JP2001326301A - セラミック電子部品および電子装置 - Google Patents
セラミック電子部品および電子装置Info
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- Non-Insulated Conductors (AREA)
- Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
Abstract
形成される接続用電極の、電子部品本体に対する接合強
度を高める。 【解決手段】 接続用電極14を、電子部品本体12の
セラミックからなる表面13に接する内側層16と、外
側に向く外側層17との少なくとも2層構造をもって構
成する。内側層16は、銅のような導電成分だけでな
く、電子部品本体12を構成するセラミックと同一組成
系のセラミック成分を含み、外側層17は、銅のような
導電成分だけでなく、ガラス成分を含む。これによっ
て、内側層16と電子部品本体12との接合強度だけで
なく、外側層17と内側層16との間での接合強度も高
められる。
Description
部品およびこのようなセラミック電子部品を備える電子
装置に関するもので、特に、セラミック電子部品の表面
上に形成される接続用電極の構造に関するものである。
子部品は、セラミックからなる表面を有する電子部品本
体と、配線基板または搭載部品のような他の電子部品と
の接続のために電子部品本体の表面上に形成される接続
用電極とを備えるものである。このようなセラミック電
子部品として、たとえば、多層セラミック基板のような
積層型セラミック電子部品がある。積層型セラミック電
子部品においては、電子部品本体は、複数のセラミック
層が積層された積層構造を有している。
部には、コンデンサ、インダクタおよび/または抵抗の
ような受動素子をもって所望の回路を構成するように配
線導体が設けられる。また、電子部品本体の表面上に
は、前述した接続用電極が設けられ、また、接続用電極
以外に所望の回路を構成するための配線導体が設けられ
ることもある。
上述の接続用電極を介して、適宜の配線基板上に実装さ
れ、所望の電子装置を構成するように用いられる。ま
た、積層型セラミック電子部品上に、半導体ICチップ
のような能動素子やチップ状コンデンサのような受動素
子といったチップ状電子部品が搭載されることがあり、
このような搭載部品を電気的に接続するためにも、接続
用電極が用いられる。
移動体通信端末機器の分野において、LCR複合化高周
波部品として用いられたり、コンピュータの分野におい
て、半導体ICチップのような能動素子とコンデンサや
インダクタや抵抗のような受動素子とを複合化した部品
として、あるいは単なる半導体ICパッケージとして用
いられたりしている。
える接続用電極は、前述したように、配線基板または搭
載部品といった他の電子部品との接続のために用いられ
るので、電子部品本体との間での接合強度が高いもので
なければならない。この接合強度の向上を目的として、
たとえば特開平8−181441号公報には、図3に示
すような構造を有する接続用電極が提案されている。
部を示す断面図である。
図示しないが、複数のセラミック層が積層された積層構
造を有する電子部品本体2を備えている。この電子部品
本体2は、セラミックからなる表面3を有している。こ
のセラミックからなる表面3上には、接続用電極4が形
成される。
に接する内側層5と外側に向く外側層6との2層から構
成される。
を含むとともに、電子部品本体2との接合強度を向上さ
せるため、たとえばアルミナのようなセラミック成分を
含んでいる。
け性の確保のため、上述のようなセラミック成分を含ま
ず、たとえば銅を主成分とする導電成分から構成され
る。
示した接続用電極4によれば、内側層5と電子部品本体
2との間での接合強度は向上されるが、外側層6と内側
層5との間での接合強度が不十分であり、接続用電極4
に対して、これを電子部品本体2から引き離す方向の力
がかかったとき、内側層5と外側層6との間での剥離が
生じる場合が多く、結果的に、他の電子部品との間で十
分な接合強度を安定して得ることができない。
を解決し得る、セラミック電子部品およびこのようなセ
ラミック電子部品を用いて構成される電子装置を提供し
ようとすることである。
からなる表面を有する電子部品本体と、他の電子部品と
の接続のために電子部品本体の表面上に形成される接続
用電極とを備える、セラミック電子部品にまず向けられ
るものであって、上述した技術的課題を解決するため、
次のような構成を備えることを特徴としている。
からなり、この接続用電極の、電子部品本体の表面に接
する内側層は、導電成分および前記セラミックと同一組
成系のセラミック成分を含み、接続用電極の外側に向く
外側層は、導電成分だけでなくガラス成分を含むことを
特徴としている。
