JP2012019152A - Manufacturing method of ceramic multilayer substrate and quartz glass plate for manufacturing method of ceramic multilayer substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、セラミック多層基板の製造方法、及びセラミック多層基板製造方法用の石英ガラス板に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a ceramic multilayer substrate and a quartz glass plate for the method for producing a ceramic multilayer substrate.
セラミック多層基板は、耐熱性・耐湿性に優れ、また、高周波回路において良好な周波数特性を有することから、モバイル機器のＲＦ（Ｒｅｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）モジュール、放熱性を利用したパワーＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、発光ダイオード）用の基板や液晶のバックライト向けＬＥＤ用の基板、また、自動車搭載用の電子制御回路用の基板として用いられている。 Ceramic multilayer substrates have excellent heat resistance and moisture resistance, and have good frequency characteristics in high-frequency circuits. Therefore, RF (Radio Frequency) modules for mobile devices, power LEDs (light emitting diodes) using heat dissipation, and light emission It is used as a substrate for a diode), a substrate for an LED for a liquid crystal backlight, and a substrate for an electronic control circuit mounted on an automobile.
現在、このセラミック多層基板の平面寸法は、下記特許文献１に示すように、約１００ｍｍ角のセラミック多層基板が用いられていた（例えば、これに類似する技術は下記特許文献１に記載されている）。 Currently, as shown in the following Patent Document 1, the ceramic multilayer substrate has a ceramic multilayer substrate of about 100 mm square (for example, a similar technique is described in the following Patent Document 1). ).
また、現在のセラミック多層基板の平面方向の反りは、セラミック多層基板一辺が１００ｍｍの正方形のものの場合、３５ｕｍから２００ｕｍ程度（一般には約１００ｕｍ）となっていた（例えば、これに類似する技術は下記特許文献２に記載されている）。 Further, the warpage in the planar direction of the current ceramic multilayer substrate is about 35 μm to 200 μm (generally about 100 μm) when the ceramic multilayer substrate has a square of 100 mm on one side (for example, a similar technique is described below). (It is described in Patent Document 2).
前記従来例における課題は、近年の電子機器の高密度化に伴い、このセラミック多層基板の反りが３５ｕｍであったとしても、そのセラミック多層基板上に回路パターンの形成を行う際に、アライメントマーカーの読み取りエラー等の問題が発生していた。
すなわち、セラミック多層基板の後工程の問題を回避するため、セラミック多層基板の反りを、より低減する必要が生じていた。
The problem with the conventional example is that, with the recent increase in the density of electronic devices, even when the warpage of the ceramic multilayer substrate is 35 μm, the circuit pattern is formed on the ceramic multilayer substrate. Problems such as reading errors occurred.
That is, in order to avoid the problem of the post-process of the ceramic multilayer substrate, it has been necessary to further reduce the warpage of the ceramic multilayer substrate.
そこで、本発明は、セラミック多層基板の反りを低減する事を目的とするものである。 Accordingly, the object of the present invention is to reduce the warpage of the ceramic multilayer substrate.
そして、この目的を達成するために本発明は、複数のグリーンシートを積層焼成することによって形成されるセラミック多層基板の製造方法において、前記複数のグリーンシートが積層配置されたグリーンシート積層体の上下面に石英ガラス板を配置し、その上面から加圧加熱をすることによって、前記複数のグリーンシート同士を仮接着する積層工程と、前記積層工程後に、前記グリーンシート積層体の上下面にグリーンシートの焼成温度で軟化を行わない耐熱性がある石英ガラス板を配置した状態で、加圧加熱をすることによって、前記複数のグリーンシート内部の有機バインダーを除去する脱バインダー工程と、前記バインダー工程後、前記グリーンシート積層体の上下面に石英ガラス板を配置した状態で、加圧加熱をすることによって、前記グリーンシート積層体を焼成する焼成工程と、を有することを特徴とするセラミック多層基板の製造方法とし、これにより所期の目的を達成するものである。 In order to achieve this object, the present invention provides a method for producing a ceramic multilayer substrate formed by laminating and firing a plurality of green sheets, wherein the plurality of green sheets are stacked on the green sheet laminate. A quartz glass plate is disposed on the lower surface, and the green sheet is applied to the upper and lower surfaces of the green sheet laminate after the laminating step by temporarily bonding the plurality of green sheets by pressure heating from the upper surface. In a state where a heat-resistant quartz glass plate that does not soften at the firing temperature is disposed, the binder removal step of removing the organic binder inside the plurality of green sheets by heating under pressure, and after the binder step By pressing and heating with the quartz glass plates placed on the upper and lower surfaces of the green sheet laminate, , A method of producing a ceramic multilayer substrate and having a firing step of firing the green sheet laminate, thereby is to achieve the intended purpose.
以上のように本発明は、複数のグリーンシートを積層焼成することによって形成されるセラミック多層基板の製造方法において、前記複数のグリーンシートが積層配置されたグリーンシート積層体の上下面に石英ガラス板を配置し、その上面から加圧加熱をすることによって、前記複数のグリーンシート同士を仮接着する積層工程と、前記積層工程後に、前記グリーンシート積層体の上下面にグリーンシートの焼成温度で軟化を行わない耐熱性がある石英ガラス板を配置した状態で、加圧加熱をすることによって、前記複数のグリーンシート内部の有機バインダーを除去する脱バインダー工程と、前記バインダー工程後、前記グリーンシート積層体の上下面に石英ガラス板を配置した状態で、加圧加熱をすることによって、前記グリーンシート積層体を焼成する焼成工程と、を有することを特徴とするセラミック多層基板の製造方法としたものであるので、セラミック多層基板の反りを低減する事ができる。 As described above, the present invention relates to a method for producing a ceramic multilayer substrate formed by laminating and firing a plurality of green sheets, and quartz glass plates on the upper and lower surfaces of the green sheet laminate in which the plurality of green sheets are laminated. And by applying pressure and heating from the upper surface of the green sheet, the green sheet is temporarily bonded to the upper and lower surfaces of the green sheet laminate at the firing temperature after the lamination step, and after the lamination step In a state where a heat-resistant quartz glass plate not disposed is disposed, the organic binder in the plurality of green sheets is removed by pressure heating, and after the binder step, the green sheet lamination is performed. By placing the quartz glass plates on the upper and lower surfaces of the body and applying pressure and heating, A firing step of firing the laminated body, so is obtained by the method of producing a ceramic multilayer substrate and having a, can be reduced warpage of the ceramic multilayer substrate.
