JP4610274B2 - Manufacturing method of electronic parts - Google Patents
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Description
本発明は、積層コンデンサや積層セラミック配線基板等のような電子部品の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an electronic component such as a multilayer capacitor or a multilayer ceramic wiring board.
近年、電子機器の小型化に伴い、積層コンデンサや積層セラミック配線基板のような電子部品において、小型化および高性能化が望まれている。このような電子部品は、セラミック粉末に有機バインダー、可塑剤、溶剤等を加えてスラリーとし、ドクターブレード等によりセラミックグリーンシートを成形した後、金属粉末を含有する導体ペーストを印刷するなどして上述のセラミックグリーンシート上に導体層を形成し、次に複数枚の導体層が形成されたセラミックグリーンシートを積層して加圧することにより圧着してセラミックグリーンシート積層体を得て、このセラミックグリーンシート積層体を焼成することで得られる。 In recent years, with the miniaturization of electronic devices, there has been a demand for miniaturization and high performance in electronic components such as multilayer capacitors and multilayer ceramic wiring boards. Such an electronic component is formed by adding an organic binder, a plasticizer, a solvent, etc. to ceramic powder to form a slurry, forming a ceramic green sheet with a doctor blade, etc., and then printing a conductive paste containing metal powder. A ceramic green sheet laminate is obtained by forming a conductor layer on the ceramic green sheet, and then laminating and pressing the ceramic green sheets on which a plurality of conductor layers are formed. It is obtained by firing the laminate.
電子部品に対する高機能化の要求に対応して、この積層セラミック配線基板において特に高寸法精度化が要求されている。これは、積層セラミック配線基板の寸法ばらつきがあると、積層セラミック配線基板上にICチップやチップコンデンサ等のチップ部品を搭載するときに積層セラミック配線基板表面の接続導体上に半田ペーストを印刷するマスクを寸法に合わせて複数用意する必要があったり、積層セラミック配線基板の外辺を基準として自動機により搭載すると、積層セラミック配線基板表面の接続導体上に正確に搭載できないという問題があったからである。 In response to the demand for higher functionality for electronic components, this multilayer ceramic wiring board is required to have particularly high dimensional accuracy. This is a mask that prints solder paste on the connection conductor on the surface of the multilayer ceramic wiring board when mounting chip components such as IC chips and chip capacitors on the multilayer ceramic wiring board when there are dimensional variations in the multilayer ceramic wiring board This is because there is a problem in that it is necessary to prepare a plurality of conductors in accordance with the dimensions, or when mounting by an automatic machine based on the outer periphery of the multilayer ceramic wiring board, it cannot be mounted accurately on the connection conductor on the surface of the multilayer ceramic wiring board. .
この問題に対して、大きく2つの方法が提案されている。(1)焼成中にセラミックセラミックグリーンシート積層体に圧力を加え、その圧力によってセラミックグリーンシート積層体の収縮を所定の程度に抑える方法と、(2)セラミックグリーンシート積層体の両面または片面に、セラミックグリーンシートのセラミック成分の焼成温度では実質的には収縮しない拘束グリーンシートを積層して焼成することにより、セラミックグリーンシート積層体の縦方向、横方向には収縮を起こらなくする方法である。 Two methods have been proposed for this problem. (1) A method of applying pressure to the ceramic ceramic green sheet laminate during firing and suppressing the shrinkage of the ceramic green sheet laminate to a predetermined degree by the pressure; and (2) on both sides or one side of the ceramic green sheet laminate, In this method, constrained green sheets that do not substantially shrink at the firing temperature of the ceramic component of the ceramic green sheets are laminated and fired to prevent shrinkage in the longitudinal and lateral directions of the ceramic green sheet laminate.
