JP2001342076A - Manufacturing method of glass ceramic substrate - Google Patents

Manufacturing method of glass ceramic substrate

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JP2001342076A
JP2001342076A JP2000159040A JP2000159040A JP2001342076A JP 2001342076 A JP2001342076 A JP 2001342076A JP 2000159040 A JP2000159040 A JP 2000159040A JP 2000159040 A JP2000159040 A JP 2000159040A JP 2001342076 A JP2001342076 A JP 2001342076A
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glass ceramic
glass
inorganic
constrained
layer
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Koji Yamamoto
弘司 山本
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Kyocera Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a glass ceramic substrate with very high dimensional accuracy by surely constraining sinter shrinkage of a glass ceramic green sheet. SOLUTION: This manufacturing method is composed of the steps wherein (i) a laminated body is produced by laminating a plurality of glass ceramic green sheets on which surface a conductor pattern is formed; (ii) on both the side of laminated body inorganic paste which contains a hard sintering material, glass, and organic binder is applied and dried, thereby, a constraint inorganic layer is formed; (iii) a glass ceramic substrate with constraint inorganic layer is produced by removing an organic component from laminated body, and burning it; (iv) constraint inorganic layer is removed from above substrate. (v) The amount of the glass contents in constraint inorganic green layer combines with glass ceramic green sheet at the time of burning, causes actually no shrinkage in the laminating layers.

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、半導体LSI、チ
ップ部品等を搭載し、それらを相互配線するための多層
ガラスセラミック基板の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a multi-layer glass ceramic substrate for mounting a semiconductor LSI, chip components and the like and interconnecting them.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体LSI、チップ部品等は小
型化、軽量化が進んでおり、これらを実装する配線基板
も小型化、軽量化が望まれている。このような要求に対
して、基板内に内部電極等を配した多層セラミック基板
は、要求される高密度配線が可能となり、かつ薄型化が
可能なことから、今日のエレクトロニクス業界において
重要視されている。
2. Description of the Related Art In recent years, miniaturization and weight reduction of semiconductor LSIs, chip parts and the like have been promoted, and miniaturization and weight reduction of a wiring board on which these are mounted is also desired. In response to such demands, multilayer ceramic substrates in which internal electrodes and the like are arranged in the substrate have been regarded as important in today's electronics industry because of the required high-density wiring and the possibility of thinning. I have.

【0003】多層セラミック基板としては、アルミナ質
焼結体からなり、表面または内部にタングステン、モリ
ブデン等の高融点金属からなる配線層が形成された絶縁
基板が従来より広く用いられている。
As a multilayer ceramic substrate, an insulating substrate made of an alumina sintered body and having a wiring layer made of a high melting point metal such as tungsten or molybdenum on the surface or inside thereof has been widely used.

【0004】一方、近年の高度情報化時代を迎え、使用
される周波数帯域はますます高周波帯に移行しつつあ
る。このような高周波の信号の伝送を行なう高周波配線
基板においては、高周波信号を高速で伝送する上で、配
線層を形成する導体の抵抗が小さいことが要求され、絶
縁基板にもより低い誘電率が要求される。
[0004] On the other hand, with the recent era of advanced information technology, the frequency band used is increasingly shifting to a high frequency band. In high-frequency wiring boards that transmit such high-frequency signals, in order to transmit high-frequency signals at high speed, it is required that the resistance of a conductor forming a wiring layer be small, and an insulating substrate also has a lower dielectric constant. Required.

【0005】しかし、従来のタングステン、モリブデン
等の高融点金属は導体抵抗が大きく、信号の伝播速度が
遅く、また30GHz以上の高周波領域の信号伝播も困難
であることから、タングステン、モリブデン等の金属に
代えて銅、銀、金等の低抵抗金属を使用することが必要
である。ところが、上記のような低抵抗金属は融点が低
いため、800〜1000℃程度の低温で焼成することが必要
であることから、該低抵抗金属からなる配線層は、高温
焼成が必要なアルミナと同時焼成することができなかっ
た。また、アルミナ基板は誘電率が高いため、高周波回
路基板には不適切である。
However, conventional high melting point metals such as tungsten and molybdenum have high conductor resistance, slow signal propagation speed, and difficult to propagate signals in a high frequency region of 30 GHz or more. , It is necessary to use a low-resistance metal such as copper, silver, or gold. However, since the low-resistance metal as described above has a low melting point, it is necessary to fire at a low temperature of about 800 to 1000 ° C. Therefore, the wiring layer made of the low-resistance metal is made of alumina that requires high-temperature firing. Co-firing could not be performed. Further, since the alumina substrate has a high dielectric constant, it is not suitable for a high-frequency circuit board.

【0006】このため、最近では、ガラスとセラミック
ス(無機質フィラー)との混合物を焼成して得られるガ
ラスセラミックスを絶縁基板として用いることが注目さ
れている。すなわち、ガラスセラミックスは誘電率が低
いため高周波用絶縁基板として好適であり、またガラス
セラミックスは800〜1000℃の低温で焼成することがで
きることから、銅、銀、金等の低抵抗金属を配線層とし
て使用できるという利点がある。
For this reason, attention has recently been paid to using glass ceramics obtained by firing a mixture of glass and ceramics (inorganic filler) as an insulating substrate. That is, glass ceramics have a low dielectric constant and are therefore suitable as high-frequency insulating substrates.Because glass ceramics can be fired at a low temperature of 800 to 1000 ° C., low-resistance metals such as copper, silver, and gold are used for wiring layers. There is an advantage that can be used as.

【0007】多層ガラスセラミック基板は、ガラスとフ
ィラーとの混合物に有機バインダー、可塑剤、溶剤等を
加えてスラリーとし、ドクターブレード等によりガラス
セラミック・グリーンシートを成形した後、銅、銀、金
等の低抵抗金属の粉末を含有する導体ペーストを印刷す
るなどして前記グリーンシート上に導体パターンを形成
し、ついで複数枚のグリーンシートを積層して800〜100
0℃の温度で焼成して得られる。
A multilayer glass ceramic substrate is prepared by adding a mixture of glass and a filler to an organic binder, a plasticizer, a solvent and the like to form a slurry, forming a glass ceramic green sheet with a doctor blade or the like, and then forming a copper, silver, gold or the like. Form a conductor pattern on the green sheet, such as by printing a conductor paste containing a low-resistance metal powder, and then laminate a plurality of green sheets 800 to 100
It is obtained by firing at a temperature of 0 ° C.

【0008】ところが、多層ガラスセラミック基板は、
焼成過程において焼結に伴う収縮を生じるという問題が
ある。このような収縮の程度は一様ではなく、使用する
基板用無機材料、グリーンシート組成、原料である粉体
粒度のバラツキ、導体パターン、内部電極材料等により
収縮率や収縮方向が異なってくる。このことは、多層ガ
ラスセラミック基板の作製において、いくつかの問題を
ひき起こす。
However, a multilayer glass ceramic substrate is
There is a problem that shrinkage accompanying sintering occurs in the firing process. The degree of such shrinkage is not uniform, and the shrinkage rate and shrinkage direction vary depending on the inorganic material for the substrate, the composition of the green sheet, the variation in the particle size of the powder as the raw material, the conductor pattern, the internal electrode material, and the like. This causes several problems in fabricating multilayer glass ceramic substrates.

