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(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】2022-11-28
(45)【発行日】2022-12-06
(54)【発明の名称】多層基板の製造方法及び多層基板
(51)【国際特許分類】
H05K 3/46 20060101AFI20221129BHJP
【ＦＩ】
H05K3/46 N
H05K3/46 T
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2018219246
(22)【出願日】2018-11-22
(65)【公開番号】P2020088121
(43)【公開日】2020-06-04
【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
(72)【発明者】
【氏名】田中 佑享
【審査官】黒田 久美子
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１７／１５４６９２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１８／１６３９８２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００６－１００４４８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０５Ｋ ３／４６
Ｈ０１Ｌ ２３／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
セラミック材料を含む導電性ペーストが表面及び内部に所定形状に形成された、空洞形成材料を含む空洞形成用シートが、支持用セラミックグリーンシートで挟まれるように積層された積層体を準備する積層体準備工程と、前記積層体を焼成することによって、前記支持用セラミックグリーンシートを支持用セラミックシートとし、さらに前記空洞形成材料を焼失させて前記支持用セラミックシートの間に空洞を形成して空洞を有する基板を得る焼成工程と、
前記空洞に樹脂材料を充填して、前記樹脂材料を硬化させることにより、前記支持用セラミックシートの間に樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、
前記支持用セラミックシートを前記樹脂層の表面から除去する除去工程と、を備えることを特徴とする多層基板の製造方法。
【請求項2】
前記導電性ペーストは、前記空洞形成用シートの表面にパターン形成された配線導体形成用ペーストと、前記空洞形成用シートの貫通孔に充填された貫通導体形成用ペーストとを含み、前記焼成工程において、前記配線導体形成用ペーストを配線導体とし、前記貫通導体形成用ペーストを貫通導体とする請求項１に記載の多層基板の製造方法。
【請求項3】
セラミック材料を含む導電性ペーストが表面及び内部に所定形状に形成された、空洞形成材料を含む空洞形成用シートが、支持用セラミックグリーンシート及び未焼結の第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で挟まれるように積層された積層体を準備する積層体準備工程と、前記積層体を焼成することによって、前記支持用セラミックグリーンシートを支持用セラミックシートとし、前記未焼結の第１セラミック材料を焼結させて前記第１セラミックグリーンシートを第１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前記支持用セラミックシートと前記第１セラミック層の間に空洞を形成して空洞を有する基板を得る焼成工程と、
前記空洞に樹脂材料を充填して、前記樹脂材料を硬化させることにより、前記支持用セラミックシートと前記第１セラミック層の間に樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、
前記支持用セラミックシートを前記樹脂層の表面から除去する除去工程と、を備えることを特徴とする多層基板の製造方法。
【請求項4】
前記導電性ペーストは、前記空洞形成用シートの表面にパターン形成された配線導体形成用ペーストと、前記空洞形成用シートの貫通孔に充填された貫通導体形成用ペーストとを含み、前記焼成工程において、前記配線導体形成用ペーストを配線導体とし、前記貫通導体形成用ペーストを貫通導体とする請求項３に記載の多層基板の製造方法。
【請求項5】
前記積層体準備工程において、前記第１セラミックグリーンシートと前記空洞形成用シートの間にさらに、前記第１セラミック材料よりも焼結温度の高い第２セラミック材料で構成された第２セラミックグリーンシートを配置し、前記焼成工程において、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以下で前記積層体を焼成する請求項３又は４に記載の多層基板の製造方法。
【請求項6】
前記空洞形成用シートはカーボンシートである請求項１～５のいずれかに記載の多層基板の製造方法。
【請求項7】
前記除去工程の後に、前記樹脂層の表面に露出した前記貫通導体の表面にめっき処理を施すめっき処理工程をさらに備える請求項２又は４のいずれかに記載の多層基板の製造方法。
【請求項8】
前記空洞形成用シートが、セラミック材料を含む層間支持用のセラミックペーストを有する請求項１～７のいずれかに記載の多層基板の製造方法。
【請求項9】
前記導電性ペーストの前記セラミック材料の含有量は、１重量％以上、４０重量％以下である請求項１～８のいずれかに記載の多層基板の製造方法。
【請求項10】
樹脂層を含む多層基板であって、前記樹脂層には、配線導体及び貫通導体が設けられており、
前記配線導体及び前記貫通導体はいずれも、セラミック材料を含んでおり、
前記多層基板の少なくとも一方の主面に前記樹脂層が露出しており、
前記樹脂層の表面に露出する前記貫通導体は、前記樹脂層の表面に露出していない前記貫通導体と比較して、ガラス成分が多いことを特徴とする多層基板。
【請求項11】
樹脂層及び第１セラミック層を含む多層基板であって、前記樹脂層には、配線導体及び貫通導体が設けられており、
前記配線導体及び前記貫通導体はいずれも、セラミック材料を含んでおり、
前記多層基板の一方の主面に前記樹脂層が露出し、他方の主面に前記第１セラミック層が露出しており、
前記樹脂層の表面に露出する前記貫通導体は、前記樹脂層の表面に露出していない前記貫通導体と比較して、ガラス成分が多いことを特徴とする多層基板。
【請求項12】
前記樹脂層と前記第１セラミック層の間にさらに、前記第１セラミック層を構成する第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セラミック層が配置されている請求項１１に記載の多層基板。
【請求項13】
前記第２セラミック層は多孔質であり、前記第２セラミック層の空隙中に前記樹脂層を構成する樹脂材料の一部が浸透している請求項１２に記載の多層基板。
【請求項14】
前記樹脂層は、前記樹脂層の上面から底面までを接続する支柱構造を有しており、絶縁性の支持体が、前記支柱構造の少なくとも一部を構成している請求項１０～１３のいずれかに記載の多層基板。
【請求項15】
前記配線導体の前記セラミック材料の含有量は、１重量％以上、４０重量％以下であり、前記貫通導体の前記セラミック材料の含有量は、１重量％以上、４０重量％以下である請求項１０～１４のいずれかに記載の多層基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、多層基板の製造方法及び多層基板に関する。
【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高速化と低伝送損失が要求されている。
特許文献１は、伝送特性を向上させるために、ランドを介さずにビア同士を接続した多層プリント配線板を開示している。また特許文献２は、熱伝達性と絶縁信頼性を高めた、コア層とビルドアップ層とを有する多層プリント配線基板を開示している。
特許文献１は、伝送特性を向上させるために、ランドを介さずにビア同士を接続した多層プリント配線板を開示している。また特許文献２は、熱伝達性と絶縁信頼性を高めた、コア層とビルドアップ層とを有する多層プリント配線基板を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００４－３１１８７０号公報
【文献】特開２０１３－８９７４５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に記載された多層基板は、導体及び層間接続ビアが銅粉末の焼結体又は銅めっきで構成されているため、剛性に乏しく変形しやすいという問題があった。さらに、特許文献１に記載された多層基板では、絶縁層を構成する樹脂が焼失しない温度で導電性ペーストを焼成することによって配線及び層間接続ビアを形成しているため、配線及び層間接続ビアの表面の平滑性が乏しく、電気特性が安定しないという問題があった。
一方、特許文献２に記載された多層基板では、導体パターンである銅箔と絶縁層との密着性を向上させるために行う銅箔表面の粗化によって、電気特性が悪化してしまうという問題があった。さらに、特許文献２に記載された多層基板では、ビルドアップ工法によってビルドアップ層を作製しているが、ビルドアップ工法はリードタイムが長く製造コストの抑制が難しいという課題があった。加えて、ビルドアップ工法は、積層数に応じて工程数が増加するため、高多層化が難しいという課題があった。さらに、特許文献２に記載の多層基板では、層間接続ビア同士をランドで接続する必要があり、配線の高密度化が困難であった。
一方、特許文献２に記載された多層基板では、導体パターンである銅箔と絶縁層との密着性を向上させるために行う銅箔表面の粗化によって、電気特性が悪化してしまうという問題があった。さらに、特許文献２に記載された多層基板では、ビルドアップ工法によってビルドアップ層を作製しているが、ビルドアップ工法はリードタイムが長く製造コストの抑制が難しいという課題があった。加えて、ビルドアップ工法は、積層数に応じて工程数が増加するため、高多層化が難しいという課題があった。さらに、特許文献２に記載の多層基板では、層間接続ビア同士をランドで接続する必要があり、配線の高密度化が困難であった。
【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、配線パターンの電気特性が良好で剛性が高く、配線パターンと絶縁層との密着性が高く、高密度化及び高多層化が容易である多層基板の製造方法を提供することを目的とする。
また本発明は、配線パターンの電気特性及び剛性が高く、配線パターンと絶縁層との密着性が高く、高密度化及び高多層化が容易である多層基板を提供することを目的とする。
