JP2004022670A

JP2004022670A - Multilayer ceramic substrate and manufacturing method therefor

Info

Publication number: JP2004022670A
Application number: JP2002173129A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Takenochi; 竹野内　正寿; Yoshihiko Imanaka; 今中　佳彦
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-06-13
Filing date: 2002-06-13
Publication date: 2004-01-22

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multilayer ceramic substrate where a crack and delamination of a ceramic insulating layer can be prevented, and to provide a manufacturing method of the substrate. <P>SOLUTION: The multilayer ceramic substrate has at least two ceramic insulating layers 1d and 5d which differ in heat shrinkage rate. In the multilayer ceramic substrate, a via hole for adjusting heat shrinkage rate 5b is formed in at least one ceramic insulating layer 5d, and a material for adjusting heat shrinkage rate 6 is embedded in the via hole. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層セラミック基板及びその製造方法に関し、より詳細には、互いに熱収縮率の異なるセラミック絶縁層を積層してなる多層セラミック基板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話やブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）等のモバイル端末機器が広く普及し、そこにおける無線情報通信や無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）では、音声、画像、データ等の大容量の情報がより高速に伝送されることが望まれている。その要求をかなえるべく、現在、モバイル端末機器の小型化・多機能化・高性能化が急速に進んでいるが、これらを更に推し進めるには、セラミック多層基板等の実装基板をより一層高密度化したり、或いは高周波回路のモジュール化をセラミック多層基板上で行うことが望まれる。このように、セラミック多層基板は、モバイル端末機器等の性能を向上させるうえで大きな役割を担う。
【０００３】
そのような従来例に係る多層セラミック基板を図１に示す。その多層セラミック基板は、セラミック絶縁層１０１〜１０４を複数積層してなり、その各絶縁層１０１〜１０４の表面には配線パターン１０５が形成される。また、上下の配線パターン１０５同士は、ビアホール１０２ａ〜１０４ａ内の導電性ビア充填材１０６により電気的に接続される。
【０００４】
その多層セラミック基板は、薄膜状のグリーンシートを複数積層し、それらを加熱して焼成することで得られ、焼成後のグリーンシートが各セラミック絶縁層１０１〜１０４となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のセラミック多層基板においては、各セラミック絶縁層１０１〜１０４内にアンテナ、フィルタ、及びキャパシタ等の受動部品が埋め込まれて形成される場合がある。その場合、各受動部品の電気的な特性や配線パターン１０５の信号伝達速度を設計値に合わせ込むべく、絶縁層１０１〜１０４の各々に対して異種の材料を使用し、各層の電気的特性が変えられる。
【０００６】
しかしながら、そのように材料の電気的な特性が異なると、通常はその熱収縮率も異なるので、グリーンシートを焼成する際、平面方向（グリーンシートの法線に垂直な方向）の熱収縮量が各絶縁層１０１〜１０４によって異なり、絶縁層１０１〜１０４にクラックが入ったり、或いは上下の絶縁層１０１〜１０４が剥離するデラミネーションが発生するといった不都合が生じる。
【０００７】
この不都合を解消すべく、図２に示す方法も提案されている。この方法では、グリーンシートの積層膜を焼成する際、その積層膜の上下をアルミナの焼結体１０８をセッターにして加圧することにより、グリーンシートの横方向への熱膨張を強制的に抑える。
【０００８】
しかしながら、この方法では、加圧時の圧力により配線パターン１０５が浮き出たり、最上層のセラミック絶縁層１０４にキャビティ１０４ｂを設けてそこに受動素子１０７を収める場合、そのキャビティ１０４ｂが圧力によって崩れてしまうという新たな不都合が生じる。
【０００９】
本発明は係る従来例の問題点に鑑みて創作されたものであり、セラミック絶縁層のクラック及びデラミネーションを防止することができる多層セラミック基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、互いに熱収縮率が異なるセラミック絶縁層を少なくとも二層有する多層セラミック基板において、少なくとも一層の前記セラミック絶縁層に熱収縮率調整用ビアホールを形成してそこに熱収縮率調整用材料を埋め込んだことを特徴とする多層セラミック基板によって解決する。
【００１１】
又は、互いに熱収縮率の異なる第１グリーンシートと第２グリーンとを作製する工程と、前記第２グリーンシートに熱収縮率調整用ビアホールを形成する工程と、前記熱収縮率調整用ビアホールに熱収縮率調整用材料を埋め込む工程と、前記熱収縮率調整用材料を埋め込んだ後、前記第１グリーンシートと第２グリーンシートとを積層してそれらを焼成し、前記第１グリーンシートを第１セラミック絶縁層にすると共に前記第２グリーンシートを第２セラミック絶縁層にする工程とを有することを特徴とする多層セラミック基板の製造方法によって解決する。
【００１２】
次に、本発明の作用について説明する。
【００１３】
本発明によれば、第２グリーンシートの熱収縮率調整用ビアホール内に熱収縮率調整用材料を埋め込み、その熱収縮率調整用材料の熱収縮量によって第２グリーンシート全体の熱収縮量を調節して、第１グリーンシートと第２グリーンシートとの間の熱収縮量の差を小さくする。これにより、各グリーンシートを焼成して得られるセラミック絶縁層にクラックやデラミネーションが発生するのが防がれ、多層セラミック基板の品質が向上する。
【００１４】
また、上記の熱収縮率調整用ビアホールに代えて凹部を第２グリーンシートに形成し、その凹部に熱収縮率調整用材料を埋め込んでも上記と同じ作用が奏される。
【００１５】
更に、上記ビアホールや凹部に代えて熱収縮率調整用材料のパターンを第２グリーンシート上に形成しても上記と同じ作用が奏される。しかも、この場合は、熱収縮率調整用材料のパターンの側面が支えとなるので、各グリーンシートが平面方向に収縮するのが抑制され、クラックやデラミネーションがより一層発生し難くなる。
【００１６】
また、上記のいずれの発明においても、熱収縮率調整用材料として第１セラミック絶縁層の構成材料と同じものを使用すると、第１グリーンシートの熱収縮率を第２グリーンシートの熱収縮率により一層近づけ易くなる。
【００１７】
また、熱収縮率調整用材料として導電性材料よりなるものを使用すると、層間の電気的接続に使用される導電性ビア充填材の埋め込みと同時に上記熱収縮率調整用材料を上記ビアホール又は凹部に埋め込むことができるので、工程数を増やさずに熱収縮率調整用材料が形成される。
同様に、第２グリーンシート上に配線パターンを形成するのと同時に熱収縮率調整用材料のパターンを形成することができるので、やはり工程数が増えることが無い。
【００１８】
一方、熱収縮率材料としてセラミック材料を使用すると、セラミック材料は安価であるため、導電性材料を使用する場合と比較して多層セラミック基板のコストが安くなる。
【００１９】
なお、第２グリーンシートに凹部を形成する場合は、凹部を形成する前に、第２グリーンシートの表面を保護フィルムで覆い、突起片を該保護フィルムに貫通させることにより上記凹部を形成するのが好適である。そして、その保護フィルムが残存する状態で熱収縮率調整用材料を凹部に埋め込むことで、熱収縮率調整用材料が第２グリーンシート内の導電性ビア充填材等と混ざり合うのが防がれる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
（１）第１の実施の形態
図３は、本発明の各実施形態で使用されるグリーンシート法について示す斜視図であり、図４〜図６は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【００２２】
まず最初に、溶媒としてアセトンを用い、該アセトン中にバインダーとしてＰＶＢ（ポリビニルブチラール）を８ｗｔ％溶解し、更に可塑剤としてＤＢＰ（ジブチルフタレート）を５ｗｔ％溶解させた溶液を作製する。次いで、粒径５μｍのＡｌ_２Ｏ_３粉末を体積分率で４０ｖｏｌ％含み、且つ粒径３μｍの硼珪酸ガラス粉末を体積分率で６０ｖｏｌ％含む混合材料を作製し、それを上記の溶液と共にポットに入れる。そして、ボールミル法によりポットを回転数１００ｒｐｍで１６時間回転させ、ポット内の混合材料と溶液とを混練してセラミックペーストＡを作製する。
【００２３】
続いて、そのセラミックペーストＡを図３に示すドクターブレード７内に入れ、そのセラミックペーストをドクターブレード７の下方の隙間７ａから流しながら、キャリアフィルムとして厚さ４０μｍのシリコンフィルム２を使用してそれを長手方向に送る。これにより、図４（ａ）に示すように、上記セラミックペーストＡよりなる厚さ約２００μｍの第１グリーンシート１とシリコンフィルム２との積層体が作製される。
【００２４】
次に、第１グリーンシート１とシリコンフィルム２との積層体を９０ｍｍ×９０ｍｍの平面形状に切断した後、図４（ｂ）に示すようにシリコンフィルム２側からＮＣパンチャーの針を穿通させることにより、第１グリーンシート１にビアホール１ａを形成する。
【００２５】
次いで、印刷法によりＡｇペーストをビアホール１ａ内に埋め込み、そのＡｇペーストと第１グリーンシート１とを８０℃で１０分乾燥させる。これにより、図４（ｃ）に示すように、Ａｇペーストは乾燥して導電性ビア充填材３となる。なお、Ａｇペーストを印刷する際、Ａｇペーストがグリーンシート１の主面に付着するとそれを除去するのが困難となるので、上記の印刷はシリコンフィルム２側で行うのが好ましい。また、この工程を終了した後のグリーンシート１の斜視図は図７（ａ）のようになり、先の図４（ｃ）は図７（ａ）のＩ−Ｉ線断面図に相当する。
