JP4497533B2 - セラミック基板の製造方法 - Google Patents
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図1は、本発明のセラミック基板の一実施形態である表面実装型積層セラミックコンデンサ40(以下、単にコンデンサ40ともいう)の断面構造を示すものである。コンデンサ40は、セラミック誘電体層5と配線パターン層6とが交互に積層されるとともに、セラミック誘電体層5を隔てて対向する配線パターン層6が、セラミック誘電体層5を貫くビア電極8,8’により電気的に接続された構造を有する。配線パターン層6は、セラミック誘電体層5を介して対向する第1および第2のコンデンサ電極6a,6bを含み、ビア電極8,8’が、第1のコンデンサ電極6aと電気的に導通し第2のコンデンサ電極6bとは導通しない第1のビア電極8と、第2のコンデンサ電極6bと電気的に導通し第1のコンデンサ電極6aとは導通しない第2のビア電極8’とを含む。そして、第1のビア電極8と第2のビア電極8’とには、それぞれ選択的に導通するフリップチップ接続用の金属端子33が、コンデンサ40の片面に形成されている。
コンデンサ40はセラミックグリーンシートを用いて製造される。該セラミックグリーンシートは、以下のようなドクターブレード法により製造することができる。まず、誘電体セラミックからなる原料セラミック粉末(たとえば、ガラスセラミック粉末の場合、ホウケイ酸ガラス粉末とBaTiO3等のセラミックフィラー粉末との混合粉末:平均粒径は0.3〜1μm程度)に溶剤(アセトン、メチルエチルケトン、ジアセトン、メチルイソブチルケトン、ベンゼン、ブロムクロロメタン、エタノール、ブタノール、プロパノール、トルエン、キシレンなど)、結合剤(アクリル系樹脂(たとえば、ポリアクリル酸エステル、ポリメチルメタクリレート)、セルロースアセテートブチレート、ポリエチレン、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールなど)、可塑剤(ブチルベンジルフタレート、ジブチルフタレート、ジメチルフタレート、フタル酸エステル、ポリエチレングリコール誘導体、トリクレゾールホスフェートなど)、解膠剤(脂肪酸(グリセリントリオレートなど)、界面活性剤(ベンゼンスルホン酸など)、湿潤剤(アルキルアリルポリエーテルアルコール、ポチエチレングリコールエチルエーテル、ニチルフェニルグリコール、ポリオキシエチレンエステルなど)などの添加剤を配合して混練し、スラリーを作る。
表1に示す割合で、SiO2粉末、B2O3粉末、Al2O3粉末、CaO粉末、ZnO粉末、Na2CO3粉末、K2CO3粉末等の他、MgO粉末、BaO粉末、SrO粉末およびZrO粉末を混合して原料粉末を調合した。得られた原料粉末を加熱溶融させた後、水に投入して急冷すると共に水砕させてガラスフリットを得た。このガラスフリットをボールミルにて更に粉砕して、平均粒径3μmのガラス粉末7種(ガラスNo.1〜No.7)を得た。
得られたガラス粉末7種の各々と、無機フィラー粉末であるアルミナ粉末とを、表1に示すように各々50質量%の割合となるように秤量し、ボールミルにて混合して混合粉末を得た。得られた混合粉末に、バインダ(アクリル樹脂)、可塑剤{ジブチルフタレート(DBP)}および溶剤(トルエン)を添加し、混練してスラリー7種を調合した。得られた各スラリーをドクターブレード法により、焼成後の厚さが100μmになるようにシート状に成形して7種類のセラミックグリーンシートを得た。また、厚さが1〜50μmの薄いセラミックグリーンシートは、別途市販のロールコーターを用いてPET樹脂製テープの上に印刷塗布して形成した。
未焼成セラミック基板を焼成する温度では焼結されない難焼結性無機材料として、アルミナ(平均粒径3μm)粉末を用い、上記したセラミックグリーンシートと同様の方法で厚さ500μmのシート状に成形した。
拘束用シートを用いることなく、従来方法によって誘電体磁器(100mm×100mm)を製造した。上記7種のグリーンシートを所定形状に打ち抜いたシート片を20枚づつ熱圧着により積層し、次いで、900℃において15分間焼成して磁器を得た。得られた磁器を縦3mm、横3mm、高さ1.6mmの柱状に研磨加工して、第2測定用磁器7種を得た。この第2測定用磁器を用い、25℃から400℃まで昇温させた時の熱膨張係数を示差膨張式熱機械分析装置(株式会社リガク社製、型式「TMA8140C」)を用いて測定した。その結果を表2に併記する。
