積層陶瓷部件及其製造方法
2023-06-21 03:03:26
專利名稱：積層陶瓷部件及其製造方法
技術領域：
本發明涉及內表面具有多層結構的配線圖案的積層陶瓷部件及其製造方法。
背景技術：
對於手機等小型電子設備，要求輕薄短小的電子零件。因此開發了內置有電感元件，電容元件或電阻元件等而構成的LCR複合電路基板。積層陶瓷部件是一種這樣的LCR複合電路基板。現有的積層陶瓷部件如下所述而製造。
在第一積層片與第二積層片之間，存在電極寬度不同的第一電極圖案和第二電極圖案。在此，第一電極圖案、第二電極圖案採用同樣的電極膏通過絲網印刷同時形成。這樣的積層陶瓷部件例如在日本特開2001-352271號公報中被公開。
在上述的通過絲網印刷實現的現有的積層陶瓷部件的製造方法中，在第一積層片和第二積層片上同時採用相同的電極膏印刷電極寬度不同的第一電極圖案和第二電極圖案。因此，第一電極圖案、第二電極圖案的電極厚度大致相等，且形成得比較薄。但是，當第一電極圖案和第二電極圖案形成不同類型元件時，兩者的厚度會相同，因此是不理想的。
例如假定第一電極圖案為電感元件，第二電極圖案為電容元件的情況。為了得到良好的高頻特性，第一電極圖案的電極厚度形成得較厚為好。第二電極圖案為了防止發生斷裂和層間分離，電極厚度形成得較薄為好。然而，現有的積層陶瓷部件的製造方法，為了避免寬度較寬的第二電極圖案發生斷裂等弊病，使第一電極圖案、第二電極圖案形成同樣的薄層。這樣的結果是，為了實現高頻特性而需要電極厚度的第一電極圖案不能得到充分的厚度，導致作為層積體的電力損耗變大。
發明內容
本發明的積層陶瓷部件包括第一積層片、第二積層片、第一電極圖案以及第二電極圖案。第一電極圖案、第二電極圖案都介於第一積層片和第二積層片之間。第二電極圖案比第一電極圖案寬度大、且厚度小。這樣的第一電極圖案、第二電極圖案是通過控制製造時電極膏中導電粒子的含有量而形成的。由於第一電極圖案具有充分的電極厚度，可以防止作為積層體的電力損耗，而得到高頻特性優良的積層陶瓷部件。
圖1是表示本發明實施方式的積層陶瓷部件結構的剖面圖。
圖2A是用於說明本發明實施方式的製造工序的剖面圖。
圖2B是用於說明圖2A之後的製造工序的剖面圖。
圖2C是用於說明圖2B之後的製造工序的剖面圖。
圖2D是用於說明圖2C之後的製造工序的剖面圖。
圖2E是用於說明圖2D之後的製造工序的剖面圖。
圖2F是用於說明圖2E之後的製造工序的剖面圖。
圖2G是用於說明圖2F之後的製造工序的剖面圖。
圖2H是詳細說明圖2G所示的製造工序的剖面圖。
圖3A是用於說明圖2F之後其他的製造工序的剖面圖。
圖3B是用於說明圖3A之後的製造工序的剖面圖。
圖3C是用於說明圖3B之後的製造工序的剖面圖。
圖3D是用於說明圖3C之後的製造工序的剖面圖。
圖4A是用於說明本發明的實施方式中其他的製造工序的剖面圖。
圖4B是用於說明圖4A之後的製造工序的剖面圖。
圖4C是用於說明圖4B之後的製造工序的剖面圖。
圖4D是用於說明圖4C之後的製造工序的剖面圖。
圖4E是用於說明圖4D之後的製造工序的剖面圖。
附圖標記說明1 積層陶瓷部件10、10A 陶瓷生片11 基膜12 通孔
13 貫通電極14 第一電極圖案14A 凹部圖案15 第二電極圖案16 定位銷17 定位孔18 積層託盤19 陶瓷積層體19A 積層體20 積層陶瓷基板20A 第一積層片20B 第二積層片21 表層電極22 限定層23 凹版24 第一電極膏25 印刷刮板具體實施方式
圖1是用於說明本發明實施方式的積層陶瓷部件結構的剖面圖。在積層陶瓷部件1中，在第一積層片20A與第二積層片20B之間，存在電極寬度不同的第一電極圖案(以下，簡稱圖案)14和第二電極圖案(以下，簡稱圖案)15。具體的，圖案14比圖案15的寬度小、且厚度大。換句話說，圖案15比圖案14的寬度大、且厚度小。即，圖案14為導電圖案或電感圖案中任一種圖案，圖案15為電容圖案。第二積層片20B與第一積層片20A重疊而設置。第一積層片20A與第二積層片20B構成積層陶瓷基板20的一部分。貫通電極13使這些內層的電極之間連接，或者內層的電極與表層電極21連接。
