| 【発明の名称】 |
積層セラミック基板 |
| 【発明者】 |
【氏名】昌原 鎬
【氏名】野々上 寛
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| 【要約】 |
【課題】所望の特性を容易に得ることができ、且つ反りを低減した積層セラミック基板を提供する。
【解決手段】積層セラミック基板１００は、第１セラミック板１０と、第１セラミック板１０の一方の主面に配置された金属からなる導体層２０と、第１セラミック板１０の他方の主面に配置された第２セラミック板３０とを備え、第２セラミック板３０の熱収縮速度は、導体層２０の熱収縮速度に対して８０〜１２０％である。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１セラミック板と、
前記第１セラミック板の一方の主面に配置された金属からなる導体層と、
前記第１セラミック板の他方の主面に配置された第２セラミック板とを備え、
前記第２セラミック板の熱収縮速度は、前記導体層の熱収縮速度に対して８０〜１２０％であることを特徴とする積層セラミック基板。
【請求項２】
前記第２セラミック板及び前記導体層の収縮開始温度は、前記第１セラミック板の収縮開始温度よりも低い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。
【請求項３】
前記第１セラミック板は、結晶化ガラスを含み、
前記第２セラミック板は、非晶質ガラスを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の積層セラミック基板。
【請求項４】
前記第１セラミック板は、ディオプサイド結晶相を含むことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の積層セラミック基板。
【請求項５】
前記第２セラミック板の厚さは、前記第１セラミック板の厚さに対して８〜２０％であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の積層セラミック基板。
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【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種の電子機器などの電子回路モジュールとして、配線として用いられる導体層がセラミック板上に配置された積層セラミック基板が用いられている。この積層セラミック基板を製造する焼成工程においてセラミックグリーンシートと、セラミックグリーンシート上の導体層とが同時に焼成される。この焼成工程では、セラミックグリーンシートと導体層との熱収縮速度の違いから、セラミックグリーンシートと導体層との界面にせん断応力が発生する。このせん断応力により、焼成後の積層セラミック基板に大きな反りが発生することが課題となっていた。
【０００３】
このように熱収縮速度の異なる複数の層を有する積層セラミック基板の反りを低減する方法として、以下に示す２つの方法が提案されている。
【０００４】
具体的には、高速収縮セラミックグリーンシートと低速収縮セラミックグリーンシートとの間に熱収縮速度が段階的に異なる中間層を備える積層セラミック基板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。これによれば、高速収縮セラミックグリーンシートと低速収縮セラミックグリーンシートとの熱収縮速度の差を中間層が緩和するため、積層セラミック基板の反りを低減することができる。
【０００５】
また、高速収縮セラミックグリーンシートと低速収縮セラミックグリーンシートとの間に白金層を備える積層セラミック基板も提案されている（例えば、特許文献２参照）。これによれば、セラミックグリーンシートと白金層との接合強度が弱いため、熱収縮速度の異なる高速収縮セラミックグリーンシート及び低速収縮セラミックグリーンシートは、それぞれ独立して収縮する。これにより、積層セラミック基板の反りを低減することができる。
【特許文献１】特開平６−２０８９３３号公報
