特許 7135753 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

(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】

(24)【登録日】2022-09-05

(45)【発行日】2022-09-13

(54)【発明の名称】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

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/46 20060101AFI20220906BHJP

   H01L 23/13 20060101ALI20220906BHJP

   H01L 23/12 20060101ALI20220906BHJP

【ＦＩ】

H05K3/46 T

H05K3/46 H

H05K3/46 Z

H01L23/12 C

H01L23/12 D

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2018213284

(22)【出願日】2018-11-13

(65)【公開番号】P2020080386

(43)【公開日】2020-05-28

【審査請求日】2021-08-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000914

【氏名又は名称】弁理士法人ＷｉｓｅＰｌｕｓ

(72)【発明者】

【氏名】花尾 昌昭

(72)【発明者】

【氏名】勝部 毅

【審査官】小林 大介

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２００９／０６９３９８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－１２３６０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１６３９８２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００６－２７８４５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ ３／４６

Ｈ０１Ｌ ２３／１３

Ｈ０１Ｌ ２３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１セラミック材料を含む第１セラミック層、第２セラミック材料及び樹脂を含む樹脂－セラミック複合層、空洞、配線導体、並びに、貫通導体を有するセラミック多層基板であって、
前記樹脂－セラミック複合層は、前記第１セラミック材料よりも焼結温度の高い前記第２セラミック材料を含む多孔質の第２セラミック層と、前記第２セラミック層の空隙中に充填される樹脂材料を含み、
前記樹脂－セラミック複合層は、前記空洞に隣接する層に設けられている、セラミック多層基板。

【請求項2】

前記樹脂材料の比誘電率ε_ｒは３以下である請求項１に記載のセラミック多層基板。

【請求項3】

前記樹脂材料は、フッ素系樹脂、ビスマレイミド系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリスチレンからなる群から選択される少なくとも１種である請求項１又は２に記載のセラミック多層基板。

【請求項4】

前記樹脂－セラミック複合層は、ガラス材料を含まない請求項１～３のいずれかに記載のセラミック多層基板。

【請求項5】

前記樹脂－セラミック複合層における前記第２セラミック材料の体積割合が、７０体積％以下である請求項１～４のいずれかに記載のセラミック多層基板。

【請求項6】

セラミック多層基板の表層と、前記空洞に隣接する層の両方に、前記樹脂－セラミック複合層が設けられている請求項１～５のいずれかに記載のセラミック多層基板。

【請求項7】

空洞形成材料を含む空洞形成用シートと、第１セラミック材料を含む第１セラミックグリーンシートと、前記第１セラミック材料よりも焼結温度の高い第２セラミック材料を含む第２セラミックグリーンシートとを、前記空洞形成用シートがいずれかのセラミックグリーンシート間に挟まれるように、かつ、前記第２セラミックグリーンシートを、前記空洞形成用シートと隣接する位置に積層して積層体を準備する積層体準備工程と、
前記積層体を前記第１セラミック材料の焼結温度以上、前記第２セラミック材料の焼結温度未満の温度で焼成することによって、前記第１セラミックグリーンシートを緻密質の第１セラミック層とし、前記第２セラミックグリーンシートを多孔質の第２セラミック層とし、さらに前記空洞形成材料を焼失させて空洞を形成して、空洞を有する基板を得る焼成工程と、
前記空洞を有する基板を樹脂材料を含む液体に浸漬して前記第２セラミック層の空隙中に前記樹脂材料を付着させて、前記樹脂材料を硬化させることにより、前記第２セラミック層の空隙中に樹脂材料が充填された樹脂－セラミック複合層を得る複合層形成工程とを含む、セラミック多層基板の製造方法。

【請求項8】

前記樹脂材料を含む前記液体の粘度は、１０Ｐａ・ｓ以下である請求項７に記載のセラミック多層基板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、セラミック多層基板及びセラミック多層基板の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

スマートフォンなどの移動体通信において通信周波数帯の高周波化に伴い、移動体通信モジュール基板には小型低背化及び低伝送損失が要求されている。
特許文献１は、低伝送損失を達成するために、内部に空気層を設けた多層基板が開示されている。
また特許文献２は、多層基板内部に、電子部品を搭載するための空間（キャビティ）を備えた多層基板を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００３－３０４０６４号公報