【0009】先ず、内部電極印刷用のスクリーン版を作
製する際、基板の収縮率から逆算してスクリーン版の大
きさを決定しなければならないが、上記のように基板の
収縮率や収縮方向は一定でないため、スクリーン版は基
板の製造ロット毎に作り直さなければならず不経済であ
り現実的ではない。さらに、上記のようなグリーンシー
ト積層法によって作製される多層ガラスセラミック基板
では、グリーンシートの造膜方向によって積層面内の縦
方向と横方向の収縮率が異なるため、多層ガラスセラミ
ック基板の作製がより一層困難なものになる。
First, when producing a screen plate for printing internal electrodes, the size of the screen plate must be determined by calculating backward from the contraction ratio of the substrate. Since it is not constant, the screen plate must be remade for each production lot of the substrate, which is uneconomical and impractical. Further, in a multilayer glass ceramic substrate manufactured by the above-described green sheet laminating method, since the shrinkage ratio in the vertical direction and the horizontal direction in the laminating plane differs depending on the film forming direction of the green sheet, the manufacturing of the multilayer glass ceramic substrate is difficult. It becomes even more difficult.

【0010】これに対して、収縮誤差を許容するように
必要以上に大きい面積の電極を形成する場合には、高密
度な配線ができなくなる。
On the other hand, when an electrode having an unnecessarily large area is formed to allow a shrinkage error, high-density wiring cannot be performed.

【0011】これらの収縮変化を小さくするためには、
回路設計による基板の収縮率の傾向を調べたり、製造工
程において基板材料およびグリーンシート組成の管理、
粉体粒度のバラツキ、プレス圧や温度等の積層条件を充
分管理する必要がある。しかし、それでも一般に収縮率
の誤差として±0.5%程度はどうしても発生するといわ
れている。
In order to reduce these shrinkage changes,
Investigate the tendency of the shrinkage of the substrate due to circuit design, manage the substrate material and green sheet composition in the manufacturing process,
It is necessary to sufficiently control lamination conditions such as variation in powder particle size, press pressure and temperature. However, it is generally said that the error of the shrinkage ratio is about ± 0.5%.

【0012】このことは多層ガラスセラミック基板にか
かわらずセラミックスやガラスセラミックス等の焼結に
伴うものに共通する課題である。このような課題を解決
するために、特開平4−293978号公報、特開平5−2886
7号公報、特開平5−102666号公報では、以下の(1)
〜(4)の工程を含む基板の製造方法が提案されてい
る。 (1)ガラスセラミック成分とバインダー、可塑剤等の
有機成分とを含むガラスセラミック・グリーンシートに
導体パターンを形成したものを所望枚数積層し、(2)
得られたガラスセラミック・グリーンシートの積層体の
両面または片面に、前記ガラスセラミック成分の焼成温
度では焼結しない無機材料とバインダー、可塑剤等の有
機成分とを含む拘束グリーンシートを積層し、(3)こ
れらガラスセラミック・グリーンシートの積層体と拘束
グリーンシートとの積層体を加熱して、まず有機成分を
除去し、ついで焼成して、それぞれガラスセラミック基
板および拘束シートとなし、(4)最後に、ガラスセラ
ミック基板から拘束シートを除去する。
This is a problem common to sintering of ceramics, glass ceramics and the like, regardless of the multilayer glass ceramic substrate. In order to solve such a problem, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 4-293978 and 5-2886.
No. 7, JP-A-5-102666 discloses the following (1)
A method for manufacturing a substrate including the steps of (4) to (4) has been proposed. (1) A glass ceramic green sheet containing a glass ceramic component and an organic component such as a binder and a plasticizer, on which a conductive pattern is formed, is laminated in a desired number, and (2)
A constrained green sheet containing an inorganic material that does not sinter at the firing temperature of the glass ceramic component and an organic component such as a binder and a plasticizer is laminated on both surfaces or one surface of the obtained glass ceramic green sheet laminate, 3) The laminate of the glass ceramic green sheet and the constrained green sheet is heated to remove the organic component first, and then fired to form a glass ceramic substrate and a constrained sheet, respectively. Next, the constraint sheet is removed from the glass ceramic substrate.

【0013】この方法によれば、前記拘束グリーンシー
トがガラスセラミック・グリーンシートの焼成時の収縮
を拘束するため、積層体の厚さ方向のみに収縮が起こ
り、積層面の縦・横方向には収縮が起こらなくなり、ガ
ラスセラミック基板の寸法精度が向上すると考えられて
いる。
According to this method, the restrained green sheet restrains the shrinkage of the glass ceramic green sheet during firing, so that the shrinkage occurs only in the thickness direction of the laminated body, and in the vertical and horizontal directions of the laminated surface. It is considered that shrinkage does not occur and the dimensional accuracy of the glass ceramic substrate is improved.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】上記の方法では、ガラ
スセラミック・グリーンシートと拘束グリーンシートと
の結合は、それらのグリーンシート内に含有されている
バインダー等の有機成分により行なわれる。しかし、
(3)の焼成工程において、バインダー、可塑剤等の有
機成分が分解し揮散した後は、拘束グリーンシート中の
粉体とガラスセラミック・グリーンシート中の粉体とが
単に密着して接触しているだけであり、それらのシート
間にはファンデルワールス力による弱い結合が働いてい
るだけである。
In the above method, the bonding between the glass ceramic green sheet and the restrained green sheet is performed by an organic component such as a binder contained in the green sheet. But,
In the firing step (3), after the organic components such as the binder and the plasticizer are decomposed and volatilized, the powder in the constrained green sheet and the powder in the glass ceramic green sheet simply come into close contact with each other. There is only a weak bond between the sheets due to van der Waals forces.

【0015】このような弱い結合は、(4)の工程にお
ける拘束シートの除去が簡単になるという利点があるも
のの、(3)の焼成工程でガラスセラミック・グリーン
シート積層体から拘束グリーンシートがそれらの熱膨張
差等により不用意に剥離するおそれがある。
Although such a weak bond has an advantage that the removal of the constrained sheet in the step (4) is easy, the constrained green sheet is removed from the glass-ceramic green sheet laminate in the firing step (3). May be inadvertently peeled off due to a difference in thermal expansion between the two.

【0016】焼成途中で拘束グリーンシートが剥離する
と、ガラスセラミック・グリーンシートの焼結収縮を防
止できなくなる。また、拘束グリーンシートの剥離がた
とえ一部であっても、当該部分において収縮が起こるた
めガラスセラミック基板の変形が発生することになる。
If the constrained green sheet is peeled off during firing, the sintering shrinkage of the glass ceramic green sheet cannot be prevented. Further, even if the detachment of the constrained green sheet is only a part, the shrinkage occurs in the part, so that the glass ceramic substrate is deformed.

【0017】また、ガラスセラミック・グリーンシート
積層体と拘束グリーンシートとは結合力が小さいため、
焼成前のそれらの密着状態や、ガラスセラミック成分の
種類によるガラスセラミック・グリーンシート中のガラ
ス成分の拘束グリーンシート内への浸透性によってはそ
れらの結合力にムラが生じやすい。結合力にムラがある
と、ガラスセラミックの焼結収縮を拘束する力にムラが
でき、収縮ムラが起こり、ガラスセラミック基板の反
り、変形等が発生することになる。その結果、寸法精度
の高い基板が得られないという問題がある。
Also, since the glass ceramic green sheet laminate and the restrained green sheet have a small bonding force,
Depending on the state of their adhesion before firing and the permeability of the glass component in the glass ceramic green sheet into the constrained green sheet depending on the type of the glass ceramic component, their bonding strength tends to be uneven. If the bonding force is uneven, the force for restraining the sintering shrinkage of the glass ceramic will be uneven, and the shrinkage will occur, and the glass ceramic substrate will be warped or deformed. As a result, there is a problem that a substrate having high dimensional accuracy cannot be obtained.

