JP2004259956A

JP2004259956A - Method of manufacturing glass ceramic multilayer wiring board

Info

Publication number: JP2004259956A
Application number: JP2003049337A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Maeda; 敏彦前田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2023-02-26
Also published as: JP3898653B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a glass ceramic multilayer wiring board which has a built-in passive element and which can suppress the occurrence of separation and the generation of cracks in an interface of a built-in molding block and a built-in insulation layer formed of a glass ceramic sintered material. <P>SOLUTION: The molding block 1 which is composed of passive element material green sheets is prepared. After placing a mask 2 on the molding block 1, the molding block 1 is placed on a first support body 3a. Then, first glass ceramic slurry is applied around the molding block 1 on the first support body 3a so that the coating thickness of the slurry after drying may be the same as the thickness of the molding block 1. Thus, a first green sheet 4 is obtained. The first green sheet 4 and a second green sheet are laid on top of each other to form a green sheet laminate to manufacture the glass ceramic multilayer wiring board. By this structure, separation or cracks which may occur and be generated in the interface between the molding block 1 and the insulation layer formed of glass ceramic sintered material can be prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガラスセラミックス焼結体から成る絶縁層の内部にコンデンサ・インダクタ等の受動素子を内蔵したガラスセラミック多層配線基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯電子機器や携帯用情報端末等の分野では、半導体素子を実装した多層配線基板と共に、受動部品として抵抗体・コンデンサ・インダクタ等をプリント回路基板等の基板上に実装したモジュール基板が用いられてきた。
【０００３】
しかし近年、このような携帯電子機器や携帯用情報端末等に用いられる部品の小型化・複合化・高性能化が強く求められており、半導体素子を実装する多層配線基板の内部に受動部品に相当する機能を有する受動素子を内蔵させておき、この多層配線基板に半導体素子や受動部品を高密度で実装するようにした部品の集積化の流れが進んでいる。
【０００４】
これらの受動部品を多層配線基板の内部に受動素子として取り込むことは、多層配線基板の表面にこれら受動部品の実装スペースを確保する必要をなくし、また設計の自由度も増すため、多層配線基板の小型化に寄与できることとなる。このような受動素子を内蔵する多層配線基板は、従来以下のような方法で作製されていた。
【０００５】
例えば、コンデンサを厚膜印刷法で作製する場合は、絶縁層を形成するガラスセラミック・グリーンシートに、受動素子材料である例えば誘電体の層を形成するための誘電体ペーストを部分的に塗工して誘電体膜を形成し、その後、所望の導体パターンを形成したガラスセラミック・グリーンシートと誘電体パターンを形成したガラスセラミック・グリーンシートとを積層して、これを多層配線基板を構成する他のガラスセラミック・グリーンシートと積層一体化して同時に焼成することで形成されていた。
【０００６】
しかし、厚膜印刷法でコンデンサ等の受動部品を形成する場合には、誘電体ペースト中に含まれる溶剤によりガラスセラミック・グリーンシートが変形しやすいこと、さらに、厚膜印刷法で形成した誘電膜がガラスセラミック・グリーンシートの表面に対し凸状となり、この誘電体膜の上に積層して形成される絶縁層の各層がその部分で凸状に変形して、ガラスセラミック多層配線基板の絶縁層の厚みが一定ではなくなるという問題点があった。
【０００７】
また、一般に導体パターンを使用して形成した受動素子の精度は、導体パターンの位置精度や絶縁層の厚み精度に依存する。従って、受動素子の特性の高精度化には、ガラスセラミック・グリーンシートの変形を抑え、各層間の位置精度を保つことが必要であるが、上記のような方法ではその実現が困難であるという問題点があった。
【０００８】
また、絶縁層を形成するガラスセラミック・グリーンシートとは異なる物性をもつ同じ大きさのグリーンシート、例えば誘電体グリーンシート等を絶縁層間に介在させて積層することによって多層配線基板の内部にこの誘電体層をコンデンサ層として形成する場合は、ガラスセラミック・グリーンシートおよび誘電体グリーンシートに所望の電極となる導体パターンを形成した後、誘電体グリーンシートをガラスセラミック・グリーンシートで挟み込んで積層して同時に焼成することによって形成されていた。
【０００９】
しかし、この場合には、各絶縁層および誘電体層の同一平面はそれぞれ同一材料で構成されるため、コンデンサ層を形成するために絶縁層間に介在させた誘電体層の上下に位置している、内部回路を形成する配線パターンに不要な浮遊容量が発生することとなるため、回路の電気特性に影響を与えることになり望ましくない場合があるという問題点があった。
【００１０】
この問題点を解決する製造方法として、誘電体層等になるセラミック機能材料のグリーンシート上に導体ペーストを所定パターンに塗布し、このグリーンシートを所定枚数積層して成る、受動素子が形成された成形体ブロックを準備する工程と、絶縁層を形成する複数のガラスセラミック・グリーンシートおよび導体パターンを有し、内部に成形体ブロックを収容する空間が予め設けられたガラスセラミック・グリーンシート積層体を準備する工程と、成形体ブロックをガラスセラミック・グリーンシート積層体の内部の空間に嵌め込み、成形体ブロックを含んだ複合積層体を準備する工程と、この複合積層体を同時焼成する製造方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。さらに、この複合積層体は、その上下面にこの積層複合体の焼成温度では焼結しないセラミック・グリーンシートからなるシート状支持体を配し、このシート状支持体とともに複合積層体を焼成して、焼成後に未焼結のシート状支持体を除去する工程を加えることもできるというものである。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１１−８７９１８公報
【特許文献２】
特開平１１−３４０６３４号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、セラミック機能材料のグリーンシートを用いて受動素子が形成された成形体ブロックを、ガラスセラミック・グリーンシート積層体の内部の空間に嵌め込んで同時に焼成する場合には、成形体ブロックの側面とこれに接するガラスセラミック・グリーンシート積層体の内部の空間の側面との界面で、成形体ブロックとガラスセラミック・グリーンシートとの焼結挙動が異なるため、焼成過程において剥離が発生しやすいという問題点があった。そして、その結果、成形体ブロックとガラスセラミック・グリーンシート積層体との間を跨ぐように配置された配線導体となる導体パターンに断線が発生しやすいという問題点があった。
【００１３】
また、複合積層体の上下面にその積層複合体の焼成温度では焼結しないセラミック・グリーンシートからなるシート状支持体を配し、このシート状支持体とともに複合積層体を焼成した後、未焼結のシート状支持体を除去する場合には、成形体ブロックの側面とこれに接するガラスセラミック・グリーンシート積層体の内部の空間の側面との界面で、成形体ブロックとガラスセラミック・グリーンシートとの焼結挙動が異なるため、焼成後の焼結体にクラックが発生しやすいという問題点があった。そして、その結果、成形体ブロックとガラスセラミック絶縁層との間を跨ぐように配置された配線導体となる導体パターンの断線が発生しやすい、あるいは絶縁層の絶縁性が劣化しやすいという問題点があった。
【００１４】
これは、成形体ブロックとガラスセラミック・グリーンシート積層体とを圧着して一体化する際に、成形体ブロックの底面とガラスセラミック・グリーンシート積層体の内部の空間の底部の上面とは良好に圧着できるのに対し、成形体ブロックの側面とガラスセラミック・グリーンシート積層体の内部の空間の側面との圧着は困難であることから、成形体ブロックの側面とガラスセラミック・グリーンシート積層体の内部の空間の側面との界面に部分的な密着不良が存在することとなるためである。その結果、焼成工程において、成形体ブロックとガラスセラミック・グリーンシート積層体との収縮挙動が異なるため、成形体ブロックの側面とガラスセラミック・グリーンシート積層体の内部の空間の側面との界面に剥離やクラックが発生するものと考えられる。
【００１５】
