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【発明の名称】 複合多層基板及びその製造方法
【発明者】 【氏名】馬場 彰
【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

【氏名】西出 充良
【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】特許文献１に記載の高周波半導体装置に用いられた複合多層基板は、セラミック基板の下面にエポキシ樹脂と無機充填物とからなる複合樹脂材料層が接合されて構成されているが、セラミック基板と複合樹脂材料層とが樹脂材料を介して接合されているため、セラミック基板と複合樹脂材料層との接合力が弱いため、落下時の衝撃力等の外力によってセラミック基板と複合樹脂材料層とが剥離する。

【解決手段】本発明の複合多層基板１は、セラミック多層基板２と、樹脂層３とを備え、セラミック多層基板２と樹脂層３とが接合され、セラミック多層基板２は回路パターン４を有すると共に樹脂層３はビアホール導体６及び外部端子電極７を有し、回路パターン４と外部端子電極７がビアホール導体６を介して接続されてなり、セラミック多層基板２と樹脂層３との接合力を補強する接合補強部材８を、これら両者２、３の積層方向に向けて設けたことを特徴とする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主面及びこれに対向する第２の主面を有するセラミック基板と、第１の主面及びこれに対向する第２の主面を有する樹脂層とを備え、上記セラミック基板の第２の主面と上記樹脂層の第１の主面とが接合され、上記セラミック基板は回路パターンを有すると共に上記樹脂層はビアホール導体及び第２の主面に形成された外部端子電極を有し、上記回路パターンと上記外部端子電極が上記ビアホール導体を介して接続されてなる複合多層基板であって、上記セラミック基板と上記樹脂層との接合力を補強する接合補強部材を、これら両者の積層方向に向けて少なくとも一つ設けたことを特徴とする複合多層基板。
【請求項２】
上記セラミック基板は、複数のセラミック層を積層してなるセラミック多層基板によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の複合多層基板。
【請求項３】
上記接合補強部材は、上記セラミック基板から上記樹脂層側に食い込んでいることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の複合多層基板。
【請求項４】
上記接合補強部材は、上記セラミック基板の回路パターンから電気的に独立していることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の複合多層基板。
【請求項５】
上記接合補強部材は、上記セラミック基板に設けられたビアホール導体として形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の複合多層基板。
【請求項６】
上記接合補強部材は、上記セラミック基板の回路パターンの一部を構成することを特徴とする請求項５に記載の複合多層基板。
【請求項７】
上記接合補強部材は、上記樹脂層のビアホール導体内に食い込んでいることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の複合多層基板。
【請求項８】
上記樹脂層のビアホール導体の断面は、上記セラミック基板のビアホール導体の断面より大きく形成さていることを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載の複合多層基板。
【請求項９】
上記接合補強部材の先端は、上記樹脂層の第１、第２の主面それぞれから５μｍ以上内側に位置することを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の複合多層基板。
【請求項１０】
上記接合補強部材の断面積は、０．０１〜０．９ｍｍ２であることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の複合多層基板。
【請求項１１】
上記外部端子電極は、金属箔によって形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の複合多層基板。
【請求項１２】
上記セラミック多層基板は、内部にＡｇまたはＣｕを主成分とする回路パターンを有することを特徴とする請求項２〜請求項１１のいずれか１項に記載の複合多層基板。
【請求項１３】
上記樹脂層は、チップ部品を内蔵することを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載の複合多層基板。
【請求項１４】
