JP6632995B2 - Ceramic body and method of manufacturing the same - Google Patents

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Description

本発明は、セラミック素地に関し、例えば内部に振動子等の素子が実装されるセラミック製のパッケージや高周波用回路基板等に用いて好適なセラミック素地及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a ceramic base, and more particularly to a ceramic base suitable for use in a ceramic package or a high-frequency circuit board in which elements such as a vibrator are mounted, and a method of manufacturing the same.

従来のセラミック素地、例えばアルミナ(Al23)及びジルコニア(ZrO2)を主成分とするセラミック素地として、特許第2883787号公報、特許第3176815号公報及び特許第4717960号に記載のセラミック素地が知られている。Conventional ceramic bodies, for example, ceramic bodies described in Japanese Patent No. 2883787, Japanese Patent No. 3176815 and Japanese Patent No. 4717960 as ceramic bases mainly containing alumina (Al 2 O 3 ) and zirconia (ZrO 2 ) are known. Are known.

特許第2883787号公報には、主成分として、アルミナ70〜90質量%及びジルコニア10〜30質量%を含み、添加剤として、イットリウム(Y)0.5〜2.0質量%、カルシウム(Ca)0.5〜2.0質量%、マグネシウム(Mg)0.5〜2.0質量%、セリウム(Ce)0.5〜2.0質量%を含むセラミック素地が記載されている。   Japanese Patent No. 2883787 discloses that a main component contains 70 to 90% by mass of alumina and 10 to 30% by mass of zirconia, and 0.5 to 2.0% by mass of yttrium (Y) and calcium (Ca) as additives. A ceramic base containing 0.5 to 2.0% by mass, magnesium (Mg) 0.5 to 2.0% by mass, and cerium (Ce) 0.5 to 2.0% by mass is described.

特許第3176815号公報には、主成分として、アルミナ82〜97質量%及びジルコニア2.5〜17.5質量%を含み、添加剤として、イットリウム(Y)0.1〜2.0質量%、カルシウム(Ca)0.02〜0.5質量%、マグネシウム(Mg)0.02〜0.4質量%を含むセラミック素地が記載されている。   Japanese Patent No. 3176815 contains 82 to 97% by mass of alumina and 2.5 to 17.5% by mass of zirconia as main components, and 0.1 to 2.0% by mass of yttrium (Y) as an additive. A ceramic body containing 0.02 to 0.5% by mass of calcium (Ca) and 0.02 to 0.4% by mass of magnesium (Mg) is described.

特許第4717960号公報には、主成分であるアルミナと、副成分である部分安定化ジルコニアと、マグネシアとからなるセラミック素地が記載されている。このセラミック素地は、部分安定化ジルコニアの含有量が、粉体材料の全重量に対して1〜30wt%の範囲内であり、マグネシアの含有量が、粉体材料の全重量に対して0.05〜0.50wt%の範囲内であり、部分安定化ジルコニアにおけるイットリアのモル分率が、0.015〜0.035の範囲内である。   Japanese Patent No. 4717960 describes a ceramic body composed of alumina as a main component, partially stabilized zirconia as a subcomponent, and magnesia. In this ceramic body, the content of the partially stabilized zirconia is in the range of 1 to 30% by weight based on the total weight of the powder material, and the content of magnesia is 0.1% based on the total weight of the powder material. The molar fraction of yttria in the partially stabilized zirconia is in the range of 0.015 to 0.035.

一般に、セラミック素地において、曲げ強度が高くなるに従って、ヤング率も高くなる。ヤング率が高くなると、変形しにくく脆くなるため、クラックが発生しやすく、また、チップ分割時のチッピングが発生しやすくなるという問題がある。   Generally, the Young's modulus of a ceramic body increases as the bending strength increases. When the Young's modulus is high, it is difficult to deform and becomes brittle, so that cracks are liable to occur, and chipping at the time of chip division is liable to occur.

振動子等が実装されるパッケージ用途では、セラミック成形体と金属膜を同時焼成することで、電極層や配線層が形成されたセラミック素地を得ることができる。このような場合に、セラミック素地のヤング率が高くなると、ウェアラブル機器、ICカード等に搭載される小型で低背のパッケージ用途では、曲げ応力に対してクラックが発生しやすくなる。   In package applications in which a vibrator or the like is mounted, a ceramic base on which an electrode layer and a wiring layer are formed can be obtained by simultaneously firing a ceramic molded body and a metal film. In such a case, if the Young's modulus of the ceramic base material is increased, cracks are likely to be generated due to bending stress in small and low-profile package applications mounted on wearable devices, IC cards, and the like.

しかしながら、上述した特許第2883787号公報、特許第3176815号公報及び特許第4717960号には、曲げ強度についての記述はあるが、ヤング率については何ら考慮されていない。   However, in the above-mentioned Japanese Patent No. 2883787, Japanese Patent No. 3176815 and Japanese Patent No. 4717960, there is a description about bending strength, but no consideration is given to Young's modulus.

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、高周波用回路基板にも好適であり、曲げ強度が高く、しかも、ヤング率が低く、セラミック素地を用いた製品(セラミックパッケージ、高周波用回路基板等)の小型化を低コストで実現することができるセラミック素地及びその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of such problems, and is suitable for a high-frequency circuit board, and has a high bending strength, a low Young's modulus, and a product using a ceramic substrate (a ceramic package, a high-frequency It is an object of the present invention to provide a ceramic body capable of realizing miniaturization of a circuit board for use at low cost and a method of manufacturing the same.

[1] 第1の本発明に係るセラミック素地は、結晶相が、Al及びZrOを主結晶相とし、その他、MnAl(SiO又はMgAlを含み、曲げ強度が650Ma以上、ヤング率が300GPa以下であることを特徴とする。 [1] The ceramic body according to the first aspect of the present invention has a crystal phase whose main crystal phase is Al 2 O 3 and ZrO 2 , and further includes Mn 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 or MgAl 2 O 4 , bending strength 650M P a higher Young's modulus is equal to or less than 300 GPa.

[2] 第1の本発明において、曲げ強度が650MPa以上1100MPa以下、ヤング率が240GPa以上300GPa以下であることが好ましい。 [2] In the first aspect of the present invention, the bending strength is preferably 650 MPa to 1100 MPa, and the Young's modulus is preferably 240 GPa to 300 GPa.

[3] 第1の本発明において、誘電正接が、1MHzにおいて、200×10-4以下であり、比誘電率が10〜15であることが好ましい。[3] In the first aspect of the present invention, it is preferable that the dielectric loss tangent at 1 MHz is 200 × 10 −4 or less and the relative dielectric constant is 10 to 15.

[4] 第1の本発明において、温度1250〜1500℃にて焼結されていることが好ましい。 [4] In the first invention, it is preferable that the sintering is performed at a temperature of 1250 to 1500 ° C.

[5] 第1の本発明において、AlをAl23換算で70.0〜90.0質量%、ZrをZrO2換算で10.0〜30.0質量%、Al23とZrO2の合計を100質量%とした場合、MnをMnO換算で2.0〜7.0質量%、SiをSiO2換算で2.0〜7.0質量%、BaをBaO換算で0.5〜2.0質量%、MgをMgO換算で0〜2.0質量%含むことが好ましい。Mn、Ba、Mgについては炭酸塩を使用することもできる。[5] In the first aspect of the present invention, from 70.0 to 90.0 wt% of Al in terms of Al 2 O 3, 10.0 to 30.0 wt% of Zr in terms of ZrO 2, Al 2 O 3 and ZrO Assuming that the total of 2 is 100% by mass, Mn is 2.0 to 7.0% by mass in terms of MnO, Si is 2.0 to 7.0% by mass in terms of SiO 2 , and Ba is 0.5 to 0.5% in terms of BaO. 2.02.0 mass%, and preferably 0-2.0 mass% of Mg in terms of MgO. For Mn, Ba, and Mg, carbonates can also be used.

[6] 第2の本発明に係るセラミック素地の製造方法は、AlをAl換算で70.0〜90.0質量%、ZrをZrO換算で10.0〜30.0質量%、AlとZrOの合計を100質量%とした場合、MnをMnO換算で2.0〜7.0質量%、SiをSiO換算で2.0〜7.0質量%、BaをBaO換算で0.5〜2.0質量%、MgをMgO換算で0〜2.0質量%含有する成形体を作製する成形体作製工程と、前記成形体を1250〜1500℃にて焼成する焼成工程とを備えることを特徴とする。 [6] In the second method for producing a ceramic body according to the present invention, Al is 70.0 to 90.0% by mass in terms of Al 2 O 3 , and Zr is 10.0 to 30.0% by mass in terms of ZrO 2. , when the sum of the Al 2 O 3 and ZrO 2 is 100 mass%, 2.0 to 7.0 mass% of Mn in Mn O conversion calculation, 2.0 to 7.0 wt% of Si in terms of SiO 2 A compact forming step of preparing a compact containing 0.5 to 2.0% by mass of Ba as BaO and 0 to 2.0% by mass of Mg as MgO; And a firing step of firing.

[7] 第2の本発明において、前記成形体作製工程の後に、前記成形体に、金属を含む導体層を形成する工程をさらに備え、前記焼成工程では、前記導体層が形成された成形体を焼成してもよい。 [7] In the second aspect of the present invention, the method further includes a step of forming a conductor layer containing a metal on the molded body after the molded body production step, and in the firing step, the molded body on which the conductor layer is formed. May be fired.

[8] 第2の本発明において、前記焼成工程は、水素を5%以上含む、水素と窒素のフォーミングガス中で行ってもよい。 [8] In the second aspect of the present invention, the firing step may be performed in a forming gas of hydrogen and nitrogen containing 5% or more of hydrogen.

