CN1394113A - 玻璃陶瓷多层基板的制造方法及玻璃陶瓷多层基板 - Google Patents

玻璃陶瓷多层基板的制造方法及玻璃陶瓷多层基板 Download PDF

Info

Publication number
CN1394113A
CN1394113A CN02122822A CN02122822A CN1394113A CN 1394113 A CN1394113 A CN 1394113A CN 02122822 A CN02122822 A CN 02122822A CN 02122822 A CN02122822 A CN 02122822A CN 1394113 A CN1394113 A CN 1394113A
Authority
CN
China
Prior art keywords
raw material
aforementioned
material sheet
sintering
base plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN02122822A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1183815C (zh
Inventor
守屋要一
杉本安隆
近川修
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Publication of CN1394113A publication Critical patent/CN1394113A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1183815C publication Critical patent/CN1183815C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B18/00—Layered products essentially comprising ceramics, e.g. refractory products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C14/00—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C14/00—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix
    • C03C14/004—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix the non-glass component being in the form of particles or flakes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/46—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
    • C04B35/462—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814—Conductive parts
    • H01L21/4846—Leads on or in insulating or insulated substrates, e.g. metallisation
    • H01L21/4867—Applying pastes or inks, e.g. screen printing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H01L23/14—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the material or its electrical properties
    • H01L23/15—Ceramic or glass substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/46—Manufacturing multilayer circuits
    • H05K3/4611—Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards
    • H05K3/4626—Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards characterised by the insulating layers or materials
    • H05K3/4629—Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards characterised by the insulating layers or materials laminating inorganic sheets comprising printed circuits, e.g. green ceramic sheets
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/46—Manufacturing multilayer circuits
    • H05K3/4688—Composite multilayer circuits, i.e. comprising insulating layers having different properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2214/00—Nature of the non-vitreous component
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2214/00—Nature of the non-vitreous component
    • C03C2214/20—Glass-ceramics matrix
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2214/00—Nature of the non-vitreous component