本発明は上記問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、成形体ブロック側面とガラスセラミック・グリーンシート積層体との側面における界面に剥離やクラックの発生を抑制し、成形体ブロックとガラスセラミック絶縁層間を跨ぐ導体パターンの断線や絶縁層の絶縁性の劣化がない受動素子を内蔵したガラスセラミック多層配線基板の製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上述の問題点を解決するために鋭意検討を重ねた結果、成形体ブロックの側面とこれを収容するガラスセラミック・グリーンシート積層体の内部の空間の側面との界面における剥離やクラックの発生に対し、両者の界面における焼成前の密着性に着目し、グリーンシートの状態での密着性を向上させることにより、成形体ブロックの側面とガラスセラミック・グリーンシート積層体の内部の空間の側面との界面における剥離やクラックの発生を効果的に抑えることができ、導体パターンの断線や絶縁層の絶縁性の劣化がない、受動素子を内蔵したガラスセラミック多層配線基板を得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１７】
すなわち、本発明のガラスセラミック多層配線基板の製造方法は、受動素子材料グリーンシート上に導体ペーストを受動素子の導体パターンに塗布するとともにこれを複数枚積層して成る成形体ブロックを準備する工程と、前記成形体ブロック上に全面を覆うようにマスクを配置する工程と、前記マスクの配置された前記成形体ブロックを前記マスクを上側にして第１の支持体上に載置する工程と、前記成形体ブロックが載置された前記第１の支持体上に、ガラス粉末，セラミックフィラー，バインダおよび溶剤を含有する第１のガラスセラミック・スラリーを、前記マスクの配置された前記成形体ブロックを取り囲むとともに乾燥後の塗工厚みが前記成形体ブロックと同じになるように塗工する工程と、前記マスクおよび前記第１の支持体を除去し、内側に前記成形体ブロックが一体的に埋設された第１のグリーンシートを得る工程と、第２の支持体上にガラス粉末，セラミックフィラー，バインダおよび溶剤を含有する第２のガラスセラミック・スラリーを塗工した後、前記第２の支持体を除去して第２のグリーンシートを得る工程と、前記第１および第２のグリーンシートに導体ペーストを所定パターンに塗布する工程と、前記導体ペーストが塗布された前記第１および第２のグリーンシートを所定枚数積層してグリーンシート積層体を作製する工程と、このグリーンシート積層体を焼成する工程とを具備することを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明のガラスセラミック多層配線基板の製造方法は、上記構成において、前記第１のガラスセラミック・スラリーの前記溶剤は、前記受動素子材料グリーンシートに含有されているバインダのＳＰ値（溶解度パラメータ）に対してその差が２以下であることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明のガラスセラミック多層配線基板の製造方法によれば、その上の全面を覆うようにマスクが配置された成形体ブロックが載置された第１の支持体上に、ガラス粉末，セラミックフィラー，バインダおよび溶剤を含有する第１のガラスセラミック・スラリーを、成形体ブロックを取り囲むとともに乾燥後の塗工厚みが成形体ブロックと同じになるように塗工した後、マスクおよび第１の支持体を除去して、成形体ブロックが内側に一体的に埋設された第１のグリーンシートを得る工程を具備することから、第１のガラスセラミック・スラリー中の溶剤が受動素子材料グリーンシートを積層して成る成形体ブロックの側面を適度に溶解するため、成形体ブロックの側面とその周囲の第１のガラスセラミック・スラリーから成るグリーンシートの側面との界面とが強固に密着して一体化された第１のグリーンシートを得ることができる。さらに、この溶解の過程において、成形体ブロックを構成する受動素子材料とその周囲の第１のガラスセラミック・スラリーから成るグリーンシートを形成するガラスおよびセラミックフィラーとの混合領域が形成され、この混合領域が両者の収縮挙動の緩和層として働くことから、焼成後の成形体ブロックとガラスセラミックス焼結体から成る絶縁層との間の剥離の発生や絶縁層におけるクラックの発生を抑制することができる。そのため、成形体ブロックとガラスセラミック絶縁層との間を跨ぐように配設された導体パターンの断線や絶縁層の絶縁性の劣化がない受動素子を内蔵したガラスセラミック多層配線基板を得ることができる。
【００２０】
また、本発明のガラスセラミック多層配線基板の製造方法において、第１のガラスセラミック・スラリーに用いる溶剤が成形体ブロックを形成する受動素子材料グリーンシートに含有されているバインダのＳＰ値（溶解度パラメータ）に対してその差が２以下であるときには、この第１のガラスセラミック・スラリー中の溶剤が成形体ブロックの側面を適度に溶解することとなるため、両者の界面において、成形体ブロックを形成する受動素子材料と、成形体ブロックを内側に埋設した第１のグリーンシートを形成するガラス粉末およびセラミックフィラーとから成る混合領域を形成することが容易となり、この混合領域が焼成時における両者の収縮挙動の緩和層として働くことから、成形体ブロックとガラスセラミックス焼結体から成る絶縁層との剥離や絶縁層におけるクラックの発生をより一層効果的に抑制することができる。
【００２１】
そのため、成形体ブロックの側面とガラスセラミック焼結体から成る絶縁層の側面との界面において両者を確実に一体化できるため、内側に成形体ブロックを一体的に埋設した第１のグリーンシートと第２のグリーンシートを所定枚数積層してグリーンシート積層体を作製する工程や、このグリーンシート積層体を焼成する工程で問題が発生することがない。
【００２２】
その結果、本発明のガラスセラミック多層配線基板の製造方法によれば、成形体ブロックの側面とガラスセラミックス焼結体から成る絶縁層の側面との界面における剥離やクラックの発生を抑制することができ、成形体ブロックとガラスセラミック絶縁層との間を跨ぐように配設される導体パターンの断線や絶縁層の絶縁性の劣化がない、受動素子を内蔵したガラスセラミック多層配線基板を得ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のガラスセラミック多層配線基板の製造方法を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
図１（ａ）〜（ｊ）は、それぞれ本発明のガラスセラミック多層配線基板の製造方法の実施の形態の一例を説明するための工程毎の断面図である。
【００２５】
まず、図１（ａ）に示すように、受動素子材料の粉末，バインダおよび溶剤を含有する受動素子材料グリーンシートを用意し、この主面上に導体ペーストにより受動素子の導体パターンを塗布するとともに、その複数枚を積層して、成形体ブロック１を準備する。このような成形体ブロック１には、例えば特許文献１や特許文献１に記載されたようなものを始め、種々の構成の受動素子となるものを使うことができる。
【００２６】
例えば、成形体ブロック１が受動素子である積層コンデンサとして機能するものである場合は、受動素子材料グリーンシートとしてチタン酸バリウム粉末および添加物を所定量調合した低温焼成可能なチタン酸バリウム・グリーンシートを用い、これにＡｇ，Ａｇ−Ｐｔ合金，Ａｇ−Ｐｄ合金および銅から成る群から選ばれた少なくとも１種類を主成分とする導体ペーストを塗工することによりコンデンサ電極となる導体パターンを形成し、これを積層し一体化することで形成することができる。
【００２７】
また、成形体ブロック１が受動素子である積層インダクタとして機能するものである場合は、受動素子材料グリーンシートとしてフェライト粉末および添加物を所定量調合した低温焼成可能なフェライト・グリーンシートを用い、これにＡｇ，Ａｇ−Ｐｔ合金，Ａｇ−Ｐｄ合金および銅から成る群から選ばれた少なくとも１種類を主成分とする導体ペーストをインダクタの導体パターンに塗工し、これを積層するとともに、それらインダクタの導体パターンをこのフェライト・グリーンシートに形成した貫通導体で接続することによってスパイラル状のインダクタ素子を形成するように配置した後、これを積層し一体化することで形成することができる。
【００２８】
なお、成形体ブロック１を形成する受動素子材料グリーンシートのバインダには、例えばポリビニルブチラール系バインダやアクリル系バインダを用いることができる。これらのバインダを用いると、焼成時における脱脂性がよく、また受動素子材料グリーンシートの積層性も良好であり、本発明に好適である。
【００２９】
次に、図１（ｂ）に示すように、成形体ブロック１上に、この例では上側の主面に、その全面を覆うようにして後述する第１のガラスセラミック・スラリーを遮蔽するためのマスク２を配置する。このマスク２は、第１のガラスセラミック・スラリーが成形体ブロック１上に塗布されることを防ぐためのものであり、第１のガラスセラミック・スラリーに含まれる溶剤に対し、耐溶剤性を持つことが必要である。このようなマスク２に用いる材料としては、グリーンシートの支持体として使用されているポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと表記する。）等を用いることができる。
【００３０】
そして、マスク２は、成形体ブロック１を形成した後、例えば、粘着剤を塗布した厚み５０μｍのＰＥＴフィルム上に成形体ブロック１を載置し、ＰＥＴフィルムと共に成形体ブロック１を所望の寸法に打ち抜くことにより成形体ブロック１上の全面を覆うように配置される。
【００３１】
次に、これを図１（ｃ）に示すように、後述する内側に成形体ブロック１が一体的に埋設された第１のグリーンシート４を形成するために、第１の支持体３ａ上に、マスク２を上側として配置する。
【００３２】
次に、図１（ｄ）に示すように、成形体ブロック１が載置された第１の支持体３ａ上に、ガラス粉末，セラミックフィラー，バインダおよび溶剤を含有する第１のガラスセラミック・スラリーを、上面にマスク２の配置された成形体ブロック１を取り囲むとともに乾燥後の塗工厚みが成形体ブロック１の厚みと同じになるように塗工する。これにより、内側に成形体ブロック１が一体的に埋設された第１のグリーンシート４を得ることが重要である。
【００３３】
