JP4093067B2 - Manufacturing method of ceramic multilayer substrate - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本願発明はセラミック多層基板の製造方法に関し、詳しくは、基板が備える素子の特性や基板の外観形状などを損なうことなく、無収縮工法によりセラミック多層基板を効率よく製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
セラミック多層基板の製造方法としては、図7(a),(b)に示すように、セラミックグリーンシートを積層したグリーンシート積層体101を、同一材料又は焼成時にグリーンシート積層体101と同じ割合で収縮する材料からなる支え(スペーサー)102を介して、第1及び第2の焼成治具(セッター)103a,103bの間に保持した状態で焼成する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−242645号公報
【0004】
この特許文献1の方法によれば、製品となるセラミック多層基板101a(焼成後のグリーンシート積層体101)の反り規格の許容値に応じて、支え(スペーサー)102の高さをグリーンシート積層体101の厚みよりも大きくすることにより、グリーンシート積層体101と支え(スペーサー)102の、焼成工程における収縮率が同じになるため、図7(b)に示すように、第1及び第2の焼成治具(セッター)103a,103bとグリーンシート積層体101との間の隙間Gが特に大きくなることがなく、得られるセラミック多層基板101aの反りを規格内に抑えることが可能になる。また、グリーンシート積層体101には、反る力の反作用以外の力が加わらないため、加圧焼成に比べて、変形、クラックなどの問題が生じにくいという特徴を有している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献1の方法においては、支え(スペーサー)102としてグリーンシート積層体101の厚みと同じか又はそれより厚みが大きく、グリーンシート積層体101と同一材料又は焼成収縮特性が同じものを用いることが必要になるため、製品となるグリーンシート積層体101とは別に、支え(スペーサー)102を別途作製することが必要となり、生産効率が低下し、製造コストの増大を招くという問題点がある。
【0006】
また、第1及び第2の焼成治具(セッター)103a,103bが通気性を有しないものである場合には、脱脂性が悪くなり、セラミック多層基板に配設された抵抗素子や容量素子など(図示せず)がセッターに近接した位置にある状態で焼成を行うと、特性値のばらつきが大きくなり、所望の特性値を得ることができなくなるという問題点がある。
【0007】
本願発明は、上記問題点を解決するものであり、別途スペーサーを作製することを必要とせずに、無収縮工法により、搭載されている素子の特性や製品の外観形状などを損なうことなく、信頼性の高いセラミック多層基板を効率よく製造することが可能なセラミック多層基板の製造方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願発明(請求項1)のセラミック多層基板の製造方法は、
(a)導体、抵抗体、及び誘電体の少なくとも1つを備えた多層構造を有する未焼成基板を形成する工程と、
(b)前記未焼成基板の上下両面に、前記未焼成基板を焼成する際の温度では焼結しない材料からなる収縮抑制層を配設することにより積層体を形成する工程と、
(c)前記積層体の外周側不要部を切断して、所定形状の成形積層体を形成する工程と、
(d)前記(c)の工程で切断された積層体の外周側不要部(切断積層体)をスペーサーとして用い、多孔質材料からなる下部セッターと、多孔質材料からなる上部セッターとの間に、前記スペーサーを介して、前記成形積層体を保持した状態とする工程と、
(e)前記(d)の状態で、前記下部セッター、前記上部セッター、及び前記スペーサーとともに前記成形積層体を焼成する工程と
を具備するとともに、
前記スペーサーとして用いられる前記外周側不要部及び前記成形積層体のそれぞれが、前記積層体を圧着した後、その外周側不要部を切断することにより得られたものであり、かつ、
前記スペーサーとして用いられる前記外周側不要部の平面面積が前記成形積層体の平面面積より小さいことを特徴としている。
【0009】
本願請求項1のセラミック多層基板の製造方法は、未焼成基板の上下両面に収縮抑制層を配設した積層体の外周側不要部を切断して、所定形状の成形積層体を形成し、この成形積層体を、多孔質材料からなる下部セッターと上部セッターとの間に、スペーサーとして外周側不要部(切断積層体)を介して保持し、その状態で成形積層体を焼成するようにしているので、別途スペーサーを作製することを必要とせずに、焼成工程での反りが少なく、外観形状が良好なセラミック多層基板を効率よく製造することが可能になる。
さらに、圧着した後の積層体を切断することにより、積層体を成形積層体と外周側不要部(切断積層体)とに分け、かつ、スペーサーとして、その平面面積が成形積層体の平面面積より小さい外周側不要部を用いるようにしているので、下部セッターと上部セッターとの間に、スペーサー(切断積層体)を介して、成形積層体を保持した最初の状態では、上部セッターと成形積層体の間に隙間はなく、両者は密着しているが、スペーサーと成形積層体の形状の差異から焼成工程における収縮特性に差異が生じるため、焼成工程で上部セッターと成形積層体の間に隙間を生じさせることが可能になる。
すなわち、スペーサーとなる外周側不要部は、通常、成形積層体と比較して表裏面の面積(平面面積)が小さく、この平面面積が成形積層体より小さい外周側不要部をスペーサーとして用いることにより、スペーサー(外周側不要部)のうちの収縮抑制層に挟まれた部分を、成形積層体に比べて平面方向に大きく収縮させて、スペーサー(外周側不要部)の厚み方向への収縮の割合を成形積層体に比べて小さくし、焼成工程で上部セッターと成形積層体の間に隙間を生じさせることが可能になる。
したがって、焼成工程で、成形積層体に荷重がかかることを抑制、防止することを防止して、所望の特性値を備えたセラミック多層基板を製造することが可能になる。
また、積層体の外周側不要部を切断して、成形積層体を形成する際に生じる外周側不要部(切断積層体)をスペーサーとして用いるようにしているので、下部セッターと上部セッターの間に配設される、成形積層体の厚みと同じか又はそれより厚みが大きく、成形積層体と焼成収縮特性が同じか又はそれに極めて近い材料からなるものであることが望ましいスペーサーを別工程で作製することが不要になり、効率よくセラミック多層基板を製造することが可能になる。
また、積層体の上下両面側には収縮抑制層が配設されているので、焼成工程での収縮を抑制することが可能になるとともに、下部セッター及び上部セッターがセラミック基板やその表面に形成された導体などに直接接触することがないため、下部セッター及び上部セッターの構成材料との反応が問題となるようなことがなく、セッターの材質選択の自由度を向上させることができる。
また、下部セッター及び上部セッターとして、多孔質材料からなるセッターを用いているので、脱脂性が良好で、搭載された素子の特性値のばらつきが小さく、所望の特性値を備えたセラミック多層基板を得ることが可能になる。
【0010】
なお、本願発明においては、多孔質材料からなるセッターとして、発砲ウレタン等に代表される連続気孔を有する多孔質の有機物にセラミックスを含浸させることにより製造した多孔質セラミックスを用いたもの、アルミナ粉末に有機物を添加後、可塑性を付与したものを複数の貫通孔を有する成形体に成形した後、乾燥・焼結することによって製造したハニカム構造のもの、セラミックスシートを打ち抜いたり、塑性生地の成形時に微細な孔を機械的に形成したりする方法などにより製造したものなどを用いることが可能である。さらには、例えば、焼成炉のマッフルに用いられるインコネル製の平板に微細な孔を機械的に形成した金属製のものや、いわゆる金網状のものなどを用いることも可能である。
【0011】
また、本願発明(請求項2)のセラミック多層基板の製造方法は、
(a)導体、抵抗体、及び誘電体の少なくとも1つを備えた多層構造を有する未焼成基板を形成する工程と、
(b)前記未焼成基板の上下両面に、前記未焼成基板を焼成する際の温度では焼結しない材料からなる収縮抑制層を配設することにより積層体を形成する工程と、
(c)前記積層体の外周側不要部を切断して、所定形状の成形積層体を形成する工程と、
(d)前記(c)の工程で切断された積層体の外周側不要部(切断積層体)をスペーサーとして用い、複数の棒状部材から主要部が形成され、各棒状部材の間に空隙を備えた構造を有する下部セッターと、複数の棒状部材から主要部が形成され、各棒状部材の間に空隙を備えた構造を有する上部セッターとの間に、前記スペーサーを介して、前記成形積層体を保持した状態とする工程と、
(e)前記(d)の状態で、前記下部セッター、前記上部セッター、及び前記スペーサーとともに前記成形積層体を焼成する工程と
を具備するとともに、
前記スペーサーとして用いられる前記外周側不要部(切断積層体)及び前記成形積層体のそれぞれが、前記積層体を圧着した後、その外周側不要部を切断することにより得られたものであり、かつ、
前記スペーサーとして用いられる前記外周側不要部(切断積層体)の平面面積が前記成形積層体の平面面積より小さいことを特徴としている。
【0012】
下部セッター及び上部セッターとして、複数の棒状部材から主要部が形成され、各棒状部材の間に空隙を備えた構造を有する棒状セッターを用いることにより、セッターの構成材料として特に多孔質材料を用いることなく、十分に良好な脱脂性を確保して、特性値のばらつきが小さく、所望の特性値を備えたセラミック多層基板を確実に製造することが可能になる。
すなわち、空隙を備えた棒状セッターは、熱損失が少なく、かつ、焼成時の脱脂効率(有機物の除去効率)が良好で、セッター内における雰囲気ガスの均一分散と、外部への容易な移動を実現することが可能になるため、製品の品質を向上させることが可能になる。特に、セッターに接する面側の近傍に抵抗やコンデンサなどの素子を内蔵した場合、通常のプレート状のセッターを使用した場合と比べて、製品の特性を安定させ、ばらつきを低減することが可能になる。例えば、プレート状のセッターを用いて焼成した場合には、セラミック多層基板の、セッターに近接する位置に内蔵した抵抗の抵抗値ばらつきが3CVで50%程度となるものを、棒状セッターを用いて焼成した場合には、3CVで15%以下に低減することが可能になる。
さらに、その他の点においても、上記請求項1のセラミック多層基板の製造方法の場合と同様の作用効果を得ることができる。
なお、棒状セッターの構成材料としては、例えば、アルミナなどの耐熱性に優れた種々のセラミック材料を用いることが可能であり、また耐熱性の良好な金属材料を用いることが可能である。
【0013】
また、請求項3のセラミック多層基板の製造方法は、前記成形積層体を焼成する工程において、前記上部セッターと前記成形積層体の間に隙間を介在させることを特徴としている。
【0014】
