JP2005277071A - Method of manufacturing electronic component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、積層コンデンサや積層セラミック配線基板等のような電子部品の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an electronic component such as a multilayer capacitor or a multilayer ceramic wiring board.
近年、電子機器の小型化に伴い、積層コンデンサや積層セラミック配線基板のような電子部品において、小型化および高性能化が望まれている。例えば、積層コンデンサにおいては小型化および高容量化のためにより薄い誘電体層および導体層を多層化したものが求められている。また、積層セラミック配線基板においては小型化および配線導体の高密度化のためにより薄い絶縁層および配線導体層を多層に形成し、配線導体層の配線の幅および間隔もより微細なものが求められている。 In recent years, with the miniaturization of electronic devices, there has been a demand for miniaturization and high performance in electronic components such as multilayer capacitors and multilayer ceramic wiring boards. For example, multilayer capacitors are required to have multilayered thin dielectric layers and conductor layers for miniaturization and high capacity. In addition, in multilayer ceramic wiring boards, thinner insulation layers and wiring conductor layers are formed in multiple layers in order to reduce the size and increase the density of wiring conductors, and the wiring conductor layers must have finer wiring widths and intervals. ing.
このような電子部品は、セラミック粉末に有機バインダー、可塑剤、溶剤等を加えてスラリーとし、ドクターブレード等によりセラミックグリーンシート(以下、グリーンシートともいう)を成形した後、金属粉末を含有する導体ペーストを印刷するなどしてグリーンシート上に導体層を形成し、ついで複数枚の導体層が形成されたグリーンシートを積層して加圧することにより圧着して積層体を得て、この積層体を焼成することで得られる。 Such electronic parts are made by adding an organic binder, plasticizer, solvent, etc. to ceramic powder to form a slurry, forming a ceramic green sheet (hereinafter also referred to as green sheet) with a doctor blade, etc., and then a conductor containing metal powder. A conductive layer is formed on a green sheet by printing a paste, and then a green sheet on which a plurality of conductive layers are formed is laminated and pressed to obtain a laminated body. Obtained by firing.
電子部品に対する改善要求の1つとして、導体層が形成されたグリーンシートを多数積層すると、導体層が形成された領域が重なる部分とそうでない部分ではその厚みの差が大きくなることがある。このため、積層されたグリーンシートを厚み方向に加圧した場合、導体層が形成された領域が重なる部分においては加圧力が十分に加わるものの、そうでない部分においては加圧力が十分に加わりにくくなるので、不十分な圧着となってしまいやすい。その結果、そのような積層体を焼成すると、圧着が不十分な部分でデラミネーション(層間剥離)が発生するという問題があった。 As one improvement request for electronic components, when a large number of green sheets with conductor layers formed thereon are stacked, the difference in thickness between the areas where the conductor layers are formed overlaps with the areas where the areas do not overlap. For this reason, when the laminated green sheets are pressed in the thickness direction, a sufficient pressing force is applied to the portion where the regions where the conductor layers are formed overlap, but it is difficult to sufficiently apply the pressing force to the other portions. Therefore, it tends to be insufficient crimping. As a result, when such a laminate is fired, there is a problem in that delamination (delamination) occurs at a portion where the pressure bonding is insufficient.
このデラミネーションが電子部品内部に存在すると、容量値の変化や絶縁破壊が起りやすくなるので電気的な特性が確保できないという問題があった。 If this delamination is present inside the electronic component, there is a problem that the electric characteristics cannot be secured because the capacitance value is likely to change or the dielectric breakdown is likely to occur.
この問題に対して、特許文献1では、加圧された際の流動性が高い高流動性部分を有する積層体を用いることが提案されている。積層体を厚み方向に加圧した際に、内部電極が積層されている領域に存在する高流動性部分が残りの部分に移動して残りの部分の厚みが増大しようとすることにより、加圧力が全体に均一に加わることとなるので、デラネーションが生じ難くなるものである。
In order to solve this problem,
また、グリーンシート上に形成された導体層の上に別のグリーンシートを積層する場合、この導体層の断面形状にグリーンシートが追従し難いために導体層の周辺に空隙が発生し、この空隙を起因とするデラミネーションが発生しやすいという問題があった。特に導体層の配線間隔が微細な場合、導体層の配線間に空隙が発生しやすかった。 In addition, when another green sheet is laminated on the conductor layer formed on the green sheet, the green sheet hardly follows the cross-sectional shape of the conductor layer, so that a void is generated around the conductor layer. There is a problem that delamination is likely to occur. In particular, when the wiring interval of the conductor layer is fine, voids are easily generated between the wirings of the conductor layer.
