JP5996293B2 - Manufacturing method of ceramic multilayer substrate - Google Patents
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Description
本発明は、複数の導体層と複数のセラミック絶縁層とを積層して多層化した構造を有するセラミック多層基板の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic multilayer substrate having a structure in which a plurality of conductor layers and a plurality of ceramic insulating layers are laminated to form a multilayer.
コンピュータのマイクロ・プロセッサ・ユニット(MPU)等として使用される半導体集積回路素子(ICチップ)は、近年ますます高速化、高機能化しており、これに付随して端子数が増え、端子間ピッチも狭くなる傾向にある。一般的にICチップの底面には多数の端子が密集してアレイ状に配置されており、このような端子群はマザーボード側の端子群に対してフリップチップの形態で接続される。ただし、ICチップ側の端子群とマザーボード側の端子群とでは端子間ピッチに大きな差があることから、ICチップをマザーボード上に直接的に接続することは困難である。そのため、通常はICチップをICチップ搭載用配線基板上に搭載してなるパッケージを作製し、そのパッケージをマザーボード上に搭載するという手法が採用される。 In recent years, semiconductor integrated circuit elements (IC chips) used as computer microprocessor units (MPUs) have become increasingly faster and more functional, with an accompanying increase in the number of terminals and the pitch between terminals. Tend to be narrower. In general, a large number of terminals are densely arranged on the bottom surface of an IC chip, and such a terminal group is connected to a terminal group on the motherboard side in the form of a flip chip. However, it is difficult to connect the IC chip directly on the mother board because there is a large difference in the pitch between the terminals on the IC chip side terminal group and the mother board side terminal group. For this reason, a method is generally employed in which a package is prepared by mounting an IC chip on an IC chip mounting wiring board, and the package is mounted on a motherboard.
この種のパッケージを構成するICチップ搭載用配線基板には各種の絶縁体材料が使用可能であり、その例としてセラミックを使用したセラミック多層基板が従来よく知られている。このセラミック多層基板では、絶縁体部分に例えばアルミナを主成分としたセラミック材料が使用され、導体部分にアルミナと同時焼成可能な金属(例えば、タングステン)が使用されている。 Various insulating materials can be used for the IC chip mounting wiring board constituting this type of package, and a ceramic multilayer board using ceramic is well known as an example. In this ceramic multilayer substrate, a ceramic material mainly composed of alumina, for example, is used for the insulator portion, and a metal (for example, tungsten) that can be fired simultaneously with alumina is used for the conductor portion.
以下、従来のセラミック多層基板の製造方法を例示する。 Hereinafter, a conventional method for producing a ceramic multilayer substrate will be exemplified.
まず、アルミナ粉末、有機バインダ、溶剤、可塑剤等を混合してスラリーを作製する。そしてこのスラリーを従来周知の手法によりシート状に成形して、セラミックグリーンシートを作製する。 First, a slurry is prepared by mixing alumina powder, an organic binder, a solvent, a plasticizer and the like. Then, this slurry is formed into a sheet shape by a conventionally well-known method to produce a ceramic green sheet.
そして、セラミックグリーンシートに対して従来周知のパンチング(打ち抜き)加工を施すことによって、シート表裏面を貫通するビア穴を形成する。次に、従来周知のペースト印刷装置を用いて、タングステン等を主成分とする導体ペーストをビア穴内に充填する。さらに、スクリーン印刷法に従って、セラミックグリーンシートの表面に導体ペーストを塗布する。なおここでは、形成すべき回路配線に応じた所定パターンのマスクを用い、導体ペーストを所定パターン状に印刷形成する。その後、複数のセラミックグリーンシートを積層し、従来周知のラミネート装置を用いて、加圧・加熱することにより、これらを圧着、一体化して積層体を形成する。さらに、この積層体をアルミナが焼結しうる所定の温度に加熱する焼成工程を行う。この焼成を経ると、各セラミックグリーンシート及び導体ペーストが焼結して、セラミック多層基板が得られる。 Then, via holes that penetrate the front and back surfaces of the sheet are formed by performing a conventionally known punching (punching) process on the ceramic green sheet. Next, the via hole is filled with a conductor paste mainly composed of tungsten or the like using a conventionally known paste printing apparatus. Further, a conductor paste is applied to the surface of the ceramic green sheet according to a screen printing method. Here, the conductive paste is printed and formed in a predetermined pattern using a mask having a predetermined pattern corresponding to the circuit wiring to be formed. Thereafter, a plurality of ceramic green sheets are laminated, and are pressed and heated using a conventionally known laminating apparatus, whereby these are pressed and integrated to form a laminated body. Furthermore, a firing process is performed in which the laminate is heated to a predetermined temperature at which alumina can be sintered. After this firing, the ceramic green sheets and the conductive paste are sintered to obtain a ceramic multilayer substrate.
上記の製造方法では、セラミックグリーンシートの有機バインダとして、ガラス転移温度(Tg)の低い樹脂材料を用い、加圧・加熱により有機バインダを溶融させて積層体を形成している。また、セラミックグリーンシートの積層を行う手法として、セラミックグリーンシートの表面に溶剤を塗布してその表面をペースト化した後に各セラミックグリーンシートを積層して積層体を形成する方法も実用化されている。この方法では、常温にて溶剤を塗布した各セラミックグリーンシートを積層して仮接着する。そして、仮接着した積層体を15分〜20分程度放置してペースト化した部分を乾燥させた後、積層体の本圧着を行っている。この本圧着の工程では、30kgf/cm2〜50kgf/cm2の高圧を各セラミックグリーンシートの積層方向に長時間(90秒〜600秒)加えることで各グリーンシートが圧着されている。 In the above manufacturing method, a resin material having a low glass transition temperature (Tg) is used as the organic binder of the ceramic green sheet, and the organic binder is melted by pressing and heating to form a laminate. Also, as a method of laminating ceramic green sheets, a method of forming a laminate by laminating each ceramic green sheet after applying a solvent to the surface of the ceramic green sheet and pasting the surface is also put into practical use. . In this method, ceramic green sheets coated with a solvent at room temperature are laminated and temporarily bonded. Then, after temporarily bonding the laminated body for 15 to 20 minutes and drying the pasted portion, the laminated body is subjected to final pressure bonding. In this crimping process, 30kgf / cm 2 ~50kgf / cm long second high pressure in the stacking direction of the ceramic green sheets (90 to 600 seconds) is added that in the green sheets are crimped.
セラミック多層基板には、基板表裏の両面に電子部品を収納可能なキャビティが形成された基板も実用化されている(例えば、特許文献1,2参照)。このキャビティを有するセラミック多層基板を製造する場合、平板状のセラミックグリーンシートと、キャビティとなる貫通穴部を有する枠状のセラミックグリーンシートとを準備する。そして、平板状のセラミックグリーンシートにおいて、表面に枠状のセラミックグリーンシートを積層する第1の積層工程を行った後、裏面に、枠状のセラミックグリーンシートを積層する第2の積層工程を行っている。 As the ceramic multilayer substrate, a substrate in which cavities capable of storing electronic components are formed on both the front and back sides of the substrate has been put into practical use (see, for example, Patent Documents 1 and 2). When manufacturing the ceramic multilayer substrate having the cavity, a flat ceramic green sheet and a frame-shaped ceramic green sheet having a through-hole portion serving as a cavity are prepared. In the flat ceramic green sheet, after performing the first laminating step of laminating the frame-shaped ceramic green sheet on the front surface, the second laminating step of laminating the frame-shaped ceramic green sheet on the back surface is performed. ing.
ところが、上記従来の製造方法のように、セラミックグリーンシートの表面に溶剤を塗布して積層する場合、グリーンシート自体が軟化するため、積層した際にグリーンシートの変形による積層ズレ等の問題が発生することが懸念される。さらに、溶剤の塗布バラツキや溶剤の調合率等の条件によっては、セラミックグリーンシート間の接着性にバラツキが生じることがある。また、高強度材のセラミックグリーンシートを用いる場合、セラミックグリーンシート間の接着に寄与する樹脂材料の含有量が少なくなり、接着性を十分に確保できなくなる。このような場合、セラミック多層基板における絶縁層間でのデラミネーションやスキマ等が発生してしまうことが懸念される。 However, as in the case of the above conventional manufacturing method, when a solvent is applied to the surface of the ceramic green sheet and laminated, the green sheet itself is softened. There is a concern to do. Furthermore, the adhesiveness between the ceramic green sheets may vary depending on conditions such as application variation of the solvent and mixing ratio of the solvent. Further, when a ceramic green sheet of high strength material is used, the content of the resin material that contributes to the adhesion between the ceramic green sheets is reduced, and sufficient adhesion cannot be ensured. In such a case, there is a concern that delamination or clearance between insulating layers in the ceramic multilayer substrate may occur.
また、上記従来の製造方法により、キャビティ周囲の枠部となる枠状のセラミックグリーンシートを積層する場合には、積層時の加圧力によってグリーンシートが変形して枠部がキャビティ内側に倒れ込むようにしてセラミック多層基板が製造されることがある。特に、枠部の幅が狭く、かつ枠部が高くなるほど、枠部が変形し易くなるため、寸法精度の悪いセラミック多層基板が製造されてしまう。このような枠部の変形を回避するため、シート積層時において、キャビティとなる貫通穴部の内側にゴムなどの弾性材を嵌め込んだ状態で各セラミックグリーンシートを加圧する手法も実用化されている。この場合、キャビティのサイズや形状に応じた弾性材を準備する必要があり、製造コストが嵩んでしまう。さらに、段差を有するキャビティを形成するセラミック多層基板でも、枠状のセラミックグリーンシートを複数工程で別々に積層する必要があり、両面にキャビティを形成するセラミック多層基板と同様の問題が生じてしまう。 In addition, when laminating a frame-shaped ceramic green sheet that forms a frame around the cavity by the above-described conventional manufacturing method, the green sheet is deformed by the pressurizing force at the time of lamination so that the frame collapses inside the cavity. Thus, a ceramic multilayer substrate may be manufactured. In particular, as the width of the frame portion is narrower and the frame portion is higher, the frame portion is more easily deformed, so that a ceramic multilayer substrate with poor dimensional accuracy is manufactured. In order to avoid such deformation of the frame part, a method of pressing each ceramic green sheet in a state where an elastic material such as rubber is fitted inside the through hole part serving as a cavity has been put into practical use at the time of sheet lamination. Yes. In this case, it is necessary to prepare an elastic material corresponding to the size and shape of the cavity, which increases the manufacturing cost. Further, even in a ceramic multilayer substrate in which a cavity having a step is formed, it is necessary to separately laminate frame-shaped ceramic green sheets in a plurality of steps, which causes the same problem as in a ceramic multilayer substrate in which cavities are formed on both sides.
