特許 6147981 セラミック基板の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6147981

(24)【登録日】2017年5月26日

(45)【発行日】2017年6月14日

(54)【発明の名称】セラミック基板の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/46 20060101AFI20170607BHJP

   H05K 1/02 20060101ALI20170607BHJP

   H01L 23/12 20060101ALI20170607BHJP

   H01L 23/13 20060101ALI20170607BHJP

【ＦＩ】

   H05K3/46 H

   H05K3/46 U

   H05K1/02 F

   H01L23/12 J

   H01L23/12 C

【請求項の数】4

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2012-222655(P2012-222655)

(22)【出願日】2012年10月5日

(65)【公開番号】特開2014-75498(P2014-75498A)

(43)【公開日】2014年4月24日

【審査請求日】2015年9月4日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098615

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 学

(72)【発明者】

【氏名】森 奈緒子

(72)【発明者】

【氏名】平野 聡

(72)【発明者】

【氏名】堀内 一輝

(72)【発明者】

【氏名】森川 量子

【審査官】 原田 貴志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−０３４８８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０１８９４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３４０６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０９３５６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０９５６８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ ３／４６

Ｈ０５Ｋ １／０２

Ｈ０１Ｌ ２３／１２

Ｈ０１Ｌ ２３／１３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一対の表面を有し且つセラミックからなる基板本体と、該基板本体における前記一対の表面間を貫通する放熱ビア導体とを含むセラミック基板の製造方法であって、
単数のグリーンシートからなり、あるいは複数のグリーンシートを積層して形成されてなり、一対の表面を有する基板本体となるグリーンシート成形体における少なくとも一方の表面にシート材を被覆したシート材付き成形体を準備する工程と、
上記シート材付き成形体の厚み方向に沿って貫通するビアホールを形成する工程と、
上記ビアホール内に放熱ビア導体となる導体含有ペーストを充填する工程と、
上記導体含有ペーストの乾燥後に、上記シート材を剥離する工程と、
上記導体含有ペーストを含むグリーンシート成形体をこれらの厚み方向に沿って圧力を加えて圧縮する押圧工程と、
上記押圧工程の後に行われ、上記シート材が剥離された上記グリーンシート成形体の表面において、該表面から突出する上記導体含有ペーストの突出部を覆う表面導体層を形成する工程と、を含む、
ことを特徴とするセラミック基板の製造方法。

【請求項2】

複数のグリーンシートが積層された前記グリーンシート成形体は、前記グリーンシートごとに形成された異なる大きさのビアホールが連通するように複数のグリーンシートを積層したものであり、かかるグリーンシート成形体を形成した後に、上記ビアホール内に前記導体含有ペーストが充填される、
ことを特徴とする請求項１に記載のセラミック基板の製造方法。

【請求項3】

前記導体含有ペーストを充填する工程は、複数のグリーンシートおよびシート材を積層して形成される前記シート材付き成形体における一対の表面のうち、前記ビアホールの開口部が大きい側の表面側から行われる、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のセラミック基板の製造方法。

【請求項4】

前記シート材の厚みは、前記導体含有ペーストの突出部の表面に生じる凹みの深さの２倍以上である、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のセラミック基板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光素子やパワー半導体素子などの実装素子が発する熱を基板の外部に放熱するための放熱ビア導体を有するセラミック基板の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

搭載すべき発光素子の熱放散性および実装信頼性を高めるため、平板状のセラミックからなる絶縁基体と、該絶縁基体の中央部を貫通し且つ直径が２００μｍ乃至１ｍｍ超と比較的大径である貫通金属体（サーマルビア導体）と、該貫通金属体の上端面に位置し且つ発光素子を搭載するための搭載部とを備えた発光素子用配線基板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
更に、前記同様の絶縁基体、比較的大径の貫通金属体、および搭載部を備え、前記貫通金属体における上記絶縁基体と接する側面に傾斜部または段差部を設けた発光素子用配線基板も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

【0003】

しかしながら、前記特許文献１，２に記載の発光素子用配線基板のように、前記絶縁基体を貫通する比較的大径の貫通金属体を形成する場合、前記絶縁基体となるグリーンシートに設けた比較的大径の貫通孔にＷ粉末などを含む導電性ペーストを充填した後、例えば、常温で数時間放置させる自然乾燥を行うと、予め含有されていた溶剤が蒸発するため、上記貫通金属体の上端面と下端面とに球面状の凹みが上下対称に形成される。また、前記絶縁基体が、予め個別の貫通孔に導電性ペーストを充填した複数のグリーンシートを積層して形成されている場合、隣接するグリーンシート同士の境界には、上記一対の凹みからなる断面凸レンズ状の空隙が上記貫通金属体の内部に更に形成され得る。
上記凹みや内部の空隙が形成されていると、貫通金属体の上端面に位置する搭載部に搭載された発光素子から発熱される多量の熱が該貫通金属体を経て、絶縁基体の裏面側に伝熱されにくくなると共に、発光素子との電気的導通も不安定になる場合がある、という問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６−６６４０９号公報（第１〜２１頁、図１）

