JP2010229000A - Production method of ceramic substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、セラミック基板の製造方法に関し、詳しくは、焼成後にセラミック基板となるセラミック成形体に拘束層を配設して、収縮を抑制しつつ焼成を行う、いわゆる拘束焼成の工程を経て製造される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 in particular, is manufactured through a so-called constrained firing process in which a constraining layer is disposed on a ceramic molded body that becomes a ceramic substrate after firing and firing is performed while suppressing shrinkage. The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic substrate.
セラミック電子部品の中でも、高い平面寸法精度が要求される多層セラミック基板などにおいては、焼成工程における平面方向の焼成収縮や、該収縮のばらつきなどが製品の品質に大きく影響する。 Among ceramic electronic components, in a multilayer ceramic substrate or the like that requires high planar dimensional accuracy, firing shrinkage in the planar direction in the firing process, variations in the shrinkage, and the like greatly affect product quality.
そこで、このような焼成工程における収縮を抑制しつつ、セラミック成形体を焼成する方法として、例えば、図16に示すように、セラミック成形体51の両主面に、セラミック成形体51の焼成温度では実質的に焼結しない、アルミナなどの難焼結性材料を主たる成分とする拘束層52a,52bを形成した状態で焼成を行うことにより、実質的に、平面方向の焼成収縮が生じないように焼成を行うことができるようにした焼成方法が提案されている(特許文献1参照)。
Therefore, as a method of firing the ceramic molded body while suppressing shrinkage in such a firing step, for example, as shown in FIG. 16, at the firing temperature of the ceramic molded
しかしながら、この方法の場合、セラミック成形体の周縁部、特にコーナ部付近で拘束層による拘束力が不十分になる場合があり、焼成後に得られるセラミック基板などのセラミック成形体の周縁部に反りや変形が発生する場合がある。 However, in the case of this method, the binding force by the constraining layer may be insufficient in the peripheral portion of the ceramic molded body, particularly in the vicinity of the corner portion, and the peripheral edge portion of the ceramic molded body such as a ceramic substrate obtained after firing is warped. Deformation may occur.
そこで、図17に示すように、セラミックグリーンシートを積層してなるセラミック成形体(積層体)61の両主面に配設される拘束層(拘束層用グリーンシート)62a,62bのうちの少なくとも一方(この例では積層体61の上面側に配設された拘束層62a)に、周縁部Aの厚みを中央部Bの厚みより厚くした拘束層62aを配設して焼成するようにした、セラミック基板の製造方法が提案されている(引用文献2参照)。
この方法の場合、周縁部Aの厚みを中央部Bの厚みより厚くした拘束層を用いていることから積層体の周縁部を中央部よりも大きい拘束力で確実に拘束して、セラミック基板の周縁部への反りや変形の発生を防止することが可能になる。
Therefore, as shown in FIG. 17, at least one of constraining layers (constraint layer green sheets) 62a and 62b disposed on both main surfaces of a ceramic molded body (laminated body) 61 formed by laminating ceramic green sheets. On the other hand (in this example, the constraining
In the case of this method, since the constraining layer in which the thickness of the peripheral edge portion A is thicker than the thickness of the central portion B is used, the peripheral edge portion of the laminate is reliably restrained with a restraining force larger than that of the central portion. It is possible to prevent warpage and deformation of the peripheral edge.
しかしながら、特許文献2の方法の場合、その段落0058に記載されているように、通常は、拘束層用グリーンシートに打ち抜き加工を施して中央領域を打ち抜き、枠状の拘束層用グリーンシート(枠状シート)を形成した後、この枠状シートを、別の均一な厚みを有する拘束層用グリーンシートに積層するなどの方法で周縁部Aの厚みを中央部Bの厚みより厚くした拘束層を作製することが必要になるため、工数の増加による生産効率の低下を招くという問題点がある。
また、打ち抜き加工の工程で発生する打ち抜き部分は、そのまま廃棄されることになるため、省資源および環境保護の見地から望ましくないという問題点がある。
However, in the case of the method of Patent Document 2, normally, as described in paragraph 0058, the constraining layer green sheet is punched to punch out the central region, and the frame-shaped constraining layer green sheet (frame A constraining layer in which the thickness of the peripheral portion A is made larger than the thickness of the central portion B by, for example, laminating the frame-like sheet on another constraining layer green sheet having a uniform thickness. Since it is necessary to manufacture, there is a problem in that the production efficiency is reduced due to an increase in man-hours.
Moreover, since the punched portion generated in the punching process is discarded as it is, there is a problem that it is not desirable from the viewpoint of resource saving and environmental protection.
本発明は、上記課題を解決するものであり、焼成工程におけるセラミック成形体(セラミック基板)の反りや変形を抑制、防止しつつ、拘束層の構成材料の使用量を減らすことが可能で、反りや変形のない特性の良好なセラミック基板を効率よく製造することが可能な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 solves the above-described problems, and can suppress and prevent warping and deformation of a ceramic molded body (ceramic substrate) in a firing process, and can reduce the amount of constituent materials used in the constraining layer. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a ceramic substrate, which can efficiently manufacture a ceramic substrate having good characteristics without deformation.