この問題に対しては、特許文献2では、グリーンシート上に導体層を形成した後、導体層の形成されている部分の周囲の領域にセラミックペーストを印刷することが提案されている。このような方法を用いれば、導体層の形成されている部分の周囲の領域にセラミックペーストを印刷することで導体層とグリーンシートとの段差をなくすことができる。このため、導体層の周辺や配線導体層の配線間に空隙が発生することを抑え、空隙に起因するデラミネーションの発生も抑えることが可能となる。また、導体層が形成されたグリーンシートを複数枚積層しても厚み差が発生しないので、ムラなく加圧して圧着することが可能となり、圧着が不十分な部分が発生することを抑え、デラミネーションの発生を抑えることが可能となる。
しかしながら、上記従来の高流動性部分を有する積層体を用いる方法においては、高流動性部分を移動させてデラミネーションが発生しないような圧着を行なうためには、例えば厚み方向に180MPaという高い圧力を加える必要がある。このような高い圧力を導体層が形成されたグリーンシートに加えると、グリーンシートや導体層のパターンの形状が変形することとなる。その結果、基板の所望の寸法精度が得られないために、基板上への部品実装が困難となったり、設計通りの導体層のパターンの形状が得られないために、特に高周波用配線基板等ではインピーダンス整合等の電気的特性が得られなくなるという問題があった。さらに、配線導体層の配線間隔が微細な場合に配線間に発生する空隙の問題は解決されないままであった。 However, in the conventional method using a laminate having a high fluidity portion, in order to perform pressure bonding so that delamination does not occur by moving the high fluidity portion, for example, a high pressure of 180 MPa is applied in the thickness direction. Need to add. When such a high pressure is applied to the green sheet on which the conductor layer is formed, the shape of the green sheet or the pattern of the conductor layer is deformed. As a result, since the desired dimensional accuracy of the board cannot be obtained, it is difficult to mount components on the board, and the conductor layer pattern shape as designed cannot be obtained. However, there is a problem that electrical characteristics such as impedance matching cannot be obtained. Furthermore, the problem of the gap generated between the wirings when the wiring interval of the wiring conductor layer is fine remains unsolved.
また、導体層の形成されている部分の周囲の領域にセラミックペーストを印刷する方法においては、導体層が形成されたグリーンシート上にさらにセラミックペーストを印刷するという工程が加わるばかりでなく、配線導体層の配線間隔が微細な場合は配線間にセラミックペーストを印刷することが困難であった。このため、配線導体層の上にもセラミックペーストが印刷されてしまい、配線導体層上に印刷されたセラミックペーストにより、積層されて上下に配置される配線導体層同士を接続するための貫通導体が配線導体層と接続されなくなるという問題があった。 In addition, in the method of printing the ceramic paste on the area around the portion where the conductor layer is formed, not only is the process of printing the ceramic paste further on the green sheet on which the conductor layer is formed, but also the wiring conductor When the wiring interval of the layers is fine, it is difficult to print the ceramic paste between the wirings. For this reason, the ceramic paste is also printed on the wiring conductor layer, and the through-conductor for connecting the wiring conductor layers stacked and arranged vertically by the ceramic paste printed on the wiring conductor layer is provided. There was a problem that it was not connected to the wiring conductor layer.
さらには、キャビティを有する電子部品を製造する場合、キャビティとなる貫通穴を形成したグリーンシートとキャビティの底部となる貫通穴が形成されていないグリーンシートとを積層して圧着すると、グリーンシート積層体のキャビティ底部が反ってしまうという問題があった。これは、圧着するための加圧によりキャビティの周囲だけに圧力が加わり、キャビティ周囲のリーンシートが加圧により伸びるのに対して、キャビティ底部には圧力が加わらないのでキャビティ底部のグリーンシートは周囲から押されてしまうことによるものである。これは、電子部品がより小型でキャビティ底部の厚みがより薄い場合により発生しやすいものであった。キャビティ底部が反ってしまうと、水晶振動子やICチップ等の電子素子を搭載することが困難となってしまう。搭載できても搭載された部品が傾いてしまうので、CCDやC−MOS等の光半導体素子を搭載した場合は受光精度が悪くなってしまうという問題があった。 Further, when an electronic component having a cavity is manufactured, a green sheet laminated body is formed by laminating a green sheet having a through hole serving as a cavity and a green sheet not having a through hole serving as a bottom of the cavity. There was a problem that the bottom of the cavity was warped. This is because pressure is applied only to the periphery of the cavity due to pressurization for crimping, and the lean sheet around the cavity extends due to pressurization, while no pressure is applied to the bottom of the cavity, so the green sheet at the bottom of the cavity It is because it is pushed from. This is more likely to occur when the electronic component is smaller and the cavity bottom is thinner. If the cavity bottom warps, it becomes difficult to mount an electronic element such as a crystal resonator or an IC chip. Even if it can be mounted, the mounted components are tilted. Therefore, when an optical semiconductor element such as a CCD or C-MOS is mounted, there is a problem that the light receiving accuracy deteriorates.
本発明は、上記従来の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、デラミネーションがなく、かつ高い寸法精度を有する電子部品の製造方法を提供することである。 The present invention has been completed in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing an electronic component that has no delamination and has high dimensional accuracy.
本発明の電子部品の製造方法は、無機粉末と第1のバインダーと溶融成分とを含む第1のセラミックグリーンシート層を形成する工程と、前記第1のセラミックグリーンシート層上に無機粉末と第2のバインダーとを含む第2のセラミックグリーンシート層を形成してセラミックグリーンシートを形成する工程と、前記セラミックグリーンシートの前記第2のセラミックグリーンシート層上に導体層を形成する工程と、前記導体層が形成された前記セラミックグリーンシートを複数枚積層して加熱することによってセラミックグリーンシート積層体を作製する工程と、前記セラミックグリーンシート積層体を焼成する工程とを具備しており、前記第1のバインダーと前記溶融成分とから成る前記第1のセラミックグリーンシート層の有機成分の量は、前記第1のセラミックグリーンシート層に含まれる前記無機粉末100質量部に対して10乃至50質量部であることを特徴とする。 The method of manufacturing an electronic component according to the present invention includes a step of forming a first ceramic green sheet layer containing an inorganic powder, a first binder, and a molten component, and an inorganic powder and a first layer on the first ceramic green sheet layer. Forming a second ceramic green sheet layer containing two binders to form a ceramic green sheet; forming a conductor layer on the second ceramic green sheet layer of the ceramic green sheet; and A step of producing a ceramic green sheet laminate by laminating and heating a plurality of the ceramic green sheets on which a conductor layer is formed, and a step of firing the ceramic green sheet laminate, Organic component of the first ceramic green sheet layer comprising one binder and the molten component The amount is characterized in that 10 to 50 parts by weight with respect to the inorganic powder 100 parts by weight contained in the first ceramic green sheet layer.
