JP2002293649A - Method of manufacturing ceramic sintered compact - Google Patents

Method of manufacturing ceramic sintered compact

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JP2002293649A
JP2002293649A JP2001093567A JP2001093567A JP2002293649A JP 2002293649 A JP2002293649 A JP 2002293649A JP 2001093567 A JP2001093567 A JP 2001093567A JP 2001093567 A JP2001093567 A JP 2001093567A JP 2002293649 A JP2002293649 A JP 2002293649A
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ceramic
powder
plasma
ceramic powder
sintered body
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JP2001093567A
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Shinya Kawai
信也 川井
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Kyocera Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing ceramic sintered compact at a low sintering temperature with the adding quantity of a sintering aid powder or glass powder reduced to the utmost and nevertheless making the product dense. SOLUTION: After the surface of ceramic powder is treated with plasma, the molded and fired ceramic sintered compact is used as an insulating board 2 (wiring layers 2a and 2b) to form a wiring board 1 having a wiring layer 3 formed on the surface and/or the inside of insulating board 2.

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、セラミック焼結体
の製造方法に関するものであり、特に非酸化物粉末を用
いたセラミック焼結体、特にガラスセラミックスの焼結
性の向上に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a ceramic sintered body, and more particularly to an improvement in the sinterability of a ceramic sintered body using a non-oxide powder, particularly, a glass ceramic.

【0002】[0002]

【従来技術】従来より、セラミック焼結体を低温焼成化
する方法が検討され、かかる目的のために一般的に焼結
助剤を添加する方法が採用されており、また、特開平1
−290565号公報では、熱プラズマ処理によりセラ
ミック粉末をベーパライズして超微粒子を作製し、該粉
末を焼成することにより、純度が高く緻密で高強度のセ
ラミック焼結体を作製できることが記載されている。
2. Description of the Related Art Hitherto, a method of firing a ceramic sintered body at a low temperature has been studied. For this purpose, a method of adding a sintering aid has been generally adopted.
JP-A-290565 describes that ceramic powder can be vaporized by thermal plasma treatment to produce ultrafine particles, and the powder can be fired to produce a dense, dense, and high-strength ceramic sintered body. .

【0003】一方、半導体装置収納用パッケージ等の配
線基板として、ガラス粉末とセラミック粉末とを混合し
て成形後、CuやAg等の低抵抗金属と1050℃以下
の金属の融点より低い温度で焼成したいわゆるガラスセ
ラミックスが開発され、中でも、基板の高強度化、高熱
伝導化のために、セラミック粉末としてAlN粉末やS
34粉末等の非酸化物セラミック粉末を添加したガラ
スセラミックスが開発されつつある。
On the other hand, as a wiring substrate for a package for housing a semiconductor device, a glass powder and a ceramic powder are mixed and molded, and then fired at a temperature lower than the melting point of a low-resistance metal such as Cu or Ag and a metal of 1050 ° C. or less. So-called glass ceramics have been developed. Among them, AlN powder and S
Glass ceramics to which a non-oxide ceramic powder such as i 3 N 4 powder is added are being developed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記セ
ラミック焼結体において、焼結助剤を添加する方法で
は、低温焼成化のためには焼結助剤の量を増す必要があ
るが、焼結助剤によってセラミック焼結体の特性が劣化
してしまう恐れがあり、また、特開平1−290565
号公報のような超微粒子を用いた方法では、粉末の取り
扱いが困難であるとともに、セラミック粉末の凝集が起
こって緻密な焼結体が得られない場合があった。
However, in the above method of adding a sintering aid to the ceramic sintered body, it is necessary to increase the amount of the sintering aid for low-temperature firing. There is a possibility that the characteristics of the ceramic sintered body may be deteriorated by the auxiliary agent.
In the method using ultra-fine particles as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H10-157, it is difficult to handle the powder, and sometimes agglomeration of the ceramic powder occurs and a dense sintered body cannot be obtained.

【0005】また、上述したガラスセラミックスとして
は、高熱伝導率化および高強度化の点ではガラスセラミ
ックス中の非酸化物セラミック粉末の含有量を増すこと
が望ましいものであるが、1050℃以下の銅や銀等の
低抵抗金属との同時焼成が可能な低温にて焼成するた
め、1050℃以下の温度にてガラスセラミックスの相
対密度を95%以上に緻密化するためには、ガラスセラ
ミックス中の非酸化物セラミック粉末の添加量は全量中
30重量%程度に制限されていた。
As the above-mentioned glass ceramics, it is desirable to increase the content of non-oxide ceramic powder in the glass ceramics from the viewpoint of higher thermal conductivity and higher strength. In order to densify the relative density of the glass ceramic to 95% or more at a temperature of 1050 ° C. or less, the non- The addition amount of the oxide ceramic powder was limited to about 30% by weight of the total amount.

