JP2010053010A - Method for producing ceramic sintered compact and fixture for microwave heating - Google Patents

Method for producing ceramic sintered compact and fixture for microwave heating Download PDF

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Yasuo Fukuda
康雄 福田
Yoshiharu Kajita
吉晴 梶田
Fumihito Ozeki
文仁 尾関
Yuji Maki
裕司 牧
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Kyocera Corp
Mino Ceramic Co Ltd
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Kyocera Corp
Mino Ceramic Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a ceramic sintered compact which can produce a ceramic sintered compact whose deformation is suppressed and whose dimensional accuracy is high without requiring the control of the output of microwaves. <P>SOLUTION: The object to be fired is arranged at the inside of a microwave heating furnace so as to be in contact with a fixture for microwave heating, and is heated and fired, thus a ceramic sintered compact is produced. As the fixture for microwave heating, a fixture composed of SiC, Al<SB>2</SB>O<SB>3</SB>, SiO<SB>2</SB>and MgO, and in which the SiC content lies in the range of 30 to 65 wt.%, the Al<SB>2</SB>O<SB>3</SB>content lies in the range of 12 to 23 wt.%, the SiO<SB>2</SB>content lies in the range of 19 to 38 wt.% and the MgO content lies in the range of 4 to 9 wt.% is used. The fixture for microwave heating preferably has bulk density of 1.3 to 2.6 g/cm<SP>3</SP>and apparent porosity of 10 to 50%. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、セラミック焼結体の製造方法およびマイクロ波加熱用治具に関し、特にマイクロ波を用いて加熱焼成されるセラミック焼結体の製造方法およびその加熱焼成の際に用いられるマイクロ波加熱用治具に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic sintered body and a jig for microwave heating, and more particularly, to a method for manufacturing a ceramic sintered body that is heated and fired using microwaves, and for microwave heating that is used during the heating and firing. It relates to a jig.

近年、配線基板に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。   In recent years, a frequency band used for a wiring board 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.

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多層配線基板が注目されている。   For this reason, a multilayer wiring board using glass ceramics obtained by firing a mixture of glass and ceramics (inorganic filler) as an insulating layer has attracted attention.

ガラスセラミックスは800〜1000℃の比較的低温で焼成できるので、配線層としてAgやCuなどの低抵抗金属を用いることができ、導体抵抗を低くすることができる。また、ガラスセラミックス自体の比誘電率も低いため、配線の容量成分を小さくすることができ、高周波信号に適した多層配線基板を実現できる。   Since glass ceramics can be fired at a relatively low temperature of 800 to 1000 ° C., a low resistance metal such as Ag or Cu can be used for the wiring layer, and the conductor resistance can be lowered. Moreover, since the relative dielectric constant of the glass ceramic itself is low, the capacitance component of the wiring can be reduced, and a multilayer wiring board suitable for high-frequency signals can be realized.

最近では、このようなセラミック配線基板を焼成する際に、マイクロ波加熱を利用することが提案されている。マイクロ波は、被焼成物を直接発熱させるため、被焼成物が焼結する際の温度ばらつきが小さくなるので好ましい。   Recently, it has been proposed to use microwave heating when firing such a ceramic wiring board. Microwaves are preferable because they generate heat directly in the object to be fired, so that temperature variations during sintering of the object to be sintered are reduced.

しかし、ガラス、フィラー、および有機バインダは、特に低温でのマイクロ波吸収率が小さいため、セラミックグリーンシート自体を発熱させることは困難である。そこで、加熱炉内で成形体を配置する載置台(特許文献1参照)、成形体を挟む板(特許文献2参照)の材質を炭化ケイ素(SiC)などのマイクロ波吸収率の高い材料を用いることで、熱補助を行う。   However, since glass, filler, and organic binder have a low microwave absorption rate particularly at a low temperature, it is difficult to heat the ceramic green sheet itself. Therefore, a material having a high microwave absorptivity such as silicon carbide (SiC) is used as a material for the mounting table (see Patent Document 1) on which the compact is placed in the heating furnace and the plates (see Patent Document 2) sandwiching the compact. In this way, heat assistance is performed.

特開2004−51469号公報JP 2004-51469 A 特開2004−168575号公報JP 2004-168575 A

しかしながら、特許文献1に記載されるように被加熱物とほぼ同等のマイクロ波吸収率を有する載置台を使用する方法や、特許文献2に記載されるように加熱補助材料としてSiC板を用いて焼結する方法では、載置台やSiC板の発熱量に温度依存性が生じるため、マイクロ波の出力に対して載置台の発熱量が一定とならず、特に800℃以下の温度領域では昇温速度が高く、800℃を越える温度領域では昇温速度が低くなる。このように昇温速度が異なると、たとえば800℃以下の温度領域では、グリーンシートに含まれる有機バインダが急激に燃焼(熱分解)して、焼成後の基板が変形してしまう一方、800℃を越える温度領域では、昇温速度が低下して、焼成後の基板の緻密化が阻害される、または基板内にボイド(空隙)が形成されるといった問題が生じる。   However, as described in Patent Document 1, a method using a mounting table having a microwave absorption rate substantially equal to that of an object to be heated, or using a SiC plate as a heating auxiliary material as described in Patent Document 2. In the sintering method, the heat generation amount of the mounting table and the SiC plate is dependent on the temperature, so the heating value of the mounting table is not constant with respect to the output of the microwave. The rate is high, and the rate of temperature rise is low in the temperature range exceeding 800 ° C. Thus, when the rate of temperature increase is different, for example, in the temperature range of 800 ° C. or lower, the organic binder contained in the green sheet is rapidly burned (thermally decomposed), and the substrate after baking is deformed. In a temperature region exceeding the temperature range, the rate of temperature increase is reduced, and there arises a problem that densification of the substrate after baking is inhibited, or voids (voids) are formed in the substrate.

これを解決するために、マイクロ波の出力を制御することも考えられるが、被加熱物の昇温速度が一定となるようにマイクロ波の出力を制御することは実際には困難である。   In order to solve this problem, it is conceivable to control the output of the microwave, but it is actually difficult to control the output of the microwave so that the heating rate of the object to be heated is constant.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、マイクロ波の出力を制御する必要なく、変形が抑制された寸法精度の高いセラミック焼結体を製造することが可能なセラミック焼結体の製造方法およびそのような製造方法において用いるマイクロ波加熱用治具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 is a ceramic sintered body capable of producing a ceramic sintered body with high dimensional accuracy in which deformation is suppressed without the need to control the output of the microwave. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method and a microwave heating jig used in such a manufacturing method.

