JP2003002750A - Method for manufacturing low temperature fired ceramic substrate - Google Patents

Method for manufacturing low temperature fired ceramic substrate

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JP2003002750A
JP2003002750A JP2001187501A JP2001187501A JP2003002750A JP 2003002750 A JP2003002750 A JP 2003002750A JP 2001187501 A JP2001187501 A JP 2001187501A JP 2001187501 A JP2001187501 A JP 2001187501A JP 2003002750 A JP2003002750 A JP 2003002750A
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Japan
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substrate
binder
green sheet
green
firing
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Application number
JP2001187501A
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Japanese (ja)
Inventor
Junzo Fukuda
順三 福田
Satoshi Adachi
聡 足立
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Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
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Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the insulating property, the strength and the flatness of a low temperature fired ceramic substrate by restriction firing. SOLUTION: Green sheets 12 for restriction, which are not sintered at a sintering temperature of a low temperature firing green substrate 11, are laminated on both surface of the green substrate 11 and restriction-fired at 800-1000 deg.C, and then the green sheets 12 is removed. A resin having a lower pyrolysis temperature than that of a binder of the green substrate 11 is used as a binder of the green sheet 12. As a result, the binder of the green sheet 12 begins thermal pyrolysis to make the green sheet 12 porous before the binder of the green substrate 11 begins the thermal pyrolysis after the firing starts. Then, a gas produced by the pyrolysis of the binder of the substrate 11 is passed through the porous green sheet 12 and is discharged to the outside to prevent the gas produced by the pyrolysis from being confined in the substrate 11.

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、焼成前の低温焼成
セラミック基板(生基板)の両面に拘束用グリーンシー
トを積層して拘束焼成する低温焼成セラミック基板の製
造方法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 low-temperature fired ceramic substrate in which constraint green sheets are laminated on both surfaces of a low-temperature fired ceramic substrate (raw substrate) before firing and fired by constraint.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、低温焼成セラミック基板を焼成す
る際に、基板の面方向の焼成収縮を小さくして基板寸法
精度を向上させる焼成法として、拘束焼成法が開発され
ている。この拘束焼成法は、焼成前の低温焼成セラミッ
ク多層基板(生基板)の両面に、低温焼成セラミックの
焼結温度(800〜1000℃)では焼結しない拘束用
グリーンシート(一般にはアルミナグリーンシートが用
いられる)を積層し、この状態で、生基板を加圧しなが
ら又は加圧せずに、800〜1000℃で焼成した後、
焼成基板の両面から拘束用グリーンシートの残存物をブ
ラスト処理等で取り除いて低温焼成セラミック基板を製
造するものである。
2. Description of the Related Art In recent years, a constrained firing method has been developed as a firing method for reducing the firing shrinkage in the surface direction of the substrate when firing a low temperature fired ceramic substrate to improve the dimensional accuracy of the substrate. This constrained firing method uses a constrained green sheet (generally an alumina green sheet that is not sintered at the sintering temperature (800 to 1000 ° C.) of the low temperature fired ceramic on both surfaces of the low temperature fired ceramic multilayer substrate (raw substrate) before firing. (Used) is laminated and, in this state, after firing at 800 to 1000 ° C. with or without applying pressure to the green substrate,
The residue of the restraining green sheet is removed from both sides of the fired substrate by blasting or the like to produce a low temperature fired ceramic substrate.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、生基板(グ
リーンシート積層体)や拘束用グリーンシートには、生
強度を確保するためにバインダー(樹脂)が含まれてい
るため、拘束焼成開始後に拘束用グリーンシートや生基
板の温度がバインダーの熱分解温度を越えると、バイン
ダーが熱分解して飛散する“脱バインダー”が始まる。
この際、生基板のバインダーの熱分解ガスが生基板内に
残留した状態で焼成が進むと、焼成基板の内部に多数の
ボイドが形成されたり、焼成基板内に多くの炭素成分が
残留してしまい、その結果、焼成基板の絶縁性や強度が
低下したり、基板表面に膨れが生じて基板表面の平坦性
が悪くなる不具合が発生する。従って、拘束焼成工程で
は、生基板のバインダーの熱分解ガスが基板内部に閉じ
込められないようにすることが望ましい。
By the way, since the green substrate (green sheet laminated body) and the restraining green sheet contain a binder (resin) for ensuring the green strength, the restraint is performed after the start of restraint firing. When the temperature of the green sheet and the green substrate exceeds the thermal decomposition temperature of the binder, the binder is thermally decomposed and scattered to start "debinding".
At this time, if the firing proceeds while the pyrolysis gas of the binder of the raw substrate remains in the raw substrate, many voids are formed inside the fired substrate, and many carbon components remain in the fired substrate. As a result, there arises a problem that the insulating property and strength of the fired substrate are deteriorated or the surface of the substrate is swollen to deteriorate the flatness of the surface of the substrate. Therefore, in the constrained firing step, it is desirable that the pyrolysis gas of the binder of the raw substrate is not trapped inside the substrate.

