JPH0542159B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は複合部品の製造方法に関し、特に大容
量コンデンサを基板中に内蔵したコンデンサ内蔵
複合積層セラミツク部品に関するものである。

（従来の技術） 従来、大容量のコンデンサを利用する電子回路
に対して、アルミナなどの基板上にチツプ形コン
デンサを搭載して高集積化をはかつてきた。つま
りセラミツク等の絶縁体基板上に印刷法などで、
抵抗体、電極および導体による配線パターンの形
成を行ない、かつ同一面上にチツプ形コンデンサ
および半導体ICなどを搭載する方法でハイブリ
ツトIC等が作製されていた。また最近では、基
板の絶縁体を誘電層として絶縁体内でコンデンサ
を形成する複合セラミツク部品の開発が進み、ハ
イブリツトICなどへの応用が行なわれつつある。

（発明が解決しようとする問題点） 近来では、エレクトロニクスの急速な技術進歩
に伴ない、各種エレクトロニクス部品は、小形化
へ移行しつつあり、低コスト化の点においても部
品の軽薄短少化は必須条件となつている。しかし
ながら、従来のハイブリツトICなどの複合部品
では限られたセラミツク基板上に抵抗体、電極、
配線パターンを高密度に印刷することおよびチツ
プコンデンサ、半導体ICなどを高集積に搭載す
るにはある程度の限界がある。

たとえば、高密度の配線パターンを形成した場
合には、品質の低下あるいはコスト（手間）の高
騰を生じ、高集積な設計においては、特に実装部
品類の数量増加に伴なう搭載スペースの問題およ
び形状の制約などが問題となつた。そこで、高密
度、高集積化をはかるため、基板内に抵抗体やコ
ンデンサを納めた構造を持つ新しい複合セラミツ
ク部品が開発されつつある。しかし第２図のよう
な高誘電率を有する誘電体３を絶縁体１で挟みこ
んで構造の複合積層セラミツク部品においては、
絶縁体材料、誘電体材料とまつたく異なつた性質
の材料の複合体となるため、単に絶縁体で誘電体
を挟みこんだ構造では各材料の微妙な収縮率の差
や異質材料間の相互拡散により、絶縁体と誘電体
の界面での剥離およびクラツクなどの現象が生じ
易いなど品質の安定した信頼性の高い複合部品を
得ることができなかつた。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、誘電体層、絶縁体層および金属体層
を積層した構造を有する複合積層セラミツク部品
の製造方法において、誘電体生シートと絶縁体生
シートおよびAu，Ag，Pd，Cu，Niの１つ以上
を含む組成からなる金属体生シートを形成する工
程と、誘電体生シートと絶縁体生シートおよび金
属体生シートにスルーホールを設ける工程と、ス
ルーホールを穿設した誘電体生シートおよび絶縁
体生シートのスルーホールに導電性物質を充填
し、該誘電体生シートまたは誘電体生シートと絶
縁体生シートの表面に導体層をそれぞれ形成する
工程と、誘電体生シートを介して導体層が対向す
るように誘電体生シートを配置しさらに誘電体生
シートと絶縁体生シートの境界に金属体生シート
を配置して積層圧着する工程と、該積層体を850
℃〜950℃で焼成する工程とを有することを特徴
とする複合積層セラミツク部品の製造方法であ
る。

（作用） この金属層を形成する金属体を形成する金属体
材料は、比較的低い温度で焼結が起こるため、高
温で絶縁体と誘電体のセラミツクの焼結反応が起
こる際、されらの界面を完全に分離し異なる材料
間の相互拡散を防止し、セラミツク同志の反応を
まつたく起こさせなくする。このことは従来発生
したマイクロクラツク、界面の剥離などを防止す
るための効果がある。また各セラミツクスとの接
合性を強めるためには、金属材料を選ぶことによ
り接合性の高い高品質なものが得られる。また複
合積層セラミツク部品を形成する誘電体と絶縁体
は850℃〜950℃の低い温度で焼結可能なため、金
属層を形成する金属体材料および内蔵コンデンサ
電極用ペースト材、導体ペースト材など卑金属材
料を用いることができる。