【0006】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、その目的は、低温焼成化が可能なセラミッ
ク焼結体およびガラスセラミックスを製造することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to produce a ceramic sintered body and a glass ceramic which can be fired at a low temperature.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題に
対し、セラミック粉末の性状について検討した結果、セ
ラミック粉末の表面をプラズマ処理して、該セラミック
粉末の表面を改質することによって、セラミック粉末の
表面に存在する不純物成分を除去したり、セラミック粉
末表面を変化させることや、セラミック粉末の表面に微
少な凹凸を形成することにより、セラミック粉末表面の
焼結活性化度の向上することができる結果、セラミック
焼結体の焼成温度を低下することができることを知見し
た。
Means for Solving the Problems The present inventor has studied the properties of ceramic powder with respect to the above-mentioned problems, and as a result, the surface of the ceramic powder has been subjected to plasma treatment to modify the surface of the ceramic powder. Improving the degree of sintering activation of the ceramic powder surface by removing impurity components present on the surface of the ceramic powder, changing the surface of the ceramic powder, and forming fine irregularities on the surface of the ceramic powder. As a result, it has been found that the firing temperature of the ceramic sintered body can be lowered.

【0008】すなわち、本発明のセラミック焼結体の製
造方法は、セラミック粉末の表面をプラズマ処理した
後、成形して焼成することを特徴とするものである。
That is, the method of manufacturing a ceramic sintered body according to the present invention is characterized in that the surface of a ceramic powder is subjected to plasma treatment, and then molded and fired.

【0009】ここで、前記プラズマが大気プラズマまた
は窒素プラズマであり、かつ酸化性雰囲気下にて前記プ
ラズマの照射を行うこと、前記プラズマを室温、常圧下
にて照射すること、前記セラミック粉末が非酸化物粉末
であることが望ましい。
Here, the plasma is air plasma or nitrogen plasma, and the plasma irradiation is performed in an oxidizing atmosphere; the plasma is irradiated at room temperature and normal pressure; Desirably, it is an oxide powder.

【0010】また、前記プラズマにてセラミック粉末の
表面から0.05〜50nmの厚みが改質されること、
前記プラズマ処理後のセラミック粉末の表面に付着する
−OH基の付着量がプラズマ処理前の付着量よりも多い
ことが望ましい。
A thickness of 0.05 to 50 nm from the surface of the ceramic powder is modified by the plasma;
It is desirable that the attached amount of -OH groups attached to the surface of the ceramic powder after the plasma treatment is larger than the attached amount before the plasma treatment.

【0011】さらに、本発明のガラスセラミックスの製
造方法は、ガラス粉末と、上記セラミック粉末とを混合
し、成形して焼成することを特徴とするものであり、特
に、前記ガラス粉末を30〜70重量%と、前記セラミ
ック粉末を30〜70重量%との割合で混合することが
望ましく、前記ガラスセラミックスの相対密度が95%
以上であることが望ましいものである。
Further, the method for producing a glass ceramic according to the present invention is characterized in that a glass powder and the above-mentioned ceramic powder are mixed, molded and fired. % By weight and the ceramic powder in a proportion of 30 to 70% by weight, and the relative density of the glass ceramic is 95%.
It is desirable that this is the case.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明のセラミック焼結体の製造
方法は、セラミック粉末の表面をプラズマ処理した後、
成形、焼成するものである。すなわち、セラミック粉末
の表面をプラズマ処理することにより、セラミック粉末
に対して、(1)セラミック粉末表面に付着している汚
れや酸化被膜等の不純物が除去される効果、(2)セラ
ミック粉末表面にプラズマ粒子が衝突し表面の分子結合
状態を変化させる効果、(3)セラミック粉末表面にプ
ラズマ粒子が衝突して、セラミック粉末の表面に微少な
凹凸ができる効果等によって、セラミック粉末表面を活
性化度を高めることができ、その結果、セラミック粉末
を成形後、焼成する場合において焼成温度を低めること
ができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The method for producing a ceramic sintered body of the present invention comprises the steps of:
It is molded and fired. That is, by subjecting the surface of the ceramic powder to plasma treatment, (1) the effect of removing impurities such as dirt and oxide film adhered to the surface of the ceramic powder, and (2) the effect of removing the surface of the ceramic powder The degree of activation of the ceramic powder surface is caused by the effect of changing the molecular bonding state of the surface by the collision of the plasma particles, and (3) the effect of the plasma particles colliding with the surface of the ceramic powder to form minute irregularities on the surface of the ceramic powder. As a result, the firing temperature can be lowered when firing after molding the ceramic powder.

