JP3911424B2

JP3911424B2 - Manufacturing method of ceramic wiring board

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Publication number: JP3911424B2
Application number: JP2002037176A
Authority: JP
Inventors: 宏三松川
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-02-14
Filing date: 2002-02-14
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2022-02-14
Also published as: JP2003243828A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子・チップ部品等を搭載し、それらを相互配線するためのセラミック配線基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯用端末等の電子機器の小型化や使用される周波数帯域の高周波化に伴い、電子機器に組み込まれる配線基板にも小型化・高周波化が要求されており、これまで配線基板の表面に実装されていたチップコンデンサを、配線基板内部に形成することで実装面積を削減し配線基板を小型化しつつ、低インダクタンスで実装し高周波特性を向上させることのできるコンデンサを内蔵したセラミック配線基板が提案されている。
【０００３】
コンデンサを内蔵したセラミック配線基板は、例えば絶縁層の一部を誘電体層とし、その誘電体層を挟むように上下に電極層を形成してコンデンサが形成される。この誘電体層を他の絶縁層より比誘電率の高い絶縁層としたり、他の絶縁層より厚みの薄い絶縁層としたりすることによりコンデンサとしての容量を高めている。
【０００４】
このようなセラミック配線基板は、導体ペーストを塗布してコンデンサ電極が形成された誘電体層となる誘電体グリーンシートを、所定の導体パターンが形成された他の絶縁層となるセラミックグリーンシートで挟んで積層し、焼成することにより得られる。
【０００５】
このセラミック配線基板では構造的に低インダクタンスなコンデンサを内蔵することができるが、さらなる小型化要求に対応するためには、単位面積当りの容量を向上させなければならず、誘電体グリーンシートの厚みを薄くすることや、薄くした誘電体グリーンシートを複数枚積層する等の工夫が必要となる。
【０００６】
しかし、誘電体グリーンシートの厚みを薄くすると、その強度が低下する傾向があるために、コンデンサ電極層を形成するために導体ペーストを塗布した際に、導体ペースト中の溶剤成分により誘電体グリーンシートに膨潤・変形が生じ、その後の乾燥工程でこの膨潤・変形部を起点としたクラックが発生してしまい、焼成後のセラミック配線基板においては上下層の配線導体間が短絡してショート不良が発生してしまうといった問題点があった。
【０００７】
この問題点に対して、表面に導体ペーストを塗布して一方のコンデンサ電極パターンを形成した厚みの厚いセラミックグリーンシートを準備し、このコンデンサ電極パターンが形成されたセラミックグリーンシート上に、誘電体粉末・有機バインダ・溶剤および分散剤から成る誘電体ペーストを塗布して乾燥した誘電体層を形成し、その上にこの誘電体層を介して対向するような他方のコンデンサ電極パターンを同様に形成してセラミックグリーンシート成形体を形成し、このセラミックグリ−ンシート成形体と他のセラミックグリ−ンシートとを積層して積層体を形成した後、この積層体を焼成するセラミック配線基板の製造方法が提案されいる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の製造方法においては、セラミックグリーンシートを形成するためのスラリーと同一組成の誘電体ペーストを用いて、比較的薄い層を均一の膜厚で形成することの可能なドクターブレード法やダイコート法等の方法により誘電体層を形成すると、誘電体ペースト中の溶剤がセラミックグリーンシートに拡散してセラミックグリーンシートの膨潤・変形が生じ、寸法誤差が大きくなったり反りが生じたり、さらには、塗布後の乾燥工程における加熱により膨潤・変形が促進されてセラミックグリーンシートにクラックや破断等の欠陥が生じる場合があるというような問題点があった。
【０００９】
このような問題点があると、セラミックグリ−ンシートの変形により、設計値に対してコンデンサの静電容量がばらつくことや、基板寸法がばらつくこと等の不具合が生じることとなり、高品質な配線基板が生産できないという問題点があった。
【００１０】
本発明は上記問題点に鑑み完成されたもので、その目的は、誘電体層を形成するために誘電体ペーストを塗布したときのセラミックグリーンシートの膨潤・変形を有効に抑えることができ、高容量かつ低インダクタンスで高精度なコンデンサを内蔵したセラミック配線基板を得ることができるセラミック配線基板の製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上述の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、誘電体ペーストに含まれる溶剤の量を適切な範囲に調整することによって、これを塗布したときのセラミックグリーンシートの膨潤・変形を有効に抑制できることを見出した。
【００１２】
すなわち、本発明のセラミック配線基板の製造方法は、有機溶剤系バインダを含むセラミックグリーンシートの表面に配線導体を形成するとともにこの配線導体上に誘電体粉末と有機バインダと有機溶剤と分散剤とから成る誘電体ペーストを塗布し乾燥して成るセラミックグリーンシート成形体を作製し、このセラミックグリ−ンシート成形体と他の前記セラミックグリ−ンシートとを積層して積層体を作製した後、この積層体を焼成するセラミック配線基板の製造方法において、前記誘電体ペーストにおける前記有機溶剤の量が30体積％以上50体積％以下であるとともに、前記誘電体ペーストにおける前記有機バインダは、平均分子量が 10000 以上 100000 以下であり、かつ酸価が１ｍｇＫＯＨ／ｇ以上 65 ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明のセラミック配線基板の製造方法によれば、セラミックグリーンシート上に塗布する誘電体ペースト中における有機溶剤の量を30体積％以上50体積％以下としたことにより、有機溶剤のセラミックグリーンシートへの拡散量を減らすとともに拡散速度を遅らせることができるので、セラミックグリ−ンシートの膨潤・変形が生じる前に有機溶剤を乾燥させることができ、セラミックグリーンシートにクラックや破断等の欠陥が生じることを有効に防止することが可能となる。
【００１５】
また、本発明のセラミック配線基板の製造方法によれば、誘電体ペーストにおける有機バインダを平均分子量（Ｍｗ）が10000以上100000以下であり、かつ酸価が１ｍｇＫＯＨ／ｇ以上65ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であるものとしたことにより、誘電体ペースト中の誘電体粉末の分散性を良好なものとすることができ、誘電体ペーストに含まれる有機溶剤の量が30体積％以上50体積％以下と通常の誘電体ペーストにおける量より少ない場合でも、誘電体ペーストの粘度を低くすることができるので、塗布時の空気の巻き込みによるボイドの発生を防ぐことや、塗布形成した誘電体層の厚みを均一にすることといった、塗工性を良好にすることが可能となる。また、誘電体ペーストの粘度を低くすることができるので、塗布に際して、特に膜厚の均一性が高い誘電体膜を形成するための工法、例えばダイコート法等を用いることが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明のセラミック配線基板の製造方法について以下に詳細に説明する。