以上のことにより剥離およびクラツクなどの発
生しない高品質で信頼性が高く、卑金属を用いる
ことのできる複合積層セラミツク部品を実現でき
た。

（実施例） 以下本発明を実施例に基づいて詳細に説明す
る。

本発明で用いた絶縁体生シートは、酸化アルミ
ニウム40〜60重量％、結晶化ガラス40〜60重量％
の組成範囲で総量100％となるように選んだ混合
粉末をバインダー、有機溶媒、可塑剤と共に泥漿
化し、ドクターブレード法などのスリツプキヤス
テイング製膜により20μm〜300μmの生シートを
ポリエステルフイルム上に形成し剥離したのち、
所用の寸法にパンチングしてシートを得る。

誘電体生シートは、PbO，MnCO₃，Nb₂O₅，
NiO，WO₃，TiO₂の酸化粉末を所定量秤量し、
ボールミル混合して炉過乾燥後、700〜850℃で仮
焼を行なつたのち、ボールミル粉砕した粉末をバ
インダー有機溶媒、可塑剤と共に混合し泥漿化し
て、絶縁体生シートと同様な作製方法により20〜
100μmのシートを得た。ここで用いた誘電体材料
は、Pb（Mn_1/3・Nb）_0.005（Ni_1/3・Nb_2/3）_0.295
（Mg_1/2・W_1/2）_0.29Ti_0.41O₃のペロブスカイト化合
物になるように原料を秤量した。

また金属体生シートはAu，Ag，Pd，Pt，Cu，
Niなどの１つ以上を含む組成からなる金属材料
をバインダー、有機溶剤、可塑剤と共に混合し、
泥漿化し、絶縁体生シート、誘電体生シートと同
様な作製方法により10μm〜50μmのシートを得
た。

コンデンサ形成用パターン電極およびスルーホ
ール埋込みおよびパツド電極などに用いる導体
は、Au，Ag，Pd，Pt，Cu，Niなどの１つ以上
を含む組成からなる合金粉末を有機ビヒクルと共
に混練しペースト化したものを使用した。

第３図ａ，ｂから第１０図ａ，ｂは本発明の実
施例による製造方法を示したものである。各図の
ａは生シートの平面図、ｂは断面図である。製膜
した絶縁体生シートを所用の寸法にパンチングし
て、第３図ａ，ｂに示す絶縁体生シート９として
用いる。また第４図ａ，ｂに製膜した金属体生シ
ートを所用の寸法にパンチングして金属体生シー
ト１０として用いる。一方、製膜して得た誘電体
生シートを第５図ａ，ｂに示すように所用の寸法
にパンイングして、誘電体生シート１１を得る。
次に第６図ａ，ｂ、第７図ａ，ｂ、第８図ａ，ｂ
に示すように、絶縁体生シート、金属体生シー
ト、誘電体シートの各シートに上下導通をもたす
ためのスルーホール７を形成する。ここで形成す
るスルーホールの径は絶縁体と誘電体において
は、最小100μmまで可能である。金属体に形成す
るスルーホールは、導体を埋込むためでなく、単
にスルーホールとして絶縁体層と誘電体層のコン
タクトを得るために必要なため、常に絶縁体、誘
電体のスルーホールよりも大きくあけ、導体が接
触しないスルーホール径とする。

次に第９図ａ，ｂに示すようにスルーホールを
設けた誘電体シート上に、コンデンサ内部電極５
となるパターン導体層を形成するために導体ペー
ストを印刷などにより印刷し、同時にスルーホー
ル部分に上下導通を得るために導体ペーストをス
ルーホールに埋め込み導通用の導体６を形成す
る。また第１０図に示すように絶縁体生シートに
スルーホールをあけた生シート（第６図）を用い
コンデンサ部取り出し用パツドパターンを導体ペ
ーストを用いて印刷等により印刷し、パツド電極
４を得る。尚、金属体生シートを除き、所用数量
の絶縁体生シートおよび誘電体生シートのスルー
ホールを設けた生シートには導体ペーストを用い
てスルーホールに導体を埋め込んでおく。

次に第１図に示すように第６図から第１０図の
それぞれの生シートおよび厚みを調整するため第
３図、第５図の絶縁体生シート、誘電体生シート
のそれぞれの生シートおよびスルーホール部分と
その近傍に導体を形成した絶縁体生シート、誘電
体生シートおよび第４図で示した金属体生シート
を第１図の構造になるようにプレス金形の下パン
チ側に重ね上パンチを乗せた後、70℃〜130℃の
温度で圧力150〜300Kg／cm²で積層プレスした。第
１図において数枚積み重ねた誘電体層３の上下に
金属体層２が形成され、金属体生シートの上下に
絶縁体層１で更にサンドイツチされた構造となつ
ている。誘電体生シート部分とその上下の導体パ
ターン電極５は、焼結後コンデンサ形成部分８
（図の破線部）となり導体６を経由して外部端子
パツト電極４につながつている。

