JP2005183522A - Multilayer ceramic substrate and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、焼成収縮が少なく寸法精度に優れた多層セラミック基板およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a multilayer ceramic substrate having a small shrinkage and excellent dimensional accuracy, and a method for manufacturing the same.
グリーンシートを焼成してセラミック基板を得るに際し、焼結に伴う焼成収縮を抑制し寸法精度の良いセラミック基板を製造する方法が種々提案されている。
例えば、複数枚のガラスセラミック・グリーンシートを積層したガラスセラミック・グリーンシート積層体の両面に、拘束グリーンシートをそれぞれ積層し、これらを焼成した後に未焼成の拘束シートを除去するプロセスにより、ガラスセラミック基板を製造する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
上記拘束グリーンシートに含まれるガラス成分は、焼成時にガラスセラミック・グリーンシートと当該拘束グリーンシートとの結合力を高め、且つかかる拘束グリーンシートの焼成収縮を抑制可能な含有量とすることで、焼成後に寸法精度の高いガラスセラミック基板を製造可能としている。
When a green sheet is fired to obtain a ceramic substrate, various methods have been proposed for producing a ceramic substrate with good dimensional accuracy by suppressing firing shrinkage associated with sintering.
For example, a glass ceramic / green sheet laminate formed by laminating a plurality of glass ceramic / green sheets is laminated on both sides of a glass ceramic / green sheet laminate, and the process of removing the unfired restraint sheet after firing them is performed. A method of manufacturing a substrate has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
The glass component contained in the constrained green sheet is fired by increasing the binding force between the glass ceramic green sheet and the constrained green sheet during firing and suppressing the firing shrinkage of the constrained green sheet. A glass ceramic substrate with high dimensional accuracy can be manufactured later.
しかし、上記ガラスセラミック基板の製造方法では、焼成の後で、前記拘束グリーンシートを除去する際に、それに含まれていたガラス成分の結合力が強過ぎるため、当該拘束グリーンシートのみをきれいに除去できず、ガラスセラミック基板の表面および裏面を損傷することがある、という問題があった。
一方、ガラスを含む未焼成セラミック体の両面にセラミック固体層を積層し、且つ焼成した後に得られる焼成セラミック体から未焼成の上記セラミック固体層を除去する製造方法であって、上記焼成に際し上記セラミック体からセラミック固体層へのガラス成分の浸透深さを50μm以下としたセラミック体の製造方法も提案されている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、上記セラミック体の製造方法では、上記セラミック体からセラミック固体層へのガラス成分の浸透深さが50μm以下と極く少量であるため、焼成時におけるセラミック固体層の拘束力が弱く、焼成収縮の抑制が不十分になることがある、という問題があった。
However, in the method for manufacturing the glass ceramic substrate, when the constrained green sheet is removed after firing, the binding force of the glass components contained therein is too strong, so that only the constrained green sheet can be removed cleanly. First, there is a problem that the front and back surfaces of the glass ceramic substrate may be damaged.
On the other hand, a ceramic solid layer is laminated on both sides of an unfired ceramic body containing glass, and the unfired ceramic solid layer is removed from the fired ceramic body obtained after firing. A method of manufacturing a ceramic body in which the penetration depth of the glass component from the body into the ceramic solid layer is 50 μm or less has also been proposed (see, for example, Patent Document 2).
However, in the method for producing a ceramic body, since the penetration depth of the glass component from the ceramic body to the ceramic solid layer is as small as 50 μm or less, the binding force of the ceramic solid layer during firing is weak, and firing shrinkage There was a problem that the suppression of the ink may become insufficient.
更に、前記セラミック体の製造方法において、図18に示すように、ガラスを含む未焼成セラミック体20,24の表面21,23に導電性ペーストからなる電極26,28を形成した後、表面21,23にセラミック固体層25,27を積層する形態がある。この場合、図18中の一点鎖線部分Yを拡大した図19で例示するように、電極26の周囲の表面21上にセラミック固体層25が充填されず、断面ほぼ3角形の隙間29が形成される。このため、前記焼成時におけるセラミック固体層25,27の拘束力が弱くなり、焼成後のセラミック体における焼成収縮の抑制が不十分になることがある、という問題もあった。
Furthermore, in the method for manufacturing a ceramic body, as shown in FIG. 18, after the
本発明は、前述した背景技術における問題点を解決し、平面方向の焼成収縮が少なく寸法精度が高い多層セラミック基板および上記焼成収縮を確実に抑制し得る多層セラミック基板の製造方法を提供する、ことを課題とする。 The present invention solves the above-mentioned problems in the background art, and provides a multilayer ceramic substrate having a small dimensional shrinkage in the planar direction and a high dimensional accuracy, and a method for producing a multilayer ceramic substrate capable of reliably suppressing the firing shrinkage. Is an issue.
