JP2012199349A - Ceramic substrate - Google Patents

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Takami Hirai
隆己 平井
Daishi Tanabe
大始 田邊
Shinsuke Yano
信介 矢野
Masahiko Namekawa
政彦 滑川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ceramic substrate which makes peeling of a surface layer conductor less likely to be caused, enables easy mounting of electronic components, and is preferable as a wiring board for large current.SOLUTION: A ceramic substrate 10 has a structure in which a ceramic sintered body 12 is integrated with a surface layer conductor 14 and the surface layer conductor 14 is exposed on a surface of the ceramic substrate 10. One main surface 12a of the ceramic sintered body 12 forms the same plane as one main surface 14a of the surface layer conductor 14. A portion of the surface layer conductor 14 excluding the one main surface 14a is embedded in the ceramic sintered body 12 to be integrally joined thereto. The portion of the surface layer conductor 14 excluding the one main surface 14a, i.e. a side surface 14b of the surface layer conductor 14, is joined to an inner wall part 12b of the ceramic sintered body 12. The other main surface 14c of the surface layer conductor 14 is joined to an inner bottom surface 12c of the ceramic sintered body 12.

Description

本発明は、セラミック基板に関し、一層詳細には大電流用の配線基板として好適なセラミック基板に関する。   The present invention relates to a ceramic substrate, and more particularly to a ceramic substrate suitable as a wiring substrate for large current.

ハイブリッド自動車や電気自動車、産業機器や家電のインバータに用いられる配線基板には、大電流が印加されるため、配線の抵抗による損失が生じ易く、配線が発熱し最終的には溶断に至るおそれがある。そのため、大電流用の配線導体には、その断面積の大きいものが好適である。   A large current is applied to wiring boards used in inverters for hybrid vehicles, electric vehicles, industrial equipment, and home appliances. Therefore, loss due to wiring resistance is likely to occur, and there is a risk that the wiring will generate heat and eventually melt. is there. Therefore, a large-current wiring conductor having a large cross-sectional area is suitable.

また、大電流による発熱や高温環境での使用によって配線基板が膨張した際に、配線と基板との熱膨張差によって、基板から配線が剥離する懸念がある。そこで、配線の剥離を防ぐために、配線となる導体をセラミック焼結体の内部に埋設したセラミック基板が提案されている。（例えば特許文献１〜３参照）。   In addition, when the wiring board expands due to heat generation due to a large current or use in a high temperature environment, there is a concern that the wiring may be separated from the board due to a difference in thermal expansion between the wiring and the board. Therefore, in order to prevent the separation of the wiring, a ceramic substrate in which a conductor to be a wiring is embedded in a ceramic sintered body has been proposed. (For example, see Patent Documents 1 to 3).

特開２００２−４３７５７号公報JP 2002-43757 A 特開２０００−１５１１０４号公報JP 2000-151104 A 特開２００３−１７４２６１号公報JP 2003-174261 A

例えば、特許文献１、２には、セラミックグリーンシートの表面に導体ペーストをスクリーン印刷した後、積層し焼成して得られるセラミック基板が示されている。このセラミック基板の場合、セラミック焼結体の内部に埋設された配線の剥離は回避できるものの、セラミック基板の表面には導体が盛り上がった構造の配線が形成されるため、依然配線が剥離する懸念が払拭されない。   For example, Patent Documents 1 and 2 show a ceramic substrate obtained by screen-printing a conductor paste on the surface of a ceramic green sheet, and then laminating and firing. In the case of this ceramic substrate, peeling of the wiring embedded in the ceramic sintered body can be avoided, but wiring with a structure in which the conductor is raised is formed on the surface of the ceramic substrate. Not wiped out.

また、盛り上がった配線によって基板の表面の平坦性が損なわれるため、半導体素子等の電子部品を確実に実装することや、実装のための半田印刷を均一に行うことが困難になる。   In addition, since the flatness of the surface of the substrate is impaired by the raised wiring, it is difficult to reliably mount electronic components such as semiconductor elements and to perform uniform solder printing for mounting.

さらに、セラミックグリーンシートの表面に導体ペーストを印刷する方法では、導体の厚みの分だけ焼成後のセラミック基板に変形が生じ易い。そのため、導体の位置精度が低下したり、導体と基板との間に隙間が生じたりするおそれがある。   Furthermore, in the method of printing the conductor paste on the surface of the ceramic green sheet, the fired ceramic substrate is easily deformed by the thickness of the conductor. For this reason, there is a possibility that the positional accuracy of the conductor is lowered or a gap is generated between the conductor and the substrate.

加えて、特許文献１、２では、１００μｍ程度の厚みを有するセラミックグリーンシートに対し、相対的に厚みが極めて小さい導体が形成されているため、大電流用の基板として好適といえるものではない。   In addition, in Patent Documents 1 and 2, since a conductor having a relatively small thickness is formed on a ceramic green sheet having a thickness of about 100 μm, it is not suitable as a substrate for large current.

特許文献３には、断面が逆台形形状の導体とセラミックグリーンシートとを積層して得られるセラミック基板が示されている。この場合、導体の断面積が小さくなって高抵抗化するため、配線が発熱し易くなる。また、導体が台形形状のためセラミックグリーンシートの圧着時に圧力が均一に印加され難く、その結果、特許文献１、２と同様に、セラミック基板に変形が生じるため、電子部品の実装に支障を来す懸念がある。   Patent Document 3 discloses a ceramic substrate obtained by laminating a conductor having a cross-sectionally inverted trapezoidal shape and a ceramic green sheet. In this case, since the cross-sectional area of the conductor is reduced and the resistance is increased, the wiring easily generates heat. In addition, since the conductor is trapezoidal, it is difficult to apply a uniform pressure when the ceramic green sheet is crimped. As a result, similar to Patent Documents 1 and 2, the ceramic substrate is deformed, which hinders the mounting of electronic components. There are concerns.

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、表層導体の剥離が生じ難く、電子部品の実装が容易であり、大電流用の配線基板として好適なセラミック基板を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of such problems, and provides a ceramic substrate suitable for use as a wiring board for large currents, in which peeling of surface conductors hardly occurs, electronic components can be easily mounted. Objective.

第１の本発明に係るセラミック基板は、厚みが３０μｍ以上の表層導体とセラミック焼結体とが一体化されたセラミック基板であって、
前記セラミック焼結体の一主面に前記表層導体が露出し、且つ、前記セラミック焼結体の一主面と、前記表層導体の一主面とが、同一平面を形成していることを特徴とする。 The ceramic substrate according to the first aspect of the present invention is a ceramic substrate in which a surface layer conductor having a thickness of 30 μm or more and a ceramic sintered body are integrated,
The surface conductor is exposed on one main surface of the ceramic sintered body, and one main surface of the ceramic sintered body and one main surface of the surface conductor form the same plane. And

セラミック焼結体の一主面と表層導体の一主面とが同一平面を形成していることで、表層導体への電子部品の確実な実装や、電子部品の実装のための正確な半田印刷が可能となる。また、厚みの大きい表層導体の側面からセラミック焼結体に熱が逃げるため、配線の発熱を低減することができる。さらに、配線とセラミック焼結体との温度差が生じ難くなり、熱膨張差による剥離を低減することができる。しかも、表層導体の側面がセラミック焼結体に埋設されているため、導体とセラミック焼結体とが一体化（接合）された面積が大きく、より一層剥離し難くなる。従って、表層導体に対し、大電流用の大型の電子部品を搭載した場合の接続強度が高い。   Since the main surface of the ceramic sintered body and the main surface of the surface conductor form the same plane, reliable mounting of electronic components on the surface layer conductor and accurate solder printing for mounting electronic components Is possible. Moreover, since heat escapes from the side surface of the thick surface layer conductor to the ceramic sintered body, the heat generation of the wiring can be reduced. Furthermore, it becomes difficult for a temperature difference between the wiring and the ceramic sintered body to occur, and separation due to a difference in thermal expansion can be reduced. Moreover, since the side surface of the surface conductor is embedded in the ceramic sintered body, the area where the conductor and the ceramic sintered body are integrated (joined) is large, and it is further difficult to peel off. Therefore, the connection strength when a large-sized electronic component for large current is mounted on the surface layer conductor is high.

また、第１の本発明に係るセラミック基板において、前記表層導体の一主面には、金属被膜が形成されていてもよい。例えば、半田印刷によって金属被膜を形成することにより電子部品の実装を容易化することができ、めっき等によって金属被膜を形成し配線厚みを大きくすることにより低抵抗化することができる。   In the ceramic substrate according to the first aspect of the present invention, a metal film may be formed on one main surface of the surface layer conductor. For example, it is possible to facilitate the mounting of electronic components by forming a metal film by solder printing, and it is possible to reduce resistance by forming the metal film by plating or the like and increasing the wiring thickness.

この場合、第１の本発明に係るセラミック基板において、前記表層導体の厚みと前記金属被膜の厚みの合計が、５０μｍ以上となる構成としてもよい。上記のように表層導体がセラミック焼結体に埋設されているため、金属被膜の厚みを大きくしても熱膨張差による剥離が生じ難いことから、より一層配線の抵抗を低減することができる。   In this case, in the ceramic substrate according to the first aspect of the present invention, the total thickness of the surface conductor and the thickness of the metal coating may be 50 μm or more. As described above, since the surface layer conductor is embedded in the ceramic sintered body, even if the thickness of the metal coating is increased, peeling due to the difference in thermal expansion hardly occurs, so that the resistance of the wiring can be further reduced.

さらに、第１の本発明に係るセラミック基板において、前記セラミック焼結体の内部に埋設された内層導体を有し、前記表層導体と該内層導体とが、ビア電極により接続されていてもよい。内層導体を設けてもセラミック基板の変形が少なく、ビア電極との接続も確実に可能であることから、基板の信頼性に優れる。   Furthermore, the ceramic substrate according to the first aspect of the present invention may have an inner layer conductor embedded in the ceramic sintered body, and the surface layer conductor and the inner layer conductor may be connected by a via electrode. Even if the inner layer conductor is provided, the ceramic substrate is hardly deformed and can be reliably connected to the via electrode, so that the reliability of the substrate is excellent.

第２の本発明に係るセラミック基板は、厚みが３０μｍ以上の表層導体とセラミック焼結体とが一体化されたセラミック基板であって、前記セラミック焼結体の一主面よりも内方に前記表層導体が設けられ、且つ、前記表層導体の一主面に金属被膜が形成されて露出するとともに、前記セラミック焼結体の一主面と、前記金属被膜の表面とが、同一平面を形成していることを特徴とする。   A ceramic substrate according to a second aspect of the present invention is a ceramic substrate in which a surface layer conductor having a thickness of 30 μm or more and a ceramic sintered body are integrated, and the inner side of the ceramic sintered body is more inward than one main surface. A surface layer conductor is provided, and a metal film is formed and exposed on one main surface of the surface layer conductor, and one main surface of the ceramic sintered body and the surface of the metal film form the same plane. It is characterized by.

このような構成によれば、第１の本発明と同様に、セラミック基板の一主面と金属被膜の表面とが同一平面を形成していることで、表層導体又は金属被膜への電子部品の確実な実装が可能となる。また、厚みの大きい表層導体の側面及び金属被膜の側面からセラミック焼結体に熱が逃げるため、配線の発熱をより一層低減することができる。さらに、表層導体の側面がセラミック焼結体中に埋設されているため、導体とセラミック焼結体とが一体化（接合）された面積が大きく、剥離し難い。従って、表層導体又は金属被膜に対し、大電流用の大型の電子部品を搭載した場合に接続強度が高い。   According to such a configuration, as in the first aspect of the present invention, one main surface of the ceramic substrate and the surface of the metal coating form the same plane, so that the electronic component on the surface conductor or metal coating can be obtained. Secure mounting is possible. Moreover, since heat escapes from the side surface of the thick surface conductor and the side surface of the metal coating to the ceramic sintered body, the heat generation of the wiring can be further reduced. Furthermore, since the side surface of the surface layer conductor is embedded in the ceramic sintered body, the area where the conductor and the ceramic sintered body are integrated (joined) is large, and is difficult to peel off. Accordingly, the connection strength is high when a large-sized electronic component for a large current is mounted on the surface layer conductor or the metal coating.

この場合、第２の本発明に係るセラミック基板において、前記表層導体の厚みと前記金属被膜の厚みの合計が、５０μｍ以上である構成としてもよい。より一層配線抵抗を低減することができる。   In this case, in the ceramic substrate according to the second aspect of the present invention, the total thickness of the surface conductor and the thickness of the metal coating may be 50 μm or more. The wiring resistance can be further reduced.

また、第２の本発明に係るセラミック基板において、前記セラミック焼結体の一主面に隣接し、前記表層導体の側面に沿った内壁部には、前記金属被膜の側面が当接している構成とすることができる。表層導体の側面に加えて、金属被膜の側面もセラミック焼結体の内壁部に当接していることから、金属被膜からセラミック焼結体に放熱させることができるとともに、配線の剥離を防ぐことができ電子部品の接続強度も高めることができる。   Further, in the ceramic substrate according to the second aspect of the present invention, the side surface of the metal coating is in contact with the inner wall portion along the side surface of the surface layer conductor adjacent to one main surface of the ceramic sintered body. It can be. In addition to the side surface of the surface conductor, the side surface of the metal film is also in contact with the inner wall portion of the ceramic sintered body, so that heat can be radiated from the metal film to the ceramic sintered body, and the peeling of the wiring can be prevented. In addition, the connection strength of electronic components can be increased.

さらに、第２の本発明に係るセラミック基板において、前記セラミック焼結体の内部に埋設された内層導体を有し、前記表層導体と該内層導体とは、ビア電極により接続されている構成としてもよい。内層導体を設けてもセラミック基板の変形が少なく、ビア電極との接続も確実に可能であることから、基板の信頼性に優れる。また、例えば、ビア電極をめっきにより形成する場合には、金属被膜とビア電極とを同時に、しかも精度良く設けることができる。   Furthermore, in the ceramic substrate according to the second aspect of the present invention, the ceramic substrate includes an inner layer conductor embedded in the ceramic sintered body, and the surface layer conductor and the inner layer conductor are connected by a via electrode. Good. Even if the inner layer conductor is provided, the ceramic substrate is hardly deformed and can be reliably connected to the via electrode, so that the reliability of the substrate is excellent. For example, when the via electrode is formed by plating, the metal film and the via electrode can be provided simultaneously and with high accuracy.

また、第１又は２の本発明に係るセラミック基板において、熱硬化性樹脂前駆体とセラミック粉末と溶剤とが混合されたスラリーを、基体上に形成された導体成形体を被覆するように供給した後に硬化して得られるセラミック成形体を一体的に焼成することにより、導体成形体が導体となり、セラミック成形体がセラミック焼結体とされたものであることが好ましい。このような構成によれば、セラミック焼結体の一主面と、表層導体の一主面とが同一平面を形成するセラミック基板とすることが容易である。   In the ceramic substrate according to the first or second aspect of the present invention, a slurry in which a thermosetting resin precursor, a ceramic powder, and a solvent are mixed is supplied so as to cover a conductor molded body formed on a substrate. It is preferable that the ceramic molded body obtained by subsequent curing is integrally fired so that the conductor molded body becomes a conductor and the ceramic molded body is a ceramic sintered body. According to such a configuration, it is easy to form a ceramic substrate in which one main surface of the ceramic sintered body and one main surface of the surface layer conductor form the same plane.

