(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極パターンが形成されたセラミックグリーンシートを積層し、焼成してなり、内部に所定の回路を構成したセラミック積層体において、
前記セラミック積層体は、空孔率が異なる第１のセラミック層と第２のセラミック層を備え、前記第１のセラミック層と前記第２のセラミック層は同組成のセラミック材料を焼成してなり、前記第２のセラミック層のセラミック材料は、前記第１のセラミック層のセラミック材料よりも高温で仮焼された仮焼粉を含み、
第１のセラミック層と第２のセラミック層とを、他のセラミック層を介さずに重ねて形成して変形を抑制したことを特徴とするセラミック積層体。
【請求項２】
前記第２のセラミック層の空孔率は５％〜２０％であり、前記第１のセラミック層の空孔率よりも大きいことを特徴とする請求項１記載のセラミック積層体。
【請求項３】
電極パターンが形成されたセラミックグリーンシートを積層し、焼成してなり、内部に所定の回路を構成したセラミック積層体において、
前記セラミック積層体は、密度が異なる第１のセラミック層と第２のセラミック層を備え、前記第１のセラミック層と前記第２のセラミック層は同組成のセラミック材料を焼成してなり、前記第２のセラミック層のセラミック材料は、前記第１のセラミック層のセラミック材料よりも高温で仮焼された仮焼粉を含み、
第１のセラミック層と第２のセラミック層とを、他のセラミック層を介さずに重ねて形成して変形を抑制したことを特徴とするセラミック積層体。
【請求項４】
前記第２のセラミック層の密度が、前記第１のセラミック層の密度に対して７０％〜９５％であることを特徴とする請求項３記載のセラミック積層体。
【請求項５】
前記セラミック積層体は、更に他のセラミック材料からなるセラミック層を含むことを特徴とする請求項１〜４記載のいずれかのセラミック積層体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部に所定の回路パターンが形成されたセラミック積層体に関し、その変形を抑制することに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
セラミックグリーンシートに電極パターンを印刷し、それを積層し、焼成してなるセラミック積層体は、チップ部品、回路基板などに使用されている。
【０００３】
このセラミック積層体は、仮焼、粉砕したセラミック粉末と溶剤等を混合したスラリーよりグリーンシートを作製し、そのグリーンシートにパンチングによりスルーホールを適宜形成し、銀、銅などの電極ペーストをスクリーン印刷してグリーンシート上に所定の電極パターンを形成し、これを積層し、焼成してセラミック積層体を得ている。また、焼成前又は後に切断工程が入る場合もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このセラミック積層体は、９００〜１０００℃程度で一体焼成されるが、このとき、セラミック層と電極との収縮特性が異なり、セラミック積層体が変形することがあった。これは、一般に電極部分が早く収縮を開始し、セラミック層が収縮するときには、電極部分は収縮せず、セラミック層の均一な収縮を阻害することによるものと考えられる。
【０００５】
とりわけ、セラミック積層体の内部の電極パターンの構造が、積層方向にアンバランスなとき変形量が大きくなる。例えば、図５（ｂ）に示すように、電極パターン５１が積層方向に対称に形成されている場合は、ほとんど変形なしの状態で焼成することができるが、図５（ａ）に示すように、電極パターン５１が積層方向に非対称でアンバランスに形成されている場合、その電極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を生じ、図に示すような変形を生じていた。
【０００６】
本発明は、上記のことを鑑みて、積層体内に形成された電極パターンが積層方向でアンバランスな状態であっても、変形を抑制できるセラミック積層体を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電極パターンが形成されたセラミックグリーンシートを積層し、焼成してなり、内部に所定の回路を構成したセラミック積層体において、前記セラミック積層体は、空孔率が異なる第１のセラミック層と第２のセラミック層を備え、前記第１のセラミック層と前記第２のセラミック層は同組成のセラミック材料を焼成してなり、前記第２のセラミック層のセラミック材料は、前記第１のセラミック層のセラミック材料よりも高温で仮焼された仮焼粉を含み、第１のセラミック層と第２のセラミック層とを、他のセラミック層を介さずに重ねて形成して変形を抑制したセラミック積層体である。
【０００８】
また本発明は、前記第２のセラミック層の空孔率は５％〜２０％であり、前記第１のセラミック層の空孔率よりも大きいものである。
【０００９】
また本発明は、電極パターンが形成されたセラミックグリーンシートを積層し、焼成してなり、内部に所定の回路を構成したセラミック積層体において、前記セラミック積層体は、密度が異なる第１のセラミック層と第２のセラミック層を備え、前記第１のセラミック層と前記第２のセラミック層は同組成のセラミック材料を焼成してなり、前記第２のセラミック層のセラミック材料は、前記第１のセラミック層のセラミック材料よりも高温で仮焼された仮焼粉を含み、第１のセラミック層と第２のセラミック層とを、他のセラミック層を介さずに重ねて形成して変形を抑制したセラミック積層体である。
【００１０】
また本発明は、前記第２のセラミック層の密度が、前記第１のセラミック層の密度に対して７０％〜９５％となっているものである。
【００１１】
前記セラミック積層体は、更に他のセラミック材料からなるセラミック層を含んでいても良い。
【００１４】
【実施の形態】
本発明は、例えば、電極パターンが積層方向にアンバランスな場合に、その電極パターンが積層方向に対称に形成されている場合と同じように、バランスの取れた応力が働くように、第２のセラミック層を介在させるものである。この第２のセラミック層は、主たるセラミック層（第１のセラミック層）よりも焼成収縮率が小さいことが適当である。好ましくは、第１のセラミック層の焼成収縮率の５０％〜９０％である。
【００１５】
また、この第２のセラミック層は、第１のセラミック層とは、異なる空孔率のものとする。そして、その第２のセラミック層の空孔率は、５％〜２０％であり、前記第１のセラミック層の空孔率よりも大きいことが好ましい。
【００１６】
また、この第２のセラミック層は、第１のセラミック層とは、異なる密度のものとする。そして、前記第２のセラミック層の密度が、前記第１のセラミック層の密度の７０％〜９５％であることが好ましい。
【００１７】
この第２のセラミック層は、第１のセラミック層と同成分であることが望ましい。このため、同成分であるが、焼成収縮率を変える必要がある。このためには、次のような手段がある。
（ａ）十分に結晶化した粉末を、通常の結晶化してない仮焼粉とを混ぜたセラミック原料粉末を用いる。
（ｂ）仮焼温度を変えて結晶化の度合いを変えた粉末を、通常の結晶化してない仮焼粉とを混ぜたセラミック原料粉末を用いる。
【００１８】
【実施例】
セラミック材料として、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｋ、Ｎａ、Ｐｂの酸化物を混合し、７５０℃で仮焼し、粉砕したセラミック粉末（通常仮焼粉と呼ぶこととする）を用いた。このセラミック粉末は、９００℃で焼成可能であり、焼成後アルミナと長石族鉱物結晶の混晶状態となる。また、仮焼後の状態は、アルミナとアルミナ以外の成分がガラス化したものが混在する状態である。これを第１のセラミック層の材料とした。
【００１９】
次に第２のセラミック層の材料について説明する。まず、第１のセラミック材料と同組成の材料を９００℃で仮焼し、粉砕した仮焼粉（高温仮焼粉と呼ぶこととする）を得る。この高温仮焼粉は、焼成温度と同じ温度で仮焼して有り、十分に結晶化された材料である。この高温仮焼粉と通常仮焼粉を混合して、第２のセラミック材料とした。
【００２０】
表１に示す配合比の第２のセラミック材料を単独で焼成して、材料特性を評価した。その結果を表１に示す。表１の主材料は、第１のセラミック材料単独の特性である。表１の誘電損失は、円柱共振器法により１０ＧＨｚ〜１５ＧＨｚで測定した。また、密度比率は、主材料の密度を１００％としたときのそれぞれの密度の比率である。収縮率比率は、主材料の焼成収縮率を１００％としたときのそれぞれの焼成収縮率の比率である。表１に示すように、通常仮焼粉と高温仮焼粉を混合することにより、密度、焼成収縮率、空孔率を適当な値に設定することができる。
【００２１】
【表１】
0004300493.tif 000002
【００２２】
第１のセラミック材料と溶剤等を混合したスラリーを用意し、ドクターブレードにてグリーンシートを作製した。このグリーンシートに、図２に示すように銀ペースト電極材料をスクリーン印刷して電極パターン３を形成した。これを第１層とし、その上に電極の印刷してないグリーンシートを積層し、図３に示すような第１のセラミック材料を主体とした構造の積層体を得た。このグリーンシートは、１００μｍの厚さのものを用い、２０ｍｍ×２０ｍｍ×高さ１．０ｍｍのチップに形成した。次いで、表１の試料１、２、３の材料を第２のセラミック材料とし、これと溶剤等を混合しペースト状とし、この第２のセラミック材料のペーストをスクリーン印刷で各チップに印刷形成した。この概略図を図１に示す。この図１の１は第１のセラミック材料からなる第１のセラミック層、２は第２のセラミック材料からなる第２のセラミック層、３は電極パターンを示す。そして、第２のセラミック層２の厚さを変えて、９００℃で焼成した。そして、焼成品の変形量を調べた。この結果を表２に示す。
