(57)【要約】【課題】厚みが薄い積層体を支持部材上で圧着して支持部材から剥離する時、積層体が曲がったり伸びたりしてしまう。変形した積層体を焼成して得られるセラミック多層基板も、必然的に変形したものとなってしまう。【解決手段】セラミックグリーンシートの積層体に、焼成時に焼失する成分を主成分とする補強シートを付加して、積層体全体として厚みを増した上で支持部材から剥離する。この補強シートは、例えば焼成中に気化して焼失してしまう樹脂やバインダを用いて作製する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚のセラミックグリーンシートを準備する工程と、
焼成時に焼失する成分を主成分とする補強シートを所望の枚数準備する工程と、
前記セラミックグリーンシートと前記補強シートを支持部材上に積層、圧着して積層体を作製する工程と、
前記支持部材から前記積層体を剥離する工程と、
前記積層体を焼成する工程を備え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２】
前記補強シートを前記積層体の最下層に積層することを特徴とする、請求項１に記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項３】
前記積層体の形状を略直方体とし、厚みを５００μｍ以上とすることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項４】
前記積層体の一方の面にキャビティを設け、底板の厚みを３３０μｍ以上とすることを特徴とする、請求項２に記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項５】
前記補強シートを樹脂とバインダと可塑剤とで構成することを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれかに記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項６】
前記補強シートを１００体積％とした場合、前記積層体の焼成温度では焼結しない無機フィラーを副成分として３０体積％以下の割合で添加することを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれかに記載のセラミック多層基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック多層基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のセラミック多層基板の製造方法の一例を示すものとして特許文献１がある。特許文献１は、積層型セラミック電子部品を作製するための一連の工程を連続して行なう製造方法および製造装置が提案されたものであるが、各工程における作業内容は次に示す通りである。
【０００３】
第１に、キャリアフィルム上に形成されたセラミックグリーンシートを準備する。
【０００４】
第２に、セラミックグリーンシート上に導体ペーストを印刷したり埋め込んだりして、電極を形成する。
【０００５】
第３に、キャリアフィルムを付けたままでセラミックグリーンシートを台上に積層、圧着およびキャリアフィルムの引き剥がしを１枚ごとに順次行ない、積層体を作製する。
【０００６】
最後に、得られた積層体を台から剥離し、焼成して基板を作製し、基板に対し外部電極を形成するなどして積層型セラミック電子部品を作製する。
【特許文献１】特許２５０４２７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年の電子部品への小型化、低背化要求の強まりに対応して、電子部品の基となる基板についても小型化、低背化を進める傾向が強まっている。当然のことながら、小型で低背な基板であっても、その形状は変形していることがないように提供する必要がある。
【０００８】
