JP2009181987A - Method of manufacturing ceramic multilayer substrate - Google Patents

Method of manufacturing ceramic multilayer substrate Download PDF

Info

Publication number
JP2009181987A
JP2009181987A JP2008017246A JP2008017246A JP2009181987A JP 2009181987 A JP2009181987 A JP 2009181987A JP 2008017246 A JP2008017246 A JP 2008017246A JP 2008017246 A JP2008017246 A JP 2008017246A JP 2009181987 A JP2009181987 A JP 2009181987A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ceramic green
green sheet
constraining layer
ceramic
shrinkage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008017246A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hisato Matsumoto
久人 松本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP2008017246A priority Critical patent/JP2009181987A/en
Publication of JP2009181987A publication Critical patent/JP2009181987A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)
  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a ceramic multilayer substrate having an excellent de-binder property, inhibiting the projection of a via-hole conductor from a substrate surface and having a high dimensional accuracy. <P>SOLUTION: The method includes a process in which un-sintered first constraint layers 31 starting no burning-shrinkage at the burning-shrinkage end temperature of a ceramic green-sheet laminate 1 and having a thickness of 5 to 70 μm and un-sintered second constraint layers 32 completing the burning shrinkage before the start of the burning shrinkage of the ceramic green-sheet laminate 1 after the de-binder of the ceramic green-sheet laminate 1 are laminated in the order and a composite laminate 5 is manufactured on an outermost ceramic green-sheet having through-holes 21 filled with paste 22 for the via-hole conductor. The composite laminate 5 is baked at a temperature sintering the second constraint layers 32 and the ceramic green-sheet laminate 1 and sintering no first constraint layers 31. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、平面方向の焼成収縮を抑制して寸法精度を良好なものとした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 that suppresses firing shrinkage in a planar direction and has good dimensional accuracy.

従来、移動体通信分野などで使用されるセラミック多層基板において、配線層の材料として導電率の高い金、銀、銅、アルミニウムあるいはそれらの混合物を用い、絶縁層の材料として配線層の材料の融点よりも低い温度で焼成が可能なガラスセラミックスを用いたセラミック多層基板が広く用いられている。   Conventionally, in a ceramic multilayer substrate used in the field of mobile communication, etc., high-conductivity gold, silver, copper, aluminum, or a mixture thereof is used as the wiring layer material, and the melting point of the wiring layer material as the insulating layer material Ceramic multilayer substrates using glass ceramics that can be fired at a lower temperature are widely used.

このセラミック多層基板は、複数の配線層間がビアホール導体により電気的に接続されている。製造に際しては、焼成後に絶縁層となるセラミックグリーンシートに貫通孔を形成し、その貫通孔に焼成後にビアホール導体となる導体材料を充填するとともに、貫通孔に導体材料の充填されたセラミックグリーンシートの主面に配線層となる導体材料を塗布する。そのようにして準備したセラミックグリーンシートを複数枚積層して焼成することにより、配線層間がビアホール導体により接続されたセラミック多層基板が得られる。   In this ceramic multilayer substrate, a plurality of wiring layers are electrically connected by via-hole conductors. In manufacturing, a through hole is formed in a ceramic green sheet that becomes an insulating layer after firing, and the through hole is filled with a conductor material that becomes a via-hole conductor after firing, and the ceramic green sheet in which the through hole is filled with a conductor material is formed. A conductor material to be a wiring layer is applied to the main surface. A plurality of ceramic green sheets prepared as described above are laminated and fired to obtain a ceramic multilayer substrate in which wiring layers are connected by via-hole conductors.

ここで、セラミック絶縁層の材料としてガラスセラミックスを用いたセラミック多層基板は、焼結前のセラミックグリーンシート積層体の状態から焼結により体積が40〜50%程度収縮する。このとき、セラミック多層基板の主面と平行な方向(平面方向)における収縮率は1方向において平均15〜20%程度ばらついており、この収縮率のばらつきが配線層の位置ばらつきにつながり、セラミック多層基板の寸法精度(セラミック多層基板の表面に形成されたパッド間距離の精度)が悪くなっていた。なお、ここでいう収縮率とは、焼結前の寸法から焼結後の寸法を減じた値を焼結前の寸法で除した値で定義されるものである。   Here, the ceramic multilayer substrate using glass ceramics as the material for the ceramic insulating layer shrinks in volume by about 40 to 50% by sintering from the state of the ceramic green sheet laminate before sintering. At this time, the shrinkage rate in a direction (plane direction) parallel to the main surface of the ceramic multilayer substrate varies about 15 to 20% on average in one direction, and the variation in the shrinkage rate leads to the variation in the position of the wiring layer. The dimensional accuracy of the substrate (accuracy of the distance between pads formed on the surface of the ceramic multilayer substrate) has been deteriorated. The shrinkage referred to here is defined as a value obtained by dividing a value obtained by subtracting a size after sintering from a size before sintering by a size before sintering.

そこで、セラミック多層基板の寸法精度を向上させる方法として、セラミックグリーンシート積層体の上下面に該セラミックグリーンシート積層体の焼結温度では焼結しないシート状拘束物を圧着し、これを前記セラミックグリーンシート積層体の焼結温度で焼成した後、前記シート状拘束物を除去してセラミック多層基板を製造する方法が提案されている(例えば、特許文献1を参照。)。   Therefore, as a method for improving the dimensional accuracy of the ceramic multilayer substrate, sheet-like restraints that are not sintered at the sintering temperature of the ceramic green sheet laminate are pressure-bonded to the upper and lower surfaces of the ceramic green sheet laminate, A method of manufacturing a ceramic multilayer substrate by removing the sheet-like restraint after firing at the sintering temperature of the sheet laminate has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

一方、セラミックグリーンシート積層体の焼結温度よりも高い融点を持つセラミック粉末を塗布したセラミック敷板をセラミックグリーンシート積層体の上下面に圧着し、セラミックグリーンシート積層体とセラミック敷板とを同時に焼成した後、セラミック敷板を分離する方法も提案されている(例えば、特許文献2を参照。)。
特許第3229540号公報 特開2000−26167号公報
On the other hand, a ceramic base sheet coated with ceramic powder having a melting point higher than the sintering temperature of the ceramic green sheet laminate was pressed onto the upper and lower surfaces of the ceramic green sheet laminate, and the ceramic green sheet laminate and the ceramic base plate were fired simultaneously. Later, a method of separating the ceramic floor plate has also been proposed (see, for example, Patent Document 2).
Japanese Patent No. 3229540 JP 2000-26167 A

特許文献1に記載の方法では、セラミックグリーンシート積層体の平面方向の収縮は当該セラミックグリーンシート積層体の焼成収縮(焼結)終了温度では焼成収縮(焼結)を開始しないシート状拘束物により抑制される。したがって、このセラミックグリーンシート積層体の垂直方向(積層方向)の収縮が大きくなる。   In the method described in Patent Document 1, the shrinkage in the planar direction of the ceramic green sheet laminate is caused by a sheet-like restraint that does not start firing shrinkage (sintering) at the firing shrinkage (sintering) end temperature of the ceramic green sheet laminate. It is suppressed. Therefore, shrinkage in the vertical direction (stacking direction) of the ceramic green sheet laminate is increased.

ところが、ビアホール導体を形成する導体材料が最外のセラミックグリーンシートを貫通する貫通孔に充填されている場合、ビアホール導体を形成する導体材料の垂直方向の収縮量がセラミックグリーンシートの垂直方向の収縮量に比べて小さいことによって、焼結後の基板表面からビアホール導体が大きく突出してしまう。特に、ビアホール導体が複数層に直接接続されるとともに平面方向に近接している部位においては、基板表面が変形して平坦度(コプラナリティ)が悪くなり、結果的に表面実装部品の実装性が低下してしまう。これは、シート状拘束物がセラミックグリーンシート積層体の焼成収縮(焼結)終了後に除去される必要があるため、セラミックグリーンシート積層体の焼成収縮(焼結)終了後においても完全に焼結させずに生の柔らかい状態を維持させるようになっているからである。   However, when the conductive material forming the via-hole conductor is filled in the through-hole penetrating the outermost ceramic green sheet, the vertical contraction amount of the conductive material forming the via-hole conductor is reduced in the vertical direction of the ceramic green sheet. By being smaller than the amount, the via-hole conductor protrudes greatly from the sintered substrate surface. In particular, in areas where via-hole conductors are directly connected to multiple layers and are close to each other in the planar direction, the substrate surface is deformed and flatness (coplanarity) is deteriorated, resulting in a decrease in mountability of surface-mounted components. Resulting in. This is because the sheet-like restraint needs to be removed after the firing shrinkage (sintering) of the ceramic green sheet laminate, so that it is completely sintered even after the firing shrinkage (sintering) of the ceramic green sheet laminate is finished. This is because the raw soft state is maintained without causing it.

