JP2012153587A - Method for producing ceramic substrate, and the ceramic substrate - Google Patents

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大輔 山崎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ceramic substrate having a flat surface, discharging smoothly an organic component such as a binder, suppressing volatilization of a component related to a ceramic composition, and preventing warpage in a ceramic green laminate, and to provide a method for producing the ceramic substrate.SOLUTION: This production method includes: a step of forming a unit 4 obtained by sandwiching, with porous ceramic fired bodies 2a and 2b, both main surfaces of a ceramic green sheet laminate 1 formed by laminating a plurality of ceramic green sheets before firing; a binder removal step of discharging a binder of the ceramic green sheet laminate 1 in the state where both main surfaces of the unit 4 are sandwiched with dense ceramic fired bodies 3a and 3b; and a firing step of firing the ceramic green sheet laminate 1.

Description

本発明は、セラミック基板の製造方法およびセラミック基板に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic substrate and a ceramic substrate.

セラミック電子部品は、電気機器および電子機器中の電子部品として広く利用されており、近年これらの機器の小型化、高性能化に伴い、セラミック電子部品に対しても更なる小型化、高性能化への要求が高まっている。   Ceramic electronic components are widely used as electrical devices and electronic components in electronic devices. In recent years, with the miniaturization and high performance of these devices, ceramic electronic components have been further reduced in size and performance. The demand for is increasing.

また、セラミック電子部品は、寸法が小さく、個々の部品として製造することが困難であるため、電極パターンが形成されたセラミックグリーンシートを積層し焼成することでセラミック基板を得たのち、切断加工により個々のセラミック電子部品とする製造方法が用いられている。   In addition, ceramic electronic components are small in size and difficult to manufacture as individual components. Therefore, after obtaining a ceramic substrate by laminating and firing ceramic green sheets on which electrode patterns are formed, cutting is performed. Manufacturing methods for individual ceramic electronic components are used.

しかし、厚みの薄い平板状のセラミックグリーンシート積層体を焼成する場合、内部電極パターンとセラミックグリーンシートとの収縮率の違いや、焼成時の温度分布あるいは焼成雰囲気の不均一などにより反りが発生しやすく、平坦なセラミック焼結体を得ることは非常に困難であるという課題がある。   However, when firing a thin plate-like ceramic green sheet laminate, warping occurs due to differences in shrinkage between the internal electrode pattern and ceramic green sheet, temperature distribution during firing, or uneven firing atmosphere. There is a problem that it is very difficult to easily obtain a flat ceramic sintered body.

これに対処するため、セラミックグリーンシート積層体をセラミックセッター等で挟み込んだ状態で焼成することが考えられるが、この方法ではセラミックグリーンシート中に含まれるバインダ成分がスムーズに放出するのを妨げられるため、バインダ成分の分解に伴う急激な発熱反応を生じて焼成後のセラミック基板に焼成斑が発生する場合がある。焼成斑が発生すると電極パターンの途切れや積層剥離などが発生し、電気特性および機械的特性の劣化を引き起こす原因となる課題がある。   In order to cope with this, it is conceivable to fire the ceramic green sheet laminate sandwiched between ceramic setters, etc., but this method prevents smooth release of the binder component contained in the ceramic green sheet. In some cases, a sudden exothermic reaction accompanying the decomposition of the binder component occurs, and firing spots are generated on the fired ceramic substrate. When firing spots occur, the electrode pattern is interrupted or delamination occurs, and there is a problem that causes deterioration of electrical characteristics and mechanical characteristics.

そこで、バインダ成分の放出を妨げることなく、反りの発生を抑制し、平坦なセラミック基板を製造する方法としては、例えば、特許文献1に開示されたものがある。図2は従来のセラミック基板の製造方法を示す断面模式図である。複数のグリーンシートが積層された焼成前のグリーンセラミック基板11の両主面を、ハニカム構造を有するハニカム状セラミックセッター12aおよび12bにて挟持してユニット13を形成する。このユニット13を焼成することで、平坦で焼成斑のないセラミック基板を製造するものである。   Therefore, as a method for manufacturing a flat ceramic substrate while suppressing the occurrence of warpage without hindering the release of the binder component, for example, there is one disclosed in Patent Document 1. FIG. 2 is a schematic sectional view showing a conventional method for manufacturing a ceramic substrate. The unit 13 is formed by sandwiching both main surfaces of the green ceramic substrate 11 before firing, on which a plurality of green sheets are laminated, with honeycomb-shaped ceramic setters 12a and 12b having a honeycomb structure. By firing this unit 13, a flat ceramic substrate without firing spots is produced.