すなわち、本発明においては、セラミック多層基板の製造方法において、前記複数のグリーンシートが積層配置されたグリーンシート積層体の上下面に石英ガラス板を配置した状態で加圧加熱をすることによって、前記複数のグリーンシート同士を仮接着する積層工程と、前記積層工程後に、前記グリーンシート積層体の上下面にグリーンシートの焼成温度で軟化を行わない耐熱性がある石英ガラス板を配置した状態で、加圧加熱をすることによって、前記複数のグリーンシート内部の有機バインダーを除去する脱バインダー工程と、前記バインダー工程後、前記グリーンシート積層体の上下面に石英ガラス板を配置した状態で、加圧加熱をすることによって、前記グリーンシート積層体を焼成する焼成工程と前記グリーンシート積層体を加圧過熱する際に用いる板を、前記グリーンシートと熱膨張係数が近い石英ガラスを用いることによって、その加圧過熱時のグリーンシート積層体と板の間のズレや熱ストレスを緩和し、良好な加圧過熱状態を作り出すことが出来るので、その結果として、セラミック多層基板の反りを低減することができるのである。 That is, in the present invention, in the method for producing a ceramic multilayer substrate, by performing pressure heating in a state in which quartz glass plates are disposed on the upper and lower surfaces of the green sheet laminate in which the plurality of green sheets are laminated, In a state in which a heat-resistant quartz glass plate that does not soften at the firing temperature of the green sheet is disposed on the upper and lower surfaces of the green sheet laminate after the lamination step, the step of temporarily bonding a plurality of green sheets together, The binder removal step of removing the organic binder in the plurality of green sheets by applying pressure heating, and after the binder step, pressurization is performed with quartz glass plates disposed on the upper and lower surfaces of the green sheet laminate. By heating, the green sheet laminate is fired and the green sheet laminate is added. By using quartz glass that has a thermal expansion coefficient close to that of the green sheet, the plate used for overheating can be mitigated from misalignment and thermal stress between the green sheet laminate and the plate at the time of the pressure overheating. Since the state can be created, as a result, the warpage of the ceramic multilayer substrate can be reduced.
以下に、本発明の一実施形態を図面とともに詳細に説明する。
（実施の形態１）
まず、はじめに、本発明の実施１におけるセラミック多層基板の構成に関して説明する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
First, the configuration of the ceramic multilayer substrate in Embodiment 1 of the present invention will be described.
図１は、実施の形態１におけるセラミック多層基板の断面図を示すものである。図１に示すように、セラミック多層基板１は、複数（具体的には本実施形態では後述のように３枚）のセラミック製のグリーンシートを焼成して形成されたセラミック基板部２と、そのセラミック基板部２内部には、ビア３、内部配線部４が形成されている。また、セラミック基板部２の表裏面には、このセラミック多層基板１に所望の電子部品（例えばＩＣ＝Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｕｉｒｃｕｉｔ）を実装するための外部電極部９や、所望の回路パターン配線部５を有している。 FIG. 1 shows a cross-sectional view of the ceramic multilayer substrate in the first embodiment. As shown in FIG. 1, a ceramic multilayer substrate 1 includes a ceramic substrate portion 2 formed by firing a plurality of (specifically, three in this embodiment, as described later) ceramic green sheets, A via 3 and an internal wiring part 4 are formed inside the ceramic substrate part 2. Further, on the front and back surfaces of the ceramic substrate portion 2, an external electrode portion 9 for mounting a desired electronic component (for example, IC = Integrated Circuit) on the ceramic multilayer substrate 1 and a desired circuit pattern wiring portion 5 are provided. ing.
本実施形態において、セラミック基板部２は、後述で再度説明するが、何れも、アルミナ粉末を５５［ｗｔ％］、ガラス粉末を４５［ｗｔ％］の割合で配合したガラス・セラミックの固体成分と、有機溶剤等からなる有機バインダーを、固体成分と有機バインダーとの割合が、固体成分８４：有機バインダー１６の重量比の割合で混合された組成物からなる、シート状の形状のグリーンシートと呼ばれるものを、複数枚（少なくとも２枚以上）積層し、加圧し、その後、９００［℃］にて焼成することによって形成する。なお、本実施形態のセラミック基板部２においては、三枚のグリーンシートを積層、焼成したものを用いた。 In the present embodiment, the ceramic substrate portion 2 will be described again later. In both cases, the ceramic substrate part 2 is a glass / ceramic solid component in which alumina powder is mixed at 55 [wt%] and glass powder is mixed at 45 [wt%]. An organic binder made of an organic solvent or the like is called a green sheet having a sheet-like shape made of a composition in which the ratio of the solid component to the organic binder is mixed at a weight ratio of the solid component 84: organic binder 16. A plurality of (at least two or more) are stacked, pressed, and then fired at 900 [° C.]. In addition, in the ceramic substrate part 2 of this embodiment, what laminated | stacked and baked three green sheets was used.
