(57)【要約】【課題】焼成、冷却時にグリーンシートを積層した積層体の変形を抑制できる多層セラミック基板の製造方法と、多層セラミック基板を用いた空気流量計を提供する。【解決手段】導電性層による導体配線２及び／又は導体層３を形成したシート状のセラミック基板１Ａ〜１Ｆを多層に積層して焼成する多層セラミック基板の製造方法において、導電性層２，３が形成された複数のグリーンシートのうち、積層される表面積に対して占有率の大きい導電性層が形成されたグリーンシート１Ｄ、１Ｅを、積層体の厚さの２分の１以下の位置に積層し、占有率の大きい導電性層が形成されたグリーンシート１Ｅを積層体１の下層側となるように配置して積層体を焼成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性層が形成された複数のグリーンシートを多層に積層して積層体とし、該積層体を焼成することにより製造される多層セラミック基板の製造方法であって、
前記導電性層が形成された複数のグリーンシートのうち、積層される表面積に対して占有率の大きい導電性層が形成されたグリーンシートを、前記積層体の厚さの２分の１以下の位置に積層し、前記占有率の大きい導電性層が形成されたグリーンシートを積層体の下層側となるように配置して前記積層体を焼成することを特徴とする多層セラミック基板の製造方法。
【請求項２】
前記グリーンシートのうち貫通孔が形成された複数のグリーンシートを、前記貫通孔が一致するように積層することにより、前記積層体の表面に開口する窪みを形成することを特徴とする請求項１に記載の多層セラミック基板の製造方法。
【請求項３】
前記貫通孔を矩形状に形成し、前記貫通孔の周囲に前記占有率の大きい導電性層が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の多層セラミック基板の製造方法。
【請求項４】
前記導電性層をメッシュ状に形成することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の多層セラミック基板の製造方法。
【請求項５】
前記占有率の大きい導電性層の占有率は、前記積層される表面積に対して５０％以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の多層セラミック基板の製造方法。
【請求項６】
前記グリーンシートは、セラミック粉末あるいはガラス粉末とセラミック粉末を含むものであり、前記導電性層は、銀、銅、金、白金、タングステン、モリブデンあるいは前記金属と遷移金属との合金からなる粉末を含むペースト材であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の多層セラミック基板の製造方法。
【請求項７】
請求項２〜６のいずれかに記載の多層セラミック基板の製造方法で製造された多層セラミック基板と、前記窪みに配置された、空気流量を測定するセンサ部と、を有することを特徴とする多層セラミック基板を用いた空気流量計。
【請求項８】
導電性層を形成した複数のグリーンシートを多層に積層した多層セラミック基板であって、
多層セラミック基板は、前記導電性層が形成された複数のグリーンシートのうち、積層される表面積に対して占有率の大きい導電性層が形成されたグリーンシートを、積層体の厚さの２分の１以下の下層に積層したことを特徴とする多層セラミック基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層セラミック基板の製造方法に係り、特に、自動車などの内燃機関の吸気通路に設置される空気流量計に好適に使用される多層セラミック基板の製造方法と、この多層セラミック基板を用いた空気流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの内燃機関の吸気通路に設置される空気流量計は、熱式が質量流量を直接検知できることから主流となってきている。このような熱式空気流量計は、空気流量測定素子として、例えば、吸入空気と直接的或いは間接的に熱伝達する発熱抵抗体及び空気流量測定時の空気温度の変化を補償する抵抗体（温度補償抵抗体、感温抵抗体或いは測温抵抗体と呼ばれることもある）等を用いて、発熱抵抗体と温度補償抵抗体との温度差が一定になるように発熱抵抗体に流れる電流を制御し、この電流値を電気信号に変換することで空気流量を測定している。
【０００３】