特許文献2に記載の方法では、セラミックグリーンシート積層体の平面方向の収縮を抑制するために焼結体である固いセラミック敷板を用いていることから、ビアホール導体の基板表面からの突出や基板表面の変形を抑制することができる。   In the method described in Patent Document 2, since a hard ceramic base plate, which is a sintered body, is used to suppress shrinkage in the planar direction of the ceramic green sheet laminate, protrusions from the substrate surface of the via-hole conductor and the substrate surface Can be suppressed.

ところが、セラミックグリーンシート積層体がセラミック敷板に挟持された構造であるため、焼成時にセラミックグリーンシート積層体から有機バインダーを除去する、いわゆる脱バインダーが不十分となり、焼成後のセラミック多層基板にクラックやデラミネーションが発生してしまう。   However, since the ceramic green sheet laminate is sandwiched between the ceramic base plates, so-called debinding is not sufficient to remove the organic binder from the ceramic green sheet laminate during firing, and cracks or Delamination will occur.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、脱バインダー性が良好であって、基板表面からのビアホール導体の突出が抑制された、寸法精度の高いセラミック多層基板の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a method for producing a ceramic multilayer substrate with high dimensional accuracy that has good binder removal properties and suppresses the protrusion of via-hole conductors from the substrate surface. The purpose is to do.

本発明は、(1)少なくともガラス粉末とセラミック粉末と有機バインダーとを含むセラミックグリーンシートを上下に複数積層してなり、上側および下側の少なくともいずれか一方にある最外のセラミックグリーンシートが貫通孔を有するとともに該貫通孔にビアホール導体用ペーストが充填されたセラミックグリーンシート積層体を作製する工程と、(2)前記ビアホール導体用ペーストが充填された貫通孔を有する最外のセラミックグリーンシート上に、前記セラミックグリーンシート積層体の焼成収縮終了温度では焼成収縮を開始しない厚み5μm〜70μmの未焼結の第1拘束層と、前記セラミックグリーンシート積層体の脱バインダー後であって前記セラミックグリーンシート積層体の焼成収縮開始前に焼成収縮を終了する未焼結の第2拘束層をこの順に積層して複合積層体を作製する工程と、(3)前記複合積層体を、前記第2拘束層および前記セラミックグリーンシート積層体が焼結し、かつ前記第1拘束層が焼結しない温度で焼成する工程と、(4)焼成された前記複合積層体より前記第1拘束層および前記第2拘束層を除去する工程とを有することを特徴とするセラミック多層基板の製造方法である。   In the present invention, (1) a plurality of ceramic green sheets including at least glass powder, ceramic powder, and an organic binder are stacked one above the other, and the outermost ceramic green sheet on at least one of the upper and lower sides penetrates. A step of producing a ceramic green sheet laminate having holes and filled with via-hole conductor paste in the through-holes; (2) on the outermost ceramic green sheet having through-holes filled with the via-hole conductor paste In addition, the ceramic green sheet laminate is not sintered at the firing shrinkage end temperature, and the first green constrained layer having a thickness of 5 μm to 70 μm and after the binder removal of the ceramic green sheet laminate, the ceramic green Unsintered that finishes firing shrinkage before firing shrinkage of sheet laminate A step of laminating the second constraining layers in this order to produce a composite laminate, and (3) the composite laminate is sintered by the second constraining layer and the ceramic green sheet laminate, and the first A ceramic multilayer substrate comprising: firing at a temperature at which the constraining layer does not sinter; and (4) removing the first constraining layer and the second constraining layer from the fired composite laminate. It is a manufacturing method.

本発明のセラミック多層基板の製造方法によれば、ビアホール導体用ペーストが充填された貫通孔を有する最外のセラミックグリーンシート上に、セラミックグリーンシート積層体の焼成収縮終了温度では焼成収縮を開始しない厚み5μm〜70μmの未焼結の第1拘束層と、セラミックグリーンシート積層体の脱バインダー後であってセラミックグリーンシート積層体の焼成収縮開始前に焼成収縮を終了する未焼結の第2拘束層をこの順に積層して複合積層体を作製し、次いで、第2拘束層およびセラミックグリーンシート積層体が焼結し、かつ第1拘束層が焼結しない温度で焼成するので、クラックやデラミネーションの発生が抑制されるとともに基板表面からのビアホール導体の突出が抑制されたセラミック多層基板を得ることができる。また、本発明のセラミック多層基板の製造方法により得られるセラミック多層基板は、外形寸法精度が高く、結果として基板表面に形成されたパッド間距離の精度が高いものとなる。   According to the method for producing a ceramic multilayer substrate of the present invention, firing shrinkage does not start on the outermost ceramic green sheet having a through hole filled with via-hole conductor paste at the firing shrinkage end temperature of the ceramic green sheet laminate. An unsintered first constraining layer having a thickness of 5 μm to 70 μm and an unsintered second constraining after the binder shrinkage of the ceramic green sheet laminate and before firing shrinkage of the ceramic green sheet laminate is finished. The layers are laminated in this order to produce a composite laminate, and then the second constraining layer and the ceramic green sheet laminate are sintered and fired at a temperature at which the first constraining layer does not sinter, so cracks and delamination Generation of a ceramic multilayer substrate with suppressed generation of via hole conductors from the substrate surface can be obtained. . In addition, the ceramic multilayer substrate obtained by the method for producing a ceramic multilayer substrate of the present invention has high external dimension accuracy, and as a result, the accuracy of the distance between pads formed on the substrate surface is high.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1および図2は、本発明のセラミック多層基板の製造方法の一実施形態を示す概略断面図であって、図1はセラミックグリーンシート積層体の上側および下側にそれぞれ第1拘束層および第2拘束層を積層する前の状態を示していて、図2はセラミックグリーンシート積層体の上側および下側にそれぞれ第1拘束層および第2拘束層を積層した後の状態を示している。   1 and 2 are schematic cross-sectional views showing an embodiment of the method for producing a ceramic multilayer substrate of the present invention. FIG. 1 shows a first constraining layer and a first constraining layer on the upper and lower sides of the ceramic green sheet laminate, respectively. FIG. 2 shows a state before the two constraining layers are laminated, and FIG. 2 shows a state after the first constraining layer and the second constraining layer are laminated on the upper side and the lower side of the ceramic green sheet laminate, respectively.

第1の工程として、図1に示すように、少なくともガラス粉末とセラミック粉末と有機バインダーとを含むセラミックグリーンシート11、12、13、14を上下に複数積層してなり、上側および下側の少なくともいずれか一方にある最外のセラミックグリーンシート11、14が貫通孔21を有するとともに該貫通孔21にビアホール導体用ペースト22が充填されたセラミックグリーンシート積層体1を作製する。   As a first step, as shown in FIG. 1, a plurality of ceramic green sheets 11, 12, 13, and 14 including at least glass powder, ceramic powder, and an organic binder are stacked vertically, and at least the upper and lower sides are stacked. The ceramic green sheet laminate 1 in which the outermost ceramic green sheets 11 and 14 in either one have through holes 21 and the through holes 21 are filled with the via hole conductor paste 22 is produced.

具体的には、まず焼成後に絶縁層となる複数のセラミックグリーンシート11、12、13、14を形成する。セラミックグリーンシート11、12、13、14を形成する原料としては、ガラス粉末40〜90質量%、セラミック粉末10〜60質量%の割合で調合したものを用いることが好ましい。   Specifically, first, a plurality of ceramic green sheets 11, 12, 13, 14 that are to be insulating layers after firing are formed. As raw materials for forming the ceramic green sheets 11, 12, 13, and 14, it is preferable to use those prepared in a proportion of 40 to 90% by mass of glass powder and 10 to 60% by mass of ceramic powder.

