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Hintergrund
der Erfindung
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen
eines Keramiksubstrats, insbesondere auf ein Verfahren zum Herstellen
eines Keramikmehrschichtsubstrats, das ein aktives Bauglied, wie z.
B. ein Halbleiterbauglied einer integrierten Schaltung, und ein
passives Bauglied, wie z. B. einen Kondensator und einen Induktor,
oberflächenanbringen
kann.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Bei
Keramikmehrschichtsubstraten zum Anbringen von Chips von elektronischen
Baugliedern, wie z. B. Halbleiterbaugliedern einer integrierten
Schaltung (Halbleiterbauelementen) sowie Chipkondensatoren und Chipinduktoren,
ist es erwünscht,
dass dieselben eine hochintegrierte Verdrahtung zwischen den integrierten, passiven
Hochpräzisionsbaugliedern
aufweisen, um die Halbleiterbauelemente und die Chips der elektronischen
Bauglieder in hoher Dichte anzubringen. Zusätzlich wurde eine Mehrschichtkeramikgrünschicht
vom Niedrigtemperaturbrenntyp entwickelt, um den ständig wachsenden
jüngsten
Anforderungen von hochintegriertem Häusen und hohen Betriebsfrequenzen
zu genügen,
wobei eine Mehrzahl von Isolierungskeramikgrünschichten laminiert sind,
die eine relative dielektrische Konstante von 15 oder weniger aufweisen,
auf denen Leitermuster gebildet sind, die niederohmige Materialien
wie z. B. AG, Ag-Pd, Cu und Au aufweisen, und die laminierten Keramikgrünschichten
alle gleichzeitig bei einer Temperatur von lediglich 1.000°C oder darunter gebrannt
werden.
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Die
japanische ungeprüfte
Patentanmeldungsveröffentlichung
Nr. 5-163072 offenbart ein Verfahren zum Ermöglichen einer hochintegrierten
Verdrahtung des Keramikmehrschichtsubstrats, bei dem ein Mehrschichtkeramikkörper einem
Brennen unterzogen wird, während
von oben und unten ein relativ großer Druck auf den nichtgesinterten
Keramikkörper
ausgeübt
wird. Die japanische ungeprüfte
Patentanmeldungsveröffentlichung
Nr. 4-243978 offenbart auch ein Verfahren, das die folgenden Schritte
aufweist: ein Laminieren und Druckverbinden von Eingrenzungskeramikgrünschichten,
die nicht unter den Brennbedingungen des nichtgesinterten Keramikkörpers gesintert
werden, sowohl auf der oberen als auch auf der unteren Hauptoberfläche des
nichtgesinterten Keramikkörpers,
der durch das Laminieren einer Mehrzahl von Keramikgrünschichten vorbereitet
wird, die bei einer niedrigen Temperatur gebrannt werden können; ein
Brennen der Keramikgrünschichten
unter einer Sinterbedingung des nichtgesinterten Keramikkörpers; und
ein Ablösen
und Entfernen von nichtgesinterten Schichten, die von den Eingrenzungskeramikgrünschichten
erhalten werden.
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Gemäß den oben
beschriebenen Verfahren kann das Keramikmehrschichtsubstrat mit
einer ziemlich hohen Abmessungsgenauigkeit gebildet werden, weil
eine Brennkontraktion entlang der Richtungen auf der Ebene des nichtgesinterten
Keramikkörpers
oder entlang der Richtungen auf der X-Y-Ebene des Substrats ausreichend unterdrückt werden
kann. Anders ausgedrückt,
die hochintegrierte Verdrahtung verursacht kaum Kurzschlüsse, während dieselbe
es ermöglicht,
verschiedene Arten von Häusungsbaugliedern
mit hoher Präzision
in dem erhaltenen Keramikmehrschichtsubstrat anzubringen.
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Bei
dem oben beschriebenen, früheren
Verfahren wird jedoch eine spezielle Ausrüstung zum Brennen unter einem
Druck benötigt,
da der Mehrschichtkeramikkörper
gebrannt wird, während
ein relativ großer
Druck ausgeübt
wird, was ein Problem bei den Einrichtungskosten und der Herstelleffi zienz
aufwirft. Obwohl bei dem letztgenannten Verfahren nicht immer ein
Druck zum Brennen benötigt
wird, ist es ein Problem, dass der Mehrschichtkeramikkörper leicht
verzogen werden kann aufgrund von Unterschieden des Integrationsgrads
einer Verdrahtung und des Kontraktions- bzw. Schrumpfungsverhaltens
während
eines Brennens zwischen der oberen Schicht und der unteren Schicht
relativ zu der Mittelfläche,
die in einem gleichen Abstand von einer Hauptoberfläche und
der anderen Hauptoberfläche
des nichtgesinterten Keramikkörpers
positioniert sind.
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Die
Anzahl von Eingangs-Ausgangs-(I/O-) Anschlüssen zum Anbringen an und Verbinden
mit einer Hauptplatine ist in dem Keramikmehrschichtsubstrat rasch
erhöht
worden, da das Verdrahtungsmuster in den letzten Jahren hochintegriert
ist. Auch ist es erforderlich, dass der Mehrschichtkeramikkörper hochintegrierte und
genaue Schaltungselemente, wie z. B. Kondensatoren und Induktoren,
aufweist, da eine Anzahl von hochpräzisen Schaltungselementen für ein multifunktionales
und Hochleistungs-Keramikmehrschichtsubstrat benötigt wird. Unter diesen Umständen kann
leicht ein Unterschied bei dem Kontraktionsgrad zwischen einer Hauptoberfläche und
der anderen Hauptoberfläche
des nichtgesinterten Keramikkörpers
verursacht werden, was eine konkave Verziehung an der Hauptoberflächenseite
erzeugt, die in hohem Maße
zusammenschrumpfen kann, wenn während
des Brennens kein Druck ausgeübt
wird.
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Die
japanischen ungeprüften
Patentanmeldungsveröffentlichungen
Nr. 5-503498 und 9-92983 offenbaren die Verfahren, bei denen Eingrenzungskeramikgrünschichten
auf beide Hauptoberflächen
des Mehrschichtkeramikkörpers
angehaftet werden, um den Verziehungsgrad des Keramikmehrschichtsubstrats
innerhalb eines gegebenen Bereichs zu begrenzen, und die Mehrschichtkeramikgrünschicht
gebrannt wird, während
wahlweise eine einachsige Belastung entlang der vertikalen Richtung
(Z-Richtung) des Mehrschichtkeramikkörpers angelegt wird. Der Mehrschichtkeramikkörper sollte
bei den Behandlungen, wie oben beschrieben, mit oder durch porige
Platten gepresst werden, so dass eine Verdampfung von organischen
Bindemitteln, die in dem Mehrschichtkeramikkörper und den Eingrenzungskeramikgrünschichten
enthalten sind, nicht blockiert ist.
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Auch
bei dem oben beschriebenen Verfahren, wie bei den bislang beschriebenen
Verfahren, wird jedoch eine spezielle Ausrüstung zum Brennen unter einer
Belastung benötigt,
was einige Probleme bei den Einrichtungskosten und der Herstellungseffizienz
aufwirft. Da der nichtgesinterte Keramikkörper unter Kraftausübung und
unter Verwendung einer porigen Platte gepresst wird, werden zusätzlich Abschnitte,
auf die eine Belastung einwirkt und auf die keine Belastung einwirkt,
auf der Oberfläche
des Mehrschichtkeramikkörpers
mit feinen Abständen
verteilt, die den Poren auf der porigen Platte entsprechen, was
feine Vorstände
und Vertiefungen mit den vorhergehenden Abständen auf dem erhaltenen Keramikmehrschichtsubstrat
verursacht.
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Um
die oben beschriebenen Probleme zu lösen, schaffen bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum leichten und effizienten
Herstellen eines Keramiksubstrats, das eine hervorragende Abmessungsgenauigkeit
aufweist, durch ein Unterdrücken
einer Verformung des Substrats, wie z. B. einer Verziehung des Substrats.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung liefert ein Verfahren zum Herstellen eines
Keramiksubstrats mit Leitermustern, das folgende Schritte aufweist:
Anhaften einer ersten Eingrenzungsschicht auf einer ersten Hauptoberfläche eines
nichtgesinterten Keramikkörpers,
wobei die erste Eingrenzungsschicht hauptsächlich aus einem ersten anorganischen
Pulver zusammengesetzt ist, das unter einer Sinterbedingung, unter
der der nichtgesinterte Keramikkörper
gesintert werden kann, nicht gesintert werden kann; Anhaften einer
zweiten Eingrenzungsschicht auf einer zweiten Hauptoberfläche des
nichtgesinterten Keramikkör pers,
wobei die zweite Eingrenzungsschicht hauptsächlich aus einem zweiten anorganischen
Pulver zusammengesetzt ist, das unter der Sinterbedingung, unter
der der nichtgesinterte Keramikkörper
gesintert werden kann, nicht gesintert werden kann; und Entfernen
jeder der ersten und zweiten Eingrenzungsschicht nach dem Brennen
des nichtgesinterten Keramikkörpers
unter der Sinterbedingung des nichtgesinterten Keramikkörpers; wobei
die erste Eingrenzungsschicht und die zweite Eingrenzungsschicht
hergestellt sind, um eine zueinander unterschiedliche Starrheit
aufzuweisen.
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Da
die erste Eingrenzungsschicht und die zweite Eingrenzungsschicht
hergestellt sind, um die Schichten zu sein, die bei dem vorhergehenden
Nicht-Kontraktions-Prozess zueinander unterschiedliche Starrheiten aufweisen,
können
gemäß dem oben
Genannten die Starrheiten der ersten Eingrenzungsschicht und der
zweiten Eingrenzungsschicht so ausgewählt sein, dass sie eine Verformung
des Keramiksubstrats, die durch ein Brennen verursacht wird, unterdrücken. Folglich
kann das Keramiksubstrat, das eine hervorragende Abmessungsgenauigkeit
aufweist, leicht und effizient erhalten werden durch ein Unterdrücken einer
Verformung des Substrats, wie z. B. einer Verziehung des Substrats,
zusammen mit einem Unterdrücken
einer Brennkontraktion entlang der Richtungen auf der Substratebene.
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Vorzugsweise
ist die erste Eingrenzungsschicht hergestellt, um eine höhere Starrheit
aufzuweisen als die Starrheit der zweiten Eingrenzungsschicht, um
es zu ermöglichen,
dass die erste Eingrenzungsschicht auf einer Hauptoberflächenseite,
die durch ein Brennen in hohem Maße zusammenschrumpfen kann,
anhaftet. Da die erste Eingrenzungsschicht, die eine höhere Starrheit
aufweist, an einer Hauptoberflächenseite
anhaften kann, die durch ein Brennen in hohem Maße zusammenschrumpfen kann,
können
eine Verziehung und Verzerrung des Substrats, die dem Unterschied
des Kontraktionsgrads zwischen einer Hauptoberflächenseite und der anderen Hauptoberflächenseite
zugeschrieben werden, ausreichend unter drückt werden. Das bedeutet, dass
die Keramikgrünschicht,
die eine hervorragende Abmessungsgenauigkeit aufweist, leicht und
effizient hergestellt werden kann, ohne irgendeine spezielle Brennausrüstung zu
verwenden, indem eine Verformung des Substrats ausreichend unterdrückt wird.
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Die
Phrase „die
Eingrenzungsschicht, die eine hohe Starrheit aufweist", die hier verwendet
wird, nimmt Bezug auf eine Eingrenzungsschicht, die eine hohe Verformungsbeständigkeit
gegenüber
dem nichtgesinterten Keramikkörper
während
eines Brennens aufweist. Die Phrase „eine Hauptoberflächenseite,
die durch ein Brennen in hohem Maße zusammenschrumpfen kann" nimmt Bezug auf
eine Seite, auf der Verdrahtungsmuster hochintegriert sind, eine
Seite, die eine frühe
Anfangstemperatur einer Kontraktion der Keramikschicht aufweist,
oder eine Seite, die ein größeres Schrumpfverhältnis der
Keramikschicht aufweist bezüglich
der Mittelfläche,
die in gleichem Abstand von einer Hauptoberflächenseite und der anderen Hauptoberflächenseite
des nichtgesinterten Keramikkörpers
positioniert ist. Die eine oben beschriebene Hauptoberflächenseite
entspricht auch der Seite, auf der nach einem Brennen eine konkave
Verziehung verursacht werden kann, wenn keine Eingrenzungsschicht
gebildet wird oder wenn die Starrheit der Eingrenzungsschicht unzureichend
ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
einen veranschaulichenden Querschnitt für ein Einführen der Blockbauglieder in
den laminierten Körper
bei dem Herstellungsprozess des Keramikmehrschichtsubstrats gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel.
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2 zeigt
einen veranschaulichenden Querschnitt für ein Aufbauen des Mehrschichtkeramikkörpers durch
ein Laminieren von Keramikgrünschichten
auf und unter dem laminierten Körper
bei dem Herstellungsprozess des Keramikmehrschichtsubstrats wie
oben beschrieben.
