JP2005136044A - Manufacturing method of glass ceramic substrate - Google Patents

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崇介 西浦
Kenichi Nagae
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a glass ceramic substrate for laminating a restraining sheet, made of an inorganic composition which is not sintered at the baking temperature of the ceramic substrate on at least one of surfaces of a green sheet laminate for baking, for obtaining the glass ceramic substrate suppressing dimensional variations within the substrate, even when baking in a continuous furnace and having high dimensional accuracy. <P>SOLUTION: The restraining sheet 7 on front and rear faces of the laminate 4 has a thin part, and is structured so that the width w2 of the thin part 7a, with respect to the width w1 vertical to the progress direction of the movable belt of the sheet 7, gradually increases with respect to the progress direction of the belt. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ガラスセラミック基板の製造方法に関し、特に、多層配線基板及び半導体素子収納用パッケージなどを高寸法精度で形成するための製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a glass ceramic substrate, and more particularly to a manufacturing method for forming a multilayer wiring substrate, a package for housing a semiconductor element, and the like with high dimensional accuracy.

近年、高集積化が進むICやLSI等の半導体素子を搭載する半導体素子収納用パッケージや、各種電子部品が搭載される混成集積回路装置等に適用される配線基板においては、高密度化、低抵抗化、小型軽量化が要求されており、アルミナ系セラミック材料に比較して低い誘電率が得られ、配線回路層としてCu等の低抵抗金属を用いることができることから、焼成温度が1000℃以下のいわゆるガラスセラミック配線基板が一層注目されている。   In recent years, in a wiring board applied to a package for housing a semiconductor element in which semiconductor elements such as IC and LSI, which have been highly integrated, are mounted, and a hybrid integrated circuit device in which various electronic components are mounted, the density and There is a demand for resistance and reduction in size and weight, and a low dielectric constant is obtained compared to alumina-based ceramic materials, and a low-resistance metal such as Cu can be used as a wiring circuit layer. The so-called glass-ceramic wiring board has attracted more attention.

また、配線基板の高密度化が進むのに伴い、寸法の高精度化に対する要求も強くなっている。ガラスセラミックスは、アルミナ系セラミック材料等に比較して低い温度で焼成が行える事から、例えば、下記の特許文献1のような焼成方法が提案されている。   In addition, as the density of wiring boards increases, the demand for higher dimensional accuracy is also increasing. Since glass ceramics can be fired at a temperature lower than that of an alumina-based ceramic material or the like, for example, a firing method as described in Patent Document 1 has been proposed.

この特許文献1に開示された焼成方法は、ガラス粉末やセラミックフィラーなどの無機成分を含む複数のグリーンシートを電極パターンとともに積層して構成した積層体を焼成する場合、この積層体の焼成温度では焼結しない無機組成物よりなるシートを、積層体の両面に積層して焼成処理を行うものであり、このようなシートにより積層体は面方向にはほとんど収縮せずに焼結することができ、より高い寸法精度を得る事ができる。
特公平8−2554415号
In the firing method disclosed in Patent Document 1, when firing a laminate formed by laminating a plurality of green sheets containing inorganic components such as glass powder and ceramic filler together with an electrode pattern, the firing temperature of this laminate is A sheet made of an inorganic composition that is not sintered is laminated on both sides of the laminate and subjected to a firing treatment. With such a sheet, the laminate can be sintered with almost no shrinkage in the plane direction. Higher dimensional accuracy can be obtained.
Japanese Patent Publication No. 8-25554415

しかしながら、前記手法を連続炉に適用すると、可動ベルト上に載置した積層体の焼成収縮率が、この可動ベルトの炉内への入口側から出口側へ向かって、即ち、可動ベルトの進行方向に対し、後端側から先端側にかけて、徐々に小さくなるように収縮してしまい、結果として、基板内の収縮率のばらつきが大きくなるという問題があった。   However, when the above-described method is applied to a continuous furnace, the firing shrinkage rate of the laminated body placed on the movable belt is changed from the entrance side to the exit side of the movable belt into the furnace, that is, the traveling direction of the movable belt. On the other hand, there is a problem that the shrinkage gradually decreases from the rear end side to the front end side, and as a result, the variation in the shrinkage rate in the substrate increases.

従って、本発明は、セラミック基板の焼成温度では焼結しない無機組成物よりなる拘束シートをグリーンシート積層体の少なくとも一方の表面に積層し焼成処理を行う多層セラミック基板の製造方法において、連続炉で焼成を行う際でも基板内の寸法ばらつきを抑制し、高い寸法精度を有するセラミック基板を得るためのセラミック配線基板の製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention relates to a method for producing a multilayer ceramic substrate in which a constraining sheet made of an inorganic composition that does not sinter at the firing temperature of the ceramic substrate is laminated on at least one surface of the green sheet laminate and fired. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a ceramic wiring board for suppressing a dimensional variation in a substrate even when firing and obtaining a ceramic substrate having high dimensional accuracy.