樹脂シートに少なくとも一つの貫通孔を設ける工程と、上記樹脂シートの貫通孔内に無機ペーストを充填する工程と、上記無機ペーストが充填された上記樹脂シートとセラミックグリーンシートとを一体化する工程と、上記セラミックグリーンシート及び上記樹脂シートを焼成してセラミック基板及びセラミック基板から突出する接合補強部材を得る工程と、上記セラミック基板と外部端子電極を有する樹脂層とを上記接合補強部材を介して接合する工程と、を備えたことを特徴とする複合多層基板の製造方法。
【請求項１５】
上記無機ペーストとして、導電性ペーストを用いることを特徴とする請求項１４に記載の複合多層基板の製造方法。
【請求項１６】
樹脂シートに少なくとも一つの貫通孔を設ける工程では、上記貫通孔を複数設け、且つ、少なくともその一部を上記樹脂層に形成された導電性樹脂層に対応させて設けることを特徴とする請求項１４に記載の複合多層基板の製造方法。
【請求項１７】
上記貫通孔の断面積を、上記導電性樹脂層の断面積より小さく形成することを特徴とする請求項１６に記載の複合多層基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック基板及び樹脂層を有する複合多層基板及びその製造方法に関し、更に詳しくは、セラミック基板と樹脂層間で剥離することのない信頼性の高い複合多層基板及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の複合多層基板としては例えば特許文献１に記載の高周波半導体装置に用いられた複合多層基板が知られている。この高周波半導体装置は、セラミック基板の下面に形成されたエポキシ樹脂と無機充填物からなる複合樹脂材料層が形成され、その複合樹脂材料層の下部は平坦な形状を有し、かつ外部接続端子用電極が形成され、前記複合樹脂材料層の内部にはセラミック基板に接続された半導体素子や受動部品を埋没して構成され、送受信系のオールインワン構造のモジュールパッケージとして、小型化及び高密度実装化を実現している。
【０００３】
上記高周波半導体装置に用いられた複合多層基板は、上述のように、セラミック基板と、このセラミック基板の下面に形成された複合樹脂材料層とから構成され、上記複合樹脂材料層がセラミック基板の下面に接合されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１２４４３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の高周波半導体装置に用いられた複合多層基板は、セラミック基板の下面にエポキシ樹脂と無機充填物とからなる複合樹脂材料層が接合されて構成されているが、セラミック基板と複合樹脂材料層とが樹脂材料を介して接合されているため、セラミック基板と複合樹脂材料層との接着性に劣り、これら両者間の接合力が弱いため、落下時の衝撃力等の外力が複合多層基板に作用すると、セラミック基板と複合樹脂材料層とが剥離する虞があり、信頼性に劣るという課題があった。
【０００６】
また、セラミック多層基板と樹脂層とを接合する場合には、図９に示すようにセラミック多層基板１の導体パターン１Ａと樹脂層２の導電性樹脂層２Ａとを位置合わせしてセラミック多層基板１と樹脂層２とを接合するが、万一、導電性樹脂層２Ａの一部に導電性樹脂の充填不良部分２Ｃがあると、樹脂層２をセラミック多層基板１に接合しても導体パターン１Ａと充填不良部分の２Ｃを有する導電性樹脂層２と導体パターン１Ａとの間で接続不良を生じるという課題があった。また、導電性樹脂層２Ａに充填不良がなくても、図１０に示すようにセラミック多層基板１の接合面の一部にうねり１Ｂの凹凸等があると、やはり導体パターン１Ａと導電性樹脂層２Ａとの接続不良を生じるという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、セラミック基板と樹脂層との接合力が強く、衝撃力等の外力が作用してもセラミック層と樹脂層との間の剥離を防止することができる信頼性の高い複合多層基板及びその製造方法を提供することを目的としている。また、セラミック基板と樹脂層それぞれの接合部に多少の不具合があってもこれら両者を電気的に確実に接続することができる複合多層基板及びその製造方法を併せて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】
【０００８】
本発明の請求項１に記載の複合多層基板は、第１の主面及びこれに対向する第２の主面を有するセラミック基板と、第１の主面及びこれに対向する第２の主面を有する樹脂層とを備え、上記セラミック基板の第２の主面と上記樹脂層の第１の主面とが接合され、上記セラミック基板は回路パターンを有すると共に上記樹脂層はビアホール導体及び第２の主面に形成された外部端子電極を有し、上記回路パターンと上記外部端子電極が上記ビアホール導体を介して接続されてなる複合多層基板であって、上記セラミック基板と上記樹脂層との接合力を補強する接合補強部材を、これら両者の積層方向に向けて少なくとも一つ設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項２に記載の複合多層基板は、請求項１に記載の発明において、上記セラミック基板は、複数のセラミック層を積層してなるセラミック多層基板によって形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項３に記載の複合多層基板は、請求項１または請求項２に記載の発明において、上記接合補強部材は、上記セラミック基板から上記樹脂層側に食い込んでいることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項４に記載の複合多層基板は、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、上記接合補強部材は、上記セラミック基板の回路パターンから電気的に独立していることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項５に記載の複合多層基板は、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、上記接合補強部材は、上記セラミック基板に設けられたビアホール導体として形成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項６に記載の複合多層基板は、請求項５に記載の発明において、上記接合補強部材は、上記セラミック基板の回路パターンの一部を構成することを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項７に記載の複合多層基板は、請求項５または請求項６に記載の発明において、上記樹脂層のビアホール導体内に食い込んでいることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の請求項８に記載の複合多層基板は、請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載の発明において、上記樹脂層のビアホール導体の断面は、上記セラミック基板のビアホール導体の断面より大きく形成さていることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の請求項９に記載の複合多層基板は、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の発明において、上記接合補強部材の先端は、上記樹脂層の第１、第２の主面それぞれから５μｍ以上内側に位置することを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の請求項１０に記載の複合多層基板は、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の発明において、上記接合補強部材の断面積は、０．０１〜０．９ｍｍ２であることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明の請求項１１に記載の複合多層基板は、請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の発明において、上記外部端子電極は、金属箔によって形成されていることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明の請求項１２に記載の複合多層基板は、請求項２〜請求項１１のいずれか１項に記載の発明において、上記セラミック多層基板は、内部にＡｇまたはＣｕを主成分とする回路パターンを有することを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明の請求項１３に記載の複合多層基板は、請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載の発明において、上記樹脂層は、チップ部品を内蔵することを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明の請求項１４に記載の複合多層基板の製造方法は、樹脂シートに少なくとも一つの貫通孔を設ける工程と、上記樹脂シートの貫通孔内に無機ペーストを充填する工程と、上記無機ペーストが充填された上記樹脂シートとセラミックグリーンシートとを一体化する工程と、上記セラミックグリーンシート及び上記樹脂シートを焼成してセラミック基板及びセラミック基板から突出する接合補強部材を得る工程と、上記セラミック基板と外部端子電極を有する樹脂層とを上記接合補強部材を介して接合する工程と、を備えたことを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明の請求項１５に記載の複合多層基板の製造方法は、請求項１４に記載の発明において、上記無機ペーストとして、導電性ペーストを用いることを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明の請求項１６に記載の複合多層基板の製造方法は、請求項１４に記載の発明において、樹脂シートに少なくとも一つの貫