トップ :: H 電気 :: H05 他に分類されない電気技術




【発明の名称】 セラミック多層基板
【発明者】 【氏名】浦川 淳
【住所又は居所】京都府長岡京市天神二丁目２６番１０号 株式会社村田製作所内
【要約】 【課題】従来のセラミック多層基板のように機能性材料層を部分的に内蔵する場合には、絶縁体シート等の基材層と機能性材料層とを積層、圧着して積層体を形成した後、この積層体を焼成してセラミック多層基板を作製しているが、圧着時に機能性材料層２の周囲２Ａが図１０の（ｂ）に一点鎖線で示すように膨らみ、機能性材料層が所望のパターンにならないことがあった。また、焼成時には機能性材料層２と基材層１との間の収縮差（焼成収縮率の差）によって反り、うねり等の基板変形やデラミネーションが発生し易い。

【解決手段】本発明のセラミック多層基板１０は、複数の基材セラミック層１１Ａを積層してなる基材層１１と、この基材層１１とは異なる機能を有し且つ基材セラミック層１１Ａの間に配置された誘電体セラミック層１２とを備え、誘電体セラミック層１２のうち、基材層１１内に位置する端部全長に渡って凹凸１２Ａを設けたことを特徴とする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基材セラミック層を積層してなる基材層と、この基材層とは異なる機能を有し且つ上記基材セラミック層の間に配置された機能性材料層とを備え、上記機能性材料層のうち、上記基材層内に位置する端部全長に渡って凹凸を設けたことを特徴とするセラミック多層基板。
【請求項２】
上記機能性材料層全体を上記基材層内に配置した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。
【請求項３】
上記凹凸の深さの平均値を、１０〜５００μｍに設定したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセラミック多層基板。
【請求項４】
上記基材層に導体を設け、且つ、上記導体をＡｇまたはＣｕを主成分とする導電性金属によって形成したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のセラミック多層基板。
【請求項５】
上記機能性材料層を、誘電体セラミック層として形成したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のセラミック多層基板。
【請求項６】
上記誘電体セラミック層を挟む第１、第２の電極を設け、少なくともいずれが一方の電極の面積を上記誘電体セラミック層の面積より小さく設定したことを特徴とする請求項５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、セラミック多層基板に関し、更に詳しくは、内部構造に欠陥がなく信頼性の高いセラミック多層基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種のセラミック多層基板としては、例えば特許文献１に記載の多層複合セラミック基板や、特許文献２に記載の複合積層セラミック部品が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載の多層複合セラミック基板は、ヴィアホール、導電パターンおよび抵抗パターンが形成された複数の絶縁体シートと、ヴィアホールおよび導電パターンが形成された誘電体シートとが積層された積層体を焼成してコンデンサ、抵抗および配線パターンを前記積層体が焼成された焼成体に内蔵した多層複合セラミック基板において、前記コンデンサの電極パターンと電気的に接続され、かつ前記焼成体の外面に形成されたヴィアホールと電気的に接続されるすべての内層配線パターンの少なくとも一部をそれぞれ覆う状態に、ガラス、またはガラスを含む複合セラミックスによりなるオーバーコート層が前記絶縁体シートを焼成して形成した絶縁体層上に形成されているものである。この多層複合セラミック基板を製造する場合には、絶縁体シートより小さい誘電体シートを絶縁体シート内に挟んでコンデンサ等を絶縁体シート内に埋め込んでいる。
【０００４】
また、特許文献２に記載の複合積層セラミック部品は、鉛系ペロブスカイト高誘電材料と酸化アルミニウムを４０〜６０ｗｔ％、酸化鉛を１〜４０ｗｔ％、酸化ケイ素を２〜４０ｗｔ％、酸化ホウ素を１〜３０ｗｔ％、ＩＩ族元素酸化物を０．０５〜２５ｗｔ％、ＩＶ族元素（ただし、ケイ素、鉛は除く）の酸化物を０．０１〜１０ｗｔ％、で合計１００ｗｔ％となるような組成のガラスセラミックスを主成分とする絶縁体と導体とが一体に積層、焼成されてなる積層焼結体であって、その内部に配線用導体層と前記高誘電率材料と導体によって構成される１以上のコンデンサ素子とを備えてなるものである。この複合積層セラミック部品を製造する場合には、高誘電率材料をペースト化し、これをスクリーン印刷によって絶縁体グリーンシート上に印刷し、このシートを積層して任意の位置にコンデンサ素子を形成している。
【０００５】
