JP3898653B2

JP3898653B2 - Manufacturing method of glass ceramic multilayer wiring board

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Publication number: JP3898653B2
Application number: JP2003049337A
Authority: JP
Inventors: 敏彦前田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2007-03-28
Anticipated expiration: 2023-02-26
Also published as: JP2004259956A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガラスセラミックス焼結体から成る絶縁層の内部にコンデンサ・インダクタ等の受動素子を内蔵したガラスセラミック多層配線基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯電子機器や携帯用情報端末等の分野では、半導体素子を実装した多層配線基板と共に、受動部品として抵抗体・コンデンサ・インダクタ等をプリント回路基板等の基板上に実装したモジュール基板が用いられてきた。
【０００３】
しかし近年、このような携帯電子機器や携帯用情報端末等に用いられる部品の小型化・複合化・高性能化が強く求められており、半導体素子を実装する多層配線基板の内部に受動部品に相当する機能を有する受動素子を内蔵させておき、この多層配線基板に半導体素子や受動部品を高密度で実装するようにした部品の集積化の流れが進んでいる。
【０００４】
これらの受動部品を多層配線基板の内部に受動素子として取り込むことは、多層配線基板の表面にこれら受動部品の実装スペースを確保する必要をなくし、また設計の自由度も増すため、多層配線基板の小型化に寄与できることとなる。このような受動素子を内蔵する多層配線基板は、従来以下のような方法で作製されていた。
【０００５】
例えば、コンデンサを厚膜印刷法で作製する場合は、絶縁層を形成するガラスセラミック・グリーンシートに、受動素子材料である例えば誘電体の層を形成するための誘電体ペーストを部分的に塗工して誘電体膜を形成し、その後、所望の導体パターンを形成したガラスセラミック・グリーンシートと誘電体パターンを形成したガラスセラミック・グリーンシートとを積層して、これを多層配線基板を構成する他のガラスセラミック・グリーンシートと積層一体化して同時に焼成することで形成されていた。
【０００６】
しかし、厚膜印刷法でコンデンサ等の受動部品を形成する場合には、誘電体ペースト中に含まれる溶剤によりガラスセラミック・グリーンシートが変形しやすいこと、さらに、厚膜印刷法で形成した誘電膜がガラスセラミック・グリーンシートの表面に対し凸状となり、この誘電体膜の上に積層して形成される絶縁層の各層がその部分で凸状に変形して、ガラスセラミック多層配線基板の絶縁層の厚みが一定ではなくなるという問題点があった。
【０００７】
また、一般に導体パターンを使用して形成した受動素子の精度は、導体パターンの位置精度や絶縁層の厚み精度に依存する。従って、受動素子の特性の高精度化には、ガラスセラミック・グリーンシートの変形を抑え、各層間の位置精度を保つことが必要であるが、上記のような方法ではその実現が困難であるという問題点があった。
【０００８】
また、絶縁層を形成するガラスセラミック・グリーンシートとは異なる物性をもつ同じ大きさのグリーンシート、例えば誘電体グリーンシート等を絶縁層間に介在させて積層することによって多層配線基板の内部にこの誘電体層をコンデンサ層として形成する場合は、ガラスセラミック・グリーンシートおよび誘電体グリーンシートに所望の電極となる導体パターンを形成した後、誘電体グリーンシートをガラスセラミック・グリーンシートで挟み込んで積層して同時に焼成することによって形成されていた。
【０００９】
しかし、この場合には、各絶縁層および誘電体層の同一平面はそれぞれ同一材料で構成されるため、コンデンサ層を形成するために絶縁層間に介在させた誘電体層の上下に位置している、内部回路を形成する配線パターンに不要な浮遊容量が発生することとなるため、回路の電気特性に影響を与えることになり望ましくない場合があるという問題点があった。
【００１０】
この問題点を解決する製造方法として、誘電体層等になるセラミック機能材料のグリーンシート上に導体ペーストを所定パターンに塗布し、このグリーンシートを所定枚数積層して成る、受動素子が形成された成形体ブロックを準備する工程と、絶縁層を形成する複数のガラスセラミック・グリーンシートおよび導体パターンを有し、内部に成形体ブロックを収容する空間が予め設けられたガラスセラミック・グリーンシート積層体を準備する工程と、成形体ブロックをガラスセラミック・グリーンシート積層体の内部の空間に嵌め込み、成形体ブロックを含んだ複合積層体を準備する工程と、この複合積層体を同時焼成する製造方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。さらに、この複合積層体は、その上下面にこの積層複合体の焼成温度では焼結しないセラミック・グリーンシートからなるシート状支持体を配し、このシート状支持体とともに複合積層体を焼成して、焼成後に未焼結のシート状支持体を除去する工程を加えることもできるというものである。
【００１１】
【特許文献１】
特開平11−87918公報
【特許文献２】
特開平11−340634号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、セラミック機能材料のグリーンシートを用いて受動素子が形成された成形体ブロックを、ガラスセラミック・グリーンシート積層体の内部の空間に嵌め込んで同時に焼成する場合には、成形体ブロックの側面とこれに接するガラスセラミック・グリーンシート積層体の内部の空間の側面との界面で、成形体ブロックとガラスセラミック・グリーンシートとの焼結挙動が異なるため、焼成過程において剥離が発生しやすいという問題点があった。そして、その結果、成形体ブロックとガラスセラミック・グリーンシート積層体との間を跨ぐように配置された配線導体となる導体パターンに断線が発生しやすいという問題点があった。
【００１３】
また、複合積層体の上下面にその積層複合体の焼成温度では焼結しないセラミック・グリーンシートからなるシート状支持体を配し、このシート状支持体とともに複合積層体を焼成した後、未焼結のシート状支持体を除去する場合には、成形体ブロックの側面とこれに接するガラスセラミック・グリーンシート積層体の内部の空間の側面との界面で、成形体ブロックとガラスセラミック・グリーンシートとの焼結挙動が異なるため、焼成後の焼結体にクラックが発生しやすいという問題点があった。そして、その結果、成形体ブロックとガラスセラミック絶縁層との間を跨ぐように配置された配線導体となる導体パターンの断線が発生しやすい、あるいは絶縁層の絶縁性が劣化しやすいという問題点があった。
【００１４】
これは、成形体ブロックとガラスセラミック・グリーンシート積層体とを圧着して一体化する際に、成形体ブロックの底面とガラスセラミック・グリーンシート積層体の内部の空間の底部の上面とは良好に圧着できるのに対し、成形体ブロックの側面とガラスセラミック・グリーンシート積層体の内部の空間の側面との圧着は困難であることから、成形体ブロックの側面とガラスセラミック・グリーンシート積層体の内部の空間の側面との界面に部分的な密着不良が存在することとなるためである。その結果、焼成工程において、成形体ブロックとガラスセラミック・グリーンシート積層体との収縮挙動が異なるため、成形体ブロックの側面とガラスセラミック・グリーンシート積層体の内部の空間の側面との界面に剥離やクラックが発生するものと考えられる。
【００１５】
本発明は上記問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、成形体ブロック側面とガラスセラミック・グリーンシート積層体との側面における界面に剥離やクラックの発生を抑制し、成形体ブロックとガラスセラミック絶縁層間を跨ぐ導体パターンの断線や絶縁層の絶縁性の劣化がない受動素子を内蔵したガラスセラミック多層配線基板の製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上述の問題点を解決するために鋭意検討を重ねた結果、成形体ブロックの側面とこれを収容するガラスセラミック・グリーンシート積層体の内部の空間の側面との界面における剥離やクラックの発生に対し、両者の界面における焼成前の密着性に着目し、グリーンシートの状態での密着性を向上させることにより、成形体ブロックの側面とガラスセラミック・グリーンシート積層体の内部の空間の側面との界面における剥離やクラックの発生を効果的に抑えることができ、導体パターンの断線や絶縁層の絶縁性の劣化がない、受動素子を内蔵したガラスセラミック多層配線基板を得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１７】
すなわち、本発明のガラスセラミック多層配線基板の製造方法は、受動素子材料グリーンシート上に導体ペーストを受動素子
