(57)【要約】  焼成工程終了後の拘束層の除去工程においてセラミック成形体にダメージを与えることなく、寸法精度の高いセラミック成形体を確実に、しかも効率よく製造することを可能にする。  基材層Ａ’に接するように、低酸素雰囲気で焼成した場合には焼失せず、該低酸素雰囲気よりも酸素分圧を高くして焼成した場合には焼失する焼失材料を主成分とする第１の拘束層３１を配設し、第１の拘束層上に基材層の焼結温度では焼結しないセラミック粉末を主成分とする第２の拘束層３２を配設して未焼成積層体３３を形成し、第１焼成工程において、焼失材料が焼失することのない低酸素雰囲気下で拘束焼成を行い、基材層を平面方向に収縮させることなく焼結させた後、第２焼成工程で、第１焼成工程より酸素分圧の高い条件で焼成を行い、第１の拘束層を焼失させる。
2009087838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック粉末とガラス材料とを含有し、焼成後にセラミック成形体となる基材層と、
前記基材層の少なくとも一方主面に接するように配置され、かつ、低酸素雰囲気で焼成した場合には焼失しないが、前記低酸素雰囲気よりも酸素分圧を高くして焼成した場合には焼失する焼失材料を主たる成分とする第１の拘束層と、
前記第１の拘束層の、前記基材層と接する面とは反対側の、前記基材層と接しない主面に配置され、かつ、前記基材層の焼結温度では焼結しないセラミック粉末を主たる成分とする第２の拘束層と、
を備える未焼成積層体を作製する積層体作製工程と、
前記未焼成積層体を焼成して前記基材層を焼結させる焼成工程と、を備え、
前記焼成工程は、
前記低酸素雰囲気において、前記第１および第２の拘束層を備えた状態で焼成を行って前記基材層を焼結させる第１焼成工程と、
前記第１焼成工程より酸素分圧の高い条件で焼成を行って前記第１の拘束層を構成する前記焼失材料を焼失させる第２焼成工程と、を含むこと
を特徴とするセラミック成形体の製造方法。
【請求項２】
前記焼成工程の後に、前記第２の拘束層を除去する拘束層除去工程を備えることを特徴とする、請求項１記載のセラミック成形体の製造方法。
【請求項３】
前記セラミック成形体がセラミック基板であることを特徴とする、請求項１または２記載のセラミック成形体の製造方法。
【請求項４】
前記第１焼成工程において、前記基材層に含まれる前記ガラス材料が前記第１の拘束層に浸透するように焼成を行うことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のセラミック成形体の製造方法。
【請求項５】
前記焼失材料がカーボン粉末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セラミック成形体の製造方法。
【請求項６】
前記基材層がバインダを含み、かつ、
前記焼成工程における前記第１焼成工程の前に前記基材層に含まれる前記バインダを除去する脱バインダ工程を備え、
前記脱バインダ工程は、酸素含有雰囲気中で、かつ、前記焼失材料が焼失しない温度で実施されること
を特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のセラミック成形体の製造方法。
【請求項７】
前記積層体作製工程において、前記第１の拘束層は、その構成材料を含有するシートを、前記基材層の少なくとも一方主面に接するように配置することにより形成され、前記第２の拘束層は、その構成材料を含有するシートを、前記第１の拘束層上に配置することにより形成されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のセラミック成形体の製造方法。
【請求項８】
前記積層体作製工程において、前記第１の拘束層は、その構成材料を含有するペーストを、前記基材層の少なくとも一方主面に塗布することにより形成され、前記第２の拘束層は、その構成材料を含有するペーストを、前記第１の拘束層上に塗布することにより形成されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のセラミック成形体の製造方法。
【請求項９】
前記基材層が、前記セラミック粉末と前記ガラス材料とを含有する層を複数備えた複数層構造を有していることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載のセラミック成形体の製造方法。
【請求項１０】
前記基材層が、少なくとも一方の主面に配線パターンを備えていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載のセラミック成形体の製造方法。
【請求項１１】
前記焼成工程で焼成された後の基材層の外表面上に電子部品を実装する工程をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載のセラミック成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック基板をはじめとするセラミック成形体の製造方法に関し、詳しくは、被焼成体に拘束層を配設し、被焼成体の平面方向の収縮を抑制しつつ焼成を行う、いわゆる拘束焼成の工程を経て製造されるセラミック基板などのセラミック成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミック電子部品の中でも、高い平面寸法精度が要求されるセラミック基板などにおいては、焼成工程における平面方向の焼成収縮や、該収縮のばらつきなどが製品の品質に大きく影響する。【０００３】
そこで、このような焼成工程における収縮を抑制しつつ、セラミック成形体を焼成する方法として、例えば、図５に示すように、セラミック成形体５１の両主面に、セラミック成形体５１の焼成温度では実質的に焼結しない、アルミナなどの難焼結性材料を主たる成分とする層（拘束層）５２ａ，５２ｂを形成した状態で焼成（拘束焼成）を行うことにより、実質的に、平面方向の焼成収縮が生じないように焼成を行うことができるようにした焼成方法が提案されている（特許文献１参照）。【０００４】
そして、上記従来の焼成方法において、拘束層が発揮する拘束力を高めるためには難焼結性材料の粒径を小さくすることが必要になる。
しかしながら、粒径を小さくすると、基材層と拘束層とが強固に接着されるため、焼成後にウエットブラストなどの方法により拘束層を除去する際、基材層表面及び電極にダメージを与えるという問題点がある。例えば、セラミック層や電極層の薄層化、多層化を図った多層セラミック基板を製造するような場合、拘束層の除去工程において、基板に割れが発生したり、電極が剥離したりするというような問題点がある。
【特許文献１】特開平４−２４３９７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するものであり、焼成工程終了後における拘束層の除去工程で焼結体であるセラミック成形体にダメージを与えることがなく、寸法精度の高いセラミック成形体を確実に、しかも効率よく製造することが可能なセラミック成形体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本願請求項１のセラミック成形体の製造方法は、
セラミック粉末とガラス材料とを含有し、焼成後にセラミック成形体となる基材層と、
前記基材層の少なくとも一方主面に接するように配置され、かつ、低酸素雰囲気で焼成した場合には焼失しないが、前記低酸素雰囲気よりも酸素分圧を高くして焼成した場合には焼失する焼失材料を主たる成分とする第１の拘束層と、
前記第１の拘束層の、前記基材層と接する面とは反対側の、前記基材層と接しない主面に配置され、かつ、前記基材層の焼結温度では焼結しないセラミック粉末を主たる成分とする第２の拘束層と、
を備える未焼成積層体を作製する積層体作製工程と、
前記未焼成積層体を焼成して前記基材層を焼結させる焼成工程と、を備え、
前記焼成工程は、
前記低酸素雰囲気において、前記第１および第２の拘束層を備えた状態で焼成を行って前記基材層を焼結させる第１焼成工程と、
前記第１焼成工程より酸素分圧の高い条件で焼成を行って前記第１の拘束層を構成する前記焼失材料を焼失させる第２焼成工程と、を含むこと
を特徴としている。【０００７】
また、請求項２のセラミック成形体の製造方法は、前記焼成工程の後に、前記第２の拘束層を除去する拘束層除去工程を備えることを特徴としている。【０００８】
また、請求項３のセラミック成形体の製造方法は、前記セラミック成形体がセラミック基板であることを特徴としている。【０００９】
また、請求項４のセラミック成形体の製造方法は、前記第１焼成工程において、前記基材層に含まれる前記ガラス材料が前記第１の拘束層に浸透するように焼成を行うことを特徴としている。【００１０】
また、請求項５のセラミック成形体の製造方法は、前記焼失材料がカーボン粉末であることを特徴としている。【００１１】
また、請求項６のセラミック成形体の製造方法は、
前記基材層がバインダを含み、かつ、
前記焼成工程における前記第１焼成工程の前に前記基材層に含まれる前記バインダを除去する脱バインダ工程を備え、
前記脱バインダ工程は、酸素含有雰囲気中で、かつ、前記焼失材料が焼失しない温度で実施されること
を特徴としている。【００１２】
また、請求項７のセラミック成形体の製造方法は、前記積層体作製工程において、前記第１の拘束層は、その構成材料を含有するシートを、前記基材層の少なくとも一方主面に接するように配置することにより形成され、前記第２の拘束層は、その構成材料を含有するシートを、前記第１の拘束層上に配置することにより形成されることを特徴としている。【００１３】
また、請求項８のセラミック成形体の製造方法は、前記積層体作製工程において、前記第１の拘束層は、その構成材料を含有するペーストを、前記基材層の少なくとも一方主面に塗布することにより形成され、前記第２の拘束層は、その構成材料を含有するペーストを、前記第１の拘束層上に塗布することにより形成されることを特徴としている。【００１４】
また、請求項９のセラミック成形体の製造方法は、前記基材層が、前記セラミック粉末と前記ガラス材料とを含有する層を複数備えた複数層構造を有していることを特徴としている。【００１５】
また、請求項１０のセラミック成形体の製造方法は、前記基材層が、少なくとも一方の主面に配線パターンを備えていることを特徴としている。【００１６】
また、請求項１１のセラミック成形体の製造方法は、前記焼成工程で焼成された後の基材層の外表面上に電子部品を実装する工程をさらに備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本願請求項１のセラミック成形体の製造方法においては、基材層に接するように、低酸素雰囲気で焼成した場合には焼失しないが、該低酸素雰囲気よりも酸素分圧を高くして焼成した場合には焼失する焼失材料を主たる成分とする第１の拘束層を配設し、さらに第１の拘束層上（すなわち、第１の拘束層の、基材層と接しない方の主面）に基材層の焼結温度では焼結しないセラミック粉末を主たる成分とする第２の拘束層を配設して未焼成積層体を形成するようにしている。そして、第１焼成工程において、焼失材料が焼失することのない低酸素雰囲気下で拘束焼成を行い、基材層を平面方向に収縮させることなく焼結させた後、第２焼成工程で、第１焼成工程より酸素分圧の高い条件で焼成を行うようにしている。したがって、第１焼成工程で、第２の拘束層と基材層の間に介在する第１の拘束層により、焼成工程で、第２の拘束層と基材層が強固に固着することが阻止される。