【特許文献2】特開２００６−９３５６５号公報（第１〜２１頁、図１）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、背景技術において説明した問題点を解決し、セラミックからなる基板本体および該基板本体を貫通する比較的大径の放熱ビア導体を備え、該放熱ビア導体の上端面に実装される発光素子などの発熱量の多い実装素子からの熱を基板本体の裏面側から外部に効率良く放熱でき且つ安定した電気的導通性を有するセラミック基板の製造方法を提供する、ことを課題とする。

【課題を解決するための手段および発明の効果】

【0006】

本発明は、前記課題を解決するため、基板本体となるグリーンシートにおける少なくとも一方の表面にシート材を被覆し、該シート材を含む上記グリーンシートを貫通して設けたビアホールに放熱ビア導体となる導体含有ペーストを充填し且つ乾燥させた後、上記シート材を剥離して、上記一方の表面に上記導体含有ペーストの突出部を形成する、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明によるセラミック基板の製造方法（請求項１）は、一対の表面を有し且つセラミックからなる基板本体と、該基板本体における前記一対の表面間を貫通する放熱ビア導体とを含むセラミック基板の製造方法であって、単数のグリーンシートからなり、あるいは複数のグリーンシートを積層して形成されてなり、一対の表面を有する基板本体となるグリーンシート成形体における少なくとも一方の表面にシート材を被覆したシート材付き成形体を準備する工程と、該シート材付き成形体の厚み方向に沿って貫通するビアホールを形成する工程と、該ビアホール内に放熱ビア導体となる導体含有ペーストを充填する工程と、該導体含有ペーストの乾燥後に、上記シート材を剥離する工程と、上記導体含有ペーストを含むグリーンシート成形体をこれらの厚み方向に沿って圧力を加えて圧縮する押圧工程と、該押圧工程の後に行われ、上記シート材が剥離された上記グリーンシート成形体の表面において、該表面から突出する上記導体含有ペーストの突出部を覆う表面導体層を形成する工程と、を含む、ことを特徴とする。

【0007】

これによれば、単数のグリーンシートあるいは複数のグリーンシートを積層したグリーンシート成形体における少なくとも一方の表面にシート材を被覆したシート材付き成形体にその表・裏面間を貫通する比較的大きなビアホールが形成され、該ビアホール内に導体含有ペーストを充填し、上記シート材を剥離した後で、導体含有ペーストを含むグリーンシート成形体がこれらの厚み方向に沿って圧力を加えられる。その結果、自然乾燥などによって、導体含有ペーストの両端面に凹みが生じても、上記シート材の剥離後に、グリーンシート成形体の表面から突出する上記導体含有ペーストの突出部が出現し、該突出部は、前記押圧工程によって解消される。
即ち、上記シート材の剥離および上記グリーンシート成形体の圧縮後に、上記導体含有ペーストの突出部の表面および反対側の表面に乾燥に伴って溶剤などの蒸発により球面状の凹みが生じるが、上記突出部を覆って、例えば、電極用のパッドなどの表面導体層が印刷により形成される。そのため、該表面導体層の印刷時に用いるスキージなどによる厚み方向に沿った押し込み圧力によって、上記凹みを解消して、導体含有ペーストと表面導体層とを両者の境界面全体において面接触させることができる。
従って、上記突出部および押圧工程を活用することにより、上記凹みを解消して、グリーンシート成形体における一対の表面において、実装素子の平坦な実装面や平坦な表面導体層を確実に形成することが可能となる。

【0008】

尚、前記グリーンシートは、アルミナなどの高温焼成セラミックを含むもの、あるいは低温焼成セラミックの一種であるガラス−セラミックなどからなり、例えば、アルミナなどのセラミック粉末、バインダ樹脂、溶剤などを配合して得られたセラミックスラリを、ドクターブレード法などにてシート化したものである。
また、前記基板本体となる単数または複数のグリーンシートにおける一対の表面のうち、一方の表面は、発熱量が比較的多い発光素子（発光ダイオードあるいは半導体レーザ）やパワー半導体素子などが搭載される搭載面を構成する前記導体含有ペーストからなる放熱ビア導体の端面を含む表面となり、上記一対の表面のうち、他方の表面は、前記放熱ビア導体と接続する表面導体層（裏面パッド）が形成される裏面となる。上記一対の表面とは、互いを区別するための相対的な呼称であり、例えば、一方を表面と称し、且つ他方を裏面と称することもある。
更に、前記ビアホールは、平面視で円形、矩形（正方形または長方形あるいはこれらの各隅部に曲線部を有するもの）、長円形、楕円形などを呈する。かかるビアホールの内径、長径、あるいは一辺の長さは、少なくとも０．５ｍｍ以上、例えば、０．８ｍｍ以上あるいは約１ｍｍ以上のサイズである。該ビアホールは、１個の基板本体となる前記グリーンシートに２個以上を併設しても良い。但し、上記サイズは、内径などが異なる複数のビアホールを連通させた形態の場合には、比較的小さい方のビアホールの内径などを指している。
加えて、前記シート材は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと称する）などからなり、且つ柔軟性を有する樹脂製のキャリアフィルムを兼用しても良い。

