JP4496529B2 - 多層セラミック基板の製造方法及び多層セラミック基板 - Google Patents
多層セラミック基板の製造方法及び多層セラミック基板 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4496529B2 JP4496529B2 JP2004168219A JP2004168219A JP4496529B2 JP 4496529 B2 JP4496529 B2 JP 4496529B2 JP 2004168219 A JP2004168219 A JP 2004168219A JP 2004168219 A JP2004168219 A JP 2004168219A JP 4496529 B2 JP4496529 B2 JP 4496529B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- multilayer ceramic
- glass
- ceramic substrate
- substrate
- sio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 103
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims description 100
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 19
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 86
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 42
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 29
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 26
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 claims description 24
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 10
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims description 9
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 7
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 6
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims description 3
- 238000002788 crimping Methods 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 13
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 13
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- -1 butyl butyl Chemical group 0.000 description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 10
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 9
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 7
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 6
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 6
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 5
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 5
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 4
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 4
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 4
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 4
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002585 base Substances 0.000 description 3
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 3
- 239000006112 glass ceramic composition Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 description 3
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N barium oxide Inorganic materials [Ba]=O QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 2
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N dibutyl phthalate Chemical compound CCCCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCCCC DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 2
- 229920003146 methacrylic ester copolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000011268 mixed slurry Substances 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N strontium oxide Inorganic materials [O-2].[Sr+2] IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc oxide Inorganic materials [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002923 B–O–B Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-M Glycolate Chemical compound OCC([O-])=O AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002808 Si–O–Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002334 Spandex Polymers 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N ZrO Inorganic materials [Zr]=O GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 229910000272 alkali metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000287 alkaline earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- SWELZOZIOHGSPA-UHFFFAOYSA-N palladium silver Chemical compound [Pd].[Ag] SWELZOZIOHGSPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 125000001557 phthalyl group Chemical group C(=O)(O)C1=C(C(=O)*)C=CC=C1 0.000 description 1
- 229920000379 polypropylene carbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000004759 spandex Substances 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
- H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/93—Batch processes
- H01L2224/95—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
- H01L2224/97—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips the devices being connected to a common substrate, e.g. interposer, said common substrate being separable into individual assemblies after connecting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/151—Die mounting substrate
- H01L2924/1517—Multilayer substrate
- H01L2924/15172—Fan-out arrangement of the internal vias
- H01L2924/15174—Fan-out arrangement of the internal vias in different layers of the multilayer substrate
Landscapes
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
Description
多層セラミック基板は、電子部品、半導体集積回路等を高密度に搭載すべく、セラミックグリーンシートにビアホールを開け、その穴に導体を印刷充填し、シート表面には配線パターンを印刷し、それらのシートを複数枚積層して圧着し、グリーンシート積層体を形成した後、それを焼成することにより製造されている。グリーンシートはセラミック粉末と有機バインダ及び可塑剤からなり、セラミック粉末の多くはガラスとアルミナ、ムライト、コージェライト等のセラミックスとの混合物、所謂ガラスセラミックスからなる。グリーンシート積層体の焼成温度はグリーンシートを構成する上記ガラスセラミック材料の焼結温度に依存する。
従来、上記したようにガラス成分の拘束用グリーンシート層への浸透量を50μm以下にしているので、製造条件の管理が厳しく、X-Y面内の収縮ばらつきを十分小さくすることができない、及び拘束層へのガラス成分浸透量制限を満足する製造条件が選定されるため、基板のガラスセラミックスの緻密化と強度に不足な場合があると言う問題を生じていた。
