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JP2013115325A - Manufacturing method of sintered structure - Google Patents

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JP2013115325A JP2011261952A JP2011261952A JP2013115325A JP 2013115325 A JP2013115325 A JP 2013115325A JP 2011261952 A JP2011261952 A JP 2011261952A JP 2011261952 A JP2011261952 A JP 2011261952A JP 2013115325 A JP2013115325 A JP 2013115325A
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ceramic
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Kiyoshige Miyawaki
清茂 宮脇
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Kyocera Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that, when manufacturing a sintered structure like a ceramic multilayer substrate, it is difficult to improve dimensional precision of the sintered structure since a ceramic green sheet is shrunk by about 15 to 30% in the process of sintering a raw laminate.SOLUTION: A manufacturing method of a sintered structure includes a preparation step for preparing a first ceramic member and a second ceramic member, a lamination step for obtaining a laminate by alternately laminating the ceramic members in such a manner that apertures arrayed in the second ceramic member in a two-dimensional manner are overlapped vertically with substrate regions arrayed in the first ceramic member in the two-dimensional manner, a sintering step for sintering and integrating the laminate, and a dividing step for dividing the laminate into individual pieces. The second ceramic member contains a second sintering material of which the sinter shrinkage factor under the same sintering condition as a first sintering material contained in the first ceramic member is smaller than that of the first sintering material.

Description

本発明は、セラミックス材料からなるセラミック積層基板のような焼結構造体の製造方法に関するものである。焼結構造体は、例えば、多層配線回路基板、電子部品収納用パッケージまたは圧力センサなどに用いられる。   The present invention relates to a method for producing a sintered structure such as a ceramic laminated substrate made of a ceramic material. The sintered structure is used for, for example, a multilayer wiring circuit board, an electronic component storage package, or a pressure sensor.

一般に、セラミック積層基板のような焼結構造体は、複数のセラミックグリーンシートを積層してなる生積層体を焼成することによって作製される。しかしながら、生積層体を焼成する過程において、セラミックグリーンシートが10〜25%程度収縮するため、焼結構造体の寸法精度を高めることが難しい。特に、電子部品収納用パッケージおよび圧力センサのような、板状の部分および枠状の部分を有する構造とする場合には、板状の部分に大きな反り、あるいは撓みが生じる可能性があった。   In general, a sintered structure such as a ceramic laminated substrate is produced by firing a green laminate formed by laminating a plurality of ceramic green sheets. However, in the process of firing the green laminate, the ceramic green sheet shrinks by about 10 to 25%, so it is difficult to increase the dimensional accuracy of the sintered structure. In particular, when a structure having a plate-like portion and a frame-like portion, such as an electronic component storage package and a pressure sensor, the plate-like portion may be greatly warped or bent.

特許文献1には、上記枠状の部分を有する基盤の焼成収縮率を、上記板状の部分である膜板の焼成収縮率よりも小さくした、すなわち基盤よりも膜板が大きく収縮する膜型電圧セラミック素子の製造方法が記載されている。特許文献1に記載の製造方法によれば、これらの焼成収縮率の差によって焼成時に膜板が相対的に大きく収縮することから、膜板が張力を受けて平滑に形成される。   Patent Document 1 discloses a film mold in which the firing shrinkage rate of the substrate having the frame-shaped portion is smaller than the firing shrinkage rate of the film plate that is the plate-like portion, that is, the film plate contracts more greatly than the substrate. A method for manufacturing a voltage ceramic element is described. According to the manufacturing method described in Patent Document 1, the film plate is relatively greatly shrunk during firing due to the difference in the firing shrinkage rate, so that the film plate is formed smoothly under tension.

特開2001−352111号公報JP 2001-352111 A

特許文献1に記載の製造方法においては、基盤の焼成収縮率を膜板の焼成収縮率よりも小さくするため、異種材料を用いて基盤および膜板を作製している。そのため、焼結構造体における枠状の部分の熱膨張係数と板状の部分の熱膨張係数との間に差異が生じる。結果、焼結構造体の使用時において、枠状の部分と板状の部分との間に応力が集中して耐久性が低下する可能性がある。また、これらの部分の熱膨張係数の差を小さくするためには、熱膨張係数を調整する必要があるので、煩雑である、あるいは材料選択の自由度が狭まるといった課題が生じていた。   In the manufacturing method described in Patent Document 1, in order to make the firing shrinkage rate of the substrate smaller than the firing shrinkage rate of the membrane plate, the substrate and the membrane plate are produced using different materials. Therefore, a difference arises between the thermal expansion coefficient of the frame-like part and the thermal expansion coefficient of the plate-like part in the sintered structure. As a result, when the sintered structure is used, stress may be concentrated between the frame-like portion and the plate-like portion, and durability may be reduced. Further, in order to reduce the difference between the thermal expansion coefficients of these portions, it is necessary to adjust the thermal expansion coefficient, which causes a problem that it is complicated or the degree of freedom of material selection is reduced.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、高い耐久性を有する焼結構造体を容易に製造できる製造方法を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said subject, and it aims at providing the manufacturing method which can manufacture easily the sintered structure which has high durability.

本発明の一態様に基づく焼結構造体の製造方法は、第1焼結材料を含み、複数の基体領域を2次元配列して設けるとともに、互いに隣り合う前記基体領域の間および最外周側に捨て代領域を設けた第1セラミック部材、ならびに前記第1焼結材料と同じ焼成条件における焼結収縮率が前記第1焼結材料よりも小さい第2焼結材料を含み、前記複数の基体領域に対応する複数の開口部を2次元配列して設けた第2セラミック部材を準備する準備工程と、前記開口部が前記基体領域と上下に重なり合うように複数の前記第1セラミック部材および複数の前記第2セラミック部材を交互に積層して積層体を得る積層工程と、前記積層体を焼成一体化する焼成工程と、焼成一体化された前記積層体を前記捨て代領域および前記第2セラミック部材の部位で分断して、前記基体領域に対応する個片に分割する分割工程とを有することを特徴としている。   The method for manufacturing a sintered structure according to one aspect of the present invention includes a first sintered material, and a plurality of base regions are provided in a two-dimensional array, and between the base regions adjacent to each other and on the outermost peripheral side. A plurality of substrate regions including a first ceramic member provided with a disposal margin region, and a second sintered material having a sintering shrinkage rate smaller than that of the first sintered material under the same firing conditions as the first sintered material; Preparing a second ceramic member provided with a plurality of openings corresponding to the two-dimensional arrangement, a plurality of the first ceramic members and a plurality of the plurality of the ceramic members so that the openings overlap the base region. Laminating step of alternately laminating second ceramic members to obtain a laminated body, firing step of firing and integrating the laminated body, and firing and integrating the laminated body of the discard margin region and the second ceramic member Part In and separated, it is characterized by having a dividing step of dividing into individual pieces corresponding to the base region.

