JP4957117B2 - Method for producing multilayer ceramic substrate and composite green sheet for producing multilayer ceramic substrate - Google Patents

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Description

この発明は、多層セラミック基板の製造方法および多層セラミック基板作製用複合グリーンシートに関するもので、特に、いわゆる無収縮プロセスを利用する、多層セラミック基板の製造方法、および多層セラミック基板を製造するために用いられる多層セラミック基板作製用複合グリーンシートに関するものである。   The present invention relates to a method for producing a multilayer ceramic substrate and a composite green sheet for producing a multilayer ceramic substrate, and more particularly to a method for producing a multilayer ceramic substrate using a so-called non-shrinkage process, and to produce a multilayer ceramic substrate. The present invention relates to a composite green sheet for producing a multilayer ceramic substrate.

この発明にとって興味ある多層セラミック基板の製造方法として、特開2003−273513号公報(特許文献1)に記載されたものがある。特許文献1では、いわゆる無収縮プロセスを適用してキャビティ付き多層セラミック基板を製造する方法が記載されている。より詳細には、低温焼結セラミック粉末を含む複数の未焼成セラミック基材層を積層した構造を有するキャビティ付き多層セラミック基板となるべき生の状態にある未焼成積層体が用意され、この未焼成積層体を、難焼結性セラミック粉末を含む外側拘束層で挟み、外側拘束層からの収縮抑制作用を及ぼしながら、未焼成積層体を焼成することが行なわれる。   As a method for manufacturing a multilayer ceramic substrate that is of interest to the present invention, there is one described in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-273513 (Patent Document 1). Patent Document 1 describes a method of manufacturing a multilayer ceramic substrate with a cavity by applying a so-called shrinkless process. More specifically, an unfired laminate is prepared in a raw state to be a multi-layer ceramic substrate with a cavity having a structure in which a plurality of unfired ceramic base layers including a low-temperature sintered ceramic powder are laminated. The laminated body is sandwiched between outer constraining layers containing a hardly sinterable ceramic powder, and the unfired laminated body is fired while exerting a shrinkage suppressing action from the outer constraining layer.

この場合、外側拘束層による収縮抑制作用が弱まる、キャビティの開口端から離れた位置で、比較的高い度合の収縮が生じ、キャビティが不所望に変形することがあるため、キャビティを規定する土手部において、複数の未焼成セラミック基材層間の界面に、難焼結性セラミック粉末を含む層間拘束層を形成し、これによって、キャビティの土手部での不所望な変形を抑制しようとしている。   In this case, since the shrinkage suppressing action by the outer constraining layer is weakened, a relatively high degree of shrinkage occurs at a position away from the opening end of the cavity, and the cavity may be deformed undesirably. In the present invention, an interlayer constrained layer containing a hardly sinterable ceramic powder is formed at the interface between a plurality of unfired ceramic substrate layers, thereby trying to suppress undesired deformation at the bank of the cavity.

焼成工程の後、外側拘束層は、そこに含まれる難焼結性セラミック粉末が焼結していないので、これを容易に除去することができる。他方、層間拘束層に含まれる難焼結性セラミック粉末は、焼成工程において、基材層に含まれるガラスが浸透することにより、互いに固着され、その結果、層間拘束層が緻密化され、基材層と一体化される。   After the firing step, the outer constraining layer can be easily removed because the hardly sinterable ceramic powder contained therein is not sintered. On the other hand, the hardly sinterable ceramic powder contained in the interlayer constrained layer is fixed to each other when the glass contained in the base material layer penetrates in the firing step, and as a result, the interlayer constrained layer is densified, Integrated with the layer.

このようなことから、層間拘束層の厚みは、基材層に含まれるガラスの浸透によって固化されることを可能にする程度の厚みでなければならない。特許文献1では、層間拘束層の好ましい厚みとして、1〜2μm程度の厚みが開示されている。   For this reason, the thickness of the interlayer constrained layer must be such that it can be solidified by the penetration of the glass contained in the substrate layer. In patent document 1, the thickness of about 1-2 micrometers is disclosed as a preferable thickness of an interlayer constrained layer.

したがって、層間拘束層となる未焼成のセラミックグリーンシートは、非常に薄いため、多層セラミック基板となるべき未焼成積層体を作製するための工程でのハンドリングが難しく、特に、キャビティとなるべき貫通孔を形成するためのパンチング工程において、破れや欠けなどの欠陥が発生しやすいという問題を有している。また、同様の割れや欠けは、層間接続導体のための貫通孔を設ける工程においても生じることがある。このように、層間拘束層のためのセラミックグリーンシートに上述のような欠陥が生じると、層間拘束層による収縮抑制効果が弱まるため、得られた多層セラミック基板において、変形、クラック、断線等を生じやすくする原因となる。   Therefore, the unfired ceramic green sheet that serves as an interlayer constraining layer is very thin and is difficult to handle in the process for producing the unfired laminate to be a multilayer ceramic substrate. In the punching process for forming the film, there is a problem that defects such as tearing and chipping tend to occur. Similar cracks and chipping may occur in the process of providing a through hole for the interlayer connection conductor. As described above, when the above-described defects occur in the ceramic green sheet for the interlayer constraining layer, the shrinkage suppressing effect by the interlayer constraining layer is weakened, and thus the resulting multilayer ceramic substrate is deformed, cracked, disconnected, etc. Causes it to be easier.

また、焼成されるべき未焼成積層体に備える、それぞれ生の状態にある基材層および層間拘束層、ならびに外側拘束層は、ともに、有機バインダを含んでおり、焼成工程に先立って、有機バインダを除去するための脱バインダ工程が実施される。この脱バインダ工程において、除去すべき有機バインダの量が多い場合、有機バインダの除去が順調に進まず、無視できない量のカーボンが残留することがある。特に、前述したように、外側拘束層を設けてキャビティ付き多層セラミック基板を製造しようとする場合には、脱バインダ工程で除去すべき有機バインダの量が多くなる。その結果、脱バインダ工程の後の焼成工程において、残留カーボンが原因となって、基材層と層間拘束層との界面で層間剥離が発生するという問題を招くことがある。層間剥離は、得られた多層セラミック基板の信頼性を低下させる。
特開2003−273513号公報
In addition, each of the base material layer, the interlayer constrained layer, and the outer constrained layer, which are provided in the green laminate to be fired, each include an organic binder, and prior to the firing step, the organic binder A binder removal process is performed to remove. In this binder removal step, when the amount of the organic binder to be removed is large, the removal of the organic binder does not proceed smoothly, and a non-negligible amount of carbon may remain. In particular, as described above, when an outer constraining layer is provided to produce a multilayer ceramic substrate with cavities, the amount of organic binder to be removed in the debinding process increases. As a result, in the firing step after the binder removal step, there may be a problem that delamination occurs at the interface between the base material layer and the interlayer constraining layer due to residual carbon. Delamination reduces the reliability of the resulting multilayer ceramic substrate.
JP 2003-273513 A

そこで、この発明の目的は、上述した問題を解決し得る、多層セラミック基板の製造方法を提供しようとすることである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a multilayer ceramic substrate that can solve the above-described problems.

この発明の他の目的は、上述の多層セラミック基板を製造するために用いられる、多層セラミック基板作製用複合グリーンシートを提供しようとすることである。   Another object of the present invention is to provide a composite green sheet for producing a multilayer ceramic substrate, which is used for producing the multilayer ceramic substrate described above.