本発明のガラスセラミック基板の製造方法は、少なくとも無機成分を含むグリーンシートに電極パターンおよび層間接続ビアを形成し、同様に作製した所望枚数のグリーンシートを積層した積層体に、前記ガラスセラミックの焼成温度では焼結しない無機組成物よりなるシートを積層体の表裏面に積層した後、該積層体を可動ベルトに載置し、所望温度に加熱された領域を通過させる事により焼成処理を行い、その後前記シートを取り除くことを特徴とするガラスセラミック基板の製造方法において、前記表裏面に設けられたシートは、薄肉部を有し、かつ、該薄肉部の前記可動ベルトの進行方向に垂直な方向の幅を、前記可動ベルトの進行方向に対して徐々に大きくしたことを特徴とする。   In the method for producing a glass ceramic substrate of the present invention, the glass ceramic is fired on a laminate in which an electrode pattern and an interlayer connection via are formed on a green sheet containing at least an inorganic component, and a desired number of green sheets are similarly laminated. After laminating sheets made of an inorganic composition that does not sinter at the temperature on the front and back surfaces of the laminate, the laminate is placed on a movable belt and fired by passing through a region heated to a desired temperature, Thereafter, in the method for producing a glass ceramic substrate, the sheet is removed, and the sheet provided on the front and back surfaces has a thin portion, and the direction of the thin portion is perpendicular to the moving direction of the movable belt. The width of is gradually increased with respect to the traveling direction of the movable belt.

そして、上記ガラスセラミック基板の製造方法では、薄肉部は、積層体の表裏面で同じ形状であること、薄肉部の割合が平面視の面積比で10〜60%である事、シート中の無機組成物としてガラス粉末を含み、その含有量が、グリーンシート中の無機成分の1〜15体積%である事、シートの最大厚さをt1、積層体の厚さをt2としたときに、片面で、t1/t2≧0.1の関係を満足する事が望ましい。   And in the manufacturing method of the said glass ceramic substrate, that the thin part is the same shape in the front and back of a laminated body, the ratio of a thin part is 10 to 60% by the area ratio of planar view, inorganic in a sheet | seat When the composition contains glass powder, the content is 1 to 15% by volume of the inorganic component in the green sheet, the maximum thickness of the sheet is t1, and the thickness of the laminate is t2. Therefore, it is desirable to satisfy the relationship of t1 / t2 ≧ 0.1.

また、シートを構成する無機組成物が、Al、SiO、MgO、ZrO、TiO、MgAl、ZnAl、MgSiOの少なくとも1種を主体として含有する事、電極パターンが、Au、Ag、Cu、Pd、Ptの少なくとも1種を含有する金属焼結体あるいは金属箔からなることが望ましい。 The inorganic composition constituting the sheet mainly contains at least one of Al 2 O 3 , SiO 2 , MgO, ZrO 2 , TiO 2 , MgAl 2 O 3 , ZnAl 2 O 4 , and Mg 2 SiO 4. In particular, the electrode pattern is preferably made of a sintered metal or a metal foil containing at least one of Au, Ag, Cu, Pd, and Pt.

本発明では、グリーンシートよりなる積層体の表裏面に積層する無機組成物よりなるシートを、一部、薄肉部を有するものとし、かつ、前記可動ベルトの進行方向に垂直な方向の幅に対する前記薄肉部の幅を、前記可動ベルトの進行方向に対して徐々に大きくなるように形成することにより、可動ベルトを有する連続炉で焼成を行う際に、基板が可動ベルトの進行方向に対し、後端側から先端側にかけて、徐々に小さくなるように収縮するものであっても基板内の寸法ばらつきを抑制し、高い寸法精度を有するセラミック配線基板を得ることができる。   In the present invention, the sheet made of the inorganic composition laminated on the front and back surfaces of the laminate made of the green sheet has a thin part, and the width with respect to the width in the direction perpendicular to the traveling direction of the movable belt. By forming the width of the thin portion so as to be gradually increased with respect to the moving direction of the movable belt, the substrate is moved backward with respect to the moving direction of the movable belt when firing in a continuous furnace having the movable belt. Even if it shrinks gradually from the end side to the front end side, it is possible to suppress a dimensional variation in the substrate and obtain a ceramic wiring board having high dimensional accuracy.

以下、本発明のガラスセラミック基板について、図面に基づいて説明する。図1は本発明のガラスセラミック基板と前記ガラスセラミックの焼成温度では焼結しない無機組成物よりなるシートの概略断面図の1例である。   Hereinafter, the glass ceramic substrate of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an example of a schematic sectional view of a sheet made of an inorganic composition that does not sinter at the firing temperature of the glass ceramic substrate of the present invention and the glass ceramic.

図1によれば、上記のようなガラスセラミック基板は、(a)無機成分等のガラスセラミック組成物からなるグリーンシートを得る工程と、(b)グリーンシートに穴あけ加工を施し、ビアホールを形成し、ビアホールに導体ペーストを充填する工程と、(c)グリーンシート表面に、スクリーン印刷法等で、配線回路層を形成する工程と、(a)〜(c)工程を経て作製したグリーンシートを積層し、ガラスセラミック組成物よりなる積層体を作製する工程(d)と、(e)前記ガラスセラミックの焼成温度では焼結しない無機組成物よりなる第1のシートを前記積層体の両面に積層する工程と、(f)前記第1シートを部分的に除去して切除部を有する前記第2シートを作製し、前記積層体の第1シートを覆うように前記第2シートを積層し、複合積層体を得る工程と、(a)〜(f)工程を経て作製した複合積層体を前記配線回路層を構成する金属導体の融点以下の温度で焼成する工程(g)と、(h)前記複合積層体から前記シートを除去する工程を経て製造される。以下に各工程毎に詳細に説明する。   According to FIG. 1, the glass ceramic substrate as described above includes (a) a step of obtaining a green sheet made of a glass ceramic composition such as an inorganic component, and (b) punching the green sheet to form a via hole. A step of filling a via hole with a conductive paste, a step (c) a step of forming a wiring circuit layer on the surface of the green sheet by a screen printing method, and the steps of (a) to (c). And (d) producing a laminated body made of a glass ceramic composition, and (e) laminating a first sheet made of an inorganic composition that is not sintered at the firing temperature of the glass ceramic on both surfaces of the laminated body. And (f) partially removing the first sheet to produce the second sheet having a cut portion, and stacking the second sheet so as to cover the first sheet of the laminate. A step of obtaining a composite laminate, a step (g) of firing the composite laminate produced through the steps (a) to (f) at a temperature equal to or lower than the melting point of the metal conductor constituting the wiring circuit layer; h) It is manufactured through a step of removing the sheet from the composite laminate. Hereinafter, each process will be described in detail.

