專利名稱：陶瓷電子元器件的制造方法及陶瓷電子元器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在陶瓷成形體上裝載有片型電子元器件的陶瓷電子元器件的制造方 法、及在陶瓷成形體上裝載有片型電子元器件的陶瓷電子元器件。
背景技術(shù)：
在將電子元器件安裝到陶瓷基板的情況下，通常例如圖10所示那樣，在完成了燒 成的陶瓷基板51的表面導(dǎo)體部52涂布焊膏53，在安裝工將片型電子元器件54裝載到該表 面導(dǎo)體部52上之后，對裝載有片型電子元器件54的陶瓷基板51實施回流處理，從而通過 焊料將片型電子元器件54的端子電極55接合、固定到陶瓷基板51上的表面導(dǎo)體部52 (參 考專利文獻(xiàn)1)。然而，在現(xiàn)有的陶瓷基板的制作方法中，由于通過焊料來安裝電子元器件，因此需 要進(jìn)行例如焊料回流工序等，存在工序復(fù)雜的問題。另外，在焊料安裝中，焊料的流入會導(dǎo)致相鄰的電極間發(fā)生短路不理想，即所謂的 焊料進(jìn)流的問題?；谶@種觀點，實際情況是在制造裝載有片型電子元器件的陶瓷電子元器件時， 要求更高效、更可靠的陶瓷電子元器件的制造方法。專利文獻(xiàn)1 日本專利特開昭61-263297號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于提供一種陶瓷電子元器件的 制造方法及陶瓷電子元器件，上述陶瓷電子元器件的制造方法不需要進(jìn)行使用焊料、導(dǎo)電 性粘接劑等接合材料的安裝工序，就能夠?qū)⑵碗娮釉骷咝Р⒖煽康匕惭b到表面導(dǎo)體 上，上述陶瓷電子元器件不需要使用焊料、導(dǎo)電性粘接劑等接合材料，就能夠在其表面安裝 片型電子元器件，且可靠性高。為了解決上述問題，本申請的權(quán)利要求1的陶瓷電子元器件的制造方法的特征在 于，包括層疊體制作工序，該層疊體制作工序制作未燒成層疊體，該未燒成層疊體包括基 材層和約束層，上述基材層具有表面導(dǎo)體，包含陶瓷粉末和玻璃粉末，上述約束層以至少與 上述基材層的一個主表面接觸的方式進(jìn)行配置，且包含在低氧氣氛中進(jìn)行燒成的情況下不 被燒去、但在提高氧氣分壓使其高于上述低氧氣氛的氧氣分壓來進(jìn)行燒成的情況下被燒去 的燒去材料作為主要成分，還包含與上述表面導(dǎo)體連接的過孔導(dǎo)體；片型電子元器件裝載工序，該片型電子元器件裝載工序?qū)⑵碗娮釉骷云涠?子電極與上述過孔導(dǎo)體接觸的方式裝載到上述約束層上；以及，燒成工序，該燒成工序?qū)ι鲜鑫礋蓪盈B體進(jìn)行燒成，使得將上述基材層的表面 導(dǎo)體和上述過孔導(dǎo)體、及上述片型電子元器件的端子電極和上述過孔導(dǎo)體分別通過燒結(jié)來 固接，使上述表面導(dǎo)體和上述端子電極成為通過上述過孔導(dǎo)體進(jìn)行電連接的狀態(tài)，
4
上述燒成工序包括第一燒成工序，該第一燒成工序在上述低氧氣氛中對上述未燒成層疊體進(jìn)行燒 成，使構(gòu)成上述約束層的上述燒去材料不被燒去，使上述基材層燒結(jié)；以及，第二燒成工序，該第二燒成工序在氧氣分壓高于上述第一燒成工序的氧氣分壓的 條件下進(jìn)行燒成，使構(gòu)成上述約束層的上述燒去材料被燒去。另外，權(quán)利要求2的陶瓷電子元器件的制造方法的特征在于，在上述層疊體制作 工序中，在上述約束層表面裝載有上述片型電子元器件的區(qū)域、即包含有上述過孔導(dǎo)體的 區(qū)域中形成凹部。另外，權(quán)利要求3的陶瓷電子元器件的制造方法的特征在于，在上述基材層的表 面的、與上述約束層的形成有上述凹部的區(qū)域的背面?zhèn)冉佑|的區(qū)域中也形成凹部。另外，權(quán)利要求4的陶瓷電子元器件的制造方法的特征在于，在上述層疊體制作 工序中，通過從上述約束層的上表面?zhèn)劝磯壕哂信c上述片型電子元器件相對應(yīng)的尺寸的凸 部的金屬模，從而形成上述凹部。另外，權(quán)利要求5的陶瓷電子元器件的制造方法的特征在于，在上述第一燒成工 序中，以使上述基材層所包含的上述玻璃材料滲透到上述約束層的方式來進(jìn)行燒成。另外，權(quán)利要求6的陶瓷電子元器件的制造方法的特征在于，上述燒去材料是碳 粉。另外，權(quán)利要求7的陶瓷電子元器件的制造方法的特征在于，上述基材層包含粘合劑，并且，包含脫粘合劑工序，該脫粘合劑工序在上述燒成工序中的上述第一燒成工序之 前，除去上述基材層所包含的上述粘合劑，上述脫粘合劑工序在含氧氣氛中、且在上述燒去材料不會被燒去的溫度下實施。另外，權(quán)利要求8的陶瓷電子元器件的制造方法的特征在于，在上述層疊體制作 工序中，上述約束層是通過將包含上述燒去材料作為主要成分的薄片以與上述基材層的至 少一個主表面接觸的方式進(jìn)行配置而形成的。另外，權(quán)利要求9的陶瓷電子元器件的制造方法的特征在于，在上述層疊體制作 工序中，上述約束層是通過將包含上述燒去材料作為主要成分的糊料涂布在上述基材層的 至少一個主表面而形成的。