JP2005045143A - Method for manufacturing ceramic substrate with projection electrode - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a ceramic substrate with a low-cost projection electrode in a high mounting accuracy without inclining the projection electrode by a simple process. <P>SOLUTION: The method for manufacturing the ceramic substrate 10 with the protrusion electrode provides the protrusion electrode 13 on a surface. The method includes a step of preparing a resin sheet 17 for gasifying ceramic green sheets 16, 16a and 16b at a temperature of their sintering temperature or lower; a step of perforating a through hole 18 at the resin sheet 17, printing a metal conductor for a circuit wiring pattern 15 on a front surface, and filling a metal conductor for a via 14 in the through hole 18; a step of perforating a through hole 18a in the resin sheet 17; a step of superposing the ceramic green sheets 16, 16a and 16b and the resin sheet 17, thermally press bonding them, and forming a laminate 19. Further, the method also includes a step of gasifying and sintering the resin sheet 17 by baking the laminate 19, and forming the protrusion electrode 13 on a ceramic circuit substrate 12. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電子部品等と接続するための突起電極を設ける突起電極付きセラミック基板の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic substrate with a protruding electrode provided with a protruding electrode for connection to an electronic component or the like.

近年、半導体素子等の電子部品を搭載させるための半導体用パッケージや、配線基板等のセラミック回路基板は、半導体素子の高集積化や、電子部品の小型化に伴い、それぞれに設けられる外部接続端子の配設密度が増大傾向となっている。これに対応するために、セラミック回路基板には、外部接続端子が基板の主面上に格子状に配列されて形成され、配設密度の増大が図られている。外部接続端子が格子状に配列させて形成されるセラミック回路基板には、例えば、BGA(Ball Grid Array)型のパッケージや配線基板等、あるいは、CS(Chip Scale)型のパッケージや配線基板等がある。これらの半導体用パッケージや、配線基板等のセラミック回路基板は、外部接続端子が回路上に接合する突起電極として形成され、この突起電極を介して実装用基板の外部回路と接続されたり、フリップチップ型の半導体素子が直接突起電極に接合されたりする。突起電極は、回路配線パターンを形成したセラミック回路基板に、例えば、BGA型の場合には半田ボールを格子状の回路配線パターン上に並べることで形成している。しかしながら、この半田ボールからなる突起電極は、コストが高く、また、半田ボールの大きさが不揃いであると接続不良を生じるという問題があった。   In recent years, semiconductor circuit packages for mounting electronic components such as semiconductor elements and ceramic circuit boards such as wiring boards have been connected to external connection terminals provided with higher integration of semiconductor elements and smaller electronic components. The arrangement density is increasing. In order to cope with this, external connection terminals are formed on the main surface of the substrate in a grid pattern on the ceramic circuit substrate, thereby increasing the arrangement density. Examples of the ceramic circuit board formed by arranging the external connection terminals in a grid pattern include a BGA (Ball Grid Array) type package and a wiring board, or a CS (Chip Scale) type package and a wiring board. is there. These semiconductor packages and ceramic circuit boards such as wiring boards are formed as protruding electrodes whose external connection terminals are joined to the circuit, and are connected to external circuits on the mounting board via the protruding electrodes, or flip chip. A type semiconductor element is directly bonded to the protruding electrode. The protruding electrode is formed on a ceramic circuit board on which a circuit wiring pattern is formed, for example, by arranging solder balls on a lattice-shaped circuit wiring pattern in the case of the BGA type. However, the bump electrodes made of solder balls have a problem that the cost is high, and if the sizes of the solder balls are not uniform, poor connection occurs.

そこで、図5(A)〜(F)を参照しながら、半田ボールに代わる突起電極をセラミック回路基板の表面に形成する突起電極付きセラミック基板の製造方法を説明する。先ず、図5(A)に示すように、焼結してセラミック回路基板を形成するためのセラミックグリーンシート51、52、53と、このセラミックグリーンシート51、52、53の焼結温度では焼結しない未焼結シート54、55、56を準備する。次に、図5(B)に示すように、未焼結シート55に突起電極形成用の貫通孔57と、セラミックグリーンシート51、52にそれぞれビアホール63(図5(F)参照)形成用の貫通孔58、59を形成する。次に、図5(C)に示すように、これらの貫通孔57、58、59には、金属導体ペーストからなる金属導体60を充填する。次に、図5(D)に示すように、セラミックグリーンシート52、53には、回路配線パターン61を形成する。次に、図5(E)に示すように、これらのシートを重ね合わせて熱圧着して積層体62を形成し、更に焼成して焼成体を形成する。次に、図5(F)に示すように、セラミックグリーンシート51、52、53、回路配線パターン61、ビアホール63、及び突起電極形成用の金属導体60は、焼成によって焼結し、それぞれが接合される。そして、最後に焼結されずに粉体状で残っている未焼結シート54、55、56を除去することで突起電極付きセラミック基板50を作製する製造方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。このように形成される突起電極付きセラミック基板は、突起電極がセラミック回路基板と同時に形成されるので、安価に作製することができる。また、突起電極形成用の金属導体の充填量を均一に制御できるので、突起電極の高さを揃えることができる。
特開平6−53655号公報
Therefore, a method for manufacturing a ceramic substrate with protruding electrodes in which protruding electrodes instead of solder balls are formed on the surface of the ceramic circuit substrate will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 5A, the ceramic green sheets 51, 52, 53 for sintering to form a ceramic circuit board, and sintering at the sintering temperature of the ceramic green sheets 51, 52, 53 are sintered. Unsintered sheets 54, 55, and 56 are prepared. Next, as shown in FIG. 5B, through-holes 57 for forming protruding electrodes are formed in the unsintered sheet 55, and via holes 63 (see FIG. 5F) are formed in the ceramic green sheets 51 and 52, respectively. Through holes 58 and 59 are formed. Next, as shown in FIG. 5C, these through holes 57, 58, 59 are filled with a metal conductor 60 made of a metal conductor paste. Next, as shown in FIG. 5D, circuit wiring patterns 61 are formed on the ceramic green sheets 52 and 53. Next, as shown in FIG. 5E, these sheets are stacked and thermocompression bonded to form a laminate 62, and further fired to form a fired body. Next, as shown in FIG. 5F, the ceramic green sheets 51, 52, and 53, the circuit wiring pattern 61, the via hole 63, and the metal conductor 60 for forming the protruding electrode are sintered by firing, and each is joined. Is done. And the manufacturing method which produces the ceramic substrate 50 with a protruding electrode by removing the non-sintered sheets 54, 55, and 56 which remain in the powder form without being finally sintered has been proposed (for example, patents). Reference 1). Since the protruding electrodes are formed at the same time as the ceramic circuit board, the ceramic substrate with protruding electrodes formed in this way can be manufactured at low cost. Further, since the filling amount of the metal conductor for forming the protruding electrode can be controlled uniformly, the height of the protruding electrode can be made uniform.
JP-A-6-53655