上記課題を解決するために、発明者は、例えば、セラミックグリーンシートの積層体を焼成することにより形成されるセラミック基板に反りや変形が発生する原因や機構について、種々の検討を行い、平面形状が方形のセラミック基板の場合、周縁部、特に4隅の拘束力が不足しやすく、反りや変形が発生しやすいという知見を得た。 In order to solve the above problems, the inventor has made various studies on causes and mechanisms of warping and deformation of a ceramic substrate formed by firing a laminate of ceramic green sheets, for example, In the case of a square ceramic substrate, it was found that the binding force at the peripheral edge, particularly at the four corners, is likely to be insufficient, and warpage and deformation are likely to occur.
そして、4隅において拘束力が不足しやすいのは、周縁部の中でも4隅は90°だけしか辺によって囲まれていないことによるものと考え、この4隅を、周縁部の他の領域よりも強く拘束することにより、反りや変形の発生を抑制できるのではないかと推測し、さらに実験、検討を重ねて本発明を完成した。 The reason why the restraining force tends to be insufficient at the four corners is considered to be that the four corners of the peripheral portion are surrounded by only 90 °, and these four corners are more than the other regions of the peripheral portion. It was speculated that the occurrence of warping and deformation could be suppressed by strongly restraining, and the present invention was completed through further experiments and studies.
すなわち、本発明のセラミック基板の製造方法は、
焼成後に前記セラミック基板となる未焼成セラミック成形体の一方主面側と他方主面側の少なくとも一方に、前記未焼成セラミック成形体の焼結温度では焼結しない難焼結性セラミック粉末を主たる成分とする拘束層が配設された、平面形状が方形の未焼成複合積層体を形成する工程と、
前記未焼成複合積層体を、前記セラミック成形体は焼結するが、前記拘束層を構成する前記難焼結性セラミック粉末が焼結しない温度で焼成する工程と、
前記未焼成複合積層体を焼成する工程が終了した後に、前記拘束層を除去する工程と
を備えたセラミック基板の製造方法であって、
前記拘束層を構成する拘束層用グリーンシートとして、1辺側領域または互いに対向する2辺側領域の厚みが他の領域より厚く形成された拘束層用グリーンシートを用い、平面視した場合における4隅の厚みが中央部分よりも厚い拘束層を備えた前記未焼成複合積層体を形成すること
を特徴としている。
That is, the method for producing a ceramic substrate of the present invention includes:
The main component is a non-sinterable ceramic powder that does not sinter at least at one of the principal surface side and the other principal surface side of the unfired ceramic molded body that becomes the ceramic substrate after firing at the sintering temperature of the unfired ceramic molded body. A step of forming an unfired composite laminate having a rectangular planar shape in which a constraining layer is disposed;
Firing the unfired composite laminate at a temperature at which the ceramic compact is sintered but the hardly sinterable ceramic powder constituting the constraining layer is not sintered;
A step of removing the constraining layer after the step of firing the unfired composite laminate is completed,
The constraining layer green sheet constituting the constraining layer is a constraining layer green sheet in which the thickness of one side region or the two side regions facing each other is made thicker than the other region. The unfired composite laminate including the constraining layer having a thicker corner than the center portion is formed.
また、本発明のセラミック基板の製造方法は、前記未焼成セラミック成形体が、焼成後にセラミック層となる複数のセラミックグリーンシートを積層してなる積層体であり、前記未焼成複合積層体を焼成する工程を経て製造されるセラミック基板が多層セラミック基板であることを特徴としている。 In the method for producing a ceramic substrate according to the present invention, the unfired ceramic molded body is a laminate formed by laminating a plurality of ceramic green sheets that become ceramic layers after firing, and the unfired composite laminate is fired. The ceramic substrate manufactured through the process is a multilayer ceramic substrate.
また、拘束層は、セラミック成形体の一方主面側と他方主面側の両方に配設されることが望ましい。 Moreover, it is desirable that the constraining layer is disposed on both the one main surface side and the other main surface side of the ceramic molded body.
本発明の多層セラミック基板の製造方法においては、前記一方主面側の前記拘束層を構成する拘束層用グリーンシートと、前記他方主面側の前記拘束層を構成する拘束層用グリーンシートとが、前記1辺側領域または互いに対向する前記2辺側領域の位置関係についてみた場合に、面対称となるような態様で配設されていることが望ましい。 In the method for producing a multilayer ceramic substrate of the present invention, a constraining layer green sheet that constitutes the constraining layer on the one main surface side and a constraining layer green sheet that constitutes the constraining layer on the other main surface side include: When the positional relationship between the one-side region or the two-side regions facing each other is viewed, it is desirable that they are arranged in such a manner that they are plane-symmetric.
また、本発明の多層セラミック基板の製造方法においては、前記拘束層用グリーンシートとして、シート成形時に全体が一体に形成された拘束層用グリーンシートを用いることが望ましい。 In the method for producing a multilayer ceramic substrate of the present invention, it is desirable to use a constraining layer green sheet that is integrally formed as a whole when forming the sheet, as the constraining layer green sheet.
本発明のセラミック基板の製造方法は、拘束層を構成する拘束層用グリーンシートとして、1辺側領域または互いに対向する2辺側領域の厚みが他の領域より厚く形成された拘束層用グリーンシートを用い、平面視した場合における4隅の厚みが中央部分よりも厚い拘束層を備えた未焼成複合積層体を形成するようにしているので、被焼成物である、焼成後にセラミック基板となるセラミック成形体の4隅における反りや変形の発生を抑制することが可能になる。 The method for producing a ceramic substrate of the present invention is a constraining layer green sheet in which a constraining layer green sheet constituting a constraining layer is formed such that one side region or two opposing side regions are thicker than other regions. Is used to form an unfired composite laminate having a constrained layer with four corners thicker than the central portion when viewed in plan, and is a ceramic to be fired, which becomes a ceramic substrate after firing. It is possible to suppress warpage and deformation at the four corners of the molded body.
