JP4900226B2 - Multilayer ceramic substrate, manufacturing method thereof, and electronic component - Google Patents

Multilayer ceramic substrate, manufacturing method thereof, and electronic component Download PDF

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本発明は、複数のセラミック層が積層されてなる多層セラミック基板の構造及びその製造方法に関する。また、この多層セラミック基板を用いた電子部品に関する。   The present invention relates to a structure of a multilayer ceramic substrate formed by laminating a plurality of ceramic layers and a method for manufacturing the same. The present invention also relates to an electronic component using the multilayer ceramic substrate.

今日、多層セラミック基板は、例えば携帯電話等の移動体通信端末装置において、アンテナスイッチモジュール、PA(Power Amplifier)モジュール、フィルタモジュール等の各種電子部品において用いられている。   Today, multilayer ceramic substrates are used in various electronic components such as antenna switch modules, PA (Power Amplifier) modules, and filter modules in mobile communication terminal devices such as mobile phones.

こうした多層セラミック基板においては、複数のセラミック層が積層され、各層の間には配線層が形成され、かつ各配線層はビア配線によって接続される。特にLTCC(Low Temperature Co−fired Ceramics:低温焼結セラミック材料)は低温で配線材料等と一括して焼結できるため、こうした構成におけるセラミック層の材料に適している。   In such a multilayer ceramic substrate, a plurality of ceramic layers are laminated, wiring layers are formed between the layers, and the wiring layers are connected by via wiring. In particular, LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics) can be sintered together with a wiring material or the like at a low temperature and is therefore suitable as a material for the ceramic layer in such a configuration.

こうした多層セラミックス基板には半導体チップ等の機能素子が搭載され、電子部品となって機能する。特許文献1には多層セラミックス基板の構造の一例が記載されており、その断面図を図7に示す。この多層セラミック基板90においては、2層のセラミック層91a、91bが積層されており、セラミック層91aと91bとの間には内部配線92が形成されている。なお、これよりも下層にもセラミック層が存在するが、省略している。セラミック層91bの表面には外部配線93が形成されており、内部配線92と外部配線93とはビア配線94で接続される。なお、図7は断面図であるが、内部配線92及び外部配線93は配線となるべく所望の形状で各セラミック層の面方向においてパターニングされている。また、ビア配線94はセラミック層91bを貫通する略円柱状となっている。   A functional element such as a semiconductor chip is mounted on such a multilayer ceramic substrate and functions as an electronic component. Patent Document 1 describes an example of the structure of a multilayer ceramic substrate, and a sectional view thereof is shown in FIG. In this multilayer ceramic substrate 90, two ceramic layers 91a and 91b are laminated, and an internal wiring 92 is formed between the ceramic layers 91a and 91b. A ceramic layer also exists below this layer, but is omitted. External wiring 93 is formed on the surface of the ceramic layer 91 b, and the internal wiring 92 and the external wiring 93 are connected by via wiring 94. Although FIG. 7 is a cross-sectional view, the internal wiring 92 and the external wiring 93 are patterned in the surface direction of each ceramic layer in a desired shape as much as possible. The via wiring 94 has a substantially cylindrical shape that penetrates the ceramic layer 91b.

外部配線93には、半導体チップが直接接合されたり、半導体チップとの電気的接合がとられ、一般にこうした接合には、融点の低いはんだが用いられる。この場合、はんだは外部配線93におけるパッド部(接続用導体部)93aに接合されるが、このパッド部93aの外にはんだが流れ出すことがある。この際、隣接する外部配線のパッド部のはんだ同士が接触し、本来接続すべきでない箇所が接続されることがある。また、はんだが流れ出るために所望のパッド部93aでの接合ができなくなることもある。このため、セラミック層91bの表面において、はんだ付けを行う箇所であるパッド部93a以外の箇所には、はんだ濡れ性の低い絶縁性のオーバーコート層95が形成される。オーバーコート層95は例えばガラスセラミックからなり、印刷によりパターニングされ、焼成されて形成される。この焼成は、セラミック層91a、91bや内部配線92、外部配線93,ビア配線94等と同時に一括して行われる。この焼成後に、外部配線93の表面にははんだ濡れ性が高い金(Au)やニッケル(Ni)からなる金属めっき層96がめっきにより形成される。   A semiconductor chip is directly bonded to the external wiring 93 or an electrical connection with the semiconductor chip is taken. Generally, solder having a low melting point is used for such bonding. In this case, the solder is joined to the pad portion (connecting conductor portion) 93a in the external wiring 93, but the solder may flow out of the pad portion 93a. At this time, the solder of the pad portion of the adjacent external wiring may come into contact with each other, and a portion that should not be connected may be connected. Moreover, since solder flows out, it may be impossible to join at a desired pad portion 93a. For this reason, an insulating overcoat layer 95 with low solder wettability is formed on the surface of the ceramic layer 91b at locations other than the pad portion 93a where soldering is performed. The overcoat layer 95 is made of, for example, glass ceramic, and is formed by patterning by printing and baking. This firing is performed simultaneously with the ceramic layers 91a and 91b, the internal wiring 92, the external wiring 93, the via wiring 94, and the like. After the firing, a metal plating layer 96 made of gold (Au) or nickel (Ni) having high solder wettability is formed on the surface of the external wiring 93 by plating.

上記の構造を製造する際には、粉末材料を有機バインダ中に分散させてシート状に成型したグリーンシートをセラミック層91a、91bとなる層とし、内部配線92、外部配線93、及びビア配線94となる金属層を銀ペーストを印刷することによって形成した積層体を形成する。この積層体上に、オーバーコート層95となるガラスセラミック層材料を印刷によって形成し、この積層体を図7中の上下方向にプレスしてオーバーコート層95を平坦化させた後で焼結を行う。この焼結によってセラミック層91a、91b、内部配線92、外部配線93、及びビア配線94が形成され、その後でめっきによって金属めっき層96が形成される。   When manufacturing the above structure, a green sheet obtained by dispersing a powder material in an organic binder and molding it into a sheet is used as a layer to be the ceramic layers 91a and 91b, and the internal wiring 92, the external wiring 93, and the via wiring 94 are formed. A laminated body is formed by printing a silver paste on the metal layer to be. A glass ceramic layer material to be the overcoat layer 95 is formed on the laminate by printing, and the laminate is pressed in the vertical direction in FIG. 7 to flatten the overcoat layer 95 and then sintered. Do. Ceramic layers 91a and 91b, internal wiring 92, external wiring 93, and via wiring 94 are formed by this sintering, and then a metal plating layer 96 is formed by plating.

この構造を用いて、多層セラミック基板の上に多数の半導体チップを搭載し、はんだを用いて接合して形成した電子部品を製造することができた。   Using this structure, it was possible to manufacture an electronic component formed by mounting a large number of semiconductor chips on a multilayer ceramic substrate and joining them using solder.

一方、特許文献2には、同時焼成ではなく2段階に分けて焼結を行う多層セラミック基板の製造方法が開示されている。即ち、この製造方法は、内部配線が形成された複数の第1セラミックグリーンシートを積層、焼成してなるセラミック基板の両主面に、表層の外部配線が形成された第2のセラミックグリーンシートを積層して積層体を形成し、この積層体をさらに焼結するセラミック多層基板の製造方法である。   On the other hand, Patent Document 2 discloses a method for manufacturing a multilayer ceramic substrate in which sintering is performed in two stages instead of simultaneous firing. That is, in this manufacturing method, a plurality of first ceramic green sheets on which internal wirings are formed are stacked and fired, and second ceramic green sheets on which external wirings on the surface layer are formed on both main surfaces of the ceramic substrate. In this method, a multilayer body is formed by laminating, and the multilayer body is further sintered.

特開2006−156948号公報JP 2006-156948 A 特開2006−140513号公報JP 2006-140513 A

しかしながら、近年、半導体モジュールの高集積化に伴って、内部配線92や外部配線93のパターンは益々微細化している。例えば、外部配線93において半導体チップや半導体チップ配線との電気的接合を行うパッド部93aの1辺を300μm以下、パッド部の間隔を200μm以下、より高密度の場合には1辺を200μm以下、パッド部の間隔を100μm以下とすることが必要になる。こうした場合、特にオーバーコート層95に起因するはんだ付けの不良が発生した。   However, in recent years, the pattern of the internal wiring 92 and the external wiring 93 has been further miniaturized as the semiconductor modules are highly integrated. For example, in the external wiring 93, one side of the pad portion 93a for electrical connection with the semiconductor chip or the semiconductor chip wiring is 300 μm or less, the interval between the pad portions is 200 μm or less, and in the case of higher density, one side is 200 μm or less. It is necessary to set the interval between the pad portions to 100 μm or less. In such a case, in particular, soldering defects due to the overcoat layer 95 occurred.

オーバーコート層95は印刷で形成され、その際に印刷の下地となる外部配線93等に対して目合わせして形成される。この目合わせ精度が悪いと、オーバーコート層95と外部配線93との重ね合わせ精度が悪くなり、本来オーバーコート層95でカバーすべき箇所が露出したり、本来はんだ付けを行うべき箇所であるパッド部93aがオーバーコート層95によって覆われ、接合不良を発生することがある。従って、特に微細化されたパターンに対しては、焼成後の状態での重ね合わせ精度が不充分となることがあった。また、特に微細化されたパターンではオーバーコート層95の印刷時の滲みにより、パッド部93aがオーバーコート層によって覆われてしまうこともあった。   The overcoat layer 95 is formed by printing, and is formed so as to be aligned with the external wiring 93 or the like that becomes the base of printing. If the alignment accuracy is poor, the overlay accuracy between the overcoat layer 95 and the external wiring 93 is deteriorated, and the portions that should be covered by the overcoat layer 95 are exposed or pads that are originally supposed to be soldered. The portion 93a may be covered with the overcoat layer 95, resulting in poor bonding. Therefore, the overlay accuracy in the state after firing may be insufficient particularly for a fine pattern. In particular, in a fine pattern, the pad portion 93a may be covered with the overcoat layer due to bleeding when the overcoat layer 95 is printed.

また、オーバーコート層は、ペーストを印刷して形成され、印刷後にプレスしてオーバーコート層を平坦化する。この際、オーバーコート層下部のパターンの有無によって局所的に高い圧力がかかることがあり、ここから焼成後にクラックが発生することがあった。また、オーバーコート層とセラミック層の焼結収縮の差により、オーバーコート層が緻密に焼成できないこともあった。このため、前記のめっきをオーバーコート層95形成後に行う場合、めっき液がオーバーコート層95の内部に染み込み、オーバーコート層95にはんだが乗りにくくするという目的を達成できない場合があった。従って、オーバーコート層を用いた多層セラミック基板においては、配線パターンを微細化した場合に、はんだ付けの不良やめっき液による不良が多発した。   The overcoat layer is formed by printing a paste, and is pressed after printing to flatten the overcoat layer. At this time, a local high pressure may be applied depending on the presence or absence of the pattern below the overcoat layer, and cracks may occur after firing from there. In addition, the overcoat layer may not be densely fired due to a difference in sintering shrinkage between the overcoat layer and the ceramic layer. For this reason, when the plating is performed after the overcoat layer 95 is formed, the plating solution may soak into the overcoat layer 95 and the purpose of making it difficult for the overcoat layer 95 to be soldered may not be achieved. Therefore, in the multilayer ceramic substrate using the overcoat layer, when the wiring pattern is miniaturized, defects in soldering and defects due to the plating solution frequently occur.