【特許文献２】特開平８−１４４８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した方法では、何れの積層セラミック基板も高速収縮セラミックグリーンシートと低速収縮セラミックグリーンシートとの間に反りを低減するための中間層又は、白金層が設けられていた。中間層又は、白金層は、比誘電率や絶縁耐力等、積層セラミック基板の特性に影響を与えるため、積層セラミック基板の所望の特性を得るのが難しいことが課題となっていた。
【０００７】
そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、所望の特性を容易に得ることができ、且つ反りを低減した積層セラミック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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る積層セラミック基板の特徴は、第１セラミック板と、第１セラミック板の一方の主面に配置された金属からなる導体層と、第１セラミック板の他方の主面に配置された第２セラミック板とを備え、第２セラミック板の熱収縮速度が、導体層の熱収縮速度に対して８０〜１２０％であることを要旨とする。
【０００９】
なお、本発明において熱収縮速度とは、セラミックグリーンシートを焼成する際に急激に焼成収縮し始める温度である収縮開始温度から焼成収縮が終了する温度までの単位温度あたりの焼成収縮率の変化量を意味している。
【００１０】
かかる特徴によれば、第２セラミック板の熱収縮速度が、導体層の熱収縮速度に揃うため、積層セラミック基板の反りを低減することができる。
【００１１】
従って、第１セラミック板と導体層との間に熱収縮速度の差によって生じるせん断応力は、第１セラミック板と第２セラミック板との間に熱収縮速度の差によって生じるせん断応力によって相殺され、低減される。これにより、積層セラミック基板の反りを低減することができる。
【００１２】
また、本発明に係る積層セラミック基板は、第１セラミック板と、導体層との間に中間層を備える必要がなく、積層セラミック基板の所望の特性を得ることができる。
【００１３】
また、本発明の一例に係る積層セラミック基板の特徴は、第２セラミック板及び導体層の収縮開始温度が、第１セラミック板の収縮開始温度よりも低いことを要旨とする。
【００１４】
かかる特徴によれば、第２セラミック板及び導体層の収縮開始温度は、第１セラミック板が焼成収縮し始める収縮開始温度よりも低いことにより、第２セラミック板と導体層との焼成収縮挙動を揃えることができる。これにより、第１セラミック板と導体層との間で発生するせん断応力は、第１セラミック板と第２セラミック板との間で発生するせん断応力に更に相殺され、積層セラミック基板の反りを更に低減することができる。
【００１５】
また、本発明の一例に係る積層セラミック基板の特徴は、第１セラミック板が、結晶化ガラスを含み、第２セラミック板が、非晶質ガラスを含むことを要旨とする。
【００１６】
かかる特徴によれば、第１セラミック板が、結晶化ガラスを含むことにより、積層セラミック基板の抗折強度を高くすることができる。また、第２セラミック板は、積層セラミック基板全体の強度向上には関与する必要がなく、熱収縮特性が異なる非晶質ガラスを適宜選択可能である。これにより、熱収縮速度を変えることができるため、導体層の熱収縮速度に更に揃えることができる。これにより、積層セラミック基板の反りを更に低減することができる。
【００１７】
また、本発明の一例に係る積層セラミック基板の特徴は、第１セラミック板が、ディオプサイド結晶相を含むことを要旨とする。
【００１８】
かかる特徴によれば、第１セラミック板が、ディオプサイド結晶相を含むことにより、積層セラミック基板の抗折強度が高くなり、積層セラミック基板の反りを更に低減することができる。
【００１９】
また、本発明の一例に係る積層セラミック基板の特徴は、第２セラミック板の厚さが、第１セラミック板の厚さに対して８〜２０％であることを要旨とする。
【００２０】
かかる特徴によれば、第２セラミック板は、焼成時に第１セラミック板が反ることで第２セラミック板へ加えられる応力による変形を抑えるのに十分な強度を得ることができる。
【００２１】
なお、本発明においては、第１セラミック板は、複数のセラミック板を有し、そのセラミックの間に金属からなる配線層が配置されてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、所望の特性を容易に得ることができ、且つ反りを低減した積層セラミック基板を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることを留意するべきである。