また、本実施形態において、セラミック基板部２の内部にあるビア３は、前述の焼成前のグリーンシートに、予め、例えば、ＮＣパンチプレス（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌパンチプレス）によって孔を形成し、その後、その孔に導体ペーストを充填し、更に前述のセラミックシートを焼成する際に同時に焼成される事によって形成する。なお、本実施形態において、銀（Ａｇ）粒子とガラス成分を含有する導体ペーストを用いた。 In the present embodiment, the via 3 in the ceramic substrate portion 2 is formed with a hole in the green sheet before firing, for example, by an NC punch press (Numerical Control punch press) in advance. The hole is filled with a conductive paste, and is formed by firing at the same time when firing the ceramic sheet. In the present embodiment, a conductive paste containing silver (Ag) particles and a glass component was used.
また、本実施形態において、セラミック基板部２の内部にある内部配線部４は、前述の焼成前のグリーンシートに、予め、スクリーン印刷法を用いて所望のパターンに印刷して形成後、前述のセラミックシートを焼成する際に同時に焼成される事によって形成している。なお、本実施形態においては、銀（Ａｇ）粒子とガラス成分を含有する導体ペーストを用いた。 Further, in the present embodiment, the internal wiring portion 4 inside the ceramic substrate portion 2 is formed by printing in a desired pattern in advance using a screen printing method on the green sheet before firing. The ceramic sheet is formed by firing at the same time as firing. In the present embodiment, a conductive paste containing silver (Ag) particles and a glass component is used.
また、本実施形態において、セラミック基板部２の表裏面の外部電極５、回路パターン配線部６は、前述のグリーンシートを焼成後、導体ペーストをスクリーン印刷法を用いて所望のパターンに印刷して形成後、前述のセラミックシートを焼成する温度より低い温度で、かつ、この導体ペーストが十分に焼成される温度にて熱処理を行うことによって形成する。なお、本実施形態においては、ビア３、内部配線部４と同じく、銀（Ａｇ）粒子とガラス成分を含有する導体ペーストを用いた。
それでは、以下に、本発明の実施の形態１におけるセラミック多層基板１の製造方法について説明する。
In the present embodiment, the external electrodes 5 and the circuit pattern wiring unit 6 on the front and back surfaces of the ceramic substrate unit 2 are printed with a conductive paste in a desired pattern using a screen printing method after firing the green sheet. After the formation, the ceramic sheet is formed by heat treatment at a temperature lower than the temperature at which the ceramic sheet is fired and at a temperature at which the conductor paste is sufficiently fired. In the present embodiment, a conductor paste containing silver (Ag) particles and a glass component is used as in the via 3 and the internal wiring portion 4.
Then, the manufacturing method of the ceramic multilayer substrate 1 in Embodiment 1 of this invention is demonstrated below.
図２は、本実施形態のセラミック多層基板１のプロセスフローを示す図であり、大きく分けて、ステップ１：グリーンシート準備工程と、ステップ２：積層工程と、ステップ３：脱バインダー工程と、ステップ４：焼成工程と、ステップ５：拘束層除去工程と、ステップ６：外部電極・回路パターン配線部形成工程という、６つのステップからなるものである。 FIG. 2 is a diagram showing a process flow of the ceramic multilayer substrate 1 of the present embodiment, which is roughly divided into a step 1: a green sheet preparation process, a step 2: a lamination process, a step 3: a debinding process, and a step. It consists of six steps: 4: firing step, step 5: constraining layer removing step, and step 6: external electrode / circuit pattern wiring portion forming step.
［ステップ１：グリーンシート準備工程］
先ずは、図３を用いてステップ１について説明する。
図３は、本発明の実施の形態１におけるグリーンシートの断面図を示すものであり、図３（ａ）はグリーンシート７Ａの断面図、図３（ｂ）はグリーンシート７Ｂの断面図、図３（ｃ）はグリーンシート７Ｃの断面図を示すものである。
[Step 1: Green sheet preparation process]
First, step 1 will be described with reference to FIG.
3 shows a cross-sectional view of the green sheet according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 3 (a) is a cross-sectional view of the green sheet 7A, and FIG. 3 (b) is a cross-sectional view of the green sheet 7B. 3 (c) shows a cross-sectional view of the green sheet 7C.
本実施形態においては、純のグリーンシート（アルミナ粉末を５５［ｗｔ％］、ガラス粉末を４５［ｗｔ％］の割合で配合したガラス・セラミックの固体成分と、有機溶剤等からなる有機バインダーを、固体成分と有機バインダーとの割合が、固体成分８４：有機バインダー１６の重量比の割合で混合された組成物をシート状に形成したもの）から、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、グリーンシート７Ａ（図３（ａ））、グリーンシート７Ｂ（図３（ｂ））、グリーンシート７Ｃ（図３（ｃ））を作成する。 In the present embodiment, a pure green sheet (alumina powder 55 [wt%], glass powder mixed at a ratio of 45 [wt%], a glass / ceramic solid component, and an organic binder composed of an organic solvent, 3 (a) to FIG. 3 (c) in which the ratio of the solid component to the organic binder is a sheet formed from a composition in which the solid component 84 is mixed at a weight ratio of the organic binder 16). As shown, a green sheet 7A (FIG. 3A), a green sheet 7B (FIG. 3B), and a green sheet 7C (FIG. 3C) are created.