本発明は、上記課題を解決するため、複数のセラミック絶縁層を積層した基板本体の表面および裏面に形成する電極をセラミック絶縁層の内部に入り込ませる、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明の多層セラミック基板(請求項1)は、複数のセラミック絶縁層を積層した基板本体と、かかる基板本体の表面および裏面に形成され且つ底部が2μm以上の深さでかかる表面および裏面を形成するセラミック絶縁層の内部に入り込んだ電極と、を含む、ことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has been conceived in that electrodes formed on the front surface and the back surface of a substrate body in which a plurality of ceramic insulating layers are stacked are inserted into the ceramic insulating layer. .
That is, the multilayer ceramic substrate of the present invention (Claim 1) includes a substrate body in which a plurality of ceramic insulating layers are laminated, and the front and back surfaces formed on the front and back surfaces of the substrate body and having a bottom portion having a depth of 2 μm or more. And an electrode that penetrates into the inside of the ceramic insulating layer.
これによれば、基板本体の表面および裏面にそれぞれ形成された電極は、その底部がセラミック絶縁層の内部に入り込んでいるので、基板本体の平面(X−Y)方向に沿った焼成収縮が抑制されている。従って、寸法精度および平坦性に優れているので、上記電極およびこれと導通する配線層やビア導体などの電気的特性の信頼性が向上する。
尚、前記電極の底部の入り込み深さが2μm未満では、かかる電極の頂部と後述する積層体の表面または裏面との距離が過大となり、後述する複合積層体において隙間が形成され易くなり、焼成収縮を抑制しにくくなるため、かかる範囲を排除した。
According to this, since the bottoms of the electrodes respectively formed on the front and back surfaces of the substrate body have entered the inside of the ceramic insulating layer, firing shrinkage along the plane (XY) direction of the substrate body is suppressed. Has been. Therefore, since the dimensional accuracy and the flatness are excellent, the reliability of the electrical characteristics of the electrode and the wiring layer and via conductor that are connected to the electrode is improved.
If the penetration depth at the bottom of the electrode is less than 2 μm, the distance between the top of the electrode and the front or back surface of the laminate described later becomes excessive, and a gap is easily formed in the composite laminate described later, which causes firing shrinkage. This range is excluded because it is difficult to suppress the above.
また、本発明には、前記電極の頂部と前記基板本体の表面または裏面との距離は、19μm以下である、多層セラミック基板(請求項2)も含まれる。
これによれば、上記電極は、前記基板本体の表面および裏面にそれぞれ19μm以下の距離(高さ)で形成されているため、上記表面および裏面に位置する多数の電極のレベル(高さ)が均一化している。従って、上記表面においてICチップなどの電子部品の実装が容易となると共に、上記裏面における多数の電極を介して当該多層セラミック基板自体をマザーボードなどに容易に実装可能となる。
尚、上記距離が19μmを越えると、後述する複合積層体において隙間が形成され易くなり、焼成収縮を抑制しにくくなるため、かかる範囲を排除した。
The present invention also includes a multilayer ceramic substrate (Claim 2) in which the distance between the top of the electrode and the front or back surface of the substrate main body is 19 μm or less.
According to this, since the electrodes are formed on the front and back surfaces of the substrate body at a distance (height) of 19 μm or less, the levels (heights) of a large number of electrodes located on the front and back surfaces are It is uniform. Therefore, it is easy to mount an electronic component such as an IC chip on the front surface, and the multilayer ceramic substrate itself can be easily mounted on a mother board or the like via a large number of electrodes on the back surface.
When the distance exceeds 19 μm, a gap is easily formed in the composite laminate described later, and it becomes difficult to suppress firing shrinkage.
一方、本発明の多層セラミック基板の製造方法(請求項3)は、複数のグリーンシートのうち焼成後における基板本体の表面および裏面となるグリーンシートの表面に金属粉末を含む導電性ペーストからなる電極を形成する工程と、かかる電極の底部をグリーンシートの内部に入り込ませる工程と、上記複数のグリーンシートを積層して積層体を形成する工程と、かかる積層体の表面および裏面に上記グリーンシートの焼成温度よりも高い焼成温度の焼成収縮抑制グリーンシートを積層して複合積層体を形成する工程と、かかる複合積層体を上記グリーンシートの焼成温度で焼成する工程と、焼成後の上記複合積層体から未焼成の焼成収縮抑制グリーンシートを除去する工程と、を含む、ことを特徴とする。 On the other hand, the method for producing a multilayer ceramic substrate according to the present invention (Claim 3) comprises an electrode comprising a conductive paste containing metal powder on the surface of the green sheet as the front and back surfaces of the substrate body after firing among the plurality of green sheets Forming a laminated body by laminating the plurality of green sheets, and forming a laminated body on the front and back surfaces of the laminated body. Laminating a firing shrinkage-suppressing green sheet having a firing temperature higher than the firing temperature to form a composite laminate, firing the composite laminate at the firing temperature of the green sheet, and firing the composite laminate And removing the unsintered green sheet for suppressing firing shrinkage.