通孔を設ける工程では、上記貫通孔を複数設け、且つ、少なくともその一部を上記樹脂層に形成された導電性樹脂層に対応させて設けることを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明の請求項１７に記載の複合多層基板の製造方法は、請求項１６に記載の発明において、上記貫通孔の断面積を、上記導電性樹脂層の断面積より小さく形成することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の請求項１〜請求項１７に記載の発明によれば、セラミック基板と樹脂層との接合力が強く、衝撃力等の外力が作用してもセラミック層と樹脂層との間の剥離を防止することができる信頼性の高い複合多層基板及びその製造方法を提供することができる。また、セラミック基板と樹脂層それぞれの接合部に多少の不具合があってもこれら両者を電気的に確実に接続することができる複合多層基板及びその製造方法を併せて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】
【００２６】
以下、図１〜図８に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。尚、図１は本発明の複合多層基板の一実施形態を示す断面図、図２は本発明の複合多層基板の他の実施形態を示す断面図、図３〜図５はそれぞれ図１に示す複合多層基板の製造工程を示す断面図、図６〜図８はそれぞれ図２に示す複合多層基板の製造工程を示す断面図である。
【００２７】
本実施形態の複合多層基板１は、例えば図１に示すように、第１の主面（上面）及びこれに対向する第２の主面（下面）を有し且つ複数のセラミック層２Ａを積層して構成されたセラミック多層基板２と、第１の主面（上面）及びこれに対向する第２の主面（下面）を有する樹脂層３とを備え、後述のようにセラミック多層基板２の下面と樹脂層３の上面とが強固に接合されている。本実施形態の複合多層基板１は、後述するようにセラミックグリーンシートの積層体を焼成してセラミック多層基板２を作製した後、このセラミック多層基板２の下面に樹脂層２を貼り合わせることによって作製することができる。この複合多層基板１は、例えば、プリント配線基板等のマザーボードのグランド電極（図示せず）に対して半田等によって電気的に接続する実装用部品として用いられる。
【００２８】
上記セラミック多層基板２は、図１に示すように回路パターン４を有している。この回路パターン４は、各セラミック層２Ａの上面にスクリーン印刷等の印刷技術を用いて形成された導体パターン４Ａと、上下の導体パターン４Ａ、４Ａを互いに接続するビアホール導体４Ｂとをからなっている。この回路パターン４は、導電性ペーストをセラミックグリーンシートと共焼成された金属焼結体によって形成されている。また、セラミック多層基板２と樹脂層３との界面には導体パターン４Ａと同様の手法によって形成された電極５が介在し、この電極５は最下層のセラミック層２Ａと一体に形成されている。
【００２９】
上記電極５は、後述するように、例えば焼結金属によってセラミック多層基板２の下面の面積の３〜８０％を占める範囲で形成されていることが好ましい。セラミック多層基板２は、通常ガラスセラミックスによって形成されており、しかもガラスセラミックスが銅箔と同程度の表面粗さＲmax（数μｍ）を有するため、樹脂層３との接合力が弱い。そこで、本実施形態では、セラミック多層基板２と樹脂層３との間に電極５が介在し、焼結金属は表面粗さＲmaxが数１０μｍで銅箔の表面粗さ数μｍと比較して一桁高いため、焼結金属のアンカー効果によって樹脂層３との接合強度を高めることができる。このような表面粗さの差は、銅箔がメッキまたは銅板の圧延によって形成されたものであるのに対し、焼結金属はワニスと称する樹脂を体積比率１０〜４０％含有する導電性ペーストを焼き付けて形成されるため、その樹脂成分の焼失によって内部や表面に空洞が残存して表面粗さが大きくなることに起因にしている。この電極５は、セラミック多層基板２の回路パターン４の一部として形成されたものであっても良く、また、回路パターン４から独立したダミー電極として形成されたものであっても良い。
【００３０】
また、上記電極５はグランド電極として形成することができる。セラミック多層基板２と樹脂層３との界面にグランド電極を設けることで、セラミック多層基板２とプリント配線基板等のマザーボード（図示せず）との間を電気的に遮蔽することができる。また、電極５をセラミック多層基板２のグランド電極として構成することで、マザーボードのグランド電極との接続距離が短くなって寄生インダクタンス値を低減することができ、例えば複合多層基板１を携帯電話等の高周波部品として使用した場合に良好な高周波特性を得ることができる。尚、電極５は、理想的には樹脂層３の下面に形成する方が良いが、高密度実装でマザーボード側に他の配線が配置されている場合や、実装後の測定用穴（プローブ挿入用）が空いている場合があり、実質的に樹脂層３の下面に設けることが難しいため、セラミック多層基板２と樹脂層３の界面に介装する。