側面にキャスタレーション(端面スルーホール導体)を有するセラミック多層基板を製造する場合、セラミックグリーンシートにはキャスタレーション形成用穴が形成される。この場合、ペースト化したセラミックグリーンシートの一部がキャスタレーション形成用穴に食み出してしまい、前記穴の内壁への導体の配設が妨げられ接続信頼性の高いキャスタレーションを形成できなくなることが懸念される。また、キャスタレーションを形成する場合、その形成部分では枠部の強度が弱くなり、枠部が変形し易くなってしまう。 In the case of manufacturing a ceramic multilayer substrate having a castellation (end surface through-hole conductor) on the side surface, a castellation forming hole is formed in the ceramic green sheet. In this case, a part of the pasted ceramic green sheet will dig out into the castellation forming hole, preventing the conductor from being arranged on the inner wall of the hole, and making it impossible to form a castellation with high connection reliability. Is concerned. Further, when forming a castellation, the strength of the frame portion becomes weak at the formation portion, and the frame portion is easily deformed.
さらに、複数のセラミックグリーンシートを高い圧力で加圧して積層体を形成しているため、各セラミックグリーンシートに加わるストレスが大きく、積層体に内部応力が発生してしまう。このため、焼成工程において、セラミック多層基板の寸法バラツキや反りが生じてしまう。また、上記従来の製造方法では、各セラミックグリーンシート間に介在する導体パターンの厚みをセラミックグリーンシートで吸収できず、その厚みに応じた凹凸が基板表面に形成されてしまう。特に、積層体の内部応力を緩和させるために積層時の圧力を低くする場合、導体パターンの厚みをセラミックグリーンシートで十分に吸収できなくなり、基板表面の平坦度が悪化してしまうことが懸念される。 Furthermore, since a laminated body is formed by pressurizing a plurality of ceramic green sheets with a high pressure, a large stress is applied to each ceramic green sheet, and an internal stress is generated in the laminated body. For this reason, in the firing step, dimensional variations and warpage of the ceramic multilayer substrate occur. Moreover, in the said conventional manufacturing method, the thickness of the conductor pattern interposed between each ceramic green sheet cannot be absorbed with a ceramic green sheet, but the unevenness | corrugation according to the thickness will be formed in the substrate surface. In particular, when the pressure during lamination is reduced in order to reduce the internal stress of the laminate, there is a concern that the thickness of the conductor pattern cannot be sufficiently absorbed by the ceramic green sheet and the flatness of the substrate surface is deteriorated. The
また、上記従来の製造方法では、仮接着での放置時間や本圧着での加圧時間が長くかかり、作業効率が悪くなるといった問題が生じる。さらに、製造設備も大型化するため、セラミック多層基板の製造コストが嵩んでしまう。 Further, the conventional manufacturing method has a problem that it takes a long time for temporary bonding and a long pressing time for the main pressure bonding, resulting in poor working efficiency. Furthermore, since the manufacturing equipment is also enlarged, the manufacturing cost of the ceramic multilayer substrate increases.
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、キャビティの周囲に形成される枠部の変形を抑え、寸法精度が良好なセラミック多層基板を製造することができるセラミック多層基板の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a ceramic multilayer substrate capable of producing a ceramic multilayer substrate with excellent dimensional accuracy by suppressing deformation of a frame portion formed around the cavity. It is in providing the manufacturing method of.
そして上記課題を解決するための手段(手段1)としては、基板主面及び基板裏面を有するとともに、複数のセラミック絶縁層と複数の導体層とを積層して多層化した構造を有し、前記基板主面及び前記基板裏面の両面に開口するよう設けられ、素子を搭載可能な非貫通凹部であるキャビティを備え、前記キャビティの周囲に形成される枠部の幅が300μm以下であり、前記枠部の高さが700μm以下であるセラミック多層基板の製造方法であって、前記セラミック絶縁層となるセラミック材料を用いて表面及び裏面を有するシート状に成形された未焼成セラミックシートを準備するとともに、前記セラミック材料と、粘着剤と、加熱によって溶融する有機化合物とを少なくとも含んでシート状に成形された接着用セラミックシートを準備するシート準備工程と、前記未焼成セラミックシートに前記キャビティとなる貫通穴部を形成するキャビティ形成工程と、前記未焼成セラミックシートの表面及び裏面の少なくも一方に前記導体層となる未焼成導体部を形成する導体部形成工程と、前記接着用セラミックシートを介して前記貫通穴部が非形成の平板状の前記未焼成セラミックシートと、前記基板主面側のキャビティとなる貫通穴部が形成された未焼成セラミックシートと、前記基板裏面側のキャビティとなる貫通穴部が形成された未焼成セラミックシートと、を積層した後、前記有機化合物の融点以上の温度に加熱し前記接着用セラミックシートに粘着力を発現させるとともに、前記貫通穴部の内面に対して加圧治具が非接触の状態でその加圧治具を用いて各セラミックシートを積層方向に加圧することにより、前記接着用セラミックシートを介して各未焼成セラミックシートを一体化した未焼成セラミック積層体を形成する積層体形成工程とを含むことを特徴とするセラミック多層基板の製造方法がある。 And as a means (means 1) for solving the above-mentioned problem, it has a substrate main surface and a substrate back surface, and has a structure in which a plurality of ceramic insulating layers and a plurality of conductor layers are laminated to form a multilayer structure, A cavity that is a non-penetrating recess provided on both sides of the substrate main surface and the substrate back surface, on which an element can be mounted , and a width of a frame portion formed around the cavity is 300 μm or less; A method for producing a ceramic multilayer substrate having a height of 700 μm or less, and preparing a non-fired ceramic sheet formed into a sheet shape having a front surface and a back surface using a ceramic material to be the ceramic insulating layer, Preparing an adhesive ceramic sheet formed into a sheet shape including at least the ceramic material, an adhesive, and an organic compound that melts by heating A sheet preparing step for forming, a cavity forming step for forming a through-hole portion serving as the cavity in the unfired ceramic sheet, and an unfired conductor portion serving as the conductor layer on at least one of a front surface and a back surface of the unfired ceramic sheet Forming a conductor portion, forming a flat plate-like unfired ceramic sheet with the through-hole portion not formed through the ceramic sheet for bonding, and a through-hole portion serving as a cavity on the substrate main surface side. After laminating the unfired ceramic sheet and the unfired ceramic sheet in which a through-hole portion serving as a cavity on the back side of the substrate is formed , the ceramic sheet for bonding is heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the organic compound. Each ceramic sheet is developed using the pressure jig in a state in which the pressure jig is not in contact with the inner surface of the through-hole portion. A laminated body forming step of forming an unfired ceramic laminate in which the unfired ceramic sheets are integrated via the adhesive ceramic sheet by pressing in a laminating direction. There is a manufacturing method.
手段1に記載の発明によると、積層体形成工程において、キャビティとなる貫通穴部が形成された未焼成セラミックシートが接着用セラミックシートを介して積層された後、有機化合物の融点以上の温度に加熱される。この加熱によって溶融した有機化合物が粘着剤の溶剤として機能するため、加熱前には粘着力が発現していなかった接着用セラミックシートに粘着力が発現する。このように、接着用セラミックシートが十分な粘着力を有するので、低圧力かつ短時間での圧着が可能となる。このため、従来技術のように貫通穴部の内面側に加圧治具を挿入して加圧する必要がなく、貫通穴部の内面に対して加圧治具が非接触の状態で積層方向に加圧することにより、各セラミックシートを一体化した未焼成セラミック積層体を形成することができる。このように、本発明の製造方法では、低圧力で未焼成セラミック積層体を形成しているので、キャビティの周囲に形成される枠部(フレーム部)の変形を低く抑えることができる。また、本発明の製造方法では、未焼成セラミック積層体における内部応力を低く抑えることができるため、焼成時におけるセラミック多層基板の反りを抑えることができる。さらに、積層体形成工程では、接着用セラミックシートは有機化合物が溶融することで軟化するため、未焼成導体部の凹凸をその接着用セラミックシートにて確実に吸収することができ、セラミック多層基板の平坦度を十分に確保することができる。この結果、寸法精度が良好なセラミック多層基板を製造することができる。 According to the invention described in Means 1, in the laminated body forming step, after the unfired ceramic sheet in which the through-hole portion to be a cavity is formed is laminated through the adhesive ceramic sheet, the temperature is equal to or higher than the melting point of the organic compound. Heated. Since the organic compound melted by this heating functions as a solvent for the pressure-sensitive adhesive, the pressure-sensitive adhesive strength is developed in the adhesive ceramic sheet that has not developed pressure-sensitive adhesive strength before heating. As described above, since the ceramic sheet for adhesion has a sufficient adhesive force, the pressure bonding can be performed in a low pressure and in a short time. For this reason, it is not necessary to insert and pressurize the pressure jig on the inner surface side of the through hole as in the prior art, and the pressure jig is not in contact with the inner surface of the through hole in the stacking direction. By applying pressure, an unfired ceramic laminate in which the ceramic sheets are integrated can be formed. Thus, in the manufacturing method of the present invention, since the unfired ceramic laminate is formed at a low pressure, the deformation of the frame portion (frame portion) formed around the cavity can be kept low. Moreover, in the manufacturing method of this invention, since the internal stress in a non-baking ceramic laminated body can be restrained low, the curvature of the ceramic multilayer substrate at the time of baking can be suppressed. Furthermore, in the laminated body forming process, since the bonding ceramic sheet is softened by melting the organic compound, the unevenness of the unfired conductor portion can be reliably absorbed by the bonding ceramic sheet. A sufficient flatness can be ensured. As a result, a ceramic multilayer substrate with good dimensional accuracy can be manufactured.
また、基板主面及び基板裏面の両面にキャビティを形成する場合、従来技術では、基板主面側のキャビティとなる貫通穴部を有する未焼成セラミックシートと基板裏面側のキャビティとなる貫通穴部を有する未焼成セラミックシートとを別々の工程で積層していた。これに対して、本発明では、接着用セラミックシートを介在させることにより、それら未焼成セラミックシートを比較的低い圧力で同時に積層することが可能となる。このため、製造工程を簡素化することができ、セラミック多層基板の製造コストを低く抑えることができる。 In the case of forming cavities on both the substrate main surface and the back surface of the substrate, in the prior art, an unfired ceramic sheet having a through hole portion serving as a cavity on the substrate main surface side and a through hole portion serving as a cavity on the substrate back surface side are used. The unsintered ceramic sheet had been laminated in separate steps. On the other hand, in this invention, it becomes possible to laminate | stack these unfired ceramic sheets simultaneously with a comparatively low pressure by interposing the ceramic sheet for adhesion | attachment. For this reason, a manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost of a ceramic multilayer substrate can be held down low.