【文献】特開２００３－３３２７４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載されたような、内部に空洞を有する多層基板は、空洞の隅部に隣接する部分、及び、空洞の隅部の直上の表面にクラックが発生しやすく、耐衝撃性が低いという問題があった。

【0005】

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、伝送損失が低く、耐衝撃性に優れるセラミック多層基板を提供することを目的とする。また本発明は、伝送損失が低く、耐衝撃性に優れるセラミック多層基板の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明のセラミック多層基板は、第１セラミック材料を含む第１セラミック層、第２セラミック材料及び樹脂を含む樹脂－セラミック複合層、空洞、配線導体、並びに、貫通導体を有するセラミック多層基板であって、上記樹脂－セラミック複合層は、上記第１セラミック材料よりも焼結温度の高い上記第２セラミック材料を含む多孔質の第２セラミック層と、上記第２セラミック層の空隙中に充填される樹脂材料を含み、上記樹脂－セラミック複合層は、セラミック多層基板の表層及び上記空洞に隣接する層のうち少なくとも一方に設けられている。

【0007】

本発明のセラミック多層基板の製造方法は、空洞形成材料を含む空洞形成用シートと、第１セラミック材料を含む第１セラミックグリーンシートと、上記第１セラミック材料よりも焼結温度の高い第２セラミック材料を含む第２セラミックグリーンシートとを、上記空洞形成用シートがいずれかのセラミックグリーンシート間に挟まれるように、かつ、上記第２セラミックグリーンシートを、積層体の表面に露出する位置及び上記空洞形成用シートと隣接する位置のうち少なくとも一方の位置に積層して積層体を準備する積層体準備工程と、上記積層体を上記第１セラミック材料の焼結温度以上、上記第２セラミック材料の焼結温度未満の温度で焼成することによって、上記第１セラミックグリーンシートを緻密質の第１セラミック層とし、上記第２セラミックグリーンシートを多孔質の第２セラミック層とし、さらに上記空洞形成材料を焼失させて空洞を形成して、空洞を有する基板を得る焼成工程と、上記空洞を有する基板を樹脂材料を含む液体に浸漬して上記第２セラミック層の空隙中に上記樹脂材料を付着させて、上記樹脂材料を硬化させることにより、上記第２セラミック層の空隙中に樹脂材料が充填された樹脂－セラミック複合層を得る複合層形成工程とを含む。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、伝送損失が低く、耐衝撃性に優れるセラミック多層基板を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本発明のセラミック多層基板の一例を模式的に示す断面図である。

【図2】図２は、本発明のセラミック多層基板の別の一例を模式的に示す断面図である。

【図3】図３は、本発明のセラミック多層基板のさらに別の一例を模式的に示す断面図である。

【図4】図４（ａ）～図４（ｅ）は、積層体準備工程において準備される各シートの一例を模式的に示す断面図である。

【図5】図５（ａ）は、セラミックグリーンシートのくり抜き加工の様子を模式的に示す断面図であり、図５（ｂ）は、空洞形成用シートのくり抜き加工の様子を模式的に示す断面図である。

【図6】図６（ａ）は、積層体準備工程の一例を模式的に示す断面図であり、図６（ｂ）は、焼成工程の一例を模式的に示す断面図であり、図６（ｃ）は、複合層形成工程の一例を模式的に示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明のセラミック多層基板及びその製造方法について説明する。
しかしながら、本発明は、以下の実施形態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。

【0011】

本発明のセラミック多層基板は、第１セラミック材料を含む第１セラミック層、第２セラミック材料及び樹脂を含む樹脂－セラミック複合層、空洞、配線導体、並びに、貫通導体を有するセラミック多層基板であって、上記樹脂－セラミック複合層は、上記第１セラミック材料よりも焼結温度の高い上記第２セラミック材料を含む多孔質の第２セラミック層と、上記第２セラミック層の空隙中に充填される樹脂材料を含み、上記樹脂－セラミック複合層は、セラミック多層基板の表層及び上記空洞に隣接する層のうち少なくとも一方に設けられている。

