JPH11354924A

JPH11354924A - 多層セラミック基板の製造方法

Info

Publication number: JPH11354924A
Application number: JP10157159A
Authority: JP
Inventors: Sadaaki Sakamoto; 禎章坂本; Hirobumi Sunahara; 博文砂原
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-06-05
Filing date: 1998-06-05
Publication date: 1999-12-24

Abstract

(57)【要約】【課題】多層セラミック基板の多機能化、高密度化、
高精度化が可能な製造方法を提供する。【解決手段】セラミック絶縁材料を含む積層された複
数のセラミックグリーンシート２ｇ〜８ｇおよび配線導
体１３〜１８を有し、内部に空間２９，３４が設けら
れ、空間２９，３４に受動部品となるべき生のセラミッ
ク機能材料を含む成形体ブロック１０ｇ，１１ｇが嵌め
込まれた、生の複合成形体１ｇを用意し、複合成形体１
ｇの焼成温度では焼結しない生のセラミックを含むシー
ト状支持体４８，４９で複合成形体１ｇを挟みながら焼
成工程を実施することによって、焼結された積層体を得
る。シート状支持体４８，４９と積層体との熱膨張係数
の差は２．５×１０^-6ｄｅｇＫ^-1以上とされ、焼成後の
降温過程において、熱膨張係数の差により働く応力を利
用して、シート状支持体４８，４９を剥離除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、多層セラミック
基板の製造方法に関するもので、特に、たとえばコンデ
ンサ、インダクタ等の受動部品を内蔵した多層セラミッ
ク基板の製造に有利に適用される、多層セラミック基板
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】多層セラミック基板に代表される多層回
路基板をより多機能化、高密度化、高性能化するために
は、このような多層回路基板において、高精度の受動部
品を内蔵しながら、高密度に配線を施すことが有効であ
る。

【０００３】このように受動部品を内蔵した多層回路基
板は、従来、次のような種々の方法により製造されてい
る。

【０００４】第１は、いわゆる厚膜法によるもので、基
板グリーンシートに誘電体ペースト等を厚膜形成技術に
より印刷した後、各グリーンシートを積層し圧着し、次
いで焼成することにより、多層セラミック基板内部に部
分的にコンデンサ等を内蔵する方法である。しかし、こ
の方法には、次のような問題がある。ペーストの膜厚のばらつきや印刷の位置ずれが比較
的大きいため、コンデンサの容量等の特性のばらつきも
比較的大きい。圧着や焼成工程で、ペーストの変形が起こるため、
このことも容量等の特性のばらつきの原因となる。印刷および積層を繰り返すに従って、印刷部の平面
性がより悪くなり、積層数を増やすことが困難であるた
め、コンデンサにあっては容量を大きくすることが難し
い。

【０００５】第２は、抵抗および容量付きの多層回路基
板を製造しようとするものであって、上述の第１の方法
に類似しており、セラミック基板の表面にコンデンサ、
抵抗等を厚膜形成技術により多層に印刷する方法であ
る。しかし、この方法にも、印刷パターンの位置ずれや膜厚のばらつきによる特
性のばらつき、積層数を増加させることに困難を伴うことによる容
量の制約、平面性の悪化等、上述した第１の方法とほぼ同様の問題がある。

【０００６】第３は、たとえば特開昭５９−１７２３２
号公報に記載されるように、誘電体をシートの状態で多
層基板内部に内蔵させる方法で、この場合、基板と同じ
面積を有する誘電体シートを、基板のための基板シート
の間に挟み込んで積層し、圧着した後、焼成することが
行なわれる。これにより、容量等の特性のばらつきや、
大容量化に対する制約の問題は改善されるが、次のよう
な問題に遭遇する。組成の異なる複数種類のシートを含む積層体を共焼
結させるため、焼成過程における収縮挙動や熱膨張係数
が一致するように制御する必要があり、難度の高い技術
である。誘電体が基板内部に層状に配置されるため、設計の
自由度が低い。信号のクロストーク等の問題が発生しやすい。

【０００７】なお、多層回路基板の高密度配線を可能と
する方法として、低温焼成可能な複数の基板用グリーン
シートからなる基板用積層体の上下両面に、この基板用
積層体の焼成温度では収縮しないダミーグリーンシート
を圧着した後、これらを比較的低温で焼成し、後者のダ
ミーグリーンシートに由来する未焼結層を焼成後におい
て剥離除去する方法（たとえば特開平４−２４３９７８
号公報参照）や、この方法において焼成時に基板用積層
体の上下方向から加圧することをさらに行なう方法（た
とえば特表平５−５０３４９８号公報参照）がある。

【０００８】これらの方法では、基板面方向すなわちＸ
−Ｙ方向には収縮が生じにくいため、得られた基板の寸
法精度を高くできる。そのため、高密度の配線を施して
も断線するという問題が生じにくい利点がある。しか
し、上記の公報は、受動部品を基板内に内蔵させること
や、ダミーグリーンシートの除去を容易にするための技
術については、何らの教示も与えていない。

【０００９】再び、受動部品を内蔵した多層回路基板を
製造するための第４の方法として、たとえば特開平９−
９２９８３号公報には、上述の基板のＸ−Ｙ方向の収縮
を生じさせない方法とシートまたは厚膜の形で多層回路
基板内部に部分的にコンデンサを内蔵する方法とを組み
合わせた方法が開示されている。この方法は、受動部品
を内蔵した高密度配線の多層回路基板を製造するのに適
している。

【００１０】この第４の方法において、シートで誘電体
部を形成する場合には、基板と同面積の誘電体層を設け
ることになるため、誘電体層が基板端面に露出する状態
になる。このため、誘電体層は、水分が浸透しないよう
に緻密であることが必要であるが、焼成時に基板の上下
方向から加圧することで、誘電体層は十分緻密化するこ
とを可能にしている。しかし、誘電体層の形状が制約さ
れることから、前述したような誘電体シートを用いる第
３の方法と同様、誘電体が基板内部に層状に配置されるため、設計の
自由度が低い、信号のクロストーク等の問題が発生しやすい、等の
問題に遭遇する。