すなわち、1辺側領域または互いに対向する2辺側領域の厚みが他の領域より厚く形成された拘束層用グリーンシートを用い、必要に応じて、この拘束層用グリーンシートを、平面的に回転させずに、あるいは平面的に90°もしくは180°回転させて、セラミック成形体の一方または他方主面に、所定の枚数を配設することにより、平面視した場合における4隅の厚みが中央部分よりも厚い拘束層を備えた未焼成複合積層体を形成することが可能になり、焼成工程でセラミック成形体の4隅を十分に拘束して、セラミック成形体の4隅における反りや変形の発生を抑制することが可能になる。
なお、拘束層用グリーンシートの配設態様については、後述の実施例において詳しく説明する。
In other words, a constraining layer green sheet in which the thickness of one side region or the two side regions facing each other is made thicker than the other region is rotated in a plane as necessary. The thickness of the four corners in the plan view can be obtained by arranging a predetermined number on one or the other main surface of the ceramic molded body without rotating or rotating 90 ° or 180 ° in a plane. It becomes possible to form an unfired composite laminate having a thicker constraining layer, sufficiently restraining the four corners of the ceramic molded body in the firing process, and causing warping and deformation at the four corners of the ceramic molded body Can be suppressed.
In addition, the arrangement | positioning aspect of the green sheet for constrained layers is demonstrated in detail in the below-mentioned Example.
また、本発明において、上述のように、拘束層用グリーンシートとして、1辺側領域または互いに対向する2辺側領域の厚みが他の領域より厚く形成された拘束層用グリーンシートを用いるようにしており、この1辺側領域または互いに対向する2辺側領域の厚みが他の領域より厚い拘束層用グリーンシートは、例えば、ドクターブレード法などによりシート成形する場合に、ブレードとして、拘束層用グリーンシートの厚みが厚い部分と薄い部分に対応する凹部と凸部を有するブレードを用いることにより、シート成形の際に特別の工程を必要とせずに作製することが可能になる。 In the present invention, as described above, a constraining layer green sheet in which the thickness of one side region or the two side regions facing each other is thicker than the other region is used as the constraining layer green sheet. The green sheet for the constraining layer in which the thickness of the one side region or the two side regions facing each other is thicker than the other region is used as a constraining layer as a blade when the sheet is formed by, for example, the doctor blade method. By using a blade having a concave portion and a convex portion corresponding to a thick portion and a thin portion of the green sheet, the green sheet can be produced without requiring a special process.
したがって、上述の従来技術において、周縁部が厚い拘束層用グリーンシートを作製する場合のように、別途、拘束層用グリーンシートに打ち抜き加工を施して枠状の拘束層用グリーンシートを形成した後、これを別の均一な厚みを有する拘束層用グリーンシートに積層したりすることを不要にして、生産性を向上させたり、廃棄すべき打ち抜き部分が発生することを防止して省資源化を図ったりすることが可能になる。 Therefore, after forming the frame-shaped constraining layer green sheet by punching the constraining layer green sheet separately, as in the case of manufacturing the constraining layer green sheet having a thick peripheral portion in the above-described conventional technology. This eliminates the need to stack this on another constraining green sheet with a uniform thickness, thereby improving productivity and preventing the occurrence of punched parts to be discarded, thus saving resources. It becomes possible to plan.
また、本発明のセラミック基板の製造方法を、多層セラミック基板の製造方法に適用することにより、反りや変形のない信頼性の高い多層セラミック基板を効率よく製造することが可能になる。 Further, by applying the method for manufacturing a ceramic substrate of the present invention to a method for manufacturing a multilayer ceramic substrate, it becomes possible to efficiently manufacture a highly reliable multilayer ceramic substrate free from warping or deformation.
また、本発明においては、セラミック成形体の一方主面側にのみ拘束層を配設する(例えば、全体として十分な厚みを有し、かつ、4隅が他の領域よりもさらに厚い拘束層を配設する)ことによっても、本発明の基本的な効果を得ることが可能な場合があるが、拘束層をセラミック成形体の一方主面側と他方主面側の両方に配設することより、4隅部における反りや変形の少ないセラミック基板をより確実に製造することが可能になり、本発明をより実効あらしめることができる。 In the present invention, a constraining layer is disposed only on one main surface side of the ceramic molded body (for example, a constraining layer having a sufficient thickness as a whole and having four corners thicker than other regions). Although it may be possible to obtain the basic effects of the present invention, it is possible to arrange the constraining layer on both the one main surface side and the other main surface side of the ceramic molded body. It becomes possible to more reliably manufacture a ceramic substrate with less warping and deformation at the four corners, and the present invention can be made more effective.