【0012】

本発明のセラミック多層基板は、空洞を有しているために、対地容量を低くして伝送損失を低く抑えることができる。
さらに、多層基板の表層及び空洞に隣接する層のうち少なくとも一方に樹脂－セラミック複合層が設けられている。樹脂－セラミック複合層では、クラックの発生起点となるマイクロクラックが樹脂によって塞がれているため、耐衝撃性に優れる。
そして、樹脂－セラミック複合層が空洞に隣接する層に設けられていると、セラミック多層基板の空洞の隅部に隣接する部分にクラックが発生することを抑制することができる。また、樹脂－セラミック複合層がセラミック多層基板の表層に設けられていると、セラミック多層基板の空洞の隅部の直上の表面にクラックが発生することを抑制することができる。

【0013】

本発明のセラミック多層基板の構成の一例を、図１を参照しながら説明する。
図１は、本発明のセラミック多層基板の一例を模式的に示す断面図である。
図１に示すように、セラミック多層基板１は、第１セラミック層１０、樹脂－セラミック複合層５５及び空洞４０を有している。
第１セラミック層１０には、貫通導体２０及び配線導体３０が形成されている。
樹脂－セラミック複合層５５は、セラミック多層基板１の表層（セラミック多層基板１の表面１ａに露出する位置）に設けられている。
そのため、空洞４０の隅部の直上の表面（図１中、１ｃ及び１ｄで示す位置）にクラックが発生することを抑制することができる。

【0014】

第１セラミック層１０は、焼結された第１セラミック材料で構成されている。
第１セラミック材料としては、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。

【0015】

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－Ａｌ_２Ｏ_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_２Ｏ_３－ＳｉＯ_２系セラミック材料やＡｌ_２Ｏ_３－ＣａＯ－ＳｉＯ_２－ＭｇＯ－Ｂ_２Ｏ_３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。

【0016】

貫通導体２０及び配線導体３０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、セラミック多層基板が高周波用途である場合に適している。
セラミック材料としては、第１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。第１セラミック材料と同じセラミック材料を使用することによって、第１セラミック層を構成する第１セラミック材料と、焼成により貫通導体となる貫通導体形成用ペースト及び配線導体となる配線導体形成用ペースト（以下、まとめて金属導体ペーストともいう）の焼結挙動を合わせることができる。

【0017】

配線導体及び貫通導体（以下、金属導体ともいう）に含まれる金属材料の割合は、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、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。

【0018】

第１セラミック層の厚さは特に限定されないが、５μｍ以上、５０μｍ以下であることが好ましい。

【0019】

樹脂－セラミック複合層５５は、第１セラミック材料よりも焼結温度の高い第２セラミック材料を含む第２セラミック層と、第２セラミック層の空隙中に充填される樹脂材料を含む。
第２セラミック層と樹脂材料とがアンカー効果により強固に接合されているため、樹脂－セラミック複合層５５にはクラックが発生しにくい。

【0020】

第２セラミック材料としては、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、チタニア等が挙げられる。
樹脂－セラミック複合層はガラス材料を含まないことが好ましい。
樹脂－セラミック複合層がガラスを含むと、樹脂－セラミック複合層にクラックが発生しやすくなる場合がある。

【0021】

樹脂－セラミック複合層を構成する樹脂材料としては、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）、ビスマレイミド系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂を好ましく使用することができ、フッ素系樹脂、ビスマレイミド系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリスチレンからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。

【0022】

樹脂－セラミック複合層を構成する樹脂材料のより好ましい具体例としては、比誘電率ε_ｒが３以下の樹脂材料が挙げられる。
比誘電率ε_ｒが３以下の樹脂材料としては、フッ素系樹脂（ε_ｒ≒２．２）、ビスマレイミド系樹脂（ε_ｒ≒２．４）、ポリフェニレンエーテル系樹脂（ε_ｒ≒２．３）、ポリエチレン（ε_ｒ≒２．２５）、ポリプロピレン（ε_ｒ≒２．２）、ポリスチレン（ε_ｒ≒２．４５）等が挙げられる。
これらの樹脂材料は比誘電率が低いため高周波領域での伝送損失を低減することができる。

【0023】

また、樹脂－セラミック複合層を構成する樹脂材料として、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、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）、エポキシ樹脂等を用いることもできる。