本発明に係るセラミック素地及びその製造方法によれば、以下の効果を奏する。
(a) 曲げ強度が高く、しかも、ヤング率が低い。
(b) 高周波用回路基板にも好適である。
(c) チップ分割時のチッピング発生率も小さい。
(d) パッケージ部品等として搭載された際の曲げ応力による破壊がし難い。
(e) ロウ付けする際のクラックが発生し難い。
(f) 歩留りを向上させることができ、セラミック素地を用いた製品(セラミックパッケージ、高周波用回路基板等)の小型化を低コストで実現することができる。
According to the ceramic body and the method of manufacturing the same according to the present invention, the following effects can be obtained.
(A) High bending strength and low Young's modulus.
(B) It is also suitable for high frequency circuit boards.
(C) The chipping occurrence rate at the time of chip division is also small.
(D) Breakage due to bending stress when mounted as a package component or the like is difficult.
(E) Cracks are less likely to occur during brazing.
(F) The yield can be improved, and miniaturization of a product (ceramic package, high-frequency circuit board, etc.) using a ceramic base can be realized at low cost.

本実施の形態に係るセラミック素地を用いた第1の構成例(第1パッケージ)を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a first configuration example (first package) using a ceramic body according to the present embodiment. 本実施の形態に係るセラミック素地の製造方法を、第1パッケージの製造方法と共に示す工程ブロック図である。FIG. 4 is a process block diagram illustrating a method for manufacturing a ceramic body according to the present embodiment, together with a method for manufacturing a first package. 本実施の形態に係るセラミック素地を用いた第2の構成例(第2パッケージ)を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a second configuration example (second package) using the ceramic base according to the present embodiment. 本実施の形態に係るセラミック素地の製造方法を、第2パッケージの製造方法と共に示す工程ブロック図である。It is a process block diagram which shows the manufacturing method of the ceramic body based on this Embodiment with the manufacturing method of a 2nd package.

以下、本発明に係るセラミック素地及びその製造方法の実施の形態例を図1〜図4を参照しながら説明する。なお、本明細書において数値範囲を示す「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味として使用される。   Hereinafter, embodiments of a ceramic body and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to FIGS. In this specification, “to” indicating a numerical range is used as a meaning including numerical values described before and after the numerical range as a lower limit and an upper limit.

本実施の形態に係るセラミック素地は、結晶相が、Al23及びZrO2を主結晶相とし、その他、Mn3Al2(SiO43又はMgAl24を含む。In the ceramic body according to the present embodiment, the crystal phase has Al 2 O 3 and ZrO 2 as main crystal phases, and further includes Mn 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 or MgAl 2 O 4 .

具体的には、AlをAl23換算で70.0〜90.0質量%、ZrをZrO2換算で10.0〜30.0質量%、Al23とZrO2の合計を100質量%とした場合、MnをMnO換算で2.0〜7.0質量%、SiをSiO2換算で2.0〜7.0質量%、BaをBaO換算で0.5〜2.0質量%、MgをMgO換算で0〜2.0質量%含むことが好ましい。これにより、曲げ強度の向上をもたらしながらも、低ヤング率を達成できる。Specifically, 70.0 to 90.0 wt% of Al in terms of Al 2 O 3, 10.0 to 30.0 wt% of Zr in terms of ZrO 2, the total of Al 2 O 3 and ZrO 2 100 If the mass%, 2.0 to 7.0 mass% of Mn in terms of MnO, 2.0 to 7.0 wt% of Si in terms of SiO 2, 0.5 to 2.0 mass Ba in terms of BaO %, Mg is preferably 0 to 2.0% by mass in terms of MgO. Thus, a low Young's modulus can be achieved while improving the bending strength.

このセラミック素地は、例えばAl23粉末を70.0〜90.0質量%、ZrO2粉末を10.0〜30.0質量%、MnO粉末を2.0〜7.0質量%、SiをSiO2換算で2.0〜7.0質量%、BaO粉末を0.5〜2.0質量%、MgO粉末を0〜2.0質量%含有する成形体を作製した後、成形体を1250〜1500℃にて焼成することにより作製される。The ceramic green body, for example, Al 2 O 3 powder 70.0 to 90.0 wt%, a ZrO 2 powder 10.0 to 30.0 wt%, 2.0 to 7.0 wt% of MnO powder, Si After preparing a molded body containing 2.0 to 7.0% by mass in terms of SiO 2 , 0.5 to 2.0% by mass of BaO powder, and 0 to 2.0% by mass of MgO powder, It is produced by firing at 1250 to 1500 ° C.

この場合、下記表1に示すように、Al23については、原料(Al23粉)の平均粒度が0.3〜2.5μmであり、且つ、焼結体とした際のAl23の結晶粒径が0.7〜3.0μmであることが好ましい。また、ZrO2については、原料(ZrO2粉)の平均粒度が0.05〜1.0μmであり、且つ、焼結体とした際のZrO2の結晶粒径が0.05〜1.0μmであることが好ましい。In this case, as shown in Table 1 below, for Al 2 O 3 , the average particle size of the raw material (Al 2 O 3 powder) is 0.3 to 2.5 μm, and the The crystal grain size of 2 O 3 is preferably 0.7 to 3.0 μm. Further, as for ZrO 2 , the average particle size of the raw material (ZrO 2 powder) is 0.05 to 1.0 μm, and the crystal particle size of ZrO 2 when formed into a sintered body is 0.05 to 1.0 μm. It is preferred that

Figure 0006632995
Figure 0006632995

なお、原料の平均粒度は、レーザー回折散乱式粒度分布測定法(HORIBA製、LA−920)により測定して得られる体積基準粒度分布において、小粒径側からの通過分積算(積算通過分率)50%の粒子径をいう。   In addition, the average particle size of the raw material is calculated based on the volume-based particle size distribution obtained by measuring with a laser diffraction scattering type particle size distribution measuring method (manufactured by HORIBA, LA-920). ) 50% particle size.

焼結体とした際の結晶粒径は、以下のようにして求めた。すなわち、焼結体の表面を、走査型電子顕微鏡にて撮像したとき、撮像した画像全体で500〜1000個程度の結晶粒子が写るように走査型電子顕微鏡の倍率を調整した。そして、撮像した画像中、任意の100個以上の結晶粒子を、画像処理ソフトを用いて、各々真円に換算した粒径の平均により算出した。   The crystal grain size of the sintered body was determined as follows. That is, when the surface of the sintered body was imaged with a scanning electron microscope, the magnification of the scanning electron microscope was adjusted so that about 500 to 1000 crystal grains were captured in the entire image. Then, in the captured image, arbitrary 100 or more crystal grains were calculated by the average of the particle diameters converted into perfect circles using image processing software.

MnO粉末及びSiO2粉末は、主成分の焼結助剤として、また、ガラス相を生成させて焼結温度の低下を図るために添加される。BaO粉末は、硬度が高くなるMnAl24の生成を抑制するために添加される。MgO粉末は、化学的腐食に強く、電気的損失が少ない等の特徴を有するスピネル結晶相、すなわち、MgAl24を生成するために添加される。電気特性として、誘電正接は、1MHzにおいて、200×10-4以下が好ましい。さらに好ましくは、20×10-4以下である。これにより、セラミック素地を高周波用回路基板にも適用することができ、好ましい。また、比誘電率は10〜15が好ましい。The MnO powder and the SiO 2 powder are added as sintering aids as main components, and also to form a glass phase to lower the sintering temperature. BaO powder is added in order to suppress generation of MnAl 2 O 4 that increases hardness. MgO powder is added to produce a spinel crystal phase having characteristics such as resistance to chemical corrosion and low electrical loss, that is, MgAl 2 O 4 . As the electrical characteristics, the dielectric loss tangent is preferably 200 × 10 −4 or less at 1 MHz. More preferably, it is 20 × 10 −4 or less. Thereby, the ceramic base can be applied to the high-frequency circuit board, which is preferable. Further, the relative dielectric constant is preferably from 10 to 15.

なお、必要に応じて、着色剤としてMo(モリブデン)酸化物やW(タングステン)酸化物やCr(クロム)酸化物を1.0質量%以下含めるようにしてもよい。   If necessary, Mo (molybdenum) oxide, W (tungsten) oxide, or Cr (chromium) oxide may be contained as a coloring agent in an amount of 1.0% by mass or less.

これにより、温度1250〜1500℃という低温にて焼結することができ、曲げ強度が650MPa以上、ヤング率が300GPa以下のセラミック素地を実現することができる。具体的には、曲げ強度が650MPa以上1100MPa以下、ヤング率が240GPa以上300GPa以下のセラミック素地を実現することができる。   Thereby, sintering can be performed at a low temperature of 1250 to 1500 ° C., and a ceramic body having a bending strength of 650 MPa or more and a Young's modulus of 300 GPa or less can be realized. Specifically, a ceramic base material having a bending strength of 650 MPa to 1100 MPa and a Young's modulus of 240 GPa to 300 GPa can be realized.

一般に、セラミック素地において、曲げ強度が高くなるに従って、ヤング率も高くなる。ヤング率が高くなると、変形しにくく脆くなるため、クラックが発生しやすく、また、チップ分割時のチッピングが発生しやすくなるという問題がある。   Generally, the Young's modulus of a ceramic body increases as the bending strength increases. When the Young's modulus is high, it is difficult to deform and becomes brittle, so that cracks are liable to occur, and chipping at the time of chip division is liable to occur.

しかし、本実施の形態に係るセラミック素地は、高周波用回路基板にも好適であり、曲げ強度が650MPa以上であっても、ヤング率が300GPa以下と低いことから、また、チップ分割時のチッピング発生率も小さく、パッケージ部品等として搭載された際の曲げ応力による破壊がし難く、ロウ付けする際のクラックが発生し難く歩留りを向上させることができ、セラミック素地を用いた製品(セラミックパッケージ、高周波用回路基板等)の小型化を低コストで実現することができる。   However, the ceramic substrate according to the present embodiment is also suitable for a high-frequency circuit board, and has a low Young's modulus of 300 GPa or less even when the bending strength is 650 MPa or more. The ratio is small, it is difficult to break due to bending stress when mounted as a package part, etc., it is hard to generate cracks when brazing, it can improve the yield, and products using ceramic base (ceramic package, high frequency Circuit board, etc.) can be realized at low cost.