下面說明以上的積層陶瓷部件的製造方法。圖2A～圖3D是用於說明本實施方式的積層陶瓷部件的製造方法的剖面圖。
首先如圖2A所示，作為積層片，在基膜11上形成陶瓷生片(以下，生片)10。生片10可採用低溫燒結型的玻璃陶瓷材料。由於生片10採用的是玻璃陶瓷材料，所以可以採用銀(Ag)、銅(Cu)等具有高導電率的電極材料。因此，可以得到適用於小型、高性能的高頻裝置的積層陶瓷部件。
生片10可以按照下述方法而製作。首先向混合有陶瓷粉末和玻璃粉末的玻璃陶瓷材料加入適量的聚乙烯醇縮丁醛類(polyvinyl-butyral-based)樹脂粘合劑，可塑劑，有機溶劑。通過使該混合體中的各成分充分地混合·分散而製作成陶瓷漿。可以使用例如Al2O3作為陶瓷粉末，可以使用鹼土金屬矽酸鹽(alkaline earth silicate)玻璃作為玻璃粉末。然而，這些是組成材料的一個例子，但並不限定於所述的組成。
使用這樣調製的漿，通過刮板法等，在基膜11上形成規定厚度的生片10。雖然此處使用PET薄膜作為基膜11，但只要是具有脫模性(mold releasingcharacteristics)的材料則並不特別限定材質。
下面如圖2B所示，對被切斷為規定大小的生片10，採用衝孔或雷射加工等方法而形成通孔12。另外，根據需要，在基膜11上同時形成圖2F所示的積層用的定位孔17。此外，除了在基膜11上形成定位孔17以外，也可以在生片10上形成。
下面如圖2C所示，通過向通孔12填充貫通電極膏，形成貫通電極13。之後，如圖2D，圖2E所示，採用絲網印刷來印刷內部電極圖案。如圖2D形成圖案15，如圖2E隨後形成圖案14。
圖案14，15採用絲網印刷形成時，優選將所使用的各電極膏分開使用。具體地對於圖案14，使用Ag粉末的含有量為90wt％的第一電極膏，對於圖案15，使用Ag粉末的含有量為80wt％的第二電極膏。
優選第一電極膏的Ag含有量為85wt％以上、90wt％以下，第二電極膏的Ag含有量在70wt％以上、80wt％以下。除此之外，雖然也可以將第一電極膏塗抹得比第二電極膏厚，但是改變Ag含有量則更加容易控制內部電極圖案的厚度。此外，除了以Ag為主要成分的電極膏以外，只要可以與所使用的生片10同時燒固，則可以使用含Ag和鈀(Pd)的混合粉的電極膏。作為Ag以外的金屬的例子，除了Pd之外，一般可以使用鉑(Pt)、金(Au)、Cu等電阻相對較低的金屬粉末，或者這些金屬的合金粉末。
這樣，由於作為第一電極膏中的導電粒子的Ag粉的含有率比第二電極膏的Ag粉的含有率更高，故圖案14形成得比圖案15厚。
另外，優選第一電極膏所使用的導電粒子即Ag粉的平均粒徑比第二電極膏使用的Ag粉的平均粒徑小。據此，圖案14作為比圖案15更精細的圖案可以採用簡便的方法而且可靠地形成。具體地，第一電極膏中的Ag的平均粒徑為1μm，第二電極膏中的Ag的平均粒徑為5μm。
另外，採用絲網印刷形成圖案14時，線寬可以精細到40μm的程度。即，由絲網印刷而形成圖案14時，寬度可以為40μm以上、80μm以下。
另外，如圖2D、圖2E所示，優選首先形成圖案15，然後形成圖案14。圖案14比先形成的圖案15更厚。根據這樣的順序所形成的各個電極圖案，可以儘量避免圖案14被損壞。
在如上所述地形成通孔12和內部電極圖案之後，多個生片重疊在一起。此時，如圖2F所示，將基膜11置於積層託盤18上，使積層機的定位銷(indexpin)16與基膜11上的定位孔17對齊。然後，在積層託盤18上重疊設置作為第一陶瓷生片的生片10。進而，在剝離基膜11之後，在生片10的形成有圖案14、15的一面上，重疊設置作為第二陶瓷生片的生片10A。然後，將重疊的兩張生片10、10A熱壓接之後，剝離基膜11。即，在燒固之後生片10變為第一積層片20A，生片10A變為第二積層片20B。通過將這個操作重複所需的積層次數，如圖2G所示地形成陶瓷積層體(以下，積層體)19。
