專利名稱：多層陶瓷基板的制作方法
技術領域：
本發明涉及多層陶瓷基板。
背景技術：
在便攜式終端等信息通信設備的內部搭載了各式各樣的高頻組件，如芯片天線、延遲線、高頻復合開關組件、接收器件等。這種高頻組件是在安裝于配線基板的狀態下使用的。
這種高頻組件通常是線路部件被安裝在多層基板上而形成的。作為多層基板，公知的是采用多層陶瓷基板。多層陶瓷基板一般設置消除噪音用的接地電極。這種電極例如在日本專利特開2002-94410號公報中被揭示。接地電極一般是內裝在多層陶瓷基板內部盡可能接近下表面的位置。其原因是這樣可使接地電極盡可能接近配線基板的接地電極，容易消除雜散電容、雜散電感等不必要的阻抗成分。
以往的多層陶瓷基板的一個例子見圖8。多層陶瓷基板100是在陶瓷層11層疊構成的陶瓷層疊體10上搭載了電子器件13a、13b、13c的基板。接地電極12被內裝在多層陶瓷基板100的下表面附近被陶瓷層11m，11n夾住。
發明的揭示接地電極需要較大的面積，因此在制作多層陶瓷基板時，就必需在陶瓷生片上形成大面積的導體圖案。可是，如果導體圖案面積變大，則夾住導體圖案的2片陶瓷生片相互之間的接觸面積就變小。其結果是，陶瓷生片相互之間的接合性降低。
以圖8所示的多層陶瓷基板100的例子來說，由于夾在陶瓷層11m、11n之間的接地電極12的面積變大，因此導致陶瓷層11m、11n相互間的接合性降低。
并且，在燒成時，由于導體圖案和陶瓷生片之間產生的收縮量的差異，將負荷加在陶瓷層上。導體圖案的面積越大這種負荷的作用就越大。因此，燒成后的多層陶瓷基板中，尤其在接地電極附近，存在陶瓷層產生脫層、裂縫等缺陷的問題。
為了解決這些問題，也考慮將接地電極在多層陶瓷基板的下面露出配置。實際上也有這種構造的器件，但是，這樣就出現在接地電極與配線基板上的布線之間容易產生短路的新問題。
因此，本發明的目的在于提供即使安裝在配線基板表面時、也能夠將接地電極配置在盡可能接近配線基板的位置以防止在配線基板上發生短路、且在燒成時不產生裂縫等缺陷的多層陶瓷基板。
為達到前述目的，本發明的多層陶瓷基板1具備由多個陶瓷層層疊而成的、具有第1主表面、在內部配置了內部線路元件的陶瓷層疊體，具有與前述陶瓷層疊體的第1主表面連接的接合面和與前述接合面對置的安裝面的樹脂層，形成于前述樹脂層的安裝面、與前述陶瓷層疊體的內部線路元件中的至少任一元件電連接的外部電極，配置在前述陶瓷層疊體的第1主表面與前述樹脂層的接合面的界面或前述樹脂層內部的接地電極、仿真(dummy)電極或電容形成電極。由于采用這種構成，因此接地電極、仿真電極或電容形成電極能夠保持在非常接近安裝面的位置，其結果是，能夠使接地電極、仿真電極或電容形成電極與配線基板的距離縮短。
在前述發明中，較好的是前述接地電極、仿真電極或電容形成電極是與前述陶瓷層疊體一體燒成的燒結金屬。采用這種構成，與粘貼金屬箔形成電極的情況相比，電極本身的表面粗度變大，對于與樹脂層的接合，利用固著效果能夠增加接合力。
為達到前述目的，本發明的多層陶瓷基板2具備由多個陶瓷層層疊而成的、具有第1主表面、在內部配置了內部線路元件的陶瓷層疊體，具有與前述陶瓷層疊體的第1主表面連接的接合面和與前述接合面對置的安裝面的樹脂層，形成于前述樹脂層的安裝面、與前述陶瓷層疊體的內部線路元件中的至少任一元件電連接的外部電極，配置在前述陶瓷層疊體的第1主表面與前述樹脂層的接合面的界面或前述樹脂層內部的接地電極，通過從前述安裝面的相反側與前述接地電極對置而在其與前述接地電極間構成電容的電容形成電極。采用這種構成，能夠得到特性非常穩定的電容。