これは、第１のガラスセラミック・スラリー中の溶剤が受動素子材料グリーンシートを積層して成る成形体ブロック１の側面を適度に溶解するため、成形体ブロック１の側面とその周囲の第１のガラスセラミック・スラリーから成る層の側面との界面において、両者が強固に密着できるようになる。さらに、その溶解の過程において、成形体ブロック１を形成する受動素子材料と第１のガラスセラミック・スラリーから成る層に含有されているガラスおよびセラミックフィラーとの混合領域が両者の界面に形成されることとなる。そして、この混合領域は、後述する焼成工程において両者の収縮挙動の緩和層として働くことから、成形体ブロック１とその周囲のガラスセラミックス焼結体から成る絶縁層との間における剥離や絶縁層におけるクラックの発生を抑制することができる。
【００３４】
なお、このようにして第１のグリーンシート４を得るための第１のガラスセラミック・スラリーから成る層の形成方法は、例えばスロットコート法により形成でき、第１のガラスセラミック・スラリーを、マスク２の配置された成形体ブロック１を取り囲むとともに乾燥後の塗工厚みが成形体ブロック１の厚みと同じになるように第１の支持体３ａ上に塗工することにより得られる。このとき、マスク２は、成形体ブロック１上に第１のガラスセラミック・スラリーが塗布されることを防止するように機能する。
【００３５】
ここで、第１のガラスセラミック・スラリーに用いるガラス粉末としては、例えばＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３系，ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３系，ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−ＭＯ系（但し、ＭはＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す），ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｍ^１Ｏ−Ｍ^２Ｏ系（但し、Ｍ^１およびＭ^２は同一または異なってＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す），ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｍ^１Ｏ−Ｍ^２Ｏ系（但し、Ｍ^１およびＭ^２は前記と同じである），ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ｍ^３ _２Ｏ系（但し、Ｍ^３はＬｉ，ＮａまたはＫを示す），ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｍ^３ _２Ｏ系（但し、Ｍ^３は前記と同じである），Ｐｂ系ガラス，Ｂｉ系ガラス等を用いることができる。
【００３６】
また、セラミックフィラーとしては、例えばＡｌ_２Ｏ_３・ＳｉＯ_２・ＺｒＯ_２とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物や、ＴｉＯ_２とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物，Ａｌ_２Ｏ_３およびＳｉＯ_２から選ばれる少なくとも１種を含む複合酸化物（例えばスピネル，ムライト，コージェライト）等を用いることができる。
【００３７】
ここで、第１のガラスセラミック・スラリーのバインダには、アクリル系バインダ、例えば、メタクリル酸エステル共重合体やアクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等の、第１のガラスセラミック・スラリーに用いられる溶剤に対し良好に溶解するものが選択される。
【００３８】
また、成形体ブロック１のバインダがブチラール系バインダまたはアクリル系バインダであるときには、第１のガラスセラミック・スラリーに用いる溶剤には、αテルピネオールやＤＢＰ等の、成形体ブロック１のバインダと溶解度パラメータであるＳＰ値が近い溶剤を用いるのが望ましい。これは、成形体ブロック１の受動素子材料グリーンシートに含有されているバインダとＳＰ値が近いことにより、この第１のガラスセラミック・スラリー中の溶剤が成形体ブロック１の側面を適度に、より一層良好に溶解するためである。好適には、成形体ブロック１に含有されているバインダのＳＰ値と第１のガラスセラミック・スラリーの溶剤のＳＰ値との差が２以下であることが望ましい。例えば、成型体ブロック１のバインダがアクリル系バインダ（ＳＰ値は８〜９）である場合には、第１のガラスセラミック・スラリーの溶剤にはトルエン（ＳＰ値は８．９）を、バインダがブチラール系バインダ（ＳＰ値は８〜９）である場合には、溶剤にはαテルピネオール（ＳＰ値は９．３）を用いることが望ましい。
【００３９】
第１の支持体３ａには、剥離を容易にするため片面にシリコンやフッ素系の剥離剤が塗布されたＰＥＴフィルム等を使用することができる。
【００４０】
次に、図１（ｅ）に示すように、マスク２および支持体３ａを例えば剥離することによって除去して、第１のガラスセラミック・スラリーから成る層の内側に成形体ブロック１が一体化に埋設された第１のグリーンシート４を得る。
【００４１】
次に一方で、図１（ｆ）に示すように、ガラス粉末およびセラミックフィラーを所定量秤量してガラスセラミック組成物を調製し、その組成物にバインダ，溶剤等を加えて第２のガラスセラミック・スラリーを用意し、これをドクターブレード法や圧延法等により第２の支持体３ｂ上に層状に塗工した後、第２の支持体３ｂを除去して、第２のグリーンシート５を得る。
【００４２】
第２の支持体３ｂにも、剥離を容易にするため片面にシリコンやフッ素系の剥離剤が塗布されたＰＥＴフィルム等を使用することができる。
【００４３】
ここで、第２のガラスセラミック・スラリーに用いるガラス粉末およびセラミックフィラーの材料および組成比は、同じガラスセラミックス焼結体から成る絶縁層を多層に積層して成るガラスセラミック多層配線基板を得る場合には、第１のグリーンシート４を形成するための第１のガラスセラミック・スラリーと同一組成のものを用いるのがよい。
【００４４】
なお、例えば成形体ブロック１と絶縁層となるガラスセラミックスとの熱膨張差が大きく、成形体ブロック１にクラック等の発生が避けられない場合には、第１および第２のガラスセラミック・スラリーの組成を異ならせて、成型体ブロック１が内側に埋設された絶縁層となる第１のグリーンシートのガラスセラミックスの熱膨張係数が他の絶縁層となる第２のグリーンシートのガラスセラミックスの熱膨張係数と成形体ブロック１の熱膨張係数との中間的な値をとるよう組成を変更させたものを用いてもよい。
【００４５】
次に、図１（ｇ）に示すように、第２のグリーンシート５にレーザ加工や、マイクロドリル加工あるいはパンチング加工等の機械的加工によりビアホール導体やスルーホール導体等の貫通導体を形成するための所定の貫通孔６を形成し、次いで、図１（ｈ）に示すように、それら貫通孔６の内部に導体ペーストを充填して、ビアホール導体７となるビアホール導体パターンを形成する。
【００４６】
ビアホール導体７用の導体ペーストは、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ，Ｎｉ，ＰｔおよびＰｄから選ばれる少なくとも１種以上の金属粉末を有機溶剤，バインダとともに混練することにより作製される。例えば、後述する配線導体８をＣｕから成る導体で形成する場合であれば、同じくＣｕの粉末と有機バインダと有機溶剤とを含み、必要に応じてガラス等の無機成分を添加して混合して調製される。
【００４７】
ビアホール導体７用の導体ペーストの貫通孔６内への充填は、貫通孔６の配置に合わせて開口を形成したスクリーン製版を用いるスクリーン印刷法により行なうことができる。
【００４８】
次に、図１（ｉ）に示すように、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ，Ｎｉ，ＰｔおよびＰｄから選ばれる少なくとも１種以上の金属粉末を有機溶剤，バインダとともに混練して作製した導体ペーストを、第１のグリーンシート４の主面上および第２のグリーンシート５の主面上にスクリーン印刷等で塗布することで、配線回路や電極パッド等を構成する配線導体８となる所定パターンに導体パターンを形成する。
【００４９】
例えば、配線導体８をＣｕから成る導体で形成する場合であれば、Ｃｕの粉末と有機バインダと有機溶剤とを含み、必要に応じてガラス等の無機成分を添加して混合して調製されるＣｕペーストを、スクリーン印刷やグラビア印刷等の印刷法を用いて第１のグリーンシート４および第２のグリーンシート５の主面上に所定パターンに塗布することによって配線導体８を形成する。
【００５０】
次に、図１（ｊ）に示すように、貫通孔６の形成やビアホール導体７，配線導体８の導体ペーストの印刷等の所定の加工を施した複数枚の第１および第２のグリーンシート４・５を積層して、グリーンシート積層体９を作製する。
【００５１】
次に、このグリーンシート積層体９を４００℃〜８５０℃の温度で加熱処理して、第１のグリーンシート４，第２のグリーンシート５，ビアホール導体７および配線導体８の有機成分を分解除去した後、同時焼成することにより、受動素子として機能する成形体ブロック１を内蔵したガラスセラミック多層配線基板を得ることができる。
【００５２】
【実施例】
以下、本発明のガラスセラミック多層配線基板の製造方法を具体例によって詳細に説明する。
【００５３】
本実施例では、図２に断面図で示すような、ガラスセラミックス焼結体から成る絶縁層１０の内部にＡｇ−Ｐｄ合金層から成る配線導体１１を介して１０ｍｍ角の成形体ブロック１２を有する評価基板を作製し、導通抵抗および断面観察による成形体ブロック１２と絶縁層１０との間のクラックおよび剥離の有無の確認を行なった。
【００５４】
まず、成形体ブロック１２は、平均粒径０．１μｍのチタン酸バリウム粉末９０質量％と、軟化温度５００℃のＬｉ系ガラス粉末１０質量％とを調合し、これに溶剤およびバインダを加えて十分混練したチタン酸バリウム・スラリーを塗工して形成したチタン酸バリウム・グリーンシートに電極ペーストを塗布して積層し、５０μｍの厚みを有する、コンデンサ素子として機能する成形体ブロック１２を作製した。
【００５５】
その後、成形体ブロック１２をマスクとなる粘着剤を塗布した厚み５０μｍのＰＥＴフィルム上に配置し、その後、所定の寸法に成形体ブロック１２とＰＥＴフィルムとを共に打ち抜いて、マスクを配置した成形体ブロック１２を作製した。
【００５６】
次に、成形体ブロック１２をＰＥＴフィルムから成る第１の支持体上に載置し、ガラスとしてＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＭｇＯ−Ｂ_２Ｏ_３−ＺｎＯ系ガラス粉末を７５質量％と、セラミックスのフィラー成分としてＡｌ_２Ｏ_３粉末を２５質量％とを調合し、これにバインダ，αテルピネオールとメタノールとの混合溶剤を加え、十分混練して作製した第１のガラスセラミック・スラリーを、成形体ブロック１２を取り囲むように、また乾燥後の厚みが成形体ブロック１２と同じになるように塗工して、成形体ブロック１２を内側に一体的に埋設した絶縁層１０となる、第１のグリーンシートを作製した。