另外，本發(fā)明(權(quán)利要求10)的陶瓷電子元器件的特征在于，在具有表面導(dǎo)體的陶瓷成形體上裝載有具有端子電極的片型電子元器件，上述陶瓷成形體的表面導(dǎo)體和上述片型電子元器件的端子電極通過連接用導(dǎo)體 進(jìn)行電連接，并且，上述陶瓷成形體的表面導(dǎo)體和上述連接用導(dǎo)體、及上述片型電子元器件的端子電 極和上述連接用導(dǎo)體通過燒結(jié)來固接。另外，權(quán)利要求11的陶瓷電子元器件的特征在于，在上述陶瓷成形體的表面形成 有凹部，在上述凹部中配設(shè)有上述片型電子元器件。在本發(fā)明的陶瓷電子元器件的制造方法中，由于在包含具有表面導(dǎo)體的基材層和 具有過孔導(dǎo)體的約束層的未燒成層疊體上，以片型電子元器件的端子電極與過孔導(dǎo)體接觸 的方式來裝載片型電子元器件，在該狀態(tài)下對未燒成層疊體進(jìn)行燒成，因此，在燒成工序中，可以使基材層的表面導(dǎo)體和過孔導(dǎo)體、及片型電子元器件的端子電極和過孔導(dǎo)體分別 通過燒結(jié)來固接，表面導(dǎo)體和端子電極可以成為通過過孔導(dǎo)體進(jìn)行電連接的狀態(tài)。其結(jié)果是，不需要如現(xiàn)有那樣進(jìn)行使用焊料的安裝，能夠簡化制造工序。另外，由 于不需要使用焊料，因此能夠防止焊料進(jìn)流的發(fā)生。另外，由于在基材層和片型電子元器件之間夾設(shè)有約束層的狀態(tài)下進(jìn)行燒成，因 而在第一燒成工序中能夠抑制基材層在平面方向上的收縮，并且基材層的收縮不會直接影 響片型電子元器件，因此，能夠防止在片型電子元器件及陶瓷成形體(燒結(jié)后的基材層)中 產(chǎn)生裂紋。另外，由于在片型電子元器件未與基材層(陶瓷成形體)直接接觸的狀態(tài)下進(jìn)行 燒成，因此在片型電子元器件與陶瓷成形體之間的熱膨脹系數(shù)之差的影響很小，這也能降 低在片型電子元器件及陶瓷成形體中產(chǎn)生裂紋等的可能性。另外，如權(quán)利要求2的陶瓷電子元器件的制造方法那樣，在約束層表面的裝載有 片型電子元器件的區(qū)域、即配設(shè)有過孔導(dǎo)體的區(qū)域中形成有凹部的情況下，能夠降低產(chǎn)品 整體的高度，有助于實現(xiàn)薄型化。另外，由于僅在約束層的裝載有片型電子元器件的區(qū)域中形成凹部，在其他部分 能夠確保約束層的厚度，因此能夠使約束層充分發(fā)揮約束力，能夠抑制平面方向上的收縮， 能夠制造尺寸精度高的陶瓷電子元器件。另外，如權(quán)利要求3的陶瓷電子元器件的制造方法那樣，在基材層的表面的、與約 束層的形成有上述凹部的區(qū)域的背面?zhèn)冉佑|的區(qū)域中也形成有凹部的情況下，能夠增大整 個凹部的深度，從而能夠促進(jìn)產(chǎn)品的薄型化、高度的降低。另外，如權(quán)利要求4的陶瓷電子元器件的制造方法那樣，在從約束層的上表面按 壓具有與片型電子元器件相對應(yīng)的尺寸的凸部的金屬模從而形成凹部的情況下，可以容易 且可靠地在約束層或約束層和基材層這兩者中形成凹部，可使本發(fā)明更有效。另外，如權(quán)利要求5的陶瓷電子元器件的制造方法那樣，在第一燒成工序中，將基 材層所包含的玻璃材料滲透到約束層，形成滲透層。于是，通過該滲透層使約束層和基材層 進(jìn)行強(qiáng)接合，利用滲透層能可靠地抑制、防止第一燒成工序中基材層在平面方向上的收縮。此外，為了更可靠地獲得約束力，最好基材層的玻璃材料能可靠地滲透到約束層， 為此，最好以緊貼著基材層的方式來配設(shè)約束層。另外，如權(quán)利要求6的陶瓷電子元器件的制造方法那樣，在使用碳粉作為燒去材 料的情況下，碳粉在第一燒去工序中在低氧氣分壓氣氛中進(jìn)行燒成的情況下不燃燒也不收 縮，因此能夠充分地發(fā)揮抑制基材層的燒成收縮的功能。另外，在第二燒成工序中，在氧氣 分壓較高的條件下進(jìn)行燒成的情況下，碳粉燃燒而被燒去。因此，在第二燒成工序結(jié)束后不 需要進(jìn)行用于去除約束層的工序，經(jīng)過約束燒成的工序，能夠高效地制作尺寸精度高的、以 陶瓷基板為代表的各種陶瓷電子元器件，可使本發(fā)明更有效。此外，作為碳粉，最好使用粒徑在0. 1 100 μ m的范圍內(nèi)的粉末。其原因在于，在 粒徑在100 μ m以下的情況下，能夠獲得較大的約束力，另外，若使粒徑為0. 1 μ m以上，則在
