JP2009206233A - Method of manufacturing ceramic substrate - Google Patents

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Yasuo Fukuda
康雄 福田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a ceramic substrate which can be fired by microwave heating without increasing the dielectric constant of a first insulating layer. <P>SOLUTION: The method of manufacturing the ceramic substrate is provided in which a laminate is formed with: a first unfired sheet containing a glass component having a first glass transition point; a second unfired sheet containing a glass component having a second glass transition point lower than that of the first glass transition point by 80°C or more and an additive; and an internal wiring conductor. The laminate is heated up to the second glass transition point by microwave having a first output intensity, and heated and fired up to the first glass transition point by irradiation with a microwave having an output intensity higher than the first output intensity. The dielectric constant of the additive is preferably not less than 7 and, specifically, one of SiC, Si<SB>3</SB>N<SB>4</SB>, Co<SB>2</SB>O<SB>3</SB>, Cr<SB>2</SB>O<SB>3</SB>, TiO<SB>2</SB>and ZrO<SB>2</SB>having high dielectric constants is used. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、セラミック基板の製造方法に関し、特にマイクロ波による加熱焼成を利用したセラミック基板の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic substrate, and more particularly to a method for manufacturing a ceramic substrate using heating and firing with microwaves.

近年、使用される周波数帯域がGHzを超える高周波帯に移行しつつある。高周波信号を高速で伝送する上で、配線層を形成する導体の抵抗が小さいことが要求され、絶縁層にもより低い比誘電率が要求される。このため、ガラスとセラミックス(無機質フィラー)との混合物を焼成して得られるガラスセラミックスを絶縁層として用いるガラスセラミック多層基板が注目されている。   In recent years, the frequency band used is shifting to a high frequency band exceeding GHz. In order to transmit a high-frequency signal at a high speed, the resistance of the conductor forming the wiring layer is required to be small, and a lower relative dielectric constant is also required for the insulating layer. For this reason, a glass ceramic multilayer substrate using glass ceramics obtained by firing a mixture of glass and ceramics (inorganic filler) as an insulating layer has attracted attention.

しかし、ガラスセラミック多層基板は、焼成時に焼結に伴う収縮が生じるために、所望の寸法精度が得られない場合がある。   However, since the glass ceramic multilayer substrate shrinks due to sintering during firing, desired dimensional accuracy may not be obtained.

よって、これを解決するために、ガラス成分のガラス転移点が異なる2種類のセラミックグリーンシートを交互に積層してグリーンシート積層体を形成し、そのグリーンシート積層体を焼成する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。そして、この方法によれば、ガラス転移点の低いガラス成分を有する第1セラミックグリーンシートに収縮が発生し始めても、ガラス転移点の高いガラス成分を有する第2セラミックグリーンシートは原形を有しているため、第1セラミックグリーンシートに発生する収縮は、第2セラミックグリーンシートによって抑制され、逆に、第2セラミックグリーンシートに収縮が発生し始めても、第1セラミックグリーンシートは収縮反応が実質的に終了して安定状態となっているため、第1セラミックグリーンシートに発生する収縮は、既に安定状態となった第2セラミックシートによって抑制されるとされている。
特開平6−97656号公報
Therefore, in order to solve this, a method has been proposed in which two types of ceramic green sheets having different glass transition points of glass components are alternately laminated to form a green sheet laminate, and the green sheet laminate is fired. (For example, refer to Patent Document 1). According to this method, even if the first ceramic green sheet having a glass component having a low glass transition point starts to shrink, the second ceramic green sheet having a glass component having a high glass transition point has an original shape. Therefore, the shrinkage generated in the first ceramic green sheet is suppressed by the second ceramic green sheet. Conversely, even if the second ceramic green sheet starts to shrink, the first ceramic green sheet has a substantial shrinkage reaction. Therefore, the shrinkage generated in the first ceramic green sheet is supposed to be suppressed by the second ceramic sheet already in the stable state.
JP-A-6-97656

しかし、従来の方法では、第2セラミックグリーンシートの収縮完了温度と、第1セラミックグリーンシートの焼結開始温度とが近接しており、明確に分離することが困難であるため、第2セラミックグリーンシートの収縮が完了する前に、第1セラミックグリーンシートが収縮を始めることになり、作製されたセラミック基板において所望の寸法精度が得られないという問題があった。   However, in the conventional method, the shrinkage completion temperature of the second ceramic green sheet and the sintering start temperature of the first ceramic green sheet are close to each other and it is difficult to clearly separate them. Before the contraction of the sheet is completed, the first ceramic green sheet starts to contract, and there is a problem that a desired dimensional accuracy cannot be obtained in the manufactured ceramic substrate.

本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、より寸法制度の高いセラミック基板を得ることができるセラミック基板の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a ceramic substrate that can obtain a ceramic substrate with a higher dimensional system.

本発明は、マイクロ波を用いて加熱焼成することにより積層ガラスセラミック基板を製造するセラミック基板の製造方法であって、
第1ガラス転移点を有するガラス成分を含む複数の第1未焼結シートと、前記第1ガラス転移点よりも80℃以上低い第2ガラス転移点を有するガラス成分および添加剤を含む少なくとも1つの第2未焼結シートを準備する準備工程と、
前記第1未焼結シートに導体ペーストを塗布する塗布工程と、
前記第1未焼結シートおよび前記第2未焼結シートを積層して、未焼成状態の積層基板を得る積層工程と、
前記未焼成状態の積層基板にマイクロ波を照射することにより、該未焼成状態の積層基板を焼成する焼成工程と、を有しており、
前記焼成工程は、
第1の出力強度のマイクロ波を照射して前記積層基板を前記第2ガラス転移点まで加熱する第1加熱工程と、
前記第1の出力強度よりも高い出力強度を有するマイクロ波を照射して前記積層基板を第1ガラス転移点まで加熱する第2加熱工程と、
を備える。
The present invention is a ceramic substrate manufacturing method for manufacturing a laminated glass ceramic substrate by heating and firing using a microwave,
A plurality of first unsintered sheets including a glass component having a first glass transition point; and at least one glass component having a second glass transition point lower than the first glass transition point by 80 ° C. and an additive. A preparation step of preparing a second unsintered sheet;
An application step of applying a conductor paste to the first green sheet;
A lamination step of laminating the first unsintered sheet and the second unsintered sheet to obtain an unsintered laminated substrate;
A firing step of firing the unsintered laminated substrate by irradiating the unsintered laminated substrate with microwaves, and
The firing step includes
A first heating step of heating the laminated substrate to the second glass transition point by irradiating a microwave of a first output intensity;
A second heating step of heating the laminated substrate to a first glass transition point by irradiating a microwave having an output intensity higher than the first output intensity;
Is provided.

上記セラミック基板の製造方法において、好ましくは、前記の積層工程の前に、前記の第1未焼結シートに導体ペーストを塗布する塗布工程を有する。   Preferably, the method for manufacturing a ceramic substrate includes an application step of applying a conductor paste to the first unsintered sheet before the laminating step.

上記セラミック基板の製造方法において、好ましくは、前記の添加剤は、比誘電率が7以上である。   In the method for manufacturing a ceramic substrate, preferably, the additive has a relative dielectric constant of 7 or more.

また、上記セラミック基板の製造方法において、前記の添加剤は、SiC、Si、Co、Cr、TiOおよびZrOの少なくとも1つである。 In the method for producing a ceramic substrate, the additive is at least one of SiC, Si 3 N 4 , Co 2 O 3 , Cr 2 O 3 , TiO 2 and ZrO 2 .

