制造陶瓷叠层的设备和方法技术

材料片叠层（１０５）和处理室（１３ａ）内壁之间的空间充满缓冲材料。材料片叠层在烧结炉中加热，同时借助重块（１７）的载荷以减小处理室（１３ａ）体积的方式通过缓冲材料对材料片叠层施加压力。以这种方式，将材料片叠层（１０５）烧结，并通过缓冲材料（１４）从所有方向对其施加压力。这抑制了由于烧结材料片叠层（１０５）过程中出现的致密化现象造成的陶瓷叠层（１００）的弯曲，从而提供没有弯曲的陶瓷叠层（１００）。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术涉及制造陶瓷叠层结构的设备和方法，其中叠层结构用作高频电路中的叠层陶瓷基片。目前，对于小型化和复杂化的便携式通讯设备的需求日益增长，例如便携式电话。这导致用于便携式通讯设备中的小型和复杂高频电路板的需求日益增长。为了满足这种需求，提出了使用高频电路叠层陶瓷片替代电容和电感贴于表面的电路板，而陶瓷叠层本身结合有电容和电感，通过将电容的线路图案形成在绝缘陶瓷片中以及将电感的线路图案形成在磁性陶瓷片中使装置小型化。附图说明图11A是表示陶瓷叠层的透视图。从图11B中可以看出，陶瓷叠层100的制造方式为，多片(图中所示的为3片)绝缘陶瓷材料片(基片)102A、102B和102C和多片(图中所示的为3片)磁性陶瓷片104A、104B和104C相互堆叠在一起形成材料片的叠层105，其中绝缘陶瓷材料片102A、102B和102C上分别具有构成电容的线路图案101A、101B和101C，磁性陶瓷片104A、104B和104C上分别具有构成电感的线路图案103A、103B和103C。此后将材料片的叠层一起放入约800℃-1300℃的高温下烧结。所用的绝缘陶瓷材料片102A、102B和102C可以由诸如玻璃陶瓷之类的材料制成。所用的磁性陶瓷材料片104A、104B和104C可以由诸如NiClZn系统的铁氧体、Ba系统六方铁氧体等材料制成。陶瓷叠层100本身结合有电容和电感，可以减少作为表面安装元件的电容和电感的数量。因此，使用这种陶瓷叠层作为高中电路的电路板可以缩小高频电路模块。传统技术制造的陶瓷叠层的问题如图12C所示。陶瓷叠层110产生弯曲，这是由于在将不同材料堆叠的陶瓷片烧结成单独的陶瓷烧结体过程中，绝缘陶瓷材料片和磁性陶瓷材料片的收缩系数不同。弯曲的程度取决于陶瓷材料片的种类和厚度，粉末与粘结剂的混合比，粉末的粒径及形状，烧结条件等等。当陶瓷叠层110中没有弯曲时，如图12A所示，分别形成在互相靠近的陶瓷片111和112上的线路图案113和114之间的电接触没有出现断开。另一方面，当陶瓷叠层110出现弯曲时，如图12B所示，形成在陶瓷片111和112上并且互相靠近的线路图案113和114可以因为陶瓷材料片111和112的相互剥离而彼此分离。在这种情况下，导线电阻增大，大大降低高频电路模块的特性。并且，如果弯曲增大，如图12C所示，陶瓷叠层110中形成裂纹115，从而大大降低产量。特别是，本专利技术在将不同收缩系数的生坯片，例如绝缘材料和磁性材料等等，结合在一起同时烧结时，通过在陶瓷叠层上均匀地施加机械作用力校正弯曲。为了达到上述目的，本专利技术的制造设备是一套陶瓷叠层制造设备，用于将至少一层陶瓷材料片堆叠的材料片叠层集成在一起，包括完成材料片层叠的密封处理室；通过减小处理室体积对材料片叠层加压的加压装置；置于处理室内壁与材料片叠层之间的变形缓冲材料；以及加热材料片叠层的加热装置。这种制造设备有效地用于陶瓷材料片烧结之前的“生坯片”以及烧结之后的陶瓷材料片。优选地，材料叠层包括生坯片，加热装置包括烧结生坯片的烧结装置。在根据本专利技术的制造陶瓷叠层的设备中，优选地，处理室内壁和材料片叠层之间的整个区域充满缓冲材料。加压装置可以包括一对加压元件，构成处理室的一部分壁并对材料片叠层加压，从而在堆叠方向上从两侧将其夹在中间；缓冲材料可以加入到加压元件与材料片叠层之间。缓冲材料是由在陶瓷材料片相互结合在一起的温度下不发生热变化的材料制成的。优选的，缓冲材料由塑性金属制成。缓冲材料是粉末的形式或薄膜带的形式。材料片叠层包括相互堆叠在一起的至少一层绝缘陶瓷材料片和至少一层磁性陶瓷材料片。