(a)ガラスセラミック組成物からなるグリーンシートを得る工程では、原料粉末としてガラス粉末とセラミックフィラー粉末を所定量秤量し、さらに有機バインダー、可塑剤、有機溶剤等を加えてスラリーを調製した後、ドクターブレード法、圧延法、プレス法等の周知の成形法によりシート状に成形して厚さ50〜500μmのセラミック配線基板をなすグリーンシート1を作製する。用いられるガラス成分としては、少なくともSiOを含み、Al、B、ZnO、PbO、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属酸化物のうちの少なくとも1種以上を含有したものであって、例えば、SiO−B系、SiO−B−Al系−MO系(但し、MはCa、Sr、Mg、BaまたはZnを示す)等のホウケイ酸ガラス、アルカリ珪酸ガラス、Ba系ガラス、Pb系ガラス、Bi系ガラス等が挙げられる。これらのガラスは焼成処理することによっても非晶質ガラスであるもの、また焼成処理によって、リチウムシリケート、クォーツ、クリストバライト、コ−ジェライト、ムライト、アノ−サイト、セルジアン、スピネル、ガ−ナイト、ウイレマイト、ドロマイト、ペタライト、ディオプサイドやその置換誘導体の結晶を少なくとも1種類を析出するものが用いられる。 (A) In the step of obtaining a green sheet comprising a glass ceramic composition, a predetermined amount of glass powder and ceramic filler powder are weighed as raw material powders, and further an organic binder, plasticizer, organic solvent, etc. are added to prepare a slurry, A green sheet 1 forming a ceramic wiring board having a thickness of 50 to 500 μm is formed by forming into a sheet shape by a known forming method such as a doctor blade method, a rolling method, or a pressing method. As a glass component to be used, it contains at least SiO 2 and contains at least one of Al 2 O 3 , B 2 O 3 , ZnO, PbO, alkaline earth metal oxide, and alkali metal oxide. For example, borosilicate such as SiO 2 —B 2 O 3 system, SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 system—MO system (wherein M represents Ca, Sr, Mg, Ba or Zn). Acid glass, alkali silicate glass, Ba glass, Pb glass, Bi glass, and the like can be given. These glasses are also amorphous glass by firing, and by firing, lithium silicate, quartz, cristobalite, cordierite, mullite, ananosite, serdian, spinel, garnite, willemite, What precipitates at least one kind of crystals of dolomite, petalite, diopside and substituted derivatives thereof is used.

また、セラミックフィラーとしては、クォーツ、クリストバライト等のSiOや、Al、ZrO、コージェライト、ムライト、フォルステライト、エンスタタイト、スピネル、マグネシア等が好適に用いられる。 As the ceramic filler, SiO 2 such as quartz and cristobalite, Al 2 O 3 , ZrO 2 , cordierite, mullite, forsterite, enstatite, spinel, magnesia and the like are preferably used.

(b)グリーンシートに穴あけ加工を施し、ビアホールを形成し、ビアホールに導体ペーストを充填する工程では、(a)で得たグリーンシート1に、レ−ザ−やマイクロドリル、パンチングなどにより、直径30〜300μmの貫通孔を形成し、その内部にビア用導体ペーストを充填し、ビアホール導体2を形成する。ビア用導体ペーストは、Au、Cu、Ag、Pd、Ptのうち少なくとも1種を主成分とする金属粉末に、アクリル樹脂などからなる有機バインダとテルピネオール、ジブチルフタレートなどの有機溶剤とを均質混合して形成される。有機バインダは、金属成分100質量%に対して、0.5〜15.0質量%、有機溶剤は、固形成分及び有機バインダ100質量%に対して、5〜100質量%の割合で混合されることが望ましい。なお、このビア用導体ペースト中には若干のセラミックフィラーやガラス成分等を添加してもよい。   (B) In the process of drilling a green sheet, forming a via hole, and filling the via hole with a conductive paste, the diameter of the green sheet 1 obtained in (a) is increased by laser, micro drill, punching, or the like. A through hole of 30 to 300 μm is formed, and a via conductor paste is filled therein to form the via hole conductor 2. The conductive paste for vias is obtained by uniformly mixing an organic binder such as acrylic resin and an organic solvent such as terpineol or dibutyl phthalate into a metal powder mainly composed of at least one of Au, Cu, Ag, Pd, and Pt. Formed. The organic binder is mixed in an amount of 0.5 to 15.0% by mass with respect to 100% by mass of the metal component, and the organic solvent is mixed in a proportion of 5 to 100% by mass with respect to 100% by mass of the solid component and the organic binder. It is desirable. Note that a slight amount of ceramic filler or glass component may be added to the via conductor paste.