上記態様の焼結構造体の製造方法においては、第2セラミック部材の開口部が第1セラミック部材の基体領域と上下に重なり合うように、第1セラミック部材および第2セラミック部材を交互に積層している。すなわち、焼結構造体の個片を異種材料の部材を組み合わせることによって作製するのではなく、焼結構造体の個片となる材料(第1セラミック部材)と、積層方向に隣り合う焼結構造体の個片の間に位置する部分となる材料(第2セラミック材料)とを異種材料としている。   In the method for manufacturing a sintered structure according to the above aspect, the first ceramic member and the second ceramic member are alternately laminated so that the opening of the second ceramic member overlaps the base region of the first ceramic member. Yes. That is, a sintered structure adjacent to the material (first ceramic member) that becomes a piece of the sintered structure and the stacking direction is not produced by combining the pieces of the sintered structure with the members of different materials. A material (second ceramic material) which becomes a portion located between individual pieces of the body is a different material.

そして、第1焼結材料と同じ焼成条件における第2焼結材料の焼結収縮率が第1焼結材料よりも小さいことから、焼結構造体の個片となる部分が張力を受けて平滑に形成される。以上の通り、上記態様の焼結構造体の製造方法によれば、耐久性が高く良好な平坦性を有する焼結構造体を容易に製造することが可能となる。   Since the sintering shrinkage rate of the second sintered material under the same firing conditions as that of the first sintered material is smaller than that of the first sintered material, the portion that becomes the individual piece of the sintered structure is subjected to tension and is smooth. Formed. As described above, according to the method for manufacturing a sintered structure of the above aspect, a sintered structure having high durability and good flatness can be easily manufactured.

第1の実施形態の焼結構造体の製造方法における準備工程を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the preparatory process in the manufacturing method of the sintered structure of 1st Embodiment. 図1に示す製造方法におけるA−A断面の断面図である。It is sectional drawing of the AA cross section in the manufacturing method shown in FIG. 図2に示す製造方法における積層工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the lamination process in the manufacturing method shown in FIG. 図2に示す製造方法における分割工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the division | segmentation process in the manufacturing method shown in FIG. 図4に示す製造方法における分割工程によって個片化された焼結構造体を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the sintered structure separated into pieces by the division | segmentation process in the manufacturing method shown in FIG. 第2の実施形態の焼結構造体の製造方法における準備工程を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the preparation process in the manufacturing method of the sintered structure of 2nd Embodiment. 図6に示す製造方法における積層工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the lamination process in the manufacturing method shown in FIG. 図6に示す製造方法における分割工程によって個片化された焼結構造体を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the sintered structure separated by the division | segmentation process in the manufacturing method shown in FIG.

以下、第1の実施形態の焼結構造体の製造方法(以下、便宜的に、焼結構造体の製造方法を単に製造方法ともいう)について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、下記の実施形態を構成する部材のうち、特徴的な構成を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。したがって、下記の実施形態の焼結構造体は、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。   Hereinafter, the manufacturing method of the sintered structure according to the first embodiment (hereinafter, for convenience, the manufacturing method of the sintered structure is also simply referred to as a manufacturing method) will be described in detail with reference to the drawings. However, in the drawings referred to below, for the convenience of explanation, among the members constituting the following embodiments, only the main members necessary for explaining the characteristic configuration are shown in a simplified manner. Therefore, the sintered structure of the following embodiment may include an arbitrary constituent member that is not shown in each drawing referred to in this specification. Moreover, the dimension of the member in each figure does not represent the dimension of an actual structural member, the dimension ratio of each member, etc. faithfully.

図1〜5に示すように、本実施形態の製造方法は、第1セラミック部材3および第2セラミック部材5を準備する準備工程と、これらのセラミック部材を積層する積層工程と、これらのセラミック部材を焼成一体化する焼成工程と、個片に分割する分割工程とを有している。   As shown in FIGS. 1 to 5, the manufacturing method of this embodiment includes a preparation process for preparing the first ceramic member 3 and the second ceramic member 5, a laminating process for laminating these ceramic members, and these ceramic members. And a dividing step of dividing the piece into individual pieces.

準備工程では、第1セラミック部材3および第2セラミック部材5をそれぞれ複数準備する。第1セラミック部材3においては、複数の基体領域7が2次元配列されて設けられるとともに、互いに隣り合う基体領域7の間および最外周側に捨て代領域9、いわゆるダミー領域が設けられる。第2セラミック部材5においては、複数の開口部11が2次元配列されて設けられる。   In the preparation step, a plurality of first ceramic members 3 and a plurality of second ceramic members 5 are prepared. In the first ceramic member 3, a plurality of substrate regions 7 are provided in a two-dimensional array, and a disposal margin region 9, a so-called dummy region, is provided between adjacent substrate regions 7 and on the outermost peripheral side. In the second ceramic member 5, a plurality of openings 11 are provided in a two-dimensional array.

第2セラミック部材5の開口部11は、第1セラミック部材3の基体領域7に対応するように設けられている。具体的には、後に詳述する積層工程において、それぞれの開口部
11がそれぞれの基体領域7と上下に重なり合うように第2セラミック部材5の開口部11が設けられている。
The opening 11 of the second ceramic member 5 is provided so as to correspond to the base region 7 of the first ceramic member 3. Specifically, in the laminating process described in detail later, the openings 11 of the second ceramic member 5 are provided so that the openings 11 overlap with the base regions 7 in the vertical direction.