本発明は、マイクロ波加熱炉内において、マイクロ波加熱用治具に接するように被焼成物を配置して加熱焼成することによりセラミック焼結体を製造する方法であって、前記マイクロ波加熱用治具として、SiCとAlとSiOとMgOから成り、SiCが30〜65重量%、Alが12〜23重量%、SiOが19〜38重量%、MgOが4〜9重量%の範囲である部材で構成される治具を用いる。 The present invention is a method for producing a ceramic sintered body by arranging a material to be fired so as to be in contact with a microwave heating jig in a microwave heating furnace, followed by heating and firing. The jig is composed of SiC, Al 2 O 3 , SiO 2 and MgO, SiC is 30 to 65% by weight, Al 2 O 3 is 12 to 23% by weight, SiO 2 is 19 to 38% by weight, and MgO is 4 to 4%. A jig composed of a member in the range of 9% by weight is used.

上記セラミック焼結体の製造方法において、マイクロ波加熱用治具を構成する部材は、好ましくは、かさ密度が1.3〜2.6g/cmである。 In the manufacturing method of the ceramic sintered body, the members constituting the microwave heating jig is preferably a bulk density 1.3~2.6g / cm 3.

また、上記セラミック焼結体の製造方法において、マイクロ波加熱用治具を構成する部材は、好ましくは、見かけ気孔率が10〜50%である。   In the method for producing a ceramic sintered body, the member constituting the microwave heating jig preferably has an apparent porosity of 10 to 50%.

本発明は、マイクロ波加熱炉内において、被焼成物に接するように配置して加熱焼成することによりセラミック焼結体を製造するための加熱用治具であって、前記加熱用治具はSiCとAlとSiOとMgOから成り、SiCが30〜65重量%、Alが12〜23重量%、SiOが19〜38重量%、MgOが4〜9重量%の範囲である部材で構成される。 The present invention is a heating jig for producing a ceramic sintered body by being placed in contact with an object to be fired in a microwave heating furnace and heated and fired, and the heating jig is made of SiC. Of SiC, Al 2 O 3 , SiO 2 and MgO, SiC in the range of 30 to 65% by weight, Al 2 O 3 in the range of 12 to 23% by weight, SiO 2 in the range of 19 to 38% by weight, and MgO in the range of 4 to 9% by weight It is comprised with the member which is.

上記加熱用治具を構成する部材は、好ましくは、かさ密度が1.3〜2.6g/cmである。 The member constituting the heating jig preferably has a bulk density of 1.3 to 2.6 g / cm 3 .

また、上記加熱用治具を構成する部材は、好ましくは、見かけ気孔率が10〜50%である。   Further, the member constituting the heating jig preferably has an apparent porosity of 10 to 50%.

本発明のセラミック焼結体の製造方法によれば、マイクロ波の出力を制御する必要なく、変形の抑制された、より寸法精度の高いセラミック焼結体を得ることができる。   According to the method for producing a ceramic sintered body of the present invention, it is not necessary to control the output of the microwave, and a ceramic sintered body with higher dimensional accuracy in which deformation is suppressed can be obtained.

本発明のマイクロ波加熱用治具によれば、被焼成物に接するように配置して加熱焼成することにより、変形の抑制された、より寸法精度の高いセラミック焼結体を得ることができる。   According to the microwave heating jig of the present invention, it is possible to obtain a ceramic sintered body with higher dimensional accuracy, in which deformation is suppressed, by placing it in contact with the object to be fired and heating and firing.

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、本発明のセラミック焼結体の製造方法により製造されたセラミック配線基板の構成例を示す断面図である。セラミック配線基板7は、内部に配線導体による所定回路が形成された積層体基板1を含んで構成され、必要に応じて積層体基板1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 example of a ceramic wiring board manufactured by the method for manufacturing a ceramic sintered body according to the present invention. The ceramic wiring board 7 is configured to include a multilayer substrate 1 in which a predetermined circuit is formed by wiring conductors, and surface wiring conductors 4 and 5 and thick film resistors are provided on the main surface of the multilayer substrate 1 as necessary. A film, a protective film, and the like are formed, and various electronic components 6 bonded to the surface wiring conductors 4 and 5 are further configured.

積層体基板1は、セラミック絶縁層(以下では単に「絶縁層」という)1a〜1e、内部配線導体2、およびビアホール導体3を含み、所定回路が内装されている。   The multilayer substrate 1 includes ceramic insulating layers (hereinafter simply referred to as “insulating layers”) 1a to 1e, an internal wiring conductor 2, and a via-hole conductor 3, and a predetermined circuit is provided therein.

絶縁層1a〜1eとしては、たとえば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 insulating layers 1a to 1e, 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、たとえば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の置換誘導体の結晶相を少なくとも1種類析出する。   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 crystal phase of spinel, garnite, willemite, dolomite, petalite and substituted derivatives thereof is precipitated.

内部配線導体2、およびビアホール導体3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、内部配線導体2の厚みは8〜15μm程度であり、ビアホール導体3の直径は任意な値とすることができるが、たとえば50〜250μmである。   The internal wiring conductor 2 and the via-hole conductor 3 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 Pt (Pt The internal wiring conductor 2 has a thickness of about 8 to 15 μm, and the diameter of the via-hole conductor 3 can be set to an arbitrary value, for example, 50 to 250 μm.

内部配線導体2およびビアホール導体3として上記のような材質を用いることで、配線導体が確実にマイクロ波加熱され、基板の表面と同様に基板の内部も加熱することができる。   By using the above materials for the internal wiring conductor 2 and the via-hole conductor 3, the wiring conductor is reliably heated by microwaves, and the inside of the substrate can be heated as well as the surface of the substrate.

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、たとえば、焼成処理される前の積層体基板1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 1 before being fired.