【0004】しかし、拘束焼成工程では、生基板を2枚
の拘束用グリーンシート間に挟み込んで焼成するため、
生基板のバインダーの熱分解ガスを外部に排出するに
は、生基板のバインダーの熱分解ガスが拘束用グリーン
シートを通り抜けていく必要がある。そのためには、生
基板のバインダーが熱分解する時期に、拘束用グリーン
シートが多孔質(ポーラス)の状態になっている必要が
あるが、拘束用グリーンシートの脱バインダーが進むま
では、拘束用グリーンシート内のセラミック粒子間の空
隙がバインダーで塞がれているため、熱分解ガスが拘束
用グリーンシートを通り抜けにくくなっている。
However, in the constrained firing step, since the raw substrate is sandwiched between two constraining green sheets and fired,
In order to discharge the pyrolysis gas of the binder of the raw substrate to the outside, the pyrolysis gas of the binder of the raw substrate needs to pass through the restraining green sheet. For that purpose, the binding green sheet must be in a porous state at the time when the binder of the green substrate is thermally decomposed, but until the binder removal of the binding green sheet progresses, Since the voids between the ceramic particles in the green sheet are blocked by the binder, it is difficult for the pyrolysis gas to pass through the restraining green sheet.

【0005】従来の拘束焼成では、こうような事情が考
慮されていなかったため、生基板のバインダーが熱分解
する時期には、まだ拘束用グリーンシートの脱バインダ
ー(多孔質化)が十分に進んでおらず、熱分解ガスの通
りが悪い。このため、基板内部に熱分解ガスが閉じ込め
られて焼成基板の内部に多数のボイドが形成されたり、
焼成基板内に多くの炭素成分が残留してしまい、その結
果、焼成基板の絶縁性や強度が低下したり、基板表面に
膨れが生じて基板表面の平坦性が悪くなる不具合が発生
する可能性があった。
Since such a situation has not been taken into consideration in the conventional restraint firing, the binder removal from the restraining green sheet (porosification) has not yet progressed sufficiently at the time when the binder of the green substrate is thermally decomposed. No, the passage of pyrolysis gas is bad. Therefore, the pyrolysis gas is confined inside the substrate and many voids are formed inside the fired substrate.
A lot of carbon components remain in the fired substrate, which may result in deterioration of the insulation and strength of the fired substrate, or swelling of the substrate surface, resulting in poor flatness of the substrate surface. was there.

【0006】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、低温焼成セラミック
基板を拘束焼成する際に、該基板の脱バインダー性を向
上できて、焼成基板の絶縁性、強度、平坦性を共に向上
することができる低温焼成セラミック基板の製造方法を
提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and therefore an object thereof is to improve the debinding property of a low temperature fired ceramic substrate when the low temperature fired ceramic substrate is restrained and fired. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a low temperature fired ceramic substrate, which can improve the insulating property, strength, and flatness.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項1は、低温焼成セラミック基板を拘
束焼成する方法において、拘束用グリーンシートのバイ
ンダーは、焼成前の低温焼成セラミック基板(生基板)
のバインダーよりも熱分解温度が低い樹脂を用いるよう
にしたものである。このようにすれば、拘束焼成開始後
に、生基板のバインダーが熱分解し始める前に、拘束用
グリーンシートのバインダーが熱分解し始めて、拘束用
グリーンシートが多孔質化し始め、その後に生基板のバ
インダーが熱分解し始める。このため、拘束焼成時に基
板のバインダー熱分解ガスが多孔質化した拘束用グリー
ンシートを通り抜けて外部に排出されるようになり、基
板内部に熱分解ガスが閉じ込められることが防止され
る。これにより、焼成基板内部のボイドや残留炭素成分
が大幅に低減され、焼成基板の絶縁性、強度、平坦性が
共に向上する。
To achieve the above object, the first aspect of the present invention provides a method for constraining firing of a low temperature fired ceramic substrate, wherein the binder of the constraining green sheet is a low temperature fired ceramic before firing. Substrate (raw substrate)
The resin whose thermal decomposition temperature is lower than that of the binder is used. In this way, after the binding firing starts, before the binder of the green substrate begins to thermally decompose, the binder of the binding green sheet begins to thermally decompose, the binding green sheet begins to become porous, and then the green substrate The binder begins to thermally decompose. For this reason, the binder pyrolysis gas of the substrate passes through the porous constraining green sheet at the time of constraining firing and is discharged to the outside, so that the pyrolysis gas is prevented from being trapped inside the substrate. As a result, voids and residual carbon components inside the fired substrate are significantly reduced, and the insulation, strength, and flatness of the fired substrate are improved.

