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WO2018163982A1 - 多層基板 - Google Patents

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WO2018163982A1
WO2018163982A1 PCT/JP2018/007945 JP2018007945W WO2018163982A1 WO 2018163982 A1 WO2018163982 A1 WO 2018163982A1 JP 2018007945 W JP2018007945 W JP 2018007945W WO 2018163982 A1 WO2018163982 A1 WO 2018163982A1
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WO
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ceramic
layer
ceramic layer
resin
resin layer
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/007945
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
昌昭 花尾
毅 勝部
Original Assignee
株式会社村田製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社村田製作所 filed Critical 株式会社村田製作所
Publication of WO2018163982A1 publication Critical patent/WO2018163982A1/ja
Priority to US16/558,575 priority Critical patent/US11375611B2/en

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Definitions

  • the present invention relates to a multilayer substrate.
  • circuit board used in various electronic devices a board in which a resin board and a ceramic board are combined is known.
  • Patent Document 1 discloses a high heat dissipation type composite substrate characterized in that two sets of ceramic multilayer substrates are arranged with an organic thin film multilayer substrate having an organic insulating film interposed therebetween.
  • the composite substrate described in Patent Document 1 has a problem that the adhesion between the organic insulating film (resin multilayer portion) and the ceramic multilayer substrate is poor. Further, due to the difference in thermal expansion coefficient between the organic insulating film and the ceramic multilayer substrate, there has been a problem that delamination occurs at the interface between the organic insulating film and the ceramic multilayer substrate when a heat cycle is applied. In particular, this problem has become prominent when a low dielectric constant material with little loss of electrical characteristics is used as the material for the organic insulating film for high frequency applications.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a multilayer substrate in which peeling at the interface between the resin layer and the ceramic layer does not easily occur.
  • the multilayer substrate according to one embodiment of the present invention is a multilayer substrate including a ceramic layer and a resin layer, and the ceramic layer includes a first ceramic layer that is a dense body and a second ceramic layer that has open pores.
  • the second ceramic layer is adjacent to the resin layer, and the material of the resin layer is diffused in the second ceramic layer.
  • the resin layer and the second ceramic layer are adjacent to each other. And since the 2nd ceramic layer has an open pore and the material of the resin layer has diffused in the open pore, an anchor effect arises and the joint strength of the interface of the resin layer and the 2nd ceramic layer is improves. Further, the resin layer material diffuses into the second ceramic layer, so that the thermal expansion coefficient of the portion is the ceramic material constituting the second ceramic layer and the thermal expansion coefficient of the second ceramic material and the resin layer. It is about the middle of the thermal expansion coefficient of the material.
  • the portion where the material of the resin layer has diffused into the second ceramic layer can function as a relaxation portion for relaxing the stress due to the difference in thermal expansion coefficient between the second ceramic layer and the resin layer.
  • the first ceramic layer is a dense body, it is a high-strength layer, and the presence of the first ceramic layer can increase the strength of the entire multilayer substrate.
  • the sintering temperature of the first ceramic material that is the ceramic material constituting the first ceramic layer is the second ceramic material that constitutes the second ceramic layer. It is preferable to be lower than the sintering temperature of the ceramic material.
  • the firing temperature in manufacturing the multilayer substrate is equal to or higher than the sintering temperature of the first ceramic material.
  • the second ceramic layer made of the unsintered second ceramic material is a layer having open pores. That is, by using the first ceramic material and the second ceramic material having the above-mentioned sintering temperature, the first ceramic layer which is a dense body and the second ceramic layer having open pores are formed.
  • substrate which has can be manufactured in one baking process.
  • the second ceramic layer is preferably made of an unsintered ceramic material. Since the unsintered ceramic material is not a dense body and has open pores, it is preferable for diffusing the material of the resin layer.
  • the second ceramic layer has a three-dimensional network structure.
  • the three-dimensional network structure means a structure in which ceramic particles are three-dimensionally arranged and intertwined in a network shape, and the pores are continuously and three-dimensionally arranged in a network shape. It is a structure.
  • the three-dimensional network structure for example, a structure described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-183085 can be given.
  • the material of the resin layer diffuses into the three-dimensional network structure through open pores, forming a complex dendritic structure and entangled. The effect of improving the bonding strength at the interface between the resin layer and the second ceramic layer can be further increased.
  • the porosity of the second ceramic layer is preferably 10% or more and 80% or less.
  • the porosity is 10% or more, a sufficient amount of the material of the resin layer diffuses into the second ceramic layer. Therefore, the effect of improving the bonding strength at the interface between the resin layer and the second ceramic layer due to the anchor effect, and heat The function as a relaxation part for relaxing the stress due to the difference in expansion coefficient is sufficient.
  • strength of a 2nd ceramic layer does not become weak too much that a porosity is 80% or less, it is preferable.
  • the resin layer is provided on one or both of the outermost layers of the multilayer substrate, and the resin layer located on the outermost layer and the second ceramic layer are adjacent to each other. Preferably it is.
  • a multilayer substrate having a configuration in which the second ceramic layer is not provided and the resin layer and the first ceramic layer are in direct contact with each other warpage due to a difference in thermal expansion coefficient between the resin layer and the first ceramic layer may occur.
  • the second ceramic layer is less contracted than the first ceramic layer. In the relationship, it tries to warp in a convex shape.
  • the second ceramic layer tends to warp in a concave shape due to shrinkage when the resin is cured. Since these two types of warping directions are opposite to each other, the warping forces cancel each other, and a multilayer substrate with less warping as a whole can be obtained.
  • the multilayer substrate which cannot peel easily at the interface of a resin layer and a ceramic layer can be provided.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the multilayer substrate of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a part of the steps of the method for producing the multilayer substrate of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing some steps of the method for producing the multilayer substrate of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing another example of the multilayer substrate of the present invention.
  • the present invention is not limited to the following configurations, and can be applied with appropriate modifications without departing from the scope of the present invention.
  • the present invention also includes a combination of two or more desirable individual configurations of the multilayer substrate according to one embodiment of the present invention described below.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the multilayer substrate of the present invention.
  • a multilayer substrate 1 shown in FIG. 1 includes a first ceramic layer 10 (10a, 10b, 10c and 10d) which is a dense body, a second ceramic layer 20 (20a and 20b) having open pores, and a resin layer 30. ing.
  • the second ceramic layer 20 is adjacent to the resin layer 30, and the material of the resin layer 30 diffuses into the second ceramic layer 20 (regions indicated by reference numerals 25a and 25b in FIG. 1).
  • the first ceramic layer 10 is provided with a metal conductor 11 and a metal wiring 12
  • the second ceramic layer 20 is provided with a metal conductor 21 and a metal wiring 22
  • the resin layer 30 is provided with a metal conductor 31 and a metal wiring 32. Is provided.
  • the first ceramic layer 10 is a dense ceramic layer.
  • the dense body means that the ceramic layer has substantially no pores.
  • the first ceramic layer is preferably made of a sintered ceramic material.
  • the 1st ceramic material which is a ceramic material which comprises a 1st ceramic layer contains a low-temperature-sintered ceramic material.
  • the low-temperature sintered ceramic material means a material that can be sintered at a firing temperature of 1000 ° C. or less and can be simultaneously fired with silver or copper, which is preferably used as a metal material.
  • the low-temperature sintered ceramic material is a glass composite low-temperature sintered ceramic material obtained by mixing borosilicate glass with a ceramic material such as quartz, alumina, forsterite, or the like, ZnO—MgO—Al 2 O 3 — Crystallized glass-based low-temperature sintered ceramic materials using SiO 2 -based crystallized glass, BaO—Al 2 O 3 —SiO 2 ceramic materials and Al 2 O 3 —CaO—SiO 2 —MgO—B 2 O 3 systems
  • a non-glass type low-temperature sintered ceramic material using a ceramic material or the like can be used.
  • the first ceramic layer is a dense body, it is a high-strength layer, and the presence of the first ceramic layer can increase the strength of the entire multilayer substrate.
  • the thickness of the first ceramic layer per layer is preferably 2 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, and more preferably 5 ⁇ m or more and 60 ⁇ m or less.
  • the second ceramic layer 20 is a ceramic layer having open pores.
  • the porosity of the second ceramic layer is preferably 10% or more and 80% or less.
  • the porosity is more preferably 30% or more, and more preferably 60% or less.
  • a sufficient amount of the material of the resin layer diffuses into the second ceramic layer. Therefore, the effect of improving the bonding strength at the interface between the resin layer and the second ceramic layer due to the anchor effect, and heat The function as a relaxation part for relaxing the stress due to the difference in expansion coefficient is sufficient.
  • strength of a 2nd ceramic layer does not become weak too much that a porosity is 80% or less, it is preferable.
  • the porosity of the second ceramic layer in the multilayer substrate is obtained from the ratio of the bulk density of the second ceramic layer and the true density of the second ceramic material in the second ceramic layer after the firing process in the manufacturing process. Can do.
  • the cross section of the 2nd ceramic layer is taken out by mechanical polishing or ion milling, and the surface of SEM, EDX, WDX, etc. A method of calculating the ratio of the resin portion and the ceramic portion with an observation apparatus can be used.
  • the pore diameter (average pore diameter) of the pores of the second ceramic layer is preferably 10 ⁇ m or less.
  • the pore diameter of the second ceramic layer can be obtained by a method such as a mercury intrusion method by taking out the second ceramic layer after the firing step in the manufacturing process.
  • the cross section of the second ceramic layer is obtained by mechanical polishing or ion milling, and SEM, EDX, WDX, etc. A method of calculating from the size of the resin portion observed with the surface observation apparatus can be used.
  • the second ceramic layer is preferably made of a green ceramic material.
  • the second ceramic material which is a ceramic material constituting the second ceramic layer, contains a metal oxide that has a high sintering temperature and does not substantially sinter at the sintering temperature of the low-temperature sintered ceramic material. Material is preferred.
  • the metal oxide that does not substantially sinter at the sintering temperature of the low-temperature sintered ceramic material include alumina, silica, zirconia, titania, silica, niobium pentoxide, tantalum pentoxide, magnesia, and the like. And silica are preferred.
  • a ceramic material in which alumina or zirconia is used as a main component and a softening material such as borosilicate glass is added to adjust the sintering temperature is more preferable.
  • the sintering temperature of the first ceramic material is higher than the sintering temperature of the second ceramic material in relation to the first ceramic material. Preferably it is low.
  • the second ceramic layer preferably has a three-dimensional network structure.
  • the three-dimensional network structure is more preferably provided in a region having a depth of 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less from the surface of the second ceramic layer.
