体成分８４：有機バインダー１６の重量比の割合で混合された組成物をシート状に形成したもの）から、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、グリーンシート８Ａ（図３（ａ））、グリーンシート８Ｂ（図３（ｂ））、グリーンシート８Ｃ（図３（ｃ））を作成する。
【００２９】
まず、はじめに、図３（ａ）に示すグリーンシート８Ａに関して説明する。グリーンシート８Ａには、例えば、レーザー光による加工によって孔を形成し、その後、その孔に、銀（Ａｇ）粒子とパラジウム（Ｐｄ）粒子とガラス成分を含有する導体ペーストを充填することによって、第２のビア３ｂを形成する。更に、図３（ａ）に示すように、ビア３ｂ上に、第１のビア３ａを形成するための、銀を主成分とするガラス成分を含有しない導電性ペースト（＝非ガラス成分の導電性ペースト）を塗布する。ここで、ビア３ｂを完全に覆うように、ビア３ｂ上に、銀を主成分とするガラス成分を含有しない導電性ペーストを塗布することによって、前述のような、第１のビア３ａの直径（図１中のＡに相当）が、第２のビア３ｂの直径（図１中のＢに相当）より大きくなるように構成することができる。これにて、グリーンシート８Ａが完成する。
【００３０】
次に、図３（ｂ）に示すグリーンシート８Ｂに関して説明する。グリーンシート８Ｂは、はじめに、グリーンシート８Ａと同様に、孔を形成し、その後、その孔に、銀（Ａｇ）粒子とパラジウム（Ｐｄ）粒子とガラス成分を含有する導体ペーストを充填することによって、内部ビア５を形成する。次に、グリーンシート８Ｂ上面に導体ペーストを、スクリーン印刷法を用いて所望のパターンに印刷して内部配線部４を形成する。これにて、グリーンシート８Ｂが完成する。
【００３１】
次に、図３（ｃ）に示すグリーンシート８Ｃに関して説明する。グリーンシート８Ｃは、はじめに、グリーンシート８Ｂと同様に、スクリーン印刷法を用いて所望のパターンに印刷して内部配線部４を形成する。これにて、グリーンシート８Ｃが完成する。
以上が、図２中のステップ１のグリーンシート準備工程である。
【００３２】
［ステップ２：積層工程］
次に、図４、図５、図６を用いてステップ２の積層工程について説明する。
【００３３】
図４は、本発明の実施の形態１の積層工程における積層手順を示す断面図である。また、図５は、本発明の実施の形態１の積層工程におけるグリーンシート積層体の断面図を示すものである。また、図６は、本発明の実施の形態１の積層工程における加圧加熱方法を説明する断面図を示すものである。
【００３４】
まず、はじめに、図４、図５に示している第１の拘束層９、第２の拘束層１０に関して説明する。一般に、アルミナ粉末とガラス粉末を配合したガラス・セラミックの組成物で、シート状の形状のグリーンシートを、高温を印加すると、アルミナ粉末とガラス粉末が焼成することによって、そのグリーンシートの体積（平面方向、および厚さ方向）に収縮する。
【００３５】
本実施形態においても、次の工程であるステップ３：脱バインダー工程、ステップ４：焼成工程にて、グリーンシート積層体１１（図５中に図示）を、加圧しながら熱を印加するのであるが、その際、それらグリーンシート８Ａ、８Ｂ、８Ｃを挟み込むように、印加する温度では焼成しない成分のセラミックからなる第１の拘束層９、第２の拘束層１０をそれぞれ上下面に配置しておく。
【００３６】
こうすることによって、グリーンシート８Ａ、８Ｂ、８Ｃは、図４中に示す、Ｘ方向、およびＹ方向（すなわち、グリーンシート積層体１１の平面方向）には収縮せず、Ｚ方向（すなわち、グリーンシート積層体１１の厚さ方向）にのみ収縮する。このＸ方向、Ｙ方向に収縮させないために、この第１の拘束層９、第２の拘束層１０を使用するのである。本実施形態においては、アルミナ粉末をシート状に成形したものを第１の拘束層９、第２の拘束層１０として用いた。
【００３７】
次に、図４を用いて、グリーンシート８Ａ、８Ｂ、８Ｃを積層し、グリーンシート積層体１１を準備する方法を説明する。
【００３８】
まず、第１の拘束層９上に、グリーンシート８Ｃを積層する。次に、グリーンシート８Ｃ上にグリーンシート８Ｂを積層し、更に、グリーンシート８Ｂ上にグリーンシート８Ａを所望の位置になるように、位置合わせを実施しながら積層する。最後に、グリーンシート８Ａ上に、第２の拘束層１０を配置する。このようにして、図５に示すような、グリーンシート積層体１１が準備されるのである。
【００３９】
次に、図６に示すように、グリーンシート積層体１１を台座１２上に配置し、その上面から加圧をすることによって、グリーンシート積層体１１中のグリーンシート８Ａ、８Ｂ、８Ｃ同士を仮接着する。
【００４０】