即ち、本発明の多層セラミック基板の製造方法は、ガラス粉末とセラミック粉末を体積比が35:65から80:20になるよう混合したガラスセラミックに少なくとも有機バインダと溶剤を加えてスラリーとなし、このスラリーを用いて基体用グリーンシートを作製する工程と、前記基体用グリーンシートにビアホールを形成し、前記ビアホール内にAgまたはCuを含む導体ペーストを充填し、電極を形成し、これを積層して複数箇所で前記ビアホールが積層方向にすべて貫通する未焼成多層セラミック基板を作製する工程と、分割溝を形成する工程と、前記ガラスセラミックの焼結温度では焼結しない無機材料と、これに少なくとも有機バインダと溶剤とを加えた組成物の拘束材料を作製する工程と、前記未焼成多層セラミック基板の上面および/または下面に前記拘束材料からなる拘束層を形成する工程と、それを圧着する工程と、焼成過程中に前記未焼成多層セラミック基板から拘束層へ浸透する、多層セラミック基板中のガラス成分の修飾酸化物元素の1種以上の、拘束層への浸透長さが50μm超となるように、前記未焼成多層セラミック基板を800〜1000℃で0.5〜3時間保持して焼結する工程と、前記拘束層を多層セラミック基板の表面から除去する工程と、を有することを特徴とするものである。
本発明で用いるガラス粉末の組成としては、SiO2−B2O3−R2O(R:Li、Na、Kから選ばれた少なくとも一種)系で、ガラスを構成する主成分酸化物が質量%でSiO2:50〜80%、B2O3:5〜30%、R2O:1〜15%であることが好ましい。さらに、副成分としてAl2O3、CaO、MgO、SrO、BaO、ZnO、 Bi2O3を0〜5%含むものが好ましい。この系のガラスは主成分が3成分であるので、比較的、組成と軟化点の対応がしやすい。B2O3が多い組成では低誘電率、低誘電損失、低熱膨張が得られる一方、耐水性が劣る傾向がある。B2O3を減じアルカリ酸化物のR2Oを増加することにより耐水性が改善されるが誘電損失が大きくなる欠点が生じるとともに、より多くの添加は化学的耐久性を劣化させる。従って、SiO2が50%より少ない場合は耐水性や誘電特性が劣る問題が生じ、80%より多い場合、軟化点が高くなり、所望の範囲が得られない。B2O3が5%より少ない場合、誘電特性の劣化が生じ、30%より多い場合、耐水性の劣化がある。R2Oが1%より少ない場合、耐水性の改善効果が小さく、15%より多い場合、誘電特性の劣化が生じる。なお上記副成分は誘電特性、化学的耐久性の改善効果がある。5%を超える添加量は軟化点特性への影響が大きく、所望の特性を制御しがたくなる。
[未焼成セラミック基板]
基体用グリーンシートは、ガラス粉末とセラミック材料を混合したガラスセラミックスに有機バインダ、可塑剤、溶剤を加えて作製される。ガラス成分としてはSiO2−B2O3−R2O(R=Li、Na、Kから選ばれた少なくとも一種)系、PbO−SiO2−B2O3−R2O(R=Li、Na、Kから選ばれた少なくとも一種)系、さらにはSiO2を含まないB2O3−R2O(R=Li、Na、Kから選ばれた少なくとも一種)−R’2O3(R=Bi、La、Ce、Dy、Sm、Ybから選ばれた少なくとも一種)−XO(X:Ca、Sr、Mg、Ba、Znから選ばれた少なくとも一種)系の組成物が用いられ得る。
以上のガラス粉末とセラミック粉末の混合物粉末とエタノール、ブタノール、有機バインダとしてポリビニルブチラール樹脂、可塑剤としてブチルフタリルグリコール酸ブチル(略称:BPBG)をポリエチレン製のボールミルに投入して20時間湿式混合を行い混合スラリーを作製した。次いで、このスラリーをドクターブレード法によって有機フィルム(ポリエチレンテレフタレートPET)上でシート状に成形し、乾燥させて、0.15mm厚みのセラミックグリーンシートを得た。セラミックグリーンシートは有機フィルムごと180mm角に切断した。
このガラスセラミックグリーンシートにビアホール3を設け、AgあるいはCuを主体とする導体ペーストを用いてビアホールを充填し、さらにAgあるいはCuを主体とする導体ペーストで内部電極パターン2を印刷形成し、乾燥させて回路を構成する電極パターンを形成する。また上面、下面に位置するグリーンシートには外部電極の電極パターン4を形成する。但し、外部電極パターンは焼成後の多層セラミック基体に形成することでも良い。これらのグリーンシートそれぞれを1枚ずつ仮圧着しながら複数枚、例えば10〜20枚重ねた。仮圧着条件は、温度が60℃、圧力は3MPaで行い、さらにこの後、熱圧着して未焼成多層セラミック基板10を得た。このときの熱圧着条件は、温度が85℃、圧力は11MPaで行った。その後、製品の個片のサイズである10×15mm角に分割溝5を入れた。分割溝入れはグリーン体にナイフ刃を押し当て、深さを0.1mmとした。
拘束層6は、上述したセラミック材料の焼結温度では焼結しない無機材料からなるものである。この無機材料としては、例えばアルミナ粉末またはジルコニア粉末等を用いることができる。この無機材料粉末の平均粒径は、基体用グリーンシートに用いたセラミック粉末の0.5〜2倍程度の粒径が好ましく0.3〜4μmであることが望ましい。この理由は、粒径選択により脱バインダ性と拘束力を制御することがある程度可能だからである。即ち、無機材料(アルミナ等)の平均粒径が0.3μm未満であると、シート作製に必要なバインダ量が多くなり、脱バインダ性が抑制され、また無機材料粉末の充填率が小さくなって平面と分割溝と共に拘束力を発揮できず、4μmを超えると拘束力が弱くなる。
上記セラミック粉末とエタノール、ブタノール、有機バインダとしてポリビニルブチラール樹脂、可塑剤としてブチルフタリルグリコール酸ブチル(略称:BPBG)を酸化ジルコニウム製のメディアボールとともにポリエチレン製のボールミルで混合してスラリーを作製した。尚、有機バインダとしては、例えばポリメタクリル樹脂等を、可塑剤としては、例えばジ−n−ブチルフタレートを、溶剤としては、例えばトルエン、イソプロピルアルコールのようなアルコール類を用いることもできる。次いで、このスラリーをドクターブレード法によって有機フィルム(ポリエチレンテレフタレートPET)上でシート状に成形し、乾燥させて、セラミックグリーンシートを得た。グリーンシートはドクターブレードのギャップを変える事により厚さ0.04mm、0.10mm、0.20mmの3種類作製した。セラミックグリーンシートは有機フィルムごと180mm角に切断した。