また、本発明の電子部品の製造方法は好ましくは、前記溶融成分の融点が35乃至100℃であることを特徴とする。 In the electronic component manufacturing method of the present invention, preferably, the melting component has a melting point of 35 to 100 ° C.
本発明の電子部品の製造方法によれば、第1のセラミックグリーンシート層は加熱時に溶融する溶融成分を含有することから、導体層が形成されたセラミックグリーンシートを積層して加熱した際に第1のセラミックグリーンシート層が軟化するので、第1のセラミックグリーンシート層は、その下に位置するセラミックグリーンシートの第2のセラミックグリーンシート層、および例えばその上に形成された導体層のパターンの形状に追従して変形する。その結果、導体層周囲や導体層の配線間に空隙が発生することなくセラミックグリーンシート同士が密着し、セラミックグリーンシート積層体を焼成して得られる電子部品はデラミネーションの発生のないものとなる。 According to the method for manufacturing an electronic component of the present invention, since the first ceramic green sheet layer contains a melting component that melts when heated, the first ceramic green sheet layer is heated when the ceramic green sheets on which the conductor layer is formed are laminated and heated. Since the first ceramic green sheet layer is softened, the first ceramic green sheet layer is formed of the second ceramic green sheet layer of the ceramic green sheet located thereunder and, for example, the pattern of the conductor layer formed thereon. Deforms following the shape. As a result, the ceramic green sheets adhere to each other without generating voids around the conductor layers and between the wirings of the conductor layers, and the electronic components obtained by firing the ceramic green sheet laminate are free from delamination. .
また、第1のセラミックグリーンシート層は、加熱時に溶融する溶融成分を含有することから、加熱のみで第1のセラミックグリーンシート層が軟化して接着性を有するものとなるので、大きな加圧力によりセラミックグリーンシートを圧着させる必要がない。そして、第2のセラミックグリーンシート層は加熱時に溶融する溶融成分を含有しないことから、第2のセラミックグリーンシート層は加熱時に変形することはなく、積層したセラミックグリーンシートが位置ずれしないように、また、軟化した第1のセラミックグリーンシート層を第2のセラミックグリーンシート層および導体層の形状に追従して変形するのを補助するために押さえる程度では変形しないものである。よって、セラミックグリーンシートおよびその上に形成された導体層の形状が変形することがなく、得られるセラミックグリーンシート積層体およびそれを焼成して得られる電子部品は高い寸法精度を有するものとなる。 In addition, since the first ceramic green sheet layer contains a melting component that melts when heated, the first ceramic green sheet layer is softened and has adhesiveness only by heating. There is no need to crimp ceramic green sheets. And since the second ceramic green sheet layer does not contain a melting component that melts during heating, the second ceramic green sheet layer does not deform during heating, so that the laminated ceramic green sheets do not shift. Further, the softened first ceramic green sheet layer is not deformed to such an extent that it is pressed to assist in deforming following the shapes of the second ceramic green sheet layer and the conductor layer. Therefore, the shape of the ceramic green sheet and the conductor layer formed thereon is not deformed, and the obtained ceramic green sheet laminate and the electronic component obtained by firing it have high dimensional accuracy.
また、第1のバインダーと溶融成分とから成る第1のセラミックグリーンシート層の有機成分の量は、第1のセラミックグリーンシート層に含まれる無機粉末100質量部に対して10乃至50質量部であることから、無機成分と結びつく有機成分の量が適当な量となり、セラミックグリーンシート積層体を作製する際の加熱により第1のセラミックグリーンシート層が全体にわたり均一に軟化し、また無機成分が凝集して接着性の小さい部分が発生することがなくなる。その結果、導体層周囲や導体層の配線間に空隙が発生することなくセラミックグリーンシート同士が全面にわたり密着し、セラミックグリーンシート積層体を焼成して得られる電子部品はデラミネーションの発生のないものとなる。 The amount of the organic component of the first ceramic green sheet layer composed of the first binder and the molten component is 10 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the inorganic powder contained in the first ceramic green sheet layer. For this reason, the amount of the organic component combined with the inorganic component becomes an appropriate amount, and the first ceramic green sheet layer is uniformly softened by heating when the ceramic green sheet laminate is produced, and the inorganic component is aggregated. Thus, a portion having low adhesiveness is not generated. As a result, the ceramic green sheets adhere to each other without any voids around the conductor layer and between the wiring of the conductor layers, and the electronic components obtained by firing the ceramic green sheet laminate are free from delamination It becomes.
また、加熱時に溶融する溶融成分の融点が35℃乃至100℃であるものを用いた場合、常温では第1のセラミックグリーンシート層が軟化して変形することはないので、積層工程までのハンドリングが容易となり、加熱時にセラミックグリーンシート中のバインダーや可塑剤等の有機成分が分解することがないので、分解ガスによりデラミネーションが発生することがなく、好ましいものとなる。 In addition, when the melting point of the melting component that is melted during heating is 35 ° C. to 100 ° C., the first ceramic green sheet layer does not soften and deform at room temperature. It becomes easy, and organic components such as a binder and a plasticizer in the ceramic green sheet are not decomposed during heating, so that delamination is not generated by the decomposition gas, which is preferable.