ここで、図６中のグリーンシート積層体１１は、図５中のグリーンシート積層体１１と同一のものであるが、図６中のグリーンシート積層体１１は簡略化して図示している。
【００４１】
また、本実施形態において、グリーンシート積層体１１を上から加圧した圧力は１５．２［ＭＰａ］とし、加熱温度は８５℃［℃］を用いた。このようにして、グリーンシート積層体１１中のグリーンシート８Ａ、８Ｂ、８Ｃ同士を仮接着する。
【００４２】
［ステップ３：脱バインダー工程］
次に、ステップ３の脱バインダー工程について説明する。
【００４３】
図７は、本発明の実施の形態１の脱バインダー工程における加熱方法を説明する断面図を示すものである。
この工程では、図７に示すように、（図６と同じように）、グリーンシート積層体１１を台座１３上に配置し、その上面から加熱をすることによって、グリーンシート積層体１１中のグリーンシート８Ａ、８Ｂ、８Ｃ内部の有機バインダーを除去する。
【００４４】
本実施形態において、グリーンシート積層体１１上の加熱温度は６５０［℃］にて加熱を行った。このようにして、グリーンシート積層体１１中のグリーンシート８Ａ、８Ｂ、８Ｃ内部の有機バインダーを除去する。
【００４５】
［ステップ４：焼成工程］
次に、ステップ４の焼成工程について説明する。
【００４６】
図８は、本発明の実施の形態１の焼成工程における加熱方法を説明する断面図を示すものである。
【００４７】
グリーンシート積層体１１を台座１４上に配置し、その上面から加熱をすることによって、グリーンシート積層体１１を焼成する。
本実施形態において、グリーンシート積層体１１の加熱温度は前述のように９００［℃］を用いた。
【００４８】
このようにして、この焼成工程後、図８に示すように、グリーンシート積層体１１は、その厚さ方向に収縮したものになる。
【００４９】
［ステップ５：拘束層除去工程］
次に、ステップ５の拘束層除去工程について説明する。
【００５０】
この工程では、水９６ｇと平均粒径０．１〜１０ｕｍのアルミナ粉末４ｇの割合の混合物を、圧力０．４［ＭＰａ］の圧縮空気にて、グリーンシート積層体１１の上下面の拘束層９、１０上から吹き付ける。
【００５１】
図９は、本発明の実施の形態１の拘束層除去工程後におけるグリーンシート積層体の断面図を示すものである。こうすることによって、第１の拘束層９、第２の拘束層１０のみ除去することができ、図９に示すようなものになる。
【００５２】
［ステップ６：外部電極・回路パターン配線部形成工程］
次に、ステップ６の外部電極・回路パターン配線部形成工程について説明する。
【００５３】
ステップ６にて焼成されたグリーンシート積層体１１の表裏面（上下面）に、図１に示すような、所望の外部電極部６や、回路パターン配線部７を形成する。
【００５４】
本実施形態においては、前述のように、スクリーン印刷法を用いて、導体ペーストを所望のパターンに印刷して形成し、その後、ステップ３の焼成工程で印加した温度より低い温度で、かつ、導体ペーストが十分に焼成される温度にて熱処理を行うことによって形成した。本実施形態においては、この導体ペーストの焼成温度が８５０℃の銀ペースト（Ａｇペースト）を用い、焼成のための熱処理温度は８５０℃を用いた。
【００５５】
この工程後のグリーンシート積層体１１は、図１に示すような、本実施形態のセラミック多層基板になる。
【００５６】
以上のように、図２に示すステップ１からステップ６を行うことによって、本実施形態のセラミック多層基板を製造することができる。
【００５７】
［３］本実施形態の発明の効果
以上のように、本実施形態においては、導電性ペーストが充填されたビア３を有するセラミック多層基板において、ビア３の最外部（本実施形態においては第１のビア３ａに相当）が、非ガラス成分の導電性ペーストにて形成されていることを特徴とするセラミック多層基板１としたものであるので、ビア３上に形成された外部電極６上に電子部品が実装可能なセラミック多層基板を提供する事ができる。
【００５８】
すなわち、本発明においては、ビア３の最外部が、非ガラス成分の導電性ペーストにて形成されているので、セラミック多層基板１の製造工程にて、一時的に形成するアルミナ製の拘束層とビアの最外部が結合することなく、かつ、ビア３の最外部の焼成による収縮を大幅に低減することができ、その結果として、セラミック多層基板１のビア３の表面のヘコミの発生を防止することができる。そのことによって、本発明の目的であるビア３上に形成された外部電極６上に電子部品が実装可能なセラミック多層基板を提供する事ができるのである。
【００５９】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２に関して説明する。
【００６０】