また、本発明のセラミック基板の製造方法においては、一方主面側の拘束層を構成する拘束層用グリーンシートと、他方主面側の拘束層を構成する拘束層用グリーンシートとを、1辺側領域または互いに対向する2辺側領域の位置関係についてみた場合に、面対称となるように配設することにより、拘束力の加わり方のバランスがよくなり、セラミック成形体の反りや変形をより確実に抑制、防止することができるため望ましい。 Further, in the method for producing a ceramic substrate of the present invention, one side of the constraining layer green sheet constituting the constraining layer on one main surface side and the constraining layer green sheet constituting the constraining layer on the other main surface side When looking at the positional relationship between the side regions or the two side regions facing each other, by arranging them to be plane-symmetric, the balance of how to apply restraining force is improved, and warping and deformation of the ceramic molded body can be further improved. This is desirable because it can be reliably suppressed and prevented.
また、拘束層用グリーンシートとして、シート成形時に全体が一体に形成された拘束層用グリーンシートを用いることにより、上記従来技術の場合のように、例えば、拘束層用グリーンシートに打ち抜き加工を施して枠状シートを形成した後、この枠状シートを、別の均一な厚みを有する拘束層用グリーンシートに積層したりすることを不要にして生産効率を高く保つことが可能になるとともに、打ち抜き部分を廃棄することによる資源の無駄遣いや、環境への負荷を増大させたりすることを防止することが可能になる。 In addition, by using a constraining layer green sheet that is formed integrally as a constraining layer green sheet, the constraining layer green sheet is punched, for example, as in the case of the prior art. After forming the frame-like sheet, it becomes unnecessary to laminate this frame-like sheet on a green sheet for a constraining layer having another uniform thickness, and the production efficiency can be kept high, and punching is performed. It is possible to prevent waste of resources due to discarding the portion and increase in environmental load.
以下、本発明の実施の形態を示して、本発明をさらに詳しく説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments of the present invention.
[基板用グリーンシートの作製]
SiO2、CaO、Al2O3およびB2O3の各粉末を混合したガラス粉末と、アルミナ粉末とを混合した。
[Production of green sheet for substrates]
A glass powder obtained by mixing each powder of SiO 2 , CaO, Al 2 O 3 and B 2 O 3 was mixed with an alumina powder.
この混合粉末に対し、アクリル系の有機バインダと、溶剤としてトルエンとエタノールを添加し、混合し、ボールミルにて十分に混練することにより、均一に分散させた後、減圧下で脱泡処理を行ってスラリーを得た。 To this mixed powder, an acrylic organic binder and toluene and ethanol as a solvent are added, mixed, and thoroughly mixed by a ball mill, and then uniformly dispersed, and then defoamed under reduced pressure. To obtain a slurry.
このスラリーを、ドクターブレードを用いたキャスティング法にて、キャリアフィルム上にシート状に成形することにより、厚み0.20mmのガラスセラミック・グリーンシートを作製した。 This slurry was formed into a sheet on a carrier film by a casting method using a doctor blade to produce a glass ceramic green sheet having a thickness of 0.20 mm.
そして、このガラスセラミック・グリーンシートを乾燥させた後、平面寸法が150mm□の大きさとなるようにキャリアフィルムごとカットした。 And after drying this glass ceramic green sheet, it cut | disconnected the whole carrier film so that a plane dimension might be a magnitude | size of 150 mm (square).
そして、カットされたグリーンシート(ガラスセラミック・グリーンシート)上にAg導体ペーストをスクリーン印刷法にて形成して、導体パターン21(図3参照)を備えた、多層セラミック基板のセラミック層を構成する基板用グリーンシート20(図3参照)を作製した。 Then, an Ag conductor paste is formed on the cut green sheet (glass ceramic green sheet) by a screen printing method to constitute a ceramic layer of the multilayer ceramic substrate having the conductor pattern 21 (see FIG. 3). A substrate green sheet 20 (see FIG. 3) was produced.
[拘束層用グリーンシートの作製]
アルミナ粉末に対して、有機バインダとしてポリビニルブチラールと、溶剤としてトルエンとエタノールを添加、混合し、ボールミルにて十分に混練することにより、均一に分散した後、減圧下で脱泡処理を行い、スラリーを得た。
[Preparation of green sheet for constraining layer]
To the alumina powder, polyvinyl butyral as an organic binder and toluene and ethanol as solvents are mixed, mixed thoroughly by a ball mill, and dispersed uniformly, and then subjected to defoaming treatment under reduced pressure to obtain a slurry. Got.
このスラリーを、ドクターブレードを用いたキャスティング法にて、キャリアフィルム上にシート状に成形することにより、成形方向に沿った互いに対向する2辺側領域の厚みが0.20mmで、該2辺側領域に挟まれた中央領域の厚みが0.10mmとなるグリーンシートを得た。 By forming this slurry into a sheet on a carrier film by a casting method using a doctor blade, the thickness of the two side areas facing each other along the molding direction is 0.20 mm, A green sheet having a thickness of 0.10 mm in the central region sandwiched between the regions was obtained.