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3 zeigt
einen veranschaulichenden Querschnitt mit den Eingrenzungsschichten,
wenn die Eingrenzungsschichten auf der oberen und der unteren Hauptoberfläche des
Mehrschichtkeramikkörpers
bei dem Herstellungsprozess des Keramikmehrschichtsubstrats wie
oben beschrieben angehaftet werden.
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4 zeigt
einen veranschaulichenden Querschnitt des Keramikmehrschichtsubstrats
nach einem Ablösen
und Entfernen der Eingrenzungsschichten bei dem Herstellungsprozess
des Keramikmehrschichtsubstrats wie oben beschrieben.
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5 zeigt
ein Ersatzschaltbild des Keramikmehrschichtsubstrats wie oben beschrieben.
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6 zeigt
einen veranschaulichenden Querschnitt des Mehrschichtkeramikkörpers mit
den Eingrenzungsschichten, wenn die Eingrenzungsschichten auf der
oberen und der unteren Hauptoberfläche des Mehrschichtkeramikkörpers bei
dem Herstellungsprozess des Keramikmehrschichtsubstrats gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
angehaftet werden.
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7 zeigt
einen veranschaulichenden Querschnitt des Keramikmehrschichtsubstrats
nach einem Ablösen
und Entfernen der Eingrenzungsschichten bei dem Herstellungsprozess
des Keramikmehrschichtsubstrats wie oben beschrieben.
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8 zeigt
ein Ersatzschaltbild des Keramikmehrschichtsubstrats wie oben beschrieben.
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Beschreibung
des bevorzugten Ausführungsbeispiels
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Das
Verfahren, um die Starrheit der ersten Eingrenzungsschicht größer zu machen
als die Starrheit der zweiten Eingrenzungsschicht, wird im Folgenden
beschrieben. Zunächst
wird die Starrheit der ersten Eingrenzungsschicht größer gemacht
als die Starrheit der zweiten Eingrenzungsschicht, indem die erste
Eingrenzungsschicht gebildet wird, um dicker zu sein als die zweite
Eingrenzungsschicht (im Folgenden als die erste Methode bezeichnet).
Da die Starrheit der Eingrenzungsschicht in dem Maße erhöht wird,
in dem die Dicke derselben zunimmt, kann die Starrheit der ersten
Eingrenzungsschicht höher
gemacht werden als die Starrheit der zweiten Eingrenzungsschicht,
indem es ermöglicht
wird, dass die erste Eingrenzungsschicht dicker ist als die zweite
Eingrenzungsschicht.
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Die
Dicke jeder Eingrenzungsschicht kann während des Prozesses zum Bilden
einer Eingrenzungsschichtzusammensetzung geeignet eingestellt werden,
vorbereitet durch ein Dispergieren eines anorganischen Pulvers,
das nicht unter der Sinterbedingung des nichtgesinterten Keramikkörpers gesintert
wird, in ein organisches Bindemittel, in eine Schicht durch ein
Gussverfahren oder ein Rakelklingenverfahren, wenn die Eingrenzungsschicht
die Keramikgrünschicht
umfasst. Alternativ dazu kann die Dicke durch ein Laminieren einer
Mehrzahl der Keramikgrünschichten
eingestellt werden. Wenn andererseits eine Paste der Eingrenzungsschichtzusammensetzung
auf beide Hauptoberflächen
des nichtgesinterten Keramikkörpers
aufgetragen wird, können
die Beschichtungsdicke oder die Beschichtungszeiten geeignet eingestellt
werden.
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Es
ist wünschenswert,
dass die erste Eingrenzungsschicht gebildet ist, um eine Dicke aufzuweisen, die
um das Dreifache oder weniger größer ist
als die Dicke der zweiten Eingrenzungsschicht bei dem ersten Verfahren,
weil der Effekt des Ermöglichens,
dass die Dicken von jeweiligen Eingrenzungsschichten zueinander
unterschiedlich sind, kaum zu sehen ist, wenn die Dicke der ersten
Eingrenzungsschicht die Dicke der zweiten Eingrenzungsschicht um
das Dreifache oder mehr überschreitet.
Oder das Gleichgewicht der Eingrenzungskraft, das durch die Eingrenzungsschichten
herbeigeführt
wird, wird zerstört,
so dass eine Kontraktion des nichtgesinterten Keramikkörpers entlang
der Richtungen auf der Ebene nicht mehr voll unterdrückt werden kann.
Deshalb sollte die wünschenswertere
Dicke der ersten Eingrenzungsschicht eingestellt werden, um 1, 1 bis
1, 6 Mal so groß zu
sein wie die Dicke der zweiten Eingrenzungsschicht, wenn die Abmessungsgenauigkeit und
der Verziehungsgrad des Substrats und eine Verdampfung des organischen
Bindemittels berücksichtigt werden.
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Es
ist möglich,
die Kosten, die zum Bilden der Eingrenzungsschicht benötigt werden,
zu senken und außerdem
zu ermöglichen,
dass die Eingrenzungsschicht nach einem Brennen ziemlich leicht
abgelöst
und entfernt werden kann, indem die Dicke der Eingrenzungsschicht,
die für
den Nicht-Kontraktions-Prozess
benötigt
wird, minimiert wird, wodurch es ermöglicht wird, dass die Herstellungseffizienz
des Keramiksubstrats verbessert wird. Zusätzlich kann ein qualitativ
hochwertiges Keramiksubstrat innerhalb einer kurzen Periode der
Brennzeit mit weniger Brennunregelmäßigkeiten hergestellt werden
durch Unterdrücken
einer Erzeugung von Poren, die durch Rückstände des organischen Bindemittels
verursacht wird, da das organische Bindemittel in dem nichtgesinterten
Keramikkörper
und in der Eingrenzungsschicht reibungslos verdampft werden kann.
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Die
Dicken der ersten Eingrenzungsschicht und der zweiten Eingrenzungsschicht
sind variabel, abhängig
von verschiedenen Faktoren wie z. B. dem Material und der Anzahl
der Keramikschichten, und dem Material, dem Integrationsgrad und
der Anzahl der Schichten der Verdrahtungsmuster. In anderen Worten,
die erste Eingrenzungsschicht und die zweite Eingrenzungsschicht,
die optimale Dicken aufweisen, können
geeignet ausgewählt
werden, abhängig
von dem Ausmaß der
Verformung des Substrats, wie z. B. dem Verziehungs- und Verzerrungsgrad.
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Zweitens
wird die durchschnittliche Partikelgröße des anorganischen Pulvers
in der ersten Eingrenzungsschicht hergestellt, um kleiner zu sein
als die durchschnittliche Partikelgröße des anorganischen Pulvers in
der zweiten Eingrenzungsschicht (im Folgenden als das zweite Verfahren
bezeichnet). Da die Starrheit der Eingrenzungsschicht in dem Maße erhöht wird,
in dem die durchschnittliche Partikelgröße des anorganischen Pulvers
als einer Hauptkomponente der Eingrenzungsschicht reduziert wird,
kann die erste Eingrenzungsschicht eine größere Starrheit als die Starrheit
der zweiten Eingrenzungsschicht aufweisen, indem die durchschnittliche
Partikelgröße des anorganischen
Pulvers in der ersten Eingrenzungsschicht so ausgewählt wird, dass
dieselbe kleiner ist als diejenige des anorganischen Pulvers in
der zweiten Eingrenzungsschicht.
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Es
ist praktisch wünschenswert,
dass die durchschnittliche Partikelgröße des anorganischen Pulvers in
der ersten Eingrenzungsschicht innerhalb eines Bereichs von 0,2
bis 0,8 μm
liegt, während
die durchschnittliche Partikelgröße des anorganischen
Pulvers in der zweiten Eingrenzungsschicht innerhalb eines Bereichs von
1,0 bis 5,0 μm
liegt. Bezüglich
der spezifischen Oberflächenfläche des
anorganischen Pulvers ist es wünschenswert,
dass dieselbe innerhalb eines Bereichs von 4,0 bis 10,0 m3/g bzw. 1,5 bis 5,0 m3/g
in der ersten Eingrenzungsschicht und der zweiten Eingrenzungsschicht
liegt. Die Starrheit der ersten Eingrenzungsschicht kann auch unterschiedlich
zu der Starrheit der zweiten Eingrenzungsschicht hergestellt werden,
indem unterschiedliche Arten der anorganischen Pulver in der ersten
bzw. zweiten Eingrenzungsschicht verwendet werden.
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Drittens
wird der Gehalt des organischen Bindemittels in der ersten Eingrenzungsschicht
eingestellt, um größer zu sein
als der Gehalt des organischen Bindemittels in der zweiten Eingrenzungsschicht
(im Folgenden als das dritte Verfahren bezeichnet). Wenn die erste
Eingrenzungsschicht und die zweite Eingrenzungsschicht ein anorganisches
Pulver aufweisen, das in einem organischen Bindemittel dispergiert
ist, kann die Starrheit der Eingrenzungsschicht in dem Maße größer sein,
in dem der Gehalt des organischen Bindemittels kleiner ist. Folglich
erweist sich die Starrheit der ersten Eingrenzungsschicht als größer als
die Starrheit der zweiten Eingrenzungsschicht, wenn die erste Eingrenzungsschicht
weniger organisches Bindemittel enthält als die zweite Eingrenzungsschicht.
Es ist wünschenswert,
dass die erste Eingrenzungsschicht 5 bis 10 Gewichtsteile des organischen
Bindemittels enthält
und die zweite Eingrenzungsschicht 8 bis 13 Gewichtsteile des organischen
Bindemittels relativ zu 100 Gewichtsteilen des anorganischen Pulvers
enthält,
wenn die gleiche Menge des anorganischen Pulvers bei dem dritten
Verfahren verwendet wird.
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Viertens
enthält
die erste Eingrenzungsschicht faserige anorganische Oxidpartikel
(im Folgenden als das vierte Verfahren bezeichnet). Da die faserigen
anorganischen Oxidpartikel, die in der Eingrenzungsschicht enthalten
sind, es ermöglichen,
dass die Starrheit der Eingrenzungsschicht größer ist, kann die Starrheit
der ersten Eingrenzungsschicht eingestellt werden, um größer zu sein
als die Starrheit der zweiten Eingrenzungsschicht, indem es ermöglicht wird,
dass die faserigen anorganischen Oxidpartikel in der ersten Eingrenzungsschicht
enthalten sind, oder indem der Gehalt der faserigen anorganischen
Oxidpartikel in der ersten Eingrenzungsschicht so einstellt wird,
dass derselbe höher
ist als der Gehalt der faserigen anorganischen Oxidpartikel in der
zweiten Eingrenzungsschicht. Keramikpartikel, wie z. B. Zirkoniumoxid-
oder Aluminiumoxidpartikel, können
für die
faserigen anorganischen Oxidpartikel verwendet werden, wobei die
Keramikpartikel eine günstige
Länge der
Längsachse
von etwa 3 bis 500 μm
aufweisen.
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Fünftens enthält die erste
Eingrenzungsschicht ein Glaspulver, das bei der Sintertemperatur
des nichtgesinterten Keramikkörpers
keine viskose Fluidität
zeigt (im Folgenden als das fünfte
Verfahren bezeichnet). Da die Eingrenzungsschicht eine größere Starrheit
aufweisen kann, indem es ermöglicht
wird, dass das Glaspulver in der Schicht enthalten ist, kann die
Starrheit der ersten Eingrenzungsschicht eingestellt werden, um größer zu sein
als die Starrheit der zweiten Eingrenzungsschicht, indem es ermöglicht wird,
dass das Glaspulver in der ersten Eingrenzungsschicht enthalten
ist, oder indem der Gehalt des Glaspulvers in der ersten Eingrenzungsschicht
so einstellt wird, dass er höher
ist als der Gehalt des Glaspulvers in der zweiten Eingrenzungsschicht.
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Da
aber die Eingrenzungsschicht aufgrund einer viskosen Fluidität des Glases
in hohem Maße
zusammenschrumpfen kann, abhängig
von der Art und Menge des Glaspulvers, ist es wünschenswert, dass ein Glasmaterial,
das bei der Sintertemperatur des nichtgesinterten Keramikkörpers keine
viskose Fluidität
zeigt, als das Glaspulver ausgewählt
wird, das in die Eingrenzungsschicht aufgenommen werden soll, und
außerdem der
Gehalt des Glaspulvers auf ein Ausmaß eingestellt wird, das keine
viskose Fluidität
verursacht (eine Menge, die die Eingrenzungsschicht nicht zusammenschrumpfen
lässt).
Die Starrheit der Eingrenzungsschicht kann praktisch auf ein wünschenswertes
Niveau erhöht
werden, während
eine Kontraktion der Eingrenzungsschicht selbst unterdrückt wird,
indem es ermöglicht
wird, dass das Glaspulver (z. B. ein Silikatglaspulver), das eine
Erweichungstemperatur von 800°C
oder darüber
aufweist, in der Eingrenzungsschicht enthalten ist, wenn der nichtgesinterte
Keramikkörper
eine Sintertemperatur von etwa 900 bis 1.000°C aufweist.