ところで、上記各特許文献に記載のセラミック多層基板のように、絶縁体等の基材層１とは機能が異なる高誘電率材料等の機能性材料層２を、基材層内部に部分的に所定形状に形成する場合には、機能性材料層２の平面形状を例えば図１０の（ａ）に示すように四角形に形成し、その端部２Ａの形状が直線になっているのが一般的である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述した従来のセラミック多層基板のように機能性材料層を部分的に内蔵する場合には、絶縁体シート等の基材層と機能性材料層とを積層、圧着して積層体を形成した後、この積層体を焼成してセラミック多層基板を作製しているが、圧着時に機能性材料層２の周囲２Ａが図１０の（ｂ）に一点鎖線で示すように膨らみ、機能性材料層が所望のパターンにならないことがあった。また、焼成時には機能性材料層２と基材層１との間の収縮差（焼成収縮率の差）によって反り、うねり等の基板変形やデラミネーションが発生し易く、特にデラミネーションは機能性材料層２の端部２Ａで発生し易いという課題があった。
【０００７】
【特許文献１】特開平１−１１７３９２号公報
【特許文献２】特公平２−０５３９５１号公報
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、基板変形やデラミネーション等による内部構造欠陥がなく、パターン精度の高い機能性材料層を内蔵したセラミック多層基板を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、焼成時の機能性材料層と基材層との間の収縮差による基板変形や内部の構造欠陥について種々検討した結果、これら現象は基材層と機能性材料層との収縮差によって発生する応力がこれら両者の境界に集中することに起因していることが判った。そこで、本発明者は、機能性材料層の端部に特定の処理を施すことによってデラミネーション等の内部の構造欠陥を抑制し、更に、圧着による機能性材料層のパターン変形をも防止することができることを知見した。
【００１０】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、本発明の請求項１に記載のセラミック多層基板は、複数の基材セラミック層を積層してなる基材層と、この基材層とは異なる機能を有し且つ上記基材セラミック層の間に配置された機能性材料層とを備え、上記機能性材料層のうち、上記基材層内に位置する端部全長に渡って凹凸を設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項２に記載のセラミック多層基板は、請求項１に記載の発明において、上記機能性材料層を上記基材層内に配置したことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項３に記載のセラミック多層基板は、請求項１または請求項２に記載の発明において、上記凹凸の深さの平均値を、１０〜５００μｍに設定したことを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項４に記載のセラミック多層基板は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、上記基材層に導体を設け、且つ、上記導体をＡｇまたはＣｕを主成分とする導電性金属によって形成したことを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項５に記載のセラミック多層基板は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発明において、上記機能性材料層を、誘電体セラミック層として形成したことを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の請求項６に記載のセラミック多層基板は、請求項５に記載の発明において、上記誘電体セラミック層を挟む第１、第２の電極を設け、少なくともいずれが一方の電極の面積を上記誘電体セラミック層の面積より小さく設定したことを特徴とするものである。
【００１６】
而して、本発明のセラミック多層基板を構成する基材セラミック層は、セラミック材料によって形成されたものであれば特に制限されないが、低抵抗の金属を内部導体等として用いることを勘案すれば、基材セラミック層は例えば低温焼結セラミック材料によって形成することが好ましい。低温焼結セラミック材料とは、１０００℃以下の温度で、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ／Ｐｄ、Ａｇ／Ｐｔ等の低融点金属と共焼成することができるセラミック材料のことを云う。低温焼結セラミック材料としては、例えば、アルミナやフォルステライト、コージライト等のセラミック粉末にホウ珪酸系ガラスを混合したガラス複合系材料、ＺｎＯ−ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系の結晶化ガラスを用いた結晶化ガラス系材料、ＢａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミック粉末やＡｌ２Ｏ３−ＣａＯ−ＳｉＯ２−ＭｇＯ−Ｂ２Ｏ３系セラミック粉末等を用いた非ガラス系材料等を挙げることができる。
