JP4666161B2 - 積層用セラミック基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、積層用セラミック基板の製造方法に関するものである。

セラミック電子部品の製造態様としては、同層に誘電体部や導体部を備えたグリーンシートとしての積層用セラミック基板を、一枚又は複数枚含むようにして積層を行い、シート積層体を得た後、焼成を行ってセラミック電子部品を得る方法がある（特許文献１参照）。
特開２００１−２４４１１７号公報

上記のように同層に誘電体部や導体部を備えたセラミック基板を得る態様として、例えば、誘電体部を型枠として用い、その型枠内に、導体ペーストを塗布して乾燥させ、誘電体部及び導体部を備えたセラミック基板を得る手法が考えられる。

また別の手法としては、誘電体層から導体部に対応した形状部分を除去し、残った部分を誘電体部とすると共に、除去した部分に別途用意された乾燥後の導電部を嵌合して、誘電体部及び導体部を備えたセラミック基板を得る手法も考えられる。

しかしながら、導体ペーストを塗布して導電部を形成する手法では、ペーストに含まれる溶剤によって、いわゆるシートアタックが生じる問題がある。他方、乾燥後の導体部を嵌合させる手法では、薄層化するほど嵌合時の位置合わせなどのハンドリングが困難となり、量産性が良好ではない問題がある。また、これらの問題は、同層に誘電体部及び導体部を有するセラミック基板に限らず、例えば２種類の誘電体部を有するなど、同層に少なくとも２種類以上の構成部分を有するセラミック基板においても同様に生じうる。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、同層に少なくとも２種類以上の構成部分を有する積層用セラミック基板を製造するにあたり、シートアタックが生じる恐れが無く、且つ、量産性を向上することができる、製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明は、同層に少なくとも２種類以上の構成部分を有する積層用セラミック基板の製造方法であって、第１の支持層の上に第１の構成部分を有し、且つ、第１の構成部分で画定される所定形状の凹部が形成されている、第１のシートを用意する第１のシート用意工程と、第２の支持層の上に第２の構成部分層を有し、且つ、第２の構成部分で画定され前記凹部に嵌合可能な凸部が形成されている、第２のシートを用意する第２のシート用意工程と、前記凸部を前記凹部に嵌合させるようにして前記第１のシート及び第２のシートを積層させる積層工程と、前記積層工程の後に、前記第１の支持層及び第２の支持層の少なくとも一方を剥離し除去する剥離工程と、を備える。

また、前記凹部及び凸部の双方又は一方は、対応する支持層の上に対応する構成部分を層状に形成し、レーザーによって構成部分を部分的に除去することによって、形成されていてもよい。あるいは／加えて、前記凹部及び凸部の双方又は一方は、対応する支持層の上にマスク層を設け、被マスク領域以外にペーストを塗布し、乾燥後、前記マスク層を除去することによって、形成されていてもよい。

また、前記凹部及び凸部の双方又は一方の側面の外形は、層厚方向の断面において単一直線状又は半円弧状に形成されていてもよい。

上述した本発明によれば、同層に少なくとも２種類以上の構成部分を有する積層用セラミック基板を製造するにあたり、シートアタックが生じる恐れが無く、且つ、量産性を向上することができる。

なお、本発明の他の特徴及びそれによる作用効果は、添付図面を参照し、実施の形態によって更に詳しく説明する。

以下、本発明に係る積層用セラミック基板の製造方法を、高周波回路で用いられる信号伝送線路に適用する場合の実施の形態として、添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。

第１の実施の形態
図１は本発明を適用する伝送線路、詳細にはストリップ線路や、マイクロストリップ線路の一実施の形態を示す斜視図、図２は図１に示した伝送線路の断面図、図３は図２に示した伝送線路の部分拡大図である。図示された伝送線路は、誘電体基体１と、接地導体３１、３２と、信号線２とを含む。誘電体基体１は、例えば、高誘電率のセラミック誘電体、有機誘電体などを含む。

接地導体３１は、誘電体基体１の一面側に設けられており、接地導体３２は、誘電体基体１の他面側に設けられている。

信号線２は、断面長方形状の導体膜で構成され、誘電体基体１に設けられている。信号線２は、少なくとも、幅方向の両側面２１、２２が誘電体基体１に接する関係で、誘電体基体１の内部に埋設されている。