【００３１】
上記樹脂層３は、図１に示すように、セラミック多層基板２の回路パターン４と接続されたビアホール導体６と、下面に形成された外部端子電極７とを有し、外部端子電極７とセラミック多層基板２の回路パターン４とがビアホール導体６を介して電気的に接続されている。このビアホール導体６は、セラミック多層基板２のビアホール導体５とは異なり、導電性金属粉末を含む導電性樹脂によって形成されている。そのため、図１に示すようにビアホール導体６をセラミック多層基板２のビアホール導体４Ｂより大きな断面積を持つように形成することによって、ビアホール導体４Ｂの抵抗値に近づけると共にビアホール導体４Ｂとの接合の信頼性を高めている。また、外部端子電極７は、例えば銅箔等の金属箔によって形成されていることが好ましい。外部端子電極７として金属箔を用いることで外部端子電極７を低抵抗で安価に形成することができる。外部端子電極７を厚膜電極としてではなく銅箔にするのは、それが樹脂層３側にあり焼成することができないことと、銅箔と樹脂の組み合わせにはプリント配線板の製法が使えるためである。
【００３２】
ところで、本実施形態では、セラミック多層基板２と樹脂層３との密着強度を、焼結金属からなる電極５によって高めているが、それでもこれら両者２、３間の接合力が十分でなく、落下時の衝撃力等の強い外力が作用するとこれら両者２、３が剥離する虞がある。そこで、本実施形態では、更に図１に示すようにセラミック多層基板２と樹脂層３との接合力を補強する接合補強部材８が、これら両者２、３の積層方向に向けて少なくとも一つ設けられている。接合補強部材８は、少なくとも一つあればセラミック多層基板２と樹脂層３との接合力を高めることができるが、本実施形態では複数箇所に設けられ、接合力をより一層強化している。
【００３３】
上記接合補強部材８は、例えばビアホール導体４Ｂと同様にセラミック多層基板２と共焼成された金属焼結体によって形成され、セラミック多層基板２から樹脂層３内に突き刺さっている。この接合補強部材８の先端は尖っていても良く、また膨らんでいても良い。尖っている場合には樹脂層３に突き刺さり易く、膨らんでいる場合には樹脂層３から抜け難くなる。
【００３４】
上記接合補強部材８の先端は、樹脂層３内に５μｍ以上の深さまで食い込み、しかも樹脂シート１３の非接合面から内側、つまり残り代を５μｍ以上残す深さで突き刺さっていることが好ましい。この深さが５μｍより浅ければ実質的に本発明の効果が得られず、残り代が５μｍ未満であれば予期せぬ原因により接合補強部材８が外部に露出する虞があって好ましくない。接合補強部材８の断面積は０．０１〜０．９０ｍｍ２の範囲であることが好ましい。この断面積が０．０１ｍｍ２未満では細すぎて折損する虞があり、この断面積が０．９０ｍｍ２超えるとビアペースト層として実質的に充填できなくなる虞があって好ましくない。
【００３５】
上記接合補強部材８は、図１に示すように、回路パターン４の一部を構成する第１の接合補強部材８Ａと、回路パターン４から電気的に独立して形成された第２の接合補強部材８Ｂとの二種類からなっている。第１、第２の接合補強部材８Ａ、８Ｂは、セラミック多層基板２の下面に一直線上に配置されたものよりも面を形成するように配置されたものの方が好ましい。本実施形態では、接合補強部材８が第１、第２の接合補強部材８Ａ、８Ｂから構成されているが、回路パターン４とは電気的に独立して形成された第２の接合補強部材８Ｂのみから構成されたものであっても良いことは云うまでもない。そして、第１、第２の接合補強部材８Ａ、８Ｂは、いずれも樹脂層３に突き刺さっている。
【００３６】
而して、本実施形態では、セラミック多層基板２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、コージェライト等のセラミック粉末やこれら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。セラミック多層基板２に低温焼結セラミック材料を用いることによって、回路パターン４にＡｇまたはＣｕ等の低抵抗で低融点をもつ低融点金属を用いることができ、セラミック多層基板２と回路パターン４を１０００℃以下の低温で共焼成することができる。
【００３７】
また、図２は、本発明の複合多層基板の他の実施形態を示している。本実施形態の複合多層基板は、接合補強部材の配置形態を異にする以外は上記実施形態と同様に構成されているため、上記実施形態と同一または相当部分には同一符号を附して本実施形態の特徴について説明する。
【００３８】
本実施形態における接合補強部材８は、図１に示す複合多層基板１と同様に第１、第２の接合補強部材８Ａ、８Ｂの二種類からなっている。第１の接合補強部材８Ａは、セラミック多層基板２のビアホール導体４Ｂを兼ね、樹脂層３のビアホール導体６に突き刺さって外部端子電極７と同電位になっている。また、ビアホール導体６は金属粉末を含む導電性樹脂層によって形成されているため、第１の接合補強部材８Ａは、樹脂層３に突き刺さっている場合と比較してビアホール導体６と強固に接続されている。
