(57)【要約】【課題】一体焼結後も変形のない積層基板を提供することを目的とする。【解決手段】導体パターンを印刷形成したセラミックグリーンシートを複数積層して板状成形体とし、導体パターンとセラミックグリーンシートとを一体焼結した積層基板において、積層基板の主面には互いに平行な複数の第１の分割溝、およびその溝と直交する複数の第２の分割溝を有し、第１及び第２の分割溝に沿って分割してなる複数の個片積層体には、導体パターンにより内部回路素子を形成し、積層基板の個片積層体形成領域の周囲に導体パターンからなる変形抑止導体層を形成した。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体パターンが印刷形成されたセラミックグリーンシートを複数積層して板状成形体となし、前記導体パターンとセラミックグリーンシートとを一体焼結した積層基板において、
前記積層基板の主面には互いに平行な複数の第１の分割溝と前記第１の分割溝と直交する複数の第２の分割溝を有し、
前記第１及び第２の分割溝に沿って分割してなる複数の個片積層体には、前記導体パターンにより内部回路素子が形成されており、
前記積層基板の個片積層体形成領域の周囲に前記導体パターンからなる変形抑止導体層を形成したことを特徴とする積層基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘電体や磁性体のセラミックスグリーンシートとインダクタやコンデンサなどの回路素子を構成する導体パターンと一体焼結した積層基板に関し、その焼結時の反り、変形の抑制に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種の電子機器や電子装置等に対して小型化，薄型化，高機能化等の要求が高まっており、それに伴ってチップコンデンサ、チップインダクタといった単機能の面実装型部品は言うに及ばず、前記コンデンサやインダクタを多数複合・集積化した複合積層部品にも同様の要求がある。
前記複合積層部品における個片積層体（セラミック基板片）の製造に用いる積層基板は、以下の製造方法によって得られる。例えば低温焼成が可能なセラミック誘電体材料粉末に有機バインダー、可塑剤及び有機溶剤をボールミルにより混合し、粘度調整後、ドクターブレード、パイプドクター等の公知のシート成形方法によりセラミックグリーンシートを形成する。次に各グリーンシートにインダクタやコンデンサ、これらをつなぐ接続線路を構成する導体パターンをＣｕやＡｇ等の導電性ペーストにより印刷する。また前記グリーンシートには層間の導体パターンを接続するビアホールが形成される。得られた導体パターン付きグリーンシートを適宜重ねあわせて、８０℃の温度で、１２ＭＰａの圧力で熱圧着して板状成形体とし、この板状成形体の主面に鋼刃で２方向に切断溝を形成し、これを積み重ねた状態で焼成炉に入れ、例えば９００℃〜１０００℃で２〜８時間焼結することによって製造される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記積層基板のセラミック層と導体パターンとは、その収縮特性が異なるため、焼結時に積層基板が変形することがあった。前述のように、導体パターンはＡｇやＣｕなどで構成され、セラミック層は例えばＡｌ２Ｏ３を主成分とし、ＳｉＯ２、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＰｂＯ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの少なくとも１種を複成分とする低温焼結可能な誘電体材料であり、また他の例では、Ａｌ２Ｏ３を主成分とし、ＭｇＯ、ＳｉＯ２及びＧｄＯの少なくとも１種を複成分として含む低温焼結可能な誘電体材料であり、また他の例では、Ｂｉ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＣａＣＯ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３及びＶ２Ｏ５の少なくとも１種を含む低温焼結可能な磁性セラミック材料であって、セラミックス成分を工夫して低温焼結化させている。
このため、互いの焼結収縮率が非常に大きく、また互いの収縮特性が異なり、一般に導体パターンが早く収縮を開始するが、セラミック層の収縮時には、既に導体パターン部分の収縮は終了しており、セラミック層の均一な収縮を阻害することにより積層基板の変形が招じると考えられる。
とりわけ、積層基板内における導体パターンの配置が積層方向に非対称になっているときに変形量が大きくなる。以下図５（ａ）及び（ｂ）の積層基板断面図を用いて説明する。図５（ａ）は、導体パターン７が積層方向に対称に形成される場合であって、この場合には変形量を少なくすることが出来るが、図５（ｂ）に示すように導体パターン７が積層方向に非対称に形成されている場合、導体パターン７が集中している側の収縮と、集中していない側の収縮に差が生じ変形を生じていた。
