JPH07162152A - Manufacture of multilayer ceramic board - Google Patents
Manufacture of multilayer ceramic boardInfo
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- JPH07162152A JPH07162152A JP8001494A JP8001494A JPH07162152A JP H07162152 A JPH07162152 A JP H07162152A JP 8001494 A JP8001494 A JP 8001494A JP 8001494 A JP8001494 A JP 8001494A JP H07162152 A JPH07162152 A JP H07162152A
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- H01L2924/09701—Low temperature co-fired ceramic [LTCC]
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体ＬＳＩ、チップ部
品などを搭載し、かつそれらを相互配線するためのセラ
ミック多層配線基板の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic multilayer wiring board for mounting semiconductor LSIs, chip parts, etc. and interconnecting them.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、半導体ＬＳＩ、チップ部品等は小
型、軽量化が進んでおり、これらを実装する配線基板も
小型、軽量化が望まれている。このような要求に対し
て、セラミック多層基板は、要求される高密度配線が得
られ、なお薄膜化が可能なことより、今日のエレクトロ
ニクス業界において重要視されている。2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor LSIs, chip parts, etc. have been reduced in size and weight, and wiring boards for mounting them have also been desired to be reduced in size and weight. In order to meet such demands, the ceramic multi-layered substrate has obtained the required high-density wiring, and since it can be thinned, it is regarded as important in today's electronics industry.
【０００３】このセラミック多層基板に使用される電極
材料としての導体組成物は、一般に導電性金属、無機酸
化物、ガラス粉末が有機媒体中に分散されているペース
ト状組成物である。近年、低温焼結ガラス・セラミック
多層基板の開発によって、使用できる導体材料は、金、
銀、銅、パラジウムまたはそれらの混合物が用いられる
ようになった。これらの金属は従来使用されたタングス
テン、モリブデンなどに比べ導体抵抗が低く、かつ使用
できる設備も安全で低コストに製造できる。The conductor composition as an electrode material used in this ceramic multilayer substrate is generally a paste composition in which a conductive metal, an inorganic oxide and glass powder are dispersed in an organic medium. In recent years, with the development of low-temperature sintered glass / ceramic multilayer substrates, usable conductor materials are gold,
Silver, copper, palladium or mixtures thereof have come into use. These metals have lower conductor resistance than conventionally used tungsten, molybdenum, etc., and the equipment that can be used is safe and can be manufactured at low cost.
【０００４】一方これらの金属の内、貴金属である金、
銀、パラジウムは高価でかつ価格変動が大きいことか
ら、安価で価格変動の少ない卑金属系が使用されてきて
いる。この中でも銅が比抵抗が小さく半田濡れ性も優れ
ているため、銅の電極材料の使用が望まれている。On the other hand, among these metals, the precious metal gold,
Since silver and palladium are expensive and have large price fluctuations, base metals based on cheap prices and low price fluctuations have been used. Among them, since copper has a low specific resistance and an excellent solder wettability, use of a copper electrode material is desired.
【０００５】ここではそれらの低温焼結多層基板に銅を
使用する代表的な製造方法の一例を述べる。方法として
は内層および最上層に銅電極を用いる方法がある。導体
抵抗、半田濡れ性、コストの点で最も良いが、すべて窒
素などの中性雰囲気で焼成しなければならず、その作製
が困難である。一般に銅電極を使用するには、基板上に
Ｃｕペーストをスクリーン印刷にて配線パターンを形成
し、乾燥後、Ｃｕの融点以下の温度（８５０〜９５０℃
程度）で、かつＣｕが酸化されず導体ペースト中の有機
成分が十分燃焼するように酸素分圧を制御した窒素雰囲
気中で焼成を行なうものである。多層する場合は、同様
の条件で絶縁層を印刷焼成して得られる。しかし、焼成
工程における雰囲気を適度な酸素分圧下にコントロール
することは困難であり、また多層化する場合、各ペース
トを印刷後その都度焼成を繰り返し行なう必要があり、
リードタイムが長くなり設備などのコストアップにつな
がるなどの課題を有している（特開昭５７−５３３２１
号公報）。そこで特許第１７７４４９６号において、セ
ラミック多層基板の作製にあたり、ＣｕＯペーストを用
い、脱バインダ工程、還元工程、焼成工程の３段階とす
る方法がすでに開示されている。それはＣｕＯを導体の
出発原料とし多層体を作製し、脱バインダ工程は、炭素
に対して充分な酸素雰囲気でかつ内部の有機バインダを
熱分解させるに充分な温度で熱処理を行なう。次にＣｕ
Ｏを銅に還元する還元工程、基板の焼結を行なう焼成工
程により成立しているものである。これにより、焼成時
の雰囲気制御が容易になり、緻密な焼結体が得られるよ
うになった。Here, an example of a typical manufacturing method using copper for these low temperature sintered multilayer substrates will be described. As a method, there is a method of using copper electrodes for the inner layer and the uppermost layer. It is the best in terms of conductor resistance, solder wettability, and cost, but it must be fired in a neutral atmosphere such as nitrogen, and its manufacture is difficult. Generally, in order to use a copper electrode, a wiring pattern is formed by screen-printing a Cu paste on a substrate, and after drying, a temperature below the melting point of Cu (850 to 950 ° C.) is used.