ガラス粉末としては、少なくともSiOを含み、Al、B、ZnO、PbO、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属酸化物のうちの少なくとも1種以上を含有したものであって、例えば、SiO−B系、SiO−B−Al系−MO系(但し、MはCa、Sr、Mg、BaまたはZnを示す)等のホウケイ酸ガラス、アルカリ珪酸ガラス、Ba系ガラス、Pb系ガラス、Bi系ガラス等が挙げられる。これらのガラスとしては、誘電特性の点では焼成後にディオプサイド、ハーディストナイト、セルシアン、ウィレマイト、フォルステライトが析出するのが望ましく、強度の点では焼成後にディオプサイド、セルシアン、コージェライト、アノーサイトが析出するのが望ましく、さらには誘電特性と強度の点では焼成後にディオプサイド、セルシアンが析出するのが望ましい。焼結後に結晶化せずに残留する残留ガラス量は、10体積%以下、特に5体積%以下であることが、平面方向の収縮抑制効果や基板の曲げ強度、誘電損失の観点から望ましい。残留ガラス量は、XRD回折パターンからリートベルト解析により決定することができる。ガラスの定量については、試料とZnO(標準試料)を所定の比率で混合し、試料に形成される全ての結晶相とZnO標準試料を考慮したプログラム解析より求めることができる。 The glass powder contains at least SiO 2 and contains at least one of Al 2 O 3 , B 2 O 3 , ZnO, PbO, alkaline earth metal oxide, and alkali metal oxide. For example, borosilicate glass such as SiO 2 —B 2 O 3 system, SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 system—MO system (where M represents Ca, Sr, Mg, Ba or Zn) , Alkali silicate glass, Ba glass, Pb glass, Bi glass, and the like. In these glasses, diopside, hardestite, celsian, willemite, and forsterite are preferably deposited after firing in terms of dielectric properties, and diopside, celsian, cordierite, and anodic after firing in terms of strength. Desirably, the sites are deposited, and further, diopside and celsian are desirably deposited after firing in terms of dielectric properties and strength. The amount of residual glass remaining without being crystallized after sintering is preferably 10% by volume or less, particularly 5% by volume or less from the viewpoint of the effect of suppressing shrinkage in the planar direction, the bending strength of the substrate, and the dielectric loss. The residual glass amount can be determined by Rietveld analysis from the XRD diffraction pattern. The determination of glass can be obtained by a program analysis in which a sample and ZnO (standard sample) are mixed at a predetermined ratio and all crystal phases formed on the sample and a ZnO standard sample are taken into consideration.

また、セラミック粉末としては、Al、SiO、MgTiO、CaZrO、CaTiO、MgSiO、BaTi、ZrTiO、SrTiO、BaTiO、TiO、AlN、Siなどを例示できる。これらの中でも、特に誘電特性の点でAl、MgTiO、CaZrO、CaTiO、MgSiO、BaTiが望ましく、強度の点でAl、AlN、Siが望ましく、さらには誘電特性と強度の点でAlが望ましい。 As the ceramic powder, Al 2 O 3, SiO 2 , MgTiO 3, CaZrO 3, CaTiO 3, Mg 2 SiO 4, BaTi 4 O 9, ZrTiO 4, SrTiO 3, BaTiO 3, TiO 2, AlN, Si 3 N 4 can be exemplified. Among these, Al 2 O 3 , MgTiO 3 , CaZrO 3 , CaTiO 3 , Mg 2 SiO 4 , and BaTi 4 O 9 are particularly desirable in terms of dielectric characteristics, and Al 2 O 3 , AlN, and Si 3 N in terms of strength. 4 is desirable, and Al 2 O 3 is more desirable in terms of dielectric properties and strength.

例えば、セラミックグリーンシート11、12、13、14の形成材料としては、10〜30質量%のSiO、1〜9質量%のAl、5〜30質量%のMgO、21〜35質量%のBaO、10〜30質量%のB、0〜20質量%のY,CaO,SrO,ZnO,TiO,NaO,SnO,P,ZrOおよびLiOから選ばれる少なくとも1種からなるガラス40〜90質量%と、Al,SiO,MgTiO,CaZrO,CaTiO,BaTi,SrTiO,ZrO,TiO,AlNおよびSiから選ばれる少なくとも1種からなるセラミックス10〜60質量%とから構成される材料が採用される。このような材料を採用することで、Cu、Ag、Auなどの低抵抗導体との同時焼成(1000℃以下での低温焼成)が可能となる。 For example, as a forming material of the ceramic green sheets 11, 12, 13, and 14, 10 to 30% by mass of SiO 2 , 1 to 9% by mass of Al 2 O 3 , 5 to 30% by mass of MgO, and 21 to 35% by mass. % BaO, 10-30% by weight B 2 O 3 , 0-20% by weight Y 2 O 3 , CaO, SrO, ZnO, TiO 2 , Na 2 O, SnO 2 , P 2 O 5 , ZrO 2 and 40 to 90% by mass of at least one glass selected from Li 2 O, Al 2 O 3 , SiO 2 , MgTiO 3 , CaZrO 3 , CaTiO 3 , BaTi 4 O 9 , SrTiO 3 , ZrO 2 , TiO 2 , A material composed of 10 to 60% by mass of a ceramic made of at least one selected from AlN and Si 3 N 4 is employed. By employing such a material, simultaneous firing (low-temperature firing at 1000 ° C. or lower) with a low-resistance conductor such as Cu, Ag, or Au becomes possible.

上述した原料粉末を所定量秤量し、さらに焼成過程で容易に揮発する有機バインダーおよび有機溶剤、また所望により可塑剤等を加えてスラリーを調製した後、ドクターブレード法、圧延法、プレス法等の周知の成形法によりシート状に成形し、所定寸法に切断して厚さ10〜500μmのセラミックグリーンシート11、12、13、14を作製する。   A predetermined amount of the above-mentioned raw material powder is weighed, and further, an organic binder and an organic solvent that easily volatilize in the firing process, and a slurry is prepared by adding a plasticizer or the like as desired. Then, a doctor blade method, a rolling method, a pressing method, etc. Ceramic green sheets 11, 12, 13, and 14 having a thickness of 10 to 500 μm are formed by forming into a sheet shape by a known forming method and cutting to a predetermined size.

そして、複数のセラミックグリーンシート11、12、13、14のうち少なくとも最外層に配置されるセラミックグリーンシート11、14に貫通孔21をレーザー、マイクロドリル、パンチングなどで、直径60〜200μm程度に形成する。なお、図1および図2に示す形態では、すべてのセラミックグリーンシート11、12、13、14に貫通孔21が形成されている。   A through hole 21 is formed in the ceramic green sheets 11 and 14 arranged at least in the outermost layer among the plurality of ceramic green sheets 11, 12, 13, and 14 to have a diameter of about 60 to 200 μm by laser, micro drill, punching, or the like. To do. In the form shown in FIGS. 1 and 2, the through holes 21 are formed in all the ceramic green sheets 11, 12, 13, and 14.

その後、焼成後にビアホール導体となるビアホール導体用ペースト22を貫通孔21に充填する。   Thereafter, the through-hole 21 is filled with a via-hole conductor paste 22 that becomes a via-hole conductor after firing.

ビアホール導体用ペースト22に用いる金属粉末としては、Cu、Ag、Auなどからなる粉末が低抵抗という点で好ましい。低抵抗導体を用いることで、高速伝送を実現できる。なお、金属粉末の焼結開始温度を調節する目的で、アルミナ、シリカ等の無機酸化物でコーティングされた金属粉末を使用してもよい。さらに、焼結挙動の調整や、セラミックグリーンシート11、12、13、14が焼結してなる絶縁層とビアホール導体用ペースト22が焼結してなるビアホール導体との接着強度の向上、セラミックグリーンシート11、12、13、14とビアホール導体用ペースト22との熱膨張差の低減のために、ガラス粉末が含まれていてもよい。   The metal powder used for the via-hole conductor paste 22 is preferably a powder made of Cu, Ag, Au, or the like in terms of low resistance. By using a low resistance conductor, high-speed transmission can be realized. For the purpose of adjusting the sintering start temperature of the metal powder, a metal powder coated with an inorganic oxide such as alumina or silica may be used. Furthermore, the adjustment of the sintering behavior, the improvement of the adhesive strength between the insulating layer formed by sintering the ceramic green sheets 11, 12, 13, 14 and the via hole conductor formed by sintering the via hole conductor paste 22, the ceramic green In order to reduce the difference in thermal expansion between the sheets 11, 12, 13, 14 and the via-hole conductor paste 22, glass powder may be included.

ガラス粉末としては、ホウケイ酸系ガラス、ホウケイ酸亜鉛系ガラス、およびホウケイ酸鉛系ガラス等を例示できる。特に、800〜1100℃での金属粉末との同時焼成性に優れ、接着強度を向上させることができるという点で、SiO−Al−BaO−CaO−B系ガラスが好ましい。また、金属粉末、ガラス粉末以外にも、アルミナ、シリカ等のフィラー成分や、樹脂ビーズ等の有機成分を添加することにより、焼結挙動を調整することも可能である。上記の粉末等に有機バインダーや有機溶剤を加えて、3本ロールで混練して、ビアホール導体用ペースト22を調整する。ビアホール導体用ペースト22の粘度としては、貫通孔21への充填性を考慮して、100〜350Pa・sであることが好ましい。 Examples of the glass powder include borosilicate glass, zinc borosilicate glass, and lead borosilicate glass. In particular, SiO 2 —Al 2 O 3 —BaO—CaO—B 2 O 3 based glass is preferable in that it is excellent in co-firing with a metal powder at 800 to 1100 ° C. and can improve adhesive strength. . In addition to the metal powder and glass powder, the sintering behavior can be adjusted by adding filler components such as alumina and silica and organic components such as resin beads. An organic binder or an organic solvent is added to the above powder and kneaded with three rolls to prepare the via-hole conductor paste 22. The viscosity of the via-hole conductor paste 22 is preferably 100 to 350 Pa · s in consideration of the filling property to the through holes 21.