    • C03C2214/30—Methods of making the composites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3206—Magnesium oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3215—Barium oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C04B2235/3222—Aluminates other than alumino-silicates, e.g. spinel (MgAl2O4)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3232—Titanium oxides or titanates, e.g. rutile or anatase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3244—Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3281—Copper oxides, cuprates or oxide-forming salts thereof, e.g. CuO or Cu2O
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3284—Zinc oxides, zincates, cadmium oxides, cadmiates, mercury oxides, mercurates or oxide forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3409—Boron oxide, borates, boric acids, or oxide forming salts thereof, e.g. borax
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3418—Silicon oxide, silicic acids or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/36—Glass starting materials for making ceramics, e.g. silica glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6562—Heating rate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9607—Thermal properties, e.g. thermal expansion coefficient
    • C04B2235/9615—Linear firing shrinkage
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/34—Oxidic
    • C04B2237/343—Alumina or aluminates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/34—Oxidic
    • C04B2237/345—Refractory metal oxides
    • C04B2237/348—Zirconia, hafnia, zirconates or hafnates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/095—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00 with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials provided in the groups H01L2924/013 - H01L2924/0715
    • H01L2924/097—Glass-ceramics, e.g. devitrified glass
    • H01L2924/09701—Low temperature co-fired ceramic [LTCC]
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/03—Use of materials for the substrate
    • H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/16—Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor
    • H05K1/162—Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor incorporating printed capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24802—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.]
    • Y10T428/24926—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.] including ceramic, glass, porcelain or quartz layer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

本发明提供了以平坦且烧结收缩率低的状态制造玻璃陶瓷多层基板的方法。该制造方法是将由显现不同烧结收缩行为的第1及第2生料片2及3层叠而成的未烧结层叠体6进行烧结，从而制得玻璃陶瓷多层基板1。烧结过程中，将第1及第2生料片2及3的收缩起始温度(℃)分别设定为TSa及TSb，将收缩量达到第1及第2生料片2及3在烧结结束时的收缩量的90％时的温度(℃)分别设定为TFa及TFb，且当升温速度为X℃/分钟时，使其满足(TFa+3X)＜TSb或(TFb+3X)＜TSa的关系。

Description

玻璃陶瓷多层基板的制造方法及玻璃陶瓷多层基板
技术领域
本发明涉及玻璃陶瓷多层基板的制造方法及由此获得的玻璃陶瓷多层基板。特别涉及为了能够以更高可靠性抑制制造玻璃陶瓷多层基板时烧结步骤中的收缩现象所进行的改良。
背景技术
在制造具备导体膜及穿孔(via hole)导体等配线导体的陶瓷多层基板时，配线导体必须与制造多层基板时的烧结条件相适应。因此，以Ag、Cu等低电阻导体为配线导体时，陶瓷多层基板必须由能够在Ag、Cu等的熔点以下的温度烧结的材料构成，只有满足这一条件的陶瓷多层基板才可被实际应用。
一般，具备由Ag、Cu等低电阻导体构成的配线导体的玻璃陶瓷多层基板通过以下步骤制得。即，在玻璃粉末和陶瓷粉末的混合粉末中混入树脂及溶剂等，使所得浆料成形为片状制得生料片后，在其上涂布含有Ag或Cu等导电成分的导电糊形成配线导体，然后层叠形成了配线导体的多个生料片，对所得的未烧结层叠体进行烧结处理就可获得玻璃陶瓷多层基板。
但是，上述烧结步骤中，导电糊和生料片间的烧结收缩行为是不同的，导电糊中包含的金属成分向生料片包含的玻璃中扩散，由于配线导体周围的玻璃收缩行为的变化等，很难制造无翻转的、即平坦的玻璃陶瓷多层基板。
