JP2002185136A - 多層セラミック基板の製造方法 - Google Patents

多層セラミック基板の製造方法

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JP2002185136A JP2000385181A JP2000385181A JP2002185136A JP 2002185136 A JP2002185136 A JP 2002185136A JP 2000385181 A JP2000385181 A JP 2000385181A JP 2000385181 A JP2000385181 A JP 2000385181A JP 2002185136 A JP2002185136 A JP 2002185136A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 多層セラミック基板をいわゆる多数個取りす
るための多層集合基板を得るための焼成工程の結果、多
数個取りの分割のための切り込み溝の存在のために、得
られた多層集合基板に反りが生じることがある。 【解決手段】 生の多層集合基板とこれを挟むように配
置される第1の収縮抑制層16および第2の収縮抑制層
とを備える生の複合積層体11を作製し、多数個取りの
ための縦方向切り込み溝19および横方向切り込み溝2
0を設け、その後、焼成工程を実施して、複数の多層セ
ラミック基板を取り出すための焼結後の多層集合基板を
製造しようとするとき、縦方向切り込み溝19の終端と
複合積層体11の端縁との間の距離d1ならびに横方向
切り込み溝20の終端と複合積層体11の端縁との間の
距離d2を3mm以上となるようにし、収縮抑制層15
のマージン部における剛性を高め、比較的大きい拘束力
を及ぼし得るようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、多層セラミック
基板の製造方法に関するもので、特に、複数の多層セラ
ミック基板を取り出すための多層集合基板の製造に際し
て生じ得る焼成時の不所望な変形を防止するための改良
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】多層セラミック基板は、複数の積層され
たセラミック層を備えている。このような多層セラミッ
ク基板には、種々の形態の配線導体が設けられている。
配線導体としては、たとえば、多層セラミック基板の内
部において、セラミック層間の特定の界面に沿って延び
る内部導体膜が形成されたり、特定のセラミック層を貫
通するように延びるビアホール導体が形成されたり、ま
た、多層セラミック基板の外表面上において延びる外部
導体膜が形成されたりしている。
【0003】多層セラミック基板は、半導体チップ部品
やその他のチップ部品等を搭載し、これらの電子部品を
相互に配線するために用いられている。上述した配線導
体は、この相互配線のための電気的経路を与えている。
【0004】また、多層セラミック基板には、たとえば
コンデンサ素子やインダクタ素子のような受動部品が内
蔵されることがある。この場合には、上述した配線導体
としての内部導体膜やビアホール導体の一部によって、
これらの受動部品が与えられる。
【0005】多層セラミック基板は、たとえば、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。
【0006】より具体的には、多層セラミック基板は、
PAモジュール基板、RFダイオードスイッチ、フィル
タ、チップアンテナ、各種パッケージ部品、複合デバイ
ス等の種々の電子部品を構成するために広く用いられて
いる。
【0007】多層セラミック基板をより多機能化、高密
度化、高性能化するためには、上述したような配線導体
を高密度に配置することが有効である。
【0008】しかしながら、多層セラミック基板を得る
ためには、必ず、焼成工程を経なければならないが、こ
のような焼成工程においては、セラミックの焼結による
収縮がX、YおよびZの3方向に生じ、この収縮は多層
セラミック基板全体において均一に生じにくく、Xおよ
びY方向には、各々、0.4〜0.6%程度の寸法誤差
が生じる。そのため、外部導体膜の位置精度の低下、お
よび内部配線導体において不所望な変形や歪みあるいは
断線がもたらされることがある。このような配線導体に
おいて生じ得る不具合は、上述のような配線導体の高密
度化を阻害してしまう。
【0009】そこで、多層セラミック基板を製造するに
あたって、焼成工程において多層セラミック基板の主面
方向での収縮を実質的に生じさせないようにすることが
できる、いわゆる無収縮プロセスを適用することが提案
されている。
【0010】無収縮プロセスによる多層セラミック基板
の製造方法においては、セラミック絶縁材料として、た
とえば1000℃以下の温度で焼結可能な低温焼結セラ
ミック材料粉末が用意されるとともに、上述の低温焼結
セラミック材料粉末の焼結温度では焼結しない、収縮抑
制用として機能する無機材料粉末が用意される。そし
て、焼成することによって目的とする多層セラミック基
板となる生の積層体を作製するにあたっては、低温焼結
セラミック材料を含み、かつ積層された、複数のセラミ
ックグリーン層を挟むように、無機材料粉末を含む収縮
抑制層が配置され、また、セラミックグリーン層に関連
して、配線導体が設けられる。
【0011】上述のようにして得られた生の積層体は、
次いで、焼成される。この焼成工程において、セラミッ
クグリーン層と収縮抑制層との界面部分に厚み2〜3μ
m程度の反応層が生じ、この反応層がセラミックグリー
ン層と収縮抑制層とを接着するように作用する。また、
収縮抑制層に含まれる無機材料粉末は実質的に焼結しな
いため、収縮抑制層においては、収縮が実質的に生じな
い。このようなことから、収縮抑制層がセラミックグリ
ーン層を拘束し、それによって、セラミックグリーン層
は、Z方向すなわち厚み方向にのみ実質的に収縮する
が、XおよびY方向すなわち主面方向での収縮が抑制さ
れる。その結果、生の積層体を焼成して得られた多層セ
ラミック基板において不均一な変形がもたらされにくく
なり、そのため、配線導体において前述のような不具合
がもたらされにくくすることができ、配線導体の高密度
化を可能にする。
【0012】上述した収縮抑制層は、焼成後において、
除去される。
【0013】他方、多層セラミック基板を製造するに際
して、その製造効率を高めるため、所定の分割線に沿っ