さらに、第２の本発明に係るセラミック基板において、熱硬化性樹脂前駆体とセラミック粉末と溶剤とが混合されたスラリーを、基体上に設けられた凸パターン上に形成された導体成形体を被覆するように供給した後に硬化して得られるセラミック成形体を一体的に焼成することにより、導体成形体が導体となり、セラミック成形体がセラミック焼結体とされたものであることが好ましい。このような構成によれば、セラミック焼結体の一主面よりも表層導体を内方に位置させて表層導体の一主面に金属被膜を形成することができるとともに、セラミック焼結体の一主面と金属被膜の一主面とが同一平面を形成するセラミック基板とすることが容易である。   Further, in the ceramic substrate according to the second aspect of the present invention, a slurry obtained by mixing a thermosetting resin precursor, ceramic powder, and a solvent is coated with a conductor molded body formed on a convex pattern provided on a substrate. It is preferable that the ceramic molded body obtained by curing after being supplied is integrally fired so that the conductor molded body becomes a conductor and the ceramic molded body is a ceramic sintered body. According to such a configuration, the surface layer conductor can be positioned inward of one main surface of the ceramic sintered body so that the metal film can be formed on one main surface of the surface layer conductor. It is easy to provide a ceramic substrate in which the main surface and one main surface of the metal coating form the same plane.

以上説明したように、本発明に係るセラミック基板によれば、表層導体の剥離が生じ難く、電子部品の実装が容易であり、大電流用の配線基板として好適なセラミック基板を提供することができる。   As described above, according to the ceramic substrate of the present invention, it is difficult to peel off the surface conductor, the electronic component can be easily mounted, and a ceramic substrate suitable as a high-current wiring substrate can be provided. .

図１Ａは、第１実施形態に係るセラミック基板を示す一部平面図であり、図１Ｂは、図１ＡのＩＢ−ＩＢ線断面図である。1A is a partial plan view showing a ceramic substrate according to the first embodiment, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line IB-IB in FIG. 1A. 図２は、第１実施形態の変形例に係るセラミック基板を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a ceramic substrate according to a modification of the first embodiment. 図３は導体成形体を有する第１セラミック成形体と導体成形体を有しない第２セラミック成形体を積層してセラミック積層体とした状態を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which a first ceramic molded body having a conductor molded body and a second ceramic molded body having no conductor molded body are laminated to form a ceramic laminated body. 図４Ａはフイルム上に導体ペーストによる導体成形体を形成した状態を示す断面図であり、図４Ｂは鋳込み型内にフイルムを設置した後、鋳込み型内にスラリーを注入した状態を示す断面図であり、図４Ｃは鋳込み型内に注入されたスラリーを硬化して第１セラミック成形体とした状態を示す断面図である。FIG. 4A is a cross-sectional view showing a state in which a conductor molded body made of a conductive paste is formed on the film, and FIG. 4B is a cross-sectional view showing a state in which slurry is injected into the casting mold after the film is installed in the casting mold. FIG. 4C is a cross-sectional view showing a state in which the slurry injected into the casting mold is cured to form a first ceramic molded body. 図５Ａは鋳込み型から第１セラミック成形体をフイルムごと離型した状態を示す断面図であり、図５Ｂはフイルムから第１セラミック成形体を離型した状態を示す断面図であり、図５Ｃは、第１セラミック成形体に貫通孔を設け、該貫通孔に導体ペーストを充填した状態を示す断面図である。FIG. 5A is a cross-sectional view showing a state in which the first ceramic molded body is released from the casting mold together with the film, FIG. 5B is a cross-sectional view showing a state in which the first ceramic molded body is released from the film, and FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which a through hole is provided in the first ceramic molded body and a conductive paste is filled in the through hole. 図６Ａはフイルムを鋳込み型内に設置した後、鋳込み型内にスラリーを注入した状態を示す断面図であり、図６Ｂは鋳込み型内に注入されたスラリーを硬化して第２セラミック成形体とした状態を示す断面図であり、図６Ｃは鋳込み型から第２セラミック成形体をフイルムごと離型し、さらに、フイルムから第２セラミック成形体を離型した状態を示す断面図である。FIG. 6A is a cross-sectional view showing a state in which the slurry is injected into the casting mold after the film is installed in the casting mold, and FIG. 6B is a diagram illustrating the second ceramic molded body by curing the slurry injected into the casting mold. FIG. 6C is a cross-sectional view showing a state in which the second ceramic molded body is released from the casting mold together with the film, and further, the second ceramic molded body is released from the film. 図７Ａはフイルム上に導体ペーストによる導体成形体を形成した状態を示す断面図であり、図７Ｂは鋳込み型内にフイルムを他のフイルム及びスペーサと共に設置した、鋳込み型内にスラリーを注入した状態を示す断面図であり、図７Ｃは鋳込み型内に注入されたスラリーを硬化して第１セラミック成形体とした状態を示す断面図である。FIG. 7A is a cross-sectional view showing a state in which a conductor molded body is formed on the film with a conductor paste, and FIG. 7B is a state in which the film is placed in the casting mold together with other films and spacers, and the slurry is injected into the casting mold. FIG. 7C is a cross-sectional view showing a state in which the slurry injected into the casting mold is cured to form a first ceramic molded body. 図８Ａは鋳込み型から第１セラミック成形体をフイルム、他のフイルム及びスペーサごと離型した状態を示す断面図であり、図８Ｂはフイルム、他のフイルム及びスペーサから第１セラミック成形体を離型した状態を示す断面図である。FIG. 8A is a cross-sectional view showing a state in which the first ceramic molded body is released from the casting mold together with the film, the other film and the spacer, and FIG. 8B is a release of the first ceramic molded body from the film, the other film and the spacer. It is sectional drawing which shows the state which carried out. 図９Ａは基体上に導体ペーストによる導体成形体を形成した状態を示す断面図であり、図９Ｂは導体成形体を被覆するように基体上にスラリーを塗布した状態を示す断面図である。FIG. 9A is a cross-sectional view showing a state where a conductor molded body is formed on the base body with a conductor paste, and FIG. 9B is a cross-sectional view showing a state where slurry is applied on the base body so as to cover the conductor molded body. 図１０Ａは基体上にスラリーを塗布する方法の一例を示す斜視図であり、図１０Ｂはその側面図である。FIG. 10A is a perspective view showing an example of a method for applying slurry on a substrate, and FIG. 10B is a side view thereof. 図１１Ａは基体上に塗布したスラリーを硬化した状態を示す断面図であり、図１１Ｂは基体を剥離して第１セラミック成形体とした状態を示す断面図であり、図１１Ｃは、第１セラミック成形体に貫通孔を設け、該貫通孔に導体ペーストを充填した状態を示す断面図である。FIG. 11A is a cross-sectional view showing a state where the slurry applied on the substrate is cured, FIG. 11B is a cross-sectional view showing a state where the substrate is peeled to form a first ceramic molded body, and FIG. It is sectional drawing which shows the state which provided the through-hole in the molded object and was filled with the conductor paste in this through-hole. 図１２Ａは基体上にスラリーを塗布した状態を示す断面図であり、図１２Ｂは基体上に塗布したスラリーを硬化した状態を示す断面図であり、図１２Ｃは基体を剥離して第２セラミック成形体とした状態を示す断面図である。12A is a cross-sectional view showing a state in which the slurry is applied on the substrate, FIG. 12B is a cross-sectional view showing a state in which the slurry applied on the substrate is cured, and FIG. It is sectional drawing which shows the state made into the body. 図１３Ａは、第２実施形態に係るセラミック基板を示す断面図である。図１３Ｂは導体成形体を有する第１、３セラミック成形体と導体成形体のない第２セラミック成形体を積層してセラミック積層体とした状態を示す断面図である。FIG. 13A is a cross-sectional view showing a ceramic substrate according to the second embodiment. FIG. 13B is a cross-sectional view showing a state in which the first and third ceramic compacts having the conductor compact and the second ceramic compact without the conductor compact are laminated to form a ceramic laminate. 図１４Ａはフイルム上に導体ペーストによる導体成形体を形成した状態を示す断面図であり、図１４Ｂは鋳込み型内にフイルムを設置した後、鋳込み型内にスラリーを注入した状態を示す断面図であり、図１４Ｃは鋳込み型内に注入されたスラリーを硬化して第１セラミック成形体とした状態を示す断面図である。FIG. 14A is a cross-sectional view showing a state in which a conductor molded body made of a conductive paste is formed on the film, and FIG. 14B is a cross-sectional view showing a state in which slurry is injected into the casting mold after the film is installed in the casting mold. FIG. 14C is a cross-sectional view showing a state in which the slurry injected into the casting mold is cured to form a first ceramic molded body. 図１５Ａは鋳込み型から第１セラミック成形体をフイルムごと離型した状態を示す断面図であり、図１５Ｂはフイルムから第１セラミック成形体を離型した状態を示す断面図であり、図１５Ｃは、第１セラミック成形体に貫通孔を設け、該貫通孔に導体ペーストを充填した状態を示す断面図である。FIG. 15A is a sectional view showing a state in which the first ceramic molded body is released from the casting mold together with the film, FIG. 15B is a sectional view showing a state in which the first ceramic molded body is released from the film, and FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which a through hole is provided in the first ceramic molded body and a conductive paste is filled in the through hole.

先ず、第１実施形態に係るセラミック基板１０について図１Ａ、図１Ｂを参照しながら説明する。   First, the ceramic substrate 10 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1A and 1B.

図１Ａは、セラミック基板１０の平面図である。セラミック基板１０は、セラミック焼結体１２と表層導体１４とが一体化され、表面に表層導体１４が露出した構成を有する。表層導体１４は、所定の表層導体パターン１６を形成し、配線として機能する。表層導体１４には、例えば、半導体素子や端子等を接続するための拡幅された接続部１８が配設され、該接続部１８には、内層導体２２（図１Ｂ参照）と表層導体１４とを電気的に接続するビア電極２０の一端が接続されている。   FIG. 1A is a plan view of the ceramic substrate 10. The ceramic substrate 10 has a configuration in which the ceramic sintered body 12 and the surface conductor 14 are integrated, and the surface conductor 14 is exposed on the surface. The surface layer conductor 14 forms a predetermined surface layer conductor pattern 16 and functions as a wiring. For example, a widened connecting portion 18 for connecting a semiconductor element, a terminal, or the like is disposed on the surface layer conductor 14, and the inner layer conductor 22 (see FIG. 1B) and the surface layer conductor 14 are connected to the connecting portion 18. One end of the electrically connected via electrode 20 is connected.

セラミック基板１０のＩＢ−ＩＢ線断面を示す図１Ｂから諒解されるように、セラミック焼結体１２の一主面１２ａと、表層導体１４の一主面１４ａとは、同一平面をなし、表層導体１４の一主面１４ａ以外の部分は、セラミック焼結体１２に埋設され一体的に接合されている。表層導体１４の一主面１４ａ以外の部分、すなわち、表層導体１４の側面１４ｂは、セラミック焼結体１２の内壁部１２ｂと接合され、表層導体１４の他方の主面１４ｃは、セラミック焼結体１２の内底面１２ｃと接合されている。   As can be understood from FIG. 1B showing a cross section taken along line IB-IB of the ceramic substrate 10, the one main surface 12a of the ceramic sintered body 12 and the one main surface 14a of the surface conductor 14 are in the same plane, and the surface layer conductor. Parts other than one main surface 14a of 14 are embedded in the ceramic sintered body 12 and integrally joined thereto. A portion other than one main surface 14a of the surface layer conductor 14, that is, the side surface 14b of the surface layer conductor 14 is joined to the inner wall portion 12b of the ceramic sintered body 12, and the other main surface 14c of the surface layer conductor 14 is a ceramic sintered body. 12 is joined to the inner bottom surface 12c.

また、図１Ｂに示すセラミック基板の断面において、表層導体１４の他方の主面１４ｃの一部、例えば接続部１８が形成された部分には、ビア電極２０が設けられ、表層導体１４と内層導体２２とが接続されている。内層導体２２は、図１Ａの例では、セラミック焼結体１２の内部に、表層導体１４と平行して２層設けられており、それぞれ内層導体パターン２４を構成している。内層導体２２間も一部がビア電極によって接続されている。なお、内層導体２２は、２層に限らず、多数設けられてよい。   Further, in the cross section of the ceramic substrate shown in FIG. 1B, a via electrode 20 is provided on a part of the other main surface 14c of the surface conductor 14, for example, a portion where the connecting portion 18 is formed, and the surface conductor 14 and the inner conductor 22 is connected. In the example of FIG. 1A, the inner layer conductor 22 is provided in two layers in parallel with the surface layer conductor 14 inside the ceramic sintered body 12, and constitutes an inner layer conductor pattern 24. A part of the inner layer conductors 22 is also connected by via electrodes. In addition, the inner layer conductor 22 is not limited to two layers and may be provided in large numbers.

表層導体１４の厚みは、３０μｍ以上が好ましく、４５μｍ以上がより好ましく、５０μｍ以上がさらに好ましい。また、表層導体１４の厚みの上限は、例えば、２００μｍ以下、１５０μｍ以下、１００μｍ以下とすることが好ましい。内層導体２２も同様の厚みとすることができる。   The thickness of the surface conductor 14 is preferably 30 μm or more, more preferably 45 μm or more, and further preferably 50 μm or more. Moreover, it is preferable that the upper limit of the thickness of the surface layer conductor 14 is 200 micrometers or less, 150 micrometers or less, and 100 micrometers or less, for example. The inner layer conductor 22 can also have a similar thickness.

また、表層導体１４と内層導体２２との間隔は、例えば１０〜５００μｍ、３０〜３００μｍ、より好ましくは、５０〜２００μｍとすることができる。表層導体１４に平行に設けられた２層の内層導体２２の層間隔も上記と同様に、例えば１０〜５００μｍ、３０〜３００μｍ、より好ましくは、５０〜２００μｍとすることができる。   Moreover, the space | interval of the surface layer conductor 14 and the inner layer conductor 22 can be 10-500 micrometers, 30-300 micrometers, for example, More preferably, it is 50-200 micrometers. Similarly to the above, the layer interval between the two inner conductors 22 provided in parallel to the surface conductor 14 can be set to, for example, 10 to 500 μm, 30 to 300 μm, and more preferably 50 to 200 μm.

第１実施形態に係るセラミック基板は、基本的には以上のような構成を有する。次にその作用効果について説明する。   The ceramic substrate according to the first embodiment basically has the above-described configuration. Next, the function and effect will be described.

本実施形態では、セラミック焼結体１２の一主面１２ａと表層導体１４の一主面とを同一平面上に位置させている。これにより、表層導体１４に半導体素子等の電子部品を実装する際に、表面に凹凸がなく平坦であることから、部分的に実装不良が生じたり、電子部品の傾きや位置ずれ等が生じたりすることなく、確実に実装することができる。また、表層導体１４に電子部品の実装のための半田印刷を行う場合には、セラミック基板１０の表面の平坦性により、均一な印刷膜を正確に施すことが可能となる。   In the present embodiment, one main surface 12a of the ceramic sintered body 12 and one main surface of the surface layer conductor 14 are positioned on the same plane. As a result, when an electronic component such as a semiconductor element is mounted on the surface conductor 14, since the surface is flat without unevenness, a mounting failure may occur in part or the electronic component may be inclined or misaligned. Without having to do so. In addition, when performing solder printing for mounting electronic components on the surface conductor 14, a uniform printed film can be accurately applied due to the flatness of the surface of the ceramic substrate 10.