しかしながら、前述したような従来の突起電極付きセラミック基板の製造方法は、次のような問題がある。
(1)未焼結シートの粉末は、セラミック回路基板と突起電極の金属導体を焼結した後に除去することが必要であるが、突起電極付きセラミック基板は、この未焼結シートの粉末の除去工程があることでコストアップの原因となっている。
(2)突起電極形成のために未焼結シートに形成された貫通孔は、焼成工程で焼成収縮を発生させない。一方、貫通孔内に充填された金属導体である金属導体ペーストは、未焼結シートに接触した状態から焼成収縮が始まるが、焼成収縮が完全に均一に開始されるものではないので、柱状態の金属導体ペーストの周囲の一部から未焼結シートの剥離が開始される。これにより、焼成後の突起電極は、未焼結シートとの間に空隙が形成されると同時に、突起電極の中心がずれたり、何れかの方向に傾くことが発生している。従って、未焼結シートを用いた突起電極付きセラミック基板は、突起電極の形状精度や、位置精度が悪くなるので、電子部品や、実装用基板への実装精度の低下を来している。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、簡単な工程で、しかも突起電極が傾いたりしない実装精度の高い、安価な突起電極付きセラミック基板の製造方法を提供することを目的とする。
However, the conventional method for manufacturing a ceramic substrate with protruding electrodes as described above has the following problems.
(1) The powder of the green sheet needs to be removed after sintering the ceramic conductor and the metal conductor of the bump electrode, but the ceramic substrate with the bump electrode removes the powder of the green sheet. The process increases the cost.
(2) The through-hole formed in the green sheet for forming the protruding electrode does not cause firing shrinkage in the firing step. On the other hand, the metal conductor paste, which is a metal conductor filled in the through-hole, starts firing shrinkage from the state in contact with the unsintered sheet, but the firing shrinkage does not start completely uniformly, so the column state Peeling of the green sheet is started from a part of the periphery of the metal conductor paste. As a result, a gap is formed between the fired bump electrode and the unsintered sheet, and at the same time, the center of the bump electrode is shifted or tilted in any direction. Therefore, the ceramic substrate with a bump electrode using an unsintered sheet deteriorates the accuracy of shape of the bump electrode and the positional accuracy, so that the mounting accuracy on the electronic component and the mounting substrate is lowered.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an inexpensive method for manufacturing a ceramic substrate with protruding electrodes, which is a simple process and has high mounting accuracy in which the protruding electrodes do not tilt. To do.

前記目的に沿う本発明に係る突起電極付きセラミック基板の製造方法は、セラミック回路基板の表面に突起電極を設ける突起電極付きセラミック基板の製造方法において、セラミック回路基板形成用の複数枚のセラミックグリーンシートと、セラミックグリーンシートの焼結温度以下の温度でガス化する突起電極形成用の樹脂シートとを準備する工程と、セラミックグリーンシートに貫通孔を穿設し、セラミックグリーンシートの表面に回路配線パターン用の金属導体を印刷すると共に、貫通孔に上下層の回路配線パターンを電気的に導通させるためのビア形成用の金属導体を充填する工程と、樹脂シートに貫通孔を穿設し、貫通孔に突起電極形成用の金属導体を充填する工程と、セラミックグリーンシートの複数枚を重ね合わせると共に、一方又は両方の主面に樹脂シートを重ね合わせ、熱圧着して積層体を形成する工程と、積層体を焼成して樹脂シートをガス化すると共に、セラミックグリーンシート及び金属導体を焼結して回路配線パターン及びビアを備えるセラミック回路基板の一方又は両方の主面に突起電極を形成する工程を有する。   A method for manufacturing a ceramic substrate with protruding electrodes according to the present invention that meets the above-described object is a method for manufacturing a ceramic substrate with protruding electrodes in which a protruding electrode is provided on the surface of a ceramic circuit substrate. And a process for preparing a projecting electrode forming resin sheet that gasifies at a temperature lower than the sintering temperature of the ceramic green sheet, and through holes are formed in the ceramic green sheet, and a circuit wiring pattern is formed on the surface of the ceramic green sheet. A metal conductor for printing and filling the through hole with a metal conductor for forming a via for electrically connecting the upper and lower circuit wiring patterns, and a through hole is formed in the resin sheet. And a process of filling the metal conductor for forming the protruding electrode into a plurality of ceramic green sheets, A process of superposing resin sheets on one or both main surfaces and thermocompression bonding to form a laminated body, firing the laminated body to gasify the resin sheet, and sintering the ceramic green sheet and the metal conductor Forming a protruding electrode on one or both main surfaces of a ceramic circuit board having a circuit wiring pattern and vias;

前記目的に沿う本発明に係る突起電極付きセラミック基板の他の製造方法は、セラミック回路基板の表面に突起電極を設ける突起電極付きセラミック基板の製造方法において、セラミック回路基板形成用の複数枚のセラミックグリーンシートを準備し、セラミック回路基板の一方又は両方の主面となるセラミックグリーンシートの主面側の表面に接合してセラミックグリーンシートの焼結温度以下の温度でガス化する突起電極形成用の樹脂膜を接合する樹脂膜付きセラミックグリーンシートを準備する工程と、樹脂膜付きセラミックグリーンシートに貫通孔を穿設し、貫通孔に突起電極及びビア形成用の金属導体を充填する工程と、セラミック回路基板の一方又は両方の主面となるセラミックグリーンシート以外のセラミックグリーンシートに貫通孔を穿設し、セラミックグリーンシートの表面に回路配線パターン用の金属導体を印刷すると共に、貫通孔に上下層の回路配線パターンを電気的に導通させるためのビア形成用の金属導体を充填する工程と、樹脂膜付きセラミックグリーンシートと他のセラミックグリーンシートを重ね合わせ、熱圧着して積層体を形成する工程と、積層体を焼成して樹脂シートをガス化すると共に、セラミックグリーンシート及び金属導体を焼結して回路配線パターン及びビアを備えるセラミック回路基板の一方又は両方の主面に突起電極を形成する工程を有する。   According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a ceramic substrate with a protruding electrode, wherein a ceramic substrate with a protruding electrode is provided on a surface of a ceramic circuit substrate. Prepare a green sheet and bond it to the surface of the main surface of the ceramic green sheet that will be one or both of the main surfaces of the ceramic circuit board, and gasify at a temperature below the sintering temperature of the ceramic green sheet. A step of preparing a ceramic green sheet with a resin film for bonding a resin film, a step of drilling through holes in the ceramic green sheet with a resin film, and filling the through holes with metal conductors for forming protruding electrodes and vias; and ceramic Ceramic green sheet other than the ceramic green sheet that is the main surface of one or both of the circuit boards A through hole is drilled, and a metal conductor for circuit wiring pattern is printed on the surface of the ceramic green sheet, and a metal conductor for via formation for electrically connecting the upper and lower circuit wiring patterns to the through hole is filled. A step of superposing a ceramic green sheet with a resin film and another ceramic green sheet and thermocompression-bonding to form a laminated body, firing the laminated body to gasify the resin sheet, A step of forming a protruding electrode on one or both main surfaces of a ceramic circuit board provided with a circuit wiring pattern and vias by sintering a metal conductor;

前記目的に沿う本発明に係る突起電極付きセラミック基板の更に他の製造方法は、セラミック回路基板の表面に突起電極を設ける突起電極付きセラミック基板の製造方法において、セラミック回路基板に回路配線パターンと、上下層の回路配線パターンを電気的に導通させるためのビアが形成された焼成済セラミック回路基板と、突起電極形成用の樹脂シートを準備する工程と、樹脂シートに貫通孔を穿設し、貫通孔に突起電極形成用の金属導体を充填する工程と、焼成済セラミック回路基板の一方又は両方の主面に樹脂シートを重ね合わせ、接着して積層体を形成する工程と、積層体を焼成して樹脂シートをガス化すると共に、金属導体を焼結して焼成済セラミック回路基板の表面に突起電極を形成する工程を有する。   Still another method for manufacturing a ceramic substrate with a protruding electrode according to the present invention in accordance with the above object is a method for manufacturing a ceramic substrate with a protruding electrode in which a protruding electrode is provided on the surface of a ceramic circuit substrate. A step of preparing a fired ceramic circuit board on which vias for electrically connecting upper and lower circuit wiring patterns are formed, and a resin sheet for forming protruding electrodes, and through holes are formed in the resin sheet. Filling the holes with metal conductors for forming protruding electrodes, overlaying a resin sheet on one or both main surfaces of the fired ceramic circuit board, bonding them to form a laminate, and firing the laminate Gasifying the resin sheet, and sintering the metal conductor to form protruding electrodes on the surface of the fired ceramic circuit board.

ここで、突起電極付きセラミック基板の製造方法、突起電極付きセラミック基板の他の製造方法、又は突起電極付きセラミック基板の更に他の製造方法においては、樹脂シート及び樹脂膜がアクリル系樹脂からなるのがよい。   Here, in the manufacturing method of the ceramic substrate with protruding electrodes, the other manufacturing method of the ceramic substrate with protruding electrodes, or still another manufacturing method of the ceramic substrate with protruding electrodes, the resin sheet and the resin film are made of an acrylic resin. Is good.

