專利名稱：積層陶瓷基板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及安裝芯片部件、半導體等的積層陶瓷基板的制造方法。
背景技術(shù)：
說明現(xiàn)有的積層陶瓷基板的制造方法。
首先含有玻璃成分的無機物粉末中混合有機粘合劑和可塑劑等從而制得復數(shù)的第一陶瓷層，通過在其上印刷導電膏形成導體。無機物粉末中混合有機粘合劑和可塑劑等，從而獲得在第一陶瓷層的燒結(jié)溫度下不會燒結(jié)的兩個第二陶瓷層，在其一側(cè)上印刷導電膏形成導體。
然后積層分別印刷有導體的復數(shù)的第一陶瓷層。其后，在第一陶瓷層的導體印刷的表面上積層沒有形成導體的第二陶瓷層。在沒有印刷導體的第一陶瓷層的表面上重疊印刷有導體的第二陶瓷層，通過加熱加壓制得未燒結(jié)積層體。
其后，將未燒結(jié)積層體在第一陶瓷層燒結(jié)而第二陶瓷層不燒結(jié)的溫度下進行烘烤(bake)。此時，第二陶瓷層沒有燒結(jié)也不會大量收縮，因此可以限制第一陶瓷層由于燒結(jié)的收縮?？梢砸种频谝惶沾蓪拥谋砻娣较虻氖湛s。
其后，通過只除去沒有燒結(jié)的第二陶瓷層而獲得平面精度優(yōu)良的積層陶瓷基板。該陶瓷基板的制造方法通常稱為無收縮烘烤(燒成)方法(shrink-free baking method)。
在該積層陶瓷基板上將芯片電容器、芯片電感、芯片電阻等的芯片部件或例如引腳(PIN型)二極管等的半導體部件通過焊接等安裝到所述端子電極上，從而提供陶瓷模塊部件。
該陶瓷模塊部件可以通過焊接而安裝到印刷基板等，從而主要應(yīng)用于移動電話等小型的電子設(shè)備中。
但是，特別是移動電話等便攜設(shè)備所使用的高頻模塊，對于跌落試驗等對陶瓷基板提出較大的機械強度的要求。便攜設(shè)備，由于跌落沖擊可能會與印刷基板安裝用的端子電極發(fā)生裂縫或斷裂。
特開2002-111165號公報公開了為防止裂縫或斷裂發(fā)生的由絕緣體覆蓋端子電極的端部的結(jié)構(gòu)。
特開2003-243827號公報，公開了為防止裂縫或斷裂發(fā)生的無收縮烘烤方法。該方法中，通過由絕緣體覆蓋端子電極的端部的方法，在第二陶瓷層上形成絕緣體，之后形成導體，積層絕緣體和導體，然后烘烤使其一體化。
上述現(xiàn)有的方法中，通過在第二陶瓷層上形成絕緣體，然后形成導體的方法，為在形成絕緣體的凹部中通過絲網(wǎng)印刷等形成導體，會導致印刷模糊的發(fā)生。
絕緣體通過與導體相同的絲網(wǎng)印刷等形成。在印刷時使用的絕緣體膏含有65～80wt％的固體成分。印刷該膏體而形成低密度涂膜。在第一陶瓷層和第二陶瓷層積層壓縮的時候，第二陶瓷層作為襯墊，因此由絕緣體膏組成的涂膜積層壓縮也不會高密度化。因此，在電鍍導體的情況下，電鍍液會進入導體和第一陶瓷層之間的界面，從而使得導體被剝離。

發(fā)明內(nèi)容
未燒結(jié)積層體具有位于第一陶瓷層的表面上的導體，覆蓋導體的端部的位于第一陶瓷層的所述表面上的絕緣體，和位于導體和絕緣體上的第二陶瓷層。在第一陶瓷層燒結(jié)而第二陶瓷層不燒結(jié)的溫度下燒成未燒結(jié)積層體。燒成積層體后，將第二陶瓷層從積層體除去，從而獲得積層陶瓷基板。絕緣體具有10μm以上40μm以下的厚度。
通過該方法，可以獲得高密度的絕緣體，從而可以容易地形成導體。


圖1為表示本發(fā)明的實施方式中積層陶瓷基板的制造方法的剖面圖。
圖2為表示實施方式中積層陶瓷基板的制造方法的剖面圖。
圖3為表示實施方式中積層陶瓷基板的制造方法的剖面圖。
圖4為表示實施方式中積層陶瓷基板的制造方法的示意圖。
圖5為表示實施方式中積層陶瓷基板的制造方法的剖面圖。
圖6表示實施方式中積層陶瓷基板的評價結(jié)果。
