JP2001072473A - Production of ceramic substrate - Google Patents

Production of ceramic substrate

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JP2001072473A
JP2001072473A JP24539299A JP24539299A JP2001072473A JP 2001072473 A JP2001072473 A JP 2001072473A JP 24539299 A JP24539299 A JP 24539299A JP 24539299 A JP24539299 A JP 24539299A JP 2001072473 A JP2001072473 A JP 2001072473A
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Japan
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ceramic
glass
green sheet
glass ceramic
substrate
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Japanese (ja)
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Nozomi Tanifuji
望 谷藤
Toshihiro Nakai
俊博 中居
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Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
Original Assignee
Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a ceramic substrate, by which mechanical strength of an insulator part after sintering is increased. SOLUTION: Insulator paste is printed onto a glass ceramic green sheet 1a which becomes a surface layer to form an insulator part 2 and green sheets are laminated thereon and Al2O3 green sheets 5 and 6 are arranged on upper and lower both faces of the green sheet laminate 1 and the laminate is burned while applying pressure to upper and lower faces of the green sheet laminate 1. As a result, space in the interior of the insulator part produced by influence of colored pigment is dispersed in minute size. Thereby, sintered film of the insulator part is compacted to increase mechanical strength. Therefore, it is made possible to apply treatment on which mechanical load such as shot blasting acts as cleaning for glass ceramic multilayer substrate after sintering and a step in post processing and freedom of selection in production step is increased and restriction for designing process of glass ceramic multilayer substrate is reduced.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック基板の
製造方法に関し、特にエレクトロニクス用セラミックパ
ッケージおよび回路基板として用いられるセラミック基
板の製造方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic substrate, and more particularly to a method for manufacturing a ceramic substrate used as a ceramic package for electronics and a circuit board.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置において、ICチップやLS
Iチップ等の半導体素子は、基板に設けられた半導体素
子搭載部に実装されて実用に供されている。アルミナ等
のセラミックスは耐熱性、耐久性、熱伝導性等に優れる
ため、この基板の材料として適しており、セラミック製
の半導体基板は現在盛んに使用されている。
2. Description of the Related Art In a semiconductor device, an IC chip or an LS
2. Description of the Related Art A semiconductor element such as an I-chip is mounted on a semiconductor element mounting portion provided on a substrate and put to practical use. Ceramics such as alumina are suitable as a material for this substrate because they have excellent heat resistance, durability, thermal conductivity, and the like, and ceramic semiconductor substrates are currently being used actively.

【0003】しかしながら、アルミナ基板は、比誘電率
が比較的大きいため伝送信号の遅延を生じさせ、また熱
膨張係数がシリコンに比べて大きいため、部品を搭載し
たときの温度変化に対する信頼性を確保するのが困難で
あるという問題があった。さらに、アルミナの焼成温度
は約1600℃と高いため、内層の配線として融点が高
くかつ電気抵抗率の大きいWまたはMoを使用する必要
があり、配線を微細にした場合、配線の電気抵抗値が大
きくなるという問題があった。
[0003] However, the alumina substrate has a relatively large relative dielectric constant, causing transmission signal delay, and has a larger coefficient of thermal expansion than silicon, so that reliability against temperature changes when components are mounted is ensured. There was a problem that it was difficult to do. Furthermore, since the firing temperature of alumina is as high as about 1600 ° C., it is necessary to use W or Mo having a high melting point and a large electric resistivity as the wiring of the inner layer. There was a problem of becoming larger.

【0004】このため、Ag、Cu等の低抵抗配線材料
と同時焼成を行うことができる低温焼成セラミック基板
の開発が進められており、その中でも比誘電率が比較的
小さいので伝送損失が小さく、かつ熱膨張率がシリコン
に近いため、フリップチップ方式による搭載が可能なガ
ラスを含有するガラスセラミック基板が注目されてい
る。このガラスセラミック基板に用いられるガラス材料
としては、ホウ珪酸系ガラス、MgO−Al23−Si
2系ガラス、CaO−Al23−SiO2系ガラス等が
挙げられ、通常、これらのガラス粉末に骨材を添加した
原料を用いてガラスセラミック基板が製造される。
For this reason, low-temperature fired ceramic substrates that can be fired simultaneously with low-resistance wiring materials such as Ag and Cu have been developed. Among them, the relative dielectric constant is relatively small, so that the transmission loss is small. In addition, since the thermal expansion coefficient is close to that of silicon, a glass ceramic substrate containing glass that can be mounted by a flip-chip method has been attracting attention. Glass materials used for this glass ceramic substrate include borosilicate glass, MgO-Al 2 O 3 -Si
O 2 -based glass, CaO—Al 2 O 3 —SiO 2 -based glass and the like can be mentioned. Usually, a glass ceramic substrate is manufactured using a raw material obtained by adding an aggregate to these glass powders.