【００２６】
その後、シリコンフィルム２を剥離し、グリーンシート１の一方の面にＡｇペーストのパターンを印刷法により形成して、それを８０℃で１０分乾燥させる。これにより、図４（ｄ）に示すように、Ａｇペーストは乾燥して配線パターン４となる。その配線パターン４は、導電性ビア充填材３の上を通って形成され、該導電性ビア充填材３と電気的に接続される。なお、この工程を終了した後のグリーンシート１の斜視図は図７（ｂ）のようになり、先の図４（ｄ）は図７（ｂ）のＩ−Ｉ線断面図に相当する。
【００２７】
上記の工程は、第１グリーンシート１をベースにしたものであったが、続いての工程は、第１グリーンシート１とは別の組成の第２グリーンシートをベースにするものである。
【００２８】
その第２グリーンシートを作製するには、まず、溶媒としてアセトンを用い、該アセトン中にバインダーとしてＰＶＢを８ｗｔ％溶解し、更に可塑剤としてＤＢＰを５ｗｔ％溶解させた溶液を作製する。次いで、粒径３μｍのＴｉＯ_２粉末を体積分率で３０ｖｏｌ％含み、且つチタン酸ネオジウム（ＮｄＴｉＯ_３）結晶を析出するの粒径３μｍの硼珪酸ガラス粉末を体積７０ｖｏｌ％含む混合材料を作製し、それを上記の溶液と共にポットに入れる。そして、ボールミル法によりポットを回転数１００ｒｐｍで１６時間回転させ、ポット内の混合材料と溶液とを混練してセラミックペーストＢを作製する。
【００２９】
そして、図３に示すグリーンシート法によりシリコンフィルム２上に上記のセラミックペーストＢを塗布する。これにより、図５（ａ）に示すように、上記のセラミックペーストＢよりなる厚さ約２００μｍの第２グリーンシート５とシリコンフィルム２との積層体が得られる。この第２グリーンシート５は、既述の第１グリーンシート１用のセラミックペーストＡとは別のセラミックペーストＢよりなるので、その熱収縮率は第１グリーンシート１のそれと異なることになる。
【００３０】
次に、第２グリーンシート５とシリコンフィルム２との積層体を９０ｍｍ×９０ｍｍの平面形状に切断した後、図５（ｂ）に示すようにシリコンフィルム２側からＮＣパンチャーの針を穿通させることにより、第２グリーンシート５にビアホール５ａと熱収縮率調整用ビアホール５ｂを形成する。
【００３１】
熱収縮率調整用ビアホール５ｂは、第２グリーンシート５の回路機能に関係の無い部位、例えば配線パターンの非形成領域に開口するのが好ましく、その径は約１０μｍ〜２ｃｍである。
【００３２】
次いで、Ａｇの粉末と有機溶媒とバインダーとを混合してＡｇペーストを作製し、そのＡｇペーストを印刷法によりビアホール５ａ内と熱収縮率調整用ビアホール５ｂ内とに埋め込み、その後Ａｇペーストと第１グリーンシート１とを８０℃で１０分乾燥させる。これにより、図５（ｃ）に示すように、Ａｇペーストは乾燥し、ビアホール５ａ内で導電性ビア充填材３となると共に、熱収縮率調整用ビアホール５ｂ内では熱収縮率調整用材料６となる。
【００３３】
なお、Ａｇペーストが第２グリーンシート５の主面に付着するとそれを除去するのが困難となるので、Ａｇペーストの印刷はシリコンフィルム２側で行うのが好ましい。また、この工程を終了した後のグリーンシート１の斜視図は図８（ａ）のようになり、先の図５（ｃ）は図８（ａ）のＩ−Ｉ線断面図に相当する。
【００３４】
その後、シリコンフィルム２を剥離し、第２グリーンシート５の一方の面にＡｇペーストのパターンを印刷法により形成して、それを８０℃で１０分乾燥させる。これにより、図５（ｄ）に示すように、Ａｇペーストは乾燥して配線パターン４となる。その配線パターン４は、熱収縮率調整用材料６を外して形成されるので、該熱収縮率調整用材料６には信号の入出力や電力の供給が行われない。すなわち、熱収縮率調整用材料６は、電気的に孤立した状態となる。なお、この工程を終了した後のグリーンシート１の斜視図は図８（ｂ）のようになり、先の図５（ｄ）は図８（ｂ）のＩ−Ｉ線断面図に相当する。
【００３５】
次に、図６（ａ）に示すように、この第２グリーンシート５と、先に完成させておいた第１グリーンシート１（図４（ｄ）参照）とを各々１０枚づつ計２０枚交互に積層する。但し、同図では、図が煩雑になるので第１、第２グリーンシート１、５を各３枚だけ示してある。その後、その積層体を金型（不図示）の中に入れ、１００ＭＰａの圧力で１００℃、３０分間加圧し、更に、その積層体を大気炉中のアルミナセッター上に置いてバインダー抜き（脱脂）をする。
【００３６】
次に、図６（ｂ）に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００３７】
まず、上記の積層体を９００℃、５時間で焼成することにより、第１グリーンシート１を第１セラミック絶縁層１ｄにすると共に、第２グリーンシート５を第２セラミック絶縁層５ｄにする。
【００３８】
このとき、第１グリーンシート１と第２グリーンシート５とでは熱収縮率が異なるので、従来ならばクラックやデラミネーション等が発生し易い。
【００３９】
そこで、本実施形態では、第２グリーンシート５に熱収縮率調整用材料６を埋め込み、その熱収縮率調整用材料６の熱収縮量によって第２グリーンシート６全体の熱収縮量を調節し、第１、第２グリーンシート１、５間の熱収縮量の差をできるだけ小さくするようにした。これにより、クラックやデラミネーションの発生を防ぐことができ、多層セラミック基板の品質を向上させることができる。
【００４０】
本発明者が実際に調査したところ、上記によって得られた多層セラミック基板の密度は９５％以上（即ち隙間が５％未満）となり、またその平面方向の収縮率は約１１％、厚さ方向の収縮率は約８％であり、クラックやデラミネーションは観測されなかった。
【００４１】
また、この方法では焼成の際に多層セラミック基板を厚さ方向に加圧しないので、配線パターン４が浮き上がることが無く、また、受動素子収納用のキャビティを各セラミック絶縁層１ｄ、５ｄに設ける場合でも、そのキャビティが崩れることが無い。
【００４２】
熱収縮率調整用材料６の組成は限定されない。例えば、上記ではＡｇペーストを使用したが、それに代えて、Ｐｄ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ、及びＮｉのうちの少なくとも一つを含む導電性ペーストを使用して熱収縮率調整用材料６を形成してもよい。更に、導電性ペーストではなく、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＴｉＯ_２、ＰｂＯ、ＢｉＯ_３、Ｌｉ_２Ｏ、ＺｒＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３のうちの少なくとも一つを含有するセラミックペーストを使用して熱収縮率調整用材料６を形成してもよい。
【００４３】
これらのうち、導電性ペーストを使用する場合は、導電性ビア充填材３の形成と同時に熱収縮率調整用材料６が形成されるので、工程数の増加を招くこと無く上記の利点を得ることができる。
【００４４】
一方、セラミックペーストを使用する場合は、セラミックペーストが安価なため、導電性ペーストを使用する場合と比較して多層セラミック基板のコストを安くすることができる。
【００４５】
この後は、最上層の配線パターン４上に抵抗やキャパシタ等の受動素子８を電気的に接続し、この多層セラミック基板を電子機器等に搭載する。
【００４６】
（２）第２の実施の形態
図９〜図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【００４７】
まず最初に、図９に示す第１グリーンシート１を作製するのであるが、その製造工程は第１実施形態と同様なので説明を省略する。但し、その組成は第１実施形態で説明したものに限定されない。そこで、本実施形態では、第１グリーンシート用のセラミックペーストの組成を第１実施形態と変えて次のようにする。
【００４８】
まず最初に、溶媒としてアセトンを用い、該アセトン中にバインダーとしてＰＶＢを８ｗｔ％溶解し、更に可塑剤としてＤＢＰを３ｗｔ％溶解させた溶液を作製する。次いで、粒径５μｍのＡｌ_２Ｏ_３粉末を体積分率で４５ｖｏｌ％含み、且つディオプサイド（ＣａＭｇＳｉ_２Ｏ_６）結晶を析出する粒径３μｍの硼珪酸ガラス粉末を体積分率で５５ｖｏｌ％含む混合材料を作製し、それを上記の溶液と共にポットに入れる。そして、ボールミル法によりポットを回転数１００ｒｐｍで１６時間回転させ、ポット内の混合材料と溶液とを混練してセラミックペーストＣを作製する。そして、そのセラミックペーストＣを使用して第１実施形態と同様の工程を行い、図９に示す第１グリーンシート１を作製する。
【００４９】
次に、第２グリーンシートの製造工程に移る。
【００５０】
第２グリーンシートを作製するには、まず、溶媒としてアセトンを用い、該アセトン中にバインダーとしてＰＶＢを８ｗｔ％溶解し、更に可塑剤としてＤＢＰを３ｗｔ％溶解させた溶液を作製する。次いで、粒径３μｍのＴｉＯ_２粉末を体積分率で３０ｖｏｌ％含み、且つＮｄ_２Ｏ_３結晶を析出する粒径３μｍの硼珪酸ガラス粉末を体積分率で７０ｖｏｌ％含む混合材料を作製し、それを上記の溶液と共にポットに入れる。そして、ボールミル法によりポットを回転数１００ｒｐｍで１６時間回転させ、ポット内の混合材料と溶液とを混練してセラミックペーストＤを作製する。
【００５１】
その後、第１実施形態の図５（ａ）〜図５（ｃ）と同じ工程を行い、図１０（ａ）に示す構造を得る。但し、本実施形態では、熱収縮率調整用ビアホール５ｂは必須ではないので、以下では熱収縮率調整用ビアホール５ｂを形成しないものとして説明をする。
【００５２】
次に、図１０（ｂ）の断面構造を得るまでの工程について説明する。まず、シリコンフィルム２を剥離した後、熱硬化性接着層（不図示）が裏面に形成されたポリエチレンフィルム等の保護フィルム１０を第２グリーンシート５に密着させ、該保護フィルム１０を加熱して第２グリーンシート５に接着する。そして、例えば打ち抜きパンチ等の突起片（不図示）を熱可塑性フィルム１０側から押し当て、その突起片を熱可塑性フィルム１０に貫通させると共に、第２グリーンシート５に凹部５ｃを形成する。その凹部５ｃの形状は限定されないが、本実施形態ではその平面形状は幅が約１ｍｍ、長辺の長さが約４０ｍｍの長方形であり、その深さは約１００μｍである。また、凹部５ｃの形成部位も限定されないが、後述の配線パターンの非形成領域に形成するのが好ましい。
【００５３】
次いで、図１０（ｃ）に示すように、保護フィルム１０側から印刷法によりセラミックペーストを凹部５ｃ内に埋め込み、それを８０℃で約１０分間乾燥させて熱収縮率調整用材料１１とする。なお、保護フィルム１０側からセラミックペーストの印刷を行うのは、第２グリーンシート５の主面にセラミックペーストが付着するのを防止するためである。
【００５４】
セラミックペーストは特に限定されない。第１実施形態において熱収縮用調整材料６の代替物として挙げた種々のセラミックペーストや導電性ペーストを本実施形態でも使用することができる。以下では、第１グリーンシート１と同じセラミックペーストＣを使用する場合について説明する。
【００５５】