第1セラミック部材3は、第1焼結材料を含んでいる。第2セラミック部材5は、第1焼結材料と同じ焼成条件における焼結収縮率が第1焼結材料よりも小さい第2焼結材料を含んでいる。積層工程では、開口部11が基体領域7と上下に重なり合うように、第1セラミック部材3および第2セラミック部材5が交互に積層されて積層体が作製される。そのため、複数の開口部11が第1のセラミック材料の基体領域7によって塞がれる。   The first ceramic member 3 includes a first sintered material. The second ceramic member 5 includes a second sintered material whose sintering shrinkage rate under the same firing conditions as that of the first sintered material is smaller than that of the first sintered material. In the laminating step, the first ceramic member 3 and the second ceramic member 5 are alternately laminated so that the opening 11 overlaps the base region 7 in the vertical direction, thereby producing a laminated body. Therefore, the plurality of openings 11 are blocked by the base region 7 of the first ceramic material.

焼成工程において、第1セラミック部材3および第2セラミック部材5を積層してなる積層体を焼成一体化することによって、複数の基体領域7を有する焼成積層体、いわゆる多数個取り基板が作製される。   In the firing step, the laminate formed by laminating the first ceramic member 3 and the second ceramic member 5 is fired and integrated to produce a fired laminate having a plurality of substrate regions 7, a so-called multi-chip substrate. .

この焼成工程の後、分割工程において、焼成一体化されたこれらのセラミック部材からなる積層体を捨て代領域9および第2セラミック部材5において分断して、それぞれの基体領域7に対応する個片に分割している。   After this firing step, in the dividing step, the laminated body composed of these ceramic members which are fired and integrated is divided at the disposal margin region 9 and the second ceramic member 5 to be separated into individual pieces corresponding to the respective base region 7. It is divided.

なお、本実施形態における焼結収縮率とは、焼結前の大きさに対する焼結後の大きさの比率を意味している。例えば、焼結前の1辺の長さが10mmであるセラミック部材が、焼成工程を経て、焼結後に1辺の長さが8mmとなった場合、焼結収縮率が80%であるということができる。   In addition, the sintering shrinkage rate in this embodiment means the ratio of the size after sintering to the size before sintering. For example, when a ceramic member having a side length of 10 mm before sintering has undergone a firing process and has a side length of 8 mm after sintering, the sintering shrinkage rate is 80%. Can do.

本実施形態の製造方法においては、複数の開口部11を2次元配列して設けた第2セラミック部材5を用いて、複数の焼結構造体1が製造される。すなわち、基体領域7が2次元配列された第1セラミック部材3のみを用いて焼結構造体1を作製するのではなく、それぞれの第1セラミック部材3の積層方向の間に第2のセラミック部材が挟まれた状態で焼結構造体1が作製される。   In the manufacturing method of the present embodiment, a plurality of sintered structures 1 are manufactured using the second ceramic member 5 provided with a plurality of openings 11 arranged two-dimensionally. That is, the sintered structure 1 is not manufactured using only the first ceramic member 3 in which the base region 7 is two-dimensionally arranged, but the second ceramic member is interposed between the stacking directions of the first ceramic members 3. The sintered structure 1 is produced in a state where the is sandwiched.

そのため、焼結構造体1の個片となる部分、すなわちそれぞれの基体領域7が張力を受けて平滑に形成される。しかも、第1セラミック部材3および第2セラミック部材5が交互に積層された状態で第1セラミック部材3および第2セラミック部材5を焼成一体化することから、積層方向での上記張力のばらつきが軽減される。そのため、複数の第1セラミック部材3の一部に応力が集中して、クラックが生じる、あるいは第2セラミック部材5が第1セラミック部材3から剥離するといったことを抑制できる。   Therefore, the part which becomes the piece of the sintered structure 1, that is, each base region 7 is formed smoothly under the tension. In addition, since the first ceramic member 3 and the second ceramic member 5 are fired and integrated in a state where the first ceramic member 3 and the second ceramic member 5 are alternately laminated, the variation in the tension in the laminating direction is reduced. Is done. Therefore, it is possible to suppress the stress from being concentrated on a part of the plurality of first ceramic members 3 to cause cracks, or the second ceramic member 5 from being peeled off from the first ceramic member 3.

また、本実施形態の製造方法においては、第2セラミック部材5における、隣接する開口部11間の隔壁13の厚さを等しくしている。言い換えれば、第1セラミック部材3における、基体領域7の間に位置する捨て代領域9の幅を等しくしている。そのため、一つの第1セラミック部材3における複数の基体領域7のうち、特定のものに張力が集中することを抑制できる。従って、各基体領域7の平滑性を良好なものにできる。   Moreover, in the manufacturing method of this embodiment, the thickness of the partition 13 between the adjacent opening parts 11 in the 2nd ceramic member 5 is made equal. In other words, in the first ceramic member 3, the width of the discard margin region 9 located between the base region 7 is made equal. Therefore, it is possible to suppress tension from being concentrated on a specific one of the plurality of substrate regions 7 in the first ceramic member 3. Therefore, the smoothness of each substrate region 7 can be improved.

第1セラミック部材3の形状としては、例えば、図1に示すように四角板形状とすることができる。第1セラミック部材3の大きさは個片化される焼結構造体1の数、すなわち基体領域7の数によって異なるが、焼結構造体1の状態での第1セラミック部材3の部分は、例えば平面視した場合の1辺の大きさを20〜150mmに設定することができる。   As a shape of the first ceramic member 3, for example, a square plate shape can be used as shown in FIG. The size of the first ceramic member 3 varies depending on the number of sintered structures 1 to be singulated, that is, the number of base regions 7, but the portion of the first ceramic member 3 in the state of the sintered structure 1 is: For example, the size of one side in a plan view can be set to 20 to 150 mm.