【0018】本発明の目的は、ガラスセラミック・グリ
ーンシートの積層面内での焼結収縮を確実に拘束して、
寸法精度の高いガラスセラミック基板を得る方法を提供
することである。
An object of the present invention is to reliably restrain sintering shrinkage in the laminating plane of a glass ceramic green sheet,
An object of the present invention is to provide a method for obtaining a glass ceramic substrate having high dimensional accuracy.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、ガラスセラミック
・グリーンシート積層体の両面に、ガラスセラミック・
グリーンシートの焼結温度では焼結しない無機組成物と
所定量のガラスと有機バインダーとからなる無機ペース
トを塗布し乾燥させて無機拘束グリーン層を形成し、そ
の後焼成してから拘束無機層を除去することで、ガラス
セラミック・グリーンシート積層体の収縮が確実に抑え
られ、寸法精度の高いガラスセラミック基板を得ること
ができるという新たな事実を見出し、本発明を完成する
に到った。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies in order to solve the above-mentioned problems, and as a result, the glass ceramic green sheet laminated body has glass ceramic
An inorganic paste consisting of an inorganic composition that does not sinter at the green sheet sintering temperature, a predetermined amount of glass and an organic binder is applied and dried to form an inorganic constrained green layer, which is then fired and then the constrained inorganic layer is removed By doing so, the present inventors have found a new fact that shrinkage of the glass-ceramic green sheet laminate can be reliably suppressed and a glass-ceramic substrate with high dimensional accuracy can be obtained, and have completed the present invention.

【0020】すなわち、本発明のガラスセラミック基板
の製造方法は、(i)有機バインダーを含有し表面に導
体パターンが形成されたガラスセラミック・グリーンシ
ートの複数枚を積層してガラスセラミック・グリーンシ
ート積層体を作製する工程と、(ii)前記ガラスセラミ
ック・グリーンシート積層体の両面に、難焼結性無機材
料とガラスと有機バインダーとを含む無機ペーストを塗
布し乾燥させて拘束無機グリーン層を形成する工程と、
(iii)前記拘束無機グリーン層とガラスセラミック・
グリーンシート積層体との積層体から有機成分を除去
し、ついで焼成して拘束無機層を保持したガラスセラミ
ック基板を作製する工程と、(iv)前記ガラスセラミッ
ク基板から拘束無機層を除去する工程とを含み、(v)
前記拘束無機グリーン層のガラス含有量が、前記焼成時
に拘束無機グリーン層を前記ガラスセラミック・グリー
ンシートと結合させかつ拘束無機グリーン層をその積層
面内で実質的に収縮させない量であることを特徴とす
る。
That is, the method for manufacturing a glass ceramic substrate according to the present invention comprises the steps of: (i) laminating a plurality of glass ceramic green sheets each containing an organic binder and having a conductive pattern formed on the surface thereof. And (ii) applying an inorganic paste containing a non-sinterable inorganic material, glass and an organic binder to both sides of the glass-ceramic green sheet laminate and drying to form a constrained inorganic green layer The process of
(Iii) the constrained inorganic green layer and a glass ceramic
Removing the organic component from the laminate with the green sheet laminate, and then baking to produce a glass ceramic substrate holding the constrained inorganic layer; and (iv) removing the constrained inorganic layer from the glass ceramic substrate. (V)
The glass content of the constrained inorganic green layer is an amount that binds the constrained inorganic green layer to the glass ceramic green sheet during the firing and does not substantially shrink the constrained inorganic green layer in the lamination plane thereof. And

【0021】ここで、「実質的に収縮させない」とは、
拘束無機グリーン層の収縮が1%以下、好ましくは0.8
%以下、より好ましくは0.5%以下に抑制されているこ
とを意味する。また、前記「積層面内」とは、三次元座
標において厚さ方向をZ方向としたときのX方向および
Y方向によって規定される面内をいい、具体的にはシー
トの縦方向およびこれに直交する方向である横方向によ
って規定される面内を意味する。
Here, "substantially does not shrink" means
Shrinkage of the constrained inorganic green layer is 1% or less, preferably 0.8%
%, More preferably 0.5% or less. In addition, the “in the stacking plane” refers to a plane defined by the X direction and the Y direction when the thickness direction is the Z direction in three-dimensional coordinates, and specifically, the longitudinal direction of the sheet and the It means within a plane defined by a horizontal direction which is a direction orthogonal to the direction.

【0022】本発明において、前記拘束無機グリーン層
中に含有されるガラスの軟化点は、前記ガラスセラミッ
ク・グリーンシート積層体の焼成温度以下であるのがよ
い。これにより、焼成工程で拘束無機グリーン層中のガ
ラスが軟化し、結合力が高まる。
In the present invention, the softening point of the glass contained in the constrained inorganic green layer is preferably equal to or lower than the firing temperature of the glass ceramic green sheet laminate. Thereby, the glass in the constrained inorganic green layer is softened in the firing step, and the bonding strength is increased.

【0023】また、前記拘束無機グリーン層中に含有さ
れるガラスの軟化点は、前記有機成分の除去温度よりも
高いのがよい。前記ガラスの軟化点が有機成分の除去温
度よりも低い場合には、分解・揮散した有機成分が通過
するための除去経路が軟化したガラスによって閉塞され
てしまうおそれがある。
The softening point of the glass contained in the constrained inorganic green layer is preferably higher than the temperature for removing the organic components. If the softening point of the glass is lower than the temperature at which the organic component is removed, the removal path through which the decomposed and volatilized organic component passes may be blocked by the softened glass.

【0024】前記拘束無機グリーン層中のガラス含有量
は、該拘束無機グリーン層中の全無機成分の0.5〜15重
量%であるのがよい。通常は、この範囲が焼成時に前記
ガラスセラミック・グリーンシートと結合しかつ拘束無
機グリーン層をその積層面内で実質的に収縮させない量
となるが、必ずしもこの範囲に制限されるものではな
く、使用するガラスの種類等によってガラス含有量は変
化する。
The glass content in the constrained inorganic green layer is preferably 0.5 to 15% by weight of the total inorganic components in the constrained inorganic green layer. Usually, this range is an amount that binds to the glass ceramic green sheet during firing and does not substantially shrink the constrained inorganic green layer within the lamination plane, but is not necessarily limited to this range, and The glass content varies depending on the type of glass used and the like.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】本発明におけるガラスセラミック
・グリーンシートは、ガラス粉末、フィラー粉末(セラ
ミック粉末)、さらに有機バインダー、可塑剤、有機溶
剤等を混合したものが用いられる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The glass-ceramic green sheet of the present invention is a mixture of a glass powder, a filler powder (ceramic powder), an organic binder, a plasticizer, and an organic solvent.

【0026】ガラス成分としては、例えばSiO2−B2
3系、SiO2−B23−Al23系、SiO2−B2
3−Al23−MO系(但し、MはCa、Sr、Mg、
BaまたはZnを示す)、SiO2−Al23−M1O−
2O系(但し、M1およびM 2は同一または異なってC
a、Sr、Mg、BaまたはZnを示す)、SiO2
23−Al23−M1O−M2O系(但し、M1および
2は前記と同じである)、SiO2−B23−M3 2O系
(但し、M3はLi、NaまたはKを示す)、SiO2
23−Al23−M3 2O系(但し、M3は前記と同じ
である)、Pb系ガラス、Bi系ガラス等が挙げられ
る。
As the glass component, for example, SiO 2Two-BTwo
OThreeSystem, SiOTwo-BTwoOThree-AlTwoOThreeSystem, SiOTwo-BTwoO
Three-AlTwoOThree-MO system (where M is Ca, Sr, Mg,
Ba or Zn), SiOTwo-AlTwoOThree-M1O-
MTwoO type (however, M1And M TwoAre the same or different C
a, Sr, Mg, Ba or Zn), SiOTwo
BTwoOThree-AlTwoOThree-M1OMTwoO type (however, M1and
MTwoIs the same as described above), SiO 2Two-BTwoOThree-MThree TwoO system
(However, MThreeRepresents Li, Na or K), SiOTwo
BTwoOThree-AlTwoOThree-MThree TwoO type (however, MThreeIs the same as above
), Pb-based glass, Bi-based glass and the like.
You.

