JP5382225B2 - セラミック多層基板およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、セラミック多層基板およびその製造方法に関し、詳しくは、表面の平坦性が良好で、部品実装性に優れたセラミック多層基板およびその製造方法に関する。

近年、配線導体を３次元的に配置したセラミック多層基板が種々の用途に広く用いられている。
そして、このようなセラミック多層基板の一つとして、複数のセラミック層が積層された積層体の内部にビアホール導体と内部導体とが配置され、表面には外部電極が形成されているとともに、ビアホール導体を介して内部導体と外部電極が接続された構造を有するセラミック多層基板が提案されている(特許文献１参照)。

そして、特許文献１のような構成を有するセラミック多層基板においては、電子部品の小型化や高性能化が求められる中、セラミック層が薄層化され、内部回路要素は密に形成される傾向にある。

しかしながら、内部導体が積層方向に重なって配置される領域においては、内部導体が配置されていない領域に比べて、基板表面が凸状に盛り上がり、セラミック多層基板の平坦性(コプラナリティ）が損なわれる。そして、その結果、セラミック多層基板の表面に、電子部品（表面実装部品）を搭載するにあたって、部品実装に不良が発生するという問題点がある。

国際公開第２００５／０６７３５９号パンフレット

本発明は、上記課題を解決するものであり、表面の平坦性が良好で、部品実装性に優れたセラミック多層基板および該セラミック多層基板を効率よく製造することが可能な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。

上記課題を解決するために、本発明のセラミック多層基板は、
積層された複数のセラミック層と、
前記セラミック層を介して積層され、少なくとも一部が積層方向から見て互いに重なるように配設された複数の内部導体と、
前記内部導体とは異なる層に配設され、積層方向から見て互いに重なる前記内部導体のうちの少なくとも２層が重なる内部導体重なり領域と積層方向から見て重なり、かつ平面面積が前記内部導体重なり領域の平面面積の２倍以下である、焼結していない無機材料粉末を含んでなる拘束層と
を備えることを特徴としている。

なお、本発明においては、特に基板表面のコプラナリティを確保しようと意図する領域においては、積層方向から見て上述の内部導体重なり領域と重なるように拘束層を形成する必要があるが、特に基板表面のコプラナリティを確保する必要のない領域では、積層方向から見て内部電極が互いに重なる内部導体重なり領域が存在する場合でも、内部導体重なり領域と積層方向から見て重なるように拘束層を形成しないように構成することも可能である。

本発明のセラミック多層基板においては、前記拘束層の平面面積が前記セラミック層の平面面積の１／２以下であることが望ましい。

また、積層方向から見て、前記拘束層が、前記内部導体重なり領域の全てを覆うように配設されていることが望ましい。

また、前記拘束層は、積層方向から見て重なるべき対象である前記内部導体と基板表面の間のうち、内部導体と基板表面間の距離が短い方に配設されることが望ましい。

また、積層方向から見て互いに重なる前記内部導体がコイル導体であることが望ましい。

また、前記セラミック層は、ガラス成分を含むセラミック材料からなるものであることが望ましい。

また、本発明のセラミック多層基板の製造方法は、
(ａ)基板用セラミック材料粉末を含む複数の基板用セラミックグリーン層と、
少なくとも２層の前記基板用セラミックグリーン層上に、少なくとも一部が、他の前記基材用セラミックグリーンシート上に配設された内部導体と積層方向から見て重なるように配設された内部導体と、
前記内部導体とは異なる層に形成され、積層方向から見て互いに重なる前記内部導体のうちの少なくとも２層が重なる内部導体重なり領域と積層方向から見て重なり、かつ平面面積が前記内部導体重なり領域の平面面積の２倍以下の、前記基板用セラミック材料粉末の焼結温度では焼結しない無機材料粉末を含んでなる拘束層と
を備えた、生の積層体を作製する工程と、
(ｂ)前記生の積層体を、前記基板用セラミック材料粉末は焼結するが前記無機材料粉末は焼結しない温度で焼成する工程と
を具備することを特徴としている。

本発明のセラミック多層基板の製造方法においては、前記拘束層を、前記無機材料粉末を含む無機材料ペーストを前記基板用セラミックグリーン層上に塗布することにより形成することが望ましい。

