JP2005260061A - セラミック積層体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 セラミックグリーンシート２２を多数枚積層するとともに主面１０Ａａに導電パッド１４を精度よく形成することができるセラミック積層体の製造方法を提供すること。
【解決手段】 セラミック積層体の製造方法は、セラミックグリーンシート２２上に導電パッド１４を形成する工程と、導電パッド１４を覆うようにセラミックグリーンシート２２上に、該セラミックグリーンシート２２より４０〜６０℃における熱収縮率の小さい材料から形成された保持シート２６を貼付する工程と、保持シート２６を貼付していないセラミックグリーンシート２２の他方の面に他のセラミックグリーンシート２２を順次、熱圧着により積層することで積層中間体を形成する工程と、積層中間体を焼成する工程と、を備える。
【選択図】 図４

Description

本発明は、グリーンシートを積層した積層体上に導電パッドを形成したセラミック積層体の製造方法に関する。

この種の積層体は、セラミックグリーンシート積層法で製造される場合が多い。こうしたシート積層体を製造する工程は、例えば、図９に示す工程がとられている。図９（Ａ）に示すように、キャリアフィルム１０２上にセラミックグリーンシート１０４を形成したシート体１１０を用い、シート体１１０のセラミックグリーンシート１０４を熱圧着による積層およびキャリアフィルム１０２の剥離を繰り返すことにより上記セラミックグリーンシート１０４を順次積層する（図９（Ｂ））。積層体１００Ａの一方の面に積層された上記キャリアフィルム１０２を剥離し、キャリアフィルム１０２を剥離することで露出したセラミックグリーンシート１０４の表面に導電パッド１０６を印刷する（図９（Ｃ））。導電パッド１０６を基準として切れ目を入れ、さらに焼成した後にカットすることによりセラミック積層体を得ている。なお、こうしたグリーンシート積層法としては、特許文献１の技術が知られている。

しかし、従来の製造方法では、セラミックグリーンシート１０４を積層する際にセラミックグリーンシート１０４が熱収縮し、導電パッド１０６の変形を生じる。このような導電パッド１０６の変形は、導電パッド１０６に接続される電子部品や回路基板との接続不良を発生させるだけでなく、導電パッド１０６を基準とするカッティングの不良を生じる。

特開平１１−４３３７６号公報

本発明は、上記従来の技術の問題点を解決するためになされたものであり、セラミックグリーンシートを多数枚積層するとともにセラミックグリーンシート上に形成される導電パッドの変形を低減することができるセラミック積層体の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明は、
セラミック層を積層したセラミック積層体を製造する方法において、
セラミックグリーンシート上に導電パッドを形成する工程と、
上記導電パッドを覆うように上記セラミックグリーンシート上に、４０〜６０℃における熱収縮率が該セラミックグリーンシートより小さい材料から形成された保持シートを貼付する工程と、
上記保持シートを貼付していないセラミックグリーンシートの面に他のセラミックグリーンシートを順次、熱圧着により積層することで積層中間体を形成する工程と、
上記積層中間体を焼成する工程と、
を備えたことを特徴とする。

本発明にかかる方法では、導電パッドを覆うように、４０〜６０℃における熱収縮率がセラミックグリーンシートより小さい材料から形成された保持シートを貼付してから、セラミックグリーンシートを熱圧着により積層しているので、保持シートがセラミックグリーンシートの収縮を抑え、セラミックグリーンシートの収縮に伴う導電パッドの変形を防止することができる。よって、導電パッドを基準にしたカッティングを正確にでき、また、導電パッドに接続される電子部品の導通を確実に行なうことができる。ここで、保持シートの熱収縮率を定義した温度範囲（４０〜６０℃）は、セラミックグリーンシートを熱圧着するときに、セラミックグリーンシートに加わる温度範囲を意味している。

本発明の他の態様は、
キャリアフィルム上にセラミックグリーンシートを形成したシート体を用いて、上記セラミックグリーンシートを複数積層したセラミック積層体を製造する方法において、
複数の上記シート体上に形成した上記セラミックグリーンシートの表面を互いに合わせて積層することにより積層中間体を形成する工程と、
上記積層中間体の一方の面に積層された上記キャリアフィルムを剥離する工程と、
上記キャリアフィルムを剥離することで露出した上記セラミックグリーンシートの表面に導電パッドを形成する工程と、
上記導電パッドを覆うように上記セラミックグリーンシート上に、該セラミックグリーンシートより４０〜６０℃における熱収縮率の小さい材料から形成された保持シートを貼付する工程と、
上記積層中間体の他方の面に積層された上記キャリアフィルムを剥離する工程と、
上記積層中間体の上記セラミックグリーンシート上に他のシート体のセラミックグリーンシートを、上記キャリアフィルムを剥離しつつ順次、熱圧着により積層する工程と、
を備えたことを特徴とする。

