(57)【要約】【課題】セラミック多層基板等の焼結体を製造するのに際して、焼結体の反りを抑制し、焼成収縮率のバラツキを低減し、寸法精度の高い焼結体を提供する。【解決手段】被焼成体５を焼成して焼結体を製造する。バインダーを含有しており、かつ被焼成体５が焼結する温度で焼結しないセラミック組成物体２Ａ、２Ｂを、被焼成体５の表面の一部を被覆するように配置し、セラミック組成物体２Ａ、２Ｂ上に、被焼成体５の焼結温度で安定な材質からなる板状体６Ａ、６Ｂを設置する。次いで、被焼成体５を焼成する。【選択図】　図２
2004018325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被焼成体を焼成して焼結体を製造する方法であって、
バインダーを含有しており、かつ前記被焼成体が焼結する温度で焼結しないセラミック組成物体を、前記被焼成体の表面の一部を被覆するように配置し、このセラミック組成物体上に前記被焼成体の焼結温度で安定な材質からなる板状体を設置し、次いで前記被焼成体を焼成することを特徴とする、焼結体の製造方法。
【請求項２】
前記焼結体がセラミックスであることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記被焼成体が内蔵電極を含むことを特徴とする、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記被焼成体の表面に未焼結電極層が形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項５】
前記未焼結電極層と前記板状体との間に隙間が設けられていることを特徴とする、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記セラミック組成物体が、１０００℃で焼結しないセラミック粉末を含有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項７】
前記被焼成体が一対の主面を有しており、前記セラミック組成物体が前記被焼成体の少なくとも一方の主面の全面積の０．５％以上、６０％以下を被覆していることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項８】
前記セラミック組成物体の高さが０．０１〜０．２５ｍｍであることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項９】
前記セラミック組成物体が帯状突起を形成しており、前記帯状突起が格子を形成していることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項１０】
前記帯状突起の幅が０．０３〜２ｍｍであることを特徴とする、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記セラミック組成物体が、前記表面に互いに分離された状態で形成された島状体であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項１２】
前記各島状体の面積が０．００２５ｍｍ２〜４ｍｍ２であることを特徴とする、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記被焼成体が一対の主面を有しており、各主面にそれぞれ前記セラミック組成物体が形成されていることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項１４】
前記焼結体が、ＢａＯ−Ｎｄ２Ｏ３−Ｂｉ２Ｏ３−ＴｉＯ２−ガラス系磁器、ＢａＯ−ＴｉＯ２−ＺｎＯ−ガラス系磁器およびＢａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ−Ｂｉ２Ｏ３−ガラス系磁器からなる群より選ばれた一種以上の磁器であることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一つの請求項に記載の方法によって得られたことを特徴とする、焼結体。
【請求項１６】
セラミック多層基板であることを特徴とする、請求項１５記載の焼結体。
【請求項１７】
焼成工程に供するための被焼成体を含む焼結用部材であって、
被焼成体、およびバインダーを含有しており、かつ前記被焼成体が焼結する温度で焼結しないセラミック組成物体を備えており、前記セラミック組成物体が前記被焼成体の表面の一部を被覆するように配置されていることを特徴とする、焼結用部材。
【請求項１８】
前記被焼成体がセラミックス用の被焼成体であることを特徴とする、請求項１７記載の焼結用部材。
【請求項１９】
前記被焼成体が内蔵電極を含むことを特徴とする、請求項１７または１８記載の焼結用部材。
【請求項２０】
前記被焼成体の表面に未焼結電極層が形成されていることを特徴とする、請求項１７〜１９のいずれか一つの請求項に記載の焼結用部材。
【請求項２１】
前記セラミック組成物体が、１０００℃で焼結しないセラミック粉末を含有することを特徴とする、請求項１７〜２０のいずれか一つの請求項に記載の焼結用部材。
【請求項２２】
前記被焼成体が一対の主面を有しており、前記セラミック組成物体が前記被焼成体の少なくとも一方の主面の全面積の０．５％以上、６０％以下を被覆していることを特徴とする、請求項１７〜２１のいずれか一つの請求項に記載の焼結用部材。