【0013】なお、本発明によれば、上記プラズマ処理
したセラミック粉末を単独で用いる場合のみならず、例
えば、上述したセラミック粉末に焼結助剤粉末やガラス
粉末または他のセラミック粉末を組み合わせた混合粉末
においても、プラズマ処理したセラミック粉末と上記他
の粉末との間の濡れ性を向上させることができ、焼成温
度の低温化および焼結助剤粉末やガラス粉末等の添加量
を減ずることができる作用効果をなす。
According to the present invention, not only the case where the above-mentioned plasma-treated ceramic powder is used alone, but also, for example, the mixing of the above-mentioned ceramic powder with a sintering aid powder, a glass powder or another ceramic powder. Also in powder, it is possible to improve the wettability between the plasma-treated ceramic powder and the above-mentioned other powder, to reduce the firing temperature and to reduce the amount of addition of the sintering aid powder or glass powder. It works.

【0014】また、プラズマ処理の順序は、セラミック
粉末に対してプラズマ照射した後、他の粉末を添加、混
合してもよく、逆に、混合粉末に対してプラズマを照射
してもよい。
The order of the plasma treatment may be such that after the ceramic powder is irradiated with plasma, other powders may be added and mixed, or conversely, the mixed powder may be irradiated with plasma.

【0015】さらに、セラミック粉末をプラズマ処理す
る方法としては、例えばベルトコンベア等の基体上にセ
ラミック粉末を敷き詰めた状態でセラミック粉末に対し
てプラズマを照射する方法や、攪拌できる容器内にセラ
ミック粉末を入れて、該セラミック粉末を攪拌しながら
プラズマを照射する方法等が挙げられる。
Further, as a method of plasma-treating the ceramic powder, for example, a method of irradiating the ceramic powder with plasma while laying the ceramic powder on a base such as a belt conveyor, or a method of placing the ceramic powder in a stirrable container. And then irradiating the ceramic powder with plasma while stirring.

【0016】このプラズマを照射する工程は、セラミッ
ク粉末を成形した後に行うことも可能であるが、この方
法では、成形体の表面のセラミック原料粉末のみにしか
プラズマが照射されず、セラミック粉末の表面改質が行
われないため、成形前のセラミック粉末にプラズマを照
射することが望ましい。
The step of irradiating the plasma can be performed after the ceramic powder has been molded. However, in this method, only the ceramic raw material powder on the surface of the molded body is irradiated with the plasma, and the surface of the ceramic powder is irradiated. Since no modification is performed, it is desirable to irradiate the ceramic powder before molding with plasma.

【0017】なお、プラズマを照射するセラミック(原
料)粉末としては、例えば、純度90%以上で、球状、
繊維状、板状、不定形状等の形状からなり、特に、平均
粒径が0.5〜50μm、特に0.8〜10μmの球状
または不定形状の粒子(粉末)からなることが望まし
い。
The ceramic (raw material) powder to be irradiated with plasma is, for example, spherical or spherical, having a purity of 90% or more.
It is desirably composed of fibrous, plate-like, irregular shapes and the like, and is particularly preferably spherical or irregular particles (powder) having an average particle size of 0.5 to 50 μm, particularly 0.8 to 10 μm.

【0018】また、本発明によれば、セラミック粉末の
表面のみ、特に表面から0.05〜50nm、特に0.
1〜10nmの所望厚みのみを改質するため、セラミッ
ク粉末表面の分子結合状態をより活性な状態に変化させ
るため、プラズマ処理のための装置が安価であり、かつ
容易にプラズマ処理が可能である点で、前記プラズマと
して大気プラズマまたは窒素プラズマを用いることが望
ましく、さらに、プラズマ処理のための装置が安価であ
り、かつ容易にプラズマ処理が可能である点で、大気中
等の酸化性雰囲気下にて前記プラズマの照射を行うこと
が望ましい。
Further, according to the present invention, only the surface of the ceramic powder, particularly 0.05 to 50 nm from the surface, particularly 0.1 to 0.5 nm.
In order to modify only the desired thickness of 1 to 10 nm, and to change the molecular bonding state on the surface of the ceramic powder to a more active state, an apparatus for plasma processing is inexpensive and plasma processing can be easily performed. In this respect, it is desirable to use atmospheric plasma or nitrogen plasma as the plasma, and furthermore, an apparatus for plasma processing is inexpensive, and the plasma processing can be easily performed. It is desirable that the plasma irradiation be performed.

【0019】さらに、容易に、かつ安価にプラズマ処理
ができる点、真空容器等の特殊な装置を用いる必要がな
い点で、前記プラズマを室温、常圧下にて照射すること
が望ましい。
Further, it is desirable to irradiate the plasma at room temperature and normal pressure, since plasma processing can be performed easily and inexpensively, and there is no need to use a special device such as a vacuum vessel.

【0020】ここで、本発明によれば、上述したような
プラズマを用いることによってセラミック粉末の表面か
ら0.05〜50nm、特に1〜10nmの所望の厚み
のみを改質することができる。
Here, according to the present invention, only a desired thickness of 0.05 to 50 nm, particularly 1 to 10 nm from the surface of the ceramic powder can be modified by using the above-described plasma.