このように、本発明の製造方法によれば、セラミックグリーンシート間に空隙を発生させることがなく、セラミックグリーンシートや導体層の変形を抑えたセラミックグリーンシート積層体を得ることが可能となり、本発明の製造方法により作製された電子部品はデラミネーションがなく、高い寸法精度を有する電子部品となる。 As described above, according to the manufacturing method of the present invention, it is possible to obtain a ceramic green sheet laminate in which no gap is generated between the ceramic green sheets and the deformation of the ceramic green sheet or the conductor layer is suppressed. The electronic component produced by the manufacturing method of the invention has no delamination and becomes an electronic component having high dimensional accuracy.
本発明の電子部品の製造方法について以下に詳細に説明する。図1は本発明の電子部品の製造方法の実施の形態の一例を示す工程毎の断面図であり、1は支持体、2は第1のセラミックグリーンシート層、3は第2のセラミックグリーンシート層、4はセラミックグリーンシート、5は導体層、6はセラミックグリーンシート積層体である。
The method for manufacturing an electronic component of the present invention will be described in detail below. FIG. 1 is a sectional view for each process showing an example of an embodiment of an electronic component manufacturing method according to the present invention, wherein 1 is a support, 2 is a first ceramic green sheet layer, and 3 is a second ceramic green sheet.
まず図1(a)に示すように、支持体1上に第1のセラミックグリーンシート層2を形成し、ついで図1(b)に示すように、第1のセラミックグリーンシート層2上に第2のセラミックグリーンシート層3を形成してセラミックグリーンシート4を形成する。
First, as shown in FIG. 1A, a first ceramic
本発明における第1のセラミックグリーンシート層2および第2のセラミックグリーンシート層3は、無機粉末、有機バインダー(単にバインダーともいう)、溶剤等を混合したものを用いて形成される。第1のセラミックグリーンシート層はさらに溶融成分を含有する。第1のセラミックグリーンシート層2に含まれる第1のバインダーと第2のセラミックグリーンシート層3に含まれる第2のバインダーとは、同じ有機バインダーでもよいし、異なる有機バインダーでもよい。第1のセラミックグリーンシート層2および第2のセラミックグリーンシート層3ともに、さらに可塑剤を添加してセラミックグリーンシート4の硬度や強度を調整してもよい。
The first ceramic
無機粉末としては、例えばセラミック配線基板であれば、Al2O3,AlN,ガラスセラミック粉末(ガラス粉末とフィラー粉末との混合物)等が挙げられ、積層コンデンサであればBaTiO3系,PbTiO3系等の複合ペロブスカイト系セラミック粉末が挙げられ、電子部品に要求される特性に合わせて適宜選択される。 Examples of the inorganic powder include Al 2 O 3 , AlN, glass ceramic powder (a mixture of glass powder and filler powder) and the like for a ceramic wiring board, and BaTiO 3 and PbTiO 3 for a multilayer capacitor. Composite perovskite-based ceramic powders, and the like, are selected as appropriate in accordance with characteristics required for electronic components.
ガラスセラミック粉末のガラス成分としては、例えばSiO2−B2O3系、SiO2−B2O3−Al2O3系,SiO2−B2O3−Al2O3−MO系(ただし、MはCa,Sr,Mg,BaまたはZnを示す),SiO2−Al2O3−M1O−M2O系(ただし、M1およびM2は同じまたは異なっていて、Ca,Sr,Mg,BaまたはZnを示す),SiO2−B2O3−Al2O3−M1O−M2O系(ただし、M1およびM2は上記と同じである),SiO2−B2O3−M3 2O系(ただし、M3はLi、NaまたはKを示す,SiO2−B2O3−Al2O3−M3 2O系(ただし、M3は上記と同じである),Pb系ガラス,Bi系ガラス等が挙げられる。 Examples of the glass component of the glass ceramic powder include SiO 2 —B 2 O 3 system, SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 system, SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 —MO system (however, , M represents Ca, Sr, Mg, Ba or Zn), SiO 2 —Al 2 O 3 —M 1 O—M 2 O system (where M 1 and M 2 are the same or different, and Ca, Sr , Mg, Ba or Zn), SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 —M 1 O—M 2 O system (where M 1 and M 2 are the same as above), SiO 2 — B 2 O 3 —M 3 2 O system (where M 3 represents Li, Na or K, SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 —M 3 2 O system (where M 3 is The same), Pb glass, Bi glass and the like.
また、ガラスセラミック粉末のフィラー粉末としては、例えばAl2O3,SiO2,ZrO2とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物,TiO2とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物,Al2O3およびSiO2から選ばれる少なくとも1種を含む複合酸化物(例えばスピネル,ムライト,コージェライト)等のセラミック粉末が挙げられる。 Further, as the filler powder of the glass ceramic powder, for example, a composite oxide of Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 and an alkaline earth metal oxide, a composite oxide of TiO 2 and an alkaline earth metal oxide, A ceramic powder such as a composite oxide (for example, spinel, mullite, cordierite) containing at least one selected from Al 2 O 3 and SiO 2 can be used.
