JP2006066741A - Method for 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, along with the downsizing of electronic devices, downsizing and high performance are desired in electronic parts such as multilayer ceramic wiring boards. For example, in a multilayer ceramic wiring board, a thinner insulating layer and a wiring conductor layer are formed in multiple layers for miniaturization and higher density of the wiring conductor, and the width and interval of the wiring conductor layer are required to be finer. Yes.
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前記グリーンシート上に導体層を形成し、次に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 the green sheet by printing a paste, etc., and then a green sheet on which a plurality of conductive layers are formed is stacked and pressed to obtain a stacked body. It is obtained by firing the body.
電子部品に対する高機能化の要求においては、配線の微細化と同時に高寸法精度化が要求されている。これは、セラミック配線基板の寸法ばらつきがあると、セラミック配線基板上にICチップやチップコンデンサ等のチップ部品を搭載するときに、セラミック配線基板表面の接続導体上に半田ペーストを印刷するマスクを寸法に合わせて複数用意する必要があったり、セラミック配線基板の外辺を基準として自動機によりICチップを搭載すると、セラミック配線基板表面の接続導体上に正確に搭載できないという問題があったからである。 In the demand for higher functionality for electronic components, higher dimensional accuracy is required simultaneously with the miniaturization of wiring. This is because if there is dimensional variation of the ceramic wiring board, when mounting chip parts such as IC chips and chip capacitors on the ceramic wiring board, the size of the mask that prints the solder paste on the connection conductor on the surface of the ceramic wiring board This is because there is a problem in that it is necessary to prepare a plurality of IC chips according to the above, or when an IC chip is mounted by an automatic machine based on the outer side of the ceramic wiring board, it cannot be mounted accurately on the connection conductor on the surface of the ceramic wiring board.
これらのセラミック配線基板を用いた電子部品を作製する工程において、グリーンシートへのスルーホールの形成から導体ペーストを印刷し複数枚のグリーンシートを積層してグリーンシート積層体を得る工程までの間に、グリーンシートは伸縮を繰り返すため、変形する。例えば、スルーホールの形成では打ち抜き加工を行うことによってグリーンシートは伸びる。 In the process of manufacturing electronic components using these ceramic wiring boards, from the formation of a through hole in a green sheet to the process of printing a conductor paste and laminating a plurality of green sheets to obtain a green sheet laminate The green sheet deforms due to repeated expansion and contraction. For example, in the formation of the through hole, the green sheet is extended by punching.
また、これらの工程によって得られたグリーンシート積層体を焼結する工程では、グリーンシートの密度が部分的に異なることが起因となり、グリーンシートの収縮率がセラミック配線基板内の部分によって異なり、焼成後の電子部品の基板精度のばらつきの原因となる。 Also, in the step of sintering the green sheet laminate obtained by these steps, the density of the green sheet is partially different, and the shrinkage rate of the green sheet varies depending on the part in the ceramic wiring board, and is fired. This causes variations in the board accuracy of later electronic components.
この問題に対して、特許文献1〜3では、ガラスセラミックグリーンシートの積層体の両面または片面に、ガラスセラミック成分の焼成温度では焼結しない無機材料と有機バインダー、可塑剤等の有機成分とを含む拘束グリーンシートを積層して焼成する方法が提案されている。この拘束焼成方法によれば、積層体の焼成時の収縮を拘束するため、積層体の厚さ方向のみに収縮が起こり、積層面の縦方向および横方向(平面内の方向)には収縮が起こらなくなり、焼成収縮のばらつきに起因するガラスセラミック基板の寸法のばらつきを抑え、ガラスセラミック基板の寸法精度が向上することが示されている。
With respect to this problem, in
さらに、特許文献4では、変形しやすいグリーンシートに、変形しない極薄い焼結したセラミックシートを貼り付けることにより、平面方向において拘束した状態でスルーホール形成から焼結までの工程を行うため、平面方向の寸法ばらつきを抑え、セラミック基板の寸法精度が向上することが示されている。
しかしながら、上記の従来技術において、拘束焼成の方法では、グリーンシートを加工して積層体を得るまでにグリーンシートが伸縮等の変形をしてしまい、またこれらの変形は印刷ズレや積層時の層間ズレの原因となるため、多層セラミック基板内の配線の高密度化が困難となるという問題があった。 However, in the above-described prior art, in the constrained firing method, the green sheet undergoes deformation such as expansion and contraction before the green sheet is processed to obtain a laminate, and these deformations are caused by printing misalignment and interlayering during lamination. Since this causes a deviation, there is a problem that it is difficult to increase the density of the wiring in the multilayer ceramic substrate.