また、外部配線93のパターンの微細化に伴い、表層におけるビア配線94の開口部径も従来用いられてきたφ100μm程度の大きさから、さらに微細な径にすることが必要となってきた。ビア配線はビア孔に電極ペースト等の材料が印刷工程によって充填されて形成されるため、セラミック層91bが厚いと、ビア配線が形成されるビア孔を加工し難くなる。また、印刷工程でのビア孔への電極ペースト充填と微細なパターン形成の両立も難しくなってきた。   Further, along with the miniaturization of the pattern of the external wiring 93, the diameter of the opening of the via wiring 94 in the surface layer has been required to be further reduced from the conventionally used size of about φ100 μm. Since the via wiring is formed by filling the via hole with a material such as an electrode paste by a printing process, if the ceramic layer 91b is thick, it is difficult to process the via hole in which the via wiring is formed. In addition, it has become difficult to satisfy both the filling of the electrode paste into the via hole and the formation of a fine pattern in the printing process.

特許文献2では、高精度の表層導体パターンを得るために2段階に分けて積層体を焼結する製造方法が提案されている。しかしながら、実際のところ、焼結後のセラミック基板に未焼成のグリーンシートを緻密に圧着することは困難である。さらに、これらを剥離欠陥や熱ダメージなく焼成することは実質的には困難なことであった。   Patent Document 2 proposes a manufacturing method in which a multilayer body is sintered in two stages in order to obtain a highly accurate surface layer conductor pattern. However, in practice, it is difficult to densely press the unfired green sheet on the sintered ceramic substrate. Furthermore, it has been practically difficult to fire them without peeling defects and heat damage.

従って、オーバーコート層を用いた多層セラミック基板においては、配線パターンを微細化した場合に、はんだ付けの不良が多発した。   Therefore, in the multilayer ceramic substrate using the overcoat layer, defective soldering frequently occurs when the wiring pattern is miniaturized.

本発明は、斯かる問題点に鑑みてなされたものであり、同時焼成(焼成と焼結を厳密には区別していないので焼結と言う場合もある。以下同様。)による多層セラミック基板において外部配線パターンの微細化やビア小径化に伴う、はんだ付け不良の問題点を解決する発明を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a problem, and in a multilayer ceramic substrate by simultaneous firing (sintering is not strictly distinguished, sometimes referred to as sintering. The same applies hereinafter). It is an object of the present invention to provide an invention that solves the problem of poor soldering associated with miniaturization of external wiring patterns and via diameter reduction.

本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
請求項1に記載の発明の要旨は、複数のセラミック層が積層され、最表面に接続用導体部を備える多層セラミック基板であって、ビア配線と、表面に金属めっき層を有する前記接続用導体部とが形成された厚さが15〜90μmの最表面のセラミック層と、前記最表面のセラミック層よりも厚く、かつ前記最表面のセラミック層に隣接するセラミック層と、前記最表面のセラミック層と、前記隣接するセラミック層との間に形成され、前記ビア配線によって前記接続用導体部に接続される内部配線とを具備し、多層セラミック基板の積層方向に見て、前記接続用導体部は前記ビア配線よりも広い面で形成され、前記ビア配線、前記接続用導体部、及び前記内部配線は、前記隣接するセラミック層の前記最表面のセラミック層と反対側に形成される下部セラミック層中の内部配線とは電気的に独立した状態で互いに接続され、前記接続用導体部の表面と、前記最表面のセラミック層のセラミック表面とが同一平面上にあることを特徴とする多層セラミック基板に存する。なお、上記金属めっき層はニッケル(Ni)及び/または金(Au)を主成分とするめっき層であることが望ましい。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configurations.
The gist of the invention described in claim 1 is a multilayer ceramic substrate in which a plurality of ceramic layers are laminated and a connection conductor portion is provided on the outermost surface, the via conductor and the connection conductor having a metal plating layer on the surface. The outermost ceramic layer having a thickness of 15 to 90 μm, the ceramic layer thicker than the outermost ceramic layer and adjacent to the outermost ceramic layer, and the outermost ceramic layer When the formed between the adjacent ceramic layers, comprising an internal wiring connected to the connecting conductor part by the via wiring, as viewed in the stacking direction of the multilayer ceramic substrate, the connecting conductor portion The via wiring, the connecting conductor portion, and the internal wiring are formed on a side opposite to the outermost ceramic layer of the adjacent ceramic layer. That the internal wiring of the lower ceramic layer are connected to each other in an electrically independent state, characterized in that the surface of said connecting conductor part, and the ceramic surface of the ceramic layer of the outermost surface is on the same plane A multilayer ceramic substrate. The metal plating layer is preferably a plating layer mainly composed of nickel (Ni) and / or gold (Au).

かかる構成によれば、最表面のセラミック層は隣接するセラミック層と重ね合わせ精度を保ったまま一体焼成されているので、均一で緻密な一体組織となる。よって、はんだ付け不良やめっき液の染み込み不良が低減される。このとき、内部配線と接続用導体部とがビア配線で直接接続されると共に、接続用導体部の表面とセラミック表面とが略同一平面上にあるように形成されているので、導体を歪ませるような変形が生じない。また、これらの配線全体が良質な絶縁層(最表面のセラミック層)に埋設されて覆われているので、マイグレーション等の絶縁不良が低減される。   According to such a configuration, the outermost ceramic layer is integrally fired while maintaining the overlay accuracy with the adjacent ceramic layer, so that a uniform and dense integrated structure is obtained. Therefore, poor soldering and poor penetration of the plating solution are reduced. At this time, the internal wiring and the connecting conductor are directly connected by via wiring, and the surface of the connecting conductor and the ceramic surface are formed on substantially the same plane, so that the conductor is distorted. Such deformation does not occur. In addition, since these wirings are entirely embedded and covered with a high-quality insulating layer (the outermost ceramic layer), insulation defects such as migration are reduced.

請求項2に記載の発明の要旨は、前記最表面のセラミック層と前記隣接するセラミック層の厚さの合計が40μmを越えていることを特徴とする請求項1に記載の多層セラミック基板に存する。 The gist of the invention described in claim 2 resides in the multilayer ceramic substrate according to claim 1, wherein the total thickness of the ceramic layer on the outermost surface and the adjacent ceramic layer exceeds 40 μm. .

焼結後のセラミック層の厚みは、基本的には焼成前のセラミックグリーンシートの厚みに支配される。前記最表面のセラミック層の厚さが15μm未満の場合、第1のセラミックグリーンシートを積層することが困難となる場合がある。また、前記最表面のセラミック層の厚さが90μmを越える場合、第1のセラミックグリーンシートへの小径ビア加工が困難となる。また、前記隣接するセラミック層の厚さが15μm以下であると、焼成前の第2のセラミックグリーンシートを積層することが困難となる場合がある。隣接するセラミック層においても、φ100μm程度のビア径が必要であり、ビア孔加工が可能なシート厚さであることが好ましい。このため、第2のセラミック層の上限厚さは通常150μm以下とすることが好ましい。また、前記最表面のセラミック層と前記隣接するセラミック層の厚さの合計が40μm以下の場合、第1のセラミックグリーンシートと第2のセラミックグリーンシートの積層時の密着性が悪く、積層することが困難となる場合がある。厚さの合計の上限は、上記したように、表層、第2層ともにビア孔加工可能な厚さである必要があり、240μm程度が好ましい。   The thickness of the sintered ceramic layer is basically governed by the thickness of the ceramic green sheet before firing. When the thickness of the outermost ceramic layer is less than 15 μm, it may be difficult to stack the first ceramic green sheets. Further, when the thickness of the outermost ceramic layer exceeds 90 μm, it is difficult to process a small-diameter via on the first ceramic green sheet. Moreover, when the thickness of the adjacent ceramic layer is 15 μm or less, it may be difficult to laminate the second ceramic green sheet before firing. Also in the adjacent ceramic layer, a via diameter of about φ100 μm is necessary, and it is preferable that the sheet thickness be capable of via hole processing. For this reason, it is usually preferable that the upper limit thickness of the second ceramic layer be 150 μm or less. Further, when the total thickness of the outermost ceramic layer and the adjacent ceramic layer is 40 μm or less, the first ceramic green sheet and the second ceramic green sheet are poorly adhered and are laminated. May be difficult. As described above, the upper limit of the total thickness needs to be a thickness capable of processing via holes in both the surface layer and the second layer, and is preferably about 240 μm.

請求項3に記載の発明の要旨は、記接続用導体部が最表面において複数個配列され、前記接続用導体部間の最小間隔が200μm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の多層セラミック基板に存する。 SUMMARY OF THE INVENTION according to claim 3, before Symbol connecting conductor part is a plurality arranged on the outermost surface, according to claim 1 or 2 minimum spacing between the connecting conductor part is equal to or is 200μm or less In the multilayer ceramic substrate.

かかる多層セラミック基板においては、特に高密度に表面実装部品を搭載することができ、高機能、高性能の電子部品を得ることができる。   In such a multilayer ceramic substrate, surface-mounted components can be mounted particularly at high density, and highly functional and high performance electronic components can be obtained.