そして、このグリーンシートを乾燥させた後、平面寸法が150mm□の大きさとなるようにキャリアフィルムごとカットして、図1に示すように、対向する2辺側領域2aの厚みが0.20mmで、該二2辺側領域2aに挟まれた中央領域2bの厚みが0.10mmとなる拘束層用グリーンシート1を作製した。
なお、この実施例では、平面寸法が150mm□の拘束層用グリーンシート1について、成形方向から見た場合に中央領域2bの平面寸法(幅)が95mm、対向する2辺側領域2aの平面寸法(幅)がそれぞれ27.5mmになるように作製した。
And after drying this green sheet, it cuts with the carrier film so that a plane dimension may become a magnitude | size of 150 mm (square), and as shown in FIG. 1, the thickness of the opposing 2 side area |
In this example, for the constraining layer
さらに、図2に示すように、平面寸法が、150mm□で、平面内の全領域の厚みが0.10mmとなる拘束層用グリーンシート52を作製した。
なお、図1および図2では、キャリアフィルムを除いた状態の拘束層用グリーンシート1,52を示している。
Further, as shown in FIG. 2, a constraining layer
1 and 2 show the constraining layer
なお、例えば、ドクターブレード法により、成形方向に沿った互いに対向する2辺側領域の厚みが厚く(厚み:0.20mm)、該2辺側領域に挟まれた中央領域の厚みが薄い(厚み:0.10mm)拘束層用グリーンシートを作製する場合、例えば、図14に示すように、ドクターブレードとして、下端側刃部が両側に2つの凹部31と中央に一つの凸部32を有するドクターブレード30を備えた設備を用い、キャリアフィルム33を矢印Aの方向(成形方向)に移動させて(ただし、ドクターブレード30を移動させることも可能である)、成形方向に沿う一対の2辺側領域2aの厚みが厚く中央領域2bの厚みが薄い拘束層用グリーンシート1を成形することにより、複数の工程を経ることなく、効率よく全体が一体に形成された拘束層用グリーンシート1を得ることができる。
In addition, for example, by the doctor blade method, the thickness of the two side regions facing each other along the molding direction is thick (thickness: 0.20 mm), and the thickness of the central region sandwiched between the two side regions is thin (thickness). : 0.10 mm) When producing a green sheet for a constrained layer, for example, as shown in FIG. 14, a doctor blade having a lower end side blade portion having two
また、図15に示すように、凹部31と凸部32とを複数個ずつを備えたドクターブレード30を用いて、成形方向に沿って、凹部と凸部が形成されたシートを成形し、これをカットラインLに沿って切断し、さらに、成形方向に直行する所定の位置で切断することより、複数の拘束層用グリーンシートを効率よく作製することができる。
Further, as shown in FIG. 15, a
いずれにしても、本発明において、拘束層用グリーンシートを作製する方法に特別の制約はなく、その他の方法を用いて拘束層用グリーンシートを成形することも可能であり、例えば、ブレードのあて方を調節する方法、最初に平坦なシートを作製し、その後、両辺側に2度目のシート成形を行って、両辺側の厚みが厚い拘束層用グリーンシートを形成する方法、短冊状のシートを平坦なシートの両辺側に積層する方法、スクリーン印刷により平坦なシートの両辺側にのみセラミックペーストを印刷する方法などを適用することも可能である。 In any case, in the present invention, there is no particular restriction on the method for producing the constraining layer green sheet, and the constraining layer green sheet can be formed using other methods. A method of adjusting the direction, a flat sheet is first produced, and then a second sheet molding is performed on both sides to form a green sheet for a constraining layer having a thick thickness on both sides, a strip-shaped sheet It is also possible to apply a method of laminating on both sides of a flat sheet, a method of printing a ceramic paste only on both sides of a flat sheet by screen printing, and the like.
[多層セラミック基板の作製]
上述のようにして作製した基板用グリーンシート20と拘束層用グリーンシート1を用いて、以下の手順で、図3および図4に示すような未焼成複合積層体10を作製した。
[Production of multilayer ceramic substrate]
Using the substrate
未焼成複合積層体10を作製するにあたっては、まず、上述のようにして形成した導体パターンを備えた6層の基板用グリーンシート(ガラスセラミック・グリーンシート)20を所定の順序で積層し、積層体(基板用シート積層体)22を作製した。なお、各基板用グリーンシート20は、積層する際にキャリアフィルムから剥がして順次積層した。
In producing the unfired
それから、基板用シート積層体22の両主面側に、キャリアフィルムから剥がした拘束層用グリーンシート1(図1)を、積層し、積層方向にプレスすることにより、平面寸法が150mm□の大きさを有する未焼成でカット前の積層体を作製した。
Then, the constraining layer green sheet 1 (FIG. 1) peeled off from the carrier film is laminated on both principal surface sides of the
次に、上記の未焼成でカット前の積層体を、その中心から52.5mmの位置で各端縁に対して平行に切断し、平面形状が正方形で、1辺の長さが105mm(すなわち105mm□)の未焼成複合積層体10(図3および図4)を作製した。これにより、拘束層用グリーンシート1は、中央領域2bの平面寸法(幅)が95mm、対向する2辺側領域2aの平面寸法(幅)がそれぞれ5mmとなる。
Next, the unfired laminate before cutting is cut parallel to each edge at a position of 52.5 mm from the center, the planar shape is square, and the length of one side is 105 mm (that is, 105 mm □) green composite laminate 10 (FIGS. 3 and 4) was produced. As a result, the constraining layer