また、表層導体１４の厚みが３０μｍ以上と大きいため導体の抵抗が小さくなり、大電流を流したときの発熱も抑えることができる。しかも、表層導体１４がセラミック焼結体１２に埋設され、表層導体１４の側面１４ｂとセラミック焼結体１２の内壁部１２ｂとが接合されているため、表層導体１４の側面１４ｂからセラミック焼結体１２に熱を逃がして放熱することができる。   Moreover, since the thickness of the surface conductor 14 is as large as 30 μm or more, the resistance of the conductor is reduced, and heat generation when a large current is passed can be suppressed. Moreover, since the surface layer conductor 14 is embedded in the ceramic sintered body 12, and the side surface 14b of the surface layer conductor 14 and the inner wall portion 12b of the ceramic sintered body 12 are joined, the ceramic sintered body is formed from the side surface 14b of the surface layer conductor 14. The heat can be released to 12 and released.

さらに、表層導体１４とセラミック焼結体１２とが一体化（接合）された面積が大きく、剥離し難い。特に、表層導体１４の側面１４ｂは、セラミック焼結体１２の内壁部１２ｂと接合されていることから、例えば表層導体１４の熱膨張がセラミック焼結体１２の熱膨張より大きい場合であっても、側面１４ｂによって拘束されているため、表層導体１４が剥離するような応力が生じ難い。従って、表層導体１４に対し、大電流用の大型の電子部品を搭載したり、接続端子を接続したりした場合も接続強度が大きいためはずれ難くなる。   Furthermore, the surface conductor 14 and the ceramic sintered body 12 are integrated (joined) in a large area, and are difficult to peel off. In particular, since the side surface 14b of the surface layer conductor 14 is joined to the inner wall portion 12b of the ceramic sintered body 12, even when the thermal expansion of the surface layer conductor 14 is larger than the thermal expansion of the ceramic sintered body 12, for example. Since it is restrained by the side surface 14b, it is difficult to generate a stress that causes the surface layer conductor 14 to peel off. Accordingly, even when a large-sized electronic component for a large current is mounted on the surface layer conductor 14 or when a connection terminal is connected, the connection strength is high, so that it is difficult to disengage.

次に、第一実施形態に係るセラミック基板の変形例について図２を参照して説明する。
図２に示すように、この変形例に係るセラミック基板１０は、表層導体１４の一主面上に金属被膜２６を設けた点で、図１Ｂに示した例と異なる。 Next, a modified example of the ceramic substrate according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, the ceramic substrate 10 according to this modification is different from the example shown in FIG. 1B in that a metal coating 26 is provided on one main surface of the surface conductor 14.

金属被膜２６は、半田、めっき、スパッタリング法、真空蒸着、イオンプレーティング、化学気相成長（ＣＶＤ）等の各種の成膜法により形成された被膜を採用することができる。金属被膜２６の厚みは、例えば、２０μｍ以上が好ましく、５０μｍ以上がより好ましく、１００μｍ以上がさらに好ましい。従って、表層導体１４の厚みと金属被膜２６の厚みとの合計は、５０μｍ以上とすることができる。   The metal film 26 may be a film formed by various film forming methods such as solder, plating, sputtering, vacuum deposition, ion plating, chemical vapor deposition (CVD), and the like. For example, the thickness of the metal coating 26 is preferably 20 μm or more, more preferably 50 μm or more, and even more preferably 100 μm or more. Therefore, the sum of the thickness of the surface conductor 14 and the thickness of the metal coating 26 can be 50 μm or more.

例えば、半田印刷によって金属被膜２６を形成した場合には、半導体素子等の電子部品の実装を容易化できる。また、めっき等によって金属被膜２６を形成することで、より一層配線抵抗を低くできることは勿論、半田濡れ性、耐腐食性、耐酸化性、高熱伝導性等に優れた各種金属材料を用いることにより、配線の各特性を向上させることができる。   For example, when the metal coating 26 is formed by solder printing, mounting of electronic components such as semiconductor elements can be facilitated. In addition, by forming the metal coating 26 by plating or the like, the wiring resistance can be further reduced, and by using various metal materials excellent in solder wettability, corrosion resistance, oxidation resistance, high thermal conductivity, etc. Each characteristic of the wiring can be improved.

また、本実施形態では、所定の厚みを有する表層導体１４がセラミック焼結体１２に埋設されており、表層導体１４の側面１４ｂがセラミック焼結体１２の内壁部１２ｂと接合されているため、表層導体１４上に、例えば厚みの大きな金属被膜２６を設けても、熱膨張差による剥離が回避される。   In the present embodiment, the surface layer conductor 14 having a predetermined thickness is embedded in the ceramic sintered body 12, and the side surface 14b of the surface layer conductor 14 is joined to the inner wall portion 12b of the ceramic sintered body 12, Even if a thick metal film 26 is provided on the surface conductor 14, for example, peeling due to a difference in thermal expansion is avoided.

この第一実施形態に係るセラミック基板の製造方法について、上記した変形例も含め図３〜図１２Ｃを参照して説明する。   A method for manufacturing a ceramic substrate according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.

図３に示すように、後に導体となる導体成形体２８を有し、熱硬化性樹脂前駆体とセラミック粉末と溶剤とが混合されたスラリー３０（図４Ｂ参照）を、導体成形体２８を被覆するように供給した後に硬化して得られる複数の第１セラミック成形体３２と、導体成形体２８のない第２セラミック成形体３４とを積層してセラミック積層体３６を作製し、該セラミック積層体３６を焼成することによって図１に示すセラミック基板１０が得られる。   As shown in FIG. 3, a conductor molded body 28 that will be a conductor later is provided, and the conductor molded body 28 is coated with slurry 30 (see FIG. 4B) in which a thermosetting resin precursor, ceramic powder, and a solvent are mixed. A plurality of first ceramic molded bodies 32 obtained by curing after being supplied and a second ceramic molded body 34 without the conductor molded body 28 are laminated to produce a ceramic laminated body 36, and the ceramic laminated body By firing 36, the ceramic substrate 10 shown in FIG. 1 is obtained.

すなわち、セラミック積層体３６を焼成することによって、導体成形体２８による表層導体１４及び内層導体２２と、これらが埋め込まれたセラミック焼結体１２とを有するセラミック基板１０が得られる。   That is, by firing the ceramic laminate 36, the ceramic substrate 10 having the surface layer conductor 14 and the inner layer conductor 22 of the conductor molded body 28 and the ceramic sintered body 12 in which these are embedded is obtained.

ここで、セラミック積層体３６の２つの作製方法（第１作製方法及び第２作製方法）について図４Ａ〜図１２Ｃを参照しながら説明する。   Here, two production methods (first production method and second production method) of the ceramic laminate 36 will be described with reference to FIGS. 4A to 12C.

［第１作製方法］
第１作製方法は、先ず、図４Ａに示すように、フイルム３８上に導体ペースト４０を印刷法によってパターン形成した後、硬化してフイルム３８上に導体成形体２８を形成する。フイルム３８は、表面にシリコーン離型剤がコートされたＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）である。導体ペースト４０の加熱硬化時における収縮、歪を抑制するために、予めフイルム３８に温度１５０℃で１０分以上のアニール処理を施すことが好ましい。 [First production method]
In the first manufacturing method, first, as shown in FIG. 4A, a conductor paste 40 is patterned on a film 38 by a printing method, and then cured to form a conductor molded body 28 on the film 38. The film 38 is PET (polyethylene terephthalate) whose surface is coated with a silicone release agent. In order to suppress shrinkage and distortion during the heat curing of the conductor paste 40, it is preferable to subject the film 38 to an annealing treatment at a temperature of 150 ° C. for 10 minutes or more in advance.

その後、図４Ｂに示すように、フイルム３８を鋳込み型４２内に設置し、スラリー３０を鋳込み型４２内に鋳込んだ後に、硬化（室温硬化や乾燥硬化等）する。これによって、図４Ｃに示すように、第１セラミック成形体３２が得られる。この場合、図５Ａに示すように、フイルム３８上に第１セラミック成形体３２が設置された状態になっているため、第１セラミック成形体３２をフイルム３８から離型することによって、図５Ｂに示すように、導体成形体２８が埋設された第１セラミック成形体３２が得られる。   After that, as shown in FIG. 4B, the film 38 is placed in the casting mold 42 and the slurry 30 is cast in the casting mold 42, and then cured (room temperature curing, dry curing, etc.). Thereby, as shown in FIG. 4C, the first ceramic molded body 32 is obtained. In this case, as shown in FIG. 5A, since the first ceramic molded body 32 is placed on the film 38, the first ceramic molded body 32 is released from the film 38, whereby FIG. As shown, the first ceramic molded body 32 in which the conductor molded body 28 is embedded is obtained.

この場合、スラリー３０に熱硬化性樹脂前駆体を含んでいるため、スラリー３０の硬化時における乾燥収縮に伴う導体成形体２８周りの部分の変形は小さい。従って、第１セラミック成形体３２のうち、導体成形体２８の周りの部分の変形も小さく、第１セラミック成形体３２の一主面（導体成形体２８の一主面が露出された面）の平坦性も良好となる。   In this case, since the slurry 30 contains the thermosetting resin precursor, deformation of the portion around the conductor molded body 28 due to drying shrinkage when the slurry 30 is cured is small. Accordingly, the deformation of the portion around the conductor molded body 28 in the first ceramic molded body 32 is small, and one main surface of the first ceramic molded body 32 (the surface on which one main surface of the conductor molded body 28 is exposed). The flatness is also good.

次に、図５Ｃに示すように、第１セラミック成形体３２に対し、ビア電極２０を形成するための貫通孔４４を穿設する孔加工を行う。孔加工は、ＮＣパンチで開ける方法、金型で打ち抜く方法、レーザを用いて開ける方法などが挙げられる。なかでも、レーザを用いる方法や、金型による打抜き加工が量産に対応でき、孔加工精度にも優れる点で好ましい。孔加工によって第１セラミック成形体３２に形成された貫通孔４４に導体ペースト４５を例えばスクリーン印刷によって充填し、硬化させる。   Next, as shown in FIG. 5C, the first ceramic molded body 32 is subjected to hole processing for forming a through hole 44 for forming the via electrode 20. Examples of the hole machining include a method of opening with an NC punch, a method of punching with a mold, and a method of using a laser. Among these, a method using a laser and a punching process using a die are preferable because they can be used for mass production and have excellent hole machining accuracy. A conductor paste 45 is filled in the through holes 44 formed in the first ceramic molded body 32 by hole processing, for example, by screen printing and cured.

一方、図６Ａに示すように、フイルム３８を鋳込み型４２内に設置し、スラリー３０を鋳込み型４２内に鋳込んだ後に、図６Ｂに示すように、スラリー３０を硬化（室温硬化や乾燥硬化等）する。その後、フイルム３８を離型することによって、図６Ｃに示すように、第２セラミック成形体３４が得られる。   On the other hand, as shown in FIG. 6A, after the film 38 is installed in the casting mold 42 and the slurry 30 is cast into the casting mold 42, the slurry 30 is cured (room temperature curing or dry curing) as shown in FIG. 6B. Etc.) Thereafter, by releasing the film 38, a second ceramic molded body 34 is obtained as shown in FIG. 6C.

第１セラミック成形体３２の鋳込み型４２からの離型性を良好にするために、図７Ａ〜図８Ｂに示すようにしてもよい。すなわち、図７Ａに示すように、フイルム３８上に導体ペースト４０を印刷法によってパターン形成した後、硬化してフイルム３８上に導体成形体２８を形成する。   In order to improve the releasability of the first ceramic molded body 32 from the casting mold 42, it may be as shown in FIGS. 7A to 8B. That is, as shown in FIG. 7A, a conductor paste 40 is patterned on the film 38 by a printing method and then cured to form a conductor molded body 28 on the film 38.

その後、図７Ｂに示すように、導体成形体２８が形成されたフイルム３８を鋳込み型４２内に設置する際に、フイルム３８の導体成形体２８が形成された面と他のフイルム４６とを対向させ、さらに、フイルム３８と他のフイルム４６の間にスペーサ４８を挟んで設置する。そして、スペーサ４８にて形成される空間内にスラリー３０を流し込んだ後に硬化して、第１セラミック成形体３２を得るようにしてもよい（図７Ｃ参照）。この場合、図８Ａに示すように、第１セラミック成形体３２がフイルム３８、他のフイルム４６及びスペーサ４８にて囲まれた状態となっているため、第１セラミック成形体３２が鋳込み型４２に不要に付着することなく、簡単に鋳込み型４２から離型することができる。   Thereafter, as shown in FIG. 7B, when the film 38 on which the conductor formed body 28 is formed is placed in the casting mold 42, the surface of the film 38 on which the conductor formed body 28 is formed faces the other film 46. In addition, a spacer 48 is interposed between the film 38 and another film 46. Then, the slurry 30 may be poured into the space formed by the spacer 48 and then cured to obtain the first ceramic molded body 32 (see FIG. 7C). In this case, as shown in FIG. 8A, since the first ceramic molded body 32 is surrounded by the film 38, the other film 46 and the spacer 48, the first ceramic molded body 32 becomes the casting mold 42. The mold can be easily released from the casting mold 42 without unnecessary attachment.

さらに、導体成形体２８が形成されるフイルム３８の表面に塗布された剥離剤の剥離力と、他のフイルム４６の表面に塗布された剥離剤の剥離力とを異なるようにすれば、必ずどちらかのフイルム３８（又は４６）が剥がれ易くなり、フイルム３８（又は４６）からの離型も容易になる。図８Ｂに、フイルム３８、他のフイルム４６及びスペーサ４８から第１セラミック成形体３２を離型した状態を示す。なお、第２セラミック成形体３４についても、図７Ａ〜図８Ｂの作製方法を採用してもよい。   Furthermore, if the release force of the release agent applied to the surface of the film 38 on which the conductor molded body 28 is formed differs from the release force of the release agent applied to the surface of the other film 46, it is always The film 38 (or 46) is easily peeled off, and release from the film 38 (or 46) is facilitated. FIG. 8B shows a state where the first ceramic molded body 32 is released from the film 38, another film 46, and the spacer 48. Note that the manufacturing method shown in FIGS. 7A to 8B may also be adopted for the second ceramic molded body 34.

次に、図３に示すように、例えば複数の第１セラミック成形体３２と、少なくとも１つの第２セラミック成形体３４を積層して、セラミック積層体３６とする。このとき、セラミック積層体３６の一主面に、第１セラミック成形体３２の一主面、すなわち導体成形体２８が露出している面が上面となるように積層する。第１セラミック成形体３２の一主面の平坦性が良好となっていることから、セラミック積層体３６における一主面（導体成形体２８の一主面が露出された面）の平坦性も良好となる。   Next, as shown in FIG. 3, for example, a plurality of first ceramic molded bodies 32 and at least one second ceramic molded body 34 are laminated to form a ceramic laminated body 36. At this time, lamination is performed such that one main surface of the first ceramic molded body 32, that is, the surface where the conductor molded body 28 is exposed, is the upper surface on one main surface of the ceramic laminate 36. Since the flatness of one main surface of the first ceramic molded body 32 is good, the flatness of one main surface (the surface on which one main surface of the conductor molded body 28 is exposed) in the ceramic laminate 36 is also good. It becomes.