請求項4に記載の発明の要旨は、複数のセラミック層が積層され、接続用導体部が最表面に設けられた多層セラミック基板を焼結によって形成する、多層セラミック基板の製造方法であって、焼結後に厚さが15〜90μmの最表面のセラミック層となる第1のセラミックグリーンシートの表面に、前記第1のセラミックグリーンシートの内部に、焼結後に前記接続用導体部と内部配線とを接続するビア配線となる金属層と、多層セラミック基板の積層方向に見て前記ビア配線となる金属層よりも広い面で形成される焼結後に前記接続用導体部となる金属層とを形成した表層セラミックグリーンシートを形成する表層セラミックグリーンシート形成工程と、前記表層セラミックグリーンシートよりも厚く焼結後に前記最表面のセラミック層に隣接するセラミック層となる第2のセラミックグリーンシート上に焼結後に前記内部配線となる金属層を形成した下層セラミックグリーンシートを形成する下層セラミックグリーンシート形成工程と、前記表層セラミックグリーンシートと下層セラミックグリーンシートとを積層圧着し、前記接続用導体部となる金属層の表面と前記第1のセラミックグリーンシートの表面とが同一平面状にある上部セラミックシート積層体を形成する上部セラミックシート積層体形成工程と、前記上部セラミックシート積層体とは別途に、前記最表面のセラミック層に隣接するセラミック層と前記最表面のセラミック層とは反対側の面で隣接するセラミック層となる下部セラミックシートを、形成する下部セラミックシート形成工程と、前記ビア配線となる金属層、前記接続用導体部となる金属層、及び前記内部配線となる金属層が前記下部セラミックシート中の内部配線とは電気的に独立し互いに接続された状態で、前記上部セラミックシート積層体と前記下部セラミックシートからなる未焼結の多層セラミック体を焼成する焼結工程と、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に存する。 The gist of the invention described in claim 4 is a method for manufacturing a multilayer ceramic substrate, wherein a plurality of ceramic layers are laminated and a multilayer ceramic substrate having a connecting conductor portion provided on the outermost surface is formed by sintering, the first ceramic green sheet surface to a thickness after sintering becomes a ceramic layer of the outermost surface of 15 to 90 m, before SL inside the first ceramic green sheets, the connecting conductor portion and the internal wiring after sintering And a metal layer that becomes the connection conductor after sintering formed on a surface wider than the metal layer that becomes the via wiring when viewed in the stacking direction of the multilayer ceramic substrate. and surface ceramic green sheet forming step of forming the formed surface layer ceramic green sheet, the ceramic layer of the outermost surface after thicker sintering than the superficial ceramic green sheets And lower ceramic green sheets forming step of forming a lower ceramic green sheets forming a metal layer serving as the internal wiring after the sintering the second ceramic green sheet to be the ceramic layers in contact, the surface layer ceramic green sheet and lower ceramic green a sheet stacking bonding, the upper ceramic sheet laminate and the surface of the metal layer serving as the connecting conductor portion and the first ceramic green sheet surface to form the upper ceramic sheet laminate in the same plane formed Separately from the step and the upper ceramic sheet laminate, a lower ceramic sheet that becomes a ceramic layer adjacent to the ceramic layer adjacent to the outermost ceramic layer and a ceramic layer adjacent to the surface opposite to the outermost ceramic layer, Lower ceramic sheet forming step to be formed and gold to be the via wiring The upper ceramic sheet laminate in a state in which the metal layer, the metal layer serving as the connecting conductor, and the metal layer serving as the internal wiring are electrically independent from each other and connected to each other in the lower ceramic sheet. and it consists in a method for manufacturing a multilayer ceramic substrate characterized by having a sintering step of firing the multilayer ceramic body unsintered made of the lower ceramic sheet.

かかる方法によれば、最表面のセラミック層は隣接するセラミック層と重ね合わせ精度を保ったまま一体焼成されるので、均一で緻密な多層セラミック基板を製造できる。   According to this method, the outermost ceramic layer is integrally fired while maintaining the overlay accuracy with the adjacent ceramic layer, so that a uniform and dense multilayer ceramic substrate can be manufactured.

請求項5に記載の発明の要旨は、焼結後の前記接続用導体部の表面に、金属めっき層を形成するめっき工程を有することを特徴とする請求項4に記載の多層セラミック基板の製造方法に存する。 The gist of the invention described in claim 5 is the production of the multilayer ceramic substrate according to claim 4, further comprising a plating step of forming a metal plating layer on the surface of the connecting conductor portion after sintering. Lies in the way.

かかる製造方法によって、多数の層からなる多層セラミック基板を特に容易に製造することができる。   By such a manufacturing method, a multilayer ceramic substrate composed of a large number of layers can be manufactured particularly easily.

請求項6に記載の発明の要旨は、記第1のセラミックグリーンシートと前記第2のセラミックグリーンシートの厚さの合計が56μmを越えていることを特徴とする請求項4または5に記載の多層セラミック基板の製造方法に存する。 SUMMARY OF THE INVENTION according to claim 6, claim 4 or 5 total pre Symbol thickness of the first ceramic green sheet the second ceramic green sheet is characterized in that beyond 56μm In a method for producing a multilayer ceramic substrate.

上述したように、第1のセラミックグリーンシートの厚さが20μm未満の場合は積層すること自体が困難となる場合がある。120μmを越える場合はビア加工が困難となる場合がある。第2のセラミックグリーンシートについては、厚さが20μm以下であると積層することが困難となる場合がある。ビア開口が少し大きいものまで設けるため、厚さは200μm程度であることが好ましい。また、密着性良く積層するには両セラミックグリーンシートの厚さの合計で56μmを超えることが好ましい。かかる構成では、最表面のセラミック層は薄く、隣接するセラミック層は少なくとも同等厚さ、望ましくはより厚くして厚みに差を持たせることが好ましい。これにより接続用導体部が十分に埋設することができて同一平面上に形成されやすい。また、ビア配線の微細孔の形成が可能で導体の穴埋め印刷が良好に行えており、印刷ずれや滲みの問題が低減できる。   As described above, when the thickness of the first ceramic green sheet is less than 20 μm, it may be difficult to laminate the first ceramic green sheet. If it exceeds 120 μm, via processing may be difficult. When the second ceramic green sheet has a thickness of 20 μm or less, it may be difficult to stack. In order to provide a via opening having a slightly large opening, the thickness is preferably about 200 μm. Moreover, in order to laminate with good adhesion, it is preferable that the total thickness of both ceramic green sheets exceeds 56 μm. In such a configuration, it is preferable that the outermost ceramic layer is thin, and the adjacent ceramic layers are at least equal in thickness, desirably thicker so as to have a difference in thickness. As a result, the connecting conductor portion can be sufficiently embedded and easily formed on the same plane. In addition, fine holes can be formed in the via wiring, and the conductor hole-filling printing can be performed satisfactorily, and problems of printing misalignment and bleeding can be reduced.

請求項7に記載の発明の要旨は、前記上部セラミックシート積層体形成工程において、少なくとも前記表層セラミックグリーンシートを圧着する際と、当該表層セラミックグリーンシートに前記下層セラミックグリーンシートを積層し圧着する際は、減圧雰囲気中で行うことを特徴とする請求項4から請求項6までのいずれか1項に記載の多層セラミック基板の製造方法に存する。   The gist of the invention described in claim 7 is that when at least the surface ceramic green sheet is pressure-bonded and the lower ceramic green sheet is laminated and pressure-bonded to the surface ceramic green sheet in the upper ceramic sheet laminate forming step. The method of manufacturing a multilayer ceramic substrate according to any one of claims 4 to 6, wherein the step is performed in a reduced pressure atmosphere.

かかる方法によれば、接続用導体部を十分に埋設させて同一平面上に形成できる。また、このとき表層セラミックグリーンシートが薄くても皺や隙間の発生を防止でき、目合わせ精度が良く精度の高い多層セラミック基板を得ることができる。   According to this method, the connecting conductor portion can be sufficiently embedded and formed on the same plane. At this time, even if the surface ceramic green sheet is thin, generation of wrinkles and gaps can be prevented, and a multilayer ceramic substrate with high alignment accuracy and high accuracy can be obtained.

請求項8に記載の発明の要旨は、請求項1から3までのいずれか1項に記載の多層セラミック基板が用いられ、前記金属めっき層に対して、はんだ付けを用いて表面実装部品が搭載されたことを特徴とする電子部品に存する。
請求項9に記載の発明の要旨は、前記表面実装部品には、少なくとも半導体チップ、チップコンデンサ、チップ抵抗器のいずれかが含まれることを特徴とする請求項8に記載の電子部品に存する。
The gist of the invention described in claim 8 is that the multilayer ceramic substrate according to any one of claims 1 to 3 is used, and a surface mount component is mounted on the metal plating layer using soldering. It exists in the electronic component characterized by having been made.
The gist of the invention described in claim 9 resides in the electronic component according to claim 8, wherein the surface mounted component includes at least one of a semiconductor chip, a chip capacitor, and a chip resistor.

本発明は以上のように構成されているので、配線パターンを微細化した場合においても、はんだ付けの不良を少なくした多層セラミック基板、及びその製造方法となる。また、これらを用いて高い信頼性をもった電子部品を得ることができる。   Since the present invention is configured as described above, even when the wiring pattern is miniaturized, a multilayer ceramic substrate with reduced soldering defects and a method for manufacturing the same are provided. Moreover, the electronic component with high reliability can be obtained using these.

以下、本発明について具体的な実施形態を示しながら説明する。ただし、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。   The present invention will be described below with reference to specific embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments.

図1は、本発明の実施の形態に係る多層セラミック基板10の上部の一部の断面図であり、図2はその構造の斜視図である。ここで、多層セラミック基板10の片面(図1における上側)だけについて記載しているが、他方の面についても同様の構造とすることができる。この多層セラミック基板10においては、最表面のセラミック層に隣接するセラミック層11と最表面のセラミック層(表層セラミック層)12の間に内部配線13が形成される。ビア配線14は一端が内部配線13に接続され、内部配線13に対して1対のビア配線14が備わっている。ここで、この多層セラミック基板10においては、最表面のセラミック層である表層セラミック層12が表面に設けられており、接続用導体部15がこの表層セラミック層12の中に埋め込まれ、表層セラミック層15の表面と接続用導体部15の表面とが略同一平面上にある形態となっている。また、露出した接続用導体部15の表面には、接続用導体部と比べると薄い金属めっき層16が形成されている。なお、図1、2においてはセラミック層11と内部配線13として1層ずつが記載されているが、セラミック層11と内部配線13とは任意の回数だけ積層することができ、内部配線13同士を上記と同様の構造のビア配線により電気的に接合することができる。また、ここで表層セラミック層12の表面と接続用導体部15の表面とが略同一平面上にあるとは、これらの間に段差が存在しても、はんだ接合等において問題のない程度、具体的には段差が10μm以下程度であることを示す。前記の金属めっき層16の厚さはこれよりも薄いため、金属めっき層16の表面も表層セラミック層15の表面とは略同一平面上となる。   FIG. 1 is a partial cross-sectional view of an upper portion of a multilayer ceramic substrate 10 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of the structure thereof. Here, only one side of the multilayer ceramic substrate 10 (upper side in FIG. 1) is described, but the same structure can be applied to the other side. In the multilayer ceramic substrate 10, an internal wiring 13 is formed between a ceramic layer 11 adjacent to the outermost ceramic layer and an outermost ceramic layer (surface ceramic layer) 12. One end of the via wiring 14 is connected to the internal wiring 13, and a pair of via wirings 14 are provided for the internal wiring 13. Here, in this multilayer ceramic substrate 10, a surface ceramic layer 12, which is the outermost ceramic layer, is provided on the surface, and the connecting conductor portion 15 is embedded in the surface ceramic layer 12, The surface of 15 and the surface of the connecting conductor portion 15 are in the substantially same plane. Further, a thin metal plating layer 16 is formed on the exposed surface of the connecting conductor portion 15 as compared with the connecting conductor portion. 1 and 2, one layer is described as the ceramic layer 11 and the internal wiring 13, but the ceramic layer 11 and the internal wiring 13 can be laminated any number of times, and the internal wirings 13 are connected to each other. Electrical connection can be achieved by via wiring having the same structure as described above. Here, the surface of the surface ceramic layer 12 and the surface of the connecting conductor portion 15 are substantially on the same plane, even if there is a step between them, there is no problem in soldering or the like. Specifically, the step is about 10 μm or less. Since the thickness of the metal plating layer 16 is thinner than this, the surface of the metal plating layer 16 is also substantially flush with the surface of the surface ceramic layer 15.