  • the material of the resin layer diffuses into the three-dimensional network structure through open pores, forming a complex dendritic structure and entangled. The effect of improving the bonding strength at the interface between the resin layer and the second ceramic layer can be further increased.
  • the details of the three-dimensional network structure are as described above.
  • the thickness of the second ceramic layer per layer is preferably 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, and more preferably 2.5 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the resin layer 30 is a layer adjacent to the second ceramic layer 20.
  • the material of the resin layer is diffused in the second ceramic layer.
  • the fact that the material of the resin layer is diffused in the second ceramic layer means that the resin material constituting the resin layer has entered the open pores of the second ceramic layer.
  • a ceramic-resin composite material composed of the resin layer material and the second ceramic material is provided in a predetermined thickness region in the second ceramic layer from the boundary portion between the resin layer and the second ceramic layer.
  • This portion has an intermediate thermal expansion coefficient between the thermal expansion coefficient of the second ceramic material, which is the ceramic material constituting the second ceramic layer, and the thermal expansion coefficient of the resin layer material.
  • the portion where the material of the resin layer has diffused into the second ceramic layer can function as a relaxation portion for relaxing the stress due to the difference in thermal expansion coefficient between the second ceramic layer and the resin layer.
  • the relaxation part is indicated by reference numerals 25a and 25b.
  • the relaxing portion is preferably provided in a region having a depth of 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less from the boundary between the resin layer and the second ceramic layer. Further, it is preferable that the second ceramic layer is provided in a region having a thickness of 5% or more and 100% or less on the resin layer side.
  • any resin material having characteristics and functions desired to be imparted to the multilayer substrate can be used.
  • a fluorine-based resin, silicone rubber, or a hydrocarbon-based resin having a small polar group for example, polyethylene, polypropylene, polystyrene, etc.
  • Polypropylene having a dielectric constant of 2 and polystyrene having a dielectric constant ⁇ r ⁇ 2.45 can be used. Since these resin materials have a low dielectric constant, they are suitable as resin materials for constituting a resin layer for reducing transmission loss in a high frequency region.
  • voids are preferably present in the resin layer, and it is also preferable that void forming materials such as hollow beads are included in the resin layer. It is also preferable that voids exist in the resin layer and a void forming material is included. The presence of voids and void-forming materials in the resin layer can reduce the dielectric constant of the resin layer, which is suitable for configuring a resin layer for reducing transmission loss in the high frequency region. .
  • the dielectric constant (epsilon) r of a resin layer is 1.5-3.
  • the relative permittivity of the resin layer is not the relative permittivity of the resin material, but the value of the relative permittivity measured for the entire resin layer.
  • the resin layer contains a void forming material
  • the difference in thermal expansion coefficient between the resin layer and the ceramic layer can be reduced, and the heat cycle characteristics can be improved.
  • Hollow beads can also be used as the void forming material.
  • the hollow beads have a shell layer mainly composed of at least one inorganic material selected from the group consisting of SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , TiO 2 and MgO, and the shell layer is hollow. What is becoming.
  • the hollow part is a closed-type hollow bead completely covered with a shell layer.
  • the ratio of the void forming material in the resin layer is preferably 20% by volume or more, and more preferably 40% by volume or more.
  • a resin material having a low tensile elastic modulus a fluorine resin, a polyimide resin, a polyether ketone resin, a polyphenylene sulfide resin, a cycloolefin resin, or the like can be preferably used. More preferable specific examples include a fluorine-based resin having a tensile elastic modulus E (GPa) ⁇ 0.39 or more and 0.55 or less, and a cycloolefin system having a tensile elastic modulus E (GPa) ⁇ 2.1 or more and 2.2 or less. Resin or the like can be used.
  • these resin materials have a low tensile elastic modulus, they are suitable as resin materials for constituting a resin layer as a stress relaxation layer against impact. And it is preferable that the tensile elasticity modulus of a resin layer is 3 GPa or less. Further, the tensile elastic modulus of the resin layer is more preferably 1 GPa or less. Moreover, it is preferable that the tensile elasticity modulus of a resin layer is 0.02 GPa or more. In addition, materials such as rubber materials and thermoplastic elastomers (vinyl chloride, styrene, olefin, ester, urethane, amide, etc.) can also be used. The tensile elastic modulus of the resin layer is not the tensile elastic modulus of the resin material but the value of the tensile elastic modulus measured for the entire resin layer.
  • the thickness of the resin layer is preferably 2 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less, and more preferably 5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the metal conductor 11 for interlayer connection in the first ceramic layer 10 the metal conductor 21 for interlayer connection in the second ceramic layer 20, and the metal conductor 31 for interlayer connection in the resin layer 30 are integrated.
  • An example is shown.
  • the interlayer connection metal conductor in the first ceramic layer, the interlayer connection metal conductor in the second ceramic layer, and the interlayer connection metal conductor in the resin layer are integrated.
  • the multilayer substrate of the present invention includes a metal conductor for interlayer connection in the first ceramic layer, a metal conductor for interlayer connection in the second ceramic layer, and a metal conductor for interlayer connection in the resin layer.
  • a manufacturing method including a step of integrally firing.
  • a multilayer substrate in which the metal conductors for interlayer connection of these layers are integrated is not manufactured.
  • the metal conductor for interlayer connection in the first ceramic layer, the metal conductor for interlayer connection in the second ceramic layer, and the metal conductor for interlayer connection in the resin layer are integrated.
  • the concept is not limited to the case where the metal conductor is a columnar metal conductor integrated in a straight line in the thickness direction as shown on the right side of FIG. As shown on the left side of FIG. 1, the case where the metal conductor for interlayer connection is integrated and connected through the metal wiring formed in the plane direction is also included.
  • the material constituting the metal conductor for interlayer connection and the metal wiring is preferably a mixture of a metal material and a ceramic material.
  • the metal material preferably includes at least one selected from gold, silver, and copper, and more preferably includes silver or copper. Since gold, silver, and copper have low resistance, they are particularly suitable when the multilayer substrate is used for high frequency applications.
  • the ceramic material contained in the material constituting the metal conductor and the metal wiring the same material as the first ceramic material can be suitably used. In this way, the sintering behavior of the first ceramic material and the metal conductor paste can be matched.
  • the ratio of the metal material contained in the metal conductor for interlayer connection in the resin layer is preferably 40% by weight or more and 99% by weight or less, more preferably 60% by weight or more, and 90% by weight or less. It is more preferable.
  • the ratio of the metal material contained in the metal conductor is 99% by weight or less means that the metal conductor in the resin layer is only a metal formed by a method such as plating which is a method of forming a metal conductor often used in a resin substrate. This means that it is different from a metal conductor having a composition of As will be described later, the metal conductor can be formed by firing the metal conductor paste, but the metal conductor produced through the firing of the metal conductor paste includes materials other than the metal material such as a ceramic material.
  • the composition does not consist solely of metal materials.
  • the metal conductor formed through firing of the metal conductor paste can be formed of a metal material formed by plating or the like and can form a stronger bond than a metal conductor that has not been fired. Can be increased.
  • the ratio of the metal material contained in the metal conductor for interlayer connection in the first ceramic layer and the second ceramic layer is preferably 40% by weight or more and 99% by weight or less, and 60% by weight or more. More preferably, it is more preferably 90% by weight or less. When the ratio of the metal material contained in the metal conductor for interlayer connection is 40% by weight or more, it is preferable because the resistance value of the multilayer substrate does not become too large.
  • the metal conductor for interlayer connection in the resin layer and the metal conductor for interlayer connection in the first ceramic layer and the second ceramic layer have the same composition.
  • the metal conductor for interlayer connection in the resin layer and the metal conductor for interlayer connection in the first ceramic layer and the second ceramic layer It becomes the same composition.
  • the metal conductors for interlayer connection in the resin layer, the first ceramic layer, and the second ceramic layer have similar characteristics.
  • the ratio (weight%) of the metal material contained in the metal conductor for interlayer connection in the resin layer, and the metal material contained in the metal conductor for interlayer connection in the first ceramic layer and the second ceramic layer is preferably 59% by weight or less, and if the difference is 30% by weight or less, it is more preferable because the characteristics of the metal conductor at the interface can be easily matched.
  • the lower limit of the difference may be 0 wt% (the composition of each metal conductor is the same), but the lower limit may be 0.001 wt% (the difference is 0.001 wt% or more). .
  • a multilayer wiring may be formed on the resin layer.
  • the resin layer as an insulating layer constituting the resin layer is formed by one resin impregnation as described later and thus is a single layer, but the metal conductors for interlayer connection may be stacked in multiple stages.
  • the multilayer substrate of the present invention also has a layer structure such as “first ceramic layer—second ceramic layer—resin layer—second ceramic layer—resin layer—second ceramic layer—first ceramic layer”. include.
  • FIG. 1 shows a mode in which both main surfaces of the resin layer are adjacent to the second ceramic layer, but the resin layer is adjacent to the second ceramic layer on at least one main surface. It may be sufficient, and the other main surface side may be adjacent to the first ceramic layer.
  • FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views schematically showing some steps of the method for producing the multilayer substrate of the present invention.
  • a first ceramic green sheet serving as a first ceramic layer and a second ceramic green sheet serving as a second ceramic layer are prepared.
  • the first ceramic green sheet is a green ceramic obtained by mixing alumina and borosilicate glass as an unsintered low-temperature sintered ceramic material, or a Ba-Al-Si-O ceramic that generates glass components during firing.
  • a slurry containing a raw material powder, an organic binder and a solvent is formed into a sheet shape by a doctor blade method or the like.
  • the slurry may contain various additives such as a dispersant and a plasticizer.
  • the second ceramic green sheet is a metal oxide that does not substantially sinter at the sintering temperature of the low-temperature sintered ceramic powder.
  • a slurry containing alumina powder, an organic binder, and a solvent is obtained by a doctor blade method or the like. It is formed into a sheet shape.
  • the slurry may contain glass in addition to the metal oxide, and may further contain various additives such as a dispersant and a plasticizer.
  • organic binder contained in each slurry for example, butyral resin (polyvinyl butyral), acrylic resin, methacrylic resin, or the like can be used.
  • solvent for example, alcohol such as toluene and isopropylene alcohol can be used.
  • plasticizer for example, di-n-butyl phthalate can be used.
  • Each ceramic green sheet is drilled with a laser or mechanical punch, and a metal conductor paste for interlayer connection is filled in the holes. Further, wiring and electrodes are formed on each ceramic green sheet using a metal conductor paste by a method such as screen printing.
  • a metal conductor paste a paste containing the above-described metal material and an unsintered low-temperature sintered ceramic material contained in the first ceramic green sheet can be suitably used.