【0005】また、このようなガラスセラミック基板
は、基板サイズを縮小し、搭載ボードへの搭載密度を向
上させ、さらに電気特性を向上させるため、一般に複数
枚のガラスセラミックスのグリーンシートを積層および
焼成してガラスセラミック多層基板が製造される。
In order to reduce the size of the glass ceramic substrate, improve the mounting density on the mounting board, and further improve the electrical characteristics, generally, a plurality of glass ceramic green sheets are laminated and fired. As a result, a glass ceramic multilayer substrate is manufactured.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般にセラ
ミック基板には白色系のものが使用されており、特に上
記のガラスセラミック基板は通常白色であり、その表面
または裏面の一方あるいは両方にAg、Au系の比較的
白色を呈する導体を配線パターンや、製造ライン中で位
置合わせを行うための認識マークとして形成させてい
る。一方、近年、LSI等が高速になり、高密度になる
にしたがい、セラミックス基板に搭載されるLSI等と
セラミックス基板に形成された配線とのボンディング法
は、従来のワイヤボンディング法からマルチチップ化や
高密度な搭載に適したTAB(Tape Automated Bondin
g) 方式またはフリップチップ方式が採用されるように
なってきている。このため、セラミック基板に対する要
求も基板自身の物性のみでなく、高密度な搭載に対応す
ることができるように基板の寸法や形状等についても精
密な制御技術が必要となってきている。したがって、セ
ラミック基板の検査工程の重要度が増し、困難度が高く
なってきている。
In general, a white ceramic substrate is used. In particular, the above-mentioned glass ceramic substrate is usually white, and one or both of its front and rear surfaces are made of Ag or Au. A relatively white conductor of the system is formed as a wiring pattern or a recognition mark for alignment in a production line. On the other hand, in recent years, as the speed of LSIs and the like has increased and the density has increased, the bonding method between the LSI and the like mounted on a ceramic substrate and the wiring formed on the ceramic substrate has been changed from a conventional wire bonding method to a multi-chip method. TAB (Tape Automated Bondin) suitable for high-density mounting
g) The method or flip-chip method is being adopted. For this reason, a demand for a ceramic substrate requires not only the physical properties of the substrate itself, but also a precise control technology for the dimensions and shape of the substrate so that the substrate can be mounted at a high density. Therefore, the importance of the inspection process of the ceramic substrate is increasing, and the difficulty is increasing.

【0007】セラミック基板の表面や裏面に形成された
配線パターンはその形状および断線の有無等が外観検査
され、検査のためにCCDカメラによる位置合わせや光
学的な自動検査が使用可能なことが検査精度の向上にお
いて望ましい。ところが、上記のようにセラミック基板
と配線パターンとがともに白色あるいは白色に近い薄色
であると、両者のコントラストが弱く、位置合わせ用の
認識マークが識別できなかったり、外観検査が困難であ
ったりする。特に、CCDカメラによるパターン認識が
充分でないため、自動検査機を使用して自動チェックす
ることが困難であるという問題がある。
[0007] The wiring pattern formed on the front and back surfaces of the ceramic substrate is visually inspected for its shape and the presence or absence of disconnection, and it is inspected that positioning by a CCD camera and automatic optical inspection can be used for the inspection. Desirable in improving accuracy. However, when the ceramic substrate and the wiring pattern are both white or a light color close to white as described above, the contrast between the two is weak, and the recognition mark for alignment cannot be identified, or the appearance inspection is difficult. I do. In particular, there is a problem that it is difficult to automatically check using an automatic inspection machine because pattern recognition by a CCD camera is not sufficient.

【0008】そこで、例えばCo等の遷移金属を添加し
た絶縁体ペーストを用いて、セラミック基板の表面また
は裏面の一方あるいは両方に絶縁体部を形成することに
より、白色又は白色に近い色のセラミック基板に対し、
コントラストの弱い白色系の導体を用いる場合において
も、配線パターンの検査が容易で、光学的な自動検査が
可能となる。しかしながら、遷移金属を添加した絶縁体
ペーストを用いてセラミック基板を焼成した場合、焼結
後の絶縁体部の膜質は遷移金属を添加したことによりポ
ーラスになり、機械的強度が低下するという問題があっ
た。このため、セラミック基板の洗浄や後加工時の工程
として、例えばショットブラスト等の機械的負荷が作用
する処理を適用することが困難であり、製造工程の選択
の自由度が低く、セラミック基板の工程設計が制限され
るという問題があった。
Therefore, by forming an insulator portion on one or both of the front surface and the back surface of the ceramic substrate using an insulating paste to which a transition metal such as Co is added, for example, a ceramic substrate of white or nearly white color is formed. Against
Even when a white conductor having a low contrast is used, the inspection of the wiring pattern is easy and the optical automatic inspection becomes possible. However, when a ceramic substrate is fired using an insulator paste to which a transition metal is added, the film quality of the insulator after sintering becomes porous due to the addition of the transition metal, and the mechanical strength is reduced. there were. For this reason, it is difficult to apply a process in which a mechanical load such as a shot blast is applied as a process for cleaning or post-processing the ceramic substrate, and the degree of freedom in the selection of the manufacturing process is low. There was a problem that the design was limited.

【0009】本発明は、このような問題を解決するため
なされたものであり、焼結後の絶縁体部の機械的強度が
高まるセラミック基板の製造方法を提供することを目的
とする。
The present invention has been made to solve such a problem, and has as its object to provide a method of manufacturing a ceramic substrate in which the mechanical strength of an insulator portion after sintering is increased.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
セラミック基板の製造方法によると、セラミック原料粉
末を主成分とし、着色顔料が添加されている絶縁体ペー
ストをセラミック成形体の片面あるいは両面に塗布し、
上記の絶縁体ペーストを塗布したセラミック成形体の上
下面に圧力を負荷しながら焼成する。
According to the method of manufacturing a ceramic substrate according to the first aspect of the present invention, an insulating paste containing a ceramic raw material powder as a main component and a coloring pigment is added to one side of a ceramic molded body. Apply on both sides,
Sintering is performed while applying pressure to the upper and lower surfaces of the ceramic molded body to which the insulating paste is applied.

【0011】本発明に用いられる着色顔料としては、電
気特性の劣化を防ぐためできるだけ少量で着色できる物
質が選択される。また、セラミック基板および配線用導
体材料とのなじみがよく、かつ白色または白色に近い導
体とのコントラストの強いものであれば限定されない。
例えばCo、Mn、Fe、Ru等の遷移金属、およびこ
れらの酸化物が好適である。着色顔料は、セラミック原
料粉末に対し、0.1〜10重量部が好ましい。0.1
重量部以下では着色量が少なすぎ、10重量部以上では
絶縁抵抗が劣化する。
As the coloring pigment used in the present invention, a substance which can be colored in as small an amount as possible in order to prevent deterioration of electric characteristics is selected. The material is not limited as long as it has good compatibility with the ceramic substrate and the conductor material for wiring and has a strong contrast with a white or nearly white conductor.
For example, transition metals such as Co, Mn, Fe, and Ru, and oxides thereof are suitable. The color pigment is preferably used in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on the ceramic raw material powder. 0.1
If the amount is less than 10 parts by weight, the insulation resistance is deteriorated.

【0012】本発明のセラミック成形体としては、特に
限定されない。例えば、低温焼成のガラスセラミックス
が特に好ましいが、これ以外にもアルミナおよびアルミ
ナを主成分とする各種セラミック材料を用いることがで
きる。低温焼成のガラスセラミックスとしては、例えば
800〜1000℃で焼成可能なガラスセラミックスが
好適に用いられる。特に、CaO−Al23−SiO2
−B23系、CaO−Al23−SiO2系、MgO−
Al23−SiO2−B23系およびCaO−MgO−
Al23−SiO2−B23系から選ばれる一種のガラ
ス成分40〜70重量部と残部がアルミナである組成を
有するものが本発明に好ましい。
The ceramic compact of the present invention is not particularly limited. For example, glass ceramics fired at a low temperature are particularly preferable, but alumina and various ceramic materials containing alumina as a main component can also be used. As the glass ceramics fired at a low temperature, for example, glass ceramics that can be fired at 800 to 1000 ° C. are suitably used. In particular, CaO-Al 2 O 3 -SiO 2
—B 2 O 3 system, CaO—Al 2 O 3 —SiO 2 system, MgO—
Al 2 O 3 —SiO 2 —B 2 O 3 system and CaO—MgO—
One having a composition in which 40 to 70 parts by weight of a glass component selected from the group consisting of Al 2 O 3 —SiO 2 —B 2 O 3 and the remainder being alumina is preferred for the present invention.

【0013】セラミック成形体は、構造、形態、その製
造方法に特に限定されない。単層であってもよいし、多
層であってもよい。多層のセラミック成形体の製造方法
としては、厚膜多層印刷法やグリーンシート多層積層法
などが挙げられる。
[0013] The ceramic molded body is not particularly limited in structure, form and manufacturing method. It may be a single layer or a multilayer. Examples of a method for producing a multilayer ceramic molded body include a thick film multilayer printing method and a green sheet multilayer laminating method.

【0014】着色顔料が添加されている絶縁体ペースト
をセラミック成形体の片面あるいは両面に塗布する方法
としては、スクリーン印刷等の印刷法が好適である。セ
ラミック成形体の片面のみに絶縁体ペーストを塗布して
もよいし、セラミック成形体の両面に絶縁体ペーストを
塗布してもよい。
As a method of applying the insulating paste containing the coloring pigment to one or both surfaces of the ceramic molded body, a printing method such as screen printing is suitable. The insulator paste may be applied to only one side of the ceramic molded body, or the insulator paste may be applied to both sides of the ceramic molded body.

【0015】絶縁体ペーストを塗布したセラミック成形
体の上下面に圧力を負荷しながら焼成することにより、
着色顔料の影響によって生成する絶縁体部内部の空隙が
微小なサイズに分散される。これにより、絶縁体部の焼
結膜質が緻密化し、機械的強度が高まる。したがって、
セラミック基板の洗浄や後加工時の工程として、例えば
ショットブラスト等の機械的負荷が作用する処理を適用
することが可能となり、製造工程の選択の自由度が高ま
り、セラミック基板の工程設計の制限が低減される。
By firing while applying pressure to the upper and lower surfaces of the ceramic molded body to which the insulating paste is applied,
Voids inside the insulator portion generated by the influence of the coloring pigment are dispersed in a minute size. As a result, the quality of the sintered film of the insulator portion becomes dense, and the mechanical strength is increased. Therefore,
As a process for cleaning and post-processing of the ceramic substrate, it is possible to apply a process in which a mechanical load such as shot blasting is applied, thereby increasing a degree of freedom in selecting a manufacturing process, and limiting a process design of the ceramic substrate. Reduced.