(1)の方法として、特許文献1,2によれば、焼成中にセラミックグリーンシート積層体の表面に時間的に連続的に圧力を加え、セラミックグリーンシート積層体に圧力を加えている間にセラミックグリーンシート積層体を焼成して、XY平面内の収縮を所定の程度にし、セラミック焼結体の反り等の歪を除去する方法が示されている。上記の圧力については、10〜350MPaの加圧力のときに、表面層のX,Y方向の平均収縮率をゼロとすることができると示されている。
As a method of (1), according to
(2)の方法として、特許文献3〜5には、セラミックグリーンシート積層体の両面または片面に、セラミックグリーンシート中のセラミック成分の焼成温度では焼結しない無機材料と、有機バインダーと、可塑剤等の有機成分とを含む拘束グリーンシートを積層して焼成する方法が提案されている。この拘束焼成方法によれば、焼成時の収縮を拘束するために、セラミックグリーンシート積層体の厚さ方向のみに収縮が起こり、積層面の縦方向、横方向には収縮が起こらなくなり、焼成収縮のばらつきに起因するセラミック基板の寸法のばらつきを抑え、ガラスセラミック基板の寸法精度が向上するというものである。
As a method of (2),
しかし、積層面の縦方向、横方向の焼結収縮を抑制する、または起こらないようにする、上記(1),(2)の製造方法では、大量にセラミック基板を製造する場合の合理的な生産性については、あまり考慮されていない。例えば、加圧しながら焼成する方法(1)では、その加圧力が約10〜350MPa と大きいので、加圧機構を有する焼成炉で焼成する必要があり、大量生産向きでない。拘束グリーンシートを用いる方法(2)は、焼成後の拘束グリーンシートの除去がシートの厚み分必要でそれらが廃棄物となる。 However, the manufacturing methods of (1) and (2) described above that suppress or prevent sintering shrinkage in the vertical and horizontal directions of the laminated surface are reasonable when manufacturing a large number of ceramic substrates. Productivity is not considered much. For example, in the method (1) of firing while applying pressure, since the applied pressure is as large as about 10 to 350 MPa, it is necessary to perform firing in a firing furnace having a pressurizing mechanism, which is not suitable for mass production. In the method (2) using the constrained green sheet, removal of the constrained green sheet after firing is necessary for the thickness of the sheet, and these become waste.
そこで、生産性の問題を解決する特許文献6が提案されている。特許文献6によれば、セラミック敷板にセラミック成分の焼成温度では焼結しない無機材料を塗布し、この塗布面側にセラミックグリーンシート積層体を圧着して圧着体を作って焼成することにより、焼成の際にはわずかな重石を載せるのみで焼成時のセラミックグリーンシート積層体の収縮を拘束することができ、焼成後はガラスセラミック基板とセラミック敷板の間に焼結しない無機材料が介在しているので、比較的容易にガラスセラミック基板とセラミック敷板とを分離することができる。
しかしながら、セラミック敷板にガラスセラミック成分の焼成温度では焼結しない無機材料を塗布しこの塗布面側にセラミックグリーンシート積層体を圧着して圧着体を作って焼成する方法においては、無機材料を直接塗布するが、塗布した後に生じる厚みばらつきによって、セラミックグリーンシート積層体に部分的に焼成による収縮ばらつきが発生し、部分的な反りやうねりを発生させる問題があった。例えばセラミック敷板全面に塗布しようとしてセラミック敷板より若干大きな面積で塗布した場合、セラミック敷板の側面に塗布液が流れ出ることによりセラミック敷板の端面部の塗布厚みが減少する。また逆にセラミック敷板より若干小さな面積で塗布した場合、塗布液の表面張力によって塗布層の境界部の厚みが大きくなる。塗布厚みが数百μmと厚いときにはこの塗布厚みの変化は無視できるが、塗布厚みが20〜30μm程度と薄い場合には塗布厚みの変化は無視できないものとなる。 However, an inorganic material that is not sintered at the firing temperature of the glass ceramic component is applied to the ceramic floor, and the ceramic green sheet laminate is pressure-bonded to the coated surface to form a pressed body and fired. However, due to the thickness variation that occurs after coating, there is a problem in that the ceramic green sheet laminate partially undergoes shrinkage variation due to firing, resulting in partial warping and waviness. For example, when it is applied to the entire surface of the ceramic base plate with a slightly larger area than the ceramic base plate, the coating liquid flows out to the side surface of the ceramic base plate, thereby reducing the coating thickness of the end surface portion of the ceramic base plate. Conversely, when the coating is applied in a slightly smaller area than the ceramic base plate, the thickness of the boundary portion of the coating layer increases due to the surface tension of the coating solution. This change in coating thickness can be ignored when the coating thickness is as thick as several hundreds μm. However, when the coating thickness is as thin as about 20 to 30 μm, the change in coating thickness cannot be ignored.