【００５７】
また、ガラスとしてＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＭｇＯ−Ｂ_２Ｏ_３−ＺｎＯ系ガラス粉末を７５質量％と、セラミックスフィラーとしてＡｌ_２Ｏ_３粉末を２５質量％とを調合し、これに溶剤およびバインダを加えて十分混練して、第２のガラスセラミック・スラリーを作製した。次に、これをドクターブレード法にてＰＥＴフィルムから成る第２の支持体上に塗工して、絶縁層１０となる第２のグリーンシートを作製した。
【００５８】
次に、これら第１および第２のグリーンシートにパンチング加工により所定の貫通孔を形成し、次いで、その内部にＡｇ−Ｐｄ合金粉末（平均粒径１μｍ）にエチルセルロース系バインダおよびαテルピネオールを加えて適度な粘度となるように調整した導体ペーストを充填して、ビアホール導体１３となるビアホール導体パターンを形成した。
【００５９】
次に、第２のグリーンシートおよび成形体ブロック１２を内蔵した第１のグリーンシートに、Ａｇ−Ｐｄ合金粉末（平均粒径１μｍ）にエチルセルロース系バインダおよびαテルピネオールを加えて適度な粘度となるように調整した導体ペーストをスクリーン印刷にて厚み５μｍとなるように所定パターンに塗布して、配線導体１１を形成した。
【００６０】
これを所定の順序で所定枚数（この例では３枚）重ね合わせ、真空プレスにて積層して成形体ブロック１２を内蔵したグリーンシート積層体を得た。
【００６１】
また、比較例として、第２のグリーンシートと同じガラスセラミック・グリーンシートを用いて作製したグリーンシート積層体に収容部を形成しておき、その内部に成形体ブロック１２を嵌め込んで積層した試料を作製した。
【００６２】
まず、ガラスセラミック・グリーンシートにパンチングにて１０ｍｍ角の穴加工を施した。次に、ガラスセラミック・グリーンシートにパンチング等の機械的加工により所定の貫通孔を形成し、次いで、その内部にＡｇ−Ｐｄ合金粉末（平均粒径１μｍ）にエチルセルロース系バインダおよびαテルピネオールを加えて適度な粘度となるように調整した導体ペーストを充填して、ビアホール導体となるビアホール導体パターンを形成した。
【００６３】
次に、ガラスセラミック・グリーンシートにＡｇ−Ｐｄ合金粉末（平均粒径１μｍ）にエチルセルロース系バインダおよびαテルピネオールを加えて適度な粘度となるように調整した導体ペーストをスクリーン印刷にて厚み５μｍとなるように所定パターンに塗布して、配線導体を形成した。さらに、これら配線導体を形成したガラスセラミック・グリーンシートと１０ｍｍ角の穴加工をしたガラスセラミック・グリーンシートとを積層し、収容部を有するガラスセラミック・グリーンシート積層体を形成した。そして、この収容部に成形体ブロックを嵌め込み、さらにその上に所望の配線導体を形成したガラスセラミック・グリーンシートを重ね合わせ、真空プレスにて積層して、成形体ブロックを内蔵したガラスセラミック・グリーンシート積層体を比較例として得た。
【００６４】
そして、以上の実施例のグリーンシート積層体および比較例のガラスセラミック・グリーンシート積層体を９００℃，１時間の条件で焼成することによって、成形体ブロックを内蔵した評価基板である試料１（実施例）および試料２（比較例）を作製した。
【００６５】
このようにして作製した試料１および試料２の各５個ずつについて、その基板の導通抵抗および断面観察を行なった。その評価結果を表１に示す。
【００６６】
【表１】

【００６７】
表１において、導通抵抗については、直流抵抗を測定し１Ω以下のものを「○」、１Ωを超えるものを断線不良として「×」として示した。また、断面観察については、成形体ブロックと絶縁層との間にクラックや剥離が発生していないものを「○」とし、成形体ブロックと絶縁層との間にクラックや剥離が発生しているものを「×」として示した。
【００６８】
表１に示す結果から明らかなように、試料２では、直流抵抗を測定した結果、導通抵抗がｋΩ以上のものが存在し、導通抵抗測定時に断線が発生していることが分かり、断面観察の結果、成形体ブロックと絶縁層との間で剥離が発生しているのが確認された。
【００６９】
これに対して、本発明のガラスセラミック多層配線基板の製造方法の実施例である試料１は、直流抵抗を測定した結果、導通抵抗が１Ω以下であり、断線もなく、また、断面観察の結果からも成形体ブロック１２と絶縁層１０との間にクラックや剥離の発生も見られなかった。
【００７０】
なお、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば、上述の実施例では配線導体にＡｇ−Ｐｄ合金を用いたが、配線導体にＣｕ，Ａｇ，Ａｕ等を用いてもよい。また、グリーンシート積層体の上下面にこのグリーンシート積層体の焼成温度では焼結しないセラミック・グリーンシートから成るシート状支持体を配し、シート状支持体とともにグリーンシート積層体を焼成して、焼結後に未焼結のシート状支持体を除去する、拘束焼成と言われる焼成方法を使用してもよい。
【００７１】
【発明の効果】
本発明のガラスセラミック多層配線基板の製造方法によれば、その上の全面を覆うようにマスクが配置された成形体ブロックが載置された第１の支持体上に、ガラス粉末，セラミックフィラー，バインダおよび溶剤を含有する第１のガラスセラミック・スラリーを、成形体ブロックを取り囲むとともに乾燥後の塗工厚みが成形体ブロックと同じになるように塗工した後、マスクおよび第１の支持体を除去して、成形体ブロックが内側に一体的に埋設された第１のグリーンシートを得る工程を具備することから、第１のガラスセラミック・スラリー中の溶剤が受動素子材料グリーンシートを積層して成る成形体ブロックの側面を適度に溶解するため、成形体ブロックの側面とその周囲の第１のガラスセラミック・スラリーから成るグリーンシートの側面との界面とが強固に密着して一体化された第１のグリーンシートを得ることができる。さらに、この溶解の過程において、成形体ブロックを構成する受動素子材料とその周囲の第１のガラスセラミック・スラリーから成るグリーンシートを形成するガラスおよびセラミックフィラーとの混合領域が形成され、この混合領域が両者の収縮挙動の緩和層として働くことから、焼成後の成形体ブロックとガラスセラミックス焼結体から成る絶縁層との間の剥離の発生や絶縁層におけるクラックの発生を抑制することができる。そのため、成形体ブロックとガラスセラミック絶縁層との間を跨ぐように配設された導体パターンの断線や絶縁層の絶縁性の劣化がない受動素子を内蔵したガラスセラミック多層配線基板を得ることができる。
【００７２】
また、本発明のガラスセラミック多層配線基板の製造方法において、第１のガラスセラミック・スラリーに用いる溶剤が成形体ブロックを形成する受動素子材料グリーンシートに含有されているバインダのＳＰ値（溶解度パラメータ）に対してその差が２以下であるときには、この第１のガラスセラミック・スラリー中の溶剤が成形体ブロックの側面を適度に溶解することとなるため、両者の界面において、成形体ブロックを形成する受動素子材料と、成形体ブロックを内側に埋設した第１のグリーンシートを形成するガラス粉末およびセラミックフィラーとから成る混合領域を形成することが容易となり、この混合領域が焼成時における両者の収縮挙動の緩和層として働くことから、成形体ブロックとガラスセラミックス焼結体から成る絶縁層との剥離や絶縁層におけるクラックの発生をより一層効果的に抑制することができる。
【００７３】
そのため、成形体ブロックの側面とガラスセラミック焼結体から成る絶縁層の側面との界面において両者を確実に一体化できるため、内側に成形体ブロックを一体的に埋設した第１のグリーンシートと第２のグリーンシートを所定枚数積層してグリーンシート積層体を作製する工程や、このグリーンシート積層体を焼成する工程で問題が発生することがない。
【００７４】
その結果、本発明のガラスセラミック多層配線基板の製造方法によれば、成形体ブロックの側面とガラスセラミックス焼結体から成る絶縁層の側面との界面における剥離やクラックの発生を抑制することができ、成形体ブロックとガラスセラミック絶縁層との間を跨ぐように配設される導体パターンの断線や絶縁層の絶縁性の劣化がない、受動素子を内蔵したガラスセラミック多層配線基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｊ）は、それぞれ本発明のガラスセラミック多層配線基板の製造方法の実施の形態の一例を説明するための工程毎の断面図である。
【図２】本発明のガラスセラミック多層配線基板の実施例としての評価基板の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１２・・・・成形体ブロック
２・・・・マスク
３ａ・・・第１の支持体
３ｂ・・・第２の支持体
４・・・・第１のグリーンシート
５・・・・第２のグリーンシート
６・・・・貫通孔
７・・・・ビアホール導体
８・・・・配線導体
９・・・・グリーンシート積層体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a glass ceramic multilayer wiring board in which passive elements such as capacitors and inductors are built in an insulating layer made of a glass ceramic sintered body.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in the field of portable electronic devices, portable information terminals, and the like, a module board in which resistors, capacitors, inductors, and the like are mounted as passive components on a printed circuit board or the like is used together with a multilayer wiring board on which semiconductor elements are mounted. I have been.
