(57)【要約】      （修正有）【課題】焼成工程において、機能セラミックの歪を抑制するための支持プレートを提供する。【解決手段】支持プレートＴＰにおいて、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ＦＳ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。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５質量（％）よりも少ないわずかなガラス割合だけを有している。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。【選択図】図１
2020184646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項１１】
前記テンション層（ＳＰＳ）がＺｒＯ２、ＭｇＯ、ＳｒＣＯ３、ＢａＣＯ３又はＭｇＳｉＯ４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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
これら図について、
【図１】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、
【図２】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３】図１及び図２に基づく部分図であり、
【図４Ａ】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、
【図４Ｂ】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、
【図４Ｃ】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、
【図４Ｄ】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、
【図５Ａ】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、
【図５Ｂ】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、
【図５Ｃ】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、
【図６】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、
【図７】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、
【図８】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。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【符号の説明】
【００６１】
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
【図１】
2020184646.tif 000003
【図２】
2020184646.tif 000004
【図３】
2020184646.tif 000005
【図４Ａ】
2020184646.tif 000006
【図４Ｂ】
2020184646.tif 000007
【図４Ｃ】
2020184646.tif 000008
【図４Ｄ】
2020184646.tif 000009
【図５Ａ】
2020184646.tif 000010
【図５Ｂ】
2020184646.tif 000011
【図５Ｃ】
2020184646.tif 000012
【図６】
2020184646.tif 000013
【図７】
2020184646.tif 000014
【図８】
2020184646.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】令和2年7月31日(2020.7.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
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。
以下に本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［Ｃ１］
−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。
［Ｃ２］
前記結合層（ＶＳ）の厚さが０．５〜１０μｍである、
Ｃ１に記載の支持プレート。
［Ｃ３］
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、
Ｃ１又は２に記載の支持プレート。
［Ｃ４］
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、
Ｃ１〜３のいずれか１項に記載の支持プレート。
［Ｃ５］  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、
Ｃ１〜４のいずれか１項に記載の支持プレート。
［Ｃ６］
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、
Ｃ１〜５のいずれか１項に記載の支持プレート。
［Ｃ７］
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、
Ｃ１〜６のいずれか１項に記載の支持プレート。
［Ｃ８］
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、
Ｃ１〜７のいずれか１項に記載の支持プレート。
［Ｃ９］
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、
Ｃ１〜７のいずれか１項に記載の支持プレート。
［Ｃ１０］
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、
Ｃ８又は９に記載の支持プレート。
［Ｃ１１］
前記テンション層（ＳＰＳ）がＺｒＯ２、ＭｇＯ、ＳｒＣＯ３、ＢａＣＯ３又はＭｇＳｉＯ４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、
Ｃ１〜１０のいずれか１項に記載の支持プレート。
［Ｃ１２］
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、Ｃ１に記載の支持プレートを製造するための方法。
［Ｃ１３］
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、
Ｃ１２に記載の方法。
［Ｃ１４］
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、Ｃ１に記載の支持プレートを製造するための方法。
［Ｃ１５］
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、Ｃ１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
［Ｃ１６］  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、Ｃ１５に記載の方法。
［Ｃ１７］
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、Ｃ１２〜１６のいずれか１項に記載の方法。
【外国語明細書】
2020184646000001.pdf