本発明にかかる好適な態様として、上記保持シートは、上記積層中間体を加熱することにより熱分解により除去される樹脂フィルムを用いることが工程を簡略化する点から好ましい。特に、保持シートは、積層中間体を脱脂処理する前に分解するようにすれば、脱脂の妨げとはならない。

以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の好適な実施例について説明する。

（１） セラミック積層体の概略構成
図１は本発明の一実施例にかかるセラミック積層体を用いた電子装置を示す概略構成図である。電子装置ＥＤは、移動体通信用モジュールやコンピュータ用のマルチチップモジュールなどに使用されるものであり、低温焼成用材料からなるセラミック層を複数枚（２０枚）積層することにより構成されたセラミック積層体１０に、電子部品を搭載することにより構成されている。すなわち、セラミック積層体１０内には、キャパシタ１２ａやインダクタ１２ｂが導電パターンにより形成されている。また、セラミック積層体１０の上面には、導電パッド１４が形成されており、この導電パッド１４に、ダイオードなどのチップ部品１６ａ、ＩＣ１６ｂ、厚膜抵抗体１６ｃなどが接続され、一方、セラミック積層体１０の側面から下面にかけて外部電極１８が形成され、下面の外部電極１８に接続された導電パッド１４が図示しない回路基板に接続されている。

（２） セラミック積層体１０の製造工程
次に、セラミック積層体１０を製造する工程について説明する。図２はセラミック積層体１０の製造工程を説明する工程図、図３ないし図５はその各工程を概略的に説明する説明図である。

（２）−１ キャリアフィルム熱処理工程（ステップＳ１０）
まず、図３（Ａ）に示すキャリアフィルム２１を熱処理する。本熱処理は、キャリアフィルム２１が後の工程の熱圧着などの加熱によって収縮の影響を小さくするために行なう。熱処理は、このキャリアフィルム２１を１５０〜１７０℃で１８０秒以上加熱することにより行なう。キャリアフィルム２１は、ポリエステル（ＰＥＴ等）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）等により、その厚み３０〜１００μｍとしたフィルムを用いることができる。キャリアフィルム２１として、例えばポリエステルフィルムを用いる場合に、フィルムに固体粒子を分散させて、フィルムを構成する長鎖の分子がその途中で適宜遮られる構造とすることで、フィルムの剪断性を向上させることが好ましい。上記固体粒子としては、ＴｉＯ₂、ＢａＯ₃ 、Ｂａ₂ （ＳＯ₄ ）₃、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ₃）、シリカ（ＳｉＯ₂）等の粒子を用いることができる。

（２）−２ キャスティング工程（ステップＳ１２）
熱処理後に、図３（Ｂ）に示すように、ドクターブレード法によりキャリアフィルム２１上にセラミック材料のスラリーを薄く延ばして、例えば厚み３０〜１２０μｍのセラミックグリーンシート２２をキャスティング（テープ成形）する。ここで、セラミック材料としては、鉛を含有したホウケイ酸ガラスなどの低温焼成セラミックを用いることができる。

（２）−３ シート切断工程（ステップＳ１４）
キャスティング後に、セラミックグリーンシート２２にキャリアフィルム２１を付けた状態で、セラミックグリーンシート２２をキャリアフィルム２１と共に所定サイズに切断する。

（２）−４ パンチング工程（ステップＳ１６）
シート切断後に、ＮＣパンチ等を用いて、図３（Ｃ）に示すようにセラミックグリーンシート２２の所定位置に、ビアホール２２ａや基準ホール２２ｂを打ち抜き形成する。基準ホール２２ｂは、後述する印刷パターンを形成する際の基準位置を表すものである。なお、この工程にて、キャリアフィルム２１にも、セラミックグリーンシート２２のビアホール２２ａと連続してパンチング孔２１ａ，２１ｂが打ち抜き形成される。

（２）−５ 印刷工程（ステップＳ１８）
パンチング後に、図３（Ｄ）に示すようにセラミックグリーンシート２２のビアホール２２ａおよびセラミックグリーンシート２２上に導体ペーストをスクリーン印刷により充填および塗布してビア導体２３および配線パターン２４を形成する。導電ペーストとしては、Ａｕ−Ｐｄ系合金を用いることができる。

（２）−６ 乾燥工程（ステップＳ２０）
印刷後に、セラミックグリーンシート２２にキャリアフィルム２１を付けた状態で、例えば６０〜８０℃で４５〜６０秒程度加熱し、印刷パターンである配線パターン２４とビア導体２３を乾燥させる。この際、予め熱処理されたキャリアフィルム２１が印刷パターン加熱乾燥時のセラミックグリーンシート２２の収縮を抑える役割を果たす。これにより、キャリアフィルム２１と、ビア導体２３および配線パターン２４を設けたセラミックグリーンシート２２とからなる所定形状のシート体２０（図４参照）が形成される。