【0008】この場合、請求項2のように、拘束用グリ
ーンシートのバインダーとしてアクリル樹脂(メタクリ
ル酸ブチル共重合体)を用い、生基板のバインダーとし
てブチラール樹脂を用いることが望ましい。このように
すれば、拘束用グリーンシートのバインダー(アクリル
樹脂)の熱分解温度が370℃となるのに対し、生基板
のバインダー(ブチラール樹脂)の熱分解温度が440
℃となるため、両者の熱分解温度の差が70℃となる。
この熱分解温度の差(70℃)は、生基板のバインダー
が熱分解し始める前に、拘束用グリーンシートのバイン
ダーの熱分解を進行させて拘束用グリーンシートを多孔
質化するのに十分な時間を確保できる熱分解温度の差で
あり、基板の脱バインダー性をより確実に向上させるこ
とができる。
In this case, it is preferable that an acrylic resin (butyl methacrylate copolymer) is used as the binder of the restraining green sheet and a butyral resin is used as the binder of the green substrate. By doing so, the thermal decomposition temperature of the binder (acrylic resin) of the restraining green sheet becomes 370 ° C., while the thermal decomposition temperature of the binder (butyral resin) of the green substrate is 440.
Since the temperature becomes 0 ° C, the difference between the thermal decomposition temperatures of the two becomes 70 ° C.
This difference in thermal decomposition temperature (70 ° C.) is sufficient to advance the thermal decomposition of the binder of the constraining green sheet to make the constraining green sheet porous before the binder of the green substrate begins to thermally decompose. This is the difference in thermal decomposition temperature that can secure the time, and the debinding property of the substrate can be more reliably improved.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態におけ
る低温焼成セラミック基板の製造方法を図1に基づいて
説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A method of manufacturing a low temperature fired ceramic substrate according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

【0010】焼成時には、低温焼成セラミック生基板1
1の両面に拘束用グリーンシート12を積層圧着して、
800〜1000℃で拘束焼成する。この際、拘束用グ
リーンシート12の上から低温焼成セラミック生基板1
1を加圧しながら焼成しても良いし、加圧せずに焼成し
ても良い。
During firing, the low temperature fired ceramic green substrate 1
Laminating and pressing the restraining green sheets 12 on both sides of 1.
Restrained firing at 800 to 1000 ° C. At this time, the low temperature fired ceramic green substrate 1 is placed on the restraint green sheet 12 from above.
1 may be fired under pressure, or may be fired without pressure.

【0011】低温焼成セラミック生基板11は単層基板
でも良いが、グリーンシート積層法により複数枚のグリ
ーンシートを積層した多層基板でも良い。この低温焼成
セラミック生基板11を形成する低温焼成セラミック材
料としては、例えば、CaO−SiO2 −Al2 3
2 3 系ガラス:50〜65重量%(好ましくは60
重量%)とアルミナ:50〜35重量%(好ましくは4
0重量%)との混合物を用いると良い。この他、MgO
−SiO2 −Al2 3 −B2 3 系ガラスとアルミナ
粉末との混合物、SiO2 −B2 3 系ガラスとアルミ
ナとの混合物、PbO−SiO2 −B2 3 系ガラスと
アルミナとの混合物、コージェライト系結晶化ガラス等
の800〜1000℃で焼成できる低温焼成セラミック
材料を用いても良い。低温焼成セラミックのグリーンシ
ートは、上記の低温焼成セラミック粉末に、後述するバ
インダー、溶剤(例えばトルエン、キシレン、ブタノー
ル等)及び可塑剤を配合して、十分に撹拌混合してスラ
リーを作製し、このスラリーを用いてドクターブレード
法等でテープ成形したものである。
The low temperature fired ceramic green substrate 11 may be a single layer substrate, or may be a multilayer substrate in which a plurality of green sheets are laminated by a green sheet laminating method. As the low temperature firing ceramic material forming the low temperature firing ceramic raw substrate 11, for example, CaO—SiO 2 —Al 2 O 3
B 2 O 3 based glass: 50-65% by weight (preferably 60
% By weight) and alumina: 50-35% by weight (preferably 4%)
0% by weight) is preferably used. Besides this, MgO
-SiO 2 -Al 2 O 3 -B 2 mixture of O 3 based glass and alumina powder, a mixture of SiO 2 -B 2 O 3 based glass and alumina, PbO-SiO 2 -B 2 O 3 based glass and alumina It is also possible to use a low temperature fired ceramic material that can be fired at 800 to 1000 ° C., such as a mixture thereof with cordierite type crystallized glass. The low temperature fired ceramic green sheet is prepared by mixing the low temperature fired ceramic powder with a binder, a solvent (for example, toluene, xylene, butanol, etc.) and a plasticizer, which will be described later, and thoroughly stirring and mixing to prepare a slurry. The tape is formed by a doctor blade method using a slurry.

