JP2555639B2

JP2555639B2 - 多層セラミック基板の製造方法

Info

Publication number: JP2555639B2
Application number: JP62254014A
Authority: JP
Inventors: 嘉朗森; 洋鷹木; 行雄坂部
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1987-10-07
Filing date: 1987-10-07
Publication date: 1996-11-20
Anticipated expiration: 2011-11-20
Also published as: JPH0195592A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は多層セラミック基板の製造方法に関し、特
に、絶縁体基板間にたとえばコンデンサ，抵抗体などの
回路素子を有する多層セラミック基板の製造方法に関す
る。

（従来技術）一般に、電子機器の小型化が進むに伴って、セラミッ
ク基板もまた多層化，高密度化が図られている。このよ
うな多層セラミック基板として、たとえば特願昭62−56
204号に記載されているように、各セラミックグリーン
シート上に誘電体ペースト，抵抗体ペースト，導体ペー
ストなどを厚膜技術によって印刷した後、各セラミック
グリーンシートを圧着して焼成することによって、コン
デンサ，抵抗，インダクタなどの回路素子を有する多層
セラミック基板を構成したものがある。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このような従来の多層セラミック基板
においては、ペーストを印刷した後のセラミックグリー
ンシートを積層圧着する場合、ペーストを印刷した部分
の側部に空隙が生じやすく、この空隙が原因となって、
焼成中にペースト印刷面においてデラミネーションを起
こしやすいだけでなく、ペースト印刷後のセラミックグ
リーンシートの積層を繰り返すに従って、基板の平滑性
が悪くなり、焼成後の基板表面に電子素子を実装するこ
とが困難となる。

また、特開昭61−48996号公報には、セラミック多層
配線基板の製造方法が開示されている。このセラミック
多層配線基板の製造方法では、特に、複数枚のセラミッ
クグリーンシートに積層セラミックコンデンサの外形寸
法に相当する形状の穴部が形成され、それらのセラミッ
クグリーンシートを積層した積層体の穴部に積層セラミ
ックコンデンサが挿入され、さらにその積層体の上下両
面に複数枚のセラミックグリーンシートがそれぞれ積層
した後、全体が熱圧着され、積層セラミックコンデンサ
の焼結温度より低い温度で焼成される。

ところが、このセラミック多層配線基板の製造方法で
は、積層セラミックコンデンサの焼結温度より低い温度
でしか焼成できないため、焼結温度がかなり低いセラミ
ックグリーンシートしか用いることができず、用いられ
るセラミックグリーンシートの焼結温度の自由度が低
い。

それゆえに、この発明の主たる目的は、用いられるセ
ラミックグリーンシートの焼結温度の自由度が高いとと
もに、焼成中にデラミネーションが生じ難くかつ平滑性
のよい、多層セラミック基板の製造方法を提供すること
である。

（問題点を解決するための手段）第１の発明は、焼成することによって絶縁体基板とな
るセラミックグリーンシートを準備する工程と、セラミ
ックグリーンシートの一方主面の一部分上に、焼成する
ことによって回路素子となる回路素子ペースト層を形成
する工程と、セラミックグリーンシートの一方主面の他
の部分および回路素子ペースト層上にその表面がほぼ平
滑になるように、焼成することによって絶縁体スペーサ
となる絶縁体ペースト層を形成する工程と、焼成するこ
とによって別の絶縁体基板となる別のセラミックグリー
ンシートを準備する工程と、別のセラミックグリーンシ
ートを絶縁体ペースト層上に積層して積層物を形成する
工程と、積層物を圧着して焼成する工程とを含む、多層
セラミック基板の製造方法である。

第２の発明は、焼成することによって絶縁体基板とな
るセラミックグリーンシートを準備する工程と、セラミ
ックグリーンシートの一方主面の一部分上に、焼成する
ことによって回路素子となる回路素子ペースト層を形成
する工程と、回路素子ペースト層の厚みより厚く、かつ
回路素子ペースト層に対応してそれらと同じ大きさの凹
部が形成され、焼成することによって絶縁体スペーサと
なるセラミックグリーンシートを準備する工程と、セラ
ミックグリーンシートの一方主面の他の部分および回路
素子ペースト層上に絶縁体スペーサとなるセラミックグ
リーンシートを積層する工程と、焼成することによって
別の絶縁体基板となる別のセラミックグリーンシートを
準備する工程と、別のセラミックグリーンシートを絶縁
体スペーサとなるセラミックグリーンシート上に積層し
て積層物を形成する工程と、積層物を圧着して焼成する
工程とを含む、多層セラミック基板の製造方法である。