発熱抵抗体や温度補償抵抗体は、温度依存性を有する抵抗体であり、今日では、例えばシリコン（Ｓｉ）等の半導体基板上に半導体微細加工技術を用いて、基板表面に薄膜状の空気流量用の抵抗領域を形成する技術が提案されている。この方式は、熱式空気流量計を比較的容易に、しかも大量生産方式で生産できることから、経済性があり、また、低電力で駆動できるものとして注目されてきている。
【０００４】
このような熱式空気流量計は、内燃機関の近傍に配置されるため、熱式空気流量計の回路基板の基材にはセラミックが多用され、またセンサ素子は多層セラミック基板に設けたキャビティに配置する構造とし、センサ素子を配置した構造部と回路部とは別領域で形成される。
【０００５】
また、熱式空気流量計のセンサ素子を配置した多層セラミック基板には電源やＧＮＤを配置する層があり、これらはＥＭＣ対策を目的として、回路部により広い面積の導体層を形成しているが、センサ素子を配置した構造部は導体配線がほとんどないのが一般的である。（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−５８１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
熱式空気流量計に使用される多層セラミック基板は、外気に晒されるキャビティを形成した構造部と電気的接続のある回路部とで形成され、回路部に設けた導体は、一般的に、銀系あるいはその化合物である。このような導体は、導電性層（例えば、導電配線、導体層）として、グリーンシート表面にスクリーン印刷等によって形成（積層）される。そして、これらのグリーンシートを多層に積層して積層体とし、積層体を焼成することにより多層セラミック基板が製造される。
【０００８】
しかしながら、多層セラミック基板で使用される銀系導体を用いた導体層が、基材のセラミック基板（グリーンシート）と一緒に焼成され、焼結する場合には、温度（熱）が起因して、導体層とグリーンシートとが収縮し、これらの収縮量の違いより、グリーンシートを積層した積層体に曲げモーメントが作用する。これにより、焼成後の積層体である多層セラミック基板に、反りなどの変形が生じることがある。
【０００９】
特に、積層される表面に対して広い面積の（占有率が大きい）導体層が配置された回路部分と、グリーンシートのみで形成された構造部分と、は収縮差が生じるため、これらの近傍にあるセンサ素子を配置する予定のキャビティにも変形が生じてしまう。これにより、熱式空気流量計のセンサ素子を、多層セラミック基板に設けたキャビティに搭載する際には、搭載角度や搭載高さが変化し、所望の設置ができず、測定誤差が生じてしまうおそれがあった。
【００１０】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、印刷工程を増やさず、かつ導電性層とグリーンシートの収縮差を減らすことにより、焼成時にグリーンシートを積層した積層体の変形を抑制できる多層セラミック基板の製造方法を提供することにある。また、このように製造された多層セラミック基板を用いることで、センサ素子を装着するキャビティの変形を防止でき、センサ素子の測定誤差を低減できる空気流量計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、焼成時に導電性層が形成された複数のグリーンシートのうち、積層される表面積に対して占有率の大きい導電性層が形成されたグリーンシートを、底面となる面の反対側の上面側に（すなわち、重心位置よりも高い位置に）配置して焼成した場合に、積層体に反りが発生しやすく、積層体の自重を利用すればこの反りが解消されるとの新たな知見を得た。
【００１２】
本発明は、このような新たな知見に基づくものであり、本発明に係る多層セラミック基板の製造方法は、導電性層が形成された複数のグリーンシートを多層に積層して積層体とし、該積層体を焼成することにより製造される多層セラミック基板の製造方法であって、前記導電性層が形成された複数のグリーンシートのうち、積層される表面積に対して占有率の大きい導電性層が形成されたグリーンシートを、積層体の厚さの２分の１以下の位置に積層し、前記占有率の大きい導電性層が形成されたグリーンシートを積層体の下層側となるように配置して、前記積層体を焼成することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、焼成時にグリーンシートを多層に積層した積層体の変形を防止することができる。この結果、多層セラミック基板を用いて空気流量を測定するセンサを搭載した空気流量計は、センサ部を搭載するキャビティの変形が防止され、空気流量計の測定誤差を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る多層セラミック基板の製造方法の一実施形態を示す、多層のセラミック基板を展開した状態の斜視図。