なお、上記では、セラミックペーストを印刷する前にシリコンフィルム２を剥離して新たに保護フィルム１０を接着し、導電性ビア充填材３が保護フィルム１０で覆われた状態でセラミックペーストを印刷したが、こうすることで、導電性ビア充填材３とセラミックペーストとが混ざり合うのが防止される。但し、導電性ビア充填材３とセラミックペーストとが同じ組成である場合は、保護フィルム１０を省いてもよい。
【００５６】
また、この工程を終了後の第２グリーンシート５の斜視図は図１２（ａ）のようになり、同図のＩ−Ｉ線断面図が先の図１０（ｃ）に相当する。
【００５７】
その後、保護フィルム１０を剥離し、第２グリーンシート５の一方の面にＡｇ−Ｐｄペーストのパターンを印刷法により形成して、それを８０℃で１０分乾燥させる。これにより、図１０（ｄ）に示すように、Ａｇ−Ｐｄペーストは乾燥して配線パターン４となる。なお、この工程を終了した後の第２グリーンシート５の斜視図は図１２（ｂ）のようになり、同図のＩ−Ｉ線断面図が先の図１０（ｄ）に相当する。
【００５８】
次に、図１１（ａ）に示すように、７枚の第２グリーンシート５と、先に完成させておいた８枚の第１グリーンシート１（図９参照）との計１５枚を交互に積層する。但し、同図では、図が煩雑になるので第１、第２グリーンシート１、５を各３枚だけ示してある。その後、その積層体を金型（不図示）の中に入れ、１００ＭＰａの圧力で１００℃、３０分間加圧し、更に、その積層体を大気炉中のアルミナセッター上に置いてバインダー抜き（脱脂）をする。
【００５９】
次に、図１１（ｂ）に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００６０】
まず最初に、上記の積層体を９００℃、５時間で焼成し、第１グリーンシート１を第１セラミック絶縁層１ｄにすると共に、第２グリーンシート５を第２セラミック絶縁層５ｄにする。
【００６１】
この焼成の際、第２グリーンシート５の凹部５ｃには収縮率調整用材料１１が埋め込まれており、第１実施形態と同様の理由で第１、第２グリーンシート１、５間の熱収縮率の差が小さくされているので、クラックやデラミネーションの発生を防ぐことができ、多層セラミック基板の品質を向上させることができる。
【００６２】
特に、本実施形態のように収縮率調整用材料１１として第１グリーンシート１と同じ材料のものを使用することで、第２グリーンシート５の熱収縮率を第１グリーンシート１の熱収縮率により一層近づけ易くすることができる。
【００６３】
本発明者が実際に調査したところ、上記によって得られた多層セラミック基板の密度は９８％以上（即ち隙間が２％未満）となり、またその平面方向の収縮率は約１３％、厚さ方向の収縮率は約７％であり、クラックやデラミネーションは観測されなかった。
【００６４】
この後は、最上層の配線パターン４上に抵抗やキャパシタ等の受動素子８を電気的に接続し、この多層セラミック基板を電子機器等に搭載する。
【００６５】
（３）第３の実施の形態
本実施形態では、第１〜２実施形態で既に説明した部材に対しては該第１〜２実施形態と同様の符号を使用し、以下ではその説明を省略する。
【００６６】
上記した第１〜第２実施形態では、グリーンシートとして、熱収縮率が互いに異なる二種類のものを使用した。
【００６７】
これに対し、本実施形態では、熱収縮率が異なる３種類のグリーンシートを使用する。３種類のうちの一つは、第１実施形態で説明した第１グリーンシート１であり、その斜視図と断面図をそれぞれ図１３（ａ）、（ｂ）に示す。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＩ−Ｉ線断面図に相当する。
【００６８】
この第１グリーンシート１の製造工程は、第１実施形態と同様なので、以下ではその説明を省略する。但し、その組成は、第１実施形態のものに限定されるものではないので、本実施形態では、第１グリーンシート用のセラミックペーストの組成を第１実施形態と変えて次のようにする。
【００６９】
まず最初に、溶媒としてアセトン又はエタノールを用い、該溶媒中にバインダーとしてＰＶＢを５〜１０ｗｔ％溶解し、更に可塑剤としてＤＢＰを３〜５ｗｔ％溶解させた溶液を作製する。次いで、粒径５μｍのＡｌ_２Ｏ_３粉末を体積分率で４０ｖｏｌ％含み、且つ粒径３μｍの硼珪酸ガラス粉末を体積分率で６０ｖｏｌ％含む混合材料を作製し、それを上記の溶液と共にポットに入れる。そして、ボールミル法によりポットを回転数１００ｒｐｍで１６時間回転させ、ポット内の混合材料と溶液とを混練してセラミックペーストＦを作製する。そして、そのセラミックペーストＦを使用して第１実施形態と同様の工程を行い、図１３（ａ）、（ｂ）に示す第１グリーンシート１を作製する。
【００７０】
一方、三種類のうちの残りの２つのグリーンシートは、共に第１実施形態で説明した第２グリーンシート５であり、熱収縮率調整用ビアホール５ｂが形成されるが、その組成は二枚とも第１実施形態と異なる。
【００７１】
一枚目の第２グリーンシート５の斜視図と断面図とをそれぞれ図１４（ａ）、（ｂ）に示す。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＩ−Ｉ線断面図である。この一枚目の第２グリーンシート５を作製するには次のようにする。
【００７２】
まず最初に、溶媒としてアセトン又はエタノールを用い、該溶媒中にバインダーとしてＰＶＢを５〜１０ｗｔ％溶解し、更に可塑剤としてＤＢＰを３〜５ｗｔ％溶解させた溶液を作製する。次いで、粒径５μｍのＡｌ_２Ｏ_３粉末を体積分率で４５ｖｏｌ％含み、且つディオプサイド（ＣａＭｇＳｉ_２Ｏ_６）結晶が析出する粒径３μｍの硼珪酸ガラス粉末を体積分率で５５ｖｏｌ％含む混合材料を作製し、それを上記の溶液と共にポットに入れる。そして、ボールミル法によりポットを回転数１００ｒｐｍで１６時間回転させ、ポット内の混合材料と溶液とを混練してセラミックペーストＧを作製する。そして、そのセラミックペーストＧを使用して第１実施形態と同様の工程を行い、図１４（ａ）、（ｂ）に示す第２グリーンシート５を作製する。
【００７３】
その第２グリーンシート５には、既述の熱収縮率調整用ビアホール５ｂが形成されており、そこには既述の熱収縮率調整用材料６が埋め込まれている。
【００７４】
次に、ニ枚目の第２グリーンシート５について説明する。その第２グリーンシート５の斜視図と断面図とをそれぞれ図１５（ａ）、（ｂ）に示す。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のＩ−Ｉ線断面図である。このニ枚目の第２グリーンシート５を作製するには次のようにする。
【００７５】
まず最初に、溶媒としてアセトン又はエタノールを用い、該溶媒中にバインダーとしてＰＶＢを５〜１０ｗｔ％溶解し、更に可塑剤としてＤＢＰを３〜５ｗｔ％溶解させた溶液を作製する。次いで、粒径３μｍのＴｉＯ_２粉末を体積分率で３０ｖｏｌ％含み、且つＮｄ_２Ｏ_３結晶を析出する粒径３μｍの硼珪酸ガラス粉末を体積分率で７０ｖｏｌ％含む混合材料を作製し、それを上記の溶液と共にポットに入れる。そして、ボールミル法によりポットを回転数１００ｒｐｍで１６時間回転させ、ポット内の混合材料と溶液とを混練してセラミックペーストＨを作製する。そして、そのセラミックペーストＨを使用して第１実施形態と同様の工程を行い、図１５（ａ）、（ｂ）に示す第２グリーンシート５を作製する。
【００７６】
その第２グリーンシート５には、やはり既述の熱収縮率調整用ビアホール５ｂが形成されており、そこには既述の熱収縮率調整用材料６が埋め込まれている。
【００７７】
これ以降は、上述の三種類のグリーンシートを積層して焼成する工程に移る。
【００７８】
まず、上述の三種類のグリーンシート、すなわち第１グリーンシート１と、二種類の第２グリーンシート５とを各１０枚づつ、計３０枚を交互に図１６（ａ）の如く積層する。但し、同図では、図が煩雑になるので全部で６枚のグリーンシートだけを示してある。その後、その積層体を金型（不図示）の中に入れ、８０ＭＰａの圧力で１００℃、３０分間加圧し、更に、その積層体を大気炉中のポーラスなアルミナセッター上に置いてバインダー抜き（脱脂）をする。
【００７９】
次に、図１６（ｂ）に示すように、上記の積層体を９００℃、５時間で焼成し、第１グリーンシート１を第１セラミック絶縁層１ｄにすると共に、第２グリーンシート５を第２セラミック絶縁層５ｄにする。
【００８０】
以上説明した本実施形態によれば、組成が異なる二種類の第２グリーンシート５の各々に熱収縮率調整用ビアホール５ｂを形成し、その中に熱収縮率調整用材料６を埋め込むようにしたので、第１実施形態で説明したように、各グリーンシート間の熱収縮量の差が小さくなるので、クラックやデラミネーションの発生を防ぐことができ、多層セラミック基板の品質を向上させることができる。
【００８１】
本発明者が実際に調査したところ、上記によって得られた多層セラミック基板の密度は９５％以上（即ち隙間が５％未満）となり、またその平面方向の収縮率は約１０％、厚さ方向の収縮率は約６％であり、クラックやデラミネーションは観測されなかった。
【００８２】
この後は、最上層の配線パターン４上に抵抗やキャパシタ等の受動素子８を電気的に接続し、この多層セラミック基板を電子機器等に搭載する。
【００８３】
（４）その他の実施の形態
上記第１〜第３の実施形態では、熱収縮率調整用材料６、１１を第２セラミック絶縁層５ｄの中に埋め込んだが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１７に示すように、第２セラミック絶縁層５ｄ上に熱収縮率調整用材料のパターン１２を形成しても上記各実施形態と同様の利点が得られる。しかも、熱収縮率調整用材料のパターン１２は、その側面が支えとなってその上の第１セラミック絶縁層１ｄが平面方向に収縮するのを抑制するように機能するので、クラックやデラミネーションの発生をより一層防止し易くなる。
【００８４】
そのような熱収縮率調整用パターン１２は、例えばＡｇペーストを第２グリーンシート５上に印刷して配線パターン４を形成する工程（図５（ｄ）、図１０（ｄ）の工程）と同一工程で形成されるので、熱収縮率調整用パターン１２を設けることにより工程数が増えることは無い。勿論、Ａｇペーストに代えて、上記各実施形態で挙げた収縮率調整用材料６、１１の代替物も熱収縮率調整用パターン１２として使用することができる。
【００８５】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、各グリーンシートの積層枚数や積層順序は任意でよい。また、上記各実施形態はそれ単独で行われてもよいし、或いは各実施形態を任意に組み合わせてもよい。
【００８６】
以下に、本発明の特徴を付記する。
【００８７】
（付記１）　互いに熱収縮率が異なるセラミック絶縁層を少なくとも二層有する多層セラミック基板において、
少なくとも一層の前記セラミック絶縁層に熱収縮率調整用ビアホールを形成してそこに熱収縮率調整用材料を埋め込んだことを特徴とする多層セラミック基板。
【００８８】
（付記２）　互いに熱収縮率が異なるセラミック絶縁層を少なくとも二層有する多層セラミック基板において、
少なくとも一層の前記セラミック絶縁層に凹部を形成してそこに熱収縮率調整用材料を埋め込んだことを特徴とする多層セラミック基板。
【００８９】
