CN101053287A

CN101053287A - 积层陶瓷部件及其制造方法

Info

Publication number: CN101053287A
Application number: CNA2005800340178A
Authority: CN
Inventors: 齐藤隆一; 加贺田博司
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-10-08
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2007-10-10
Also published as: JPWO2006040941A1; WO2006040941A1; US20070248802A1

Abstract

本发明提供一种积层陶瓷部件及其制造方法。该积层陶瓷部件具有第一积层片、第二积层片、第一电极图案以及第二电极图案。第一电极图案、第二电极图案都介于第一积层片和第二积层片之间。第二电极图案比第一电极图案宽度大、且厚度小。

Description

积层陶瓷部件及其制造方法

技术领域

本发明涉及内表面具有多层结构的配线图案的积层陶瓷部件及其制造方法。

背景技术

对于手机等小型电子设备，要求轻薄短小的电子零件。因此开发了内置有电感元件，电容元件或电阻元件等而构成的LCR复合电路基板。积层陶瓷部件是一种这样的LCR复合电路基板。现有的积层陶瓷部件如下所述而制造。

在第一积层片与第二积层片之间，存在电极宽度不同的第一电极图案和第二电极图案。在此，第一电极图案、第二电极图案采用同样的电极膏通过丝网印刷同时形成。这样的积层陶瓷部件例如在日本特开2001-352271号公报中被公开。

在上述的通过丝网印刷实现的现有的积层陶瓷部件的制造方法中，在第一积层片和第二积层片上同时采用相同的电极膏印刷电极宽度不同的第一电极图案和第二电极图案。因此，第一电极图案、第二电极图案的电极厚度大致相等，且形成得比较薄。但是，当第一电极图案和第二电极图案形成不同类型元件时，两者的厚度会相同，因此是不理想的。

例如假定第一电极图案为电感元件，第二电极图案为电容元件的情况。为了得到良好的高频特性，第一电极图案的电极厚度形成得较厚为好。第二电极图案为了防止发生断裂和层间分离，电极厚度形成得较薄为好。然而，现有的积层陶瓷部件的制造方法，为了避免宽度较宽的第二电极图案发生断裂等弊病，使第一电极图案、第二电极图案形成同样的薄层。这样的结果是，为了实现高频特性而需要电极厚度的第一电极图案不能得到充分的厚度，导致作为层积体的电力损耗变大。

发明内容

本发明的积层陶瓷部件包括第一积层片、第二积层片、第一电极图案以及第二电极图案。第一电极图案、第二电极图案都介于第一积层片和第二积层片之间。第二电极图案比第一电极图案宽度大、且厚度小。这样的第一电极图案、第二电极图案是通过控制制造时电极膏中导电粒子的含有量而形成的。由于第一电极图案具有充分的电极厚度，可以防止作为积层体的电力损耗，而得到高频特性优良的积层陶瓷部件。