此外，玻璃陶瓷多层基板的烧结收缩量因原材料的品质不均、制造生料片时的浆料的材料配比不均、制造未烧结的层叠体时挤压压力的不均等因素，未必是一定的。在这种情况下，形成于玻璃陶瓷多层基板外表面上的导体膜的位置经常发生偏移，例如，在基片倒装时超出实际安装电子部件时的尺寸误差允许范围，使成品合格率显著下降。
因此，希望找到一种将玻璃陶瓷多层基板平面方向的烧结收缩量减少、使当烧结收缩率(％)定义为{(烧结前的尺寸)-(烧结后的尺寸)}×100/(烧结前的尺寸)时，能满足上述烧结收缩率在10％以内条件的玻璃陶瓷多层基板的制造技术。
为了实现上述愿望，日本专利公开公报平4-243978号提出了以下玻璃陶瓷多层基板的制造方法。
即，在以玻璃粉末及陶瓷粉末为固形成分的多个生料片层叠而成的未烧结层叠体的两面或一面，层叠以在该未烧结层叠体的烧结温度下不烧结的陶瓷粉末为固形成分的约束用生料片，然后在此状态下进行烧结，这样能够抑制层叠体在平面方向上的收缩，使层叠体仅沿厚度方向收缩，制得玻璃陶瓷多层基板。利用该方法能够制得平坦的玻璃陶瓷多层基板。
但是，上述制造方法必须在烧结后剥离除去层叠于未烧结层叠体的两面或一面的约束用生料片，因为这是作为最终产品的玻璃陶瓷多层基板所不需要的。因此，如果将制作约束用生料片的成本及剥离除去操作所需要成本计算到玻璃陶瓷多层基板的制造成本中，就出现了玻璃陶瓷多层基板的制造成本过高的问题。
因此，近年来倍受瞩目的技术为日本专利公开公报平6-97656号或日本专利公开公报平6-172017号记载的玻璃陶瓷多层基板的制造方法。
这些公报记载了以下方法，即，在烧结步骤中使用了烧结收缩行为互不相同的第1生料片和第2生料片，对由它们层叠而获得的未烧结层叠体进行烧结，从而抑制平面方向上的收缩，获得平坦的玻璃陶瓷多层基板的方法。
上述公报记载的技术的基本原理如下所述。
即，在对应于第1生料片的烧结温度的较低烧结温度下进行最初的烧结，虽然第1生料片有烧结收缩的倾向，但由于该烧结温度低于第2生料片的烧结温度，所以第2生料片保持在未烧结状态，基本不发生收缩。因此，第1生料片在平面方向上的收缩因受到来自第2生料片的约束作用而被抑制。然后，在对应于第2生料片的烧结温度的较高烧结温度下进行烧结，虽然第2生料片有烧结收缩的倾向，但因来自具备第1生料片的烧结层的约束作用，第2生料片在平面方向上的收缩被抑制。
这样，层叠体的烧结收缩实质上只在厚度方向上发生，平面方向上几乎不发生，其结果是，能够制得烧结收缩量减少且平坦的玻璃陶瓷多层基板。
但是，上述日本专利公开公报平6-97656号或日本专利公开公报平6-172017号记载的玻璃陶瓷多层基板的制造方法中，存在即使实施这些公报所揭示的技术，也不能够充分抑制烧结时在平面方向上的收缩的情况。更特定的情况是未必能够达到10％以内的烧结收缩率。因此，留有事实上很难制得平坦的玻璃陶瓷多层基板的问题。
上述不确定因素与一片生料片的收缩结束温度和另一片生料片的收缩起始温度间的温差及烧结步骤中的升温速度有关。一片生料片的收缩结束温度和另一片生料片的收缩起始温度间的温差越小或升温速度越快，上述问题越容易产生。
因此，一边在一片生料片的收缩结束温度和另一片生料片的收缩起始温度之间的中间温度区域设置一定温度的烧结带，一边通过降低升温速度来抑制平面方向上的收缩，但这样会使烧结步骤所需时间延长，从制造成本考虑并不理想。
发明内容
本发明的目的是提供即使升温速度快，也能够有效抑制烧结步骤中平面方向上的收缩的玻璃陶瓷多层基板的制造方法及由此方法获得的玻璃陶瓷多层基板。
为了解决上述技术上存在的问题，本发明的玻璃陶瓷多层基板的制造方法具备以下5个步骤，制作以第1玻璃粉末及第1陶瓷粉末为固形成分的第1生料片的步骤(以下称为步骤1)；制作以第2玻璃粉末及第2陶瓷粉末为固形成分、且显现出与第1生料片不同的烧结收缩行为的第2生料片的步骤(以下称为步骤2)；在第1及第2生料片的至少1方上形成导体膜或穿孔导体中的至少1种的步骤(以下称为步骤3)；层叠至少1片第1生料片及至少1片第2生料片获得未烧结层叠体的步骤(以下称为步骤4)；对生料片进行烧结的步骤(以下称为步骤5)。
首先，本发明的步骤5中，在超过第1及第2玻璃粉末各自玻璃化温度任何较低方的温度后，经过以X℃/分钟(X＞1)的升温速度升温的升温过程达到最高温度，未烧结的层叠体按照这样的烧结过程进行烧结。
步骤5的特征是，设定第1及第2生料片的收缩起始温度(℃)分别为TSa及TSb，收缩量达到第1及第2生料片在烧结结束时的收缩量的90％时的温度(℃)分别为TFa及TFb时，需满足(TFa+3X)＜TSb或(TFb+3X)＜TSa关系式的条件。
本发明的玻璃陶瓷多层基板的制造方法的特征是设定了满足上述(TFa+3X)＜TSb或(TFb+3X)＜TSa关系式的条件。要满足这些条件可通过第1及第2生料片的材料设计来实现或者通过调节升温速度来实现，还可以同时从上述两方面来实现。
要解决上述第1及第2生料片的材料设计问题时，为了制作满足上述条件的第1及第2生料片，作为本发明的另一玻璃陶瓷多层基板的制造方法，除了上述本发明的玻璃陶瓷多层基板的制造方法之外，还必须实施以下的预备步骤。
即，本发明的另一玻璃陶瓷多层基板的制造方法的预备步骤是制作以第1玻璃粉末及第1陶瓷粉末为固形成分的第1试验用生料片的同时，制作以第2玻璃粉末及第2陶瓷粉末为固形成分、且与第1试验用生料片显现出不同烧结收缩行为的第2试验用生料片。然后，一边测定第1及第2试验用生料片的收缩量，一边以1℃/分钟的升温速度升温达到最高温度，按照此烧结过程进行烧结，求得此时的收缩起始温度TSa(℃)及TSb(℃)的同时，求得收缩量为烧结结束时的收缩量的90％时的温度TFa(℃)及TFb(℃)，确认第1及第2试验用生料片具有(TFa+3X)/TSb或(TFb+3X)/TSa的关系。
然后，进行以下步骤。即，制作与第1试验用生料片相同的第1生料片的步骤和制作与第2试验用生料片相同的第2生料片的步骤；在第1及第2生料片的至少1方上形成导体膜及穿孔导体的至少1种的步骤；层叠至少1片第1生料片及至少1片第2生料片获得未烧结层叠体的步骤；超过第1及第2玻璃粉末的玻璃化温度中较低一方的温度后，以X℃/分钟(X＞1)的升温速度升温达到最高温度，使未烧结的层叠体在这一过程中进行烧结的步骤。
本发明中，以20℃至第1及第2玻璃粉末的玻璃化温度中任何较低一方的温度为止的范围内的平均热膨胀系数计，第1生料片和第2生料片间的热膨胀系数之差最好在±0.5×10-6℃以内。
此外，为使第1生料片和第2生料片间显现出不同的烧结收缩行为，只要满足以下3个条件中的至少1个即可。即，条件1是(A)第1玻璃粉末和第2玻璃粉末的组成不同。条件2是(B)第1陶瓷粉末和第2陶瓷粉末的组成不同。条件3是(C)第1生料片中的第1玻璃粉末和第1陶瓷粉末的配比与第2生料片中的第2玻璃粉末和第2陶瓷粉末的配比不同。因此，有时第1及第2玻璃粉末的组成相同，有时第1及第2陶瓷粉末的组成相同。
前述步骤4中，最好以第1及第2生料片中的任何1方为内层，另一方为外层，至少分别层叠1片以上。