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Während bislang
die Verfahren zum Herstellen der ersten Eingrenzungsschicht, die
eine größere Starrheit
aufweisen soll als diejenige der zweiten Eingrenzungsschicht, be schrieben
wurden, kann eine geeignete Kombination der Verfahren 1 bis 5 bei
der vorliegenden Erfindung angewendet werden. Verschiedene Kombinationen
der Verfahren sind möglich,
wie z. B. ein Ermöglichen,
dass die Dicke der ersten Eingrenzungsschicht größer ist als die Dicke der zweiten
Eingrenzungsschicht, neben einem Herstellen der durchschnittliche Partikelgröße des anorganischen
Pulvers in der ersten Eingrenzungsschicht, um kleiner zu sein als
die durchschnittliche Partikelgröße des anorganischen
Pulvers in der zweiten Eingrenzungsschicht.
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Die
erste und zweite Eingrenzungsschicht können wünschenswerterweise die Keramikgrünschicht umfassen,
die vorbereitet ist durch ein Dispergieren des anorganischen Pulvers
in das organische Bindemittel. Ein anorganisches Oxidpulver, wie
z. B. Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Magnesiumoxid, Mullit und Quarz,
und ein anorganisches Nichtoxid-Pulver, wie z. B. Bornitrid, können praktisch
für die
erste und zweite Eingrenzungsschicht verwendet werden. Zum Beispiel
wird eine Keramikgrünschicht,
in der das anorganische Oxidpulver in einem organischen Pulver dispergiert
ist, das während
eines Brennens des nichtgesinterten Keramikkörpers flüchtig ist, vorteilhafterweise
als eine Eingrenzungsschichtzusammensetzung zum Bilden in eine Schicht
verwendet.
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Wie
es bislang beschrieben wurde, sind die erste Eingrenzungsschicht
und die zweite Eingrenzungsschicht nicht unbedingt auf eine Verwendung
als Grünschichten
beschränkt,
sondern dieselben können
die Schichten umfassen, die durch ein Auftragen einer Pastenzusammensetzung
gebildet sind, oder können
durch ein Sprüh-
oder Tauchverfahren gebildet sein. Im übrigen können ein Weichmacher, ein Trennmittel,
ein Dispersionsmittel oder ein Ablösemittel zu der Eingrenzungsschichtzusammensetzung
hinzugefügt
werden.
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Zumindest
eine Art des passiven Bauglieds, das aus einer Gruppe ausgewählt ist,
die aus einem Kondensator, einem Induktor und einem Widerstand besteht,
kann gemäß der vorliegenden
Erfindung in den nichtgesinterten Keramikkörper integriert sein. Wenn
verschiedene Arten der passiven Bauglieder in den nichtgesinterten
Keramikkörper
integriert sind, kann der Integrationsgrad der Muster, die die passiven
Bauglieder bilden, zwischen einer Hauptoberflächenseite und der anderen Hauptoberflächenseite
des nichtgesinterten Keramikkörpers
unterschiedlich sein, um einen unterschiedlichen Kontraktionsgrad
durch ein Brennen zwischen den beiden Hauptoberflächen zu
ergeben, wodurch das Substrat hergestellt ist, um ohne Weiteres
verformt zu werden. Eine Verformung des Substrats, wie z. B. Verziehung
und Verzerrung, kann im Gegensatz dazu gut unterdrückt werden,
indem es ermöglicht
wird, dass die erste Eingrenzungsschicht, die eine größere Starrheit als
die Starrheit der zweiten Eingrenzungsschicht aufweist, an einer
Hauptoberflächenseite,
die durch ein Brennen in hohem Maße zusammenschrumpfen kann,
anhaftet.
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Kondensatoren
und Induktoren können
als Blockbauglieder in den nichtgesinterten Keramikkörper eingegliedert
sein. Verziehung und Verzerrung können aber durch den Unterschied
des Kontraktionsgrades zwischen einer Hauptoberflächenseite
und der anderen Hauptoberflächenseite,
der dem Unterschied zwischen dem Kontraktionsverhalten dielektrischer
Materialien oder magnetischer Materialien, die die jeweiligen Blockbauglieder
bilden, und dem Kontraktionsverhalten des nichtgesinterten Keramikkörpers (insbesondere
dem Unterschied der Kontraktionsanfangstemperatur und des Schrumpfverhältnisses)
zugeschrieben wird, verursacht werden, wenn der Kondensator und
der Induktor in nichtgesinterte Blöcke gebildet sind, um sie in
die vorgeschriebenen Positionen in dem nichtgesinterten Keramikkörper zu
integrieren. Verziehung und Verzerrung des Substrats können im
Gegensatz dazu gut unterdrückt
werden, wenn die erste Eingrenzungsschicht, die eine größere Starrheit
aufweist als die Starrheit der zweiten Eingrenzungsschicht, an einer
Hauptoberflächenseite
angehaftet ist, die durch ein Brennen des nichtgesinterten Keramikkörpers in
hohem Maße
zusammenschrumpfen kann. Die passiven Bauglieder, die bei der vorliegenden
Erfindung integriert werden sollen, sind nicht unbedingt auf elementare
Bauglieder, wie z. B. die Kondensatoren und Induktoren beschränkt, sondern
es kann ein Verbund derselben, z. B. ein LC-Verbundbauglied, bei
dem die Kondensatoren und Induktoren kombiniert sind, verfügbar sein.
Obwohl es wünschenswert
ist, dass es sich bei dem Blockbauglied um einen nichtgesinterten
Block handelt, kann ein Blockbauglied (ein Chipbauglied) nach einem
Brennen verwendet werden.
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Es
ist wünschenswert,
dass der nichtgesinterte Keramikkörper bei einer Temperatur von
1.000°C
oder darunter gebrannt wird. Es ist auch wünschenswert, den nichtgesinterten
Keramikkörper
mit einem bekannten Keramikmaterial, wie z. B. einem auf kristallinem
Glas basierten, einem auf Verbundglas basierten oder einem nicht-glasbasierten
Material, das bei einer niedrigen Temperatur gesintert wird, zu
bilden. Wenn der nichtgesinterte Keramikkörper mit dem Material, wie
oben beschrieben, hergestellt wird, kann ein Metallmaterial mit einem
niedrigen Schmelzpunkt, wie z. B. Ag, Ag-Pd, Ag-Pt, Cu und Au, für die Leitermuster
verwendet werden, um als Elektroden und Verdrahtung zu dienen, wodurch
es ermöglicht
wird, die Anforderungen zu erfüllen, Hochgeschwindigkeits-
und Hochfrequenzsignale herzustellen. Die Materialien für die Leitermuster
sind aber nicht auf diejenigen, wie dieselben oben beschrieben sind,
begrenzt, sondern es können
andere Metallmaterialien, wie z. B. Ni, Pt, Pd, W und Mo, verwendet
werden.
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Der
nichtgesinterte Keramikkörper
kann mit Charakteristika wie einer Isolierungseigenschaft, einer
dielektrischen Eigenschaft und einer magnetischen Eigenschaft versehen
sein. Das Material kann wünschenswerterweise
eine Glaskomponente mit einer Erweichungstemperatur von 800°C oder darunter
enthalten, und es ist vorteilhaft, damit sich die Eingrenzungskraft
der Eingrenzungsschicht voll zeigen kann, dass der Gehalt der Glaskomponente
(einer Füllstoffkomponente)
ausgewählt
ist, um innerhalb eines Bereichs von 5 bis 100 Gewichtsteilen zu
liegen. Es ist wünschenswert,
dass der nichtgesinterte Keramikkörper ein eine Flüssigphase bildendes
Material, wie z. B. Bleioxid und Bismutoxid, enthält, das
bei einer Temperatur von 900°C
oder darunter eine Flüssigphase
bildet. Es ist vorteilhaft, dass der Gehalt des eine Flüssigphase
bildenden Materials ausgewählt
ist, um innerhalb eines Bereichs von 5 bis 100 Gewichtsteilen relativ
zu der Keramikkomponente zu liegen.
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Der
nichtgesinterte Keramikkörper
gemäß der vorliegenden
Erfindung kann ohne ein Anlegen irgendeiner Belastung gebrannt werden.
Ein Keramikmehrschichtsubstrat, das eine hervorragende Abmessungsgenauigkeit
und eine geringe Verzerrung des Substrats aufweist, kann leicht
und effizient hergestellt werden ohne ein Bereitstellen einer speziellen
Ausrüstung
für ein
Brennen unter einer Belastung. Ein Keramikmehrschichtsubstrat, das
eine gute Oberflächenglätte aufweist,
kann auch ohne ein Bilden irgendeiner feinen Rauheit erhalten werden,
die durch die porige Platte auf der Oberfläche des erhaltenen Keramiksubstrats
verursacht wird.
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Die
vorliegende Erfindung ist aber nicht unbedingt auf das Verfahren
ohne ein Anlegen irgendeiner Belastung während eines Brennens beschränkt, sondern
der nichtgesinterte Keramikkörper
kann unter einer gegebenen Belastung gebrannt werden. Zum Beispiel
wird der nichtgesinterte Keramikkörper einer Brennbehandlung
unterzogen, während
eine einachsige Belastung von 10 kg/cm2 oder
weniger gegen den nichtgesinterten Keramikkörper, der mit den Eingrenzungsschichten
versehen ist, angelegt ist.
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Das
Verfahren zum Herstellen des Keramiksubstrats gemäß der vorliegenden
Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die Ausführungsbeispiele
beschrieben.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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Das
Verfahren zum Herstellen des Keramikmehrschichtsubstrats gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
wird beschrieben mit Bezug auf 1 bis 5.
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Ein
nichtgesinterter geformter Block, der als ein Kondensator C dienen
soll, und ein nichtgesinterter geformter Block, der als ein Induktor
L dienen soll, werden vorbereitet, wie es in 1 gezeigt
ist. Der geformte Block für
den Kondensator C weist eine Mehrschichtstruktur auf, bei der innere
Elektroden über
eine dielektrische Keramikgrünschicht,
die hauptsächlich
aus einem dielektrischen Keramikpulver gebildet ist, laminiert sind.
Anschlusselektroden sind jeweils auf beiden gegenüberliegenden
Seitenflächen
des geformten Blocks gebildet, und die inneren Elektroden, die mit
einer Anschlusselektrode zu verbinden sind, und die inneren Elektroden,
die mit der anderen Anschlusselektrode zu verbinden sind, sind abwechselnd
laminiert, wie dies bei herkömmlichen
Mehrschichtkeramikkondensatoren zu sehen ist.
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Der
geformte Block für
den Induktor L weist andererseits eine Mehrschichtstruktur auf,
bei der die inneren Elektroden über
eine Magnetkeramikgrünschicht,
die hauptsächlich
aus einem Magnetkeramikpulver gebildet ist, laminiert sind. Anschlusselektroden
sind auf beiden gegenüberliegenden
Endflächen
des geformten Blocks gebildet, und jeweilige innere Elektroden sind
angeschlossen, wobei Durchgangslöcher
die Magnetkeramikgrünschicht
durchbohren, um vollständig
ein Leitermuster zu bilden, das sich wie eine Spule länglich erstreckt.
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Der
geformte Block für
den Kondensator C und der geformte Block für den Induktor L sind so hergestellt,
dass dieselben bei einer Temperatur von 1.000°C oder darunter gebrannt werden
können.
Keramikfunktionalmaterialien als Hauptkomponenten der dielektrischen
Keramikgrünschicht
und der Magnetkeramikgrünschicht
oder Materialien, die durch ein Hinzufügen eines Glases in das dielektrische
Keramikmaterial und das Magnetkeramikmaterial vorbereitet sind,
oder ein kristallines Glas selbst werden für den oben beschriebenen Zweck
verwendet.
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Ein
Keramikschlicker, der durch ein Dispergieren eines gemischten Pulvers,
bei dem eine kleine Menge eines Borosilikatglases in Bariumtitanat
gemischt ist, in ein organisches Trägermittel vorbereitet ist,
wird durch ein Rakelklingenverfahren in eine Schicht gebildet, zur
Verwendung in der dielektrischen Keramikgrünschicht, die praktisch verwendet
wird. Ähnlich
wird ein Keramikschlicker, der durch ein Dispergieren eines gemischten
Pulvers, bei dem eine kleine Menge eines Borosilikatglases in Nickel-Zink-Ferrit gemischt ist,
in ein organisches Trägermittel
vorbereitet ist, durch ein Rakelklingenverfahren in eine Schicht
gebildet, zur Verwendung in der Magnetkeramikgrünschicht, die praktisch verwendet
wird. Zusätzlich
können
die inneren Elektroden und Anschlusselektroden, die den Kondensator
C bilden, und die inneren Elektroden, Anschlusselektroden und Durchgangslöcher, die
den Induktor L bilden, z. B. gebildet werden, indem eine Leiterpaste
verwendet wird, die ein Metall oder eine Legierung, wie z. B. Ag,
Ag-Pt, Ag-Pd, Cu oder Au, enthält.