これによれば、積層体の表面および裏面に形成された電極は、グリーンシートの内部に入り込こんだ状態となる。この結果、上記積層体と焼成収縮抑制グリーンシートとの間で隙間が形成されにくくなり、積層体の表面および裏面と焼成収縮抑制グリーンシートとの接触面積が向上するため、焼成時における拘束力が向上する。従って、焼成時における基板本体の平面方向(X−Y方向)における焼成収縮を可及的に抑制できるため、寸法精度に優れた多層セラミック基板を確実に提供することが可能となる。
尚、導電性ペーストからなる前記電極の底部をグリーンシートの内部に入り込ませる工程は、複数のグリーンシートを積層して積層して積層体を形成する工程の前およびかかる工程後の何れにおいて行っても良い。
According to this, the electrodes formed on the front and back surfaces of the laminate are in a state of entering the inside of the green sheet. As a result, it becomes difficult to form a gap between the laminate and the firing shrinkage suppression green sheet, and the contact area between the front and back surfaces of the laminate and the firing shrinkage suppression green sheet is improved. improves. Therefore, since firing shrinkage in the planar direction (XY direction) of the substrate body during firing can be suppressed as much as possible, it is possible to reliably provide a multilayer ceramic substrate with excellent dimensional accuracy.
The step of allowing the bottom of the electrode made of conductive paste to enter the green sheet is performed either before or after the step of forming a laminate by laminating and laminating a plurality of green sheets. Also good.
また、本発明には、前記導電性ペーストからなる電極の底部を前記グリーンシートの内部に入り込ませる工程において、上記電極の底部は、上記グリーンシートの表面に2μm以上の深さで内部に入り込むと共に、上記電極の頂部と上記グリーンシートの表面との距離は、27μm以下である、多層セラミック基板の製造方法(請求項4)も含まれる。
これによれば、積層体またはグリーンシートの表面および裏面に形成された電極は、グリーンシートの内部に入り込こむと共に、かかるグリーンシートの表面および裏面から27μm以下の距離(高さ)に形成される。従って、積層体の表面および裏面に焼成収縮抑制グリーンシートを積層した際に、上記電極の周囲に隙間が形成される事態を一層確実に防ぐことができるため、焼成収縮の抑制を実効化できる。
尚、前記深さが2μm未満で且つ前記距離が27μmを越えると、前記電極の頂部と前記積層体の表面または裏面との距離が過大となり、前記複合積層体において隙間が形成され、焼成収縮を抑制できないため、かかる範囲を排除した。
According to the present invention, in the step of causing the bottom of the electrode made of the conductive paste to enter the inside of the green sheet, the bottom of the electrode enters the surface of the green sheet at a depth of 2 μm or more. Also included is a method for manufacturing a multilayer ceramic substrate, wherein the distance between the top of the electrode and the surface of the green sheet is 27 μm or less (Claim 4).
According to this, the electrodes formed on the front and back surfaces of the laminate or the green sheet penetrate into the green sheet and are formed at a distance (height) of 27 μm or less from the front and back surfaces of the green sheet. The Therefore, when the firing shrinkage-suppressing green sheets are laminated on the front and back surfaces of the laminate, it is possible to more surely prevent a gap from being formed around the electrode, thereby suppressing firing shrinkage.
When the depth is less than 2 μm and the distance exceeds 27 μm, the distance between the top of the electrode and the front or back surface of the laminate becomes excessive, a gap is formed in the composite laminate, and firing shrinkage occurs. This range was excluded because it could not be suppressed.
以下において、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図1は、本発明の多層セラミック基板の製造方法(第1方法)に用いるグリーンシートsの断面を示す。かかるグリーンシートsは、ガラス粉末、アルミナ粉末、およびバインダ樹脂などを混合して得たセラミックスラリをドクターブレード法により、約150μmの厚みのシート状に成形したものである。
図2に示すように、上記グリーンシートsと同じ3枚のグリーンシートs1,s2,s3を用意し、プレスによる打ち抜き加工などを施す。その結果、図2の右側に示すように、グリーンシートs1,s2,s3の表面1,5,9と裏面3,7,10との間を貫通する内径約150μmのスルーホールhを所定の位置に複数形成する。
In the following, the best mode for carrying out the present invention will be described.