この未焼成複合積層体10は、図3および図4に示すように、導体パターン21を備えた複数のセラミックグリーンシート(基板用グリーンシート)20を積層してなる積層体(基板用シート積層体)22の一方主面側と他方主面側に、拘束層用グリーンシート1が配設された構造を有している。また、この未焼成複合積層体10においては、図3および図4に示すように、一方主面側の拘束層1Aを構成する拘束層用グリーンシート1と、他方主面側の拘束層1Aを構成する拘束層用グリーンシート1とは、厚みが厚い2辺側領域2aの位置関係についてみた場合に、面対称となるような態様で配設されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the unfired
それから、この未焼成複合積層体10を、基板用シート積層体22は焼結するが、拘束層用グリーンシート1は焼結しない温度、この実施例では、800〜1050℃で焼成した。
Then, this unfired
そして、焼結後の複合積層体から、その両主面に残っている拘束層を除去することにより、試料番号1の多層セラミック基板を得た。
And the multilayer ceramic substrate of the
さらに、図1に示した拘束層用グリーンシート1を用いて、以下の(1),(2),(3)の各未焼成複合積層体を作製した。
(1)図5に示すように、積層体(基板用シート積層体)22の一方主面側の拘束層1Aを構成する拘束層用グリーンシート1と、他方主面側の拘束層1Aを構成する拘束層用グリーンシート1とが、厚みが厚い2辺側領域2aの位置関係についてみた場合に、90°回転させた態様で配設された未焼成複合積層体10であって、試料番号2の多層セラミック基板となるもの。
Further, using the constraining layer
(1) As shown in FIG. 5, the constraining layer
(2)図6に示すように、積層体(基板用シート積層体)22の一方主面側と他方主面側の両側に、2層ずつ拘束層用グリーンシート1を面対称となるように配設した未焼成複合積層体10であって、試料番号3の多層セラミック基板となるもの。
(2) As shown in FIG. 6, the constraining layer
(3)図7に示すように、積層体(基板用シート積層体)22の一方主面側と他方主面側の両側に、2層ずつの拘束層用グリーンシート1が配設され、一方主面側(上面側)および他方主面側(下面側)の2層の拘束層用グリーンシート1はそれぞれ90°回転した態様で配設され、上面側と下面側の拘束層用グリーンシート1を2層一組と考えると、上面側と下面側とで、拘束層用グリーンシート1が面対称となるように配設された未焼成複合積層体10であって、試料番号4の多層セラミック基板となるもの。
(3) As shown in FIG. 7, two layers of constraining layer
また、比較のため、図2に示す、平面寸法が、150mm□で、平面内の全領域の厚みが0.10mmとなる拘束層用グリーンシート52(図2参照)を用いて、上記実施例の場合と同様の方法で、図8に示すように、積層体(基板用シート積層体)22の一方主面側と他方主面側に、一層ずつ拘束層用グリーンシート52が配設された構造を有する未焼成複合積層体10であって、積層後かつ焼成前に105mm□に切断した、試料番号5の比較例の多層セラミック基板となるものを作製した。
For comparison, the above-described embodiment is used by using a constraining layer green sheet 52 (see FIG. 2) having a planar dimension of 150 mm □ and a thickness of the entire region in the plane of 0.10 mm shown in FIG. As shown in FIG. 8, the constraining layer
そして、図5〜8に示す、これらの未焼成複合積層体10についても、同様に、基板用シート積層体22は焼結するが、拘束層用グリーンシート1または52は焼結しない温度、すなわち800〜1050℃で焼成した。
And similarly about these unbaked composite
そして、焼結後の複合積層体から、その両主面に残っている拘束層を除去することにより、試料番号2〜5の多層セラミック基板を得た。 And the multilayer ceramic substrate of the sample numbers 2-5 was obtained by removing the constrained layer which remained on the both main surfaces from the composite laminated body after sintering.
[特性の評価]
作製した多層セラミック基板(試料番号1〜5の試料)の反り量を以下に示す方法により調べ、評価した。
まず、多層セラミック基板の中心部の厚みをノギスなどにより測定した。
それから、200mm□サイズのガラス板と200mm×40mmサイズのガラス板を準備し、2枚のガラス板の間に既知の厚みの金属プレートを挟んで、ワニ口クリップで固定し隙間ゲージを作製した。そして、その隙間ゲージに各試料(多層セラミック基板)を通し、完全に通過するか否かを調べて反りの大きさを評価した。例えば、0.500mm厚の多層基板が0.700mmの隙間を通過し、0.690mmの隙間で通らなくなった場合、反り量としては0.190mm〜0.200mmであると考えられるが、その場合は大きい側の0.200mmを反り量とした。
[Characteristic evaluation]
The warpage amount of the produced multilayer ceramic substrate (samples of
First, the thickness of the central part of the multilayer ceramic substrate was measured with calipers or the like.
Then, a glass plate of 200 mm □ size and a glass plate of 200 mm × 40 mm size were prepared, a metal plate having a known thickness was sandwiched between the two glass plates, and fixed with a crocodile clip to produce a gap gauge. Then, each sample (multilayer ceramic substrate) was passed through the gap gauge, and whether or not it completely passed was examined to evaluate the warpage. For example, when a 0.500 mm thick multilayer substrate passes through a 0.700 mm gap and does not pass through a 0.690 mm gap, the warpage is considered to be 0.190 mm to 0.200 mm. The warp amount was 0.200 mm on the larger side.
表1に、各未焼成複合積層体を焼成することにより得た試料番号1〜5の試料の多層セラミック基板の反り量の測定結果および評価結果を示す。 In Table 1, the measurement result and evaluation result of the curvature amount of the multilayer ceramic substrate of the sample of the sample numbers 1-5 obtained by baking each unbaking composite laminated body are shown.