また、第２焼成工程で、第２の拘束層と基材層の間に介在する第１の拘束層を構成する焼失材料が焼失するため、第１の拘束層を介して基材層に接合していた第２の拘束層と基材層との接合が解除される。【００１８】
したがって、焼成工程の終了後に、積極的に拘束層を除去する工程を設けなくても焼結済みの基材層（セラミック成形体）を取り出すことが可能になる。その結果、例えばウエットブラストやサンドブラストなどの物理的な方法で基材層から拘束層を除去する際に生じるようなセラミック成形体の割れや欠けなどを引き起こすことなく、寸法精度の高いセラミック成形体を、歩留まりよく製造することができる。
すなわち、本発明によれば、焼成温度や焼成雰囲気、第１の拘束層の厚みなどを適切に調整することにより、焼成工程の後に、積極的に拘束層を除去するための除去工程を事実上設けることなく、拘束層から分離された状態のセラミック成形体を得ることが可能になる。【００１９】
なお、本発明のセラミック成形体の製造方法では、第１焼成工程（拘束焼成工程）において、第１および第２の拘束層が基材層に対して、平面方向（主面と平行な方向）の収縮を抑制する拘束力を発揮する。そして、この拘束力により、基材層の平面方向における焼結収縮が抑制され、被焼成体は実質的に厚み方向にのみ焼結収縮することになるため、平面方向の寸法精度の高いセラミック成形体を確実に製造することができる。特に、本発明では第１および第２の拘束層の２層構造の拘束層を備えた状態で第１焼成工程が実施されるため、十分な拘束力を得ることができる。【００２０】
なお、本発明の、第１焼成工程における低酸素雰囲気とは、大気などに比べて酸素分圧が相当に低い雰囲気を指すものであり、具体的には、常圧下で酸素分圧が、１０-2atm程度以下（すなわち、雰囲気中の酸素濃度が１vol％程度以下）であるような雰囲気が例示される。【００２１】
この低酸素雰囲気のより好ましい条件としては、例えば、常圧下で酸素分圧が、１０-3〜１０-6atm（酸素濃度０．１〜０．０００１vol％）というような条件が例示される。
また、第２焼成工程における、第１焼成工程より酸素分圧の高い条件とは、上記焼失材料を燃焼させて焼失させることができるような酸素分圧の雰囲気を指すものであり、具体的には、常圧下で酸素分圧が１０-1atm以上（すなわち、雰囲気中の酸素濃度が１０vol％以上）であるような雰囲気が例示される。【００２２】
また、上述のように、本願発明においては、第２焼成工程で第１の拘束層が焼失することにより、第１の拘束層を介して基材層に接合していた第２の拘束層と基材層との接合が解除され、基材層から第２の拘束層が分離されることになるため、特に、第２の拘束層を除去する工程を設けないようにすることも可能であるが、請求項２の発明のように、焼成工程の後に、第２の拘束層を除去する拘束層除去工程を設けることにより、さらに確実に拘束層が除去された信頼性の高いセラミック成形体を得ることが可能になる。なお、第２焼成工程後の段階では、第２の拘束層は基材層に固着していないので、第２の拘束層は簡単に除去することが可能で、基材層を損傷するおそれはほとんどない。【００２３】
また、請求項３のように、本発明はセラミック成形体の中でも、平面方向の寸法精度および形状精度が高いことが望ましいセラミック基板（多層セラミック基板を含む）の製造方法に適用するのに好適な発明であり、本発明を用いることにより、寸法精度が高いセラミック基板を効率よく製造することができる。【００２４】
また、請求項４のセラミック成形体の製造方法の場合、第１焼成工程において、基材層に含まれるガラス材料が第１の拘束層または第１および第２の拘束層に浸透し、浸透層が形成される。そして、この浸透層を介して拘束層と基材層とが強く接合されるとともに、浸透層により第１焼成工程における基材層の平面方向の収縮が確実に抑制、防止される。
なお、拘束力をより確実に得るためには、基材層のガラス材料が確実に拘束層に浸透することが望ましい。そして、そのためには、拘束層は基材層に密着するように配設することが望ましい。
なお、第２焼成工程で第１の拘束層を構成する焼失材料が焼失するので、第１の拘束層を介して基材層に接合していた第２の拘束層と基材層との接合は、第２焼成工程で事実上解除されることになることは上述の通りである。【００２５】
また、請求項５のセラミック成形体の製造方法において、第１の拘束層の焼失材料として用いられているカーボン粉末は、第１焼成工程で、低酸素分圧雰囲気において焼成した場合、燃焼せず、しかも収縮もしないため、基材層の焼成収縮を抑制する機能を十分に発揮し、また、第２焼成工程で、酸素分圧の高い条件で焼成を行った場合は、燃焼して焼失するため、第１の拘束層を介して基材層に接合していた第２の拘束層と基材層との接合を解除する接合解除機能を十分に発揮することができる。
また、カーボン粉末の粒径を適切に選択することにより、第１の拘束層の平均比表面積の増大を抑制することが可能になり、使用する有機バインダ量を減らすことができる。【００２６】
なお、カーボン粉末としては、粒径が０．１〜１００μmの範囲のものを用いることが望ましい。これは、粒径が１００μmを超えると拘束力が不十分になること、すなわち、粒径が１００μm以下の場合、大きな拘束力が得られること、また、粒径を０．１μm以上とすることにより、第１焼成工程で焼失してしまうことを防止できる一方で、第２焼成工程における焼失しやすさを確保できることによる。【００２７】
また、請求項６のセラミック成形体の製造方法では、第１焼成工程の前に脱バインダ工程が酸素含有雰囲気中で、かつ、焼失材料が焼失しない温度で実施されることから、基材層に含まれるバインダを確実に除去して、その後の拘束焼成を行う第１焼成工程、および、拘束層を構成する焼失材料を焼失させる第２焼成工程を、円滑に実施することが可能になる。
なお、脱バインダ工程を行う場合の酸素含有雰囲気とは、大気雰囲気や、不活性ガスに大気を導入した雰囲気などが例示される。通常は、大気雰囲気のような、酸素分圧の高い条件下で実施する方が効率よく脱バインダを行うことができる。【００２８】
また、本発明においては、第１、第２の拘束層を形成する方法として、請求項７のように、第１の拘束層を、その構成材料を含有するシートを、基材層の少なくとも一方主面に配置することにより形成し、第２の拘束層を、その構成材料を含有するシートを、第１の拘束層上に配置することにより形成する方法や、請求項８のように、第１の拘束層を、その構成材料を含有するペーストを、基材層の少なくとも一方主面に塗布することにより形成し、第２の拘束層を、その構成材料を含有するペーストを、第１の拘束層上に塗布することにより形成する方法などが挙げられる。これらの方法を用いることにより、効率よく拘束層を配設することができる。【００２９】
また、請求項９のセラミック成形体の製造方法のように、基材層を複数層構造とすることにより、平面形状精度に優れた、セラミック基板をはじめとする種々のセラミック成形体を効率よく製造することができる。【００３０】
また、請求項１０のセラミック成形体の製造方法においては、基材層の少なくとも一方の主面に配線パターンが形成されるため、この方法で製造されるセラミック成形体を用いることにより、請求項１１のように、焼成工程で焼成された後の基材層に電子部品を実装して、外表面上に電子部品が搭載された構造を有する、セラミック基板をはじめとするセラミック成形体を効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例（実施例１）にかかるセラミック成形体の製造方法により製造された多層セラミック基板を示す図である。
【図２】図１のセラミック基板に実装部品を搭載した状態を示す図である。
【図３】図１および図２のセラミック基板を製造する工程で作製した、第１および第２の拘束層を備えた未焼成積層体を示す図である。
【図４】本発明の実施例の一工程で、第１および第２の拘束層を備えた積層体から第１の拘束層を焼失させた状態を示す図である。
【図５】従来の、難焼結性材料を主たる成分とする拘束層を用いてセラミック成形体を拘束焼成する方法を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１            絶縁性セラミック層
１ａ          基板用セラミックグリーンシート
２            導体部
３ａ，３ｂ    実装電子部品
１２          貫通孔
２１          表面導体（外部導体）
２１ａ        未焼結の外部導体
２２          層間導体（内部導体）
２２ａ        未焼結の内部導体
２３          ビアホール導体
２３ａ        未焼結のビアホール導体
３１          第１の拘束層
３２          第２の拘束層
３３          未焼成積層体
Ａ            多層セラミック基板
Ａ’          基材層（未焼成の多層セラミック基板）
Ｂ            実装部品を搭載した多層セラミック基板
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態を示して、本発明をさらに詳しく説明する。【００３４】
(１)セラミック粉末とガラス材料とを含有する基材層の作製
セラミック基板の主要部を構成する基材層を形成するにあたっては、まず、セラミック粉末とガラス材料とを混合した混合粉末に、バインダ、分散剤、可塑剤および有機溶剤などを各々適量添加し、これらを混合することにより、セラミックスラリーを作製する。【００３５】
セラミック粉末としては、種々のものを用いることが可能であるが、好ましい材料の一例として、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）粉末が挙げられる。【００３６】
ガラス材料は、当初からガラス粉末として含有されていても、焼成工程においてガラス質を析出するものであってもよい。また、このようなガラス材料は、焼成工程の少なくとも最終段階において、結晶質を析出させ、それによって結晶化するものであってもよい。ガラス材料として、たとえば、フォルステライト、アケルマナイトまたはディオプサイトといった誘電損失の小さい結晶質を析出させ得るホウケイ酸ガラス系のガラス粉末を有利に用いることができる。【００３７】
次いで、このセラミックスラリーをドクターブレード法などの方法によってシート状に成形し、基材層用のグリーンシート（例えば多層セラミック基板を製造する場合における基板用セラミックグリーンシート）１ａ（図３）を作製する。
なお、より具体的には、ガラス粉末として、ＣａＯ：ｌ０〜５５重量％、ＳｉＯ2：４５〜７０重量％、Ａｌ2Ｏ3：０〜３０重量％、不純物：０〜１０重量％、Ｂ2Ｏ3：５〜２０重量％の割合で含有する組成のガラス粉末（平均粒径１．５μm）５０〜６４重量％と、セラミック粉末として、Ａｌ2Ｏ3粉末（平均粒径１．０μm）３５〜５０重量％とを混合し、この混合物を有機溶剤、可塑剤などからなる有機ビヒクル中に分散させてスラリーを調製する。それからこのスラリーをドクターグレード法やキャスティング法でシート状に成形することにより、基板用セラミックグリーンシートを作製する。なお、セラミック粉末としてのＡｌ2Ｏ3粉末は、不純物を０〜１０重量％含有するものであってもよい。【００３８】