この発明は、低温焼結セラミック粉末および第1の有機バインダを含む、積層された複数の未焼成セラミック基材層と、その少なくとも一方の主面が未焼成セラミック基材層に接するように位置され、かつ難焼結性セラミック粉末および第2の有機バインダを含む、未焼成セラミック拘束層とを備える、未焼成複合積層体を作製する工程と、第1および第2のバインダを除去するため、未焼成複合積層体を脱バインダ処理する、脱バインダ工程と、次いで、未焼成複合積層体を、未焼成セラミック基材層における低温焼結セラミック粉末が焼結するが、未焼成セラミック拘束層における難焼結性セラミック粉末が実質的に焼結しない温度で焼成する、焼成工程とを備え、上記未焼成複合積層体を作製する工程において、未焼成セラミック基材層の厚みを20〜200μmとし、未焼成セラミック拘束層の厚みを1〜10μmとし、上記焼成工程は、前記未焼成セラミック基材層にて生成されたガラス成分を、前記未焼成セラミック拘束層に浸透させ、それによって、前記未焼成セラミック拘束層を緻密化する工程を備える、多層セラミック基板の製造方法に向けられるものであって、上述した技術的課題を解決するため、未焼成セラミック基材層中の第1の有機バインダとしてアクリル系樹脂を用い、未焼成セラミック拘束層中の第2の有機バインダとしてブチラール系樹脂を用いることを特徴としている。 The present invention is positioned such that a plurality of laminated unfired ceramic substrate layers including a low-temperature sintered ceramic powder and a first organic binder and at least one main surface thereof is in contact with the unfired ceramic substrate layer. And a step of producing an unfired composite laminate comprising an unfired ceramic constraining layer comprising a non-sinterable ceramic powder and a second organic binder, and for removing the first and second binders, A binder removal step for removing the binder from the fired composite laminate, and then sintering the low-temperature sintered ceramic powder in the unfired ceramic base layer into the unfired composite laminate, sinterable ceramic powder is sintered at a temperature not substantially sintered, and a firing step, in the step of producing the green composite laminate, the green ceramic substrate The unfired ceramic constraining layer has a thickness of 20 to 200 μm, and the unfired ceramic constraining layer has a thickness of 1 to 10 μm. The firing step penetrates the unfired ceramic constraining layer with the glass component generated in the unfired ceramic base layer. In order to solve the technical problem described above, the present invention is directed to a method for manufacturing a multilayer ceramic substrate comprising a step of densifying the green ceramic constraining layer. An acrylic resin is used as the first organic binder, and a butyral resin is used as the second organic binder in the unfired ceramic constraining layer.

この発明は、キャビティ付き多層セラミック基板の製造方法において特に有利に適用される。この場合、未焼成複合積層体は、平板部および土手部からなるキャビティ構造を有するものであるが、未焼成セラミック拘束層が少なくとも土手部に設けられることが好ましい。   The present invention is particularly advantageously applied to a method of manufacturing a multilayer ceramic substrate with a cavity. In this case, the unfired composite laminate has a cavity structure composed of a flat plate portion and a bank portion, but it is preferable that an unfired ceramic constraining layer is provided at least on the bank portion.

この発明は、前述したように、外側拘束層を用いた多層セラミック基板の製造方法に有利に適用される。すなわち、脱バインダ工程の前に、未焼成複合積層体の少なくとも一方主面上に、難焼結性セラミック粉末および有機バインダを含む未焼成セラミック外側拘束層を設ける工程が実施され、焼成工程の後に、未焼成セラミック外側拘束層を除去する工程が実施される。   As described above, the present invention is advantageously applied to a method for manufacturing a multilayer ceramic substrate using an outer constraining layer. That is, before the binder removal step, a step of providing a non-sintered ceramic outer constraining layer containing a non-sinterable ceramic powder and an organic binder on at least one main surface of the unfired composite laminate is performed, and after the firing step A step of removing the unfired ceramic outer constraining layer is performed.

この発明において、低温焼結セラミック粉末は、セラミック粉末およびガラス粉末を含むことが好ましい。   In the present invention, the low-temperature sintered ceramic powder preferably includes a ceramic powder and a glass powder.

また、未焼成複合積層体を作製する工程において、未焼成セラミック基材層および/または未焼成セラミック拘束層に関連して、金、銀または銅を主成分とする導体パターンを形成する工程が実施されることが好ましい。   In addition, in the step of producing the unfired composite laminate, a step of forming a conductor pattern mainly composed of gold, silver, or copper is performed in relation to the unfired ceramic base layer and / or the unfired ceramic constraining layer. It is preferred that

また、焼成工程の後に、未焼成複合積層体を焼成して得られた複合積層体の少なくとも一方主面上に、表面実装型電子部品を搭載する工程がさらに実施されてもよい。   In addition, after the firing step, a step of mounting the surface mount electronic component may be further performed on at least one main surface of the composite laminate obtained by firing the unfired composite laminate.

この発明は、また、上述したような多層セラミック基板を製造するために用いられる、多層セラミック基板作製用複合グリーンシートにも向けられる。   The present invention is also directed to a composite green sheet for producing a multilayer ceramic substrate, which is used for producing a multilayer ceramic substrate as described above.

この発明に係る多層セラミック基板作製用複合グリーンシートは、キャリアフィルムによって保持されている形態をなすものであって、低温焼結セラミック粉末および第1の有機バインダを含む、厚み20〜200μmの未焼成セラミック基材層と、その少なくとも一方の主面が未焼成セラミック基材層に接するように位置され、かつ難焼結性セラミック粉末および第2の有機バインダを含む、厚み1〜10μmの未焼成セラミック拘束層とを備え、多層セラミック基板を得るための焼成工程において、未焼成セラミック基材層にて生成されたガラス成分を、未焼成セラミック拘束層に浸透させ、それによって、未焼成セラミック拘束層を緻密化するようにされる。そして、未焼成セラミック基材層中の第1の有機バインダとしてアクリル系樹脂が用いられ、未焼成セラミック拘束層中の第2の有機バインダとしてブチラール系樹脂が用いられることを特徴としている。 The composite green sheet for producing a multilayer ceramic substrate according to the present invention has a form held by a carrier film, and includes a low-temperature sintered ceramic powder and a first organic binder and has an unfired thickness of 20 to 200 μm. A non-fired ceramic having a thickness of 1 to 10 μm , including a ceramic base material layer, at least one main surface thereof being in contact with the non-fired ceramic base material layer, and comprising a non-sinterable ceramic powder and a second organic binder In the firing step for obtaining a multilayer ceramic substrate, the glass component produced in the unfired ceramic base layer is infiltrated into the unfired ceramic restraint layer, thereby forming the unfired ceramic restraint layer. To be densified. An acrylic resin is used as the first organic binder in the unfired ceramic base layer, and a butyral resin is used as the second organic binder in the unfired ceramic constraining layer.

この発明では、未焼成セラミック基材中の第1の有機バインダとしてアクリル系樹脂を用い、未焼成セラミック拘束層中の第2の有機バインダとしてブチラール系樹脂を用いる、というように、2種類の有機バインダを使い分けることが行なわれる。アクリル系樹脂とブチラール系樹脂との各々の脱バインダ工程での除去の挙動を比較すると、アクリル系樹脂は、熱分解系バインダ樹脂の範疇に属するもので、主に熱によるポリマー分解によって気化する反応、すなわち熱分解反応によって除去される。他方、ブチラール系樹脂は、燃焼系バインダ樹脂の範疇に属するもので、樹脂中の炭素が酸素と結合し、二酸化炭素または一酸化炭素を生じる反応、すなわち燃焼反応によって除去されるものである。   In this invention, two types of organic materials are used, such as using an acrylic resin as the first organic binder in the unfired ceramic substrate and using a butyral resin as the second organic binder in the unfired ceramic constraining layer. Different binders are used. Comparing the removal behavior of acrylic resin and butyral resin in each binder removal process, acrylic resin belongs to the category of thermal decomposition binder resin, and is a reaction that is mainly vaporized by polymer decomposition due to heat. That is, it is removed by a thermal decomposition reaction. On the other hand, butyral resins belong to the category of combustion binder resins, and are removed by a reaction in which carbon in the resin is combined with oxygen to generate carbon dioxide or carbon monoxide, that is, a combustion reaction.