成形積層体の焼成工程で、上部セッターと成形積層体の間に隙間を介在させるようにした場合、焼成工程で成形積層体に無用の外部応力が加わることを防止して、割れや欠けなどの発生を招くことなく、所望の特性値を備えたセラミック多層基板をより確実に製造することが可能になる。
なお、成形積層体を焼成する工程において、上部セッターと成形積層体の間に微小な隙間が存在していても、成形積層体に大きな変形(反り)が生じることを抑制することは可能であり、セラミック多層基板の特性に悪影響を及ぼすことはない。
【0015】
また、請求項のセラミック多層基板の製造方法は、前記下部セッター及び上部セッターが、アルミナを主成分とし、複数の貫通孔を備えたハニカム構造を有するものであることを特徴としている。
【0016】
下部セッター及び上部セッターとして、アルミナを主成分とし、複数の貫通孔を備えたハニカム構造を有するセッターは、脱脂性が良好で、かつ、機械的強度に優れており、このようなセッターを下部セッター及び上部セッターとして用いることにより、本願発明をより実効あらしめることが可能になる。
【0017】
【実施例】
以下、本願発明が関連する発明の実施例(参考例)および本願発明の実施例を示して、その特徴とするところをさらに詳しく説明する。
【0018】
本願発明が関連する発明の実施例(参考例)
(1)まず、図1(a)に示すように、導体(表面電極1,内部電極2,セラミック層3を介して配設された内部電極2どうしを接続するためのビアホール用電極4),抵抗体(厚膜抵抗5)、誘電体(セラミック誘電体層6)などを備えた多層構造を有する未焼成基板10を形成し、さらにその上下両面側に、未焼成基板10を焼成する際の温度では焼結しない材料からなる収縮抑制層(この参考例ではアルミナを主成分とするグリーンシート)11を配設して、厚みが1000μmの積層体12を形成する。
【0019】
(2)次に、図1(b),(c)に示すように、積層体12の外周側不要部13を切断線L(図1(b))に沿って切断し、所定形状の成形積層体14を得る。
【0020】
(3)それから、外周側不要部13を切断して除去した後の成形積層体(焼成後に製品となる部分)14を圧着する(図1(c))。
これにより、圧着された成形積層体14の厚みは900μmとなり、圧着されていない外周側不要部13の厚み1000μmよりも薄くなる。
【0021】
(4)次に、図1(d)に示すように、アルミナを主成分とし、複数の貫通孔を備えたハニカム構造を有する、下部セッター15a上に成形積層体14を載置し、成形積層体14の周囲に外周側不要部(切断積層体)13をスペーサーとして配設するとともに、その上から、成形積層体14の上面を覆うように、上部セッター15bを配設する。このとき、成形積層体14の厚みは、圧着されていないスペーサー(外周側不要部)13の厚みよりも薄いので、スペーサー13により支持された上部セッター15bの下面と成形積層体14の上面との間には厚みが100μmの隙間(ギャップ)G1が形成される。
【0022】
(5)それから、上記(4)の状態で、成形積層体14を、下部セッター15a,上部セッター15b,スペーサー13とともに一体に焼成する(図2)。
この焼成工程において、収縮抑制層11を含む成形積層体(セラミック多層基板)14の上面と、上部セッター15bとの隙間(ギャップ)G2(図2)は、焼成前の隙間G1(100μm)(図1(d))より大きくなる(約125μm)ことが確認された。
なお、成形積層体14とスペーサー13が、同一材料で積層状態も同様であるにもかかわらず、焼成後の収縮抑制層11を含む成形積層体(セラミック多層基板)14の上面と、上部セッター15bとの隙間G2(125μm)が、焼成前の隙間G1(100μm)より大きくなっているのは、両者が形状を異にするとともに、成形積層体14のみが圧着されていること(圧着履歴が異なっていること)によるものと考えられる。
【0023】
(6)その後、収縮抑制層11を除去する。これにより、導体(表面電極1,内部電極2,ビアホール用電極4),抵抗体(厚膜抵抗5)、及び誘電体(セラミック誘電体層6)などを備えた多層構造を有するセラミック多層基板が得られる。
【0024】
この参考例の方法によれば、成形積層体(セラミック多層基板)14の上面と、上部セッター15bとの間に微小な隙間G1(G2)が確保される結果、焼成工程の最初から最後まで、成形積層体14に外部からの応力がかからないようにすることが可能になり、焼成中の大きな反りの発生を防止しつつ、割れや欠けなどの発生を抑制、防止することが可能になる。
【0025】
また、下部セッター15a,上部セッター15bとして、複数の貫通孔を備えたハニカム構造を有するセッター(多孔質セッター)が用いられていることから、良好な脱脂性を確保することが可能になり、所望の抵抗値を有する抵抗体(厚膜抵抗5)を形成することが可能になるとともに、そのばらつきを、3CVで15%以下とすることが可能になる。
【0026】
また、導体(表面電極1,内部電極2,ビアホール用電極4),誘電体(セラミック誘電体層6)についても所望の特性を確保することが可能になり、全体として目標とする特性を備えたセラミック多層基板を得ることが可能になる。
また、成形積層体14を形成する途中で発生する外周側不要部13をスペーサーとして用いるようにしているので、別途、スペーサーを作製することが不要になるため、コストの低減を図ることが可能になる。
【0027】
本願発明の実施例
(1)まず、図3(a)に示すように、導体(表面電極1,内部電極2,セラミック層3を介して配設された内部電極2どうしを接続するためのビアホール用電極4),抵抗体(厚膜抵抗5)、及び誘電体(セラミック誘電体層6)などを備えた多層構造を有する未焼成基板10を形成し、さらにその上下両面側に、未焼成基板10を焼成する際の温度では焼結しない材料からなる収縮抑制層(この実施例ではアルミナを主成分とするグリーンシート)11を配設して、厚みが1000μmの積層体12を形成する。そして、この積層体12の全体を圧着して、厚みが900μmの圧着積層体12aを形成する。
【0028】
(2)次に、図3(b)に示すように、圧着積層体12aの外周側不要部13を切断し、所定形状の成形積層体14を得る。
【0029】
(3)次に、図3(c)に示すように、アルミナを主成分とし、複数の貫通孔を備えたハニカム構造を有する、下部セッター15a上に成形積層体14を載置し、成形積層体14の周囲にスペーサー(上記の外周側不要部(切断積層体))13をスペーサーとして配設するとともに、その上から、成形積層体14の上面を覆うように、上部セッター15bを配設する。このとき、成形積層体14の厚みとスペーサー(外周側不要部)13の厚みが同じであることから、スペーサー13により支持された上部セッター15bの下面と成形積層体14の上面とが密着した状態となり、両者の間には隙間が形成されることはない。
【0030】
(4)それから、上記(3)の状態で、成形積層体14を、下部セッター15a,上部セッター15b,スペーサー13とともに一体に焼成する(図3(d))。
この焼成工程で、収縮抑制層11を含む成形積層体(セラミック多層基板)14の上面と、上部セッター15bとの間に、厚みが約100μmの隙間(ギャップ)G3が形成される。
このように、成形積層体14とスペーサー13が同一材料で積層状態も同様であるにもかかわらず、焼成後の収縮抑制層を含む成形積層体(セラミック多層基板)14の上面と上部セッター15bとの間に厚みが100μmの隙間G3が形成されたのは、スペーサー(外周側不要部)13の表裏面の面積が、成形積層体14の表裏面の面積と比較して小さいため、スペーサー(外周側不要部)13を構成する収縮抑制層11に挟まれた部分が、成形積層体14に比べて平面方向に大きく収縮することになる結果、成形積層体14に比べてスペーサー(外周側不要部)13の厚み方向への収縮が小さくなるものと考えられる。なお、スペーサー13となる外周側不要部は、通常、内部電極などが配設されている割合が成形積層体14に比べて低く、圧着工程において低い圧力で圧着されることになるため、収縮抑制層11による拘束力が弱く、より平面方向に収縮しやすくなる傾向がある。
【0031】
(5)その後、収縮抑制層11を除去する。これにより、導体(表面電極1,内部電極2,ビアホール用電極4),抵抗体(厚膜抵抗5)、及び誘電体(セラミック誘電体層6)などを備えた多層構造を有するセラミック多層基板が得られる。
この実施例の方法によれば、上述のように、焼成前には成形積層体14の上面と上部セッター15bとの間に隙間が形成されることはないが、焼成工程で成形積層体14よりもスペーサー(外周側不要部)13の厚み方向への収縮量が少なくなることから、成形積層体14の上面と上部セッター15bとの間に隙間G3が形成される。その結果、焼成工程で、成形積層体14に加わる外部応力を抑制して、焼成中の割れや欠けなどの発生を抑制、防止することが可能になる。
また、その他の点においても上記参考例の場合と同様の作用効果を得ることができる。
【0032】
本願発明の実施例
この実施例では、図4(a),(b)に示すように、下部セッター15a及び上部セッター15bとして、平行に配設された複数の丸棒状の棒状部材21a,21bと、各棒状部材21a,21bの両端側を保持して全体を一体化する一対の連結部材22a,22bとを備えた棒状セッターが用いられている。なお、この下部セッター15a及び上部セッター15b(棒状セッター)は、各棒状部材21a,21bの間に空隙23を備えた構造を有している。なお、この実施例では、下部セッター15a及び上部セッター15bの構成材料として、アルミナが用いられている。
【0033】
その他の構成、及びセラミック多層基板の製造工程における手順などは、上記参考例の場合と同様であり、成形積層体14としては圧着されたものが用いられており、スペーサー(外周側不要部)13としては圧着されていないものが用いられている。
【0034】
そして、この実施例においては、下部セッター(棒状セッター)15a上に成形積層体14を載置するとともに、下部セッター(棒状セッター)15aを構成する一対の連結部材22aの両端部上に、積層体12(図1(a)参照)の外周側不要部を切断することにより得られた合計4個のスペーサー13を配設し、このスペーサー13を介して、上部セッター(棒状セッター)15bを、棒状部材21bが下部セッター15aの棒状部材21aと直交するような姿勢で配設することにより、成形積層体14を保持するようにしている(図4(a),(b)及び図5(a))。
したがって、成形積層体14の厚みは、スペーサー(外周側不要部)13よりも薄いため、スペーサー13により支持された上部セッター15bと成形積層体14の上面との間には厚みが100μmの隙間G1が形成されることになる。
【0035】
そして、その状態で、成形積層体14が、下部セッター15a,上部セッター15b,スペーサー13などとともに一体に焼成される(図5(b))。
この焼成工程において、収縮抑制層11を含む成形積層体(セラミック多層基板)14の上面と、上部セッター15bとの隙間G2(図5(b))は、焼成前の隙間G1(100μm)(図5(a))より大きくなり、上記参考例の場合と同様に約125μmとなる。
【0036】
