JP2009129986A - Method for manufacturing ceramic multilayer substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、セラミック多層基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic multilayer substrate.
低温焼成セラミック（ＬＴＣＣ：Low Temperature Co-fired Ceramics ）技術は、グリーンシートと金属との一括焼成を可能にすることから、セラミックの層間に各種の受動素子を組み込んだ素子内蔵基板を具現できる。システム・オン・パッケージ（ＳＯＰ）の実装技術においては、電子部品の複合化や表面実装部品に発生する寄生効果の最小化を図るため、この素子内蔵基板（以下単に、ＬＴＣＣ多層基板という。）に関わる製造方法が鋭意開発されている。 Low temperature co-fired ceramics (LTCC) technology enables the simultaneous firing of a green sheet and a metal, so that an element-embedded substrate incorporating various passive elements between ceramic layers can be realized. In the system-on-package (SOP) mounting technology, this element-embedded substrate (hereinafter simply referred to as an LTCC multilayer substrate) is used in order to reduce the parasitic effects that occur in the combination of electronic components and surface-mounted components. The manufacturing method involved has been intensively developed.
ＬＴＣＣ多層基板の製造方法では、複数のグリーンシートの各々に受動素子や配線等のパターンを描画する描画工程と、該パターンを有する複数のグリーンシートを積層して圧着する圧着工程と、圧着体を一括焼成する焼成工程とが順に実施される。 In the manufacturing method of the LTCC multilayer substrate, a drawing process for drawing a pattern such as a passive element or a wiring on each of a plurality of green sheets, a crimping process for laminating a plurality of green sheets having the pattern, and a crimping body, A firing step of batch firing is sequentially performed.
描画工程には、各種パターンの高密度化を図るため、導電性インクを微小な液滴にして吐出する、いわゆるインクジェット法が提案されている（例えば、特許文献１）。インクジェット法は、数ピコリットル〜数十ピコリットルの液滴を用い、該液滴の吐出位置の変更によってパターンの微細化や狭ピッチ化を可能にする。 In order to increase the density of various patterns in the drawing process, a so-called ink jet method is proposed in which conductive ink is discharged as fine droplets (for example, Patent Document 1). The ink-jet method uses droplets of several picoliters to several tens of picoliters, and enables pattern miniaturization and narrow pitch by changing the ejection position of the droplets.
前記圧着工程には、各グリーンシートの積層状態の安定化を図るため、該積層体に静水圧を加える、いわゆる静水圧成型法が提案されている（例えば、特許文献２〜４）。静水圧成型法は、積層体を減圧包装し、加熱した液体中に該積層体を静置して液体の静圧を上昇させる。これによって、積層体への等方的な加圧を可能にする。
図７（ａ）は描画工程によるパターンの平面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図８（ａ）は圧着工程によるパターンの平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 Fig.7 (a) is a top view of the pattern by a drawing process, FIG.7 (b) is AA sectional drawing of Fig.7 (a). Fig.8 (a) is a top view of the pattern by a crimping | compression-bonding process, FIG.8 (b) is AA sectional drawing of Fig.8 (a).
インクジェット法に利用される導電性インクは、導電性微粒子の分散系であり、導電性粒子の粒径としては、一般的に、数ｎｍ〜数十ｎｍが用いられる。図７（ａ）、（ｂ）に示すように、描画工程を経てグリーンシート１００に形成されたパターン１０１は、導電性微粒子１０２の集合体であり、焼成工程によって焼成されるまで、その状態を維持し続ける。
The conductive ink used in the inkjet method is a dispersion system of conductive fine particles, and the particle diameter of the conductive particles is generally several nm to several tens of nm. As shown in FIGS. 7A and 7B, the
上記圧着工程においては、パターン１０１を挟むグリーンシート１００が大気圧によって押圧される。焼成前の導電性微粒子は、グリーンシート１００との密着力や粒子間の結合力が弱いため、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、減圧包装時の大気圧によって容易に押し潰されてしまう。この結果、上記圧着工程では、パターン１０１がグリーンシート１００の主面１００ａに沿って延びるように変形し、所望のパターン領域１０４（図７及び図８における二点鎖線）から食み出し、隣のパターン１０１と接触しショートしてしまう
問題があった。
In the crimping step, the
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、液滴を用いて形成したパターンの加工精度を向上させたセラミック多層基板の製造方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a ceramic multilayer substrate with improved processing accuracy of a pattern formed using droplets.
本発明のセラミック多層基板の製造方法は、導電性微粒子を含んだ液状体を吐出手段にて液滴にしてグリーンシートに吐出して、グリーンシートに液状パターンを描画する描画工程と、前記描画工程で液状パターンを描画した複数の前記グリーンシートを積層して積層体を形成する積層工程と、前記積層体を加圧し圧着体を形成する圧着工程と、前記圧着体を焼成する焼成工程とを有したセラミック多層基板の製造方法であって、前記積層工程の前に、グリーンシートに描画された液状パターンに対して、赤外線を照射して前記液状パターンに含まれる前記導電性微粒子を互いに融着させる融着工程を設けた。 The method for producing a ceramic multilayer substrate of the present invention includes a drawing step of drawing a liquid pattern on a green sheet by discharging a liquid containing conductive fine particles into droplets by a discharge means and discharging the liquid onto the green sheet, and the drawing step And laminating a plurality of the green sheets on which a liquid pattern is drawn to form a laminate, a crimping step of pressurizing the laminate to form a crimped body, and a firing step of firing the crimped body. A method for manufacturing a ceramic multilayer substrate, wherein the conductive fine particles contained in the liquid pattern are fused to each other by irradiating the liquid pattern drawn on the green sheet with infrared rays before the lamination step. A fusing process was provided.