【００３９】
第１の接合補強部材８Ａは、その断面積が０．０１ｍｍ２より大きく、樹脂層３側のビアホール導体６の断面積の９０％以下の面積に形成されていることが好ましい。第１の接合補強部材８Ａの断面積が０．０１未満では折損する虞があり、樹脂層３側のビアホール導体６の断面積の９０％を超えるとビアホール導体６内に突き刺すことが難しくなるため好ましくない。第２の接合補強部材８Ｂは、図１に示す場合と同様に樹脂層３内に直接突き刺さっており、その断面積は第１の接合補強部材８Ａと同一の断面積を有している。第１、第２の接合補強部材８Ａ、８Ｂは異なる断面積を有していても良い。
【００４０】
また、図１、図２には図示してないが、セラミック多層基板２の下面の回路パターンに半導体素子等の能動チップ部品や、コンデンサ、インダクタ等の受動チップ部品が実装されている場合には、樹脂層３は、これらのチップ部品を埋設して封止する機能を有する。
【００４１】
次に、本発明の複合多層基板の製造方法を下記実施例に基づいて具体的に説明する。本発明方法はセラミック多層基板２と接合補強部材８を同時に形成する点に特徴がある。
【実施例１】
【００４２】
本実施例では図１に示す複合多層基板を以下の手順で作製する。
（１）セラミックグリーンシート及び樹脂シートの調製
本実施例では、中心粒径１．０μｍのアルミナ粒子を５５重量部と、中心粒径１．０μｍの軟化点６００℃のホウ珪酸ガラスを４５重量部の割合で混合し、この混合物をビニルアルコール系バインダ中に分散させてスラリーを調製した後、このスラリーをポリエチレンテレフタレート系樹脂からなるキャリアフィルム上に塗布して、図３に示すように厚み２５μｍ及び５０μｍの低温焼結用のセラミックグリーンシート１２Ａを作製した。これとは別にポリプロピレン粉末をビニルアルコール系バインダ中に分散させてスラリーを調製した後、このスラリーをポリエチレンテレフタレート系樹脂からなるキャリアフィルム上に塗布して、図３に示すように厚み３０μｍの樹脂シート２０を作製した。セラミックグリーンシート１２Ａと樹脂シート２０とは同一の面積を有するものを形成した。
【００４３】
次いで、金型による機械的な打ち抜きまたは光線による熱的打ち抜きによって、上記各セラミックグリーンシート１２Ａ及び樹脂シート２０それぞれに貫通孔(ビアホール)を形成して所定のパターンで配置した。この時、セラミック多層基板２の最下層のセラミック層２Ａに対応するセラミックグリーンシート１２Ａには回路パターン４を構成するビアホール導体４Ｂ用のビアホール、回路パターン４を構成するビアホール導体を兼ねる第１の接合補強部材８Ａ用のビアホール及び第２の接合補強部材８Ｂ用のビアホールをそれぞれ形成した。また、樹脂シート２０には第１、第２の接合補強部材８Ａ、８Ｂと同一のパターンでビアホールを形成した。第１、第２の接合補強部材８Ａ、８Ｂに対応するビアホールはいずれも０．０１〜０．９０ｍｍ２の範囲の断面積を有している。
【００４４】
然る後、レーザー加工やパンチング加工により所定箇所にビアホール導体用孔を形成したセラミックグリーンシート１２Ａを平滑な支持台の上に密着させた状態で、Ａｇ粉末またはＣｕ粉末を含む導電性ペーストをキャリアフィルム側からスキージを用いてセラミックグリーンシート１２Ａ中のビアホール導体用孔内に押し込むと同時に余分な導電性ペーストを掻き取ってビアホール導体用のビアペースト層１４Ｂ、第１、第２の接合補強部材用のビアペースト層１８Ａ、１８Ｂ（図３参照）をそれぞれ形成した。この際、支持台に吸引機構を付設してビアホール内を負圧にすることによってビアホール内に導電性ペーストを確実に充填することができる。また、支持台とセラミックグリーンシート１２Ａとの間に通気性フィルムを挟むなどしてセラミックグリーンシート１２Ａの汚れを防止することができる。樹脂シート２０のビアホール内にも同様にして導電性ペーストを充填して第１、第２の接合補強部材用のビアペースト層１８Ａ、１８Ｂ（図３参照）を形成した。
【００４５】
そして、図３に示すように、各セラミックグリーンシート１２Ａに導電性ペーストをそれぞれスクリーン印刷し、面内配線や電極等の導体パターン４Ａとなる導体ペースト層１４Ａを形成した。また、樹脂シート２０にはセラミック多層基板２の電極５用の導体ペースト層１５を形成した。
【００４６】
（２）生のセラミック積層体の作製
まず、図１に示す最上層のセラミック層２Ａを形成するセラミックグリーンシート１２Ａをキャリアフィルムが除去した状態で固定治具に装着する。固定治具としてはセラミックグリーンシート１２Ａとほぼ同寸法の枠状金型や、予めセラミックグリーンシート１２Ａに形成された固定用貫通孔に通すピン状の治具などを用いることができる。次に積層されるべきセラミックグリーンシート１２Ａをキャリアフィルムが除去した状態で、先に置かれたセラミックグリーンシート１２Ａ上に積層する。この際、所定の圧力を加えてセラミックグリーンシート１２Ａ、１２Ａ同士を圧着しても良い。後は所定の順序でセラミックグリーンシート１２Ａを順次積層していき、最後に最下層のセラミックグリーンシート１２Ａを積層して図３に示すセラミックグリーンシート１２Ａの積層体１２を得た。更に、図３に示すように積層体１２上に樹脂シート２０を積層した後、樹脂シート２０の上面から所定の圧力を加えてセラミックグリーンシート１２Ａの積層体と樹脂シート２０とを圧着して、セラミックグリーンシート１２Ａの積層体１２と樹脂シート２０とを一体化した生のセラミック積層体を作製した。