【００１７】
本発明のセラミック多層基板を構成する機能性材料層は、基材セラミック層と異なる機能（物理特性等の材料特性）を有する材料によって形成されたものであれば特に制限されない。機能性材料層は、例えば誘電体材料、抵抗体材料、磁性体材料または絶縁体材料等によって形成することができる。基材層内にコンデンサを形成する場合には機能性材料層に誘電体セラミック材料が用いられる。そして、基材層内にコンデンサを形成するに当たり、ＢａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミック粉末を低温焼結セラミック材料として用いて基材セラミック層を形成する場合には、誘電体セラミック材料として、例えば、特開２０００−２１１９６７号公報、特開２０００−２２６２５５号公報、特開２０００−２２６２５６号公報、特開２０００−２６４７２２号公報、特開２０００−２６４７２３号公報、特開２０００−２６４７２４号公報及び特開２０００−２８１４３６号公報に記載の誘電体セラミック材料を用いることが好ましい。
【００１８】
特開２０００−２１１９６７号公報に記載の誘電体セラミック材料は、ＢａＴｉＯ３を８９．０〜９１．５モル％、ＢａＳｎＯ３を８．０〜１０．５モル％、Ｐｂ（Ｓｎ１／３Ｂｉ２／３）Ｏ３を０．５〜２．０モル％をそれぞれ含有してなる誘電体セラミック成分に、１０．０〜５５．０モル％の酸化バリウム、１．０〜５０．０モル％の酸化ケイ素、及び３０．０〜６０．０モル％の酸化ホウ素からなるガラス成分を５．０〜３５．０重量％混合してなる誘電体セラミック組成物である。
【００１９】
特開２０００−２２６２５５号公報に記載の誘電体セラミック材料は、〔（Ｂａ１−ｘ−ｙＣａｘＳｒｙ）Ｏ〕ｍ・（Ｔｉ１−ｚＺｒｚ）Ｏ２で表され、ｍ、ｘ、ｙ、及びｚが、それぞれ１．００５≦ｍ≦１．０３、０．０２≦ｘ≦０．２２、０．０５≦ｙ≦０．３５、０．００＜ｚ≦０．２０の関係を満たしてなる誘電体セラミック成分に、２０．０〜６０．０モル％の酸化バリウム、１０．０〜５５．０モル％の酸化ケイ素、及び１０．０〜４０．０モル％の酸化ホウ素からなるガラス成分を３．０〜３５．０重量％混合してなる誘電体セラミック組成物である。
【００２０】
特開２０００−２２６２５６号公報に記載の誘電体セラミック材料は、２．５〜１７．５モル％のＢａＯ、５０．０〜７５．０モル％のＴｉＯ２、１５．０〜４７．５モル％のＮｄＯ３／２からなる主組成物と、この主組成物に対して２．０〜２０．０重量％のＰｂＴｉＯ３と、１０．０〜６５．０モル％のＢａＯ、１．０〜５０．０モル％のＳｉＯ２、１０．０〜６０．０モル％のＢ２Ｏ３を混合してなるガラス成分３．０〜３０．０重量％と、からなる誘電体セラミック組成物である。
【００２１】
特開２０００−２６４７２２号公報に記載の誘電体セラミック材料は、ｘＢａＯ−ｙＴｉＯ２−ｚＭｅ（但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、Ｍｅはランタノイド系元素の酸化物である。）で表される主成分に酸化ビスマスを３〜１７重量％、酸化鉛を０．５〜１０重量％それぞれ添加してなる誘電体セラミック成分に、低温焼結セラミック材料に含まれるガラス成分と同一組成のガラス成分を混合してなる誘電体セラミック組成物である。
【００２２】
特開２０００−２６４７２３号公報に記載の誘電体セラミック材料は、チタン酸ストロンチウムを３２．０〜４６．０重量％、チタン酸鉛を２８．０〜４６．０重量％、チタン酸カルシウムを８．０〜１６．０重量％、酸化ビスマスを５．０〜１６．０重量％、酸化チタンを３．０〜１０．０重量％、をそれぞれ含有してなる誘電体セラミック成分に、酸化バリウムを１０．０〜６５．０モル％、酸化ケイ素を１．０〜５５．０モル％、酸化ホウ素を１０．０〜７５．０モル％をそれぞれ混合してなるガラス成分を混合してなる誘電体セラミック組成物である。
【００２３】
特開２０００−２６４７２４号公報に記載の誘電体セラミック材料は、チタン酸バリウムを８５．０〜９０．０重量％、ジルコニウム酸カルシウムを８．５〜１２．０重量％、チタン酸マグネシウムを０．５重量％以下、酸化セリウムを０．５重量％以下、酸化ビスマスを０．１〜１．０重量％、酸化スズを０．１〜１．０重量％、をそれぞれ含有してなる誘電体セラミック成分に、酸化バリウムを１０．０〜６５．０モル％、酸化ケイ素を１．０〜５５．０モル％、酸化ホウ素を１０．０〜７５．０モル％をそれぞれ混合してなるガラス成分を混合してなる誘電体セラミック組成物である。
【００２４】
特開２０００−２８１４３６号公報に記載の誘電体セラミック材料は、ＢａＯ−ＴｉＯ２−（Ｎｄ１−ｍＭｅｍ）Ｏ３／２（但し、Ｍｅはランタノイド系元素を示し、０≦ｍ≦１．０である。）で表される誘電体セラミック成分に、２０．０〜６５．０モル％の酸化バリウム、５．０〜５０．０モル％の酸化ケイ素、１０．０〜５０．０モル％の酸化ホウ素からなるガラス成分を３．０〜３５．０重量％混合してなる誘電体セラミック組成物である。