て分割されることによって複数の多層セラミック基板を
取り出すことができるようにされた多層集合基板を作製
し、この多層集合基板を上述の分割線に沿って分割する
ことによって、複数の多層セラミック基板を一挙に得よ
うとする方法、いわゆる多数個取りによる方法が採用さ
れている。
【0014】また、このような多数個取りによる方法に
おいて、多層集合基板の分割を能率的に行なえるように
するため、多層集合基板には、所定の分割線の位置に沿
うように、切り込み溝が設けられていることが好まし
い。切り込み溝が設けられていると、いわゆるチョコレ
ートブレイク態様に基づいて多層集合基板を折り曲げる
だけで、多層集合基板を所定の分割線に沿って分割する
ことができる。
【0015】上述した切り込み溝は、通常、多層集合基
板が未焼成の状態にあるときにカッター刃または金型等
を用いて形成される。
【0016】図11は、上述のような切り込み溝1が設
けられた生の多層集合基板2の一部を断面図で示したも
のである。なお、多層集合基板2に関連して設けられる
配線導体については図示を省略している。また、図11
では、厚み方向寸法が誇張されて図示されていることを
指摘しておく。
【0017】生の多層集合基板2は、複数の積層された
セラミックグリーン層3を備えており、このセラミック
グリーン層3の積層方向における一方端側に位置する第
1の主面4側において、所定の分割線5の位置に沿うよ
うに、切り込み溝1が設けられている。
【0018】このような生の多層集合基板2は焼成さ
れ、それによって、焼結後の多層集合基板2が得られ
る。そして、焼結後の多層集合基板2は、切り込み溝1
に沿って分割され、それによって、複数の多層セラミッ
ク基板が取り出される。
【0019】切り込み溝は、図12に示すような態様で
設けられることもある。図12は、図11に相当する図
であって、図12において、図11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。
【0020】図12に示した多層集合基板2aにあって
は、第1の主面4側に切り込み溝1が設けられることに
加えて、第1の主面4とは逆の第2の主面6側にも切り
込み溝7が設けられている。後者の切り込み溝7につい
ても、その位置は所定の分割線5に沿うようにされる。
【0021】図12に示した多層集合基板2aによれ
ば、切り込み溝1および7が比較的浅く形成されても、
分割線5に沿って折り曲げることによる分割をより小さ
い力で行なうことができる。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図11
に示した多層集合基板2にあっては、前述したような工
程を経て得られたとき、反りが発生するという問題に遭
遇することがある。それは、焼成工程において、切り込
み溝1の部分およびその近傍での収縮の度合いが、他の
部分に比べて高いためであり、第1の主面4が凹状とな
るような反りが生じる。
【0023】これに対して、図12に示した多層集合基
板2aにあっては、第1および第2の主面4および6の
双方に切り込み溝1および7が設けられているので、切
り込み溝1による収縮と切り込み溝7による収縮とが適
当にバランスされ、そのため、得られた多層集合基板2
aにおいて反りを生じにくくすることができる。
【0024】しかしながら、図12に示した多層集合基
板2aの場合には、第1および第2の主面4および6の
双方に切り込み溝1および7を設ける必要があるため、
工程数が増加するという問題に遭遇する。また、切り込
み溝1および7は、いずれも、同じ分割線5に沿う位置
に設けられなければならないので、たとえば、第1の主
面4側に切り込み溝1を形成した後、生の多層集合基板
2aを裏返して、第2の主面6側に切り込み溝7を形成
しようとするとき、後者の切り込み溝7の形成に際し
て、前者の切り込み溝1との間で位置合わせが必要とな
り、そのため、特に切り込み溝7の形成のための工程が
煩雑となるという問題にも遭遇する。
【0025】また、図11および図12に示した多層集
合基板2および2aのいずれについても、前述した無収
縮プロセスが適用されていないため、焼結後の多層集合
基板2および2aにおいて不均一な変形がもたらされや
すいという問題を残している。そのため、多数個取りに
よる方法に対しても、前述した無収縮プロセスを適用す
ることが好ましい。
【0026】これに関連して、特開平7−99263号
公報には、図11に示すような未焼成の状態すなわち生
の状態の多層集合基板2に対して、これを挟むように収
縮抑制層を設けることが記載されている。
【0027】しかしながら、特開平7−99263号公
報に記載された方法では、切り込み溝1の形成前の段階
で、生の多層集合基板2に対してプレスを実施し、次い
で、多層集合基板2を挟むように収縮抑制層を配置し、
さらに、全体を再びプレスすることが行なわれるが、後
者のプレス工程の段階では、すでに多層集合基板2が一
度プレスされた状態にあるため、この多層集合基板2と
収縮抑制層との間で十分な密着強度が得られないことが
ある。
【0028】その結果、焼成工程において、収縮抑制層
が、生の多層集合基板2に備えるセラミックグリーン層
3に対して十分な拘束力を及ぼし得ないことがあり、無
収縮プロセスによる効果を十分に発揮し得ないことがあ
る。
【0029】そこで、この発明の目的は、上述のような
問題を解消し得る、多層セラミック基板の製造方法を提
供しようとすることである。
【0030】
【課題を解決するための手段】この発明は、簡単に言え
ば、いわゆる無収縮プロセスおよび多数個取りの双方を
適用することによって、多層セラミック基板を製造しよ
うとするもので、無収縮プロセスのための一方の収縮抑
制層を厚み方向に貫通しながら、生の多層集合基板の厚
みの一部にまで届くように、多数個取りのための切り込
み溝を設け、焼成後の反りの問題については、切り込み
溝を設ける態様を制御することによって解決しようとす
ることを特徴としている。
【0031】より詳細には、この発明は、複数の積層さ
れたセラミック層を備える、多層セラミック基板を製造
する方法に向けられ、次のような工程を備えることを特
徴としている。
【0032】まず、セラミック絶縁材料を含みかつ焼成
されることによって複数のセラミック層となる複数のセ
ラミックグリーン層を有する生の多層集合基板を備え、
焼成後において互いに直交する複数の縦方向分割線およ
び複数の横方向分割線に沿ってそれぞれ分割されること
によって複数の多層セラミック基板を取り出すことがで