また、基板（基材層）は、通常、複数枚のセラミックグリーンシートを積層することにより形成されるが、一枚のセラミックグリーンシートで構成してもよい。また、基板用セラミックグリーンシートは、上述したシート成形法により形成したセラミックグリーンシートであることが好ましいが、厚膜印刷法により形成した未焼結の厚膜印刷層であってもよい。また、セラミック粉末には上述した絶縁体材料のほか、フェライトなどの磁性体材料、チタン酸バリウムなどの誘電体材料を使用することもできる。【００３９】
また、基板用セラミックグリーンシートとしては、１０５０℃以下の温度で焼結する低温焼結セラミックグリーンシートを用いることが好ましい。そして、そのためには、上述したガラス粉末として、７５０℃以下の軟化点を有するものを用いることが望ましい。【００４０】
(２)拘束層
本発明のセラミック成形体の製造方法においては、低酸素雰囲気で焼成した場合には焼失せず、該低酸素雰囲気よりも酸素分圧を高くして焼成した場合には焼失する焼失材料を主たる成分とする第１の拘束層と、第１の拘束層上に配設される、基材層の焼結温度では焼結しないセラミック粉末を主たる成分とする第２の拘束層とを用いる。【００４１】
(ａ)第１の拘束層
基材層に接するように配設される第１の拘束層としては、
(イ)基材層を構成する低温焼結セラミック材料が焼結するまでは、すなわち、低酸素雰囲気において焼成を行う第１焼成工程では、基材層の収縮を抑制する拘束層本来の機能を果たし、
(ロ)その後の、第１焼成工程よりも酸素分圧の高い条件で焼成を行う第２焼成工程では焼失する
という２つの性質を備えていることが必要である。
したがって、本願発明では、第１の拘束層として、低酸素雰囲気で焼成した場合には焼失しないが、高酸素雰囲気で焼成した場合には焼失する焼失材料を主たる成分して含有する拘束層が用いられる。【００４２】
第１の拘束層としては、例えば、カーボン粉末を焼失材料とする拘束層を用いることができる。
カーボン粉末などの焼失材料は、それを主たる成分とする拘束層が十分な拘束力を発揮し得るような性状のもの、すなわち、第１焼成工程で収縮が生じにくい拘束層を構成できるようなものを用いることが望ましい。【００４３】
また、第１の拘束層を構成する焼失材料は、第１焼成工程で焼失材料が燃焼してしまうことがないように、燃焼温度が高いものを用いることが望ましい。また、焼失材料として燃焼温度の高いものを用いることにより、脱バインダ工程における加熱温度を高くして、脱バインダを確実に行うことが可能になるとともに、バインダの選択の幅を広げることが可能になる。なお、カーボン粉末などの焼失材料としては、例えば、燃焼温度が６００℃以上のものを用いることが望ましい。【００４４】
また、第１の拘束層に十分な拘束力を発揮させるためには、基材層に含まれるガラス材料が確実に第１の拘束層に浸透し、浸透層が形成されるようにすることが好ましい。そのためには、基材層のガラス材料が確実に第１の拘束層に浸透するように、第１の拘束層を基材層に密着するように配設することが望ましい。例えば、拘束層用のシートを積層して第１の拘束層を形成する場合、シートを基材層に圧着させることが望ましく、また、ペーストを塗布して第１の拘束層を形成する場合には、印刷治具を基材層に押圧して密着させた状態でペーストを塗布することが望ましい。【００４５】
また、焼失材料としてのカーボン粉末は、粒径が０．１〜１００μmの範囲のものであることが望ましい。これは、粒径が１００μm以下の場合、大きな拘束力を得ることが可能であり、また、０．１μm以上の場合、第２焼成工程において焼失しやすくなることによる。【００４６】
また、第１の拘束層は、第１焼成工程後の第２焼成工程で大気を導入し、酸素分圧の高い雰囲気で焼成することにより燃焼し、焼失することが望ましい。第２焼成工程で焼失しやすくするためには、拘束層はカーボン粉末、バインダ、溶剤から形成し、その他の添加物は少なくするほうが好ましい。
また、第１の拘束層の厚みは１００〜２００μmであることが好ましい。これは、第１の拘束層の厚みを１００μm以上とすることにより、十分な拘束力を与えることが可能になり、２００μmの以下とすることにより、シート成形を容易にすることが可能になることによる。【００４７】
(ｂ)第２の拘束層
第２の拘束層は、第１の拘束層を介して基材層と接合されるものであり、より確実に拘束力を確保するために配設される拘束層であり、基材層の焼成工程で実質的に焼結しないセラミック粉末を主たる成分とするものが用いられる。好ましいセラミック粉末として、例えばアルミナ粉末が例示される。
アルミナ粉末は、性状や特性の安定した粉末を得ることが容易で、基材層の焼結温度では焼結せず、望ましい条件を備えている。【００４８】
第２の拘束層を構成するセラミック粉末としては平均粒径が０．１〜５．０μmのものを用いることが好ましい。
セラミック粉末の平均粒径が０．１μm未満になると、小粒径のためにシート中のバインダなどの有機成分が焼成工程で分解飛散しにくく、基材層中にデラミネーションが発生したりする場合があり好ましくない。また、平均粒径が５．０μmを超えると焼成収縮の抑制力が低下するため好ましくない。【００４９】
なお、第２の拘束層を構成するセラミック粉末は、基材層の焼成工程で実質的に焼結しないセラミック粉末であればよく、アルミナの他にも、ジルコニアやマグネシアなどの種々のセラミック粉末を使用することが可能である。【００５０】
また、第２の拘束層の厚みは１００〜２００μmであることが好ましい。これは、第２の拘束層の厚みを１００μm以上とすることにより、十分な拘束力を与えることが可能になり、２００μmの以下とすることにより、シート成形を用意にすることが可能になることによる。【００５１】
(３)基材層に形成する導体およびそれに用いる導電材料について
基材層には、未焼成の段階で、ビアホール導体、スルーホール導体、外部導体および内部導体となる導体パターンなどが形成されるが、それに用いられる導電材料としては、低抵抗で難酸化性材料の金属材料（例えば、Ａｇ）を主成分とするものを用いることが好ましい。
ただし、導電材料としては、他の材料を用いることも可能であり、例えば、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｕ、Ｐｔなどを用いることもできる。【００５２】
また、セラミックとの接合強度が必要な場合には、導電材料にＡｌ2Ｏ3などの添加物を１種類以上添加することも可能である。
また、上記の主成分（導電材料）に対して、所定の割合で有機ビヒクルを加え、撹拌、混練することにより導電性ペーストを作製し、これを用いてビアホール導体、スルーホール導体、外部導体および内部導体となる導体パターンなどを形成することができる。
ただし、導電性ペーストを構成する主成分、添加成分、有機ビヒクルなどの種類や配合割合には特別の制約はない。【００５３】
また、有機ビヒクルは、バインダ樹脂と溶剤を混合したものであり、バインダ樹脂としては、例えばエチルセルロース、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、メタクリル樹脂などを使用することが可能である。また、溶剤としては、例えばターピネオール、ジヒドロターピネオール、ジヒドロターピネオールアセテート、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、アルコール類などを使用することが可能である。さらに、必要に応じて、各種の分散剤、可塑剤、活性剤などを添加してもよい。【００５４】
さらに、基材層の表面の導体パターンには、上下の層間の導体パターンどうしを接続するためのビアホール導体やスルーホール導体などの貫通導体が表面に露出した部分も含まれる。これら貫通導体は、パンチング加工などによりガラスセラミックグリーンシートに形成した貫通孔に、上記ペーストを印刷により埋め込むなどの方法によって形成することができる。【００５５】
(４)脱バインダ工程
焼成工程の前に実施される脱バインダ工程は、通常、大気中で室温からバインダの分解または燃焼温度まで昇温し、一定時間保持することにより実施する。
例えば、大気中で、室温から４００℃に昇温し、６０分間保持することにより脱バインダを行うことができる。【００５６】
なお、本発明のセラミック成形体の製造方法において、脱バインダ工程は、大気中などの酸素分圧の高い雰囲気中で行うことが、高い効率を得る上で望ましい。ただし、大気よりも酸素分圧が低い条件下でも脱バインダを行うことが可能であり、場合によっては、大気よりもかなり酸素分圧の低い低酸素雰囲気で行うことも可能である。【００５７】
(５)焼成条件
(ａ)第１焼成工程は、脱バインダ工程後に窒素を導入して基材層の焼結温度、例えば、４００℃から９５０℃まで昇温することにより行う。
本発明において、第１焼成工程における低酸素雰囲気とは大気よりも酸素分圧が低い雰囲気を指すが、特に酸素分圧を１０-3〜１０-6atmとした場合、第１の拘束層中のカーボン粉末などの焼失材料が焼失することなく、確実に基材層を拘束することができるため好ましい。
(ｂ)第２焼成工程は、第１焼成工程より酸素分圧の高い条件で実施し、第１の拘束層を構成する、例えばカーボン粉末などの焼失材料を焼失させて、第１の拘束層を除去する。
例えば、第１焼成工程の終了後に、大気を導入して、常圧下、酸素分圧０．２１atm、９５０℃の条件下で１０分間保持することにより、第１の拘束層中を構成するカーボンを焼失させる。【００５８】
なお、第１焼成工程と、第２焼成工程は、上記のように同じ焼成温度で実施してもよいが、第１焼成工程と第２焼成工程を異なる温度で実施することも可能である。また、第１焼成工程と、第２焼成工程とは連続して行ってもよく、また、第１焼成工程を行った後、一旦炉から取り出し、再度炉に入れて第２焼成工程を行ってもよい。【００５９】
上述のように、第２焼成工程において第１の拘束層が焼失することにより、第１の拘束層を介して基材層に接合していた第２の拘束層と基材層との接合が解除され、第２の拘束層が基材層から分離する。
その結果、焼成温度や焼成雰囲気、拘束層の厚みなどを適切に調整することにより、積極的な拘束層の除去工程を設けなくても、焼成後の基材層（セラミック成形体）を取り出すことができる。
したがって、基材層から拘束層を除去する際の工程で基材層（セラミック成形体）に割れや欠けなどのダメージを与えることなく、寸法精度の高いセラミック成形体を、歩留まりよく製造することができる。【００６０】
なお、第２焼成工程で第１の拘束層が焼失することにより、第１の拘束層を介して基材層に接合していた第２の拘束層と基材層との接合が解除され、第２の拘束層が基材層から分離するため、積極的に第２の拘束層を除去する工程を設けなくてもよいが、第１の拘束層の残渣や第２の拘束層が残るような場合には、該残渣と第２の拘束層を除去する拘束層除去工程を設けるようにしてもよく、その場合には、さらに確実に残渣などの付着のない信頼性の高いセラミック成形体を得ることが可能になる。
