JP2007067364A - Ceramic substrate with chip-type electronic part mounted thereon and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、チップ型電子部品を搭載したセラミック基板及びその製造方法に関し、更に詳しくは、半田や導電性接着剤等の接合材料を用いることなくチップ型電子部品をセラミック基板に搭載することができるチップ型電子部品を搭載したセラミック基板及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a ceramic substrate on which a chip-type electronic component is mounted and a method for manufacturing the same. More specifically, the chip-type electronic component can be mounted on a ceramic substrate without using a bonding material such as solder or a conductive adhesive. The present invention relates to a ceramic substrate on which chip-type electronic components are mounted and a method for manufacturing the same.
セラミック基板に電子部品を実装する場合には、通常、例えば特許文献1において提案されているように、焼成済みのセラミック基板の表面電極部にソルダーペーストを塗布し、この表面電極部上に電子部品をマウンターによって搭載した後、電子部品が搭載されたセラミック基板にリフロー処理を施すことによって、電子部品を、半田を介してセラミック基板上に接合、固定している。 When mounting an electronic component on a ceramic substrate, for example, as proposed in Patent Document 1, for example, a solder paste is applied to a surface electrode portion of a fired ceramic substrate, and the electronic component is formed on the surface electrode portion. Is mounted by the mounter, and then the reflow process is performed on the ceramic substrate on which the electronic component is mounted, thereby joining and fixing the electronic component on the ceramic substrate via solder.
しかしながら、従来のセラミック基板の製造方法の場合には、セラミック基板上に電子部品を実装する際に半田を使用するため、電子部品を含めたセラミック基板の高さが半田の塗布量だけ高くなり、電子部品の低背化を進める上において好ましくない。また、電子部品をセラミック基板内に埋めこんで低背化を促進することも考えられるが、セラミック基板にキャビティを設ける必要があった。 However, in the case of the conventional method of manufacturing a ceramic substrate, since solder is used when mounting electronic components on the ceramic substrate, the height of the ceramic substrate including the electronic components is increased by the amount of solder applied, This is not preferable in reducing the height of electronic components. In addition, it may be possible to embed electronic components in the ceramic substrate to promote a reduction in height, but it is necessary to provide a cavity in the ceramic substrate.
また、半田実装の前提条件としてセラミック基板にメッキ処理を施す必要があるが、メッキ処理に伴うコストが高くつき、しかも電極成分やセラミック成分の一部がメッキ浴中に溶出し、電極強度や基板強度を低下させる虞があった。 In addition, it is necessary to apply a plating process to the ceramic substrate as a precondition for solder mounting. However, the cost associated with the plating process is high, and some of the electrode components and ceramic components are eluted into the plating bath, resulting in an increase in electrode strength and substrate. There was a risk of lowering the strength.
また、セラミック基板は焼成により収縮するため、ソルダーペーストを塗布する際に使用するマスクを、収縮率のバラツキに合わせて複数用意する必要があった。更に、マスクとセラミック基板とのズレ、ペースト塗布量のバラツキなどから部品間のピッチが制限され、延いては基板設計ルールが制限されて、基板の小型化を阻害する一因にもなっている。また、電子部品の実装時等のリフロー処理で半田が爆ぜて狭ピッチ部分でショートパスする虞もあった。この原因としては、電子部品の外部端子電極、基板の表面電極の双方とも焼結処理により形成されているため、それぞれの電極内には微小な空隙が残り、電極の湿式メッキ処理時などに空隙内に水分が捕捉され、この水分がリフロー処理時の熱で気化、膨張することによると考えられる。その他、半田実装には半田フラッシュなどの問題もあった。 In addition, since the ceramic substrate shrinks when fired, it is necessary to prepare a plurality of masks to be used for applying the solder paste in accordance with the variation in shrinkage rate. In addition, the pitch between components is limited due to misalignment between the mask and the ceramic substrate, variation in the amount of paste applied, etc., which in turn limits the board design rules, which also contributes to hindering downsizing of the board. . In addition, the solder may explode during a reflow process such as when electronic parts are mounted, causing a short pass at a narrow pitch. This is because both the external terminal electrode of the electronic component and the surface electrode of the substrate are formed by sintering treatment, so that a minute gap remains in each electrode, and the gap is generated during wet plating of the electrode. It is considered that moisture is trapped in the inside, and this moisture is vaporized and expanded by heat during reflow treatment. In addition, solder mounting also had problems such as solder flash.
更に、電子部品の実装時の他の問題点として、基板の平滑性に対する要求がある。近年、電子部品の低背化と共に基板厚を薄くする要求が高くなっているが、一般的に基板は薄くなるほど焼成時に反りやうねりが大きくなる傾向がある。基板の反りやうねりが大きいと、電子部品を実装する際に基板に割れが生じる場合があり、基板が薄くなるほどその傾向が高くなる。 Furthermore, there is a demand for the smoothness of the substrate as another problem when mounting electronic components. In recent years, there has been an increasing demand for reducing the height of electronic components and reducing the substrate thickness. In general, the thinner the substrate, the greater the warpage and undulation during firing. If the substrate is warped or undulated, the substrate may be cracked when the electronic component is mounted, and the tendency becomes higher as the substrate becomes thinner.
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、半田や導電性接着剤等の接合材料を使用することなく、チップ型電子部品をセラミック基板上に確実に実装することができ、高密度実装を実現することができるチップ型電子部品を搭載したセラミック基板及びその製造方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can reliably mount a chip-type electronic component on a ceramic substrate without using a bonding material such as solder or a conductive adhesive. An object of the present invention is to provide a ceramic substrate on which chip-type electronic components capable of realizing density mounting are mounted and a method for manufacturing the same.
本発明の請求項1に記載のチップ型電子部品を搭載したセラミック基板の製造方法は、表面に導体部を有するセラミックグリーン体上に、セラミック焼結体を素体とし且つ端子電極を有するチップ型電子部品を、その端子電極が上記導体部と接するように、搭載する工程と、上記セラミックグリーン体を焼結させると共に、上記セラミックグリーン体上の上記導体部と上記チップ型電子部品の端子電極とが焼結によって一体化するように、且つ、上記セラミックグリーン体の平面方向の寸法が実質的に変化しないように、上記チップ型電子部品を搭載した上記セラミックグリーン体を焼成する工程と、を含むことを特徴とするものである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a ceramic substrate on which a chip-type electronic component is mounted. A chip type having a ceramic sintered body as a base and a terminal electrode on a ceramic green body having a conductor portion on the surface. A step of mounting the electronic component such that the terminal electrode is in contact with the conductor portion, sintering the ceramic green body, and the conductor portion on the ceramic green body and the terminal electrode of the chip-type electronic component; Firing the ceramic green body on which the chip-type electronic component is mounted so that the ceramic green body is integrated by sintering and the dimension in the planar direction of the ceramic green body is not substantially changed. It is characterized by this.
また、本発明の請求項2に記載のチップ型電子部品を搭載したセラミック基板の製造方法は、請求項1に記載の発明において、上記セラミックグリーン体をセラミックグリーンシートとし、上記チップ型電子部品を搭載したセラミックグリーンシートが最表層となるように、他のセラミックグリーンシートと共に積層してなる未焼成のセラミック積層体を焼成することを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a ceramic substrate on which the chip-type electronic component is mounted. In the first aspect of the invention, the ceramic green body is a ceramic green sheet, and the chip-type electronic component is An unfired ceramic laminate that is laminated with other ceramic green sheets is fired so that the mounted ceramic green sheet becomes the outermost layer.
また、本発明の請求項3に記載のチップ型電子部品を搭載したセラミック基板の製造方法は、請求項2に記載の発明において、上記未焼成のセラミック積層体の最表層及び/または内層に、上記セラミックグリーンシートの焼結温度では実質的に焼結しない難焼結性粉末を主成分とする拘束層を付与する工程を含むことを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a ceramic substrate on which the chip-type electronic component is mounted. In the second aspect of the present invention, the outermost layer and / or the inner layer of the unfired ceramic laminate may include: The method includes a step of providing a constraining layer mainly composed of a hardly sinterable powder that does not substantially sinter at the sintering temperature of the ceramic green sheet.