（付記３）　互いに熱収縮率が異なるセラミック絶縁層を少なくとも二層有する多層セラミック基板において、
少なくとも一層の前記セラミック絶縁層の表面上に熱収縮率調整用材料のパターンを形成したことを特徴とする多層セラミック基板。
【００９０】
（付記４）　前記熱収縮率調整用材料と同じ材料よりなるセラミック絶縁層を有することを特徴とする付記１乃至付記３のいずれかに記載の多層セラミック基板。
【００９１】
（付記５）　前記熱収縮率調整用材料は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＴｉＯ_２、ＰｂＯ、ＢｉＯ_３、Ｌｉ_２Ｏ、ＺｒＯ_２、及びＹ_２Ｏ_３の少なくとも一つを含むセラミック材料であることを特徴とする付記１乃至付記４のいずれかに記載の多層セラミック基板。
【００９２】
（付記６）　前記熱収縮率調整用材料は、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ、及びＮｉの少なくとも一つを含む導電性材料であることを特徴とする付記１乃至付記３のいずれかに記載の多層セラミック基板。
【００９３】
（付記７）　前記熱収縮率調整用材料は電気的に孤立していることを特徴とする付記１乃至付記６のいずれかに記載の多層セラミック基板。
【００９４】
（付記８）　互いに熱収縮率の異なる第１グリーンシートと第２グリーンとを作製する工程と、
前記第２グリーンシートに熱収縮率調整用ビアホールを形成する工程と、
前記熱収縮率調整用ビアホールに熱収縮率調整用材料を埋め込む工程と、
前記熱収縮率調整用材料を埋め込んだ後、前記第１グリーンシートと第２グリーンシートとを積層してそれらを焼成し、前記第１グリーンシートを第１セラミック絶縁層にすると共に前記第２グリーンシートを第２セラミック絶縁層にする工程と
を有することを特徴とする多層セラミック基板の製造方法。
【００９５】
（付記９）　互いに熱収縮率の異なる第１グリーンシートと第２グリーンとを作製する工程と、
前記第２グリーンシートに凹部を形成する工程と、
前記凹部に熱収縮率調整用材料を埋め込む工程と、
前記熱収縮率調整用材料を埋め込んだ後、前記第１グリーンシートと第２グリーンシートとを積層してそれらを焼成し、前記第１グリーンシートを第１セラミック絶縁層にすると共に前記第２グリーンシートを第２セラミック絶縁層にする工程と
を有することを特徴とする多層セラミック基板の製造方法。
【００９６】
（付記１０）　前記凹部を形成する工程は、前記第２グリーンシートの表面を保護フィルムで覆い、突起片を該保護フィルムに貫通させることにより前記凹部を形成し、
前記凹部に熱収縮率調整用材料を埋め込む工程は、前記保護フィルムが残存する状態で行われることを特徴とする付記９に記載の多層セラミック基板の製造方法。
【００９７】
（付記１１）　互いに熱収縮率の異なる第１グリーンシートと第２グリーンとを作製する工程と、
前記第２グリーンシート上に熱収縮率調整用材料のパターンを形成する工程と、
前記熱収縮率調整用材料のパターンを形成後、前記第１グリーンシートと第２グリーンシートとを積層してそれらを焼成し、前記第１グリーンシートを第１セラミック絶縁層にすると共に前記第２グリーンシートを第２セラミック絶縁層にする工程と
を有することを特徴とする多層セラミック基板の製造方法。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第２グリーンシートの凹部又は熱収縮率調整用ビアホールに熱収縮率調整用材料を埋め込み、第２グリーンシートの熱収縮率を第１グリーンシートの熱収縮率に近づけたので、焼成時にクラックやデラミネーションが発生するのを防止でき、多層セラミック基板の品質を向上させることができる。
【００９９】
また、第２グリーンシート上に熱収縮率調整用のパターンを形成しても上記と同様の利点が得られるが、この場合は、上記パターンの側面が支えになるので、各グリーンシートが平面方向に収縮するのが抑制され、クラックやデラミネーションがより一層発生し難くなる。
【０１００】
特に、熱収縮率調整用材料として第１セラミック絶縁層の構成材料と同じものを使用すると、第１グリーンシートの熱収縮率を第２グリーンシートの熱収縮率により一層近づけ易くすることができる。
【０１０１】
更に、熱収縮率調整用材料として導電性材料よりなるものを使用すると、工程数を増やさずに熱収縮率調整用材料を形成することができる。
【０１０２】
そして、熱収縮率調整用材料としてセラミック材料よりなるものを使用すると、導電性材料を使用する場合よりも多層セラミック基板のコストを安くすることができる。
【０１０３】
更に、第２グリーンシートの表面を保護フィルムで覆ってから凹部を第２グリーンシートに形成し、その保護フィルムが残存する状態で凹部に熱収縮率調整用材料を埋め込むことで、該熱収縮率調整用材料が第２グリーンシート内の導電性ビア充填材等と混ざり合うのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例に係る多層セラミック基板の断面図である。
【図２】従来例に係る別の多層セラミック基板の断面図である。
【図３】本発明の各実施の形態に係る多層セラミック基板の製造工程で使用されるグリーンシート法について示す斜視図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施の形態に係る多層セラミック基板の製造方法について示す断面図（その１）である。
【図５】図５（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施の形態に係る多層セラミック基板の製造方法について示す断面図（その２）である。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る多層セラミック基板の製造方法について示す断面図（その３）である。
【図７】図７（ａ）は、図４（ｃ）の工程を終了後の第１グリーンシートの斜視図であり、図７（ｂ）は、図４（ｄ）の工程を終了後の第１グリーンシートの斜視図である。
【図８】図８（ａ）は、図５（ｃ）の工程を終了後の第２グリーンシートの斜視図であり、図８（ｂ）は、図５（ｄ）の工程を終了後の第２グリーンシートの斜視図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る多層セラミック基板の製造方法について示す断面図（その１）である。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第２の実施の形態に係る多層セラミック基板の製造方法について示す断面図（その２）である。
【図１１】図１１（ａ）、（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係る多層セラミック基板の製造方法について示す断面図（その３）である。
【図１２】図１２（ａ）は、図１０（ｃ）の工程を終了後の第２グリーンシートの斜視図であり、図１２（ｂ）は、図１０（ｄ）の工程を終了後の第２グリーンシートの斜視図である。
【図１３】図１３（ａ）は、本発明の第３の実施の形態における第１グリーンシートの斜視図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＩ−Ｉ線断面図である。
【図１４】図１４（ａ）は、本発明の第３の実施の形態における一枚目の第２グリーンシートの斜視図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＩ−Ｉ線断面図である。
【図１５】図１５（ａ）は、本発明の第３の実施の形態におけるニ枚目の第２グリーンシートの斜視図であり、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のＩ−Ｉ線断面図である。
【図１６】本発明の第３の実施の形態に係る多層セラミック基板の製造方法について示す断面図である。
【図１７】本発明のその他の実施の形態に係る多層セラミック基板の断面図である。
【符号の説明】
１・・・第１グリーンシート、１ａ、５ａ・・・ビアホール、１ｄ・・・第１セラミック絶縁層、２・・・シリコンフィルム、３、１０６・・・導電性ビア充填材、４、１０５・・・配線パターン、５・・・第２グリーンシート、５ｂ・・・熱収縮率調整用ビアホール、５ｃ・・・凹部、５ｄ・・・第２セラミック絶縁層、６、１１・・・熱収縮率調整用材料、７・・・ドクターブレード、７ａ・・・隙間、８・・・受動素子、１０・・・保護フィルム、１２・・・熱収縮率調整用材料のパターン、１０１〜１０４・・・セラミック絶縁層、１０２ａ〜１０４ａ・・・ビアホール。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a multilayer ceramic substrate and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a multilayer ceramic substrate formed by laminating ceramic insulating layers having different heat shrinkage rates from each other and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, mobile terminal devices such as mobile phones and Bluetooth have become widespread, and wireless information communication and wireless LAN (Local Area Network) have a large volume of information such as voice, images, and data transmitted at a higher speed. It is hoped that it will be. Currently, mobile terminal devices are rapidly becoming smaller, more multifunctional, and more sophisticated in order to meet these demands, but in order to further promote these, the density of mounting substrates such as ceramic multilayer substrates must be further increased. It is desired that the high frequency circuit be modularized on a ceramic multilayer substrate. Thus, the ceramic multilayer substrate plays a significant role in improving the performance of mobile terminal devices and the like.