また、本発明の課題を解決するための別の手段(手段2)としては、基板主面及び基板裏面を有するとともに、複数のセラミック絶縁層と複数の導体層とを積層して多層化した構造を有し、前記基板主面及び前記基板裏面の少なくとも一方に開口するよう設けられ、段差を有し、素子を搭載可能な非貫通凹部であるキャビティを備えたセラミック多層基板の製造方法であって、前記セラミック絶縁層となるセラミック材料を用いて表面及び裏面を有するシート状に成形された未焼成セラミックシートを準備するとともに、前記セラミック材料と、粘着剤と、加熱によって溶融する有機化合物とを少なくとも含んでシート状に成形された接着用セラミックシートを準備するシート準備工程と、前記未焼成セラミックシートに前記キャビティとなる貫通穴部を形成するキャビティ形成工程と、前記未焼成セラミックシートの表面及び裏面の少なくも一方に前記導体層となる未焼成導体部を形成する導体部形成工程と、前記接着用セラミックシートを介して前記未焼成セラミックシートを積層した後、前記有機化合物の融点以上の温度に加熱し前記接着用セラミックシートに粘着力を発現させるとともに、前記貫通穴部の内面に対して加圧治具が非接触の状態でその加圧治具を用いて各セラミックシートを積層方向に加圧することにより、前記接着用セラミックシートを介して各未焼成セラミックシートを一体化した未焼成セラミック積層体を形成する積層体形成工程とを含むことを特徴とするセラミック多層基板の製造方法がある。 Further, as another means (means 2) for solving the problems of the present invention, it has a substrate main surface and a substrate back surface, and a multilayer structure in which a plurality of ceramic insulating layers and a plurality of conductor layers are laminated. And a method for producing a ceramic multilayer substrate comprising a cavity that is provided so as to open at least one of the substrate main surface and the substrate back surface, has a step, and is a non-penetrating recess capable of mounting an element. Preparing an unfired ceramic sheet formed into a sheet shape having a front surface and a back surface using a ceramic material to be the ceramic insulating layer, and at least the ceramic material, an adhesive, and an organic compound that is melted by heating A sheet preparation step of preparing a ceramic sheet for bonding formed into a sheet and including the cavity in the unfired ceramic sheet A cavity forming step for forming a through-hole portion, a conductor portion forming step for forming an unfired conductor portion serving as the conductor layer on at least one of the front and back surfaces of the unfired ceramic sheet, and the bonding ceramic sheet. And laminating the unfired ceramic sheet, and then heating to a temperature equal to or higher than the melting point of the organic compound to cause the adhesive ceramic sheet to exhibit adhesive force, and a pressure jig is not applied to the inner surface of the through hole. Lamination to form an unfired ceramic laminate in which each unfired ceramic sheet is integrated via the adhesive ceramic sheet by pressing each ceramic sheet in the laminating direction using the pressure jig in contact. There is a method for manufacturing a ceramic multilayer substrate including a body forming step.
手段2に記載の発明によると、積層体形成工程において、キャビティとなる貫通穴部が形成された未焼成セラミックシートが接着用セラミックシートを介して積層された後、有機化合物の融点以上の温度に加熱される。この加熱によって溶融した有機化合物が粘着剤の溶剤として機能するため、加熱前には粘着力が発現していなかった接着用セラミックシートに粘着力が発現する。このように、接着用セラミックシートが十分な粘着力を有するので、低圧力かつ短時間での圧着が可能となる。このため、従来技術のように貫通穴部の内面側に加圧治具を挿入して加圧する必要がなく、貫通穴部の内面に対して加圧治具が非接触の状態で積層方向に加圧することにより、各セラミックシートを一体化した未焼成セラミック積層体を形成することができる。このように、本発明の製造方法では、低圧力で未焼成セラミック積層体を形成しているので、キャビティの周囲に形成される枠部(フレーム部)の変形を低く抑えることができる。また、本発明の製造方法では、未焼成セラミック積層体における内部応力を低く抑えることができるため、焼成時におけるセラミック多層基板の反りを抑えることができる。さらに、積層体形成工程では、接着用セラミックシートは有機化合物が溶融することで軟化するため、未焼成導体部の凹凸をその接着用セラミックシートにて確実に吸収することができ、セラミック多層基板の平坦度を十分に確保することができる。この結果、寸法精度が良好なセラミック多層基板を製造することができる。 According to the invention described in Means 2, in the laminated body forming step, after the unfired ceramic sheet in which the through-hole portion to be a cavity is formed is laminated through the adhesive ceramic sheet, the temperature is equal to or higher than the melting point of the organic compound. Heated. Since the organic compound melted by this heating functions as a solvent for the pressure-sensitive adhesive, the pressure-sensitive adhesive strength is developed in the adhesive ceramic sheet that has not developed pressure-sensitive adhesive strength before heating. As described above, since the ceramic sheet for adhesion has a sufficient adhesive force, the pressure bonding can be performed in a low pressure and in a short time. For this reason, it is not necessary to insert and pressurize the pressure jig on the inner surface side of the through hole as in the prior art, and the pressure jig is not in contact with the inner surface of the through hole in the stacking direction. By applying pressure, an unfired ceramic laminate in which the ceramic sheets are integrated can be formed. Thus, in the manufacturing method of the present invention, since the unfired ceramic laminate is formed at a low pressure, the deformation of the frame portion (frame portion) formed around the cavity can be kept low. Moreover, in the manufacturing method of this invention, since the internal stress in a non-baking ceramic laminated body can be restrained low, the curvature of the ceramic multilayer substrate at the time of baking can be suppressed. Furthermore, in the laminated body forming process, since the bonding ceramic sheet is softened by melting the organic compound, the unevenness of the unfired conductor portion can be reliably absorbed by the bonding ceramic sheet. A sufficient flatness can be ensured. As a result, a ceramic multilayer substrate with good dimensional accuracy can be manufactured.
また、段差を有するキャビティを形成する場合、従来技術では、サイズの異なる貫通穴部を有する複数の未焼成セラミックシートを別々の工程で積層していた。これに対して、本発明では、接着用セラミックシートを介在させることにより、それら未焼成セラミックシートを比較的低い圧力で同時に積層することが可能となる。このため、製造工程を簡素化することができ、セラミック多層基板の製造コストを低く抑えることができる。 Moreover, when forming the cavity which has a level | step difference, in the prior art, the some unfired ceramic sheet | seat which has a through-hole part from which size differs was laminated | stacked by the separate process. On the other hand, in this invention, it becomes possible to laminate | stack these unfired ceramic sheets simultaneously with a comparatively low pressure by interposing the ceramic sheet for adhesion | attachment. For this reason, a manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost of a ceramic multilayer substrate can be held down low.
手段1においては、キャビティの周囲に形成される枠部(フレーム部)の幅が300μm以下であり、枠部の高さ(キャビティの深さ)が700μm以下である。このように、枠部が狭くかつ高くなりその強度が比較的弱くなる場合でも、積層時の圧力が十分に低いため、枠部の変形を回避することができる。従って、寸法精度が良好なセラミック多層基板を製造することができる。 In section 1, the width of the frame part formed around the cavity (frame portion) is not more 300μm or less, the height of the frame portion (depth of the cavity) is Ru der less 700 .mu.m. Thus, even when the frame portion is narrow and high and its strength becomes relatively weak, the pressure at the time of lamination is sufficiently low, so that deformation of the frame portion can be avoided. Therefore, a ceramic multilayer substrate with good dimensional accuracy can be manufactured.
キャビティ形成工程において、未焼成セラミックシートに加えて接着用セラミックシートにもキャビティとなる貫通穴部を形成してもよい。この場合、積層体形成工程では、貫通穴部が形成されキャビティ周囲の枠部となる枠状の未焼成セラミックシートと、貫通穴部が非形成の平板状の未焼成セラミックシートとの間に枠状の接着用セラミックシートを介在させて未焼成セラミック積層体を形成する。なお、貫通穴部のない接着用セラミックシートを枠状の未焼成セラミックシートと平板状の未焼成セラミックシートとの間に介在させてもよい。このようにしても、複数の未焼成セラミックシートを比較的低い圧力で積層することができ、寸法精度が良好なセラミック多層基板を製造することができる。 In the cavity forming step, a through-hole portion serving as a cavity may be formed in the bonding ceramic sheet in addition to the unfired ceramic sheet. In this case, in the laminated body forming step, a frame is formed between the frame-shaped unfired ceramic sheet that forms the through-hole portion and becomes the frame portion around the cavity, and the flat-plate-shaped unfired ceramic sheet in which the through-hole portion is not formed. A green ceramic laminate is formed by interposing an adhesive ceramic sheet. In addition, you may interpose the ceramic sheet for adhesion without a through-hole part between a frame-shaped unfired ceramic sheet and a flat-plate-shaped unfired ceramic sheet. Even in this case, a plurality of unfired ceramic sheets can be laminated at a relatively low pressure, and a ceramic multilayer substrate with good dimensional accuracy can be manufactured.
積層体形成工程では接着用セラミックシートの表面及び裏面に、貫通穴部が形成されキャビティ周囲の枠部となる枠状の未焼成セラミックシートを配置して未焼成セラミック積層体を形成してもよい。この場合、基板主面及び基板裏面の両面にキャビティを容易に形成することができる。 In the laminate forming step, a non-fired ceramic laminate may be formed by disposing a frame-like unfired ceramic sheet in which through holes are formed and forming a frame around the cavity on the front and back surfaces of the adhesive ceramic sheet. . In this case, cavities can be easily formed on both the main surface of the substrate and the back surface of the substrate.
積層体形成工程では、接着用セラミックシートが引張強度で50gF以上の粘着力を発現させた状態で各セラミックシートを積層方向に加圧する必要がある。この場合、例えば100gF以上の粘着力を発現させた状態で加圧してもよく、150gF以上の粘着力を発現させた状態で加圧してもよい。このように、接着用セラミックシートの粘着力を高めることで、より低い加圧力で未焼成セラミック積層体を形成することが可能となる。 In the laminated body forming step, it is necessary to press each ceramic sheet in the laminating direction in a state where the adhesive ceramic sheet develops an adhesive strength of 50 gF or more in terms of tensile strength. In this case, for example, the pressure may be applied in a state where an adhesive force of 100 gF or more is developed, or the pressure may be applied in a state where an adhesive force of 150 gF or more is developed. Thus, it becomes possible to form a non-fired ceramic laminated body with a lower applied pressure by increasing the adhesive strength of the ceramic sheet for bonding.