【0009】

また、本発明には、複数のグリーンシートが積層された前記グリーンシート成形体は、前記グリーンシートごとに形成された異なる大きさのビアホールが連通するように複数のグリーンシートを積層したものであり、かかるグリーンシート成形体を形成した後に、上記ビアホール内に前記導体含有ペーストが充填される、セラミック基板の製造方法（請求項２）も含まれる。
これによれば、複数のグリーンシートごとに異なる内径あるいは一辺の長さが相違する比較的大きなビアホール（異径ビアホールあるいは異形ビアホール）が形成されていても、かかる複数のビアホールを同心にて連通するように上記複数のグリーンシートが積層され、且つ上記形態のビアホール内に前記導体含有ペーストが充填される。従って、かかる複数のグリーンシートが積層されたグリーンシート成形体における一対の表面間において、熱伝導性および電気的導通性が安定した放熱ビア導体を確実に配設できる。
尚、単数のグリーンシートあるいは複数のグリーンシートを積層した前記グリーンシート成形体における一方の表面上には、該表面を底面として囲む円錐形状、円柱形、長円錐形状、長円柱形などの貫通孔を有する別個のグリーンシートを更に積層することにより、上記表面側にキャビティを形成することも可能である。
また、本発明には、前記導体含有ペーストを充填する工程は、複数のグリーンシートおよびシート材を積層して形成される前記シート材付き成形体における一対の表面のうち、前記ビアホールの開口部が大きい側の表面側から行われる、セラミック基板の製造方法（請求項３）も含まれる。
これよれば、内径が異なるビアホール同士の境界にリング状の段部が位置していても、かかる段部付近に空隙を生じることなく、異なる内径などを有する複数のビアホールの全体に、前記導体含有ペーストを確実に充填できる。

【0010】

尚、前記シート材を剥離した後において前記グリーンシート成形体の表面に突出する前記導体含有ペーストの突出部は、例えば自然乾燥（常温×数時間）や加熱による強制乾燥による溶剤などの除去により、該突出部の表面に浅い球面状の凹みを生じるが、該突出部を覆って形成される前記表面導体層（裏面パッド）は、前記同様の導体含有ペーストをスクリーン印刷する際や、メタルマスクを用いるスキージの移動に伴う押圧作用により、該表面導体層の表面を平坦化することが可能となる。
また、前記表面導体層を形成する工程の後に、該表面導体層および放熱ビア導体を含む生のグリーンシート成形体を脱バインダおよび焼成する工程が行われる。

【0011】

加えて、本発明には、前記シート材の厚みは、前記導体含有ペーストの突出部の表面に生じる凹みの深さの２倍以上である、セラミック基板の製造方法（請求項４）も含まれる。
これによれば、前記突出部の表面および該突出部と反対側の表面とに導体含有ペーストの乾燥に伴う球面状の凹みがそれぞれ生じても、前記シート材の厚みおよび突出部の周辺部の厚みが、該突出部の表面などに生じる上記凹みの深さの２倍以上となる。そのため、前記表面導体層を形成する工程において、該導体層を印刷する際の厚み方向に沿った圧力によって、上記凹みを確実に解消することができる。従って、焼成後に得られる基板本体における一対の表面間に、空隙のない放熱ビア導体を確実に製作することが可能となる。
尚、前記シート材は、前記グリーンシート成形体の両表面に被覆しても良く、この場合、各シート材を剥離した後に出現する一対の前記導体含有ペーストの突出部の厚みの和は、該突出部ごとの表面に形成される凹みの深さの総和以上であることが必要である。

【0012】

尚、前記各工程は、いわゆる大判のグリーンシートを用いる多数個取りの方法によっても行われ得る。この場合、前記焼成工程の後に個々の基板本体に個片化して、複数個のセラミック基板とする個片化工程が行われる。更に、隣接する基板本体ごとの境界面に厚み方向に沿って設けた貫通孔の内壁面に沿って前記同様のペーストを円筒形状に形成することで、基板本体ごとにおける一対の表面間を導通する断面半円形あるいは断面円弧形状の凹型導体（接続配線）が形成される。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明のシート材付き成形体を準備する工程の１ステップの概略図。