充填法としては、ビアホール導体形成位置に一致する箇所に穿孔されたメタルマスク、あるいは、エマルジョンメッシュスクリーンマスクを用いて、スクリーン印刷する方法を用いる。このとき、マスクを通してビアホール導体用ペースト22を押し出す方法として、通常のポリウレタン製等の板状(あるいは剣状)のスキージを用いる方法でもよく、ペースト押し出し式のスキージヘッドを用いて、ビアホール導体用ペースト22を貫通孔21に加圧注入する方法でもよい。また、ビアホール導体用ペースト22の粘度や印刷条件を調整して、充填したビアホール導体用ペースト22が貫通孔21上でセラミックグリーンシート積層体1の表面から突出するように過充填し、その後、突出したビアホール導体用ペースト22をプレスして、貫通孔21に押し込んでもよい。なお、ビアホール導体用ペースト22と同じペーストを用いて、ビアホール導体用ペースト22の貫通孔21への充填とともに配線導体4も被着形成される。   As a filling method, a screen printing method using a metal mask or an emulsion mesh screen mask perforated at a position coinciding with the via hole conductor forming position is used. At this time, as a method for extruding the via-hole conductor paste 22 through the mask, a method using a normal plate-like (or sword-like) squeegee made of polyurethane or the like may be used. By using a paste extrusion-type squeegee head, a via-hole conductor paste is used. Alternatively, 22 may be injected into the through hole 21 under pressure. Further, the viscosity and printing conditions of the via-hole conductor paste 22 are adjusted, and the filled via-hole conductor paste 22 is overfilled so as to protrude from the surface of the ceramic green sheet laminate 1 on the through hole 21, and then the protrusion The via-hole conductor paste 22 may be pressed into the through-hole 21. In addition, the same paste as the via-hole conductor paste 22 is used to fill the through-hole 21 with the via-hole conductor paste 22 and to form the wiring conductor 4 as well.

なお、貫通孔21の形成およびビアホール導体用ペースト22の充填は、上側および下側の少なくともいずれか一方にある最外のセラミックグリーンシート11またはセラミックグリーンシート14に限定されるものではなく、図に示すように上側おのセラミックグリーンシート11および下側のセラミックグリーンシート14に加え、セラミックグリーンシート12、13に施されていてもよい。   The formation of the through-hole 21 and the filling of the via-hole conductor paste 22 are not limited to the outermost ceramic green sheet 11 or the ceramic green sheet 14 on at least one of the upper side and the lower side. As shown, in addition to the upper ceramic green sheet 11 and the lower ceramic green sheet 14, the ceramic green sheets 12 and 13 may be provided.

このようにして得られたセラミックグリーンシートを所定の積層順序にて複数積層し、セラミックグリーンシート積層体1を形成する。セラミックグリーンシート11、12、13、14の積層には、積み重ねられたセラミックグリーンシート11、12、13、14に熱と圧力を加えて熱圧着する方法、有機バインダー、可塑剤および溶剤等からなる接着剤をセラミックグリーンシート11、12、13、14間に塗布して熱圧着する方法等が採用可能である。   A plurality of ceramic green sheets obtained in this manner are stacked in a predetermined stacking order to form a ceramic green sheet stack 1. The ceramic green sheets 11, 12, 13, and 14 are laminated by a method in which heat and pressure are applied to the stacked ceramic green sheets 11, 12, 13, and 14 by thermocompression, an organic binder, a plasticizer, and a solvent. A method of applying an adhesive between the ceramic green sheets 11, 12, 13, 14 and thermocompression bonding can be employed.

次に、第2の工程として、図2に示すように、ビアホール導体用ペースト22が充填された貫通孔21を有する最外のセラミックグリーンシート11、14上に、セラミックグリーンシート積層体1の焼成収縮終了温度では焼成収縮を開始しない厚み5μm〜70μmの未焼結の第1拘束層31と、セラミックグリーンシート積層体1の脱バインダー後であってセラミックグリーンシート積層体1の焼成収縮開始前に焼成収縮を終了する未焼結の第2拘束層32をこの順に積層して複合積層体5を作製する。   Next, as a second step, as shown in FIG. 2, the ceramic green sheet laminate 1 is fired on the outermost ceramic green sheets 11 and 14 having the through holes 21 filled with the via-hole conductor paste 22. After the debinding of the unsintered first constraining layer 31 having a thickness of 5 μm to 70 μm that does not start firing shrinkage at the shrinkage end temperature and the ceramic green sheet laminate 1 and before the firing shrinkage of the ceramic green sheet laminate 1 starts. An unsintered second constraining layer 32 that finishes firing shrinkage is laminated in this order to produce a composite laminate 5.

第1拘束層31および第2拘束層32は、セラミックグリーンシート積層体1の平面方向の収縮を抑制するために積層されるものである。そして、第1拘束層31および第2拘束層32を、ビアホール導体用ペースト22が充填された貫通孔21を有する最外のセラミックグリーンシート11、14上に配置し積層することで、セラミックグリーンシート積層体1の平面方向の収縮を抑制するとともに、後述の基板表面からのビアホール導体の突出を抑制するとともに、表面実装部品の実装性を良好なものとするという効果を発現するものである。なお、拘束の効果を十分に発揮するためには、図に示すように上側および下側に積層するのが好ましい。   The first constraining layer 31 and the second constraining layer 32 are laminated to suppress the shrinkage of the ceramic green sheet laminate 1 in the planar direction. Then, the first constraining layer 31 and the second constraining layer 32 are disposed and laminated on the outermost ceramic green sheets 11 and 14 having the through holes 21 filled with the via-hole conductor paste 22, thereby stacking the ceramic green sheets. While suppressing the shrinkage | contraction of the planar direction of the laminated body 1, while suppressing the protrusion of the via-hole conductor from the below-mentioned board | substrate surface, the effect that the mountability of surface mount components is made favorable is expressed. In addition, in order to fully exhibit the effect of restraint, it is preferable to laminate | stack on upper side and lower side as shown in a figure.

第1拘束層31は、セラミックグリーンシート積層体1の焼成収縮終了温度では焼成収縮を開始しない未焼結のものである。セラミックグリーンシート積層体1の焼成収縮(焼結)終了後に第1拘束層31および第2拘束層32が容易に除去できるように、また脱バインダーの障壁とならないように、あえて焼成工程において焼結させないようにしたものである。   The first constraining layer 31 is an unsintered layer that does not start firing shrinkage at the firing shrinkage end temperature of the ceramic green sheet laminate 1. Sintering is performed in the firing step so that the first constraining layer 31 and the second constraining layer 32 can be easily removed after the firing shrinkage (sintering) of the ceramic green sheet laminate 1 is completed and so as not to become a barrier for debinding. It is something that is not allowed to occur.

このように、第1拘束層31がセラミックグリーンシート積層体1の焼成収縮終了温度では焼成収縮を開始しないようにするために、第1拘束層31がアルミナ、マグネシア、シリカ、ムライト、ジルコニアおよびそれらの複合物からなるセラミック粉末に有機バインダーや有機溶剤等が混合され、あるいはこれを100質量部としたときにさらに1〜30質量部、好ましくは5〜20質量部のガラス粉末または低融点の金属酸化物を含むグリーンシート状またはペースト状のものが採用される。後述する積極的な第1拘束層31および第2拘束層32の剥離工程までは剥離しないようにその強度が保持できていれば特に限定はない。   As described above, the first constraining layer 31 is made of alumina, magnesia, silica, mullite, zirconia and the like so that the first constraining layer 31 does not start firing shrinkage at the firing shrinkage end temperature of the ceramic green sheet laminate 1 1 to 30 parts by weight, preferably 5 to 20 parts by weight of glass powder or low melting point metal when an organic binder, an organic solvent, or the like is mixed with the ceramic powder made of A green sheet or paste containing an oxide is employed. There is no particular limitation as long as the strength can be maintained so as not to peel until the aggressive first and second constraining layers 31 and 32 described later.