第二燒成工序中容易燒去。另外，在權(quán)利要求7的陶瓷電子元器件的制造方法中，在第一燒成工序之前，在含 氧氣氛且在燒去材料不會被燒去的溫度下實施脫粘合劑工序，因此可以在脫粘合劑工序中可靠地去除基材層所包含的粘合劑，能夠順利地實施之后進(jìn)行約束燒成的第一燒成工序及 使燒去材料燒去的第二燒成工序。此外，進(jìn)行脫粘合劑工序的情況下的含氧氣氛是指例如大氣氣氛、將大氣導(dǎo)入惰 性氣體的氣氛等，通常，在大氣氣氛那樣的氧氣分壓較高的條件下實施脫粘合劑工序能夠 高效地脫粘合劑。此外，在本發(fā)明中，作為形成約束層的方法，可以列舉出如權(quán)利要求8那樣，預(yù)先 制作包含燒去材料的薄片、使其與基材層的至少一個主表面接觸的方式進(jìn)行配置的方法， 或如權(quán)利要求9那樣，將包含燒去材料的糊料涂布到基材層的至少一個主表面的方法等。另外，本發(fā)明(權(quán)利要求10)的陶瓷電子元器件具有以下結(jié)構(gòu)即，在具有表面導(dǎo) 體的陶瓷成形體上裝載具有端子電極的片型電子元器件，陶瓷成形體的表面導(dǎo)體和連接用 導(dǎo)體、及片型電子元器件的端子電極和連接用導(dǎo)體通過燒結(jié)而固接，不通過焊料或?qū)щ娬?接劑而通過連接用導(dǎo)體來將陶瓷成形體的表面導(dǎo)體和片型電子元器件的端子電極進(jìn)行電 連接，由于未使用焊料，因此能夠避免焊料進(jìn)流的問題。此外，通過實施權(quán)利要求1的發(fā)明 的制造方法，能夠更高效地制造上述權(quán)利要求10的陶瓷電子元器件。另外，權(quán)利要求11的陶瓷電子元器件在形成于陶瓷成形體的表面的凹部配置有 的片型電子元器件，能夠提供作為整體實現(xiàn)薄型化、高度的降低且無焊料進(jìn)流的高可靠性 的陶瓷電子元器件。此外，通過實施權(quán)利要求3等的發(fā)明的制造方法，能夠更高效地制造上述權(quán)利要 求11的陶瓷電子元器件。


圖1是表示本發(fā)明的實施例(實施例1)的多層陶瓷基板的圖。圖2是表示在制造圖1的陶瓷基板的工序中制作的、具有約束層的未燒成層疊體 的圖。圖3是表示在圖2的未燒成層疊體上裝載有層疊陶瓷電容器作為片型電子元器件 的狀態(tài)的圖。圖4是表示本發(fā)明的另一實施例(實施例2)的多層陶瓷基板的圖。圖5是表示在制造圖4的陶瓷基板的工序中制作的、具有約束層的未燒成層疊體 的圖。圖6是表示在本發(fā)明的實施例2的多層陶瓷基板的制造方法的一個工序中、使用 金屬模對未燒成層疊體進(jìn)行沖壓加工的狀態(tài)的圖。圖7是表示在本發(fā)明的實施例2的多層陶瓷基板的制造方法的一個工序中、使用 金屬模對未燒成層疊體進(jìn)行了沖壓加工后的狀態(tài)的圖。圖8是表示在圖7的未燒成層疊體上裝載有層疊陶瓷電容器作為片型電子元器件 的狀態(tài)的圖。圖9是表示實施例2的陶瓷多層基板的變形例的圖。圖10是說明現(xiàn)有的將電子元器件裝載到陶瓷基板的方法的圖。標(biāo)號說明1絕緣性陶瓷層
Ia基板用陶瓷生片
2導(dǎo)體部
3a、3b安裝電子元器件
10連接導(dǎo)體
IOa連接導(dǎo)體用過孔導(dǎo)體
11層疊陶瓷電容器(片型電子元器件)
12貫過孔
13端子電極
15金屬模
16凸部
21表面導(dǎo)體(外部導(dǎo)體)
21a未燒結(jié)的外部導(dǎo)體
22層間導(dǎo)體(內(nèi)部導(dǎo)體)
22a未燒結(jié)的內(nèi)部導(dǎo)體
23過孔導(dǎo)體(層間連接用過孔導(dǎo)體)
23a未燒結(jié)的過孔導(dǎo)體
31約束層
32未燒成層疊體
33約束層的貫過孔(約束層貫過孔)
40凹部
A, B陶瓷電子元器件(多層陶瓷基板)
具體實施例方式下面，示出本發(fā)明的實施例，對本發(fā)明的特征進(jìn)行更詳細(xì)的說明。實施例1圖1是表示本發(fā)明的一個實施例的陶瓷電子元器件(多層陶瓷基板)的圖。圖1所示的多層陶瓷基板A是具有以下結(jié)構(gòu)的多層陶瓷基板S卩，在具有表面導(dǎo)體 21、層間導(dǎo)體22的陶瓷成形體(在本實施例1中為多層陶瓷基板主體)20上裝載有具有端 子電極13的片型電子元器件11 (在本實施例1中為層疊陶瓷電容器)。多層陶瓷基板主體20包括多層絕緣性陶瓷層1和導(dǎo)體部2，上述多層絕緣性陶瓷 層1由含有陶瓷粉末和玻璃材料的低溫?zé)Y(jié)陶瓷原料組成物形成，上述導(dǎo)體部2由層間導(dǎo) 體22和配設(shè)于表面的表面導(dǎo)體21等形成。作為構(gòu)成絕緣性陶瓷層的低溫?zé)Y(jié)陶瓷組成物，可以使用例如摻入了氧化鋁類的 陶瓷粉末和硼硅酸玻璃類的玻璃粉末的低溫?zé)Y(jié)陶瓷組成物。另外，導(dǎo)體部2包括上述的表面導(dǎo)體21 (外部導(dǎo)體)；配設(shè)在相互接合的多層絕 緣性陶瓷層1、1之間的層間導(dǎo)體(內(nèi)部導(dǎo)體)22 ；以及連接層間導(dǎo)體22彼此之間或連接表 面導(dǎo)體21和層間導(dǎo)體22的過孔導(dǎo)體(層間連接用過孔導(dǎo)體)23。表面導(dǎo)體21、層間導(dǎo)體22是通過對表面導(dǎo)體圖案及內(nèi)部導(dǎo)體圖案進(jìn)行燒成來形 成的，上述表面導(dǎo)體圖案及內(nèi)部導(dǎo)體圖案是通過對導(dǎo)電性糊料(例如銀類導(dǎo)電性糊料)進(jìn)