の導体パターンに塗布するとともにこれを複数枚積層して成る成形体ブロックを準備する工程と、前記成形体ブロック上に全面を覆うようにマスクを配置する工程と、前記マスクの配置された前記成形体ブロックを前記マスクを上側にして第１の支持体上に載置する工程と、前記成形体ブロックが載置された前記第１の支持体上に、ガラス粉末，セラミックフィラー，バインダおよび溶剤を含有する第１のガラスセラミック・スラリーを、前記マスクの配置された前記成形体ブロックを取り囲むとともに乾燥後の塗工厚みが前記成形体ブロックと同じになるように塗工する工程と、前記マスクおよび前記第１の支持体を除去し、内側に前記成形体ブロックが一体的に埋設された第１のグリーンシートを得る工程と、第２の支持体上にガラス粉末，セラミックフィラー，バインダおよび溶剤を含有する第２のガラスセラミック・スラリーを塗工した後、前記第２の支持体を除去して第２のグリーンシートを得る工程と、前記第１および第２のグリーンシートに導体ペーストを所定パターンに塗布する工程と、前記導体ペーストが塗布された前記第１および第２のグリーンシートを所定枚数積層してグリーンシート積層体を作製する工程と、このグリーンシート積層体を焼成する工程とを具備することを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明のガラスセラミック多層配線基板の製造方法は、上記構成において、前記第１のガラスセラミック・スラリーの前記溶剤は、前記受動素子材料グリーンシートに含有されているバインダのＳＰ値（溶解度パラメータ）に対してその差が２以下であることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明のガラスセラミック多層配線基板の製造方法によれば、その上の全面を覆うようにマスクが配置された成形体ブロックが載置された第１の支持体上に、ガラス粉末，セラミックフィラー，バインダおよび溶剤を含有する第１のガラスセラミック・スラリーを、成形体ブロックを取り囲むとともに乾燥後の塗工厚みが成形体ブロックと同じになるように塗工した後、マスクおよび第１の支持体を除去して、成形体ブロックが内側に一体的に埋設された第１のグリーンシートを得る工程を具備することから、第１のガラスセラミック・スラリー中の溶剤が受動素子材料グリーンシートを積層して成る成形体ブロックの側面を適度に溶解するため、成形体ブロックの側面とその周囲の第１のガラスセラミック・スラリーから成るグリーンシートの側面との界面とが強固に密着して一体化された第１のグリーンシートを得ることができる。さらに、この溶解の過程において、成形体ブロックを構成する受動素子材料とその周囲の第１のガラスセラミック・スラリーから成るグリーンシートを形成するガラスおよびセラミックフィラーとの混合領域が形成され、この混合領域が両者の収縮挙動の緩和層として働くことから、焼成後の成形体ブロックとガラスセラミックス焼結体から成る絶縁層との間の剥離の発生や絶縁層におけるクラックの発生を抑制することができる。そのため、成形体ブロックとガラスセラミック絶縁層との間を跨ぐように配設された導体パターンの断線や絶縁層の絶縁性の劣化がない受動素子を内蔵したガラスセラミック多層配線基板を得ることができる。
【００２０】
また、本発明のガラスセラミック多層配線基板の製造方法において、第１のガラスセラミック・スラリーに用いる溶剤が成形体ブロックを形成する受動素子材料グリーンシートに含有されているバインダのＳＰ値（溶解度パラメータ）に対してその差が２以下であるときには、この第１のガラスセラミック・スラリー中の溶剤が成形体ブロックの側面を適度に溶解することとなるため、両者の界面において、成形体ブロックを形成する受動素子材料と、成形体ブロックを内側に埋設した第１のグリーンシートを形成するガラス粉末およびセラミックフィラーとから成る混合領域を形成することが容易となり、この混合領域が焼成時における両者の収縮挙動の緩和層として働くことから、成形体ブロックとガラスセラミックス焼結体から成る絶縁層との剥離や絶縁層におけるクラックの発生をより一層効果的に抑制することができる。
【００２１】
そのため、成形体ブロックの側面とガラスセラミック焼結体から成る絶縁層の側面との界面において両者を確実に一体化できるため、内側に成形体ブロックを一体的に埋設した第１のグリーンシートと第２のグリーンシートを所定枚数積層してグリーンシート積層体を作製する工程や、このグリーンシート積層体を焼成する工程で問題が発生することがない。
【００２２】
その結果、本発明のガラスセラミック多層配線基板の製造方法によれば、成形体ブロックの側面とガラスセラミックス焼結体から成る絶縁層の側面との界面における剥離やクラックの発生を抑制することができ、成形体ブロックとガラスセラミック絶縁層との間を跨ぐように配設される導体パターンの断線や絶縁層の絶縁性の劣化がない、受動素子を内蔵したガラスセラミック多層配線基板を得ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のガラスセラミック多層配線基板の製造方法を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
図１（ａ）〜（ｊ）は、それぞれ本発明のガラスセラミック多層配線基板の製造方法の実施の形態の一例を説明するための工程毎の断面図である。
【００２５】
まず、図１（ａ）に示すように、受動素子材料の粉末，バインダおよび溶剤を含有する受動素子材料グリーンシートを用意し、この主面上に導体ペーストにより受動素子の導体パターンを塗布するとともに、その複数枚を積層して、成形体ブロック１を準備する。このような成形体ブロック１には、例えば特許文献１や特許文献１に記載されたようなものを始め、種々の構成の受動素子となるものを使うことができる。
【００２６】
例えば、成形体ブロック１が受動素子である積層コンデンサとして機能するものである場合は、受動素子材料グリーンシートとしてチタン酸バリウム粉末および添加物を所定量調合した低温焼成可能なチタン酸バリウム・グリーンシートを用い、これにＡｇ，Ａｇ−Ｐｔ合金，Ａｇ−Ｐｄ合金および銅から成る群から選ばれた少なくとも１種類を主成分とする導体ペーストを塗工することによりコンデンサ電極となる導体パターンを形成し、これを積層し一体化することで形成することができる。
【００２７】
また、成形体ブロック１が受動素子である積層インダクタとして機能するものである場合は、受動素子材料グリーンシートとしてフェライト粉末および添加物を所定量調合した低温焼成可能なフェライト・グリーンシートを用い、これにＡｇ，Ａｇ−Ｐｔ合金，Ａｇ−Ｐｄ合金および銅から成る群から選ばれた少なくとも１種類を主成分とする導体ペーストをインダクタの導体パターンに塗工し、これを積層するとともに、それらインダクタの導体パターンをこのフェライト・グリーンシートに形成した貫通導体で接続することによってスパイラル状のインダクタ素子を形成するように配置した後、これを積層し一体化することで形成することができる。
【００２８】
なお、成形体ブロック１を形成する受動素子材料グリーンシートのバインダには、例えばポリビニルブチラール系バインダやアクリル系バインダを用いることができる。これらのバインダを用いると、焼成時における脱脂性がよく、また受動素子材料グリーンシートの積層性も良好であり、本発明に好適である。
【００２９】
次に、図１（ｂ）に示すように、成形体ブロック１上に、この例では上側の主面に、その全面を覆うようにして後述する第１のガラスセラミック・スラリーを遮蔽するためのマスク２を配置する。このマスク２は、第１のガラスセラミック・スラリーが成形体ブロック１上に塗布されることを防ぐためのものであり、第１のガラスセラミック・スラリーに含まれる溶剤に対し、耐溶剤性を持つことが必要である。このようなマスク２に用いる材料としては、グリーンシートの支持体として使用されているポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと表記する。）等を用いることができる。
【００３０】
そして、マスク２は、成形体ブロック１を形成した後、例えば、粘着剤を塗布した厚み50μｍのＰＥＴフィルム上に成形体ブロック１を載置し、ＰＥＴフィルムと共に成形体ブロック１を所望の寸法に打ち抜くことにより成形体ブロック１上の全面を覆うように配置される。
【００３１】
次に、これを図１（ｃ）に示すように、後述する内側に成形体ブロック１が一体的に埋設された第１のグリーンシート４を形成するために、第１の支持体３ａ上に、マスク２を上側として配置する。
【００３２】
次に、図１（ｄ）に示すように、成形体ブロック１が載置された第１の支持体３ａ上に、ガラス粉末，セラミックフィラー，バインダおよび溶剤を含有する第１のガラスセラミック・スラリーを、上面にマスク２の配置された成形体ブロック１を取り囲むとともに乾燥後の塗工厚みが成形体ブロック１の厚みと同じになるように塗工する。これにより、内側に成形体ブロック１が一体的に埋設された第１のグリーンシート４を得ることが重要である。
【００３３】
これは、第１のガラスセラミック・スラリー中の溶剤が受動素子材料グリーンシートを積層して成る成形体ブロック１の側面を適度に溶解するため、成形体ブロック１の側面とその周囲の第１のガラスセラミック・スラリーから成る層の側面との界面において、両者が強固に密着できるようになる。さらに、その溶解の過程において、成形体ブロック１を形成する受動素子材料と第１のガラスセラミック・スラリーから成る層に含有されているガラスおよびセラミックフィラーとの混合領域が両者の界面に形成されることとなる。そして、この混合領域は、後述する焼成工程において両者の収縮挙動の緩和層として働くことから、成形体ブロック１とその周囲のガラスセラミックス焼結体から成る絶縁層との間における剥離や絶縁層におけるクラックの発生を抑制することができる。
【００３４】
なお、このようにして第１のグリーンシート４を得るための第１のガラスセラミック・スラリーから成る層の形成方法は、例えばスロットコート法により形成でき、第１のガラスセラミック・スラリーを、マスク２の配置された成形体ブロック１を取り囲むとともに乾燥後の塗工厚みが成形体ブロック１の厚みと同じになるように第１の支持体３ａ上に塗工することにより得られる。このとき、マスク２は、成形体ブロック１上に第１のガラスセラミック・スラリーが塗布されることを防止するように機能する。
【００３５】