このように積層圧着した積層体を所用の形状に
切断後、３℃〜８℃／Hrの昇温スピードにて、
350℃〜500℃の温度で３時間〜10時間保持で脱バ
インダを行なう。次に焼成温度サイクル１時間の
スピードにて850℃〜950℃の温度で連続炉を使用
して、本焼成してコンデンサ内蔵複合積層セラミ
ツク部品を得た。

本発明の実施例により得たコンデンサ内蔵複合
積層セラミツク部品中に形成したコンデンサの容
量としては約2.5nF／ｍm²程度であるが、一例と
して10μFのコンデンサを形成した。高誘電体材
料としてはPb（Mn_1/3・Nb_2/3）_0.005（Ni_1/3・Nb_2/3）
_0.295（Mg_1/2・W_1/2）_0.29Ti_0.41O₃のペロブスカイト
化合物以外にも、850℃〜950℃程度で焼結可能な
材料であれば、使用は可能である。

一方絶縁体材料としては、アルミナホウケイ酸
鉛系の複合材料をはじめ、コージライト系セラミ
ツクス、ムライト系セラミツクス、アノーサイト
系セラミツクス、カルシライト系セラミツクス、
フオルステライト系セラミツクス、スポデユーメ
ン、ユークリプタイト等の材料においても収縮
率、焼結温度を誘電体材料と合わせることにより
適用できる。これらの材料の誘電率は５〜10程度
である。

以上のように金属層を誘電体層と絶縁体層の界
面に形成することにより誘電体と絶縁体の界面の
反応を防止し、かつ接合性が良好で850℃〜950℃
の低い焼結温度で高い信頼性のある大容量のコン
デンサ内蔵複合積層セラミツク部品を実現でき
た。なお本実施例では金属層をグリーンシート法
によつて形成したが、スクリーン印刷法など、金
属ペーストを印刷する方法においても金属層を形
成することが可能であることを確認した。

（発明の効果） また本発明によつて得られた複合積層セラミツ
ク部品を用いてハイブリツトICなどの複合部品
を作製すれば、従来基板上に搭載すべき実装部品
（チツプコンデンサ）が不必要となり従来のハイ
ブリツト方式技術においても、より高集積、高密
度化が可能となるので品質を下げることなく、コ
ンパクトで高品質な複合部品が実現できる。更に
複合積層セラミツク部品の両面を利用することで
より大規模な複合部品をも実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のコンデンサ内蔵複合積層セラ
ミツク部品の実施における分解断面図。第２図は
従来の複合積層セラミツク部品の分解断面図。第
３図ａ，ｂ〜第１０図ａ，ｂは本発明の実施例に
よる複号積層セラミツク部品の各製造工程を示す
図。 図において、１……絶縁体層、２……金属体
層、３……誘電体層、４……パツド電極、５……
コンデンサパターン電極、６……導体、７……ス
ルーホール、８……コンデンサ形成部、９……絶
縁体シート、１０……金属体シート、１１……誘
電体シート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 誘電体層、絶縁体層および金属体層を積層し
   た構造を有する複合積層セラミツク部品の製造方
   法において、誘電体生シートと絶縁体生シートお
   よびAu，Ag，Pd，Cu，Niの１つ以上を含む組
   成からなる金属体生シートを形成する工程と、誘
   電体生シートと絶縁体生シートおよび金属体生シ
   ートにスルーホールを設ける工程と、スルーホー
   ルを穿設した誘電体生シートおよび絶縁体生シー
   トのスルーホールに誘電性物質を充填し、該誘電
   体生シートまたは誘電体生シートと絶縁体生シー
   トの表面に導体層をそれぞれ形成する工程と、誘
   電体生シートを介して導体層が対向するように誘
   電体生シートを配置し、さらに誘電体生シートと
   絶縁体生シートの境界に金属体生シートを配置し
   て積層圧着する工程と該積層体を850℃〜950℃で
   焼成する工程とを有することを特徴とする複合積
   層セラミツク部品の製造方法。