さらに、キャビティを有する電子部品を製造する場合、拘束焼成をしようとして積層体の上下面に拘束シートを貼り付ける方法では、キャビティの底部は拘束されないため、焼成時にクラックが発生するという問題点があった。また、この場合、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。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る。また、キャビティに電子素子を搭載できても、搭載された電子素子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るという問題があった。 Furthermore, when manufacturing an electronic component having a cavity, the method of attaching a restraint sheet to the upper and lower surfaces of the laminate for restraint firing has a problem that cracks are generated during firing because the bottom of the cavity is not restrained. It was. In this case, if the green sheet in which the through-hole serving as the cavity is formed and the green sheet not formed with the through-hole serving as the bottom of the cavity are stacked and pressure-bonded, the cavity bottom of the green sheet laminate is warped. There was a problem. If the cavity bottom warps, it becomes difficult to mount an electronic element such as a crystal resonator or an IC chip. Further, even if an electronic element can be mounted in the cavity, the mounted electronic element is 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 is deteriorated.
また、変形しやすいグリーンシートと変形しない極薄い焼結したセラミックシートとを貼り付けて加工する方法では、例えばセラミックシート上にグリーンシートのスラリーを塗布する場合、セラミックシートの厚みが薄いため、このセラミックシート上に塗布するグリーンシートのスラリーが厚い場合には、グリーンシートのスラリーを乾燥する際のスラリーの乾燥収縮によって、セラミックシートが割れたり、反ったりするという問題があった。 Also, in the method of pasting and processing a deformable green sheet and an extremely thin sintered ceramic sheet that does not deform, for example, when applying a slurry of a green sheet on a ceramic sheet, the thickness of the ceramic sheet is thin. When the slurry of the green sheet applied on the ceramic sheet is thick, there is a problem that the ceramic sheet cracks or warps due to drying shrinkage of the slurry when the slurry of the green sheet is dried.
また、単独で作製したグリーンシートとセラミックシートとを貼り合せたり、貼り合わせたセラミックシートをグリーンシートと積層する場合、接着剤を介して行うが、この接着剤の溶剤によってグリーンシートが膨潤して伸びやすい状態となり、セラミックシートをグリーンシートに貼り合せたり積層したりする時にかける圧力によって、グリーンシートが変形したり、セラミックシートが割れるといった問題があった。 In addition, when a green sheet and a ceramic sheet produced independently are bonded together, or when the bonded ceramic sheets are laminated with a green sheet, it is performed via an adhesive, but the green sheet swells due to the solvent of this adhesive. There was a problem that the green sheet was deformed or the ceramic sheet was cracked by the pressure applied when the ceramic sheet was laminated or laminated to the green sheet.
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、高い寸法精度を有するとともに、製造工程においてセラミックグリーンシートが変形したりセラミックシートが破損したりしない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 its purpose is to provide an electronic component that has high dimensional accuracy and that does not deform the ceramic green sheet or damage the ceramic sheet in the manufacturing process. It is to provide a manufacturing method.