【００１７】
本発明のセラミックグリーンシートは、無機粉末と、有機溶剤系バインダ・有機溶剤・可塑剤等を添加混合してスラリーとするとともに、そのスラリーに従来周知のドクターブレード法やカレンダロール法を採用することによって成形する。
【００１８】
無機粉末としては、ガラス粉末・セラミック粉末・またはガラス粉末とセラミック粉末との混合粉末が挙げられる。
【００１９】
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系ガラス等が挙げられる。
【００２０】
また、セラミック粉末としては、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・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）等が挙げられる。
【００２１】
ガラス粉末とセラミック粉末とを混合する場合には、その混合割合が重量比で40：60〜99：１であるのが好ましい。
【００２２】
この無機粉末に添加混合される有機溶剤系バインダとしては、従来からセラミックグリーンシートに使用されているものが使用可能であり、例えばアクリル系（アクリル酸，メタクリル酸またはそれらのエステルの単独重合体または共重合体、具体的にはアクリル酸エステル共重合体・メタクリル酸エステル共重合体・アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等）・ポリビニルブチラ−ル系・ポリビニルアルコール系・アクリル−スチレン系・ポリプロピレンカーボネート系・セルロース系等の単独重合体または共重合体が挙げられる。
【００２３】
グリーンシートを成型するためのスラリーに用いられる有機溶剤としては、無機粉末および有機バインダを分散させ、グリーンシート成型に適した粘度のスラリーが得られるように、例えば炭化水素類・エーテル類・エステル類・ケトン類・アルコール類等の有機溶剤が挙げられる。
【００２４】
このセラミックグリーンシートに金型加工等により貫通孔を形成し、Ｗ・Ｍｏ・Ａｕ・Ａｇ・Ｃｕ等の金属粉末に適当な有機バインダ・溶剤を添加混合したビア導体用ペーストをスクリーン印刷等により充填し貫通導体を形成する。
【００２５】
次に、セラミックグリーンシートの表面に、Ｗ・Ｍｏ・Ａｕ・Ａｇ・Ｃｕ等の金属粉末に適当な有機バインダ・溶剤を添加混合した配線導体用ペーストをスクリーン印刷等により塗布し、回路配線やコンデンサ電極パターン等の所定形状の配線導体を形成する。この配線導体用ペースト中の溶剤量は通常30体積％以下である。
【００２６】
次に、表面にコンデンサ電極パターン形状の配線導体が形成されたセラミックグリーンシートの上に、誘電体粉末と有機溶剤と有機バインダと分散剤とを添加混合した誘電体ペーストを塗布し乾燥して、セラミックグリーンシート成形体を作製する。なおこのとき、コンデンサ電極パターン形状の配線導体の上面のみに誘電体層を形成すると、セラミックグリーンシート成形体上に他のグリーンシートを積層した際に、特に誘電体層の厚みが厚い場合や複数層の誘電体層を形成した場合は、誘電体層の厚みによる段差により積層不良を起こしやすくなるので、グリーンシート全面に塗布するとよい。
【００２７】
誘電体ペーストに用いられる誘電体粉末としては、特に制限されるものではなく、セラミックグリーンシートに配合される無機粉末と同様のものが使用可能である。その粒径については、分散性または塗工性の点から、0.1μｍ〜３μｍであることが好ましい。
【００２８】
本発明のセラミック配線基板の製造方法において、誘電体ペーストにおける有機溶剤の量は、30体積％以上50体積％以下の範囲とすることが重要である。
【００２９】
これは、セラミックグリーンシートの膨潤・変形の主要因は、誘電体ペーストに含まれる有機溶剤のセラミックグリーンシートへの拡散量が大きく影響しており、また、この拡散の速度が誘電体ペーストとセラミックグリーンシート間の溶剤の濃度勾配が急なほど早くなる傾向があることから、誘電体ペースト中の有機溶剤量を30体積％以上50体積％以下とすることにより、有機溶剤の拡散量を減らすとともに、拡散速度を遅くらせることができ、膨潤・変形が生じる前に溶剤を乾燥させることができるためである。
【００３０】
これに対し、有機溶剤の量が30体積％未満の場合には、誘電体ペースト中に誘電体粉末を均一に分散させることが困難となり誘電体粉末が凝集しペーストが増粘することから、誘電体ペーストが塗布できなくなる、あるいは塗布できても塗布後の誘電体ペーストの表面が平坦化せず均一な膜厚の誘電体層が形成しづらくなる、またボイド・クラック等の欠陥が生じやすくなるといった傾向がある。
【００３１】
他方、50体積％を超えると誘電体ペーストに含まれる有機溶剤の濃度が高くなるために、セラミックグリーンシートへの有機溶剤の拡散量および拡散速度が増加し、セラミックグリーンシートの膨潤・変形等の欠陥が生じやすくなる傾向がある。
【００３２】
有機溶剤としては、誘電体粉末および有機バインダを分散させ、塗布に適した粘度の誘電体ペーストが得られるように、例えば炭化水素類・エーテル類・エステル類・ケトン類・アルコール類等の有機溶剤を用いればよい。特に、エタノール・１−プロパノール・１−ブタノール・１−ペンタノール・α−テルピネオール等のアルコール類、またはこれらのアルコール類と溶解度パラメータが７以上13以下の範囲にある少なくとも１種類の溶剤との混合溶剤であることが好ましい。
【００３３】
有機溶剤としてアルコール類が好ましいとしたのは、誘電体粉末の表面に存在するＯＨ基とアルコール類のＯＨ基とが水素結合することにより、誘電体粉末をペースト中に良好に分散できるからであり、またアルコール類と溶解度パラメータが７以上13以下の範囲にある少なくとも１種類の溶剤との混合溶剤であることが好ましいとしたのは、有機バインダの溶解度パラメータを中心に両側に位置する溶剤を用いることで、有機バインダの溶解性を保ちつつ溶剤の乾燥速度を高めることができ、セラミックグリーンシートの膨潤・変形を効果的に抑えられるからである。
【００３４】
本発明のセラミック配線基板の製造方法において誘電体ペーストに用いられる有機バインダとしては、従来からセラミックグリーンシートに使用されているものが使用可能であり、例えばアクリル系（アクリル酸，メタクリル酸またはそれらのエステルの単独重合体または共重合体、具体的にはアクリル酸エステル共重合体・メタクリル酸エステル共重合体・アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等）・ポリビニルブチラ−ル系・ポリビニルアルコール系・アクリル−スチレン系・ポリプロピレンカーボネート系・セルロース系等の単独重合体または共重合体が適しているが、これらの有機バインダの中でも特に、平均分子量（Ｍｗ）が10000以上100000以下であり、かつ酸価が１ｍｇＫＯＨ／ｇ以上65ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であるものが必要である。
【００３５】
これは、この平均分子量とすると、誘電体粉末と充分結合し、かつ有機バインダ分子が互いに結合して有機バインダそのものの粘度が増加することのない有機バインダの分子鎖の長さとなるからであり、また、この酸価の範囲とすると、有機バインダの分子中のＣＯＯＨ基の数が誘電体粉末の表面に存在するＯＨ基の数に対して適量となり、誘電体粉末と有機バインダとの分散性を向上させることができることから、塗布形成した誘電体層の強度を維持しつつ、誘電体ペースト中の有機溶剤の量を30体積％以上50体積％以下と少量にしても、誘電体ペーストを塗布に適した粘度とすることができるためである。
【００３６】
これに対して、平均分子量が10000未満の場合には、有機バインダの分子鎖が短くなり有機バインダと誘電体粉末との結合力が低下するために、塗布形成した誘電体層の強度が低下し、例えばセラミックグリーンシート成形体を搬送する際の振動や曲げ等の外力によりクラックや剥離等の欠陥が生じやすくなる傾向がある。