また、上記セラミック基板の製造方法において 好ましくは、前記の第2未焼結シートは、無機物フィラーを含み、前記の第2未焼結シートにおける前記の添加剤の含有量は、前記第の2未焼結シートの前記ガラス成分および前記の無機物フィラーを100重量%としたときに、0.5〜40重量%である。   In the method for manufacturing a ceramic substrate, preferably, the second unsintered sheet includes an inorganic filler, and the content of the additive in the second unsintered sheet is the second unsintered sheet. When the glass component of the sintered sheet and the inorganic filler are 100% by weight, it is 0.5 to 40% by weight.

本発明のセラミック基板の製造方法によれば、より寸法制度の高いセラミック基板を得ることができる   According to the method for manufacturing a ceramic substrate of the present invention, a ceramic substrate having a higher dimensional system can be obtained.

以下に、添付の図面を参照して、本発明のセラミック基板の製造方法について詳細に説明する。   Hereinafter, a method for producing a ceramic substrate of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、本実施の形態によるセラミック基板の製造方法により作製されたセラミック配線基板1の構成を示す断面図である。セラミック配線基板1は、内部に配線導体2による所定回路が形成された積層体基板3を含んで構成され、必要に応じて積層体基板3の主面に表面配線導体4、5、厚膜抵抗体膜、および保護膜などを形成し、さらに、表面配線導体4、5に接合した各種電子部品6などから構成される。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a ceramic wiring substrate 1 manufactured by the method for manufacturing a ceramic substrate according to the present embodiment. The ceramic wiring substrate 1 is configured to include a multilayer substrate 3 in which a predetermined circuit is formed by a wiring conductor 2, and surface wiring conductors 4, 5 and thick film resistors are formed on the main surface of the multilayer substrate 3 as necessary. A body film, a protective film, and the like are formed, and further, various electronic components 6 joined to the surface wiring conductors 4 and 5 are formed.

積層体基板3は、第1未焼結シートが焼結して成る第1セラミック絶縁層3a〜3e、第2未焼結シートが焼結して成る第2セラミック絶縁層3p〜3s、内部配線導体2を含み、所定回路が内装されている。   The laminated substrate 3 includes first ceramic insulating layers 3a to 3e formed by sintering the first unsintered sheet, second ceramic insulating layers 3p to 3s formed by sintering the second unsintered sheet, and internal wiring. A predetermined circuit including the conductor 2 is provided.

第1セラミック絶縁層3a〜3e、および第2セラミック絶縁層3p〜3sとしては、例えば800〜1000℃前後の比較的低い温度で焼成可能なガラスセラミック材料が用いられる。   As the first ceramic insulating layers 3 a to 3 e and the second ceramic insulating layers 3 p to 3 s, glass ceramic materials that can be fired at a relatively low temperature of, for example, about 800 to 1000 ° C. are used.

ガラスセラミック材料は、主に無機物フィラーおよびガラス成分を含み、無機物フィラーとしては、コランダム(αアルミナ)、クリストバライト、石英、ムライト、またはコーディエライトなどが例示できる。   The glass-ceramic material mainly contains an inorganic filler and a glass component, and examples of the inorganic filler include corundum (α alumina), cristobalite, quartz, mullite, and cordierite.

また、ガラス成分は、複数の金属酸化物を含む低融点結晶化ガラスからなり、例えば800〜1000℃前後の比較的低い温度で焼成処理することによって、コーディエライト、ムライト、アノーサイト、セルジアン、スピネル、ガーナイト、ウイレマイト、ドロマイト、ペタライト、およびそれらの置換誘導体の結晶相の少なくとも1種類を析出するものである。   Further, the glass component is made of low melting point crystallized glass containing a plurality of metal oxides, for example, cordierite, mullite, anorthite, serdian, by firing at a relatively low temperature of about 800 to 1000 ° C. At least one of crystal phases of spinel, garnite, willemite, dolomite, petalite, and substituted derivatives thereof is precipitated.

内部配線導体2を構成する内層導体2aおよびビアホール導体2bは、Ag系(Ag単体、Ag−PdなどのAg合金)、Cu系(Cu単体、Cu合金)、Pd系(Pd単体、Pd合金)、またはPt(Pt単体、Pt合金)などの金属導体からなり、内層導体2aの厚みは8〜15μm程度であり、ビアホール導体2bの直径は任意な値とすることができるが、例えば50〜250μmである。   The inner layer conductor 2a and the via-hole conductor 2b constituting the internal wiring conductor 2 are Ag-based (Ag simple substance, Ag alloy such as Ag-Pd), Cu-based (Cu simple substance, Cu alloy), Pd-based (Pd simple substance, Pd alloy). Or the inner conductor 2a has a thickness of about 8 to 15 μm, and the diameter of the via-hole conductor 2b can be set to an arbitrary value, for example, 50 to 250 μm. It is.

表面配線導体4,5は、Ag系(Ag単体、Ag−PdなどのAg合金)、Cu系(Cu単体、Cu合金)、Pd系(Pd単体、Pd合金)、またはPt(Pt単体、Pt合金)などの金属導体から成り、例えば、焼成処理される前の積層体基板3に既に形成されている。   The surface wiring conductors 4 and 5 are made of Ag-based (Ag simple substance, Ag alloy such as Ag-Pd), Cu-based (Cu simple substance, Cu alloy), Pd-based (Pd simple substance, Pd alloy), or Pt (Pt simple substance, Pt). For example, it is already formed on the laminate substrate 3 before being fired.

このような積層体基板3の表面配線導体4,5には、厚膜抵抗体膜若しくは保護膜が形成され、チップ状コンデンサ、チップ状抵抗器、トランジスタ、またはIC(Integrated Circuit)などの各種電子部品6などが半田、またはワイヤボンディングなどによって表面配線導体4,5と導通可能に搭載されている。   A thick film resistor film or a protective film is formed on the surface wiring conductors 4 and 5 of the multilayer substrate 3, and various electronic devices such as a chip capacitor, a chip resistor, a transistor, or an IC (Integrated Circuit) are provided. The component 6 or the like is mounted so as to be conductive with the surface wiring conductors 4 and 5 by soldering or wire bonding.

以下に、セラミック配線基板1の製造方法について説明する。   Below, the manufacturing method of the ceramic wiring board 1 is demonstrated.

(未焼結シートおよび導電性ペーストの準備工程)
まず、第1セラミック絶縁層3a〜3eとなる第1未焼結シート、および第2セラミック絶縁層3p〜3sとなる第2未焼結シートを準備し、内層導体2a、ビアホール導体2b、若しくは表面配線導体4,5となる導体膜または導体を形成するための低抵抗金属材料(Ag、Cu、Pd、Pt、若しくはそれらの合金)、比誘電率の高い添加物(SiC、Si34、Co、Cr23、TiO2およびZrO2から選ばれる1種または2種以上)、ガラスフリット、および有機ビヒクルなどから成る導電性ペーストをそれぞれ準備する。
(Preparation process of unsintered sheet and conductive paste)
First, the 1st green sheet used as the 1st ceramic insulating layers 3a-3e and the 2nd green sheet used as the 2nd ceramic insulating layers 3p-3s are prepared, inner layer conductor 2a, via-hole conductor 2b, or surface Low resistance metal material (Ag, Cu, Pd, Pt, or alloys thereof) for forming a conductor film or conductor to be the wiring conductors 4 and 5, an additive having a high relative dielectric constant (SiC, Si 3 N 4 , Conductive pastes made of Co 2 O 3 , Cr 2 O 3 , TiO 2 and ZrO 2 ), glass frit, and organic vehicle are prepared.

上述の第1未焼結シートおよび第2未焼結シートは、低融点結晶化ガラスフリット、無機物フィラー、バインダ、および溶剤を均質混練して、ドクターブレード法などでテープ成型し、所定の大きさに裁断されて形成される。   The above-mentioned first unsintered sheet and second unsintered sheet are kneaded with a low melting point crystallized glass frit, an inorganic filler, a binder, and a solvent and tape-molded by a doctor blade method or the like to a predetermined size. It is cut and formed.