本发明的较理想的实施方式中，第1玻璃粉末由BaO-MgO-SiO2-B2O3系玻璃组成；第1陶瓷粉末由选自氧化铝、尖晶石及氧化锆中的至少1种组成；第1生料片中，第1玻璃粉末和第1陶瓷粉末间的混合比以重量比计为40∶60～100∶0。上述第1玻璃粉末中还可包含至少1种选自Al2O3、ZnO、TiO2、ZrO2及R2O(R为碱金属)的添加物。此外，上述第1生料片中也可包含氧化铜。
本发明的较理想的实施方式中，第2玻璃粉末由MgO-ZnO-SiO2-B2O3系玻璃组成；第2陶瓷粉末由BaO-Re2O3-Nd2O3-TiO2系陶瓷(Re为稀土元素)组成；第2玻璃粉末和第2陶瓷粉末间的混合比以重量比计为10∶90～40∶60。上述第2玻璃粉末中还可包含至少1种选自BaO、CaO、Al2O3及R2O(R为碱金属)的添加物。此外，上述第2生料片中也可包含氧化铜。
本发明的玻璃陶瓷多层基板的制造方法中，烧结收缩率(％)以{(烧结前的尺寸)-(烧结后的尺寸)}×100/(烧结前的尺寸)定义时，步骤5中层叠体的烧结收缩率最好在10％以内。
此外，本发明还涉及利用上述制造方法制得的玻璃陶瓷多层基板。
附图说明
图1为依次图解本发明实施方式中的玻璃陶瓷多层基板的制造方法的典型步骤的截面图。
图2表示包含玻璃粉末及陶瓷粉末的生料片的烧结收缩行为。
图3与图2相同，说明本发明实施方式中所用的第1及第2生料片2和3的烧结收缩行为关系。
图中，1为玻璃陶瓷多层基板；2为第1生料片；3为第2生料片；4为导体膜；5为穿孔导体；6为未烧结的层叠体；7为第1烧结层；8为第2烧结层。
发明的实施方式
图1对本发明实施方式中的玻璃陶瓷多层基板的制造方法进行了说明。该制造方法分别经过图1(1)及(2)所示步骤，制得图1(3)所示的玻璃陶瓷多层基板。
首先，如图1(1)所示，进行制作以第1玻璃粉末及第1陶瓷粉末为固形成分的第1生料片2的步骤1和制作以第2玻璃粉末及第2陶瓷粉末为固形成分的第2生料片3的步骤2。
上述第1生料片2和第2生料片3显现出互相不同的烧结收缩行为。具体来讲，第1生料片和第2生料片的收缩起始温度和烧结结束温度中的至少1种温度互不相同。
因此，在制作第1和第2生料片时，要使第1玻璃粉末和第2玻璃粉末的组成不同，或者使第1陶瓷粉末和第2陶瓷粉末的组成不同，或者使第1生料片2中的第1玻璃粉末和第1陶瓷粉末的配比与第2生料片中的第2玻璃粉末和第2陶瓷粉末的配比不同。
例如，第1生料片2中的第1玻璃粉末可使用BaO-MgO-SiO2-B2O3系玻璃，第1生料片2中包含的第1陶瓷粉末可使用选自氧化铝、尖晶石及氧化锆的至少1种构成的陶瓷粉末。此外，第1生料片2中的第1玻璃粉末和第1陶瓷粉末的混合比以重量比计选择在40∶60～100∶0的范围内。上述第1玻璃粉末中还可包含至少1种选自Al2O3、ZnO、TiO2、ZrO2及R2O(R为碱金属)的添加物。此外，第1生料片2中也可包含氧化铜。
例如，第2生料片3中包含的第2玻璃粉末可使用MgO-ZnO-SiO2-B2O3系玻璃，第2生料片3中包含的第2陶瓷粉末可使用BaO-Re2O3-Nd2O3-TiO2系陶瓷(Re为稀土元素)。第2玻璃粉末和第2陶瓷粉末的混合比以重量比计在10∶90～40∶60的范围内。上述第2玻璃粉末中还可包含至少1种选自BaO、CaO、Al2O3及R2O(R为碱金属)的添加物。此外，上述第2生料片3中也可包含氧化铜。
制作第1生料片2及第2生料片3时，使玻璃粉末及陶瓷粉末等固形成分分散在有机粘合剂和有机溶剂组成的有机介质中调制成浆料，然后通过刮刀法等使浆料成形为片状。
以下，同样如图1(1)所示，进行在第1及第2生料片2及3中的至少1方上形成导体膜4及穿孔导体5中的至少1种的步骤3。本实施方式中，分别在第1及第2生料片2及3上形成导体膜4和穿孔导体5。
通过丝网印刷法涂布以Ag为导电成分的导电糊，赋予生料片2及3以上述导体膜4及穿孔导体5。形成穿孔导体5时，生料片2及3上预先设置了作为穿孔用孔的贯通孔。
然后，如图1(2)所示，进行步骤4，即，层叠至少1片第1生料片2及至少1片第2生料片3，获得未烧结的层叠体6。
步骤4中，最好以第1及第2生料片2及3中的任何1方为内层，以另一方为外层，至少分别层叠1片以上。特别是如图所示，以3片第2生料片3为内层，再以各3片第1生料片2为外层夹住作为内层的3片第2生料片3以此层叠。
层叠后，从层叠方向对获得的未烧结层叠体6进行挤压，提高生料片2及3间的粘合性。
然后进行步骤5，即，对未烧结层叠体6进行烧结，获得图1(3)所示的玻璃陶瓷多层基板1。
上述步骤5(烧结步骤)中，由于对显现出不同烧结收缩行为的第1及第2生料片2及3层叠而成的未烧结层叠体6进行了烧结，所以根据与前述日本专利公开公报平6-97656号等记载的技术相同作用，层叠体6在平面方向上的收缩被抑制。
即，步骤5中，以适当的升温速度升温达到最高温度，按照此烧结过程进行烧结处理，但如果第1生料片2的烧结温度低于第2生料片3，则首先在对应于第1生料片2的烧结温度的较低温度下，第1生料片2烧结后形成第1烧结层7。在第1生料片2形成第1烧结层7时伴随着收缩，由于此阶段的温度低于第2生料片3的烧结温度，所以第2生料片3保持在未烧结状态，实质上未发生收缩。因此，从第1生料片2到第1烧结层7的过程中，由于受到来自第2生料片3的约束作用，第1生料片2虽然沿着厚度方向收缩，但其平面方向上的收缩实质上并未发生。
然后在升温过程中当达到第2生料片3的烧结温度时，第2生料片3就被烧结而形成第2烧结层8。在第2生料片3形成第2烧结层8时伴随着收缩，由于已烧结形成的第1烧结层7对第2生料片3的约束作用，收缩仅发生在厚度方向，平面方向的收缩实质上未发生。
因此，未烧结层叠体6以平面方向的收缩受抑制的状态被烧结，形成玻璃陶瓷多层基板1。
上述玻璃陶瓷多层基板1的制造方法中，针对第1及第2生料片2及3的各种烧结收缩行为和升温速度，本发明还附加了以下条件。
即，前述步骤5中，设定第1及第2生料片的收缩起始温度(℃)分别为TSa及TSb，收缩量为第1及第2生料片2及3的烧结结束时的收缩量的90％时的温度(℃)分别为TFa及TFb，且升温速度为X℃/分钟时，需满足关系式(TFa+3X)＜TSb或(TFb+3X)＜TSa的条件。
步骤5中，在超过第1及第2玻璃粉末各自玻璃化温度中较低一方的温度后，以X℃/分钟(X＞1)的升温速度逐步升温到达最高温度，未烧结的层叠体6按照此烧结过程进行烧结。
如果满足前述关系式(TFa+3X)＜TSb或(TFb+3X)＜TSa的条件，则即使升温速度超过1℃/分钟，也能够将烧结时未烧结体层叠体6在平面方向上的烧结收缩率确切地控制在10％以内，其理由如下所述。
图2所示为某一特定生料片的烧结收缩行为，其中，收缩起始温度用TS表示，收缩量为烧结结束时的收缩量的90％时的温度用TF(烧结结束温度)表示。以1℃/分钟的升温速度，采用理学制膨胀计5000测得TS及TF。
烧结起始温度TS受到升温速度的影响，升温速度越快，如箭头11所示向高温侧偏移，显现出虚线所示烧结收缩行为。另一方面，由于烧结结束温度TF与作为玻璃物性值的软化点相同，所以不受升温速度的影响。