本発明の電子部品の製造方法は、セラミックグリーンシートを作製する工程と、前記セラミックグリーンシートよりも薄い他のセラミックグリーンシートを焼成してセラミックシートを作製する工程と、前記セラミックグリーンシートと前記セラミックシートとを積層して加熱することによって一体化した積層セラミックシートを作製する工程と、前記積層セラミックシート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積層セラミック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シート積層体を作製する工程と、前記セラミックシート積層体を焼成する工程とを具備しており、前記セラミックグリーンシートは、前記積層セラミックシートを作製する際および前記セラミックシート積層体を作製する際の加熱時に溶融状態となる溶融成分を含有していることを特徴とする。 The electronic component manufacturing method of the present invention includes a step of producing a ceramic green sheet, a step of producing a ceramic sheet by firing another ceramic green sheet thinner than the ceramic green sheet, the ceramic green sheet and the ceramic A step of producing an integrated multilayer ceramic sheet by laminating and heating the sheet, a step of forming a conductor layer on the multilayer ceramic sheet, and a plurality of the multilayer ceramic sheets on which the conductor layer is formed A step of producing a ceramic sheet laminated body by laminating and heating, and a step of firing the ceramic sheet laminated body, wherein the ceramic green sheet is used for producing the laminated ceramic sheet and the ceramic. During heating when producing a sheet laminate Characterized in that it contains a molten component which is a fusion state.
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。 The method for manufacturing an electronic component according to the present invention is preferably characterized in that the melting component has a melting point of 35 ° C. to 100 ° C.
本発明の電子部品の製造方法によれば、積層セラミックシートのセラミックグリーンシートは加熱時に溶融する溶融成分を含有することから、別々に作製した、セラミックグリーンシートおよびそれよりも薄い他のセラミックグリーンシートを焼成して作成したセラミックシートとを積層して加熱することによって、一体化した積層セラミックシートを作製する際にセラミックグリーンシートが軟化するので、セラミックグリーンシートはその上また下に位置するセラミックシートの形状に追従して変形することとなる。その結果、セラミックグリーンシートとセラミックシートを貼り合せる際の圧力は、セラミックグリーンシートが変形したり、セラミックシートが割れたりするほどの高い圧力ではないため、セラミックグリーンシートが変形したり、セラミックシートが割れたりすること無く、セラミックグリーンシートとセラミックシートが密着し、確実に一体化した積層セラミックシートを作製することができる。 According to the method for manufacturing an electronic component of the present invention, since the ceramic green sheet of the multilayer ceramic sheet contains a melting component that melts when heated, the ceramic green sheet produced separately and other ceramic green sheets thinner than that are produced. The ceramic green sheet is softened when the integrated multilayer ceramic sheet is produced by laminating and heating the ceramic sheet prepared by firing the ceramic sheet, so the ceramic green sheet is positioned above or below the ceramic sheet. It will be deformed following the shape. As a result, the pressure when bonding the ceramic green sheet and the ceramic sheet is not high enough to deform the ceramic green sheet or crack the ceramic sheet. Without cracking, the ceramic green sheet and the ceramic sheet are in close contact with each other, and a laminated ceramic sheet that is reliably integrated can be produced.
また、セラミックグリーンシートとセラミックシートとを別々に作製し、貼り合せることで一体化した積層セラミックシートを作製するため、セラミックシート上にセラミックグリーンシートのスラリーを塗布する場合に発生するような、セラミックグリーンシートのスラリーが乾燥収縮する際のセラミックグリーンシートのスラリーとセラミックシートの界面に発生する応力によって、セラミックシートが割れたり、反ったりすることが無く、確実に一体化した積層セラミックシートを作製することができる。 In addition, ceramic green sheets and ceramic sheets are produced separately, and laminated to produce a laminated ceramic sheet. Therefore, a ceramic that occurs when ceramic green sheet slurry is applied on the ceramic sheet. The ceramic sheet does not crack or warp due to the stress generated at the interface between the ceramic green sheet slurry and the ceramic sheet when the green sheet slurry shrinks by drying. be able to.