【００１１】他方、この第４の方法において、厚膜で誘
電体部を形成する場合、誘電体部を形成する領域に対応
するように、基板用シートに凹部を設けておき、そこに
誘電体ペーストを充填するという工程を採用することも
ある。この場合、前述した第１の方法である厚膜法にお
いて遭遇した問題のうち、厚膜の位置ずれや基板用シー
ト圧着時の誘電体ペーストの変形等により生じ得る特性
のばらつきの問題は改善されるが、ペーストの厚みのば
らつきについては、小さくなるものの、依然として残
り、なお不十分である。また、誘電体部を積層構造とす
ることは難しいため、大容量を得にくいという問題も残
る。

【００１２】なお、第４の方法では、基板方向すなわち
Ｘ−Ｙ方向には収縮をかなり小さくできるため、収縮の
ばらつきもこれに伴って小さくなり、基板の寸法精度を
比較的高くできる、という利点がある。

【００１３】しかし、第４の方法では、基板の焼成温度
では収縮しない未焼結層を焼成後において剥離して除去
する工程が必要である。このような剥離のために、研磨
やホーミングといった工程を要する場合には、これによ
る製造コストの上昇を招く。これに関連して、たとえば
特開平９−２６６３６３号公報には、未焼結層のうち、
基板表面からガラス成分が融出し基板表面に固着した部
分は、無理に剥離せずに残し、基板の表面として利用す
るという方法が示されているが、この場合にも、剥離工
程は必要である。また、特開平５−１３６５７２号公報
には、未焼結層を剥離除去せず、未焼結層に有機樹脂を
含浸させることによって有機樹脂を充填し、やはり基板
の表面として利用するという方法が示されているが、こ
の場合には、有機樹脂を充填する工程が必要である。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明の目
的は、上述した種々の問題を解決しようとすることであ
って、多機能化、高密度化、高精度化が可能な多層セラ
ミック基板の製造方法を提供しようとすることである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明は、まず、セラ
ミック絶縁材料からなる積層された複数のセラミック層
および配線導体を有する積層体を備える、多層セラミッ
ク基板を製造する方法に向けられ、上述した技術的課題
を解決するため、セラミック絶縁材料を含む積層された
複数のセラミックグリーンシートおよび配線導体を有す
る、生の成形体を用意する工程と、生の成形体の積層方
向における両端に位置する各主面上に、生の成形体の焼
成温度では焼結しないセラミックを含む生のシート状支
持体を配置する工程と、シート状支持体で挟んだ状態で
生の成形体を焼成することによって積層体を得る工程
と、次いで、未焼結のシート状支持体を除去する工程と
を備えるとともに、焼成後のシート状支持体と積層体と
の熱膨張係数の差が、２．５×１０^-6ｄｅｇＫ^-1以上と
されることを特徴としている。

【００１６】上述の多層セラミック基板の製造方法にお
いて、好ましくは、成形体は、１０００℃以下の温度で
焼成される。

【００１７】上述した第１の発明に加えて、この発明
は、第２および第３の発明として、セラミック絶縁材料
からなる積層された複数のセラミック層および配線導体
を有する積層体と、配線導体によって配線された状態で
積層体に内蔵された受動部品とを備える、多層セラミッ
ク基板を製造する方法にも向けられる。

【００１８】第２の発明に係る多層セラミック基板の製
造方法は、セラミック絶縁材料を含む積層された複数の
第１のセラミックグリーンシートおよび配線導体を有す
るとともに、第１のセラミックグリーンシート間に、セ
ラミック絶縁材料とは異なる、受動部品となるべき生の
セラミック機能材料を含む第２のセラミックグリーンシ
ートを配置した、生の複合成形体を用意する工程と、生
の複合成形体の積層方向における両端に位置する各主面
上に、生の複合成形体の焼成温度では焼結しないセラミ
ックを含む生のシート状支持体を配置する工程と、シー
ト状支持体で挟んだ状態で生の複合成形体を焼成するこ
とによって受動部品を内蔵する積層体を得る工程と、次
いで、未焼結のシート状支持体を除去する工程とを備え
るとともに、焼成後のシート状支持体と積層体との熱膨
張係数の差が、２．５×１０^-6ｄｅｇＫ^-1以上とされる
ことを特徴としている。

【００１９】第３の発明に係る多層セラミック基板の製
造方法は、セラミック絶縁材料とは異なる、受動部品と
なるべき生のセラミック機能材料を含む成形体ブロック
を用意する工程と、セラミック絶縁材料を含む積層され
た複数のセラミックグリーンシートおよび配線導体を有
し、内部に空間が予め設けられ、当該空間に成形体ブロ
ックが嵌め込まれた、生の複合成形体を用意する工程
と、生の複合成形体の積層方向における両端に位置する
各主面上に、生の複合成形体の焼成温度では焼結しない
セラミックを含む生のシート状支持体を配置する工程
と、シート状支持体で挟んだ状態で生の複合成形体を焼
成することによって受動部品を内蔵する積層体を得る工
程と、次いで、未焼結のシート状支持体を除去する工程
とを備えるとともに、焼成後のシート状支持体と積層体
との熱膨張係数の差が、２．５×１０ ^-6ｄｅｇＫ^-1以上
とされることを特徴としている。

【００２０】上述した第２および第３の発明において
も、複合成形体は、好ましくは、１０００℃以下の温度
で焼成される。

【００２１】また、第２または第３の発明において、第
２のセラミックグリーンシートまたは成形体ブロック
は、焼結されたとき、たとえば、コンデンサまたはイン
ダクタを与えるものである。なお、これらコンデンサや
インダクタに限定されるものではなく、他の機能素子で
あってもよく、また、単体の機能素子に限らず、複合機
能素子、たとえばコンデンサおよびインダクタを組み合
わせたＬＣ複合部品であってもよい。

【００２２】また、上述の第２のセラミックグリーンシ
ートまたは成形体ブロックは、多層の内部導体を形成す
る積層構造を有するものが好ましい。

【００２３】この場合、上述の内部導体は、Ａｇ、Ａｇ
−Ｐｔ合金、Ａｇ−Ｐｄ合金、Ａｕ、およびＣｕからな
る群から選ばれた少なくとも１種を主成分とすることが
好ましい。

【００２４】また、第２のセラミックグリーンシートま
たは成形体ブロックに含まれるセラミック機能材料は、
結晶化ガラス、またはガラスとセラミックとの混合物を
含むことが好ましい。

【００２５】また、以上のような第１、第２および第３
の発明において、セラミック絶縁材料は、ガラス、また
はガラスとセラミックとの混合物を含み、ガラス／セラ
ミックの重量比は、１００／０ないし５／９５の範囲内
に選ばれることが好ましい。

【００２６】また、第１、第２および第３の発明におい
て、シート状支持体は、セラミックとして、Ａｌ
₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ₂、ＢａＯ、Ｚｒ
Ｏ₂、およびＣｅＯ₂から選ばれた少なくとも１種の酸
化物または複合酸化物を含むことが好ましい。

【００２７】また、第１、第２および第３の発明におい
て、配線導体は、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｔ合金、Ａｇ−Ｐｄ合
金、Ａｕ、およびＣｕからなる群から選ばれた少なくと
も１種を主成分とすることが好ましい。

【００２８】また、第１、第２および第３の発明におい
て、生の成形体を焼成する工程または生の複合成形体を
焼成する工程において、シート状支持体に一軸的に１０
ｋｇ／ｃｍ²以下の荷重を加えることが好ましい。

【００２９】また、第１、第２および第３の発明におい
て、シート状支持体を除去する工程は、焼成工程の後の
降温過程において熱膨張係数の差によりシート状支持体
と積層体との間に働く応力を利用してシート状支持体を
積層体から剥離するように実施することが好ましい。

【００３０】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の一実施形態に
よる多層セラミック基板１を図解的に示す断面図であ
る。図２は、図１に示した多層セラミック基板１が与え
る等価回路図である。

【００３１】図１に示すように、多層セラミック基板１
は、セラミック絶縁材料からなる積層された複数のセラ
ミック層２、３、４、５、６、７および８を有する積層
体９を備えている。積層体９の内部には、受動部品とし
てのコンデンサ１０、インダクタ１１および抵抗１２が
内蔵されている。また、積層体９は、これらコンデンサ
１０、インダクタ１１および抵抗１２を配線するための
配線導体１３、１４、１５、１６、１７および１８を内
部に備え、また、外表面上に外部端子導体１９ａおよび
１９ｂを備えている。このようにして、多層セラミック
基板１は、図２に示すような回路を構成する。

【００３２】このような構成の多層セラミック基板１
は、次のように製造される。図３は、図１に示した多層
セラミック基板１の製造方法を説明するための断面図で
ある。図４は、図３に示した要素の一部を得るための方
法を説明するための断面図である。

【００３３】上述したコンデンサ１０となるべき生のセ
ラミック機能材料を含むコンデンサ用成形体ブロック１
０ｇおよびインダクタ１１となるべき生のセラミック機
能材料を含むインダクタ用成形体ブロック１１ｇがそれ
ぞれ用意される。

【００３４】コンデンサ用成形体ブロック１０ｇは、セ
ラミック機能材料としてセラミック誘電体を含み、この
ようなセラミック誘電体を含む生の誘電体シート２０を
介して多層の内部導体２１が形成された積層構造を有し
ている。成形体ブロック１０ｇの対向する端面には、端
子電極２２および２３がそれぞれ形成されている。内部
導体２１は、周知の積層セラミックコンデンサにおける
内部電極と同様、一方の端子電極２２に接続されるもの
と他方の端子電極２３に接続されるものとが交互に配置
されている。

【００３５】インダクタ用成形体ブロック１１ｇは、セ
ラミック機能材料としてセラミック磁性体を含み、この
ようなセラミック磁性体を含む生の磁性体シート２４を
介して多層の内部導体２５が形成された積層構造を有し
ている。成形体ブロック１１ｇの対向する端面には、端
子電極２６および２７がそれぞれ形成されている。多層
の内部導体２５の各々は、たとえば各磁性体シート２４
を貫通する貫通導体２８によって接続されながら、全体
としてコイル状に延びる導電経路を構成している。

【００３６】これら成形体ブロック１０ｇおよび１１ｇ
は、好ましくは、１０００℃以下の温度で焼成可能なよ
うに構成される。

【００３７】そのため、まず、誘電体シート２０および
磁性体シート２４にそれぞれ含まれるセラミック機能材
料、すなわちセラミック誘電体およびセラミック磁性体
としては、たとえば、結晶化ガラス、またはガラスとセ
ラミックとの混合物が有利に用いられる。より具体的に
は、誘電体シート２０としては、チタン酸バリウムにホ
ウ珪酸系のガラスを少量混ぜた粉末と有機ビヒクルとを
混合して得られたセラミックスラリーをドクターブレー
ド法によってシート状に成形したものを用いることがで
きる。他方、磁性体シート２４としては、ニッケル亜鉛
フェライトにホウ珪酸系のガラスを少量混ぜた粉末と有
機ビヒクルとを混合して得られたセラミックスラリーを
ドクターブレード法によってシート状に成形したものを
用いることができる。

【００３８】また、内部導体２１、端子電極２２および
２３、内部導体２５、端子電極２６および２７、ならび
に貫通導体２８を形成するための導体としては、たとえ
ば、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｔ合金、Ａｇ−Ｐｄ合金、Ａｕ、お
よびＣｕからなる群から選ばれた少なくとも１種を主成
分とする導電性ペーストが有利に用いられる。

【００３９】内部導体２１および２５は、それぞれ、誘
電体シート２０および磁性体シート２４の各上に上述の
導電性ペーストをスクリーン印刷によって所定のパター
ンをもって付与することによって形成されることができ
る。

【００４０】成形体ブロック１０ｇおよび１１ｇを得る
ため、上述したように、内部導体２１が形成された所定
数の誘電体シート２０および内部導体２５が形成された
所定数の磁性体シート２４をそれぞれ積層した後、圧着
工程に付されることが好ましく、この圧着工程では、た
とえば、水圧プレスで２００ｋｇ／ｃｍ²の圧力が付与
される。

【００４１】他方、前述したセラミック層２〜８の各々
となるべきセラミック絶縁材料を含むセラミックグリー
ンシート２ｇ、３ｇ、４ｇ、５ｇ、６ｇ、７ｇおよび８
ｇが用意される。これらセラミックグリーンシート２ｇ
〜８ｇに含まれるセラミック絶縁材料は、上述した成形
体ブロック１０ｇまたは１１ｇに含まれるセラミック機
能材料とは異なっている。

【００４２】これらセラミックグリーンシート２ｇ〜８
ｇには、それぞれ、上述したコンデンサ用成形体ブロッ
ク１０ｇおよびインダクタ用成形体ブロック１１ｇを設
けるための、また、前述した抵抗１２、配線導体１３〜
１８、ならびに外部端子導体１９ａおよび１９ｂを設け
るための加工または処置が予め施されている。

【００４３】より詳細には、コンデンサ用成形体ブロッ
ク１０ｇを内蔵させるための空間２９となるべき一連の
貫通孔３０、３１、３２および３３、ならびにインダク
タ用成形体ブロック１１ｇを内蔵させるための空間３４
となるべき一連の貫通孔３５、３６、３７および３８
が、それぞれ、セラミックグリーンシート４ｇ、５ｇ、
６ｇおよび７ｇに予め設けられている。

【００４４】また、配線導体１３を設けるための一連の
貫通孔３９、４０、４１、４２、４３および４４が、そ
れぞれ、セラミックグリーンシート２ｇ、３ｇ、４ｇ、
５ｇ、６ｇおよび７ｇに予め設けられている。また、配
線導体１５を設けるための貫通孔４５がセラミックグリ
ーンシート３ｇに予め設けられている。また、配線導体
１８を設けるための一連の貫通孔４６および４７が、そ
れぞれ、セラミックグリーンシート２ｇおよび３ｇに予
め設けられている。そして、これらの貫通孔３９〜４７
内には、配線導体１３、１５および１８となるべき導電
性ペーストが付与される。

【００４５】また、セラミックグリーンシート２ｇに
は、外部端子導体１９ａおよび１９ｂとなるべき各導電
性ペーストが、貫通孔３９および４６内の各導電性ペー
ストにそれぞれ接続されるようにスクリーン印刷等によ
り付与される。

【００４６】また、セラミックグリーンシート３ｇに
は、配線導体１６および１７となるべき各導電性ペース
トが、貫通孔４５および４７内の各導電性ペーストにそ
れぞれ接続されるようにスクリーン印刷等により付与さ
れる。また、抵抗１２となるべき厚膜抵抗体が、配線導
体１６および１７となるべき各導電性ペースト間を連結
するように付与される。厚膜抵抗体を形成するための抵
抗体ペーストとしては、たとえば、酸化ルテチウムにホ
ウ珪酸系ガラスを少量混ぜた粉末と有機ビヒクルとを混
合したものが有利に用いられる。

【００４７】また、セラミックグリーンシート８ｇに
は、配線導体１４となるべき導電性ペーストが、セラミ
ックグリーンシート２ｇ〜８ｇが積層されたとき、貫通
孔４４内の導電性ペーストに接続され、かつ空間２９お
よび３４内に向かって露出するように、すなわち成形体
ブロック１０ｇおよび１１ｇの端子電極２３および２７
に接続されるように、スクリーン印刷等により付与され
る。

【００４８】上述した配線導体１３〜１８ならびに外部
端子導体１９ａおよび１９ｂを与える導電性ペーストと
しては、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｔ合金、Ａｇ−Ｐｄ合金、Ａ
ｕ、およびＣｕからなる群から選ばれた少なくとも１種
を主成分とするものが有利に用いられる。

【００４９】このようなセラミックグリーンシート２ｇ
〜８ｇに含まれるセラミック絶縁材料としては、好まし
くは、１０００℃以下の温度で焼成可能なものが用いら
れ、たとえば、ガラス、またはガラスとセラミックとの
混合物が用いられる。この場合、ガラス／セラミックの
重量比は、１００／０ないし５／９５の範囲内に選ばれ
る。ガラス／セラミックの重量比が５／９５より小さい
と、焼成可能な温度が１０００℃より高くなるためであ
る。焼成可能な温度が高くなると、前述した配線導体１
３〜１８等の材料の選択幅が狭くなるので好ましくな
い。

【００５０】より具体的には、セラミックグリーンシー
ト２ｇ〜８ｇとしては、ホウ珪酸系のガラス粉末とアル
ミナ粉末と有機ビヒクルとを混合して得られたセラミッ
クスラリーをドクターブレード法によってシート状に成
形したものを用いることができる。このような材料系の
セラミックグリーンシート２ｇ〜８ｇは、８００〜１０
００℃程度の比較的低温で焼成することができる。

【００５１】以上のようにして得られた成形体ブロック
１０ｇおよび１１ｇならびにセラミックグリーンシート
２ｇ〜８ｇを用いて、焼成されたときに多層セラミック
基板１となる生の複合成形体１ｇが以下のように製造さ
れる。

【００５２】まず、セラミックグリーンシート４ｇ〜７
ｇが、図４に示すように、予め積層される。次いで、空
間２９および３４に、それぞれ、成形体ブロック１０ｇ
および１１ｇが嵌め込まれる。このとき、端子電極２
２、２３、２６および２７は、空間２９または３４の各
々の開口から露出している。次いで、たとえば５００ｋ
ｇ／ｃｍ²の水圧プレスを用いての圧着工程が実施さ
れ、セラミックグリーンシート４ｇ〜７ｇが圧着され
る。これによって、セラミックグリーンシート４ｇ〜７
ｇ間の密着性が高められるとともに、成形体ブロック１
０ｇおよび１１ｇと空間２９および３４の内周面とがそ
れぞれ密着する状態になる。

【００５３】次いで、上述したセラミックグリーンシー
ト４ｇ〜７ｇの上下に、セラミックグリーンシート２ｇ
および３ｇならびに８ｇがそれぞれ積層され、これによ
って、生の複合成形体１ｇが得られる。この複合成形体
１ｇの状態において、貫通孔３９〜４４内の導電性ペー
ストは、一連の配線導体１３を形成するとともに、配線
導体１４に接続され、また、貫通孔４５内の導電性ペー
ストは、成形体ブロック１０ｇの端子電極２２に接続さ
れ、貫通孔４６および４７内の導電性ペーストは、一連
の配線導体１８を形成するとともに、成形体ブロック１
１ｇの端子電極２６に接続される。また、成形体ブロッ
ク１０ｇおよび１１ｇの端子電極２３および２７は、配
線導体１４に接続される。

【００５４】この実施形態では、生の複合成形体１ｇの
焼成温度では焼結しない生のセラミックからなるシート
状支持体４８および４９がさらに用意される。前述した
ように、成形体ブロック１０ｇおよび１１ｇならびにセ
ラミックグリーンシート２ｇ〜８ｇがともに１０００℃
以下の温度で焼成可能であるならば、これらを複合した
生の複合成形体１ｇが１０００℃以下の温度で焼成可能
であるということであるので、シート状支持体４８およ
び４９の材料は、１０００℃では焼結しないものであれ
ばよい。シート状支持体４８および４９は、たとえば、
Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ₂、ＢａＯ、Ｚｒ
Ｏ₂、およびＣｅＯ₂から選ばれた少なくとも１種の酸
化物または複合酸化物を含むセラミック粉末と有機ビヒ
クルとを混合して得られたセラミックスラリーをドクタ
ーブレード等によってシート状に成形することによって
有利に得ることができる。

【００５５】上述のシート状支持体４８および４９は、
後述するように、焼成後に、多層セラミック基板１のた
めの積層体９から剥離することによって除去されるもの
であるので、このような剥離除去を容易にするため、焼
成により焼結した積層体９との間で熱膨張係数の差を設
けておくことが有効である。

【００５６】この実施形態では、シート状支持体４８お
よび４９は、焼成工程において、多孔質化し、かつ、複
合成形体１ｇに含まれていたガラスがこのような多孔質
構造の内部に浸透し緻密化されるが、焼成後の降温過程
であって、ガラスの歪み点以下の温度範囲においては、
焼成後の積層体９と多孔質化したシート状支持体４８お
よび４９との間では、熱膨張係数の差による応力が働
く。この熱膨張係数の差を、ガラスの歪み点から室温ま
での平均で２．５×１０^-6ｄｅｇＫ^-1以上設けておく
と、この熱膨張係数の差により働く応力が、多孔質化し
たシート状支持体４８および４９を有利に破壊し、積層
体９から自然にシート状支持体４８および４９を剥離し
得ることを実験により見出している。

【００５７】上述のようなシート状支持体４８および４
９は、図３に示すように、生の複合成形体１ｇの積層方
向における両端に位置する各主面、すなわち上下の主面
上に配置される。そして、生の複合成形体１ｇは、シー
ト状支持体４８および４９とともに、圧着される。この
圧着には、たとえば１０００ｋｇ／ｃｍ²の圧力の水圧
プレスが適用される。

【００５８】次いで、生の複合成形体１ｇは、シート状
支持体４８および４９で挟まれた状態で、たとえば、空
気中、９００℃の温度で焼成される。この焼成工程にお
いては、たとえば上方に位置するシート状支持体４８上
に板状の重りを載せて、１０ｋｇ／ｃｍ²または１０ｋ
ｇ／ｃｍ²以下の荷重を一軸的に加えることが好まし
い。この荷重により、得られた積層体９ないしは多層セ
ラミック基板１が焼成工程において反ったりするような
不所望な変形を生じることを有利に回避できる。なお、
このような効果は、１０ｋｇ／ｃｍ²を超える荷重を加
えても、１０ｋｇ／ｃｍ²の荷重の場合と実質的に同様
であるので、１０ｋｇ／ｃｍ²を超える荷重は不必要で
ある。

【００５９】この焼成によって、成形体ブロック１０ｇ
および１１ｇが焼成され、それぞれ、焼結状態のコンデ
ンサ１０およびインダクタ１１となるとともに、セラミ
ックグリーンシート２ｇ〜８ｇが焼成され、焼結状態の
複数のセラミック層２〜８を有する積層体９となり、そ
れゆえ、全体として焼結状態にある多層セラミック基板
１が得られる。

【００６０】また、シート状支持体４８および４９にあ
っては、前述したように、焼成後の降温過程であって、
ガラスの歪み点以下の温度範囲においては、焼成後の積
層体９と多孔質化したシート状支持体４８および４９と
の間で、２．５×１０^-6ｄｅｇＫ^-1以上の熱膨張係数の
差による応力が働き、この応力によって、多孔質化した
シート状支持体４８および４９が有利に破壊され、積層
体９から自然にシート状支持体４８および４９を剥離す
ることができる。したがって、所望の多層セラミック基
板１を容易かつ能率的に取り出すことができる。

【００６１】上述のシート状支持体４８および４９は、
焼成工程において、実質的な収縮を生じない。したがっ
て、これらシート状支持体４８および４９に挟まれた複
合成形体１ｇの焼成時のＸ−Ｙ方向すなわちセラミック
グリーンシート２ｇ〜８ｇの主面方向の収縮は有利に抑
制されることができる。そのため、多層セラミック基板
１の寸法精度をより高くすることができ、たとえば配線
導体１３〜１８をもって微細で高密度な配線を施しても
断線するなどの問題をより生じにくくすることができ
る。実験によれば、コンデンサ１０、インダクタ１１お
よび抵抗１２は、それぞれ、設計どおりの特性を示すこ
とが確認されている。

【００６２】また、上述のように、Ｘ−Ｙ方向の収縮が
抑制されるので、複合成形体１ｇを焼成して、成形体ブ
ロック１０ｇおよび１１ｇならびにセラミックグリーン
シート２ｇ〜８ｇを同時焼成するにあたり、これら成形
体ブロック１０ｇおよび１１ｇならびにセラミックグリ
ーンシート２ｇ〜８ｇの各収縮挙動を互いに一致させる
ことがより容易になり、したがって、成形体ブロック１
０ｇおよび１１ｇならびにセラミックグリーンシート２
ｇ〜８ｇのそれぞれの材料の選択の幅をさらに広げるこ
とができる。

【００６３】以上、この発明を図示した実施形態に関連
して説明したが、この発明の範囲内において、その他、
種々の変形が可能である。

【００６４】たとえば、図示した多層セラミック基板１
において採用された回路設計は、この発明のより容易な
理解を可能とする一典型例にすぎず、この発明は、その
他、種々の回路設計を有する多層セラミック基板におい
ても等しく適用することができる。

【００６５】また、成形体ブロックとしても、コンデン
サやインダクタの単体に限定されず、たとえばＬＣ複合
部品の成形体ブロックとすることもできる。

【００６６】また、上述した実施形態では、成形体ブロ
ック１０ｇおよび１１ｇを嵌め込むための空間２９およ
び３４は、セラミックグリーンシート４ｇ〜７ｇにそれ
ぞれ設けられた貫通孔３０〜３３および３５〜３８によ
って形成されたが、成形体ブロックの大きさや形状によ
っては、特定のセラミックグリーンシートに設けられた
凹部によって成形体ブロックを嵌め込むための空間が形
成されてもよい。

【００６７】また、図示した多層セラミック基板１の製
造方法においては、積層体９に内蔵される受動部品１０
および１１は、生のセラミック機能材料を含む成形体ブ
ロック１０ｇおよび１１ｇによってそれぞれ与えられ、
これら成形体ブロック１０ｇおよび１１ｇが、生の複合
成形体１ｇに予め設けられた空間２９および３４内にそ
れぞれ嵌め込まれたが、これに代えて、あるいは、これ
に加えて、受動部品が、セラミック絶縁材料を含む積層
された複数の第１のセラミックグリーンシート間に配置
される、セラミック絶縁材料とは異なる、セラミック機
能材料を含む第２のセラミックグリーンシートによって
与えられてもよい。

【００６８】また、上述したような受動部品を特に内蔵
せず、単に配線導体のみが形成された積層体を備える多
層セラミック基板の製造方法に対しても、この発明を有
利に適用することができる。

【００６９】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、生の
成形体または複合成形体の積層方向における両端に位置
する各主面上に、生の成形体または複合成形体の焼成温
度では焼結しない生のセラミックからなるシート状支持
体を配置しながら、生の成形体または複合成形体を焼成
するので、シート状支持体は、焼成工程において、実質
的な収縮を生じず、そのため、これらシート状支持体に
挟まれた成形体または複合成形体の焼成時のＸ−Ｙ方向
の収縮が抑制される。したがって、多層セラミック基板
の寸法精度を高くすることができ、微細で高密度な配線
を施しても断線するなどの問題を生じにくくすることが
できる。

【００７０】また、この発明によれば、焼成後のシート
状支持体と積層体との熱膨張係数の差が、２．５×１０
^-6ｄｅｇＫ^-1以上とされるので、この熱膨張係数の差に
よる応力が、シート状支持体の剥離に有利に作用し、シ
ート状支持体を容易に除去することができる。

【００７１】上述のようにシート状支持体を除去すると
き、焼成後の降温過程を利用し、この降温過程において
シート状支持体と積層体との熱膨張係数の差による応力
を働かせてシート状支持体を積層体から剥離するように
すれば、シート状支持体の能率的な除去が可能になる。

【００７２】この発明が、積層体に内蔵される受動部品
を備える多層セラミック基板の製造方法に適用される場
合、積層体を構成するセラミック絶縁材料を含む第１の
セラミックグリーンシートとは別に、受動部品が生のセ
ラミック機能材料を含む第２のセラミックグリーンシー
トまたは成形体ブロックで与えられるが、この発明によ
れば、これら第２のセラミックグリーンシートまたは成
形体ブロックを含む複合成形体を焼成するとき、上述の
ようにＸ−Ｙ方向の収縮が抑制されるので、これら第２
のセラミックグリーンシートまたは成形体ブロックと第
１のセラミックグリーンシートとの各収縮挙動を互いに
一致させることがより容易になる。したがって、第２の
セラミックグリーンシートまたは成形体ブロックと第１
のセラミックグリーンシートとのそれぞれの材料の選択
の幅を広げることができる。

【００７３】また、この発明に従って、上述のように受
動部品を内蔵する多層セラミック基板を製造すれば、受
動部品は、積層体と同時に一体焼結されることによって
得られるので、受動部品自身が有する特性は、生の段階
で実質的に決定され、また、この生の段階で潜在してい
る特性は、焼結後においても実質的に維持されることに
なる。したがって、多層セラミック基板に内蔵される受
動部品の特性を設計どおりとすることが容易になり、そ
のため、多層セラミック基板全体としても、それを安定
した品質をもって供給することができるようになる。こ
のことから、多機能化、高密度化、高精度化、高性能化
された多層セラミック基板を容易に製造することができ
る。

【００７４】また、この発明において、上述の受動部品
が積層体の内部に埋め込まれた成形体ブロックによって
与えられるようにすると、受動部品は、積層体の内部に
完全に埋め込まれた状態となるので、耐湿性等の耐環境
性の高い多層セラミック基板を得ることができる。

【００７５】また、この発明において、上述のように、
受動部品が成形体ブロックによって与えられると、受動
部品を多層セラミック基板内において３次元的に配置す
ることが容易になるので、設計の自由度が高められると
ともに、信号のクロストーク等の問題を有利に回避する
ことができる。

【００７６】また、この発明において、受動部品が成形
体ブロックによって与えられると、この生の成形体ブロ
ックを埋め込んだ生の複合成形体が焼成されることにな
るので、予め焼成された受動部品を埋め込んだ状態で焼
成する場合に比べて、焼成時の収縮挙動を厳しく管理す
る必要がなくなり、積層体となるべきセラミックグリー
ンシートにおいて使用できる材料の選択の幅を広げるこ
とができる。

【００７７】また、この発明において、受動部品が成形
体ブロックによって与えられるときには、成形体ブロッ
クを嵌め込むための空間が予め設けられているので、得
られた多層セラミック基板の平面性を良好に維持するこ
とができる。したがって、この点においても、配線導体
の不所望な変形や断線を生じにくくすることができるの
で、特性のばらつきを生じさせないようにしながら、高
い寸法精度をもって高密度な配線を行なうことが可能と
なり、また、多層セラミック基板に備えるセラミック層
の積層数を問題なく増やすことができ、結果として、多
層セラミック基板の高性能化を図ることが容易になる。

【００７８】また、この発明において、受動部品が第２
のセラミックグリーンシートまたは成形体ブロックによ
って与えられるときには、このような第２のセラミック
グリーンシートまたは成形体ブロックによって、コンデ
ンサまたはインダクタを容易に構成することができる。

【００７９】また、上述の第２のセラミックグリーンシ
ートまたは成形体ブロックが多層の内部導体を形成する
積層構造を有していると、たとえば、受動部品がコンデ
ンサであるときには、高容量を得ることができ、受動部
品がインダクタであるときには、高インダクタンスを得
ることができる。

【００８０】この発明において、第２のセラミックグリ
ーンシートまたは成形体ブロックに含まれるセラミック
機能材料が、結晶化ガラス、またはガラスとセラミック
との混合物を含んでいたり、積層体となる成形体または
複合成形体に備えるセラミックグリーンシートに含まれ
るセラミック絶縁材料が、ガラス、またはガラスとセラ
ミックとの混合物を含むとともに、このガラス／セラミ
ックの重量比が、１００／０ないし５／９５の範囲内に
選ばれていたりすると、たとえば１０００℃といった比
較的低温で焼結させることが可能になる。

【００８１】そのため、配線導体および内部導体とし
て、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｔ合金、Ａｇ−Ｐｄ合金、Ａｕ、Ｎ
ｉ、およびＣｕからなる群から選ばれた少なくとも１種
を主成分とするものが問題なく使用できるようになる。
また、前述したシート状支持体のためのセラミックとし
ては、比較的入手が容易で化学的に安定なＡｌ₂Ｏ₃、
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ₂、ＢａＯ、ＺｒＯ₂、および
ＣｅＯ₂から選ばれた少なくとも１種の酸化物または複
合酸化物を用いることができるようになる。

【００８２】また、この発明に含まれる焼成工程におい
て、シート状支持体に一軸的に１０ｋｇ／ｃｍ²以下の
荷重を一軸的に加えることにより、得られた多層セラミ
ック基板が焼成工程において反ったりするような不所望
な変形を生じることを有利に回避できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態による多層セラミック基
板１を図解的に示す断面図である。

【図２】図１に示した多層セラミック基板１が与える等
価回路図である。

【図３】図１に示した多層セラミック基板１の製造方法
を説明するためのもので、多層セラミック基板１を製造
するために用意されるセラミックグリーンシート２ｇ〜
８ｇ、成形体ブロック１０ｇおよび１１ｇ、ならびにシ
ート状支持体４８および４９を示す断面図である。