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Es
ist wünschenswert,
dass der geformte Block für
den Kondensator C und der geformte Block für den Induktor L durch einen
Druckverbindenprozess gebildet werden nach einem Laminieren einer
gegebenen Zahl der dielektrischen Keramikgrünschichten, in denen die inneren
Elektroden gebildet sind, bzw. einer gegebenen Zahl von Keramikgrünschichten,
in denen die inneren Elektroden und Durchgangslöcher gebildet sind. Ein Druck
von etwa 200 kg/cm2 ist für ein Druckverbinden
geeignet.
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Für ein Bilden
des in 1 gezeigten laminierten Körpers 4 sind andererseits
Isolierungskeramikgrünschichten 1c, 1d, 1e und 1f vorbereitet.
Ein Keramikschlicker, der durch ein Dispergieren eines gemischten Pulvers,
bei dem ein Glaspulver mit einem Isolierungskeramikpulver gemischt
ist, vorbereitet ist, wird durch ein Rakelklingenverfahren in eine
Schicht gebildet, zum Vorbereiten jeder der Isolierungskeramikgrünschichten 1c, 1d, 1e und 1f.
Der laminierte Körper 4 weist
auch einen laminierten Körper
auf, bei dem die Keramikgrünschichten 1c, 1d, 1e und 1f,
die gebildet sind, um ein Durchgangsloch 2f und Räume 3a und 3b zu
bilden, sequentiell laminiert sind.
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Der
geformte Block für
den Kondensator C und der geformte Block für den Induktor L werden in
die Räume 3a und 3b des
laminierten Körpers 4 eingeführt, wie
in 1 gezeigt. Jede Anschlusselektrode des einzelnen
geformten Blocks ist folglich von der offenen Fläche der Räume 3a und 3b freigelegt.
Die Blöcke werden
dann mit einer hydraulischen Presse bei einem Druck von etwa 500
kg/cm2 durch Druck verbunden, um den laminierten
Körper 4 zu
bilden, in den der geformte Block für den Kondensator C und der
geformte Block für
den Induktor L integriert sind. Eine Haftung zwischen den Keramikgrünschichten 1c, 1d, 1e und 1f, die
den geformten Block für
den Kondensator C und den geformten Block für den Induktor L enthalten,
kann erhöht
werden, indem der laminierte Körper 4 dem
Druckverbindenprozess unterzogen wird, während jeder geformte Block
fest an die innere Umfangswand des Raums angehaftet wird.
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Dann
werden die Isolierungskeramikgrünschichten 1a und 1b auf
die obere Fläche
des laminierten Körpers 4,
in dem der geformte Körper
für den
Kondensator C und der geformte Körper
für den
Induktor L integriert sind, wie in 2 gezeigt,
laminiert, gefolgt von einem Laminieren und Druckverbinden einer
Isolierungskeramikgrünschicht 1g auf
die untere Flächenseite
des laminierten Körpers.
Ein nichtgesinterter Mehrschichtkeramikkörper 1 wird durch
den oben beschriebenen Prozess gebildet.
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Die
Durchgangslöcher 2a und 2b sind
auf der Isolierungskeramikgrünschicht 1a gebildet,
während
das Durchgangsloch 2c, innere Leitermuster 5a und 5b und
ein Dickfilmwiderstand R auf der Isolierungskeramikgrünschicht 1b gebildet
sind. Das Durchgangsloch 2a ist so gebildet, dass es sich
in elektrischer Kontinuität mit
den Durchgangslöchern 2c und 2f befindet,
während
das Durchgangsloch 2b so gebildet ist, dass es sich in
elektrischer Kontinuität
mit dem inneren Leitermuster 5b befindet. Ein Ende des
Dickfilmwiderstands R wird mit einer der Anschlusselektroden des
Kondensators C über
das innere Leitermuster 5a und das Durchgangsloch 2d in
elektrische Kontinuität
gesetzt, während
das andere Ende des Dickfilmwiderstands R mit einer Anschlusselektrode
des Induktors L über
das innere Leitermuster 5b und das Durchgangsloch 2e in
elektrische Kontinuität
gesetzt wird. Ein inneres Leitermuster 5c ist auf der Isolierungskeramikgrünschicht 1g gebildet,
und das innere Leitermuster 5c wird mit dem Durchgangsloch 2f,
der anderen Anschlusselektrode des Kondensators C und der anderen
Anschlusselektrode des Induktors L in elektrische Kontinuität gesetzt.
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Die
Keramikgrünschichten 1a, 1b und 1g sind
durch ein Bilden eines Keramikschlickers, bei dem ein gemischtes
Pulver einer Isolierungskeramik und eines Glases in ein organisches
Trägermittel
dispergiert ist, in eine Schicht vorbereitet, durch ein Rakelklingenverfahren,
wie es oben beschrieben ist. Die inneren Leitermuster 5a, 5b und 5c und
die Durchgangslöcher 2a, 2b, 2c, 2d und 2e können unter
Verwendung einer Leiterpaste, die z. B. Ag, Ag-Pt, Ag-Pd, Cu, Ni,
Pt, Pd, W, Mo und Au enthält,
gebildet werden und können
durch ein Siebdrucken gedruckt werden, um gewünschte Strukturen darzustellen.
Der Dickfilmwiderstand R wird auch durch ein Siebdrucken der Leiterpaste
gebildet, wobei eine Paste verwendet werden kann, die durch ein Dispergieren
eines gemischten Pulvers aus Rutheniumoxid und einer kleinen Menge
Borosilikatglas in ein organisches Trägermittel vorbereitet ist.
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Das
Isolierungskeramikpulver, das als eine Hauptkomponente der Isolierungskeramikgrünschichten 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f und 1g verwendet
wird, kann bei einer Temperatur von 1.000°C oder darunter gebrannt werden.
Zum Beispiel kann das Isolierungskeramikpulver, das bei einer relativ
niedrigen Temperatur von 1.000°C
oder darunter gebrannt werden kann, erhalten werden, wenn das Isolierungskeramikpulver
ein Glaspulver mit einem Erweichungspunkt von 800°C oder darunter
oder ein eine Flüssigphase
bildendes Material enthält,
das bei 900°C
oder darunter eine Flüssigphase
bildet, und wenn der Gehalt des Glaspulvers oder des eine Flüssigphase
bildenden Materials ausgewählt
ist, um innerhalb eines Bereichs von 5 bis 100 Gewichtsteilen relativ
zu 100 Gewichtsteilen des Keramikpulvers zu liegen. Wenn der Gehalt
des Glaspulvers oder des eine Flüssigphase
bildenden Materials weniger als 5 Gewichtsteile beträgt, tendiert
die Brenntemperatur dazu, höher
als 1.000°C
zu sein. Es wird nicht bevorzugt, dass die Brenntemperatur hoch
ist, da sich der Auswahlbereich der vorhergehenden Materialien als
eng erweist. Eine praktisch verfügbare
Keramikgrünschicht
wird erhalten durch ein Formen eines Keramikschlickers, der durch
ein Dispergieren eines gemischten Pulvers aus Borosilikatglas und
Aluminiumoxid in ein organisches Trägermittel vorbereitet ist,
in eine Schicht durch ein Rakelklingenverfahren. Eine derartige
Isolierungskeramikgrünschicht
kann bei einer relativ niedrigen Temperatur von 800 bis 1.000°C gebrannt
werden.
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Ein
Mehrschichtkeramikkörper
mit Eingrenzungsschichten wird gebildet durch ein Anhaften einer
ersten Eingrenzungsschicht 7a und einer zweiten Eingrenzungsschicht 7b auf
einer Hauptoberfläche 6a bzw.
der anderen Hauptoberfläche 6b des
Mehrschichtkeramikkörpers 1,
der durch ein sequentielles Laminieren und Druckverbinden der Isolierungskeramikgrünschicht 1a,
der Isolierungskeramikgrünschicht 1b,
des laminierten Körpers 4 und
der Keramikgrünschicht 1g,
wie in 3 gezeigt, gebildet ist. Der Mehrschichtkera mikkörper mit
Eingrenzungsschichten wird an einem Einsatzbehälter 9 angebracht
und in eine Brennausrüstung
platziert.
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Die
erste Eingrenzungsschicht 7a und die zweite Eingrenzungsschicht 7b weisen
die Schichten von Eingrenzungsschichten auf, die durch ein Dispergieren
eines nichtgesinterten Keramikpulvers, das unter der Brennbedingung
des Mehrschichtkeramikkörpers 1 nicht
gesintert wird, in ein organisches Bindemittel vorbereitet sind.
Da sowohl der geformte Block für
den Kondensator C und der geformte Block für den Induktor L als auch die
Isolierungskeramikgrünschichten 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f und 1g bei
einer Temperatur von 1.000°C
oder darunter gebrannt werden können,
kann der Mehrschichtkeramikkörper 1 als
ein Verbund dieser Bauglieder ebenfalls bei einer Temperatur von
1.000°C
oder darunter gebrannt werden. Anders ausgedrückt, die Eingrenzungsschichten 7a und 7b können mit
dem Keramikpulver gebildet sein, das bei einer Temperatur von 1.000°C oder darunter
nicht gesintert wird.
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Die
Eingrenzungsschicht 7a und die Eingrenzungsschicht 7b sind
bereitgestellt, um auf jeweilige Hauptoberflächen angehaftet zu werden,
die an beiden Enden entlang der Laminierungsrichtung des Mehrschichtkeramikkörpers 1 oder
an einer Hauptoberfläche 6a bzw.
der anderen Hauptoberfläche 6b positioniert sind.
Die Eingrenzungsschichten werden daraufhin zusammen mit dem Mehrschichtkeramikkörper 1 durch Druck
verbunden. Eine hydraulische Presse bei einem Druck von etwa 1.000
kg/cm2 wird vorteilhaft für ein Druckverbinden
verwendet.
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Die
erste Eingrenzungsschicht 7a weist eine Dicke von T1 auf
und die zweite Eingrenzungsschicht 7b weist eine Dicke
von T2 auf. Der Mehrschichtkeramikkörper 1 zeigt eine
konkave Verziehung zu einer Seite der Hauptoberfläche 6a hin,
wenn eine Hauptoberfläche 6a des
Mehrschichtkeramikkörpers 1 in
höherem Maße zusammenschrumpft
als die andere Eingrenzungsschicht 6b, oder wenn die erste
Eingrenzungsschicht und die zweite Eingrenzungsschicht die gleiche
Dicke zueinander aufweisen und die Starrheit derselben unzureichend
ist. Folglich ist die erste Eingrenzungsschicht 7a gebildet,
um eine größere Dicke
T1 aufzuweisen als die Dicke T2 der zweiten Eingrenzungsschicht 7b.
Anders ausgedrückt,
die Starrheit der ersten Eingrenzungsschicht 7a wird größer als
die Starrheit der zweiten Eingrenzungsschicht 7b, wenn
die Beziehung T1 > T2
gilt.
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Es
ist wünschenswert,
dass die Dicke T1 der ersten Eingrenzungsschicht 7a um
das Dreifache oder weniger größer ist
als die Dicke T2 der zweiten Eingrenzungsschicht 7b, wie
bislang beschrieben. Da aber die Dicken T1 und T2 variabel sind,
abhängig
von dem Material und der Anzahl von Schichten der Keramikschicht und
dem Material des Leitermusters, dem Integrationsgrad und der Anzahl
der Schichten des Leitermusters, zusätzlich zu dem Integrationsgrad
von Verdrahtungsmuster und bildenden Baugliedern des Mehrschichtkeramikkörpers, kann
die Dicke geeignet ausgewählt
werden.
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Nachfolgend
werden der geformte Block für
den Kondensator C und der geformte Block des Induktors L bei einer
Temperatur von etwa 900°C
an der Luft ohne Anlegen irgendeiner Belastung gebrannt, um den
geformten Block für
den Kondensator C und den geformten Block für den Induktor L in den gesinterten
Kondensator C bzw. den gesinterten Induktor L zu sintern, neben
einem Sintern der Isolierungskeramikgrünschichten 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f und 1g,
wodurch das Keramikmehrschichtsubstrat 10 als ein gesinterter
Körper
des Mehrschichtkeramikkörpers 1 erhalten
wird.
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Nach
einem Abkühlen
dieser Bauglieder werden die erste Eingrenzungsschicht 7a und
die zweite Eingrenzungsschicht 7b entfernt. Da jede Eingrenzungsschicht
eine porige Schicht bleibt, die das nichtgesinterte Keramikpulver
aufweist, kann dieselbe durch verschiedene Verfahren abge löst und entfernt
werden, wie z. B. ein Nasshornverfahren und ein Sandstrahlverfahren.
Obwohl eine Reaktionsphase an der Grenzfläche zwischen jeder Eingrenzungsschicht
und dem Keramikmehrschichtsubstrat (oder der Grenzfläche zwischen
der Eingrenzungsschicht und der Oberflächenleiterschicht) gebildet
werden kann, kann die Reaktionsschicht durch das vorhergehende Nasshornverfahren
und Sandstrahlverfahren entfernt werden oder dieselbe kann zurückgelassen
werden, vorausgesetzt, dass dieselbe die Charakteristika des Keramikmehrschichtsubstrats 10 nicht
beeinflusst.