次に、導体層が形成されたこれらの一体化した積層セラミックシートを複数積層して加熱し、加圧してセラミックシート積層体を作製する際には、一体化した積層セラミックシートはセラミックシートによって平面方向において拘束しているため、積層セラミックシートのセラミックグリーンシートは加圧によって伸縮しないため、焼成前のセラミックシート積層体の変形を抑制することができ、セラミックシート積層体を焼成して得られる電子部品の加工時の変形に起因する寸法精度ばらつきを低減できる。 Next, when a plurality of these integrated multilayer ceramic sheets on which conductor layers are formed are laminated and heated and pressed to produce a ceramic sheet laminate, the integrated multilayer ceramic sheet is flattened by the ceramic sheet. Since the ceramic green sheet of the multilayer ceramic sheet does not expand or contract due to pressure because it is constrained in the direction, the deformation of the ceramic sheet laminate before firing can be suppressed, and the electronic material obtained by firing the ceramic sheet laminate Variations in dimensional accuracy due to deformation during processing of parts can be reduced.
さらに、積層セラミックシートのセラミックグリーンシートが加熱時に軟化するので、このセラミックグリーンシートはその上また下に位置するセラミックシートおよび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こととなる。その結果、導体層周囲や導体層間に空隙が発生することなく、積層セラミックシート同士が密着することとなり、積層セラミックシートを複数積層して得られたセラミック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がなく、より確実に高精度のセラミックシート積層体を作製できる。 Furthermore, since the ceramic green sheet of the multilayer ceramic sheet softens when heated, the ceramic green sheet must be deformed following the shape of the ceramic sheet positioned above and below and the pattern of the conductor layer formed thereon. It becomes. As a result, the multilayer ceramic sheets are brought into close contact with each other without generating voids around the conductor layer or between the conductor layers, and an electronic component obtained by firing a ceramic sheet laminate obtained by laminating a plurality of multilayer ceramic sheets No delamination occurs and a highly accurate ceramic sheet laminate can be produced more reliably.
また、積層セラミックシートのセラミックグリーンシートは、加熱時に溶融する溶融成分を含有することから、加熱のみでセラミックグリーンシートが軟化して接着性を有するものとなるので、大きな加圧力によって積層セラミックシート同士を圧着させる必要がないため、積層セラミックシート上に形成された導体層の形状を変形させず、セラミックシート積層体の高い寸法精度を保持しながら圧着できる。また、加圧の圧力は、セラミックシートが割れたりする圧力よりも小さいため、セラミックシートが割れるという問題が発生しない。さらに、加熱しない常温においてはセラミックグリーンシートが軟化せず接着性を持たないため、加熱しない加工においてハンドリングが容易である利点を有する。 In addition, since the ceramic green sheet of the multilayer ceramic sheet contains a melting component that melts when heated, the ceramic green sheet softens and has adhesiveness only by heating. Therefore, it is possible to perform pressure bonding while maintaining high dimensional accuracy of the ceramic sheet laminate without changing the shape of the conductor layer formed on the multilayer ceramic sheet. Moreover, since the pressure of pressurization is smaller than the pressure which a ceramic sheet breaks, the problem that a ceramic sheet cracks does not generate | occur | produce. Furthermore, since the ceramic green sheet does not soften and does not have adhesiveness at room temperature without heating, there is an advantage that handling is easy in processing without heating.
また、積層セラミックシートを多層積層したセラミックシート積層体は、セラミックグリーンシートをセラミックシートで平面方向において固定しているため、焼結時は厚さ方向へのみ一方向に収縮する。これにより、セラミックシート積層体の各部の収縮率の差およびセラミックグリーンシート本来の収縮率特性のばらつきが平面方向において表われないため、高精度の電子部品を作製できる。 Further, in the ceramic sheet laminate in which the multilayer ceramic sheets are laminated, the ceramic green sheet is fixed in the plane direction by the ceramic sheet, and therefore shrinks in one direction only in the thickness direction during sintering. Thereby, since the difference in shrinkage ratio of each part of the ceramic sheet laminate and the variation in the shrinkage characteristic inherent in the ceramic green sheet do not appear in the plane direction, a highly accurate electronic component can be manufactured.
よって、積層セラミックシートに形成された導体層のパターン形状が変形することがなく、かつセラミック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。 Therefore, the pattern shape of the conductor layer formed on the multilayer ceramic sheet is not deformed, and the ceramic sheet laminate and the electronic component obtained by firing the laminate have high dimensional accuracy.