例えば、第1拘束層31の形成材料としては、20〜60質量%のSiO、10〜25質量%のAl、8〜35質量%のMgO、10〜20質量%のBaO、0〜20質量%のB,Y,CaO,SrO,NaO,SnO,P,ZrOおよびLiOから選ばれる少なくとも1種からなるガラス0〜40質量%と、Al,SiO,MgTiO,CaZrO,CaTiO,BaTi,SrTiO,ZrO,TiO,AlN,Siから選ばれる少なくとも1種を含むセラミックス60〜100質量%とから構成される材料が採用される。 For example, as the material for forming the first constraint layer 31, SiO 2 of 20 to 60 wt%, 10 to 25 wt% of Al 2 O 3, 8 to 35 wt% of MgO, 10 to 20 wt% of BaO, 0 ˜20 mass% of B 2 O 3 , Y 2 O 3 , CaO, SrO, Na 2 O, SnO 2 , P 2 O 5 , ZrO 2 and Li 2 O %, And ceramic 60 containing at least one selected from Al 2 O 3 , SiO 2 , MgTiO 3 , CaZrO 3 , CaTiO 3 , BaTi 4 O 9 , SrTiO 3 , ZrO 2 , TiO 2 , AlN, Si 3 N 4. A material composed of ˜100 mass% is adopted.

一方、第2拘束層32は、セラミックグリーンシート積層体1の脱バインダー後であってセラミックグリーンシート積層体1の焼成収縮開始前に焼成収縮を終了するものである。   On the other hand, the second constraining layer 32 ends the firing shrinkage after the binder removal of the ceramic green sheet laminate 1 and before the firing shrinkage of the ceramic green sheet laminate 1 starts.

第2拘束層32がセラミックグリーンシート積層体1の脱バインダー後に焼成収縮を終了するのは、焼成時のセラミックグリーンシート積層体1からの脱バインダーが不十分で焼成後のセラミック多層基板にクラックおよびデラミネーションが発生してしまうのを防止するためである。   The second constraining layer 32 finishes the firing shrinkage after the binder removal of the ceramic green sheet laminate 1 because the binder removal from the ceramic green sheet laminate 1 at the time of firing is insufficient and the ceramic multilayer substrate after firing has cracks and This is to prevent delamination from occurring.

また、第2拘束層32がセラミックグリーンシート積層体1の焼成収縮開始前に焼成収縮を終了するのは、セラミックグリーンシート積層体1の焼成収縮終了後の基板表面からビアホール導体が突出するのを抑制するとともに基板表面の変形を抑制するためである。すなわち、セラミックグリーンシート積層体1の積層方向の収縮量とビアホール導体用ペースト22の積層方向の収縮量とが異なることから、焼成後に基板表面からビアホール導体が突出してしまうことになるが、セラミックグリーンシート積層体1の焼成収縮開始前に第2拘束層32が焼成収縮を終了していることで、この第2拘束層32が硬質層として機能し、焼成後の基板表面からのビアホール導体の突出および基板表面の変形を抑制するものである。   In addition, the second constraining layer 32 finishes the firing shrinkage before the firing shrinkage of the ceramic green sheet laminate 1 starts because the via-hole conductor protrudes from the substrate surface after the firing shrinkage of the ceramic green sheet laminate 1. This is to suppress the deformation of the substrate surface. That is, since the shrinkage amount in the stacking direction of the ceramic green sheet laminate 1 and the shrinkage amount in the stacking direction of the via-hole conductor paste 22 are different, the via-hole conductor protrudes from the substrate surface after firing. Since the second constraining layer 32 has finished the firing shrinkage before the firing shrinkage of the sheet laminate 1, the second constraining layer 32 functions as a hard layer, and the via hole conductor protrudes from the substrate surface after firing. And it suppresses deformation of the substrate surface.

このように、第2拘束層32がセラミックグリーンシート積層体1の脱バインダー後であってセラミックグリーンシート積層体1の焼成収縮開始前に焼成収縮を終了するために、第2拘束層32はセラミックグリーンシート11、12、13、14と同様にガラス粉末およびセラミック粉末を含み、これに有機バインダーや有機溶剤等が混合されていて、第2拘束層32に含まれるガラス粉末の結晶化温度が、有機バインダーの分解される温度よりも高く、セラミックグリーンシート積層体1に含まれるガラス粉末の軟化温度よりも低くなるように設定されたグリーンシート状のものである。このように設定するための方法としては、セラミックグリーンシート積層体1と第2拘束層32のガラス組成を異ならせることにより、ガラスの軟化温度を異ならせる方法がもっとも簡便な方法である。その他、ガラスとフィラーの量比を異ならせてもよく、TiO、CeO、SnOなどの核形成剤を添加してセラミックグリーンシート積層体1と第2拘束層32の焼成収縮開始温度を異ならせてもよい。 As described above, since the second constraining layer 32 finishes the firing shrinkage after the binder removal of the ceramic green sheet laminated body 1 and before the firing shrinkage of the ceramic green sheet laminated body 1 is started, the second constraining layer 32 is made of ceramic. Similar to the green sheets 11, 12, 13, and 14, glass powder and ceramic powder are mixed, and an organic binder, an organic solvent, and the like are mixed therein, and the crystallization temperature of the glass powder contained in the second constraining layer 32 is The green sheet is set to be higher than the temperature at which the organic binder is decomposed and lower than the softening temperature of the glass powder contained in the ceramic green sheet laminate 1. As a method for setting in this way, a method of making the glass softening temperature different by making the glass compositions of the ceramic green sheet laminate 1 and the second constraining layer 32 different is the simplest method. In addition, the quantity ratio between the glass and the filler may be varied, and a nucleating agent such as TiO 2 , CeO 2 , or SnO is added to change the firing shrinkage start temperatures of the ceramic green sheet laminate 1 and the second constraining layer 32. It may be allowed.

例えば、第2拘束層32の形成材料としては、20〜60質量%のSiO、10〜25質量%のAl、8〜35質量%のMgO、10〜20質量%のBaO、0〜20質量%のB,Y,CaO,SrO,NaO,SnO,P,ZrOおよびLiOから選ばれる少なくとも1種からなるガラス30〜100質量%と、Al,SiO,MgTiO,CaZrO,CaTiO,BaTi,SrTiO,ZrO,TiO,AlN,Siから選ばれる少なくとも1種を含むセラミックス0〜70質量%とから構成される材料が採用される。 For example, as the material for forming the second constraining layer 32, SiO 2 of 20 to 60 wt%, 10 to 25 wt% of Al 2 O 3, 8 to 35 wt% of MgO, 10 to 20 wt% of BaO, 0 ˜20% by mass of B 2 O 3 , Y 2 O 3 , CaO, SrO, Na 2 O, SnO 2 , P 2 O 5 , ZrO 2 and Li 2 O %, And ceramics containing at least one selected from Al 2 O 3 , SiO 2 , MgTiO 3 , CaZrO 3 , CaTiO 3 , BaTi 4 O 9 , SrTiO 3 , ZrO 2 , TiO 2 , AlN, Si 3 N 4 A material composed of ˜70 mass% is employed.

ここで、第1拘束層31の厚みは5μm〜70μmとなっている。5μm以上であるのは、セラミックグリーンシート積層体1の焼成収縮開始時に焼成収縮を終了している第2拘束層32が、セラミックグリーンシート積層体1と接合して後の工程において剥離できなくなってしまうのを防止するためである。また、70μm以下であるのは、第2拘束層32が焼結して硬質層として機能したとしても、第1拘束層31が厚すぎてしまうとビアホール導体が第1拘束層31に食い込むように突出してしまうとともに基板表面の変形を十分に抑制することができなくなってしまうからである。   Here, the thickness of the first constraining layer 31 is 5 μm to 70 μm. 5 μm or more is because the second constraining layer 32 that has finished firing shrinkage at the start of firing shrinkage of the ceramic green sheet laminate 1 is bonded to the ceramic green sheet laminate 1 and cannot be peeled off in a later step. This is to prevent it from falling out. The reason why the thickness is 70 μm or less is that even if the second constraining layer 32 is sintered and functions as a hard layer, if the first constraining layer 31 is too thick, the via-hole conductor bites into the first constraining layer 31. This is because the protrusions and the deformation of the substrate surface cannot be sufficiently suppressed.