れた積層構造を有する電子部品本体を備える、積層型セ
ラミック電子部品において有利に適用される。
000℃以下の温度で焼結可能な低温焼結セラミック材
料を焼成することによって得られた焼結体から構成され
る。そして、接続用電極は、この低温焼結セラミック材
料の焼成と同時に焼成される工程を経て形成される。
u、Ni、Ag−Pd、およびAg−Ptから選ばれた
少なくとも1種の金属からなることが好ましい。
料を焼成する工程において還元されて生成された金属銅
を含んでいてもよい。
は、ホウケイ酸系ガラスを含んでいる。
量部に対して、セラミック成分を5〜50重量部含むこ
とが好ましい。
量部に対して、ガラス成分を1〜10重量部含むことが
好ましい。
くされる。この場合、内側層は、5〜10μmの厚みを
有することが好ましい。
縁からはみ出さないように形成される。この場合、内側
層は、外側層の周縁から内側に10〜50μmのマージ
ン幅を残すように形成されることが好ましい。
もよい。この場合、複数の層の各々におけるセラミック
成分の含有量は、電子部品本体側でより多く、外側層側
でより少なくされる。
成を備えるセラミック電子部品、およびこのセラミック
電子部品を実装する配線基板を備える、電子装置にも向
けられる。この電子装置において、セラミック電子部品
は、上述した接続用電極を介して配線基板に電気的に接
続されている。
よる積層型セラミック電子部品11の一部を図解的に示
す断面図である。
は図示しないが、複数のセラミック層が積層された積層
構造を有する電子部品本体12を備えている。この電子
部品本体12は、セラミックからなる表面13を有して
いて、この表面13上には、接続用電極14が形成され
ている。
または搭載部品のような他の電子部品15との接続のた
めのものであり、この接続にあたって、図示しないが、
接続用電極14と他の電子部品15とが半田付けされ
る。
面13に接する内側層16と、接続用電極14の外側に
向く外側層17とからなる少なくとも2層構造を有して
いる。
5の場合と同様、電子部品本体12との接合強度を高め
るためのものである。そのため、内側層16は、導電成
分を含むとともに、電子部品本体12の表面13を構成
するセラミックと同一組成系のセラミック成分を含んで
いる。
側層16に含まれるセラミック成分とが同一組成系であ
るということは、両者が全く同一の組成である場合のほ
か、一般的に、両者の主成分が同じであるということで
あり、たとえば、微量添加される金属酸化物やガラス等
の副成分が異なっていても、同一組成系であるというこ
とができる。
は、たとえばBaO−Al2 O3 −SiO2 系セラミッ
クのように、1000℃以下の温度で焼結可能な低温焼
結セラミック材料を焼成することによって得られた焼結
体から構成されることが好ましい。この場合、上述した
内側層16に含まれるセラミック成分としては、同様の
低温焼結セラミック材料が有利に用いられる。
く、ガラス成分を含むことを特徴としている。このよう
にガラス成分を含むことにより、外側層17と内側層1
6との間での接合強度を高めることができる。このガラ
ス成分としては、たとえば、ホウケイ酸系ガラスを有利
に用いることができる。
導電成分およびセラミック成分を含むペーストを塗布
し、乾燥し、次いで、外側層17となるべき導電成分お
よびガラス成分を含むペーストを塗布し、乾燥し、その
後、焼成することによって形成される。
焼成工程を終えた後で、上述したような接続用電極14
の形成のための工程を実施してもよいが、好ましくは、
電子部品本体12を得るための焼成工程の前に、生の状
態の電子部品本体12の表面13上に、上述のような接
続用電極14を形成するための工程を実施し、電子部品
本体12を得るための焼成と同時に焼成することによっ
て、接続用電極14が形成される。このように、同時の
焼成を適用する方が、電子部品本体12と内側層16と
の間での接合強度をより高めることができる。
場合には、電子部品本体12に備えるセラミック層は、
前述したように、1000℃以下の温度で焼結可能な低
温焼結セラミック材料を含み、これを焼成することによ
って得られた焼結体から構成されることが好ましい。
17の各々に含まれる導電成分は、Au、Ag、Cu、
Ni、Ag−Pd、およびAg−Ptから選ばれた少な
くとも1種の金属からなることが好ましい。また、導電
成分がCuを含む場合、焼成前の段階では、内側層16
および外側層17にCuOまたはCu2 Oを含ませてお
き、電子部品本体12を構成する低温焼結セラミック材
料を焼成する工程においてこれらを還元し、それによっ
て金属銅を生成するようにしてもよい。
16および外側層17を形成した後、さらに、外側層1
7上に、たとえば、ニッケルめっきが施され、さらにそ
の上に、金、錫または半田めっきが施されてもよい。
導電成分100重量部に対して、5〜50重量部含むよ