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Der
Kondensator C, der Induktor L und der Dickfilmwiderstand R sind
als passive Bauglieder in das Keramikmehrschichtsubstrat 10 integriert,
das durch das Verfahren, wie oben beschrieben und wie in 4 gezeigt,
erhalten wird. Ein inneres Leitermuster, das den Kondensator C,
den Induktor L und den Dickfilmwiderstand R als Schaltungselemente
verwendet, und Durchgangslöcher
werden ebenfalls in dem Keramikmehrschichtsubstrat 10 gebildet.
Das Keramikmehrschichtsubstrat 10, das den Schaltungsaufbau,
wie in 5 gezeigt, aufweist, wird durch ein Bereitstellen
externer Anschlüsse 12a und 12b auf
einer Hauptoberfläche
des Keramikmehrschichtsubstrats gebildet.
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Gemäß dem Verfahren
zum Herstellen des Keramikmehrschichtsubstrats bei diesem Ausführungsbeispiel
werden die erste Eingrenzungsschicht 7a und die zweite
Eingrenzungsschicht 7b, die unter der Sinterbedingung des
Mehrschichtkeramikkörpers 1 nicht
gesintert werden, an der einen Hauptoberfläche 6a bzw. der anderen
Hauptoberfläche 6b des
Mehrschichtkeramikkörpers 1 angehaftet,
wobei die erste Eingrenzungsschicht 7a hergestellt ist,
um eine Eingrenzungsschicht zu sein, die eine größere Starrheit aufweist als
die Starrheit der zweiten Eingrenzungsschicht 7b, und die
erste Eingrenzungsschicht 7a an der einen Seite der Hauptoberfläche 6a,
die durch ein Brennen in hohem Maß zusammenschrumpft, angehaftet
wird. Daher kann eine Verziehung des Substrats, die durch den Unterschied
des Kontraktionsgrades zwischen der Seite der einen Hauptoberfläche 6a und
der Seite der anderen Hauptoberfläche 6b verursacht
werden kann, minimiert werden. Da eine Kontraktion durch ein Brennen
entlang der Richtungen auf der Substratebene auch unterdrückt werden
kann, kann das Keramikmehrschichtsubstrat 10 erhalten werden,
das eine hervorragende Abmessungsgenauigkeit aufweist. Da die Brennbehandlung
ohne ein Anlegen irgendeiner Belastung durchgeführt wird, kommt hinzu, dass
keine speziellen Ausrüstungen
verwendet werden, um dadurch das Keramikmehrschichtsubstrat 10 leicht
und effizient herzustellen.
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Die
optimale Dicke der ersten Eingrenzungsschicht 7a und der
zweiten Eingrenzungsschicht 7b bei dem Ausführungsbeispiel,
das in den 1 bis 5 gezeigt
ist, wird im Folgenden beschrieben.
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Der
Fall, wenn die erste Eingrenzungsschicht 7a dieselbe Dicke
aufweist wie die Dicke der zweiten Eingrenzungsschicht 7b oder
wenn das Verhältnis
zwischen der Dicke T1 der ersten Eingrenzungsschicht 7a und
der Dicke T2 der zweiten Eingrenzungsschicht 7b 1,0 beträgt, während die
Starrheit beider Schichten so erhalten wird, dass sie gleich ist,
wird zuerst beschrieben. Die Dicke jeder Eingrenzungsschicht wurde
innerhalb eines Bereichs von 0,05 mm bis 2,0 mm verändert, und
das Schrumpfverhältnis,
eine Abmessungsunregelmäßigkeit
und der Verziehungsgrad des Keramikmehrschichtsubstrats 10 wurden
gemessen. Die Ergebnisse der Messungen sind in der folgenden TABELLE
1 gezeigt, bei der die Dicke des Mehrschichtkeramikkörpers auf
1 mm festgelegt ist. Die Zellen in der Tabelle, in die keine gemessenen
Daten eingetragen sind, bedeuten, dass die Messung aufgrund eines
großen
Verziehungsgrades (im Folgenden der gleiche) unmöglich war.
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TABELLE
1 zeigt, dass ein Keramikmehrschichtsubstrat, bei dem eine Unregelmäßigkeit
in dem Schrumpfverhältnis
und der Abmessungsgenauigkeit unterdrückt ist und das einen geringen
Verziehungsgrad aufweist, während
dasselbe bei der Abmessungsgenauigkeit hervorragend ist, bei einer
Dicke jeder Eingrenzungsschicht von 1,4 mm oder mehr erhalten werden
kann, wenn die Dicke T1 der ersten Eingrenzungsschicht 7a gleich
der Dicke T2 der zweiten Eingrenzungsschicht 7b ist. Der
Verziehungsgrad sowie eine Unregelmäßigkeit des Schrumpfverhältnisses
und der Abmessungsgenauigkeit neigen aber dazu, zuzunehmen, wenn
die Dicke jeder Eingrenzungsschicht reduziert wird. Obwohl eine
Dicke jeder Eingrenzungsschicht von 0,5 mm oder mehr für ein ausreichendes
Reduzieren der Abmessungsunregelmäßigkeit des Keramikmehrschichtsubstrats
ausreichend ist, wird folglich eine Dicke jeder Eingrenzungsschicht
von 1,6 mm oder mehr zusätzlich
benötigt,
um den Verziehungsgrad des Substrats ausreichend zu unterdrücken.
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Der
Fall, wenn die Dicke T1 der ersten Eingrenzungsschicht 7a sich
von der Dicke T2 der zweiten Eingrenzungsschicht 7b unterscheidet
oder wenn die Dicke T1 der ersten Eingrenzungsschicht 7a größer ist
als die Dicke T2 der zweiten Eingrenzungsschicht 7b, um
zu ermöglichen,
dass die erste Eingrenzungsschicht 7a als eine Eingrenzungsschicht
dient, die eine größere Starrheit
aufweist, und die erste Eingrenzungsschicht 7a an einer
Seite der Hauptoberfläche 6a,
die durch ein Brennen in höherem
Maße zusammenschrumpft,
angehaftet ist, wird dann beschrieben. Das Schrumpfverhältnis, eine
Abmessungsunregelmäßigkeit
und der Verziehungsgrad des Keramikmehrschichtsubstrats 10 wurden
bestimmt. Die Ergebnisse der Messungen sind in der folgenden TABELLE
2 gezeigt. Die Dicke des Mehrschichtkeramikkörpers 1 wurde wie
in den oben beschriebenen Fällen
auf 1 mm eingestellt.
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TABELLE
2 zeigt, dass das Schrumpfverhältnis
und eine Abmessungsunregelmäßigkeit
sowie der Verziehungsgrad des Substrats unterdrückt werden können durch
ein Einstellen der Dicke T1 der ersten Eingrenzungsschicht 7a und
der Dicke T2 der zweiten Eingrenzungsschicht 7b, um in
einem optimalen Verhältnis zu
stehen, wenn die Dicke T1 der ersten Eingrenzungsschicht 7a hergestellt
ist, um größer zu sein
als die Dicke T2 der zweiten Eingrenzungsschicht 7b, und
wenn die erste Eingrenzungsschicht 7a an einer Seite der Hauptoberfläche 6a,
die durch ein Brennen in höherem
Maße zusammenschrumpft,
angehaftet ist. Das Schrumpfverhältnis
und eine Abmessungsunregelmäßigkeit
sowie der Verziehungsgrad des Substrats können minimiert werden, insbesondere
wenn das Verhältnis
der Dicke T1 der ersten Eingrenzungsschicht 7a gegenüber der
Dicke T2 der zweiten Eingrenzungsschicht auf etwa 1,1 bis 1,6 eingestellt
ist, selbst wenn die Dicke T1 der ersten Eingrenzungsschicht 7a so
dünn ist
wie 0,5 bis 0,8 mm.
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Eine
Dicke T1 der ersten Eingrenzungsschicht 7a und eine Dicke
T2 der zweiten Eingrenzungsschicht 7b von 0,60 mm bzw.
0,43 mm sind ausreichend zum Unterdrücken der Abmessungsunregelmäßigkeit
und des Verziehungsgrads des Substrats. Anders ausgedrückt, die
erforderliche Menge der Eingrenzungsschicht kann auf ein Drittel
der Menge jeder Eingrenzungsschicht reduziert werden, wenn die Dicke
1,6 mm oder mehr beträgt.
Es zeigte sich auch, dass es wünschenswert
ist, dass die Dicke T1 der ersten Eingrenzungsschicht 7a um
das Dreifache oder weniger größer ist
als die Dicke T2 der zweiten Eingrenzungsschicht 7b, da
der Effekt eines Reduzierens der Dicke der Eingrenzungsschicht selten
zu sehen ist, selbst wenn die Dicke T1 der ersten Eingrenzungsschicht 7a das
Dreifache oder mehr der Dicke T2 der zweiten Eingrenzungsschicht 7b übersteigt.
Vorausgesetzt dass der Verziehungsgrad des Substrats innerhalb eines
Bereichs, in dem das Verhältnis zwischen
der ersten Eingrenzungsschicht und der zweiten Eingrenzungsschicht
drei übersteigt,
minimiert ist, aber die Eingrenzungsschicht wird von dem Substrat
abgelöst
aufgrund einer Verformung der Eingrenzungsschicht, die von der Verziehung
des Substrats begleitet ist.
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Die
Kosten, die für
die Eingrenzungsschicht benötigt
werden, werden gesenkt, und außerdem
wird es ermöglicht,
dass die Eingrenzungsschicht ziemlich leicht abgelöst und entfernt
wird, indem es ermöglicht
wird, dass die Dicke der Eingrenzungsschicht, die zum Anwenden des
Nicht-Kontraktions-Prozesses
benötigt
wird, minimiert ist, wodurch die Herstellungseffizienz des Keramikmehrschichtsubstrats
in hohem Maße
verbessert ist. Ein Beschränken
der Dicke jeder Eingrenzungsschicht innerhalb einer minimalen essentiellen
Dicke ermöglicht
es, dass das organische Bindemittel in dem Mehrschichtkeramikkörper und
das organische Bindemittel in der Eingrenzungsschicht während eines
Brennens reibungslos verdampft werden, wodurch die Brennzeit reduziert
werden kann und ein Keramikmehrschichtsubstrat hoher Qualität, das weniger
Brennunregelmäßigkeit
enthält,
erhalten werden kann.
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Da
die Keramikgrünschicht
im Wesentlichen keinerlei Kontraktion entlang der Richtungen auf
der X-Y-Ebene zeigt, ist es leicht gemacht, das jeweilige Kontraktionsverhalten
der geformten Blöcke
und der Keramikgrünschichten
in Übereinstimmung
zu bringen, wenn verschiedene Arten der geformten Blöcke und
der Keramikgrünschichten
gleichzeitig gebrannt werden. Folglich kann der Auswahlbereich der
Materialien der geformten Blöcke
und der Keramikgrünschichten
weiter ausgedehnt werden.
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Da
Blockbauglieder, wie z. B. der Kondensator C und der Induktor L,
völlig
in den laminierten Körper vergraben
sind, ist die Umgebungsbeständigkeit,
wie z. B. Feuchtigkeitsbeständigkeit,
dieser passiven Bauglieder verbessert. Der Auswahlbereich des handelsüblichen
Entwurfs unter Berücksichtigung
der technischen Daten und der Kosten des Produkts kann ausgedehnt
werden, und ein Übersprechen
von Signalen kann vermieden werden, weil nicht nur eine zweidimensionale
Anordnung, sondern auch eine dreidimensionale Anordnung dieser Blockbauglieder
möglich
ist.
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Da
die integrierten, nichtgesinterten geformten Blöcke zusammen mit dem nichtgesinterten
Mehrschichtkeramikkörper
gebrannt werden können,
sollte das Kontraktionsverhalten derselben während eines Brennens nicht
so streng gesteuert werden, verglichen mit dem Fall, wenn der Mehrschichtkeramikkörper zusammen
mit den vergrabenen und vorhergehend gebrannten Blockbaugliedern
gebrannt wird, wodurch der Auswahlbereich der Materialien für die Keramikgrünschichten
und die geformten Blöcke
ausgedehnt werden kann.
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Das
Keramikmehrschichtsubstrat kann eine bessere Planarität aufrechterhalten,
als es ein Keramikmehrschichtsubstrat kann, bei dem passive Bauglieder
durch ein Laminierungsverfahren hergestellt sind, weil Räume für ein Einführen der
geformten Blöcke,
die als passive Bauglieder dienen sollen, vorhergehend in dem nichtgesinterten
Mehrschichtkeramikkörper
bereitgestellt wurden. Folglich wird eine hochintegrierte Verdrahtung
mit einer großen
Abmessungsgenauigkeit ermöglicht,
während
die Charakteristika derselben, unregelmäßig zu sein, beseitigt werden,
da eine Verformung und ein Bruch von Verdrahtungsleitern kaum verursacht
werden. Die Anzahl der Keramikschichten, die in dem Keramikmehrschichtsubstrat
bereitgestellt sind, wird ohne Weiteres vergrößert oder verringert, um es
folglich leicht zu machen, dass das Keramikmehrschichtsubstrat eine
hohe Leistungsfähigkeit
aufweist.