セラミック多層基板の側面には、何らかの構造物が設けられていてもよく、例えば端面スルーホール導体であるキャスタレーションが設けられていてもよい。この場合、積層体形成工程の前にキャスタレーション形成工程を行うことで、未焼成セラミックシート及び接着用セラミックシートの厚さ方向に貫通する貫通穴を形成するとともにその貫通穴内にキャスタレーションとなる未焼成キャスタレーション用導体部を形成する。本発明では、従来技術のようにセラミックグリーンシートの表面に溶剤を塗布してペースト化する必要がない。従って、従来技術のようにペースト化したセラミックグリーンシートの一部がキャスタレーション形成用の貫通穴に食み出すことがなく、キャスタレーションを確実に形成することができる。また、キャスタレーションを形成することで枠部の強度が弱くなるが、本発明では、積層時の圧力を低くできるため、枠部の変形を回避することができる。 Some structure may be provided on the side surface of the ceramic multilayer substrate, for example, a castellation that is an end face through-hole conductor may be provided. In this case, by performing the castellation forming step before the laminate forming step, a through hole penetrating in the thickness direction of the unfired ceramic sheet and the bonding ceramic sheet is formed and castellation is not formed in the through hole. A conductor portion for firing castellation is formed. In the present invention, it is not necessary to apply a solvent to the surface of the ceramic green sheet to form a paste as in the prior art. Therefore, a part of the ceramic green sheet pasted as in the prior art does not protrude into the through hole for forming the castellation, and the castellation can be reliably formed. In addition, although the strength of the frame portion is weakened by forming the castellation, in the present invention, the pressure at the time of stacking can be reduced, so that the deformation of the frame portion can be avoided.
積層体形成工程では、生産性の低下を伴わない範囲で加圧時の圧力及び時間を適宜設定することが可能であるが、例えば1kgf/cm2以上5kgf/cm2以下の低圧力、かつ1秒以上120秒以下の短時間の条件で、各セラミックシートを積層方向に加圧してもよい。このように、比較的低い圧力、かつ短時間で未焼成セラミック積層体を形成することにより、未焼成セラミック積層体における内部応力を低く抑えることができる。また、本発明の製造方法では、従来技術のように仮接着後に長時間放置するといった工程がなく、積層体形成工程での加圧時間も短いため、セラミック多層基板を効率よく製造することができる。さらに、高圧プレス機などの大掛かりな装置が不要となる。このため、セラミック多層基板の製造コストを低く抑えることができる。 In the laminate forming step, it is possible to appropriately set the pressure and time during pressurization within a range that does not cause a decrease in productivity. For example, a low pressure of 1 kgf / cm 2 or more and 5 kgf / cm 2 or less, and 1 Each ceramic sheet may be pressed in the stacking direction under conditions of a short time of not less than seconds and not more than 120 seconds. Thus, the internal stress in the unfired ceramic laminate can be kept low by forming the unfired ceramic laminate in a relatively low pressure and in a short time. Moreover, in the manufacturing method of the present invention, there is no step of leaving for a long time after temporary bonding as in the prior art, and the pressurization time in the laminate forming step is short, so that the ceramic multilayer substrate can be manufactured efficiently. . Furthermore, a large-scale device such as a high-pressure press is not necessary. For this reason, the manufacturing cost of the ceramic multilayer substrate can be kept low.
シート準備工程で準備される接着用セラミックシートは、例えば、セラミック材料に対して粘着剤及び有機化合物を前記セラミック材料よりも少ない重量で含有させたものであってもよく、セラミック材料、粘着剤及び有機化合物の順に重量が少なくなるようにこれらを含有させたものであってもよい。さらには、セラミック材料100重量部に対して、粘着剤を25重量部以上の割合で含有させ、かつ、有機化合物を3重量部以上15重量部以下の割合で含有させたものであってもよい。このような割合で粘着剤や有機化合物を接着用セラミックシートに含ませることで、引張強度で50gF以上の粘着力を確実に発現させることができる。 The ceramic sheet for adhesion prepared in the sheet preparation step may be, for example, a ceramic material containing a pressure-sensitive adhesive and an organic compound in a weight less than that of the ceramic material. These may be included so that the weight decreases in the order of the organic compound. Furthermore, the pressure sensitive adhesive may be contained in a proportion of 25 parts by weight or more and the organic compound may be contained in a proportion of 3 parts by weight or more and 15 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the ceramic material. . By including a pressure-sensitive adhesive or an organic compound in the adhesive ceramic sheet at such a ratio, an adhesive force of 50 gF or more can be reliably expressed in terms of tensile strength.
シート準備工程で準備される接着用セラミックシートは、離型材上に形成される。導体部形成工程では、接着用セラミックシートから離型材を剥離した後に導体部を形成してもよいし、接着用セラミックシートに離型材を取り付けたままで、導体部を形成してもよい。 The ceramic sheet for adhesion prepared in the sheet preparation process is formed on the release material. In the conductor portion forming step, the conductor portion may be formed after the release material is peeled off from the adhesive ceramic sheet, or the conductor portion may be formed with the release material attached to the adhesive ceramic sheet.
未焼成セラミックシートは、樹脂材料からなる有機バインダを含んで成形され、接着用セラミックシートは、有機バインダを含まずに成形されることが好ましい。この場合、接着用セラミックシートにおいて粘着剤をより多く含ませることができ、粘着力を十分に確保することができる。 It is preferable that the unfired ceramic sheet is formed including an organic binder made of a resin material, and the adhesive ceramic sheet is formed without including an organic binder. In this case, the adhesive ceramic sheet can contain more pressure-sensitive adhesive, and sufficient adhesive strength can be ensured.
導体部形成工程において、未焼成セラミックシートの表面及び裏面の少なくも一方に、例えばスクリーン印刷や転写などの手法で未焼成導体部を形成してもよい。 In the conductor portion forming step, the unfired conductor portions may be formed on at least one of the front and back surfaces of the unfired ceramic sheet by a technique such as screen printing or transfer.
有機化合物は、60℃以上の温度で溶融する有機化合物であり、常温にて固体状である高沸点アルコールを用いてもよい。具体的な有機化合物としては、ステアリルアルコール、セチルアルコール、ベヘニルアルコールなどの高沸点アルコールを挙げることができる。また、高沸点アルコール以外には、ラウリン酸、ミリスチン酸などの有機化合物を挙げることができる。 The organic compound is an organic compound that melts at a temperature of 60 ° C. or higher, and a high-boiling alcohol that is solid at room temperature may be used. Specific examples of the organic compound include high boiling alcohols such as stearyl alcohol, cetyl alcohol, and behenyl alcohol. In addition to high boiling alcohols, organic compounds such as lauric acid and myristic acid can be used.
セラミック絶縁層としては、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化珪素、窒化珪素などといった高温焼成セラミックの焼結体が好適に使用される。また、ホウケイ酸系ガラスやホウケイ酸鉛系ガラスにアルミナ等の無機セラミックフィラーを添加したガラスセラミックのような低温焼成セラミックの焼結体をセラミック絶縁層として使用してもよい。さらに、用途に応じて、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ストロンチウムなどの誘電体セラミックの焼結体をセラミック絶縁層として使用してもよい。 As the ceramic insulating layer, a sintered body of high-temperature fired ceramic such as alumina, aluminum nitride, boron nitride, silicon carbide, silicon nitride or the like is preferably used. Alternatively, a sintered body of low-temperature fired ceramic such as glass ceramic obtained by adding an inorganic ceramic filler such as alumina to borosilicate glass or lead borosilicate glass may be used as the ceramic insulating layer. Furthermore, a sintered body of dielectric ceramic such as barium titanate, lead titanate, strontium titanate or the like may be used as the ceramic insulating layer depending on the application.
導体層及びキャスタレーションとしては特に限定されないが、例えば、メタライズ導体であってもよい。同時焼成法によってメタライズ導体及びセラミック絶縁層を形成する場合、メタライズ導体中の金属粉末は、セラミック絶縁層の焼成温度よりも高融点である必要がある。例えば、セラミック絶縁層がいわゆる高温焼成セラミック(例えばアルミナ等)からなる場合には、メタライズ導体中の金属粉末として、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、マンガン(Mn)等やそれらの混合系が選択可能である。セラミック絶縁層がいわゆる低温焼成セラミック(例えばガラスセラミック等)からなる場合には、メタライズ導体中の金属粉末として、銅(Cu)または銀(Ag)等やそれらの混合系が選択可能である。 Although it does not specifically limit as a conductor layer and a castellation, For example, a metallized conductor may be sufficient. When the metallized conductor and the ceramic insulating layer are formed by the simultaneous firing method, the metal powder in the metallized conductor needs to have a melting point higher than the firing temperature of the ceramic insulating layer. For example, when the ceramic insulating layer is made of a so-called high-temperature fired ceramic (for example, alumina), as the metal powder in the metallized conductor, nickel (Ni), tungsten (W), molybdenum (Mo), manganese (Mn), etc. These mixed systems can be selected. When the ceramic insulating layer is made of a so-called low-temperature fired ceramic (for example, glass ceramic or the like), copper (Cu) or silver (Ag) or a mixed system thereof can be selected as the metal powder in the metallized conductor.
本発明のセラミック多層基板は、水晶パッケージ、SAWフィルタ用パッケージ、MPUパッケージ、C−MOSパッケージ、CCDパッケージ、LEDパッケージ、チップサイズパッケージ(CSP)、セラミックチップサイズパッケージ(CCSP)などの様々なパッケージに利用することができる。 The ceramic multilayer substrate of the present invention can be used in various packages such as crystal packages, SAW filter packages, MPU packages, C-MOS packages, CCD packages, LED packages, chip size packages (CSP), and ceramic chip size packages (CCSP). Can be used.
[第1の実施の形態]
以下、本発明をセラミック多層基板に具体化した第1の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment in which the present invention is embodied in a ceramic multilayer substrate will be described in detail with reference to the drawings.