図１０は、本発明の実施の形態２におけるセラミック多層基板の断面図を示すものである。本実施形態と前述の実施の形態１と異なるのは、セラミック多層基板１５内部のセラミック基板部２内のビア３が両面に貫通しており、そのビア３の上下面に外部電極６が形成されている点である。
【００６１】
本実施形態のような場合でも、ビア３の最外部、すなわち、図１０中のセラミック基板部の上下面の表面に、銀（Ａｇ）粒子を含有し、ガラス成分を含有していない導電性ペースト（＝非ガラス成分の導電性ペースト）を用いて第１のビア３ａを形成することにより、前述の実施の形態１と同じ効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明にかかるセラミック多層基板は、ビア上に形成された外部電極に電子部品が実装可能なセラミック多層基板を提供する事ができるので、特に、最近普及の進んでいる液晶テレビや携帯電話の液晶画面用のバックライト向けＬＥＤ用基板として用いられるセラミック多層基板として用いられることが大いに期待されるものとなる。
【符号の説明】
【００６３】
１、１５ セラミック多層基板
２ セラミック基板部
３ ビア
３ａ 第１のビア
３ｂ 第２のビア
４ 内部配線部
５ 内部ビア
６ 外部電極部
７ 回路パターン配線部
８Ａ、８Ｂ、８Ｃ グリーンシート
９ 第１の拘束層
１０ 第２の拘束層
１１ グリーンシート積層体
１２、１３、１４ 台座
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック多層基板、及びセラミック多層基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
セラミック多層基板は、耐熱性・耐湿性に優れ、また、高周波回路において良好な周波数特性を有することから、モバイル機器のＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）モジュール、放熱性を利用したパワーＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、発光ダイオード）用の基板や液晶のバックライト向けＬＥＤ用の基板、また、自動車搭載用の電子制御回路用の基板として用いられている。
【０００３】
現在、このセラミック多層基板は、導電性ペーストが充填されたビアを有し、このセラミック多層基板の製造工程は、そのグリーンシートに孔を形成し、その後、その孔に導電性ペーストを充填し、その後、その導電性ペーストを焼成することによってビアを形成していた。（例えば、これに類似する技術は下記特許文献１に記載されている）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１１１２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記従来例における課題は、導電性ペーストを焼成することによってビアを形成していたため、セラミック多層基板のビア部の表面が、約１０ｕｍのヘコミ（凹部）を形成してしまい、それが起因として、セラミック多層基板のビア上に電子部品（例えば半導体チップ）実装用の外部端子（導電性薄膜）を形成すると、その外部端子にも約１０ｕｍのヘコミ（凹部）が形成されるため、フリップチップ型半導体チップのような電子部品が実装できないという課題を有していた。
【０００６】
そこで、本発明は、ビア上に形成された外部電極に電子部品が実装可能なセラミック多層基板を提供する事を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そして、この目的を達成するために本発明は、導電性ペーストが充填されたビアを有するセラミック多層基板において、前記ビアの最外部が、非ガラス成分の導電性ペーストにて形成されていること、を特徴とするセラミック多層基板とし、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように本発明は、導電性ペーストが充填されたビアを有するセラミック多層基板において、前記ビアの最外部が、非ガラス成分の導電性ペーストにて形成されていること、を特徴とするセラミック多層基板としたものであるので、ビア上に形成された外部電極上に電子部品が実装可能なセラミック多層基板を提供する事ができる。
【０００９】