【0012】低温焼成セラミック生基板11が多層基板
の場合には、各層のグリーンシートを積層する前に、各
層のグリーンシートにパンチング加工されたビアホール
に、Ag、Ag/Pd、Au、Ag/Pt、Cu等の低
融点金属の導体ペーストを充填し、内層に積層されるグ
リーンシートには、同種の低融点金属の導体ペーストを
使用して内層導体パターンをスクリーン印刷する。更
に、表層のグリーンシートには、表層導体パターンをA
g、Ag/Pd、Au、Ag/Pt、Cu等の低融点金
属の導体ペーストを用いて印刷する。この印刷工程後
に、各層のグリーンシートを積層して加熱圧着して一体
化して低温焼成セラミック生基板11を作製する。尚、
表層導体パターンの印刷は、拘束焼成後に行っても良
い。
When the low-temperature-fired ceramic green substrate 11 is a multilayer substrate, Ag, Ag / Pd, Au, Ag / Pt are formed in the via holes punched in the green sheets of each layer before stacking the green sheets of each layer. , A low melting point metal conductor paste such as Cu is filled, and the inner layer conductor pattern is screen-printed on the green sheet laminated on the inner layer using the same low melting point metal conductor paste. Furthermore, the surface green sheet has a surface conductor pattern A
Printing is performed using a conductor paste of a low melting point metal such as g, Ag / Pd, Au, Ag / Pt, Cu. After this printing step, the green sheets of the respective layers are laminated, thermocompression-bonded, and integrated to manufacture the low-temperature-fired ceramic green substrate 11. still,
The surface layer conductor pattern may be printed after constrained firing.

【0013】一方、拘束用グリーンシート12は、低温
焼成セラミック生基板11の焼成温度(800〜100
0℃)では焼結しない高温焼結性セラミック粉末(例え
ばアルミナ粉末)を用い、この高温焼結性セラミック粉
末に、後述するバインダー、溶剤(例えばトルエン、キ
シレン、ブタノール等)及び可塑剤を配合して、十分に
撹拌混合してスラリーを作製し、このスラリーを用いて
ドクターブレード法等で拘束用グリーンシート12をテ
ープ成形したものである。
On the other hand, the restraining green sheet 12 has a firing temperature (800 to 100) of the low temperature firing ceramic green substrate 11.
A high temperature sinterable ceramic powder (for example, alumina powder) that does not sinter at 0 ° C. is used, and this high temperature sinterable ceramic powder is mixed with a binder, a solvent (for example, toluene, xylene, butanol, etc.) and a plasticizer described later. Then, the slurry is prepared by sufficiently stirring and mixing, and the constraining green sheet 12 is tape-molded by using the slurry by a doctor blade method or the like.

【0014】この拘束用グリーンシート12のバインダ
ーは、低温焼成セラミックグリーンシート(低温焼成セ
ラミック生基板11)のバインダーよりも熱分解温度が
低い樹脂を用いる。例えば、拘束用グリーンシート12
のバインダーとしてアクリル樹脂(熱分解温度:370
℃)を用い、低温焼成セラミックグリーンシート(低温
焼成セラミック生基板11)のバインダーとしてブチラ
ール樹脂(熱分解温度:440℃)を用いると良い。
As the binder of the restraining green sheet 12, a resin whose thermal decomposition temperature is lower than that of the binder of the low temperature fired ceramic green sheet (low temperature fired ceramic green substrate 11) is used. For example, the restraint green sheet 12
Acrylic resin as a binder of (Pyrolysis temperature: 370
C.) and a butyral resin (pyrolysis temperature: 440.degree. C.) as a binder for the low temperature fired ceramic green sheet (low temperature fired ceramic green substrate 11).

【0015】この拘束用グリーンシート12を用いて低
温焼成セラミック生基板11を拘束焼成する場合には、
低温焼成セラミック生基板11の表裏両面に拘束用グリ
ーンシート12を積層し、この積層体を、例えば80〜
150℃、500〜2500N/cm2 の条件で熱圧着
する。この後は、次の2通りの焼成法のいずれかで焼成
する。
When the low-temperature firing ceramic green substrate 11 is constrained and fired using the constraining green sheet 12,
The constraining green sheets 12 are laminated on both front and back surfaces of the low-temperature fired ceramic green substrate 11, and the laminated body is, for example, 80-
Thermocompression bonding is performed under the conditions of 150 ° C. and 500 to 2500 N / cm 2 . After that, firing is performed by one of the following two firing methods.

【0016】[無加圧焼成法]低温焼成セラミック生基
板11と拘束用グリーンシート12との圧着体を加圧せ
ずに低温焼成セラミック生基板11の焼成温度である8
00〜1000℃で焼成する。
[Pressureless firing method] The firing temperature of the low temperature firing ceramic green substrate 11 is 8 without pressing the pressure-bonded body of the low temperature firing ceramic green substrate 11 and the restraining green sheet 12.
Bake at 00 to 1000 ° C.

【0017】[加圧焼成法]図1に示すように、低温焼
成セラミック生基板11と拘束用グリーンシート12と
の圧着体を、アルミナ等で形成した多孔質セッター板1
3間に挟み込んで、20〜200N/cm2 の圧力で加
圧しながら、低温焼成セラミック生基板11の焼結温度
である800〜1000℃で焼成する。
[Pressure firing method] As shown in FIG. 1, a porous setter plate 1 in which a pressure bonded body of a low temperature fired ceramic raw substrate 11 and a restraining green sheet 12 is formed of alumina or the like.
It is sandwiched between 3 and pressed at a pressure of 20 to 200 N / cm 2 , and is fired at 800 to 1000 ° C. which is the sintering temperature of the low temperature fired ceramic raw substrate 11.