在前述發明中，較好的是具備安裝在前述第1主表面的、由前述樹脂層覆蓋的第1線路部件，前述接地電極、仿真電極或電容形成電極被配置在比前述第1線路部件更靠近前述安裝面的位置。采用這種構成，電子器件不僅可以搭載在陶瓷層疊體的上表面，也可以搭載在陶瓷層疊體的下表面，因此，能夠實現電子器件的高密度化，還可對應于配線基板節省空間。
在前述發明中，較好的是配置前述第1線路部件使其集中在前述接地電極、仿真電極或電容形成電極投影于前述第1主表面形成的投影區域內。采用這種構成，接地電極能夠對第1線路部件發揮屏蔽效應。
在前述發明中，較好的是從前述外部電極到前述內部線路元件的電連接通過沿著前述第1主表面延展而形成的中繼電極實施。采用這種構成，能夠將上下的通路孔的位置錯開，因此設計的自由度提高。
在前述發明中，較好的是前述陶瓷層疊體在前述第1主表面的相反側具有第2主表面，在前述第2主表面安裝了第2線路部件。采用這種構成，能夠實現電子器件的高密度化，還可對應于配線基板節省空間。
在前述發明中，較好的是在前述第2主表面配置導電體外殼以覆蓋前述第2線路部件。采用這種構成，由于第2線路部件被導電體外殼覆蓋，因此第2線路部件可屏蔽外部電磁波，而且能防止第2線路部件產生的電磁波泄漏到外部。
在前述發明中，較好的是前述第2主表面的前述第2線路部件被模制(mold)樹脂層(25)覆蓋。采用這種構成，第2線路部件在與其它部件發生碰撞等情況下能夠得到保護。
采用本發明，能夠將接地電極保持在非常接近安裝面的位置，其結果是，能夠使接地電極與配線基板的距離縮短。并且，由于能夠將比接地電極更下側的陶瓷層消除，因此能夠防止燒成時比接地電極更下側的陶瓷層發生脫層、開裂的問題。而且，由于接地電極被樹脂層覆蓋，因此在將這種多層陶瓷基板安裝在配線基板時能夠防止接地電極與配線基板產生短路。
附圖的簡單說明
圖1是本發明的實施方式1的多層陶瓷基板的截面圖。
圖2是本發明的實施方式2的多層陶瓷基板的截面圖。
圖3是本發明的實施方式3的多層陶瓷基板的截面圖。
圖4是本發明的實施方式4的多層陶瓷基板的截面圖。
圖5是本發明的實施方式5的多層陶瓷基板的截面圖。
圖6是本發明的實施方式5的多層陶瓷基板的另一例的截面圖。
圖7是本發明的實施方式6的多層陶瓷基板的截面圖。
圖8是以往技術中的多層陶瓷基板的截面圖。
符號的說明10陶瓷層疊體；11陶瓷層；12接地電極；13a、13b、13c電子器件；14內部線路元件；15樹脂層；16安裝面；17外部電極；18第1主表面；19接合面；20電容形成電極；21中繼電極；22a、22b、22c電子器件；23第2主表面；24導電體外殼；25；模制樹脂層100、101、102、103、104多層陶瓷基板。
發明實施的最佳方式以下，說到上下的概念時并不意味著絕對的上下，是從參照的附圖所示的位置看時相對的上下位置。
(實施方式1)參照圖1對本發明的實施方式1的多層陶瓷基板101進行說明。該多層陶瓷基板101具備多個陶瓷層11層疊構成的陶瓷層疊體10。在陶瓷層疊體10的內部配置了內部線路元件14。內部線路元件14包括在層疊方向貫通陶瓷層11的通路孔導體和設置在陶瓷層11之間的界面的面內導體。陶瓷層疊體10有作為第1主表面18的下表面。按照覆蓋陶瓷層疊體10的第1主表面18的樣子形成接地電極12。并且，按照覆蓋接地電極12的樣子形成樹脂層15。