うにされるのが好ましい。5重量部未満では、セラミッ
ク成分を含有させた実質的な効果が得られず、セラミッ
ク成分による接合強度向上のためのアンカー効果を期待
できず、他方、50重量部を超えると、電気抵抗が無視
できない程度に高くなり、導体としての役割を果たし得
なくなるからである。また、内側層16においてセラミ
ック成分が50重量部を超えて含有されると、焼成時に
おける外側層17との収縮挙動の差が大きくなり、内側
層16と外側層17との間で剥離が生じやすくなること
もある。
は、導電成分100重量部に対して、1〜10重量部含
むことが好ましい。1重量部未満であると、ガラス成分
添加の効果がなく、外側層17と内側層16との間での
接合強度の向上があまり期待できず、他方、10重量部
を超えると、外側層17へのめっき性が悪くなるととも
に、電気抵抗が不所望に高くなるからである。
されることが好ましい。このように、外側層17をより
厚くすることによって、接続用電極14全体での電気抵
抗の増大の問題を回避することができる。外側層17
は、通常、10〜20μmの厚みとされる。
6は、好ましくは、5〜10μmの厚みとされる。内側
層16の厚みが5μm未満であると、電子部品本体12
との間での良好な接合性を維持することができず、他
方、10μmを超えると、外側層17の剥がれが生じや
すくなるためである。
積または外側層17より狭い面積をもって形成され、そ
れによって、外側層17の周縁からはみ出さないように
形成されることが好ましい。
出して形成されると、内側層16は外側層17よりめっ
き性が悪く、かつ耐めっき性が低いので、前述したよう
に、外側層17上に、たとえば、ニッケルめっきが施さ
れ、さらにその上に、金、錫または半田めっきが施され
るとき、これらのめっき膜の析出が内側層16上におい
て阻害されるとともに、内側層16において劣化が生じ
ることがある。そのため、上述のように、内側層16
は、外側層17の周縁からはみ出さないように形成され
ることが好ましい。
た周縁を有している外側層17と内側層16との関係か
らわかるように、内側層16は、外側層17の周縁から
内側に10〜50μmのマージン幅Wを残すように形成
される。このようにマージン幅Wを設定しておくことに
よって、内側層16と外側層17とは印刷工程を経て形
成される場合における印刷精度上の限界から、外側層1
7と内側層16との間で位置ずれが生じても、外側層1
7の周縁から確実にはみ出さないように、内側層16を
形成することができる。
側層17が、内側層16の周縁からはみ出して形成され
るとき、外側層17が電子部品本体12の表面13に直
接接する部分が形成され、この部分において剥がれが生
じやすくなることもあるが、前述したように、マージン
幅Wが10〜50μm程度であれば、このような剥がれ
の問題には実質的に遭遇することはない。
層型セラミック電子部品21の一部を図解的に示す断面
図である。図2において、図1に示す要素に相当する要
素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略す
る。
1においては、内側層16に特徴がある。すなわち、内
側層16は、複数の層16a〜16nから構成される。
これら複数の層16a〜16nの各々におけるセラミッ
ク成分の含有量は、導電成分100重量部に対して、5
重量部、15重量部、25重量部というように傾斜さ
れ、電子部品本体12側でより多く、外側層17側でよ
り少なくなるようにされる。
成する複数の層16a〜16n相互間での一体性を損な
うことなく、内側層16の一方端にある層16aにおい
ては、外側層17とのマッチングにとって最適な組成を
選び、他方端にある層16nにあっては、電子部品本体
12とのマッチングにとって最適な組成を選ぶことがで
きるので、互いに性質の異なる電子部品本体12と外側
層17との双方に対して、優れたマッチング性を有する
内側層16を与えることができる。また、接続用電極1
4全体としての電気抵抗の増大も抑制することが容易に
なる。
して説明したが、この発明の範囲内において、その他、
いくつかの変形例が可能である。
本体12が、複数のセラミック層を積層して構成される
積層構造を有する、積層型セラミック電子部品11また
は21に関するものであったが、この発明は、セラミッ
クからなる表面を有する電子部品本体と、他の電子部品
との接続のために電子部品本体の表面上に形成される接
続用電極とを備える、セラミック電子部品であれば、積
層型セラミック電子部品以外のものに対しても適用する
ことができる。
ク電子部品によれば、電子部品本体のセラミックからな
る表面上に形成される接続用電極が、少なくとも2層か
らなり、この接続用電極の、電子部品本体の表面に接す
る内側層が、導電成分および前記セラミックと同一組成
系のセラミック成分を含み、接続用電極の外側に向く外