【００２５】
上記機能性材料層は、基材層内に位置する端部全長に渡って凹凸が設けられている。この凹凸は、凸部と凹部を繰り返して波状、ギザギザ状等の種々の形態を呈し、機能性材料層の各辺を直線より長くする形態であれば良い。基材層内に位置する端部全長とは、機能性材料層全体が基材層内に位置してその端部全周囲が全て基材層内に含まれている場合は勿論のこと、機能性材料層の端部の一部が基材層の端面に露呈している場合も含むことを意味する。このように基材層内に位置する機能性材料層の端部全長に渡って凹凸を設けることにより、焼成時に機能性材料層と基材セラミック層との間に収縮差があって機能性材料層の端部に応力が集中しても、この応力を端部全長に渡る個々の凹凸に分散させ、機能性材料層端部の基材セラミック層からのデラミネーションを抑制し、防止することができる。更に、圧着による機能性材料層の変形を端部の凹凸の変形として吸収するため、機能性材料層の変形を直線状の端部と比較して格段に抑制することができ、延いては機能性材料層のパターン精度を大きく向上させることができる。
【００２６】
上記凹凸の深さの平均値は１０〜５００μｍの範囲に設定することが好ましく、３０〜３００μｍの範囲に設定することがより好ましい。凹凸の深さが１０μｍ未満では凹凸の効果を発現しない虞があり、５００μｍを超えると凹凸が大きすぎて凹凸が基材セラミック層に設けられるビアホール導体やライン導体等の内部導体に邪魔になる虞があって好ましくない。
【００２７】
上記機能性材料層の厚さは、５〜１００μｍの範囲に形成されていることが好ましく、７〜５０μｍ厚の範囲がより好ましい。機能性材料層の厚さが５μｍ未満では機能性材料層の収縮による変形が小さいため、基材セラミック層との収縮差による影響がなく、１００μｍを超えるとデラミネーションを抑制できない虞があって好ましくない。但し、機能性材料層として誘電体セラミック材料を用いてコンデンサを形成する場合には、その厚さが薄い方が大容量を得ることができる。
【００２８】
本発明のセラミック多層基板は、内部導体や外部導体等の導体パターンを備えるものであっても良いが、これらの導体パターンは、いずれも上記低温焼結セラミック材料と共焼成することができる低融点金属を主成分とする金属によって形成することができる。低融点金属としては、例えば上述のＡｇ、Ｃｕを用いることが好ましい。
【００２９】
上記導体パターンが第１、第２のコンデンサ用電極として形成される場合には、第１、第２のコンデンサ用電極のいずれか一方の電極がコンデンサを構成する誘電体セラミック層より小さな面積を有し、端部の凹凸に達しないことが好ましい。両方のコンデンサ用電極の面積が誘電体セラミック層の面積より大きいとコンデンサとして所望の容量値を得られず、好ましくない。換言すれば、誘電体セラミック層より小さな面積のコンデンサ用電極によって所望の容量値を設定することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の請求項１〜請求項６に記載の発明によれば、基板変形やデラミネーション等による内部構造欠陥がなく、パターン精度の高い機能性材料層を内蔵したセラミック多層基板を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図１〜図９に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。尚、各図中、図１は本発明のセラミック多層基板の一実施形態を示す断面図、図２は図１の要部を示す図で、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）の断面図、図３〜図７はそれぞれ図１に示すセラミック多層基板の製造工程を示す図、図８は本発明のセラミック多層基板の他の実施形態を示す図、図９は本発明のセラミック多層基板を同時に複数個作製する場合のキャリアフィルムと誘電体グリーンシート層を示す平面図である。
【００３２】
本実施形態のセラミック多層基板１０は、例えば図１に示すように、複数の基材セラミック層１１Ａを積層してなる基材層１１と、この基材層１１とは異なる機能を有し且つ基材セラミック層１１Ａの間に配置された機能性材料層１２と、適宜の基材セラミック層１１Ａに所定のパターンで形成された内部ライン導体１３と、上下の内部ライン導体１３、１３を接続するビアホール導体１４とを備えている。基材層１１上面には所定のパターンで第１の外部導体１５が形成され、この外部導体１５にはチップ型セラミックコンデンサや半導体デバイス等の実装部品１６が図示しないはんだを介して接続されている。基材層１１下面には第２の外部導体１７が形成され、この外部導体１７を介してセラミック多層基板１０がプリント配線基板（図示せず）に実装される。
【００３３】