その後、収縮抑制層11を除去する。これにより、導体(表面電極1,内部電極2,ビアホール用電極4),抵抗体(厚膜抵抗5)、及び誘電体(セラミック誘電体層6)などを備えた多層構造を有するセラミック多層基板が得られる。
【0037】
なお、この実施例の方法によれば、上記参考例の場合と同様の作用効果を得ることが可能になるとともに、下部セッター及び上部セッターとして上述のような棒状セッターを用いており、空隙を備えた棒状セッターは、熱損失が少なく、かつ、焼成時の脱脂効率が良好で、セッター内における雰囲気ガスの均一分散と、外部への容易な移動を実現することが可能になるため、製品の品質を向上させることが可能になる。特に、セッターに接する面側の近傍に抵抗やコンデンサなどの素子を内蔵した場合、通常のプレート状のセッターを使用した場合と比べて、製品の特性を安定させ、ばらつきを低減することが可能になる。したがって、所望の特性を備え、かつ特性のばらつきの小さい、信頼性の高いセラミック多層基板を効率よく製造することが可能になる。
【0038】
本願発明の実施例
図6は本願発明のさらに他の実施例(実施例)を示す図であり、(a)は成形積層体14を下部セッター15a及び上部セッター15bにより、スペーサー13を介して保持した、焼成前の状態を示す図であり、(b)は焼成後の状態を示す図である。
【0039】
この実施例では、下部セッター15a及び上部セッター15bとして、上記実施例の場合と同様に、平行に配設された複数の丸棒状の棒状部材21a,21bと、各棒状部材21a,21bの両端側を保持して全体を一体化する一対の連結部材22a,22bとを備え、各棒状部材21a,21bの間に空隙23を備えた構造を有するセッター(棒状セッター)が用いられている。
【0040】
また、この実施例では、上記実施例の場合と同様に、積層体12の全体を圧着して得た、厚みが900μmの圧着積層体の外周側不要部を切断し、所定形状の成形積層体14を、厚みが同じスペーサー13を介して、下部セッター(棒状セッター)15aと上部セッター(棒状セッター)15bにより保持するように構成されている。なお、下部セッター15aと上部セッター15bは、各棒状部材21a,21bが直交するような姿勢で配設されている。
【0041】
この実施例では、焼成前の段階では、図6(a)に示すように、成形積層体14とスペーサー(外周側不要部)13の厚みが同じであることから、スペーサー13により支持された上部セッター15bと成形積層体14の上面とが当接した状態となり、両者の間には隙間が形成されないが、この状態で成形積層体14を、下部セッター15a,上部セッター15b,スペーサー13とともに一体に焼成する際に、スペーサー13よりも成形積層体14の方が厚み方向に多く収縮するため、図6(b)に示すように、収縮抑制層11を含む成形積層体(セラミック多層基板)14と、上部セッター15bとの間に、厚みが約100μmの隙間(ギャップ)G3が形成されることになる。なお、その他の構成、セラミック多層基板の製造工程における手順などは、上記実施例の場合と同様であることから、ここでは重複を避けるため説明を省略する。
【0042】
この実施例の方法によれば、上述のように、焼成前の段階では成形積層体14の上面と上部セッター15bとの間に隙間が形成されることはないが、焼成工程で成形積層体14よりもスペーサー(外周側不要部)13の厚み方向への収縮量が少なくなることから、成形積層体14の上面と上部セッター15bとの間に隙間G3が形成される。その結果、焼成工程において、成形積層体14に外部応力が加わることを抑制して、焼成中の割れや欠けなどの発生を抑制、防止することが可能になり、所望の特性を備え、かつ特性のばらつきの小さい、信頼性の高いセラミック多層基板を効率よく製造することが可能になる。
【0043】
なお、上記実施例2,3では、下部セッター(棒状セッター)15aと上部セッター(棒状セッター)15bを、棒状部材21aと21bが直交するような姿勢で配設するようにしているが、棒状部材21aと21bが同一方向を向く(平行になる)ような姿勢で配設することも可能である。
【0044】
また、上記実施例2,3では、下部セッター15a及び上部セッター15bとして、平行に配設された複数の棒状部材21a,21bを備えた構成を有する棒状セッターを用いているが、棒状部材を格子状に組み合わせた構造のものなど、棒状部材を用いて形成される種々の構造のものを用いることが可能である。また、棒状部材としては、丸棒状のものに限らず、断面形状が四角形などの角棒状の棒状部材を用いることも可能である。
【0045】
本願発明はさらにその他の点においても、上記各実施例に限定されるものではなく、セラミック多層基板の具体的な構成(構成材料や積層態様、素子の配設態様など)、下部セッター、上部セッター、及びスペーサーの具体的な構造や構成材料、収縮抑制層の形状や構成材料などに関し、発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【0046】
【発明の効果】
上述のように、本願発明(請求項1)のセラミック多層基板の製造方法は、 未焼成基板の上下両面に収縮抑制層を配設した積層体の外周側不要部を切断して、所定形状の成形積層体を形成し、この成形積層体を、多孔質材料からなる下部セッターと上部セッターとの間に、スペーサーとして外周側不要部(切断積層体)を介して保持し、その状態で成形積層体を焼成するようにしているので、別途スペーサーを作製することを必要とせずに、焼成工程での反りが少なく、外観形状が良好なセラミック多層基板を効率よく製造することが可能になる。
さらに、圧着した後の積層体を切断することにより、積層体を成形積層体と外周側不要部(切断積層体)とに分け、かつ、スペーサーとして、その平面面積が成形積層体の平面面積より小さい外周側不要部を用いるようにしているので、下部セッターと上部セッターとの間に、スペーサー(切断積層体)を介して、成形積層体を保持した最初の状態では、上部セッターと成形積層体の間に隙間はなく、両者は密着しているが、スペーサーと成形積層体の形状の差異から焼成工程における収縮特性に差異が生じるため、焼成工程で上部セッターと成形積層体の間に隙間を生じさせることが可能になる。
すなわち、スペーサーとなる外周側不要部は、通常、成形積層体と比較して表裏面の面積(平面面積)が小さく、この平面面積が成形積層体より小さい外周側不要部をスペーサーとして用いることにより、スペーサー(外周側不要部)のうちの収縮抑制層に挟まれた部分を、成形積層体に比べて平面方向に大きく収縮させて、スペーサー(外周側不要部)の厚み方向への収縮の割合を成形積層体に比べて小さくし、焼成工程で上部セッターと成形積層体の間に隙間を生じさせることが可能になる。
したがって、焼成工程で、成形積層体に荷重がかかることを抑制、防止することを防止して、所望の特性値を備えたセラミック多層基板を製造することが可能になる。
また、積層体の外周側不要部を切断して、成形積層体を形成する際に生じる外周側不要部(切断積層体)をスペーサーとして用いるようにしているので、下部セッターと上部セッターの間に配設される、成形積層体の厚みと同じか又はそれより厚みが大きく、成形積層体と焼成収縮特性が同じか又はそれに極めて近い材料からなるものであることが望ましいスペーサーを別工程で作製することが不要になり、効率よくセラミック多層基板を製造することができる。
また、下部セッター及び上部セッターとして、多孔質材料からなるセッターを用いているので、脱脂性が良好で、搭載された素子の特性値のばらつきが小さく、所望の特性値を備えたセラミック多層基板を得ることができるようになる。
【0047】
また、本願発明(請求項2)のセラミック多層基板の製造方法は、下部セッター及び上部セッターとして、複数の棒状部材から主要部が形成され、各棒状部材の間に空隙を備えた構造を有するセッター(棒状セッター)を用いるようにしているので、セッターの構成材料として特に多孔質材料を用いることなく、十分に良好な脱脂性を確保して、特性値のばらつきが小さく、所望の特性値を備えたセラミック多層基板を確実に製造することができる。
さらに、その他の点においても、上記請求項1のセラミック多層基板の製造方法の場合と同様の作用効果を得ることができる。
【0048】
また、請求項3のセラミック多層基板の製造方法のように、成形積層体の焼成工程で、上部セッターと成形積層体の間に隙間を介在させるようにした場合、焼成工程で成形積層体に無用の外部応力が加わることを防止して、割れや欠けなどの発生を招くことなく、所望の特性値を備えたセラミック多層基板をより確実に製造することができる。
【0049】
また、請求項のセラミック多層基板の製造方法のように、下部セッター及び上部セッターとして、アルミナを主成分とし、複数の貫通孔を備えたハニカム構造を有するセッターは、脱脂性が良好で、かつ、機械的強度に優れており、このようなセッターを下部セッター及び上部セッターとして用いることにより、本願発明をより実効あらしめることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)は本願発明が関連する発明の実施例(参考例))にかかるセラミック多層基板の製造方法の一工程において形成した積層体を示す断面図、(b)は積層体を示す斜視図、(c)は積層体の外周側不要部を切断した状態を示す断面図、(d)は成形積層体を下部セッター及び上部セッターによりスペーサーを介して保持した状態を示す断面図である。
【図2】 下部セッター及び上部セッターによりスペーサーを介して保持した成形積層体を焼成した状態を示す断面図である。
【図3】 (a)は本願発明の実施例(実施例)にかかるセラミック多層基板の製造方法の一工程において形成した圧着積層体を示す断面図、(b)は圧着積層体の外周側不要部を切断した状態を示す断面図、(c)は成形積層体を下部セッター及び上部セッターによりスペーサーを介して保持した状態を示す断面図、(d)は下部セッター及び上部セッターによりスペーサーを介して保持した成形積層体を焼成した状態を示す断面図である。
【図4】 (a)は本願発明の他の実施例(実施例)にかかるセラミック多層基板の製造方法の一工程において、成形積層体を下部セッター及び上部セッターによりスペーサーを介して保持する方法を示す分解斜視図、(b)は下部セッター及び上部セッターによりスペーサーを介して成形積層体を保持した状態を示す斜視図である。
【図5】、 (a)は実施例において成形積層体を下部セッター及び上部セッターによりスペーサーを介して保持した状態を示す断面図、(b)は下部セッター及び上部セッターによりスペーサーを介して保持した成形積層体を焼成した状態を示す断面図である。
【図6】 (a)は本願発明のさらに他の実施例(実施例)において成形積層体を下部セッター及び上部セッターによりスペーサーを介して保持した状態を示す断面図、(b)は下部セッター及び上部セッターによりスペーサーを介して保持した成形積層体を焼成した状態を示す断面図である。
【図7】 従来のセラミック多層基板の製造方法を示す図であり、(a)は焼成前のグリーンシート積層体の状態を示す断面、(b)は焼成後のグリーンシート積層体の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
1 表面電極
2 内部電極
3 セラミック層
4 ビアホール用電極
5 厚膜抵抗
6 セラミック誘電体層
10 未焼成基板
