JPS62244631A - 複合積層セラミツク部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は複合部品の製造方法に関し、特に大容量コンデ
ンサを基板中に内蔵したコンデンサ内蔵複合積層セラミ
ック部品に関するものである。

（従来の技術） 従来、大容量のコンデンサを利用する電子回路に対して
、アルミナなどの基板上にチップ形コンデンサを搭載し
て高集積化をはかってきた。つまりセラミック等の絶縁
体基板上に印刷法などで、抵抗体、電極および導体によ
る配線パターンの形成を行ない、かつ同一面上にチップ
形コンデンサおよび半導体ＩＣなどを搭載する方法でハ
イブリットＩＣ等が作製されていた。また最近では、基
板の絶縁体を誘電層として絶縁体内でコンデンサを形成
する複合セラミック部品の開発が進み、ハイブリットＩ
Ｃなどへの応用が行なわれつつある。

（発明が解決しようとする問題点） 近来では、エレクトロニクスの急速な技術進歩に伴ない
、各種エレクトロニクス部品は、小形化へ移行しつつあ
り、低コスト化の点においても部品の軽薄短少化は必須
条件となっている。しかしながら、従来のハイブリッ）
ＩＣなどの複合部品では限られたセラミック基板上に抵
抗体、電極、配線パターン高密度に印刷することおよび
にチップコンデンサ、半導体ＩＣなどを高集積に搭載す
るにはある程度の限界がある。

たとえば、高密度の配線パターンを形成した場合には、
品質の低下あるいはコスト（手間）の高騰を生じ、高集
積な設計においては、特に実装部品類の数量増加に伴な
う搭載スペースの問題および形状の制約などが問題とな
った。そこで、高密度、高集積化をはかるため、基板内
に抵抗体やコンデンサを納めた構造を持つ新しい複合セ
ラミック部品が開発されつつある。しかし第２図のよう
な高誘電率を有する誘電体３を絶縁体１で挟みこんだ構
造の複合積層セラミック部品においては、絶縁体材料、
誘電体材料とまったく異なった性質の材料の複合体とな
るため、単に絶縁体で誘電体を挟みこんだ構造では各材
料の微妙な収縮率の差や異質材料間の相互拡散により、
絶縁体と誘電体の界面での剥離およびクラックなどの現
象が生じ易いなど品質の安定した信頼性の高い複合部品
を得ることができなかった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、誘電体層、絶縁体層などを積層した構造を有
する複合積層セラミック部品の製造方法において、誘電
体生シートと絶縁体生シートおよび金属体生シートを形
成する工程と、誘電体生シートと絶縁体生シートおよび
金属体生シートにスルーホールを設ける工程と、スルー
ホールを穿設した誘電体生シートおよび絶縁体生シート
のスルーホールに導電性物質を充填し、該誘電体生シー
トまたは誘電体生シートと絶縁体生シートの表面に導体
層をそれぞれ形成する工程と、誘電体生シートを介して
導体層が対向するように誘電体生シートを配置しさらに
誘電体生シートと絶縁体生シートの境界に金属体生シー
トを配置して積層圧着する工程と、該積層体を焼成する
工程とを有することを特徴とする複合積層セラミック部
品の製造方法である。

（作用） この金属層を形成する金属体を形成する金属体材料は、
比較的低い温度で焼結が起こるため、高温で絶縁体と誘
電体のセラミックスの焼結反応が起こる際、これらの界
面を完全に分離し異なる材料間の相互拡散を防止し、セ
ラミック同志の反応をまったく起こさせなくする。この
ことは従来発生したマイクロクラック、界面の剥離など
を防止するための効果がある。また各セラミックスとの
接合性を強めるためには、金属材料を選ぶことにより接
合性の高い高品質なものが得られる。また複合積層セラ
ミック部品を形成する誘電体と絶縁体は８５０°Ｃ〜９
５０°Ｃの低い温度で焼結可能なため、金属層を形成す
る金属体材料および内蔵コンデンサ電極用ペースト材、
導体ペースト材など卑金属材料を用いることができる。

以上のことにより剥離およびクラックなどの発生しない
高品質で信頼性が高く、卑金属を用いることのできる複
合積層セラミック部品を実現できた。

（実施例） 以下本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

本発明で用いた絶縁体生シートは、酸化アルミニウム４
０〜６０重量％、結晶化ガラス４０〜６０重量％の組成
範囲で総ｔｌｏｏ％となるように選んだ混合粉末をバイ
ンダー、有機溶媒、可塑剤と共に泥漿化し、ドクターブ
レード法などのスリップキャスティング製膜により２０
ｐｍ〜３００ｐｍの生シートをポリエステルフィルム上
に形成し剥離したのち、所用の寸法にパンチングしてシ
ートを得る。

誘電体生シートは、ＰｂＯ，ＭｎＣＯ３，Ｎｂ２Ｏ５，
ＮｉＯ。

ＷＯ３，ＴｉＯ２の酸化粉末を所定量秤量し、ボールミ
ル混合して濾過乾燥後、７００〜８５０°Ｃで仮焼を行
なったのち、ボールミル粉砕した粉末をバインダー有機
溶媒、可塑剤と共に混合し泥漿化して、絶縁体生シート
と同様な作製方法により２０〜１００　ｐｍのシートを
得た。ここで用いた誘電体材料は、Ｐｂ　（Ｍｎｌ／３
　・Ｎｂ）ｏ、ｏｏ５（Ｎｉ１／３−Ｎｂ２１３）　０
．２９５　（Ｍｇｌ／２　・Ｗｌ／２）　０．２９Ｔｉ
０．４１０３のペロプスカイト化合物になるように原料
を秤量した。

また金属体生シートはＡｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、
Ｎｉなどの１つ以上を含む組成からなる金属材料をバイ
ンダー、有機溶剤、可塑剤と共に混合し、泥漿化し、絶
縁体生シート、誘電体生シートと同様な作製方法により
１０ｐｍ〜５０ｐｍのシートを得た。

コンデンサ形成用パターン電極およびスルーホール埋込
みおよびパッド電極などに用いる導体は、Ａｕ、Ａｇ、
Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｎｉなどの１つ以上を含む組成から
なる合金粉末を有機ビヒクルと共に混練しペースト化し
たものを使用した。

第３図（ａ）、（ｂ）から第１０図（ａ）、（ｂ）は本
発明の実施例による製造方法を示したものである。各図
の（ａ）は生シートの平面図、（ｂ）は断面図である。

製膜した絶縁体生シートを所用の寸法にパンチングして
、第３図（ａ）、（ｂ）に示す絶縁体生シート９として
用いる。また第４図（ａ）、（ｂ）に製膜した金属体生
シートを所用の寸法にパンチングして金属体生シート１
０として用いる。一方、製膜して得た誘電体生シートを
第５図（ａ）、（ｂ）に示すように所用の寸法にパンチ
ングして、誘電体生シート１１を得る。次に第６図（ａ
）、（ｂ）、第７図（ａ）、（ｂ）、第８図（ａ）、（
ｂ）に示すように、絶縁体生シート、金属体生シート、
誘電体シートの各シートに上下導通をもたすためのスル
ーホール７を形成する。ここで形成するスルーホールの
径は絶縁体と誘電体においては、最小１１００ｐまで可
能である。

金属体に形成するスルーホールは、導体を埋込むためで
なく、単にスルーホールとして絶縁体層と誘電体層のコ
ンタクトを得るために必要なため、常に絶縁体、誘電体
のスルーホールよりも大きくあけ、導体が接触しないス
ルーホール径とする。

次に第９図（ａ）、（ｂ）に示すようにスルーホールを
設けた誘電体シート上に、コンデンサ内部電極５となる
パターン導体層を形成するために導体ペーストを印刷な
どにより印刷し、同時にスルーホール部分に上下導通を
得るために導体ペーストをスルーホールに埋め込み導通
用の導体６を形成する。また第１０図に示すように絶縁
体生シートにスルーホールをあけた生シート（第６図）
を用いコンデンサ部取り出し用パッドパターンを導体ペ
ーストを用いて印刷等により印刷し、パッド電極４を得
る。尚、金属体生シートを除き、所用数量の絶縁体生シ
ートおよび誘電体生シートのスルーホールを設けた生シ
ートには導体ペーストを用いスルーホールに導体を埋め
込んでおく。

次に第１図に示すように第６図から第１０図のそれぞれ
の生シートおよび厚みを調整するため第３図、第５図の
絶縁体生シート、誘電体生シートのそれぞれの生シート
およびスルーホール部分とその近傍に導体を形成した絶
縁体生シート、誘電体生シートおよび第４図で示した金
属体生シートを第１図の構造になるようにプレス金形の
下パンチ側に重ね上パンチを乗せた後、７０°Ｃ〜１３
０°Ｃの温度で圧力１５０〜３００ｋｇ／ｃｍ２で積層
プレスした。第１図において数枚積み重ねた誘電体層３
の上下に金属体府２が形成され、金属体生シートの上下
に絶縁体層１で更にサンドイッチされた構造となってい
る。誘電体生シート部分とその上下の導体パターン電極
５は、焼結後コンデンサ形成部分８（図の破線部）とな
り導体６を経由して外部端子バット電極４につながって
いる。

このように積層圧着した積層体を所用の形状に切断後、
３°Ｃ〜８°Ｃ／Ｈｒの昇温スピードにて、３５０°Ｃ
〜５００°Ｃの温度で３時間〜１０時間保持で脱バイン
ダを行なう。次に焼成温度サイクル１時間のスピードに
て８５０°Ｃ〜９５０°Ｃの温度で連続炉を使用して、
本焼成してコンデンサ内蔵複合積層セラミック部品を得
た。

本発明の実施例により得たコンデンサ内蔵複合積層セラ
ミック部品中に形成したコンデンサの容量としては約２
．５ｎＦ／ｍｍ２程度であるが、−例として１０１１Ｆ
のコンデンサを形成した。高誘電体材料として　はＰｂ
（Ｍｎ１／３・Ｎｂ２／３）ｏ、ｏｏ５（Ｎｉ１／３・
Ｎｂ２／３）０．２９５（Ｍｇ１／２・Ｗ１／２）０．
２９ＴｉＯ，４□０３のペロプスカイト化合物以外にも
、８５０’Ｃ〜９５０°Ｃ程度で焼結可能な材料であれ
ば、使用は可能である。

一方線縁体材料としては、アルミナホウケイ酸鉛系の複
合材料をはじめ、コージライト系セラミックス、ムライ
ト系セラミックス、アノーサイト系セラミックス、カル
シライト系セラミックス、フォルステライト系セラミッ
クス、スポデューメン、ユークリプタイト等の材料にお
いても収縮率、焼結温度を誘電体材料と合わせることに
より適用できる。これらの材料の誘電率は５〜１０程度
である。

以上のように金属層を誘電体層と絶縁体層の界面に形成
することにより誘電体と絶縁体の界面の反応を防止し、
かつ接合性が良好で８５０６Ｃ〜９５０°Ｃの低い焼結
温度で高い信頼性のある大容量のコンデンサ内ａ複合積
層セラミック部品を実現できた。

なお本実施例では金属層をグリーンシート法によって形
成したが、スクリーン印刷法など、金属ペーストを印刷
する方法においても金属層を形成することが可能である
ことを確認した。

（発明の効果） また本発明によって得られた複合積層セラミック部品を
用いてハイブリットＩＣなどの複合部品を作製すれば、
従来基板上に搭載すべき実装部品（チップコンデ゛ンサ
）が不必要となり従来のハイブリット方式技術において
も、より高集積、高密度化が可能となるので品質を下げ
るこｉなく、コンパクトで高品質な複合部品が実現でき
る。更に複合積層セラミック部品の両面を利用すること
でより大規模な複合部品をも実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のコンデンサ内蔵複合積層セラミック部
品の実施における分解断面図。 第２図は従来の複合積層セラミック部品の分解断面図。 第３図（ａ）、（ｂ）〜第１０図（ａ）、（ｂ）は本発
明の実施例による復号積層セラミック部品の各製造工程
を示す図。 図において、 １・・・絶縁体層、　２・・・金属体層、　３・・・誘
電体層、４・・・パッド電極、　　５・・・コンデンサ
パターン電極、６６．・導体、　　　　　　　　７・・
・スルーホール、８・・・コンデンサ形成部、　９・・
・絶縁体シート、１０・・・金属体シート、　　　１１
・・・誘電体シート、−１・ｌｌ 第１図 １：絶縁体層 ２：金属体層 ３：誘電体層 ５：コンデンサパターン電極 ６：導体 ８：コンデンサ形成部 第２図 第３図　　　　　　第４図　　　　　第５図第９図　　
　　　　第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 誘電体層、絶縁体層などを積層した構造を有する複合積
   層セラミック部品の製造方法において、誘電体生シート
   と絶縁体生シートおよび金属体生シートを形成する工程
   と、誘電体生シートと絶縁体生シートおよび金属体生シ
   ートにスルーホールを設ける工程と、スルーホールを穿
   設した誘電体生シートおよび絶縁体生シートのスルーホ
   ールに導電性物質を充填し、該誘電体生シートまたは誘
   電体生シートと絶縁体生シートの表面に導体層をそれぞ
   れ形成する工程と、誘電体生シートを介して導体層が対
   向するようにれ誘電体生シートを配置しさらに誘電体生
   シートと絶縁体生シートの境界に金属体生シートを配置
   して積層圧着する工程と、該積層体を焼成する工程とを
   有することを特徴とする複合積層セラミック部品の製造
   方法。