【請求項２３】
前記セラミック組成物体の高さが０．０１〜０．２５ｍｍであることを特徴とする、請求項１８〜２２のいずれか一つの請求項に記載の焼結用部材。
【請求項２４】
前記セラミック組成物体が帯状突起を形成しており、前記帯状突起が格子を形成していることを特徴とする、請求項１７〜２３のいずれか一つの請求項に記載の焼結用部材。
【請求項２５】
前記帯状突起の幅が０．０３〜２ｍｍであることを特徴とする、請求項２４記載の焼結用部材。
【請求項２６】
前記セラミック組成物体が、前記表面に互いに分離された状態で形成された島状体であることを特徴とする、請求項１７〜２３のいずれか一つの請求項に記載の焼結用部材。
【請求項２７】
前記各島状体の面積が０．００２５ｍｍ２〜４ｍｍ２であることを特徴とする、請求項２６記載の焼結用部材。
【請求項２８】
前記被焼成体が、ＢａＯ−Ｎｄ２Ｏ３−Ｂｉ２Ｏ３−ＴｉＯ２−ガラス系磁器、ＢａＯ−ＴｉＯ２−ＺｎＯ−ガラス系磁器およびＢａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ−Ｂｉ２Ｏ３−ガラス系磁器からなる群より選ばれた一種以上の磁器用の被焼成体であることを特徴とする、請求項１７〜２７のいずれか一つの請求項に記載の焼結用部材。
【請求項２９】
内蔵電極を有するセラミック焼結体からなるセラミック多層基板を製造する方法であって、
セラミック成形板の一方の主面上と他方の主面上とにそれぞれ熱伝導制御板を設置し、前記セラミック成形板を焼結させることによって前記焼結体を得るのに際して、前記熱伝導制御板の熱伝導率Ｔａと前記焼結体の熱伝導率Ｔｂの比率（Ｔａ／Ｔｂ）が０．０１以上、５０以下であることを特徴とする、セラミック多層基板の製造方法。
【請求項３０】
バインダーを含有しており、かつ前記セラミック成形板が焼結する温度で焼結しないセラミック組成物体を、前記セラミック成形板の前記一方の主面の一部を被覆するように配置し、このセラミック組成物体上に前記熱伝導制御板を設置することを特徴とする、請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
前記焼結体が、ＢａＯ−Ｎｄ２Ｏ３−Ｂｉ２Ｏ３−ＴｉＯ２−ガラス系磁器、ＢａＯ−ＴｉＯ２−ＺｎＯ−ガラス系磁器およびＢａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ−Ｂｉ２Ｏ３−ガラス系磁器からなる群より選ばれた一種以上の磁器であることを特徴とする、請求項２９または３０記載の方法。
【請求項３２】
請求項２９〜３１のいずれか一つの請求項に記載の方法によって得られたことを特徴とする、セラミック多層基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、焼結体の製造方法およびセラミック多層基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】携帯電話機等の高周波回路無線機器においては、高周波回路フィルターとして、例えばトップフィルター、送信用段間フィルター、ローカルフィルター、受信用段間フィルター等として、積層型誘電体フィルターが使用されている。こうした誘電体積層フィルターは、例えば特開平５−２４３８１０号公報に開示されている。
【０００３】
積層型誘電体フィルターは、所定枚数のグリーンシートに、内蔵電極用のペーストを所定パターンとなるようにスクリーン印刷し、複数のグリーンシートを積層・切断し、焼成前基体とし、この焼成前基体を例えば６００−１１００℃で焼成することによって、内蔵電極を作製していた。そして、基体をバレル研磨加工した後、基体の表面の所定領域に、表層電極用の金属ペーストを塗布し、これを基体の表面に焼き付けることによって、表層電極を形成していた。この表層電極は、内蔵電極に対する端子として作用する。このような金属ペーストを使用するタイプの積層型誘電体フィルターの代表例は、特開平６−１２０６０３号公報に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、積層型誘電体フィルターを多数焼成していると、焼結体に反りが発生することがあった。その上、焼結体の焼成収縮率にバラツキが発生し、焼結体の寸法精度が低下する傾向があった。
【０００５】
本発明の課題は、セラミック多層基板等の焼結体を製造するのに際して、焼結体の反りを抑制し、焼成収縮率のバラツキを低減し、寸法精度の高い焼結体を提供することである。
【０００６】
また、本発明の課題は、積層型誘電体フィルターのようなセラミック多層基板において、基板の反りを抑制し、焼成収縮率のバラツキを低減し、寸法精度を向上させることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第一の態様に係る発明は、被焼成体を焼成して焼結体を製造する方法であって、
バインダーを含有しており、かつ被焼成体が焼結する温度で焼結しないセラミック組成物体を、被焼成体の表面の一部を被覆するように配置し、このセラミック組成物体上に被焼成体の焼結温度で安定な材質からなる板状体を設置し、次いで被焼成体を焼成することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、前記方法によって得られたことを特徴とする、焼結体に係るものである。また、本発明は、前記方法に供するための焼結用部材に係るものである。
【０００９】