例えば、焼結構造体1の個片化された状態での第1セラミック部材3の部分における1辺の大きさを10mmとして、図1に示すように、個片化される焼結構造体1が上下方向に3個ずつ、左右方向に4個ずつで2次元配列される場合、焼結後の第1セラミック部材3の上下方向の1辺の大きさが40mm程度、左右方向の1辺の大きさが50mm程度と
なるように設定すればよい。また、焼結後の第1セラミック部材3の厚みとしては、例えば、0.2〜1.3mmに設定することができる。
For example, assuming that the size of one side in the portion of the first ceramic member 3 in the separated state of the sintered structure 1 is 10 mm, as shown in FIG. Are three-dimensionally arranged in three pieces in the vertical direction and four in the left-right direction, the size of one side in the vertical direction of the sintered first ceramic member 3 is about 40 mm, and one side in the left-right direction. What is necessary is just to set so that a magnitude | size may be about 50 mm. Moreover, as thickness of the 1st ceramic member 3 after sintering, it can set to 0.2-1.3 mm, for example.

第2セラミック部材5の形状としては、例えば複数の開口部11を有する四角板形状であって、平面視した場合の外周が第1セラミック部材3の外周と重なり合う形状とすることができる。従って、例えば上記のように焼結後の第1セラミック部材3が40×50mm程度となるように設定されている場合、第2セラミック部材5は、焼結後の1辺の大きさが同様に40×50mm程度となるように設定されればよい。   As the shape of the second ceramic member 5, for example, a square plate shape having a plurality of openings 11, and the outer periphery when seen in a plan view can overlap with the outer periphery of the first ceramic member 3. Therefore, for example, when the first ceramic member 3 after sintering is set to be about 40 × 50 mm as described above, the second ceramic member 5 has the same size of one side after sintering. What is necessary is just to set so that it may be set to about 40x50 mm.

第2セラミック部材5には、複数の開口部11が2次元配列されて設けられている。それぞれの開口部11は、図1,2に示すように、第2セラミック部材5の上面および下面にそれぞれ開口する貫通孔の形状となっている。また、複数の開口部11は、積層工程において複数の基体領域7とそれぞれ上下に重なり合うように2次元配列している。具体的には、本実施形態の製造方法においては、開口部11間の隔壁13が格子状となるように、図2における上下方向および左右方向にそれぞれ開口部11が等間隔で設けられている。   The second ceramic member 5 is provided with a plurality of openings 11 arranged two-dimensionally. As shown in FIGS. 1 and 2, each opening 11 has a shape of a through hole that opens to the upper surface and the lower surface of the second ceramic member 5. Further, the plurality of openings 11 are two-dimensionally arranged so as to overlap each other with the plurality of substrate regions 7 in the stacking process. Specifically, in the manufacturing method of the present embodiment, the openings 11 are provided at equal intervals in the vertical and horizontal directions in FIG. 2 so that the partition walls 13 between the openings 11 are in a lattice shape. .

なお、本実施形態の製造方法においては、隔壁13が、捨て代領域9の全体と上下に重なり合った形状となっているがこれに限られるものではない。例えば、隔壁13の一部に切り欠きを設けて、隔壁13が、捨て代領域9の一部と上下に重なり合った形状となっていても良い。   In the manufacturing method of the present embodiment, the partition wall 13 has a shape that overlaps the entire disposal margin region 9 in the vertical direction, but is not limited thereto. For example, a notch may be provided in a part of the partition wall 13 so that the partition wall 13 overlaps with a part of the disposal margin region 9 in the vertical direction.

本実施形態における基体領域7は、平面視した場合の外周が四角である形状となっている。そのため、開口部11は、平面視した場合の内周が四角である形状となっている。このとき、内周の1辺の大きさは、例えば3〜18mmに設定できる。本実施形態における開口部11は四角形状であるが、開口部11は基体領域7の形状に対応する形状であれば良いので、四角形状に限られるものではない。   The substrate region 7 in the present embodiment has a shape with a square outer periphery when viewed in plan. Therefore, the opening 11 has a shape with an inner periphery that is square when viewed in plan. At this time, the size of one side of the inner periphery can be set to 3 to 18 mm, for example. Although the opening 11 in the present embodiment has a quadrangular shape, the opening 11 is not limited to the quadrangular shape as long as it has a shape corresponding to the shape of the base region 7.

本実施形態における第2セラミック部材5は、上面視して最外周側に位置する捨て代領域9と上下に重なり合う第2セラミック部材5の幅を、互いに隣り合う基体領域7の間に位置する捨て代領域9と上下に重なり合う前記第2セラミック部材5の幅よりも大きくしたものを用いている。言い換えれば、上面視して最外周側に位置する開口部11と第2セラミック部材5の最外周との間の隔壁13の厚さが、隣接する開口部11同士の間の隔壁13の厚さよりも厚いものを用いている。   The second ceramic member 5 in the present embodiment is configured such that the width of the second ceramic member 5 that overlaps with the disposal margin region 9 positioned on the outermost peripheral side when viewed from above is disposed between the base regions 7 adjacent to each other. A material that is larger than the width of the second ceramic member 5 that overlaps the upper and lower regions 9 is used. In other words, the thickness of the partition wall 13 between the opening 11 located on the outermost periphery side in the top view and the outermost periphery of the second ceramic member 5 is larger than the thickness of the partition wall 13 between the adjacent openings 11. A thicker one is used.

これによって、上面視して最外周側に位置する開口部11と第2セラミック部材5の最外周との間に位置する隔壁13において焼成工程時に基体の形状を安定して保持することができる。そのため、焼成工程において第1セラミック部材3に生じる反り、あるいは撓みをさらに抑制することができる。また、上記の隔壁13を除くそれぞれの隔壁13に加わる応力を低減できるので、第1セラミック部材3と第2セラミック部材5との接合性を良好なものにできる。   As a result, the shape of the substrate can be stably held during the firing process in the partition wall 13 positioned between the opening 11 positioned on the outermost peripheral side in top view and the outermost periphery of the second ceramic member 5. Therefore, it is possible to further suppress warping or bending that occurs in the first ceramic member 3 in the firing step. Moreover, since the stress applied to each partition wall 13 excluding the partition wall 13 can be reduced, the bondability between the first ceramic member 3 and the second ceramic member 5 can be improved.

第1セラミック部材3および第2セラミック部材5としては、高い絶縁性を有する部材を用いることができる。絶縁性を有する部材としては、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化珪素質焼結体またはガラスセラミックスのような部材を用いることができる。   As the 1st ceramic member 3 and the 2nd ceramic member 5, the member which has high insulation can be used. Examples of the insulating member include a member such as an aluminum oxide sintered body, an aluminum nitride sintered body, a mullite sintered body, a silicon carbide sintered body, a silicon nitride sintered body, or a glass ceramic. Can be used.