【0021】また、本発明によれば、前記セラミック粉
末としては、酸化物粉末または非酸化物粉末が使用可能
であるが、表面改質効果が特に顕著な点で、非酸化物粉
末に対して特に有効である。
Further, according to the present invention, as the ceramic powder, an oxide powder or a non-oxide powder can be used. Especially effective.

【0022】さらに、本発明によれば、上述したような
プラズマを用いて、プラズマ処理を行うことによって、
プラズマ処理後のセラミック粉末の表面に付着する−O
H基の付着量がプラズマ処理前の付着量よりも多い、す
なわち、上述したようなプラズマを照射することによっ
て、セラミック粉末表面の−OH基の付着量を増すこと
が望ましく、これによって、上記プラズマ処理をしたセ
ラミック粉末とガラス粉末とを混合するような場合に、
セラミック粉末とガラス粉末との間で発泡等の分解反応
が生じることなく、かつ両者間の濡れ性を高めて低温で
緻密なセラミック焼結体(ガラスセラミックス)を作製
することができる。
Further, according to the present invention, by performing plasma processing using the above-described plasma,
-O adhering to the surface of ceramic powder after plasma treatment
It is desirable that the amount of the H group attached is larger than the amount before the plasma treatment, that is, it is desirable to increase the amount of the attached —OH group on the surface of the ceramic powder by irradiating the plasma as described above. In the case of mixing the treated ceramic powder and glass powder,
A dense ceramic sintered body (glass ceramic) can be produced at low temperature without causing a decomposition reaction such as foaming between the ceramic powder and the glass powder and increasing the wettability between the two.

【0023】なお、上記ガラスセラミックスの製造方法
としては、例えば、前記ガラス粉末を30〜70重量
%、特に35〜60重量%、さらに、45〜55重量%
と、前記セラミック粉末を30〜70重量%、特に40
〜65重量%、さらに45〜55重量%との割合で秤
量、混合して、プレス成形、押出成形、冷間静水圧プレ
ス(CIP)成形、テープ成形等の公知の成形方法によ
って所定形状に成形した後、酸化性雰囲気中または非酸
化性雰囲気中にて、1050℃以下、特に800〜10
00℃、さらに850〜950℃にて焼成する方法が好
適である。
As a method for producing the above-mentioned glass ceramic, for example, 30 to 70% by weight, particularly 35 to 60% by weight, further 45 to 55% by weight of the above glass powder is used.
And 30 to 70% by weight, especially 40% by weight of the ceramic powder.
Weighed and mixed at a ratio of 65 to 65% by weight, and further 45 to 55% by weight, and molded into a predetermined shape by a known molding method such as press molding, extrusion molding, cold isostatic pressing (CIP) molding, tape molding and the like. After that, in an oxidizing atmosphere or a non-oxidizing atmosphere, 1050 ° C. or less, particularly 800 to 10 ° C.
A method of firing at 00 ° C., more preferably at 850 to 950 ° C., is preferable.

【0024】また、上記方法によれば、前記ガラスセラ
ミックスの相対密度を95%以上、特に97%以上と高
めて緻密な焼結体を得ることができる。
According to the above method, a dense sintered body can be obtained by increasing the relative density of the glass ceramic to 95% or more, particularly 97% or more.

【0025】(配線基板の製造方法)次に、上述したセ
ラミック焼結体を絶縁基板として用いた配線層を具備す
る配線基板を製造する方法を例として説明する。上述し
たプラズマ処理したセラミック粉末を作製し、これに上
述のガラス粉末あるいは適当な焼結助剤と、適当な有機
溶剤、溶媒を用いて混合してスラリーを調製する。
(Method of Manufacturing Wiring Board) Next, a method of manufacturing a wiring board having a wiring layer using the above-described ceramic sintered body as an insulating substrate will be described as an example. The above-mentioned plasma-treated ceramic powder is prepared, and mixed with the above-mentioned glass powder or a suitable sintering aid using a suitable organic solvent or solvent to prepare a slurry.

【0026】このスラリーを用いて、従来周知のドクタ
ーブレード法やカレンダーロール法、あるいは圧延法、
プレス成形法により、シート状に成形する。そして、こ
のシート状成形体に所望によりスルーホールを形成した
後、スルーホール内に、金属ペーストを充填する。そし
て、シート状成形体表面には、金属ペーストを用いてス
クリーン印刷法、グラビア印刷法などの公知の印刷手法
を用いて配線層の厚みが5〜30μmとなるように、配
線パターンを印刷塗布する。その後、複数のシート状成
形体を位置合わせして積層圧着した後、任意の温度、雰
囲気下で焼成することにより、配線基板を作製すること
ができる。
Using this slurry, a conventionally known doctor blade method, calender roll method, or rolling method,
It is formed into a sheet by a press forming method. Then, after a through-hole is formed in this sheet-like molded body as required, a metal paste is filled in the through-hole. Then, a wiring pattern is printed and applied on the surface of the sheet-like molded body using a metal paste by a known printing method such as a screen printing method or a gravure printing method so that the thickness of the wiring layer is 5 to 30 μm. . Thereafter, the plurality of sheet-shaped molded bodies are aligned and laminated and pressed, and then fired at an arbitrary temperature and atmosphere, whereby a wiring board can be manufactured.