  • the metal conductor paste preferably contains a solvent, an organic binder, and the like.
  • a first ceramic green sheet and a second ceramic green sheet are prepared by the above procedure.
  • the cavity forming sheet is a sheet which is made of a cavity forming material which is a material for forming a cavity in a portion where the cavity has been burned out and is present, and has a metal conductor paste for interlayer connection.
  • the cavity forming material has a weight reduction rate of 10% or less by firing for 1 hour at the sintering start temperature of the metal conductor paste in the cavity forming sheet, and the weight by firing for 1 hour at the firing temperature in the firing step.
  • a material having a reduction rate of 99% or more is preferable.
  • the cavity forming material is preferably a material that burns down at a temperature equal to or lower than a firing temperature (preferably 800 ° C. or higher and 1000 ° C.
  • the material is burnt away.
  • the cavity forming material carbon is preferable, and a carbon sheet can be preferably used as the cavity forming sheet.
  • a carbon sheet is obtained by adding an organic binder, a dispersant and a plasticizer to carbon, mixing and pulverizing it to obtain a slurry, and forming the obtained slurry into a sheet on a base film by a doctor blade method and drying it.
  • Obtainable. What is necessary is just to set suitably the thickness of the sheet
  • Commercially available carbon sheets (graphite sheets) can also be used.
  • the cavity forming sheet is punched with a laser or a mechanical punch, and the hole is filled with a metal conductor paste for interlayer connection.
  • wiring and electrodes are formed on the cavity forming sheet using a metal conductor paste by a method such as screen printing.
  • the cavity forming sheet may be filled with a ceramic paste having the same composition as that used for producing the first ceramic green sheet after drilling. According to the above procedure, a cavity forming sheet made of a cavity forming material and having a metal conductor paste for interlayer connection is prepared.
  • FIG. 2 schematically shows a laminate before firing, in which a first ceramic green sheet, a second ceramic green sheet, and a cavity forming sheet are stacked.
  • a first ceramic green sheet, a second ceramic green sheet, and a cavity forming sheet are stacked.
  • two first ceramic green sheets 110 110 (110d, 110c) are laminated below, and one second ceramic green sheet 120 (120b) is laminated thereon.
  • one sheet 40 for forming a cavity is laminated.
  • one (120a) second ceramic green sheet 120 is laminated thereon, and two (110b, 110a) first ceramic green sheets 110 are laminated thereon.
  • the second ceramic green sheet 120a and the second ceramic green sheet 120b are adjacent to the cavity forming sheet 40, respectively.
  • the number of ceramic green sheets and the number of cavities forming sheets are not particularly limited.
  • the metal conductor paste for interlayer connection is indicated by reference numerals 111, 121, 131, and the wiring formed using the metal conductor paste is indicated by reference numerals 112, 122 and 132.
  • the laminated body before baking can be obtained by thermocompression bonding the laminated body in which each ceramic green sheet and the cavity forming sheet are laminated.
  • a build-up method may be used in which the material forming each layer is stacked while being drilled, filled with metal conductor paste, and printed.
  • the baking process which bakes a laminated body is performed.
  • firing is performed at a firing temperature equal to or higher than the sintering temperature of the first ceramic material included in the first ceramic green sheet and the metal conductor paste included in each layer and equal to or lower than the sintering temperature of the second ceramic material.
  • the first ceramic material is sintered to form a first ceramic layer that is a dense body.
  • the metal conductor paste contained in each layer is integrally sintered to form a metal conductor for interlayer connection. Since the second ceramic material contained in the second ceramic green sheet is not sintered, it remains unsintered and is a layer having open pores.
  • the layer derived from the second ceramic green sheet that has undergone this firing step is the second ceramic layer. Further, the cavity forming material is burned out, and a cavity is formed at a position adjacent to the second ceramic layer.
  • FIG. 3 schematically shows the substrate after baking after the baking step.
  • the substrate 150 after firing shown in FIG. 3 was formed using the unsintered first ceramic material, the metal conductor paste 111 for interlayer connection, and the metal conductor paste in the first ceramic green sheet 110 in FIG.
  • the wiring 112 is sintered to become the first ceramic material, the metal conductor 11, and the metal wiring 12, respectively, and the first ceramic layer 10 is formed.
  • the metal conductor paste 121 for interlayer connection in the second ceramic green sheet 120 in FIG. 2 and the wiring 122 formed using the metal conductor paste are sintered to become the metal conductor 21 and the metal wiring 22, respectively.
  • the second ceramic material remains unsintered and becomes a second ceramic layer 20 having open pores.
  • the portion that was the cavity forming sheet 40 was sintered with the metal conductor paste 131 for interlayer connection and the wiring 132 formed using the metal conductor paste, and the metal conductor 31 for interlayer connection and the metal wiring, respectively. 32.
  • the cavity 50 is formed at the position where the carbon as the cavity forming material was burned out and the carbon was present.
  • the thickness of the cavity 50 is determined according to the total thickness of the cavity forming sheet. Further, the sintered metal conductor 31 and the metal wiring 32 are firmly joined, whereby the predetermined thickness of the cavity 50 is maintained.
  • the firing temperature in the firing step is not particularly limited, it is generally preferably 800 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower.
  • the firing atmosphere is not particularly limited, and examples thereof include an air atmosphere and a low oxygen atmosphere.
  • the low oxygen atmosphere means an atmosphere having a lower oxygen partial pressure than the atmosphere, for example, an inert gas atmosphere such as a nitrogen atmosphere or an argon atmosphere, or an atmosphere in which an inert gas such as nitrogen is mixed in the atmosphere. And vacuum atmosphere. Further, a mixed gas atmosphere of nitrogen and hydrogen may be used.
  • the first constraining layer and the second constraining layer containing an inorganic material that is not substantially sintered at the firing temperature are provided on both main surfaces of the ceramic green sheet positioned on the outermost side of the laminate before firing.
  • a substrate after firing sandwiched between the first constraining layer and the second constraining layer is obtained. May be.
  • the constraining layer constrains the shrinkage of the ceramic green sheet (particularly the first ceramic green sheet) at the time of firing, the shrinkage occurs only in the thickness direction of the ceramic green sheet. Since shrinkage does not substantially occur, the dimensional accuracy of the multilayer substrate to be manufactured can be improved.
  • a resin layer forming step for forming a resin layer in the cavity is performed.
  • a method for forming the resin layer a method of preparing a liquid containing a resin material, immersing a substrate having a cavity therein, impregnating the cavity with the resin material, and curing the resin material is used.
  • the liquid containing the resin material may be a liquid itself, or may be a resin solution, emulsion or latex obtained by mixing the resin material with a solvent.
  • liquidity obtained by heating a resin material more than a softening point may be sufficient.
  • the resin material may be cured according to the curing condition of each resin if the resin material is a curable resin such as a thermosetting resin or a photocurable resin. Further, in the case of a thermoplastic resin, the resin material can be solidified by heating it to make it a fluid liquid and then impregnating it in the voids and lowering the temperature. However, solidification of the resin material by such a procedure is also described in this specification. In the book, it shall be included in “curing of the resin material”.
  • the liquid containing the resin material is also impregnated into the open pores of the second ceramic layer adjacent to the cavity, so that the material of the resin layer diffuses into the second ceramic layer.
  • a substrate having a cavity is placed under vacuum (under reduced pressure)
  • the air in the open pores is degassed, then immersed in a liquid containing a resin material, and returned to normal pressure, the open pores of the second ceramic layer are formed.
  • the resin solution is efficiently impregnated.
  • the multilayer substrate of the present invention as shown in FIG. 1 can be manufactured by the above process.
  • the resin layer can be formed by injecting a resin material into the cavity adjacent to the second ceramic layer from the surface side which is the side surface of the multilayer substrate.
  • gap formation material can be formed by making a resin material contain a space
  • the void forming material the above-described hollow beads can be used.
  • a Ni plating film or an Au plating film may be formed on the electrode formed on the surface of the multilayer substrate. Furthermore, an electronic component or the like can be mounted on the electrode.
  • the position of the resin layer is one or both of the outermost layers of the multilayer substrate.
  • the resin layer located at the outermost layer is adjacent to the second ceramic layer.
  • Other configurations can be the same as those of the multilayer substrate of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing another example of the multilayer substrate of the present invention.
  • the multilayer substrate 2 includes a first ceramic layer 10 (10a, 10b, 10c, 10d, 10e, and 10f) that is a dense body, a second ceramic layer 20 having open pores, and a resin layer 30.
  • the second ceramic layer 20 is adjacent to the resin layer 30, and the material of the resin layer 30 is diffused into the second ceramic layer 20 (region indicated by reference numeral 25 in FIG. 4).
  • the resin layer 30 is provided on the outermost layer of the multilayer substrate.
  • FIG. 4 shows an example of a multilayer substrate in which the resin conductor 30 is not provided with a metal conductor and metal wiring for interlayer connection, but the resin conductor 30 is provided with a metal conductor and metal wiring for interlayer connection. May be.
  • the resin layer 30 When the resin layer 30 is provided on the second ceramic layer 20, the resin layer 30 tends to warp in a concave shape due to shrinkage of the resin during curing. Therefore, the convex substrate warpage caused by the relationship between the second ceramic layer 20 and the first ceramic layer 10 is corrected, and a flat substrate without warpage is obtained.
  • FIG. 4 illustrates the multilayer substrate in which the position of the resin layer is one of the outermost layers of the multilayer substrate.
  • the position of the resin layer may be both the outermost layers of the multilayer substrate.
  • the second ceramic layer is also provided inside each of the outermost layers of the multilayer substrate.
  • the multilayer substrate of this embodiment can be manufactured by the following processes, for example. In this step, it is not necessary to use a cavity forming sheet.
  • the first ceramic green sheet and the second ceramic green sheet described in the multilayer substrate manufacturing method of the first embodiment are respectively produced, and the second ceramic green sheets are laminated so as to be arranged in the outermost layer.
  • a laminate before firing is prepared. Subsequently, the firing process is performed at a firing temperature that is equal to or higher than the sintering temperature of the first ceramic material and the metal conductor paste included in each layer and equal to or lower than the sintering temperature of the second ceramic material.
  • a ceramic substrate having the second ceramic layer provided on the first ceramic layer is obtained. Since the second ceramic layer having open pores is located in the outermost layer of the ceramic substrate, the liquid containing the resin material is applied on the second ceramic layer of the outermost layer of the ceramic substrate, thereby The open pores of the ceramic layer are impregnated with a liquid containing a resin material. Then, a resin layer adjacent to the second ceramic layer can be provided by curing the resin material, and a multilayer substrate in which the material of the resin layer is diffused into the second ceramic layer can be manufactured.