【００２４】
したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００２５】
[第１実施形態]
（積層セラミック基板）
以下、第１実施形態に係る積層セラミック基板１００について説明する。図１（ａ）は、第１セラミック板１０と導体層２０とを備える積層セラミック基板１００の平面図を示す。積層セラミック基板１００は、導体層２０が配線を形成することにより、載置する部品等との間で回路を形成する。
【００２６】
図１（ｂ）は、積層セラミック基板１００の１ａ−１ａ断面図を示す。図１（ｂ）に示すように、積層セラミック基板１００は、第１セラミック板１０と、第１セラミック板１０の一方の面に金属からなる導体層２０と、第１セラミック板１０の他方の面に第２セラミック板３０とを備える。
【００２７】
図１（ｂ）に示すように、第１セラミック板１０は、一方の面に金属からなる導体層２０と、他方の面に第２セラミック板３０とを備える。第１セラミック板１０は、セラミックとガラスとの複合材料により形成される。例えば、第１セラミック板１０は、二酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等を含むガラスと、ジルコニア、アルミナ等のセラミックの複合材料により形成できる。
【００２８】
第１セラミック板１０は、結晶化ガラスを含むことが好ましい。例えば、セラミックとしてアルミナを用い、結晶化ガラスとして、二酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウムを主成分とするガラスを用いることができる。第１セラミック板１０の結晶化ガラスは、ディオプサイド結晶相(Ｃａ(Ｍｇ、Ａｌ)(Ｓｉ、Ａｌ)2Ｏ6)を含むことが好ましい。
【００２９】
導体層２０は、第１セラミック板１０の一方の面で導通を確保するため、金属を主成分として形成される。具体的には、金、銀、銅等が導体層２０の主成分として用いられる。
【００３０】
第２セラミック板３０は、第１セラミック板１０の導体層２０が形成される面と反対側の面に形成される。また、第２セラミック板３０の熱収縮速度は、導体層２０の熱収縮速度に対して８０〜１２０％である。
【００３１】
第２セラミック板３０は、第１セラミック板１０を介して導体層２０と鏡像の関係にあるように配置されることが好ましい。
【００３２】
第２セラミック板３０は、非晶質ガラスを含むことが好ましい。例えば、非晶質ガラスとして、二酸化珪素、三酸化二ホウ素、酸化アルミニウム、酸化カルシウムを用いることができる。
【００３３】
第２セラミック板３０及び導体層２０の収縮開始温度は、第１セラミック板１０の収縮開始温度よりも低いことが好ましい。
【００３４】
第２セラミック板３０の厚さは、第１セラミック板１０の厚さに対して８〜２０％であることが好ましい。
【００３５】
以上説明した第１実施形態に係る積層セラミック基板１００は、熱収縮速度が、導体層２０の熱収縮速度に対して８０〜１２０％である第２セラミック板３０を第１セラミック板１０の導体層２０を備える面とは反対側の面に備える。これにより、第１セラミック板１０と導体層２０との間に熱収縮速度の差によって生じるせん断応力は、第１セラミック板１０と第２セラミック板３０との間に熱収縮速度の差によって生じるせん断応力によって相殺され、低減される。これにより、積層セラミック基板１００の反りを低減することができる。
【００３６】
また、第２セラミック板３０及び導体層２０の収縮開始温度は、第１セラミック板１０の収縮開始温度よりも低いことにより、第２セラミック板３０と導体層２０との焼成収縮挙動を更に揃えることができる。
【００３７】
第２セラミック板３０は、熱収縮特性が異なる非晶質ガラスを適宜選択することにより、熱収縮速度を変えることができるため、導体層の熱収縮速度に更に揃えることができる。
【００３８】
第１セラミック板１０は、結晶化ガラスを含むことにより、積層セラミック基板の抗折強度を高くすることができる。また、第１セラミック板１０の結晶化ガラスは、ディオプサイド結晶相(Ｃａ(Ｍｇ、Ａｌ)(Ｓｉ、Ａｌ)2Ｏ6)を含むことにより、更に積層セラミック基板の抗折強度を高くすることができる。また、高周波での誘電損失の増加を抑制した積層セラミック基板１００とすることができる。