(c)グリーンシート表面に、スクリーン印刷法等で、配線回路層を形成する工程では、ビアホール導体2を形成したグリーンシート1の表面にパターン用導体ペーストをスクリーン印刷法で配線パターン3を形成、あるいは金属箔を転写法によって電極パターン3を形成する。電極パターン3用の導体ペーストは、上記ビア用導体ペーストと同様の手法により作製され、必要に応じて成分や配合比率を変更することにより作製する。一方、金属箔を用いた転写法による電極パターン3の形成方法としては、まず高分子材料等からなる転写フィルム上に金属箔を接着した後、この金属箔の表面に鏡像のレジストを回路パターン上に塗布した後、エッチング処理およびレジスト除去を行って鏡像の配線回路を形成し、鏡像の配線回路を形成した転写フィルムを前記ビアホール導体2が形成されたグリーンシート1の表面に位置合わせして積層圧着した後、転写フィルムを剥がす事により、ビアホール導体2と接続した電極パターン3を具備するグリーンシート1を形成する。なお、上記印刷法と転写法による電極パターン3はいずれか一方のみでも、両者が混在していても差し支えない。   (C) In the step of forming a wiring circuit layer on the surface of the green sheet by a screen printing method or the like, a wiring pattern 3 is formed on the surface of the green sheet 1 on which the via-hole conductor 2 is formed by a screen printing method. Alternatively, the electrode pattern 3 is formed by transferring a metal foil. The conductor paste for the electrode pattern 3 is produced by the same method as that for the via conductor paste, and is produced by changing components and blending ratios as necessary. On the other hand, as a method for forming the electrode pattern 3 by a transfer method using a metal foil, first, a metal foil is bonded onto a transfer film made of a polymer material or the like, and then a mirror image resist is applied to the surface of the metal foil on the circuit pattern. After coating, the etching process and the resist removal are performed to form a mirror image wiring circuit, and the transfer film on which the mirror image wiring circuit is formed is aligned with the surface of the green sheet 1 on which the via-hole conductor 2 is formed and laminated. After the pressure bonding, the green film 1 including the electrode pattern 3 connected to the via-hole conductor 2 is formed by peeling off the transfer film. It should be noted that the electrode pattern 3 formed by the printing method and the transfer method may be either one or both.

(d)電極パターン3を形成したグリーンシート1を積層し、積層体を作製する工程では、同様にして得られた複数のグリーンシート1を積層圧着して積層体4を形成する。グリーンシート1の積層には、積み重ねられたグリーンシート1に熱と圧力を加えて熱圧着する方法、有機バインダ、可塑剤、溶剤等からなる接着剤をシート間に塗布して熱圧着する方法等が採用可能である。   (D) In the step of laminating the green sheets 1 on which the electrode patterns 3 are formed to produce a laminate, the laminate 4 is formed by laminating and pressing a plurality of green sheets 1 obtained in the same manner. For the lamination of the green sheets 1, a method of applying heat and pressure to the stacked green sheets 1 and thermocompression bonding, a method of applying an adhesive composed of an organic binder, a plasticizer, a solvent, etc. between the sheets, and thermocompression bonding, etc. Can be adopted.

(e)無機組成物よりなるシートを積層体4の両面に積層する工程では、薄肉部を有するシートとして積層体の表裏面に各2枚のシートを用いて形成することもできる。即ち、まず、下記に示すようにガラスセラミックの焼成温度では焼結しない無機組成物よりなる第1シート5を、積層体4の両面に加圧積層して複合積層体6を作製する。   (E) In the step of laminating sheets made of an inorganic composition on both sides of the laminate 4, it is also possible to form two sheets on the front and back surfaces of the laminate as sheets having thin portions. That is, first, as shown below, the first sheet 5 made of an inorganic composition that does not sinter at the firing temperature of the glass ceramic is pressure-laminated on both surfaces of the laminate 4 to produce a composite laminate 6.

前記第1シート5は無機組成物として、Al、SiO、MgO、ZrO、TiO、MgAl、ZnAl、MgSiOの少なくとも1種を主体とし、平均粒径0.5〜5μmの原料粉末が80〜99.5質量%、特に90〜97質量%、450〜950℃、特に650〜900℃に軟化点を有するガラス粉末1〜15質量%、特に3〜10質量%からなり、グリーンシートとして粉末充填率が53〜60%である事が望ましい。ここで、シート5中にガラス成分、言い換えれば非晶質成分を1〜15質量%、特に3〜10質量%含有することが望ましい。 The first sheet 5 is mainly composed of at least one of Al 2 O 3 , SiO 2 , MgO, ZrO 2 , TiO 2 , MgAl 2 O 4 , ZnAl 2 O 4 , and Mg 2 SiO 4 as an inorganic composition. The raw material powder having a particle size of 0.5 to 5 μm is 80 to 99.5% by mass, particularly 90 to 97% by mass, 450 to 950 ° C., particularly 1 to 15% by mass of glass powder having a softening point at 650 to 900 ° C. It is preferably 3 to 10% by mass and the powder filling rate as a green sheet is preferably 53 to 60%. Here, it is desirable that the sheet 5 contains a glass component, in other words, an amorphous component in an amount of 1 to 15% by mass, particularly 3 to 10% by mass.

また、第1シート5に含まれるガラス成分としては、軟化点が積層体4の焼成温度以下で、かつ第1シート5の有機成分の分解揮散温度よりも高いことが望ましい。具体的には、第1シート5のガラスの軟化点は450〜950℃、特に650〜900℃であることが好ましい。ガラスの軟化点が450℃よりも低い場合には積層体4からの有機成分の除去時に軟化したガラスが有機成分の除去経路を塞ぐことになり、有機成分を完全に除去できなくなる恐れがある。一方、ガラスの軟化点が950℃を越える場合には、通常の積層体4の焼成条件ではグリーンシート1への結合剤として作用しなくなる。該ガラスは、前述したグリーンシート1に含まれるガラス成分と異なるものであっても良いが、積層体4のガラスの拡散を防止するうえでは同一のガラスを用いることが望ましい。   Moreover, as a glass component contained in the 1st sheet | seat 5, it is desirable that a softening point is below the calcination temperature of the laminated body 4, and is higher than the decomposition volatilization temperature of the organic component of the 1st sheet | seat 5. FIG. Specifically, the softening point of the glass of the first sheet 5 is preferably 450 to 950 ° C, particularly preferably 650 to 900 ° C. When the softening point of the glass is lower than 450 ° C., the glass softened during the removal of the organic component from the laminate 4 may block the organic component removal path, and the organic component may not be completely removed. On the other hand, when the glass softening point exceeds 950 ° C., it does not act as a binder to the green sheet 1 under the normal firing conditions of the laminate 4. The glass may be different from the glass component contained in the green sheet 1 described above, but it is desirable to use the same glass in order to prevent the diffusion of the glass of the laminate 4.