また、焼成時にセラミックグリーンシート積層体をセラミック敷板に置く作業が必要とならないように、セラミックグリーンシート積層体とセラミック敷板とを圧着するが、生のセラミックグリーンシート積層体と焼成したセラミック敷板では弾性が異なり、セラミックグリーンシート積層体に変形なく均一に圧着することは困難である。例えば、130℃、20MPaの条件でプレス機による圧着を行う場合、上下パンチの平面とセラミック敷板の平面のわずかな違いによって、プレス圧力上昇時に圧力がセラミックグリーンシート積層体に均一に伝わらず、圧力の局部的に高い部分は弾性変形を生じる。その結果、20MPaに圧力が加わったときにセラミックグリーンシート積層体に部分的な変形を生じさせることとなる。よって、上記の方法においては、焼成収縮ばらつきに起因する寸法ばらつきは抑えることができるものの、セラミック敷板とセラミックグリーンシート積層体とを圧着する際に変形によって寸法ばらつきが発生するという問題があった。 In addition, the ceramic green sheet laminate and the ceramic base plate are pressure-bonded so that it is not necessary to place the ceramic green sheet laminate on the ceramic base plate during firing, but the raw ceramic green sheet laminate and the fired ceramic base plate are elastic. However, it is difficult to uniformly press the ceramic green sheet laminate without deformation. For example, when pressure bonding is performed by a press machine at 130 ° C. and 20 MPa, the pressure is not uniformly transmitted to the ceramic green sheet laminate when the press pressure rises due to a slight difference between the plane of the upper and lower punches and the plane of the ceramic base plate. The locally high part of the plate causes elastic deformation. As a result, when pressure is applied to 20 MPa, the ceramic green sheet laminate is partially deformed. Therefore, in the above method, although the dimensional variation due to the firing shrinkage variation can be suppressed, there is a problem in that the dimensional variation occurs due to deformation when the ceramic base plate and the ceramic green sheet laminate are pressure-bonded.
本発明は、上記従来の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、高い寸法精度を有する電子部品を大量生産することができ、廃棄物が少ない合理的な方法で製造することができる電子部品の製造方法を提供することである。 The present invention has been completed in view of the above-mentioned conventional problems, and the object thereof is to produce a high-dimensional precision electronic component in a rational manner with a small amount of waste. It is providing the manufacturing method of the electronic component which can be performed.
本発明の電子部品の製造方法は、セラミック敷板にセラミックグリーンシート積層体の焼成温度では実質的に収縮しない拘束グリーンシートを載置し、次に前記セラミックグリーンシート積層体の上下面のそれぞれに、該上下面に前記拘束グリーンシートが接するようにして前記セラミック敷板を設置した状態で焼成し、しかる後電子部品としてのセラミック焼成体と前記セラミック敷板とを分離させる電子部品の製造方法であって、前記拘束グリーンシートは、焼成の昇温時に溶融状態となる溶融成分を含有しており、焼成の昇温時の加熱により、前記溶融成分が溶融状態となって前記拘束グリーンシートが軟化し、前記セラミックグリーンシート積層体の上下面の形状に追従して変形し、前記セラミック敷板と前記拘束グリーンシートと前記セラミックグリーンシート積層体とが密着し一体化して前記セラミックグリーンシート積層体の収縮が拘束されることを特徴とする。
In the method for producing an electronic component of the present invention, a constrained green sheet that does not substantially contract at the firing temperature of the ceramic green sheet laminate is placed on the ceramic base plate, and then on each of the upper and lower surfaces of the ceramic green sheet laminate, Firing in a state where the ceramic base plate is placed so that the constrained green sheet is in contact with the upper and lower surfaces, and then the ceramic fired body as an electronic component and the ceramic base plate are separated, The constrained green sheet contains a melting component that is in a molten state when the firing temperature is raised, and the heating during the firing temperature rise causes the molten component to be in a molten state and the restraining green sheet is softened, The ceramic green sheet laminate is deformed to follow the shape of the upper and lower surfaces of the ceramic green sheet laminate, Serial shrinkage of the ceramic green sheet and laminate adheres integrally to said ceramic green sheet laminate is characterized Rukoto constrained.
本発明の電子部品の製造方法は好ましくは、前記溶融成分は、融点が35乃至100℃であることを特徴とする。 The electronic component manufacturing method of the present invention is preferably characterized in that the melting component has a melting point of 35 to 100 ° C.