請求項1及びこれに従属する請求項4記載の突起電極付きセラミック基板の製造方法は、セラミックグリーンシートと、セラミックグリーンシートの焼結温度以下の温度でガス化する樹脂シートとを準備する工程と、セラミックグリーンシートに貫通孔を穿設し、表面に回路配線パターン用の金属導体を印刷すると共に、貫通孔に上下層の回路配線パターンを電気的に導通させるためのビア形成用の金属導体を充填する工程と、樹脂シートに貫通孔を穿設し、突起電極形成用の金属導体を充填する工程と、セラミックグリーンシートの複数枚を重ね合わせると共に、樹脂シートを重ね合わせ、熱圧着して積層体を形成する工程と、積層体を焼成して樹脂シートをガス化すると共に、セラミックグリーンシート及び金属導体を焼結して回路配線パターン及びビアを備えるセラミック回路基板に突起電極を形成する工程を有するので、未焼結シートを用いることなく、簡単な工程で突起電極を作製でき、しかも突起電極に傾きを発生させることなく、形状精度や位置精度がよく、実装精度のよい安価な突起電極付きセラミック基板を作製することができる。
特に、請求項4記載の突起電極付きセラミック基板の製造方法は、樹脂シート及び樹脂膜がアクリル系樹脂からなるので、焼成工程で金属導体ペーストが焼成収縮を開始する前に樹脂を飛散させることができ、突起電極が傾く等の変形の発生を防止することができる。また、未焼結シートの除去工程も省くことができる。
The method for producing a ceramic substrate with protruding electrodes according to claim 1 and claim 4 dependent thereon, the step of preparing a ceramic green sheet and a resin sheet that is gasified at a temperature equal to or lower than a sintering temperature of the ceramic green sheet; A through hole is formed in the ceramic green sheet, a metal conductor for a circuit wiring pattern is printed on the surface, and a metal conductor for forming a via for electrically connecting the upper and lower circuit wiring patterns to the through hole is formed. Filling process, drilling through holes in resin sheet and filling metal conductors for bump electrode formation, stacking multiple ceramic green sheets, stacking resin sheets, and laminating by thermocompression bonding Forming the body, firing the laminate to gasify the resin sheet, and sintering the ceramic green sheet and metal conductor to circuit wiring Since it has a process of forming bump electrodes on a ceramic circuit board with turns and vias, bump electrodes can be made in a simple process without using an unsintered sheet, and the shape of the bump electrodes is not tilted. An inexpensive ceramic substrate with protruding electrodes having good accuracy and position accuracy and high mounting accuracy can be manufactured.
In particular, in the method for manufacturing a ceramic substrate with protruding electrodes according to claim 4, since the resin sheet and the resin film are made of an acrylic resin, the resin can be scattered before the metal conductor paste starts firing shrinkage in the firing step. And the occurrence of deformation such as tilting of the protruding electrode can be prevented. Further, the step of removing the unsintered sheet can be omitted.

請求項2及びこれに従属する請求項4記載の突起電極付きセラミック基板の製造方法は、セラミックグリーンシートを準備し、セラミック回路基板の一方又は両方の主面となるセラミックグリーンシートの主面側の表面に接合してセラミックグリーンシートの焼結温度以下の温度でガス化する突起電極形成用の樹脂膜を接合する樹脂膜付きセラミックグリーンシートを準備する工程と、これに貫通孔を穿設し、突起電極及びビア形成用の金属導体を充填する工程と、セラミック回路基板の一方又は両方の主面となるセラミックグリーンシート以外のセラミックグリーンシートに貫通孔を穿設し、表面に回路配線パターン用の金属導体を印刷すると共に、貫通孔に上下層の回路配線パターンを電気的に導通させるためのビア形成用の金属導体を充填する工程と、樹脂膜付きセラミックグリーンシートと他のセラミックグリーンシートを重ね合わせ、熱圧着して積層体を形成する工程と、積層体を焼成して樹脂シートをガス化すると共に、セラミックグリーンシート及び金属導体を焼結して回路配線パターン及びビアを備えるセラミック回路基板に突起電極を形成する工程を有するので、未焼結シートを用いることなく、簡単な工程で突起電極を作製でき、しかも突起電極に傾きを発生させることなく、形状精度や位置精度がよく、実装精度のよい安価な突起電極付きセラミック基板を作製することができる。更に、セラミック回路基板のビア上に正確に突起電極を作製することができる。
特に、請求項4記載の突起電極付きセラミック基板の製造方法は、樹脂シート及び樹脂膜がアクリル系樹脂からなるので、焼成工程で金属導体ペーストが焼成収縮を開始する前に樹脂を飛散させることができ、突起電極が傾く等の変形の発生を防止することができる。また、未焼結シートの除去工程も省くことができる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for producing a ceramic substrate with protruding electrodes, comprising preparing a ceramic green sheet, wherein the main surface side of the ceramic green sheet which is one or both main surfaces of the ceramic circuit board is prepared. A step of preparing a ceramic green sheet with a resin film for bonding a resin film for forming a protruding electrode that is bonded to the surface and gasified at a temperature equal to or lower than the sintering temperature of the ceramic green sheet; A through hole is formed in a ceramic green sheet other than the ceramic green sheet which is a main surface of one or both of the ceramic circuit board, and a surface for circuit wiring pattern is filled. A metal conductor for via formation for printing the metal conductor and electrically connecting the upper and lower circuit wiring patterns to the through hole. A step of filling, a step of stacking a ceramic green sheet with a resin film and another ceramic green sheet, thermocompression bonding to form a laminate, a firing of the laminate to gasify the resin sheet, and a ceramic green sheet And the step of forming the protruding electrode on the ceramic circuit board having the circuit wiring pattern and the via by sintering the metal conductor, so that the protruding electrode can be produced in a simple process without using an unsintered sheet. An inexpensive ceramic substrate with protruding electrodes having good shape accuracy and positional accuracy and good mounting accuracy can be produced without causing tilting of the electrodes. Further, the protruding electrode can be accurately produced on the via of the ceramic circuit board.
In particular, in the method for manufacturing a ceramic substrate with protruding electrodes according to claim 4, since the resin sheet and the resin film are made of an acrylic resin, the resin can be scattered before the metal conductor paste starts firing shrinkage in the firing step. And the occurrence of deformation such as tilting of the protruding electrode can be prevented. Further, the step of removing the unsintered sheet can be omitted.

請求項3及びこれに従属する請求項4記載の突起電極付きセラミック基板の製造方法は、セラミック回路基板に回路配線パターンと、上下層の回路配線パターンを電気的に導通させるためのビアが形成された焼成済セラミック回路基板と、突起電極形成用の樹脂シートを準備する工程と、樹脂シートに貫通孔を穿設し、突起電極形成用の金属導体を充填する工程と、焼成済セラミック回路基板に樹脂シートを重ね合わせ、接着して積層体を形成する工程と、積層体を焼成して樹脂シートをガス化すると共に、金属導体を焼結して焼成済セラミック回路基板の表面に突起電極を形成する工程を有するので、セラミックの焼成温度に関係なく、簡単な工程で突起電極を作製でき、しかも突起電極に傾きを発生させることなく、形状精度や位置精度がよく、実装精度のよい安価な突起電極付きセラミック基板を作製することができる。
特に、請求項4記載の突起電極付きセラミック基板の製造方法は、樹脂シート及び樹脂膜がアクリル系樹脂からなるので、金属導体ペーストが焼成収縮を開始する前に飛散させることができ、突起電極が傾く等の変形の発生を防止することができる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a ceramic substrate with a protruding electrode, wherein a circuit wiring pattern and vias for electrically connecting the upper and lower circuit wiring patterns are formed on the ceramic circuit board. A step of preparing a fired ceramic circuit board, a resin sheet for forming protruding electrodes, a step of drilling through holes in the resin sheet and filling a metal conductor for forming protruding electrodes, Overlaying and bonding resin sheets to form a laminated body, firing the laminated body to gasify the resin sheet, and sintering metal conductors to form protruding electrodes on the surface of the fired ceramic circuit board Therefore, the projecting electrode can be produced in a simple process regardless of the firing temperature of the ceramic, and the shape accuracy and position accuracy can be produced without causing the projecting electrode to tilt. Well, it is possible to produce a ceramic substrate with mounted accurate inexpensive projection electrodes.
In particular, in the method for manufacturing a ceramic substrate with a protruding electrode according to claim 4, since the resin sheet and the resin film are made of an acrylic resin, the metal conductor paste can be scattered before the firing shrinkage is started. Occurrence of deformation such as tilting can be prevented.