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Die
Mehrschichtstruktur des geformten Blocks, der als ein passives Bauglied
dienen soll, ermöglicht es,
dass ein Kondensator hoher Kapazität erhalten wird, wenn es sich
bei dem passiven Bauglied um einen Kondensator handelt, oder dass
ein Induktor hoher Induktivität
erhalten wird, wenn es sich bei dem passiven Bauglied um einen Induktor
handelt.
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Obwohl
der Mehrschichtkeramikkörper
bei diesem Ausführungsbeispiel
ohne ein Anlegen irgendeiner Belastung gebrannt wird, ist es ebenfalls
wirksam, wahlweise eine Belastung anzulegen, um den Verziehungsgrad
des Substrats weiter zu reduzieren. Eine ziemlich geringe Belastung
von 50 g/cm2 ist ausreichend, um einen ausreichenden
Effekt zu erhalten. Es wurde bestätigt, dass der Kondensator,
der Induktor und der Dickfilmwiderstand gemäß diesem Ausführungsbeispiel
die Charakteristika, wie entworfen, aufweisen.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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Das
Verfahren zum Herstellen des Keramikmehrschichtsubstrats gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
wird im Folgenden mit Bezug auf die 6 bis 8 beschrieben.
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Ein
Mehrschichtkeramikkörper 23 ist,
wie in 6 gezeigt, vorbereitet, bei dem Isolierungskeramikgrünschichten 21a, 21b, 21c, 21d und 21e und
dielektrische Keramikgrünschichten 22a und 22b laminiert
sind. Ein Mehrschichtkeramikkörper
mit Eingrenzungsschichten ist ebenfalls vorbereitet, bei dem eine
erste Eingrenzungsschicht 25a an einer Hauptoberfläche 24a des
Mehrschichtkeramikkörpers 23 angehaftet
ist und eine zweite Eingrenzungsschicht 25b an der anderen
Hauptoberfläche 24b des
Mehrschichtkeramikkörpers 23 angehaftet
ist. Der Mehrschichtkeramikkörper
ist an einem Einsatzbehälter 9 angebracht,
um denselben in eine Brennausrüstung
zu platzieren.
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Ein
Kondensator C1, ein Kondensator C2 und ein Dickfilmwiderstand R
sind innerhalb des Mehrschichtkeramikkörpers 23 gebildet,
und eine vorgeschriebene Schaltung ist mit Durchgangslöchern und
Innerschichtleitermustern hergestellt. Jeder Kondensator ist gebildet
durch ein Laminieren von Keramikgrünschichten, auf denen ein gewünschtes
Leitermuster gebildet wurde, und dielektrische Keramikgrünschichten 22a und 22b,
die eine hohe dielektrische Konstante aufweisen, sind zwischen einer
Elektrode und der anderen Elektrode, die jeden Kondensator bilden,
bereitgestellt, wodurch sie die Kondensatoren hoher Kapazität C1 und
C2 bilden.
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Die
erste Eingrenzungsschicht 25a weist eine Dicke T3 auf,
während
die zweite Eingrenzungsschicht eine Dicke T4 aufweist. Da eine Seite
einer Hauptoberfläche 24a des
Mehrschichtkeramikkörpers 23 bei
diesem Ausführungsbeispiel
ein größeres Schrumpfverhältnis aufweist
als eine Seite der anderen Hauptoberfläche 24b, ist die erste
Eingrenzungsschicht 25a gebildet, um eine größere Dicke
T3 als die Dicke T4 der zweiten Eingrenzungsschicht 25b aufzuweisen.
Das heißt,
eine Starrheit der ersten Eingrenzungsschicht 25a stellt
sich als größer heraus
als die Starrheit der zweiten Eingrenzungsschicht 25b,
wenn das Verhältnis
T3 > T4 gilt.
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Nach
einem Brennen des Mehrschichtkeramikkörpers, wie in 6 gezeigt,
bei etwa 900°C
an der Luft ohne ein Anlegen irgendeiner Belastung werden die erste
Eingrenzungsschicht 25a und die zweite Eingrenzungsschicht 25b entfernt.
Dann werden ein Keramikmehrschichtsubstrat 26, das externe
Elektroden 27a und 27b auf einer Hauptoberfläche aufweist
und die Kondensatoren C1 und C2 integriert, und der Dickfilmwiderstand
R erhalten, wie in 7 gezeigt. Das Keramikmehrschichtsubstrat 26 weist
einen Schaltungsaufbau auf, wie in 8 gezeigt.
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Gemäß dem Verfahren
zum Herstellen des Keramikmehrschichtsubstrats dieses Ausführungsbeispiels
sind die erste Ein grenzungsschicht 25a und die zweite Eingrenzungsschicht 25b,
die vorbereitet sind durch ein Dispergieren eines anorganischen
Oxidpulvers, das unter der Sinterbedingung des Mehrschichtkeramikkörpers 23 nicht
gesintert wird, in ein organisches Bindemittel, auf einer Hauptoberfläche 24a bzw.
der anderen Hauptoberfläche 24b des
Mehrschichtkeramikkörpers 23 angehaftet,
wobei die erste Eingrenzungsschicht 25a hergestellt ist,
um eine Schicht zu sein, die eine größere Starrheit als diejenige
der zweiten Eingrenzungsschicht 25b aufweist, und wobei
die erste Eingrenzungsschicht 25a auf einer Seite der Hauptoberfläche 24a,
die durch ein Brennen in hohem Maße zusammenschrumpfen kann,
angehaftet ist. Folglich kann der Verziehungsgrad des Substrats,
der durch den Unterschied des Schrumpfverhältnisses zwischen einer Seite
einer Hauptoberfläche 24a und
einer Seite der anderen Hauptoberfläche 24b des Mehrschichtkeramikkörpers 23 verursacht
werden kann, minimiert werden. Ein Keramikmehrschichtsubstrat, das
eine hervorragende Abmessungsgenauigkeit aufweist, kann auch durch
ein Unterdrücken
einer Brennkontraktion entlang der Richtungen auf der Substratebene
erhalten werden. Außerdem
kann das Keramikmehrschichtsubstrat, wie oben beschrieben, ohne
ein Verwenden irgendeiner speziellen Brennausrüstung leicht und effizient
erhalten werden, weil das Keramikmehrschichtsubstrat ohne ein Anlegen
irgendeiner Belastung gebrannt wird.
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Eine
optimale Dicke der ersten Eingrenzungsschicht 25a und der
zweiten Eingrenzungsschicht 25b bei dem Ausführungsbeispiel,
das in den 6 bis 8 gezeigt
ist, wird im Folgenden beschrieben.
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Zunächst weist
die erste Eingrenzungsschicht 25a die gleiche Dicke auf
wie diejenige der zweiten Eingrenzungsschicht 25b, oder
das Verhältnis
zwischen der Dicke T3 der ersten Eingrenzungsschicht 25a und die
Dicke T4 der zweiten Eingrenzungsschicht 25b beträgt 1,0,
um eine Starrheit beider Schichten so herzustellen, dass dieselbe
gleich ist. Die Dicke jeder Eingrenzungsschicht wurde bei diesem
Beispiel innerhalb eines Bereichs von 0,05 mm bis 2,0 mm verändert, und
das Schrumpfverhältnis,
eine Abmessungsunregelmäßigkeit
und der Verziehungsgrad des Keramikmehrschichtsubstrats 26,
das durch das vorhergehende Herstellverfahren erhalten wird, wurden
bestimmt. Die Ergebnisse der Messungen sind in TABELLE 3 gezeigt.
Die Dicke des Mehrschichtkeramikkörpers war bei diesen Beispielen
auf 1 mm eingestellt.
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TABELLE
3 zeigt, dass ein Keramikmehrschichtsubstrat, bei dem eine Unregelmäßigkeit
des Schrumpfverhältnisses
und eine Abmessungsunregelmäßigkeit
unterdrückt
werden, während
dasselbe einen geringeren Verziehungsgrad und hervorragende Abmessungsgenauigkeit
aufweist, bei einer Dicke jeder Eingrenzungsschicht von 1,2 mm oder
mehr erhalten werden kann, wenn die Dicke T3 der ersten Eingrenzungsschicht 25a eingestellt
ist, um mit der Dicke T4 der zweiten Eingrenzungsschicht 25b übereinzustimmen.
Der Verziehungsgrad des Substrats sowie die Unregelmäßigkeit
des Schrumpfverhältnisses
und eine Abmessungsunregelmäßigkeit
zeigten aber Tendenzen, zuzunehmen, wenn die Dicke jeder Eingrenzungsschicht
reduziert wird. Obwohl eine Dicke von 0,5 mm oder mehr jeder Eingrenzungsschicht
relativ zu der Dicke von 1 mm des nichtgesinterten Mehrschichtkeramikkörpers 23 ausreichend
ist, um die Abmessungsunregelmäßigkeit
des Keramikmehrschichtsubstrats ausreichend zu reduzieren, wird
zusätzlich
eine Dicke von 1,4 mm oder mehr jeder Eingrenzungsschicht benötigt, um
den Verziehungsgrad des Substrats ausreichender zu reduzieren.
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Der
Fall, wenn die Dicke T3 der ersten Eingrenzungsschicht 25a hergestellt
ist, um sich von der Dicke T4 der zweiten Eingrenzungsschicht 25b zu
unterscheiden, oder wenn die Dicke T3 der ersten Eingrenzungsschicht 25a hergestellt
ist, um größer zu sein
als die Dicke T4 der zweiten Eingrenzungsschicht 25b, um
zu ermöglichen,
dass die erste Eingrenzungsschicht 25a als eine Eingrenzungsschicht
dient, die eine größere Starrheit
aufweist, und die erste Eingrenzungsschicht 25a auf einer
Seite einer Hauptoberfläche 24a,
die durch ein Brennen in hohem Maße zusammenschrumpfen kann,
angehaftet ist, wird dann beschrieben. Das Schrumpfverhältnis, eine
Abmessungsunregelmäßigkeit
und der Verziehungsgrad des erhaltenen Keramikmehrschichtsubstrats 26 wurden
bestimmt. Die Ergebnisse der Messungen sind in TABELLE 4 gezeigt.
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TABELLE
4 zeigt, dass Unregelmäßigkeiten
des Schrumpfverhältnisses
und der Abmessung sowie der Verziehungsgrad unterdrückt werden
können
durch ein geeignetes Einstellen des Verhältnisses zwischen der Dicke
T3 der ersten Eingrenzungsschicht 25a und der Dicke T4
der zweiten Eingrenzungsschicht 25b, wenn die Dicke T3
der ersten Eingrenzungsschicht 25a eingestellt wird, um
größer zu sein
als die Dicke T4 der zweiten Eingrenzungsschicht 25b, und
die erste Eingrenzungsschicht 25a auf einer Seite der Hauptoberfläche 24a,
die durch ein Brennen ein größeres Schrumpfverhältnis aufweist,
angehaftet ist. Es wird auch darauf hingewiesen, dass Unregelmäßigkeiten
des Kontraktionsverhältnisses
und der Abmessung sowie der Verziehungsgrad minimiert werden können durch
ein Einstellen des Verhältnisses
zwischen der Dicke T3 der ersten Eingrenzungsschicht 25a und
der Dicke von T4 der zweiten Eingrenzungsschicht 25b auf
etwa 1,1 bis 1,6, selbst wenn die Dicke T3 der ersten Eingrenzungsschicht 25a so
dünn ist
wie etwa 0,5 mm bis 0,8 mm.
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Wenn
die Dicke T3 der ersten Eingrenzungsschicht 25a und die
Dicke von T4 der zweiten Eingrenzungsschicht 25b 0,60 mm
bzw. 0,43 mm beträgt,
können
die Abmessungsunregelmäßigkeit
sowie der Verziehungsgrad des Substrats ausreichend reduziert werden,
wodurch es ermöglicht
wird, dass die benötigte Größe der Eingrenzungsschicht
nur ein Drittel von derjenigen jeder Eingrenzungsschicht, die eine
Dicke von 1,4 mm oder mehr aufweist, beträgt.
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Die
Kosten, die für
die Eingrenzungsschicht benötigt
werden, werden gesenkt, und außerdem
wird es ermöglicht,
dass die Eingrenzungsschicht ziemlich leicht abzulösen und
zu entfernen ist, indem die Dicke der Eingrenzungsschicht minimiert
wird, wodurch die Herstelleffizienz des Keramikmehrschichtsubstrats
in hohem Maß verbessert
ist. Wenn die Dicke jeder Eingrenzungsschicht innerhalb eines minimalen
essentiellen Bereichs beschränkt
ist, wird das organische Bindemittel in dem Mehrschichtkeramikkörper und
in der Eingrenzungsschicht reibungslos während eines Brennens verdampft,
um es zu ermöglichen,
die Brennzeit zu verkürzen,
wodurch ein qualitativ hochwertiges Keramikmehrschichtsubstrat mit
geringer Brennunregelmäßigkeit
erhalten werden kann.