低融点結晶化ガラスフリットとは、上述したように、800〜1000℃前後の比較的低い温度で焼成処理することによって、コーディエライト、ムライト、アノーサイト、セルジアン、スピネル、ガーナイト、ウイレマイト、ドロマイト、ペタライト、およびその置換誘導体の結晶相を少なくとも1種類析出するガラス組成物からなり、平均粒径は、1.0〜6.0μmであり、好ましくは1.5〜3.5μmである。   As described above, the low-melting crystallized glass frit is obtained by firing at a relatively low temperature of about 800 to 1000 ° C., so that cordierite, mullite, anorthite, serdian, spinel, garnite, willemite, dolomite, It consists of a glass composition in which at least one crystal phase of petalite and its substituted derivative is precipitated, and the average particle size is 1.0 to 6.0 μm, preferably 1.5 to 3.5 μm.

特に、アノーサイト、またはセルジアンを析出するガラスフリットを用いれば、より強度の高い積層体基板3を得ることができ、コージェライト、またはムライトを析出するガラスフリットを用いれば、熱膨張率が低い積層体基板3を得ることができ、積層体基板3上にICベアチップなどのシリコンチップを搭載するための積層体基板として有効である。なお、強度が高く、熱膨張率が低い積層体基板3を得るため、アノーサイトおよびコージェライトを同時に析出させるガラス組成物として、例えば、B2 3 、SiO2 、Al2 3 、ZnO、およびアルカリ土類金属酸化物が有効である。 In particular, if a glass frit that precipitates anorthite or serdian is used, a laminate substrate 3 having higher strength can be obtained, and if a glass frit that precipitates cordierite or mullite is used, a laminate having a low thermal expansion coefficient can be obtained. The body substrate 3 can be obtained, and is effective as a laminate substrate for mounting a silicon chip such as an IC bare chip on the laminate substrate 3. In order to obtain a laminate substrate 3 having a high strength and a low coefficient of thermal expansion, for example, B 2 O 3 , SiO 2 , Al 2 O 3 , ZnO, And alkaline earth metal oxides are effective.

無機物フィラーは、積層体基板3の骨剤となるものであり、コランダム(αアルミナ)、クリストバライト、石英、ムライト、またはコージライトなどのセラミックが例示でき、その粒径は1.0〜6.0μmであり、好ましくは1.5〜4.0μmである。   The inorganic filler serves as an aggregate of the laminate substrate 3 and can be exemplified by ceramics such as corundum (α-alumina), cristobalite, quartz, mullite, cordierite, and the particle size is 1.0 to 6.0 μm. And preferably 1.5 to 4.0 μm.

バインダは、固形成分(ガラスフリット、および無機物フィラー)との濡れ性があり、熱分解性の良好なものでなくてはならない。同時にスリップの粘性を決めるものであるため、アクリル酸若しくはメタクリル酸系重合体のようなカルボキシル基、またはアルコール性水酸基を備えたエチレン性不飽和化合物が好ましい。添加量としては、全固形成分に対して25wt%以下であることが好ましい。   The binder must have wettability with solid components (glass frit and inorganic filler) and must have good thermal decomposability. Since the viscosity of the slip is determined at the same time, an ethylenically unsaturated compound having a carboxyl group or an alcoholic hydroxyl group such as an acrylic acid or methacrylic acid polymer is preferable. As an addition amount, it is preferable that it is 25 wt% or less with respect to all the solid components.

溶剤としては、有機系溶剤、または水系溶剤を用いることができるが、水系溶剤を用いる場合、バインダは水溶性である必要がある。水溶性のバインダには親水性の官能基、例えばカルボキシル基が付加されていることが好ましく、その付加量は酸価で表せば2〜300mgKOH/gであり、好ましくは5〜100mgKOH/gである。   As the solvent, an organic solvent or an aqueous solvent can be used. When an aqueous solvent is used, the binder needs to be water-soluble. It is preferable that a hydrophilic functional group, for example, a carboxyl group is added to the water-soluble binder, and the addition amount is 2 to 300 mgKOH / g in terms of acid value, and preferably 5 to 100 mgKOH / g. .

上述のバインダおよび溶剤は、ドクターブレード法による熱乾燥工程および積層体基板の焼成工程の脱バインダ過程で完全に熱分解しなくてはならないが、特に、600℃以下、好ましくは500℃以下で分解する材料がよい。   The above-mentioned binder and solvent must be completely thermally decomposed in the binder drying process of the thermal drying step by the doctor blade method and the firing step of the laminate substrate, and in particular, decompose at 600 ° C. or less, preferably 500 ° C. or less. Good material to do.

上述の無機物フィラーとガラス成分との構成比率は、無機物フィラーが10wt%〜50wt%、好ましくは20wt%〜35wt%であり、ガラス成分が90wt%〜50wt%、好ましくは80wt%〜65wt%である。   The constituent ratio of the above-mentioned inorganic filler and glass component is such that the inorganic filler is 10 wt% to 50 wt%, preferably 20 wt% to 35 wt%, and the glass component is 90 wt% to 50 wt%, preferably 80 wt% to 65 wt%. .

無機物フィラーが10wt%以上、すなわちガラス成分が90wt%未満であると、絶縁層中に占めるガラス質の割合が大きすぎず、積層体基板3の強度が良好に保持され、無機物フィラーが50wt%以下、すなわちガラス成分が50wt%以上では、積層体基板3の緻密性が良好に保持される。   When the inorganic filler is 10 wt% or more, that is, the glass component is less than 90 wt%, the ratio of the glassy material in the insulating layer is not too large, the strength of the laminate substrate 3 is maintained well, and the inorganic filler is 50 wt% or less. That is, when the glass component is 50 wt% or more, the denseness of the multilayer substrate 3 is maintained well.

ここで、本実施の形態によるセラミック配線基板1では、第1セラミック絶縁層1a〜eとなる第1未焼結シートに含まれるガラスフリットと、第2セラミック絶縁層3p〜3sとなる第2未焼結シートに含まれるガラスフリットとでは、ガラス転移点が80℃以上異なる。即ち、第1未焼結シートと第2未焼結シートとの間で、ガラス成分におけるガラス転移点の制御を行う。例えば、上述のガラス組成物において、第2未焼結シートのガラス転移点を低く設定する方法として、B2O3、ZnO、またはアルカリ土類金属の酸化物の組成比を増やす方法がある。また、Pb、Bi、またはCdなどの酸化物を添加したり、アルカリ金属の酸化物を添加したりしてもガラス転移点を低くすることができる。   Here, in the ceramic wiring substrate 1 according to the present embodiment, the glass frit contained in the first unsintered sheet serving as the first ceramic insulating layers 1a to 1e and the second uncoated steel serving as the second ceramic insulating layers 3p to 3s. The glass transition point differs from the glass frit contained in the sintered sheet by 80 ° C. or more. That is, the glass transition point in the glass component is controlled between the first green sheet and the second green sheet. For example, in the above glass composition, as a method of setting the glass transition point of the second unsintered sheet low, there is a method of increasing the composition ratio of B2O3, ZnO, or an alkaline earth metal oxide. Further, the glass transition point can be lowered by adding an oxide such as Pb, Bi, or Cd, or adding an oxide of an alkali metal.

例えば、第1セラミック絶縁層3a〜3eとなる第1未焼結シートは、B2 3 、SiO2 、Al2 3 、ZnO、およびアルカリ土類金属酸化物を主成分とする結晶化ガラスと、無機物フィラーとしてアルミナセラミック粉末とを用い、さらに、バインダとしてアクリル系樹脂を、溶剤としてトルエンなどを用いる。なお、固形成分の構成比率は、結晶化ガラスを70wt%、無機物フィラーを30wt%とする。これにより、ガラス転移点が740℃のガラス成分を含む第1未焼結シートを得る。 For example, the first unsintered sheet to be the first ceramic insulating layers 3a to 3e is a crystallized glass mainly composed of B 2 O 3 , SiO 2 , Al 2 O 3 , ZnO, and alkaline earth metal oxide. In addition, alumina ceramic powder is used as the inorganic filler, acrylic resin is used as the binder, and toluene is used as the solvent. The constituent ratio of the solid component is 70 wt% for the crystallized glass and 30 wt% for the inorganic filler. Thereby, the 1st non-sintered sheet containing the glass component whose glass transition point is 740 degreeC is obtained.