（作用）この発明では、セラミックグリーンシートとともに回
路素子ペースト層などを焼成することによって、絶縁体
基板、回路素子および絶縁体スペーサが同時に形成され
る。

この場合、絶縁体スペーサによって、絶縁体基板間で
回路素子の側部に空隙が形成されない。しかも、絶縁体
スペーサによって、絶縁体基板間の厚みがほぼ一定に形
成される。

（発明の効果）この発明によれば、セラミックグリーンシートととも
に回路素子ペースト層などを焼成して絶縁体基板ととも
に回路素子などが同時に形成されるので、セラミックグ
リーンシートとともに積層セラミックコンデンサなどを
焼成する従来の方法と比べて、焼結温度の高いセラミッ
クグリーンシートも用いることができ、用いられるセラ
ミックグリーンシートの焼結温度の自由度が高くなる。

さらに、この発明によれば、回路素子の側部の空隙が
形成されないので、焼成中に層間のデラミネーションを
防止することができる。しかも、絶縁体基板間の厚みが
ほぼ一定に形成されるので、焼成後の多層セラミック基
板の平滑性が保たれる。そのため、この回路基板に電子
素子を実装しやすくなり、基板の多層化，高密度化をよ
り進めることができる。

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利
点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明か
ら一層明らかとなろう。

（実施例）第1A図ないし第1D図は、それぞれ、この発明が適用さ
れる多層セラミック基板の一例を示し、第1A図はその斜
視図であり、第1B図はその分解斜視図であり、第1C図は
第1A図の線IC−ICにおける断面図であり、第1D図は第1A
図の線ID−IDにおける断面図である。この多層セラミッ
ク基板10は、セラミックからなる絶縁体基板12を含む。

絶縁体基板12の一方主面の一部分上には、第1B図に示
すように、回路素子としてのコンデンサ14および抵抗16
が間隔を隔てて形成される。

このコンデンサ14は、たとえば円板状の誘電体14aを
含み、誘電体14aの両主面には、それぞれ、引出部を有
する電極14bおよび14cが形成される。そして、このコン
デンサ14の電極14b,誘電体14aおよび電極14cは、この順
に絶縁体基板12上に形成される。この場合、電極14cの
引出部は、絶縁体基板12の一方主面上に延びて形成され
る。

また、抵抗16は、たとえば円板状に抵抗体16aを含
み、抵抗体16aの両主面にも、それぞれ、引出部を有す
る電極16bおよび16cが形成される。そして、これらの電
極16b,抵抗体16aおよび電極16cは、この順に絶縁体基板
12上に形成される。この場合、電極16cの引出部も、絶
縁体基板12の一方主面上に延びて形成される。

さらに、誘電体基板12の一方主面の他の部分，コンデ
ンサ14および抵抗16上には、誘電体基板12と同じ材料の
セラミックで絶縁体スペーサ18が形成される。この場
合、絶縁体スペーサ18は、特に第1C図に示すように、そ
の表面がほぼ平滑になるように形成される。また、この
絶縁体スペーサ18には、特に第1D図に示すように、コン
デンサ14および抵抗16の電極14b,14c,16dおよび16cの引
出部に対向する部分に、スルーホール18a,18b,18cおよ
び18dがそれぞれ形成される。

さらに、絶縁体スペーサ18上には、絶縁体基板12と同
じ材料のセラミックで別の絶縁体基板20が形成される。
この絶縁体基板20には、第1D図に示すように、スルーホ
ール20a,20b,20cおよび20dが、絶縁体スペーサ18のスル
ーホール18a,18b,18cおよび18dに連通するようにそれぞ
れ形成される。さらに、この絶縁体基板20の表面には、
スルーホール20bの周囲部分からスルーホール20cの周囲
部分にわたって、接続電極22が形成され、スルーホール
20aおよび20dの周囲部分には、それぞれ、外部電極24a
および24bが形成される。