また本発明は、配線パターンの電気特性及び剛性が高く、配線パターンと絶縁層との密着性が高く、高密度化及び高多層化が容易である多層基板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、本発明の多層基板の製造方法の第一実施形態は、セラミック材料を含む導電性ペーストが表面及び内部に所定形状に形成された、空洞形成材料を含む空洞形成用シートが、支持用セラミックグリーンシートで挟まれるように積層された積層体を準備する積層体準備工程と、上記積層体を焼成することによって、上記支持用セラミックグリーンシートを支持用セラミックシートとし、さらに上記空洞形成材料を焼失させて上記支持用セラミックシートの間に空洞を形成して空洞を有する基板を得る焼成工程と、上記空洞に樹脂材料を充填して、上記樹脂材料を硬化させることにより、上記支持用セラミックシートの間に樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、上記支持用セラミックシートを上記樹脂層の表面から除去する除去工程と、を備えることを特徴とする。
【0007】
また、本発明の多層基板の製造方法の第二実施形態は、セラミック材料を含む導電性ペーストが表面及び内部に所定形状に形成された、空洞形成材料を含む空洞形成用シートが、支持用セラミックグリーンシート及び未焼結の第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で挟まれるように積層された積層体を準備する積層体準備工程と、上記積層体を焼成することによって、上記支持用セラミックグリーンシートを支持用セラミックシートとし、上記未焼結の第１セラミック材料を焼結させて上記第１セラミックグリーンシートを第１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前記支持用セラミックシートと上記第１セラミック層の間に空洞を形成して空洞を有する基板を得る焼成工程と、上記空洞に樹脂材料を充填して、上記樹脂材料を硬化させることにより、上記支持用セラミックシートと上記第１セラミック層の間に樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、上記支持用セラミックシートを上記樹脂層の表面から除去する除去工程と、を備えることを特徴とする。
【0008】
本発明の多層基板の第一実施形態は、樹脂層を含む多層基板であって、上記樹脂層には、配線導体及び貫通導体が設けられており、上記配線導体及び上記貫通導体はいずれも、セラミック材料を含んでおり、上記樹脂層の表面に露出する上記貫通導体は、上記樹脂層の表面に露出していない上記貫通導体と比較して、ガラス成分が多いことを特徴とする。
【0009】
本発明の多層基板の第二実施形態は、樹脂層及び第１セラミック層を含む多層基板であって、上記樹脂層には、配線導体及び貫通導体が設けられており、上記配線導体及び上記貫通導体はいずれも、セラミック材料を含んでおり、上記樹脂層の表面に露出する上記貫通導体は、上記樹脂層の表面に露出していない上記貫通導体と比較して、ガラス成分が多いことを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、配線パターンの電気特性及び剛性が高く、配線パターンと絶縁層との密着性が高く、高密度化及び高多層化が容易である多層基板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の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。
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。
【0013】
＜多層基板の製造方法＞
（第一実施形態）
本発明の多層基板の製造方法の第一実施形態は、セラミック材料を含む導電性ペーストが表面及び内部に所定形状に形成された、空洞形成材料を含む空洞形成用シートが、支持用セラミックグリーンシートで挟まれるように積層された積層体を準備する積層体準備工程と、上記積層体を焼成することによって、上記支持用セラミックグリーンシートを支持用セラミックシートとし、さらに上記空洞形成材料を焼失させて上記支持用セラミックシートの間に空洞を形成して空洞を有する基板を得る焼成工程と、上記空洞に樹脂材料を充填して、上記樹脂材料を硬化させることにより、上記支持用セラミックシートの間に樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、上記支持用セラミックシートを上記樹脂層の表面から除去する除去工程と、を備えることを特徴とする。
（第一実施形態）
本発明の多層基板の製造方法の第一実施形態は、セラミック材料を含む導電性ペーストが表面及び内部に所定形状に形成された、空洞形成材料を含む空洞形成用シートが、支持用セラミックグリーンシートで挟まれるように積層された積層体を準備する積層体準備工程と、上記積層体を焼成することによって、上記支持用セラミックグリーンシートを支持用セラミックシートとし、さらに上記空洞形成材料を焼失させて上記支持用セラミックシートの間に空洞を形成して空洞を有する基板を得る焼成工程と、上記空洞に樹脂材料を充填して、上記樹脂材料を硬化させることにより、上記支持用セラミックシートの間に樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、上記支持用セラミックシートを上記樹脂層の表面から除去する除去工程と、を備えることを特徴とする。
【0014】
導電性ペーストは、空洞形成用シートの表面にパターン形成された配線導体形成用ペーストと、空洞形成用シートの貫通孔に充填された貫通導体形成用ペーストとを含むことが好ましい。
焼成工程によって、配線導体形成用ペーストは配線導体となり、貫通導体形成用ペーストは貫通導体となる。
焼成工程によって、配線導体形成用ペーストは配線導体となり、貫通導体形成用ペーストは貫通導体となる。
【0015】
本発明の多層基板の製造方法の第一実施形態では、導電性ペーストがセラミック材料を含むため、剛性が高く変形しにくい配線導体及び貫通導体を得ることができる。
また、本発明の多層基板の製造方法の第一実施形態では、導電性ペーストを焼成した後に樹脂層を形成するため、樹脂が分解するような温度、例えば９００℃以上の温度で導電性ペーストを焼成することができる。そのため、表面が平滑で電気特性に優れる配線導体、及び、比抵抗の低い貫通導体を得ることができる。
また、本発明の多層基板の製造方法の第一実施形態では、空洞形成用シートに形成された導電性ペーストが同時に焼成されるため、貫通導体と配線導体との接触性、貫通導体同士の接触性が良好となる。特に、空洞形成用シートが複数枚積層されていた場合には、直列する貫通導体同士の接触性が高いため、貫通導体間にランドやパッドを設ける必要がなく、高密度配線を形成しやすい。
さらに、本発明の多層基板の製造方法の第一実施形態では、積層体準備工程の後に、さらにシートを積層して焼成するといった工程が存在しないため、製造工程におけるリードタイムを短くして、製造コストを抑制することができる。さらに、積層数が増加しても工程数がほとんど増加しないため、多層化も容易である。
また、本発明の多層基板の製造方法の第一実施形態では、導電性ペーストを焼成した後に樹脂層を形成するため、樹脂が分解するような温度、例えば９００℃以上の温度で導電性ペーストを焼成することができる。そのため、表面が平滑で電気特性に優れる配線導体、及び、比抵抗の低い貫通導体を得ることができる。
また、本発明の多層基板の製造方法の第一実施形態では、空洞形成用シートに形成された導電性ペーストが同時に焼成されるため、貫通導体と配線導体との接触性、貫通導体同士の接触性が良好となる。特に、空洞形成用シートが複数枚積層されていた場合には、直列する貫通導体同士の接触性が高いため、貫通導体間にランドやパッドを設ける必要がなく、高密度配線を形成しやすい。
さらに、本発明の多層基板の製造方法の第一実施形態では、積層体準備工程の後に、さらにシートを積層して焼成するといった工程が存在しないため、製造工程におけるリードタイムを短くして、製造コストを抑制することができる。さらに、積層数が増加しても工程数がほとんど増加しないため、多層化も容易である。
【0016】
本発明の多層基板の製造方法の第一実施形態の一例について、図１（ａ）～図１（ｆ）を参照しながら説明する。
図１（ａ）～図１（ｆ）は、本発明の多層基板の製造方法の第一実施形態の一例を模式的に示す断面図である。
まず、図１（ａ）に示すように、空洞形成用シート１００を準備する。
空洞形成用シート１００は、シート状の空洞形成材料１１０と、導電性ペースト１２０及び１３０からなる。空洞形成用シート１００の貫通孔を充填している導電性ペースト１２０は、層間接続用の貫通導体形成用ペーストであり、空洞形成用シート１００の表面に形成された導電性ペースト１３０は、配線パターンとなる配線導体形成用ペーストである。
図１（ａ）～図１（ｆ）は、本発明の多層基板の製造方法の第一実施形態の一例を模式的に示す断面図である。
まず、図１（ａ）に示すように、空洞形成用シート１００を準備する。
空洞形成用シート１００は、シート状の空洞形成材料１１０と、導電性ペースト１２０及び１３０からなる。空洞形成用シート１００の貫通孔を充填している導電性ペースト１２０は、層間接続用の貫通導体形成用ペーストであり、空洞形成用シート１００の表面に形成された導電性ペースト１３０は、配線パターンとなる配線導体形成用ペーストである。
【0017】
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からなり、導電性ペーストがその表面及び内部に所定形状に形成されたシートである。
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。
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。
【0018】
カーボンシートは、カーボンに有機バインダ、溶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。
【0019】
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。
【0020】
空洞形成用シートには、レーザーやメカパンチにより貫通孔を形成し、貫通孔に導電性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導電性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。貫通孔に充填された導電性ペーストは貫通導体形成用ペーストであり、空洞形成用シートの表面に形成された導電性ペーストは配線導体形成用ペーストである。
【0021】
導電性ペーストは、金属材料とセラミック材料を含む。
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、複合基板が高周波用途である場合に適している。
導電性ペーストには、溶剤、有機バインダ等が含まれることが好ましい。