本発明の電子部品の製造方法によれば、拘束グリーンシートが加熱時に溶融する溶融成分を含有することから、焼成工程の昇温初期に拘束グリーンシートが軟化し、セラミックグリーンシート積層体の表面の形状に追従して変形するので、拘束グリーンシートとの間に空隙が発生することなく、拘束グリーンシートとセラミックグリーンシート積層体とが密着する。 According to the method for manufacturing an electronic component of the present invention, since the constrained green sheet contains a melting component that melts when heated, the constrained green sheet is softened at the beginning of the temperature rise in the firing step, and the surface of the ceramic green sheet laminate is Since the deformation follows the shape, the constrained green sheet and the ceramic green sheet laminate are in close contact with each other without generating a gap between the constrained green sheet.
また、拘束グリーンシートは、スラリーを調製してドクターブレード法等で平滑なキャリアの上に成形されるので、拘束グリーンシートの厚みばらつきが小さい。よって、セラミックグリーンシート積層体に部分的に焼成による収縮ばらつきが発生して部分的な反りやうねりを発生させることがない。 Further, since the constrained green sheet is prepared on a smooth carrier by preparing a slurry and using a doctor blade method or the like, the thickness variation of the constrained green sheet is small. Therefore, the ceramic green sheet laminate is partially subjected to shrinkage variation due to firing and does not cause partial warping or undulation.
また、拘束グリーンシートは加熱のみで軟化して接着性を有するものとなるので、加圧力によってセラミック敷板とセラミックグリーンシート積層体を圧着させる必要がなく、セラミック敷板とセラミックグリーンシート積層体の間に入れておくだけでよく加圧を必要としない。セラミック敷板及びセラミックグリーンシート積層体の自重と加熱による拘束グリーンシートの軟化によって隙間なく密着することができるため、圧着体を作製するための加圧によってセラミックグリーンシート積層体およびその表面形状が変形することがない。従って、焼成工程の昇温初期で軟化した拘束グリーンシートとセラミックグリーンシート積層体とが密着することにより、セラミックグリーンシート積層体の収縮は拘束グリーンシートによって拘束されるので、セラミックグリーンシート積層体は実質的に焼成収縮せず焼成収縮ばらつきが抑えられる。その結果、焼成して得られるセラミック焼結体は変形のない高い寸法精度を有するものとなる。 In addition, since the constrained green sheet is softened only by heating and has adhesiveness, there is no need to press the ceramic base plate and the ceramic green sheet laminate by pressure, and between the ceramic base plate and the ceramic green sheet laminate. It only needs to be put in and does not need to be pressurized. The ceramic green sheet laminate and its surface shape are deformed by the pressurization for producing the pressure-bonded body because the ceramic floor plate and the ceramic green sheet laminate can be adhered without gaps by softening the restrained green sheet by its own weight and heating. There is nothing. Therefore, since the constrained green sheet and the ceramic green sheet laminate that are softened at the initial stage of the temperature rise in the firing process are in close contact with each other, the shrinkage of the ceramic green sheet laminate is constrained by the constrained green sheet. Substantially no firing shrinkage and firing shrinkage variation can be suppressed. As a result, the ceramic sintered body obtained by firing has a high dimensional accuracy without deformation.
さらに、セラミックグリーンシート積層体の収縮は拘束されることにより、両主面(上下面)の収縮が実質的に焼成収縮せず同じとなる。よって、両主面の収縮ミスマッチによって起こる反り、部分的な収縮ミスマッチによって起こるうねりは生じない。 Further, the shrinkage of the ceramic green sheet laminate is constrained so that the shrinkage of both main surfaces (upper and lower surfaces) is substantially the same without firing shrinkage. Therefore, the warp caused by the shrinkage mismatch between both main surfaces and the undulation caused by the partial shrinkage mismatch do not occur.