焼成はバッチ炉において大気中で有機成分の除去と焼成を行う。有機成分の除去は100〜700℃の温度範囲で積層体を加熱することによって行い、有機成分を分解・揮散させる。また、焼成温度はガラスセラミック組成により異なるが、通常は約800〜1000℃の範囲内である。ここでは500℃で4時間保持して脱バインダを行った後、ガラスセラミック材料に応じ、800〜1000℃の範囲内で0.5〜3時間保持し焼結を行った。昇温速度は3℃/分で、冷却は炉内自然冷却とした。焼成温度が800℃未満であると緻密化が困難になる問題があり、1000℃を超えるとAg系電極材の形成が困難となり、また好ましい誘電特性を得ることが出来ない。焼成は通常、大気中で行うが、導体材料にCuを使用する場合には100〜700℃の水蒸気を含む窒素雰囲気中で有機成分の除去を行い、ついで窒素雰囲気中で焼成を行う。
また、焼成時には、反りを防止するために、積層体上面に重しを載せる等して荷重をかけてもよい。荷重は0.02〜0.5MPa程度が適当である。重しとしては、分解した有機成分の揮散を妨げないように、例えば多孔質のセラミックスや金属等を使用するのが好ましい。積層体の上面に多孔質の重しを置き、その上に非多孔質の重しを置いてもよい。
ガラスの上記拘束層への浸透は基本的にガラスの軟化・流動特性によるものであるが、焼成後の拘束層断面を電子線プローブマイクロアナライザ(EPMA)で浸透しているガラス成分を分析した結果、とりわけガラス構造における修飾酸化物とされているPb、Li、Na、K、Ca、Mg、Bi等が顕著に検出された。ガラス成分のうち上記修飾酸化物がガラス構造において比較的弱い結合となっているため、拘束層へ浸透しやすいことが理由の1つと考えられる。
焼結後、拘束層を除去する。除去方法としては、ガラスセラミック基板の表面に結合したアルミナ粒子を除去できる方法であれば特に制限はなく、例えば超音波洗浄、研磨、ウォータージェット、ケミカルブラスト、サンドブラスト、ウェットブラスト、磁気洗浄等が挙げられる。例えば、超音波洗浄は、焼成後の基板を超音波洗浄槽の水の中に入れて超音波を駆動することにより行う。本発明における拘束層は浸透量が多い分、拘束力が高いので、超音波洗浄だけでは取り除かれがたく、サンドブラストを併用して取り除くことが好ましい。サンド材料は通常のガラス、ジルコン、アルミナ粒子等が使用できる。サンドブラストでは投射圧が高いほど、またガラス<ジルコン<アルミナの順で衝撃力大となり、除去能力大となる。
表層の電極は未焼成多層セラミック基板上に印刷されて、多層セラミック基板と同時焼成するか、多層セラミック基板の焼成後の拘束層を除去した後、多層セラミック基板上に印刷し、700℃から850℃の温度に10分程度保持する焼成で形成することができる。前者の場合、表層の電極Agパッドの上にNiめっき、Auめっき等のメタライズが高品質に成膜できるようなセラミック基板表面とする必要がある。メタライズは公知の無電解めっきが適用できる。
出発原料として、表1のガラス粉末とセラミックス粉末を秤量し、これらの粉末をポリエチレン製のボールミルに投入し、更に酸化ジルコニウム製のメディアボールと純水を投入して20時間湿式混合を行う。混合スラリーを加熱乾燥し水分を蒸発させた後ライカイ機で解砕し、混合粉を作製した。次に、上記した多層セラミック基板の製造方法に沿って試験基板の製造を行った。ここで未焼成多層セラミック基板の積層数を10とし、拘束層用のアルミナ粒子は平均粒径0.4〜0.5μmを用い、0.2mm厚のアルミナシートを未焼成多層基板の両面に圧着し、拘束層を形成した。その後、表1に示す焼成条件により焼成した。焼成後の多層セラミック基板で拘束層が付着したままの基板についてEPMA分析を行った。その結果から求めたガラスの修飾酸化物元素の拘束層への浸透長さを表1に示す。そして、焼成後の拘束層は超音波洗浄とサンドブラスト法の併用により除去した。サンドにはφ40μmジルコンを用い、表1に示す条件でブラスト処理を行った。その後、基板の表面を光学顕微鏡で観察し、主にクラックの有無を調べた。次に、表面のAg電極上に平均膜厚5μmのNiめっき膜と平均膜厚0.4μmのAuめっき膜を無電解法で形成した。めっき付き性は光学顕微鏡で電極上のめっき欠陥や電極上以外での好ましくないめっき膜付着を評価し、表1に記した。尚、表1の試料Noに*を付したのは比較例であることを示す。
拘束層の除去については拘束層と多層セラミック基板の密着性が増大しているため、より大きな除去力が必要となっている。すなわち短時間で効率的な拘束層除去を行うためには高いサンド投射圧力が必要である。本発明の拘束層への浸透が50μmを超える場合にはサンドブラスト後の基板ダメージがなく、めっき付き性も良好である。基板にクラックが存在したり、金属成分が電極パターン以外の箇所に付着していると、そのような好ましからざる箇所に無電解法によるNi/Auの付着が起こる場合がある。本発明の特徴の1つには強力なサンドブラストにもかかわらす、セラミック基板表面にクラックが発生しないことがある。そのことにより、良好なめっき付き性が得られる。その理由として、本発明では、ガラスの修飾酸化物元素であるK,Na,Li,Pb,Ca,Mg,Bi元素の拘束層への浸透が50μmを超えるようにしているので、多層セラミック基板表面ではそれらガラスの熱膨張係数を大きくする修飾酸化物が少なくなり、基板表面近傍の熱膨張係数が基板内部に比べて小さくなる。結果、焼成後の多層セラミック基板には表面に圧縮応力が働き、それによって高強度化していると考えられる。
尚、上記した拘束用セラミック粒子としてアルミナの代わりにマグネシア、ジルコニア、チタニア、ムライトの内少なくとも1種以上の材料を用いても同様の結果が得られた。
2:内部電極
3:ビア電極
4:外部電極
5:分割溝
6:拘束層
7(7a、7b、7c):搭載部品
8:基体用グリーンシート
10:未焼成多層セラミック基板
Claims (6)
- ガラス粉末とセラミック粉末を体積比が35:65から80:20になるよう混合したガラスセラミックに少なくとも有機バインダと溶剤を加えてスラリーとなし、このスラリーを用いて基体用グリーンシートを作製する工程と、
前記基体用グリーンシートにビアホールを形成し、前記ビアホール内にAgまたはCuを含む導体ペーストを充填し、電極を形成し、これを積層して複数箇所で前記ビアホールが積層方向にすべて貫通する未焼成多層セラミック基板を作製する工程と、
分割溝を形成する工程と、