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施するための最良の形態について説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図1は本発明の一実施の形態に係る突起電極付きセラミック基板の製造方法で作製された突起電極付きセラミック基板の説明図、図2(A)〜(E)はそれぞれ同突起電極付きセラミック基板の製造方法の説明図、図3(A)〜(E)はそれぞれ同突起電極付きセラミック基板の他の製造方法の説明図、図4(A)〜(D)はそれぞれ同突起電極付きセラミック基板の更に他の製造方法の説明図である。
Subsequently, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings to provide an understanding of the present invention.
Here, FIG. 1 is an explanatory view of a ceramic substrate with protruding electrodes produced by the method for manufacturing a ceramic substrate with protruding electrodes according to one embodiment of the present invention, and FIGS. 2 (A) to (E) are the protruding electrodes, respectively. 3A to 3E are explanatory diagrams of other manufacturing methods of the ceramic substrate with the protruding electrodes, and FIGS. 4A to 4D are the protruding electrodes, respectively. It is explanatory drawing of the further another manufacturing method of a ceramic substrate with an attachment.

図1に示すように、本発明の一実施の形態に係る突起電極付きセラミック基板の製造方法で作製された突起電極付きセラミック基板10は、例えば、3枚の実質的に4角形のシート状のセラミックグリーンシート16、16a、16b(図2(A)参照)が積層され、焼成されて形成されたセラミック基板11、11a、11bからなるセラミック回路基板12の主面上に、外部接続端子となる凸形状の導体金属からなる突起電極13を接合して有している。また、突起電極付きセラミック基板10は、それぞれのセラミック基板11、11a、11bに形成されたビア14、及び回路配線パターン15を有している。そして、突起電極13は、最表面のセラミック基板11に形成されている回路配線パターン15及び/又はビア14と接続して有している。この突起電極付きセラミック基板10は、突起電極13を、実装用基板に実装するときの外部接続端子としてや、半導体素子をフリップチップ方式で直接接合させるための外部接続端子として用いている。   As shown in FIG. 1, a ceramic substrate 10 with bump electrodes produced by the method for manufacturing a ceramic substrate with bump electrodes according to an embodiment of the present invention is, for example, three substantially rectangular sheet-like shapes. Ceramic green sheets 16, 16a, 16b (see FIG. 2A) are stacked and fired to form external connection terminals on the main surface of the ceramic circuit board 12 made of the ceramic substrates 11, 11a, 11b. A protruding electrode 13 made of a convex conductive metal is joined. The ceramic substrate 10 with protruding electrodes has vias 14 and circuit wiring patterns 15 formed in the ceramic substrates 11, 11 a and 11 b. The protruding electrode 13 is connected to the circuit wiring pattern 15 and / or the via 14 formed on the outermost ceramic substrate 11. This ceramic substrate 10 with protruding electrodes uses the protruding electrode 13 as an external connection terminal when mounted on a mounting substrate, or as an external connection terminal for directly bonding a semiconductor element by a flip chip method.

図2(A)〜(E)を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る突起電極付きセラミック基板10の製造方法を説明する。
図2(A)に示すように、先ず、セラミック回路基板12を形成する複数枚、例えば、本実施例では、3枚のセラミック基板11、11a、11b形成用の焼成前のそれぞれのセラミックグリーンシート16、16a、16bを準備する。また、このセラミックグリーンシート16、16a、16bの焼結温度以下の温度でガス化する突起電極13形成用の樹脂シート17を準備する。ここで、セラミック回路基板12を形成するためのセラミックグリーンシート16、16a、16bは、セラミック基材に制約はないが、一般的に回路基板用としてアルミナ、窒化アルミニウム、低温焼成セラミック等が盛んに用いられている。本実施例においては、例えば、低温焼成セラミックを使用したもので説明する。セラミックグリーンシート16、16a、16bは、例えば、800〜1100℃の低温の焼成温度で焼結可能な、CaO−Al−SiO−B系ガラスを、例えば、50〜65重量%(好ましくは、60重量%)と、Alを、例えば、50〜35重量%(好ましくは、40重量%)からなるセラミック粉末に、バインダー、溶剤、及び可塑剤を添加して混合し、ドクターブレード法等で所望の厚み、例えば、0.13mmのシート状にした後乾燥させ、所望の大きさの矩形状に切断して形成している。一方、突起電極13形成用の樹脂シート17は、例えば、アクリル系樹脂をドクターブレード法等で所望の厚み、例えば、0.25mmのシート状に形成している。
With reference to FIGS. 2 (A) to 2 (E), a method for manufacturing the ceramic substrate 10 with protruding electrodes according to one embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 2A, first, a plurality of ceramic green sheets for forming the ceramic circuit board 12, for example, in this embodiment, each ceramic green sheet before firing for forming three ceramic boards 11, 11a, 11b. 16, 16a, 16b are prepared. Further, a resin sheet 17 for forming the protruding electrode 13 that is gasified at a temperature equal to or lower than the sintering temperature of the ceramic green sheets 16, 16a, 16b is prepared. Here, the ceramic green sheets 16, 16 a, 16 b for forming the ceramic circuit board 12 are not limited to ceramic base materials, but generally alumina, aluminum nitride, low-temperature fired ceramics, etc. are widely used for circuit boards. It is used. In this embodiment, for example, a description will be given using a low-temperature fired ceramic. The ceramic green sheets 16, 16a, 16b are made of CaO—Al 2 O 3 —SiO 2 —B 2 O 3 glass, which can be sintered at a low firing temperature of 800 to 1100 ° C., for example, 50 to 65, for example. A binder, a solvent, and a plasticizer are added to a ceramic powder composed of 50% by weight (preferably 60% by weight) and Al 2 O 3 , for example, 50 to 35% by weight (preferably 40% by weight). They are mixed, formed into a sheet having a desired thickness, for example, 0.13 mm by a doctor blade method, and then dried, and cut into a rectangular shape having a desired size. On the other hand, the resin sheet 17 for forming the protruding electrode 13 is formed of, for example, an acrylic resin in a sheet shape having a desired thickness, for example, 0.25 mm by a doctor blade method or the like.