以下、図１、図２の模式図を参照しつつ、本発明を発明する。
図１（ａ）は焼成プロセスに供される焼結用部材を示し、図１（ｂ）は被焼成体１を示す。以下は、セラミック多層基板を製造するプロセスを中心として説明する。
【００１０】
本例では、焼結用部材１はセラミック成形板５である。セラミック成形板５の内部に内蔵電極用のペースト４が形成されており、成形板５の主面５ａ、５ｂにはそれぞれ表層電極用ペースト２Ａ、２Ｂが形成されている。次いで、主面５ａ上にセラミック組成物体３Ａを設け、主面５ｂ上にセラミック組成物体３Ｂを設け、図１（ａ）の焼結用部材１を得る。
【００１１】
次いで、図２に示すように、焼結用部材１を一対の板状体６Ａ、６Ｂによって挟む。ここで、板状体６Ａはセラミック組成物体３Ａに密着あるいは接触し、板状体６Ｂはセラミック組成物体３Ｂに密着あるいは接触する。板状体５の主面５ａ、５ｂと板状体６Ａ、６Ｂとの間にはそれぞれ隙間１０が発生する。この状態で焼結用部材１を図３のように炉内７に設置し、ヒーター８を発熱させ、焼成する。
【００１２】
本発明においては、バインダーを含有しており、かつ被焼成体が焼結する温度で焼結しないセラミック組成物体３Ａ、３Ｂを、被焼成体１の表面の一部を被覆するように密着あるいは接触させ、この上に板状体６Ａ、６Ｂを設置し、被焼成体１を焼成する。この結果、セラミック組成物体３Ａ、３Ｂがその上の板状体６Ａ、６Ｂに密着あるいは接触する結果、セラミック組成物体が一種のスペーサーとして作用し、被焼成体の表面と板状体との間に隙間１０が発生する。そして、この状態で被焼成体の焼結が進行すると、被焼成体が徐々に焼成収縮する。このとき、セラミック組成物体３Ａ、３Ｂは板状体６Ａ、６Ｂに密着あるいは接触しつつも、焼結することはなく、このためにある程度の流動性を失わない状態である。
【００１３】
この状態では、板状体から被焼成体１に荷重が加わり、板状体の反りを抑制する。ただし、板状体が被焼成体１の変形を拘束するような状態で、焼成過程において被焼成体が寸法収縮すると、被焼成体の反りが大きくなる。しかし、本発明では、セラミック組成物体６Ａ、６Ｂが一種のセラミックベアリングとして作用し、焼結用部材１の焼成に伴う寸法収縮を抑制しない。この結果、被焼成体５の焼成時の反りを防止し、その寸法精度を向上させることが可能である。
【００１４】
また、第二の態様に係る発明は、内蔵電極を有するセラミック焼結体からなるセラミック多層基板を製造する方法であって、
セラミック成形板の一方の主面上と他方の主面側上とにそれぞれ熱伝導制御板を設置し、セラミック成形板を焼結させることによって焼結体を得るのに際して、熱伝導制御板の熱伝導率Ｔａと焼結体の熱伝導率Ｔｂの比率（Ｔａ／Ｔｂ）が０．０１以上、５０以下であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、前記の方法によって得られたことを特徴とする、セラミック多層基板に係るものである。
【００１６】
以下、図４〜図６の各模式図を参照しつつ、第二の態様に係る発明について更に説明する。図４に示すように、セラミック多層基板用の被焼成体１０を一対の熱伝導制御板１５Ａ、１５Ｂの間に挟んだ状態で焼成し、セラミック多層基板を得る。ここで、セラミック多層基板を一対の熱伝導制御板によって挟んだ状態で焼成するのと共に、熱伝導制御板の熱伝導率Ｔａと焼結体の熱伝導率Ｔｂとの関係を一定比率とすることが重要であることを見いだした。
【００１７】
即ち、各熱伝導制御板１５Ａ、１５Ｂを設置することによって、炉内のヒーターからの熱が直接にセラミック多層基板に照射されず、いったん熱伝導制御板１５Ａ、１５Ｂの表面１５ｂに照射されることになる。ここで、熱伝導制御板１５Ａ、１５Ｂの表面１５ｂ近傍においては、炉内の対流や輻射分布などに起因して温度ムラが発生する。１６は相対的に高温領域であり、１７は相対的に低温の領域である。熱伝導制御板の熱伝導率が低いと、成形板５の表面５ａと熱伝導制御板１５ａとの界面においては温度ムラは生じにくく、この点で成形板５の焼成時の温度分布が小さくなり、反りを抑制できるはずである。しかし、実際には、熱伝導制御板によって成形板５を挟んで荷重を加えているのにもかかわらず、反りはかえって大きくなった。
【００１８】
この理由は以下のように考えられる。即ち、熱伝導制御板の熱伝導率が低いと、図５に示すように、熱伝導制御板の表面１５ｂ近傍の熱の一部が、矢印Ａで示すように対流によって熱伝導制御板１５の内面１５ａ側に伝導し、ホットスポット１６Ａを生じさせる。このホットスポットが成形板の焼成収縮時に影響し、反りをもたらすものと考えられる。
【００１９】
特にセラミック多層基板の場合には、セラミック成形体５と電極４との間の熱膨張差や焼成収縮差が大きく、このために基板の反りが発生し易く、この際に前記ホットスポットの影響を受けやすい。
【００２０】
一方、熱伝導制御板の熱伝導率Ｔａが高すぎる場合には、図６に示すように、熱伝導制御板１５Ａ、１５Ｂの各表面１５ａにおけるホットスポットが、ほぼそのままの平面的パターンを保持しながら内面１５ａ上のホットスポット１８に転写される傾向がある。この結果、成形板５の焼結プロセスにおいて焼成収縮の内部偏差が大きくなり、反りを生じさせるものと思われる。
【００２１】