樹脂層15具有與第1主表面18連接的接合面19和與接合面19對置的安裝面16。在安裝面16上形成外部電極17。即，在本實施方式中，接地電極12被配置在陶瓷層疊體10的第1主表面18與樹脂層15的接合面19的界面。
外部電極17通過配置在樹脂層15內的通路孔導體與內部線路元件14的至少任一元件電連接。外部電極17中，附圖上也有似乎不與內部線路元件14連接的，但在該截面以外部位是連接的。陶瓷層疊體10具有作為與第1主表面18對置的第2主表面23的上表面。第2主表面23上搭載著電子器件13a、13b、13c。
陶瓷層11能夠用低溫燒結陶瓷材料形成。低溫燒結陶瓷材料是在溫度1000℃以下可以燒成的陶瓷材料，可以列舉氧化鋁、鎂橄欖石、堇青石等陶瓷粉末中混合了硼硅酸系等的玻璃所形成的玻璃復合系材料，ZnO-MgO-Al2O3-SiO2系的結晶玻璃形成的結晶玻璃系材料，BaO-Al2O3-SiO2系陶瓷粉末或Al2O3-CaO-SiO2-MgO-B2O3系陶瓷粉末等形成的非玻璃系材料等。由于用低溫燒結陶瓷材料構成陶瓷層11，因此構成陶瓷層疊體10內的內部線路元件14的金屬材料能夠使用Ag、Cu等低阻抗、低熔點的金屬材料，陶瓷層疊體10和設置在其內部的內部線路元件14能夠通過1000℃以下的同時燒成得到。
設置在陶瓷層疊體10的第1主表面18與樹脂層15的接合面19之間的接地電極12占第1主表面18的面積的3～98％而形成，較好是占40～95％的面積。這是后述的提高樹脂層的接合力的緣故。并且，樹脂層15的厚度是5～500μm，較好的是10～300μm，可以比陶瓷層疊體10還要薄。這樣可縮短接地電極與母插件(mother board)的連接距離，降低寄生電感值，特別是用于高頻時能夠得到良好的高頻特性。
接地電極12即使是用銅箔等金屬箔構成的電極也可以，而由燒結金屬構成的電極則較好。一般來說，陶瓷層疊體10的表面具有與普通銅箔相同程度的表面粗度Rmax，即數μm的Rmax，因此與樹脂層15的接合力弱。在陶瓷層疊體10與樹脂層15之間，如果存在燒結金屬構成的接地電極12，則燒結金屬的表面粗度Rmax是數十μm，與銅箔的表面粗度Rmax的數μm相比大1個數量極，因此，能夠利用燒結金屬的固著效果提高接地電極12與樹脂層15的接合強度。這樣的表面粗度的差別起因于，相對銅箔是通過電鍍或銅板的軋制形成的，燒結金屬是對被稱為清漆的含有體積比率10～40％的樹脂的導電性糊劑進行焙燒而形成的，由于樹脂成分被燒毀，因此在內部和表面殘留有空洞，這樣表面粗度就增大。
接地電極12是處于接地電位(0電位)的電極。也可以配置其它的電極來代替接地電極12。此時，成為代替接地電極12的電極可以是前述的大面積的電極，例如可以是與內部線路元件14電絕緣的仿真電極，也可以是在其與任一其它電極間形成電容的電容形成電極。
本實施方式中的多層陶瓷基板101能夠如下述制造。
首先，在陶瓷生片上用導電性糊劑形成圖案。在陶瓷生片上形成成為內部線路元件14的規定的導體圖案。同樣，制作具有規定導體圖案的多個陶瓷生片。然后，將多個陶瓷生片層疊，以使將導體圖案夾入。在可形成為以上得到的陶瓷層疊體10的未燒成的層疊體的內表面形成可成為接地電極12的導體圖案。另外，在陶瓷生片上形成可成為接地電極12的導體圖案，并將這樣的陶瓷生片層疊，也能夠制作具有可成為接地電極12的導體圖案的未燒成的層疊體。