【0018】無加圧焼成法、加圧焼成法のいずれの場合
も、焼成開始後は、拘束用グリーンシート12と低温焼
成セラミック生基板11の脱バインダーを十分に行うた
めに、5〜20℃/分の比較的緩やかな昇温速度で80
0〜1000℃まで昇温する。本実施形態では、拘束用
グリーンシート12のバインダーの熱分解温度が低温焼
成セラミック生基板11のバインダーの熱分解温度より
も低いため、拘束焼成開始後の昇温過程で、低温焼成セ
ラミック生基板11のバインダーが熱分解し始める前
に、拘束用グリーンシート12のバインダーが熱分解し
始めて、拘束用グリーンシート12が多孔質化し始め、
その後に、低温焼成セラミック生基板11のバインダー
が熱分解し始める。このため、拘束焼成時に低温焼成セ
ラミック生基板11のバインダー熱分解ガスが多孔質化
した拘束用グリーンシート12を通り抜けて外部に排出
されるようになり、基板11の内部に熱分解ガスが閉じ
込められることが防止される。これにより、焼成基板内
部のボイドや残留炭素成分が低減され、焼成基板の絶縁
性、強度、平坦性が共に向上する。
In either case of the pressureless firing method or the pressure firing method, after the firing is started, 5 to 20 ° C. is required in order to sufficiently remove the binder from the constraining green sheet 12 and the low temperature firing ceramic green substrate 11. 80 at a relatively slow rate of temperature increase per minute
The temperature is raised to 0 to 1000 ° C. In the present embodiment, since the thermal decomposition temperature of the binder of the constraining green sheet 12 is lower than the thermal decomposition temperature of the binder of the low-temperature fired ceramic green substrate 11, the low-temperature fired ceramic green substrate 11 is heated in the temperature rising process after the start of the constraint firing. Before the binder of No. 1 starts to thermally decompose, the binder of the constraining green sheet 12 starts to thermally decompose, and the constraining green sheet 12 starts to become porous,
After that, the binder of the low temperature fired ceramic green substrate 11 starts to be thermally decomposed. For this reason, the binder pyrolysis gas of the low temperature fired ceramic raw substrate 11 will be discharged to the outside through the porous constraining green sheet 12 during the constraining firing, and the pyrolysis gas will be trapped inside the substrate 11. Is prevented. As a result, voids and residual carbon components inside the fired substrate are reduced, and the insulation, strength, and flatness of the fired substrate are improved.

【0019】ここで、低温焼成セラミック生基板11と
拘束用グリーンシート12のバインダーの熱分解温度の
差をA(℃)、焼成開始後の昇温速度をB(℃/分)と
すると、拘束用グリーンシート12のバインダーが熱分
解し始めてから、低温焼成セラミック生基板11のバイ
ンダーが熱分解し始めるまでの遅れ時間はA/B(分)
となる。従って、低温焼成セラミック生基板11のバイ
ンダーが熱分解し始める前に、拘束用グリーンシート1
2のバインダーを熱分解させて拘束用グリーンシート1
2を多孔質化するのに必要な時間を確保するためには、
熱分解温度の差A(℃)及び/又は昇温速度B(℃/
分)を調整すれば良い。
Assuming that the difference in the thermal decomposition temperature of the binder between the low temperature fired ceramic green substrate 11 and the restraining green sheet 12 is A (° C.) and the temperature rising rate after firing is B (° C./min), the restraint is performed. A / B (minutes) is the delay time from the start of thermal decomposition of the binder of the green sheet 12 for use to the start of thermal decomposition of the binder of the low temperature fired ceramic raw substrate 11.
Becomes Therefore, before the binder of the low temperature fired ceramic green substrate 11 begins to be thermally decomposed, the constraining green sheet 1
Green sheet for restraint 1 by thermally decomposing the binder of 2
In order to secure the time required to make 2 porous,
Pyrolysis temperature difference A (° C) and / or heating rate B (° C /
Minutes).

【0020】無加圧焼成法、加圧焼成法のいずれの場合
も、低温焼成セラミック生基板11両面に積層された拘
束用グリーンシート12(アルミナ等の高温焼結性セラ
ミック)は、1500℃以上に加熱しないと焼結しない
ので、800〜1000℃で焼成すれば、拘束用グリー
ンシート12は未焼結のまま残される。但し、焼成の過
程で、拘束用グリーンシート12中のバインダー等の有
機物が熱分解して飛散してセラミック粉体として残る。
In both the pressureless firing method and the pressure firing method, the binding green sheets 12 (high temperature sinterable ceramics such as alumina) laminated on both surfaces of the low temperature firing ceramic raw substrate 11 are 1500 ° C. or more. Since it does not sinter unless it is heated to 1, the green sheet 12 for restraint is left unsintered if it is fired at 800 to 1000 ° C. However, during the firing process, organic substances such as the binder in the restraining green sheet 12 are thermally decomposed and scattered to remain as ceramic powder.