【図２】図１の多層セラミック基板を積層し焼成した積層体の斜視図。
【図３】図１の多層セラミック基板を積層しキャビティ部分を縦断する要部の展開した状態の断面図。
【図４】多層セラミック基板における面積の大きい導体層の位置を示し、（ａ）は同じ厚さのグリーンシートを積層した断面図、（ｂ）は異なる厚さのグリーンシートを積層した断面図。
【図５】多層セラミック基板の製造方法を示すフローチャート。
【図６】多層セラミック基板における面積の大きい導体層が積層体の上方に位置する参考例を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は焼成後の断面図。
【図７】多層セラミック基板の参考例のキャビティ部分を示し、（ａ）は底面が陥没した状態の断面図、（ｂ）は底面が盛り上がった状態の断面図。
【図８】多層セラミック基板の他の実施形態のビア導体による導体層や導体配線の接続状態を示す斜視図。
【図９】多層セラミック基板における導体層や導体配線を示し、（ａ）は導体層を全面均一に塗布した状態を示す斜視図と平面図、（ｂ）はメッシュ状に隙間を開けて塗布した状態を示す斜視図と平面図、（ｃ）は貫通孔の隙間を開けて塗布した状態の平面図。
【図１０】本発明に係る多層セラミック基板を用いた空気流量計の要部を示す断面図。
【図１１】図１０の空気流量計の多層セラミック基板からなる積層体にセンサ部やチップ部品を実装した状態の拡大断面図。
【図１２】図１１の多層セラミック基板の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る多層セラミック基板の製造方法の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。多層セラミック基板としては種々のものがあるが、この実施形態では、図１〜図４に示すＬＴＣＣ積層図を例に、ＬＴＣＣの製造方法を説明する。ＬＴＣＣとは、Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏ-ｆｉｒｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃｓの略である。先ず、多層セラミック基板の構成について説明する。
【００１６】
図１，２において、積層体１は６層のセラミック基板１Ａ〜１Ｆを積層して構成される。それぞれのセラミック基板は絶縁材で構成されグリーンシート１Ａ〜１Ｆと呼ばれ、一般的にはガラス粉末とセラミック粉末を均一に分散させて混合粉末を作製し、次に、この混合粉末と有機バインダと溶剤を加え混錬してスラリーを作り、成膜装置でシート化して形成する。各グリーンシート１Ａ〜１Ｆは焼成されるまでは厚さが０．０１〜０．３ｍｍ程度の軟質のシートとして形成される。
【００１７】
なお、シート化された未焼成（未硬化）のグリーンシートは、積層後、後述する焼成時に、溶剤が揮発し、これにより、前記粉末同士が粒子として焼結し、グリーンシート自体が収縮するものである。
【００１８】
このように形成されたグリーンシート１Ａ〜１Ｆは、略同じ厚さであり、長方形等の形状に形成され、表面に導体配線２や導体層３となる導電性層が、スクリーン印刷やインクジェット印刷等で厚膜導体として形成される。焼成前の導電性層には銀粉末と溶剤を含む銀ペーストが好適に用いられる。なお、この銀ペースト材もグリーンシートと同様に、溶媒と銀粒子を含み、焼成時に溶媒が揮発して銀が粒子として焼結され、これにより、銀ペースト材も揮発して収縮する。
【００１９】
本実施形態でいう、導電性層とは、グリーンシートの表面に形成された導電性材料を含む層をいい、以下に示す、導電性層の占有率とは、あるグリーンシートを積層する表面積に対して導電性層が占める割合のことをいう。
【００２０】
本実施形態では、第１層のグリーンシート１Ａには、抵抗等の回路素子を固定するための外層導体（ランド）２ａや配線パターンが形成され、第２層、第３層のグリーンシート１Ｂ，１Ｃには、内層導体として配線パターン２ｂが形成されている。
【００２１】
第４層のグリーンシート１Ｄには、電源やグランド（ＧＮＤ）、シールド層等として機能する、他のグリーンシートに比べて面積の広い（占有率の大きい）導電性層（導体層３ａと導体層３ｂとを合わせた層）が形成されている。さらに、第５層のグリーンシート１Ｅには、全面にわたる面積の広い導体層（導電性層）３ｃが形成され、第６層のグリーンシート１Ｆには、内層導体２ｃが形成されている。導体層３ａ，３ｂ，３ｃは回路から別離された導体となっている。