以上述べた第1拘束層31および第2拘束層32をセラミックグリーンシート積層体1の上側および下側の少なくとも一方に順に積層して複合積層体5を作製する。なお、ここでいう順に積層とは、セラミックグリーンシート積層体1に第1拘束層31を積層した後に第2拘束層32を積層することのみを意味するものではなく、第2拘束層32にペースト状の第1拘束層31をスクリーン印刷法などによって被着形成したもの(複合拘束シート)をセラミックグリーンシート積層体1に圧着する方法、第2拘束層32にグリーンシート状の第1拘束層31を貼り合わせたもの(複合拘束シート)をセラミックグリーンシート積層体1に圧着する方法なども含むことを意味する。この後、所望の形状に切断および面取りなどがなされる。   The first constraining layer 31 and the second constraining layer 32 described above are sequentially laminated on at least one of the upper side and the lower side of the ceramic green sheet laminate 1 to produce the composite laminate 5. Note that “lamination” in this order does not only mean that the second constraining layer 32 is laminated after the first constraining layer 31 is laminated on the ceramic green sheet laminate 1, but the paste is applied to the second constraining layer 32. A method in which a first constraining layer 31 in the form of a film is deposited by screen printing or the like (composite constraining sheet) is bonded to the ceramic green sheet laminate 1, and the first constraining layer 31 in the form of a green sheet is applied to the second constraining layer 32. It also means that a method in which a laminate (composite constraining sheet) is bonded to the ceramic green sheet laminate 1 is included. Thereafter, cutting and chamfering are performed in a desired shape.

なお、ここでいう焼成収縮の開始温度とは、対象とする材料を単独で焼成した時に、0.5%体積収縮するときの温度で定義されるものである。また、ここでいう焼成収縮の終了温度とは、焼成前の状態から焼成終了後の状態までの収縮量に対し90%以上体積収縮したときの温度をいう。なお、体積収縮はTMA(熱機械分析)の線収縮から体積収縮に換算して決定される。   Here, the firing shrinkage start temperature is defined as the temperature at which 0.5% volume shrinkage occurs when the target material is fired alone. Moreover, the completion | finish temperature of baking shrinkage here means the temperature when 90% or more of volume shrinkage | contraction with respect to the shrinkage | contraction amount from the state before baking to the state after completion | finish of baking. The volume shrinkage is determined by converting the linear shrinkage of TMA (thermomechanical analysis) into volume shrinkage.

次に、第3の工程として、複合積層体5を、第2拘束層32およびセラミックグリーンシート積層体1が焼結し、かつ第1拘束層31が焼結しない温度で焼成する。   Next, as a third step, the composite laminate 5 is fired at a temperature at which the second constraining layer 32 and the ceramic green sheet laminate 1 are sintered and the first constraining layer 31 is not sintered.

焼成にあたっては、複合積層体5はそのまま電気炉に入れられる。約500℃までの焼成過程でセラミックグリーンシート積層体1中の有機バインダーや有機溶剤の分解と燃焼が起こり、脱バインダーが行なわれる。なお、有機バインダーとして分解温度の低いものを採用する場合には分解温度付近で一旦保持するいわゆる多段焼成は必要ないが、分解温度が第2拘束層32の焼成収縮開始温度に近い場合には、分解温度付近で所望のキープ時間保持するいわゆる多段焼成を行なうのが好ましく、これにより脱バインダー不足が解消される。   In firing, the composite laminate 5 is placed in an electric furnace as it is. In the firing process up to about 500 ° C., the organic binder and organic solvent in the ceramic green sheet laminate 1 are decomposed and burned, and the binder is removed. In addition, when adopting a low decomposition temperature as the organic binder, so-called multistage baking that is temporarily held near the decomposition temperature is not necessary, but when the decomposition temperature is close to the firing shrinkage start temperature of the second constraining layer 32, It is preferable to perform so-called multi-stage baking that maintains a desired keeping time in the vicinity of the decomposition temperature, thereby eliminating the shortage of debinding.

焼成中、第2拘束層32が先に焼成収縮(焼結)を開始するが、この際セラミックグリーンシート積層体1はまだ焼成収縮を開始しておらず、第2拘束層32は平面方向の収縮が抑制されているため、積層方向にのみ収縮し、第2拘束層32は焼結を完了する。その後、セラミックグリーンシート積層体1が焼成収縮を開始するが、この際第2拘束層32が焼結を完了しているため、セラミックグリーンシート積層体1は平面方向の収縮が抑制され、積層方向にのみ焼成収縮し、セラミックグリーンシート積層体1は焼結を完了する。   During firing, the second constraining layer 32 first starts firing shrinkage (sintering). At this time, the ceramic green sheet laminate 1 has not yet started firing shrinkage, and the second constraining layer 32 is in the plane direction. Since the shrinkage is suppressed, the shrinkage occurs only in the stacking direction, and the second constraining layer 32 completes the sintering. Thereafter, the ceramic green sheet laminate 1 starts firing shrinkage. At this time, since the second constraining layer 32 has completed the sintering, the ceramic green sheet laminate 1 is suppressed from shrinking in the plane direction, and the lamination direction The ceramic green sheet laminated body 1 completes the sintering.

最後に、第4の工程として、焼成された複合積層体5より第1拘束層31および第2拘束層32を除去する。除去には、研磨、剥離と研磨を併用等の方法が用いられる。   Finally, as the fourth step, the first constraining layer 31 and the second constraining layer 32 are removed from the fired composite laminate 5. For the removal, methods such as polishing, peeling and polishing are used in combination.

なお、この後、必要に応じて基板表面にAg、Ag/Pd、Au、Ag/Cu、Cu等の導体ペーストを用いて配線パターンをスクリーン印刷し、これを1000℃以下で焼成して配線導体を形成してもよい。   Thereafter, if necessary, a wiring pattern is screen-printed on the substrate surface using a conductive paste such as Ag, Ag / Pd, Au, Ag / Cu, Cu, etc., and this is fired at 1000 ° C. or lower to form a wiring conductor. May be formed.

セラミックグリーンシートの形成材料として、43.3質量%のSiO2、12.9質量%のAl3、18.0質量%のMgO、14.1質量%のBaO、7.5質量%のB、1.0質量%のY3、1.7質量%のCaO、0.5質量%のSrO、1.0質量%のZrOからなるガラス60質量%と、Al40質量%とから構成されるガラスセラミック材料を用意した。 As a forming material of the ceramic green sheet, 43.3 mass% SiO 2, 12.9 mass% Al 2 O 3, 18.0 mass% MgO, 14.1 mass% BaO, 7.5 mass% 60% by mass of glass composed of B 2 O 3 , 1.0% by mass of Y 2 O 3, 1.7% by mass of CaO, 0.5% by mass of SrO, 1.0% by mass of ZrO 2 , Al 2 A glass ceramic material composed of 40% by mass of O 3 was prepared.

また、第2拘束層32の形成材料として、23.8質量%のSiO2、8.4質量%のAl3、15.4質量%のMgO、26.5質量%のBaO、17.9質量%のB、4.9質量%のCaO、0.4質量%のSrO、1.0質量%のSnO2、1.7質量%のZrOからなるガラス60質量%と、Al40質量%とから構成されるガラスセラミック材料を用意した。 Further, as a material for forming the second constraining layer 32, 23.8 wt% of SiO 2, 8.4 wt% of Al 2 O 3, 15.4 wt% of MgO, 26.5 wt% of BaO, 17. 60% by mass of glass consisting of 9% by mass of B 2 O 3 , 4.9% by mass of CaO, 0.4% by mass of SrO, 1.0% by mass of SnO 2, 1.7% by mass of ZrO 2 ; A glass ceramic material composed of 40% by mass of Al 2 O 3 was prepared.

これらのガラスセラミック材料に、アクリル有機バインダー、可塑剤、有機溶剤を添加して、スラリーを作製し、ドクターブレード法により薄層化し、セラミックグリーンシート積層体を構成するセラミックグリーンシートと第2拘束層とを作製した。   A ceramic green sheet and a second constraining layer constituting a ceramic green sheet laminate are prepared by adding an acrylic organic binder, a plasticizer, and an organic solvent to these glass ceramic materials to produce a slurry and thinning it by a doctor blade method. And made.

このとき、セラミックグリーンシートの厚みは、焼成後に50μmとなるように作製した。また、第2拘束層32の厚みは焼成後に100μm、200μm、300μmとなるように作製した。   At this time, the thickness of the ceramic green sheet was prepared to be 50 μm after firing. Moreover, the thickness of the 2nd constrained layer 32 was produced so that it might become 100 micrometers, 200 micrometers, and 300 micrometers after baking.

次に、第1拘束層31の形成材料として、43.3質量%のSiO2、12.9質量%のAl3、18.0質量%のMgO、14.1質量%のBaO、7.5質量%のB、1.0質量%のY3、1.7質量%のCaO、0.5質量%のSrO、1.0質量%のZrOからなるガラス10質量%と、Al90質量%とから構成される無機粉末に、有機ビヒクルを添加して攪拌した後、無機粉末及び有機バインダーの凝集体がなくなるまで3本ロールミルで混合してペースト化し、第1拘束層となるセラミックペーストを作製した。 Next, as a forming material of the first constraining layer 31, 43.3% by mass of SiO 2, 12.9% by mass of Al 2 O 3, 18.0% by mass of MgO, 14.1% by mass of BaO, 7 10% glass consisting of 0.5% by weight B 2 O 3 , 1.0% by weight Y 2 O 3, 1.7% by weight CaO, 0.5% by weight SrO, 1.0% by weight ZrO 2 %, And an inorganic powder composed of 90% by mass of Al 2 O 3 , an organic vehicle is added and stirred, and then mixed with a three-roll mill until there is no aggregate of the inorganic powder and organic binder, A ceramic paste to be the first constraining layer was produced.