【0027】また、前記フィラーとしては、例えばAl
23、SiO2、ZrO2とアルカリ土類金属酸化物との
複合酸化物、TiO2とアルカリ土類金属酸化物との複
合酸化物、Al23およびSiO2から選ばれる少なく
とも1種を含む複合酸化物(例えばスピネル、ムライ
ト、コージェライト)等が挙げられる。
As the filler, for example, Al
2 O 3 , SiO 2 , composite oxide of ZrO 2 and alkaline earth metal oxide, composite oxide of TiO 2 and alkaline earth metal oxide, at least one selected from Al 2 O 3 and SiO 2 And the like (for example, spinel, mullite, cordierite).

【0028】上記ガラスとフィラーの混合割合は重量比
で40:60〜99:1であるのが好ましい。
The mixing ratio of the above glass and filler is preferably 40:60 to 99: 1 by weight.

【0029】ガラスセラミック・グリーンシートに配合
される有機バインダーとしては、従来からセラミックグ
リーンシートに使用されているものが使用可能であり、
例えばアクリル系(アクリル酸、メタクリル酸またはそ
れらのエステルの単独重合体または共重合体、具体的に
はアクリル酸エステル共重合体、メタクリル酸エステル
共重合体、アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル
共重合体等)、ポリビニルブチラ−ル系、ポリビニルア
ルコール系、アクリル−スチレン系、ポリプロピレンカ
ーボネート系、セルロース系等の単独重合体または共重
合体が挙げられる。
As the organic binder compounded in the glass ceramic green sheet, those conventionally used in ceramic green sheets can be used.
For example, acrylic (a homopolymer or a copolymer of acrylic acid, methacrylic acid or an ester thereof, specifically, an acrylate ester copolymer, a methacrylate ester copolymer, an acrylate-methacrylate ester copolymer) And the like, and homo- or copolymers such as polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol, acryl-styrene, polypropylene carbonate, and cellulose.

【0030】ガラスセラミック・グリーンシートは、上
記ガラス粉末、フィラー粉末、有機バインダーに必要に
応じて所定量の可塑剤、溶剤(有機溶剤、水等)を加え
てスラリーを得て、これをドクターブレード、圧延、カ
レンダーロール、金型ブレス等により厚さ約50〜500μ
mに成形することによって得られる。
The glass ceramic green sheet is obtained by adding a predetermined amount of a plasticizer and a solvent (organic solvent, water, etc.) to the above-mentioned glass powder, filler powder and organic binder, if necessary, to obtain a slurry. , Rolling, calender roll, mold breath, etc., thickness about 50 ~ 500μ
m.

【0031】ガラスセラミック・グリーンシート表面に
導体パターンを形成するには、例えば導体材料粉末をペ
ースト化したものをスクリーン印刷法やグラビア印刷法
等により印刷するか、あるいは所定パターン形状の金属
箔を転写する等の方法が挙げられる。導体材料として
は、例えばAu、Ag、Cu、Pd、Pt等の1種また
は2種以上が挙げられ、2種以上の場合は混合、合金、
コーティング等のいずれの形態であってもよい。
In order to form a conductive pattern on the surface of the glass ceramic green sheet, for example, a paste of a conductive material powder is printed by a screen printing method or a gravure printing method, or a metal foil having a predetermined pattern is transferred. And the like. Examples of the conductor material include one or more of Au, Ag, Cu, Pd, and Pt. In the case of two or more, a mixture, an alloy,
Any form such as coating may be used.

【0032】なお、表面の導体パターンには、上下の層
間の導体パターン同士を接続するためのビア導体やスル
ーホール導体等の貫通導体が表面に露出した部分も含ま
れる。これら貫通導体は、パンチング加工等によりガラ
スセラミック・グリーンシートに形成した貫通孔に、導
体材料粉末をペースト化したもの(導体ペースト)を印
刷により埋め込む等の手段によって形成される。
The conductor pattern on the surface includes a portion where a through conductor such as a via conductor or a through-hole conductor for connecting conductor patterns between upper and lower layers is exposed on the surface. These through conductors are formed by, for example, embedding a conductor material powder paste (conductor paste) into a through hole formed in a glass ceramic green sheet by punching or the like by printing.

【0033】ガラスセラミック・グリーンシートの積層
には、積み重ねたグリーンシートに熱と圧力を加えて熱
圧着する方法、有機バインダー、可塑剤、溶剤等からな
る接着剤をシート間に塗布して熱圧着する方法等が採用
可能である。
For lamination of the glass ceramic green sheets, a method of applying heat and pressure to the stacked green sheets for thermocompression bonding, or applying an adhesive composed of an organic binder, a plasticizer, a solvent, etc. between the sheets to perform thermocompression bonding And the like.

【0034】本発明における拘束無機グリーン層は、難
焼結性無機材料とガラスとからなる無機成分に有機バイ
ンダー、可塑剤、溶剤等を加えた無機ペーストをガラス
セラミック・グリーンシート積層体に塗布し乾燥させて
得られる。この塗布は印刷法等によりガラスセラミック
・グリーンシート積層体の両面の全面にわたって行な
う。難焼結性無機材料としては、Al23およびSiO
2から選ばれる少なくとも1種が挙げられるが、これら
に制限されるものではない。
The constrained inorganic green layer in the present invention is obtained by applying an inorganic paste comprising an inorganic component comprising a hardly sinterable inorganic material and glass to which an organic binder, a plasticizer, a solvent, and the like are added, onto a glass ceramic green sheet laminate. Obtained by drying. This coating is performed over the entire surface of both sides of the glass ceramic green sheet laminate by a printing method or the like. As the non-sinterable inorganic material, Al 2 O 3 and SiO
At least one selected from 2 is mentioned, but is not limited thereto.

【0035】拘束無機グリーン層に加えられるガラスに
ついても、特に制限されるものではなく、前記したガラ
スセラミック・グリーンシートに配合されるガラスと同
様のものが使用可能である。また、拘束無機グリーン層
中のガラスは、ガラスセラミック・グリーンシート中の
ガラスと同一組成のものであってもよく、異なる組成の
ものであってもよい。
The glass added to the constrained inorganic green layer is not particularly limited, and the same glass as that used for the glass ceramic green sheet described above can be used. Further, the glass in the constrained inorganic green layer may have the same composition as the glass in the glass ceramic green sheet, or may have a different composition.

【0036】拘束無機グリーン層中のガラスの軟化点
は、ガラスセラミック・グリーンシート積層体の焼成温
度以下で、かつ拘束無機グリーン層中の有機成分の分解
・揮散温度よりも高いのが好ましい。具体的には、拘束
無機グリーン層中のガラスの軟化点は450〜1100℃程度
であるのが好ましい。ガラスの軟化点が450℃未満の場
合には、ガラスセラミック・グリーンシートからの有機
成分の除去時に、軟化したガラスが分解・揮散した有機
成分の除去経路を塞ぐことになり有機成分を完全に除去
できないおそれがある。一方、ガラスの軟化点が1100℃
を超える場合には、通常のガラスセラミック・グリーン
シートの焼成条件では該グリーンシートへの結合材とし
て作用しなくなるおそれがある。
The softening point of the glass in the constrained inorganic green layer is preferably not higher than the firing temperature of the glass ceramic green sheet laminate and higher than the decomposition / volatilization temperature of the organic components in the constrained inorganic green layer. Specifically, the softening point of the glass in the constrained inorganic green layer is preferably about 450 to 1100 ° C. If the softening point of the glass is lower than 450 ° C, when removing organic components from the glass ceramic green sheet, the softened glass will block the removal path of the organic components decomposed and volatilized, and the organic components will be completely removed It may not be possible. On the other hand, the softening point of glass is 1100 ℃
If the ratio exceeds the above, there is a possibility that the glass ceramic green sheet may not function as a binder to the green sheet under ordinary firing conditions.