また、第2セラミック絶縁層3p〜3sとなる第2未焼結シートは、例えば、PbO、B2 3 、SiO2 、Al2 3 、ZnO、およびアルカリ土類金属酸化物を主成分とする結晶化ガラスと、無機物フィラーとしてアルミナセラミック粉末とを用い、さらに、バインダとしてアクリル系樹脂を、溶剤としてトルエンなどを用いる。なお、固形成分の構成比率は、結晶化ガラスを50wt%、無機物フィラーを50wt%とする。 The second unsintered sheet to be the second ceramic insulating layers 3p to 3s is mainly composed of, for example, PbO, B 2 O 3 , SiO 2 , Al 2 O 3 , ZnO, and alkaline earth metal oxide. Crystallized glass to be used, alumina ceramic powder as an inorganic filler, acrylic resin as a binder, and toluene as a solvent. The constituent ratio of the solid component is 50 wt% for the crystallized glass and 50 wt% for the inorganic filler.

ここで、本実施の形態によるセラミック配線基板1において、第2セラミック絶縁層3p〜3sとなる第2未焼結シートは、上述した固形成分に加え、第1セラミック絶縁層1a〜eよりも比誘電率の高い材料から成る添加剤を含む。   Here, in the ceramic wiring board 1 according to the present embodiment, the second unsintered sheet to be the second ceramic insulating layers 3p to 3s has a ratio higher than that of the first ceramic insulating layers 1a to e in addition to the solid components described above. Contains an additive made of a high dielectric constant material.

添加剤の比誘電率は7以上が好ましく、具体的には、比誘電率(εr)が高いSiC(εr=9〜12)、Si34(εr=7〜9)、Co(εr=6〜11)、Cr23(εr=10〜14)、TiO2(εr=80〜180)およびZrO2(εr=20〜30)、から選ばれる1種または2種以上を用いることができる。これにより、ガラス転移点が600℃のガラス成分を含む第2未焼結シートを得る。 The relative dielectric constant of the additive is preferably 7 or more. Specifically, SiC (εr = 9 to 12), Si 3 N 4 (εr = 7 to 9), Co 2 O 3 having a high relative dielectric constant (εr). (Εr = 6-11), Cr 2 O 3 (εr = 10-14), TiO 2 (εr = 80-180) and ZrO 2 (εr = 20-30), or one or more selected from Can be used. Thereby, the 2nd non-sintered sheet containing the glass component whose glass transition point is 600 degreeC is obtained.

以上のように、第2未焼結シートは比誘電率が7以上である添加剤を含んでいる場合には、第2未焼結シートがマイクロ波で優先的に加熱されるので、積層体基板の表面と同様に積層体基板の内部も加熱することができる。   As described above, when the second unsintered sheet contains an additive having a relative dielectric constant of 7 or more, the second unsintered sheet is preferentially heated by the microwave. The inside of the laminate substrate can be heated as well as the surface of the substrate.

なお、添加剤の含有量は、上述した固形成分に対し、すなわちガラスフリットおよび無機物フィラーを100重量%としたときに、0.5〜40重量%である。よって、第2未焼結シートを焼成して得られる第2セラミック絶縁層に対する添加剤の含有量も0.5〜40重量%となる。   In addition, content of an additive is 0.5-40 weight% when the glass frit and an inorganic filler are 100 weight% with respect to the solid component mentioned above. Therefore, the content of the additive to the second ceramic insulating layer obtained by firing the second unsintered sheet is also 0.5 to 40% by weight.

含有量が0.5重量%以上であると、マイクロ波による発熱性の低下を抑えることができ、加熱が可能になる。また、含有量が40重量%以下であると、第2未焼結シートの比誘電率(誘電損失)の上昇を抑制でき、内部配線導体2を通る高周波信号の遅延を抑えることができる。   When the content is 0.5% by weight or more, a decrease in heat generation due to microwaves can be suppressed, and heating becomes possible. Further, when the content is 40% by weight or less, an increase in the relative dielectric constant (dielectric loss) of the second unsintered sheet can be suppressed, and the delay of the high frequency signal passing through the internal wiring conductor 2 can be suppressed.

(穴開け加工およびペースト印刷工程)
次に、第1セラミック絶縁層1a〜eとなる第1未焼結シート、および第2セラミック絶縁層3p〜3sとなる第2未焼結シートに、ビアホール導体2bが形成される位置を考慮してNCパンチ等でスルーホールを形成し、続いて、上述した導電性ペーストを充填することにより、スルーホール内に導体ペーストを充填する。そして、第1セラミック絶縁層1a〜eとなる第1未焼結シート表面には、内層導体2aとなる導体膜を所定の回路形状となるように印刷する。
(Drilling and paste printing process)
Next, in consideration of the position where the via-hole conductor 2b is formed in the first unsintered sheet to be the first ceramic insulating layers 1a to 1e and the second unsintered sheet to be the second ceramic insulating layers 3p to 3s. Then, a through hole is formed by an NC punch or the like, and subsequently, the conductive paste is filled into the through hole by filling the conductive paste described above. And the conductor film used as the inner-layer conductor 2a is printed on the surface of the 1st non-sintered sheet used as the 1st ceramic insulating layers 1a-e so that it may become a predetermined circuit shape.

(積層工程)
スルーホールが充填され配線が印刷された第1未焼結シートおよびスルーホールが充填された第2未焼結シートを、第1セラミック絶縁層1a〜eおよび第2セラミック絶縁層3p〜3sとなるよう積層順序を考慮して積層し、熱圧着して未焼成状態の積層体基板を得る。
(Lamination process)
The first unsintered sheet filled with the through holes and printed with the wiring and the second unsintered sheet filled with the through holes become the first ceramic insulating layers 1a to e and the second ceramic insulating layers 3p to 3s. In this way, the layers are laminated in consideration of the order of lamination, and thermocompression-bonded to obtain an unfired laminate substrate.

(焼成工程)
図2は、未焼成状態の積層体基板を焼成する際に用いるマイクロ波焼成炉の構成を示す図であり、(a)は、マイクロ波焼成炉の平面図であり、(b)は、(a)の切断面線A−A’における断面図である。
(Baking process)
FIG. 2 is a view showing a configuration of a microwave baking furnace used when baking an unfired laminated substrate, (a) is a plan view of the microwave baking furnace, and (b) is ( It is sectional drawing in cut surface line AA 'of a).

図2に示すように、マイクロ波焼成炉11は、炉壁12の内部空間に、断熱材13で覆われた筐体14が配置される。筐体14の内部空間には、未焼成積層体基板15を載置するための複数の棚板16が、支柱17によって鉛直方向に所定の間隔をあけて設けられる。筐体14の内部空間は、炉壁12の外部と、雰囲気ガス供給用ノズル18および排気用ノズル19によって連通し、雰囲気ガス20は、外部から雰囲気ガス供給用ノズル18を通って筐体14の内部空間に供給され、排気ガス21は、筐体14の内部空間から排気用ノズル19を通って外部に放出される。   As shown in FIG. 2, in the microwave baking furnace 11, a casing 14 covered with a heat insulating material 13 is disposed in the internal space of the furnace wall 12. In the internal space of the housing 14, a plurality of shelf boards 16 for mounting the unfired laminated body substrate 15 are provided at predetermined intervals in the vertical direction by columns 17. The internal space of the housing 14 communicates with the outside of the furnace wall 12 by the atmospheric gas supply nozzle 18 and the exhaust nozzle 19, and the atmospheric gas 20 passes from the outside through the atmospheric gas supply nozzle 18 to the housing 14. The exhaust gas 21 is supplied to the internal space, and discharged from the internal space of the housing 14 to the outside through the exhaust nozzle 19.