前記ガラスセラミックの焼結温度では焼結しない無機材料と、これに少なくとも有機バインダと溶剤とを加えた組成物の拘束材料を作製する工程と、
前記未焼成多層セラミック基板の上面および/または下面に前記拘束材料からなる拘束層を形成する工程と、それを圧着する工程と、
焼成過程中に前記未焼成多層セラミック基板から拘束層へ浸透する、多層セラミック基板中のガラス成分の修飾酸化物元素の1種以上の、拘束層への浸透長さが50μm超となるように、前記未焼成多層セラミック基板を800〜1000℃で0.5〜3時間保持して焼結する工程と、
前記拘束層を多層セラミック基板の表面から除去する工程と、
を有することを特徴とする多層セラミック基板の製造方法。 - 前記多層セラミック基板中のガラス成分の修飾酸化物元素がPb、Li、Na、K、Ca、Mg、Biのうち少なくとも1種以上であることを特徴とする請求項1記載の多層セラミック基板の製造方法。
- 前記ガラス粉末の組成がSiO2−B2O3−R2O(R:Li、Na、Kから選ばれた少なくとも一種)系で、ガラスを構成する主成分酸化物が質量%でSiO2:50〜80%、B2O3:5〜30%、R2O:1〜15%であることを特徴とする請求項1又は2に記載の多層セラミック基板の製造方法。
- 前記ガラス粉末の組成がPbO−SiO2−B2O3−R2O(R:Li、Na、Kから選ばれた少なくとも一種)系で、ガラスを構成する主成分酸化物が質量%でPbO:5〜20%、SiO2:50〜80%、B2O3:0〜20%、R2O:1〜10%であることを特徴とする請求項1又は2に記載の多層セラミック基板の製造方法。
- 前記ガラス粉末の組成がB2O3−R2O(R:Li、Na、Kから選ばれた少なくとも一種)−R’2O3(R’=Bi、La、Ce、Dy、Sm、Ybから選ばれた少なくとも一種)−XO(X:Ca、Sr、Mg、Ba、Znから選ばれた少なくとも一種)系で、ガラスを構成する主成分酸化物が質量%でB2O3:40〜60%、R2O:1〜10%、R’2O3:5〜20%、XO:10〜30%含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の多層セラミック基板の製造方法。
- 請求項1〜5の何れかに記載の製造方法によって得られた多層セラミック基板であって、基板平面内の収縮率が0.8%未満、そのばらつき3σが0.07%未満、反りが15mmあたり24μm未満であることを特徴とする多層セラミック基板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004168219A JP4496529B2 (ja) | 2004-06-07 | 2004-06-07 | 多層セラミック基板の製造方法及び多層セラミック基板 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004168219A JP4496529B2 (ja) | 2004-06-07 | 2004-06-07 | 多層セラミック基板の製造方法及び多層セラミック基板 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005347674A JP2005347674A (ja) | 2005-12-15 |
JP2005347674A5 JP2005347674A5 (ja) | 2007-07-05 |
JP4496529B2 true JP4496529B2 (ja) | 2010-07-07 |
Family
ID=35499730
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004168219A Expired - Lifetime JP4496529B2 (ja) | 2004-06-07 | 2004-06-07 | 多層セラミック基板の製造方法及び多層セラミック基板 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4496529B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI388533B (zh) * | 2007-12-11 | 2013-03-11 | Murata Manufacturing Co | Manufacturing method of ceramic molded body |
CN101909837B (zh) * | 2008-01-11 | 2012-11-14 | 株式会社村田制作所 | 陶瓷成形体的制造方法 |
JP2009252929A (ja) * | 2008-04-04 | 2009-10-29 | Panasonic Corp | セラミック多層デバイスとその製造方法 |
JP5377885B2 (ja) * | 2008-05-16 | 2013-12-25 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミック基板の製造方法 |
JP2011210828A (ja) * | 2010-03-29 | 2011-10-20 | Tdk Corp | 薄膜回路形成用基板、薄膜回路部品及びその製造方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01252548A (ja) * | 1987-12-28 | 1989-10-09 | Asahi Glass Co Ltd | ガラスセラミックス組成物 |
JPH04243978A (ja) * | 1990-10-04 | 1992-09-01 | E I Du Pont De Nemours & Co | セラミック体の焼成の間の収縮を減少させる方法 |
JP2617643B2 (ja) * | 1990-01-18 | 1997-06-04 | イー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー | グリーンセラミック体の焼成中の収縮を減少させる方法 |
JP2002084065A (ja) * | 2000-09-07 | 2002-03-22 | Murata Mfg Co Ltd | 多層セラミック基板およびその製造方法ならびに電子装置 |