なお、拘束層を除去する方法としては、手などにより払拭する方法や超音波洗浄による方法などが例示される。これらの方法によれば、容易に拘束層を除去することが可能であり、基材層や電極にダメージを与えるおそれはない。
また、本発明においては第１の拘束層と第２の拘束層を積層して拘束層を形成している。この方法によると、焼失材料からなる第１の拘束層のみから拘束層を形成する場合と比較して、以下のような効果を奏する。
本発明の方法において、第１の拘束層の厚みを、第１の拘束層のみから拘束層を形成する場合の第１の拘束層の厚みと同じにした場合、拘束層全体の厚みを厚くすることができるため、拘束力を高めることができる。
また、第１の拘束層と第２の拘束層を積層してなる拘束層の厚みを、第１の拘束層のみからからなる拘束層の厚みと同一にした場合、前者（本発明）においては、拘束層全体に対する第１の拘束層の厚みを薄くすることができるため、後者に比べて、炉内雰囲気の変化を抑えることが可能になり、セラミック焼成体への影響を抑制することができる。【００６１】
以下に本発明の実施例を示して、本発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。
【実施例１】
【００６２】
図１は、本発明の実施例（実施例１）にかかるセラミック成形体の製造方法により製造された多層セラミック基板（セラミック成形体）を示す図、図２は、図１の多層セラミック基板に実装部品を搭載した状態を示す図、図３は、図１および図２の多層セラミック基板を製造する工程で作製した、第１および第２の拘束層を備えた未焼成積層体を示す図、図４は第１および第２の拘束層を備えた積層体から第１の拘束層を焼失させた状態を示す図である。
である。【００６３】
図１に示す多層セラミック基板Ａは、セラミック粉末とガラス材料とを含有する低温焼結セラミック原料組成物を焼成してなる絶縁性セラミック層１と、絶縁性セラミック層１に配設された導体部２とを備えている。なお、この実施例１の多層セラミック基板Ａは、絶縁性セラミック層１が複数枚積層された複数層構造を有する多層基板である。【００６４】
絶縁性セラミック層１を構成する低温焼結セラミック組成物としては、アルミナ系のセラミック粉末と、ホウケイ酸ガラス系のガラス粉末を配合した低温焼結セラミック組成物が用いられている。【００６５】
また、導体部２は、多層セラミック基板Ａの表面に位置する表面導体（外部導体）２１、互いに接合された複数の絶縁性セラミック層１，１の間に配設された層間導体（内部導体）２２と、層間導体２２どうし、あるいは、表面導体２１と層間導体２２とを接続するビアホール導体２３とから構成されている。【００６６】
表面導体２１，層間導体２２は、導電性ペースト（例えば、銀系導電性ペースト）を印刷することにより形成した外部導体膜および内部導体膜を焼成することにより形成されている。また、ビアホール導体２３は、例えば、貫通孔に導電性ペーストや導体粉末を充填し、焼成することによって形成されている。【００６７】
また、図２の電子部品を搭載した多層セラミック基板Ｂは、図１の多層セラミック基板Ａに半導体素子やチップコンデンサなどの実装電子部品３ａ，３ｂを配設することにより形成されている。【００６８】
次に、この多層セラミック基板ＡおよびＢの製造方法について説明する。【００６９】
以下、図１〜図４を参照しつつ、説明を行う。
(１)まず、セラミック粉末とガラス材料とを混合した混合粉末に、バインダ、分散剤、可塑剤および有機溶剤などを各々適量添加し、これらを混合することにより、セラミックスラリーを作製した。【００７０】
(２)次いで、このセラミックスラリーをドクターブレード法などの方法によってシート状に成形し、基板用セラミックグリーンシート１ａ（図３）を作製した。
なお、ここでは、
(ａ)ガラス粉末として、ＣａＯを４３重量％、ＳｉＯ2を４４重量％、Ａｌ2Ｏ3を７重量％、Ｂ2Ｏ3を６重量％の割合で含有する組成のガラス粉末４５重量％と、
(ｂ)セラミック粉末として、Ａｌ2Ｏ3粉末５５重量％と、
を混合し、この混合物を有機溶剤、可塑剤などからなる有機ビヒクル中に分散させてスラリーを調製した。
それからこのスラリーをドクターグレード法やキャスティング法でシート状に成形することにより、焼成後の厚みが５０μｍとなるような厚みを有する基板用セラミックグリーンシートを作製した。なお、この基板用セラミックグリーンシートの焼結温度は１０５０℃以下である。【００７１】
(３)次いで、得られた基板用セラミックグリーンシート１ａに、必要に応じて、ビアホール導体を形成するための貫通孔１２（図３）を形成し、この貫通孔１２に、導電性ペーストまたは導体粉末を充填することにより未焼結のビアホール導体２３ａ（図３）を形成した（なお、この実施例１では、貫通孔１２にＡｇを導電成分とする導電性ペーストを充填した）。【００７２】
(４)また、基板用セラミックグリーンシート１ａ上に、必要に応じて、例えば、銀系導電性ペーストを印刷することにより、未焼結の外部導体２１ａ、内部導体２２ａを形成した（図３参照）。【００７３】
(５)また、以下の手順で第１の拘束層を作製した。
まず、平均粒径が２μmのカーボン粉末１００重量部に対して、バインダ１２重量部、分散剤１重量部、可塑剤４重量部および有機溶剤１００重量部を配合し、混合することによって、拘束層用スラリーを作製する。そして、この拘束層用スラリーをドクターブレード法によりシート状に成形して、厚みが１００μmの第１の拘束層を作製した。【００７４】
(６)また、以下の手順で第２の拘束層を作製した。
まず、上記基板用セラミックグリーンシートの焼成温度では実質的に焼結しないセラミック粉末（この実施例ではアルミナ粉末）を有機バインダ、有機溶剤、可塑剤などからなる有機ピヒクル中に分散させてスラリーを調製した。
そして、得られたスラリーをシート状に成形して、拘束層用セラミックグリーンシートを作製した。なお、この実施例では、セラミック粉末として平均粒径が１μmのアルミナ粉末を用いた。
なお、この実施例では、十分な拘束力を確保することができるように、第２の拘束層の厚みを３００μmとした。【００７５】
(７)次に、図３に示すように、複数の基板用セラミックグリーンシート１ａ、第１の拘束層３１，第２の拘束層３２を所定の順序に積層し、静水圧プレスなどの方法により、例えば、５〜２００ＭＰａの圧力でプレスして圧着することにより、基板用セラミックグリーンシート１ａを積層することにより形成された複数層構造を有する基材層（未焼成の多層セラミック基板）Ａ'の両主面に第１の拘束層３１が配置され、さらに第１の拘束層３１上に、第２の拘束層３２が配置された構造を有する未焼成積層体３３を作製した（図３参照）。
この実施例１では、基材層Ａ'の厚みが２５０μm、第１の拘束層３１の厚みが１００μｍ、第２の拘束層の厚みが３００μmとなるようにした。
なお、必要に応じて、この未焼成積層体３３を適当な大きさに切断してもよい。
また、この実施例では複数の基板用セラミックグリーンシート１ａを積層して、複数層構造の基材層Ａ'を作製するようにしているが、基板用セラミックグリーンシート１ａの枚数を一枚として、単層構造の基材層を作製し、単板型のセラミック基板を製造することも可能である。
また、この実施例では基材層Ａ'の上下両側に第１の拘束層３１と第２の拘束層３２を配設するようにしているが、基材層Ａ'の一方主面にのみ配設するように構成することも可能である。
また、第１の拘束層３１および第２の拘束層３２は拘束層用セラミックグリーンシートを複数枚積層することにより形成してもよく、また、一枚の拘束層用セラミックグリーンシートから形成してもよい。【００７６】
(８)次に、この未焼成積層体３３を、大気中で、低温の脱脂温度（例えば、４００℃程度の温度）で熱処理を行いバインダなどの有機物を除去した。
その後、基材層Ａ'は焼結するが、第１の拘束層３１を構成する焼失材料は焼失せず、かつ、第２の拘束層３２を構成するセラミック粉末も焼結しない条件、すなわち、この実施例では、酸素濃度１vol％以下の低酸素雰囲気（この実施例では酸素分圧１０-5atm）中で８５０〜９５０℃に昇温して焼成し、基材層Ａ'を焼結させた（第１焼成工程）。
このとき、拘束層３１を構成するカーボン粉末は焼失せずに残り、第２の拘束層３２を構成するセラミック粉末も焼結しないので、第１の拘束層３１と第２の拘束層３２の両方の拘束力が十分に発揮され、基材層Ａ'の平面方向の収縮が確実に抑制される。
また、第２の拘束層３２と基材層Ａ’の間に第１の拘束層３１が介在しているため、第２の拘束層３２と基材層Ａ’が強固に固着することが防止される。【００７７】
(９)その後、第１焼成工程より酸素分圧の高い条件（この実施例では酸素分圧０．２１atm）で焼成を行い（第２焼成工程）、第１の拘束層３１を構成する焼失材料であるカーボン粉末を焼失させた。これにより、図４に模式的に示すように、第１の拘束層３１が除去され、第１の拘束層３１を介して基材層Ａ’に接合していた第２の拘束層３２と基材層Ａ’が焼成された多層セラミック基板Ａ（図１）との接合が解除される。
その結果、焼成工程の終了後に、積極的に第２の拘束層３２を除去する工程を設けることを必要とせずに、図１に示すような構造を有する、焼結済みのセラミック成形体である多層セラミック基板Ａを取り出すことができた。
すなわち、この実施例の方法によれば、例えばウエットブラストやサンドブラストなどの物理的な方法で、拘束層を除去する際に生じるような、焼結済みのセラミック成形体（多層セラミック基板Ａ）の割れや欠けなどを引き起こすことなく、寸法精度の高い多層セラミック基板Ａを、歩留まりよく製造することができた。【００７８】
また、図１の多層セラミック基板Ａに半導体素子やチップコンデンサなどの実装電子部品３ａ，３ｂを搭載することにより、図２に示すような構造を有するセラミック成形体Ｂを得ることができる。【００７９】
なお、上記実施例では、セラミック成形体としてセラミック基板（多層セラミック基板）を製造する場合を例にとって説明したが、本発明は、セラミック基板に限らず、セラミックコイル部品、セラミックＬＣ複合部品などのセラミック電子部品をはじめとする種々のセラミック成形体の製造方法に適用することが可能である。【００８０】
本発明はさらにその他の点においても、上記実施例に限定されるものではなく、基材層を構成するセラミック粉末およびガラス材料の具体的な種類や配合割合、第１の拘束層を構成する焼失材料および第２の拘束層を構成するセラミック粉末の具体的な種類、第１および第２の焼成工程における具体的な条件、脱バインダ工程における処理条件などに関し、発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
上述のように、本発明によれば、焼成工程終了後における拘束層の除去工程で焼結体であるセラミック成形体にダメージを与えることがなく、寸法精度の高いセラミック成形体を確実に、しかも効率よく製造することが可能になる。
したがって、本発明は、焼成工程を経て製造されるセラミック基板、セラミックコイル部品、セラミックＬＣ複合部品などのセラミック成形体の製造分野に広く利用することが可能である。
【図１】
2009087838.tif 000003
【図２】
2009087838.tif 000004