【００３７】
他方、100000を超えると、有機バインダの分子鎖が長くなり、有機バインダと誘電体粉末との結合力が増すことで塗布形成した誘電体層の強度が高まるものの、有機バインダの分子が互いに結合し易くなることから有機バインダそのものの粘度が増加し誘電体ペーストも増粘することとなるために、塗布後の誘電体ペーストの表面が平坦化せず均一な膜厚の誘電体層が形成しづらくなり、またボイド・クラック等の欠陥が生じやすくなる傾向がある。
【００３８】
また、酸価が１ｍｇＫＯＨ／ｇ未満の場合には、誘電体粉末の表面に存在するＯＨ基に対して有機バインダ分子中のＣＯＯＨ基の数が少ないために誘電体粉末を分散させることが困難となり、誘電体粉末が凝集しペーストが増粘することから、塗布後の誘電体ペーストの表面が平坦化せず均一な膜厚の誘電体層が形成しづらくなり、またボイド・クラック等の欠陥が生じやすくなる傾向がある。また、被塗布物であるセラミックグリーンシートとの濡れ性も悪化し、誘電体層の剥離やクラック等の欠陥も生じやすくなる。
【００３９】
他方、65ｍｇＫＯＨ／ｇを超えると、誘電体粉末の表面に存在するＯＨ基に対して過剰なＣＯＯＨ基が有機バインダ分子同士を互いに結合させることとなり、誘電体ペーストを増粘させる傾向がある。
【００４０】
分散剤は、酸価が100ｍｇＫＯＨ／ｇ以上120ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であり、かつ親水親油バランスＨ.Ｌ.Ｂ.値が７以上12以下であることが好ましい。これは、この範囲で誘電体粉末の分散性を向上させることができるためであり、これに対してこの範囲を逸脱すると誘電体ペーストを増粘させる傾向がある。
【００４１】
また、分散剤の種類としては、例えば、アニオン界面活性剤としては高級脂肪酸塩・アルキル硫酸塩・アルキルエーテル硫酸塩・アルキルエステル硫酸塩・アルキルアリールエーテル硫酸塩・アルキルスルホン酸塩・スルホコハク酸塩・アルキルアリルおよびアルキルナフタレンスルホン酸塩・アルキルリン酸塩・ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩・アルキルアリールエーテルリン酸塩等がある。
【００４２】
また、カチオン界面活性剤としては、アルキルアミン塩・ジアルキルアミン塩・テトラアルキルアンモニウム塩・ベンザルコニウム塩・アルキルピリジニウム塩・イミダゾリニウム塩等を、両性界面活性剤としては、ジメチルアルキルラウリルベタイン・アルキルグリシン・アルキルジ（アミノエチル）グリシン・イミダゾリニウムベタイン等を、ノニオン系界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル・ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル・ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール・グリセリンエステル・ソルビタンエステル・ショ糖エステル・グリセリンエステルのポリオキシエチレンエーテル・ソルビタンエステルのポリオキシエチレンエーテル・ソルビトールエステルのポリオキシエチレンエーテル・脂肪酸アルカノールアミド・ポリオキシエチレン脂肪酸アミド・アミンオキシド・ポリオキシエチレンアルキルアミン等を使用することができるが、これらの中でも特に、リン酸エステル系界面活性剤を誘電体粉末分散剤として使用した場合に良好な結果が得られた。
【００４３】
誘電体ペーストの塗布方法としては、スクリーン印刷法・ドクターブレード法・リバースロールコート法・ダイコート法等の種々の方法を用いることが可能であるが、特に膜厚の均一性の観点からはダイコート法を用いることが好ましい。
【００４４】
塗布した誘電体ペーストの乾燥は、温風乾燥法・遠赤外放射加熱法・真空乾燥法等の種々の乾燥法を適宜に用いればよい。
【００４５】
高容量のコンデンサを形成するために誘電体ペーストを用いて誘電体層を複数層形成する場合は、セラミックグリーンシート成形体上の乾燥した誘電体ペーストの上にコンデンサ電極パターン形状に配線導体ペーストを塗布して乾燥し、さらにその上に誘電体ペーストを塗布し乾燥するという工程を所定の層数だけ繰り返すことにより形成することができる。
【００４６】
誘電体層の下側のコンデンサ電極パターンと対になる上側のコンデンサ電極パターンは、誘電体層の上側の表面に形成してもよいし、誘電体層の上に積層するグリーンシートの下面に形成してもよい。
【００４７】
次に、セラミックグリ−ンシート成形体と他のセラミックグリ−ンシートとを、３〜20ＭＰａの圧力および30〜80℃の温度で加熱圧着するなどして積層体を作製する。積層体中における誘電体ペーストで形成された誘電体層の位置や数には特に制限はなく、所望の配線基板の構成に積層すればよい。
【００４８】
その後、例えばセラミックグリーンシートの無機粉末および誘電体ペーストの誘電体粉末がセラミック粉末とガラス粉末とを混合したガラスセラミック成分であり、導体用ペーストの金属粉末がＡｇ粉末である場合は、大気中で800〜1000℃の温度で積層体を焼成することにより、本発明の製造方法によるセラミック配線基板が得られる。
【００４９】
セラミックグリーンシートの無機成分がガラスセラミックス等の低温焼成材料である場合には、低温焼成材料が焼結する温度では実質的に焼結収縮しない無機成分、例えばアルミナのグリーンシートを積層体の両面に積層して焼成すると、配線基板の寸法精度が向上し、内蔵コンデンサの容量値のばらつきをさらに小さくすることが可能となる。また、このような方法で焼成した場合は、厚み方向の焼成収縮が通常の方法で焼成した場合に比較して大きくなるので、誘電体層の厚みをより薄くすることが可能となり、内蔵コンデンサの高容量化も容易となる。
【００５０】
セラミック配線基板の表面に位置する配線導体には、その上に電子部品を実装する際の半田濡れ性の向上や配線導体の腐食防止のために、ニッケル・銅・金等のめっきを施してもよい。
【００５１】
なお、本発明は上述の実施の形態の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。
【００５２】
例えば、上述の実施の形態の例では、表面に位置する配線導体となる配線導体用ペーストをセラミックグリーンシートに塗布した後に積層して焼成したが、表面に位置する配線導体を積層体を焼成した後に焼き付けてセラミック配線基板としてもよい。
【００５３】
また、上述の実施の形態の例では、配線導体は配線導体用ペーストをセラミックグリーンシートに塗布することにより形成したが、配線パターン形状の銅等の金属箔を転写して形成してもよい。金属箔を転写して配線導体を形成することによって、配線導体の寸法精度をより向上させることができ、内蔵コンデンサの容量値のばらつきもより小さくすることができる。この場合の焼成方法は、低温焼成材料が焼結する温度では実質的に焼結収縮しない無機成分、例えばアルミナのグリーンシートを積層体の両面に積層して焼成する方法が好ましい。これは、セラミックスの焼結過程において、セラミックスは焼結収縮するが金属箔はしないことからセラミックスと金属箔との間で焼結収縮の差による寸法ズレが生じることを防ぎ、反りや割れの無いセラミック配線基板を得ることができるためである。
【００５４】
【実施例】
以下、本発明を具体例によって詳細に説明するが、本発明は以下の具体例に限定されるものではない。
【００５５】
無機粉末として、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＭｇＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＺｎＯ系ガラス粉末60重量％、ＣａＺｒＯ₃粉末20重量％、ＳｒＴｉＯ₃粉末17重量％およびＡｌ₂Ｏ₃粉末３重量％を使用し、この無機粉末100重量％に有機バインダとしてアクリル樹脂12重量％、フタル酸系可塑剤６重量％および溶剤としてトルエン30重量％を加え、ボールミル法により混合しスラリーとした。