そのため、一般に、アクリル系樹脂の方が脱脂性に優れている。なぜなら、所定温度に達すると、樹脂の分解(脱脂)が一気に進むためである。これに対して、ブチラール系樹脂は、雰囲気中の酸素と結び付かないと燃焼が生じず、そのため、燃焼(脱脂)が徐々に進むことになる。   Therefore, in general, the acrylic resin is more excellent in degreasing properties. This is because when the temperature reaches a predetermined temperature, the decomposition (degreasing) of the resin proceeds at a stretch. On the other hand, the butyral resin does not burn unless it is combined with oxygen in the atmosphere, and therefore combustion (degreasing) gradually proceeds.

一方、未焼成セラミック拘束層において、より大きい拘束力を得ようとする場合、そこに含まれる難焼結性セラミック粉末の粉体密度が高い方が良く、粉体密度を高くするには、有機バインダ量を少なくする必要がある。このような状況の下、ブチラール系樹脂は、アクリル系樹脂と比較して、バインダとしての強度が高い。そのため、ブチラール系樹脂によれば、たとえ少量でも、未焼成セラミック拘束層となるセラミックグリーンシートにおいて、比較的高い強度を得ることができる。   On the other hand, when trying to obtain a greater restraining force in the unfired ceramic constrained layer, it is better that the powder density of the hardly sinterable ceramic powder contained therein is higher. It is necessary to reduce the amount of binder. Under such circumstances, the butyral resin has a higher strength as a binder than the acrylic resin. Therefore, according to the butyral resin, a relatively high strength can be obtained even in a small amount in the ceramic green sheet serving as the unfired ceramic constraining layer.

要約すれば、未焼成セラミック拘束層においてブチラール系樹脂を用いることにより、それを薄くしても、未焼成セラミック基材層となるセラミックグリーンシートの強度を確保し、ハンドリング時の破れや欠けなどの欠陥の発生を抑制することができ、また、未焼成セラミック拘束層での粉体密度を高くし、大きな拘束力が得られるようにすることができる。他方、未焼成セラミック基材層では、脱脂性に優れたアクリル系樹脂が用いられるので、未焼成セラミック複合積層体において、未焼成セラミック基材層の体積割合が高くなっても、脱バインダ工程を順調に進めることができ、残留カーボンに起因する基材層と拘束層との界面での層間剥離を有利に抑制することができる。   In summary, by using a butyral resin in the unfired ceramic constraining layer, even if it is thinned, the strength of the ceramic green sheet that becomes the unfired ceramic base layer is ensured, and tearing and chipping during handling The generation of defects can be suppressed, and the powder density in the unfired ceramic constraining layer can be increased so that a large restraining force can be obtained. On the other hand, since an acrylic resin excellent in degreasing properties is used in the unfired ceramic base material layer, even if the volume ratio of the unfired ceramic base material layer is increased in the unfired ceramic composite laminate, the binder removal step is performed. It can proceed smoothly, and delamination at the interface between the base material layer and the constraining layer due to residual carbon can be advantageously suppressed.

この発明において、未焼成複合積層体がキャビティ構造を有していて、未焼成セラミック拘束層が少なくともキャビティの土手部に設けられていると、キャビティにおいて不所望な変形のない、あるいは変形の少ない多層セラミック基板を得ることができる。   In the present invention, when the unfired composite laminate has a cavity structure and the unfired ceramic constraining layer is provided at least on the bank of the cavity, the multilayer is free of undesired deformation or little deformation in the cavity. A ceramic substrate can be obtained.

また、この発明によれば、焼成工程において、未焼成セラミック基材層にて生成されたガラス成分が未焼成セラミック拘束層に浸透し、それによって、未焼成セラミック拘束層が緻密化されるので、得られた多層セラミック基板の機械的強度を高めることができる。 Further, according to the present invention, in the firing step, the unfired glass component generated in the ceramic base layer penetrates the unfired ceramic constraining layer, thereby, the green ceramic constraining layer is densified, The mechanical strength of the obtained multilayer ceramic substrate can be increased.

また、この発明によれば、未焼成セラミック拘束層を未焼成セラミック基材層より薄くし、20〜200μmの厚みを有する未焼成セラミック基材層に対して、未焼成セラミック拘束層の厚みが1〜10μmとされるので、焼成工程において、未焼成セラミック基材層において十分な量のガラス成分を生成させることができるとともに、未焼成セラミック拘束層の全域に、このようなガラス成分を容易に浸透させることができる。 Further, according to the present invention, the unfired ceramic constraining layer is thinner than the unfired ceramic base material layer, and the thickness of the unfired ceramic constraining layer is 1 with respect to the unfired ceramic base material layer having a thickness of 20 to 200 μm. because are 10 .mu.m, in the baking step, it is possible to produce a glass component in an amount sufficient in the green ceramic substrate layers, the entire region of the green ceramic constraining layer, such glass components easily penetrate Can be made.

未焼成セラミック基材層に含まれる低温焼結セラミック粉末が、セラミック粉末およびガラス粉末を含むとき、焼成工程において、ガラス成分を容易に生成することができる。   When the low-temperature sintered ceramic powder contained in the unfired ceramic substrate layer contains ceramic powder and glass powder, a glass component can be easily generated in the firing step.

未焼成複合積層体に、金、銀または銅を主成分とする導体パターンが形成されていると、このような導体パターンは、多層セラミック基板を得るための焼成と同時焼成が可能であり、また、導体パターンの電気抵抗を低くすることができるので、導体パターンの電気抵抗に起因する挿入損失を低減することができる。   When a conductor pattern mainly composed of gold, silver or copper is formed on the unfired composite laminate, such a conductor pattern can be fired simultaneously with firing to obtain a multilayer ceramic substrate, and Since the electric resistance of the conductor pattern can be lowered, insertion loss due to the electric resistance of the conductor pattern can be reduced.

この発明に係る多層セラミック基板作製用複合グリーンシートによれば、多層セラミック基板の製造のために作製される未焼成複合積層体を能率的に作製することが可能になる。   According to the composite green sheet for producing a multilayer ceramic substrate according to the present invention, an unfired composite laminate produced for producing a multilayer ceramic substrate can be efficiently produced.

図1は、この発明に係る製造方法が適用されて製造された多層セラミック基板の第1の例を示す断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first example of a multilayer ceramic substrate manufactured by applying the manufacturing method according to the present invention.

図1に示した多層セラミック基板1は、積層された複数の基材層2と、その少なくとも一方の主面が基材層2に接するように位置される拘束層3と、基材層2の主面方向に延びるように形成される導体膜4とを備える積層構造を有する、複合積層体5を備えている。複合積層体5の内部には、導体膜4の特定のものに電気的に接続されながら、特定の基材層2および拘束層3を厚み方向に貫通するように、いくつかのビアホール導体6が設けられている。この実施形態では、基材層2と拘束層3とは交互に積層されている。また、拘束層3は基材層2より薄くされる。   A multilayer ceramic substrate 1 shown in FIG. 1 includes a plurality of stacked base material layers 2, a constraining layer 3 positioned so that at least one main surface thereof is in contact with the base material layer 2, A composite laminate 5 having a laminate structure including a conductor film 4 formed so as to extend in the main surface direction is provided. Inside the composite laminate 5, several via-hole conductors 6 are formed so as to penetrate the specific base material layer 2 and the constraining layer 3 in the thickness direction while being electrically connected to a specific one of the conductor films 4. Is provided. In this embodiment, the base material layers 2 and the constraining layers 3 are alternately laminated. Further, the constraining layer 3 is made thinner than the base material layer 2.