【図３】
2009087838.tif 000005
【図４】
2009087838.tif 000006
【図５】
2009087838.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成21年7月2日(2009.7.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック基板をはじめとするセラミック成形体の製造方法に関し、詳しくは、被焼成体に拘束層を配設し、被焼成体の平面方向の収縮を抑制しつつ焼成を行う、いわゆる拘束焼成の工程を経て製造されるセラミック基板などのセラミック成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミック電子部品の中でも、高い平面寸法精度が要求されるセラミック基板などにおいては、焼成工程における平面方向の焼成収縮や、該収縮のばらつきなどが製品の品質に大きく影響する。
【０００３】
そこで、このような焼成工程における収縮を抑制しつつ、セラミック成形体を焼成する方法として、例えば、図５に示すように、セラミック成形体５１の両主面に、セラミック成形体５１の焼成温度では実質的に焼結しない、アルミナなどの難焼結性材料を主たる成分とする層（拘束層）５２ａ，５２ｂを形成した状態で焼成（拘束焼成）を行うことにより、実質的に、平面方向の焼成収縮が生じないように焼成を行うことができるようにした焼成方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
そして、上記従来の焼成方法において、拘束層が発揮する拘束力を高めるためには難焼結性材料の粒径を小さくすることが必要になる。
しかしながら、粒径を小さくすると、基材層と拘束層とが強固に接着されるため、焼成後にウエットブラストなどの方法により拘束層を除去する際、基材層表面及び電極にダメージを与えるという問題点がある。例えば、セラミック層や電極層の薄層化、多層化を図った多層セラミック基板を製造するような場合、拘束層の除去工程において、基板に割れが発生したり、電極が剥離したりするというような問題点がある。
【特許文献１】特開平４−２４３９７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するものであり、焼成工程終了後における拘束層の除去工程で焼結体であるセラミック成形体にダメージを与えることがなく、寸法精度の高いセラミック成形体を確実に、しかも効率よく製造することが可能なセラミック成形体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本願請求項１のセラミック成形体の製造方法は、
セラミック粉末とガラス材料とを含有し、焼成後にセラミック成形体となる基材層と、
前記基材層の少なくとも一方主面に接するように配置され、かつ、大気よりも酸素分圧が低い雰囲気である低酸素雰囲気で焼成した場合には焼失しないが、前記低酸素雰囲気よりも酸素分圧を高くして焼成した場合には焼失する焼失材料であるカーボン粉末を主たる成分とする第１の拘束層と、
前記第１の拘束層の、前記基材層と接する面とは反対側の、前記基材層と接しない主面に配置され、かつ、前記基材層の焼結温度では焼結しないセラミック粉末を主たる成分とする第２の拘束層と、
を備える未焼成積層体を作製する積層体作製工程と、
前記未焼成積層体を焼成して前記基材層を焼結させる焼成工程と、を備え、
前記焼成工程は、
前記低酸素雰囲気において、前記第１および第２の拘束層を備えた状態で焼成を行って前記基材層を焼結させる第１焼成工程と、
前記第１焼成工程より酸素分圧の高い条件で焼成を行って前記第１の拘束層を構成する前記カーボン粉末を焼失させる第２焼成工程と、を含むこと
を特徴としている。
【０００７】
また、請求項２のセラミック成形体の製造方法は、前記焼成工程の後に、前記第２の拘束層を除去する拘束層除去工程を備えることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項３のセラミック成形体の製造方法は、前記セラミック成形体がセラミック基板であることを特徴としている。
【０００９】
また、請求項４のセラミック成形体の製造方法は、前記第１焼成工程において、前記基材層に含まれる前記ガラス材料が前記第１の拘束層に浸透するように焼成を行うことを特徴としている。
【００１０】
また、請求項５のセラミック成形体の製造方法は、
前記基材層がバインダを含み、かつ、
前記焼成工程における前記第１焼成工程の前に前記基材層に含まれる前記バインダを除去する脱バインダ工程を備え、
前記脱バインダ工程は、酸素含有雰囲気中で、かつ、前記カーボン粉末が焼失しない温度で実施されること
を特徴としている。
【００１１】
また、請求項６のセラミック成形体の製造方法は、前記積層体作製工程において、前記第１の拘束層は、その構成材料を含有するシートを、前記基材層の少なくとも一方主面に接するように配置することにより形成され、前記第２の拘束層は、その構成材料を含有するシートを、前記第１の拘束層上に配置することにより形成されることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項７のセラミック成形体の製造方法は、前記積層体作製工程において、前記第１の拘束層は、その構成材料を含有するペーストを、前記基材層の少なくとも一方主面に塗布することにより形成され、前記第２の拘束層は、その構成材料を含有するペーストを、前記第１の拘束層上に塗布することにより形成されることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項８のセラミック成形体の製造方法は、前記基材層が、前記セラミック粉末と前記ガラス材料とを含有する層を複数備えた複数層構造を有していることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項９のセラミック成形体の製造方法は、前記基材層が、少なくとも一方の主面に配線パターンを備えていることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項１０のセラミック成形体の製造方法は、前記焼成工程で焼成された後の基材層の外表面上に電子部品を実装する工程をさらに備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本願請求項１のセラミック成形体の製造方法においては、基材層に接するように、大気よりも酸素分圧が低い雰囲気である低酸素雰囲気で焼成した場合には焼失しないが、該低酸素雰囲気よりも酸素分圧を高くして焼成した場合には焼失する焼失材料であるカーボン粉末を主たる成分とする第１の拘束層を配設し、さらに第１の拘束層上（すなわち、第１の拘束層の、基材層と接しない方の主面）に基材層の焼結温度では焼結しないセラミック粉末を主たる成分とする第２の拘束層を配設して未焼成積層体を形成するようにしている。そして、第１焼成工程において、カーボン粉末が焼失することのない低酸素雰囲気下で拘束焼成を行い、基材層を平面方向に収縮させることなく焼結させた後、第２焼成工程で、第１焼成工程より酸素分圧の高い条件で焼成を行うようにしている。したがって、第１焼成工程で、第２の拘束層と基材層の間に介在する第１の拘束層により、焼成工程で、第２の拘束層と基材層が強固に固着することが阻止される。
また、第２焼成工程で、第２の拘束層と基材層の間に介在する第１の拘束層を構成するカーボン粉末が焼失するため、第１の拘束層を介して基材層に接合していた第２の拘束層と基材層との接合が解除される。
【００１７】
したがって、焼成工程の終了後に、積極的に拘束層を除去する工程を設けなくても焼結済みの基材層（セラミック成形体）を取り出すことが可能になる。その結果、例えばウエットブラストやサンドブラストなどの物理的な方法で基材層から拘束層を除去する際に生じるようなセラミック成形体の割れや欠けなどを引き起こすことなく、寸法精度の高いセラミック成形体を、歩留まりよく製造することができる。
すなわち、本発明によれば、焼成温度や焼成雰囲気、第１の拘束層の厚みなどを適切に調整することにより、焼成工程の後に、積極的に拘束層を除去するための除去工程を事実上設けることなく、拘束層から分離された状態のセラミック成形体を得ることが可能になる。
【００１８】
なお、本発明のセラミック成形体の製造方法では、第１焼成工程（拘束焼成工程）において、第１および第２の拘束層が基材層に対して、平面方向（主面と平行な方向）の収縮を抑制する拘束力を発揮する。そして、この拘束力により、基材層の平面方向における焼結収縮が抑制され、被焼成体は実質的に厚み方向にのみ焼結収縮することになるため、平面方向の寸法精度の高いセラミック成形体を確実に製造することができる。特に、本発明では第１および第２の拘束層の２層構造の拘束層を備えた状態で第１焼成工程が実施されるため、十分な拘束力を得ることができる。
【００１９】
なお、本発明の、第１焼成工程における低酸素雰囲気とは、大気などに比べて酸素分圧が相当に低い雰囲気を指すものであり、具体的には、常圧下で酸素分圧が、１０-2atm程度以下（すなわち、雰囲気中の酸素濃度が１vol％程度以下）であるような雰囲気が例示される。
【００２０】
この低酸素雰囲気のより好ましい条件としては、例えば、常圧下で酸素分圧が、１０-3〜１０-6atm（酸素濃度０．１〜０．０００１vol％）というような条件が例示される。
また、第２焼成工程における、第１焼成工程より酸素分圧の高い条件とは、上記カーボン粉末を燃焼させて焼失させることができるような酸素分圧の雰囲気を指すものであり、具体的には、常圧下で酸素分圧が１０-1atm以上（すなわち、雰囲気中の酸素濃度が１０vol％以上）であるような雰囲気が例示される。
【００２１】
なお、第１の拘束層の焼失材料として用いられているカーボン粉末は、第１焼成工程で、低酸素雰囲気において焼成した場合、燃焼せず、しかも収縮もしないため、基材層の焼成収縮を抑制する機能を十分に発揮し、また、第２焼成工程で、酸素分圧の高い条件で焼成を行った場合は、燃焼して焼失するため、第１の拘束層を介して基材層に接合していた第２の拘束層と基材層との接合を解除する接合解除機能を十分に発揮することができる。
また、カーボン粉末の粒径を適切に選択することにより、第１の拘束層の平均比表面積の増大を抑制することが可能になり、使用する有機バインダ量を減らすことができる。
【００２２】
また、上述のように、本願発明においては、第２焼成工程で第１の拘束層が焼失することにより、第１の拘束層を介して基材層に接合していた第２の拘束層と基材層との接合が解除され、基材層から第２の拘束層が分離されることになるため、特に、第２の拘束層を除去する工程を設けないようにすることも可能であるが、請求項２の発明のように、焼成工程の後に、第２の拘束層を除去する拘束層除去工程を設けることにより、さらに確実に拘束層が除去された信頼性の高いセラミック成形体を得ることが可能になる。なお、第２焼成工程後の段階では、第２の拘束層は基材層に固着していないので、第２の拘束層は簡単に除去することが可能で、基材層を損傷するおそれはほとんどない。
【００２３】