【図2】上記成形体を準備する工程の図１に続くステップを示す概略図。

【図3】上記成形体を準備する工程の図２に続くステップなどを示す概略図。

【図4】上記各ステップにより準備されシート材付き成形体を示す概略図。

【図5】上記成形体のビアホールに導体含有ペーストを充填する工程を示す概略図。

【図6】上記導体含有ペーストの乾燥後の状態を示す上記成形体の概略図。

【図7】上記成形体の表面からシート材を剥離する工程を示す概略図。

【図8】上記ペーストの突出部側に表面導体層を形成する工程を示す概略図。

【図9】表面導体層が形成されたグリーンシート成形体の断面を示す概略図。

【図10】上記各工程を経て得られたセラミック基板の垂直断面図。

【図11】上記セラミック基板の平面図。

【図12】異なる形態のセラミック基板を得るためのシート材付き成形体を準備する工程を示す概略図。

【図13】上記成形体のビアホールに導体含有ペーストを充填する工程を示す概略図。

【図14】上記導体含有ペーストの乾燥後の状態を示す上記成形体の概略図。

【図15】上記成形体の表面からシート材を剥離する工程を示す概略図。

【図16】上記ペーストの突出部側に表面導体層を形成する工程を示す概略図。

【図17】更に異なる形態のセラミック基板を得るためのシート材付き成形体を準備する工程を示す概略図。

【図18】上記成形体のビアホールに導体含有ペーストを充填する工程を示す概略図。

【図19】上記導体含有ペーストの乾燥後の状態を示す上記成形体の概略図。

【図20】上記成形体の表面からシート材を剥離する工程を示す概略図。

【図21】上記ペーストの突出部側に表面導体層を形成する工程を示す概略図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下において、本発明を実施するための形態について説明する。
図１〜図４は、本発明によるシート材付き成形体Ｓ１を準備する工程およびビアホールを形成する工程を示す概略の断面である。
予め、図１に示すように、厚みが約３０μｍのキャリアフィルム（シート材：以下ではシート材と称する）２０の片面で且つＳｉ膜がコーティングされた表面に、上記同様の厚みであるグリーンシートＧ１を配設したフィルム付きグリーンシートと、厚みが約１５０μｍずつのグリーンシートＧ２，Ｇ３とを用意した。該グリーンシートＧ１〜Ｇ３は、アルミナなどのセラミック粉末、バインダ樹脂、および溶剤などからなるセラミックスラリをドクターブレード法により、シート状に成形したものであり、図１中の境界面２１により区画され且つ平面視で一辺が約３ｍｍである正方形の製品領域Ａを縦横方向に沿って格子状に配置した多数個取り用の大判サイズのものである。
また、上記シート材は、柔軟性を有するＰＥＴ製のフィルムからなる。

【0015】

次に、図２に示すように、シート材２０上に配設した下層のグリーンシートＧ１と、中層のグリーンシートＧ２とを、前記境界面２１が連続するようにして積層した。かかる状態で、図３に示すように、上層のグリーンシートＧ３の中心部には、内径が約１ｍｍである比較的大径のビアホール１２を、パンチとダイを用いる打ち抜き加工により形成すると共に、中層と下層のグリーンシートＧ２，Ｇ１およびシート材２０の中心部には、内径が約１．２ｍｍである比較的大径のビアホール１３を打ち抜き加工により形成した。
尚、前記のように内径が異なるビアホール１２，１３を設ける理由は、追って基板本体（２）となる次述するグリーンシート成形体（２ａ）の表面（一方の表面）３と裏面（他方の表面）４とに形成すべき表面導体層ごとの面積や配置形態に対応するためである。また、中層のグリーンシートＧ２の上面あるいは上層のグリーンシートＧ３の下面に、後述する導体含有ペーストと同様のペーストをスクリーン印刷して、所定パターンの配線層を予め形成しておいても良い。

【0016】

次いで、図４に示すように、シート材２０を含む下層および中層のグリーンシートＧ１，Ｇ２の上に、上層のグリーンシートＧ３を前記境界面２１が連続し、且つ前記ビアホール１２，１３が同心で連通するようにして積層した。
その結果、図示のように、製品領域Ａごとには、複数のグリーンシートＧ１〜Ｇ３が積層され、追って基板本体（２）となるグリーンシート成形体２ａと、その裏面（他方の表面）４にシート材２０が被覆されたシート材付き成形体Ｓ１が得られた（シート材付き成形体を準備する工程）。同時に、上記シート材付き成形体Ｓ１の厚み方向に沿って同心で貫通するビアホール１２，１３が形成された（ビアホールを形成する工程）。
尚、内径が異なり且つ同心で連通する２つのビアホール（以下、異径ビアホールと称する）１２，１３の内部には、リング状の段部１４が位置している。また、製品領域Ａごとにシート材付き成形体Ｓ１を有する多数個取り用のグリーンシートＧ１〜Ｇ３の積層体は、以下において、グリーンシート積層体とも称する。

【0017】

更に、図５に示すように、製品領域Ａごとにおけるシート材２０側の開口部から導体含有ペースト１０ａをスクリーン印刷などにより充填した（導体含有ペーストを充填する工程）。この際、かかる導体含有ペースト１０ａの表面８は、前記グリーンシート成形体２ａの表面３と面一となり、且つ該導体含有ペースト１０ａの裏面９は、シート材２０の裏面と面一となっていた。
上記導体含有ペースト１０ａは、例えば、Ｗ粉末やＭｏ粉末などの導体、バインダ樹脂、および溶剤などからなる。かかる導体含有ペースト１０ａは、予め、開口部の内径が小さい上層のグリーンシートＧ３の表面３を図示しない平板で閉塞した状態で、図５中の矢印で示すように、シート材２０側の開口部から充填された。このように、開口部の内径が大きいシート材２０側および下層・中層のグリーンシートＧ１，Ｇ２側から充填することで、前記段部１４の直下付近に不用意な空隙が生じる事態を防止することができた。

【0018】

前記導体含有ペースト１０ａを充填する工程の後、該ペースト１０ａを常温で約数時間（約１〜３時間）放置する自然乾燥を行った。その際、異径ビアホール１２，１３内に充填された前記導体含有ペースト１０ａから揮発性の溶剤などが外部に蒸発した。その結果、図６に示すように、導体含有ペースト１０ａの表面８と裏面９とには、浅い球面状の凹み８ｈ，９ｈが生じた。
次に、図７に示すように、多数個取りのシート材２０をそのＳｉコート面側が複数の製品領域Ａごとの下層のグリーンシートＧ１の裏面４から離れるように剥離した（シート材を剥離する工程）。