本实施方式中的第1生料片2的收缩起始温度TSa及90％收缩量时的温度TFa与第2生料片3的收缩起始温度TSb及90％收缩量时的温度TFb，从理论上来讲，只要满足TFa＜TSb或TFb＜TSa的关系，就可将第1及第2生料片2及3层叠而成的未烧结层叠体6在平面方向的烧结收缩限定在最小范围内。
但是，即使TFa＜TSb有些温差或TFb＜TSa有些温差的情况下，如果烧结时的升温速度超过1℃/分钟，则第1及第2生料片2及3的任一方在达到90％的收缩量前，另一方已经开始收缩。因此，往往不能够将平面方向的收缩控制在10％以内。
参照图3对此进行具体说明。
图3表示第1生料片2的TSa或TSb分别低于第2生料片3的TFa或TFb的情况。图3中，实线表示升温速度为1℃/分钟时的烧结收缩行为，虚线表示升温速度超过1℃/分钟时的烧结收缩行为。
如图3所示，升温速度为1℃/分钟时，即使是TFa＜TSb，但随着升温速度超过1℃/分钟而变得更大，显示第1生料片2的烧结收缩行为的曲线向箭头12方向偏移，显现出虚线表示的烧结收缩行为，TFa上升。其结果是，TFa≥TSb，在第1生料片2达到90％的收缩量前，第2生料片3往往已开始收缩。
即使是上述情况下，只要第1生料片2的收缩量为烧结结束时的收缩量的90％时的温度TFa(℃)与第2生料片3的收缩起始温度TSb(℃)之差超过3X℃，即，满足(TFa+3X)＜TSb的条件进行第1及第2生料片2及3的材料设计，则不论烧结时的升温速度如何，都能够将未烧结层叠体6在平面方向的烧结收缩率确切地控制在10％以内。
反之，在第1生料片2的TSa及TSb分别高于第2生料片3的TFa及TFb的情况下，满足(TFb+3X)＜TSa的条件进行第1及第2生料片2及3的材料设计，则不论烧结时的升温速度如何，都能够将未烧结层叠体6在平面方向的烧结收缩率确切地控制在10％以内。
因此，制造玻璃陶瓷多层基板1时，在投入批量生产前，一般进行至少1次以下的预备步骤。
即，在制作以第1玻璃粉末及第1陶瓷粉末为固形成分的第1试验用生料片的同时，制作以第2玻璃粉末及第2陶瓷粉末为固形成分、且与第1试验用生料片显现出不同烧结收缩行为的第2试验用生料片。
然后，分别测定第1及第2试验用生料片的收缩量，同时以1℃/分钟的固定升温速度逐步升温达到最高温度，按照此烧结过程进行烧结，求得此时的收缩起始温度TSa(℃)及TSb(℃)，同时求出收缩量为烧结结束时的收缩量的90％时的温度TFa(℃)及TFb(℃)。
确认第1及第2试验用生料片具有(TFa+3X)＜TSb或(TFb+3X)＜TSa的关系后，制作与第1试验用生料片相同的第1生料片2，并制作与第2试验用生料片相同的第2生料片3。在投入批量生产前实施前述各步骤，制得玻璃陶瓷多层基板1。
此外，如果将烧结收缩率控制在10％以内，则玻璃陶瓷多层基板1的导体膜4中，因位于外表面上的导体膜4的位置偏移而造成实际安装时的原料利用率下降问题就可通过增加导体膜4的面积等比较简单的工艺或改进结构解决。但更理想的是将烧结收缩率控制在5％以内，最好控制在2％以内。为了使烧结收缩率进一步低于上述值，可在第1及第2生料片2及3的任一方的烧结收缩率达到5％或2％以内前，适当选择第1及第2生料片2及3中包含的固形成分的种类或配比，使第1及第2生料片2及3的另一方开始收缩。
对于(TFa+3X)＜TSb或(TFb+3X)＜TSa中的升温速度X℃/分，严格来讲，第1及第2生料片2及3的任一方达到90％的收缩量时的温度TFa或TFb与另一方的收缩起始温度TSb或TSa间的升温速度如果为X℃/分钟，则都能够实现本发明的目的。因此，此范围以外的升温过程中的升温速度只要与未烧结层叠体6所具有的特性等相符合即可，可任意设定。
较理想的情况是，以20℃至第1及第2玻璃粉末的玻璃化温度中任何较低一方的温度为止的范围内的平均热膨胀系数计，第1生料片2和第2生料片3间的热膨胀系数之差在±0.5×10-6℃以内，更好的是在±0.1×10-6℃以内。
第1生料片2和第2生料片3间的热膨胀系数之差选择在上述范围内，能够提高玻璃陶瓷多层基板1的可靠性。热膨胀系数之差如果超过±0.5×10-6℃，则在第1生料片2烧结形成的第1烧结层7与第2生料片3烧结形成的第2烧结层8的界面会产生较大的应力，有可能出现微细裂缝。这种微细裂缝会使玻璃陶瓷多层基板1的强度下降。
以下对本发明的实施例进行说明。
在以80∶20的重量比混合的BaO-MgO-SiO2-B2O3系玻璃粉末和氧化铝粉末的混合粉末中混入丙烯酸系树脂、二甲苯、丁醇、增塑剂及分散剂，调制成浆料，然后通过刮刀法制得图1(1)所示第1生料片2。
另外，除了使用以30∶70的重量比混合MgO-ZnO-SiO2-B2O3系玻璃粉末和BaO-Sm2O3-SiO2-TiO2系陶瓷粉末的混合粉末之外，其他操作都与第1生料片2相同，制得图1(1)所示的第2生料片3。
然后，以1℃/分钟的升温速度，采用理学制膨胀计5000测定第1及第2生料片2及3的收缩起始温度TSa及TSb与收缩量为烧结结束时的收缩量的90％时的温度TFa及TFb。
其结果是，第1生料片2的TSa为718℃，TFa为771℃。此外，第2生料片3的TSb为816℃，TFb为862℃。因此，第1生料片2的TFa和第2生料片3的TSb之差为45℃。
然后，通过丝网印刷在第1及第2生料片2及3上涂布以银为导电成分的导电糊，形成图1(1)所示的导体膜4及穿孔导体5。
接着，如图1(2)所示，层叠3片第2生料片3，在其两面分别各层叠3片第1生料片2，获得未烧结的层叠体6。层叠的生料片2及3各自的平面尺寸都为40mm×40mm。
然后，在100℃的温度下，以100kgf/cm2的压力对未烧结层叠体6挤压30秒钟后。接着，在大气中，在表1所示的在2℃/分钟～20℃/分钟的范围内变化的各升温速度下升温，达到最高温度900℃后保持30分钟，按照此烧结过程进行烧结。
表1
   升温速度(X)[℃/分钟]     3X[℃]     烧结收缩率[％]   翻转
实施例1    2     6     1.1   无
实施例2    4     12     1.2   无
实施例3    6     18     1.0   无
实施例4    8     24     1.0   无
实施例5    10     30     4.1   无
实施例6    12     36     6.2   无
实施例7    14     42     8.1   无
比较例1    16     48     10.9   无
比较例2    18     54     12.5   无
比较例3    20     60     14.2   无
表1表示升温速度为X℃/分钟时的3X、烧结收缩率及翻转的评估结果。
参考表1，首先实施例1～7及比较例1～3都未发生翻转。
但是，实施例1～7与比较例1～3相比，3X小于第1生料片2的TFa和第2生料片TSb之差的45℃的实施例1～7的烧结收缩率被控制在10％以内，而3X大于45℃的比较例1～3的烧结收缩率超过了10％。