図示実施の形態では、信号線２は、誘電体基体１の内部に埋設されており、その上面と底面とが略平行である。また、層厚方向の一断面を示す図３にあるように、幅方向の両側面２１、２２の外形がそれぞれ単一直線状となるように形成されている。また、幅方向の両側面２１、２２は相互に略平行に形成され、両側面２１、２２の上面又は底面と、幅方向の両側面２１、２２とは略直交している。よって、誘電体基体１との間で垂直な接触面を構成する。

上述したように、図示の伝送線路では、接地導体３１、３２が、誘電体基体１に設けられており、信号線２も誘電体基体１に設けられているから、ストリップ線路等として機能する。

また、印刷などの手段によって形成される、既存の伝送線路の信号線は、誘電体グリーンシートに印刷などによって形成された導体膜が、その上に積層される誘電体グリーンシートと、もとの誘電体グリーンシートとによって挟まれた状態でプレスされるため、図４に示されるように、幅方向の両端が潰れて、厚み中心で外側に鋭角に突出するくさび状になる。このために、電流分布が集中する両端部が特に薄いので、導体抵抗による伝送損失が大きくなるという欠点がある。

これに対して、図３に示す本実施の形態の信号線２は、上述した形状を有して、誘電体基体１の内部に埋設されているから、信号線２の幅方向の両側面２１、２２における電流集中を回避し、電流集中による導体抵抗の増大と、それに伴う伝送損失の増大とを回避し得る。このため、受信機の入力段や、鋭い共振が必要な共振器など、僅かな損失も許容できない用途において有用な伝送線路を得ることができる。

なお、信号線２の幅方向の両側面２１、２２は、図５に示すように、鋭角的な部分を有しない半円弧状であっても良い。

次に、図６〜図９を参照して、上述した伝送線路の製造方法を説明する。まず、図６のステップＡ１，Ａ２に示す第１のシート用意工程について説明する。ステップＡ１として、第１の支持層１０１ａの上に、第１の構成部分層１０１ｂを形成する。第１の構成部分層１０１ｂの形成は、ドクターブレード法などによって、誘電体ペーストを広範な層状且つ均一厚みとなるように支持層１０１ａの上に塗布し、かつ、乾燥させることによる。

次に、ステップＡ２として、第１の構成部分層１０１ｂに対して、第１の構成部分１０１で画定される所定形状の凹部すなわち本実施の形態ではスリットＳを形成する。具体的には、レーザー加工機によって、第１の構成部分層１０１ｂを部分的に除去し、除去された部分がスリットＳとなり、残った部分が第１の構成部分１０１となる。また、スリットＳ（凹部）の側面の外形は、層厚方向の断面において単一直線状に形成されている。

このようにして、第１のシート用意工程が実施され、第１の支持層１０１ａの上に第１の構成部分１０１及びスリットＳが設けられている、第１のシート１５１が得られる。

次に、図７のステップＢ１，Ｂ２に示す第２のシート用意工程について説明する。ステップＢ１として、第２の支持層２０１ａの上に、第２の構成部分層２０１ｂを形成する。第２の構成部分層２０１ｂの形成も、第１の構成部分層１０１ｂの場合と同様、ドクターブレード法などによって、導体ペーストを広範な層状且つ均一厚みとなるように支持層２０１ａの上に塗布し、かつ、乾燥させることによる。

次に、ステップＢ２として、第２の構成部分層２０１ｂに対して、第２の構成部分２０１で画定される凸部を形成する。かかる凸部は、第１のシート１５１に設けられた上記凹部と嵌合可能なものであるが、具体的に、本実施の形態では、次のような構成となる。すなわち、レーザー加工機によって、第２の構成部分層２０１ｂを部分的に除去し、残った部分が第２の構成部分２０１となると共に、かかる第２の構成部分２０１そのものが凸部を構成する。また、凸部の側面の外形は、層厚方向の断面において単一直線状に形成されている。