マイクロ波による焼成方法としては、まず、導波管を通してマイクロ波焼成炉11内に導入されたマイクロ波により、未焼成積層体基板15自体が自己発熱するとともに、マイクロ波焼成炉11内に設けられた筐体14や棚板16も同時に自己発熱することにより、焼結した積層体基板3が得られる。このとき、表層部分は筐体14や棚板16からの放熱により、内部に比べて温度が高くなりがちである。本実施の形態では、積層体基板3の第2セラミック絶縁層3p〜3sとなる第2未焼結シートにマイクロ波による発熱性が高い添加剤が含まれているため、積層体基板3の内部と表層部分との温度勾配が極めて小さくなる。   As a firing method using microwaves, first, the unfired laminate substrate 15 itself self-heats by the microwave introduced into the microwave firing furnace 11 through the waveguide, and is provided in the microwave firing furnace 11. The case 14 and the shelf board 16 also self-heat at the same time, so that the laminated substrate 3 is obtained. At this time, the surface layer portion tends to have a higher temperature than the inside due to heat radiation from the housing 14 and the shelf board 16. In the present embodiment, since the second unsintered sheet to be the second ceramic insulating layers 3p to 3s of the multilayer substrate 3 contains an additive having high heat generation by microwaves, the inside of the multilayer substrate 3 And the temperature gradient between the surface layer portion becomes extremely small.

また、筐体14および棚板16はマイクロ波吸収性を有している。その材質としては、誘電損失(tanδ)が大きく、マイクロ波の吸収性が高いセラミック材料が好適である。そのような筐体14および棚板16を構成するセラミック材料としては、例えば炭化ケイ素系材料、またはアルミナ系材料等が挙げられる。   Moreover, the housing | casing 14 and the shelf board 16 have a microwave absorptivity. As the material, a ceramic material having a large dielectric loss (tan δ) and high microwave absorption is preferable. As a ceramic material which comprises such a housing | casing 14 and the shelf board 16, a silicon carbide type material or an alumina type material etc. are mentioned, for example.

また、円筒状の雰囲気ガス供給用ノズル18から雰囲気ガス20が筐体14内に供給されることにより、マイクロ波照射により未焼成の積層体基板に含まれるバインダが熱分解して発生した分解ガスが筐体14内において滞留することなく連続的に対向する側面の排気用ノズル19から排気ガス21として炉外に排出される。   In addition, by supplying the atmospheric gas 20 from the cylindrical atmospheric gas supply nozzle 18 into the housing 14, the decomposed gas generated by the thermal decomposition of the binder contained in the unfired laminate substrate by microwave irradiation. Are exhausted out of the furnace as exhaust gas 21 from exhaust nozzles 19 on the side surfaces that face each other without staying in the housing 14.

焼成雰囲気は、大気(酸化性)雰囲気または中性雰囲気で行われ、例えば、内層導体2aなどにCu系導体を用いる場合には、還元性雰囲気または中性雰囲気で行われる。   The firing atmosphere is an air (oxidizing) atmosphere or a neutral atmosphere. For example, when a Cu-based conductor is used for the inner layer conductor 2a or the like, the firing atmosphere is performed in a reducing atmosphere or a neutral atmosphere.

上述の未焼成状態の積層体基板を焼成処理する焼成工程は、脱バインダ過程と焼結過程からなる。   The firing process for firing the unfired laminate substrate includes a binder removal process and a sintering process.

まず脱バインダ過程では、第1セラミック絶縁層3a〜3eとなる第1未焼結シート、第2セラミック絶縁層3p〜3sとなる第2未焼結シート、内層導体2aとなる導体膜、およびビアホール導体2bとなるペーストに含まれる有機成分を焼失するためのものであり、例えば600℃以下の温度領域で行われる。   First, in the binder removal process, the first unsintered sheet to be the first ceramic insulating layers 3a to 3e, the second unsintered sheet to be the second ceramic insulating layers 3p to 3s, the conductor film to be the inner layer conductor 2a, and the via hole This is for burning off organic components contained in the paste to be the conductor 2b, and is performed in a temperature region of 600 ° C. or less, for example.

次に焼結過程では、第1セラミック絶縁層1a〜eとなる第1未焼結シートと、第2セラミック絶縁層3p〜3sとなる第2未焼結シートに含まれる結晶化ガラス成分が所定結晶相の析出反応を行うと同時に、無機物フィラーの粒界に均一に分散される。これにより、強固な積層体基板3が得られる。   Next, in the sintering process, the crystallized glass component contained in the first green sheet to be the first ceramic insulating layers 1a to 1e and the second green sheet to be the second ceramic insulating layers 3p to 3s is predetermined. Simultaneously with the precipitation reaction of the crystal phase, it is uniformly dispersed at the grain boundary of the inorganic filler. Thereby, the strong laminated substrate 3 is obtained.

具体的に、まず、第1加熱工程として、未焼成の積層体基板15を第2未焼結シートのガラス成分のガラス転移点まで加熱する。これにより、第2未焼結シートに含まれるガラス成分が所定結晶相の析出反応を行う。この段階では、第2未焼結シートに収縮が発生し始めても、ガラス転移点の高いガラス成分を有する第1未焼結シートは焼結されずに原形を有している。このため、第2未焼結シートに発生する収縮応力は、その積層体の積層方向に大きく作用し、積層方向に垂直な平面方向に対する作用は低減される。すなわち、第2未焼結シートに発生する収縮は、第1未焼結シートによって抑制される。   Specifically, first, as a 1st heating process, the unbaked laminated body board | substrate 15 is heated to the glass transition point of the glass component of a 2nd non-sintered sheet. Thereby, the glass component contained in a 2nd unsintered sheet performs precipitation reaction of a predetermined crystal phase. At this stage, even if the second unsintered sheet starts to shrink, the first unsintered sheet having a glass component having a high glass transition point is not sintered but has an original shape. For this reason, the shrinkage stress which generate | occur | produces in a 2nd unsintered sheet acts large on the lamination direction of the laminated body, and the effect | action with respect to the plane direction perpendicular | vertical to a lamination direction is reduced. That is, shrinkage generated in the second green sheet is suppressed by the first green sheet.

次に、第2加熱工程として、第1未焼結シートのガラス成分のガラス転移点まで加熱する。これにより、第1未焼結シートに含まれるガラス成分が所定結晶相の析出反応を行う。この段階では、第1未焼結シートに収縮が発生し始めても、第2未焼結シートは収縮反応が実質的に終了して安定状態となっている。このため、第1未焼結シートに発生する収縮応力は、その積層体の積層方向に大きく作用し、積層方向に垂直な平面方向に対する作用は低減される。すなわち、第1未焼結シートに発生する収縮は、既に安定状態となった第2未焼結シートによって抑制される。   Next, as a 2nd heating process, it heats to the glass transition point of the glass component of a 1st non-sintered sheet. Thereby, the glass component contained in a 1st unsintered sheet performs precipitation reaction of a predetermined crystal phase. At this stage, even if the first unsintered sheet starts to shrink, the second unsintered sheet is in a stable state with the shrinkage reaction substantially completed. For this reason, the shrinkage stress which generate | occur | produces in a 1st unsintered sheet acts large on the lamination direction of the laminated body, and the effect | action with respect to the plane direction perpendicular | vertical to a lamination direction is reduced. That is, the shrinkage that occurs in the first green sheet is suppressed by the second green sheet that is already in a stable state.