And the firing is performed in a nitrogen atmosphere in which the oxygen partial pressure is controlled so that Cu is not oxidized and the organic components in the conductor paste are sufficiently burned. In the case of multiple layers, it is obtained by printing and firing the insulating layer under the same conditions. However, it is difficult to control the atmosphere in the firing step under an appropriate oxygen partial pressure, and in the case of forming multiple layers, it is necessary to repeat firing each time after printing each paste,
There is a problem that the lead time becomes long and the cost of equipment is increased (Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-53321).
Issue). Therefore, Japanese Patent No. 1774496 has already disclosed a method of using a CuO paste in three steps of a binder removal step, a reduction step, and a firing step in manufacturing a ceramic multilayer substrate. It uses CuO as a starting material for a conductor to produce a multilayer body, and in the binder removal step, heat treatment is performed in a sufficient oxygen atmosphere for carbon and at a temperature sufficient to thermally decompose the organic binder inside. Next Cu
It is established by a reduction step of reducing O to copper and a firing step of sintering the substrate. As a result, it became easy to control the atmosphere during firing and a dense sintered body was obtained.
【０００６】一方、セラミック多層基板は焼成時に焼結
に伴う収縮が生じる。この焼結に伴う収縮は、使用する
基板材料、グリーンシート組成、粉体ロットなどにより
異なる。これにより多層基板の作製においていくつかの
問題が生じている。まず第１に、多層セラミック基板の
作製において前述のように内層配線の焼成を行なってか
ら最上層配線の形成を行なうため、基板材料の収縮誤差
が大きいと、最上層配線パターンと寸法誤差のため内層
電極との接続が行えない。その結果、収縮誤差を予め許
容するように最上層電極部に必要以上の大きい面積のラ
ンドを形成しなければならず、高密度の配線を必要とす
る回路には使用できない。そのため収縮誤差にあわせて
最上層配線のためのスクリーン版をいくつか用意してお
き、基板の収縮率に応じて使用する方法が取られること
もある。この方法ではスクリーン版が数多く用意しなけ
ればならず不経済である。On the other hand, the ceramic multi-layer substrate shrinks due to sintering during firing. The shrinkage due to the sintering depends on the substrate material used, the green sheet composition, the powder lot, and the like. This has caused some problems in the fabrication of multilayer substrates. First of all, in the production of a multilayer ceramic substrate, the inner layer wiring is fired as described above before the uppermost layer wiring is formed. Therefore, if the shrinkage error of the substrate material is large, the uppermost layer wiring pattern and the dimension error may occur. Cannot connect to the inner layer electrode. As a result, a land having an unnecessarily large area must be formed in the uppermost layer electrode portion so as to allow a shrinkage error in advance, and it cannot be used in a circuit that requires high-density wiring. Therefore, a method may be adopted in which some screen plates for the uppermost layer wiring are prepared according to the shrinkage error and used according to the shrinkage rate of the substrate. This method is uneconomical because many screen versions must be prepared.
【０００７】第２にグリーンシート積層法による多層基
板は、グリーンシートの造膜方向によって幅方向と長手
方向によってもその収縮率が異なる。このこともセラミ
ック多層基板の作製の障害となっている。Secondly, the shrinkage rate of the multi-layer substrate formed by the green sheet laminating method is different depending on the film-forming direction of the green sheet depending on the width direction and the longitudinal direction. This is also an obstacle to the production of the ceramic multilayer substrate.
【０００８】これらの収縮誤差をなるべく少なくするた
めには、製造工程において、基板材料およびグリーンシ
ート組成の管理はもちろん、粉体ロットの違いや積層条
件（プレス圧力、温度）を十分管理する必要がある。し
かし、一般に収縮率の誤差は±０．５％程度存在すると
言われている。In order to reduce these shrinkage errors as much as possible, it is necessary to control not only the substrate material and the green sheet composition but also the difference in the powder lot and the lamination conditions (press pressure, temperature) in the manufacturing process. is there. However, it is generally said that the error of the shrinkage ratio is about ± 0.5%.