セラミックグリーンシート4に含有される有機バインダーとしては、従来よりセラミックグリーンシートに使用されているものが使用可能であり、例えばアクリル系(アクリル酸,メタクリル酸またはそれらのエステルの単独重合体または共重合体,具体的にはアクリル酸エステル共重合体,メタクリル酸エステル共重合体,アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等),ポリビニルブチラール系,ポリビニルアルコール系,アクリル−スチレン系,ポリプロピレンカーボネート系,セルロース系等の単独重合体または共重合体が挙げられる。焼成工程での分解、揮発性を考慮すると、アクリル系バインダーがより好ましい。
As the organic binder contained in the ceramic
第1のセラミックグリーンシート層2に含有される溶融成分は、セラミックグリーンシート積層体6を作製する際の加熱時に溶融状態となるものであり、炭化水素,脂肪酸,エステル,脂肪族アルコール,多価アルコール等が挙げられる。これらの溶融成分は、炭化水素はプラス、脂肪酸,エステル,脂肪アルコール,多価アルコールはマイナスの極性を示す。焼成工程での分解、揮発性を考慮すると、二重結合を含まない脂肪族アルコールおよび多価アルコールがより好ましい。
The molten component contained in the first ceramic
ここで、第1のバインダーと溶融成分とから成る第1のセラミックグリーンシート層2の有機成分の量は、第1のセラミックグリーンシート層2に含まれる無機粉末100質量部に対して10乃至50質量部である。有機成分の量が10質量部より少ないと、無機成分と結びつくことで第1のセラミックグリーンシート層2中に分散させる役割をもつ有機成分の絶対量が足りなくなるので、セラミックグリーンシート積層体6を作製する工程の加熱時に第1のセラミックグリーンシート層2が全体にわたり軟化せず接着性が得られないか、または第1のセラミックグリーンシート層2が均一に軟化せず接着性のない部分ができることとなり、焼成して得られる電子部品はデラミネーションが発生してしまう。有機成分が50質量部より多いと、無機成分と結びつく有機成分が過多となり、第1のセラミックグリーンシート層2中に分散しきれない有機成分が凝集してしまう部分が発生する。この部分は有機成分が存在し接着性を有するものの、無機成分が存在しない部分となるので、焼成時における有機成分の除去によって得られる電子部品の中に空隙や空隙に起因するデラミネーションが発生することとなる。
Here, the amount of the organic component of the first ceramic
ここで、有機成分とは第1のバインダーと溶融成分とを示す。セラミックグリーンシート層を形成する際には、有機成分として溶剤および可塑剤や分散剤等を加えたスラリーを用いるが、スラリーを乾燥させてセラミックグリーンシート層とするのでセラミックグリーンシート層の有機成分には蒸発してしまう溶剤は含まれず、可塑剤や分散剤等はその量が少なく、セラミックグリーンシート4中に拡散してしまうので有機成分とは第1のバインダーと溶融成分としている。
Here, the organic component indicates a first binder and a molten component. When forming the ceramic green sheet layer, a slurry to which a solvent, a plasticizer, a dispersant, and the like are added as an organic component is used, but the slurry is dried to form a ceramic green sheet layer. Does not contain any solvent that evaporates, and the amount of plasticizer, dispersant, etc. is small and diffuses into the ceramic
溶融成分は上記のものの中でも、その融点が35乃至100℃であるものが好ましい。これは、この範囲の融点のものを用いると、常温では第1のセラミックグリーンシート層2が軟化して変形することはないので、積層工程までのハンドリングが容易となり、セラミックグリーンシート積層体6を作製する工程における加熱時にセラミックグリーンシート4中のバインダーや可塑剤等の有機成分が分解することがないので、分解ガスによりデラミネーションが発生することがないからである。融点が35乃至100℃である溶融成分としては具体的には、ヘキサデカノール,ポリエチレングリコール,ポリグリセロール,ステアリルアミド,オレイルアミド,エチレングリコールモノステアレート,パラフィン,ステアリン酸,シリコーン等が挙げられる。これらの中で焼成工程での分解、揮発性がよく、ヒドロキシル基を有するものは、ヘキサデカノール,ポリエチレングリコール,ポリグリセロールである。
Among the above-mentioned melting components, those having a melting point of 35 to 100 ° C. are preferable. This is because when the melting point in this range is used, the first ceramic
第1のセラミックグリーンシート層2は、上記無機粉末,有機バインダー,溶融成分に溶剤(有機溶剤,水等)、必要に応じて所定量の可塑剤,分散剤を加えてスラリーを得、これをPETフィルム等の支持体1上にドクターブレード法,リップコーター法,ダイコーター法等により成形することによって得られる。第1のセラミックグリーンシート層2の厚さは、導体層5とセラミックグリーンシート4との段差を埋めるために、導体層5の厚みより厚くなるように形成される。
The first ceramic
第2のセラミックグリーンシート層3は、第1のセラミックグリーンシート層2に用いるスラリーに対して、溶融成分を含まないスラリーを用いて形成される。
The second ceramic green sheet layer 3 is formed using a slurry that does not contain a molten component with respect to the slurry used for the first ceramic
第1のセラミックグリーンシート層2上に第2のセラミックグリーンシート層3を形成する方法は、(1)第1のセラミックグリーンシート層2と同様に成形した第2のセラミックグリーンシート層3を第1のセラミックグリーンシート層2の上に積層して形成する方法、(2)支持体1上に形成された第1のセラミックグリーンシート層2上に第2のセラミックグリーンシート3のスラリーを塗布して形成する方法、(3)支持体1上に塗布された第1のセラミックグリーンシート層2のスラリー上に第2のセラミックグリーンシート層3のスラリーを塗布して形成する方法が挙げられる。