本発明のセラミック多層基板は、積層された複数のセラミック層と、セラミック層を介して積層され、少なくとも一部が積層方向から見て互いに重なるように配設された複数の内部導体と、内部導体とは異なる層に配設され、積層方向から見て互いに重なる内部導体のうちの少なくとも２層が重なる内部導体重なり領域と積層方向から見て重なるように、焼結していない無機材料粉末を含んでなる拘束層を配設するようにしているので、基板表面のコプラナリティ（平坦性）に優れた基板表面を効率よく平坦にすることが可能になる。

本発明により基板表面のコプラナリティが改善されるのは、以下に説明するような理由によるものである。
まず、セラミック多層基板を製造する場合において、表面に内部導体となる導体パターンが形成されたセラミックグリーンシートを積層、圧着することにより形成される積層体（焼成後にセラミック多層基板となる未焼成の積層体）について考えると、例えば、内部導体が配設されている領域では、その上側領域および下側領域において、セラミックグリーンシートが他の領域よりも強くプレスされて、厚みが薄くなる。

そして、焼成後にはセラミック層の焼結密度が一定となる、すなわち、内部導体が配設されている領域の上側領域および下側領域において、他の領域よりも強くプレスされて厚みが薄くなっていた領域の厚みが、他の領域とほぼ同じとなり、基板表面に凸状の盛上りが形成されることになる。特に複数の内部導体が積層方向から見て重なり合うように積層されている場合には、この凸状の盛上りが累積されて、基板表面のコプラナリティがそれだけ大きく低下する。

これに対して、本発明では、拘束層が配設されている部分のセラミック層が、その主面に平行な方向にはほとんど収縮せず、厚み方向にのみ大きく収縮することから、拘束層を、上述の内部導体重なり領域と積層方向から見て重なるように配設することにより、焼成工程で拘束層と重なる部分のセラミック層を厚み方向に大きく収縮させて、内部導体の重なりによるセラミック層の変形を吸収させて、基板表面のコプラナリティを改善することができる。

また、例えば、ガラス成分を含有する低温焼結セラミック材料を主成分とするセラミック層用の低温焼成セラミックグリーンシートに、Ａｇ，Ｃｕなどを導電成分とする導電性ペーストを塗布して外部導体パターンや内部導体パターンを形成し、これらの低温焼成セラミックグリーンシートを積層して積層体を形成し、この積層体を一体焼成（同時焼成）する方法でセラミック多層基板を製造する場合、導体材料（導電性ペースト）とセラミック材料の収縮挙動は異なる。

通常、まず、導体材料についてみると、焼成開始後３００〜４００℃で導体材料中のバインダー樹脂などの有機物が熱分解し、その後、Ａｇ，Ｃｕなどの金属成分が焼結して収縮を開始し、７００〜８００℃で焼結収縮が終了する。
一方、ガラスやセラミックを主成分とする低温焼成セラミックグリーンシートは、導体材料よりも１００℃以上高い、５００℃以上で焼結収縮を開始し、９００〜１１００℃で焼結収縮が終了する。
すなわち、セラミック材料が本格的に焼結収縮する温度域では、導体材料（内部導体）の焼結収縮はほぼ終了しているか、もしくは、焼結収縮のピークが過ぎている状態である。

したがって、セラミック材料の焼結収縮温度域では、すでに焼結収縮の終了した、もうそれ以上収縮しない導体材料（内部導体）が、収縮に抗する（突っ張る）ように働く一方で、内部導体とは異なる層に、内部導体重なり領域と積層方向から見て重なるように配設された拘束層も、その主面に平行な方向には収縮しないため、セラミック層が湾曲し凸状に盛り上がることが抑制される。

なお、拘束層は、本願請求項３で規定しているように、上述の内部導体重なり領域の全てを覆うように配設されていることが望ましいが、内部導体重なり領域の一部と重なるように配設した場合にも、それだけ内部導体の重なりによるセラミック層の変形を吸収することが可能になり、コプラナリティの改善に寄与することができる。

また、拘束層の平面面積が、上記の内部導体重なり領域の平面面積の２倍を超えると、内部導体の周辺のセラミック層に大きな凹みが生じ、クラック発生のおそれも生じるため、拘束層の平面面積は、上記の内部導体重なり領域の平面面積の２倍以下とすることが望ましい。