そして、グリーンシート状の第2拘束層に、ペースト状の第1拘束層をスクリーン印刷法により塗布形成し、複合拘束シートを作製した。第1拘束層の厚みは、3μm、5μm、8μm、10μm、15μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μmとなるように形成した。厚みの変更は印刷回数とスクリーン製版の厚みによりコントロールした。   Then, the paste-like first constraining layer was applied and formed on the green sheet-like second constraining layer by a screen printing method to produce a composite constraining sheet. The thickness of the first constraining layer was formed to be 3 μm, 5 μm, 8 μm, 10 μm, 15 μm, 20 μm, 30 μm, 40 μm, 50 μm, 60 μm, 70 μm, 80 μm, 90 μm, and 100 μm. The change in thickness was controlled by the number of printings and the thickness of the screen plate making.

次に、銀粉末に、β石英、バリウムホウ珪酸ガラス及び有機ビヒクルを添加し、これらを攪拌した後、銀粉末及び有機バインダーの凝集体がなくなるまで3本ロールミルで混合してペースト化し、ビアホール導体用ペーストを作製した。有機ビヒクルは、有機バインダーとして、エチルセルロースを5質量部、有機溶剤としてα−テルピネオールを95質量部とから構成し、この有機ビヒクルを、銀粉末100質量部に対して15質量部添加した。   Next, beta quartz, barium borosilicate glass and organic vehicle are added to the silver powder, and after stirring these, they are mixed and pasted with a three-roll mill until there is no agglomeration of the silver powder and organic binder, and for via-hole conductors A paste was prepared. The organic vehicle was composed of 5 parts by mass of ethyl cellulose as an organic binder and 95 parts by mass of α-terpineol as an organic solvent, and 15 parts by mass of this organic vehicle was added to 100 parts by mass of silver powder.

次に、上記のセラミックグリーンシートにビアホール導体を形成すべく、レーザーによって貫通孔を形成し、ビアホール導体用ペーストをこの貫通孔に充填した。ビアホール導体用ペーストの充填には、ペースト押出式のヘッドを備えたオンコンタクト印刷機を用いた。その後、表面配線及び内部配線となる配線パターンをスクリーン印刷により形成し、これらのセラミックグリーンシートを位置合わせした後、14層積層して焼成後の厚みが0.7mmとなるようなセラミックグリーンシート積層体を作製した。   Next, in order to form a via hole conductor in the ceramic green sheet, a through hole was formed by a laser, and the via hole conductor paste was filled in the through hole. For filling the via-hole conductor paste, an on-contact printing machine equipped with a paste extrusion head was used. Thereafter, a wiring pattern to be a surface wiring and an internal wiring is formed by screen printing, and after these ceramic green sheets are aligned, 14 layers are laminated, and the thickness of the ceramic green sheets is laminated to be 0.7 mm after firing. The body was made.

その後、このセラミックグリーンシート積層体の両面(上面および下面)に、先ほど作製した複合拘束シートを第1拘束層がセラミックグリーンシート積層体と接する側となるように積層(圧着)して、複合積層体を作製した。   Thereafter, the composite constraining sheet prepared above is laminated (crimped) on both surfaces (upper surface and lower surface) of the ceramic green sheet laminate so that the first constraining layer is in contact with the ceramic green sheet laminate, and the composite lamination is performed. The body was made.

この後、所望の形状に切断した後、これを大気中400℃で脱バインダー処理し、さらに大気中900℃で焼成して、焼成後、基板表面に付着した第1拘束層と第2拘束層により形成された拘束複合シートを研磨等により除去し、セラミック多層基板を作製した。   Thereafter, after cutting into a desired shape, this is debindered at 400 ° C. in the atmosphere, and further fired at 900 ° C. in the atmosphere. After firing, the first constraining layer and the second constraining layer adhered to the substrate surface The constrained composite sheet formed by the above was removed by polishing or the like to produce a ceramic multilayer substrate.

このように作製されたセラミック多層基板において、基板表面の凹凸を3次元レーザー変位計で測定した。測定領域は、セラミック多層基板表面のうち、基板端部の稜線を含む5mm×5mmとした。このとき、得られた測定データのうち、基板端部の稜線以外の基板表面における最低点と最高点との差をコプラナリティ(変形量)と定義して測定した。その結果を表1に示す。なお、表1には5つの基板を測定した結果におけるコプラナリティ(変形量)の最高値を記した。

Figure 2009181987
In the thus produced ceramic multilayer substrate, the unevenness of the substrate surface was measured with a three-dimensional laser displacement meter. The measurement area was 5 mm × 5 mm including the edge line of the substrate end portion of the ceramic multilayer substrate surface. At this time, among the obtained measurement data, the difference between the lowest point and the highest point on the substrate surface other than the edge line of the substrate end was defined as coplanarity (deformation amount) and measured. The results are shown in Table 1. Table 1 shows the maximum value of coplanarity (deformation amount) as a result of measuring five substrates.
Figure 2009181987

表1は第1拘束層と第2拘束層(焼成後)の厚みを変化させた際、焼成後の複合拘束シート除去後の基板表面のコプラナリティ、表面実装部品の実装性、寸法精度がどのようになるか、複合拘束シートが容易に除去できるかについて検討した結果である。   Table 1 shows how the coplanarity of the substrate surface, the mountability of surface-mounted components, and the dimensional accuracy after removing the composite constraining sheet after firing when the thicknesses of the first constraining layer and the second constraining layer (after firing) were changed Or whether the composite constraining sheet can be easily removed.

試料No.1〜28は、第1拘束層と第2拘束層(焼成後)の厚みを変化させたものであり、試料No.29〜31は第1拘束層のみを積層したものである。   Sample No. Nos. 1 to 28 are obtained by changing the thicknesses of the first constraining layer and the second constraining layer (after firing). 29 to 31 are formed by laminating only the first constraining layer.

まず、第2拘束層の厚みを200μmに固定して、第1拘束層の厚みを変化させた試料No.2〜11においてコプラナリティの最大値が25μmと、例えば第2拘束層のみを厚み200μmで積層した本発明範囲外の試料No.30のコプラナリティの最大値38μmに比べ、良好な値を示すことを確認した。   First, the sample No. 1 in which the thickness of the second constraining layer was fixed to 200 μm and the thickness of the first constraining layer was changed. 2 to 11, the maximum value of coplanarity is 25 μm, and for example, sample No. It was confirmed that a good value was exhibited as compared with a maximum value of 38 μm of 30 coplanarities.

第1拘束層の厚みが薄くなると、コプラナリティの最大値が低下する傾向が見られるが、第1拘束層の厚みを3μmと薄くした本発明範囲外の試料No.1においては、焼成後の複合拘束シートの除去が容易にできなくなった。   When the thickness of the first constraining layer is reduced, the maximum coplanarity tends to decrease, but sample No. 1 outside the scope of the present invention in which the thickness of the first constraining layer was reduced to 3 μm was observed. In No. 1, the composite constraining sheet after firing could not be easily removed.

また、第1拘束層の厚みが80μm以上の試料No.12〜14では、例えば第2拘束層のみを厚み200μmで積層した本発明範囲外の試料No.30のコプラナリティの最大値38μmに比べ、改善は見られるものの、表面実装部品の実装性が悪化していることがわかる。   Sample No. 1 having a thickness of the first constraining layer of 80 μm or more is used. In Nos. 12 to 14, for example, sample Nos. Outside the scope of the present invention in which only the second constraining layer was laminated with a thickness of 200 μm. Although the improvement can be seen compared with the maximum value of 38 μm of the coplanarity of 30, it can be seen that the mountability of the surface mount component is deteriorated.

また、第2拘束層の厚みを100μm、300μmと変化させて、さらに第1拘束層の厚みを変化させた試料No.15〜26においてコプラナリティの最大値が25μmと第2拘束層のみを施した本発明範囲外の試料No.29〜31のコプラナリティの最大値40μmに比べ、良好な値となることを確認した。   Further, the sample No. 1 was obtained by changing the thickness of the second constraining layer to 100 μm and 300 μm and further changing the thickness of the first constraining layer. In Samples Nos. 15 to 26, the maximum value of the coplanarity is 25 μm and only the second constraining layer is applied. Compared to the maximum value of 29 to 31 coplanarity of 40 μm, it was confirmed that the value was good.