また本発明において、拘束グリーンシートの溶融成分の融点が35乃至100℃であるものを用いた場合、常温では拘束グリーンシートが軟化して変形することはないので、焼成工程までのハンドリングが容易となるとともに、焼成工程の昇温初期における加熱時にセラミックグリーンシート中の有機バインダー(以下、バインダーともいう)や可塑剤等の有機成分が分解することがない。そのため、分解ガスにより拘束グリーンシートとセラミックグリーンシート積層体に空隙が発生することがなく、焼成工程の途中で拘束グリーンシートが剥離して焼成収縮を拘束することができなくなったり、また一部の剥離により拘束力が不均一になり焼成された電子部品が変形するというようなことがないので、より好ましいものとなる。 Further, in the present invention, when a melting component of the constrained green sheet having a melting point of 35 to 100 ° C. is used, the constrained green sheet does not soften and deform at room temperature, so that the handling up to the firing process is easy. At the same time, organic components such as an organic binder (hereinafter also referred to as a binder) and a plasticizer in the ceramic green sheet are not decomposed during heating at the early stage of temperature increase in the firing step. Therefore, there is no gap between the constrained green sheet and the ceramic green sheet laminate due to the cracked gas, and the constrained green sheet is peeled off during the firing process, making it impossible to restrain firing shrinkage. This is more preferable because the restraining force is not uniform due to peeling and the fired electronic component is not deformed.
本発明の電子部品の製造方法について以下に詳細に説明する。図1(a),(b)は、本発明の電子部品の製造方法の実施の形態の一例を示す工程毎の断面図であり、1はセラミック敷板、2拘束グリーンシート、3はセラミックグリーンシート積層体、4は導体層である。
The method for manufacturing an electronic component of the present invention will be described in detail below. FIGS. 1A and 1B are cross-sectional views for each process showing an example of an embodiment of a method for manufacturing an electronic component according to the present invention, wherein 1 is a ceramic base plate, 2 constrained green sheets, and 3 is a ceramic green sheet. The
まず、セラミックグリーンシート積層体3の焼結温度では焼結しない無機材料を主成分とするセラミック敷板1を用意する。セラミック敷板1は、高生産性の点から何回も再利用を行なうのが好ましく、よってセラミック敷板の主成分としては、融点の高い酸化物でありかつ化学的に安定な高純度のアルミナが好ましい。
First, the
セラミック敷板1の厚みとしては、再利用して焼成を繰り返すと反り等が発生しやすいために、できるだけ厚いものを用いるのが好ましいが、厚みが厚くなりすぎると分解した有機成分の揮散を妨げる可能性がある。よって、例えば有機成分の揮散を妨げない多孔質アルミナを用い、焼成を繰り返しても変形しない程度の厚みとして5mm程度のものを使用するのが好適である。
The thickness of the
次に、拘束グリーンシート2を、セラミックグリーンシート積層体3の焼結温度では実質的に収縮しない、例えばAl2O3,ZrO2,SiO2等の難焼結性無機材料を主成分とする無機粉末,バインダーおよび溶融成分に溶剤(有機溶剤,水等)、必要に応じて所定量の可塑剤,分散剤を加えてスラリーを得、これをドクターブレード法,リップコーター法,ダイコーター法等により成形することによって得る。
Next, the constraining
ここで「実質的に収縮しない」とは、拘束グリーンシート2のXY平面方向の収縮が1%以下、好ましくは0.8%以下、より好ましくは0.5%以下に抑制されていることを意味する。「XY平面」とは、三次元座標において拘束グリーンシート2の厚さ方向をZ方向としたときのX方向およびY方向によって規定される面をいう。
Here, “substantially does not shrink” means that the shrinkage of the constraining
拘束グリーンシート2に配合されるバインダーとしては、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。焼成工程での分解、揮発性を考慮すると、アクリル系バインダーがより好ましい。
As the binder blended in the constraining
拘束グリーンシート2に含有される溶融成分は、焼成工程の昇温初期の加熱時に溶融状態となるものであり、炭化水素,脂肪酸,エステル,脂肪アルコール,多価アルコール等が挙げられる。スラリーを調整する際の溶媒への溶解性を考慮すると、分子量が小さくかつ極性を有する炭化水素,エステル,脂肪アルコール,多価アルコールが好ましい。さらに上述したアクリルバインダーとの相溶性を考慮すると、エステル,脂肪アルコール,多価アルコールがより好ましい。
The molten component contained in the constrained