すなわち、本発明においては、ビアの最外部が、非ガラス成分の導電性ペーストにて形成されているので、セラミック多層基板の製造工程にて、一時的に形成するアルミナ製の拘束層とビアの最外部が結合することなく、かつ、ビアの最外部の焼成による収縮を大幅に低減することができ、その結果として、セラミック多層基板のビアの表面のヘコミの発生を防止することができる。そのことによって、本発明の目的であるビア上に形成された外部電極上に電子部品が実装可能なセラミック多層基板を提供する事ができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１におけるセラミック多層基板の断面図
【図２】本発明の実施の形態１におけるセラミック多層基板の製造方法のフローチャート
【図３】本発明の実施の形態１におけるグリーンシートの断面図を示すものであり、図４（ａ）はグリーンシート８Ａの断面図、図４（ｂ）はグリーンシート８Ｂの断面図、図４（ｃ）はグリーンシート８Ｃの断面図
【図４】本発明の実施の形態１の積層工程における積層手順を示す断面図
【図５】本発明の実施の形態１の積層工程におけるグリーンシート積層体の断面図
【図６】本発明の実施の形態１の積層工程における加圧加熱方法を説明する断面図
【図７】本発明の実施の形態１の脱バインダー工程における加圧加熱方法を説明する断面図
【図８】本発明の実施の形態１の焼成工程における加熱方法を説明する断面図
【図９】本発明の実施の形態１の拘束層除去工程後におけるグリーンシート積層体の断面図
【図１０】本発明の実施の形態２におけるセラミック多層基板の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の一実施形態を図面とともに詳細に説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
［１］セラミック多層基板の構成
まずはじめに、図１を用いて、本実施形態におけるセラミック多層基板の構成に関して説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態１におけるセラミック多層基板の断面図を示すものである。図１に示すように、セラミック多層基板１は、複数（具体的には本実施形態では後述のように３枚）のセラミック製のグリーンシートを焼成して形成されたセラミック基板部２と、そのセラミック基板部２内部には、ビア３、内部配線部４、内部ビア５が形成されている。
【００１４】
さらに、本実施形態において、ビア３は、セラミック基板部２の最外部（すなわちセラミック多層基板１の最外部）に配置された第１のビア３ａと、第１のビアと接続され、かつセラミック基板部２の内部（すなわちセラミック多層基板１の内部）に配置された第２のビア３ｂにて形成させる。
【００１５】
また、本実施形態においては、図１に示すように、ビア３は、セラミック基板部２の内部から外部に貫通されたビアのことを示し、内部ビア５は、セラミック基板部２内部にあるビアのことを示す。（本実施形態ではビア３と内部ビア５とは区別しています。）
また、セラミック基板部２の表裏面には、このセラミック多層基板１に所望の電子部品（例えばＩＣ＝Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｕｉｒｃｕｉｔ）を実装するための外部電極部６や、所望の回路パターン配線部７を有している。
【００１６】
また、本実施形態において、セラミック基板部６は、後述で再度説明するが、何れも、アルミナ粉末を５５［ｗｔ％］、ガラス粉末を４５［ｗｔ％］の割合で配合したガラス・セラミックの固体成分と、有機溶剤等からなる有機バインダーを、固体成分と有機バインダーとの割合が、固体成分８４：有機バインダー１６の重量比の割合で混合された組成物からなる、シート状の形状のグリーンシートと呼ばれるものを、複数枚（少なくとも２枚以上）積層し、加圧し、その後、９００［℃］にて焼成することによって形成する。なお、本実施形態のセラミック基板部２においては、三枚のグリーンシートを積層、焼成したものを用いた。
【００１７】
また、本実施形態において、セラミック基板部２の内部にある第１のビア３ａは、銀を主成分とするガラス成分を含有しない導電性ペースト（＝非ガラス成分の導電性ペースト）から形成されている。より具体的には、銀（Ａｇ）が８６．３［ｗｔ．％］、パラジウム（Ｐｄ）が１．５［ｗｔ．％］、その他有機物が１２．２［ｗｔ．％］とう組成比で混合された導電性ペーストを用いた。
【００１８】
ここで、セラミック基板部２の内部にあるセラミック基板部２の内部にある第１のビア３ａを形成するために銀（Ａｇ）粒子を含有し、ガラス成分を含有していない導体ペースト（非ガラス成分の銀ペースト）を用いた理由を説明する。
【００１９】
本実施形態におけるセラミック多層基板において、ビア３の最外部（本実施形態では第１のビア３ａに相当）が、非ガラス成分の導電性ペーストにて形成されているので、後述で詳しく説明するが、セラミック多層基板の製造工程にて一時的に形成するアルミナ製の拘束層とビアの最外部が結合することなく、かつ、ビアの最外部の焼成による収縮を大幅に低減することができる。そのため、セラミック多層基板１のビア３の表面のヘコミの発生を防止することができる。
