(57)【要約】【課題】  表面電極とセラミックとの間の密着強度の低下を抑えたセラミック多層基板を提供する。【解決手段】  表面電極３０を備えたセラミック多層基板の積層方向において、表面電極３０に対して少なくともセラミック層を介して対向するように空隙３１が形成され、空隙３１が形成された領域における空隙率が３０％以上７０％以下であるセラミック多層基板とすることで、焼成において表面電極３０がセラミックに引っ張られることを抑えることができ、表面電極３０とセラミックとの間の密着強度の低下を抑えることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセラミック層が積層されてなる積層体と、この積層体の積層方向の両主面のうち少なくとも一方の主面に形成された表面電極を備えたセラミック多層基板であって、
前記積層体の積層方向において、前記表面電極に対して少なくとも前記セラミック層を介して対向するように空隙が形成されており、
前記空隙が形成された領域における、前記積層体の主面に平行な断面の空隙率が３０％以上７０％以下である、セラミック多層基板。
【請求項２】
前記空隙が形成されていない領域における空隙率が０〜２５％である、請求項１に記載のセラミック多層基板。
【請求項３】
前記表面電極に対して前記セラミック層を介して対向するようにダミー電極が形成され、
前記空隙は、前記ダミー電極の周囲に形成されている、請求項１または請求項２に記載のセラミック多層基板。
【請求項４】
前記表面電極に対して前記セラミック層を介して対向するようにダミービアホールが形成され、
前記空隙は、前記ダミービアホールの周囲に形成されている、請求項１乃至３の何れか１項に記載のセラミック多層基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に電極が形成されたセラミック多層基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
セラミック多層基板には、通常、表面に表面電極が形成されている。特許文献１に開示のセラミック多層基板は次のように構成されている。まずセラミック材料からなるセラミックシートを用意する。次に所定のセラミックシートにビアホールを形成し、導電ペーストを印刷によって塗布し、所定の内部配線または表面電極を形成する。導電ペーストはＡｇ、Ｃｕ等からなる金属粒子と樹脂等の有機物を混合したものである。内部配線または表面電極を有するセラミックシートと内部配線や表面電極を有さないセラミックシートを複数の層にわたって積み重ねて圧着し、焼成することで、表面に表面電極を有するセラミック多層基板が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００６／０４６４６１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし導電ペーストとセラミックを同時焼成する場合、両者の収縮の挙動が異なる。導電ペーストは焼成開始後３００〜４００℃で樹脂等の有機物が熱分解しＡｇ、Ｃｕ等が焼結して収縮を始め７００℃〜８００℃で焼結収縮が終了するのが一般的である。一方、セラミックシートはガラスやセラミックを主成分とするため、それよりも１００℃以上高温の５００℃以上で焼結収縮を開始し９００〜１１００℃で焼結収縮が終了するのが一般的である。
【０００５】
そのため焼成工程において、先に焼結収縮した表面電極はその後も収縮するセラミックに引っ張られる。このためセラミック多層基板の表面電極には、表面電極／セラミック間の収縮挙動差による応力が働き、表面電極とセラミックの間に微小はがれやマイクロクラックが発生し、表面電極とセラミックの間の密着強度が低下するという問題があった。
【０００６】
本発明は上述した問題点を鑑みてなされたものであり、表面電極とセラミックとの間の密着強度の低下を改善したセラミック多層基板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】
【０００７】
上記問題点を解決するために、本発明のセラミック多層基板は、複数のセラミック層が積層されてなる積層体と、この積層体の積層方向の両主面のうち少なくとも一方の主面に形成された表面電極を備えたセラミック多層基板であって、前記積層体の積層方向において、前記表面電極に対して少なくとも前記セラミック層を介して対向するように空隙が形成されており、前記空隙が形成された領域における、前記積層体の主面に平行な断面の空隙率が３０％以上７０％以下である。
【０００８】