まず、はじめに、図３（ａ）に示すグリーンシート７Ａに関して説明する。グリーンシート７Ａには、例えば、ＮＣパンチプレスによって孔を形成し、その後、その孔に導体ペーストを充填することによって、ビア３を形成する。これにて、グリーンシート７Ａが完成する。 First, the green sheet 7A shown in FIG. In the green sheet 7A, for example, a hole is formed by an NC punch press, and then the via 3 is formed by filling the hole with a conductive paste. Thus, the green sheet 7A is completed.
次に、図３（ｂ）に示すグリーンシート７Ｂに関して説明する。グリーンシート７Ｂは、はじめに、グリーンシート７Ａと同様に、ビア３を形成する。次に、グリーンシート７Ｂ上面に導体ペーストを、スクリーン印刷法を用いて所望のパターンに印刷して内部配線部４を形成する。これにて、グリーンシート７Ｂが完成する。 Next, the green sheet 7B shown in FIG. First, the green sheet 7B forms the via 3 in the same manner as the green sheet 7A. Next, a conductor paste is printed on the upper surface of the green sheet 7B in a desired pattern using a screen printing method, thereby forming the internal wiring portion 4. Thus, the green sheet 7B is completed.
次に、図３（ｃ）に示すグリーンシート７Ｃに関して説明する。グリーンシート７Ｃは、はじめに、グリーンシート７Ａと同様に、ビア３を形成する。これにて、グリーンシート７Ｃが完成する。 Next, the green sheet 7C shown in FIG. First, the green sheet 7C forms the via 3 in the same manner as the green sheet 7A. Thus, the green sheet 7C is completed.
［ステップ２：積層工程］
次に、図４、図５を用いてステップ２の積層工程について説明する。
[Step 2: Lamination process]
Next, the stacking process of step 2 will be described with reference to FIGS.
図４は、本発明の実施の形態１の積層工程における積層手順を示す断面図である。また、図５は、本発明の実施の形態１の積層工程におけるグリーンシート積層体の断面図を示すものである。また、図６は、本発明の実施の形態１の積層工程における加圧加熱方法を説明する断面図を示すものである。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing a stacking procedure in the stacking process of the first embodiment of the present invention. Moreover, FIG. 5 shows sectional drawing of the green sheet laminated body in the lamination process of Embodiment 1 of this invention. Moreover, FIG. 6 shows sectional drawing explaining the pressurization heating method in the lamination process of Embodiment 1 of this invention.
まず、はじめに、図４、図５に示している拘束層９に関して説明する。 First, the constraining layer 9 shown in FIGS. 4 and 5 will be described.
一般に、アルミナ粉末とガラス粉末を配合したガラス・セラミックの組成物で、シート状の形状のグリーンシートを、高温を印加すると、アルミナ粉末とガラス粉末が焼成することによって、そのグリーンシートの体積（平面方向、および厚さ方向）に収縮する。 Generally, a glass-ceramic composition in which alumina powder and glass powder are blended. When a high temperature is applied to a sheet-like green sheet, the alumina powder and the glass powder are baked, whereby the volume of the green sheet (planar) Direction and thickness direction).
本実施形態においても、次の工程であるステップ３：脱バインダー工程、ステップ４：焼成工程にて、グリーンシート積層体８を、加圧しながら熱を印加するのであるが、その際、それらグリーンシート７Ａ、７Ｂ、７Ｃを挟み込むように、印加する温度では焼成しない成分のセラミックからなる拘束層９を上下面に配置しておく。
こうすることによって、グリーンシート７Ａ、７Ｂ、７Ｃは、図４中に示す、Ｘ方向、およびＹ方向（すなわち、グリーンシート積層体８の平面方向）には収縮せず、Ｚ方向（すなわち、グリーンシート積層体８の厚さ方向）にのみ収縮する。このＸ方向、Ｙ方向に収縮させないために、この拘束層９を使用するのである。本実施形態においては、アルミナ粉末をシート状に成形したものを拘束層１３として用いた。
次に、図４を用いて、グリーンシート７Ａ、７Ｂ、７Ｃを積層し、チップ型電子部品−グリーンシート積層体１２を準備する方法を説明する。
Also in the present embodiment, heat is applied to the green sheet laminate 8 while applying pressure in the following steps, Step 3: Debinding process, Step 4: Firing process. A constraining layer 9 made of ceramic of a component that is not fired at the applied temperature is arranged on the upper and lower surfaces so as to sandwich 7A, 7B, and 7C.
By doing so, the green sheets 7A, 7B, and 7C do not contract in the X direction and the Y direction (that is, the plane direction of the green sheet laminate 8) shown in FIG. It shrinks only in the thickness direction of the sheet laminate 8. This constraining layer 9 is used so as not to shrink in the X and Y directions. In the present embodiment, a material obtained by molding alumina powder into a sheet shape is used as the constraining layer 13.
Next, a method for preparing the chip-type electronic component-green sheet laminate 12 by laminating the green sheets 7A, 7B, and 7C will be described with reference to FIG.
まず、拘束層９上に、グリーンシート７Ｃを積層する。次に、グリーンシート７Ｃ上にグリーンシート７Ｂを、グリーンシート７Ａに形成されているビア３と、グリーンシート７Ｂに形成されているビア３の位置が合うように位置合わせを実施しながら積層する。 First, the green sheet 7 </ b> C is laminated on the constraining layer 9. Next, the green sheet 7B is laminated on the green sheet 7C while performing alignment so that the vias 3 formed in the green sheet 7A and the vias 3 formed in the green sheet 7B are aligned.
次に、グリーンシート７Ｂ上のグリーンシート７Ａを積層する。最後に、グリーンシート７Ａ上に、拘束層９を配置する。 Next, the green sheet 7A on the green sheet 7B is laminated. Finally, the constraining layer 9 is disposed on the green sheet 7A.