積層基板に形成される導体パターンは、内蔵される回路素子の増加に伴って複雑化するとともに、導体パターン間での浮遊容量や電磁気的な結合干渉を極力排除し、電気的特性を維持しながら積層基板の積層方向に対称に配置してその変形を抑止することは実質困難であった。
【０００４】
また、板状成形体の状態で切断溝を刻設し、これを焼結すると、一方の主面にのみ切断溝を刻設した場合には、積層基板の両主面のうち切断溝を刻設しない側の主面が、切断溝を刻設した側の主面より大きく収縮する傾向を呈して、積層基板が変形するといった問題や、両主面に切断溝を刻設する場合であっても、その深さが異なる場合に、浅い切断溝を有する主面側が他方より大きく収縮する傾向を呈して、積層基板が変形するといった問題があった。
【０００５】
そこで本発明は、板状成形体内に形成された導体パターンが積層方向で非対称な状態にあっても、また切断溝を前記板状成形体の両主面に均等に刻設しない場合でも、一体焼結後に変形のない積層基板を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、導体パターンが印刷形成されたセラミックグリーンシートを複数積層して板状成形体となし、前記導体パターンとセラミックグリーンシートとを一体焼結した積層基板において、前記積層基板の主面には互いに平行な複数の第１の分割溝と前記第１の分割溝と直交する複数の第２の分割溝を有し、前記第１及び第２の分割溝に沿って分割してなる複数の個片積層体には、前記導体パターンにより内部回路素子が形成されており、前記積層基板の個片積層体形成領域の周囲に前記導体パターンからなる変形抑止導体層を形成した積層基板である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
グリーンシートと、その表面に形成した導体パターンを一体焼成する際、まずＡｇ，Ｃｕなどの導体パターンを構成する導体が、そのガラス転移点に達した時点より収縮を開始する。続いてグリーンシートのセラミックスが、そのガラス転移点に達した時点より収縮を開始する。
このように収縮は一般に導体パターンの方が先行し、導体が結晶化ピーク点を抑えると、その収縮はほぼ完了する。一方、セラミックスはその結晶化ピーク点が導体よりも更に高いため引き続き収縮し、結晶化ピーク点を迎えて収縮はほぼ完了する。
積層基板に用いられるセラミック材料は、一般に比較的低温で焼結が可能となるように、焼結の途中でガラスとなり易い成分、あるいは液相を形成しやすい成分を含んでいるため、焼結過程の後半における高密度化が進行する段階で、セラミック材料自体が柔らかくなり、前記セラミックと導体パターンの収縮特性の異なりによる焼結時の積層基板内における応力の不均一な分布によって変形が生じる。
そこで本発明者等は、積層基板の製造時に前記積層基板の個片積層体形成領域の周囲に前記導体パターンと同一の導体材料を用いて変形抑止導体層を形成することで変形を抑制することを見出した。
図１は、本発明の一実施例に係る積層基板の分解斜視図である。
前記変形抑止導体層４は、積層基板の外縁部近傍に製品となる個片積層体全体を囲むように形成され、平面視パターンや層数、形成位置などは個片積層体部２の導体パターン（図示せず）とセラミック層の非対称性による積層基板１内の応力不均一を解消するように適宜設定される。前記変形抑止導体層４は、回路素子を構成する導体パターンと同じ導体を用いるので、両者は当然同様の収縮特性を示し、変形抑止導体層４が回路素子を構成する導体パターンの収縮を阻害することがない。そして、先に収縮が完了した導体パターンにより、焼結過程の後半における高密度化が進行する段階でも、変形が少ない状態が維持され、その結果、極めて変形が小さい積層基板１を得ることが出来る。
前記変形抑止導体層を形成する前記領域は個片積層体部２とは異なり、一般に製品として供するものでなく廃棄される部分であって、この領域に変形抑止のための導体パターンを積極的に形成する思想は従来なかった。
【０００８】
また、積層基板に刻設される切断溝３により生じる応力の不均一も前記変形抑止導体層４により、解消することが出来、もって極めて変形が小さい積層基板を得ることが出来る。
【０００９】
【実施例】
本発明に係る積層基板の製造方法の一実施例を説明する。
まず、セラミックグリーンシート準備工程を説明する。ドクターブレード法により、誘電体セラミックス粉末、バインダ、及び可塑剤よりなるセラミックスラリーを、ポリエチレンテレフタレートフィルムからなるキャリアフィルム上に均一な厚さで塗布し、数十μｍから数百μｍのグリーンシートを形成する。そして乾燥後のグリーンシートを、キャリアシートが付いたまま所定の寸法に裁断する。