【0021】焼成後、焼成基板の両面に付着した拘束用
グリーンシート12の残存物(セラミック粉体)をブラ
スト処理、バフ研磨等により除去する。これにより、低
温焼成セラミック基板の製造が完了する。
After firing, the residue (ceramic powder) of the restraining green sheet 12 attached to both sides of the fired substrate is removed by blasting, buffing or the like. This completes the manufacture of the low temperature fired ceramic substrate.

【0022】[0022]

【実施例】本発明者は、低温焼成セラミック生基板11
と拘束用グリーンシート12のバインダーの熱分解温度
の大小関係が焼成基板の絶縁性、強度、平坦性に及ぼす
影響を考察する試験を行ったので、その試験結果を次の
表1及び表2に示す。
EXAMPLE The present inventor has made a low-temperature fired ceramic green substrate 11
A test was conducted to examine the effect of the magnitude of the thermal decomposition temperature of the binder of the restraint green sheet 12 on the insulation, strength, and flatness of the fired substrate. The test results are shown in Tables 1 and 2 below. Show.

【0023】[0023]

【表1】 [Table 1]

【0024】[0024]

【表2】 [Table 2]

【0025】表1及び表2に示す実施例と比較例は、バ
インダーの種類を除いて、同じ組成の低温焼成セラミッ
クグリーンシート(生基板)と拘束用グリーンシートを
用いた。
In Examples and Comparative Examples shown in Tables 1 and 2, a low temperature fired ceramic green sheet (green substrate) and a constraining green sheet having the same composition except for the type of binder were used.

【0026】実施例と比較例で用いた低温焼成セラミッ
クグリーンシートは、共に、CaO−SiO2 −Al2
3 −B2 3 系ガラス:60重量%とアルミナ:40
重量%との混合物からなる低温焼成セラミックグリーン
シートであり、バインダーの配合量は、セラミック:1
00重量部に対して15重量部である。
The low temperature fired ceramic green sheets used in the examples and comparative examples are both CaO--SiO 2 --Al 2
O 3 -B 2 O 3 based glass: 60% by weight alumina: 40
It is a low-temperature fired ceramic green sheet consisting of a mixture with a weight percentage, and the binder content is ceramic: 1
15 parts by weight with respect to 00 parts by weight.

【0027】実施例と比較例で用いた拘束用グリーンシ
ートは、共に、アルミナグリーンシートであり、バイン
ダーの配合量は、セラミック:100重量部に対して1
5重量部である。
The restraining green sheets used in the examples and comparative examples are both alumina green sheets, and the binder content is 1 with respect to 100 parts by weight of ceramic.
5 parts by weight.

【0028】実施例では、拘束用グリーンシートのバイ
ンダーとしてアクリル樹脂(熱分解温度:370℃)を
用い、低温焼成セラミックグリーンシートのバインダー
としてブチラール樹脂(熱分解温度:440℃)を用い
た。従って、実施例では、拘束用グリーンシートのバイ
ンダーの熱分解温度が低温焼成セラミックグリーンシー
トのバインダーの熱分解温度よりも70℃低くなってい
る。
In the examples, an acrylic resin (pyrolysis temperature: 370 ° C.) was used as the binder of the constraining green sheet, and a butyral resin (pyrolysis temperature: 440 ° C.) was used as the binder of the low temperature firing ceramic green sheet. Therefore, in the example, the thermal decomposition temperature of the binder of the constraining green sheet is 70 ° C. lower than the thermal decomposition temperature of the binder of the low temperature firing ceramic green sheet.

【0029】一方、比較例では、拘束用グリーンシート
のバインダーとしてブチラール樹脂(熱分解温度:44
0℃)を用い、低温焼成セラミックグリーンシートのバ
インダーとしてアクリル樹脂(熱分解温度:370℃)
を用いた。従って、比較例では、実施例とは反対に、拘
束用グリーンシートのバインダーの熱分解温度が低温焼
成セラミックグリーンシートのバインダーの熱分解温度
よりも70℃高くなっている。
On the other hand, in the comparative example, butyral resin (pyrolysis temperature: 44) was used as the binder of the restraining green sheet.
Acrylic resin (thermal decomposition temperature: 370 ° C) as a binder for low temperature fired ceramic green sheets
Was used. Therefore, in the comparative example, contrary to the example, the thermal decomposition temperature of the binder of the restraining green sheet is 70 ° C. higher than the thermal decomposition temperature of the binder of the low-temperature fired ceramic green sheet.

【0030】実施例と比較例は、それぞれ、4枚の低温
焼成セラミックグリーンシートを積層して生基板を作製
し、この生基板の表裏両面に拘束用グリーンシートを積
層して、これを100℃、1000N/cm2 の条件で
熱圧着した後、この圧着体を多孔質セッター板間に挟み
込み、生基板の焼結温度である900℃まで2℃/分の
昇温速度で昇温させて、50N/cm2 の圧力で加圧し
ながら焼成した。
In each of the example and the comparative example, a green substrate was prepared by laminating four low temperature fired ceramic green sheets, and a restraining green sheet was laminated on both front and back surfaces of the green substrate, and the green substrate was laminated at 100 ° C. After thermocompression bonding under the conditions of 1000 N / cm 2, the pressure bonded body is sandwiched between porous setter plates, and heated up to 900 ° C. which is the sintering temperature of the green substrate at a heating rate of 2 ° C./min. Firing was performed while applying a pressure of 50 N / cm 2 .