基材層2は、ガラスセラミックのような低温焼結セラミック材料から構成される。他方、拘束層3は、基材層2を構成する低温焼結セラミック材料の焼結温度では実質的に焼結しない、たとえばアルミナ、ジルコニア等の難焼結性セラミック粉末の集合体をもって構成される。すなわち、拘束層3は、基材層2において生成されたガラス成分が拘束層3に浸透し、難焼結性セラミック粉末が互いに固着された状態にある。   The base material layer 2 is composed of a low-temperature sintered ceramic material such as glass ceramic. On the other hand, the constraining layer 3 is constituted by an aggregate of hardly sinterable ceramic powders such as alumina and zirconia, which are not substantially sintered at the sintering temperature of the low-temperature sintered ceramic material constituting the base material layer 2. . That is, the constraining layer 3 is in a state in which the glass component generated in the base material layer 2 penetrates into the constraining layer 3 and the hardly sinterable ceramic powders are fixed to each other.

導体膜4およびビアホール導体6のような導体パターンは、導電性ペーストを焼結させて得られるもので、この導電性ペーストに含まれる導電成分としては、好ましくは、金、銀または銅を主成分とするものが用いられる。   Conductive patterns such as the conductive film 4 and the via-hole conductor 6 are obtained by sintering a conductive paste. The conductive component contained in the conductive paste is preferably composed mainly of gold, silver, or copper. Is used.

複合積層体5の上方主面上には、表面実装型電子部品としてのチップ部品8および9が搭載される。チップ部品8および9は、複合積層体5の上方主面上に形成された導体膜4に電気的に接続される。複合積層体5の下方主面上に形成された導体膜は、この多層セラミック基板1を、マザーボード上に実装するとき、多層セラミック基板1をマザーボードに電気的に接続しかつ機械的に固定するために用いられる。   On the upper main surface of the composite laminate 5, chip components 8 and 9 as surface mount electronic components are mounted. Chip components 8 and 9 are electrically connected to conductor film 4 formed on the upper main surface of composite laminate 5. The conductor film formed on the lower main surface of the composite laminate 5 is used to electrically connect and mechanically fix the multilayer ceramic substrate 1 to the motherboard when the multilayer ceramic substrate 1 is mounted on the motherboard. Used for.

多層セラミック基板1は、次のように製造される。   The multilayer ceramic substrate 1 is manufactured as follows.

まず、図1に示した複合積層体5の生の状態のものが用意される。複合積層体5の生の状態のもの、すなわち未焼成複合積層体5aは図2に示されている。図2を参照して、未焼成複合積層体5は、基材層2となる未焼成セラミック基材層2aと、拘束層3となる未焼成セラミック拘束層3aと、導体膜4となる未焼成導体膜4aと、ビアホール導体6となる未焼成ビアホール導体6aとを備えている。   First, a raw material of the composite laminate 5 shown in FIG. 1 is prepared. The raw state of the composite laminate 5, ie, the unfired composite laminate 5a is shown in FIG. Referring to FIG. 2, the unfired composite laminate 5 includes an unfired ceramic base layer 2 a that becomes the base layer 2, an unfired ceramic constrained layer 3 a that becomes the constraining layer 3, and an unfired that becomes the conductor film 4. A conductive film 4 a and an unfired via-hole conductor 6 a that becomes the via-hole conductor 6 are provided.

未焼成セラミック基材層2aは、たとえばセラミック粉末およびガラス粉末からなる低温焼結セラミック粉末ならびに第1の有機バインダを含むもので、第1の有機バインダとしてアクリル系樹脂が用いられる。未焼成セラミック拘束層3aは、前述したような難焼結性セラミック粉末および第2の有機バインダを含むもので、第2の有機バインダとしてブチラール系樹脂が用いられる。未焼成導体膜4aおよび未焼成ビアホール導体6aは、前述したように、好ましくは、金、銀または銅を主成分とする導電成分を含む導電性ペーストから構成される。   The unfired ceramic base layer 2a includes a low-temperature sintered ceramic powder made of, for example, ceramic powder and glass powder and a first organic binder, and an acrylic resin is used as the first organic binder. The unfired ceramic constraining layer 3a includes the hard-to-sinter ceramic powder and the second organic binder as described above, and a butyral resin is used as the second organic binder. As described above, the unfired conductor film 4a and the unfired via-hole conductor 6a are preferably made of a conductive paste containing a conductive component mainly composed of gold, silver, or copper.

未焼成複合積層体5aを作製するため、典型的には、未焼成セラミック基材層2aとなるべき基材層用グリーンシートと未焼成セラミック拘束層3aとなるべき拘束層用グリーンシートとが用意される。この場合、たとえば、基材層用グリーンシート上に拘束層用グリーンシートが成形され、あるいはその逆の成形順序によって得られた複合グリーンシートの状態で用意されてもよい。なお、複合グリーンシートの詳細については後述する。次に、所定のグリーンシートまたは複合グリーンシートに、未焼成ビアホール導体6aを形成するため、貫通孔が設けられ、そこに導電性ペーストが充填され、また、未焼成導体膜4aを形成するため、導電性ペーストが印刷される。そして、グリーンシートまたは複合グリーンシートが所定の順序で積層され、圧着されることによって、未焼成複合積層体5aが得られる。   In order to produce the unfired composite laminate 5a, typically, a green sheet for the base layer to be the unfired ceramic base layer 2a and a green sheet for the constraining layer to be the unfired ceramic constraining layer 3a are prepared. Is done. In this case, for example, the constraining layer green sheet may be formed on the base layer green sheet, or may be prepared in the state of a composite green sheet obtained by the reverse forming order. Details of the composite green sheet will be described later. Next, in order to form an unfired via-hole conductor 6a in a predetermined green sheet or composite green sheet, a through hole is provided, and a conductive paste is filled therein, and an unfired conductor film 4a is formed. A conductive paste is printed. And a green sheet or a composite green sheet is laminated | stacked in a predetermined order, and the unbaking composite laminated body 5a is obtained by crimping | bonding.

次に、上述の第1のバインダとしてのアクリル系樹脂および第2のバインダとしてのブチラール系樹脂を除去するため、未焼成複合積層体5aが、たとえば、大気中において、300〜500℃の温度で脱バインダ処理される。   Next, in order to remove the acrylic resin as the first binder and the butyral resin as the second binder, the unfired composite laminate 5a is, for example, at a temperature of 300 to 500 ° C. in the air. The binder is removed.

上述した脱バインダ工程において、未焼成複合積層体5aの体積の大半を占める未焼成セラミック基材層2aが、バインダとして、脱脂性に優れたアクリル系樹脂を用いているので、脱バインダ処理を順調に進めることができる。   In the binder removal process described above, since the unfired ceramic base material layer 2a occupying most of the volume of the unfired composite laminate 5a uses an acrylic resin excellent in degreasing properties as a binder, the binder removal treatment is smoothly performed. Can proceed.

次に、未焼成複合積層体5aが焼成される。この焼成工程において付与される温度条件は、焼成工程の結果、未焼成セラミック基材層2aにおける低温焼結セラミック粉末が焼結するが、未焼成セラミック拘束層3aにおける難焼結性セラミック粉末が実質的に焼結しないように選ばれる。   Next, the unfired composite laminate 5a is fired. The temperature condition given in this firing step is that the low-temperature sintered ceramic powder in the unfired ceramic base layer 2a is sintered as a result of the firing step, but the hardly sinterable ceramic powder in the unfired ceramic constraining layer 3a is substantially Is chosen not to sinter.