また、請求項３のように、本発明はセラミック成形体の中でも、平面方向の寸法精度および形状精度が高いことが望ましいセラミック基板（多層セラミック基板を含む）の製造方法に適用するのに好適な発明であり、本発明を用いることにより、寸法精度が高いセラミック基板を効率よく製造することができる。
【００２４】
また、請求項４のセラミック成形体の製造方法の場合、第１焼成工程において、基材層に含まれるガラス材料が第１の拘束層または第１および第２の拘束層に浸透し、浸透層が形成される。そして、この浸透層を介して拘束層と基材層とが強く接合されるとともに、浸透層により第１焼成工程における基材層の平面方向の収縮が確実に抑制、防止される。
【００２５】
なお、拘束力をより確実に得るためには、基材層のガラス材料が確実に拘束層に浸透することが望ましい。そして、そのためには、拘束層は基材層に密着するように配設することが望ましい。
また、第２焼成工程で第１の拘束層を構成するカーボン粉末が焼失するので、第１の拘束層を介して基材層に接合していた第２の拘束層と基材層との接合は、第２焼成工程で事実上解除されることになることは上述の通りである。
【００２６】
なお、カーボン粉末としては、粒径が０．１〜１００μmの範囲のものを用いることが望ましい。これは、粒径が１００μmを超えると拘束力が不十分になること、すなわち、粒径が１００μm以下の場合、大きな拘束力が得られること、また、粒径を０．１μm以上とすることにより、第１焼成工程で焼失してしまうことを防止できる一方で、第２焼成工程における焼失しやすさを確保できることによる。
【００２７】
また、請求項５のセラミック成形体の製造方法では、第１焼成工程の前に脱バインダ工程が酸素含有雰囲気中で、かつ、カーボン粉末が焼失しない温度で実施されることから、基材層に含まれるバインダを確実に除去して、その後の拘束焼成を行う第１焼成工程、および、拘束層を構成するカーボン粉末を焼失させる第２焼成工程を、円滑に実施することが可能になる。
なお、脱バインダ工程を行う場合の酸素含有雰囲気とは、大気雰囲気や、不活性ガスに大気を導入した雰囲気などが例示される。通常は、大気雰囲気のような、酸素分圧の高い条件下で実施する方が効率よく脱バインダを行うことができる。
【００２８】
また、本発明においては、第１、第２の拘束層を形成する方法として、請求項６のように、第１の拘束層を、その構成材料を含有するシートを、基材層の少なくとも一方主面に配置することにより形成し、第２の拘束層を、その構成材料を含有するシートを、第１の拘束層上に配置することにより形成する方法や、請求項７のように、第１の拘束層を、その構成材料を含有するペーストを、基材層の少なくとも一方主面に塗布することにより形成し、第２の拘束層を、その構成材料を含有するペーストを、第１の拘束層上に塗布することにより形成する方法などが挙げられる。これらの方法を用いることにより、効率よく拘束層を配設することができる。
【００２９】
また、請求項８のセラミック成形体の製造方法のように、基材層を複数層構造とすることにより、平面形状精度に優れた、セラミック基板をはじめとする種々のセラミック成形体を効率よく製造することができる。
【００３０】
また、請求項９のセラミック成形体の製造方法においては、基材層の少なくとも一方の主面に配線パターンが形成されるため、この方法で製造されるセラミック成形体を用いることにより、請求項１０のように、焼成工程で焼成された後の基材層に電子部品を実装して、外表面上に電子部品が搭載された構造を有する、セラミック基板をはじめとするセラミック成形体を効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例（実施例１）にかかるセラミック成形体の製造方法により製造された多層セラミック基板を示す図である。
【図２】図１のセラミック基板に実装部品を搭載した状態を示す図である。
【図３】図１および図２のセラミック基板を製造する工程で作製した、第１および第２の拘束層を備えた未焼成積層体を示す図である。
【図４】本発明の実施例の一工程で、第１および第２の拘束層を備えた積層体から第１の拘束層を焼失させた状態を示す図である。
【図５】従来の、難焼結性材料を主たる成分とする拘束層を用いてセラミック成形体を拘束焼成する方法を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１            絶縁性セラミック層
１ａ          基板用セラミックグリーンシート
２            導体部
３ａ，３ｂ    実装電子部品
１２          貫通孔
２１          表面導体（外部導体）
２１ａ        未焼結の外部導体
２２          層間導体（内部導体）
２２ａ        未焼結の内部導体
２３          ビアホール導体
２３ａ        未焼結のビアホール導体
３１          第１の拘束層
３２          第２の拘束層
３３          未焼成積層体
Ａ            多層セラミック基板
Ａ’          基材層（未焼成の多層セラミック基板）
Ｂ            実装部品を搭載した多層セラミック基板
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態を示して、本発明をさらに詳しく説明する。
【００３４】
(１)セラミック粉末とガラス材料とを含有する基材層の作製
セラミック基板の主要部を構成する基材層を形成するにあたっては、まず、セラミック粉末とガラス材料とを混合した混合粉末に、バインダ、分散剤、可塑剤および有機溶剤などを各々適量添加し、これらを混合することにより、セラミックスラリーを作製する。
【００３５】
セラミック粉末としては、種々のものを用いることが可能であるが、好ましい材料の一例として、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）粉末が挙げられる。
【００３６】
ガラス材料は、当初からガラス粉末として含有されていても、焼成工程においてガラス質を析出するものであってもよい。また、このようなガラス材料は、焼成工程の少なくとも最終段階において、結晶質を析出させ、それによって結晶化するものであってもよい。ガラス材料として、たとえば、フォルステライト、アケルマナイトまたはディオプサイトといった誘電損失の小さい結晶質を析出させ得るホウケイ酸ガラス系のガラス粉末を有利に用いることができる。
【００３７】
次いで、このセラミックスラリーをドクターブレード法などの方法によってシート状に成形し、基材層用のグリーンシート（例えば多層セラミック基板を製造する場合における基板用セラミックグリーンシート）１ａ（図３）を作製する。
なお、より具体的には、ガラス粉末として、ＣａＯ：ｌ０〜５５重量％、ＳｉＯ2：４５〜７０重量％、Ａｌ2Ｏ3：０〜３０重量％、不純物：０〜１０重量％、Ｂ2Ｏ3：５〜２０重量％の割合で含有する組成のガラス粉末（平均粒径１．５μm）５０〜６４重量％と、セラミック粉末として、Ａｌ2Ｏ3粉末（平均粒径１．０μm）３５〜５０重量％とを混合し、この混合物を有機溶剤、可塑剤などからなる有機ビヒクル中に分散させてスラリーを調製する。それからこのスラリーをドクターグレード法やキャスティング法でシート状に成形することにより、基板用セラミックグリーンシートを作製する。なお、セラミック粉末としてのＡｌ2Ｏ3粉末は、不純物を０〜１０重量％含有するものであってもよい。
【００３８】
また、基板（基材層）は、通常、複数枚のセラミックグリーンシートを積層することにより形成されるが、一枚のセラミックグリーンシートで構成してもよい。また、基板用セラミックグリーンシートは、上述したシート成形法により形成したセラミックグリーンシートであることが好ましいが、厚膜印刷法により形成した未焼結の厚膜印刷層であってもよい。また、セラミック粉末には上述した絶縁体材料のほか、フェライトなどの磁性体材料、チタン酸バリウムなどの誘電体材料を使用することもできる。
【００３９】
また、基板用セラミックグリーンシートとしては、１０５０℃以下の温度で焼結する低温焼結セラミックグリーンシートを用いることが好ましい。そして、そのためには、上述したガラス粉末として、７５０℃以下の軟化点を有するものを用いることが望ましい。
【００４０】
(２)拘束層
本発明のセラミック成形体の製造方法においては、低酸素雰囲気で焼成した場合には焼失せず、該低酸素雰囲気よりも酸素分圧を高くして焼成した場合には焼失するカーボン粉末を主たる成分とする第１の拘束層と、第１の拘束層上に配設される、基材層の焼結温度では焼結しないセラミック粉末を主たる成分とする第２の拘束層とを用いる。
【００４１】
(ａ)第１の拘束層
基材層に接するように配設される第１の拘束層としては、
(イ)基材層を構成する低温焼結セラミック材料が焼結するまでは、すなわち、低酸素雰囲気において焼成を行う第１焼成工程では、基材層の収縮を抑制する拘束層本来の機能を果たし、
(ロ)その後の、第１焼成工程よりも酸素分圧の高い条件で焼成を行う第２焼成工程では焼失する
という２つの性質を備えていることが必要である。
したがって、本願発明では、第１の拘束層として、低酸素雰囲気で焼成した場合には焼失しないが、高酸素雰囲気で焼成した場合には焼失するカーボン粉末を主たる成分して含有する拘束層が用いられる。
【００４２】
カーボン粉末は、それを主たる成分とする拘束層が十分な拘束力を発揮し得るような性状のもの、すなわち、第１焼成工程で収縮が生じにくい拘束層を構成できるようなものを用いることが望ましい。
【００４３】
また、第１の拘束層を構成するカーボン粉末は、第１焼成工程で焼失材料が燃焼してしまうことがないように、燃焼温度が高いものを用いることが望ましい。また、焼失材料として燃焼温度の高いものを用いることにより、脱バインダ工程における加熱温度を高くして、脱バインダを確実に行うことが可能になるとともに、バインダの選択の幅を広げることが可能になる。なお、カーボン粉末としては、例えば、燃焼温度が６００℃以上のものを用いることが望ましい。
【００４４】
また、第１の拘束層に十分な拘束力を発揮させるためには、基材層に含まれるガラス材料が確実に第１の拘束層に浸透し、浸透層が形成されるようにすることが好ましい。そのためには、基材層のガラス材料が確実に第１の拘束層に浸透するように、第１の拘束層を基材層に密着するように配設することが望ましい。例えば、拘束層用のシートを積層して第１の拘束層を形成する場合、シートを基材層に圧着させることが望ましく、また、ペーストを塗布して第１の拘束層を形成する場合には、印刷治具を基材層に押圧して密着させた状態でペーストを塗布することが望ましい。
【００４５】
また、焼失材料としてのカーボン粉末は、粒径が０．１〜１００μmの範囲のものであることが望ましい。これは、粒径が１００μm以下の場合、大きな拘束力を得ることが可能であり、また、０．１μm以上の場合、第２焼成工程において焼失しやすくなることによる。
【００４６】
また、第１の拘束層は、第１焼成工程後の第２焼成工程で大気を導入し、酸素分圧の高い雰囲気で焼成することにより燃焼し、焼失することが望ましい。第２焼成工程で焼失しやすくするためには、拘束層はカーボン粉末、バインダ、溶剤から形成し、その他の添加物は少なくするほうが好ましい。