【０００９】このことは多層基板にかかわらずセラミッ
ク、およびガラス・セラミックの焼結を伴うものに共通
の課題である。そこで特開平５−１０２６６６号公報に
おいて、低温焼結ガラス・セラミックよりなるグリーン
シートに電極パターンを形成したものを所望枚数積層
し、この積層体の両面、もしくは片面に前記ガラス・セ
ラミック低温焼結基板材料の焼成温度では焼結しない無
機組成物よりなるグリーンシートで挟み込むように積層
し、前記積層体を焼成する。しかる後に焼結しない無機
組成物を取り除くという発明がなされた。これにより基
板材料の焼結が厚み方向だけ起こり、平面方向の収縮が
ゼロの基板が作製でき上記のような課題が解決できる。This is a common problem with ceramics and glass-ceramics sintering, regardless of the multilayer substrate. Therefore, in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 5-102666, a desired number of green sheets made of low temperature sintered glass / ceramic having electrode patterns formed thereon are laminated, and the glass / ceramic low temperature sintered substrate is provided on both sides or one side of the laminated body. The materials are laminated so as to be sandwiched between green sheets made of an inorganic composition that does not sinter at the firing temperature, and the laminate is fired. The invention was then made to remove the non-sintering inorganic composition. As a result, sintering of the substrate material occurs only in the thickness direction, and a substrate having no shrinkage in the plane direction can be manufactured, and the above problems can be solved.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】以上のことから平面方
向の収縮が起こらない基板が作成されているが、ここに
は幾つかの課題がある。それは平面方向の基板収縮が起
こらないことから前述のような従来の電極用ペ−スト状
組成物では焼成後の電極が粗な状態になってしまうた
め、前記平面方向の収縮が起こらないガラス・セラミッ
ク基板に適した電極ペーストが必要となる。現在この電
極ペーストを前記多層基板表層に使用し、基板と同時焼
成を行うと、焼成後の表層電極の半田濡れ性が悪く部品
実装の弊害となる。同時焼成を行わず多層基板を焼成、
表面のガラス・セラミック結晶化温度では焼結しない無
機組成物を除去後、表層に電極ペーストを印刷、再び焼
成を行うと焼成の工程が増え、全体的なコストアップと
なってしまう。このため半田濡れ性の良好な表層電極の
同時焼成が望まれている。しかし現在、上記の点を満足
した平面方向に収縮をしない基板の表層用の導電性ペー
ストが存在していない。From the above, a substrate which does not shrink in the planar direction has been prepared, but there are some problems here. Since it does not cause the substrate shrinkage in the plane direction, the conventional electrode paste composition as described above causes the electrode after firing to be in a rough state, so that the glass does not shrink in the plane direction. An electrode paste suitable for a ceramic substrate is required. Currently, when this electrode paste is used for the surface layer of the multi-layer substrate and co-firing with the substrate, solder wettability of the surface layer electrode after firing is poor, which is an adverse effect on component mounting. Firing multi-layer substrates without simultaneous firing,
If the inorganic composition that does not sinter at the glass / ceramic crystallization temperature on the surface is removed, then the electrode paste is printed on the surface layer and fired again, the firing process increases and the overall cost increases. Therefore, simultaneous firing of surface layer electrodes having good solder wettability is desired. However, at present, there is no conductive paste for the surface layer of the substrate which does not shrink in the plane direction which satisfies the above points.
【００１１】このため、前述の高精度の平面方向の収縮
の起きないガラス・セラミック多層基板を使用するため
半田濡れ性の良好な表層電極の同時焼成の方法が必要と
なる。Therefore, since the glass-ceramic multilayer substrate which does not cause the above-mentioned highly precise shrinkage in the plane direction is used, a method of simultaneous firing of the surface layer electrodes having good solder wettability is required.
【００１２】本発明は上記課題を解決するための多層セ
ラミック基板の製造方法を提供することを目的とするも
のである。An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a multilayer ceramic substrate to solve the above problems.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため下記の方法とする。導体ペースト組成物で電極
パターンを形成した少なくとも有機バインダ、溶剤を含
むガラス・セラミックよりなるグリーンシートを所望枚
数積層したグリーンシート積層体の両面の電極パターン
上もしくは表層全面にＺｎ系組成物を含んだ少なくとも
有機バインダと溶剤を加え、無機成分を分散させたペー
ストの印刷を行い、前記Ｚｎ系組成物よりなるペースト
を印刷した積層体の両面に、前記ガラス・セラミックの
結晶化温度では焼結しない無機組成物よりなるグリーン
シートを積層した後焼成処理を行い、両面の前記無機組
成物、前記Ｚｎ系組成物を取り除くことを特徴とするも
のであり、さらに積層体の両面の電極パターン上もしく
は表層全面に印刷を行うＺｎ系組成物よりなるペースト
のＺｎ含有量がペースト全体に対し５０重量％以上含ま
れることを特徴とするものであり、またＺｎ系組成物よ
りなるペーストがＺｎ、ＺｎＯ、Ｚｎ（ＯＨ）2 、Ｚｎ
Ａｌ2 Ｏ4 、ＺｎＣＯ3 のいずれかを主成分とすること
を特徴とするものである。The present invention uses the following method in order to solve the above problems. A Zn-based composition was included on the electrode pattern or on the entire surface layer of both sides of a green sheet laminate in which a desired number of green sheets made of glass / ceramic containing at least an organic binder and a solvent in which an electrode pattern was formed of a conductor paste composition were laminated. At least an organic binder and a solvent are added, a paste in which an inorganic component is dispersed is printed, and both surfaces of the laminate printed with the paste containing the Zn-based composition are not sintered at the crystallization temperature of the glass / ceramic. It is characterized in that after the green sheets made of the composition are laminated, a baking treatment is carried out to remove the inorganic composition and the Zn-based composition on both sides, and further on the electrode pattern on the both sides of the laminate or on the entire surface layer. The Zn content of the paste composed of the Zn-based composition for printing on 50% by weight of the total paste Is intended and wherein the included upper and paste consisting Zn based composition is Zn, ZnO, Zn (OH) 2, Zn
It is characterized by containing either Al 2 O 4 or ZnCO 3 as a main component.