【００５６】
このスラリーを用いてドクターブレード法により厚さ300μｍのセラミックグリーンシートを成形した。
【００５７】
このセラミックグリーンシートに金型またはパンチングマシーンを用いて所定の位置に貫通孔を形成し、この貫通孔にスクリーン印刷法にてビア導体用ペーストを充填した。
【００５８】
ビア導体用ペーストとしては、Ａｇの粉末（平均粒径1.0μｍ）100重量％に対してＡｌ₂Ｏ₃粉末２重量％および前記ガラスと同組成のガラス粉末５重量％を加え、さらにビヒクル成分として所定量のエチルセルロース系樹脂およびテルピネオールを加えて、３本ロールにより適度な粘度になるように混合したものを用いた。
【００５９】
次に、このセラミックグリーンシート上に銀−パラジウムペーストを用いて配線導体をスクリーン印刷にて形成した。
【００６０】
配線導体用ペーストとしては、Ａｇ：Ｐｄが重量比で85：15である合金粉末（平均粒径1.0μｍ）100重量％に対してＡｌ₂Ｏ₃粉末２重量％および前記ガラスと同組成のガラス粉末２重量％を加え、さらにビヒクル成分として所定量のエチルセルロース系樹脂およびテルピネオールを加えて、３本ロールにより適度な粘度になるように混合したものを用いた。
【００６１】
無機粉末として、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＭｇＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＺｎＯ系ガラス粉末60重量％、ＣａＺｒＯ₃粉末20重量％、ＳｒＴｉＯ₃粉末17重量％およびＡｌ₂Ｏ₃粉末３重量％を使用し、この無機粉末100重量％に対して、有機バインダとして表１に示すように、分子量および酸価の異なるアクリル樹脂12重量％と、リン酸エステル系分散剤0.5重量％と、有機溶剤としてα−テルピネオールとを加え、攪拌脱泡機により混合した後に、さらに３本ロールを用いて混練し誘電体ペーストとした。
【００６２】
次に、セラミックグリーンシートの全面に、配線導体を覆うように、誘電体ペーストをドクターブレード法により塗布して膜厚が100μｍの誘電体ペースト層を形成し、セラミックグリーンシート成形体とした。
【００６３】
次に、塗布した誘電体ペースト層に含まれる有機溶剤分の重量が減少するまで、60℃の温風により乾燥した。
【００６４】
上記の方法でセラミックグリーンシート成形体を形成し、誘電体ペーストの塗工性と、外観上の欠陥として、溶剤乾燥後のセラミックグリーンシート成形体の変形およびクラックの発生と、ハンドリングを想定しセラミックグリーンシート成形体に振動と曲げを加えた際の塗膜剥がれの発生とについて評価した。
【００６５】
各有機溶剤量およびバインダ特性における評価の結果を表１に示す。
【００６６】
【表１】

【００６７】
表１の結果から明らかなように、誘電体ペースト中の溶剤量が30体積％未満の試料Ｎｏ.１では、誘電体ペーストの粘度が高くなったため、塗膜への気泡巻き込みや、膜厚のばらつきが大きくなるといった塗工性の不良が生じた（表中に×で示す）。また、溶剤量が50体積％を超える試料Ｎｏ．５および試料Ｎｏ．６では、セラミックグリーンシートに変形やクラックが生じた（表中に×で示す）。
【００６８】
これに対して、本発明の試料は、塗工性や欠陥について良好な結果が得られたが、有機バインダの分子量が10000未満の試料Ｎｏ．７では、塗膜の強度が弱くなって塗膜剥がれが生じやすくなる傾向があり（表中に△で示す）、また、分子量が100000を超える試料Ｎｏ．10では誘電体ペーストの粘度が高くなり、塗工性の不良が生じやすくなる傾向があった（表中に△で示す）。
【００６９】
また、有機バインダの酸価が１ｍｇＫＯＨ／ｇ未満の試料Ｎｏ．11では被塗布物であるセラミックグリーンシートとの接着強度が弱くなるために塗膜剥がれが生じやすくなり、さらに誘電体ペーストの粘度が高くなり、塗工性の不良が生じやすくなった（表中に△で示す）。また、酸価が65ｍｇＫＯＨ／ｇを超える試料Ｎｏ．14でも、誘電体ペーストの粘度が高くなり、塗工性の不良が生じやすくなった（表中に△で示す）。
【００７０】
これに対して、本発明の試料の中でも、有機バインダの平均分子量が10000以上100000以下であり、かつ酸価が１ｍｇＫＯＨ／ｇ以上65ｍｇＫＯＨ／ｇ以下の試料では、いずれも、誘電体ペーストの塗工性が良好であり、また、誘電体ペースト塗工後のセラミックグリーンシート成形体に変形やクラックや塗膜ハガレが発生しない優れたものであった。
【００７１】
【発明の効果】
本発明のセラミック配線基板の製造方法によれば、セラミックグリーンシートの表面に形成した配線導体上に塗布する誘電体ペーストにおける有機溶剤の量を30体積％以上50体積％以下としたことにより、有機溶剤のセラミックグリーンシートへの拡散量を減らすとともに拡散速度を遅らせることができるので、セラミックグリ−ンシートの膨潤・変形が生じる前に有機溶剤を乾燥させることができ、セラミックグリーンシートにクラックや破断等の欠陥が生じることを有効に防止することが可能となる。
【００７２】
また、本発明のセラミック配線基板の製造方法によれば、誘電体ペーストにおける有機バインダを平均分子量（Ｍｗ）が10000以上100000以下であり、かつ酸価が１ｍｇＫＯＨ／ｇ以上65ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であるものとしたことにより、誘電体ペースト中の誘電体粉末の分散性を良好なものとすることができ、誘電体ペーストに含まれる有機溶剤の量が30体積％以上50体積％以下と通常の誘電体ペーストにおける量より少ない場合でも、誘電体ペーストの粘度を低くすることができるので、塗布時の空気の巻き込みによるボイドの発生を防ぐことや、塗布形成した誘電体層の厚みを均一にすることといった、塗工性を良好にすることが可能となる。また、誘電体ペーストの粘度を低くすることができるので、塗布に際して、特に膜厚の均一性が高い誘電体膜を形成するための工法、例えばダイコート法等を用いることが可能となる。
【００７３】
これらのことにより、本発明のセラミック配線基板の製造方法によれば、誘電体層を形成するために誘電体ペーストを塗布したときのセラミックグリーンシートの膨潤・変形を有効に抑えることができ、高容量かつ低インダクタンスで高精度なコンデンサを内蔵したセラミック配線基板を製造することが可能となる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic wiring board for mounting semiconductor elements, chip parts, and the like and interconnecting them.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the miniaturization of electronic devices such as portable terminals and the increase in the frequency band to be used, wiring boards incorporated in electronic devices are also required to be downsized and high frequency. A ceramic wiring board with a built-in capacitor that can be mounted with low inductance and improved high-frequency characteristics while reducing the mounting area and reducing the size of the wiring board by forming the chip capacitor mounted on the wiring board inside Proposed.