【0024】

樹脂－セラミック複合層の厚さは特に限定されないが、５μｍ以上、５０μｍ以下であることが好ましい。
なお、樹脂－セラミック複合層が複数配置されている場合、各樹脂－セラミック複合層の厚さは互いに同じであってもよく、異なっていてもよい。

【0025】

樹脂－セラミック複合層における第２セラミック材料の体積割合は特に限定されないが、７０体積％以下であることが好ましい。
樹脂－セラミック複合層における第２セラミック材料の体積割合は、セラミック多層基板を厚さ方向に切断した際の樹脂－セラミック複合層の断面を、走査型電子顕微鏡（以下、ＳＥＭともいう）で観察し、第２セラミック材料が占める面積の割合を求めることで測定することができる。

【0026】

本発明のセラミック多層基板において、空洞の数は特に限定されず、２個以上の空洞が形成されていてもよい。

【0027】

本発明のセラミック多層基板において、空洞の厚さは、セラミック多層基板の厚さの５％以上７０％以下であることが好ましい。また空洞の上面視寸法は、セラミック多層基板の上面視寸法の５％以上７０％以下であることが好ましい。

【0028】

図１に示したセラミック多層基板１では、樹脂－セラミック複合層５５がセラミック多層基板１の表層（セラミック多層基板１の表面１ａに露出する位置）に設けられているが、本発明のセラミック多層基板においては、樹脂－セラミック複合層が、空洞に隣接する層に設けられていてもよい。
樹脂－セラミック複合層５５は、セラミック多層基板１の一方の表面（表面１ａに露出する位置）ではなく、セラミック多層基板１の他方の表面（表面１ｂに露出する位置）に設けられていてもよい。また、樹脂－セラミック複合層５５が、セラミック多層基板１の一方の表面（表面１ａに露出する位置）だけでなく、セラミック多層基板１の他方の表面（表面１ｂに露出する位置）にも設けられていてもよい。

【0029】

図２は、本発明のセラミック多層基板の別の一例を模式的に示す断面図である。
図２に示すように、セラミック多層基板２では、樹脂－セラミック複合層５５が、空洞４０に隣接する層に設けられている。一方、セラミック多層基板２の表層（セラミック多層基板２の表面２ａに露出する位置）には、樹脂－セラミック複合層５５が設けられていない。
樹脂－セラミック複合層５５が空洞４０に隣接する層に設けられていることで、セラミック多層基板５５の空洞４０の隅部（図２中、４０ａ及び４０ｂで示す位置）に隣接する部分にクラックが発生することを抑制することができる。

【0030】

本発明のセラミック多層基板において、樹脂－セラミック複合層は、セラミック多層基板の表層及び空洞に隣接する層の両方に設けられていることが好ましい。
図３は、本発明のセラミック多層基板のさらに別の一例を模式的に示す断面図である。
図３に示すように、セラミック多層基板３では、樹脂－セラミック複合層５５が、セラミック多層基板３の表層（セラミック多層基板３の表面３ａに露出する位置）と空洞４０に隣接する層の両方に設けられている。
樹脂－セラミック複合層５５がセラミック多層基板３の表層に設けられていることで、セラミック多層基板３の空洞４０の隅部の直上の表面（図３中、３ｃ及び３ｄで示す位置）にクラックが発生することを抑制することができる。さらに、樹脂－セラミック複合層５５が空洞４０に隣接する層に設けられていることで、セラミック多層基板３の空洞４０の隅部（図３中、４０ａ及び４０ｂで示す位置）に隣接する部分にクラックが発生することを抑制することができる。

【0031】

なお、図１及び図３では、樹脂－セラミック複合層５５がセラミック多層基板１又は３の一方の表層（表面１ａ又は３ａに露出する位置）のみに設けられているが、樹脂－セラミック複合層５５は、セラミック多層基板１又は３の他方の表層（表面１ｂ又は３ｂに露出する位置）に設けられていてもよく、一方の表層と他方の表層の両方に設けられていてもよい。
さらに、図２、図３では、樹脂－セラミック複合層５５が、空洞４０の上側に隣接する層に設けられているが、空洞４０の下側に隣接する層に設けられていてもよく、両方に設けられていてもよい。