【0019】

その結果、図７に示すように、製品領域Ａごとにおけるグリーンシート成形体２ａの裏面４には、全体がほぼクレーター形状を呈する前記導体含有ペースト１０ａの突出部１１が出現した。かかる突出部１１の周辺部における厚みｔ１は、シート材２０の厚みｔ１と同じであり、該突出部１１の中心部（最深部）での深さｄ１は、上記厚みｔ１の半分以下となっていた。更に、該深さｄ１に対し、グリーンシート成形体２ａの表面３側に露出する導体含有ペースト１０ａの表面８に位置する凹み８ｈの中心部（最深部）での深さｄ２を加えても、これらの合計深さの値（ｄ１＋ｄ２）は、上記突出部１１またはシート材２０の厚みｔ１以下であった。
即ち、前記シート材２０の厚みｔ１は、導体含有ペースト１０ａの表面８に生じた深さｄ１または裏面９に生じた深さｄ２の２倍以上となるように予め選定されていた。

【0020】

更に、前記シート材２０の剥離後に、導体含有ペースト１０ａの突出部１１を含むグリーンシート成形体２ａの表面３と裏面４とに対し、一対の平板を厚み方向に沿って接近させつつ挟み込んで圧力を加えることで、突出部１１を解消し且つ平坦な表・裏面８，９を有する導体含有ペースト１０ａにした（押圧工程）。
次いで、図８に示すように、前記複数のグリーンシート成形体２ａを併有するグリーンシート積層体を上下逆にし、且つ定盤１５上に載置して固定した。かかる状態で、上記複数の製品領域Ａごとのグリーンシート成形体２ａの裏面４上に、各製品領域Ａごとの裏面４の中央部側に円形の開口部を有し且つ平面視の全体が格子枠形状を呈するメタルマスク１９を配置した。更に、該メタルマスク１９の上面に沿って斜め姿勢で水平方向に沿って移動するスキージ１７により、前記同様の導体含有ペースト１６を、上記メタルマスク１９の開口部を経て製品領域Ａごとのグリーンシート成形体２ａの裏面４上および該裏面４から突出する前記導体含有ペースト１０ａを覆うように印刷して、底面視が円形で且つ薄膜状の裏面パッド（表面導体層）１８を形成した（表面導体層を形成する工程）。

【0021】

その結果、前記スキージ１７の水平移動と共に該スキージ１７をグリーンシート成形体２ａの厚み方向に沿って圧力を加えていたので、図９に示すように、前記突出部１１が消滅して平坦な裏面９に復帰すると共に、裏面パッド１８と異径ビアホ−ル１２，１３内の導体含有ペースト１０ａとは、両者の境界面全体で面接触していた。同時に、導体含有ペースト１０ａの表面８側の凹み８ｈも消滅した結果、前記同様の平坦な表面８に復帰していた。
以上のように、導体含有ペースト１０ａが異径ビアホール１２，１３内に隙間なく充填され且つ平坦な表面８および裏面９を有すると共に、該裏面９の全面に裏面パッド１８を面接触させることができたのは、前記シート材２０の厚みｔ１と同じ厚みである突出部１１の厚みｔ１を、前記凹み８ｈ，９ｈの深さｄ１，ｄ２の合計値以上に設定したことに依るものと推定される。

【0022】

更に、製品領域Ａごとにグリーンシート成形体２ａ、異径ビアホール１２，１３内の導体含有ペースト１０ａ、裏面パッド１８が形成された多数個取り用のグリーンシート積層体に対し、製品領域Ａ，Ａ間を区分する前記境界面２１に沿って刃物（図示せず）を厚み方向に沿って挿入し、断面Ｖ字状の分割溝（図示せず）を表面３側および裏面４側の少なくとも一方に格子状に形成した。尚、上記刃物の挿入深さは、表・裏面側ごとの分割溝の深さを合計した場合で、グリーンシート積層体の厚みの約１／２程度とした。
この状態で、上記グリーンシート積層体を所定温度帯に加熱して、脱バインダ処理し、引き続き焼成した（脱バインダおよび焼成工程）。そして、焼成後のセラミック積層体を、上記分割溝に沿って曲げ応力を加えて前記製品領域Ａごとに個片化した。
その結果、図１０，図１１に示すように、正形状の表面３および裏面４を有し且つ複数のセラミック層Ｃ１〜Ｃ３が積層されてなる基板本体２と、該基板本体２の表面３と裏面４との間を貫通する異径ビアホール１２，１３内に充填された比較的大径でＷまたはＭｏからなる放熱ビア導体１０と、該放熱ビア導体１０の裏面４側に接続された裏面パッド１８とを備えたセラミック基板１が得られた。
尚、前記焼成工程において、グリーンシートＧ１〜Ｇ３は、セラミック層Ｃ１〜Ｃ３になり、導体含有ペースト１０ａは、放熱ビア導体１０になり、前記生の裏面パッド１８は、ＷまたはＭｏなどを主成分とする焼成済みの裏面パッド１８になった。