以上のことから、第2拘束層の厚みでは、コプラナリティの最大値は大きく変化しないことを確認した。   From the above, it was confirmed that the maximum value of coplanarity did not change greatly with the thickness of the second constraining layer.

これまでの結果より、第1拘束層の厚みを薄くするとコプラナリティの値は確実に良好な値となることがわかる。しかしながら、第1拘束層の厚みを3μmと薄くした際に、焼成後の複合拘束シートの除去が容易にできなくなった。したがって、コプラナリティの改善効果に加え、この焼成後の複合拘束シートの除去の観点からも、第1拘束層の厚みは5μm〜70μmの範囲とすることが重要であることがわかる。   From the results thus far, it can be seen that when the thickness of the first constraining layer is reduced, the coplanarity value is surely a good value. However, when the thickness of the first constraining layer is reduced to 3 μm, the composite constraining sheet after firing cannot be easily removed. Therefore, it can be seen that the thickness of the first constraining layer is important to be in the range of 5 μm to 70 μm from the viewpoint of removing the composite constraining sheet after firing in addition to the effect of improving coplanarity.

なお、焼成前のセラミックグリーンシート積層体と焼成後のセラミック多層基板に対して、所定のポイント間の長さを測定して、面方向の収縮率を測定した。なお、各試料についてそれぞれ収縮率を測定し、収縮率の最大値と最小値の差を収縮バラツキとして評価したところ、本発明の試料はいずれも、0.2%以下の優れた収縮バラツキを示すものであり、寸法精度が良好であることがわかった。   In addition, with respect to the ceramic green sheet laminate before firing and the ceramic multilayer substrate after firing, the length between predetermined points was measured, and the shrinkage in the plane direction was measured. In addition, when the shrinkage rate was measured for each sample and the difference between the maximum value and the minimum value of the shrinkage rate was evaluated as shrinkage variation, all the samples of the present invention exhibited excellent shrinkage variation of 0.2% or less. It was found that the dimensional accuracy was good.

本発明のセラミック多層基板の製造方法の一実施形態を示す概略断面図であって、セラミックグリーンシート積層体の上側および下側にそれぞれ第1拘束層および第2拘束層を積層する前の状態を示している。It is a schematic sectional drawing which shows one Embodiment of the manufacturing method of the ceramic multilayer substrate of this invention, Comprising: The state before laminating | stacking a 1st constraining layer and a 2nd constraining layer on the upper side and lower side of a ceramic green sheet laminated body, respectively. Show. 本発明のセラミック多層基板の製造方法の一実施形態を示す概略断面図であって、セラミックグリーンシート積層体の上側および下側にそれぞれ第1拘束層および第2拘束層を積層した後の状態を示している。It is a schematic sectional drawing which shows one Embodiment of the manufacturing method of the ceramic multilayer substrate of this invention, Comprising: The state after laminating | stacking a 1st constrained layer and a 2nd constrained layer on the upper side and lower side of a ceramic green sheet laminated body, respectively. Show.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・セラミックグリーンシート積層体
11、12、13、14・・・セラミックグリーンシート
21・・・貫通孔
22・・・ビアホール導体用ペースト
31・・・第1拘束層
32・・・第2拘束層
4・・・配線導体
5・・・複合積層体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ceramic green sheet laminated body 11, 12, 13, 14 ... Ceramic green sheet 21 ... Through-hole 22 ... Via-hole conductor paste 31 ... 1st constraining layer 32 ... 2nd Constraining layer 4 ... wiring conductor 5 ... composite laminate

Claims (1)

(1)少なくともガラス粉末とセラミック粉末と有機バインダーとを含むセラミックグリーンシートを上下に複数積層してなり、上側および下側の少なくともいずれか一方にある最外のセラミックグリーンシートが貫通孔を有するとともに該貫通孔にビアホール導体用ペーストが充填されたセラミックグリーンシート積層体を作製する工程と、(2)前記ビアホール導体用ペーストが充填された貫通孔を有する最外のセラミックグリーンシート上に、前記セラミックグリーンシート積層体の焼成収縮終了温度では焼成収縮を開始しない厚み5μm〜70μmの未焼結の第1拘束層と、前記セラミックグリーンシート積層体の脱バインダー後であって前記セラミックグリーンシート積層体の焼成収縮開始前に焼成収縮を終了する未焼結の第2拘束層をこの順に積層して複合積層体を作製する工程と、(3)前記複合積層体を、前記第2拘束層および前記セラミックグリーンシート積層体が焼結し、かつ前記第1拘束層が焼結しない温度で焼成する工程と、(4)焼成された前記複合積層体より前記第1拘束層および前記第2拘束層を除去する工程とを有することを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。 (1) A plurality of ceramic green sheets including at least glass powder, ceramic powder, and an organic binder are stacked vertically, and the outermost ceramic green sheet on at least one of the upper side and the lower side has a through hole. A step of producing a ceramic green sheet laminate in which the through-hole conductor paste is filled in the through-hole; and (2) the ceramic on the outermost ceramic green sheet having a through-hole filled with the via-hole conductor paste. An unsintered first constraining layer having a thickness of 5 μm to 70 μm that does not start firing shrinkage at the firing shrinkage finish temperature of the green sheet laminate, and after the binder removal of the ceramic green sheet laminate, Unsintered second constraint that finishes firing shrinkage before firing shrinkage begins (3) the composite laminate is sintered in the second constraining layer and the ceramic green sheet laminate, and the first constraining layer is fired. A method for producing a ceramic multilayer substrate, comprising: a step of firing at a temperature at which no sintering occurs; and (4) a step of removing the first constraining layer and the second constraining layer from the fired composite laminate.
JP2008017246A 2008-01-29 2008-01-29 Method of manufacturing ceramic multilayer substrate Pending JP2009181987A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008017246A JP2009181987A (en) 2008-01-29 2008-01-29 Method of manufacturing ceramic multilayer substrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008017246A JP2009181987A (en) 2008-01-29 2008-01-29 Method of manufacturing ceramic multilayer substrate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009181987A true JP2009181987A (en) 2009-08-13

Family

ID=41035756

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008017246A Pending JP2009181987A (en) 2008-01-29 2008-01-29 Method of manufacturing ceramic multilayer substrate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009181987A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9380699B2 (en) 2010-07-29 2016-06-28 Murata Manufacturing Co., Ltd. Ceramic multilayer substrate and method for manufacturing the same
JP2017109894A (en) * 2015-12-15 2017-06-22 株式会社村田製作所 Method for producing ceramic sintered body

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9380699B2 (en) 2010-07-29 2016-06-28 Murata Manufacturing Co., Ltd. Ceramic multilayer substrate and method for manufacturing the same
JP2017109894A (en) * 2015-12-15 2017-06-22 株式会社村田製作所 Method for producing ceramic sintered body

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5158040B2 (en) Glass ceramic substrate
JP4279869B2 (en) Multilayer ceramic substrate
JP2010080679A (en) Method of manufacturing semiconductor device
JP2006237493A (en) Wiring board
JP4606115B2 (en) Multilayer substrate and manufacturing method thereof
JP2009181987A (en) Method of manufacturing ceramic multilayer substrate
JP5015550B2 (en) Glass ceramic circuit board and manufacturing method thereof
JP2009231414A (en) Multilayer wiring board, and manufacturing method thereof
JP2008186909A (en) Ceramic multilayer plate board
JP2002261443A (en) Method of manufacturing circuit board
JP4496529B2 (en) Multilayer ceramic substrate manufacturing method and multilayer ceramic substrate
JP4261949B2 (en) Ceramic multilayer substrate
JP4508625B2 (en) Multilayer substrate and manufacturing method thereof
JP2005268712A (en) Laminated ceramic electronic component and manufacturing method for the same
JP2008030995A (en) Multilayered ceramic substrate and its manufacturing method as well as composite green sheet for manufacturing multilayered ceramic substrate
JP2010278117A (en) Method of manufacturing wiring board
JP2009231542A (en) Glass ceramic multilayer wiring board and method for manufacturing the same
JP5201903B2 (en) Multilayer wiring board, method for producing the same, and composition for via-hole conductor
JP4869005B2 (en) Multilayer substrate manufacturing method
JP2004200679A (en) Manufacturing method for multilayer circuit substrate
JP2008085035A (en) Multilayer wiring substrate
JP4416346B2 (en) Circuit board manufacturing method
JP2010034270A (en) Method of manufacturing multilayered wiring board
JP2008135523A (en) Multilayered board and its manufacturing method
JP2007201276A (en) Wiring board