溶融成分は上記のものの中でも、その融点が35乃至100℃であるものが好ましい。この範囲の融点のものを用いると、常温では拘束グリーンシート2が軟化して変形することはないので、焼成工程の昇温初期までのハンドリングが容易となり、焼成入炉時にはセラミック敷板1、拘束グリーンシート2、セラミックグリーンシート積層体3を容易に積み重ねることができる。また、焼成工程の昇温初期における加熱時に拘束グリーンシート2中のバインダーや可塑剤等の有機成分が分解することがないので、分解ガスにより拘束グリーンシート2とセラミックグリーンシート積層体3の間に空隙が発生することがない。融点が35乃至100℃である溶融成分としては、具体的には、ヘキサデカノール,ポリエチレングリコール,ポリグリセロール,ステアリルアミド,オレイルアミド,エチレングリコールモノステアレート,パラフィン,ステアリン酸,シリコーン等が挙げられる。
Among the above-mentioned melting components, those having a melting point of 35 to 100 ° C. are preferable. When a material having a melting point in this range is used, the restraint
拘束グリーンシート2に含有される溶融成分の含有量は、少なくとも使用するバインダー成分およびその量や、使用する溶融成分により異なるが、溶融成分が溶融した状態で拘束グリーンシート2が軟化し、その上あるいは下に位置するセラミックグリーンシート積層体3及びその表面に形成された導体層4の形状に追従して変形するような量が必要である。加えて溶融成分の含有量を増やすことによって、拘束グリーンシート2中の難焼結性無機材料の充填率を下げることができる。これにより、焼成後の拘束グリーンシート2は溶融成分及び有機バインダーが焼失したため非常に空隙が多くなりもろくなるので、拘束グリーンシート2の除去が容易になる長所があるが、セラミックグリーンシート積層体3の焼結体の表面粗さが大になる短所がある。
The content of the molten component contained in the constrained
拘束グリーンシート2の厚さは、従来の拘束グリーンシートを用いる方法(上記の(2)の方法)であれば、片面だけでセラミックグリーンシート積層体3の厚さに対して10%以上必要とされるが、本発明においては、セラミック敷板1と拘束グリーンシート2も焼成工程の昇温初期の加熱によって密着し一体化するため、セラミック敷板1の厚み5mmで充分にセラミックグリーンシート積層体3の収縮は拘束される。よって、拘束グリーンシート2の厚さは、溶融成分が溶融した状態で拘束グリーンシート2が軟化し、その上あるいは下に位置するセラミック敷板1とセラミックグリーンシート積層体3及びその表面に形成された導体層4の形状に追従して変形するような厚みであればよい。例えば、セラミック敷板1の表面の凹凸はほとんどないが、セラミックグリーンシート積層体3の表面の凹凸はそのほとんどが導体層4の厚みによって生じているので、導体層4の厚み20〜30μm程度よりも若干厚い拘束グリーンシート2の厚みがあれば十分である。これにより、焼成後の拘束グリーンシート2の除去する量は非常に少なくなり、廃棄物量を減らすことができる。
If the thickness of the constrained
セラミックグリーンシート積層体3は、セラミックグリーンシートを成形し、その上に導体層4を形成したものを、所望の枚数を位置合わせして積み重ねて得られる。
The ceramic
セラミックグリーンシートは、セラミック粉末、バインダー、溶剤等を混合したものが用いられる。セラミック粉末としては、例えばセラミック配線基板であれば、ガラスセラミック粉末(ガラス粉末とフィラー粉末との混合物)が挙げられ、積層コンデンサであればBaTiO3系,PbTiO3系等の複合ペロブスカイト系セラミック粉末が挙げられ、電子部品に要求される特性に合わせて適宜選択される。 As the ceramic green sheet, a mixture of ceramic powder, a binder, a solvent and the like is used. Examples of the ceramic powder include glass ceramic powder (a mixture of glass powder and filler powder) in the case of a ceramic wiring board, and composite perovskite ceramic powder such as BaTiO 3 system and PbTiO 3 system in the case of a multilayer capacitor. And is appropriately selected according to the characteristics required for the electronic component.
ガラスセラミック粉末のガラス成分としては、例えばSiO2−B2O3系、SiO2−B2O3−Al2O3系,SiO2−B2O3−Al2O3−MO系(ただし、MはCa,Sr,Mg,BaまたはZnを示す),SiO2−Al2O3−M1O−M2O系(ただし、M1およびM2は同じまたは異なっていて、Ca,Sr,Mg,BaまたはZnを示す),SiO2−B2O3−Al2O3−M1O−M2O系(ただし、M1およびM2は上記と同じである),SiO2−B2O3−M3 2O系(ただし、M3はLi、NaまたはKを示す,SiO2−B2O3−Al2O3−M3 2O系(ただし、M3は上記と同じである),Pb系ガラス,Bi系ガラス等が挙げられる。 Examples of the glass component of the glass ceramic powder include SiO 2 —B 2 O 3 system, SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 system, SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 —MO system (however, , M represents Ca, Sr, Mg, Ba or Zn), SiO 2 —Al 2 O 3 —M 1 O—M 2 O system (where M 1 and M 2 are the same or different, and Ca, Sr , Mg, Ba or Zn), SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 —M 1 O—M 2 O system (where M 1 and M 2 are the same as above), SiO 2 — B 2 O 3 —M 3 2 O system (where M 3 represents Li, Na or K, SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 —M 3 2 O system (where M 3 is The same), Pb glass, Bi glass and the like.