【００２３】
【表２】
0004300493.tif 000003
【００２４】
表２において、変形量は、図４に示すように、チップの厚さｄ（ｍｍ）と、チップの全高Ｄ（ｍｍ）から、Ｄ−ｄを変形量とした。尚、マイナスは逆側に反ったことを示す。この表１からわかるとおり、本発明の実施例は、変形量が少なく、変形を抑制することができた。また、第２のセラミックス層の性状及び厚さにより、変形量を制御できることがわかる。試料３（空孔率３７％、密度比率６２．５％、収縮率比率１５％）では、逆向きの変形量が大きく、実用的でなかった。
【００２５】
第２のセラミック層の材料は、高温仮焼粉の含有量が多い程、焼成時の変形量を抑制する効果は大きくなるが、第２のセラミック層の空孔率が上昇しすぎるため、強度が低下して、外部回路を接続するための端子電極の密着強度低下を生じたり、水分を吸収し易くなり、信頼性の低下、材料の誘電損失の増大をまねくといった問題が発生する。このため、第２のセラミック層の材料の空孔率は、第１のセラミック層の材料より大きい値となるが、２０％以下であることが好ましい。また、第２のセラミック層の材料の密度は、第１のセラミック層の材料より小さい値となるが、その比率は７０〜９５％が好ましい。
【００２６】
上記実施例では、セラミックス積層体の一端面に全面に第２のセラミックス層を印刷形成したが、積層体の内部に印刷形成しても良い。また、第２のセラミックス層は、印刷形成以外に、シート状に成形し、積層することもできる。また、内部回路に応じて、積層体の内部又は表面に部分的に第２のセラミック層を形成してもよい。この例を図６に示す。この図６は、主たるセラミックス層１１のなかに電極パターン１３が内蔵されているが、その電極パターンの配列が部分的に異なり、それに合わせ第２のセラミックス層１２も部分的に配置されている。このような構造は、大型基板において特に有効な技術となる。このように、第２のセラミック層は、セラミック積層体の内部構造に従って、形成する位置、厚さ、性状を選択することができる。
【００２７】
本発明の実施例によれば、内部電極パターンが積層方向でアンバランスであった場合でも、第２のセラミック層を形成することにより、変形を抑制することができる。この第２のセラミック層は第１のセラミック層と同組成であり、焼成後完全に一体化できる。また外観上も優れる。また、第２のセラミック層は、第１のセラミック層より空孔率が大きく、また密度が小さい層として形成し、変形を抑制できた。
【００２８】
上記では、セラミック積層体が一つの材質で形成されている構造について説明したが、例えば、磁性体と誘電体の２つの材料からなる複合積層体などにおいても本発明の技術を利用できる。この複合積層体においても、内部に電極パターンが形成され、その電極パターンのアンバランスにより変形が生じる場合、又異なるセラミック層間の性状の違いにより変形が生じることが考えられるが、いずれの場合であっても、変形を抑制するために、上記した本発明を利用できることは容易に理解できる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、内部に電極パターンを有するセラミック積層体において、内部電極構造が積層方向にアンバランスなどにより、変形を生じ易い構造であっても、変形を抑制することができるものであり、セラミック積層体の品質を向上させ、ひいては応用品の特性向上につながるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施例の構造図である。
【図２】本発明に係る実施例の電極構造図である。
【図３】本発明に係る比較例の構造図である。
【図４】本発明に係る変形量を示す図である。
【図５】従来例の説明図である。
【図６】本発明に係る別の実施例の構造図である。
【符号の説明】
１、１１  主たるセラミック層
２、１２  第２のセラミック層
３、１３  電極パターン
【図１】
0004300493.tif 000004
【図２】
0004300493.tif 000005
【図３】
0004300493.tif 000006
【図４】
0004300493.tif 000007
【図５】
0004300493.tif 000008
【図６】
0004300493.tif 000009