JP2004247334A - Laminated ceramic electronic part, its manufacturing method, and ceramic green sheet laminated structure - Google Patents

Laminated ceramic electronic part, its manufacturing method, and ceramic green sheet laminated structure Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laminated ceramic electronic part equipped with a multilayered ceramic board with built-in elements mounted in its internal cavity. <P>SOLUTION: The internal cavity 10 where the built-in elements 14 and 15 are mounted is filled up with fluid resin 38, and a ceramic green sheet laminated structure 40 having a laminated structure which includes a low-temperature sintered ceramic green sheet 31 and a constraining ceramic green sheet 32 is burned so as to obtain a multilayered ceramic board for a laminated ceramic electronic part. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【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を備える積層型セラミック電子部品およびその製造方法に関するもので、特に、内蔵素子が実装された内部キャビティを備える多層セラミック基板を備える積層型セラミック電子部品およびその製造方法ならびに積層型セラミック電子部品を製造するために作製されるセラミックグリーンシート積層構造物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この発明にとって興味ある技術が、特開昭６１−２８８４９８号公報（特許文献１）に記載されている。
【０００３】
特許文献１では、内部キャビティが設けられた多層セラミック基板が記載され、内部キャビティには、内蔵素子としての、たとえば、コンデンサ、インダクタ、抵抗器のようなチップ状のセラミック電子部品が内蔵されている。ここで、内蔵素子は、予め焼成されたものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６１−２８８４９８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載されたものでは、次のような課題がある。
【０００６】
まず、多層セラミック基板を得るための焼成工程において、生の状態の多層セラミック基板としてのセラミックグリーンシート積層構造物が焼成されるが、このとき、セラミックグリーンシート積層構造物に設けられた内部キャビティには、焼成後の内蔵素子が内蔵されている。この焼成工程において、セラミックグリーンシート積層構造物は、焼結による収縮のため、寸法が比較的大きく変化するのに対し、すでに焼結している内蔵素子にあっては、その寸法変化は実質的にない。その結果、焼成工程を終えたとき、内蔵素子と多層セラミック基板との接合部において、不所望な断線や破壊が生じ、また、内蔵素子が破壊されることがある。
【０００７】
上述した問題を解決するため、セラミックグリーンシート積層構造物に設けられた内部キャビティの内壁と内蔵素子との間に隙間を形成しておくことが有効である。しかしながら、焼成工程の前に、セラミックグリーンシート積層構造物は、積層方向にプレスされるので、上述の隙間はつぶされやすく、そのためセラミックグリーンシート積層構造物が不所望に変形することがある。このような変形は、焼成後の多層セラミック基板にも残り、特性不良や外観不良につながる可能性が高い。
【０００８】
他方、内蔵素子の寸法と内部キャビティの寸法とを一致させれば、上述の問題を回避できるが、この場合には、内部キャビティ内に内蔵素子を挿入する作業が困難になるばかりでなく、前述した焼成工程での収縮挙動の不一致に起因する問題に遭遇してしまう。
【０００９】
そこで、この発明の目的は、上述のような問題を解決をし得る、積層型セラミック電子部品の製造方法およびこの方法によって製造された積層型セラミック電子部品を提供しようとすることである。
【００１０】
この発明の他の目的は、上述の積層型セラミック電子部品を製造するために作製されるセラミックグリーンシート積層構造物を提供しようとすることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、まず、積層型セラミック電子部品の製造方法に向けられる。
【００１２】
この発明に係る積層型セラミック電子部品の製造方法は、低温焼結セラミック材料を含む複数枚の低温焼結セラミックグリーンシートが積層された構造を有するとともに、ビアホール導体が特定の低温焼結セラミックグリーンシートを厚み方向に貫通するように設けられ、かつ面内配線導体が特定の低温焼結セラミックグリーンシートの主面に沿って設けられ、さらに、その積層方向での一方端が開口とされた凹部が設けられ、かつ凹部の底面上に電極パッドを介して内部素子が凹部の開口から突出せずかつ凹部の側面には接しない状態で実装された、予備積層構造物を作製する、第１の工程と、凹部内に流動物を充填する、第２の工程とを備えている。
【００１３】
さらに、積層型セラミック電子部品の製造方法は、上述のように流動物が充填された凹部を覆うように、低温焼結セラミック材料を含む少なくとも１枚の低温焼結セラミックグリーンシートを予備積層構造物上に積層し、かつ積層方向にプレスし、それによって、凹部からなる内部キャビティが形成された、セラミックグリーンシート積層構造物を作製する、第３の工程と、セラミックグリーンシート積層構造物を焼成する、第４の工程とを備えている。
【００１４】
さらに、セラミックグリーンシート積層構造物は、少なくとも１枚の低温焼結セラミックグリーンシートの主面に接するように配置されかつ低温焼結セラミック材料の焼結温度では焼結しない収縮抑制無機材料を含む拘束用セラミックグリーンシートを備え、前述の第４の工程は、拘束用セラミックグリーンシートによる収縮抑制作用を低温焼結セラミックグリーンシートに及ぼしながら、低温焼結セラミック材料が焼結する温度条件下で実施される。
【００１５】
上述した電極パッドは、導電性金属粒子、揮発性溶剤および熱硬化性樹脂を含むことが好ましく、より好ましくは、熱硬化性樹脂は、熱硬化性接着剤を含み、電極パッドは、不揮発性溶剤をさらに含む。
【００１６】
上述の場合において、第１の工程は、電極パッドに含まれる熱硬化性樹脂を硬化させることにより、内蔵素子を凹部の底面上に固定する工程を備えることが好ましい。
【００１７】
また、第３の工程において、流動物の内圧の上昇により、内蔵素子の、内部キャビティの底面に対する固定強度が高められ、第４の工程において、内蔵素子の、電極パッドを介しての電気的接続が達成されるようにすることが好ましい。
【００１８】
この発明に係る積層型セラミック電子部品の製造方法において、流動物は、低温焼結セラミック材料の焼結温度で焼失し得る流動性樹脂からなることが好ましい。この場合、第４の工程において、内部キャビティから流動物は焼失することになる。
【００１９】
この発明に係る積層型セラミック電子部品の製造方法において、セラミックグリーンシート積層構造物は、内部キャビティに連通しかつ外部に通じる通気孔を有し、第４の工程の後、内部キャビティに、この通気孔を通して封止用樹脂を導入する工程がさらに実施されてもよい。
【００２０】
セラミックグリーンシート積層構造物における拘束用セラミックグリーンシートの配置に関して、拘束用セラミックグリーンシートが低温焼結セラミックグリーンシート間に配置される第１の実施態様と、拘束用セラミックグリーンシートがセラミックグリーンシート積層構造物の積層方向での両端部に配置される第２の実施態様とがある。なお、これら第１および第２の実施態様については、いずれか一方のみを実施しても、両者を同時に実施してもよい。
【００２１】
第１の実施態様の場合には、第４の工程において、拘束用セラミックグリーンシートは、低温焼結セラミックグリーンシートに含まれる材料の浸透によって緻密化しかつ固化する。したがって、この拘束用セラミックグリーンシートに由来する拘束用セラミック層は、製品としての積層型セラミック電子部品に残されるものである。
【００２２】
第２の実施態様の場合、第４の工程の後、拘束用セラミックグリーンシートに由来する拘束用セラミック層は、通常、除去される。
【００２３】
この発明は、また、積層型セラミック電子部品にも向けられる。この積層型セラミック電子部品は、上述したような製造方法によって製造されることができる。
【００２４】
この発明に係る積層型セラミック電子部品は、低温焼結セラミック材料を含む複数層の低温焼結セラミック層と、少なくとも１層の低温焼結セラミック層の主面に接するように配置されかつ低温焼結セラミック材料の焼結温度では焼結しない収縮抑制用無機材料を含む拘束用セラミック層とが積層された構造を有するとともに、ビアホール導体が特定の低温焼結セラミック層を厚み方向に貫通するように設けられ、かつ面内配線導体が特定の低温焼結セラミック層の主面に沿って設けられた、多層セラミック基板を備える。
【００２５】
上述の多層セラミック基板の積層方向での中間部には、相対向する上面および底面ならびに上面および底面間を連結する側面によって規定される、内部キャビティが設けられ、内部キャビティの底面上には、低温焼結セラミック材料の焼結温度より高い温度で焼成された内蔵素子が内部キャビティの上面および側面には接しない状態で実装されていることを特徴としている。
【００２６】
上述の内部素子は、たとえば、コンデンサ、インダクタ、アイソレータ、抵抗器、カプラおよびバランのいずれかである。
【００２７】
この発明に係る積層型セラミック電子部品において、内部キャビティに連通しかつ外部に通じる通気孔を有していてもよい。また、多層セラミック基板の積層方向での少なくとも一方の端部に、外部に向く開口を有する外部キャビティが設けられ、上述の通気孔は、内部キャビティと外部キャビティとを互いに連通させるように設けられてもよい。これらの場合、内部キャビティには、通気孔を通して導入された封止用樹脂が充填されることが好ましい。
【００２８】
この発明は、さらに、上述した積層型セラミック電子部品を製造するために作製されるセラミックグリーンシート積層構造物にも向けられる。
【００２９】
この発明に係るセラミックグリーンシート積層構造物は、低温焼結セラミック材料を含む複数枚の低温焼結セラミックグリーンシートと、少なくとも１枚の低温焼結セラミックグリーンシートの主面に接するように配置されかつ低温焼結セラミック材料の焼結温度では焼結しない収縮抑制用無機材料を含む拘束用セラミックグリーンシートとが積層された構造を有するとともに、ビアホール導体が特定の低温焼結セラミックグリーンシートを厚み方向に貫通するように設けられ、かつ面内配線導体が特定の低温焼結セラミックグリーンシートの主面に沿って設けられた、セラミックグリーンシート積層構造物を備えている。
【００３０】
上述のセラミックグリーンシート積層構造物の積層方向での中間部には、相対向する上面および底面ならびに上面および底面間を連結する側面によって規定される、内部キャビティが設けられる。この内部キャビティの底面上には、内蔵素子がキャビティの上面および側面には接しない状態で実装され、内部キャビティには、流動物が充填される。
【００３１】
上述の内部素子は、低温焼結セラミック材料の焼結温度より高い温度で焼成されたセラミック電子部品であることが好ましい。また、内部素子は、たとえば、コンデンサ、インダクタ、アイソレータ、抵抗器、カプラおよびバランのいずれかである。
【００３２】
また、流動物は、低温焼結セラミック材料の焼結温度で焼失し得る流動性樹脂からなることが好ましい。
【００３３】
この発明に係るセラミックグリーンシート積層構造物において、内部キャビティに連通しかつ外部に通じる通気孔を有することが好ましい。
【００３４】
拘束用セラミックグリーンシートは、低温焼結セラミックフリーンシート間に配置されても、セラミックグリーンシート積層構造物の積層方向での両端部に配置されてもよい。
【００３５】
また、この発明は、上述したようなこの発明に係るセラミックグリーンシート積層構造物を、低温焼結セラミック材料の焼結温度で焼成することによって得られた、積層型セラミック電子部品にも向けられる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
図１ないし図５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る。ここで、図１は、積層型セラミック電子部品１を示す断面図であり、図２ないし図５は、図１に示した積層型セラミック電子部品１を製造するための工程を説明するためのものである。
【００３７】
図１において、積層型セラミック電子部品１は、これを実装するためのマザーボード（図示せず。）への実装面を上方に向けた状態で図示されている。また、図１には、１個の積層型セラミック電子部品１が図示され、図２ないし図５には、このような１個の積層型セラミック電子部品１についての製造工程が図示されているが、これらの製造工程は、通常、複数個の積層型セラミック電子部品１となるべき部分が平面的に配列された、いわゆるマザーの状態で実施される。
【００３８】
図１を参照して、積層型セラミック電子部品１は、その主要部が多層セラミック基板２によって構成される。多層セラミック基板２は、低温焼結セラミック材料を含む複数層の低温焼結セラミック層３と、特定の低温焼結セラミック層３の主面に接するように配置されかつ低温焼結セラミック材料の焼結温度では焼結しない収縮抑制用無機材料を含む複数層の拘束用セラミック層４とが積層された構造を有している。
【００３９】
この実施形態では、低温焼結セラミック層３として、たとえば５０μｍと２５μｍというように、厚みの互いに異なる２種類のものを備えている。また、拘束用セラミック層４は、いずれの低温焼結セラミック層３よりも薄い。拘束用セラミック層４は、低温焼結セラミック層３の間に配置されるものと、多層セラミック基板２の外表面上に配置されるものとがある。
【００４０】
多層セラミック基板２の内部には、いくつかのビアホール導体５が特定の低温焼結セラミック層３を厚み方向に貫通するように設けられている。ビアホール導体５には、拘束用セラミック層４をも厚み方向に貫通するものもある。
【００４１】
また、多層セラミック基板２の内部には、いくつかの面内配線導体６が特定の低温焼結セラミック層３の主面に沿って設けられている。
【００４２】
さらに、多層セラミック基板２の一方主面上には、いくつかの面内配線導体７が設けられ、多層セラミック基板２の他方主面上には、いくつかの面内配線導体８が設けられ、さらに、多層セラミック基板２の側面に沿って、いくつかの外部配線導体９が設けられている。外部配線導体９は、ビアホール導体を分断することによって形成されたものである。
【００４３】
これらビアホール導体５、面内配線導体６〜８および外部配線導体８は、設計に応じて、互いに電気的に接続される。
【００４４】
多層セラミック基板２の積層方向での中間部には、内部キャビティ１０が設けられる。内部キャビティ１０は、相対向する上面１１および底面１２ならびに上面１１および底面１２間を連結する側面１３によって規定される。
【００４５】
内部キャビティ１０の底面１２上には、たとえば２個の内蔵素子１４および１５が実装されている。内蔵素子１４および１５は、低温焼結セラミック材料の焼結温度より高い温度で焼成されることによって得られたものである。
【００４６】
より具体的には、一方の内蔵素子１４は、たとえば、チップインダクタであり、他方の内蔵素子１５は、たとえば、チップコンデンサである。内蔵素子１４は、１３５０℃で焼成した後、その両端部にＡｇ−Ｐｄ系導電性ペーストを付与し、９５０℃で再焼成することによって端子電極６を形成したものである。他方の内蔵素子１５は、その両端部にＡｇ系導電性ペーストを付与した後、１１５０℃で共焼成し、端子電極１７を形成し、この端子電極１７にさらにＡｕめっきを施したものである。
【００４７】
たとえば、内蔵素子１４は、１．０ｍｍ×０．５ｍｍの平面寸法および０．５ｍｍの高さ方向寸法を有し、内蔵素子１５は、０．６ｍｍ×０．３ｍｍの平面寸法および０．３ｍｍの高さ方向寸法を有している。このような場合において、内部キャビティ１４は、たとえば、２．４ｍｍ×１．０ｍｍの底面１２または上面１１の寸法および０．５５ｍｍの高さ方向寸法を有していて、内蔵素子１４および１５は、内部キャビティ１０の上面１１および側面１３には接しない状態とされている。
【００４８】
内蔵素子１４および１５の各々の端子電極１６および１７は、特定の面内配線導体６またはビアホール導体５の端面に、電極パッド１８を介して電気的に接続されかつ機械的に固定される。
【００４９】
多層セラミック基板２における内部キャビティ１０を囲む壁の厚みは、２００μｍ以上とされることが好ましい。この壁の厚みが２００μｍより薄い場合、落下試験等の機械的衝撃により、壁が破壊され、内部キャビティ１０の内部が露出する可能性が高いからである。
【００５０】
なお、内部キャビティ１０に収容される内蔵素子１４および１５は、上述したインダクタやコンデンサに限らず、たとえば、チップ抵抗やアイソレータ、あるいはカプラやバランのような小型の多層電子部品であってもよい。
【００５１】
多層セラミック基板２の積層方向での一方の端部には、外部に向く開口を有する外部キャビティ１９が設けられている。外部キャビティ１９内には、たとえばベアチップのようなチップ状の電子部品２０が収容されている。図１においてワイヤ２１が図示されているように、電子部品２０は、ワイヤボンディングによって実装状態とされる。なお、ワイヤボンディングに代えて、フリップチップ実装または通常の半田付け等が適用されてもよい。また、外部キャビティ１９には、封止用樹脂２２が充填される。
【００５２】
多層セラミック基板２の図１による下方に向く主面上には、たとえば表面実装部品としての電子部品２３および２４が搭載されている。これら電子部品２３および２４は、面内配線導体８に対して、半田２５を介して実装される。