圖7為表示實施方式中積層陶瓷基板的制造方法的剖面圖。
圖8為表示實施方式中積層陶瓷基板的制造方法的剖面圖。
圖9為表示實施方式中積層陶瓷基板的制造方法的剖面圖。
圖10為表示實施方式中積層陶瓷基板的制造方法的剖面圖。
圖11為表示實施方式中積層陶瓷基板的制造方法的剖面圖。
圖12為表示實施方式中積層陶瓷基板的評價結(jié)果。
圖13為表示實施方式中積層陶瓷基板的評價結(jié)果。
附圖標記說明11 第一陶瓷層12 第二陶瓷層13A導體13B導體13C導體15 絕緣體17 壓輥具體實施方式
圖1～圖3、圖5～圖11是用以說明本發(fā)明的實施方式中積層陶瓷基板的制造方法的剖面圖。圖4為用以說明該積層陶瓷基板的制造方法的示意圖。
圖1中，第一陶瓷層11含有諸如氧化鋁等的無機物粉末，以及玻璃成分。第二陶瓷層12含有諸如氧化鋁等的無機物粉末。導體13A、13B和13C含有Ag、Pt、Pd、Cu、W、Mo、Ni等的金屬并能在燒結(jié)第一陶瓷層11的燒結(jié)溫度下燒結(jié)。在第二陶瓷層12上設(shè)置絕緣體15。
在氧化鋁等的無機物粉末中混入玻璃成分，有機粘合劑，可塑劑制得第一陶瓷層11。第一陶瓷層11包含大量玻璃成分，因此燒結(jié)溫度較低。第一陶瓷層11的厚度在5～300μm的范圍內(nèi)。
然后，在第一陶瓷層11中通過機械沖壓或激光等形成通孔111，在通孔111中填充導電膏從而形成導體13C。在第一陶瓷層11的表面11A上通過絲網(wǎng)印刷(screen printing)等形成諸如電容器、感應(yīng)器等的電路元件，從而形成導體13B。在與第一陶瓷層的表面11A相對的表面11B上什么都不形成。
在氧化鋁等的無機物粉末中混入有機粘合劑，可塑劑以制得第二陶瓷層12。第二陶瓷層12的燒結(jié)溫度，比第一陶瓷層11的燒結(jié)溫度高，因此在第一陶瓷層11的燒結(jié)溫度下基本不發(fā)生收縮。
然后，如圖2所示，在第二陶瓷層12的表面12A上通過絲網(wǎng)印刷等涂覆絕緣膏，從而形成絕緣體15。絕緣膏優(yōu)選含有65～80wt％的固體組分，更優(yōu)選地含有70wt％以上的固體組分，從而容易控制絕緣體15的厚度。
然后，如圖3所示，壓縮第二陶瓷層和絕緣體15，薄化絕緣體15的厚度。當?shù)诙沾蓪?2為矩形的情況下，具有絕緣體15的第二陶瓷層12使用平板壓盤(flat press platen)進行壓縮。為了提高生產(chǎn)率，如圖4所示，在輥狀的第二陶瓷層的輥16上形成絕緣體15，之后第二陶瓷層的輥16通過壓輥17壓縮，從而薄化絕緣體15的厚度。
然后，如圖5所示，為覆蓋絕緣體15的端部115在第二陶瓷層12的表面12A上形成導體13A。絕緣體15的端部115位于第二陶瓷層12和導體13A之間。絕緣體15含有構(gòu)成第一陶瓷層11的無機材料。
此處調(diào)查絕緣體15的厚度，和在應(yīng)印刷導體的地方而沒有印刷導體13A的印刷模糊(print-blurring)。圖6所示為調(diào)查樣品的數(shù)量和其中發(fā)生絕緣體15的印刷模糊的樣品數(shù)目。
圖6中，絕緣體15的厚度為40μm以下的不會發(fā)生絕緣體15的印刷模糊，而絕緣體15的厚度比40μm大的情況下，會發(fā)生絕緣體15的印刷模糊。
然后，如圖1所示，在形成有絕緣體15和導體13A的第二陶瓷層12上積層形成有導體13A和導體13B的第一陶瓷層11，使得導體13A與第一陶瓷層11的表面11B相接觸，然后用第一壓力進行加熱加壓，使得第一陶瓷層11，第二陶瓷層12，絕緣體15和導體13A、13B一體化。