本発明のセラミック多層基板の製造方法によれば、各グリーンシートを積層する前に、液状パターンに含まれる導電性微粒子を互いに融着して導電性微粒子の粒径が大きくなり液状パターンは全体が堅い融着パターンとなる。その結果、積層工程や圧着工程において、液状パターン中の導電性微粒子の流動性はなく、パターンの潰れや変形は防止でき、精度の高いパターンを形成できる。 According to the method for manufacturing a ceramic multilayer substrate of the present invention, before laminating each green sheet, the conductive fine particles contained in the liquid pattern are fused together to increase the particle size of the conductive fine particles, and the liquid pattern is entirely A tight fusion pattern. As a result, there is no fluidity of the conductive fine particles in the liquid pattern in the laminating process or the press-bonding process, and the pattern can be prevented from being crushed and deformed, thereby forming a highly accurate pattern.
このセラミック多層基板の製造方法において、融着工程は、赤外線ランプからの赤外線を前記グリーンシートに描画された液状パターンに照射してもよい。
このセラミック多層基板の製造方法によれば、赤外線ランプからの赤外線により、液状パターンに含まれる導電性微粒子間の融着は効率よく行われる。
In this method for manufacturing a ceramic multilayer substrate, in the fusing step, the liquid pattern drawn on the green sheet may be irradiated with infrared rays from an infrared lamp.
According to this method for producing a ceramic multilayer substrate, fusion between conductive fine particles contained in the liquid pattern is efficiently performed by infrared rays from an infrared lamp.
このセラミック多層基板の製造方法において、液状体に含まれる導電性微粒子は、銀微粒子であってもよい。
このセラミック多層基板の製造方法によれば、銀微粒子を含んだ液状体は黒色となり、赤外線エネルギーは、液状体に効率よく吸収され、銀微粒子の融着に大きく寄与する。
In this method for producing a ceramic multilayer substrate, the conductive fine particles contained in the liquid may be silver fine particles.
According to this method for producing a ceramic multilayer substrate, the liquid containing silver fine particles becomes black, and infrared energy is efficiently absorbed by the liquid and contributes greatly to the fusion of silver fine particles.
このセラミック多層基板の製造方法において、圧着工程は、前記積層体を真空包装袋に収容して、真空包装袋内を減圧して積層体を減圧包装した後、真空包装袋内にて減圧包装された前記積層体に、静水圧を加えて圧着体を形成してもよい。 In this method for producing a ceramic multilayer substrate, the crimping step is performed by accommodating the laminate in a vacuum packaging bag, decompressing the inside of the vacuum packaging bag and packaging the laminate in a reduced pressure, and then decompressing and packaging in the vacuum packaging bag. In addition, the laminate may be formed by applying hydrostatic pressure to the laminate.
このセラミック多層基板の製造方法によれば、積層体が減圧包装中に加圧されたり、積層体が静水圧を加えられているときでも、液状パターン中の導電性微粒子の流動性はなく、パターンの潰れや変形は防止できる。 According to this method for producing a ceramic multilayer substrate, there is no fluidity of the conductive fine particles in the liquid pattern even when the laminate is pressurized during decompression packaging or the laminate is subjected to hydrostatic pressure, Crushing and deformation can be prevented.
このセラミック多層基板の製造方法において、真空包装袋内で減圧するとき、グリーンシートを加熱しながら減圧してもよい。
このセラミック多層基板の製造方法によれば、グリーンシートを軟化でき、減圧包装時における融着パターンの押圧変形をより確実に抑えられる。
In this method for producing a ceramic multilayer substrate, when the pressure is reduced in the vacuum packaging bag, the pressure may be reduced while heating the green sheet.
According to this method for producing a ceramic multilayer substrate, the green sheet can be softened, and the pressing deformation of the fusion pattern during decompression packaging can be more reliably suppressed.
このセラミック多層基板の製造方法において、前記静水圧を加えて圧着体を形成するとき、前記グリーンシートを加熱しながら静水圧を加えてもよい。
このセラミック多層基板の製造方法によれば、グリーンシートを軟化でき、積層体に静水圧を加えて圧着体を形成しているときでも融着パターンの押圧変形を、より確実に抑えられる。
In this method for producing a ceramic multilayer substrate, when the hydrostatic pressure is applied to form a crimped body, the hydrostatic pressure may be applied while heating the green sheet.
According to this method for producing a ceramic multilayer substrate, the green sheet can be softened, and the pressing deformation of the fusion pattern can be more reliably suppressed even when a hydrostatic pressure is applied to the laminated body to form a crimped body.
以下、本発明を具体化した第一実施形態を図１〜図６に従って説明する。図１は、本発明の製造方法を用いて製造したセラミック多層基板からなる回路モジュールの断面図である。 Hereinafter, a first embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view of a circuit module comprising a ceramic multilayer substrate manufactured using the manufacturing method of the present invention.
