JP3912129B2

JP3912129B2 - 積層セラミック基板の製造方法

Info

Publication number: JP3912129B2
Application number: JP2002036506A
Authority: JP
Inventors: 宗之沢田; 英則勝村; 一郎亀山
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-02-14
Filing date: 2002-02-14
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2022-02-14
Also published as: JP2003243827A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップ部品、半導体等を実装する積層セラミック基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の積層セラミック基板の製造方法について説明する。
【０００３】
まずガラス成分を含む無機粉末に有機バインダ及び可塑剤などを混合して第１のセラミック層を作製し、この上に導体ペーストを印刷することにより、導体を形成する。
【０００４】
また、無機粉末に有機バインダ及び可塑剤などを混合して第１のセラミック層の焼結温度では焼結しない第２のセラミック層を作製し、この上に導体ペーストを印刷して導体を形成する。
【０００５】
次に、導体付き第１のセラミック層を積層し、表面に導体を有する一方の面には導体を形成していない第２のセラミック層を、導体を有しない他方の面には導体付き第２のセラミック層を重ね合せて加熱及び加圧することにより積層体を作製する。
【０００６】
次いで、この積層体を第１のセラミック層が焼結し、第２のセラミック層が焼結しない温度で焼成する。この時、第２のセラミック層は、焼結せずほとんど収縮しないので、焼結により収縮しようとする第１のセラミック層を拘束することになる。従って、第１のセラミック層の平面方向の収縮を抑制することができる。
【０００７】
その後、焼結していない第２のセラミック層のみを除去することにより、平面精度に優れた積層セラミック基板を得る。
【０００８】
この積層セラミック基板に、ＳＡＷフィルタなどのチップ部品や、ダイオードなどの半導体を実装してモジュールを作製する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記方法によると、焼成時、第１のセラミック層は厚み方向のみに収縮しようとするが、導体は第１のセラミック層よりも収縮量が大きい。
【００１０】
従って、導体と第１のセラミック層の界面の応力が大きく、衝撃などが加わった場合、導体と第１のセラミック層との界面に、クラックなどの構造欠陥が発生しやすいという問題点を有していた。
【００１１】
そこで本発明は、導体と第１のセラミック層との界面に発生する構造欠陥を抑制することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【００１３】
本発明の請求項１に記載の発明は、特に、第２のセラミック層の表面に絶縁体を形成し、前記絶縁体の少なくとも一部を被覆するように導体を形成したものを、導体と第１のセラミック層とを積層した積層体の表裏面の少なくとも一方に導体が接するように第２のセラミック層を圧着して焼成し、その後、第２のセラミック層を除去するものであり、絶縁体で導体の端部を被覆しているのでこの部分の強度が向上し、構造欠陥の発生を抑制することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて本発明の特に、請求項１に記載の発明について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１〜図５は、本実施の形態における積層セラミック基板の製造工程を説明するための断面図である。
【００１６】
図において、１１は酸化アルミニウムなどの無機粉末に、ガラス成分を含有する第１のセラミック層、１２は酸化アルミニウムなどの無機粉末を含有する第２のセラミック層、１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、Ａｇ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｗ，Ｍｏ，Ｎｉ等で、第１のセラミック層１１を焼結する温度で焼結する導体である。１５は酸化アルミニウムなどの絶縁体である。