上記機能性材料層１２は、全体が基材層１１内に内蔵され、基材層１１内に封止されている。本実施形態では機能性材料層１２が誘電体セラミック材料によって形成され、コンデンサの誘電体セラミック層として構成されている。従って、以下では機能性材料層１２を誘電体セラミック層１２として説明する。この誘電体セラミック層１２の上下両面には図１に示すように第１、第２のコンデンサ用電極１８、１９が形成されている。
【００３４】
図２は、図１に示す誘電体セラミック層１２及び第１、第２のコンデンサ用電極１８、１９を取り出して示した図である。誘電体セラミック層１２には、例えば図２の（ａ）に示すように、その端部全長に渡って凹部１２Ａが連続して形成され、誘電体セラミック層１２の端部全長に渡って凹凸形状を呈している。この凹部１２Ａの深さ（凹凸の深さ）の平均値は、前述した理由から１０〜５００μｍの範囲に形成されている。また、誘電体セラミック層１２は、前述した理由から５〜１００μｍ厚の範囲に形成されている。
【００３５】
本実施形態のセラミック多層基板１０は、図３に示す生の積層体２０を焼成することによって作製することができる。この生の積層体２０は、セラミック多層基板１０の実装部品１６を除く各構成要素を全て備えている。即ち、生の積層体２０は、基材セラミック層１１Ａに対応する基材セラミックグリーンシート２１Ａ、基材層１１に対応する基材グリーンシート層２１、誘電体セラミック層１２に対応する誘電体グリーンシート層２２、内部ライン導体１３に対応する導電性ペースト層（内部ライン導体層）２３、ビアホール導体１４に対応する導電性ペースト層(ビアホール層)２４、第１、第２の外部導体１５、１７にそれぞれ対応する導電性ペースト層（第１、第２の外部導体層）２５、２７、及び第１、第２のコンデンサ用電極１８、１９に対応する導電性ペースト層（第１、第２の電極層）２８、２９を備えている。基材セラミックグリーンシート２１Ａ及び誘電体グリーンシート層２２はそれぞれ前述した組成物によって形成することができる。また、各導電性ペースト層は、前述した低融点金属を主成分として含む導電性ペーストによって形成することができる。そして、誘電体グリーンシート層２２の端部全周には凹凸２２Ｂ（図５参照）が形成されている。この凹凸２２Ｂを形成する方法については後述する。
【００３６】
上述のように誘電体グリーンシート層２２の端部全長に渡って凹凸２２Ｂを設けることにより、誘電体グリーンシート層２２の焼成による収縮時に、基材セラミックグリーンシート２１Ａとの境界である誘電体グリーンシート層２２の端部に応力が集中しても、この応力を誘電体グリーンシート層２２の凹凸２２Ｂに分散させ、端部全周での収縮変形を抑制することができ、もって焼成後の誘電体セラミック層１２と基材セラミック層１１Ａとの間の層間剥離を防止し、誘電体セラミック層１２の端部全周の基材セラミック層１１Ａからの反り、即ちデラミネーションや基板の変形を抑制しあるいは防止することができる。
【００３７】
また、上記誘電体セラミック層１２の端部全周は外側ほど薄肉になる楔状に形成されている。全周の端部が楔状に形成されているため、他の素子に対する影響やうねり等を抑制することができる。また、誘電体セラミック層１２の上面にはその面積よりも小さな面積を有する第１のコンデンサ用電極１８が形成され、このコンデンサ用電極１８は誘電体セラミック層１２の外周縁の凹部１２Ａに達しない大きさに形成されている。第１のコンデンサ用電極１８によってコンデンサの所望の容量値を得ることができる。
【００３８】
また、生の積層体２０として圧着形成する際に、誘電体グリーンシート層２２の端部が膨らむ場合にも膨らみが個々の凹凸に分散し、外周端部の変形を抑制することができ、延いては図２の（ｂ）に示すように隣接するビアホール導体１４や内部ライン導体１３を変形させて損傷（断線）する虞がない。
【００３９】
次に、本実施形態のセラミック多層基板１０の製造方法について図３〜図９を参照しながら説明する。セラミック多層基板１０を得るためにはまず、図３に示すような生の積層体２０を次の工程を経て作製する。
【００４０】
まず、例えば酸化ケイ素、アルミナ及び酸化バリウム等を含む低温焼結セラミック材料からなるセラミック粉末に、バインダ、可塑剤及び有機溶剤を加えて混合して基材セラミックスラリーを調製する。この基材セラミックスラリーを、ドクターブレード法を用いて例えばポリエチレンテレフタレートからなるキャリアフィルム（図示せず。）上に塗布して基材セラミックグリーンシート２１Ａを所定枚数成形する。
【００４１】
次いで、上記基材セラミックグリーンシート２１Ａそれぞれに対して、必要に応じてＡｇまたはＣｕを主成分とする導電性粉末及び有機ビヒクル等を含む導電性ペーストをスクリーン印刷することにより、内部ライン導体層２３、第１、第２の外部導体層２５、２７及び第１の電極層２８を形成して乾燥させる。また、各基材セラミックグリーンシート２１Ａに所定のパターンで貫通孔を設け、それぞれの貫通孔内にビアホール導体用の導電性ペーストを充填してビアホール層２４を形成する。尚、第１、第２の外部導体層２５、２７の少なくとも一方については、生の積層体２０を得た後に形成しても良い。
【００４２】