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Drittes Ausführungsbeispiel
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Die
optimale durchschnittliche Partikelgröße des anorganischen Oxidpulvers
in der ersten Eingrenzungsschicht und der zweiten Eingrenzungsschicht
wird im Folgenden beschrieben.
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Der
Fall, wenn die durchschnittliche Partikelgröße des anorganischen Oxidpulvers
in der ersten Eingrenzungsschicht 25a so hergestellt ist,
dass dieselbe der durchschnittlichen Partikelgröße des anorganischen Oxidpulvers
in der zweiten Eingrenzungsschicht 25b gleich ist, oder
wenn die Starrheit der ersten Eingrenzungsschicht 25a so
hergestellt ist, dass dieselbe der Starrheit des anorganischen Oxidpulvers
in der zweiten Eingrenzungsschicht 25b gleich ist, wird
zuerst beschrieben. Hierin wurde ein Aluminiumoxidpul ver als das
anorganische Oxidpulver verwendet, und die durchschnittliche Partikelgröße (D50)
des Aluminiumoxidpulvers in jeder Eingrenzungsschicht wurde innerhalb
eines Bereichs von 0,5 bis 2,0 μm
verändert,
während
die Dicke jeder Eingrenzungsschicht innerhalb eines Bereichs von
0,5 bis 1,8 mm verändert
wurde. Das Schrumpfverhältnis,
eine Abmessungsunregelmäßigkeit
und der Verziehungsgrad des Keramikmehrschichtsubstrats 26, das
durch das gleiche Verfahren wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
gezeigt hergestellt wird, wurden bestimmt. Die Ergebnisse der Messungen
sind in TABELLE 5 gezeigt. Die Dicke des Mehrschichtkeramikkörpers wurde
bei diesen Beispielen auf 1 mm eingestellt.
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Die
Beispiele 55 bis 66 in TABELLE 5 zeigen, dass das Schrumpfverhältnis, eine
Abmessungsunregelmäßigkeit
und der Verziehungsgrad bei einer Dicke jeder Eingrenzungsschicht
von 1,4 mm oder mehr gut reduziert werden kann, ungeachtet der durchschnittlichen
Partikelgröße des Aluminiumoxidpulvers.
Wenn die Dicke jeder Eingrenzungsschicht im Gegensatz dazu so dünn ist wie
1,4 mm oder weniger, tendiert der Verziehungsgrad des Substrats
dazu, erhöht
zu werden. Obwohl das Schrumpfverhältnis sowie eine Unregelmäßigkeit
des Schrumpfverhältnisses
Tendenzen aufweisen, sich zu verringern, wenn die durchschnittliche
Partikelgröße des Aluminiumoxidpulvers
verringert wird, zeigte der Verziehungsgrad des Substrats eine Tendenz zuzunehmen.
Das liegt daran, dass die Eingrenzungsschicht selbst eine schwache
Kontraktion verursacht, wenn die durchschnittliche Partikelgröße des Aluminiumoxidpulvers,
das für
die Eingrenzungsschicht verwendet werden soll, reduziert wird, aber
die Starrheit der Eingrenzungsschicht groß wird, um kaum Verformungen wie
z. B. eine Verziehung zu verursachen.
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Der
Effekt der durchschnittlichen Partikelgröße des Aluminiumoxidpulvers
in jeder Eingrenzungsschicht, die eine Dicke von 0,5 mm aufweist,
wird dann beschrieben. Das Schrumpfverhältnis, eine Abmessungsunregelmäßigkeit
und der Verziehungsgrad können
gut verringert werden, wenn die durchschnittliche Partikelgröße des Aluminiumoxidpulvers
in der ersten Eingrenzungsschicht 25a hergestellt ist,
um sich von derjenigen in der zweiten Eingrenzungsschicht 25b zu
unterscheiden, neben einem Einstellen der durchschnittlichen Partikelgröße des Aluminiumoxidpulvers
in der ersten Eingrenzungsschicht 25a, um kleiner zu sein
als diejenige in der zweiten Eingrenzungsschicht 25b, wie
es in den Beispielen 76 bis 69 in TABELLE 5 gezeigt ist. Es wurde
auch geklärt,
dass die Dicke der Eingrenzungsschicht, die zum ausreichenden Reduzieren
des Schrumpfverhältnisses, einer
Abmessungsunregelmäßigkeit
und des Verziehungsgrades benötigt wird,
auf nur etwa ein Drittel derjenigen reduziert werden kann, die in
den Beispielen 55 bis 60 beschrieben ist.
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Viertes Ausführungsbeispiel
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Der
optimale Bereich des anorganischen Bindemittels in der ersten Eingrenzungsschicht
und in der zweiten Eingrenzungsschicht wird im Folgenden beschrieben.
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Der
Fall, wenn der Gehalt des organischen Bindemittels in der ersten
Eingrenzungsschicht 25a so eingestellt ist, dass er dem
Gehalt des organischen Bindemittels in der zweiten Eingrenzungsschicht 25b gleich ist,
oder wenn die erste Eingrenzungsschicht 25a so hergestellt
ist, dass sie die gleiche Starrheit wie diejenige der zweiten Eingrenzungsschicht 25b aufweist,
wird zuerst beschrieben. Ein Butyralbasiertes Bindemittel wurde
bei diesen Beispielen als das organische Bindemittel verwendet,
und der Gehalt des organischen Bindemittels und die Dicke jeder
Eingrenzungsschicht wurden innerhalb eines Bereichs von 3 bis 15
Gewichtsteilen relativ zu 100 Gewichtsteilen des organischen Bindemittels
in jeder Eingrenzungsschicht bzw. innerhalb eines Bereichs von 0,5
bis 1,8 mm verändert.
Das Schrumpfverhältnis,
eine Abmessungsunregelmäßigkeit
und der Verziehungsgrad des Keramikmehrschichtsubstrats 26,
das durch das gleiche Verfahren wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
hergestellt wird, wurden bestimmt, und die Ergebnisse der Messungen
sind in TABELLE 6 gezeigt. Die Dicke des Mehrschichtkeramikkörpers wurde
bei diesen Beispielen auf 1 mm eingestellt.
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Die
Beispiele 70 bis 89 in TABELLE 6 zeigen, dass das Schrumpfverhältnis, eine
Abmessungsverteilung und der Verziehungsgrad bei einer Dicke jeder
Eingrenzungsschicht von 1,4 mm oder mehr gut verringert werden kann,
ungeachtet des Gehalts des organischen Bindemittels. Der Verziehungsgrad
des Substrats zeigte aber eine Tendenz zuzunehmen, wenn die Dicke
jeder Eingrenzungsschicht weniger als 1,4 mm beträgt. Das
Schrumpfverhältnis,
eine Abmessungsverteilung und der Verziehungsgrad zeigten auch eine
Tendenz zuzunehmen, wenn der Gehalt des organischen Bindemittels
erhöht
wird. Das liegt daran, dass die Eingrenzungsschicht selbst eine
schwache Kontraktion verursachte, wenn der Gehalt des organischen
Bindemittels erhöht
wird, während
die Starrheit der Eingrenzungsschicht verringert wird, um leicht
eine Verziehung der Eingrenzungsschicht zu verursachen.
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Der
Effekt des Gehalts des organischen Bindemittels, wenn die Dicke
jeder Eingrenzungsschicht 0,5 mm beträgt, wird im Folgenden beschrieben.
Die Beispiele 90 bis 92 in TABELLE 6 zeigen, dass das Schrumpfverhältnis, eine
Abmessungsunregelmäßigkeit
und der Verziehungsgrad möglicherweise
verringert werden können,
wenn der Gehalt des organischen Bindemittels in der ersten Eingrenzungsschicht 25a weiter
reduziert wird. Die Ergebnisse zeigen an, dass die Dicke der Eingrenzungsschicht,
die für
ein ausreichendes Reduzieren des Schrumpfverhältnisses, einer Abmessungsunregelmäßigkeit
und des Verziehungsgrades benötigt
wird, auf nur etwa ein Drittel derjenigen in den Beispielen 70 bis
79 verringert werden kann.
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Fünftes Ausführungsbeispiel
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Die
Menge der Hinzufügung
der faserigen anorganischen Oxidpartikel in der ersten Eingrenzungsschicht
und in der zweiten Eingrenzungsschicht wird im Folgenden beschrieben.
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Der
Fall, wenn die Menge der Hinzufügung
der faserigen anorganischen Oxidpartikel in die erste Eingrenzungsschicht 25a so
eingestellt wurde, dass dieselbe derjenigen in der zweiten Eingrenzungsschicht 25b in
den 6 und 7 gleich war, oder wenn die
Starrheit jeder Eingrenzungsschicht so hergestellt wurde, dass sie
gleich war, wird zuerst beschrieben. Faserige Aluminiumoxidpartikel
mit einer Längsachsenlänge von 50 μm wurden
als die faserigen anorganischen Oxidpartikel verwendet, während die
Menge der Hinzufügung des
faserigen anorganischen Oxidpulvers in jeder Eingrenzungsschicht
und die Dicke jeder Eingrenzungsschicht innerhalb eines Bereichs
von 0 bis 10 Gewichtsprozent bzw. innerhalb eines Bereichs von 0,5
bis 1,8 mm verändert
wurden. Das Schrumpfverhältnis,
eine Abmessungsunregelmäßigkeit
und der Verziehungsgrad des Keramikmehrschichtsubstrats 26 wurden
durch das gleiche Verfahren, wie es bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
beschrieben ist, bestimmt. Die Ergebnisse der Messungen sind in
TABELLE 7 gezeigt. Die Dicke des Mehrschichtkeramikkörpers wurde
bei diesen Beispielen auf 1 mm eingestellt.
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Die
Beispiele 93 bis 112 in TABELLE 7 zeigen, dass das Schrumpfverhältnis, eine
Abmessungsunregelmäßigkeit
und der Verziehungsgrad möglicherweise
bei einer Dicke jeder Eingrenzungsschicht von 1,4 mm oder mehr verringert
werden können,
ungeachtet der Menge der Hinzufügung
der faserigen anorganischen Oxidpartikel. Das Schrumpfverhältnis, eine
Abmessungsunregelmäßigkeit
und der Verziehungsgrad können bis
zu einem gewissen Ausmaß durch
ein Hinzufügen
von 5 Gewichtsprozent oder mehr der faserigen anorganischen Oxidpartikel
verringert werden, selbst wenn die Dicke jeder Eingrenzungsschicht
auf 1,0 mm eingestellt ist. Der Verziehungsgrad des Substrats zeigte
eine Tendenz abzunehmen, wenn die Menge der Hinzufügung der
faserigen anorganischen Oxidpartikel bei der Dicke jeder Eingrenzungsschicht
von 0,5 mm erhöht wird.
Das liegt daran, dass eine Verziehung des Substrats kaum eintritt,
wenn die Menge der Hinzufügung
der faserigen anorganischen Oxidpartikel erhöht wird.
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Die
optimale Menge der Hinzufügung
der faserigen anorganischen Oxidpartikel bei einer Dicke jeder Eingrenzungsschicht
von 0,5 mm wird im Folgenden beschrieben. Die Beispiele 113 bis
116 in TABELLE 7 zeigen, dass das Schrumpfverhältnis, eine Abmessungsunregelmäßigkeit
und der Verziehungsgrad gut verringert werden können, wenn die Menge der Hinzufügung der
faserigen anorganischen Oxidpartikel in die erste Eingrenzungsschicht
erhöht
wird, oder wenn die faserigen anorganischen Oxidpartikel nur in
der ersten Eingrenzungsschicht hinzugefügt werden. Die Dicke der Eingrenzungsschicht,
die für
ein ausreichendes Reduzieren des Schrumpfverhältnisses, einer Abmessungsunregelmäßigkeit
und des Verziehungsgrades benötigt
wird, kann durch das Verfahren, wie es oben beschrieben ist, ebenfalls
auf nur etwa die Hälfte
derjenigen, die in den Beispielen 93 bis 107 gezeigt ist, verringert
werden.
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Sechstes Ausführungsbeispiel
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Die
Menge der Hinzufügung
des Glaspulvers, das in der ersten und zweiten Eingrenzungsschicht
hinzugefügt
werden soll, wird im Folgenden beschrieben.
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Der
Fall, wenn die gleiche Menge des Glaspulvers in jede Eingrenzungsschicht
hinzugefügt
wurde, oder wenn die Starrheit der ersten Eingrenzungsschicht 25a so
hergestellt wurde, dass sie der Starrheit der zweiten Eingrenzungsschicht 25b gleich
war, wird zuerst beschrieben. Ein Borosilikatglaspulver wurde bei
diesem Ausführungsbeispiel
als das Glaspulver verwendet, und die Menge der Hinzufügung des
Glases in jeder Eingrenzungsschicht relativ zu allen Komponenten
in der Eingrenzungsschicht und die Dicke jeder Eingrenzungsschicht
wurden verändert
innerhalb eines Bereichs von 0 bis 0,7 Gewichtsprozent bzw. innerhalb
eines Bereichs von 0,5 bis 1,8 mm. Das Schrumpfverhältnis, eine
Abmessungsunregelmäßigkeit
und der Verziehungsgrad des Keramikmehrschichtsubstrats 26,
das durch das gleiche Verfahren erhalten wird, wie es in dem zweiten
Ausführungsbeispiel
verwendet wird, wurden gemessen, und die Ergebnisse sind in der
folgenden TABELLE 8 gezeigt. Die Dicke des Mehrschichtkeramikkörpers 23 wurde
bei diesem Ausführungsbeispiel
auf 1 mm eingestellt.