【００５３】
次に、図１に示すような積層型セラミック電子部品１の製造方法について、図２ないし図５を参照して説明する。
【００５４】
図２ないし図５に示すように、複数枚の低温焼結セラミックグリーンシート３１が用意される。低温焼結セラミックグリーンシート３１は、焼成後において、低温焼結セラミック層３となるもので、低温焼結セラミック材料を含むスラリーをシート状に成形することによって得られるものである。このスラリーは、たとえばＳｉＯ２ −ＢａＯ−Ａｌ２ Ｏ３ −Ｂ２ Ｏ３ 系の低温焼結セラミック原料粉末に、有機溶剤、有機バインダ、分散剤および可塑剤等を加えて混練することによって得られる。
【００５５】
また、拘束用セラミック層となるべき拘束用セラミックグリーンシート３１が、上述のようにして得られた低温焼結セラミックグリーンシート３２の特定のものの上で成形される。この拘束用セラミックグリーンシート３２の成形には、低温焼結セラミック材料の焼結温度では焼結しない収縮抑制用無機材料を含むスラリーを、特定の低温焼結セラミックグリーンシート３１上にコーティングする方法が適用される。上述の収縮抑制無機材料としては、たとえばＡｌ２ Ｏ３ が用いられる。
【００５６】
次に、上述のようにして得られた低温焼結セラミックグリーンシート３１および拘束用セラミックグリーンシート３２がコーティングされた低温焼結セラミックグリーンシート３１は、位置合わせ用の基準穴（図示せず。）の形成と同時に所定の寸法にカットされる。次に、低温焼結セラミックグリーンシート３１および拘束用セラミックグリーンシート３２がコーティングされた低温焼結セラミックグリーンシート３１のそれぞれに対して、必要に応じて、ビアホール導体５、面内配線導体６〜８および外部配線導体９が、たとえば導電性ペーストを付与することによって形成される。
【００５７】
上述した導電性ペーストに含まれる導電成分としては、電気伝導率の比較的高いＡｇ、ＣｕまたはＡｇ−Ｐｄ合金などが好適に用いられる。なお、この実施形態では、前述したように、内蔵素子１４がチップインダクタであり、そこに用いられるＦｅ−Ｃｒ系フェライトが還元性雰囲気に耐えられないという理由から、Ａｇ−Ｐｄ合金が有利に用いられる。また、このＡｇ−Ｐｄ合金におけるＰｄ重量比率をたとえば６０％とすることにより、その融点をＣｕと同等程度にまで高くされることが好ましい。
【００５８】
次に、上述したような低温焼結セラミックグリーンシート３１および拘束用セラミックグリーンシート３２がコーティングされた低温焼結セラミックグリーンシート３１が積層され、次いで、２０ＭＰａの圧力をもってプレスされることによって、図２に示すような２個の１次積層体３３および３４が作製される。
【００５９】
１次積層体３３は、多層セラミック基板２における内部キャビティ１０が設けられた積層部分を構成するもので、内部キャビティ１０となるべき貫通孔３５を備えている。他方の１次積層体３４は、多層セラミック基板２における内部キャビティ１０より下側の部分となるべきものである。
【００６０】
なお、図２には、１次積層体３３および３４は、１個の積層型セラミック電子部品１のためのものとして図示されたが、前述したように、実際には、これら１次積層体３３および３４は、マザーの状態で取扱われることが多い。
【００６１】
また、拘束用セラミックグリーンシート３２がコーティングされた低温焼結セラミックグリーンシート３１を積層するにあたっては、必要に応じて、その向きが反転されることがある。
【００６２】
また、１次積層体３３および３４を得るため、セラミックグリーンシート３１および３２を金型で打ち抜いてから積層しても、積層してから金型で打ち抜いてもよい。
【００６３】
次に、図２に示すように、１次積層体３４の上面の所定の位置に、たとえばスクリーン印刷を用いて電極パッド１８が形成される。そして、これら電極パッド１８上に置かれるように、内蔵素子１４および１５が実装される。この実装に際しては、通常の焼成後の配線基板上に部品実装を行なうための自動機を用いることができる。
【００６４】
内蔵素子１４および１５の実装後、たとえば１００℃の温度で２０分間熱処理され、それによって、内蔵素子１４および１５が仮固定される。このように、電極パッド１８を構成する導電性ペーストには、内蔵素子１４および１５を固定する働きが求められるため、通常の導電性ペーストの成分である導電性粒子、揮発性溶剤および熱硬化性樹脂のほかに、接着性成分の添加が必要であり、また、電極パッド１８の乾燥による接着力低下を防止するために、不揮発性溶剤を添加することが望ましい。
【００６５】
一例として、電極パッド１８のための導電性ペーストとして、中心粒径２．０μｍのＡｇ−Ｐｄ合金粒子を６４．０重量部、分子量１００００〜５００００のエチルセルロース樹脂を３．０重量部、揮発性溶剤としてのジヒドロターピネオールアセテートを１８．０重量部、不揮発性溶剤としてのジオクチルフタレートを３．５重量部、および熱硬化性接着剤としての株式会社日本合成加工の商品名「ＥＲ２８６０」を１０．９重量部それぞれ混合し、３本ロールミルによって混練したものを用いることができる。
【００６６】
次に、１次積層体３３と１次積層体３４とが積層され、たとえば２０ＭＰａの圧力をもってプレスすることにより、図３に示すような予備積層構造物３６が得られる。予備積層構造物３６には、前述した貫通孔３５に由来するものであって、その積層方向での一方端が開口とされた凹部３７が設けられている。凹部３７は、内部キャビティ１０となるべきものであって、その底面１２上には、電極パッド１８を介して、内蔵素子１４および１５が、凹部３７の開口から突出せずかつ凹部３７の側面１３には接しない状態で配置されている。なお、内蔵素子１４および１５は、この段階だけでなく、後述する焼成によって厚み方向の収縮が生じた後でも、凹部３７の開口から突出しないような寸法に選ばれる。
【００６７】
予備積層構造物３６には凹部３７が設けられているので、これを得るためのプレス工程では、凹部３７側の面とこれをプレスする金型との間にゴムなどの柔らかい素材からなる板を挟んだり、凹部３７の開口に対応した位置に開口を有する剛体からなる板を挟んだりするなどの配慮が払われることが好ましい。
【００６８】
なお、内蔵素子１４および１５を実装する工程は、１次積層体３３および３４を積層し、予備積層構造物３６の状態にしてから実施するようにしてもよい。
【００６９】
次に、図３に示すように、予備積層構造物３６の凹部３７内に流動物としての流動性樹脂３８が導入され、それによって、内蔵素子１４および１５の周囲に流動性樹脂３８が充填される。この流動性樹脂３８は、低温焼結セラミック材料の焼結温度で焼失し得るものである。
【００７０】
上述の流動性樹脂３８は、凹部３７に注入する際には、１００Ｐａ・ｓ以下の粘度であり、注入後には、速やかに５００Ｐａ・ｓ以上の粘度となるものであることが好ましい。このような粘度変化をもたらす樹脂としては、いくつか存在し、加熱による樹脂の架橋や重合によって粘度が上昇する熱硬化性樹脂や、充填後の冷却によって粘度が上昇する熱可塑性樹脂、あるいは充填後に溶剤が揮発して粘度が上昇する樹脂ペーストを好適に用いることができる。
【００７１】
ただし、充填後の樹脂には、ある程度の流動性が保たれている必要があり、その粘度が１００００Ｐａ・ｓを上回らないことが好ましい。なぜなら、充填後において、流動性樹脂３８が流動性を失うと、後の工程において、内蔵素子１４および１５が破壊または変形されることがあるからである。流動性樹脂３８が流動性を保っていると、内蔵素子１４および１５にかかる圧力は、局所的に集中することなく均一な圧力になるため、内蔵素子１４および１５の変形や破壊が生じにくい。
【００７２】
流動性樹脂３８の凹部３７への導入方法としては、たとえば、適量の流動性樹脂３８を自動注型器のノズルを通して凹部３７内に注入する方式や、凹部３７の位置に対応した開口を有するマスクを予備積層構造物３６に密着させ、マスク上に流動性樹脂３８を塗り広げることにより、流動性樹脂３８を凹部３７内に導入する方式を採用することができる。
【００７３】
一例として、流動性樹脂３８として、株式会社日本合成加工の商品名「ＥＲ６６６２ＦＡ／Ｂ」を使用し、これを自動注型器により凹部３７内に注入し、９０℃の温度で２０分間熱処理して半硬化させることにより、流動性樹脂３８の充填を完了させることができる。
【００７４】
他方、図４に示すように、多層セラミック基板２の内部キャビティ１０より上の部分に対応する第２の予備積層構造物３９が、予備積層構造物３６と実質的に同様の方法によって作製される。
【００７５】
次に、図３に示した予備積層構造物３６上に、図４に示した第２の予備積層構造物３９が積層され、次いでプレスされることによって、図５に示すようなセラミックグリーンシート積層構造物４０が作製される。セラミックグリーンシート積層構造物４０は、多層セラミック基板２に対応するもので、流動性樹脂３８が充填された凹部３７は、第２の予備積層構造物３９によって覆われた状態となり、それによって、内部キャビティ１０が形成される。
【００７６】
セラミックグリーンシート積層構造物４０を得るための上述したプレス工程では、たとえば８０ＭＰａの圧力が適用される。このとき、内部キャビティ１０に充填された流動性樹脂３８の内圧が上昇し、また、流動性樹脂３８はある程度の流動性を保っているので、内蔵素子１４および１５の、内部キャビティ１０の底面１２に対する固定強度が高められる。
【００７７】
また、流動性樹脂３８は、プレス工程において、内部キャビティ１０がつぶされることを防止する。
【００７８】
次に、図５に示したセラミックグリーンシート積層構造物４０を得るまでの工程がマザーの状態で実施される場合、必要に応じて、マザー状態のセラミックグリーンシート積層構造物に、後で実施される分割を容易にするための溝を形成する工程が実施される。
【００７９】
次に、セラミックグリーンシート積層構造物４０は、脱バインダ工程に付された後、たとえば空気中において、低温焼結セラミック材料が焼結する温度、たとえば９７０℃の温度で焼成され、それによって、図１に示した多層セラミック基板２が得られる。この焼成工程の結果、低温焼結セラミックグリーンシート３１が焼結し、低温焼結セラミック層３となり、また、拘束用セラミックグリーンシート３２は、拘束用セラミック層４となる。また、ビアホール導体５、面内配線導体６〜８および外部配線導体９を与える導電性ペーストが焼結し、これら導体５〜９が導電性ペーストの焼結体によって構成される。さらに、電極パッド１８が焼結し、内蔵素子１４および１５の、電極パッド１８を介しての電気的接続が達成される。また、内部キャビティ１０から流動性樹脂３８が焼失する。
【００８０】
また、焼成工程において、拘束用セラミックグリーンシート３２に含まれる収縮抑制用無機材料は実質的に焼結しないため、拘束用セラミックグリーンシート３２ないしは拘束用セラミック層４では実質的な収縮が生じない。そのため、拘束用セラミックグリーンシート３２による収縮抑制作用が、低温焼結セラミックグリーンシート３１に及ぼされる。その結果、低温焼結セラミックグリーンシート３１は、厚み方向にのみ実質的収縮し、その主面方向への収縮が抑制される。したがって、図１に示した焼結後の多層セラミック基板２の面方向の寸法精度を高くすることができ、ビアホール導体５、面内配線導体６〜８および外部配線導体９によって与えられる配線の高密度化を高い信頼性をもって図ることができる。
【００８１】
拘束用セラミックグリーンシート３２に由来する拘束用セラミック層４は、図１に示す製品としての積層型セラミック電子部品１に残されるものである。したがって、拘束用セラミックグリーンシート３２の厚みは比較的薄くされ、それによって、焼成工程を終えた時点では、低温焼結セラミックグリーンシート３１に含まれる材料の浸透によって緻密化されかつ固化された状態となり、この状態をもって拘束用セラミック層４が与えられる。
【００８２】
次に、外部配線導体７〜９上にめっき処理が施され、図１に示すように、電子部品２０、２３および２４が実装され、次いで、封止用樹脂２０が外部キャビティ１９内に充填される。そして、マザーの状態で多層セラミック基板２が作製される場合には、複数個の多層セラミック基板２を取り出すための分割工程が実施される。
【００８３】
このようにして、図１に示す積層型セラミック電子部品１が得られる。
【００８４】
なお、図示した実施形態では、内部キャビティ１０が多層セラミック基板２の１箇所だけに設けられたが、必要に応じて、複数箇所に分布するように内部キャビティが設けられてもよい。また、図１に示した多層セラミック基板２は、外部キャビティ１９を有していたが、このような外部キャビティがないものであってもよい。
【００８５】
図６および図７は、この発明の第２の実施形態を説明するためのもので、図６は図３に対応し、図７は図１に対応している。図６および図７において、図１ないし図５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。
【００８６】
図６に示した予備積層構造物３６ａには、凹部３７に連通し、かつ外部に通じる通気孔４１が設けられている。通気孔４１は、図２に示した１次積層体３４に対応する構造物において、貫通孔として形成されるものである。
【００８７】
凹部３７に流動性樹脂３８が充填されるとき、この流動性樹脂３８は、通気孔４１の少なくとも一部を埋めるように付与されても、通気孔４１には達しないように付与されてもよい。
【００８８】
このような予備積層構造物３６ａを用いて、図５に示したセラミックグリーンシート積層構造物４０に対応する構造物を作製した上で、脱バインダ工程および焼成工程が実施されるとき、流動性樹脂３８の分解によって生じるガスは、通気孔４１を通して外部に円滑に排出されることができる。
【００８９】
図７には、この第２の実施形態による積層型セラミック電子部品１ａが示されている。図７に示すように、積層型セラミック電子部品１ａに備える多層セラミック基板２には、上述した通気孔４１が残されているので、この通気孔４１を通して、封止用樹脂４２を内部キャビティ１０内に導入することができる。この場合、封止用樹脂４２としては、熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。
【００９０】
図１に示すように、内部キャビティ１０に封止用樹脂が充填されない場合であって、内部キャビティ１０が多層セラミック基板２において大きな体積を占める場合、または内部キャビティ１０の周囲の壁が比較的薄い場合には、内部キャビティ１０内の空間と外界との気圧差によって、多層セラミック基板２の破壊が生じることがある。たとえば、電子部品２３および２４を搭載する際の加熱処理によって、内部キャビティ１０の内圧が高まって、多層セラミック基板２の一部が破裂することがある。
【００９１】
これに対して、図７に示すように、内部キャビティ１０が封止用樹脂４２によって充填されると、上述した気圧差が生じ得ないので、この気圧差に起因する問題を有利に回避することができる。
【００９２】
また、図１に示した積層型セラミック電子部品１のように、多層セラミック基板２における内部キャビティ１０の存在は、多層セラミック基板２の機械的強度が実際の使用条件に耐え得ない状況をもたらすことがある。近年の移動体通信市場における使用環境は年々厳しくなっており、特に落下衝撃に対する耐久性が非常に重要な要素となっている。この点においても、図７に示すように、内部キャビティ１０に封止用樹脂４２を充填すれば、機械的強度を高めることができるので有効である。
【００９３】
また、通気孔４１が設けられても、内蔵素子１４および１５は、封止用樹脂４２によって封止された状態とすることができるので、内蔵素子１４および１５に対する耐環境性を維持することができる。
【００９４】
なお、通気孔４１が設けられる位置および数は、任意に変更することができる。
【００９５】
図８および図９は、この発明の第３の実施形態を説明するためのもので、図８は図４に対応する図であって、図９は図１に対応する図である。図８および図９において、図１ないし図５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。
【００９６】
図８に示すように、第２の予備積層構造物３９ａには、外部キャビティ１９に連通する通気孔４３が設けられている。この通気孔４３は、図９に示した積層型セラミック電子部品１ｂが得られたとき、内部キャビティ１０にも連通する。
【００９７】
この第３の実施形態では、外部キャビティ１９に封止用樹脂２２が導入されると、この封止用樹脂２２は、通気孔４３を通して、内部キャビティ１０にも導入される。したがって、封止用樹脂２２は、外部キャビティ１９、通気孔４３および内部キャビティ１０のすべてに充填される。
【００９８】
この第３の実施形態によれば、前述の第２の実施形態の場合と実質的に同様の効果が奏されるとともに、内部キャビティ１０および外部キャビティ１９の各々への封止用樹脂２２の充填工程を同時に行なうことができるという効果が奏される。
【００９９】
なお、封止用樹脂２２を充填する前に、面内配線導体７および８ならびに外部配線導体９に対してめっき処理が施されるとき、めっき液が通気孔４３を通して内部キャビティ１０内に入ることがある。したがって、この実施形態の場合には、内蔵素子１４および１５がめっき処理に耐え得ること、およびめっき析出によって端子電極１６間、端子電極１７間および電極パッド１８間で短絡が生じないことを確認する必要がある。
【０１００】
また、通気孔４３の位置および数は、内部キャビティ１０および外部キャビティ１９に連通する限り、任意に変更することができる。
【０１０１】
図１０ないし図１３は、この発明の第４の実施形態を説明するためのものである。ここで、図１０は、積層型セラミック電子部品５１を示す断面図であり、図１１ないし図１３は、図１０に示した積層型セラミック電子部品５１を製造するために実施される工程を説明するためのものである。
【０１０２】
図１０に示すように、積層型セラミック電子部品５１は、多層セラミック基板５２を備えている。多層セラミック基板５２は、低温焼結セラミック材料を含む複数層の低温焼結セラミック層５３が積層された構造を有している。この多層セラミック基板５２は、拘束用セラミック層を備えていない。
【０１０３】
多層セラミック基板５２の内部には、いくつかのビアホール導体５４が特定の低温焼結セラミック層５３を厚み方向に貫通するように設けられ、かついくつかの面内配線導体５５が特定の低温焼結セラミック層５３の主面に沿って設けられている。
【０１０４】
また、多層セラミック基板５２の図による上方の主面上には、いくつかの面内配線導体５６が設けられ、図による下方に向く主面上には、いくつかの外部配線導体５７が設けられている。
【０１０５】
また、多層セラミック基板５２の積層方向での中間部には、内部キャビティ５８が設けられている。内部キャビティ５８は、相対向する上面５９および底面６０ならびに上面５９および底面６０間を連結する側面６１によって規定される。