對以上得到的構造體進行燒成。其結果是，曾是未燒成的層疊體形成為作為陶瓷燒結體的陶瓷層疊體10，適合成為接地電極的導體圖案形成為由燒結金屬構成的接地電極12。
按照覆蓋接地電極12的樣子，將半固化狀態、即B階段的樹脂片層疊，使之固化，制成樹脂層15。在樹脂層15上用激光等開出貫通孔，充填導電性樹脂、釬焊料等導電性材料。另外，也可以將導電性材料預先充填入貫通孔的樹脂片進行層疊。然后在樹脂層15的表面用金屬箔等形成電極，以此作為外部電極17。另外，也可以將設置在樹脂層中的導電性材料的端面作為外部電極17利用。另一方面，在陶瓷層疊體10的上面搭載半導體器件、芯片型層疊電容等表面安裝型電子器件13a、13b、13c。這樣就得到了圖1所示的多層陶瓷基板101。
在本實施方式中，接地電極12能夠保持在非常接近安裝面16的位置。所謂接近安裝面16就是在安裝時接地電極12接近母插件等配線基板(未圖示)。另外，本實施方式中，由于未在比接地電極12更下側的位置設置陶瓷層，因此能夠防止燒成時在比接地電極12更下側的陶瓷層中產生脫層、開裂等問題。而且，接地電極12用樹脂層15覆蓋著，因此在將這種多層陶瓷基板101安裝于配線基板(未圖示)的表面時能夠防止接地電極12與配線基板的電極產生短路。
另外，較好的是接地電極12是與陶瓷層疊體10一體燒成的燒結金屬。如果是一體燒成的電極，則陶瓷層疊體10與接地電極12的接合力增大，而且，與粘貼銅箔等金屬箔形成電極的情況相比，電極本身的表面粗度變大，因此如前所述，對于與樹脂層15的接合，通過固著效果可使接合力有所增加。
(實施方式2)參照圖2，對本發明的實施方式2的多層陶瓷基板102進行說明。該多層陶瓷基板102中，接地電極12按照不接觸第1主表面18的狀態配置。即，接地電極12被配置在樹脂層15的內部，以用樹脂層15從上下夾入的狀態配置。其它部分的構成與實施方式1所述的相同。
在本實施方式中，接地電極12與陶瓷層11的直接接觸部分消失，因此能夠更加可靠地回避以下問題，如接地電極12與陶瓷層11的熱收縮特性差異引起的裂縫等。
另外，圖2所示的構造能夠用樹脂片將樹脂層15多次劃分分層，并將銅箔插入其空隙而得到。夾入樹脂層15內部的銅箔就成為接地電極12。
(實施方式3)參照圖3，對本發明的實施方式3的多層陶瓷基板103進行說明。該多層陶瓷基板103中，樹脂層15的內層面除了接地電極12外還具有電容形成電極20。電容形成電極20是通過從安裝面16的相反側與接地電極12對置而在其與接地電極12之間構成電容的電極。該電容與內部線路元件14電連接，構成規定的線路。其它部分的構成與實施方式2所述的相同。另外，電容形成電極20也可以設置在陶瓷層疊體10與樹脂層15的界面。
該多層陶瓷基板103中，在電容形成電極20與接地電極12之間形成電容。這樣就能夠得到特性非常穩定的電容。
(實施方式4)參照圖4，對本發明的實施方式4的多層陶瓷基板104進行說明。該多層陶瓷基板104中，在作為陶瓷層疊體10下表面的第1主表面18安裝了作為第1線路部件的半導體器件、芯片型層疊電容等表面安裝型電子器件22a、22b、22c，并形成樹脂層15以覆蓋電子器件22a、22b、22c。接地電極12配置在比電子器件22a、22b、22c還要靠近安裝面16的位置，即，被配置在下側。其它部分的構成與實施方式2所述的相同。