FIG. 1 shows a cross section of a green sheet s used in the method for manufacturing a multilayer ceramic substrate of the present invention (first method). The green sheet s is obtained by forming a ceramic slurry obtained by mixing glass powder, alumina powder, binder resin, and the like into a sheet having a thickness of about 150 μm by a doctor blade method.
As shown in FIG. 2, three green sheets s1, s2, and s3 that are the same as the green sheet s are prepared and punched by a press. As a result, as shown on the right side of FIG. 2, a through hole h having an inner diameter of about 150 μm penetrating between the
次に、図2の左側および中央に示すように、上記複数のスルーホールh内に、図示しないメタルマスクおよびスキージを用いて、Ag粉末を含む導電性ペーストを充填することにより、ビア導体vを個別に形成する。
更に、図3に示すように、グリーンシートs1,s2,s3の表面1,5,9およびグリーンシートs3の裏面10に、上記同様の導電性ペーストを公知のスリーン印刷することにより、厚さ約15μmの上記導電性ペーストからなる電極2,8または所定パターンの配線層4,6を形成する(電極を形成する工程)。
次いで、図4に示すように、ビア導体v、電極2,8、および配線層4,6が形成されたグリーンシートs1,s2,s3を厚み方向に積層して熱圧着することにより、3層構造の積層体Sを形成する(積層体を形成する工程)。
Next, as shown in the left and center of FIG. 2, the via conductors v are filled by filling the plurality of through holes h with a conductive paste containing Ag powder using a metal mask and a squeegee (not shown). Form individually.
Further, as shown in FIG. 3, the conductive paste similar to the above is printed on the
Next, as shown in FIG. 4, the green sheets s1, s2, and s3 on which the via conductors v, the
次に、図5に示すように、積層体Sを金属板12の表面上に載置する。かかる金属板12は、図示しないヒータなどの加熱手段を内蔵すると共に、油圧シリンダ(図示せず)のピストンロッド13の上端に固定され且つ昇降可能とされている。尚、金属板12は、上記油圧シリンダやピストンロッド13のない図示しない定盤とし、その上に積層体Sを載置し且つ固定しても良い。
更に、図5に示すように、金属板12の表面上に載置された積層体Sの上方に、上記金属板12と対向する昇降可能な金属板14を配置する。この金属板14は、油圧シリンダ(図示せず)のピストンロッド15の下端に固定されている。
Next, as shown in FIG. 5, the stacked body S is placed on the surface of the
Further, as shown in FIG. 5, a vertically
かかる状態で、図5中の矢印で示すように、ピストンロッド13,15を伸長させ、金属板12,14を互いに接近するよう昇降させることにより、図6に示すように、積層体Sの表面1および裏面10に形成された電極2,8がグリーンシートs1,s3内に、ほぼ全体が入り込んだ位置で金属板12,14を停止する。そして、図6中の破線の矢印で示すように、ピストンロッド13,15を後退させ、金属板12,14を互いに離間するよう降下または上昇させる。
前記電極2,8をグリーンシートs1,s3の表面1や裏面(表面)10からそれらの内部に入り込ませる工程を、図7,8に基づいて詳説する。
図7の電極2で例示するように、前記金属板12,14によるグリーンシートs1〜s3の厚み方向に沿った矢印で示す圧力(約5MPa)を受けた電極2は、図6で示したように、一旦グリーンシートs1内に埋設されるよう入り込む。
In this state, as shown by the arrows in FIG. 5, the
A process of allowing the
As illustrated in the
その後、金属板12,14の圧力が解除されると、グリーンシートs1,s3自体の弾性による復元力が厚み方向に働くため、図8に示すように、電極2は、グリーンシートs1の表面1上に厚みの過半部が浮き上がる。この際、図8に示すように、電極2の底部2bは、グリーンシートs1の表面1から2μm以上深さdで入り込む(食い込む)と共に、電極2の頂部2aとグリーンシートs1の表面1との距離(高さ)tは、27μm以下となるように、前記圧力が設定される。
尚、グリーンシートs3の裏面10における電極8も上記電極2と同様な挙動を示し、その底部8bは、グリーンシートs3の裏面10から2μm以上の深さdで入り込み、電極8の頂部8aとグリーンシートs3の裏面10との距離tも27μm以下となる。また、表面1や裏面10に形成されている多数の電極2,8の頂部2a,8aにおけるレベルも均一となる。
Thereafter, when the pressure on the
The
次いで、図9に示すように、積層体Sの表面1および裏面10に焼成収縮抑制グリーンシートy1,y2を積層し且つ熱圧着して複合積層体FSを形成する。この際、電極2,8は、それらの底部(2b,8b)がグリーンシートs1,s3の内部に入り込み、且つかかる表面1および裏面10から突出する高さが小さいため、当該電極2,8の周囲と焼成収縮抑制グリーンシートy1,y2との間には、前記のような隙間が形成されないか、あるいは極く微小な隙間に抑制できる。
尚、上記焼成収縮抑制グリーンシートy1,y2は、アルミナを主成分とし且つガラスを含まず、グリーンシートs1〜s3の厚みよりも厚肉である。
Next, as shown in FIG. 9, firing shrinkage-suppressing green sheets y <b> 1 and y <b> 2 are laminated on the
The fired shrinkage-suppressing green sheets y1 and y2 are mainly made of alumina and do not contain glass, and are thicker than the green sheets s1 to s3.