上記の部材を含有する原料粉末、有機溶剤およびバインダを混ぜることによって混合部材が作製される。混合部材をシート状に成形することによってグリーンシートが作製される。シート状に成形する方法としては、例えばドクターブレード法を用いればよい。   A mixed member is produced by mixing the raw material powder containing the above members, an organic solvent, and a binder. A green sheet is produced by forming the mixing member into a sheet. As a method for forming the sheet, for example, a doctor blade method may be used.

これらのグリーンシートの単層または積層体を焼成前の第1セラミック部材3および第2セラミック部材5として用いることができる。また、グリーンシート自体を用いてもよいが、後述する焼成工程において第1セラミック部材3と第2セラミック部材5とを焼結一体化することが可能であれば、グリーンシートを仮焼成した状態のものを第1セラミック部材3および第2セラミック部材5として用いてもよい。   A single layer or a laminate of these green sheets can be used as the first ceramic member 3 and the second ceramic member 5 before firing. Further, the green sheet itself may be used, but if the first ceramic member 3 and the second ceramic member 5 can be sintered and integrated in the firing step described later, the green sheet is temporarily fired. Those may be used as the first ceramic member 3 and the second ceramic member 5.

本実施形態における第1セラミック部材3は、第1焼結材料を含んでいる。また、第2セラミック部材5は、第1焼結材料と同じ焼成条件における焼結収縮率が第1焼結材料よりも小さい第2焼結材料を含んでいる。第1焼結材料および第2焼結材料としては、上記の絶縁性を有する部材から選択することができる。上記の絶縁性を有する部材から所望の焼結収縮率を有する部材を選択することによって、第1焼結材料と同じ焼成条件における第2焼結材料の焼結収縮率を第1焼結材料よりも小さくできる。   The first ceramic member 3 in the present embodiment includes a first sintered material. Further, the second ceramic member 5 includes a second sintered material having a sintering shrinkage rate smaller than that of the first sintered material under the same firing conditions as the first sintered material. As a 1st sintered material and a 2nd sintered material, it can select from the member which has said insulation. By selecting a member having a desired sintering shrinkage rate from among the members having the above insulating properties, the sintering shrinkage rate of the second sintered material under the same firing conditions as that of the first sintered material is set to be higher than that of the first sintered material. Can also be reduced.

また、グリーンシートの収縮率は、上記の絶縁性を有する部材に混ぜられる有機溶剤およびバインダの種類あるいは混合量によっても調整することができる。従って、第1焼結材料および第2焼結材料として、同じ絶縁性を有する部材を含むとともに、有機溶剤およびバインダの種類を調整することによって、第1焼結材料と同じ焼成条件における第2焼結材料の焼結収縮率を第1焼結材料よりも小さくしてもよい。   Further, the shrinkage rate of the green sheet can also be adjusted by the type or amount of the organic solvent and binder mixed in the insulating member. Therefore, as the first sintered material and the second sintered material, the second sintered material under the same firing condition as the first sintered material is obtained by including the same insulating member and adjusting the kind of the organic solvent and the binder. The sintering shrinkage rate of the binder material may be smaller than that of the first sintered material.

また、第1セラミック部材3および第2セラミック部材5として、焼成工程において焼成一体化させるときに等しい熱膨張係数を有するものを用いることが好ましい。第1セラミック部材3および第2セラミック部材5における上記の熱膨張係数が異なると、焼成工程での焼結後における熱膨張係数の差に起因する収縮差による第1セラミック部材3と第2セラミック部材5との大きさの変化に違いが生じる。そのため、焼成工程を経た後に第1セラミック部材3と第2セラミック部材5との間に大きな残有応力が生じる可能性がある。   Moreover, it is preferable to use what has the same thermal expansion coefficient as the 1st ceramic member 3 and the 2nd ceramic member 5 when carrying out baking integration in a baking process. If the above-described thermal expansion coefficients of the first ceramic member 3 and the second ceramic member 5 are different, the first ceramic member 3 and the second ceramic member are caused by a contraction difference caused by the difference in thermal expansion coefficient after sintering in the firing step. Differences in size change from 5 occur. Therefore, a large residual stress may occur between the first ceramic member 3 and the second ceramic member 5 after the firing process.

しかしながら、第1セラミック部材3および第2セラミック部材5として、焼成工程において焼成一体化させるときに等しい熱膨張係数を有するものを用いることによって、上記の残有応力を低減できるので、焼結構造体1の耐久性を向上させることができる。   However, since the residual stress can be reduced by using the first ceramic member 3 and the second ceramic member 5 having the same thermal expansion coefficient when they are fired and integrated in the firing step, the sintered structure can be reduced. 1 durability can be improved.

本実施形態の製造方法によって作製される焼結構造体1を、例えばセラミック積層基板として用いる場合には、基体領域7の表面および内部に、配線回路となる金属部材を配設すればよい。焼成工程を経て、このような金属部材を配線回路とすることができる。   When the sintered structure 1 produced by the manufacturing method of the present embodiment is used as, for example, a ceramic laminated substrate, a metal member that becomes a wiring circuit may be disposed on the surface and inside of the base region 7. Such a metal member can be made into a wiring circuit through the firing step.

金属部材としては、例えば、銅、銀、金、白金、ニッケル、タングステンおよびモリブデンのような金属粉末に、有機バインダ、溶剤、可塑剤および分散剤等を添加混合して得た金属ペーストを用いることができる。このような金属ペーストを基体領域7の表面に、例えばスクリーン印刷法を用いて印刷すればよい。また、基体領域7にビアホールを形成するとともに、このビアホールに上記の金属ペーストを充填することによって、基体領域7の内部に配線回路を配設することができる。印刷もしくは充填された金属ペーストは、焼成工程を経て所定の配線回路となる。   As a metal member, for example, a metal paste obtained by adding and mixing an organic binder, a solvent, a plasticizer, a dispersant, etc. to a metal powder such as copper, silver, gold, platinum, nickel, tungsten and molybdenum is used. Can do. What is necessary is just to print such a metal paste on the surface of the base | substrate area | region 7, for example using a screen printing method. Further, by forming a via hole in the base region 7 and filling the via hole with the metal paste, a wiring circuit can be disposed inside the base region 7. The printed or filled metal paste becomes a predetermined wiring circuit through a baking process.

