陶瓷电子元器件的制造方法及陶瓷电子元器件的制作方法

专利名称：陶瓷电子元器件的制造方法及陶瓷电子元器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及在陶瓷成形体上装载有片型电子元器件的陶瓷电子元器件的制造方 法、及在陶瓷成形体上装载有片型电子元器件的陶瓷电子元器件。
背景技术：
在将电子元器件安装到陶瓷基板的情况下，通常例如图10所示那样，在完成了烧 成的陶瓷基板51的表面导体部52涂布焊膏53，在安装工将片型电子元器件54装载到该表 面导体部52上之后，对装载有片型电子元器件54的陶瓷基板51实施回流处理，从而通过 焊料将片型电子元器件54的端子电极55接合、固定到陶瓷基板51上的表面导体部52 (参 考专利文献1)。然而，在现有的陶瓷基板的制作方法中，由于通过焊料来安装电子元器件，因此需 要进行例如焊料回流工序等，存在工序复杂的问题。另外，在焊料安装中，焊料的流入会导致相邻的电极间发生短路不理想，即所谓的 焊料进流的问题。基于这种观点，实际情况是在制造装载有片型电子元器件的陶瓷电子元器件时， 要求更高效、更可靠的陶瓷电子元器件的制造方法。专利文献1 日本专利特开昭61-263297号公报

发明内容
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种陶瓷电子元器件的 制造方法及陶瓷电子元器件，上述陶瓷电子元器件的制造方法不需要进行使用焊料、导电 性粘接剂等接合材料的安装工序，就能够将片型电子元器件高效并可靠地安装到表面导体 上，上述陶瓷电子元器件不需要使用焊料、导电性粘接剂等接合材料，就能够在其表面安装 片型电子元器件，且可靠性高。为了解决上述问题，本申请的权利要求1的陶瓷电子元器件的制造方法的特征在 于，包括层叠体制作工序，该层叠体制作工序制作未烧成层叠体，该未烧成层叠体包括基 材层和约束层，上述基材层具有表面导体，包含陶瓷粉末和玻璃粉末，上述约束层以至少与 上述基材层的一个主表面接触的方式进行配置，且包含在低氧气氛中进行烧成的情况下不 被烧去、但在提高氧气分压使其高于上述低氧气氛的氧气分压来进行烧成的情况下被烧去 的烧去材料作为主要成分，还包含与上述表面导体连接的过孔导体；片型电子元器件装载工序，该片型电子元器件装载工序将片型电子元器件以其端 子电极与上述过孔导体接触的方式装载到上述约束层上；以及，烧成工序，该烧成工序对上述未烧成层叠体进行烧成，使得将上述基材层的表面 导体和上述过孔导体、及上述片型电子元器件的端子电极和上述过孔导体分别通过烧结来 固接，使上述表面导体和上述端子电极成为通过上述过孔导体进行电连接的状态，
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上述烧成工序包括第一烧成工序，该第一烧成工序在上述低氧气氛中对上述未烧成层叠体进行烧 成，使构成上述约束层的上述烧去材料不被烧去，使上述基材层烧结；以及，第二烧成工序，该第二烧成工序在氧气分压高于上述第一烧成工序的氧气分压的 条件下进行烧成，使构成上述约束层的上述烧去材料被烧去。另外，权利要求2的陶瓷电子元器件的制造方法的特征在于，在上述层叠体制作 工序中，在上述约束层表面装载有上述片型电子元器件的区域、即包含有上述过孔导体的 区域中形成凹部。另外，权利要求3的陶瓷电子元器件的制造方法的特征在于，在上述基材层的表 面的、与上述约束层的形成有上述凹部的区域的背面侧接触的区域中也形成凹部。另外，权利要求4的陶瓷电子元器件的制造方法的特征在于，在上述层叠体制作 工序中，通过从上述约束层的上表面侧按压具有与上述片型电子元器件相对应的尺寸的凸 部的金属模，从而形成上述凹部。另外，权利要求5的陶瓷电子元器件的制造方法的特征在于，在上述第一烧成工 序中，以使上述基材层所包含的上述玻璃材料渗透到上述约束层的方式来进行烧成。另外，权利要求6的陶瓷电子元器件的制造方法的特征在于，上述烧去材料是碳 粉。另外，权利要求7的陶瓷电子元器件的制造方法的特征在于，上述基材层包含粘合剂，并且，包含脱粘合剂工序，该脱粘合剂工序在上述烧成工序中的上述第一烧成工序之 前，除去上述基材层所包含的上述粘合剂，上述脱粘合剂工序在含氧气氛中、且在上述烧去材料不会被烧去的温度下实施。