ここで、第１のガラスセラミック・スラリーに用いるガラス粉末としては、例えばＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃系，ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−Ａｌ₂Ｏ₃系，ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−Ａｌ₂Ｏ₃−ＭＯ系（但し、ＭはＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す），ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｍ¹Ｏ−Ｍ²Ｏ系（但し、Ｍ¹およびＭ²は同一または異なってＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す），ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｍ¹Ｏ−Ｍ²Ｏ系（但し、Ｍ¹およびＭ²は前記と同じである），ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−Ｍ³ ₂Ｏ系（但し、Ｍ³はＬｉ，ＮａまたはＫを示す），ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｍ³ ₂Ｏ系（但し、Ｍ³は前記と同じである），Ｐｂ系ガラス，Ｂｉ系ガラス等を用いることができる。
【００３６】
また、セラミックフィラーとしては、例えばＡｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂・ＺｒＯ₂とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物や、ＴｉＯ₂とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物，Ａｌ₂Ｏ₃およびＳｉＯ₂から選ばれる少なくとも１種を含む複合酸化物（例えばスピネル，ムライト，コージェライト）等を用いることができる。
【００３７】
ここで、第１のガラスセラミック・スラリーのバインダには、アクリル系バインダ、例えば、メタクリル酸エステル共重合体やアクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等の、第１のガラスセラミック・スラリーに用いられる溶剤に対し良好に溶解するものが選択される。
【００３８】
また、成形体ブロック１のバインダがブチラール系バインダまたはアクリル系バインダであるときには、第１のガラスセラミック・スラリーに用いる溶剤には、αテルピネオールやＤＢＰ等の、成形体ブロック１のバインダと溶解度パラメータであるＳＰ値が近い溶剤を用いるのが望ましい。これは、成形体ブロック１の受動素子材料グリーンシートに含有されているバインダとＳＰ値が近いことにより、この第１のガラスセラミック・スラリー中の溶剤が成形体ブロック１の側面を適度に、より一層良好に溶解するためである。好適には、成形体ブロック１に含有されているバインダのＳＰ値と第１のガラスセラミック・スラリーの溶剤のＳＰ値との差が２以下であることが望ましい。例えば、成型体ブロック１のバインダがアクリル系バインダ（ＳＰ値は８〜９）である場合には、第１のガラスセラミック・スラリーの溶剤にはトルエン（ＳＰ値は8.9）を、バインダがブチラール系バインダ（ＳＰ値は８〜９）である場合には、溶剤にはαテルピネオール（ＳＰ値は9.3）を用いることが望ましい。
【００３９】
第１の支持体３ａには、剥離を容易にするため片面にシリコンやフッ素系の剥離剤が塗布されたＰＥＴフィルム等を使用することができる。
【００４０】
次に、図１（ｅ）に示すように、マスク２および支持体３ａを例えば剥離することによって除去して、第１のガラスセラミック・スラリーから成る層の内側に成形体ブロック１が一体化に埋設された第１のグリーンシート４を得る。
【００４１】
次に一方で、図１（ｆ）に示すように、ガラス粉末およびセラミックフィラーを所定量秤量してガラスセラミック組成物を調製し、その組成物にバインダ，溶剤等を加えて第２のガラスセラミック・スラリーを用意し、これをドクターブレード法や圧延法等により第２の支持体３ｂ上に層状に塗工した後、第２の支持体３ｂを除去して、第２のグリーンシート５を得る。
【００４２】
第２の支持体３ｂにも、剥離を容易にするため片面にシリコンやフッ素系の剥離剤が塗布されたＰＥＴフィルム等を使用することができる。
【００４３】
ここで、第２のガラスセラミック・スラリーに用いるガラス粉末およびセラミックフィラーの材料および組成比は、同じガラスセラミックス焼結体から成る絶縁層を多層に積層して成るガラスセラミック多層配線基板を得る場合には、第１のグリーンシート４を形成するための第１のガラスセラミック・スラリーと同一組成のものを用いるのがよい。
【００４４】
なお、例えば成形体ブロック１と絶縁層となるガラスセラミックスとの熱膨張差が大きく、成形体ブロック１にクラック等の発生が避けられない場合には、第１および第２のガラスセラミック・スラリーの組成を異ならせて、成型体ブロック１が内側に埋設された絶縁層となる第１のグリーンシートのガラスセラミックスの熱膨張係数が他の絶縁層となる第２のグリーンシートのガラスセラミックスの熱膨張係数と成形体ブロック１の熱膨張係数との中間的な値をとるよう組成を変更させたものを用いてもよい。
【００４５】
次に、図１（ｇ）に示すように、第２のグリーンシート５にレーザ加工や、マイクロドリル加工あるいはパンチング加工等の機械的加工によりビアホール導体やスルーホール導体等の貫通導体を形成するための所定の貫通孔６を形成し、次いで、図１（ｈ）に示すように、それら貫通孔６の内部に導体ペーストを充填して、ビアホール導体７となるビアホール導体パターンを形成する。
【００４６】
ビアホール導体７用の導体ペーストは、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ，Ｎｉ，ＰｔおよびＰｄから選ばれる少なくとも１種以上の金属粉末を有機溶剤，バインダとともに混練することにより作製される。例えば、後述する配線導体８をＣｕから成る導体で形成する場合であれば、同じくＣｕの粉末と有機バインダと有機溶剤とを含み、必要に応じてガラス等の無機成分を添加して混合して調製される。
【００４７】
ビアホール導体７用の導体ペーストの貫通孔６内への充填は、貫通孔６の配置に合わせて開口を形成したスクリーン製版を用いるスクリーン印刷法により行なうことができる。
【００４８】
次に、図１（ｉ）に示すように、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ，Ｎｉ，ＰｔおよびＰｄから選ばれる少なくとも１種以上の金属粉末を有機溶剤，バインダとともに混練して作製した導体ペーストを、第１のグリーンシート４の主面上および第２のグリーンシート５の主面上にスクリーン印刷等で塗布することで、配線回路や電極パッド等を構成する配線導体８となる所定パターンに導体パターンを形成する。
【００４９】
例えば、配線導体８をＣｕから成る導体で形成する場合であれば、Ｃｕの粉末と有機バインダと有機溶剤とを含み、必要に応じてガラス等の無機成分を添加して混合して調製されるＣｕペーストを、スクリーン印刷やグラビア印刷等の印刷法を用いて第１のグリーンシート４および第２のグリーンシート５の主面上に所定パターンに塗布することによって配線導体８を形成する。
【００５０】
次に、図１（ｊ）に示すように、貫通孔６の形成やビアホール導体７，配線導体８の導体ペーストの印刷等の所定の加工を施した複数枚の第１および第２のグリーンシート４・５を積層して、グリーンシート積層体９を作製する。
【００５１】
次に、このグリーンシート積層体９を400℃〜850℃の温度で加熱処理して、第１のグリーンシート４，第２のグリーンシート５，ビアホール導体７および配線導体８の有機成分を分解除去した後、同時焼成することにより、受動素子として機能する成形体ブロック１を内蔵したガラスセラミック多層配線基板を得ることができる。
【００５２】
【実施例】
以下、本発明のガラスセラミック多層配線基板の製造方法を具体例によって詳細に説明する。
【００５３】
本実施例では、図２に断面図で示すような、ガラスセラミックス焼結体から成る絶縁層10の内部にＡｇ−Ｐｄ合金層から成る配線導体11を介して10ｍｍ角の成形体ブロック12を有する評価基板を作製し、導通抵抗および断面観察による成形体ブロック12と絶縁層10との間のクラックおよび剥離の有無の確認を行なった。
【００５４】
まず、成形体ブロック12は、平均粒径0.1μｍのチタン酸バリウム粉末90質量％と、軟化温度500℃のＬｉ系ガラス粉末10質量％とを調合し、これに溶剤およびバインダを加えて十分混練したチタン酸バリウム・スラリーを塗工して形成したチタン酸バリウム・グリーンシートに電極ペーストを塗布して積層し、50μｍの厚みを有する、コンデンサ素子として機能する成形体ブロック12を作製した。
【００５５】
その後、成形体ブロック12をマスクとなる粘着剤を塗布した厚み50μｍのＰＥＴフィルム上に配置し、その後、所定の寸法に成形体ブロック12とＰＥＴフィルムとを共に打ち抜いて、マスクを配置した成形体ブロック12を作製した。
【００５６】
次に、成形体ブロック12をＰＥＴフィルムから成る第１の支持体上に載置し、ガラスとしてＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＭｇＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＺｎＯ系ガラス粉末を75質量％と、セラミックスのフィラー成分としてＡｌ₂Ｏ₃粉末を25質量％とを調合し、これにバインダ，αテルピネオールとメタノールとの混合溶剤を加え、十分混練して作製した第１のガラスセラミック・スラリーを、成形体ブロック12を取り囲むように、また乾燥後の厚みが成形体ブロック12と同じになるように塗工して、成形体ブロック12を内側に一体的に埋設した絶縁層10となる、第１のグリーンシートを作製した。
【００５７】
また、ガラスとしてＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＭｇＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＺｎＯ系ガラス粉末を75質量％と、セラミックスフィラーとしてＡｌ₂Ｏ₃粉末を25質量％とを調合し、これに溶剤およびバインダを加えて十分混練して、第２のガラスセラミック・スラリーを作製した。次に、これをドクターブレード法にてＰＥＴフィルムから成る第２の支持体上に塗工して、絶縁層10となる第２のグリーンシートを作製した。