11 収縮抑制層
12 積層体
12a 圧着積層体
13 外周側不要部(スペーサー)
14 成形積層体
15a 下部セッター
15b 上部セッター
21a,21b 棒状部材
22a,22b 連結部材
23 空隙
G1,G2,G3 上部セッターと成形積層体の間の隙間(ギャップ)
L 切断線
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic multilayer substrate, and more particularly, to a method for efficiently manufacturing a ceramic multilayer substrate by a non-shrinking method without impairing the characteristics of the elements included in the substrate or the appearance of the substrate.
[0002]
[Prior art]
  As a manufacturing method of the ceramic multilayer substrate, as shown in FIGS. 7A and 7B, a green sheet laminate 101 in which ceramic green sheets are laminated is made of the same material or at the same ratio as the green sheet laminate 101 at the time of firing. There has been proposed a method of firing in a state of being held between first and second firing jigs (setters) 103a and 103b through a support (spacer) 102 made of a shrinking material (for example, Patent Document 1). reference).
[0003]
[Patent Document 1]
          Japanese Patent Laid-Open No. 10-242645
[0004]
  According to the method of this patent document 1, the height of the support (spacer) 102 is set to the height of the green sheet laminate according to the allowable value of the warp standard of the ceramic multilayer substrate 101a (green sheet laminate 101 after firing) as a product. By making the thickness greater than 101, the shrinkage rate in the firing step of the green sheet laminate 101 and the support (spacer) 102 becomes the same. Therefore, as shown in FIG. The gap G between the firing jigs (setters) 103a and 103b and the green sheet laminate 101 does not become particularly large, and the warp of the obtained ceramic multilayer substrate 101a can be suppressed within the standard. Further, the green sheet laminate 101 has a feature that problems such as deformation and cracking are less likely to occur compared to pressure firing because no force other than the reaction of the warping force is applied.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
  However, in the method of Patent Document 1, the support (spacer) 102 is the same as or larger than the thickness of the green sheet laminate 101 and has the same material or the same firing shrinkage characteristics as the green sheet laminate 101. Since it is necessary to use it, it is necessary to separately prepare a support (spacer) 102 separately from the green sheet laminated body 101 to be a product, resulting in a problem that production efficiency is reduced and manufacturing cost is increased. is there.
[0006]
  Further, when the first and second firing jigs (setters) 103a and 103b are not air permeable, the degreasing property is deteriorated, and a resistance element and a capacitance element disposed on the ceramic multilayer substrate are used. If firing is performed in a state in which the (not shown) is close to the setter, there is a problem that variation in characteristic values becomes large and a desired characteristic value cannot be obtained.
[0007]
  The present invention solves the above-mentioned problems, and does not require the production of a separate spacer, and it is reliable without impairing the characteristics of the mounted elements and the appearance of the product by a non-shrinkage construction method. An object of the present invention is to provide a method for producing a ceramic multilayer substrate capable of efficiently producing a highly functional ceramic multilayer substrate.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, a method for producing a ceramic multilayer substrate according to the present invention (Claim 1) includes:
  (a) forming a green substrate having a multilayer structure including at least one of a conductor, a resistor, and a dielectric;
  (b) forming a laminate by disposing a shrinkage suppression layer made of a material that does not sinter at the temperature when firing the unfired substrate on both upper and lower surfaces of the unfired substrate;
  (c) cutting the outer peripheral side unnecessary portion of the laminate to form a molded laminate of a predetermined shape;
  (d) The unnecessary portion (cut laminate) of the outer periphery of the laminate cut in the step (c) is used as a spacer, and between the lower setter made of a porous material and the upper setter made of a porous material. A step of holding the molded laminate through the spacer;
  (e) firing the molded laminate together with the lower setter, the upper setter, and the spacer in the state of (d);
  WithWith
Each of the outer peripheral side unnecessary portion used as the spacer and the molded laminated body is obtained by crimping the laminated body and then cutting the outer peripheral side unnecessary portion, and
The planar area of the outer peripheral side unnecessary portion used as the spacer is smaller than the planar area of the molded laminate.It is characterized by that.