この基板の厚みを薄くするには、焼成前の生の積層体の状態での厚みを薄くすることが必要になる。積層体は、一般的には支持台等の支持部材上にグリーンシートを複数枚積み重ねて圧着することにより作製するものだが、圧着後に積層体を支持部材から剥離しようとしても、積層体が薄ければ薄いほど剥離作業そのものが難しくなる。最悪の場合、剥離時に、積層体が曲がったり伸びたりなどして変形してしまう可能性が生じる。積層体が変形してしまっては、その後の焼成を経て得られる基板は必然的に変形したものとなってしまう。そこで、本発明の目的は、厚みが薄くても、変形のないセラミック多層基板が作製できる製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るセラミック多層基板の製造方法は、複数枚のセラミックグリーンシートを準備する工程と、焼成時に焼失する成分を主成分とする補強シートを所望の枚数準備する工程と、前記セラミックグリーンシートと前記補強シートを支持部材上に積層、圧着して積層体を作製する工程と、前記支持部材から前記積層体を剥離する工程と、前記積層体を焼成する工程を備えることを特徴とする。上述の目的から言えば、この補強シートは、生の積層体の段階で一時的に積層されるものであり、基板となった段階では基板の構成要素とはならず、基板の厚みを増やすべきものではない。よって、例えば、焼成中に気化して焼失してしまう材料を用いて形成するものである。仮に、この補強シートに含有する一部の成分が焼失しないとしても、その一部の成分は基板に固着することなく、容易に除去できるものとする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のセラミック多層基板の製造方法を用いれば、所望する積層体の厚みが例えば５００μｍ未満の薄いものであっても、一時的に補強シートを付加することにより厚みを増すことができる。このため、積層体全体の剛性を高められ、また台からの剥離の容易性も高められ、台からの剥離時に起こり得る積層体の変形を防止できる。その結果、最終的には、所望した通りの厚みが薄く、かつ変形がないセラミック多層基板が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（実施例１）
図１は、本発明の製造方法の一実施例を説明するためのもので、セラミック多層基板２の完成までの作製手順を順次段階的に示した斜視図である。
【００１２】
まず、図１（ａ）に示すように、セラミックグリーンシート１１ａを準備する。
【００１３】
本実施例では、セラミックグリーンシート１１ａは、チタン酸バリウム系誘電体粒子をアクリル系バインダ中に分散させて作製したスラリーをキャリアフィルム１２上に塗布し、乾燥させたものである。サイズは縦横１０ｃｍ四方で、厚み２．５μｍである。このセラミックグリーンシート１１ａには、Ｐｄ系電極ペーストを印刷して配線回路を形成しておく。このキャリアフィルム１２も含めたセラミックグリーンシート１１ａは、合計１００枚準備する。
【００１４】
次に、図１（ｂ）に示すように、補強シート１３ａを準備する。
【００１５】
本実施例では、補強シート１３ａの基となるスラリーは、スラリー全体積を１００％とすると、ポリプロピレン系樹脂粉末を２０体積％、バインダを５０体積％、残り３０体積％を可塑剤と溶剤の割合で混練したものである。このスラリーをキャリアフィルムに塗布し、乾燥させ、縦横１０ｃｍ四方で、厚み２５０μｍの補強シート１３ａを準備する。補強シート１３ａは、乾燥させてシートとなった段階では、ポリプロピレン系樹脂、バインダ、可塑剤が残り、溶剤は気化して消滅することになる。本実施例では、この補強シート１３ａは１枚準備する。
【００１６】
次に、図１（ｃ）に示すように、積層体１を作製する。
【００１７】
まず、支持台１５上に表面粗さＲａが１５μｍの支持シート１４を配置し、支持シート１４上に補強シート１３ａを配置する。次に、セラミックグリーンシート１１ａを、キャリアフィルム１２を上に向けた状態で補強シート１３ａ上に積層し、３５ｋｇｆ／ｃｍ２の加圧力を３秒間加えて圧着し、キャリアフィルム１２を剥離する。この積層、圧着、剥離という一連の動作を１００回繰り返し、最下層に補強シート１３ａがあり、その上に１００枚のセラミックグリーンシート１１ａが積層された、略直方体形状の積層体１を作製する。この積層体１は、セラミックグリーンシート１１ａの厚みは全体で２５０μｍであり非常に薄いものだが、補強シート１３ａの厚み分２５０μｍが付加されたため、積層体１全体の厚みとしては５００μｍとなる。
【００１８】
なお、本実施例では、補強シート１３ａやセラミックグリーンシート１１ａの圧着を支える支持部材の一例として、支持台１５および支持シート１４を用いるとしているが、支持シート１４を挟まず支持台１５上で直接支持させても構わない。また、本実施例のように、支持部材の上面にシートを積層して上から加圧する方法でも、逆に、支持部材の下面に対し下方向からシートを積層して下から加圧する方法でも構わない。また本実施例のように、１枚積層した都度加圧しても、全枚数積層した後に１度に加圧しても構わない。
【００１９】