図1に示されるように、本実施の形態のセラミック多層基板11は、上面12(基板主面)及び下面13(基板裏面)を有する板状の部材であり、ICチップを実装するために用いられる。セラミック多層基板11は、複数のセラミック絶縁層14,15,16と導体層18とを交互に積層してなる多層配線基板である。本実施の形態において、各セラミック絶縁層14,15,16は、いずれもアルミナ焼結体からなる。また、導体層18は、例えばタングステンを主体とするメタライズ導体層である。なお、本実施の形態のセラミック多層基板11では3層構造としたが、4層以上の多層構造を採用しても構わない。
As shown in FIG. 1, the
セラミック多層基板11には、上面12に開口するキャビティ19(非貫通凹部)と、下面13に開口するキャビティ20(非貫通凹部)とが設けられている。セラミック多層基板11において、中間層に位置するセラミック絶縁層15が各キャビティ19,20の底部となっている。また、セラミック絶縁層15の上層に位置するセラミック絶縁層14がキャビティ19の周囲に形成される枠部21となっている。さらに、セラミック絶縁層15の下層に位置するセラミック絶縁層16がキャビティ20の周囲に形成される枠部22となっている。
The
本実施の形態において、枠部21の幅は250μm程度であり、枠部21の高さ(キャビティ19の深さ)は650μm程度である。また、枠部22の幅は275μm程度であり、枠部22の高さ(キャビティ20の深さ)は650μm程度である。
In the present embodiment, the width of the
キャビティ19の底面となるセラミック絶縁層15の上面23には、ICチップ搭載用の複数の端子パッド24が設けられている。また、キャビティ20の底面となるセラミック絶縁層15の下面25には、ICチップ搭載用の複数の端子パッド26が設けられている。これら端子パッド24,26もタングステンを主体とするメタライズ導体層である。また、セラミック絶縁層14,15の界面及びセラミック絶縁層15,16の界面に、導体層18が形成されている。
A plurality of
セラミック多層基板11において、キャビティ19の外周部の上面12(セラミック絶縁層14の上面)には、キャビティ19を取り囲むようにシール用のメタライズ導体層28が設けられている。このメタライズ導体層28上には、図示しないめっき層やロウ材層が設けられるとともに、そのロウ材層等を介して図示しないキャップが取り付けられる。このキャップによってキャビティ19の開口が塞がれる。
In the
セラミック多層基板11において、キャビティ20の外周部の下面13(セラミック絶縁層16の下面)には、他の基板上に実装するための複数の端子パッド29が形成されている。これら端子パッド29もタングステンを主体とするメタライズ導体層である。
In the
セラミック多層基板11を構成する各セラミック絶縁層14〜16の側面には、断面円形の凹部30が形成されており、その凹部30の表面にキャスタレーション31(端面スルーホール導体)が設けられている。キャスタレーション31は、端子パッド29と内層の導体層18とを電気的に接続している。
A
各セラミック絶縁層14,15,16には、複数のビア穴33が形成されており、各ビア穴33内にはタングステンを主体とするビア導体34が設けられている。ビア導体34は、各導体層18,28、及び各端子パッド24,26,29を相互に電気的に接続している。
A plurality of via
次に、上記セラミック多層基板11を製造する方法について図2〜図11に基づいて説明する。
Next, a method for manufacturing the
まず、セラミック材料としてのアルミナ粉末、有機バインダ、溶剤等を混合してスラリーを作製する。そしてこのスラリーを従来周知の手法(例えばドクターブレード法やカレンダーロール法)によりシート状に成形し、所定サイズに切断する。この結果、図2に示されるように、表面41及び裏面42を有するシート状に成形されたセラミックグリーンシート43(未焼成セラミックシート)を複数枚準備する(シート準備工程)。なお、本実施の形態において、セラミックグリーンシート43は、650μm程度の厚さで形成される。
First, an alumina powder as a ceramic material, an organic binder, a solvent and the like are mixed to prepare a slurry. And this slurry is shape | molded by the conventionally well-known method (For example, a doctor blade method or a calender roll method), and it cut | disconnects to predetermined size. As a result, as shown in FIG. 2, a plurality of ceramic green sheets 43 (unfired ceramic sheets) formed into a sheet shape having a
またこのシート準備工程では、接着用セラミックシート46を作製する。詳しくは、セラミック材料としてのアルミナ粉末、液状の粘着剤、溶剤、加熱によって溶融する有機化合物等を混合してスラリーを作製する。このスラリー形成時には、アルミナ粉末の100重量部に対して、粘着剤を25重量部以上100重量部以下の割合で含有させ、かつ加熱によって溶融する有機化合物を3重量部以上15重量部以下の割合で含有させている。そしてこのスラリーを従来周知の手法によりシート状に成形し、乾燥後、所定サイズに切断する。この結果、図2に示されるように、表面44及び裏面45を有するシート状に成形された接着用セラミックシート46を準備する。
In this sheet preparation step, the bonding
なお、本実施の形態において、接着用セラミックシート46は、フィルム状の離型材47の上面に、例えば10μm以上50μm以下の厚さで形成されている。接着用セラミックシート46に含まれる粘着剤としては、例えばアクリル系溶剤タイプの接着剤(ビックテクノス社製AR-2040)を用いる。また、有機化合物としては、例えば融点が56℃程度のセチルアルコール(高沸点アルコール)を用いている。具体的には、シート準備工程において、スラリーを離型材47(キャリアフィルム)にキャステイングする際に、スラリー自体を乾燥させる。その際の接着剤の溶剤が抜けて、接着剤の接着性能が低下する。さらに、セチルアルコール自体もスラリー中では溶剤に溶けているが、この乾燥においては融点以下なので固化する。このとき、固化したセチルアルコールは、シート表面側に集まった状態となる。従って、接着用セラミックシート46の表面は、粘着性のないセチルアルコールが大半を占め、接着性能の落ちた接着剤が少し露出している状態となる。その結果、常温では、粘着性を発現しない接着用セラミックシート46が形成され、シートの工程流動は容易となる。
In the present embodiment, the adhesive
そして、セラミックグリーンシート43の裏面42に接着用セラミックシート46を配置し、60℃に加熱したヒーターブロック(図示略)により離型材47を介して低圧(例えば、3kgf/cm2以下の圧力)でプレスする(シート貼付工程)。このとき、接着用セラミックシート46においてセチルアルコールが溶解して液状化する。そして、液状化したセチルアルコールは接着剤の溶剤となってその接着剤の接着性能が復活し、さらに接着用セラミックシート46の表面は、接着剤が大半をしめるので、粘着性が発現する。このため、低圧のプレスにより、接着用セラミックシート46をセラミックグリーンシート43の裏面42に圧着させることができる。その後、常温まで冷却し接着用セラミックシート46から離型材47を剥離する。この結果、図3に示されるように、セラミックグリーンシート43の裏面42に接着用セラミックシート46が貼り付けられる。なおこのとき、室温まで冷却されているので、接着用セラミックシート46の離型材47があった面は粘着性が発現していない。
Then, an adhesive
上層及び下層のセラミック絶縁層14,16となるセラミックグリーンシート43では、表面41または裏面42に接着用セラミックシート46を貼り付けた状態(図3参照)で、導体部形成工程(ビア導体部形成工程及びキャスタレーション形成工程を含む工程)を行う。一方、中間層のセラミック絶縁層15となるセラミックグリーンシート43は、接着用セラミックシート46を貼り付けない状態で導体部形成工程を行う。
In the ceramic
具体的には、図4に示されるように、各セラミックグリーンシート43の複数箇所に、そのセラミックグリーンシート43の厚さ方向に貫通する貫通穴48,49を形成する。ここで、上層のセラミックグリーンシート43では、裏面42に配置されている接着用セラミックシート46にも貫通穴48,49が形成され、下層のセラミックグリーンシート43では、表面41に配置されている接着用セラミックシート46にも貫通穴48,49が形成される。これら貫通穴48,49は、例えばレーザを用いたレーザ穴あけ加工にて形成される。なお、レーザ穴あけ加工以外に、パンチング(打ち抜き)加工などの他の手法によって貫通穴48,49を形成してもよい。また、接着用セラミックシート46の接着性が発現していないので、上記工程を流動する際に、治具などに接着用セラミックシートが張り付いてしまうといった不具合はない。
Specifically, as shown in FIG. 4, through
セラミックグリーンシート43において、貫通穴48は、ビア導体34を形成するための穴部であり、貫通穴49は、キャスタレーション31を形成するための穴部である。つまり、セラミック焼成後には、貫通穴48がビア穴33となり、貫通穴49の一部が凹部30となる。
In the ceramic
そして、貫通穴48,49内にそれぞれ導体部を形成する。より具体的にいうと、まず従来周知のペースト印刷装置によるビアメタライズ充填を行って、貫通穴48内にタングステンペーストを充填し、ビア導体34となる未焼成ビア導体部50を形成する(図5参照)。即ち、貫通穴48を完全にタングステンペーストで満たすようにして未焼成ビア導体部50を形成する。次いで、キャスタレーション印刷を行って、貫通穴49の内周面にタングステンペーストを付着させ、キャスタレーションとなる未焼成キャスタレーション用導体部51を形成する(図6参照)。従って、貫通穴49内は完全にタングステンペーストで満たされていなくてもよく、未焼成キャスタレーション用導体部51の中心部は空洞状になっている。なお、上記のようにビアメタライズ充填後にキャスタレーション印刷を行ってもよいほか、キャスタレーション印刷後にビアメタライズ充填後を行ってもよい。
Then, conductor portions are formed in the through
そして次に、スクリーン印刷法によって、各セラミックグリーンシート43の上に未焼成導体部53を形成する(図7参照)。なおここでは、各セラミックグリーンシート43において、接着用セラミックシート46が貼り付けられていない表面41及び裏面42上に、マスク(図示略)を用いてタングステンペーストを印刷することで、未焼成導体部53をパターン形成する。これらの未焼成導体部53は、後に導体層18,28、各端子パッド24,26,29となるべき部分である。
Then, an
この後、所定の温度に加熱して、各セラミックグリーンシート43に形成した未焼成導体部53を乾燥させる。このように導体部形成工程を行うことで、セラミックグリーンシート43に未焼成ビア導体部50、未焼成キャスタレーション用導体部51及び未焼成導体部53を形成する。またここでは、接着用セラミックシート46の接着性が発現していないので、上記工程を流動する際に、治具などに接着用セラミックシート46が張り付いてしまうといった不具合はない。
Thereafter, the
そして、上層側及び下層側のセラミック絶縁層14,16となる各セラミックグリーンシート43に対して従来周知のパンチング(打ち抜き)加工を施す。この結果、図8に示されるように、各セラミックグリーンシート43に、キャビティ19,20となる貫通穴部55,56を形成する(キャビティ形成工程)。ここで、各セラミックグリーンシート43の表面41または裏面42に貼り付けられている接着用セラミックシート46にも、キャビティ19,20となる貫通穴部55,56が形成される。また、中間層のセラミック絶縁層15となるセラミックグリーンシート43は、パンチング加工を施すことなく、貫通穴部55,56が非形成の平板状のシートとなっている。
Then, a conventionally known punching (punching) process is performed on each ceramic
その後、各セラミックグリーンシート43を用いて、積層体形成工程を行う。積層体形成工程では、先ず、貫通穴部55,56が非形成の平板状のセラミックグリーンシート43を真ん中に配置する。そして、その平板状のセラミックグリーンシート43の表面41に、貫通穴部55を形成した枠状のセラミックグリーンシート43を重ね合わせて配置するとともに、裏面42には、貫通穴部56を形成した枠状のセラミックグリーンシート43を重ね合わせて配置する。ここで、上層側となる枠状のセラミックグリーンシート43は、接着用セラミックシート46が貼られた裏面42側を下側に向けた状態で平板状のセラミックグリーンシート43の表面41に配置される。一方、下層側となる枠状のセラミックグリーンシート43は、接着用セラミックシート46が貼られた表面41側を上側に向けた状態で平板状のセラミックグリーンシート43の裏面42に配置される。この結果、平板状のセラミックグリーンシート43と枠状のセラミックグリーンシート43との間に枠状の接着用セラミックシート46が介在された形で各セラミックグリーンシート43が積層される(図9参照)。