【０１０６】
内部キャビティ５８の底面６０上には、内蔵素子６２および６３が内部キャビティ５８の上面５９および側面６１には接しない状態で実装されている。内蔵素子６２および６３は、低温焼結セラミック材料の焼結温度より高い温度で焼成されたものである。
【０１０７】
一例として、内蔵素子６２は、平面寸法が３．０ｍｍ×２．０ｍｍでありかつ高さ方向寸法が０．６ｍｍのアイソレータであり、他方、内蔵素子６３は、平面寸法が１．２ｍｍ×０．９ｍｍでありかつ高さ方向寸法が０．５ｍｍのカプラである。
【０１０８】
内蔵素子６２は、図示しないが、その下面上に複数個の端子電極を形成している。端子電極は、たとえばＣｕ系導電性ペーストをもって形成され、内蔵素子６２は、この導電性ペーストとともに１２００℃の温度で焼成されて得られたものである。
【０１０９】
内蔵素子６３は、図示しないが、その両端面上に端子電極をそれぞれ形成している。端子電極は、たとえばＮｉ系導電性ペーストをもって形成され、内蔵素子６３は、この導電性ペーストとともに１１５０℃の温度で焼成されて得られたものである。
【０１１０】
これら内蔵素子６２および６３の端子電極には、めっき処理が施されてもよいが、代わりに、有機系の防錆膜がコーティングされてもよい。
【０１１１】
内蔵素子６２の端子電極は、特定のビアホール導体５４の端面に対して、また、内蔵素子６３の端子電極は、特定の面内配線導体５５に対して、それぞれ、電極パッド６４を介して電気的に接続されかつ機械的に固定されている。
【０１１２】
多層セラミック基板５２の、図１０による下方に向く主面上には、たとえば表面実装部品としての電子部品６５および６６が搭載されている。これら電子部品６５および６６は、外部配線導体５７に対して、たとえば、半田６７を介して実装される。
【０１１３】
次に、図１０に示すような積層型セラミック電子部品５１の製造方法について、図１１ないし図１３を参照して説明する。
【０１１４】
図１１ないし図１３に示すように、複数枚の低温焼結セラミックグリーンシート７１が用意される。低温焼結セラミックグリーンシート７１は、焼成後において、低温焼結セラミック層５３となるもので、低温焼結セラミック材料として、たとえばＡｌ２ Ｏ３ −ホウ珪酸ガラスを含んでいる。
【０１１５】
低温焼結セラミックグリーンシート７１の特定のものには、ビアホール導体５４、ならびに面内配線導体５５、５６および５７がそれぞれ形成される。これら導体５４〜５７は、たとえば、Ｃｕ系導電性ペーストをもって形成される。
【０１１６】
次に、複数枚の低温焼結セラミクグリーンシート７１を積層し、たとえば１２ＭＰａの圧力をもって積層方向にプレスすることにより、図１１に示すような２個の１次積層体７２および７３が作製される。これら１次積層体７２および７３の作製方法は、前述した１次積層体３３および３４の作製方法と実質的に同様である。
【０１１７】
一方の１次積層体７２には、貫通孔７４が設けられる。貫通孔７４は、内部キャビティ５８を与えるためのものである。
【０１１８】
他方の１次積層体７３の上方に向く主面上であって、ビアホール導体５４の端面および面内配線導体５５上には、電極パッド６４が形成される。電極パッド６４の形成には、前述したスリーン印刷のような印刷法が適用されてもよいが、この実施形態では、転写法が適用される。転写法が適用されるとき、たとえば、ポリビニル系の樹脂フィルム上に電極パッド６４を印刷し、この電極パッド６４が１次積層体７３の主面に接するように樹脂フィルムを配置し、１０ＭＰａの圧力を加えて電極パッド６４を１次積層体７３に転写し、その後、樹脂フィルムを剥がすという方法を適用することができる。なお、電極パッド６４の転写は、１次積層体７３の作製工程中に実施してもよい。
【０１１９】
一例として、電極パッド６４を与える導電性ペーストとしては、中心粒径２．０μｍのＣｕ粒子を６８．２重量部、分子量１００００〜５００００のエチルセルロース樹脂を３．４重量部、揮発性溶剤としてのジヒドロターピネオールアセテートを１６．９重量部、不揮発性溶剤としてのジオクチルフタレートを３．４重量部、および熱硬化性接着剤としての株式会社日本合成加工の商品名「ＥＲ２８６０」を９．１重量それぞれ混合し、３本ロールミルによって混練して得られたものを用いることができる。
【０１２０】
次に、図１１に示すように、電極パッド６４上に内蔵素子６２および６３が置かれ、たとえば、１００℃の温度で２０分間熱処理することにより、内蔵素子６２および６３が１次積層体７３に対して仮固定される。
【０１２１】
次に、１次積層体７２および７３が積層され、たとえば１２ＭＰａの圧力をもってプレスされることによって、図１２に示すような予備積層構造物７５が得られる。このプレス工程では、前述の第１の実施形態の場合に適用された方法と実質的に同じ方法を適用することができる。予備積層構造物７５には、前述した貫通孔７４によって与えられた凹部７６が設けられる。凹部７６は、予備積層構造物７５の積層方向での一方端が開口とされている。
【０１２２】
このようにして得られた予備積層構造物７５において、凹部７６は前述した内部キャビティ５８となるべきものであって、内蔵素子６２および６３は、凹部７６の底面６０上に電極パッド６４を介して実装され、このとき、内蔵素子６２および６３は、凹部７６の開口から突出せずかつ凹部７６の側面６１には接しない状態とされている。なお、この実施形態の場合においても、内蔵素子６２および６３は、この段階だけでなく、焼成によって厚み方向の収縮が生じた後でも、凹部７６の開口から突出しないような寸法に選ばれる。
【０１２３】
なお、図１２に示した予備積層構造物７５の作製方法に関して、次のような変形例もあり得る。
【０１２４】
第１に、１次積層体７２および７３の積層を終え、凹部７６を形成してから、内蔵素子６２および６３を電極パッド６４上に実装する方法がある。
【０１２５】
第２に、１次積層体７３上に、低温焼結セラミックグリーンシート７１を積層しプレスすることを繰り返し、予備積層構造物７５を作製する方法がある。この場合においても、内蔵素子６２および６３の実装は、１次積層体７３上に低温焼結セラミックグリーンシート７１を積層する前に実施されても、あるいは、１次積層体７３上に所定枚数の低温焼結セラミックグリーンシート７１を積層した後に実施されてもよい。
【０１２６】
次に、予備積層構造物７５の凹部７６内に、流動物としての流動性樹脂７７が充填される。この流動性樹脂７７としては、前述した流動性樹脂３８の場合と実質的に同様のものを用いることができ、同様の方法によって充填することができる。
【０１２７】
次に、図１３に示すようなセラミックグリーンシート積層構造物７８が、以下のような工程を経て作製される。
【０１２８】
まず、予備積層構造物７５の、流動性樹脂７７が充填された凹部７６を覆うように、複数枚の低温焼結セラミックグリーンシート７１を予め積層して得られた第２の予備積層構造物７９が積層される。この場合において、複数枚の低温焼結セラミックグリーンシート７１を予め積層した第２の予備積層構造物７９を積層するのではなく、低温焼結セラミックグリーンシート７１を１枚ずつ積層するようにしてもよい。また、凹部７６を覆うように積層される低温焼結セラミックグリーンシート７１は、単に１枚だけであってもよい。
【０１２９】
次に、低温焼結セラミック材料の焼結温度では焼結しない収縮抑制用無機材料を含む拘束用セラミックグリーンシート８０が、上述のようにして得られた予備積層構造物７５および７９を上下から挟むように積層される。このとき、拘束用セラミックグリーンシート８０の厚みおよび枚数は、必要とする収縮抑制作用に応じて調整される。拘束用セラミックグリーンシート８０に含まれる収縮抑制用無機材料としては、たとえばＡｌ２ Ｏ３ が用いられる。
【０１３０】
次に、図１３に示したセラミックグリーンシート積層構造物７８は、たとえば８０ＭＰａの圧力をもって積層方向にプレスされる。このプレス時において、流動性樹脂７７が及ぼす作用は、前述した流動性樹脂３８の場合と実質的に同じである。
【０１３１】
このようにして得られたセラミックグリーンシート積層構造物７８がマザーの状態にあるときには、後で実施される分割を容易にするための溝が、セラミックグリーンシート積層構造物７８に形成される。
【０１３２】
次に、セラミックグリーンシート積層構造物７８は、脱バインダ処理され、次いで、低温焼結セラミック材料が焼結する温度条件下で焼成される。このとき、脱バインダおよび焼成工程は、還元性雰囲気中で実施することが好ましく、焼成温度は、たとえば９２０℃に選ばれる。
【０１３３】
上述した焼成工程において、拘束用セラミックグリーンシート８０に含まれる収縮抑制用無機材料は実質的焼結しないため、拘束用セラミックグリーンシート８０には実質的な収縮が生じない。したがって、拘束用セラミックグリーンシート８０による収縮抑制作用が、予備積層構造物７５および７９に及ぼされ、これら予備積層構造物７５および７９にあっては、焼成工程において、厚み方向にのみ収縮が生じ、主面方向への収縮は実質的に生じないようにすることができる。
【０１３４】
また、内部キャビティ５８に充填されていた流動性樹脂７７は、焼成工程において、焼失する。
【０１３５】
拘束用セラミックグリーンシート８０に含まれていた収縮抑制用無機材料は、焼成工程を終えた段階でも焼結していないため、焼成工程の後、拘束用セラミックグリーンシート８０に由来する拘束用セラミック層は容易に除去されることができる。このように拘束用セラミック層を除去することによって、図１０に示した多層セラミック基板５２が取り出される。
【０１３６】
次に、多層セラミック基板５２の面内配線導体５６および５７に対してめっき処理を施し、電子部品６５および６６を搭載する工程等が実施される。そして、多層セラミック基板５２がマザーの状態にあるときには、前述した溝に沿う分割が実施され、それによって、図１０に示すような積層型セラミック電子部品５１が得られる。
【０１３７】
以上、この発明を図示した実施形態に関連して説明したが、この発明の範囲内において、その他、種々の変形例が可能である。
【０１３８】
たとえば、第１ないし第３の実施形態における低温焼結セラミックグリーンシート３１および拘束用セラミックグリーンシート３２の数や配置、あるいは、第４の実施形態における低温焼結セラミックグリーンシート７１の数については、得ようとする積層型セラミック電子部品の設計に応じて任意に変更することができる。
【０１３９】
また、各実施形態において、ビアホール導体５および５４、面内配線導体６〜８および５５〜５７ならびに外部配線導体９のそれぞれの数、位置、形状および大きさ等についても、得ようとする積層型セラミック電子部品の設計に応じて任意に変更することができる。
【０１４０】
【発明の効果】
以上のように、この発明に係る積層型セラミック電子部品の製造方法によれば、複数枚の低温焼結セラミックグリーンシートが積層された構造を有し、その積層方向での一方端が開口とされた凹部が設けられ、かつ凹部の底面上に電極パッドを介して内蔵素子が凹部の開口から突出せずかつ凹部の側面には接しない状態で実装された、予備積層構造物を作製し、凹部内に流動物を充填し、流動物が充填された凹部を覆うように低温焼結セラミックグリーンシートを予備積層構造物上に積層し、かつ積層方向にプレスし、それによって、凹部からなる内部キャビティが形成された、セラミックグリーンシート積層構造物を作製し、このセラミックグリーンシート積層構造物を焼成するようにしているので、内蔵素子の電気的接続および機械的固定の信頼性を高めながら、プレス工程での内部キャビティの不所望な変形を防止することができるとともに、焼成工程での収縮挙動の不一致に起因する断線や破壊の問題を解決することができる。
【０１４１】
また、セラミックグリーンシート積層構造物は、低温焼結セラミックグリーンシートの主面に接するように配置された拘束用セラミックグリーンシートを備え、焼成工程は、拘束用セラミックグリーンシートによる収縮抑制作用を低温焼結セラミックグリーンシートに及ぼしながら、低温焼結セラミックグリーンシートに含まれる低温焼結セラミック材料が焼結する温度下で実施されるので、得られた積層型セラミック電子部品に備える多層セラミック基板において不均一な変形を生じさせにくくすることができ、多層セラミック基板の寸法精度を高くすることができる。したがって、多層セラミック基板において、ビアホール導体や面内配線導体による配線の高密度化を高い信頼性をもって達成することができる。
【０１４２】
また、この発明によれば、積層型セラミック電子部品において必要とする素子のうち、焼成温度に耐え得るものについては、内部キャビティ内に実装することができるので、多層セラミック基板の外表面上には、たとえば弾性表面波素子や半導体素子のような耐熱性に乏しい素子を主として実装すればよいことになるので、多層セラミック基板の外部に露出する素子の数を少なくすることができ、したがって、積層型セラミック電子部品の小型化に貢献させることができる。
【０１４３】
この発明において、内蔵素子を実装するために用いられる電極パッドが、熱硬化性接着剤および不揮発性溶剤を含んでいると、焼成工程が実施されるまでの間、高い信頼性をもって、内蔵素子を所定の位置に固定しておくことができる。
【０１４４】
また、この発明において、内部キャビティに連通しかつ外部に通じる通気孔が設けられていると、流動物として流動性樹脂を用いる場合、焼成工程において生じる流動性樹脂の分解ガスを速やかに排気することができるとともに、焼成工程の後、通気孔を通して封止用樹脂を内部キャビティに導入することが可能になる。その結果、積層型セラミック電子部品に備える多層基板の機械的強度を高めることができるとともに、内蔵素子に対する耐環境性を低下させることを防止できる。
【０１４５】
上述の場合において、多層セラミック基板の積層方向での少なくとも一方の端部に、外部に向く開口を有する外部キャビティが設けられ、通気孔が、内部キャビティと外部キャビティとを互いに連通させるように設けられていると、外部キャビティに封止用樹脂を導入したとき、同時に内部キャビティへも封止用樹脂を導入することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る積層型セラミック電子部品１を示す断面図である。
【図２】図１に示した積層型セラミック電子部品１に備える多層セラミック基板２を製造するために作製される１次積層体３３および３４を互いに分離した状態で示す断面図である。
【図３】図２に示した１次積層体３３および３４を積層して得られた予備積層構造物３６を示す断面図である。
【図４】図１に示した積層型セラミック電子部品１に備える多層セラミック基板２を製造するために作製される第２の予備積層構造物３９を示す断面図である。
【図５】図３および図４にそれぞれ示した予備積層構造物３６および３９を積層して得られたセラミックグリーンシート積層構造物４０を示す断面図である。
【図６】この発明の第２の実施形態を説明するための図３に相当する図である。
【図７】この発明の第２の実施形態を説明するための図１に相当する図である。
【図８】この発明の第３の実施形態を説明するための図４に相当する図である。
【図９】この発明の第３の実施形態を説明するための図１に相当する図である。
【図１０】この発明の第４の実施形態に係る積層型セラミック電子部品５１を示す断面図である。
【図１１】図１０に示した積層型セラミック電子部品５１に備える多層セラミック基板５２を製造するために作製される１次積層体７２および７３を互いに分離した状態で示す断面図である。
【図１２】図１１に示した１次積層体７２および７３を積層して得られた予備積層構造物７５を示す断面図ある。
【図１３】図１２に示した予備積層構造物７５を用いて製造されたセラミックグリーンシート積層構造物７８を示す断面図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，５１ 積層型セラミック電子部品
２，５２ 多層セラミック基板
３，５３ 低温焼結セラミック層
４ 拘束用セラミック層
５，５４ ビアホール導体
６，５５ 面内配線導体
１０，５８ 内部キャビティ
１１，５１ 上面
１２，６０ 底面
１３，６１ 側面
１４，１５，６２，６３ 内蔵素子
１８，６４ 電極パッド
１９ 外部キャビティ
２２，４２ 封止用樹脂
３１，７１ 低温焼結セラミックグリーンシート
３２，８０ 拘束用セラミックグリーンシート
３６，３６，３６ａ，７５ 予備積層構造物
３７，７６ 凹部
３８，７７ 流動性樹脂
４０，７８ セラミックグリーンシート積層構造物
４１，４３ 通気孔[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a multilayer ceramic electronic component having a multilayer ceramic substrate and a method of manufacturing the same, and more particularly to a multilayer ceramic electronic component having a multilayer ceramic substrate having an internal cavity in which a built-in element is mounted, a method of manufacturing the same, and a method of manufacturing the same. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a ceramic green sheet laminated structure manufactured for manufacturing a molded ceramic electronic component.
[0002]
[Prior art]
A technique of interest to this invention is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-288498 (Patent Document 1).
[0003]
Patent Literature 1 describes a multilayer ceramic substrate provided with an internal cavity, and a chip-shaped ceramic electronic component such as a capacitor, an inductor, or a resistor as a built-in element is built in the internal cavity. . Here, the built-in element is fired in advance.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-61-288498
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the one described in Patent Document 1 has the following problem.
[0006]
First, in a firing step for obtaining a multilayer ceramic substrate, a ceramic green sheet laminated structure as a raw multilayer ceramic substrate is fired. At this time, an internal cavity provided in the ceramic green sheet laminated structure is formed. Has a built-in element after firing. In this firing step, the dimensions of the ceramic green sheet laminated structure change relatively largely due to shrinkage due to sintering, whereas the dimensions of the already sintered internal elements are substantially changed. Not in As a result, when the firing step is completed, undesired disconnection or destruction may occur at the joint between the built-in element and the multilayer ceramic substrate, or the built-in element may be broken.
[0007]
In order to solve the above-mentioned problem, it is effective to form a gap between the inner wall of the internal cavity provided in the ceramic green sheet laminated structure and the built-in element. However, before the firing step, the ceramic green sheet laminated structure is pressed in the laminating direction, so that the above-mentioned gap is easily crushed, and therefore, the ceramic green sheet laminated structure may be undesirably deformed. Such deformation remains on the multilayer ceramic substrate after firing, and is likely to lead to poor characteristics and poor appearance.
[0008]
On the other hand, if the dimensions of the built-in element are made to match the dimensions of the internal cavity, the above-mentioned problem can be avoided. In this case, however, not only the work of inserting the built-in element into the internal cavity becomes difficult, but also Problems due to the mismatch in shrinkage behavior in the fired firing process.
[0009]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a multilayer ceramic electronic component and a multilayer ceramic electronic component manufactured by the method, which can solve the above-described problems.
[0010]
Another object of the present invention is to provide a ceramic green sheet laminated structure manufactured for manufacturing the above-mentioned laminated ceramic electronic component.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is first directed to a method for manufacturing a multilayer ceramic electronic component.
[0012]
The method for manufacturing a multilayer ceramic electronic component according to the present invention has a structure in which a plurality of low-temperature sintered ceramic green sheets including a low-temperature sintered ceramic material are laminated, and the via-hole conductor has a specific low-temperature sintered ceramic green sheet. Are provided so as to penetrate in the thickness direction, and the in-plane wiring conductor is provided along the main surface of the specific low-temperature sintered ceramic green sheet, and further, a concave portion having one end opened in the laminating direction is provided. A first step of producing a pre-laminated structure in which the internal element is mounted on the bottom surface of the concave portion via the electrode pad without projecting from the opening of the concave portion and not in contact with the side surface of the concave portion; And a second step of filling the recess with a fluid.
[0013]
Further, the method for manufacturing a multilayer ceramic electronic component includes the step of forming at least one low-temperature sintered ceramic green sheet containing a low-temperature sintered ceramic material so as to cover the concave portion filled with the fluid as described above. A third step of laminating on top and pressing in the laminating direction, thereby producing a ceramic green sheet laminated structure in which an internal cavity composed of a recess is formed, and firing the ceramic green sheet laminated structure , A fourth step.
[0014]
Further, the ceramic green sheet laminated structure is disposed so as to be in contact with a main surface of at least one low-temperature sintered ceramic green sheet and includes a shrinkage suppressing inorganic material that does not sinter at the sintering temperature of the low-temperature sintered ceramic material. The fourth step is performed under a temperature condition at which the low-temperature sintered ceramic material sinters while exerting the shrinkage-suppressing action of the constraining ceramic green sheet on the low-temperature sintered ceramic green sheet. You.
[0015]
The above-mentioned electrode pad preferably contains conductive metal particles, a volatile solvent and a thermosetting resin, more preferably, the thermosetting resin contains a thermosetting adhesive, and the electrode pad is a non-volatile solvent. Further included.
[0016]
In the above case, it is preferable that the first step includes a step of fixing the built-in element on the bottom surface of the concave portion by curing a thermosetting resin included in the electrode pad.
[0017]
In the third step, the fixing strength of the built-in element to the bottom surface of the internal cavity is increased due to an increase in the internal pressure of the fluid, and in the fourth step, the electrical connection of the built-in element via the electrode pad is made. Is preferably achieved.
[0018]
In the method for manufacturing a multilayer ceramic electronic component according to the present invention, the fluid is preferably made of a fluid resin that can be burned off at the sintering temperature of the low-temperature sintered ceramic material. In this case, in the fourth step, the fluid is burned off from the internal cavity.
[0019]
In the method for manufacturing a laminated ceramic electronic component according to the present invention, the ceramic green sheet laminated structure has a ventilation hole that communicates with the internal cavity and communicates with the outside. A step of introducing the sealing resin through the pores may be further performed.
[0020]
Regarding the arrangement of the constraining ceramic green sheets in the ceramic green sheet laminated structure, the first embodiment in which the constraining ceramic green sheets are arranged between the low-temperature sintered ceramic green sheets, and the constraining ceramic green sheets being laminated with the ceramic green sheets There is a second embodiment which is disposed at both ends in the stacking direction of the structure. In addition, about these 1st and 2nd embodiments, either one may be implemented or both may be implemented simultaneously.
[0021]
In the case of the first embodiment, in the fourth step, the constraining ceramic green sheet is densified and solidified by the infiltration of the material contained in the low-temperature sintered ceramic green sheet. Therefore, the constraining ceramic layer derived from the constraining ceramic green sheet remains in the laminated ceramic electronic component as a product.
[0022]
In the case of the second embodiment, after the fourth step, the constraining ceramic layers derived from the constraining ceramic green sheets are usually removed.
[0023]
The present invention is also directed to a multilayer ceramic electronic component. This multilayer ceramic electronic component can be manufactured by the manufacturing method as described above.
[0024]
A multilayer ceramic electronic component according to the present invention is arranged such that a plurality of low-temperature sintered ceramic layers including a low-temperature sintered ceramic material and at least one low-temperature sintered ceramic layer are in contact with a main surface of the low-temperature sintered ceramic layer. It has a structure in which a ceramic layer for restraint containing an inorganic material for suppressing shrinkage that does not sinter at the sintering temperature of the ceramic material is laminated, and a via-hole conductor is provided so as to penetrate a specific low-temperature sintered ceramic layer in the thickness direction. And a multi-layer ceramic substrate provided with in-plane wiring conductors along a main surface of a specific low-temperature sintered ceramic layer.