次に、図１（ｄ）に示すように、まず支持台１５から支持シート１４も含めて積層体１を取り去り、続いて、支持シート１４から積層体１を剥離する。積層体１は５００μｍと厚みを増しているため、セラミックグリーンシート１１ａのみの厚み２５０μｍよりも剛性を増している。このため、剥離中は多少曲がったとしても剥離終了後は元に戻ろうとする応力が働き、変形することはない。また、厚みが増すと剥離作業自体が容易になる。手作業で剥離しようが、機械装置を使って剥離させようが、厚みのある方が取り扱いやすい。剥離の容易性が高まれば、剥離する時にかける力も、積層体のある一点に集中することなく広い範囲で均等にかけやすくなり、変形の要因を取り除くことができる。
【００２０】
図１（ｄ）に示す付着物１６は、剥離の際に支持シート１４に付着してしまった補強シート１３ａの一部を示している。しかしながらこの補強シート１３ａは、後述の焼成において焼失してしまい、もともと基板の一部とはならないのものなので、一部が欠落してしまっても問題はない。逆に言えば、仮に補強シート１３ａが最下層に積層されていないと、基板となるべきセラミックグリーンシート１１ａの一部や表面に形成されている電極ペーストが支持シート１４に付着してしまう可能性が生じる。このため、補強シート１３ａを本実施例のように積層体の最下層におくと、セラミックグリーンシート１１ａや電極ペーストの欠落防止につながり好ましい。
【００２１】
また、支持シート１４と接する積層体１の下面は、圧着や剥離の際に少なからず表面が荒れてしまう可能性がある。特に、本実施例のように、セラミックグリーンシートを１枚積層する都度加圧すると、積層体最下層のシートほど圧力印加回数が増え、支持シート１４とより強固に接着されてしまい、剥離の際に表面が荒れる可能性は高まる。このような場合でも、補強シート１３ａを最下層におくと、仮に表面が荒れたとしても最終的には焼失するものなので、所望する基板への影響はなくなる。
【００２２】
次に、剥離した積層体１を約１０００℃で焼成する。
【００２３】
焼成中、補強シート１３ａに含有するポリプロピレン系樹脂、バインダ、可塑剤は全て焼失してしまう。結果、図１（ｅ）に示すような、セラミック多層基板２が作製される。
（実施例２）
図２は、本発明の製造方法の別の実施例を説明するためのもので、セラミック多層基板４の完成までの作製手順を順次段階的に示した斜視図である。上述の図１と同様のものには、図１と同じ符号を図２においても付与している。また、図１に示した作業と同様の作業を行なうものについては、図２から省略している。
【００２４】
まず、上述の実施例１と同様、セラミックグリーンシート１１ａを１００枚準備する。
【００２５】
次に、図２（ａ）に示すように、補強シート１３ｂを準備する。
【００２６】
本実施例では、補強シート１３ｂの基となるスラリーは、スラリー全体積を１００％とすると、ポリプロピレン系樹脂粉末を３０体積％、アルミナ粉末を１０体積％、バインダを２０体積％、残り４０体積％を可塑剤と溶剤の割合で混練したものである。このスラリーをキャリアフィルムに塗布し、乾燥させ、縦横３ｃｍ四方で、厚み２５０μｍの補強シート１３ｂを準備する。シートになった段階では、補強シート１３ｂにはポリプロピレン系樹脂、アルミナ、バインダ、可塑剤が残り、溶剤は気化して消滅することになる。本実施例では、この補強シート１３ａは２枚準備する。
【００２７】
このアルミナ粉末は、後述する焼成時の温度では焼結しない無機フィラーの一例であり、セラミックグリーンシートが焼成時に発生する面方向の収縮を抑制するのに有効であるため、必要に応じて本発明の補強シートに含有させるとよい。
【００２８】
次に、図２（ｂ）に示すように、積層体３を作製する。
【００２９】
上述の実施例１と同様、支持台１５上に表面粗さＲａが１５μｍの支持シート１４を配置し、支持シート１４上に補強シート１３ｂを１枚配置する。次に、セラミックグリーンシート１１ａを積層し、３５ｋｇｆ／ｃｍ２の加圧力を３秒間加え圧着し、キャリアフィルム１２を剥離する。この積層、圧着、剥離という一連の動作を１００回繰り返す。最後に補強シート１３ｂを１枚積層し、圧着する。結果、最下層と最上層に補強シート１３ｂがあり、その間に１００枚のセラミックグリーンシート１１ａが積層された、略直方体形状の積層体３が作製される。この積層体３は、セラミックグリーンシート１１ａだけの厚みであれば２５０μｍであり非常に薄いものとなるが、補強シート１３ｂの厚み分が併せて５００μｍが付加されるため、積層体全体の厚みとしては７５０μｍとなる。
【００３０】
次に、まず支持台１５から支持シート１４も含めて積層体３を取り去り、続いて、支持シート１４から積層体３を剥離する。積層体３は７５０μｍと厚みを増しているので、変形することなく容易に剥離できる。