【００２０】
さらに、第１のビア３ａの直径（図１中のＡに相当）は、第２のビア３ｂの直径（図１中のＢに相当）より大きくなるように構成している。
【００２１】
このように構成することにより、より確実に、セラミック多層基板の製造工程にて一時的に形成するアルミナ製の拘束層とビアの最外部が結合することを防止するとともに、ビアの最外部の焼成による収縮を大幅に低減することができる。そのため、セラミック多層基板１のビア３の表面のヘコミの発生を、より確実に防止することができる。
【００２２】
また、本実施形態において、セラミック基板部２の内部にある第２のビア３ｂ、および内部ビア５は、銀（Ａｇ）粒子とパラジウム（Ｐｄ）粒子とガラス成分を含有する導電性ペーストを用いた。より具体的には、銀（Ａｇ）が８５．６［ｗｔ．％］、パラジウム（Ｐｄ）が１．４［ｗｔ．％］、ガラス成分が２．９［ｗｔ．％］、その他有機物が１２．２［ｗｔ．％］という組成比で混合された導電性ペーストを用いた。
【００２３】
また、本実施形態において、セラミック基板部２の内部にある内部配線部４は、前述の焼成前のグリーンシートに、予め、スクリーン印刷法を用いて所望のパターンに印刷して形成後、前述のセラミックシートを焼成する際に同時に焼成される事によって形成している。なお、本実施形態においては、銀（Ａｇ）粒子とガラス成分を含有する導体ペーストを用いた。
【００２４】
また、本実施形態において、セラミック基板部２の表裏面の外部電極６、回路パターン配線部７は、前述のグリーンシートを焼成後、導体ペーストをスクリーン印刷法を用いて所望のパターンに印刷して形成後、前述のセラミックシートを焼成する温度より低い温度で、かつ、この導体ペーストが十分に焼成される温度にて熱処理を行うことによって形成する。なお、本実施形態においては、銀（Ａｇ）粒子とガラス成分を含有する導電性ペースト（銀（Ａｇ）が８０．０［ｗｔ．％］、ガラス成分が１．５［ｗｔ．％］、その他有機物が１８．５［ｗｔ．％］という組成比で混合された導電性ペースト）を用いた。
【００２５】
［２］セラミック多層基板の製造方法
それでは、以下に、本発明の実施の形態１におけるセラミック多層基板の製造方法について説明する。
【００２６】
図２は、本発明の実施の形態１におけるセラミック多層基板の製造方法のフローチャートを示すものである。図２は、本実施形態のセラミック多層基板１のプロセスフローを示す図であり、大きく分けて、ステップ１：グリーンシート準備工程と、ステップ２：積層工程と、ステップ３：脱バインダー工程と、ステップ４：焼成工程と、ステップ５：拘束層除去工程と、ステップ６：外部電極・回路パターン配線部形成工程という、６つのステップからなるものである。
【００２７】
［ステップ１：グリーンシート準備工程］
図３は、本発明の実施の形態１におけるグリーンシートの断面図を示すものであり、図３（ａ）はグリーンシート８Ａの断面図、図３（ｂ）はグリーンシート８Ｂの断面図、図３（ｃ）はグリーンシート８Ｃの断面図を示すものである。
【００２８】
本実施形態においては、純のグリーンシート（アルミナ粉末を５５［ｗｔ％］、ガラス粉末を４５［ｗｔ％］の割合で配合したガラス・セラミックの固体成分と、有機溶剤等からなる有機バインダーを、固体成分と有機バインダーとの割合が、固体成分８４：有機バインダー１６の重量比の割合で混合された組成物をシート状に形成したもの）から、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、グリーンシート８Ａ（図３（ａ））、グリーンシート８Ｂ（図３（ｂ））、グリーンシート８Ｃ（図３（ｃ））を作成する。
【００２９】
まず、はじめに、図３（ａ）に示すグリーンシート８Ａに関して説明する。グリーンシート８Ａには、例えば、レーザー光による加工によって孔を形成し、その後、その孔に、銀（Ａｇ）粒子とパラジウム（Ｐｄ）粒子とガラス成分を含有する導体ペーストを充填することによって、第２のビア３ｂを形成する。更に、図３（ａ）に示すように、ビア３ｂ上に、第１のビア３ａを形成するための、銀を主成分とするガラス成分を含有しない導電性ペースト（＝非ガラス成分の導電性ペースト）を塗布する。ここで、ビア３ｂを完全に覆うように、ビア３ｂ上に、銀を主成分とするガラス成分を含有しない導電性ペーストを塗布することによって、前述のような、第１のビア３ａの直径（図１中のＡに相当）が、第２のビア３ｂの直径（図１中のＢに相当）より大きくなるように構成することができる。これにて、グリーンシート８Ａが完成する。