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Die
Beispiele 117 bis 136 in TABELLE 8 zeigen, dass das Schrumpfverhältnis, eine
Abmessungsunregelmäßigkeit
und der Verziehungsgrad bei einer Dicke jeder Eingrenzungsschicht
von 1,4 mm oder mehr gut reduziert werden können, wenn die Menge des Hinzufügens des
Glaspulvers 0,5 % oder weniger beträgt. Obwohl der Verziehungsgrad
des Substrats durch ein Hinzufügen
des Glaspulvers bei einer Dicke jeder Eingrenzungsschicht von 1,0
mm oder weniger reduziert wird, zeigten der Verziehungsgrad und
das Schrumpfverhältnis
zunehmende Tendenzen, wenn die Menge des Hinzufügens des Glaspulvers auf 0,5
Gewichtsprozent oder mehr erhöht
wird. Das liegt daran, dass die Eingrenzungsschicht selbst, obwohl
die Starrheit der Eingrenzungsschicht durch ein Hinzufügen des
Glaspulvers in die Eingrenzungsschicht zunimmt, durch ein Hinzufügen einer
gegebenen Menge oder mehr des Glaspulvers schwach zusammenschrumpft.
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Die
Menge der Hinzufügung
des Glaspulvers in jede Eingrenzungsschicht wird dann bei einer
Dicke jeder Eingrenzungsschicht von 0,5 mm beschrieben. Die Beispiele
137 bis 139 in TABELLE 8 zeigen, dass das Schrumpfverhältnis, eine
Abmessungsunregelmäßigkeit
und der Verziehungsgrad unterdrückt
werden können,
indem das Glaspulver nur in der ersten Eingrenzungsschicht 25a hinzugefügt wird.
Es war auch möglich, durch
den obigen Prozess die Dicke der Eingrenzungsschicht, die zum ausreichenden
Unterdrücken
des Verziehungsgrades benötigt
wird, auf nur etwa ein Drittel derjenigen in den Beispielen 117
bis 126 zu reduzieren.
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Eine
Kontraktion des nichtgesinterten Keramikkörpers entlang der X-Y-Richtungen
oder eine Kontraktion entlang der Richtungen auf der Substratebene
während
eines Sinterns können
ausreichend unterdrückt werden
durch ein Bilden der ersten Eingrenzungsschicht, die eine größere Starrheit
aufweist, auf einer Hauptoberflächenseite,
die ein größeres Schrumpfverhältnis durch
ein Brennen aufweist, wie es oben beschrieben ist. Der Verziehungsgrad
des Substrats kann auch ausreichend verringert werden, während die
Dicke der Eingrenzungsschicht auf ihre minimale essentielle Dicke
beschränkt
wird. Folglich kann eine Abmessungsgenauigkeit des Keramiksubstrats
neben einem Unterdrücken
des Problems von Verdrahtungsbruch dank des geringen Verziehungsgrads
des Substrats verbessert werden, wenn ein feines und hochintegriertes
Verdrahtungsmuster gebildet ist.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung basierend auf den Ausführungsbeispielen 1 bis 6 beschrieben
wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht unbedingt auf die Ausführungsbeispiele,
wie dieselben oben dargelegt sind, beschränkt, sondern es sind verschiedene
Modifizierungen derselben möglich.
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Zum
Beispiel sind die Ersatzschaltungen, die in den 5 und 8 gezeigt
sind, nur typische Beispiele, um zu ermöglichen, dass die vorliegende
Erfindung leicht verstanden wird. Statt dessen kann das Verfahren
zum Herstellen des Keramiksubstrats gemäß der vorliegenden Erfindung
gleichermaßen
für andere
Keramikmehrschichtsubstrate, die eine Vielzahl verschiedener Schaltungsentwürfe enthalten,
angewendet werden. Verschiedene Oberflächenanbringungsbauglieder,
wie z. B. laminierte Keramikkondensatoren und Halbleiterbauelemente,
können
ebenfalls an dem erhaltenen Keramiksubstrat angebracht werden. Der
geformte Block, der in den nichtgesinterten Keramikkörper zu
integrieren ist, ist nicht auf Elementarbauglieder wie Kondensatoren
und Induktoren beschränkt,
sondern derselbe kann ein geformter Block eines LC-Verbundbauglieds
sein.
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Das
Verfahren zum Herstellen des Keramiksubstrats gemäß der vorliegenden
Erfindung kann für
verschiedene Modulsubstrate, wie z. B. IC-Gehäusesubstrate und Hybrid-IC-Substrate,
angewendet werden sowie zum Herstellen laminierter Chipbauglieder,
wie z. B. Mehrschichtfilter, Mehrschichtchipantennen und Mehrschichtkeramikkondensatoren.
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Das
Verfahren zum Herstellen des Keramiksubstrats gemäß der vorliegenden
Erfindung wird vorteilhaft für
den nichtgesin terten Keramikkörper
verwendet als einem Vorläufer
des Keramiksubstrats, das laminierte Grünschichten aufweist (ein Mehrschichtkeramikkörper), das
vorbereitet ist durch ein Laminieren der Grünschichten, die Leitermuster
aufweisen, wobei (1) der Integrationsgrad des Leitermusters an der
oberen Seite und unteren Seite mit Bezug auf die Mittelfläche, die
in dem gleichen Abstand von beiden Hauptoberflächen der laminierten Keramikgrünschichten
positioniert ist, unterschiedlich ist, (2) mehrere Arten der Keramikgrünschichten,
die zueinander unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen, laminiert
sind und (3) mehrere Arten der Keramikgrünschichten, die zueinander
unterschiedliche Dicken aufweisen, laminiert sind. Sonst kann der
nichtgesinterte Keramikkörper,
der wie oben beschrieben hergestellt ist, leicht eine Verziehung
und Verzerrung verursachen, die dem Unterschied des Kontraktionsgrads
durch ein Brennen an der oberen und der unteren Seite des nichtgesinterten
Keramikkörpers
zugeschrieben werden.
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Praktischer
kann die Eingrenzungsschicht, die eine größere Starrheit aufweist, auf
der Seite aufgebracht werden, die einen höheren Integrationsgrad des
Halbleitermusters aufweist, weil der laminierte Körper dazu
tendiert, eine konkave Verziehung zu der Seite hin zu bilden, die
einen höheren
Integrationsgrad des Halbleitermusters aufweist, wenn der laminierte
Keramikkörper
einen unterschiedlichen Integrationsgrad auf der oberen Seite und
der unteren Seite mit Bezug auf die Mittelfläche, die in dem gleichen Abstand
von beiden Hauptoberflächen
des laminierten Grünschichtkörpers positioniert
ist, aufweist. Wenn der laminierte Keramikkörper mehrere laminierte Arten
von Keramikgrünschichten
aufweist, die zueinander unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen
(Keramikgrünschichten,
die unterschiedliche Zusammensetzungen und Partikelgrößen der
Keramik aufweisen), kann eine Eingrenzungsschicht, die eine größere Starrheit
aufweist, auf der Seite aufgebracht werden, die während eines
Brennens in höherem
Maße zusammenschrumpfen
kann mit Bezug auf die Mittelfläche,
die in einem gleichen Abstand von den beiden Hauptoberflächen des
laminierten Grünschichtkörpers positioniert
ist. Wenn der laminierte Keramikkörper mehrere laminierte Arten
der Keramikgrünschichten
aufweist, die zueinander unterschiedliche Dicken aufweisen, kann
die Eingrenzungsschicht, die eine größere Starrheit aufweist, auf
der Seite, die eine dickere Grünschicht
darstellt, aufgebracht werden, weil die Keramikgrünschicht
in höherem
Maße zusammenschrumpfen
kann, wenn dieselbe dicker ist.
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Obwohl
die Starrheit jeder Eingrenzungsschicht durch wiederholten Versuch
und Irrtum geeignet ausgewählt
werden kann, ist es wünschenswert,
eine derartige Starrheit auszuwählen,
die den Verziehungsgrad des Substrats minimieren kann, indem z.
B. die Beziehungen zwischen dem Integrationsgrad des Leitermusters
und dem Verziehungsgrad, zwischen der Zusammensetzung der Keramikgrünschicht
und dem Verziehungsgrad des Substrats und zwischen der Dicke der
Keramikgrünschicht
und dem Verziehungsgrad des Substrats sowie die Beziehung zwischen
dem Verziehungsgrad des Substrats und einer Starrheit der Eingrenzungsschicht
vorausgesagt werden.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein nichtgebranntes Keramiksubstrat,
das vorbereitet ist durch ein Anhaften einer ersten Eingrenzungsschicht
und einer zweiten Eingrenzungsschicht auf einer Hauptoberfläche bzw.
der anderen Hauptoberfläche
eines nichtgesinterten Keramikkörpers,
der ein Leitermuster aufweist, wobei die erste und die zweite Eingrenzungsschicht
hauptsächlich
ein anorganisches Pulver aufweisen, das unter der Sinterbedingung
des nichtgesinterten Keramikkörpers
nicht gesintert wird, und eine zueinander unterschiedliche Starrheit
aufweisen. Eine Starrheit der ersten Eingrenzungsschicht und der
zweiten Eingrenzungsschicht ist geeignet ausgewählt, basierend auf den Verfahren
1 bis 5, wie bislang beschrieben.
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Bei
dem Verfahren zum Herstellen des Keramiksubstrats gemäß der vorliegenden
Erfindung werden die erste Eingrenzungsschicht und die zweite Eingrenzungsschicht
auf einer Hauptoberfläche
bzw. der anderen Hauptoberfläche
des nichtgesinterten Keramikkörpers,
der ein Leitermuster aufweist, angehaftet, wobei die erste und die
zweite Eingrenzungsschicht hauptsächlich ein anorganisches Pulver
aufweisen, das unter der Sinterbedingung des nichtgesinterten Keramikkörpers nicht
gesintert wird, und jede Eingrenzungsschicht wird nach einem Brennen
unter der Sinterbedingung des nichtgesinterten Keramikkörpers entfernt.
Die Starrheit der ersten Eingrenzungsschicht und die Starrheit der
zweiten Eingrenzungsschicht können
sich voneinander unterscheiden und können geeignet so ausgewählt sein,
dass dieselben eine Verformung des Keramiksubstrats durch ein Brennen
unterdrücken.
Folglich kann ein Keramiksubstrat, das eine hervorragende Abmessungsgenauigkeit
aufweist, effizient durch ein Unterdrücken einer Brennkontraktion
entlang der Richtungen auf der Substratebene neben einem Unterdrücken einer
Substratverformung, wie z. B. einer Verziehung des Substrats, hergestellt
werden.
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Indem
die erste Eingrenzungsschicht hergestellt wird, um eine größere Starrheit
aufzuweisen als die zweite Eingrenzungsschicht, und indem es ermöglicht wird,
dass die erste Eingrenzungsschicht auf einer Hauptoberfläche, die
durch ein Brennen in höherem
Maße zusammenschrumpfen
kann, angehaftet ist, wird es ermöglicht, eine Verziehung und
Verzerrung des Substrats, die Kontraktionsunterschieden zwischen
einer Hauptoberfläche
und der anderen Hauptoberfläche
des nichtgesinterten Keramikkörpers
zugeschrieben werden, ausreichend zu unterdrücken, wodurch es ermöglicht wird,
dass ein Keramiksubstrat, das eine hervorragende Abmessungsgenauigkeit
aufweist, leicht und effizient durch ein ausreichendes Unterdrücken einer
Verformung des Substrats ohne Verwendung irgendeiner speziellen
Brennausrüstung
hergestellt wird.
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Da
die Eingrenzungsschicht nicht mehr Filmdicke aufweisen sollte als
notwendig, werden die Herstellungskosten, die für die Eingrenzungsschicht benötigt werden,
gesenkt, und ein Ablösen
und eine Entfernung der Eingrenzungsschicht nach einem Brennen stellen
sich als ziemlich leicht heraus. Da das organische Bindemittel in
der Eingrenzungsschicht und in dem nichtgesinterten Keramikkörper reibungslos
verdampft wird, wird außerdem
die Brennzeit verkürzt,
um ein unregelmäßiges Brennen
zu reduzieren und eine Erzeugung von Poren aufgrund von Rückständen des
organischen Bindemittels zu unterdrücken, wodurch ein qualitativ
hochwertiges Keramiksubstrat hergestellt werden kann.
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Obwohl
die Erfindung insbesondere mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsbeispiele
derselben gezeigt und beschrieben wurde, werden Fachleute darauf
hingewiesen, dass die vorhergehenden und andere Veränderungen
an Form und Details bei derselben vorgenommen werden können, ohne
von dem Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert
ist, abzuweichen.