[0003]
However, in recent years, there has been a strong demand for miniaturization, compounding, and high performance of components used in such portable electronic devices and portable information terminals, etc., and passive components are mounted inside a multilayer wiring board on which semiconductor elements are mounted. The flow of integration of components in which a passive element having a corresponding function is built in and semiconductor elements and passive components are mounted at a high density on this multilayer wiring board is progressing.
[0004]
Incorporating these passive components as passive elements inside the multilayer wiring board eliminates the need to secure mounting space for these passive components on the surface of the multilayer wiring board and increases the degree of freedom in design. This can contribute to miniaturization. Conventionally, a multilayer wiring board incorporating such passive elements has been manufactured by the following method.
[0005]
For example, when a capacitor is manufactured by the thick film printing method, a dielectric paste for forming a dielectric material layer, which is a passive element material, is partially applied to a glass ceramic green sheet for forming an insulating layer. Then, a glass ceramic green sheet on which a desired conductor pattern is formed and a glass ceramic green sheet on which a dielectric pattern is formed are laminated to form a multilayer wiring board. It was formed by laminating and integrating with the glass ceramic green sheet and firing at the same time.
[0006]
However, when forming passive components such as capacitors by the thick film printing method, the glass ceramic green sheet is easily deformed by the solvent contained in the dielectric paste, and the dielectric film formed by the thick film printing method Becomes convex with respect to the surface of the glass ceramic green sheet, and each layer of the insulating layer formed by laminating on the dielectric film is deformed into a convex shape at that portion, and the insulating layer of the glass ceramic multilayer wiring board is formed. However, there was a problem that the thickness was not constant.
[0007]
In general, the accuracy of a passive element formed using a conductor pattern depends on the position accuracy of the conductor pattern and the thickness accuracy of the insulating layer. Therefore, in order to increase the precision of the characteristics of the passive element, it is necessary to suppress the deformation of the glass ceramic green sheet and to maintain the positional accuracy between the layers, but it is difficult to realize the above method. There was a problem.
[0008]
Also, by stacking green sheets of the same size having different physical properties from those of the glass ceramic green sheets forming the insulating layer, for example, dielectric green sheets, etc., between the insulating layers, the dielectric sheets are formed inside the multilayer wiring board. When the body layer is formed as a capacitor layer, a conductor pattern to be a desired electrode is formed on the glass ceramic green sheet and the dielectric green sheet, and then the dielectric green sheet is sandwiched between the glass ceramic green sheets and laminated. It was formed by firing simultaneously.
[0009]
However, in this case, since the same plane of each insulating layer and dielectric layer is made of the same material, it is located above and below the dielectric layer interposed between the insulating layers to form a capacitor layer. In addition, since unnecessary stray capacitance is generated in a wiring pattern forming an internal circuit, the electrical characteristics of the circuit are affected, which is not desirable.
[0010]
As a manufacturing method for solving this problem, a passive element is formed by applying a conductor paste in a predetermined pattern on a green sheet of a ceramic functional material to be a dielectric layer and laminating a predetermined number of the green sheets. A step of preparing a molded body block, a plurality of glass ceramic green sheets and a conductor pattern forming an insulating layer, a glass ceramic green sheet laminate in which a space for accommodating the molded body block is provided in advance. Disclosed are a preparing step, a step of fitting the molded body block into the space inside the glass ceramic green sheet laminate, and preparing a composite laminated body including the molded body block, and a method of simultaneously firing the composite laminated body. (For example, see Patent Document 1). Furthermore, the composite laminate is provided with a sheet-like support made of ceramic green sheets that are not sintered at the firing temperature of the laminate composite on the upper and lower surfaces, and the composite laminate is fired together with the sheet-like support. It is also possible to add a step of removing the unsintered sheet-like support after firing.
[0011]
[Patent Document 1]
JP-A-11-87918
[Patent Document 2]
JP-A-11-340634
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the molded body block on which the passive element is formed using the green sheet of the ceramic functional material is fitted into the space inside the glass ceramic green sheet laminate and fired simultaneously, the side surface of the molded body block and Since the sintering behavior of the molded body block and the glass ceramic green sheet is different at the interface with the side surface of the space inside the glass ceramic green sheet laminate in contact with this, peeling is likely to occur during the firing process. was there. As a result, there is a problem that the conductor pattern serving as a wiring conductor disposed so as to straddle between the molded body block and the glass-ceramic / green sheet laminate is likely to be disconnected.
[0013]
Further, a sheet-like support made of ceramic green sheets which is not sintered at the firing temperature of the laminated composite is arranged on the upper and lower surfaces of the composite laminated body. When removing the sheet-like support of the sintering, at the interface between the side surface of the molded body block and the side surface of the space inside the glass ceramic green sheet laminate in contact with the molded body block, the molded body block and the glass ceramic green sheet are removed. Have different sintering behaviors, so that there is a problem that cracks are easily generated in the sintered body after firing. Then, as a result, there is a problem that a conductor pattern serving as a wiring conductor disposed so as to straddle between the molded body block and the glass ceramic insulating layer is likely to be disconnected or the insulating property of the insulating layer is likely to be deteriorated. there were.
[0014]
This is because when the molded body block and the glass ceramic green sheet laminate are pressed and integrated, the bottom surface of the molded body block and the upper surface of the bottom of the space inside the glass ceramic green sheet laminated body are excellent. Although it is possible to perform pressure bonding, it is difficult to perform pressure bonding between the side surface of the molded body block and the side surface of the space inside the glass ceramic green sheet laminate. This is because a partial adhesion failure exists at the interface with the side surface of the space. As a result, in the firing step, since the shrinkage behavior of the molded body block and the glass ceramic green sheet laminate is different, peeling occurs at the interface between the side surface of the molded body block and the side surface of the space inside the glass ceramic green sheet laminate. It is considered that cracks occur.
[0015]
The present invention has been devised in view of the above problems, and an object of the present invention is to suppress the occurrence of peeling and cracking at the interface between the side surface of the molded body block and the side surface of the glass ceramic green sheet laminate, It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a glass ceramic multilayer wiring board having a built-in passive element without disconnection of a conductor pattern straddling a block and a glass ceramic insulating layer and deterioration of insulating property of an insulating layer.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The present inventor has conducted intensive studies in order to solve the above-described problems, and as a result, peeling at the interface between the side surface of the molded body block and the side surface of the space inside the glass ceramic green sheet laminate accommodating the molded block has been described. Focusing on the adhesion before firing at the interface between the two, cracks are generated, and by improving the adhesion in the state of the green sheet, the space between the side surface of the molded body block and the interior of the glass ceramic green sheet laminate is improved. It is possible to obtain a glass-ceramic multilayer wiring board with a built-in passive element, which can effectively suppress the occurrence of peeling and cracks at the interface with the side surface of the substrate, without disconnection of the conductor pattern and deterioration of the insulation of the insulating layer. As a result, the present invention has been completed.