また、拘束層の平面面積をセラミック層の平面面積の１／２以下にすることにより、さらに確実に、歪みや反りが少なく、コプラナリティに優れたセラミック多層基板を得ることが可能になる。
なお、ここでいう拘束層の平面面積とは、
(ａ)拘束層が１つだけ配設されている場合にはその平面面積の値、
(ｂ)拘束層が平面的に見て複数配設されている場合において、各拘束層に重なりがない場合には、各拘束層の平面面積の合計値、
(ｃ)拘束層が平面的に見て複数配設され、かつ、何層かの拘束層が、積層方向から見て互いに重なるように配設されている場合には、セラミック多層基板を平面的に見た場合における、拘束層が配設されている領域の面積、すなわち、内部導体の投影領域の面積の値（内部導体が重なっている領域についても、該重なり面積に、重なった拘束層の層数を乗じることはしない値）
をいう。

また、拘束層を、積層方向から見て、内部導体重なり領域の全てを覆うように配設した場合、内部導体の重なりによるセラミック層の変形を十分かつ確実に吸収して、セラミック多層基板のコプラナリティをさらに向上させることができる。
なお、拘束層が、内部導体重なり領域の一部を覆うように配設した場合にも、それなりにコプラナリティが改善されることは上述の通りである。

また、拘束層を、積層方向から見て重なるべき対象である内部導体と基板表面の間のうち、内部導体と基板表面間の距離が短い方に配設することにより、さらに確実にコプラナリティを改善することができる。
すなわち、積層方向に重なった内部導体の影響で形成される凸状の盛り上がりは、内部導体から近い方の基板表面に形成されやすいため、拘束層を、積層方向から見て重なるべき対象である内部導体と基板表面との間のうち、内部導体と基板表面間の距離が短い方に配設することにより、効率よく、基板表面に凸状の盛り上がりが形成されることを抑制、防止して、コプラナリティを向上させることができる。
なお、拘束層は、内部導体との間に３〜４層程度のセラミック層を介して配設すると、拘束層と内部導体の間にある３〜４層のセラミック層が焼成工程で厚み方向に大きく収縮することによって内部導体の重なりによるセラミック層の変形をより確実に吸収することができる。

また、セラミック多層基板内にコイル導体を配設してコイルを構成する場合、同一形状のコイル導体（内部導体）が積層方向に重なるように配置されることになるため、基板表面の、前記コイル導体が配設された領域に対応する領域が盛り上がって凸状になりやすいが、このようなセラミック多層基板に本発明を適用することにより、コプラナリティに優れたセラミック多層基板を得ることが可能になり、特に有意義である。

また、前記セラミック層を構成する材料として、ガラス成分を含むセラミック材料を用いることにより、例えば１０００℃以下の比較的低い温度での焼成工程を経て効率よく特性の高いセラミック多層基板を製造することが可能になり、有意義である。

また、セラミック層からガラス成分が拘束層に拡散して拘束層とセラミック層の接合強度が高くなり、セラミック層が主面に平行な方向に収縮することを拘束層が防止する結果、セラミック層の厚み方向への収縮が促進され、焼成工程におけるセラミック層の変形（厚みの増大）を吸収して、コプラナリティを向上させることが可能になる点でも有意義である。

また、本発明のセラミック多層基板の製造方法は、複数の基板用セラミックグリーン層と、少なくとも２層の前記基板用セラミックグリーン層上に、少なくとも一部が、他の基材用セラミックグリーンシート上に配設された内部導体と積層方向から見て重なるように配設された内部導体と、内部導体とは異なる層に形成され、積層方向から見て互いに重なる内部導体のうちの少なくとも２層が内部導体重なり領域と積層方向から見て重なり、かつ平面面積が内部導体重なり領域の平面面積の２倍以下の、基板用セラミック材料粉末の焼結温度では焼結しない無機材料粉末を含んでなる拘束層とを備えた生の積層体を作製し、この生の積層体を、基板用セラミック材料粉末は焼結するが無機材料粉末は焼結しない温度で焼成するようにしているので、基板表面のコプラナリティに優れたセラミック多層基板を効率よく製造することが可能になる。

また、拘束層を、無機材料粉末を含む無機材料ペーストを基板用セラミックグリーン層上に塗布することにより形成した場合、拘束層を容易に任意のパターンに形成することが可能になり、本発明をより実効あらしめることができる。