また、本発明の請求項4に記載のチップ型電子部品を搭載したセラミック基板の製造方法は、請求項3に記載の発明において、上記拘束層を、上記難焼結性粉末及び有機バインダを含むシート状の拘束層とすることを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a ceramic substrate on which the chip-type electronic component is mounted. In the third aspect of the present invention, the constraining layer includes the hardly sinterable powder and an organic binder. It is a sheet-like constraining layer.
また、本発明の請求項5に記載のチップ型電子部品を搭載したセラミック基板の製造方法は、請求項4に記載の発明において、上記未焼成のセラミック積層体の最表層に上記シート状の拘束層を付与し、これを圧着することによって、上記チップ型電子部品を上記セラミックグリーンシートにめり込ませる工程を含むことを特徴とするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a ceramic substrate on which the chip-type electronic component is mounted. In the fourth aspect of the present invention, the sheet-like restraint is formed on the outermost layer of the unfired ceramic laminate. The method includes a step of applying the layer and press-bonding the layer to indent the chip-type electronic component into the ceramic green sheet.
また、本発明の請求項6に記載のチップ型電子部品を搭載したセラミック基板の製造方法は、請求項5に記載の発明において、上記拘束層を付与した上記未焼成のセラミック積層体を、0.1〜10MPaの圧力を加えながら焼成することを特徴とするものである。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a ceramic substrate on which the chip-type electronic component is mounted. It is characterized by firing while applying a pressure of 1 to 10 MPa.
また、本発明の請求項7に記載のチップ型電子部品を搭載したセラミック基板の製造方法は、請求項3に記載の発明において、上記拘束層を、上記難焼結性粉末の圧粉体からなる拘束層として上記未焼成のセラミック積層体の最表面に形成することを特徴とするものである。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a ceramic substrate on which the chip-type electronic component is mounted. The constraining layer is formed on the outermost surface of the unfired ceramic laminate.
また、本発明の請求項8に記載のチップ型電子部品を搭載したセラミック基板の製造方法は、請求項1に記載の発明において、上記セラミックグリーン体上に、上記セラミックグリーン体の焼結温度では実質的に焼結しない難焼結性粉末及び有機バインダを含み且つ上記チップ型電子部品の端子電極に対応させたビア導体部を有するシート状の拘束層を付与して、上記ビア導体部で上記導体部を形成する工程を含むことを特徴とするものである。
According to
また、本発明の請求項9に記載のチップ型電子部品を搭載したセラミック基板の製造方法は、請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の発明において、上記チップ型電子部品を、有機系接着剤を介して上記セラミックグリーン体上の導体部上に搭載することを特徴とするものである。 Moreover, the manufacturing method of the ceramic substrate which mounts the chip-type electronic component of Claim 9 of this invention WHEREIN: In the invention of any one of Claims 1-8, the said chip-type electronic component is It mounts on the conductor part on the said ceramic green body through an organic adhesive.
また、本発明の請求項10に記載のチップ型電子部品を搭載したセラミック基板の製造方法は、請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の発明において、上記セラミックグリーン体を、低温焼結セラミック粉末を主成分とするセラミックグリーンシートとし、上記チップ型電子部品の端子電極及び上記セラミックグリーンシート上の導体部を、それぞれ銀、銅または金を主成分とする電極材料によって形成することを特徴とするものである。 According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a ceramic substrate on which the chip-type electronic component is mounted. The method according to any one of the first to ninth aspects, wherein the ceramic green body is cooled at a low temperature. A ceramic green sheet mainly composed of sintered ceramic powder is used, and the terminal electrode of the chip-type electronic component and the conductor portion on the ceramic green sheet are each formed of an electrode material mainly composed of silver, copper, or gold. It is characterized by.
また、本発明の請求項11に記載のチップ型電子部品を搭載したセラミック基板は、表面電極を有するセラミック基板の最表面上に、セラミック焼結体を素体とし且つ端子電極を有するチップ型電子部品が搭載されており、上記チップ型電子部品はその少なくとも一部が上記セラミック基板に埋め込まれており、且つ、上記セラミック基板の表面電極と上記チップ型電子部品の端子電極とは、焼結により一体化していることを特徴とするものである。
A ceramic substrate on which the chip-type electronic component according to
また、本発明の請求項12に記載のチップ型電子部品を搭載したセラミック基板は、請求項11に記載の発明において、上記セラミック基板は、複数の低温焼結セラミック層を積層してなるセラミック多層基板であり、上記チップ型電子部品の端子電極及び上記セラミック多層基板の表面電極は、それぞれ銀、銅または金を主成分とすることを特徴とするものである。 According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a ceramic substrate on which the chip-type electronic component is mounted. The ceramic substrate according to the eleventh aspect of the present invention, wherein the ceramic substrate is formed by laminating a plurality of low-temperature sintered ceramic layers. The terminal electrode of the chip-type electronic component and the surface electrode of the ceramic multilayer substrate are each composed mainly of silver, copper, or gold.
本発明の請求項1〜請求項12に記載の発明によれば、半田や導電性接着剤等の接合材料を使用することなく、チップ型電子部品をセラミック基板上に確実に実装することができ、高密度実装を実現することができるチップ型電子部品を搭載したセラミック基板及びその製造方法を提供することができる。 According to the first to twelfth aspects of the present invention, chip-type electronic components can be reliably mounted on a ceramic substrate without using a bonding material such as solder or conductive adhesive. It is possible to provide a ceramic substrate on which chip-type electronic components capable of realizing high-density mounting are mounted and a method for manufacturing the same.
以下、図1〜図12に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on the embodiment shown in FIGS.
本実施形態のチップ型電子部品を搭載したセラミック基板(以下、単に「チップ実装型基板」と称す。)10は、例えば図1の(a)に示すように、セラミック基板11と、このセラミック基板11上に搭載されたチップ型電子部品12と、を備え、後述するようにセラミック基板11の表面電極とチップ型電子部品12の外部端子電極が半田や導電性接着剤を介することなく、実質的にフィレットレスにて接続されている点に特徴がある。
A ceramic substrate (hereinafter simply referred to as “chip mounting type substrate”) 10 on which the chip-type electronic component of the present embodiment is mounted includes, for example, a