另外，权利要求8的陶瓷电子元器件的制造方法的特征在于，在上述层叠体制作 工序中，上述约束层是通过将包含上述烧去材料作为主要成分的薄片以与上述基材层的至 少一个主表面接触的方式进行配置而形成的。另外，权利要求9的陶瓷电子元器件的制造方法的特征在于，在上述层叠体制作 工序中，上述约束层是通过将包含上述烧去材料作为主要成分的糊料涂布在上述基材层的 至少一个主表面而形成的。另外，本发明(权利要求10)的陶瓷电子元器件的特征在于，在具有表面导体的陶瓷成形体上装载有具有端子电极的片型电子元器件，上述陶瓷成形体的表面导体和上述片型电子元器件的端子电极通过连接用导体 进行电连接，并且，上述陶瓷成形体的表面导体和上述连接用导体、及上述片型电子元器件的端子电 极和上述连接用导体通过烧结来固接。另外，权利要求11的陶瓷电子元器件的特征在于，在上述陶瓷成形体的表面形成 有凹部，在上述凹部中配设有上述片型电子元器件。在本发明的陶瓷电子元器件的制造方法中，由于在包含具有表面导体的基材层和 具有过孔导体的约束层的未烧成层叠体上，以片型电子元器件的端子电极与过孔导体接触 的方式来装载片型电子元器件，在该状态下对未烧成层叠体进行烧成，因此，在烧成工序中，可以使基材层的表面导体和过孔导体、及片型电子元器件的端子电极和过孔导体分别 通过烧结来固接，表面导体和端子电极可以成为通过过孔导体进行电连接的状态。其结果是，不需要如现有那样进行使用焊料的安装，能够简化制造工序。另外，由 于不需要使用焊料，因此能够防止焊料进流的发生。另外，由于在基材层和片型电子元器件之间夹设有约束层的状态下进行烧成，因 而在第一烧成工序中能够抑制基材层在平面方向上的收缩，并且基材层的收缩不会直接影 响片型电子元器件，因此，能够防止在片型电子元器件及陶瓷成形体(烧结后的基材层)中 产生裂纹。另外，由于在片型电子元器件未与基材层(陶瓷成形体)直接接触的状态下进行 烧成，因此在片型电子元器件与陶瓷成形体之间的热膨胀系数之差的影响很小，这也能降 低在片型电子元器件及陶瓷成形体中产生裂纹等的可能性。另外，如权利要求2的陶瓷电子元器件的制造方法那样，在约束层表面的装载有 片型电子元器件的区域、即配设有过孔导体的区域中形成有凹部的情况下，能够降低产品 整体的高度，有助于实现薄型化。另外，由于仅在约束层的装载有片型电子元器件的区域中形成凹部，在其他部分 能够确保约束层的厚度，因此能够使约束层充分发挥约束力，能够抑制平面方向上的收缩， 能够制造尺寸精度高的陶瓷电子元器件。另外，如权利要求3的陶瓷电子元器件的制造方法那样，在基材层的表面的、与约 束层的形成有上述凹部的区域的背面侧接触的区域中也形成有凹部的情况下，能够增大整 个凹部的深度，从而能够促进产品的薄型化、高度的降低。另外，如权利要求4的陶瓷电子元器件的制造方法那样，在从约束层的上表面按 压具有与片型电子元器件相对应的尺寸的凸部的金属模从而形成凹部的情况下，可以容易 且可靠地在约束层或约束层和基材层这两者中形成凹部，可使本发明更有效。另外，如权利要求5的陶瓷电子元器件的制造方法那样，在第一烧成工序中，将基 材层所包含的玻璃材料渗透到约束层，形成渗透层。于是，通过该渗透层使约束层和基材层 进行强接合，利用渗透层能可靠地抑制、防止第一烧成工序中基材层在平面方向上的收缩。此外，为了更可靠地获得约束力，最好基材层的玻璃材料能可靠地渗透到约束层， 为此，最好以紧贴着基材层的方式来配设约束层。另外，如权利要求6的陶瓷电子元器件的制造方法那样，在使用碳粉作为烧去材 料的情况下，碳粉在第一烧去工序中在低氧气分压气氛中进行烧成的情况下不燃烧也不收 缩，因此能够充分地发挥抑制基材层的烧成收缩的功能。另外，在第二烧成工序中，在氧气 分压较高的条件下进行烧成的情况下，碳粉燃烧而被烧去。因此，在第二烧成工序结束后不 需要进行用于去除约束层的工序，经过约束烧成的工序，能够高效地制作尺寸精度高的、以 陶瓷基板为代表的各种陶瓷电子元器件，可使本发明更有效。此外，作为碳粉，最好使用粒径在0. 1 100 μ m的范围内的粉末。其原因在于，在 粒径在100 μ m以下的情况下，能够获得较大的约束力，另外，若使粒径为0. 1 μ m以上，则在
第二烧成工序中容易烧去。另外，在权利要求7的陶瓷电子元器件的制造方法中，在第一烧成工序之前，在含 氧气氛且在烧去材料不会被烧去的温度下实施脱粘合剂工序，因此可以在脱粘合剂工序中可靠地去除基材层所包含的粘合剂，能够顺利地实施之后进行约束烧成的第一烧成工序及 使烧去材料烧去的第二烧成工序。此外，进行脱粘合剂工序的情况下的含氧气氛是指例如大气气氛、将大气导入惰 性气体的气氛等，通常，在大气气氛那样的氧气分压较高的条件下实施脱粘合剂工序能够 高效地脱粘合剂。此外，在本发明中，作为形成约束层的方法，可以列举出如权利要求8那样，预先 制作包含烧去材料的薄片、使其与基材层的至少一个主表面接触的方式进行配置的方法， 或如权利要求9那样，将包含烧去材料的糊料涂布到基材层的至少一个主表面的方法等。另外，本发明(权利要求10)的陶瓷电子元器件具有以下结构即，在具有表面导 体的陶瓷成形体上装载具有端子电极的片型电子元器件，陶瓷成形体的表面导体和连接用 导体、及片型电子元器件的端子电极和连接用导体通过烧结而固接，不通过焊料或导电粘 接剂而通过连接用导体来将陶瓷成形体的表面导体和片型电子元器件的端子电极进行电 连接，由于未使用焊料，因此能够避免焊料进流的问题。此外，通过实施权利要求1的发明 的制造方法，能够更高效地制造上述权利要求10的陶瓷电子元器件。另外，权利要求11的陶瓷电子元器件在形成于陶瓷成形体的表面的凹部配置有 的片型电子元器件，能够提供作为整体实现薄型化、高度的降低且无焊料进流的高可靠性 的陶瓷电子元器件。此外，通过实施权利要求3等的发明的制造方法，能够更高效地制造上述权利要 求11的陶瓷电子元器件。


图1是表示本发明的实施例(实施例1)的多层陶瓷基板的图。图2是表示在制造图1的陶瓷基板的工序中制作的、具有约束层的未烧成层叠体 的图。图3是表示在图2的未烧成层叠体上装载有层叠陶瓷电容器作为片型电子元器件 的状态的图。图4是表示本发明的另一实施例(实施例2)的多层陶瓷基板的图。图5是表示在制造图4的陶瓷基板的工序中制作的、具有约束层的未烧成层叠体 的图。图6是表示在本发明的实施例2的多层陶瓷基板的制造方法的一个工序中、使用 金属模对未烧成层叠体进行冲压加工的状态的图。图7是表示在本发明的实施例2的多层陶瓷基板的制造方法的一个工序中、使用 金属模对未烧成层叠体进行了冲压加工后的状态的图。图8是表示在图7的未烧成层叠体上装载有层叠陶瓷电容器作为片型电子元器件 的状态的图。图9是表示实施例2的陶瓷多层基板的变形例的图。图10是说明现有的将电子元器件装载到陶瓷基板的方法的图。标号说明1绝缘性陶瓷层
Ia基板用陶瓷生片
2导体部
3a、3b安装电子元器件
10连接导体
IOa连接导体用过孔导体
11层叠陶瓷电容器(片型电子元器件)
12贯过孔
13端子电极
15金属模
16凸部
21表面导体(外部导体)
21a未烧结的外部导体
22层间导体(内部导体)
22a未烧结的内部导体
23过孔导体(层间连接用过孔导体)
23a未烧结的过孔导体
31约束层
32未烧成层叠体
33约束层的贯过孔(约束层贯过孔)
40凹部
A, B陶瓷电子元器件(多层陶瓷基板)
具体实施例方式下面，示出本发明的实施例，对本发明的特征进行更详细的说明。实施例1图1是表示本发明的一个实施例的陶瓷电子元器件(多层陶瓷基板)的图。图1所示的多层陶瓷基板A是具有以下结构的多层陶瓷基板S卩，在具有表面导体 21、层间导体22的陶瓷成形体(在本实施例1中为多层陶瓷基板主体)20上装载有具有端 子电极13的片型电子元器件11 (在本实施例1中为层叠陶瓷电容器)。多层陶瓷基板主体20包括多层绝缘性陶瓷层1和导体部2，上述多层绝缘性陶瓷 层1由含有陶瓷粉末和玻璃材料的低温烧结陶瓷原料组成物形成，上述导体部2由层间导 体22和配设于表面的表面导体21等形成。作为构成绝缘性陶瓷层的低温烧结陶瓷组成物，可以使用例如掺入了氧化铝类的 陶瓷粉末和硼硅酸玻璃类的玻璃粉末的低温烧结陶瓷组成物。另外，导体部2包括上述的表面导体21 (外部导体)；配设在相互接合的多层绝 缘性陶瓷层1、1之间的层间导体(内部导体)22 ；以及连接层间导体22彼此之间或连接表 面导体21和层间导体22的过孔导体(层间连接用过孔导体)23。表面导体21、层间导体22是通过对表面导体图案及内部导体图案进行烧成来形 成的，上述表面导体图案及内部导体图案是通过对导电性糊料(例如银类导电性糊料)进