きるようにされていて、セラミック絶縁材料粉末の焼結
温度では焼結しない無機材料粉末を含む第1および第2
の収縮抑制層が、生の多層集合基板を積層方向に挟むよ
うに配置されている、生の複合積層体が作製される。
【0033】次いで、生の複合積層体における縦方向分
割線および横方向分割線の各位置に沿い、かつ第1の収
縮抑制層を厚み方向に貫通しながら生の多層集合基板の
厚みの一部にまで届く深さをもって、縦方向切り込み溝
および横方向切り込み溝がそれぞれ設けられる。
【0034】次に、縦方向切り込み溝および横方向切り
込み溝がそれぞれ設けられた生の複合積層体は、セラミ
ック絶縁材料粉末が焼結するが無機材料粉末が焼結しな
い条件下で焼成され、それによって、第1および第2の
収縮抑制層によって挟まれた焼結後の多層集合基板が得
られる。
【0035】次いで、収縮抑制層が除去され、それによ
って、焼結後の多層集合基板が取り出される。
【0036】次いで、焼結後の多層集合基板を縦方向切
り込み溝および横方向切り込み溝に沿ってそれぞれ分割
し、それによって、複数の多層セラミック基板が取り出
される。
【0037】このような多層セラミック基板の製造方法
において、この発明では、前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。
【0038】すなわち、上述した縦方向切り込み溝およ
び横方向切り込み溝をそれぞれ設ける工程において、縦
方向切り込み溝および横方向切り込み溝の少なくとも一
方について、その配列における両端に位置するものを除
く切り込み溝の終端と当該切り込み溝の延長線上に位置
する生の複合積層体の端縁との間の距離が3mm以上と
なるようにされることを特徴としている。
【0039】好ましくは、縦方向切り込み溝および横方
向切り込み溝をそれぞれ設ける工程において、縦方向切
り込み溝および横方向切り込み溝の双方について、切り
込み溝の終端と生の複合積層体の端縁との間の距離が3
mm以上となるようにされる。
【0040】また、好ましくは、縦方向切り込み溝およ
び横方向切り込み溝をそれぞれ設ける工程において、縦
方向切り込み溝および横方向切り込み溝の少なくとも一
方について、切り込み溝の終端と生の複合積層体の端縁
との間の距離が10mm以上とより長くなるようにされ
る。
【0041】また、好ましくは、縦方向切り込み溝およ
び横方向切り込み溝をそれぞれ設ける工程において、縦
方向切り込み溝および横方向切り込み溝の双方につい
て、切り込み溝の終端と生の複合積層体の端縁との間の
距離が10mm以上とより長くなるようにされる。
【0042】また、好ましくは、縦方向切り込み溝およ
び横方向切り込み溝をそれぞれ設ける工程において、縦
方向切り込み溝および横方向切り込み溝の少なくとも一
方のすべての終端と生の複合積層体の端縁との間の距離
が3mm以上となるようにされる。
【0043】また、セラミックグリーン層は、ガラスま
たは結晶化ガラスを含むことが好ましい。
【0044】
【発明の実施の形態】図1および図2は、この発明の第
1の実施形態を説明するためのものであり、多層セラミ
ック基板を製造する途中の段階で得られる複合積層体1
1を示している。ここで、図1は、複合積層体11の平
面図であり、図2は、図1に示した複合積層体11の一
部を拡大して示す断面図である。
【0045】なお、図2は、前述した図11または図1
2に対応する図であって、図11および図12の場合と
同様、厚み方向寸法が誇張されて図示されており、ま
た、配線導体の図示が省略されている。また、図1にお
いては、複合積層体11の内部に位置する配線導体の少
なくとも一部としての矩形の導体膜12が破線によって
示されている。
【0046】複合積層体11から得ようとする多層セラ
ミック基板は、複数の積層されたセラミック層を備えて
いる。生の複合積層体11は、セラミック絶縁材料を含
みかつ焼成されることによって上述の複数のセラミック
層となる複数のセラミックグリーン層13を有する生の
多層集合基板14を備えている。
【0047】セラミックグリーン層13は、たとえば、
セラミックグリーンシートを積層することによって得ら
れるもので、セラミックグリーンシートは、たとえば、
セラミック絶縁材料粉末にバインダ、可塑剤および溶剤
等を加えて、ボールミルまたはアトラクター等によって
混合することによってスラリーとし、このスラリーをド
クターブレード法等の方法によってシート状に成形する
ことによって得られる。
【0048】上述のセラミック絶縁材料粉末としては、
従来の多層セラミック基板において用いられる通常のセ
ラミック絶縁材料粉末を用いることができる。たとえ
ば、アルミナ硼珪酸ガラス、軟化点600〜800℃の
非晶質ガラス、結晶化温度600〜1000℃の結晶化
ガラス等を含んでいてもよい。また、アルミナ、ジルコ
ン、ムライト、コージェライト、アノーサイト、シリカ
等のセラミックフィラーを添加したものを用いてもよ
い。
【0049】バインダとしては、たとえば、ポリビニル
ブチラール、メタアクリルポリマー、アクリルポリマー
等を用いることができ、可塑剤としては、たとえば、フ
タル酸の誘導体等を用いることができる。さらに、溶剤
としては、たとえば、アルコール類、ケトン類、塩素系
有機溶剤等を用いることができる。
【0050】セラミックグリーンシートは、所定の大き
さに切断され、必要に応じて、前述の導体膜12のよう
な配線導体となるべき導体膜を導電性ペーストのスクリ
ーン印刷等によって形成したり、ビアホール導体のため
の貫通孔を設けたり、この貫通孔に導電性ペーストを充
填したりする工程が実施される。セラミックグリーンシ
ートの厚みについては、特に制限はないが、25〜20
0μm程度であることが好ましい。
【0051】積層されたセラミックグリーン層13を備
える生の多層集合基板14を得るため、上述したような
セラミックグリーンシートが積層される。この生の多層
集合基板14は、焼成後において互いに直交する複数の
縦方向分割線および複数の横方向分割線に沿ってそれぞ
れ分割されることによって複数の多層セラミック基板を
取り出すことができるようにされている。これら縦方向
分割線および横方向分割線のうち、図2に、縦方向分割
線の位置が「15」の参照符号をもって図示されてい
る。
【0052】また、生の複合積層体11において、生の
多層集合基板14を積層方向に挟むように、第1および
第2の収縮抑制層16および17が配置されている。こ
れら収縮抑制層16および17は、前述したセラミック