【００３０】
次に、図３（ｂ）に示すグリーンシート８Ｂに関して説明する。グリーンシート８Ｂは、はじめに、グリーンシート８Ａと同様に、孔を形成し、その後、その孔に、銀（Ａｇ）粒子とパラジウム（Ｐｄ）粒子とガラス成分を含有する導体ペーストを充填することによって、内部ビア５を形成する。次に、グリーンシート８Ｂ上面に導体ペーストを、スクリーン印刷法を用いて所望のパターンに印刷して内部配線部４を形成する。これにて、グリーンシート８Ｂが完成する。
【００３１】
次に、図３（ｃ）に示すグリーンシート８Ｃに関して説明する。グリーンシート８Ｃは、はじめに、グリーンシート８Ｂと同様に、スクリーン印刷法を用いて所望のパターンに印刷して内部配線部４を形成する。これにて、グリーンシート８Ｃが完成する。
以上が、図２中のステップ１のグリーンシート準備工程である。
【００３２】
［ステップ２：積層工程］
次に、図４、図５、図６を用いてステップ２の積層工程について説明する。
【００３３】
図４は、本発明の実施の形態１の積層工程における積層手順を示す断面図である。また、図５は、本発明の実施の形態１の積層工程におけるグリーンシート積層体の断面図を示すものである。また、図６は、本発明の実施の形態１の積層工程における加圧加熱方法を説明する断面図を示すものである。
【００３４】
まず、はじめに、図４、図５に示している第１の拘束層９、第２の拘束層１０に関して説明する。一般に、アルミナ粉末とガラス粉末を配合したガラス・セラミックの組成物で、シート状の形状のグリーンシートを、高温を印加すると、アルミナ粉末とガラス粉末が焼成することによって、そのグリーンシートの体積（平面方向、および厚さ方向）に収縮する。
【００３５】
本実施形態においても、次の工程であるステップ３：脱バインダー工程、ステップ４：焼成工程にて、グリーンシート積層体１１（図５中に図示）を、加圧しながら熱を印加するのであるが、その際、それらグリーンシート８Ａ、８Ｂ、８Ｃを挟み込むように、印加する温度では焼成しない成分のセラミックからなる第１の拘束層９、第２の拘束層１０をそれぞれ上下面に配置しておく。
【００３６】
こうすることによって、グリーンシート８Ａ、８Ｂ、８Ｃは、図４中に示す、Ｘ方向、およびＹ方向（すなわち、グリーンシート積層体１１の平面方向）には収縮せず、Ｚ方向（すなわち、グリーンシート積層体１１の厚さ方向）にのみ収縮する。このＸ方向、Ｙ方向に収縮させないために、この第１の拘束層９、第２の拘束層１０を使用するのである。本実施形態においては、アルミナ粉末をシート状に成形したものを第１の拘束層９、第２の拘束層１０として用いた。
【００３７】
次に、図４を用いて、グリーンシート８Ａ、８Ｂ、８Ｃを積層し、グリーンシート積層体１１を準備する方法を説明する。
【００３８】
まず、第１の拘束層９上に、グリーンシート８Ｃを積層する。次に、グリーンシート８Ｃ上にグリーンシート８Ｂを積層し、更に、グリーンシート８Ｂ上にグリーンシート８Ａを所望の位置になるように、位置合わせを実施しながら積層する。最後に、グリーンシート８Ａ上に、第２の拘束層１０を配置する。このようにして、図５に示すような、グリーンシート積層体１１が準備されるのである。
【００３９】
次に、図６に示すように、グリーンシート積層体１１を台座１２上に配置し、その上面から加圧をすることによって、グリーンシート積層体１１中のグリーンシート８Ａ、８Ｂ、８Ｃ同士を仮接着する。
【００４０】
ここで、図６中のグリーンシート積層体１１は、図５中のグリーンシート積層体１１と同一のものであるが、図６中のグリーンシート積層体１１は簡略化して図示している。
【００４１】
また、本実施形態において、グリーンシート積層体１１を上から加圧した圧力は１５．２［ＭＰａ］とし、加熱温度は８５℃［℃］を用いた。このようにして、グリーンシート積層体１１中のグリーンシート８Ａ、８Ｂ、８Ｃ同士を仮接着する。
【００４２】
［ステップ３：脱バインダー工程］
次に、ステップ３の脱バインダー工程について説明する。
【００４３】
図７は、本発明の実施の形態１の脱バインダー工程における加熱方法を説明する断面図を示すものである。
この工程では、図７に示すように、（図６と同じように）、グリーンシート積層体１１を台座１３上に配置し、その上面から加熱をすることによって、グリーンシート積層体１１中のグリーンシート８Ａ、８Ｂ、８Ｃ内部の有機バインダーを除去する。
【００４４】
本実施形態において、グリーンシート積層体１１上の加熱温度は６５０［℃］にて加熱を行った。このようにして、グリーンシート積層体１１中のグリーンシート８Ａ、８Ｂ、８Ｃ内部の有機バインダーを除去する。
【００４５】
［ステップ４：焼成工程］