本発明の実施の形態１にかかるセラミック多層基板の構成を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態１のセラミック多層基板において、内部導体重なり領域を説明するための図である。 本発明の実施の形態１のセラミック多層基板において、内部導体重なり領域を説明するための他の図である。 本発明のセラミック多層基板の特性を評価するために作製した試料の構成を示す図である。 本発明の実施の形態２にかかるセラミック多層基板の構成を模式的に示す図である。

以下に本発明の実施の形態を示して、本発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。

[実施の形態１]
図１は本発明の実施の形態１にかかるセラミック多層基板の構成を模式的に示す図である。
このセラミック多層基板１０は、基材層であるセラミック層１と、層間に配設された内部導体３と、表面に形成された外部導体４と、層間接続用のビアホール導体５とを備えている。なお、異なる層に配置されている内部導体３および外部導体４は、ビアホール導体５を介して互いに電気的に接続されている。

また、内部導体３とは異なる層に配設され、積層方向から見て互いに重なる内部導体３のうちの少なくとも２層が重なる領域（内部導体重なり領域）と積層方向から見て重なるように、実質的に焼結していない無機材料粉末を含んでなる拘束層２が配設されている。

また、この実施の形態１のセラミック多層基板１０においては、拘束層２が３箇所に配設されており、各拘束層２（２ａ，２ｂ，２ｃ）は、それぞれ平面面積が、上述の内部導体重なり領域の平面面積の２倍以下となるように構成されている。
なお、拘束層２の配設位置や配設数に特別の制約はなく、必要に応じて配設位置や配設数を定めることが可能である。

また、セラミック多層基板１０の表面には、表面実装型の電子部品６ａ、半導体素子６ｂが実装されている。
電子部品６ａは、はんだ１１を介して、外部導体４に機械的、電気的に接続されている。また、半導体素子６ｂは、はんだボール８を介して外部導体４に電気的に接続されている。

このセラミック多層基板１０において、基材層であるセラミック層１は、セラミック多層基板１０の基板特性を支配する。
セラミック層１の厚み（焼成後の厚み）は、通常５μｍ〜１００μｍの範囲にあることが好ましい。

セラミック層１の構成材料としては、ガラスを含む、例えば、１０００℃以下の比較的低温で焼結可能な低温焼結セラミック材料が有利に用いられる。なお、低温焼結が可能なセラミック材料としては、例えば、酸化バリウム、酸化ケイ素、アルミナ、酸化カルシウムおよび酸化ホウ素の混合物のように、焼成工程において、ガラスを生成する組成のものを用いることが可能である。また、これに代えて、たとえばアルミナのようなフィラーとなるセラミックと、ホウケイ酸系ガラス、または酸化ケイ素のような焼結助剤として作用するガラスとを混合としたものを用いることも可能である。

また、拘束層２を構成する材料としては、セラミック層１を構成するセラミック材料の焼結温度では焼結しない、高い焼結温度を有する無機材料を未焼結のままで含有するものが用いられる。例えば、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、ムライト、石英などの酸化物系無機材料粉末、あるいは、窒化ホウ素などの非酸化物系無機材料粉末などを用いることができる。

また、内部導体は、通常、導電性ペーストを所定の形状に印刷した内部導体パターンが、セラミック層を焼成する工程で、同時に焼成されることにより形成される。そして、この内部導体の形成に用いられる導電性ペーストとしては、例えば、Ａｇ、Ａｇ‐Ｐｄ、Ａｇ‐Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｌなどの金属粉末、合金粉末を導電材料の主成分とし、このような金属粉末を有機ビヒクル中に分散させてペースト状としたものが用いられる。

また、この実施の形態１のセラミック多層基板１０において、「積層方向から見て互いに重なる内部導体のうちの少なくとも２層が重なる内部導体重なり領域」とは、内部導体と拘束層の配設態様を模式的に示す図２Ａを参照して説明すると、２層の内部導体３（３ａ，３ｂ）がセラミック層１を介して正対するように配設されている場合においては、平面的に見て、一方の内部導体３ａの占める領域が、他方の内部導体３ｂの占める割合に等しいから、内部導体３ａまたは３ｂが形成されている領域（すなわち、図２Ａにおいて、「Ａ」で示す領域）が、内部導体重なり領域となる。この場合、内部導体が３層以上であってもそれらが正対するように配設されている場合には、「内部導体重なり領域Ａ」は、内部導体が２層の場合と同じになる。