【0031】実施例では、拘束用グリーンシートのバイ
ンダーの熱分解温度が生基板のバインダーの熱分解温度
よりも70℃低くなっているため、焼成開始後の昇温過
程で、生基板のバインダーが熱分解し始める前に、拘束
用グリーンシートのバインダーが熱分解し始めて、拘束
用グリーンシートが多孔質化し始め、その後に、生基板
のバインダーが熱分解し始める。
In the embodiment, since the thermal decomposition temperature of the binder of the restraining green sheet is lower than the thermal decomposition temperature of the binder of the green substrate by 70 ° C., the binder of the green substrate is changed in the temperature rising process after the firing is started. Before the thermal decomposition starts, the binder of the constraining green sheet begins to thermally decompose, the constraining green sheet begins to become porous, and then the binder of the green substrate begins to thermally decompose.

【0032】この際、熱分解温度の差が70℃で、昇温
速度が2℃/分であるため、拘束用グリーンシートのバ
インダーが熱分解し始めてから、生基板のバインダーが
熱分解し始めるまでに、35分の遅れ時間があり、この
時間内に、拘束用グリーンシートのバインダーの熱分解
が十分に進行して拘束用グリーンシートが十分に多孔質
化し、拘束用グリーンシートを熱分解ガスが通り抜けや
すい状態となってから、生基板のバインダーが熱分解し
始める。このため、生基板のバインダー熱分解ガスは、
多孔質化した拘束用グリーンシートを通り抜けて外部に
排出され、基板内部に熱分解ガスが閉じ込められること
が防止され、焼成基板の内部にボイドが形成されること
が防止される。
At this time, since the difference in thermal decomposition temperature is 70 ° C. and the heating rate is 2 ° C./minute, the binder of the restraining green sheet begins to thermally decompose and then the binder of the green substrate begins to thermally decompose. There is a delay time of 35 minutes, and within this time, the thermal decomposition of the binder of the restraint green sheet progresses sufficiently, the restraint green sheet becomes sufficiently porous, and the restraint green sheet is pyrolyzed. The binder on the raw substrate begins to thermally decompose after the state where it easily passes through. Therefore, the binder pyrolysis gas of the raw substrate is
It is possible to prevent the pyrolysis gas from being trapped inside the substrate after being discharged through the porous green sheet for restraint, and to prevent the formation of voids inside the fired substrate.

【0033】一方、比較例では、実施例とは反対に、拘
束用グリーンシートのバインダーの熱分解温度が低温焼
成セラミックグリーンシートのバインダーの熱分解温度
よりも70℃高くなっているため、焼成開始後の昇温過
程で、生基板のバインダーが熱分解し始めてから、35
分遅れて、拘束用グリーンシートのバインダーが熱分解
し始める。このため、生基板のバインダーが熱分解する
時期には、まだ拘束用グリーンシートの脱バインダー
(多孔質化)が全く進んでおらず、熱分解ガスの通りが
悪い。その結果、基板内部に熱分解ガスが閉じ込められ
て焼成基板の内部に多数のボイドが形成される。
On the other hand, in the comparative example, contrary to the example, since the thermal decomposition temperature of the binder of the restraining green sheet is 70 ° C. higher than the thermal decomposition temperature of the binder of the low temperature firing ceramic green sheet, the firing is started. After the thermal decomposition of the binder on the green substrate during the subsequent temperature raising process,
After a delay, the binder of the restraining green sheet begins to thermally decompose. Therefore, at the time when the binder of the green substrate is pyrolyzed, debinding (making porous) of the restraining green sheet has not progressed at all, and the pyrolysis gas does not pass easily. As a result, the pyrolysis gas is confined inside the substrate and many voids are formed inside the fired substrate.

【0034】拘束焼成後、焼成基板のボイド発生量、比
重、抗折強度を測定したところ、前記表2に示すよう
に、実施例では、焼成基板中に直径5μm以上のボイド
は発生していなかったが、比較例では、焼成基板中に直
径5μm以上のボイドが多数発生していた。この試験結
果から、実施例は、比較例と比べて、焼成基板の比重が
大きくなり、抗折強度がかなり大きくなることが確認さ
れた。
After constrained firing, the amount of generated voids, specific gravity and bending strength of the fired substrate were measured. As shown in Table 2 above, no voids having a diameter of 5 μm or more were generated in the fired substrate in the examples. However, in the comparative example, many voids having a diameter of 5 μm or more were generated in the fired substrate. From this test result, it was confirmed that in the example, the specific gravity of the fired substrate was higher and the transverse rupture strength was considerably higher than in the comparative example.