【００２２】
すなわち、導電性層が形成された複数のグリーンシート１Ａ〜１Ｆのうち、積層される表面積に対して占有率の大きい導電性層３ｃを形成したグリーンシート１Ｅが、積層体の中心線から厚さ方向にずらした下層の位置（積層体の厚さ２分の１以下の下層位置）に積層され、さらには、グリーンシート１Ｅと同程度の占有率のグリーンシート１Ｄの導電性層３ａ，３ｂが、中心線上（積層体の厚さ２分の１の位置）に積層される。
【００２３】
グリーンシート１Ａ〜１Ｆは、セラミックあるいはガラスとセラミック、特にアルミナの混合物としてシート化したものを用いている。導電性層となる導体配線２や導体層３は、銀を用いて形成した厚膜導体の例を示したが、これに限られるものでなく、例えば、銅、金、白金、タングステン、モリブデンあるいは前記金属と遷移金属との合金から成る厚膜導体として形成したものでもよい。
【００２４】
さらに、グリーンシート１Ａ〜１Ｆには、各層の導体配線２や導体層３を接続するためのビアホール４，４…がパンチャー装置（図示せず）により基板（グリーンシート）を貫通して形成されている。また、グリーンシート１Ａ〜１Ｆには矩形状の貫通孔５，５…が形成されている。本実施形態では、貫通孔は、窪み６の開口に相当する部分を第１層として、１〜４層に形成されている。
【００２５】
貫通孔５，５…の形状は適宜選択することができ、打ち抜き型により所望の形状で、任意の枚数を打ち抜くことができる。例えば、図１の如く、グリーンシート１Ａ〜１Ｆのうち貫通孔５、５…が矩形状に形成された複数のグリーンシート１Ａ〜１Ｄを、各貫通孔５，５…が一致するように積層することにより、この貫通孔は、多層のグリーンシートが積層されたときに連続して空間を形成される。例えば、空気流量計の多層セラミック基板として用いられるときにキャビティ（窪み）を形成し、このキャビティ（窪み）にセンサ素子が搭載されるものである。
【００２６】
第４層のグリーンシート１Ｄに形成された、積層表面積に対して占有率の大きい導電性層のうち導体層３ａが、矩形状に形成された貫通孔５ａの周囲に形成されている。すなわち、四辺形の貫通孔５ａの２辺に沿って導体層３ａが形成されている。また、導体層３ｂは矩形状に形成された貫通孔５ｂの周囲の３辺に沿って形成されている。さらに第５層のグリーンシート１Ｅには貫通孔５に対応する位置を除いて全面に導体層（導電性層）３ｃが形成されている。このように、貫通孔５の底面に導体層を形成しない露出面３ｄ（図３参照）とすることで、貫通孔が連続してキャビティ６を形成したときに底面の導体層の露出を防ぐことができる。
【００２７】
グリーンシート１Ａ〜１Ｆを貫通して形成されたビアホール４，４…には、導体配線２や導体層３を形成する銀ペースト等の導電性層が印刷等で形成されるときに同時に注入されてビア導体７，７…を形成する。このビア導体７，７…により、各グリーンシートの表面に形成された導体配線２や導体層３などの導電性層を接続し、電気回路を構成することができる。なお、ビアホールへの導電性材料の注入は印刷工程と別の工程で行ってもよい。
【００２８】
本実施形態の多層セラミック基板を構成する６枚のグリーンシートは積層されて積層体１を構成する。この積層体１では、焼成時に下側に位置する６層の内の上から第４層目と、第５層目とに、第１〜３層目に比べて、積層されるグリーンシートの表面積に対して占有率の大きい（占有率が５０％以上の）導電性層３が形成されている。すなわち、焼成時に下層である、第４層目には導体層３ａ，３ｂが形成され、第５層目には導体層３ｃが形成されている。
【００２９】
このように、積層体１には、積層体１の厚さの少なくとも２分の１以下の位置、すなわち、積層体の中心線上または中心線から厚さ方向にずらした位置に、導電性層（導体配線２）が形成され、かつ、第１層〜第３層（グリーンシート１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）に比べて積層される表面積に対して占有率の大きい（占有率が５０％以上の）導電性層（導体層３）が形成された、第４層及び第５層（グリーンシート１Ｃ，１Ｅ）が配置される。
【００３０】
換言すると、図４（ａ）に示されるように、面積の大きい導体層３は積層体１の厚さを「ｎ」とすると、底面８から「ｎ／２」以下の下層に設置されている。また、図４（ｂ）に示されるように、上層に厚さの薄いグリーンシートが積層される場合でも、導体層３は全体の厚さ「ｎ」とすると、底面８から「ｎ／２」以下の下層に設置されている。
【００３１】