【0037】有機バインダー、可塑剤および溶剤として
は、ガラスセラミック・グリーンシートで使用したのと
同様な材料が使用可能である。可塑剤は、拘束無機グリ
ーン層に可撓性を付与し、積層時にガラスセラミック・
グリーンシートとの密着性を高めるために添加してもよ
いものである。
As the organic binder, plasticizer and solvent, the same materials as used for the glass ceramic green sheet can be used. The plasticizer imparts flexibility to the constrained inorganic green layer, and the glass ceramic and
It may be added to enhance the adhesion to the green sheet.

【0038】ガラスセラミック・グリーンシートの両面
に積層される拘束無機グリーン層の厚さは、片面だけで
ガラスセラミック・グリーンシート積層体の厚さに対し
て10%以上であるのが好ましく、これよりも薄いと拘束
無機グリーン層の拘束性が低下するおそれがある。ま
た、有機成分の揮散を容易にしかつ焼成後のガラスセラ
ミック基板からの拘束無機層の除去を考慮すると、拘束
無機グリーン層の厚さはガラスセラミック・グリーンシ
ート積層体の厚さの約200%以下であるのがよい。ま
た、積層される拘束無機グリーン層は1枚のものであっ
てもよく、あるいは所定の厚みになるように複数層を積
層したものであってもよい。具体的な厚さとしては、50
〜300μm程度とすることが適当である。
The thickness of the constrained inorganic green layer laminated on both sides of the glass ceramic green sheet is preferably at least 10% with respect to the thickness of the glass ceramic green sheet laminate on one side only. If the thickness is too small, the restraining property of the restrained inorganic green layer may be reduced. Considering the ease of volatilization of organic components and the removal of the constrained inorganic layer from the glass ceramic substrate after firing, the thickness of the constrained inorganic green layer is about 200% or less of the thickness of the glass ceramic green sheet laminate. It is good. Further, the constrained inorganic green layer to be laminated may be a single layer, or may be a layer in which a plurality of layers are laminated so as to have a predetermined thickness. The specific thickness is 50
It is appropriate that the thickness is about 300 μm.

【0039】拘束無機グリーン層を積層後、有機成分の
除去と焼成を行なう。有機成分の除去は100〜800℃の温
度範囲で積層体を加熱することによって行ない、有機成
分を分解・揮散させる。また、焼成温度はガラスセラミ
ック組成により異なるが、通常は約800〜1100℃の範囲
内である。焼成は通常、大気中で行なうが、導体材料に
Cuを使用する場合には100〜700℃の水蒸気を含む窒素
雰囲気中で有機成分の除去を行ない、ついで窒素雰囲気
中で焼成を行なう。
After laminating the constrained inorganic green layer, organic components are removed and baked. The removal of the organic component is performed by heating the laminate at a temperature in the range of 100 to 800 ° C. to decompose and volatilize the organic component. The firing temperature varies depending on the glass ceramic composition, but is usually in the range of about 800 to 1100 ° C. Usually, firing is performed in the air. However, when Cu is used as the conductor material, the organic components are removed in a nitrogen atmosphere containing water vapor at 100 to 700 ° C., and then firing is performed in a nitrogen atmosphere.

【0040】また、焼成時には、反りを防止するため
に、積層体上面に重しを載せる等して荷重をかけてもよ
い。このような重しによる荷重は50Pa〜1MPa程度
が適当である。荷重が50Pa未満である場合は、積層体
の反りを抑制する作用が充分でなくなるおそれがある。
また、荷重が1MPaを超える場合は、使用する重しが
大きくなることとなるため、焼成炉に入らなくなった
り、また焼成炉に入っても重しが大きいために熱容量が
不足することになり焼成できなくなったりするなどの問
題をひき起こすおそれがある。
During firing, a load may be applied by placing a weight on the upper surface of the laminate in order to prevent warpage. It is appropriate that the load due to such weight is about 50 Pa to 1 MPa. If the load is less than 50 Pa, the function of suppressing the warpage of the laminate may not be sufficient.
If the load exceeds 1 MPa, the weight to be used will be large, and it will not be able to enter the sintering furnace. It may cause problems such as being unable to do so.

【0041】この重しとしては、ガラスセラミック基板
の焼成中に変形・溶融等して荷重が不均一になったり、
分解した有機成分の揮散を妨げたりすることがないよう
な耐熱性の多孔質のものが適している。具体的にはセラ
ミックス等の耐火物、あるいは高融点の金属等が挙げら
れる。また、積層体の上面に多孔質の重しを置き、その
上に非多孔質の重しを置いてもよい。
The weight may be non-uniform due to deformation or melting during firing of the glass ceramic substrate,
A heat-resistant porous material that does not hinder the volatilization of the decomposed organic component is suitable. Specific examples include refractories such as ceramics, and metals having a high melting point. Further, a porous weight may be placed on the upper surface of the laminate, and a non-porous weight may be placed thereon.

【0042】焼成後、拘束無機層を除去する。除去方法
としては、ガラスセラミック基板の表面に結合した拘束
無機層を除去できる方法であれば特に制限はなく、例え
ば超音波洗浄、研磨、ウォータージェット、ケミカルブ
ラスト、サンドブラスト、ウェットブラスト(砥粒と水
とを空気圧により噴射させる方法)等が挙げられる。
After firing, the constrained inorganic layer is removed. The removal method is not particularly limited as long as it can remove the constrained inorganic layer bonded to the surface of the glass ceramic substrate. For example, ultrasonic cleaning, polishing, water jet, chemical blast, sand blast, wet blast (abrasive and water And pneumatically injecting the same by air pressure).

【0043】得られた多層ガラスセラミック基板は、焼
成時の収縮が拘束無機グリーン層によって厚さ方向だけ
に抑えられているので、その積層面内の収縮をおよそ0.
5%以下にも抑えることが可能となり、しかもガラスセ
ラミック・グリーンシートはこれより大きい拘束無機グ
リーン層によって全面にわたって均一にかつ確実に結合
されているので、拘束無機グリーン層の一部剥離等によ
って反りや変形が起こるのを防止することができる。
In the obtained multilayer glass ceramic substrate, shrinkage during firing is suppressed only in the thickness direction by the constrained inorganic green layer.
It can be suppressed to 5% or less, and the glass ceramic green sheet is uniformly and securely bonded over the entire surface by the larger constrained inorganic green layer, so that the constrained inorganic green layer is partially warped due to peeling or the like. And deformation can be prevented.