  • pattern formation may be performed using a method of forming a wiring pattern for the resin substrate after forming the resin layer.
  • the metal conductor or metal wiring for interlayer connection formed in the resin layer by this method is not a metal conductor integrated with the metal conductor for interlayer connection in the second ceramic layer.
  • Example 1 A powder containing SiO 2 , Al 2 O 3 , and BaCO 3 as ceramic powder was wet-mixed and pulverized and then dried to obtain a mixture. The obtained mixture was heat-treated to obtain a raw material powder for the first ceramic green sheet. An organic binder, a dispersant, and a plasticizer were added, and the mixture was pulverized to prepare a slurry. The obtained slurry was formed into a sheet shape on a base film by a doctor blade method, dried, and adjusted to have a desired thickness after firing to obtain a first ceramic green sheet. .
  • a via hole was formed in the first ceramic green sheet with a laser, and the via hole was filled with a metal conductor paste. Moreover, wiring was formed by screen printing using the metal conductor paste.
  • the used metal conductor paste contains copper as a metal material and the above ceramic powder, and the ratio of copper in the metal conductor paste is 40% by weight of the copper contained in the fired metal conductor. It was determined as follows.
  • a glass powder and a varnish component were mixed with alumina powder having an average particle diameter of 1 ⁇ m, and a slurry was prepared by mixing and dispersing using a three-roll mill. The proportion of alumina powder in the slurry was 48% by weight.
  • the obtained slurry was formed into a sheet on a base film by a doctor blade method, dried, and adjusted to have a desired thickness after firing to obtain a second ceramic green sheet. .
  • a via hole was formed in the second ceramic green sheet with a laser, and the via hole was filled with a metal conductor paste.
  • wiring was formed by screen printing using the metal conductor paste.
  • the metal conductor paste used was the same as that used for the first ceramic green sheet.
  • An organic binder, a dispersant and a plasticizer were added to carbon, mixed and pulverized to obtain a slurry.
  • the obtained slurry was formed into a sheet shape on a base film by a doctor blade method, dried, and adjusted to have a desired thickness after firing to obtain a carbon sheet having a thickness of 30 ⁇ m. .
  • Via holes were formed in the carbon sheet with a laser, and the via holes were filled with a metal conductor paste.
  • wiring was formed by screen printing using the metal conductor paste.
  • the metal conductor paste used was the same as that used for the first ceramic green sheet.
  • a carbon sheet was sandwiched between the second ceramic green sheets, and the first ceramic green sheet was further arranged outside the second ceramic green sheet and thermocompression bonded to obtain a laminate before firing.
  • a cavity is formed as shown in FIG. 3, and a first ceramic layer that is a dense body and a second ceramic layer having open pores are formed.
  • a substrate on which a ceramic layer was formed was obtained.
  • the cavity was impregnated with a liquid containing a fluororesin having a tensile modulus of 0.4 GPa as a resin material, and the fluororesin was cured by heat treatment to form a resin layer.
  • a multilayer substrate in which the fluororesin diffuses into the second ceramic layer was obtained by the above process.
  • the porosity of the second ceramic layer was 5%.
  • the porosity of the second ceramic layer is a numerical value calculated from the ratio between the bulk density and the true density obtained before forming a 10 mm square ⁇ t1 mm substrate and forming the resin layer.
  • the average pore diameter of the pores determined by the mercury intrusion method with respect to the second ceramic layer before forming the resin layer was 10 ⁇ m or less.
  • Examples 2 to 7 As shown in Table 1, a multilayer substrate in which the porosity of the second ceramic layer was changed was manufactured. The porosity of the second ceramic layer was adjusted by changing the firing temperature.
  • Comparative Example 1 a multilayer substrate having the same configuration as that of Example 1 was prepared except that a dense ceramic body having the same dimensions and having a composition different from that of the first ceramic layer was used.
  • Table 1 shows “-[%]” in the “Porosity of second ceramic layer [%]” column.
  • Example 2 The second ceramic layer is not formed, but the first ceramic layer that is a dense body having the same dimensions is provided instead of the second ceramic layer, and the first ceramic layer that is the dense body and a resin layer are provided.
  • a multilayer substrate having the same configuration as in Example 1 was produced.
  • Table 1 shows “-[%]” in the column of “Porosity of second ceramic layer [%]”.
  • the multilayer substrate manufactured in each example and comparative example was subjected to a drop impact test and a heat cycle test by the following methods.
  • the evaluation results are summarized in Table 1.
  • the drop impact test was performed by a method based on JEDEC JESD22-B111. When 30 multilayer boards are solder-mounted on a test board so as to form a daisy chain circuit, and dropped 200 times with an impact acceleration of 1500 G, 1.0 ms, and a sine half-wave impact waveform, there are failures such as disconnection and cracks.
  • the multilayer substrate of Comparative Examples 1 and 2 in which the ceramic layer and the resin layer which are dense bodies are adjacent to each other and the material of the resin layer is not diffused into the ceramic layer have inferior results of the drop impact test and the heat cycle test.