8行印刷来形成的。另外，过孔导体23是通过例如向贯过孔中填充导电性糊料、导体粉末，并 进行烧成来形成的。而且，在该多层陶瓷基板A中，多层陶瓷基板主体20的表面导体21和层叠陶瓷电 容器11的端子电极13通过连接用导体10进行电连接，且多层陶瓷基板主体20的表面导 体21和连接用导体10通过烧结来固接，另外，层叠陶瓷电容器11的端子电极13和连接用 导体10也通过烧结来固接。S卩，在该多层陶瓷基板A中，作为片型电子元器件的层叠陶瓷电容器11不使用焊 料而利用烧结的固接力来安装到多层陶瓷基板主体20上，表面导体21和层叠陶瓷电容器 11的端子电极13通过连接用导体10进行电连接。接下来，说明该多层陶瓷基板A的制造方法。(1)准备包含陶瓷粉末和玻璃材料的基材层在形成构成多层陶瓷基板主体的主要部分的基材层时，首先向混合了陶瓷粉末和 玻璃材料的混合粉末分别适量地添加粘合剂、分散剂、可塑剂、及有机溶剂等，将它们混合， 从而制作陶瓷浆料。陶瓷粉末可以使用很多种类，但是作为优选材料的一个例子，可以列举出氧化铝 (AL2O3)粉末。玻璃材料可以是从最开始就含有玻璃粉末的材料，也可以是在烧成工序中析出玻 璃质的材料。另外，这样的玻璃材料也可以是至少在烧成工序的最后阶段析出结晶质、由此 结晶的材料。作为玻璃材料，能够有利地使用例如能使镁橄榄石、镁黄长石、透辉石那样的 介电损耗较小的结晶质析出的硼硅酸玻璃类的玻璃粉末。接下来，利用刮刀法等方法将上述陶瓷浆料形成为片状，制作基材层用的生片 (基板用陶瓷生片)。此外，更具体而言，将50 64重量％的玻璃粉末(平均粒径1. 5 μ m)和35 50 重量％的作为陶瓷粉末的AL2O3(平均粒径1. 0 μ m)进行混合来得到混合物，上述玻璃粉末 的组成包含10 55重量％的Ca0、45 70重量％的Si02、0 30重量％的A1203、0 10 重量％的杂质、及5 20重量％的B2O3，将该混合物分散到由有机溶剂、可塑剂等形成的 有机媒介物中来调制浆料，使用刮刀法、铸模法使该浆料形成片状，从而制作基板用陶瓷生 片。此外，作为陶瓷粉末的AL2O3粉末，也可以包含0 10重量％的杂质。另外，基板(基材层)通常通过层叠多片陶瓷生片来形成，但也可以由一枚陶瓷生 片构成。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烧结的厚膜印刷层。另外，陶瓷粉末除了上述的绝缘材料之外，也能够 使用铁氧体等磁性体材料、钛酸钡等的介质材料。另外，作为基板用陶瓷生片最好使用在1050°C以下的温度下烧结的低温烧结陶瓷 生片。而且，为此最好使用具有750°C以下的软化温度的粉末作为上述玻璃粉末。此外，在本实施例1中，作为基板用陶瓷生片使用以氧化铝类的陶瓷粉末和硼硅 酸玻璃类的玻璃粉末作为主要成分、烧成后的厚度为50 μ m的低温烧结陶瓷生片。(2)准备约束层作为本发明的陶瓷成形体的制造方法中使用的约束层，需要具有以下两个性质(a)在构成基材层的低温烧结陶瓷材料烧结前，即在低氧气氛中进行烧成的第一烧成工序中，起到抑制基材层收缩的约束层本来的功能，(b)之后，在氧气分压高于第一烧成工序的氧气分压的条件下进行烧成的第二烧 成工序中被烧去。因此，使用含有在低氧气氛中进行烧成的情况下不被烧去、而在提高氧气分压进 行烧成的情况下被烧去的烧去材料为主要成分的约束层。而且，作为优选的约束层，例如能够使用例如以碳粉为烧去材料的约束层。另外，最好碳粉等烧去材料是具有使以其作为主要成分的约束层能够发挥足够的 约束力的特性的材料、即能够在第一烧成工序中构成难以产生收缩的约束层的材料。另外，最好构成约束层的烧去材料是燃烧温度较高的材料，使得在第一烧成工序 中烧去材料不会被烧去。通过使用燃烧温度较高的材料作为烧去材料，从而可以提高脱粘 合剂工序中的加热温度来可靠地脱粘合剂，并且可以扩大粘合剂的选择范围。另外，最好烧去材料的例如燃烧温度在600°C以上。另外，为了使约束层发挥足够的约束力，最好基材层中所包含的玻璃材料能可靠 地渗透到约束层，来形成渗透层。为此，最好以紧贴着基材层的方式来配设约束层，使得基 材层的玻璃材料可以可靠地渗透到约束层。例如，在层叠约束层用的薄片来形成约束层的 情况下，最好使片材压接到基材层，另外，在涂布糊料来形成约束层的情况下，最好在将印 刷夹具按压至基材层使其紧贴的状态下涂布糊料。