根据如上所述的本专利技术制造设备，材料片叠层与处理室内壁之间的空间充满缓冲材料，材料片叠层在烧结炉中加热，同时通过缓冲材料以减小处理室体积的方式进行材料片叠层的加压。以这种方式，材料片叠层可以在烧结的同时通过缓冲材料受压。这抑制了陶瓷叠层的弯曲，从而提供没有弯曲的陶瓷叠层。并且当生坯片在集成叠层的步骤中烧结时，可以抑制由于烧结材料片叠层步骤中出现致密化现象引起的陶瓷叠层的弯曲。为了达到上述目的，本专利技术的制造陶瓷叠层的方法是，在烧结温度下加热时通过烧结材料片叠层制造集成陶瓷叠层的方法，材料片叠层包括至少一层具有不同的热收缩系数的陶瓷材料片，并相互堆叠在一起，材料片叠层装在密闭的处理室中，变形缓冲材料装在处理室内壁与材料片叠层之间，材料片叠层受到热处理的同时通过减小处理室体积利用缓冲材料对其加压。在本专利技术制造陶瓷叠层的方法中，优选地，处理室内壁与材料片叠层之间的整个区域充满缓冲材料。加压装置包括一对加压元件，构成处理室的一部分壁并对材料片叠层加压，从而在堆叠方向上从两侧将其夹在中间；并且缓冲材料可以加入一对加压元件与材料片叠层之间。优选地，缓冲材料由塑性金属制成。缓冲材料是以粉末的形式或薄膜带的形式。优选地，缓冲材料是粒径为0.1-3μm的粉末。0.1-3μm的粒径保证良好的流动性。优选地，材料片叠层包括相互堆叠在一起的至少一层绝缘陶瓷材料片和至少一层磁性陶瓷材料片。根据如上所述的本专利技术制造方法，材料片叠层与处理室内壁之间的空间充满缓冲材料，材料片叠层在烧结炉中加热同时材料片叠层的加压是通过缓冲材料以减小处理室体积的方式进行。以这种方式，材料片叠层可以在烧结的同时通过缓冲材料受压。这抑制了由于烧结材料片叠层步骤中出现致密化现象引起的陶瓷叠层的弯曲，从而提供没有弯曲的陶瓷叠层。附图的简要描述图1A是本专利技术制造设备第一实施例的分解透视图；图1B是剖视图；图2A到2C是制造流程图，表示使用图1A和1B所示制造设备制造陶瓷叠层的方法的一个例子；图3A是本专利技术制造设备第二实施例的分解透视图；图3B是剖视图；图4A到4C是制造流程图，表示使用图3A和3B所示制造设备制造陶瓷叠层的方法的一个例子；图5A是本专利技术制造设备第三实施例的分解透视图；图5B是剖视图；图6A到6C是制造流程图，表示使用图5A和5B所示制造设备制造陶瓷叠层的方法的一个例子；图7A是本专利技术制造设备第四实施例的分解透视图；图7B是剖视图；图8是本专利技术制造设备第五实施例的剖视图；图9是利用本专利技术制造设备和制造方法制造的陶瓷叠层的剖视图；图10A是在烧结步骤没有加压所制造的陶瓷叠层的外观图；图10B是根据本专利技术方法制造的陶瓷叠层的外观图；图11A是表示陶瓷叠层典型结构的透视图；图11B是分解透视图；图12A是当叠层没有弯曲时线路图案连接状态的剖视图；图12B是当叠层弯曲时线路图案连接状态的剖视图；图12C是表示陶瓷叠层中出现弯曲时的侧视图。从图中可以看出，根据第一实施例的制造设备10包括圆柱主体元件11；加压模具13，由一对从上、下方插入主体元件11中的加压元件12A和12B组成；缓冲材料14，装在材料片叠层105以及处理室13内壁之间，其中叠层105位于加压模具13的处理室13a；重块17，从上方对加压模具13的上加压元件12A加压；以及烧结炉(加热装置)(未示出)，用于通过加热加压模具13来加热处理室13a内部。主体元件11和加压元件12A和12B组成的加压模具13是由在材料片叠层105的烧结温度下(800℃-1300℃)不发生热变化的材料制成。每个加压元件12A和12B包括连成整本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷叠层制造设备，将由至少一层堆叠陶瓷材料片组成的材料片叠层进行集成，包括：密闭处理室，容纳所述材料片叠层；加压装置，通过减小所述处理室的体积对所述材料片叠层进行加压；变形缓冲材料，置于处理室内壁与所述材料片叠层之间；以及 加热装置，加热材料片叠层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：吉川秀树，梅本卓史，藏本庆一，平野均，
申请(专利权)人：三洋电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]