更に、前記複合積層体FSを図示しない焼成炉に挿入した後、前記グリーンシートs1〜s3の焼成温度(約850℃)に加熱して約2時間にわたり焼成する(焼成工程)。同時に、焼成に伴って積層体Sにおけるグリーンシートs1〜s3中のガラス成分の一部が、表面1および裏面10を介して当該焼成収縮抑制グリーンシートy1,y2に僅かに浸透する。
この際、焼成収縮抑制グリーンシートy1,y2は、電極2,8の周囲に前記隙間がないか、極く微小な隙間しか形成されないため、積層体Sの表面1および裏面10を介して積層体Sの平面方向に沿った焼成収縮を強固に抑制する。
焼成後において、複合積層体FSのうち、グリーンシートs1〜s3は、セラミック絶縁層(z1〜z3)となり、積層体Sの表面1および裏面10に未焼成の焼成収縮抑制グリーンシートy1,y2が残っている。かかる焼成収縮抑制グリーンシートy1,y2は、ガラス成分を殆ど含まず且つ未焼成である。
Further, after inserting the composite laminate FS into a firing furnace (not shown), the green sheets s1 to s3 are heated to a firing temperature (about 850 ° C.) and fired for about 2 hours (baking step). At the same time, a part of the glass components in the green sheets s <b> 1 to s <b> 3 in the laminate S slightly permeates the firing shrinkage-suppressing green sheets y <b> 1 and y <b> 2 through the
At this time, since the firing shrinkage-suppressing green sheets y1 and y2 do not have the above-described gaps around the
After firing, the green sheets s1 to s3 of the composite laminate FS become ceramic insulating layers (z1 to z3), and unfired firing shrinkage suppression green sheets y1 and y2 are formed on the
そして、セラミック絶縁層(z1,z3)の表面1および裏面10から、焼成収縮抑制グリーンシートy1,y2を除去する(除去工程)。この際、かかる焼成収縮抑制グリーンシートy1,y2は、ガラス成分を殆ど含まず且つ未焼成であるため、物理的な引き剥がしや熱的衝撃などにより容易に除去することができる。
その結果、図10に示すように、焼成されたセラミック絶縁層z1〜z3が一体化して積層された焼成済みの基板本体H、電極2,8、および配線層4,6を備えた多層セラミック基板Kを得ることができる。かかる多層セラミック基板Kにおいて、電極2,8の基板本体Hの表面1や裏面10への入り込み深さ(d)は、2μm以上であり、電極2,8と上記表面1や裏面10との距離(t、高さ)は、19μm以下となっている。
Then, the firing shrinkage-suppressing green sheets y1 and y2 are removed from the
As a result, as shown in FIG. 10, a multilayer ceramic substrate including a fired substrate body H,
図11,12は、異なる工程順の製造方法(第2方法)を示す。
前記同様にビア導体vおよび電極2を形成したグリーンシートs1を、図11に示すように、ヒータなどを内蔵する定盤16の表面上に単独で載置する。かかるグリーンシートs1の上方に前記同様の昇降可能なピストンロッド15の下端に固定された金属板14を配置し、図11中の矢印で示すうように、かかる金属板14を降下させる。
図12中の実線の矢印で示すように、降下した金属板14は、電極2のほぼ全体がグリーンシートs1内に入り込んだ位置で停止した後、図12中の破線の矢印で示すように、ピストンロッド15の後退によって、上昇(復帰)する。
11 and 12 show a manufacturing method (second method) in a different process order.