次に導体パターン形成工程を説明する。スクリーン印刷法などにより、キャリアシートの反対面であるグリーンシートの主面の製品部分となる所定箇所に、回路素子を構成する導体パターンを印刷形成する。印刷用ペーストは回路として作用するＡｇ金属粉と、これを印刷面に定着するための粘着剤を有している。
一部のグリーンシートには図２に示すようにグリーンシート５の外縁近傍で複数の個片積層体部２を取り囲むように、平面視で導体パターンが枠状に形成された変形抑止導体層４を形成している。この変形抑止導体層４とともに回路素子（図示せず）を構成する導体パターンを印刷形成するグリーシート５や、変形抑止導体層４のみ形成したグリーシート５を準備する。
図３（ａ）〜（ｆ）に変形抑止導体層の他の例を示す。ここでは、変形抑止導体層の平面視パターンを拡大して図示している。例示するように非連続パターンを形成しても良く、また積層方向における形成位置は、積層方向全体にわたって形成したり、積層基板の上下面近傍のみに形成したりしてもよく、回路素子を構成する導体パターンや切断溝の深さ等の形成条件、セラミック層の収縮特性や物性性等により、本発明の技術思想を逸脱しない限り、図１や図２に例示するものに限定されるものではなく自由に構成できる。
【００１０】
次に、グリーンシートを所定の順序に積層・圧着し、厚さがほぼ０．８ｍｍの平板状成形体とする。前記グリーンシートにはビアホールが形成されており、セラミック層間の導体パターンが適宜接続され、回路素子として機能するように構成される。
その後、平板状成形体の主面に互いに平行な複数の第１の分割溝と前記第１の分割溝と直交する複数の第２の分割溝を、それぞれほぼ０．１ｍｍの深さとなるように鋼刃で刻設する。その後、平板状成形体を脱脂・焼結して８０ｍｍ×７５ｍｍ×０．８ｍｍの積層基板とした。
前記分割溝の深さは、分割のし易さや取り扱い易さ等から、５０μｍ〜３００μｍの範囲で適宜設定される。
【００１１】
また変形抑止導体層を有さない以外は、前記実施例と同様な工程を経た積層基板を得て、比較例の試料とした。
【００１２】
上記により選られた積層基板をそれぞれ１０枚準備し、三次元測定器のワークテーブルに配置し、レーザー変位計により積層方向（三次元測定器のＺ軸方向）の変位量を計測し、これを例えば２ｍｍピッチで繰り返して、積層基板の一主面全体の変位を得て、コンピュータ処理して積層基板をワークテーブルに配置したときの傾きを補正し、得られた最大測定値と最小測定値の差を変形量として定義して評価した。その結果、比較例の変形量の平均値は３６１μｍであるのに対し、実施例の変形量は４０μｍと変形量を著しく抑制することが出来た。
【００１３】
なお、前記変形抑止導体層が切断溝と積層方向に重複する部位に複数層にわたって形成されていると、個片積層体に分割する際に、割れの進行を阻害する場合があるが、そのような場合には、例えば図２（ａ）に示すように変形抑止導体層を不連続となるようにし、変形抑止導体層の切断溝と積層方向に重複する部位には、導体層を形成しないようにすれば良い。
また、前記変形抑止導体層が複数層にわたって形成されていると、導体パターンとグリーンシートの圧力に対する変形能の差から、圧着性が劣化する場合もあるが、変形抑止導体層の導体パターンを適宜形成し、図４に示す積層基板断面図のように隣り合うセラミック層５に形成された変形抑止導体層４が積層方向に極力重ならないように形成すれば良い。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、内部に複数の回路素子を構成する導体パターンを有する積層基板において、前記導体パターン構造が積層方向に非対称であったり、切断溝により変形を生じ易い構造であっても、積層基板の変形を抑制することが出来るものであり、積層基板の品質を向上させるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る積層基板の分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施例に用いる変形抑止導体層が形成されたセラミックグリーンシートの平面図である。
【図３】（ａ）〜（ｆ）　本発明の他の実施例に係る変形抑止導体層の形成パターン拡大図である。
【図４】本発明の一実施例に係る積層基板の変形抑止導体層部の断面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）　従来の積層基板の断面図である。
【符号の説明】
１　積層基板
２　個片積層体部
３　分割溝
４　変形抑止導体層
５　セラミックグリーンシート
６　セラミック層
７　導体パターン
【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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