8行印刷來形成的。另外，過孔導(dǎo)體23是通過例如向貫過孔中填充導(dǎo)電性糊料、導(dǎo)體粉末，并 進(jìn)行燒成來形成的。而且，在該多層陶瓷基板A中，多層陶瓷基板主體20的表面導(dǎo)體21和層疊陶瓷電 容器11的端子電極13通過連接用導(dǎo)體10進(jìn)行電連接，且多層陶瓷基板主體20的表面導(dǎo) 體21和連接用導(dǎo)體10通過燒結(jié)來固接，另外，層疊陶瓷電容器11的端子電極13和連接用 導(dǎo)體10也通過燒結(jié)來固接。S卩，在該多層陶瓷基板A中，作為片型電子元器件的層疊陶瓷電容器11不使用焊 料而利用燒結(jié)的固接力來安裝到多層陶瓷基板主體20上，表面導(dǎo)體21和層疊陶瓷電容器 11的端子電極13通過連接用導(dǎo)體10進(jìn)行電連接。接下來，說明該多層陶瓷基板A的制造方法。(1)準(zhǔn)備包含陶瓷粉末和玻璃材料的基材層在形成構(gòu)成多層陶瓷基板主體的主要部分的基材層時，首先向混合了陶瓷粉末和 玻璃材料的混合粉末分別適量地添加粘合劑、分散劑、可塑劑、及有機(jī)溶劑等，將它們混合， 從而制作陶瓷漿料。陶瓷粉末可以使用很多種類，但是作為優(yōu)選材料的一個例子，可以列舉出氧化鋁 (AL2O3)粉末。玻璃材料可以是從最開始就含有玻璃粉末的材料，也可以是在燒成工序中析出玻 璃質(zhì)的材料。另外，這樣的玻璃材料也可以是至少在燒成工序的最后階段析出結(jié)晶質(zhì)、由此 結(jié)晶的材料。作為玻璃材料，能夠有利地使用例如能使鎂橄欖石、鎂黃長石、透輝石那樣的 介電損耗較小的結(jié)晶質(zhì)析出的硼硅酸玻璃類的玻璃粉末。接下來，利用刮刀法等方法將上述陶瓷漿料形成為片狀，制作基材層用的生片 (基板用陶瓷生片)。此外，更具體而言，將50 64重量％的玻璃粉末(平均粒徑1. 5 μ m)和35 50 重量％的作為陶瓷粉末的AL2O3(平均粒徑1. 0 μ m)進(jìn)行混合來得到混合物，上述玻璃粉末 的組成包含10 55重量％的Ca0、45 70重量％的Si02、0 30重量％的A1203、0 10 重量％的雜質(zhì)、及5 20重量％的B2O3，將該混合物分散到由有機(jī)溶劑、可塑劑等形成的 有機(jī)媒介物中來調(diào)制漿料，使用刮刀法、鑄模法使該漿料形成片狀，從而制作基板用陶瓷生 片。此外，作為陶瓷粉末的AL2O3粉末，也可以包含0 10重量％的雜質(zhì)。另外，基板(基材層)通常通過層疊多片陶瓷生片來形成，但也可以由一枚陶瓷生 片構(gòu)成。另外，基板用陶瓷生片最好是利用上述片成形法形成的陶瓷生片，但也可以是利用 厚膜印刷法形成的未燒結(jié)的厚膜印刷層。另外，陶瓷粉末除了上述的絕緣材料之外，也能夠 使用鐵氧體等磁性體材料、鈦酸鋇等的介質(zhì)材料。另外，作為基板用陶瓷生片最好使用在1050°C以下的溫度下燒結(jié)的低溫?zé)Y(jié)陶瓷 生片。而且，為此最好使用具有750°C以下的軟化溫度的粉末作為上述玻璃粉末。此外，在本實施例1中，作為基板用陶瓷生片使用以氧化鋁類的陶瓷粉末和硼硅 酸玻璃類的玻璃粉末作為主要成分、燒成后的厚度為50 μ m的低溫?zé)Y(jié)陶瓷生片。(2)準(zhǔn)備約束層作為本發(fā)明的陶瓷成形體的制造方法中使用的約束層，需要具有以下兩個性質(zhì)(a)在構(gòu)成基材層的低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料燒結(jié)前，即在低氧氣氛中進(jìn)行燒成的第一燒成工序中，起到抑制基材層收縮的約束層本來的功能，(b)之后，在氧氣分壓高于第一燒成工序的氧氣分壓的條件下進(jìn)行燒成的第二燒 成工序中被燒去。因此，使用含有在低氧氣氛中進(jìn)行燒成的情況下不被燒去、而在提高氧氣分壓進(jìn) 行燒成的情況下被燒去的燒去材料為主要成分的約束層。而且，作為優(yōu)選的約束層，例如能夠使用例如以碳粉為燒去材料的約束層。另外，最好碳粉等燒去材料是具有使以其作為主要成分的約束層能夠發(fā)揮足夠的 約束力的特性的材料、即能夠在第一燒成工序中構(gòu)成難以產(chǎn)生收縮的約束層的材料。另外，最好構(gòu)成約束層的燒去材料是燃燒溫度較高的材料，使得在第一燒成工序 中燒去材料不會被燒去。通過使用燃燒溫度較高的材料作為燒去材料，從而可以提高脫粘 合劑工序中的加熱溫度來可靠地脫粘合劑，并且可以擴(kuò)大粘合劑的選擇范圍。另外，最好燒去材料的例如燃燒溫度在600°C以上。另外，為了使約束層發(fā)揮足夠的約束力，最好基材層中所包含的玻璃材料能可靠 地滲透到約束層，來形成滲透層。為此，最好以緊貼著基材層的方式來配設(shè)約束層，使得基 材層的玻璃材料可以可靠地滲透到約束層。例如，在層疊約束層用的薄片來形成約束層的 情況下，最好使片材壓接到基材層，另外，在涂布糊料來形成約束層的情況下，最好在將印 刷夾具按壓至基材層使其緊貼的狀態(tài)下涂布糊料。另外，在使用碳粉作為燒去材料的情況下，最好粒徑在0. 1 100 μ m的范圍內(nèi)。在 粒徑為100 μ m以下的情況下，能夠獲得較大的約束力。