【0023】

図１０，図１１に示すように、セラミック基板１は、基板本体２の表面３における中心部付近に位置する放熱ビア導体１０の表面８の中央部には、例えば、発光ダイオード（発光素子）２４が追って実装され、且つ放熱ビア導体１０の表面８の周辺の付近には、該放熱ビア導体１０と対の電極である表面パッド２２が形成されていた。該表面パッド２２は、例えば、前記裏面パッド１８の形成後に、前記同様の導体含有ペーストをスクリーン印刷することで形成されていた。
更に、基板本体２の四隅における表面３と裏面４との間には、断面円弧形の凹部６が形成され、該凹部６ごとの内壁面に沿って、ＷまたはＭｏからなる凹形導体７が形成されている。かかる凹形導体７は、前記グリーンシート積層体において直交する境界面２１，２１の交点付近ごとに穿孔した比較的細径の貫通孔に、負圧を利用して前記導体含有ペーストを吸引し、円筒形状の接続導体を形成した後、焼成後の前記個片化において軸方向に沿って４分割されたものである。
尚、放熱ビア導体１０の表面８と、例えば、互いに隣接する一対の凹形導体７とは、基板本体２の表面３に形成された図示しない配線により接続され、表面パッド２２と、上記とは別の一対の凹形導体７とは、基板本体２の表面３に形成された図示しない別の配線により接続されている。
更に、放熱ビア導体１０の表面８上に実装された発光ダイオード２４は、基板本体２の表面上に、追ってドーム形状にして形成される図示しない光透過性の封止樹脂によって外部から封止される。また、各凹形導体７は、予め前記グリーンシートＧ２，Ｇ３間に形成された配線層と接続させても良い。

【0024】

以上のような各工程を経るセラミック基板１の製造方法によれば、複数のグリーンシートＧ１〜Ｇ３を積層したグリーンシート成形体２ａの裏面４にシート材２０を被覆してシート材付き成形体Ｓ１を用意し、該成形体Ｓ１の表面３と裏面４側との間を貫通する比較的大径の異径ビアホール１２，１３が形成され、該ビアホール１２，１３内に導体含有ペースト１０ａを充填して、上記シート材２０を剥離した後、該シート材２０が剥離されたグリーンシート成形体２ａの裏面４において、該裏面４から突出する導体含有ペースト１０ａの突出部１１を覆って裏面パッド（表面導体層）１８を形成する工程が行われている。
しかも、前記シート材２０の剥離後に、グリーンシート成形体２ａの裏面４側から突出する突出部１１の厚みｔ１および該厚みｔ１を規定する上記シート材２０の厚みｔ１は、異径ビアホール１２，１３に充填された導体含有ペースト１０ａの自然乾燥後における裏面９の凹み９ｈと表面８の凹み８ｈとの合計値以上である。その結果、上記突出部１１を覆って裏面パッド１８を印刷形成する際に、該突出部１１と凹み８ｈ，９ｈとは解消され、導体含有ペースト１０ａと裏面パッド１８とは、全面で接触し且つ表面８と裏面９との間に空隙が生じていない。

【0025】

従って、前記グリーンシート成形体２ａを焼成し且つ個片化して得られたセラミック基板１は、基板本体２の表面３と裏面４との間を貫通する比較的大径の放熱ビア導体１０の内部や放熱ビア導体１０と裏面パッド１８との接続部には、空隙がなくなるため、放熱ビア導体１０の表面８に実装される発光ダイオード２４などが発する多量の熱を効果的に基板本体２の裏面４側に伝達できると共に、上記発光ダイオード２４と外部との電気的導通も安定して取ることが可能となる。

【0026】

図１２〜１６は、異なる形態のセラミック基板（１ａ）を得るための製造工程に関する。
先ず、図１２に示すように、厚みが約１５０μｍで且つ前記同様の材料からなり、複数の製品領域Ａを併有する多数個取り用のグリーンシートＧにおいて、製品領域Ａごとにおける単数のグリーンシートＧを、その表面３および裏面４を有するグリーンシート成形体２ａとし、その裏面４に前記同様のシート材２０を被覆することにより、シート材付き成形体Ｓ２とした（シート材付き成形体を準備する工程）。
次いで、図１２に示すように、製品領域Ａごとにおけるシート材付き成形体Ｓ２の中心部付近に対し、前記同様の打ち抜き加工を行って、内径が約１ｍｍと比較的大径のビアホール１２を形成した（ビアホールを形成する工程）。