そして、コンデンサ14の電極14cの引出部と接続電極2
2の一端とが、絶縁体スペーサ18のスルーホール18bおよ
び絶縁体基板20のスルーホール20b内に導体26bによっ
て、電気的に接続される。これと同様に、スルーホール
18cおよび20c内の導体26cによって、抵抗16の電極16bが
接続電極22の他端に接続される。したがって、コンデン
サ14の一端と抵抗16の一端とは、電気的に接続される。

さらに、スルーホール18aおよび20a内の導体26aによ
って、コンデンサ14の電極14bと外部電極24aとが接続さ
れ、スルーホール18dおよび20d内の導体26dによって、
抵抗16の電極16cと外部電極24bとが接続される。

したがって、この多層セラミック基板10は、第２図に
示すように、１つのコンデンサ14と１つの抵抗16とが直
列に接続されたあ回路構成となる。

この多層セラミック基板10は、絶縁体基板12となるセ
ラミックグリーンシートと別の絶縁体基板20となる別の
セラミックグリーンシートとでコンデンサ14および抵抗
16などの材料を圧着した状態で全体を焼成することによ
って製造されるが、絶縁体基板12および20となるセラミ
ックグリーンシート間には、絶縁体スペーサ18となる材
料も圧着され回路素子となる材料の側部に空隙を生じな
い。そのため、その焼成中に層間のデラミネーションが
生じにくい。しかも、この多層セラミック基板10は、絶
縁体基板12および20間において、コンデンサ14,抵抗16
が絶縁体スペーサ18で被覆した状態で平滑となるので、
つまり絶縁体基板12および20間で一定の厚みとなるの
で、多層セラミック基板10全体としても平滑となる。そ
のため、この多層セラミック基板10の表面には、電子素
子を実装しやすい。

次に、この多層セラミック基板10の製造方法の一例に
ついて説明する。

まず、第3A図に示すように、焼成することによって絶
縁体基板12となるセラミックグリーンシート12′が準備
される。このセラミックグリーンシート12′としては、
たとえば「エレクトロニク・セラミクス」1985年３月号
第18〜19頁に開示されているようなAl₂O₃,CaO,SiO₂,Mg
O,B₂O₃および微量の添加物からなるセラミック粉末とバ
インダとを混合したものを、たとえばドクタブレード法
によって、シート状に成形したものが利用できる。この
ようなセラミックグリーンシートは、たとえば窒素など
の還元雰囲気中で焼成しても特性の劣化が少なく、しか
も、たとえば900〜1000℃の比較的低温で焼成すること
ができる。

次に、セラミックグリーンシート12′の一方主面上に
は、焼成することによってコンデンサ14の電極14bおよ
び抵抗16の電極16bとなる導電ペースト層14b′および16
b′が、導電ペーストを印刷，塗布することによってそ
れぞれ形成される。この導電ペーストとしては、セラミ
ックグリーンシート12′が900〜1000℃で還元雰囲気中
で焼成することができるので、たとえばCu,Ni,Feなどの
卑金属からなるものが利用できる。

さらに、誘電ペースト層14b′の一部分を含むセラミ
ックグリーンシート12′の一方主面上には、焼成するこ
とは誘電体14aとなる誘電体ペースト層14a′が、誘電体
ペーストを印刷，塗布することによって形成される。こ
の誘電体ペーストとしては、たとえば特開昭62−56204
号公報に開示されているようなチタン酸バリウム系の非
還元性誘電体ペーストが利用できる。このような誘電体
ペーストは、それをセラミックグリーンシート中に収納
して還元雰囲気中で焼成しても特性の劣化が少ない。

