JP2005347405A - 積層型セラミック電子部品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】セラミック原料粉末100重量部に対して樹脂成分が16〜20重量部であり、樹脂成分中のバインダ/可塑剤の比が2〜3であるセラミックグリーンシート52a〜52cが用意される。セラミックグリーンシート52a〜52cには、キャビティ形成用貫通孔52b、52cなどが形成される。セラミックグリーンシート52a〜52cを積層することによって、キャビティ52を有する多層ブロック50が形成される。多層ブロック50を100〜200MPaでプレスすることによって、積層体が形成される。積層体を焼成することによって、キャビティ14を有するセラミック多層回路基板12が形成される。セラミック多層回路基板12には、IC20や電子部品素子30が実装される。
【選択図】図6
Description
このようなセラミック多層回路基板においてキャビティの底部にあたる部分は、基板本体の中でも最も薄くなる部分であり、それだけ歪みや反り等の変形が生じやすくなっている。これは、セラミック多層回路基板を形成するためのセラミックグリーンシートを積層した多層ブロックのプレス時や多層ブロックの焼成時における変形に起因する各種の不良の原因となっていた。
このような多層ブロックのプレス時にキャビティの底部にあたる部分に不所望な変形が生じることを防止するために、セラミック多層回路基板を形成するセラミックグリーンシートを構成する材料と同じがほぼ同じ塑性変形曲線を有する材料からなる媒体を、多層ブロックにおいてセラミック多層回路基板のキャビティとなる部分に充填し、多層ブロックとともに媒体をプレスするという方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
まず、セラミックグリーンシートが作製される。セラミックグリーンシートは、B、AlおよびSiを主成分元素とする低温焼結用セラミック原料粉末を含むとともに、その低温焼結用セラミック原料粉末100重量部に対して樹脂成分を18重量部含む。また、その樹脂成分は、ポリビニルブチラール系バインダと可塑剤(DOP)とを2.43:1の比で含む。
多層型セラミック電子部品10のセラミック多層回路基板12の表面の平坦性について、実施例1と比べて樹脂成分を15重量部にしプレス圧を70MPa〜100MPaにした従来例1では、約80μm程度であったのに対して、実施例1では、約20μm程度にまで改善できた。
これは、従来例1と比べて樹脂成分の量およびプレス圧を特定の範囲内で限定した実施例1では、積層体の段階での密度をサチレート(飽和)させることが可能となったためである。
これも、実施例1では、樹脂成分の量およびプレス圧を限定し、積層体の段階での密度をサチレートさせることが可能となったためである。
これは、200MPaを超えるプレス圧では、プレス時の歪みによりセラミック多層回路基板にひびが発生する場合があるが、実施例1では、樹脂成分の量を限定するとともに、ひびの発生がないプレス圧に限定しているからである。
これは、実施例1では、樹脂成分のバインダ/可塑剤の比を限定することで、セラミックグリーンシートの密着性(密着力)および通気性の双方を両立させることができ、密着不足および圧着時のエアかみを抑制できたためである。
図9のグラフには、バインダ/可塑剤の比とセラミックグリーンシートの密着性および通気性との関係について示す。
図9のグラフでは、密着性は、積層体を4.5mm×3.2mmにカットし、引張り試験をしたときの強度であり、デラミネーションの発生との関係から、25N以下のものを不良品とし、25Nを超えるものを良品とした。結果的に、バインダ/可塑剤の比が2/1未満のときのものについては、密着性の不足によるデラミネーションが発生した。
また、図9のグラフでは、通気性は、150mm×150mmのセラミックグリーンシートを全面吸引した時の差圧であり、ノンラミネーションの発生との関係から、49kPa以下のものを良品とし、49kPaを超えるものを不良品とした。結果的に、バインダ/可塑剤の比が3/1を超えるものについては、通気性が足りないことによるエアかみ(ノンラミネーションの原因)が発生した。
これは、実施例1では、樹脂成分の量およびプレス圧を限定し、積層体の段階での密着をサチレートさせることが可能となったためである。
図10のグラフは、従来例による原料およびアイテムとセラミック多層回路基板の収縮率との関係を示し、図11のグラフは、実施例1による原料およびアイテムとセラミック多層回路基板の収縮率との関係を示す。
なお、図10および図11のグラフ中、原料1〜3はセラミック原料の製造ロットが異なり、アイテム1〜3はセラミック多層回路基板の平面サイズが10mm×10mm、6.5mm×6.5mm、3.5mm×3.5mmの順に異なることを示す。
また、図10および図11のグラフ中、同一のセラミック原料の製造ロットおよび同一のアイテム内で複数のデータがあるのは、セラミックグリーンシートの製造ロットあるいは加工ロットが異なることを示す。
実施例2では、実施例1と比べて、特に、セラミック原料粉末100重量部に対して樹脂成分を16〜20重量部の範囲としたセラミックグリーンシートを用いて、多層型セラミック電子部品10を製造した。実施例2でも、実施例1と同様の効果を奏する。