セラミック基板11は、図1の(a)に示すように、複数のセラミック層11Aが積層された積層体と、この積層体に所定のパターンで形成された配線パターン11Bと、を有するセラミック多層基板として形成されている。セラミック基板11は、セラミック多層基板であっても、単層のセラミック層からなるセラミック基板であっても良い。そこで、以下では、セラミック基板11をセラミック多層基板11としても説明する。セラミック多層基板11の配線パターン11Bは、所定のセラミック層11Aに所定のパターンで形成された面内導体11Cと、上下の面内導体11Cを電気的に接続するビア導体11Dと、を有している。そして、セラミック多層基板11の両主面(上下の表面)に形成された面内導体11Cがセラミック基板11の表面電極となる。従って、以下では、セラミック多層基板11の上下両面の面内導体11Cを表面電極11Cとして説明する。
As shown in FIG. 1A, the
セラミック層11Aを形成するセラミック材料としては低温焼結セラミック(LTCC:Low Temperature Co-fired Ceramic)材料が好ましく用いられる。低温焼結セラミック材料とは、1050℃以下の温度で焼成することができるセラミック材料のことを云う。低温焼結セラミック材料としては、例えば、アルミナやフォルステライト、コージェライト等のセラミック粉末にホウ珪酸系ガラスを混合したガラス複合系材料、ZnO−MgO−Al2O3−SiO2系の結晶化ガラスを用いた結晶化ガラス系材料、BaO−Al2O3−SiO2系セラミック粉末やAl2O3−CaO−SiO2−MgO−B2O3系セラミック粉末等を用いた非ガラス系材料等を挙げることができる。セラミック多層基板11に低温焼結セラミック材料を用いることによって、面内導体11C、ビア導体11Dに対して銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)等の低抵抗で低融点をもつ金属を用いることができ、セラミック層と低温で同時焼結して一体化することができる。
As the ceramic material forming the
チップ型電子部品12としては、セラミック多層基板11の焼成温度ではその特性が劣化しない、例えば積層セラミックコンデンサやインダクタ、フィルタ、バラン、カップラ等を用いることができ、これらのチップ型電子部品を単品で、あるいは複数組み合わせて用いることができる。
As the chip-type
図1の(a)に示すチップ型電子部品12は、積層セラミックコンデンサとして形成されている。このチップ型電子部品12は、同図に示すように、複数の誘電体セラミック層12Aが積層された積層体と、この積層体の左右両端面から上下の誘電体セラミック層12A間に位置させてそれぞれの対向端面に向けて互い違いに延設された複数の内部電極層12B、12Cと、これらの内部電極層12B、12Cの端面に接続され且つ積層体の両端面を被覆する左右一対の外部端子電極12D、12Eと、を有している。誘電体セラミック材料としては、例えばチタン酸バリウム系材料等、従来公知の誘電体セラミック材料を用いることができる。即ち、チップ型電子部品12の素体は、セラミック多層基板11の焼成温度では実質的に特性変動を起こさないようなセラミック焼結体で形成されている。また、内部電極12B、12C及び外部端子電極12D、12Eとしては、例えばセラミック多層基板11の配線パターン11Bと同種または異種の導電性金属材料を用いることができる。
A chip-type
而して、セラミック多層基板11の表面電極11Cと、チップ型電子部品12の外部端子電極12D、12Eとは、図1の(a)に示すように、焼結によりそれぞれのAg、CuまたはAu等の金属粒子が焼成時に粒成長して互いに一体化し、表面電極11Cと外部端子電極12D、12E間に界面を形成することなく互いに強固に接続されている。つまり、セラミック多層基板11の表面電極11Cと、チップ型電子部品12の外部端子電極12D、12Eとは、半田や導電性接着剤を介することなく、フィレットレスにて接続されている。
Thus, the
図1の(a)に示すチップ実装型基板10の製造方法についての詳細は後述するが、チップ実装型基板10は、概ね以下のようにして製造することができる。即ち、図1の(b)に示すように、表面電極となる面内導体部111Cを有するセラミックグリーン体111上に、左右一対の外部端子電極となる外部端子電極部112D、112Eを有するセラミック焼結体112を、それぞれの面内導体部111Cと外部端子電極部112D、112Eを位置合わせし、有機系接着剤層113を介して接合、固定した後、所定温度で焼成することによってチップ実装型基板10が得られる。この焼成によって、上述のようにセラミック多層基板11の表面電極11Cとチップ型電子部品12の外部端子電極12D、12Eが焼結して一体化し、確実に接続される。この際、セラミック焼結体112の外部端子電極部112D、112Eとしては、未焼成のものであっても、焼成済みのものであっても良く、その表面にメッキ膜が形成されている必要は特にない。セラミックグリーン体は、セラミックグリーンシート111A単体であっても、同図の(b)に示すように、複数枚のセラミックグリーンシート111Aが積層された積層体であっても良い。また、セラミックグリーン体には面内導体部やビア導体部からなる配線パターン部が形成されたものであっても、配線パターン部が形成されていなくても良い。
Details of the method for manufacturing the chip-mounted
本実施形態では、無収縮工法によってチップ実装型基板を作製する。無収縮工法とは、セラミック基板の焼成前後でセラミック基板の平面方向の寸法が実質的に変化しない工法のことを云う。無収縮工法を実現するために本実施形態ではセラミックグリーンシートの面方向の収縮を抑制し、主としてセラミックグリーンシートの積層方向(上下方向)の収縮を促進する拘束層を用意し、セラミックグリーンシートの積層体の少なくともいずれか一方の主面(上面及び/または下面)に拘束層を配置し、あるいはセラミックグリーンシートの積層体の内部に拘束層を介在させてチップ実装型基板を作製する。 In the present embodiment, a chip mounting type substrate is manufactured by a non-shrinkage method. The non-shrink method is a method in which the dimension in the plane direction of the ceramic substrate does not substantially change before and after firing the ceramic substrate. In order to realize a non-shrinkage construction method, in this embodiment, a constraining layer that suppresses shrinkage in the surface direction of the ceramic green sheet and mainly promotes shrinkage in the stacking direction (vertical direction) of the ceramic green sheet is prepared. A constraining layer is disposed on at least one main surface (upper surface and / or lower surface) of the laminated body, or a constraining layer is interposed inside the laminated body of ceramic green sheets to produce a chip mounting type substrate.
以下、無収縮工法を用いた具体的な実施例に基づいて本発明のチップ実装型基板の製造方法について説明する。 Hereinafter, a method for manufacturing a chip-mounted substrate according to the present invention will be described based on a specific example using a non-shrinkage method.
実施例1
本実施例ではまず、例えば低温焼結セラミック材料を含むスラリーを用いて、図2の(a)に示すようにセラミックグリーンシート111Aを所定枚数作製した後、一枚のセラミックグリーンシート111Aに所定のパターンでビアホールを形成した。これらのビアホール内に例えばAg、CuあるいはAu等を主成分とする導電性ペーストを充填してビア導体部111Dを形成した。更に、スクリーン印刷法を用いて同種の導電性ペーストをセラミックグリーンシート111A上に所定のパターンで塗布して、表面電極となる面内導体部111Cを形成し、面内導体部111Cとビア導体部111Dとを適宜接続した。また、他のセラミックグリーンシート111Aについても同様の手法でそれぞれのパターンで面内導体部111C及びビア導体部111Dを形成した。以下では、最上層に位置するセラミックグリーンシート111Aの上面に位置する面内導体部111Cを表面電極部111Cとして説明する。
Example 1
In this embodiment, first, for example, a predetermined number of ceramic
次いで、スプレー等を用いて図2の(a)に示すセラミックグリーンシート111Aの表面電極部111C側の面(上面)に有機系接着剤を塗布して有機系接着剤層113(図1の(b)参照)を形成した。引き続き、図2の(b)に示すようにセラミックグリーンシート111の表面電極部111Cに、予め作製されたセラミック焼結体112の外部端子電極部112D、112Eを位置合わせし、図2の(c)に示すようにセラミック焼結体112を素体としてセラミックグリーンシート111A上に搭載し、有機接着剤層を介して接合、固定した。これによってセラミック焼結体112が搭載されたセラミックグリーンシート111Aを得た。セラミック焼結体112としては、例えばチタン酸バリウム系の積層セラミックコンデンサを用いた。セラミック焼結体112としては、例えば1mm×0.5mm×0.2mmの大きさで、容量規格が80pFのものを用いた。以下の実施例においてもチップ型電子部品のセラミック焼結体112として同様の積層セラミックコンデンサを用いた。
Next, an organic adhesive is applied to the surface (upper surface) on the
その後、面内導体部111C及びビア導体部111Dを有する他のセラミックグリーンシート111Aを所定の順序で積層すると共に、最上層にセラミック焼結体112が搭載されたセラミックグリーンシート111Aを積層して、図2の(d)に示す未焼成のセラミック積層体111を得た。そして、同図に(e)に示すように、セラミック積層体111の両主面(上下両面)に拘束層114を対向させた。この拘束層114としては、セラミック積層体111の焼結温度では焼結しない難焼結性粉末(、例えばAl2O3等のように焼結温度の高いセラミック粉末)、具体的にはAl2O3を主成分として含むと共に有機バインダを副成分として含むスラリーから同図の(e)に示すようにシート状に形成されたものを用いた。
Thereafter, another ceramic