【００５８】
次に、これら第１および第２のグリーンシートにパンチング加工により所定の貫通孔を形成し、次いで、その内部にＡｇ−Ｐｄ合金粉末（平均粒径１μｍ）にエチルセルロース系バインダおよびαテルピネオールを加えて適度な粘度となるように調整した導体ペーストを充填して、ビアホール導体13となるビアホール導体パターンを形成した。
【００５９】
次に、第２のグリーンシートおよび成形体ブロック12を内蔵した第１のグリーンシートに、Ａｇ−Ｐｄ合金粉末（平均粒径１μｍ）にエチルセルロース系バインダおよびαテルピネオールを加えて適度な粘度となるように調整した導体ペーストをスクリーン印刷にて厚み５μｍとなるように所定パターンに塗布して、配線導体11を形成した。
【００６０】
これを所定の順序で所定枚数（この例では３枚）重ね合わせ、真空プレスにて積層して成形体ブロック12を内蔵したグリーンシート積層体を得た。
【００６１】
また、比較例として、第２のグリーンシートと同じガラスセラミック・グリーンシートを用いて作製したグリーンシート積層体に収容部を形成しておき、その内部に成形体ブロック12を嵌め込んで積層した試料を作製した。
【００６２】
まず、ガラスセラミック・グリーンシートにパンチングにて10ｍｍ角の穴加工を施した。次に、ガラスセラミック・グリーンシートにパンチング等の機械的加工により所定の貫通孔を形成し、次いで、その内部にＡｇ−Ｐｄ合金粉末（平均粒径１μｍ）にエチルセルロース系バインダおよびαテルピネオールを加えて適度な粘度となるように調整した導体ペーストを充填して、ビアホール導体となるビアホール導体パターンを形成した。
【００６３】
次に、ガラスセラミック・グリーンシートにＡｇ−Ｐｄ合金粉末（平均粒径１μｍ）にエチルセルロース系バインダおよびαテルピネオールを加えて適度な粘度となるように調整した導体ペーストをスクリーン印刷にて厚み５μｍとなるように所定パターンに塗布して、配線導体を形成した。さらに、これら配線導体を形成したガラスセラミック・グリーンシートと10ｍｍ角の穴加工をしたガラスセラミック・グリーンシートとを積層し、収容部を有するガラスセラミック・グリーンシート積層体を形成した。そして、この収容部に成形体ブロックを嵌め込み、さらにその上に所望の配線導体を形成したガラスセラミック・グリーンシートを重ね合わせ、真空プレスにて積層して、成形体ブロックを内蔵したガラスセラミック・グリーンシート積層体を比較例として得た。
【００６４】
そして、以上の実施例のグリーンシート積層体および比較例のガラスセラミック・グリーンシート積層体を900℃，１時間の条件で焼成することによって、成形体ブロックを内蔵した評価基板である試料１（実施例）および試料２（比較例）を作製した。
【００６５】
このようにして作製した試料１および試料２の各５個ずつについて、その基板の導通抵抗および断面観察を行なった。その評価結果を表１に示す。
【００６６】
【表１】

【００６７】
表１において、導通抵抗については、直流抵抗を測定し１Ω以下のものを「○」、１Ωを超えるものを断線不良として「×」として示した。また、断面観察については、成形体ブロックと絶縁層との間にクラックや剥離が発生していないものを「○」とし、成形体ブロックと絶縁層との間にクラックや剥離が発生しているものを「×」として示した。
【００６８】
表１に示す結果から明らかなように、試料２では、直流抵抗を測定した結果、導通抵抗がｋΩ以上のものが存在し、導通抵抗測定時に断線が発生していることが分かり、断面観察の結果、成形体ブロックと絶縁層との間で剥離が発生しているのが確認された。
【００６９】
これに対して、本発明のガラスセラミック多層配線基板の製造方法の実施例である試料１は、直流抵抗を測定した結果、導通抵抗が１Ω以下であり、断線もなく、また、断面観察の結果からも成形体ブロック12と絶縁層10との間にクラックや剥離の発生も見られなかった。
【００７０】
なお、本発明は上述の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あれば種々の変更は可能である。例えば、上述の実施例では配線導体にＡｇ−Ｐｄ合金を用いたが、配線導体にＣｕ，Ａｇ，Ａｕ等を用いてもよい。また、グリーンシート積層体の上下面にこのグリーンシート積層体の焼成温度では焼結しないセラミック・グリーンシートから成るシート状支持体を配し、シート状支持体とともにグリーンシート積層体を焼成して、焼結後に未焼結のシート状支持体を除去する、拘束焼成と言われる焼成方法を使用してもよい。
【００７１】
【発明の効果】
本発明のガラスセラミック多層配線基板の製造方法によれば、その上の全面を覆うようにマスクが配置された成形体ブロックが載置された第１の支持体上に、ガラス粉末，セラミックフィラー，バインダおよび溶剤を含有する第１のガラスセラミック・スラリーを、成形体ブロックを取り囲むとともに乾燥後の塗工厚みが成形体ブロックと同じになるように塗工した後、マスクおよび第１の支持体を除去して、成形体ブロックが内側に一体的に埋設された第１のグリーンシートを得る工程を具備することから、第１のガラスセラミック・スラリー中の溶剤が受動素子材料グリーンシートを積層して成る成形体ブロックの側面を適度に溶解するため、成形体ブロックの側面とその周囲の第１のガラスセラミック・スラリーから成るグリーンシートの側面との界面とが強固に密着して一体化された第１のグリーンシートを得ることができる。さらに、この溶解の過程において、成形体ブロックを構成する受動素子材料とその周囲の第１のガラスセラミック・スラリーから成るグリーンシートを形成するガラスおよびセラミックフィラーとの混合領域が形成され、この混合領域が両者の収縮挙動の緩和層として働くことから、焼成後の成形体ブロックとガラスセラミックス焼結体から成る絶縁層との間の剥離の発生や絶縁層におけるクラックの発生を抑制することができる。そのため、成形体ブロックとガラスセラミック絶縁層との間を跨ぐように配設された導体パターンの断線や絶縁層の絶縁性の劣化がない受動素子を内蔵したガラスセラミック多層配線基板を得ることができる。
【００７２】
また、本発明のガラスセラミック多層配線基板の製造方法において、第１のガラスセラミック・スラリーに用いる溶剤が成形体ブロックを形成する受動素子材料グリーンシートに含有されているバインダのＳＰ値（溶解度パラメータ）に対してその差が２以下であるときには、この第１のガラスセラミック・スラリー中の溶剤が成形体ブロックの側面を適度に溶解することとなるため、両者の界面において、成形体ブロックを形成する受動素子材料と、成形体ブロックを内側に埋設した第１のグリーンシートを形成するガラス粉末およびセラミックフィラーとから成る混合領域を形成することが容易となり、この混合領域が焼成時における両者の収縮挙動の緩和層として働くことから、成形体ブロックとガラスセラミックス焼結体から成る絶縁層との剥離や絶縁層におけるクラックの発生をより一層効果的に抑制することができる。
【００７３】
そのため、成形体ブロックの側面とガラスセラミック焼結体から成る絶縁層の側面との界面において両者を確実に一体化できるため、内側に成形体ブロックを一体的に埋設した第１のグリーンシートと第２のグリーンシートを所定枚数積層してグリーンシート積層体を作製する工程や、このグリーンシート積層体を焼成する工程で問題が発生することがない。
【００７４】
その結果、本発明のガラスセラミック多層配線基板の製造方法によれば、成形体ブロックの側面とガラスセラミックス焼結体から成る絶縁層の側面との界面における剥離やクラックの発生を抑制することができ、成形体ブロックとガラスセラミック絶縁層との間を跨ぐように配設される導体パターンの断線や絶縁層の絶縁性の劣化がない、受動素子を内蔵したガラスセラミック多層配線基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｊ）は、それぞれ本発明のガラスセラミック多層配線基板の製造方法の実施の形態の一例を説明するための工程毎の断面図である。
【図２】本発明のガラスセラミック多層配線基板の実施例としての評価基板の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１、12・・・・成形体ブロック
２・・・・マスク
３ａ・・・第１の支持体
３ｂ・・・第２の支持体
４・・・・第１のグリーンシート
５・・・・第２のグリーンシート
６・・・・貫通孔
７・・・・ビアホール導体
８・・・・配線導体
９・・・・グリーンシート積層体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a glass ceramic multilayer wiring board in which passive elements such as capacitors and inductors are incorporated in an insulating layer made of a glass ceramic sintered body.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in the fields of portable electronic devices and portable information terminals, module boards in which resistors, capacitors, inductors, etc. are mounted on a substrate such as a printed circuit board as passive components are used together with a multilayer wiring board on which semiconductor elements are mounted. Has been.