また、導電ペースト層16b′の一部分を含むセラミッ
クグリーンシート12′の一方主面上には、焼成すること
によって抵抗体16aとなる抵抗体ペースト層16a′が、抵
抗体ペーストを印刷，塗布することによって形成され
る。この抵抗体ペーストとしては、たとえば特開昭55−
27700号公報，特開昭55−29199号公報に開示されている
ような硼化ランタン，硼化イットリウムなどの抵抗物質
と非還元性ガラスとからなる非還元性抵抗組成物が利用
できる。このような抵抗体ペーストを用いれば、抵抗体
ペーストをセラミックグリーンシート中に収納して還元
雰囲気中で焼成しても特性の劣化が少ない。

さらに、誘電体ペースト層14a′および抵抗体ペース
ト層16a′のお表面を含むセラミッククリーンシート1
2′の一方主面上には、焼成することによって電極14cお
よび16cとなる導電ペースト層14c′および16c′が、導
電ペーストを印刷，塗布することによってそれぞれ形成
される。

次に、セラミックグリーンシート12′，誘電体ペース
ト層14a′および抵抗体ペースト層16a′などの上には、
特に第3B図および第3C図に示すように、焼成することに
よって絶縁体スペーサ18となる絶縁体ペースト層18′
が、セラミックグリーンシート12′と同様な材料からな
る絶縁体ペーストを印刷，塗布することによって形成さ
れる。この絶縁体ペーストとしては、粘度，ワニス組成
あるいはスキージ圧の調整などによってレベリングの改
善が図られた材料を用いることが好ましい。

なお、上述の導電ペースト層，誘電体ペースト層，抵
抗体ペースト層および絶縁体ペースト層は、圧膜技術を
用いて各ペーストを印刷，塗布することによって形成さ
れる。

さらに、第3D図に示すように、焼成することによって
別の絶縁体基板20となる別のセラミックグリーンシート
20′が準備される。そのセラミックグリーンシート20′
の材料は、上述のセラミックグリーンシート12′と同様
な材料が利用できる。そして、このセラミックグーリン
シート20′の表面には、焼成することによって接続電極
22,外部電極22aおよび22bとなる導電ペースト層22′,24
a′および24b′が、誘電ペーストを印刷，塗布すること
によってそれぞれ形成される。

それから、このセラミックグリーンシート20′が絶縁
体スペーサ層18′上に積層される。なお、この積層前に
は、第3B図ないし第3D図に図示していないが、絶縁体ペ
ースト層18′およびセラミックグリーンシート20′に
は、スルーホール18a〜18dおよび20a〜20dがそれぞれ形
成され、それらのスルーホール内には、導体26a〜26dと
なる導電ペーストが詰められている。

そして、全体を圧着しながら焼成することによって、
第1A図ないし第1D図に示す多層セラミック基板10が作ら
れる。

なお、上述の製造方法では、絶縁体スペーサ18となる
層を絶縁体ペーストで形成したが、この層はセラミック
グリーンシートで形成されてもよい。この場合、このセ
ラミックグリーンシートは、誘電体ペースト層18a′お
よび抵抗体ペースト層16a′より厚い厚みを有し、誘電
体ペースト層14a′および抵抗体ペースト層16a′に対応
してそられとほぼ同じ大きさの凹部が形成される。そし
て、この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12′など上に積層される。その後は、上述の製
造方法と同様に、このセラミックグリーンシート上にセ
ラミックグリーンシート20′が積層，圧着され、全体が
焼成され、それによって、多層セラミック基板10が作ら
れる。

（実施例）まず、この発明の実施例として、第3A図ないし第3D図
に示す製造方法Ａで、200個のサンプルを作った。この
場合、セラミックグリーンシートとして、SiO₂,Al₂O₃,B
aO,B₂O₃およびバインダからなる厚さ100μｍの低温焼結
セラミックグリーンシートを用いた。さらに、誘電体ペ
ーストとして非還元性誘電体ペーストを用いた。抵抗体
ペーストとして、LaB₆を主成分とする非還元性抵抗体ス
ペーサを用いた。また、導電ペーストとしてCu系の導体
ペーストを用いた。そして、各ペースト層をスクリーン
印刷法によって形成した。また、全体を圧着し窒素雰囲
気中950℃で焼成した。