【0016】焼結後の絶縁体部上には、Au、Ag、A
g−Pd等の導体材料がスクリーン印刷等の印刷、ある
いはめっきにより配線パターンとして形成される。配線
パターンの検査は、CCDカメラによって認識マークで
位置決めした後、基板表面の濃色と配線パターンの白色
又は白に近い色とのコントラストを画像処理の方法によ
って区別し、製品としての欠陥の有無を判断する。この
操作は自動的に行うことができ、しかも基板上の全ての
配線パターンを短時間で検査することができる。
On the insulator part after sintering, Au, Ag, A
A conductor material such as g-Pd is formed as a wiring pattern by printing such as screen printing or plating. In the inspection of the wiring pattern, after positioning with the recognition mark by the CCD camera, the contrast between the dark color of the substrate surface and the white or near-white color of the wiring pattern is distinguished by an image processing method, and the presence or absence of defects as products is determined. to decide. This operation can be performed automatically, and all the wiring patterns on the substrate can be inspected in a short time.

【0017】本発明の請求項2記載のセラミック基板の
製造方法によると、セラミック原料粉末は、CaO−A
23−SiO2−B23系、CaO−Al23−Si
2系、MgO−Al23−SiO2−B23系およびC
aO−MgO−Al23−SiO2−B23系から選ば
れる一種のガラス成分40〜70重量部と残部がアルミ
ナである組成を有する。このため、セラミック成形体と
して低温焼成のガラスセラミックスを用いた場合、焼成
時にセラミック成形体に反りが発生することを防止する
ことができる。したがって、寸法精度のよいセラミック
基板を製造することができ、製造工程を低減して生産性
を向上することができる。
According to the method for manufacturing a ceramic substrate according to the second aspect of the present invention, the ceramic raw material powder is CaO-A
l 2 O 3 —SiO 2 —B 2 O 3 system, CaO—Al 2 O 3 —Si
O 2 system, MgO—Al 2 O 3 —SiO 2 —B 2 O 3 system and C
aO-MgO-Al 2 O 3 -SiO 2 -B 2 O 3 glass component 40 to 70 parts by weight of one selected from the system and the remainder has a composition is alumina. Therefore, when glass ceramics fired at a low temperature is used as the ceramic molded body, it is possible to prevent the ceramic molded body from being warped during firing. Therefore, a ceramic substrate with good dimensional accuracy can be manufactured, and the number of manufacturing steps can be reduced to improve productivity.

【0018】本発明の請求項3記載のセラミック基板の
製造方法によると、焼成する工程の前に、絶縁体ペース
トを塗布したセラミック成形体の上下両面にセラミック
原料粉末よりも焼結温度の高い無機成分を主として含有
する成形体を配置するので、セラミック成形体の平面方
向にほとんど収縮しない、寸法精度の良い焼結体が得ら
れる。
According to the method of manufacturing a ceramic substrate according to the third aspect of the present invention, before the firing step, the inorganic molded body having a higher sintering temperature than the ceramic raw material powder is formed on both upper and lower surfaces of the ceramic molded body coated with the insulating paste. Since a molded body mainly containing components is arranged, a sintered body with good dimensional accuracy, which hardly shrinks in the plane direction of the ceramic molded body, can be obtained.

【0019】セラミック成形体の上下両面に配置するセ
ラミック原料粉末の焼結温度では焼結しない無機成分
(以下、「セラミック原料粉末の焼結温度では焼結しな
い無機成分」を難焼結性無機成分という)を主成分とす
る成形体は、例えば通常のドクターブレード法等によ
り、難焼結性無機成分のグリーンシートを作製すること
ができる。このグリーンシートは、難焼結性無機成分の
粉末、有機溶媒、可塑剤およびバインダ等から構成され
る。
The inorganic component which does not sinter at the sintering temperature of the ceramic raw material powder disposed on the upper and lower surfaces of the ceramic compact (hereinafter referred to as "the inorganic component which does not sinter at the sintering temperature of the ceramic raw material powder") ), A green sheet of a non-sinterable inorganic component can be prepared by, for example, a normal doctor blade method. The green sheet is composed of a powder of a non-sinterable inorganic component, an organic solvent, a plasticizer, a binder, and the like.

【0020】難焼結性無機成分としては、例えばAl2
3、AlN、MgO、ZrO2、TiO2、BeO、B
N、3Al232SiO2等が挙げられる。有機溶媒と
しては、例えばトルエン、キシレン、アルコール類等が
挙げられ、可塑剤としては、例えばジブチルフタレー
ト、ジオキシルフタレート等が挙げられ、バインダとし
ては、例えばアクリル樹脂、ブチラール樹脂等が挙げら
れる。これらの混合割合は、難焼結性無機成分の粉末1
00重量部に対し、有機溶媒が20〜80重量部、可塑
剤が1〜5重量部、バインダが5〜20重量部が好まし
い。
As the non-sinterable inorganic component, for example, Al 2
O 3 , AlN, MgO, ZrO 2 , TiO 2 , BeO, B
N, include 3Al 2 O 3 2SiO 2 and the like. Examples of the organic solvent include toluene, xylene, and alcohols, and examples of the plasticizer include dibutyl phthalate and dioxyl phthalate. Examples of the binder include an acrylic resin and a butyral resin. The mixing ratio of these is based on the powder 1 of the non-sinterable inorganic component.
The organic solvent is preferably 20 to 80 parts by weight, the plasticizer is 1 to 5 parts by weight, and the binder is 5 to 20 parts by weight based on 00 parts by weight.