また、第１の拘束層の厚みは１００〜２００μmであることが好ましい。これは、第１の拘束層の厚みを１００μm以上とすることにより、十分な拘束力を与えることが可能になり、２００μmの以下とすることにより、シート成形を容易にすることが可能になることによる。
【００４７】
(ｂ)第２の拘束層
第２の拘束層は、第１の拘束層を介して基材層と接合されるものであり、より確実に拘束力を確保するために配設される拘束層であり、基材層の焼成工程で実質的に焼結しないセラミック粉末を主たる成分とするものが用いられる。好ましいセラミック粉末として、例えばアルミナ粉末が例示される。
アルミナ粉末は、性状や特性の安定した粉末を得ることが容易で、基材層の焼結温度では焼結せず、望ましい条件を備えている。
【００４８】
第２の拘束層を構成するセラミック粉末としては平均粒径が０．１〜５．０μmのものを用いることが好ましい。
セラミック粉末の平均粒径が０．１μm未満になると、小粒径のためにシート中のバインダなどの有機成分が焼成工程で分解飛散しにくく、基材層中にデラミネーションが発生したりする場合があり好ましくない。また、平均粒径が５．０μmを超えると焼成収縮の抑制力が低下するため好ましくない。
【００４９】
なお、第２の拘束層を構成するセラミック粉末は、基材層の焼成工程で実質的に焼結しないセラミック粉末であればよく、アルミナの他にも、ジルコニアやマグネシアなどの種々のセラミック粉末を使用することが可能である。
【００５０】
また、第２の拘束層の厚みは１００〜２００μmであることが好ましい。これは、第２の拘束層の厚みを１００μm以上とすることにより、十分な拘束力を与えることが可能になり、２００μmの以下とすることにより、シート成形を用意にすることが可能になることによる。
【００５１】
(３)基材層に形成する導体およびそれに用いる導電材料について
基材層には、未焼成の段階で、ビアホール導体、スルーホール導体、外部導体および内部導体となる導体パターンなどが形成されるが、それに用いられる導電材料としては、低抵抗で難酸化性材料の金属材料（例えば、Ａｇ）を主成分とするものを用いることが好ましい。
ただし、導電材料としては、他の材料を用いることも可能であり、例えば、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｕ、Ｐｔなどを用いることもできる。
【００５２】
また、セラミックとの接合強度が必要な場合には、導電材料にＡｌ2Ｏ3などの添加物を１種類以上添加することも可能である。
また、上記の主成分（導電材料）に対して、所定の割合で有機ビヒクルを加え、撹拌、混練することにより導電性ペーストを作製し、これを用いてビアホール導体、スルーホール導体、外部導体および内部導体となる導体パターンなどを形成することができる。
ただし、導電性ペーストを構成する主成分、添加成分、有機ビヒクルなどの種類や配合割合には特別の制約はない。
【００５３】
また、有機ビヒクルは、バインダ樹脂と溶剤を混合したものであり、バインダ樹脂としては、例えばエチルセルロース、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、メタクリル樹脂などを使用することが可能である。また、溶剤としては、例えばターピネオール、ジヒドロターピネオール、ジヒドロターピネオールアセテート、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、アルコール類などを使用することが可能である。さらに、必要に応じて、各種の分散剤、可塑剤、活性剤などを添加してもよい。
【００５４】
さらに、基材層の表面の導体パターンには、上下の層間の導体パターンどうしを接続するためのビアホール導体やスルーホール導体などの貫通導体が表面に露出した部分も含まれる。これら貫通導体は、パンチング加工などによりガラスセラミックグリーンシートに形成した貫通孔に、上記ペーストを印刷により埋め込むなどの方法によって形成することができる。
【００５５】
(４)脱バインダ工程
焼成工程の前に実施される脱バインダ工程は、通常、大気中で室温からバインダの分解または燃焼温度まで昇温し、一定時間保持することにより実施する。
例えば、大気中で、室温から４００℃に昇温し、６０分間保持することにより脱バインダを行うことができる。
【００５６】
なお、本発明のセラミック成形体の製造方法において、脱バインダ工程は、大気中などの酸素分圧の高い雰囲気中で行うことが、高い効率を得る上で望ましい。ただし、大気よりも酸素分圧が低い条件下でも脱バインダを行うことが可能であり、場合によっては、大気よりもかなり酸素分圧の低い低酸素雰囲気で行うことも可能である。
【００５７】
(５)焼成条件
(ａ)第１焼成工程は、脱バインダ工程後に窒素を導入して基材層の焼結温度、例えば、４００℃から９５０℃まで昇温することにより行う。
本発明において、第１焼成工程における低酸素雰囲気とは大気よりも酸素分圧が低い雰囲気を指すが、特に酸素分圧を１０-3〜１０-6atmとした場合、第１の拘束層中のカーボン粉末が焼失することなく、確実に基材層を拘束することができるため好ましい。
(ｂ)第２焼成工程は、第１焼成工程より酸素分圧の高い条件で実施し、第１の拘束層を構成する、例えばカーボン粉末を焼失させて、第１の拘束層を除去する。
例えば、第１焼成工程の終了後に、大気を導入して、常圧下、酸素分圧０．２１atm、９５０℃の条件下で１０分間保持することにより、第１の拘束層中を構成するカーボンを焼失させる。
【００５８】
なお、第１焼成工程と、第２焼成工程は、上記のように同じ焼成温度で実施してもよいが、第１焼成工程と第２焼成工程を異なる温度で実施することも可能である。また、第１焼成工程と、第２焼成工程とは連続して行ってもよく、また、第１焼成工程を行った後、一旦炉から取り出し、再度炉に入れて第２焼成工程を行ってもよい。
【００５９】
上述のように、第２焼成工程において第１の拘束層が焼失することにより、第１の拘束層を介して基材層に接合していた第２の拘束層と基材層との接合が解除され、第２の拘束層が基材層から分離する。
その結果、焼成温度や焼成雰囲気、拘束層の厚みなどを適切に調整することにより、積極的な拘束層の除去工程を設けなくても、焼成後の基材層（セラミック成形体）を取り出すことができる。
したがって、基材層から拘束層を除去する際の工程で基材層（セラミック成形体）に割れや欠けなどのダメージを与えることなく、寸法精度の高いセラミック成形体を、歩留まりよく製造することができる。
【００６０】
なお、第２焼成工程で第１の拘束層が焼失することにより、第１の拘束層を介して基材層に接合していた第２の拘束層と基材層との接合が解除され、第２の拘束層が基材層から分離するため、積極的に第２の拘束層を除去する工程を設けなくてもよいが、第１の拘束層の残渣や第２の拘束層が残るような場合には、該残渣と第２の拘束層を除去する拘束層除去工程を設けるようにしてもよく、その場合には、さらに確実に残渣などの付着のない信頼性の高いセラミック成形体を得ることが可能になる。
なお、拘束層を除去する方法としては、手などにより払拭する方法や超音波洗浄による方法などが例示される。これらの方法によれば、容易に拘束層を除去することが可能であり、基材層や電極にダメージを与えるおそれはない。
また、本発明においては第１の拘束層と第２の拘束層を積層して拘束層を形成している。この方法によると、カーボン粉末からなる第１の拘束層のみから拘束層を形成する場合と比較して、以下のような効果を奏する。
本発明の方法において、第１の拘束層の厚みを、第１の拘束層のみから拘束層を形成する場合の第１の拘束層の厚みと同じにした場合、拘束層全体の厚みを厚くすることができるため、拘束力を高めることができる。
また、第１の拘束層と第２の拘束層を積層してなる拘束層の厚みを、第１の拘束層のみからからなる拘束層の厚みと同一にした場合、前者（本発明）においては、拘束層全体に対する第１の拘束層の厚みを薄くすることができるため、後者に比べて、炉内雰囲気の変化を抑えることが可能になり、セラミック焼成体への影響を抑制することができる。
【００６１】
以下に本発明の実施例を示して、本発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。
【実施例１】
【００６２】
図１は、本発明の実施例（実施例１）にかかるセラミック成形体の製造方法により製造された多層セラミック基板（セラミック成形体）を示す図、図２は、図１の多層セラミック基板に実装部品を搭載した状態を示す図、図３は、図１および図２の多層セラミック基板を製造する工程で作製した、第１および第２の拘束層を備えた未焼成積層体を示す図、図４は第１および第２の拘束層を備えた積層体から第１の拘束層を焼失させた状態を示す図である。
である。
【００６３】
図１に示す多層セラミック基板Ａは、セラミック粉末とガラス材料とを含有する低温焼結セラミック原料組成物を焼成してなる絶縁性セラミック層１と、絶縁性セラミック層１に配設された導体部２とを備えている。なお、この実施例１の多層セラミック基板Ａは、絶縁性セラミック層１が複数枚積層された複数層構造を有する多層基板である。
【００６４】
絶縁性セラミック層１を構成する低温焼結セラミック組成物としては、アルミナ系のセラミック粉末と、ホウケイ酸ガラス系のガラス粉末を配合した低温焼結セラミック組成物が用いられている。
【００６５】
また、導体部２は、多層セラミック基板Ａの表面に位置する表面導体（外部導体）２１、互いに接合された複数の絶縁性セラミック層１，１の間に配設された層間導体（内部導体）２２と、層間導体２２どうし、あるいは、表面導体２１と層間導体２２とを接続するビアホール導体２３とから構成されている。
【００６６】
表面導体２１，層間導体２２は、導電性ペースト（例えば、銀系導電性ペースト）を印刷することにより形成した外部導体膜および内部導体膜を焼成することにより形成されている。また、ビアホール導体２３は、例えば、貫通孔に導電性ペーストや導体粉末を充填し、焼成することによって形成されている。
【００６７】
また、図２の電子部品を搭載した多層セラミック基板Ｂは、図１の多層セラミック基板Ａに半導体素子やチップコンデンサなどの実装電子部品３ａ，３ｂを配設することにより形成されている。
【００６８】
次に、この多層セラミック基板ＡおよびＢの製造方法について説明する。
【００６９】
以下、図１〜図４を参照しつつ、説明を行う。
(１)まず、セラミック粉末とガラス材料とを混合した混合粉末に、バインダ、分散剤、可塑剤および有機溶剤などを各々適量添加し、これらを混合することにより、セラミックスラリーを作製した。
【００７０】
(２)次いで、このセラミックスラリーをドクターブレード法などの方法によってシート状に成形し、基板用セラミックグリーンシート１ａ（図３）を作製した。
なお、ここでは、
(ａ)ガラス粉末として、ＣａＯを４３重量％、ＳｉＯ2を４４重量％、Ａｌ2Ｏ3を７重量％、Ｂ2Ｏ3を６重量％の割合で含有する組成のガラス粉末４５重量％と、
(ｂ)セラミック粉末として、Ａｌ2Ｏ3粉末５５重量％と、
を混合し、この混合物を有機溶剤、可塑剤などからなる有機ビヒクル中に分散させてスラリーを調製した。