前記の如く構成された多層セラミック基板を積層した積層体１の製造方法について、図５を参照して以下に説明する。まず、厚さ０．０１〜０．３ｍｍ程度のシート状に成形されたグリーンシートを長方形状に形成すると共に、パンチャーにより、穴あけをしてキャビティ６を形成する貫通孔５，５…とビアホール４，４…を形成する（ステップＳ１）。
【００３２】
キャビティ６を形成する貫通孔５は、グリーンシートの状態で積層基板の任意の枚数に対し打ち抜き型により所望の形状に打ち抜いておくことにより、所望の深さに形成される。
【００３３】
本実施の形態では、最上面となる第１グリーンシート１Ａから第４層目の第４グリーンシート１Ｄには、３つの貫通孔が形成され、積層体として形成されるキャビティは４層の深さまで形成される。このキャビティ６の少なくとも１つは、多層セラミック基板を積層した積層体１を空気流量計に用いるときに、後述するセンサ部を構成する空気流量測定素子を配置するためのものである。
【００３４】
つぎに、各グリーンシートに、銀ペーストを用いて導体配線２及び／又は導体層３を形成する（ステップＳ２）。最上面となる第１グリーンシート１Ａには、チップ部品等を固定するための小さい導体層２ａと、図示していない導体配線とが、導電性層として形成される。第２グリーンシート１Ｂには小さい導体層２ａと導体配線２ｂとが、導電性層として形成され、第３グリーンシート１Ｃには導体配線２ｂが、導電性層として形成される。
【００３５】
そして、第４グリーンシート１Ｄには、導体層３ａと導体層３ｂとを合わせた導電性層を形成する。貫通孔５ａの周囲には長方形の２辺に接するように導体層３ａを形成し、貫通孔５ｂ，５ｃの周囲には長方形の３辺に接するように導体層３ｂを形成する。このように、グリーンシート１Ｄの表面積の１／２以上の面積（占有率５０％以上）となる内層の導電性層（導体層３ａと導体層３ｂとを合わせた層）を、キャビティ６を形成する貫通孔の周囲の少なくとも一部を囲むようにして、構造部となる通路部を含むグリーンシート全面に印刷する。
【００３６】
第５グリーンシート１Ｅには、外周縁部を除いて全面に導体層３ｃを導電性層として形成する。そして、第４グリーンシート１Ｄの貫通孔５の形成されている部位の導体層を除いて露出面３ｄとしている。このように貫通孔の部分の導体層を除くことで、積層体１にキャビティ６が形成されたとき、キャビティ底面に導体層が露出しない構成となる。このように構成すると、導体層の湿気等による劣化を防止することができる。第６グリーンシート１Ｆには、内部配線を構成する導体層２ｃを導電性層として形成する。
【００３７】
このように形成された第１から第６のグリーンシート１Ａ〜１Ｆを積み重ね（ステップＳ３）積層体１を形成し、この積層体に圧力を加えてグリーンシート１Ａ〜１Ｆを圧着する（ステップＳ４）。このとき、導電性層が形成された複数のグリーンシート１Ａ〜１Ｆのうち、積層される表面積に対して占有率の大きい導電性層が形成されたグリーンシート１Ｄ、１Ｅが、積層体１の厚さの２分の１以下の位置に配置される。
【００３８】
そして、このグリーンシート１Ｄ、１Ｅを下側（下層）となるように、積層体を電気炉などの炉内に配置して、この姿勢を保持して、積層体を焼成する（ステップＳ５）。これにより、積層体１を圧着、焼成することで、ＬＴＣＣ焼結体となる。
【００３９】
積層体１の焼成時には、銀ペースト等の導電性層と未焼結のグリーンシートとの焼結時の収縮の違いが生じるが、本実施形態ではグリーンシートを重ねた積層体１において、積層される表面積に対して占有率の大きい導電性層（導体層３ａ，３ｂ，３ｃ）を積層体の下層側に設置して焼結したため、積層体１に生じる反りを抑制することができる。
【００４０】
すなわち、図６に示す積層体４１のように、面積の大きい導体層３，３が積層体の厚さｎの、ｎ／２以上の上方に位置した状態で積層体を焼成すると、図６（ｂ）に示すように、焼結時に導体層とグリーンシートとの収縮差が大きくなって積層体が湾曲して反るが、本実施形態の積層体１では面積の大きい導体層３ａ，３ｂ，３ｃが積層体１の下層、すなわち、積層体１の厚さｎの半分（ｎ／２）以下に設置されているため、圧着したあとの焼成時の収縮差を自重により抑制することができ、完成した積層体１の反りや変形を最小限に抑えることができる。
【００４１】
また、本実施形態の積層体１では、積層される表面積に対して占有率の大きい導電性層を積層体の下方に位置させており、貫通孔を囲むようにこの導電性層が配置されているため、図７（ａ）に示される積層体４２のように、キャビティ６の底面６ａが凹んで変形したり、図７（ｂ）に示されるように、キャビティ６の底面６ａが膨らんで変形したり、することがない。このため、本実施形態の多層セラミック基板で構成される積層体１を空気流量計で用いるとき、詳細には後述するがキャビティ内に空気流量測定素子を段差なく、しかも傾斜することなく実装でき、測定精度を高めることができるという効果を奏する。