このセラミック多層基板では、表面電極の積層方向に対向するように空隙が形成されることで、焼成において表面電極がセラミックに引っ張られることを抑えることができ、表面電極とセラミックとの間の密着強度の低下を抑えることができる。
【０００９】
また本発明では、前記空隙が形成されていない領域における空隙率が０〜２５％である。
【００１０】
また本発明では、前記表面電極に対して前記セラミック層を介して対向するようにダミー電極が形成され、前記空隙は、前記ダミー電極の周囲に形成されている。
【００１１】
また本発明では、前記表面電極に対して前記セラミック層を介して対向するようにダミービアホールが形成され、前記空隙は、前記ダミービアホールの周囲に形成されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、表面電極を備えたセラミック多層基板において、表面電極とセラミックとの間の密着強度の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態のセラミック多層基板の断面図である。
【図２】本発明の実施形態のセラミック多層基板の製造工程を示す断面図である。
【図３】図２に続く製造工程を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態のセラミック多層基板の表面電極を積層方向から見た概略図である。
【図５】本発明の変形例のセラミック多層基板の断面図である。
【図６】本発明の変形例のセラミック多層基板の断面図である。
【図７】本発明の変形例のセラミック多層基板の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るセラミック多層基板の実施形態を、図面を参照して説明する。
（実施形態）
図１は本発明の実施形態であるセラミック多層基板の断面図である。図１に示すように、直方体の積層体３３と、積層体３３の底面に形成された表面電極６ａ〜６ｄと、積層体３３の上面に形成された矩形状の表面電極３０ａ〜３０ｄと、を備えている。
【００１５】
積層体３３は、複数のセラミックシートが積層され構成されている。積層体３３は、ビアホール２〜５、内部電極８ａ〜８ｄ、ビアホール１０、コイル３２、ビアホール１７、内部電極１９ａ〜１９ｄ、ビアホール２１〜２４を備えている。
【００１６】
内部電極８ａ〜８ｄは、積層体３３の底面に近い側に配置されている。内部電極８ａ〜８ｄは、ビアホール２〜５によって、表面電極６ａ〜６ｄと電気的に接続されている。
【００１７】
コイル３２は、例えばＵ字状のコイル導体１２、１４がビアホール１５によって接続されることで螺旋状に構成されている。コイル３２は、積層体３３の中央部分で内部電極８ａ〜８ｄと内部電極１９ａ〜１９ｄとの間に配置されている。コイル３２は、ビアホール１０によって、内部電極８ａと電気的に接続されている。
【００１８】
内部電極１９ａ〜１９ｄは、前記コイル３２より積層体３３の上面に近い側に配置されている。内部電極１９ａは、ビアホール１７によって、前記コイル３２と電気的に接続されている。また、内部電極１９ａ〜１９ｄは、ビアホール２１〜２４によって、表面電極３０ａ〜３０ｄと電気的に接続されている。
【００１９】
表面電極３０ａ〜３０ｄと内部電極１９ａ〜１９ｄとの間であって、表面電極３０ａ〜３０ｄに近い側には、複数の空隙３１が形成されている。複数の空隙３１は、表面電極３０ａ〜３０ｄに対して積層方向から見て重なるように、つまり積層方向において表面電極３０ａ〜３０ｄに対して対向するように形成されている。また複数の空隙３１のうち一部は、表面電極３０ａ〜３０ｄに対して積層方向から見て重なる部分の周囲にも形成されている。
【００２０】
図２、図３は、本実施形態に係るセラミック多層基板の製造工程を示す断面図である。図２、図３を参照して、本セラミック多層基板の製造方法について詳細に説明する。まず、セラミック材料からなるセラミックシート１を用意する。セラミックシートとしては、低温焼成セラミック（ＬＴＣＣ：Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ）材料からなるセラミックシートを用いる。
【００２１】
このセラミックシート１にビアホール用の穴を形成し、この穴に導電ペーストを充填して、ビアホール２ａ〜５ａを形成する。その後、セラミックシート１及びビアホール２ａ〜５ａの上に、スクリーン印刷で導電ペーストを印刷し表面電極６ａ〜６ｄを形成する。表面電極６ａはビアホール２ａ、表面電極６ｂはビアホール３ａ、表面電極６ｃはビアホール４ａ、表面電極６ｄはビアホール５ａとそれぞれ接続するように形成する。なお、このセラミックシート１は、後の工程で形成される他のシートと積層する際、表面電極の形成された面を底面として積層する。もしくは、表面電極６ａ〜６ｄは転写で形成してもよい。