なお、Alの含有量をAl23換算で70.0〜90.0質量%とすることで、生成されるAl23の量が最適となり、焼成温度が上昇しても、Al23の結晶粒径の増大を抑えることができ、もって曲げ強度の向上を図り易くなる。Note that by a 70.0 to 90.0 mass% Al content in terms of Al 2 O 3, the amount of Al 2 O 3 which is generated becomes optimum, the firing temperature is also increased, Al 2 It is possible to suppress an increase in the crystal grain size of O 3 , thereby easily improving the bending strength.

Zrの含有量をZrO2換算で10.0〜30.0質量%とすることで、曲げ強度が向上し易くなると共に、ヤング率が高くなるのを抑えることができ、また、誘電率の増大や熱伝導率の低下を抑えることができる。By setting the content of Zr to 10.0 to 30.0% by mass in terms of ZrO 2 , the bending strength can be easily improved, the Young's modulus can be prevented from increasing, and the dielectric constant can be increased. And a decrease in thermal conductivity can be suppressed.

Mnの含有量をMnO換算で2.0〜7.0質量%とすることで、生成されるガラス相の量の低下を抑えることができ、1250〜1500℃での緻密化を達成し易くなり、また、生成されるガラスの軟化温度の低下並びに気孔率の増大を抑えることができる。さらに、曲げ強度の低下を抑えることができる。   By setting the content of Mn to 2.0 to 7.0% by mass in terms of MnO, it is possible to suppress a decrease in the amount of the generated glass phase, and it is easy to achieve densification at 1250 to 1500 ° C. Further, it is possible to suppress a decrease in the softening temperature and an increase in the porosity of the produced glass. Further, a decrease in bending strength can be suppressed.

Siの含有量をSiO2換算で2.0〜7.0質量%とすることで、生成されるガラス相の量の低下を抑えることができ、1250〜1500℃での緻密化を達成し易くなり、また、生成されるガラスの軟化温度の低下並びに気孔率の増大を抑えることができる。さらに、曲げ強度の低下を抑えることができる。By setting the content of Si to 2.0 to 7.0% by mass in terms of SiO 2 , a decrease in the amount of the generated glass phase can be suppressed, and densification at 1250 to 1500 ° C. can be easily achieved. In addition, it is possible to suppress a decrease in the softening temperature of the produced glass and an increase in the porosity. Further, a decrease in bending strength can be suppressed.

Baの含有量をBaO換算で0.5〜2.0質量%とすることで、MnAl24の生成を抑制し易くなり、強度低下を抑えることができる。また、焼結温度の高温化を抑制して、アルミナ及びジルコニアの粒成長を抑えることができ、強度低下を抑えることができる。By setting the content of Ba to 0.5 to 2.0% by mass in terms of BaO, generation of MnAl 2 O 4 can be easily suppressed, and a decrease in strength can be suppressed. Further, by suppressing the sintering temperature from increasing, grain growth of alumina and zirconia can be suppressed, and a decrease in strength can be suppressed.

Mgの含有量をMgO換算で0〜2.0質量%とすることで、焼結温度の高温化を抑制して、アルミナ及びジルコニアの粒成長を抑えることができ、強度低下を抑えることができる。   By setting the content of Mg to 0 to 2.0% by mass in terms of MgO, it is possible to suppress an increase in the sintering temperature, suppress the grain growth of alumina and zirconia, and suppress a decrease in strength. .

従って、Al、Zr、Mn、Si、Ba、Mgを上述した比率で含有させることで、磁器の焼成温度を適正化でき、生成されるガラス相の強度を高めることができ、その結果、曲げ強度が高くなり、反対にヤング率が低くなり、セラミック素地を用いた製品(セラミックパッケージ等)の小型化を促進させることができる。しかも、低い焼成温度にて作製することができ、コストの低廉化に有利になる。さらに、例えば押圧ローラーによるチップ分割でのチッピング発生率を低下させることができ、生産性を向上させることができる。電気特性(誘電正接)も低く抑えることができる。また、(i)MgOを添加すること、又は(ii)結晶相にMnAl(SiOがなくMgAlがあること、又は上記()及び(ii)であれば、誘電正接が低く、例えば高周波用回路基板に用いて好ましい。 Therefore, by including Al, Zr, Mn, Si, Ba, and Mg in the above-described ratio, the firing temperature of the porcelain can be optimized, and the strength of the generated glass phase can be increased. As a result, the bending strength , And conversely, the Young's modulus is reduced, and the miniaturization of a product (ceramic package or the like) using the ceramic base can be promoted. Moreover, it can be manufactured at a low firing temperature, which is advantageous for reducing costs. Furthermore, for example, the chipping occurrence rate in chip division by the pressing roller can be reduced, and the productivity can be improved. Electrical characteristics (dielectric loss tangent) can also be kept low. In addition, (i) adding MgO, or (ii) that there is no Mn 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 in the crystal phase and MgAl 2 O 4 exists, or if ( i ) and (ii) above, It has a low dielectric loss tangent and is preferably used, for example, for a high-frequency circuit board.

ここで、本実施の形態に係るセラミック素地を用いたセラミックパッケージの2つの構成例について図1〜図4を参照しながら説明する。   Here, two configuration examples of the ceramic package using the ceramic body according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

第1の構成例に係るセラミックパッケージ(以下、第1パッケージ10Aと記す)は、図1に示すように、本実施の形態に係るセラミック素地にて構成された積層基板12と、同じく本実施の形態に係るセラミック素地にて構成された蓋体14とを有する。   As shown in FIG. 1, a ceramic package according to a first configuration example (hereinafter, referred to as a first package 10A) includes a laminated substrate 12 formed of a ceramic base according to the present embodiment, and a ceramic package according to the present embodiment. And a lid 14 made of a ceramic base according to the embodiment.

積層基板12は、少なくとも板状の第1基板16aと、板状の第2基板16bと、枠体18とがこの順番で積層されて構成されている。また、この積層基板12は、第2基板16bの上面に形成された上面電極20と、第1基板16aの下面に形成された下面電極22と、内部に形成された内層電極24と、該内層電極24と下面電極22とを電気的に接続する第1ビアホール26aと、内層電極24と上面電極20とを電気的に接続する第2ビアホール26bとを有する。   The laminated substrate 12 is configured by laminating at least a plate-shaped first substrate 16a, a plate-shaped second substrate 16b, and a frame 18 in this order. The laminated substrate 12 includes an upper electrode 20 formed on the upper surface of the second substrate 16b, a lower electrode 22 formed on the lower surface of the first substrate 16a, an inner electrode 24 formed inside, It has a first via hole 26a for electrically connecting the electrode 24 and the lower electrode 22, and a second via hole 26b for electrically connecting the inner layer electrode 24 and the upper electrode 20.

また、この第1パッケージ10Aは、第2基板16bの上面と枠体18とで囲まれた収容空間28に、水晶振動子30が導体層32を介して上面電極20に電気的に接続されている。さらに、水晶振動子30を保護するため、枠体18の上面に、蓋体14がガラス層34を介して気密に封止されている。   In the first package 10A, a quartz oscillator 30 is electrically connected to an upper electrode 20 via a conductor layer 32 in an accommodation space 28 surrounded by the upper surface of the second substrate 16b and the frame 18. I have. Further, in order to protect the quartz oscillator 30, the lid 14 is hermetically sealed on the upper surface of the frame 18 via a glass layer 34.

上述した第1パッケージ10Aでは、収容空間28内に、水晶振動子30を実装した例を示したが、その他、抵抗体、フィルタ、コンデンサ、半導体素子のうち、少なくとも1種以上を実装してもよい。本実施の形態では、誘電正接が1MHzにおいて、200×10-4以下、好ましくは20×10-4以下であるため、高周波用回路基板としても好適である。In the first package 10A described above, an example is shown in which the crystal unit 30 is mounted in the accommodation space 28. However, even if at least one or more of a resistor, a filter, a capacitor, and a semiconductor element are mounted, Good. In the present embodiment, the dielectric loss tangent at 1 MHz is 200 × 10 −4 or less, preferably 20 × 10 −4 or less, and thus is suitable as a high-frequency circuit board.

そして、第1パッケージ10Aを構成する積層基板12及び蓋体14は、本実施の形態に係るセラミック素地にて構成しているため、曲げ強度が650MPa以上で、ヤング率が300GPa以下である。曲げ強度が650MPa以下で、ヤング率が300GPaより大きくなると、上述したように、変形しにくく脆くなるため、チップ分割時のチッピングが発生しやすくなる。また、蓋体14の封止の際や2次実装の際に熱応力が加わって破壊するおそれがある。あるいは、ハンドリングの際やパッケージ部品等として搭載後の衝撃等により破壊するおそれがある。   And since the laminated substrate 12 and the lid 14 constituting the first package 10A are composed of the ceramic base material according to the present embodiment, the bending strength is 650 MPa or more and the Young's modulus is 300 GPa or less. When the flexural strength is 650 MPa or less and the Young's modulus is greater than 300 GPa, as described above, it is difficult to deform and becomes brittle, so that chipping at the time of chip division is likely to occur. Further, there is a possibility that thermal stress is applied when the lid 14 is sealed or during secondary mounting, and the lid 14 is broken. Alternatively, there is a possibility that the package may be destroyed during handling or as a package component due to an impact after being mounted.