次いで、未焼成のセラミック積層体111を上下の拘束層114を介して所定の圧力及び温度で圧着して図3の(a)に示す未焼成の複合積層体120を得た。上下の拘束層114、114の間には未焼成のチップ実装型基板110が形成されている。この圧着操作によってセラミック焼結体112の少なくとも一部が最上層のセラミックグリーンシート111A内にめり込み、未焼成の複合積層体120が低背化する。圧着時の圧力は、例えば1〜250Mpaの範囲が好ましい。圧力が1MPa未満ではセラミックグリーンシート111Aの表面電極部111Cとセラミック焼結体112の外部端子電極部112D、112Eとの圧着が不十分で接合不良を起こす虞があり、また、250MPaを超えるといずれかの面内導体部111C及びビア導体部111Dが切断する虞がある。また、最上層のセラミックグリーンシート111Aは、他のセラミックグリーンシートよりも厚いことが好ましい。体積排除効果によって他のセラミックグリーンシートに設けられた配線パターンが変形するのを防ぐためである。あるいは最上層のセラミックグリーンシート111Aと他のセラミックグリーンシートの間に、コンデンサやインダクタのような機能素子を構成する配線パターンを有しない緩衝用セラミックグリーンシートを配しても良い。
Next, the unfired
然る後、未焼成の複合積層体120を870℃で焼成して、図3の(b)に示す焼結体120’を得た。この焼成によって、未焼成のチップ実装型基板110が焼結してセラミック多層基板11とチップ型電子部品12とからなるチップ実装型基板10が上下の拘束層114間で得られる。そして、未焼成のセラミック積層体111の表面電極部111Cとセラミック焼結体112の外部端子電極部112D、112Eは、それぞれの金属粒子が粒成長して一体化し、確実に接続される。焼成温度としては、低温焼結セラミック材料が焼結する温度、例えば800〜1050℃の範囲が好ましい。焼成温度が800℃未満ではセラミック積層体110が十分に焼結しない虞があり、1050℃を超えると各電極部111C、112D、112Eの金属粒子が溶融してセラミック層へ拡散する虞がある。
Thereafter, the unfired
焼成後には、ブラスト処理や超音波洗浄処理によって拘束層114を除去して、図3の(c)に示すチップ実装型基板10を得た。そして、チップ型電子部品12のセラミック多層基板11への固着力をチップ横押し試験によって測定した結果、3N以上の値が得られた。また、チップ型電子部品(積層セラミックコンデンサ)12の容量を測定した結果、焼成前と同等の部品規格内の容量値が得られた。
After firing, the constraining
以上説明したように実施例によれば、半田や導電性接着剤を介することなく、フィレットレスで、セラミック多層基板11の表面電極11Cとチップ型電子部品12の外部端子電極12D、12Eとが焼結して一体化して接続されたチップ実装型基板10を得ることができる。しかもチップ型電子部品12がセラミック多層基板11の内部に部分的に埋め込まれ、低背化したチップ実装型基板10を得ることができる。更に、半田を使用しないため、セラミック多層基板11の表面電極11Cやチップ型電子部品12の外部端子電極12D、12Eに対するメッキ処理が不要になり、製造コストを低減することができる。また、本実施例では、拘束層114で未焼成のセラミック積層体110を拘束した状態で焼成したため、未焼成のセラミック積層体110の横方向の収縮を格段に抑制すると共に主として積層方向(上下方向)に収縮するため、焼成前後で寸法が変化しないチップ型電子部品と同時に焼成してもチップ型電子部品に割れや欠けを生じさせることがなく、延いては焼成前後の寸法のバラツキを格段に抑制して寸法精度の高いチップ実装型基板10を得ることができる。
As described above, according to the embodiment, the
実施例2
本実施例では、図3の(a)に示す未焼成の複合積層体120を表1に示す範囲で加圧力を振って加圧焼成した以外は実施例1と同一要領でチップ実装型基板10を作製した。
Example 2
In the present example, the chip-mounted
即ち、本実施例では、表1に示すように0〜15MPaの範囲で加圧力を振って、未焼成の複合積層体120の加圧焼成を行い、加圧力とチップ型電子部品12のセラミック多層基板11との接合強度及びセラミック多層基板11への埋め込み量を検証した。埋め込み量と接合強度を検証する方法としてチップの横押し試験を行った。横押し試験では、チップ型電子部品12の両外部端子電極12D、12Eを結ぶ線と直交する方向の側面に荷重治具(先端径:0.3mm、材質:;焼入れ鋼(硬さHB183))を接触させ、0.5±0.1mm/秒の荷重速度で荷重をかけ、部品が取れる時の荷重を測定した。また、埋め込み量を検証する方法としてチップ実装型基板10を切断研磨し、チップ型電子部品12の底面からセラミック多層基板11の上面までの高さを差し引いた長さを埋め込み量として求めた。また、参考例として半田実装についても同様の試験を行い、その結果を表1に示した。尚、表1の横押し試験において、測定不可とは横押し試験の荷重ではチップ型電子部品12がセラミック多層基板11から取れず強固に接合していることを示している。
That is, in this embodiment, as shown in Table 1, the pressing force is applied in the range of 0 to 15 MPa, the unfired
表1に示す結果によれば、加圧力が0.1MPa未満では横押し試験の結果が半田実装の場合と変わらず、また、加圧力が10MPaを超える15MPaではセラミック多層基板11にクラックが発生することが判った。従って、0.1〜10MPaの範囲の加圧力が、チップ型電子部品12がセラミック多層基板11に対して強固に接続され、しかもチップ実装型基板10を低背化する上で好ましいことが判った。特に、加圧力が1MPa以上になるとチップ型電子部品12がセラミック多層基板11内に完全に埋め込まれ、チップ型電子部品12の上面がセラミック多層基板11の上面と揃って平坦になり、突出部のない低背化を実現できることが判った。その他、実施例1と同様の作用効果を期することができる。
According to the results shown in Table 1, when the applied pressure is less than 0.1 MPa, the result of the lateral pressing test is the same as that in the case of solder mounting, and when the applied pressure is more than 10 MPa, cracks occur in the
実施例3
本実施例では、拘束層を未焼成のセラミック積層体の上下両面に設ける代わりに、未焼成のセラミック積層体の内部に設けてセラミック多層基板内に残した以外は、実施例1と同一要領でチップ実装型基板を作製した。尚、本実施例においても実施例1と同一部分または相当部分には同一符号を附して説明する。
Example 3
In this example, instead of providing the constraining layers on the upper and lower surfaces of the unfired ceramic laminate, the constraining layer was provided in the unfired ceramic laminate and left in the ceramic multilayer substrate in the same manner as in Example 1. A chip-mounted substrate was produced. In the present embodiment, the same or corresponding parts as those in the first embodiment will be described with the same reference numerals.
本実施例のチップ実装型基板10Aは、例えば図4に示すように、セラミック多層基板11の積層構造以外は実施例1と同様に構成されている。本実施例におけるセラミック多層基板11は、同図に示すように、複数のセラミック層11Aと複数の拘束層11Eとが交互に積層された積層体として構成されている。拘束層11Eは実施例1の拘束層114と同一の材料によってシート状に形成されている。そして、拘束層11Eは上下のセラミック層11A間に配置されている。
For example, as shown in FIG. 4, the chip-mounted
次に、本実施例のチップ実装型基板10Aの製造方法の特徴部分について説明する。本実施例では、実施例1と同一要領でセラミックグリーンシートを作製した後、実施例1と同様のAl2O3を主成分として含むと共に有機バインダを副成分として含むスラリーをセラミックグリーンシート上に塗布して形成し、セラミックグリーンシートと拘束層からなる複合シートを所定枚数作製する。複合シートにおける、セラミックグリーンシートの厚さは、拘束層の厚さよりも大きく、例えば拘束層の厚さの5〜20倍の厚さの範囲に設定することが好ましい。
Next, the characteristic part of the manufacturing method of the chip mounting
次いで、一枚の複合シートに所定のパターンでビアホールを形成した後、これらのビアホール内に例えばAg、CuあるいはAu等を主成分とする導電性ペーストを充填してビア導体部を形成した。更に、スクリーン印刷法を用いて同種の導電性ペーストを複合シートのセラミックグリーンシート側の表面上に所定のパターンで塗布して表面電極を形成し、表面電極部とビア導体部とを適宜接続した。また、他の複合シートについても必要に応じて同様の手法でそれぞれのパターンで面内導体部及びビア導体部を形成した。そして、実施例1と同様に最上層となる複合シート上にセラミック焼結体を素体として搭載し、有機系接着剤層を介して固定した。 Subsequently, via holes were formed in a single composite sheet with a predetermined pattern, and via conductor portions were formed by filling the via holes with a conductive paste mainly composed of Ag, Cu, Au, or the like. Further, the same type of conductive paste is applied in a predetermined pattern on the surface of the composite sheet on the ceramic green sheet side using a screen printing method to form a surface electrode, and the surface electrode portion and the via conductor portion are appropriately connected. . In addition, for other composite sheets, in-plane conductor portions and via conductor portions were formed in the respective patterns in the same manner as necessary. Then, as in Example 1, the ceramic sintered body was mounted as an element body on the uppermost composite sheet, and was fixed via an organic adhesive layer.