【００１４】[0014]
【作用】本発明は前記のような工程を行なうことによっ
て、平面方向には収縮を起こさないガラス・セラミック
多層基板における同時焼成表層電極の半田濡れ性を良好
なものとしたものである。以下に本発明の作用を説明す
る。According to the present invention, the solder wettability of the co-firing surface layer electrode in the glass / ceramic multilayer substrate which does not shrink in the plane direction is improved by performing the above-mentioned steps. The operation of the present invention will be described below.
【００１５】本発明は上記構成により、多層基板焼成中
に両面の無機組成物が焼結しないためにガラス・セラミ
ック基板が平面方向への収縮を阻害され、また表層電極
の表面のガラス中のＳｉとＺｎが結晶化を起こし半田濡
れを阻害するガラス成分を減少させる。焼成後、積層体
表面の無機組成物とＺｎ系組成物を除去することによ
り、表層電極表面に半田濡れ性を阻害するガラス成分が
減少しており、得られるガラス・セラミック多層基板は
寸法精度が良く、かつ表層電極の半田濡れ性の良好なも
のとなる。According to the present invention, the glass-ceramic substrate is prevented from shrinking in the plane direction because the inorganic compositions on both surfaces are not sintered during firing of the multilayer substrate, and the Si in the glass on the surface of the surface layer electrode is prevented. And Zn reduce the glass component that causes crystallization and hinders solder wetting. After firing, by removing the inorganic composition and the Zn-based composition on the surface of the laminate, the glass component that inhibits the solder wettability on the surface of the surface electrode is reduced, and the obtained glass / ceramic multilayer substrate has a dimensional accuracy. Good and good solder wettability of the surface layer electrode.
【００１６】[0016]
【実施例】（実施例１）ここで用いたＺｎ系組成物ペー
ストは、無機組成はＺｎ（平均粒経１．０μｍ）５０．
０重量％からなるもので、この無機組成と有機バインダ
であるエチルセルロースをターピネオールに溶かしたビ
ヒクルを加えたミルベースをセラミック３本ロールによ
り適度な粘度になるように混合したものを用いた。Example 1 The Zn-based composition paste used here had an inorganic composition of Zn (average grain size 1.0 μm) of 50.
It was composed of 0% by weight, and a mill base to which a vehicle in which this inorganic composition and an organic binder, ethyl cellulose, were dissolved in terpineol was added was mixed with a ceramic three roll so as to have an appropriate viscosity.
【００１７】導体ペーストは、Ａｇ粉末（平均粒径１μ
ｍ）に接着強度を得るためのガラスフリット（日本電気
硝子社製 ＧＡ−８ガラス粉末、平均粒径２．５μｍ）
を加えたものを無機成分とし、有機バインダであるエチ
ルセルロースをターピネオールに溶かしたビヒクルとと
もに加えて、セラミック３本ロールにより適度な粘度に
なるように混合したものを用いた。The conductor paste is Ag powder (average particle size 1 μm).
m) glass frit for obtaining adhesive strength (GA-8 glass powder manufactured by Nippon Electric Glass Co., average particle size 2.5 μm)
Was added as an inorganic component, and an organic binder, ethyl cellulose, was added together with a vehicle in which terpineol was dissolved, and the mixture was mixed by a three-roll ceramic roll so as to have an appropriate viscosity.