また、本実施の形態によるセラミック基板の製造方法においては、第1の加熱工程におけるマイクロ波の第1の出力強度よりも、第2の加熱工程におけるマイクロ波の第2の出力強度を高くしているため、第2未焼結シートの収縮が完了する温度と第1未焼結シートの収縮応力が発生する温度を確実に分離することができる。これにより、より寸法制度の高い積層体基板3を得ることができる。   In the method for manufacturing a ceramic substrate according to the present embodiment, the second output intensity of the microwave in the second heating step is set higher than the first output intensity of the microwave in the first heating step. Therefore, the temperature at which the shrinkage of the second green sheet is completed and the temperature at which the shrinkage stress of the first green sheet is generated can be reliably separated. Thereby, the laminated substrate 3 with a higher dimensional system can be obtained.

さらに、内層導体2aとなる導体膜、ビアホール導体2bとなるペーストにおいては、例えばAg系粉末を粒成長させて、低抵抗化させるとともに、絶縁層3a〜3eと一体化させる。このような焼結過程は、ピーク温度800〜1000℃に達する温度領域で行われる。   Further, in the conductive film to be the inner layer conductor 2a and the paste to be the via hole conductor 2b, for example, Ag-based powder is grown to reduce the resistance and integrated with the insulating layers 3a to 3e. Such a sintering process is performed in a temperature range that reaches a peak temperature of 800 to 1000 ° C.

(表面処理工程)
次に、焼成処理された積層体基板の両主面に表面処理を行う。ここでは、積層体基板3の上面側主面に、絶縁層1a、1eに形成したビアホール導体2bに接続されるように、例えば銅系導電性ペーストの印刷・乾燥、および焼き付けにより、表面配線導体4,5を形成する。ここで、銅系の表面配線導体4,5と銀系導体のビアホール導体2bとが接合することになる。このため、銀と銅との共晶温度を考慮して、銅系の導電性ペーストは低温(例えば780℃以下)で焼成可能なものを選択し、しかも、銅の酸化を防止するために還元性雰囲気または中性雰囲気下で行う。
(Surface treatment process)
Next, surface treatment is performed on both main surfaces of the fired laminate substrate. Here, the surface wiring conductor is formed by, for example, printing, drying, and baking of a copper-based conductive paste so as to be connected to the via-hole conductor 2b formed in the insulating layers 1a and 1e on the upper surface side main surface of the multilayer substrate 3. 4 and 5 are formed. Here, the copper-based surface wiring conductors 4 and 5 and the silver-based via-hole conductor 2b are joined. Therefore, considering the eutectic temperature of silver and copper, select a copper-based conductive paste that can be fired at a low temperature (for example, 780 ° C. or lower), and reduce the copper paste to prevent copper oxidation. In a neutral or neutral atmosphere.

その後、必要に応じて、厚膜抵抗膜や保護膜などの焼きつけを行い、各種電子部品6を表面実装する。   Thereafter, if necessary, a thick film resistive film or a protective film is baked, and various electronic components 6 are surface-mounted.

なお、上述の実施形態について、積層体基板3の表面配線導体4,5を、例えば、積層工程中で表面配線導体4,5となる導体膜を形成して、積層体基板3となるグリーンシート積層体と同時に焼成することにより形成しても構わない。   In addition, about the above-mentioned embodiment, the surface sheet | seat conductors 4 and 5 of the laminated body board 3 form the conductor film used as the surface wiring conductors 4 and 5 in a lamination process, for example, and the green sheet used as the laminated body board | substrate 3 You may form by baking simultaneously with a laminated body.

また、必要に応じて、未焼成状態の積層体基板に分割溝を形成しておき、焼成直後、または表面処理工程を行ったのちに分割処理を行っても構わない。   In addition, if necessary, a division groove may be formed in an unfired laminated substrate, and the division treatment may be performed immediately after firing or after the surface treatment process.

本実施の形態によるセラミック基板の製造方法においては、未焼成状態の積層基板に対して、第1の出力強度のマイクロ波を照射して第2ガラス転移点まで加熱し、その後、第1の出力強度よりも高い出力強度を有するマイクロ波を照射して第1ガラス転移点まで加熱する。これにより、第2ガラス転移点を有するガラス成分と添加剤を含む第2未焼結シートの収縮開始温度は相対的に低温側に移動し、第1ガラス転移点を有するガラス成分を含む第1未焼結シートの収縮開始温度は相対的に高温側に移動する。これは、未焼結シートに含まれるガラス成分の軟化流動によって発生する収縮作用が、ガラス成分の焼結速度によって、その収縮開始温度が変動する、即ち、ガラス成分の焼結速度が速くなる程、収縮開始温度は相対的に高温側に移動し、逆に、焼結速度が遅くなるほど、収縮開始温度は相対的に低温側に移動するからであると考えられる。従って、本実施の形態によるセラミック基板の製造方法によれば、第2未焼結シートと第1未焼結シートの収縮応力が発生する温度を確実に分離することができ、寸法のばらつきが抑制されて、寸法精度の高いセラミック基板が得られる。また、セラミック基板の反りも抑制することができる。   In the method for manufacturing a ceramic substrate according to the present embodiment, the unfired laminated substrate is heated to the second glass transition point by irradiating the microwave with the first output intensity, and then the first output. A microwave having an output intensity higher than the intensity is irradiated and heated to the first glass transition point. Thereby, the shrinkage start temperature of the second green sheet including the glass component having the second glass transition point and the additive moves to a relatively low temperature side, and the first including the glass component having the first glass transition point. The shrinkage start temperature of the unsintered sheet moves to the relatively high temperature side. This is because the shrinkage action generated by the softening flow of the glass component contained in the unsintered sheet varies depending on the sintering rate of the glass component, that is, the shrinkage start temperature fluctuates, that is, the higher the sintering rate of the glass component. It is considered that the shrinkage start temperature moves to the relatively high temperature side, and conversely, the shrinkage start temperature moves to the relatively low temperature side as the sintering speed decreases. Therefore, according to the method for manufacturing a ceramic substrate according to the present embodiment, the temperature at which the shrinkage stress of the second unsintered sheet and the first unsintered sheet can be reliably separated, and the variation in dimensions is suppressed. Thus, a ceramic substrate with high dimensional accuracy is obtained. In addition, warping of the ceramic substrate can be suppressed.

なお、上述の説明では、第1未焼結シートと第2未焼結シートとを交互に積層したが、積層体が少なくとも1つの第2未焼結シートを有していれば、従来よりも寸法精度のよいセラミック基板が得られる。   In the above description, the first unsintered sheet and the second unsintered sheet are alternately laminated. However, if the laminate has at least one second unsintered sheet, it is more than conventional. A ceramic substrate with good dimensional accuracy can be obtained.

また、セラミック配線基板における配線導体の配置も上述の説明および図示したものに限らない。ただし、このセラミック配線基板が高周波用途に用いられる場合には、内層導体を、添加剤を含まない第1未焼結シート上に設けることが好ましい。このとき、第2未焼結シートに添加した添加剤は第2未焼結シート内に残留するか、または第2未焼結シートと第1未焼結シートとの界面に留まり、第1未焼結シートに拡散しないため、第1未焼結シートの比誘電率(誘電損失)が上昇することを抑制できる。   Further, the arrangement of the wiring conductors on the ceramic wiring board is not limited to that described and illustrated above. However, when this ceramic wiring board is used for high frequency applications, it is preferable to provide the inner layer conductor on the first unsintered sheet not containing the additive. At this time, the additive added to the second unsintered sheet remains in the second unsintered sheet or remains at the interface between the second unsintered sheet and the first unsintered sheet. Since it does not diffuse into the sintered sheet, an increase in the relative dielectric constant (dielectric loss) of the first unsintered sheet can be suppressed.