附图说明

图1是表示本发明实施方式的积层陶瓷部件结构的剖面图。

图2A是用于说明本发明实施方式的制造工序的剖面图。

图2B是用于说明图2A之后的制造工序的剖面图。

图2C是用于说明图2B之后的制造工序的剖面图。

图2D是用于说明图2C之后的制造工序的剖面图。

图2E是用于说明图2D之后的制造工序的剖面图。

图2F是用于说明图2E之后的制造工序的剖面图。

图2G是用于说明图2F之后的制造工序的剖面图。

图2H是详细说明图2G所示的制造工序的剖面图。

图3A是用于说明图2F之后其他的制造工序的剖面图。

图3B是用于说明图3A之后的制造工序的剖面图。

图3C是用于说明图3B之后的制造工序的剖面图。

图3D是用于说明图3C之后的制造工序的剖面图。

图4A是用于说明本发明的实施方式中其他的制造工序的剖面图。

图4B是用于说明图4A之后的制造工序的剖面图。

图4C是用于说明图4B之后的制造工序的剖面图。

图4D是用于说明图4C之后的制造工序的剖面图。

图4E是用于说明图4D之后的制造工序的剖面图。

附图标记说明

1 积层陶瓷部件

10、10A 陶瓷生片

11 基膜

12 通孔

13 贯通电极

14 第一电极图案

14A 凹部图案

15 第二电极图案

16 定位销

17 定位孔

18 积层托盘

19 陶瓷积层体

19A 积层体

20 积层陶瓷基板

20A 第一积层片

20B 第二积层片

21 表层电极

22 限定层

23 凹版

24 第一电极膏

25 印刷刮板

具体实施方式

图1是用于说明本发明实施方式的积层陶瓷部件结构的剖面图。在积层陶瓷部件1中，在第一积层片20A与第二积层片20B之间，存在电极宽度不同的第一电极图案(以下，简称图案)14和第二电极图案(以下，简称图案)15。具体的，图案14比图案15的宽度小、且厚度大。换句话说，图案15比图案14的宽度大、且厚度小。即，图案14为导电图案或电感图案中任一种图案，图案15为电容图案。第二积层片20B与第一积层片20A重叠而设置。第一积层片20A与第二积层片20B构成积层陶瓷基板20的一部分。贯通电极13使这些内层的电极之间连接，或者内层的电极与表层电极21连接。

下面说明以上的积层陶瓷部件的制造方法。图2A～图3D是用于说明本实施方式的积层陶瓷部件的制造方法的剖面图。

首先如图2A所示，作为积层片，在基膜11上形成陶瓷生片(以下，生片)10。生片10可采用低温烧结型的玻璃陶瓷材料。由于生片10采用的是玻璃陶瓷材料，所以可以采用银(Ag)、铜(Cu)等具有高导电率的电极材料。因此，可以得到适用于小型、高性能的高频装置的积层陶瓷部件。

生片10可以按照下述方法而制作。首先向混合有陶瓷粉末和玻璃粉末的玻璃陶瓷材料加入适量的聚乙烯醇缩丁醛类(polyvinyl-butyral-based)树脂粘合剂，可塑剂，有机溶剂。通过使该混合体中的各成分充分地混合·分散而制作成陶瓷浆。可以使用例如Al₂O₃作为陶瓷粉末，可以使用碱土金属硅酸盐(alkaline earth silicate)玻璃作为玻璃粉末。然而，这些是组成材料的一个例子，但并不限定于所述的组成。

使用这样调制的浆，通过刮板法等，在基膜11上形成规定厚度的生片10。虽然此处使用PET薄膜作为基膜11，但只要是具有脱模性(mold releasingcharacteristics)的材料则并不特别限定材质。

下面如图2B所示，对被切断为规定大小的生片10，采用冲孔或激光加工等方法而形成通孔12。另外，根据需要，在基膜11上同时形成图2F所示的积层用的定位孔17。此外，除了在基膜11上形成定位孔17以外，也可以在生片10上形成。

下面如图2C所示，通过向通孔12填充贯通电极膏，形成贯通电极13。之后，如图2D，图2E所示，采用丝网印刷来印刷内部电极图案。如图2D形成图案15，如图2E随后形成图案14。

图案14，15采用丝网印刷形成时，优选将所使用的各电极膏分开使用。具体地对于图案14，使用Ag粉末的含有量为90wt％的第一电极膏，对于图案15，使用Ag粉末的含有量为80wt％的第二电极膏。

优选第一电极膏的Ag含有量为85wt％以上、90wt％以下，第二电极膏的Ag含有量在70wt％以上、80wt％以下。除此之外，虽然也可以将第一电极膏涂抹得比第二电极膏厚，但是改变Ag含有量则更加容易控制内部电极图案的厚度。此外，除了以Ag为主要成分的电极膏以外，只要可以与所使用的生片10同时烧固，则可以使用含Ag和钯(Pd)的混合粉的电极膏。作为Ag以外的金属的例子，除了Pd之外，一般可以使用铂(Pt)、金(Au)、Cu等电阻相对较低的金属粉末，或者这些金属的合金粉末。

这样，由于作为第一电极膏中的导电粒子的Ag粉的含有率比第二电极膏的Ag粉的含有率更高，故图案14形成得比图案15厚。

另外，优选第一电极膏所使用的导电粒子即Ag粉的平均粒径比第二电极膏使用的Ag粉的平均粒径小。据此，图案14作为比图案15更精细的图案可以采用简便的方法而且可靠地形成。具体地，第一电极膏中的Ag的平均粒径为1μm，第二电极膏中的Ag的平均粒径为5μm。

另外，采用丝网印刷形成图案14时，线宽可以精细到40μm的程度。即，由丝网印刷而形成图案14时，宽度可以为40μm以上、80μm以下。

另外，如图2D、图2E所示，优选首先形成图案15，然后形成图案14。图案14比先形成的图案15更厚。根据这样的顺序所形成的各个电极图案，可以尽量避免图案14被损坏。