【0027】なお、金属ペーストとして、WやMoを主
として用いる場合には還元雰囲気にて、CuやNiを主
成分とする場合にはN2等の非酸化性雰囲気にて焼成を
行うことが望ましく、AgやAuを主とする場合には、
大気中等の酸化性雰囲気または非酸化性雰囲気での焼成
が可能である。また、上記金属ペーストとしてCuを主
成分とする場合、焼成温度は1050℃以下に、Agを
主とする場合、焼成温度は950℃以下にすることが望
ましい。
When W or Mo is mainly used as the metal paste, firing is preferably performed in a reducing atmosphere, and when Cu or Ni is a main component, firing is preferably performed in a non-oxidizing atmosphere such as N 2. , Ag or Au,
Baking in an oxidizing atmosphere or a non-oxidizing atmosphere such as in the air is possible. When the metal paste is mainly composed of Cu, the firing temperature is desirably 1050 ° C. or lower, and when the main component is Ag, the firing temperature is desirably 950 ° C. or lower.

【0028】そして、この配線基板の表面には、半導体
素子が搭載され配線層と信号の伝達が可能なように接続
される。接続方法としては、配線層上に直接搭載させて
接続させたり、あるいはワイヤーボンディングや、フリ
ップチップなどにより配線層と半導体素子とが接続され
る。
On the surface of the wiring board, a semiconductor element is mounted and connected to a wiring layer so that signals can be transmitted. As a connection method, the semiconductor element is connected to the wiring layer by directly mounting it on the wiring layer, or by wire bonding, flip chip, or the like.

【0029】さらに、半導体素子が搭載された配線基板
表面に、所望により、絶縁基板と同種の絶縁材料や、そ
の他の絶縁材料、あるいは放熱性が良好な金属等からな
るキャップをガラス、樹脂、ロウ材等の接着剤により接
合したり、樹脂によって封止することにより、半導体素
子を気密に封止して、半導体素子収納用パッケージを作
製することができる。
Further, if necessary, a cap made of the same kind of insulating material as the insulating substrate, another insulating material, or a metal having good heat dissipation properties may be provided on the surface of the wiring board on which the semiconductor element is mounted, by glass, resin, or brazing. By bonding with an adhesive such as a material or sealing with a resin, the semiconductor element can be hermetically sealed and a package for housing a semiconductor element can be manufactured.

【0030】(配線基板の構成)次に、上述した方法に
よって作製された配線基板の構成について、図1の概略
断面図を基に説明する。図1によれば、配線基板1は、
上述したセラミック焼結体からなる複数枚の絶縁層2
a、2bの積層体からなる絶縁基板2の表面および内部
に配線層3が形成された構成からなる。
(Structure of Wiring Board) Next, the structure of the wiring board manufactured by the above-described method will be described with reference to the schematic sectional view of FIG. According to FIG. 1, the wiring board 1 is
A plurality of insulating layers 2 made of the above-mentioned ceramic sintered body
a, a wiring layer 3 is formed on the surface and inside of an insulating substrate 2 made of a laminate of 2b.

【0031】配線層3は、金属等の導電性材料を主成分
としてなるが、信号の伝送速度を高め、特に高周波信号
の伝送損失を低減するために、銅、銀または金の群から
選ばれる少なくとも1種の低抵抗金属を主成分とする金
属ペーストを焼成したもの、または純度が99%以上の
高純度金属、さらには金属箔からなることが望ましい。
さらに、図1によれば、絶縁層2aや絶縁層2bの両面
に形成される配線層3、3間がビアホール導体4によっ
て電気的に接続されている。
The wiring layer 3 is mainly composed of a conductive material such as a metal, and is selected from the group consisting of copper, silver and gold in order to increase the signal transmission speed and, in particular, to reduce the transmission loss of high-frequency signals. It is desirable to be made of a sintered metal paste containing at least one low-resistance metal as a main component, a high-purity metal having a purity of 99% or more, and a metal foil.
Further, according to FIG. 1, the wiring layers 3 formed on both surfaces of the insulating layer 2a and the insulating layer 2b are electrically connected by the via hole conductor 4.