次に、図2(B)に示すように、セラミックグリーンシート16、16a、16b、及び樹脂シート17には、それぞれの所定位置を通常の打ち抜き加工や、レーザー加工等で穿孔し、それぞれ貫通孔18、18aを形成している。
次に、図2(C)に示すように、セラミックグリーンシート16、16a、16bのそれぞれの貫通孔18には、セラミックグリーンシート16、16a、16bと同時焼成して金属導体となるビア14を形成するために、例えば、Ag系等の低融点金属からなる導体ペーストをスクリーン印刷等で充填している。また、セラミックグリーンシート16、16a、16bの表面には、セラミックグリーンシート16、16a、16bと同時焼成して金属導体となる回路配線パターン15を形成するために、例えば、Ag系等の導体ペーストをスクリーン印刷等で印刷している。ビア14は、それぞれのセラミックグリーンシート16、16a、16bに形成される上下層の回路配線パターン15を電気的に導通させるために設けられている。
一方、樹脂シート17の貫通孔18aには、セラミックグリーンシート16、16a、16bと同時焼成して金属導体となる突起電極13を形成するために、例えば、Ag系等の導体ペーストをスクリーン印刷等で充填している。
Next, as shown in FIG. 2 (B), the ceramic green sheets 16, 16a, 16b, and the resin sheet 17 are perforated at a predetermined position by ordinary punching processing, laser processing, or the like. 18 and 18a are formed.
Next, as shown in FIG. 2C, vias 14 that are fired simultaneously with the ceramic green sheets 16, 16a, and 16b and become metal conductors are formed in the respective through holes 18 of the ceramic green sheets 16, 16a, and 16b. In order to form, for example, a conductor paste made of a low melting point metal such as Ag is filled by screen printing or the like. Further, on the surface of the ceramic green sheets 16, 16a, 16b, in order to form a circuit wiring pattern 15 that is fired simultaneously with the ceramic green sheets 16, 16a, 16b and becomes a metal conductor, for example, an Ag-based conductor paste Is printed by screen printing or the like. The via 14 is provided to electrically connect the upper and lower circuit wiring patterns 15 formed in the ceramic green sheets 16, 16 a and 16 b.
On the other hand, in the through hole 18a of the resin sheet 17, in order to form the protruding electrode 13 that becomes a metal conductor by being simultaneously fired with the ceramic green sheets 16, 16a, 16b, for example, screen printing or the like of an Ag-based conductor paste or the like Filled with.

次に、図2(D)に示すように、セラミックグリーンシート16、16a、16bは、予め決められた層及び位置に合わせて重ね合わされると共に、樹脂シート17がセラミックグリーンシート16、16a、16bの集合体の予め決められた主面に位置を合わせて重ね合わされる。そして、セラミックグリーンシート16、16a、16b、及び樹脂シート17の集合体は、例えば、温度60℃、押圧力200N、押圧時間20秒程度で両面から熱圧着して積層体19を形成している。   Next, as shown in FIG. 2 (D), the ceramic green sheets 16, 16a, 16b are overlapped in accordance with a predetermined layer and position, and the resin sheet 17 is ceramic green sheets 16, 16a, 16b. Are superimposed on a predetermined principal surface of the assembly. The aggregate of the ceramic green sheets 16, 16 a, 16 b and the resin sheet 17 is thermocompression-bonded from both sides at a temperature of 60 ° C., a pressing force of 200 N, and a pressing time of about 20 seconds to form a laminate 19. .

次に、図2(E)に示すように、積層体19は、例えば、温度900℃、保持時間20分程度の大気中で焼成している。この焼成の昇温過程で、樹脂シート17は、セラミックグリーンシート16、16a、16bや金属導体の焼成収縮が始まる前にガス化して消滅し、焼結完了前の金属導体からなる突起電極13が、焼結完了前のセラミックグリーンシート16、16a、16b上に露出している。そして、積層体19のセラミックグリーンシート16、16a、16b、及び導体金属は、20%程度収縮して焼結が完了されることで、ビア14、及び回路配線パターン15を備えたセラミック回路基板12の表面に突起電極13を有する突起電極付きセラミック基板10が作製されている。   Next, as shown in FIG. 2E, the laminate 19 is baked in the atmosphere at a temperature of 900 ° C. and a holding time of about 20 minutes, for example. During the firing temperature increase process, the resin sheet 17 gasifies and disappears before the firing shrinkage of the ceramic green sheets 16, 16a, 16b and the metal conductor starts, and the protruding electrode 13 made of the metal conductor before the sintering is completed. It is exposed on the ceramic green sheets 16, 16a, 16b before the completion of sintering. The ceramic green sheets 16, 16 a, 16 b and the conductor metal of the laminate 19 are contracted by about 20% to complete the sintering, whereby the ceramic circuit board 12 having the vias 14 and the circuit wiring patterns 15. A ceramic substrate 10 with a protruding electrode having a protruding electrode 13 on the surface is prepared.

なお、なお、突起電極13は、セラミック回路基板12の両方の主面に形成して、セラミック回路基板12の両面に突起電極13を有する突起電極付きセラミック基板10とすることもできる。
また、900℃程度で焼結させる低温焼成セラミックからなるセラミックグリーンシート16、16a、16bの場合には、700℃程度から焼成収縮が開始される。従って、500℃程度でガス化が完了するアクリル系樹脂からなる樹脂シート17は、樹脂シート17が残留している時点では、セラミックグリーンシート16、16a、16b、及び突起電極13用の金属導体の焼成収縮が開始されないので、突起電極13の傾きや、基板反り等の不具合の発生を防止することができる。
Note that the protruding electrodes 13 may be formed on both main surfaces of the ceramic circuit board 12 to be the ceramic substrate with protruding electrodes 10 having the protruding electrodes 13 on both surfaces of the ceramic circuit board 12.
In the case of the ceramic green sheets 16, 16 a, and 16 b made of low-temperature fired ceramic that is sintered at about 900 ° C., firing shrinkage starts from about 700 ° C. Accordingly, the resin sheet 17 made of an acrylic resin that is completely gasified at about 500 ° C. has the metal conductors for the ceramic green sheets 16, 16 a, 16 b and the protruding electrode 13 at the time when the resin sheet 17 remains. Since the firing shrinkage is not started, it is possible to prevent the occurrence of problems such as the inclination of the protruding electrode 13 and the warpage of the substrate.

図3(A)〜(E)を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る突起電極付きセラミック基板10の他の製造方法を説明する。
図3(A)に示すように、セラミック回路基板12を形成するためには、例えば、前記の場合と同様に、アルミナ、窒化アルミニウム、低温焼成セラミック等のセラミック基材を用いることができる。本実施例においては、例えば、アルミナからなる複数枚、例えば、3枚のセラミック基板11、11a、11b(セラミック基材の変更であるので前記の場合と同一の記号を用いている)形成用の焼成前のそれぞれのセラミックグリーンシート16、16a、16bを準備している。ここで、このアルミナからなるセラミックグリーンシート16、16a、16bは、先ず、酸化アルミニウム粉末にマグネシア、シリカ、カルシア等の焼結助剤を適当量加えた粉末に、ジオクチフタレート等の可塑剤と、アクリル樹脂等のバインダー、及びトルエン、キシレン、アルコール類等の溶剤を加え、十分に混練して脱泡し、粘度2000〜40000cpsのスラリーを作製している。次に、ドクターブレード法等によって所望の厚み、例えば、0.13mmのシート状にした後乾燥させ、所望の大きさの矩形状に切断して形成している。
With reference to FIGS. 3A to 3E, another method for manufacturing the ceramic substrate 10 with protruding electrodes according to the embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 3A, in order to form the ceramic circuit board 12, a ceramic base material such as alumina, aluminum nitride, low-temperature fired ceramic, or the like can be used, for example, as described above. In the present embodiment, for example, for forming a plurality of ceramic substrates 11, for example, three ceramic substrates 11, 11a, 11b (the same symbols are used as above because the ceramic base material is changed). The ceramic green sheets 16, 16a, 16b before firing are prepared. Here, the ceramic green sheets 16, 16 a, 16 b made of alumina are prepared by adding a plasticizer such as dioctiphthalate to a powder obtained by adding an appropriate amount of a sintering aid such as magnesia, silica, calcia to aluminum oxide powder. In addition, a binder such as an acrylic resin and a solvent such as toluene, xylene, and alcohols are added, and the mixture is sufficiently kneaded and defoamed to prepare a slurry having a viscosity of 2000 to 40000 cps. Next, it is formed into a sheet having a desired thickness, for example, 0.13 mm by a doctor blade method, and then dried and cut into a rectangular shape having a desired size.