また、本実施形態の製造方法によって作製される焼結構造体1を、例えば圧力センサとして用いる場合には、それぞれの基体領域7の内部に空洞を形成するとともに、この空洞の上面および下面に、互いに対向する金属層(不図示)を形成すればよい。焼成工程を経て、このような金属層を一対の対向電極とすることができる。   In addition, when the sintered structure 1 manufactured by the manufacturing method of the present embodiment is used as, for example, a pressure sensor, a cavity is formed inside each base region 7, and on the upper surface and the lower surface of the cavity, Metal layers (not shown) facing each other may be formed. Through the firing step, such a metal layer can be used as a pair of counter electrodes.

一対の対向電極となる金属層としては、配線回路となる金属ペーストと同様のものを用
いればよい。上記の金属ペーストを空洞の上面および下面に、例えばスクリーン印刷法を用いて印刷すればよい。印刷された金属ペーストは、焼成工程を経て一対の対向電極となる。
As the metal layer to be the pair of counter electrodes, the same metal paste as the wiring circuit may be used. What is necessary is just to print said metal paste on the upper surface and lower surface of a cavity, for example using a screen printing method. The printed metal paste becomes a pair of counter electrodes through a baking process.

本実施形態の積層工程では、第2セラミック部材5が第1セラミック部材3の捨て代領域9と上下に重なり合うとともに第2セラミック部材5の開口部11が第1セラミック部材3の基体領域7と上下に重なり合うように、第1セラミック部材3および第2セラミック部材5が交互に積層される。そのため、複数の第1セラミック部材3それぞれの基体領域7もまた、上下に重なり合うように積層されている。このように、第1セラミック部材3に第2セラミック部材5を重ねて配置することによって生積層体が作製される。   In the laminating process of the present embodiment, the second ceramic member 5 overlaps with the disposal margin region 9 of the first ceramic member 3 in the vertical direction, and the opening 11 of the second ceramic member 5 extends vertically with the base region 7 of the first ceramic member 3. The first ceramic members 3 and the second ceramic members 5 are alternately stacked so as to overlap each other. Therefore, the base region 7 of each of the plurality of first ceramic members 3 is also laminated so as to overlap vertically. In this way, a green laminate is produced by arranging the second ceramic member 5 so as to overlap the first ceramic member 3.

なお、本実施形態の製造方法においては2つの第1セラミック部材3と、3つの第2セラミック部材5とが積層されているが、第1セラミック部材3および第2セラミック部材5の積層される数としては、これに限られるものではない。第1セラミック部材3および第2セラミック部材5が交互に積層されるためには、少なくとも1つの第1セラミック部材3および2つ以上の第2セラミック部材5が交互に積層される形態、あるいは、少なくとも1つの第2セラミック部材5および2つ以上の第1セラミック部材3が交互に積層される形態であればよい。   In the manufacturing method of the present embodiment, two first ceramic members 3 and three second ceramic members 5 are laminated, but the number of first ceramic members 3 and second ceramic members 5 to be laminated. However, it is not limited to this. In order for the first ceramic member 3 and the second ceramic member 5 to be alternately stacked, at least one first ceramic member 3 and two or more second ceramic members 5 are alternately stacked, or at least It is sufficient that one second ceramic member 5 and two or more first ceramic members 3 are alternately stacked.

本実施形態の焼成工程では、上記の生積層体を焼成することによって、第1セラミック部材3および第2セラミック部材5を焼成一体化している。最適な焼成温度は第1セラミック部材3および第2セラミック部材5として用いる材料によって異なるが、例えば酸化アルミニウムのような高温焼成のセラミックス材料を用いる場合は1550℃〜1600℃にて第1セラミック部材3および第2セラミック部材5を焼成すればよい。また、例えばガラスセラミックスのような低温焼成のセラミックス材料を用いる場合は1350℃〜1400℃にて第1セラミック部材3および第2セラミック部材5を焼成すればよい。   In the firing step of the present embodiment, the first ceramic member 3 and the second ceramic member 5 are fired and integrated by firing the green laminate. The optimum firing temperature varies depending on the materials used as the first ceramic member 3 and the second ceramic member 5, but when a high-temperature fired ceramic material such as aluminum oxide is used, the first ceramic member 3 is heated at 1550 ° C to 1600 ° C. The second ceramic member 5 may be fired. Further, when a low-temperature fired ceramic material such as glass ceramic is used, the first ceramic member 3 and the second ceramic member 5 may be fired at 1350 ° C. to 1400 ° C.

本実施形態の製造方法においては、複数の開口部11が2次元配列されて設けられ、複数の焼結構造体1が同時に作製されている。そのため、第1セラミック部材3と第2セラミック部材5との焼結収縮率の差に起因する張力が第1セラミック部材3に加わった状態で第1セラミック部材3が焼成される。従って、耐久性が高く良好な平坦性を有する焼結構造体1を作製することができる。   In the manufacturing method of the present embodiment, a plurality of openings 11 are provided in a two-dimensional array, and a plurality of sintered structures 1 are produced simultaneously. Therefore, the first ceramic member 3 is fired in a state where the tension resulting from the difference in sintering shrinkage between the first ceramic member 3 and the second ceramic member 5 is applied to the first ceramic member 3. Therefore, the sintered structure 1 having high durability and good flatness can be produced.

また、第1セラミック部材3における、分割工程によって個片化した場合に隣り合う焼結構造体1にそれぞれ位置する部分の間にも互いに引っ張り合う力として働く。   In addition, when the first ceramic member 3 is separated into pieces by the dividing step, the first ceramic member 3 also acts as a pulling force between portions located in the adjacent sintered structures 1.