このセラミック積層体３６において、複数の第１セラミック成形体３２及び第２セラミック成形体３４は、スラリー３０に含まれる溶剤の一部が残存していてもよい。この場合、硬化後の第１及び第２セラミック成形体３２、３４は柔軟性を有する。従って、一般に硬くて脆い熱硬化性樹脂前駆体をバインダに使用しても、柔軟性のあるテープ成形体として工程間を搬送させることができ、複数の第１セラミック成形体３２及び第２セラミック成形体３４を積層しても、積層間に空隙が生じる等の不具合は生じない（積層性の向上）。なお、積層の際の圧力、温度は、デラミネーションや積層体の変形、積層ずれを勘案して適宜設定される。   In the ceramic laminate 36, a part of the solvent contained in the slurry 30 may remain in the plurality of first ceramic molded bodies 32 and the second ceramic molded bodies 34. In this case, the cured first and second ceramic molded bodies 32 and 34 have flexibility. Therefore, even if a hard and brittle thermosetting resin precursor is generally used as a binder, it can be conveyed between processes as a flexible tape molded body, and a plurality of first ceramic molded bodies 32 and second ceramic molded bodies can be conveyed. Even if the bodies 34 are stacked, there is no problem such as a gap between the stacked layers (improved stackability). The pressure and temperature at the time of stacking are appropriately set in consideration of delamination, deformation of the stacked body, and stacking deviation.

ここで、各構成部材の好ましい態様について説明する。   Here, the preferable aspect of each structural member is demonstrated.

［導体ペースト４０：第１作製方法］
導体ペースト４０としては、バインダとしてエポキシ、フェノール等の未硬化物を含有するものが好ましいが、とりわけ、レゾール型フェノール樹脂を含有するものが好ましい。また、金属粉末については、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｒｈといった金属の単体又は合金、金属間化合物を用いることができるが、同時焼成されるセラミック部材に要求される特性、すなわち、焼成時の酸素分圧、温度、焼成収縮温度特性を考慮し、適宜選択される。焼成収縮温度特性については金属粉末組成だけではなく、金属粉末の粒径、比表面積、凝集度によっても適宜制御される。導体ペースト４０中のバインダ分量については、例えば、Ａｇ粉末の場合、金属粉末重量の１％〜１０％の範囲を使用するが、セラミック部材の焼成収縮率、スクリーン印刷時の印刷性を考慮し、３〜６％の範囲が好ましい。 [Conductive paste 40: first production method]
The conductor paste 40 preferably contains an uncured material such as epoxy or phenol as a binder, but particularly preferably contains a resol type phenol resin. As for the metal powder, a simple substance or alloy of metal such as Ag, Pd, Au, Pt, Cu, Ni, Rh, or an intermetallic compound can be used. The oxygen partial pressure, temperature, and firing shrinkage temperature characteristics during firing are selected as appropriate. The firing shrinkage temperature characteristic is appropriately controlled not only by the metal powder composition but also by the particle size, specific surface area, and aggregation degree of the metal powder. For the amount of binder in the conductive paste 40, for example, in the case of Ag powder, a range of 1% to 10% of the weight of the metal powder is used, but considering the firing shrinkage rate of the ceramic member and the printability during screen printing, A range of 3-6% is preferred.

導体ペースト４０は、上述したように、印刷後、加熱硬化させるが、硬化条件は、硬化剤の種類により異なり、例えば、第１の実施の形態で使用するレゾール型フェノール樹脂の場合、１２０℃で１０分〜６０分硬化させる。   As described above, the conductor paste 40 is heat-cured after printing, but the curing conditions differ depending on the type of the curing agent. For example, in the case of the resol type phenol resin used in the first embodiment, the conductive paste 40 is 120 ° C. Cure for 10-60 minutes.

導体ペースト４０による導体成形体２８が形成されたフイルム３８（この場合、ＰＥＴフィルム）を鋳込み型４２に設置するが、ＰＥＴフイルムを鋳込み型４２に設置する際、ＰＥＴフイルムのうねりを抑制するため、所望の平行度、平坦度を有する型板に真空吸着、糊付け、静電吸着等の手段により吸着させる。   A film 38 (in this case, a PET film) in which the conductor molded body 28 is formed by the conductor paste 40 is placed in the casting mold 42. When the PET film is placed in the casting mold 42, the undulation of the PET film is suppressed. It is adsorbed on a template having desired parallelism and flatness by means of vacuum adsorption, gluing, electrostatic adsorption or the like.

なお、ビア電極の形成に用いる導体ペースト４５は、導体成形体に用いる導体ペースト４０と同じものを用いても良いし、例えば、貫通孔４４に流れ込み易くなるように粘度を調整した別のものを用いてもよい。この場合、別の導体ペースト４５として、市販の銀ペースト等を用いることができる。   The conductor paste 45 used for forming the via electrode may be the same as the conductor paste 40 used for the conductor molded body. For example, another conductor whose viscosity is adjusted so that it can easily flow into the through hole 44 is used. It may be used. In this case, as another conductor paste 45, a commercially available silver paste or the like can be used.

［鋳込み型４２（金型）：第１作製方法］
型板は、吸着手段に応じた板部材を使用する。例えば真空吸着の場合は、金属、セラミック、樹脂等の材質は関係なく、多孔質板や吸着用孔を多数あけた板を使用し、糊付けの場合は、糊との反応性がなく、後に溶剤等で糊を拭き取る際にも変質を起こさない材質の板を使用し、静電吸着の場合は、ＰＥＴと静電吸着し易い材料でできた板を使用することが好ましい。 [Casting Die 42 (Mold): First Manufacturing Method]
The template uses a plate member corresponding to the suction means. For example, in the case of vacuum adsorption, regardless of the material such as metal, ceramic, resin, etc., use a porous plate or a plate with a large number of holes for adsorption. It is preferable to use a plate made of a material that does not change in quality even when the paste is wiped off, etc., and in the case of electrostatic adsorption, a plate made of a material that is easily electrostatically adsorbed with PET is preferably used.

鋳込み型４２は、内部にスラリー３０が流通する経路を有し、鋳込み硬化後のスラリー３０が所望の厚みの板状となるように、型板間に、導体成形体２８が形成されたフイルム３８、他のフイルム４６及びスペーサ４８を設置して、フイルム３８及び他のフイルム４６を平行に対向した形態を有し、且つ、フイルム３８と他のフイルム４６との間に適当な間隔が設定されるようにすることが好ましい。   The casting mold 42 has a path through which the slurry 30 flows, and a film 38 in which a conductor molded body 28 is formed between the mold plates so that the slurry 30 after casting hardening has a plate shape with a desired thickness. The other film 46 and the spacer 48 are installed so that the film 38 and the other film 46 are parallelly opposed to each other, and an appropriate distance is set between the film 38 and the other film 46. It is preferable to do so.

フイルム３８、他のフイルム４６、スペーサ４８は、ＰＥＴフイルム、離型剤をコートした金属板・セラミック板、あるいはテフロン（登録商標）樹脂板等を用いることができる。   As the film 38, the other film 46, and the spacer 48, a PET film, a metal plate / ceramic plate coated with a release agent, a Teflon (registered trademark) resin plate, or the like can be used.

そして、この鋳込み型４２に、反応硬化する樹脂を含有するスラリー３０を流し込み、硬化させる。   Then, the slurry 30 containing the reaction-curing resin is poured into the casting mold 42 and cured.

［スラリー３０：第１作製方法］
スラリー３０は、用途に応じ、アルミナ、安定化ジルコニア、各種圧電セラミック材料、各種誘電セラミック材料、といった酸化物セラミックスをはじめ、シリコンナイトライド、アルミナイトライドといった窒化物セラミックス、シリコンカーバイド、タングステンカーバイドといった炭化物セラミックス粉末やバインダとしてのガラス成分を含んだセラミックス粉末を無機成分と、例えば分散剤とゲル化剤もしくはゲル化剤相互の化学反応が誘起される有機化合物とからなる。 [Slurry 30: First production method]
The slurry 30 includes oxide ceramics such as alumina, stabilized zirconia, various piezoelectric ceramic materials, various dielectric ceramic materials, nitride ceramics such as silicon nitride and aluminum nitride, and carbides such as silicon carbide and tungsten carbide, depending on applications. The ceramic powder containing a ceramic powder or a glass component as a binder is composed of an inorganic component and, for example, a dispersant and an organic compound that induces a chemical reaction between the gelling agent or the gelling agent.

このスラリー３０は、無機成分粉末の他、有機分散媒、ゲル化剤を含み、粘性や固化反応調整のための分散剤、触媒を含んでもよい。有機分散媒は反応性官能基を有していてよく、あるいは有していなくともよい。しかし、この有機分散媒は、反応性官能基を有することが特に好ましい。   The slurry 30 includes an organic dispersion medium and a gelling agent in addition to the inorganic component powder, and may also include a dispersant and a catalyst for adjusting viscosity and solidification reaction. The organic dispersion medium may or may not have a reactive functional group. However, the organic dispersion medium particularly preferably has a reactive functional group.

反応性官能基を有する有機分散媒としては、以下を例示することができる。   The following can be illustrated as an organic dispersion medium which has a reactive functional group.

すなわち、反応性官能基を有する有機分散媒は、ゲル化剤と化学結合し、スラリー３０を固化可能な液状物質であること、及び鋳込みが容易な高流動性のスラリー３０を形成できる液状物質であることの２つを満足する必要がある。   That is, the organic dispersion medium having a reactive functional group is a liquid substance that can be chemically bonded to the gelling agent to solidify the slurry 30 and can form a highly fluid slurry 30 that can be easily cast. Two things need to be satisfied.

ゲル化剤と化学結合し、スラリー３０を固化するためには、反応性官能基、すなわち、水酸基、カルボキシル基、アミノ基のようなゲル化剤と化学結合を形成し得る官能基を分子内に有していることが必要である。分散媒は少なくとも１の反応性官能基を有するものであれば足りるが、より十分な固化状態を得るためには、２以上の反応性官能基を有する有機分散媒を使用することが好ましい。２以上の反応性官能基を有する液状物質としては、例えば多価アルコール、多塩基酸が考えられる。なお、分子内の反応性官能基は必ずしも同種の官能基である必要はなく、異なる官能基であってもよい。また、反応性官能基はポリグリセリンのように多数あってもよい。   In order to chemically bond with the gelling agent and solidify the slurry 30, a reactive functional group, that is, a functional group capable of forming a chemical bond with the gelling agent such as a hydroxyl group, a carboxyl group, or an amino group is included in the molecule. It is necessary to have. The dispersion medium need only have at least one reactive functional group, but in order to obtain a more solidified state, it is preferable to use an organic dispersion medium having two or more reactive functional groups. Examples of liquid substances having two or more reactive functional groups include polyhydric alcohols and polybasic acids. In addition, the reactive functional group in a molecule | numerator does not necessarily need to be the same kind of functional group, and a different functional group may be sufficient as it. Moreover, there may be many reactive functional groups like polyglycerol.

一方、注型が容易な高流動性のスラリー３０を形成するためには、可能な限り粘性の低い液状物質を使用することが好ましく、特に、２０℃における粘度が２０ｃｐｓ以下の物質を使用することが好ましい。既述の多価アルコールや多塩基酸は水素結合の形成により粘性が高い場合があるため、たとえスラリー３０を固化することが可能であっても反応性分散媒として好ましくない場合がある。従って、多塩基酸エステル、多価アルコールの酸エステル等の２以上のエステル基を有するエステル類を前記有機分散媒として使用することが好ましい。また、多価アルコールや多塩基酸も、スラリー３０を大きく増粘させない程度の量であれば、強度補強のために使用することは有効である。エステル類は比較的安定ではあるものの、反応性が高いゲル化剤とであれば十分反応可能であり、粘性も低いため、上記２条件を満たすからである。特に、全体の炭素数が２０以下のエステルは低粘性であるため、反応性分散媒として好適に用いることができる。   On the other hand, in order to form a highly fluid slurry 30 that is easy to cast, it is preferable to use a liquid material having a viscosity as low as possible, and in particular, a material having a viscosity at 20 ° C. of 20 cps or less. Is preferred. Since the polyhydric alcohols and polybasic acids described above may have high viscosity due to the formation of hydrogen bonds, even if the slurry 30 can be solidified, it may not be preferable as a reactive dispersion medium. Therefore, it is preferable to use esters having two or more ester groups such as polybasic acid esters and acid esters of polyhydric alcohols as the organic dispersion medium. In addition, it is effective to use polyhydric alcohol and polybasic acid for strength reinforcement as long as they do not greatly thicken the slurry 30. This is because esters are relatively stable, but can be sufficiently reacted with a highly reactive gelling agent and have a low viscosity, so the above two conditions are satisfied. In particular, an ester having a total carbon number of 20 or less can be suitably used as a reactive dispersion medium because of its low viscosity.

スラリー３０に含有されていてもよい反応性官能基を有する有機分散媒としては、具体的には、エステル系ノニオン、アルコールエチレンオキサイド、アミン縮合物、ノニオン系特殊アミド化合物、変性ポリエステル系化合物、カルボキシル基含有ポリマー、マレイン系ポリアニオン、ポリカルボン酸エステル、多鎖型高分子非イオン系、リン酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、アルキルベンゼンスルホン酸Ｎａ、マレイン酸系化合物を例示できる。また、非反応性分散媒としては、炭化水素、エーテル、トルエン等を例示できる。   Specific examples of the organic dispersion medium having a reactive functional group that may be contained in the slurry 30 include ester-based nonions, alcohol ethylene oxides, amine condensates, nonionic special amide compounds, modified polyester compounds, carboxyls. Examples thereof include a group-containing polymer, a maleic polyanion, a polycarboxylic acid ester, a multi-chain polymer nonionic system, a phosphoric acid ester, a sorbitan fatty acid ester, an alkylbenzenesulfonic acid Na, and a maleic acid compound. Examples of the non-reactive dispersion medium include hydrocarbon, ether, toluene and the like.

［ゲル化剤：第１作製方法］
スラリー３０中に含有されるゲル化剤は、分散媒に含まれる反応性官能基と反応して固化反応を引き起こすものであり、以下を例示することができる。 [Gelling agent: first preparation method]
The gelling agent contained in the slurry 30 reacts with the reactive functional group contained in the dispersion medium to cause a solidification reaction, and the following can be exemplified.

すなわち、ゲル化剤の２０℃における粘度が３０００ｃｐｓ以下であることが好ましい。具体的には、２以上のエステル基を有する有機分散媒と、イソシアナート基、及び／又はイソチオシアナート基を有するゲル化剤とを化学結合させることによりスラリー３０を固化することが好ましい。   That is, it is preferable that the viscosity of the gelling agent at 20 ° C. is 3000 cps or less. Specifically, it is preferable to solidify the slurry 30 by chemically bonding an organic dispersion medium having two or more ester groups and a gelling agent having an isocyanate group and / or an isothiocyanate group.

具体的には、この反応性のゲル化剤は、分散媒と化学結合し、スラリー３０を固化可能な物質である。従って、ゲル化剤は、分子内に、分散媒と化学反応し得る反応性官能基を有するものであればよく、例えば、モノマー、オリゴマー、架橋剤の添加により三次元的に架橋するプレポリマー（例えば、ポリビニルアルコール、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等）等のいずれであってもよい。   Specifically, the reactive gelling agent is a substance that can chemically bond with the dispersion medium and solidify the slurry 30. Accordingly, the gelling agent only needs to have a reactive functional group capable of chemically reacting with the dispersion medium in the molecule. For example, a prepolymer (three-dimensionally cross-linked by adding a monomer, oligomer, or cross-linking agent) For example, any of polyvinyl alcohol, an epoxy resin, a phenol resin, etc. may be sufficient.

