図1は、この発明の一実施形態を説明する ためのもので、この発明に係る製造方法によ って製造されるセラミック基板の一例として の多層セラミック基板3を備える機能モジュ� �ル1を図解的に示す断面図である。

 多層セラミック基板3は、積層された複数 のセラミック層2をもって構成される。これ� �セラミック層2に関連して種々の配線導体が� ��けられている。

 上述した配線導体としては、多層セラミ� ��ク基板3の積層方向における端面上に形成さ れるいくつかの外部導体膜4および5、セラミ� ��ク層2の間の界面に沿って形成されるいくつ かの内部導体膜6、ならびにセラミック層2の� ��定のものを貫通するように形成されるいく� ��かのビアホール導体7等がある。

 上述した外部導体膜4は、機能モジュール 1を構成するため、多層セラミック基板3の外� ��面上に搭載されるべき電子部品8および9へ� �接続のために用いられる。図1では、たとえ� ��半導体デバイスのように、バンプ電極10を� �える電子部品8、およびたとえばチップコン� ��ンサのように面状の端子電極11を備える電� �部品9が図示されている。

 電子部品8は、バンプ電極10に対してはん� ��リフロー工程を適用したり超音波付与工程� ��熱圧着工程を適用したりすることによって� ��バンプ電極10を介して外部導体膜4に接合さ� ��る。他方、電子部品9は、外部導体膜4に対� �て端子電極11を面対向させた状態で、端子電 極11をたとえばはんだまたは導電性接着剤を� ��いて外部導体膜4に接合することによって、 多層セラミック基板3上に搭載された状態と� �れる。

 また、外部導体膜5は、図1において想像� �で示すように、この機能モジュール1を実装� ��るマザーボード12への接続のために用いら� �る。すなわち、機能モジュール1は、外部導� ��膜5を介して電気的に接続された状態で、マ ザーボード12上に実装され、所望の電子装置� ��構成する。

 図1に示した多層セラミック基板3は、図2� ��示すような未焼成の複合積層体13を焼成す� �ことによって得られるものである。

 未焼成の複合積層体13は、積層された複� �の未焼成の基材層14を備えている。基材層14� ��、焼成されることによって前述したセラミ� ��ク層2となるべきものである。基材層14に関� ��して、前述した外部導体膜4および5、内部� �体膜6ならびにビアホール導体7等が設けられ ている。

 未焼成の基材層14は、低温焼結セラミッ� �材料およびバインダを含んでいる。低温焼� �セラミック材料とは、1050℃以下の温度で焼� ��可能であって、比抵抗の小さな銀や銅等と� ��同時焼成が可能なセラミック材料である。

 低温焼結セラミック材料としては、具体的� ��は、アルミナやジルコニア、マグネシア、� ��ォルステライト等のセラミック粉末にホウ� ��酸系ガラスを混合してなるガラス複合系低� ��焼結セラミック材料、ZnO-MgO-Al ₂ O ₃ -SiO ₂ 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-Al ₂ O ₃ -SiO ₂ 系セラミック粉末やAl ₂ O ₃ -CaO-SiO ₂ -MgO-B ₂ O ₃ 系セラミック粉末等を用いた非ガラス系低温 焼結セラミック材料等が挙げられる。

 未焼成の複合積層体13は、また、積層さ� �た複数の基材層14からなる積層構造物の少な くとも一方主面上に設けられる収縮抑制層15� ��さらに備えている。この実施形態では、収� ��抑制層15は、積層された複数の基材層14から なる積層構造物の両主面上に設けられる。

 収縮抑制層15は、上述した低温焼結セラ� �ック材料の焼結温度では実質的に焼結しな� �難焼結性セラミック粉末を含むとともに、� �形の空孔形成材料としての樹脂ビーズ、溶� �、有機バインダ、分散剤および可塑剤等を� �む。図2において、樹脂ビーズ16を模式的か� �概略的に図示したが、樹脂ビーズ16は、収縮 抑制層15において、均一に分散されている。� ��お、後述する実施形態から明らかになるよ� ��に、樹脂ビーズ16は、収縮抑制層15において 、少なくとも主面方向に関して均一に分散さ れていればよい。

 上記難焼結性セラミック粉末としては、� ��とえば、アルミナ、ジルコニア、マグネシ� ��またはフォルステライト等の粉末を有利に� ��いることができる。

 また、上記樹脂ビーズ16としては、たと� �ばセルロース系樹脂やアクリル系樹脂など� �らなるものを用いることができるが、中で� �、アクリル系樹脂からなるものを用いるこ� �が好ましい。アクリル系樹脂は、比較的低� �で熱分解を開始するので、アクリル系樹脂� �らなる樹脂ビーズ16を用いると、焼成工程に おいて、この樹脂ビーズ16の熱分解によって� ��成された空孔を介して、他の樹脂成分(有機 バインダ等)を円滑に除去することができる� �めである。なお、樹脂ビーズ16を構成する樹 脂は、収縮抑制層15に含まれる溶剤に溶解し� ��いものである必要がある。