【００３９】
第２セラミック板３０の厚さは、第１セラミック板１０の厚さに対して８％以上であることにより、焼成時に第１セラミック板１０が反ることで第２セラミック板３０へ加えられる応力による変形を抑えるのに十分な強度にすることができる。また、第２セラミック板３０の厚さは、第１セラミック板１０の厚さに対して２０％以内であることにより、積層セラミック基板１００の特性に影響を与えない。
【００４０】
（積層セラミック基板の製造方法）
以下、第１実施形態に係る積層セラミック基板１００の製造方法について説明する。図２に示すように、積層セラミック基板１００の製造方法は、第１セラミックグリーンシート１０Ｐを形成する工程と、第１セラミックグリーンシート１０Ｐの一方の主面に導体ペースト２０Ｐを形成する工程と、第１セラミックグリーンシート１０Ｐの他方の主面に第２セラミックグリーンシート３０Ｐを形成する工程とを含む。
【００４１】
図２(ａ)に示すように、第１セラミックグリーンシート１０Ｐを形成する。具体的には、第１セラミックグリーンシート１０Ｐの原料粉末に、バインダと、必要に応じて有機溶剤、分散剤等を添加して混合し、スラリーを作製する。得られたスラリーをドクターブレード法等によりシート状に成形し、第１セラミック板１０になる第１セラミックグリーンシート１０Ｐを得る。
【００４２】
次に、図２（ｂ）に示すように、第１セラミックグリーンシート１０Ｐの一方の主面に導体ペースト２０Ｐを形成する。例えば、導体ペースト２０Ｐは、スクリーン印刷法等を用いて第１セラミックグリーンシート１０Ｐ表面に印刷により塗布することにより形成できる。導体ペースト２０Ｐを印刷により塗布する場合、金、銀、銅等の粉末と、バインダ等とを混合した印刷ペーストを用いることが好ましい。
【００４３】
次に、図２（ｃ）に示すように、第１セラミックグリーンシート１０Ｐの導体ペースト２０Ｐが形成された面とは反対側の面に第２セラミックグリーンシート３０Ｐを形成し、セラミック成形体１００Ｐを形成する。具体的には、第２セラミックグリーンシート３０Ｐの原料粉末に、バインダ、必要に応じて有機溶剤、分散剤等を添加して混合し、スラリーを作製する。そして、得られたスラリーを導体ペースト２０Ｐが形成された一方の面とは、反対側の面に例えば、スクリーン印刷法等を用いて塗布することにより第２セラミックグリーンシート３０Ｐを形成する。
【００４４】
第２セラミックグリーンシート３０Ｐの原料粉末は、第２セラミック板３０の熱収縮速度が導体層２０の熱収縮速度に対して８０〜１２０％になるよう選択される。具体的には、原料粉末の粒径、添加するガラス粉末の種類等を変えることにより第２セラミック板３０の熱収縮速度を制御する。例えば、添加するガラス粉末がない状態で焼成収縮率が１６％のシートに対して、日本電気硝子社製ＧＡ−４を添加することにより、焼成収縮率は、１７％になる。また、日本電気硝子社製ＧＡ−１２を添加することにより、焼成収縮率は、１８％になり、熱収縮速度も変えることができる。
【００４５】
第２セラミックグリーンシート３０Ｐは、第１セラミックグリーンシート１０Ｐと同様にしてシート状に形成してもよい。この場合、具体的には、得られたスラリーをドクターブレード法等によりシート状に成形する。第１セラミックグリーンシート１０Ｐの導体ペースト２０Ｐが形成された面とは反対側の面にシート状の第２セラミックグリーンシート３０Ｐを重ねることで、セラミック成形体１００Ｐを得る。
【００４６】
次に、セラミック成形体１００Ｐを焼成することにより、積層セラミック基板１００を得る。具体的には、大気雰囲気中で８００〜９００℃の温度で０．５〜５Ｈ以上保持することにより、焼成することで積層セラミック基板１００を得る。
【００４７】
以上説明した第１実施形態に係る積層セラミック基板１００の製造方法によれば、第１セラミック板１０の一方の主面に形成される導体層２０の熱収縮速度に対して８０〜１２０％の熱収縮速度である第２セラミック板３０を第１セラミック板１０の他方の主面に形成することができる。
【００４８】