一方、例えば、図２Ｂに示すように、セラミック層１を介して、３層の内部導体３（３ａ，３ｂ，３ｃ）が配設されており、上下の内部導体３ａと３ｃとは積層方向に直交する方向に位置をずらして配設されており、中央の内部導体３ｂは内部導体３ａ，３ｃよりも広い領域に形成されており、積層方向から見た場合に上下の内部導体３ａと３ｃと重なるように配設されている場合においては、内部導体３ａと３ｂが重なる領域Ａ１と内部導体３ｂと内部導体３ｃが重なる領域Ａ２の両方の領域を含む領域Ａ１２が「内部導体重なり領域Ａ」となる。

次に、図１に示すような構成を備えた本発明の実施の形態１にかかるセラミック多層基板１０の製造方法について説明する。
セラミック多層基板１０を製造するにあたっては、まず、セラミック層１となるべき、例えば焼成後の厚みが、５μｍ〜１００μｍ程度の複数の基板用セラミックグリーンシートを用意する。

次に、所定の基板用セラミックグリーンシートに、ビアホール導体５を配設するための貫通孔を形成する。そして、この貫通孔に導電性ペーストを充填することにより、ビアホール導体５を形成する。

また、所定の基板用セラミックグリーンシート上に、導電性ペーストを所定のパターンで印刷することにより、内部導体や外部導体となるべき導体膜を形成する。

また、所定の基板用セラミックグリーンシート上の、積層方向から見て互いに重なる内部導体のうちの少なくとも２層が重なる内部導体重なり領域となるべき所定の位置に、所定のパターンで、たとえば厚み１〜１０μｍ程度の拘束層パターンを形成する。

なお、拘束層の形成には、基板用セラミックグリーンシートを構成するセラミック材料の焼結温度では実質的に焼結しないアルミナ粉末などの難焼結性の無機材料粉末を主たる成分とする拘束層形成用の無機材料ペーストを印刷する方法を用いることが望ましい。

また、無機材料としては、基板用セラミックグリーンシートを構成するセラミック材料の焼結温度では焼結しないジルコニアなどの他の材料を使用することも可能である。

次に、上述のように、ビアホール導体、導体膜、拘束層パターンのいずれか１種または２種以上が形成された基材用セラミックグリーンシート、およびそれらの形成されていない基材用セラミックグリーンシートを積層して、圧着することにより、焼成後に図１に示すような構造のセラミック多層基板となる積層体を形成する。
なお、上記の積層体を圧着するにあたっては、例えば、静水圧プレスの方法が用いられる。

次に、上述のようにして形成した、圧着後の積層体を、基板用セラミックグリーンシートを構成するセラミック材料粉末は焼結するが、拘束層を構成する無機材料粉末は実質的に焼結しない温度で焼成する。具体的には、例えば、還元雰囲気中にて最高温度９００〜１０００℃の温度条件で焼成を行う。焼成工程では、拘束層が配設されている部分のセラミック層が、その主面に平行な方向にはほとんど収縮せず、厚み方向にのみ大きく収縮することから、セラミック層の変形が吸収され、基板表面が凸状に盛り上ることが抑制される。
なお、この焼成工程においては、積層体全体の反りや変形を防止するため、積層体を積層方向に加圧した状態で焼成してもよい。

これにより、図１に示すような構造を有するセラミック多層基板（電子部品６ａ、半導体素子６ｂなど実装される前のセラミック多層基板）１０が得られる。

このセラミック多層基板１０においては、上述のように、積層されたセラミック層１の層間の合計３箇所に拘束層２（２ａ，２ｂ，２ｃ）が配設されている。

そして、拘束層２（２ａ）は、その下方にある合計３層の内部導体３に対応して配設されている。
また、拘束層２（２ｂ）は、その上方の３層の内部導体３に対応して配設されている。
さらに、拘束層２（２ｃ）は、その下方の２層の内部導体３に対応して配設されている。
これらの拘束層２（２ａ，２ｂ，２ｃ）により、基板表面のコプラナリティを確保したい領域において、十分なコプラナリティが確保される。

なお、本発明のセラミック多層基板において、拘束層２は、少なくとも２層の内部導体３が互いに重なる内部導体重なり領域がある場合に必ず配設しなければならないものではなく、他の配線導体などとの兼ね合いにより、配置する必要がない場合もある。すなわち、全体のバランスを考慮して、内部導体の重なり合いによる基板表面のコプラナリティの低下が特に問題になる部分を選んで拘束層２を配置することができる。そうすることにより、効率よく、コプラナリティに優れたセラミック多層基板を作製することができる。