このようにして、第２のシート用意工程が実施され、第２の支持層２０１ａの上に凸部である第２の構成部分２０１が設けられている、第２のシート２５１が得られる。

尚、上記に関し一例を示すと、誘電体ペーストとしては、アルミナ−ガラス系誘電体紛、有機バインダー、有機溶剤を含むものを用い、導体ペーストとしては、銀紛、有機バインダー、有機溶剤を含むものを用い、ドクターブレード法による塗布を行って、それぞれ第１のシート１５１及び第２のシート２５１を作成した。

また、上述した第１のシート用意工程と第２のシート用意工程の実施タイミングに関しては、時間的な先後は問わない。また、上述した凹部及び凸部は、第１の構成部分層１０１ｂや第２の構成部分層２０１ｂがある領域で完全に除去され、第１の支持層１０１ａや第２の支持層２０１ａが露出した領域を生じることをもって形成される態様には限定されるものではない。よって、例えば、第１の構成部分層１０１ｂや第２の構成部分層２０１ｂの部分的な膜厚の変化が存在していることをもって凹部や凸部が形成される態様でもよい。

続いて、第１のシート用意工程及び第２のシート用意工程の後に、第１のシート１５１及び第２のシート２５１を積層させる積層工程を行う。図８に示されるように、第２の支持層２０１ａにおける第２の構成部分２０１が形成された側を、第１のシート１５１と対向するようにして第２のシート２５１を保持し、第２のシート２５１の第２の構成部分２０１が第１のシート１５１のスリットＳに嵌合するようにして、第１のシート１５１及び第２のシート２５１を積層させる。

続いて、積層工程の後に、剥離工程として、第１の支持層１０１ａ及び第２の支持層２０１ａの少なくとも一方、本実施の形態では両支持層１０１ａ、２０１ａを剥離させ、第１の構成部分１０１及び第２の構成部分２０１から除去する。但し、かかる積層用セラミック基板５１に対して更に積層を行うような場合や積層用セラミック基板５１を搬送するような場合などには、積層方向上方となる第２の支持層２０１ａの方だけを剥離し、下方の第１の支持層１０１ａの方は残したままとすることもできる。

これによって、同層に少なくとも２種類以上（本実施の形態では２種類）の構成部分１０１、２０１を有する積層用セラミック基板５１が得られる。なお、本発明でいう異なる種類の構成部分は、材料、組成、分子構造、特性、機能などの何れかが異なる関係の構成部分を示すものとする。

この後、図９に示すように、接地導体３００を付着させた２枚の誘電体基体１００により、積層用セラミック基板５１を上下からサンドイッチする状態で積層し、焼成して、最終的に、図１に示した伝送線路が得られる。また、積層用セラミック基板５１の同層に設けられている第２の構成部分２０１は、本実施の形態では、伝送線路における信号線２を構成する部分となり、第１の構成部分１０１は、伝送線路における誘電体基体１の一部を構成する部分となる。

以上に説明した本実施の形態に係る積層用セラミック基板の製造方法によれば、乾燥後の固体化した状態での構成部分１０１、２０１を相互に嵌め込む態様で同層に配置するため、伝送線路における信号線として、鋭角に突出するくさび状部位を持たない信号線２を実現することができる。このため、信号線２の幅方向の両側面における電流集中を回避し、電流集中による導体抵抗の増大と、それに伴う伝送損失の増大とを回避し得る。よって、受信機の入力段や、鋭い共振が必要な共振器など、僅かな損失も許容できない用途において有用な伝送線路を得ることができる。

また、乾燥後の固体化した状態での構成部分１０１、２０１を相互に嵌め込む態様で同層に配置するので、少なくとも一方の構成部分をペーストの塗布によって形成する場合と異なり、シートアタックの発生を防止することができる。更に、乾燥後の固体化した状態での嵌め込みを行う場合には、嵌合時の相互位置関係の位置合わせを行わなければならず、ハンドリングが困難となる懸念があり、特に、薄層化する程この問題が顕著になるところ、本実施の形態によれば、構成部分１０１、２０１は双方共に、対応する支持層１０１ａ、２０１ａに支持されている状態で相互嵌合され、支持層１０１ａ、２０１ａは嵌合後に剥離される。このため、例え薄層化された構成部分１０１、２０１であっても、ハンドリングが容易で確実に相互位置合わせを行うことができ、ひいては量産性の向上に寄与することができる。