Similarly to the above, the green sheet s1 in which the via conductors v and the
As shown by the solid line arrow in FIG. 12, the lowered
その結果、図13に示すように、電極2は、グリーンシートs1の表面1からその内部に底部(2b)が2μm以上の深さ(d)で入り込んだ状態となる。
また、裏面10に電極8を形成したグリーンシートs3も、以上の工程を経ることで、上記裏面10から内部に底部(8b)を2μm以上の深さ(d)で入り込ませることができる。
以上の工程の後に、電極2,8が内部に入り込んだグリーンシートs1,s3および前記グリーンシートs2の3層を積層して前記積層体Sを形成し、更に、前記複合積層体FSの形成工程、焼成工程、および焼成収縮抑制グリーンシートy1,y2の除去工程を行うことによっても、前記同様の多層セラミック基板Kを得ることができる。
As a result, as shown in FIG. 13, the
Further, the green sheet s3 in which the
After the above steps, three layers of the green sheets s1, s3 into which the
以上のような製造方法(第1方法、第2方法)によれば、積層体Sの表面1および裏面10に形成された電極2,8の底部(2b,8b)は、グリーンシートs1,s3の表面1や裏面10に2μm以上の深さで入り込み且つ電極2,8の頂部(2a,8a)とグリーンシートs1,s3の表面1や裏面10との距離が27μm以下の状態となる。この結果、焼成収縮抑制グリーンシートy1,y2との間で隙間を形成しにくくなり、積層体Sの表面1および裏面10と焼成収縮抑制グリーンシートy1,y2との接触面積が向上するため、焼成時における拘束力が著しく高まる。従って、焼成後における基板本体Hの平面方向(X−Y方向)における焼成収縮を可及的に抑制でき、寸法精度に優れた多層セラミック基板Kを確実に提供することが可能となる。
また、得られた多層セラミック基板Kは、上記製造方法により形成されているので、その基板本体Hを形成するセラミック絶縁層z1〜z3の焼成収縮が少ないため、寸法精度および平坦性に優れている。従って、保有する配線層4,6、ビア導体v、および電極2,8に関連する電気的特性の信頼性が向上する。しかも、基板本体Hの表面1や裏面10に形成される多数の電極2,8のレベルが均一であるため、ICチップの実装やマザーボードとの接続も容易となる。
According to the above manufacturing method (first method, second method), the bottom portions (2b, 8b) of the
Further, since the obtained multilayer ceramic substrate K is formed by the above-described manufacturing method, the ceramic insulating layers z1 to z3 that form the substrate body H are less baked and shrunk, and thus have excellent dimensional accuracy and flatness. . Therefore, the reliability of the electrical characteristics related to the wiring layers 4 and 6, the via conductors v and the
ここで、本発明の具体的な実施例について、比較例と併せて説明する。
先ず、グリーンシートs1〜s3を得るため、これに用いるガラス粉末を用意した。SiO2、B2O3、Al2O3、CaO、およびZnOの各粉末を混合してガラス原料粉末を調合した。得られた原料粉末を加熱して溶解した後、水中に投入して急冷し且つ水砕して、ガラスフリットを得た。かかるガラスフリットをボールミル中で更に粉砕することで、平均粒径3μmのガラス粉末を得た。
次に、上記ガラス粉末と、平均粒径3μmで且つ比表面積が1.0m2/gのアルミナ粉末とを、重量比1:1で総重量1kgとなるよう秤量して、アルミナ製ポット中に投入した。かかるポット中に、バインダのアクリル樹脂:120gと、所要のスラリ粘度およびシート強度を得るために必要な量の溶剤(MEK)および可塑剤(DOP:フタル酸−2−エチルヘキシル)と、を投入し且つ5時間混合することで、セラミックスラリを得た。かかるセラミックスラリをドクターブレード法によって、縦・横が50mmずつで且つ厚みが0.15mmのグリーンシートs1〜s3を14組得た。
Here, specific examples of the present invention will be described together with comparative examples.
First, in order to obtain the green sheets s1 to s3, glass powder used for this was prepared. SiO 2 , B 2 O 3 , Al 2 O 3 , CaO, and ZnO powders were mixed to prepare a glass raw material powder. The obtained raw material powder was heated and dissolved, and then poured into water, quenched and granulated to obtain a glass frit. The glass frit was further pulverized in a ball mill to obtain glass powder having an average particle size of 3 μm.
Next, the glass powder and an alumina powder having an average particle diameter of 3 μm and a specific surface area of 1.0 m 2 / g are weighed so as to have a weight ratio of 1: 1 and a total weight of 1 kg. I put it in. In such a pot, an acrylic resin as a binder: 120 g and an amount of a solvent (MEK) and a plasticizer (DOP: 2-ethylhexyl phthalate) necessary to obtain a required slurry viscosity and sheet strength are charged. And ceramic slurry was obtained by mixing for 5 hours. Using this ceramic slurry, 14 sets of green sheets s1 to s3 each having a length and width of 50 mm and a thickness of 0.15 mm were obtained by a doctor blade method.
一方、前記と同じアルミナ粉末を用い且つ前記と同様な方法によって、縦・横が50mmずつで且つ厚みが0.30mmの焼成収縮抑制グリーンシートy1,y2を14組得た。
更に、図14,15で例示するように、各組のグリーンシートs1,s3の表面1と裏面10とに、縦・横が5mmずつで且つ厚みを、表1に示すように、各組ごとに変化させた電極2,8を縦・横それぞれ5個ずつで且つ5mmピッチの間隔になるように、スクリーン印刷により形成した。尚、グリーンシートs1〜s3には、前記ビア導体vや配線層4,6を形成していない。
On the other hand, using the same alumina powder as described above, 14 sets of fired shrinkage-suppressing green sheets y1 and y2 each having a length and width of 50 mm and a thickness of 0.30 mm were obtained by the same method as described above.