側層は、導電成分だけでなくガラス成分を含むので、内
側層と電子部品本体との接合強度を高めることができる
ばかりでなく、外側層と内側層との間での接合強度をも
高めることができる。これに関して、導電成分として銅
を用い、外側層がガラス成分を含まない場合に比較する
と、外側層と内側層との接合強度に関して、30%程度
の向上を確認することができた。
配線基板や搭載部品との接続の信頼性が向上する。その
ため、セラミック電子部品の大型化および大重量化が可
能となる。
強度が向上するので、接続用電極の小面積化が可能とな
り、そのため、限られた面積内において多数の接続用電
極を設けることが可能となり、セラミック電子部品の多
機能化を図ることが容易になる。
いは多層セラミック基板に適用される場合には、電子部
品本体が、複数のセラミック層を積層した積層構造を有
していればよい。
以下の温度で焼結可能な低温焼結セラミック材料を焼成
することによって得られた焼結体から構成されるとき、
接続用電極が、低温焼結セラミック材料の焼成と同時に
焼成される工程を経て形成されるようにすれば、接続用
電極における内側層と電子部品本体との接合強度をより
高めることができる。
焼結セラミック材料を焼成することによって得られた焼
結体から構成されると、接続用電極に含まれる導電成分
として、Au、Ag、Cu、Ni、Ag−Pd、および
Ag−Ptから選ばれた少なくとも1種の金属を有利に
用いることができる。また、これらの金属は、積層構造
を有する電子部品本体の内部に設けられる配線導体を形
成するためにも用いることができる。
ク材料を焼成する工程において還元されて生成された金
属銅を含むようにする場合には、焼成工程における雰囲
気を制御することによって、低温焼結セラミック材料の
収縮挙動と導電成分としての銅の酸化物の収縮挙動とを
近似させることが容易になり、これら収縮挙動の差によ
る剥離が生じにくくすることができる。
ス成分として、ホウケイ酸系ガラスを用いると、内側層
に含まれる導電成分およびセラミック成分との間で良好
な濡れ性を示すので、外側層と内側層との間での接合強
度の向上により効果的に作用する。
量部に対して、セラミック成分を5〜50重量部含むよ
うにすれば、電気抵抗を不所望に高めることなく、セラ
ミック成分の含有による電子部品本体との接合強度を向
上させ得る効果を確実に得ることができる。
量部に対して、ガラス成分を1〜10重量部含むように
すれば、ガラス成分の含有による内側層との接合強度を
向上させ得る効果を確実に得ることができるとともに、
電気抵抗の不所望な増大やめっき性の不所望な低下を防
止することができる。
と、電気抵抗の不所望な増大の問題に遭遇しにくくする
ことが可能となり、この場合、特に、内側層の厚みを5
〜10μmとすれば、内側層と外側層との剥がれの問題
に遭遇しにくくなり、また、電子部品本体との良好な接
合強度を確実に維持することが可能となる。
さないように形成されると、内側層の露出がなく、した
がって、外側層上にめっきが施される場合、めっき膜の
析出が内側層によって阻害されたり、内側層がめっきに
よって劣化したりすることを確実に防止することができ
る。
内側に10〜50μmのマージン幅を残すように形成さ
れると、内側層および外側層の形成における印刷精度上
の限界から、外側層と内側層との間で位置ずれが生じて
も、外側層の周縁から確実にはみ出さないように、内側
層を形成することができる。また、マージン幅を10〜
50μmというように小さくすることにより、外側層の
電子部品本体への直接の接触による剥がれの問題、この
剥がれが接続用電極全体に波及する問題を有利に回避す
ることができる。
の層の各々におけるセラミック成分の含有量が、電子部
品本体側でより多く、外側層側でより少なくされている
と、電子部品本体および外側層の双方に対する好ましい
マッチング性を内側層に与えることが容易になる。
ック電子部品が、上述したような特徴的構成を備える接
続用電極を介して配線基板に電気的に接続されているの
で、セラミック電子部品と配線基板との間で高い信頼性
をもって接続することが可能となり、その結果、電子装
置全体としての信頼性を高めることができる。
電子部品11の一部を図解的に示す断面図である。
ク電子部品21の一部を図解的に示す断面図である。
ック電子部品1の一部を図解的に示す断面図である。
Claims (14)
- 【請求項1】 セラミックからなる表面を有する電子部
品本体と、他の電子部品との接続のために前記電子部品
本体の表面上に形成される接続用電極とを備える、セラ
ミック電子部品であって、 前記接続用電極は、少なくとも2層からなり、 前記接続用電極の、前記電子部品本体の表面に接する内
側層は、導電成分および前記セラミックと同一組成系の
セラミック成分を含み、 前記接続用電極の外側に向く外側層は、導電成分および