【００４２】
このように、積層される表面積に対して占有率（占有率が５０％以上）の大きい導電性層が形成されたグリーンシート１Ｄ，１Ｅを、積層体の厚さの２分の１以下の位置の下層に積層して積層体として形成したので、これらの導電性層を、積層体１の重心よりも厚さ方向の下方に位置させることができる。そして、この状態（下層を積層体の下側にした状態）で、積層体１を焼成するため、積層体１を加熱したときに、積層体１の上側の自重により、グリーンシート１Ｄ，１Ｅと導電性層３との収縮差による曲げモーメントの発生を抑制することができる。これにより収縮差に起因して発生する変形を抑えることができ、焼成された積層体（多層セラミック基板）の平面度を高めることができる。
【００４３】
また、積層される表面積に対して占有率の大きい導体層を形成したグリーンシートが、積層体の中心線（たとえば、積層体の重心を通る線）から厚さ方向にずらした位置にのみ積層し、ずらしたグリーンシートを下側（下層）にして前記積層体を焼成してもよく、これにより、より確実に積層体（多層セラミック基板）の平面度を高めることができる。
【００４４】
また、グリーンシート１Ｄの貫通孔５が形成された周りに、導電性層３を形成することにより、積層体の焼成時において、窪みの変形を抑制し、窪み周りの多層セラミック基板の平面度も高めることができる。
【００４５】
つぎに、前記した実施形態の積層体の変形例について、図８を参照して説明する。図８に示される積層体１０は、４層のグリーンシート１１Ａ〜１１Ｄで構成され、キャビティ６を構成する貫通孔５は各シートに１つ形成されている。第１層のグリーンシート１１Ａには導体層２ａや導体配線が、導電性層として形成されている。第２層のグリーンシート１１Ｂにも同様に導体層２ａや導体配線が、導電性層として形成されている。第３層のグリーンシート１１Ｃには、他のシート１１Ａ，１１Ｂに比べ、積層される表面積に対して占有率の大きい導電性層（導体層３ａ，３ｂからなる導電性層）が形成されており、一方の導体層３ｂの内部に貫通孔５が形成されている。グリーンシート１１Ｃに形成された貫通孔５は、その４辺の周囲に導体層３ｂが形成されている。そして、第４層のグリーンシート１１Ｄには内層導体を形成する導体層２ｃが形成されている。
【００４６】
この積層体１０では、第１層のグリーンシート１１Ａの導体層２ａと、第２層のグリーンシート１１Ｂの導体層２ａとがビア導体７で接続され、第２層のグリーンシート１１Ｂの導体層２ａと、第３層のグリーンシート１１Ｃの導体層３ａとがビア導体７で接続され、第３層のグリーンシート１１Ｃの導体層３ａと、第４層のグリーンシート１１Ｄの導体層２ｃとがビア導体７で接続されている。
【００４７】
この実施形態の積層体１０においても、導体層３ａ，３ｂからなる、積層表面積に対して占有率の大きい導電性層が積層体１０の厚さの半分以下の位置に、すなわち、４層中の下から２層目に形成されている。このため、４層のグリーンシート１１Ａ〜１１Ｄを積層して、グリーンシート１１Ｃを下側にして（積層体１０の下層となるように配置して）焼成しても、焼成時の積層体１０の湾曲が抑制され、多層セラミック基板からなる積層体１０の反りを最小限とすることができる。
【００４８】
ここで、グリーンシートに形成される面積の大きい導体層（積層される表面積に対して占有率の大きい導電性層）の変形例について、図９を参照して説明する。図９において、（ａ）に示す導体層は全面均一に導電性層が形成されている。すなわち、導電性層は全面均一にべた状に隙間無く形成されている。
【００４９】
これに対して、（ｂ）に示す導体層（導電性層）３Ａは、占有率を５０％以上として、メッシュ状に導電性材料が塗布され、導電性層が形成されている。このように導電性層をメッシュ状に形成することで、導電層中には導電性層の無い貫通部分が形成され、グリーンシートの表面が露出している。また、メッシュ状に限らず、（ｃ）に示されるように、細かい多数の貫通孔を有するパンチングメタル状に導電層（導電性層）３Ｂを形成することができる。
【００５０】
このように導電層を形成する導電性層をメッシュ状等に形成することで、導電性層に使用される導電性材料の使用量を削減することができ、コストダウンを達成することができる。また、導電性材料の使用量を少なくした導電層では、積層して焼成する際に、焼成時にグリーンシートと導電層との収縮差を小さくすることができ、焼成時の多層セラミック基板の湾曲等の反りを最小限とすることができる。