また、導電性ペースト中には、焼成後の導体に含まれる金属材料の割合が４０重量％以上、９９重量％以下となるように金属材料が含まれていることが好ましい。また、導電性ペースト中には、焼成後の配線に含まれるセラミック材料の割合が１重量％以上、６０重量％以下となるようにセラミック材料が含まれていることが好ましい。
導電性ペーストのセラミック材料の含有量は、１重量％以上、４０重量％以下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、複合基板が高周波用途である場合に適している。
導電性ペーストには、溶剤、有機バインダ等が含まれることが好ましい。
また、導電性ペースト中には、焼成後の導体に含まれる金属材料の割合が４０重量％以上、９９重量％以下となるように金属材料が含まれていることが好ましい。また、導電性ペースト中には、焼成後の配線に含まれるセラミック材料の割合が１重量％以上、６０重量％以下となるようにセラミック材料が含まれていることが好ましい。
導電性ペーストのセラミック材料の含有量は、１重量％以上、４０重量％以下であることが好ましい。
【0022】
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。
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。
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。
【0023】
その後、図１（ｂ）に示すように、複数枚（例えば５枚）の空洞形成用シート１００ａ～１００ｅを積層する。
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が、２枚以上、１０枚以下であることが好ましい。
また、空洞形成用シートの合計厚さは特に限定されるものではないが、１０μｍ以上、７５μｍ以下であることが好ましい。
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が、２枚以上、１０枚以下であることが好ましい。
また、空洞形成用シートの合計厚さは特に限定されるものではないが、１０μｍ以上、７５μｍ以下であることが好ましい。
【0024】
続いて、図１（ｃ）に示すように、空洞形成用シート１００ａ～１００ｅが、２枚の支持用セラミックグリーンシート１４０で挟まれるように積層して、積層体２００を作製する。
【0025】
支持用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、有機バインダと溶剤とを含有する支持用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たものであることが好ましい。
支持用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。
支持用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。
【0026】
続いて、積層体を焼成する焼成工程を行う。
焼成工程では、空洞形成用シート中の導電性ペーストの焼結開始温度以上の焼成温度で焼成を行う。
焼成工程によって空洞形成材料１１０が焼失して、図１（ｄ）に示すように、空洞１９０が形成された、空洞を有する基板２１０が得られる。焼成によって、貫通導体形成用ペースト１２０、配線導体形成用ペースト１３０及び支持用セラミックグリーンシート１４０は、それぞれ貫通導体２０、配線導体３０、支持用セラミックシート４０となる。また、焼結した貫通導体２０及び配線導体３０が同時に焼結されることによって強固に結合するため、空洞１９０の所定の厚さが保持されるとともに、貫通導体２０同士がランドを介さなくても充分な電気特性を発揮する。
また、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はそれぞれセラミック材料を含むため、得られる貫通導体２０及び配線導体３０の剛性が高く、変形しにくい。
焼成工程では、空洞形成用シート中の導電性ペーストの焼結開始温度以上の焼成温度で焼成を行う。
焼成工程によって空洞形成材料１１０が焼失して、図１（ｄ）に示すように、空洞１９０が形成された、空洞を有する基板２１０が得られる。焼成によって、貫通導体形成用ペースト１２０、配線導体形成用ペースト１３０及び支持用セラミックグリーンシート１４０は、それぞれ貫通導体２０、配線導体３０、支持用セラミックシート４０となる。また、焼結した貫通導体２０及び配線導体３０が同時に焼結されることによって強固に結合するため、空洞１９０の所定の厚さが保持されるとともに、貫通導体２０同士がランドを介さなくても充分な電気特性を発揮する。
また、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はそれぞれセラミック材料を含むため、得られる貫通導体２０及び配線導体３０の剛性が高く、変形しにくい。
【0027】
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。
上記のような温度で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が焼成されることにより、表面が平滑で電気特性に優れる配線導体３０及び比抵抗の低い貫通導体２０を得ることができる。
上記のような温度で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が焼成されることにより、表面が平滑で電気特性に優れる配線導体３０及び比抵抗の低い貫通導体２０を得ることができる。
【0028】
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。
【0029】
続けて、空洞に樹脂層を形成する樹脂層形成工程を行う。
樹脂層形成工程は、空洞に樹脂材料を充填して、硬化させることで行うことができ、例えば、樹脂材料を含む液体を準備し、図１（ｅ）に示すように、空洞を有する基板２１０を樹脂材料を含む液体に含浸して、空洞１９０に樹脂材料を充填し、硬化させることにより行うことができる。樹脂層形成工程により、空洞１９０が樹脂９０で充填された樹脂層９５が形成される。樹脂層９５を形成することで、支持用セラミックシート付き基板２２０が得られる。
樹脂層形成工程は、空洞に樹脂材料を充填して、硬化させることで行うことができ、例えば、樹脂材料を含む液体を準備し、図１（ｅ）に示すように、空洞を有する基板２１０を樹脂材料を含む液体に含浸して、空洞１９０に樹脂材料を充填し、硬化させることにより行うことができる。樹脂層形成工程により、空洞１９０が樹脂９０で充填された樹脂層９５が形成される。樹脂層９５を形成することで、支持用セラミックシート付き基板２２０が得られる。
【0030】
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。
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。
【0031】
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、比誘電率εｒ≒２．６のフッ素系樹脂、比誘電率εｒ≒３．０のシリコーンゴム、比誘電率εｒ≒２．２５のポリエチレン、比誘電率εｒ≒２．２のポリプロピレン、比誘電率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。
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。
【0032】
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。
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。
【0033】
最後に、支持用セラミックシート付き基板２２０から支持用セラミックシート４０を除去することにより、図１（ｆ）に示す多層基板１を得ることができる。
支持用セラミックシート４０を除去する方法は特に限定されないが、例えば、支持用セラミックシート４０の表面に粘着シートを貼り付けた後、支持用セラミックシートごと粘着シートを剥がす方法等が挙げられる。
なお、本明細書において多層基板とは、配線導体で構成された配線層が複数（２層以上）設けられた基板を意味する。
支持用セラミックシート４０を除去する方法は特に限定されないが、例えば、支持用セラミックシート４０の表面に粘着シートを貼り付けた後、支持用セラミックシートごと粘着シートを剥がす方法等が挙げられる。
なお、本明細書において多層基板とは、配線導体で構成された配線層が複数（２層以上）設けられた基板を意味する。
【0034】
本発明の多層基板の製造方法の第一実施形態においては、積層体準備工程の後に、さらにシートを積層して焼成するといった工程が存在しないため、製造工程におけるリードタイムを短くして、製造コストを抑制することができる。さらに、積層数が増加しても工程数がほとんど増加しないため、多層化も容易である。
【0035】
多層基板１の表面には、貫通導体２０が露出しているが、必要に応じて、多層基板１の表面に露出した貫通導体２０にめっき膜を形成するめっき処理工程を行ってもよい。めっき膜としては、Ｎｉめっき膜の形成、Ａｕめっき膜等が挙げられる。さらに、貫通導体２０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。
【0036】
本発明の多層基板の製造方法の第一実施形態においては、空洞形成用シートを準備する際に、穴あけ後、セラミック材料を含む層間支持用のセラミックペーストを充填してもよい。
穴をあけて層間支持用のセラミックペーストを充填した空洞形成用シートを焼成することによって、樹脂層中に絶縁性の支持体を形成することができる。
層間支持用のセラミックペーストを構成するセラミック材料としては、導電性ペーストを構成するセラミック材料と同様のものを好適に用いることができる。
穴をあけて層間支持用のセラミックペーストを充填した空洞形成用シートを焼成することによって、樹脂層中に絶縁性の支持体を形成することができる。
層間支持用のセラミックペーストを構成するセラミック材料としては、導電性ペーストを構成するセラミック材料と同様のものを好適に用いることができる。
【0037】
本発明の多層基板の製造方法の第一実施形態の別の一例について、図２（ａ）～図２（ｆ）を参照しながら説明する。
図２（ａ）～図２（ｆ）は、本発明の多層基板の製造方法の第一実施形態の別の一例を模式的に示す図である。なお、本発明の多層基板の製造方法の第一実施形態と共通する部分については、説明を省略する。
図２（ａ）～図２（ｆ）は、本発明の多層基板の製造方法の第一実施形態の別の一例を模式的に示す図である。なお、本発明の多層基板の製造方法の第一実施形態と共通する部分については、説明を省略する。
【0038】
まず、図２（ａ）に示すように、空洞形成用シート１０１を準備する。
空洞形成用シート１０１は、シート状の空洞形成材料１１０と、層間接続用の貫通導体形成用ペースト１２０と、配線パターンとなる配線導体形成用ペースト１３０と、セラミック材料を含む層間支持用のセラミックペースト１５０とからなる。