[0003]
In a ceramic wiring board with a built-in capacitor, for example, a part of an insulating layer is a dielectric layer, and an electrode layer is formed vertically so as to sandwich the dielectric layer, thereby forming a capacitor. Capacitance as a capacitor is increased by making this dielectric layer an insulating layer having a relative dielectric constant higher than that of other insulating layers, or an insulating layer having a smaller thickness than other insulating layers.
[0004]
In such a ceramic wiring board, a dielectric green sheet that is a dielectric layer on which a capacitor electrode is formed by applying a conductive paste is sandwiched between ceramic green sheets that are other insulating layers on which a predetermined conductor pattern is formed. It is obtained by laminating and firing.
[0005]
Although this ceramic wiring board can incorporate a capacitor with a structurally low inductance, in order to meet the demand for further miniaturization, the capacity per unit area must be improved, and the thickness of the dielectric green sheet It is necessary to devise a method such as reducing the thickness of the dielectric sheet and stacking a plurality of thin dielectric green sheets.
[0006]
However, since the strength of the dielectric green sheet tends to decrease when the thickness of the dielectric green sheet is reduced, when the conductive paste is applied to form the capacitor electrode layer, the dielectric green sheet is caused by the solvent component in the conductive paste. Swelling / deformation occurs, and cracks starting from the swelling / deformed part occur in the subsequent drying process. In the fired ceramic wiring board, the upper and lower wiring conductors are short-circuited, resulting in a short circuit defect. There was a problem such as.
[0007]
To solve this problem, a thick ceramic green sheet is prepared by applying a conductive paste on the surface to form one capacitor electrode pattern, and a dielectric powder is formed on the ceramic green sheet on which the capacitor electrode pattern is formed.・ Apply a dielectric paste consisting of an organic binder, solvent and dispersant to form a dried dielectric layer, and form the other capacitor electrode pattern on the other side of the dielectric layer in the same way. A ceramic green sheet molded body is formed, and this ceramic green sheet molded body and another ceramic green sheet are laminated to form a laminated body, and then a method of manufacturing a ceramic wiring board is proposed in which the laminated body is fired. It has been.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above manufacturing method, a doctor blade method or a die coat which can form a relatively thin layer with a uniform film thickness using a dielectric paste having the same composition as the slurry for forming the ceramic green sheet. When the dielectric layer is formed by a method such as the method, the solvent in the dielectric paste diffuses into the ceramic green sheet, causing the ceramic green sheet to swell and deform, resulting in a large dimensional error or warping, There is a problem that the ceramic green sheet may have defects such as cracks and breakage due to promotion of swelling and deformation by heating in the drying process after coating.
[0009]
If there is such a problem, deformation of the ceramic green sheet will cause problems such as variations in the capacitance of the capacitor with respect to the design value and variations in the board dimensions, resulting in a high-quality wiring board. There was a problem that could not be produced.
[0010]
The present invention has been completed in view of the above problems, and its purpose is to effectively suppress swelling and deformation of the ceramic green sheet when a dielectric paste is applied to form a dielectric layer. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a ceramic wiring board capable of obtaining a ceramic wiring board with a built-in capacitor with high capacity and low inductance.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive investigations to solve the above-mentioned problems, the present inventor has adjusted the amount of the solvent contained in the dielectric paste to an appropriate range, thereby swelling the ceramic green sheet when it is applied.・ We found that deformation can be effectively suppressed.
[0012]
That is, the method for producing a ceramic wiring board of the present invention comprises forming a wiring conductor on the surface of a ceramic green sheet containing an organic solvent-based binder, and forming a dielectric powder, an organic binder, an organic solvent, and a dispersant on the wiring conductor. A ceramic green sheet molded body formed by applying and drying a dielectric paste is manufactured, and this ceramic green sheet molded body and another ceramic green sheet are laminated to form a laminated body. In the method for manufacturing a ceramic wiring substrate, the amount of the organic solvent in the dielectric paste is not less than 30% by volume and not more than 50% by volume.In addition, the organic binder in the dielectric paste has an average molecular weight. 10000 more than 100000 And an acid value of 1 mgKOH / g or more 65 mgKOH / g or lessIt is characterized by this.
[0014]
According to the method for manufacturing a ceramic wiring board of the present invention, the amount of the organic solvent in the dielectric paste applied on the ceramic green sheet is set to 30% by volume or more and 50% by volume or less, whereby the organic solvent ceramic green sheet is obtained. Since the diffusion rate of the ceramic green sheet can be reduced and the diffusion rate of the ceramic green sheet can be reduced, the organic solvent can be dried before the ceramic green sheet is swollen or deformed. It can be effectively prevented.
[0015]
According to the method for manufacturing a ceramic wiring board of the present invention, the organic binder in the dielectric paste has an average molecular weight (Mw) of 10,000 to 100,000 and an acid value of 1 mgKOH / g to 65 mgKOH / g. Therefore, the dispersibility of the dielectric powder in the dielectric paste can be improved, and the amount of the organic solvent contained in the dielectric paste is 30% by volume to 50% by volume. Even when the amount is less than the amount in the paste, the viscosity of the dielectric paste can be lowered, so that generation of voids due to air entrainment at the time of application is prevented, and the thickness of the applied dielectric layer is made uniform. It becomes possible to improve the coating property. In addition, since the viscosity of the dielectric paste can be lowered, it is possible to use a method for forming a dielectric film having a particularly high uniformity of film thickness, such as a die coating method, for application.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The method for producing a ceramic wiring board of the present invention will be described in detail below.
[0017]
The ceramic green sheet of the present invention is made by adding and mixing inorganic powder and an organic solvent binder, organic solvent, plasticizer, etc., and adopting a conventionally known doctor blade method or calendar roll method for the slurry. By molding.