【００１８】次に図１に示すように低温焼成用ガラス・
セラミックのグリーンシート１上に、導体ペ−スト２と
して上記Ａｇペーストをスクリーン印刷機を使用して印
刷を行い、この印刷したグリーンシート１を必要枚数積
層した。つぎに図２に示すように、この積層体表層のＡ
ｇペースト２上に上記Ｚｎ系組成物ペースト３ａの印刷
を行う。つぎに図３に示すように、この後にガラス・セ
ラミック結晶化温度では焼結しない無機組成物よりなる
グリーンシートとしてＡｌ2 Ｏ3 のグリーンシート４を
両面に積層する。この状態で熱圧着して積層体を形成し
た。熱圧着条件は、温度が８０℃、圧力は２００Kg/cm2
であった。次に図４に示すように前記積層体をアルミナ
９６％基板上に乗せ焼成する。条件はベルト炉によって
空気中、５００℃で脱バインダ終了後、の９５０℃で１
時間焼成で行なった。焼成後、表面のＡｌ2 Ｏ3 とＺｎ
組成物を取り除き、焼結したガラス・セラミック基板５
と導体電極６をもつセラミック多層基板を得た。そして
得られた基板表層電極について半田濡れ評価を行った。
性能評価方法 半田濡れ性：基板上に１ｍｍ×１ｍｍ導体膜６箇所、２
ｍｍ×２ｍｍ導体膜８箇所、直径２ｍｍの円の導体膜６
箇所、５ｍｍ×５ｍｍ導体膜２箇所のパターンの印刷を
行ない前記方法により焼成した。この導体膜にフラック
スを付け、２５０℃の半田層に５±０．５秒間基板を漬
けて、引き上げたときの導体膜部の半田濡れ面積で評価
した。ここでは半田濡れ面積が導体膜部の９５％以上で
ある場合を良好とした。Next, as shown in FIG. 1, glass for low temperature firing
The above-mentioned Ag paste was printed as a conductor paste 2 on a ceramic green sheet 1 by using a screen printing machine, and a required number of the printed green sheets 1 were laminated. Next, as shown in FIG.
The Zn-based composition paste 3a is printed on the g paste 2. Then, as shown in FIG. 3, thereafter, green sheets 4 of Al 2 O 3 are laminated on both sides as green sheets made of an inorganic composition which is not sintered at the glass / ceramic crystallization temperature. In this state, thermocompression bonding was performed to form a laminate. The thermocompression bonding conditions are a temperature of 80 ° C. and a pressure of 200 kg / cm 2.
Met. Next, as shown in FIG. 4, the laminate is placed on a 96% alumina substrate and baked. The condition is 1 at 950 ° C after completion of binder removal at 500 ° C in air by a belt furnace.
The firing was carried out for an hour. Al 2 O 3 and Zn on the surface after firing
Glass / ceramic substrate 5 obtained by removing the composition and sintering
A ceramic multilayer substrate having a conductor electrode 6 and a conductor electrode 6 was obtained. Then, solder wetting of the obtained substrate surface layer electrode was evaluated.
Performance evaluation method Solder wettability: 1mm x 1mm conductor film 6 places on the substrate, 2
mm × 2 mm conductor film 8 places, circular conductor film 6 with a diameter of 2 mm
A pattern was printed at two points, 5 mm × 5 mm conductor film, and baked by the above method. Flux was applied to this conductor film, the substrate was immersed in a solder layer at 250 ° C. for 5 ± 0.5 seconds, and the solder wet area of the conductor film portion when pulled up was evaluated. Here, the case where the solder wetted area was 95% or more of the conductor film portion was regarded as good.
【００１９】この評価法によって評価を行った結果、焼
成後のＡｇ電極は半田濡れ面積１００％を示す良好な半
田濡れ性を示した。 （実施例２）ここで用いたＺｎ系組成物ペーストは、無
機組成はＺｎＯ（平均粒経１．５μｍ）８５．０重量％
からなるもので、この無機組成と有機バインダであるエ
チルセルロースをターピネオールに溶かしたビヒクルを
加えたミルベースをセラミック３本ロールにより適度な
粘度になるように混合したものを用いた。As a result of evaluation by this evaluation method, the Ag electrode after firing showed good solder wettability with a solder wetted area of 100%. (Example 2) The Zn-based composition paste used here had an inorganic composition of ZnO (average grain size 1.5 μm) 85.0% by weight.
The mill base containing this inorganic composition and a vehicle in which ethyl cellulose, which is an organic binder, was dissolved in terpineol was added, and the mixture was mixed by a three-roll ceramic roll so as to have an appropriate viscosity.
【００２０】導体ペーストは、ＣｕＯ粉末（平均粒径５
μｍ）に接着強度を得るためのガラスフリット（日本電
気硝子社製 ＬＳ−０８０３ガラス粉末、平均粒径２．
０μｍ）を無機成分とし、有機バインダであるエチルセ
ルロースをターピネオールに溶かしたビヒクルとともに
加えて、３本ロールにより適度な粘度になるように混合
したものを用いた。The conductor paste is CuO powder (average particle size 5
Glass frit (LS-0803 glass powder manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd., average particle size 2.
(0 μm) as an inorganic component, ethyl cellulose as an organic binder was added together with a vehicle in which terpineol was dissolved, and the mixture was mixed with a three-roll so as to have an appropriate viscosity.