但し、反応性ゲル化剤は、スラリー３０の流動性を確保する観点から、粘性が低いもの、具体的には２０℃における粘度が３０００ｃｐｓ以下の物質を使用することが好ましい。   However, as the reactive gelling agent, from the viewpoint of ensuring the fluidity of the slurry 30, it is preferable to use a material having a low viscosity, specifically, a material having a viscosity at 20 ° C. of 3000 cps or less.

一般に、平均分子量が大きなプレポリマー及びポリマーは、粘性が高いため、本実施例では、これらより分子量が小さいもの、具体的には平均分子量（ＧＰＣ法による）が２０００以下のモノマー又はオリゴマーを使用することが好ましい。なお、ここでの「粘度」とは、ゲル化剤自体の粘度（ゲル化剤が１００％の時の粘度）を意味し、市販のゲル化剤希釈溶液（例えば、ゲル化剤の水溶液等）の粘度を意味するものではない。   In general, since prepolymers and polymers having a large average molecular weight have high viscosity, in this example, monomers or oligomers having a molecular weight smaller than these, specifically, a monomer or oligomer having an average molecular weight (by GPC method) of 2000 or less are used. It is preferable. Here, “viscosity” means the viscosity of the gelling agent itself (viscosity when the gelling agent is 100%), and a commercially available gelling agent diluted solution (for example, an aqueous solution of the gelling agent). It does not mean the viscosity of.

ゲル化剤の反応性官能基は、反応性分散媒との反応性を考慮して適宜選択することが好ましい。例えば反応性分散媒として比較的反応性が低いエステル類を用いる場合は、反応性が高いイソシアナート基（−Ｎ＝Ｃ＝Ｏ）、及び／又はイソチオシアナート基（−Ｎ＝Ｃ＝Ｓ）を有するゲル化剤を選択することが好ましい。   The reactive functional group of the gelling agent is preferably selected as appropriate in consideration of the reactivity with the reactive dispersion medium. For example, when an ester having a relatively low reactivity is used as the reactive dispersion medium, a highly reactive isocyanate group (—N═C═O) and / or an isothiocyanate group (—N═C═S). It is preferred to select a gelling agent having

イソシアナート類は、ジオール類やジアミン類と反応させることが一般的であるが、ジオール類は既述の如く高粘性のものが多く、ジアミン類は反応性が高すぎて注型前にスラリー３０が固化してしまう場合がある。   Isocyanates are generally reacted with diols and diamines. However, diols are often highly viscous as described above, and diamines are too reactive so that slurry 30 is cast before casting. May solidify.

このような観点からも、エステルからなる反応性分散媒と、イソシアナート基及び／又はイソチオシアナート基を有するゲル化剤との反応によりスラリー３０を固化することが好ましく、より充分な固化状態を得るためには、２以上のエステル基を有する反応性分散媒と、イソシアナート基、及び／又はイソチオシアナート基を有するゲル化剤との反応によりスラリー３０を固化することが好ましい。また、ジオール類、ジアミン類も、スラリー３０を大きく増粘させない程度の量であれば、強度補強のために使用することは有効である。   Also from such a viewpoint, it is preferable to solidify the slurry 30 by a reaction between a reactive dispersion medium composed of an ester and a gelling agent having an isocyanate group and / or an isothiocyanate group. In order to obtain it, it is preferable to solidify the slurry 30 by a reaction between a reactive dispersion medium having two or more ester groups and a gelling agent having an isocyanate group and / or an isothiocyanate group. In addition, it is effective to use diols and diamines for strength reinforcement as long as they do not cause the slurry 30 to thicken significantly.

イソシアナート基及び／又はイソチオシアナート基を有するゲル化剤としては、例えば、ＭＤＩ（４，４’−ジフェニルメタンジイソシアナート）系イソシアナート（樹脂）、ＨＤＩ（ヘキサメチレンジイソシアナート）系イソシアネート（樹脂）、ＴＤＩ（トリレンジイソシアナート）系イソシアナート（樹脂）、ＩＰＤＩ（イソホロンジイソシアナート）系イソシアナート（樹脂）、イソチオシアナート（樹脂）等を挙げることができる。   Examples of the gelling agent having an isocyanate group and / or an isothiocyanate group include MDI (4,4′-diphenylmethane diisocyanate) -based isocyanate (resin), HDI (hexamethylene diisocyanate) -based isocyanate ( Resin), TDI (tolylene diisocyanate) based isocyanate (resin), IPDI (isophorone diisocyanate) based isocyanate (resin), isothiocyanate (resin) and the like.

また、反応性分散媒との相溶性等の化学的特性を考慮して、前述した基本化学構造中に他の官能基を導入することが好ましい。例えば、エステルからなる反応性分散媒と反応させる場合には、エステルとの相溶性を高めて、混合時の均質性を向上させる点から、親水性の官能基を導入することが好ましい。   In consideration of chemical characteristics such as compatibility with the reactive dispersion medium, it is preferable to introduce another functional group into the basic chemical structure described above. For example, when making it react with the reactive dispersion medium which consists of ester, it is preferable to introduce a hydrophilic functional group from the point which improves the compatibility with ester and improves the homogeneity at the time of mixing.

なお、ゲル化剤分子内に、イソシアナート基又はイソチオシアナート基以外の反応性官能基を含有させてもよく、イソシアナート基とイソチオシアナート基が混在してもよい。さらには、ポリイソシアナートのように、反応性官能基が多数存在してもよい。   The gelling agent molecule may contain a reactive functional group other than an isocyanate group or an isothiocyanate group, or an isocyanate group and an isothiocyanate group may be mixed. Furthermore, a large number of reactive functional groups may be present, such as polyisocyanate.

スラリー３０には、上述した成分以外に、消泡剤、界面活性剤、焼結助剤、触媒、可塑剤、特性向上剤等の各種添加剤を添加してもよい。   In addition to the components described above, various additives such as an antifoaming agent, a surfactant, a sintering aid, a catalyst, a plasticizer, and a property improver may be added to the slurry 30.

上述したスラリー３０は、以下のように作製することができる。
（ａ）分散媒に無機物粉体を分散してスラリー３０とした後、ゲル化剤を添加する。
（ｂ）分散媒に無機物粉体及びゲル化剤を同時に添加して分散することによりスラリー３０を製造する。 The slurry 30 described above can be produced as follows.
(A) An inorganic powder is dispersed in a dispersion medium to form a slurry 30, and then a gelling agent is added.
(B) The slurry 30 is produced by simultaneously adding and dispersing the inorganic powder and the gelling agent in the dispersion medium.

注型時及び塗布時の作業性を考慮すると、２０℃におけるスラリー３０の粘度は３００００ｃｐｓ以下であることが好ましく、２００００ｃｐｓ以下であることがより好ましい。スラリー３０の粘度は、既述した反応性分散媒やゲル化剤の粘度の他、粉体の種類、分散剤の量、スラリー３０の濃度（スラリー３０全体の体積に対する粉体体積％）によっても調整することができる。   Considering workability during casting and coating, the viscosity of the slurry 30 at 20 ° C. is preferably 30000 cps or less, and more preferably 20000 cps or less. The viscosity of the slurry 30 depends not only on the viscosity of the reactive dispersion medium and the gelling agent described above, but also on the type of powder, the amount of the dispersant, and the concentration of the slurry 30 (powder volume% with respect to the total volume of the slurry 30). Can be adjusted.

但し、スラリー３０の濃度は、通常は、２５〜７５体積％のものが好ましく、乾燥収縮によるクラックを少なくすることを考慮すると、３５〜７５体積％のものがさらに好ましい。有機成分として分散媒、分散剤、反応硬化物、反応触媒を有する。このうち、例えば分散媒とゲル化剤もしくはゲル化剤相互の化学反応により固化する。   However, the concentration of the slurry 30 is usually preferably 25 to 75% by volume, and more preferably 35 to 75% by volume in consideration of reducing cracks due to drying shrinkage. It has a dispersion medium, a dispersant, a reaction cured product, and a reaction catalyst as organic components. Among these, for example, it is solidified by a chemical reaction between the dispersion medium and the gelling agent or the gelling agent.

［第２作製方法］
次に、第２作製方法について図９Ａ〜図１２Ｃを参照しながら説明する。 [Second production method]
Next, the second manufacturing method will be described with reference to FIGS. 9A to 12C.

先ず、図９Ａに示すように、基体５０の上面に導体ペースト４０を例えば印刷法によってパターン形成し、さらに、このパターン形成された導体ペースト４０を加熱硬化して、基体５０上に導体成形体２８を形成する。なお、基体５０は、上述したフイルム３８と同様に、表面にシリコーン離型剤がコートされたＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を用いることができる。   First, as shown in FIG. 9A, a conductor paste 40 is patterned on the upper surface of the base 50 by, for example, a printing method, and the patterned conductor paste 40 is heat-cured to form a conductor molded body 28 on the base 50. Form. The base 50 can be made of PET (polyethylene terephthalate) having a surface coated with a silicone release agent, as with the film 38 described above.

その後、図９Ｂに示すように、熱硬化性樹脂前駆体とセラミック粉末と溶剤とが混合されたスラリー３０を、導体成形体２８を被覆するように基体５０上に塗布する。塗布方法としては、ディスペンサー法や、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す方法やスピンコート法等がある。図１０Ａ及び図１０Ｂに示す方法は、一対のガイド板５２ａ及び５２ｂの間に基体５０（導体成形体２８が形成された基体５０）を設置し、その後、スラリー３０を、導体成形体２８を被覆するように基体５０上に塗布した後、ブレード状の治具５４を一対のガイド板５２ａ及び５２ｂの上面を滑らせて（摺り切って）、余分なスラリー３０を取り除く方法である。一対のガイド板５２ａ及び５２ｂの高さを調整することによって、スラリー３０の厚みを容易に調整することができる。   Thereafter, as shown in FIG. 9B, a slurry 30 in which a thermosetting resin precursor, a ceramic powder, and a solvent are mixed is applied onto the substrate 50 so as to cover the conductor molded body 28. As a coating method, there are a dispenser method, a method shown in FIGS. 10A and 10B, a spin coating method, and the like. In the method shown in FIGS. 10A and 10B, a base body 50 (base body 50 on which a conductor molded body 28 is formed) is placed between a pair of guide plates 52a and 52b, and then the slurry 30 is coated with the conductor molded body 28. In this way, after applying onto the substrate 50, the blade-like jig 54 is slid (slid) on the upper surfaces of the pair of guide plates 52a and 52b to remove excess slurry 30. By adjusting the height of the pair of guide plates 52a and 52b, the thickness of the slurry 30 can be easily adjusted.

その後、図１１Ａに示すように、基体５０上に塗布されたスラリー３０を硬化（室温硬化や乾燥硬化等）させ、さらに、図１１Ｂに示すように、基体５０を剥離、除去することによって第１セラミック成形体３２が完成する。この場合も、第１セラミック成形体３２の一主面（導体成形体２８の一主面が露出された面）の平坦性は良好となる。   Thereafter, as shown in FIG. 11A, the slurry 30 applied on the substrate 50 is cured (room temperature curing, dry curing, etc.), and the substrate 50 is peeled and removed as shown in FIG. 11B. The ceramic molded body 32 is completed. Also in this case, the flatness of one main surface of the first ceramic molded body 32 (the surface on which one main surface of the conductor molded body 28 is exposed) is good.

次に、図１１Ｃに示すように、第１セラミック成形体３２に対し、ビア電極２０を形成するための貫通孔４４を穿設する孔加工を行った後、貫通孔４４に導体ペースト４５を例えばスクリーン印刷によって充填し、硬化させる。   Next, as shown in FIG. 11C, the first ceramic molded body 32 is subjected to hole processing for forming the through hole 44 for forming the via electrode 20, and then the conductive paste 45 is applied to the through hole 44, for example. Fill and cure by screen printing.

一方、図１２Ａに示すように、導体成形体２８が形成されていない基体５０上に、熱硬化性樹脂前駆体とセラミック粉末と溶剤とが混合されたスラリー３０を塗布する。塗布方法は、上述したように、ディスペンサー法や、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す方法やスピンコート法等を用いることができる。   On the other hand, as shown in FIG. 12A, a slurry 30 in which a thermosetting resin precursor, a ceramic powder, and a solvent are mixed is applied onto a base body 50 on which a conductor molded body 28 is not formed. As described above, as a coating method, a dispenser method, a method shown in FIGS. 10A and 10B, a spin coating method, or the like can be used.

その後、図１２Ｂに示すように、基体５０上に塗布されたスラリー３０を硬化（室温硬化や乾燥硬化等）させ、さらに、図１２Ｃに示すように、基体５０を剥離、除去することによって第２セラミック成形体３４が完成する。   Thereafter, as shown in FIG. 12B, the slurry 30 applied on the substrate 50 is cured (room temperature curing, dry curing, etc.), and then the substrate 50 is peeled and removed as shown in FIG. 12C. The ceramic molded body 34 is completed.

次に、図３に示すように、例えば複数の第１セラミック成形体３２と、少なくとも１つの第２セラミック成形体３４を積層して、セラミック積層体３６とする。このとき、セラミック積層体３６の一主面に、第１セラミック成形体３２の一主面、すなわち導体成形体２８が露出している面が上面となるように積層する。   Next, as shown in FIG. 3, for example, a plurality of first ceramic molded bodies 32 and at least one second ceramic molded body 34 are laminated to form a ceramic laminated body 36. At this time, lamination is performed such that one main surface of the first ceramic molded body 32, that is, the surface where the conductor molded body 28 is exposed, is the upper surface on one main surface of the ceramic multilayer body 36.

ここで、各構成部材の好ましい態様について説明する。   Here, the preferable aspect of each structural member is demonstrated.

［導体ペースト４０：第２作製方法］
第１作製方法と同様であるため、重複する記載を省略するが、第２作製方法における導体ペースト４０は、樹脂と銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）系の金属の少なくとも１種類の粉末を含む。導体ペースト４０に使用される樹脂は、熱硬化性樹脂前駆体であることが好ましい。この場合、熱硬化性樹脂前駆体は、自己反応性のレゾール型フェノール樹脂であることが好ましい。 [Conductive paste 40: Second production method]
Since it is the same as the first manufacturing method, overlapping description is omitted, but the conductive paste 40 in the second manufacturing method is at least one of resin and silver (Ag), gold (Au), copper (Cu) based metal. Contains a variety of powders. The resin used for the conductive paste 40 is preferably a thermosetting resin precursor. In this case, the thermosetting resin precursor is preferably a self-reactive resol type phenol resin.

導体ペースト４０は、上述したように、印刷後、加熱硬化されるが、硬化条件は、硬化剤の種類により異なり、例えば、第２作製方法で使用するレゾール型フェノール樹脂の場合、温度８０〜１５０℃、時間１０分〜６０分で硬化させることができる。   As described above, the conductor paste 40 is heat-cured after printing, but the curing conditions differ depending on the type of the curing agent. For example, in the case of a resol type phenol resin used in the second preparation method, the temperature is 80 to 150. It can be cured at 10 ° C. for 60 minutes.