The method of forming the second ceramic green sheet layer 3 on the first ceramic
第1のセラミックグリーンシート層2上への第2のセラミックグリーンシート層3の積層の際に、第1のセラミックグリーンシート層2と第2のセラミックグリーンシート層3との間に空隙を発生させる可能性があり、従って第1のセラミックグリーンシート層2と第2のセラミックグリーンシート層3との密着性を向上させるためには、上記(2)または(3)の方法が好ましい。さらに、上記(3)の方法では第1のセラミックグリーンシート層2と第2のセラミックグリーンシート層3の形成がほぼ同時に行なわれるので、工程が簡略化されるのでより好ましい。この(3)の方法においては、ダイコーター法やリップコーター法等の押し出し式の方法を用いるとよく、これらは非接触式の塗布方法であり、また溶剤の少ない、比較的粘度の高いスラリーを用いることができるので、第1のセラミックグリーンシート層2のスラリーと第2のセラミックグリーンシート層3のスラリーが混ざり合うことなくセラミックグリーンシート4を形成することができるのでよい。
When the second ceramic green sheet layer 3 is laminated on the first ceramic
次に、図1(c)に示すように、セラミックグリーンシート4上に導体層5を形成する。セラミックグリーンシート4上に導体層5を形成する方法としては、例えば導体材料粉末をペースト化した導体ペーストをスクリーン印刷法やグラビア印刷法等により印刷したり、めっき法や蒸着法等により所定パターン形状の金属膜を形成するようなセラミックグリーンシート4上に直接形成する方法、あるいは印刷により所定パターン形状に形成した導体厚膜や所定パターン形状に加工した金属箔、めっき法や蒸着法等により形成した所定パターン形状の金属膜をセラミックグリーンシート4上に転写する方法がある。導体材料としては、例えばW,Mo,Mn,Au,Ag,Cu,Pd(パラジウム),Pt(白金)等の1種または2種以上が挙げられ、2種以上の場合は混合、合金、層別のコーティング等のいずれの形態であってもよい。
Next, a
導体層5は、セラミックグリーンシート4の第2のセラミックグリーンシート層3上に形成するのが好ましい。これは、第2のセラミックグリーンシート層3は加熱時に溶融する溶融成分を含有しないことから、第2のセラミックグリーンシート層3は加熱時に変形することはないので、その上に導体層5を形成することにより導体層5を変形させないようにするためである。
The
なお、導体層5を形成する前に、必要に応じて上下のセラミック層間の導体層5同士を接続するためのビアホール導体やスルーホール導体等の貫通導体を形成してもよい。この貫通導体は、パンチング加工やレーザ加工等によりセラミックグリーンシート4に形成した貫通孔に、導体材料粉末をペースト化した導体ペーストを印刷やプレス充填により埋め込む等の手段によって形成される。
In addition, before forming the
キャビティを有する電子部品を製造する場合、次の積層体を作製する工程より前に、キャビティ形状の貫通穴を金型による打ち抜き等によりセラミックグリーンシート4の一部に形成しておく。貫通穴の形成は、キャビティの内壁面への導体層5の形成の有無や形成方法に応じて、導体層5を形成する前でもよいし、形成した後でもよい。
In the case of manufacturing an electronic component having a cavity, a cavity-shaped through hole is formed in a part of the ceramic
次に、図1(d)に示すように、位置合わせして積み重ねたセラミックグリーンシート4を、溶融成分が溶融状態となり第1のセラミックグリーンシート層2が軟化して変形する程度の温度つまり溶融成分の融点程度の温度で加熱することで、セラミックグリーンシート積層体6を作製する。また、このとき、積層したセラミックグリーンシート4が位置ずれしないように、また、軟化した第1のセラミックグリーンシート層2を第2のセラミックグリーンシート層3およびその上に形成された導体層5のパターン形状に追従して変形するのを補助するために押さえる程度の加圧を行なうと、より精度よく確実な圧着が可能となる。
Next, as shown in FIG. 1D, the ceramic
セラミックグリーンシート積層体6を作製する工程において、第1のセラミックグリーンシート層2は加熱時に溶融する溶融成分を含有することから、導体層5が形成されたセラミックグリーンシート4を積層して加熱した際に第1のセラミックグリーンシート層2が軟化するので、第1のセラミックグリーンシート層2はその下に位置するセラミックグリーンシート4の第2のセラミックグリーンシート層3およびその上に形成された導体層5の形状に追従して変形することとなる。これにより、導体層5の周囲や導体層5の配線間に空隙が発生することなくセラミックグリーンシート4同士が密着し、セラミックグリーンシート積層体6を焼成して得られる電子部品はデラミネーションの発生のないものとなる。
In the step of producing the ceramic
また、第1のセラミックグリーンシート層2は、加熱時に溶融する溶融成分を含有することから、加熱のみで第1のセラミックグリーンシート層2が軟化して接着性を有するものとなるので、大きな加圧力によりセラミックグリーンシート4を圧着させる必要がない。そして、例えば導体層5の形成される第2のセラミックグリーンシート層3は加熱時に溶融する溶融成分を含有しないことから、第2のセラミックグリーンシート層3は加熱時に変形することはなく、積層したセラミックグリーンシート4が位置ずれしないように、また、軟化した第1のセラミックグリーンシート層2を第2のセラミックグリーンシート層3およびその上に形成された導体層5のパターンの形状に追従して変形するのを補助するために押さえる程度では変形しない。よって、セラミックグリーンシート4およびその上に形成された導体層5の形状が変形することがなく、さらに加圧によるグセラミックグリーンシート4への歪がなく得られるセラミックグリーンシート積層体6およびそれを焼成して得られる電子部品は高い寸法精度を有するものとなる。
In addition, since the first ceramic
例えば、加熱時に溶融する溶融成分を含有しない第1のセラミックグリーンシート層2を用いた場合、セラミックグリーンシート積層体6および電子部品の寸法精度は±0.5%程度であったが、本発明の溶融成分を含有する第1のセラミックグリーンシート層2を用いた場合、セラミックグリーンシート積層体6および電子部品の寸法精度は±0.3%程度となり、大幅に向上することが実験により判明した。
For example, when the first ceramic