【0027】

次に、図１３に示すように、前記ビアホール１２内に前記同様の導体含有ペースト１０ａを何れか一方の開口部から充填した（導体含有ペーストを充填する工程）。この際、導体含有ペースト１０ａの表面８は、グリーンシート成形体２ａの表面３と面一となり、且つ該導体含有ペースト１０ａの裏面９は、シート材２０の裏面と面一となった。この状態で、充填された導体含有ペースト１０ａに対し前記同様の自然乾燥を施した。その結果、図１４に示すように、導体含有ペースト１０ａの表面８，裏面９には、前記同様の球面状の凹み８ｈ，９ｈが生じた。
更に、グリーンシート成形体２ａの裏面４から、前記シート材２０を剥離した（シート材を剥離する工程）。その結果、図１５に示すように、製品領域ごとにおけるグリーンシート成形体２ａの裏面４の中央部には、全体がほぼクレーター状を呈する導体含有ペースト１０ａの突出部１１が出現した。
上記突出部１１の周辺部における厚みｔ１は、前記シート材２０の厚みｔ１と同じであり、該突出部１１の中心部（最深部）での深さｄ２は、上記厚みｔ１の半分以下であった。更に、該深さｄ２に対し、更に導体含有ペースト１０ａの表面８に位置する凹み８ｈの中心部（最深部）での深さｄ２を加えても、上記突出部１１あるいはシート材２０の厚みｔ１以下であった。

【0028】

更に、前記同様の押圧工程を行った後、図１６に示すように、前記同様の方法により、導体含有ペースト１０ａの突出部１１を覆うように、グリーンシート成形体２ａの裏面４の中央部に対し、前記導体含有ペースト１６を印刷して、底面視が円形で且つ薄膜状の裏面パッド（表面導体層）１８を形成した（表面導体層を形成する工程）。かかる工程において、前記突出部１１、および前記凹み８ｈ，９ｈは、前記同様にして消滅すると共に、平坦な裏面パッド１８が得られた。
これ以降は、前記同様の脱バインダおよび焼成工程と、個片化工程とを施した。その結果、図１６に示すように、製品領域Ａごとにおいて、グリーンシートＧが焼成されたセラミック層Ｃからなり、表面３および裏面４を有する基板本体２、導体含有ペースト１０ａが焼成され且つ内部に空隙がない円柱形の放熱ビア導体１０、および焼成された前記裏面パッド１８を備えたセラミック基板（１ａ）が得られた。これによっても、放熱ビア導体１０の表面８に実装される発光ダイオード２４が発する熱を効果的に基板本体２の裏面４側に伝達できると共に、上記発光ダイオード２４と外部との電気的導通も安定して取ることが可能となる。

【0029】

図１７〜図２１は、更に異なる形態のセラミック基板（１ｂ）を得るための製造工程に関する。
先ず、図１７に示すように、前記同様の材料および厚みからなり、複数の製品領域Ａを併有する多数個取り用のグリーンシートＧにおいて、製品領域Ａごとにおける単数のグリーンシートＧを、その表面３および裏面４を有するグリーンシート成形体２ａとし、その表面３および裏面４に厚み（ｔ２）が約１０〜２０μｍと比較的薄いシート材２０ａ，２０ｂを個別に被覆して、シート材付き成形体Ｓ３を準備した（シート材付き成形体を準備する工程）。
次いで、図１７に示すように、製品領域Ａごとにおけるシート材付き成形体Ｓ３の中心部付近に対し、前記同様の打ち抜き加工を行って、前記同様のビアホール１２を形成した（ビアホールを形成する工程）。

【0030】

次に、図１８に示すように、前記ビアホール１２内に前記同様の導体含有ペースト１０ａを何れか一方の開口部から充填した（導体含有ペーストを充填する工程）。この際、導体含有ペースト１０ａの表面８は、グリーンシート成形体２ａの表面３と面一となり、且つ該導体含有ペースト１０ａの裏面９は、シート材２０の裏面と面一となった。この状態で、充填された導体含有ペースト１０ａに対し前記同様の自然乾燥を施した。その結果、図１９に示すように、導体含有ペースト１０ａの表面８，裏面９には、前記同様の球面状の凹み８ｈ，９ｈが生じた。
更に、グリーンシート成形体２ａの表・裏面３，４から、シート材２０ａ，２０ｂをそれぞれ剥離した（シート材を剥離する工程）。その結果、図２０に示すように、製品領域Ａごとにおけるグリーンシート成形体２ａの表面３および裏面４の中央部には、導体含有ペースト１０ａからなるクレーター状の一対の突出部１１が上下対称に出現した。

【0031】

前記突出部１１ごとの周辺部における厚みｔ２は、前記シート材２０ａ，２０ｂの厚みｔ２と同じであり、該突出部１１ごとの中心部（最深部）での深さｄ２は、上記厚みｔ２以下であった。更に、２つの該深さｄ２を合計しても、上下２つの突出部１１（シート材２０）の厚みｔ２の合計値（２×ｔ２）以下であった。
更に、前記同様の押圧工程を行った後、図２１に示すように、前記同様の方法により、導体含有ペースト１０ａにおける裏面４側の突出部１１を覆うように、グリーンシート成形体２ａの裏面４の中央部に対し、前記導体含有ペースト１６を印刷して、底面視が円形で且つ薄膜状の裏面パッド（表面導体層）１８を形成した（表面導体層を形成する工程）。かかる工程において、前記２つの突出部１１、および前記凹み８ｈ，９ｈは、消滅すると共に、平坦な裏面パッド１８が得られた。