【0021】焼成後、セラミック成形体の表面の難焼結
性無機粉末は、例えば、微細なガラス粉末を用いる一般
のショットブラスト処理等により、簡便に除去すること
ができる。
After firing, the hardly sinterable inorganic powder on the surface of the ceramic molded body can be easily removed by, for example, a general shot blast treatment using a fine glass powder.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。CaO−Al23−SiO2系ガラス
を用いたガラスセラミック多層基板の製造方法に本発明
を適用した一実施例について、図1〜図4および図5
(A)を用いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIGS. 1 to 4 and 5 show an embodiment in which the present invention is applied to a method for manufacturing a glass ceramic multilayer substrate using CaO—Al 2 O 3 —SiO 2 based glass.
This will be described with reference to FIG.

【0023】まず、ガラスセラミックスのグリーンシー
ト積層体の作製方法について述べる。ここで、ガラスセ
ラミックスの原料粉末は、CaO−Al23−SiO2
−B23系のガラス粉末60wt%とAl23粉末40
wt%とを混合した粉体状のセラミックスであり、平均
粒径は約3.5μmである。
First, a method for producing a green sheet laminate of glass ceramics will be described. Here, the raw material powder of the glass ceramic is CaO—Al 2 O 3 —SiO 2
Glass powder 60 wt% of -B 2 O 3 system and the Al 2 O 3 powder 40
wt.%, and has a mean particle size of about 3.5 μm.

【0024】(1) ガラスセラミック粉体にジオキシルフ
タレートの可塑剤と、アクリル樹脂のバインダと、例え
ばトルエン、キシレン、アルコール類等の溶剤とを加
え、十分に混練して粘度2000〜40000cpsの
スラリーを作製し、ドクターブレード法によって0.3
mm厚の3枚のガラスセラミックグリーンシートを形成
する。
(1) A plasticizer of dioxyl phthalate, a binder of an acrylic resin, and a solvent such as toluene, xylene and alcohol are added to a glass ceramic powder, and the mixture is sufficiently kneaded to obtain a slurry having a viscosity of 2000 to 40000 cps. Was prepared, and 0.3 was obtained by the doctor blade method.
Three glass ceramic green sheets having a thickness of mm are formed.

【0025】(2) 上記の(1)で作製したガラスセラミッ
クグリーンシートと同じセラミック原料粉末を主成分と
し、着色顔料としてのCoOが0.3重量部添加されて
いる粉体を、エチルセルロースとα−テレピネオールを
用いて三本ロールにてペースト化し、絶縁体ペーストを
作製する。そして、図2に示すように、表層となるガラ
スセラミックグリーンシート1a上に厚み約25μmと
なるように、上記の絶縁体ペーストをスクリーン印刷法
により塗布し、絶縁体部2を形成する。
(2) A powder containing the same ceramic raw material powder as the glass ceramic green sheet produced in the above (1) as a main component and 0.3 parts by weight of CoO as a coloring pigment added thereto is mixed with ethyl cellulose and α. -Paste with three rolls using terpineol to produce an insulator paste. Then, as shown in FIG. 2, the above-mentioned insulator paste is applied by a screen printing method on the glass ceramic green sheet 1a to be the surface layer so as to have a thickness of about 25 μm, thereby forming the insulator portion 2.

【0026】(3) 打ち抜き型やパンチングマシーン等を
用いて、ガラスセラミックグリーンシートを所望の形状
に加工し、また、複数の所定位置に例えば0.3mmφ
のビアホールを打ち抜き形成し、各ビアホールにAg系
導体材料を充填する。また、ガラスセラミックグリーン
シートの表面あるいは裏面に内部配線用のAg、Ag−
Pd、Ag−Pt、Ag−Pd−Pt、Cu等の導体ペ
ーストをスクリーン印刷する。
(3) The glass ceramic green sheet is processed into a desired shape by using a punching die, a punching machine, or the like.
Are formed by punching, and each via hole is filled with an Ag-based conductor material. Ag or Ag- for internal wiring is provided on the front or back surface of the glass ceramic green sheet.
Conductive paste such as Pd, Ag-Pt, Ag-Pd-Pt, and Cu is screen-printed.

【0027】(4) 図2に示すガラスセラミックグリーン
シート1aが表層となるように、それぞれのガラスセラ
ミックグリーンシートを積層して得られたガラスセラミ
ックスのグリーンシート積層体を110℃、100kg
/cm2の条件で熱圧着して一体化する。
(4) A glass ceramic green sheet laminate obtained by laminating the respective glass ceramic green sheets so that the glass ceramic green sheets 1a shown in FIG.
/ Cm 2 and integrated by thermocompression bonding.

【0028】上記の(1)〜(4)の工程により、図3に示す
ガラスセラミックスのグリーンシート積層体1が得られ
る。図3において、グリーンシート積層体1はガラスセ
ラミックスグリーンシート1a、1bおよび1cの積層
体であり、絶縁体部2と配線層3とスルーホール部4と
を有している。
By the above steps (1) to (4), the glass ceramic green sheet laminate 1 shown in FIG. 3 is obtained. In FIG. 3, a green sheet laminate 1 is a laminate of glass ceramic green sheets 1a, 1b, and 1c, and has an insulator portion 2, a wiring layer 3, and a through-hole portion 4.