図１において、回路モジュール１０は、セラミック多層基板としての低温焼成セラミック（ＬＴＣＣ：Low Temperature Co-fired Ceramics ）多層基板１１と、ＬＴＣＣ多層基板１１に接続された半導体チップ１２とを有する。
In FIG. 1, a
ＬＴＣＣ多層基板１１は、積層された複数のＬＴＣＣ基板１３を有する。各ＬＴＣＣ基板１３は、それぞれグリーンシートの焼結体であって、厚みが数十μ〜数百μｍで形成されている。各ＬＴＣＣ基板１３の層間には、それぞれ抵抗素子、容量素子、コイル素子等の各種の内部素子１４と、各内部素子１４に電気的に接続する内部配線１５とが内蔵され、各ＬＴＣＣ基板１３には、それぞれスタックビア構造やサーマルビア構造を成すビア配線１６が形成されている。
The
そして、内部素子１４、内部配線１５、及びビア配線１６は、それぞれ導電性微粒子の焼結体であり、導電性インクを用いるインクジェット法によって形成される。
次に、上記ＬＴＣＣ多層基板１１の製造方法を図２〜図６に従って説明する。図２はＬＴＣＣ多層基板１１の製造方法を示すフローチャートであり、図３〜図６はそれぞれＬＴＣＣ多層基板１１の製造方法を示す工程図である。
The
Next, a method for manufacturing the
図２において、ＬＴＣＣ多層基板１１の製造方法では、ＬＴＣＣ基板１３の前駆体であるグリーンシートに液状パターンを描画する描画工程（ステップＳ１１）と、該液状パターン中の導電性微粒子を互いに融着させる融着工程（ステップＳ１２）とが順に実行される。次に、ＬＴＣＣ多層基板１１の製造方法では、複数のグリーンシートを積層して積層体を形成する積層工程（ステップＳ１３）と、該積層体を減圧包装する減圧包装工程（ステップＳ１４）と、該積層体を圧着して圧着体を形成する圧着工程（ステップＳ１５）と、該圧着体を焼成する焼成工程（ステップＳ１６）とが順に実行される。
（描画工程）
図３において、描画工程では、対象物としての積層シート２０と、液滴吐出装置２１とが用いられる。積層シート２０は、キャリアフィルム２２と、キャリアフィルム２２上に形成されたグリーンシート２３とからなる。
In FIG. 2, in the manufacturing method of the
(Drawing process)
In FIG. 3, in the drawing process, a laminated
キャリアフィルム２２は、描画工程や融着工程においてグリーンシート２３を支持するためのフィルムであり、例えばグリーンシート２３との剥離性や各工程における機械的耐性に優れたプラスチックフィルムを用いることができる。キャリアフィルム２２には、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルムを用いることができる。
The
グリーンシート２３は、ガラスセラミック粉末やバインダ等を含むガラスセラミック組成物からなる層である。グリーンシート２３の膜厚は、内部素子１４としてコンデンサ素子を形成する場合に数十μｍで形成され、他の層においては１００μｍ〜２００μｍで形成される。このグリーンシート２３は、ドクターブレード法やリバースロールコータ法等のシート成形法を用い、分散媒でスラリー化したガラスセラミック組成物をキャリアフィルム２２の上に塗布し、該塗布膜をハンドリング可能な状態に乾燥することによって得られる。
The
分散媒としては、例えば界面活性剤やシランカップリング剤等を用いることができ、ガラスセラミック粉末を均一に分散させるものであれば良い。
ガラスセラミック粉末は、０．１μｍ〜５μｍの平均粒径を有する粉末であり、例えばアルミナやフォルステライト等のセラミック粉末にホウ珪酸系ガラスを混合したガラス複合セラミックを用いることができる。また、ガラスセラミック粉末としては、ＺｎＯ−ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系の結晶化ガラスを用いた結晶化ガラスセラミック、ＢａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミック粉末やＡｌ２Ｏ３−ＣａＯ−ＳｉＯ２−ＭｇＯ−Ｂ２Ｏ３系セラミック粉末等を用いた非ガラス系セラミックを用いても良い。
As the dispersion medium, for example, a surfactant, a silane coupling agent, or the like can be used as long as it can uniformly disperse the glass ceramic powder.
The glass ceramic powder is a powder having an average particle diameter of 0.1 μm to 5 μm. For example, a glass composite ceramic obtained by mixing borosilicate glass with ceramic powder such as alumina or forsterite can be used. Further, as the glass ceramic powder, a crystallized glass ceramic using a ZnO—MgO—Al 2 O 3 —SiO 2 type crystallized glass, a BaO—Al 2 O 3 —SiO 2 type ceramic powder, an Al 2 O 3 —CaO—SiO 2 —MgO—B 2 O 3 type ceramic powder, etc. Non-glass-based ceramics using may be used.