[0025]
In the middle part of the above-mentioned multilayer ceramic substrate in the laminating direction, an internal cavity is provided, which is defined by opposing top and bottom surfaces and side surfaces connecting the top and bottom surfaces. The internal element fired at a temperature higher than the sintering temperature of the sintered ceramic material is mounted without being in contact with the upper surface and side surfaces of the internal cavity.
[0026]
The above-described internal element is, for example, one of a capacitor, an inductor, an isolator, a resistor, a coupler, and a balun.
[0027]
The multilayer ceramic electronic component according to the present invention may have a ventilation hole communicating with the internal cavity and communicating with the outside. Further, at least one end of the multilayer ceramic substrate in the laminating direction is provided with an external cavity having an opening facing the outside, and the above-mentioned ventilation hole is provided so as to allow the internal cavity and the external cavity to communicate with each other. Is also good. In these cases, it is preferable that the internal cavity be filled with a sealing resin introduced through the vent hole.
[0028]
The present invention is further directed to a ceramic green sheet laminated structure manufactured for manufacturing the above-mentioned laminated ceramic electronic component.
[0029]
The ceramic green sheet laminated structure according to the present invention is arranged so as to be in contact with a plurality of low-temperature sintered ceramic green sheets including a low-temperature sintered ceramic material, and at least one low-temperature sintered ceramic green sheet. It has a structure in which ceramic green sheets for restraint that contain inorganic material for shrinkage that do not sinter at the sintering temperature of the low-temperature sintered ceramic material are laminated, and the via-hole conductor moves the specific low-temperature sintered ceramic green sheet in the thickness direction. The ceramic green sheet laminated structure is provided so as to penetrate, and the in-plane wiring conductor is provided along a main surface of a specific low-temperature sintered ceramic green sheet.
[0030]
An intermediate cavity defined by opposing top and bottom surfaces and side surfaces connecting the top and bottom surfaces is provided at an intermediate portion of the above-described ceramic green sheet laminated structure in the laminating direction. On the bottom surface of the internal cavity, the built-in element is mounted without being in contact with the top and side surfaces of the cavity, and the internal cavity is filled with a fluid.
[0031]
Preferably, the above-mentioned internal element is a ceramic electronic component fired at a temperature higher than the sintering temperature of the low-temperature sintered ceramic material. The internal element is, for example, one of a capacitor, an inductor, an isolator, a resistor, a coupler, and a balun.
[0032]
The fluid preferably comprises a fluid resin that can be burned off at the sintering temperature of the low-temperature sintered ceramic material.
[0033]
In the ceramic green sheet laminated structure according to the present invention, it is preferable that the ceramic green sheet has a ventilation hole communicating with the internal cavity and communicating with the outside.
[0034]
The constraining ceramic green sheets may be disposed between the low-temperature sintered ceramic free sheets, or may be disposed at both ends in the laminating direction of the ceramic green sheet laminated structure.
[0035]
The present invention is also directed to a laminated ceramic electronic component obtained by firing the above-described ceramic green sheet laminated structure according to the present invention at a sintering temperature of a low-temperature sintered ceramic material.
[0036]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1 to 5 illustrate a first embodiment of the present invention. Here, FIG. 1 is a cross-sectional view showing the multilayer ceramic electronic component 1, and FIGS. 2 to 5 are views for explaining steps for manufacturing the multilayer ceramic electronic component 1 shown in FIG. 1. It is.
[0037]
In FIG. 1, the multilayer ceramic electronic component 1 is illustrated with its mounting surface on a motherboard (not shown) for mounting the same facing upward. FIG. 1 shows one multilayer ceramic electronic component 1, and FIGS. 2 to 5 show manufacturing steps for such one multilayer ceramic electronic component 1. These manufacturing steps are usually performed in a so-called mother state in which a plurality of portions to be the multilayer ceramic electronic components 1 are arranged in a plane.
[0038]
Referring to FIG. 1, a multilayer ceramic electronic component 1 has a main part formed of a multilayer ceramic substrate 2. The multilayer ceramic substrate 2 includes a plurality of low-temperature sintered ceramic layers 3 including a low-temperature sintered ceramic material, and a plurality of low-temperature sintered ceramic layers. It has a structure in which a plurality of constraining ceramic layers 4 containing a shrinkage-suppressing inorganic material that does not sinter at a temperature are laminated.
[0039]
In this embodiment, two types of low-temperature sintered ceramic layers 3 having different thicknesses, for example, 50 μm and 25 μm, are provided. Further, the constraining ceramic layer 4 is thinner than any of the low-temperature sintered ceramic layers 3. The constraining ceramic layers 4 include those disposed between the low-temperature sintered ceramic layers 3 and those disposed on the outer surface of the multilayer ceramic substrate 2.
[0040]
Several via-hole conductors 5 are provided inside the multilayer ceramic substrate 2 so as to penetrate a specific low-temperature sintered ceramic layer 3 in the thickness direction. Some via-hole conductors 5 also penetrate the constraining ceramic layer 4 in the thickness direction.
[0041]
Further, several in-plane wiring conductors 6 are provided inside the multilayer ceramic substrate 2 along the main surface of the specific low-temperature sintered ceramic layer 3.
[0042]
Further, some in-plane wiring conductors 7 are provided on one main surface of the multilayer ceramic substrate 2, and some in-plane wiring conductors 8 are provided on the other main surface of the multilayer ceramic substrate 2, Further, some external wiring conductors 9 are provided along the side surface of the multilayer ceramic substrate 2. The external wiring conductor 9 is formed by dividing the via-hole conductor.
[0043]
The via-hole conductor 5, the in-plane wiring conductors 6 to 8, and the external wiring conductor 8 are electrically connected to each other according to the design.
[0044]
An internal cavity 10 is provided at an intermediate portion of the multilayer ceramic substrate 2 in the stacking direction. The internal cavity 10 is defined by opposing top and bottom surfaces 11 and 12 and side surfaces 13 connecting the top and bottom surfaces 12 and 12.
[0045]
On the bottom surface 12 of the internal cavity 10, for example, two built-in elements 14 and 15 are mounted. The embedded elements 14 and 15 are obtained by firing at a temperature higher than the sintering temperature of the low-temperature sintered ceramic material.
[0046]
More specifically, one built-in element 14 is, for example, a chip inductor, and the other built-in element 15 is, for example, a chip capacitor. The built-in element 14 is formed by firing at 1350 ° C., applying an Ag—Pd-based conductive paste to both ends thereof, and firing again at 950 ° C. to form the terminal electrode 6. The other built-in element 15 is one in which an Ag-based conductive paste is applied to both ends thereof and then co-fired at 1150 ° C. to form a terminal electrode 17, and this terminal electrode 17 is further plated with Au.
[0047]
For example, the built-in element 14 has a plane dimension of 1.0 mm × 0.5 mm and a height dimension of 0.5 mm, and the built-in element 15 has a plane size of 0.6 mm × 0.3 mm and 0.3 mm. It has a dimension in the height direction. In such a case, the internal cavity 14 has, for example, a dimension of the bottom surface 12 or the upper surface 11 of 2.4 mm × 1.0 mm and a height dimension of 0.55 mm, and the built-in elements 14 and 15 The upper surface 11 and the side surface 13 of the internal cavity 10 are not in contact with each other.
[0048]
Terminal electrodes 16 and 17 of built-in elements 14 and 15 are electrically connected to end surfaces of specific in-plane wiring conductors 6 or via-hole conductors 5 via electrode pads 18 and are mechanically fixed.
[0049]
The thickness of the wall surrounding the internal cavity 10 in the multilayer ceramic substrate 2 is preferably set to 200 μm or more. If the thickness of the wall is smaller than 200 μm, it is highly possible that the wall is broken by a mechanical impact such as a drop test and the inside of the internal cavity 10 is exposed.
[0050]
The built-in elements 14 and 15 housed in the internal cavity 10 are not limited to the above-described inductors and capacitors, but may be, for example, chip resistors, isolators, or small multilayer electronic components such as couplers and baluns.
[0051]
At one end of the multilayer ceramic substrate 2 in the laminating direction, an external cavity 19 having an opening facing the outside is provided. A chip-shaped electronic component 20 such as a bare chip is accommodated in the external cavity 19. As shown in FIG. 1, the electronic component 20 is mounted by wire bonding as the wire 21 is illustrated. Note that flip-chip mounting or normal soldering may be applied instead of wire bonding. The external cavity 19 is filled with a sealing resin 22.
[0052]
Electronic components 23 and 24 as, for example, surface mount components are mounted on the main surface of the multilayer ceramic substrate 2 facing downward in FIG. These electronic components 23 and 24 are mounted on the in-plane wiring conductor 8 via solder 25.
[0053]
Next, a method of manufacturing the multilayer ceramic electronic component 1 as shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS.
[0054]
As shown in FIGS. 2 to 5, a plurality of low-temperature sintered ceramic green sheets 31 are prepared. The low-temperature sintered ceramic green sheet 31 becomes the low-temperature sintered ceramic layer 3 after firing, and is obtained by forming a slurry containing the low-temperature sintered ceramic material into a sheet. This slurry is, for example, SiO 2 2 -BaO-Al 2 O 3 -B 2 O 3 It is obtained by adding and kneading an organic solvent, an organic binder, a dispersant, a plasticizer, and the like to a low-temperature sintered ceramic raw material powder.
[0055]
Further, a constraining ceramic green sheet 31 to be a constraining ceramic layer is formed on a specific one of the low-temperature sintered ceramic green sheets 32 obtained as described above. The method of forming the constraining ceramic green sheet 32 is a method of coating a specific low-temperature sintered ceramic green sheet 31 with a slurry containing a shrinkage suppressing inorganic material that does not sinter at the sintering temperature of the low-temperature sintered ceramic material. Applied. Examples of the above-mentioned shrinkage suppressing inorganic material include Al 2 O 3 Is used.
[0056]
Next, the low-temperature sintered ceramic green sheet 31 coated with the low-temperature sintered ceramic green sheet 31 and the constraining ceramic green sheet 32 obtained as described above is provided with a reference hole for alignment (not shown). Is cut to a predetermined size at the same time as the formation. Next, for each of the low-temperature sintered ceramic green sheet 31 and the low-temperature sintered ceramic green sheet 31 coated with the constraining ceramic green sheet 32, the via-hole conductor 5, the in-plane wiring conductors 6 to 8 And external wiring conductor 9 are formed, for example, by applying a conductive paste.
[0057]
As the conductive component contained in the conductive paste described above, Ag, Cu, or an Ag-Pd alloy having a relatively high electric conductivity is preferably used. In this embodiment, as described above, the Ag-Pd alloy is advantageously used because the built-in element 14 is a chip inductor and the Fe-Cr ferrite used therein cannot withstand a reducing atmosphere. Can be Further, it is preferable that the melting point of the Ag-Pd alloy is set to about the same as that of Cu by setting the Pd weight ratio to, for example, 60%.
[0058]
Next, the low-temperature sintered ceramic green sheet 31 coated with the low-temperature sintered ceramic green sheet 31 and the constraining ceramic green sheet 32 as described above is laminated, and then pressed with a pressure of 20 MPa to obtain a structure shown in FIG. The two primary laminates 33 and 34 shown in FIG.
[0059]
The primary laminated body 33 constitutes a laminated portion of the multilayer ceramic substrate 2 in which the internal cavity 10 is provided, and has a through hole 35 to be the internal cavity 10. The other primary laminate 34 is to be a portion of the multilayer ceramic substrate 2 below the internal cavity 10.
[0060]
Although the primary laminates 33 and 34 are shown in FIG. 2 for one multilayer ceramic electronic component 1, as described above, in practice, these primary laminates 33 and 34 are actually used. And 34 are often handled in mother state.
[0061]
When laminating the low-temperature sintering ceramic green sheets 31 coated with the constraining ceramic green sheets 32, the orientation may be reversed as necessary.
[0062]
Moreover, in order to obtain the primary laminated bodies 33 and 34, the ceramic green sheets 31 and 32 may be punched out by a die and then laminated, or may be laminated and then punched out by a die.
[0063]
Next, as shown in FIG. 2, the electrode pads 18 are formed at predetermined positions on the upper surface of the primary laminate 34 by using, for example, screen printing. Then, the built-in elements 14 and 15 are mounted so as to be placed on the electrode pads 18. At the time of this mounting, an automatic machine for mounting components on the wiring board after normal firing can be used.
[0064]
After mounting the built-in elements 14 and 15, a heat treatment is performed at a temperature of, for example, 100 ° C. for 20 minutes, whereby the built-in elements 14 and 15 are temporarily fixed. As described above, since the conductive paste forming the electrode pad 18 is required to have a function of fixing the built-in elements 14 and 15, the conductive particles, the volatile solvent, and the thermosetting In addition to the resin, it is necessary to add an adhesive component, and it is desirable to add a non-volatile solvent in order to prevent a decrease in adhesive strength due to drying of the electrode pad 18.
[0065]
As an example, as a conductive paste for the electrode pad 18, 64.0 parts by weight of Ag-Pd alloy particles having a center particle diameter of 2.0 μm, 3.0 parts by weight of ethyl cellulose resin having a molecular weight of 10,000 to 50,000, and a volatile solvent 18.0 parts by weight of dihydroterpineol acetate, 3.5 parts by weight of dioctyl phthalate as a non-volatile solvent, and 10.9 parts by weight of "ER2860" (trade name of Nippon Gosei Kogyo Co., Ltd.) as a thermosetting adhesive And kneaded by a three-roll mill.
[0066]
Next, the primary laminated body 33 and the primary laminated body 34 are laminated, and pressed with, for example, a pressure of 20 MPa to obtain a preliminary laminated structure 36 as shown in FIG. The preliminary laminated structure 36 is provided with a concave portion 37 which is derived from the above-described through hole 35 and has one end opened in the laminating direction. The recess 37 is to be the internal cavity 10, and the built-in elements 14 and 15 do not protrude from the opening of the recess 37 via the electrode pads 18 on the bottom surface 12 thereof, and It is arranged in a state where it does not touch. In addition, the dimensions of the built-in elements 14 and 15 are selected so as not to protrude from the opening of the concave portion 37 even after shrinkage in the thickness direction occurs due to baking described later, not only at this stage.