このようにして、図５に示すような、グリーンシート積層体８が準備されるのである。 Thus, the green sheet laminated body 8 as shown in FIG. 5 is prepared.
次に、図６に示すように、グリーンシート積層体８の上下面に石英ガラス板１０を配置し、それを台座１１上に配置し、その上面から加圧加熱をすることによって、グリーンシート積層体８中のグリーンシート７Ａ、７Ｂ、７Ｃ同士を仮接着する。 Next, as shown in FIG. 6, the quartz sheet 10 is placed on the upper and lower surfaces of the green sheet laminate 8, placed on the pedestal 11, and heated by pressure from the upper surface to laminate the green sheets. The green sheets 7A, 7B, 7C in the body 8 are temporarily bonded together.
ここで、図６中のグリーンシート積層体８は、図５中のグリーンシート積層体８と同一のものであるが、図６中のグリーンシート積層体８は簡略化して図示している。 Here, the green sheet laminate 8 in FIG. 6 is the same as the green sheet laminate 8 in FIG. 5, but the green sheet laminate 8 in FIG. 6 is illustrated in a simplified manner.
また、本実施形態において、グリーンシート積層体８上の石英ガラス板１０上から加圧した圧力は１５．２［ＭＰａ］とし、加熱温度は８５℃［℃］を用いた。このようにして、グリーンシート積層体８中のグリーンシート７Ａ、７Ｂ、７Ｃ同士を仮接着する。
なお、グリーンシート積層体８と、グリーンシート積層体８の上下面に配置した石英ガラス板１０とは、材質が石英（ＳｉＯ２）であるため接着されることはない。
In the present embodiment, the pressure applied from the quartz glass plate 10 on the green sheet laminate 8 was 15.2 [MPa], and the heating temperature was 85 ° C. [° C.]. In this way, the green sheets 7A, 7B, and 7C in the green sheet laminate 8 are temporarily bonded.
The green sheet laminate 8 and the quartz glass plates 10 disposed on the upper and lower surfaces of the green sheet laminate 8 are not bonded because the material is quartz (SiO 2).
［ステップ３：脱バインダー工程］
次に、ステップ３の脱バインダー工程について説明する。
[Step 3: Debinding process]
Next, the binder removal step in Step 3 will be described.
図７は、本発明の実施の形態１の脱バインダー工程における加圧加熱方法を説明する断面図を示すものである。
この工程では、図７に示すように、（図６と同じように）、グリーンシート積層体８の上下面に石英ガラス板１０を配置し、それを台座１２上に配置し、その上面から加熱をすることによって、グリーンシート積層体８中のグリーンシート７Ａ、７Ｂ、７Ｃ内部の有機バインダーを除去する。
FIG. 7 shows a cross-sectional view for explaining the pressure heating method in the debinding step of Embodiment 1 of the present invention.
In this step, as shown in FIG. 7 (as in FIG. 6), a quartz glass plate 10 is placed on the upper and lower surfaces of the green sheet laminate 8, placed on a pedestal 12, and heated from its upper surface. By removing, the organic binder inside the green sheets 7A, 7B, 7C in the green sheet laminate 8 is removed.
本実施形態において、グリーンシート積層体８上の石英ガラス板１０上から石英ガラスをつけた状態で、加熱温度は６５０［℃］にて加熱を行った。このようにして、グリーンシート積層体８中のグリーンシート７Ａ、７Ｂ、７Ｃ内部の有機バインダーを除去する。 In the present embodiment, heating was performed at a heating temperature of 650 [° C.] with quartz glass attached from the quartz glass plate 10 on the green sheet laminate 8. In this way, the organic binder in the green sheets 7A, 7B, 7C in the green sheet laminate 8 is removed.
［ステップ４：焼成工程］
次に、ステップ４の焼成工程について説明する。
図８は、本発明の実施の形態１の焼成工程における加圧加熱方法を説明する断面図を示すものである。グリーンシート積層体８の上下面に石英ガラス板１０を配置し、それを台座１２上に配置し、その上面から加圧加熱をすることによって、グリーンシート積層体８を焼成する。本実施形態において、グリーンシート積層体８上に石英ガラス板１０上を配置した状態とし、加熱温度は前述のように９００［℃］を用いた。
[Step 4: Firing step]
Next, the firing process of Step 4 will be described.
FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining the pressure heating method in the firing step of the first embodiment of the present invention. The quartz sheet 10 is disposed on the upper and lower surfaces of the green sheet laminate 8, placed on the pedestal 12, and pressurized and heated from the upper surface, whereby the green sheet laminate 8 is fired. In the present embodiment, the quartz glass plate 10 is placed on the green sheet laminate 8, and the heating temperature is 900 [° C.] as described above.
このようにして、この焼成工程後、図８に示すように、グリーンシート積層体８は、その厚さ方向に収縮したものになる。 Thus, after this firing step, as shown in FIG. 8, the green sheet laminate 8 is contracted in the thickness direction.
［ステップ５：拘束層除去工程］
次に、ステップ３の拘束層除去工程について説明する。
[Step 5: constrained layer removal step]
Next, the constraining layer removing process in step 3 will be described.
この工程では、水９６ｇと平均粒径０．１〜１０ｕｍのアルミナ粉末４ｇの割合の混合物を、圧力０．４［ＭＰａ］の圧縮空気にて、グリーンシート積層体８の上下面の拘束層１０上から吹き付ける。 In this step, a mixture of 96 g of water and 4 g of alumina powder having an average particle size of 0.1 to 10 μm is compressed with compressed air having a pressure of 0.4 [MPa] and the constraining layers 10 on the upper and lower surfaces of the green sheet laminate 8. Spray from above.