在0. Ιμπι以上的情況下，在第二燒 成工序中易于被燒去。另外，雖然需要在第一燒成工序后的第二燒成工序中導(dǎo)入大氣，在氧氣分壓較高 的氣氛中進(jìn)行燒成來使約束層燃燒、燒去，但是為了在第二燒成工序中使其容易被燒去，最 好約束層是由例如碳粉、粘合劑、溶劑形成，而減少其他添加物。另外，最好約束層31的厚度為ΙΟΟμπι 200μπι。其原因在于，通過使厚度為 100 μ m以上，可以用一層約束層就起到約束層的功能，另外，通過使厚度為200 μ m以下，能 夠容易形成片材。然后，在該實施例1中，使用以平均粒徑為大約3μπι的碳粉作為主要成分的糊料 來制作約束層31 (圖2)，在其預(yù)定的位置形成過孔用的貫過孔(約束層貫過孔)33 (圖2)， 并且向約束層貫過孔33填充以Ag-Pd粉末為導(dǎo)電成分的導(dǎo)電性糊料，如圖2所示，制作包 括了在對預(yù)定的位置進(jìn)行燒成后成為連接導(dǎo)體10(圖1)的連接導(dǎo)體用過孔導(dǎo)體IOa的約 束層31。(3)片型電子元器件在本實施例1中，作為安裝于多層陶瓷基板的表面的片型電子元器件，使用了層 疊陶瓷電容器11 (參照圖1)。該層疊陶瓷電容器11是經(jīng)過950°c的燒成工序獲得的，具有 Ag-Pd合金形成的內(nèi)部電極，在兩端具有與預(yù)定的內(nèi)部電極導(dǎo)通的端子電極13。(4)制作層疊體(a)在如上所述制作的、以陶瓷粉末和玻璃材料作為主要成分的低溫?zé)Y(jié)陶瓷生 片(基板用陶瓷生片)Ia(圖2)中，根據(jù)需要設(shè)置用于形成過孔導(dǎo)體23的貫過孔12(圖 2)，通過向該貫過孔12填充導(dǎo)電性糊料或?qū)w粉末，從而形成包括了未燒結(jié)的過孔導(dǎo)體23a(圖2)的基板用陶瓷生片la。此外，在本實施例1中，向貫過孔12填充以Ag-Pd合金 為導(dǎo)電充分的導(dǎo)電性糊料。(b)然后，在基板用陶瓷生片Ia上，根據(jù)需要例如印刷銀類導(dǎo)電性糊料，從而形成 未燒結(jié)的外部導(dǎo)體21a、內(nèi)部導(dǎo)體22a (圖2)。接下來，如圖2所示，將不包括連接導(dǎo)體用過孔導(dǎo)體的約束層31、及多片基板用陶 瓷生片la、在預(yù)定的位置包括連接導(dǎo)體用過孔導(dǎo)體IOa的約束層31按照該次序?qū)盈B并進(jìn)行 沖壓加工。由此，制作具有圖2所示那樣的、在基材層(未燒成的多層陶瓷基板)20a的上 下兩側(cè)配設(shè)有約束層31的結(jié)構(gòu)的未燒成層疊體32。(5)裝載片型電子元器件然后，向未燒成層疊體32的、包含上表面?zhèn)鹊募s束層31的連接導(dǎo)體用過孔導(dǎo)體 IOa的露出面(上表面)的區(qū)域涂布有機(jī)類噴涂粘接劑，裝載層疊陶瓷電容器11作為片型 電子元器件(參照圖3)。(6)脫粘合劑及燒成之后，將裝載有該層疊陶瓷電容器11的未燒成層疊體32在大氣中以1°C /分的升 溫速度從室溫升溫到400°C，保持一個小時來進(jìn)行脫粘合劑。之后，導(dǎo)入氮氣，在氧氣分壓為10_5atm的條件下，即在構(gòu)成基材層(未燒成的多層 陶瓷基板主體)20a的基板用陶瓷生片Ia中所包含的低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料進(jìn)行燒結(jié)、但構(gòu)成 約束層31的燒去材料不會被燒去、約束層31能起到抑制基材層(多層陶瓷基板)20在平 面方向上的收縮的功能那樣的低氧氣氛下，以1°C/分的升溫速度從400°C升溫到870°C，在 870°C保持10分鐘(第一燒成工序)。然后，導(dǎo)入大氣，在常壓下氧氣分壓為0. 21atm的條件下，即在氧氣分壓高于第一 燒成工序的氧氣分壓、構(gòu)成約束層31的燒去材料會被燒去那樣的氣氛下，保持10分鐘(第 二燒成工序)，使約束層31被燒去。由此，獲得具有圖1所示那樣結(jié)構(gòu)的陶瓷電子元器件(多層陶瓷基板)A。此外，在燒成工序之前的脫粘合劑工序通常能夠通過在大氣中從室溫升溫到粘合 劑分解或燃燒的溫度并保持一定時間來進(jìn)行。例如，能夠通過在大氣中從室溫升溫到400°C并保持60分鐘來進(jìn)行脫粘合劑。此外，在本發(fā)明的陶瓷電子元器件的制造方法中，脫粘合劑工序在大氣中等氧氣 分壓較高的氣氛中進(jìn)行，可獲得高效率，因此是優(yōu)選的。但是，在氧氣分壓低于大氣的氧氣 分壓的條件下也能夠進(jìn)行脫粘合劑，根據(jù)情況，也可以在比大氣的氧氣分壓要低很多的低 氧氣氛中進(jìn)行脫粘合劑。另外，關(guān)于燒成工序的條件，在第一燒成工序中最好例如在脫粘合劑工序后導(dǎo)入 氮氣，在低氧氣氛中進(jìn)行。此外，在本發(fā)明中，第一燒成工序中的低氧氣氛是指氧氣分壓低 于大氣的氧氣分壓的氣氛，尤其是在將氧氣分壓設(shè)定為10_3 10-6atm的情況下，由于約束 層不會被燒去，能可靠地約束基材層，因此是優(yōu)選的。