曲げ強度が650MPa以上で、ヤング率が300GPa以下であれば、このような破壊のリスクを回避することができる。また、セラミック素地を表面研磨せずに、第1パッケージ10Aの積層基板12及び蓋体14として使用しても、蓋体14を気密封止する際の破壊を防止することができ、第1パッケージ10Aの製造コスト及び信頼性を改善することができる。なお、「曲げ強度」とは、4点曲げ強度をいい、JISR1601(ファインセラミックスの曲げ試験方法)に基づいて室温にて測定した値をいう。   If the bending strength is 650 MPa or more and the Young's modulus is 300 GPa or less, such a risk of destruction can be avoided. Even if the ceramic substrate is used as the laminated substrate 12 and the lid 14 of the first package 10A without polishing the surface, it is possible to prevent destruction when the lid 14 is hermetically sealed. The manufacturing cost and reliability of 10A can be improved. The “bending strength” refers to a four-point bending strength, which is a value measured at room temperature based on JISR1601 (bending test method for fine ceramics).

そして、本実施の形態に係るセラミック素地が、上述した組成を有することから、温度1250〜1500℃という低温にて焼結させることができる。そのため、セラミック素地の前駆体(焼成前の成形体)と、電極(上面電極20、下面電極22、内層電極24)及びビアホール26(第1ビアホール26a、第2ビアホール26b)とを同時焼成することで、積層基板12を作製することができ、製造工程を簡略化することができる。   Then, since the ceramic body according to the present embodiment has the above-described composition, it can be sintered at a low temperature of 1250 to 1500 ° C. Therefore, the precursor of the ceramic base (the molded body before firing), and the electrodes (upper electrode 20, lower electrode 22, inner layer electrode 24) and via hole 26 (first via hole 26a, second via hole 26b) are simultaneously fired. Thus, the laminated substrate 12 can be manufactured, and the manufacturing process can be simplified.

次に、セラミック素地の製造方法を、例えば第1パッケージ10Aの製造方法に沿って図2を参照しながら説明する。   Next, a method of manufacturing the ceramic base will be described with reference to FIG. 2 along a method of manufacturing the first package 10A, for example.

先ず、図2のステップS1aにおいて、Al23粉末を70.0〜90.0質量%、ZrO2粉末を10.0〜30.0質量%、MnO粉末を2.0〜7.0質量%、SiをSiO2換算で2.0〜7.0質量%、BaO粉末を0.5〜2.0質量%、MgO粉末を0〜2.0質量%含有する混合粉末を準備し、ステップS1bにおいて、有機成分(バインダー)を準備し、ステップS1cにおいて、溶剤を準備する。First, 2.0 to 7.0 mass in step S1a in Fig. 2, Al 2 O 3 powder 70.0 to 90.0 wt%, a ZrO 2 powder 10.0 to 30.0 wt%, a MnO powder %, A mixed powder containing 2.0 to 7.0% by mass of Si in terms of SiO 2 , 0.5 to 2.0% by mass of BaO powder, and 0 to 2.0% by mass of MgO powder. In S1b, an organic component (binder) is prepared, and in step S1c, a solvent is prepared.

Al23粉末の平均粒度は0.3〜2.5μmが好ましい。ZrO2粉末の平均粒度は0.05〜1.0μmが好ましい。この範囲であれば、均一な磁器を得る上で好適であり、緻密化による強度の向上、Al23及びZrO2自身の焼結性の向上を図ることができる。The average particle size of the Al 2 O 3 powder is preferably from 0.3 to 2.5 μm. The average particle size of the ZrO 2 powder is preferably 0.05 to 1.0 μm. This range is suitable for obtaining uniform porcelain, and can improve strength by densification and sinterability of Al 2 O 3 and ZrO 2 themselves.

MnO粉末の平均粒度は0.5〜4.0μmが好ましい。SiO2粉末の平均粒度は0.1〜2.5μmが好ましい。BaO粉末の平均粒度は0.5〜4.0μmが好ましい。MgO粉末の平均粒度は0.1〜1.0μmが好ましい。The average particle size of the MnO powder is preferably from 0.5 to 4.0 μm. The average particle size of the SiO 2 powder is preferably from 0.1 to 2.5 μm. The average particle size of the BaO powder is preferably 0.5 to 4.0 µm. The average particle size of the MgO powder is preferably from 0.1 to 1.0 μm.

これらMnO粉末、SiO2粉末、BaO粉末、MgO粉末において、好ましい範囲であれば、粒子の分散性の向上、組成の均一化をもたらし、強度の向上を図ることができる。In these MnO powders, SiO 2 powders, BaO powders, and MgO powders, in a preferable range, the dispersibility of the particles can be improved, the composition can be made uniform, and the strength can be improved.

ステップS1bにおいて準備される有機成分(バインダー)は、樹脂、界面活性剤、可塑剤等が挙げられる。樹脂としては、例えばポリビニルブチラールが挙げられ、界面活性剤としては、例えば3級アミンが挙げられ、可塑剤としては、例えばフタル酸エステル(例えばフタル酸ジイソノニル:DINP)が挙げられる。   Examples of the organic component (binder) prepared in step S1b include a resin, a surfactant, and a plasticizer. Examples of the resin include polyvinyl butyral, examples of the surfactant include tertiary amines, and examples of the plasticizer include phthalic acid esters (eg, diisononyl phthalate: DINP).

ステップS1cにおいて準備される溶剤は、アルコール系溶剤、芳香族系溶剤等が挙げられる。アルコール系溶剤としては、例えばIPA(イソプロピルアルコール)が挙げられ、芳香族系溶剤としては、例えばトルエンが挙げられる。   Examples of the solvent prepared in step S1c include an alcohol-based solvent and an aromatic-based solvent. Examples of the alcohol-based solvent include IPA (isopropyl alcohol), and examples of the aromatic-based solvent include toluene.

そして、次のステップS2において、上述の混合粉末に、有機成分及び溶剤を混合、分散させた後、ステップS3において、プレス法、ドクターブレード法、圧延法、射出法等の周知の成形方法によって、セラミック素地の前駆体であるセラミック成形体(セラミックテープとも記す)を作製する。例えば混合粉末に有機成分や溶剤を添加してスラリーを調製した後、ドクターブレード法によって所定の厚みのセラミックテープを作製する。あるいは、混合粉末に有機成分を加え、プレス成形、圧延成形等により所定の厚みのセラミックテープを作製する。   Then, in the next step S2, after mixing and dispersing the organic component and the solvent in the above-mentioned mixed powder, in step S3, by a known molding method such as a pressing method, a doctor blade method, a rolling method, and an injection method, A ceramic molded body (also referred to as a ceramic tape) which is a precursor of a ceramic base is produced. For example, after a slurry is prepared by adding an organic component or a solvent to the mixed powder, a ceramic tape having a predetermined thickness is produced by a doctor blade method. Alternatively, an organic component is added to the mixed powder, and a ceramic tape having a predetermined thickness is produced by press molding, rolling molding, or the like.

ステップS4において、セラミックテープを所望の形状に切断、加工して、第1基板用の広い面積の第1テープと、第2基板用の広い面積の第2テープと、枠体用の第3テープと、蓋体用の第4テープを作製し、さらに金型による打ち抜き加工、マイクロドリル加工、レーザー加工等により、第1ビアホール26a及び第2ビアホール26bを形成するための貫通孔を形成する。   In step S4, the ceramic tape is cut and processed into a desired shape, a first tape having a large area for the first substrate, a second tape having a large area for the second substrate, and a third tape for the frame body. Then, a fourth tape for the lid is produced, and a through hole for forming the first via hole 26a and the second via hole 26b is formed by punching using a mold, microdrilling, laser processing, or the like.

次に、ステップS5において、上述のように作製した第1テープ及び第2テープに対して、上面電極20、下面電極22、内層電極24を形成するための導体ペーストをスクリーン印刷、グラビア印刷等の方法により印刷塗布し、さらに、所望により、導体ペーストを貫通孔内に充填する。   Next, in step S5, a conductor paste for forming the upper surface electrode 20, the lower surface electrode 22, and the inner layer electrode 24 is screen-printed, gravure-printed, or the like on the first tape and the second tape manufactured as described above. Printing and coating are performed by a method, and if necessary, a conductive paste is filled in the through holes.

導体ペーストは、導体成分として、例えばW(タングステン)、Mo(モリブデン)等の高融点金属のうち少なくとも1種を用い、これにAl23粉末、又はSiO2粉末、又はセラミック素地と同等の粉末を例えば1〜20質量%、特に8質量%以下の割合で添加したものが好ましい。これにより、導体層の導通抵抗を低く維持したままアルミナ焼結体と導体層の密着性を高め、めっき欠け等の不良の発生を防止することができる。The conductor paste uses, as a conductor component, at least one of refractory metals such as W (tungsten) and Mo (molybdenum), which is equivalent to Al 2 O 3 powder, SiO 2 powder, or ceramic base. It is preferable that the powder is added, for example, at a ratio of 1 to 20% by mass, particularly 8% by mass or less. Thereby, the adhesion between the alumina sintered body and the conductor layer can be increased while the conduction resistance of the conductor layer is kept low, and the occurrence of defects such as chipping of the plating can be prevented.

その後、ステップS6において、導体ペーストを印刷塗布した第1テープ及び第2テープ並びに枠体用の第3テープを位置合わせし、積層圧着して、積層体を作製する。   Then, in step S6, the first tape and the second tape on which the conductor paste is applied by printing and the third tape for the frame are aligned and laminated and pressed to produce a laminate.

その後、ステップS7において、積層体の両面にチップ分割のための分割溝を例えばナイフカットにて形成する。   After that, in step S7, dividing grooves for chip division are formed on both surfaces of the laminate by, for example, knife cutting.