それからこのスラリーをドクターグレード法やキャスティング法でシート状に成形することにより、焼成後の厚みが５０μｍとなるような厚みを有する基板用セラミックグリーンシートを作製した。なお、この基板用セラミックグリーンシートの焼結温度は１０５０℃以下である。
【００７１】
(３)次いで、得られた基板用セラミックグリーンシート１ａに、必要に応じて、ビアホール導体を形成するための貫通孔１２（図３）を形成し、この貫通孔１２に、導電性ペーストまたは導体粉末を充填することにより未焼結のビアホール導体２３ａ（図３）を形成した（なお、この実施例１では、貫通孔１２にＡｇを導電成分とする導電性ペーストを充填した）。
【００７２】
(４)また、基板用セラミックグリーンシート１ａ上に、必要に応じて、例えば、銀系導電性ペーストを印刷することにより、未焼結の外部導体２１ａ、内部導体２２ａを形成した（図３参照）。
【００７３】
(５)また、以下の手順で第１の拘束層を作製した。
まず、平均粒径が２μmのカーボン粉末１００重量部に対して、バインダ１２重量部、分散剤１重量部、可塑剤４重量部および有機溶剤１００重量部を配合し、混合することによって、拘束層用スラリーを作製する。そして、この拘束層用スラリーをドクターブレード法によりシート状に成形して、厚みが１００μmの第１の拘束層を作製した。
【００７４】
(６)また、以下の手順で第２の拘束層を作製した。
まず、上記基板用セラミックグリーンシートの焼成温度では実質的に焼結しないセラミック粉末（この実施例ではアルミナ粉末）を有機バインダ、有機溶剤、可塑剤などからなる有機ピヒクル中に分散させてスラリーを調製した。
そして、得られたスラリーをシート状に成形して、拘束層用セラミックグリーンシートを作製した。なお、この実施例では、セラミック粉末として平均粒径が１μmのアルミナ粉末を用いた。
なお、この実施例では、十分な拘束力を確保することができるように、第２の拘束層の厚みを３００μmとした。
【００７５】
(７)次に、図３に示すように、複数の基板用セラミックグリーンシート１ａ、第１の拘束層３１，第２の拘束層３２を所定の順序に積層し、静水圧プレスなどの方法により、例えば、５〜２００ＭＰａの圧力でプレスして圧着することにより、基板用セラミックグリーンシート１ａを積層することにより形成された複数層構造を有する基材層（未焼成の多層セラミック基板）Ａ'の両主面に第１の拘束層３１が配置され、さらに第１の拘束層３１上に、第２の拘束層３２が配置された構造を有する未焼成積層体３３を作製した（図３参照）。
この実施例１では、基材層Ａ'の厚みが２５０μm、第１の拘束層３１の厚みが１００μｍ、第２の拘束層の厚みが３００μmとなるようにした。
なお、必要に応じて、この未焼成積層体３３を適当な大きさに切断してもよい。
また、この実施例では複数の基板用セラミックグリーンシート１ａを積層して、複数層構造の基材層Ａ'を作製するようにしているが、基板用セラミックグリーンシート１ａの枚数を一枚として、単層構造の基材層を作製し、単板型のセラミック基板を製造することも可能である。
また、この実施例では基材層Ａ'の上下両側に第１の拘束層３１と第２の拘束層３２を配設するようにしているが、基材層Ａ'の一方主面にのみ配設するように構成することも可能である。
また、第１の拘束層３１および第２の拘束層３２は拘束層用セラミックグリーンシートを複数枚積層することにより形成してもよく、また、一枚の拘束層用セラミックグリーンシートから形成してもよい。
【００７６】
(８)次に、この未焼成積層体３３を、大気中で、低温の脱脂温度（例えば、４００℃程度の温度）で熱処理を行いバインダなどの有機物を除去した。
その後、基材層Ａ'は焼結するが、第１の拘束層３１を構成するカーボン粉末は焼失せず、かつ、第２の拘束層３２を構成するセラミック粉末も焼結しない条件、すなわち、この実施例では、酸素濃度１vol％以下の低酸素雰囲気（この実施例では酸素分圧１０-5atm）中で８５０〜９５０℃に昇温して焼成し、基材層Ａ'を焼結させた（第１焼成工程）。
このとき、拘束層３１を構成するカーボン粉末は焼失せずに残り、第２の拘束層３２を構成するセラミック粉末も焼結しないので、第１の拘束層３１と第２の拘束層３２の両方の拘束力が十分に発揮され、基材層Ａ'の平面方向の収縮が確実に抑制される。
また、第２の拘束層３２と基材層Ａ’の間に第１の拘束層３１が介在しているため、第２の拘束層３２と基材層Ａ’が強固に固着することが防止される。
【００７７】
(９)その後、第１焼成工程より酸素分圧の高い条件（この実施例では酸素分圧０．２１atm）で焼成を行い（第２焼成工程）、第１の拘束層３１を構成するカーボン粉末を焼失させた。これにより、図４に模式的に示すように、第１の拘束層３１が除去され、第１の拘束層３１を介して基材層Ａ’に接合していた第２の拘束層３２と基材層Ａ’が焼成された多層セラミック基板Ａ（図１）との接合が解除される。
その結果、焼成工程の終了後に、積極的に第２の拘束層３２を除去する工程を設けることを必要とせずに、図１に示すような構造を有する、焼結済みのセラミック成形体である多層セラミック基板Ａを取り出すことができた。
すなわち、この実施例の方法によれば、例えばウエットブラストやサンドブラストなどの物理的な方法で、拘束層を除去する際に生じるような、焼結済みのセラミック成形体（多層セラミック基板Ａ）の割れや欠けなどを引き起こすことなく、寸法精度の高い多層セラミック基板Ａを、歩留まりよく製造することができた。
【００７８】
また、図１の多層セラミック基板Ａに半導体素子やチップコンデンサなどの実装電子部品３ａ，３ｂを搭載することにより、図２に示すような構造を有するセラミック成形体Ｂを得ることができる。
【００７９】
なお、上記実施例では、セラミック成形体としてセラミック基板（多層セラミック基板）を製造する場合を例にとって説明したが、本発明は、セラミック基板に限らず、セラミックコイル部品、セラミックＬＣ複合部品などのセラミック電子部品をはじめとする種々のセラミック成形体の製造方法に適用することが可能である。
【００８０】
本発明はさらにその他の点においても、上記実施例に限定されるものではなく、基材層を構成するセラミック粉末およびガラス材料の具体的な種類や配合割合、第１の拘束層を構成するカーボン粉末および第２の拘束層を構成するセラミック粉末の具体的な種類、第１および第２の焼成工程における具体的な条件、脱バインダ工程における処理条件などに関し、発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
上述のように、本発明によれば、焼成工程終了後における拘束層の除去工程で焼結体であるセラミック成形体にダメージを与えることがなく、寸法精度の高いセラミック成形体を確実に、しかも効率よく製造することが可能になる。
したがって、本発明は、焼成工程を経て製造されるセラミック基板、セラミックコイル部品、セラミックＬＣ複合部品などのセラミック成形体の製造分野に広く利用することが可能である。
【手続補正２】
【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】
セラミック粉末とガラス材料とを含有し、焼成後にセラミック成形体となる基材層と、
前記基材層の少なくとも一方主面に接するように配置され、かつ、大気よりも酸素分圧が低い雰囲気である低酸素雰囲気で焼成した場合には焼失しないが、前記低酸素雰囲気よりも酸素分圧を高くして焼成した場合には焼失する焼失材料であるカーボン粉末を主たる成分とする第１の拘束層と、
前記第１の拘束層の、前記基材層と接する面とは反対側の、前記基材層と接しない主面に配置され、かつ、前記基材層の焼結温度では焼結しないセラミック粉末を主たる成分とする第２の拘束層と、
を備える未焼成積層体を作製する積層体作製工程と、
前記未焼成積層体を焼成して前記基材層を焼結させる焼成工程と、を備え、
前記焼成工程は、
前記低酸素雰囲気において、前記第１および第２の拘束層を備えた状態で焼成を行って前記基材層を焼結させる第１焼成工程と、
前記第１焼成工程より酸素分圧の高い条件で焼成を行って前記第１の拘束層を構成する前記カーボン粉末を焼失させる第２焼成工程と、を含むこと
を特徴とするセラミック成形体の製造方法。
【請求項２】
前記焼成工程の後に、前記第２の拘束層を除去する拘束層除去工程を備えることを特徴とする、請求項１記載のセラミック成形体の製造方法。
【請求項３】
前記セラミック成形体がセラミック基板であることを特徴とする、請求項１または２記載のセラミック成形体の製造方法。
【請求項４】
前記第１焼成工程において、前記基材層に含まれる前記ガラス材料が前記第１の拘束層に浸透するように焼成を行うことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のセラミック成形体の製造方法。
【請求項５】
前記基材層がバインダを含み、かつ、
前記焼成工程における前記第１焼成工程の前に前記基材層に含まれる前記バインダを除去する脱バインダ工程を備え、
前記脱バインダ工程は、酸素含有雰囲気中で、かつ、前記カーボン粉末が焼失しない温度で実施されること
を特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のセラミック成形体の製造方法。
【請求項６】
前記積層体作製工程において、前記第１の拘束層は、その構成材料を含有するシートを、前記基材層の少なくとも一方主面に接するように配置することにより形成され、前記第２の拘束層は、その構成材料を含有するシートを、前記第１の拘束層上に配置することにより形成されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のセラミック成形体の製造方法。
【請求項７】
前記積層体作製工程において、前記第１の拘束層は、その構成材料を含有するペーストを、前記基材層の少なくとも一方主面に塗布することにより形成され、前記第２の拘束層は、その構成材料を含有するペーストを、前記第１の拘束層上に塗布することにより形成されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のセラミック成形体の製造方法。
【請求項８】
前記基材層が、前記セラミック粉末と前記ガラス材料とを含有する層を複数備えた複数層構造を有していることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載のセラミック成形体の製造方法。
【請求項９】
前記基材層が、少なくとも一方の主面に配線パターンを備えていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載のセラミック成形体の製造方法。
【請求項１０】
前記焼成工程で焼成された後の基材層の外表面上に電子部品を実装する工程をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載のセラミック成形体の製造方法。
【国際調査報告】
2009087838.tif 000008
2009087838.tif 000009
2009087838.tif 000010
2009087838.tif 000011
2009087838.tif 000012
2009087838.tif 000013