【００３１】
次に、剥離した積層体３を約１０００度で焼成する。図２（ｃ）は焼成直後のセラミック多層基板４を示し、アルミナ粉末１８が上面にのっている状態を示している。
【００３２】
焼成中、補強シート１３ｂに含有するポリプロピレン系樹脂、バインダ、可塑剤は焼失してしまうが、アルミナ粉末１８は焼失せず残る。ただし、アルミナ粉末１８は基板に固着せず、つまりセラミックシート１１ａに含有するセラミック粒子とネッキングせず、基板の上面に粉末状態で残ることになる。
【００３３】
アルミナ粉末１８が基板に固着するかしないかは、補強シート１３ｂに占めるアルミナ粉末の含有率で決まる。本実施例においては、アルミナ粉末はスラリー段階で１０体積％しか含有させておらず、セラミック粒子とアルミナ粒子間には多量のバインダや樹脂が存在することになるので、粒子間の接触が皆無となる。焼成中、除々にバインダや樹脂が焼失していき、粒子間の距離は近づいていくが、含有率が３０体積％以下であればネッキングするまでには至らず、基板に固着することはない。アルミナ粉末１８は、単に乾燥して元の粉末状態に戻り、基板上面にのっているだけの状態となるので、ブラシ等で容易に取り除くことができる。
【００３４】
逆に、補強シート１３ｂに占めるアルミナ粉末１８の割合が３０体積％を越える場合は、焼成中にアルミナ粉末１８とセラミックグリーンシート１１ａに含有するセラミック粉末とが接触する割合が高まり、粒子同士のネッキングが発生し、アルミナ粉末１８は基板に固着してしまうことになる。固着したアルミナ粒子は容易に取り除くことができず、ダイサー等を使って削るような作業工程が必要となる。
【００３５】
次に、アルミナ粉末１８をブラシ等で取り除き、図２（ｄ）に示すような、セラミック多層基板４が作製される。
（実施例３）
図３は、本発明の製造方法のさらに別の実施例を説明するためのもので、セラミック多層基板６の完成までの作製手順を順次段階的に示した斜視図である。上述の図１、図２と同様のものには、同じ符号を図３においても付与している。また、図１、図２に示した作業と同様の作業を行なうものについては、図３から省略している。
【００３６】
まず、上述の実施例１と同様、セラミックグリーンシートを準備する。但し、厚みは５０μｍにする。この内、７枚のセラミックグリーンシート１１ｂには５．２ｍｍ×６．６ｍｍの貫通穴１９ａを中心付近に設ける。同様に、５枚のセラミックグリーンシート１１ｃには４．５ｍｍ×５．５ｍｍの貫通穴１９ｂを設ける。この貫通穴は、基板となった時にキャビティとなるものである。４枚のセラミックグリーンシート１１ｄには貫通穴を設けず、そのままの状態とする。
【００３７】
次に、上述の実施例２と同様、アルミナ粉末を含んだ補強シート１３ｃを準備する。但し、厚みは５０μｍにし、６枚準備する。
【００３８】
次に、図３（ｂ）に示すように、支持台１５の上に補強シート１３ｃを６枚、セラミックグリーンシート１１ｄを４枚、セラミックグリーンシート１１ｃを５枚、セラミックグリーンシート１１ｂを７枚を順次、積層、圧着、キャリアフィルム１２の剥離を行ない、一方の面にキャビティが設けられた積層体５を作製する。図４は積層体５をＡ−Ａ線部分で切断したと想定した断面図である。この積層体５は、中心部に貫通穴１９が設けられており、セラミックグリーンシート１６枚分の厚み８００μｍに補強シート１３ｃ６枚分の厚み３００μｍが付加され、全体の厚みとしては１１００μｍとなっている。底板２１の厚みは５００μｍである。
【００３９】
上述の実施例１では、２５０μｍ厚みの１枚の補強シートを付加するとしたが、本実施例では、５０μｍという薄い厚みの補強シートを６枚積層するようにしている。本実施例で作製する積層体の一方の面にはキャビティが設けられており、底板の厚みが合計３３０μｍ以上となるのであれば、付加する補強シートは厚みのあるもの１枚でも、厚みの薄いものを複数枚重ねても構わない。
【００４０】
次に、図３（ｃ）に示すように、まず支持台１５から支持シート１４も含めて積層体５を取り去り、続いて、支持シート１４から積層体５を剥離する。
【００４１】
次に、剥離した積層体５を約１０００度で焼成する。図３（ｄ）は、焼成後のキャビティ２０が形成されたセラミック多層基板６を示している。図５はセラミック多層基板６をＢ−Ｂ線部分で切断したと想定した断面図である。
【００４２】