  • the multilayer substrate of each example in which the resin layer is adjacent to the second ceramic layer having open pores and the material of the resin layer is diffused into the second ceramic layer is a drop impact test and The result of the heat cycle test was good. Particularly good results were obtained in Examples 2 to 6 in which the porosity of the second ceramic layer was in the range of 10% to 80%.

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Abstract

本発明の多層基板は、セラミック層と樹脂層とを含む多層基板であって、上記セラミック層は、緻密体である第１のセラミック層と、開気孔を有する第２のセラミック層とを含み、上記第２のセラミック層は、上記樹脂層と隣接しており、上記樹脂層の材料が上記第２のセラミック層に拡散していることを特徴とする。

Description

多層基板
本発明は、多層基板に関する。
各種電子機器に用いられる回路基板として、樹脂基板とセラミック基板が組み合わされてなる基板が知られている。
特許文献１には、有機絶縁膜を有する有機薄膜多層基板を挟んで２組のセラミック多層基板を配したことを特徴とする高放熱形複合基板が開示されている。
特開平０５－０２１９５９号公報
特許文献１に記載されている複合基板は、有機絶縁膜（樹脂多層部分）とセラミック多層基板の密着性が悪いという問題があった。また、有機絶縁膜とセラミック多層基板の熱膨張係数の差により、ヒートサイクルが加わった際に有機絶縁膜とセラミック多層基板の界面で層間剥離が生じるという問題があった。
特に、高周波用途とするために有機絶縁膜の材料として電気的特性のロスが少ない低誘電率材料を用いる場合にこの問題が顕著となっていた。
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、樹脂層とセラミック層の界面での剥離が生じにくい多層基板を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る多層基板は、セラミック層と樹脂層とを含む多層基板であって、上記セラミック層は、緻密体である第１のセラミック層と、開気孔を有する第２のセラミック層とを含み、上記第２のセラミック層は、上記樹脂層と隣接しており、上記樹脂層の材料が上記第２のセラミック層に拡散していることを特徴とする。
本発明の一態様に係る多層基板では、樹脂層と第２のセラミック層が隣接している。
そして、第２のセラミック層が開気孔を有しており、当該開気孔に樹脂層の材料が拡散しているため、アンカー効果が生じて樹脂層と第２のセラミック層の界面の接合強度が向上する。
また、第２のセラミック層に樹脂層の材料が拡散することで、その部分の熱膨張係数が第２のセラミック層を構成するセラミック材料である第２のセラミック材料の熱膨張係数と樹脂層の材料の熱膨張係数の中間程度となる。その結果、第２のセラミック層に樹脂層の材料が拡散した部分が第２のセラミック層と樹脂層の熱膨張係数差による応力を緩和するための緩和部として機能することができる。
これらの相互作用の結果、樹脂層とセラミック層の界面での剥離が生じにくい複合基板とすることができる。
また、第１のセラミック層は緻密体であるので強度が高い層であり、第１のセラミック層があることで多層基板全体の強度を高くすることができる。
本発明の一態様に係る多層基板では、上記第１のセラミック層を構成するセラミック材料である第１のセラミック材料の焼結温度は、上記第２のセラミック層を構成するセラミック材料である第２のセラミック材料の焼結温度よりも低いことが好ましい。
第１のセラミック材料の焼結温度が第２のセラミック材料の焼結温度よりも低いと、多層基板を製造する際の焼成温度を、第１のセラミック材料の焼結温度以上、第２のセラミック材料の焼結温度未満の温度に設定することで、焼成工程において第１のセラミック材料を焼結させて緻密体とし、かつ、第２のセラミック材料は未焼結のままとすることができる。
未焼結の第２のセラミック材料からなる第２のセラミック層は開気孔を有する層となる。
すなわち、第１のセラミック材料及び第２のセラミック材料として上記の関係の焼結温度のものを使用することによって、緻密体である第１のセラミック層と、開気孔を有する第２のセラミック層を有する基板を一度の焼成工程で製造することができる。
本発明の一態様に係る多層基板では、上記第２のセラミック層は未焼結のセラミック材料からなることが好ましい。
未焼結のセラミック材料は緻密体ではなく、開気孔を有しているため、樹脂層の材料を拡散させるために好ましい。
また、本発明の一態様に係る多層基板では、上記第２のセラミック層が３次元網目構造を有していることが好ましい。
３次元網目構造とは、セラミック粒子が３次元的に配列されて網目状に絡み合った構造を意味しており、気孔も連続的にかつ３次元的に配列されて網目状に絡み合った構造となっている構造である。３次元網目構造の例としては、例えば特開２００３－１８３０８５号公報に挙げられているような構造が挙げられる。
第２のセラミック層が３次元網目構造を有していると、樹脂層の材料が開気孔を通じ３次元網目構造の中に拡散することによって複雑な樹枝状構造を形成して絡み合うため、アンカー効果による樹脂層と第２のセラミック層の界面の接合強度向上効果をより強くすることができる。
本発明の一態様に係る多層基板では、上記第２のセラミック層の気孔率が１０％以上、８０％以下であることが好ましい。
気孔率が１０％以上であると、樹脂層の材料が第２のセラミック層に充分な量拡散するため、アンカー効果による樹脂層と第２のセラミック層の界面の接合強度向上効果、及び、熱膨張係数差による応力を緩和するための緩和部としての機能が充分となる。また、気孔率が８０％以下であると第２のセラミック層の強度が弱くなりすぎないので好ましい。
本発明の一態様に係る多層基板では、多層基板の最外層のいずれか一方又は両方に上記樹脂層を備えており、最外層に位置する上記樹脂層と上記第２のセラミック層が隣接していることが好ましい。
第２のセラミック層がなく、樹脂層と第１のセラミック層とが直接接している構成の多層基板では、樹脂層と第１のセラミック層の熱膨張係数の差による反りが発生することがある。
ここで、上から樹脂層－第２のセラミック層－第１のセラミック層と配置された多層基板を想定すると、第２のセラミック層は第１のセラミック層よりも収縮しないため、この２つの層の関係においては凸状に反ろうとする。一方、第２のセラミック層と樹脂層との関係においては、樹脂の硬化時の収縮により凹状に反ろうとする。この２種類の反りの向きが反対であるので反ろうとする力が打ち消し合い、全体として反りが少ない多層基板とすることができる。
本発明によれば、樹脂層とセラミック層の界面での剥離が生じにくい多層基板を提供することができる。
図１は、本発明の多層基板の一例を模式的に示す断面図である。 図２は、本発明の多層基板を製造する方法の一部の工程を模式的に示す断面図である。 図３は、本発明の多層基板を製造する方法の一部の工程を模式的に示す断面図である。 図４は、本発明の多層基板の別の一例を模式的に示す断面図である。
以下、本発明の一実施の形態に係る多層基板について説明する。
しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する本発明の一実施の形態に係る多層基板の個々の望ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
（第１実施形態）
図１は、本発明の多層基板の一例を模式的に示す断面図である。
図１に示す多層基板１は、緻密体である第１のセラミック層１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び１０ｄ）、開気孔を有する第２のセラミック層２０（２０ａ及び２０ｂ）、樹脂層３０を備えている。
第２のセラミック層２０は樹脂層３０と隣接しており、樹脂層３０の材料が第２のセラミック層２０に拡散している（図１では参照符号２５ａ、２５ｂで示す領域）。
第１のセラミック層１０には金属導体１１と金属配線１２が設けられ、第２のセラミック層２０には金属導体２１と金属配線２２が設けられ、樹脂層３０には金属導体３１と金属配線３２が設けられている。
第１のセラミック層１０は、緻密体であるセラミック層である。緻密体とはセラミック層が実質的に気孔を有さないことを意味する。
第１のセラミック層は焼結されたセラミック材料からなることが好ましい。
また、第１のセラミック層を構成するセラミック材料である第１のセラミック材料は、低温焼結セラミック材料を含むことが好ましい。
低温焼結セラミック材料とは、セラミック材料のうち、１０００℃以下の焼成温度で焼結可能であり、金属材料として好ましく使用される銀や銅との同時焼成が可能である材料を意味する。
低温焼結セラミック材料としては、具体的には、クオーツやアルミナ、フォルステライト等のセラミック材料にホウ珪酸ガラスを混合してなるガラス複合系低温焼結セラミック材料、ＺｎＯ－ＭｇＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２系の結晶化ガラスを用いた結晶化ガラス系低温焼結セラミック材料、ＢａＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２系セラミック材料やＡｌ２Ｏ３－ＣａＯ－ＳｉＯ２－ＭｇＯ－Ｂ２Ｏ３系セラミック材料等を用いた非ガラス系低温焼結セラミック材料等を用いることができる。
第１のセラミック層は緻密体であるので強度が高い層であり、第１のセラミック層があることで多層基板全体の強度を高くすることができる。
第１のセラミック層の１層あたりの厚さは２μｍ以上、１００μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以上、６０μｍ以下であることがより好ましい。
第２のセラミック層２０は、開気孔を有するセラミック層である。
第２のセラミック層の気孔率は１０％以上、８０％以下であることが好ましい。
気孔率は３０％以上であることがより好ましく、６０％以下であることがより好ましい。
気孔率が１０％以上であると、樹脂層の材料が第２のセラミック層に充分な量拡散するため、アンカー効果による樹脂層と第２のセラミック層の界面の接合強度向上効果、及び、熱膨張係数差による応力を緩和するための緩和部としての機能が充分となる。また、気孔率が８０％以下であると第２のセラミック層の強度が弱くなりすぎないので好ましい。
多層基板における第２のセラミック層の気孔率は、製造工程において、焼成工程後の第２のセラミック層における第２のセラミック層のかさ密度と第２のセラミック材料の真密度との比から求めることができる。
また、樹脂層の材料が第２のセラミック層に拡散している多層基板から気孔率を求める場合、機械研磨やイオンミリングで第２のセラミック層の断面を出し、ＳＥＭやＥＤＸ，ＷＤＸなどの表面観察装置にて樹脂部分とセラミック部分の割合を算出する方法を用いることができる。
第２のセラミック層が有する気孔の気孔径(平均気孔径)は１０μｍ以下であることが好ましい。第２のセラミック層の気孔径は製造工程において、焼成工程後の第２のセラミック層を取出して水銀圧入法等の方法により求めることができる。
また、樹脂層の材料が第２のセラミック層に拡散している多層基板から平均気孔径を求める場合、機械研磨やイオンミリングで第２のセラミック層の断面を出し、ＳＥＭやＥＤＸ，ＷＤＸなどの表面観察装置にて観察される樹脂部分の大きさから算出する方法を用いることができる。
第２のセラミック層は未焼結のセラミック材料からなることが好ましい。
また、第２のセラミック層を構成するセラミック材料である第２のセラミック材料としては、焼結温度が高く、低温焼結セラミック材料の焼結温度では実質的に焼結しない金属酸化物を含有する材料が好ましい。低温焼結セラミック材料の焼結温度では実質的に焼結しない金属酸化物としては、例えば、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、シリカ、五酸化ニオブ、五酸化タンタル、マグネシア等が挙げられ、中でもアルミナ及びシリカが好ましい。また、主成分にアルミナやジルコニアを用い、焼結温度調整のためにホウケイ酸系ガラスなどの軟化性材料が添加されたセラミック材料がより好ましい。