特開2010−116291号公報JP 2010-116291 A

しかしながら、特許文献1に開示されている方法では、グリーンセラミック基板に対してハニカム状セラミックセッターが接している箇所にのみ荷重がかかり、それ以外の開口部においては荷重がかからないため、焼成後のセラミック基板にはハニカム状セラミックセッターの貫通孔の形状パターンに対応した凹凸が形成される。そのため、表面が平坦なセラミック基板を得ることは困難であるという課題がある。   However, in the method disclosed in Patent Document 1, a load is applied only to a portion where the honeycomb-shaped ceramic setter is in contact with the green ceramic substrate, and no load is applied to the other openings. Irregularities corresponding to the shape pattern of the through holes of the honeycomb ceramic setter are formed on the substrate. Therefore, there is a problem that it is difficult to obtain a ceramic substrate having a flat surface.

また、貫通孔の開口面積を小さくして微細化したハニカム構造とすることで、グリーンセラミック基板にかかる荷重の均一化を図る方法も考えられるが、このようなセッターは製造が難しく、製造コストもかかる。また、ハニカム状セラミックセッターは焼成を重ねると割れやカケが発生しやすいという課題もある。   In addition, it is possible to make the load applied to the green ceramic substrate uniform by reducing the opening area of the through-hole and making it finer, but such a setter is difficult to manufacture and the manufacturing cost is also low. Take it. In addition, the honeycomb ceramic setter also has a problem that cracking and chipping are likely to occur when firing is repeated.

さらに、焼成時に揮発しやすい成分を含んだ薄いセラミック基板を製造する場合、セラミックグリーンシート積層体の両主面をハニカム状セラミックセッター等の気孔率の高いセッターで挟持すると、バインダ等の有機成分の放出は広い面積を通してスムーズに行われる一方で、セラミックグリーンシート積層体の表面における雰囲気ガスの循環もスムーズに行われるため、セラミックグリーンシートに含まれた焼成時に揮発しやすい成分までも放出しやすくなる。このため、セラミック組成分布が不均一となり、反りや焼成斑が発生しやすくなる。また、セラミック組成に係る成分の放出により所望のセラミック組成を得ることが難しくなるため、素子特性の劣化や特性ばらつきを引き起こすという課題もある。   Furthermore, when manufacturing a thin ceramic substrate containing components that are likely to volatilize during firing, sandwiching both main surfaces of the ceramic green sheet laminate with a high-porosity setter such as a honeycomb-shaped ceramic setter can cause organic components such as a binder. While the release is performed smoothly over a large area, the circulation of the atmospheric gas on the surface of the ceramic green sheet laminate is also performed smoothly, so it is easy to release even the components contained in the ceramic green sheet that are volatile during firing. . For this reason, the ceramic composition distribution becomes uneven, and warping and firing spots are likely to occur. In addition, since it becomes difficult to obtain a desired ceramic composition by releasing components related to the ceramic composition, there is a problem in that element characteristics are deteriorated and characteristics are varied.

そこで本発明は、バインダ等の有機成分はスムーズに放出させるとともに、セラミック組成に係る成分の放出は抑制し、かつ反りを防止した、表面が平坦なセラミック基板と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。   Accordingly, the present invention provides a ceramic substrate having a flat surface and a method for producing a ceramic substrate, in which organic components such as a binder are smoothly released, the release of components related to the ceramic composition is suppressed, and warpage is prevented. With the goal.

上記の課題を解決するために、本発明によれば、焼成前のセラミックグリーンシートが複数積層されたセラミックグリーンシート積層体の両主面を第1および第2の多孔質セラミック焼成体で挟み込んだユニットを形成する工程と、前記ユニットの両主面を第1および第2の緻密質セラミック焼成体で挟み込んだ状態で、前記セラミックグリーンシート積層体のバインダを放出する脱バインダ工程と、脱バインダ工程の後に前記セラミックグリーンシート積層体を焼成する焼成工程を有することを特徴とするセラミック基板の製造方法が得られる。   In order to solve the above-described problems, according to the present invention, both main surfaces of a ceramic green sheet laminate in which a plurality of ceramic green sheets before firing are laminated are sandwiched between first and second porous ceramic fired bodies. A step of forming a unit, a binder removal step of releasing the binder of the ceramic green sheet laminate in a state where both main surfaces of the unit are sandwiched between first and second dense ceramic fired bodies, and a binder removal step After that, there is obtained a method for producing a ceramic substrate comprising a firing step of firing the ceramic green sheet laminate.

