JP2017538293A - 歪みの少ないセラミックの支持プレート及び製造のための方法 - Google Patents

歪みの少ないセラミックの支持プレート及び製造のための方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2017538293A
JP2017538293A JP2017531824A JP2017531824A JP2017538293A JP 2017538293 A JP2017538293 A JP 2017538293A JP 2017531824 A JP2017531824 A JP 2017531824A JP 2017531824 A JP2017531824 A JP 2017531824A JP 2017538293 A JP2017538293 A JP 2017538293A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
support plate
ceramic
tension
glass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2017531824A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017538293A5 (ja
Inventor
ミヤウチ、ヤスハル
ドゥデセク、パボル
パイヤー、エトムント
プトミヒ、ギュンター
Original Assignee
スナップトラック・インコーポレーテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by スナップトラック・インコーポレーテッド filed Critical スナップトラック・インコーポレーテッド
Publication of JP2017538293A publication Critical patent/JP2017538293A/ja
Publication of JP2017538293A5 publication Critical patent/JP2017538293A5/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/30Stacked capacitors
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/16Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistors, capacitors or inductors
    • H05K1/162Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistors, capacitors or inductors incorporating printed capacitors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
    • H01C7/00Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/10Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
    • H01C7/105Varistor cores
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002Details
    • H01G4/018Dielectrics
    • H01G4/06Solid dielectrics
    • H01G4/08Inorganic dielectrics
    • H01G4/12Ceramic dielectrics
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0271Arrangements for reducing stress or warp in rigid printed circuit boards, e.g. caused by loads, vibrations or differences in thermal expansion
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/0306Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/16Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistors, capacitors or inductors
    • H05K1/167Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistors, capacitors or inductors incorporating printed resistors
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/0011Working of insulating substrates or insulating layers
    • H05K3/0044Mechanical working of the substrate, e.g. drilling or punching
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/46Manufacturing multilayer circuits
    • H05K3/4644Manufacturing multilayer circuits by building the multilayer layer by layer, i.e. build-up multilayer circuits
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W70/00Package substrates; Interposers; Redistribution layers [RDL]
    • H10W70/60Insulating or insulated package substrates; Interposers; Redistribution layers
    • H10W70/67Insulating or insulated package substrates; Interposers; Redistribution layers characterised by their insulating layers or insulating parts
    • H10W70/68Shapes or dispositions thereof
    • H10W70/685Shapes or dispositions thereof comprising multiple insulating layers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W70/00Package substrates; Interposers; Redistribution layers [RDL]
    • H10W70/60Insulating or insulated package substrates; Interposers; Redistribution layers
    • H10W70/67Insulating or insulated package substrates; Interposers; Redistribution layers characterised by their insulating layers or insulating parts
    • H10W70/69Insulating materials thereof
    • H10W70/692Ceramics or glasses
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W70/00Package substrates; Interposers; Redistribution layers [RDL]
    • H10W70/60Insulating or insulated package substrates; Interposers; Redistribution layers
    • H10W70/62Insulating or insulated package substrates; Interposers; Redistribution layers characterised by their interconnections
    • H10W70/63Vias, e.g. via plugs
    • H10W70/635Through-vias

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Ceramic Capacitors (AREA)
  • Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)

Abstract

支持プレートについて、側方の焼結収縮を低減するために、第1のセラミック機能層を、結合層(VS)を介してセラミックのテンション層(SPS)によって緊張させることが提案される。機能層(FS)及びテンション層(SPS)は、ガラスを有していないか、又は質量(%)よりも少ないわずかなガラス割合だけを有しており、一方、結合層(VS)はガラス成分を含むか、又はガラス層である。