【００２１】次に低温焼成用ガラス・セラミックのグリ
ーンシート１上に導体ペ−スト２として上記ＣｕＯペー
ストをスクリーン印刷機を使用して印刷を行い、この印
刷したグリーンシートを必要枚数積層した。これを図１
に示す。つぎに図５に示すようにこの積層体の導体ペー
スト２が印刷してある表層全面にＺｎ系組成物ペースト
３ｂとしてＺｎＯペーストの印刷を行う。つぎに図６に
示すように、この後にガラス・セラミックの結晶化温度
では焼結しない無機組成物よりなるグリーンシートとし
てＺｒＯ2 のグリーンシート４を両面に積層する。この
状態で熱圧着して積層体を形成した。熱圧着条件は、温
度が８０℃、圧力は２００Kg/cm2であった。Next, the above CuO paste was printed as a conductor paste 2 on a glass / ceramic green sheet 1 for low temperature firing using a screen printer, and a required number of the printed green sheets were laminated. Figure 1
Shown in. Next, as shown in FIG. 5, ZnO paste is printed as the Zn-based composition paste 3b on the entire surface of the laminated body on which the conductor paste 2 is printed. Next, as shown in FIG. 6, ZrO 2 green sheets 4 are laminated on both sides as a green sheet made of an inorganic composition that does not sinter at the glass-ceramic crystallization temperature. In this state, thermocompression bonding was performed to form a laminate. The thermocompression bonding conditions were a temperature of 80 ° C. and a pressure of 200 Kg / cm 2 .
【００２２】次に焼成の工程を説明する。この工程は積
層体を加圧せずに行ったものである。まず最初は、脱バ
インダ工程である。発明に使用したグリーンシート、Ｃ
ｕＯペーストの有機バインダは、ＰＶＢおよびエチルセ
ルロースである。したがって空気中での分解温度は、５
００℃以上あれば良いので、６００℃の温度で行なっ
た。その後前記積層体を水素ガス１００％雰囲気中で２
５０℃ー５時間で還元した。次に焼成工程は、純窒素中
９５０℃であるメッシュベルト炉で焼成した。焼成後表
面のＺｒＯ2 とＺｎ組成物を取り除き、焼結したガラス
・セラミック基板５と導体電極６をもつセラミック多層
基板を得た。これを図４に示す。そして得られた基板表
層電極について半田濡れ評価を行った。評価方法は実施
例１と同じ方法を行った。Next, the firing process will be described. This step was performed without pressing the laminate. The first is a binder removal step. Green sheet used in the invention, C
The organic binder of uO paste is PVB and ethyl cellulose. Therefore, the decomposition temperature in air is 5
Since it suffices if the temperature is 00 ° C or higher, the temperature was 600 ° C. Then, the laminated body is placed in an atmosphere of 100% hydrogen gas for 2 minutes.
Reduction was carried out at 50 ° C for 5 hours. Next, in the firing step, firing was performed in pure nitrogen in a mesh belt furnace at 950 ° C. After firing, the ZrO 2 and Zn composition on the surface was removed to obtain a ceramic multilayer substrate having a sintered glass-ceramic substrate 5 and conductor electrodes 6. This is shown in FIG. Then, solder wetting of the obtained substrate surface layer electrode was evaluated. The evaluation method was the same as in Example 1.
【００２３】前述の評価法によって評価を行った結果、
焼成後のＣｕ電極は半田濡れ面積１００％となる良好な
半田濡れ性を示した。なお本実施例においてＺｎ系組成
物ペーストのＺｎ量は２種しか示していないが、５０重
量％以上であれば同様に良好な半田濡れ性が得られ、Ｚ
ｎ系組成物としてはＺｎとＺｎＯを示してあるがＺｎ
（ＯＨ）2 、ＺｎＡｌ2 Ｏ4 、ＺｎＣＯ 3 を用いたとき
にも同様の効果が得られる。また焼結しない無機組成物
にＡｌ2Ｏ3 、ＺｒＯ2 を用いたがＭｇＯ、ＴｉＯ2 、
ＢｅＯ、ＢＮを用いたときにも同様の高寸法精度の基板
が得られた。焼成温度も８００℃〜１０００℃であれば
同様の高寸法精度の基板が得られた。導体ペ−スト主成
分としてはＡｇ、ＣｕＯを使用しているがＡｇ／Ｐｄ，
Ａｇ／Ｐｔ，Ｃｕを使用した時にも同様の効果が得られ
た。As a result of evaluation by the above-mentioned evaluation method,
The Cu electrode after firing has a good solder wetting area of 100%.
It exhibited solder wettability. In this example, the Zn-based composition
There are only two types of Zn in the paste, but 50
If the amount is at least%, similarly good solder wettability can be obtained.
Zn and ZnO are shown as the n-based composition, but Zn
(OH)2 , ZnAl2 OFour , ZnCO 3 When using
Also, the same effect can be obtained. Inorganic composition that does not sinter
To Al2O3 , ZrO2 Was used, but MgO, TiO2 ,
Substrate with similar high dimensional accuracy when using BeO and BN
was gotten. If the firing temperature is 800 ° C to 1000 ° C,
A substrate with the same high dimensional accuracy was obtained. Conductor paste
Although Ag and CuO are used as the components, Ag / Pd,
The same effect can be obtained when Ag / Pt or Cu is used.