図９は、本発明の実施の形態１の拘束層除去工程後におけるグリーンシート積層体の断面図を示すものである。こうすることによって、拘束層１３のみ除去することができ、図９に示すようなものになる。 FIG. 9 shows a cross-sectional view of the green sheet laminate after the constraining layer removing step according to Embodiment 1 of the present invention. By doing so, only the constraining layer 13 can be removed, as shown in FIG.
［ステップ６：外部電極・回路パターン配線部形成工程］
次に、ステップ５の外部電極・回路パターン配線部形成工程について説明する。
[Step 6: External electrode / circuit pattern wiring portion forming step]
Next, the external electrode / circuit pattern wiring portion forming step in step 5 will be described.
ステップ６にて焼成されたグリーンシート積層体８の表裏面（上下面）に、図１に示すような、所望の外部電極部５や、電子回路パターン配線部６を形成する。 Desired external electrode portions 5 and electronic circuit pattern wiring portions 6 as shown in FIG. 1 are formed on the front and back surfaces (upper and lower surfaces) of the green sheet laminate 8 fired in step 6.
本実施形態においては、前述のように、スクリーン印刷法を用いて、導体ペーストを所望のパターンに印刷して形成し、その後、ステップ３の焼成工程で印加した温度より低い温度で、かつ、導体ペーストが十分に焼成される温度にて熱処理を行うことによって形成した。本実施形態においては、この導体ペーストの焼成温度が８５０℃の銀（Ａｇ）ペーストを用い、焼成のための熱処理温度は８５０℃を用いた。 In the present embodiment, as described above, the conductor paste is printed and formed in a desired pattern using the screen printing method, and then the temperature is lower than the temperature applied in the firing step of Step 3 and the conductor is formed. It was formed by performing a heat treatment at a temperature at which the paste was sufficiently fired. In this embodiment, a silver (Ag) paste having a firing temperature of 850 ° C. was used, and a heat treatment temperature for firing was 850 ° C.
この工程後のチップ型電子部品−グリーンシート積層体８は、図１に示すような、本実施形態のセラミック多層基板になる。 The chip-type electronic component-green sheet laminate 8 after this process becomes the ceramic multilayer substrate of this embodiment as shown in FIG.
以上のように、図２に示すステップ１からステップ６を行うことによって、本実施形態のセラミック基板を製造することができる。
以上のように、本実施形態においては、複数のグリーンシートを積層焼成することによって形成されるセラミック多層基板の製造方法において、前記複数のグリーンシートが積層配置されたグリーンシート積層体の上下面に石英ガラス板を配置し、その上面から加圧加熱をすることによって、前記複数のグリーンシート同士を仮接着する積層工程と、前記積層工程後に、前記グリーンシート積層体の上下面にグリーンシートの焼成温度で軟化を行わない耐熱性がある石英ガラス板を配置した状態で、加圧加熱をすることによって、前記複数のグリーンシート内部の有機バインダーを除去する脱バインダー工程と、前記バインダー工程後、前記グリーンシート積層体の上下面に石英ガラス板を配置した状態で、加圧加熱をすることによって、前記グリーンシート積層体を焼成する焼成工程と、を有することを特徴とするセラミック多層基板の製造方法としたものであるので、セラミック多層基板の反りを低減する事ができる。
As described above, the ceramic substrate of this embodiment can be manufactured by performing Step 1 to Step 6 shown in FIG.
As described above, in the present embodiment, in the method for manufacturing a ceramic multilayer substrate formed by laminating and firing a plurality of green sheets, the upper and lower surfaces of the green sheet laminate in which the plurality of green sheets are stacked are arranged. A quartz glass plate is disposed and heated by pressing from the upper surface thereof, a lamination step of temporarily adhering the plurality of green sheets, and after the lamination step, green sheets are fired on the upper and lower surfaces of the green sheet laminate. In a state where a heat-resistant quartz glass plate that does not soften at a temperature is disposed, by performing pressure heating, a debinding step of removing the organic binder inside the plurality of green sheets, and after the binder step, With the quartz glass plates placed on the top and bottom surfaces of the green sheet stack, A firing step of firing the green sheet laminate, because those were the method of producing a ceramic multilayer substrate and having a, can be reduced warpage of the ceramic multilayer substrate.
すなわち、本発明においては、セラミック多層基板の製造方法において、前記複数のグリーンシートが積層配置されたグリーンシート積層体の上下面に石英ガラス板を配置した状態で加圧加熱をすることによって、前記複数のグリーンシート同士を仮接着する積層工程と、前記積層工程後に、前記グリーンシート積層体の上下面にグリーンシートの焼成温度で軟化を行わない耐熱性がある石英ガラス板を配置した状態で、加圧加熱をすることによって、前記複数のグリーンシート内部の有機バインダーを除去する脱バインダー工程と、前記バインダー工程後、前記グリーンシート積層体の上下面に石英ガラス板を配置した状態で、加圧加熱をすることによって、前記グリーンシート積層体を焼成する焼成工程と前記グリーンシート積層体を加圧過熱する際に用いる板を、前記グリーンシートと熱膨張係数が近い石英ガラスを用いることによって、その加圧過熱時のグリーンシート積層体と板の間のズレや熱ストレスを緩和し、良好な加圧過熱状態を作り出すことが出来るので、その結果として、セラミック多層基板の反りを低減することができるのである。 That is, in the present invention, in the method for producing a ceramic multilayer substrate, by performing pressure heating in a state in which quartz glass plates are disposed on the upper and lower surfaces of the green sheet laminate in which the plurality of green sheets are laminated, In a state in which a heat-resistant quartz glass plate that does not soften at the firing temperature of the green sheet is disposed on the upper and lower surfaces of the green sheet laminate after the lamination step, the step of temporarily bonding a plurality of green sheets together, The binder removal step of removing the organic binder in the plurality of green sheets by applying pressure heating, and after the binder step, pressurization is performed with quartz glass plates disposed on the upper and lower surfaces of the green sheet laminate. By heating, the green sheet laminate is fired and the green sheet laminate is added. By using quartz glass that has a thermal expansion coefficient close to that of the green sheet, the plate used for overheating can be mitigated from misalignment and thermal stress between the green sheet laminate and the plate at the time of the pressure overheating. Since the state can be created, as a result, the warpage of the ceramic multilayer substrate can be reduced.