[0017]
That is, the method for manufacturing a glass-ceramic multilayer wiring board of the present invention includes a step of applying a conductive paste to a conductive pattern of a passive element on a green sheet of a passive element material and preparing a molded block formed by laminating a plurality of the conductive patterns. Disposing a mask so as to cover the entire surface of the molded block, and placing the molded block on which the mask is disposed on a first support with the mask facing upward; A first glass-ceramic slurry containing a glass powder, a ceramic filler, a binder, and a solvent is surrounded on the first support on which the molded body block is placed, by surrounding the molded body block on which the mask is arranged. And a step of coating so that the coating thickness after drying becomes the same as that of the molded body block, and the mask and the first support Removing to obtain a first green sheet in which the molded body block is integrally embedded, and a second glass ceramic containing a glass powder, a ceramic filler, a binder and a solvent on a second support -After applying the slurry, removing the second support to obtain a second green sheet; applying a conductive paste to the first and second green sheets in a predetermined pattern; A step of laminating a predetermined number of the first and second green sheets to which the conductive paste is applied to produce a green sheet laminate, and a step of firing the green sheet laminate. It is.
[0018]
In the method for manufacturing a glass ceramic multilayer wiring board according to the present invention, in the above structure, the solvent of the first glass ceramic slurry may have an SP value (solubility parameter) of a binder contained in the passive element material green sheet. ), The difference is 2 or less.
[0019]
According to the method for manufacturing a glass-ceramic multilayer wiring board of the present invention, a glass powder, a ceramic filler, and a ceramic filler are placed on a first support on which a molded body block on which a mask is arranged so as to cover the entire surface thereof is placed. After the first glass ceramic slurry containing the binder and the solvent is applied so as to surround the molded body block and to have the same coating thickness after drying as the molded body block, the mask and the first support are removed. Removing, to obtain a first green sheet in which the molded body block is integrally embedded inside, so that the solvent in the first glass-ceramic slurry laminates the passive element material green sheet. In order to appropriately melt the side surfaces of the green compact block, a green sheet made of the first glass ceramic slurry around the side surface of the green compact block and the periphery thereof is used. The side and the interface can be obtained first green sheet, which is integrated by firmly adhered. Further, in the course of the melting, a mixed region of the passive element material forming the molded body block and glass and ceramic filler forming a green sheet formed of the first glass ceramic slurry around the passive element material is formed, and the mixed region is formed. Acts as a moderating layer for the shrinkage behavior of both, so that the occurrence of peeling between the molded block after firing and the insulating layer made of the glass ceramic sintered body and the generation of cracks in the insulating layer can be suppressed. Therefore, it is possible to obtain a glass-ceramic multilayer wiring board with a built-in passive element without disconnection of the conductor pattern and deterioration of the insulating property of the insulating layer disposed so as to straddle between the molded block and the glass-ceramic insulating layer. .
[0020]
In the method for manufacturing a glass ceramic multilayer wiring board of the present invention, the SP value (solubility parameter) of the binder contained in the passive element material green sheet forming the molded block is used as the solvent for the first glass ceramic slurry. When the difference is less than or equal to 2, the solvent in the first glass-ceramic slurry will appropriately dissolve the side surfaces of the molded body block, so that the molded body block is formed at the interface between the two. It is easy to form a mixed region composed of a passive element material and a glass powder and a ceramic filler forming a first green sheet having a molded body block embedded therein, and this mixed region forms a shrinkage behavior of both during firing. Since it acts as a relaxation layer for the It can be more effectively suppress the occurrence of cracks in the separation or insulating layer between the layers.
[0021]
Therefore, at the interface between the side surface of the molded body block and the side surface of the insulating layer made of the glass ceramic sintered body, the two can be surely integrated. No problem occurs in the step of manufacturing a green sheet laminate by laminating a predetermined number of the green sheets 2 or in the step of firing the green sheet laminate.
[0022]
As a result, according to the method for manufacturing a glass-ceramic multilayer wiring board of the present invention, it is possible to suppress the occurrence of peeling and cracking at the interface between the side surface of the molded block and the side surface of the insulating layer made of the glass-ceramic sintered body. Thus, a glass-ceramic multilayer wiring board with a built-in passive element can be obtained without disconnection of the conductor pattern and deterioration of the insulating property of the insulating layer disposed so as to straddle between the molded block and the glass-ceramic insulating layer. .
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, a method for manufacturing a glass ceramic multilayer wiring board of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0024]
FIGS. 1A to 1J are cross-sectional views for explaining steps of a method for manufacturing a glass ceramic multilayer wiring board according to an embodiment of the present invention.
[0025]
First, as shown in FIG. 1 (a), a passive element material green sheet containing a powder of a passive element material, a binder and a solvent is prepared, and a conductive pattern of the passive element is coated on the main surface thereof with a conductive paste. Then, a plurality of the sheets are laminated to prepare a molded body block 1. As such a molded body block 1, for example, those described in Patent Literature 1 and Patent Literature 1 and those that become passive elements of various configurations can be used.
[0026]
For example, when the molded body block 1 functions as a multilayer capacitor as a passive element, a low-temperature sinterable barium titanate green sheet prepared by mixing a predetermined amount of barium titanate powder and additives as a passive element material green sheet. And applying a conductive paste containing at least one selected from the group consisting of Ag, Ag-Pt alloy, Ag-Pd alloy and copper as a main component to form a conductive pattern to be a capacitor electrode. Can be formed by laminating and integrating these.
[0027]
When the molded block 1 functions as a laminated inductor that is a passive element, a ferrite green sheet prepared by mixing a predetermined amount of a ferrite powder and an additive and capable of being fired at a low temperature is used as the passive element material green sheet. A conductor paste containing at least one selected from the group consisting of Ag, Ag-Pt alloy, Ag-Pd alloy and copper as a main component is applied to the conductor pattern of the inductor, and the resultant is laminated and The conductor pattern can be formed by connecting the through conductors formed on the ferrite green sheet to form a spiral inductor element, and then stacking and integrating the spiral inductor element.
[0028]
In addition, as a binder of the passive element material green sheet forming the molded body block 1, for example, a polyvinyl butyral-based binder or an acrylic-based binder can be used. When these binders are used, the degreasing property during firing is good, and the lamination property of the passive element material green sheet is also good, which is suitable for the present invention.
[0029]
Next, as shown in FIG. 1 (b), a first glass ceramic slurry, which will be described later, is shielded on the molded body block 1, in this example, on the upper main surface so as to cover the entire surface. The mask 2 is arranged. The mask 2 is for preventing the first glass ceramic slurry from being applied on the molded body block 1, and has a solvent resistance to the solvent contained in the first glass ceramic slurry. It is necessary. As a material used for such a mask 2, polyethylene terephthalate (hereinafter referred to as PET) used as a support for the green sheet can be used.
[0030]
Then, after forming the molded body block 1, the mask 2 is placed on, for example, a 50 μm-thick PET film coated with an adhesive, and the molded body block 1 is formed together with the PET film into a desired size. It is arranged so as to cover the entire surface of the molded body block 1 by punching.
[0031]
Next, as shown in FIG. 1 (c), this is formed on a first support 3a in order to form a first green sheet 4 in which a molded body block 1 described below is integrally embedded. , And the mask 2 is arranged on the upper side.
[0032]
Next, as shown in FIG. 1 (d), a first glass-ceramic slurry containing glass powder, ceramic filler, binder and solvent is placed on a first support 3a on which the compact block 1 is placed. Is applied so as to surround the molded body block 1 on which the mask 2 is arranged on the upper surface and to have a coating thickness after drying equal to the thickness of the molded body block 1. Thus, it is important to obtain the first green sheet 4 in which the molded body block 1 is integrally embedded.
[0033]
This is because the solvent in the first glass-ceramic slurry appropriately dissolves the side surface of the molded body block 1 formed by laminating the green sheets of the passive element material, so that the first side surface of the molded body block 1 and the surrounding first side are formed. At the interface with the side surface of the layer made of the glass ceramic slurry, both can be firmly adhered. Further, during the melting process, a mixed region of the passive element material forming the molded body block 1 and the glass and ceramic filler contained in the layer made of the first glass-ceramic slurry is formed at the interface between them. It will be. The mixed region acts as a moderating layer for the shrinkage behavior of both in a firing step described later, so that the exfoliation between the molded block 1 and the insulating layer made of a glass ceramic sintered body around the molded block 1 and the insulating layer The generation of cracks can be suppressed.
[0034]
A method for forming a layer made of the first glass-ceramic slurry for obtaining the first green sheet 4 in this manner can be formed by, for example, a slot coating method. Is obtained by coating on the first support 3a so as to surround the molded body block 1 in which is disposed and to have the same coating thickness after drying as the thickness of the molded body block 1. At this time, the mask 2 functions to prevent the first glass ceramic slurry from being applied onto the molded body block 1.