焼成工程によって、未焼成セラミック基材層2aに含まれるガラス成分の一部は、未焼成セラミック拘束層3aの全域に拡散あるいは流動し、これによって未焼成セラミック拘束層3aに含まれる難焼結性セラミック粉末が互いに固着され、その結果、未焼成セラミック拘束層3aが緻密化されることが好ましい。このように、未焼成セラミック基材層2aに含まれる限られた量のガラス成分を、未焼成セラミック拘束層3aの全域に浸透させることを容易にするためには、未焼成セラミック基材層2aの厚みを20〜200μmとしながら、未焼成セラミック拘束層3aの厚みを1〜10μmとすることが好ましい。   Due to the firing step, a part of the glass component contained in the unfired ceramic base layer 2a diffuses or flows throughout the unfired ceramic constraining layer 3a, thereby causing poor sinterability contained in the unfired ceramic constraining layer 3a. It is preferred that the ceramic powders adhere to each other and as a result, the green ceramic constraining layer 3a is densified. Thus, in order to make it easy for the limited amount of glass component contained in the unfired ceramic base layer 2a to permeate the entire area of the unfired ceramic constraining layer 3a, the unfired ceramic base layer 2a It is preferable that the thickness of the unfired ceramic constraining layer 3a is 1 to 10 μm while the thickness is 20 to 200 μm.

焼成工程において、未焼成セラミック拘束層3aに含まれる難焼結性セラミック粉末は実質的に焼結しないため、未焼成セラミック拘束層3aないし拘束層3には実質的な収縮が生じない。したがって、未焼成セラミック拘束層3aないし拘束層3は、未焼成セラミック基材層2aないし基材層2に対して、収縮抑制作用を及ぼし、その主面方向での収縮を抑制する。   In the firing step, the hardly sinterable ceramic powder contained in the unfired ceramic constraining layer 3a is not substantially sintered, so that no substantial shrinkage occurs in the unfired ceramic constraining layer 3a or constraining layer 3. Accordingly, the unfired ceramic constraining layer 3a to constraining layer 3 exerts a shrinkage suppressing action on the unfired ceramic base material layer 2a to the base material layer 2 and suppresses shrinkage in the main surface direction.

ここで、未焼成セラミック拘束層3aに含まれる有機バインダとしてのブチラール系樹脂は、少量であっても未焼成セラミック拘束層3aに所定の強度を与えることができるので、未焼成セラミック拘束層3aにおける難焼結性セラミック粉末の粉体密度を高めることができ、そのため、大きな拘束力を及ぼすことが可能であることに注目すべきである。このことから、得られた焼結後の複合積層体5に不所望な変形が生じにくくなり、寸法精度を高めることができる。   Here, since the butyral resin as the organic binder contained in the unfired ceramic constraining layer 3a can give a predetermined strength to the unfired ceramic constraining layer 3a even in a small amount, It should be noted that the powder density of the hardly sinterable ceramic powder can be increased, and therefore a large restraining force can be exerted. From this, it becomes difficult to produce an undesired deformation in the obtained composite laminate 5 after sintering, and the dimensional accuracy can be improved.

上述した寸法精度のさらなる向上を図るため、未焼成複合積層体5aの少なくとも一方主面上に、図2において想像線で示すように、未焼成セラミック外側拘束層7aを設けた状態で焼成工程を実施してもよい。未焼成セラミック外側拘束層7aは、未焼成セラミック拘束層3aの場合と同様、難焼結性セラミック粉末および有機バインダを含むもので、有機バインダとしては、好ましくは、ブチラール系樹脂が用いられる。未焼成セラミック外側層7aの厚みは、特に限定されないが、十分な拘束量を備えていること、および脱バインダが円滑に進むことを考慮すると、50〜500μmの範囲に選ばれることが好ましい。   In order to further improve the dimensional accuracy described above, the firing step is performed in a state where the unfired ceramic outer constraining layer 7a is provided on at least one main surface of the unfired composite laminate 5a as indicated by an imaginary line in FIG. You may implement. As in the case of the unfired ceramic constraining layer 3a, the unfired ceramic outer constraining layer 7a includes a non-sinterable ceramic powder and an organic binder, and a butyral resin is preferably used as the organic binder. The thickness of the unfired ceramic outer layer 7a is not particularly limited, but is preferably selected in the range of 50 to 500 μm in consideration of having a sufficient amount of restraint and smooth progress of the binder removal.

未焼成セラミック外側層7aは、焼成工程の後、超音波洗浄等の方法によって除去される。なお、図2に示した未焼成複合積層体5aでは、未焼成セラミック拘束層3aが最も外側に位置されていたが、未焼成セラミック外側拘束層7aが設けられる場合には、未焼成セラミック基材層2aが最も外側に位置されるように積層されることが好ましい。   The unfired ceramic outer layer 7a is removed by a method such as ultrasonic cleaning after the firing step. In the unfired composite laminate 5a shown in FIG. 2, the unfired ceramic constraining layer 3a is positioned on the outermost side, but when the unfired ceramic outer constraining layer 7a is provided, the unfired ceramic substrate It is preferable to laminate so that the layer 2a is located on the outermost side.

次に、複合積層体5の上方主面上に、チップ部品8および9が搭載され、図1に示した多層セラミック基板1が完成される。   Next, chip components 8 and 9 are mounted on the upper main surface of the composite laminate 5, and the multilayer ceramic substrate 1 shown in FIG. 1 is completed.

図3は、この発明に係る製造方法が適用されて製造された多層セラミック基板の第2の例を示す断面図である。図4は、図2に対応する図であって、図3に示した多層セラミック基板11に備える複合積層体15を得るために作製される未焼成複合積層体15aを示す断面図である。図3および図4において、図1および図2に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing a second example of the multilayer ceramic substrate manufactured by applying the manufacturing method according to the present invention. FIG. 4 is a view corresponding to FIG. 2 and a cross-sectional view showing an unfired composite laminate 15a produced in order to obtain the composite laminate 15 provided in the multilayer ceramic substrate 11 shown in FIG. 3 and 4, elements corresponding to those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図3に示した多層セラミック基板11は、そこに備える複合積層体15が平板部21および土手部22からなるキャビティ構造を有することを特徴としている。複合積層体15に設けられたキャビティ23の内部には、チップ部品24が収容されかつ実装される。   The multilayer ceramic substrate 11 shown in FIG. 3 is characterized in that the composite laminate 15 provided therein has a cavity structure including a flat plate portion 21 and a bank portion 22. A chip component 24 is accommodated and mounted in the cavity 23 provided in the composite laminate 15.

未焼成複合積層体15aを得るため、キャビティ23となるべき貫通孔が設けられたグリーンシートを一部において積層することを除いて、前述した未焼成複合積層体5aの場合と同様の工程が実施され、また、同様の脱バインダ工程および焼成工程が実施され、焼結した複合積層体15が得られる。   In order to obtain the unfired composite laminate 15a, the same steps as in the case of the unfired composite laminate 5a described above were performed except that a green sheet provided with a through hole to be the cavity 23 was partially laminated. Moreover, the same binder removal process and baking process are implemented, and the sintered composite laminated body 15 is obtained.

なお、未焼成複合積層体15aにおいて、未焼成セラミック拘束層3aが平板部21および土手部22の双方に設けられたが、この実施形態では、未焼成セラミック拘束層3aが土手部22に設けられていることが重要である。したがって、平板部21に設けられた未焼成セラミック拘束層3aについては、その少なくとも一部が省略されてもよい。少なくとも土手部22に未焼成セラミック拘束層3aが設けられることによって、焼成時に変形しやすいキャビティ23の不所望な変形を効果的に防止することができる。   In the unfired composite laminate 15a, the unfired ceramic constraining layer 3a is provided on both the flat plate portion 21 and the bank portion 22, but in this embodiment, the unfired ceramic constraining layer 3a is provided on the bank portion 22. It is important that Therefore, at least a part of the unfired ceramic constraining layer 3a provided on the flat plate portion 21 may be omitted. By providing the unfired ceramic constraining layer 3a at least on the bank 22, it is possible to effectively prevent undesired deformation of the cavity 23 that is easily deformed during firing.