［スラリー３０：第２作製方法］
第１作製方法と同様であるため、重複する記載を省略するが、第２作製方法におけるスラリー３０に含まれるセラミック粉末は、用途に応じて、アルミナ、安定化ジルコニア、各種圧電セラミック材料、各種誘電セラミック材料、といった酸化物セラミックスをはじめ、シリコンナイトライド、アルミナイトライドといった窒化物セラミックス、シリコンカーバイド、タングステンカーバイドといった炭化物セラミックス粉末やバインダとしてのガラス成分を含む。 [Slurry 30: Second preparation method]
Since it is the same as the first manufacturing method, overlapping description is omitted, but the ceramic powder contained in the slurry 30 in the second manufacturing method is alumina, stabilized zirconia, various piezoelectric ceramic materials, various dielectrics depending on the application. It includes oxide ceramics such as ceramic materials, nitride ceramics such as silicon nitride and aluminum nitride, carbide ceramic powders such as silicon carbide and tungsten carbide, and glass components as binders.

スラリー３０に含まれる熱硬化性樹脂前駆体は、イソシアネート基又はイソチオシアネート基を有するゲル化剤と、水酸基を有する高分子とを有する。   The thermosetting resin precursor contained in the slurry 30 has a gelling agent having an isocyanate group or an isothiocyanate group and a polymer having a hydroxyl group.

上述した塗布方法のうち、ディスペンサー法や図１０Ａ及び図１０Ｂに示す方法にてスラリー３０を基体５０上に塗布する場合、スラリー３０の粘度は比較的高いことが好ましい。スラリー３０の粘度は第１作製方法と同様でもよいが、スラリー３０が低粘度だと、塗布した後の保形性が低く、流動による厚みバラつきが発生し易い。そのため、スラリー３０の粘度は２００ｃｐｓ〜２０００ｃｐｓが好ましい。   Among the application methods described above, when the slurry 30 is applied onto the substrate 50 by the dispenser method or the method shown in FIGS. 10A and 10B, the viscosity of the slurry 30 is preferably relatively high. The viscosity of the slurry 30 may be the same as that of the first production method. However, if the slurry 30 is low in viscosity, the shape retaining property after application is low, and thickness variation due to flow tends to occur. Therefore, the viscosity of the slurry 30 is preferably 200 cps to 2000 cps.

そこで、水酸基を有する高分子として分子量の大きい樹脂を用いることで、スラリー３０の粘度を高くできる。一例としてブチラール樹脂は分子量が大きいため、スラリー３０の粘度を高くするには好適である。もちろん、高分子の分子量でスラリー３０の粘度の制御が可能となることから、塗布方法に応じて、高分子として使用する樹脂を適宜選択すればよい。   Therefore, the viscosity of the slurry 30 can be increased by using a resin having a large molecular weight as the polymer having a hydroxyl group. As an example, since the butyral resin has a large molecular weight, it is suitable for increasing the viscosity of the slurry 30. Of course, since the viscosity of the slurry 30 can be controlled by the molecular weight of the polymer, a resin to be used as the polymer may be appropriately selected according to the coating method.

上述したブチラール樹脂は、一般に、ポリビニルアセタール樹脂であるが、その中には原料のポリビニルアルコール樹脂に由来するＯＨ基が残るので、このＯＨ基がゲル化剤のイソシアネート基又はイソチオシアネート基と反応するものと考えられる。   The above-mentioned butyral resin is generally a polyvinyl acetal resin, but since OH groups derived from the raw material polyvinyl alcohol resin remain in the resin, this OH group reacts with the isocyanate group or isothiocyanate group of the gelling agent. It is considered a thing.

特に、イソシアネート基又はイソチオシアネート基と反応に必要な量を超えてブチラール樹脂を添加すると、反応後に残ったブチラール樹脂は熱可塑性樹脂として作用するので、熱硬化性樹脂の欠点である、硬化後の接着性が悪くなるという特性を改善することができる。その結果、例えば図３に示すように、第１セラミック成形体３２を複数積層してセラミック積層体３６を構成する場合に、各第１セラミック成形体３２の接着性が良好となることから、製造過程において第１セラミック成形体３２が剥離するという不都合を回避でき、複数の第１セラミック成形体３２のセラミック積層体３６によるセラミック基板１０の歩留まりを向上させることができる。   In particular, when a butyral resin is added in excess of the amount necessary for the reaction with an isocyanate group or an isothiocyanate group, the butyral resin remaining after the reaction acts as a thermoplastic resin, which is a drawback of the thermosetting resin. The characteristic that the adhesiveness is deteriorated can be improved. As a result, for example, as shown in FIG. 3, when a plurality of first ceramic molded bodies 32 are laminated to form a ceramic laminated body 36, the adhesiveness of each first ceramic molded body 32 is improved. It is possible to avoid the inconvenience that the first ceramic molded bodies 32 are peeled off during the process, and to improve the yield of the ceramic substrate 10 by the ceramic laminated bodies 36 of the plurality of first ceramic molded bodies 32.

水酸基を有する高分子としては、その他、エチルセルロース系樹脂、ポリエチレングリコール系樹脂、あるいはポリエーテル系樹脂を好ましく用いることができる。   In addition, as the polymer having a hydroxyl group, an ethyl cellulose resin, a polyethylene glycol resin, or a polyether resin can be preferably used.

以上のように、第１方法又は第２方法によってセラミック積層体３６を得た後、図１Ｂに示すように、導体成形体２８が埋め込まれたセラミック積層体３６を焼成することによって、１つのセラミック焼結体１２に表層導体１４、複数の内層導体２２が三次元構造に埋設されたセラミック基板１０が完成する。   As described above, after obtaining the ceramic laminated body 36 by the first method or the second method, as shown in FIG. 1B, the ceramic laminated body 36 in which the conductor molded body 28 is embedded is fired to produce one ceramic. The ceramic substrate 10 in which the surface layer conductor 14 and the plurality of inner layer conductors 22 are embedded in the sintered body 12 in a three-dimensional structure is completed.

この場合、焼成前におけるセラミック積層体３６の一主面の平坦性が良好となっていることから、焼成後におけるセラミック焼結体１２の一主面１２ａも平滑で平坦な面となり、しかも、セラミック焼結体１２の一主面１２ａと表層導体１４の一主面１４ａとが同一平面上に存在する形態となる。   In this case, since the flatness of one main surface of the ceramic laminate 36 before firing is good, the one main surface 12a of the ceramic sintered body 12 after firing is also a smooth and flat surface. The main surface 12a of the sintered body 12 and the main surface 14a of the surface conductor 14 are in the same plane.

さらに、半田、めっき、スパッタリング法、真空蒸着、イオンプレーティング、化学気相成長（ＣＶＤ）等の各種の成膜法により表層導体１４の一主面１４ａ上に、金属被膜２６を形成することにより、図２に示す第１実施形態の変形例に係るセラミック基板１０が得られる。   Furthermore, by forming a metal film 26 on the main surface 14a of the surface conductor 14 by various film forming methods such as solder, plating, sputtering, vacuum deposition, ion plating, chemical vapor deposition (CVD), etc. A ceramic substrate 10 according to a modification of the first embodiment shown in FIG. 2 is obtained.

なお、ビア電極２０に代わりスルーホール電極を設ける場合には、例えば、セラミック積層体３６に貫通孔を形成し、焼成後に該貫通孔にめっき膜を形成することでスルーホール電極としてもよい。この場合、めっきによる金属被膜２６の形成と同時にスルーホール電極の形成をすることができる。   In the case where a through-hole electrode is provided instead of the via electrode 20, for example, a through-hole electrode may be formed by forming a through-hole in the ceramic laminate 36 and forming a plating film in the through-hole after firing. In this case, the through-hole electrode can be formed simultaneously with the formation of the metal coating 26 by plating.

そして、セラミック焼結体１２の一主面１２ａから露出する表層導体１４上、例えば接続部１８に電子部品が実装される。   Then, an electronic component is mounted on the surface conductor 14 exposed from the main surface 12a of the ceramic sintered body 12, for example, on the connection portion 18.

次に、上記した製造方法に基づいて発揮される本実施形態に係るセラミック基板１０の作用効果について説明する。   Next, the effect of the ceramic substrate 10 according to the present embodiment that is exhibited based on the above-described manufacturing method will be described.

従来においては、セラミックグリーンシート（セラミック成形体）の作製には、本実施形態で用いられる熱硬化性樹脂ではなく、熱可塑性樹脂が用いられてきた。その場合、熱可塑性樹脂を含むスラリーの乾燥収縮時に導体成形体との界面で隙間やクラックが発生したり、グリーンシートが凹凸形状になったりする。一方、本実施の形態では、スラリー３０に熱硬化性樹脂前駆体を含ませて、乾燥時に熱硬化性樹脂前駆体を硬化させて三次元網目構造を生成させ、収縮を小さくすることで前記問題は解決され、セラミック基板１０の平坦性が向上する。従って、セラミック焼結体１２の一主面１２ａと、表層導体１４の一主面１４ａとを同一平面上に位置させることが容易である。   Conventionally, for the production of a ceramic green sheet (ceramic molded body), a thermoplastic resin has been used instead of the thermosetting resin used in the present embodiment. In that case, when the slurry containing the thermoplastic resin is dried and contracted, a gap or a crack is generated at the interface with the conductor molded body, or the green sheet becomes uneven. On the other hand, in the present embodiment, the above-described problem is caused by including a thermosetting resin precursor in the slurry 30, curing the thermosetting resin precursor during drying to form a three-dimensional network structure, and reducing shrinkage. Is solved, and the flatness of the ceramic substrate 10 is improved. Therefore, it is easy to position the one main surface 12a of the ceramic sintered body 12 and the one main surface 14a of the surface layer conductor 14 on the same plane.

この場合、スラリー３０に使用する溶剤に、熱硬化性樹脂前駆体が硬化する温度での蒸気圧が小さいものを選定し、熱硬化時の溶剤乾燥による収縮を小さくすることが望ましい。室温で硬化する樹脂を用いた場合は、特に作業や装置が簡単になる。   In this case, it is desirable to select a solvent having a low vapor pressure at a temperature at which the thermosetting resin precursor is cured as a solvent used in the slurry 30 to reduce shrinkage due to solvent drying during thermosetting. When a resin that cures at room temperature is used, operations and equipment are particularly simplified.

ポリウレタン樹脂は、硬化後の弾性を制御し易く、柔軟な成形体も可能となる等の利点を有する。後工程での取り扱いを考えると、あまり硬い成形体は適さない場合があり、熱硬化性樹脂は三次元網目構造をとるので一般に硬いが、ポリウレタン樹脂は、柔軟性のある成形体も可能で、特にテープ状の成形体は、柔軟性が要求される場合が多いため望ましい。また、スラリー性状の制御のため、熱可塑性樹脂を含ませてもよい。第１セラミック成形体３２には、ビア電極２０形成のための孔加工が施されるが、ポリウレタン樹脂を用いているため加工性に優れる。従って、ビア電極２０の寸法精度や位置精度が極めて高くなり、配線基板としての信頼性に優れる。   Polyurethane resin has advantages such as easy control of elasticity after curing and also enables a flexible molded body. Considering the handling in the subsequent process, a hard molded body may not be suitable, and the thermosetting resin is generally hard because it has a three-dimensional network structure, but the polyurethane resin can also be a flexible molded body, In particular, a tape-shaped molded body is desirable because flexibility is often required. Further, a thermoplastic resin may be included for controlling the slurry properties. The first ceramic molded body 32 is subjected to hole processing for forming the via electrode 20, but is excellent in workability because a polyurethane resin is used. Therefore, the dimensional accuracy and position accuracy of the via electrode 20 are extremely high, and the reliability as a wiring board is excellent.

従来においては、熱可塑性樹脂を含む導体ペーストが、スラリーを塗布する際に、スラリーの溶剤に溶解して、導体形状が崩れる。一方、本実施の形態においては、導体ペースト４０に熱硬化性樹脂前駆体を含ませているため、耐溶剤性が向上し、導体形状の崩れは生じない。従って、表層導体１４及び内層導体２２から構成される表層導体パターン１６及び内層導体パターン２４の形状精度や位置精度に優れたセラミック基板１０が得られることから、配線基板としての信頼性に優れる。   Conventionally, when a conductive paste containing a thermoplastic resin is applied to a slurry, the conductive paste is dissolved in the solvent of the slurry and the conductor shape collapses. On the other hand, in this Embodiment, since the thermosetting resin precursor is included in the conductor paste 40, solvent resistance improves and a conductor shape does not collapse. Therefore, since the ceramic substrate 10 excellent in the shape accuracy and the position accuracy of the surface layer conductor pattern 16 and the inner layer conductor pattern 24 composed of the surface layer conductor 14 and the inner layer conductor 22 is obtained, the reliability as the wiring substrate is excellent.

熱硬化性樹脂前駆体は、硬化後は三次元の網目構造となり、元に戻らないため、硬化後は、溶剤への再溶解性がなくなり、一般に、熱可塑性樹脂よりも耐溶剤性が高い。   Since the thermosetting resin precursor has a three-dimensional network structure after curing and does not return to its original state, it does not have re-solubility in a solvent after curing, and generally has higher solvent resistance than a thermoplastic resin.

熱硬化性樹脂前駆体の中では、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂が硬化前プレポリマーの分子量の制御ができ、ペースト性状のコントロールが可能なため、好適である。なお、熱可塑性樹脂をペースト性状の制御のために、熱硬化性樹脂と一緒に含めるようにしてもよい。   Among thermosetting resin precursors, phenol resin, epoxy resin, and polyester resin are preferable because they can control the molecular weight of the prepolymer before curing and can control the paste properties. In addition, you may make it include a thermoplastic resin with a thermosetting resin for control of paste property.

特に、エポキシ樹脂、フェノール樹脂は、硬化剤が必要なく、加熱するだけで硬化するタイプがあり、導体ペースト４０の効率的な使用に適する。つまり、硬化剤の添加が必要な他の熱硬化性樹脂前駆体は、導体ペースト４０を印刷する前に、硬化剤を混合する必要があるが、混合すると保存がきかない。従って、印刷後に残った導体ペースト４０を回収して保存する必要のある印刷法によって導体ペースト４０を印刷する場合は、硬化剤を混合する必要がない熱硬化型エポキシ樹脂、熱硬化型フェノール樹脂が好適である。   In particular, epoxy resins and phenol resins do not require a curing agent, and are of a type that cures only by heating, and are suitable for efficient use of the conductive paste 40. That is, other thermosetting resin precursors that require the addition of a curing agent need to be mixed with the curing agent before the conductor paste 40 is printed, but cannot be stored when mixed. Therefore, when the conductor paste 40 is printed by a printing method in which the conductor paste 40 remaining after printing needs to be collected and stored, a thermosetting epoxy resin or a thermosetting phenol resin that does not require mixing of a curing agent is used. Is preferred.

従来において、熱可塑性樹脂をバインダとするセラミック成形体は、該セラミック成形体の密度ばらつきが発生し易く、そのために、焼成後のセラミック焼結体の寸法ばらつきが大きく、埋設された導体成形体の焼成寸法のばらつきも大きくなる。一方、本実施の形態においては、熱硬化性樹脂前駆体をバインダに使用して導体成形体２８を埋設した第１セラミック成形体３２を得ることにより、焼成ばらつきの小さいセラミック基板１０を得ることができる。   Conventionally, a ceramic molded body using a thermoplastic resin as a binder is likely to cause a variation in density of the ceramic molded body. Therefore, a dimensional variation of the sintered ceramic body after firing is large, and the embedded conductor molded body has a large variation. The variation in firing dimensions also increases. On the other hand, in the present embodiment, by using the thermosetting resin precursor as a binder and obtaining the first ceramic molded body 32 in which the conductor molded body 28 is embedded, it is possible to obtain the ceramic substrate 10 with small firing variation. it can.