【0044】[0044]

【実施例】以下、実施例、比較例および試験例を挙げて
本発明の方法を詳細に説明するが、本発明は以下の実施
例のみに限定されるものではない。 <実施例1>ガラスセラミック成分として、SiO2
Al23−MgO−B23−ZnO系ガラス粉末60重量
%、CaZrO3粉末20重量%、SrTiO3粉末17重量
%およびAl23粉末3重量%を使用した。このガラス
セラミック成分100重量部に有機バインダーとしてアク
リル樹脂12重量部、フタル酸系可塑剤6重量部および溶
剤としてトルエン30重量部を加え、ボールミル法により
混合しスラリーとした。このスラリーを用いてドクター
ブレード法により厚さ300μmのガラスセラミック・グ
リーンシートを成形した。
EXAMPLES Hereinafter, the method of the present invention will be described in detail with reference to Examples, Comparative Examples and Test Examples, but the present invention is not limited to only the following Examples. <Example 1> SiO 2- as a glass ceramic component
Al 2 O 3 -MgO-B 2 O 3 -ZnO based glass powder 60 wt%, CaZrO 3 powder 20 wt%, was used SrTiO 3 powder 17 wt% and Al 2 O 3 powder 3 wt%. To 100 parts by weight of this glass ceramic component, 12 parts by weight of an acrylic resin as an organic binder, 6 parts by weight of a phthalic acid-based plasticizer, and 30 parts by weight of toluene as a solvent were mixed by a ball mill method to form a slurry. Using this slurry, a glass ceramic green sheet having a thickness of 300 μm was formed by a doctor blade method.

【0045】ついで、このグリーンシート上に銀−パラ
ジウムペーストを用いて導体パターンをスクリーン印刷
にて形成した。導体ペーストとしては、Ag:Pdが重
量比で85:15である合金粉末(平均粒径1.0μm)100重
量部に対してAl23粉末2重量部および前記ガラスと
同組成のガラス粉末2重量部、さらにビヒクル成分とし
て所定量のエチルセルロース系樹脂、テルピネオールを
加え、3本ロールにより適度な粘度になるように混合し
たものを用いた。
Then, a conductor pattern was formed on the green sheet by screen printing using a silver-palladium paste. As the conductor paste, 2 parts by weight of Al 2 O 3 powder and 100 parts by weight of an alloy powder (average particle size: 1.0 μm) having a weight ratio of 85:15 of Ag: Pd and glass powder 2 having the same composition as the above glass were used. Parts by weight and a predetermined amount of an ethylcellulose-based resin and terpineol as a vehicle component were further added and mixed with a three-roll mill so as to obtain an appropriate viscosity.

【0046】一方、無機成分としてAl23粉末95重量
%と軟化点720℃のSiO2−Al23−MgO−B23
−ZnO系ガラス粉末5重量%とを用い、有機バインダ
ーとしてエチルセルロースを混練し、テルピネオールで
粘度を調節して3本ロールミルを通して無機ペーストと
した。
On the other hand, 95% by weight of Al 2 O 3 powder as an inorganic component and SiO 2 —Al 2 O 3 —MgO—B 2 O 3 having a softening point of 720 ° C.
Ethyl cellulose was kneaded as an organic binder using 5% by weight of a ZnO-based glass powder, and the viscosity was adjusted with terpineol to form an inorganic paste through a three-roll mill.

【0047】表面に導体パターンを形成した前記ガラス
セラミック・グリーンシートの所定枚数を積み重ねて、
温度55℃、圧力20MPaで圧着して、積層面内の縦方向
および横方向の寸法がそれぞれ200mmのガラスセラミ
ック・グリーンシート積層体を得た。
A predetermined number of the glass ceramic green sheets having a conductive pattern formed on the surface are stacked,
Pressure bonding was performed at a temperature of 55 ° C. and a pressure of 20 MPa to obtain a glass-ceramic green sheet laminate in which the vertical and horizontal dimensions in the lamination plane were each 200 mm.

【0048】さらにその両面の全面に、上記無機ペース
トを印刷塗布し、80℃で乾燥させて厚さ200μmの拘束
無機グリーン層が両面に被着積層されたガラスセラミッ
ク・グリーンシート積層体を得た。
Further, the above-mentioned inorganic paste was applied to the entire surface of both sides by printing and dried at 80 ° C. to obtain a glass ceramic green sheet laminate in which a constrained inorganic green layer having a thickness of 200 μm was adhered and laminated on both sides. .

【0049】得られた積層体をアルミナセッターに載置
し、大気中500℃で2時間加熱して有機成分を除去した
後、900℃で1時間焼成した。焼成後は、ガラスセラミ
ック基板の両面に拘束無機層が付着していた。この状態
では、軽く叩いても拘束無機層が剥がれることはなかっ
た。
The obtained laminate was placed on an alumina setter and heated in air at 500 ° C. for 2 hours to remove organic components, and then fired at 900 ° C. for 1 hour. After firing, the constrained inorganic layers were adhered to both surfaces of the glass ceramic substrate. In this state, the constrained inorganic layer did not peel off even if it was tapped lightly.

【0050】ガラスセラミック基板の表面に付着した拘
束無機層は、擦り取ることにより大部分は除去できた
が、ガラスセラミック基板表面に薄く残留していた。こ
の残留した拘束無機層を、球状Al23微粉末と水との
混合物を高圧の空気圧で投射するウェットブラスト法に
より除去した。拘束無機層を除去した後のガラスセラミ
ック基板の表面は、表面粗さRaが1μm以下の平滑な
面となり、導体の半田濡れ性も問題なかった。
Most of the constrained inorganic layer adhered to the surface of the glass ceramic substrate could be removed by scraping, but it remained thinly on the surface of the glass ceramic substrate. The remaining constrained inorganic layer was removed by a wet blast method in which a mixture of spherical Al 2 O 3 fine powder and water was projected with high air pressure. The surface of the glass ceramic substrate after the removal of the constrained inorganic layer was a smooth surface having a surface roughness Ra of 1 μm or less, and there was no problem with the solder wettability of the conductor.

【0051】また、得られたガラスセラミック基板の積
層面内での収縮は0.5%以下であり、基板に反りや変形
も認められなかった。 <実施例2および3>軟化点が600℃および700℃のガラ
スをそれぞれ用いた無機ペーストを塗布して拘束無機グ
リーン層を積層した以外は実施例1と同様にしてガラス
セラミック基板を得た。 <比較例1>ガラスを含有しない無機ペーストを塗布し
て拘束無機グリーン層を積層した以外は実施例1と同様
にしてガラスセラミック基板を得た。 <比較例2>軟化点が920℃のガラスを用いた無機ペー
ストを塗布して拘束無機グリーン層を積層した以外は実
施例1と同様にしてガラスセラミック基板を得た。 <比較例3>軟化点が400℃のガラスを用いた無機ペー
ストを塗布して拘束無機グリーン層を積層した以外は実
施例1と同様にしてガラスセラミック基板を得た。
The shrinkage of the obtained glass ceramic substrate in the lamination plane was 0.5% or less, and no warping or deformation was observed in the substrate. <Examples 2 and 3> A glass ceramic substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that an inorganic paste using glass having a softening point of 600 ° C and 700 ° C was applied and a constrained inorganic green layer was laminated. Comparative Example 1 A glass ceramic substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that an inorganic paste containing no glass was applied and a constrained inorganic green layer was laminated. Comparative Example 2 A glass ceramic substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that an inorganic paste using glass having a softening point of 920 ° C. was applied and a constrained inorganic green layer was laminated. Comparative Example 3 A glass ceramic substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that an inorganic paste using glass having a softening point of 400 ° C. was applied and a constrained inorganic green layer was laminated.

【0052】その結果、実施例2および3で得たガラス
セラミック基板は、実施例1と同様に積層面内での収縮
が0.5%以下(すなわち、収縮率99.5%以上)であり、
基板に反りや変形は認められなかった。
As a result, the glass ceramic substrates obtained in Examples 2 and 3 had a shrinkage in the lamination plane of 0.5% or less (ie, a shrinkage of 99.5% or more) in the same manner as in Example 1.
No warping or deformation was observed on the substrate.