この多層セラミック10の表面では、接続用導体部15、金属めっき層16を介して複数の半導体チップや機能素子が電気的に接続される。この際、電流は接続用導体部15、ビア配線14を介して内部配線13中を流れる。また、図1、2においては省略しているが、内部配線13と同様にして多層セラミック基板10の内部に抵抗、インダクタ、キャパシタ等を形成することもできる。これらが機能的に接続されることによって、例えば高周波回路を構成し、この多層セラミック基板10を用いて電子部品を形成することができる。この電子部品としては、例えば、携帯電話等の無線通信装置のフロントエンド部に使用されるパワーアンプや、アンテナスイッチ等のモジュール部品がある。   On the surface of the multilayer ceramic 10, a plurality of semiconductor chips and functional elements are electrically connected via the connecting conductor portion 15 and the metal plating layer 16. At this time, current flows in the internal wiring 13 through the connecting conductor portion 15 and the via wiring 14. Although omitted in FIGS. 1 and 2, a resistor, an inductor, a capacitor, and the like can be formed inside the multilayer ceramic substrate 10 in the same manner as the internal wiring 13. By functionally connecting them, for example, a high-frequency circuit can be configured, and an electronic component can be formed using the multilayer ceramic substrate 10. Examples of the electronic component include a power amplifier used for a front end portion of a wireless communication device such as a mobile phone and a module component such as an antenna switch.

セラミック層11はLTCC(Low Temperature Co−fired Ceramics:低温焼結セラミック材料)、例えばアルミナ(Al)、酸化シリコン(SiO)等を含む材料で構成される。具体的には、アルミニウム(Al)、シリコン(Si)、ストロンチウム(Sr)、チタン(Ti)の酸化物で構成され、これらがそれぞれAl換算で10〜60質量%、SiO換算で25〜60質量%、SrO換算で10〜50質量%、TiO換算で20質量%以下からなる材料である。この層はこの材料からなるグリーンシートを900℃程度の温度で焼結することにより形成される。グリーンシートは、例えば上記の酸化物粉末を例えばポリビニルブチラール樹脂からなる有機バインダ、及びジ−n−ブチルフタレートからなる可塑剤中に分散させたスラリをシート状に成形することによって得られる。その厚さは70〜100℃の温度範囲で乾燥後に10〜190μm程度とされる。この材料は絶縁性であり、かつ高い機械的強度を有する。 The ceramic layer 11 is made of a material containing LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics), for example, alumina (Al 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ), or the like. Specifically, it is composed of oxides of aluminum (Al), silicon (Si), strontium (Sr), and titanium (Ti), which are 10 to 60% by mass in terms of Al 2 O 3 and in terms of SiO 2 , respectively. It is a material consisting of 25 to 60% by mass, 10 to 50% by mass in terms of SrO, and 20% by mass or less in terms of TiO 2 . This layer is formed by sintering a green sheet made of this material at a temperature of about 900 ° C. The green sheet is obtained, for example, by molding a slurry in which the above oxide powder is dispersed in an organic binder made of, for example, polyvinyl butyral resin and a plasticizer made of di-n-butyl phthalate. The thickness is about 10 to 190 μm after drying in the temperature range of 70 to 100 ° C. This material is insulating and has high mechanical strength.

表層セラミック層12もセラミック層11と同様の材料で同様に形成されるが、その厚さはセラミック層11よりも薄く、20〜120μm程度である。なお、表層セラミック層12の材料はセラミック層11と略同一組成の材料であればよいが、組成が異なる場合でも、同じ温度で焼結でき、セラミック層11との接合が良好なものであればよい。   The surface ceramic layer 12 is also formed of the same material as the ceramic layer 11, but its thickness is thinner than the ceramic layer 11 and is about 20 to 120 μm. The material of the surface ceramic layer 12 may be a material having substantially the same composition as that of the ceramic layer 11, but even if the composition is different, the material can be sintered at the same temperature and has good bonding with the ceramic layer 11. Good.

内部配線13は、例えば銀ペーストをセラミック層11となる前記のグリーンシート上に印刷により形成した後で、前記の焼成を行うことにより形成される。その厚さは例えば5〜30μm程度であり、印刷時に配線となるべくパターニングされる。なお、印刷等によってパターニングが可能な導電体であり、かつセラミック層11、12の焼結後に配線として用いることのできる材料であれば、銀ペーストの代わりに例えば銅系ペーストも用いることができる。   The internal wiring 13 is formed, for example, by forming a silver paste on the green sheet to be the ceramic layer 11 by printing and then performing the baking. The thickness is, for example, about 5 to 30 μm, and is patterned as much as possible for wiring during printing. In addition, if it is a conductor which can be patterned by printing etc. and can be used as wiring after sintering of the ceramic layers 11 and 12, for example, a copper-based paste can be used instead of the silver paste.

ビア配線14は、接続用導体部15と内部配線13とを接続する略円柱形状であり、その材料としては内部配線13と同様の材料、例えば銀ペーストが用いられる。ビア配線14は、同形状の穴を、焼結後に表層セラミック層12等となるグリーンシートに形成し、この穴に銀ペースト等を充填した後で前記の焼成を行うことにより形成される。   The via wiring 14 has a substantially cylindrical shape for connecting the connecting conductor portion 15 and the internal wiring 13, and the same material as the internal wiring 13, for example, silver paste is used as the material thereof. The via wiring 14 is formed by forming a hole having the same shape in a green sheet that becomes the surface ceramic layer 12 and the like after sintering, and filling the hole with a silver paste or the like and then performing the firing.

接続用導体部15ははんだ付けを行うためのパッド部を構成し、内部配線13と同様の材料で同様に形成されるが、特に図2に示されるように、この上にはんだ接合がしやすい形状(矩形、円形等)となっている。   The connecting conductor portion 15 constitutes a pad portion for soldering and is similarly formed of the same material as that of the internal wiring 13, but as shown in FIG. 2, soldering can be easily performed thereon. It has a shape (rectangular, circular, etc.).

金属めっき層16ははんだの濡れ性が良好なAuやNiを主成分として形成される。具体的には、厚さ2〜5μm程度のNi下地層を形成し、その上に厚さ0.02〜0.1μm程度のAu層が形成された構造で、例えば無電解めっきで接続用導体部15上に形成される。金属めっき層16により、半導体チップの機械的及び電気的接続をはんだを用いて接続用導体部15上に行うことができる。   The metal plating layer 16 is formed mainly of Au or Ni with good solder wettability. Specifically, a Ni underlayer having a thickness of about 2 to 5 μm is formed, and an Au layer having a thickness of about 0.02 to 0.1 μm is formed thereon. For example, the connection conductor is formed by electroless plating. Formed on the portion 15. With the metal plating layer 16, the semiconductor chip can be mechanically and electrically connected to the connecting conductor portion 15 using solder.

この多層セラミック基板10の製造方法における工程断面図を図3に示す。この製造方法について以下に説明する。   FIG. 3 shows a process cross-sectional view in the method for manufacturing the multilayer ceramic substrate 10. This manufacturing method will be described below.

まず、図3(a)に示されるように、焼結後に表層セラミック層12となる第1のセラミックグリーンシート21中にビア配線14となる銀ペースト層(金属層)22を形成し、セラミックグリーンシート21の表面には、焼結後に接続用導体部15となる銀ペースト層(金属層)23を形成した表層セラミックグリーンシート24を作成する(表層セラミックグリーンシート形成工程)。なお、セラミックグリーンシート21は、支持フィルム40上に形成されており、支持フィルム40としては、化学的に安定でかつ可塑性が高いPET(ポリエステル)フィルムが好ましく用いられる。銀ペースト層22は、セラミックグリーンシート層21中にビア配線14に対応する開口部を例えばレーザー加工によって設け、この開口部に銀ペーストを充填することにより形成される。銀ペースト層23(接続用導体部15)の微細化に伴い、レーザー加工によって形成する開口穴も微細な径とすることが必要であり、例えば、φ100μm以下、より望ましくはφ60〜80μm程度とすることが求められる。銀ペースト層23は、例えば印刷(スクリーン印刷)によって銀ペースト層22と共に同時に形成される。   First, as shown in FIG. 3A, a silver paste layer (metal layer) 22 to be a via wiring 14 is formed in a first ceramic green sheet 21 to be a surface ceramic layer 12 after sintering, and ceramic green On the surface of the sheet 21, a surface ceramic green sheet 24 in which a silver paste layer (metal layer) 23 that becomes the connecting conductor portion 15 after sintering is formed (surface ceramic green sheet forming step). The ceramic green sheet 21 is formed on the support film 40. As the support film 40, a PET (polyester) film that is chemically stable and highly plastic is preferably used. The silver paste layer 22 is formed by providing an opening corresponding to the via wiring 14 in the ceramic green sheet layer 21 by, for example, laser processing and filling the opening with silver paste. Along with the miniaturization of the silver paste layer 23 (connecting conductor portion 15), the opening hole formed by laser processing needs to have a fine diameter, for example, φ100 μm or less, more preferably about φ60 to 80 μm. Is required. The silver paste layer 23 is formed simultaneously with the silver paste layer 22 by, for example, printing (screen printing).

次に、図3(b)に示されるように、セラミック層11となるセラミックグリーンシート25上に、内部配線13となる銀ペースト層(金属層)26を印刷によって形成した下層セラミックグリーンシート27を上記と別個に形成する(下層セラミックグリーンシート形成工程)。銀ペースト層26は内部配線13となるべくパターニングされている。なお、ここでは単純化して記載しているが、セラミック層や内部配線を多層化する場合には、これらに対応するセラミックグリーンシート層や銀ペースト層を同様にして積層して下部セラミックシートを作成する工程(下部セラミックシート形成工程)を別に行う。   Next, as shown in FIG. 3B, a lower ceramic green sheet 27 in which a silver paste layer (metal layer) 26 to be the internal wiring 13 is formed on the ceramic green sheet 25 to be the ceramic layer 11 by printing. It is formed separately from the above (lower ceramic green sheet forming step). The silver paste layer 26 is patterned as much as possible for the internal wiring 13. Although simplified here, when the ceramic layer and internal wiring are multilayered, the lower ceramic sheet is created by laminating the corresponding ceramic green sheet layer and silver paste layer in the same way. Step (lower ceramic sheet forming step) is performed separately.