また、キャビティを有する電子部品を製造する場合、大きな加圧力によりセラミックグリーンシート4を圧着させる必要がないので、キャビティ周囲部とキャビティ底部との加圧によるグリーンシート4の伸びの違いによるキャビティ底部の反りの発生を抑えることが可能となり、キャビティ底部に電子素子を精度よく確実に搭載することが可能な電子部品を得ることができる。
Further, when an electronic component having a cavity is manufactured, it is not necessary to press the ceramic
図1(d)の最下部に位置するセラミックグリーンシートとしては、第2のセラミックグリーンシート層3のみで構成されるセラミックグリーンシート4’を用いればよい。積層コンデンサのように表面に導体層5が露出しないような電子部品の場合は、図1(d)の最上部に位置するセラミックグリーンシート4には導体層5が形成されていないセラミックグリーンシート4を用いればよく、積層セラミック配線基板のような両面に導体層5が露出するような電子部品の場合は、最下部のセラミックグリーンシート4’の両面に導体層5を形成したものを用いればよい。
As the ceramic green sheet positioned at the bottom of FIG. 1 (d), a ceramic green sheet 4 'composed only of the second ceramic green sheet layer 3 may be used. In the case of an electronic component in which the
そして最後に、セラミックグリーンシート積層体6を焼成することにより本発明の電子部品が作製される。焼成工程は、有機成分の除去と無機粉末の焼結とから成る。有機成分の除去は100〜800℃の温度範囲でセラミックグリーンシート積層体6を加熱することによって行い、有機成分を分解、揮発させる。焼結温度はセラミック組成により異なり、約800〜1600℃の範囲内である。焼成雰囲気は無機粉末や導体材料により異なり、大気中、還元雰囲気中、非酸化性雰囲気中等で行なわれ、有機成分の除去を効果的に行なうために水蒸気等を含ませてもよい。
Finally, the ceramic
焼成後に得られた電子部品は、その表面に露出した導体層5の表面に、導体層5の腐食防止のために、または半田や金属ワイヤ等の外部基板や電子部品との接続手段の良好な接続のために、NiやAuのめっきを施すとよい。
The electronic component obtained after firing has a good connection means on the surface of the
セラミック材料としてガラスセラミックスのような低温焼結材料を用いる場合、セラミックグリーンシート積層体6の上下面にさらに拘束グリーンシートを積層して焼成し、焼成後に拘束シートを除去するようにすれば、より高寸法精度のセラミック基板を得ることが可能となる。拘束グリーンシートは、Al2O3等の難焼結性無機材料を主成分とするグリーンシートであり、焼成時に収縮しないものである。この拘束グリーンシートが積層されたセラミックグリーンシート積層体6は、収縮しない拘束グリーンシートにより積層平面方向(xy方向:平面方向)の収縮が抑制され、積層方向(z方向)にのみ収縮するので、焼成収縮に伴う寸法ばらつきが抑制される。このときの拘束グリーンシートも本発明のセラミックグリーンシート積層体6と同様の第1のセラミックグリーンシート層2と第2のセラミックグリーンシート層3とを有する構成にすると、拘束グリーンシートを積層して圧着する際にも大きな加圧力を必要とせず、得られる電子部品はより高寸法精度のものとなるのでよい。
When a low-temperature sintered material such as glass ceramic is used as the ceramic material, if the constrained green sheet is further laminated on the upper and lower surfaces of the ceramic
また、拘束グリーンシートには難焼結性無機成分に加えて、焼成温度以下の軟化点を有するガラス成分、例えばセラミックグリーンシート4中のガラスと同じガラスを含有させるとよい。焼成中にこのガラスが軟化してセラミックグリーンシート4と結合することにより、セラミックグリーンシート4と拘束グリーンシートとの結合が強固なものとなり、より確実な拘束力が得られる。このときのガラスの量は、難焼結性無機成分とガラス成分を合わせた無機成分100質量部に対して0.5〜15質量部とすると拘束力が向上し、かつ拘束グリーンシートの焼成収縮が0.5%以下に抑えられる。
In addition to the hardly sinterable inorganic component, the constrained green sheet may contain a glass component having a softening point not higher than the firing temperature, for example, the same glass as the glass in the ceramic
焼成後、拘束シートを除去する。除去方法としては、例えば研磨、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(砥粒と水とを空気圧により噴射させる方法)等が挙げられる。 After firing, the constraining sheet is removed. Examples of the removal method include polishing, water jet, chemical blasting, sand blasting, wet blasting (a method of spraying abrasive grains and water by air pressure) and the like.
以上のような方法で作製された電子部品は、その内部にデラミネーションを有さず寸法精度の高いものであるので、電子部品として要求される優れた電気特性や気密性の高いものとなる。 The electronic component manufactured by the method as described above does not have delamination inside and has high dimensional accuracy, and thus has excellent electrical characteristics and high airtightness required as an electronic component.
本発明の実施例について以下に説明する。 Examples of the present invention will be described below.