前述した多層セラミック基板1または11を製造するにあたって、生の状態にある未焼成複合積層体5aまたは15aを作製するため、基材層2および拘束層3の各々となるべきグリーンシートを1層ずつ積層することも考えられるが、好ましくは、以下に説明するように、複合グリーンシートの状態で用意され、この複合グリーンシートを用いて未焼成複合積層体5aまたは15aを作製するようにされる。   In producing the multilayer ceramic substrate 1 or 11 described above, one green sheet to be each of the base material layer 2 and the constraining layer 3 is prepared to produce the green composite laminate 5a or 15a in a raw state. Although it can be considered to be laminated, it is preferably prepared in a state of a composite green sheet as described below, and the unfired composite laminate 5a or 15a is produced using this composite green sheet.

図5ないし図8には、複合グリーンシートのいくつかの例が断面図で示されている。図5ないし図8において、図1に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付している。また、図5ないし図8においては、導体膜やビアホール導体の図示が省略されている。   5 to 8 show some examples of composite green sheets in cross-sectional views. 5 to 8, elements corresponding to those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. Further, in FIGS. 5 to 8, illustration of the conductor film and the via hole conductor is omitted.

図5ないし図8には、たとえばポリエチレンテレフタレートからなるキャリアフィルム25が図示されている。キャリアフィルム25は、たとえば未焼成セラミック基材層2aとなるべきセラミックスラリーをシート状に成形する際に用いられ、また、成形された後のグリーンシートの取り扱いを容易にする。キャリアフィルム25は、未焼成複合積層体5aまたは15aを得るための積層工程を終えた段階では剥離され除去される。   5 to 8 show a carrier film 25 made of, for example, polyethylene terephthalate. The carrier film 25 is used, for example, when a ceramic slurry to be the unfired ceramic base layer 2a is formed into a sheet shape, and facilitates handling of the green sheet after being formed. The carrier film 25 is peeled off and removed at the stage where the lamination process for obtaining the unfired composite laminate 5a or 15a is completed.

図5に示した複合グリーンシート26は、キャリアフィルム25上に、未焼成セラミック基材層2aとなるべきグリーンシートが成形され、その後、必要に応じて乾燥され、次いで、未焼成セラミック基材層2a上に、未焼成セラミック拘束層3aとなるべきグリーンシートが成形されることによって得られたものである。この複合グリーンシート26の場合、図示しないが、未焼成セラミック拘束層3a上に導体膜を形成することが容易である。   In the composite green sheet 26 shown in FIG. 5, a green sheet to be the unfired ceramic base material layer 2a is formed on the carrier film 25, and then dried as necessary, and then the unfired ceramic base material layer. This is obtained by forming a green sheet to be the unfired ceramic constraining layer 3a on 2a. In the case of this composite green sheet 26, although not shown, it is easy to form a conductor film on the unfired ceramic constraining layer 3a.

上述した未焼成セラミック基材層2aとなるべきグリーンシートの成形と未焼成セラミック拘束層3aとなるべきグリーンシートの成形とは、一連の工程をもって実施してもよいが、未焼成セラミック基材層2aとなるべきグリーンシートを成形した後、未焼成セラミック基材層2aとなるべきグリーンシートを保持するキャリアフィルム25を、一旦、ロール状に巻き、その後、ロールから未焼成セラミック基材層2aとなるべきグリーンシートをキャリアフィルム25とともに引き出し、未焼成セラミック拘束層3aとなるべきグリーンシートを成形するようにしてもよい。このことは、図6ないし図8を参照して説明する他の複合グリーンシート27〜29の場合についても言える。   The green sheet forming to be the unfired ceramic base layer 2a and the green sheet forming to be the unfired ceramic constraining layer 3a may be performed in a series of steps. After forming the green sheet to be 2a, the carrier film 25 holding the green sheet to be the unfired ceramic base layer 2a is once wound into a roll shape, and then the unfired ceramic base layer 2a and The green sheet to be formed may be drawn together with the carrier film 25, and the green sheet to be the unfired ceramic constraining layer 3a may be formed. This also applies to the case of other composite green sheets 27 to 29 described with reference to FIGS.

図6に示した複合グリーンシート27は、キャリアフィルム25上に、未焼成セラミック拘束層3aとなるべきグリーンシートが成形され、その後、必要に応じて乾燥され、次いで、未焼成セラミック基材層2aとなるべきグリーンシートが成形されることによって得られたものである。この複合グリーンシート27の場合、図示しないが、未焼成セラミック基材層2a上に導体膜を形成することが容易である。   In the composite green sheet 27 shown in FIG. 6, a green sheet to be the unfired ceramic constraining layer 3a is formed on the carrier film 25, and then dried as necessary, and then the unfired ceramic base layer 2a. It is obtained by forming a green sheet to be. In the case of this composite green sheet 27, although not shown, it is easy to form a conductor film on the unfired ceramic base layer 2a.

なお、図5に示した複合グリーンシート26と図6に示した複合グリーンシート27とは、キャリアフィルム25を除去した状態では、互いに同じ積層構造を有している。   Note that the composite green sheet 26 shown in FIG. 5 and the composite green sheet 27 shown in FIG. 6 have the same laminated structure when the carrier film 25 is removed.

図7に示した複合グリーンシート28は、キャリアフィルム25上に、未焼成セラミック拘束層3aとなるべきグリーンシート、未焼成セラミック基材層2aとなるべきグリーンシート、および未焼成セラミック拘束層3aとなるべきグリーンシートが、この順序で成形されることによって得られたものである。この複合グリーンシート28の場合、図示しないが、未焼成セラミック拘束層3a上に導体膜を形成することが容易である。   The composite green sheet 28 shown in FIG. 7 includes a green sheet to be the unfired ceramic constraining layer 3a, a green sheet to be the unfired ceramic base layer 2a, and the unfired ceramic constraining layer 3a on the carrier film 25. The green sheet to be obtained is obtained by forming in this order. In the case of this composite green sheet 28, although not shown, it is easy to form a conductor film on the unfired ceramic constraining layer 3a.

図8に示した複合グリーンシート29は、キャリアフィルム25上に、未焼成セラミック基材層2aとなるべきグリーンシート、未焼成セラミック拘束層3aとなるべきグリーンシート、および未焼成セラミック基材層2aとなるべきグリーンシートが、この順序で成形されることによって得られたものである。この複合グリーンシート29の場合、図示しないが、未焼成セラミック基材層2a上に導体膜を形成することが容易である。   The composite green sheet 29 shown in FIG. 8 has, on the carrier film 25, a green sheet to be the unfired ceramic base layer 2a, a green sheet to be the unfired ceramic constraining layer 3a, and the unfired ceramic base layer 2a. The green sheet to be obtained is obtained by molding in this order. In the case of this composite green sheet 29, although not shown, it is easy to form a conductor film on the unfired ceramic base layer 2a.

上述した複合グリーンシート26〜29は、これらのうちのいずれかを単独で用いたり、これらのうちのいずれかを組み合わせて用いたりすることによって、未焼成複合積層体5aまたは15aを作製することができる。たとえば、複合グリーンシート26または27と複合グリーンシート28または29とを組み合わせることによって、未焼成複合積層体5aまたは15aを作製することができる。また、複合グリーンシート28と複合グリーンシート29を積層することによって、未焼成複合積層体5aまたは15aを作製することができる。   The composite green sheets 26 to 29 described above can be used to produce the unfired composite laminate 5a or 15a by using any of these alone or using any of these in combination. it can. For example, the unfired composite laminate 5a or 15a can be manufactured by combining the composite green sheet 26 or 27 and the composite green sheet 28 or 29. Further, by laminating the composite green sheet 28 and the composite green sheet 29, the unfired composite laminate 5a or 15a can be produced.

以上、この発明を、図示した実施形態に関連して説明したが、この発明の範囲内において、その他種々の変形例が可能である。   While the present invention has been described with reference to the illustrated embodiment, various other modifications are possible within the scope of the present invention.