次いで、面内導体部及びビア導体部を有するセラミックグリーンシートを最下層とし、その上に他の複合シートを所定の順序で、セラミックグリーンシートと拘束層とが接触するように積層すると共に、最上層にセラミック焼結体が搭載された複合シートを積層して未焼成のセラミック積層体を得た。この未焼成のセラミック積層体は、図4に示すチップ実装型基板10Aと同一の層構成を有している。この未焼成のセラミック積層体を実施例1と同一要領で圧着し、焼成することによって図4に示すチップ実装型基板10Aを得た。
Next, the ceramic green sheet having the in-plane conductor portion and the via conductor portion is used as the lowermost layer, and another composite sheet is laminated thereon in a predetermined order so that the ceramic green sheet and the constraining layer are in contact with each other. A composite sheet having a ceramic sintered body mounted thereon was laminated to obtain an unfired ceramic laminate. This unfired ceramic laminate has the same layer configuration as the chip-mounted
本実施例では、セラミックグリーンシートの焼成温度では未焼成のセラミック積層体の内部に存在する拘束層の難焼結性粉末(具体的には、Al2O3)は焼結しないが、セラミックグリーンシートのガラス成分が溶融して流動し、拘束層を形成するAl2O3粉末の全領域に拡散する結果、冷却後のガラス成分によって拘束層11EのAl2O3粉末を固着、一体化すると共に拘束層11Eとセラミック層11Aとを強固に接合し、セラミック多層基板11として一体化する。この際、拘束層が実施例1の場合と同様に未焼成のセラミック積層体の面方向の収縮(横収縮)を抑制して焼成前後で寸法差が殆どないセラミック多層基板11を得ることができる。セラミックグリーンシートは全て実質的に同一厚さに形成されていると、セラミック多層基板11の反りを防止することができる。
In this example, the hard-to-sinter powder (specifically, Al 2 O 3 ) of the constrained layer present in the unfired ceramic laminate is not sintered at the firing temperature of the ceramic green sheet, but the ceramic green glass component of the sheet to flow to melt as a result of diffusion in the entire area of the Al 2 O 3 powder to form a constraining layer, anchoring the Al 2 O 3 powder of the constraining
以上説明したように本実施例によれば、焼成による横収縮や寸法のバラツキを抑制することができるため、寸法精度に優れ、しかも反りのないチップ実装型基板10Aを得ることができる。従って、本実施例の製造方法によれば、チップ実装基板が大型になるほど寸法精度が良く、反りを格段に抑制したチップ実装基板を作製することができる。また、本実施例においても、実施例2と同様に加圧焼成することにより、チップ型電子部品12をセラミック多層基板11により強固に固定することができる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to suppress lateral shrinkage and dimensional variation due to firing, and thus it is possible to obtain a chip-mounted
実施例4
本実施例では、実施例1における拘束層として圧粉体を用いた以外は実施例1と同一要領でチップ実装型基板を作製した。ここで圧粉体とは、例えばセラミック粉末を粉末状の有機バインダと共に混合し、粉末状のまま所定の圧力で加圧して固めたものを云う。尚、本実施例においても実施例1と同一部分または相当部分には同一符号を附して説明する。
Example 4
In this example, a chip-mounted substrate was produced in the same manner as in Example 1 except that the green compact was used as the constraining layer in Example 1. Here, the green compact means, for example, a ceramic powder mixed with a powdery organic binder and pressed and hardened in a powdery state at a predetermined pressure. In the present embodiment, the same or corresponding parts as those in the first embodiment will be described with the same reference numerals.
本実施例では、まず、実施例1と同一要領で未焼成のセラミック積層体111(図5参照)を作製した。次いで、このセラミック積層体111の上下両面に圧粉体114Aを付与した後、実施例1と同一要領で未焼成のセラミック積層体111を上下の圧粉体114Aを介して所定の圧力及び温度で圧着して図5に示す複合積層体120Bを得た。上下の拘束層114、114の間には未焼成のチップ実装型基板110Bが形成されている。本実施例では、実施例1におけるシート状の拘束層と異なり、セラミック粉末が粉体状のままであるため、圧粉体114Aがセラミック積層体111の上面に押圧すると、圧粉体114Aを形成するセラミック粉末が流動してセラミック焼結体112の上面と最上層のセラミックグリーンシート111Aとの段差部分に流れ込んで段差部分をセラミック粉末で埋める。このため、セラミック焼結体112の間隔が狭い場合、例えばシート状のものでは回り込めないような隙間にもセラミック粉末が入り込むことが可能となり、圧粉体114Aでセラミック積層体111の上下両面を覆うことができる。
In this example, first, an unfired ceramic laminate 111 (see FIG. 5) was produced in the same manner as in Example 1. Next, after the
上記複合積層体120Bを実施例1と同一要領で焼成した後、圧粉体114Aを除去してチップ実装型基板(図示せず)を得た。この焼成により、セラミック多層基板の表面電極とチップ型電子部品の外部端子電極は、実施例1の場合と同様に一体化して強固に接続され、実施例1の場合と同様の作用効果が得られた。
The
また、上記各実施例では、セラミック焼結体をセラミックグリーンシートに接合した後、セラミックグリーンシートを所定の順序で積層して未焼成のセラミック積層体を作製する場合について説明したが、予め所定枚数のセラミックグリーンシートを積層して未焼成のセラミック積層体を作製した後、このセラミック積層体上にセラミック焼結体を素体として搭載しても良い。 Further, in each of the above embodiments, the case where a ceramic sintered body is bonded to a ceramic green sheet and then the ceramic green sheets are laminated in a predetermined order to produce an unfired ceramic laminated body has been described. After the ceramic green sheets are laminated to produce an unfired ceramic laminate, a ceramic sintered body may be mounted as an element body on the ceramic laminate.
実施例5
本実施例では、上記各実施例の表面電極11Cに代えて、チップ型電子部品の外部端子電極を接続するバンプ電極を、拘束層を介して未焼成のセラミック積層体上に形成する以外は、実施例1と同一要領でチップ実装型基板を作製した。尚、本実施例においても実施例1と同一部分または相当部分には同一符号を附して説明する。
Example 5
In this example, instead of the
本実施例のチップ実装型基板10Cは、例えば図6の(c)に示すように、チップ型電子部品12の外部端子電極12D、12Eがセラミック多層基板11の上面に突出して形成されたバンプ電極11D、11Dに接続されている以外は、実施例1と同様に構成されている。このバンプ電極11Dは、同図の(a)、(b)に示すように、ビア形成用拘束層114Bを介して形成されている。
As shown in FIG. 6C, for example, the chip mounting type substrate 10C of this embodiment is a bump electrode in which the
そこで、本実施例のチップ実装型基板10Cの製造方法の特徴部分について説明する。本実施例では、実施例1と同様に未焼成のセラミック積層体111の上下に配置する拘束層114、114を用意する他、図6の(a)、(b)に示すようにセラミック焼結体112の外部端子電極112D、112Eを接続するためのビア導体部111Dを有するビア形成用拘束層114Bを用意する。このビア形成用拘束層114Bを作製する場合には、実施例1と同様のAl2O3を主成分として含むと共に有機バインダを副成分として含むスラリーを用いてシート状の拘束層を形成した後、実施例1においてセラミックグリーンシートにビア導体部を形成する要領で、このビア形成用拘束層114Bに所定のパターンでビアホールを形成し、このビアホール内に導電性ペーストを充填して同図の(a)、(b)に示すようにバンプ電極11D用のビア導体部111Dをセラミック焼結体112の外部端子電極112D、112Eに対応させて形成することによってビア形成用拘束層114Bを作製することができる。また、実施例1と同一要領で、面内導体部111C及びビア導体部111Dを有するセラミックグリーンシート111Aを所定枚数作製した。
Therefore, the characteristic part of the manufacturing method of the chip mounted substrate 10C of the present embodiment will be described. In this embodiment, as in the first embodiment, the constraining
次いで、図6の(a)に示すように、セラミックグリーンシート111Aを所定の順序で積層し、未焼成のセラミック積層体111を拘束層114上で形成した後、この未焼成のセラミック積層体111の上面にビア形成用拘束層114Bを積層して、未焼成のセラミック積層体111上にビア導体部111Dを形成した。このビア形成用拘束層114Bの上面に実施例1と同一要領で有機系接着剤層を形成した後、ビア形成用拘束層114Bのビア導体部111D、111Dとチップ型電子部品となるセラミック焼結体112の外部端子電極112D、112Eとの位置合わせを行い、同図の(a)に矢印で示すようにセラミック焼結体112を、ビア形成用拘束層114Bのビア導体部111D、111D上に搭載し、外部端子電極112D、112Eとビア形成用拘束層114Bのビア導体部111D、111Dとを有機系接着剤層を介して接合し、固定する。この上に拘束層114を積層して、同図の(b)に示す未焼成の複合積層体120Cを形成した。上下の拘束層114、114の間には未焼成のチップ実装型基板110Cが形成されている。この未焼成の複合積層体120Cを実施例1と同一要領で圧着し、焼成することによって同図の(c)に示すチップ実装型基板10Cを得た。尚、図6の(b)において、110Cは未焼成のチップ実装型基板である。
Next, as shown in FIG. 6A, the ceramic
105mm□で0.5mm厚の本実施例のチップ実装型基板10Cについて反りを測定した。また、実施例1で得られた同一大きさのチップ実装型基板10についても同様に反りを測定した。これらの測定結果を表2に示した。
Warpage was measured for the chip mounted substrate 10C of this example having a thickness of 105 mm □ and a thickness of 0.5 mm. Further, the warpage of the chip-mounted
表2に示す結果によれば、本実施例のチップ実装型基板10Cは実施例1のチップ実装型基板10と比較して反り量が大幅に抑制されていることが判った。従って、バンプ電極11Dを形成する際にチップ型電子部品12の直下部もビア形成用拘束層114Bによって収縮を抑制するため、バンプ電極11Dをセラミックグリーンシート111Aによって形成する場合よりもセラミック多層基板11の反りやうねりを更に抑制することができる。
According to the results shown in Table 2, it was found that the amount of warpage of the chip-mounted substrate 10C of this example was significantly suppressed as compared with the chip-mounted
実施例6
本実施例では、セラミック多層基板の上下両面にチップ型電子部品を実装した以外は、実施例1と同一要領でチップ実装型基板を作製した。尚、本実施例においても実施例1と同一部分または相当部分には同一符号を附して説明する。
Example 6
In this example, a chip-mounted substrate was fabricated in the same manner as in Example 1 except that chip-type electronic components were mounted on the upper and lower surfaces of the ceramic multilayer substrate. In the present embodiment, the same or corresponding parts as those in the first embodiment will be described with the same reference numerals.