そして、各サンプルでについて、その容量および抵抗
をLCRメータで測定したところ、設計通りの値が得られ
た。

また、従来例として、上述の方法に比べて絶縁体スペ
ーサを形成しない方法で、サンプルを200個作った。

そして、それらのすべてのサンプルについて、焼成中
のデラミネーションの発生率および焼成後の表面の平滑
性を調べた。この場合、表面の平滑性については、触針
式表面粗さ計でJISB0610規格（高域カットオフ値0.8mm,
基準長さ25mm）により表面の最大うねりを測定した。そ
の結果を表に示す。

表の結果より、この発明の実施例によれば、従来例に
比べて、焼成中のデラミネーションの発生率が著しく減
少し、しかも、焼成後の表面の平滑性が著しく向上する
ことがわかる。

なお、上述の実施例では、還元雰囲気中で焼成可能な
材料を用いた多層セラミック基板の製造方法について説
明したが、この発明では、還元雰囲気中で焼成可能な材
料に限らず、たとえば酸化雰囲気中で焼成できる材料で
多層セラミック基板を構成してもよい。

また、上述の実施例では、１つのコンデンサと１つの
抵抗とが内臓された多層セラミック基板の製造方法を例
にして説明したが、この発明では、そのような構造の多
層セラミック基板に限らず他の構造の多層セラミック基
板の製造方法にも当然適用できる。

【図面の簡単な説明】

第1A図ないし第1D図は、それぞれ、この発明が適用され
る多層セラミック基板の一例を示し、第1A図はその斜視
図であり、第1B図はその分解斜視図であり、第1C図は第
1A図の線IC−ICにおける断面図であり、第1D図は第1A図
の線ID−IDにおける断面図である。第２図は第1A図ないし第1D図に示す多層セラミック基板
の回路図である。第3A図ないし第3D図は、それぞれ、第1A図ないし第1D図
に示す多層セラミック基板を製造するための工程の一例
を示し、第3A図，第3B図および第3D図はそれぞれその平
面図であり、第3C図は第3B図の線III C−III Cにおける
断面図である。図において、10は多層セラミック基板、12は絶縁体基
板、14はコンデンサ、16は抵抗、18は絶縁体スペーサ、
20は別の絶縁体基板を示す。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】焼成することによって絶縁体基板となるセ
ラミッググリーンシートを準備する工程、前記セラミックグリーンシートの一方主面の一部分上
に、焼成することによって回路素子となる回路素子ペー
スト層を形成する工程、前記セラミックグリーシートの一方主面の他の部分およ
び前記回路素子ペースト層上にその表面がほぼ平滑にな
るように、焼成することによって絶縁体スペーサとなる
絶縁体ペースト層を形成する工程、焼成することによって別の絶縁体基板となる別のセラミ
ックグリーンシートを準備する工程、前記別のセラミックグリーンシートを前記絶縁体ペース
ト層上に積層して積層物を形成する工程、および前記積層物を圧着して焼成する工程を含む、多層セラミ
ック基板の製造方法。
【請求項２】前記絶縁体ペースト層を形成する工程は前
記セラミックグリーンシートの一方主面の他の部分およ
び前記回路素子ペースト層上に絶縁体ペーストを印刷す
る工程を含む、特許請求の範囲第１項記載の多層セラミ
ック基板の製造方法。
【請求項３】焼成することによって絶縁体基板となるセ
ラミックグリーンシートを準備する工程、前記セラミックグリーンシートの一方主面の一部分上
に、焼成することによって回路素子となる回路素子ペー
スト層を形成する工程、前記回路素子ペースト層の厚みより厚く、かつ前記回路
素子ペースト層に対応してそれらと同じ大きさの凹部が
形成され、焼成することによって絶縁体スペーサとなる
セアミックグリーンシートを準備する工程、前記セラミックグリーンシートの一方主面の他の部分お
よび前記回路素子ペースト層上に前記絶縁体スペーサと
なるセラミックグリーンシートを積層する工程、焼成することによって別の絶縁体基板となる別のセラミ
ックグリーンシートを準備する工程、前記別のセラミックグリーンシートを前記絶縁体スペー
サとなるセラミックグリーンシート上に積層して積層物
を形成する工程、および前記積層物を圧着して焼成する工程を含む、多層セラミ
ック基板の製造方法。