これに対して、第二の態様に係る発明によれば、図４に示すように、熱伝導制御板が適度に低い熱伝導率を有しているので、熱伝導制御板１５Ａ、１５Ｂの表面１５ｂ上でのホットスポット１６が内面１５ａに転写されにくい。しかも、熱伝導制御板が適度に高い熱伝導率を有していることから、各熱伝導制御板の側面からの対流によるホットスポットも生じにくく、この点からも成形板の焼成収縮の内部偏差が生じにくく、反りが生じにくい。
【００２２】
本発明においては、熱伝導制御板の熱伝導率Ｔａと焼結体の熱伝導率Ｔｂの比率（Ｔａ／Ｔｂ）を０．０１以上、５０以下とする。Ｔａ／Ｔｂは、４５以下であることが更に好ましい。あるいは、また、Ｔａ／Ｔｂが０．０５以上であることが更に好ましい。
【００２３】
第一の態様に係る発明においては、被焼成体は特に限定されないが、グリーンシート積層体、その脱脂体、粉末成形体、その脱脂体であってよい。本発明では、被焼成体主面と板状体との間に隙間を設けることができる。これによって、被焼成体主面から有機物を効率的に脱脂することができる。これによって、特に脱脂プロセスにおいて被焼成体の全体を均等に収縮させることができる。即ち、脱脂過程では、成形体とセラミック組成物体にそれぞれ含まれる有機成分のみで成形体とセラミック組成物体とが密着あるいは接触し、かつ焼結過程では、成形体表面のセラミック組成物体が拘束されることなく自由に動くことができる。これによって、焼結体の寸法精度が一層向上する。
【００２４】
焼結体の種類は特に限定されず、セラミックス、半導体、セラミックスを含む複合材料であってよい。セラミックスとしては、例えばアルミナ、ジルコニア、部分安定化ジルコニア、チタニア、シリカ、マグネシア、フェライト、コージェライト、イットリア等の希土類元素の酸化物等の酸化物系セラミックス；チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸ジルコン酸鉛、希土類元素のマンガナイト、希土類元素のクロマイト等の複合酸化物；窒化アルミニウム、窒化珪素，サイアロン等の窒化物系セラミックス；炭化珪素、炭化ホウ素、炭化タングステン等の炭化物系セラミックスを例示できる。半導体としては、Ｓｉ，ＭｏＳｉ２，ＷＳｉ２，ＮｂＳｉ２，ＴａＳｉ２，Ｎｂ５Ｓｉ２，Ｔｉ５Ｓｉ３を表示できる。
複合材料としては、アルミナ／部分安定化ジルコニア、Ｓｉ／ＳｉＣを例示できる。
【００２５】
特に好ましくは、焼結体が、セラミック成分とガラス成分とを含む磁器である。この場合には、以下の組成系の磁器が好ましい。
ＢａＯ−Ｎｄ２Ｏ３−Ｂｉ２Ｏ３−ＴｉＯ２−ガラス成分
ＢａＯ−ＴｉＯ２−ＺｎＯ−ガラス成分
ＢａＯ−ＳｉＯ２　−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ系−ガラス成分
ＢａＯ−ＳｉＯ２　−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ−Ｂｉ２Ｏ３系−ガラス成分
ＢａＯ−ＴｉＯ２−ＺｎＯ−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３
　ＢａＯ−ＴｉＯ２−Ｂｉ２Ｏ３−Ｎｄ２Ｏ３−ＺｎＯ−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系＋ガラス成分
ＢａＯ−ＴｉＯ２−Ｂｉ２Ｏ３−Ｌａ２Ｏ３−Ｓｍ２Ｏ３−ＺｎＯ−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系＋ガラス成分
ＭｇＯ−ＣａＯ−ＴｉＯ２−ＺｎＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ガラス成分
【００２６】ガラス成分は特に限定されないが、以下の組成系のガラスが好ましい。
Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２，ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２，Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２，Ｂｉ２Ｏ３−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２
【００２７】
また、前記磁器は、上記成分以外の酸化物や金属成分を含有していてよい。こうした酸化物や金属成分としては、例えば、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ３、ＭｎＯ、Ｍｎ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｎｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄがある。
【００２８】
前記した磁器は、高周波（０．５ＧＨｚ以上）で使用する配線基板であることが多く、ＬＣＲ　などの回路を形成しているため、寸法精度が特性に直接影響するため、寸法精度は重要である。また、上記のような磁器組成は、焼成収縮が温度に敏感であり、そのまま焼成すると反りが生じ、かつ特に寸法精度もばらつきやすい。
【００２９】本発明の焼結体の焼成温度は特に限定されない。焼結体が前記磁器である場合には、焼成温度は１０００℃以下であることが好ましい。
【００３０】
次に、セラミック組成物体について述べる。
セラミック組成物体は、バインダーを含有しており、かつ被焼成体が焼結する温度で焼結しないものとする必要がある。これは、焼成工程において、セラミック組成物体が板状体に固着するのを防止するためである。この観点からは、セラミック組成物体の焼結開始温度と本発明焼結体の焼成温度との差は、５０℃以上とすることが好ましい。