ガラス成分を含む、セラミック電子部品。 - 【請求項2】 前記電子部品本体は、複数のセラミック
層が積層された積層構造を有する、請求項1に記載のセ
ラミック電子部品。 - 【請求項3】 前記セラミック層は、1000℃以下の
温度で焼結可能な低温焼結セラミック材料を焼成するこ
とによって得られた焼結体から構成され、前記接続用電
極は、前記低温焼結セラミック材料の焼成と同時に焼成
される工程を経て形成される、請求項2に記載のセラミ
ック電子部品。 - 【請求項4】 前記導電成分は、Au、Ag、Cu、N
i、Ag−Pd、およびAg−Ptから選ばれた少なく
とも1種の金属からなる、請求項3に記載のセラミック
電子部品。 - 【請求項5】 前記導電成分は、前記低温焼結セラミッ
ク材料を焼成する工程において還元されて生成された金
属銅を含む、請求項3に記載のセラミック電子部品。 - 【請求項6】 前記ガラス成分は、ホウケイ酸系ガラス
を含む、請求項1ないし5のいずれかに記載のセラミッ
ク電子部品。 - 【請求項7】 前記内側層において、前記導電成分10
0重量部に対して、前記セラミック成分を5〜50重量
部含む、請求項1ないし6のいずれかに記載のセラミッ
ク電子部品。 - 【請求項8】 前記外側層において、前記導電成分10
0重量部に対して、前記ガラス成分を1〜10重量部含
む、請求項1ないし7のいずれかに記載のセラミック電
子部品。 - 【請求項9】 前記外側層は、前記内側層より厚くされ
る、請求項1ないし8のいずれかに記載のセラミック電
子部品。 - 【請求項10】 前記内側層は、5〜10μmの厚みを
有する、請求項9に記載のセラミック電子部品。 - 【請求項11】 前記内側層は、前記外側層の周縁から
はみ出さないように形成される、請求項1ないし10の
いずれかに記載のセラミック電子部品。 - 【請求項12】 前記内側層は、前記外側層の周縁から
内側に10〜50μmのマージン幅を残すように形成さ
れる、請求項11に記載のセラミック電子部品。 - 【請求項13】 前記内側層は、複数の層からなり、前
記複数の層の各々における前記セラミック成分の含有量
は、前記電子部品本体側でより多く、前記外側層側でよ
り少なくされている、請求項1ないし12のいずれかに
記載のセラミック電子部品。 - 【請求項14】 請求項1ないし13のいずれかに記載
のセラミック電子部品、および前記セラミック電子部品
を実装する配線基板を備え、前記セラミック電子部品
は、前記接続用電極を介して前記配線基板に電気的に接
続されている、電子装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000140142A JP2001326301A (ja) | 2000-05-12 | 2000-05-12 | セラミック電子部品および電子装置 |
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Country Status (1)
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JP (1) | JP2001326301A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008078453A (ja) * | 2006-09-22 | 2008-04-03 | Murata Mfg Co Ltd | セラミック電子部品およびその製造方法 |
US8168288B2 (en) | 2007-10-17 | 2012-05-01 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Multilayer ceramic substrate and method for manufacturing the same |
JP2016031998A (ja) * | 2014-07-28 | 2016-03-07 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 放熱性基板 |
US12022622B2 (en) | 2016-05-09 | 2024-06-25 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Ceramic electronic component |
-
2000
- 2000-05-12 JP JP2000140142A patent/JP2001326301A/ja active Pending
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Legal Events
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