バインダは、ガラスセラミック粉末の結合剤としての機能を有し、後工程の焼成工程で分解して容易に除去できる有機高分子である。バインダとしては、例えばブチラール系、アクリル系、セルロース系等のバインダ樹脂を用いることができる。アクリル系のバインダ樹脂としては、例えばアルキル（メタ）アクリレート、アルコキシアルキル（メタ）アクリレート、ポリアルキレングリコール（メタ）アクリレート、シクロアルキル（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリレート化合物の単独重合体を用いることができる。また、アクリル系のバインダ樹脂としては、該（メタ）アクリレート化合物の２種以上から得られる共重合体、あるいは（メタ）アクリレート化合物と不飽和カルボン酸類等の他の共重合性単量体から得られる共重合体を用いることができる。 The binder is an organic polymer that functions as a binder for the glass ceramic powder and can be easily decomposed and removed in a subsequent firing step. As the binder, for example, a binder resin such as butyral, acrylic or cellulose can be used. As the acrylic binder resin, for example, a homopolymer of a (meth) acrylate compound such as alkyl (meth) acrylate, alkoxyalkyl (meth) acrylate, polyalkylene glycol (meth) acrylate, cycloalkyl (meth) acrylate, or the like is used. Can do. Moreover, as an acrylic binder resin, it can be obtained from a copolymer obtained from two or more of the (meth) acrylate compounds, or from other copolymerizable monomers such as (meth) acrylate compounds and unsaturated carboxylic acids. Can be used.
なお、バインダは、例えばアジピン酸エステル系可塑剤、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）フタル酸エステル系可塑剤、グリコールエステル系可塑剤等の可塑剤を含有しても良い。 The binder may contain a plasticizer such as an adipate ester plasticizer, dioctyl phthalate (DOP), dibutyl phthalate (DBP) phthalate ester plasticizer, or a glycol ester plasticizer.
積層シート２０の縁には、所定孔径からなる円形孔（以下単に、位置決め孔Ｈという。）が打ち抜き加工によって形成されている。各位置決め孔Ｈには、載置プレート２４の位置決めピン２４Ｐが挿入され、積層シート２０の描画面２０ａの各位置が液滴吐出装置２１に対して位置決めされる。
A circular hole having a predetermined hole diameter (hereinafter simply referred to as a positioning hole H) is formed on the edge of the
グリーンシート２３には、打ち抜き加工やレーザ加工によって、数十μｍ〜数百μｍの孔径からなる円形孔や円錐孔（以下単に、ビアホール２３ｈという。）が貫通形成されている。ビアホール２３ｈには、導体性ペーストを用いたスキージ法や導電性インクを用いたインクジェット法等によって、銀、金、銅、パラジウム等の導電材料が前工程で充填されている。
The
液滴吐出装置２１は、積層シート２０を載置するための載置プレート２４と、液状体としての導電性インクＩｋを貯留するインクタンク２５と、インクタンク２５の導電性インクＩｋを描画面２０ａに吐出する吐出手段としての液滴吐出ヘッド２６とを有する。
The
載置プレート２４は、積層シート２０と略同じサイズの剛性材料からなる板材であって、積層シート２０を位置決めするための位置決めピン２４Ｐと、積層シート２０を加熱するためのヒータ２４Ｈとを有する。そして、積層シート２０が載置プレート２４に載置されるとき、位置決めピン２４Ｐを位置決め孔Ｈに挿通させることにより、載置プレート２４は描画面２０ａの各位置を液滴吐出ヘッド２６に対して位置決めする。また、載置プレート２４に積層シート２０を載置しているとき、載置プレート２４は、ヒータ２４Ｈを駆動し、積層シート２０を予め定めた描画温度に加熱するようになっている。
The mounting
導電性インクＩｋは、導電性微粒子Ｉａを分散媒Ｉｂに分散させた導電性微粒子Ｉａの分散系であり、微小な液滴Ｄを吐出可能にするために、その粘度が２０ｃＰ以下に調整されている。 The conductive ink Ik is a dispersion system of the conductive fine particles Ia in which the conductive fine particles Ia are dispersed in the dispersion medium Ib. The viscosity of the conductive ink Ik is adjusted to 20 cP or less in order to enable discharge of minute droplets D. Yes.
導電性微粒子Ｉａは、数ｎｍ〜数十ｎｍの粒径を有する微粒子であり、例えば金、銀、銅、白金、パラジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム、イリジウム、鉄、錫、コバ
ルト、ニッケル、クロム、チタン、タンタル、タングステン、インジウム等の金属、あるいはこれらの合金を用いることができる。そして、本実施形態では、導電性微粒子Ｉａとして銀微粒子を用いている。
The conductive fine particles Ia are fine particles having a particle diameter of several nm to several tens of nm, such as gold, silver, copper, platinum, palladium, rhodium, osmium, ruthenium, iridium, iron, tin, cobalt, nickel, chromium, A metal such as titanium, tantalum, tungsten, indium, or an alloy thereof can be used. In this embodiment, silver fine particles are used as the conductive fine particles Ia.
分散媒Ｉｂは、導電性微粒子Ｉａを均一に分散させるものであれば良く、例えば水や水を主成分とする水溶液系、あるいはテトラデカン等の有機溶剤を主成分とする有機系を用いることができる。 The dispersion medium Ib may be any dispersion medium that uniformly disperses the conductive fine particles Ia. For example, water or an aqueous solution mainly containing water, or an organic solvent mainly containing an organic solvent such as tetradecane can be used. .