Description

本発明は、当該支持プレート内に組み込まれた受動構成要素を含むことができ、電気部品の取付のための基板としての役割を担うセラミックの支持プレートに関するものである。更に、本発明は、支持プレートを製造するための方法に関するものである。
公知のセラミックの支持プレートは少なくとも1つの機能層を備えており、この機能層は、電気部品が実現されているか、又は電気部品を実現することが可能な機能セラミックを含んでいる。このような機能セラミックは、バリスタセラミック又はフェライト、圧電セラミック、NTC及びPTC、多層コンデンサ(MLCC)のための誘電セラミック、LTCCセラミック(MCM)及びその他のものから選択されるサーミスタ材料のような他の電子セラミックから選択されることができる。
支持プレートはグリーン体の焼結によって製造され、このグリーン体は、既に構造化された電極又は未処理の構造化された電極層を含んでいる。したがって、グリーン体が焼結時に側方の収縮をわずかしか有していなければ、電極及びインターフェースの構造精度を維持するのに有利である。
側方の収縮を低減するための様々な可能性が知られている。1つの可能性は、収縮を主に層面に対して垂直な方向へ強制するために、焼結中に力を層面に対して垂直にグリーン体へ作用させることにある。別の可能性は、グリーン体との接着作用に基づき焼結時の側方の収縮を低減する機能セラミックのためのグリーン体と結合されているテンション層を設けることにある。テンション層は、焼結プロセス後に支持プレートの組み込まれた構成要素として残存する。
しかし、テンション層を、グリーン体と共に焼結され、焼結プロセス後に基板から除去される犠牲層として構成することも可能である。
特に、第2及び第3の方法については、テンション層と機能層あるいはグリーン体の間に固体の結合部が十分に生じることが重要であるが、このことは、異なるセラミックにより、達成することが困難である。
公知の方法においては、少なくとも表面において5%より多くのガラス割合を含有するテンション層及び/又は機能層が用いられる。ガラス割合によって初めて、焼結されていないテンション層の後の機能セラミックとの付着性が確保される。結合平面の両側において例えば5質量%よりも小さな層範囲におけるガラス割合を選択すると、焼結中の層の付着が確保されておらず、両層の規則的な層剥離が生じることとなり、その結果、基板層剥離が生じ、これにより、製造時に全体的により多くの廃品が生じてしまう。
しかしながら、ガラス混合物における欠点は、このガラス混合物により、機能セラミックの電気的な特性又は誘電的な特性の変質が引き起こされることにある。このことは、一方では、純粋でない、機能セラミックの機能を許容できないほど強く低下させ得るガラスを含有する機能層に起因し得る。更に、いくつかのガラス成分は、拡散するとともに、同様に変質をもたらす機能セラミックの層の化学変化を生じさせ得る。
固体のテンション層、したがって完成されたセラミック又は機能層のグリーン体が設けられた完成された結晶を用いれば、いくつかのケースでは、互いに良好な付着性を有する材料の組合せを見出すことが可能である。しかしながら、可能な材料の組合せは、数において非常に限定されているとともに、全ての機能層がこのようにして緊張され得るわけではない。
したがって、本発明の課題は、当該支持プレートのテンション層及び機能層が、互いに良好に付着し、したがって、焼結後に大きく低減される側方の収縮を有する、支持プレートを提供することにある。テンション層と機能層の良好な付着性は、機能層の電気的な特性又は誘電的な特性を損なうことなく行われ得るべきである。別の課題は、支持プレートを製造するための方法を提供することにある。
この課題は、本発明により、請求項1の特徴を有する支持プレートによって解決される。本発明の別の有利な形態及び支持プレートを製造するための方法は、別の請求項から把握され得る。
本発明は、機能層とテンション層の間の付着性の問題をこれらの間に配置された結合層を用いて解決するものである。機能層及びテンション層は、ガラスを含んでいないか、又は5質量(%)より小さなわずかなガラス割合のみを有し、このガラス割合は、通常、まだ機能層あるいは機能層に存在する機能セラミックの電気的な特性の低下を生じさせるものではない。結合層は、それ自体がガラス層であるか、又は以下ではガラス成分ともいう、焼結プロセスにおいてガラスへ変化する酸化物のようなガラスを形成する成分を含んでいる。
このような支持プレートを、ほんのわずかな側方の焼結収縮によって歪みを少なく製造することが可能である。なぜなら、結合層が、機能層とテンション層の間の良好な付着性を保証するためである。本発明による支持プレートは、結合層によって機能層の電気的な特性に影響を与えず、したがって悪化もさせないという利点を有している。
結合層は、約0.5〜10μmの層厚を有している。この比較的わずかな層厚によって、機能層及び/又はテンション層の粗い表面構造においてもガラス成分が両層のセラミックの粒子を完全に包囲することが既に保証される。このことは、最大の共通の表面(境界面)と、したがって最大の付着性を保証する。
更に、結合層は適合された熱膨張係数を有しており、この熱膨張係数は、好ましくはテンション層の熱膨張係数と機能層の熱膨張係数の間にある。テンション層が、犠牲層として用いられ、後に再び除去されれば、結合層の熱膨張係数は、有利には機能層の膨張係数以下に選択される。
結合層の流動特性も、また熱膨張係数も、選択された充填材料粒子の添加によって調整されることができる。有利な充填材料は、例えば、テンション層と同一の材料から選択されることができる。このことは、機能層あるいはテンション層の膨張係数への良好な適合を保証するものである。充填材料は、結合層の他の物理的な特性の調整にも役立つものである。