空洞形成用シート１０１は、シート状の空洞形成材料１１０と、層間接続用の貫通導体形成用ペースト１２０と、配線パターンとなる配線導体形成用ペースト１３０と、セラミック材料を含む層間支持用のセラミックペースト１５０とからなる。
【0039】
その後、図２（ｂ）に示すように、複数枚（例えば５枚）の空洞形成用シート１０１ａ～１０１ｅを積層する。
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が、２枚以上、１０枚以下であることが好ましい。
また、空洞形成用シートの合計厚さは特に限定されるものではないが、１０μｍ以上、７５μｍ以下であることが好ましい。
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が、２枚以上、１０枚以下であることが好ましい。
また、空洞形成用シートの合計厚さは特に限定されるものではないが、１０μｍ以上、７５μｍ以下であることが好ましい。
【0040】
続いて、図２（ｃ）に示すように、空洞形成用シート１０１ａ～１０１ｅが、２枚の支持用セラミックグリーンシート１４０で挟まれるように積層して、積層体２０１を作製する。
【0041】
続いて、積層体を焼成する焼成工程を行う。
焼成工程によって、空洞形成材料１１０が焼失して、図２（ｄ）に示すように、空洞１９０が形成された、空洞を有する基板２１１が得られる。焼成によって、貫通導体形成用ペースト１２０、配線導体形成用ペースト１３０、支持用セラミックグリーンシート１４０及びセラミックペースト１５０が焼成されて、それぞれ、貫通導体２０、配線導体３０、支持用セラミックシート４０、絶縁性の支持体５０となる。
焼成工程によって、空洞形成材料１１０が焼失して、図２（ｄ）に示すように、空洞１９０が形成された、空洞を有する基板２１１が得られる。焼成によって、貫通導体形成用ペースト１２０、配線導体形成用ペースト１３０、支持用セラミックグリーンシート１４０及びセラミックペースト１５０が焼成されて、それぞれ、貫通導体２０、配線導体３０、支持用セラミックシート４０、絶縁性の支持体５０となる。
【0042】
絶縁性の支持体５０が形成されることによって、２枚の支持用セラミックシート４０の間に、貫通導体２０、配線導体３０及び絶縁性の支持体５０からなる連続構造（以下、支柱構造ともいう）を形成することができる。支柱構造は、樹脂層９５の上面から底面までを接続する構造であって、絶縁性の支持体５０が、支柱構造の少なくとも一部を構成している。支柱構造が形成されていると、空洞形成材料１１０が焼失した後においても、貫通導体２０及び配線導体３０の変形が起こりにくい。
図２（ｃ）に示す空洞を有する基板２１１では、破線で示す領域８０ａにおいて、貫通導体２０ａと２０ｃの間に絶縁性の支持体５０ｂが配置されており、貫通導体２０ｃと２０ｅの間に絶縁性の支持体５０ｄが配置されている。また、破線で示す領域８０ｂにおいては、下側の支持用セラミックシート４０と貫通導体２０ｂの間に絶縁性の支持体５０ａが配置され、貫通導体２０ｂと貫通導体２０ｄの間に絶縁性の支持体５０ｃが配置され、貫通導体２０ｄと上側の支持用セラミックシート４０との間に絶縁性の支持体５０ｅが配置されている。破線で示す領域８０ａ、８０ｂのように支柱構造が形成されていると、貫通導体２０及び配線導体３０の変形をさらに防止することができる。
図２（ｃ）に示す空洞を有する基板２１１では、破線で示す領域８０ａにおいて、貫通導体２０ａと２０ｃの間に絶縁性の支持体５０ｂが配置されており、貫通導体２０ｃと２０ｅの間に絶縁性の支持体５０ｄが配置されている。また、破線で示す領域８０ｂにおいては、下側の支持用セラミックシート４０と貫通導体２０ｂの間に絶縁性の支持体５０ａが配置され、貫通導体２０ｂと貫通導体２０ｄの間に絶縁性の支持体５０ｃが配置され、貫通導体２０ｄと上側の支持用セラミックシート４０との間に絶縁性の支持体５０ｅが配置されている。破線で示す領域８０ａ、８０ｂのように支柱構造が形成されていると、貫通導体２０及び配線導体３０の変形をさらに防止することができる。
【0043】
続けて、空洞に樹脂層を形成する樹脂層形成工程を行うことによって、図２（ｅ）に示すように、空洞１９０に樹脂９０からなる樹脂層９５を形成して、支持用セラミックシート付き基板２２１を得ることができる。最後に、支持用セラミックシート付き基板２２１から支持用セラミックシート４０を除去することにより、図２（ｆ）に示す多層基板２を得ることができる。
【0044】
なお、図２（ａ）～図２（ｆ）では、セラミックペースト１５０及び絶縁性の支持体５０の大きさを、貫通導体形成用ペースト１２０及び貫通導体２０と同じ大きさとしているが、セラミックペースト１５０及び絶縁性の支持体５０の大きさは、それぞれ貫通導体形成用ペースト１２０及び貫通導体２０と異なる大きさであってもよい。
【0045】
（第二実施形態）
本発明の多層基板の製造方法の第二実施形態は、セラミック材料を含む導電性ペーストが表面及び内部に所定形状に形成された、空洞形成材料を含む空洞形成用シートが、支持用セラミックグリーンシート及び未焼結の第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で挟まれるように積層された積層体を準備する積層体準備工程と、上記積層体を焼成することによって、上記支持用セラミックグリーンシートを支持用セラミックシートとし、上記未焼結の第１セラミック材料を焼結させて上記第１セラミックグリーンシートを第１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前記支持用セラミックシートと上記第１セラミック層の間に空洞を形成して空洞を有する基板を得る焼成工程と、上記空洞に樹脂材料を充填して、上記樹脂材料を硬化させることにより、上記支持用セラミックシートと上記第１セラミック層の間に樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、上記支持用セラミックシートを上記樹脂層の表面から除去する除去工程と、を備えることを特徴とする。
本発明の多層基板の製造方法の第二実施形態は、セラミック材料を含む導電性ペーストが表面及び内部に所定形状に形成された、空洞形成材料を含む空洞形成用シートが、支持用セラミックグリーンシート及び未焼結の第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で挟まれるように積層された積層体を準備する積層体準備工程と、上記積層体を焼成することによって、上記支持用セラミックグリーンシートを支持用セラミックシートとし、上記未焼結の第１セラミック材料を焼結させて上記第１セラミックグリーンシートを第１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前記支持用セラミックシートと上記第１セラミック層の間に空洞を形成して空洞を有する基板を得る焼成工程と、上記空洞に樹脂材料を充填して、上記樹脂材料を硬化させることにより、上記支持用セラミックシートと上記第１セラミック層の間に樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、上記支持用セラミックシートを上記樹脂層の表面から除去する除去工程と、を備えることを特徴とする。
【0046】
導電性ペーストは、空洞形成用シートの表面にパターン形成された配線導体形成用ペーストと、空洞形成用シートの貫通孔に充填された貫通導体形成用ペーストとを含むことが好ましい。
焼成工程によって、配線導体形成用ペーストは配線導体となり、貫通導体形成用ペーストは貫通導体となる。
焼成工程によって、配線導体形成用ペーストは配線導体となり、貫通導体形成用ペーストは貫通導体となる。
【0047】
本発明の多層基板の製造方法の第二実施形態では、導電性ペーストがセラミック材料を含むため、剛性が高く変形しにくい配線導体及び貫通導体を得ることができる。
また、本発明の多層基板の製造方法の第二実施形態では、導電性ペーストを焼成した後に樹脂層を形成するため、樹脂が分解するような温度、例えば９００℃以上の温度で導電性ペーストを焼成することができる。そのため、表面が平滑で電気特性に優れる配線導体、及び、比抵抗の低い貫通導体を得ることができる。
また、本発明の多層基板の製造方法の第一実施形態では、空洞形成用シートに形成された導電性ペーストが同時に焼成されるため、貫通導体と配線導体との接触性、貫通導体同士の接触性が良好となる。特に、空洞形成用シートが複数枚積層されていた場合には、直列する貫通導体同士の接触性が高いため、貫通導体間にランドやパッドを設ける必要がなく、高密度配線を形成しやすい。
さらに、本発明の多層基板の製造方法の第二実施形態では、積層体準備工程の後に、さらにシートを積層して焼成するといった工程が存在しないため、製造工程におけるリードタイムを短くして、製造コストを抑制することができる。さらに、積層数が増加しても工程数がほとんど増加しないため、多層化も容易である。
また、本発明の多層基板の製造方法の第二実施形態では、導電性ペーストを焼成した後に樹脂層を形成するため、樹脂が分解するような温度、例えば９００℃以上の温度で導電性ペーストを焼成することができる。そのため、表面が平滑で電気特性に優れる配線導体、及び、比抵抗の低い貫通導体を得ることができる。
また、本発明の多層基板の製造方法の第一実施形態では、空洞形成用シートに形成された導電性ペーストが同時に焼成されるため、貫通導体と配線導体との接触性、貫通導体同士の接触性が良好となる。特に、空洞形成用シートが複数枚積層されていた場合には、直列する貫通導体同士の接触性が高いため、貫通導体間にランドやパッドを設ける必要がなく、高密度配線を形成しやすい。
さらに、本発明の多層基板の製造方法の第二実施形態では、積層体準備工程の後に、さらにシートを積層して焼成するといった工程が存在しないため、製造工程におけるリードタイムを短くして、製造コストを抑制することができる。さらに、積層数が増加しても工程数がほとんど増加しないため、多層化も容易である。
【0048】
本発明の多層基板の製造方法の第二実施形態の一例について、図３（ａ）～図３（ｃ）及び図４（ａ）～図４（ｃ）を参照しながら説明する。なお、本発明の多層基板の製造方法の第一実施形態と共通する部分については記載を省略する。
図３（ａ）～図３（ｃ）及び図４（ａ）～図４（ｃ）は、本発明の多層基板の製造方法の第二実施形態の一例を模式的に示す断面図である。
まず、図３（ａ）に示すように、空洞形成用シート１００を準備する。
空洞形成用シート１００は、シート状の空洞形成材料１１０と、層間接続用の貫通導体形成用ペースト１２０と、配線パターンとなる配線導体形成用ペースト１３０からなる。
図３（ａ）～図３（ｃ）及び図４（ａ）～図４（ｃ）は、本発明の多層基板の製造方法の第二実施形態の一例を模式的に示す断面図である。
まず、図３（ａ）に示すように、空洞形成用シート１００を準備する。
空洞形成用シート１００は、シート状の空洞形成材料１１０と、層間接続用の貫通導体形成用ペースト１２０と、配線パターンとなる配線導体形成用ペースト１３０からなる。
【0049】