【0053】これに対して、比較例1および2で得たガ
ラスセラミック基板は、使用した拘束無機グリーン層が
ガラスを含まないか、あるいは焼成温度よりも高い軟化
点を有するガラスを含んでいるために、いずれも焼成後
のガラスセラミック基板から拘束無機グリーン層が簡単
に剥がれてしまった。また、ガラスセラミック・グリー
ンシートと拘束無機グリーン層との間の結合力が弱いた
め、ガラスセラミック基板の積層面内での収縮率は85%
程度になるか、基板の一部のみが拘束無機層に結合され
ているためにガラスセラミック基板は大きく変形した。
On the other hand, in the glass ceramic substrates obtained in Comparative Examples 1 and 2, the constrained inorganic green layer used did not contain glass or contained glass having a softening point higher than the firing temperature. In each case, the constrained inorganic green layer was easily peeled off from the fired glass ceramic substrate. In addition, since the bonding strength between the glass ceramic green sheet and the constrained inorganic green layer is weak, the shrinkage ratio in the laminated surface of the glass ceramic substrate is 85%.
The glass ceramic substrate was greatly deformed because only a part of the substrate was bonded to the constrained inorganic layer.

【0054】一方、比較例3では、拘束無機グリーン層
に含まれるガラスの軟化点が低いため、有機成分が完全
に除去されず、このためガラスセラミック基板の積層面
内での収縮は0.5%以下と良好であったが、ガラスセラ
ミック基板の色調が灰色になった。 <実施例4〜7>ガラスセラミック成分として、SiO
2−MgO−CaO−Al23系ガラス粉末70重量%、
Al23粉末30重量%を使用した。このガラスセラミッ
ク成分100重量部に有機バインダーとしてアクリル樹脂
9.0重量部、フタル酸系可塑剤4.5重量部および溶剤とし
てトルエン30重量部を加え、ボールミル法により混合し
スラリーとした。このスラリーを用いてドクターブレー
ド法により厚さ300μmのガラスセラミック・グリーン
シートを成形した。
On the other hand, in Comparative Example 3, since the softening point of the glass contained in the constrained inorganic green layer was low, the organic component was not completely removed, so that shrinkage in the lamination plane of the glass ceramic substrate was 0.5% or less. However, the color tone of the glass ceramic substrate became gray. <Examples 4 to 7> SiO 2 was used as the glass ceramic component.
2 -MgO-CaO-Al 2 O 3 based glass powder 70 wt%,
30% by weight of Al 2 O 3 powder was used. Acrylic resin as organic binder in 100 parts by weight of this glass ceramic component
9.0 parts by weight, 4.5 parts by weight of a phthalic acid-based plasticizer and 30 parts by weight of toluene as a solvent were added and mixed by a ball mill method to form a slurry. Using this slurry, a glass ceramic green sheet having a thickness of 300 μm was formed by a doctor blade method.

【0055】ついで、このグリーンシート上に実施例1
と同じ銀−パラジウムペーストを用いて導体パターンを
スクリーン印刷にて形成した。
Next, Example 1 was placed on this green sheet.
A conductor pattern was formed by screen printing using the same silver-palladium paste as described above.

【0056】一方、無機成分としてAl23粉末と軟化
点720℃のSiO2−MgO−CaO−Al23系ガラス
粉末とをそれぞれ表1に示す割合で用いて、拘束無機グ
リーン層を形成するための無機ペーストを作製した。
On the other hand, Al 2 O 3 powder and a SiO 2 —MgO—CaO—Al 2 O 3 glass powder having a softening point of 720 ° C. were used as inorganic components in the proportions shown in Table 1, respectively. An inorganic paste for forming was prepared.

【0057】表面に導体パターンを形成した前記ガラス
セラミック・グリーンシートの所定枚数を積み重ねて、
温度55℃、圧力20MPaで圧着して、積層面内の縦方向
および横方向の寸法がそれぞれ200mmのガラスセラミ
ック・グリーンシート積層体を得て、さらにその両面の
全面に上記無機ペーストをスクリーン印刷法で塗布し乾
燥させて、拘束無機グリーン層を積層した積層体を得
た。
A predetermined number of the glass ceramic green sheets having a conductive pattern formed on the surface are stacked,
Pressure bonding is performed at a temperature of 55 ° C. and a pressure of 20 MPa to obtain a glass-ceramic green sheet laminate in which the vertical and horizontal dimensions in the laminating plane are each 200 mm, and the above inorganic paste is screen-printed on the entire surface of both sides. And dried to obtain a laminate in which the constrained inorganic green layers were laminated.

【0058】得られた積層体をアルミナセッターに載置
し、大気中500℃で2時間加熱して有機成分を除去した
後、850℃で1時間焼成した。ついで、ガラスセラミッ
ク基板の表面に付着した拘束無機層を除去した。得られ
たガラスセラミック基板の表面は、表面祖さRaが1μ
m以下の平滑な面となり、導体の半田濡れ性も問題なか
った。
The obtained laminate was placed on an alumina setter and heated in air at 500 ° C. for 2 hours to remove organic components, and then fired at 850 ° C. for 1 hour. Next, the constrained inorganic layer adhered to the surface of the glass ceramic substrate was removed. The surface of the obtained glass ceramic substrate had a surface roughness Ra of 1 μm.
m, and the conductor had no problem with solder wettability.

【0059】また、得られたガラスセラミック基板の積
層面内での収縮率を表1に併せて示す。なお、ガラスセ
ラミック基板に反りや変形は認められなかった。
Table 1 also shows the shrinkage ratio of the obtained glass ceramic substrate in the lamination plane. No warpage or deformation was observed in the glass ceramic substrate.

【0060】[0060]

【表1】 [Table 1]

【0061】表1から、実施例4〜7の各拘束無機グリ
ーン層を使用して得られたガラスセラミック基板は焼成
時の収縮および反りが抑制され、高い寸法精度を有して
いることがわかる。 <試験例1> (拘束無機グリーン層の収縮試験)無機成分としてAl
23粉末と軟化点720℃のSiO2−MgO−CaO−A
23系ガラス粉末とをそれぞれ所定の割合で使用し、
さらに有機バインダーとしてエチルセルロースを添加
し、テルピネオールにて粘度を調節しつつ3本ロールミ
ルによって無機ペーストとした。
From Table 1, it can be seen that each of the restrained inorganic grease of Examples 4 to 7 was
Glass-ceramic substrate obtained using the firing layer
Shrinkage and warpage are suppressed, with high dimensional accuracy
You can see that there is. <Test Example 1> (Shrinkage test of constrained inorganic green layer) Al as inorganic component
TwoOThreePowder and SiO with softening point of 720 ℃Two-MgO-CaO-A
l TwoOThreeSystem glass powder and each in a predetermined ratio,
Addition of ethyl cellulose as organic binder
And adjust the viscosity with terpineol
To make an inorganic paste.

【0062】この無機ペーストを焼結したAl23セラ
ミック基板上にスクリーン印刷法で塗布し乾燥させて拘
束無機グリーン層を形成した後、大気中500℃で2時間
加熱して有機成分を除去した後、850℃で1時間焼成し
た。
The inorganic paste is applied on a sintered Al 2 O 3 ceramic substrate by a screen printing method and dried to form a constrained inorganic green layer, and then heated at 500 ° C. in the air for 2 hours to remove organic components. After that, firing was performed at 850 ° C. for 1 hour.

【0063】得られた拘束無機層の平面内での収縮率と
ガラス添加量との関係を図2に示す。なお、収縮率は拘
束無機層の厚さ方向を除く積層面内方向の収縮率の平均
値(n=5)とバラツキを示しており、式:(焼成後寸
法)×100/(焼成前寸法)にて求めたものである。
FIG. 2 shows the relationship between the shrinkage ratio in the plane of the obtained constrained inorganic layer and the amount of glass added. In addition, the shrinkage rate shows a variation with the average value (n = 5) of the shrinkage rates in the in-plane direction of the laminated layer excluding the thickness direction of the constrained inorganic layer. ).