【００３１】
セラミック組成物体を構成するバインダーは特に限定されないが、以下を例示できる。
有機バインダー：例えば、エチルセルロース、ＰＶＢ　、アクリル樹脂、ＰＶＡ
【００３２】
セラミック組成物体を構成するセラミックスとしては、セラミックスとしては、例えばアルミナ、ジルコニア、チタニア、シリカ、マグネシア、フェライト、コージェライト、イットリア等の希土類元素の酸化物等の酸化物系セラミックス；チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸ジルコン酸鉛、希土類元素のマンガナイト、希土類元素のクロマイト等の複合酸化物；窒化アルミニウム、窒化珪素，サイアロン等の窒化物系セラミックス；炭化珪素、炭化ホウ素、炭化タングステン等の炭化物系セラミックスを例示できる。
【００３３】
特に好ましくは、セラミック組成物体が、１０００℃まで焼結しない材質である。また、好ましくは、セラミック組成物体が、被焼成体の焼成温度まで、熱膨張の変曲点を持たずになめらかに連続的に膨張する。これによって、昇温時に、被焼成体に対して不要な応力をかけないようにできる。このような材質としては、アルミナ、ジルコニア、ムライト、コージェライト、ステアタイト、マグネシア、シリカガラス、窒化珪素、窒化アルミニウム、炭化珪素を例示できる。
【００３４】
セラミック組成物体上には、被焼成体の焼結温度で安定な材質からなる板状体を設置する。被焼成体の焼結温度で安定であるとは、焼結による寸法収縮が実質的になく、またセラミック組成物体と化学反応しないことを意味している。このような材質としては、上記したセラミックスを例示できる。
【００３５】
好ましくは、被焼成体がグリーンシートを含んでおり、特に好ましくは被焼成体がグリーンシートの積層体からなる。この場合には被焼成体中に内蔵電極を容易に形成可能である。
【００３６】
好適な実施形態においては、被焼成体が未焼結電極層を備えており、この場合には第一の態様に係る発明による作用効果が特に大きい。なぜなら、被焼成体の表面および／または内部に電極が含まれていると、熱伝導が複雑になり、焼成時の成形体内部の温度分布が不均一に成りやすいためであり、従って本発明の効果が大きい。
【００３７】
特に未焼結電極層が被焼成体の表面に存在する場合には本発明の効果が大きい。なぜなら、板状体を被焼成体の表面上におもりとして載せて焼結する場合には、未焼結電極層が板状体に密着した状態で焼結するために、焼結後に電極が板状体から剥離しにくくなる。しかも、未焼結電極層が板状体に対して接合する結果、焼結過程において被焼成体の寸法収縮が、寸法収縮しない板状体によって拘束される結果、焼結体の反りが大きくなる。第一の態様に係る発明によれば、未焼結電極層と板状体との直接の接触を防止できることから、このような被焼成体の拘束による反りを防止できる。
【００３８】
第一の態様に係る発明においては、被焼成体の表面の一部を被覆するようにセラミック組成物体を配置する。このとき、被焼成体の表面におけるセラミック組成物体の平面的形態は特に限定されないが、表面において所定パターンを反復していることが好ましい。このような形態としては、以下に示すような格子形状や島状の他、任意の平面的反復パターンを使用可能である。
【００３９】
好適な実施形態においては、被焼成体が一対の主面を有しており、セラミック組成物体が被焼成体の少なくとも一方の主面の全面積の０．５％以上、６０％以下を被覆している。これが０．５％より小さいと、被焼成体の表面の一部領域に加重が集中し、被焼成体の焼成収縮率がその領域において変化するために、焼結体の反りが増加する傾向がある。この観点からは、被覆面積が１．０％以上であることが更に好ましい。また、前記被覆面積が６０％より大きいと、被焼成体からの材料、例えばバインダーの飛散が抑制されるので、焼成収縮率が小さくなり、反りが増加する傾向がある。この観点からは、被覆面積が６０％以下が好ましく、５０％以下であることが更に好ましい。
【００４０】
好適な実施形態においては、セラミック組成物体が帯状突起を形成しており、帯状突起が格子を形成している。この場合には、各格子の中に各種の表層電極を構成できるので、多数の電子素子を量産するのに好適である。
【００４１】
図７（ａ）は、本実施形態に係る焼結用部材１Ａを示し、図７（ｂ）は焼結用部材１Ａの断面図である。本焼結用部材１Ａの被焼成体５は平板状である。被焼成体５の一方の主面５ａ、他方の主面５ｂ上には、それぞれ帯状突起１３ａ、１３ｂが形成されており、帯状突起が交差し、格子状パターン１３Ａのセラミック組成物体１３Ａ、１３Ｂを構成している。各格子内にはそれぞれ未焼結電極層２Ａが形成されている。なお、被焼成体５の内部にも未焼結電極層を形成できるが、図７では図示省略した。
【００４２】
好適な実施形態においては、帯状突起の幅Ｗが０．０３〜２ｍｍであり、高さが０．０１〜０．２５ｍｍである。
【００４３】
帯状突起の幅Ｗが０．０３ｍｍより小さいと、セラミック組成物体の形状を安定させることが困難となり、セラミック組成物体の成形欠損が生じる。この結果、板状体からセラミック組成物体への荷重の加わり方に偏りが生じ、被焼成体の焼成収縮が変化するとともに、焼結体の反りが増加する傾向がある。この観点からは、帯状突起の幅Ｗを０．０５ｍｍ以上とすることが更に好ましい。
【００４４】