[0009]
  In the method for producing a ceramic multilayer substrate according to claim 1 of the present invention, an unnecessary portion on the outer peripheral side of a laminate in which a shrinkage suppression layer is provided on both upper and lower surfaces of an unfired substrate is cut to form a molded laminate having a predetermined shape. The molded laminate is held between the lower setter and the upper setter made of a porous material via an outer peripheral side unnecessary portion (cut laminate) as a spacer, and the molded laminate is fired in that state. Therefore, it is possible to efficiently manufacture a ceramic multilayer substrate having a small appearance and a good appearance shape without requiring a separate spacer.
Furthermore, by cutting the laminated body after the pressure bonding, the laminated body is divided into a molded laminated body and an outer peripheral side unnecessary portion (cut laminated body), and as a spacer, the planar area is larger than the planar area of the molded laminated body Since the small unnecessary part on the outer peripheral side is used, the upper setter and the molded laminate in the initial state where the molded laminate is held via the spacer (cut laminate) between the lower setter and the upper setter. There is no gap between the two, but they are in close contact with each other, but because of the difference in the shrinkage characteristics in the firing process due to the difference in the shape of the spacer and the molded laminate, there is a gap between the upper setter and the molded laminate in the firing process. Can be generated.
That is, the unnecessary portion on the outer peripheral side serving as a spacer usually has a smaller area (planar area) on the front and back surfaces than the molded laminate, and by using the unnecessary portion on the outer peripheral side as a spacer, the planar area is smaller than the molded laminate. The ratio of the spacer (unnecessary portion on the outer peripheral side) sandwiched between the shrinkage suppression layers in the thickness direction of the spacer (unnecessary portion on the outer peripheral side) is greatly reduced in the plane direction compared to the molded laminate. Can be made smaller than the molded laminate, and a gap can be formed between the upper setter and the molded laminate in the firing step.
Therefore, it is possible to suppress and prevent the load from being applied to the molded laminate in the firing step, and to manufacture a ceramic multilayer substrate having a desired characteristic value.
  Also,Since the outer peripheral side unnecessary part (cut laminated body) generated when the outer peripheral side of the laminate is cut and the molded laminate is formed is used as a spacer, it is arranged between the lower setter and the upper setter. It is possible to produce a spacer, which is preferably made of a material having the same thickness as or larger than the thickness of the molded laminate, and having the same or very close firing shrinkage characteristics as the molded laminate, in a separate step. It becomes unnecessary, and it becomes possible to manufacture a ceramic multilayer substrate efficiently.
  In addition, since the shrinkage suppression layers are provided on the upper and lower surfaces of the laminate, it is possible to suppress shrinkage in the firing process, and the lower setter and the upper setter are formed on the ceramic substrate and its surface. Since there is no direct contact with the conductor or the like, the reaction with the constituent materials of the lower setter and the upper setter does not become a problem, and the degree of freedom in selecting the material of the setter can be improved.
  In addition, since a setter made of a porous material is used as the lower setter and the upper setter, a ceramic multilayer substrate having good degreasing properties, small variation in characteristic values of mounted elements, and a desired characteristic value is provided. It becomes possible to obtain.
[0010]
  In the present invention, as a setter made of a porous material, a porous ceramic produced by impregnating a ceramic with a porous organic material having continuous pores represented by foamed urethane, etc., and alumina powder After adding organic matter, plastic structure is formed into a molded body with multiple through-holes, then dried and sintered, honeycomb structure manufactured by punching out ceramic sheets or forming plastic dough It is possible to use a material manufactured by a method of mechanically forming a simple hole. Furthermore, it is also possible to use, for example, a metal plate in which fine holes are mechanically formed on an inconel flat plate used for a muffle of a firing furnace, a so-called wire netting plate, or the like.
[0011]
  Further, the method for producing a ceramic multilayer substrate of the present invention (Claim 2) is as follows.
  (a) forming a green substrate having a multilayer structure including at least one of a conductor, a resistor, and a dielectric;
  (b) forming a laminate by disposing a shrinkage suppression layer made of a material that does not sinter at the temperature when firing the unfired substrate on both upper and lower surfaces of the unfired substrate;
  (c) cutting the outer peripheral side unnecessary portion of the laminate to form a molded laminate of a predetermined shape;
  (d) The unnecessary part (cut laminated body) on the outer periphery side of the laminate cut in the step (c) is used as a spacer, a main part is formed from a plurality of rod-like members, and a gap is provided between the rod-like members. The molded laminate is interposed between the lower setter having the structure and the upper setter having a structure in which a main part is formed from a plurality of rod-shaped members and a gap is provided between the rod-shaped members. A process of maintaining the state;
  (e) firing the molded laminate together with the lower setter, the upper setter, and the spacer in the state of (d);
  WithWith
Each of the outer peripheral side unnecessary portion (cut laminate) used as the spacer and the molded laminate is obtained by crimping the laminate and then cutting the outer peripheral unnecessary portion, and ,
The planar area of the outer peripheral side unnecessary portion (cut laminate) used as the spacer is smaller than the planar area of the molded laminate.It is characterized by that.
[0012]
  As a lower setter and an upper setter, a main part is formed from a plurality of rod-shaped members, and by using a rod-shaped setter having a structure with a gap between each rod-shaped member, a porous material is used as a constituent material of the setter. Therefore, it is possible to ensure a sufficiently good degreasing property, and to reliably manufacture a ceramic multilayer substrate having a desired characteristic value with small variations in characteristic values.
  In other words, the rod-shaped setter with voids has low heat loss and good degreasing efficiency (removal efficiency of organic matter) during firing, realizing uniform dispersion of atmospheric gas in the setter and easy movement to the outside It becomes possible to improve the quality of the product. In particular, when an element such as a resistor or a capacitor is built in the vicinity of the surface in contact with the setter, it is possible to stabilize the product characteristics and reduce variations compared to the case of using a normal plate-shaped setter. Become. For example, when firing using a plate-shaped setter, a ceramic multi-layer substrate having a resistance value variation of resistance built in a position close to the setter is about 50% at 3 CV is fired using a rod-shaped setter. In such a case, it is possible to reduce it to 15% or less at 3 CV.
  Further, in other respects, the same effects as those of the method for manufacturing a ceramic multilayer substrate according to the first aspect can be obtained.
  In addition, as a constituent material of the rod-shaped setter, for example, various ceramic materials having excellent heat resistance such as alumina can be used, and metal materials having good heat resistance can be used.
[0013]
  The method for producing a ceramic multilayer substrate according to claim 3 is characterized in that a gap is interposed between the upper setter and the molded laminate in the step of firing the molded laminate.
[0014]
  When a gap is interposed between the upper setter and the molded laminate during the molding laminate firing process, it is possible to prevent unnecessary external stress from being applied to the molded laminate during the firing process. It is possible to more reliably manufacture a ceramic multilayer substrate having a desired characteristic value without causing generation.
  In the step of firing the molded laminate, it is possible to suppress a large deformation (warp) from occurring in the molded laminate even if there is a minute gap between the upper setter and the molded laminate. The characteristics of the ceramic multilayer substrate are not adversely affected.
[0015]
  Claims4This ceramic multilayer substrate manufacturing method is characterized in that the lower setter and the upper setter have a honeycomb structure mainly composed of alumina and having a plurality of through holes.
[0016]
  A setter having a honeycomb structure mainly composed of alumina and having a plurality of through-holes as a lower setter and an upper setter has good degreasing properties and excellent mechanical strength. Such a setter is used as a lower setter. And by using it as an upper setter, the present invention can be made more effective.
[0017]
【Example】
  Hereinafter, the present inventionExamples of the invention related to the present invention (reference example) and the present inventionThe features of this embodiment will be described in more detail.
[0018]
[Of the invention to which the present invention relatesExample(Reference example)]
  (1) First, as shown in FIG. 1A, a conductor (via hole electrode 4 for connecting the internal electrode 2 disposed through the surface electrode 1, the internal electrode 2 and the ceramic layer 3), An unfired substrate 10 having a multilayer structure including a resistor (thick film resistor 5), a dielectric (ceramic dielectric layer 6) and the like is formed, and the unfired substrate 10 is fired on both upper and lower surfaces thereof. Shrinkage suppression layer made of material that does not sinter at temperature (thisReference exampleThen, a laminate 12 having a thickness of 1000 μm is formed by disposing a green sheet 11 containing alumina as a main component.
[0019]
  (2) Next, as shown in FIGS. 1B and 1C, the outer peripheral side unnecessary portion 13 of the laminated body 12 is cut along a cutting line L (FIG. 1B) to form a predetermined shape. A laminate 14 is obtained.