また、ガラスセラミック粉末のフィラー粉末としては、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)等のセラミック粉末が挙げられる。 Further, as the filler powder of the glass ceramic powder, for example, a composite oxide of Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 and an alkaline earth metal oxide, a composite oxide of TiO 2 and an alkaline earth metal oxide, A ceramic powder such as a composite oxide (for example, spinel, mullite, cordierite) containing at least one selected from Al 2 O 3 and SiO 2 can be used.
セラミックグリーンシートに配合されるバインダーとしては、拘束グリーンシート2と同様に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る。セラミックグリーンシートも焼成工程での分解、揮発性を考慮すると、アクリル系バインダーがより好ましい。
As the binder blended in the ceramic green sheet, those conventionally used in ceramic green sheets can be used as in the case of the constraining
セラミックグリーンシートは、上記セラミック粉末,バインダー,溶融成分に溶剤(有機溶剤,水等)、必要に応じて所定量の可塑剤,分散剤を加えてスラリーを得、これをドクターブレード法,リップコーター法,ダイコーター法等により成形することによって得られる。 Ceramic green sheets are obtained by adding a solvent (organic solvent, water, etc.) to the above ceramic powder, binder, and melted components, and if necessary, a predetermined amount of plasticizer and dispersant to obtain a slurry. It can be obtained by molding by the method, die coater method, etc.
セラミックグリーンシート上に導体層4を形成する方法としては、例えば導体材料粉末をペースト化した導体ペーストをスクリーン印刷法やグラビア印刷法等により印刷する方法、セラミックグリーンシート上にめっき法や蒸着法等により所定パターン形状の金属膜を直接形成する方法、あるいは所定パターン形状に印刷、形状加工、めっき、または蒸着等により形成した金属膜をセラミックグリーンシート上に転写する方法がある。導体材料としては、例えばW,Mo,Mn,Au,Ag,Cu,Pd(パラジウム),Pt(白金)等の1種または2種以上が挙げられ、2種以上の場合は混合、合金、層別のコーティング等のいずれの形態であってもよい。
As a method of forming the
なお、導体層4を形成する前に必要に応じて上下の層間の導体層4同士を接続するための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してもよい。この貫通導体は、パンチング加工やレーザ加工等によりセラミックグリーンシートに形成した貫通孔に、導体材料粉末をペースト化した導体ペーストを印刷やプレス充填により埋め込む等の手段によって形成される。
Before forming the
導体層4を形成したセラミックグリーンシートを所望の枚数積層する方法としてプレス方法が挙げられるが、その条件としては加熱による熱圧着や接着剤を密着等が考えられる。
As a method of laminating a desired number of ceramic green sheets on which the
そして、図1(a)に示すように、セラミック敷板1、拘束グリーンシート2、セラミックグリーンシート積層体3、拘束グリーンシート2、セラミック敷板1の順に積み重ねて焼成を行う。
And as shown to Fig.1 (a), it laminates | stacks in order of the
焼成する工程は、有機成分の除去工程とセラミック粉末の焼結工程とから成る。有機成分の除去は、100乃至800℃の温度範囲でセラミックグリーンシート積層体3を加熱することによって行い、有機成分を分解、揮発させる。焼結温度はセラミック組成により異なり、約800乃至1600℃の範囲内で行なう。焼成雰囲気はセラミック粉末や導体材料により異なり、大気中、還元雰囲気中、非酸化性雰囲気中等で行なわれ、有機成分の除去を効果的に行なうために水蒸気等を含ませてもよい。
The firing process includes an organic component removal process and a ceramic powder sintering process. The removal of the organic component is performed by heating the ceramic