（実施の形態２）
次に、実施の形態２に関して説明する。
本実施形態と前述の実施の形態１と異なるのは、石英ガラス板１０のグリーンシート積層体８に接する面が鏡面加工されたものを、セラミック基板多層基板１の製造方法における、ステップ２：積層工程、ステップ３：脱バインダー工程、ステップ４：焼成工程に用いている点である。
(Embodiment 2)
Next, the second embodiment will be described.
The difference between the present embodiment and the first embodiment described above is that the surface of the quartz glass plate 10 in contact with the green sheet laminate 8 is mirror-finished, and step 2: lamination in the method for producing the ceramic substrate multilayer substrate 1 It is a point used for a process, Step 3: Debinding process, Step 4: Firing process.
本実施形態のように、石英ガラス板１０が、グリーンシート積層体８に接する面が鏡面加工されたものを用いることにより、ステップ２：積層工程、ステップ３：脱バインダー工程、ステップ４：焼成工程において、石英ガラス板１０とグリーンシート積層体８とのより密着度を向上することができ、その加圧過熱時のグリーンシート積層体と板の間のズレや熱ストレスをより緩和し、より良好な加圧過熱状態を作り出すことが出来るので、その結果として、セラミック多層基板の反りを低減することができるのである。 As in this embodiment, the quartz glass plate 10 having a mirror-finished surface in contact with the green sheet laminate 8 is used in step 2: lamination process, step 3: debinding process, step 4: firing process. In this case, the adhesion between the quartz glass plate 10 and the green sheet laminate 8 can be improved, and the displacement and thermal stress between the green sheet laminate and the plate during the overheating of the pressure can be further alleviated, and the better application can be achieved. Since a pressure overheat state can be created, the warp of the ceramic multilayer substrate can be reduced as a result.
（実施の形態３）
次に、実施の形態３に関して説明する。
(Embodiment 3)
Next, the third embodiment will be described.
図１０は、実施の形態３における石英ガラス板を示すものであり、図１０（ａ）は平面図、図１０（ｂ）は断面図を示すものである。図１０に示すように、本実施形態と前述の実施の形態１と異なるのは、石英ガラス板１４のグリーンシート積層体８に接する面がブラスト処理されたものを、セラミック基板多層基板１の製造方法における、ステップ２：積層工程、ステップ３：脱バインダー工程、ステップ４：焼成工程に用いている点である。本実施形態においては、石英ガラス１４の片面、すなわち、グリーンシート積層体８に接する面へ、平均粒径０．１〜２ｕｍのアルミナ粉末混合物を
圧力０．５［ＭＰａ］の圧縮空気にて、吹き付ける処理を行った。この処理を行うことによって、石英ガラス板１１のその表面処理を行った面の平均粗さＲａが５［ｕｍ］以下になっている。
FIG. 10 shows a quartz glass plate according to Embodiment 3, where FIG. 10 (a) is a plan view and FIG. 10 (b) is a cross-sectional view. As shown in FIG. 10, the present embodiment differs from the first embodiment described above in that the surface of the quartz glass plate 14 in contact with the green sheet laminate 8 is blasted, and the ceramic substrate multilayer substrate 1 is manufactured. In the method, Step 2: Lamination process, Step 3: Debinding process, Step 4: Firing process. In the present embodiment, an alumina powder mixture having an average particle size of 0.1 to 2 um is applied to one surface of the quartz glass 14, that is, the surface in contact with the green sheet laminate 8 with compressed air having a pressure of 0.5 [MPa]. The process of spraying was performed. By performing this treatment, the average roughness Ra of the surface of the quartz glass plate 11 subjected to the surface treatment is 5 [um] or less.
本実施形態のように、石英ガラス板１４が、グリーンシート積層体８に接する面がブラスト処理されたものを用いることにより、ステップ２：積層工程、ステップ３：脱バインダー工程、ステップ４：焼成工程において、石英ガラス板１４の表面が荒れているため、アンカー効果により、石英ガラス板１４とグリーンシート積層体８とのより密着度を向上することができ、その加圧過熱時のグリーンシート積層体と板の間のズレや熱ストレスをより緩和し、より良好な加圧過熱状態を作り出すことが出来るので、その結果として、セラミック多層基板の反りを低減することができるのである。 As in this embodiment, the quartz glass plate 14 having a surface in contact with the green sheet laminate 8 subjected to blasting is used, so that Step 2: Lamination process, Step 3: Debinding process, Step 4: Firing process Since the surface of the quartz glass plate 14 is rough, the adhesion between the quartz glass plate 14 and the green sheet laminate 8 can be improved by the anchor effect, and the green sheet laminate at the time of pressure overheating. Therefore, it is possible to further reduce the displacement and thermal stress between the substrate and the plate and create a better pressurized overheating state, and as a result, it is possible to reduce the warpage of the ceramic multilayer substrate.
（実施の形態４）
次に、実施の形態４に関して説明する。
(Embodiment 4)
Next, the fourth embodiment will be described.