【００１７】
まず、酸化アルミニウムなどの無機粉末に、ガラス成分を、有機バインダ、可塑剤を混合して第１のセラミック層１１を作製する。この第１のセラミック層１１はガラス成分を多く含むため焼結温度が低いものとなる。また、その厚みは、５〜３００μｍ程度である。
【００１８】
次に、この第１のセラミック層１１にメカニカルパンチング、もしくはレーザー等によりビアホールを形成し、導体ペーストを埋め込むことにより導体１３ｃを形成する。さらに所定の第１のセラミック層１１の表面にスクリーン印刷等によりコンデンサ、インダクタ等を形成する導体１３ｂを形成する。
【００１９】
また酸化アルミニウムなどの無機粉末に有機バインダ、可塑剤を混合して第２のセラミック層１２を作製する。この第２のセラミック層１２の焼結温度は、第１のセラミック層１１の焼結温度より高く、第１のセラミック層１１の焼結温度においては、ほとんど収縮しないものである。
【００２０】
この第２のセラミック層１２の表面にスクリーン印刷などにより絶縁ペーストを塗布し、絶縁体１５を作製する。
【００２１】
次にこの絶縁体１５の端部を覆うように第２のセラミック層１２の上に導体１３ａを形成する。この絶縁体１５は第１のセラミック層１１を構成する無機材料（本実施の形態においては酸化アルミニウム）を用いる。
【００２２】
その後、図１に示すように、絶縁体１５および導体１３ａを形成した第２のセラミック層１２の上に、導体１３ａが第１のセラミック層１１と接するように導体１３ａ，１３ｂを形成した第１のセラミック層１１を積層し、加熱および加圧を行い一体化させる。
【００２３】
次に、導体１３ａ，１３ｂを形成した第１のセラミック層１１を所定の構造となるように、積層し、加熱および加圧を行い一体化させ、最上層に導体１３ｂを有するようにする。
【００２４】
次いで最上層の導体１３ｂの端部を被覆するように絶縁ペーストを印刷し、絶縁体１５を形成する。
【００２５】
その後、この上に絶縁体１５および導体１３ａを形成していない第２のセラミック層を積層し、加熱および加圧することにより一体化して、図２に示すような仮積層体ブロックを作製する。
【００２６】
次に、この仮積層体ブロックを先の工程で行った加圧よりもさらに高い圧力で加圧し、図３に示す積層体ブロックを得る。
【００２７】
そしてこの積層体ブロックを第１のセラミック層１１および導体１３ａ，１３ｂ，１３ｃが焼結し、第２のセラミック層１２が焼結せずほとんど収縮しない温度で焼成し、図４に示す焼結体を得る。焼成時、第２のセラミック層１２は、ほとんど収縮しないので、焼結により収縮しようとする第１のセラミック層１１を拘束することになる。従って、第１のセラミック層１１の平面方向の収縮を抑制することができるのである。
【００２８】
その後、焼結していない第２のセラミック層１２のみを除去することにより、図５に示すように平面精度に優れた積層セラミック基板を得る。第２のセラミック層１２は焼結していないので、第１のセラミック層１１および表面の導体１３ａ，１３ｂをほとんど損傷することなく、容易に除去することができる。
【００２９】
この基板の表、裏面の導体１３ａ，１３ｂは、端部を絶縁体１５で被覆しているので、この部分の強度が向上し、衝撃にも強く、クラックなどの構造欠陥の発生を抑制することができる。
【００３０】
また絶縁体１５として、第１のセラミック層１１を構成する無機材料を用いているので、焼成によりこの絶縁体１５と第１のセラミック層１１とが反応し、絶縁体１５が第１のセラミック層１１と強固に結びつき、接着強度をさらに向上させることができる。
【００３１】
なお、積層セラミック基板の表、裏面の導体１３ａ，１３ｂは、半田濡れ性を確保するために、Ｎｉ−Ａｕメッキ等を施すことが一般的である。
【００３２】
この積層セラミック基板の表面にＳＡＷフィルタなどのチップ部品や、ダイオードなどの半導体を実装し、裏面の導体１３ａを用いて、他の回路基板に実装することにより小型で優れた特性を有する電子機器を得ることができる。
【００３３】
さて、本実施の形態の積層セラミック基板と、従来の積層セラミック基板（表面の導体の端部が絶縁体で被覆されていないもの）について落下試験を行った。
【００３４】
用いた積層セラミック基板は、縦６．７ｍｍ、横５．０ｍｍ、高さ０．７ｍｍである。
【００３５】
落下試験は、積層セラミック基板を複数個、プリント基板に実装し、このプリント基板の外周部を１５０ｇの金属製の枠に嵌めて、この枠を１．８ｍの高さから、各面を下に向けてそれぞれ３回ずつ落下させて、クラックの発生数を調査した。
【００３６】
この結果を（表１）に示す。
【００３７】
【表１】