【0032】

第１セラミック層の層数は特に限定されないが、例えば、５以上３０以下であることが好ましい。

【0033】

樹脂－セラミック複合層の層数は特に限定されないが、２以上であることが好ましく、４以上であることがより好ましい。
樹脂－セラミック複合層の層数が４以上である場合、樹脂－セラミック複合層は、セラミック多層基板の一方の表層及び他方の表層、並びに、空洞の上面に隣接する層及び空洞の下面に隣接する層に設けられることが好ましい。
なお、樹脂－セラミック複合層は、セラミック多層基板の表層及び空洞に隣接する層以外に設けられていてもよい。
また、空洞が複数個設けられている場合には、各空洞の上面又は下面にそれぞれ樹脂－セラミック複合層が設けられていることが好ましい。

【0034】

［セラミック多層基板の製造方法］
本発明のセラミック多層基板の製造方法は、空洞形成材料を含む空洞形成用シートと、第１セラミック材料を含む第１セラミックグリーンシートと、上記第１セラミック材料よりも焼結温度の高い第２セラミック材料を含む第２セラミックグリーンシートとを、上記空洞形成用シートがいずれかのセラミックグリーンシート間に挟まれるように、かつ、上記第２セラミックグリーンシートを、積層体の表面に露出する位置及び上記空洞形成用シートと隣接する位置のうち少なくとも一方の位置に積層して積層体を準備する積層体準備工程と、上記積層体を上記第１セラミック材料の焼結温度以上、上記第２セラミック材料の焼結温度未満の温度で焼成することによって、上記第１セラミックグリーンシートを緻密質の第１セラミック層とし、上記第２セラミックグリーンシートを多孔質の第２セラミック層とし、さらに上記空洞形成材料を焼失させて空洞を形成して、空洞を有する基板を得る焼成工程と、上記空洞を有する基板を樹脂材料を含む液体に浸漬して上記第２セラミック層の空隙中に上記樹脂材料を付着させて、上記樹脂材料を硬化させることにより、上記第２セラミック層の空隙中に樹脂材料が充填された樹脂－セラミック複合層を得る複合層形成工程と、を含む。

【0035】

本発明のセラミック多層基板の製造方法によって、本発明のセラミック多層基板を容易に製造することができる。

【0036】

［積層体準備工程］
積層体準備工程では、空洞形成材料を含む空洞形成用シートと、第１セラミック材料を含む第１セラミックグリーンシートと、第１セラミック材料よりも焼結温度の高い第２セラミック材料を含む第２セラミックグリーンシートとが、空洞形成用シートがいずれかのセラミックグリーンシート間に挟まれるように積層された積層体を準備する。
このとき、第２セラミックグリーンシートが、積層体の表面に露出する位置及び空洞形成用シートと隣接する位置の少なくとも一方の位置に配置されるようにする。
なお、第１セラミックグリーンシート及び第２セラミックグリーンシートをまとめてセラミックグリーンシートともいう。

【0037】

図４（ａ）～図４（ｅ）は、積層体準備工程において準備される各シートの一例を模式的に示す断面図である。
図４（ａ）は、シート状の第１セラミック材料１１０（第１セラミックグリーンシート）及びシート状の第２セラミック材料１５０（第２セラミックグリーンシート）を含むセラミックグリーンシート１００である。セラミックグリーンシート１００は、シート状の第１セラミック材料とシート状の第２セラミック材料とが積層されているため、第１セラミックグリーンシートと第２セラミックグリーンシートの積層体でもある。
セラミックグリーンシート１００には、貫通導体となる貫通導体形成用ペースト１２０が設けられている。セラミックグリーンシート１００には、配線導体となる配線導体形成用ペースト１３０が設けられていてもよい。

【0038】

図４（ｂ）は、シート状の第１セラミック材料１１０を含む第１セラミックグリーンシート１０１である。第１セラミックグリーンシート１０１にも、セラミックグリーンシート１００と同様に、貫通導体となる貫通導体形成用ペースト１２０が設けられている。第１セラミックグリーンシート１０１には、配線導体となる配線導体形成用ペースト１３０が設けられていてもよい。

【0039】

図４（ｃ）は、シート状の空洞形成材料１４５とシート状の第１セラミック材料１１０を含む空洞形成用シート１７０である。空洞形成用シート１７０の一部は空洞形成材料１４５で構成しており、空洞形成用シート１７０は空洞形成用材料のみで構成されていない。空洞形成用シート１７０にはさらに、貫通導体となる貫通導体形成用ペースト１２０が設けられている。
空洞形成用シート１７０の第１セラミック材料１１０が形成されている部分には、配線導体となる配線導体形成用ペースト１３０が設けられていてもよい。