次のステップS8において、積層体及び第4テープを、水素を5%以上含む、水素と窒素のフォーミングガス雰囲気、例えばH2/N2=30%/70%のフォーミングガス雰囲気(ウェッター温度25〜47℃)で、1250〜1500℃の温度範囲で焼成する。これによって、積層体及び導体ペーストが同時焼成された積層原板(多数個取り基板)が作製される。この焼成によって、上述したように、結晶相が、Al23及びZrO2を主結晶相とし、その他、Mn3Al2(SiO43又はMgAl24を含むセラミック素地、すなわち、多数個取り基板を作製することができる。In the next step S8, the laminated body and the fourth tape are subjected to a forming gas atmosphere of hydrogen and nitrogen containing 5% or more of hydrogen, for example, a forming gas atmosphere of H 2 / N 2 = 30% / 70% (wetter temperature of 25 to 70%). (47 ° C.) in a temperature range of 1250 to 1500 ° C. As a result, a laminated original plate (multi-piece substrate) in which the laminate and the conductive paste are simultaneously fired is produced. As a result of this firing, as described above, the crystal phase has a main crystal phase of Al 2 O 3 and ZrO 2 and, in addition, a ceramic base containing Mn 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 or MgAl 2 O 4 , An individual substrate can be manufactured.

焼成雰囲気を、上述のようなフォーミングガス雰囲気で行うことで、導体ペースト中の金属の酸化を防止することができる。焼成温度は、上述した温度範囲が好ましい。緻密化を促進させることができ、曲げ強度を向上させることができる。また、積層体を構成する第1テープ、第2テープ及び第3テープの収縮率のばらつきを少なくすることができ、寸法精度の向上、並びに歩留まりの向上も図ることができる。焼成温度を高くする必要がないため、それだけ設備にコストをかける必要がない。   By performing the firing atmosphere in the above-described forming gas atmosphere, oxidation of the metal in the conductor paste can be prevented. The firing temperature is preferably in the above-mentioned temperature range. Densification can be promoted, and bending strength can be improved. In addition, it is possible to reduce the variation in the shrinkage ratio of the first tape, the second tape, and the third tape that constitute the laminate, thereby improving the dimensional accuracy and the yield. Since there is no need to raise the firing temperature, there is no need to increase the cost of the equipment.

また、焼結体とした際のAl23の結晶粒径は0.7〜3.0μmであることが好ましく、焼結体とした際のZrO2の結晶粒径は0.05〜1.0μmであることが好ましい。この範囲であれば、均一な磁器を得る上で好適であり、緻密化による強度の向上、Al23及びZrO2自身の焼結性の向上を図ることができる。The crystal grain size of Al 2 O 3 when formed into a sintered body is preferably 0.7 to 3.0 μm, and the crystal grain size of ZrO 2 when formed into a sintered body is 0.05 to 1 μm. 0.0 μm is preferable. This range is suitable for obtaining uniform porcelain, and can improve strength by densification and sinterability of Al 2 O 3 and ZrO 2 themselves.

次に、ステップS9において、上述の多数個取り基板にめっき処理を行って、該多数個取り基板の表面に形成されている導体層に、Ni、Co、Cr、Au、Pd及びCuのうち、少なくとも1種からなるめっき層を形成し、多数個取り基板の表面に多数の上面電極20及び多数の下面電極22を形成する。   Next, in step S9, the above-described multi-piece substrate is subjected to a plating treatment, and the conductor layer formed on the surface of the multi-piece substrate is made of Ni, Co, Cr, Au, Pd, and Cu. At least one type of plating layer is formed, and a number of upper electrodes 20 and a number of lower electrodes 22 are formed on the surface of the multi-piece substrate.

その後、ステップS10において、多数個取り基板を、押圧ローラー等で押し当てて複数に分割し(チップ分割)、収容空間28を有する複数の積層基板12を作製する。ステップS11において、複数の積層基板12の各収容空間28にそれぞれ水晶振動子30を上面電極20に導体層32を介して実装する。   Thereafter, in step S10, the multi-piece substrate is pressed by a pressing roller or the like to be divided into a plurality of pieces (chip division), and a plurality of laminated substrates 12 having the accommodation space 28 are manufactured. In step S11, a quartz oscillator 30 is mounted on each of the accommodation spaces 28 of the plurality of laminated substrates 12 on the upper surface electrode 20 via the conductor layer 32.

そして、ステップS12において、各積層基板12の上面に、封止用のガラス層34が形成されたセラミック製の蓋体14により気密に封止(蓋接合)することによって、内部に水晶振動子30が実装された複数の第1パッケージ10Aが完成する。   In step S12, the upper surface of each laminated substrate 12 is hermetically sealed (lid joint) with the ceramic lid 14 on which the sealing glass layer 34 is formed, so that the quartz oscillator 30 is internally formed. Are completed, and a plurality of first packages 10A on which are mounted are completed.

この第1パッケージ10Aの製造方法(セラミック素地の製造方法)においては、上述したように、結晶相が、Al23及びZrO2を主結晶相とし、その他、Mn3Al2(SiO43又はMgAl24を含む、高周波用回路基板にも好適であり、曲げ強度が650MPa以上、ヤング率が300GPa以下のセラミック素地を作製することができる。また、チップ分割時のチッピング発生率も小さく、歩留りを向上させることができ、セラミック素地を用いた製品(セラミックパッケージ、高周波用回路基板等)の小型化を低コストで実現することができるセラミック素地を、低い焼成温度にて作製することができる。In the method of manufacturing the first package 10A (the method of manufacturing the ceramic body), as described above, the crystal phase is Al 2 O 3 and ZrO 2 as the main crystal phase, and the other is Mn 3 Al 2 (SiO 4 ). It is also suitable for a high frequency circuit board containing 3 or MgAl 2 O 4 , and can produce a ceramic base material having a bending strength of 650 MPa or more and a Young's modulus of 300 GPa or less. In addition, the chipping rate at the time of chip division is low, the yield can be improved, and the ceramic substrate (ceramic package, high-frequency circuit board, etc.) using a ceramic substrate can be miniaturized at low cost. Can be produced at a low firing temperature.

次に、第2の構成例に係るセラミックパッケージ(以下、第2パッケージ10Bと記す)について、図3及び図4を参照しながら説明する。   Next, a ceramic package (hereinafter, referred to as a second package 10B) according to a second configuration example will be described with reference to FIGS.

この第2パッケージ10Bは、図3に示すように、上述した第1パッケージ10Aとほぼ同様の構成を有するが、以下の点で異なる。   As shown in FIG. 3, the second package 10B has substantially the same configuration as the above-described first package 10A, but differs in the following points.

すなわち、金属蓋体40を、積層基板12の枠体18上に、銀ろう等の高温封止材42を用いて気密封止している。   That is, the metal lid 40 is hermetically sealed on the frame 18 of the laminated substrate 12 by using a high-temperature sealing material 42 such as silver solder.

また、積層基板12の枠体18の上面と高温封止材42との間に接合層44が介在されている。この接合層44は、枠体18の上面に、上面電極20と同じ材料で形成されたメタライズ層46と、該メタライズ層46上に形成された例えばニッケル(Ni)の電解めっき層48と、該Niの電解めっき層48上に形成された例えば金(Au)の無電解めっき層50とを有する。   In addition, a bonding layer 44 is interposed between the upper surface of the frame 18 of the laminated substrate 12 and the high-temperature sealing material 42. The bonding layer 44 includes a metallized layer 46 formed of the same material as the upper surface electrode 20 on the upper surface of the frame 18, an electrolytic plating layer 48 of nickel (Ni) formed on the metallized layer 46, An electroless plating layer 50 of, for example, gold (Au) is formed on the Ni electroplating layer 48.

金属蓋体40は、厚みが0.05〜0.20mmの平板状に形成され、鉄−ニッケル合金板あるいは鉄−ニッケル−コバルト合金板にて構成されている。この金属蓋体40の下面(全面あるいは枠体18に対応した部分)には、高温封止材42である銀−銅共晶ろう等のろう材が形成されている。厚みは5〜20μm程度である。   The metal lid 40 is formed in a flat plate shape having a thickness of 0.05 to 0.20 mm, and is made of an iron-nickel alloy plate or an iron-nickel-cobalt alloy plate. A brazing material such as a silver-copper eutectic brazing material, which is a high-temperature sealing material 42, is formed on the lower surface (the entire surface or a portion corresponding to the frame body 18) of the metal lid 40. The thickness is about 5 to 20 μm.

具体的には、金属蓋体40は、鉄−ニッケル合金板あるいは鉄−ニッケル−コバルト合金板の下面に銀−銅ろう等のろう材箔を重ねて圧延して構成される複合板を打ち抜き金型で所定の形状に打ち抜くことによって作製される。   Specifically, the metal cover 40 is formed by punching a composite plate formed by rolling a brazing material foil such as silver-copper brazing on the lower surface of an iron-nickel alloy plate or an iron-nickel-cobalt alloy plate. It is manufactured by punching into a predetermined shape with a mold.

高温封止材42としては、下記表2に示すろう材1(85Ag−15Cu)、ろう材2(72Ag−28Cu)、ろう材3(67Ag−29Cu−4Sn)等を使用することができる。   As the high-temperature sealing material 42, brazing material 1 (85Ag-15Cu), brazing material 2 (72Ag-28Cu), brazing material 3 (67Ag-29Cu-4Sn) shown in Table 2 below can be used.

Figure 0006632995
Figure 0006632995

Niの電解めっき層48及びAuの無電解めっき層50は、高温封止材42のメタライズ層46に対する濡れ性を向上させる層として機能する。   The Ni electrolytic plating layer 48 and the Au electroless plating layer 50 function as layers for improving the wettability of the high-temperature sealing material 42 with respect to the metallized layer 46.

次に、第2パッケージ10Bの製造方法を図4を参照しながら説明する。なお、図2と重複する工程については説明を省略する。   Next, a method for manufacturing the second package 10B will be described with reference to FIG. Note that the description of the steps overlapping with FIG. 2 will be omitted.