在如上所述地形成通孔12和内部电极图案之后，多个生片重叠在一起。此时，如图2F所示，将基膜11置于积层托盘18上，使积层机的定位销(indexpin)16与基膜11上的定位孔17对齐。然后，在积层托盘18上重叠设置作为第一陶瓷生片的生片10。进而，在剥离基膜11之后，在生片10的形成有图案14、15的一面上，重叠设置作为第二陶瓷生片的生片10A。然后，将重叠的两张生片10、10A热压接之后，剥离基膜11。即，在烧固之后生片10变为第一积层片20A，生片10A变为第二积层片20B。通过将这个操作重复所需的积层次数，如图2G所示地形成陶瓷积层体(以下，积层体)19。

下面如图2G所示，为了使密度均匀化、抑制层与层之间的分离，进一步地压接连接积层体19。最后，如图2H所示，压接后的积层体在大约350～600℃脱脂之后，以大约850～950℃进行烧固。这样可以得到以Ag为内部电极的积层陶瓷基板20。另外，烧固之后的图案14的宽度为80μm，电极厚度为20μm。图案15为2mm见方，厚度为8μm。另外，如果图案14的宽度为60μm的话，则电极厚度为15μm。

进一步根据需要，在积层陶瓷基板20上形成表层电极21。这样可以得到规定的积层陶瓷部件1。将多个积层陶瓷部件1制造为一体时，进一步按规定的大小分割为小片。然后将IC、表面弹性波(SAW)滤波器、芯片部件等夹着表层电极21进行安装。或者在安装了这些部件之后，按照规定的大小将其分割为小片。

另外，表层电极21可以与积层体19同时烧固，也可以在其烧固之后煅烧。另外，也可以在其烧固之前由切断机等分割成小片之后再进行煅烧。

通过上述方法，得到图案14具有足够的电极厚度，图案15具有较薄的电极厚度的积层陶瓷部件。通过这样的结构，可以抑制作为积层体的电力损耗，得到高频特性优良的积层陶瓷部件1。

另外，作为图2G所示的热压接过程，可以如图3A～图3D所示地采用限定用陶瓷生片(限定层22)。据此可以制造尺寸精度更高、平坦性更加优良的积层陶瓷部件。下面说明其制造方法。

首先在如图2F所示的热压接工序中，在积层体19的上下表面，如图3A所示，将由在生片10的烧固温度下不烧结的Al₂O₃，ZrO₂，MgO等材料构成的作为陶瓷生片的限定层22进行积层。然后进行热压接而得到在上下表面配置有限定层22的积层体19A。

下面如图3B所示，对积层体19A进一步进行压接。之后，如图3C所示，将积层体19A脱脂，烧固，如图3D所示在烧固后用抛光，超声波清洗，吹净等方法除去限定层22。这样，可以得到具有如图1所示的电极图案的低温烧固积层陶瓷基板20。

这种情况下，表层电极21可以与预先设置于层积体19的层积体19A同时烧固，也可以在除去限定层22之后通过印刷等形成，然后进行煅烧。

在上述的热压接工序中通过采用限定层22，可以高效地得到尺寸精度更高、平坦性更加优良的积层陶瓷部件。

在上述的说明中，图案14、15都是由丝网印刷所形成。除此之外，可以首先由丝网印刷方法印刷形成图案15，然后由凹版印刷形成图案14。即，也可以向采用树脂薄膜的凹版填充第一电极膏，通过热压接而将该电极膏转印到生片10上而形成图案14。以下，将该方法称为凹版转印工艺方法。这样，与丝网印刷相比，图案14更加精细地形成。即，可以稳定地形成在现有技术水平下极难由丝网印刷稳定地批量生产形成的、线宽在60μm以下的图案14。另外，采用凹版转印工艺方法也可以形成10μm程度的精细线。即，在通过凹版转印工艺方法形成图案14时，可以得到10μm以上、60μm以下的宽度。下面，说明使用了凹版印刷的图案14的形成方法。

首先，如图4A所示在生片10形成贯通电极13之后，如图4B所示由丝网印刷进行印刷形成图案15。这些工序与图2A、图2B相同。

然后，如图4C、图4D所示，形成图案14。首先如图4C所示，使用印刷刮板25等将第一电极膏24填充到凹版23中，该凹版23由聚酰亚胺等树脂薄膜构成，通过激光加工等方法而形成有规定凹部图案14A。然后如图4D所示，通过热压接将所填充的第一电极膏24转印到生片10上。这样形成图案14。