そして、セラミック回路基板12の一方の主面となるセラミックグリーンシート16の主面側の表面には、突起電極13を形成するために、セラミックグリーンシート16、16a、16bの焼結温度以下の温度でガス化する樹脂膜20を接合して形成する樹脂膜付きセラミックグリーンシート21を準備している。この樹脂膜付きセラミックグリーンシート21の作製方法は、予めシート状に作製されている、例えば、アクリル系樹脂からなる樹脂シート17を熱圧着させて貼り付けることで形成することができる。あるいは、セラミックグリーンシート16上に、例えば、アクリル系樹脂からなる樹脂ペーストをドクターブレード法等で流し込んだり、スクリーン印刷で印刷したりする等で形成することもできる。   In order to form the protruding electrode 13 on the surface on the main surface side of the ceramic green sheet 16 which is one main surface of the ceramic circuit board 12, a temperature equal to or lower than the sintering temperature of the ceramic green sheets 16, 16a and 16b. The ceramic green sheet 21 with a resin film formed by joining the resin film 20 to be gasified is prepared. The method for producing the ceramic green sheet 21 with a resin film can be formed by attaching a resin sheet 17 made of, for example, an acrylic resin, which is made in advance, by thermocompression bonding. Alternatively, it can be formed on the ceramic green sheet 16 by, for example, pouring a resin paste made of an acrylic resin by a doctor blade method or printing by screen printing.

次に、図3(B)に示すように、樹脂膜付きセラミックグリーンシート21には、所定位置を通常の打ち抜き加工や、レーザー加工等で穿孔し、セラミックグリーンシート16と樹脂膜20を連通する貫通孔18bを形成している。また、セラミックグリーンシート16a、16bには、それぞれの所定位置を通常の打ち抜き加工や、レーザー加工等によって穿孔して、貫通孔18を形成している。   Next, as shown in FIG. 3B, the ceramic green sheet 21 with a resin film is perforated at a predetermined position by a normal punching process, a laser process or the like, and the ceramic green sheet 16 and the resin film 20 are communicated. A through hole 18b is formed. In addition, the ceramic green sheets 16a and 16b are formed with through holes 18 by punching the predetermined positions by ordinary punching or laser processing.

次に、図3(C)に示すように、樹脂膜付きセラミックグリーンシート21に形成された貫通孔18bには、セラミックグリーンシート16、16a、16bと同時焼成して金属導体となるビア14を形成するため、及び、樹脂膜20をガス化させると共に、セラミックグリーンシート16、16a、16bと同時焼成して金属導体となる突起電極13を形成するために、例えば、タングステンや、モリブデン等の高融点金属からなる導体ペーストをスクリーン印刷等で充填している。また、セラミックグリーンシート16a、16bに形成されたそれぞれの貫通孔18には、セラミックグリーンシート16、16a、16bと同時焼成して金属導体となるビア14を形成するため、例えば、タングステンや、モリブデン等からなる導体ペーストをスクリーン印刷等で充填している。更に、セラミックグリーンシート16a、16bの表面には、セラミックグリーンシート16、16a、16bと同時焼成して金属導体となる回路配線パターン15を形成するために、例えば、タングステンや、モリブデン等からなる導体ペーストをスクリーン印刷等で印刷している。   Next, as shown in FIG. 3C, the via hole 14b formed in the ceramic green sheet 21 with the resin film is provided with a via 14 that is fired simultaneously with the ceramic green sheets 16, 16a, 16b and becomes a metal conductor. In order to gasify the resin film 20 and to form the protruding electrode 13 that becomes a metal conductor by simultaneous firing with the ceramic green sheets 16, 16 a, and 16 b, for example, tungsten, molybdenum, or the like is used. A conductor paste made of a melting point metal is filled by screen printing or the like. Further, in each of the through holes 18 formed in the ceramic green sheets 16a and 16b, vias 14 which are fired simultaneously with the ceramic green sheets 16, 16a and 16b to form metal conductors are formed. For example, tungsten or molybdenum Etc. are filled by screen printing or the like. Furthermore, a conductor made of tungsten, molybdenum, or the like is formed on the surface of the ceramic green sheets 16a, 16b in order to form a circuit wiring pattern 15 that becomes a metal conductor by simultaneous firing with the ceramic green sheets 16, 16a, 16b. The paste is printed by screen printing or the like.

次に、図3(D)に示すように、樹脂膜付きセラミックグリーンシート21とセラミックグリーンシート16a、16bは、予め決められた層及び位置に合わせて重ね合わされる。そして、樹脂膜付きセラミックグリーンシート21とセラミックグリーンシート16a、16bの集合体は、例えば、温度120℃、押圧力480N、押圧時間6秒程度で両面から熱圧着して積層体19を形成している。   Next, as shown in FIG. 3D, the ceramic green sheet with resin film 21 and the ceramic green sheets 16a and 16b are overlapped in accordance with a predetermined layer and position. The assembly of the ceramic green sheet with resin film 21 and the ceramic green sheets 16a and 16b is formed by, for example, thermocompression bonding from both sides at a temperature of 120 ° C., a pressing force of 480 N, and a pressing time of about 6 seconds to form the laminate 19. Yes.

次に、図3(E)に示すように、積層体19は、例えば、温度1550℃、保持時間30分程度の還元雰囲気中で焼成している。この焼成の昇温過程で、樹脂膜20は、セラミックグリーンシート16、16a、16bや金属導体の焼成収縮が始まる前にガス化させて、焼結完了前の金属導体からなる突起電極13を、焼結完了前のセラミックグリーンシート16、16a、16b上に露出させている。そして、更に昇温が進み、積層体19のセラミックグリーンシート16、16a、16b、及び導体金属は、20%程度収縮して焼結が完了され、ビア14、及び回路配線パターン15を備えたセラミック回路基板12の表面に突起電極13を有する突起電極付きセラミック基板10が作製されている。   Next, as shown in FIG. 3E, the laminate 19 is baked in a reducing atmosphere at a temperature of 1550 ° C. and a holding time of about 30 minutes, for example. In the firing temperature increasing process, the resin film 20 is gasified before the firing shrinkage of the ceramic green sheets 16, 16a, 16b and the metal conductor starts, and the protruding electrode 13 made of the metal conductor before the completion of sintering is formed. It is exposed on the ceramic green sheets 16, 16a, 16b before the completion of sintering. Further, as the temperature rises further, the ceramic green sheets 16, 16 a, 16 b and the conductor metal of the laminate 19 are contracted by about 20% to complete the sintering, and the ceramic provided with the vias 14 and the circuit wiring patterns 15. A ceramic substrate 10 with protruding electrodes having protruding electrodes 13 on the surface of the circuit board 12 is produced.

なお、本実施例の突起電極付きセラミック基板10の製造方法では、セラミック基板11に形成されるビア14上に突起電極13が連通する突起電極付きセラミック基板10を作製することができる。
また、突起電極13は、セラミック回路基板12の両方の主面に形成して、セラミック回路基板12の両面に突起電極13を有する突起電極付きセラミック基板10とすることもできる。
更に、アルミナのようにセラミック基材の焼成温度が比較的高い温度となるセラミック基材の場合には、樹脂シートや樹脂膜の樹脂材料の選択に自由度を得ることができる。
In the method of manufacturing the ceramic substrate 10 with the protruding electrode according to the present embodiment, the ceramic substrate 10 with the protruding electrode in which the protruding electrode 13 communicates with the via 14 formed in the ceramic substrate 11 can be manufactured.
Alternatively, the protruding electrodes 13 may be formed on both main surfaces of the ceramic circuit board 12 to form the ceramic substrate with protruding electrodes 10 having the protruding electrodes 13 on both surfaces of the ceramic circuit board 12.
Furthermore, in the case of a ceramic base material in which the firing temperature of the ceramic base material is relatively high, such as alumina, it is possible to obtain a degree of freedom in selecting a resin material for the resin sheet or resin film.