[0020]
  (3) Then, the molded laminated body (part which becomes a product after firing) 14 after the outer peripheral side unnecessary portion 13 is cut and removed is pressure-bonded (FIG. 1 (c)).
  Thereby, the thickness of the pressure-bonded molded laminate 14 becomes 900 μm, which is thinner than the thickness 1000 μm of the outer peripheral side unnecessary portion 13 that is not pressure-bonded.
[0021]
  (4) Next, as shown in FIG. 1 (d), the molded laminate 14 is placed on the lower setter 15a having a honeycomb structure mainly composed of alumina and having a plurality of through-holes. Around the body 14, an outer peripheral side unnecessary portion (cut laminated body) 13 is disposed as a spacer, and an upper setter 15b is disposed so as to cover the upper surface of the molded laminated body 14 from above. At this time, since the thickness of the molded laminated body 14 is thinner than the thickness of the spacer (outer peripheral side unnecessary portion) 13 that is not pressure-bonded, the lower surface of the upper setter 15b supported by the spacer 13 and the upper surface of the molded laminated body 14 A gap (gap) G1 having a thickness of 100 μm is formed between them.
[0022]
  (5) Then, in the state of (4), the molded laminate 14 is integrally fired together with the lower setter 15a, the upper setter 15b, and the spacer 13 (FIG. 2).
  In this firing step, the gap (gap) G2 (FIG. 2) between the upper surface of the molded laminate (ceramic multilayer substrate) 14 including the shrinkage suppression layer 11 and the upper setter 15b is a gap G1 (100 μm) before firing (FIG. 1 (d)) was confirmed (about 125 μm).
  Although the molded laminate 14 and the spacer 13 are made of the same material and in the same laminated state, the upper surface of the molded laminate (ceramic multilayer substrate) 14 including the fired shrinkage suppression layer 11 and the upper setter 15b. The reason why the gap G2 (125 μm) is larger than the gap G1 (100 μm) before firing is that both have different shapes and that only the molded laminate 14 is crimped (different crimping history) It is thought that this is due to
[0023]
  (6) Thereafter, the shrinkage suppression layer 11 is removed. Thereby, a ceramic multilayer substrate having a multilayer structure including a conductor (surface electrode 1, internal electrode 2, via hole electrode 4), resistor (thick film resistor 5), dielectric (ceramic dielectric layer 6), and the like is obtained. can get.
[0024]
  thisReference exampleAccording to the method, as a result of ensuring a minute gap G1 (G2) between the upper surface of the molded laminate (ceramic multilayer substrate) 14 and the upper setter 15b, the molded laminate is obtained from the beginning to the end of the firing step. 14 can be prevented from being subjected to external stress, and generation of cracks and chips can be suppressed and prevented while preventing large warpage during firing.
[0025]
  Moreover, since the setter (porous setter) which has the honeycomb structure provided with the several through-hole is used as the lower setter 15a and the upper setter 15b, it becomes possible to ensure favorable degreasing | defatting property, and desired It is possible to form a resistor (thick film resistor 5) having a resistance value of 15% or less at 3 CV.
[0026]
  In addition, it is possible to secure desired characteristics for the conductor (surface electrode 1, internal electrode 2, via hole electrode 4) and dielectric (ceramic dielectric layer 6), and the target characteristics as a whole are provided. It becomes possible to obtain a ceramic multilayer substrate.
  Moreover, since the outer peripheral side unnecessary portion 13 generated during the formation of the molded laminated body 14 is used as a spacer, it is not necessary to separately prepare a spacer, so that the cost can be reduced. Become.
[0027]
[Of the present inventionExample1]
  (1) First, as shown in FIG. 3A, a conductor (via hole electrode 4 for connecting the surface electrode 1, the internal electrode 2 and the internal electrode 2 disposed via the ceramic layer 3), When forming the unfired substrate 10 having a multilayer structure including a resistor (thick film resistor 5) and a dielectric (ceramic dielectric layer 6), and firing the unfired substrate 10 on both upper and lower surfaces thereof A shrinkage suppression layer made of a material that does not sinter at a temperature of (this example1Then, a green sheet (mainly alumina) 11 is provided to form a laminate 12 having a thickness of 1000 μm. Then, the entire laminate 12 is crimped to form a crimp laminate 12a having a thickness of 900 μm.
[0028]
  (2) Next, as shown in FIG. 3B, the outer peripheral side unnecessary portion 13 of the pressure-bonded laminate 12a is cut to obtain a molded laminate 14 having a predetermined shape.
[0029]
  (3) Next, as shown in FIG. 3 (c), the molded laminate 14 is placed on the lower setter 15a having a honeycomb structure mainly composed of alumina and having a plurality of through holes. Around the body 14, a spacer (the outer peripheral side unnecessary portion (cut laminate)) 13 is provided as a spacer, and an upper setter 15 b is provided from above to cover the upper surface of the molded laminate 14. . At this time, since the thickness of the molded laminate 14 and the thickness of the spacer (outer peripheral side unnecessary portion) 13 are the same, the lower surface of the upper setter 15b supported by the spacer 13 and the upper surface of the molded laminate 14 are in close contact with each other. Thus, no gap is formed between them.
[0030]
  (4) Then, in the state of (3) above, the molded laminate 14 is integrally fired together with the lower setter 15a, the upper setter 15b, and the spacer 13 (FIG. 3 (d)).
  In this firing step, a gap (gap) G3 having a thickness of about 100 μm is formed between the upper surface of the molded laminate (ceramic multilayer substrate) 14 including the shrinkage suppression layer 11 and the upper setter 15b.
  As described above, the upper surface of the molded laminate (ceramic multilayer substrate) 14 including the shrinkage suppression layer after firing and the upper setter 15b, although the molded laminate 14 and the spacer 13 are made of the same material and in the same laminated state. The gap G3 having a thickness of 100 μm was formed between the spacer (outer peripheral side unnecessary portion) 13 because the area of the front and back surfaces of the spacer (outer peripheral side unnecessary portion) 13 is smaller than the area of the front and back surfaces of the molded laminate 14. As a result of the portion sandwiched between the shrinkage suppression layers 11 constituting the side unnecessary portion) 13 being greatly contracted in the plane direction as compared with the molded laminate 14, the spacer (outer peripheral side unnecessary portion) is compared with the molded laminate 14. ) 13 shrinkage in the thickness direction is considered to be small. It should be noted that the unnecessary portion on the outer peripheral side serving as the spacer 13 is usually lower in the proportion of the internal electrodes and the like than the molded laminate 14 and is crimped at a low pressure in the crimping process, so that the shrinkage is suppressed. The restraining force by the layer 11 is weak and tends to shrink more easily in the planar direction.
[0031]
  (5) Thereafter, the shrinkage suppression layer 11 is removed. Thereby, a ceramic multilayer substrate having a multilayer structure including a conductor (surface electrode 1, internal electrode 2, via hole electrode 4), resistor (thick film resistor 5), dielectric (ceramic dielectric layer 6), and the like is obtained. can get.
  This example1According to this method, as described above, no gap is formed between the upper surface of the molded laminate 14 and the upper setter 15b before firing, but the spacer ( Since the amount of contraction in the thickness direction of the outer peripheral side unnecessary portion) 13 is reduced, a gap G3 is formed between the upper surface of the molded laminate 14 and the upper setter 15b. As a result, it is possible to suppress or prevent the occurrence of cracks or chips during firing by suppressing external stress applied to the molded laminate 14 in the firing step.
  In other respects, the aboveReference exampleThe same effect as in the case of can be obtained.
[0032]
[Of the present inventionExample2]
  This example2Then, as shown in FIGS. 4A and 4B, as the lower setter 15a and the upper setter 15b, a plurality of round bar-like rod-like members 21a and 21b arranged in parallel and the rod-like members 21a and 21b are arranged. A rod-shaped setter having a pair of connecting members 22a and 22b that hold both ends and integrate the whole is used. The lower setter 15a and the upper setter 15b (bar-shaped setter) have a structure in which a gap 23 is provided between the bar-shaped members 21a and 21b. This example2Then, alumina is used as a constituent material of the lower setter 15a and the upper setter 15b.
[0033]
  Other configurations and procedures in the manufacturing process of the ceramic multilayer substrate are as described above.Reference exampleIn this case, the molded laminate 14 is crimped, and the spacer (outer peripheral side unnecessary portion) 13 is not crimped.
[0034]
  And this example2In FIG. 1, the molded laminated body 14 is placed on the lower setter (bar-shaped setter) 15a, and the laminated body 12 (FIG. 1 (FIG. 1 (A)) is formed on both ends of the pair of connecting members 22a constituting the lower setter (bar-shaped setter) 15a. a), a total of four spacers 13 obtained by cutting the unnecessary portion on the outer peripheral side are disposed, and the upper setter (bar-shaped setter) 15b is disposed via the spacer 13 and the bar-shaped member 21b is disposed on the lower setter. The molded laminate 14 is held by being arranged in a posture orthogonal to the rod-shaped member 21a of 15a (FIGS. 4A, 4B and 5A).