第1シート5を得る工程は、グリーンシート1を作製する工程と同様、スラリーを調製した後、ドクターブレード法等で作製する。第1シート5のさらに上下面側に積層される第2シート7も第1シート5と同様に作製する。   The process of obtaining the 1st sheet | seat 5 is produced by the doctor blade method etc., after preparing a slurry similarly to the process of producing the green sheet 1. FIG. The second sheet 7 laminated on the upper and lower surface sides of the first sheet 5 is also produced in the same manner as the first sheet 5.

(f)次に(e)で作製した第1シート5を所望の領域を切断して、図2(a)に示すような本発明の薄肉部を有する第2シート7を作製する。   (F) Next, a desired region of the first sheet 5 produced in (e) is cut to produce a second sheet 7 having a thin portion as shown in FIG. 2 (a).

この第2シート7は、例えば、積層体の上下ともに同じ形状の薄肉部7aを有し、この第2シート7の、可動ベルトの進行方向に対して垂直方向の幅w1に対する薄肉部7aの幅w2の割合が、可動ベルトの進行方向に対して徐々に大きくなることが重要であり、また、薄肉部7aの形状が、前記可動ベルトの進行方向が底辺になるような三角形、もしくは台形である事が望ましい。また、薄肉部7aの内辺は図2(b)に示すような湾曲状でもよいし、また、段階的に形成されていても本発明の効果を奏すればいずれでも構わない。また、その薄肉部7aの割合である除去率は、第2シート7全体の面積に対して10〜60%、特に20〜50%が適当で、連続炉で発生する収縮率の変化率を考慮して最適値を選択するのが望ましい。   The second sheet 7 has, for example, a thin portion 7a having the same shape on both the upper and lower sides of the laminate, and the width of the thin portion 7a with respect to the width w1 of the second sheet 7 in the direction perpendicular to the traveling direction of the movable belt. It is important that the ratio of w2 is gradually increased with respect to the moving direction of the movable belt, and the shape of the thin portion 7a is a triangle or a trapezoid whose bottom is the moving direction of the movable belt. Things are desirable. Further, the inner side of the thin portion 7a may be curved as shown in FIG. 2B, or may be formed in a stepwise manner as long as the effects of the present invention are exhibited. The removal rate, which is the ratio of the thin-walled portion 7a, is suitably 10 to 60%, particularly 20 to 50%, with respect to the entire area of the second sheet 7, taking into consideration the rate of change of the shrinkage rate generated in the continuous furnace. It is desirable to select the optimum value.

ここで、積層体4に積層される第1および第2シート5、7の合計の厚さは片面だけで、積層体4の厚さの10%以上、最適には25%以上であるのが望ましい。具体的には、有機成分の揮散を容易にしかつガラスセラミック基板9からの第1および第2シート5、7の除去性を考慮すれば、第1および第2シート5、7の合計の厚さは800μm以下、最適には600μm以下であることが望ましい。次に、この複合積層体8を可動ベルトに載置し、所望温度に加熱された領域を通過させる事により焼成処理を行い、その後第1および第2シート5、7を取り除く。   Here, the total thickness of the first and second sheets 5 and 7 laminated on the laminated body 4 is only on one side, and is 10% or more of the thickness of the laminated body 4, and optimally 25% or more. desirable. Specifically, if the volatilization of organic components is facilitated and the removability of the first and second sheets 5 and 7 from the glass ceramic substrate 9 is considered, the total thickness of the first and second sheets 5 and 7 is considered. Is preferably 800 μm or less, and most preferably 600 μm or less. Next, the composite laminate 8 is placed on a movable belt and subjected to a firing process by passing through a region heated to a desired temperature, and then the first and second sheets 5 and 7 are removed.

連続炉で焼成を行う際に、可動ベルトの進行方向に対して温度分布があるために収縮開始のタイミングがずれ、可動ベルト上に載置した積層体の焼成収縮率が、この可動ベルトの炉内への入口側から出口側へ向かって、即ち、可動ベルトの進行方向に対し、後端側から先端側にかけて、徐々に小さくなるように収縮してしまい、結果として、基板内の収縮率のばらつきが大きくなるという問題が生じるが、本発明によれば第2シート7を用いる事により、拘束力を調節する事ができ、連続炉を用いた場合でも面内の焼成収縮ばらつきを±0.05%以下に抑える事が可能になる。   When firing in a continuous furnace, the timing of shrinkage is shifted due to the temperature distribution in the traveling direction of the movable belt, and the firing shrinkage rate of the laminate placed on the movable belt is the furnace of this movable belt. From the entrance side to the exit side, that is, from the rear end side to the front end side with respect to the moving direction of the movable belt, the shrinkage gradually decreases, and as a result, the shrinkage rate in the substrate is reduced. However, according to the present invention, the restraint force can be adjusted by using the second sheet 7, and the in-plane firing shrinkage variation is ± 0. It becomes possible to keep it below 05%.