 上述のように、樹脂ビーズ16として、ア� �リル系樹脂からなるものを用いる場合、収� �抑制層15に含まれる有機バインダとしては、 ブチラール系バインダを用いることが好まし い。このような構成を採用すると、焼成工程 において、アクリル系樹脂の方が早く消失す るので、樹脂ビーズ16による空孔を介して、� ��チラール系バインダを円滑に消失させるこ� ��ができ、脱バインダ性を向上させることが� ��きるからである。

 なお、樹脂ビーズ16を構成する材料、す� �わち空孔形成材料とバインダとの関係は、� �成工程において、空孔形成材料がバインダ� �り早く消失するものであればよい。したが� �て、上述したように、空孔形成材料として� �クリル系樹脂を、バインダとしてブチラー� �系バインダをそれぞれ用いる場合のほか、� �とえば、空孔形成材料とバインダとのいず� �にも、ブチラール系樹脂またはアクリル系� �脂を用いながら、空孔形成材料用樹脂とバ� �ンダ用樹脂との間で消失開始温度を調整す� �ことにより、空孔形成材料をバインダより� �く消失させることができる。

 なお、収縮抑制層15に含まれる空孔形成� �料としては、樹脂ビーズ16に限らず、焼成後 の収縮抑制層15に空孔を形成し得るものであ� ��ば、他の材料を用いることもできる。

 収縮抑制層15の厚みは、好ましくは50~500μ mとされる。また、難焼結性セラミック粉末� �平均粒径は、好ましくは、0.2~1μmとされる。 収縮抑制層15の厚みが厚いほど、また、難焼� ��性セラミック粉末の平均粒径が小さいほど� ��より大きい拘束力を及ぼすことができるが� ��一方で、収縮抑制層15の除去性が低下する� �この発明によれば、収縮抑制層15に樹脂ビー ズ16のような空孔形成材料が含まれており、� ��の点で除去性が向上されているので、収縮� ��制層15の厚みや難焼結性セラミック粉末の� �均粒径についての選択幅を広くすることが� �きる。

 以上のような未焼成の複合積層体13を作� �するため、次のような各工程が実施される� �

 まず、未焼成の基材層14を得るため、前� �した低温焼結セラミック材料粉末に、バイ� �ダ、分散剤、可塑剤および有機溶剤等を各� �適量添加し、これらを混合することによっ� �、セラミックスラリーを作製する。次いで� �このセラミックスラリーをドクターブレー� �法等によってシート状に成形して、未焼成� �基材層14となるべき基材用セラミックグリー ンシートを得る。

 次いで、得られた基材用セラミックグリ� ��ンシートに、必要に応じて、ビアホール導� ��7を形成するための貫通孔を設け、この貫通 孔に導電性ペーストまたは導体粉を充填する ことによって、ビアホール導体7を形成する� �また、基材用セラミックグリーンシート上� �、必要に応じて、導電性ペーストを印刷す� �ことによって、外部導体膜4および5ならびに 内部導体膜6を形成する。上記導電性ペース� �に含まれる導体成分または導体粉を構成す� �導体としては、好ましくは、銀、銅、金な� �の低融点金属を主成分とするもの、または� �れらの低融点金属にパラジウムや白金など� �含んだ合金が用いられる。

 次いで、これら基材用セラミックグリー� ��シートを所定の順序をもって積層する。

 他方、収縮抑制層15を得るため、アルミ� �等からなる難焼結性セラミック粉末に、溶� �、有機バインダ、分散剤および可塑剤等を� �々適量添加するとともに、樹脂ビーズ16を添 加し、これらを混合することによって、難焼 結性セラミックスラリーを作製する。そして 、この難焼結性セラミックスラリーをドクタ ーブレード法等によってシート状に成形して 、収縮抑制層15のための収縮抑制用セラミッ� ��グリーンシートを得る。

 次に、前述のように積層された基材用セ� ��ミックグリーンシートからなる積層構造物� ��上下に、収縮抑制用セラミックグリーンシ� ��トを積層し、プレスする。これによって、� ��2に示すように、未焼成の複合積層体13が得� ��れる。なお、必要に応じて、この未焼成の� ��合積層体13を適当な大きさに切断してもよ� �。