例えば第１セラミック成形体３２の焼成後の寸法は、第１セラミック成形体３２のうち、導体成形体２８を除く部分の生密度により主に決まる。これはセラミック基板１０のセラミック焼結体１２の構造は空隙が非常に少ないのに対し、第１セラミック成形体３２の上記部分は空隙が多いため、その空隙量の多少が、焼成中の収縮量を決めるからである。   For example, the size of the first ceramic molded body 32 after firing is mainly determined by the raw density of the first ceramic molded body 32 excluding the conductor molded body 28. This is because the structure of the ceramic sintered body 12 of the ceramic substrate 10 has very few voids, whereas the portion of the first ceramic molded body 32 has many voids. Because it decides.

従来の熱可塑性樹脂をバインダとして含むスラリーは、溶媒を乾燥してセラミック成形体を得るが、乾燥する際の塗工比（スラリー体積と成形後の成形体体積の比）が大きく、この大きな塗工比が成形体密度のばらつきの原因となる。しかし、本実施の形態のように、熱硬化性樹脂前駆体をスラリー３０のバインダとして使用した場合は、溶剤を含んだままでも硬化するため、塗工比を小さくすることができ、生密度のばらつきを小さくすることができる。その結果、焼成後の寸法ばらつきが小さくなり、埋設した表層導体１４及び内層導体２２の寸法ばらつきも小さくすることができる。従って、セラミック焼結体１２の一主面１２ａと、表層導体１４の一主面１４ａとを同一平面上に位置させることが容易になる。   A slurry containing a conventional thermoplastic resin as a binder obtains a ceramic molded body by drying the solvent. However, the coating ratio (ratio of the slurry volume and the molded body volume after molding) during drying is large. The work ratio causes variation in the density of the compact. However, when the thermosetting resin precursor is used as the binder of the slurry 30 as in the present embodiment, the coating ratio can be reduced and the raw density can be reduced because the curing is performed while containing the solvent. Variation can be reduced. As a result, the dimensional variation after firing is reduced, and the dimensional variation of the buried surface layer conductor 14 and inner layer conductor 22 can also be reduced. Therefore, it becomes easy to position the one principal surface 12a of the ceramic sintered body 12 and the one principal surface 14a of the surface layer conductor 14 on the same plane.

次に、第２実施形態に係るセラミック基板６０について、図１３Ａ〜図１５Ｃを参照しながら説明する。なお、第１実施形態と同一の部分には、同一の符号を付し、共通する構成については、その説明を省略する。   Next, the ceramic substrate 60 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 13A to 15C. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part same as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted about a common structure.

第２実施形態に係るセラミック基板６０は、その断面を図１３Ａに示す通り、セラミック焼結体１２の一主面１２ａよりも内方に表層導体６４が設けられ、その表層導体６４の一主面６４ａには、金属被膜６６が形成され、該金属被膜６６の一主面６６ａは、セラミック焼結体１２の一主面１２ａと同一平面をなしている。表層導体６４の一主面６４ａ以外の部分は、セラミック焼結体１２に埋設され一体的に接合されている。表層導体６４の一主面６４ａ以外の部分、すなわち、表層導体６４の側面６４ｂは、セラミック焼結体１２の内壁部１２ｂと接合され、表層導体６４の他方の主面６４ｃは、セラミック焼結体１２の内底面１２ｃと接合されている。また、金属被膜６６の側面６６ｂは、セラミック焼結体１２の内壁部１２ｂと当接している。   As shown in FIG. 13A, the ceramic substrate 60 according to the second embodiment is provided with a surface layer conductor 64 inside the one main surface 12 a of the ceramic sintered body 12, and one main surface of the surface layer conductor 64. A metal film 66 is formed on 64 a, and one main surface 66 a of the metal film 66 is flush with the one main surface 12 a of the ceramic sintered body 12. Portions other than one main surface 64a of the surface conductor 64 are embedded in the ceramic sintered body 12 and integrally joined. A portion other than one main surface 64a of the surface layer conductor 64, that is, the side surface 64b of the surface layer conductor 64 is joined to the inner wall portion 12b of the ceramic sintered body 12, and the other main surface 64c of the surface layer conductor 64 is a ceramic sintered body. 12 is joined to the inner bottom surface 12c. Further, the side surface 66 b of the metal coating 66 is in contact with the inner wall portion 12 b of the ceramic sintered body 12.

すなわち、図２に示す第１実施形態の変形例に係るセラミック基板１０では、セラミック焼結体１２の一主面１２ａと同一平面上に、表層導体１４の一主面１４ａが設けられ、その上に金属被膜２６が盛り上がった構成であるのに対し、第２実施形態に係るセラミック基板６０は、表層導体６４の一主面６４ａがセラミック焼結体１２の一主面１２ａよりも陥没した位置に設けられ、その上に金属被膜６６が、その一主面６６ａとセラミック焼結体１２の一主面１２ａとが同一平面となるように形成されている点で異なる。   That is, in the ceramic substrate 10 according to the modification of the first embodiment shown in FIG. 2, the one principal surface 14a of the surface conductor 14 is provided on the same plane as the one principal surface 12a of the ceramic sintered body 12, On the other hand, in the ceramic substrate 60 according to the second embodiment, the one principal surface 64a of the surface conductor 64 is in a position where the one principal surface 12a of the ceramic sintered body 12 is depressed. The metal coating 66 is different from the first embodiment in that the one main surface 66a and the one main surface 12a of the ceramic sintered body 12 are formed on the same plane.

本実施形態では、セラミック焼結体１２の一主面１２ａと金属被膜６６の一主面６６ａとを同一平面上に位置させている。これにより、金属被膜６６に半導体素子等の電子部品を実装する際に、表面に凹凸がなく平坦であることから、部分的に実装不良が生じたり、電子部品の傾きや位置ずれ等を生じたりすることなく、確実に実装することができる。   In this embodiment, the one main surface 12a of the ceramic sintered body 12 and the one main surface 66a of the metal coating 66 are located on the same plane. As a result, when an electronic component such as a semiconductor element is mounted on the metal film 66, the surface is flat without unevenness, and therefore, mounting defects may occur partially, or the electronic component may be inclined or misaligned. Without having to do so.

また、表層導体６４がセラミック焼結体１２に埋設され、表層導体６４の側面６４ｂとセラミック焼結体１２の内壁部１２ｂとが接合されるとともに、金属被膜６６の側面６６ｂも、セラミック焼結体１２の内壁部１２ｂと当接しているため、表層導体６４及び金属被膜６６の側面６４ａ、６６ａからセラミック焼結体１２に熱を逃がして放熱することができる。   Further, the surface layer conductor 64 is embedded in the ceramic sintered body 12, the side surface 64b of the surface layer conductor 64 and the inner wall portion 12b of the ceramic sintered body 12 are joined, and the side surface 66b of the metal coating 66 is also formed of the ceramic sintered body. 12 is in contact with the inner wall portion 12b of the twelve, the heat can be released to the ceramic sintered body 12 through the surface conductor 64 and the side surfaces 64a and 66a of the metal coating 66.

さらに、金属被膜６６の熱膨張がセラミック焼結体１２の熱膨張より大きい場合であっても、内壁部１２ｂによって拘束されているため、金属被膜６６が剥離するような応力が生じ難い。従って、金属被膜６６に対し、大電流用の大型の電子部品を搭載したり、接続端子を接続したりした場合も接続強度が大きいためはずれ難くなる。   Further, even when the thermal expansion of the metal coating 66 is greater than the thermal expansion of the ceramic sintered body 12, since the metal coating 66 is constrained by the inner wall portion 12 b, stress that causes the metal coating 66 to peel off hardly occurs. Therefore, even when a large-sized electronic component for a large current is mounted on the metal coating 66 or when a connection terminal is connected, the connection strength is high, so that the metal coating 66 is difficult to come off.

金属被膜６６は、第１実施形態の変形例の場合と同様に、めっき、スパッタリング法、真空蒸着、イオンプレーティング、化学気相成長（ＣＶＤ）等の各種の成膜法により形成された被膜を採用することができる。金属被膜２６の厚みは、例えば、２０μｍ以上が好ましく、５０μｍ以上がより好ましく、１００μｍ以上がさらに好ましい。例えば、表層導体６４の厚みと金属被膜６６の厚みとの合計を、５０μｍ以上とすることが好ましい。   As in the case of the modification of the first embodiment, the metal film 66 is a film formed by various film forming methods such as plating, sputtering, vacuum deposition, ion plating, and chemical vapor deposition (CVD). Can be adopted. For example, the thickness of the metal coating 26 is preferably 20 μm or more, more preferably 50 μm or more, and even more preferably 100 μm or more. For example, the sum of the thickness of the surface conductor 64 and the thickness of the metal coating 66 is preferably 50 μm or more.

次に、第２実施形態に係るセラミック基板６０の製造方法について、図１３Ｂ〜図１５Ｃを用いて説明する。なお、第１実施形態に係るセラミック基板１０の製造方法と、同一の構成については、同一の符号を付し、共通する工程については、その説明を省略する。   Next, a method for manufacturing the ceramic substrate 60 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 13B to 15C. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the manufacturing method of the ceramic substrate 10 which concerns on 1st Embodiment, and the same structure, The description is abbreviate | omitted about a common process.

図１３Ｂに示すように、第２実施形態に係るセラミック積層体７６は、表層導体６４となる導体成形体２８の一主面が、セラミック積層体７６の一主面と同一平面上になく、内方の陥没した位置にある点で、第１実施形態に係るセラミック積層体３６と異なる。従って、セラミック積層体７６の一主面には、表層導体６４となる導体成形体２８に沿って溝８０が形成された形態となる。その他の内層導体２２となる導体成形体２８を含む第１セラミック成形体３２や導体成形体２８を含まない第２セラミック成形体３４の成形、ビア電極２０を形成するための孔加工等の各工程は、第１実施形態と同様である。以下に、第２実施形態に係るセラミック積層体７６の表層を構成する第３セラミック成形体７０の成形について図１４Ａ〜図１５Ｃを参照しながら説明する。   As shown in FIG. 13B, in the ceramic laminate 76 according to the second embodiment, one main surface of the conductor molded body 28 to be the surface conductor 64 is not on the same plane as the one main surface of the ceramic laminate 76. This is different from the ceramic laminate 36 according to the first embodiment in that it is in a depressed position. Accordingly, a groove 80 is formed on one main surface of the ceramic laminate 76 along the conductor molded body 28 that becomes the surface layer conductor 64. Other steps such as forming the first ceramic formed body 32 including the conductor formed body 28 to be the other inner layer conductor 22 and the second ceramic formed body 34 not including the conductor formed body 28, and drilling to form the via electrode 20. Is the same as in the first embodiment. Hereinafter, the molding of the third ceramic molded body 70 constituting the surface layer of the ceramic laminate 76 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 14A to 15C.

先ず、図１４Ａに示すように、フイルム６８には、表層導体６４のパターンに対応した凸パターン６８ａが設けられている。この凸パターン６８ａ上に導体ペースト４０を印刷法によってパターン形成した後、硬化して導体成形体２８を形成する。フイルム６８の凸パターンの高さの調整により、表層導体６４のセラミック焼結体１２における内方の位置、或いは表層導体６４上に形成する金属被膜の厚みを設定することができる。   First, as shown in FIG. 14A, the film 68 is provided with a convex pattern 68 a corresponding to the pattern of the surface layer conductor 64. The conductor paste 40 is patterned on the convex pattern 68a by a printing method and then cured to form the conductor molded body 28. By adjusting the height of the convex pattern of the film 68, the inner position of the surface layer conductor 64 in the ceramic sintered body 12 or the thickness of the metal film formed on the surface layer conductor 64 can be set.

以降の工程は、第１実施形態とほぼ同様である。その後、図１４Ｂに示すように、フイルム６８を鋳込み型４２内に設置し、スラリー３０を鋳込み型４２内に鋳込んだ後に、硬化させ、第３セラミック成形体７０が得られる。この場合、図１５Ａに示すように、フイルム６８上に第３セラミック成形体３２が設置された状態になっているため、第３セラミック成形体７０をフイルム６８から離型することによって、図１５Ｂに示すように、導体成形体２８が埋設された第３セラミック成形体７０が得られる。このフイルム６８を剥がすと同時に、第３セラミック成形体７０の一主面側には、溝８０が表れる（図１５Ｃ参照）。   The subsequent steps are almost the same as those in the first embodiment. Thereafter, as shown in FIG. 14B, the film 68 is placed in the casting mold 42, and the slurry 30 is cast into the casting mold 42 and then cured, whereby the third ceramic molded body 70 is obtained. In this case, as shown in FIG. 15A, since the third ceramic molded body 32 is placed on the film 68, the third ceramic molded body 70 is released from the film 68, whereby FIG. As shown, a third ceramic molded body 70 in which the conductor molded body 28 is embedded is obtained. At the same time that the film 68 is peeled off, a groove 80 appears on one main surface side of the third ceramic molded body 70 (see FIG. 15C).

ビア電極２０を形成するための貫通孔４４を穿設する孔加工は、導体成形体２８が剥離しないように、例えば、導体成形体２８側から穿設してもよいし、フイルム６８を第３セラミック成形体７０から剥がす前に行ってもよい。   In the hole machining for forming the through hole 44 for forming the via electrode 20, for example, the conductor molded body 28 may be drilled so that the conductor molded body 28 does not peel off, or the film 68 may be formed in the third hole 68. You may perform before peeling from the ceramic molded object 70. FIG.

次に、図１３Ｂに示すように、例えば一つの第３セラミック成形体７０と、複数の第１セラミック成形体３２と、少なくとも１つの第２セラミック成形体３４を積層して、セラミック積層体７６とする。このとき、セラミック積層体７６の一主面に、第３セラミック成形体７０の一主面、すなわち導体成形体２８が露出している面が上面となるように積層する。なお、上記の例では、セラミック積層体７６を第１実施形態における第１作製方法とほぼ同様にして作製したが、第２製造方法にて作製してもよいことは勿論である。   Next, as shown in FIG. 13B, for example, one third ceramic molded body 70, a plurality of first ceramic molded bodies 32, and at least one second ceramic molded body 34 are laminated to form a ceramic laminated body 76. To do. At this time, the lamination is performed so that the one main surface of the third ceramic molded body 70, that is, the surface where the conductor molded body 28 is exposed is the upper surface on one main surface of the ceramic laminate 76. In the above example, the ceramic laminated body 76 is manufactured in substantially the same manner as the first manufacturing method in the first embodiment, but it is needless to say that it may be manufactured by the second manufacturing method.

以上のように、セラミック積層体７６を得た後、導体成形体２８が埋め込まれたセラミック積層体７６を焼成することによって、１つのセラミック焼結体１２に表層導体６４、複数の内層導体２２が三次元構造に埋設されたセラミック基板６０が得られる。   As described above, after obtaining the ceramic laminate 76, the ceramic laminate 76 in which the conductor molded body 28 is embedded is fired, whereby the surface layer conductor 64 and the plurality of inner layer conductors 22 are formed on one ceramic sintered body 12. A ceramic substrate 60 embedded in a three-dimensional structure is obtained.

