(57)【要約】【課題】層間剥離を防止しつつ、反りを抑制することができる積層セラミック基板の製造方法等を供給する。【解決手段】積層セラミック基板の製造方法は、セラミックグリーンシート１〜４を重ねて圧着することにより形成される第１グリーンシート積層体１０，１１を複数作成する第１圧着工程と、第１グリーンシート積層体１０，１１を複数重ねて圧着することにより形成される第２グリーンシート積層体２０を作成する第２圧着工程と、第２グリーンシート積層体２０を焼成する焼成工程とを有する。第１圧着工程において複数作成される第１グリーンシート積層体１０，１１の各々の圧着強度は、焼成工程後の各々の第１グリーンシート積層体１０，１１の収縮率が等しくなるように定められるとともに、第２圧着工程において作成される第２グリーンシート積層体の圧着強度は、焼成した積層セラミック基板の剥離を防止するために定められた所定の圧着強度である。【選択図】図２
2009111184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックグリーンシートに導体を印刷することにより配線を形成する印刷工程と、
前記セラミックグリーンシートを重ねて圧着することにより形成される第１グリーンシート積層体を複数作成する第１圧着工程と、
前記第１グリーンシート積層体を複数重ねて圧着することにより形成される第２グリーンシート積層体を作成する第２圧着工程と、
前記第２グリーンシート積層体を焼成する焼成工程とを有するセラミック積層部品の製造方法において、
前記第１圧着工程において複数作成される前記第１グリーンシート積層体の各々の圧着強度は、前記焼成工程後の各々の前記第１グリーンシート積層体の収縮率が等しくなるように定められるとともに、
前記第２圧着工程において作成される前記第２グリーンシート積層体の圧着強度は、焼成した積層セラミック基板の剥離を防止するために定められた所定の圧着強度であることを特徴とする積層セラミック基板の製造方法。
【請求項２】
前記第１グリーンシート積層体の各々の圧着強度は、前記セラミックグリーンシートの表面積に対する印刷された前記導体の面積の比率と、第１圧着工程における各々の圧着強度と、前記焼成後の収縮率との関係を示すグラフ、表、関係式からなる群より選択される一に基づいて定められることを特徴とする請求項１に記載の積層セラミック基板の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載された積層セラミック基板の製造方法により製造されたセラミック基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層セラミック基板の製造方法に関する。更に特定的には、焼成時の反りを抑制することができる積層セラミック基板の製造方法に関する。また、積層セラミック基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年電子機器の小型化要請はますます強くなっている。そのため、セラミック基板内にもコンデンサや、インダクタなどの電子化回路を内蔵した積層セラミック基板が使用されている。この積層セラミック基板は低温同時焼成セラミックス（Low Temperature Co-fired Ceramics）原料を混成したシート（セラミックグリーンシート）を作成し、表面に銀などの導電原料を使用して必要な配線パターンを印刷した上で複数のセラミックグリーンシートを積層・圧着し、乾燥後、焼成することで作成される。低温同時焼成セラミックスは銀などの導電原料の融点より低い温度で焼成できるため、上記印刷により積層セラミック基板内に形成された回路パターンは損傷されることはない。
【０００３】
しかし、セラミックグリーンシートはセラミック原料で形成されているため、焼成により収縮する。一方、印刷された銀等の導電体はセラミック原料とは異なった収縮率を有するとともに異なった収縮挙動を示すため、セラミックグリーンシートの収縮率は各々のセラミックグリーンシートに印刷された導電体面積によって収縮率が異なる。そのため、かかる各セラミックグリーンシートの圧着率の違いを主原因として、焼成された積層セラミック基板内に剥離を生じたり、基盤内のクラックや積層セラミック基板の反りが生じたりすることがあり問題となっていた。
【０００４】
かかる問題に対して、積層したセラミックグリーンシートの圧着方法を工夫することで反りや剥離を防止する技術が提示されている（例えば特許文献１）。この技術は積層するセラミックグリーンシートを大きく２ブロックに分けて積層し、反りが最も生じ難くなる圧着強度で各々ブロックごとに１段階目の圧着を行い、しかる後に積層・圧着された両積層体を更に重ねて２段階目の圧着を行うものである。このとき、２段階目の圧着は１段階目の圧着における反りの生じにくい圧着バランスを崩さないように、１段階目に行われたいずれの圧着より低い圧着強度で行う。