また、焼成時には、セラミック敷板1と拘束グリーンシート2とセラミックグリーンシート積層体3の密着を補助するためにも、また反りを防止するために、一番上のセラミック敷板1の上面に重しを載せる等して荷重をかけてもよい。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。セラミックグリーンシート積層体3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。また、セラミック敷板1の厚みを厚くすることによって重しの代わりとしてもよく、同様に密着の補助や反りの防止の効果が得られる。
Also, during firing, a weight is applied to the upper surface of the uppermost
焼成の昇温初期において、図1(b)のように拘束グリーンシート2が加熱時に溶融する溶融成分を含有することから軟化し、セラミックグリーンシート積層体3の表面の形状に追従して変形するので、拘束グリーンシート2との間に空隙が発生することなく、拘束グリーンシート2とセラミックグリーンシート積層体3とが密着する。
At the beginning of the temperature rise of firing, the constrained
また、拘束グリーンシート2は加熱のみで軟化して接着性を有するものとなるので、セラミック敷板1とセラミックグリーンシート積層体3との間に入れておくだけでよく加圧を必要としない。セラミック敷板1及びセラミックグリーンシート積層体3の自重と加熱による拘束グリーンシート2の軟化によって隙間なく密着することができるため、圧着体を作製するための加圧によってセラミックグリーンシート積層体3およびその表面形状が変形することがない。よって、焼成工程の昇温初期で軟化した拘束グリーンシート2とセラミックグリーンシート積層体3とが密着することによって、セラミックグリーンシート積層体3の収縮は拘束グリーンシート2によって拘束されるので、セラミックグリーンシート積層体3は実質的に焼成収縮せず焼成収縮ばらつきが抑えられ、得られるセラミック焼成体は変形のない高い寸法精度を有するものとなる。
Further, the constraining
また、拘束グリーンシート2の溶融成分の融点が35乃至100℃であるものを用いた場合、常温では拘束グリーンシート2が軟化して変形することはないので、焼成工程までのハンドリングが容易となるとともに、焼成工程の昇温初期における加熱時にセラミックグリーンシート中のバインダーや可塑剤等の有機成分が分解することがないので、分解ガスにより拘束グリーンシート2とセラミックグリーンシート積層体3に空隙が発生することがなく、焼成工程の途中で拘束グリーンシート2が剥離して焼成収縮を拘束することができなくなったり、また一部の剥離により拘束力が不均一になり焼成された電子部品が変形するというようなことがないので、より好ましいものとなる。
Further, when the melting component of the constraining
セラミック敷板1に、実質的に収縮しない拘束グリーンシート2の成分である難焼結性無機材料の粉末を塗布し、セラミックグリーンシート積層体3と拘束グリーンシート2とを圧着して焼成した場合、セラミックグリーンシート積層体3の焼結はほぼ抑制されていたが、焼結して得られた電子部品の寸法精度は±0.5%(寸法誤差)程度であった。しかし、本発明においては、溶融成分を含有する拘束グリーンシート2を用いた場合、セラミックグリーンシート積層体3および電子部品の寸法精度は±0.2%以下となり、大幅に向上することが実験により判明した。
When applying a powder of a hardly sinterable inorganic material, which is a component of the constrained
拘束グリーンシート2は焼成により有機成分が除去され拘束層となるが、非常にもろく、セラミック敷板1から容易に分離できる。しかし、焼成後のセラミック焼結体の表面には拘束層が付着した状態となるので、この拘束層を除去する。除去方法としては、表面に付着した拘束層を除去できる方法であれば特に制限はなく、例えば研磨、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(砥粒と水とを空気圧により噴射させる方法)等が挙げられる。
The constrained
拘束層が除去されたセラミック焼結体の表面に露出した導体層4の表面に、導体層4の腐食防止のため、または半田や金属ワイヤ等の外部基板や他の電子部品との良好な接続のために、NiやAuのめっきを施すとよい。
Good connection to the surface of the
以上のような方法で作製された電子部品は寸法精度の高いものであるので、電子部品として要求される高密度の実装を可能とし優れた電気特性を得ることができる。 Since the electronic component manufactured by the method as described above has high dimensional accuracy, high-density mounting required as an electronic component can be achieved and excellent electrical characteristics can be obtained.
1・・・セラミック敷板
2・・・拘束グリーンシート
3・・・セラミックグリーンシート積層体
4・・・導体層
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