さらに、半田、めっき、スパッタリング法、真空蒸着、イオンプレーティング、化学気相成長（ＣＶＤ）等の各種の成膜法により表層導体６４の一主面６４ａ上に、金属被膜６６を形成することにより、図１３Ａに示す第２実施形態に係るセラミック基板６０が完成する。この場合、セラミック焼結体１２の一主面１２ａと、金属被膜６６の一主面６６ａとを同一平面上に位置させるには、例えば、成膜量を制御するようにしてもよいし、セラミック焼結体１２の一主面１２ａよりも盛り上がるように形成した後に、研削加工を施してもよい。   Furthermore, by forming a metal film 66 on the main surface 64a of the surface conductor 64 by various film forming methods such as solder, plating, sputtering, vacuum deposition, ion plating, chemical vapor deposition (CVD), etc. The ceramic substrate 60 according to the second embodiment shown in FIG. 13A is completed. In this case, in order to position the one main surface 12a of the ceramic sintered body 12 and the one main surface 66a of the metal coating 66 on the same plane, for example, the amount of film formation may be controlled, After forming so that it may swell rather than the one main surface 12a of the sintered compact 12, you may give a grinding process.

そして、セラミック焼結体１２の一主面１２ａから露出する表層導体１４上、例えば接続部１８に電子部品が実装される。   Then, an electronic component is mounted on the surface conductor 14 exposed from the main surface 12a of the ceramic sintered body 12, for example, on the connection portion 18.

セラミック基板に形成された表層導体に対し、所定の発熱量（Ｐ＝０．０６４２Ｗ／ｍｍ）を生じさせた場合の表層導体の表面温度の熱シミュレーションを行った。実施例１〜３、比較例１〜３、参考例１、２の各セラミック基板の設定条件を以下に示す。
（実施例１）
幅３ｍｍ、長さ６ｍｍ、厚み０．６ｍｍ（６００μｍ）、熱伝導率２．５Ｗ／ｍ・Ｋの誘電体（セラミック焼結体１２）に、長さ２ｍｍ、線幅０．２５ｍｍ（２５０μｍ）、導体厚み４０μｍの表層導体１４を図１Ｂに示すように、セラミック焼結体１２の一主面１２ａと、表層導体１４の一主面１４ａとが同一平面となるように設けた。
（比較例１）
上記実施例１と同寸法の誘電体の表面に、同寸法の表層導体を盛り上がるように設けた。すなわち、表層導体は埋設されていない。
（実施例２）
表層導体１４の線幅を１００μｍとした以外は、実施例１と同一条件とした。
（比較例２）
表層導体の線幅を１００μｍとした以外は、比較例１と同一条件とした。
（比較例３）
表層導体の線幅を上辺１００μｍ、下辺５０μｍ（表１中かっこ内に示した）の断面逆台形形状とした以外は、実施例１とほぼ同一条件とした。ただし、特許文献３の図１（ｂ）に記載されたように、誘電体の表面と表層導体の表面とは同一平面上になく、若干表層導体の表面が盛り上がっている。
（参考例１）
表層導体の導体厚みを１０μｍとした以外は、実施例１と同一条件とした。
（参考例２）
表層導体の導体厚みを１０μｍとした以外は、比較例１と同一条件とした。 A thermal simulation was conducted on the surface temperature of the surface conductor when a predetermined heat generation amount (P = 0.0642 W / mm) was generated for the surface layer conductor formed on the ceramic substrate. The setting conditions of each ceramic substrate of Examples 1 to 3, Comparative Examples 1 to 3, and Reference Examples 1 and 2 are shown below.
Example 1
A dielectric (ceramic sintered body 12) having a width of 3 mm, a length of 6 mm, a thickness of 0.6 mm (600 μm), and a thermal conductivity of 2.5 W / m · K, a length of 2 mm, a line width of 0.25 mm (250 μm), As shown in FIG. 1B, the surface layer conductor 14 having a conductor thickness of 40 μm was provided so that one main surface 12a of the ceramic sintered body 12 and one main surface 14a of the surface layer conductor 14 were in the same plane.
(Comparative Example 1)
On the surface of the dielectric having the same dimensions as in Example 1, a surface layer conductor having the same dimensions was provided so as to rise. That is, the surface layer conductor is not buried.
(Example 2)
The conditions were the same as in Example 1 except that the line width of the surface layer conductor 14 was set to 100 μm.
(Comparative Example 2)
The conditions were the same as those of Comparative Example 1 except that the line width of the surface conductor was 100 μm.
(Comparative Example 3)
The line width of the surface layer conductor was almost the same as in Example 1 except that the upper side was 100 μm and the lower side was 50 μm (shown in parentheses in Table 1). However, as described in FIG. 1B of Patent Document 3, the surface of the dielectric and the surface of the surface conductor are not on the same plane, and the surface of the surface conductor is slightly raised.
(Reference Example 1)
The conditions were the same as in Example 1 except that the thickness of the surface conductor was 10 μm.
(Reference Example 2)
The conditions were the same as in Comparative Example 1 except that the thickness of the surface conductor was 10 μm.

熱シミュレーションの結果を表１〜表３に示す。なお、表１中の実施例１の表面温度差の数値は、比較例１の表面温度を基準とし、表２中の実施例２、比較例３の表面温度差の数値は、比較例２の表面温度を基準とし、表３中の参考例２の表面温度差の数値は、参考例１の表面温度を基準として、それぞれ、基準の温度に比べてどの程度温度が低下しているかを示している。   Tables 1 to 3 show the results of the thermal simulation. In addition, the numerical value of the surface temperature difference of Example 1 in Table 1 is based on the surface temperature of Comparative Example 1, and the numerical value of the surface temperature difference of Example 2 and Comparative Example 3 in Table 2 is that of Comparative Example 2. Based on the surface temperature, the numerical value of the difference in surface temperature in Reference Example 2 in Table 3 indicates how much the temperature is decreased compared to the reference temperature, based on the surface temperature in Reference Example 1. Yes.

Figure 2012199349
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Figure 2012199349
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Figure 2012199349
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表１〜表３のいずれの熱シミュレーション結果においても、セラミック焼結体に表層導体を埋設した場合、埋設しない場合よりも表層導体の表面温度が低下すること、すなわち表層導体からセラミック焼結体へ熱を逃がす効果が発揮されることが示された。また、表１と表２との比較により、線幅が小さい表層導体の場合、表面温度を下げる効果が顕著であることがわかる。さらに、表２に示された結果から、表層導体が断面逆台形形状の比較例３よりも実施例２の表層導体の表面温度が低く、上記した放熱の効果が大きいことがわかる。さらにまた、導体厚みの小さい参考例１よりも、導体厚みの大きい実施例１のほうが温度差が大きいことから、表層導体１４の側面１４ｂからの放熱によって表層導体の温度がより一層低下していることわかる。   In any of the thermal simulation results of Tables 1 to 3, when the surface conductor is embedded in the ceramic sintered body, the surface temperature of the surface conductor is lower than when the surface conductor is not embedded, that is, from the surface conductor to the ceramic sintered body. It was shown that the effect of releasing heat is exhibited. Further, comparison between Table 1 and Table 2 shows that the effect of lowering the surface temperature is remarkable in the case of a surface layer conductor having a small line width. Furthermore, from the results shown in Table 2, it can be seen that the surface temperature of the surface layer conductor of Example 2 is lower than that of Comparative Example 3 in which the surface layer conductor has an inverted trapezoidal cross section, and the above-described heat dissipation effect is large. Furthermore, since the temperature difference is larger in Example 1 in which the conductor thickness is larger than that in Reference Example 1 in which the conductor thickness is small, the temperature of the surface layer conductor is further reduced by heat radiation from the side surface 14b of the surface layer conductor 14. I understand.

以上の熱シミュレーション結果により、実施例１、２に係るセラミック基板１０では、厚みの大きい表層導体１４の側面１４ｂからセラミック焼結体１２に熱が逃げるため、表層導体１４の発熱を低減できることが示された。さらに、表層導体１４の温度が低下することにより、表層導体１４とセラミック焼結体１２との温度差が低減されることから、熱膨張差による表層導体１４の剥離の発生を抑えることができるといえる。従って、これらのセラミック基板１０は、表層導体１４の発熱が生じ易い大電流用の配線基板として好適である。   From the above thermal simulation results, in the ceramic substrate 10 according to Examples 1 and 2, heat escapes from the side surface 14b of the thick surface layer conductor 14 to the ceramic sintered body 12, and thus heat generation of the surface layer conductor 14 can be reduced. It was done. Furthermore, since the temperature difference between the surface layer conductor 14 and the ceramic sintered body 12 is reduced due to a decrease in the temperature of the surface layer conductor 14, it is possible to suppress the occurrence of peeling of the surface layer conductor 14 due to a difference in thermal expansion. I can say that. Therefore, these ceramic substrates 10 are suitable as a wiring substrate for a large current in which the surface conductor 14 is likely to generate heat.

なお、本発明に係るセラミック基板は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。   The ceramic substrate according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can of course have various configurations without departing from the gist of the present invention.

１０、６０…セラミック基板 １２…セラミック焼結体
１２ａ…セラミック焼結体の一主面 １４、６４…表層導体
１４ａ、６４ａ…表層導体の一主面 １６…表層導体パターン
１８…接続部 ２０…ビア電極
２２…内層導体 ２４…内層導体パターン
２６、６６…金属被膜 ２８…導体成形体
３０…スラリー ３２…第１セラミック成形体
３４…第２セラミック成形体 ３６、７６…セラミック積層体
３８、６８…フイルム ４０…導体ペースト
４２…鋳込み型 ４４…貫通孔
４６…他のフイルム ５０…基体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 60 ... Ceramic substrate 12 ... Ceramic sintered body 12a ... One main surface of ceramic sintered body 14, 64 ... Surface layer conductor 14a, 64a ... One main surface of surface layer conductor 16 ... Surface layer conductor pattern 18 ... Connection part 20 ... Via Electrode 22 ... Inner layer conductor 24 ... Inner layer conductor pattern 26, 66 ... Metal coating 28 ... Conductor molded body 30 ... Slurry 32 ... First ceramic molded body 34 ... Second ceramic molded body 36, 76 ... Ceramic laminate 38, 68 ... Film 40 ... Conductive paste 42 ... Casting mold 44 ... Through hole 46 ... Other film 50 ... Base

Claims (10)

厚みが３０μｍ以上の表層導体とセラミック焼結体とが一体化されたセラミック基板であって、
前記セラミック焼結体の一主面に前記表層導体が露出し、且つ、前記セラミック焼結体の一主面と、前記表層導体の一主面とが、同一平面を形成していることを特徴とするセラミック基板。 A ceramic substrate in which a surface conductor having a thickness of 30 μm or more and a ceramic sintered body are integrated,
The surface conductor is exposed on one main surface of the ceramic sintered body, and one main surface of the ceramic sintered body and one main surface of the surface conductor form the same plane. Ceramic substrate. 請求項１記載のセラミック基板において、
前記表層導体の一主面には、金属被膜が形成されていることを特徴とするセラミック基板。 The ceramic substrate according to claim 1, wherein
A ceramic substrate, wherein a metal film is formed on one main surface of the surface layer conductor. 請求項２記載のセラミック基板において、前記表層導体の厚みと前記金属被膜の厚みの合計が、５０μｍ以上であることを特徴とするセラミック基板。   3. The ceramic substrate according to claim 2, wherein the total thickness of the surface conductor and the thickness of the metal coating is 50 [mu] m or more. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のセラミック基板において、
前記セラミック焼結体の内部に埋設された内層導体を有し、前記表層導体と該内層導体とは、ビア電極により接続されていることを特徴とするセラミック基板。 In the ceramic substrate according to any one of claims 1 to 3,
A ceramic substrate comprising an inner layer conductor embedded in the ceramic sintered body, wherein the surface layer conductor and the inner layer conductor are connected by a via electrode. 厚みが３０μｍ以上の表層導体とセラミック焼結体とが一体化されたセラミック基板であって、
前記セラミック焼結体の一主面よりも内方に前記表層導体が設けられ、且つ、前記表層導体の一主面に金属被膜が形成されて露出するとともに、前記セラミック焼結体の一主面と、前記金属被膜の表面とが、同一平面を形成していることを特徴とするセラミック基板。 A ceramic substrate in which a surface conductor having a thickness of 30 μm or more and a ceramic sintered body are integrated,
The surface conductor is provided inward of one main surface of the ceramic sintered body, and a metal film is formed and exposed on one main surface of the surface conductor, and one main surface of the ceramic sintered body And a surface of the metal coating forming the same plane. 請求項５記載のセラミック基板において、
前記表層導体の厚みと前記金属被膜の厚みの合計が、５０μｍ以上であることを特徴とするセラミック基板。 The ceramic substrate according to claim 5, wherein
The ceramic substrate, wherein the total thickness of the surface conductor and the thickness of the metal coating is 50 μm or more. 請求項５又は６のいずれか１項に記載のセラミック基板において、
前記セラミック焼結体の一主面に隣接し、前記表層導体の側面に沿った内壁部には、前記金属被膜の側面が当接していることを特徴とするセラミック基板。 The ceramic substrate according to any one of claims 5 and 6,
A ceramic substrate, wherein a side surface of the metal coating is in contact with an inner wall portion adjacent to one main surface of the ceramic sintered body and along a side surface of the surface layer conductor. 請求項５〜７のいずれか１項に記載のセラミック基板において、
前記セラミック焼結体の内部に埋設された内層導体を有し、前記表層導体と該内層導体とは、ビア電極により接続されていることを特徴とするセラミック基板。 In the ceramic substrate according to any one of claims 5 to 7,
A ceramic substrate comprising an inner layer conductor embedded in the ceramic sintered body, wherein the surface layer conductor and the inner layer conductor are connected by a via electrode. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のセラミック基板において、
熱硬化性樹脂前駆体とセラミック粉末と溶剤とが混合されたスラリーを、基体上に形成された導体成形体を被覆するように供給した後に硬化して得られるセラミック成形体を一体的に焼成することにより、前記導体成形体が前記導体となり、前記セラミック成形体が前記セラミック焼結体とされたことを特徴とするセラミック基板。 In the ceramic substrate according to any one of claims 1 to 8,
The ceramic molded body obtained by curing after supplying the slurry in which the thermosetting resin precursor, the ceramic powder and the solvent are mixed so as to cover the conductor molded body formed on the substrate is integrally fired. Thus, the conductor molded body becomes the conductor, and the ceramic molded body is the ceramic sintered body. 請求項５〜８記載のいずれか１項に記載のセラミック基板において、
熱硬化性樹脂前駆体とセラミック粉末と溶剤とが混合されたスラリーを、基体上に設けられた凸パターン上に形成された導体成形体を被覆するように供給した後に硬化して得られるセラミック成形体を一体的に焼成することにより、前記導体成形体が前記導体となり、前記セラミック成形体が前記セラミック焼結体とされたことを特徴とするセラミック基板。 In the ceramic substrate according to any one of claims 5 to 8,
Ceramic molding obtained by curing a slurry obtained by mixing a thermosetting resin precursor, ceramic powder, and solvent so as to cover a conductor molded body formed on a convex pattern provided on a substrate. A ceramic substrate, wherein the conductor molded body becomes the conductor by integrally firing the body, and the ceramic molded body is the ceramic sintered body.
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