このような積層体基板1の表面配線導体4,5には、厚膜抵抗体膜および保護膜が形成され、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。
以下では、セラミック配線基板7の製造方法について説明する。
A thick film resistor film and a protective film are formed on the surface wiring conductors 4 and 5 of the multilayer substrate 1, and a chip capacitor, chip resistor, transistor, or IC (Integrated) is formed.
Various electronic components 6 such as Circuit) are mounted so as to be electrically conductive with the surface wiring conductors 4 and 5 by soldering or wire bonding.
Below, the manufacturing method of the ceramic wiring board 7 is demonstrated.

(グリーンシートおよび導電性ペーストの準備工程)
まず、絶縁層1a〜1eとなるセラミックグリーンシートを準備し、内部配線導体2、ビアホール導体3、および表面配線導体4,5となる導体膜や導体を形成するための低抵抗金属材料(Ag、Cu、Pd、Pt、またはそれらの合金)、比誘電率の高い添加物(SiC、TiO、ZrO、MgO、AlN、Cr、ZnOおよびSi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。
(Green sheet and conductive paste preparation process)
First, ceramic green sheets to be the insulating layers 1a to 1e are prepared, and a low resistance metal material (Ag,) for forming conductor films and conductors to be the internal wiring conductor 2, the via-hole conductor 3, and the surface wiring conductors 4 and 5 is prepared. Cu, Pd, Pt, or an alloy thereof), additive having a high relative dielectric constant (SiC, TiO 2 , ZrO 2 , MgO, AlN, Cr 2 O 2 , ZnO, and Si 3 N 4) Conductive paste made of seeds or more), glass frit, and organic vehicle are prepared.

セラミックグリーンシートは、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 ceramic green sheet is formed by homogenously kneading a low melting point crystallized glass frit, an inorganic filler, a binder, and a solvent, forming a tape by a doctor blade method or the like, and cutting it into a predetermined size.

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、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 substituted derivatives thereof 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1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1を得ることができ、積層体基板1上にICベアチップなどの熱膨張率が低い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1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、たとえば、B 、SiO 、Al 、ZnO、または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 1 having higher strength can be obtained. 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 1 can be obtained and is effective as a laminate substrate for mounting a silicon chip having a low coefficient of thermal expansion such as an IC bare chip on the laminate substrate 1. In addition, in order to obtain the laminated substrate 1 having high strength and low coefficient of thermal expansion, as a glass composition on which anorthite and cordierite are simultaneously precipitated, for example, B 2 O 3 , SiO 2 , Al 2 O 3 , ZnO, Alternatively, alkaline earth metal oxide is effective.

無機物フィラーは、積層体基板1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、好ましくは1.5〜4.0μmである。   The inorganic filler serves as an aggregate of the laminate substrate 1 and can be exemplified by ceramics such as corundum (α alumina), cristobalite, quartz, mullite, or cordierite, and the particle size thereof is 1.0 to 6.0 μm. The thickness is preferably 1.5 to 4.0 μm.

バインダは、固形成分(ガラスフリット、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、アクリル酸また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 be wettable with solid components (glass frit, inorganic filler) and 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、たと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 such as a carboxyl group is added to the water-soluble binder, and the addition amount is 2 to 300 mgKOH / g, preferably 5 to 100 mgKOH / g in terms of acid value. .

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, decomposed 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50wt%〜90wt%、好ましくは65wt%〜80wt%である。   The constituent ratio of the above-mentioned inorganic filler and glass component is 10 wt% to 50 wt%, preferably 20 wt% to 35 wt% for the inorganic filler, and 50 wt% to 90 wt%, preferably 65 wt% to 80 wt% for the glass component. .

無機物フィラーが10wt%以上、すなわちガラス成分が90wt%以下であると、絶縁層中に占めるガラス質の割合が適度であり、積層体基板1の強度が保持され、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1の緻密性を良好に保持することができる。   When the inorganic filler is 10 wt% or more, that is, the glass component is 90 wt% or less, the proportion of the glassy material in the insulating layer is appropriate, the strength of the laminate substrate 1 is maintained, and the inorganic filler is 50 wt% or less, When the glass component is 50 wt% or more, the denseness of the multilayer substrate 1 can be maintained well.

(穴開け加工およびペースト印刷工程)
次に、絶縁層1a〜1eとなるグリーンシートに、ビアホール導体3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し、グリーンシート表面には、内部配線導体2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, through holes are formed with an NC punch or the like in consideration of the position where the via-hole conductor 3 is formed in the green sheets to be the insulating layers 1a to 1e, and subsequently filled with the above-described conductive paste, The through-hole is filled with a conductor paste, and a conductor film to be the internal wiring conductor 2 is printed on the surface of the green sheet so as to have 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グリーンシートを、絶縁層1a〜1e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)
Green sheets filled with through-holes and printed with wiring are stacked in consideration of the stacking order so as to become insulating layers 1a to 1e, and thermocompression-bonded to obtain an unfired stacked 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、図2(a)は、マイクロ波焼成炉の平面図であり、図2(b)は、図2(a)の切断面線A−A’における断面図である。
(Baking process)
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a microwave firing furnace used when firing an unfired laminated substrate, FIG. 2 (a) is a plan view of the microwave firing furnace, and FIG. ) Is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG.

図2に示すように、マイクロ波焼成炉17は、炉壁16の内部空間に、断熱材10で覆われた筐体9が配置される。筐体9の内部空間には、未焼成積層体基板1を載置するための複数の棚板8が、支柱11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9の内部空間は、炉壁16の外部と、雰囲気ガス供給用ノズル12および排気用ノズル14によって連通し、雰囲気ガス13は、外部から雰囲気ガス供給用ノズル13を通って筐体9の内部空間に供給され、排気ガス15は、筐体9の内部空間から排気用ノズル14を通って外部に放出される。   As shown in FIG. 2, in the microwave baking furnace 17, a housing 9 covered with the heat insulating material 10 is disposed in the internal space of the furnace wall 16. In the internal space of the housing 9, a plurality of shelf boards 8 on which the unfired laminated substrate 1 is placed are provided at predetermined intervals in the vertical direction by the columns 11. The internal space of the housing 9 communicates with the outside of the furnace wall 16 by the atmospheric gas supply nozzle 12 and the exhaust nozzle 14, and the atmospheric gas 13 passes from the outside through the atmospheric gas supply nozzle 13 to the housing 9. The exhaust gas 15 is supplied to the internal space, and discharged from the internal space of the housing 9 to the outside through the exhaust nozzle 14.