下面如圖2G所示，為了使密度均勻化、抑制層與層之間的分離，進一步地壓接連接積層體19。最後，如圖2H所示，壓接後的積層體在大約350～600℃脫脂之後，以大約850～950℃進行燒固。這樣可以得到以Ag為內部電極的積層陶瓷基板20。另外，燒固之後的圖案14的寬度為80μm，電極厚度為20μm。圖案15為2mm見方，厚度為8μm。另外，如果圖案14的寬度為60μm的話，則電極厚度為15μm。
進一步根據需要，在積層陶瓷基板20上形成表層電極21。這樣可以得到規定的積層陶瓷部件1。將多個積層陶瓷部件1製造為一體時，進一步按規定的大小分割為小片。然後將IC、表面彈性波(SAW)濾波器、晶片部件等夾著表層電極21進行安裝。或者在安裝了這些部件之後，按照規定的大小將其分割為小片。
另外，表層電極21可以與積層體19同時燒固，也可以在其燒固之後煅燒。另外，也可以在其燒固之前由切斷機等分割成小片之後再進行煅燒。
通過上述方法，得到圖案14具有足夠的電極厚度，圖案15具有較薄的電極厚度的積層陶瓷部件。通過這樣的結構，可以抑制作為積層體的電力損耗，得到高頻特性優良的積層陶瓷部件1。
另外，作為圖2G所示的熱壓接過程，可以如圖3A～圖3D所示地採用限定用陶瓷生片(限定層22)。據此可以製造尺寸精度更高、平坦性更加優良的積層陶瓷部件。下面說明其製造方法。
首先在如圖2F所示的熱壓接工序中，在積層體19的上下表面，如圖3A所示，將由在生片10的燒固溫度下不燒結的Al2O3，ZrO2，MgO等材料構成的作為陶瓷生片的限定層22進行積層。然後進行熱壓接而得到在上下表面配置有限定層22的積層體19A。
下面如圖3B所示，對積層體19A進一步進行壓接。之後，如圖3C所示，將積層體19A脫脂，燒固，如圖3D所示在燒固後用拋光，超聲波清洗，吹淨等方法除去限定層22。這樣，可以得到具有如圖1所示的電極圖案的低溫燒固積層陶瓷基板20。
這種情況下，表層電極21可以與預先設置於層積體19的層積體19A同時燒固，也可以在除去限定層22之後通過印刷等形成，然後進行煅燒。
在上述的熱壓接工序中通過採用限定層22，可以高效地得到尺寸精度更高、平坦性更加優良的積層陶瓷部件。
在上述的說明中，圖案14、15都是由絲網印刷所形成。除此之外，可以首先由絲網印刷方法印刷形成圖案15，然後由凹版印刷形成圖案14。即，也可以向採用樹脂薄膜的凹版填充第一電極膏，通過熱壓接而將該電極膏轉印到生片10上而形成圖案14。以下，將該方法稱為凹版轉印工藝方法。這樣，與絲網印刷相比，圖案14更加精細地形成。即，可以穩定地形成在現有技術水平下極難由絲網印刷穩定地批量生產形成的、線寬在60μm以下的圖案14。另外，採用凹版轉印工藝方法也可以形成10μm程度的精細線。即，在通過凹版轉印工藝方法形成圖案14時，可以得到10μm以上、60μm以下的寬度。下面，說明使用了凹版印刷的圖案14的形成方法。
首先，如圖4A所示在生片10形成貫通電極13之後，如圖4B所示由絲網印刷進行印刷形成圖案15。這些工序與圖2A、圖2B相同。
然後，如圖4C、圖4D所示，形成圖案14。首先如圖4C所示，使用印刷刮板25等將第一電極膏24填充到凹版23中，該凹版23由聚醯亞胺等樹脂薄膜構成，通過雷射加工等方法而形成有規定凹部圖案14A。然後如圖4D所示，通過熱壓接將所填充的第一電極膏24轉印到生片10上。這樣形成圖案14。
然而，凹版23所使用的樹脂薄膜的材質並不限定於聚醯亞胺，考慮到形狀穩定性、耐用性，優選使用聚醯亞胺。另外，通過對聚醯亞胺薄膜進行脫模處理，熱壓接時的轉印性可以大幅度地提高。