另外，最好在第一燒成工序結(jié)束后的第二燒成工序中，導(dǎo)入空氣來進(jìn)行燒成。例 如，在第一燒成工序中的溫度 室溫的條件下，進(jìn)行10分鐘左右的燒成，從而能夠高效地 燒去約束層。此外，第一燒成工序和第二燒成工序可以在不同的燒成溫度下實施，但也可以使各燒成工序中的燒成溫度相同。另外，可以連續(xù)地進(jìn)行第一燒成工序和第二燒成工序，也可 以在進(jìn)行了第一燒成工序后，暫時從爐中取出后再次放入爐中來進(jìn)行第二燒成工序。如上所述，根據(jù)本實施例1的方法，不需要進(jìn)行回流等的焊接工序，就能高效地 制造具有將層疊陶瓷電容器(片型電子元器件)11裝載到多層陶瓷基板主體(陶瓷成形 體)20的結(jié)構(gòu)的多層陶瓷基板A。另外，在本實施例1的多層陶瓷基板A中，具有多層陶瓷基板主體20的表面導(dǎo)體 21和連接導(dǎo)體10、及層疊陶瓷電容器11的端子電極13和連接導(dǎo)體10通過燒結(jié)來固接的 結(jié)構(gòu)，不通過焊料將層疊陶瓷電容器11裝載到多層陶瓷基板主體20上，因此，不會發(fā)生焊 料進(jìn)流。另外，在基材層(多層陶瓷基板主體)20a和片型電子元器件即層疊陶瓷電容器11 之間夾設(shè)有約束層31的狀態(tài)下進(jìn)行燒成，因而能夠抑制第一燒成工序中基材層(多層陶瓷 基板主體)20a在平面方向上的收縮，并且基材層20的收縮不會直接影響層疊陶瓷電容器 11，因此，能夠防止在多層陶瓷基板主體20及層疊陶瓷電容器11中產(chǎn)生裂紋。另外，在層疊陶瓷電容器11未與多層陶瓷基板主體20直接接觸的狀態(tài)下進(jìn)行燒 成，因此熱膨脹系數(shù)之差的影響減小，這也能降低在多層陶瓷基板主體20及層疊陶瓷電容 器11中產(chǎn)生裂紋的可能性。而且，構(gòu)成約束層31的燒去材料在第二燒成工序中在氧氣分壓高于第一燒成工 序的氧氣分壓的條件下進(jìn)行燒成而被燒去，因此不需要像現(xiàn)有的使用不會被燒去的材料構(gòu) 成約束層來進(jìn)行約束燒成的情況那樣，在結(jié)束燒成工序后仍需進(jìn)行通過濕噴等物理、機(jī)械 的處理來去除約束層的工序，從而能夠簡化制造工序。另外，能夠防止如上述現(xiàn)有的使用約 束層來進(jìn)行約束燒成的情況那樣，在去除約束層的工程中被燒成體產(chǎn)生的裂縫、崩碎等。另外，由于約束層被燒去，因此不會在片型電子元器件即層疊陶瓷電容器11和多 層陶瓷基板主體20之間殘留約束層，能夠防止由于殘留約束層而產(chǎn)生的問題等。因而，根據(jù)本發(fā)明，不需要復(fù)雜的制造工序就能夠高生產(chǎn)率地制造尺寸精度高的 陶瓷電子元器件。實施例2圖4是表示本發(fā)明的另一實施例的陶瓷電子元器件(多層陶瓷基板B)的剖視圖， 圖5 圖8是表示其制造方法的圖。在圖4 圖8中，與圖1 圖3的附加了相同標(biāo)號的部分表示相同或相當(dāng)?shù)牟糠?。在該多層陶瓷基板B中，在陶瓷成形體即多層陶瓷基板主體20的表面形成有凹部 40，在該凹部40配設(shè)有片型電子元器件即層疊陶瓷電容器11。若進(jìn)行詳細(xì)說明，則在該陶瓷電子元器件B中，在多層陶瓷基板主體20的上表面 的裝載有層疊陶瓷電容器11的區(qū)域、即在包含配設(shè)有與層疊陶瓷電容器11的端子電極13 相連接的表面導(dǎo)體21的區(qū)域的至少一部分的區(qū)域中，形成有凹部40，在多層陶瓷基板主體 20的凹部40內(nèi)，位于其一部分的表面導(dǎo)體21和層疊陶瓷電容器11的端子電極13通過連 接導(dǎo)體10進(jìn)行電連接。而且，多層陶瓷基板主體20的表面導(dǎo)體21和連接導(dǎo)體10通過燒結(jié)來固接，另外， 層疊陶瓷電容器11的端子電極13和連接導(dǎo)體10也通過燒結(jié)來固接。此外，在圖4中，省略了多層陶瓷基板主體20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖示，但該結(jié)構(gòu)與上述實施例1的相同，而且其他部分的結(jié)構(gòu)也與上述實施例1的相同。如本實施例2的多層陶瓷基板B那樣，在多層陶瓷基板主體20的表面形成凹部 40、在該凹部40配置有層疊陶瓷電容器11的情況下，除了能夠獲得上述實施例1的多層陶 瓷基板A的情況下的效果之外，在連接導(dǎo)體10的高度相同的情況下，對于產(chǎn)品整體的高度， 還能夠降低相當(dāng)于凹部40深度的量。下面，對本實施例2的層疊陶瓷電容器的制造方法進(jìn)行說明。將不包括連接導(dǎo)體用過孔導(dǎo)體的約束層31、及與實施例1所用的相同的多片基板 用陶瓷生片la、在預(yù)定的位置具有連接導(dǎo)體用過孔導(dǎo)體IOa的約束層31按照該次序?qū)盈B并 進(jìn)行沖壓加工。由此，制作具有圖5所示那樣的、在基材層(未燒成的多層陶瓷基板)20a 的上下兩側(cè)配設(shè)有約束層31的結(jié)構(gòu)的未燒成層疊體32。