次いで、拘束用シートを用いて誘電体磁器を製造した。上記した7種のグリーンシートの所定位置にAgペーストをスクリーン印刷法により15μmの厚さで印刷した。これらのセラミックグリーンシートを順次熱圧着により積層した。同様な作業を繰り返してグリーンシート5枚が積層され、各層間にAgペーストが所定のパターン形状で印刷された未焼成セラミック基板を得た。そして、未焼成セラミック基板の表裏面の所定の位置にAgペーストをスクリーン印刷法により20μmの厚さで印刷した。ただし、表3に示すように、一部のものについては表層の配線層に対して予めプレス工程を加えて平坦化した。この未焼成セラミック基板の表裏面に、表3に示す厚さで、同じ誘電体材料を含む第2のセラミックグリーンシート(表層被覆用シート)を積層して、表面導体が被覆された未焼成セラミック基板を得た。この未焼成セラミック基板の所定の位置にAgペーストをスクリーン印刷法により、直径100μmの円状のマークを3cm間隔で格子状に印刷形成して、焼成前後の面方向(水平方向)における焼成収縮率を測定するための目印とした。この表面導体が被覆された未焼成セラミック基板の両面に、上記(4)で作製済みのアルミナ拘束シートを積層して、拘束された未焼成セラミック基板を得た。次に、この拘束された未焼成セラミック基板を900℃に設定したメッシュベルト炉を通して焼成し、拘束されたセラミック基板を得た。湿式サンドブラストにより、拘束シートと、表面導体を被覆するセラミック被覆層とを除去して表面導体を露出させて、目的とするセラミック基板を得た。
得られた磁器を平面上に静置し、平面からの最高位置と最低位置(平面との接触位置)との差を計測した。結果を表3に示す。
6 導体パターン層(導体層)
7 セラミックグリーン被覆層(第2のセラミックグリーンシート)
7a セラミック被覆層
7b セラミック誘電体層
8,8’ ビア電極(ビア導体)
30’ 積層体
30 未焼成セラミック基板
31 メッキ層
32 表面導体(下地金属層)
33 金属端子
40 コンデンサ(セラミック基板)
85 多数個取りセラミック基板
Claims (6)
- 第1のセラミックグリーンシートと導体層とを積層してなる積層体の主面上に表面導体が形成された未焼成セラミック基板を作製する基板作製工程と、
前記未焼成セラミック基板の前記表面導体を形成した面に、同時焼成により前記第1のセラミックグリーンシートに一体化される第2のセラミックグリーンシートを積層して、前記表面導体および前記積層体の主面を被覆する被覆工程と、
前記表面導体が被覆された前記未焼成セラミック基板の両面に、該未焼成セラミック基板の焼成温度では焼結されない難焼結性無機材料を主体として含む拘束シートを積層して、該拘束シートにより前記未焼成セラミック基板を前記第2のセラミックグリーンシートとともに拘束する拘束工程と、
拘束された前記第2のセラミックグリーンシートおよび前記未焼成セラミック基板を、それらが焼結および一体化され、且つ、前記拘束シートが焼結されない範囲の温度で焼成して、前記拘束シートにより拘束されたセラミック基板を作製する焼成工程と、
前記拘束シートにより拘束された前記セラミック基板から前記拘束シートと、前記第2のセラミックグリーンシートに基づくセラミック層のうち、前記表面導体を被覆するセラミック被覆層とを除去し、前記表面導体を露出させる除去工程と、
を備えることを特徴とするセラミック基板の製造方法。 - 前記第2のセラミックグリーンシートを構成する無機材料と、前記第1のセラミックグリーンシートを構成する無機材料とは、実質的に同一組成であることを特徴とする請求項1記載のセラミック基板の製造方法。
- 前記被覆工程においては、前記未焼成セラミック基板の前記表面導体が形成された面をプレス加工により平坦化したのち、厚さ1μm以上50μm以下に成形した前記第2のセラミックグリーンシートを積層することを特徴とする請求項1または2記載のセラミック基板の製造方法。
- 前記除去工程を経て露出された前記表面導体上に導電バンプを形成する工程をさらに備えることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載のセラミック基板の製造方法。
- 前記除去工程を経て露出された前記表面導体上にメッキ層を形成するメッキ工程をさらに備えることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載のセラミック基板の製造方法。
- 前記セラミック基板が、分割により複数のセラミック部品となるセラミック部品の集合体であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載のセラミック基板の製造方法。
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JPH06143239A (ja) * | 1992-11-02 | 1994-05-24 | Sumitomo Metal Ind Ltd | セラミックス基板の製造方法 |
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