なお、上記のセラミック多層基板の製造方法では、個々のセラミック多層基板を製造する場合について説明したが、通常は、複数個分のセラミック多層基板を含む集合積層体を形成し、焼成前あるいは焼成後にこれを分割することにより複数個のセラミック多層基板を得る、いわゆる多数個取りの製造方法が用いられることが多い。
なお、上述の多数個取りの製造方法を適用する場合、焼成前の集合積層体に対して、後で実施される分割工程を容易にするためのブレイクラインを形成しておくことが望ましい。

また、この実施の形態１では、セラミックグリーンシートを積層することにより未焼成の積層体を形成したが、基板用セラミック材料粉末を含むスラリーを塗布する工程を繰り返すことによって、未焼成の積層体を形成する方法を採用することも可能である。

上述のように製造されるこの実施の形態１のセラミック多層基板１０においては、内部導体３が配設されている層とは異なる層に、内部導体重なり領域Ａと積層方向から見て重なるように、実質的に焼結していない無機材料粉末を含んでなる拘束層２が配設されているので、セラミック層１を介して積層された複数の内部導体３の影響を吸収して、基板表面の平坦性(コプラナリティ）を確保することができる。

また、拘束層２の平面面積が内部導体重なり領域Ａの平面面積の２倍以下となるようにしているので、内部導体３の周辺のセラミック層１に大きな凹みが生じることを防止して、クラック発生のない、コプラナリティに優れたセラミック多層基板１０を得ることができる。

［特性評価］
本発明の効果を確認するため、図３に模式的に示すように、
(ａ)厚み２０μｍのセラミック層１を１５層、
(ｂ)厚み１０μｍの内部導体３を２層、
(ｃ)厚み２μｍの拘束層２を１層、
を備え、
セラミック層１を介して正対する位置に２層の内部導体３が配設され、その上方に３層のセラミック層１を介して拘束層２が配設され、かつ、拘束層２の上に１層のセラミック層１が配設された構造を有し、セラミック層１の平面面積（基板面積）が１４ｍｍ²の試料（表１の試料番号２〜６の試料）１０ｓを作製した。この試料１０ｓは１００ｍｍ×１００ｍｍの集合基板を焼成した後にカットして作製された基板である。

また、比較のため、拘束層を備えていない試料（表１の試料番号１の試料）および、拘束層２の平面面積が内部導体３の平面面積の２倍を超える試料（表１の試料番号７の試料を作製した。

＜コプラナリティ＞
そして、表１の試料番号１〜７の各試料について、コプラナリティを評価するため、基板表面の最も低い部分と高い部分の標高差（μｍ）を測定した。測定結果をコプラナリティとして表１に示す。コプラナリティは上記集合基板をカットして得られた試料１０ｓのコプラナリティの平均値である。

表１に示すように、拘束層を備えていない試料番号１の試料（比較例）では、コプラナリティが７０μｍを超えており、拘束層を配設しない場合には、十分な平坦性が確保できないことが確認された。

また、試料番号７の試料のように、拘束層２の平面面積が内部導体３の平面面積の２倍を超えると、内部導体３の周辺のセラミック層１が大きく凹み、クラックも発生することが認められた。

＜セラミック層の平面面積に対する拘束層の面積の影響確認＞
図３に示すような構成を有する試料において、内部導体重なり領域Ａと拘束層２の平面面積の割合を１：１としたまま、内部導体３の平面面積と拘束層２の平面面積を変化させて、セラミック層（セラミック多層基板）の平面面積に対する拘束層２の面積の割合を変化させた試料（表２の試料番号８〜１３の試料）を作製した。なお、この表２の試料も、セラミック層の平面面積（基板面積）が１４ｍｍ²のものである。

そして、表２の試料番号８〜１３の試料について、コプラナリティ（μｍ）、非直線性歪み（μｍ）、反り（μｍ）を調べた。非直線性ひずみ、反りは集合基板について測定した値である。その結果を表２に併せて示す。
なお、非直線性歪み（μｍ）は、以下の方法で求めた値である。まず、試料の４辺の理論値とのずれをＸ，Ｙのそれぞれについて求める。そして、Ｘの最大のずれと最小のずれの絶対値の和の１／２の値と、Ｙの最大のずれと最小のずれの絶対値の和の１／２の値を比較し、大きい方の値を非直線性歪み（μｍ）とした。