在本實施方式中，不僅能夠將電子器件搭載在陶瓷層疊體10的上表面，而且也能夠搭載在下表面，因此能夠實現電子器件的高密度化，還可對應于配線基板節省空間。
特別是如圖4所示，作為第1線路部件的電子器件22a、22b、22c最好按照集中在接地電極12投影于第1主表面18形成的投影區域內的狀態被配置。之所以這樣配置是因為接地電極12可對第1線路部件發揮屏蔽效應。
另外，如圖3、圖4所示，多層陶瓷基板103、104具備沿第1主表面18延展而形成的中繼電極21。從外部電極17到內部線路元件14的電連接通過中繼電極21完成。對從外部電極17到內部線路元件14的電連接，也考慮了用通路孔對通路孔(ピア·トウ·ピア)的方式直接連接，但如圖3、圖4所示，如果設定存在中繼電極21，則上下的通路孔的位置可以錯開，因此能夠提高設計的自由度，比較理想。這并不限于實施方式3、4的多層陶瓷基板103、104，即使是其它的實施方式也同樣如此。
另外，如前述實施方式所示，較好的是在與第1主表面18相反側具有第2主表面23，在第2主表面23搭載了作為第2線路部件的半導體器件、芯片型層疊電容等表面安裝型電子器件13a、13b、13c。采用這樣構成，能夠形成多功能高頻組件。
(實施方式5)參照圖5，對本發明的實施方式5的多層陶瓷基板105進行說明。多層陶瓷基板105是在實施方式1的多層陶瓷基板101上安裝導電體外殼24以罩蓋作為搭載于第2主表面23的第2線路部件的電子器件13a、13b、13c的基板。
在本實施方式中，第2線路部件用導電體外殼24罩蓋，因此，第2線路部件能屏蔽外部電磁波，并且能夠防止第2線路部件產生的電磁波泄漏到外部，因而比較理想。
在本實施方式中，以實施方式1的多層陶瓷基板101為基礎例示，但如圖6所示，也可以在實施方式4的多層陶瓷基板104安裝導電體外殼24。或者也可以在實施方式2、3中的任一多層陶瓷基板安裝導電體外殼24。
(實施方式6)參照圖7，對本發明的實施方式6的多層陶瓷基板107進行說明。多層陶瓷基板107是在實施方式1的多層陶瓷基板101上形成模制樹脂層25以覆蓋作為搭載于第2主表面23的第2線路部件的電子器件13a、13b、13c的基板。其它部分的詳細構成與實施方式1所述相同。
在本實施方式中，第2線路部件用導電體外殼24罩蓋，因此，第2線路部件在與其它部件發生碰撞等情況下可受到保護。在本實施方式中，以實施方式1的多層陶瓷基板101為基礎例示，除此之外，也可以在實施方式2、3、4中的任一多層陶瓷基板安裝導電體外殼24。
另外，以上揭示的實施方式全部是按照技術要點例示的，并不用于限定本發明。本發明的范圍并不是前述的說明，而是用權利要求的范圍表示，并應該包括與權利要求的范圍同等的含義及范圍內的所有變更。
產業上利用的可能性本發明適用于一般被用于搭載在信息通訊設備內部的高頻組件等的多層陶瓷基板。
權利要求
1.多層陶瓷基板，其特征在于，具備多個陶瓷層層疊而成的、具有第1主表面(18)、在內部配置了內部線路元件的陶瓷層疊體(10)，具有與前述陶瓷層疊體(10)的第1主表面(18)連接的接合面(19)和與前述接合面(19)對置的安裝面(16)的樹脂層(15)，形成于前述樹脂層(15)的安裝面(16)、與前述陶瓷層疊體(10)的內部線路元件(14)中的至少任一元件電連接的外部電極(17)，配置在前述陶瓷層疊體(10)的第1主表面(18)與前述樹脂層(15)的接合面(19)的界面或前述樹脂層(15)內部的接地電極(12)、仿真電極或電容形成電極。