(実施例1)
厚みが80μmの第1未焼結シートと、厚みが10μmの第2未焼結シートを準備し、第1未焼結シート上に、Ag系導電性ペーストを用いて導体膜をスクリーン印刷にて形成した後、第1未焼結シート5層分と第1未焼結シート4層分を交互に積層し、熱圧着して積層体基板を作製した。このとき、第1未焼結シートのガラス成分のガラス転移点は740℃になるように制御した。また、第2未焼結シートのガラス成分のガラス転移点は635℃になるように制御し、添加剤としてTiO2を8wt%添加したものを用いた。
Example 1
A first green sheet having a thickness of 80 μm and a second green sheet having a thickness of 10 μm are prepared, and a conductive film is screen-printed on the first green sheet using an Ag-based conductive paste. After the formation, the first unsintered sheet 5 layers and the first unsintered sheet 4 layers were alternately laminated and thermocompression bonded to produce a laminate substrate. At this time, the glass transition point of the glass component of the first unsintered sheet was controlled to be 740 ° C. Further, the glass transition point of the glass component of the second unsintered sheet was controlled to be 635 ° C., and TiO 2 added at 8 wt% as an additive was used.

作製した積層体基板をマイクロ波によって自己発熱するSiC系材料の筐体内に載置し、この筐体内に大気を供給するとともに、2.45GHzのマイクロ波を連続照射し有機成分を除去しつつ、900℃まで焼成した。焼成炉内の棚板はSiC系材料で作製したものを使用した。また、第1加熱工程のマイクロ波の出力強度を5.0kw、第2加熱工程のマイクロ波の出力強度を7.5kwとした。
焼成後、得られたセラミック基板の収縮率は10.1%、反りは35μmと良好であり、層間の剥離やクラックは無かった。また、寸法精度(収縮ばらつき)は±0.07%と良好であった。さらに、内部配線導体間の容量値も適正であった。
The manufactured laminate substrate is placed in a case of SiC-based material that self-heats by microwaves, air is supplied into the case, and 2.45 GHz microwaves are continuously irradiated to remove organic components. Baking to 900 ° C. The shelf board in a baking furnace used what was produced with SiC type material. The microwave output intensity in the first heating step was 5.0 kW, and the microwave output intensity in the second heating step was 7.5 kW.
After firing, the resulting ceramic substrate had a good shrinkage of 10.1%, a warp of 35 μm, and no delamination or cracks between layers. The dimensional accuracy (shrinkage variation) was as good as ± 0.07%. Furthermore, the capacitance value between the internal wiring conductors was also appropriate.

(実施例2)
添加剤としてZrO2を用いたこと以外は実施例1と同様に積層体基板を作製した。
作製した積層体基板を実施例1と同様の方法でマイクロ波によって焼成した。
焼成後、得られたセラミック基板の収縮率は10.1%、反りは40μmと良好であり、層間の剥離やクラックは無かった。また、寸法精度は±0.07%と良好であった。さらに、内部配線導体間の容量値も適正であった。
(Example 2)
A laminate substrate was produced in the same manner as in Example 1 except that ZrO 2 was used as an additive.
The produced laminate substrate was fired by microwaves in the same manner as in Example 1.
After firing, the resulting ceramic substrate had a good shrinkage rate of 10.1%, warpage of 40 μm, and no delamination or cracks between layers. Further, the dimensional accuracy was as good as ± 0.07%. Furthermore, the capacitance value between the internal wiring conductors was also appropriate.

(実施例3)
添加剤としてCoを用いたこと以外は実施例1と同様に積層体基板を作製した。
作製した積層体基板を実施例1と同様の方法でマイクロ波によって焼成した。
焼成後、得られたセラミック基板の収縮率は10.1%、反りは45μmと良好であり、層間の剥離やクラックは無かった。また、寸法精度は±0.08%と良好であった。さらに、内層導体間の容量値も適正であった。
(Example 3)
A laminate substrate was produced in the same manner as in Example 1 except that Co 2 O 3 was used as an additive.
The produced laminate substrate was fired by microwaves in the same manner as in Example 1.
After firing, the resulting ceramic substrate had a good shrinkage rate of 10.1%, warpage of 45 μm, and no delamination or cracks between layers. The dimensional accuracy was good at ± 0.08%. Furthermore, the capacitance value between the inner layer conductors was also appropriate.

(実施例4)
添加剤としてCrを用いたこと以外は実施例1と同様に積層体基板を作製した。
作製した積層体基板を実施例1と同様の方法でマイクロ波によって焼成した。
焼成後、得られたセラミック基板の収縮率は10.1%、反りは55μmと良好であり、層間の剥離やクラックは無かった。また、寸法精度は±0.09%と良好であった。さらに、内部配線導体の導通抵抗は問題なく、内部配線導体間の容量値も適正であった。
Example 4
A laminate substrate was produced in the same manner as in Example 1 except that Cr 2 O 3 was used as an additive.
The produced laminate substrate was fired by microwaves in the same manner as in Example 1.
After firing, the resulting ceramic substrate had a good shrinkage rate of 10.1%, a warp of 55 μm, and no delamination or cracks between layers. Further, the dimensional accuracy was as good as ± 0.09%. Furthermore, the conduction resistance of the internal wiring conductor was satisfactory, and the capacitance value between the internal wiring conductors was appropriate.

(比較例1)
第2未焼結シートのガラス成分のガラス転移点を685℃になるように制御したこと以外は実施例1と同様に積層体基板を作製した。
(Comparative Example 1)
A laminate substrate was produced in the same manner as in Example 1 except that the glass transition point of the glass component of the second unsintered sheet was controlled to be 685 ° C.

作製した積層体基板を実施例1と同様の方法でマイクロ波によって焼成した。   The produced laminate substrate was fired by microwaves in the same manner as in Example 1.

焼成後、得られたセラミック基板は層間の剥離やクラックは無く、内部配線導体間の容量値も適正であった。しかし、収縮率が14.3%、反りが100μmと比較的大きく、寸法精度も±0.18%と比較的大きかった。   After firing, the obtained ceramic substrate had no delamination or cracks between layers, and the capacitance value between the internal wiring conductors was appropriate. However, the shrinkage was 14.3%, the warpage was relatively large at 100 μm, and the dimensional accuracy was relatively large at ± 0.18%.

(比較例2)
第2未焼結シートのガラス成分のガラス転移点を740℃になるように制御したこと以外は実施例1と同様に積層体基板を作製した。
作製した積層体基板を実施例1と同様の方法でマイクロ波によって焼成した。
焼成後、得られたセラミック基板は層間の剥離やクラックは無く、内部配線導体間の容量値も適正であった。しかし、収縮率が15.3%、反りが120μmと比較的大きく、寸法精度も±0.23%と比較的大きかった。
(Comparative Example 2)
A laminate substrate was produced in the same manner as in Example 1 except that the glass transition point of the glass component of the second unsintered sheet was controlled to be 740 ° C.
The produced laminate substrate was baked by microwaves in the same manner as in Example 1.
After firing, the obtained ceramic substrate had no delamination or cracks between layers, and the capacitance value between the internal wiring conductors was appropriate. However, the shrinkage was 15.3%, the warp was relatively large at 120 μm, and the dimensional accuracy was relatively large at ± 0.23%.

(比較例3)
添加剤を用いないこと以外は実施例1と同様に積層体基板を作製した。
作製した積層体基板を実施例1と同様の方法でマイクロ波によって焼成した。
焼成後、得られたセラミック基板の収縮率は14.3%と比較的小さく、層間の剥離やクラックは無く、内部配線導体間の容量値も適正であった。しかし、反りが125μmと比較的大きく、寸法精度も±0.16%と比較的大きかった。
(Comparative Example 3)
A laminate substrate was produced in the same manner as in Example 1 except that no additive was used.
The produced laminate substrate was fired by microwaves in the same manner as in Example 1.
After firing, the shrinkage rate of the obtained ceramic substrate was relatively small at 14.3%, there was no delamination or crack between layers, and the capacitance value between the internal wiring conductors was also appropriate. However, the warpage was relatively large at 125 μm, and the dimensional accuracy was relatively large at ± 0.16%.