【0032】また、図1によれば、絶縁基板2表面に
は、Si、Si−Ge、Ga−As等の半導体素子等の
素子5が搭載されており、本発明によれば、素子5の動
作によって発生した発熱を絶縁基板2を介して絶縁基板
2の外部に放熱することができるとともに、絶縁基板2
自体の機械的強度を高めて、配線基板1の機械的信頼性
を高めることができる。
According to FIG. 1, an element 5 such as a semiconductor element such as Si, Si-Ge or Ga-As is mounted on the surface of the insulating substrate 2. The heat generated by the operation can be radiated to the outside of the insulating substrate 2 via the insulating substrate 2 and the insulating substrate 2
The mechanical strength of the wiring board 1 can be increased by increasing its own mechanical strength.

【0033】なお、素子5および配線層3に高周波信
号、特に1GHz以上、さらに20GHz以上の高周波
信号を伝送する場合には、高周波信号の伝送損失を低減
するために、配線層3がストリップ線路、マイクロスト
リップ線路、コプレーナ線路および誘電体導波管のうち
の1種から構成されることが望ましい。
When transmitting a high-frequency signal to the element 5 and the wiring layer 3, particularly a high-frequency signal of 1 GHz or more, and furthermore, 20 GHz or more, the wiring layer 3 is formed of a strip line to reduce the transmission loss of the high-frequency signal. It is desirable to be composed of one of a microstrip line, a coplanar line and a dielectric waveguide.

【0034】[0034]

【実施例】(実施例)純度99%、平均粒径2μmのA
lN粉末、および純度98%、平均粒径2μmのSi3
4粉末を、毎秒1cmの速度で動くベルトコンベア上
に敷き詰めて、長さ2cm、幅3cmの常圧プラズマ照
射装置を2cm間隔(4cmピッチ)で5個づつ、2列
に裁置し、大気中にてセラミック粉末にプラズマを照射
した。なお、プラズマの出力方法は、ON/OFFの切
り替えが10msのパルス出力とし、常温、常圧の雰囲
気下で、大気プラズマを照射した。
EXAMPLES (Example) A having a purity of 99% and an average particle diameter of 2 μm
1N powder and Si 3 having a purity of 98% and an average particle size of 2 μm.
N 4 powder was spread on a belt conveyor moving at a speed of 1 cm per second, and 5 normal pressure plasma irradiators having a length of 2 cm and a width of 3 cm were arranged in two rows at intervals of 2 cm (pitch of 4 cm). Plasma was irradiated to the ceramic powder inside. In addition, as for the plasma output method, ON / OFF switching was performed with a pulse output of 10 ms, and atmospheric plasma was irradiated under normal temperature and normal pressure atmosphere.

【0035】次に、上記セラミック粉末またはプラズマ
処理を行わなかったセラミック粉末に対して、下記に示
す2種のガラス粉末(ガラスA、ガラスB)を表1の比
率で添加、混合して、これに、有機バインダ、可塑剤、
トルエンを添加し、スラリーを調製した後、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
グリーンシートを作製した。 ガラスA:SrO32重量%−SiO224重量%−ZnO16重量% −B2313重量%−Al237重量%−MgO8重量% ガラスB:SiO224重量%−Al2310重量%−ZnO15重量% −B2318重量%−BaO28重量%−CaO5重量% そして、このグリーンシートを所望の厚さになるように
複数枚積層し、60℃の温度で10MPaの圧力を加え
て熱圧着した。得られた積層体を大気中、500℃で脱
バインダした後、大気中で表1の条件において焼成して
セラミック焼結体を得た。
Next, the following two types of glass powder (glass A and glass B) were added to the ceramic powder or the ceramic powder not subjected to the plasma treatment in the ratio shown in Table 1 and mixed. , An organic binder, a plasticizer,
After toluene was added to prepare a slurry, a green sheet having a thickness of 300 μm was prepared using the slurry by a doctor blade method. Glass A: SrO32 wt% -SiO 2 24 wt% -ZnO16 wt% -B 2 O 3 13 wt% -Al 2 O 3 7 wt% -MgO8 wt% Glass B: SiO 2 24 wt% -Al 2 O 3 10 wt% -ZnO15 wt% -B 2 O 3 18 wt% -BaO28 wt% -CaO5 wt% then, the pressure of the green sheet laminating a plurality to a desired thickness, 10 MPa at a temperature of 60 ° C. In addition, thermocompression bonding was performed. After debinding the obtained laminate at 500 ° C. in the air, it was fired in the air under the conditions shown in Table 1 to obtain a ceramic sintered body.