1つのガラス成分あるいは複数のガラス成分は、結合層において、焼結前には微細なガラス粒子として、又はガラスを形成する酸化物として存在する。更に、結合層は、好ましくは、機能層内へ拡散し、場合によってはその特性の低下を引き起こしかねない可動のイオンを有していない。機能層がバリスタセラミックであり、特に機能層がプラセオジムによってドープされていれば、このことを特に考慮すべきである。
結合層の融点は、機能層の範囲にあることができるが、通常は、機能層の融点よりも低い。しかし、融点における過剰な拡散は好ましくない。
更に、結合層は、焼結プロセス中にコントロールされて流れる材料から成っている。十分に良好な接着作用のために、結合層がテンション層及び機能層の表面を完全に湿らせることも不要である。したがって、このときに付着性を大きく低減することなく、湿潤特性が低減することがない。
結合層は好ましくはホウケイ酸ガラスのためのガラス成分を含んでおり、ホウケイ酸ガラスは、低い熱膨張係数CTEによって傑出しているとともに、エラストプラスチック特性を有している。エラストプラスチック特性によって、冷却時に過剰に大きな熱的緊張を結合層内で生じさせないことが可能である。したがって、ガラス成分は、主成分として、好ましくはケイ素及び/又はゲルマニウム、ホウ素並びにカリウム又は他のアルカリ金属の酸化物を備えている。結合層のガラス成分は、上述のイオン及び酸化物のみから選択されることができる。しかし、他のイオンがホウケイ酸ガラスの特性を許容できないほどには変化させず、機能セラミックの電気的な特性を低下させるものでない限り、他のイオンも可能である。
上述の主成分は、結合層の少なくとも70質量%を含んでいる。そのほかに、固体の、高焼結された充填材料が100質量%へ不足した割合を形成することが可能である。このようなガラス割合又はガラス成分割合及び充填材料割合についてのこのような上限によって、結合層は、テンション層と機能層の間の良好な機械的な結合を保証することが可能である。
支持プレートが、特に所定のイオンの拡散に対して敏感で、その後その電気的な特性を低下させ得るバリスタセラミックを含んでいれば、結合層あるいはこのために用いられるガラス及びガラス成分は、好ましくは本質的にアルミニウム、ガリウム、クロム及びチタンを含んでいない。しかし、機能層の焼結温度がアルミニウムが機能セラミック内へ拡散することができる拡散温度以下であり、特に機能セラミックがバリスタ材料から選択されていれば、事情によってはアルミニウム割合も許容される。しかし、特にLTCCセラミックにおけるCo−焼成プロセスにはアルミニウムはあまり適していない。
機能層がバリスタセラミックとは異なる層及び特に他の半導体であれば、他のイオンは、その電気的な機能にとって不利であり得るとともに、有利には中間層あるいはそのために用いられるガラス及びガラス成分の構成要素として回避される。
機能セラミックは、フェライト、NTCセラミック又はPTCセラミックであり得る。
テンション層は、機能層及び結合層の焼結温度よりはるかに大きな焼結温度を有している。これにより、テンション層の構造が変化しないままであり、この構造が焼結時及び特に冷却後にその作用を機能層のためのテンション層として発揮する焼結方法が可能となる。
テンション層は、固体の、したがって密なセラミックであり得る。この場合には、異なる熱膨張係数の互いの良好な適合が非常に有利である。しかし、テンション層は、結合剤のみが燃え尽きた焼結されていない粉体層であってもよい。このような層も、そのテンション層としての使用が可能な大きな機械的な強度を備えている。機械的な強度は、ファンデルワールス力に基づくものである。
したがって、テンション層のための材料についての有利な選択は、小さな熱膨張係数を有する、安価で、高焼結された材料である。
例示的な良好で適切な材料は、高焼結された酸化物及び例えば酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム又はケイ酸マグネシウムのような他の化合物である。更に、必ずしも安価ではないが窒化物及びホウ化物も適している。酸化アルミニウムセラミックも、他の耐火材料のようにテンション層としても適している。
テンション層については、機能層の層厚にほぼ対応する層厚が選択される。機能層の厚さは、機能層の部分層全体の厚さと理解され、この機能層は、機能セラミックから成る層のほかに、電極のためのメタライズ層並びに他の補助層及び中間層を含み得る。応力層の層厚は、この応力層が機能層の層厚の少なくとも半分に対応するように選択されるべきである。
しかし、本発明による支持プレートにおいては2つのテンション層を設けることも可能であり、これらテンション層は、機能層の互いに対向する側に配置されているとともに、それぞれ中間層としての結合層と共に設けられる。2つのテンション層の厚さの寸法設定においては、両応力層から成る層厚の合計が考慮され、これら応力層は、最適には機能層の層厚の50〜100%である。
機能層は、バリスタが形成されたバリスタ材料を含むことができる。このバリスタは、バリスタ材料から成る機能セラミック層のほかに、更に少なくとも2つの電極層を含むが、好ましくは、多層構造において構造化された電極層を有するバリスタセラミックの複数の部分層が交互に生じる1つの多層構造を含む。
他の受動構成要素も、機能層内に実現されることができる。セラミックの多層コンデンサ(MLCC)は同様に多層構造を備えており、この多層構造では、交互の電極層と機能セラミック層が部品機能を提供する。
機能層は複数の貫通接続部を備えることもでき、これら貫通接続部を介して、異なるメタライズ平面が互いに結合されているか、又はこれら貫通接続部においてより深い位置の電極層が機能層の表面に結合されることができる。貫通接続部を用いて、このより深い位置の電極層のための接続部が機能層の表面において得られる。