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17内に導入されたマイクロ波により、未焼成積層体基板1自体が自己発熱するとともに、マイクロ波焼成炉17内に設けられた筐体9や棚板8も同時に自己発熱することにより、積層体基板1が焼結する。   As a firing method using microwaves, first, the unfired laminated substrate 1 itself is self-heated by the microwave introduced into the microwave firing furnace 17 through the waveguide, and is provided in the microwave firing furnace 17. The laminated substrate 1 is also sintered by the self-heating of the casing 9 and the shelf board 8 at the same time.

ここで、棚板8はマイクロ波吸収性を有している。この棚板8はSiCとAlとSiOとMgOから成り、SiCが30〜65重量%、Alが12〜23重量%、SiOが19〜38重量%、MgOが4〜9重量%の範囲である部材で構成されている。 Here, the shelf board 8 has microwave absorptivity. The shelf board 8 is made of SiC, Al 2 O 3 , SiO 2 and MgO, SiC is 30 to 65 wt%, Al 2 O 3 is 12 to 23 wt%, SiO 2 is 19 to 38 wt%, and MgO is 4 wt%. It is comprised with the member which is the range of -9 weight%.

棚板8においてSiCが少なすぎると、棚板8に吸収されるマイクロ波が少なくなるために被焼成物にマイクロ波が比較的多く作用し、脱バインダ不良や温度ムラが発生する。また、セラミック配線基板等の金属配線が含まれるセラミック焼結体を製造する場合には、金属配線にマイクロ波の電界が集中し、スパークによる局部加熱が発生する。SiCが30%以上であれば、被焼成物において脱バインダ不良および温度ムラが発生することを抑制することができ、セラミック配線基板等のセラミック焼結体を製造する場合でも、局部加熱を抑制することができる。   When there is too little SiC in the shelf board 8, since the microwave absorbed by the shelf board 8 will decrease, a microwave acts on a to-be-baked object comparatively much, and a binder removal defect and temperature nonuniformity generate | occur | produce. Further, when a ceramic sintered body including a metal wiring such as a ceramic wiring board is manufactured, a microwave electric field concentrates on the metal wiring, and local heating due to sparks occurs. If SiC is 30% or more, it is possible to suppress the occurrence of binder removal failure and temperature unevenness in the object to be fired, and even when a ceramic sintered body such as a ceramic wiring board is manufactured, local heating is suppressed. be able to.

また、SiCは、800℃以下の比較的低温の領域におけるマイクロ波発熱性が高いという特徴がある。低温領域では無機酸化物からなるセラミック焼結体のマイクロ波発熱特性は低いことから、SiCが少なすぎると、炉内構成物全体の発熱性が乏しくなるため、加熱効率が悪くなる。SiCが30%以上であれば、加熱効率のよい焼成を行うことができる。   Further, SiC is characterized by high microwave heat generation in a relatively low temperature region of 800 ° C. or lower. Since the microwave heat generation characteristic of the ceramic sintered body made of an inorganic oxide is low in the low temperature region, if the amount of SiC is too small, the heat generation property of the entire in-furnace component becomes poor, and the heating efficiency is deteriorated. If SiC is 30% or more, baking with good heating efficiency can be performed.

一方、SiCは、800℃以上の温度領域でマイクロ波発熱特性が低下する特徴があるため、SiCが多くなりすぎると焼結温度である800〜1000℃付近での発熱性が低下する。すなわち、棚板8においてSiC含有量が多くなりすぎると、高温領域での発熱特性が低下し、低温領域から高温領域まで一定の昇温速度を達成する発熱特性を得ることができない。つまり低温領域では発熱性が高く、高温領域では発熱性が低くなるSiCの特徴がはっきりと現れてしまう。SiCが65%以下であれば、高温域での発熱特性の低下を抑制することができる。   On the other hand, SiC has a feature that the microwave heat generation characteristics are lowered in a temperature range of 800 ° C. or higher. Therefore, if SiC is excessive, heat generation at a sintering temperature of about 800 to 1000 ° C. is lowered. That is, if the SiC content in the shelf plate 8 is too large, the heat generation characteristics in the high temperature region are deteriorated, and the heat generation characteristics for achieving a constant temperature increase rate from the low temperature region to the high temperature region cannot be obtained. That is, the characteristics of SiC, which has high heat generation in the low temperature region and low heat generation in the high temperature region, clearly appear. If SiC is 65% or less, the fall of the heat-generating characteristic in a high temperature range can be suppressed.

なお、SiCが40%以上50%以下である場合には、より顕著に上記効果を得ることができる。   In addition, when SiC is 40% or more and 50% or less, the above effect can be obtained more remarkably.

また、アルミナ、シリカ、およびマグネシア成分からなるコーディエライトは、高温領域においてマイクロ波発熱特性が高くなる傾向があるため、棚板8をコーディエライトとSiCとの複合材料とすることにより、低温領域から高温領域にかけて一定の発熱特性を持つ材料とすることができる。   Also, cordierite composed of alumina, silica, and magnesia component tends to have high microwave heat generation characteristics in a high temperature region. Therefore, by using the shelf board 8 as a composite material of cordierite and SiC, A material having a constant heat generation characteristic from the region to the high temperature region can be obtained.

棚板8は、鉱物組成としてはSiCとコーディエライトとなる。アルミナ等の金属酸化物は一般的に温度の上昇とともに誘電損失が高くなるため、SiCと組み合わせることにより温度依存性の少ない発熱特性を持つ材料を得ることができる。しかしながら、焼成炉に用いられる棚板8には高い熱衝撃抵抗性が必要とされる。アルミナやマグネシアといった酸化物は熱膨張係数が高いため、SiCと複合化した場合には熱衝撃抵抗性が低下する。そのため、高温領域でマイクロ波発熱特性が高く、熱膨張係数が低いコーディエライトとSiCとを複合化するのがよい。   The shelf board 8 becomes SiC and cordierite as a mineral composition. Since metal oxides such as alumina generally increase in dielectric loss with increasing temperature, a material having heat generation characteristics with little temperature dependency can be obtained by combining with SiC. However, a high thermal shock resistance is required for the shelf board 8 used in the firing furnace. Since oxides such as alumina and magnesia have a high thermal expansion coefficient, thermal shock resistance is reduced when compounded with SiC. For this reason, cordierite and SiC having a high microwave heat generation characteristic and a low thermal expansion coefficient in a high temperature region are preferably combined.