[0035]
Here, as the glass powder used for the first glass ceramic slurry, for example, SiO 2₂-B₂O₃System, SiO₂-B₂O₃-Al₂O₃System, SiO₂-B₂O₃-Al₂O₃-MO system (where M represents Ca, Sr, Mg, Ba or Zn), SiO₂-Al₂O₃-M¹OM²O type (however, M¹And M²Represent the same or different Ca, Sr, Mg, Ba or Zn), SiO₂-B₂O₃-Al₂O₃-M¹OM²O type (however, M¹And M²Is the same as above), SiO₂-B₂O₃-M³ ₂O type (however, M³Represents Li, Na or K), SiO₂-B₂O₃-Al₂O₃-M³ ₂O type (however, M³Is the same as described above), and Pb-based glass, Bi-based glass, and the like can be used.
[0036]
As the ceramic filler, for example, Al₂O₃・ SiO₂・ ZrO₂Oxides of alkaline earth metal oxides and TiO₂Oxide of aluminum and alkaline earth metal oxide, Al₂O₃And SiO₂Complex oxides containing at least one selected from the group consisting of spinel, mullite, cordierite and the like can be used.
[0037]
Here, as the binder of the first glass ceramic slurry, an acrylic binder, for example, a methacrylic acid ester copolymer or an acrylate-methacrylic acid ester copolymer, is used for the first glass ceramic slurry. One that is well soluble in the resulting solvent is selected.
[0038]
When the binder of the molded body block 1 is a butyral-based binder or an acrylic-based binder, the solvent used for the first glass-ceramic slurry may be a solvent such as α-terpineol or DBP with a binder and a solubility parameter. It is desirable to use a solvent having a similar SP value. This is because the solvent in the first glass-ceramic slurry causes the side surface of the molded body block 1 to be more moderate because the SP value is close to the binder contained in the passive element material green sheet of the molded body block 1. It is for dissolving more favorably. Preferably, the difference between the SP value of the binder contained in the molded body block 1 and the SP value of the solvent of the first glass ceramic slurry is 2 or less. For example, when the binder of the molded block 1 is an acrylic binder (SP value is 8 to 9), the solvent of the first glass ceramic slurry is toluene (SP value is 8.9), and the binder is In the case of a butyral-based binder (SP value: 8 to 9), it is desirable to use α-terpineol (SP value: 9.3) as the solvent.
[0039]
As the first support 3a, a PET film or the like having one surface coated with silicon or a fluorine-based release agent can be used to facilitate release.
[0040]
Next, as shown in FIG. 1 (e), the mask 2 and the support 3a are removed, for example, by peeling, so that the molded body block 1 is integrated inside the layer made of the first glass ceramic slurry. The embedded first green sheet 4 is obtained.
[0041]
On the other hand, as shown in FIG. 1 (f), a glass ceramic composition is prepared by weighing a predetermined amount of glass powder and a ceramic filler, and a binder, a solvent and the like are added to the composition to form a second glass ceramic. After preparing a slurry and applying it in a layered form on the second support 3b by a doctor blade method, a rolling method, or the like, the second support 3b is removed to obtain a second green sheet 5. .
[0042]
For the second support 3b, a PET film coated with silicon or a fluorine-based release agent on one side can be used to facilitate release.
[0043]
Here, the material and the composition ratio of the glass powder and the ceramic filler used for the second glass ceramic slurry are the same as in the case of obtaining a glass ceramic multilayer wiring board in which insulating layers made of the same glass ceramic sintered body are laminated in multiple layers. It is preferable to use the same composition as the first glass ceramic slurry for forming the first green sheet 4.
[0044]
For example, when the difference in thermal expansion between the molded body block 1 and the glass ceramic serving as the insulating layer is large and the occurrence of cracks or the like in the molded body block 1 cannot be avoided, the first and second glass ceramic slurries may be used. With different compositions, the thermal expansion coefficient of the glass ceramic of the first green sheet serving as an insulating layer in which the molded body block 1 is embedded inside is the thermal expansion coefficient of the glass ceramic of the second green sheet serving as another insulating layer. A material whose composition is changed so as to take an intermediate value between the coefficient and the thermal expansion coefficient of the molded body block 1 may be used.
[0045]
Next, as shown in FIG. 1G, a through-conductor such as a via-hole conductor or a through-hole conductor is formed on the second green sheet 5 by mechanical processing such as laser processing, microdrilling, or punching. Then, as shown in FIG. 1H, the inside of the through holes 6 is filled with a conductive paste to form a via hole conductor pattern to be the via hole conductor 7.
[0046]
The conductor paste for the via-hole conductor 7 is produced by kneading at least one kind of metal powder selected from Cu, Ag, Al, Au, Ni, Pt and Pd together with an organic solvent and a binder. For example, when a wiring conductor 8 described later is formed of a conductor made of Cu, the same also contains Cu powder, an organic binder, and an organic solvent, and if necessary, adds and mixes an inorganic component such as glass. Be prepared.
[0047]
The filling of the conductive paste for the via-hole conductor 7 into the through holes 6 can be performed by a screen printing method using a screen plate having openings formed in accordance with the arrangement of the through holes 6.
[0048]
Next, as shown in FIG. 1 (i), a conductor paste prepared by kneading at least one or more metal powders selected from Cu, Ag, Al, Au, Ni, Pt and Pd with an organic solvent and a binder is used. By coating the main surface of the first green sheet 4 and the main surface of the second green sheet 5 by screen printing or the like, a conductor is formed into a predetermined pattern which becomes a wiring conductor 8 constituting a wiring circuit or an electrode pad. Form a pattern.
[0049]
For example, when the wiring conductor 8 is formed of a conductor made of Cu, it is prepared by adding a Cu powder, an organic binder, and an organic solvent, and adding and mixing an inorganic component such as glass as needed. The wiring conductors 8 are formed by applying a Cu paste in a predetermined pattern on the main surfaces of the first green sheet 4 and the second green sheet 5 using a printing method such as screen printing or gravure printing.
[0050]
Next, as shown in FIG. 1 (j), a plurality of first and second green sheets subjected to predetermined processing such as formation of through holes 6 and printing of conductor paste of via hole conductors 7 and wiring conductors 8 are performed. By laminating 4.5, a green sheet laminate 9 is produced.
[0051]
Next, the green sheet laminate 9 is heated at a temperature of 400 ° C. to 850 ° C. to decompose and remove organic components of the first green sheet 4, the second green sheet 5, the via-hole conductor 7 and the wiring conductor 8. Then, by performing simultaneous firing, a glass-ceramic multilayer wiring board incorporating the molded body block 1 functioning as a passive element can be obtained.
[0052]
【Example】
Hereinafter, the method for manufacturing the glass ceramic multilayer wiring board of the present invention will be described in detail with reference to specific examples.
[0053]
In this embodiment, as shown in the cross-sectional view of FIG. 2, a 10 mm square shaped block 12 is provided inside an insulating layer 10 made of a glass ceramic sintered body via a wiring conductor 11 made of an Ag-Pd alloy layer. An evaluation substrate was prepared, and the presence or absence of cracks and peeling between the molded block 12 and the insulating layer 10 was confirmed by conduction resistance and cross-sectional observation.
[0054]
First, the molded block 12 is prepared by mixing 90% by mass of barium titanate powder having an average particle size of 0.1 μm and 10% by mass of a Li-based glass powder having a softening temperature of 500 ° C., and adding a solvent and a binder thereto. An electrode paste was applied to and laminated on a barium titanate green sheet formed by applying the kneaded barium titanate slurry, thereby producing a molded block 12 having a thickness of 50 μm and functioning as a capacitor element.
[0055]
Thereafter, the molded block 12 is placed on a 50 μm-thick PET film coated with an adhesive serving as a mask, and thereafter, the molded block 12 and the PET film are punched together into predetermined dimensions, and the molded body on which the mask is placed Block 12 was made.
[0056]
Next, the molded block 12 is placed on a first support made of a PET film, and SiO 2 is used as glass.₂-Al₂O₃-MgO-B₂O₃-75% by mass of ZnO-based glass powder and Al as a filler component of ceramics₂O₃A first glass-ceramic slurry prepared by mixing 25% by mass of a powder, adding a binder, a mixed solvent of α-terpineol and methanol, and kneading the mixture sufficiently to surround the molded body block 12; Coating was performed so that the thickness after drying was the same as that of the molded body block 12, and a first green sheet to be the insulating layer 10 in which the molded body block 12 was integrally embedded inside was produced.
[0057]
Moreover, SiO 2 is used as glass.₂-Al₂O₃-MgO-B₂O₃-75% by mass of ZnO-based glass powder and Al as a ceramic filler₂O₃The powder was mixed with 25% by mass, and a solvent and a binder were added thereto and sufficiently kneaded to prepare a second glass ceramic slurry. Next, this was coated on a second support made of a PET film by a doctor blade method, to produce a second green sheet to be the insulating layer 10.