【特許文献１】特開２００５−１９７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、特許文献１に示された技術によると、２段階目の圧着は、１段階目に行われたいずれの圧着より低い圧着強度で行うことが要件となる。しかし、両ブロックは第２段階目の圧着によりはじめて密着させられるのであり、第２段階の圧着をいたずらに小さな圧着強度で行うとすれば、両ブロック間の界面において剥離が生じやすくなり問題となる。
【０００６】
本発明は、かかる問題を解消するためになされたもので、層間剥離を防止しつつ、反りを抑制することができる積層セラミック基板の製造方法等を供給することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる積層セラミック基板の製造方法は、セラミックグリーンシートに導体を印刷することにより配線を形成する印刷工程と、前記セラミックグリーンシートを重ねて圧着することにより形成される第１グリーンシート積層体を複数作成する第１圧着工程と、前記第１グリーンシート積層体を複数重ねて圧着することにより形成される第２グリーンシート積層体を作成する第２圧着工程と、前記第２グリーンシート積層体を焼成する焼成工程とを有するセラミック積層部品の製造方法である。また、前記第１圧着工程において複数作成される第１グリーンシート積層体の各々の圧着強度は、前記焼成工程後の各々の第１グリーンシート積層体の収縮率が等しくなるように定められるとともに、前記第２圧着工程において作成される第２グリーンシート積層体の圧着強度は、焼成した積層セラミック基板の剥離を防止するために定められた所定の圧着強度である。
【０００８】
上記構成によると、第１圧着工程において複数作成される第１グリーンシート積層体の各々の圧着強度は、焼成工程後の各々の第１グリーンシート積層体の収縮率が等しくなるように定められるため、製造される積層セラミック基板の反りを抑制することができる。図１に示すように、積層セラミック基板１００の反りは積層されるグリーンシート積層体５０に対して一層収縮率が大きいグリーンシート積層体６０を積層し、焼成したときに収縮率が大きいグリーンシート積層体６０側が凹面となるように生ずる。従って、収縮率の差が生じなければ、反りは防止できる。
【０００９】
また上記構成によると、第２圧着工程において作成される第２グリーンシート積層体の圧着強度は、焼成した積層セラミック基板の剥離を防止するために定められた所定の圧着強度であるため、焼成した積層セラミック基板の剥離が防止できる。上記従来においては、第２圧着工程における圧着強度は上記第１の何れか小さい圧着強度以下で行われていた。かかる方法においては、第２圧着工程における圧着強度が小さいため第１圧着工程における圧着強度バランスを保つことはできるが、焼成した積層セラミック基板の剥離が防止できるのに十分な強度が得られない可能性がある。本発明においては第１の圧着工程における圧着強度にかかわらず、焼成した積層セラミック基板の剥離を防止するようために定められた所定の圧着強度で常に圧着するため、焼成した積層セラミック基板の剥離が防止できる。なお、この第２圧着工程における所定の圧着強度は合目的的に定めることができる。例えば、圧着強度と剥離の発生確率の相関を取り、実用上許される剥離発生率以下となる圧着強度に定めればよい。
【００１０】
本発明にかかる積層セラミック基板の製造方法においては、第１圧着工程における各々の圧着強度は、前記セラミックグリーンシートの表面積に対する印刷された前記導体の面積の比率と、第１圧着工程における各々の圧着強度と、前記焼成後の収縮率との関係を示すグラフ、表、関係式からなる群より選択される一に基づいて定められることが好ましい。
【００１１】
また上記構成によると、第１圧着工程における各々の圧着強度はセラミックグリーンシートの表面積に対する印刷された導体の面積の比率と、第１圧着工程における各々の圧着強度と、焼成後の収縮率との関係を示すグラフ、表、関係式からなる群より選択される一に基づいて定められるため、容易に圧着強度を求めることができる。
【００１２】
本発明にかかる積層セラミック基板の製造方法により製造されたセラミック基板は層間剥離を防止しつつ反りを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した積層セラミック基板の製造方法および積層セラミック基板の一実施形態を図を用いて説明する。
【００１４】
まず、誘電体セラミックスと焼結助剤より成る原料粉末、有機バインダー、可塑剤と溶剤を混合し、スラリー状の混合物を作り、ドクターブレード成形機によって厚さ１３０μｍ程度のシート状に形成後、所定のサイズに打ち抜いて、図２（ａ）に示すような、セラミックグリーンシート１，２，３，４を作成する。次いで、必要に応じて上下に接続するためのビア（貫通孔）を開ける。次に、印刷工程において、スクリーン印刷法により導体を含んだペーストを、セラミックグリーンシート１および２表面に印刷することにより回路パターン６，７をそれぞれ形成する。また、上記ビア内にはスクリーン印刷等により導体ペーストが充填される。印刷する導電体としては導電率の大きい銀が最適である。また、導電体である銀の融点以下で焼結する必要があるため、焼結助剤としてはＳｉＯ２やＭｇＯなどガラス原料を用いる。