続いて、図３（ｂ）に示す第１セラミックグリーンシート３００を準備する。
第１セラミックグリーンシート３００は、未焼結の第１セラミック材料１６０と、層間接続用の貫通導体形成用ペースト１２０と、配線パターンとなる配線導体形成用ペースト１３０からなる。
第１セラミックグリーンシート３００は、未焼結の第１セラミック材料１６０と、層間接続用の貫通導体形成用ペースト１２０と、配線パターンとなる配線導体形成用ペースト１３０からなる。
【0050】
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。
【0051】
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、７５μｍ以下であることが好ましい。
【0052】
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－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。
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。
【0053】
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。
【0054】
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貫通孔を形成し、貫通孔に導電性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導電性ペースト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。貫通孔に充填された導電性ペーストは貫通導体形成用ペーストであり、空洞形成用シートの表面に形成された導電性ペーストは配線導体形成用ペーストである。
【0055】
続いて、空洞形成用シートが、支持用セラミックグリーンシート及び第１セラミックグリーンシートで挟まれるように積層された積層体を準備する。
図３（ｃ）に示すように、空洞形成用シート１００ａ～１００ｅが、支持用セラミックグリーンシート１４０及び３枚の第１セラミックグリーンシート３００ａ～３００ｃによって挟まれるように積層して、積層体４００を作製する。
空洞形成用シート及び第１セラミックグリーンシートの枚数は特に限定されるものではないが、空洞形成用シートの枚数は２枚以上、１０枚以下であることが好ましい。また第１セラミックグリーンシートの枚数は１枚以上、５枚以下であることが好ましい。
空洞形成用シートの枚数が２枚以上である場合、直列する貫通導体同士が同時に焼成される。このような方法で得られた貫通導体同士は接触性が高く、ランドやパッドを設ける必要がないため、高密度配線を形成しやすい。
また、空洞形成用シートの合計厚さは特に限定されるものではないが、１０μｍ以上、７５μｍ以下であることが好ましい。
図３（ｃ）に示すように、空洞形成用シート１００ａ～１００ｅが、支持用セラミックグリーンシート１４０及び３枚の第１セラミックグリーンシート３００ａ～３００ｃによって挟まれるように積層して、積層体４００を作製する。
空洞形成用シート及び第１セラミックグリーンシートの枚数は特に限定されるものではないが、空洞形成用シートの枚数は２枚以上、１０枚以下であることが好ましい。また第１セラミックグリーンシートの枚数は１枚以上、５枚以下であることが好ましい。
空洞形成用シートの枚数が２枚以上である場合、直列する貫通導体同士が同時に焼成される。このような方法で得られた貫通導体同士は接触性が高く、ランドやパッドを設ける必要がないため、高密度配線を形成しやすい。
また、空洞形成用シートの合計厚さは特に限定されるものではないが、１０μｍ以上、７５μｍ以下であることが好ましい。
【0056】
続いて、積層体を焼成する焼成工程を行う。
焼成工程では、空洞形成用シート中の導電性ペーストの焼結開始温度以上の焼成温度で焼成を行う。
焼成工程によって空洞形成材料１１０が焼失して、図４（ａ）に示すように、空洞１９０が形成された、空洞を有する基板４１０が得られる。焼成によって、貫通導体形成用ペースト１２０、配線導体形成用ペースト１３０及び支持用セラミックグリーンシート１４０は、それぞれ貫通導体２０、配線導体３０、支持用セラミックシート４０となる。また、焼結した貫通導体２０及び配線導体３０が同時に焼結されることによって強固に結合するため、空洞１９０の所定の厚さが保持されるとともに、貫通導体２０同士がランドを介さなくても充分な電気特性を発揮する。
また、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はそれぞれセラミック材料を含むため、得られる貫通導体２０及び配線導体３０の剛性が高く、変形しにくい。
焼成工程では、空洞形成用シート中の導電性ペーストの焼結開始温度以上の焼成温度で焼成を行う。
焼成工程によって空洞形成材料１１０が焼失して、図４（ａ）に示すように、空洞１９０が形成された、空洞を有する基板４１０が得られる。焼成によって、貫通導体形成用ペースト１２０、配線導体形成用ペースト１３０及び支持用セラミックグリーンシート１４０は、それぞれ貫通導体２０、配線導体３０、支持用セラミックシート４０となる。また、焼結した貫通導体２０及び配線導体３０が同時に焼結されることによって強固に結合するため、空洞１９０の所定の厚さが保持されるとともに、貫通導体２０同士がランドを介さなくても充分な電気特性を発揮する。
また、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はそれぞれセラミック材料を含むため、得られる貫通導体２０及び配線導体３０の剛性が高く、変形しにくい。
【0057】
続けて、空洞に樹脂層を形成する樹脂層形成工程を行う。
樹脂層形成工程は、例えば、樹脂材料を含む液体を準備し、図４（ｂ）に示すように、空洞を有する基板４１０を樹脂材料を含む液体に含浸して、空洞１９０に樹脂材料を充填し、硬化させることにより行うことができる。樹脂層形成工程により、空洞１９０が樹脂９０で充填された樹脂層９５が形成される。樹脂層９５を形成することで、支持用セラミックシート付き基板４２０が得られる。
樹脂層形成工程は、例えば、樹脂材料を含む液体を準備し、図４（ｂ）に示すように、空洞を有する基板４１０を樹脂材料を含む液体に含浸して、空洞１９０に樹脂材料を充填し、硬化させることにより行うことができる。樹脂層形成工程により、空洞１９０が樹脂９０で充填された樹脂層９５が形成される。樹脂層９５を形成することで、支持用セラミックシート付き基板４２０が得られる。
【0058】
最後に、支持用セラミックシート付き基板４２０から支持用セラミックシート４０を除去することにより、図４（ｃ）に示す多層基板３を得ることができる。
支持用セラミックシート４０を除去する方法は特に限定されないが、例えば、支持用セラミックシート４０の表面に粘着シートを貼り付けた後、支持用セラミックシートごと粘着シートを剥がす方法等が挙げられる。
支持用セラミックシート４０を除去する方法は特に限定されないが、例えば、支持用セラミックシート４０の表面に粘着シートを貼り付けた後、支持用セラミックシートごと粘着シートを剥がす方法等が挙げられる。
【0059】
本発明の多層基板の製造方法の第二実施形態においては、空洞形成用シートを準備する際に、穴あけ後、セラミック材料を含む層間支持用のセラミックペーストを充填してもよい。
穴をあけて層間支持用のセラミックペーストを充填した空洞形成用シートを焼成することによって、樹脂層中に絶縁性の支持体を形成することができる。
層間支持用のセラミックペーストを構成するセラミック材料としては、導電性ペーストを構成するセラミック材料と同様のものを好適に用いることができる。
穴をあけて層間支持用のセラミックペーストを充填した空洞形成用シートを焼成することによって、樹脂層中に絶縁性の支持体を形成することができる。
層間支持用のセラミックペーストを構成するセラミック材料としては、導電性ペーストを構成するセラミック材料と同様のものを好適に用いることができる。
【0060】
また、本発明の多層基板の製造方法の第二実施形態においては、第１セラミックグリーンシートと空洞形成用シートとの間に、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を配置してもよい。
第２セラミック材料は、第１セラミック材料よりも高い焼結温度を有するセラミック材料である。
従って、焼成工程において第１セラミック材料が焼結する温度で焼成を行ったとしても、第２セラミック材料は焼結が完全には進行せず、多孔質の第２セラミック層が形成される。
樹脂層形成工程において樹脂層を形成する際に、第２セラミック層の空隙に樹脂材料が浸透して硬化することにより、樹脂－セラミック複合層が形成され、第１セラミック層と樹脂層との接合強度を向上させることができる。
従って、積層工程において、第１セラミックグリーンシートと空洞形成用シートの間に第２セラミックグリーンシートを配置する際には、焼成工程における焼成温度を、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未満とすることが好ましい。
第２セラミック材料は、第１セラミック材料よりも高い焼結温度を有するセラミック材料である。
従って、焼成工程において第１セラミック材料が焼結する温度で焼成を行ったとしても、第２セラミック材料は焼結が完全には進行せず、多孔質の第２セラミック層が形成される。
樹脂層形成工程において樹脂層を形成する際に、第２セラミック層の空隙に樹脂材料が浸透して硬化することにより、樹脂－セラミック複合層が形成され、第１セラミック層と樹脂層との接合強度を向上させることができる。
従って、積層工程において、第１セラミックグリーンシートと空洞形成用シートの間に第２セラミックグリーンシートを配置する際には、焼成工程における焼成温度を、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未満とすることが好ましい。
【0061】
本発明の多層基板の製造方法の第二実施形態の別の一例について、図５（ａ）～図５（ｃ）及び図６（ａ）～図６（ｃ）を参照しながら説明する。
図５（ａ）～図５（ｃ）及び図６（ａ）～図６（ｃ）は、本発明の多層基板の製造方法の第二実施形態の別の一例を模式的に示す断面図である。なお、本発明の多層基板の製造方法の第二実施形態と共通する部分については、説明を省略する。
図５（ａ）～図５（ｃ）及び図６（ａ）～図６（ｃ）は、本発明の多層基板の製造方法の第二実施形態の別の一例を模式的に示す断面図である。なお、本発明の多層基板の製造方法の第二実施形態と共通する部分については、説明を省略する。
【0062】
まず、図５（ａ）に示すように、空洞形成用シート１０１を準備する。
空洞形成用シート１０１は、シート状の空洞形成材料１１０と、層間接続用の貫通導体形成用ペースト１２０と、配線パターンとなる配線導体形成用ペースト１３０と、セラミック材料を含む層間支持用のセラミックペースト１５０とからなる。