本実施例では、実施例1と同一要領で実施例1と同一要領でセラミックグリーンシート111Aを所定枚数(図7の(a)では4枚)作製した後、図7の(a)に示すように、これらのセラミックグリーンシート111Aにはそれぞれ必要に応じて配線パターン111Bとして面内導体部111C及びビア導体部111Dを形成した。また、拘束層114も実施例1と同一要領で作製した。次いで、拘束層114を配置し、この拘束層114の上面に有機系接着剤層を形成した後、この拘束層114の上面の所定位置にチップ型電子部品12の素体であるセラミック焼結体112を複数個搭載して、接合、固定した。
In this example, a predetermined number of ceramic
一方、4枚のセラミックグリーンシート111Aを所定の順序で積層して未焼成のセラミック積層体111を形成した後、その上面に有機系接着剤層(図示せず)を形成する。次いで、未焼成のセラミック積層体111上面の面内導体部(表面電極部)111C、111Cとセラミック焼結体112の外部端子電極112D、112Eとの位置合わせを行った後、複数個のセラミック焼結体112を、外部端子電極112D、112Eを介して未焼成のセラミック積層体111上の表面電極部111C、111Cに接合し、固定する。この未焼成のセラミック積層体111の下面には拘束層114上に配置された複数個のセラミック焼結体112の外部端子電極112D、112Eのパターンに対応する表面電極部111Cが形成されている(図7の(a)参照)。
On the other hand, after four ceramic
上述のように予め複数個のセラミック焼結体112が搭載された拘束層114の上方で、未焼成のセラミック積層体111下面の表面電極部111C、111Cと拘束層114上のセラミック焼結体112の外部端子電極112D、112Eとの位置合わせを行った後、未焼成のセラミック積層体111を拘束層114上に積層し、更にその上に他の拘束層114を積層し、実施例1と同様に所定の圧力で拘束層114とセラミック積層体111を圧着して図7の(a)に示す未焼成の複合積層体120Dを得た。上下の拘束層114、114の間には未焼成のチップ実装型基板110Dが形成されている。この際、未焼成のセラミック積層体111の上下両面のセラミック焼結体112は、それぞれ未焼成のセラミック焼結体111の上下両面から内側にめり込んで低背化する。この未焼成の複合積層体120Dを実施例1と同一要領で焼成することによって同図の(b)に示すチップ実装型基板10Dを得た。
As described above, the
本実施例によれば、セラミック多層基板11の上下両面にチップ型電子部品12が実装されたチップ実装型基板10Dを得ることができ、実施例1と同様にチップ型電子部品12の外部端子電極12D、12Eは表面電極部11C、11Cと焼結して一体し、表面電極部11C、11Cに対して強固に固着され、実施例1と同様の作用効果が得られた。
According to this embodiment, it is possible to obtain a chip-mounted substrate 10D in which the chip-type
実施例7
本実施例では、拘束層に添加する低温焼結セラミック材料の焼結助材の添加量を変化させ、セラミック層の収縮量を変化させた以外は、実施例1と同一要領でチップ実装型基板を作製した。
Example 7
In this example, the chip mounting type substrate is the same as Example 1 except that the amount of low temperature sintered ceramic material added to the constraining layer is changed and the amount of shrinkage of the ceramic layer is changed. Was made.
本実施例ではX線探傷法でチップ実装型基板の評価を行い、その結果を表3に示した。尚、表3において、基板とはセラミック多層基板であり、部品とは積層セラミックコンデンサである。 In this example, the chip mounted substrate was evaluated by the X-ray flaw detection method, and the results are shown in Table 3. In Table 3, the substrate is a ceramic multilayer substrate, and the component is a multilayer ceramic capacitor.
表3に示す結果によれば、セラミック層の収縮量が−5%を超えるとチップ型電子部品12にクラックが発生し、+5%を超えて大きくなるチップ型電子部品12が基板から剥がれることが判った。換言すれば、低温焼結セラミック材料の収縮量を±5%以内に抑える必要があることが判った。従って、拘束層に添加する低温焼結セラミック材料の焼結助材の添加量は、±5%の範囲内の収縮量を示す範囲(0.1〜1.6重量%)に設定することが好ましいことが判った。尚、収縮量は、上述した収縮抑制層の焼結助材(ホウ珪酸ガラス)の添加量の他、収縮抑制層におけるAl2O3の粒径を変える方法、収縮抑制層の厚みを変える方法など様々な方法でコントロールすることができる。
According to the results shown in Table 3, when the shrinkage amount of the ceramic layer exceeds -5%, the chip-type
実施例8
本実施例では、チップ型電子部品を実装するためのキャビティを設けること以外は、実施例6と同一要領でチップ実装型基板を作製した。尚、本実施例においても実施例1と同一部分または相当部分には同一符号を附して説明する。
Example 8
In this example, a chip-mounted substrate was fabricated in the same manner as in Example 6 except that a cavity for mounting a chip-type electronic component was provided. In the present embodiment, the same or corresponding parts as those in the first embodiment will be described with the same reference numerals.
本実施例のチップ実装型基板は、図8から推定されるように、チップ型電子部品がセラミック多層基板の上下両面に実装され、しかも下面のチップ型電子部品はキャビティC内に収納されている以外は、実施例6に準じて構成されている。従って、本実施例ではセラミック多層基板の下面のキャビティ内にチップ型電子部品を実装する工程を有する以外は、実施例7と同一要領でチップ実装型基板を作製した。 As estimated from FIG. 8, the chip-type electronic component of this embodiment has chip-type electronic components mounted on both upper and lower surfaces of the ceramic multilayer substrate, and the chip-type electronic components on the lower surface are accommodated in the cavity C. Other than this, the configuration is the same as that in the sixth embodiment. Therefore, in this example, a chip mounting type substrate was manufactured in the same manner as in Example 7 except that the chip type electronic component was mounted in the cavity on the lower surface of the ceramic multilayer substrate.