【0064】図1に示すように、収縮率を99.5%以上と
する、すなわち拘束無機層の収縮を0.5%以下に抑える
には、拘束無機グリーン層内へのガラス添加量は約15重
量%以下とするのが望ましいことがわかる。また、ガラ
ス添加量が15重量%を超えると、収縮率のバラツキも大
きくなる傾向にある。ただし、ガラス添加量が少なくな
ると、拘束無機グリーン層によるガラスセラミック・グ
リーンシートの拘束性が低下するので(前記の比較例1
を参照)、拘束性が低下しないガラス添加量を決定する
必要があり、本発明では0.5〜15重量%を好適範囲とし
ている。 <試験例2>ガラスとしてSiO2−Al23−MgO
−B23−ZnO系ガラス粉を用いた以外は試験例1と
同様にして、ガラス添加量と収縮率との関係を調べたと
ころ、ガラス添加量が15重量%以下では拘束無機グリー
ン層の収縮率は99.5%以上であり、ガラス添加量が10重
量%以下では約99.8%程度を維持していた。
As shown in FIG. 1, in order to make the shrinkage rate 99.5% or more, that is, to suppress the shrinkage of the constrained inorganic layer to 0.5% or less, the amount of glass added to the constrained inorganic green layer is about 15% by weight or less. It is understood that it is desirable to make If the glass content exceeds 15% by weight, the variation in shrinkage tends to increase. However, when the amount of added glass is small, the constraint of the glass ceramic green sheet by the constrained inorganic green layer is reduced.
), It is necessary to determine the amount of glass that does not reduce the constraint, and the preferred range is 0.5 to 15% by weight in the present invention. <Test Example 2> SiO 2 —Al 2 O 3 —MgO as glass
When the relationship between the amount of glass added and the shrinkage was examined in the same manner as in Test Example 1 except that -B 2 O 3 -ZnO-based glass powder was used, when the amount of glass added was 15% by weight or less, the restricted inorganic green layer was not used. Had a shrinkage of 99.5% or more, and maintained about 99.8% when the amount of glass added was 10% by weight or less.

【0065】[0065]

【発明の効果】本発明によれば、ガラスセラミック・グ
リーンシート積層体の両面に、該積層体と結合しかつ焼
成時に実質的に収縮しない、難焼結性無機材料とガラス
と有機バインダーとを含む無機ペーストを塗布し乾燥さ
せて形成した拘束無機グリーン層を積層して焼成するの
で、ガラスセラミック・グリーンシート基板の積層面内
の収縮を確実に抑えることができ、反りや変形のない寸
法精度の高いガラスセラミック基板が得られるという効
果がある。
According to the present invention, a non-sinterable inorganic material, glass and an organic binder, which are bonded to the glass ceramic green sheet laminate and do not substantially shrink during firing, are provided on both surfaces of the glass ceramic green sheet laminate. Since the constrained inorganic green layer formed by applying and drying the inorganic paste containing it is laminated and fired, shrinkage in the laminated surface of the glass ceramic green sheet substrate can be reliably suppressed, and dimensional accuracy without warping or deformation There is an effect that a glass ceramic substrate having a high density can be obtained.

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

【図1】拘束無機グリーン層へのガラス添加量と収縮率
との関係を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the amount of glass added to a constrained inorganic green layer and the shrinkage ratio.

フロントページの続き Fターム(参考) 4G030 AA07 AA08 AA09 AA16 AA17 AA32 AA35 AA36 AA37 AA61 BA09 BA12 BA21 CA03 CA08 GA27 GA32 4G055 AA08 AC09 BA22 5E346 AA12 AA15 AA24 AA38 BB01 CC18 CC32 CC38 CC39 CC60 DD02 DD34 EE24 EE25 EE29 GG03 GG08 GG09 HH11 Continued on front page F-term (reference) 4G030 AA07 AA08 AA09 AA16 AA17 AA32 AA35 AA36 AA37 AA61 BA09 BA12 BA21 CA03 CA08 GA27 GA32 4G055 AA08 AC09 BA22 5E346 AA12 AA15 AA24 AA38 BB01 CC18 CC32 CC38 CC39 GG30 GG03 GG02 HH11

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】有機バインダーを含有し表面に導体パター
ンが形成されたガラスセラミック・グリーンシートの複
数枚を積層してガラスセラミック・グリーンシート積層
体を作製する工程と、 前記ガラスセラミック・グリーンシート積層体の両面
に、難焼結性無機材料とガラスと有機バインダーとを含
む無機ペーストを塗布し乾燥させて拘束無機グリーン層
を形成する工程と、 前記拘束無機グリーン層とガラスセラミック・グリーン
シート積層体との積層体から有機成分を除去し、ついで
焼成して拘束無機層を保持したガラスセラミック基板を
作製する工程と、 前記ガラスセラミック基板から拘束無機層を除去する工
程とを含み、 前記拘束無機グリーン層のガラス含有量が、前記焼成時
に拘束無機グリーン層を前記ガラスセラミック・グリー
ンシートと結合させかつ拘束無機グリーン層をその積層
面内で実質的に収縮させない量であることを特徴とする
ガラスセラミック基板の製造方法。
A step of forming a glass ceramic green sheet laminate by laminating a plurality of glass ceramic green sheets each having an organic binder and having a conductive pattern formed on the surface thereof; A step of applying an inorganic paste containing a non-sinterable inorganic material, glass and an organic binder on both sides of the body and drying to form a constrained inorganic green layer; and the constrained inorganic green layer and a glass ceramic green sheet laminate Removing the organic component from the laminate, and then firing to produce a glass ceramic substrate holding the constrained inorganic layer; and removing the constrained inorganic layer from the glass ceramic substrate, wherein the constrained inorganic green The glass content of the layer is such that the constrained inorganic green layer Characterized in that the amount is such that the constrained inorganic green layer is not substantially shrunk in the lamination plane of the constrained inorganic green layer.
【請求項2】前記拘束無機グリーン層中に含有されるガ
ラスの軟化点が、前記ガラスセラミック・グリーンシー
ト積層体の焼成温度以下である請求項1記載のガラスセ
ラミック基板の製造方法。
2. The method for producing a glass ceramic substrate according to claim 1, wherein the softening point of the glass contained in the constrained inorganic green layer is lower than the firing temperature of the glass ceramic green sheet laminate.
【請求項3】前記拘束無機グリーン層中に含有されるガ
ラスの軟化点が、前記有機成分の揮発温度よりも高い請
求項1または請求項2記載のガラスセラミック基板の製
造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the glass contained in the constrained inorganic green layer has a softening point higher than a volatilization temperature of the organic component.
【請求項4】前記拘束無機グリーン層中のガラス含有量
が、該拘束無機グリーン層中の全無機成分の0.5〜1
5重量%である請求項1記載のガラスセラミック基板の
製造方法。
4. The glass content in the constrained inorganic green layer is 0.5 to 1 of the total inorganic components in the constrained inorganic green layer.
The method for producing a glass ceramic substrate according to claim 1, wherein the content is 5% by weight.
【請求項5】前記拘束無機グリーン層の厚さが片面で前
記ガラスセラミック・グリーンシート積層体の厚さに対
して10%以上である請求項1記載のガラスセラミック
基板の製造方法。
5. The method according to claim 1, wherein the thickness of the constrained inorganic green layer is 10% or more of the thickness of the glass ceramic green sheet laminate on one side.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011213493A (en) * 2010-03-31 2011-10-27 Ngk Insulators Ltd Method for manufacturing ceramic device and ceramic device

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