【００１５】
次に第１圧着工程を行う。図２（ｂ）に示すように、セラミックグリーンシート１とセラミックグリーンシート２とを積層した後圧着し、第１グリーンシート積層体１０（上層用）を形成する。このときの圧着強度は１８ＭＰａとした。また同様に、図２（ｃ）に示すように、セラミックグリーンシート３とセラミックグリーンシート４とを積層した後圧着し、他の第１グリーンシートの積層体１１（下層用）を形成する。このときの圧着強度は３０ＭＰａとした。
【００１６】
更に第２圧着工程を行う。図２（ｄ）に示すように、上記第１グリーンシート積層体１０および上記他の第１グリーンシート積層体１１を積層した後圧着し、第２グリーンシート積層体２０を形成する。このときの、圧着強度は３５ＭＰａとした。こうして作成された第２グリーンシートの積層体２０を所望の大きさに切り出し、焼成して積層セラミック基板を作成する。
【００１７】
本実施形態における積層セラミック基板の製造方法において、圧着強度は以下のようにさだめる。
【００１８】
第２圧着工程における圧着強度は圧着強度と剥離の発生確率の相関を取り、実用上許される剥離発生率以下となる圧着強度に定めることが実用的である。ここで、上述の第１グリーンシート積層体１０と上記他の第１グリーンシートの積層体１１との界面は、第２圧着工程のみにより圧着されるので、焼成後の剥離はかかる界面において最も生じやすい。上記従来においてはこの第２圧着工程における圧着強度を第１圧着工程における圧着強度のうち最も小さいもの以下に制限していた。第１圧着工程における圧着力バランスを極力崩さないための措置であるが、かかる圧着強度で焼成後の剥離を防止できる裏づけはなく、焼成後の剥離が生ずる可能性があった。本実施形態においては、第２の圧着強度を実用上許される剥離発生率以下となる圧着強度にしているため、焼成後の剥離を防止できる。
【００１９】
次に第１圧着工程における圧着強度について説明する。図３に示すように圧着強度が一定であれば、セラミックグリーンシートの面積に対する印刷導体の面積比率（以下、導体面積比とする）が大きいほど焼成後の収縮率は小さくなる。なお、図３は膜厚１３０μｍのセラミックグリーンシートに焼成後に８μｍとなるように導体印刷したときのグラフである。また、収縮率は、図４に示すような２５ｍｍ四方の矩形のセラミックグリーンシート１に、格子形状の各頂点に位置するように９つビアホール２を１０ｍｍ間隔に設け、このビアホール２間の距離を焼成前と焼成後に測定し、その比率を計算することにより算出した。
【００２０】
また、図５に示すように、２回目のプレス圧、即ち第２圧着工程における圧着強度を一定とすると焼成後の収縮率は１回目のプレス圧、即ち第１圧着工程における圧着強度が大きくなるほど小さくなる。また、上述したように、同じ収縮率とするためには導体面積比が小さいほど大きな圧着強度が必要となる。本実施の形態においてはこの収縮率を１１．３％とした。そうすると導体面積比５％の第１グリーンシート積層体１０が必要とする圧着強度は図５のグラフより導出されるように、約１８ＭＰａであり、導体面積比０％即ち導体印刷を施していない第２グリーンシート積層体２０が必要とする圧着強度は約３０ＭＰａである。
【００２１】
上記実施形態の積層セラミック基板の製造方法によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００２２】
（１）上記実施形態の積層セラミック基板の製造方法によれば、第１圧着工程において複数作成される第１グリーンシート積層体１０および第１グリーンシート積層体１１の圧着強度は、焼成工程後の第１グリーンシート積層体１０および第１グリーンシート積層体１１の収縮率が等しくなるように定められるため、製造される積層セラミック基板の反りを抑制することができる。
【００２３】
（２）上記実施形態の積層セラミック基板の製造方法によれば、第２圧着工程において作成される第２グリーンシート積層体２０の圧着強度は、焼成した積層セラミック基板の剥離を防止するために定められた所定の圧着強度であるため、焼成した積層セラミック基板の剥離が防止できる。
【００２４】
（３）上記実施形態の積層セラミック基板の製造方法によれば、第１圧着工程における第１グリーンシート積層体１０および第１グリーンシート積層体１１の圧着強度は、セラミックグリーンシートの表面積に対する印刷された導体の面積の比率と、第１圧着工程における各々の圧着強度と、焼成後の収縮率との関係を示すグラフに基づいて定められるため、容易に圧着強度を求めることができる。