Further, as illustrated in FIGS. 14 and 15, the front and back surfaces 10 of the green sheets s 1 and
前記第1方法と同じ方法で、7組のグリーンシートs1〜s3を積層し且つ熱圧着して、7組の積層体Sを得た後、これらを前記金属板12,14間でプレス圧力を調整して電極2,8の底部(2b,8b)をグリーンシートs1,s3の表面1や裏面10に、表1で示すように、異なる深さ(d)で入り込ませた。
同時に、電極2,8の頂部(2a,8a)とグリーンシートs1,s3の表面1や裏面10との距離(t)も、表1で示すように、各組ごとに変化させた。7組の積層体Sの表面1および裏面10に上記焼成収縮抑制グリーンシートy1,y2を個別に積層し圧着することで、7組の複合積層体FSを得た。
かかる7組の複合積層体FSを850℃×2時間で焼成した後、未焼成の焼成収縮抑制グリーンシートy1,y2を除去した。その結果、図16およびその一点鎖線部分Xを拡大した図17で例示するように、電極2,8の底部2b,8bがセラミック絶縁層z1の内部に深さdで入り込み、電極2,8の頂部2a,8aとセラミック絶縁層z1の表面1との距離をtとした7組の多層セラミック基板(K)を得た。
Seven sets of green sheets s1 to s3 are laminated and thermocompression-bonded by the same method as the first method to obtain seven sets of laminates S, and then the pressing pressure is applied between the
At the same time, as shown in Table 1, the distances (t) between the tops (2a, 8a) of the
After seven sets of the composite laminate FS were fired at 850 ° C. × 2 hours, the unfired fired shrinkage-suppressing green sheets y1 and y2 were removed. As a result, as illustrated in FIG. 16 and FIG. 17 in which the one-dot chain line portion X is enlarged, the
更に、前記第2方法と同じ方法で、残り7組におけるグリーンシートs1,s3を個別に前記金属板12,14間でプレスして電極2,8の底部2b,8bをグリーンシートs1,s3の表面1や裏面10に、表1で示すように、異なる深さdで入り込ませた。同時に、電極2,8の頂部2a,8aとグリーンシートs1,s3の表面1や裏面10との距離tも、表1で示すように、各組ごとに変化させた。その後、上記グリーンシートs1,s3の間にグリーンシートs2を挟んで積層し熱圧着して7組の積層体Sを得た。
かかる7組の積層体Sの表面1および裏面10に上記焼成収縮抑制グリーンシートy1,y2を個別に積層し圧着することで、7組の複合積層体FSを得た。かかる7組の複合積層体FSを850℃×2時間で焼成した後、未焼成の焼成収縮抑制グリーンシートy1,y2を除去することで、前記図16,17と同様な更に7組の多層セラミック基板(K)を得た。
以上の合計14組の多層セラミック基板(K)における基板本体Hの平面方向(X−Y方向)における焼成収縮率をそれぞれ測定し、表1に示した。
Further, in the same method as the second method, the remaining seven sets of green sheets s1, s3 are individually pressed between the
Seven sets of composite laminates FS were obtained by individually laminating and pressure-bonding the firing shrinkage-suppressing green sheets y1 and y2 on the
The firing shrinkage in the plane direction (XY direction) of the substrate body H in the total 14 sets of multilayer ceramic substrates (K) was measured and shown in Table 1.
表1によれば、第1方法または第2方法により製造した実施例1〜10の多層セラミック基板Kは、何れも焼成収縮率が0.23%以下と微小であった。
一方、第1方法または第2方法により製造した比較例1〜4の多層セラミック基板は、焼成収縮率が1.18%以上と顕著であった。即ち、比較例1〜4の多層セラミック基板では、電極2,8の入り込んだ深さdは2μm以上であったが、電極2,8の頂部2a,8aとグリーンシートs1,s3の表面1や裏面10との距離tは、焼成前で28μm以上であり、焼成後でも20μm以上であった。この結果、電極2,8の周囲と焼成収縮抑制グリーンシートy1,y2との間に、隙間が顕著に形成されたため、焼成時の焼成収縮率が1%を越える値となったものである。
以上のような実施例1〜10の結果により、本願の発明の効果が裏付けられたことが容易に理解することができる。
According to Table 1, all of the multilayer ceramic substrates K of Examples 1 to 10 manufactured by the first method or the second method had a firing shrinkage of 0.23% or less.