It was
【００２４】以上のように本発明は、平面方向の収縮が
起こらない多層セラミック基板の作製工程において、表
層に印刷された電極用ペースト上にＺｎ系組成物のペー
ストを印刷して作製することにより、基板と表層の導体
の同時焼成後の表層電極が半田濡れ性の電極面積１００
％の濡れ性となり、現在使用されている基板焼成後に表
層導体を焼成するセラミック多層基板と同等の良好な半
田濡れをもつ高精度のセラミック多層基板を得ることが
できるものである。As described above, according to the present invention, in the manufacturing process of the multilayer ceramic substrate in which the shrinkage in the plane direction does not occur, the paste of the Zn-based composition is printed on the electrode paste printed on the surface layer to prepare the multilayer ceramic substrate. , The surface layer electrode after the simultaneous firing of the substrate and the surface conductor has a solder wettability electrode area of 100
% Wettability, and it is possible to obtain a highly accurate ceramic multi-layered substrate having good solder wettability equivalent to that of the ceramic multi-layered substrate in which the surface layer conductor is fired after firing the currently used substrate.
【００２５】[0025]
【発明の効果】本発明は前記のような工程を行なうこと
によって、平面方向には収縮を起こさないガラス・セラ
ミック多層基板表層電極が同時焼成中に表層電極の表面
のガラス成分中のＳｉとＺｎが結晶化を起こし、半田濡
れを阻害するガラス成分を減少させる。焼成後、積層体
表面の無機組成物とＺｎ系組成物を除去することによ
り、表層電極表面に半田濡れ性を阻害するガラス成分を
減少しており、得られるガラスセラミック積層体は表層
電極の半田濡れ性の良好なものとなる。According to the present invention, by performing the above steps, the glass-ceramic multi-layer substrate surface layer electrode that does not shrink in the plane direction is subjected to co-firing, and Si and Zn in the glass component of the surface layer electrode surface are mixed. Causes crystallization and reduces the glass component that hinders solder wetting. After firing, by removing the inorganic composition and the Zn-based composition on the surface of the laminate, the glass component that inhibits the solder wettability on the surface of the surface electrode is reduced, and the obtained glass-ceramic laminate is the solder of the surface electrode. It has good wettability.
【図１】本発明の一実施例のガラス・セラミックグリー
ンシート積層体の側面図FIG. 1 is a side view of a glass / ceramic green sheet laminate according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の一実施例のガラス・セラミックグリー
ンシート積層体の側面図FIG. 2 is a side view of a glass / ceramic green sheet laminate according to an embodiment of the present invention.
【図３】本発明の一実施例のガラス・セラミックグリー
ンシートとガラス・セラミックの結晶化温度では焼結し
ない無機組成物よりなるグリーンシートとの積層体の側
面図FIG. 3 is a side view of a laminate of a glass / ceramic green sheet according to an embodiment of the present invention and a green sheet made of an inorganic composition that does not sinter at the glass / ceramic crystallization temperature.
【図４】本発明の一実施例のガラス・セラミック多層基
板の側面図FIG. 4 is a side view of a glass / ceramic multilayer substrate according to an embodiment of the present invention.
【図５】本発明の他の実施例のガラス・セラミックグリ
ーンシート積層体の側面図FIG. 5 is a side view of a glass / ceramic green sheet laminate according to another embodiment of the present invention.
【図６】本発明の他の実施例のガラス・セラミックグリ
ーンシートとガラス・セラミックの結晶化温度では焼結
しない無機組成物よりなるグリーンシートとの積層体の
側面図FIG. 6 is a side view of a laminated body of a glass / ceramic green sheet according to another embodiment of the present invention and a green sheet made of an inorganic composition that does not sinter at the glass / ceramic crystallization temperature.