なお、コーディエライトは、Alが17〜20重量%、SiOが27〜32重量%、MgOが6〜8重量%の範囲内にあるとき、より顕著に上記効果を得ることができる。 Cordierite can obtain the above effect more remarkably when Al 2 O 3 is in the range of 17 to 20% by weight, SiO 2 is in the range of 27 to 32% by weight, and MgO is in the range of 6 to 8% by weight. it can.

連続炉の場合、冷却帯に持ち出される持ち出し熱量を抑えるために棚板8は軽量であるほうが良い。また、製品から発生するバインダを効率よく排出するため、棚板8を構成する部材の気孔率は高いほうが良い。ただし、セラミック配線基板の焼成は多段積みで行われるため、多段積みに耐えられる十分な強度が必要となる。よって、棚板8を構成する部材のかさ密度は1.3〜2.6g/cm、見かけ気孔率は10〜50%が好ましい。また、棚板8の気孔率が10〜50%であれば、セラミックグリーンシートに含まれる有機バインダの燃焼の際に発生する脱ガスが抜けやすくなる。
ここで、かさ密度および見かけ気孔率は、アルキメデス法により測定した値である。
In the case of a continuous furnace, the shelf board 8 should be lightweight in order to suppress the amount of heat taken out to the cooling zone. Moreover, in order to discharge | emit the binder generated from a product efficiently, the higher the porosity of the member which comprises the shelf board 8 is good. However, since the firing of the ceramic wiring board is performed in a multi-stage stack, a sufficient strength that can withstand the multi-stage stack is required. Therefore, the bulk density of the member constituting the shelf plate 8 1.3~2.6g / cm 3, an apparent porosity is preferably 10-50%. Moreover, if the porosity of the shelf board 8 is 10 to 50%, the degassing generated when the organic binder contained in the ceramic green sheet is burned out easily.
Here, the bulk density and the apparent porosity are values measured by the Archimedes method.

このような棚板8は、以下のようにして製造することができる。まず、SiCと、コーディエライト組成になるように調整したAl、SiO2、MgO、粘土、そして気孔率を調整するために添加する気孔形成材といった原料をミキサーにより混合し、適量の水分を添加して混練を行う。そして、混練後の坏土を一軸プレスによって板状に成形する。次に、板状成形体を乾燥した後、ガス炉を用いて800℃で気孔形成材を燃焼除去し、仮焼体を得る。そして、仮焼体を電気炉にて窒素雰囲気中1200〜1300℃で焼成し、焼結体を得る。得られた焼結体を所定の形状に研削加工を行い、最終形状の棚板8を得る。 Such a shelf board 8 can be manufactured as follows. First, SiC and raw materials such as Al 2 O 3 , SiO 2 , MgO, clay adjusted to have a cordierite composition, and a pore forming material added to adjust the porosity are mixed by a mixer, and an appropriate amount is mixed. Add water and knead. Then, the kneaded clay is formed into a plate shape by uniaxial pressing. Next, after drying the plate-shaped molded body, the pore forming material is burned and removed at 800 ° C. using a gas furnace to obtain a calcined body. Then, the calcined body is fired at 1200 to 1300 ° C. in a nitrogen atmosphere in an electric furnace to obtain a sintered body. The obtained sintered body is ground into a predetermined shape to obtain a final shape shelf board 8.

また、筐体9はマイクロ波発熱性を有している。筐体9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。また、そのような筐体9を構成するセラミック材料としては、たと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 9 has microwave heat generation properties. As a material of the housing 9, a ceramic material having a large dielectric loss (tan δ) and high microwave absorption is preferable. Moreover, as a ceramic material which comprises such a housing | casing 9, 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12から雰囲気ガス13が筐体9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1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9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14から排気ガス15として炉外に排出される。   In addition, when the atmospheric gas 13 is supplied from the cylindrical atmospheric gas supply nozzle 12 into the housing 9, decomposition caused by thermal decomposition of the binder contained in the unfired laminate substrate 1 by microwave irradiation. The gas is discharged out of the furnace as the exhaust gas 15 from the exhaust nozzles 14 on the side surfaces which face each other without staying in the housing 9.

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、たとえば、内部配線導体2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 performed in an air (oxidizing) atmosphere or a neutral atmosphere. For example, when a Cu-based conductor is used for the internal wiring conductor 2 or the like, it is performed in a reducing atmosphere or a neutral atmosphere.

上述の未焼成状態の積層体基板1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 1 includes a binder removal process and a sintering process.

まず脱バインダ過程では、絶縁層1a〜1eとなるグリーンシート層、内部配線導体2となる導体膜、ビアホール導体3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、たとえば600℃以下の温度領域で行われる。   First, in the binder removal process, the organic component contained in the green sheet layer that becomes the insulating layers 1a to 1e, the conductor film that becomes the internal wiring conductor 2, and the paste that becomes the via-hole conductor 3 is burned out. In the temperature range.

次に焼結過程では、絶縁層1a〜1eとなるグリーンシート層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1が得られる。   Next, in the sintering process, the crystallized glass component contained in the green sheet layer to be the insulating layers 1a to 1e undergoes a precipitation reaction of a predetermined crystal phase, and at the same time, is uniformly dispersed at the grain boundaries of the inorganic filler. Thereby, the strong laminated substrate 1 is obtained.

また、内部配線導体2となる導体膜、ビアホール導体3となるペーストにおいては、たとえば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1a〜1e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。   Moreover, in the conductor film used as the internal wiring conductor 2 and the paste used as the via-hole conductor 3, for example, Ag-based powder is grown to reduce the resistance and integrated with the insulating layers 1a to 1e. Such a sintering process is performed in a temperature range that reaches a peak temperature of 800 to 1000 ° C.

本実施の形態によるセラミック焼結体の製造方法において、棚板8はSiCとAlとSiOとMgOから成り、SiCが30〜65重量%、Alが12〜23重量%、SiOが19〜38重量%、MgOが4〜9重量%の範囲である部材で構成される。よって、焼成工程における棚板8の昇温速度が一定となるため、積層体基板1の反りおよび変形を低減できる。 In the method for manufacturing a ceramic sintered body according to the present embodiment, the shelf board 8 is made of SiC, Al 2 O 3 , SiO 2 and MgO, SiC is 30 to 65 wt%, and Al 2 O 3 is 12 to 23 wt%. , composed of SiO 2 is 19-38% by weight, in the range MgO is 4-9 wt% member. Therefore, since the rate of temperature increase of the shelf board 8 in the firing step is constant, warpage and deformation of the laminate substrate 1 can be reduced.