先ず、図4のステップS101において、セラミックテープを作製するための混合粉末、有機成分及び溶剤を準備する。準備する混合粉末、有機成分及び溶剤は、上述したステップS1a、ステップS1b及びステップS1cと同じであるため、その重複説明を省略する。   First, in step S101 in FIG. 4, a mixed powder, an organic component, and a solvent for preparing a ceramic tape are prepared. The prepared mixed powder, organic component, and solvent are the same as those in Steps S1a, S1b, and S1c described above, and thus redundant description will be omitted.

そして、ステップS102において、上述の混合粉末に、有機成分及び溶剤を混合、分散させた後、ステップS103において、プレス法、ドクターブレード法、圧延法、射出法等の周知の成形方法によって、セラミック素地の前駆体であるセラミック成形体(セラミックテープ)を作製する。   Then, in step S102, the organic component and the solvent are mixed and dispersed in the above-mentioned mixed powder, and in step S103, the ceramic substrate is formed by a known molding method such as a pressing method, a doctor blade method, a rolling method, and an injection method. To produce a ceramic molded body (ceramic tape) which is a precursor of the above.

ステップS104において、セラミックテープを所望の形状に切断、加工して、第1基板16a用の広い面積の第1テープと、第2基板16b用の広い面積の第2テープと、枠体18用の第3テープとを作製し、さらに、マイクロドリル加工、レーザー加工等により、第1ビアホール26a及び第2ビアホール26bを形成するための貫通孔を形成する。   In step S104, the ceramic tape is cut and processed into a desired shape, and a first tape having a large area for the first substrate 16a, a second tape having a large area for the second substrate 16b, and a tape for the frame 18 are formed. A third tape is manufactured, and a through hole for forming the first via hole 26a and the second via hole 26b is formed by microdrilling, laser processing, or the like.

一方、ステップS105において、導体ペースト用の原料粉末、有機成分及び溶剤を準備する。準備する原料粉末は、上述したように、W(タングステン)、Mo(モリブデン)、ニッケル(Ni)等の金属粉末のうち少なくとも1種と、これに適宜Al23粉末、又はSiO2粉末、又はセラミック素地と同等の粉末を例えば1〜20質量%、特に8質量%以下の割合で添加した混合粉末が挙げられる。準備する有機成分は、樹脂(例えばエチルセルロース)、界面活性剤等が挙げられる。準備する溶剤は、テルピネオール(terpineol)等が挙げられる。On the other hand, in step S105, a raw material powder for the conductive paste, an organic component, and a solvent are prepared. The raw material powder to be prepared is, as described above, at least one of metal powders such as W (tungsten), Mo (molybdenum), nickel (Ni), and, optionally, Al 2 O 3 powder or SiO 2 powder, Alternatively, a mixed powder to which a powder equivalent to that of the ceramic base is added, for example, at a ratio of 1 to 20% by mass, particularly 8% by mass or less may be mentioned. The organic component to be prepared includes a resin (for example, ethyl cellulose), a surfactant and the like. The prepared solvent includes terpineol and the like.

そして、ステップS106において、上述の混合粉末に、有機成分及び溶剤を混合、分散させて導体ペーストを調製する。   Then, in step S106, an organic component and a solvent are mixed and dispersed in the above-mentioned mixed powder to prepare a conductor paste.

次に、ステップS107において、上述のように作製した第1テープ〜第3テープに対して、導体ペーストをスクリーン印刷、グラビア印刷等の方法により印刷塗布する。   Next, in step S107, the first to third tapes manufactured as described above are printed and applied with a conductive paste by a method such as screen printing or gravure printing.

その後、ステップS108において、導体ペーストを印刷塗布した第1テープ〜第3テープを位置合わせし、積層圧着して、積層体を作製する。   After that, in step S108, the first to third tapes on which the conductor paste is applied by printing are aligned, laminated and pressed to produce a laminate.

その後、ステップS109において、積層体の両面にチップ分割のための分割溝を例えばナイフカットにて形成する。   Thereafter, in step S109, division grooves for chip division are formed on both surfaces of the laminate by, for example, knife cutting.

次のステップS110において、積層体を、H2/N2=30%/70%のフォーミングガス雰囲気(ウェッター温度25〜47℃)で、1250〜1500℃の温度範囲で焼成する。これによって、積層体及び導体ペーストが同時焼成された積層原板(多数個取り基板)が作製される。この多数個取り基板は、多数の枠体18の形状が一体に配列された形状を有する。また、この焼成によって、導体ペーストが電極(上面電極20等)やメタライズ層46となる。In the next step S110, the laminate is fired in a forming gas atmosphere of H 2 / N 2 = 30% / 70% (wetter temperature 25 to 47 ° C.) in a temperature range of 1250 to 1500 ° C. As a result, a laminated original plate (multi-piece substrate) in which the laminate and the conductive paste are simultaneously fired is produced. This multi-cavity substrate has a shape in which the shapes of many frame bodies 18 are arranged integrally. In addition, by this firing, the conductive paste becomes an electrode (such as the upper surface electrode 20) or the metallized layer 46.

次のステップS111において、アルカリ、酸等で少なくともメタライズ層46の表面を洗浄する(前処理)。すなわち、アルカリ洗浄を行った後、酸洗浄を行う。前処理では、アルカリ及び酸は適当な濃度に希釈されて使用されてもよい。また、前処理は、20℃から70℃程度の温度と、数分から数十分の間で実施される。   In the next step S111, at least the surface of the metallized layer 46 is washed with an alkali, an acid or the like (pretreatment). That is, acid cleaning is performed after alkali cleaning. In the pretreatment, the alkali and the acid may be used after being diluted to an appropriate concentration. In addition, the pretreatment is performed at a temperature of about 20 ° C. to 70 ° C. and for several minutes to tens of minutes.

ステップS112において、Niの電解あるいは無電解めっき処理を行って、メタライズ層46上にNiのめっき層48(膜厚:1.0〜5.0μm)を形成する。   In step S112, Ni plating or electroless plating is performed to form a Ni plating layer 48 (film thickness: 1.0 to 5.0 μm) on the metallized layer 46.

ステップS113において、Niのめっき層48上にAuの電解あるいは無電解めっき層50(膜厚:0.05〜0.3μm)を形成する。   In step S113, an electrolytic or electroless Au plating layer 50 (thickness: 0.05 to 0.3 μm) is formed on the Ni plating layer 48.

その後、ステップS114において、多数個取り基板を、押圧ローラー等で押し当てて複数に分割し(チップ分割)、それぞれ収容空間28を有する複数の積層基板12を作製する。その後、ステップS115において、複数の積層基板12の各収容空間28にそれぞれ水晶振動子30を上面電極20に導体層32を介して実装する。   Then, in step S114, the multi-piece substrate is divided into a plurality of chips (chip division) by pressing with a pressing roller or the like, and a plurality of laminated substrates 12 each having the accommodation space 28 is manufactured. Thereafter, in step S115, the crystal oscillator 30 is mounted on each of the accommodation spaces 28 of the plurality of laminated substrates 12 on the upper surface electrode 20 via the conductor layer 32.

そして、ステップS116において、裏面に高温封止材42が形成された金属蓋体40を、高温封止材42と枠体18の上面(接合層44)側とを対向させて、枠体18上に被せる。その後、金属蓋体40の相対向する外周縁にシーム溶接機の一対のローラー電極を接触させながら転動させると共に、このローラー電極間に電流を流すことで、高温封止材42の一部を溶融させることにより、枠体18上に金属蓋体40を気密封止する。封止時の雰囲気は、N2ガス又は真空中で行われる。これにより、内部に水晶振動子30が実装された複数の第2パッケージ10Bが完成する。Then, in step S116, the metal lid 40 having the high-temperature sealing material 42 formed on the back surface is placed on the frame 18 with the high-temperature sealing material 42 and the upper surface (bonding layer 44) of the frame 18 facing each other. Cover. Thereafter, a pair of roller electrodes of the seam welding machine are rolled while being brought into contact with the opposed outer peripheral edges of the metal lid 40, and a part of the high-temperature sealing material 42 is made to flow by applying a current between the roller electrodes. The metal lid 40 is hermetically sealed on the frame 18 by melting. The atmosphere at the time of sealing is performed in N 2 gas or vacuum. Thereby, a plurality of second packages 10B in which the crystal unit 30 is mounted are completed.

実施例1〜12、比較例1及び2について、セラミック素地のAl23及びZrO2以外の結晶相、機械特性(曲げ強度(抗折強度)及びヤング率)、電気特性(比誘電率及び誘電正接)を確認した。For Examples 1-12, Comparative Examples 1 and 2, Al 2 O 3 and ZrO 2 non crystal phase of the ceramic matrix, the mechanical properties (flexural strength (bending strength) and Young's modulus), electrical properties (dielectric constant and Dielectric tangent) was confirmed.

(実施例1)
原料粉末を準備した。原料粉末は、平均粒径1.70μmのAl23粉末、平均粒径0.50μmのZrO2粉末、平均粒径1.0μmのMnO粉末、平均粒径1.0μmのSiO2粉末、平均粒径1.0μmのBaO粉末である。
(Example 1)
Raw material powder was prepared. The raw material powders were Al 2 O 3 powder having an average particle size of 1.70 μm, ZrO 2 powder having an average particle size of 0.50 μm, MnO powder having an average particle size of 1.0 μm, SiO 2 powder having an average particle size of 1.0 μm, and It is a BaO powder having a particle size of 1.0 μm.