次に、ステップ４の焼成工程について説明する。
【００４６】
図８は、本発明の実施の形態１の焼成工程における加熱方法を説明する断面図を示すものである。
【００４７】
グリーンシート積層体１１を台座１４上に配置し、その上面から加熱をすることによって、グリーンシート積層体１１を焼成する。
本実施形態において、グリーンシート積層体１１の加熱温度は前述のように９００［℃］を用いた。
【００４８】
このようにして、この焼成工程後、図８に示すように、グリーンシート積層体１１は、その厚さ方向に収縮したものになる。
【００４９】
［ステップ５：拘束層除去工程］
次に、ステップ５の拘束層除去工程について説明する。
【００５０】
この工程では、水９６ｇと平均粒径０．１〜１０ｕｍのアルミナ粉末４ｇの割合の混合物を、圧力０．４［ＭＰａ］の圧縮空気にて、グリーンシート積層体１１の上下面の拘束層９、１０上から吹き付ける。
【００５１】
図９は、本発明の実施の形態１の拘束層除去工程後におけるグリーンシート積層体の断面図を示すものである。こうすることによって、第１の拘束層９、第２の拘束層１０のみ除去することができ、図９に示すようなものになる。
【００５２】
［ステップ６：外部電極・回路パターン配線部形成工程］
次に、ステップ６の外部電極・回路パターン配線部形成工程について説明する。
【００５３】
ステップ６にて焼成されたグリーンシート積層体１１の表裏面（上下面）に、図１に示すような、所望の外部電極部６や、回路パターン配線部７を形成する。
【００５４】
本実施形態においては、前述のように、スクリーン印刷法を用いて、導体ペーストを所望のパターンに印刷して形成し、その後、ステップ３の焼成工程で印加した温度より低い温度で、かつ、導体ペーストが十分に焼成される温度にて熱処理を行うことによって形成した。本実施形態においては、この導体ペーストの焼成温度が８５０℃の銀ペースト（Ａｇペースト）を用い、焼成のための熱処理温度は８５０℃を用いた。
【００５５】
この工程後のグリーンシート積層体１１は、図１に示すような、本実施形態のセラミック多層基板になる。
【００５６】
以上のように、図２に示すステップ１からステップ６を行うことによって、本実施形態のセラミック多層基板を製造することができる。
【００５７】
［３］本実施形態の発明の効果
以上のように、本実施形態においては、導電性ペーストが充填されたビア３を有するセラミック多層基板において、ビア３の最外部（本実施形態においては第１のビア３ａに相当）が、非ガラス成分の導電性ペーストにて形成されていることを特徴とするセラミック多層基板１としたものであるので、ビア３上に形成された外部電極６上に電子部品が実装可能なセラミック多層基板を提供する事ができる。
【００５８】
すなわち、本発明においては、ビア３の最外部が、非ガラス成分の導電性ペーストにて形成されているので、セラミック多層基板１の製造工程にて、一時的に形成するアルミナ製の拘束層とビアの最外部が結合することなく、かつ、ビア３の最外部の焼成による収縮を大幅に低減することができ、その結果として、セラミック多層基板１のビア３の表面のヘコミの発生を防止することができる。そのことによって、本発明の目的であるビア３上に形成された外部電極６上に電子部品が実装可能なセラミック多層基板を提供する事ができるのである。
【００５９】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２に関して説明する。
【００６０】
図１０は、本発明の実施の形態２におけるセラミック多層基板の断面図を示すものである。本実施形態と前述の実施の形態１と異なるのは、セラミック多層基板１５内部のセラミック基板部２内のビア３が両面に貫通しており、そのビア３の上下面に外部電極６が形成されている点である。
【００６１】
本実施形態のような場合でも、ビア３の最外部、すなわち、図１０中のセラミック基板部の上下面の表面に、銀（Ａｇ）粒子を含有し、ガラス成分を含有していない導電性ペースト（＝非ガラス成分の導電性ペースト）を用いて第１のビア３ａを形成することにより、前述の実施の形態１と同じ効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明にかかるセラミック多層基板は、ビア上に形成された外部電極に電子部品が実装可能なセラミック多層基板を提供する事ができるので、特に、最近普及の進んでいる液晶テレビや携帯電話の液晶画面用のバックライト向けＬＥＤ用基板として用いられるセラミック多層基板として用いられることが大いに期待されるものとなる。
【符号の説明】
【００６３】
１、１５ セラミック多層基板
２ セラミック基板部
３ ビア
３ａ 第１のビア
３ｂ 第２のビア