之后，如圖6所示，使用具有大致與要裝載的層疊陶瓷電容器11尺寸相同的凸部 16的金屬模15進(jìn)行沖壓加工，在未燒成層疊體32的表面如圖7所示那樣，形成大致與層疊 陶瓷電容器11對應(yīng)的尺寸形狀的凹部40。此外，凹部40涉及到上側(cè)的約束層31和與該約 束層31的下表面接觸的基材層(未燒成的多層陶瓷基板)20a這兩者而形成。接下來，如圖8所示那樣，在上表面?zhèn)鹊募s束層31的凹部40的底面裝載層疊陶瓷 電容器。此時，向包含連接導(dǎo)體用過孔導(dǎo)體IOa的露出面的區(qū)域涂布有機(jī)類噴涂粘接劑之 后，將層疊陶瓷電容器11固定到凹部40，使得層疊陶瓷電容器11的端子電極13與連接導(dǎo) 體用過孔導(dǎo)體IOa相連接。然后，將搭載有該層疊陶瓷電容器11的未燒成層疊體32在大氣中以1°C/分的 升溫速度從室溫升溫到400°C，保持一個小時來脫粘合劑，之后，導(dǎo)入氮氣，在氧氣分壓為 10-5atm的條件下，即在構(gòu)成基材層(未燒成的多層陶瓷基板主體)20的基板用陶瓷生片Ia 中所包含的低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料進(jìn)行燒結(jié)、但構(gòu)成約束層31的燒去材料不會被燒去、約束層 31能起到抑制多層陶瓷基板20在平面方向上的收縮的功能那樣的低氧氣氛下，以1°C /分 的升溫速度從400°C起升溫到870°C，在870°C保持10分鐘(第一燒成工序)。然后，導(dǎo)入大氣，在常壓下氧氣分壓為0. 21atm的條件下，即在氧氣分壓高于第一 燒成工序的氧氣分壓、構(gòu)成約束層31的燒去材料會被燒去那樣的氣氛下，保持10分鐘(第 二燒成工序)，使約束層31被燒去。由此，能夠獲得具有圖4所示那樣結(jié)構(gòu)的陶瓷電子元器件(多層陶瓷基板)B。如上所述，本實施例2的多層陶瓷基板B具有在多層陶瓷基板主體20的表面的凹 部40中配設(shè)有層疊陶瓷電容器11的結(jié)構(gòu)，因此除了能夠獲得上述實施例1的多層陶瓷基 板A的情況下的效果之外，在連接導(dǎo)體10的高度相同的情況下，對于產(chǎn)品整體的高度，能夠 降低相當(dāng)于凹部40深度的量。此外，在本實施例2中，使用具有大致與要裝載的層疊陶瓷電容器11尺寸相同的 凸部16的金屬模15進(jìn)行沖壓加工，涉及到上側(cè)的約束層31和與該約束層31的下表面接 觸的基材層(未燒成的多層陶瓷基板)20a這兩者而形成凹部40，但是通過調(diào)整金屬模15 的凸部16的高度、按壓力，如圖9所示的那樣，也能夠獲得僅在約束層30中形成凹部40的 結(jié)構(gòu)。在將凹部40僅形成于約束層31的情況下，能夠根據(jù)凹部40的深度減小連接導(dǎo)體 在高度方向上的尺寸，能夠根據(jù)凹部40的深度力圖降低產(chǎn)品整體的高度。
此外，在上述實施例1及2中，向包含連接導(dǎo)體用過孔導(dǎo)體IOa的露出面的區(qū)域涂 布有機(jī)類噴涂粘接劑之后，裝載層疊陶瓷電容器11，因此能夠在層疊陶瓷電容器被可靠地 保持在預(yù)定位置的狀態(tài)下進(jìn)行燒成工序。因而，能夠確保層疊陶瓷電容器的裝載位置精度。 另外，在燒成工序中，由于有機(jī)類噴涂粘接劑被燒去，因此不會在燒成后的片型電子元器件 和多層陶瓷基板的電連接中產(chǎn)生問題。此外，使用噴涂式的有機(jī)類粘接劑，但是除了噴涂式之外，也可以使用例如涂布式 的有機(jī)類粘接劑。另外，在上述實施例1及2中，對陶瓷電子元器件是多層陶瓷基板、片型電子元器 件是層疊陶瓷電容器的情況為例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于此，也可以應(yīng)用LC復(fù)合部電 子元器件、陶瓷濾波器等多種陶瓷電子元器件，另外，片型電子元器件也不限于層疊陶瓷電 容器，也可以應(yīng)用片型層疊線圈元器件、芯片電阻等多種片型電子元器件。本發(fā)明在其他各方面也不限于上述實施例，對于構(gòu)成基材層的陶瓷粉末及玻璃材 料的具體種類和摻入比例、構(gòu)成約束層的燒去材料的具體種類、第一及第二燒成工序的具 體條件、脫粘合劑工序的處理條件等，可以在發(fā)明的范圍內(nèi)添加各種應(yīng)用、變形。工業(yè)上的實用性如上所述，根據(jù)本發(fā)明，不需要進(jìn)行使用焊料、導(dǎo)電性粘接劑等接合材料的安裝工 序，就能高效可靠地安裝片型電子元器件，能夠高效地制造裝載有片型電子元器件的陶瓷 電子元器件。因而，本發(fā)明具有裝載有片型電子元器件的結(jié)構(gòu)，經(jīng)過燒成工序制造。
權(quán)利要求
一種陶瓷電子元器件的制造方法，其特征在于，包括層疊體制作工序，該層疊體制作工序制作未燒成層疊體，該未燒成層疊體包括基材層和約束層，所述基材層具有表面導(dǎo)體，包含陶瓷粉末和玻璃粉末，所述約束層以至少與所述基材層的一個主表面接觸的方式進(jìn)行配置，且包含在低氧氣氛中進(jìn)行燒成的情況下不被燒去、但在提高氧氣分壓使其高于所述低氧氣氛的氧氣分壓來進(jìn)行燒成的情況下被燒去的燒去材料作為主要成分，還包含與所述表面導(dǎo)體連接的過孔導(dǎo)體；片型電子元器件裝載工序，該片型電子元器件裝載工序?qū)⑵碗娮釉骷云涠俗与姌O與所述過孔導(dǎo)體接觸的方式裝載到所述約束層上；以及，燒成工序，該燒成工序?qū)λ鑫礋蓪盈B體進(jìn)行燒成，使得將所述基材層的表面導(dǎo)體和所述過孔導(dǎo)體、及所述片型電子元器件的端子電極和所述過孔導(dǎo)體分別通過燒結(jié)來固接，使所述表面導(dǎo)體和所述端子電極成為通過所述過孔導(dǎo)體進(jìn)行電連接的狀態(tài)，所述燒成工序包括第一燒成工序，該第一燒成工序在所述低氧氣氛中對所述未燒成層疊體進(jìn)行燒成，使構(gòu)成所述約束層的所述燒去材料不被燒去，使所述基材層燒結(jié)；以及，第二燒成工序，該第二燒成工序在氧氣分壓高于所述第一燒成工序的氧氣分壓的條件下進(jìn)行燒成，使構(gòu)成所述約束層的所述燒去材料被燒去。
2.如權(quán)利要求1所述的陶瓷電子元器件的制造方法，其特征在于，在所述層疊體制作工序中，在所述約束層表面的裝載有所述片型電子元器件的區(qū)域、 即包含有所述過孔導(dǎo)體的區(qū)域中形成凹部。
3.如權(quán)利要求2所述的陶瓷電子元器件的制造方法，其特征在于，在所述基材層的表面的、與所述約束層的形成有所述凹部的區(qū)域的背面?zhèn)冉佑|的區(qū)域 中也形成凹部。
4.如權(quán)利要求2或3所述的陶瓷電子元器件的制造方法，其特征在于，在所述層疊體制作工序中，通過從所述約束層的上表面?zhèn)劝磯壕哂信c所述片型電子元 器件相對應(yīng)的尺寸的凸部的金屬模，從而形成所述凹部。
5.如權(quán)利要求1至4的任一項所述的陶瓷電子元器件的制造方法，其特征在于，在所述第一燒成工序中，以使所述基材層所包含的所述玻璃材料滲透到所述約束層的 方式來進(jìn)行燒成。
6.如權(quán)利要求1至5的任一項所述的陶瓷電子元器件的制造方法，其特征在于， 所述燒去材料是碳粉。
7.如權(quán)利要求1至6的任一項所述的陶瓷電子元器件的制造方法，其特征在于， 所述基材層包含粘合劑，并且，包含脫粘合劑工序，該脫粘合劑工序在所述燒成工序中的所述第一燒成工序之前，除 去所述基材層所包含的所述粘合劑，所述脫粘合劑工序在含氧氣氛中、且在所述燒去材料不會被燒去的溫度下實施。
8.如權(quán)利要求1至7的任一項所述的陶瓷電子元器件的制造方法，其特征在于，在所述層疊體制作工序中，所述約束層是通過將包含所述燒去材料作為主要成分的薄 片以與所述基材層的至少一個主表面接觸的方式進(jìn)行配置而形成的。
9.如權(quán)利要求1至8的任一項所述的陶瓷電子元器件的制造方法，其特征在于，2在所述層疊體制作工序中，所述約束層是通過將包含所述燒去材料作為主要成分的糊 料涂布到所述基材層的至少一個主表面而形成的。
10.一種半導(dǎo)體電子元器件，其特征在于，在具有表面導(dǎo)體的陶瓷成形體上裝載具有端子電極的片型電子元器件， 所述陶瓷成形體的表面導(dǎo)體和所述片型電子元器件的端子電極通過連接用導(dǎo)體進(jìn)行 電連接，并且，所述陶瓷成形體的表面導(dǎo)體和所述連接用導(dǎo)體、以及所述片型電子元器件的端子電極 和所述連接用導(dǎo)體，通過燒結(jié)來固接。
11.如權(quán)利要求10所述的陶瓷電子元器件，其特征在于，在所述陶瓷成形體的表面形成有凹部，在所述凹部中配設(shè)有所述片型電子元器件。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種陶瓷電子元器件的制造方法及陶瓷電子元器件。所述陶瓷電子元器件的制造方法不需要進(jìn)行使用焊料、導(dǎo)電性粘接劑等接合材料的安裝工序就能安裝片型電子元器件，能夠高效地制造裝載有片型電子元器件的陶瓷電子元器件。在包含有具有表面導(dǎo)體(21)的基材層(20)和具有過孔導(dǎo)體(10a)的約束層(31)的未燒成層疊體(32)上，以片型電子元器件(11)的端子電極(13)與過孔導(dǎo)體(10)接觸的方式裝載片型電子元器件(11)，在該狀態(tài)下對未燒成層疊體進(jìn)行燒成，從而使基材層的表面導(dǎo)體和過孔導(dǎo)體、及片型電子元器件的端子電極和過孔導(dǎo)體分別通過燒結(jié)來固接，表面導(dǎo)體和端子電極成為通過過孔導(dǎo)體進(jìn)行電連接的狀態(tài)。
文檔編號H05K3/46GK101911849SQ20088012463
公開日2010年12月8日 申請日期2008年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月11日
發(fā)明者岡田佳子, 近川修 申請人:株式會社村田制作所