  Therefore, since the thickness of the molded laminate 14 is thinner than the spacer (unnecessary portion on the outer peripheral side) 13, a gap G 1 having a thickness of 100 μm is formed between the upper setter 15 b supported by the spacer 13 and the upper surface of the molded laminate 14. Will be formed.
[0035]
  In this state, the molded laminated body 14 is integrally fired together with the lower setter 15a, the upper setter 15b, the spacer 13, and the like (FIG. 5B).
  In this firing step, a gap G2 (FIG. 5B) between the upper surface of the molded laminate (ceramic multilayer substrate) 14 including the shrinkage suppression layer 11 and the upper setter 15b is a gap G1 (100 μm) before firing (FIG. 5). 5 (a)) and aboveReference exampleAs in the case of, it is about 125 μm.
[0036]
  Thereafter, the shrinkage suppression layer 11 is removed. Thereby, a ceramic multilayer substrate having a multilayer structure including a conductor (surface electrode 1, internal electrode 2, via hole electrode 4), resistor (thick film resistor 5), dielectric (ceramic dielectric layer 6), and the like is obtained. can get.
[0037]
  This example2According to the above methodReference exampleIt is possible to obtain the same effect as in the case of the above, and the rod-shaped setter as described above is used as the lower setter and the upper setter. Therefore, it is possible to improve the quality of the product because it is possible to achieve a uniform dispersion of the atmospheric gas in the setter and an easy movement to the outside. In particular, when an element such as a resistor or a capacitor is built in the vicinity of the surface in contact with the setter, it is possible to stabilize the product characteristics and reduce variations compared to the case of using a normal plate-shaped setter. Become. Therefore, it is possible to efficiently manufacture a highly reliable ceramic multilayer substrate having desired characteristics and small variations in characteristics.
[0038]
[Of the present inventionExample3]
  FIG. 6 shows still another embodiment (embodiment) of the present invention.3(A) is a figure which shows the state before baking which hold | maintained the shaping | molding laminated body 14 with the lower setter 15a and the upper setter 15b via the spacer 13, (b) is a figure after baking. It is a figure which shows a state.
[0039]
  This example3Then, as the lower setter 15a and the upper setter 15b, the above embodiment2As in the case of the above, a plurality of round bar-like rod-like members 21a, 21b arranged in parallel, and a pair of connecting members 22a, 22b that hold both ends of each of the rod-like members 21a, 21b and integrate them as a whole, And a setter (rod-like setter) having a structure in which a gap 23 is provided between the rod-like members 21a and 21b.
[0040]
  Also this example3The above example1As in the case of the above, the unnecessary portion on the outer peripheral side of the pressure-bonded laminate having a thickness of 900 μm obtained by pressure-bonding the entire laminate 12 is cut, and the molded laminate 14 having a predetermined shape is inserted through the spacer 13 having the same thickness. The lower setter (bar-shaped setter) 15a and the upper setter (bar-shaped setter) 15b are configured to be held. The lower setter 15a and the upper setter 15b are arranged in such a posture that the rod-like members 21a and 21b are orthogonal to each other.
[0041]
  This example3Then, in the stage before firing, as shown in FIG. 6A, since the thickness of the molded laminate 14 and the spacer (outer peripheral side unnecessary portion) 13 is the same, the upper setter 15b supported by the spacer 13 and The upper surface of the molded laminate 14 is in contact with the gap, and no gap is formed between the two. In this state, the molded laminate 14 is integrally fired together with the lower setter 15a, the upper setter 15b, and the spacer 13. In addition, since the molded laminate 14 shrinks more in the thickness direction than the spacer 13, as shown in FIG. 6B, the molded laminate (ceramic multilayer substrate) 14 including the shrinkage suppression layer 11, and the upper setter A gap (gap) G3 having a thickness of about 100 μm is formed between the gap 15b. Other configurations, procedures in the manufacturing process of the ceramic multilayer substrate, etc.1Since this is the same as the case of, the description is omitted here to avoid duplication.
[0042]
  This example3According to the method, as described above, no gap is formed between the upper surface of the molded laminate 14 and the upper setter 15b in the stage before firing, but the spacer is more than the molded laminate 14 in the firing step. Since the amount of contraction in the thickness direction of the (outer peripheral side unnecessary portion) 13 is reduced, a gap G3 is formed between the upper surface of the molded laminated body 14 and the upper setter 15b. As a result, in the firing process, it is possible to suppress external stress from being applied to the molded laminate 14, and to suppress or prevent the occurrence of cracks or chips during firing. It is possible to efficiently manufacture a highly reliable ceramic multilayer substrate with a small variation in the above.
[0043]
  The above example2, 3The lower setter (bar-shaped setter) 15a and the upper setter (bar-shaped setter) 15b are arranged in such a posture that the bar-shaped members 21a and 21b are orthogonal to each other, but the bar-shaped members 21a and 21b face the same direction. It is also possible to arrange in such a posture (become parallel).
[0044]
  In addition, the above embodiment2, 3Then, as the lower setter 15a and the upper setter 15b, a rod-shaped setter having a configuration including a plurality of rod-shaped members 21a and 21b arranged in parallel is used. It is possible to use various structures formed by using rod-shaped members. Further, the rod-shaped member is not limited to a round rod-shaped member, and a rod-shaped member having a square bar shape such as a square cross-section can be used.
[0045]
  The invention of the present application is not limited to the above embodiments in other respects as well, but the specific configuration of the ceramic multilayer substrate (construction material, lamination mode, element arrangement mode, etc.), lower setter, upper setter In addition, various applications and modifications can be made within the scope of the invention with respect to the specific structure and constituent materials of the spacer and the shape and constituent materials of the shrinkage suppression layer.
[0046]
【The invention's effect】
  As described above, the method for manufacturing a ceramic multilayer substrate according to the present invention (Claim 1) cuts unnecessary portions on the outer peripheral side of the laminate in which the shrinkage suppression layers are disposed on the upper and lower surfaces of the unfired substrate, and has a predetermined shape. A molded laminate is formed, and this molded laminate is held between the lower setter and the upper setter made of a porous material as a spacer via an unnecessary portion on the outer peripheral side (cut laminate), and in that state the molded laminate is molded. Since the body is fired, it is possible to efficiently produce a ceramic multilayer substrate with less warpage in the firing process and having a good appearance shape without the need for separately preparing a spacer.
Furthermore, by cutting the laminated body after the pressure bonding, the laminated body is divided into a molded laminated body and an outer peripheral side unnecessary portion (cut laminated body), and as a spacer, the planar area is larger than the planar area of the molded laminated body Since the small unnecessary part on the outer peripheral side is used, the upper setter and the molded laminate in the initial state where the molded laminate is held via the spacer (cut laminate) between the lower setter and the upper setter. There is no gap between the two, but they are in close contact with each other, but because of the difference in the shrinkage characteristics in the firing process due to the difference in the shape of the spacer and the molded laminate, there is a gap between the upper setter and the molded laminate in the firing process. Can be generated.
That is, the unnecessary portion on the outer peripheral side serving as a spacer usually has a smaller area (planar area) on the front and back surfaces than the molded laminate, and by using the unnecessary portion on the outer peripheral side as a spacer, the planar area is smaller than the molded laminate. The ratio of the spacer (unnecessary portion on the outer peripheral side) sandwiched between the shrinkage suppression layers in the thickness direction of the spacer (unnecessary portion on the outer peripheral side) is greatly reduced in the plane direction compared to the molded laminate. Can be made smaller than the molded laminate, and a gap can be formed between the upper setter and the molded laminate in the firing step.
Therefore, it is possible to suppress and prevent the load from being applied to the molded laminate in the firing step, and to manufacture a ceramic multilayer substrate having a desired characteristic value.
  Also,Since the outer peripheral side unnecessary part (cut laminated body) generated when the outer peripheral side of the laminate is cut and the molded laminate is formed is used as a spacer, it is arranged between the lower setter and the upper setter. It is possible to produce a spacer, which is preferably made of a material having the same thickness as or larger than the thickness of the molded laminate, and having the same or very close firing shrinkage characteristics as the molded laminate, in a separate step. This eliminates the need for the ceramic multilayer substrate.
  In addition, since a setter made of a porous material is used as the lower setter and the upper setter, a ceramic multilayer substrate having good degreasing properties, small variation in characteristic values of mounted elements, and a desired characteristic value is provided. Be able to get.
[0047]
  Moreover, the manufacturing method of the ceramic multilayer substrate of the present invention (Claim 2) is a setter having a structure in which a main part is formed from a plurality of rod-shaped members as a lower setter and an upper setter, and a gap is provided between the rod-shaped members. (Bar-shaped setter) is used, so that a sufficiently good degreasing property is ensured without using a porous material as a constituent material of the setter, characteristic value variation is small, and a desired characteristic value is provided. A ceramic multilayer substrate can be reliably manufactured.