然而，凹版23所使用的树脂薄膜的材质并不限定于聚酰亚胺，考虑到形状稳定性、耐用性，优选使用聚酰亚胺。另外，通过对聚酰亚胺薄膜进行脱模处理，热压接时的转印性可以大幅度地提高。

另外，如图4B～图4E所示，优选首先形成图案15，接着形成图案14。理由与利用图2D、图2E进行说明的理由相同。另外，这种情况下优选形成图案14时所采用的第一电极膏24中的导电粒子的含有率，比形成图案15时所采用的第二电极膏中的导电粒子的含有率更高。进而，优选第一电极膏所使用Ag粉的平均粒径比第二电极膏所使用的Ag粉的平均粒径小。

通过上述的方法，也可以得到在第一积层片20A与第二积层片20B之间具有宽度和厚度都不同的第一电极图案和第二电极图案的积层陶瓷部件。该积层陶瓷部件在烧固之后，图案14具有足够的电极厚度，图案15具有较薄的电极厚度。另外，此时，烧固之后的图案14的宽度为60μm，厚度为20μm，图案15为2mm见方，厚度为8μm。而图案14的宽度为20μm时，电极厚度变为13μm。

这样，由于在图案14的形成时采用凹版转印技术，故与通过丝网印刷形成的情况相比较，不需使厚度极薄即可以形成更精细图案的图案14。

根据上述的本实施方式，可以抑制作为导电图案或电感图案的图案14中的电力损耗。由于抑制了作为积层体的电力损耗，所以可以得到高频特性优良的积层陶瓷部件。另外，由于图案15形成得比较薄，很难发生断裂或层间分离，提高成品率。

另外，在本实施方式中，虽然对图案14为导电图案或电感图案中的任一种图案、图案15为电容图案的情况进行了说明，但不限定于此。利用本发明的方法，对应于通过各个图案14，15形成的部件所要求的特性，可以控制其厚度和宽度。

产业上的可利用性

通过本发明的积层陶瓷部件以及其制造方法，可以得到在第一积层片与第二积层片之间具有宽度和厚度都不同的第一电极图案和第二电极图案的积层陶瓷部件。在烧固之后，第一电极图案也具有足够的电极厚度，抑制作为积层体的电力损耗。这样可以得到高频特性优良的积层陶瓷部件。利用该积层陶瓷部件，可以得到电力损耗较小的便携电话等电子设备。

Claims

1、一种积层陶瓷部件，包括：

第一积层片；

第二积层片，其与所述第一积层片重叠在一起；

第一电极图案，其介于所述第一积层片和所述第二积层片之间；

第二电极图案，其介于所述第一积层片和所述第二积层片之间，比所述第一电极图案宽度大、且厚度小。

2、如权利要求1所述的积层陶瓷部件，其中，

所述第一电极图案为导电图案或电感图案中的任一种图案，所述第二电极图案为电容图案。

3、如权利要求1所述的积层陶瓷部件，其中，

所述第一电极图案的宽度在80μm以下。

4、如权利要求1所述的积层陶瓷部件，其中，

所述第一电极图案的宽度在60μm以下。

5、一种积层陶瓷部件的制造方法，包括：

A)在第一陶瓷生片上印刷第一电极膏而形成第一电极图案的步骤；

B)在所述第一陶瓷生片上印刷第二电极膏而形成比所述第一电极图案宽度大、且厚度小的第二电极图案的步骤；

C)在形成有所述第一电极图案、第二电极图案的面上重叠第二陶瓷生片而制作积层体的步骤；

D)将所述积层体烧固的步骤。

6、如权利要求5所述的积层陶瓷部件的制造方法，其中，

所述第一电极膏中导电粒子的含有率比所述第二电极膏中导电粒子含有率高。

7、如权利要求5所述的积层陶瓷部件的制造方法，其中，

所述第一电极膏中所述导电粒子平均粒径比所述第二电极膏中导电粒子的平均粒径小。

8、如权利要求5所述的积层陶瓷部件的制造方法，其中，

在所述A步骤中采用丝网印刷形成所述第一电极图案，在所述B步骤中采用丝网印刷形成所述第二电极图案，同时，所述B步骤在所述A步骤之前进行。

9、如权利要求5所述的积层陶瓷部件的制造方法，其中，

在所述A步骤中采用凹版印刷形成所述第一电极图案，在所述B步骤中采用丝网印刷形成所述第二电极图案，同时，所述B步骤在所述A步骤之前进行。