前記多孔質セラミック焼成体は、バインダ成分の放出をスムーズに行うため、多数の連通気孔を有していることが望ましい。   The porous ceramic fired body preferably has a number of continuous air holes in order to smoothly release the binder component.

前記セラミックグリーンシート積層体の両主面を前記多孔質セラミック焼成体で挟み込むことで、前記セラミックグリーンシート積層体に対して荷重が均一にかかるため、平坦な表面を得ることが可能となり、また、バインダ成分の放出もスムーズに行うことが可能である。さらに、前記ユニットを前記緻密質セラミック焼成体で挟み込むことで、多孔質セラミックの反りを抑えることができ、従って、セラミック基板の反りを防止することができる。また、多孔質セラミックの反りを抑えることにより、繰り返し使用することが可能であり、製造コストを削減することができる。   By sandwiching both main surfaces of the ceramic green sheet laminate between the porous ceramic fired bodies, a load is uniformly applied to the ceramic green sheet laminate, so that a flat surface can be obtained. The binder component can be discharged smoothly. Furthermore, the warp of the porous ceramic can be suppressed by sandwiching the unit between the dense ceramic fired bodies, and thus the warp of the ceramic substrate can be prevented. Further, by suppressing the warp of the porous ceramic, it can be used repeatedly, and the manufacturing cost can be reduced.

また、本発明によれば、前記多孔質セラミック焼成体の気孔率は18%以上、40%以下であることを特徴とする上記のセラミック基板の製造方法が得られる。   Further, according to the present invention, there is obtained the above-mentioned method for producing a ceramic substrate, wherein the porous ceramic fired body has a porosity of 18% or more and 40% or less.

本発明によるセラミック基板の製造方法では、気孔率を18%以上とすることで、前記セラミックグリーンシート積層体のバインダ成分の放出をスムーズに行い、焼成斑の発生を防止することが可能である。さらに、気孔率を40%以下とすることで、前記多孔質セラミック焼成体の強度を確保し、カケや反りの発生を防止することが可能である。   In the method for producing a ceramic substrate according to the present invention, by setting the porosity to 18% or more, it is possible to smoothly release the binder component of the ceramic green sheet laminate and to prevent the occurrence of firing spots. Furthermore, by setting the porosity to 40% or less, it is possible to secure the strength of the porous ceramic fired body and prevent the occurrence of chipping and warping.

また、本発明によれば、前記セラミックグリーンシートは、セラミック組成として焼成時に揮発する揮発性成分を含有していることを特徴とするセラミック基板が得られる。   According to the present invention, there is obtained a ceramic substrate characterized in that the ceramic green sheet contains a volatile component that volatilizes during firing as a ceramic composition.

本発明のセラミック基板によると、セラミック組成に係る焼成時に揮発する揮発性成分の放出を抑制するので、所望のセラミック組成を得ることが可能である。   According to the ceramic substrate of the present invention, it is possible to obtain a desired ceramic composition because release of volatile components that volatilize during firing according to the ceramic composition is suppressed.

また、本発明によれば、セラミック基板中に含有された焼成時に揮発する揮発性成分の表面濃度は、前記セラミック基板の厚み方向の中央部における前記揮発性成分の濃度の50%以上、100%以下であることを特徴とする上記のセラミック基板が得られる。   Further, according to the present invention, the surface concentration of the volatile component volatilized during firing contained in the ceramic substrate is 50% or more and 100% of the concentration of the volatile component in the central portion in the thickness direction of the ceramic substrate. The above-mentioned ceramic substrate, which is characterized by the following, is obtained.