また、本実施形態では、誘電体セラミック材料として、例えばチタン酸バリウムを主成分とする誘電体セラミック粉末に、ガラス粉末、バインダ、可塑剤および有機溶剤を加えて混合して誘電体セラミック材料を含むペーストを調製する。そして、図４の（ａ）に示すように、例えばドクターブレード法を用いて誘電体セラミック材料を含むペーストをポリエチレンテレフタレートからなるキャリアフィルム３０上に誘電体セラミックグリーンシート２２Ａを形成する。誘電体セラミックグリーンシート２２Ａは、その一部が焼成後に誘電体セラミック層１２となるものである。
【００４３】
次に、図４の（ｂ）に示すように、誘電体セラミックグリーンシート２２Ａ上に、導電性ペーストをスクリーン印刷することにより、第２の電極層２９を形成する。更に、図４の（ｃ）に示すように、キャリアフィルム３０上の誘電体セラミックグリーンシート２２Ａに炭酸ガスレーザ発振器を用いてレーザ光Ｌを照射し、誘電体セラミックグリーンシート２２Ａのみを貫通するようにレーザ出力を制御して、図５の（ａ）に示すように誘電体セラミック層１２の形状に沿って連続する穴を開けて誘電体グリーンシート層２２を誘電体セラミックグリーンシート２２Ａから切り離すと共に誘電体グリーンシート層２２端部全周に凹凸２２Ｂを形成する。この際、加工穴径及び穴のピッチを調節して任意の大きさの凹凸を形成することができる。
【００４４】
然る後、図４の（ｃ）に示す誘電体セラミックグリーンシート２２Ａのうち、誘電体グリーンシート層２２以外の部分をキャリアフィルム３０から除去し、図４の（ｄ）及び図５の（ｂ）に示すように誘電体グリーンシート層２２を残す。この時、誘電体グリーンシート層２２はキャリアフィルム３０上で所定の位置に位置決めされた状態になっている。本実施形態では、誘電体セラミックグリーンシート２２Ａに円形状の穴を連続して開けて凹部２２Ｂを形成したが、この凹部２２Ｂは必要に応じて例えば四角形等の他の任意の形状に形成することができる。
【００４５】
本実施形態において、レーザ光Ｌはキャリアフィルム３０を貫通しないように実施することが好ましいが、実際には誘電体グリーンシート層２２のみを切断するようにレーザ出力を制御することは困難である。そのため、図６に示すように、キャリアフィルム３０にも穴３０Ａが形成されることが多い。尚、図６において、（ａ）は図４の要部を示す部分断面図であり、（ｂ）は図４の要部を示す上方からの平面図であり、（ｃ）は図４の要部を示す下方からの平面図である。
【００４６】
図６に示すようにキャリアフィルム３０に穴３０Ａが形成されたとしても、この穴３０Ａは、図６の（ｃ）に示すように、キャリアフィルム３０において間欠的に貫通した部分が分布するに過ぎず、誘電体グリーンシート２２の部分をキャリアフィルム３０から切り落とすことはない。従って、誘電体グリーンシート層２２をキャリアフィルム３０によって所定位置に保持することができる。
【００４７】
レーザ光１７の照射によってキャリアフィルム３０に穴３０Ａを形成する際に、誘電体グリーンシート２２の部分をキャリアフィルム３０から切り落とすことなく、また以後のキャリアフィルム３０の取り扱いを容易にするために、キャリアフィルム３０は５μｍ以上の厚さを有することが好ましい。キャリアフィルム３０の厚さが５μｍ未満では強度が不足してキャリアフィルム３０としての取り扱いが難しく、また、穴３０Ａの形成によってキャリアフィルム３０を切断する虞がある。キャリアフィルム３０の強度が不足するとフィルムの変形し易く、キャリアフィルム３０上で誘電体グリーンシート層２２を高い位置精度で保持することができなくなる虞がある。従って、キャリアフィルム３０は、フィルム強度を確保する点からも２０〜２５０μｍ程度の厚さが好ましい。
【００４８】
また、誘電体グリーンシート層２２の厚さは、焼成後に５〜１００μｍの厚の誘電体セラミック層１２を形成できる厚さが好ましい。この厚さであれば、キャリアフィルム３０を切断することなくレーザ出力を制御することができる。レーザとしては、例えば、炭酸ガスレーザの他に、Ｈｅ−Ｎｅレーザ、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ等を用いることができる。
【００４９】
本実施形態でのレーザ加工は、スポット的な加工を行うことができ、加工精度が高く、工程が複雑にならず、また、安価に加工することができる。しかし、レーザ加工以外にも、例えばフォトリソグラフィ技術またはフォトエッチング技術等も用いることができ、また、打ち抜き刃を用いてハーフカット態様でパンチング加工を用いることもできる。また、キャリアフィルム３０上に誘電体グリーンシート層２２のみを残す場合には、誘電体グリーンシート層２２以外の部分にレーザ光を照射してその部分を除去しても良い。
【００５０】
次に、キャリアフィルム３０上に形成された誘電グリーンシート層２２を所定の基材セラミックグリーンシート２１Ａ上に転写する。この場合には図７の（ａ）に示すようにキャリアフィルム３０の外形寸法と実質的に等しい寸法の開口を有する金型４０を用いる。まず、金型４０内に基材セラミックグリーンシート２１Ａを収納し、次いで、誘電グリーンシート層２２を下向きにしてキャリアフィルム３０を基材セラミックグリーンシート２１Ａ上に積層した後、キャリアフィルム３０上面から例えば１０〜２０００ｋｇ／ｃｍ２
の圧力でプレスしてキャリアフィルム３０を基材セラミックグリーンシート２１Ａ上に圧着する。次いで、この圧着体からキャリアフィルム３０を剥離して誘電体グリーンシート層２２及び第２の電極層２９を基材セラミックグリーンシート２１Ａに転写して一体化する。
【００５１】
この際、誘電体グリーンシート層２２はキャリアフィルム３０上で予め位置決めされた状態になっており、しかもキャリアフィルム３０の外形を基準に誘電体グリーンシート層２２と基材セラミックグリーンシート２１Ａとを位置決めすることができるため、誘電体グリーンシート層２２を基材セラミックグリーンシート２１Ａの所定位置に精度良く転写することができる。
【００５２】
次いで、図７の（ｂ）に示すように、誘電体グリーンシート層２２及び第２の電極層２９が転写された基材セラミックグリーンシート２１Ａ上に、第１の電極層２８が形成された基材セラミックグリーンシート２１Ａを第１の電極層２８を下向きにして金型２０内で積層して圧着する。引き続き、所定枚数の基材セラミックグリーンシート２１Ａを繰り返し積層し、最終的に１００〜２０００ｋｇ／ｃｍ２の圧力で圧着して生の積層体２０を得る。
【００５３】
然る後、生の積層体２０を焼成して多層セラミック基板１０を得る。この際、基材セラミックグリーンシート２１Ａが低温焼結セラミック材料を含み、誘電体グリーンシート層２２がガラス粉末を含む場合には、例えば、８００〜１０００℃の温度で生の積層体２０を焼成する。また、内部ライン導体層２３、ビアホール層２４、第１、第２の外部導体層２５、２７及び第１、第２の電極層２８、２９がＡｇまたはＣｕを主成分として含む場合には還元性雰囲気中で焼成してこれらの金属の酸化を防止する。
【００５４】
尚、基材セラミックグリーンシート２１Ａと誘電体グリーンシート層２２との間、及び基材セラミックグリーンシート２１Ａ間の位置合わせのため、基材セラミックグリーンシート２１Ａ等に位置決め用のマーク（例えば、穴または印刷図形）を予め形成し、このマークの位置をカメラによって認識しながら、転写及び積層作業を行っても良い。
【００５５】
以上説明したように本実施形態によれば、誘電体セラミック層１２のうち、基材層１１内に位置する端部全長に渡って凹凸１２Ｂを設けたため、基板変形やデラミネーション等の内部構造欠陥がなく、パターン精度の高い誘電体セラミック層１２を内蔵したセラミック多層基板１０を得ることができる。また、この凹凸１２Ｂの深さの平均値を、１０〜５００μｍに設定したため、より確実にセラミック多層基板１０の内部構造欠陥を防止することができる。また、内部ライン導体１３等をＡｇまたはＣｕを主成分とする導電性金属によって形成したため、内部ライン導体１３等の抵抗値を低減することができる。また、誘電体セラミック層１２によってセラミック多層基板１０内にコンデンサを形成することができる。更に、第１のコンデンサ用電極１８を誘電体セラミック層１２よりも小さな面積に設定したため、所望の容量値を確実に得ることができる。
【００５６】
また、図８は本発明の他の実施形態を示す図である。本実施形態においても上記実施形態と同一部分または相当部分には同一符号を付して本発明を説明する。本実施形態では、機能性材料層（例えば、誘電体セラミック層）１２を上記実施形態の場合よりも厚く形成する。誘電体セラミック層１２は基材セラミック層１１Ａ間に部分的に介在しているため、誘電体セラミック層１２が厚いと基材層１１の平坦性を損ない、均一な厚さのセラミック多層基板を得られない虞がある。誘電体グリーンシート層２２の厚さが例えば３００μｍ以内であること好ましいが、その厚さを超えるとその厚みによって生の積層体２０内で基材セラミックグリーンシート２１Ａの平坦性を損なわれる。そこで、図８に示すように誘電体セラミック層１２による段差を調整するための段差調整用セラミックグリーンシート２１Ｂを介在させ、この段差調整用セラミックグリーンシート２１Ｂによって基材セラミックグリーンシート２１Ａの平坦性を保つようにしてある。この段差調整用セラミックグリーンシート２１Ｂは、基材セラミックグリーンシート２１Ａと同じ材料によって形成されている。
【００５７】
本実施形態のセラミック多層基板１０は、段差調整用セラミックグリーンシート２１Ｂが介在している以外は、上記実施形態と同様の手順で作製することができる。そこで、本実施形態の特徴について図８を参照しながら説明する。
【００５８】
例えば、図８の（ａ）に示すように、誘電体グリーンシート層２２に対応する領域をパンチングまたはレーザを用いて予め開口した開口部２１Ｃを有する段差調整用セラミックグリーンシート２１Ｂを用意し、この段差調整用セラミックグリーンシート２１Ｂを基材セラミックグリーンシート２１Ａ上に積層すると、誘電体グリーンシート層２２が段差調整用セラミックグリーンシート２１Ｂの開口部２１Ｃを埋めて段差調整用セラミックグリーンシート２１Ｂ上面が平坦になる。段差調整用グリーンシート２１Ｂは基材セラミックグリーンシート２１Ａのビアホール層２３に対応するビアホール層２３Ａを有している。その後、上記実施形態と同様の工程を実施することによって図８の（ｂ）に示す多層セラミック基板１０を得ることができる。尚、図８の（ｂ）において、１１Ｂは段差調整用セラミック層である。本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果を期することができる。