[0003]
FIG. 1 shows such a conventional multilayer ceramic substrate. The multilayer ceramic substrate is formed by laminating a plurality of ceramic insulating layers 101 to 104, and a wiring pattern 105 is formed on the surface of each of the insulating layers 101 to 104. The upper and lower wiring patterns 105 are electrically connected by the conductive via filler 106 in the via holes 102a to 104a.
[0004]
The multilayer ceramic substrate is obtained by laminating a plurality of thin-film green sheets, heating and firing them, and the fired green sheets become the ceramic insulating layers 101 to 104.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, in the above-described ceramic multilayer substrate, passive components such as an antenna, a filter, and a capacitor may be embedded in each of the ceramic insulating layers 101 to 104 in some cases. In this case, different materials are used for each of the insulating layers 101 to 104 in order to match the electrical characteristics of each passive component and the signal transmission speed of the wiring pattern 105 to the design values, and the electrical characteristics of each layer are be changed.
[0006]
However, if the electrical characteristics of the materials differ, the thermal shrinkage usually differs, so that when the green sheet is fired, the amount of thermal shrinkage in the plane direction (the direction perpendicular to the normal line of the green sheet) is reduced. Depending on each of the insulating layers 101 to 104, there is a problem that cracks occur in the insulating layers 101 to 104 or delamination occurs in which the upper and lower insulating layers 101 to 104 are separated.
[0007]
In order to solve this inconvenience, a method shown in FIG. 2 has also been proposed. In this method, when firing the laminated film of the green sheet, the upper and lower portions of the laminated film are pressed using the alumina sintered body 108 as a setter, thereby forcibly suppressing the thermal expansion of the green sheet in the lateral direction.
[0008]
However, in this method, when the wiring pattern 105 emerges due to the pressure at the time of pressurization, or when the cavity 104b is provided in the uppermost ceramic insulating layer 104 and the passive element 107 is accommodated therein, the cavity 104b collapses due to the pressure. A new disadvantage arises.
[0009]
The present invention has been made in view of the problems of the related art, and has as its object to provide a multilayer ceramic substrate capable of preventing cracks and delamination of a ceramic insulating layer, and a method of manufacturing the same.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by forming a thermal shrinkage adjusting via hole in at least one of the ceramic insulating layers in a multilayer ceramic substrate having at least two ceramic insulating layers having different thermal shrinkage rates, and forming a heat shrinkage adjusting material there. The problem is solved by a multilayer ceramic substrate characterized by embedding.
[0011]
Alternatively, a step of producing a first green sheet and a second green having different heat shrinkage rates from each other; a step of forming a via hole for adjusting a heat shrinkage rate in the second green sheet; A step of embedding a material for adjusting shrinkage, and after embedding the material for adjusting heat shrinkage, laminating and firing the first green sheet and the second green sheet to form the first green sheet into the first green sheet. Forming a ceramic insulating layer and the second green sheet as a second ceramic insulating layer.
[0012]
Next, the operation of the present invention will be described.
[0013]
According to the present invention, the heat shrinkage adjusting material is embedded in the heat shrinkage adjusting via hole of the second green sheet, and the heat shrinkage of the entire second green sheet is determined by the heat shrinkage of the heat shrinkage adjusting material. By adjusting, the difference in the amount of heat shrinkage between the first green sheet and the second green sheet is reduced. This prevents cracks and delaminations from occurring in the ceramic insulating layer obtained by firing each green sheet, and improves the quality of the multilayer ceramic substrate.
[0014]
In addition, the same effect as described above can be obtained by forming a recess in the second green sheet instead of the above-described via hole for adjusting heat shrinkage and embedding a material for adjusting heat shrinkage into the recess.
[0015]
Further, the same effect as described above can be obtained by forming a pattern of a heat shrinkage rate adjusting material on the second green sheet instead of the via hole or the concave portion. Moreover, in this case, since the side surface of the pattern of the heat shrinkage adjusting material serves as a support, the shrinkage of each green sheet in the planar direction is suppressed, and cracks and delaminations are further less likely to occur.
[0016]
In any of the above inventions, when the same material as the material of the first ceramic insulating layer is used as the material for adjusting the heat shrinkage, the heat shrinkage of the first green sheet is determined by the heat shrinkage of the second green sheet. It is easier to get closer.
[0017]
Further, when a material made of a conductive material is used as the heat shrinkage adjusting material, the heat shrinkage adjusting material is embedded in the via hole or the recess at the same time as the conductive via filler used for the electrical connection between the layers is embedded. Since it can be embedded, the heat shrinkage rate adjusting material is formed without increasing the number of steps.
Similarly, since the pattern of the heat shrinkage adjusting material can be formed simultaneously with the formation of the wiring pattern on the second green sheet, the number of steps does not increase.
[0018]
On the other hand, when a ceramic material is used as the heat shrinkage material, the cost of the multilayer ceramic substrate is lower than when a conductive material is used because the ceramic material is inexpensive.
[0019]
In the case where the concave portion is formed in the second green sheet, the surface of the second green sheet is covered with a protective film before the concave portion is formed, and the concave portion is formed by penetrating the projection piece through the protective film. Is preferred. By embedding the heat shrinkage adjusting material in the recesses while the protective film remains, it is possible to prevent the heat shrinkage adjusting material from being mixed with the conductive via filler and the like in the second green sheet. .
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0021]
(1) First embodiment
FIG. 3 is a perspective view showing a green sheet method used in each embodiment of the present invention, and FIGS. 4 to 6 are cross-sectional views showing manufacturing steps of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. FIG.
[0022]
First, acetone is used as a solvent, and a solution in which 8 wt% of PVB (polyvinyl butyral) is dissolved as a binder and 5 wt% of DBP (dibutyl phthalate) as a plasticizer is dissolved in the acetone is prepared. Then, Al having a particle size of 5 μm ₂ O ₃ A mixed material containing 40 vol% of powder in volume fraction and 60 vol% of borosilicate glass powder having a particle size of 3 μm in volume fraction is prepared and put into a pot together with the above solution. Then, the pot is rotated at a rotation speed of 100 rpm for 16 hours by a ball mill method, and the mixed material and the solution in the pot are kneaded to produce a ceramic paste A.
[0023]
Subsequently, the ceramic paste A is put into the doctor blade 7 shown in FIG. 3, and while the ceramic paste flows from the gap 7a below the doctor blade 7, the silicon paste 2 having a thickness of 40 μm is used as a carrier film. In the longitudinal direction. Thereby, as shown in FIG. 4A, a laminate of the first green sheet 1 and the silicon film 2 made of the ceramic paste A and having a thickness of about 200 μm is produced.
[0024]
Next, after cutting the laminate of the first green sheet 1 and the silicon film 2 into a planar shape of 90 mm × 90 mm, the needle of the NC puncher is penetrated from the silicon film 2 side as shown in FIG. Thereby, a via hole 1a is formed in the first green sheet 1.
[0025]
Next, an Ag paste is embedded in the via hole 1a by a printing method, and the Ag paste and the first green sheet 1 are dried at 80 ° C. for 10 minutes. Thereby, as shown in FIG. 4C, the Ag paste is dried to become the conductive via filler 3. When printing the Ag paste, if the Ag paste adheres to the main surface of the green sheet 1, it becomes difficult to remove the Ag paste. Therefore, the above printing is preferably performed on the silicon film 2 side. FIG. 7A is a perspective view of the green sheet 1 after the completion of this step, and FIG. 4C corresponds to a cross-sectional view taken along line II of FIG. 7A.
[0026]
Thereafter, the silicon film 2 is peeled off, and a pattern of an Ag paste is formed on one surface of the green sheet 1 by a printing method, and dried at 80 ° C. for 10 minutes. Thereby, as shown in FIG. 4D, the Ag paste is dried to form the wiring pattern 4. The wiring pattern 4 is formed to pass over the conductive via filler 3 and is electrically connected to the conductive via filler 3. FIG. 7B is a perspective view of the green sheet 1 after the completion of this step, and FIG. 4D corresponds to a cross-sectional view taken along line II of FIG. 7B.
[0027]
The above steps are based on the first green sheet 1, but the subsequent steps are based on a second green sheet having a different composition from the first green sheet 1.
[0028]
To prepare the second green sheet, first, acetone is used as a solvent, and PVB as a binder is dissolved in the acetone by 8 wt%, and DBP as a plasticizer is further dissolved in 5 wt% to prepare a solution. Next, TiO having a particle size of 3 μm ₂ Powder containing 30 vol% in volume fraction and neodymium titanate (NdTiO ₃ A) A mixed material containing 70 vol% of a borosilicate glass powder having a particle diameter of 3 μm for depositing crystals is prepared and put into a pot together with the above solution. Then, the pot is rotated at a rotation speed of 100 rpm for 16 hours by a ball mill method, and the mixed material and the solution in the pot are kneaded to produce a ceramic paste B.