本実施例では、図8に示すように、実施例1と同一要領でセラミックグリーンシート111Aを所定枚数作製し、これらのセラミックグリーンシート111Aに必要に応じて配線パターン111Bとして面内導体部111C及びビア導体部111Dを所定のパターンで形成した。これらのセラミックグリーンシート111Aはいずれも焼成後の厚みが100μmのものであった。図8に示すように、一枚のセラミックグリーンシート111Aはセラミック焼結体112を実装するために使用し、他の2枚のセラミックグリーンシートにはそれぞれセラミック焼結体112を収納し得る大きさで大きさの異なる貫通孔H、H1を設け、これらのセラミックグリーンシート111A’、111A”はいずれもキャビティCを形成するために使用した。また、一方の拘束層114Aにはセラミックグリーンシート111A” の貫通孔と同一大きさの貫通孔H1を設けた。
In this example, as shown in FIG. 8, a predetermined number of ceramic
次いで、貫通孔のない拘束層114を配置し、この拘束層114の上面に有機系接着剤層を形成した後、この拘束層114の上面の所定の位置にチップ型電子部品の素体であるセラミック焼結体112を搭載して、接合、固定した。この拘束層114上にセラミックグリーンシート111Aの面内導体部111C、111Cと拘束層114上のセラミック焼結体112の外部端子電極112D、112Eとの位置合わせを行った後、セラミックグリーンシート111Aを拘束層114上面に所定の圧力で仮圧着した。
Next, a constraining
然る後、貫通孔H、H1を有する2枚のセラミックグリーンシート111A’、111A”をセラミックグリーンシート111A上に順次積層してキャビティ付きの、未焼成のセラミック積層体111を形成した後、その上に貫通孔H1を有する拘束層114Cを積層し、所定の圧力で本圧着して図8に示す未焼成の複合積層体120Eを得た。尚、図8では上下を反対にして図示してあり、図8ではキャビティはダウンキャビティとして形成されている。この未焼成の複合積層体120Eを850℃で焼成することによってダウンキャビティCを有するチップ実装型基板を得た。
Thereafter, two ceramic
本実施例によれば、キャビティのように複雑な表面形状を有するセラミック多層基板であっても、上面が平坦なセラミックグリーンシート111Aにセラミック焼結体112を簡単に実装することができる他、実施例1と同様にチップ型電子部品の外部端子電極は表面電極部と一体的に焼結し、表面電極部に対して強固に固着され、実施例1と同様の作用効果が得られた。
According to the present embodiment, the ceramic
実施例9
本実施例では、実施例3のチップ実装型基板の上面にキャビティが設けること以外は、実施例3と同一要領でチップ実装型基板を作製した。尚、本実施例においても実施例3と同一部分または相当部分には同一符号を附して説明する。
Example 9
In this example, a chip-mounted substrate was fabricated in the same manner as in Example 3, except that a cavity was provided on the upper surface of the chip-mounted substrate of Example 3. In the present embodiment, the same or corresponding parts as those in the third embodiment will be described with the same reference numerals.
本実施例では、図9の(a)に示すように、実施例3と同一要領でセラミックグリーンシート111Aと拘束層111Eとを積層して複合シートを所定枚数(図9の(a)では5枚)作製した。各複合シートそれぞれには必要に応じて配線パターン111Bとして面内導体部111C及びビア導体部111Dを所定のパターンで形成する。面内導体部111Cはセラミックグリーンシート側に形成した。2枚の複合シートには同一大きさの貫通孔Hを設け、また、一枚の複合シートには2枚の複合シートよりも大きな貫通孔H1を設け、これらの複合シートはキャビティCを形成するために用い、残りの貫通孔を有しない2枚の複合シートはキャビティCの底面を形成する主体層として用いた。また、セラミックグリーンシート111Aを作製し、このセラミックグリーンシート111Aにも配線パターン111Bとして面内導体部111C及びビア導体部111Dを形成した。
In this example, as shown in FIG. 9A, a predetermined number of composite sheets (5 in FIG. 9A) are obtained by laminating ceramic
次いで、図9の(a)に示すように、セラミックグリーンシート111A上に2枚の複合シートを積層し、仮圧着して主体層を形成した。この主体層上に有機系接着剤層を形成し、キャビティCの底面となる領域にセラミック焼結体112の外部端子電極112D、112Eと表面電極111Cとの位置合わせを行った後、セラミック焼結体112を外部端子電極112D、112Eを介して表面電極111C、111Cに接合し、固定した。次いで、貫通孔Hを有する2枚の複合シート及び貫通孔H1を有する一枚の複合シートを順次積層した後、所定の圧力で本圧着して主体層の上面にキャビティC(同図の(b)参照)となる開口部を形成し、未焼成のセラミック積層体111を作製した。この未焼成のセラミック積層体111を850℃で焼成することによって、キャビティCを有するチップ実装型基板10F(図9の(b)参照)を得た。この焼成によって上下のセラミック層11A、11A間に介在する拘束層11Eは、セラミック層11Aから拡散したガラス成分が固化してセラミック多層基板11として強固に一体化し、また、チップ型電子部品12の外部端子電極12D、12EとキャビティC底面の表面電極11C、11Cは一体的に焼結し、半田等の接合材を介することなく強固に接続されている。
Next, as shown in FIG. 9A, two composite sheets were laminated on the ceramic
本実施例によれば、キャビティCのように複雑な表面形状を有するセラミック多層基板11であっても、上面が平坦な主体層にセラミック焼結体112を搭載するだけで、チップ型電子部品12を簡単に実装することができると共に、キャビティCを有するセラミック多層基板11の反りやうねりを抑制することができる他、実施例1と同様の作用効果が得られた。
According to this embodiment, even in the case of the
実施例10
本実施例では、拘束層を内蔵する未焼成のセラミック積層体の下面に拘束層を配置すること以外は、実施例3と同一要領でチップ実装型基板を作製した。尚、本実施例においても実施例3と同一部分または相当部分には同一符号を附して説明する。
Example 10
In this example, a chip-mounted substrate was produced in the same manner as in Example 3 except that the constraining layer was disposed on the lower surface of the unfired ceramic laminated body containing the constraining layer. In the present embodiment, the same or corresponding parts as those in the third embodiment will be described with the same reference numerals.
本実施例では、図10の(a)に示すように拘束層114を作製し、この拘束層114の上に、実施例3と同一要領で作製された一枚のセラミックグリーンシート111A及び5枚の複合シートを積層し、未焼成のセラミック積層体111と拘束層114を所定の圧力で圧着し、この未焼成のチップ実装型基板110Gを850℃で焼成して、同図の(b)に示すチップ実装型基板10Gを得た。
In this example, a constraining
105mm□で0.5mm厚の本実施例のチップ実装型基板10Gについて反りを測定した。また、実施例3で得られた同一大きさのチップ実装型基板10Aについても同様に反りを測定し、これらの測定結果を表4に示した。
Warpage was measured for the chip-mounted
表4に示す結果によれば、本実施例のチップ実装型基板10Gは実施例3のチップ実装型基板10Aと比較して更に反りやうねりが小さくなっていることが判った。従って、拘束層111Eを内蔵する未焼成のセラミック積層体の下面に拘束層114を設けることによって、反りやうねりを更に抑制することができ、実施例9に示すようにセラミック多層基板11の上面にキャビティを形成する時にセラミック多層基板11の反りやうねりを更に抑制することができることが判った。
According to the results shown in Table 4, it was found that the chip mounted
実施例11
本実施例では、キャビティに相当する開口部を有する未焼成のセラミック層の下面に拘束層を配置すること以外は、実質的に実施例9のチップ実装型基板と同一要領でチップ実装型基板を作製した。尚、本実施例においても実施例9と同一部分または相当部分には同一符号を附して説明する。
Example 11
In this example, the chip mounting type substrate is substantially the same as the chip mounting type substrate of Example 9 except that the constraining layer is disposed on the lower surface of the unfired ceramic layer having the opening corresponding to the cavity. Produced. In the present embodiment, the same or corresponding parts as those in the ninth embodiment are denoted by the same reference numerals.