【0029】次に、グリーンシート積層体1の焼結方法
について説明する。 (5) 予め、Al23粉末に有機溶媒、アクリルバイン
ダ、可塑剤、分散剤を添加し、ボールミルにて混合して
スラリーとし、このスラリーを用いてドクターブレード
法によりAl23グリーンシートを形成しておく。そし
て、図1に示すように、グリーンシート積層体1の上下
両面にAl23グリーンシート5および6を配置する。
ここで、Al23グリーンシート5および6は、特許請
求の範囲に記載された「セラミック原料粉末よりも焼結
温度の高い無機成分を主として含有する成形体」に相当
する。
Next, a method for sintering the green sheet laminate 1 will be described. (5) An organic solvent, an acrylic binder, a plasticizer, and a dispersant are added to Al 2 O 3 powder in advance and mixed with a ball mill to form a slurry. The slurry is used to form an Al 2 O 3 green sheet by a doctor blade method. Is formed. Then, as shown in FIG. 1, Al 2 O 3 green sheets 5 and 6 are arranged on both upper and lower surfaces of the green sheet laminate 1.
Here, the Al 2 O 3 green sheets 5 and 6 correspond to “a molded body mainly containing an inorganic component having a higher sintering temperature than the ceramic raw material powder” described in the claims.

【0030】(6) 図1に示すように、グリーンシート積
層体1の上下両面にAl23グリーンシート5および6
を配置した後、グリーンシート積層体1の上下面に5k
g/cm2の圧力を負荷しながらグリーンシート積層体
1、Al23グリーンシート5および6を電気式連続ベ
ルト炉を使用して、空気中で900℃、20分の保持条
件で焼成する。なお、導体ペーストがCuの場合は還元
または中性雰囲気で焼成する。
(6) As shown in FIG. 1, Al 2 O 3 green sheets 5 and 6 are provided on the upper and lower surfaces of the green sheet laminate 1.
Is placed on the upper and lower surfaces of the green sheet laminate 1 by 5k.
While applying a pressure of g / cm 2, the green sheet laminate 1 and the Al 2 O 3 green sheets 5 and 6 are fired in an air at 900 ° C. for 20 minutes using an electric continuous belt furnace. . When the conductive paste is Cu, the paste is reduced or fired in a neutral atmosphere.

【0031】(7) 焼成後、ガラスセラミックス積層体の
表面のAl23粉末をガラスビーズのブラスト処理ある
いは液体ホーニング処理等により除去し、焼結後のガラ
スセラミック多層基板の絶縁体部上にAu導体を印刷・
焼成あるいはめっきにより形成する。このようにして製
造されたガラスセラミック多層基板10は、絶縁体部2
0、配線層30、スルーホール部40、および絶縁体部
20上に形成される配線パターン50を備えている。配
線パターン50の検査は、CCDカメラによって絶縁体
部20の表面の濃色と配線パターン50の白色又は白に
近い色とのコントラストを画像処理の方法によって区別
し、位置決めを行った後、製品としての欠陥の有無を判
断する。この操作は自動的に行うことができ、しかも基
板上の全ての配線パターンを短時間で検査することがで
きる。
(7) After sintering, the Al 2 O 3 powder on the surface of the glass ceramic laminate is removed by blasting glass beads or liquid honing, etc., and is placed on the insulator portion of the sintered glass ceramic multilayer substrate. Print Au conductor
It is formed by firing or plating. The glass-ceramic multilayer substrate 10 manufactured as described above has the insulator 2
0, a wiring layer 30, a through hole 40, and a wiring pattern 50 formed on the insulator 20. In the inspection of the wiring pattern 50, the contrast between the dark color of the surface of the insulator portion 20 and the white color or a color close to white of the wiring pattern 50 is distinguished by an image processing method using a CCD camera, and positioning is performed. The presence or absence of a defect is determined. This operation can be automatically performed, and all the wiring patterns on the substrate can be inspected in a short time.

【0032】次に、上記の(1)〜(7)で作製されたガラス
セラミック多層基板10を30〜60μmφのガラスビ
ーズを用いて5kg/cm2の吹き付け圧力でショット
ブラストを実施した結果、絶縁体部20の膜質は正常で
あり、ガラスセラミック多層基板10から剥離すること
はなかった。
Next, the glass-ceramic multilayer substrate 10 manufactured in the above (1) to (7) was shot blasted at a spray pressure of 5 kg / cm 2 using glass beads of 30 to 60 μmφ, and the insulating The film quality of the body part 20 was normal, and the body part 20 did not peel off from the glass ceramic multilayer substrate 10.

【0033】また、上記のショットブラスト前の絶縁体
部20は、図5(A)に示すように、着色顔料の影響に
よって生成する絶縁体部20の内部の空隙21が微小な
サイズに分散されている。これにより、絶縁体部20の
焼結膜質が緻密化し、機械的強度が高まっている。
As shown in FIG. 5A, voids 21 inside the insulator portion 20 generated by the influence of the coloring pigment are dispersed in a minute size in the insulator portion 20 before the shot blast. ing. Thereby, the quality of the sintered film of the insulator portion 20 is increased, and the mechanical strength is increased.