【００２２】
次に、セラミックシート１と同様に形成されたセラミックシート７を用意する。このセラミックシート７は、ビアホール２ｂ、３ｂ、４ｂ、５ｂと所定のパターンで印刷された内部電極８ａ〜８ｄを備えている。また、所定のビアホール１０ａが形成されたセラミックシート９も用意する。（図２（ｃ））。
【００２３】
次にセラミックシート１１を用意し、所定のビアホール１０ｂを形成して、さらにスクリーン印刷で導電ペーストを印刷し、Ｕ字状のコイル導体１２を形成する。ビアホール１０ｂはビアホール１０ａと接続するように形成する。同様にして、所定のビアホール１５とコイル導体１４が形成されたセラミックシート１３を用意する。ビアホール１５はコイル導体１２とコイル導体１４を接続するように形成する。
【００２４】
さらにセラミックシート１６とセラミックシート１８を用意する。セラミックシート１６には所定のビアホール１７ａを形成する。セラミックシート１８には所定のビアホール１７ｂを形成して、さらに内部電極１９ａ〜１９ｄをスクリーン印刷で形成する。（図２（ｂ））。
【００２５】
次にセラミックシート２０を用意する。このセラミックシート２０に所定のビアホール２１ａ〜２４ａを形成する。
【００２６】
次にセラミックシート２５を用意する。このセラミックシート２５に所定のビアホール２１ｂ〜２４ｂを形成し、また、ビアホール周囲の所定位置に主成分が球形上の樹脂ビーズである樹脂ビーズペースト２６を印刷する。樹脂ビーズペースト２６は、後述する表面電極３０ａ〜３０ｄに対して積層方向から見て重なる位置、つまり積層方向において表面電極３０ａ〜３０ｄに対して対向する位置に印刷する。ここではさらに広めに印刷し、表面電極３０ａ〜３０ｄに対して積層方向から見て重なる位置の周囲にも印刷する。
【００２７】
さらにセラミックシート２７とセラミックシート２８を用意する。セラミックシート２７には所定のビアホール２１ｃ〜２４ｃを形成する。また、ビアホール周囲の所定位置に樹脂ビーズペースト２６を印刷する。セラミックシート２８には所定のビアホール２１ｄ〜２４ｄを形成する。また、ビアホール周囲の所定位置に樹脂ビーズペースト２６を印刷する。
【００２８】
次にセラミックシート２９を用意する。このセラミックシート２９に所定のビアホール２１ｅ〜２４ｅを形成し、その後、セラミックシート２９の上に、スクリーン印刷で導電ペーストを印刷し表面電極３０ａ〜３０ｄを形成する。（図２（ａ））。
【００２９】
次に、セラミックシート１、７、９、セラミックシート１１、１３、１６、１８、セラミックシート２０、２５、２７、２８、２９を積層し圧着する。（図３）。その後、焼成し、表面電極６ａ〜６ｄ、３０ａ〜３０ｄを備えた積層体３３が形成される。焼成によって印刷された樹脂ビーズは焼失し、この部分には空隙３１が形成される。
【００３０】
図４は表面電極３０ａを積層方向から見た概略図であり、複数の空隙３１は、表面電極３０ａに対して積層方向から見て重なる位置に形成されている。また前述のとおり、樹脂ビーズペースト２６は表面電極３０ａよりも広めに印刷されている。そのため表面電極３０ａに対して積層方向から見て重なる位置の周囲にも空隙３１は形成されている。
【００３１】
ここで、表面電極３０ａに対して積層方向から見て重なる部分およびその周囲における、空隙３１が形成されている領域の空隙率は３０％以上７０％以下となっている。また空隙３１が形成されていない領域の空隙率は２５％以下となっている。空隙率とは、ポア面積率で定義されている。ポア面積率とは、積層体３３を主面と平行に鏡面研磨し、空隙３１が形成された領域まで研磨して、研磨断面を走査顕微鏡（ＳＥＭ）により観察し、焼結後のセラミック中の単位面積あたりのポア面積率を測定したものである。
【００３２】
本実施形態では、表面電極３０ａ〜３０ｄの積層方向に対向するように空隙３１が形成されることで、焼成工程において先に焼結した表面電極３０ａ〜３０ｄが、その後も焼結収縮するセラミックに引っ張られることを抑えることができる。さらに、空隙３１によってセラミックの焼結収縮による収縮応力が緩和され、このために、表面電極３０ａ〜３０ｄとセラミックの間に微小はがれやマイクロクラックが発生することが抑制され、表面電極３０ａ〜３０ｄとセラミックの間の密着強度の低下が抑制される。
【００３３】