次に、図3(a)(b)のセラミックグリーンシート24、27を積層圧着して、図3(c)に示すように焼結前の上部セラミックシート積層体28を作成する(上部セラミックシート積層体形成工程)。この作業においては、図3中で上下方向に圧着されれば、図3(c)に示されるように、セラミックグリーンシート21、25は変形し、銀ペースト層26がセラミックグリーンシート21、25中に埋め込まれ、銀ペースト層23がセラミックグリーンシート21中に埋め込まれた形態となった上部セラミックシート積層体28となる。この上部セラミックシート積層体28においては、セラミックグリーンシート21の表面と、接続用導体部15となる銀ペースト層23の表面とは略同一平面上にある。なお、前記の通りに複数枚の下層グリーンシートが用いられる場合には、ここではこれらを積層して圧着する。この上部セラミックシート積層体形成工程の詳細については後述する。また、セラミックグリーンシート21の表面と、接続用導体部15となる銀ペースト層23の表面との位置関係は、前記の表層セラミック層12の表面と接続用導体部15の表面と同様である。   Next, the ceramic green sheets 24 and 27 of FIGS. 3A and 3B are laminated and pressure-bonded to form an upper ceramic sheet laminate 28 before sintering as shown in FIG. 3C (upper ceramic sheet). Laminate forming step). In this operation, when the crimping is performed in the vertical direction in FIG. 3, the ceramic green sheets 21 and 25 are deformed and the silver paste layer 26 is formed in the ceramic green sheets 21 and 25 as shown in FIG. Thus, the upper ceramic sheet laminate 28 in which the silver paste layer 23 is embedded in the ceramic green sheet 21 is obtained. In the upper ceramic sheet laminate 28, the surface of the ceramic green sheet 21 and the surface of the silver paste layer 23 that becomes the connecting conductor portion 15 are substantially on the same plane. When a plurality of lower green sheets are used as described above, these are laminated and pressure-bonded here. Details of the upper ceramic sheet laminate forming step will be described later. Further, the positional relationship between the surface of the ceramic green sheet 21 and the surface of the silver paste layer 23 that becomes the connecting conductor portion 15 is the same as the surface of the surface ceramic layer 12 and the surface of the connecting conductor portion 15.

その後、別途形成したセラミックグリーンシート層を適宜積層圧着して形成された(下部セラミックシート積層体形成工程)下部セラミックシート積層体を必要に応じて上部セラミックシート積層体28に適宜積層圧着し、焼結前の多層セラミック体を焼結する(焼結工程)。この条件は、例えば非酸化性雰囲気でもよいが、大気焼成雰囲気中で900℃、2時間程度とする。これにより、図3(d)に示されるように、セラミックグリーンシート25はセラミック層11に、銀ペースト層26は内部配線13に、セラミックグリーンシート21は表層セラミック層12に、銀ペースト層22はビア配線14に、銀ペースト層23は接続用導体部15となり、一体となった焼結体が得られる。   Thereafter, a separately formed ceramic green sheet layer is appropriately laminated and pressure-bonded (lower ceramic sheet laminated body forming step). The lower ceramic sheet laminated body is appropriately laminated and pressure-bonded to the upper ceramic sheet laminated body 28 as necessary. The multilayer ceramic body before sintering is sintered (sintering process). This condition may be, for example, a non-oxidizing atmosphere, but is set to 900 ° C. for about 2 hours in an air firing atmosphere. As a result, as shown in FIG. 3D, the ceramic green sheet 25 is on the ceramic layer 11, the silver paste layer 26 is on the internal wiring 13, the ceramic green sheet 21 is on the surface ceramic layer 12, and the silver paste layer 22 is on The silver paste layer 23 becomes the connecting conductor 15 in the via wiring 14, and an integrated sintered body is obtained.

最後に、図3(e)に示されるように、無電解めっきによって、金属めっき層16を接続用導体部15上に形成する(めっき工程)。   Finally, as shown in FIG. 3 (e), the metal plating layer 16 is formed on the connecting conductor portion 15 by electroless plating (plating step).

なお、図示していないが、その後この多層セラミック基板10は半導体チップ、チップコンデンサ、チップ抵抗器等の表面実装部品が搭載された後で適宜分割破断あるいはダイシングされ、電子部品となる。   Although not shown in the drawing, the multilayer ceramic substrate 10 is then divided or broken as appropriate after mounting surface mount components such as a semiconductor chip, a chip capacitor, and a chip resistor to become an electronic component.

以上の製造方法により、図1に示す多層セラミック基板10が製造できる。この多層セラミック基板10の表面においては、従来の多層セラミック基板におけるオーバーコート層の代わりに、厚みの薄い表層セラミック層12が形成されている。従って、下記の理由により、この上にはんだ付けを行なう際には、はんだ層は濡れ性のよい金属めっき層16の上にのみ形成されるため、接続用導体部15上で適切にはんだ付けを行うことができる。   The multilayer ceramic substrate 10 shown in FIG. 1 can be manufactured by the above manufacturing method. On the surface of the multilayer ceramic substrate 10, a thin surface ceramic layer 12 is formed instead of the overcoat layer in the conventional multilayer ceramic substrate. Therefore, for the following reasons, when soldering is performed on this, since the solder layer is formed only on the metal plating layer 16 having good wettability, the soldering is appropriately performed on the connecting conductor portion 15. It can be carried out.

まず、極めて小径の開口部(ビア配線)であるにも関わらず厚さが薄いため、銀ペーストの充填量が適切となる。そのため銀ペースト層22の上に銀ペースト層23を印刷ずれすることなく形成することができる。また、銀ペースト層22と23を同時に印刷形成することができるため、滲み現象が無く、微細な接続用導体部15の形成が可能となる。   First, since the thickness is small despite the extremely small diameter opening (via wiring), the filling amount of the silver paste is appropriate. Therefore, the silver paste layer 23 can be formed on the silver paste layer 22 without printing misalignment. Further, since the silver paste layers 22 and 23 can be printed and formed at the same time, there is no bleeding phenomenon, and a fine connection conductor portion 15 can be formed.

また、表層セラミック層12をセラミック層11と同様に緻密な構造とすることができるため、金属めっき層16を形成する際(図3(e))にめっき液が内部に染み込むことはない。従って、金属めっき層16は接続用導体部15の表面にのみ形成され、その後のはんだ付けによる接合における不良を発生しにくい。   Further, since the surface ceramic layer 12 can have a dense structure similar to the ceramic layer 11, the plating solution does not soak into the interior when the metal plating layer 16 is formed (FIG. 3E). Therefore, the metal plating layer 16 is formed only on the surface of the connecting conductor portion 15, and it is difficult to cause a defect in joining by subsequent soldering.

また、一般に、電流密度が大きくなる電流通路となる導体が絶縁層によって被覆されている場合、この絶縁層の膜質が不良であると、長時間電流を流した場合に絶縁層における絶縁不良が発生する、いわゆるマイグレーションが発生することがある。図7に示したオーバーコート層を用いた従来の構造の多層セラミック基板の表面付近においては、外部配線が最も電流密度の高い通路となる。この電流の通路の下面は緻密なセラミック層となるが、上面は緻密でないオーバーコート層で覆われる。従って、この電流通路の被覆は不充分となり、マイグレーションが発生することがある。これに対して、この多層セラミック基板10の表面付近においては、最も電流密度が高い通路となるのは内部配線13であり、その下面は緻密なセラミック層11に、上面も同様に緻密な表層セラミック層12で覆われている。従って、マイグレーションが発生しにくく、信頼性の高い多層セラミック基板が得られる。   Also, in general, when a conductor that becomes a current path that increases the current density is covered with an insulating layer, if the film quality of this insulating layer is poor, an insulation failure occurs in the insulating layer when a current is applied for a long time. In other words, so-called migration may occur. In the vicinity of the surface of the multilayer ceramic substrate having the conventional structure using the overcoat layer shown in FIG. 7, the external wiring is the path having the highest current density. The lower surface of the current path is a dense ceramic layer, but the upper surface is covered with a non-dense overcoat layer. Therefore, the current path is not sufficiently covered, and migration may occur. On the other hand, in the vicinity of the surface of the multilayer ceramic substrate 10, the path having the highest current density is the internal wiring 13, the lower surface of which is the dense ceramic layer 11, and the upper surface is similarly a dense surface layer ceramic. Covered with layer 12. Therefore, it is difficult to cause migration and a highly reliable multilayer ceramic substrate can be obtained.

従って、内部配線13や接続用導体部15等の配線パターンを微細化した場合においても、はんだ付けの不良を少なくし、高い信頼性をもった電子部品を得ることができる。例えば、複数の接続用導体部15が配列され、その最小間隔が200μm以下であっても、はんだ付けの不良を低減させることができる。   Therefore, even when the wiring patterns such as the internal wiring 13 and the connecting conductor portion 15 are miniaturized, it is possible to obtain a highly reliable electronic component with reduced soldering defects. For example, even if a plurality of connecting conductor portions 15 are arranged and the minimum interval is 200 μm or less, defective soldering can be reduced.

この製造方法においては、図3(c)に示した上部セラミックシート積層体形成工程において、薄い表層セラミックグリーンシート24と下層セラミックグリーンシート27を積層して圧着する必要がある。この際に、表層セラミックグリーンシート24と下層セラミックグリーンシート27との間に皺や空瞭(空気溜まり)ができたり、表層セラミックグリーンシート24が部分的に浮き上がり、密着不良となる箇所ができることがある。圧着の際の圧力を高くすればこうした箇所をなくすことはできるが、その場合には薄い表層セラミックグリーンシート24が破れることがある。従って、この多層セラミック基板10を製造する際には、この上部セラミックシート積層体形成工程の最適化が特に重要である。   In this manufacturing method, in the upper ceramic sheet laminate forming step shown in FIG. 3 (c), it is necessary to laminate the thin surface ceramic green sheet 24 and the lower ceramic green sheet 27 and pressure-bond them. At this time, a haze or vacancy (air accumulation) can be formed between the surface ceramic green sheet 24 and the lower ceramic green sheet 27, or a surface where the surface ceramic green sheet 24 is partially lifted to cause poor adhesion can be formed. is there. Such a portion can be eliminated by increasing the pressure at the time of pressure bonding, but in that case, the thin surface ceramic green sheet 24 may be broken. Therefore, when manufacturing this multilayer ceramic substrate 10, optimization of this upper ceramic sheet laminated body formation process is especially important.

そこで、この製造方法においては、真空積層圧着法で図3(c)に示す上部セラミックシート積層体形成工程を行う。この真空積層圧着法を詳細に示す工程断面図が図4である。   Therefore, in this manufacturing method, the upper ceramic sheet laminate forming step shown in FIG. FIG. 4 is a process cross-sectional view showing the details of this vacuum lamination pressure bonding method.

まず、図4(a)において、真空プレス機下部52上に、積層されるセラミックグリーンシートを仮固定するための粘着シート41を設置する。この粘着シート41は、積層完了後に積層体から容易に剥離することができるものである。次に、図3(a)に示されたように、銀ペースト層23、22が形成された第1のセラミックグリーンシート21(表層セラミックグリーンシート24)を前記粘着シート41上に、銀ペースト層(金属層)23側を下にした状態で設置する。   First, in FIG. 4A, an adhesive sheet 41 for temporarily fixing the laminated ceramic green sheets is installed on the vacuum press machine lower part 52. The pressure-sensitive adhesive sheet 41 can be easily peeled off from the laminate after completion of the lamination. Next, as shown in FIG. 3A, the first ceramic green sheet 21 (surface ceramic green sheet 24) on which the silver paste layers 23 and 22 are formed is placed on the pressure-sensitive adhesive sheet 41. (Metal layer) Installed with the 23 side down.