[0018]
Examples of the inorganic powder include glass powder, ceramic powder, and mixed powder of glass powder and ceramic powder.
[0019]
Examples of glass powder include SiO.₂-B₂O_ThreeSeries ・ SiO₂-B₂O_Three-Al₂O_ThreeSeries ・ 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^ThreeAre the same as those described above), Pb glass, Bi glass and the like.
[0020]
Moreover, as ceramic powder, for example, Al₂O_Three, SiO₂, ZrO₂Oxide and TiO of alkaline earth metal oxides₂Oxide of Al and alkaline earth metal oxide, Al₂O_ThreeAnd SiO₂And composite oxides containing at least one selected from (for example, spinel, mullite, cordierite).
[0021]
When glass powder and ceramic powder are mixed, the mixing ratio is preferably 40:60 to 99: 1 by weight.
[0022]
As the organic solvent binder to be added to and mixed with the inorganic powder, those conventionally used for ceramic green sheets can be used. For example, acrylic (acrylic acid, methacrylic acid or their homopolymers or esters thereof) Copolymers, specifically acrylic acid ester copolymers, methacrylic acid ester copolymers, acrylic acid ester-methacrylic acid ester copolymers, etc.), polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol, acrylic-styrene -A homopolymer or copolymer such as polypropylene carbonate or cellulose.
[0023]
The organic solvent used in the slurry for molding the green sheet is, for example, hydrocarbons, ethers, esters, etc. so that a slurry having a viscosity suitable for green sheet molding can be obtained by dispersing inorganic powder and organic binder. -Organic solvents such as ketones and alcohols.
[0024]
Through holes are formed in this ceramic green sheet by die processing, etc., and via conductor paste is filled with a paste for via conductor, which is a mixture of metal powders such as W, Mo, Au, Ag, and Cu with an appropriate organic binder and solvent. A through conductor is formed.
[0025]
Next, paste on the surface of the ceramic green sheet by adding a suitable organic binder / solvent to a metal powder such as W / Mo / Au / Ag / Cu by screen printing, etc. A wiring conductor having a predetermined shape such as an electrode pattern is formed. The amount of solvent in the wiring conductor paste is usually 30% by volume or less.
[0026]
Next, a dielectric paste in which a dielectric powder, an organic solvent, an organic binder, and a dispersant are added and mixed on a ceramic green sheet having a capacitor electrode pattern-shaped wiring conductor formed on the surface is applied and dried. A ceramic green sheet compact is produced. At this time, if the dielectric layer is formed only on the upper surface of the capacitor electrode pattern-shaped wiring conductor, when another green sheet is laminated on the ceramic green sheet molded body, particularly when the dielectric layer is thick or plural When the dielectric layer is formed, it is easy to cause a stacking failure due to a step due to the thickness of the dielectric layer.
[0027]
The dielectric powder used for the dielectric paste is not particularly limited, and those similar to the inorganic powder blended in the ceramic green sheet can be used. The particle size is preferably 0.1 μm to 3 μm from the viewpoint of dispersibility or coatability.
[0028]
In the method for producing a ceramic wiring board of the present invention, it is important that the amount of the organic solvent in the dielectric paste is in the range of 30% by volume to 50% by volume.
[0029]
This is because the main cause of swelling and deformation of the ceramic green sheet is greatly influenced by the diffusion amount of the organic solvent contained in the dielectric paste into the ceramic green sheet. Since the concentration gradient of the solvent between the green sheets tends to become faster, the amount of organic solvent in the dielectric paste is reduced to 30% by volume or more and 50% by volume or less to reduce the diffusion amount of the organic solvent. This is because the diffusion rate can be slowed and the solvent can be dried before swelling or deformation occurs.
[0030]
On the other hand, when the amount of the organic solvent is less than 30% by volume, it is difficult to uniformly disperse the dielectric powder in the dielectric paste, and the dielectric powder aggregates to increase the viscosity of the paste. The body paste cannot be applied, or even if it can be applied, the surface of the dielectric paste after application is not flattened, making it difficult to form a uniform dielectric layer, and defects such as voids and cracks are likely to occur. There is a tendency.
[0031]
On the other hand, when the volume exceeds 50% by volume, the concentration of the organic solvent contained in the dielectric paste increases, so the diffusion amount and diffusion rate of the organic solvent into the ceramic green sheet increase, and the ceramic green sheet swells and deforms. Defects tend to occur.
[0032]
As the organic solvent, for example, organic solvents such as hydrocarbons, ethers, esters, ketones, alcohols, etc. so that a dielectric paste having a viscosity suitable for coating can be obtained by dispersing the dielectric powder and the organic binder. May be used. In particular, alcohols such as ethanol, 1-propanol, 1-butanol, 1-pentanol and α-terpineol, or a mixture of these alcohols and at least one solvent having a solubility parameter in the range of 7 to 13 A solvent is preferred.
[0033]
Alcohols are preferred as the organic solvent because the OH groups present on the surface of the dielectric powder and the OH groups of the alcohol can be hydrogen-bonded so that the dielectric powder can be dispersed well in the paste. In addition, it is preferable that the solvent is a mixed solvent of alcohols and at least one solvent having a solubility parameter in the range of 7 or more and 13 or less. The solvent located on both sides of the solubility parameter of the organic binder is used. This is because the drying rate of the solvent can be increased while maintaining the solubility of the organic binder, and the swelling and deformation of the ceramic green sheet can be effectively suppressed.
[0034]
As the organic binder used for the dielectric paste in the method for producing a ceramic wiring board of the present invention, those conventionally used for ceramic green sheets can be used, for example, acrylic (acrylic acid, methacrylic acid or theirs) Ester homopolymer or copolymer, specifically acrylic ester copolymer, methacrylic ester copolymer, acrylic ester-methacrylic ester copolymer, etc.), polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol Homopolymers or copolymers such as acryl-styrene-polypropylene carbonate-based, cellulose-based, etc. are suitable, and among these organic binders, the average molecular weight (Mw) is 10000 or more and 100,000 or less, and An acid value of 1 mgKOH / g or more and 65 mgKOH / g or less Nois necessary.
[0035]
This is because the average molecular weight is the length of the molecular chain of the organic binder that is sufficiently bonded to the dielectric powder and does not increase the viscosity of the organic binder itself by binding the organic binder molecules to each other. Also, within this acid value range, the number of COOH groups in the molecule of the organic binder becomes an appropriate amount with respect to the number of OH groups present on the surface of the dielectric powder, and the dispersibility between the dielectric powder and the organic binder is improved. The dielectric paste can be applied to the coating even if the amount of the organic solvent in the dielectric paste is as small as 30% by volume or more and 50% by volume or less while maintaining the strength of the coated dielectric layer. This is because a suitable viscosity can be obtained.