機能層は、そのほか機能セラミックの少なくとも2つの部分層を含むことができ、これら部分層は、異なる電子セラミック特性を有し、全部で少なくとも3つのメタライズ平面を有するとともに、複数の電極を用いて2つの異なる受動電気構成要素へ構造化されている。好ましくは、少なくとも1つずつの受動構成要素が部分層内で機能セラミックにおいて実現されている。
以下では、本発明を、複数の実施例及びこれに関連する複数の図に基づいて詳細に説明する。これら図は、本発明の説明に寄与するものであり、したがって概略的にのみ示されているとともに縮尺どおりには示されていない。したがって、絶対的な寸法も相対的にすぎない寸法も、図からは把握できない。
これら図について、
概略的な断面における第1の支持プレートを示す図であり、 概略的な断面における第2の支持プレートを示す図であり、 図1及び図2に基づく部分図であり、 第1の実施形態による支持プレートの製造における異なる方法段階を示す図であり、 第1の実施形態による支持プレートの製造における異なる方法段階を示す図であり、 第1の実施形態による支持プレートの製造における異なる方法段階を示す図であり、 第1の実施形態による支持プレートの製造における異なる方法段階を示す図であり、 第2の実施形態による支持プレートの製造における異なる方法段階を示す図であり、 第2の実施形態による支持プレートの製造における異なる方法段階を示す図であり、 第2の実施形態による支持プレートの製造における異なる方法段階を示す図であり、 概略的な断面における、機能層に組み込まれた例示的な受動構成要素を有する機能層を示す図であり、 結合層が残存した、焼結後の図6の機能層を示す図であり、 電気的な接続面を設けた後の図7の機能層を示す図である。
図1には本発明による支持プレートの単純な一実施形態が示されており、この実施形態においては、第1の機能層FS上にテンション層SPSが結合層VSを用いて取り付けられている。機能層FSは、例えば機能セラミックを内部に形成されたバリスタを有するバリスタセラミックの基礎上に含んでいる。
結合層VSのために、ガラス組成物が78質量%で準備される。SiO2、19質量%酸化ホウ素、3質量%酸化カリウム。このような組成は、膨張係数に関してバリスタセラミックの材料に適合されている。ガラスの軟化点は約775°である。
結合層VSは、例えば、精確に分配された形態の上述のガラス成分を含むペーストの形態で例えば印刷によって機能層FS上へ設けられる。ペースト状の結合層VSの層厚は、約2〜10μmである。
テンション層SPSのために、例えば酸化ジルコニウムを基礎とするグリーンシートが作製される。グリーンシートは、機能層FS上で結合層VS上へ積層される。
つづいて、構造全体が約920℃で焼結される。この温度においては、結合層VSにおけるガラス成分が溶融し、流動化する。このとき、テンション層SPSのためのグリーンシートから結合剤のみが焼き尽くされる一方、テンション層SPSの粒子構造は、体積収縮を伴うことなく引き続き保持される。それにもかかわらず、粒子は、支持プレートあるいは構造の焼結中のテンション作用の達成に十分な高い強度が互いの間で保持される。室温へのコントロールされた冷却後に、図1に図示された構造が得られる。
図1に図示された構造は、電気部品のための基板として機能することが可能である。しかし、粒子状の構造を備えたテンション層SPSを基板に対する更なる処理の前に再び除去することも可能である。加えて、例えば酸化ジルコニウム粒子である、例えば適当な粒子状の媒体によるサンドブラスト、研磨粒子による湿式の研磨又はブラッシングである機械的な除去方法が考慮に値する。除去ブラッシングを多段式に行うことができ、一連の部分工程では、最後の方法工程において最も柔らかいブラシで除去ブラッシングが行われるように、異なる硬さのブラシが用いられる。
焼結の前後には、機能層の寸法が決定され、したがって側方の収縮が算出される。本発明による支持プレートはx、y軸に沿って測定して1.0%よりわずかな側方の収縮を備えることが分かった。これを超える収縮は、テンション層によって阻止される。
図2には、本発明による支持プレートTPの別の一実施形態が示されており、この支持プレートにおいては、第1のテンション層SPS1に対向して第2のテンション層SPS2が第2の結合層VS2を用いて設けられている。したがって、この配置は、鏡面としての機能層FSを有する対称な構造を備えている。第2のテンション層の設置は、第1のテンション層の設置と同様になされる。両テンション層SPS1,SPS2は、互いに同期して、又は互いに連続して設けられる。焼結工程は、両テンション層に対して共通に行われる。
図3には、テンション層SPSと結合層VSと機能層FSの間の境界面における本発明による支持プレートTPの構造の一部が示されている。機能層FSは、焼結によって濃密にされているとともに、孔を有さない。表面はある程度の残留粗さを有しており、この残留粗さは、テンション層SPSの粒子構造に基づくべきである。これに対して、テンション層SPSはまだ粒子構造を有しており、この粒子構造に基づき、中間空間に元来存在する結合剤が焼結過程中に焼き尽くされている。粒子は、テンション層SPSにおいて互いに良好な付着性を備えているとともに、テンション層を機械的に安定化させ、したがってテンション作用を可能とするものである。
結合層VSは、機能層FS及びテンション層SPSの両表面に密着するとともに、平面的に拡大された境界面によって大きな接着作用を生じさせる。それぞれ結合層VSとテンション層SPS及び機能層FSの各表面の間の境界層を境界面と呼ぶ。
図4A〜図4Dには、第1の実施による支持プレートの製造における様々な方法段階が示されている。機能層FSのグリーン体GF上には、結合層VSの前段としてガラスペーストの層GVが最大で10μmまでの薄い層厚で設けられる。図4には配置が示されている。ガラスペーストの層GV上には、いまや、例えば、結合剤における例えば酸化ジルコニウムの基礎上の高焼結されたセラミックの粒子の密なパックを含むグリーンシートGSの積層によってテンション層SPSが設けられる。