第２の実施の形態
次に、本発明に係る第２の実施の形態について説明する。本実施の形態では、上記第１の実施の形態における、第２のシート用意工程を次のように改変したものであり、その他は第１の実施の形態と同様であるものとする。

第２のシート用意工程としては、図１０の（ａ）に示されるように、まず、第３の支持層３０１ａを用意し、図１０の（ｂ）に示されるように、第３の支持層３０１ａに対して、レーザーやプレス等の加工機、或いはその他の手段により、孔Ｈを穿設する。

次に、図１０の（ｃ）に示されるように、孔Ｈが穿設された第３の支持層３０１ａを、第２の支持層２０１ａの上に積層する。なお、第３の支持層３０１ａと第２の支持層２０１ａを同一の材料のシートとしておけば、コスト面、管理面ともに効率的である。

続いて、図１０の（ｄ）に示されるように、第２の支持層２０１ａの上に、第２の構成部分２０１を形成する。具体的には、第３の支持層３０１ａの孔Ｈに、ドクターブレード法などによって、導体ペーストを塗布する。すなわち、第３の支持層３０１ａはマスク層として機能し、第３の支持層３０１ａで覆われている被マスク領域以外の孔Ｈ内に、導体ペーストが塗布される。そして、導体ペーストが乾燥した後に、図１０の（ｅ）に示されるように、第３の支持層３０１ａを第２の支持層２０１ａ及び第２の構成部分２０１から剥離・除去する。

このようにして、第２のシート用意工程が実施され、第２の支持層２０１ａの上に凸部である第２の構成部分２０１が設けられている、第２のシート２５１が得られる。

この後は、第１の実施の形態と同様、図８に示されるような積層工程、剥離工程を経て、同層に２種類の構成部分１０１、２０１を有する積層用セラミック基板５１が得られる。

本実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果が得られ、すなわち、電流集中による導体抵抗の増大、それに伴う伝送損失の増大とを回避し得る信号線を備えた伝送線路を提供することができ、また、シートアタックが生じる恐れが無く、且つ、量産性を向上することができる製造方法を提供することができる。

第３の実施の形態
次に、本発明に係る第３の実施の形態について説明する。本実施の形態では、上記第１の実施の形態における、第１のシート用意工程及び第２のシート用意工程の双方とも、次のように改変したものであり、その他は第１の実施の形態と同様であるものとする。すなわち、本実施の形態における第１のシート用意工程及び第２のシート用意工程の双方とも、上記第２の実施の形態の図１０に示したマスク層を介しパターニングする態様で、シートの構成部分を形成する。そして、その後は、第１の実施の形態と同様、図８に示されるような積層工程、剥離工程を経て、同層に２種類の構成部分１０１、２０１を有する積層用セラミック基板５１が得られる。本実施の形態によっても、第１及び第２の実施の形態と同様の作用効果が得られる。

電子部品への応用例
本発明により製造した積層用セラミック基板を用いて、上述したように伝送線路を構成することができるが、かかる伝送線路は、それ自体、独立して用いることができるほか、高周波電子部品の回路要素として用いることもできる。これについて説明する。

電子部品の具体例としては、共振器、フィルタまたはカプラ等を上げることができる。伝送線路は、これらの電子部品の内部では、インダクタンス成分として用いられる。そして、これらの電子部品に通常備えられるキャパシタ成分とともに、ＬＣ回路を構成する。次にその具体例について説明する。

図１１は本発明に係る電子部品の一例を示す分解斜視図、図１２は図１１に示した電子部品の外観斜視図、図１３は図１１及び図１２に示した電子部品の等価的電気回路図である。この電子部品は、フィルタとして用いられる。まず、図１１を参照すると、７枚の誘電体層より構成されているが、各層が必要な厚さを満たすべく複数枚の誘電体層より構成されている構成であってもよい。それぞれの層は図中の最下層より接地導体３１を形成した誘電体層１１１の上に、信号線２１１、２１２を有する誘電体層１１２が積層されている。

信号線２１１、２１２は、図１３のインダクタ成分Ｌ１，Ｌ２を構成するものである。信号線２１１、２１２は、誘電体層１１２の最上層において本発明に係る伝送線路によって構成されている。従って、線路の幅方向の両側面における電流集中を回避し、電流集中による導体抵抗の増大と、それに伴う伝送損失の増大とを回避し得る。