本発明によるセラミック基板の製造方法では、セラミックグリーンシート積層体を多孔質セラミック焼成体で挟み込むだけでは、拡散速度の早い揮発性成分は多孔質セラミック焼成体を通じて外部に放出される。そのため、さらに緻密質セラミック焼成体で挟み込むことで、雰囲気ガスの循環を適度に抑制することが可能となる。また、十分な焼成により多孔質セラミック焼成体とセラミックグリーンシート積層体の濃度が平衡した状態でセラミックグリーンシート積層体の表面の揮発性成分の濃度は約50%となり、雰囲気ガスの循環を抑制されているため、揮発性成分は多孔質セラミック焼成体またはセラミックグリーンシート積層体の側面よりゆっくりと放出されることとなる。これにより、揮発性成分の濃度は高い値を保てることが可能となり、セラミック基板の揮発性成分の表面濃度は、セラミック基板の厚み方向の中央部における揮発性成分の濃度の50%以上、100%以下を保つことが可能である。   In the method for producing a ceramic substrate according to the present invention, a volatile component having a high diffusion rate is released to the outside only by sandwiching the ceramic green sheet laminate between the porous ceramic fired bodies. For this reason, it is possible to moderately suppress the circulation of the atmospheric gas by sandwiching it between dense ceramic fired bodies. In addition, the concentration of the volatile component on the surface of the ceramic green sheet laminate is about 50% in a state where the concentration of the porous ceramic fired body and the ceramic green sheet laminate is balanced by sufficient firing, and the circulation of the atmospheric gas is suppressed. Therefore, the volatile component is slowly released from the side surface of the porous ceramic fired body or the ceramic green sheet laminate. Thereby, the concentration of the volatile component can be maintained at a high value, and the surface concentration of the volatile component of the ceramic substrate is 50% or more and 100% of the concentration of the volatile component in the central portion in the thickness direction of the ceramic substrate. It is possible to keep:

本発明によれば、バインダ等の有機成分はスムーズに放出させるとともに、セラミック組成に係る成分の揮発は抑制し、かつ反りを防止した、表面が平坦なセラミック基板とセラミック基板の製造方法を提供することができる。   According to the present invention, there are provided a ceramic substrate having a flat surface and a method for producing a ceramic substrate, in which organic components such as a binder are smoothly released, volatilization of components related to the ceramic composition is suppressed, and warpage is prevented. be able to.

本発明によるセラミック基板の製造方法を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the manufacturing method of the ceramic substrate by this invention. 従来のセラミック基板の製造方法を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the manufacturing method of the conventional ceramic substrate. 本発明によるセラミック基板の主面の凹凸および反りを示す図である。It is a figure which shows the unevenness | corrugation and curvature of the main surface of the ceramic substrate by this invention. 従来のセラミック基板の表面の主面の凹凸および反りを示す図である。It is a figure which shows the unevenness | corrugation and curvature of the main surface of the surface of the conventional ceramic substrate.

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。まず、ここで用語の説明を行う。反り量とは、測定器の定盤上に基板の主面が対向するように置き、定盤と基板の上側の主面との距離を測定することで生じる差である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. First, terms are explained here. The amount of warpage is a difference caused by placing the surface of the substrate on the surface plate of the measuring instrument so as to face each other and measuring the distance between the surface plate and the upper surface of the substrate.

図1は本発明によるセラミック基板の製造方法を示す断面模式図である。図1に示されるように、セラミック組成として焼成時に揮発する揮発性成分を含有しているセラミックグリーンシート積層体1の両主面を、多孔質セラミック焼成体2aおよび2bが直接接触するように挟み込んでユニット4を形成する。さらに、ユニット4の両主面を緻密質セラミック焼成体3aおよび3bで挟み込み、この状態で、脱バインダ工程によりセラミックグリーンシート積層体1にバインダとして含まれる有機成分を放出させた後、焼成工程により焼成を行うことでセラミック基板を得る。   FIG. 1 is a schematic sectional view showing a method for producing a ceramic substrate according to the present invention. As shown in FIG. 1, both main surfaces of the ceramic green sheet laminate 1 containing a volatile component that volatilizes during firing as a ceramic composition are sandwiched so that the porous ceramic fired bodies 2a and 2b are in direct contact with each other. A unit 4 is formed. Further, both main surfaces of the unit 4 are sandwiched between the dense ceramic fired bodies 3a and 3b, and in this state, the organic component contained as the binder is released into the ceramic green sheet laminate 1 by the binder removal process, and then the firing process. A ceramic substrate is obtained by firing.