これによれば、第１セラミック板１０と導体層２０との間に熱収縮速度の差によって生じるせん断応力は、第１セラミック板１０と第２セラミック板３０との間に熱収縮速度の差によって生じるせん断応力によって相殺され、低減される。これにより、反りを低減した積層セラミック基板１００を製造することができる。また、中間層を備えることがないため、所望の特性を有する積層セラミック基板１００を製造することができる。
【００４９】
なお、焼成後の積層セラミック基板１００から、第２セラミック板３０を研磨等により除去する工程を更に含んでも構わない。これによれば、第１セラミック板１０と、導体層２０とだけで形成され、且つ反りを低減した積層セラミック基板１００を製造することができる。
【００５０】
[第２実施形態]
（多層積層セラミック基板）
以下、第２実施形態に係る積層セラミック基板１０１について説明する。図３は、第１セラミック板１１と導体層２１と、第２セラミック板３１とを備え、第１セラミック板１１が６層のセラミック層１１Ａ〜１１Ｆと、互いに隣接するセラミック層１１Ａ〜１１Ｆの間に金属からなる配線層２１Ａ〜２１Ｅとを備える積層セラミック基板１０１を示す。図４を用いて、第１セラミック板１１を形成するセラミック層１１Ａ〜１１Ｆと、配線層２１Ａ〜２１Ｅとについて更に説明する。図４は、図３の積層セラミック基板１０１の分解図である。
【００５１】
ここでは、セラミック層１１Ａ〜１１Ｆの順番に応じてセラミック層１１Ａ、１２Ｂ、１３Ｃ等とし、各セラミック層に形成される配線層２１Ａ〜２１Ｅをセラミック層１１Ａ〜１１Ｆの順番に応じて配線層２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ等とする。第１セラミック板１１は、一番上の層であるセラミック層１１Ａの上面に金属からなる導体層２１と、一番下の層であるセラミック層１１Ｆの下面に第２セラミック板３１とを備える。
【００５２】
セラミック層１１Ａ〜１１Ｆは、第１セラミック板１１と同様のセラミックとガラスとの複合材料により形成される。
【００５３】
配線層２１Ａ〜２１Ｅは、導体層２１と同様の金属を主体とすることができる。
【００５４】
このような複数のセラミック層１１Ａ〜１１Ｆと、各セラミック層１１Ａ〜１１Ｆの間に金属からなる配線層２１Ａ〜２１Ｅとを備える第１セラミック板１１においても、第１セラミック板１１と導体層２１との間に熱収縮速度の差によって生じるせん断応力は、第１セラミック板１１と第２セラミック板３１との間に熱収縮速度の差によって生じるせん断応力によって相殺され、低減される。これにより、積層セラミック基板１０１の反りを低減することができる。
【００５５】
また、積層セラミック基板１０１は、第１セラミック板１１を形成するセラミック層１１Ａ〜１１Ｆと、配線層２１Ａ〜２１Ｅとの間に中間層を備える必要がなく、積層セラミック基板１０１の所望の特性を容易に得ることができる。
【００５６】
また、積層セラミック基板１０１は、互いに隣接するセラミック層１１Ａ〜１１Ｆの間に金属からなる配線層２１Ａ〜２１Ｅを備えることにより、Ｌ成分(インダクタンス)、Ｃ成分（容量）を内蔵することができる。これにより、積層セラミック基板１０１に実装するインダクタやコンデンサの数量を減らし、モジュールの小型化を実現することができる。
【００５７】
第２セラミック板３１の厚さは、第１セラミック板１１の厚さに対して８％以上であることにより、焼成時に各セラミック層と各配線層との間に熱収縮速度の差によって生じるせん断応力により第１セラミック板１１が反ることで第２セラミック板３１へ加えられる応力による変形を抑えるのに十分な強度にすることができる。また、第２セラミック板３１の厚さは、第１セラミック板１１の厚さに対して２０％以下であることにより、積層セラミック基板１０１の特性に影響を与えない。
【００５８】
なお、第１セラミック板１１を形成するセラミック層１１Ａ〜１１Ｆは、６層に限定されず２層以上のセラミック層により形成されていればよい。また、各セラミック板に形成される配線層のパターンは、図示されたパターンに限定されず、任意に形成することができる。
【００５９】
[その他の実施形態]
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００６０】