液滴吐出ヘッド２６は、インクタンク２５に連通するキャビティ２７と、キャビティ２７に連通するノズル２８と、キャビティ２７に連結される圧力発生素子２９とを備えている。キャビティ２７は、インクタンク２５からの導電性インクＩｋを収容し、インクタンク２５からの該導電性インクＩｋをノズル２８に供給する。ノズル２８は、数十μｍの開口を有するノズルである。圧力発生素子２９は、キャビティ２７の容積を変更する圧電素子や静電容量素子、あるいはキャビティ２７の温度を変更する抵抗加熱素子であり、キャビティ２７の内部に所定圧力を発生させる。圧力発生素子２９が駆動するとき、ノズル２８は、導電性インクＩｋの気液界面（メニスカス）を振動させ、該導電性インクＩｋを数ピコリットル〜数十ピコリットルの液滴Ｄにして吐出する。
The
描画工程では、積層シート２０と液滴吐出ヘッド２６とが描画面２０ａの面方向に相対移動し、ノズル２８からの複数の液滴Ｄがそれぞれ描画面２０ａに着弾して該描画面２０ａの上で合一する。これによって、所定方向に連続する液状パターンＰＬが描画面２０ａの上に形成される。この際、積層シート２０の温度が予め定めた描画温度であることから、液状パターンＰＬは、分散媒Ｉｂの一部の蒸発によって増粘して描画面２０ａに沿う濡れ広がりが抑えられるようになっている。
In the drawing process, the
なお、予め定めた描画温度が過剰に高くなると、キャリアフィルム２２とグリーンシート２３が熱変形を来たし、液滴Ｄの着弾精度が損なわれてしまう。そこで、予め定めた描画温度は例えば４０℃〜８０℃であって、液滴Ｄの着弾精度を十分に確保できるように、積層シート２０の組成や導電性インクＩｋの組成に応じて適宜選択される。
（融着工程）
図４において、融着工程では、描画工程後の積層シート２０が、赤外線ランプ装置等の微粒子融着装置に搬入され、乾燥パターンを有する状態で赤外線に照射される。
Note that if the predetermined drawing temperature becomes excessively high, the
(Fusion process)
In FIG. 4, in the fusion process, the
図４に示すように、微粒子融着装置３０は、赤外線ランプＬＡを有している。赤外線ランプＬＡは、その下方を載置プレート２４に載置されて矢印方向に通過する積層シート２０に対して赤外線を照射する。この時、載置プレート２４に載置されて赤外線ランプＬＡの直下を通過する積層シート２０（グリーンシート２３）は、その搬送速度に基づいて、赤外線ランプＬＡからの赤外線の照射時間が制御されるようになっている。
As shown in FIG. 4, the fine
そして、積層シート２０（グリーンシート２３）に赤外線が照射されると、グリーンシート２３に描画された液状パターンＰＬは、赤外線のエネルギーを吸収する。これに対して、積層シート２０（グリーンシート２３）は赤外線のエネルギーを吸収しない。
When the laminated sheet 20 (green sheet 23) is irradiated with infrared rays, the liquid pattern PL drawn on the
これは、液状パターンＰＬは導電性微粒子Ｉａ（銀微粒子）を含む導電性インクＩｋであって、該導電性インクＩｋが赤外線を吸収する黒色であるからである。これに対して、グリーンシート２３はガラスセラミック系材料（例えば、ホウケイ酸アルカリ酸化物などのガラス成分とアルミナなどのセラミック成分の混合物）からなり、該グリーンシート２３が赤外線を吸収しない白色であるからである。
This is because the liquid pattern PL is a conductive ink Ik containing conductive fine particles Ia (silver fine particles), and the conductive ink Ik is black that absorbs infrared rays. On the other hand, the
従って、この赤外線照射によって、積層シート２０（グリーンシート２３）に描画され
た液状パターンＰＬは、赤外線によって加熱され、その熱によって、液状パターンＰＬ中の導電性微粒子Ｉａ（銀微粒子）は互いに融着し、それが連続した一つの塊となる。その結果、積層シート２０（グリーンシート２３）に描画された液状パターンＰＬの導電性微粒子Ｉａ（銀微粒子）は、単なる導電性微粒子Ｉａの集合体とはならず、互いに融着して線状の融着パターンＰＸとなる。導電性微粒子Ｉａ（銀微粒子）が融着してできた線状の融着パターンＰＸは、やがて冷えて銀よりなる線状の堅いパターンとなる。
Therefore, the liquid pattern PL drawn on the laminated sheet 20 (green sheet 23) is heated by infrared rays by this infrared irradiation, and the conductive fine particles Ia (silver fine particles) in the liquid pattern PL are fused to each other by the heat. And it becomes one continuous lump. As a result, the conductive fine particles Ia (silver fine particles) of the liquid pattern PL drawn on the laminated sheet 20 (green sheet 23) are not simply aggregates of the conductive fine particles Ia, but are fused together to form a linear shape. A fusion pattern PX is obtained. The linear fusion pattern PX formed by fusing the conductive fine particles Ia (silver fine particles) eventually cools down to become a linear hard pattern made of silver.