誘電体層１１２の上には、減衰極形成用導体２２７を有する誘電体層１１７、キャパシタ電極２２８、２２９を有する誘電体層１１８、キャパシタ電極２３０、２３１を有する誘電体層１１９、接地導体３２を有する誘電体層１２０、更には、保護層１２１が、この順序で、順次に積層されている。

誘電体層１１２に設けられた信号線２１１、２１２は、ビアホール２２１〜２２６によって、誘電体層１１９に設けられたキャパシタ電極２３０、２３１に電気的に接続される。

キャパシタ電極２２８、２２９の一端は、それぞれ、入出力端子Ｔ１、Ｔ２（図１１、図１２参照）に接続され、接地導体３１、３２は、接地端子ＧＮＤ１，ＧＮＤ２に接続される。これにより、ＬＣ回路を持つフィルタが得られる。

なお、本発明を適用する伝送線路は、図１１〜図１３に示したフィルタにのみ適用されるものではなく、他の構成を持つフィルタ、コンデンサ、カプラ、共振器、デュプレクサなどにも、広く適用できるものである。

以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、上記に対して更に種々の改変態様を採り得ることは自明である。

本発明を適用する伝送線路の一形態を示す斜視図である。 図１に示した伝送線路の断面図である。 図２に示した伝送線路の部分拡大図である。 既存の伝送線路の部分拡大図である。 本発明を適用する別の伝送線路に関する、図３と同態様のである。 本発明の一実施の形態における第１のシート用意工程を示す図である。 本発明の一実施の形態における第２のシート用意工程を示す図である。 本発明の一実施の形態における積層工程、剥離工程を示す図である。 伝送線路の製造に関し、図８の工程後の工程を示す図である。 本発明の別の実施の形態におけるシート用意工程を示す図である。 本発明を適用する電子部品の一例を示す分解斜視図である。 図１１に示した電子部品の外観斜視図である。 図１１及び図１２に示した電子部品の等価的電気回路図である。

符号の説明

５１ 積層用セラミック基板
１０１ 第１の構成部分
１０１ａ 第１の支持層
１０１ｂ 第１の構成部分層
１５１ 第１のシート
２０１ 第２の構成部分
２０１ａ 第２の支持層
２０１ｂ 第２の構成部分層
２５１ 第２のシート

Claims (4)

1. 同層に少なくとも２種類以上の構成部分を有する積層用セラミック基板の製造方法であって、
   第１の支持層の上に、凸部となる第１の構成部分と、前記第１の構成部分のない凹部とを有する第１のシート、を用意する第１のシート用意工程と、
   第２の支持層の上に、前記凹部に嵌合可能な凸部となる第２の構成部分と、前記第２の構成部分のない凹部とを有する第２のシート、を用意する第２のシート用意工程と、
   前記凸部を前記凹部に嵌合させるようにして、前記第１のシート及び第２のシートを積層させる積層工程と、
   前記積層工程の後に、前記第１の支持層及び第２の支持層の少なくとも一方を剥離し除去する剥離工程と、
   を含み、
   前記工程を経ることにより、前記凹部が前記凸部によって埋められ、同層に前記第１の構成部分及び前記第２の構成部分を有する一枚の積層用セラミック基板を製造する、
   積層用セラミック基板の製造方法。
2. 前記凹部及び凸部の双方又は一方は、対応する支持層の上に対応する構成部分を層状に形成し、レーザーによって構成部分を部分的に除去することによって、形成される、
   請求項１に記載の積層用セラミック基板の製造方法。
3. 前記凹部及び凸部の双方又は一方は、対応する支持層の上にマスク層を設け、被マスク領域以外にペーストを塗布し、乾燥後、前記マスク層を除去することによって、形成される、
   請求項１又は２に記載の積層用セラミック基板の製造方法。
4. 前記凹部及び凸部の双方又は一方の側面の外形は、層厚方向の断面において単一直線状又は半円弧状に形成されている、
   請求項１乃至３の何れか一項に記載の積層用セラミック基板の製造方法。
   

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