このとき、第1セラミック部材3が平面的であって、複数の開口部11が2次元配列されていることから、第1セラミック部材3における互いに隣接する基体領域7の間に平面的に分散される。そのため、図3における上下方向に働く張力および左右方向に働く張力のそれぞれに関して第1セラミック部材3と第2セラミック部材5との境界に応力が集中することを抑制できる。また更に、隣接する開口部11間の隔壁13の厚さが等しくされていることから、複数の焼結構造体1の一部に応力が過度に集中することを抑制できる。   At this time, since the first ceramic member 3 is planar and the plurality of openings 11 are two-dimensionally arranged, the first ceramic member 3 is dispersed in a plane between adjacent substrate regions 7 in the first ceramic member 3. The Therefore, it can suppress that stress concentrates on the boundary of the 1st ceramic member 3 and the 2nd ceramic member 5 regarding each of the tension | tensile_strength which works in the up-down direction in FIG. Furthermore, since the thickness of the partition wall 13 between the adjacent openings 11 is made equal, it is possible to suppress stress from being excessively concentrated on a part of the plurality of sintered structures 1.

本実施形態の分割工程では、図4,5に示すように、焼成一体化された第1セラミック部材3および第2セラミック部材5を捨て代領域9および第2セラミック部材5において分断して、基体領域7を一つずつ含む個片に分割している。具体的には、図4において一点鎖線Xで示すように、積層方向に平行な方向では、捨て代領域9において分断している。また、積層方向に垂直な水平方向では、第2セラミック部材5において分断している。   In the dividing step of the present embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, the first ceramic member 3 and the second ceramic member 5 that are fired and integrated are divided at the disposal margin region 9 and the second ceramic member 5, thereby The region 7 is divided into pieces each including one region. Specifically, as shown by a one-dot chain line X in FIG. Further, the second ceramic member 5 is divided in the horizontal direction perpendicular to the stacking direction.

本実施形態の製造方法においては、図4に示す一点鎖線Xに沿って第1セラミック部材
3および第2セラミック部材5を分断することでそれぞれ基体領域7を一つずつ含む個片に分割できる。なお、第1セラミック部材3の基体領域7がセラミック積層基板として用いられることから、図5に示すように、個片化された焼結構造体1から第2セラミック部材5を除去しても良い。
In the manufacturing method of the present embodiment, the first ceramic member 3 and the second ceramic member 5 are divided along the alternate long and short dash line X shown in FIG. In addition, since the base | substrate area | region 7 of the 1st ceramic member 3 is used as a ceramic laminated substrate, as shown in FIG. 5, you may remove the 2nd ceramic member 5 from the sintered structure 1 separated into pieces. .

本実施形態の製造方法に基づいて作製された複数の焼結構造体1は、上述のように応力が分散されるとともに、複数の焼結構造体1の一部に応力が過度に集中することが抑制されている。そのため、それぞれの焼結構造体1の耐久性が良好であるとともに、複数の焼結構造体1それぞれにおける焼結後の第1セラミック部材3の平坦性、大きさ、耐久性などの品質のバラつきを低減できる。   In the plurality of sintered structures 1 manufactured based on the manufacturing method of the present embodiment, stress is dispersed as described above, and stress is excessively concentrated on a part of the plurality of sintered structures 1. Is suppressed. Therefore, the durability of each sintered structure 1 is good and the quality, such as flatness, size, and durability, of the sintered first ceramic member 3 in each of the plurality of sintered structures 1 varies. Can be reduced.

次に、第2の実施形態の焼結構造体1の製造方法について、図面を用いて詳細に説明する。なお、本実施形態にかかる各構成において、第1の実施形態と同様の機能を有する構成については同じ参照符号を付記し、その詳細な説明を省略する。また、第1の実施形態と同様の工程についても、その詳細な説明を省略する。   Next, the manufacturing method of the sintered structure 1 of 2nd Embodiment is demonstrated in detail using drawing. In addition, in each structure concerning this embodiment, about the structure which has a function similar to 1st Embodiment, the same referential mark is attached and the detailed description is abbreviate | omitted. Detailed descriptions of the same steps as those in the first embodiment are also omitted.

図6〜8に示すように、本実施形態の製造方法は、第1の実施形態の製造方法と同様に、第1セラミック部材3および第2セラミック部材5を準備する準備工程と、これらのセラミック部材を積層する積層工程と、これらのセラミック部材を焼成一体化する焼成工程と、個片に分割する分割工程とを有している。   As shown in FIGS. 6-8, the manufacturing method of this embodiment is the same as the manufacturing method of 1st Embodiment, and the preparatory process which prepares the 1st ceramic member 3 and the 2nd ceramic member 5, and these ceramics. It has a laminating step of laminating members, a firing step of firing and integrating these ceramic members, and a dividing step of dividing into individual pieces.

第1の実施形態の製造方法においては、第1セラミック部材3が四角板形状であって、それぞれの基体領域7もまた四角板形状となっているが、本実施形態の製造方法においては、それぞれの基体領域7が上面側に開口する凹部15を有している。このように基体領域7が凹部15を有している場合には、個片化された焼結構造体1を、例えば電子部品収納用パッケージなどに用いることができる。   In the manufacturing method of the first embodiment, the first ceramic member 3 has a square plate shape, and each base region 7 also has a square plate shape. However, in the manufacturing method of the present embodiment, The base region 7 has a recess 15 that opens on the upper surface side. Thus, when the base | substrate area | region 7 has the recessed part 15, the sintered structure 1 separated into pieces can be used for an electronic component storage package etc., for example.

本実施形態における焼結構造体1は第1セラミック部材3の平坦性が良好である、すなわち、凹部15の底面の平坦性が良好であることから、焼結構造体1を電子部品収納用パッケージとして用いる場合には、コンデンサ、IC素子のような電子部品を凹部15の底面に安定して載置することができる。   Since the sintered structure 1 in the present embodiment has good flatness of the first ceramic member 3, that is, the flatness of the bottom surface of the recess 15 is good, the sintered structure 1 is packaged in an electronic component storage package. When used as an electronic component, an electronic component such as a capacitor or an IC element can be stably placed on the bottom surface of the recess 15.