一方、積層シート２０（グリーンシート２３）は、赤外線が照射されても、赤外線を吸収しないので、赤外線によって加熱されない。従って、積層シート２０（グリーンシート２３）は、乾燥されず柔らかい状態に保持されている。 On the other hand, the laminated sheet 20 (green sheet 23) is not heated by infrared rays because it does not absorb infrared rays even when irradiated with infrared rays. Therefore, the laminated sheet 20 (green sheet 23) is held in a soft state without being dried.
このように、微粒子融着装置３０にて、積層シート２０に描画された液状パターンＰＬ中の導電性微粒子Ｉａ（銀微粒子）を互いに融着させて、融着パターンＰＸを形成すると、次に積層工程に移る。
（積層工程）
図５において、積層工程では、複数のグリーンシート２３を積層するためのベースプレート３１が用いられる。ベースプレート３１は、積層シート２０と略同じサイズの剛性材料からなる板材であって、複数のグリーンシート２３を位置決めする位置決めピン３１Ｐと、複数のグリーンシート２３を加熱するヒータ３１Ｈとを有する。
In this manner, when the fine
(Lamination process)
In FIG. 5, a
積層工程では、まず、１層目の積層シート２０が、グリーンシート２３を上にした状態でベースプレート３１に載置される。位置決めピン３１Ｐが位置決め孔Ｈに挿通されることによって、１層目の積層シート２０がベースプレート３１に位置決めされる。次いで、２層目の積層シート２０が、グリーンシート２３を下にした状態でベースプレート３１に載置される。２層目の積層シート２０は、位置決めピン３１Ｐが位置決め孔Ｈに挿通されることによって位置決めされ、キャリアフィルム２２が剥離されることによって、２層目のグリーンシート２３のみが１層目のグリーンシート２３の上に積層される。
In the stacking step, first, the first
以後同様に、所定層数のグリーンシート２３が順に積層され、融着パターンＰＸを内蔵するグリーンシート２３の積層体（以下単に、積層体３２という。）が形成される。
積層体３２を形成する間、ベースプレート３１は、ヒータ３１Ｈを駆動して各グリーンシート２３をそれぞれ予め定めた積層温度に加熱する。予め定めた積層温度は、グリーンシート２３を軟化させるための温度であり、より好ましくは、グリーンシート２３の硬度を融着パターンＰＸの硬度よりも低くする温度である。
Thereafter, similarly, a predetermined number of
During the formation of the stacked
グリーンシート２３が他のグリーンシート２３に積層されるとき、層間の融着パターンＰＸは、上下方向のグリーンシート２３に押圧される。この際、融着パターンＰＸとグリーンシート２３との間に隙間があると、グリーンシート２３からの応力が融着パターンＰＸに局所的に伝えられてしまう。このとき、グリーンシート２３に描画された導電性微粒子Ｉａ（銀微粒子）が融着してできた融着パターンＰＸは銀よりなる線状の堅いパターンになっているため、各グリーンシート２３からの応力が加わっても、融着パターンＰＸは、潰されてばらばらになったり変形することはない。
When the
しかも、本実施形態では、積層時のグリーンシート２３が軟化しているため、グリーンシート２３が融着パターンＰＸとグリーンシート２３との間を埋めるように変形する。そのため、融着パターンＰＸに加わる応力の不均一な分布がグリーンシート２３の変形によって補正され、融着パターンＰＸの表面には、その略全体にわたり等方的な応力が加えられる。
In addition, in the present embodiment, since the
よって、この積層工程での融着パターンＰＸの潰れや変形は、抑制される。
さらに、予め定めた積層温度を高くしてグリーンシート２３の硬度を融着パターンＰＸの硬度よりも低くする場合には、融着パターンＰＸの潰れや変形を、より確実に抑制できる。
Therefore, the collapse and deformation of the fusion pattern PX in this laminating process are suppressed.
Furthermore, when the predetermined lamination temperature is raised to make the hardness of the
なお、予め定めた積層温度が過剰に高くなると、バインダが熱分解を開始するため、圧着前の積層体３２に熱収縮を来たしてしまう。そこで、予め定めた積層温度は例えば４０℃〜８０℃であり、グリーンシート２３の熱収縮を抑えられるように、グリーンシート２３の組成や導電性インクＩｋの組成に応じて適宜選択される。
（減圧包装工程）
図６において、減圧包装工程では、カバープレート３３と真空包装袋３５とが用いられる。カバープレート３３は、ベースプレート３１と略同じサイズの剛性材料からなる板材であって、ベースプレート３１の各位置決めピン３１Ｐを挿通可能にする複数の挿通孔３３ｈを有する。真空包装袋３５は、ベースプレート３１、カバープレート３３、及び積層体３２を封入可能な柔軟性を有する包装袋である。
Note that if the predetermined lamination temperature becomes excessively high, the binder starts thermal decomposition, causing thermal shrinkage to the
(Decompression packaging process)
In FIG. 6, a