【００５１】
本発明の他の実施形態を図１０〜１２に基づき詳細に説明する。図１０は本発明に係る多層セラミック基板を用いた空気流量計の実施形態の断面図である。なお、この実施形態は前記した実施形態で製造した多層セラミック基板を用いた空気流量計に関するものであることを特徴とする。そして、前記した実施の形態と実質的に同等の構成については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５２】
図１０〜１２において、本実施形態の空気流量計２０は、内燃機関の吸気通路を通過する空気流量を測定するのに最適な熱式の空気流量計である。熱式空気流量計２０は、支持体である積層体（ＬＴＣＣ焼結体）１のキャビティ（窪み）６内に空気流量測定素子２１（センサ部）が実装されて、吸気通路（吸気管）内の副通路２２に位置している。副通路２２は、通路壁の一部(壁体)がホルダー２３ａと一体に形成され、残りの通路壁（壁体）がホルダー２３ｂと一体に形成され、ホルダー２３ａで構成された通路壁と合わさることで構成されている。
【００５３】
ここで、支持体である積層体（ＬＴＣＣ焼結体）１について、詳細に説明する。支持体である積層体１は、吸気管壁２４に取り付けたホルダー２３ａにより片持ちされ、空気流量測定素子２１は片持ちされる側と反対側の一端に配置されている。積層体１は、ホルダー２３ａに片持ちされる側の一面に、空気流量測定に関する電子回路が形成されている。電子回路部はＩＣチップ、抵抗などの部品により構成され、この電子回路部がホルダー２３ａ内に封止されている。支持体である積層体１は、その裏面が接着剤２５を介してホルダー２３ａの内面に固定され、電子回路部側はシリコーンゲル２６などにより樹脂封止されている。
【００５４】
電子回路部と反対側の空気流量測定素子２１が配置された側は、副通路２２に晒された構造部とされ、電子回路部と通路部は、ホルダー２３ｂ及び接着剤２５により完全に別離される。これは、電子回路部はチップ部品を搭載しており、これらチップ部品は積層体１（ＬＴＣＣ焼結体）の表面に設けた銀系導体と接続されるが、この銀系導体の硫黄腐食を防止するため、腐食環境に晒される通路部と電子回路部とを完全に別離している。
【００５５】
図１１に示すように、発熱抵抗体及び感温抵抗体などの空気流量測定素子２１は、貫通孔５を連続させて形成したキャビティ６内に接着剤２７を介して実装される。キャビティ６の深さは、この接着剤の厚みも考慮して、空気流量測定素子２１の表面と支持体である積層体１（ＬＴＣＣ焼結体）の表面が一致するように設定されているが、キャビティ６が焼成により図７に示すように、その底面６ａに変形が生じた場合、空気流量計素子２１の表面が積層体１の表面と一致せず段差が生じ、この段差により空気流が乱れて出力特性が不安定となる。
【００５６】
焼成により、キャビティ６の変形、特に底面の変形は、グリーンシートと銀系の内層導体との収縮差によって生じるが、これは広い面積の内層の導体層３ａ，３ｂ，３ｃが焼成時に底面と反対側の上面側の位置に配置すると、曲げモーメントにより、変形が生じ、また面積の広い導体があるグリーンシート上においてグリーンシートのみの部分と導体のある部分では収縮差が大きく生じる。
【００５７】
そこで、グリーンシート表面積の１／２以上の面積となる（占有率が５０％以上となる）面積の広い内層の導体層３ａ，３ｂ，３ｃを配置するグリーンシートでは、焼成時に底面となる底面側に広い内層の導体層を配置し、また広い内層の導体層はグリーンシート全面に、もしくは略全面に導体を印刷することにより、曲げモーメントによる変形を低減し、またグリーンシートのみの部分と導体が印刷された部分の焼成による収縮差がなくなり、キャビティ６の変形を少なくすることができる。
【００５８】
キャビティ６内に実装された空気流量測定素子２１の端子２１ａ（図１２参照）は、金線２８などのワイヤボンディングにより支持体の導体２９と電気的に接続され、これらの電気的接続部が絶縁性の樹脂３０により封止されている。樹脂３０は、エポキシ樹脂、フッ素含有樹脂、ガラス材のいずれかである。導体２９の他端は、ビア導体（ビアホール４内の導体）７を介して積層基板上の回路部におけるＬＴＣＣ側の端子３１と電気的に接続されている。
【００５９】