如上所述，本发明中在对层叠烧结收缩行为不同的第1及第2生料片而形成的未烧结层叠体进行烧结时，在温度超过第1及第2生料片中分别包含的第1及第2玻璃粉末的玻璃化温度中较低一方的温度后，以超过1℃/分钟的升温速度升温达到最高温度，在此烧结过程中对未烧结层叠体进行烧结，同时烧结过程中的收缩起始温度(℃)分别设定为TSa及TSb，将收缩量达到烧结结束时的收缩量的90％时的温度(℃)分别设定为TFa及TFb，且升温速度为X℃/分钟时具有(TFa+3X)＜TSb或(TFb+3X)＜TSa的关系。因此，不需要在一方的生料片的收缩结束温度与另一方的收缩起始温度的中间温度区域设定一定温度的烧结带，就可将平面方向的烧结收缩率控制在10％以内制得玻璃陶瓷多层基板。
所以，能够使烧结过程更短，在降低制造成本同时可赋予玻璃陶瓷多层基板上设置的导体膜及穿孔导体以较高的尺寸精度。
本发明中，以20℃至第1及第2玻璃粉末的玻璃化温度中较低一方的温度为止的范围内的平均热膨胀系数计，第1生料片和第2生料片间的热膨胀系数之差在±0.5×10-6℃以内，这样的热膨胀系数之差可防止微细裂缝的产生，能够提高玻璃陶瓷多层基板的强度。
此外，本发明在制作未烧结层叠体时，以第1及第2生料片中的任何1方种为内层，另一方为外层，且至少分别层叠1片以上，这样就可防止烧结过程中出现翻转，能够更容易地获得平坦的玻璃陶瓷多层基板。

Claims (13)

1.玻璃陶瓷多层基板的制造方法，其特征在于，具备以下5个步骤，即制作以第1玻璃粉末及第1陶瓷粉末为固形成分的第1生料片的步骤；制作以第2玻璃粉末及第2陶瓷粉末为固形成分、且显现出与前述第1生料片不同的烧结收缩行为的第2生料片的步骤；在前述第1及第2生料片的至少1方上形成导体膜及穿孔导体中的至少1种的步骤；通过将前述第1生料片及前述第2生料片层叠获得未烧结层叠体的步骤；在温度超过前述第1及第2玻璃粉末的玻璃化温度中较低一方的温度后，以X℃/分钟(X＞1)的升温速度升温达到最高温度，在此过程中对前述生料片进行烧结的步骤；前述烧结过程中，将前述第1及第2生料片的收缩起始温度(℃)分别设定为TSa及TSb，将收缩量达到前述第1及第2生料片在烧结结束时的收缩量的90％时的温度(℃)分别设定为TFa及TFb时，具有(TFa+3X)＜TSb或(TFb+3X)＜TSa的关系。
2.玻璃陶瓷多层基板的制造方法，其特征在于，具备以下预备步骤，即制作以第1玻璃粉末及第1陶瓷粉末为固形成分的第1试验用生料片，并制作以第2玻璃粉末及第2陶瓷粉末为固形成分、且与前述第1试验用生料片显现出不同烧结收缩行为的第2试验用生料片，然后，一边测定前述第1及第2试验用生料片的收缩量，一边以规定的升温速度升温达到最高温度，在此烧结过程中进行烧结，求出此时的收缩起始温度TSa(℃)及TSb(℃)，并求出收缩量为烧结结束时的收缩量的90％时的温度TFa(℃)及TFb(℃)，确认前述第1及第2试验用生料片具有(TFa+3X)＜TSb或(TFb+3X)＜TSa的关系；除前述预备步骤外，还具备以下5个步骤，即制作与前述第1试验用生料片相同的第1生料片的步骤；制作与前述第2试验用生料片相同的第2生料片的步骤；在前述第1及第2生料片的至少1方上形成导体膜及穿孔导体的至少1种的步骤；层叠至少1片前述第1生料片及至少1片前述第2生料片获得未烧结层叠体的步骤；在温度超过前述第1及第2玻璃粉末的玻璃化温度中较低一方的温度后，以X℃/分钟(X＞1)的升温速度升温达到最高温度，在此过程中对前述未烧结的层叠体进行烧结的步骤。
3.如权利要求1或2所述的玻璃陶瓷多层基板的制造方法，其特征还在于，以20℃至前述第1及第2玻璃粉末的玻璃化温度中任何较低一方的温度为止的范围内的平均热膨胀系数计，前述第1生料片和前述第2生料片间的热膨胀系数之差在±0.5×10-6℃以内。
4.如权利要求1或2所述的玻璃陶瓷多层基板的制造方法，其特征还在于，前述第1及第2生料片满足以下3个条件中的至少1个，即，(A)前述第1玻璃粉末和前述第2玻璃粉末的组成不同；(B)前述第1陶瓷粉末和前述第2陶瓷粉末的组成不同；(C)前述第1生料片中的前述第1玻璃粉末和前述第1陶瓷粉末间的配比与前述第2生料片中的前述第2玻璃粉末和前述第2陶瓷粉末间的配比不同。
5.如权利要求1或2所述的玻璃陶瓷多层基板的制造方法，其特征还在于，前述获得未烧结层叠体的步骤中，以前述第1及第2生料片中的任何1方为内层，另一方为外层，且至少分别层叠1片以上。
6.如权利要求1或2所述的玻璃陶瓷多层基板的制造方法，其特征还在于，前述第1玻璃粉末由BaO-MgO-SiO2-B2O3系玻璃组成，前述第1陶瓷粉末由选自氧化铝、尖晶石及氧化锆中的至少1种组成，前述第1生料片中，前述第1玻璃粉末和前述第1陶瓷粉末间的混合比以重量比计为40∶60～100∶0。
7.如权利要求6所述的玻璃陶瓷多层基板的制造方法，其特征还在于，前述第1玻璃粉末中包含至少1种选自Al2O3、ZnO、TiO2、ZrO2及R2O(R为碱金属)的添加物。
8.如权利要求6所述的玻璃陶瓷多层基板的制造方法，其特征还在于，前述第1生料片中还包含氧化铜。
9.如权利要求1或2所述的玻璃陶瓷多层基板的制造方法，其特征还在于，
前述第2玻璃粉末由MgO-ZnO-SiO2-B2O3系玻璃组成，前述第2陶瓷粉末由BaO-Re2O3-Nd2O3-TiO2系陶瓷(Re为稀土元素)组成，前述第2玻璃粉末和第2陶瓷粉末间的混合比以重量比计为10∶90～40∶60。
10.如权利要求9所述的玻璃陶瓷多层基板的制造方法，其特征还在于，前述第2玻璃粉末中包含至少1种选自BaO、CaO、Al2O3及R2O(R为碱金属)的添加物。
11.如权利要求9所述的玻璃陶瓷多层基板的制造方法，其特征还在于，前述第2生料片中还包含氧化铜。
12.如权利要求1或2所述的玻璃陶瓷多层基板的制造方法，其特征还在于，烧结收缩率(％)以{(烧结前的尺寸)-(烧结后的尺寸)}×100/(烧结前的尺寸)定义时，前述烧结过程中的前述层叠体的烧结收缩率在10％以内。
13.玻璃陶瓷多层基板，其特征在于，由权利要求1或2所述的制造方法制得。
CNB021228221A 2001-06-05 2002-06-05 玻璃陶瓷多层基板的制造方法 Expired - Lifetime CN1183815C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001169108A JP2002368420A (ja) 2001-06-05 2001-06-05 ガラスセラミック多層基板の製造方法およびガラスセラミック多層基板
JP2001169108 2001-06-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1394113A true CN1394113A (zh) 2003-01-29
CN1183815C CN1183815C (zh) 2005-01-05

Family

ID=19011223

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB021228221A Expired - Lifetime CN1183815C (zh) 2001-06-05 2002-06-05 玻璃陶瓷多层基板的制造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6797093B2 (zh)