グリーン層13に含まれるセラミック絶縁材料粉末の焼
結温度では焼結しない無機材料粉末を含んでいる。
【0053】たとえば、セラミックグリーン層13に含
まれるセラミック絶縁材料粉末として、その焼結温度が
1100℃以下のものを用いる場合には、収縮抑制層1
6および17に含まれる無機材料粉末としては、たとえ
ば、アルミナ、酸化ジルコニア、窒化アルミニウム、窒
化硼素、ムライト、酸化マグネシウム、炭化珪素等の粉
末を用いることができる。なお、これらの無機材料粉末
の粒度が粗すぎると、得られた多層セラミック基板の表
面粗さが粗くなるため、平均粒径0.5〜4μm程度で
あることが好ましい。
【0054】収縮抑制層16および17は、上述したよ
うな無機材料粉末を含む無機材料グリーンシート18を
積層することによって得られる。無機材料グリーンシー
18の作製方法は、前述したセラミックグリーン層13
のためのセラミックグリーンシートの場合と実質的に同
様である。また、無機材料グリーンシート18の厚み
は、特に制限はないが、25〜200μm程度であるこ
とが好ましい。第1および第2の収縮抑制層16および
17の各々の厚みは、積層される無機材料グリーンシー
ト18の積層数によって調整することができる。
【0055】このように、生の多層集合基板14を積層
方向に挟むように第1および第2の収縮抑制層16およ
び17が配置されている、生の複合積層体11を得た
後、この生の複合積層体11全体が積層方向にプレスさ
れる。このプレスに際しては、たとえば、30〜200
MPaの圧力および40〜90℃の温度が適用される。
【0056】次に、生の複合積層体11における縦方向
分割線15および横方向分割線の各位置に沿って、それ
ぞれ、縦方向切り込み溝19および横方向切り込み溝2
0が設けられる。これら切り込み溝19および20の形
成には、たとえば、カッター刃を生の複合積層体11の
表面に押し当てたり、回転刃で切り込む方法等を採用す
ることができる。
【0057】縦方向切り込み溝19および横方向切り込
み溝20は、図1によく示されているように、格子状に
配列されている。また、縦方向切り込み溝19および横
方向切り込み溝20は、矩形の平面形状を有する生の複
合積層体11の端縁にまで届かず、周囲にマージンを残
した状態で設けられる。
【0058】より具体的には、縦方向切り込み溝19の
終端とこの縦方向切り込み溝19の延長線上に位置する
生の複合積層体11の端縁との間の距離d1は、3mm
以上、好ましくは10mm以上となるようにされる。他
方、横方切り込み溝20の終端とこの横方向切り込み溝
20の延長線上に位置する生の複合積層体11の端縁と
の間の距離d2についても、3mm以上、好ましくは1
0mm以上となるようにされる。
【0059】また、この実施形態では、縦方向切り込み
溝19の各終端は、複数の横方向切り込み溝20の配列
における両端に位置する横方向切り込み溝20(a)お
よび20(z)の各上に位置している。他方、横方向切
り込み溝20の各終端についても、複数の縦方向切り込
み溝19の配列における両端に位置する縦方向切り込み
溝19(a)および19(z)の各上に位置している。
【0060】これら縦方向切り込み溝19および横方向
切り込み溝20は、縦方向切り込み溝19について図2
に示されているように、第1の収縮抑制層16を厚み方
向に貫通しかつ生の多層集合基板14の厚みの一部にま
で届く深さをもって設けられる。この深さは、たとえ
ば、生の多層集合基板14の厚みの1/10〜4/10
程度にまで届くようにされる。
【0061】次に、縦方向切り込み溝19および横方向
切り込み溝20が設けられた生の複合積層体11は、焼
成工程に付される。この焼成工程においては、セラミッ
クグリーン層13に含まれるセラミック絶縁材料粉末の
みが焼結し、収縮抑制層16および17に含まれる無機
材料粉末が焼結しない条件が適用される。また、複合積
層体11の焼成にあたっては、これをトレーに載せて焼
成することが行なわれるが、トレーとしては、たとえ
ば、通常のアルミナ板からなるものを用いることができ
る。また、トレーとして、通気性の良好な気孔率の高い
アルミナ板からなるものを使用してもよい。
【0062】焼成工程において、収縮抑制層16および
17に含まれる無機材料粉末は実質的に焼結しないた
め、収縮抑制層16および17においては、収縮が実質
的に生じない。そのため、収縮抑制層16および17が
多層集合基板14を拘束し、それによって、生の多層集
合基板14は、厚み方向にのみ実質的に収縮するが、主
面方向での収縮が抑制される。その結果、焼結後の多層
集合基板14において不均一な変形等がもたらされにく
くなる。
【0063】また、焼成工程において、切り込み溝19
および20の部分およびその近傍において生じ得る収縮
の度合いは、他の部分において生じ得る収縮の度合いよ
り高いため、多層集合基板14において、第1の収縮抑
制層16側を凹状とするような反りを生じさせる力が及
ぼされるが、複合積層体11の周囲の距離d1およびd
2で表わされるマージン領域については、切り込み溝1
9および20が形成されず、そのため、このマージン領
域については、生の多層集合基板14における収縮の度
合いが低くされるとともに、第1の収縮抑制層16にお
いては収縮抑制のための剛性が高められるので、上述し
たような反りを有利に抑制することができ、また、歪み
も低減することができる。
【0064】このように、第1および第2の収縮抑制層
16および17によって挟まれた焼結後の多層集合基板
14を得た後、たとえばブラシ等を用いて、収縮抑制層
16および17が除去され、それによって、焼結後の多
層集合基板14が取り出される。
【0065】次に、焼結後の多層集合基板14が、縦方
向切り込み溝19および横方向切り込み溝20に沿って
それぞれ分割され、それによって、目的とする複数の多
層セラミック基板が取り出される。
【0066】以下に、図3ないし図6を参照しながら、
この発明の他の実施形態について説明する。図3ないし
図6は、前述の第1の実施形態を示す図1に相当する図
である。したがって、図3ないし図6において、図1に
示した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。
【0067】図3に示した第2の実施形態に係る複合積
層体11aでは、縦方向切り込み溝19が、両端に位置
する横方向切り込み溝20(a)および20(z)を越
えて延び、同様に、横方向切り込み溝20が、両端に位