たとえば、図1に示した多層セラミック基板1および図3に示した多層セラミック基板11では、基材層2と拘束層3とが交互に積層されたが、基材層2のいくつかについて、その少なくとも一方主面には、拘束層3ではなく、他の基材層2が接するように位置されてもよい。   For example, in the multilayer ceramic substrate 1 shown in FIG. 1 and the multilayer ceramic substrate 11 shown in FIG. 3, the base layer 2 and the constraining layer 3 are alternately laminated. At least one main surface may be positioned so that not the constraining layer 3 but another base material layer 2 is in contact therewith.

次に、この発明による効果を確認するために実施した実験例について説明する。図9は、この実験例において作製した未焼成複合積層体31の断面構造を示す図である。未焼成複合積層体31は、厚み5μmの未焼成セラミック拘束層32と、この未焼成セラミック拘束層32を挟んで形成される厚み100μmの未焼成セラミック基材層33と、未焼成セラミック基材層33の各々の外側に設けられる厚み100μmの未焼成セラミック外側拘束層34から構成される。   Next, experimental examples carried out to confirm the effects of the present invention will be described. FIG. 9 is a view showing a cross-sectional structure of an unfired composite laminate 31 produced in this experimental example. The unfired composite laminate 31 includes an unfired ceramic constraining layer 32 having a thickness of 5 μm, an unfired ceramic base layer 33 having a thickness of 100 μm formed by sandwiching the unfired ceramic constraining layer 32, and an unfired ceramic base layer. 33 is formed of a 100 μm-thick unfired ceramic outer constraining layer 34 provided on the outside of each.

未焼成セラミック基材層33において、低温焼結セラミック粉末として、アルミナ粉末およびSi−Ca−B−Al系ガラス粉末の混合粉末を用いた。未焼成セラミック拘束層33および未焼成セラミック外側拘束層34において、難焼結性セラミック粉末として、アルミナ粉末を用いた。   In the unfired ceramic base layer 33, a mixed powder of alumina powder and Si—Ca—B—Al glass powder was used as the low-temperature sintered ceramic powder. In the unfired ceramic constraining layer 33 and the unfired ceramic outer constraining layer 34, alumina powder was used as the hardly sinterable ceramic powder.

また、未焼成セラミック基材層33において、有機バインダとして用いた樹脂が、表1の「基材層」の欄に示されている。同様に、未焼成セラミック拘束層32および未焼成セラミック外側拘束層34において、有機バインダとして用いた樹脂が表1の「拘束層」の欄に示されている。   Further, the resin used as the organic binder in the unfired ceramic base material layer 33 is shown in the column “Base material layer” in Table 1. Similarly, the resin used as the organic binder in the unfired ceramic constraining layer 32 and the unfired ceramic outer constraining layer 34 is shown in the column “Constrained Layer” in Table 1.

Figure 0004957117
Figure 0004957117

次に、未焼成複合積層体31を所望の寸法にカットした後、脱バインダ工程および焼成工程を実施し、焼結後の複合積層体を得た。焼成工程では、未焼成セラミック基材層33に含まれる低温焼結セラミック粉末が焼結するが、未焼成セラミック拘束層32および未焼成セラミック外側拘束層34に含まれる難焼結性セラミック粉末が実質的に焼結しない温度、すなわち900℃の温度で実施した。   Next, after cutting the unfired composite laminate 31 to a desired size, a binder removal step and a firing step were performed to obtain a sintered composite laminate. In the firing step, the low-temperature sintered ceramic powder contained in the unfired ceramic base layer 33 is sintered, but the hardly sinterable ceramic powder contained in the unfired ceramic constraining layer 32 and the unfired ceramic outer constraining layer 34 is substantially. This was carried out at a temperature at which sintering was not performed, that is, a temperature of 900 ° C.

焼成工程の後、未焼成セラミック外側拘束層34を超音波洗浄によって除去した。   After the firing step, the unfired ceramic outer constraining layer 34 was removed by ultrasonic cleaning.

このようにして得られた焼成後の複合積層体の断面を観察し、層間剥離または気泡が発生した試料数の比率を求めた。その結果が表2に示されている。   The cross section of the composite laminate after firing thus obtained was observed, and the ratio of the number of samples in which delamination or bubbles occurred was determined. The results are shown in Table 2.

Figure 0004957117
Figure 0004957117

表2からわかるように、比較例2および3において層間剥離または気泡が発生し、実施例および比較例1では、層間剥離および気泡のいずれもが発生しなかった。表1を参照すればわかるように、未焼成セラミック基材層33において、ブチラール系樹脂を用いた場合に層間剥離または気泡が発生し、アクリル系樹脂を用いた場合には層間剥離および気泡のいずれもが発生しなかった。   As can be seen from Table 2, delamination or bubbles occurred in Comparative Examples 2 and 3, and neither delamination nor bubbles occurred in Example and Comparative Example 1. As can be seen from Table 1, in the unfired ceramic substrate layer 33, delamination or bubbles are generated when a butyral resin is used, and any of delamination and bubbles is generated when an acrylic resin is used. Neither occurred.

次に、層間剥離および気泡のいずれもが発生しなかった実施例および比較例1について、未焼成セラミック拘束層32となるグリーンシートの欠陥発生率を評価するため、キャビティとなるべき貫通孔をパンチャーにより形成し、当該貫通孔形成時に欠陥が発生した試料の比率を求めた。その結果が表3に示されている。   Next, with respect to Example and Comparative Example 1 in which neither delamination nor bubbles occurred, in order to evaluate the defect occurrence rate of the green sheet serving as the unfired ceramic constraining layer 32, the through holes to be cavities were punched. The ratio of the sample in which defects were generated during the formation of the through hole was determined. The results are shown in Table 3.

Figure 0004957117
Figure 0004957117

表3からわかるように、未焼成セラミック拘束層32となるグリーンシートにおいて、アクリル系樹脂を用いた比較例1では欠陥が発生したが、ブチラール系樹脂を用いた実施例では欠陥が発生しなかった。   As can be seen from Table 3, in the green sheet serving as the unfired ceramic constraining layer 32, defects occurred in Comparative Example 1 using an acrylic resin, but no defects occurred in an example using a butyral resin. .

この発明に係る製造方法が適用されて製造された多層セラミック基板の第1の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 1st example of the multilayer ceramic substrate manufactured by applying the manufacturing method which concerns on this invention. 図1に示した多層セラミック基板1に備える複合積層体5を得るために作製される未焼成複合積層体5aを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the unbaking composite laminated body 5a produced in order to obtain the composite laminated body 5 with which the multilayer ceramic substrate 1 shown in FIG. 1 is equipped. この発明に係る製造方法が適用されて製造された多層セラミック基板の第2の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 2nd example of the multilayer ceramic substrate manufactured by applying the manufacturing method concerning this invention. 図3に示した多層セラミック基板11に備える複合積層体15を得るために作製される未焼成複合積層体15aを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the unbaking composite laminated body 15a produced in order to obtain the composite laminated body 15 with which the multilayer ceramic substrate 11 shown in FIG. 3 is equipped. 生の積層体を作製するために用いられる複合グリーンシートの第1の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 1st example of the composite green sheet used in order to produce a raw laminated body. 生の積層体を作製するために用いられる複合グリーンシートの第2の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 2nd example of the composite green sheet used in order to produce a raw laminated body. 生の積層体を作製するために用いられる複合グリーンシートの第3の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 3rd example of the composite green sheet used in order to produce a raw laminated body. 生の積層体を作製するために用いられる複合グリーンシートの第4の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 4th example of the composite green sheet used in order to produce a raw laminated body. 実験例において作製した未焼成複合積層体31の断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-section of the unbaking composite laminated body 31 produced in the experiment example.