 このようにして得られた未焼成の複合積� ��体13から、目的とする多層セラミック基板3� ��得るため、未焼成の複合積層体13は、たと� �ば800~1000℃程度の温度で焼成される。この焼 成工程において、収縮抑制層15は、それ自身� ��実質的に収縮しない。したがって、収縮抑� ��層15は、基材層14に対して、その主面方向で の収縮を抑制する拘束力を及ぼし、それによ って、基材層14は、その主面方向での収縮が� ��制されながら、そこに含まれる低温焼結セ� ��ミック材料が焼結し、実質的に厚み方向に� ��み収縮し、得られた多層セラミック基板3に おけるセラミック層2を形成する。

 また、上述の焼成工程において、樹脂ビ� ��ズ16は消失し、収縮抑制層15に空孔が形成さ れる。図3は、焼成後の複合積層体13を模式的 に示す断面図である。図3には、焼結した多� �セラミック基板3が省略的に図示されている� ��ともに、収縮抑制層15の主成分となる難焼� �性セラミック粉末17が模式的に図示されてい る。また、収縮抑制層15には、樹脂ビーズ16� �消失の結果形成された空孔18が図示されてい る。これら空孔18のうち、収縮抑制層15の表� �に位置する空孔(オープンポア)については、 「18(A)」の参照符号をもって示している。

 次に、収縮抑制層15が除去される。この� �縮抑制層15の除去は、以下の理由により、こ れを容易に行なうことができる。

 まず、収縮抑制層15は焼結しないため、� �易に除去することができる。

 また、収縮抑制層15には、多数の空孔18が 形成されるため、破壊されやすく、そのため 、収縮抑制層15を容易に除去することができ� ��。

 さらに、収縮抑制層15は、その表面に空� �18(A)を形成しているので、この表面の空孔18( A)が破壊の起点となって、収縮抑制層15を容� �に除去することができる。なお、このよう� �表面の空孔18(A)が形成されやすくするために は、樹脂ビーズ16の、難焼結性セラミック粉� ��17に対する添加量を、前述したように、12~30 体積%に選ばれることが好ましい。

 空孔18の内径は、好ましくは、5~20μmとさ� ��、樹脂ビーズ16の平均粒径は、このような� �孔18の内径を実現するように選ばれる。空孔 18の内径が5μmより小さいと、収縮抑制層15の� ��去性が低下する傾向にある。他方、空孔18� �内径が20μmより大きいと、収縮抑制層15によ� ��拘束力が低下し、得られた多層セラミック� ��板3に反りやうねりが発生することがある。

 なお、空孔形成材料としての樹脂ビーズ1 6は、収縮抑制層15にのみ含まれ、基材層14に� ��含まれていない。このことは、次のような� ��点をもたらす。すなわち、低背化が進んだ� ��層セラミック基板3では、樹脂ビーズ16によ� ��て形成されるような大きさの空孔18によっ� �引き起こされる多層セラミック基板3の強度� ��下の問題は深刻である。しかし、樹脂ビー� ��16が基材層14に含まれないようにすれば、多 層セラミック基板3の強度低下の問題を招か� �い。

 以上のようにして、図1に示した多層セラ ミック基板3が得られる。この多層セラミッ� �基板3の外表面上に、電子部品8および9を実� �すれば、図1に示すような機能モジュール1が 完成される。

 次に、この発明による効果を確認するた� ��に実施した実験例について説明する。

 まず、基材層となるべき基材用セラミック� ��リーンシートを作製するため、CaO-Al ₂ O ₃ -SiO ₂ -B ₂ O ₃ 系ガラスとアルミナ粉末とを所定の割合とな るように用意し、これらに、溶剤、分散剤、 有機バインダおよび可塑剤を加えて十分に混 合することによって、基材用セラミックスラ リーを得た。そして、この基材用セラミック スラリーにドクターブレード法を適用して、 基材用セラミックグリーンシートを作製した 。

 他方、収縮抑制層となるべき収縮抑制用� ��ラミックグリーンシートを作製するため、� ��均粒径D50が0.4μmのアルミナ粉末と、アクリ� ��系樹脂からなる平均粒径D50が10μmの樹脂ビ� �ズとを用意した。そして、樹脂ビーズの、� �ルミナ粉末に対する添加量を表1に示すよう� ��変えながら、アルミナ粉末に樹脂ビーズを� ��加するとともに、溶剤、分散剤、有機バイ� ��ダおよび可塑剤を加えて十分に混合するこ� ��によって、収縮抑制用セラミックスラリー� ��得た。そして、この収縮抑制用セラミック� ��ラリーにドクターブレード法を適用して、� ��縮抑制用セラミックグリーンシートを作製� ��た。

 また、銀粉末、溶剤および有機バインダ� ��所定の割合で混合し、この混合物を3本ロー ルミルにて分散処理することにより、銀を導 電成分とする導電性ペーストを得た。