然后，在形成導體13A和13B的第一陶瓷層11的表面11A上積層另一個第一陶瓷層11，使得其表面11B與第一陶瓷層11的表面11A相接觸，進行加熱加壓使其一體化。如圖1所示，具有導體13B的第一陶瓷層11的表面11A位于最上層。導體13B的端部113B位于絕緣體15和第一陶瓷層11之間。
然后，圖7為在最上層設(shè)置的第一陶瓷層11和導體13B的放大剖面圖。如圖7所示，印刷絕緣膏以覆蓋最上層的導體13B的端部113B，從而形成絕緣體15。與最上層的導體13B接觸的絕緣體15的厚度不在10μm以上40μm以下也可以。
然后，在絕緣體15和導體13B上積層第二陶瓷層12，使得絕緣體15和導體13B與表面12B接觸，通過加熱加壓使其一體化，從而提供圖8所示的未壓縮積層體模塊(non-pressurized multi-layered block)。
然后，對于未壓縮積層體模塊施加比之前壓縮所施加的第一壓力高的壓力，獲得如圖9所示的未燒結(jié)積層體。未燒結(jié)積層體中，導體13A的端部113A位于絕緣體15和第一陶瓷層11之間。
以燒結(jié)第一陶瓷層11和導體13A、13B、13C，而第二陶瓷層12不燒結(jié)或幾乎不收縮的溫度燒結(jié)未燒結(jié)積層體，從而獲得如圖10所示的積層陶瓷基板1001。該溫度比燒結(jié)第一陶瓷層11和導體13A、13B、13C的溫度高，而比燒結(jié)第二陶瓷層12的溫度低。在進行燒結(jié)時，由于第二陶瓷層12基本不發(fā)生收縮，因此可以限制第一陶瓷層11發(fā)生由于燒結(jié)的收縮。從而可以抑制第一陶瓷層11的在與表面11A和11B平行的方向的收縮。
然后除去未燒結(jié)的第二陶瓷層12，從而如圖11所示，獲得平面精度優(yōu)良的積層陶瓷基板1001。第二陶瓷層12由于沒有燒結(jié)，因此可以不損壞第一陶瓷層11和導體13A、13B而容易地除去。
導體13A，13B的端部113A、113B被絕緣體15覆蓋，因此端部113A和113B具有較大的強度，導體13A和13B抗沖擊強度高，可以抑制諸如裂縫(crack)等的結(jié)構(gòu)缺陷。
絕緣體15含有構(gòu)成第一陶瓷層11的無機材料。從而在燒結(jié)時，絕緣體15與第一陶瓷層11反應(yīng)并與第一陶瓷層11強力結(jié)合，從而以較大的粘結(jié)強度與第一陶瓷層11粘結(jié)。
從積層陶瓷基板1001露出的導體13A、13B為確保對焊接的潤濕性(wettability)而電鍍諸如Ni-Au等的金屬。制備積層陶瓷基板1001的樣品，并施加Ni-Au電鍍，然后調(diào)查在絕緣體15和導體13A之間是否有電鍍液浸入。在絕緣體15和導體13A、13B之間浸入電鍍液時，會出現(xiàn)在絕緣體15的下方的導體13A、13B的部分被鍍敷，或?qū)w13A、13B被剝離的缺陷。圖12所示為包括各圖3所示經(jīng)壓縮的第二陶瓷層12的樣品數(shù)目，包括各沒有被壓縮的第二陶瓷層12的樣品數(shù)目，以及具有缺陷的樣品(不良品)的數(shù)目。
從圖12可以看出，在各沒有被壓縮第二陶瓷層12的情況下發(fā)生缺陷，而在有壓縮的情況下沒有發(fā)生缺陷。優(yōu)選地該調(diào)查中所施加的壓力不大于施加于未壓縮積層體模塊的壓力。
在積層陶瓷基板1001的表面1001A安裝彈性表面波濾波器等的芯片部件，或二極管等的半導體，通過將表面1001B的導體13A安裝到電路基板，可以獲得具有小尺寸優(yōu)特性的電子設(shè)備。
實施方式中實施例的積層陶瓷基板1001和比較例的積層陶瓷基板進行跌落試驗。比較例的積層陶瓷基板的與絕緣體15對應(yīng)的絕緣體沒有覆蓋導體的端部。