空隙３１が形成された領域の空隙率は、３０％以上７０％以下となっている。この空隙率は、樹脂ビーズペーストの材料や樹脂ビーズの量を変えることで適宜設定できる。空隙率が３０％未満では表面電極３０の密着強度低下に対する効果が小さくなり、空隙率が７０％を超えるとセラミックがもろくなりセラミック多層基板の抗折強度が低下する。空隙３１が形成されていない領域の空隙率は、セラミック多層基板の要求特性に応じて適宜設定されるものである。特に、本実施形態のように、空隙３１が形成されていない領域の空隙率を２５％以下にした場合、セラミックの焼結収縮はより大きい状態である。このときに表面電極３０ａ〜３０ｄの積層方向に対向するように空隙３１を形成して、この領域の空隙率を３０％以上７０％以下とすることで、表面電極３０ａ〜３０ｄとセラミックの間の密着強度改善の効果を、より大きくすることができる。
【００３４】
本発明の実施形態の変形例を図５、図６、図７を参照して説明する。ここで実施形態と対応する部分には同一の符号を付して重複説明を省略する。
【００３５】
図５の積層体３６では、表面電極３０ａ〜３０ｄの積層方向に対向するようにダミー電極３４が形成されており、ダミー電極３４上の全面にわたって空隙３５が形成されている。空隙３５を形成するために、ダミー電極３４は純金属ペーストの印刷によって形成されており、純金属ペーストとセラミックの焼成時の収縮差により、全体的に収縮した純金属ペーストの全面にわたって空隙３５が形成される。この空隙３５によって、セラミックの焼結収縮による収縮応力が緩和され、このために、表面電極３０ａ〜３０ｄとセラミックの間に微小はがれやマイクロクラックが発生することが抑制され、表面電極３０ａ〜３０ｄとセラミックの間の密着強度の低下が抑制される。つまり図１〜図４で説明した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
図６の積層体３８では、表面電極３０ａ〜３０ｄの積層方向に対向するように内部電極１９が形成されており、内部電極１９上の全面にわたって空隙３７が形成されている。内部電極１９を純金属ペーストで形成することで、空隙３７を形成している。この空隙３７によって、実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３７】
図７の積層体４１では、表面電極３０ａ〜３０ｄの積層方向に対向するようにダミービアホール３９が形成されており、ダミービアホール３９とセラミックの間には、空隙４０が形成されている。ダミービアホール３９を純金属ペーストで形成することで、空隙４０を形成している。この空隙４０によって、実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
次に本発明の実施形態および変形例の実験結果を表１に示す。実施例１は樹脂ビーズで空隙を形成したもの、実施例２はダミー電極で空隙を形成したもの、実施例３は内部電極で空隙を形成したもの、実施例４はダミービアホールで空隙を形成したものであり、比較例はこれらによって空隙が形成されていないものである。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
ここでピール強度は、表面電極に所定の銅線をはんだ付けし、銅線を表面電極に対して垂直方向に引っ張ったときの表面電極の剥離強度を測定したものである。この表１から明らかなように、実施例１〜４は比較例に対してピール強度が改善している。
【００４１】
本発明の実施形態において、樹脂ビーズペーストを印刷して空隙を形成する方法を示したが、樹脂ビーズペーストに代えてカーボンペーストを印刷して空隙を形成してもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１、７、９：セラミックシート
２、３、４、５：ビアホール
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ：表面電極
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ：内部電極
１０、１５、１７：ビアホール
１１、１３、１６、１８：セラミックシート
１２、１４：コイル導体
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ：内部電極
２０、２５、２７、２８、２９：セラミックシート
２１、２２、２３、２４：ビアホール
２６：樹脂ビーズペースト
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ：表面電極
３１、３５、３７、４０：空隙
３２：コイル
３３、３６、３８、４１：積層体
３４：ダミー電極
３９：ダミービアホール
【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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