まず、第1のセラミックグリーンシート層用に、平均粒径1μmのアルミナを90質量%、焼結助剤としてシリカ、マグネシア、カルシアと、着色顔料として遷移金属の酸化物(三酸化クロム)とを合わせて10質量%の割合で調合したセラミック粉末100質量部に対して、有機バインダーとしてメタクリル酸イソブチル樹脂を、また溶融成分として融点が48℃である溶融成分としてヘキサデカノールを表1のような割合で調合し、トルエン及び酢酸エチルを溶媒としてボールミルにより40時間混合し、第1のスラリーを調製した。 First, for the first ceramic green sheet layer, 90% by mass of alumina having an average particle diameter of 1 μm, silica, magnesia and calcia as sintering aids, and transition metal oxide (chromium trioxide) as coloring pigments are used. Table 1 shows 100 parts by mass of ceramic powder prepared at a ratio of 10% by mass, isobutyl methacrylate resin as an organic binder, and hexadecanol as a melting component having a melting point of 48 ° C. as a melting component. The first slurry was prepared by mixing at a ratio and mixing for 40 hours with a ball mill using toluene and ethyl acetate as a solvent.
また、第2のセラミックグリーンシート層用に、第1のスラリーと同様のセラミック粉末100質量部に対して、有機バインダーとしてメタクリル酸メチル樹脂を固形分で10質量部、可塑剤としてフタル酸ジブチルを1質量部添加し、トルエン及び酢酸エチルを溶媒としてボールミルにより40時間混合し、第2のスラリーを調製した。 Also, for the second ceramic green sheet layer, 10 parts by mass of solid methyl methacrylate resin as an organic binder and dibutyl phthalate as a plasticizer with respect to 100 parts by mass of the ceramic powder similar to the first slurry. 1 part by mass was added, and toluene and ethyl acetate were used as a solvent and mixed by a ball mill for 40 hours to prepare a second slurry.
次に、ダイコーターシート成形機を用いて、成形速度2m/分にて250mmの幅で第1のスラリーを塗工し、その上に第2のスラリーを塗工して乾燥することにより、第1のセラミックグリーンシート層の厚みが50μm、第2のセラミックグリーンシート層の厚みが50μmのセラミックグリーンシートを作製した。 Next, using a die coater sheet molding machine, the first slurry is applied with a width of 250 mm at a molding speed of 2 m / min, and the second slurry is applied thereon and dried. A ceramic green sheet having a thickness of 1 ceramic green sheet layer of 50 μm and a thickness of the second ceramic green sheet layer of 50 μm was produced.
このセラミックグリーンシートの第2のセラミックグリーンシート層上に、タングステン粉末を主成分とする導体ペーストを用いスクリーン印刷法により10〜20μmの厚みで所定パターン形状の導体層を形成し、導体層を形成したセラミックグリーンシートを4枚重ねあわせて厚み方向に0.5MPaの圧力および80℃の温度で加熱圧着してセラミックグリーンシート積層体を作製した。 On the second ceramic green sheet layer of this ceramic green sheet, a conductor layer having a predetermined pattern shape is formed with a thickness of 10 to 20 μm by a screen printing method using a conductor paste mainly composed of tungsten powder to form a conductor layer. Four ceramic green sheets were stacked and heat-pressed at a pressure of 0.5 MPa and a temperature of 80 ° C. in the thickness direction to produce a ceramic green sheet laminate.
得られたセラミックグリーンシート積層体は、水蒸気を含んだ窒素雰囲気中に約1000℃の温度で1時間加熱することにより有機成分を除去した後、還元雰囲気中にて約1600℃の温度で1時間焼成することで評価用のセラミック焼結体を作製した。 The obtained ceramic green sheet laminate was heated in a nitrogen atmosphere containing water vapor at a temperature of about 1000 ° C. for 1 hour to remove organic components, and then in a reducing atmosphere at a temperature of about 1600 ° C. for 1 hour. A ceramic sintered body for evaluation was produced by firing.
このセラミック焼結体の断面観察(クロスセクション)を行い、セラミック層間や導体層周囲のデラミネーションの発生の有無を調査した。デラミネーションの評価結果を表1に示す。
表1のデラミネーションの欄において、「○」はセラミック焼結体の内部にデラミネーションが見られず優れていたことを示す。また、「×」はセラミック焼結体の内部にデラミネーションが見られたことを示す。 In the column of delamination in Table 1, “◯” indicates that delamination was not observed inside the ceramic sintered body and was excellent. Further, “x” indicates that delamination was observed inside the ceramic sintered body.
表1より、第1のセラミックグリーンシートに含まれる有機成分量が無機成分100質量部に対して10質量部未満の試料No.1は、焼結体内部に全面的にデラミネーションが発生した。 From Table 1, the sample No. in which the amount of organic component contained in the first ceramic green sheet is less than 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the inorganic component. In No. 1, delamination occurred entirely within the sintered body.
また、第1のセラミックグリーンシートに含まれる有機成分量が無機成分100質量部に対して50質量部より多い試料No.9,10も、焼結体内部に部分的にデラミネーションが発生した。デラミネーション発生場所には特定の傾向が見られなかった。 In addition, Sample No. in which the amount of the organic component contained in the first ceramic green sheet is more than 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the inorganic component. 9 and 10 were also partially delaminated inside the sintered body. There was no specific trend in the place of delamination.
これに対して、セラミックグリーンシートに含まれる溶融成分量が第1のバインダー100質量部に対して50乃至100質量部の試料No.2〜8は、デラミネーションが無く、優れたものであった。 On the other hand, Sample No. in which the amount of the molten component contained in the ceramic green sheet is 50 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the first binder. Nos. 2 to 8 were excellent with no delamination.
1・・・支持体
2・・・第1のセラミックグリーンシート層
3・・・第2のセラミックグリーンシート層
4・・・セラミックグリーンシート
5・・・導体層
6・・・セラミックグリーンシート積層体
DESCRIPTION OF
Claims (2)
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