本発明において、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、常温ではセラミックグリーンシートが軟化して変形することはないため、積層工程までのハンドリングが容易となり、加熱時にはセラミックグリーンシート中の有機バインダー(以下、バインダーともいう)や可塑剤等の有機成分が分解することがないため、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 the present invention, when a melting component that melts during heating has a melting point of 35 ° C. to 100 ° C., the ceramic green sheet is not softened and deformed at room temperature, so that it is easy to handle up to the lamination process. During heating, organic components such as an organic binder (hereinafter also referred to as a binder) and a plasticizer in the ceramic green sheet are not decomposed, so that delamination does not occur due to the decomposition gas, which is preferable.
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。 In addition, when manufacturing electronic parts having cavities, it is not necessary to press the ceramic green sheet with a large applied pressure, so the warping of the bottom of the cavity due to the difference in the elongation of the green sheet due to the pressurization between the cavity periphery and the cavity bottom. It is possible to suppress the generation, and it is possible to obtain an electronic component that can accurately and reliably mount the electronic element on the bottom of the cavity.
また、積層セラミックシートのセラミックシートによってキャビティの底部も拘束されるため、焼成時に歪によるクラックを発生することなく拘束することができ、得られる電子部品は高い寸法精度を有するものとなる。 Further, since the bottom of the cavity is also restrained by the ceramic sheet of the multilayer ceramic sheet, it can be restrained without generating cracks due to distortion during firing, and the resulting electronic component has high dimensional accuracy.
このように、本発明の製造方法によれば、セラミックシート積層体の作製時にデラミネーションが発生することがなく、また加熱しない常温ではセラミックグリーンシートが軟化しないため加工時のハンドリングが容易であり、さらにセラミックシート積層体を焼結する際に厚さ方向へ一方向に収縮するため高精度の導体パターンを形成することが可能となり、従って本発明の製造方法により作製された電子部品は高い寸法精度を有するものとなる。 Thus, according to the production method of the present invention, delamination does not occur during the production of the ceramic sheet laminate, and the ceramic green sheet does not soften at room temperature without heating, so that handling during processing is easy. Further, since the ceramic sheet laminate is shrunk in one direction in the thickness direction when the ceramic sheet laminate is sintered, it is possible to form a highly accurate conductor pattern. Therefore, an electronic component manufactured by the manufacturing method of the present invention has high dimensional accuracy. It will have.
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(a)〜(d)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はセラミックグリーンシート(グリーンシート)、3はセラミックシート、4は積層セラミックシート、5は導体層、6はセラミック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. 1A to 1D are cross-sectional views for each process showing an example of an embodiment of a method of manufacturing an electronic component according to the present invention, wherein 1 is a support, 2 is a ceramic green sheet (green sheet), 3 is a ceramic sheet, 4 is a laminated ceramic sheet, 5 is a conductor layer, and 6 is a ceramic sheet laminate.
まず、図1(a)に示すように、グリーンシート2およびセラミックシート3をそれぞれ作製する。グリーンシート2は、セラミック粉末,有機バインダー,溶融成分に溶剤(有機溶剤,水等)、必要に応じて硬度や強度を調整するための所定量の可塑剤,分散剤を加えてスラリーを得、これをPETフィルムや紙等の支持体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。グリーンシート2の厚さは、導体層5と一体化した積層セラミックシート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作製される。
First, as shown to Fig.1 (a), the
セラミックシート3は、グリーンシート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同様にグリーンシートを成形し焼結することによって厚みが5〜50μmとなるように作製される。厚みが5μmよりも薄いと、セラミックシート3の強度が充分得られず、ハンドリング時に割れてしまう。また、厚みが50μmよりも厚くなると、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するためのパンチング加工やレーザ加工等により積層セラミックシート4に貫通孔を形成する際に、セラミックシート3が割れることがある。
The
セラミック粉末としては、例えばセラミック配線基板であれば、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)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 ceramic powder include glass ceramic powder (a mixture of glass powder and filler powder) in the case of a ceramic wiring board, and composite perovskite ceramic powder such as BaTiO 3 system and PbTiO 3 system in the case of a multilayer capacitor. And is appropriately selected according to the characteristics required for the electronic component.