 次に、前述した基材用セラミックグリー� ��シート上に、導電性ペーストをスクリーン� ��刷して、所定のパターンの導体膜を形成し� ��後、これら基材用セラミックグリーンシー� ��を複数枚積層し、さらに、その積層方向の� ��端部に収縮抑制用セラミックグリーンシー� ��を積層し、その状態で積層方向にプレスし� ��、未焼成の複合積層体を得た。なお、未焼� ��の複合積層体において、収縮抑制用セラミ� ��クグリーンシート部分の各側での厚みは200� �mとし、基材用セラミックグリーンシートを� ��層した部分の厚みは1000μmとした。

 次に、上記未焼成の複合積層体を、所定� ��温度プロファイルに従って焼成して、試料� ��なる多層セラミック基板を得た。焼成後、� ��縮抑制層を除去するため、超音波洗浄を行� ��い、収縮抑制層の除去状態を評価した。

 より詳細には、超音波洗浄機(シャープ製 、UT-205S)を用いて、最大出力200W(35kHz)にて洗� �した。洗浄水にはイオン交換水を用い、こ� �イオン交換水を装置の上限水位指示線上ま� �(約8.6リットル)入れて使用した。超音波洗浄 を所定時間実施し、収縮抑制層の除去率を求 めた。

 除去率は、
除去率[%]=(超音波洗浄での減少重量)/(収縮抑� ��層の初期重量)×100
の式によって求められるもので、上記「超音 波洗浄での減少重量」は、超音波洗浄後に100 ℃の温度で30分間乾燥を行ない、乾燥後の試� ��の重量から求めた。

 表1の「除去率」は、超音波洗浄を10分間� ��なった後に求めた除去率である。

 また、図4には、表1に示した試料1を「比� ��例」とし、同じく試料4を「実施例」として 、洗浄時間と除去率との関係が示されている 。

 また、収縮抑制層による拘束性を評価す� ��ため、試料となる多層セラミック基板の焼� ��後の反り量を測定した。その結果が表1の「 反り量」に示されている。

 10分間洗浄後の除去率が98%以上であれば� �超音波洗浄の時間をもう少し長くするなど� �るによって、収縮抑制層を完璧ないしはほ� �完璧に除去することができる。この点で、� �料3~7において98%以上の除去率が得られてい� �。他方、反り量に注目すると、試料6および7 では、200μmを超える反り量を示し、収縮抑制 層による拘束性が十分ではないことがわかる 。これに対して、試料1~5では、反り量が200μm 以下であり、収縮抑制層が十分な拘束性を発 揮していることがわかる。

 これらの除去率および反り量の双方を考� ��したとき、試料3~5が良好な結果を示し、樹� ��ビーズの、アルミナ粉末に対する添加量は� ��12~30体積%の範囲に選ばれることが好ましい� ��とがわかる。

 図5は、この発明の他の実施形態を説明す るための図2に対応する図である。図5におい� ��、図2に示した要素に相当する要素には同様 の参照符号を付し、重複する説明は省略する 。

 図5に示す実施形態では、未焼成の複合積 層体13aにおいて、収縮抑制層15を、基材層14� �接する側に位置する内層領域21と複合積層体 13aの外表面側に位置する外層領域22とに分類� ��たとき、樹脂ビーズ16の添加量は、内層領� �21より外層領域22の方が多くなるようにされ� ��いることを特徴としている。この場合であ� ��ても、樹脂ビーズ16が収縮抑制層15の主面方 向に関して均一に分散されている。

 なお、図5では、外層領域22においてのみ� ��脂ビーズ16を分散させたが、樹脂ビーズ16を 内層領域21および外層領域22の双方に分散さ� �ながら、外層領域22における樹脂ビーズ16の� ��加量が、内層領域21における樹脂ビーズ16の 添加量より相対的に多くなるようにされても よい。また、内層領域21と外層領域22といっ� �単に2つの領域に分類されるのではなく、内� ��領域21と外層領域22との間に、少なくとも1� �の中間領域が存在し、3つ以上の領域におい� ��、樹脂ビーズ16の添加量を段階的に変化さ� �た傾斜構造を有していてもよい。

 図5に示した実施形態によれば、収縮抑制 層15における内層領域21によって十分な拘束� �を確保しながら、外層領域22によって除去性 を向上させることができるため、拘束性およ び除去性の双方を高いレベルで達成すること ができる。

 以上、この発明を図示した実施形態に関� ��して説明したが、この発明の範囲内におい� ��、その他種々の変形例が可能である。

 たとえば、図示の実施形態では、セラミ� ��ク基板として、多層セラミック基板を製造� ��る方法について説明したが、この発明は、� ��層セラミック基板に限らず、いわゆる単層� ��セラミック基板の製造方法にも適用するこ� ��ができる。