表1に示すように、試料番号5の比較例の試料の場合、反り量の値が3.00mmと大きかったのに対して、試料番号1〜4の本発明の実施例にかかる試料では、いずれも、0.5mm未満であることが確認された。
As shown in Table 1, in the case of the sample of the comparative example of sample number 5, the value of the warp amount was as large as 3.00 mm, whereas in the sample according to the example of the present invention of
これは、試料番号1〜4の場合、基板用シート積層体の両主面に拘束層(拘束層用グリーンシート)が配設された未焼成複合積層体の段階で、「いずれか一方の拘束層についてみた場合に、少なくとも4隅の厚みが中央部分よりも厚い拘束層を備える」という本発明の要件を満たしており、基板用シート積層体の4隅が確実に拘束されるため、基板用シート積層体(焼成後の多層セラミック基板)の反りや変形の発生が抑制されたものと考えられる。
In the case of
また、実施例の試料である試料番号1〜4のなかでも、基板用シート積層体の両主面側にそれぞれ2層の拘束層用グリーンシートが配設された試料番号3および4の場合、両主面側にそれぞれ1層の拘束層用グリーンシートが配設された試料番号1および2の試料よりも反り量が小さくなることが確認された。
In addition, among
この実施例2では、図9に示すように、1辺側領域12aのみが他の領域12bより厚く、該1辺側領域12aの厚みが0.20mmで、他の領域12bの厚みが0.10mmの拘束層用グリーンシート11を作製した。
なお、この実施例2の、1辺側領域12aのみが他の領域12bより厚い拘束層用グリーンシート11も、実施例1で示した方法に準じる方法により効率よく形成することができる。
なお、成形方向から見た場合の平面寸法は、1辺側領域12aが27.5mm、他の領域12bが122.5mmになるよう作製した。これにより、積層圧着後の積層体をその中心から52.5mmの位置で各端縁に対して切断した場合に、1辺側領域12aの幅は5mm、他の領域12bの幅は100mmとなる。
In Example 2, as shown in FIG. 9, only one
It should be noted that the constraining layer
The planar dimensions when viewed from the molding direction were prepared so that the one
そして、1辺側領域12aのみが他の領域12bより厚い、この拘束層用グリーンシート11を用いて、以下に説明する未焼成複合積層体10を作製した。
And the unfired composite
まず、図10に示すように、積層体(基板用シート積層体)22の一方主面側と他方側主面の両方に、それぞれ2層ずつ拘束層用グリーンシート11を配設し、一方主面側の2層の拘束層用グリーンシート11が互いに180°回転した状態で配設され、また、他方主面側の2層の拘束層用グリーンシート11も互いに180°回転した状態で配設され、かつ、一方主面側と他方主面側の拘束層用グリーンシート11を2層一組と考えると、一方主面側と他方主面側とで、拘束層用グリーンシート11が面対称となるように配設された、4隅の厚みが中央部分よりも厚い拘束層1Aを備えた未焼成複合積層体(本発明の要件を備え未焼成複合積層体)10。
First, as shown in FIG. 10, two layers of constraining layer
図11に示すように、積層体(基板用シート積層体)22の一方主面側と他方側主面の両主面側に、それぞれ4層ずつ拘束層用グリーンシート11を配設し、一方主面側の4層の拘束層用グリーンシート11が順に90°ずつ回転した状態で配設され、また、他方主面側の4層の拘束層用グリーンシート11も順に90°ずつ回転した状態で配設され、かつ、一方主面側と他方主面側の拘束層用グリーンシート11を4層一組と考えると、一方主面側と他方主面側とで、拘束層用グリーンシート11が面対称となるように配設された、4隅の厚みが中央部分よりも厚い拘束層1Aを備えた未焼成複合積層体(本発明の要件を備えた未焼成複合積層体)10。
As shown in FIG. 11, four layers of constraining layer
また、比較のため、上記と同様にして、以下の(a),(b)の未焼成複合積層体を作製した
(a)図12に示すように、積層体(基板用シート積層体)22の一方主面側と他方側主面の両主面側に、1辺側領域12aのみが他の領域12bより厚い拘束層用グリーンシート11が1層ずつ配設され、一方主面側と他方主面側の2層の拘束層用グリーンシート11とが互いに180°回転した状態で配設された、「一方主面側と他方主面側のいずれか一方の拘束層についてみた場合に、少なくとも4隅の厚みが中央部分よりも厚い拘束層1Aを備える」という本発明の要件を満たしていない比較用の未焼成複合積層体10。
For comparison, the following unfired composite laminates (a) and (b) were produced in the same manner as described above.
(a) As shown in FIG. 12, only one
(b)図13に示すように、積層体(基板用シート積層体)22の一方主面側と他方側主面の両主面側に、それぞれ2層ずつ拘束層用グリーンシート11が配設され、一方主面側の2層の拘束層用グリーンシート11が互いに90°回転した状態で配設され、また、他方主面側の2層の拘束層用グリーンシート11も互いに90°回転した状態で配設された未焼成複合積層体10であって、「一方主面側と他方主面側のいずれか一方の拘束層についてみた場合に、少なくとも4隅の厚みが中央部分よりも厚い拘束層を備える」という本発明の要件を満たしていない比較用の未焼成複合積層体10。
(b) As shown in FIG. 13, two layers of constraining layer
そして、上記実施例の場合と同様に、図10〜13に示す、各未焼成複合積層体10を、基板用シート積層体22は焼結するが、拘束層用グリーンシート11は焼結しない800〜1050℃の温度で焼成した。
そして、焼結後の複合積層体から、その両主面に残っている拘束層を除去することにより、各多層セラミック基板を得た。
And similarly to the case of the said Example, although the board | substrate sheet | seat laminated
And each multilayer ceramic board | substrate was obtained by removing the constrained layer which remained on the both main surfaces from the composite laminated body after sintering.