(g)作製した複合積層体8を前記金属導体の融点以下の温度で焼成する工程では、この複合積層体8を100〜800℃、特に400〜750℃で加熱処理して複合積層体8中の有機成分を分解除去した後、800〜1000℃で同時焼成する。このとき、配線パターン3およびビアホール導体2を、Cuを主成分とした場合には窒素雰囲気中で焼成する必要があり、Au、Ag、Pd、Ptを主成分とした場合には、焼成雰囲気は大気中でおこなうことができる。また、焼成後の冷却速度が早すぎると、ガラスセラミック基板9と配線パターン3、第1および第2シート5、7の熱膨張差によるクラックが発生するために、冷却速度は400℃/hr以下であることが望ましい。また、焼成時には反りを防止するために複合積層体8上面に重しを載せる等して荷重をかけてもよい。荷重は25Pa〜1MPa、特に50〜500Paが適当である。   (G) In the step of firing the prepared composite laminate 8 at a temperature not higher than the melting point of the metal conductor, the composite laminate 8 is heat-treated at 100 to 800 ° C., particularly 400 to 750 ° C. The organic components are decomposed and removed, and then co-fired at 800 to 1000 ° C. At this time, when the wiring pattern 3 and the via-hole conductor 2 are mainly composed of Cu, the wiring pattern 3 and the via-hole conductor 2 must be fired in a nitrogen atmosphere, and when Au, Ag, Pd, and Pt are mainly composed, the firing atmosphere is Can be done in the atmosphere. Further, if the cooling rate after firing is too fast, cracks due to the difference in thermal expansion between the glass ceramic substrate 9 and the wiring pattern 3, the first and second sheets 5 and 7 occur, so the cooling rate is 400 ° C./hr or less. It is desirable that Further, a load may be applied by placing a weight on the upper surface of the composite laminate 8 in order to prevent warping during firing. The load is suitably 25 Pa to 1 MPa, particularly 50 to 500 Pa.

(h)前記複合積層体8から第1および第2シート5、7を除去する工程では、超音波洗浄、研磨、ウォータージェット、ケミカルブラスト、サンドブラスト、ウェットブラスト等の方法を用いてガラスセラミック基板9から第1および第2シート5、7を除去する。   (H) In the step of removing the first and second sheets 5 and 7 from the composite laminate 8, the glass ceramic substrate 9 is used by a method such as ultrasonic cleaning, polishing, water jet, chemical blasting, sand blasting, wet blasting or the like. The first and second sheets 5 and 7 are removed.

これによって得られるガラスセラミック基板9は、焼成時の収縮が第1および第2シート5、7によって厚さ方向だけに抑えられているので、その積層体4の面内収縮を0.5%以下に抑えることが可能となり、しかも、積層体4は第1シート5によって全面にわたって均一にかつ確実に結合されているので、第1シート5の一部剥離等によって反りや変形が起こるのを防止することができる。   Since the glass ceramic substrate 9 obtained in this manner has shrinkage during firing suppressed only in the thickness direction by the first and second sheets 5 and 7, the in-plane shrinkage of the laminate 4 is 0.5% or less. In addition, since the laminate 4 is uniformly and reliably bonded to the entire surface by the first sheet 5, it is possible to prevent warping or deformation due to partial peeling of the first sheet 5. be able to.

また、所望の領域を除去した第2シート7を用いることにより、拘束力を局所的に調節することが可能になる。それによって連続炉で焼成を行う際に、可動ベルト上に載置した積層体の焼成収縮率が、この可動ベルトの炉内への入口側から出口側へ向かって、即ち、可動ベルトの進行方向に対し、後端側から先端側にかけて、徐々に小さくなるように収縮してしまうという現象を防止することができ、面内での焼成収縮ばらつきを±0.05%以下に抑えることができる。これにより、高い寸法精度を有するガラスセラミック基板9を提供することができる。   Moreover, it becomes possible to adjust a restraint force locally by using the 2nd sheet | seat 7 from which the desired area | region was removed. Thus, when firing in a continuous furnace, the firing shrinkage rate of the laminated body placed on the movable belt is from the entrance side to the exit side of the movable belt into the furnace, that is, the traveling direction of the movable belt. On the other hand, the phenomenon of shrinking gradually from the rear end side to the front end side can be prevented, and the in-plane firing shrinkage variation can be suppressed to ± 0.05% or less. Thereby, the glass-ceramic board | substrate 9 which has high dimensional accuracy can be provided.

本発明のガラスセラミック配線基板について、実施例に基づき評価した。先ず、SiO:50質量%、MgO:18.5質量%、CaO:26質量%、Al:5.5質量%の組成を有する結晶化ガラス粉末を60質量%と、セラミックフィラー成分としてAlを40質量%秤量し、ガラスセラミック組成物を作製した。それらに、有機バインダとしてアクリル樹脂、可塑剤としてDBP(ジブチルフタレ−ト)、溶媒としてトルエンとイソプロピルアルコ−ルを加えて調製したスラリ−を用いて、ドクタ−ブレ−ド法により厚さ200μmのグリ−ンシ−トを作製した。 The glass ceramic wiring board of the present invention was evaluated based on the examples. First, 60% by mass of a crystallized glass powder having a composition of SiO 2 : 50% by mass, MgO: 18.5% by mass, CaO: 26% by mass, and Al 2 O 3 : 5.5% by mass, and a ceramic filler component As a result, 40% by mass of Al 2 O 3 was weighed to prepare a glass ceramic composition. Using a slurry prepared by adding an acrylic resin as an organic binder, DBP (dibutyl phthalate) as a plasticizer, and toluene and isopropyl alcohol as a solvent, a 200 μm thick grease is formed by a doctor blade method. A sheet was prepared.