第２のセラミック材料が上記のような材料であることが好ましいので、第１のセラミック材料との関係として、第１のセラミック材料の焼結温度は、第２のセラミック材料の焼結温度よりも低いことが好ましい。
第２のセラミック層は３次元網目構造を有していることが好ましい。３次元網目構造は第２のセラミック層の表面から深さ１μｍ以上、１００μｍ以下の領域に設けられていることがより好ましい。第２のセラミック層が３次元網目構造を有していると、樹脂層の材料が開気孔を通じ３次元網目構造の中に拡散することによって複雑な樹枝状構造を形成して絡み合うため、アンカー効果による樹脂層と第２のセラミック層の界面の接合強度向上効果をより強くすることができる。３次元網目構造の詳細は上述した通りである。
第２のセラミック層の１層あたりの厚さは１μｍ以上、１００μｍ以下であることが好ましく、２．５μｍ以上、５０μｍ以下であることがより好ましい。
樹脂層３０は、第２のセラミック層２０と隣接する層である。
そして、樹脂層の材料が第２のセラミック層に拡散している。樹脂層の材料が第２のセラミック層に拡散しているとは、第２のセラミック層が有する開気孔に樹脂層を構成する樹脂材料が入り込んでいることを意味している。
そして、樹脂層と第２のセラミック層の境界部分から、第２のセラミック層の中の所定の厚さ領域において、樹脂層の材料と第２のセラミック材料で構成されるセラミック－樹脂複合材料が形成された部分が存在する。
この部分は、その熱膨張係数が第２のセラミック層を構成するセラミック材料である第２のセラミック材料の熱膨張係数と樹脂層の材料の熱膨張係数の中間程度となる。その結果、第２のセラミック層に樹脂層の材料が拡散した部分が第２のセラミック層と樹脂層の熱膨張係数差による応力を緩和するための緩和部として機能することができる。
図１では緩和部を参照符号２５ａ、２５ｂで示している。
緩和部は、樹脂層と第２のセラミック層の境界から深さ１μｍ以上、１００μｍ以下の領域に設けられていることが好ましい。また、第２のセラミック層の厚さのうち樹脂層側の厚さ５％以上、１００％以下の領域に設けられていることが好ましい。
樹脂層を構成する樹脂材料としては、多層基板に付与したい特性、機能を有する任意の樹脂材料を使用することができる。例えば、フッ素系樹脂、シリコーンゴム、極性基の少ない炭化水素系樹脂（例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等）を好ましく使用することができる。より好ましい具体例としては、誘電率εｒ≒２．６のフッ素系樹脂、誘電率εｒ≒３．０のシリコーンゴム、誘電率εｒ≒２．２５のポリエチレン、誘電率εｒ≒２．２のポリプロピレン、誘電率εｒ≒２．４５のポリスチレン等を使用することができる。
これらの樹脂材料は誘電率が低いため高周波領域での伝送損失を低減するための樹脂層を構成するための樹脂材料として適している。
また、樹脂層内にボイドが存在していることが好ましく、樹脂層内に中空ビーズ等の空隙形成材料が含まれていることも好ましい。樹脂層内にボイドが存在し、かつ、空隙形成材料が含まれていることも好ましい。
樹脂層内にボイドや空隙形成材料が存在していると、樹脂層の誘電率を低下させることができるため、高周波領域での伝送損失を低減するための樹脂層を構成するために適している。
そして、樹脂層の比誘電率εｒが１．５以上３以下であることが好ましい。
樹脂層の比誘電率は樹脂材料の比誘電率ではなく、樹脂層全体として測定した比誘電率の値であり、樹脂層内にボイドや空隙形成材料、フィラーなど他の絶縁材料が存在している場合はその寄与も含まれる。
また、樹脂層が空隙形成材料を含むことにより、樹脂層とセラミック層との熱膨張係数の差を小さくすることができ、ヒートサイクル特性を向上させることができる。
空隙形成材料としては、中空ビーズを使用することもできる。
中空ビーズとしては、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２及びＭｇＯからなる群より選択される少なくとも１種の無機物を主成分とするシェル層を有し、シェル層の中が中空となっているものが挙げられる。とくにＳｉＯ２を主成分とするシェル層を有することが好ましい。また、中空部分がシェル層で完全に覆われたクローズ型の中空ビーズであることが好ましい。
樹脂層に占める空隙形成材料の割合は２０体積％以上であることが好ましく、４０体積％以上であることがより好ましい。
また、引っ張り弾性率の低い樹脂材料として、フッ素系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエーテルケトン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、シクロオレフィン系樹脂等を好ましく使用することができる。
より好ましい具体例としては、引っ張り弾性率Ｅ（ＧＰａ）≒０．３９以上、０．５５以下のフッ素系樹脂、引っ張り弾性率Ｅ（ＧＰａ）≒２．１以上、２．２以下のシクロオレフィン系樹脂等を使用することができる。
これらの樹脂材料は引っ張り弾性率が低いため、衝撃に対する応力緩和層としての樹脂層を構成するための樹脂材料として適している。
そして、樹脂層の引っ張り弾性率が３ＧＰａ以下であることが好ましい。また、樹脂層の引っ張り弾性率が１ＧＰａ以下であることがより好ましい。
また、樹脂層の引っ張り弾性率が０．０２ＧＰａ以上であることが好ましい。
また、ゴム系材料、熱可塑性エラストマー（塩ビ系、スチレン系、オレフィン系、エステル系、ウレタン系、アミド系等）等の材料を使用することもできる。
樹脂層の引っ張り弾性率は樹脂材料の引っ張り弾性率ではなく、樹脂層全体として測定した引っ張り弾性率の値である。
樹脂層の厚さは２μｍ以上、３００μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以上、１００μｍ以下であることがより好ましい。
図１には、第１のセラミック層１０における層間接続用の金属導体１１と、第２のセラミック層２０における層間接続用の金属導体２１と、樹脂層３０における層間接続用の金属導体３１が一体化している例を示している。
このように、第１のセラミック層における層間接続用の金属導体と、第２のセラミック層における層間接続用の金属導体と、樹脂層における層間接続用の金属導体が一体化していることが、本発明の多層基板における好ましい実施形態の一つである。
詳しくは後述するが、本発明の多層基板は、第１のセラミック層における層間接続用の金属導体と、第２のセラミック層における層間接続用の金属導体と、樹脂層における層間接続用の金属導体とを一体的に焼成する工程を含む製造方法により製造することができる。金属導体を有する樹脂基板と、金属導体を有するセラミック基板と、を接合するような製造方法によっては、これら各層の層間接続用の金属導体が一体化した多層基板は製造されない。
また、本明細書において、第１のセラミック層における層間接続用の金属導体と、第２のセラミック層における層間接続用の金属導体と、樹脂層における層間接続用の金属導体が一体化しているという概念は、図１の右側に示されるように金属導体が厚さ方向に一直線に並んで一体化した柱状の金属導体となっている場合に限定されるものではない。図１の左側に示されるように平面方向に形成された金属配線を介して層間接続用の金属導体が一体化して繋がっている場合も含まれる。
第１のセラミック層、第２のセラミック層及び樹脂層のそれぞれにおいて、層間接続用の金属導体と金属配線を構成する材料としては、共に金属材料とセラミック材料の混合物であることが好ましい。
金属材料としては、金、銀及び銅から選ばれる少なくとも１種を含むことが好ましく、銀又は銅を含むことがより好ましい。金、銀及び銅は、低抵抗であるため、特に、多層基板が高周波用途である場合に適している。
金属導体と金属配線を構成する材料に含まれるセラミック材料としては、第１のセラミック材料と同じものを好適に使用することができる。このようにすると、第１のセラミック材料と金属導体ペーストの焼結挙動を合わせることができる。
樹脂層における層間接続用の金属導体に含まれる金属材料の割合が、４０重量％以上、９９重量％以下であることが好ましく、６０重量％以上であることがより好ましく、９０重量％以下であることがより好ましい。金属導体に含まれる金属材料の割合が９９重量％以下であるということは、樹脂層における金属導体が、樹脂基板でよく用いられる金属導体の形成法であるめっき等の方法で形成された金属のみからなる組成の金属導体とは異なることを意味している。後述するように、金属導体ペーストを焼成することにより金属導体を形成することができるが、金属導体ペーストの焼成を経て作製される金属導体にはセラミック材料など金属材料以外の材料が含まれるので、金属材料のみからなる組成とはならない。金属導体ペーストの焼成を経て形成される金属導体は、めっき等で形成された金属材料のみからなり焼成を経ていない金属導体に比べて強固な接合を形成することができるので、接続信頼性をより高めることができる。
また、第１のセラミック層及び第２のセラミック層における層間接続用の金属導体に含まれる金属材料の割合も、同様に４０重量％以上、９９重量％以下であることが好ましく、６０重量％以上であることがより好ましく、９０重量％以下であることがより好ましい。
層間接続用の金属導体に含まれる金属材料の割合を４０重量％以上にすると、多層基板の抵抗値が大きくなり過ぎないために好ましい。
樹脂層における層間接続用の金属導体と第１のセラミック層及び第２のセラミック層における層間接続用の金属導体とは同じ組成となっていることが好ましい。同じ組成の金属導体ペーストを用いて同時焼成により金属導体を形成することにより、樹脂層における層間接続用の金属導体と第１のセラミック層及び第２のセラミック層における層間接続用の金属導体とは同じ組成となる。
また、同じ組成でなくとも近い組成であれば樹脂層、第１のセラミック層及び第２のセラミック層における層間接続用の金属導体が同様の特性を有することとなるため好ましい。具体的には、樹脂層における層間接続用の金属導体に含まれる金属材料の割合（重量％）と、第１のセラミック層及び第２のセラミック層における層間接続用の金属導体に含まれる金属材料の割合（重量％）の差が５９重量％以下であることが好ましく、差が３０重量％以下であれば、界面における金属導体の特性を合わせやすい点で、より好ましい。また、上記差の下限値は０重量％（各金属導体の組成が同じ）であればよいが、下限値が０．００１重量％（上記差が０．００１重量％以上）であってもよい。
樹脂層には多層配線が形成されていてもよい。樹脂層を構成する絶縁層としての樹脂層は後述するように１回の樹脂含浸により形成されるので１層であるが、層間接続用の金属導体は多段に積み重なっていてもよい。
また、図１には、樹脂層が１層だけ設けられた構成を示したが、樹脂層が複数層設けられていてもよい。例えば、「第１のセラミック層－第２のセラミック層－樹脂層－第２のセラミック層－樹脂層－第２のセラミック層－第１のセラミック層」といった層構成のものも本発明の多層基板に含まれる。
また、図１には、樹脂層の両方の主面側で第２のセラミック層と隣接している態様を示したが、樹脂層は少なくとも一方の主面側で第２のセラミック層と隣接していればよく、他方の主面側では第１のセラミック層と隣接していてもよい。
＜多層基板の製造方法＞
次に、多層基板の製造方法の一例について説明する。
図２及び図３は本発明の多層基板を製造する方法の一部の工程を模式的に示す断面図である。
はじめに、セラミックグリーンシートとして、第１のセラミック層となる第１のセラミックグリーンシート、及び、第２のセラミック層となる第２のセラミックグリーンシートを準備する。
第１のセラミックグリーンシートは、未焼結の低温焼結セラミック材料として、アルミナとホウケイ酸系ガラスとを混合したガラスセラミックや、焼成中にガラス成分を生成するＢａ－Ａｌ－Ｓｉ－Ｏ系セラミックの原料となる粉末と、有機バインダと溶剤とを含有するスラリーを、ドクターブレード法等によってシート状に成形したものである。上記スラリーには、分散剤、可塑剤等の種々の添加剤が含有されていてもよい。
第２のセラミックグリーンシートは、低温焼結セラミック粉末の焼結温度では実質的に焼結しない金属酸化物として、例えばアルミナ粉末と、有機バインダと溶剤とを含有するスラリーを、ドクターブレード法等によってシート状に成形したものである。上記スラリーには、金属酸化物に加えてガラスが含有されていてもよく、さらに、分散剤、可塑剤等の種々の添加剤が含有されていてもよい。
各スラリーに含有される有機バインダとしては、例えば、ブチラール樹脂（ポリビニルブチラール）、アクリル樹脂、メタクリル樹脂等を用いることができる。溶剤としては、例えば、トルエン、イソプロピレンアルコール等のアルコール等を用いることができる。可塑剤としては、例えば、ジ－ｎ－ブチルフタレート等を用いることができる。