Then, a laminated body formation process is performed using each ceramic
そして、図10に示されるように、例えばヒーターブロック58を用いて、各セラミックグリーンシート43に介在される接着用セラミックシート46をセチルアルコールの融点以上の温度(例えば、70℃)に加熱する。このとき、接着用セラミックシート46に含まれるセチルアルコールを溶融させ、引張強度で50gF以上の粘着力を接着用セラミックシート46に発現させる。その後、セラミックグリーンシート43の貫通穴部55,56にヒーターブロック58(加圧治具)が非接触の状態で、そのヒーターブロック58を用い、1kgf/cm2以上5kgf/cm2以下の低圧力、かつ、1秒以上120秒以下の短時間の条件で、各セラミックグリーンシート43を積層方向に加圧する。より具体的に、本実施の形態では、2kgf/cm2の圧力、5秒の加圧時間で各セラミックグリーンシート43を加圧する。この結果、接着用セラミックシート46を介して各セラミックグリーンシート43を一体化した未焼成セラミック積層体59を形成する。
Then, as shown in FIG. 10, for example, by using a
その後、未焼成セラミック積層体59をアルミナが焼結しうる所定の温度(例えば1500℃〜1800℃程度の温度)に加熱する焼成工程を行う。この焼成工程を経ると、各セラミックグリーンシート43及び接着用セラミックシート46が焼結してセラミック多層基板100が得られる(図11参照)。またこのとき、タングステンペーストの焼結によって、導体層18,28、端子パッド24,26,29、スルーホール導体31A、ビア導体34が形成される。なお、セラミック焼成時には、セラミックグリーンシート43間の界面において接着用セラミックシート46の粘着剤が脱脂されて焼失される。その後、接着用セラミックシート46のアルミナが焼結するとともにセラミックグリーンシート43のアルミナが焼結し、各セラミック絶縁層14,15,16が一体化したセラミック多層基板100が得られる。
Thereafter, a firing step is performed in which the unfired
ここで得られるセラミック多層基板100は、製品領域を平面方向に沿って縦横に複数配列した構造の多数個取り用の多層基板である。そして、分割工程を行い多数個取り用のセラミック多層基板100を分割することにより、図1に示すセラミック多層基板11が複数同時に得られる。またこの分割工程において、スルーホール導体31Aのある位置(図11では一点鎖線で示す位置)においてセラミック多層基板11を分割することにより、基板側面にて露出するキャスタレーション31(端面スルーホール導体)が形成される。
The
なお、本発明者らは、上記製造方法で製造したセラミック多層基板11を厚さ方向に切断し、その基板断面を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察した。その結果、各セラミック絶縁層14,15,16間では、接着用セラミックシート46が介在したことによる境界の見極めが困難であり、クラックがなく均一にセラミックが焼結されていることが確認された。
The inventors cut the
また、本発明者らは、積層体形成工程における接着用セラミックシート46の引張強度(接着力)を図12に示す試験装置61を用いて確認した。その結果を表1に示している。
Moreover, the present inventors confirmed the tensile strength (adhesive force) of the ceramic sheet for
具体的には、図12に示されるように、表面41に接着用セラミックシート46を貼り付けたセラミックグリーンシート43を準備する。そして、各シート43,46を70℃に加熱して接着用セラミックシート46に粘着性を発現させる。その後、セラミックグリーンシート43を平坦なテーブル62上に置くとともに、接着用セラミックシート46の上面に分銅63(具体的には、5gの分銅)を置く。さらに、セラミックグリーンシート43が浮かび上がらないように分銅63の周囲部分を円筒状の押さえ治具64で押さえつける。この後、バネ秤65を上昇させることでワイヤ66を介して分銅63を引っ張り、接着用セラミックシート46から分銅63が剥がれた時点の荷重を接着用セラミックシート46の引張強度として測定する。ここでは、3種類の異なる粘着剤をそれぞれ含ませて接着用セラミックシート46のサンプル1〜3を形成し、それらサンプル1〜3の接着用セラミックシート46について、3回ずつ引張強度を確認した。
表1に示されるように、各サンプル1〜3の接着用セラミックシート46では、引張強度で70gF以上の粘着力を有することが確認された。特に、サンプル1またはサンプル2の接着用セラミックシート46では、150gF以上の粘着力が発現されることを確認することができた。なお、常温においても同様に引張強度を測定した。その結果、常温の場合では、各サンプル1〜3の接着用セラミックシート46の粘着力が0gFであり、粘着力が発現していないことを確認した。上記した製造方法では冷却/加熱を繰り返しているが、接着用セラミックシート46における粘着性の発生の繰り返しは5回程度まで復元できることを確認した。
As shown in Table 1, it was confirmed that the adhesive
従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。 Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1)本実施の形態の場合、積層体形成工程において加熱することで接着用セラミックシート46におけるセチルアルコールが溶融し、そのセチルアルコールが粘着剤の溶剤として機能することで接着用セラミックシート46に粘着力が発現する。本実施の形態における接着用セラミックシート46は、粘着剤を25重量部以上の割合で含むため、引張強度で50gF以上の粘着力を確実に発現させることができる。特に、粘着剤によっては、160gF以上の粘着力を発現させることができる。このように、接着用セラミックシート46が十分な粘着力を有するので、低圧力かつ短時間での圧着が可能となる。このため、従来技術のように貫通穴部55,56の内面側に加圧治具を挿入して加圧する必要がなく、貫通穴部55,56の内面に対してヒーターブロック58が非接触の状態で積層方向に加圧することにより、各セラミックグリーンシート43を一体化した未焼成セラミック積層体59を形成することができる。このように、本実施の形態では、低圧力で未焼成セラミック積層体59を形成しているので、キャビティ19,20の周囲に形成される枠部21,22の変形を低く抑えることができる。また、未焼成セラミック積層体59における内部応力を低く抑えることができるため、焼成時におけるセラミック多層基板11の反りを抑えることができる。さらに、積層体形成工程では、接着用セラミックシート46は有機化合物が溶融することで軟化するため、未焼成導体部53の凹凸を接着用セラミックシート46にて確実に吸収することができ、セラミック多層基板11の平坦度を十分に確保することができる。この結果、寸法精度が良好なセラミック多層基板11を製造することができる。
(1) In the case of the present embodiment, the cetyl alcohol in the ceramic sheet for
(2)本実施の形態のセラミック多層基板11のように、上面12及び下面13の両面にキャビティ19,20を形成する場合、従来技術では、枠状のセラミックグリーンシート43を上面側と下面側とで別々の工程で積層する必要があった。これに対して、本実施の形態では、接着用セラミックシート46を介在させることにより低圧力での圧着が可能となるため、それら枠状のセラミックグリーンシート43を同時に積層することが可能となる。このため、製造工程を簡素化することができ、セラミック多層基板11の製造コストを低く抑えることができる。
(2) When the
(3)本実施の形態では、2kgf/cm2の低圧力、5秒間の短時間の条件で各セラミックグリーンシート43を積層方向に加圧することにより、未焼成セラミック積層体59を形成している。このようにすると、従来技術のように仮接着後に長時間放置するといった工程がなく、積層体形成工程での加圧時間も短いため、セラミック多層基板11を効率よく製造することができる。また、従来技術のように貫通穴部55,56の内側にゴムなどの弾性材を嵌め込んだ状態で各セラミックグリーンシート43を加圧する必要がない。さらに、高圧プレス機などの大掛かりな装置が不要となる。従って、セラミック多層基板11の製造コストを低く抑えることができる。
(3) In the present embodiment, the green
(4)本実施の形態では、従来技術のようにセラミックグリーンシート43の表面に溶剤を塗布してペースト化する必要がない。従って、ペースト化したセラミックグリーンシート43の一部がキャスタレーション形成用の貫通穴49に食み出すことがなく、キャスタレーション31を確実に形成することができる。また、溶剤の塗布バラツキや溶剤の調合率等による接着性にバラツキが生じることなく、接着用セラミックシート46を介在させることでセラミックグリーンシート43の界面で均一な接着性を確保できる。このため、セラミック多層基板11におけるセラミック絶縁層14〜16間でのデラミネーションやスキマ等を確実に防止することができる。また、枠部21,22にキャスタレーション31を形成すると、その形成部分の強度が弱くなる。本実施の形態では、積層時の圧力を十分に低くすることができるため、枠部21,22の変形を抑えつつ、キャスタレーション31のあるセラミック多層基板11を確実に製造することができる。
[第2の実施の形態]
(4) In this embodiment, it is not necessary to apply a solvent to the surface of the ceramic
[Second Embodiment]
次に、本発明を具体化した第2の実施の形態を図面に基づき説明する。図13に示されるように、本実施の形態のセラミック多層基板11Aは、上面12側に開口し、段差を有するキャビティ19A(非貫通凹部)を備える点が上記第1の実施の形態と異なる。以下、セラミック多層基板11Aの構成について説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 13, the
図13に示されるように、セラミック多層基板11Aも、第1の実施の形態と同様に、複数のセラミック絶縁層14,15,16と導体層18とを交互に積層してなる多層配線基板である。各セラミック絶縁層14〜16及び導体層18の形成材料は上記第1の実施の形態と同じである。
As shown in FIG. 13, the
本実施の形態のキャビティ19Aは二段構造となっており、キャビティ19Aにおける底面の外周側に段差70が形成されている。セラミック多層基板11Aにおいて、上層に位置するセラミック絶縁層14と中間層に位置するセラミック絶縁層15とがキャビティ19Aの周囲に形成される枠部71,72となっている。また、下層に位置するセラミック絶縁層16がキャビティ19Aの底部となっている。セラミック多層基板11Aでは、セラミック絶縁層14の枠部71よりもセラミック絶縁層15の枠部72の幅が広く形成されており、これら枠部71,72の幅の違いにより露出するセラミック絶縁層15によって段差70が形成されている。
The
そして、キャビティ19Aの段差70(セラミック絶縁層15の上面)上には、電子部品(例えば水晶振動子)搭載用の複数の端子パッド24が設けられている。キャビティ19A内において、電子部品が各端子パッド24に接続されることにより、電子部品がキャビティ19Aの底面から浮いた状態で収納される。
A plurality of
セラミック多層基板11Aにおいて、キャビティ19Aの外周部の上面12(セラミック絶縁層14の上面)には、キャビティ19Aを取り囲むようにシール用のメタライズ導体層28が設けられている。このメタライズ導体層28上には、図示しないめっき層やロウ材層が設けられるとともに、そのロウ材層等を介して図示しないキャップが取り付けられる。このキャップによってキャビティ19Aの開口が塞がれる。また、セラミック多層基板11の下面13(セラミック絶縁層16の下面)には、他の基板上に実装するための複数の端子パッド29が形成されている。
In the
各セラミック絶縁層14〜16の側面には、断面円形の凹部30が形成されており、その凹部30の表面にキャスタレーション31(端面スルーホール導体)が設けられている。キャスタレーション31は、端子パッド29と内層の導体層18とを電気的に接続している。
A
各セラミック絶縁層14,15,16には、複数のビア穴33が形成されており、各ビア穴33内にはタングステンを主体とするビア導体34が設けられている。ビア導体34は、各導体層18,28、及び各端子パッド24,29を相互に電気的に接続している。