つづいて構造が焼結され、テンション層SPSのグリーンシートGSは、引き続きその体積を維持する。なぜなら、結合剤が燃え尽きるためである。結合層VSのガラスペースト層GVは、テンション層SPSの多孔性の表面が軟化し、流動化する。
機能層FSのグリーンシート構造GFは、焼結するとともに、このとき、圧縮によって焼結収縮を生じさせる。しかし、これは、グリーンシート構造GFから機能層FSへの移行時の層厚の減少においてのみ現れる。層厚は、図4Bによる当初のd1から図4Cによるd2へ減少する。側方の収縮は、テンション層SPSによるテンションによって阻止される。焼結後の冷却時には、構造は、引き続き形状安定的及び寸法安定的なままであるとともに、熱膨張分だけ低減する。
テンション層SPSが犠牲層として用いられれば、図4Cにおいて矢印で示唆されているようにこの犠牲層はつづいて機械的に除去される必要がある。
図4Dには、テンション層の除去後の配置が示されている。機能層FSは、いまや、当初の結合層VSに対応するガラス層によってのみ覆われている。ガラス層あるいは結合層のより大きな硬さにより、これらガラス層あるいは結合層は、選択された除去方法に対して安定している。
図5A〜図5Cには、第2の方法態様による本発明による支持プレートの製造における様々な方法段階が示されている。ここで、固体のプレートとして存在するテンション層SPSが起点となり、このテンション層上に、最大で10μmまでの薄い層厚の、結合層VSのためのガラスペーストGVが設けられる。図5Aには、この方法段階における配置が示されている。
ガラス粒子の層GV上には、いまや、機能層FSのためのグリーンシートGFあるいはグリーンシートスタックが例えば積層することによって設けられている。しかし、機能層のためのグリーンシートを個別に積層することも可能である。図5Bには、機能層FSのための積層されたグリーンシートによるこの方法段階における配置が示されている。
次の工程では、図4A〜図4Dに基づき説明したものと類似のように焼結が行われる。ここでも、焼結時及び冷却時には、機能層FSのテンションが、テンション層SPSによって側方の焼結収縮を阻止し、その結果、寸法においてのみ層平面に対して垂直に焼結収縮が生じる。これに対して、図5B及び図5Cから見られるように、機能層FSのためのシートスタックの層厚又は個々の機能層FSの層厚が減少する。
図6には、当該受動素子が後の機能層FSのためのグリーンシートGFのスタックへ組み込まれることができるように例示的な受動素子が示されている。機能セラミックのそれぞれ2つの部分層FS1,FS2,...の間には、受動素子のために、1つずつ構造化された電極層ELが配置されている。電極層ELは、少なくとも2つの貫通接続部DK1,DK2によって1つずつ交互に接続されているため、第1の電極層EL1が第1の貫通接続部DK1に接続され、その一方、第2の電極層EL2は第2の貫通接続部DK2に接続されている。このような部品構造は、例えばバリスタセラミックによって実現されることができるとともに、このときバリスタを形成する。このバリスタは、最初に調整可能な閾値電圧から、第1の電極から第2の電極へ電流を導くか、あるいは誘導する保護部品である。この閾値電圧が過電圧よりも小さければ、電圧を、閾値の到達時にこのようにして確実に誘導することが可能である。
しかし、図6に図示された構造は、セラミックの機能層FSの部分層が誘電体で構成されている、セラミックの積層コンデンサであり得る。第1の電極層EL1と第2の電極層EL2の間に電圧を印加することで、これら両電極の間にキャパシタンスが生成される。
図7には、図6に図示された受動構成要素が、テンション層の焼結後及び除去後の方法生成物として示されている。機能層FS上には、いまや、元来のテンション層VSのガラス層のみがまだ存在している。
そして、単段又は多段のプロセスにおいては、貫通接続部DKの露出した上端上、及び元来の結合層VSのガラス層の表面上の隣接する縁部範囲には、接続面AFを生じさせることが可能である。第1の部分工程では、更に、例えば無電解の金属析出によって、ビアVAが元来の結合層VSのガラス層を通って延びることが可能である。つづいて、充填されたビアVA上には金属電気的な接続面AFが、例えば接触部の印刷及び焼き付けによって生じる。しかし、接触部を電気メッキ的に設けることも可能である。図8には、この方法段階における配置が示されている。
いまや、電気部品を、接続面AF上へ電気的及び機械的に取り付けることができ、支持プレートは、部品のための支持部としての役割を担う。組み込まれた受動素子によって、支持プレートにおける保護機能を実現することができ、この支持プレートは、部品を例えば過電圧に対して保護するものである。しかし、支持プレートでは、他の受動部品機能も対応する受動構成要素の形態で実現され、部品に接続されることが可能である。
本発明は、わずかな選択された実施例に基づいて説明され、したがって、図示の実施例及び/又は各図に限定されていない。本発明は、各請求項によってのみ定義されているとともに、その範囲において別のバリエーションを含んでいる。各請求項の特徴の下位の組合せも本発明によるものとみなされる。
TP 支持プレート
FS セラミックの機能層
SPS セラミックのテンション層
VS 結合層
GV 結合層のためのガラスペースト層
CTE 熱膨張係数
GF セラミックの機能層のためのグリーン体
GS セラミックのテンション層のためのグリーン体
FS1,FS2 機能層の部分層
GS テンション層のためのグリーンシート
AF 電気的な接続面
VA 結合層を通るビア