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は同一または異なって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 as above) And Pb-based glass, Bi-based 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.
また、グリーンシート2とセラミックシート3のセラミック粉末の組成は必ずしも同じである必要はなく、目的とする電子部品の特性に合せてセラミック粉末の組成は同じでも異なっても良い。例えばセラミックシート3の誘電率を高くして、上下に導体層5を構成するようにセラミックシート積層体6を作製することによって、セラミック配線基板にコンデンサを内蔵させることができる。また、セラミックシート4の強度を上げることによって、積層等の加工時に発生するクラックを発生しにくくしたり、セラミック配線基板の強度を上げたりすることができる。つまり、セラミックシート2はあらかじめ焼成しているため、グリーンシート2とセラミックシート3の焼成温度や焼結収縮挙動が異なり同時に焼成することのできないようなより高誘電率または高強度といった特性の層を内層化することが可能となる。但し、グリーンシート2とセラミックシート3の熱膨張率が異なると、熱応力による変形、破壊が発生する可能性があるため、熱膨張率は近い値としたほうが好ましい。
The composition of the ceramic powder of the
グリーンシート2及びセラミックシート3の形成ためのスラリーに配合されるバインダーとしては、従来から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−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 binder blended in the slurry for forming the
グリーンシート2に含有される溶融成分は、セラミックシート積層体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,脂肪アルコール,多価アルコール等が挙げられる。スラリーを調整する際の溶媒への溶解性を考慮すると、分子量が小さくかつ極性を有する炭化水素,エステル,脂肪アルコール,多価アルコールが好ましい。さらに、上述したアクリルバインダーとの相溶性を考慮すると、エステル,脂肪アルコール,多価アルコールがより好ましい。
The melting component contained in the
溶融成分は上記のものの中でも、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、常温ではグリーンシート2が軟化して変形することはないため、積層工程までのハンドリングが容易となり、かつセラミックシート積層体6を作製する工程における加熱時に一体化した積層セラミックシート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ため、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。
Among the above-mentioned melting components, those having a melting point of 35 to 100 ° C. are preferable. This is because when a material having a melting point in this range is used, the
グリーンシート2に含有される溶融成分の含有量は、使用するバインダー成分およびその量や使用する溶融成分により異なるが、溶融成分が溶融した状態でグリーンシート2が軟化し、その上また下に(図1(d)では下)に位置する積層セラミックシート4のセラミックシート3およびその上に形成された導体層5パターンの形状に追従して変形するような量であればよい。
The content of the molten component contained in the
次に、図1(b)に示すように、グリーンシート2とセラミックシート3を積層して加熱することによって、溶融成分が溶融状態となりグリーンシート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積層セラミックシート4を作製する。このとき、図1(b)のように、グリーンシート2を支持体1上に保持した状態で、セラミックシート3を積層する方がハンドリングの容易さの点で好ましい。また、このとき、積層セラミックシート4が位置ずれしないように、軟化したグリーンシート2をセラミックシート3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の加圧(0.1〜1MPa)を行なうと、グリーンシート2が変形したり、セラミックシート3が割れたりすることがなく、グリーンシート2とセラミックシート3が密着し、確実に一体化した積層セラミックシート4を作製することができる。
Next, as shown in FIG. 1B, the
また、グリーンシート2とセラミックシート3は別々に作製し、加熱して貼り合せることで一体化した積層セラミックシート4を作製するため、セラミックシート3上にグリーンシート2のスラリーを塗布する場合に発生するような、グリーンシート2のスラリーが乾燥収縮する際のグリーンシート2のスラリーとセラミックシート3の界面に発生する応力によって、セラミックシート3が割れたり反ったりすることがなく、確実に一体化した積層セラミックシート4を作製することができる。
In addition, the
次に、図1(c)に示すように、積層セラミックシート4のセラミックシート3上に導体層5を形成する。積層セラミックシート4上に導体層5を形成する方法としては、例えば導体材料の粉末をペースト化したもの(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積層セラミックシート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、積層セラミックシート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、コーティング等のいずれの形態であってもよい。
Next, as shown in FIG. 1C, the
なお、導体層5を形成する前に必要に応じて上下の層間の導体層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。これら貫通導体は、パンチング加工やレーザ加工等により積層セラミックシート4に形成した貫通孔に、導体材料の粉末をペースト化したもの(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、次のセラミックシート積層体6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積層グリーンシート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。