  Further, in other respects, the same effects as those of the method for manufacturing a ceramic multilayer substrate according to the first aspect can be obtained.
[0048]
  Further, when a gap is interposed between the upper setter and the molded laminate in the firing process of the molded laminate as in the method for manufacturing a ceramic multilayer substrate according to claim 3, the use is unnecessary in the molded laminate in the firing process. Thus, it is possible to more reliably manufacture a ceramic multilayer substrate having desired characteristic values without incurring the occurrence of cracks and chips.
[0049]
  Claims4As in the ceramic multilayer substrate manufacturing method, a setter having a honeycomb structure mainly composed of alumina and having a plurality of through holes as a lower setter and an upper setter has good degreasing properties and mechanical strength. It is excellent, and by using such a setter as a lower setter and an upper setter, the present invention can be made more effective.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 (a) is the present invention.Of the related inventionExample(Reference example)) Is a cross-sectional view showing a laminate formed in one step of the method for producing a ceramic multilayer substrate, (b) is a perspective view showing the laminate, and (c) is a state where unnecessary portions on the outer peripheral side of the laminate are cut. (D) is a cross-sectional view showing a state in which a molded laminate is held by a lower setter and an upper setter via a spacer.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which a molded laminated body held by a lower setter and an upper setter via a spacer is baked.
FIG. 3 (a) is the present invention.The fruitExamples (Examples)1) Is a cross-sectional view showing a pressure-bonded laminate formed in one step of the method for manufacturing a ceramic multilayer substrate according to FIG. 5B, FIG. 5B is a cross-sectional view showing a state where unnecessary portions on the outer peripheral side of the pressure-bonded laminate are cut, and FIG. Sectional drawing which shows the state which hold | maintained the body via the spacer by the lower setter and the upper setter, (d) is sectional drawing which shows the state which baked the shaping | molding laminated body hold | maintained via the spacer by the lower setter and the upper setter.
FIG. 4 (a) is the present invention.OtherExample (Example2) Is an exploded perspective view showing a method of holding the molded laminated body via the spacer with the lower setter and the upper setter in one step of the method for producing the ceramic multilayer substrate according to FIG. It is a perspective view which shows the state holding the molded laminated body.
FIG. 5 (a) is an example.2Sectional drawing which shows the state which hold | maintained the molding laminated body in the lower setter and the upper setter via the spacer in (b) is sectional drawing which shows the state which baked the molding laminated body hold | maintained through the spacer by the lower setter and the upper setter It is.
FIG. 6A shows still another embodiment (embodiment) of the present invention.3) Is a cross-sectional view showing a state where the molded laminate is held by the lower setter and the upper setter via the spacer, and (b) is a cross section showing a state where the molded laminate held by the lower setter and the upper setter via the spacer is baked FIG.
7A and 7B are diagrams showing a conventional method for producing a ceramic multilayer substrate, wherein FIG. 7A is a cross-sectional view showing a state of a green sheet laminate before firing, and FIG. 7B is a state showing a green sheet laminate after firing. It is sectional drawing.
[Explanation of symbols]
  1 Surface electrode
  2 Internal electrodes
  3 Ceramic layer
  4 Via hole electrodes
  5 Thick film resistance
  6 Ceramic dielectric layer
  10 Unbaked substrate
  11 Shrinkage suppression layer
  12 Laminate
  12a Crimp laminate
  13 Unnecessary part on outer peripheral side (spacer)
  14 Molded laminate
  15a Lower setter
  15b Upper setter
  21a, 21b Bar-shaped member
  22a, 22b connecting member
  23 Air gap
  G1, G2, G3 Gap between upper setter and molded laminate
  L cutting line

Claims (4)

(a)導体、抵抗体、及び誘電体の少なくとも1つを備えた多層構造を有する未焼成基板を形成する工程と、
(b)前記未焼成基板の上下両面に、前記未焼成基板を焼成する際の温度では焼結しない材料からなる収縮抑制層を配設することにより積層体を形成する工程と、
(c)前記積層体の外周側不要部を切断して、所定形状の成形積層体を形成する工程と、
(d)前記(c)の工程で切断された積層体の外周側不要部(切断積層体)をスペーサーとして用い、多孔質材料からなる下部セッターと、多孔質材料からなる上部セッターとの間に、前記スペーサーを介して、前記成形積層体を保持した状態とする工程と、
(e)前記(d)の状態で、前記下部セッター、前記上部セッター、及び前記スペーサーとともに前記成形積層体を焼成する工程と
を具備するとともに、
前記スペーサーとして用いられる前記外周側不要部及び前記成形積層体のそれぞれが、前記積層体を圧着した後、その外周側不要部を切断することにより得られたものであり、かつ、
前記スペーサーとして用いられる前記外周側不要部の平面面積が前記成形積層体の平面面積より小さいことを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。
(a) forming a green substrate having a multilayer structure including at least one of a conductor, a resistor, and a dielectric;
(b) forming a laminate by disposing a shrinkage suppression layer made of a material that does not sinter at the temperature when firing the unfired substrate on both upper and lower surfaces of the unfired substrate;
(c) cutting the outer peripheral side unnecessary portion of the laminate to form a molded laminate of a predetermined shape;
(d) The unnecessary portion (cut laminate) of the outer periphery of the laminate cut in the step (c) is used as a spacer, and between the lower setter made of a porous material and the upper setter made of a porous material. A step of holding the molded laminate through the spacer;
(e) the state of (d), the lower setter, said upper setter, and with and a step of firing the shaped laminate with the spacer,
Each of the outer peripheral side unnecessary portion used as the spacer and the molded laminated body is obtained by crimping the laminated body and then cutting the outer peripheral side unnecessary portion, and
A method for producing a ceramic multilayer substrate, wherein a planar area of the outer peripheral side unnecessary portion used as the spacer is smaller than a planar area of the molded laminate .
(a)導体、抵抗体、及び誘電体の少なくとも1つを備えた多層構造を有する未焼成基板を形成する工程と、
(b)前記未焼成基板の上下両面に、前記未焼成基板を焼成する際の温度では焼結しない材料からなる収縮抑制層を配設することにより積層体を形成する工程と、
(c)前記積層体の外周側不要部を切断して、所定形状の成形積層体を形成する工程と、
(d)前記(c)の工程で切断された積層体の外周側不要部(切断積層体)をスペーサーとして用い、複数の棒状部材から主要部が形成され、各棒状部材の間に空隙を備えた構造を有する下部セッターと、複数の棒状部材から主要部が形成され、各棒状部材の間に空隙を備えた構造を有する上部セッターとの間に、前記スペーサーを介して、前記成形積層体を保持した状態とする工程と、
(e)前記(d)の状態で、前記下部セッター、前記上部セッター、及び前記スペーサーとともに前記成形積層体を焼成する工程と
を具備するとともに、
前記スペーサーとして用いられる前記外周側不要部及び前記成形積層体のそれぞれが、前記積層体を圧着した後、その外周側不要部を切断することにより得られたものであり、かつ、
前記スペーサーとして用いられる前記外周側不要部の平面面積が前記成形積層体の平面面積より小さいことを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。
(a) forming a green substrate having a multilayer structure including at least one of a conductor, a resistor, and a dielectric;
(b) forming a laminate by disposing a shrinkage suppression layer made of a material that does not sinter at the temperature when firing the unfired substrate on both upper and lower surfaces of the unfired substrate;
(c) cutting the outer peripheral side unnecessary portion of the laminate to form a molded laminate of a predetermined shape;
(d) The unnecessary part (cut laminated body) on the outer periphery side of the laminate cut in the step (c) is used as a spacer, a main part is formed from a plurality of rod-like members, and a gap is provided between the rod-like members. The molded laminate is interposed between the lower setter having the structure and the upper setter having a structure in which a main part is formed from a plurality of rod-shaped members and a gap is provided between the rod-shaped members. A process of maintaining the state;
(e) the state of (d), the lower setter, said upper setter, and with and a step of firing the shaped laminate with the spacer,
Each of the outer peripheral side unnecessary portion used as the spacer and the molded laminated body is obtained by crimping the laminated body and then cutting the outer peripheral side unnecessary portion, and
A method for producing a ceramic multilayer substrate, wherein a planar area of the outer peripheral side unnecessary portion used as the spacer is smaller than a planar area of the molded laminate .
前記成形積層体を焼成する工程において、前記上部セッターと前記成形積層体の間に隙間を介在させることを特徴とする請求項1又は2記載のセラミック多層基板の製造方法。  3. The method for manufacturing a ceramic multilayer substrate according to claim 1, wherein a gap is interposed between the upper setter and the molded laminate in the step of firing the molded laminate. 前記下部セッター及び上部セッターが、アルミナを主成分とし、複数の貫通孔を備えたハニカム構造を有するものであることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載のセラミック多層基板の製造方法。The method for producing a ceramic multilayer substrate according to any one of claims 1 to 3 , wherein the lower setter and the upper setter have a honeycomb structure mainly composed of alumina and provided with a plurality of through holes. .
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