Claims (17)

  1. −第1のセラミックの機能層と、
    −結合層(VS)と、
    −セラミックのテンション層(SPS)と、
    を含み、
    −前記セラミックの機能層(FS)が、支持プレート(TP)のために、前記結合層(VS)を介して前記セラミックのテンション層(SPS)に結合されており、
    −前記セラミックの機能層(FS)には、電気部品と接続可能な受動電気構成要素が組み込まれており、
    −前記機能層(FS)及び前記テンション層(SPS)はガラスを含んでいないか、又は5質量(%)より小さなわずかなガラス割合のみを有し、
    −前記結合層(VS)が、ガラス成分を含むか、又はガラス層である、
    電気部品のための支持プレート。
  2. 前記結合層(VS)の厚さが0.5〜10μmである、
    請求項1に記載の支持プレート。
  3. 請求項1又は2に記載の支持プレート
    前記結合層(VS)が、前記ガラス成分のほかに、焼結されていないセラミックの充填材料を更に含んでいる、
    請求項1又は2に記載の支持プレート。
  4. 前記テンション層(SPS)が、前記機能層(FS)及び前記結合層(VS)の焼結温度を超える焼結温度を有している、
    請求項1〜3のいずれか1項に記載の支持プレート。
  5. 前記テンション層(SPS)が、前記機能層(FS)の熱膨張係数CTEFよりも低い、比較的低い熱膨張係数CTESを備えている、
    請求項1〜4のいずれか1項に記載の支持プレート。
  6. 第2の結合層(VS2)及び第2のテンション層(SPS2)を有し、該第2のテンション層が前記第2の結合層を介して前記機能層(FS)の、前記第1のテンション層から離れるように向いたその表面に結合されており、その結果、前記支持プレートが、層の順序、材料及び層厚に関して対称の構造を備えている、
    請求項1〜5のいずれか1項に記載の支持プレート。
  7. 前記少なくとも1つの結合層(VS)が、主要成分として、合計で該結合層の少なくとも70質量%を含む、Si及び/又はGe、B並びにKの酸化物を含んでおり、前記結合層において100質量%まで不足している割合が高焼結された充填材料で形成されている、
    請求項1〜6のいずれか1項に記載の支持プレート。
  8. 前記機能層(FS)が、バリスタ材料から成る層を含んでいるとともに、少なくとも2つの電極層(EL1,EL2)を備えている、
    請求項1〜7のいずれか1項に記載の支持プレート。
  9. 前記機能層(FS)が、NTCセラミック又はPTCセラミックの層、セラミックの多層コンデンサ、フェライト層、圧電層及びLTCCセラミックから選択されている、
    請求項1〜7のいずれか1項に記載の支持プレート。
  10. 前記機能層(FS)が、異なる電子セラミック特性及び異なる受動電気部品のための電極へ構造化されている少なくとも3つのメタライズ平面を有する少なくとも2つの異なる部分層(FS1,FS2)を備えており、前記異なる受動電気部品が前記機能層へ組み込まれている、
    請求項8又は9に記載の支持プレート。
  11. 前記テンション層(SPS)がZrO、MgO、SrCO、BaCO又はMgSiOのような高焼結される酸化物及び化合物を基礎とする層である、
    請求項1〜10のいずれか1項に記載の支持プレート。
  12. a)受動電気構成要素があらかじめ形成されたセラミックの機能層のためのグリーン体を設ける工程と、
    b)前記グリーン体上へガラス粒子の比較的薄い層を設ける工程と、
    c)セラミックのテンション層のためのグリーン体をガラス粒子上へ設ける工程と、
    d)ガラス粒子及びセラミックの機能層の焼結温度より高い温度で構造を焼結する工程と、
    e)前記構造をコントロールしつつ冷却する工程であって、1〜10μmの厚さのガラス層を有する固体の結合部が生じ、側方の焼結収縮が軸線ごとに3%より小さい値に制限されている、工程と、
    を含む、請求項1に記載の支持プレートを製造するための方法。
  13. 前記セラミックの機能層のための前記グリーン体が少なくとも1つのグリーンシートを含んでおり、該グリーンシートでは、ガラス粒子の層がペーストの形態で少なくとも1つのグリーンシート上に設けられており、該グリーンシートでは、前記セラミックのテンション層のためのグリーン体としてペースト又はグリーンシートがガラス粒子の層上へ設けられる、
    請求項12に記載の方法。
  14. A)テンション層(SPS)のための固体のセラミックのプレートを設ける工程と、
    B)ガラス粒子の比較的薄い層(GV)を前記テンション層上へ設ける工程と、
    C)セラミックの機能層(GF)のためのグリーン体をガラス粒子の層(GV)上へ設け、その中に受動電気構成要素をあらかじめ形成する工程と、
    d)ガラス粒子及びセラミックの機能層の焼結温度より高い温度で構造を焼結する工程と、
    e)前記構造をコントロールしつつ冷却する工程であって、1〜10μmの厚さのガラス層VSを有する固体の結合部が生じ、側方の焼結収縮が軸線ごとに3%より小さい値に制限されている、工程と、
    を代替的に含む、請求項1に記載の支持プレートを製造するための方法。
  15. f)冷却後に機械的な除去方法を実行する工程であって、その際、前記テンション層(SPS)が再び除去される、工程、
    を更に含む、請求項1〜14のいずれか1項に記載の方法。
  16. 前記除去方法として、サンドブラスト、ブラッシング又は研磨が用いられる、請求項15に記載の方法。
  17. 工程E)又はe)の後に、固体の結合部において、受動構成要素の最上の接触部がガラス層の下方で露出し、
    電気部品のための電気的な接続面が、導電的な接触部において、前記最上の接触部と共に前記結合部上へ設けられる、請求項12〜16のいずれか1項に記載の方法。
JP2017531824A 2014-12-16 2015-12-15 歪みの少ないセラミックの支持プレート及び製造のための方法 Withdrawn JP2017538293A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014118749.0 2014-12-16
DE102014118749.0A DE102014118749A1 (de) 2014-12-16 2014-12-16 Verzugsarme keramische Trägerplatte und Verfahren zur Herstellung
PCT/EP2015/079813 WO2016096870A1 (de) 2014-12-16 2015-12-15 Verzugsarme keramische trägerplatte und verfahren zur herstellung