帯状突起の幅Ｗが２．０ｍｍより大きいと、被焼成体の脱脂が不充分となり、焼成収縮率が減少し、焼結体の反りが増加する傾向がある。この観点からは、帯状突起の幅Ｗを１．５ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００４５】
また、好適な実施形態においては、セラミック組成物体が、被焼成体の表面に互いに分離された状態で形成された島状体である。ここで、島状体とは、平面的に見て分離された形態で設けられている突起を意味しており、個々の突起の形態や寸法には特に制限はない。
【００４６】
図８（ａ）は、本実施形態に係る焼結用部材１Ｂを示し、図８（ｂ）は焼結用部材１Ｂの断面図である。本焼結用部材１Ｂの被焼成体５は平板状である。被焼成体５の一方の主面５ａ、他方の主面５ｂ上には、それぞれ多数の島状体２３Ａ、２３Ｂが形成されており、各島状体２３Ａ、２３Ｂが各主面上において平面的に見て略均一に分散されている。
【００４７】
この形態においては、各島状体２３Ａ、２３Ｂの面積が０．００２５ｍｍ２〜４ｍｍ２であることが好ましい。各島状体の面積が０．００２５ｍｍ２より小さいと、セラミック組成物体の形成が難しく、各島状体の形態や寸法が不安定となり、被焼成体の焼成収縮が変化するとともに、焼結体の反りが増加する傾向がある。この観点からは、各島状体の面積が０．００４９ｍｍ２以上であることが好ましい。
【００４８】
また、各島状体の面積が４ｍｍ２を超えると、焼結時に、島状体の直下からのバインダー等の材料の飛散除去が抑制され、焼成収縮率のムラが生じやすい。
【００４９】また、セラミック組成物体の高さ（図７（ｂ）、図８（ｂ）においてはｄ）は、０．０１〜０．２５ｍｍであることが好ましい。これが０．０１ｍｍより小さいと、被焼成体表面からの材料の飛散除去が不十分になり、焼成収縮率が小さくなる。これは被焼成体から脱脂を行う場合に特に問題になる。また、セラミック成形体の表層部に電極が形成されている場合は、例えばスクリーン印刷法で成形した場合、電極の高さは０．０１ｍｍ程度とすることが多い。このため、セラミック組成物体の高さが０．０１ｍｍ未満であると、表層電極が板状体に接触し、表層電極に傷がつく。
【００５０】
また、セラミック組成物体の高さｄが０．２５ｍｍを超えると、セラミック組成物体の形態を均一にすることが難しくなり、特に高さにムラが生じ易い。この結果、被焼成体への荷重の加わり方に偏りが生じ、焼成体が歪み、反りが増加する傾向がある。
【００５１】
第二の態様に係る発明において、セラミック焼結体としては上記のものを例示できる。また、熱伝導制御板の材質としては、上記の板状体の材質のうち、第二の態様に係る発明における熱伝導率の限定に合致するものであれば特に限定はない。また、セラミック組成物体を使用する場合には、その具体的構成は上記のとおりであることが好ましい。
【００５２】
また、熱伝導制御板の表面の温度ムラを被焼成体へと伝えないようにするという観点からは、熱伝導制御板の厚さは０．２ｍｍ以上であることが好ましい。また、第一の態様に係る発明において、板状体を、第二の態様に係る発明における熱伝導制御板とすることが好ましい。
【００５３】
本発明の対象となる電子部品は特に限定されないが、例えば積層誘電体フィルター、多層配線基板、誘電体アンテナ、誘電体カプラー、誘電体複合モジュール、誘電体／磁性体複合モジュールを例示できる。
【００５４】
前記磁器を製造する際のプロセスそれ自体は公知である。好ましくは、各成分の原料を所定比率で混合して混合粉末を得、混合粉末を９００−１３００℃で仮焼し、仮焼体を粉砕し、セラミック粉末を得る。そして、好ましくは、セラミック粉末と、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３およびＺｎＯからなるガラス粉末とを使用して、グリーンシートを作製し、グリーンシートを積層し、被焼成体５を製造する。次いで，本発明に従い、この被焼成体を脱脂、焼成する。
【００５５】
セラミック多層基板において使用できる金属電極は限定されないが、銀電極、銅電極、ニッケル電極、パラジウム電極またはこれらの合金からなる電極が好ましく、銀または銀合金からなる電極が更に好ましく、銀電極が特に好ましい。
【００５６】
【実施例】［第一の態様に係る発明の実施例］
（セラミック粉末の製造）
炭酸バリウム、アルミナ、酸化珪素、酸化亜鉛、酸化ビスマスの各粉末を、所定の組成になるように秤量し、湿式混合する。この混合粉末を９００℃〜１０００℃で仮焼し、仮焼体を得る。仮焼粉末を、ボールミルにて、所定粒度まで粉砕し、粉末を乾燥し、セラミック粉末を得た。
【００５７】
（ガラス粉末の製造）
酸化亜鉛、酸化ホウ素および酸化珪素の各粉末を秤量し、乾式混合し、混合粉末を白金ルツボ中で溶融させ、溶融物を水中に投下して急速冷却し、塊状のガラスを得る。このガラスを湿式粉砕し、低融点ガラス粉末を得る。
【００５８】
（セラミック成形体５の製造）
このＢａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ−Ｂｉ２Ｏ３の組成系のセラミック粉末（５０％粒度約０．５μｍ）にポリビニルアルコールバインダー、可塑剤としてＤＯＰ　、溶剤としてトルエンおよびイソプロピルアルコールを添加し、混合、脱泡後、ドクターブレードにてグリーンシート成形した。グリーンシートの厚みは１００　μｍである。のグリーンシートに、Ａｇを含む電極ペーストを印刷し、未焼結電極層４、２Ａ、２Ｂを形成した。グリーンシートを２０層積層し、総厚約２００μｍ、縦約１００ｍｍ　、横１００ｍｍ　の平板形状の成形体５を得た。表層電極の厚さは約１０μｍである。