[0036]
On the other hand, when the average molecular weight is less than 10000, the molecular chain of the organic binder is shortened and the bonding force between the organic binder and the dielectric powder is reduced, so that the strength of the applied dielectric layer is reduced. For example, defects such as cracks and peeling tend to occur due to external forces such as vibration and bending when the ceramic green sheet molded body is conveyed.
[0037]
On the other hand, if it exceeds 100,000, the molecular chain of the organic binder becomes longer, and the strength of the dielectric layer formed by application increases due to the increased bonding force between the organic binder and the dielectric powder, but the molecules of the organic binder are bonded to each other. Since the viscosity of the organic binder itself increases and the dielectric paste also thickens, the surface of the dielectric paste after coating does not become flat and it is difficult to form a uniform dielectric layer. In addition, defects such as voids and cracks tend to occur.
[0038]
In addition, when the acid value is less than 1 mgKOH / g, it is difficult to disperse the dielectric powder because the number of COOH groups in the organic binder molecule is smaller than the OH groups present on the surface of the dielectric powder. Since the dielectric powder aggregates and the paste thickens, the surface of the dielectric paste after coating does not flatten, making it difficult to form a dielectric layer with a uniform film thickness, and there are defects such as voids and cracks. It tends to occur. In addition, the wettability with the ceramic green sheet that is the object to be coated is also deteriorated, and defects such as peeling and cracking of the dielectric layer are likely to occur.
[0039]
On the other hand, if it exceeds 65 mgKOH / g, the excess COOH groups with respect to the OH groups present on the surface of the dielectric powder will bind the organic binder molecules to each other, which tends to increase the viscosity of the dielectric paste.
[0040]
The dispersant preferably has an acid value of 100 mgKOH / g or more and 120 mgKOH / g or less, and a hydrophilic / lipophilic balance HLB value of 7 or more and 12 or less. This is because the dispersibility of the dielectric powder can be improved within this range. On the other hand, when the content deviates from this range, the dielectric paste tends to thicken.
[0041]
In addition, as the type of dispersant, for example, anionic surfactants include higher fatty acid salts, alkyl sulfates, alkyl ether sulfates, alkyl ester sulfates, alkyl aryl ether sulfates, alkyl sulfonates, sulfosuccinates, Alkyl allyl and alkyl naphthalene sulfonates, alkyl phosphates, polyoxyethylene alkyl ether phosphates, alkyl aryl ether phosphates, and the like.
[0042]
In addition, as cationic surfactants, alkylamine salts, dialkylamine salts, tetraalkylammonium salts, benzalkonium salts, alkylpyridinium salts, imidazolinium salts, and the like, and as amphoteric surfactants, dimethylalkyllauryl betaine, Alkylglycine, alkyldi (aminoethyl) glycine, imidazolinium betaine, etc., nonionic surfactants include polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl allyl ether, polyoxyethylene polyoxypropylene glycol, glycerin ester, sorbitan Polyoxyethylene ethers of esters, sucrose esters, glycerin esters, polyoxyethylene ethers of sorbitan esters, polyoxyethylene ethers of sorbitol esters , Fatty acid alkanolamides, polyoxyethylene fatty acid amides, amine oxides, polyoxyethylene alkylamines, etc. can be used, but among these, phosphate ester surfactants were used as dielectric powder dispersants. Good results were obtained.
[0043]
As a method for applying the dielectric paste, various methods such as a screen printing method, a doctor blade method, a reverse roll coating method, and a die coating method can be used. In particular, from the viewpoint of film thickness uniformity, the die coating method is used. Is preferably used.
[0044]
For drying the applied dielectric paste, various drying methods such as a hot air drying method, a far infrared radiation heating method, and a vacuum drying method may be appropriately used.
[0045]
When forming multiple dielectric layers using dielectric paste to form a high-capacitance capacitor, place the wiring conductor paste into the capacitor electrode pattern shape on the dried dielectric paste on the ceramic green sheet compact. It can be formed by repeating the steps of applying and drying, and further applying and drying a dielectric paste thereon a predetermined number of layers.
[0046]
The upper capacitor electrode pattern that is paired with the lower capacitor electrode pattern of the dielectric layer may be formed on the upper surface of the dielectric layer, or on the lower surface of the green sheet laminated on the dielectric layer. May be.
[0047]
Next, a ceramic green sheet molded body and another ceramic green sheet are thermocompression bonded at a pressure of 3 to 20 MPa and a temperature of 30 to 80 ° C. to produce a laminate. There are no particular restrictions on the position and number of dielectric layers formed of the dielectric paste in the laminate, and the layers may be laminated in a desired wiring board configuration.
[0048]
Thereafter, for example, when the inorganic powder of the ceramic green sheet and the dielectric powder of the dielectric paste are glass ceramic components obtained by mixing ceramic powder and glass powder, and the metal powder of the conductor paste is Ag powder, By firing the laminated body at a temperature of 800 to 1000 ° C., a ceramic wiring board according to the production method of the present invention is obtained.
[0049]
When the inorganic component of the ceramic green sheet is a low-temperature fired material such as glass ceramics, an inorganic component that does not substantially sinter and shrink at the temperature at which the low-temperature fired material sinters, such as an alumina green sheet, is provided on both sides of the laminate. When laminated and fired, the dimensional accuracy of the wiring board is improved, and the variation in the capacitance value of the built-in capacitor can be further reduced. Also, when fired by such a method, the firing shrinkage in the thickness direction is larger than when fired by a normal method, so the thickness of the dielectric layer can be made thinner, and the built-in capacitor High capacity can be easily achieved.
[0050]
The wiring conductor located on the surface of the ceramic wiring board may be plated with nickel, copper, gold, etc. to improve solder wettability when mounting electronic components on it and to prevent corrosion of the wiring conductor. Good.
[0051]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0052]
For example, in the example of the above-described embodiment, the wiring conductor paste to be the wiring conductor located on the surface is applied to the ceramic green sheet and then laminated and fired. However, the wiring conductor located on the surface is fired the laminate. It may be baked later to form a ceramic wiring board.
[0053]
In the example of the above-described embodiment, the wiring conductor is formed by applying a wiring conductor paste to the ceramic green sheet. However, the wiring conductor may be formed by transferring a metal foil such as copper having a wiring pattern shape. By forming the wiring conductor by transferring the metal foil, the dimensional accuracy of the wiring conductor can be further improved, and the variation in the capacitance value of the built-in capacitor can be further reduced. The firing method in this case is preferably a method in which an inorganic component that does not substantially undergo shrinkage at a temperature at which the low-temperature fired material is sintered, for example, alumina green sheets are laminated on both sides of the laminate and fired. This is because, during the ceramic sintering process, the ceramics sinter and shrink but not the metal foil, so there is no warpage or cracking due to the difference in sintering shrinkage between the ceramic and the metal foil. This is because a ceramic wiring board can be obtained.
[0054]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of specific examples, but the present invention is not limited to the following specific examples.
[0055]
As inorganic powder, SiO₂-Al₂O_Three-MgO-B₂O_Three-ZnO-based glass powder 60% by weight, CaZrO_Three20% by weight of powder, SrTiO_Three17% by weight of powder and Al₂O_ThreeUsing 3% by weight of the powder, 100% by weight of the inorganic powder was added with 12% by weight of acrylic resin as an organic binder, 6% by weight of phthalic plasticizer and 30% by weight of toluene as a solvent, and mixed by a ball mill method to form a slurry. .
[0056]
Using this slurry, a ceramic green sheet having a thickness of 300 μm was formed by a doctor blade method.
[0057]
Through holes were formed at predetermined positions in the ceramic green sheet using a mold or a punching machine, and via conductor paste was filled in the through holes by screen printing.
[0058]
As a via conductor paste, 100% by weight of Ag powder (average particle size: 1.0 μm) is Al.₂O_ThreeA mixture of 2% by weight of powder and 5% by weight of glass powder having the same composition as that of the glass, and further adding a predetermined amount of ethyl cellulose resin and terpineol as vehicle components, and mixing them with a three roll to obtain an appropriate viscosity. Using.
[0059]
Next, a wiring conductor was formed on the ceramic green sheet by screen printing using a silver-palladium paste.
[0060]
As a wiring conductor paste, Al: 100% by weight of an alloy powder (average particle size: 1.0 μm) in which Ag: Pd is 85:15 by weight.₂O_Three2% by weight of powder and 2% by weight of glass powder having the same composition as that of the glass, and further, a predetermined amount of ethylcellulose resin and terpineol are added as vehicle components, and mixed so as to have an appropriate viscosity by three rolls. Using.
[0061]
As inorganic powder, SiO₂-Al₂O_Three-MgO-B₂O_Three-ZnO-based glass powder 60% by weight, CaZrO_Three20% by weight of powder, SrTiO_Three17% by weight of powder and Al₂O_ThreeUsing 3% by weight of powder, and 100% by weight of this inorganic powder, as shown in Table 1, as an organic binder, 12% by weight of acrylic resin with different molecular weight and acid value, and 0.5% by weight of phosphate ester dispersant Then, α-terpineol was added as an organic solvent, mixed with a stirring deaerator, and then kneaded using three rolls to obtain a dielectric paste.
[0062]
Next, a dielectric paste was applied to the entire surface of the ceramic green sheet by a doctor blade method so as to cover the wiring conductor to form a dielectric paste layer having a thickness of 100 μm, thereby obtaining a ceramic green sheet molded body.
[0063]
Next, it was dried with hot air at 60 ° C. until the weight of the organic solvent contained in the applied dielectric paste layer decreased.
[0064]
Ceramic green sheet molded body is formed by the above method, and ceramic paste is assumed to be applicable to dielectric paste coating, appearance defects, deformation and cracking of ceramic green sheet molded body after solvent drying, and handling. The green sheet molded body was evaluated for the occurrence of peeling of the coating film when vibration and bending were applied.
[0065]
Table 1 shows the results of evaluation in the amount of each organic solvent and the binder characteristics.
[0066]
[Table 1]

[0067]
As is apparent from the results in Table 1, in sample No. 1 in which the amount of solvent in the dielectric paste is less than 30% by volume, the viscosity of the dielectric paste is increased, and therefore, entrainment of bubbles in the coating film and film thickness A coating property defect such as large variation occurred (indicated by x in the table). Sample No. with a solvent amount exceeding 50% by volume was used. 5 and sample no. In No. 6, the ceramic green sheet was deformed or cracked (indicated by x in the table).
[0068]
In contrast, the sample of the present invention gave good results with respect to coatability and defects, but sample No. 1 with an organic binder having a molecular weight of less than 10,000. No. 7 has a tendency that the strength of the coating film is weakened and the coating film tends to be peeled off (indicated by Δ in the table). In No. 10, there was a tendency that the viscosity of the dielectric paste was high, and poor coating properties were likely to occur (indicated by Δ in the table).
[0069]
In addition, the sample number of an organic binder having an acid value of less than 1 mgKOH / g. In No. 11, the adhesive strength with the ceramic green sheet to be coated was weakened, so that the coating film was easily peeled off, and the viscosity of the dielectric paste was increased, resulting in poor coating properties (in the table). △). Sample No. with an acid value exceeding 65 mgKOH / g. Even in 14, the viscosity of the dielectric paste was increased, and poor coating properties were likely to occur (indicated by Δ in the table).
[0070]
On the other hand, among the samples of the present invention, all of the samples having an organic binder average molecular weight of 10,000 to 100,000 and an acid value of 1 mgKOH / g to 65 mgKOH / g are all coated with a dielectric paste. In addition, the ceramic green sheet molded body after the application of the dielectric paste was excellent, and no deformation, cracks or coating film peeling occurred.
[0071]
【The invention's effect】
According to the method for producing a ceramic wiring board of the present invention, the amount of the organic solvent in the dielectric paste applied on the wiring conductor formed on the surface of the ceramic green sheet is set to 30% by volume or more and 50% by volume or less. Since the diffusion amount of the solvent to the ceramic green sheet can be reduced and the diffusion rate can be delayed, the organic solvent can be dried before the ceramic green sheet swells or deforms. It is possible to effectively prevent the occurrence of defects.
[0072]
According to the method for manufacturing a ceramic wiring board of the present invention, the organic binder in the dielectric paste has an average molecular weight (Mw) of 10,000 to 100,000 and an acid value of 1 mgKOH / g to 65 mgKOH / g. Therefore, the dispersibility of the dielectric powder in the dielectric paste can be improved, and the amount of the organic solvent contained in the dielectric paste is 30% by volume to 50% by volume. Even when the amount is less than the amount in the paste, the viscosity of the dielectric paste can be lowered, so that generation of voids due to air entrainment at the time of application is prevented, and the thickness of the applied dielectric layer is made uniform. It becomes possible to improve the coating property. In addition, since the viscosity of the dielectric paste can be lowered, it is possible to use a method for forming a dielectric film having a particularly high uniformity of film thickness, such as a die coating method, for application.
[0073]
Thus, according to the method for manufacturing a ceramic wiring board of the present invention, it is possible to effectively suppress swelling and deformation of the ceramic green sheet when a dielectric paste is applied to form a dielectric layer. It is possible to manufacture a ceramic wiring board with a built-in capacitor with high capacity and low inductance.

Claims

A ceramic green formed by forming a wiring conductor on the surface of a ceramic green sheet containing an organic solvent-based binder and applying and drying a dielectric paste comprising a dielectric powder, an organic binder, an organic solvent, and a dispersant on the wiring conductor. In the method for manufacturing a ceramic wiring board, the sheet dielectric is produced, and the ceramic green sheet molded article and another ceramic green sheet are laminated to produce a laminate, and then the laminate is fired. The amount of the organic solvent in the body paste is 30% by volume or more and 50% by volume or less, and the organic binder in the dielectric paste has an average molecular weight of 10,000 or more and 100,000 or less, and an acid value of 1 mgKOH / g or more and 65 mgKOH. / G or less, The manufacturing method of the ceramic wiring board characterized by the above-mentioned.