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020126497A Division JP2020184646A (ja) 2014-12-16 2020-07-27 歪みの少ないセラミックの支持プレート及び製造のための方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017538293A true JP2017538293A (ja) 2017-12-21
JP2017538293A5 JP2017538293A5 (ja) 2018-12-27

Family

ID=55027717

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017531824A Withdrawn JP2017538293A (ja) 2014-12-16 2015-12-15 歪みの少ないセラミックの支持プレート及び製造のための方法
JP2020126497A Pending JP2020184646A (ja) 2014-12-16 2020-07-27 歪みの少ないセラミックの支持プレート及び製造のための方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020126497A Pending JP2020184646A (ja) 2014-12-16 2020-07-27 歪みの少ないセラミックの支持プレート及び製造のための方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20170332491A1 (ja)
EP (1) EP3234957A1 (ja)
JP (2) JP2017538293A (ja)
CN (1) CN107004504A (ja)
DE (1) DE102014118749A1 (ja)
WO (1) WO2016096870A1 (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102464070B1 (ko) * 2016-09-29 2022-11-07 주식회사 아모텍 정전기보호소자, 그 제조 방법 및 이를 구비한 휴대용 전자장치
KR102732881B1 (ko) * 2016-09-29 2024-11-22 주식회사 아모텍 정전기보호소자, 그 제조 방법 및 이를 구비한 휴대용 전자장치
KR101963283B1 (ko) * 2017-02-10 2019-03-28 삼성전기주식회사 커패시터 부품
KR102404320B1 (ko) * 2017-08-31 2022-06-07 삼성전기주식회사 적층 세라믹 커패시터 및 그 제조방법
JP6766849B2 (ja) 2018-01-16 2020-10-14 株式会社デンソー 回転角度検出装置
CN111302789B (zh) * 2020-03-17 2021-01-19 华南理工大学 一种具有三明治结构的脉冲储能介质材料及其制备方法与应用
DE102020205305B4 (de) * 2020-04-27 2022-06-30 Eberspächer Catem Gmbh & Co. Kg PTC-Heizeinrichtung und Verfahren zu deren Herstellung
CN114373632B (zh) * 2022-01-22 2022-09-02 池州昀冢电子科技有限公司 多层陶瓷电容器及其制备方法
CN118692985A (zh) * 2024-08-26 2024-09-24 广东佛智芯微电子技术研究有限公司 一种玻璃键合三维堆叠结构及其制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06143239A (ja) * 1992-11-02 1994-05-24 Sumitomo Metal Ind Ltd セラミックス基板の製造方法
JP2002050869A (ja) * 2000-07-31 2002-02-15 Kyocera Corp 多層配線基板の製造方法
JP2002198647A (ja) * 2000-12-26 2002-07-12 Kyocera Corp 低温焼成セラミック配線基板の製造方法
WO2007004415A1 (ja) * 2005-07-01 2007-01-11 Murata Manufacturing Co., Ltd. 多層セラミック基板およびその製造方法ならびに多層セラミック基板作製用複合グリーンシート
JP2008060332A (ja) * 2006-08-31 2008-03-13 Sanyo Electric Co Ltd 積層セラミック基板の製造方法及び積層セラミック基板
JP2009522792A (ja) * 2006-01-05 2009-06-11 エプコス アクチエンゲゼルシャフト モノリシックセラミック素子および作製方法
JP2014160694A (ja) * 2013-02-19 2014-09-04 Panasonic Corp セラミック配線基板とバリスタ内蔵セラミック配線基板