【００２５】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
【００２６】
・上記実施形態にかかる積層セラミック基板の製造方法においては、第１グリーンシート積層体１０および第１グリーンシート積層体１１の収縮率がともに１１．３％となるように第１圧着工程における第１グリーンシート積層体１０および第１グリーンシート積層体１１の圧着強度を定めたが、他の収縮率となるように決定してもよい。例えば、収縮率が１２．７％になるように第１圧着工程における第１グリーンシート積層体１０および第１グリーンシート積層体１１の圧着強度を定めると、第１グリーンシート積層体１０の圧着強度は０ＭＰａとなり、第１グリーンシート積層体１１の圧着強度は１１ＭＰａとなる。即ち第１グリーンシート積層体１０に対しては第１圧着工程を省略できる。したがって、図６（ａ）に示すようにセラミックグリーンシート１〜４を形成し、セラミックグリーンシート１および２に導体印刷した後、第１圧着工程において図６（ｂ）に示すようにセラミックグリーンシート３および４を圧着することにより第１グリーンシート積層体１１を形成する。一方、セラミックグリーンシート１および２は形成しないため第１グリーンシート積層体１０は圧着形成されない。図６（ｃ）および（ｄ）に示すように、このセラミックグリーンシート１および２（第１グリーンシート積層体１０に該当）と第１グリーンシート積層体１１とを積層して第２圧着工程において３５ＭＰａで加圧する。この場合、第１工程における圧着が一部省略できるため、コストダウンに資する。
【００２７】
・上記実施形態にかかる積層セラミック基板の製造方法においては、第１圧着工程における第１グリーンシート積層体１０および第１グリーンシート積層体１１の圧着強度はセラミックグリーンシートの表面積に対する印刷された導体の面積の比率と、第１圧着工程における各々の圧着強度と、焼成後の収縮率との関係を示すグラフに基づいて定められるが、他の構成であっても良い。例えば、第１圧着工程における各々の圧着強度は、前記セラミックグリーンシートの表面積に対する印刷された前記導体の面積の比率と、第１圧着工程における各々の圧着強度と、前記焼成後の収縮率との関係を示す表や関係式に基づいて定められても良い。いずれの方法であっても、第１グリーンシート積層体１０および第１グリーンシート積層体１１の圧着強度を容易に求めることができる。
【００２８】
・上記実施形態にかかる積層セラミック基板の製造方法においては、第２圧着工程における第２グリーンシート積層体２０の圧着強度は第２圧着工程における圧着強度は圧着強度と剥離の発生確率の相関を取り、実用上許される剥離発生率以下となる圧着強度に定めるが、他の方法であっても良い。例えば、積層セラミック基板の剥離が生じない圧着強度が経験的に得られるのであれば、その値をそのまま適用しても良い。本実施形態による製造方法によれば、第２圧着工程における圧着強度は特に弱くする必要がないので、他の弊害が生じない範囲であれば、強めの圧着強度とすることできる。かかる方法によれば、第２圧着工程における圧着強度を定めるために特段の実験をすることが不要となり、コストダウンに資する。
【００２９】
・上記実施形態にかかる積層セラミック基板においては、第１グリーンシート積層体１０および第１グリーンシート積層体１１はいずれも各２枚のセラミックグリーンシートから構成されているが、それぞれ３枚以上のセラミックグリーンシートで構成されていても良い。多くのセラミックグリーンシートを使用することで集積度の高い回路を有する積層セラミック基板を構成することができる。
【００３０】
・上記実施形態にかかる積層セラミック基板においては、第１グリーンシート積層体１０および第１グリーンシート積層体１１からなる２組の第１グリーンシート積層体を第１圧着工程で作成しているが、３組以上の、第１グリーンシート積層体を作成しても良い。即ち、焼成後の積層セラミック基板の反りを抑制できる構成であれば、第１グリーンシート積層体の数は特に限定されない。
【実施例１】
【００３１】
厚み１３８μｍ、長辺２５ｍｍ、短辺２０ｍｍのセラミックグリーンシート８枚を用いて積層セラミック基板を作成し、反り量を測定した。
【００３２】
（第１圧着工程）
図７に示すように、積載後に最上層となる導体印刷を施したセラミックグリーンシートと、導体印刷を行わない３枚のセラミックグリーンシートを積層した後、表１に示すように３５ＭＰａで圧着し、上層用の第１グリーンシート積層体を作成した。また、導体印刷を行わない４枚のセラミックグリーンシートを積層した後、表１に示すように４５ＭＰａで圧着し、下層用の第１グリーンシート積層体を作成した。
【００３３】
【表１】
2009111184.tif 000003
【００３４】
（第２圧着工程）
上層用の第１グリーンシート積層体と下層用の第１グリーンシート積層体とを積層し、表１に示すように４５ＭＰａで圧着し、第２グリーンシート積層体を作成した。