【0032】

これ以降は、前記同様の脱バインダおよび焼成工程と、個片化工程とを施した。その結果、図２１に示すように、製品領域Ａごとにおいて、前記グリーンシートＧが焼成されたセラミック層Ｃからなり、表面３および裏面４を有する基板本体２、導体含有ペースト１０ａが焼成され且つ内部に空隙がない円柱形の放熱ビア導体１０、および焼成された前記裏面パッド１８を備えたセラミック基板（１ｂ）が得られた。これによっても、放熱ビア導体１０の表面８に実装される発光ダイオード２４が発する熱を効果的に基板本体２の裏面４側に伝達できると共に、上記発光ダイオード２４と外部との電気的導通も安定して取ることが可能となる。
尚、導体含有ペースト１０ａにおける表面３側の突出部１１を覆うように、グリーンシート成形体２ａの表面３の中央部に対しても、前記同様の導体含有ペースト１６を印刷して、比較的小径の表面パッド（表面導体層）を形成しても良い。この場合、前記発光ダイオード２４は、該表面パッドの上に実装される。

【0033】

本発明は、以上において説明した各形態に限定されるものではない。
例えば、前記セラミック基板１を製造する工程においても、グリーンシート成形体２ａの表・裏面３，４に比較的薄いシート材２０ａ，２０ｂを個別に被覆して、前記同様のシート材付き成形体Ｓ３とし、これを貫通する異径ビアホール１２，１３内に充填した導体含有ペースト１０ａの両面に、凹み８，９を含む表面８，９を有する上下一対の突出部１１を形成しても良い。
また、前記セラミック基板１，１ａを製造する工程においても、グリーンシート成形体２ａの表面３側に表面パッドを形成するようにしても良い。
更に、前記グリーンシートＧ，Ｇ１〜Ｇ３は、アルミナ以外の高温焼成セラミックとなるセラミック材料としたり、低温焼成セラミックの一種であるガラス−セラミックとなるセラミック材料としても良い。尚、前記グリーンシートＧ，Ｇ１〜Ｇ３が低温焼成セラミックである場合、導体含有ペースト１０ａにはＡｇやＣｕなどの導体粉末、バインダ樹脂、および溶剤などからなるものが適用される。

【0034】

また、前記グリーンシート成形体は、２層のグリーンシートを積層した形態や４層以上のグリーンシートを積層した形態としても良く、これらの裏面４のみに前記シート材２０を被覆したシート材付き成形体としたり、表・裏面３，４に前記シート材２０ａ，２０ｂを個別に被覆したシート材付き成形体としても良い。
更に、前記グリーンシート成形体は、前記表面３を有する最上層のグリーンシートＧ３や単層のグリーンシートＧの表面３上に、中心部側に円柱形や円錐形状などの貫通孔を有する別のグリーンシートを積層して、前記放熱ビア導体１０の表面８や、その上を覆って形成した表面パッドを底面に含むキャビティを有する形態としても良い。
また、前記ビアホール１２や異径ビアホール１２，１３を、同じ製品領域Ａ内に複数個形成し、それぞれに導体含有ペースト１０ａを形成して、複数の放熱ビア導体を併有するセラミック基板とすることも可能である。

【0035】

更に、前記ビアホールは、グリーンシート成形体２ａの表面３と裏面４との間を該表面３側が小径で且つ裏面４側が大径となる円錐形状とし、これと相似形の放熱ビア導体を形成することも可能である。あるいは、断面が正方形状で且つ一辺の長さが１ｍｍ以上や長方形状で短辺の長さが１ｍｍ以上のビアホールを形成することによって、これらと相似形の断面を有する放熱ビア導体を形成することも可能である。この際、断面がそれぞれ矩形状で互いに一辺または各辺の寸法が互いに異なる複数のビアホールを同心で連通させて、異形ビアホールを形成しても良い。
また、前記シート材は、ＰＥＴ以外の樹脂フィルムからなり、所要の強度、柔軟性、および適度の剥離性を有するものとしても良い。
更に、前記放熱ビア１０の表面８上やその上に形成される表面パッドの上には、前記発光ダイオード２４に限らず、半導体レーザやパワー半導体素子を実装することも可能である。
加えて、本発明は、前述した多数個取りの形態に限らず、１個のセラミック基板を単独に製造する方法にも適用することが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0036】

本発明によれば、セラミックからなる基板本体および該本体を貫通する比較的大径の放熱ビア導体とを備え、該放熱ビア導体の表面側に実装される発光素子などの発熱量の多い実装素子からの熱を基板本体の裏面側に効率良く放熱でき且つ安定した電気的導通性を有するセラミック基板を確実に製造することができる。

【符号の説明】

【0037】

１，１ａ，１ｂ…セラミック基板
２…………………基板本体
２ａ………………グリーンシート成形体
３…………………表面（一対の表面の一方）
４…………………裏面（一対の表面の他方）
８…………………導体含有ペースト／突出部の表面
９…………………突出部の裏面
８ｈ，９ｈ………凹み
１０………………放熱ビア導体
１０ａ……………導体含有ペースト
１１………………突出部
１２，１３………ビアホール／異径ビアホール
１８………………裏面パッド（表面導体層）
２０………………キャリアフィルム（シート材）
Ｇ，Ｇ１〜Ｇ３…グリーンシート
Ｓ１〜Ｓ３………シート材付き成形体
ｔ１，ｔ２………厚み
ｄ１，ｄ２………深さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】