また、焼結構造体1を電子部品収納用パッケージとして用いる場合には、電子部品を凹部15に載置した後に、蓋材を焼結構造体1に接合することによって電子部品を封止することができる。また、電子部品を封止する方法としては、樹脂ポッティングや樹脂モールドを行ってもよい。   When the sintered structure 1 is used as an electronic component storage package, the electronic component is sealed by joining the lid member to the sintered structure 1 after placing the electronic component in the recess 15. Can do. Moreover, as a method for sealing the electronic component, resin potting or resin molding may be performed.

尚、第2の実施形態の変形例として、個片化後に第1セラミック部材3に形成される基体領域7の凹部15の構成が、凹部の壁面に当る枠体部分の収縮率が凹部の底面に当る平板部分の収縮率より大きく、且つ、第2のセラミック部材5の収縮率と同等である部分からなる構成であっても良い。   As a modification of the second embodiment, the configuration of the recess 15 of the base region 7 formed on the first ceramic member 3 after singulation is such that the contraction rate of the frame portion that hits the wall surface of the recess is the bottom surface of the recess. It may be configured to have a portion that is larger than the contraction rate of the flat plate portion corresponding to the above and is equivalent to the contraction rate of the second ceramic member 5.

上述の通り、各実施形態の焼結構造体の製造方法について説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば、種々の変更や実施の形態の組み合わせを施すことは何等差し支えない。   Although the manufacturing method of the sintered structure of each embodiment has been described as described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment. In other words, various modifications and combinations of embodiments can be made without departing from the scope of the present invention.

例えば、図6〜8に示す積層体は、第1セラミック部材3に形成された凹部15がいずれも上面側に開口しているが、第2セラミック部材5の上面に、上面側に凹部15が開口する第1セラミック部材3を、第2セラミック部材5の下面に下面側に凹部15が開口する第1セラミック部材3をそれぞれ積層した構成としてもよい。   For example, in the laminates shown in FIGS. 6 to 8, the recesses 15 formed in the first ceramic member 3 are all open on the upper surface side, but the recesses 15 are formed on the upper surface of the second ceramic member 5 on the upper surface side. The first ceramic member 3 to be opened may be configured by laminating the first ceramic member 3 having a recess 15 on the lower surface side on the lower surface of the second ceramic member 5.

また、さらに、この積層体における上面側の第1セラミック部材3の上面および下面側の第1セラミック部材3の下面にそれぞれ第2セラミック部材5を積層した構成としてもよい。   Further, the second ceramic member 5 may be laminated on the upper surface of the first ceramic member 3 on the upper surface side and the lower surface of the first ceramic member 3 on the lower surface side in the laminate.

また、焼成工程後において、焼成積層体における上面側に開口する凹部15および下面側に開口する凹部15の表面における所定領域にめっき加工を行ってもよい。   In addition, after the firing step, plating may be performed on a predetermined region on the surface of the recess 15 opening on the upper surface side and the recess 15 opening on the lower surface side in the fired laminate.

1・・・焼結構造体
3・・・第1セラミック部材
5・・・第2セラミック部材
7・・・基体領域
9・・・捨て代領域
11・・・開口部
13・・・隔壁
15・・・凹部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sintered structure 3 ... 1st ceramic member 5 ... 2nd ceramic member 7 ... Base | substrate area | region 9 ... Discard allowance area | region 11 ... Opening part 13 ... Partition 15 ..Recesses

Claims (4)

第1焼結材料を含み、複数の基体領域を2次元配列して設けるとともに、互いに隣り合う前記基体領域の間および最外周側に捨て代領域を設けた第1セラミック部材、ならびに前記第1焼結材料と同じ焼成条件における焼結収縮率が前記第1焼結材料よりも小さい第2焼結材料を含み、前記複数の基体領域に対応する複数の開口部を2次元配列して設けた第2セラミック部材を準備する準備工程と、
前記開口部が前記基体領域と上下に重なり合うように複数の前記第1セラミック部材および複数の前記第2セラミック部材を交互に積層して積層体を得る積層工程と、
前記積層体を焼成一体化する焼成工程と、
焼成一体化された前記積層体を前記捨て代領域および前記第2セラミック部材の部位で分断して、前記基体領域に対応する個片に分割する分割工程とを有する焼結構造体の製造方法。
A first ceramic member including a first sintered material and provided with a plurality of base regions arranged in a two-dimensional array, and provided with an allowance region between adjacent base regions and on the outermost peripheral side, and the first firing A second sintered material having a sintering shrinkage rate smaller than that of the first sintered material under the same firing conditions as that of the binder material, and a plurality of openings corresponding to the plurality of substrate regions provided in a two-dimensional array; Two preparation steps for preparing ceramic members;
A laminating step of alternately laminating a plurality of the first ceramic members and a plurality of the second ceramic members so that the opening overlaps the substrate region in the vertical direction;
A firing step of firing and integrating the laminate;
A method for producing a sintered structure, comprising: dividing the fired and integrated laminated body at the disposal margin region and the second ceramic member, and dividing the laminate into pieces corresponding to the base region.
前記第1セラミック部材および前記第2セラミック部材に、熱膨張係数が等しいものを用いる、請求項1に記載の焼結構造体の製造方法。   The method for manufacturing a sintered structure according to claim 1, wherein the first ceramic member and the second ceramic member have the same thermal expansion coefficient. 前記第2セラミック部材について、上面視して最外周側に位置する前記捨て代領域と上下に重なり合う部位の幅を、互いに隣り合う前記基体領域の間に位置する前記捨て代領域と上下に重なり合う部位の幅よりも大きくする、請求項1または請求項2に記載の焼結構造体の製造方法。   About the said 2nd ceramic member, the width | variety of the site | part which overlaps with the said allowance margin area | region located in the outermost periphery side top view, and the area | region which overlaps with the said allowance margin area | region located between the said adjacent base regions mutually The manufacturing method of the sintered structure of Claim 1 or Claim 2 made larger than width | variety of this. 前記第2セラミック部材の積層方向の厚みを前記第1セラミック部材の積層方向の厚みよりも薄くする、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の焼結構造体の製造方法。
The method for manufacturing a sintered structure according to any one of claims 1 to 3, wherein a thickness of the second ceramic member in the stacking direction is made thinner than a thickness of the first ceramic member in the stacking direction.
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