置する縦方向切り込み溝19(a)および19(z)を
越えて延びていることを特徴としている。
【0068】しかしながら、縦方向切り込み溝19の終
端と生の複合積層体11aの端縁との間の距離d1およ
び横方向切り込み溝20の終端と生の複合積層体11a
の端縁との間の距離d2は、ともに、3mm以上、好ま
しくは10mm以上となるようにされることは、第1の
実施形態の場合と同様である。
【0069】図4に示す第3の実施形態に係る複合積層
体11bでは、第2の実施形態と比較して、両端にそれ
ぞれ位置する縦方向切り込み溝19(a)および19
(z)ならびに横方向切り込み溝20(a)および20
(z)が、それぞれ、より長くされ、したがって、生の
複合積層体11bの端縁により近い位置まで延びている
ことを特徴としている。
【0070】また、この実施形態では、両端に位置する
縦方向切り込み溝19(a)および19(z)を除く縦
方向切り込み溝19の終端と生の複合積層体11bの端
縁との間の距離d1ならびに両端に位置する横方向切り
込み溝20(a)および20(z)を除く横方向切り込
み溝20と生の複合積層体11bの端縁との間の距離d
2については、3mm以上、好ましくは10mm以上と
なるようにされる。
【0071】図4に示した第3の実施形態によれば、距
離d1およびd2が特定の長さ以上とされなければなら
ないのは、両端に位置する縦方向切り込み溝19(a)
および19(z)を除く縦方向切り込み溝19ならびに
両端に位置する横方向切り込み溝20(a)および
(z)を除く横方向切り込み溝20についてのみである
ことがわかる。
【0072】図5に示した第4の実施形態に係る複合積
層体11cでは、図4に示した第3の実施形態と比較し
て、両端に位置する縦方向切り込み溝19(a)および
19(z)ならびに両端に位置する横方向切り込み溝2
0(a)および20(z)が、生の複合積層体11cの
端縁にまで届くように延び、したがって、これら切り込
み溝19(a)および19(z)ならびに20(a)お
よび20(z)の各終端が、生の複合積層体11cの端
縁上に位置していることを特徴としている。
【0073】図6に示した第5の実施形態に係る複合積
層体11dでは、図5に示した第4の実施形態の場合と
同様、両端に位置する縦方向切り込み溝19(a)およ
び19(z)ならびに横方向切り込み溝20(a)およ
び20(z)の各終端が、複合積層体11dの端縁上に
位置しているが、これら両端に位置する切り込み溝19
(a)および19(z)ならびに20(a)および20
(z)は、これらに沿う分割によってもたらされた分割
面が、目的とする多層セラミック基板の一側面となるの
ではなく、これらに沿う分割は、目的とする多層セラミ
ック基板の取り出しに直接寄与するものではないことを
特徴としている。
【0074】なお、図6に示した実施形態では、両端に
位置する縦方向切り込み溝19(a)および19(z)
を除く縦方向切り込み溝19の各終端は、両端に位置す
る横方向切り込み溝20(a)および20(z)上に位
置し、また、両端に位置する横方向切り込み溝20
(a)および20(z)を除く横方向切り込み溝20の
各終端は、両端に位置する縦方向切り込み溝19(a)
および19(z)上に位置している。
【0075】以上説明した第1ないし第5の実施形態で
は、特定の長さ以上とされなければならない距離d1お
よびd2を与えるのが、縦方向切り込み溝19および横
方向切り込み溝20の双方であったが、後述する実験例
において参照する図9に示すように、縦方向切り込み溝
19のみであっても、横方向切り込み溝20のみであっ
てもよい。
【0076】また、第1ないし第5の実施形態では、両
端に位置する縦方向切り込み溝19(a)および19
(z)が互いに同じ長さであり、また、両端に位置する
横方向切り込み溝20(a)および20(z)が互いに
同じ長さであったが、これらの長さは互いに異なってい
てもよい。すなわち、両端にそれぞれ位置する縦方向切
り込み溝19(a)および19(z)ならびに横方向切
り込み溝20(a)および20(z)については、第1
ないし第5の実施形態での態様を適宜組み合わせてもよ
い。
【0077】また、両端に位置するものを除く縦方向切
り込み溝19および横方向切り込み溝20についても、
第1ないし第5の実施形態では、互いに同じ長さとされ
たが、互いに異ならされてもよい。
【0078】また、縦方向切り込み溝19について図2
に示されるように、切り込み溝19および20は、断面
V字状の形態をなしていたが、たとえば断面U字状等の
他の形態であってもよく、少なくとも焼成後に複合積層
体を取り扱う際、不用意に割れが生じにくい形態であれ
ば、どのような形態であってもよい。
【0079】また、図示の実施形態では、複合積層体
は、実質的に正方形の平面形状を有していたが、隣り合
う辺の長さが互いに異なる長方形の平面形状を有してい
てもよい。
【0080】次に、この発明による効果を確認するため
に実施した実験例について説明する。
【0081】
【実験例】SiO2 、CaO、Al2 3 およびB2
3 の各粉末を混合したガラス粉末と、アルミナ粉末とを
等重量比率で混合した。この混合粉末に対して、有機バ
インダとしてのポリビニルブチラールおよび溶剤として
のトルエンを添加し、混合し、ボールミルによって十分
混練することによって、均一な分散状態を得た後、減圧
下で脱泡処理し、スラリーを得た。
【0082】次いで、このスラリーを、ドクターブレー
ドを用いたキャスティング法を適用して、キャリアフィ
ルム上でシート状に成形することによって、厚み0.1
mmのセラミックグリーンシートを作製し、このセラミ
ックグリーンシートを乾燥させた後、キャリアフィルム
から剥がし、これを打ち抜いて、平面寸法が100mm
□の大きさを有するセラミックグリーンシートとした。
【0083】次に、上述のセラミックグリーンシート上
に、銀粉末を含む導電性ペーストを印刷し、乾燥するこ
とによって、平面寸法が1mm□のパターンを有する導
体膜を形成した。なお、この導体膜は、歪み確認用に形
成したものであり、後述する切り込み溝によって区画さ
れる各領域に分布させた。
【0084】他方、アルミナ粉末に対して、有機バイン
ダとしてのポリビニルブチラールおよび溶剤としてのト
ルエンを添加し、混合し、ボールミルによって十分混練
することによって、均一な分散状態を得た後、減圧下で
脱泡処理して、スラリーを得た。
【0085】次いで、このスラリーを、ドクターブレー
ドを用いたキャスティング法を適用して、キャリアフィ