上記実施例1の場合と同様の方法で、反り量を測定したところ、図10および図11の未焼成複合積層体10を焼成する工程を経て製造される、本発明の要件を備えた方法による多層セラミック基板の場合、上記実施例1の試料番号1〜4の場合に準じる、反り量の小さい多層セラミック基板を得ることができた。これは、図10および図11の未焼成複合積層体10の場合、「一方主面側と他方主面側のいずれか一方の拘束層についてみた場合に、少なくとも4隅の厚みが中央部分よりも厚い拘束層を備える」という本発明の要件を満たしており、基板用シート積層体の4隅を十分に拘束できたことによるものである。
When the amount of warpage was measured by the same method as in Example 1 above, it was manufactured through the step of firing the unfired
一方、図12および図13の未焼成複合積層体10を焼成する工程を経て製造した、比較用の試料である多層セラミック基板の場合、上記の図10および図11の未焼成複合積層体10を焼成する工程を経て製造された多層セラミック基板のように反り量の小さい多層セラミック基板を得ることはできなかった。これは、図12および図13の未焼成複合積層体10が「一方主面側と他方主面側のいずれか一方の拘束層についてみた場合に、少なくとも4隅の厚みが中央部分よりも厚い拘束層を備える」という本発明の要件を満たしておらず、基板用シート積層体の4隅を十分に拘束できなかったことによるものである。
On the other hand, in the case of a multilayer ceramic substrate which is a comparative sample manufactured through the step of firing the unfired
なお、上記実施例では、拘束層を積層体(基板用シート積層体)の両主面側に配設するようにした場合を例にとって説明したが、例えば厚みの厚い拘束層を積層体(基板用シート積層体)の一方主面側にのみ配設することによっても反りや変形を抑制することができる場合がある。 In the above-described embodiment, the case where the constraining layers are arranged on both main surface sides of the laminate (substrate sheet laminate) has been described as an example. In some cases, warping and deformation can also be suppressed by disposing only on the one main surface side of the sheet laminate.
また、拘束層用グリーンシートの構成材料としては、基板用シート積層体の焼結温度で焼結せず、焼成工程で必要な拘束力を発揮できるものであれば特別の制約はなく、例えば、ガラス成分を含むようなものも用いることが可能である。ただし、ガラスを含有させると焼成工程の後で除去する際の除去性が低下する傾向があるため、ガラスを含まない方が好ましい。 In addition, as a constituent material of the constraining layer green sheet, there is no special restriction as long as it can exhibit the necessary restraining force in the firing step without sintering at the sintering temperature of the substrate sheet laminate, for example, Those containing a glass component can also be used. However, when glass is contained, the removability at the time of removal after the firing step tends to be lowered, so that it is preferable not to contain glass.
本発明はさらにその他の点においても上記実施例に限定されるものではなく、セラミック基板を構成する材料の種類、セラミック層の積層数、内部電極パターンなどの導体の配設態様その他に関し、発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることができる。 The present invention is not limited to the above embodiments in other respects as well, and relates to the arrangement of the conductors such as the type of material constituting the ceramic substrate, the number of laminated ceramic layers, the internal electrode pattern, etc. Various applications and modifications can be added within the range.
1A 拘束層
1 拘束層を構成する拘束層用グリーンシート
2a 2辺側領域
2b 中央領域
10 未焼成複合積層体
11 拘束層用グリーンシート
12a 1辺側領域
20 基板用グリーンシート
21 導体パターン
22 積層体(基板用シート積層体)
30 ドクターブレード
31 ドクターブレードの凹部
32 ドクターブレードの凸部
33 キャリアフィルム
A 成形方向を示す矢印
L カットライン
DESCRIPTION OF
30
Claims (5)
前記未焼成複合積層体を、前記セラミック成形体は焼結するが、前記拘束層を構成する前記難焼結性セラミック粉末が焼結しない温度で焼成する工程と、
前記未焼成複合積層体を焼成する工程が終了した後に、前記拘束層を除去する工程と
を備えたセラミック基板の製造方法であって、
前記拘束層を構成する拘束層用グリーンシートとして、1辺側領域または互いに対向する2辺側領域の厚みが他の領域より厚く形成された拘束層用グリーンシートを用い、平面視した場合における4隅の厚みが中央部分よりも厚い拘束層を備えた前記未焼成複合積層体を形成すること
を特徴とするセラミック基板の製造方法。 At least one of the one main surface side and the other main surface side of the unfired ceramic molded body that becomes the ceramic substrate after firing is mainly composed of a hardly sinterable ceramic powder that does not sinter at the sintering temperature of the unfired ceramic molded body. A step of forming an unfired composite laminate having a rectangular planar shape in which a constraining layer is disposed;
Firing the unfired composite laminate at a temperature at which the ceramic compact is sintered but the hardly sinterable ceramic powder constituting the constraining layer is not sintered;
A step of removing the constraining layer after the step of firing the unfired composite laminate is completed,
The constraining layer green sheet constituting the constraining layer is a constraining layer green sheet in which the thickness of one side region or two side regions facing each other is made thicker than the other region. A method for producing a ceramic substrate, comprising: forming the unfired composite laminate including a constraining layer having a thicker corner than the center portion.
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