【0036】得られた焼結体のかさ密度をアルキメデス
法にて測定し、理論密度との相対密度として算出した。
また、得られた焼結体をφ10mm、厚さ1.5mmに
加工し、レーザーフラッシュ法にて熱伝導率を測定し
た。また、焼結体を3mm×4mm×50mmに加工
し、オートグラフを用いて3点曲げ強度を測定した。結
果は表1に示した。
The bulk density of the obtained sintered body was measured by the Archimedes method and calculated as a relative density to the theoretical density.
Further, the obtained sintered body was processed into a diameter of 10 mm and a thickness of 1.5 mm, and the thermal conductivity was measured by a laser flash method. Further, the sintered body was processed into a size of 3 mm × 4 mm × 50 mm, and the three-point bending strength was measured using an autograph. The results are shown in Table 1.

【0037】[0037]

【表1】 [Table 1]

【0038】表1の結果から明らかなように、本発明に
基づきセラミック粉末の表面にプラズマを照射する工程
を設けることにより、プラズマ処理を行った試料No.
2、4、5、7、8、10〜15は、セラミック粉末の
プラズマ処理を行わない試料No.1、3、6、9と比
較して、より高い相対密度、抗折強度、熱伝導率が得ら
れることがわかった。
As is evident from the results in Table 1, Sample No. 1 was subjected to plasma treatment by providing a step of irradiating the surface of the ceramic powder with plasma according to the present invention.
Sample Nos. 2, 4, 5, 7, 8, 10 to 15 are samples for which plasma treatment of ceramic powder is not performed. It was found that higher relative density, flexural strength, and thermal conductivity were obtained as compared with 1, 3, 6, and 9.

【0039】(実施例2)実施例1の試料No.7の比
率でプラズマ処理したセラミック粉末とガラス粉末とを
混合したグリーンシートを作製し、該グリーンシートの
所定位置にビアホールを形成し、Cuを主成分とする金
属ペーストを充填してビアホール導体を作製した後、ス
クリーン印刷法にてビアホール導体に位置合わせしなが
らCuを主成分とする金属ペーストを用いて配線層を形
成した。
Example 2 Sample No. 1 of Example 1 A green sheet was prepared by mixing a ceramic powder and a glass powder which had been plasma-treated at a ratio of 7, a via hole was formed at a predetermined position of the green sheet, and a metal paste containing Cu as a main component was filled to form a via hole conductor. After that, a wiring layer was formed using a metal paste containing Cu as a main component while being positioned with the via-hole conductor by a screen printing method.

【0040】そして、ビアホール導体および配線層を形
成したグリーンシート6枚を位置合わせしながら積層
し、60℃、10MPaで圧着した後、水蒸気含有窒素
雰囲気中、700℃で脱バインダ処理をし、その後、9
00℃で1時間焼成して配線基板を作製した。
Then, six green sheets on which the via-hole conductors and the wiring layers are formed are laminated while being aligned, pressed at 60 ° C. and 10 MPa, and then subjected to a binder removal treatment at 700 ° C. in a steam-containing nitrogen atmosphere. , 9
It was baked at 00 ° C. for 1 hour to produce a wiring board.

【0041】得られた配線基板の表面に半導体素子を実
装し、配線基板内の配線層および半導体素子との接続状
態を確認したところ、抵抗率が3.0μΩ・cmと良好
な導通を確認できた。
A semiconductor element was mounted on the surface of the obtained wiring board, and the connection state between the wiring layer and the semiconductor element in the wiring board was confirmed. As a result, a good conductivity of 3.0 μΩ · cm was confirmed. Was.

【0042】(実施例3)実施例1のセラミック粉末に
対して、表2に示す種類および量の焼結助剤成分を添加
して表2に示した温度で焼成する以外は実施例1と同様
にセラミック焼結体を作製し、同様に評価した。結果は
表2に示した。
Example 3 The same procedure as in Example 1 was carried out except that sintering aid components of the type and amount shown in Table 2 were added to the ceramic powder of Example 1 and calcined at the temperature shown in Table 2. Similarly, a ceramic sintered body was prepared and similarly evaluated. The results are shown in Table 2.

【0043】[0043]

【表2】 [Table 2]

【0044】表2の結果より、セラミック粉末に対して
プラズマ処理を施さない試料No.16および試料N
o.20に対して、プラズマ処理を施した試料No.1
7〜19、21〜23は、相対密度が高く、抗折強度お
よび熱伝導率ともに向上することがわかった。
From the results in Table 2, it is found that the sample No. in which the ceramic powder was not subjected to the plasma treatment 16 and sample N
o. For Sample No. 20, which was subjected to plasma treatment, 1
7 to 19 and 21 to 23 were found to have a high relative density and to improve both the bending strength and the thermal conductivity.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、セ
ラミック焼結体を製造するにあたり、セラミック粉末の
表面をプラズマ処理して成形、焼成を行うことにより、
低温焼成化でき、または焼結助剤粉末やガラス粉末量を
減少させて緻密化することができることから、セラミッ
ク焼結体の熱伝導率や抗折強度等の諸特性を改善するこ
とができる。
As described in detail above, according to the present invention, in producing a ceramic sintered body, the surface of the ceramic powder is subjected to plasma treatment, and is molded and fired.
Since it can be fired at a low temperature or can be densified by reducing the amount of the sintering aid powder or glass powder, various properties such as thermal conductivity and bending strength of the ceramic sintered body can be improved.