【００４７】
（３）セラミック多層基板の作製
生のセラミック積層体に、焼成後に製品サイズの子基板に分割するためのカットラインを形成した後、生のセラミック積層体を９２０℃で焼成する。焼成中にセラミックグリーンシート１２Ａ中の有機成分及び樹脂シート２０は焼失し、セラミック多層基板２及び回路パターン４が焼結する。この時、図４に示すように樹脂シート２０のビアペースト層１８Ａ、１８Ｂは、セラミック多層基板２から高さ１５〜２５μｍだけ突出した第１、第２の接合補強部材８Ａ、８Ｂとなり、導体ペースト層１５は、セラミック多層基板２のグランド電極等の電極５となる。第１、第２の接合補強部材８Ａ、８Ｂはセラミック多層基板２内の回路パターン４と同様に緻密な焼結金属であり、セラミック多層基板２と結合した強固な構造となっている。また、電極５は、焼結金属によって形成されているため、金属箔等と比較して粗面化している。また、必要に応じてめっき等の表面処理を施すことによってセラミック多層基板２が完成する。
【００４８】
（４）複合多層基板用の樹脂層の作製
支持体上に厚み１０〜４０μｍ程度の金属箔を貼り付け、金属箔の表面にフォトレジストを塗布し、フォトマスクを介して光を照射した後、フォトレジストを現像して不要部分を除去して金属箔を露呈させる。次いで、金属箔の露呈部分をエッチング処理して除去した後、フォトレジスト膜を剥離して所定形状の外部端子電極７を形成した。その後、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、シアネート系樹脂等の熱硬化性樹脂とＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２等の無機フィレートを混合し、この混合樹脂を電極上にラミネート（加熱加圧）して図５に示す樹脂シート１３を作製した。この樹脂シート１３の外部端子電極７のない側からレーザー等の光線を照射して樹脂シート１３にビアホールを形成する。一般にこの種の光線は樹脂に吸収され易く、金属には反射されるため、外部端子電極７に穴をあけることなく、樹脂シート１３のみを貫通してビアホールを形成することができる。そして、これらのビアホール内に導電性樹脂を充填して複合多層基板１の樹脂層２のビアホール導体６を形成した。ビアホール導体６を形成する導電性樹脂としては、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ等の金属粒子と樹脂シート１３と同一の熱硬化性樹脂との混合物からなるものを用いた。
【００４９】
（５）複合多層基板の作製
上記樹脂シート１３を支持体から剥離した後、この樹脂シート１３を図５に示すようにセラミック多層基板２にラミネートした。この際、セラミック多層基板２に樹脂シート１３をラミネートしてから支持体を剥離しても良い。樹脂シート１３をセラミック多層基板２にラミネートする際に、セラミック多層基板２の第１、第２の接合補強部材１８Ａ、１８Ｂそれぞれの突起部が樹脂シート１３に突き刺さる。突起部は、樹脂シート１３内に５μｍ以上の深さで食い込み、しかも樹脂シート１３の非接合面から内側、つまり残り代が５μｍ以上ある状態で突き刺さっている。接合補強部材８の断面積は０．０１ｍｍ２〜０．９０ｍｍ２の範囲である。樹脂シート１３をセラミック多層基板２にラミネートした後、樹脂シート１３を熱硬化させて樹脂層３としてセラミック多層基板２と一体化させて、図１に示す複合多層基板１を得た。
【００５０】
以上説明したように本実施例によれば、樹脂シート２０に複数のビアホールを設け、このビアホール内に導電性ペーストを充填した後、この樹脂シート２０とセラミックグリーンシート１２Ａの積層体１２とを圧着して一体化し、次いで積層体１２を焼成してセラミック多層基板２及び第１、第２の接合補強部材８Ａ、８Ｂを同時に得た後、更にセラミック多層基板２と外部端子電極７を有する樹脂層１３とを第１、第２の接合補強部材８Ａ、８Ｂを介して接合して複合多層基板１を作製するため、セラミック多層基板２と樹脂層３との接合部に第１、第２の接合補強部材８Ａ、８Ｂ（接合補強部材８）を設けることができ、これらの接合補強部材８によってセラミック多層基板２と樹脂層３とを強固に接合して、落下時の衝撃力等によってセラミック多層基板２と樹脂層３との剥離を確実に防止することができる。
【実施例２】
【００５１】
本実施例では図２に示す複合多層基板を作製する。