積層陶瓷基板作成為長6.7mm、寬5.0mm、高0.7mm的積層陶瓷基板的實施例和比較例。將復數(shù)的積層陶瓷基板安裝到印刷基板上，并且該印刷基板的外周部嵌入到150g的金屬制的框架中，然后將該印刷基板從1.8m的高處各而朝下跌落三次。大多比較例的積層陶瓷基板均發(fā)生裂縫。
對于實施方式中的積層陶瓷基板1001的具有各種厚度的絕緣體15的樣品進行同樣的跌落試驗。圖13所示為實施例和比較例的數(shù)目，以及發(fā)生裂縫的數(shù)目。
如圖13所示，實施方式的實施例的積層陶瓷基板1001中導體13A、13B的端部由絕緣體15覆蓋，因此可以抑制由于跌落的沖擊而發(fā)生裂縫。但是，在絕緣體15的厚度比10μm薄的情況下，不能有效的抑制裂縫的發(fā)生。
根據(jù)本實施方式的制造方法，未燒結(jié)積層體的絕緣體15厚度在10μm以上40μm以下，可以獲得抵抗強的機械沖擊的積層陶瓷基板。
根據(jù)本實施方式的制造方法，積層陶瓷基板1001的露出的導體13A和13B與陶瓷層11和12烘烤為一體，因此與烘烤后燃燒而形成導體的方法相比，可以減少工序數(shù)目，從而提高生產(chǎn)率。
工業(yè)適用性根據(jù)本發(fā)明的積層陶瓷基板的制造方法，可以獲得可以抵抗強的機械沖擊的積層陶瓷基板，從而作為如濾波器、半導體或SAW濾波器的復合部件使用的積層陶瓷基板是有用的。
權(quán)利要求
1.一種積層陶瓷基板的制造方法，包含制作未燒結(jié)積層體的步驟，所述未燒結(jié)積層體包括具有表面的第一陶瓷層；位于所述第一陶瓷層的所述表面上的導體；覆蓋所述導體的端部、位于所述第一陶瓷層的所述表面上且厚度為10μm以上40μm以下的絕緣體；和位于所述導體和所述絕緣體上的第二陶瓷層；在所述第一陶瓷層燒結(jié)且所述第二陶瓷層不燒結(jié)的溫度下燒成所述未燒結(jié)積層體的步驟；燒成所述未燒結(jié)積層體的步驟后，從所述未燒結(jié)積層體除去所述第二陶瓷層的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的積層陶瓷基板的制造方法，其中，所述制作未燒結(jié)積層體的步驟包含在所述第二陶瓷層的表面上形成所述絕緣體的步驟；以及在所述第二陶瓷層的所述表面上形成所述絕緣體的步驟后，朝向所述第二陶瓷層對所述絕緣體加壓的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的積層陶瓷基板的制造方法，其中，朝向所述第二陶瓷層對所述絕緣體加壓的步驟包含用壓輥朝向所述第二陶瓷層對所述絕緣體加壓的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的積層陶瓷基板的制造方法，其中，所述制作未燒結(jié)積層體的步驟包含朝向所述第二陶瓷層對所述絕緣體加壓的步驟后，在所述第二陶瓷層的所述表面上形成所述導體以覆蓋所述絕緣體的端部的步驟。
全文摘要
未燒結(jié)積層體具有位于第一陶瓷層的表面上的導體，覆蓋導體的端部的位于第一陶瓷層的所述表面上的絕緣體，和位于導體和絕緣體上的第二陶瓷層。在第一陶瓷層燒結(jié)而第二陶瓷層不燒結(jié)的溫度下燒成未燒結(jié)積層體。燒成積層體后，將第二陶瓷層從積層體除去，從而獲得積層陶瓷基板。絕緣體具有10μm以上40μm以下的厚度。通過該方法，可以獲得高密度的絕緣體，而可以容易地形成導體。
文檔編號H05K3/46GK101080960SQ200680001419
公開日2007年11月28日 申請日期2006年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月31日
發(fā)明者澤田宗之, 勝村英則, 加賀田博司 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社