[0029]
Then, the ceramic paste B is applied on the silicon film 2 by the green sheet method shown in FIG. As a result, as shown in FIG. 5A, a laminate of the second green sheet 5 and the silicon film 2 having a thickness of about 200 μm and made of the ceramic paste B is obtained. Since the second green sheet 5 is made of a ceramic paste B different from the above-described ceramic paste A for the first green sheet 1, the heat shrinkage is different from that of the first green sheet 1.
[0030]
Next, after cutting the laminate of the second green sheet 5 and the silicon film 2 into a plane shape of 90 mm × 90 mm, the needle of the NC puncher is pierced from the silicon film 2 side as shown in FIG. Thereby, a via hole 5a and a thermal shrinkage rate adjusting via hole 5b are formed in the second green sheet 5.
[0031]
The thermal shrinkage adjusting via hole 5b is preferably opened in a portion of the second green sheet 5 that is not related to the circuit function, for example, in a region where no wiring pattern is formed, and has a diameter of about 10 μm to 2 cm.
[0032]
Next, an Ag powder is mixed with an organic solvent and a binder to prepare an Ag paste. The Ag paste is embedded in the via hole 5a and the via hole 5b for adjusting heat shrinkage by a printing method. The green sheet 1 is dried at 80 ° C. for 10 minutes. As a result, as shown in FIG. 5 (c), the Ag paste is dried to become the conductive via filler 3 in the via hole 5a and the heat shrinkage adjusting material 6 in the heat shrinkage adjusting via hole 5b. Become.
[0033]
When the Ag paste adheres to the main surface of the second green sheet 5, it becomes difficult to remove the Ag paste. Therefore, it is preferable to print the Ag paste on the silicon film 2 side. FIG. 8A is a perspective view of the green sheet 1 after the completion of this step, and FIG. 5C corresponds to a cross-sectional view taken along line II of FIG. 8A.
[0034]
Thereafter, the silicon film 2 is peeled off, an Ag paste pattern is formed on one surface of the second green sheet 5 by a printing method, and the pattern is dried at 80 ° C. for 10 minutes. As a result, the Ag paste is dried to form the wiring pattern 4 as shown in FIG. Since the wiring pattern 4 is formed with the heat shrinkage adjusting material 6 removed, no signal input / output or power is supplied to the heat shrinkage adjusting material 6. That is, the heat shrinkage adjusting material 6 is in an electrically isolated state. FIG. 8B is a perspective view of the green sheet 1 after the completion of this step, and FIG. 5D corresponds to a cross-sectional view taken along line II of FIG. 8B.
[0035]
Next, as shown in FIG. 6A, the second green sheet 5 and the previously completed first green sheet 1 (see FIG. 4D) are 10 sheets each, for a total of 20 sheets. Laminate alternately. However, in this figure, only three first and second green sheets 1 and 5 are shown for simplicity. Thereafter, the laminate is placed in a mold (not shown) and pressed at 100 ° C. for 30 minutes at a pressure of 100 MPa. Further, the laminate is placed on an alumina setter in an atmospheric furnace to remove a binder (degreasing). do.
[0036]
Next, steps required until a sectional structure shown in FIG.
[0037]
First, the above-described laminate is fired at 900 ° C. for 5 hours, so that the first green sheet 1 becomes the first ceramic insulating layer 1d and the second green sheet 5 becomes the second ceramic insulating layer 5d.
[0038]
At this time, since the first green sheet 1 and the second green sheet 5 have different heat shrinkage rates, cracks, delaminations, and the like are likely to occur in the related art.
[0039]
Therefore, in the present embodiment, the heat shrinkage adjusting material 6 is embedded in the second green sheet 5, and the heat shrinkage of the entire second green sheet 6 is adjusted by the heat shrinkage of the heat shrinkage adjusting material 6. The difference in the amount of heat shrinkage between the first and second green sheets 1 and 5 was made as small as possible. Thereby, cracks and delamination can be prevented from occurring, and the quality of the multilayer ceramic substrate can be improved.
[0040]
As a result of actual investigation by the present inventors, the density of the multilayer ceramic substrate obtained as described above is 95% or more (that is, the gap is less than 5%), the shrinkage in the plane direction is about 11%, and the thickness in the thickness direction is about 11%. The shrinkage was about 8%, and no crack or delamination was observed.
[0041]
In this method, since the multilayer ceramic substrate is not pressed in the thickness direction during firing, the wiring pattern 4 does not rise, and the cavity for accommodating the passive element is provided in each of the ceramic insulating layers 1d and 5d. However, the cavity does not collapse.
[0042]
The composition of the heat shrinkage adjusting material 6 is not limited. For example, although the Ag paste was used in the above, instead of the conductive paste containing at least one of Pd, Au, Pt, Cu, W, Mo, and Ni, a material for adjusting heat shrinkage was used. 6 may be formed. Furthermore, instead of conductive paste, Al ₂ O ₃ , SiO ₂ , B ₂ O ₃ , CaO, MgO, ZnO, SrO, BaO, TiO ₂ , PbO, BiO ₃ , Li ₂ O, ZrO ₂ , Y ₂ O ₃ The heat shrinkage adjusting material 6 may be formed using a ceramic paste containing at least one of the above.
[0043]
Among these, when the conductive paste is used, the material 6 for adjusting the heat shrinkage is formed at the same time as the formation of the conductive via filler 3, so that the above advantages can be obtained without increasing the number of steps. Can be.
[0044]
On the other hand, when a ceramic paste is used, since the ceramic paste is inexpensive, the cost of the multilayer ceramic substrate can be reduced as compared with the case where a conductive paste is used.
[0045]
Thereafter, passive elements 8 such as resistors and capacitors are electrically connected to the uppermost wiring pattern 4, and the multilayer ceramic substrate is mounted on an electronic device or the like.
[0046]
(2) Second embodiment
9 to 11 are cross-sectional views illustrating the steps of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.
[0047]
First, the first green sheet 1 shown in FIG. 9 is manufactured. However, the manufacturing process is the same as that of the first embodiment, and the description is omitted. However, the composition is not limited to that described in the first embodiment. Therefore, in the present embodiment, the composition of the ceramic paste for the first green sheet is changed as follows in the first embodiment.
[0048]
First, a solution is prepared by using acetone as a solvent, dissolving 8 wt% of PVB as a binder in the acetone, and further dissolving 3 wt% of DBP as a plasticizer. Then, Al having a particle size of 5 μm ₂ O ₃ 45 vol% of powder in volume fraction and diopside (CaMgSi ₂ O ₆ A) A mixed material containing 55 vol% in volume fraction of borosilicate glass powder having a particle size of 3 μm for precipitating crystals is prepared and put into a pot together with the above solution. Then, the pot is rotated for 16 hours at a rotation speed of 100 rpm by a ball mill method, and the mixed material and the solution in the pot are kneaded to produce a ceramic paste C. Then, using the ceramic paste C, the same steps as in the first embodiment are performed to produce the first green sheet 1 shown in FIG.
[0049]
Next, the process proceeds to the second green sheet manufacturing process.
[0050]
To prepare the second green sheet, first, acetone is used as a solvent, PVB is dissolved in the acetone as 8 wt% as a binder, and DBP as a plasticizer is further dissolved in 3 wt% to prepare a solution. Next, TiO having a particle size of 3 μm ₂ Containing 30 vol% of powder in volume fraction and Nd ₂ O ₃ A mixed material containing 70 vol% in volume fraction of borosilicate glass powder having a particle size of 3 μm for precipitating crystals is prepared and put into a pot together with the above solution. Then, the pot is rotated by a ball mill method at a rotation speed of 100 rpm for 16 hours, and the mixed material and the solution in the pot are kneaded to produce a ceramic paste D.
[0051]
Thereafter, the same steps as in FIGS. 5A to 5C of the first embodiment are performed to obtain the structure shown in FIG. However, in the present embodiment, the via hole 5b for adjusting the heat shrinkage is not essential, and the following description will be made on the assumption that the via hole 5b for adjusting the heat shrinkage is not formed.
[0052]
Next, steps required until a sectional structure in FIG. First, after the silicon film 2 is peeled off, a protective film 10 such as a polyethylene film having a thermosetting adhesive layer (not shown) formed on the back surface is brought into close contact with the second green sheet 5, and the protective film 10 is heated. Adhere to the second green sheet 5. Then, for example, a protrusion (not shown) such as a punch is pressed from the thermoplastic film 10 side, and the protrusion penetrates the thermoplastic film 10, and a concave portion 5 c is formed in the second green sheet 5. Although the shape of the concave portion 5c is not limited, in the present embodiment, the planar shape is a rectangle having a width of about 1 mm and a long side of about 40 mm, and a depth of about 100 μm. Also, the formation site of the concave portion 5c is not limited, but it is preferable that the concave portion 5c is formed in a non-formation region of a wiring pattern described later.
[0053]
Next, as shown in FIG. 10C, a ceramic paste is embedded in the concave portion 5c from the protective film 10 side by a printing method, and dried at 80 ° C. for about 10 minutes to obtain the heat shrinkage adjusting material 11. The reason why the ceramic paste is printed from the protective film 10 side is to prevent the ceramic paste from adhering to the main surface of the second green sheet 5.
[0054]
The ceramic paste is not particularly limited. Various ceramic pastes and conductive pastes mentioned as substitutes for the heat shrinkage adjusting material 6 in the first embodiment can also be used in the present embodiment. Hereinafter, a case where the same ceramic paste C as that of the first green sheet 1 is used will be described.
[0055]
In the above description, before the ceramic paste is printed, the silicon film 2 is peeled off and the protective film 10 is newly bonded, and the ceramic paste is printed in a state where the conductive via filler 3 is covered with the protective film 10. This prevents the conductive via filler 3 from being mixed with the ceramic paste. However, when the conductive via filler 3 and the ceramic paste have the same composition, the protective film 10 may be omitted.