原料粉末を下記表3に示す割合(Al23粉末:78.60質量%、ZrO2粉末:21.40質量%、MnO粉末:3.04質量%、SiO2粉末:2.78質量%、BaO粉末:0.77質量%で混合して混合粉末を得た。得られた混合粉末に、有機成分として、ポリビニルブチラール、3級アミン及びフタル酸エステル(フタル酸ジイソノニル:DINP)を混合し、溶剤として、IPA(イソプロピルアルコール)及びトルエンを混合、拡散してスラリーを調製し、その後、ドクターブレード法にて厚さ60〜270μmのセラミックテープを作製した。得られたセラミックテープを焼成温度(最高温度)が1440℃、H2+N2のフォーミングガス雰囲気にて焼成して実施例1に係るセラミック素地を作製した。導体は同時焼成にて形成した。セラミック素地は、結晶相を確認するための第1セラミック素地と、曲げ強度を確認するための第2セラミック素地と、ヤング率を確認するための第3セラミック素地と、電気特性(比誘電率及び誘電正接)を測定するための第4セラミック素地を作製した。以下に説明する実施例2〜12並びに比較例1及び2についても同様である。The raw material powders are shown in Table 3 below (Al 2 O 3 powder: 78.60% by mass, ZrO 2 powder: 21.40% by mass, MnO powder: 3.04% by mass, SiO 2 powder: 2.78% by mass) , BaO powder: 0.77% by mass to obtain a mixed powder, and the obtained mixed powder was mixed with polyvinyl butyral, a tertiary amine, and a phthalic ester (diisononyl phthalate: DINP) as organic components. A slurry was prepared by mixing and diffusing IPA (isopropyl alcohol) and toluene as a solvent, and then preparing a ceramic tape having a thickness of 60 to 270 μm by a doctor blade method. (The maximum temperature) was 1440 ° C., and the mixture was fired in a forming gas atmosphere of H 2 + N 2 to produce a ceramic body according to Example 1. The conductors were fired simultaneously. The first ceramic body for confirming the crystal phase, the second ceramic body for confirming the bending strength, the third ceramic body for confirming the Young's modulus, and the electrical characteristics ( A fourth ceramic body for measuring the relative dielectric constant and the dielectric loss tangent was prepared. The same applies to Examples 2 to 12 and Comparative Examples 1 and 2 described below.

(実施例2)
原料粉末のうち、MnO粉末を2.81質量%、SiO2粉末を2.57質量%、BaO粉末を0.71質量%、MgO粉末を0.54質量%とした点以外は、上述した実施例1と同様にして実施例2に係るセラミック素地を作製した。
(Example 2)
Among the raw material powders, the above-described procedure was performed except that the MnO powder was 2.81% by mass, the SiO 2 powder was 2.57% by mass, the BaO powder was 0.71% by mass, and the MgO powder was 0.54% by mass. A ceramic body according to Example 2 was produced in the same manner as in Example 1.

(実施例3)
原料粉末のうち、Al23粉末を89.30質量%、ZrO2粉末を10.70質量%とした点以外は、上述した実施例2と同様にして実施例3に係るセラミック素地を作製した。
(Example 3)
A ceramic body according to Example 3 was produced in the same manner as in Example 2 except that the raw material powder was changed to 89.30% by mass of Al 2 O 3 powder and 10.70% by mass of ZrO 2 powder. did.

(実施例4)
原料粉末のうち、MnO粉末を3.34質量%、SiO2粉末を2.04質量%、BaO粉末を0.71質量%、MgO粉末を0.54質量%とした点以外は、上述した実施例1と同様にして実施例4に係るセラミック素地を作製した。
(Example 4)
Among the raw material powders, the above-described procedure was performed except that the MnO powder was 3.34% by mass, the SiO 2 powder was 2.04% by mass, the BaO powder was 0.71% by mass, and the MgO powder was 0.54% by mass. In the same manner as in Example 1, a ceramic substrate according to Example 4 was produced.

(実施例5)
原料粉末のうち、MnO粉末を2.27質量%、SiO2粉末を3.11質量%、BaO粉末を0.71質量%、MgO粉末を0.54質量%とした点以外は、上述した実施例1と同様にして実施例5に係るセラミック素地を作製した。
(Example 5)
Among the raw material powders, the above-described operation was performed except that the MnO powder was 2.27% by mass, the SiO 2 powder was 3.11% by mass, the BaO powder was 0.71% by mass, and the MgO powder was 0.54% by mass. A ceramic body according to Example 5 was produced in the same manner as in Example 1.

(実施例6)
原料粉末のうち、MnO粉末を2.44質量%、SiO2粉末を2.23質量%、BaO粉末を1.42質量%、MgO粉末を0.54質量%とした点以外は、上述した実施例1と同様にして実施例6に係るセラミック素地を作製した。
(Example 6)
Among the raw material powders, the above-described process was performed except that the MnO powder was 2.44% by mass, the SiO 2 powder was 2.23% by mass, the BaO powder was 1.42% by mass, and the MgO powder was 0.54% by mass. A ceramic body according to Example 6 was produced in the same manner as in Example 1.

(実施例7)
原料粉末のうち、MnO粉末を2.57質量%、SiO2粉末を2.35質量%、BaO粉末を0.64質量%、MgO粉末を1.07質量%とした点並びに焼成温度(最高温度)を1470℃とした点以外は、上述した実施例1と同様にして実施例7に係るセラミック素地を作製した。
(Example 7)
Among the raw material powders, 2.57% by mass of MnO powder, 2.35% by mass of SiO 2 powder, 0.64% by mass of BaO powder, and 1.07% by mass of MgO powder, and the firing temperature (maximum temperature) ) Was changed to 1470 ° C., and a ceramic body according to Example 7 was produced in the same manner as in Example 1 described above.

(実施例8)
原料粉末のうち、MnO粉末を4.36質量%、SiO2粉末を4.00質量%、BaO粉末を1.11質量%、MgO粉末を0.83質量%とした点並びに焼成温度(最高温度)を1390℃とした点以外は、上述した実施例1と同様にして実施例8に係るセラミック素地を作製した。
(Example 8)
Of the raw material powders, 4.36% by mass of MnO powder, 4.00% by mass of SiO 2 powder, 1.11% by mass of BaO powder, and 0.83% by mass of MgO powder, and the firing temperature (maximum temperature) ) Was changed to 1390 ° C., and a ceramic body according to Example 8 was produced in the same manner as in Example 1 described above.

(実施例9)
原料粉末のうち、Al23粉末を70.00質量%、ZrO2粉末を30.00質量%とした点以外は、上述した実施例8と同様にして実施例9に係るセラミック素地を作製した。
(Example 9)
A ceramic body according to Example 9 was produced in the same manner as in Example 8 except that among the raw material powders, Al 2 O 3 powder was 70.00% by mass and ZrO 2 powder was 30.00% by mass. did.

(実施例10)
原料粉末のうち、Al23粉末の平均粒度を0.50μmとし、焼成温度(最高温度)を1390℃とした点以外は、上述した実施例2と同様にして実施例10に係るセラミック素地を作製した。
(Example 10)
Among the raw material powders, the ceramic substrate according to Example 10 was manufactured in the same manner as in Example 2 except that the average particle size of the Al 2 O 3 powder was 0.50 μm and the firing temperature (maximum temperature) was 1390 ° C. Was prepared.

(実施例11)
原料粉末のうち、MnO粉末を6.04質量%、SiO2粉末を5.53質量%、BaO粉末を1.53質量%、MgO粉末を1.15質量%とした点並びに焼成温度(最高温度)を1310℃とした点以外は、上述した実施例10と同様にして実施例11に係るセラミック素地を作製した。
(Example 11)
Of the raw material powders, 6.04% by mass of MnO powder, 5.53% by mass of SiO 2 powder, 1.53% by mass of BaO powder, 1.15% by mass of MgO powder, and the firing temperature (maximum temperature) ) Was changed to 1310 ° C., except that the ceramic substrate of Example 11 was produced in the same manner as in Example 10 described above.

(実施例12)
原料粉末のうち、Al23粉末を70.00質量%、ZrO2粉末を30.00質量%とした点以外は、上述した実施例10と同様にして実施例12に係るセラミック素地を作製した。
(Example 12)
A ceramic body according to Example 12 was prepared in the same manner as in Example 10 except that among the raw material powders, Al 2 O 3 powder was 70.00% by mass and ZrO 2 powder was 30.00% by mass. did.

(比較例1)
原料粉末のうち、Al23粉末を75.80質量%、ZrO2粉末を24.20質量%、MnO粉末を0.00質量%(添加せず)、SiO2粉末を0.60質量%、BaO粉末を0.00質量%(添加せず)、MgO粉末を0.10質量%とした点並びに焼成温度(最高温度)を1500℃とした以外は、上述した実施例1と同様にして比較例1に係るセラミック素地を作製した。
(Comparative Example 1)
Of the raw material powders, 75.80% by mass of Al 2 O 3 powder, 24.20% by mass of ZrO 2 powder, 0.00% by mass of MnO powder (without addition), and 0.60% by mass of SiO 2 powder In the same manner as in Example 1 except that the amount of BaO powder was 0.00% by mass (not added), the amount of MgO powder was 0.10% by mass, and the firing temperature (maximum temperature) was 1500 ° C. A ceramic body according to Comparative Example 1 was produced.

(比較例2)
原料粉末のうち、Al23粉末を80.00質量%、ZrO2粉末を20.00質量%とした点並びに焼成温度(最高温度)を1580℃とした以外は、上述した比較例1と同様にして比較例2に係るセラミック素地を作製した。
(Comparative Example 2)
Comparative Example 1 was the same as Comparative Example 1 except that the raw material powder was changed to 80.00% by mass of Al 2 O 3 powder and 20.00% by mass of ZrO 2 powder and the firing temperature (maximum temperature) was 1580 ° C. Similarly, a ceramic body according to Comparative Example 2 was produced.

(評価)
<結晶相の確認>
実施例1〜12並びに比較例1及び2の各第1セラミック素地を、X線回折により同定した。結晶相が含まれているかどうかの判定基準として、アルミナのメインピーク(104面)の強度に対し、3%以上のメインピーク強度を持つものとした。すなわち、アルミナのメインピークの強度に対し、3%以上のメインピーク強度の位置(ピーク位置)とミラー指数並びに格子定数等に基づいて、含まれる結晶相を確認した。
(Evaluation)
<Confirmation of crystal phase>
Each of the first ceramic bodies of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 and 2 was identified by X-ray diffraction. As a criterion for determining whether or not a crystal phase was contained, the main peak intensity was 3% or more of the intensity of the main peak (104 plane) of alumina. That is, the crystal phase contained was confirmed based on the position (peak position) of the main peak intensity of 3% or more of the main peak intensity of alumina, the Miller index, the lattice constant, and the like.