次に、Cu粉末100質量%に対し、ガラス粉末12質量%を秤量し、それに有機バインダ−としてアクリル樹脂を、溶媒としてDBPを添加、混練して、ビアホール導体用ペースト試料を作製した。尚、前記ビアホール用ペースト試料中の有機バインダ量は、Cu粉末に対して12質量%であり、固形成分、有機バインダに対して36質量%の割合で溶剤を加えた。このCuペーストを、グリーンシートの所定個所に形成されたビアホールに充填した。   Next, 12% by mass of glass powder was weighed with respect to 100% by mass of Cu powder, and acrylic resin as an organic binder and DBP as a solvent were added and kneaded to prepare a via hole conductor paste sample. The amount of the organic binder in the via hole paste sample was 12% by mass with respect to the Cu powder, and the solvent was added at a ratio of 36% by mass with respect to the solid component and the organic binder. This Cu paste was filled in via holes formed at predetermined locations on the green sheet.

さらに、Cu粉末100質量%に対し、アルミナ粉末0.2質量%、ガラス粉末1質量%を秤量し、それに有機バインダとしてアクリル樹脂を、溶媒としてDBPを添加、混練して、パターン用Cuペースト試料を作製した。尚、有機バインダ−量は、主成分に対して15質量%であり、固形成分、有機バインダに対して13質量%の割合で溶剤を加えた。得られたCuペーストを先のビアホール導体用ペーストを充填したグリーンシートに、スクリーン印刷法で所定の電極パターンを形成した。このときの電極パターンの印刷厚みは10〜30μmとした。その後、それぞれ所望の電極パターンを形成したグリーンシートを5枚積層し、45℃、4MPaの条件で加圧積層し積層体を作製した。   Further, 0.2% by mass of alumina powder and 1% by mass of glass powder are weighed with respect to 100% by mass of Cu powder, and acrylic resin as an organic binder and DBP as a solvent are added and kneaded, and a Cu paste sample for pattern Was made. The amount of the organic binder was 15% by mass with respect to the main component, and the solvent was added at a rate of 13% by mass with respect to the solid component and the organic binder. A predetermined electrode pattern was formed by screen printing on a green sheet in which the obtained Cu paste was filled with the previous via-hole conductor paste. The printed thickness of the electrode pattern at this time was 10 to 30 μm. Thereafter, five green sheets each having a desired electrode pattern were laminated and pressure laminated under the conditions of 45 ° C. and 4 MPa to produce a laminate.

次に、この積層体の表裏面に積層するための拘束用シートとして、平均粒径が3μmのAl3に、前記グリーンシート中のガラス成分と同じガラスを用いて、表1に示す組成物からなる厚さ250μmの、第1シートとなるシートを作製した。なおシート作製時の有機バインダ、可塑剤、溶媒等はグリーンシートと同様とした。得られたシートの半数は、表2に示すように一部を取り除き第2シートとした。 Next, as a restraining sheet for laminating on the front and back surfaces of this laminate, a composition shown in Table 1 is used with Al 2 O 3 having an average particle diameter of 3 μm and the same glass as the glass component in the green sheet. The sheet | seat used as a 1st sheet | seat with a thickness of 250 micrometers which consists of a thing was produced. The organic binder, plasticizer, solvent, and the like at the time of sheet preparation were the same as those for the green sheet. Half of the obtained sheets were removed as shown in Table 2 and used as the second sheet.

次に、積層体の両面に前記第1シートを45℃、5MPaで加圧積層し、次いで更に両面に、一部を除去し薄肉部を形成した図2(a)に示す形状の第2シートを45℃、5MPaで加圧積層し複合積層体を得た。   Next, the first sheet is pressed and laminated at 45 ° C. and 5 MPa on both sides of the laminate, and then a part of the second sheet is removed on both sides to form a thin-walled portion as shown in FIG. Was laminated under pressure at 45 ° C. and 5 MPa to obtain a composite laminate.

続いて、連続炉を用いて複合積層体の焼成を行った。まず、この複合積層体をAl製の台板上に載置し、有機バインダ等の有機成分を分解除去するために、窒素雰囲気中750℃で焼成し、次に、窒素雰囲気中900℃で1時間の焼成を行った。その後、焼成後の第1および第2シートをブラスト処理で除去しガラスセラミック配線基板を作製した。 Subsequently, the composite laminate was fired using a continuous furnace. First, the composite laminate is placed on a base plate made of Al 2 O 3 , fired at 750 ° C. in a nitrogen atmosphere in order to decompose and remove organic components such as an organic binder, and then 900 in a nitrogen atmosphere. Firing was carried out at 1 ° C. for 1 hour. Thereafter, the fired first and second sheets were removed by blasting to produce a glass ceramic wiring board.

上記試料を表2中の各条件で10個ずつ作製し、3次元測定機を用いて寸法公差を評価した。即ち、図3に示すように、連続式焼成炉の可動ベルトの進行方向(矢印の方向)に対して垂直方向の測定箇所x1〜x3の3箇所について、焼成後における寸法ばらつき(6σ(σ:標準偏差))から算出した。比較例として、切除部を有しない第2シートを用いて焼成を行った試料を本発明と同様に作製し評価した。

Figure 2005136044
Ten samples were prepared under the conditions shown in Table 2, and dimensional tolerances were evaluated using a three-dimensional measuring machine. That is, as shown in FIG. 3, dimensional variation after firing (6σ (σ: σ: 3) in three measurement points x1 to x3 in the direction perpendicular to the moving direction (in the direction of the arrow) of the movable belt of the continuous firing furnace. Standard deviation)). As a comparative example, a sample fired using a second sheet having no cut portion was produced and evaluated in the same manner as in the present invention.
Figure 2005136044