另外，在使用碳粉作为烧去材料的情况下，最好粒径在0. 1 100 μ m的范围内。在 粒径为100 μ m以下的情况下，能够获得较大的约束力。在0. Ιμπι以上的情况下，在第二烧 成工序中易于被烧去。另外，虽然需要在第一烧成工序后的第二烧成工序中导入大气，在氧气分压较高 的气氛中进行烧成来使约束层燃烧、烧去，但是为了在第二烧成工序中使其容易被烧去，最 好约束层是由例如碳粉、粘合剂、溶剂形成，而减少其他添加物。另外，最好约束层31的厚度为ΙΟΟμπι 200μπι。其原因在于，通过使厚度为 100 μ m以上，可以用一层约束层就起到约束层的功能，另外，通过使厚度为200 μ m以下，能 够容易形成片材。然后，在该实施例1中，使用以平均粒径为大约3μπι的碳粉作为主要成分的糊料 来制作约束层31 (图2)，在其预定的位置形成过孔用的贯过孔(约束层贯过孔)33 (图2)， 并且向约束层贯过孔33填充以Ag-Pd粉末为导电成分的导电性糊料，如图2所示，制作包 括了在对预定的位置进行烧成后成为连接导体10(图1)的连接导体用过孔导体IOa的约 束层31。(3)片型电子元器件在本实施例1中，作为安装于多层陶瓷基板的表面的片型电子元器件，使用了层 叠陶瓷电容器11 (参照图1)。该层叠陶瓷电容器11是经过950°c的烧成工序获得的，具有 Ag-Pd合金形成的内部电极，在两端具有与预定的内部电极导通的端子电极13。(4)制作层叠体(a)在如上所述制作的、以陶瓷粉末和玻璃材料作为主要成分的低温烧结陶瓷生 片(基板用陶瓷生片)Ia(图2)中，根据需要设置用于形成过孔导体23的贯过孔12(图 2)，通过向该贯过孔12填充导电性糊料或导体粉末，从而形成包括了未烧结的过孔导体23a(图2)的基板用陶瓷生片la。此外，在本实施例1中，向贯过孔12填充以Ag-Pd合金 为导电充分的导电性糊料。(b)然后，在基板用陶瓷生片Ia上，根据需要例如印刷银类导电性糊料，从而形成 未烧结的外部导体21a、内部导体22a (图2)。接下来，如图2所示，将不包括连接导体用过孔导体的约束层31、及多片基板用陶 瓷生片la、在预定的位置包括连接导体用过孔导体IOa的约束层31按照该次序层叠并进行 冲压加工。由此，制作具有图2所示那样的、在基材层(未烧成的多层陶瓷基板)20a的上 下两侧配设有约束层31的结构的未烧成层叠体32。(5)装载片型电子元器件然后，向未烧成层叠体32的、包含上表面侧的约束层31的连接导体用过孔导体 IOa的露出面(上表面)的区域涂布有机类喷涂粘接剂，装载层叠陶瓷电容器11作为片型 电子元器件(参照图3)。(6)脱粘合剂及烧成之后，将装载有该层叠陶瓷电容器11的未烧成层叠体32在大气中以1°C /分的升 温速度从室温升温到400°C，保持一个小时来进行脱粘合剂。之后，导入氮气，在氧气分压为10_5atm的条件下，即在构成基材层(未烧成的多层 陶瓷基板主体)20a的基板用陶瓷生片Ia中所包含的低温烧结陶瓷材料进行烧结、但构成 约束层31的烧去材料不会被烧去、约束层31能起到抑制基材层(多层陶瓷基板)20在平 面方向上的收缩的功能那样的低氧气氛下，以1°C/分的升温速度从400°C升温到870°C，在 870°C保持10分钟(第一烧成工序)。然后，导入大气，在常压下氧气分压为0. 21atm的条件下，即在氧气分压高于第一 烧成工序的氧气分压、构成约束层31的烧去材料会被烧去那样的气氛下，保持10分钟(第 二烧成工序)，使约束层31被烧去。由此，获得具有图1所示那样结构的陶瓷电子元器件(多层陶瓷基板)A。此外，在烧成工序之前的脱粘合剂工序通常能够通过在大气中从室温升温到粘合 剂分解或燃烧的温度并保持一定时间来进行。例如，能够通过在大气中从室温升温到400°C并保持60分钟来进行脱粘合剂。此外，在本发明的陶瓷电子元器件的制造方法中，脱粘合剂工序在大气中等氧气 分压较高的气氛中进行，可获得高效率，因此是优选的。但是，在氧气分压低于大气的氧气 分压的条件下也能够进行脱粘合剂，根据情况，也可以在比大气的氧气分压要低很多的低 氧气氛中进行脱粘合剂。另外，关于烧成工序的条件，在第一烧成工序中最好例如在脱粘合剂工序后导入 氮气，在低氧气氛中进行。