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3692623B2 (ja) * 1996-05-20 2005-09-07 株式会社デンソー セラミック積層体及びその製造方法
JP2000208074A (ja) * 1999-01-19 2000-07-28 Canon Inc 画像表示装置および陰極管
DE10145364A1 (de) * 2001-09-14 2003-04-10 Epcos Ag Verfahren zur Herstellung eines keramischen Substrats
KR101108958B1 (ko) * 2003-02-25 2012-01-31 쿄세라 코포레이션 적층 세라믹 콘덴서 및 그 제조방법
US20100103634A1 (en) * 2007-03-30 2010-04-29 Takuo Funaya Functional-device-embedded circuit board, method for manufacturing the same, and electronic equipment

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06143239A (ja) * 1992-11-02 1994-05-24 Sumitomo Metal Ind Ltd セラミックス基板の製造方法
JP2002050869A (ja) * 2000-07-31 2002-02-15 Kyocera Corp 多層配線基板の製造方法
JP2002198647A (ja) * 2000-12-26 2002-07-12 Kyocera Corp 低温焼成セラミック配線基板の製造方法
WO2007004415A1 (ja) * 2005-07-01 2007-01-11 Murata Manufacturing Co., Ltd. 多層セラミック基板およびその製造方法ならびに多層セラミック基板作製用複合グリーンシート
JP2009522792A (ja) * 2006-01-05 2009-06-11 エプコス アクチエンゲゼルシャフト モノリシックセラミック素子および作製方法
JP2008060332A (ja) * 2006-08-31 2008-03-13 Sanyo Electric Co Ltd 積層セラミック基板の製造方法及び積層セラミック基板
JP2014160694A (ja) * 2013-02-19 2014-09-04 Panasonic Corp セラミック配線基板とバリスタ内蔵セラミック配線基板

Also Published As

Publication number Publication date
CN107004504A (zh) 2017-08-01
JP2020184646A (ja) 2020-11-12
US20170332491A1 (en) 2017-11-16
DE102014118749A1 (de) 2016-06-16
EP3234957A1 (de) 2017-10-25
WO2016096870A1 (de) 2016-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2017538293A (ja) 歪みの少ないセラミックの支持プレート及び製造のための方法
JP2017538293A5 (ja)
JP7148239B2 (ja) セラミック電子部品およびその製造方法
US9136058B2 (en) Laminated ceramic electronic component and manufacturing method therefor
JP5132972B2 (ja) 誘電体セラミックス及びその製造方法並びに積層セラミックコンデンサ
JP5361635B2 (ja) 振動体
TW505932B (en) Chip-type electronic component and manufacturing method therefor
JP5409198B2 (ja) 振動体
KR100821274B1 (ko) 칩 세라믹 전자부품
JP2011097016A (ja) 積層セラミック電子部品、および積層セラミック電子部品の製造方法
CN115050576B (zh) 陶瓷电子部件
JP2018098327A5 (ja)
JP2022530320A (ja) 静電チャック用高密度耐食層配置
KR101452065B1 (ko) 적층 세라믹 커패시터 및 적층 세라믹 커패시터의 실장 기판
WO2011122416A1 (ja) 圧電素子使用装置
JP6496604B2 (ja) 静電チャックおよびその製造方法
JP2014232850A (ja) 積層型電子部品
JP6306316B2 (ja) コンデンサ
CN120020981A (zh) 多层电子组件
JPWO2005104639A1 (ja) 多層セラミック基板およびその製造方法ならびに圧電共振部品
TWI837343B (zh) 用於靜電吸盤之高密度耐腐蝕層佈置
JP2010527143A5 (ja)
CN114180942B (zh) 复合烧结体、半导体制造装置构件及复合烧结体的制造方法
WO2014027553A1 (ja) Esd保護装置
KR102039802B1 (ko) 정전척용 세라믹 본체

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181119

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181119

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190820

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190821

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191021

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20200324

C60 Trial request (containing other claim documents, opposition documents)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60

Effective date: 20200727

C22 Notice of designation (change) of administrative judge

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22

Effective date: 20201222

C13 Notice of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C13

Effective date: 20210216

C23 Notice of termination of proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C23

Effective date: 20210615

C03 Trial/appeal decision taken

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C03

Effective date: 20210720

C30A Notification sent

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C3012

Effective date: 20210720

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20211115