[0056]
FIG. 12A is a perspective view of the second green sheet 5 after the completion of this step, and a cross-sectional view taken along a line II in FIG. 12A corresponds to FIG.
[0057]
Thereafter, the protective film 10 is peeled off, and a pattern of an Ag-Pd paste is formed on one surface of the second green sheet 5 by a printing method, and dried at 80 ° C. for 10 minutes. As a result, as shown in FIG. 10D, the Ag-Pd paste is dried to form the wiring pattern 4. A perspective view of the second green sheet 5 after the completion of this step is as shown in FIG. 12B, and a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 12 corresponds to FIG.
[0058]
Next, as shown in FIG. 11A, a total of 15 sheets of seven second green sheets 5 and eight first green sheets 1 (see FIG. 9) completed previously are alternately formed. To be laminated. However, in this figure, only three first and second green sheets 1 and 5 are shown for simplicity. Thereafter, the laminate is placed in a mold (not shown) and pressed at 100 ° C. for 30 minutes at a pressure of 100 MPa. Further, the laminate is placed on an alumina setter in an atmospheric furnace to remove a binder (degreasing). do.
[0059]
Next, steps required until a sectional structure shown in FIG.
[0060]
First, the above-mentioned laminate is fired at 900 ° C. for 5 hours, so that the first green sheet 1 becomes the first ceramic insulating layer 1 d and the second green sheet 5 becomes the second ceramic insulating layer 5 d.
[0061]
During this firing, a material 11 for adjusting the shrinkage is embedded in the concave portion 5c of the second green sheet 5, and the heat shrinkage between the first and second green sheets 1 and 5 for the same reason as in the first embodiment. Since the difference in the rates is small, cracks and delaminations can be prevented, and the quality of the multilayer ceramic substrate can be improved.
[0062]
In particular, by using the same material as the first green sheet 1 as the shrinkage adjusting material 11 as in the present embodiment, the heat shrinkage of the second green sheet 5 can be reduced by the heat shrinkage of the first green sheet 1. Can be made even closer.
[0063]
As a result of actual investigation by the present inventors, the density of the multilayer ceramic substrate obtained as described above is 98% or more (that is, the gap is less than 2%), the shrinkage in the plane direction is about 13%, and the thickness in the thickness direction is about 13%. The shrinkage was about 7%, and no crack or delamination was observed.
[0064]
Thereafter, passive elements 8 such as resistors and capacitors are electrically connected to the uppermost wiring pattern 4, and the multilayer ceramic substrate is mounted on an electronic device or the like.
[0065]
(3) Third embodiment
In the present embodiment, the same reference numerals as those in the first and second embodiments are used for members already described in the first and second embodiments, and description thereof will be omitted below.
[0066]
In the first and second embodiments described above, two types of green sheets having different heat shrinkage rates are used.
[0067]
On the other hand, in this embodiment, three types of green sheets having different heat shrinkage rates are used. One of the three types is the first green sheet 1 described in the first embodiment, and a perspective view and a sectional view thereof are shown in FIGS. 13A and 13B, respectively. FIG. 13B corresponds to a cross-sectional view taken along line II of FIG.
[0068]
Since the manufacturing process of the first green sheet 1 is the same as that of the first embodiment, the description is omitted below. However, since the composition is not limited to that of the first embodiment, in this embodiment, the composition of the ceramic paste for the first green sheet is changed as follows in the first embodiment.
[0069]
First, acetone or ethanol is used as a solvent, 5 to 10 wt% of PVB is dissolved as a binder in the solvent, and 3 to 5 wt% of DBP is further dissolved as a plasticizer to prepare a solution. Then, Al having a particle size of 5 μm ₂ O ₃ A mixed material containing 40 vol% of powder in volume fraction and 60 vol% of borosilicate glass powder having a particle size of 3 μm in volume fraction is prepared and put into a pot together with the above solution. Then, the pot is rotated for 16 hours at a rotation speed of 100 rpm by a ball mill method, and the mixed material and the solution in the pot are kneaded to produce a ceramic paste F. Then, the same steps as in the first embodiment are performed by using the ceramic paste F, and the first green sheet 1 shown in FIGS. 13A and 13B is manufactured.
[0070]
On the other hand, the remaining two green sheets of the three types are both the second green sheets 5 described in the first embodiment, and the via holes 5b for adjusting the heat shrinkage are formed. Different from the first embodiment.
[0071]
FIGS. 14A and 14B show a perspective view and a sectional view of the first second green sheet 5, respectively. FIG. 14B is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. The first green sheet 5 is manufactured as follows.
[0072]
First, acetone or ethanol is used as a solvent, 5 to 10 wt% of PVB is dissolved as a binder in the solvent, and 3 to 5 wt% of DBP is further dissolved as a plasticizer to prepare a solution. Then, Al having a particle size of 5 μm ₂ O ₃ 45 vol% of powder in volume fraction and diopside (CaMgSi ₂ O ₆ A) A mixed material containing 55 vol% in volume fraction of borosilicate glass powder having a particle size of 3 μm on which crystals are precipitated is prepared and put into a pot together with the above solution. Then, the pot is rotated at a rotation speed of 100 rpm for 16 hours by a ball mill method, and the mixed material and the solution in the pot are kneaded to produce a ceramic paste G. Then, the same steps as in the first embodiment are performed using the ceramic paste G, and the second green sheet 5 shown in FIGS. 14A and 14B is manufactured.
[0073]
In the second green sheet 5, the above-described via hole 5b for adjusting the heat shrinkage is formed, and the material 6 for adjusting the heat shrinkage described above is embedded therein.
[0074]
Next, the second green sheet 5 will be described. FIGS. 15A and 15B are a perspective view and a cross-sectional view of the second green sheet 5, respectively. FIG. 15B is a cross-sectional view taken along line II of FIG. The second green sheet 5 is manufactured as follows.
[0075]
First, acetone or ethanol is used as a solvent, 5 to 10 wt% of PVB is dissolved as a binder in the solvent, and 3 to 5 wt% of DBP is further dissolved as a plasticizer to prepare a solution. Next, TiO having a particle size of 3 μm ₂ Containing 30 vol% of powder in volume fraction and Nd ₂ O ₃ A mixed material containing 70 vol% in volume fraction of borosilicate glass powder having a particle size of 3 μm for precipitating crystals is prepared and put into a pot together with the above solution. Then, the pot is rotated at a rotation speed of 100 rpm for 16 hours by a ball mill method, and the mixed material and the solution in the pot are kneaded to produce a ceramic paste H. Then, the same steps as in the first embodiment are performed using the ceramic paste H, and the second green sheet 5 shown in FIGS. 15A and 15B is manufactured.
[0076]
The second green sheet 5 also has the above-described via hole 5b for adjusting the thermal shrinkage, and the above-described material 6 for adjusting the thermal shrinkage is embedded therein.
[0077]
Thereafter, the process proceeds to the step of laminating and firing the three types of green sheets described above.
[0078]
First, the three types of green sheets described above, that is, the first green sheet 1 and the two types of second green sheets 5, 10 sheets each, are laminated alternately, as shown in FIG. However, in this figure, only six green sheets are shown in total because the figure is complicated. Thereafter, the laminate is placed in a mold (not shown) and pressed at 80 ° C. for 30 minutes at 100 ° C. Further, the laminate is placed on a porous alumina setter in an atmospheric furnace to remove a binder ( Degrease).
[0079]
Next, as shown in FIG. 16B, the above-described laminate is fired at 900 ° C. for 5 hours to make the first green sheet 1 a first ceramic insulating layer 1d and the second green sheet 5 to a 2 The ceramic insulating layer is 5d.
[0080]
According to this embodiment described above, the thermal shrinkage adjusting via holes 5b are formed in each of the two types of second green sheets 5 having different compositions, and the thermal shrinkage adjusting material 6 is embedded therein. Therefore, as described in the first embodiment, the difference in the amount of heat shrinkage between the green sheets is reduced, so that cracks and delamination can be prevented, and the quality of the multilayer ceramic substrate can be improved. .
[0081]
As a result of actual investigation by the present inventors, the density of the multilayer ceramic substrate obtained as described above is 95% or more (that is, the gap is less than 5%), the shrinkage in the plane direction is about 10%, and the thickness in the thickness direction is about 10%. The shrinkage was about 6%, and no crack or delamination was observed.
[0082]
Thereafter, passive elements 8 such as resistors and capacitors are electrically connected to the uppermost wiring pattern 4, and the multilayer ceramic substrate is mounted on an electronic device or the like.
[0083]
(4) Other embodiments
In the first to third embodiments, the heat shrinkage adjusting materials 6 and 11 are embedded in the second ceramic insulating layer 5d, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 17, even when the pattern 12 of the heat shrinkage rate adjusting material is formed on the second ceramic insulating layer 5d, the same advantages as those of the above embodiments can be obtained. Moreover, the pattern 12 of the heat shrinkage adjusting material functions to support the side surfaces thereof and to suppress the first ceramic insulating layer 1d thereon from shrinking in the plane direction, so that cracks and delamination are prevented. It is easier to prevent the occurrence.
[0084]
Such a heat shrinkage rate adjusting pattern 12 is the same as the step of forming the wiring pattern 4 by printing, for example, an Ag paste on the second green sheet 5 (steps of FIGS. 5D and 10D). Since it is formed in steps, the number of steps does not increase by providing the heat shrinkage rate adjusting pattern 12. Needless to say, instead of the Ag paste, alternatives to the shrinkage rate adjusting materials 6 and 11 described in the above embodiments can also be used as the heat shrinkage rate adjusting pattern 12.
[0085]
As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail, but the present invention is not limited to the above embodiments. For example, the number of layers and the order of lamination of each green sheet may be arbitrary. Further, each of the above embodiments may be performed independently, or each embodiment may be arbitrarily combined.
[0086]
Hereinafter, features of the present invention will be additionally described.
[0087]
(Supplementary Note 1) In a multilayer ceramic substrate having at least two ceramic insulating layers having different heat shrinkage rates from each other,
A multilayer ceramic substrate, wherein a thermal shrinkage adjusting via hole is formed in at least one of the ceramic insulating layers, and a heat shrinkage adjusting material is embedded therein.