例えば、第１実施形態では、第２セラミック板３０は、第１セラミック板１０を介して導体層２０と鏡像の関係にあるように配置されることを例示したが、本発明はこれに限られない。具体例を図５に示す。図５（ａ）は、積層セラミック基板１０２の導体層２２側の面を示し、図５（ｂ）は、導体層２２とは反対側の面を示す。図５の積層セラミック基板１０２は、図５(ａ)に示すように、第１セラミック板１２の一方の面に長方形からなる導体層２２と、図５（ｂ）に示すように、他方の面に十字形からなる第２セラミック板３２を備えている。このように、第２セラミック板３２の形状は、特に限定されず、導体層２２と鏡像関係にない第２セラミック板３２を用いても、第１セラミック板１２と導体層２２との間に熱収縮速度の差によって生じるせん断応力は、第１セラミック板１２と第２セラミック板３２との間に熱収縮速度の差によって生じるせん断応力によって相殺され、低減される。
【００６１】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【実施例】
【００６２】
次に、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。実施例で作製したサンプルを図６に示す。図６（ａ）は、焼成することにより、積層セラミック基板Ａとなる積層基板１３３Ｐである。また、図６（ｂ）は、焼成することにより積層セラミック基板Ｂとなる積層基板１３４Ｐである。
【００６３】
はじめに、第１セラミックグリーンシート１３Ｐを形成した。具体的には、セラミックス原料粉末として、平均粒径が３μｍのＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＣａＯを含む結晶性ガラス粉末２７５ｇと、イソプロピルアルコール（以下、ＩＰＡ）１３７．５ｇと、オレフィンマレイン酸コポリマー系分散剤２．７５ｇとを準備した。次に、セラミック原料粉末を直径０．５ｍｍのジルコニアビーズを１４０．５ｇ用いてビーズミルにて９０分間の混合粉砕を行った。なお、結晶性ガラス粉末には、焼成後ディオプサイド結晶層が析出するガラスを用いた。
【００６４】
次に、混合粉砕を行ったセラミック原料粉末に、更に、平均粒径が３μｍのαアルミナ粉末１４５ｇと、ＩＰＡ７３ｇと、オレフィンマレイン酸コポリマー系分散剤１．４５ｇを加えてビーズミルにて９０分間の混合粉砕を行った。
【００６５】
得られたセラミック原料粉末に、酢酸ブチル９１ｇと、ポリビニルアセテート系バインダ１５ｇと、アクリル系バインダ３６ｇと、顔料Ｆｅ(Ｆｅ、Ｃｒ)2Ｏ4（２．４％Ｃｏドープ）５．５ｇとを加えてビーズミルにて６０分間の混合粉砕を行い、第１スラリーを得た。
【００６６】
ドクターブレード法を用いて第１セラミックグリーンシート１３Ｐを得た。具体的には、得られた第１スラリーをドクターブレード装置で厚さが１００μｍになるようにシート状に成形した。
【００６７】
次に、第２セラミックグリーンシート３３Ｐを形成した。具体的には、セラミックス原料粉末として、平均粒径が３μｍのＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯを含む非晶質ガラス粉末２７５ｇと、ＩＰＡ１３７．５ｇと、オレフィンマレイン酸コポリマー系分散剤２．７５ｇとを準備した。次に、セラミック原料粉末を直径０．５ｍｍのジルコニアビーズを１４０．５ｇ用いてビーズミルにて９０分間の混合粉砕を行った。次に、混合粉砕を行ったセラミック原料粉末に、更に、平均粒径が３μｍのαアルミナ粉末１４５ｇと、ＩＰＡ７３ｇと、オレフィンマレイン酸コポリマー系分散剤１．４５ｇを加えてビーズミルにて９０分間の混合粉砕を行った。
【００６８】
得られたセラミック原料粉末に、酢酸ブチル９１ｇと、ポリビニルアセテート系バインダ１５ｇと、アクリル系バインダ３６ｇと、顔料Ｆｅ(Ｆｅ、Ｃｒ)2Ｏ4（２．４％Ｃｏドープ）５．５ｇとを加えてビーズミルにて６０分間の混合粉砕を行い、スラリー２を得た。また、ドクターブレード法を用いて第２セラミックグリーンシート３３Ｐを得た。具体的には、得られた第２スラリーをドクターブレード装置で厚さが１００μｍになるようにシート状に成形し、第２セラミックグリーンシートを得た。
【００６９】
次に、第１セラミックグリーンシート１３Ｐの一方の主面に銀を主成分とする導体ペースト２３Ｐを印刷し、シート１３１Ｐとした。具体的には、スクリーン印刷法を用いてシート状の第１セラミックグリーンシート１３Ｐの一方の主面に導体ペースト２３Ｐを印刷した。導体ペースト２３Ｐは、主成分である銀の粉末と、バインダとを混合したペーストを用いた。
【００７０】