[0003]
However, in recent years, there has been a strong demand for downsizing, compounding, and high performance of components used in such portable electronic devices and portable information terminals, and as a passive component inside a multilayer wiring board on which semiconductor elements are mounted. There is a trend toward integration of components in which passive elements having corresponding functions are built in and semiconductor elements and passive components are mounted on the multilayer wiring board at high density.
[0004]
Incorporation of these passive components as passive elements inside the multilayer wiring board eliminates the need to secure the mounting space for these passive components on the surface of the multilayer wiring board and increases the degree of freedom in design. This can contribute to downsizing. A multilayer wiring board incorporating such a passive element has been conventionally produced by the following method.
[0005]
For example, when a capacitor is manufactured by a thick film printing method, a dielectric paste for forming a dielectric layer, for example, a passive element material is partially applied to a glass ceramic green sheet for forming an insulating layer. A dielectric film is then formed, and then a glass ceramic green sheet on which a desired conductor pattern is formed and a glass ceramic green sheet on which a dielectric pattern is formed are laminated to form a multilayer wiring board. The glass ceramic green sheet was laminated and integrated and fired at the same time.
[0006]
However, when forming passive components such as capacitors by thick film printing, the glass ceramic green sheet is easily deformed by the solvent contained in the dielectric paste, and the dielectric film formed by thick film printing. Becomes a convex shape with respect to the surface of the glass ceramic green sheet, and each layer of the insulating layer formed by laminating on the dielectric film is deformed into a convex shape at that portion, so that the insulating layer of the glass ceramic multilayer wiring board There was a problem that the thickness of the film was not constant.
[0007]
In general, the accuracy of a passive element formed using a conductor pattern depends on the position accuracy of the conductor pattern and the thickness accuracy of the insulating layer. Therefore, to increase the accuracy of the characteristics of the passive element, it is necessary to suppress the deformation of the glass ceramic green sheet and to maintain the positional accuracy between the respective layers, but it is difficult to realize it by the above method. There was a problem.
[0008]
In addition, the same size green sheet having different physical properties from the glass ceramic green sheet forming the insulating layer, for example, dielectric green sheet is laminated between the insulating layers to laminate the dielectric inside the multilayer wiring board. When forming the body layer as a capacitor layer, after forming a conductor pattern to be a desired electrode on the glass ceramic green sheet and dielectric green sheet, the dielectric green sheet is sandwiched between the glass ceramic green sheets and laminated. It was formed by firing at the same time.
[0009]
However, in this case, since the same plane of each insulating layer and dielectric layer is made of the same material, it is positioned above and below the dielectric layer interposed between the insulating layers to form the capacitor layer. Since an unnecessary stray capacitance is generated in the wiring pattern forming the internal circuit, the electrical characteristics of the circuit are affected, which may be undesirable.
[0010]
As a manufacturing method for solving this problem, a passive element was formed, in which a conductive paste was applied in a predetermined pattern on a green sheet of a ceramic functional material to be a dielectric layer or the like, and a predetermined number of green sheets were laminated. A step of preparing a molded body block, and a glass ceramic green sheet laminate having a plurality of glass ceramic green sheets and a conductor pattern for forming an insulating layer, and a space for accommodating the molded body block therein is provided in advance. Disclosed are a step of preparing, a step of fitting a molded body block into a space inside a glass ceramic / green sheet laminate, preparing a composite laminate including the molded body block, and a manufacturing method for simultaneously firing the composite laminate (For example, refer to Patent Document 1). Further, the composite laminate is provided with a sheet-like support made of a ceramic green sheet that is not sintered at the firing temperature of the laminate composite on the upper and lower surfaces, and the composite laminate is fired together with the sheet-like support. In addition, it is possible to add a step of removing the unsintered sheet-like support after firing.
[0011]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-87918
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-340634
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the molded body block in which the passive element is formed using the ceramic functional material green sheet is fitted into the space inside the glass ceramic green sheet laminate and fired at the same time, the side surface of the molded body block and Since the sintering behavior of the molded body block and the glass ceramic green sheet is different at the interface with the side of the space inside the glass ceramic green sheet laminate in contact with this, peeling is likely to occur during the firing process. was there. As a result, there is a problem that the conductor pattern, which is a wiring conductor arranged so as to straddle between the molded body block and the glass ceramic / green sheet laminate, is likely to be disconnected.
[0013]
In addition, a sheet-like support made of a ceramic green sheet that does not sinter at the firing temperature of the laminate composite is disposed on the upper and lower surfaces of the composite laminate, and after firing the composite laminate together with the sheet-like support, When removing the bonded sheet-like support, at the interface between the side surface of the molded body block and the side surface of the space inside the glass ceramic green sheet laminate in contact with the molded body block, the glass ceramic green sheet Since the sintering behavior differs, there is a problem that cracks are likely to occur in the sintered body after firing. As a result, there is a problem that the conductor pattern that becomes the wiring conductor arranged so as to straddle between the molded body block and the glass ceramic insulating layer is likely to break or the insulating property of the insulating layer is likely to deteriorate. there were.
[0014]
This is because when the molded body block and the glass ceramic / green sheet laminate are integrated by pressure bonding, the bottom surface of the molded block and the top surface of the bottom of the space inside the glass ceramic / green sheet laminate are good. While crimping is possible, it is difficult to crimp the side of the molded block to the side of the space inside the glass ceramic / green sheet laminate, so the side of the molded block and the interior of the glass ceramic / green sheet laminate This is because a partial adhesion failure exists at the interface with the side surface of the space. As a result, in the firing process, the shrinkage behavior of the molded body block and the glass ceramic / green sheet laminate differs, so peeling occurs at the interface between the side of the molded body block and the side of the space inside the glass ceramic / green sheet laminate. And cracks are considered to occur.
[0015]
The present invention has been devised in view of the above problems, and its purpose is to suppress the occurrence of peeling and cracks at the interface between the side surface of the molded body block and the side surface of the glass ceramic / green sheet laminate. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a glass ceramic multilayer wiring board having a built-in passive element that is free from disconnection of a conductor pattern straddling a block and a glass ceramic insulating layer and deterioration of insulating properties of the insulating layer.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies in order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has peeled off at the interface between the side surface of the molded body block and the side surface of the space inside the glass ceramic green sheet laminate housing the molded body block. Focusing on the adhesiveness before firing at the interface between the two for the occurrence of cracks, and improving the adhesiveness in the state of the green sheet, the space between the side of the molded body block and the interior of the glass ceramic green sheet laminate It is possible to effectively prevent the occurrence of peeling and cracks at the interface with the side surface of the substrate, and to obtain a glass-ceramic multilayer wiring board with a built-in passive element that does not break the conductor pattern or degrade the insulation of the insulating layer. The headline and the present invention were completed.
[0017]
That is, the manufacturing method of the glass-ceramic multilayer wiring board of the present invention is a method in which a conductive paste is applied on a passive element material green sheet by using a
And a step of preparing a molded body block formed by laminating a plurality of the conductive patterns, a step of arranging a mask so as to cover the entire surface of the molded body block, and the molding in which the mask is arranged Placing the body block on the first support with the mask facing upward, and glass powder, ceramic filler, binder and solvent on the first support on which the molded body block is placed. Coating the first glass-ceramic slurry containing the mask so as to surround the molded body block on which the mask is disposed and the coating thickness after drying is the same as that of the molded body block; Removing the first support and obtaining a first green sheet in which the molded body block is integrally embedded; and glass powder on the second support. , Applying a second glass-ceramic slurry containing a ceramic filler, a binder and a solvent, and then removing the second support to obtain a second green sheet; and the first and second steps A step of applying a conductive paste to the green sheet in a predetermined pattern, a step of stacking a predetermined number of the first and second green sheets coated with the conductive paste to produce a green sheet laminate, and the green sheet lamination And a step of firing the body.