４ 内部配線部
５ 内部ビア
６ 外部電極部
７ 回路パターン配線部
８Ａ、８Ｂ、８Ｃ グリーンシート
９ 第１の拘束層
１０ 第２の拘束層
１１ グリーンシート積層体
１２、１３、１４ 台座
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性ペーストが充填されたビアを有するセラミック多層基板において、
前記ビアの最外部が、非ガラス成分の導電性ペーストにて形成されていること、
を特徴とするセラミック多層基板。
【請求項２】
前記導電性ペーストが銀を主成分とするペーストであることを特徴とする請求項１記載のセラミック多層基板。
【請求項３】
アルミナ成分とガラス成分を含有するグリーンシートに、必要に応じてビア、内部ビア、もしくは内部配線を形成するグリーンシート準備工程と、
前記グリーンシート準備工程後に、第１の拘束層上に前記グリーンシート準備工程で作成された複数のグリーンシートを積層し、その後、前記積層された複数のグリーンシートの最上面に配置されたグリーンシートの前記ビア上に非ガラス成分の導電性ペーストを塗布し、その後、前記積層された複数のグリーンシートの最上面に配置された前記グリーンシートの上面に第２の拘束層を配置することによってグリーンシート積層体を形成し、その後、前記グリーンシート積層体の上面から加圧加熱をすることによって、前記グリーンシート積層体を仮接着する積層工程と、
前記積層工程後に、前記グリーンシート積層体の上下面から、加熱をすることによって、前記複数のグリーンシート内部の有機バインダーを除去する脱バインダー工程と、
前記バインダー工程後、加熱をすることによって、前記グリーンシート積層体を焼成する焼成工程と、
前記焼成工程後に、前記グリーンシート積層体から、前記第１の拘束層と前記第２の拘束層を除去する拘束層除去工程と、
前記拘束層除去工程後、前記第１の拘束層と前記第２の拘束層を除去された前記グリーンシート積層体の上下面に、必要に応じて、外部電極部や、回路パターン配線部を形成する外部電極部・回路パターン配線部形成工程と、
からなるセラミック多層基板の製造方法。
【請求項１】
導電性ペーストが充填されたビアを有するセラミック多層基板において、
前記ビアの最外部が、非ガラス成分の導電性ペーストにて形成されていること、
を特徴とするセラミック多層基板。
【請求項２】
前記導電性ペーストが銀を主成分とするペーストであることを特徴とする請求項１記載のセラミック多層基板。
【請求項３】
アルミナ成分とガラス成分を含有するグリーンシートに、必要に応じてビア、内部ビア、もしくは内部配線を形成するグリーンシート準備工程と、
前記グリーンシート準備工程後に、第１の拘束層上に前記グリーンシート準備工程で作成された複数のグリーンシートを積層し、その後、前記積層された複数のグリーンシートの最上面に配置されたグリーンシートの前記ビア上に非ガラス成分の導電性ペーストを塗布し、その後、前記積層された複数のグリーンシートの最上面に配置された前記グリーンシートの上面に第２の拘束層を配置することによってグリーンシート積層体を形成し、その後、前記グリーンシート積層体の上面から加圧加熱をすることによって、前記グリーンシート積層体を仮接着する積層工程と、
前記積層工程後に、前記グリーンシート積層体の上下面から、加熱をすることによって、前記複数のグリーンシート内部の有機バインダーを除去する脱バインダー工程と、
前記バインダー工程後、加熱をすることによって、前記グリーンシート積層体を焼成する焼成工程と、
前記焼成工程後に、前記グリーンシート積層体から、前記第１の拘束層と前記第２の拘束層を除去する拘束層除去工程と、
前記拘束層除去工程後、前記第１の拘束層と前記第２の拘束層を除去された前記グリーンシート積層体の上下面に、必要に応じて、外部電極部や、回路パターン配線部を形成する外部電極部・回路パターン配線部形成工程と、
からなるセラミック多層基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１１４１３２（Ｐ２０１２−１１４１３２Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５９７５０（Ｐ２０１０−２５９７５０）
【出願日】平成２２年１１月２２日（２０１０．１１．２２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２２日（２０１０．１１．２２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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