Figure 2005136044
Figure 2005136044

表2より明らかなように、本発明に従い、第1シートと、前記1部を除去した第2シートを順次積層して焼成した試料No.2〜9、11〜13では寸法公差±0.05%以下の高寸法精度な配線基板を製造する事ができた。特に、第2シートの除去率を10〜60%とした試料No.3〜9、11〜13では寸法公差±0.05%以下にできた。一方、除去する領域を設けなかったシートを用いた試料No.1は±0.05%を越えた。   As is apparent from Table 2, in accordance with the present invention, Sample No. 1 was obtained by sequentially laminating and firing the first sheet and the second sheet from which the part was removed. In 2-9 and 11-13, a wiring board with high dimensional accuracy with a dimensional tolerance of ± 0.05% or less could be manufactured. In particular, the sample No. 2 in which the removal rate of the second sheet was 10 to 60%. In 3-9 and 11-13, the dimensional tolerance was ± 0.05% or less. On the other hand, sample No. using a sheet in which no region to be removed was provided. 1 exceeded ± 0.05%.

本発明の多層配線基板を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the multilayer wiring board of this invention. 第2シートを説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating a 2nd sheet | seat. 試料の測定個所を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the measurement location of a sample.

符号の説明Explanation of symbols

1 グリーンシート
2 ビアホール導体
3 配線パターン
4 積層体
5 第1のシート
6、8 複合積層体
7 第2のシート
7a 薄肉部
9 ガラスセラミック基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Green sheet 2 Via-hole conductor 3 Wiring pattern 4 Laminated body 5 1st sheet | seat 6, 8 Composite laminated body 7 2nd sheet | seat 7a Thin part 9 Glass ceramic substrate

Claims (7)

少なくとも無機成分を含むグリーンシートに電極パターンおよび層間接続ビアを形成し、同様に作製した所望枚数のグリーンシートを積層した積層体に、前記ガラスセラミックの焼成温度では焼結しない無機組成物よりなるシートを積層体の表裏面に積層した後、該積層体を可動ベルトに載置し、所望温度に加熱された領域を通過させる事により焼成処理を行い、その後前記シートを取り除くことを特徴とするガラスセラミック基板の製造方法において、前記表裏面に設けられたシートは、薄肉部を有し、かつ、該薄肉部の前記可動ベルトの進行方向に垂直な方向の幅を、前記可動ベルトの進行方向に対して徐々に大きくしたことを特徴とするガラスセラミック基板の製造方法。 A sheet made of an inorganic composition that does not sinter at the firing temperature of the glass ceramic on a laminate in which an electrode pattern and an interlayer connection via are formed on a green sheet containing at least an inorganic component, and a desired number of green sheets are similarly laminated. Is laminated on the front and back surfaces of the laminate, and then the laminate is placed on a movable belt, fired by passing through a region heated to a desired temperature, and then the sheet is removed. In the method for manufacturing a ceramic substrate, the sheet provided on the front and back surfaces has a thin portion, and a width of the thin portion in a direction perpendicular to the moving direction of the movable belt is set in the moving direction of the movable belt. A method for producing a glass ceramic substrate, characterized in that the glass ceramic substrate is gradually enlarged. 薄肉部は、積層体の表裏面で同じ形状であることを特徴とする請求項1に記載のガラスセラミック基板の製造方法 The method for producing a glass ceramic substrate according to claim 1, wherein the thin-walled portions have the same shape on the front and back surfaces of the laminate. 薄肉部の割合が平面視の面積比で10〜60%である事を特徴とする請求項1または2に記載のガラスセラミック基板の製造方法。 The method for producing a glass ceramic substrate according to claim 1 or 2, wherein the ratio of the thin-walled portion is 10 to 60% in an area ratio in plan view. シート中の無機組成物としてガラス粉末を含み、その含有量が、グリーンシート中の無機成分の1〜15体積%である事を特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか記載のガラスセラミック基板の製造方法。 The glass ceramic substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein glass powder is contained as an inorganic composition in the sheet, and the content thereof is 1 to 15% by volume of the inorganic component in the green sheet. Manufacturing method. シートの最大厚さをt1、積層体の厚さをt2としたときに、片面で、t1/t2≧0.1の関係を満足する事を特徴とする請求項1乃至4のうちいずれか記載のガラスセラミック基板の製造方法。 5. The structure according to claim 1, wherein the relationship of t1 / t2 ≧ 0.1 is satisfied on one side when the maximum thickness of the sheet is t1 and the thickness of the laminate is t2. Method for producing a glass ceramic substrate. 無機組成物が、Al、SiO、MgO、ZrO、TiO、MgAl、ZnAl、MgSiOの少なくとも1種を主体として含有する事を特徴とする請求項1乃至5のうちいずれか記載のガラスセラミック基板の製造方法。 The inorganic composition mainly contains at least one of Al 2 O 3 , SiO 2 , MgO, ZrO 2 , TiO 2 , MgAl 2 O 3 , ZnAl 2 O 4 , and Mg 2 SiO 4. Item 6. The method for producing a glass ceramic substrate according to any one of Items 1 to 5. 電極パターンが、Au、Ag、Cu、Pd、Ptの少なくとも1種を含有する金属焼結体あるいは金属箔からなることを特徴とする請求項1乃至6のうちいずれか記載のガラスセラミック基板の製造方法。 7. The glass ceramic substrate according to claim 1, wherein the electrode pattern is made of a metal sintered body or metal foil containing at least one of Au, Ag, Cu, Pd, and Pt. Method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009246057A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Ngk Spark Plug Co Ltd Production process of wiring board for packaging light emitting device

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