【００５９】
尚、誘電体グリーンシート層２２を基材セラミックグリーンシート２１Ａ上に転写する工程と段差調整用グリーン層２１Ｂを基材セラミックグリーンシート２１Ａ上に積層する工程は、いずれを先に実施しても良い。
【００６０】
上記各実施形態では、１個のセラミック多層基板１０を作製ための工程を図示していたが、通常、図９に示すように複数個のセラミック多層基板１０を同時に作製する。即ち、図９に示すようにキャリアフィルム３０上に複数の誘電体グリーンシート層２２をマトリックス状に形成し、マザー状態で生の積層体を得た後、一点鎖線で示す分割線に沿って分割することにより、個々の多層セラミック基板１０のための生の積層体２０が作製することができる。
【００６１】
尚、本発明は、上記各実施形態に何等制限されるものでない。また、上記各実施形態では誘電体セラミック層１２にはビアホール導体を設けてないが、機能性材料層にビアホール導体を設ける必要のある場合にはレーザ加工の前後でビアホール導体のための貫通孔を設け、この貫通孔に導電性ペーストを充填しても良い。要は、セラミック多層基板の機能性材料層の端部全長に渡って凹凸を形成したものであれば、本発明に包含される。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、コンデンサ、インダクタ、抵抗等の素子を内蔵するセラミック多層基板に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明のセラミック多層基板の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示すセラミック多層基板の要部を示す図で、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその断面図である。
【図３】図１に示すセラミック多層基板を製造するための生の積層体を示す断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ図２に示した誘電体セラミックグリーンシート部を形成する工程を示す図である。
【図５】（ａ）はキャリアフィルム上の誘電体セラミックグリーンシートから誘電体セラミックグリーンシート部を切断して凹部を形成した状態を示す平面図、（ｂ）は誘電体セラミックグリーンシートの不要部分を除去した状態を示す平面図である。
【図６】図４の（ｃ）に示す工程でレーザ光を照射した時の誘電体セラミックグリーンシート部とキャリアフィルムの状態を示す図で、（ａ）はその断面図、（ｂ）は誘電体セラミックグリーンシート部側からの平面図、（ｃ）はキャリアフィルム側からの平面図である。
【図７】（ａ）は誘電体セラミックグリーンシート部を基材セラミックグリーンシート上に転写する工程を示す断面図で、（ｂ）は転写後の基材セラミックグリーンシート上に他の基材セラミックグリーンシートを積層した状態を示す断面図である。
【図８】誘電体セラミック層が厚い場合のセラミック多層基板の製造工程を示す図で、（ａ）は誘電体セラミックグリーンシート部に段差調整用グリーンシートを積層する工程を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の工程を経て作製されたセラミック多層基板を示す断面図である。
【図９】マザー状態で生の積層体を作製するために用いられる、誘電体セラミックグリーンシート部が形成されたキャリアフィルムを示す平面図である。
【図１０】（ａ）は従来のセラミック多層基板を構成する基材セラミックグリーンシートと誘電体セラミックグリーンシート部を示す平面図、（ｂ）は生の積層体を圧着した時及び焼成した時の誘電体セラミックグリーンシート部の変形を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０ セラミック多層基板
１１ 基材層
１１Ａ 基材セラミック層
１２ 誘電体セラミック層（機能性材料層）
１２Ａ 凹凸
１３ 内部導体（導体）
１４ ビアホール導体（導体）
１５、１７ 外部導体
１８、１９ コンデンサ用電極
【出願人】 【識別番号】０００００６２３１
【氏名又は名称】株式会社村田製作所
【住所又は居所】京都府長岡京市東神足１丁目１０番１号
【出願日】 平成１６年１月２１日（２００４．１．２１）
【代理人】 【識別番号】１０００９６９１０
【弁理士】
【氏名又は名称】小原 肇
【公開番号】 特開２００５−２０９８２０（Ｐ２００５−２０９８２０Ａ）
【公開日】 平成１７年８月４日（２００５．８．４）
【出願番号】 特願２００４−１３６６５（Ｐ２００４−１３６６５）