【0040】

図４（ｄ）は、シート状の第１セラミック材料１１０を含む第１セラミックグリーンシート１０２である。第１セラミックグリーンシート１０２にはさらに、貫通導体となる貫通導体形成用ペースト１２０及び配線導体となる配線導体形成用ペースト１３０が設けられている。

【0041】

図４（ｅ）は、シート状の第１セラミック材料１１０を含む第１セラミックグリーンシート１０３である。第１セラミックグリーンシート１０３にはさらに、貫通導体となる貫通導体形成用ペースト１２０及び配線導体となる配線導体形成用ペースト１３０が設けられている。

【0042】

第１セラミックグリーンシートは、未焼結の第１セラミック材料と有機バインダと溶剤とを含有する第１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型したものである。第１セラミックスラリーには、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。

【0043】

第１セラミックグリーンシートの厚さは特に限定されないが、５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。

【0044】

第１セラミック材料は、低温焼結セラミック材料であることが好ましい。
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－Ａｌ_２Ｏ_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_２Ｏ_３－ＳｉＯ_２系セラミック材料やＡｌ_２Ｏ_３－ＣａＯ－ＳｉＯ_２－ＭｇＯ－Ｂ_２Ｏ_３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。

【0045】

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。

【0046】

第１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、穴に層間接続用の貫通導体形成用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配線導体形成用ペーストを用いて配線や電極を第１セラミックグリーンシート上に形成する。

【0047】

第２セラミックグリーンシートは、未焼結の第２セラミック材料と有機バインダと溶剤とを含有する第２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型したものである。第２セラミックスラリーには、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。

【0048】

第２セラミック材料としては、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、チタニア等が挙げられる。
また、第２セラミックグリーンシートは、ガラス材料を含まないことが好ましい。

【0049】

第２セラミックグリーンシートの厚さは特に限定されないが、５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。

【0050】

第１セラミックグリーンシートと第２セラミックグリーンシートは、予め積層した状態で作製してもよい。この場合、例えば、第１セラミックグリーンシートをまず作製し、第１セラミックグリーンシートの表面で、第２セラミックスラリーをシート状に成型する方法が挙げられる。
図４（ａ）に示したセラミックグリーンシート１００は、第１セラミックグリーンシートを作製した後、その表面に第２セラミックグリーンシートを成型した例でもある。

【0051】

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材料と第１セラミック材料を含み、空洞形成材料が形成されていない部分には、貫通導体となる貫通導体形成用ペースト及び配線導体となる配線導体形成用ペーストが設けられていてもよい。
空洞形成材料は、空洞形成用シート中の貫通導体形成用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。

【0052】

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。

【0053】

図４（ｃ）に示す空洞形成用シート１７０を形成する方法は特に限定されないが、例えば、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すくり抜き加工が挙げられる。
図５（ａ）は、セラミックグリーンシートのくり抜き加工の様子を模式的に示す断面図であり、図５（ｂ）は、空洞形成用シートのくり抜き加工の様子を模式的に示す断面図である。
まず、図５（ａ）に示すように、キャリアフィルム１６０上に配置したシート状の第１セラミック材料１１０に対してくり抜き加工を行って、空間１１５を有するシート状の第１セラミック材料１１０を得る。その後、図５（ｂ）に示すように、キャリアフィルム１６０上に配置したシート状の空洞形成材料１４０に対してくり抜き加工を行って、空間１１５の形状と略同一形状のくり抜かれた空洞形成材料１４５を形成する。最後に、第１セラミック材料１１０の空間１１５にくり抜かれた空洞形成材料１４５をはめ込み、第１セラミック材料１１０の一部に貫通孔を形成して貫通導体形成用ペースト１２０を充填することで、図４（ｃ）に示す空洞形成用シート１７０が得られる。
くり抜き加工はレーザー加工等を用いて行うことができる。