焼成工程で積層体が拘束層を備えている場合、得られる焼結体には、拘束層を備えていない場合よりも積層体全体として大きな歪みや反りが生じる傾向があるが、表２に示すように、拘束層の平面面積をセラミック層の平面面積（基板面積）の１／２以下とした試料番号８〜１１の試料の場合、歪みや反りが小さく、しかもコプラナリティに優れていることが確認された。

一方、拘束層の平面面積がセラミック層の平面面積（基板面積）の１／２を超えた、表２の試料番号１２および１３の試料の場合、実用可能な範囲ではあるが、歪みや反りがいくらか大きくなり、コプラナリティも少し低下する傾向が認められた。

また、内部導体重なり領域Ａの平面面積と拘束層の平面面積を同じとし、拘束層の位置をずらして、両者の重なる割合を変化させることにより、表３の試料番号１４〜１６の試料を作製した。なお、この表３の試料も、セラミック層の平面面積（基板面積）が１４ｍｍ²のものである。
そして、この試料番号１４〜１６の試料についてコプラナリティを調べた。その結果を表３に併せて示す。

表３に示すように、拘束層が内部導体重なり領域Ａの全面を覆っている試料番号１４の試料の場合、コプラナリティは２２μｍと特に良好であるが、拘束層が内部導体重なり領域Ａの一部を覆っている試料番号１５，１６の場合にも、コプラナリティが改善されることが確認された。

また、実施の形態１のセラミック多層基板では、拘束層を、積層方向から見て重なるべき対象である内部導体と基板表面の間のうち、内部導体と基板表面間の距離が短い方に配設するようにしているので、確実にコプラナリティを改善することができる。すなわち、複数の内部導体の影響で形成される凸状の盛り上がりは、内部導体から近い方の基板表面に形成されやすいため、拘束層を、積層方向から見て重なるべき対象である内部導体と基板表面との間のうち、内部導体と基板表面間の距離が短い方に配設することにより、効率よくコプラナリティを改善することができる。

また、本発明において、拘束層は、内部導体との間に３〜４層程度のセラミック層を介して配設することが望ましい。これは、内部導体と拘束層の間に３〜４層程度のセラミック層を介在させることにより、これらのセラミック層の厚み方向の収縮によって、内部導体の重なりによるセラミック層の変形を、十分かつ柔軟に吸収し、コプラナリティを効率よく改善できることによる。

また、本発明においては、拘束層は必要に応じて２層以上重ねて配置してもよい。その場合、セラミック層の変形を吸収する能力を大きくすることができる。

なお、拘束層はセラミック多層基板の最外層となる位置に配設しないことが望ましい。これは、セラミック層と拘束層とは異なる材料であり、接合強度が不十分になりやすく、また、セラミック多層基板の表面は、外部からの力にさらされる可能性が高く、クラックや割れの原因になり易いことによる。

また、拘束層は内部導体と接しないように配置されることが好ましい。これは、例えば２層の内部導体のうち、一方の内部導体が拘束層に接し、他方がセラミック層と接した状態になる、上下の収縮率および焼結収縮挙動の違いにより、内部導体に浮きが発生するおそれがあることによる。

[実施の形態２]
図４は、本発明の他の実施の形態（実施の形態２）にかかるセラミック多層基板の構成を示す正面断面図である。

このセラミック多層基板１０ａは、基材層であるセラミック層１と、層間に配設された内部導体３と、表面に形成された外部導体４と、層間接続用のビアホール導体５とを備えている。なお、異なる層に配置されている内部導体３および外部導体４は、ビアホール導体５を介して互いに電気的に接続されている。

また、セラミック多層基板１０ａの厚み方向の中央領域に位置する積層方向から見て互いに重なる複数の内部導体３（３ｃ）は、特に図示しないビアホール導体により接続されてコイルＬを形成するコイル導体である。

そして、このセラミック多層基板１０ａにおいて、セラミック層１は、例えばフェライトセラミックから構成されている。フェライトセラミックとしては、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系、Ｆｅ−Ｚｎ−Ｃｕ系、またはＦｅ−Ｍｎ−Ｚｎ系の組成のものが用いられる。