【0034】次に、比較例によるガラスセラミックス多
層基板の製造方法を図5(B)を用いて説明する。比較
例においては、図3に示す本実施例の(1)〜(4)の工程で
作製したグリーンシート積層体1を無負荷で焼成したも
のである。図5(B)に示すように、比較例によるガラ
スセラミックス多層基板100は、絶縁体部200が着
色顔料の影響によって焼結阻害を起こしており、絶縁体
部200の内部の空隙201が巨大であり、膜質がポー
ラスになっている。このため、比較例によるガラスセラ
ミックス多層基板100を30〜60μmφのガラスビ
ーズを用いて5kg/cm2の吹き付け圧力でショット
ブラストを実施した結果、絶縁体部200はガラスセラ
ミック多層基板100からほとんど剥離してしまった。
したがって、比較例においては、絶縁体部200の機械
的強度が低下しており、ガラスセラミック多層基板10
0の洗浄や後加工時の工程として、ショットブラスト等
の機械的負荷が作用する処理を適用することが困難であ
り、製造工程の選択の自由度が低く、ガラスセラミック
多層基板100の工程設計が制限されるという問題があ
る。
Next, a method of manufacturing a glass ceramic multilayer substrate according to a comparative example will be described with reference to FIG. In the comparative example, the green sheet laminate 1 produced in the steps (1) to (4) of this embodiment shown in FIG. 3 was fired without load. As shown in FIG. 5B, in the glass-ceramic multilayer substrate 100 according to the comparative example, the insulator portion 200 causes sintering inhibition due to the influence of the coloring pigment, and the void 201 inside the insulator portion 200 is huge. Yes, the film quality is porous. For this reason, the glass ceramic multilayer substrate 100 according to the comparative example was shot blasted at a blowing pressure of 5 kg / cm 2 using glass beads of 30 to 60 μmφ, and as a result, the insulator portion 200 was almost peeled off from the glass ceramic multilayer substrate 100. I have.
Therefore, in the comparative example, the mechanical strength of the insulator portion 200 is reduced, and the glass ceramic multilayer substrate 10
It is difficult to apply a process in which a mechanical load such as shot blast acts as a process at the time of cleaning or post-processing of 0, and the degree of freedom of selection of a manufacturing process is low. There is a problem of being restricted.

【0035】一方、本実施例においては、グリーンシー
ト積層体1の上下面に圧力を負荷しながら焼成すること
により、着色顔料の影響によって生成する絶縁体部20
の内部の空隙21が微小なサイズに分散される。これに
より、絶縁体部20の焼結膜質が緻密化し、機械的強度
が高まる。したがって、焼結後のガラスセラミック多層
基板の洗浄や後加工時の工程として、ショットブラスト
等の機械的負荷が作用する処理を適用することが可能と
なり、製造工程の選択の自由度が高まり、ガラスセラミ
ック多層基板10の工程設計の制限が低減される。
On the other hand, in the present embodiment, by firing the green sheet laminate 1 while applying pressure to the upper and lower surfaces thereof, the insulator portion 20 formed by the influence of the coloring pigment is formed.
Is dispersed in a minute size. Thereby, the quality of the sintered film of the insulator part 20 is densified, and the mechanical strength is increased. Therefore, it is possible to apply a process in which a mechanical load such as shot blast is applied as a process of cleaning or post-processing the glass ceramic multilayer substrate after sintering, and the degree of freedom in selecting a manufacturing process is increased, and Restrictions on the process design of the ceramic multilayer substrate 10 are reduced.

【0036】さらに本実施例においては、絶縁体ペース
トのセラミック原料粉末にガラスセラミックグリーンシ
ートを作製したのと同じCaO−Al23−SiO2
2 3系のガラス成分60重量部と残部がアルミナであ
る組成を有するガラスセラミックス粉体を用いているの
で、焼成時にガラスセラミック積層体に反りが発生する
ことを防止することができる。したがって、寸法精度の
よいガラスセラミック多層基板10を製造することがで
き、製造工程を低減して生産性を向上することができ
る。
Further, in this embodiment, the insulator pace
Glass ceramic green powder
CaO-Al same as the one that made theTwoOThree-SiOTwo
BTwoO Three60 parts by weight of the glass component of the system and the balance being alumina
Using glass-ceramic powders with different compositions
Causes the glass ceramic laminate to warp during firing
Can be prevented. Therefore, the dimensional accuracy
A good glass ceramic multilayer substrate 10 can be manufactured.
Reduce the number of manufacturing processes and improve productivity.
You.

【0037】さらにまた、本実施例においては、グリー
ンシート積層体1の上下両面にAl 23グリーンシート
5および6を配置した後、グリーンシート積層体1の上
下面に圧力を負荷しながら焼成するので、ガラスセラミ
ック多層基板の平面方向にほとんど収縮しない、寸法精
度の良い焼結体が得られる。焼成後、ガラスセラミック
ス積層体の表面のAl23粉末は、微細なガラス粉末を
用いる一般のショットブラスト処理等により、簡便に除
去することができる。
Further, in this embodiment, the green
Al on both upper and lower surfaces of the sheet laminate 1 TwoOThreeGreen sheet
After placing 5 and 6, above the green sheet laminate 1
Since firing is performed while applying pressure to the lower surface, glass ceramic
Dimensional precision that hardly shrinks in the planar direction of
A good sintered body can be obtained. After firing, glass ceramic
Al on the surface of the laminateTwoOThreePowder, fine glass powder
Easily removed by general shot blasting, etc.
You can leave.