[0067]
Since the preliminary laminated structure 36 is provided with the concave portion 37, in a pressing step for obtaining the concave portion, a plate made of a soft material such as rubber is placed between the surface on the concave portion 37 side and the mold for pressing the concave portion. It is preferable to take care to sandwich the plate or a rigid plate having an opening at a position corresponding to the opening of the concave portion 37.
[0068]
The step of mounting the built-in elements 14 and 15 may be performed after the primary laminates 33 and 34 are laminated and the state of the preliminary laminated structure 36 is obtained.
[0069]
Next, as shown in FIG. 3, a fluid resin 38 as a fluid is introduced into the concave portion 37 of the pre-laminated structure 36, whereby the periphery of the built-in elements 14 and 15 is filled with the fluid resin 38. You. The fluid resin 38 can be burned off at the sintering temperature of the low-temperature sintered ceramic material.
[0070]
It is preferable that the above-mentioned fluid resin 38 has a viscosity of 100 Pa · s or less when injected into the concave portion 37, and has a viscosity of 500 Pa · s or more immediately after injection. There are several resins that cause such a change in viscosity, such as a thermosetting resin whose viscosity increases by crosslinking and polymerization of the resin by heating, a thermoplastic resin whose viscosity increases by cooling after filling, or after filling. A resin paste whose viscosity increases due to volatilization of the solvent can be suitably used.
[0071]
However, the resin after filling needs to maintain a certain degree of fluidity, and it is preferable that its viscosity does not exceed 10,000 Pa · s. This is because if the fluid resin 38 loses fluidity after filling, the built-in elements 14 and 15 may be broken or deformed in a later step. When the fluid resin 38 maintains fluidity, the pressure applied to the built-in elements 14 and 15 is uniform without being locally concentrated, so that the built-in elements 14 and 15 are hardly deformed or broken.
[0072]
As a method of introducing the flowable resin 38 into the recess 37, for example, a method of injecting an appropriate amount of the flowable resin 38 into the recess 37 through a nozzle of an automatic casting machine, or a mask having an opening corresponding to the position of the recess 37. Is brought into close contact with the preliminary laminated structure 36 and the fluid resin 38 is spread over the mask, so that the fluid resin 38 can be introduced into the recess 37.
[0073]
As an example, as the fluid resin 38, "ER6662FA / B" (trade name of Nippon Gosei Kogyo Co., Ltd.) is used, injected into the concave portion 37 by an automatic casting machine, and heat-treated at a temperature of 90 ° C. for 20 minutes. By semi-curing, the filling of the fluid resin 38 can be completed.
[0074]
On the other hand, as shown in FIG. 4, a second pre-laminated structure 39 corresponding to a portion above the internal cavity 10 of the multilayer ceramic substrate 2 is produced by a method substantially similar to that of the pre-laminated structure 36. .
[0075]
Next, the second pre-laminated structure 39 shown in FIG. 4 is laminated on the pre-laminated structure 36 shown in FIG. 3, and then pressed to form a ceramic green sheet laminate as shown in FIG. The structure 40 is manufactured. The ceramic green sheet laminated structure 40 corresponds to the multilayer ceramic substrate 2, and the concave portion 37 filled with the flowable resin 38 is in a state of being covered by the second preliminary laminated structure 39. A cavity 10 is formed.
[0076]
In the above-described pressing step for obtaining the ceramic green sheet laminated structure 40, for example, a pressure of 80 MPa is applied. At this time, the internal pressure of the fluid resin 38 filled in the internal cavity 10 increases, and the fluid resin 38 maintains a certain degree of fluidity. The fixing strength with respect to is increased.
[0077]
Further, the fluid resin 38 prevents the internal cavity 10 from being crushed in the pressing step.
[0078]
Next, if the steps up to obtaining the ceramic green sheet laminated structure 40 shown in FIG. 5 are performed in a mother state, the steps may be performed later on the mother green ceramic green sheet laminated structure as necessary. A step of forming a groove for facilitating the division is performed.
[0079]
Next, the ceramic green sheet laminated structure 40 is fired at a temperature at which the low-temperature sintering ceramic material is sintered, for example, at a temperature of 970 ° C., for example, in the air, after being subjected to the binder removal process. Thus, the multilayer ceramic substrate 2 shown in FIG. As a result of this firing step, the low-temperature sintered ceramic green sheet 31 is sintered to form the low-temperature sintered ceramic layer 3, and the constraining ceramic green sheet 32 becomes the constraining ceramic layer 4. The conductive paste for providing the via-hole conductor 5, the in-plane wiring conductors 6 to 8 and the external wiring conductor 9 is sintered, and these conductors 5 to 9 are formed of a sintered body of the conductive paste. Further, the electrode pad 18 is sintered, and the electrical connection of the built-in elements 14 and 15 via the electrode pad 18 is achieved. Further, the fluid resin 38 is burned off from the internal cavity 10.
[0080]
In addition, in the firing step, since the inorganic material for suppressing shrinkage contained in the constraining ceramic green sheet 32 is not substantially sintered, the constraining ceramic green sheet 32 or the constraining ceramic layer 4 does not substantially shrink. Therefore, the shrinkage suppressing action of the constraining ceramic green sheet 32 is exerted on the low-temperature sintered ceramic green sheet 31. As a result, the low-temperature sintered ceramic green sheet 31 substantially shrinks only in the thickness direction, and its shrinkage in the main surface direction is suppressed. Therefore, the dimensional accuracy in the plane direction of the sintered multilayer ceramic substrate 2 shown in FIG. 1 can be increased, and the height of the wiring provided by the via-hole conductors 5, the in-plane wiring conductors 6 to 8 and the external wiring conductor 9 can be increased. Densification can be achieved with high reliability.
[0081]
The constraining ceramic layer 4 derived from the constraining ceramic green sheet 32 is left in the multilayer ceramic electronic component 1 as a product shown in FIG. Therefore, the thickness of the constraining ceramic green sheet 32 is made relatively thin, so that at the time of completion of the firing step, the material contained in the low-temperature sintered ceramic green sheet 31 is densified and solidified. In this state, the constraining ceramic layer 4 is provided.
[0082]
Next, plating is performed on the external wiring conductors 7 to 9, and as shown in FIG. 1, the electronic components 20, 23 and 24 are mounted, and then the sealing resin 20 is filled in the external cavity 19. You. When the multilayer ceramic substrate 2 is manufactured in a mother state, a dividing step for taking out the multilayer ceramic substrates 2 is performed.
[0083]
Thus, the multilayer ceramic electronic component 1 shown in FIG. 1 is obtained.
[0084]
In the illustrated embodiment, the internal cavities 10 are provided at only one location of the multilayer ceramic substrate 2; however, the internal cavities may be provided at a plurality of locations as needed. Further, the multilayer ceramic substrate 2 shown in FIG. 1 has the external cavity 19, but may have no such external cavity.
[0085]
6 and 7 are views for explaining the second embodiment of the present invention. FIG. 6 corresponds to FIG. 3, and FIG. 7 corresponds to FIG. In FIGS. 6 and 7, elements corresponding to the elements shown in FIGS. 1 to 5 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
[0086]
The preliminary laminated structure 36a shown in FIG. 6 is provided with a ventilation hole 41 communicating with the concave portion 37 and communicating with the outside. The ventilation hole 41 is formed as a through hole in a structure corresponding to the primary laminate 34 shown in FIG.
[0087]
When the concave portion 37 is filled with the fluid resin 38, the fluid resin 38 may be provided so as to fill at least a part of the air hole 41 or may be provided so as not to reach the air hole 41. .
[0088]
After the structure corresponding to the ceramic green sheet laminated structure 40 shown in FIG. 5 is manufactured using the preliminary laminated structure 36a, when the binder removing step and the firing step are performed, the flowable resin is formed. Gas generated by the decomposition of the gas can be smoothly discharged to the outside through the ventilation hole 41.
[0089]
FIG. 7 shows a multilayer ceramic electronic component 1a according to the second embodiment. As shown in FIG. 7, since the above-described air holes 41 are left in the multilayer ceramic substrate 2 provided in the multilayer ceramic electronic component 1 a, the sealing resin 42 is inserted through the air holes 41 into the internal cavity 10. Can be introduced. In this case, it is preferable to use a thermosetting resin as the sealing resin 42.
[0090]
As shown in FIG. 1, when the sealing resin is not filled in the internal cavity 10 and the internal cavity 10 occupies a large volume in the multilayer ceramic substrate 2, or the wall around the internal cavity 10 is relatively thin. In such a case, the multilayer ceramic substrate 2 may be broken due to a pressure difference between the space in the internal cavity 10 and the outside. For example, a heat treatment when mounting the electronic components 23 and 24 may increase the internal pressure of the internal cavity 10 and cause a part of the multilayer ceramic substrate 2 to burst.
[0091]
On the other hand, as shown in FIG. 7, when the internal cavity 10 is filled with the sealing resin 42, the above-described pressure difference cannot be generated. Therefore, it is advantageous to avoid the problem caused by the pressure difference. Can be.
[0092]
Further, as in the multilayer ceramic electronic component 1 shown in FIG. 1, the presence of the internal cavity 10 in the multilayer ceramic substrate 2 causes a situation where the mechanical strength of the multilayer ceramic substrate 2 cannot withstand actual use conditions. There is. The usage environment in the mobile communication market in recent years has become severer year by year, and especially durability against drop impact is a very important factor. Also in this regard, as shown in FIG. 7, it is effective to fill the internal cavity 10 with the sealing resin 42 because the mechanical strength can be increased.
[0093]
Further, even if the ventilation holes 41 are provided, the built-in elements 14 and 15 can be sealed with the sealing resin 42, so that environmental resistance to the built-in elements 14 and 15 can be maintained. it can.
[0094]
The position and the number of the ventilation holes 41 can be arbitrarily changed.
[0095]
8 and 9 are views for explaining the third embodiment of the present invention. FIG. 8 is a view corresponding to FIG. 4, and FIG. 9 is a view corresponding to FIG. 8 and 9, elements corresponding to the elements shown in FIGS. 1 to 5 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
[0096]
As shown in FIG. 8, the second preliminary laminated structure 39a is provided with a ventilation hole 43 communicating with the external cavity 19. The ventilation hole 43 also communicates with the internal cavity 10 when the multilayer ceramic electronic component 1b shown in FIG. 9 is obtained.
[0097]
In the third embodiment, when the sealing resin 22 is introduced into the external cavity 19, the sealing resin 22 is also introduced into the internal cavity 10 through the ventilation hole 43. Therefore, the sealing resin 22 fills all of the outer cavity 19, the air holes 43, and the inner cavity 10.
[0098]
According to the third embodiment, substantially the same effects as in the case of the above-described second embodiment can be obtained, and the filling of the sealing resin 22 into each of the internal cavity 10 and the external cavity 19 can be achieved. This has the effect that the steps can be performed simultaneously.
[0099]
When plating treatment is performed on the in-plane wiring conductors 7 and 8 and the external wiring conductor 9 before filling the sealing resin 22, the plating solution may enter the internal cavity 10 through the ventilation hole 43. There is. Therefore, in the case of this embodiment, it is confirmed that the built-in elements 14 and 15 can withstand the plating process, and that no short circuit occurs between the terminal electrodes 16, the terminal electrodes 17 and between the electrode pads 18 due to plating deposition. There is a need.
[0100]
Further, the position and number of the ventilation holes 43 can be arbitrarily changed as long as they communicate with the internal cavity 10 and the external cavity 19.
[0101]
10 to 13 illustrate a fourth embodiment of the present invention. Here, FIG. 10 is a cross-sectional view showing the multilayer ceramic electronic component 51, and FIGS. 11 to 13 illustrate steps performed for manufacturing the multilayer ceramic electronic component 51 shown in FIG. It is for.
[0102]
As shown in FIG. 10, the multilayer ceramic electronic component 51 includes a multilayer ceramic substrate 52. The multilayer ceramic substrate 52 has a structure in which a plurality of low-temperature sintered ceramic layers 53 containing a low-temperature sintered ceramic material are stacked. This multilayer ceramic substrate 52 does not include a constraining ceramic layer.
[0103]
Inside the multilayer ceramic substrate 52, some via-hole conductors 54 are provided so as to penetrate a specific low-temperature sintered ceramic layer 53 in the thickness direction, and some in-plane wiring conductors 55 are provided at specific low-temperature sintered It is provided along the main surface of the ceramic layer 53.
[0104]
Also, some in-plane wiring conductors 56 are provided on the upper main surface of the multilayer ceramic substrate 52 in the drawing, and some external wiring conductors 57 are provided on the lower main surface in the drawing. ing.
[0105]
Further, an internal cavity 58 is provided at an intermediate portion of the multilayer ceramic substrate 52 in the laminating direction. The internal cavity 58 is defined by opposing top and bottom surfaces 59 and 60 and side surfaces 61 connecting between the top and bottom surfaces 60 and 60.
[0106]
On the bottom surface 60 of the internal cavity 58, the built-in elements 62 and 63 are mounted so as not to contact the upper surface 59 and the side surface 61 of the internal cavity 58. The built-in elements 62 and 63 are fired at a temperature higher than the sintering temperature of the low-temperature sintered ceramic material.
[0107]
As an example, the built-in element 62 is an isolator having a planar dimension of 3.0 mm × 2.0 mm and a height dimension of 0.6 mm, while the built-in element 63 has a planar dimension of 1.2 mm × 0.2 mm. The coupler is 9 mm in height and 0.5 mm in height.
[0108]
Although not shown, the built-in element 62 has a plurality of terminal electrodes formed on the lower surface thereof. The terminal electrode is formed of, for example, a Cu-based conductive paste, and the built-in element 62 is obtained by firing at 1200 ° C. together with the conductive paste.
[0109]
Although not shown, the built-in element 63 has terminal electrodes formed on both end surfaces thereof. The terminal electrode is formed of, for example, a Ni-based conductive paste, and the built-in element 63 is obtained by firing at a temperature of 1150 ° C. together with the conductive paste.
[0110]
The terminal electrodes of these built-in elements 62 and 63 may be plated, but may be coated with an organic rust preventive film instead.
[0111]
The terminal electrode of the built-in element 62 is electrically connected to the end face of the specific via-hole conductor 54, and the terminal electrode of the built-in element 63 is electrically connected to the specific in-plane wiring conductor 55 via the electrode pad 64. And is mechanically fixed.
[0112]
Electronic components 65 and 66 as, for example, surface mount components are mounted on the main surface of the multilayer ceramic substrate 52 facing downward in FIG. These electronic components 65 and 66 are mounted on external wiring conductor 57 via, for example, solder 67.