[0018]
In the method for producing a glass ceramic multilayer wiring board of the present invention, in the above configuration, the solvent of the first glass ceramic slurry is an SP value (solubility parameter) of a binder contained in the passive element material green sheet. ), The difference is 2 or less.
[0019]
According to the method for producing a glass-ceramic multilayer wiring board of the present invention, a glass powder, a ceramic filler, a glass filler, a ceramic filler, and a first support on which a molded body block on which a mask is arranged so as to cover the entire surface thereof is placed. After coating the first glass ceramic slurry containing the binder and the solvent so as to surround the molded body block and the coating thickness after drying is the same as that of the molded body block, the mask and the first support are formed. The step of removing and providing the first green sheet in which the molded body block is integrally embedded inside, so that the solvent in the first glass ceramic slurry is laminated with the passive element material green sheet. In order to appropriately dissolve the side surface of the formed body block, a green sheet comprising the side surface of the formed body block and the first glass ceramic slurry around the side surface is formed. The side and the interface can be obtained first green sheet, which is integrated by firmly adhered. Furthermore, in this melting process, a mixed region of the passive element material constituting the molded body block and the surrounding glass and ceramic filler forming the green sheet made of the first glass ceramic slurry is formed. Acts as a relaxation layer for the shrinkage behavior of the both, and therefore, it is possible to suppress the occurrence of peeling between the fired molded body block and the insulating layer made of the glass ceramic sintered body and the generation of cracks in the insulating layer. Therefore, it is possible to obtain a glass ceramic multilayer wiring board having a built-in passive element that does not break the conductor pattern disposed so as to straddle between the molded body block and the glass ceramic insulating layer or deteriorate the insulating properties of the insulating layer. .
[0020]
In the method for producing a glass ceramic multilayer wiring board of the present invention, the SP value (solubility parameter) of the binder contained in the passive element material green sheet in which the solvent used in the first glass ceramic slurry forms the molded body block. In contrast, when the difference is 2 or less, the solvent in the first glass ceramic slurry appropriately dissolves the side surface of the molded body block, so that a molded body block is formed at the interface between the two. It becomes easy to form a mixed region composed of the passive element material and the glass powder and ceramic filler forming the first green sheet in which the molded body block is embedded, and this mixed region is contracted by both during firing. Since it acts as a relaxation layer, it is an insulating layer consisting of a compact block and a glass ceramic sintered body. They can be more effectively suppress the occurrence of cracks in the separation or insulating layer between the layers.
[0021]
Therefore, since both can be reliably integrated at the interface between the side surface of the molded body block and the side surface of the insulating layer made of the glass ceramic sintered body, the first green sheet and the first green sheet in which the molded body block is integrally embedded inside A problem does not occur in the step of producing a green sheet laminate by laminating a predetermined number of green sheets of 2 and the step of firing the green sheet laminate.
[0022]
As a result, according to the glass ceramic multilayer wiring board manufacturing method of the present invention, it is possible to suppress the occurrence of peeling and cracks at the interface between the side surface of the molded body block and the side surface of the insulating layer made of the sintered glass ceramic body. A glass ceramic multilayer wiring board with a built-in passive element can be obtained without disconnection of a conductor pattern disposed so as to straddle between the molded body block and the glass ceramic insulating layer or deterioration of the insulating properties of the insulating layer. .
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the manufacturing method of the glass ceramic multilayer wiring board of this invention is demonstrated in detail based on an accompanying drawing.
[0024]
FIGS. 1A to 1J are cross-sectional views for each step for explaining an example of an embodiment of a method for producing a glass ceramic multilayer wiring board according to the present invention.
[0025]
First, as shown in FIG. 1A, a passive element material green sheet containing a powder of a passive element material, a binder, and a solvent is prepared, and a conductive pattern of the passive element is applied to the main surface with a conductive paste. The plurality of sheets are laminated to prepare the molded body block 1. As such a molded object block 1, what becomes a passive element of various structures can be used including the thing described in patent document 1 or patent document 1, for example.
[0026]
For example, when the molded body block 1 functions as a multilayer capacitor which is a passive element, a barium titanate green sheet capable of low-temperature firing in which a predetermined amount of barium titanate powder and additives are prepared as a passive element material green sheet. A conductor pattern to be a capacitor electrode is formed by applying a conductive paste mainly composed of at least one selected from the group consisting of Ag, Ag—Pt alloy, Ag—Pd alloy and copper. These can be formed by laminating and integrating them.
[0027]
When the molded body block 1 functions as a multilayer inductor that is a passive element, a ferrite green sheet that can be fired at a low temperature prepared by mixing a predetermined amount of ferrite powder and additives is used as a passive element material green sheet. A conductor paste mainly composed of at least one selected from the group consisting of Ag, Ag—Pt alloy, Ag—Pd alloy and copper is applied to the conductor pattern of the inductor, and this is laminated, and The conductor pattern can be formed by connecting the through-conductors formed on the ferrite green sheet so as to form a spiral inductor element, and then laminating and integrating them.
[0028]
For example, a polyvinyl butyral binder or an acrylic binder can be used as the binder of the passive element material green sheet forming the molded body block 1. When these binders are used, the degreasing property during firing is good, and the lamination property of the passive element material green sheet is also good, which is suitable for the present invention.
[0029]
Next, as shown in FIG. 1B, a first glass ceramic slurry, which will be described later, is shielded on the molded body block 1 so as to cover the entire upper surface in this example. Mask 2 is placed. The mask 2 is for preventing the first glass ceramic slurry from being applied onto the molded body block 1 and has a solvent resistance against the solvent contained in the first glass ceramic slurry. It is necessary. As a material used for such a mask 2, polyethylene terephthalate (hereinafter referred to as PET) used as a support for a green sheet can be used.
[0030]
And after forming the molded object block 1, the mask 2 mounts the molded object block 1 on the PET film of 50 micrometers in thickness which apply | coated the adhesive, for example, and makes the molded object block 1 into a desired dimension with PET film. It is arranged so as to cover the entire surface of the molded body block 1 by punching.
[0031]
Next, as shown in FIG. 1 (c), in order to form a first green sheet 4 in which a molded body block 1 is integrally embedded inside, which will be described later, on the first support 3 a. The mask 2 is arranged on the upper side.
[0032]
Next, as shown in FIG.1 (d), on the 1st support body 3a in which the molded object block 1 was mounted, the 1st glass ceramic slurry containing glass powder, a ceramic filler, a binder, and a solvent. Is coated so that the thickness of the coated block after drying is the same as the thickness of the molded block 1. Accordingly, it is important to obtain the first green sheet 4 in which the molded body block 1 is integrally embedded inside.
[0033]
This is because the solvent in the first glass ceramic slurry appropriately dissolves the side surface of the molded body block 1 formed by laminating the passive element material green sheets. At the interface with the side surface of the layer made of the glass ceramic slurry, both can be firmly adhered. Furthermore, in the melting process, a mixed region of the passive element material forming the molded body block 1 and the glass and ceramic filler contained in the first glass ceramic slurry layer is formed at the interface between the two. It will be. And since this mixing area | region functions as a relaxation layer of both shrinkage | contraction behavior in the baking process mentioned later, in the peeling between the molded object block 1 and the insulating layer which consists of the surrounding glass-ceramics sintered body, Generation of cracks can be suppressed.
[0034]
In addition, the formation method of the layer which consists of the 1st glass ceramic slurry for obtaining the 1st green sheet 4 in this way can be formed, for example by the slot coat method, and the 1st glass ceramic slurry is used for the mask 2 It is obtained by coating on the first support 3a so as to surround the molded body block 1 on which is placed and the coating thickness after drying is the same as the thickness of the molded body block 1. At this time, the mask 2 functions to prevent the first glass ceramic slurry from being applied onto the molded body block 1.
[0035]
Here, as the glass powder used for the first glass ceramic slurry, for example, SiO₂-B₂O_ThreeSystem, SiO₂-B₂O_Three-Al₂O_ThreeSystem, SiO₂-B₂O_Three-Al₂O_Three-MO system (where M represents Ca, Sr, Mg, Ba or Zn), SiO₂-Al₂O_Three-M¹OM²O system (however, M¹And M²Are the same or different and represent Ca, Sr, Mg, Ba or Zn), SiO₂-B₂O_Three-Al₂O_Three-M¹OM²O system (however, M¹And M²Is the same as above), SiO₂-B₂O_Three-M^Three ₂O system (however, M^ThreeRepresents Li, Na or K), SiO₂-B₂O_Three-Al₂O_Three-M^Three ₂O system (however, M^ThreeIs the same as described above), Pb-based glass, Bi-based glass, or the like can be used.
[0036]
Moreover, as a ceramic filler, for example, Al₂O_Three・ SiO₂・ ZrO₂And alkaline earth metal oxides, TiO₂Oxide of Al and alkaline earth metal oxide, Al₂O_ThreeAnd SiO₂A composite oxide containing at least one selected from (for example, spinel, mullite, cordierite) and the like can be used.
[0037]
Here, the binder of the first glass ceramic slurry is used for the first glass ceramic slurry such as an acrylic binder, for example, a methacrylic acid ester copolymer or an acrylic acid ester-methacrylic acid ester copolymer. Those that dissolve well in the solvent used are selected.
[0038]
Further, when the binder of the molded body block 1 is a butyral binder or an acrylic binder, the solvent used for the first glass ceramic slurry may be a binder and solubility parameter of the molded body block 1 such as α-terpineol or DBP. It is desirable to use a solvent having a certain SP value. This is because the SP value is close to the binder contained in the green sheet of the passive element material of the molded body block 1, so that the solvent in the first glass ceramic slurry is more suitable for the side surface of the molded body block 1 more appropriately. This is because it dissolves better. Preferably, the difference between the SP value of the binder contained in the molded body block 1 and the SP value of the solvent of the first glass ceramic slurry is preferably 2 or less. For example, when the binder of the molded body block 1 is an acrylic binder (SP value is 8 to 9), toluene (SP value is 8.9) is used as the solvent of the first glass ceramic slurry, and the binder is butyral. In the case of a binder (SP value is 8 to 9), it is desirable to use α-terpineol (SP value is 9.3) as a solvent.
[0039]
For the first support 3a, it is possible to use a PET film or the like in which silicon or a fluorine-based release agent is applied on one side in order to facilitate peeling.
[0040]
Next, as shown in FIG. 1 (e), the mask 2 and the support 3a are removed by peeling, for example, so that the molded body block 1 is integrated inside the layer made of the first glass ceramic slurry. The embedded first green sheet 4 is obtained.
[0041]
Next, as shown in FIG. 1 (f), a glass ceramic composition is prepared by weighing a predetermined amount of glass powder and ceramic filler, and a binder, a solvent, etc. are added to the composition to add a second glass ceramic. -A slurry is prepared, and this is coated in layers on the second support 3b by a doctor blade method, a rolling method, or the like, and then the second support 3b is removed to obtain the second green sheet 5. .
[0042]
Also for the second support 3b, a PET film or the like coated with silicon or a fluorine-based release agent on one side can be used to facilitate peeling.
[0043]
Here, the material and composition ratio of the glass powder and ceramic filler used in the second glass ceramic slurry are the same as those for obtaining a glass ceramic multilayer wiring board in which insulating layers made of the same glass ceramic sintered body are laminated in multiple layers. Is preferably the same composition as the first glass-ceramic slurry for forming the first green sheet 4.
[0044]
In addition, for example, when the difference in thermal expansion between the molded body block 1 and the glass ceramic as the insulating layer is large, and the occurrence of cracks or the like in the molded body block 1 cannot be avoided, the first and second glass ceramic slurries The thermal expansion coefficient of the glass ceramics of the second green sheet in which the thermal expansion coefficient of the glass ceramics of the first green sheet that becomes the insulating layer in which the molded body block 1 is embedded inside is changed to another insulating layer You may use what changed the composition so that the intermediate | middle value of a coefficient and the thermal expansion coefficient of the molded object block 1 may be taken.
[0045]
Next, as shown in FIG. 1G, a through conductor such as a via-hole conductor or a through-hole conductor is formed on the second green sheet 5 by mechanical processing such as laser processing, micro-drilling processing, or punching processing. Then, as shown in FIG. 1 (h), a conductive paste is filled in the through holes 6 to form via hole conductor patterns to be via hole conductors 7.
[0046]
The conductor paste for the via-hole conductor 7 is produced by kneading at least one metal powder selected from Cu, Ag, Al, Au, Ni, Pt and Pd together with an organic solvent and a binder. For example, if the wiring conductor 8 to be described later is formed of a conductor made of Cu, it similarly contains Cu powder, an organic binder, and an organic solvent, and if necessary, adds and mixes inorganic components such as glass. Prepared.
[0047]
Filling the through-hole 6 with the conductor paste for the via-hole conductor 7 can be performed by a screen printing method using a screen plate making an opening in accordance with the arrangement of the through-hole 6.
[0048]
Next, as shown in FIG. 1 (i), a conductor paste prepared by kneading at least one metal powder selected from Cu, Ag, Al, Au, Ni, Pt and Pd together with an organic solvent and a binder. The conductor is applied in a predetermined pattern to be a wiring conductor 8 constituting a wiring circuit, an electrode pad, etc. by applying it on the main surface of the first green sheet 4 and the main surface of the second green sheet 5 by screen printing or the like. Form a pattern.
[0049]
For example, if the wiring conductor 8 is formed of a conductor made of Cu, it is prepared by adding Cu powder, an organic binder, and an organic solvent, and adding and mixing inorganic components such as glass as necessary. The wiring conductor 8 is formed by applying Cu paste in a predetermined pattern on the main surfaces of the first green sheet 4 and the second green sheet 5 using a printing method such as screen printing or gravure printing.
[0050]
Next, as shown in FIG. 1 (j), a plurality of first and second green sheets subjected to predetermined processing such as formation of through-holes 6 and printing of conductor paste of via-hole conductors 7 and wiring conductors 8 are performed. 4 and 5 are laminated to produce a green sheet laminate 9.
[0051]
Next, this green sheet laminate 9 is heated at a temperature of 400 ° C. to 850 ° C. to decompose and remove the organic components of the first green sheet 4, the second green sheet 5, the via-hole conductor 7 and the wiring conductor 8. Thereafter, by simultaneous firing, a glass-ceramic multilayer wiring board incorporating the molded body block 1 functioning as a passive element can be obtained.
[0052]
【Example】
Hereafter, the manufacturing method of the glass ceramic multilayer wiring board of this invention is demonstrated in detail by a specific example.
[0053]
In this embodiment, as shown in a sectional view in FIG. 2, a 10 mm square molded body block 12 is provided inside an insulating layer 10 made of a glass ceramic sintered body via a wiring conductor 11 made of an Ag—Pd alloy layer. An evaluation substrate was prepared, and the presence or absence of cracks and peeling between the molded body block 12 and the insulating layer 10 was confirmed by conducting resistance and cross-sectional observation.
[0054]
First, the molded body block 12 is prepared by mixing 90% by mass of barium titanate powder having an average particle size of 0.1 μm and 10% by mass of Li-based glass powder having a softening temperature of 500 ° C., and adding a solvent and a binder to the mixture to sufficiently knead. An electrode paste was applied and laminated on the barium titanate-green sheet formed by applying the barium titanate-slurry, and a molded body block 12 having a thickness of 50 μm and functioning as a capacitor element was produced.
[0055]
Thereafter, the molded body block 12 is placed on a 50 μm-thick PET film coated with a masking adhesive, and then the molded body block 12 and the PET film are both punched out to a predetermined size and the mask is placed. Block 12 was made.
[0056]
Next, the molded body block 12 is placed on a first support made of PET film, and glass is made of SiO.₂-Al₂O_Three-MgO-B₂O_Three-75% by mass of ZnO-based glass powder and Al as a ceramic filler component₂O_ThreeThe first glass ceramic slurry prepared by mixing 25% by mass of the powder, adding a mixed solvent of binder, α-terpineol and methanol, and kneading the mixture so as to surround the compact block 12 and Coating was performed so that the thickness after drying was the same as that of the molded body block 12, thereby producing a first green sheet to be the insulating layer 10 in which the molded body block 12 was integrally embedded inside.
[0057]
Also, as glass, SiO₂-Al₂O_Three-MgO-B₂O_Three-75% by mass of ZnO glass powder and Al as ceramic filler₂O_ThreeThe powder was mixed with 25% by mass, and a solvent and a binder were added thereto and kneaded sufficiently to prepare a second glass ceramic slurry. Next, this was coated on the 2nd support body which consists of PET films by the doctor blade method, and the 2nd green sheet used as the insulating layer 10 was produced.
[0058]
Next, predetermined through holes are formed in the first and second green sheets by punching, and then an ethyl cellulose binder and α-terpineol are added to the Ag—Pd alloy powder (average particle size 1 μm). A conductor paste adjusted to have an appropriate viscosity was filled to form a via hole conductor pattern to be the via hole conductor 13.
[0059]
Next, an ethyl cellulose binder and α-terpineol are added to Ag-Pd alloy powder (average particle size 1 μm) to the first green sheet incorporating the second green sheet and the molded body block 12 so as to obtain an appropriate viscosity. The conductor paste thus prepared was applied in a predetermined pattern so as to have a thickness of 5 μm by screen printing to form a wiring conductor 11.
[0060]
A predetermined number (three in this example) of these were superposed in a predetermined order and laminated by a vacuum press to obtain a green sheet laminated body in which the molded body block 12 was built.
[0061]
Further, as a comparative example, a sample in which a housing portion is formed in a green sheet laminate manufactured using the same glass ceramic green sheet as the second green sheet, and a molded body block 12 is fitted therein and laminated. Was made.
[0062]
First, a 10 mm square hole was punched in a glass ceramic green sheet. Next, a predetermined through-hole is formed in the glass ceramic green sheet by mechanical processing such as punching, and then an ethyl cellulose binder and α-terpineol are added to the Ag—Pd alloy powder (average particle size 1 μm). A conductor paste adjusted to have an appropriate viscosity was filled to form a via-hole conductor pattern to be a via-hole conductor.
[0063]
Next, a conductive paste prepared by adding an ethyl cellulose binder and α-terpineol to Ag-Pd alloy powder (average particle size 1 μm) on a glass ceramic green sheet to have an appropriate viscosity is 5 μm in thickness by screen printing. Thus, it apply | coated to the predetermined pattern and formed the wiring conductor. Furthermore, the glass ceramic green sheet in which these wiring conductors were formed and the glass ceramic green sheet having a 10 mm square hole processed were laminated to form a glass ceramic green sheet laminate having a housing portion. Then, a glass ceramic green sheet in which a molded body block is fitted, and a glass ceramic green sheet on which a desired wiring conductor is formed is overlaid and laminated by a vacuum press. A sheet laminate was obtained as a comparative example.
[0064]
Then, the green sheet laminate of the above example and the glass ceramic green sheet laminate of the comparative example are fired under the conditions of 900 ° C. for 1 hour, and sample 1 which is an evaluation substrate having a molded body block (implemented) Example) and Sample 2 (Comparative Example) were prepared.
[0065]
For each of the five samples 1 and 2 produced in this way, the conduction resistance and cross-section of the substrate were observed. The evaluation results are shown in Table 1.
[0066]
[Table 1]

[0067]
In Table 1, with respect to the conduction resistance, the direct current resistance was measured, and those having a resistance of 1Ω or less were indicated as “◯” and those exceeding 1Ω were indicated as “x” as a disconnection failure. In addition, for cross-sectional observation, “○” indicates that no cracks or peeling occurred between the molded body block and the insulating layer, and cracks or peeling occurred between the molded body block and the insulating layer. The thing was shown as "x".
[0068]
As is clear from the results shown in Table 1, in the sample 2, as a result of measuring the direct current resistance, it was found that there was a conduction resistance of kΩ or more, and a disconnection occurred during the measurement of the conduction resistance. As a result, it was confirmed that peeling occurred between the molded body block and the insulating layer.
[0069]
On the other hand, Sample 1 which is an example of the method for manufacturing the glass ceramic multilayer wiring board according to the present invention has a conduction resistance of 1Ω or less as a result of measuring DC resistance, no disconnection, and results of cross-sectional observation. As a result, no cracks or peeling occurred between the molded body block 12 and the insulating layer 10.
[0070]
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned Example, A various change is possible if it is a range which does not deviate from the summary of this invention. For example, although an Ag—Pd alloy is used for the wiring conductor in the above-described embodiment, Cu, Ag, Au, or the like may be used for the wiring conductor. Further, a sheet-like support made of a ceramic green sheet that is not sintered at the firing temperature of the green sheet laminate is disposed on the upper and lower surfaces of the green sheet laminate, and the green sheet laminate is fired together with the sheet-like support, You may use the baking method called constrained baking which removes an unsintered sheet-like support body after sintering.
[0071]
【The invention's effect】
According to the method for producing a glass-ceramic multilayer wiring board of the present invention, a glass powder, a ceramic filler, a glass filler, a ceramic filler, and a first support on which a molded body block on which a mask is arranged so as to cover the entire surface thereof is placed. After coating the first glass ceramic slurry containing the binder and the solvent so as to surround the molded body block and the coating thickness after drying is the same as that of the molded body block, the mask and the first support are formed. The step of removing and providing the first green sheet in which the molded body block is integrally embedded inside, so that the solvent in the first glass ceramic slurry is laminated with the passive element material green sheet. In order to appropriately dissolve the side surface of the formed body block, a green sheet comprising the side surface of the formed body block and the first glass ceramic slurry around the side surface is formed. The side and the interface can be obtained first green sheet, which is integrated by firmly adhered. Furthermore, in this melting process, a mixed region of the passive element material constituting the molded body block and the surrounding glass and ceramic filler forming the green sheet made of the first glass ceramic slurry is formed. Acts as a relaxation layer for the shrinkage behavior of the both, and therefore, it is possible to suppress the occurrence of peeling between the fired molded body block and the insulating layer made of the glass ceramic sintered body and the generation of cracks in the insulating layer. Therefore, it is possible to obtain a glass ceramic multilayer wiring board having a built-in passive element that does not break the conductor pattern disposed so as to straddle between the molded body block and the glass ceramic insulating layer or deteriorate the insulating properties of the insulating layer. .
[0072]
In the method for producing a glass ceramic multilayer wiring board of the present invention, the SP value (solubility parameter) of the binder contained in the passive element material green sheet in which the solvent used in the first glass ceramic slurry forms the molded body block. In contrast, when the difference is 2 or less, the solvent in the first glass ceramic slurry appropriately dissolves the side surface of the molded body block, so that a molded body block is formed at the interface between the two. It becomes easy to form a mixed region composed of the passive element material and the glass powder and ceramic filler forming the first green sheet in which the molded body block is embedded, and this mixed region is contracted by both during firing. Since it acts as a relaxation layer, it is an insulating layer consisting of a compact block and a glass ceramic sintered body. They can be more effectively suppress the occurrence of cracks in the separation or insulating layer between the layers.
[0073]
Therefore, since both can be reliably integrated at the interface between the side surface of the molded body block and the side surface of the insulating layer made of the glass ceramic sintered body, the first green sheet and the first green sheet in which the molded body block is integrally embedded inside A problem does not occur in the step of producing a green sheet laminate by laminating a predetermined number of green sheets of 2 and the step of firing the green sheet laminate.
[0074]
As a result, according to the glass ceramic multilayer wiring board manufacturing method of the present invention, it is possible to suppress the occurrence of peeling and cracks at the interface between the side surface of the molded body block and the side surface of the insulating layer made of the sintered glass ceramic body. A glass ceramic multilayer wiring board with a built-in passive element can be obtained without disconnection of a conductor pattern disposed so as to straddle between the molded body block and the glass ceramic insulating layer or deterioration of the insulating properties of the insulating layer. .
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1J are cross-sectional views for each step for explaining an example of an embodiment of a method for producing a glass ceramic multilayer wiring board according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of an evaluation board as an example of a glass ceramic multilayer wiring board according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1,12 ... ・ Molded block
2 ... Mask
3a ... 1st support body
3b ... second support
4 ... 1st green sheet
5. Second green sheet
6 .... Through hole
7. Via hole conductor
8 ... Wiring conductor
9 ... Green sheet laminate

Claims

Applying a conductive paste on a passive element material green sheet to a conductive pattern of a passive element and preparing a molded body block formed by laminating a plurality of these,
Arranging a mask so as to cover the entire surface of the molded body block;
Placing the molded body block in which the mask is placed on the first support with the mask facing upward;
A first glass ceramic slurry containing glass powder, a ceramic filler, a binder and a solvent is placed on the first support on which the molded body block is placed, and the molded body block on which the mask is arranged. A process of coating so as to surround and have the same coating thickness after drying as the molded body block;
Removing the mask and the first support, and obtaining a first green sheet in which the molded body block is integrally embedded;
A step of applying a second glass-ceramic slurry containing glass powder, ceramic filler, binder and solvent on the second support, and then removing the second support to obtain a second green sheet When,
Applying a conductive paste in a predetermined pattern to the first and second green sheets;
A step of producing a green sheet laminate by laminating a predetermined number of the first and second green sheets coated with the conductive paste;
And a step of firing the green sheet laminate. A method for producing a glass-ceramic multilayer wiring board.

2. The glass ceramic according to claim 1, wherein the difference in the solvent of the first glass ceramic slurry is 2 or less with respect to the SP value of the binder contained in the passive element material green sheet. A method for manufacturing a multilayer wiring board.