[0058]
Next, predetermined through holes are formed in these first and second green sheets by punching, and then an ethylcellulose-based binder and α-terpineol are added to Ag-Pd alloy powder (average particle size: 1 μm). A via-hole conductor pattern to be the via-hole conductor 13 was formed by filling the conductor paste adjusted to have an appropriate viscosity.
[0059]
Next, an ethylcellulose-based binder and α-terpineol are added to Ag-Pd alloy powder (average particle size: 1 μm) to the second green sheet and the first green sheet containing the molded body block 12 so that the viscosity becomes appropriate. The conductor paste adjusted as described above was applied to a predetermined pattern by screen printing so as to have a thickness of 5 μm to form the wiring conductor 11.
[0060]
A predetermined number of the sheets (three sheets in this example) were stacked in a predetermined order, and laminated by a vacuum press to obtain a green sheet laminate including the molded body block 12.
[0061]
In addition, as a comparative example, a sample in which a housing portion was formed in a green sheet laminated body manufactured using the same glass ceramic green sheet as the second green sheet, and a molded body block 12 was fitted therein and laminated. Was prepared.
[0062]
First, a 10 mm square hole was formed in a glass ceramic green sheet by punching. Next, predetermined through-holes are formed in the glass ceramic green sheet by mechanical processing such as punching, and then an ethylcellulose-based binder and α-terpineol are added to the inside of the through-holes, to an Ag-Pd alloy powder (average particle size: 1 μm). A conductive paste adjusted to have an appropriate viscosity was filled to form a via-hole conductor pattern to be a via-hole conductor.
[0063]
Next, a conductive paste prepared by adding an ethylcellulose-based binder and α-terpineol to an Ag-Pd alloy powder (average particle size: 1 μm) to a glass ceramic green sheet and adjusting to an appropriate viscosity to a thickness of 5 μm by screen printing. In a predetermined pattern to form a wiring conductor. Further, the glass ceramic green sheet on which the wiring conductors were formed and the glass ceramic green sheet on which a 10 mm square hole was formed were laminated to form a glass ceramic green sheet laminate having an accommodation portion. Then, a molded body block is fitted into the housing portion, and a glass ceramic green sheet on which a desired wiring conductor is formed is further superimposed thereon and laminated by a vacuum press to form a glass ceramic green having a built-in molded body block. A sheet laminate was obtained as a comparative example.
[0064]
Then, the green sheet laminate of the above example and the glass ceramic green sheet laminate of the comparative example were fired at 900 ° C. for 1 hour to obtain a sample 1 (implementation board) having a molded block built therein. Example) and Sample 2 (Comparative Example) were produced.
[0065]
For each of the five samples 1 and 2 thus manufactured, the conduction resistance and cross-section of the substrate were observed. Table 1 shows the evaluation results.
[0066]
[Table 1]

[0067]
In Table 1, as for the conduction resistance, the DC resistance was measured, and those having a resistance of 1 Ω or less were indicated as “」 ”, and those exceeding 1 Ω were indicated as“ × ”as a disconnection failure. Regarding the cross-section observation, those in which cracks and peeling did not occur between the molded body block and the insulating layer were marked with “O”, and cracks and peeling occurred between the molded body block and the insulating layer. Those were indicated as "x".
[0068]
As is clear from the results shown in Table 1, in the sample 2, the DC resistance was measured, and as a result, it was found that the conductive resistance was kΩ or more, and the disconnection occurred at the time of the conductive resistance measurement. As a result, it was confirmed that peeling occurred between the molded block and the insulating layer.
[0069]
On the other hand, Sample 1, which is an embodiment of the method for manufacturing a glass-ceramic multilayer wiring board of the present invention, has a conduction resistance of 1 Ω or less, no disconnection, and a result of cross-sectional observation as a result of measurement of DC resistance. As a result, no cracking or peeling was observed between the molded body block 12 and the insulating layer 10.
[0070]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, although the Ag-Pd alloy is used for the wiring conductor in the above-described embodiment, Cu, Ag, Au, or the like may be used for the wiring conductor. Further, a sheet-like support made of ceramic green sheets that is not sintered at the firing temperature of the green sheet laminate is arranged on the upper and lower surfaces of the green sheet laminate, and the green sheet laminate is fired together with the sheet-like support, A firing method called constrained firing in which the unsintered sheet-like support is removed after sintering may be used.
[0071]
【The invention's effect】
According to the method for manufacturing a glass-ceramic multilayer wiring board of the present invention, a glass powder, a ceramic filler, and a ceramic filler are placed on a first support on which a molded body block on which a mask is arranged so as to cover the entire surface thereof is placed. After the first glass ceramic slurry containing the binder and the solvent is applied so as to surround the molded body block and to have the same coating thickness after drying as the molded body block, the mask and the first support are removed. Removing, to obtain a first green sheet in which the molded body block is integrally embedded inside, so that the solvent in the first glass-ceramic slurry laminates the passive element material green sheet. In order to appropriately melt the side surfaces of the green compact block, a green sheet made of the first glass ceramic slurry around the side surface of the green compact block and the periphery thereof is used. The side and the interface can be obtained first green sheet, which is integrated by firmly adhered. Further, in the course of the melting, a mixed region of the passive element material forming the molded body block and glass and ceramic filler forming a green sheet formed of the first glass ceramic slurry around the passive element material is formed, and the mixed region is formed. Acts as a moderating layer for the shrinkage behavior of both, so that the occurrence of peeling between the molded block after firing and the insulating layer made of the glass ceramic sintered body and the generation of cracks in the insulating layer can be suppressed. Therefore, it is possible to obtain a glass-ceramic multilayer wiring board with a built-in passive element without disconnection of the conductor pattern and deterioration of the insulating property of the insulating layer disposed so as to straddle between the molded block and the glass-ceramic insulating layer. .
[0072]
In the method for manufacturing a glass ceramic multilayer wiring board of the present invention, the SP value (solubility parameter) of the binder contained in the passive element material green sheet forming the molded block is used as the solvent for the first glass ceramic slurry. When the difference is less than or equal to 2, the solvent in the first glass-ceramic slurry will appropriately dissolve the side surfaces of the molded body block, so that the molded body block is formed at the interface between the two. It is easy to form a mixed region composed of a passive element material and a glass powder and a ceramic filler forming a first green sheet having a molded body block embedded therein, and this mixed region forms a shrinkage behavior of both during firing. Since it acts as a relaxation layer for the It can be more effectively suppress the occurrence of cracks in the separation or insulating layer between the layers.
[0073]
Therefore, at the interface between the side surface of the molded body block and the side surface of the insulating layer made of the glass ceramic sintered body, the two can be surely integrated. No problem occurs in the step of manufacturing a green sheet laminate by laminating a predetermined number of the green sheets 2 or in the step of firing the green sheet laminate.
[0074]
As a result, according to the method for manufacturing a glass-ceramic multilayer wiring board of the present invention, it is possible to suppress the occurrence of peeling and cracking at the interface between the side surface of the molded block and the side surface of the insulating layer made of the glass-ceramic sintered body. Thus, a glass-ceramic multilayer wiring board with a built-in passive element can be obtained without disconnection of the conductor pattern and deterioration of the insulating property of the insulating layer disposed so as to straddle between the molded block and the glass-ceramic insulating layer. .
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1J are cross-sectional views for explaining steps of a method for manufacturing a glass ceramic multilayer wiring board according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of an evaluation board as an embodiment of the glass ceramic multilayer wiring board of the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 12,... Molded block
2. Mask
3a... First support
3b—second support
4. First green sheet
5 Second green sheet
6: Through-hole
7. Via conductor
8. Wiring conductor
9 Green sheet laminate

Claims

A step of applying a conductive paste to the conductive pattern of the passive element on a passive element material green sheet and preparing a molded block formed by laminating a plurality of the conductive paste,
A step of disposing a mask so as to cover the entire surface of the molded body block,
A step of placing the molded body block on which the mask is placed on a first support with the mask facing upward;
A first glass-ceramic slurry containing a glass powder, a ceramic filler, a binder, and a solvent is placed on the first support on which the molded body block is mounted, and the molded body block on which the mask is arranged is placed on the first support. A step of coating so that the coating thickness after surrounding and drying is the same as the molded body block,
Removing the mask and the first support to obtain a first green sheet in which the molded body block is integrally embedded inside;
A step of applying a second glass-ceramic slurry containing a glass powder, a ceramic filler, a binder and a solvent on a second support, and removing the second support to obtain a second green sheet; When,
Applying a conductive paste to the first and second green sheets in a predetermined pattern;
Producing a green sheet laminate by laminating a predetermined number of the first and second green sheets to which the conductor paste has been applied;
Firing the green sheet laminate. A method for manufacturing a glass ceramic multilayer wiring board, comprising:

2. The glass ceramic according to claim 1, wherein a difference between the solvent of the first glass ceramic slurry and an SP value of a binder contained in the passive element material green sheet is 2 or less. 3. A method for manufacturing a multilayer wiring board.