[0113]
Next, a method of manufacturing the multilayer ceramic electronic component 51 as shown in FIG. 10 will be described with reference to FIGS.
[0114]
As shown in FIGS. 11 to 13, a plurality of low-temperature sintered ceramic green sheets 71 are prepared. The low-temperature sintered ceramic green sheet 71 becomes the low-temperature sintered ceramic layer 53 after firing. 2 O 3 -Contains borosilicate glass.
[0115]
In a specific one of the low-temperature sintered ceramic green sheets 71, a via-hole conductor 54 and in-plane wiring conductors 55, 56 and 57 are formed, respectively. These conductors 54 to 57 are formed of, for example, a Cu-based conductive paste.
[0116]
Next, a plurality of low-temperature sintered ceramic green sheets 71 are laminated and pressed in the laminating direction at a pressure of, for example, 12 MPa, to produce two primary laminated bodies 72 and 73 as shown in FIG. You. The method for producing the primary laminates 72 and 73 is substantially the same as the method for producing the primary laminates 33 and 34 described above.
[0117]
One primary laminated body 72 is provided with a through hole 74. The through hole 74 is for providing the internal cavity 58.
[0118]
An electrode pad 64 is formed on the main surface of the other primary stacked body 73 facing upward, on the end surface of the via-hole conductor 54 and on the in-plane wiring conductor 55. To form the electrode pads 64, a printing method such as the above-described screen printing may be applied, but in this embodiment, a transfer method is applied. When the transfer method is applied, for example, an electrode pad 64 is printed on a polyvinyl resin film, and the resin film is arranged so that the electrode pad 64 is in contact with the main surface of the primary laminate 73, and a pressure of 10 MPa is applied. , The electrode pad 64 is transferred to the primary laminate 73, and then the resin film is peeled off. Note that the transfer of the electrode pads 64 may be performed during the manufacturing process of the primary laminate 73.
[0119]
As an example, as a conductive paste for providing the electrode pad 64, 68.2 parts by weight of Cu particles having a center particle diameter of 2.0 μm, 3.4 parts by weight of ethyl cellulose resin having a molecular weight of 10,000 to 50,000, and dihydro as a volatile solvent 16.9 parts by weight of terpineol acetate, 3.4 parts by weight of dioctyl phthalate as a non-volatile solvent, and 9.1 parts by weight of ER2860 (trade name of Nippon Gosei Kogyo Co., Ltd.) as a thermosetting adhesive were mixed. And those obtained by kneading with a three-roll mill can be used.
[0120]
Next, as shown in FIG. 11, built-in elements 62 and 63 are placed on electrode pad 64, and are heat-treated at a temperature of 100 ° C. for 20 minutes, for example, so that built-in elements 62 and 63 are formed on primary laminate 73. Temporarily fixed.
[0121]
Next, the primary laminated bodies 72 and 73 are laminated and pressed with a pressure of, for example, 12 MPa, thereby obtaining a preliminary laminated structure 75 as shown in FIG. In this pressing step, substantially the same method as the method applied in the case of the above-described first embodiment can be applied. The preliminary laminated structure 75 is provided with a concave portion 76 provided by the through hole 74 described above. The recess 76 has an opening at one end in the stacking direction of the preliminary stacked structure 75.
[0122]
In the pre-laminated structure 75 thus obtained, the concave portion 76 is to be the internal cavity 58 described above, and the built-in elements 62 and 63 are provided on the bottom surface 60 of the concave portion 76 via the electrode pad 64. At this time, the built-in elements 62 and 63 are in a state where they do not protrude from the opening of the recess 76 and do not contact the side surface 61 of the recess 76. Also in the case of this embodiment, the dimensions of the built-in elements 62 and 63 are selected such that they do not protrude from the opening of the recess 76 even after shrinkage in the thickness direction due to baking, not only at this stage.
[0123]
In addition, regarding the method of manufacturing the preliminary laminated structure 75 shown in FIG.
[0124]
First, there is a method of mounting the built-in elements 62 and 63 on the electrode pads 64 after the stacking of the primary stacked bodies 72 and 73 is completed and the concave portions 76 are formed.
[0125]
Secondly, there is a method in which a low-temperature sintered ceramic green sheet 71 is repeatedly laminated and pressed on the primary laminate 73 to produce a preliminary laminated structure 75. Also in this case, the mounting of the built-in elements 62 and 63 may be performed before the low-temperature sintered ceramic green sheet 71 is laminated on the primary laminated body 73, or a predetermined number of pieces may be mounted on the primary laminated body 73. This may be performed after the low-temperature sintered ceramic green sheets 71 are stacked.
[0126]
Next, a fluid resin 77 as a fluid is filled in the recess 76 of the preliminary laminated structure 75. As the flowable resin 77, substantially the same as the case of the flowable resin 38 described above can be used, and can be filled by the same method.
[0127]
Next, a ceramic green sheet laminated structure 78 as shown in FIG. 13 is manufactured through the following steps.
[0128]
First, a second pre-laminated structure 79 obtained by previously laminating a plurality of low-temperature sintered ceramic green sheets 71 so as to cover the concave portions 76 of the pre-laminated structure 75 filled with the flowable resin 77. Are laminated. In this case, instead of laminating the second preliminary laminated structure 79 in which a plurality of low-temperature sintered ceramic green sheets 71 are laminated in advance, the low-temperature sintered ceramic green sheets 71 may be laminated one by one. Good. Further, only one low-temperature sintered ceramic green sheet 71 may be laminated so as to cover the concave portion 76.
[0129]
Next, the constraining ceramic green sheet 80 containing the inorganic material for shrinkage suppression that does not sinter at the sintering temperature of the low-temperature sintered ceramic material sandwiches the preliminary laminated structures 75 and 79 obtained as described above from above and below. It is laminated as follows. At this time, the thickness and the number of the constraining ceramic green sheets 80 are adjusted according to the required shrinkage suppressing action. As the inorganic material for suppressing shrinkage contained in the ceramic green sheet 80 for restraint, for example, Al 2 O 3 Is used.
[0130]
Next, the ceramic green sheet laminated structure 78 shown in FIG. 13 is pressed in the laminating direction at a pressure of, for example, 80 MPa. At the time of this pressing, the action exerted by the fluid resin 77 is substantially the same as that of the fluid resin 38 described above.
[0131]
When the ceramic green sheet laminated structure 78 thus obtained is in a mother state, a groove is formed in the ceramic green sheet laminated structure 78 to facilitate division performed later.
[0132]
Next, the ceramic green sheet laminated structure 78 is subjected to binder removal processing, and then fired under a temperature condition at which the low-temperature sintered ceramic material is sintered. At this time, the binder removal and firing steps are preferably performed in a reducing atmosphere, and the firing temperature is selected to be, for example, 920 ° C.
[0133]
In the above-described firing step, the inorganic material for suppressing shrinkage contained in the constraining ceramic green sheet 80 is not substantially sintered, so that the constraining ceramic green sheet 80 does not substantially shrink. Therefore, the shrinkage suppressing action of the constraining ceramic green sheet 80 is exerted on the preliminary laminated structures 75 and 79, and in these preliminary laminated structures 75 and 79, in the firing step, shrinkage occurs only in the thickness direction, Shrinkage in the direction of the main surface can be substantially prevented from occurring.
[0134]
Further, the fluid resin 77 filled in the internal cavity 58 is burned off in the firing step.
[0135]
Since the shrinkage suppressing inorganic material contained in the constraining ceramic green sheet 80 is not sintered even after the firing step, the constraining ceramic layer derived from the constraining ceramic green sheet 80 after the firing step. Can be easily removed. By removing the constraining ceramic layer in this manner, the multilayer ceramic substrate 52 shown in FIG. 10 is taken out.
[0136]
Next, a step of plating the in-plane wiring conductors 56 and 57 of the multilayer ceramic substrate 52 and mounting the electronic components 65 and 66 is performed. Then, when the multilayer ceramic substrate 52 is in the mother state, the division along the above-described groove is performed, thereby obtaining the multilayer ceramic electronic component 51 as shown in FIG.
[0137]
Although the present invention has been described with reference to the illustrated embodiment, various other modifications are possible within the scope of the present invention.
[0138]
For example, regarding the number and arrangement of the low-temperature sintered ceramic green sheets 31 and the constraining ceramic green sheets 32 in the first to third embodiments, or the number of the low-temperature sintered ceramic green sheets 71 in the fourth embodiment, It can be arbitrarily changed according to the design of the multilayer ceramic electronic component to be obtained.
[0139]
In each embodiment, the number, position, shape, size, and the like of the via-hole conductors 5 and 54, the in-plane wiring conductors 6 to 8 and 55 to 57, and the external wiring conductor 9 are also obtained. It can be arbitrarily changed according to the design of the ceramic electronic component.
[0140]
【The invention's effect】
As described above, according to the method for manufacturing a multilayer ceramic electronic component of the present invention, the multilayer ceramic electronic component has a structure in which a plurality of low-temperature sintered ceramic green sheets are stacked, and one end in the stacking direction is an opening. Forming a pre-laminated structure in which the recessed portion is provided, and the built-in element is mounted on the bottom surface of the recessed portion via the electrode pad without protruding from the opening of the recessed portion and not in contact with the side surface of the recessed portion. The low-temperature sintered ceramic green sheet is laminated on the pre-laminate structure so as to cover the concave portion filled with the fluid, and pressed in the laminating direction, thereby forming the internal cavity composed of the concave portion. A ceramic green sheet laminated structure having a ceramic green sheet laminated structure formed thereon is manufactured, and the ceramic green sheet laminated structure is fired. While increasing reliability, it is possible to prevent undesired deformation of the internal cavity in the pressing process, it is possible to solve the problem of breakage or destruction due to mismatch shrinkage behavior in the firing process.
[0141]
Further, the ceramic green sheet laminated structure includes a constraining ceramic green sheet disposed so as to be in contact with the main surface of the low-temperature sintered ceramic green sheet. Since it is carried out at a temperature at which the low-temperature sintered ceramic material contained in the low-temperature sintered ceramic green sheet sinters while affecting the sintered ceramic green sheet, unevenness is obtained in the multilayer ceramic substrate provided in the obtained multilayer ceramic electronic component. It is possible to make it difficult to cause any significant deformation, and to improve the dimensional accuracy of the multilayer ceramic substrate. Therefore, in the multilayer ceramic substrate, it is possible to achieve high-density wiring with the via hole conductor and the in-plane wiring conductor with high reliability.
[0142]
Further, according to the present invention, among the elements required in the multilayer ceramic electronic component, those that can withstand the firing temperature can be mounted in the internal cavity, so that on the outer surface of the multilayer ceramic substrate For example, since it is only necessary to mainly mount an element having poor heat resistance such as a surface acoustic wave element or a semiconductor element, the number of elements exposed to the outside of the multilayer ceramic substrate can be reduced. This can contribute to miniaturization of ceramic electronic components.
[0143]
In the present invention, if the electrode pad used for mounting the built-in element contains a thermosetting adhesive and a non-volatile solvent, the built-in element can be highly reliably used until the firing step is performed. It can be fixed at a predetermined position.
[0144]
Further, in the present invention, when a vent hole communicating with the internal cavity and communicating with the outside is provided, when a fluid resin is used as the fluid, the decomposition gas of the fluid resin generated in the firing step is quickly exhausted. After the baking step, the sealing resin can be introduced into the internal cavity through the air hole. As a result, the mechanical strength of the multilayer substrate provided in the multilayer ceramic electronic component can be increased, and the environmental resistance to the built-in element can be prevented from being lowered.
[0145]
In the above case, an external cavity having an opening facing the outside is provided at at least one end in the stacking direction of the multilayer ceramic substrate, and a ventilation hole is provided so as to allow the internal cavity and the external cavity to communicate with each other. Accordingly, when the sealing resin is introduced into the external cavity, the sealing resin can be simultaneously introduced into the internal cavity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a multilayer ceramic electronic component 1 according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing primary laminates 33 and 34 produced for producing a multilayer ceramic substrate 2 provided in the multilayer ceramic electronic component 1 shown in FIG. 1 in a state where they are separated from each other.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a preliminary laminated structure 36 obtained by laminating the primary laminated bodies 33 and 34 shown in FIG.
4 is a cross-sectional view showing a second pre-laminated structure 39 manufactured for manufacturing the multilayer ceramic substrate 2 provided in the multilayer ceramic electronic component 1 shown in FIG.
FIG. 5 is a sectional view showing a ceramic green sheet laminated structure 40 obtained by laminating the preliminary laminated structures 36 and 39 shown in FIGS. 3 and 4, respectively.
FIG. 6 is a diagram corresponding to FIG. 3 for describing a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram corresponding to FIG. 1 for describing a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram corresponding to FIG. 4 for describing a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram corresponding to FIG. 1 for describing a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a sectional view showing a multilayer ceramic electronic component 51 according to a fourth embodiment of the present invention.
11 is a cross-sectional view showing primary laminates 72 and 73 produced for producing a multilayer ceramic substrate 52 provided in the multilayer ceramic electronic component 51 shown in FIG. 10 in a state where they are separated from each other.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a preliminary laminated structure 75 obtained by laminating the primary laminated bodies 72 and 73 shown in FIG.