各セラミックグリーンシートには、レーザーやメカパンチにより穴あけを行い、穴に層間接続用の金属導体ペーストを充填する。また、スクリーン印刷等の方法により金属導体ペーストを用いて配線や電極を各セラミックグリーンシート上に形成する。
金属導体ペーストとしては、上述した金属材料と、第１のセラミックグリーンシートに含まれる未焼結の低温焼結セラミック材料を含むペーストを好適に使用することができる。金属導体ペーストには、溶剤、有機バインダ等が含まれることが好ましい。
上記手順により第１のセラミックグリーンシート及び第２のセラミックグリーンシートを準備する。
別途、空洞形成用シートを準備する。
空洞形成用シートは、後の焼成工程で焼失し、その存在していた部分に空洞を形成するための材料である空洞形成用材料からなり、層間接続用の金属導体ペーストを有するシートである。
空洞形成用材料は、空洞形成用シート中の金属導体ペーストの焼結開始温度での１時間の焼成による重量減少率が１０％以下であり、焼成工程における焼成温度での１時間の焼成による重量減少率が９９％以上である材料であることが好ましい。
また、空洞形成用材料は、焼成温度（８００℃以上、１０００℃以下であることが好ましい）以下の温度で焼失する材料であることが好ましく、具体的には８５０℃以上、９５０℃以下の温度で焼失する材料であることが好ましい。
空洞形成用材料としては、カーボンが好ましく、カーボンシートを空洞形成用シートとして好ましく使用することができる。
カーボンシートは、カーボンに有機バインダ、分散剤及び可塑剤を加えて混合粉砕してスラリーを得て、得られたスラリーをドクターブレード法によって基材フィルム上にシート状に成形し、乾燥させることによって得ることができる。
空洞形成用シートの厚さは焼成工程後に形成する予定の空洞の厚さに合わせて適宜設定すればよく、５μｍ以上、１００μｍ以下とすることが好ましい。また、５μｍ以上、５０μｍ以下とすることがより好ましい。
また、市販のカーボンシート(グラファイトシート)を用いることもできる。
空洞形成用シートにも、各セラミックグリーンシートと同様に、レーザーやメカパンチにより穴あけを行い、穴に層間接続用の金属導体ペーストを充填する。また、スクリーン印刷等の方法により金属導体ペーストを用いて配線や電極を空洞形成用シート上に形成する。
また、空洞形成用シートには、穴あけ後、第１のセラミックグリーンシートの作製に用いるものと同じ組成のセラミックペーストを充填してもよい。
上記手順により空洞形成用材料からなり層間接続用の金属導体ペーストを有する空洞形成用シートを準備する。
続いて、第２のセラミックグリーンシートと空洞形成用シートが隣接するように各セラミックグリーンシートと空洞形成用シートを積み重ねる。
図２には、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及び空洞形成用シートを積み重ねてなる、焼成前の積層体を模式的に示している。
図２に示す焼成前の積層体１００では、第１のセラミックグリーンシート１１０が下に２枚（１１０ｄ、１１０ｃ）積層され、その上に第２のセラミックグリーンシート１２０が１枚（１２０ｂ）積層され、その上に空洞形成用シート４０が１枚積層されている。
さらにその上に第２のセラミックグリーンシート１２０が１枚（１２０ａ）積層され、その上に第１のセラミックグリーンシート１１０が２枚（１１０ｂ、１１０ａ）積層されている。
第２のセラミックグリーンシート１２０ａ及び第２のセラミックグリーンシート１２０ｂはそれぞれ空洞形成用シート４０と隣接している。
なお、各セラミックグリーンシートの枚数及び空洞形成用シートの枚数は特に限定されるものではない。
なお、図２において、焼成前の金属導体ペーストのうち、層間接続用の金属導体ペーストを参照符号１１１、１２１、１３１で示しており、金属導体ペーストを用いて形成された配線を参照符号１１２、１２２、１３２で示している。
各セラミックグリーンシートと空洞形成用シートが積層された積層体を熱圧着することにより、焼成前の積層体を得ることができる。
なお、同様の構成の積層体を得ることができれば、その過程の順序は特に限定されるものではない。各層をそれぞれシートの形にしてから積層するのではなく、各層を形成する材料に対して、穴あけ及び金属導体ペーストの充填や印刷を行いながら積み上げていくビルドアップ方式によってもよい。
続けて、積層体を焼成する焼成工程を行う。
焼成工程では、第１のセラミックグリーンシートに含まれる第１のセラミック材料及び各層に含まれる金属導体ペーストの焼結温度以上、かつ、第２のセラミック材料の焼結温度以下の焼成温度で焼成を行う。
焼成工程により、第１のセラミック材料が焼結して緻密体である第１のセラミック層が形成される。また、各層に含まれる金属導体ペーストが一体的に焼結して層間接続用の金属導体となる。
第２のセラミックグリーンシートに含まれる第２のセラミック材料は焼結しないので未焼結のままであり、開気孔を有する層である。この焼成工程を経た第２のセラミックグリーンシートに由来する層が第２のセラミック層である。
また、空洞形成用材料が焼失して、第２のセラミック層に隣接した位置に空洞が形成される。
図３には、焼成工程を経た焼成後の基板を模式的に示している。
図３に示す焼成後の基板１５０では、図２における第１のセラミックグリーンシート１１０における未焼結の第１のセラミック材料、層間接続用の金属導体ペースト１１１及び金属導体ペーストを用いて形成された配線１１２が焼結してそれぞれ第１のセラミック材料、金属導体１１及び金属配線１２となって、第１のセラミック層１０が形成されている。
図２における第２のセラミックグリーンシート１２０における層間接続用の金属導体ペースト１２１及び金属導体ペーストを用いて形成された配線１２２が焼結してそれぞれ金属導体２１及び金属配線２２となる。第２のセラミック材料は未焼結のままであり、開気孔を有する第２のセラミック層２０となる。
図２において空洞形成用シート４０であった部分は、層間接続用の金属導体ペースト１３１及び金属導体ペーストを用いて形成された配線１３２が焼結してそれぞれ層間接続用の金属導体３１及び金属配線３２となっている。また、空洞形成用材料としてのカーボンが焼失してカーボンが存在していた位置に空洞５０が形成される。空洞５０の厚さは空洞形成用シートの合計厚さに対応して定まる。また、焼結した金属導体３１及び金属配線３２が強固な接合となることにより空洞５０の所定の厚さが保持される。
焼成工程における焼成温度は特に限定されないが、一般的には８００℃以上、１０００℃以下であることが好ましい。
焼成雰囲気は特に限定されず、例えば、大気雰囲気、低酸素雰囲気等が挙げられる。本明細書において、低酸素雰囲気とは、大気よりも酸素分圧が低い雰囲気を意味し、例えば、窒素雰囲気又はアルゴン雰囲気等の不活性ガス雰囲気、窒素等の不活性ガスを大気に混入した雰囲気、真空雰囲気等が挙げられる。また、窒素と水素の混合ガス雰囲気であってもよい。
焼成工程においては、焼成前の積層体の最も外側に位置するセラミックグリーンシートの両主面に、焼成温度では実質的に焼結しない無機材料を含有する第１拘束層及び第２拘束層をそれぞれ密着させた構造を有する拘束層複合積層体を準備し、上記拘束層複合積層体を焼成することにより、上記第１拘束層及び上記第２拘束層に挟まれた焼成後の基板を得るようにしてもよい。
上述の方法によれば、拘束層が焼成時におけるセラミックグリーンシート（特に第１のセラミックグリーンシート）の収縮を拘束するため、セラミックグリーンシートの厚さ方向のみに収縮が生じ、主面方向での収縮が実質的に生じないため、製造する多層基板の寸法精度を向上させることができる。
続けて、空洞に樹脂層を形成する樹脂層形成工程を行う。
樹脂層を形成する方法としては、樹脂材料を含む液体を準備し、そこに空洞を有する基板を浸漬して空洞に樹脂材料を含浸させ、樹脂材料を硬化する方法を用いる。
樹脂材料を含む液体は、樹脂材料自体が液体であってもよく、樹脂材料を溶媒と混合して得られた樹脂溶液、エマルジョン又はラテックスであってもよい。また、樹脂材料を軟化点以上に加熱して得られた流動性を有する液体であってもよい。さらに、樹脂材料を含む液体中には必要に応じて可塑剤、分散剤、硬化剤等を加えてもよい。
樹脂材料の硬化は、樹脂材料が熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂等の硬化性の樹脂であれば各樹脂の硬化条件に従って硬化させればよい。また、熱可塑性樹脂の場合、加熱して流動性を有する液体としてから空隙内に含浸し、降温させることで樹脂材料を固化させることができるが、このような手順による樹脂材料の固化も本明細書においては「樹脂材料の硬化」に含まれるものとする。
空洞に樹脂材料を含む液体を含浸させると、空洞に隣接する第２のセラミック層の開気孔にも樹脂材料を含む液体が含浸されるので、樹脂層の材料が第２のセラミック層に拡散する。
第２のセラミック層の開気孔に樹脂材料を含浸させるためには、真空下での含浸を行うことが好ましい。空洞を有する基板を真空下（減圧下）に配置し、開気孔内の空気を脱気した後に樹脂材料を含む液体中に浸漬し、常圧に戻すと、第２のセラミック層の開気孔に樹脂溶液が効率よく含浸される。
上記工程により図１に示すような本発明の多層基板を製造することができる。
また、第２のセラミック層に隣接する空洞に、多層基板の側面となる面側から樹脂材料を注入することによって樹脂層を形成させることもできる。
また、樹脂材料に空隙形成材料を含有させることにより、空隙形成材料を含む樹脂層を形成させることができる。空隙形成材料としては上述した中空ビーズを使用することができる。
さらに、必要に応じて、多層基板の表面に形成した電極にＮｉめっき膜の形成、Ａｕめっき膜の形成を行ってもよい。さらに、電極に電子部品等を搭載することができる。
(第２実施形態）
本実施形態の多層基板では、樹脂層の位置が多層基板の最外層のいずれか一方又は両方となっている。最外層に位置する樹脂層は第２のセラミック層と隣接している。
その他の構成は第１実施形態の多層基板と同様にすることができる。
図４は、本発明の多層基板の別の一例を模式的に示す断面図である。
多層基板２は、緻密体である第１のセラミック層１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、及び１０ｆ）、開気孔を有する第２のセラミック層２０及び樹脂層３０を備えている。
第２のセラミック層２０は樹脂層３０と隣接しており、樹脂層３０の材料が第２のセラミック層２０に拡散している（図４では参照符号２５で示す領域）。
多層基板２では、樹脂層３０は多層基板の最外層に設けられている。
図４には、樹脂層３０に層間接続用の金属導体及び金属配線が設けられていない多層基板の例を示しているが、樹脂層３０に層間接続用の金属導体及び金属配線が設けられていてもよい。
セラミック層と樹脂層を有する従来の多層基板として、図４に示す多層基板２の第２のセラミック層２０が緻密体である第１のセラミック層に置き換わった構成の基板を仮定すると、第１のセラミック層と樹脂層の熱膨張係数差による反り（図４の樹脂層を上にして凹状の反り)が発生する。
一方、本発明の多層基板である図４に示す多層基板２の構成の場合、第２のセラミック層２０が第１のセラミック層１０と比較して収縮しないので、この２つの層の関係においては凸状に反ろうとする。
そして、第２のセラミック層２０の上に樹脂層３０を設けると、硬化時の樹脂の収縮により、凹状に反ろうとする。そのため、第２のセラミック層２０と第１のセラミック層１０の関係で生じる凸状の基板反りが矯正され、反りのない平坦な基板が得られる。
図４には樹脂層の位置が多層基板の最外層の一方である多層基板を例示したが、本実施形態の多層基板では、樹脂層の位置が多層基板の最外層の両方であってもよい。この場合、第２のセラミック層も多層基板の両方の最外層の内側にそれぞれ設けられることになる。
本実施形態の多層基板は、例えば以下のような工程により製造することができる。
この工程においては、空洞形成用シートを用いる必要はない。
例えば、第１実施形態の多層基板の製造方法において説明した第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をそれぞれ作製し、第２のセラミックグリーンシートを最外層に配置するようにして積層した焼成前の積層体を作製する。
続けて、第１のセラミック材料及び各層に含まれる金属導体ペーストの焼結温度以上、かつ、第２のセラミック材料の焼結温度以下の焼成温度で焼成工程を行う。
焼成工程を経て、第１のセラミック層の上に第２のセラミック層が設けられたセラミック基板が得られる。開気孔を有する第２のセラミック層がセラミック基板の最外層に位置しているので、セラミック基板の最外層の第２のセラミック層の上に樹脂材料を含む液体を塗布することにより、第２のセラミック層の開気孔に樹脂材料を含む液体を含浸する。
そして、樹脂材料を硬化させることによって第２のセラミック層に隣接した樹脂層を設けるとともに、樹脂層の材料が第２のセラミック層に拡散した多層基板を製造することができる。