A plurality of via
次に、上記セラミック多層基板11Aを製造する方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
まず、上記第1の実施の形態と同様に、シート準備工程によって、セラミックグリーンシート43及び接着用セラミックシート46を準備する(図2参照)。次いで、シート貼り付け工程を行う。上記第1の実施の形態では、上層のセラミック絶縁層14となるセラミックグリーンシート43と、下層のセラミック絶縁層16となるセラミックグリーンシート43とに接着用セラミックシート46を貼り付けた。これに対して、本実施の形態では、上層のセラミック絶縁層14となるセラミックグリーンシート43と、中間層のセラミック絶縁層15となるセラミックグリーンシート43とに接着用セラミックシート46を貼り付ける。
First, as in the first embodiment, the ceramic
この後、第1の実施の形態と同様に、導体部形成工程を行い、各セラミックグリーンシート43に未焼成ビア導体部50、未焼成キャスタレーション用導体部51及び未焼成導体部53を形成する(図14参照)。
Thereafter, similarly to the first embodiment, the conductor portion forming step is performed to form the unfired via
そして、上層及び中間層のセラミック絶縁層14,15となる各セラミックグリーンシート43に対して従来周知のパンチング(打ち抜き)加工を施す。この結果、図15に示されるように、各セラミックグリーンシート43に、キャビティ19Aとなる貫通穴部55A,56Aを形成する(キャビティ形成工程)。ここでは、各セラミックグリーンシート43の裏面42に貼り付けられている接着用セラミックシート46にも、キャビティ19Aとなる貫通穴部55A,56Aが形成される。なお、上層側の貫通穴部55Aのサイズは、中間層側の貫通穴部56Aのサイズよりも大きくなっている。また、下層のセラミック絶縁層16となるセラミックグリーンシート43は、パンチング加工を施すことなく、貫通穴部55A,56Aが非形成の平板状のシートとなっている。
Then, conventionally known punching (punching) processing is performed on the ceramic
その後、各セラミックグリーンシート43を用いて、積層体形成工程を行う。積層体形成工程では、貫通穴部55A,56Aの非形成の平板状のセラミックグリーンシート43を下層に配置する。そして、平板状のセラミックグリーンシート43上に、貫通穴部55A,56Aのサイズの異なる枠状のセラミックグリーンシート43を重ね合わせて配置する。ここで、枠状の各セラミックグリーンシート43は、接着用セラミックシート46が貼られた裏面42側を下側に向けた状態で順次配置する。この結果、各セラミックグリーンシート43の間に枠状の接着用セラミックシート46が介在された形で各セラミックグリーンシート43が積層される。
Then, a laminated body formation process is performed using each ceramic
そして、図16に示されるように、例えばヒーターブロック58を用いて、各セラミックグリーンシート43に介在される接着用セラミックシート46をセチルアルコールの融点以上の温度(例えば、70℃)に加熱する。このとき、接着用セラミックシート46に含まれるセチルアルコールを溶融させ、引張強度で50gF以上の粘着力を接着用セラミックシート46に発現させる。そして、セラミックグリーンシート43の貫通穴部55A,56Aにヒーターブロック58が非接触の状態で、そのヒーターブロック58を用いて2kgf/cm2の低圧力、5秒間の短時間の条件で各セラミックグリーンシート43を積層方向に加圧する。この結果、接着用セラミックシート46を介して各セラミックグリーンシート43を一体化した未焼成セラミック積層体59Aを形成する。
Then, as shown in FIG. 16, for example, using the
その後、焼成工程を行うことにより、各セラミックグリーンシート43が焼結してセラミック多層基板100Aが得られる(図17参照)。得られるセラミック多層基板100Aは、製品領域を平面方向に沿って縦横に複数配列した構造の多数個取り用の多層基板である。そして、分割工程を行い多数個取り用のセラミック多層基板100Aを分割することにより、図13に示すセラミック多層基板11Aが複数同時に得られる。
Thereafter, by performing a firing step, each ceramic
このように、セラミック多層基板11Aを製造する場合でも、上記第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
[第3の実施の形態]
Thus, even when the
[Third Embodiment]
次に、本発明を具体化した第3の実施の形態を図面に基づき説明する。本実施の形態では、セラミック多層基板の製造方法が第1の実施の形態と異なる。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, the method for manufacturing the ceramic multilayer substrate is different from that in the first embodiment.
図18に示されるように、本実施の形態のセラミック多層基板11Bでは、中間層のセラミック絶縁層15の上面23側に形成される各導体層18や各端子パッド24は、その上面23に埋まり込むとともに、セラミック絶縁層15の下面25側に形成される各導体層18や各端子パッド26は、その下面25に埋まり込むようにして形成されている。
As shown in FIG. 18, in the ceramic multilayer substrate 11B of the present embodiment, the conductor layers 18 and the
以下、本実施の形態の製造方法について詳述する。 Hereinafter, the manufacturing method of the present embodiment will be described in detail.
まず、シート準備工程を行って、セラミックグリーンシート43及び接着用セラミックシート46Aを準備する(図19参照)。なお、セラミックグリーンシート43及び接着用セラミックシート46Aの形成材料及び製法は、上記第1の実施の形態と同じであるが、接着用セラミックシート46Aは、上記第1の実施の形態の接着用セラミックシート46よりも厚く形成される。具体的には、本実施の形態で用いる接着用セラミックシート46Aは、中間層のセラミック絶縁層15となる部分であって、セラミックグリーンシート43とほぼ同じ厚さで形成される。
First, a sheet preparation process is performed to prepare a ceramic
次に、接着用セラミックシート46Aに対する導体部形成工程を行う。具体的には、接着用セラミックシート46Aの複数箇所に、そのセラミックシート46Aの厚さ方向に貫通する貫通穴48,49を形成する(図20参照)。そして、貫通穴48,49内にそれぞれ導体部を形成する。より具体的にいうと、まず従来周知のペースト印刷装置によるビアメタライズ充填を行って、貫通穴48内にタングステンペーストを充填し、ビア導体34となる未焼成ビア導体部50を形成する。次いで、キャスタレーション印刷を行って、貫通穴49の内周面にタングステンペーストを付着させ、キャスタレーション31となる未焼成キャスタレーション用導体部51を形成する(図21参照)。
Next, the conductor part formation process with respect to the
そして次に、転写法によって、接着用セラミックシート46Aの上に未焼成導体部53を形成する。ここでは、転写用フィルム75の表面に、タングステンペーストを印刷することで、未焼成導体部53を形成する(図22参照)。その後、ヒーターブロック58等を用いて、各接着用セラミックシート46Aをセチルアルコールの融点以上の温度(例えば、70℃)に加熱する。このとき、接着用セラミックシート46Aにおいてセチルアルコールが溶解して液状化する。そして、液状化したセチルアルコールは接着剤の溶剤となってその接着剤の接着性能が復活し、さらに接着用セラミックシート46Aの表面は、接着剤が大半をしめるので、粘着性が発現する。この状態で、接着用セラミックシート46Aの表面44及び裏面45に転写用フィルム75を押し付けて未焼成導体部53を埋め込むようにして、未焼成導体部53を転写する(図23参照)。
Next, an
その後、接着用セラミックシート46Aが粘着性を発現しない温度、つまり有機化合物の融点以下の温度(例えば、50℃)まで接着用セラミックシート46Aを冷却し、転写用フィルム75を剥離する。この結果、中間層のセラミック絶縁層15となる接着用セラミックシート46Aの表面44及び裏面45に未焼成導体部53を形成する(図24参照)。
Thereafter, the adhesive
また、上層側及び下層側のセラミック絶縁層14,16となるセラミックグリーンシート43に対しては、第1の実施の形態と同様に、導体部形成工程を行い、セラミックグリーンシート43に未焼成ビア導体部50、未焼成キャスタレーション用導体部51及び未焼成導体部53を形成する(図24参照)。但し、本実施の形態では、各セラミックグリーンシート43に接着用セラミックシート46を貼り付けない状態で、導体部形成工程を行う。
Further, as in the first embodiment, a conductor portion forming step is performed on the ceramic
各導体部50,51,53の形成後、各セラミックグリーンシート43に対してパンチング加工を施すことにより、各セラミックグリーンシート43に、キャビティ19,20となる貫通穴部55,56を形成する(キャビティ形成工程)。なお、中間層のセラミック絶縁層15となる接着用セラミックシート46Aは、パンチング加工を施すことなく、貫通穴部55,56が非形成の平板状のシートとなっている。
After the formation of the
その後、各セラミックグリーンシート43及び接着用セラミックシート46Aを用いて、積層体形成工程を行う。積層体形成工程では、先ず、貫通穴部55,56が非形成の平板状の接着用セラミックシート46Aを真ん中に配置する。そして、その平板状の接着用セラミックシート46Aの表面44及び裏面45に、貫通穴部55,56を形成した枠状のセラミックグリーンシート43を重ね合わせて配置する。この結果。各セラミックグリーンシート43の間に接着用セラミックシート46Aが介在された形で各シート43,46が積層される。
Then, a laminated body formation process is performed using each ceramic
そして、第1の実施の形態と同様に、ヒーターブロック58を用いて、セチルアルコールの融点以上の温度(例えば、70℃)に加熱し、接着用セラミックシート46Aに粘着力を発現させる。そして、ヒーターブロック58を用い、2kgf/cm2の低圧力、5秒間の短時間の条件で各セラミックグリーンシート43を積層方向に加圧する。この結果、接着用セラミックシート46Aを介して各セラミックグリーンシート43を一体化して未焼成セラミック積層体59Bを形成する(図25参照)。
Then, similarly to the first embodiment, the
その後、焼成工程を行うことにより、各セラミックグリーンシート43が焼結してセラミック多層基板が得られる。得られるセラミック多層基板は、製品領域を平面方向に沿って縦横に複数配列した構造の多数個取り用の多層基板である。そして、分割工程を行い多数個取り用のセラミック多層基板を分割することにより、図18に示すセラミック多層基板11Bが複数同時に得られる。
Thereafter, by performing a firing step, each ceramic
このように、セラミック多層基板11Bを製造する場合でも、上記第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施の形態では、中間層のセラミック絶縁層15に各導体層18や各端子パッド24,26が埋まり込むようにして設けられているため、各導体層18や各端子パッド24,26とセラミック絶縁層15との密着性を十分に確保することができる。
Thus, even when the ceramic multilayer substrate 11B is manufactured, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. In the present embodiment, the conductor layers 18 and the
なお、本発明の各実施の形態は以下のように変更してもよい。 In addition, you may change each embodiment of this invention as follows.