ルム上でシート状に成形することによって、厚み0.1
mmの無機材料グリーンシートを作製した。次いで、こ
の無機材料グリーンシートを乾燥させた後、キャリアフ
ィルムから剥がし、これを打ち抜いて、平面寸法が10
0mm□の大きさを有する無機材料グリーンシートとし
た。
【0086】次に、上述した6枚のセラミックグリーン
シートを積層するとともに、これを挟むように、各々5
枚の無機材料グリーシートを積層し、積層方向にプレス
することによって、平面寸法が100mm□の大きさを
有する生の複合積層体を得た。
【0087】次に、表1に示す各条件をもって、20本
の縦方向切り込み溝および10本の横方向切り込み溝を
形成した。表1には、各試料について参照すべき図面が
示されている。表1に示した各試料について、縦方向切
り込み溝および横方向切り込み溝の形成態様の詳細につ
いて、図7ないし図10を参照しながら説明する。な
お、図7ないし図10において、前述した図1および図
3ないし図6に示した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。
【0088】
【表1】
【0089】表1において、試料番号に「*」を付した
ものは、この発明の範囲外にある比較例に相当する。
【0090】試料1は、比較例となるものである。試料
1では、図10に示すように、縦方向切り込み溝19の
すべておよび横方向切り込み溝20のすべてが、複合積
層体11hの端縁にまで届くように形成した。したがっ
て、表1に示すように、縦方向切り込み溝および横方向
切り込み溝の双方について、切り込み溝の終端と複合積
層体端縁との距離は0mmであり、両端の切り込み溝の
終端の位置は複合積層体の端縁上である。
【0091】試料2〜4では、図7に示すような態様
で、切り込み溝19および20を形成した。すなわち、
縦方向切り込み溝19の終端と複合積層体11eの端縁
との間に距離d1を設け、横方向切り込み溝20の終端
と複合積層体11eの端縁との間に距離d2を設け、両
端に位置する縦方向切り込み溝19(a)および19
(z)の各終端を両端に位置する横方向切り込み溝20
(a)および20(z)上に位置させ、両端に位置する
横方向切り込み溝20(a)および(z)の各終端を両
端に位置する縦方向切り込み溝19(a)および19
(z)上に位置させた。
【0092】これら試料2〜4のうち、試料2が比較例
となるもので、試料3および4がこの発明の範囲内の実
施例となるものである。
【0093】表1に示すように、試料2では、距離d1
およびd2を、ともに1mmとし、試料3では、同じ
く、3mmとし、試料4では、同じく、10mmとし
た。
【0094】試料5および6は、実施例となるものであ
る。これら試料5および6では、図8に示すように、両
端に位置するものを除く縦方向切り込み溝19の各終端
と複合積層体11の端縁との間に距離d1を設け、両端
に位置するものを除く横方向切り込み溝20の各終端と
複合積層体11fの端縁との間に距離d2を設け、両端
に位置する縦方向切り込み溝19(a)および19
(z)ならびに横方向切り込み溝20(a)および20
(z)の各終端を複合積層体11fの端縁上に位置させ
た。
【0095】表1に示すように、これら試料5および6
のうち、試料5では、距離d1およびd2を、ともに3
mmとし、試料6では、同じく、10mmとした。
【0096】試料7は、実施例となるものである。試料
7では、図9に示すように、縦方向切り込み溝19の各
終端を両端に位置する横方向切り込み溝20(a)およ
び20(z)上に位置させるとともに、表1に示すよう
に、縦方向切り込み溝19の各終端と複合積層体11g
の端縁との間の距離d1を3mmとし、横方向切り込み
溝20の各終端を複合積層体11gの端縁上に位置させ
た。
【0097】次に、上述した試料1〜7の各々に係る複
合積層体を、400℃の温度まで1.5℃/分の速度で
昇温し、400℃の温度から900℃の温度まで5℃/
分〜60℃/分の速度で昇温し、次いで、900℃の温
度で1時間キープする、焼成プロファイルをもって焼成
し、それによって、複合積層体における多層集合基板の
部分を焼結させた。
【0098】そして、焼結後の多層集合基板の両面にあ
る、無機材料グリーンシートによって与えられた収縮抑
制層を除去し、評価用の多層集合基板を得た。
【0099】このようにして得られた多層集合基板の各
試料について、平板の上に載せ、その表面および裏面に
おいて最大となる反り量を測定した。
【0100】また、試料となる多層集合基板において、
評価用の導体膜を任意に10点選び、X−Y測長機を用
いて、多層集合基板の平面方向での重心を原点とし、導
体膜の位置の設計値からの最大ずれ量を測定し、最大歪
み量を求めた。
【0101】また、収縮抑制層を除去する前の複合積層
体の状態で、焼成炉から取り出した直後、これを1回ひ
っくり返し、その結果、収縮抑制層がマージン部におい
て剥がれた部分の面積を測定し、マージン部全体の面積
に対する剥がれた部分の面積の比率を求めた。
【0102】以上の最大反り量、最大歪み量およびマー
ジン部における収縮抑制層の剥がれ面積率が、表2に示
されている。
【0103】
【表2】
【0104】表1に示したように、この発明の範囲内に
ある実施例3〜7では、縦方向切り込み溝および横方向
切り込み溝の少なくとも一方について、両端に位置する
ものを除く切り込み溝の終端と複合積層体の端縁との間
の距離が3mm以上となるようにされているので、表2
からわかるように、最大反り量を0.8mm以下とし、
最大歪み量を0.2mm以下とし、また、収縮抑制層の
剥がれ面積率を3%以下とすることができる。
【0105】このことから、この発明の範囲内にある試
料3〜7によれば、焼成工程において、収縮抑制層によ
る拘束力を多層集合基板に対して十分に及ぼすことがで
き、また、マージン部における収縮抑制層の剛性が高め
られ、それによって、反りや歪みを低減できることがわ
かる。
【0106】これに対して、比較例となる試料1および
2では、表1に示すように、切り込み溝の終端と複合積
層体の端縁との間の距離が3mm未満のそれぞれ0mm
および1mmであるため、表2に示すように、1.2m
m以上の最大反り量となり、0.4mm以上の最大歪み
量となっている。また、収縮抑制層の剥がれ面積率につ
いては、試料2では、12%と極めて高い。なお、試料
1における収縮抑制層の剥がれ面積率については、極め
て高かったため、測定しなかった。