(表面処理工程)
焼成処理された積層体基板1の両主面に表面処理を行う。積層体基板1の上面側主面に、絶縁層1a、1eに形成したビアホール導体3と接続するように、たとえば銅系導電性ペーストの印刷・乾燥、焼き付けにより、表面配線導体4,5を形成する。
(Surface treatment process)
Surface treatment is performed on both main surfaces of the fired laminate substrate 1. Surface wiring conductors 4 and 5 are formed on the main surface on the upper surface side of the multilayer substrate 1 by, for example, printing, drying and baking of a copper-based conductive paste so as to be connected to the via-hole conductor 3 formed in the insulating layers 1a and 1e. To do.

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3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(たとえば780℃以下)で焼成可能なものを選択し、しかも、銅の酸化を抑制するために還元性雰囲気または中性雰囲気下で行う。   Here, the copper-based surface wiring conductors 4 and 5 and the silver-based via-hole conductor 3 are joined. For this reason, 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 it to suppress copper oxidation. In a neutral or neutral atmosphere.

その後、必要に応じて、厚膜抵抗膜および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。   Then, if necessary, a thick film resistive film and a protective film are 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1の表面配線導体4,5を、たとえば、積層体基板1の焼成工程で同時焼成される導電性ペーストで形成した場合、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1の焼成と一体的に行っても構わない。   In addition, about the above-mentioned embodiment, when the surface wiring conductors 4 and 5 of the multilayer substrate 1 are formed of, for example, a conductive paste that is simultaneously fired in the firing step of the multilayer substrate 1, the surface wiring conductors in the lamination step A conductive film to be 4 and 5 may be formed and integrated with the firing of the multilayer substrate 1.

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.

以下のようにして本発明の実施例および比較例を作製し、層間剥離、クラック、基板の反り、収縮ばらつきについて評価した。   Examples and Comparative Examples of the present invention were prepared as follows and evaluated for delamination, cracks, substrate warpage, and shrinkage variation.

層間剥離、クラックは目視により確認した。層間剥離、クラックが確認されなかったものは○、確認されたものは×として評価した。   Delamination and cracks were confirmed visually. The case where no delamination or a crack was confirmed was evaluated as ◯, and the case where the crack was confirmed was evaluated as ×.

基板の反りについては、画像測定器(株式会社ミツトヨ製)にて測定し、収縮ばらつきについては、3次元形状測定器(株式会社キーエンス製)にて測定した。   The warpage of the substrate was measured with an image measuring instrument (manufactured by Mitutoyo Corporation), and the shrinkage variation was measured with a three-dimensional shape measuring instrument (manufactured by Keyence Corporation).

(実施例1)
厚みが150μmのグリーンシートを準備し、このグリーンシート上に、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、積層、熱圧着して積層体基板を作製した。
Example 1
A green sheet having a thickness of 150 μm was prepared, and a conductive film was formed on the green sheet by screen printing using an Ag-based conductive paste, and then laminated and thermocompression bonded to produce a laminate substrate.

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。また、焼成炉内の棚板には、SiCが45重量%、Alが18重量%、SiOが30重量%、MgOが7重量%であり、かさ密度が2.2g/cm、見かけ気孔率が23%の部材を使用した。 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. Further, the shelf plate in the firing furnace has 45% by weight of SiC, 18% by weight of Al 2 O 3, 30% by weight of SiO 2 and 7% by weight of MgO, and a bulk density of 2.2 g / cm 3. A member having an apparent porosity of 23% was used.

焼成後、得られたセラミック基板の反りは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±0.05%と良好であった。   After firing, the warp of the obtained ceramic substrate was as good as 35 μm, and there was no delamination or crack between the layers. The dimensional accuracy (shrinkage variation) was as good as ± 0.05%.

(実施例2)
焼成炉内の棚板に、SiCが30重量%、Alが23重量%、SiOが38重量%、MgOが9重量%であり、かさ密度が2.0g/cm、見かけ気孔率が25%の部材を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法でセラミック基板を得た。
(Example 2)
On the shelf in the firing furnace, SiC is 30 wt%, Al 2 O 3 is 23 wt%, SiO 2 is 38 wt%, MgO is 9 wt%, bulk density is 2.0 g / cm 3 , apparent porosity A ceramic substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that a member having a rate of 25% was used.

得られたセラミック基板の反りは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(収縮ばらつき)は±0.08%と良好であった。   The warp of the obtained ceramic substrate was as good as 45 μm, and there was no delamination or crack between the layers. The dimensional accuracy (shrinkage variation) was as good as ± 0.08%.

(実施例3)
焼成炉内の棚板に、SiCが65重量%、Alが12重量%、SiOが19重量%、MgOが4重量%であり、かさ密度が2.3g/cm、見かけ気孔率が21%の部材を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法でセラミック基板を得た。
(Example 3)
On the shelf in the firing furnace, SiC is 65% by weight, Al 2 O 3 is 12% by weight, SiO 2 is 19% by weight, MgO is 4% by weight, the bulk density is 2.3 g / cm 3 , and apparent pores A ceramic substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that a member having a rate of 21% was used.

得られたセラミック基板の反りは50μm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±0.09%と良好であった。   The warp of the obtained ceramic substrate was as good as 50 μm, and there was no delamination or crack between the layers. The dimensional accuracy (shrinkage variation) was as good as ± 0.09%.

(実施例4)
焼成炉内の棚板に、SiCが30重量%、Alが23重量%、SiOが38重量%、MgOが9重量%であり、かさ密度が1.3g/cm、見かけ気孔率が50%の部材を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法でセラミック基板を得た。
Example 4
On the shelf in the firing furnace, SiC is 30 wt%, Al 2 O 3 is 23 wt%, SiO 2 is 38 wt%, MgO is 9 wt%, bulk density is 1.3 g / cm 3 , apparent porosity A ceramic substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that a member having a rate of 50% was used.