ここで、セラミックグリーンシート積層体1は焼成前のセラミックグリーンシートが積層されていれば特に制限されないが、セラミックグリーンシートと焼成後に内部電極となる導体パターンとが積層されていることが望ましい。この構造により、内部電極を有したセラミック電子部品となる素子が複数形成されたセラミック基板が得られる。   Here, the ceramic green sheet laminate 1 is not particularly limited as long as the ceramic green sheet before firing is laminated, but it is desirable that the ceramic green sheet and the conductor pattern that becomes the internal electrode after firing are laminated. With this structure, a ceramic substrate on which a plurality of elements to be ceramic electronic parts having internal electrodes are formed is obtained.

また、多孔質セラミック焼成体2aおよび2bと緻密質セラミック焼成体3aおよび3bの材質は特に制限されないが、焼成温度の高いセラミック基板に対しては高温で安定な安定化ジルコニアやアルミナなどを使用することが望ましい。さらに、多孔質セラミック焼成体2aおよび2bと緻密質セラミック焼成体3aおよび3bの反り量が小さいほど、焼成後のセラミック基板に発生する反り量が減少する傾向にあるため、好ましい反りは50μm以下、より好ましくは10μm以下である。   Further, the materials of the porous ceramic fired bodies 2a and 2b and the dense ceramic fired bodies 3a and 3b are not particularly limited, but a stabilized zirconia or alumina that is stable at a high temperature is used for a ceramic substrate having a high firing temperature. It is desirable. Furthermore, since the amount of warpage generated in the fired ceramic substrate tends to decrease as the amount of warpage of the porous ceramic fired bodies 2a and 2b and the dense ceramic fired bodies 3a and 3b decreases, the preferred warpage is 50 μm or less. More preferably, it is 10 μm or less.

また、前記多孔質セラミック焼成体の厚みが薄すぎると強度が低下し焼成時に割れや反りが発生しやくなり、厚すぎると焼成炉に入れることができる個数が減少することにより量産性が低下するため、前記多孔質セラミック焼成体の厚みは1mm以上、10mm以下であることが望ましい。   In addition, if the thickness of the porous ceramic fired body is too thin, the strength is lowered and cracks and warpage are likely to occur during firing, and if it is too thick, the number of pieces that can be placed in the firing furnace decreases, resulting in a decrease in mass productivity. Therefore, it is desirable that the porous ceramic fired body has a thickness of 1 mm or more and 10 mm or less.

焼成条件は、セラミック原料、内部電極の材質、所望する特性等に応じて適宜設定して行うことが望ましいが、セラミック組成に係る揮発性成分の揮発を抑制する為に焼成温度は1100℃以上、1400℃以下、焼成時間は1時間以上、10時間以下で行う事が望ましい。このような条件で焼成したセラミック基板の揮発性成分の表面濃度は、セラミック基板の厚み方向の中央部における揮発性成分の濃度の50%以上、100%以下となる。   The firing conditions are desirably set appropriately according to the ceramic raw material, the material of the internal electrode, the desired characteristics, etc., but the firing temperature is 1100 ° C. or higher in order to suppress volatilization of the volatile components related to the ceramic composition, It is desirable that the temperature is 1400 ° C. or lower and the baking time is 1 hour or longer and 10 hours or shorter. The surface concentration of the volatile component of the ceramic substrate fired under such conditions is 50% or more and 100% or less of the concentration of the volatile component in the central portion in the thickness direction of the ceramic substrate.

本発明の実施例について、具体的に説明する。主原料となる平均粒径が0.1μmである高純度のBaTiO粉末100重量部に対して、0.1重量部のLiCOを含む数種類の副成分を添加し、ボールミルにより24時間の湿式混合を行う。乾燥後、大気中850℃で3時間仮焼を行い、粉砕することでセラミック原料粉末を得た。得られたセラミック原料粉末100重量部に対して、有機バインダを7重量部と、有機系溶剤を80重量部とを配合し、混合してセラミックスラリーとした。次に、このセラミックスラリーを用いてドクターブレード法によりシート状に形成し、厚さ約16μmのセラミックグリーンシートを得た。 Examples of the present invention will be specifically described. Several subcomponents containing 0.1 parts by weight of Li 2 CO 3 are added to 100 parts by weight of a high-purity BaTiO 3 powder having an average particle size of 0.1 μm as a main raw material, and are mixed for 24 hours by a ball mill. Wet mixing is performed. After drying, calcination was performed in the atmosphere at 850 ° C. for 3 hours and pulverized to obtain a ceramic raw material powder. To 100 parts by weight of the obtained ceramic raw material powder, 7 parts by weight of an organic binder and 80 parts by weight of an organic solvent were blended and mixed to obtain a ceramic slurry. Next, this ceramic slurry was formed into a sheet by a doctor blade method to obtain a ceramic green sheet having a thickness of about 16 μm.

このセラミックグリーンシート上にNiを主体とする導電ペーストを用いてスクリーン印刷法により電極パターンを印刷して、内部電極を構成するための導電層を形成する。導電層はセラミックグリーンシートの一辺に接しており、他辺には接しないよう形成されている。この導電層を形成したセラミックグリーンシートを、導電層が接している辺が互いに離れるように積層して、セラミックグリーンシート積層体を得た。   An electrode pattern is printed on the ceramic green sheet by a screen printing method using a conductive paste mainly composed of Ni to form a conductive layer for constituting an internal electrode. The conductive layer is in contact with one side of the ceramic green sheet and is formed so as not to contact the other side. The ceramic green sheets on which the conductive layers were formed were laminated so that the sides in contact with the conductive layers were separated from each other to obtain a ceramic green sheet laminate.

得られたセラミックグリーンシート積層体の両主面を多孔質セラミック焼成体で挟み込んでユニットを形成し、このユニットの両主面を緻密質セラミック焼成体で挟み込んだ構成を形成した。この構成の状態で、Nガス雰囲気中300℃にて40時間熱処理を行う脱バインダ処理を施した後、H−N−HOガス中1250℃で3時間焼成を行い、外形寸法が幅約25mm、長さ約30mm、厚さ約0.25mmのセラミック積層体を得た。 A unit was formed by sandwiching both main surfaces of the obtained ceramic green sheet laminate with a porous ceramic fired body, and a configuration was formed in which both main surfaces of this unit were sandwiched between dense ceramic fired bodies. In this state, after performing a binder removal treatment in which heat treatment is performed at 300 ° C. in an N 2 gas atmosphere for 40 hours, firing is performed at 1250 ° C. in H 2 —N 2 —H 2 O gas for 3 hours. Produced a ceramic laminate having a width of about 25 mm, a length of about 30 mm, and a thickness of about 0.25 mm.

多孔質セラミック焼成体は、厚さ約4mm、気孔率約40%の連通気孔を有する安定化ジルコニアセッターを用いた。また、緻密質セラミック焼成体は厚さ1.5mm、気孔率0%の安定化ジルコニアセッターを用いた。   As the porous ceramic fired body, a stabilized zirconia setter having continuous vents having a thickness of about 4 mm and a porosity of about 40% was used. The dense ceramic fired body used was a stabilized zirconia setter having a thickness of 1.5 mm and a porosity of 0%.

また、本発明に対する従来例として、図2に示すように、セラミックグリーンシート積層体の両主面をハニカム状セラミックセッターで挟み込んでユニットを形成し、上記の本発明と同様にバインダ成分の放出および焼成を行ってセラミック基板を得た。ここで用いたハニカム状セラミックセッターは格子間隔約2mm、壁厚約0.4mm、厚さ約2mmの格子状ハニカムパターンを有するイットリア安定化ジルコニアを用いた。   Further, as a conventional example for the present invention, as shown in FIG. 2, a unit is formed by sandwiching both main surfaces of a ceramic green sheet laminate with a honeycomb-shaped ceramic setter. Firing was performed to obtain a ceramic substrate. The honeycomb-shaped ceramic setter used here was yttria-stabilized zirconia having a lattice-shaped honeycomb pattern having a lattice interval of about 2 mm, a wall thickness of about 0.4 mm, and a thickness of about 2 mm.

図3は本発明によるセラミック基板の主面の凹凸および反りを示す図である。図3には、本発明による実施例により得られたセラミック基板の主面が定盤と対向するようにセラミック基板を定盤上に置き、非接触レーザー形状測定器により定盤とセラミック基板の上側の主面との距離を計測し、計測した値の最小値を高さ0μmとした結果が示されている。多孔質セラミック焼成体を使用することにより、反り量は約15μmと低く抑えられており、かつ周期的な凹凸のない平坦な表面が得られた。   FIG. 3 is a diagram showing irregularities and warpage of the main surface of the ceramic substrate according to the present invention. In FIG. 3, the ceramic substrate is placed on the surface plate so that the main surface of the ceramic substrate obtained by the embodiment according to the present invention is opposed to the surface plate. The results are shown in which the distance from the main surface is measured and the minimum value of the measured values is 0 μm in height. By using the porous ceramic fired body, the amount of warpage was kept as low as about 15 μm, and a flat surface without periodic irregularities was obtained.

図4は従来のセラミック基板の主面の凹凸および反りを示す図である。従来例により得られたセラミック基板について、本発明と同様に計測した結果が示されている。反り量は約20μmと抑えられているが、ハニカム状セッターを使用したことにより、約2mmであるハニカムの格子間隔に対応した凹凸が見られ、凹凸の高さは約5μm乃至8μmであった。   FIG. 4 is a diagram showing irregularities and warpage of the main surface of a conventional ceramic substrate. The result of measuring the ceramic substrate obtained by the conventional example in the same manner as in the present invention is shown. The amount of warpage was suppressed to about 20 μm, but by using a honeycomb setter, irregularities corresponding to the lattice spacing of the honeycomb of about 2 mm were observed, and the height of the irregularities was about 5 μm to 8 μm.

また、焼成後のセラミック基板のリチウム含有量をICP発光分析装置により評価した結果を表1に示す。表1の数値は、焼成前のリチウム含有量に対する焼成後のリチウム含有割合を示しており、本実施の形態では84.8%と高い値を保っているが、従来例では19.5%まで減少していた。   Table 1 shows the results of evaluating the lithium content of the fired ceramic substrate with an ICP emission spectrometer. The numerical values in Table 1 indicate the lithium content ratio after firing with respect to the lithium content before firing, and this embodiment maintains a high value of 84.8%, but up to 19.5% in the conventional example. It was decreasing.

Figure 2012153587
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本発明のセラミック基板は、上述のように、セラミックグリーンシート積層体を多数の連通気孔を有する多孔質セラミック焼成体で挟み込み、さらに緻密質セラミック焼成体で挟むことで、バインダ成分はスムーズに放出させても、セラミック基板表面における雰囲気ガスの循環が適度に抑制される。従って、薄いセラミック基板の製造においても、セラミック組成に係る成分の放出を抑制することが可能となる。また、セラミックグリーンシート積層体に対して面荷重が均一にかかるため、焼成後のセラミック基板表面の凹凸を抑制することが可能となる。さらに、緻密質セラミック焼成体で挟み込むことにより、焼成時の多孔質セラミック焼成体の反りを抑制することが可能となり、従って、セラミック基板の反りを防止することができる。これにより、焼成斑を抑制し、反りを防止した、表面が平坦なセラミック基板とセラミック基板の製造方法を提供することができる。   In the ceramic substrate of the present invention, as described above, the ceramic green sheet laminate is sandwiched between the porous ceramic fired bodies having a large number of continuous air holes, and further sandwiched between the dense ceramic fired bodies, so that the binder component is released smoothly. However, the circulation of the atmospheric gas on the ceramic substrate surface is moderately suppressed. Therefore, even in the production of a thin ceramic substrate, it is possible to suppress the release of components related to the ceramic composition. In addition, since the surface load is uniformly applied to the ceramic green sheet laminate, it is possible to suppress unevenness on the surface of the ceramic substrate after firing. Further, by sandwiching between the dense ceramic fired bodies, it is possible to suppress the warp of the porous ceramic fired body during firing, and thus it is possible to prevent the ceramic substrate from warping. As a result, it is possible to provide a ceramic substrate having a flat surface and a method for manufacturing the ceramic substrate, in which firing spots are suppressed and warpage is prevented.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記の実施の形態や実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の変更や修正、および材料などの変更が可能である。例えば、実施の形態に係るセラミック基板において、主原料としてBaTiOを例示したが、これに限らず、(K,Na)NbOや、(Bi,Na)TiO等であってもよい。また、揮発性成分としてLiCOを例示したが、リチウムに限らず、鉛やナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属等であってもよい。ただし、焼成時にセッターと反応する場合があるので、適切なセッター材質を選定することが必要である。また、揮発性成分を多孔質セラミック焼成体に含有させてもよい。 The embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and changes and modifications of the configuration and the scope of the present invention are within the scope of the present invention. The material can be changed. For example, in the ceramic substrate according to the embodiment, BaTiO 3 is exemplified as the main raw material, but not limited thereto, (K, Na) NbO 3 , (Bi, Na) TiO 3, or the like may be used. Although exemplified Li 2 CO 3 as a volatile component, is not limited to lithium, lead and sodium, may be an alkali metal such as potassium. However, since it may react with the setter during firing, it is necessary to select an appropriate setter material. Further, a volatile component may be contained in the porous ceramic fired body.

また、焼成時間、焼成温度や焼成雰囲気は例示したものに制限されず、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。また、セラミックグリーンシートの厚み、およびセラミックグリーンシート積層体の厚みは、所望の特性に応じて変更可能であり、セラミックグリーンシート積層体の形状も、例示したものに制限されない。さらに、セラミックグリーンシートの成形方法や導体パターンの形成方法についても、例示したものに制限されない。   Further, the firing time, firing temperature and firing atmosphere are not limited to those exemplified, and can be appropriately changed and implemented within a range not departing from the gist. In addition, the thickness of the ceramic green sheet and the thickness of the ceramic green sheet laminate can be changed according to desired characteristics, and the shape of the ceramic green sheet laminate is not limited to that illustrated. Furthermore, the method for forming the ceramic green sheet and the method for forming the conductor pattern are not limited to those exemplified.

1 セラミックグリーンシート積層体
2a、2b 多孔質セラミック焼成体
3a、3b 緻密質セラミック焼成体
4、13 ユニット
11 グリーンセラミック基板
12a、12b ハニカム状セラミックセッター
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ceramic green sheet laminated body 2a, 2b Porous ceramic sintered body 3a, 3b Dense ceramic sintered body 4, 13 Unit 11 Green ceramic substrate 12a, 12b Honeycomb ceramic setter

Claims (4)

焼成前のセラミックグリーンシートが複数積層されたセラミックグリーンシート積層体の両主面を第1および第2の多孔質セラミック焼成体で挟み込んだユニットを形成する工程と、前記ユニットの両主面を第1および第2の緻密質セラミック焼成体で挟み込んだ状態で、前記セラミックグリーンシート積層体のバインダを放出する脱バインダ工程と、脱バインダ工程の後に前記セラミックグリーンシート積層体を焼成する焼成工程を有することを特徴とするセラミック基板の製造方法。   A step of forming a unit in which both main surfaces of a ceramic green sheet laminate in which a plurality of ceramic green sheets before firing are laminated is sandwiched between first and second porous ceramic fired bodies; A binder removal step of releasing the binder of the ceramic green sheet laminate in a state of being sandwiched between the first and second dense ceramic firing bodies, and a firing step of firing the ceramic green sheet laminate after the binder removal step. A method for manufacturing a ceramic substrate. 請求項1記載のセラミック基板の製造方法において、前記多孔質セラミック焼成体の気孔率は18%以上、40%以下であることを特徴とするセラミック基板の製造方法。   2. The method for manufacturing a ceramic substrate according to claim 1, wherein the porosity of the porous ceramic fired body is 18% or more and 40% or less. 請求項1または2記載のセラミック基板の製造方法で製造されるセラミック基板において、前記セラミックグリーンシートは、セラミック組成として焼成時に揮発する揮発性成分を含有していることを特徴とするセラミック基板。   The ceramic substrate manufactured by the method for manufacturing a ceramic substrate according to claim 1 or 2, wherein the ceramic green sheet contains a volatile component that volatilizes during firing as a ceramic composition. セラミック基板中に含有された焼成時に揮発する揮発性成分の表面濃度は、前記セラミック基板の厚み方向の中央部における前記揮発性成分の濃度の50%以上、100%以下であることを特徴とする請求項3に記載のセラミック基板。   The surface concentration of the volatile component volatilized during firing contained in the ceramic substrate is 50% or more and 100% or less of the concentration of the volatile component in the central portion in the thickness direction of the ceramic substrate. The ceramic substrate according to claim 3.
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