【0107】以下に、この発明の範囲内にある試料3〜
7の間での比較を行なう。
【0108】試料3と試料4との間、あるいは試料5と
試料6との間で比較すると、表1に示すように、距離d
1およびd2について、試料3および5が3mmであ
り、試料4および6が10mmである。その結果、表2
に示すように、最大反り量、最大歪み量および収縮抑制
層の剥がれ面積率については、試料3および5に比べ
て、試料4および6の方がそれぞれ低減されている。こ
のことから、距離d1およびd2は、より長くされるこ
と、具体的には、10mm以上となるようにされること
が好ましいことがわかる。
【0109】次に、試料3および7の間で比較すると、
表1に示すように、試料3では、縦方向切り込み溝およ
び横方向切り込み溝の双方について、切り込み溝の終端
と複合積層体の端縁との間の距離が3mmであるのに対
し、試料7では、縦方向切り込み溝についてのみ、切り
込み溝の終端と複合積層体の端縁との間の距離が3mm
であり、横方向切り込み溝については、その各終端が複
合積層体の端縁上に位置している。そして、表2に示す
ように、最大反り量および収縮抑制層の剥がれ面積率に
関して、試料3は、試料7より優れた結果を示してい
る。このことから、試料3のように、縦方向切り込み溝
および横方向切り込み溝の双方について、切り込み溝の
終端と複合積層体の端縁との間の距離が3mm以上とな
るようにされることがより好ましいと言える。
【0110】次に、試料3および5の間で比較すると、
表1に示すように、試料3では、縦方向切り込み溝のす
べておよび横方向切り込み溝のすべての各終端と複合積
層体の端縁との間の距離が3mmであるのに対し、試料
5では、縦方向切り込み溝および横方向切り込み溝の各
々の両端に位置するものを除いて、各切り込み溝の終端
と複合積層体の端縁との間の距離が3mmとされてい
る。そのため、表2に示すように、最大反り量に関し
て、試料3の方が、試料5より優れた結果を示してい
る。このことから、縦方向切り込み溝および横方向切り
込み溝の少なくとも一方のすべての終端と複合積層体の
端縁との間の距離が3mm以上となるようにされること
が好ましいと言える。
【0111】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、生の
多層集合基板ならびにこれを挟むように配置されている
第1および第2の収縮抑制層を備える、生の複合積層体
において、複数の多層セラミック基板を取り出すように
分割される互いに直交する複数の縦方向分割線および複
数の横方向分割線の各位置に沿って、第1の収縮抑制層
を厚み方向に貫通しながら生の多層集合基板の厚みの一
部にまで届く深さをもって、縦方向切り込み溝および横
方向切り込み溝をそれぞれ設けるにあたって、縦方向切
り込み溝および横方向切り込み溝の少なくとも一方につ
いては、その配列における両端に位置するものを除く切
り込み溝の終端と当該切り込み溝の延長線上に位置する
生の複合積層体の端縁との間の距離が3mm以上となる
ようにされている。
【0112】したがって、焼成工程において、生の複合
積層体において収縮抑制層による拘束力を多層集合基板
に対して及ぼすに際して、収縮抑制層のマージン部にお
ける剛性を高く維持することができる。
【0113】また、生の複合積層体には、第1の収縮抑
制層を厚み方向に貫通しかつ生の多層集合基板の厚みの
一部にまで届く深さをもって、分割のための切り込み溝
が形成されるので、この生の複合積層体全体を積層方向
に十分にプレスした後、切り込み溝を形成する工程を実
施できる。したがって、生の多層集合基板と第1および
第2の収縮抑制層との間の密着強度を十分に高めること
が容易であり、そのため、収縮抑制層により収縮抑制作
用が十分に及ぼされた状態で焼成工程を実施することが
できる。
【0114】これらのことから、焼結後の多層集合基板
において、不所望な反りや変形や歪み等を生じにくくす
ることができ、得ようとする多層セラミック基板の配線
導体の高密度化を問題なく図ることができるようになる
とともに、得られた多層集合基板の反り等による歩留ま
りの低下を防止することができ、そのため、多層集合基
板の大面積化を図ることが可能となり、その結果、多層
セラミック基板の生産効率を高めることができる。
【0115】また、第1の収縮抑制層側にのみ切り込み
溝が設けられても、上述のように、切り込み溝の設ける
態様を制御することによって反りが抑制されるので、こ
のような反りを抑制するため、あえて第2の収縮抑制層
側にも切り込み溝を設ける必要はない。そのため、第1
および第2の収縮抑制層のいずれの側にも切り込み溝を
設ける場合に遭遇する、互いの間での厳密な位置合わせ
を必要とするといった問題を回避でき、また、切り込み
溝を設けるための工程数が増えるという問題も解消する
ことができる。
【0116】この発明において、以下のような条件を満
たすようにされると、このような条件を満たさないもの
に比べて、反りおよび/または歪みの抑制効果がより高
められる。
【0117】すなわち、第1に、切り込み溝の終端と生
の複合積層体の端縁との間の距離が10mm以上となる
ようにされることである。第2に、縦方向切り込み溝お
よび横方向切り込み溝の双方について、切り込み溝の終
端と生の複合積層体の端縁との間の距離が3mm以上、
より好ましくは10mm以上となるようにされることで
ある。第3に、縦方向切り込み溝および横方向切り込み
溝の少なくとも一方のすべての終端と生の複合積層体の
端縁との間の距離が3mm以上となるようにされること
である。
【0118】また、この発明において、生の多層集合基
板に備えるセラミックグリーン層が、ガラスまたは結晶
化ガラスを含むとき、比較的低温での焼結が可能である
ので、収縮抑制層に含まれる無機材料粉末の選択の幅を
広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施形態による製造方法を実
施して多層セラミック基板を製造する途中の段階で得ら
れる複合積層体11を示す平面図である。
【図2】図1に示した複合積層体11の一部を拡大して
図解的に示す断面図である。
【図3】この発明の第2の実施形態による製造方法を実
施して多層セラミック基板を製造する途中の段階で得ら
れる複合積層体11aを示す、図1に相当する平面図で
ある。
【図4】この発明の第3の実施形態による製造方法を実
施して多層セラミック基板を製造する途中の段階で得ら
れる複合積層体11bを示す、図1に相当する平面図で
ある。