減圧包装工程では、まず、位置決めピン３１Ｐがカバープレート３３の挿通孔３３ｈに挿通され、ベースプレート３１とカバープレート３３とによって積層体３２が挟持される。ベースプレート３１とカバープレート３３は、積層体３２を挟持した状態で真空包装袋３５に収容され、シーラ等を用いた吸引によって真空包装袋３５の内部に真空封入される。真空封入された積層体３２は、真空包装袋３５、ベースプレート３１、及びカバープレート３３を介した大気圧を受けて圧着される。
In the decompression packaging step, first, the
積層体３２を真空封入する間、ベースプレート３１は、ヒータ３１Ｈを駆動して各グリーンシート２３をそれぞれ予め定めた積層温度に加熱する。この際、融着パターンＰＸとグリーンシート２３との間に隙間があると、グリーンシート２３を介した大気圧が融着パターンＰＸに局所的に伝えられてしまう。本実施形態では、融着パターンＰＸが線状の堅いパターンになっているとともに、真空封入時のグリーンシートが軟化しているため、グリーンシート２３が融着パターンＰＸとグリーンシート２３との間を埋めるように変形する。
While the
そのため、融着パターンＰＸに加わる応力の不均一な分布がグリーンシート２３の変形によって補正され、融着パターンＰＸの表面には、その略全体にわたり大気圧が等方的に加えられる。よって、この減圧包装工程において、融着パターンＰＸの潰れや変形は抑制される。さらに、予め定めた積層温度によってグリーンシート２３の硬度を融着パターンＰＸの硬度よりも低くする場合には、融着パターンＰＸの潰れや変形を、より確実に抑制できる。
（圧着工程）
圧着工程では、減圧包装後の積層体３２が静水圧プレス装置に搬入され、該積層体３２に静水圧が加えられることによって圧着体が形成される。積層体３２は、静水圧を加えられる間、ヒータ３１Ｈあるいは温水層からの熱量を受けて予め定めた圧着温度に加熱される。予め定めた圧着温度はグリーンシート２３を軟化させるための温度であり、より好ましくは、グリーンシート２３の硬度を融着パターンＰＸの硬度よりも低くする温度である。これによれば、静水圧下でグリーンシートが軟化することから、融着パターンＰＸの略全体を等方的な加圧できる。よって、前記と同様に、この圧着工程において、融着パターンＰＸの潰れや変形は抑制される。
（焼成工程）
焼成工程では、圧着工程で得られる圧着体がベースプレート３１から取り出され、該圧着体が所定の焼成炉に搬入されて焼成される。焼成温度は、例えば８００℃〜１０００℃であって、グリーンシート２３の組成に応じて適宜変更される。
Therefore, the non-uniform distribution of the stress applied to the fusion pattern PX is corrected by the deformation of the
(Crimping process)
In the crimping step, the laminate 32 after decompression packaging is carried into a hydrostatic press, and a hydrostatic pressure is applied to the laminate 32 to form a crimp. While the hydrostatic pressure is applied, the laminate 32 is heated to a predetermined pressure bonding temperature by receiving heat from the
(Baking process)
In the firing step, the pressure-bonded body obtained in the pressure-bonding step is taken out from the
なお、融着パターンＰＸとしてＣｕを用いる場合には、酸化防止のため還元雰囲気中で焼成するのが好ましい。銀、金、白金、パラジウム等を用いる場合には大気中で焼成しても良い。焼成工程では、圧着工程における静水圧よりも小さい圧力で圧着体を加圧しながら焼成しても良い。これによれば、ＬＴＣＣ多層基板１１の平坦性が向上され、各グリーンシート２３の反りや剥離を防止できる。
In addition, when using Cu as the fusion | melting pattern PX, it is preferable to bake in a reducing atmosphere for oxidation prevention. When silver, gold, platinum, palladium or the like is used, it may be fired in the air. In the firing step, the pressure-bonded body may be fired while being pressed at a pressure smaller than the hydrostatic pressure in the pressure-bonding step. According to this, the flatness of the
次に、上記のように構成した実施形態の効果を以下に記載する。
（１）上記実施形態によれば、各グリーンシート２３を積層する前に、融着工程を設け、液状パターンＰＬに赤外線を照射して液状パターンＰＬに含まれる導電性微粒子Ｉａ（銀微粒子）を互いに融着させた。そのため、液状パターンＰＬ全体が線状の堅い融着パターンＰＸとなる。その結果、積層工程を含む後工程において、液状パターン中の導電性微粒子Ｉａ（銀微粒子）の流動性はなく、パターンの潰れや変形は防止でき、精度の高いパターンを形成することができる。
Next, effects of the embodiment configured as described above will be described below.