【0054】

続いて、各シートを積層して積層体を作製する。
図６（ａ）は、積層体準備工程の一例を模式的に示す断面図である。
図６（ａ）に示すように、空洞形成用シート１７０が、セラミックグリーンシート１００、第１セラミックグリーンシート１０１、１０２及び１０３で挟まれるように積層することで積層体２００を得ることができる。
第２セラミックグリーンシート１５０は、積層体２００の表面に露出している。

【0055】

［焼成工程］
焼成工程では、積層体準備工程において準備された積層体を焼成する。
焼成温度は、第１セラミック材料の焼結温度以上、第２セラミック材料の焼結温度以下の温度とする。
図６（ｂ）は、焼成工程の一例を模式的に示す断面図である。
図６（ｂ）に示すように、焼成工程によって、第１セラミック材料１１０が焼結することによってセラミックグリーンシート１００の一部及び第１セラミックグリーンシート１０１～１０３がそれぞれ第１セラミック層１０となる。
貫通導体形成用ペースト１２０及び配線導体形成用ペースト１３０はそれぞれ貫通導体２０及び配線導体３０となる。さらに、空洞形成材料１４５が焼失することによって、空洞４０が形成されるとともに、空洞形成用シート１７０を構成していた第１セラミック材料１１０も焼結されて、第１セラミック層１０となる。
貫通導体２０及び配線導体３０は同時に焼結が進行するため、互いに焼結しており、接合強度が高い。
一方、第２セラミックグリーンシート１５０を構成する第２セラミック材料は焼成工程では焼結が充分に進行しないため、多孔質の第２セラミック層５０となる。

【0056】

第２セラミックグリーンシートは、積層体の表面に露出する位置及び空洞形成用シートと隣接する位置のうち少なくとも一方の位置に配置される。
なお、空洞形成用シートと隣接する位置に第２セラミックグリーンシートが配置されていると、焼成工程において空洞形成用材料が焼失する際に発生する分解ガスを、多孔質の第２セラミック層から外部に排出することが容易となり、焼成工程における不良を抑制することができる。

【0057】

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。

【0058】

［複合層形成工程］
複合層形成工程では、空洞を有する基板を樹脂材料を含む液体に浸漬して第２セラミック層の空隙中に樹脂材料を付着させて、硬化させることによって、第２セラミック層の空隙中に樹脂材料が樹枝状に充填された樹脂－セラミック複合層を得る。
図６（ｃ）は、複合層形成工程の一例を模式的に示す断面図である。
図６（ｃ）に示すように、第２セラミック層５０の空隙中に樹脂材料が付着して硬化することによって、樹脂－セラミック複合層５５が形成される。
このとき、空洞４０の内部に樹脂材料が浸透することはない。
以上の手順により、本発明のセラミック多層基板を製造することができる。

【0059】

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浸透させ、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。

【0060】

樹脂材料を含む液体の粘度は特に限定されないが、０．０１Ｐａ・ｓ以上、１０Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。
なお、樹脂材料を含む液体の粘度は、回転粘度計法によって測定される２５℃における値である。

【0061】

セラミック多層基板の表面に露出した貫通導体の表面には、必要に応じて、Ｎｉめっき膜の形成、Ａｕめっき膜の形成を行ってもよい。また、貫通導体の表面に配線導体を設けてもよく、電子部品等を搭載してもよい。

【符号の説明】

【0062】

１、２、３ セラミック多層基板
１ａ、１ｂ、２ａ、３ａ、３ｂ 表面
１ｃ、１ｄ、３ｃ、３ｄ 空洞の隅部の直上の表面
１０ 第１セラミック層
２０ 貫通導体
３０ 配線導体
４０ 空洞
４０ａ、４０ｂ 空洞の隅部
５０ 第２セラミック層
５５ 樹脂－セラミック複合層
１００ セラミックグリーンシート（第１セラミックグリーンシートと第２セラミックグリーンシートの積層体）
１０１、１０２、１０３ 第１セラミックグリーンシート
１１０ 第１セラミック材料
１１５ 空間
１２０ 貫通導体形成用ペースト
１３０ 配線導体形成用ペースト
１４０ シート状の空洞形成材料
１４５ くり抜かれた空洞形成材料（シート状の空洞形成材料）
１５０ 第２セラミック材料（第２セラミックグリーンシート）
１６０ キャリアフィルム
１７０ 空洞形成用シート
２００ 積層体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】