次に、図4(b)に示すように、プレス機上部51により、プレス機下部52との間に粘着シート41及び表層セラミックグリーンシート24を挟み、周囲が弾性体53で支持された状態で、粘着シート41及び表層セラミックグリーンシート24が設置された空間を真空引きすることにより減圧する。   Next, as shown in FIG. 4B, with the press machine upper part 51 sandwiching the adhesive sheet 41 and the surface ceramic green sheet 24 between the press machine lower part 52, the periphery is supported by the elastic body 53. The space in which the adhesive sheet 41 and the surface ceramic green sheet 24 are installed is evacuated by vacuuming.

その後、図4(c)のように、この表層セラミックグリーンシート24に図4中における上下方向に圧力を加える。この工程では、例えば温度30〜90℃において、0.98〜9.8MPaの圧力を印加し、5〜100秒間圧着する。   Thereafter, as shown in FIG. 4C, pressure is applied to the surface ceramic green sheet 24 in the vertical direction in FIG. In this step, for example, at a temperature of 30 to 90 ° C., a pressure of 0.98 to 9.8 MPa is applied and pressure bonding is performed for 5 to 100 seconds.

その後、図4(d)に示されるように、真空プレス機の中を大気開放し、支持フィルム40を表層セラミックグリーンシート24から剥離する。   Thereafter, as shown in FIG. 4D, the inside of the vacuum press is opened to the atmosphere, and the support film 40 is peeled from the surface ceramic green sheet 24.

以上の工程により、銀ペースト層23は、表層セラミックグリーンシート24の中に埋め込まれる。また、表層セラミックグリーンシート24が設置された空間を減圧することにより、表層セラミックグリーンシート24が薄い場合、例えば80μm以下の厚さである場合でも、粘着シート41との間の空瞭をなくし、密着性を高めることができる。すなわち、減圧することによって、低い加圧力で密着性を高めることができるため、表層セラミックグリーンシート24が薄い場合でも、破れ等を発生させることがない。   Through the above steps, the silver paste layer 23 is embedded in the surface ceramic green sheet 24. In addition, by reducing the space in which the surface ceramic green sheet 24 is installed, even when the surface ceramic green sheet 24 is thin, for example, 80 μm or less in thickness, the gap between the adhesive sheet 41 is eliminated. Adhesion can be increased. That is, by reducing the pressure, the adhesion can be enhanced with a low pressure, so that even if the surface ceramic green sheet 24 is thin, no tearing or the like occurs.

次に、図4(e)に示されるように、積層された表層セラミックグリーンシート24の上に、前記図3(b)に示された第2のセラミックグリーンシート25に銀ペースト層26が形成された下層セラミックグリーンシート27を位置合わせして設置する。   Next, as shown in FIG. 4E, a silver paste layer 26 is formed on the second ceramic green sheet 25 shown in FIG. 3B on the laminated surface ceramic green sheets 24. The lower ceramic green sheet 27 thus formed is aligned and installed.

次に、図4(f)に示されるように、プレス機上部51により、プレス機下部52との間に表層セラミックグリーンシート24と下層セラミックグリーンシート27を挟み、周囲が弾性体53で支持された状態で、粘着シート41及び表層セラミックグリーンシート24が設置された空間を真空引きすることにより減圧する。   Next, as shown in FIG. 4 (f), the surface ceramic green sheet 24 and the lower ceramic green sheet 27 are sandwiched between the press machine upper part 51 and the press machine lower part 52, and the periphery is supported by an elastic body 53, as shown in FIG. In this state, the space in which the adhesive sheet 41 and the surface ceramic green sheet 24 are installed is evacuated to reduce the pressure.

その後、図4(g)のように、この表層セラミックグリーンシート24と下層セラミックグリーンシート27に図4中における上下方向に圧力を加える。この工程では、例えば温度30〜90℃において、0.98〜9.8MPaの圧力を印加し、5〜100秒間圧着する。   Thereafter, as shown in FIG. 4G, pressure is applied to the surface ceramic green sheet 24 and the lower ceramic green sheet 27 in the vertical direction in FIG. In this step, for example, at a temperature of 30 to 90 ° C., a pressure of 0.98 to 9.8 MPa is applied and pressure bonding is performed for 5 to 100 seconds.

これによって上部セラミックシート積層体28が形成される。その後、図4(h)に示されるように、真空プレス機の中を大気開放し、支持フィルム40を下層セラミックグリーンシート27から剥離する。   Thereby, the upper ceramic sheet laminate 28 is formed. Thereafter, as shown in FIG. 4 (h), the inside of the vacuum press is opened to the atmosphere, and the support film 40 is peeled from the lower ceramic green sheet 27.

以上の工程により、銀ペースト層26は表層セラミックグリーンシート24と下層セラミックグリーンシート27との間に埋め込まれる。このとき表層セラミックグリーンシート24が薄くとも、下層セラミックグリーンシート27は比較的厚いために埋め込みは充分に行われる。また、表層セラミックグリーンシート24等が設置された空間を減圧することにより、表層セラミックグリーンシート24が薄い場合でも、下層セラミックグリーンシート27は厚いため、表層セラミックグリーンシート24の変形を受容し、両者の間の空瞭をなくし、密着性を高めることができる。すなわち、減圧することによって、低い加圧力で密着性を高めることができる。   Through the above process, the silver paste layer 26 is embedded between the surface ceramic green sheet 24 and the lower ceramic green sheet 27. At this time, even if the surface ceramic green sheet 24 is thin, since the lower ceramic green sheet 27 is relatively thick, the embedding is sufficiently performed. Further, by reducing the pressure in the space where the surface ceramic green sheet 24 or the like is installed, even when the surface ceramic green sheet 24 is thin, the lower ceramic green sheet 27 is thick, so that the deformation of the surface ceramic green sheet 24 is accepted. It is possible to eliminate the vacancy between and improve the adhesion. That is, by reducing the pressure, the adhesion can be increased with a low pressure.

以降、所定の枚数のセラミックグリーンシート(下部セラミックシート)を同様の工程で積層圧着し、最後に粘着シート41を剥離する。あるいは、別途積層圧着して下部セラミックシート積層体29を形成(下部セラミックシート形成工程)し、これを以上と同様にして積層圧着して、最終的に図4(i)に示されるような、焼結前の多層セラミック体30が形成される。図4(i)は上下を図4(a)〜(h)とは逆にして記載している。   Thereafter, a predetermined number of ceramic green sheets (lower ceramic sheets) are laminated and pressure-bonded in the same process, and finally the adhesive sheet 41 is peeled off. Alternatively, the lower ceramic sheet laminate 29 is formed by separately laminating and pressing (lower ceramic sheet forming step), and laminating and crimping in the same manner as described above, and finally as shown in FIG. A multilayer ceramic body 30 before sintering is formed. In FIG. 4 (i), the upper and lower sides are shown reversed from FIGS. 4 (a) to (h).

なお、ここでは単純化して記載したが、下部セラミックシート積層体29には高周波回路を構成する内部配線となる金属層が適宜設けられており、上記と同等に、銀ペースト層を備えたグリーンシートを適宜積層圧着して形成される。なお、上から3層目以降のセラミックグリーンシートの積層圧着においては、減圧せずに圧着する事も可能である。これは、第2のセラミックグリーンシートの厚みが十分であるため、3層以降の金属層はセラミックグリーンシート層に埋め込まれやすく、セラミックグリーンシート層間の密着性が高くなるためである。   Although described here in a simplified manner, the lower ceramic sheet laminate 29 is appropriately provided with a metal layer serving as an internal wiring constituting the high-frequency circuit, and, similarly to the above, a green sheet provided with a silver paste layer Are suitably laminated and pressure-bonded. In addition, in the lamination pressure bonding of the third and subsequent ceramic green sheets from the top, the pressure bonding can be performed without reducing the pressure. This is because the thickness of the second ceramic green sheet is sufficient, and the metal layers after the third layer are easily embedded in the ceramic green sheet layer, and the adhesion between the ceramic green sheet layers is increased.

以降は、図3(d)以降の工程を行うことにより、多層セラミック基板10が得られる。   Thereafter, the multilayer ceramic substrate 10 is obtained by performing the steps after FIG.

なお、以上の製造方法によって多層セラミック基板10が製造できるが、これに限られるものではなく、同様の構造を製造できる製造方法であれば、これを使用することができる。   In addition, although the multilayer ceramic substrate 10 can be manufactured with the above manufacturing method, it is not restricted to this, If this is a manufacturing method which can manufacture the same structure, this can be used.

また、上記の例においては、多層セラミック基板の表面付近の構造について言及したが、多層セラミック基板内部の構造や、反対側表面の構造については、前記の焼結工程によって一括して焼結できる構造であれば、任意である。   In the above example, the structure near the surface of the multilayer ceramic substrate was mentioned. However, the structure inside the multilayer ceramic substrate and the structure on the opposite surface can be sintered together by the above-described sintering process. If so, it is optional.

上記の多層セラミック基板を前記の製造方法によって製造した。セラミックグリーンシート材料は、上記のLTCC材料を用い、LTCC材料100重量部に対し、ポリビニルブチラール樹脂15重量部、ジ−n−ブチルフタレート10.5重量部を加えてスラリーを作製し、ドクターブレードによりシート成形した。内部のセラミック層となる第2のセラミックグリーンシートの厚さは20〜190μmの範囲、表層セラミックシートとなる第1のセラミックグリーンシートの厚さは14〜120μmの範囲とした。レーザー加工によってφ60μmの開口部を形成し、この際の開口部の形成可否を評価した。その後、スクリーン印刷によって所望のパターン及びビア配線を形成した。そして、前記の真空積層圧着法を用いて、第1のセラミックグリーンシート(表層セラミックグリーンシート)と第2のセラミックグリーンシート(下層セラミックグリーンシート)との積層を、これらの厚さを変えて多層セラミック基板を製造した。この際、真空積層圧着法における雰囲気の減圧条件は大気圧よりも80kPa減圧とし、積層体には温度70℃において6.1MPaの圧力を60秒間印加した。その後に、セラミックグリーンシートにおける破れや剥離の有無を確認した。   The above multilayer ceramic substrate was manufactured by the above manufacturing method. The ceramic green sheet material is the above LTCC material, and a slurry is prepared by adding 15 parts by weight of polyvinyl butyral resin and 10.5 parts by weight of di-n-butyl phthalate to 100 parts by weight of the LTCC material. A sheet was formed. The thickness of the second ceramic green sheet serving as the internal ceramic layer was in the range of 20 to 190 μm, and the thickness of the first ceramic green sheet serving as the surface ceramic sheet was in the range of 14 to 120 μm. An opening of φ60 μm was formed by laser processing, and whether or not the opening could be formed at this time was evaluated. Thereafter, a desired pattern and via wiring were formed by screen printing. Then, by using the above-mentioned vacuum lamination pressure bonding method, the first ceramic green sheet (surface ceramic green sheet) and the second ceramic green sheet (lower ceramic green sheet) are laminated by changing their thickness. A ceramic substrate was produced. At this time, the pressure reduction condition of the atmosphere in the vacuum lamination pressure bonding method was set to 80 kPa pressure reduction from atmospheric pressure, and a pressure of 6.1 MPa was applied to the laminated body at a temperature of 70 ° C. for 60 seconds. Thereafter, the ceramic green sheet was checked for tearing and peeling.