13 is a cross-sectional view showing a ceramic green sheet laminated structure 78 manufactured by using the preliminary laminated structure 75 shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1,1a, 1b, 51 Multilayer ceramic electronic components
2,52 multilayer ceramic substrate
3,53 Low temperature sintered ceramic layer
4 Ceramic layer for restraint
5,54 via hole conductor
6,55 in-plane wiring conductor
10,58 Internal cavity
11,51 Upper surface
12,60 Bottom
13,61 side view
14, 15, 62, 63 Built-in elements
18,64 electrode pad
19 External cavity
22, 42 Sealing resin
31,71 Low temperature sintered ceramic green sheet
32,80 Ceramic green sheet for restraint
36,36,36a, 75 Pre-laminated structure
37,76 recess
38,77 Fluid resin
40,78 Ceramic green sheet laminated structure
41,43 vent

Claims (23)

低温焼結セラミック材料を含む複数枚の低温焼結セラミックグリーンシートが積層された構造を有するとともに、ビアホール導体が特定の前記低温焼結セラミックグリーンシートを厚み方向に貫通するように設けられ、かつ面内配線導体が特定の前記低温焼結セラミックグリーンシートの主面に沿って設けられ、さらに、その積層方向での一方端が開口とされた凹部が設けられ、かつ前記凹部の底面上に電極パッドを介して内蔵素子が前記凹部の開口から突出せずかつ前記凹部の側面には接しない状態で実装された、予備積層構造物を作製する、第１の工程と、
前記凹部内に流動物を充填する、第２の工程と、
前記流動物が充填された前記凹部を覆うように、低温焼結セラミック材料を含む少なくとも１枚の低温焼結セラミックグリーンシートを前記予備積層構造物上に積層し、かつ積層方向にプレスし、それによって、前記凹部からなる内部キャビティが形成された、セラミックグリーンシート積層構造物を作製する、第３の工程と、
前記セラミックグリーンシート積層構造物を焼成する、第４の工程と
を備え、
前記セラミックグリーンシート積層構造物は、少なくとも１枚の前記低温焼結セラミックグリーンシートの主面に接するように配置されかつ前記低温焼結セラミック材料の焼結温度では焼結しない収縮抑制用無機材料を含む拘束用セラミックグリーンシートを備え、
前記第４の工程は、前記拘束用セラミックグリーンシートによる収縮抑制作用を前記低温焼結セラミックグリーンシートに及ぼしながら、前記低温焼結セラミック材料が焼結する温度条件下で実施される、
積層型セラミック電子部品の製造方法。A plurality of low-temperature-sintered ceramic green sheets including a low-temperature-sintered ceramic material are laminated, and a via-hole conductor is provided so as to penetrate the specific low-temperature-sintered ceramic green sheet in the thickness direction, and An inner wiring conductor is provided along the main surface of the specific low-temperature sintered ceramic green sheet, a concave portion having one end opened in the laminating direction is provided, and an electrode pad is provided on the bottom surface of the concave portion. A first step of producing a pre-laminated structure, wherein the built-in element does not protrude from the opening of the concave portion and is mounted without being in contact with the side surface of the concave portion,
A second step of filling the recess with a fluid;
Laminating at least one low-temperature sintered ceramic green sheet containing a low-temperature sintered ceramic material on the pre-laminated structure so as to cover the concave portion filled with the fluid, and pressing in a laminating direction; A third step of producing a ceramic green sheet laminated structure in which the internal cavity formed by the concave portion is formed,
Baking the ceramic green sheet laminated structure, and a fourth step,
The ceramic green sheet laminated structure is disposed so as to be in contact with a main surface of at least one of the low-temperature sintered ceramic green sheets, and includes a shrinkage suppressing inorganic material that does not sinter at a sintering temperature of the low-temperature sintered ceramic material. Equipped with ceramic green sheet for restraint including
The fourth step is performed under a temperature condition in which the low-temperature sintered ceramic material is sintered while exerting a shrinkage suppressing action of the restraining ceramic green sheet on the low-temperature sintered ceramic green sheet.
A method for manufacturing a multilayer ceramic electronic component. 前記電極パッドは、導電性金属粒子、揮発性溶剤および熱硬化性樹脂を含む、請求項１に記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。The method for manufacturing a multilayer ceramic electronic component according to claim 1, wherein the electrode pad includes conductive metal particles, a volatile solvent, and a thermosetting resin. 前記熱硬化性樹脂は、熱硬化性接着剤を含み、前記電極パッドは、不揮発性溶剤をさらに含む、請求項２に記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。The method of claim 2, wherein the thermosetting resin includes a thermosetting adhesive, and the electrode pad further includes a non-volatile solvent. 前記第１の工程は、前記電極パッドに含まれる熱硬化性樹脂を硬化させることにより、前記内蔵素子を前記凹部の底面上に固定する工程を備える、請求項２または３に記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。4. The multilayer ceramic according to claim 2, wherein the first step includes a step of fixing the built-in element on a bottom surface of the concave portion by curing a thermosetting resin included in the electrode pad. 5. Manufacturing method of electronic components. 前記第３の工程において、前記流動物の内圧の上昇により、前記内蔵素子の、前記内部キャビティの底面に対する固定強度が高められ、前記第４の工程において、前記内蔵素子の、前記電極パッドを介しての電気的接続が達成される、請求項２ないし４のいずれかに記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。In the third step, the fixing strength of the built-in element to the bottom surface of the internal cavity is increased by the increase in the internal pressure of the fluid, and in the fourth step, the embedded element is connected to the bottom surface of the electrode via the electrode pad. The method for manufacturing a multilayer ceramic electronic component according to claim 2, wherein all the electrical connections are achieved. 前記流動物は、前記低温焼結セラミック材料の焼結温度で焼失し得る流動性樹脂からなり、前記第４の工程において、前記内部キャビティから前記流動物は焼失する、請求項１ないし５のいずれかに記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。6. The fluid according to claim 1, wherein the fluid is made of a fluid resin that can be burned off at a sintering temperature of the low-temperature sintered ceramic material, and the fluid is burned off from the internal cavity in the fourth step. 13. A method for producing a multilayer ceramic electronic component according to 前記セラミックグリーンシート積層構造物は、前記内部キャビティに連通しかつ外部に通じる通気孔を有し、前記第４の工程の後、前記内部キャビティに前記通気孔を通して封止用樹脂を導入する工程をさらに備える、請求項１ないし６のいずれかに記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。The ceramic green sheet laminated structure has a vent communicating with the internal cavity and communicating with the outside, and after the fourth step, introducing a sealing resin through the vent into the internal cavity. The method for manufacturing a multilayer ceramic electronic component according to claim 1, further comprising: 前記セラミックグリーンシート積層構造物において、前記拘束用セラミックグリーンシートは、前記低温焼結セラミックグリーンシート間に配置され、前記第４の工程において、前記拘束用セラミックグリーンシートは、前記低温焼結セラミックグリーンシートに含まれる材料の浸透によって緻密化しかつ固化する、請求項１ないし７のいずれかに記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。In the ceramic green sheet laminated structure, the constraining ceramic green sheets are arranged between the low-temperature sintered ceramic green sheets, and in the fourth step, the constraining ceramic green sheets are formed of the low-temperature sintered ceramic green sheets. The method for manufacturing a multilayer ceramic electronic component according to claim 1, wherein the multilayer ceramic electronic component is densified and solidified by infiltration of a material contained in the sheet. 前記セラミックグリーンシート積層構造物において、前記拘束用セラミックグリーンシートは、前記セラミックグリーンシート積層構造物の積層方向での両端部に配置される、請求項１ないし８のいずれかに記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。The multilayer ceramic according to any one of claims 1 to 8, wherein in the ceramic green sheet laminated structure, the constraining ceramic green sheets are arranged at both ends in the laminating direction of the ceramic green sheet laminated structure. Manufacturing method of electronic components. 前記第４の工程の後、前記拘束用セラミックグリーンシートに由来する拘束用セラミック層を除去する工程をさらに備える、請求項９に記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。The method of manufacturing a multilayer ceramic electronic component according to claim 9, further comprising, after the fourth step, a step of removing a constraining ceramic layer derived from the constraining ceramic green sheet. 低温焼結セラミック材料を含む複数層の低温焼結セラミック層と、少なくとも１層の前記低温焼結セラミック層の主面に接するように配置されかつ前記低温焼結セラミック材料の焼結温度では焼結しない収縮抑制用無機材料を含む拘束用セラミック層とが積層された構造を有するとともに、ビアホール導体が特定の前記低温焼結セラミック層を厚み方向に貫通するように設けられ、かつ面内配線導体が特定の前記低温焼結セラミック層の主面に沿って設けられた、多層セラミック基板を備え、
前記多層セラミック基板の積層方向での中間部に、相対向する上面および底面ならびに前記上面および底面間を連結する側面によって規定される、内部キャビティが設けられ、
前記内部キャビティの前記底面上には、前記低温焼結セラミック材料の焼結温度より高い温度で焼成された内蔵素子が前記内部キャビティの前記上面および前記側面には接しない状態で実装されている、
積層型セラミック電子部品。A plurality of low-temperature-sintered ceramic layers including a low-temperature-sintered ceramic material, and at least one low-temperature-sintered ceramic layer disposed in contact with a main surface of the low-temperature-sintered ceramic material; Not having a structure in which a constraining ceramic layer containing an inorganic material for suppressing shrinkage is laminated, a via-hole conductor is provided so as to penetrate the specific low-temperature sintered ceramic layer in the thickness direction, and an in-plane wiring conductor is provided. A multilayer ceramic substrate, provided along a main surface of the specific low-temperature sintered ceramic layer,
At an intermediate portion in the laminating direction of the multilayer ceramic substrate, an internal cavity defined by opposing top and bottom surfaces and a side surface connecting the top and bottom surfaces is provided,
On the bottom surface of the internal cavity, a built-in element fired at a temperature higher than a sintering temperature of the low-temperature sintered ceramic material is mounted without being in contact with the top surface and the side surface of the internal cavity.
Multilayer ceramic electronic components. 前記内蔵素子は、コンデンサ、インダクタ、アイソレータ、抵抗器、カプラおよびバランのいずれかである、請求項１１に記載の積層型セラミック電子部品。The multilayer ceramic electronic component according to claim 11, wherein the built-in element is any one of a capacitor, an inductor, an isolator, a resistor, a coupler, and a balun. 前記内部キャビティに連通しかつ外部に通じる通気孔を有する、請求項１１または１２に記載の積層型セラミック電子部品。The multilayer ceramic electronic component according to claim 11, further comprising a ventilation hole communicating with the internal cavity and communicating with the outside. 前記多層セラミック基板の積層方向での少なくとも一方の端部に、外部に向く開口を有する外部キャビティが設けられ、前記通気孔は、前記内部キャビティと前記外部キャビティとを互いに連通させるように設けられる、請求項１３に記載の積層型セラミック電子部品。At least one end in the stacking direction of the multilayer ceramic substrate is provided with an external cavity having an opening facing the outside, and the ventilation hole is provided so as to allow the internal cavity and the external cavity to communicate with each other. The multilayer ceramic electronic component according to claim 13. 前記内部キャビティには、前記通気孔を通して導入された封止用樹脂が充填されている、請求項１３または１４に記載の積層型セラミック電子部品。The multilayer ceramic electronic component according to claim 13, wherein the internal cavity is filled with a sealing resin introduced through the ventilation hole. 低温焼結セラミック材料を含む複数枚の低温焼結セラミックグリーンシートと、少なくとも１枚の前記低温焼結セラミックグリーンシートの主面に接するように配置されかつ前記低温焼結セラミック材料の焼結温度では焼結しない収縮抑制用無機材料を含む拘束用セラミックグリーンシートとが積層された構造を有するとともに、ビアホール導体が特定の前記低温焼結セラミックグリーンシートを厚み方向に貫通するように設けられ、かつ面内配線導体が特定の前記低温焼結セラミックグリーンシートの主面に沿って設けられた、セラミックグリーンシート積層構造物を備え、
前記セラミックグリーンシート積層構造物の積層方向での中間部に、相対向する上面および底面ならびに前記上面および底面間を連結する側面によって規定される、内部キャビティが設けられ、
前記内部キャビティの前記底面上には、内蔵素子が前記キャビティの前記上面および前記側面には接しない状態で実装され、
前記内部キャビティには、流動物が充填されている、
セラミックグリーンシート積層構造物。A plurality of low-temperature-sintered ceramic green sheets including a low-temperature-sintered ceramic material, and at least one low-temperature-sintered ceramic green sheet disposed so as to be in contact with a main surface thereof, and a sintering temperature of the low-temperature-sintered ceramic material. A ceramic green sheet for restraint containing a non-sintering shrinkage-suppressing inorganic material has a laminated structure, and a via-hole conductor is provided so as to penetrate the specific low-temperature sintered ceramic green sheet in the thickness direction, and a surface is provided. An inner wiring conductor is provided along a main surface of the specific low-temperature sintered ceramic green sheet, comprising a ceramic green sheet laminated structure,
At an intermediate portion of the ceramic green sheet laminated structure in the laminating direction, an internal cavity defined by opposed top and bottom surfaces and side surfaces connecting the top and bottom surfaces is provided,
On the bottom surface of the internal cavity, a built-in element is mounted without being in contact with the top surface and the side surface of the cavity,
The internal cavity is filled with a fluid,
Ceramic green sheet laminated structure. 前記内蔵素子は、前記低温焼結セラミック材料の焼結温度より高い温度で焼成されたセラミック電子部品である、請求項１６に記載のセラミックグリーンシート積層構造物。17. The ceramic green sheet laminated structure according to claim 16, wherein the embedded element is a ceramic electronic component fired at a temperature higher than a sintering temperature of the low-temperature sintered ceramic material. 前記内蔵素子は、コンデンサ、インダクタ、アイソレータ、抵抗器、カプラおよびバランのいずれかである、請求項１６または１７に記載のセラミックグリーンシート積層構造物。The ceramic green sheet laminated structure according to claim 16, wherein the built-in element is any one of a capacitor, an inductor, an isolator, a resistor, a coupler, and a balun. 前記流動物は、前記低温焼結セラミック材料の焼結温度で焼失し得る流動性樹脂からなる、請求項１６ないし１８のいずれかに記載のセラミックグリーンシート積層構造物。19. The ceramic green sheet laminated structure according to claim 16, wherein the fluid is made of a fluid resin that can be burned off at a sintering temperature of the low-temperature sintered ceramic material. 前記内部キャビティに連通しかつ外部に通じる通気孔を有する、請求項１６ないし１９のいずれかに記載のセラミックグリーンシート積層構造物。The ceramic green sheet laminated structure according to any one of claims 16 to 19, further comprising a ventilation hole communicating with the internal cavity and communicating with the outside. 前記拘束用セラミックグリーンシートは、前記低温焼結セラミックグリーンシート間に配置される、請求項１６ないし２０のいずれかに記載のセラミックグリーンシート積層構造物。The ceramic green sheet laminated structure according to any one of claims 16 to 20, wherein the constraining ceramic green sheets are arranged between the low-temperature sintered ceramic green sheets. 前記拘束用セラミックグリーンシートは、前記セラミックグリーンシート積層構造物の積層方向での両端部に配置される、請求項１６ないし２１のいずれかに記載のセラミックグリーンシート積層構造物。The ceramic green sheet laminated structure according to any one of claims 16 to 21, wherein the constraining ceramic green sheets are arranged at both ends in the laminating direction of the ceramic green sheet laminated structure. 請求項１６ないし２２のいずれかに記載のセラミックグリーンシート積層構造物を、前記低温焼結セラミック材料の焼結温度で焼成することによって得られた、積層型セラミック電子部品。23. A multilayer ceramic electronic component obtained by firing the ceramic green sheet multilayer structure according to claim 16 at the sintering temperature of the low-temperature sintered ceramic material.
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