空洞形成用シート１０１は、シート状の空洞形成材料１１０と、層間接続用の貫通導体形成用ペースト１２０と、配線パターンとなる配線導体形成用ペースト１３０と、セラミック材料を含む層間支持用のセラミックペースト１５０とからなる。
【0063】
続いて、支持用セラミックグリーンシート１４０、及び、図５（ｂ）に示す第１セラミックグリーンシート３００に加えて、図５（ｃ）に示す第２セラミックグリーンシート５００を準備する。
第２セラミックグリーンシートは、例えば、第１セラミックグリーンシート３００における第１セラミック材料１６０を第２セラミック材料１７０に変更することで準備することができる。
第２セラミック材料１７０は、第１セラミック材料１６０よりも高い焼結温度を有するセラミック材料である。
第２セラミックグリーンシートは、例えば、第１セラミックグリーンシート３００における第１セラミック材料１６０を第２セラミック材料１７０に変更することで準備することができる。
第２セラミック材料１７０は、第１セラミック材料１６０よりも高い焼結温度を有するセラミック材料である。
【0064】
第２セラミック材料としては、アルミナ、ジルコニア、チタニア、マグネシア等が挙げられる。
第２セラミックグリーンシートは、第２セラミック材料の他に、ホウ珪酸ガラス等の軟化性材料を含んでいてもよい。第２セラミックグリーンシートが上記軟化性材料を含んでいると、第２セラミックグリーンシートの焼結温度を調整することができる。
第２セラミックグリーンシートは、第２セラミック材料の他に、ホウ珪酸ガラス等の軟化性材料を含んでいてもよい。第２セラミックグリーンシートが上記軟化性材料を含んでいると、第２セラミックグリーンシートの焼結温度を調整することができる。
【0065】
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、１μｍ以上、２０μｍ以下であることが好ましい。
【0066】
続いて、図５（ｄ）に示すように、空洞形成用シート１０１ａ～１０１ｅを支持用セラミックグリーンシート１４０及び第１セラミックグリーンシート３００ａ～３００ｂで挟むように積層して積層体４０１を作製する。このとき、空洞形成用シート１０１ａと第１セラミックグリーンシート３００ｂの間に、第２セラミックグリーンシート５００を配置する。
空洞形成用シート、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の枚数は特に限定されるものではないが、空洞形成用シートの枚数は２枚以上、１０枚以下であることが好ましく、第１セラミックグリーンシートの枚数は１枚以上、５枚以下であることが好ましく、第２セラミックグリーンシートの枚数は１枚以上、２枚以下であることが好ましい。
また、空洞形成用シートの合計厚さは特に限定されるものではないが、１０μｍ以上、７５μｍ以下であることが好ましい。
空洞形成用シート、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の枚数は特に限定されるものではないが、空洞形成用シートの枚数は２枚以上、１０枚以下であることが好ましく、第１セラミックグリーンシートの枚数は１枚以上、５枚以下であることが好ましく、第２セラミックグリーンシートの枚数は１枚以上、２枚以下であることが好ましい。
また、空洞形成用シートの合計厚さは特に限定されるものではないが、１０μｍ以上、７５μｍ以下であることが好ましい。
【0067】
続いて、積層体を焼成する焼成工程を行う。
焼成は、第１セラミック材料の焼成温度以上、第２セラミック材料の焼成温度未満とする。
焼成工程によって、空洞形成材料１１０が焼失して、図６（ａ）に示すように、空洞１９０が形成された、空洞を有する基板４１１が得られる。焼成によって、貫通導体形成用ペースト１２０、配線導体形成用ペースト１３０、支持用セラミックグリーンシート１４０、セラミックペースト１５０、第１セラミックグリーンシート３００が焼成されて、それぞれ、貫通導体２０、配線導体３０、支持用セラミックシート４０、絶縁性の支持体５０、第１セラミック層６０となる。
なお、第２セラミック材料１７０は焼結が充分に進行しないため、第２セラミックグリーンシート５００は、多孔質の第２セラミック層７０となる。
焼成は、第１セラミック材料の焼成温度以上、第２セラミック材料の焼成温度未満とする。
焼成工程によって、空洞形成材料１１０が焼失して、図６（ａ）に示すように、空洞１９０が形成された、空洞を有する基板４１１が得られる。焼成によって、貫通導体形成用ペースト１２０、配線導体形成用ペースト１３０、支持用セラミックグリーンシート１４０、セラミックペースト１５０、第１セラミックグリーンシート３００が焼成されて、それぞれ、貫通導体２０、配線導体３０、支持用セラミックシート４０、絶縁性の支持体５０、第１セラミック層６０となる。
なお、第２セラミック材料１７０は焼結が充分に進行しないため、第２セラミックグリーンシート５００は、多孔質の第２セラミック層７０となる。
【0068】
絶縁性の支持体５０が形成されることによって、支持用セラミックシート４０と第２セラミック層７０の間に、貫通導体２０、配線導体３０及び絶縁性の支持体５０からなる連続構造（以下、支柱構造ともいう）を形成することができる。支柱構造は、樹脂層９５の上面から底面までを接続する構造であって、絶縁性の支持体５０が、支柱構造の少なくとも一部を構成している。支柱構造が形成されていると、空洞形成材料１１０が焼失した後においても、貫通導体２０及び配線導体３０の変形が起こりにくい。
図６（ａ）に示す空洞を有する基板４１１では、破線で示す領域８０ａにおいて、貫通導体２０ａと２０ｃの間に絶縁性の支持体５０ｂが配置されており、貫通導体２０ｃと２０ｅの間に絶縁性の支持体５０ｄが配置されている。また、破線で示す領域８０ｂにおいては、第２セラミック層７０と貫通導体２０ｂの間に絶縁性の支持体５０ａが配置され、貫通導体２０ｂと貫通導体２０ｄの間に絶縁性の支持体５０ｃが配置され、貫通導体２０ｄと上側の支持用セラミックシート４０との間に絶縁性の支持体５０ｅが配置されている。破線で示す領域８０ａ、８０ｂのように支柱構造が形成されていると、貫通導体２０及び配線導体３０の変形をさらに防止することができる。
図６（ａ）に示す空洞を有する基板４１１では、破線で示す領域８０ａにおいて、貫通導体２０ａと２０ｃの間に絶縁性の支持体５０ｂが配置されており、貫通導体２０ｃと２０ｅの間に絶縁性の支持体５０ｄが配置されている。また、破線で示す領域８０ｂにおいては、第２セラミック層７０と貫通導体２０ｂの間に絶縁性の支持体５０ａが配置され、貫通導体２０ｂと貫通導体２０ｄの間に絶縁性の支持体５０ｃが配置され、貫通導体２０ｄと上側の支持用セラミックシート４０との間に絶縁性の支持体５０ｅが配置されている。破線で示す領域８０ａ、８０ｂのように支柱構造が形成されていると、貫通導体２０及び配線導体３０の変形をさらに防止することができる。
【0069】
焼成後の第２セラミック層の気孔率は特に限定されないが、３０％以上、７０％以下であることが好ましい。
第２セラミック層の気孔率が３０％未満であると、第２セラミック層中に浸透させることのできる樹脂量が少なすぎて、第１セラミック層と樹脂層との接合強度を十分に高めることができない場合がある。一方、第２セラミック層の気孔率が７０％を超える場合、第２セラミック層自体の強度が低下することによって、第１セラミック層と樹脂層との接合強度が低下してしまうおそれがある。
第２セラミック層の気孔率は、第２セラミック層を厚さ方向に切断した断面のＳＥＭ画像により求めることができる。
第２セラミック層の気孔率が３０％未満であると、第２セラミック層中に浸透させることのできる樹脂量が少なすぎて、第１セラミック層と樹脂層との接合強度を十分に高めることができない場合がある。一方、第２セラミック層の気孔率が７０％を超える場合、第２セラミック層自体の強度が低下することによって、第１セラミック層と樹脂層との接合強度が低下してしまうおそれがある。
第２セラミック層の気孔率は、第２セラミック層を厚さ方向に切断した断面のＳＥＭ画像により求めることができる。
【0070】
続けて、空洞に樹脂層を形成する樹脂層形成工程を行うことによって、図６（ｂ）に示すように、空洞１９０に樹脂９０を含む樹脂層９５を形成して、支持用セラミックシート付き基板４２１を得ることができる。
第２セラミック層７０は多孔質であるため、樹脂材料の一部が第２セラミック層７０の内部に浸透して第２セラミック層７０と複合体を形成し、樹脂－セラミック複合層７５となる。
多孔質の第２セラミック層７０に樹脂が浸透して形成された樹脂－セラミック複合層７５は、アンカー効果により樹脂との密着性が高い。そのため、樹脂層と第１セラミック層との接合強度を高めることができる。
第２セラミック層７０は多孔質であるため、樹脂材料の一部が第２セラミック層７０の内部に浸透して第２セラミック層７０と複合体を形成し、樹脂－セラミック複合層７５となる。
多孔質の第２セラミック層７０に樹脂が浸透して形成された樹脂－セラミック複合層７５は、アンカー効果により樹脂との密着性が高い。そのため、樹脂層と第１セラミック層との接合強度を高めることができる。
【0071】
樹脂層９５を構成する樹脂は、樹脂－セラミック複合層７５を構成する樹脂と同じであってもよく、異なっていてもよい。
樹脂－セラミック複合層７５を構成する樹脂としては、樹脂層９５を構成する樹脂等が挙げられる。
樹脂層９５を構成する樹脂と、樹脂－セラミック複合層７５を構成する樹脂とが異なる場合、空洞１９０に樹脂９０を形成する工程と、第２セラミック層７０の内部に樹脂材料を浸透させる工程を、別々に行ってもよい。
樹脂－セラミック複合層７５を構成する樹脂としては、樹脂層９５を構成する樹脂等が挙げられる。
樹脂層９５を構成する樹脂と、樹脂－セラミック複合層７５を構成する樹脂とが異なる場合、空洞１９０に樹脂９０を形成する工程と、第２セラミック層７０の内部に樹脂材料を浸透させる工程を、別々に行ってもよい。
【0072】
樹脂－セラミック複合層７５を構成する樹脂は、第２セラミック層の空隙の一部にだけ形成されていてもよく、第２セラミック層の空隙の全てに形成されていてもよい。
【0073】
最後に、支持用セラミックシート付き基板４２１から支持用セラミックシート４０を除去することにより、図６（ｃ）に示す多層基板４を得ることができる。
【0074】
なお、図５（ａ）～図５（ｄ）及び図６（ａ）～図６（ｃ）では、セラミックペースト１５０及び絶縁性の支持体５０の大きさを、貫通導体形成用ペースト１２０及び貫通導体２０と同じ大きさとしているが、セラミックペースト１５０及び絶縁性の支持体５０の大きさは、それぞれ貫通導体形成用ペースト１２０及び貫通導体２０と異なる大きさであってもよい。
【0075】
また、図５（ａ）～図５（ｄ）及び図６（ａ）～図６（ｃ）では、空洞形成用シート１００にセラミックペースト１５０を形成し、空洞形成用シート１００ａと第１セラミックグリーンシート３００ｂの間に第２セラミックグリーンシート５００を配置する例を説明したが、本発明の多層基板の製造方法の第二実施形態では、空洞形成用シート１００にセラミックペースト１５０を形成せずに、空洞形成用シート１００ａと第１セラミックグリーンシート３００ｂの間に第２セラミックグリーンシート５００を配置してもよく、空洞形成用シート１００ａと第１セラミックグリーンシート３００ｂの間に第２セラミックグリーンシート５００を配置せずに、空洞形成用シート１００にセラミックペースト１５０を形成してもよい。