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

【図1】本発明のセラミック焼結体の製造方法を用いて
作製した、半導体素子収納用パッケージの一例を説明す
るための概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a package for housing a semiconductor element manufactured by using the method for manufacturing a ceramic sintered body of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 配線基板 2 絶縁基板 2a、2b 絶縁層 3 配線層 4 ビアホール導体 5 素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wiring board 2 Insulating board 2a, 2b Insulating layer 3 Wiring layer 4 Via hole conductor 5 Element

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G001 BA01 BA02 BA03 BA04 BA05 BA06 BA07 BA08 BA32 BA36 BB01 BB02 BB03 BB04 BB05 BB06 BB07 BB08 BB32 BB36 BC01 BC02 BC13 BC17 BC22 BD14 BE33 4G030 AA08 AA09 AA10 AA11 AA32 AA35 AA37 AA51 AA52 CA08 GA01 GA06 GA14 GA15 GA20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page F-term (reference) 4G001 BA01 BA02 BA03 BA04 BA05 BA06 BA07 BA08 BA32 BA36 BB01 BB02 BB03 BB04 BB05 BB06 BB07 BB08 BB32 BB36 BC01 BC02 BC13 BC17 BC22 BD14 BE33 4G030 AA08 AA09 AA10 AA11A32A CA08 GA01 GA06 GA14 GA15 GA20

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】セラミック粉末の表面をプラズマ処理した
後、成形して焼成することを特徴とするセラミック焼結
体の製造方法。
1. A method for producing a ceramic sintered body, comprising: subjecting a surface of a ceramic powder to a plasma treatment;
【請求項2】前記プラズマが大気プラズマまたは窒素プ
ラズマであり、かつ酸化性雰囲気下にて前記プラズマの
照射を行うことを特徴とする請求項1記載のセラミック
焼結体の製造方法。
2. The method for producing a ceramic sintered body according to claim 1, wherein said plasma is atmospheric plasma or nitrogen plasma, and said plasma irradiation is performed in an oxidizing atmosphere.
【請求項3】前記プラズマを室温、常圧下にて照射する
ことを特徴とする請求項1または2記載のセラミック焼
結体の製造方法。
3. The method for producing a ceramic sintered body according to claim 1, wherein the plasma is irradiated at room temperature under normal pressure.
【請求項4】前記セラミック粉末が非酸化物粉末である
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載のセラ
ミック焼結体の製造方法。
4. The method for producing a ceramic sintered body according to claim 1, wherein said ceramic powder is a non-oxide powder.
【請求項5】前記プラズマにてセラミック粉末の表面か
ら0.05〜50nmの厚みが改質されることを特徴と
する請求項1乃至4のいずれか記載のセラミック焼結体
の製造方法。
5. The method for manufacturing a ceramic sintered body according to claim 1, wherein the thickness of the ceramic powder is modified from 0.05 to 50 nm from the surface of the ceramic powder by the plasma.
【請求項6】前記プラズマ処理後のセラミック粉末の表
面に付着する−OH基の付着量がプラズマ処理前の付着
量よりも多いことを特徴とする請求項1乃至5のいずれ
か記載のセラミック焼結体の製造方法。
6. The ceramic firing method according to claim 1, wherein the amount of attached --OH groups attached to the surface of the ceramic powder after the plasma treatment is larger than the amount attached before the plasma treatment. The method of manufacturing the aggregate.
【請求項7】ガラス粉末と、請求項1乃至6のいずれか
記載のセラミック焼結体の製造方法にて製造されたセラ
ミック粉末とを混合し、成形して焼成することを特徴と
するガラスセラミックスの製造方法。
7. A glass ceramic characterized by mixing a glass powder and a ceramic powder produced by the method for producing a ceramic sintered body according to any one of claims 1 to 6, followed by molding and firing. Manufacturing method.
【請求項8】前記ガラス粉末を30〜70重量%と、前
記セラミック粉末を30〜70重量%との割合で混合す
ることを特徴とする請求項7記載のガラスセラミックス
の製造方法。
8. The method according to claim 7, wherein the glass powder is mixed at a ratio of 30 to 70% by weight and the ceramic powder is mixed at a ratio of 30 to 70% by weight.
【請求項9】前記ガラスセラミックスの相対密度が95
%以上であることを特徴とする請求項7または8記載の
ガラスセラミックスの製造方法。
9. The glass ceramic has a relative density of 95.
%. The method for producing a glass ceramic according to claim 7, wherein the amount is not less than 10%.
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