副通路２２（吸気測定通路）は筒状をなしてホルダー２３ａの一端（先端）に設けられ、ホルダー２３ａの他端には、フランジ３２及びコネクタケース３３が設けられている。支持体１のうち空気流量測定素子２１を設けた領域Ｓは、副通路内２２に臨んでいる。コネクタケース３３のピン端子３４は、その一端がホルダー２３ａに導かれて、積層体１（ＬＴＣＣ焼結体）に設けた端子３０とワイヤ３５を介して接続されている。ホルダー２３ａ及び副通路２２は、吸気管壁２４に設けた取付け孔を通して吸気通路内にセットされており、熱式空気流量計２０はフランジを介して吸気管に取り付けられている。
【００６０】
ここで、図１２を用いて、熱式の空気流量測定素子２１について説明する。空気流量測定素子（空気流量を測定するセンサ部）２１は、半導体微細加工技術により作製され、単結晶シリコン基板上に電気絶縁層を形成し、その上に電気絶縁層を形成し、その上に少なくとも1つの発熱抵抗体及び感温抵抗体がパターン形成されている。これらの抵抗体形成領域は、図１２では符号のＳの領域に相当する。シリコン基板のうち発熱抵抗体を形成した領域の下部（裏面）には、単結晶シリコン基板を電気絶縁層まで異方性エッチングにより除去した空洞部が形成される。このような構造をなすことにより、発熱抵抗体を熱的に絶縁することによって、省電力により抵抗を発熱させることが可能となり、空気流速と熱伝達を利用した空気流量検出が可能となる。
【００６１】
空気流量測定素子２１の製造プロセスについて説明する。単結晶シリコン基板上に電気絶縁層として二酸化シリコン層を熱酸化あるいはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等の方法で形成後、窒化シリコン層をＣＶＤ等の方法で形成する。次に発熱抵抗体及び感温抵抗体となる白金層または多結晶シリコン層をスパッタまたはＣＶＤ等の方法で形成する。その後、白金層または多結晶シリコン層をパターニングすることにより発熱抵抗体、感温抵抗体を形成する。
【００６２】
次に保護層として窒化シリコン層をＣＶＤ等の方法で形成する。その後、前述した方法と同様に保護層をパターニングし、電極を形成する部分の保護層を取り除く。次に、配線導体となるアルミニウム層を形成し、エッチングによりパターニングを行う。最後に、空洞部を形成するために、単結晶シリコン基板の発熱抵抗体を形成していない面にパターニングを行う。その後、異方性エッチングを行い、空洞部を形成し、ダイシングによりチップに分割する。分割された空気流量測定素子２１は、例えば長辺が６ｍｍ、短辺が２．５ｍｍ、厚さが０．３ｍｍ程度である。
【００６３】
このように構成された本実施形態の空気流量計２０では、キャビティ６を有する多層セラミック基板からなる積層体１は、前記したように焼成時に湾曲等の変形が抑制されており、キャビティ６の底面の変形も小さくなるため、このキャビティ６内に空気流量素子２１（空気流量を測定するセンサ部）を段差なく挿入して実装することができる。また、キャビティ６の変形が抑制されるため、空気流量測定素子２１の搭載角度を一定に保つことができる。このため、積層体１の表面と空気流量測定素子２１の表面が一致して、この素子２１を通過する空気流の乱れが防止され、空気流量測定素子２１からの出力特性が安定し、精度良い流量測定が可能となる。
【００６４】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、積層体を構成するグリーンシートの形状や貫通孔の形状は前記した長方形に限られるものでなく、適宜の形状で形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の活用例として、種々の多層セラミック基板の製造に用いることができ、この多層セラミック基板を用いた空気流量計は、車両以外の内燃機関、例えば船舶や発電機等のディーゼルエンジン等の内燃機関の制御に用いることができると共に、民生機器の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００６６】
１…多層セラミック基板（グリーンシート）の積層体、１Ａ…第１層グリーンシート、１Ｂ…第２層グリーンシート、１Ｃ…第３層グリーンシート、１Ｄ…第４層グリーンシート、１Ｅ…第５層グリーンシート、１Ｆ…第６層グリーンシート、２…導体配線、３…導体層、３ａ，３ｂ，３ｃ…面積の大きい導体層、４…ビアホール、５…貫通孔、６…キャビティ、６ａ…キャビティの底面、７…ビア導体、８…焼成時に底面となる面、２０…熱式空気流量計、２１…空気流量測定素子、２２…副通路、２４…吸気管壁、３Ａ…ベタ状の導体、３Ｂ…メッシュ状の導体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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