On the other hand, the multilayer ceramic substrates of Comparative Examples 1 to 4 manufactured by the first method or the second method had a remarkable firing shrinkage of 1.18% or more. That is, in the multilayer ceramic substrates of Comparative Examples 1 to 4, the depth d into which the
It can be easily understood that the effects of the invention of the present application are supported by the results of Examples 1 to 10 as described above.
本発明は、以上にて説明した実施の形態および実施例に限定されない。
例えば、前記積層体Sや基板本体Hは、2層のみ、あるいは4層以上のグリーンシートまたはセラミック絶縁層によって形成しても良い。
また、前記積層体Sまたは基板本体Hは、表面1寄りに位置する単数または複数のグリーンシートまたはセラミック絶縁層に上向きに開口するキャビティを有する形態とすることも可能である。
更に、前記電極2,8をグリーンシートs1,s3の内部に入り込ませる工程には、エアシリンダにより駆動するプレス、WIP(温水静水圧プレス)などを用いても良い。
尚、前記導電性ペーストは、前記Ag粉末のほか、W、Mo、Cu粉末、あるいは、Ag−Cu、Ag−Pd、Ag−Pt、Cu−W合金の粉末を含んでいても良い。
The present invention is not limited to the embodiments and examples described above.
For example, the laminate S and the substrate body H may be formed of only two layers, or four or more green sheets or ceramic insulating layers.
Further, the laminate S or the substrate body H may have a cavity having an upward opening in one or more green sheets or ceramic insulating layers located near the
Further, a press driven by an air cylinder, a WIP (hot water isostatic press), or the like may be used for the step of causing the
In addition to the Ag powder, the conductive paste may contain W, Mo, Cu powder, or Ag—Cu, Ag—Pd, Ag—Pt, or Cu—W alloy powder.
1……………表面
2,8………電極(導電性ペースト)
2a,8a…頂部
2b,8b…底部
10…………裏面
s1〜s3…グリーンシート
S……………積層体
d……………電極の食い込み深さ
t……………電極の頂部とグリーンシートの表面または裏面との距離
y1,y2…焼成収縮抑制グリーンシート
FS…………複合積層体
H……………基板本体
z1〜z3…セラミック絶縁層
K……………多層セラミック基板
1 ……………
2a, 8a ... Top 2b, 8b ...
Claims (4)
上記基板本体の表面および裏面に形成され且つ底部が2μm以上の深さでかかる表面および裏面を形成するセラミック絶縁層の内部に入り込んだ電極と、を含む、
ことを特徴とする多層セラミック基板。 A substrate body in which a plurality of ceramic insulating layers are laminated;
An electrode that is formed on the front and back surfaces of the substrate body and has a bottom portion that enters the inside of the ceramic insulating layer that forms the front and back surfaces at a depth of 2 μm or more,
A multilayer ceramic substrate characterized by the above.
ことを特徴とする請求項1に記載の多層セラミック基板。 The distance between the top of the electrode and the front or back surface of the substrate body is 19 μm or less.
The multilayer ceramic substrate according to claim 1, wherein:
上記電極の底部をグリーンシートの内部に入り込ませる工程と、
上記複数のグリーンシートを積層して積層体を形成する工程と、
上記積層体の表面および裏面に上記グリーンシートの焼成温度よりも高い焼成温度の焼成収縮抑制グリーンシートを積層して複合積層体を形成する工程と、
上記複合積層体を上記グリーンシートの焼成温度で焼成する工程と、
焼成後の上記複合積層体から未焼成の焼成収縮抑制グリーンシートを除去する工程と、
を含む、ことを特徴とする多層セラミック基板の製造方法。 Forming an electrode made of a conductive paste containing metal powder on the surface of the green sheet to be the front and back surfaces of the substrate body after firing among the plurality of green sheets;
A step of allowing the bottom of the electrode to enter the inside of the green sheet;
Laminating the plurality of green sheets to form a laminate;
A step of laminating a firing shrinkage-suppressing green sheet having a firing temperature higher than the firing temperature of the green sheet on the front and back surfaces of the laminate to form a composite laminate,
Firing the composite laminate at the firing temperature of the green sheet;
Removing the unfired firing shrinkage-suppressing green sheet from the composite laminate after firing;
A method for producing a multilayer ceramic substrate, comprising:
ことを特徴とする請求項3に記載の多層セラミック基板の製造方法。
In the step of allowing the bottom of the electrode made of the conductive paste to enter the inside of the green sheet, the bottom of the electrode enters the surface of the green sheet at a depth of 2 μm or more, and the top of the electrode and the above The distance from the surface of the green sheet is 27 μm or less,
The method for producing a multilayer ceramic substrate according to claim 3.
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