(1) According to the above embodiment, before the
（２）本実施形態によれば、積層工程において、積層時のグリーンシート２３の温度を積層温度に加熱した。従って、積層時のグリーンシート２３が軟化する分だけ、積層時の押圧による融着パターンＰＸにかかる負荷は低減し変形等が抑えられる。この結果、層間に内蔵するパターンの加工精度を向上できる。
(2) According to the present embodiment, the temperature of the
（３）本実施形態によれば、減圧包装工程において、グリーンシート２３の温度を積層温度に加熱した。従って、減圧包装時のグリーンシート２３が軟化する分だけ、大気圧による融着パターンＰＸにかかる負荷は低減し変形等が抑えられる。この結果、ＬＴＣＣ基板１３に形成するパターンの加工精度を向上できる。
(3) According to this embodiment, the temperature of the
（４）本実施形態によれば、圧着工程において、該積層体３２に静水圧が加えられることによって圧着体が形成される。積層体３２が静水圧を加えられる間、グリーンシート２３の温度を圧着温度に加熱した。従って、圧着時のグリーンシート２３が軟化する分だけ、圧着による融着パターンＰＸにかかる負荷は低減し変形等が抑えられる。この結果、層間に内蔵するパターンの加工精度を向上できる。
(4) According to this embodiment, in the pressure bonding step, a pressure bonded body is formed by applying hydrostatic pressure to the
尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、積層工程において、グリーンシート２３の温度を積層温度に加熱したが、これを省略してもよい。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
In the above embodiment, the temperature of the
・上記実施形態では、減圧包装工程において、グリーンシート２３の温度を積層温度に加熱したが、これを省略してもよい。
・上記実施形態によれば、圧着工程において、グリーンシート２３の温度を圧着温度に加熱したが、これを省略してもよい。
-In the said embodiment, although the temperature of the
-According to the said embodiment, although the temperature of the
・上記実施形態では、ベースプレート３１とカバープレート３３とによって挟持された積層体３２を減圧包装した。これに限らず、例えばベースプレート３１に載置された積層体３２、すなわちカバープレート３３を用いない状態で積層体３２を減圧包装しても良く、また積層体３２のみを減圧包装する構成であっても良い。
In the above embodiment, the laminate 32 sandwiched between the
Ｄ…液滴、Ｉｋ…導電性インク、Ｉａ…導電性微粒子、ＬＡ…赤外線ランプ、ＰＬ…液状パターン、ＰＸ…融着パターン、１１…セラミック多層基板、２３…グリーンシート、３２…積層体、３５…真空包装袋。 D ... droplet, Ik ... conductive ink, Ia ... conductive fine particle, LA ... infrared lamp, PL ... liquid pattern, PX ... fusion pattern, 11 ... ceramic multilayer substrate, 23 ... green sheet, 32 ... laminate, 35 ... vacuum packaging bags.
Claims (6)
前記描画工程で液状パターンを描画した複数の前記グリーンシートを積層して積層体を形成する積層工程と、
前記積層体を加圧し圧着体を形成する圧着工程と、
前記圧着体を焼成する焼成工程と
を有したセラミック多層基板の製造方法であって、
前記積層工程の前に、前記グリーンシートに描画された液状パターンに対して、赤外線を照射して前記液状パターンに含まれる前記導電性微粒子を互いに融着させる融着工程を設けたことを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。 A drawing step of drawing a liquid pattern on the green sheet by discharging a liquid containing conductive fine particles into a droplet by a discharge unit and discharging the liquid onto the green sheet;
A laminating step of laminating a plurality of the green sheets on which a liquid pattern is drawn in the drawing step to form a laminate;
A pressure bonding step of pressurizing the laminate to form a pressure bonded body;
A method for producing a ceramic multilayer substrate having a firing step of firing the pressure-bonded body,
Before the laminating step, a fusion step is provided in which the conductive fine particles contained in the liquid pattern are fused to each other by irradiating the liquid pattern drawn on the green sheet with infrared rays. A method for manufacturing a ceramic multilayer substrate.
前記融着工程は、赤外線ランプからの赤外線を前記グリーンシートに描画された液状パターンに照射することを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。 In the manufacturing method of the ceramic multilayer substrate of Claim 1,
In the fusing step, the liquid pattern drawn on the green sheet is irradiated with infrared rays from an infrared lamp.
前記液状体に含まれる導電性微粒子は、銀微粒子であることを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。 In the manufacturing method of the ceramic multilayer substrate according to claim 1 or 2,
The method for producing a ceramic multilayer substrate, wherein the conductive fine particles contained in the liquid are silver fine particles.
前記圧着工程は、前記積層体を真空包装袋に収容して、前記真空包装袋内を減圧して前記積層体を減圧包装した後、前記真空包装袋内にて減圧包装された前記積層体に、静水圧を加えて前記圧着体を形成する特徴とするセラミック多層基板の製造方法。 In the manufacturing method of the ceramic multilayer substrate of any one of Claims 1-3,
In the crimping step, the laminated body is accommodated in a vacuum packaging bag, the inside of the vacuum packaging bag is decompressed and the laminated body is decompressed and packaged, and then the laminated body is decompressed and packaged in the vacuum packaging bag. A method for producing a ceramic multilayer substrate, wherein hydrostatic pressure is applied to form the pressure-bonded body.
前記真空包装袋内で減圧するとき、前記グリーンシートを加熱しながら減圧にすることを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。 In the manufacturing method of the ceramic multilayer substrate of Claim 4,
A method for producing a ceramic multilayer substrate, wherein when the pressure is reduced in the vacuum packaging bag, the pressure is reduced while heating the green sheet.
前記静水圧を加えて前記圧着体を形成するとき、前記グリーンシートを加熱しながら前記静水圧を加えることを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。 In the manufacturing method of the ceramic multilayer substrate according to claim 4 or 5,
A method for producing a ceramic multilayer substrate, wherein the hydrostatic pressure is applied while heating the green sheet when the hydrostatic pressure is applied to form the crimped body.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007300851A JP2009129986A (en) | 2007-11-20 | 2007-11-20 | Method for manufacturing ceramic multilayer substrate |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108738239A (en) * | 2017-04-17 | 2018-11-02 | 康达智株式会社 | Pattern forms piece, pattern manufacturing device and method of manufacturing pattern |
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2007
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