<曲げ強度>
実施例1〜12並びに比較例1〜2の各第2セラミック素地を、JISR1601の4点曲げ強度試験に基づいて室温にて測定した。
<Bending strength>
Each second ceramic body of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 and 2 was measured at room temperature based on a four-point bending strength test of JISR1601.

<ヤング率>
実施例1〜12並びに比較例1〜2の各第3セラミック素地を、JISR1602の静的弾性率試験方法に基づいて室温にて測定した。
<Young's modulus>
The third ceramic bodies of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 and 2 were measured at room temperature based on the static elastic modulus test method of JISR1602.

<比誘電率>
実施例1〜12並びに比較例1〜2の各第セラミック素地を、JISC2138の静電容量方式により、室温での周波数1MHzで測定した。
<Relative permittivity>
The fourth ceramic bodies of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 and 2 were measured at a frequency of 1 MHz at room temperature by the capacitance method of JISC2138.

<誘電正接>
実施例1〜12並びに比較例1〜2の各第セラミック素地を、JISC2138の静電容量方式により、室温での周波数1MHzで測定した。
<Dielectric loss tangent>
The fourth ceramic bodies of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 and 2 were measured at a frequency of 1 MHz at room temperature by the capacitance method of JISC2138.

実施例1〜12並びに比較例1及び2の内訳を表3に示し、評価結果を表4に示す。表4において、電気特性の比誘電率を「εr」と表記し、誘電正接を「tanδ」と表記した。   The details of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in Table 3, and the evaluation results are shown in Table 4. In Table 4, the relative permittivity of the electrical characteristics is described as “εr”, and the dielectric loss tangent is described as “tan δ”.

Figure 0006632995
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Figure 0006632995
Figure 0006632995

実施例1〜12は、いずれも曲げ強度(抗折強度)が650MPa以上で、ヤング率が300GPa以下であった。また、焼結体のAl23の結晶粒径が0.7〜3.0μmで、ZrO2の結晶粒径が0.05〜1.0μmであった。In all of Examples 1 to 12, the bending strength (flexural strength) was 650 MPa or more, and the Young's modulus was 300 GPa or less. The crystal grain size of Al 2 O 3 of the sintered body was 0.7 to 3.0 μm, and the crystal grain size of ZrO 2 was 0.05 to 1.0 μm.

そして、実施例1については、結晶相としてAl 及びZrO以外では、MnAl(SiOのみが観察された。その関係で、電気特性、特に、誘電正接が170であり、他の実施例2〜12よりも悪かった。機械特性は、曲げ強度が720MPaと高く、ヤング率が268GPaと低く、良好な結果が得られた。 In Example 1, except for Al 2 O 3 and ZrO 2 as the crystal phase, only Mn 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 was observed. In that regard, the electrical properties, particularly the dielectric loss tangent, were 170, which was worse than the other Examples 2 to 12. Regarding the mechanical properties, the bending strength was as high as 720 MPa and the Young's modulus was as low as 268 GPa, and good results were obtained.

実施例12については、機械特性の曲げ強度が1030MPaであり、実施例1〜12のうち、最も良好な結果であった。実施例9については、機械特性のヤング率が249GPaであり、実施例1〜12のうち、最も良好な結果であった。実施例3及び10については、電気特性の誘電正接が17及び15であり、実施例1〜12のうち、最も良好な結果であった。   In Example 12, the bending strength of the mechanical properties was 1030 MPa, which was the best result among Examples 1 to 12. In Example 9, the Young's modulus of the mechanical properties was 249 GPa, which was the best result among Examples 1 to 12. In Examples 3 and 10, the dielectric loss tangent of the electrical characteristics was 17 and 15, which was the best result among Examples 1 to 12.

実施例2、4〜8、11については、機械特性の曲げ強度の範囲が700〜910MPaであり、機械特性のヤング率の範囲が255〜300GPaであり、良好な結果であった。電気特性の誘電正接の範囲も20〜40であり、良好な結果であった。   In Examples 2, 4 to 8, and 11, the bending strength range of the mechanical properties was 700 to 910 MPa, and the Young's modulus range of the mechanical properties was 255 to 300 GPa, which was a good result. The range of the dielectric loss tangent of the electric characteristics was also 20 to 40, which was a good result.

なお、実施例6については、結晶相としてAl 及びZrO以外では、MgAl及びBaAlSiが観察された。 In Example 6, MgAl 2 O 4 and BaAl 2 Si 2 O 8 were observed except for the crystal phases other than Al 2 O 3 and ZrO 2 .

一方、比較例1及び2については、結晶相としてAl 及びZrO以外では観察されなかった。機械特性は、比較例1については、曲げ強度が970MPaと実施例10よりも高かったが、ヤング率が336GPaと高かった。比較例2については、曲げ強度が650MPaと実施例1よりも低いにも拘わらず、ヤング率が324GPaと高かった。 On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, no crystal phases other than Al 2 O 3 and ZrO 2 were observed. Regarding the mechanical properties, the flexural strength of Comparative Example 1 was 970 MPa, which was higher than that of Example 10, but the Young's modulus was as high as 336 GPa. Regarding Comparative Example 2, the Young's modulus was as high as 324 GPa even though the bending strength was 650 MPa, which was lower than that of Example 1.

なお、本発明に係るセラミック素地及びその製造方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。   The ceramic substrate and the method for manufacturing the same according to the present invention are not limited to the above-described embodiment, but may employ various configurations without departing from the gist of the present invention.

Claims (7)

結晶相が、Al及びZrOを主結晶相とし、その他、MnAl(SiO又はMgAlを含み、
曲げ強度が650MPa以上、ヤング率が300GPa以下であることを特徴とするセラミック素地。
The crystal phase has Al 2 O 3 and ZrO 2 as main crystal phases, and further includes Mn 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 or MgAl 2 O 4 ,
A ceramic body having a bending strength of 650 MPa or more and a Young's modulus of 300 GPa or less.
請求項1記載のセラミック素地において、
曲げ強度が650MPa以上1100MPa以下、ヤング率が240GPa以上300GPa以下であることを特徴とするセラミック素地。
The ceramic body according to claim 1,
A ceramic body having a flexural strength of 650 MPa or more and 1100 MPa or less and a Young's modulus of 240 GPa or more and 300 GPa or less.
請求項1記載のセラミック素地において、
誘電正接が、1MHzにおいて、200×10−4以下であり、比誘電率が10〜15であることを特徴とするセラミック素地。
The ceramic body according to claim 1,
A ceramic body having a dielectric loss tangent of 1 × 10 −4 or less at 1 MHz and a relative dielectric constant of 10 to 15.
請求項1記載のセラミック素地において、
AlをAl換算で70.0〜90.0質量%、ZrをZrO換算で10.0〜30.0質量%、AlとZrOの合計を100質量%とした場合、MnをMnO換算で2.0〜7.0質量%、SiをSiO換算で2.0〜7.0質量%、BaをBaO換算で0.5〜2.0質量%、MgをMgO換算で0〜2.0質量%含むことを特徴とするセラミック素地。
The ceramic body according to claim 1,
70.0 to 90.0 wt% of Al in terms of Al 2 O 3, 10.0 to 30.0 wt% of Zr in terms of ZrO 2, when the sum of the Al 2 O 3 and ZrO 2 is 100 mass% , Mn is 2.0 to 7.0% by mass in terms of MnO, Si is 2.0 to 7.0% by mass in terms of SiO 2 , Ba is 0.5 to 2.0% by mass in terms of BaO, and Mg is MgO. A ceramic body containing 0 to 2.0% by mass in conversion.
AlをAl換算で70.0〜90.0質量%、ZrをZrO換算で10.0〜30.0質量%、AlとZrOの合計を100質量%とした場合、MnをMnO換算で2.0〜7.0質量%、SiをSiO換算で2.0〜7.0質量%、BaをBaO換算で0.5〜2.0質量%、MgをMgO換算で0〜2.0質量%含有する成形体を作製する成形体作製工程と、
前記成形体を1250〜1500℃にて焼成する焼成工程とを備えることを特徴とするセラミック素地の製造方法。
70.0 to 90.0 wt% of Al in terms of Al 2 O 3, 10.0 to 30.0 wt% of Zr in terms of ZrO 2, when the sum of the Al 2 O 3 and ZrO 2 is 100 mass% , Mn is 2.0 to 7.0% by mass in terms of MnO, Si is 2.0 to 7.0% by mass in terms of SiO 2 , Ba is 0.5 to 2.0% by mass in terms of BaO, and Mg is MgO. A molded body producing step of producing a molded body containing 0 to 2.0% by mass in conversion;
And baking the molded body at 1250 to 1500 ° C.
請求項記載のセラミック素地の製造方法において、
前記成形体作製工程の後に、前記成形体に、金属を含む導体層を形成する工程をさらに備え、
前記焼成工程では、前記導体層が形成された成形体を焼成することを特徴とするセラミック素地の製造方法。
The method for producing a ceramic body according to claim 5 ,
After the molded body forming step, the molded body further includes a step of forming a conductor layer containing a metal,
In the firing step, a method for manufacturing a ceramic body includes firing the formed body on which the conductor layer is formed.
請求項記載のセラミック素地の製造方法において、
前記焼成工程は、水素を5%以上含む、水素と窒素のフォーミングガス中で行うことを特徴とするセラミック素地の製造方法。
The method for producing a ceramic body according to claim 5 ,
The method according to claim 1, wherein the firing step is performed in a forming gas of hydrogen and nitrogen containing 5% or more of hydrogen.
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