樹脂層に層間接続用の金属導体や金属配線を設ける場合、樹脂層を形成した後に樹脂基板に対する配線パターンを形成する手法を用いてパターン形成を行えばよい。
この手法で樹脂層に形成される層間接続用の金属導体や金属配線は、第２のセラミック層における層間接続用の金属導体と一体化した金属導体ではない。
以下、本発明の一実施の形態に係る樹脂回路基板をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
（実施例１）
セラミック粉末としてＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＢａＣＯ３を含む粉末を湿式混合粉砕した後、乾燥し、混合物を得た。得られた混合物を熱処理して第１のセラミックグリーンシートのための原料粉末を得た。有機バインダ、分散剤及び可塑剤を加え、混合粉砕してスラリーを作製した。得られたスラリーをドクターブレード法によって基材フィルム上にシート状に成形し、乾燥させて、焼成後の厚みが所望の厚みとなるように厚みを調整して第１のセラミックグリーンシートを得た。
第１のセラミックグリーンシートにレーザーでビアホールを形成し、ビアホールには金属導体ペーストを充填した。また、金属導体ペーストを用いてスクリーン印刷により配線を形成した。使用した金属導体ペーストには金属材料としての銅と上記セラミック粉末が含まれており、金属導体ペースト中の銅の割合は焼成後の金属導体に含まれる銅の割合が４０重量％の割合となるように定めた。
平均粒子径１μｍのアルミナ粉末に、ガラス粉末及びワニス成分を混合し、３本ロールミルを用いて混合分散することにより、スラリーを作製した。スラリー中のアルミナ粉末の割合は４８重量％であった。得られたスラリーをドクターブレード法によって基材フィルム上にシート状に成形し、乾燥させて、焼成後の厚みが所望の厚みとなるように厚みを調整して第２のセラミックグリーンシートを得た。
第２のセラミックグリーンシートにレーザーでビアホールを形成し、ビアホールには金属導体ペーストを充填した。また、金属導体ペーストを用いてスクリーン印刷により配線を形成した。使用した金属導体ペーストは、第１のセラミックグリーンシートに対して使用したものと同じとした。
カーボンに有機バインダ、分散剤及び可塑剤を加え、混合粉砕して、スラリーを得た。得られたスラリーをドクターブレード法によって基材フィルム上にシート状に成形し、乾燥させて、焼成後の厚みが所望の厚みとなるように厚みを調整し、厚さ３０μｍのカーボンシートを得た。
カーボンシートにレーザーでビアホールを形成し、ビアホールには金属導体ペーストを充填した。また、金属導体ペーストを用いてスクリーン印刷により配線を形成した。使用した金属導体ペーストは、第１のセラミックグリーンシートに対して使用したものと同じとした。
第２のセラミックグリーンシートでカーボンシートを挟み、さらに第１のセラミックグリーンシートを第２のセラミックグリーンシートの外側に配置して、熱圧着して焼成前の積層体を得た。
この積層体を９５０℃、１時間の低酸素雰囲気で焼成することにより、図３に示すように空洞が形成されるとともに、緻密体である第１のセラミック層と、開気孔を有する第２のセラミック層が形成された基板を得た。
この空洞に、樹脂材料として引っ張り弾性率が０．４ＧＰａのフッ素樹脂を含む液体を含浸し、熱処理することによりフッ素樹脂を硬化させて樹脂層を形成した。
上記工程によりフッ素樹脂が第２のセラミック層に拡散している多層基板を得た。
実施例１において、第２のセラミック層の気孔率は５％であった。
第２のセラミック層の気孔率は１０ｍｍ角×ｔ１ｍｍの基板を作製し、樹脂層を形成する前に求めたかさ密度と真密度の比から算出した数値である。
また、樹脂層を形成する前の第２のセラミック層に対して水銀圧入法により求めた気孔の平均気孔径は１０μｍ以下であった。
（実施例２～７）
表１に示すように第２のセラミック層の気孔率を変化させた多層基板を製造した。
第２のセラミック層の気孔率の調整は焼成温度を変化させることで実施した。
（比較例１）
第２のセラミック層に代えて、第１のセラミック層と異なる組成である同寸法の緻密体であるセラミック層を使用した他は実施例１と同様の構成の多層基板を作製した。
比較例１につき、表１には「第２のセラミック層の気孔率［％］」の欄を－［％］と示している。
（比較例２）
第２のセラミック層を形成せず、第２のセラミック層に代えて同寸法の緻密体である第１のセラミック層を設け、緻密体である第１のセラミック層と樹脂層からなる他は実施例１と同様の構成の多層基板を作製した。
比較例２につき、表１には「第２のセラミック層の気孔率［％］」の欄を－［％］と示している。
各実施例及び比較例で製造した多層基板につき、以下の方法にて落下衝撃試験及びヒートサイクル試験を行った。評価結果を表１にまとめて示した。
（落下衝撃試験）
落下衝撃試験はＪＥＤＥＣ　ＪＥＳＤ２２－Ｂ１１１に準拠した方法で実施した。多層基板３０個を試験基板にデージーチェーン回路となるように半田実装し、衝撃加速度１５００Ｇ、１．０ｍｓ、正弦半波の衝撃波形にて２００回落下させた時点で断線、クラックなどの故障がある場合を×、２００回落下させて断線、クラックなどの故障がない場合を△とし、同条件で３００回落下させて断線、クラックなどの故障がない場合を○とした。
（ヒートサイクル試験）
多層基板３０個を試験基板にデージーチェーン回路となるように半田実装し、＋８５℃～－４０℃、保持時間３０ｍｉｎのサイクルを２５０回実施し、断線、クラックなどの故障がある場合を×、断線、クラックなどの故障がない場合を△、同条件のサイクルを４００回実施し、断線、クラックなどの故障がない場合を○とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
緻密体であるセラミック層と樹脂層が隣接しており、樹脂層の材料がセラミック層に拡散していない比較例１及び２の多層基板は、落下衝撃試験及びヒートサイクル試験の結果が劣っていた。
一方、樹脂層が開気孔を有している第２のセラミック層に隣接しており、樹脂層の材料が第２のセラミック層に拡散している各実施例の多層基板は、落下衝撃試験及びヒートサイクル試験の結果が良好になっていた。
第２のセラミック層の気孔率が１０％以上、８０％以下の範囲内にある実施例２～６において特に良好な結果が得られた。
１、２　多層基板
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ　第１のセラミック層
１１、２１、３１　金属導体
１２、２２、３２　金属配線
２０、２０ａ、２０ｂ　第２のセラミック層
２５、２５ａ、２５ｂ　緩和部
３０　樹脂層
４０　空洞形成用シート
５０　空洞
１００　焼成前の積層体
１１０、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ　第１のセラミックグリーンシート
１１１、１２１、１３１　層間接続用の金属導体ペースト
１１２、１２２、１３２　金属導体ペーストを用いて形成された配線
１２０、１２０ａ、１２０ｂ　第２のセラミックグリーンシート
１５０　焼成後の基板

Claims (6)

  1. セラミック層と樹脂層とを含む多層基板であって、
    前記セラミック層は、緻密体である第１のセラミック層と、開気孔を有する第２のセラミック層とを含み、
    前記第２のセラミック層は、前記樹脂層と隣接しており、
    前記樹脂層の材料が前記第２のセラミック層に拡散していることを特徴とする多層基板。
  2. 前記第１のセラミック層を構成するセラミック材料である第１のセラミック材料の焼結温度は、前記第２のセラミック層を構成するセラミック材料である第２のセラミック材料の焼結温度よりも低い請求項１に記載の多層基板。
  3. 前記第２のセラミック層は未焼結のセラミック材料からなる請求項１又は２に記載の多層基板。
  4. 前記第２のセラミック層が３次元網目構造を有している請求項１～３のいずれかに記載の多層基板。
  5. 前記第２のセラミック層の気孔率が１０％以上、８０％以下である請求項１～４のいずれかに記載の多層基板。
  6. 最外層のいずれか一方又は両方に前記樹脂層を備えており、
    最外層に位置する前記樹脂層と前記第２のセラミック層が隣接している請求項１～５のいずれかに記載の多層基板。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020080386A (ja) * 2018-11-13 2020-05-28 株式会社村田製作所 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
JP2020088121A (ja) * 2018-11-22 2020-06-04 株式会社村田製作所 多層基板の製造方法及び多層基板

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113225901B (zh) * 2021-05-12 2023-01-10 四川锐宏电子科技有限公司 一种多层厚膜陶瓷基电路板及其制备工艺
TWI817388B (zh) * 2022-03-14 2023-10-01 巨擘科技股份有限公司 陶瓷基板複合結構

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6226886A (ja) * 1985-07-26 1987-02-04 イビデン株式会社 セラミツクス質複合体からなる電子回路用基板
JPH04124898A (ja) * 1990-09-14 1992-04-24 Hitachi Chem Co Ltd 混成多層回路配線板の製造方法
WO2009069398A1 (ja) * 2007-11-30 2009-06-04 Murata Manufacturing Co., Ltd. セラミック複合多層基板及びその製造方法並びに電子部品

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0196865B1 (en) 1985-03-27 1990-09-12 Ibiden Co, Ltd. Electronic circuit substrates
JPH0634435B2 (ja) 1985-11-27 1994-05-02 イビデン株式会社 電子回路用多層基板
JP2787953B2 (ja) * 1989-08-03 1998-08-20 イビデン株式会社 電子回路基板
JPH0521959A (ja) 1991-07-16 1993-01-29 Nec Corp 高放熱形複合基板
JP3985633B2 (ja) * 2002-08-26 2007-10-03 株式会社日立製作所 低誘電正接絶縁材料を用いた高周波用電子部品
JP3994879B2 (ja) 2003-01-10 2007-10-24 宇部興産株式会社 多孔質セラミックス材料
JP5994167B2 (ja) * 2011-11-15 2016-09-21 ローム株式会社 半導体装置およびその製造方法、電子部品
WO2017154692A1 (ja) * 2016-03-11 2017-09-14 株式会社村田製作所 複合基板及び複合基板の製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6226886A (ja) * 1985-07-26 1987-02-04 イビデン株式会社 セラミツクス質複合体からなる電子回路用基板
JPH04124898A (ja) * 1990-09-14 1992-04-24 Hitachi Chem Co Ltd 混成多層回路配線板の製造方法
WO2009069398A1 (ja) * 2007-11-30 2009-06-04 Murata Manufacturing Co., Ltd. セラミック複合多層基板及びその製造方法並びに電子部品

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020080386A (ja) * 2018-11-13 2020-05-28 株式会社村田製作所 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
JP7135753B2 (ja) 2018-11-13 2022-09-13 株式会社村田製作所 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
JP2020088121A (ja) * 2018-11-22 2020-06-04 株式会社村田製作所 多層基板の製造方法及び多層基板
JP7183726B2 (ja) 2018-11-22 2022-12-06 株式会社村田製作所 多層基板の製造方法及び多層基板

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