JP (1) JP2002368420A (zh)
CN (1) CN1183815C (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1914134B (zh) * 2004-10-26 2010-05-05 株式会社村田制作所 陶瓷材料组合物、陶瓷衬底和不可逆电路元件
CN101836518B (zh) * 2007-09-28 2012-05-02 双信电机株式会社 陶瓷多层基板
CN101683010B (zh) * 2008-02-19 2012-05-09 株式会社村田制作所 层叠型陶瓷电子元器件的制造方法
CN103413780A (zh) * 2013-08-20 2013-11-27 厦门大学 一种基于熔融玻璃骨架的三维通孔互联结构制作方法
CN108987286A (zh) * 2018-06-29 2018-12-11 广东风华高新科技股份有限公司 一种ltcc共烧失配的改善方法

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6776861B2 (en) * 2002-06-04 2004-08-17 E. I. Du Pont De Nemours And Company Tape composition and process for internally constrained sintering of low temperature co-fired ceramic
US6827800B2 (en) * 2003-01-30 2004-12-07 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for the constrained sintering of asymmetrically configured dielectric layers
WO2005108327A1 (ja) 2004-05-06 2005-11-17 Asahi Glass Company, Limited 積層誘電体製造方法
US7221050B2 (en) * 2004-09-02 2007-05-22 Intel Corporation Substrate having a functionally gradient coefficient of thermal expansion
US7175724B2 (en) * 2004-11-22 2007-02-13 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for the constrained sintering of a pseudo-symmetrically configured low temperature cofired ceramic structure
US7067026B2 (en) 2004-11-22 2006-06-27 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for the constrained sintering of a pseudo-symmetrically configured low temperature cofired ceramic structure
US7687137B2 (en) 2005-02-28 2010-03-30 Kyocera Corporation Insulating substrate and manufacturing method therefor, and multilayer wiring board and manufacturing method therefor
DE102006000935B4 (de) * 2006-01-05 2016-03-10 Epcos Ag Monolithisches keramisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung
JP4821855B2 (ja) * 2007-04-11 2011-11-24 株式会社村田製作所 多層セラミック基板およびその製造方法
JP4793447B2 (ja) * 2007-04-20 2011-10-12 株式会社村田製作所 多層セラミック基板およびその製造方法ならびに電子部品
DE112008001956T5 (de) * 2007-07-26 2010-06-17 Murata Mfg. Co., Ltd., Nagaokakyo-shi Mehrschichtkeramiksubstrat und Verfahren zum Herstellen desselben
DE102009007316A1 (de) * 2009-02-03 2010-08-05 Epcos Ag Elektrisches Vielschichtbauelement
JP5397539B2 (ja) * 2010-03-31 2014-01-22 株式会社村田製作所 多層セラミック基板およびその製造方法
JP6374417B2 (ja) * 2016-01-27 2018-08-15 日本特殊陶業株式会社 窒化アルミニウム基板、半導体製造用部品、ｃｖｄヒータ、及び窒化アルミニウム基板の製造方法
CN112802757B (zh) * 2020-12-28 2022-08-05 广东佛智芯微电子技术研究有限公司 基板制备方法及基板结构、芯片封装方法及芯片封装结构

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5147484A (en) * 1987-10-19 1992-09-15 International Business Machines Corporation Method for producing multi-layer ceramic substrates with oxidation resistant metalization
US5102720A (en) * 1989-09-22 1992-04-07 Cornell Research Foundation, Inc. Co-fired multilayer ceramic tapes that exhibit constrained sintering
JP3061282B2 (ja) 1990-04-27 2000-07-10 株式会社日立製作所 セラミック多層回路板および半導体モジュール
US5254191A (en) * 1990-10-04 1993-10-19 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method for reducing shrinkage during firing of ceramic bodies