導体ペースト２３Ｐの印刷パターンは、正方形が斑状に配置されたパターンで縦に１５個、横に１５個、合計２２５個の正方形を有するパターンを用いた。また、導体ペースト２３Ｐが、シート状の第１セラミックグリーンシート１３Ｐの面積に対して、１０％、２０％、５０％となるように正方形の面積を３種類設定した。
【００７１】
次に、別に用意した第１セラミックグリーンシート１３Ｐの一方の主面にスクリーン印刷法を用いて第２スラリーを印刷することにより第２セラミックグリーンシート３３Ｐを形成し、シート１３２Ｐとした。第２セラミックグリーンシート３３Ｐの印刷パターンは、第１セラミックグリーンシート１３Ｐを介し、導体ペースト２３Ｐの印刷パターンと鏡像の関係となるパターンを用いた。
【００７２】
形成したシート１３１Ｐと、シート１３２Ｐとをそれぞれ導体ペースト２３Ｐと、第２セラミックグリーンシート３３Ｐとの印刷パターンがそれぞれ外側になるように積層し、３４ＭＰａの圧力を加えることで圧着した。次に圧着されたシートから２５ｍｍ角のサンプルを切り出し図６（ａ）に示す積層基板１３３Ｐを得た。
また、別に用意したシート１３１Ｐと、第１セラミックグリーンシート１３Ｐとを導体ペースト２３Ｐの印刷パターンが外側になるように積層し、３４ＭＰａの圧力を加えることで圧着した。次に圧着されたシートから２５ｍｍ角のサンプルを切り出し図６（ｂ）に示す積層基板１３４Ｐを得た。
【００７３】
なお、積層基板１３３Ｐを焼成することにより、シート１３１Ｐの第１セラミックグリーンシート１３Ｐと、シート１３２Ｐの第１セラミックグリーンシート１３Ｐとは、第１セラミック板となる。また、積層基板１３３Ｐを焼成することにより、シート１３１Ｐの導体ペースト２３Ｐ及びシート１３２Ｐの第２セラミックグリーンシート３３Ｐは、それぞれ導体層および第２セラミック板となる。従って、積層基板１３３Ｐは、第１セラミック板の一方の主面上に、導体層を備え、他方の主面上に第２セラミック板を備える積層セラミック基板Ａとなる。
【００７４】
同様にして、積層基板１３４Ｐを焼成することにより、シート１３１Ｐの第１セラミックグリーンシート１３Ｐと、導体ペースト２３Ｐが印刷されていないもう一方の第１セラミックグリーンシート１３Ｐとは、第１セラミック板になる。従って、基板Ｂは、第１セラミック板の一方の主面上にのみ導体層を備える積層セラミック基板Ｂとなる。
【００７５】
（熱収縮速度測定方法）
焼成温度と、焼成収縮率との関係を調べるために熱機械分析装置（Ｔｈｅｒｍｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ）を用いた。サンプルとしては、上述した方法で形成された第１セラミックグリーンシート１３Ｐ、導体ペースト２３Ｐ、第２セラミックグリーンシート３３Ｐの３種類を用いた。
【００７６】
（反り測定方法）
積層基板１３３Ｐと、積層基板１３４Ｐとを図７に示すプロファイルにそって焼成した。焼成後の積層セラミック基板Ａの反りと、焼成後の積層セラミック基板Ｂの反りをそれぞれマイクロメータにて測定した。
【００７７】
（熱収縮速度測定結果）
図８〜図１０に示すように、第１セラミックグリーンシート１３Ｐ、導体ペースト２３Ｐ、第２セラミックグリーンシート３３Ｐの熱収縮特性曲線を得た。熱収縮特性曲線とは、横軸に焼成温度、縦軸に焼成前の大きさに対する割合を焼成収縮率としてその関係により示された曲線である。焼成収縮率がマイナスを示せば焼成収縮していることを示し、プラスを示せば熱膨張していることを示す。また、急激に収縮し始める温度を収縮開始温度とする。また、収縮開始温度から焼成収縮が一定になり、焼成収縮が終了する温度までの単位温度あたりの焼成収縮率の変化量を熱収縮速度とする。図８〜図１０では、収縮開始温度と、熱収縮速度をわかりやすくするために、熱収縮特性曲線の収縮開始温度から焼成収縮が終了する温度までをＳ領域として破線で表示する。
【００７８】
図８に示すように、第１セラミックグリーンシート１３Ｐの収縮開始温度は、７５０℃近辺であった。また、第１セラミックグリーンシート１３Ｐの熱収縮速度は、７５０℃を過ぎて急激に焼成収縮をするため−０．２２００％／℃と、非常に速い熱収縮速度を示した。
【００７９】
図９に示すように、導体ペースト２３Ｐの収縮開始温度は、６００℃近辺であった。また、導体層２３の熱収縮速度は、６００℃を過ぎた点から９００℃にかけて、第１セラミックグリーンシート１３Ｐの熱収縮特性曲線と比べると、緩やかに焼成収縮するため−０．０６０５％／℃と、非常に遅い収縮速度を示した。