このような底板の厚みが薄いキャビティが設けられた積層体は、略直方体の形状の積層体に比べ、支持シートからの剥離において変形したり伸びたりする可能性が高い。そのため、このような形状の積層体に本発明の補強シートを加えることは、薄い底板部分の厚みを増やすことになり、剥離時の変形防止に特に効果がある。また本実施例においては、補強シートにアルミナ粉末を含有させている。キャビティが設けられた積層体を焼成すると、特にキャビティ底面２２の変形が著しく発生する。このため、面方向の収縮挙動を抑制するためのアルミナ粉末を含有させることが好ましい。
【００４３】
また、本実施例においては補強シートは積層体５の最下層にのみ積層するので、上述の実施例２のようにアルミナ粉末が基板にのることはないが、仮に基板６の底面に付着している場合は、ブラシ等で容易に取り除くことができる。
【００４４】
さて、本発明の補強シートは、積層体の形状が略直方体であれば厚み５００μｍ以上にし、キャビティが設けられている場合は底板の厚みを３３０μｍ以上にすると、特に支持部材からの剥離時に効果があるとしている。この数値の根拠となった実験結果を下記に記載する。
（実験１）
実施例１記載のセラミックシート積層体(厚み２５０μｍ)に補強シートの厚みを変えて付加し、トータル厚み２５０、３５０、４２０、５００、５８０、６６０、７４０μｍの略直方体の積層体を作製した。この積層体を支持部材から剥離した上でカットライン（子基板分割線）を入れ、所望の位置より４０μｍ以上ずれたときにＮＧと規定し、積層体厚みとＮＧ率の関係を調査した。
【００４５】
【表１】
2005064240.tif 000003
【００４６】
積層体トータル厚みが５００μｍより大きいと、カットラインずれ不良が大きく低減されている。カットラインずれは積層体の変形の有無に大きく依存するものなので、５００μｍ以上の厚みがあれば支持部材からの剥離時に起こり得る変形防止に効果があるものと判断できる。
（実験２）
実施例３記載のセラミックシート積層体(全体厚み８００μｍ、底板厚み２００μｍ)に補強シートの厚みを振り、底板トータル厚み２００、２８０、３３０、３８０、４３０、５３０μｍのキャビティが設けられた積層体を作製した。
【００４７】
本プレス後において、キャビティ内部の底面（部品実装面）の最大高低差を測定した。
【００４８】
【表２】
2005064240.tif 000004
【００４９】
底板トータル厚みが３３０μｍ以上の領域において、キャビティ部品実装面の最大高低差の低減が顕著であるものと判断できる。
（実験３）
また、本発明の補強シートには、焼成時に発生するセラミック層の面方向の収縮抑制を目的として、無機フィラーを３０体積％以下の含有率で添加することが有効であるとしている。無機フィラーの一例であるアルミナ粉末の体積比率が高いほど収縮抑制の効果は高まるが、アルミナ粉末の量が一定値を超えると、製品となるセラミック多層基板の表面にアルミナ層が固着してしまう。固着したアルミナ層はメッキ処理前の洗浄工程でも除去されずに残り、メッキ不良を引き起こす等のことが分かっている。
【００５０】
本実験では、実施例２において補強シート中のアルミナ体積比率を振り、焼成して作製したセラミック多層基板の内、めっきが発生している多層基板の数を調査した。なおアルミナ粉末は、中心粒径が異なる２種類のものを使用した。
【００５１】
【表３】
2005064240.tif 000005
【００５２】
補強シート内のアルミナ体積比率が30％以下であればめっき不良は起こっていない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】セラミック多層基板２の完成までの作製手順を順次段階的に示した斜視図である。（実施例１）
【図２】セラミック多層基板４の完成までの作製手順を順次段階的に示した斜視図である。（実施例２）
【図３】セラミック多層基板６の完成までの作製手順を順次段階的に示した斜視図である。（実施例３）
【図４】キャビティ型の積層体５の断面図である。（実施例３）
【図５】キャビティ型のセラミック多層基板６の断面図である。（実施例３）
【符号の説明】
【００５４】
１、３、５    積層体
２、４、６    セラミック多層基板
１１ａ〜ｄ    セラミックグリーンシート
１２    キャリアフィルム
１３ａ〜ｃ    補強シート
１４    支持シート
１５    支持台
１６    付着物
１８    アルミナ粉末
１９、１９ａ〜ｂ    貫通穴
２０    キャビティ
２１    底板
２２    キャビティ底面
【図１】
2005064240.tif 000006
【図２】
2005064240.tif 000007
【図３】
2005064240.tif 000008
【図４】
2005064240.tif 000009
【図５】
2005064240.tif 000010