[0088]
(Supplementary Note 2) In a multilayer ceramic substrate having at least two ceramic insulating layers having different heat shrinkage rates from each other,
A multilayer ceramic substrate, wherein a concave portion is formed in at least one of the ceramic insulating layers, and a material for adjusting heat shrinkage is embedded therein.
[0089]
(Supplementary Note 3) In a multilayer ceramic substrate having at least two ceramic insulating layers having different heat shrinkage rates from each other,
A multilayer ceramic substrate, wherein a pattern of a material for adjusting heat shrinkage is formed on a surface of at least one of the ceramic insulating layers.
[0090]
(Supplementary Note 4) The multilayer ceramic substrate according to any one of Supplementary notes 1 to 3, further comprising a ceramic insulating layer made of the same material as the heat shrinkage rate adjusting material.
[0091]
(Supplementary Note 5) The heat shrinkage rate adjusting material is Al ₂ O ₃ , SiO ₂ , B ₂ O ₃ , CaO, MgO, ZnO, SrO, BaO, TiO ₂ , PbO, BiO ₃ , Li ₂ O, ZrO ₂ , And Y ₂ O ₃ 5. The multilayer ceramic substrate according to any one of supplementary notes 1 to 4, wherein the multilayer ceramic substrate is a ceramic material containing at least one of the following.
[0092]
(Supplementary Note 6) The supplementary notes 1 to 3, wherein the heat shrinkage rate adjusting material is a conductive material containing at least one of Ag, Pd, Au, Pt, Cu, W, Mo, and Ni. The multilayer ceramic substrate according to any one of the above.
[0093]
(Supplementary Note 7) The multilayer ceramic substrate according to any one of Supplementary Notes 1 to 6, wherein the heat shrinkage rate adjusting material is electrically isolated.
[0094]
(Supplementary Note 8) a step of producing a first green sheet and a second green having mutually different heat shrinkage rates;
Forming a heat shrinkage rate adjusting via hole in the second green sheet;
Embedding a heat shrinkage adjusting material in the heat shrinkage adjusting via hole,
After embedding the heat shrinkage rate adjusting material, the first green sheet and the second green sheet are laminated and fired to form the first green sheet into a first ceramic insulating layer and the second green sheet. Turning the sheet into a second ceramic insulating layer;
A method for manufacturing a multilayer ceramic substrate, comprising:
[0095]
(Supplementary Note 9) a step of producing a first green sheet and a second green having mutually different heat shrinkage rates;
Forming a recess in the second green sheet;
A step of embedding a heat shrinkage adjusting material in the recess,
After embedding the heat shrinkage rate adjusting material, the first green sheet and the second green sheet are laminated and fired to form the first green sheet into a first ceramic insulating layer and the second green sheet. Turning the sheet into a second ceramic insulating layer;
A method for manufacturing a multilayer ceramic substrate, comprising:
[0096]
(Supplementary Note 10) In the step of forming the concave portion, the concave portion is formed by covering a surface of the second green sheet with a protective film, and penetrating a projection piece through the protective film.
The method for manufacturing a multilayer ceramic substrate according to claim 9, wherein the step of embedding the heat shrinkage rate adjusting material in the concave portion is performed in a state where the protective film remains.
[0097]
(Supplementary Note 11) a step of producing a first green sheet and a second green having mutually different heat shrinkage rates;
Forming a pattern of a heat shrinkage adjusting material on the second green sheet;
After forming the pattern of the heat shrinkage rate adjusting material, the first green sheet and the second green sheet are laminated and fired, so that the first green sheet becomes the first ceramic insulating layer and the second green sheet becomes the second ceramic insulating layer. Turning the green sheet into a second ceramic insulating layer;
A method for manufacturing a multilayer ceramic substrate, comprising:
[0098]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the material for adjusting the heat shrinkage is embedded in the concave portion of the second green sheet or the via hole for adjusting the heat shrinkage, and the heat shrinkage of the second green sheet is reduced by the heat of the first green sheet. Since the shrinkage ratio is approximated, the occurrence of cracks and delamination during firing can be prevented, and the quality of the multilayer ceramic substrate can be improved.
[0099]
The same advantage as described above can be obtained by forming a pattern for adjusting the heat shrinkage on the second green sheet. In this case, since the side surface of the pattern serves as a support, each green sheet is placed in the planar direction. Shrinkage is suppressed, and cracks and delaminations are more unlikely to occur.
[0100]
In particular, when the same material as the material of the first ceramic insulating layer is used as the material for adjusting the heat shrinkage, the heat shrinkage of the first green sheet can be made closer to the heat shrinkage of the second green sheet.
[0101]
Further, when a material made of a conductive material is used as the heat shrinkage adjusting material, the heat shrinkage adjusting material can be formed without increasing the number of steps.
[0102]
When a material made of a ceramic material is used as the material for adjusting the heat shrinkage, the cost of the multilayer ceramic substrate can be reduced as compared with the case where a conductive material is used.
[0103]
Further, a concave portion is formed in the second green sheet after the surface of the second green sheet is covered with the protective film, and a material for adjusting the heat shrinkage is embedded in the concave portion in a state where the protective film remains. The adjustment material can be prevented from being mixed with the conductive via filler and the like in the second green sheet.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a multilayer ceramic substrate according to a conventional example.
FIG. 2 is a cross-sectional view of another multilayer ceramic substrate according to a conventional example.
FIG. 3 is a perspective view showing a green sheet method used in a manufacturing process of the multilayer ceramic substrate according to each embodiment of the present invention.
FIGS. 4A to 4D are cross-sectional views (part 1) illustrating a method for manufacturing a multilayer ceramic substrate according to the first embodiment of the present invention.
FIGS. 5A to 5D are cross-sectional views (part 2) illustrating the method for manufacturing the multilayer ceramic substrate according to the first embodiment of the present invention.
FIGS. 6A and 6B are cross-sectional views (part 3) illustrating a method for manufacturing a multilayer ceramic substrate according to the first embodiment of the present invention.
7 (a) is a perspective view of the first green sheet after the step of FIG. 4 (c), and FIG. 7 (b) is a perspective view of the first green sheet after the step of FIG. 4 (d). It is a perspective view of a 1st green sheet.
8 (a) is a perspective view of the second green sheet after the step of FIG. 5 (c), and FIG. 8 (b) is a view after the step of FIG. 5 (d). It is a perspective view of a 2nd green sheet.
FIG. 9 is a cross-sectional view (part 1) illustrating the method for manufacturing the multilayer ceramic substrate according to the second embodiment of the present invention.
FIGS. 10A to 10D are cross-sectional views (part 2) illustrating a method for manufacturing a multilayer ceramic substrate according to a second embodiment of the present invention.
FIGS. 11A and 11B are cross-sectional views (part 3) illustrating a method for manufacturing a multilayer ceramic substrate according to a second embodiment of the present invention.
12 (a) is a perspective view of the second green sheet after the step of FIG. 10 (c), and FIG. 12 (b) is a view after the step of FIG. 10 (d). It is a perspective view of a 2nd green sheet.
FIG. 13 (a) is a perspective view of a first green sheet according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 13 (b) is a cross-sectional view taken along line II of FIG. 13 (a). It is.
FIG. 14A is a perspective view of a first second green sheet according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 14B is a cross-sectional view taken along line I- of FIG. 14A. It is an I line sectional view.
FIG. 15A is a perspective view of a second second green sheet according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 15B is a cross-sectional view taken along line I- of FIG. It is an I line sectional view.
FIG. 16 is a sectional view illustrating a method for manufacturing a multilayer ceramic substrate according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a cross-sectional view of a multilayer ceramic substrate according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st green sheet, 1a, 5a ... Via hole, 1d ... 1st ceramic insulating layer, 2 ... Silicon film, 3, 106 ... Conductive via filler, 4, 105. ..Wiring pattern, 5: second green sheet, 5b: via hole for adjusting heat shrinkage, 5c: recess, 5d: second ceramic insulating layer, 6, 11 ... heat shrinkage Material for adjustment, 7: Doctor blade, 7a: Gap, 8: Passive element, 10: Protective film, 12: Pattern of material for adjusting heat shrinkage, 101 to 104 ... Ceramic insulating layers, 102a to 104a ... via holes.

Claims

In a multilayer ceramic substrate having at least two ceramic insulating layers having different heat shrinkage rates from each other,
A multilayer ceramic substrate, wherein a thermal shrinkage adjusting via hole is formed in at least one of the ceramic insulating layers, and a heat shrinkage adjusting material is embedded therein.

In a multilayer ceramic substrate having at least two ceramic insulating layers having different heat shrinkage rates from each other,
A multilayer ceramic substrate, wherein a concave portion is formed in at least one of the ceramic insulating layers, and a material for adjusting heat shrinkage is embedded therein.

In a multilayer ceramic substrate having at least two ceramic insulating layers having different heat shrinkage rates from each other,
A multilayer ceramic substrate, wherein a pattern of a material for adjusting heat shrinkage is formed on a surface of at least one of the ceramic insulating layers.

Producing a first green sheet and a second green having different heat shrinkage rates from each other;
Forming a heat shrinkage rate adjusting via hole in the second green sheet;
Embedding a heat shrinkage adjusting material in the heat shrinkage adjusting via hole,
After embedding the heat shrinkage adjusting material, the first green sheet and the second green sheet are laminated and fired to form the first green sheet into a first ceramic insulating layer and the second green sheet. Forming a second ceramic insulating layer from the sheet.

Producing a first green sheet and a second green having different heat shrinkage rates from each other;
Forming a recess in the second green sheet;
A step of embedding a heat shrinkage adjusting material in the recess,
After embedding the heat shrinkage adjusting material, the first green sheet and the second green sheet are laminated and fired to form the first green sheet into a first ceramic insulating layer and the second green sheet. Forming a second ceramic insulating layer from the sheet.