得られたセラミック基板の反りは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(収縮ばらつき)は±0.09%と良好であった。   The warp of the obtained ceramic substrate was as good as 40 μm, and there was no delamination or crack between the layers. The dimensional accuracy (shrinkage variation) was as good as ± 0.09%.

(実施例5)
焼成炉内の棚板に、SiCが65重量%、Alが12重量%、SiOが19重量%、MgOが4重量%であり、かさ密度が2.6g/cm、見かけ気孔率が10%の部材を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法でセラミック基板を得た。
得られたセラミック基板の反りは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(収縮ばらつき)は±0.10%と良好であった。
(Example 5)
The shelves in the firing furnace, SiC is 65% by weight, Al 2 O 3 is 12 wt%, SiO 2 is 19 wt%, MgO is 4 wt%, bulk density 2.6 g / cm 3, an apparent porosity A ceramic substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that a member having a rate of 10% was used.
The warp of the obtained ceramic substrate was as good as 55 μm, and there was no delamination or crack between the layers. The dimensional accuracy (shrinkage variation) was as good as ± 0.10%.

(実施例6)
焼成炉内の棚板に、SiCが50重量%、Alが17重量%、SiOが27重量%、MgOが6重量%であり、かさ密度が2.2g/cm、見かけ気孔率が23%の部材を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法でセラミック基板を得た。
(Example 6)
On the shelf in the firing furnace, SiC is 50 wt%, Al 2 O 3 is 17 wt%, SiO 2 is 27 wt%, MgO is 6 wt%, bulk density is 2.2 g / cm 3 , apparent pores A ceramic substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that a member having a rate of 23% was used.

得られたセラミック基板の反りは40μmと非常に良好であり、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±0.06%と非常に良好であった。   The warp of the obtained ceramic substrate was very good at 40 μm, and there was no delamination or crack between the layers. Further, the dimensional accuracy (shrinkage variation) was very good at ± 0.06%.

(実施例7)
焼成炉内の棚板に、SiCが40重量%、Alが20重量%、SiOが32重量%、MgOが8重量%であり、かさ密度が2.0g/cm、見かけ気孔率が25%の部材を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法でセラミック基板を得た。
(Example 7)
The shelves in the firing furnace, SiC is 40 wt%, Al 2 O 3 is 20 wt%, SiO 2 32 wt%, MgO is 8 wt%, bulk density 2.0 g / cm 3, an apparent porosity A ceramic substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that a member having a rate of 25% was used.

得られたセラミック基板の反りは40μmと非常に良好であり、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%と非常に良好であった。   The warp of the obtained ceramic substrate was very good at 40 μm, and there was no delamination or crack between the layers. Further, the dimensional accuracy (shrinkage variation) was very good at ± 0.07%.

(比較例1)
焼成炉内の棚板に、SiCが25重量%、Alが26重量%、SiOが39重量%、MgOが10重量%であり、かさ密度が2.0g/cm、見かけ気孔率が26%の部材を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法でセラミック基板を得た。
(Comparative Example 1)
On the shelf in the firing furnace, SiC is 25% by weight, Al 2 O 3 is 26% by weight, SiO 2 is 39% by weight, MgO is 10% by weight, bulk density is 2.0 g / cm 3 , apparent porosity A ceramic substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that a member having a rate of 26% was used.

得られたセラミック基板に層間の剥離やクラックは無かったが、反りが95μmと大きく、また、寸法精度(収縮ばらつき)が±0.21%と大きかった。   Although the obtained ceramic substrate had no delamination or cracks, the warp was as large as 95 μm, and the dimensional accuracy (shrinkage variation) was as large as ± 0.21%.

(比較例2)
焼成炉内の棚板に、SiCが70重量%、Alが10重量%、SiOが16重量%、MgOが4重量%であり、かさ密度が2.4g/cm、見かけ気孔率が20%の部材を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法でセラミック基板を得た。
(Comparative Example 2)
The shelves in the firing furnace, SiC is 70 wt%, Al 2 O 3 is 10 wt%, SiO 2 of 16 wt%, MgO is 4 wt%, bulk density 2.4 g / cm 3, an apparent porosity A ceramic substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that a member having a rate of 20% was used.

得られたセラミック基板に層間の剥離やクラックは無かったが、反りが105μmと大きく、また、寸法精度(収縮ばらつき)が±0.22%と大きかった。   Although the obtained ceramic substrate had no delamination or cracks, the warp was as large as 105 μm, and the dimensional accuracy (shrinkage variation) was as large as ± 0.22%.

(比較例3)
焼成炉内の棚板に、SiCが47重量%、Alが10重量%、SiOが40重量%、MgOが3重量%であり、かさ密度が2.1g/cm、見かけ気孔率が24%の部材を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法でセラミック基板を得た。
(Comparative Example 3)
On the shelf in the firing furnace, SiC is 47 wt%, Al 2 O 3 is 10 wt%, SiO 2 is 40 wt%, MgO is 3 wt%, bulk density is 2.1 g / cm 3 , apparent porosity A ceramic substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that a member having a rate of 24% was used.

得られたセラミック基板の反りは60μm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)が±0.21%と大きかった。   The warp of the obtained ceramic substrate was as good as 60 μm, and there was no delamination or crack between the layers. Further, the dimensional accuracy (shrinkage variation) was as large as ± 0.21%.

(比較例4)
焼成炉内の棚板に、SiCが25重量%、Alが30重量%、SiOが35重量%、MgOが10重量%であり、かさ密度が1.3g/cm、見かけ気孔率が45%の部材を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法でセラミック基板を得た。
(Comparative Example 4)
On the shelf in the firing furnace, SiC is 25% by weight, Al 2 O 3 is 30% by weight, SiO 2 is 35% by weight, MgO is 10% by weight, bulk density is 1.3 g / cm 3 , apparent pores A ceramic substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that a member having a rate of 45% was used.

得られたセラミック基板は、層間の剥離やクラックが存在し、反りが100μmと大きく、また、寸法精度(収縮ばらつき)が±0.24%と大きかった。   The obtained ceramic substrate had delamination and cracks between layers, warpage was as large as 100 μm, and dimensional accuracy (shrinkage variation) was as large as ± 0.24%.

(比較例5)
焼成炉内の棚板に、SiCが25重量%、Alが26重量%、SiOが39重量%、MgOが10重量%であり、かさ密度が1.2g/cm、見かけ気孔率が60%の部材を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法でセラミック基板を得た。
(Comparative Example 5)
On the shelf in the firing furnace, SiC is 25% by weight, Al 2 O 3 is 26% by weight, SiO 2 is 39% by weight, MgO is 10% by weight, bulk density is 1.2 g / cm 3 , apparent porosity A ceramic substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that a member having a rate of 60% was used.

得られたセラミック基板に層間の剥離やクラックは無かったが、反りが90μmと大きく、また、寸法精度(収縮ばらつき)が±0.20%と大きかった。   Although the obtained ceramic substrate had no delamination or cracks, the warpage was as large as 90 μm, and the dimensional accuracy (shrinkage variation) was as large as ± 0.20%.

(比較例6)
焼成炉内の棚板に、SiCが70重量%、Alが11重量%、SiOが16重量%、MgOが3重量%であり、かさ密度が2.7g/cm、見かけ気孔率が7%の部材を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法でセラミック基板を得た。
(Comparative Example 6)
The shelves in the firing furnace, SiC is 70 wt%, Al 2 O 3 is 11 wt%, SiO 2 of 16 wt%, MgO is 3 wt%, bulk density 2.7 g / cm 3, an apparent porosity A ceramic substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that a member having a rate of 7% was used.

得られたセラミック基板に層間の剥離やクラックは無かったが、反りが110μmと大きく、また、寸法精度(収縮ばらつき)が±0.25%と大きかった。
以上の結果をまとめて表1に示す。
Although the obtained ceramic substrate had no delamination or cracks, the warp was as large as 110 μm, and the dimensional accuracy (shrinkage variation) was as large as ± 0.25%.
The above results are summarized in Table 1.

Figure 2010053010
Figure 2010053010

実施例1〜7は、いずれも層間剥離、クラックが見られず、基板の反り、収縮ばらつきも小さく抑えられていた。特に、実施例1は、基板の反り、収縮ばらつきともに最も小さくなった。   In each of Examples 1 to 7, delamination and cracks were not observed, and substrate warpage and shrinkage variation were suppressed to a small level. In particular, in Example 1, both the warpage of the substrate and the shrinkage variation were the smallest.

比較例1〜6では、いずれも層間剥離、クラックが見られなかったが、収縮ばらつきは大きくなり、比較例3を除いて基板の反りも大きくなった。   In Comparative Examples 1 to 6, no delamination and cracks were observed, but the shrinkage variation was large, and the warpage of the substrate was large except for Comparative Example 3.

本発明のセラミック焼結体の製造方法により製造されたセラミック配線基板の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the ceramic wiring board manufactured by the manufacturing method of the ceramic sintered compact of this invention. 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、平面図、(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, (b) is in sectional plane line AA 'of (a). It is sectional drawing.

符号の説明Explanation of symbols

8 棚板
9 筐体
10 断熱材
11 支柱
12 雰囲気ガス供給用ノズル
13 雰囲気ガス
14 排気用ノズル
15 排気ガス
16 炉壁
8 shelf plate 9 housing 10 heat insulating material 11 support 12 atmosphere gas supply nozzle 13 atmosphere gas 14 exhaust nozzle 15 exhaust gas 16 furnace wall

Claims (6)

マイクロ波加熱炉内において、マイクロ波加熱用治具に接するように被焼成物を配置して加熱焼成することによりセラミック焼結体を製造する方法であって、前記マイクロ波加熱用治具として、SiCとAlとSiOとMgOから成り、SiCが30〜65重量%、Alが12〜23重量%、SiOが19〜38重量%、MgOが4〜9重量%の範囲である部材で構成された治具を用いることを特徴とするセラミック焼結体の製造方法。 In a microwave heating furnace, a method for producing a ceramic sintered body by placing a material to be fired so as to be in contact with a microwave heating jig, followed by heating and firing, and as the microwave heating jig, It is composed of SiC, Al 2 O 3 , SiO 2 and MgO, SiC is 30 to 65% by weight, Al 2 O 3 is 12 to 23% by weight, SiO 2 is 19 to 38% by weight, and MgO is 4 to 9% by weight. A method for producing a ceramic sintered body characterized by using a jig composed of a member in a range. 前記マイクロ波加熱用治具を構成する部材は、かさ密度が1.3〜2.6g/cmであることを特徴とする請求項1記載のセラミック焼結体の製造方法。 The method for producing a ceramic sintered body according to claim 1, wherein the member constituting the microwave heating jig has a bulk density of 1.3 to 2.6 g / cm 3 . 前記マイクロ波加熱用治具を構成する部材は、見かけ気孔率が10〜50%であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のセラミック焼結体の製造方法。   The method for producing a ceramic sintered body according to claim 1 or 2, wherein the member constituting the microwave heating jig has an apparent porosity of 10 to 50%. マイクロ波加熱炉内において、被焼成物に接するように配置して加熱焼成することによりセラミック焼結体を製造するための加熱用治具であって、SiCとAlとSiOとMgOから成り、SiCが30〜65重量%、Alが12〜23重量%、SiOが19〜38重量%、MgOが4〜9重量%の範囲である部材で構成されることを特徴とするマイクロ波加熱用治具。 A heating jig for producing a ceramic sintered body by being placed in contact with an object to be fired and heated and fired in a microwave heating furnace, comprising SiC, Al 2 O 3 , SiO 2 and MgO Characterized in that it is composed of a member in which SiC is 30 to 65% by weight, Al 2 O 3 is 12 to 23% by weight, SiO 2 is 19 to 38% by weight, and MgO is 4 to 9% by weight. Microwave heating jig. 前記部材のかさ密度が1.3〜2.6g/cmであることを特徴とする請求項4に記載のマイクロ波加熱用治具。 The jig for microwave heating according to claim 4, wherein a bulk density of the member is 1.3 to 2.6 g / cm 3 . 前記部材の見かけ気孔率が10〜50%であることを特徴とする請求項4に記載のマイクロ波加熱用治具。   The microwave heating jig according to claim 4, wherein the apparent porosity of the member is 10 to 50%.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102901343A (en) * 2012-11-12 2013-01-30 湖南山联新材科技有限公司 Industrial microwave sintering hard alloy equipment
CN107434358A (en) * 2017-09-15 2017-12-05 内蒙古科技大学 A kind of microwave heating glass ceramics crystallization method and device

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