【0038】以上説明した本発明の一実施例では、ガラ
スセラミック多層基板10の片面に絶縁体部20を形成
したが、本発明では、ガラスセラミック多層基板の両面
に絶縁体部を形成してもよい。
In the embodiment of the present invention described above, the insulator portion 20 is formed on one surface of the glass ceramic multilayer substrate 10. However, in the present invention, the insulator portion may be formed on both surfaces of the glass ceramic multilayer substrate. Good.

【0039】また本実施例では、複数層のガラスセラミ
ック層からなるガラスセラミック多層基板10の製造方
法に本発明を適用したが、一層のガラスセラミック基板
に適用することは可能であるし、低温焼成のガラスセラ
ミックス以外の各種セラミック材料を用いることが可能
であることはいうまでもない。
In the present embodiment, the present invention is applied to the method for manufacturing the glass ceramic multilayer substrate 10 comprising a plurality of glass ceramic layers. However, the present invention can be applied to a single glass ceramic substrate, It goes without saying that various ceramic materials other than the above glass ceramics can be used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例によるガラスセラミック多層
基板の製造方法を説明するための模式的断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a glass ceramic multilayer substrate according to one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例によるガラスセラミック多層
基板の製造方法を説明するためのものであって、グリー
ンシートを示す模式的断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a glass-ceramic multilayer substrate according to an embodiment of the present invention and showing a green sheet.

【図3】本発明の一実施例によるガラスセラミック多層
基板の製造方法を説明するためのものであって、グリー
ンシート積層体を示す模式的断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a glass-ceramic multilayer substrate according to an embodiment of the present invention and illustrating a green sheet laminate.

【図4】本発明の一実施例によるガラスセラミック多層
基板を示す模式的断面図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing a glass ceramic multilayer substrate according to one embodiment of the present invention.

【図5】(A)は図4の主要部分の拡大図であり、
(B)は比較例によるガラスセラミック多層基板の主要
部分の拡大断面図である。
FIG. 5A is an enlarged view of a main part of FIG. 4;
(B) is an enlarged sectional view of a main part of a glass ceramic multilayer substrate according to a comparative example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 グリーンシート積層体 1a、1b、1c グリーンシート 2 絶縁体部 3 配線層 4 スルーホール部 5、6 Al23グリーンシート 10 ガラスセラミック多層基板 20 絶縁体部 21 空隙 50 配線パターン1 green sheet laminate 1a, 1b, 1c green sheet 2 insulator 3 wiring layer 4 through holes 5, 6 Al 2 O 3 green sheets 10 a glass ceramic multilayer substrate 20 insulator portion 21 gap 50 wiring pattern

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 表面または裏面の一方あるいは両方に絶
縁体部を備えたセラミック基板を製造する方法であっ
て、 セラミック原料粉末を主成分とし、着色顔料が添加され
ている絶縁体ペーストをセラミック成形体の片面あるい
は両面に塗布する工程と、 前記絶縁体ペーストを塗布したセラミック成形体の上下
面に圧力を負荷しながら焼成する工程と、 を含むことを特徴とするセラミック基板の製造方法。
1. A method of manufacturing a ceramic substrate having an insulator portion on one or both of a front surface and a back surface, comprising: forming an insulator paste containing a ceramic raw material powder as a main component and a coloring pigment; A method of manufacturing a ceramic substrate, comprising: a step of applying to one or both surfaces of a body; and a step of firing while applying pressure to upper and lower surfaces of a ceramic molded body to which the insulating paste is applied.
【請求項2】 前記セラミック原料粉末は、CaO−A
23−SiO2−B23系、CaO−Al23−Si
2系、MgO−Al23−SiO2−B23系およびC
aO−MgO−Al23−SiO2−B23系から選ば
れる一種のガラス成分40〜70重量部と残部がアルミ
ナである組成を有することを特徴とする請求項1記載の
セラミック基板の製造方法。
2. The ceramic raw material powder is CaO-A.
l 2 O 3 —SiO 2 —B 2 O 3 system, CaO—Al 2 O 3 —Si
O 2 system, MgO—Al 2 O 3 —SiO 2 —B 2 O 3 system and C
aO-MgO-Al 2 O 3 -SiO 2 -B ceramic substrate according to claim 1, characterized in that it has a composition type of glass component 40 to 70 parts by weight and the balance being alumina selected from 2 O 3 system Manufacturing method.
【請求項3】 前記焼成する工程の前に、前記絶縁体ペ
ーストを塗布したセラミック成形体の上下両面に前記セ
ラミック原料粉末よりも焼結温度の高い無機成分を主と
して含有する成形体を配置することを特徴とする請求項
1または2記載のセラミック基板の製造方法。
3. Prior to the firing step, a molded body mainly containing an inorganic component having a sintering temperature higher than that of the ceramic raw material powder is disposed on both upper and lower surfaces of the ceramic molded body coated with the insulating paste. The method for manufacturing a ceramic substrate according to claim 1, wherein:
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