また、この発明の範囲外、特に樹脂成分の添加量が21重量部以上であると、ビアホールおよび導電ペーストの形成時ないし積重/圧着時にセラミックグリーンシートないし積層体の伸びが大きくなることで基板の寸法精度が悪化するばかりでなく、焼成時の脱バインダ不足による残カーボン量の増加により基板強度の劣化要因となる。
それに対して、この発明の範囲内、すなわち樹脂成分の添加量が16重量部〜20重量部であると、表1に「○」で示すように、積層体がサチレートし、セラミックグリーンシートのシート加工性やシート密着性、積層体寸法、および焼成時脱脂性について、良好な結果が得られる。
実施例3では、実施例1と比べて、特に、樹脂成分のポリビニルブチラール系バインダと可塑剤(DOP)とを2:1〜3:1の範囲としたセラミックグリーンシートを用いて、多層型セラミック電子部品10を製造した。実施例3でも、実施例1と同様の効果を奏する。
なお、ポリビニルブチラール系バインダの添加量が可塑剤の3倍を超えると、セラミックグリーンシートの通気性が低下するため、圧着時にセラミックグリーンシート間のエアがかみ込み抜けなくなることでノンラミネーションの要因となる(たとえば図9参照)。
一方、ポリビニルブチラール系バインダの添加量が可塑剤の2倍を下回ると、セラミックグリーンシート間の密着力が低下し、圧着後の積層体のハンドリング時および焼成時に層間が剥がれることでデラミネーションの要因となる(たとえば図9参照)。
実験例1では、実施例1の多層型セラミック電子部品10の製造方法において、樹脂成分量を15重量部〜21重量部に変更し、バインダ/可塑剤の比を1.8〜3.2に変更して、積層体の特性や焼結された基板の特性を調べた。その結果を表2に示す。
また、表2に示す結果より、この発明の範囲外、特に試料番号6のようにバインダ/可塑剤の比が1.8では、積層体の密着強度が弱く、焼結された基板にデラミネーションを起こし、特に試料番号9のようにバインダ/可塑剤の比が3.2では、積層体の通気性が悪く、焼結された基板にノンラミネーションを起こした。なお。通気性は、図9のグラフに示す通気性と同様に、150mm×150mmのセラミックグリーンシートを全面吸引した時の差圧であり、ノンラミネーションの発生との関係から、49kPaを超えるものを悪いものとした。
それに対して、この発明の範囲内、すなわち試料番号2〜4、7、8のように樹脂成分が16重量〜20重量であるとともにバインダ/可塑剤の比が2.0〜3.0では、積層体の特性や焼結された基板の特性が良好であった。
実験例2では、実施例1の多層型セラミック電子部品10の製造方法において、セラミックグリーンシートおよびプレス圧を変更して、積層体の特性や焼結された基板の特性を調べた。その結果を表3に示す。
また、表3に示す結果より、この発明の範囲外、特に試料番号20〜29のようにセラミックグリーンシートとして実験例2の試料番号1のセラミックグリーンシートを用いた場合では、焼結された基板の平坦性や収縮率差が大きかった。
それに対して、この発明の範囲内、すなわち試料番号12〜18のようにセラミックグリーンシートとして実験例2の試料番号3のセラミックグリーンシートを用いるとともにプレス圧が100MPa〜200MPaでは、積層体の特性や焼結された基板の特性が良好であった。
12 セラミック多層回路基板
14 基板本体
16 キャビティ
20 IC
22 ワイヤ
24 封止材
30 電子部品素子
50 多層ブロック
50a、50b、50c セラミックグリーンシート
52 キャビティ
52b、52c キャビティ形成用貫通孔
100 金型
102 第1の袋
104 媒体
106 第2の袋
Claims (1)
- セラミック原料粉末100重量部に対して樹脂成分が16〜20重量部であり、前記樹脂成分中のバインダ/可塑剤の比が2〜3であるセラミックグリーンシートを用意する工程、
前記セラミックグリーンシートに所定の導体パターンを形成する工程、
前記セラミックグリーンシートを積層し100〜200MPaのプレス圧でプレスすることによって積層体を得る工程、および
前記積層体を焼成する工程を備える、積層型セラミック電子部品の製造方法。
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JP2004163441A JP2005347405A (ja) | 2004-06-01 | 2004-06-01 | 積層型セラミック電子部品の製造方法 |
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Family Applications (1)
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JP2008085211A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Koa Corp | キャビティ付きセラミック多層基板とその製造方法 |
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