（２）−７ 積層工程（ステップＳ２２）
乾燥後に、シート体２０を２枚積層する。図４（Ａ）に示すように、２枚のシート体２０上に形成したグリーンシートの表面を互いに合わせて積層する。すなわち、シート体２０−１のセラミックグリーンシート２２−１の表面に、シート体２０−２のセラミックグリーンシート２２−２の表面を合わせて、この積層体を、例えば５５℃、１２．０〜１２．７ＭＰａの条件で熱圧着して一体化する。

（２）−８ 導電パッド１４の形成工程（ステップＳ２４）
積層後に、図４（Ｂ）に示すようにキャリアフィルム２１−１を剥がし、図４（Ｃ）に示すよう露出したセラミックグリーンシート２２−１上に、導電パッド１４を形成する。導電パッド１４は、上述したチップ部品１６ａなどを搭載し、または外部回路に接続するための端子である。導電パッド１４は、導電ペーストを２７〜３７μｍの厚さで所定のパターンにしたがってスクリーン印刷することにより形成することができる。

（２）−９ 保持シート２６の貼付工程（ステップＳ２６）
導電パッド１４の形成後に、図４（Ｄ）に示すように導電パッド１４を覆うようにセラミックグリーンシート２２−１上に保持シート２６を貼付する。保持シート２６は、導電パッド１４の変形を防止するためのものであり、一方の面に接着剤が塗布され、接着剤を介して導電パッド１４を覆うようにセラミックグリーンシート２２−１上に貼付される。
保持シート２６は、セラミックグリーンシート２２より４０〜６０℃において熱収縮率が小さく、２００〜３００℃で熱分解する材料で形成することが好ましい。こうしたフィルムとしては、ポリエステルなどから形成され、厚さ３０〜１００μｍのフィルムを用いることができる。

（２）−１０ 積層工程（ステップＳ２８）
保持シート２６の貼付後に、図４（Ｅ）に示すようにキャリアフィルム２１−２を剥がし、シート体２０−３を積層し、キャリアフィルム２１−３を剥がし、さらに熱圧着する。この積層を、シート体２０−ｎ（ｎは自然数）をキャリアフィルム２１−ｎを剥離しつつ積層する。そして、シート体２０を所定枚数、例えば、１０枚ほど積層する。

（２）−１１ 溝形成工程（ステップＳ３０）
積層後に、図５に示すように積層中間体１０Ａ上の主面１０Ａａ上に格子状にブレーク溝２２ｃを形成する。なお、図５では簡単にするために周辺の１箇所だけブレーク溝２２ｃを示している。ブレーク溝２２ｃは、セラミック積層体１０の焼成後の分割を容易にするためであり、導電パッド１４をパターン認識することでカッタの位置を合わせて主面１０Ａａの一部に切れ目を入れる。

（２）−１２ 積層工程（ステップＳ３２）
次に、（２）−１〜（２）−１１と同様な工程を経て、図５の下部に示すように異なった配線パターンを有する積層中間体１０Ｂを形成し、積層中間体１０Ａに熱圧着する。ここで、積層中間体１０Ａは、チップ部品１６ａ（図１参照）が搭載され、積層中間体１０Ｂは、回路基板に接続される。

（２）−１３ 脱脂・焼成工程（ステップＳ３４）
積層中間体１０Ａ，１０Ｂを圧着した後に、２４０℃×１０時間加熱することで脱脂し、さらに、８４０℃×６０分で焼成する。この場合において、低温焼成材料として、ガラスセラミックを用いた場合には約８７０℃で焼成する。

（２）−１４ 後工程
その後、ブレーク溝２２ｃでカッティングすることで、セラミック積層体１０が製造され、さらにチップ部品１６ａなどを搭載することにより電子装置ＥＤが製造される。

（３） セラミック積層体の製造方法の作用・効果
上記実施例の方法により、上述した効果のほか、以下の効果を奏する。

（３）−１ 積層工程（ステップＳ３２）の前に、導電パッド１４を形成し（ステップＳ２４）、さらに保持シート２６を貼付するので（ステップＳ２６）、積層工程（ステップＳ３２）の熱圧着の際にセラミックグリーンシート２２に熱を加えても、保持シート２６がセラミックグリーンシート２２の収縮に抗する力を加えるので、セラミックグリーンシート２２の上に形成された導電パッド１４の変形を小さくすることができる。これにより、導電パッド１４は、所望の位置に形成されるので、チップ部品１６ａなどの電子部品との接続不良を生じない。また、図５に示すように、ブレーク溝２２ｃは、導電パッド１４のパターンを基準として、その位置が定められるが、導電パッド１４の変形が小さいから、正しいカット位置を認識できる。よって、積層中間体１０Ｃを上下の両面からカッティングした場合に、カット面が斜めにならず、正しく切断することができる。