【0076】
＜多層基板＞
（第一実施形態）
本発明の多層基板の第一実施形態は、樹脂層を含む多層基板であって、上記樹脂層には、配線導体及び貫通導体が設けられており、上記配線導体及び上記貫通導体はいずれも、セラミック材料を含んでおり、上記樹脂層の表面に露出する上記貫通導体は、上記樹脂層の表面に露出していない上記貫通導体と比較して、ガラス成分が多いことを特徴とする。
（第一実施形態）
本発明の多層基板の第一実施形態は、樹脂層を含む多層基板であって、上記樹脂層には、配線導体及び貫通導体が設けられており、上記配線導体及び上記貫通導体はいずれも、セラミック材料を含んでおり、上記樹脂層の表面に露出する上記貫通導体は、上記樹脂層の表面に露出していない上記貫通導体と比較して、ガラス成分が多いことを特徴とする。
【0077】
本発明の多層基板の第一実施形態は、配線導体及び上記貫通導体がいずれも樹脂層中に形成されているため、樹脂層の比誘電率を低く抑えることにより、高周波領域での伝送損失を抑制することができる。
【0078】
本発明の多層基板の第一実施形態について、図７を参照しながら説明する。
図７は、本発明の多層基板の第一実施形態の一例を模式的に示す断面図である。
図７に示す多層基板１は、例えば図１（ａ）～図１（ｆ）に示した方法により製造される。
従って、多層基板１を構成する各種材料については、本発明の多層基板の製造方法の第一実施形態と同様である。
また焼成工程において、支持用セラミックグリーンシート１４０の成分が貫通導体２０の表面に対して拡散するため、多層基板１の一方の主面１ａに露出する貫通導体２０は、主面に露出していない貫通導体２０と比較して、ガラス成分が多い。
図７は、本発明の多層基板の第一実施形態の一例を模式的に示す断面図である。
図７に示す多層基板１は、例えば図１（ａ）～図１（ｆ）に示した方法により製造される。
従って、多層基板１を構成する各種材料については、本発明の多層基板の製造方法の第一実施形態と同様である。
また焼成工程において、支持用セラミックグリーンシート１４０の成分が貫通導体２０の表面に対して拡散するため、多層基板１の一方の主面１ａに露出する貫通導体２０は、主面に露出していない貫通導体２０と比較して、ガラス成分が多い。
【0079】
貫通導体の表面にガラス成分が多く含まれているかどうかについては、ＥＤＸ、ＥＤＷ及びμ－ＸＲＤ等により確認することができる。
なお、ガラス成分とは、具体的にはＡｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｂａ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｔｉ及びＭｎを指す。
すなわち、樹脂層の表面に露出する貫通導体は、樹脂層の表面に露出していない貫通導体と比較して、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｂａ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｔｉ及びＭｎからなる群から選択される少なくとも１つの元素を多く含んでいる。
従って、「樹脂層の表面に露出する貫通導体は、樹脂層の表面に露出していない貫通導体と比較してガラス成分が多い」とは「樹脂層の表面に露出する貫通導体は、樹脂層の表面に露出していない貫通導体と比較して、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｂａ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｔｉ及びＭｎの総含有量が多い」と言い換えることができる。
なお、ガラス成分とは、具体的にはＡｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｂａ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｔｉ及びＭｎを指す。
すなわち、樹脂層の表面に露出する貫通導体は、樹脂層の表面に露出していない貫通導体と比較して、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｂａ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｔｉ及びＭｎからなる群から選択される少なくとも１つの元素を多く含んでいる。
従って、「樹脂層の表面に露出する貫通導体は、樹脂層の表面に露出していない貫通導体と比較してガラス成分が多い」とは「樹脂層の表面に露出する貫通導体は、樹脂層の表面に露出していない貫通導体と比較して、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｂａ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｔｉ及びＭｎの総含有量が多い」と言い換えることができる。
【0080】
なお、樹脂層の表面に配線導体や電子部品が配置される場合、これらは、樹脂層の表面に露出する貫通導体の表面に形成されていてもよい。
ここで、本明細書において「樹脂層の表面に露出する」とは、「樹脂層の表面と同じ位置に貫通導体の表面が位置していること」を指す。すなわち、「樹脂層の表面に露出する貫通導体」は「樹脂層の表面と同じ面に位置する貫通導体」と言い換えることができる。
従って、樹脂層の表面に配線導体や電子部品が配置され、該配線導体や該電子部品によって貫通導体の一部又は全部が覆われた場合であっても、該電子部品や該電子部品の直下に配置されている貫通導体の表面が「樹脂層の表面に露出している」ことには変わりない。
ここで、本明細書において「樹脂層の表面に露出する」とは、「樹脂層の表面と同じ位置に貫通導体の表面が位置していること」を指す。すなわち、「樹脂層の表面に露出する貫通導体」は「樹脂層の表面と同じ面に位置する貫通導体」と言い換えることができる。
従って、樹脂層の表面に配線導体や電子部品が配置され、該配線導体や該電子部品によって貫通導体の一部又は全部が覆われた場合であっても、該電子部品や該電子部品の直下に配置されている貫通導体の表面が「樹脂層の表面に露出している」ことには変わりない。
【0081】
配線導体のセラミック材料の含有量は、１重量％以上、４０重量％以下であることが好ましい。
貫通導体のセラミック材料の含有量は、１重量％以上、４０重量％以下であることが好ましい。
貫通導体のセラミック材料の含有量は、１重量％以上、４０重量％以下であることが好ましい。
【0082】
本発明の多層基板の第一実施形態は、樹脂層中にセラミック材料を含む絶縁性の支持体を備えていてもよい。
樹脂層中にセラミック材料を含む絶縁性の支持体を備える多層基板について、図８を参照しながら説明する。
樹脂層中にセラミック材料を含む絶縁性の支持体を備える多層基板について、図８を参照しながら説明する。
【0083】
図８は、本発明の多層基板の第一実施形態の別の一例を模式的に示す断面図である。
図８に示す多層基板２は、例えば図２（ａ）～図２（ｆ）に示した方法により製造される。
焼成工程において、支持用セラミックグリーンシート１４０の成分が貫通導体２０の表面に対して拡散するため、多層基板２の一方の主面２ａに露出する貫通導体２０は、主面に露出していない貫通導体２０と比較して、ガラス成分が多い。
さらに、図８に示す多層基板２は、破線で示す領域８０ａ及び８０ｂに支柱構造が形成されているため、機械的強度が高い。支柱構造に関しては、本発明の多層基板の製造方法の第一実施形態で説明した通りである。
図８に示す多層基板２は、例えば図２（ａ）～図２（ｆ）に示した方法により製造される。
焼成工程において、支持用セラミックグリーンシート１４０の成分が貫通導体２０の表面に対して拡散するため、多層基板２の一方の主面２ａに露出する貫通導体２０は、主面に露出していない貫通導体２０と比較して、ガラス成分が多い。
さらに、図８に示す多層基板２は、破線で示す領域８０ａ及び８０ｂに支柱構造が形成されているため、機械的強度が高い。支柱構造に関しては、本発明の多層基板の製造方法の第一実施形態で説明した通りである。
【0084】
樹脂層には貫通導体及び配線導体が形成されている。
樹脂層中に含まれる配線導体の層数は特に限定されないが、２層以上、１０層以下であることが好ましい。
樹脂層の厚さは特に限定されないが、１０μｍ以上、２００μｍ以下であることが好ましい。
樹脂層中に含まれる配線導体の層数は特に限定されないが、２層以上、１０層以下であることが好ましい。
樹脂層の厚さは特に限定されないが、１０μｍ以上、２００μｍ以下であることが好ましい。
【0085】
（第二実施形態）
本発明の多層基板の第二実施形態は、樹脂層及び第１セラミック層を含む多層基板であって、上記樹脂層には、配線導体及び貫通導体が設けられており、上記配線導体及び上記貫通導体はいずれも、セラミック材料を含んでおり、上記樹脂層の表面に露出する上記貫通導体は、上記樹脂層の表面に露出していない上記貫通導体と比較して、ガラス成分が多いことを特徴とする。
本発明の多層基板の第二実施形態は、樹脂層及び第１セラミック層を含む多層基板であって、上記樹脂層には、配線導体及び貫通導体が設けられており、上記配線導体及び上記貫通導体はいずれも、セラミック材料を含んでおり、上記樹脂層の表面に露出する上記貫通導体は、上記樹脂層の表面に露出していない上記貫通導体と比較して、ガラス成分が多いことを特徴とする。
【0086】
貫通導体の表面にガラス成分が多く含まれているかどうかについては、ＥＤＸ、ＥＤＷ及びμ－ＸＲＤ等により確認することができる。
なお、ガラス成分とは、具体的にはＡｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｂａ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｔｉ及びＭｎを指す。
すなわち、樹脂層の表面に露出する貫通導体は、樹脂層の表面に露出していない貫通導体と比較して、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｂａ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｔｉ及びＭｎからなる群から選択される少なくとも１つの元素を多く含んでいる。
従って、「樹脂層の表面に露出する貫通導体は、樹脂層の表面に露出していない貫通導体と比較してガラス成分が多い」とは「樹脂層の表面に露出する貫通導体は、樹脂層の表面に露出していない貫通導体と比較して、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｂａ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｔｉ及びＭｎの総含有量が多い」と言い換えることができる。