【００８０】
図１０に示すように、第２セラミックグリーンシート３３Ｐの収縮開始温度は、７００℃近辺であった。また、第２セラミックグリーンシート３３Ｐの熱収縮速度は、７００℃を過ぎた点から９００℃にかけて、第１セラミック板１０の熱収縮特性曲線と比べると、緩やかに焼成収縮するため−０．０７１５％／℃と、非常に遅い収縮速度を示した。
【００８１】
（反り測定結果）
【表１】
【００８２】
測定結果を表１に示す。導体面積率が同じ条件の積層セラミック基板Ａと、積層セラミック基板Ｂとを比較すると、いずれの場合においても積層セラミック基板Ａの反りは、積層セラミック基板Ｂの反りよりも低減された。
【００８３】
また、積層セラミック基板Ｂは、導体面積の増加に伴い、反りが急激に増加する傾向にあった。しかし積層セラミック基板Ａは、導体面積の増加による反りへの影響がほとんどなかった。これは、積層セラミック基板Ａにおいては、第１セラミック板と導体層との間に熱収縮速度の差によって生じるせん断応力が、第１セラミック板と第２セラミック板との間に熱収縮速度の差によって生じるせん断応力によって相殺され、低減され、積層セラミック基板Ａの反りを低減することができたものと考えられる。
【００８４】
それに対して、積層セラミック基板Ｂにおいては、第１セラミック板と、導体層との熱収縮速度の差により、第１セラミック板と、導体層との界面に非常に大きなせん断応力が働き、積層セラミック基板Ｂの反りの原因となったと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る積層セラミック基板を示す（ａ）平面図と（ｂ）１ａ−１ａ断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る積層セラミック基板の製造方法を示す斜視図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る積層セラミック基板を示す斜視図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る積層セラミック基板を示す分解図である。
【図５】本発明の実施形態に係る積層セラミック基板を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施例で用いた積層基板を示す断面図である。
【図７】本発明の実施例で用いた積層基板の焼成プロファイルを示す図である。
【図８】本発明の実施例で用いた第１セラミックグリーンシートの熱収縮特性曲線を示す図である。
【図９】本発明の実施例で用いた導体ペーストの熱収縮特性曲線を示す図である。
【図１０】本発明の実施例で用いた第２セラミックグリーンシートの熱収縮特性曲線を示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
１０…第１セラミック板、２０…導体層、３０…第２セラミック板、１００…積層セラミック基板
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１８８９
【氏名又は名称】三洋電機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１７年７月２８日（２００５．７．２８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１３３５１４
【弁理士】
【氏名又は名称】寺山 啓進
【識別番号】１００１２２９１０
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 広之
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| 【公開番号】 |
特開２００７−３６０５７（Ｐ２００７−３６０５７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１９年２月８日（２００７．２．８） |
| 【出願番号】 |
特願２００５−２１９５３３（Ｐ２００５−２１９５３３） |
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