図4(A)〜(D)を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る突起電極付きセラミック基板10の更に他の製造方法を説明する。
図4(A)に示すように、先ず、前記の場合と同様に、アルミナ、窒化アルミニウム、低温焼成セラミック等のセラミック基材で作製された、例えば、3枚のセラミックグリーンシート16、16a、16bを用い、金属導体で回路配線パターン15や、上下層の回路配線パターン15を電気的に導通させるためのビア14がセラミックグリーンシート16、16a、16bと同時焼成されて形成された焼成済セラミック回路基板22を準備する。また、この焼成済セラミック回路基板22の主面に突起電極13を形成するための樹脂シート17を準備する。この樹脂シート17は、例えば、アクリル系樹脂をドクターブレード法等で所望の厚み、例えば、0.25mmのシート状に形成している。
With reference to FIGS. 4A to 4D, still another method for manufacturing the ceramic substrate 10 with protruding electrodes according to the embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 4A, first, as in the case described above, for example, three ceramic green sheets 16, 16a, 16b made of a ceramic base material such as alumina, aluminum nitride, or low-temperature fired ceramic are used. A fired ceramic circuit formed by simultaneously firing the circuit wiring pattern 15 with metal conductors and vias 14 for electrically connecting the upper and lower circuit wiring patterns 15 together with the ceramic green sheets 16, 16a, 16b. A substrate 22 is prepared. Also, a resin sheet 17 for forming the protruding electrodes 13 on the main surface of the fired ceramic circuit board 22 is prepared. The resin sheet 17 is made of, for example, an acrylic resin in a sheet shape having a desired thickness, for example, 0.25 mm by a doctor blade method or the like.

次に、図4(B)に示すように、樹脂シート17には、所定位置を通常の打ち抜き加工や、レーザー加工等で穿孔し、貫通孔18aを形成している。そして、樹脂シート17の貫通孔18aには、焼成して金属導体となる突起電極13を形成するために、例えば、Ag系等の低融点金属や、タングステン等の高融点金属からなる導体ペーストをスクリーン印刷等で充填している。
次に、図4(C)に示すように、樹脂シート17と焼成済セラミック回路基板22は、予め決められた位置に合わせて重ね合わされ、例えば、温度60℃、押圧力200N、押圧時間20秒程度で両面から熱圧着して積層体19を形成している。
Next, as shown in FIG. 4B, the resin sheet 17 is perforated at a predetermined position by a normal punching process, a laser process, or the like to form a through hole 18a. Then, in order to form the protruding electrode 13 that is fired and becomes a metal conductor in the through hole 18a of the resin sheet 17, for example, a conductor paste made of a low melting point metal such as Ag or a high melting point metal such as tungsten is used. Filled with screen printing.
Next, as shown in FIG. 4C, the resin sheet 17 and the fired ceramic circuit board 22 are overlaid at a predetermined position. For example, the temperature is 60 ° C., the pressing force is 200 N, and the pressing time is 20 seconds. The laminated body 19 is formed by thermocompression bonding from both sides.

次に、図4(D)に示すように、例えば、焼成して金属導体となる突起電極13にAg系等の低融点金属を用いる場合には、温度900℃程度の大気中で焼成して金属導体の焼結を完了させ、ビア14、及び回路配線パターン15を備えた焼成済セラミック回路基板22の表面に突起電極13を有する突起電極付きセラミック基板10を作製している。また、例えば、焼成済セラミック回路基板22がアルミナや、窒化アルミニウムのような高温焼成セラミックで、焼成して金属導体となる突起電極13にタングステン等の高融点金属を用いる場合には、温度1550℃程度の還元雰囲気中で焼成して金属導体の焼結を完了させ、ビア14、及び回路配線パターン15を備えた焼成済セラミック回路基板22の表面に突起電極13を有する突起電極付きセラミック基板10を作製している。この焼成の昇温過程で、樹脂シート17は、金属導体の焼成収縮が始まる前にガス化して消滅するので、傾きのない、形状精度や位置精度のよい突起電極13を形成することができる。   Next, as shown in FIG. 4D, for example, in the case where a low melting point metal such as Ag is used for the protruding electrode 13 that is fired to become a metal conductor, it is fired in the atmosphere at a temperature of about 900 ° C. Sintering of the metal conductor is completed, and the ceramic substrate 10 with protruding electrodes having the protruding electrodes 13 on the surface of the fired ceramic circuit board 22 provided with the vias 14 and the circuit wiring patterns 15 is produced. Further, for example, when the fired ceramic circuit board 22 is a high-temperature fired ceramic such as alumina or aluminum nitride, and the refractory metal such as tungsten is used for the protruding electrode 13 that is fired to become a metal conductor, the temperature is 1550 ° C. The ceramic substrate 10 with protruding electrodes having the protruding electrodes 13 on the surface of the fired ceramic circuit board 22 provided with the vias 14 and the circuit wiring patterns 15 is completed by baking in a reducing atmosphere of a certain degree. I am making it. In the firing temperature increasing process, the resin sheet 17 is gasified and disappears before firing contraction of the metal conductor starts, so that it is possible to form the protruding electrode 13 having no inclination and good shape accuracy and position accuracy.

なお、突起電極13は、焼成済セラミック回路基板22の両方の主面に形成して、焼成済セラミック回路基板22の両面に突起電極13を有する突起電極付きセラミック基板10とすることもできる。
また、本実施例においては、焼成済セラミック回路基板22に突起電極13を形成することで説明したが、ガラス基板上に突起電極13を形成することもできる。
The protruding electrodes 13 may be formed on both main surfaces of the fired ceramic circuit board 22 to form the ceramic substrate 10 with protruding electrodes having the protruding electrodes 13 on both surfaces of the fired ceramic circuit board 22.
In the present embodiment, the protruding electrode 13 is formed on the fired ceramic circuit board 22. However, the protruding electrode 13 can be formed on the glass substrate.

本発明を応用すれば、樹脂シートや樹脂膜付きセラミックグリーンシートに形成された貫通孔に誘電体ペーストを充填して、突起誘電体付き基板を作製することができる。また、貫通孔の形状をストライプ状にして誘電体ペーストを充填することで、プラズマディスプレイパネル等で使用される誘電体隔壁付き基板を作製することができる。   If the present invention is applied, a substrate with a protruding dielectric can be manufactured by filling a through hole formed in a resin sheet or a ceramic green sheet with a resin film with a dielectric paste. Further, by filling the through holes with stripes and filling with a dielectric paste, a substrate with dielectric partition walls used in a plasma display panel or the like can be manufactured.

本発明で作製される突起電極付きセラミック基板は、セラミック回路基板の表面に傾きのない、形状精度や、寸法精度のよい突起電極が形成でき、高寸法精度の半導体用パッケージや、配線基板を作製することができるので、半導体素子等の電子部品の小型化に対応でき、電子部品を搭載する機器の小型化に適用できる。   The ceramic substrate with protruding electrodes manufactured by the present invention can form protruding electrodes with good shape accuracy and dimensional accuracy without tilting on the surface of the ceramic circuit board, and can produce semiconductor packages and wiring boards with high dimensional accuracy. Therefore, it is possible to cope with downsizing of electronic parts such as semiconductor elements, and it can be applied to downsizing of devices on which electronic parts are mounted.

本発明の一実施の形態に係る突起電極付きセラミック基板の製造方法で作製された突起電極付きセラミック基板の説明図である。It is explanatory drawing of the ceramic substrate with a projection electrode produced with the manufacturing method of the ceramic substrate with a projection electrode which concerns on one embodiment of this invention. (A)〜(E)はそれぞれ同突起電極付きセラミック基板の製造方法の説明図である。(A)-(E) is explanatory drawing of the manufacturing method of the ceramic substrate with the said protruding electrode, respectively. (A)〜(E)はそれぞれ同突起電極付きセラミック基板の他の製造方法の説明図である。(A)-(E) are explanatory drawings of the other manufacturing method of the ceramic substrate with the said protruding electrode, respectively. (A)〜(D)はそれぞれ同突起電極付きセラミック基板の更に他の製造方法の説明図である。(A)-(D) is explanatory drawing of the further another manufacturing method of the ceramic substrate with the said projection electrode, respectively. (A)〜(F)はそれぞれ従来の突起電極付きセラミック基板の製造方法の説明図である。(A)-(F) is explanatory drawing of the manufacturing method of the conventional ceramic substrate with a protruding electrode, respectively.