なお、ガラス成分とは、具体的にはＡｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｂａ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｔｉ及びＭｎを指す。
すなわち、樹脂層の表面に露出する貫通導体は、樹脂層の表面に露出していない貫通導体と比較して、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｂａ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｔｉ及びＭｎからなる群から選択される少なくとも１つの元素を多く含んでいる。
従って、「樹脂層の表面に露出する貫通導体は、樹脂層の表面に露出していない貫通導体と比較してガラス成分が多い」とは「樹脂層の表面に露出する貫通導体は、樹脂層の表面に露出していない貫通導体と比較して、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｂａ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｔｉ及びＭｎの総含有量が多い」と言い換えることができる。
【0087】
なお、樹脂層の表面に配線導体や電子部品が配置される場合、これらは、樹脂層の表面に露出する貫通導体の表面に形成されていてもよい。
ここで、本明細書において「樹脂層の表面に露出する」とは、「樹脂層の表面と同じ位置に貫通導体の表面が位置していること」を指す。すなわち、「樹脂層の表面に露出する貫通導体」は「樹脂層の表面と同じ面に位置する貫通導体」と言い換えることができる。
従って、樹脂層の表面に配線導体や電子部品が配置され、該配線導体や該電子部品によって貫通導体の一部又は全部が覆われた場合であっても、該電子部品や該電子部品の直下に配置されている貫通導体の表面が「樹脂層の表面に露出している」ことには変わりない。
ここで、本明細書において「樹脂層の表面に露出する」とは、「樹脂層の表面と同じ位置に貫通導体の表面が位置していること」を指す。すなわち、「樹脂層の表面に露出する貫通導体」は「樹脂層の表面と同じ面に位置する貫通導体」と言い換えることができる。
従って、樹脂層の表面に配線導体や電子部品が配置され、該配線導体や該電子部品によって貫通導体の一部又は全部が覆われた場合であっても、該電子部品や該電子部品の直下に配置されている貫通導体の表面が「樹脂層の表面に露出している」ことには変わりない。
【0088】
配線導体のセラミック材料の含有量は、１重量％以上、４０重量％以下であることが好ましい。
貫通導体のセラミック材料の含有量は、１重量％以上、４０重量％以下であることが好ましい。
貫通導体のセラミック材料の含有量は、１重量％以上、４０重量％以下であることが好ましい。
【0089】
本発明の多層基板の第二実施形態の一例について、図９を参照しながら説明する。
図９は、本発明の多層基板の第二実施形態の一例を模式的に示す断面図である。
図９に示す多層基板３は、例えば図３（ａ）～図３（ｃ）及び図４（ａ）～図４（ｃ）に示した方法により製造される。
従って、多層基板３を構成する各種材料については、本発明の多層基板の製造方法の第二実施形態と同様である。
また、焼成工程において、支持用セラミックグリーンシート１４０の成分が貫通導体２０の表面に対して拡散するため、多層基板３の一方の主面３ａに露出する貫通導体２０は、主面に露出していない貫通導体２０と比較して、ガラス成分が多い。
図９は、本発明の多層基板の第二実施形態の一例を模式的に示す断面図である。
図９に示す多層基板３は、例えば図３（ａ）～図３（ｃ）及び図４（ａ）～図４（ｃ）に示した方法により製造される。
従って、多層基板３を構成する各種材料については、本発明の多層基板の製造方法の第二実施形態と同様である。
また、焼成工程において、支持用セラミックグリーンシート１４０の成分が貫通導体２０の表面に対して拡散するため、多層基板３の一方の主面３ａに露出する貫通導体２０は、主面に露出していない貫通導体２０と比較して、ガラス成分が多い。
【0090】
本発明の多層基板の第二実施形態は、樹脂層中にセラミック材料を含む絶縁性の支持体を備えていてもよい。
【0091】
また、本発明の多層基板の第二実施形態は、樹脂層と第１セラミック層との間に、第１セラミック層を構成する第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セラミック層が配置されていてもよい。
【0092】
第２セラミック層は多孔質であることが好ましく、第２セラミック層の空隙中に樹脂層を構成する樹脂材料の一部が浸透していることが好ましい。
【0093】
上記絶縁性の支持体及び上記第２セラミック層を備える多層基板について、図１０を参照しながら説明する。
図１０は、本発明の多層基板の第二実施形態の別の一例を模式的に示す断面図である。
図１０に示す多層基板４は、例えば図５（ａ）～図５（ｄ）及び図６（ａ）～図６（ｃ）に示した方法により製造される。従って、多層基板４を構成する各種材料については、本発明の多層基板の製造方法の第二実施形態と同様である。
また、焼成工程において、支持用セラミックグリーンシート１４０の成分が貫通導体２０の表面に対して拡散するため、多層基板４の一方の主面４ａに露出する貫通導体２０は、主面に露出していない貫通導体２０と比較して、ガラス成分が多い。
さらに、図１０に示す多層基板４は、破線で示す領域８０ａ及び８０ｂに支柱構造が形成されているため、機械的強度が高い。支柱構造に関しては、本発明の多層基板の製造方法の第一実施形態で説明した通りである。
図１０に示す多層基板４では、樹脂層９５と第１セラミック層６０の間に、第２セラミック層の空隙に樹脂を浸透させた樹脂－セラミック複合層７５が形成されているため、樹脂層９５と第１セラミック層６０との接合強度が高く、層間剥離やクラック等が発生しにくい。
図１０は、本発明の多層基板の第二実施形態の別の一例を模式的に示す断面図である。
図１０に示す多層基板４は、例えば図５（ａ）～図５（ｄ）及び図６（ａ）～図６（ｃ）に示した方法により製造される。従って、多層基板４を構成する各種材料については、本発明の多層基板の製造方法の第二実施形態と同様である。
また、焼成工程において、支持用セラミックグリーンシート１４０の成分が貫通導体２０の表面に対して拡散するため、多層基板４の一方の主面４ａに露出する貫通導体２０は、主面に露出していない貫通導体２０と比較して、ガラス成分が多い。
さらに、図１０に示す多層基板４は、破線で示す領域８０ａ及び８０ｂに支柱構造が形成されているため、機械的強度が高い。支柱構造に関しては、本発明の多層基板の製造方法の第一実施形態で説明した通りである。
図１０に示す多層基板４では、樹脂層９５と第１セラミック層６０の間に、第２セラミック層の空隙に樹脂を浸透させた樹脂－セラミック複合層７５が形成されているため、樹脂層９５と第１セラミック層６０との接合強度が高く、層間剥離やクラック等が発生しにくい。
【0094】
なお、図１０に示した多層基板４においては、絶縁性の支持体５０及び樹脂－セラミック複合層７５が形成されているが、本発明の多層基板の第二実施形態では、絶縁性の支持体５０が形成され、樹脂－セラミック複合層７５が形成されていなくてもよく、絶縁性の支持体５０が形成されておらず、樹脂－セラミック複合層７５が形成されていてもよい。
【0095】
第２セラミック層の厚さは特に限定されないが、１μｍ以上、２０μｍ以下であることが好ましい。
【0096】
第２セラミック層の気孔率は特に限定されないが、３０％以上、７０％以下であることが好ましい。
なお、第２セラミック層の気孔率は、第２セラミック層を厚さ方向に切断した断面のＳＥＭ画像により求めることができる。ただし、第２セラミック層が有する空隙のうち、樹脂が占める部分も空隙とみなして、気孔率を求める。
なお、第２セラミック層の気孔率は、第２セラミック層を厚さ方向に切断した断面のＳＥＭ画像により求めることができる。ただし、第２セラミック層が有する空隙のうち、樹脂が占める部分も空隙とみなして、気孔率を求める。
【符号の説明】
【0097】
１、２、３、４ 多層基板
１ａ、２ａ、３ａ、４ａ 一方の主面
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ 貫通導体
３０ 配線導体
４０ 支持用セラミックシート
５０、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ 絶縁性の支持体
６０ 第１セラミック層
７０ 第２セラミック層
７５ セラミック－樹脂複合層
８０ａ、８０ｂ 支柱構造が形成された領域
９０ 樹脂
９５ 樹脂層
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ、１０１、１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅ 空洞形成用シート
１１０ 空洞形成材料
１２０ 導電性ペースト（貫通導体形成用ペースト）
１３０ 導電性ペースト（配線導体形成用ペースト）
１４０ 支持用セラミックグリーンシート
１５０ セラミックペースト
１６０ 第１セラミック材料
１７０ 第２セラミック材料
１９０ 空洞
２００、２０１、４００、４０１ 積層体
２１０、２１１、４１０、４１１ 空洞を有する基板
２２０、２２１、４２０、４２１ 支持用セラミックシート付き基板
３００、３００ａ、３００ｂ、３００ｃ 第１セラミックグリーンシート
５００ 第２セラミックグリーンシート
１ａ、２ａ、３ａ、４ａ 一方の主面
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ 貫通導体
３０ 配線導体
４０ 支持用セラミックシート
５０、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ 絶縁性の支持体
６０ 第１セラミック層
７０ 第２セラミック層
７５ セラミック－樹脂複合層
８０ａ、８０ｂ 支柱構造が形成された領域
９０ 樹脂
９５ 樹脂層
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ、１０１、１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅ 空洞形成用シート
１１０ 空洞形成材料
１２０ 導電性ペースト（貫通導体形成用ペースト）
１３０ 導電性ペースト（配線導体形成用ペースト）
１４０ 支持用セラミックグリーンシート
１５０ セラミックペースト
１６０ 第１セラミック材料
１７０ 第２セラミック材料
１９０ 空洞
２００、２０１、４００、４０１ 積層体
２１０、２１１、４１０、４１１ 空洞を有する基板
２２０、２２１、４２０、４２１ 支持用セラミックシート付き基板
３００、３００ａ、３００ｂ、３００ｃ 第１セラミックグリーンシート
５００ 第２セラミックグリーンシート
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】