・上記第1の実施の形態では、枠状のセラミックグリーンシート43と平板状のセラミックグリーンシート43との間に枠状の接着用セラミックシート46を介在させて各セラミックグリーンシート43を積層していたが、これに限定されるものではない。枠状のセラミックグリーンシート43と平板状のセラミックグリーンシート43との間に平板状の接着用セラミックシート46を介在させて各セラミックグリーンシート43を積層してもよい。この場合、中間層のセラミック絶縁層15となるセラミックグリーンシート43の表面41及び裏面42に平板状の接着用セラミックシート46を貼り付けた後に、ビア導体部形成工程及びキャスタレーション形成工程を行う。また、上層及び下層のセラミック絶縁層14,16となるセラミックグリーンシート43は、接着用セラミックシート46を貼り付けない状態でビア導体部形成工程及びキャスタレーション形成工程等を行う。このようにしても、低圧力で未焼成セラミック積層体59を形成することができ、枠部21,22の変形を抑えることができる。
In the first embodiment, each ceramic
・上記第3の実施の形態では、中間層のセラミック絶縁層15のみが接着用セラミックシート46Aを用いて形成され、他のセラミック絶縁層14,15は通常のセラミックグリーンシート43を用いて形成されるものであった。これに対して、3枚の接着用セラミックシート46Aを用いて各セラミック絶縁層14〜16を形成するものでもよい。
In the third embodiment, only the ceramic insulating
・上記各実施の形態のセラミック多層基板11,11A,11Bでは、キャスタレーション31(端面スルーホール導体)を形成していたが、キャスタレーション31を形成しないセラミック多層基板としてもよい。
In the
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した各実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。 Next, in addition to the technical ideas described in the claims, the technical ideas grasped by the respective embodiments described above are listed below.
(1)手段1または2において、前記積層体形成工程では、前記接着用セラミックシートが引張強度で150gF以上の粘着力を発現させた状態で、各セラミックシートを積層方向に加圧することを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。 (1) In means 1 or 2, in the laminate forming step, each ceramic sheet is pressed in the laminating direction in a state in which the adhesive ceramic sheet develops an adhesive strength of 150 gF or more in tensile strength. A method for manufacturing a ceramic multilayer substrate.
(2)手段1または2において、前記積層体形成工程では、1kgf/cm2以上5kgf/cm2以下の低圧力、かつ、1秒以上120秒以下の短時間の条件で、各セラミックシートを積層方向に加圧することを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。 (2) In means 1 or 2, in the laminate forming step, each ceramic sheet is laminated under a low pressure of 1 kgf / cm 2 or more and 5 kgf / cm 2 or less and for a short time of 1 second or more and 120 seconds or less. A method for producing a ceramic multilayer substrate, characterized by pressing in a direction.
(3)手段1または2において、前記シート準備工程で準備される前記接着用セラミックシートは、前記セラミック材料100重量部に対して、前記粘着剤を25重量部以上の割合で含有させ、かつ、前記有機化合物を3重量部以上15重量部以下の割合で含有させたものであること特徴とするセラミック多層基板の製造方法。 (3) In means 1 or 2, the adhesive ceramic sheet prepared in the sheet preparation step contains the pressure-sensitive adhesive in a proportion of 25 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of the ceramic material, and A method for producing a ceramic multilayer substrate comprising the organic compound in a proportion of 3 parts by weight or more and 15 parts by weight or less.
(4)手段1または2において、前記未焼成セラミックシートは、樹脂材料からなる有機バインダを含んで成形され、前記接着用セラミックシートは、前記有機バインダを含まずに成形されること特徴とするセラミック多層基板の製造方法。 (4) In means 1 or 2, the unsintered ceramic sheet is formed including an organic binder made of a resin material, and the ceramic sheet for bonding is formed without including the organic binder. A method for producing a multilayer substrate.
(5)手段1または2において、前記積層体形成工程の後に、前記未焼成セラミック積層体を焼結させて、前記セラミック絶縁層及び前記導体層を形成する焼成工程をさらに含むことを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。 (5) Means 1 or 2 further includes a firing step of sintering the unfired ceramic laminate to form the ceramic insulating layer and the conductor layer after the laminate formation step. A method for producing a ceramic multilayer substrate.
(6)手段1または2において、前記有機化合物は、60℃以上の温度で溶融する有機化合物であることを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。 (6) In the method 1 or 2, the organic compound is an organic compound that melts at a temperature of 60 ° C. or higher.
(7)手段1または2において、前記有機化合物は、常温にて固体状である高沸点アルコールであることを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。 (7) The method for producing a ceramic multilayer substrate according to means 1 or 2, wherein the organic compound is a high-boiling alcohol that is solid at room temperature.
(8)手段2において、前記貫通穴部のサイズが異なる枠状の前記未焼成セラミックシートを枠状の前記接着用セラミックシートを介在させて積層することを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。 (8) A method for producing a ceramic multilayer substrate, characterized in that, in the means 2, the frame-shaped green ceramic sheets having different through-hole portions are stacked with the frame-shaped adhesive ceramic sheet interposed therebetween.
11,11A,11B…セラミック多層基板
12…基板主面としての上面
13…基板裏面としての下面
14,15,16…セラミック絶縁層
18…導体層
19,19A,20…キャビティ
21,22,71,72…枠部
24,26,28,29…導体層としての端子パッド
31…キャスタレーション
41…未焼成セラミックシートの表面
42…未焼成セラミックシートの裏面
43…未焼成セラミックシートとしてのセラミックグリーンシート
44…接着用セラミックシートの表面
45…接着用セラミックシートの裏面
46,46A…接着用セラミックシート
49…貫通穴
51…未焼成キャスタレーション用導体部
53…未焼成導体部
55,55A,56,56A…貫通穴部
58…加圧治具としてのヒーターブロック
59,59A,59B…未焼成セラミック積層体
70…段差
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記セラミック絶縁層となるセラミック材料を用いて表面及び裏面を有するシート状に成形された未焼成セラミックシートを準備するとともに、前記セラミック材料と、粘着剤と、加熱によって溶融する有機化合物とを少なくとも含んでシート状に成形された接着用セラミックシートを準備するシート準備工程と、
前記未焼成セラミックシートに前記キャビティとなる貫通穴部を形成するキャビティ形成工程と、
前記未焼成セラミックシートの表面及び裏面の少なくも一方に前記導体層となる未焼成導体部を形成する導体部形成工程と、
前記接着用セラミックシートを介して前記貫通穴部が非形成の平板状の前記未焼成セラミックシートと、前記基板主面側のキャビティとなる貫通穴部が形成された未焼成セラミックシートと、前記基板裏面側のキャビティとなる貫通穴部が形成された未焼成セラミックシートと、を積層した後、前記有機化合物の融点以上の温度に加熱し前記接着用セラミックシートに粘着力を発現させるとともに、前記貫通穴部の内面に対して加圧治具が非接触の状態でその加圧治具を用いて各セラミックシートを積層方向に加圧することにより、前記接着用セラミックシートを介して各未焼成セラミックシートを一体化した未焼成セラミック積層体を形成する積層体形成工程と
を含むことを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。 It has a substrate main surface and a substrate back surface, and has a multilayered structure in which a plurality of ceramic insulating layers and a plurality of conductor layers are laminated, and is provided so as to open on both surfaces of the substrate main surface and the substrate back surface, A method for producing a ceramic multilayer substrate comprising a cavity which is a non-penetrating recess capable of mounting an element , wherein a width of a frame formed around the cavity is 300 μm or less, and a height of the frame is 700 μm or less. There,
An unfired ceramic sheet formed into a sheet shape having a front surface and a back surface using a ceramic material to be the ceramic insulating layer is prepared, and includes at least the ceramic material, an adhesive, and an organic compound that is melted by heating. A sheet preparation step of preparing a ceramic sheet for bonding formed into a sheet shape with,
A cavity forming step for forming a through-hole portion serving as the cavity in the green ceramic sheet;
A conductor part forming step of forming an unfired conductor part to be the conductor layer on at least one of the front and back surfaces of the unfired ceramic sheet;
The non- fired ceramic sheet having a flat plate shape in which the through hole portion is not formed via the ceramic sheet for bonding, the unfired ceramic sheet in which the through hole portion serving as a cavity on the substrate main surface side is formed, and the substrate And laminating a non-fired ceramic sheet having a through-hole portion to be a cavity on the back surface side, and then heating to a temperature equal to or higher than the melting point of the organic compound to cause the adhesive ceramic sheet to exhibit adhesive force and Each ceramic sheet is pressed through the bonding ceramic sheet by pressing each ceramic sheet in the stacking direction using the pressure jig in a state where the pressure jig is not in contact with the inner surface of the hole. And a laminated body forming step of forming an unfired ceramic laminated body integrated with a ceramic multilayer substrate.
前記積層体形成工程では、前記貫通穴部が形成され前記枠部となる枠状の前記未焼成セラミックシートと、前記貫通穴部が非形成の平板状の前記未焼成セラミックシートとの間に枠状の接着用セラミックシートを介在させて前記未焼成セラミック積層体を形成する
ことを特徴とする請求項1に記載のセラミック多層基板の製造方法。 In the cavity forming step, in addition to the unfired ceramic sheet, the adhesive ceramic sheet is formed with a through-hole portion that becomes the cavity,
In the laminated body forming step, a frame is formed between the unfired ceramic sheet having a frame shape in which the through hole portion is formed and serving as the frame portion, and the unfired ceramic sheet having a flat plate shape in which the through hole portion is not formed. The method for producing a ceramic multilayer substrate according to claim 1 , wherein the green ceramic laminate is formed by interposing an adhesive ceramic sheet.
前記積層体形成工程の前に、前記未焼成セラミックシート及び前記接着用セラミックシートの厚さ方向に貫通する貫通穴を形成するとともにその貫通穴内に前記キャスタレーションとなる未焼成キャスタレーション用導体部を形成するキャスタレーション形成工程を行う
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のセラミック多層基板の製造方法。 The ceramic multilayer substrate is a substrate provided with a castellation which is an end surface through-hole conductor on its side surface,
Before the laminated body forming step, a through hole that penetrates in the thickness direction of the unfired ceramic sheet and the bonding ceramic sheet is formed, and an unfired castellation conductor portion that becomes the castellation is formed in the through hole. method for producing a ceramic multilayer substrate according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the castellations forming step of forming.
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