符号の説明Explanation of symbols

10:突起電極付きセラミック基板、11、11a、11b:セラミック基板、12:セラミック回路基板、13:突起電極、14:ビア、15:回路配線パターン、16、16a、16b:セラミックグリーンシート、17:樹脂シート、18、18a:貫通孔、19:積層体、20:樹脂膜、21:樹脂膜付きセラミックグリーンシート、22:焼成済セラミック回路基板   10: Ceramic substrate with protruding electrode, 11, 11a, 11b: Ceramic substrate, 12: Ceramic circuit substrate, 13: protruding electrode, 14: via, 15: circuit wiring pattern, 16, 16a, 16b: ceramic green sheet, 17: Resin sheet, 18, 18a: through-hole, 19: laminate, 20: resin film, 21: ceramic green sheet with resin film, 22: fired ceramic circuit board

Claims (4)

セラミック回路基板の表面に突起電極を設ける突起電極付きセラミック基板の製造方法において、
前記セラミック回路基板形成用の複数枚のセラミックグリーンシートと、該セラミックグリーンシートの焼結温度以下の温度でガス化する突起電極形成用の樹脂シートとを準備する工程と、
前記セラミックグリーンシートに貫通孔を穿設し、該セラミックグリーンシートの表面に回路配線パターン用の金属導体を印刷すると共に、前記貫通孔に上下層の前記回路配線パターンを電気的に導通させるためのビア形成用の前記金属導体を充填する工程と、
前記樹脂シートに貫通孔を穿設し、該貫通孔に前記突起電極形成用の前記金属導体を充填する工程と、
前記セラミックグリーンシートの複数枚を重ね合わせると共に、一方又は両方の主面に前記樹脂シートを重ね合わせ、熱圧着して積層体を形成する工程と、
前記積層体を焼成して前記樹脂シートをガス化すると共に、前記セラミックグリーンシート及び前記金属導体を焼結して前記回路配線パターン及び前記ビアを備える前記セラミック回路基板の一方又は両方の主面に前記突起電極を形成する工程を有することを特徴とする突起電極付きセラミック基板の製造方法。
In the method of manufacturing a ceramic substrate with a protruding electrode in which a protruding electrode is provided on the surface of the ceramic circuit board,
Preparing a plurality of ceramic green sheets for forming the ceramic circuit board, and a resin sheet for forming protruding electrodes that gasifies at a temperature equal to or lower than a sintering temperature of the ceramic green sheets;
A through hole is formed in the ceramic green sheet, a metal conductor for a circuit wiring pattern is printed on the surface of the ceramic green sheet, and the upper and lower circuit wiring patterns are electrically connected to the through hole. Filling the metal conductor for via formation;
Drilling a through hole in the resin sheet, and filling the through hole with the metal conductor for forming the protruding electrode;
Overlaying a plurality of the ceramic green sheets, superimposing the resin sheet on one or both main surfaces, forming a laminate by thermocompression bonding,
The laminated body is fired to gasify the resin sheet, and the ceramic green sheet and the metal conductor are sintered to form one or both main surfaces of the ceramic circuit board including the circuit wiring pattern and the via. A method of manufacturing a ceramic substrate with a protruding electrode, comprising the step of forming the protruding electrode.
セラミック回路基板の表面に突起電極を設ける突起電極付きセラミック基板の製造方法において、
前記セラミック回路基板形成用の複数枚のセラミックグリーンシートを準備し、前記セラミック回路基板の一方又は両方の主面となる前記セラミックグリーンシートの主面側の表面に接合して該セラミックグリーンシートの焼結温度以下の温度でガス化する突起電極形成用の樹脂膜を接合する樹脂膜付きセラミックグリーンシートを準備する工程と、
前記樹脂膜付きセラミックグリーンシートに貫通孔を穿設し、該貫通孔に前記突起電極及び前記ビア形成用の金属導体を充填する工程と、
前記セラミック回路基板の一方又は両方の主面となる前記セラミックグリーンシート以外の該セラミックグリーンシートに貫通孔を穿設し、該セラミックグリーンシートの表面に回路配線パターン用の金属導体を印刷すると共に、前記貫通孔に上下層の前記回路配線パターンを電気的に導通させるためのビア形成用の前記金属導体を充填する工程と、
前記樹脂膜付きセラミックグリーンシートと他の前記セラミックグリーンシートを重ね合わせ、熱圧着して積層体を形成する工程と、
前記積層体を焼成して前記樹脂シートをガス化すると共に、前記セラミックグリーンシート及び前記金属導体を焼結して前記回路配線パターン及び前記ビアを備える前記セラミック回路基板の一方又は両方の主面に前記突起電極を形成する工程を有することを特徴とする突起電極付きセラミック基板の製造方法。
In the method of manufacturing a ceramic substrate with a protruding electrode in which a protruding electrode is provided on the surface of the ceramic circuit board,
A plurality of ceramic green sheets for forming the ceramic circuit board are prepared and bonded to the surface on the main surface side of the ceramic green sheet which is one or both main surfaces of the ceramic circuit board. A step of preparing a ceramic green sheet with a resin film for bonding a resin film for forming a protruding electrode that is gasified at a temperature equal to or lower than a sintering temperature;
Forming a through hole in the ceramic green sheet with a resin film, and filling the through hole with the metal electrode for forming the protruding electrode and the via;
A through hole is formed in the ceramic green sheet other than the ceramic green sheet which is one or both main surfaces of the ceramic circuit board, and a metal conductor for a circuit wiring pattern is printed on the surface of the ceramic green sheet. Filling the through hole with the metal conductor for forming a via for electrically connecting the upper and lower circuit wiring patterns; and
Overlaying the ceramic green sheet with the resin film and the other ceramic green sheet, and thermocompression bonding to form a laminate,
The laminated body is fired to gasify the resin sheet, and the ceramic green sheet and the metal conductor are sintered to form one or both main surfaces of the ceramic circuit board including the circuit wiring pattern and the via. A method of manufacturing a ceramic substrate with a protruding electrode, comprising the step of forming the protruding electrode.
セラミック回路基板の表面に突起電極を設ける突起電極付きセラミック基板の製造方法において、
前記セラミック回路基板に回路配線パターンと、上下層の該回路配線パターンを電気的に導通させるためのビアが形成された焼成済セラミック回路基板と、前記突起電極形成用の樹脂シートを準備する工程と、
前記樹脂シートに貫通孔を穿設し、該貫通孔に前記突起電極形成用の金属導体を充填する工程と、
前記焼成済セラミック回路基板の一方又は両方の主面に前記樹脂シートを重ね合わせ、接着して積層体を形成する工程と、
前記積層体を焼成して前記樹脂シートをガス化すると共に、前記金属導体を焼結して前記焼成済セラミック回路基板の表面に前記突起電極を形成する工程を有することを特徴とする突起電極付きセラミック基板の製造方法。
In the method of manufacturing a ceramic substrate with a protruding electrode in which a protruding electrode is provided on the surface of the ceramic circuit board,
Preparing a circuit wiring pattern on the ceramic circuit board, a fired ceramic circuit board in which vias for electrically connecting the circuit wiring patterns on the upper and lower layers are formed, and a resin sheet for forming the protruding electrodes; ,
Forming a through hole in the resin sheet, and filling the through hole with the metal conductor for forming the protruding electrode;
A step of superposing and bonding the resin sheet on one or both main surfaces of the fired ceramic circuit board to form a laminate;
With the bump electrode characterized by comprising steps of firing the laminate to gasify the resin sheet and sintering the metal conductor to form the bump electrode on the surface of the fired ceramic circuit board. A method for manufacturing a ceramic substrate.
請求項1〜3のいずれか1項記載の突起電極付きセラミック基板の製造方法において、前記樹脂シート及び樹脂膜がアクリル系樹脂からなることを特徴とする突起電極付きセラミック基板の製造方法。   The method for manufacturing a ceramic substrate with protruding electrodes according to claim 1, wherein the resin sheet and the resin film are made of an acrylic resin.
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CN115286416A (en) * 2022-08-12 2022-11-04 浙江精瓷半导体有限责任公司 Production process of ceramic refrigerating sheet

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