【図5】この発明の第4の実施形態による製造方法を実
施して多層セラミック基板を製造する途中の段階で得ら
れる複合積層体11cを示す、図1に相当する平面図で
ある。
【図6】この発明の第5の実施形態による製造方法を実
施して多層セラミック基板を製造する途中の段階で得ら
れる複合積層体11dを示す、図1に相当する平面図で
ある。
【図7】実験例において試料2〜4として作製した複合
積層体11eを示す平面図である。
【図8】実験例において試料5および6として作製した
複合積層体11fを示す平面図である。
【図9】実験例において試料7として作製した複合積層
体11gを示す平面図である。
【図10】実験例において試料1として作製した複合積
層体11hを示す平面図である。
【図11】この発明にとって興味ある従来の多層集合基
板2を示す、図2に相当する断面図である。
【図12】この発明にとって興味ある従来の他の多層集
合基板2aを示す、図2に相当する断面図である。
【符号の説明】
11,11a,11b,11c,11d,11e,11
f,11g,11h複合積層体 12 導体膜 13 セラミックグリーン層 14 多層集合基板 15 縦方向分割線 16 第1の収縮抑制層 17 第2の収縮抑制層 18 無機材料グリーンシート 19 縦方向切り込み溝 20 横方向切り込み溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5E338 AA03 AA18 BB47 CC01 CD11 EE28 EE33 5E346 AA12 AA15 AA24 AA38 AA60 BB01 CC18 CC31 DD02 DD34 EE24 EE25 GG03 GG08 GG09 HH11 HH33

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の積層されたセラミック層を備え
    る、多層セラミック基板を製造する方法であって、 セラミック絶縁材料粉末を含みかつ焼成されることによ
    って複数の前記セラミック層となる複数のセラミックグ
    リーン層を有する生の多層集合基板を備え、焼成後にお
    いて互いに直交する複数の縦方向分割線および複数の横
    方向分割線に沿ってそれぞれ分割されることによって複
    数の前記多層セラミック基板を取り出すことができるよ
    うにされていて、前記セラミック絶縁材料粉末の焼結温
    度では焼結しない無機材料粉末を含む第1および第2の
    収縮抑制層が、前記生の多層集合基板を積層方向に挟む
    ように配置されている、生の複合積層体を作製する工程
    と、 前記生の複合積層体における前記縦方向分割線および前
    記横方向分割線の各位置に沿い、かつ前記第1の収縮抑
    制層を厚み方向に貫通しながら前記生の多層集合基板の
    厚みの一部にまで届く深さをもって、縦方向切り込み溝
    および横方向切り込み溝をそれぞれ設ける工程と、 前記縦方向切り込み溝および前記横方向切り込み溝がそ
    れぞれ設けられた前記生の複合積層体を、前記セラミッ
    ク絶縁材料粉末が焼結するが前記無機材料粉末が焼結し
    ない条件下で焼成し、それによって、前記第1および第
    2の収縮抑制層によって挟まれた焼結後の前記多層集合
    基板を得る工程と、次いで、前記第1および第2の収縮
    抑制層を除去し、それによって、焼結後の前記多層集合
    基板を取り出す工程と、 焼結後の前記多層集合基板を前記縦方向切り込み溝およ
    び前記横方向切り込み溝に沿ってそれぞれ分割し、それ
    によって、複数の前記多層セラミック基板を取り出す工
    程とを備え、 前記縦方向切り込み溝および横方向切り込み溝をそれぞ
    れ設ける工程において、前記縦方向切り込み溝および前
    記横方向切り込み溝の少なくとも一方について、その配
    列における両端に位置するものを除く切り込み溝の終端
    と当該切り込み溝の延長線上に位置する前記生の複合積
    層体の端縁との間の距離が3mm以上となるようにされ
    ることを特徴とする、多層セラミック基板の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記縦方向切り込み溝および横方向切り
    込み溝をそれぞれ設ける工程において、前記縦方向切り
    込み溝および前記横方向切り込み溝の双方について、前
    記切り込み溝の終端と前記生の複合積層体の端縁との間
    の距離が3mm以上となるようにされることを特徴とす
    る、請求項1に記載の多層セラミック基板の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記縦方向切り込み溝および横方向切り
    込み溝をそれぞれ設ける工程において、前記縦方向切り
    込み溝および前記横方向切り込み溝の少なくとも一方に
    ついて、前記切り込み溝の終端と前記生の複合積層体の
    端縁との間の距離が10mm以上となるようにされるこ
    とを特徴とする、請求項1または2に記載の多層セラミ
    ック基板の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記縦方向切り込み溝および横方向切り
    込み溝をそれぞれ設ける工程において、前記縦方向切り
    込み溝および前記横方向切り込み溝の双方について、前
    記切り込み溝の終端と前記生の複合積層体の端縁との間
    の距離が10mm以上となるようにされることを特徴と
    する、請求項1ないし3のいずれかに記載の多層セラミ
    ック基板の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記縦方向切り込み溝および横方向切り
    込み溝をそれぞれ設ける工程において、前記縦方向切り
    込み溝および前記横方向切り込み溝の少なくとも一方の
    すべての終端と前記生の複合積層体の端縁との間の距離
    が3mm以上となるようにされることを特徴とする、請
    求項1または2に記載の多層セラミック基板の製造方
    法。
  6. 【請求項6】 前記セラミックグリーン層は、ガラスま
    たは結晶化ガラスを含む、請求項1ないし5のいずれか
    に記載の多層セラミック基板の製造方法。
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