此外，在本发明中，第一烧成工序中的低氧气氛是指氧气分压低 于大气的氧气分压的气氛，尤其是在将氧气分压设定为10_3 10-6atm的情况下，由于约束 层不会被烧去，能可靠地约束基材层，因此是优选的。另外，最好在第一烧成工序结束后的第二烧成工序中，导入空气来进行烧成。例 如，在第一烧成工序中的温度 室温的条件下，进行10分钟左右的烧成，从而能够高效地 烧去约束层。此外，第一烧成工序和第二烧成工序可以在不同的烧成温度下实施，但也可以使各烧成工序中的烧成温度相同。另外，可以连续地进行第一烧成工序和第二烧成工序，也可 以在进行了第一烧成工序后，暂时从炉中取出后再次放入炉中来进行第二烧成工序。如上所述，根据本实施例1的方法，不需要进行回流等的焊接工序，就能高效地 制造具有将层叠陶瓷电容器(片型电子元器件)11装载到多层陶瓷基板主体(陶瓷成形 体)20的结构的多层陶瓷基板A。另外，在本实施例1的多层陶瓷基板A中，具有多层陶瓷基板主体20的表面导体 21和连接导体10、及层叠陶瓷电容器11的端子电极13和连接导体10通过烧结来固接的 结构，不通过焊料将层叠陶瓷电容器11装载到多层陶瓷基板主体20上，因此，不会发生焊 料进流。另外，在基材层(多层陶瓷基板主体)20a和片型电子元器件即层叠陶瓷电容器11 之间夹设有约束层31的状态下进行烧成，因而能够抑制第一烧成工序中基材层(多层陶瓷 基板主体)20a在平面方向上的收缩，并且基材层20的收缩不会直接影响层叠陶瓷电容器 11，因此，能够防止在多层陶瓷基板主体20及层叠陶瓷电容器11中产生裂纹。另外，在层叠陶瓷电容器11未与多层陶瓷基板主体20直接接触的状态下进行烧 成，因此热膨胀系数之差的影响减小，这也能降低在多层陶瓷基板主体20及层叠陶瓷电容 器11中产生裂纹的可能性。而且，构成约束层31的烧去材料在第二烧成工序中在氧气分压高于第一烧成工 序的氧气分压的条件下进行烧成而被烧去，因此不需要像现有的使用不会被烧去的材料构 成约束层来进行约束烧成的情况那样，在结束烧成工序后仍需进行通过湿喷等物理、机械 的处理来去除约束层的工序，从而能够简化制造工序。另外，能够防止如上述现有的使用约 束层来进行约束烧成的情况那样，在去除约束层的工程中被烧成体产生的裂缝、崩碎等。另外，由于约束层被烧去，因此不会在片型电子元器件即层叠陶瓷电容器11和多 层陶瓷基板主体20之间残留约束层，能够防止由于残留约束层而产生的问题等。因而，根据本发明，不需要复杂的制造工序就能够高生产率地制造尺寸精度高的 陶瓷电子元器件。实施例2图4是表示本发明的另一实施例的陶瓷电子元器件(多层陶瓷基板B)的剖视图， 图5 图8是表示其制造方法的图。在图4 图8中，与图1 图3的附加了相同标号的部分表示相同或相当的部分。在该多层陶瓷基板B中，在陶瓷成形体即多层陶瓷基板主体20的表面形成有凹部 40，在该凹部40配设有片型电子元器件即层叠陶瓷电容器11。若进行详细说明，则在该陶瓷电子元器件B中，在多层陶瓷基板主体20的上表面 的装载有层叠陶瓷电容器11的区域、即在包含配设有与层叠陶瓷电容器11的端子电极13 相连接的表面导体21的区域的至少一部分的区域中，形成有凹部40，在多层陶瓷基板主体 20的凹部40内，位于其一部分的表面导体21和层叠陶瓷电容器11的端子电极13通过连 接导体10进行电连接。而且，多层陶瓷基板主体20的表面导体21和连接导体10通过烧结来固接，另外， 层叠陶瓷电容器11的端子电极13和连接导体10也通过烧结来固接。此外，在图4中，省略了多层陶瓷基板主体20的内部结构的图示，但该结构与上述实施例1的相同，而且其他部分的结构也与上述实施例1的相同。如本实施例2的多层陶瓷基板B那样，在多层陶瓷基板主体20的表面形成凹部 40、在该凹部40配置有层叠陶瓷电容器11的情况下，除了能够获得上述实施例1的多层陶 瓷基板A的情况下的效果之外，在连接导体10的高度相同的情况下，对于产品整体的高度， 还能够降低相当于凹部40深度的量。下面，对本实施例2的层叠陶瓷电容器的制造方法进行说明。将不包括连接导体用过孔导体的约束层31、及与实施例1所用的相同的多片基板 用陶瓷生片la、在预定的位置具有连接导体用过孔导体IOa的约束层31按照该次序层叠并 进行冲压加工。由此，制作具有图5所示那样的、在基材层(未烧成的多层陶瓷基板)20a 的上下两侧配设有约束层31的结构的未烧成层叠体32。之后，如图6所示，使用具有大致与要装载的层叠陶瓷电容器11尺寸相同的凸部 16的金属模15进行冲压加工，在未烧成层叠体32的表面如图7所示那样，形成大致与层叠 陶瓷电容器11对应的尺寸形状的凹部40。此外，凹部40涉及到上侧的约束层31和与该约 束层31的下表面接触的基材层(未烧成的多层陶瓷基板)20a这两者而形成。接下来，如图8所示那样，在上表面侧的约束层31的凹部40的底面装载层叠陶瓷 电容器。此时，向包含连接导体用过孔导体IOa的露出面的区域涂布有机类喷涂粘接剂之 后，将层叠陶瓷电容器11固定到凹部40，使得层叠陶瓷电容器11的端子电极13与连接导 体用过孔导体IOa相连接。然后，将搭载有该层叠陶瓷电容器11的未烧成层叠体32在大气中以1°C/分的 升温速度从室温升温到400°C，保持一个小时来脱粘合剂，之后，导入氮气，在氧气分压为 10-5atm的条件下，即在构成基材层(未烧成的多层陶瓷基板主体)20的基板用陶瓷生片Ia 中所包含的低温烧结陶瓷材料进行烧结、但构成约束层31的烧去材料不会被烧去、约束层 31能起到抑制多层陶瓷基板20在平面方向上的收缩的功能那样的低氧气氛下，以1°C /分 的升温速度从400°C起升温到870°C，在870°C保持10分钟(第一烧成工序)。然后，导入大气，在常压下氧气分压为0. 21atm的条件下，即在氧气分压高于第一 烧成工序的氧气分压、构成约束层31的烧去材料会被烧去那样的气氛下，保持10分钟(第 二烧成工序)，使约束层31被烧去。由此，能够获得具有图4所示那样结构的陶瓷电子元器件(多层陶瓷基板)B。如上所述，本实施例2的多层陶瓷基板B具有在多层陶瓷基板主体20的表面的凹 部40中配设有层叠陶瓷电容器11的结构，因此除了能够获得上述实施例1的多层陶瓷基 板A的情况下的效果之外，在连接导体10的高度相同的情况下，对于产品整体的高度，能够 降低相当于凹部40深度的量。此外，在本实施例2中，使用具有大致与要装载的层叠陶瓷电容器11尺寸相同的 凸部16的金属模15进行冲压加工，涉及到上侧的约束层31和与该约束层31的下表面接 触的基材层(未烧成的多层陶瓷基板)20a这两者而形成凹部40，但是通过调整金属模15 的凸部16的高度、按压力，如图9所示的那样，也能够获得仅在约束层30中形成凹部40的 结构。在将凹部40仅形成于约束层31的情况下，能够根据凹部40的深度减小连接导体 在高度方向上的尺寸，能够根据凹部40的深度力图降低产品整体的高度。
此外，在上述实施例1及2中，向包含连接导体用过孔导体IOa的露出面的区域涂 布有机类喷涂粘接剂之后，装载层叠陶瓷电容器11，因此能够在层叠陶瓷电容器被可靠地 保持在预定位置的状态下进行烧成工序。因而，能够确保层叠陶瓷电容器的装载位置精度。 另外，在烧成工序中，由于有机类喷涂粘接剂被烧去，因此不会在烧成后的片型电子元器件 和多层陶瓷基板的电连接中产生问题。此外，使用喷涂式的有机类粘接剂，但是除了喷涂式之外，也可以使用例如涂布式 的有机类粘接剂。另外，在上述实施例1及2中，对陶瓷电子元器件是多层陶瓷基板、片型电子元器 件是层叠陶瓷电容器的情况为例进行了说明，但本发明不限于此，也可以应用LC复合部电 子元器件、陶瓷滤波器等多种陶瓷电子元器件，另外，片型电子元器件也不限于层叠陶瓷电 容器，也可以应用片型层叠线圈元器件、芯片电阻等多种片型电子元器件。本发明在其他各方面也不限于上述实施例，对于构成基材层的陶瓷粉末及玻璃材 料的具体种类和掺入比例、构成约束层的烧去材料的具体种类、第一及第二烧成工序的具 体条件、脱粘合剂工序的处理条件等，可以在发明的范围内添加各种应用、变形。工业上的实用性如上所述，根据本发明，不需要进行使用焊料、导电性粘接剂等接合材料的安装工 序，就能高效可靠地安装片型电子元器件，能够高效地制造装载有片型电子元器件的陶瓷 电子元器件。因而，本发明具有装载有片型电子元器件的结构，经过烧成工序制造。
权利要求
一种陶瓷电子元器件的制造方法，其特征在于，包括层叠体制作工序，该层叠体制作工序制作未烧成层叠体，该未烧成层叠体包括基材层和约束层，所述基材层具有表面导体，包含陶瓷粉末和玻璃粉末，所述约束层以至少与所述基材层的一个主表面接触的方式进行配置，且包含在低氧气氛中进行烧成的情况下不被烧去、但在提高氧气分压使其高于所述低氧气氛的氧气分压来进行烧成的情况下被烧去的烧去材料作为主要成分，还包含与所述表面导体连接的过孔导体；片型电子元器件装载工序，该片型电子元器件装载工序将片型电子元器件以其端子电极与所述过孔导体接触的方式装载到所述约束层上；以及，烧成工序，该烧成工序对所述未烧成层叠体进行烧成，使得将所述基材层的表面导体和所述过孔导体、及所述片型电子元器件的端子电极和所述过孔导体分别通过烧结来固接，使所述表面导体和所述端子电极成为通过所述过孔导体进行电连接的状态，所述烧成工序包括第一烧成工序，该第一烧成工序在所述低氧气氛中对所述未烧成层叠体进行烧成，使构成所述约束层的所述烧去材料不被烧去，使所述基材层烧结；以及，第二烧成工序，该第二烧成工序在氧气分压高于所述第一烧成工序的氧气分压的条件下进行烧成，使构成所述约束层的所述烧去材料被烧去。
2.如权利要求1所述的陶瓷电子元器件的制造方法，其特征在于，在所述层叠体制作工序中，在所述约束层表面的装载有所述片型电子元器件的区域、 即包含有所述过孔导体的区域中形成凹部。
3.如权利要求2所述的陶瓷电子元器件的制造方法，其特征在于，在所述基材层的表面的、与所述约束层的形成有所述凹部的区域的背面侧接触的区域 中也形成凹部。
4.如权利要求2或3所述的陶瓷电子元器件的制造方法，其特征在于，在所述层叠体制作工序中，通过从所述约束层的上表面侧按压具有与所述片型电子元 器件相对应的尺寸的凸部的金属模，从而形成所述凹部。
5.如权利要求1至4的任一项所述的陶瓷电子元器件的制造方法，其特征在于，在所述第一烧成工序中，以使所述基材层所包含的所述玻璃材料渗透到所述约束层的 方式来进行烧成。
6.如权利要求1至5的任一项所述的陶瓷电子元器件的制造方法，其特征在于， 所述烧去材料是碳粉。
7.如权利要求1至6的任一项所述的陶瓷电子元器件的制造方法，其特征在于， 所述基材层包含粘合剂，并且，包含脱粘合剂工序，该脱粘合剂工序在所述烧成工序中的所述第一烧成工序之前，除 去所述基材层所包含的所述粘合剂，所述脱粘合剂工序在含氧气氛中、且在所述烧去材料不会被烧去的温度下实施。
8.如权利要求1至7的任一项所述的陶瓷电子元器件的制造方法，其特征在于，在所述层叠体制作工序中，所述约束层是通过将包含所述烧去材料作为主要成分的薄 片以与所述基材层的至少一个主表面接触的方式进行配置而形成的。
9.如权利要求1至8的任一项所述的陶瓷电子元器件的制造方法，其特征在于，2在所述层叠体制作工序中，所述约束层是通过将包含所述烧去材料作为主要成分的糊 料涂布到所述基材层的至少一个主表面而形成的。
10.一种半导体电子元器件，其特征在于，在具有表面导体的陶瓷成形体上装载具有端子电极的片型电子元器件， 所述陶瓷成形体的表面导体和所述片型电子元器件的端子电极通过连接用导体进行 电连接，并且，所述陶瓷成形体的表面导体和所述连接用导体、以及所述片型电子元器件的端子电极 和所述连接用导体，通过烧结来固接。
11.如权利要求10所述的陶瓷电子元器件，其特征在于，在所述陶瓷成形体的表面形成有凹部，在所述凹部中配设有所述片型电子元器件。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种陶瓷电子元器件的制造方法及陶瓷电子元器件。所述陶瓷电子元器件的制造方法不需要进行使用焊料、导电性粘接剂等接合材料的安装工序就能安装片型电子元器件，能够高效地制造装载有片型电子元器件的陶瓷电子元器件。在包含有具有表面导体(21)的基材层(20)和具有过孔导体(10a)的约束层(31)的未烧成层叠体(32)上，以片型电子元器件(11)的端子电极(13)与过孔导体(10)接触的方式装载片型电子元器件(11)，在该状态下对未烧成层叠体进行烧成，从而使基材层的表面导体和过孔导体、及片型电子元器件的端子电极和过孔导体分别通过烧结来固接，表面导体和端子电极成为通过过孔导体进行电连接的状态。
文档编号H05K3/46GK101911849SQ20088012463
公开日2010年12月8日 申请日期2008年12月3日 优先权日2008年1月11日
发明者冈田佳子, 近川修 申请人:株式会社村田制作所