次に、焼結前多層セラミック体を焼成し、金属めっき層を形成して多層セラミック基板を作製した。この基板に対して、めっき性評価、導通試験評価、絶縁試験による「マイグレーション耐性評価を行った。また、従来のオーバーコート層を用いた多層セラミック基板を製造し(試料No.24)、本発明の実施例の多層セラミック基板と比較した。ここで、試料No.24のオーバーコート層は厚さ12μmのセラミック材とした。このセラミック層は、多層セラミック基板におけるセラミック材にCoを添加して着色したものを用いた。オーバーコート層に隣接したセラミック層の厚さを焼成後で50μm、その下のセラミック層の厚さを焼成後で25μmとした。   Next, the multilayer ceramic body before sintering was fired, a metal plating layer was formed, and a multilayer ceramic substrate was produced. “Migration resistance evaluation was performed on this substrate by plating evaluation, continuity test evaluation, and insulation test. In addition, a multilayer ceramic substrate using a conventional overcoat layer was manufactured (Sample No. 24). The overcoat layer of Sample No. 24 was a ceramic material having a thickness of 12 μm, and this ceramic layer was colored by adding Co to the ceramic material in the multilayer ceramic substrate. The thickness of the ceramic layer adjacent to the overcoat layer was 50 μm after firing, and the thickness of the underlying ceramic layer was 25 μm after firing.

以上の評価結果を表1に示す。なお、ここでの評価基準は以下の通りである。   The above evaluation results are shown in Table 1. The evaluation criteria here are as follows.

(めっき性)
焼成後の各試料に対して、市販の無電解Niめっき液及びAuめっき液を用い、平均膜厚5μmのNiめっき及び平均膜厚0.4μmのAuめっきを施した。めっき後の接続用導体部を電子顕微鏡(SEM)で観察し、接続用導体部に付着しためっきの面積率より、接続用導体部表面の状態を下記の基準で評価し、「良」以上を○とした。
めっきの面積率が100%:優
めっきの面積率が100%未満かつ95%以上:良
めっきの面積率が95%未満:不良
(Plating property)
Each sample after firing was subjected to Ni plating with an average film thickness of 5 μm and Au plating with an average film thickness of 0.4 μm using a commercially available electroless Ni plating solution and Au plating solution. The connection conductor after plating is observed with an electron microscope (SEM), and the state of the surface of the connection conductor is evaluated according to the following criteria from the area ratio of the plating attached to the connection conductor. ○.
Plating area ratio is 100%: Excellent Plating area ratio is less than 100% and 95% or more: Good Plating area ratio is less than 95%: Poor

(導通試験)
めっき後の多層セラミック基板に対して、所望のパターンが接続されているかどうか、全経路について、導通確認を行った。下記の基準で評価し、「良」以上を○とした。
導通試験合格率が100%:優
導通試験合格率が100%未満かつ95%以上:良
導通試験合格率が95%未満:不良
(Continuity test)
Whether or not a desired pattern is connected to the multilayer ceramic substrate after plating was confirmed for all paths. The evaluation was based on the following criteria, and “good” or better was evaluated as “good”.
Continuity test pass rate is 100%: Excellent Continuity test pass rate is less than 100% and 95% or more: Good Continuity test pass rate is less than 95%: Poor

(絶縁試験)
めっき後の多層セラミック基板に対して、表層電極と接続されている端子間に4Vを印加し、85℃、85%相対湿度の高温高湿層に1000時間入れて、表層電極間のリーク電流を測定することで、マイグレーション耐性を評価した。正常電流値が0.01μA以下のところ、この電流値が0.01μAを越えた場合をリーク電流が発生したと認識し、下記の基準で評価し、「良」以上を○とした。
絶縁試験合格率が100%:優
絶縁試験合格率が100%未満かつ95%以上:良
絶縁試験合格率が95%未満:不良
(Insulation test)
Apply 4V between the terminals connected to the surface layer electrodes to the multilayer ceramic substrate after plating, and place it in a high temperature and high humidity layer of 85 ° C. and 85% relative humidity for 1000 hours to reduce the leakage current between the surface layer electrodes. Migration resistance was evaluated by measuring. When the normal current value was 0.01 μA or less, when the current value exceeded 0.01 μA, it was recognized that a leak current was generated, and the evaluation was performed according to the following criteria.
Insulation test pass rate is 100%: Excellent Insulation test pass rate is less than 100% and 95% or more: Good Insulation test pass rate is less than 95%: Poor

表1の結果より、ビア穴形成では、本発明の実施例においては、レーザーによる開口孔径φ60μmのビア穴を形成できた。しかし、表層セラミックグリーンシートが148μmと厚いNo.21では、これを形成することができなかった。   From the results shown in Table 1, in the formation of via holes, via holes having an opening hole diameter of φ60 μm by a laser could be formed in the examples of the present invention. However, the surface ceramic green sheet has a thick 148 μm. In 21 this could not be formed.

上部セラミックシート積層体形成工程では、本発明の実施例である、表層(第1)のグリーンシートの厚さが20〜120μm、第2のグリーンシートの厚さが20μmを越えており、かつ第1のグリーンシートと第2のグリーンシートの厚みの合計が56μmを超えている場合において、破れや剥がれがなく、その後の焼結工程を経て多層セラミック基板を製造することができた。一方、この合計厚さが小さいNo.1、第1のグリーンシートが薄いNo.22では、圧着後の支持フィルム剥離において、シートが破れて積層ができなかった。また、合計厚さが小さいNo.2、No.7、第1のグリーンシートが薄いNo.23では、圧着後の支持フィルム剥離時に、粘着シートと第1のグリーンシート間、あるいは第1のグリーンシートと第2のグリーンシート間に密着不良と思われる空気溜まりが発生した。なお、上記の破れや剥がれがない第1及び第2のグリーンシートの厚さ、及びこれらの合計の厚さの範囲に対応する最表面のセラミック層の厚さ、隣接するセラミック層の厚さ、及びこれらの合計厚さはそれぞれ焼成後の厚さで15〜90μmの範囲、15μmを越え、40μmを越えている。   In the upper ceramic sheet laminate forming step, the thickness of the surface (first) green sheet, which is an example of the present invention, is 20 to 120 μm, the thickness of the second green sheet exceeds 20 μm, and In the case where the total thickness of the first green sheet and the second green sheet exceeded 56 μm, there was no tearing or peeling, and a multilayer ceramic substrate could be manufactured through the subsequent sintering process. On the other hand, this total thickness is small. 1. No. 1 where the first green sheet is thin In No. 22, in the peeling of the support film after pressure bonding, the sheet was broken and could not be laminated. In addition, No. having a small total thickness. 2, no. No. 7, the first green sheet is thin In No. 23, when the support film was peeled after pressure bonding, an air pocket that was considered to be poor adhesion occurred between the adhesive sheet and the first green sheet, or between the first green sheet and the second green sheet. In addition, the thickness of the first and second green sheets that do not break or peel, and the thickness of the outermost ceramic layer corresponding to the total thickness range, the thickness of the adjacent ceramic layer, And the total thickness of these is the range after 15-90 micrometers in thickness after baking, and exceeds 15 micrometers, and exceeds 40 micrometers.

めっき性評価においては、従来のオーバーコート層を用いたNo.24(比較例)の基板において、めっき不良が多発した。これは、本来露出しているべき電極(接続用導体部)の表面にオーバーコート層がかぶっており、めっきされない部分が発生したためである。一方、オーバーコート層を用いない本発明の実施例においては、積層ができなかったNo.1、No.22を除いて電極(接続用導体部)の表面と、表層(第1)のグリーンシートのセラミック表面とが略同一平面上にあると判定でき良好なめっき性が確認できた。   In the evaluation of plating properties, No. 1 using a conventional overcoat layer was used. In the substrate of 24 (Comparative Example), defective plating frequently occurred. This is because the surface of the electrode (connecting conductor portion) that should be exposed is covered with an overcoat layer, and a portion that is not plated is generated. On the other hand, in the examples of the present invention in which no overcoat layer was used, the stacking was not possible. 1, no. It was judged that the surface of the electrode (connecting conductor part) and the ceramic surface of the surface (first) green sheet were substantially on the same plane except for 22, and good plating properties were confirmed.

また、導通試験評価では、本発明の実施例は良好であることが確認された。一方、No.21は、表層におけるφ60μmのビアを形成することができず、導通不良となった。また、No.2、No.7、No.23では、一部に導通不良が確認された。これは、グリーンシート積層時の密着不良に起因して、焼成後の組織にデラミネーションやクラック等の欠陥が発生したためと思われる。   In addition, in the continuity test evaluation, it was confirmed that the examples of the present invention were good. On the other hand, no. No. 21 could not form a 60 μm via in the surface layer, resulting in poor conduction. No. 2, no. 7, no. In 23, poor conduction was confirmed in part. This is presumably because defects such as delamination and cracks occurred in the fired structure due to poor adhesion during green sheet lamination.

図5に、これらの構造の断面SEM写真((a)No.24:従来の多層セラミック基板、(b)No.4:実施例の多層セラミック基板)を示す。従来の多層セラミック基板(a)においては、電流通路となる外部配線93の下部のセラミック層91bは緻密な構造となっているが、上部のオーバーコート層95は緻密でない多孔質となっている。これに対して、実施例(b)では内部配線13は緻密なセラミック層11、12に挟まれた形態となっている。   5 shows cross-sectional SEM photographs of these structures ((a) No. 24: conventional multilayer ceramic substrate, (b) No. 4: multilayer ceramic substrate of Example). In the conventional multilayer ceramic substrate (a), the lower ceramic layer 91b of the external wiring 93 serving as a current path has a dense structure, but the upper overcoat layer 95 is not dense porous. On the other hand, in the embodiment (b), the internal wiring 13 is sandwiched between the dense ceramic layers 11 and 12.

これらの多層セラミック基板についてマイグレーション特性を測定した結果を図6(a:No.24、b:No.4)に示す。ここで、マイグレーションの判定については上記の絶縁試験における絶縁試験不合格率をマイグレーション発生率としてその通電時間依存性を調べた。図6の結果より、比較例の多層セラミック基板においては400時間以上でマイグレーションが発生したのに対し、実施例の多層セラミック基板においては、1000時間においてもマイグレーションは見られなかった。従って、実施例の多層セラミック基板は高い信頼性を有していることが確認された。これは、最表面にある電流経路の周囲を緻密な構造をもったセラミック層で覆ったことに起因する。   The results of measuring the migration characteristics of these multilayer ceramic substrates are shown in FIG. 6 (a: No. 24, b: No. 4). Here, regarding the migration determination, the dependency on the energization time was examined using the insulation test failure rate in the above-described insulation test as the migration occurrence rate. From the results shown in FIG. 6, migration occurred in 400 hours or more in the multilayer ceramic substrate of the comparative example, whereas no migration was observed in 1000 hours in the multilayer ceramic substrate of the example. Therefore, it was confirmed that the multilayer ceramic substrate of the example has high reliability. This is because the current path on the outermost surface is covered with a ceramic layer having a dense structure.