2.如權利要求1所述的多層陶瓷基板，其特征還在于，前述接地電極(12)、仿真電極或電容形成電極是與前述陶瓷層疊體一體燒成的燒結金屬。
3.多層陶瓷基板，其特征在于，具備多個陶瓷層層疊而成的、具有第1主表面(18)、在內部配置了內部線路元件的陶瓷層疊體(10)，具有與前述陶瓷層疊體(10)的第1主表面(18)連接的接合面(19)和與前述接合面(19)對置的安裝面(16)的樹脂層(15)；形成于前述樹脂層(15)的安裝面(16)、與前述陶瓷層疊體(10)的內部線路元件(14)中的至少任一元件電連接的外部電極(17)，配置在前述陶瓷層疊體(10)的第1主表面(18)與前述樹脂層(15)的接合面(19)的界面或前述樹脂層(15)內部的接地電極(12)，通過從前述安裝面(16)的相反側與前述接地電極(12)對置而在其與前述接地電極(12)間構成電容的電容形成電極(20)。
4.如權利要求1所述的多層陶瓷基板，其特征還在于，具備安裝在前述第1主表面(18)的、由前述樹脂層(15)覆蓋的第1線路部件(22a、22b、22c)，前述接地電極(12)、仿真電極或電容形成電極被配置在比前述第1線路部件(22a、22b、22c)更靠近前述安裝面(16)的位置。
5.如權利要求4所述的多層陶瓷基板，其特征還在于，配置前述第1線路部件(22a、22b、22c)使其集中在前述接地電極(12)、仿真電極或電容形成電極投影于前述第1主表面(18)形成的投影區域內。
6.如權利要求1所述多層陶瓷基板，其特征還在于，從前述外部電極(17)到前述內部線路元件(14)的電連接通過沿著前述第1主表面(18)延展而形成的中繼電極(21)實施。
7.如權利要求1所述的多層陶瓷基板，其特征還在于，前述陶瓷層疊體(10)在前述第1主表面(18)的相反側具有第2主表面(23)，在前述第2主表面(23)安裝了第2線路部件(13a、13b、13c)。
8.如權利要求7所述的多層陶瓷基板，其特征還在于，在前述第2主表面(23)配置導電體外殼(24)以覆蓋前述第2線路部件(13a、13b、13c)。
9.如權利要求7所述的多層陶瓷基板，其特征還在于，前述第2主表面(23)的前述第2線路部件(13a、13b、13c)被模制樹脂層(25)覆蓋。
全文摘要
多層陶瓷基板，具備多個陶瓷層層疊而成的、具有第1主表面(18)、在內部配置了內部線路元件的陶瓷層疊體(10)，具有與前述陶瓷層疊體(10)的第1主表面(18)連接的接合面(19)和與前述接合面(19)對置的安裝面(16)的樹脂層(15)，形成于前述樹脂層(15)的安裝面(16)、與前述陶瓷層疊體(10)的內部線路元件(14)中的至少任一元件電連接的外部電極(17)，配置在前述陶瓷層疊體(10)的第1主表面(18)與前述樹脂層(15)的接合面(19)的界面或前述樹脂層(15)內部的接地電極(12)、仿真電極或電容形成電極。
文檔編號H05K1/03GK1765162SQ200480008200
公開日2006年4月26日 申請日期2004年10月15日 優先權日2003年12月26日
發明者酒井范夫, 原田淳, 石野聰, 西澤吉彥 申請人:株式會社村田制作所