符号の説明Explanation of symbols

1,11 多層セラミック基板
2 基材層
2a,33 未焼成セラミック基材層
3 拘束層
3a,32 未焼成セラミック拘束層
4 導体膜
5,15 複合積層体
5a,15a,31 未焼成複合積層体
6 ビアホール導体
7a,34 未焼成セラミック外側拘束層
8,9,24 チップ部品
21 平板部
22 土手部
23 キャビティ
26〜29 複合グリーンシート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,11 Multilayer ceramic substrate 2 Base material layer 2a, 33 Unbaked ceramic base material layer 3 Constrained layer 3a, 32 Unfired ceramic constrained layer 4 Conductor film 5,15 Composite laminated body 5a, 15a, 31 Unfired composite laminated body 6 Via hole conductor 7a, 34 Unfired ceramic outer constraining layer 8, 9, 24 Chip component 21 Flat plate portion 22 Bank portion 23 Cavity 26-29 Composite green sheet

Claims (7)

低温焼結セラミック粉末および第1の有機バインダを含む、積層された複数の未焼成セラミック基材層と、その少なくとも一方の主面が前記未焼成セラミック基材層に接するように位置され、かつ難焼結性セラミック粉末および第2の有機バインダを含む、未焼成セラミック拘束層とを備える、未焼成複合積層体を作製する工程と、
前記第1および第2のバインダを除去するため、前記未焼成複合積層体を脱バインダ処理する、脱バインダ工程と、
次いで、前記未焼成複合積層体を、前記未焼成セラミック基材層における前記低温焼結セラミック粉末が焼結するが、前記未焼成セラミック拘束層における前記難焼結性セラミック粉末が実質的に焼結しない温度で焼成する、焼成工程と
を備え
前記未焼成複合積層体を作製する工程において、前記未焼成セラミック基材層の厚みを20〜200μmとし、前記未焼成セラミック拘束層の厚みを1〜10μmとし、
前記焼成工程は、前記未焼成セラミック基材層にて生成されたガラス成分を、前記未焼成セラミック拘束層に浸透させ、それによって、前記未焼成セラミック拘束層を緻密化する工程を備える、
多層セラミック基板の製造方法において、
前記未焼成セラミック基材層中の前記第1の有機バインダとしてアクリル系樹脂を用い、前記未焼成セラミック拘束層中の前記第2の有機バインダとしてブチラール系樹脂を用いることを特徴とする、多層セラミック基板の製造方法。
A plurality of laminated unfired ceramic substrate layers including a low-temperature sintered ceramic powder and a first organic binder, and at least one main surface thereof is positioned in contact with the unfired ceramic substrate layer, and is difficult Producing a green composite laminate comprising a green ceramic constraining layer comprising a sinterable ceramic powder and a second organic binder;
A binder removal step for removing the binder from the unfired composite laminate in order to remove the first and second binders;
Next, the low-temperature sintered ceramic powder in the green ceramic base layer is sintered in the green composite laminate, but the hardly-sinterable ceramic powder in the green ceramic constrained layer is substantially sintered. And firing at a temperature that does not ,
In the step of producing the green composite laminate, the thickness of the green ceramic base layer is 20 to 200 μm, the thickness of the green ceramic constraining layer is 1 to 10 μm,
The firing step includes a step of causing the glass component generated in the unfired ceramic base layer to penetrate into the unfired ceramic constraining layer, thereby densifying the unfired ceramic constraining layer.
In the method of manufacturing a multilayer ceramic substrate,
A multilayer ceramic, wherein an acrylic resin is used as the first organic binder in the unfired ceramic base layer, and a butyral resin is used as the second organic binder in the unfired ceramic constraining layer A method for manufacturing a substrate.
前記未焼成複合積層体を作製する工程は、平板部および土手部からなるキャビティ構造を有し、かつ前記未焼成セラミック拘束層が少なくとも前記土手部に設けられている、前記未焼成複合積層体を作製する工程を備える、請求項1に記載の多層セラミック基板の製造方法。   The step of producing the unfired composite laminate has the cavity structure including a flat plate portion and a bank portion, and the unfired ceramic laminate layer is provided at least on the bank portion. The manufacturing method of the multilayer ceramic substrate of Claim 1 provided with the process to produce. 前記脱バインダ工程の前に、前記未焼成複合積層体の少なくとも一方主面上に、難焼結性セラミック粉末および有機バインダを含む未焼成セラミック外側拘束層を設ける工程と、前記焼成工程の後に、前記未焼成セラミック外側拘束層を除去する工程とをさらに備える、請求項1または2に記載の多層セラミック基板の製造方法。 Before the binder removal step, on the at least one main surface of the unfired composite laminate, a step of providing an unfired ceramic outer constraining layer containing a non-sinterable ceramic powder and an organic binder, and after the firing step, the unfired further comprising a step of removing the ceramic outer constraining layer, a method for manufacturing a multilayer ceramic substrate according to claim 1 or 2. 前記低温焼結セラミック粉末は、セラミック粉末およびガラス粉末を含む、請求項1ないしのいずれかに記載の多層セラミック基板の製造方法。 The low-temperature sintering ceramic powder comprises a ceramic powder and glass powder, a method for manufacturing a multilayer ceramic substrate according to any one of claims 1 to 3. 前記未焼成複合積層体を作製する工程は、前記未焼成セラミック基材層および/または前記未焼成セラミック拘束層に関連して、金、銀または銅を主成分とする導体パターンを形成する工程を備える、請求項1ないしのいずれかに記載の多層セラミック基板の製造方法。 The step of producing the green composite laminate includes a step of forming a conductor pattern mainly composed of gold, silver, or copper in relation to the green ceramic base layer and / or the green ceramic constraining layer. A method for producing a multilayer ceramic substrate according to any one of claims 1 to 4 , further comprising: 前記焼成工程の後に、前記未焼成複合積層体を焼成して得られた複合積層体の少なくとも一方主面上に、表面実装型電子部品を搭載する工程をさらに備える、請求項1ないしのいずれかに記載の多層セラミック基板の製造方法。 After the firing step, the at least on one main surface of the unfired obtained by firing the composite laminate composite laminate, further comprising a step of mounting a surface mount electronic device, any of claims 1 to 5 A method for producing a multilayer ceramic substrate according to claim 1. キャリアフィルムによって保持された、多層セラミック基板作製用複合グリーンシートであって、
低温焼結セラミック粉末および第1の有機バインダを含む、厚み20〜200μmの未焼成セラミック基材層と、
その少なくとも一方の主面が前記未焼成セラミック基材層に接するように位置され、かつ難焼結性セラミック粉末および第2の有機バインダを含む、厚み1〜10μmの未焼成セラミック拘束層と
を備え、
多層セラミック基板を得るための焼成工程において、前記未焼成セラミック基材層にて生成されたガラス成分を、前記未焼成セラミック拘束層に浸透させ、それによって、前記未焼成セラミック拘束層を緻密化するようにされ、
前記未焼成セラミック基材層中の前記第1の有機バインダとしてアクリル系樹脂が用いられ、前記未焼成セラミック拘束層中の前記第2の有機バインダとしてブチラール系樹脂が用いられることを特徴とする、
多層セラミック基板作製用複合グリーンシート。
A composite green sheet for producing a multilayer ceramic substrate held by a carrier film,
A green ceramic substrate layer having a thickness of 20 to 200 μm , comprising a low-temperature sintered ceramic powder and a first organic binder;
An unfired ceramic constraining layer having a thickness of 1 to 10 μm , which is positioned so that at least one main surface thereof is in contact with the unfired ceramic base material layer, and includes a hardly sinterable ceramic powder and a second organic binder. ,
In a firing step for obtaining a multilayer ceramic substrate, the glass component generated in the unfired ceramic base layer is infiltrated into the unfired ceramic constraining layer, thereby densifying the unfired ceramic constraining layer. Was
An acrylic resin is used as the first organic binder in the unfired ceramic base layer, and a butyral resin is used as the second organic binder in the unfired ceramic constraining layer,
Composite green sheet for making multilayer ceramic substrates.
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