本発明の実施の形態に係る多層セラミック基板の一部の断面図である。1 is a partial cross-sectional view of a multilayer ceramic substrate according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る多層セラミック基板の構造を示す一部の透視斜視図である。1 is a partial perspective view showing a structure of a multilayer ceramic substrate according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る多層セラミック基板の製造方法を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows the manufacturing method of the multilayer ceramic substrate which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る多層セラミック基板の製造方法において用いられる真空積層圧着法の工程を示す図である。It is a figure which shows the process of the vacuum lamination pressure bonding method used in the manufacturing method of the multilayer ceramic substrate which concerns on embodiment of this invention. 比較例(a)と実施例(b)における接続用導体部付近の断面TEM写真である。It is a cross-sectional TEM photograph near the conductor part for a connection in a comparative example (a) and an Example (b). 比較例(a)と実施例(b)におけるマイグレーション発生率を調べた測定結果である。It is the measurement result which investigated the migration incidence in the comparative example (a) and the Example (b). 従来の多層セラミック基板の一例の断面図である。It is sectional drawing of an example of the conventional multilayer ceramic substrate.

符号の説明Explanation of symbols

10、90 多層セラミック基板
11、91a、91b セラミック層
12 表層セラミック層
13、92 内部配線
14、94 ビア配線
15 接続用導体部
16、96 金属めっき層
21、25 セラミックグリーンシート層
22、23、26 金属層
24 表層セラミックグリーンシート
27 下層セラミックグリーンシート
28 上部セラミックシート積層体
29 下部セラミックシート積層体
30 多層セラミック体
40 支持フィルム
41 粘着シート
51 プレス機上部
52 プレス機下部
53 弾性体
93 外部配線
93a パッド部
10, 90 Multilayer ceramic substrate 11, 91a, 91b Ceramic layer 12 Surface ceramic layer 13, 92 Internal wiring 14, 94 Via wiring 15 Conductor portion 16, 96 Metal plating layer 21, 25 Ceramic green sheet layers 22, 23, 26 Metal layer 24 Surface ceramic green sheet 27 Lower ceramic green sheet 28 Upper ceramic sheet laminate 29 Lower ceramic sheet laminate 30 Multilayer ceramic body 40 Support film 41 Adhesive sheet 51 Press machine upper part 52 Press machine lower part 53 Elastic body 93 External wiring 93a Pad Part

Claims (9)

複数のセラミック層が積層され、最表面に接続用導体部を備える多層セラミック基板であって、
ビア配線と、表面に金属めっき層を有する前記接続用導体部とが形成された厚さが15〜90μmの最表面のセラミック層と、
前記最表面のセラミック層よりも厚く、かつ前記最表面のセラミック層に隣接するセラミック層と、
前記最表面のセラミック層と、前記隣接するセラミック層との間に形成され、前記ビア配線によって前記接続用導体部に接続される内部配線とを具備し、
多層セラミック基板の積層方向に見て、前記接続用導体部は前記ビア配線よりも広い面で形成され、
前記ビア配線、前記接続用導体部、及び前記内部配線は、前記隣接するセラミック層の前記最表面のセラミック層と反対側に形成される下部セラミック層中の内部配線とは電気的に独立した状態で互いに接続され、
前記接続用導体部の表面と、前記最表面のセラミック層のセラミック表面とが同一平面上にあることを特徴とする多層セラミック基板。
A multilayer ceramic substrate in which a plurality of ceramic layers are laminated and provided with a conductor part for connection on the outermost surface,
An outermost ceramic layer having a thickness of 15 to 90 μm in which via wiring and the connection conductor portion having a metal plating layer on the surface are formed;
A ceramic layer thicker than the outermost ceramic layer and adjacent to the outermost ceramic layer;
An inner wiring formed between the outermost ceramic layer and the adjacent ceramic layer and connected to the connecting conductor by the via wiring;
When viewed in the stacking direction of the multilayer ceramic substrate, the connecting conductor portion is formed on a surface wider than the via wiring,
The via wiring, the connecting conductor portion, and the internal wiring are electrically independent from the internal wiring in the lower ceramic layer formed on the side of the adjacent ceramic layer opposite to the outermost ceramic layer. Connected to each other,
Multilayer ceramic substrate and the surface of said connecting conductor part, and the ceramic surface of the ceramic layer of the outermost surface, characterized in that on the same plane.
前記最表面のセラミック層と前記隣接するセラミック層の厚さの合計が40μmを越えていることを特徴とする請求項1に記載の多層セラミック基板。 2. The multilayer ceramic substrate according to claim 1, wherein a total thickness of the outermost ceramic layer and the adjacent ceramic layer exceeds 40 μm. 記接続用導体部が最表面において複数個配列され、前記接続用導体部間の最小間隔が200μm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の多層セラミック基板。 Arranging a plurality before Symbol connecting conductor part is the outermost surface, the multilayer ceramic substrate according to claim 1 or 2 minimum spacing between the connecting conductor part is equal to or is 200μm or less. 複数のセラミック層が積層され、接続用導体部が最表面に設けられた多層セラミック基板を焼結によって形成する、多層セラミック基板の製造方法であって、
焼結後に厚さが15〜90μmの最表面のセラミック層となる第1のセラミックグリーンシートの表面に、前記第1のセラミックグリーンシートの内部に、焼結後に前記接続用導体部と内部配線とを接続するビア配線となる金属層と、多層セラミック基板の積層方向に見て前記ビア配線となる金属層よりも広い面で形成される焼結後に前記接続用導体部となる金属層とを形成した表層セラミックグリーンシートを形成する表層セラミックグリーンシート形成工程と、
前記表層セラミックグリーンシートよりも厚く焼結後に前記最表面のセラミック層に隣接するセラミック層となる第2のセラミックグリーンシート上に焼結後に前記内部配線となる金属層を形成した下層セラミックグリーンシートを形成する下層セラミックグリーンシート形成工程と、
前記表層セラミックグリーンシートと下層セラミックグリーンシートとを積層圧着し、前記接続用導体部となる金属層の表面と前記第1のセラミックグリーンシートの表面とが同一平面状にある上部セラミックシート積層体を形成する上部セラミックシート積層体形成工程と、
前記上部セラミックシート積層体とは別途に、前記最表面のセラミック層に隣接するセラミック層と前記最表面のセラミック層とは反対側の面で隣接するセラミック層となる下部セラミックシートを、形成する下部セラミックシート形成工程と、
前記ビア配線となる金属層、前記接続用導体部となる金属層、及び前記内部配線となる金属層が前記下部セラミックシート中の内部配線とは電気的に独立し互いに接続された状態で、前記上部セラミックシート積層体と前記下部セラミックシートからなる未焼結の多層セラミック体を焼成する焼結工程と
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。
A method for producing a multilayer ceramic substrate, comprising: laminating a plurality of ceramic layers and forming a multilayer ceramic substrate having a connecting conductor portion provided on an outermost surface by sintering,
The first ceramic green sheet surface to a thickness after sintering becomes a ceramic layer of the outermost surface of 15 to 90 m, before SL inside the first ceramic green sheets, the connecting conductor portion and the internal wiring after sintering And a metal layer that becomes the connection conductor after sintering formed on a surface wider than the metal layer that becomes the via wiring when viewed in the stacking direction of the multilayer ceramic substrate. A surface ceramic green sheet forming step for forming the formed surface ceramic green sheet;
The superficial ceramic green lower ceramic green sheets forming a metal layer serving as the internal wiring after the sintering the second ceramic green sheet to be the ceramic layer adjacent to the ceramic layer of the outermost thick after sintering the seat A lower ceramic green sheet forming step to be formed;
The superficial ceramic green sheet and the lower layer ceramic green sheets are laminated crimped, said a connecting conductor part to become the surface of the metal layer and the first ceramic green sheet surface is in the same plane upper ceramic sheet laminate Forming an upper ceramic sheet laminate,
Separately from the upper ceramic sheet laminate, a lower ceramic sheet that forms a lower ceramic sheet adjacent to the ceramic layer adjacent to the outermost ceramic layer and an adjacent ceramic layer on the surface opposite to the outermost ceramic layer. A ceramic sheet forming step;
In a state where the metal layer serving as the via wiring, the metal layer serving as the connection conductor portion, and the metal layer serving as the internal wiring are electrically independent from and connected to the internal wiring in the lower ceramic sheet, A sintering step of firing an unsintered multilayer ceramic body comprising the upper ceramic sheet laminate and the lower ceramic sheet ;
A method for producing a multilayer ceramic substrate, comprising:
焼結後の前記接続用導体部の表面に、金属めっき層を形成するめっき工程を有することを特徴とする請求項4に記載の多層セラミック基板の製造方法。 The method for producing a multilayer ceramic substrate according to claim 4, further comprising a plating step of forming a metal plating layer on the surface of the connection conductor portion after sintering . 記第1のセラミックグリーンシートと前記第2のセラミックグリーンシートの厚さの合計が56μmを越えていることを特徴とする請求項4または5に記載の多層セラミック基板の製造方法。 Method for manufacturing a multilayer ceramic substrate according to claim 4 or 5 total pre Symbol thickness of the first ceramic green sheet and the second ceramic green sheet is characterized in that beyond the 56 .mu.m. 前記上部セラミックシート積層体形成工程において、
少なくとも前記表層セラミックグリーンシートを圧着する際と、当該表層セラミックグリーンシートに前記下層セラミックグリーンシートを積層し圧着する際は、減圧雰囲気中で行うことを特徴とする請求項4から請求項6までのいずれか1項に記載の多層セラミック基板の製造方法。
In the upper ceramic sheet laminate forming step,
When pressure-bonding at least the surface ceramic green sheet, and when laminating and pressure-bonding the lower ceramic green sheet on the surface ceramic green sheet are performed in a reduced pressure atmosphere. The manufacturing method of the multilayer ceramic substrate of any one of Claims 1.
請求項1から3までのいずれか1項に記載の多層セラミック基板が用いられ、前記金属めっき層に対して、はんだ付けを用いて表面実装部品が搭載されたことを特徴とする電子部品。   An electronic component comprising the multilayer ceramic substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein a surface mount component is mounted on the metal plating layer by soldering. 前記表面実装部品には、少なくとも半導体チップ、チップコンデンサ、チップ抵抗器のいずれかが含まれることを特徴とする請求項8に記載の電子部品。   The electronic component according to claim 8, wherein the surface mount component includes at least one of a semiconductor chip, a chip capacitor, and a chip resistor.
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