JP2003332741A (ja) * | 2002-05-14 | 2003-11-21 | Murata Mfg Co Ltd | セラミック多層基板の製造方法 |
-
2004
- 2004-06-07 JP JP2004168219A patent/JP4496529B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01252548A (ja) * | 1987-12-28 | 1989-10-09 | Asahi Glass Co Ltd | ガラスセラミックス組成物 |
JP2617643B2 (ja) * | 1990-01-18 | 1997-06-04 | イー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー | グリーンセラミック体の焼成中の収縮を減少させる方法 |
JPH04243978A (ja) * | 1990-10-04 | 1992-09-01 | E I Du Pont De Nemours & Co | セラミック体の焼成の間の収縮を減少させる方法 |
JP2002084065A (ja) * | 2000-09-07 | 2002-03-22 | Murata Mfg Co Ltd | 多層セラミック基板およびその製造方法ならびに電子装置 |
JP2003332741A (ja) * | 2002-05-14 | 2003-11-21 | Murata Mfg Co Ltd | セラミック多層基板の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005347674A (ja) | 2005-12-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5263226B2 (ja) | 多層セラミック基板およびその製造方法 | |
JP4557417B2 (ja) | 低温焼成セラミック配線基板の製造方法 | |
JPWO2005039263A1 (ja) | 多層セラミック基板及びその製造方法並びにこれを用いた電子機器 | |
JP6728859B2 (ja) | セラミック基板およびその製造方法 | |
CN111096090B (zh) | 陶瓷基板的制造方法、陶瓷基板以及模块 | |
JP4496529B2 (ja) | 多層セラミック基板の製造方法及び多層セラミック基板 | |
US8231961B2 (en) | Low temperature co-fired ceramic material, low temperature co-fired ceramic body, and multilayer ceramic substrate | |
JP4029408B2 (ja) | 難焼結性拘束用グリーンシート及び多層セラミック基板の製造方法 | |
JP4110536B2 (ja) | 多層セラミック集合基板および多層セラミック集合基板の製造方法 | |
JP4688460B2 (ja) | コンデンサ内蔵ガラスセラミック多層配線基板 | |
JP2005285968A (ja) | コンデンサ内蔵ガラスセラミック多層配線基板 | |
JP4645962B2 (ja) | 多層セラミック基板 | |
JP5110419B2 (ja) | Ag粉末、導体ペースト及び多層セラミック基板とその製造方法 | |
JP3850245B2 (ja) | ガラスセラミック基板の製造方法 | |
JP2009231542A (ja) | ガラスセラミック多層配線基板およびその製造方法 | |
JP2009181987A (ja) | セラミック多層基板の製造方法 | |
JP2008186908A (ja) | 多層回路基板の製造方法 | |
JP2002368421A (ja) | 多層セラミック基板の製造方法および多層セラミック基板 | |
JP4658465B2 (ja) | コンデンサ内蔵ガラスセラミック多層配線基板 | |
JP4530864B2 (ja) | コンデンサ内蔵配線基板 | |
JP3850243B2 (ja) | ガラスセラミック基板の製造方法 | |
JP3872325B2 (ja) | ガラスセラミック基板の製造方法 | |
JP5533120B2 (ja) | 多層セラミック基板の製造方法 | |
JP3990535B2 (ja) | ガラスセラミック基板の製造方法 | |
JP2005277162A (ja) | 電子部品の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070517 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070517 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091007 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091009 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091208 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100319 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100401 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130423 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4496529 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140423 Year of fee payment: 4 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |