JP2002201077A - Method of manufacturing ceramic substrate - Google Patents

Method of manufacturing ceramic substrate

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JP2002201077A
JP2002201077A JP2000402869A JP2000402869A JP2002201077A JP 2002201077 A JP2002201077 A JP 2002201077A JP 2000402869 A JP2000402869 A JP 2000402869A JP 2000402869 A JP2000402869 A JP 2000402869A JP 2002201077 A JP2002201077 A JP 2002201077A
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JP
Japan
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green sheet
setter
ceramic
manufacturing
ceramic substrate
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Japanese (ja)
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Shigetoshi Segawa
茂俊 瀬川
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a ceramic substrate capable of eliminating an organic substance easily and controlling temperature easily. SOLUTION: The method of manufacturing the ceramic substrate is that a setter of ceramic and a green sheet are laminated and sintered at 800-1,000 deg.C, and the porosity of the ceramic forming the setter is 40-80%.

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】本発明は集積回路等を実装す
る低温焼成セラミック多層基板の製造方法に関するもの
で、特に基板の焼成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a low-temperature fired ceramic multilayer substrate for mounting an integrated circuit and the like, and more particularly to a method for firing a substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年電子回路は高密度化に進んでおり、
低温焼成セラミック多層基板を利用し、回路基板やデバ
イスの小型化を実現している。低温焼成セラミック多層
基板を製造する際にはセラミック紛と有機物からなるグ
リーンシートが用いられる。このグリーンシートを複数
枚積層して焼結することにより低温焼成セラミック多層
基板が製造される。
2. Description of the Related Art In recent years, electronic circuits have been increasing in density.
Utilizing a low-temperature fired ceramic multilayer substrate, miniaturization of circuit boards and devices has been realized. When manufacturing a low-temperature fired ceramic multilayer substrate, a green sheet made of ceramic powder and an organic substance is used. By stacking and sintering a plurality of the green sheets, a low-temperature fired ceramic multilayer substrate is manufactured.

【0003】ここで、従来の技術を図3を用いて説明す
る。図3において、3はアルミナセッター、2はグリー
ンシート積層体である。従来の低温焼成セラミック多層
基板の製造工程中の基板焼成工程では、図3のようにア
ルミナセッターの上にあらかじめビア孔及び内層の形成
されたグリーンシートを複数枚積層したグリーンシート
積層体を載置し、箱形焼成炉又はベルト焼成炉を用いて
基板焼成を行なっていた。
Here, a conventional technique will be described with reference to FIG. In FIG. 3, 3 is an alumina setter and 2 is a green sheet laminate. In a substrate firing step in a conventional manufacturing process of a low-temperature fired ceramic multilayer substrate, a green sheet laminate in which a plurality of green sheets in which via holes and inner layers are formed in advance is placed on an alumina setter as shown in FIG. Then, the substrate was fired using a box-shaped firing furnace or a belt firing furnace.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】基板焼成工程には有機
物を除去する工程とセラミック粉を焼結させる工程とが
あるが、従来の工法では以下の様な問題があった。
The substrate baking step includes a step of removing organic substances and a step of sintering ceramic powder. However, the conventional method has the following problems.

【0005】第1に、グリーンシート積層体を焼成する
基板焼成工程ではセラミック粉を焼結させる前に有機物
を除去する必要がある。具体的には約300℃〜500
℃の温度で有機物を燃焼させる。もしも有機物を十分に
除去できなければセラミック粉の焼結に著しい悪影響を
与えるだけではなく、残存する例えば炭化物のために焼
結したセラミック基板の特性そのものを劣化させる。従
来用いられていたグリーンシート積層体を載置するアル
ミナセッターは気孔率が低いために、この有機物を除去
する際に、グリーンシート積層体とアルミナセッターの
接するグリーンシート積層体の下部の有機物除去が行な
い難かった。特に、例えば箱形焼成炉で基板焼成を行な
う場合、作業効率を上げるためにできるだけ多くの基板
を一度に焼成することが有効である。しかし、この際に
は前記グリーンシート積層体の数量が多くなればなるほ
ど有機物の除去は困難になるという問題があった。
First, in a substrate firing step for firing the green sheet laminate, it is necessary to remove organic substances before sintering the ceramic powder. Specifically, about 300 ° C to 500
Burn organic matter at a temperature of ° C. If the organic substances cannot be sufficiently removed, not only will the sintering of the ceramic powder be seriously affected, but also the properties of the sintered ceramic substrate itself will be degraded due to residual carbides, for example. The alumina setter on which the green sheet laminate is conventionally used has a low porosity, so that when removing this organic substance, the removal of the organic substance at the lower part of the green sheet laminate where the green sheet laminate and the alumina setter are in contact It was difficult to do. In particular, when the substrate is fired in a box-type firing furnace, it is effective to fire as many substrates as possible at once to increase the working efficiency. However, at this time, there was a problem that the more the number of the green sheet laminates, the more difficult it was to remove organic substances.

【0006】第2に、箱形焼成炉に入れる前記グリーン
シート積層体が多くなればなるほど、有機物を除去しセ
ラミック粉を焼結するために必要な熱量は多くなり、ま
た、有機物を除去するため及びセラミック粉を焼結する
ための温度管理も非常に困難になるという問題があっ
た。
Second, as the number of the green sheet laminates to be put into the box-shaped firing furnace increases, the amount of heat required for removing organic substances and sintering the ceramic powder increases, and the amount of heat required for removing organic substances increases. In addition, there is a problem that the temperature control for sintering the ceramic powder becomes very difficult.

【0007】第3に、少しでも多くの前記グリーンシー
ト積層体を一度に焼成するためにセッターをグリーンシ
ート積層体の間に配置し、複数のグリーンシート積層体
及びセッタ−を重ねて同時に焼成する際にも上記と同種
の問題があった。
Third, a setter is disposed between the green sheet laminates in order to bake at least one green sheet laminate at a time, and a plurality of green sheet laminates and setters are laminated and fired simultaneously. In this case, there were similar problems as described above.

【0008】そこで、本発明は前記従来の問題を解決す
るため、有機物の除去が容易で、温度管理も容易なセラ
ミック基板の製造方法を提供することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a ceramic substrate in which organic substances can be easily removed and the temperature can be easily controlled in order to solve the conventional problems.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明のセラミック基板の製造方法は、セラミック
からなるセッターと、グリーンシートとを重ね合せて8
00℃〜1000℃で焼成するセラミック基板の製造方
法であって、前記セッターを形成するセラミックの気孔
率が、40%〜80%であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a ceramic substrate according to the present invention is characterized in that a setter made of ceramic and a green sheet are superposed on each other.
A method of manufacturing a ceramic substrate which is fired at a temperature of from 00 ° C to 1000 ° C, wherein the porosity of the ceramic forming the setter is from 40% to 80%.

【0010】これにより、セラミックの気孔率を40%
〜80%と大きくすることによって有機物を除去し易く
なり、特にセッターとグリーンシートの接する下部の有
機物の除去には効果がある。また、多くのグリーンシー
トを同時に焼成すればするほどその効果は大きい。
As a result, the porosity of the ceramic is reduced to 40%.
By increasing the value to 80%, it becomes easy to remove organic substances, and it is particularly effective for removing organic substances at the lower part where the setter and the green sheet are in contact. Also, the effect is greater as more green sheets are fired simultaneously.

【0011】また、本発明のセラミック基板の製造方法
は、前記グリーンシートが、積層構造を有することが好
ましい。
In the method for manufacturing a ceramic substrate according to the present invention, it is preferable that the green sheet has a laminated structure.

【0012】また、本発明のセラミック基板の製造方法
は、前記セッターが、比熱4.2kJ/(kg・K)以
下のセラミックからなることが好ましい。
In the method for manufacturing a ceramic substrate according to the present invention, the setter is preferably made of ceramic having a specific heat of 4.2 kJ / (kg · K) or less.

【0013】これにより、焼成炉に入れる前記グリーン
シート又はその積層体が多くなればなるほど有機物を除
去し、セラミック粉を焼結するために必要な熱量を押さ
えることが可能となり、また、有機物の除去やセラミッ
クの焼結に必要な温度管理もし易くなる。
[0013] Thus, as the number of the green sheets or the laminates to be put into the firing furnace increases, the organic matter can be removed, and the amount of heat required for sintering the ceramic powder can be reduced. It also facilitates temperature control required for sintering of ceramics and ceramics.

【0014】また、本発明のセラミック基板の製造方法
は、前記セッターと前記グリーンシートとを複数重ね合
わせて同時に焼成することが好ましい。
Further, in the method of manufacturing a ceramic substrate according to the present invention, it is preferable that a plurality of the setters and the green sheets are stacked and fired simultaneously.

【0015】これにより、一度により多くの基板焼成が
可能になり、製造コストを低減することができ、より安
価なセラミック多層基板を提供することが可能になる。
また、この時に用いられるセッターの気孔率が40%〜
80%、比熱が4.2kJ/(kg・K)の特徴を有す
るために有機物の除去及びセラミック粉の焼結に問題は
無い。
As a result, more substrates can be fired at one time, so that the manufacturing cost can be reduced and a more inexpensive ceramic multilayer substrate can be provided.
The porosity of the setter used at this time is 40% or more.
Since it has a characteristic of 80% and a specific heat of 4.2 kJ / (kg · K), there is no problem in removing organic substances and sintering ceramic powder.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below.

【0017】図1は、本発明のセラミック基板の製造方
法の実施の形態を示すグリーンシート積層体とセッター
の断面図である。図1において、1はセッター、2はグ
リーンシート積層体、4はセッターの中の気孔である。
FIG. 1 is a sectional view of a green sheet laminate and a setter showing an embodiment of a method for manufacturing a ceramic substrate according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a setter, 2 is a green sheet laminate, and 4 is a pore in the setter.

【0018】図2は、本発明のセラミック基板の製造方
法の他の実施の形態を示す複数のグリーンシート積層体
と複数のセッターの断面図である。図2において、1は
セッター、2はグリーンシート積層体、4はセッターの
中の気孔である。
FIG. 2 is a sectional view of a plurality of green sheet laminates and a plurality of setters showing another embodiment of the method of manufacturing a ceramic substrate according to the present invention. In FIG. 2, 1 is a setter, 2 is a green sheet laminate, and 4 is a pore in the setter.

【0019】本発明で用いるグリーンシートの原料であ
るセラミック粉としては、一般にはアルミナ粉とガラス
粉を約50対50の割合で混合したものを使用できる。
より具体的には、Al23:13.97〜60質量%、
SiO2:22.8〜56.52質量%、B23:2.
32〜5.1質量%、Na2O:0.6〜2.1質量
%、K2O:0.6〜1.56質量%、CaO:2.4
〜4.8質量%、MgO:0.84〜8.53質量%、
PbO:7.2〜12質量%の組成範囲で総量が100
質量%になるように選んだ組成物を使用できる。
As the ceramic powder which is a raw material of the green sheet used in the present invention, generally, a mixture of alumina powder and glass powder at a ratio of about 50 to 50 can be used.
More specifically, Al 2 O 3 : 13.97 to 60% by mass,
SiO 2 : 22.8 to 56.52% by mass, B 2 O 3 : 2.
32 to 5.1 wt%, Na 2 O: 0.6~2.1 wt%, K 2 O: 0.6~1.56 wt%, CaO: 2.4
44.8 mass%, MgO: 0.84 to 8.53 mass%,
PbO: The total amount is 100 in the composition range of 7.2 to 12% by mass.
Compositions selected to be wt% can be used.

【0020】また、本発明で用いるグリーンシートの原
料である有機物は、溶剤とバインダーからなる。前記溶
剤としては、メチルエチルケトン(MEK)、トルエン
等が使用できる。また、前記バインダーとしては、アク
リル系樹脂等が使用できる。
The organic substance used as a raw material of the green sheet used in the present invention comprises a solvent and a binder. As the solvent, methyl ethyl ketone (MEK), toluene and the like can be used. In addition, an acrylic resin or the like can be used as the binder.

【0021】前記セラミック粉に前記溶剤、前記バイン
ダー加えてスラリ−を作成し、常法のドクターブレード
法を用いて厚み0.2mmのグリーンシートを作成す
る。
A slurry is prepared by adding the solvent and the binder to the ceramic powder, and a green sheet having a thickness of 0.2 mm is formed using a conventional doctor blade method.

【0022】前記グリーンシートを150mm角に切断
し、所定の位置に層間接続用のビア孔及び位置合わせ用
の孔を形成し、このビア孔に導体ペーストとして銀ペー
ストを充填して任意の内層パタ−ンを形成する。ビア孔
に導体ペーストを充填した後及び内層パターンを形成し
た後にはそれぞれ50℃〜100℃、約30分で乾燥す
る。
The green sheet is cut into a 150 mm square, a via hole for interlayer connection and a hole for alignment are formed at predetermined positions, and a silver paste is filled in the via hole as a conductive paste to form an arbitrary inner layer pattern. -Is formed. After filling the via hole with the conductive paste and forming the inner layer pattern, drying is performed at 50 ° C. to 100 ° C. for about 30 minutes, respectively.

【0023】次に、グリーンシートに形成されている位
置合わせ用の孔を積層治具に予め用意されている位置合
せ用ピンに挿入することにより位置合せを行ない、所定
の枚数を積層することによりグリーンシート積層体が完
成する。
Next, positioning is performed by inserting positioning holes formed in the green sheet into positioning pins prepared in advance in the laminating jig, and a predetermined number of sheets are laminated. The green sheet laminate is completed.

【0024】この様に準備したグリーンシート積層体を
図1に示すように気孔率が40%〜80%、比熱が4.
2kJ/(kg・K)以下の特性を持つセラミックセッ
ターの上に載置する。その後、500℃にて有機物を除
去し、900℃で基板焼結を行なった後に所定の最外層
導体を形成することによりセラミック多層基板が完成す
る。
The thus prepared green sheet laminate has a porosity of 40% to 80% and a specific heat of 4.0 as shown in FIG.
It is placed on a ceramic setter having characteristics of 2 kJ / (kg · K) or less. Thereafter, the organic matter is removed at 500 ° C., the substrate is sintered at 900 ° C., and then a predetermined outermost layer conductor is formed to complete the ceramic multilayer substrate.

【0025】なお、有機物を除去して基板焼結を行なう
工程は箱形炉を用いて一括で行なってもよいし、箱形炉
で有機物を除去した後にベルト焼成炉を用いて基板焼結
を行なっても良い。
The step of removing the organic substances and sintering the substrate may be carried out in a batch using a box furnace, or after removing the organic substances in the box furnace, sintering the substrate using a belt firing furnace. You may do it.

【0026】また、この時のグリーンシート積層体とセ
ッターの形態は図1に示すように単段でも良いし、図2
に示すようにセッターをグリーンシート積層体の間に配
置し複数のグリーンシート積層体及びセッターを重ねて
もよい。
At this time, the form of the green sheet laminate and the setter may be a single-stage as shown in FIG.
As shown in (2), a setter may be arranged between green sheet laminates, and a plurality of green sheet laminates and setters may be stacked.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明のセラミック基板の製造方法は、
第1に、基板焼成工程に用いられるセッターの気孔率を
40%〜80%と大きくすることによって有機物を除去
し易くなり、特にセッターとグリーンシート積層体の接
する下部の有機物の除去に効果がある。
According to the method for manufacturing a ceramic substrate of the present invention,
First, by increasing the porosity of the setter used in the substrate baking step to 40% to 80%, it becomes easy to remove organic substances, and it is particularly effective in removing organic substances below the contact between the setter and the green sheet laminate. .

【0028】第2に、比熱が4.2kJ/(kg・K)
以下のセッターを用いることにより焼成炉に入れる前記
グリーンシート積層体が多くなればなるほど、有機物を
除去してセラミック粉を焼結するために必要な熱量を押
さえることが可能になり、また、有機物の除去及びセラ
ミックの焼結に必要な温度管理もし易くなる。
Second, the specific heat is 4.2 kJ / (kg · K)
By using the following setter, the more the green sheet laminate to be put into the firing furnace, the more the amount of heat required to remove the organic substance and sinter the ceramic powder can be suppressed, and the amount of the organic substance can be reduced. The temperature control required for removal and sintering of the ceramic is also facilitated.

【0029】第3に、セッターをグリーンシート積層体
の間に配置して複数のグリーンシート積層体及びセッタ
ーを重ねて同時に焼成することによって一度により多く
の基板焼成が可能になり、製造コストを低減することが
でき、より安価なセラミック多層基板を提供することが
可能になる。また、この時に用いられるセッターは気孔
率が40%〜80%、比熱が4.2kJ/(kg・K)
の特徴を有するために有機物の除去及びセラミック粉の
焼結に問題は無い。
Third, by arranging a setter between green sheet laminates and stacking a plurality of green sheet laminates and setters and firing them at the same time, more substrates can be fired at one time and the manufacturing cost is reduced. It is possible to provide a less expensive ceramic multilayer substrate. The setter used at this time has a porosity of 40% to 80% and a specific heat of 4.2 kJ / (kg · K).
Therefore, there is no problem in removing organic substances and sintering the ceramic powder.

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

【図1】本発明の実施形態を示したグリーンシート積層
体とセッターの断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a green sheet laminate and a setter according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の他の実施形態を示したグリーンシート
積層体とセッターの断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a green sheet laminate and a setter showing another embodiment of the present invention.

【図3】従来のグリーンシート積層体とアルミナセッタ
ーの断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional green sheet laminate and an alumina setter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 本発明に使用されるセッター 2 グリーンシート積層体 3 従来の製法に使用されるアルミナセッター 4 気孔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Setter used for this invention 2 Green sheet laminated body 3 Alumina setter used for the conventional manufacturing method 4 Pores

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 セラミックからなるセッターと、グリー
ンシートとを重ね合せて800℃〜1000℃で焼成す
るセラミック基板の製造方法であって、前記セッターを
形成するセラミックの気孔率が、40%〜80%である
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, comprising: setting a ceramic setter and a green sheet on top of each other and firing at 800 ° C. to 1000 ° C., wherein the porosity of the ceramic forming the setter is 40% to 80%. % Of the ceramic substrate.
【請求項2】 前記グリーンシートが、積層構造を有す
る請求項1に記載のセラミック基板の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the green sheet has a laminated structure.
【請求項3】 前記セッターが、比熱4.2kJ/(k
g・K)以下のセラミックからなる請求項1又は2に記
載のセラミック基板の製造方法。
3. The setter has a specific heat of 4.2 kJ / (k).
The method for producing a ceramic substrate according to claim 1, wherein the method comprises g · K) or less.
【請求項4】 前記セッターと前記グリーンシートとを
複数重ね合わせて同時に焼成する請求項1〜3のいずれ
かに記載のセラミック基板の製造方法。
4. The method of manufacturing a ceramic substrate according to claim 1, wherein a plurality of said setters and said green sheets are stacked and fired simultaneously.
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