図１１は、実施の形態４における石英ガラス板を示すものであり、図１１（ａ）は平面図、図１１（ｂ）は断面図を示すものである。図１０に示すように、本実施形態と前述の実施の形態１と異なるのは、石英ガラス板１５に、貫通穴１６を設けている点である。
本実施形態においては、直径（図１１（ａ）中のＡに相当）３[ｍｍ]の貫通穴１６を、ピッチ（図１１（ａ）中のＢに相当）１０［ｍｍ］毎に形成してある。
FIG. 11 shows a quartz glass plate according to Embodiment 4, in which FIG. 11 (a) is a plan view and FIG. 11 (b) is a cross-sectional view. As shown in FIG. 10, the present embodiment differs from the first embodiment described above in that a through hole 16 is provided in the quartz glass plate 15.
In the present embodiment, through holes 16 having a diameter (corresponding to A in FIG. 11A) of 3 [mm] are formed at every pitch (corresponding to B in FIG. 11A) of 10 [mm]. It is.
本実施形態の効果としては、石英ガラス板１５に、貫通穴１６を設けたものを用いることにより、ステップ２：積層工程、ステップ３：脱バインダー工程、ステップ４：焼成工程、その中でも特に脱バインダー工程において、有機バインダーがグリーンシート積層体８から蒸発する際に貫通穴１６を通じて大気中に開放する事ができるので、その結果として、セラミック多層基板の製造工程（特に、ステップ２：積層工程、ステップ３：脱バインダー工程、ステップ４：焼成工程）における、有機バインダーがグリーンシート積層体８から蒸発することが起因とするセラミック多層基板の割れを防止し、セラミック多層基板の製造工程の製造工程の歩留まりを向上することができるのである。 As an effect of the present embodiment, by using a quartz glass plate 15 provided with a through hole 16, Step 2: Lamination process, Step 3: Debinding process, Step 4: Firing process, and in particular, debinding In the process, when the organic binder evaporates from the green sheet laminate 8, it can be released into the atmosphere through the through holes 16, and as a result, a process for manufacturing a ceramic multilayer substrate (particularly, Step 2: Lamination process, Step (3: binder removal step, step 4: firing step), the cracking of the ceramic multilayer substrate caused by evaporation of the organic binder from the green sheet laminate 8 is prevented, and the manufacturing process yield of the ceramic multilayer substrate manufacturing process is prevented. Can be improved.
本発明にかかるセラミック多層基板は、セラミック多層基板の反りを低減することができるので、特に、最近普及の進んでいる液晶テレビや携帯電話の液晶画面用のバックライト向けＬＥＤ用の基板として用いられることが大いに期待されるものとなる。 Since the ceramic multilayer substrate according to the present invention can reduce the warpage of the ceramic multilayer substrate, it is particularly used as a substrate for LEDs for backlights for liquid crystal televisions and liquid crystal screens of cellular phones that have recently become widespread. That is a great expectation.
１ セラミック多層基板
２ セラミック基板部
３ ビア
４ 内部配線部
５ 外部電極
６ 回路パターン配線部
７Ａ、７Ｂ、７Ｃ グリーンシート
８ グリーンシート積層体
９ 拘束層
１０、１４、１５ 石英ガラス板
１１、１２、１３ 台座
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ceramic multilayer substrate 2 Ceramic substrate part 3 Via 4 Internal wiring part 5 External electrode 6 Circuit pattern wiring part 7A, 7B, 7C Green sheet 8 Green sheet laminated body 9 Constraining layer 10, 14, 15 Quartz glass board 11, 12, 13 pedestal
Claims (7)
前記複数のグリーンシートが積層配置されたグリーンシート積層体の上下面に石英ガラス板を配置し、その上面から加圧加熱をすることによって、前記複数のグリーンシート同士を仮接着する積層工程と、
前記積層工程後に、前記グリーンシート積層体の上下面にグリーンシートの焼成温度で軟化を行わない耐熱性がある石英ガラス板を配置した状態で、加圧加熱をすることによって、前記複数のグリーンシート内部の有機バインダーを除去する脱バインダー工程と、
前記バインダー工程後、前記グリーンシート積層体の上下面に石英ガラス板を配置した状態で、加圧加熱をすることによって、前記グリーンシート積層体を焼成する焼成工程と、
を有することを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。 In a method for producing a ceramic multilayer substrate formed by laminating and firing a plurality of green sheets,
Laminating step of temporarily adhering the plurality of green sheets by placing quartz glass plates on the upper and lower surfaces of the green sheet laminate in which the plurality of green sheets are arranged in layers and pressurizing and heating from the upper surface;
After the laminating step, the plurality of green sheets are obtained by applying pressure and heating in a state in which a heat-resistant quartz glass plate that is not softened at the firing temperature of the green sheet is disposed on the upper and lower surfaces of the green sheet laminate. A debinding step to remove the organic binder inside,
After the binder step, in a state where quartz glass plates are disposed on the upper and lower surfaces of the green sheet laminate, a firing step of firing the green sheet laminate by heating under pressure,
A method for producing a ceramic multilayer substrate, comprising:
を特徴とする請求項１記載のセラミック多層基板の製造方法。 The quartz glass plate is a mirror-finished surface in contact with the green sheet laminate,
The method for producing a ceramic multilayer substrate according to claim 1.
を特徴とする請求項１記載のセラミック多層基板の製造方法。 The quartz glass plate was blasted on the surface in contact with the green sheet laminate,
The method for producing a ceramic multilayer substrate according to claim 1.
を特徴とする請求項２乃至３記載のセラミック多層基板の製造方法。 The quartz glass plate has a plurality of through holes;
The method for producing a ceramic multilayer substrate according to claim 2.
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