【００３５】
（焼成工程）
作成した第２グリーンシート積層体を最高温度８５０℃を１時間保持する温度プロファイルで焼成し、積層セラミック基板を製造した。
【００３６】
（反り量の測定）
図８に示すように、製造した積層セラミック基板１００を水平な台上に凹面を下向きに載せ、中央部の高さをハイトゲージ７２で測定した。この測定値より図９で示すようにマイクロメータ７１で測定した積層セラミック基板１００の膜厚の測定値を引いて積層セラミック基板１００の反り量を算出した。
【実施例２】
【００３７】
実施例１と同様にセラミックグリーンシート８枚を用いて積層セラミック基板を作成し、反り量を測定した。
【００３８】
（第１圧着工程）
導体印刷を行わない４枚のセラミックグリーンシートを積層した後、表２に示すように３５ＭＰａで圧着し、下層用の第１グリーンシート積層体を作成した。一方、上層用の第１グリーンシート積層体の構成は実施例１と同様であるが、特に圧着は行わなかった。
【００３９】
【表２】
2009111184.tif 000004
【００４０】
（第２圧着工程）
圧着強度が３５ＭＰａであることを除き実施例１と同様の処理を行った。
【００４１】
（焼成工程）
実施例１と同様の処理を行い、積層セラミック基板を製造した。
【００４２】
（反り量の測定）
実施例１と同様の測定を行い、積層セラミック基板１００の反り量を算出した。
【００４３】
〔比較例〕
実施例１と同様にセラミックグリーンシート８枚を用いて積層セラミック基板を作成し、反り量を測定した。
【００４４】
（第１圧着工程）
積載後に最上層となるセラミックグリーンシートに導体印刷を施した点は実施例１と同様であるが、特に圧着は行わなかった。
【００４５】
【表３】
2009111184.tif 000005
【００４６】
（第２圧着工程）
圧着強度が３５ＭＰａであることを除き実施例１と同様の処理を行った。
【００４７】
（焼成工程）
実施例１と同様の処理を行い、積層セラミック基板を製造した。
【００４８】
（反り量の測定）
実施例１と同様の測定を行い、積層セラミック基板１００の反り量を算出した。
【００４９】
〔結果比較〕
図１０に示すように実施例１および実施例２の反り量は比較例に比べ１／２以下となっており、積層セラミック基板１００の反りが抑制されていることが確認された。また、第２圧着工程において３５ＭＰａ以上の圧着を行っているため、積層セラミック基板の剥離は防止されている。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明にかかる積層セラミック基板の製造方法は、焼成時の反りを抑制することができる積層セラミック基板の製造方法であるので産業上広く利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】積層セラミック基板の反りの状態を説明するための模式図である。
【図２】本発明を適用した積層セラミック基板の製造方法の１実施形態を説明するための斜投影であって、（ａ）はグリーンシートの模式図であり（ｂ）は第１グリーンシート積層体（上層用）の作成方法を説明する図であり、（ｃ）は第１グリーンシート積層体（下層用）の作成方法を説明する図であり、（ｄ）は第２グリーンシート積層体の作成方法を説明する図である。
【図３】印刷面積比と収縮率の関係を示すグラフである。
【図４】収縮率の測定方法を説明するためのセラミックグリーンシートの平面図である。
【図５】第１圧着強度と収縮率の関係を示すグラフである。
【図６】本発明を適用した積層セラミック基板の製造方法の変形例を説明するための斜投影であって、（ａ）はグリーンシートの模式図であり、（ｂ）は第１グリーンシート積層体（下層用）の作成方法を説明する図であり、（ｃ）および（ｄ）は第２グリーンシート積層体の作成方法を説明する図である。
【図７】本発明を適用した積層セラミック基板の製造方法の実施例を説明するための断面模式図である。
【図８】積層セラミック基板の反り量の測定方法を説明するための模式図である。
【図９】積層セラミック基板の厚みの測定方法を説明するための模式図である。
【図１０】実施例と比較例の結果を比較するグラフである。
【符号の説明】
【００５２】
１，２，３，４・・・セラミックグリーンシート、６，７・・・回路パターン、１０・・・第１グリーンシート積層体（上層用）、１１・・・第１グリーンシート積層体（下層用）、２０・・・第２グリーンシート積層体、５０・・・グリーンシート積層体、６０・・・グリーンシート積層体、７１・・・マイクロメータ、７２・・・ハイトゲージ、１００・・・積層セラミック基板。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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