【００３８】
この表を見ると分かるように、本実施の形態の積層セラミック基板は、表面の導体１３ａ，１３ｂの外周部を絶縁体１５で被覆しているので、落下衝撃に対してクラックの発生を抑制することが可能である。
【００３９】
また、本実施の形態で用いた絶縁体１５は、積層セラミック基板の耐湿性を向上させることができる。
【００４０】
このことを確認するために以下の結露試験を行った。
【００４１】
積層セラミック基板の表面に、ラインアンドスペースが６０μｍ〜１２０μｍの櫛形電極を形成し、この電極表面全体を絶縁体１５で被覆したもの及び絶縁体１５で被覆しなかったものに電圧を印加しながら５℃，６０％ＲＨで２０分放置し、続いて２５℃，９０％ＲＨで２０分放置することを１サイクルとし、櫛型電極の絶縁抵抗１０¹¹未満になった時点で試験を終了した。
【００４２】
この結果を（表２）に示す。
【００４３】
【表２】

【００４４】
この表からも、絶縁体１５を設けることにより耐湿性が向上することが分かる。
【００４５】
従って、積層セラミック基板の表面に設けた導体１３ａ，１３ｂを被覆する絶縁体１５は、この導体１３ａ，１３ｂの端部だけでなく、他の部品を実装あるいは他の部品に実装する部分を除いて、積層セラミック基板の表面全体を被覆することにより、構造欠陥の発生を抑制するだけでなく、耐湿性も向上させることができる。
【００４６】
なお、絶縁体１５を形成するための絶縁体ペーストとしては、絶縁体１５となる無機材料が６５〜８０ｗｔ％のものを用い、焼成後の絶縁体１５の厚みが１０μｍ以上であることが好ましい。それより薄ければ、第１のセラミック層１１よりもポーラスとなり、例えばメッキ工程等を経る場合、メッキ液等が浸入し、絶縁体１５に覆われた導体１３ａ，１３ｂにメッキが付着したり、メッキ液に侵され導体１３ａ，１３ｂの剥離を誘発する可能性がある。
【００４７】
また、本実施の形態のように、積層セラミック基板の表面の導体１３ａ，１３ｂを積層体と一体焼成することにより、焼成後焼付けにて形成する方法と比較して、工程数を減らすことが可能であり、生産性を向上させることができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上、本発明によると、積層セラミック基板の表、裏面に設けた導体の少なくとも端部を絶縁体で被覆することにより、衝撃に強く、クラックなどの構造欠陥の発生を抑制することができる積層セラミック基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における積層セラミック基板の製造工程を説明するための断面図
【図２】同断面図
【図３】同断面図
【図４】同断面図
【図５】本発明の実施の形態１における積層セラミック基板の断面図
【符号の説明】
１１第１のセラミック層
１２第２のセラミック層
１３ａ導体
１３ｂ導体
１３ｃ導体
１５絶縁体

Claims

第１のセラミック層と導体とを積層したものの表裏面に第２のセラミック層を圧着して積層体を作製する第１の工程と、前記第１のセラミック層が焼結しかつ前記第２のセラミック層が焼結しない温度で前記積層体を焼成する第２の工程と、前記積層体から前記第２のセラミック層を除去する第３の工程を有し、少なくとも一方の前記第２のセラミック層の前記第１のセラミック層に接する面に絶縁体を形成し、前記絶縁体の少なくとも一部を被覆するように導体を形成する積層セラミック基板の製造方法。