本実施例では、図11の(a)に示すように、実施例9と同一要領で大きさの異なる貫通孔H、H1を有する二種類の複合シートを作製すると共に主体層を形成するセラミックグリーンシート111A及び複合シートを作製した。これらのセラミックグリーンシート111A及び複合シートはいずれも所定のパターンで形成された配線パターン111B(面内導体部111C及びビア導体部111D)を有している。更に、本実施例では、実施例1と同一要領で拘束層114を作製した。
In this example, as shown in FIG. 11 (a), two types of composite sheets having through holes H and H1 having different sizes in the same manner as in Example 9 were produced, and a ceramic green forming a main layer was formed. A
次いで、図11の(a)に示すように、拘束層114の上面に有機系接着剤層を形成した後、この拘束層114の所定の位置にセラミック焼結体112を搭載し、接合、固定した。この拘束層114上のセラミック焼結体112の外部端子電極112D、112Eとセラミックグリーンシート111A下面の表面電極部111C、111Cとの位置合わせを行った後、セラミックグリーンシート111A及び2枚の複合シートを積層し、仮圧着して主体層を形成した。この主体層の上面に有機系接着剤層を形成した後、キャビティC(同図の(b)参照)の底面となる領域内の表面電極111C、111Cとセラミック焼結体112の外部端子電極112D、112Eとの位置合わせを行った後、セラミック焼結体112を主体層の上面に接合し、固定した。次いで、貫通孔Hを有する2枚の複合シート及び貫通孔H1を有する一枚の複合シートを順次積層した後、所定の圧力で本圧着して主体層の上面にキャビティCとなる開口部を形成し、図11の(a)に示す未焼成のセラミック積層体111を拘束層114上に形成して複合積層体120Hを作製した。この未焼成の複合積層体120Hを850℃で焼成した後、拘束層114を除去することによって、キャビティCを有するチップ実装型基板10H(図11の(b)参照)を得た。この焼成によって上下のセラミック層11A、11A間に介在する拘束層11Eは、セラミック層11Aから拡散したガラス成分が固化してセラミック多層基板11として強固に一体化し、また、チップ型電子部品12の外部端子電極12D、12EとキャビティC底面の表面電極11C、11Cは一体的に焼結し、半田等の接合材を介することなく強固に接続されている。尚、110Hは拘束層114上に形成された未焼成のチップ実装型基板である。
Next, as shown in FIG. 11A, after an organic adhesive layer is formed on the upper surface of the constraining
本実施例によれば、キャビティCのように複雑な表面形状を有するセラミック多層基板11であっても、上面が平坦な主体層にセラミック焼結体112を搭載するだけで、チップ型電子部品12を簡単に実装することができ、しかもセラミック多層基板11の反りやうねりを抑制することができる他、実施例1と同様の作用効果が得られた。
According to this embodiment, even in the case of the
実施例12
本実施例では、チップ型電子部品としての積層セミックコンデンサの外部電極構造を異にする以外は、実施例1のチップ実装型基板10と同様に構成されている。従って、本実施例のチップ実装型基板は、実施例1と同一要領で作製することができるため、以下ではチップ型電子部品の構造についてのみ説明する。尚、本実施例においても実施例9と同一部分または相当部分には同一符号を附して説明する。
Example 12
The present embodiment is configured in the same manner as the chip-mounted
本実施例に用いられるチップ型電子部品12は、図12に示すように、積層セラミックコンデンサとして構成されている。このチップ型電子部品12は、同図に示すように、複数の誘電体セラミック層12Aが積層された積層体と、上下の誘電体セラミック層12A間に配置され且つ誘電体セラミック層12Aを介して対向する複数の内部電極層12B、12Cと、積層体内の左右端部に配置され且つ複数の内部電極層12B、12Cの端部中央を貫通して接続されたビア導体として形成された左右一対の外部端子電極12D、12Eと、を有している。ビア導体として形成された一方の外部端子電極12Dは、一つ置きに配置された一方の内部電極層12Bの全てに接続され、下端面が積層体の下面に表出している。他方の外部端子電極12Eは、一つ置きに配置された他方の内部電極層12Cの全てに接続され、下端面が積層体の下面に表出している。その他は実施例1の積層セラミックコンデンサと同様に構成されている。
The chip-type
本実施例では、チップ型電子部品12の外部端子電極12D、12Eであるビア導体が下端においてセラミック多層基板11表面の表面電極11C、11Cと一体的に焼結して強固に接続されている。従って、本実施例においても実施例1と同様の作用効果が得られた。つまり、チップ型電子部品12の外部端子電極12D、12Eが如何なる形態であっても、半田等の接合材料を介することなくセラミック多層基板11上面の表面電極11C、11Cとチップ型電子部品12の外部端子電極12D、12Eとを確実且つ強固に接続することができることが判った。
In this embodiment, the via conductors that are the
尚、上記各実施例では、セラミック基板のセラミック材料として低温焼結セラミック材料を用いた場合について説明したが、セラミック材料としては低温焼結セラミック材料に制限されるものではなく、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライト等のセラミック材料に焼結助材を加え、1050℃以上の高温で焼成する高温焼結セラミック材料を用いても良い。高温焼結セラミック材料を用いる場合には、電極材料として、例えばモリブデン、白金、パラジウム、タングステン、ニッケル及びこれらの金属を含む合金等を用いることができる。また、上記各実施例では複数のセラミック層を積層して形成されたセラミック多層基板を例に挙げて説明したが、セラミック層が単層のものであっても良い。 In each of the above embodiments, the case where a low-temperature sintered ceramic material is used as the ceramic material of the ceramic substrate has been described. However, the ceramic material is not limited to the low-temperature sintered ceramic material, and alumina, aluminum nitride, A sintering aid may be added to a ceramic material such as mullite, and a high temperature sintered ceramic material fired at a high temperature of 1050 ° C. or higher may be used. When a high-temperature sintered ceramic material is used, for example, molybdenum, platinum, palladium, tungsten, nickel, an alloy containing these metals, or the like can be used as the electrode material. In each of the above embodiments, a ceramic multilayer substrate formed by laminating a plurality of ceramic layers has been described as an example. However, the ceramic layer may be a single layer.
要するに、本発明は上記各実施例に何等制限されるものではなく、チップ型電子部品の外部端子電極とセラミック基板の表面電極とを半田等の接合材料を用いることなく、焼結により外部端子電極と表面電極とを一体化したものであれば、本発明に包含される。 In short, the present invention is not limited to the above embodiments, and the external terminal electrode of the chip-type electronic component and the surface electrode of the ceramic substrate can be sintered without using a bonding material such as solder. And the surface electrode are included in the present invention.
本発明は、例えば種々の電子機器に用いられるチップ型電子部品を搭載したセラミック基板に好適に利用することができる。 The present invention can be suitably used for, for example, a ceramic substrate on which chip-type electronic components used in various electronic devices are mounted.
10、10A、10C、10D、10F、10G10H、10I チップ実装型基板(チップ型電子部品を搭載したセラミック基板)
11 セラミック多層基板
11B 配線パターン
11C 面内導体、表面電極
11D バンプ電極
11E 拘束層
12 チップ型電子部品
12D、12E 外部端子電極(端子電極)
111 未焼成のセラミック積層体
111A セラミックグリーンシート(セラミックグリーン体)
111C 表面電極部(導体部)
111D ビア導体部(導体部)
112 セラミック焼結体
112D、112E 外部端子電極部
114、114B、114C 拘束層
114A 圧粉体(拘束層)
10, 10A, 10C, 10D, 10F, 10G10H, 10I Chip mounting substrate (ceramic substrate on which chip electronic components are mounted)
11
111 Unfired
111C Surface electrode part (conductor part)
111D via conductor (conductor)
112 Ceramic
Claims (12)
上記セラミックグリーン体を焼結させると共に、上記セラミックグリーン体上の上記導体部と上記チップ型電子部品の端子電極とが焼結によって一体化するように、且つ、上記セラミックグリーン体の平面方向の寸法が実質的に変化しないように、上記チップ型電子部品を搭載した上記セラミックグリーン体を焼成する工程と、を含む
ことを特徴とするチップ型電子部品を搭載したセラミック基板の製造方法。 Mounting a chip-type electronic component having a ceramic sintered body as a base body and a terminal electrode on a ceramic green body having a conductor portion on the surface so that the terminal electrode is in contact with the conductor portion;
The ceramic green body is sintered, the conductor part on the ceramic green body and the terminal electrode of the chip-type electronic component are integrated by sintering, and the dimensions of the ceramic green body in the planar direction Firing the ceramic green body on which the chip-type electronic component is mounted, so that the substrate does not substantially change. A method for producing a ceramic substrate mounted with a chip-type electronic component.
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