JPH04369509A (ja) * 1991-06-19 1992-12-22 Fujitsu Ltd 多層セラミック基板の製造方法
JPH0697656A (ja) 1992-09-11 1994-04-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd セラミック多層基板の製造方法
JPH06172017A (ja) 1992-12-08 1994-06-21 Unitika Ltd セラミツクス基板用グリーンシート及びセラミツクス基板
JP3669056B2 (ja) 1996-05-22 2005-07-06 日本特殊陶業株式会社 セラミック多層配線基板の製造方法
JPH1065336A (ja) * 1996-08-14 1998-03-06 Sumitomo Metal Ind Ltd 低温焼成ガラスセラミックス多層配線基板とその製造方法
US5866240A (en) * 1997-03-06 1999-02-02 Sarnoff Corporation Thick ceramic on metal multilayer circuit board
JPH10308584A (ja) * 1997-05-08 1998-11-17 Sumitomo Kinzoku Electro Device:Kk セラミック多層基板およびその製造方法
JPH11106265A (ja) * 1997-10-02 1999-04-20 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd セラミックス交互積層体の焼結方法
WO2000004577A1 (de) * 1998-07-15 2000-01-27 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur herstellung eines keramischen körpers mit einem integrierten passiven elektronischen bauelement, derartiger körper und verwendung des körpers
JP3666321B2 (ja) * 1999-10-21 2005-06-29 株式会社村田製作所 多層セラミック基板およびその製造方法
JP3554962B2 (ja) * 1999-10-28 2004-08-18 株式会社村田製作所 複合積層体およびその製造方法
JP3633435B2 (ja) * 2000-04-10 2005-03-30 株式会社村田製作所 多層セラミック基板、その製造方法および設計方法、ならびに電子装置
GB2371775B (en) * 2000-12-19 2002-12-31 Murata Manufacturing Co Composite multilayer ceramic electronic parts and method of manfacturing the same

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1914134B (zh) * 2004-10-26 2010-05-05 株式会社村田制作所 陶瓷材料组合物、陶瓷衬底和不可逆电路元件
CN101836518B (zh) * 2007-09-28 2012-05-02 双信电机株式会社 陶瓷多层基板
CN101683010B (zh) * 2008-02-19 2012-05-09 株式会社村田制作所 层叠型陶瓷电子元器件的制造方法
CN103413780A (zh) * 2013-08-20 2013-11-27 厦门大学 一种基于熔融玻璃骨架的三维通孔互联结构制作方法
CN103413780B (zh) * 2013-08-20 2015-07-01 厦门大学 一种基于熔融玻璃骨架的三维通孔互联结构制作方法
CN108987286A (zh) * 2018-06-29 2018-12-11 广东风华高新科技股份有限公司 一种ltcc共烧失配的改善方法
CN108987286B (zh) * 2018-06-29 2020-11-24 广东风华高新科技股份有限公司 一种ltcc共烧失配的改善方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002368420A (ja) 2002-12-20
CN1183815C (zh) 2005-01-05
US6797093B2 (en) 2004-09-28
US20020189742A1 (en) 2002-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1183815C (zh) 玻璃陶瓷多层基板的制造方法
CN1868242A (zh) 导电糊及多层陶瓷基板
CN1167080C (zh) 导电膏、陶瓷多层基底,以及用于制造陶瓷多层基底的方法
JPH11353939A (ja) 導電性ペーストおよびセラミック多層基板
CN1164110A (zh) 介电陶瓷及采用该材料的单片式陶瓷电子元件
CN1530976A (zh) 叠片陶瓷电容器
CN1941233A (zh) 叠层型陶瓷电子部件的制造方法
CN1719560A (zh) 单层电容器用晶界层陶瓷介质瓷料、基片的制造方法及其基片
CN1693286A (zh) 一种低温共烧陶瓷及其制备方法
CN1887593A (zh) 具有假对称构形的低温共焙烧陶瓷结构的约束烧结方法
CN1887592A (zh) 假对称构形的低温共焙烧陶瓷结构的控制烧结方法
CN1251562C (zh) 复合叠片及其制造方法
CN1637959A (zh) 静电防护部件的制造方法
KR20140047607A (ko) AlN 기판 및 그 제조 방법
CN100336771C (zh) 氧化物陶瓷材料、陶瓷基片、陶瓷层压设备和功率放大器模块
CN1516203A (zh) 不对称构型电介质层的约束烧结方法
JPH05190375A (ja) 銅多層セラミック基板の製造方法及びそれに用いる銅ペースト
CN1832071A (zh) 多层陶瓷电容器及其制作方法
JP2006237493A (ja) 配線基板
JP2004022706A (ja) セラミック多層基板の製造方法
CN1179845C (zh) 复合叠层板的制造方法
CN1532858A (zh) 叠层陶瓷电子部件的制造方法
CN114956793A (zh) 3d打印陶瓷电子电路的陶瓷浆料及其制备技术和混合增材制造方法
JP2011176301A (ja) 素子搭載用基板およびその製造方法
CN1062444A (zh) 制备具有内部铜导体的多层陶瓷的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CX01 Expiry of patent term
CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20050105