なお、このセラミック多層基板１０ａにおいては、すべてのセラミック層１をフェライトセラミックから構成しても、あるいは、内部導体３（３ｃ）から構成されるコイルＬが位置する部分を構成するセラミック層のみをフェライトセラミックから構成し、他のセラミック層を誘電体セラミックまたは絶縁体セラミックから構成してもよい。

また、このセラミック多層基板１０ａにおいては、内部導体３とは異なる層であって、基板表面に近い層には、コイルＬを構成する複数の内部導体３（３ｃ）と、積層方向から見て重なるように、実質的に焼結していない無機材料粉末を含んでなる拘束層２が配設されている。

また、図４では、セラミック多層基板１０の表面に、表面実装型の電子部品６ａがはんだ１１を介して実装され、半導体素子６ｂがはんだボール８を介して実装された状態を示している。

この実施の形態２の場合のように、内部導体３（３ｃ）として、複数のコイル導体を配設してコイルＬを内部に形成したセラミック多層基板１０ａの場合、同一形状のコイル導体（内部導体）３（３ｃ）が積層方向に重なるように配置されるため、基板表面の、コイル導体（内部導体）３（３ｃ）が配設された領域に対応する領域は盛り上がって凸状になりやすいが、本発明を適用することにより、コプラナリティに優れたセラミック多層基板を得ることができるため、有意義である。

なお、本発明は、上記実施の形態１および２に限定されるものではなく、セラミック多層基板を構成するセラミック層の層数、拘束層や内部導体などの配設態様、セラミック層、内部導体、拘束層などを構成する材料、セラミック多層基板の製造工程における具体的な条件などに関し、発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。

１ セラミック層
２ 拘束層
３，３ａ，３ｂ，３ｃ 内部導体
４ 外部導体
５ ビアホール導体
６ａ 電子部品
６ｂ 半導体素子
８ はんだボール
１０，１０ａ セラミック多層基板
１１ はんだ
Ａ 内部導体重なり領域
Ｌ コイル

Claims (8)

1. 積層された複数のセラミック層と、
   前記セラミック層を介して積層され、少なくとも一部が積層方向から見て互いに重なるように配設された複数の内部導体と、
   前記内部導体とは異なる層に配設され、積層方向から見て互いに重なる前記内部導体のうちの少なくとも２層が重なる内部導体重なり領域と積層方向から見て重なり、かつ平面面積が前記内部導体重なり領域の平面面積の２倍以下である、焼結していない無機材料粉末を含んでなる拘束層と
   を備えることを特徴とするセラミック多層基板。
2. 前記拘束層の平面面積が前記セラミック層の平面面積の１／２以下であることを特徴とする、請求項１記載のセラミック多層基板。
3. 積層方向から見て、前記拘束層が、前記内部導体重なり領域の全てを覆うように配設されていることを特徴とする、請求項１または２記載のセラミック多層基板。
4. 前記拘束層は、積層方向から見て重なるべき対象である前記内部導体と基板表面の間のうち、内部導体と基板表面間の距離が短い方に配設されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のセラミック多層基板。
5. 積層方向から見て互いに重なる前記内部導体がコイル導体であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のセラミック多層基板。
6. 前記セラミック層が、ガラス成分を含むセラミック材料からなるものであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のセラミック多層基板。
7. (ａ)基板用セラミック材料粉末を含む複数の基板用セラミックグリーン層と、
   少なくとも２層の前記基板用セラミックグリーン層上に、少なくとも一部が、他の前記基材用セラミックグリーンシート上に配設された内部導体と積層方向から見て重なるように配設された内部導体と、
   前記内部導体とは異なる層に形成され、積層方向から見て互いに重なる前記内部導体のうちの少なくとも２層が重なる内部導体重なり領域と積層方向から見て重なり、かつ平面面積が前記内部導体重なり領域の平面面積の２倍以下の、前記基板用セラミック材料粉末の焼結温度では焼結しない無機材料粉末を含んでなる拘束層と
   を備えた、生の積層体を作製する工程と、
   (ｂ)前記生の積層体を、前記基板用セラミック材料粉末は焼結するが前記無機材料粉末は焼結しない温度で焼成する工程と
   を具備することを特徴とする、セラミック多層基板の製造方法。
8. 前記拘束層を、前記無機材料粉末を含む無機材料ペーストを前記基板用セラミックグリーン層上に塗布することにより形成することを特徴とする、請求項７記載のセラミック多層基板の製造方法。

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