【００５９】
（セラミック組成物体の成形）
５０％　粒径約２　μｍのアルミナ粉末１００　重量部に対し、有機バインダーとしてエチルセルロースを５　重量部添加し、ペーストとした。これをスクリーン印刷によりセラミック成形体５の主面５ａ、５ｂ上に印刷した。スクリーン印刷に使用した製版の仕様は、メッシュ：＃２００、乳剤：３０μｍである。厚み１回の印刷で形成できる層の厚さは、最大で約４０〜５０μｍのため、それ以上の高さの層は繰り返し印刷して高くした。ただし、５　回繰り返し印刷までは形状も安定するが、それを越えると形状が不安定になる。
【００６０】
（板状体６Ａ、６Ｂ）
厚み２ｍｍ　×１００ｍｍ　×１００ｍｍ　、重さ約５０ｇ　の多孔質アルミナ板を用いた。
【００６１】
（焼成工程）
最高温度９２０　℃、空気雰囲気のベルト炉で、ヒートスケジュールは１５時間である。この焼成に先立つ脱脂は実施していない。
【００６２】
（評価）
（焼成収縮率）
焼成後、得られた基板の焼成収縮率を、表面の電極間距離を画像処理装置で測定して求めた。
（基板の反り）　表面粗さ計で測定した。
（基板表面の電極のキズ）　実体顕微鏡で観察した。
【００６３】
（実験番号１〜３７）
表１、２、３、４に示す各番号の実験を行った。ただし、セラミック組成物体の形態は、図７に示すような格子形状とした。そして、格子を構成する帯状突起の幅Ｗ、高さｄ、面積比率を、表１〜４に示すように変更した。この結果を各表に示す。
【００６４】
【表１】
2004018325.tif 000003
【００６５】
【表２】
2004018325.tif 000004
【００６６】
【表３】
2004018325.tif 000005
【００６７】
【表４】
2004018325.tif 000006
【００６８】
表１に示す実験番号１〜１１においては、セラミック組成物体（帯状突起）の主面に対する面積比率を種々変更してみた。この結果、面積比率を０．５％以上、６０％以下とすることによって、焼成収縮率がほぼ目的値となり、焼成後の基板の反りも低減できた。また、表層電極の傷も見られなかった。
【００６９】
表２に示す実験番号１２〜２１においては、帯状突起の幅を種々変更した。この結果、帯状突起の幅を０．０３〜２ｍｍとすることによって、焼成収縮率を目標値とでき、焼成後の基板の反りを抑制できることを確認した。また、表層電極の傷も見られなかった。
【００７０】
表３に示す実験番号２２〜３０においては、帯状突起の高さｄを種々変更した。この結果、帯状突起の高さを０．０１〜０．２５ｍｍとすることによって、焼成収縮率を目標値とでき、焼成後の基板の反りを抑制できることを確認した。
【００７１】
表４に示す実験番号３１〜３７においては、セラミック組成物体の面積比率を種々変更した。この結果、セラミック組成物体がない場合には、焼成収縮率が目的値からずれ、焼成後の基板の反りも大きく、表層電極に傷が生じた。実験番号３２〜３７においても、前記と整合的な結果が得られた。
【００７２】
（実験番号３８〜６５）
表５、６、７に示す各番号の実験を行った。ただし、セラミック組成物体の形態は、図８に示すような島状とした。そして、各島状体の面積、高さ、セラミック組成物体全体の主面に対する面積比率を、表５〜７に示すように変更した。この結果を各表に示す。
【００７３】
【表５】
2004018325.tif 000007
【００７４】
【表６】
2004018325.tif 000008
【００７５】
【表７】
2004018325.tif 000009
【００７６】
表５に示す実験番号３８〜４８においては、セラミック組成物体の面積比率を種々変更した。この結果、面積比率を０．５〜６０％とすることによって、焼成収縮率を目的値とでき、焼成後の基板の反りを抑制できた。また、表層電極に傷は見られなかった。
【００７７】
表６に示す実験番号４９〜５６においては、各島状体の面積を種々変更した。この結果、面積を０．００２５ｍｍ２〜４ｍｍ２とすることによって、焼成収縮率を目的値とでき、焼成後の基板の反りを抑制できた。また、表層電極に傷は見られなかった。
【００７８】
表７に示す実験番号５７〜６５においては、各島状体の高さｄを種々変更した。この結果、ｄを０．０１〜０．２５ｍｍとすることによって、焼成収縮率を目的値とでき、焼成後の基板の反りを抑制できた。また、表層電極に傷は見られなかった。
以上述べたように、本発明によれば、セラミック多層基板等の焼結体を製造するのに際して、焼結体の反りを抑制し、焼成収縮率のバラツキを低減し、寸法精度の高い焼結体を提供することができる。
【００７９】
［第二の態様に係る発明の実施例］
（セラミック粉末の製造）
炭酸バリウム、アルミナ、酸化珪素、酸化亜鉛、酸化ビスマスの各粉末を、所定の組成になるように秤量し、湿式混合する。この混合粉末を９０００〜１０００℃で仮焼し、仮焼体を得る。仮焼粉末を、ボールミルにて、所定粒度まで粉砕し、粉末を乾燥し、セラミック粉末を得た。
【００８０】
（ガラス粉末の製造）
酸化亜鉛、酸化ホウ素および酸化珪素の各粉末を秤量し、乾式混合し、混合粉末を白金ルツボ中で溶融させ、溶融物を水中に投下して急速冷却し、塊状のガラスを得る。このガラスを湿式粉砕し、低融点ガラス粉末を得る。
【００８１】
（セラミック成形体５の製造）
このＢａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ−Ｂｉ２Ｏ３の組成系のセラミック粉末（５０％粒度約０．５μｍ）にポリビニルアルコールバインダー、可塑剤としてＤＯＰ　、溶剤としてトルエンおよびイソプロピルアルコールを添加し、混合、脱泡後、ドクターブレードにでグリーンシート成形した。グリーンシートの厚みは１２０　μｍである。このグリーンシートに、Ａｇを含む電極ペーストを印刷し、未焼結電極層４、２Ａ、２Ｂを形成した。グリーンシートを２０層積層し、ＣＩＰ　を用いて成形し、総厚約２４００μｍ、縦約１００ｍｍ　、横１００ｍｍ　の平板形状の成形体５を得た。表層電極の厚さは約１０μｍである。
【００８２】
次いで、得られたセラミック成形板５を、図４に示すように一対の熱伝導制御板１５Ａ、１５Ｂの間にはさみ、最高温度９２０　℃、空気雰囲気のベルト炉で焼成した。ヒートスケジュールは１５時間である。この焼成に先立つ脱脂は実施していない。
【００８３】
ここで、熱伝導制御板の材質は、表８に示すように変更した。熱伝導制御板の寸法は、縦１５０ｍｍ、横１５０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍである。成形体５の焼成後の熱伝導率（２５℃）、熱伝導制御板の材質の熱伝導率（２５℃）は、表８に示すとおりである。得られた焼結体について、反りと焼成収縮率とを測定し、結果を表８に示した。
【００８４】
【表８】
2004018325.tif 000010
【００８５】
この結果から分かるように、熱伝導制御板の熱伝導率Ｔａ／焼結体の熱伝導率Ｔｂを本発明の範囲内とすることによって、焼成時の成形体表面裏面での温度差を低減でき、また焼結体の反りを抑制でき、成形体の焼成収縮率を目的値とすることができる。
【００８６】
次に、上記と同様にし、セラミック成形板５の材質および熱伝導制御板の材質を、表９〜表１３に示すように変更し、上記と同様の測定を行った。
【００８７】
【表９】
2004018325.tif 000011
【００８８】
【表１０】
2004018325.tif 000012
【００８９】
【表１１】
2004018325.tif 000013
【００９０】
【表１２】
2004018325.tif 000014
【００９１】
【表１３】
2004018325.tif 000015
【００９２】
これらの結果から分かるように、熱伝導制御板の熱伝導率Ｔａ／焼結体の熱伝導率Ｔｂを本発明の範囲内とすることによって、焼成時の成形体表面裏面での温度差を低減でき、また焼結体の反りを抑制でき、成形体の焼成収縮率を目的値とすることができる。
【００９３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、セラミック多層基板において、基板の反りを抑制し、焼成収縮率のバラツキを低減し、寸法精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明で焼成に供する焼結用部材１を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、表層電極２Ａ、２Ｂの設けられた被焼成体５を模式的に示す断面図である。
【図２】図１（ａ）のエセンブリ１を一対の板状体によって挟んだ状態を模式的に示す。
【図３】焼結用部材１を炉内に収容した状態を模式的に示す。
【図４】セラミック成形板５を一対の熱伝導制御板１５Ａ、１５Ｂによって挟んで焼成しているときの温度ムラを示す。
【図５】セラミック成形板５を一対の熱伝導制御板１５Ａ、１５Ｂによって挟んで焼成しているときの温度ムラを示し、熱伝導制御板の熱伝導率が低い場合を示す。
【図６】セラミック成形板５を一対の熱伝導制御板１５Ａ、１５Ｂによって挟んで焼成しているときの温度ムラを示し、熱伝導制御板の熱伝導率が高い場合を示す。
【図７】（ａ）は、セラミック成形板５の主面に格子形状のセラミック組成物体１３Ａ、１３Ｂを形成した状態を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のセラミック成形板およびセラミック組成物体の断面図である。
【図８】（ａ）は、セラミック成形板５の主面に島状のセラミック組成物体２３Ａ、２３Ｂを形成した状態を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のセラミック成形板およびセラミック組成物体の断面図である。
【符号の説明】
１、１Ａ、１Ｂ　焼成工程に供される焼結用部材　　　　２Ａ、２Ｂ　表層電極　　　　３Ａ、３Ｂ　セラミック組成物体　　　　４　内蔵電極
５　被焼成体（セラミック成形板）　　　　６Ａ、６Ｂ　板状体
８　ヒーター　　　　１０　隙間　　　　１３Ａ、１３Ｂ　格子形状のセラミック組成物体　　　　１３ａ、１３ｂ　帯状突起　　　　１６　熱伝導制御板の表面上のホットスポット　　　　１８　熱伝導制御板の内面上のホットスポット
２３Ａ、２３Ｂ　島状体　　　　Ｗ　帯状突起の幅　　　　ｄ　セラミック組成物体の高さ
【図１】
2004018325.tif 000016
【図２】
2004018325.tif 000017
【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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