【図４】図３に示したセラミックグリーンシート４ｇ〜
７ｇと成形体ブロック１０ｇおよび１１ｇとを互いに分
離して示す断面図である。

【符号の説明】

１多層セラミック基板２〜８セラミック層９積層体１０コンデンサ１１インダクタ１２抵抗１３〜１８配線導体１９ａ，１９ｂ外部端子導体２０誘電体シート２１，２５内部導体２２，２３，２６，２７端子電極２４磁性体シート２９，３４空間３０〜３３，３５〜４７貫通孔１ｇ生の複合成形体２ｇ〜８ｇセラミックグリーンシート１０ｇコンデンサ用成形体ブロック１１ｇインダクタ用成形体ブロック４８，４９シート状支持体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミック絶縁材料からなる積層された
複数のセラミック層および配線導体を有する積層体を備
える、多層セラミック基板を製造する方法であって、前記セラミック絶縁材料を含む積層された複数のセラミ
ックグリーンシートおよび前記配線導体を有する、生の
成形体を用意し、前記生の成形体の積層方向における両端に位置する各主
面上に、前記生の成形体の焼成温度では焼結しないセラ
ミックを含む生のシート状支持体を配置し、前記シート状支持体で挟んだ状態で前記生の成形体を焼
成することによって前記積層体を得、次いで、未焼結の前記シート状支持体を除去する、各工
程を備えるとともに、焼成後の前記シート状支持体と前記積層体との熱膨張係
数の差が、２．５×１０^-6ｄｅｇＫ^-1以上とされる、多
層セラミック基板の製造方法。
【請求項２】前記成形体は、１０００℃以下の温度で
焼成される、請求項１に記載の多層セラミック基板の製
造方法。
【請求項３】セラミック絶縁材料からなる積層された
複数のセラミック層および配線導体を有する積層体と、
前記配線導体によって配線された状態で前記積層体に内
蔵された受動部品とを備える、多層セラミック基板を製
造する方法であって、前記セラミック絶縁材料を含む積層された複数の第１の
セラミックグリーンシートおよび前記配線導体を有する
とともに、前記第１のセラミックグリーンシート間に、
前記セラミック絶縁材料とは異なる、前記受動部品とな
るべき生のセラミック機能材料を含む第２のセラミック
グリーンシートを配置した、生の複合成形体を用意し、前記生の複合成形体の積層方向における両端に位置する
各主面上に、前記生の複合成形体の焼成温度では焼結し
ないセラミックを含む生のシート状支持体を配置し、前記シート状支持体で挟んだ状態で前記生の複合成形体
を焼成することによって前記受動部品を内蔵する前記積
層体を得、次いで、未焼結の前記シート状支持体を除去する、各工
程を備えるとともに、焼成後の前記シート状支持体と前記積層体との熱膨張係
数の差が、２．５×１０^-6ｄｅｇＫ^-1以上とされる、多
層セラミック基板の製造方法。
【請求項４】セラミック絶縁材料からなる積層された
複数のセラミック層および配線導体を有する積層体と、
前記配線導体によって配線された状態で前記積層体に内
蔵された受動部品とを備える、多層セラミック基板を製
造する方法であって、前記セラミック絶縁材料とは異なる、前記受動部品とな
るべき生のセラミック機能材料を含む成形体ブロックを
用意し、前記セラミック絶縁材料を含む積層された複数のセラミ
ックグリーンシートおよび前記配線導体を有し、内部に
空間が予め設けられ、当該空間に前記成形体ブロックが
嵌め込まれた、生の複合成形体を用意し、前記生の複合成形体の積層方向における両端に位置する
各主面上に、前記生の複合成形体の焼成温度では焼結し
ないセラミックを含む生のシート状支持体を配置し、前記シート状支持体で挟んだ状態で前記生の複合成形体
を焼成することによって前記受動部品を内蔵する前記積
層体を得、次いで、未焼結の前記シート状支持体を除去する、各工
程を備えるとともに、焼成後の前記シート状支持体と前記積層体との熱膨張係
数の差が、２．５×１０^-6ｄｅｇＫ^-1以上とされる、多
層セラミック基板の製造方法。
【請求項５】前記複合成形体は、１０００℃以下の温
度で焼成される、請求項３または４に記載の多層セラミ
ック基板の製造方法。
【請求項６】前記第２のセラミックグリーンシートま
たは前記成形体ブロックは、焼結されたとき、コンデン
サまたはインダクタを与えるものである、請求項５に記
載の多層セラミック基板の製造方法。
【請求項７】前記第２のセラミックグリーンシートま
たは前記成形体ブロックは、多層の内部導体を形成する
積層構造を有する、請求項６に記載の多層セラミック基
板の製造方法。
【請求項８】前記内部導体は、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｔ合
金、Ａｇ−Ｐｄ合金、Ａｕ、およびＣｕからなる群から
選ばれた少なくとも１種を主成分とする、請求項７に記
載の多層セラミック基板の製造方法。
【請求項９】前記セラミック機能材料は、結晶化ガラ
ス、またはガラスとセラミックとの混合物を含む、請求
項５ないし８のいずれかに記載の多層セラミック基板の
製造方法。
【請求項１０】前記セラミック絶縁材料は、ガラス、
またはガラスとセラミックとの混合物を含み、ガラス／
セラミックの重量比は、１００／０ないし５／９５の範
囲内に選ばれる、請求項２または５ないし９のいずれか
に記載の多層セラミック基板の製造方法。
【請求項１１】前記シート状支持体は、セラミックと
して、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ₂、Ｂａ
Ｏ、ＺｒＯ₂、およびＣｅＯ₂から選ばれた少なくとも
１種の酸化物または複合酸化物を含む、請求項２または
５ないし１０のいずれかに記載の多層セラミック基板の
製造方法。
【請求項１２】前記配線導体は、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｔ合
金、Ａｇ−Ｐｄ合金、Ａｕ、およびＣｕからなる群から
選ばれた少なくとも１種を主成分とする、請求項２また
は５ないし１１のいずれかに記載の多層セラミック基板
の製造方法。
【請求項１３】前記生の成形体を焼成する工程または
前記生の複合成形体を焼成する工程において、前記シー
ト状支持体に一軸的に１０ｋｇ／ｃｍ²以下の荷重を加
える、請求項１ないし１２のいずれかに記載の多層セラ
ミック基板の製造方法。
【請求項１４】前記シート状支持体を除去する工程
は、前記焼成する工程の後の降温過程において前記熱膨
張係数の差により前記シート状支持体と前記積層体との
間に働く応力を利用して前記シート状支持体を前記積層
体から剥離する工程を含む、請求項１ないし１３のいず
れかに記載の多層セラミック基板の製造方法。