【0035】つまり、焼成基板中のボイド量が多くなる
ほど、焼成基板の比重が小さくなり、抗折強度が低下す
るという関係があり、また、焼成基板中のボイド量が多
くなるほど、焼成基板の絶縁性と平坦性が低下するとい
う関係がある。従って、今回の試験結果から、実施例
は、比較例と比べて、焼成基板の絶縁性、強度、平坦性
が共に優れていることが分かる。
In other words, there is a relation that the larger the void amount in the fired substrate, the smaller the specific gravity of the fired substrate and the lower the bending strength, and the larger the void amount in the fired substrate, the higher the insulation of the fired substrate. And the flatness are reduced. Therefore, from the test result of this time, it is understood that the example has excellent insulation, strength, and flatness of the fired substrate as compared with the comparative example.

【0036】尚、拘束用グリーンシートは、アルミナグ
リーンシートに限定されず、窒化アルミニウム(Al
N)等の他の高温焼結性セラミックのグリーンシートを
用いるようにしても良い。
The constraining green sheet is not limited to the alumina green sheet, but may be aluminum nitride (Al
It is also possible to use a green sheet of other high temperature sinterable ceramic such as N).

【0037】[0037]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の請求項1によれば、低温焼成セラミック基板を拘束焼
成する際に使用する拘束用グリーンシートのバインダー
の熱分解温度を生基板のバインダーの熱分解温度よりも
低くしたので、拘束焼成開始後に、生基板のバインダー
が熱分解し始める前に、拘束用グリーンシートのバイン
ダーが熱分解し始めて、拘束用グリーンシートが多孔質
化し始めるようになり、基板内部に熱分解ガスが閉じ込
められることを防止できて、焼成基板の絶縁性、強度、
平坦性を共に向上することができる。
As is apparent from the above description, according to claim 1 of the present invention, the thermal decomposition temperature of the binder of the constraining green sheet used for constraining firing of the low temperature fired ceramic substrate is set to that of the raw substrate. Since it is lower than the thermal decomposition temperature of the binder, after the binding firing starts, before the binder of the raw substrate begins to thermally decompose, the binding of the binding green sheet begins to thermally decompose and the binding green sheet starts to become porous. It is possible to prevent the pyrolysis gas from being trapped inside the substrate, and to improve the insulation, strength, and
Both flatness can be improved.

【0038】また、請求項2では、拘束用グリーンシー
トのバインダーとしてアクリル樹脂を用い、生基板のバ
インダーとしてブチラール樹脂を用いるようにしたの
で、両者のバインダーの熱分解温度の差を70℃とする
ことができて、拘束用グリーンシートのバインダーが熱
分解し始めてから、生基板のバインダーが熱分解し始め
るまでの遅れ時間を十分に確保することができ、生基板
のバインダーが熱分解し始める前に、拘束用グリーンシ
ートをより確実に多孔質化することができる。
In the second aspect, since the acrylic resin is used as the binder of the restraining green sheet and the butyral resin is used as the binder of the green substrate, the difference in thermal decomposition temperature between the two binders is 70 ° C. It is possible to secure a sufficient delay time from the start of thermal decomposition of the binding green sheet binder to the start of thermal decomposition of the raw substrate binder, and before the raw substrate binder begins thermal decomposition. In addition, the restraining green sheet can be made porous more reliably.

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

【図1】本発明の一実施形態における低温焼成セラミッ
ク基板の拘束焼成時の状態を示す縦断面図
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing a state of a low temperature firing ceramic substrate during constrained firing according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…低温焼成セラミック生基板、12…拘束用グリー
ンシート、13…多孔質セッター板。
11 ... Low temperature fired ceramic raw substrate, 12 ... Restraint green sheet, 13 ... Porous setter plate.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 焼成前の低温焼成セラミック基板の両面
に、該低温焼成セラミック基板の焼結温度では焼結しな
い拘束用グリーンシートを積層して加圧しながら又は加
圧せずに拘束焼成し、拘束焼成後に該拘束用グリーンシ
ートの残存物を除去して低温焼成セラミック基板を製造
する方法において、 前記拘束用グリーンシートに含まれるバインダーは、前
記焼成前の低温焼成セラミック基板に含まれるバインダ
ーよりも熱分解温度が低い樹脂が用いられていることを
特徴とする低温焼成セラミック基板の製造方法。
1. A green sheet for restraint which is not sintered at a sintering temperature of the low temperature fired ceramic substrate is laminated on both surfaces of the low temperature fired ceramic substrate before firing and is fired with or without pressure. In the method for producing a low-temperature fired ceramic substrate by removing the residue of the constraint green sheet after restraint firing, the binder contained in the restraint green sheet is more than the binder contained in the low-temperature fired ceramic substrate before firing. A method for producing a low-temperature fired ceramic substrate, characterized in that a resin having a low thermal decomposition temperature is used.
【請求項2】 前記拘束用グリーンシートのバインダー
としてアクリル樹脂を用い、前記焼成前の低温焼成セラ
ミック基板のバインダーとしてブチラール樹脂を用いる
ことを特徴とする請求項1に記載の低温焼成セラミック
基板の製造方法。
2. The low temperature fired ceramic substrate according to claim 1, wherein an acrylic resin is used as a binder of the restraining green sheet, and a butyral resin is used as a binder of the low temperature fired ceramic substrate before firing. Method.
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