即ち、本実施例では、接合補強部材８のビアホール導体を兼ねる第１の接合補強部材８Ａが樹脂層３側のビアホール導体６内に突き刺さり、セラミック多層基板２の回路パターン４と樹脂層３の外部端子電極７とを電気的に接続している（図２参照）。本実施例の複合多層基板１を作製する場合には、セラミックグリーンシート１２Ａ及び樹脂シート２０に第１、第２の接合補強部材８Ａ、８Ｂに対応するビアホールを形成する際に、図６に示すように第１の接合補強部材８Ａ用のビアホールを、樹脂層３側のビアホール導体６に対応させて設けると共に第２の接合補強部材８Ｂに対応するビアホールを形成した。第１、第２の接合補強部材８Ａ、８Ｂに対応するビアホールは、それぞれの断面積が０．０１ｍｍ２以上で樹脂層３のビアホール導体６の断面積の９０％以下に形成した。
【００５２】
次いで、図６に示すようにセラミックグリーンシート１２Ａの積層体１２に樹脂シート２０を圧着して生のセラミミック積層体を作製した後、この生のセラミック積層体を焼成して、図７に示すセラミック多層基板２を得た。図７、図８に示すように、第１の接合補強部材８Ａは樹脂層３のビアホール導体６に突き刺さるようにセラミック多層基板２から突出し、また、第２の接合補強部材８Ｂは樹脂層３の樹脂部に突き刺さるようにセラミック多層基板２から突出している。このセラミック多層基板２にビアホール導体６及び外部端子電極７を有する樹脂シート１３を図８に示すようにラミネートし、熱硬化させると、図２に示す複合多層基板１が得られ、第１の接合補強部材８Ａが樹脂層３のビアホール導体６に突き刺さり、第１の接合補強部材８Ｂが樹脂層３の樹脂部に突き刺さる。
【００５３】
ところで、セラミック多層基板２に樹脂層３をラミネートする際に、図９に示すように樹脂層３のビアホール導体６の導電性樹脂の充填が不十分であってもセラミック多層基板２のビアホール導体を兼ねる第１の接合補強部材８Ａを介して樹脂層３のビアホール導体６に対して電気的に確実に接続することができ、また、図１０に示すようにセラミック多層基板２の接合面にうねり等があって平坦でなくても図９の場合と同様にセラミック多層基板２のビアホール導体を兼ねる第１の接合補強部材８Ａを介して樹脂層３のビアホール導体６に対して電気的に確実に接続することができる。
【００５４】
尚、本発明は上記実施形態に何等制限されるものではない。上記実施形態では接合補強部材を導電性ペーストによって形成した場合について説明したが、セラミック基板と一体化して形成できる無機ペーストであれば導電性のないペーストであっても良い。また、接合補強部材はセラミック基板から突出して形成したものであれば特に制限されない。例えば、樹脂層とは逆のセラミック多層基板の上面、つまり第１の主面上の回路パターンに表面実装部品を実装しても良く、また、この表面実装部品にケースを被せたり、熱硬化性樹脂をコートして樹脂層を形成しても良い。また、表面実装部品の実装後に樹脂層の硬化を行っても良く、また硬化と実装を一回のリフローで同時に行っても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、プリント配線基板等のマザーボードに高周波部品等として実装する複合多層基板及びその製造方法に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の複合多層基板の一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の複合多層基板の他の実施形態を示す断面図である。
【図３】図１に示す複合多層基板の製造する工程の要部を示す工程図で、生のセラミック多層基板を作製する工程図である。
【図４】図３に示す工程で作製された生のセラミック多層基板を焼成して得られたセラミック多層基板を示す断面図である。
【図５】図４に示すセラミック多層基板に樹脂層をラミネートする状態を示す工程図である。
【図６】図２に示す複合多層基板の製造する工程の要部を示す工程図で、生のセラミック多層基板を作製する工程図である。
【図７】図６に示す工程で作製された生のセラミック多層基板を焼成して得られたセラミック多層基板を示す断面図である。
【図８】図７に示すセラミック多層基板に樹脂層をラミネートする状態を示す工程図である。
【図９】従来の複合多層基板を製造する工程の要部を示す工程図で、セラミック多層基板に樹脂層をラミネートする状態を示す工程図である。
【図１０】従来の複合多層基板を製造する工程の要部を示す図９に相当する工程図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 複合多層基板
２ セラミック多層層
２Ａ セラミック層
３ 樹脂層
４ 回路パターン
４Ｂ ビアホール導体
６ ビアホール導体
７ 外部端子電極
８ 接合補強部材
１２Ａ セラミックグリーンシート
２０ 樹脂シート
【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２月６日（２００４．２．６）
【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２００５−２２３２２５（Ｐ２００５−２２３２２５Ａ）
【公開日】 平成１７年８月１８日（２００５．８．１８）
【出願番号】 特願２００４−３１３９３（Ｐ２００４−３１３９３）