次に、セラミック積層体の積層工程（ステップＳ３２）に伴うセラミックグリーンシート２２の収縮を調べた。図６はセラミック積層体１０に分割する前の積層中間体１０Ｃを上方から説明する説明図である。図６において、積層中間体１０Ｃは、セラミック積層体１０が４８個（６行×８列）を１グループとし、８グループが同時に形成されている。積層中間体１０Ｃに順次、セラミックグリーンシート２２を熱圧着により積層し、そのときの熱による収縮状態、つまり、横方向の寸法Ｌおよび縦方向の寸法Ｗの収縮状態を調べた。その結果を図７および図８に示す。図７は横方向の寸法Ｌ、図８は縦方向の寸法Ｗであり、実線が実施例、破線が従来の技術に相当する比較例である。図７は寸法Ｌが１９５ｍｍから、２層、５層、７層、１０層と積層した場合の変化を調べ、図８は寸法Ｗが６５ｍｍから２層、５層、７層、１０層と積層した場合の変化を調べた。なお、各寸法の値は、５個の平均をとった。図７および図８に示すように、積層数が増加するにつれてセラミックグリーンシート２２が熱収縮しているが、実施例は、いずれの方向の寸法Ｌ，Ｗについても、比較例と比べて収縮が小さいことが分かった。

（３）−２ 保持シート２６は、２００〜３００℃で熱分解するフィルムを用いることにより、剥がす工程が不要になるとともに、脱脂を妨げることもない。

なお、この発明は上記実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。

本発明の一実施例にかかるセラミック積層体を用いた電子装置を示す概略構成図である。 セラミック積層体の製造工程を説明する工程図である。 セラミック積層体の製造工程を説明する説明図である。 図３に続く工程を説明する説明図である。 図４に続く工程を説明する説明図である。 セラミック積層体に分割する前の積層体を上方から説明する説明図である。 積層中間体の積層工程に伴う収縮状態を示すグラフである。 積層中間体の積層工程に伴う収縮状態を示すグラフである。 従来のセラミック積層体の製造工程を説明する説明図である。

符号の説明

１０...セラミック積層体
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ...積層中間体
１０Ａａ...主面
１２ａ...キャパシタ
１２ｂ...インダクタ
１４...導電パッド
１６ａ...チップ部品
１６ｂ...ＩＣ
１６ｃ...厚膜抵抗体
１８...外部電極
２０...シート体
２０−１...シート体
２０−２...シート体
２０−３...シート体
２１...キャリアフィルム
２１ａ，２１ｂ...パンチング孔
２２...セラミックグリーンシート
２２ａ...ビアホール
２２ｂ...基準ホール
２２ｃ...ブレーク溝
２３...ビア導体
２４...配線パターン
２６...保持シート
ＥＤ...電子装置

Claims (3)

1. セラミック層を積層したセラミック積層体を製造する方法において、
   セラミックグリーンシート上に導電パッドを形成する工程と、
   上記導電パッドを覆うように上記セラミックグリーンシート上に、４０〜６０℃における熱収縮率が該セラミックグリーンシートより小さい材料から形成された保持シートを貼付する工程と、
   上記保持シートを貼付していないセラミックグリーンシートの面に他のセラミックグリーンシートを順次、熱圧着により積層することで積層中間体を形成する工程と、
   上記積層中間体を焼成する工程と、
   を備えたことを特徴とするセラミック積層体の製造方法。
2. キャリアフィルム上にセラミックグリーンシートを形成したシート体を用いて、上記セラミックグリーンシートを複数積層したセラミック積層体を製造する方法において、
   複数の上記シート体上に形成した上記セラミックグリーンシートの表面を互いに合わせて積層することにより積層中間体を形成する工程と、
   上記積層中間体の一方の面に積層された上記キャリアフィルムを剥離する工程と、
   上記キャリアフィルムを剥離することで露出した上記セラミックグリーンシートの表面に導電パッドを形成する工程と、
   上記導電パッドを覆うように上記セラミックグリーンシート上に、４０〜６０℃における熱収縮率が該セラミックグリーンシートより小さい材料から形成された保持シートを貼付する工程と、
   上記積層中間体の他方の面に積層された上記キャリアフィルムを剥離する工程と、
   上記積層中間体の上記セラミックグリーンシート上に他のシート体のセラミックグリーンシートを、上記キャリアフィルムを剥離しつつ順次、熱圧着により積層する工程と、
   を備えたことを特徴とするセラミック積層体の製造方法。
3. 請求項１または請求項２に記載のセラミック積層体の製造方法において、
   上記保持シートは、上記積層中間体を加熱することにより熱分解により除去される樹脂フィルムを用いたセラミック積層体の製造方法。

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