When an electronic component having a cavity is manufactured, a cavity-shaped through hole is formed in a part of the laminated
次に、図1(d)に示すように、位置合わせして積み重ねた積層セラミックシート4を、溶融成分が溶融状態となりグリーンシート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、セラミックシート積層体6を作製する。また、このセラミックシート積層体6を作製する際には、積層セラミックシート4はセラミックシート3によって平面方向を拘束しているため、加圧によって積層セラミックシート4のグリーンシート2は伸縮しないため、焼結前のセラミックシート積層体6の変形を抑制することができる。その結果、セラミックシート積層体6を焼成して得られる電子部品の加工時の変形に起因する寸法精度ばらつきを低減できる。またこのとき、積層した積層セラミックシート4同士が位置ずれしないように、また軟化したグリーンシート2がセラミックシート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(0.1〜1MPa)を行なうと、より精度よくかつ、セラミックシート3が割れるという問題が発生せず、確実な積層が可能となる。
Next, as shown in FIG. 1 (d), the laminated
セラミックシート積層体6を作製する工程において、グリーンシート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が形成された積層セラミックシート4を積層して加熱した際にグリーンシート2が軟化するため、グリーンシート2はその上また下に位置する積層セラミックシート4のセラミックシート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。これにより、導体層5周囲や導体層5間に空隙が発生することなく積層セラミックシート4同士が密着し、セラミックシート積層体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
また、セラミックシート積層体6を構成する積層セラミックシート4は、グリーンシート2をセラミックシート3で平面方向において固定しているため、焼結時は厚さ方向へのみ一方向に収縮する。これにより、セラミックシート積層体6の各部の収縮率の差およびグリーンシート2本来の収縮率特性のばらつきが平面方向において表われないため、高精度の電子部品を作製できる。
Further, the multilayer
例えば、加熱時に溶融する溶融成分を含有しないグリーンシート2を用いた場合、セラミックシート積層体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グリーンシート2を用いた場合、セラミックシート積層体6および電子部品の寸法精度は±0.2%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
また、キャビティを有する電子部品を製造する場合、積層セラミックシート4のセラミックシート3によって、積層セラミックシート4は変形を起こさないため、キャビティ周囲部とキャビティ底部とを加圧してもキャビティ底部に反りが発生せず、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。また、積層セラミックシート4のセラミックシート3によって、キャビティ底部も拘束されるため、焼成時に歪によるクラックを発生させることなく拘束することができ、得られる電子部品は高い寸法精度を有するものとなる。
Further, when an electronic component having a cavity is manufactured, the multilayer
図1(d)の最下部に位置するセラミックシートとしては、セラミックシート3のみを用いればよい。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積層セラミックシート4には導体層5が形成されていない積層セラミックシート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シート3の両面に導体層5を形成したものを用いればよい。
Only the
そして最後に、セラミックシート積層体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。焼成する工程は有機成分の除去とセラミック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℃の範囲内で行なう。焼成雰囲気はセラミック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
焼成後の電子部品は、その表面に露出した導体層5の表面には、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回路基板や電子部品との接続手段(半田等)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 after firing is exposed on the surface of the
以上のような方法で作製された電子部品は、デラミネーションがなく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 has high delamination and high dimensional accuracy, and therefore has excellent electrical characteristics and high airtightness required as an electronic component.
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で変更を施すことは何等差し支えない。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It does not interfere at all within the range which does not deviate from the summary of this invention.
1・・・支持体
2・・・セラミックグリーンシート
3・・・セラミックシート
4・・・積層セラミックシート
5・・・導体層
6・・・セラミックシート積層体
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