另外，如圖4B～圖4E所示，優選首先形成圖案15，接著形成圖案14。理由與利用圖2D、圖2E進行說明的理由相同。另外，這種情況下優選形成圖案14時所採用的第一電極膏24中的導電粒子的含有率，比形成圖案15時所採用的第二電極膏中的導電粒子的含有率更高。進而，優選第一電極膏所使用Ag粉的平均粒徑比第二電極膏所使用的Ag粉的平均粒徑小。
通過上述的方法，也可以得到在第一積層片20A與第二積層片20B之間具有寬度和厚度都不同的第一電極圖案和第二電極圖案的積層陶瓷部件。該積層陶瓷部件在燒固之後，圖案14具有足夠的電極厚度，圖案15具有較薄的電極厚度。另外，此時，燒固之後的圖案14的寬度為60μm，厚度為20μm，圖案15為2mm見方，厚度為8μm。而圖案14的寬度為20μm時，電極厚度變為13μm。
這樣，由於在圖案14的形成時採用凹版轉印技術，故與通過絲網印刷形成的情況相比較，不需使厚度極薄即可以形成更精細圖案的圖案14。
根據上述的本實施方式，可以抑制作為導電圖案或電感圖案的圖案14中的電力損耗。由於抑制了作為積層體的電力損耗，所以可以得到高頻特性優良的積層陶瓷部件。另外，由於圖案15形成得比較薄，很難發生斷裂或層間分離，提高成品率。
另外，在本實施方式中，雖然對圖案14為導電圖案或電感圖案中的任一種圖案、圖案15為電容圖案的情況進行了說明，但不限定於此。利用本發明的方法，對應於通過各個圖案14，15形成的部件所要求的特性，可以控制其厚度和寬度。
產業上的可利用性通過本發明的積層陶瓷部件以及其製造方法，可以得到在第一積層片與第二積層片之間具有寬度和厚度都不同的第一電極圖案和第二電極圖案的積層陶瓷部件。在燒固之後，第一電極圖案也具有足夠的電極厚度，抑制作為積層體的電力損耗。這樣可以得到高頻特性優良的積層陶瓷部件。利用該積層陶瓷部件，可以得到電力損耗較小的便攜電話等電子設備。
權利要求
1.一種積層陶瓷部件，包括第一積層片；第二積層片，其與所述第一積層片重疊在一起；第一電極圖案，其介於所述第一積層片和所述第二積層片之間；第二電極圖案，其介於所述第一積層片和所述第二積層片之間，比所述第一電極圖案寬度大、且厚度小。
2.如權利要求1所述的積層陶瓷部件，其中，所述第一電極圖案為導電圖案或電感圖案中的任一種圖案，所述第二電極圖案為電容圖案。
3.如權利要求1所述的積層陶瓷部件，其中，所述第一電極圖案的寬度在80μm以下。
4.如權利要求1所述的積層陶瓷部件，其中，所述第一電極圖案的寬度在60μm以下。
5.一種積層陶瓷部件的製造方法，包括A)在第一陶瓷生片上印刷第一電極膏而形成第一電極圖案的步驟；B)在所述第一陶瓷生片上印刷第二電極膏而形成比所述第一電極圖案寬度大、且厚度小的第二電極圖案的步驟；C)在形成有所述第一電極圖案、第二電極圖案的面上重疊第二陶瓷生片而製作積層體的步驟；D)將所述積層體燒固的步驟。
6.如權利要求5所述的積層陶瓷部件的製造方法，其中，所述第一電極膏中導電粒子的含有率比所述第二電極膏中導電粒子含有率高。
7.如權利要求5所述的積層陶瓷部件的製造方法，其中，所述第一電極膏中所述導電粒子平均粒徑比所述第二電極膏中導電粒子的平均粒徑小。
8.如權利要求5所述的積層陶瓷部件的製造方法，其中，在所述A步驟中採用絲網印刷形成所述第一電極圖案，在所述B步驟中採用絲網印刷形成所述第二電極圖案，同時，所述B步驟在所述A步驟之前進行。
9.如權利要求5所述的積層陶瓷部件的製造方法，其中，在所述A步驟中採用凹版印刷形成所述第一電極圖案，在所述B步驟中採用絲網印刷形成所述第二電極圖案，同時，所述B步驟在所述A步驟之前進行。
全文摘要
本發明提供一種積層陶瓷部件及其製造方法。該積層陶瓷部件具有第一積層片、第二積層片、第一電極圖案以及第二電極圖案。第一電極圖案、第二電極圖案都介於第一積層片和第二積層片之間。第二電極圖案比第一電極圖案寬度大、且厚度小。
文檔編號H05K3/46GK101053287SQ20058003401
公開日2007年10月10日 申請日期2005年9月30日 優先權日2004年10月8日
發明者齊藤隆一, 加賀田博司 申請人:松下電器產業株式會社