(比較例4)
実施例1と同様に積層体基板を作製した。
作製した積層体基板を、第1加熱工程のマイクロ波の出力強度を5.0kw、第2加熱工程のマイクロ波の出力強度を5.0kwとしたこと以外は、実施例1と同様の方法でマイクロ波によって焼成した。
焼成後、得られたセラミック基板の収縮率は14.3%と比較的小さく、層間の剥離やクラックは無く、内部配線導体間の容量値も適正であった。しかし、反りが120μmと比較的大きく、寸法精度も±0.17%と比較的大きかった。
(Comparative Example 4)
A laminate substrate was produced in the same manner as in Example 1.
The produced laminate substrate was subjected to the same method as in Example 1 except that the microwave output intensity in the first heating step was 5.0 kW and the microwave output intensity in the second heating step was 5.0 kW. Baked by microwave.
After firing, the shrinkage rate of the obtained ceramic substrate was relatively small at 14.3%, there was no delamination or crack between layers, and the capacitance value between the internal wiring conductors was also appropriate. However, the warpage was relatively large at 120 μm and the dimensional accuracy was relatively large at ± 0.17%.

以上の結果をまとめて表1に示す。   The above results are summarized in Table 1.

実施例1〜4のように、第1未焼結シートのガラス成分のガラス転移点よりも、第2未焼結シートのガラス成分のガラス転移点を80度以上低くし、かつ、第2未焼結シートに添加剤を加え、さらに、第1加熱工程よりも第2加熱工程のマイクロ波出力強度を高くすることで基板の収縮率と反りが小さくなり、寸法精度も向上した。   As in Examples 1 to 4, the glass transition point of the glass component of the second unsintered sheet is lower by 80 degrees or more than the glass transition point of the glass component of the first unsintered sheet, and the second unsintered sheet By adding an additive to the sintered sheet and further increasing the microwave output intensity of the second heating step compared to the first heating step, the shrinkage rate and warpage of the substrate were reduced, and the dimensional accuracy was also improved.

比較例1,2では、第1未焼結シートのガラス成分のガラス転移点と、第2未焼結シートのガラス成分のガラス転移点の差が適切でないために、収縮率、反りの増加、寸法制度の低下がみられた。比較例3は添加剤を含まないため、基板の反りが大きく寸法精度も悪かった。比較例4は第1加熱工程のマイクロ波の出力強度と、第2加熱工程のマイクロ波の出力強度が適切でないため、基板の反りが大きく寸法精度も悪かった。   In Comparative Examples 1 and 2, because the difference between the glass transition point of the glass component of the first unsintered sheet and the glass transition point of the glass component of the second unsintered sheet is not appropriate, shrinkage rate, increase in warpage, There was a decline in the dimension system. Since Comparative Example 3 did not contain an additive, the warpage of the substrate was large and the dimensional accuracy was also poor. In Comparative Example 4, since the microwave output intensity in the first heating process and the microwave output intensity in the second heating process were not appropriate, the warpage of the substrate was large and the dimensional accuracy was also poor.

本実施の形態によるセラミック基板の製造方法により作製されたセラミック配線基板の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the ceramic wiring board produced by the manufacturing method of the ceramic substrate by this Embodiment. 未焼成状態の積層体基板を焼成する際に用いるマイクロ波焼成炉の構成を示す図であり、(a)は、マイクロ波焼成炉の平面図であり、(b)は、(a)の切断面線A−A’における断面図である。It is a figure which shows the structure of the microwave baking furnace used when baking the laminated body board | substrate of an unbaking state, (a) is a top view of a microwave baking furnace, (b) is the cutting | disconnection of (a). It is sectional drawing in surface line AA '.

符号の説明Explanation of symbols

1 セラミック配線基板
2 内部配線導体
2a 内層導体
2b ビアホール導体
3 積層体基板
3a〜3e 第1セラミック絶縁層
3p〜3s 第2セラミック絶縁層
4,5 表面配線導体
6 電子部品
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ceramic wiring board 2 Internal wiring conductor 2a Inner layer conductor 2b Via-hole conductor 3 Laminated body board 3a-3e 1st ceramic insulating layer 3p-3s 2nd ceramic insulating layer 4,5 Surface wiring conductor 6 Electronic component

Claims (5)

マイクロ波を用いて加熱焼成することにより積層ガラスセラミック基板を製造するセラミック基板の製造方法であって、
第1ガラス転移点を有するガラス成分を含む複数の第1未焼結シートと、添加剤および前記第1ガラス転移点よりも80℃以上低い第2ガラス転移点を有するガラス成分を含む少なくとも1つの第2未焼結シートを準備する準備工程と、
前記第1未焼結シートおよび前記第2未焼結シートを積層して、未焼成状態の積層基板を得る積層工程と、
前記未焼成状態の積層基板にマイクロ波を照射することにより、該未焼成状態の積層基板を焼成する焼成工程と、を有しており、
前記焼成工程は、
第1の出力強度のマイクロ波を照射して前記積層基板を前記第2ガラス転移点まで加熱する第1加熱工程と、
前記第1の出力強度よりも高い出力強度を有するマイクロ波を照射して前記積層基板を第1ガラス転移点まで加熱する第2加熱工程と、
を備えることを特徴とするセラミック基板の製造方法。
A method of manufacturing a ceramic substrate for manufacturing a laminated glass ceramic substrate by heating and firing using a microwave,
A plurality of first unsintered sheets containing a glass component having a first glass transition point, and at least one glass component having a second glass transition point that is 80 ° C. or more lower than the additive and the first glass transition point A preparation step of preparing a second unsintered sheet;
A lamination step of laminating the first unsintered sheet and the second unsintered sheet to obtain an unsintered laminated substrate;
A firing step of firing the unsintered laminated substrate by irradiating the unsintered laminated substrate with microwaves, and
The firing step includes
A first heating step of heating the laminated substrate to the second glass transition point by irradiating a microwave of a first output intensity;
A second heating step of heating the laminated substrate to a first glass transition point by irradiating a microwave having an output intensity higher than the first output intensity;
A method for producing a ceramic substrate comprising:
前記積層工程の前に、前記第1未焼結シートに導体ペーストを塗布する塗布工程を有する請求項1に記載のセラミック基板の製造方法。   The method for producing a ceramic substrate according to claim 1, further comprising an application step of applying a conductive paste to the first unsintered sheet before the laminating step. 前記添加剤は、比誘電率が7以上であることを特徴とする請求項1に記載のセラミック基板の製造方法。   2. The method of manufacturing a ceramic substrate according to claim 1, wherein the additive has a relative dielectric constant of 7 or more. 前記添加剤は、SiC、Si、Co、Cr、TiOおよびZrOの少なくとも1つであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のセラミック基板の製造方法。 The additive, SiC, Si 3 N 4, Co 2 O 3, Cr 2 O 3, wherein the at least one of TiO 2 and ZrO 2 from claim 1, wherein in any one of claims 3 Ceramic substrate manufacturing method. 前記第2未焼結シートは、無機物フィラーを含み、
前記第2未焼結シートにおける前記添加剤の含有量は、前記第2未焼結シートの前記ガラス成分および前記無機物フィラーを100重量%としたときに、0.5〜40重量%であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載のセラミック基板の製造方法。
The second unsintered sheet includes an inorganic filler,
The content of the additive in the second unsintered sheet is 0.5 to 40% by weight when the glass component and the inorganic filler in the second unsintered sheet are 100% by weight. The method for producing a ceramic substrate according to any one of claims 1 to 4, wherein:
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