１ ガラス・セラミックグリーンシート ２ 導体ペースト ３ａ Ｚｎ系組成物ペースト ３ｂ Ｚｎ系組成物ペースト ４ ガラス・セラミックの結晶化温度では焼結しない無
機組成物よりなるグリーンシート ５ ガラス・セラミック基板 ６ 電極1 glass / ceramic green sheet 2 conductor paste 3a Zn-based composition paste 3b Zn-based composition paste 4 green sheet made of an inorganic composition that does not sinter at the crystallization temperature of glass / ceramic 5 glass / ceramic substrate 6 electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 箱谷 靖彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 板垣 峰広 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 中村 嘉文 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 三好 昭彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Yasuhiko Hakotani 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Yoshifumi Nakamura 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Akihiko Miyoshi 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Claims (14)
成した少なくとも有機バインダ、溶剤を含むガラス・セ
ラミックよりなるグリーンシートを所望枚数積層したグ
リーンシート積層体の両面表層にある前記電極パターン
上もしくは表層全面にＺｎ系組成物を含んだ少なくとも
有機バインダと溶剤を加え、無機成分を分散させたペー
ストの印刷を行い、前記Ｚｎ系組成物のペーストを印刷
した積層体の両面に、前記ガラス・セラミックの結晶化
温度では焼結しない無機組成物よりなるグリーンシート
を積層した後に焼成処理を行い、その後この両面の前記
焼結しない無機組成物と前記Ｚｎ系組成物を取り除くこ
とを特徴とする多層セラミック基板の製造方法。1. A green sheet laminated body in which a desired number of glass / ceramic green sheets containing at least an organic binder and a solvent, in which an electrode pattern is formed of a conductor paste composition, are laminated, on the electrode pattern or on the entire surface of the surface layer. At least an organic binder containing a Zn-based composition and a solvent are added, and a paste in which an inorganic component is dispersed is printed, and the glass-ceramic crystal is formed on both surfaces of the laminate printed with the Zn-based composition paste. Of a multilayer ceramic substrate, characterized in that a green sheet made of an inorganic composition that does not sinter at a sinter temperature is laminated and then fired, and then the non-sinterable inorganic composition and the Zn-based composition on both sides of the green sheet are removed Production method.
くは表層全面に印刷を行うＺｎ系組成物よりなるペース
トのＺｎ含有量がペースト全体に対し５０重量％以上含
まれることを特徴とする請求項１に記載の多層セラミッ
ク基板の製造方法。2. The Zn content of a paste made of a Zn-based composition for printing on the electrode patterns on both surface layers of the laminate or on the entire surface layer is 50% by weight or more based on the entire paste. 1. The method for manufacturing a multilayer ceramic substrate according to 1.
くは表層全面に印刷を行うＺｎ系組成物よりなるペース
トがＺｎ、ＺｎＯ、Ｚｎ（ＯＨ）2 、ＺｎＡｌ2 Ｏ4 、
ＺｎＣＯ3 のいずれかを主成分とすることを特徴とする
請求項１に記載の多層セラミック基板の製造方法。3. A paste composed of a Zn-based composition for printing on the electrode pattern on both surfaces of the laminate or on the entire surface is Zn, ZnO, Zn (OH) 2 , ZnAl 2 O 4 ,
The method for producing a multilayer ceramic substrate according to claim 1, wherein any one of ZnCO 3 is contained as a main component.
で行なうことを特徴とする請求項１に記載の多層セラミ
ック基板の製造方法。4. The method for producing a multilayer ceramic substrate according to claim 1, wherein the firing temperature is in the range of 800 ° C. to 1000 ° C.
るグリーンシートが、Ａｌ2 Ｏ3 ，ＭｇＯ，ＺｒＯ2 ，
ＴｉＯ2 ，ＢｅＯ，ＢＮ，の内少なくとも１種以上を含
むグリーンシートからなることを特徴とする請求項１に
記載の多層セラミック基板の製造方法。5. A green sheet made of an inorganic composition that does not sinter in the firing treatment is Al 2 O 3 , MgO, ZrO 2 ,
The method for producing a multilayer ceramic substrate according to claim 1, wherein the method comprises a green sheet containing at least one of TiO 2 , BeO and BN.
／Ｐｔ，Ｃｕのいずれかを主成分とすることを特徴とす
る請求項１に記載の多層セラミック基板の製造方法。6. The conductive paste is Ag, Ag / Pd, Ag
2. The method for producing a multilayer ceramic substrate according to claim 1, wherein one of / Pt and Cu is a main component.
成した少なくとも有機バインダ、溶剤を含むガラス・セ
ラミックよりなるグリーンシートを所望枚数積層したグ
リーンシート積層体の両面表層にある前記電極パターン
上もしくは表層全面にＺｎ系組成物を含んだ少なくとも
有機バインダと溶剤を加え、無機成分を分散させたペー
ストの印刷を行い、前記Ｚｎ系組成物のペーストを印刷
した積層体の両面に、前記ガラス・セラミックの結晶化
温度では焼結しない無機組成物よりなるグリーンシート
を積層したことを特徴とするグリーンシート積層体の製
造方法。7. A green sheet laminated body in which a desired number of green sheets made of glass / ceramic containing at least an organic binder and a solvent, in which an electrode pattern is formed of a conductor paste composition, are laminated, and the electrode pattern is present on the entire surface or both sides of the electrode pattern. At least an organic binder containing a Zn-based composition and a solvent are added, and a paste in which an inorganic component is dispersed is printed, and the glass-ceramic crystal is formed on both surfaces of the laminate printed with the Zn-based composition paste. A method for producing a green sheet laminate, comprising laminating green sheets made of an inorganic composition that does not sinter at a forming temperature.
成した少なくとも有機バインダ、溶剤を含むガラス・セ
ラミックよりなるグリーンシートを所望枚数積層したグ
リーンシート積層体の両面表層にある前記電極パターン
上もしくは表層全面にＺｎ系組成物を含んだ少なくとも
有機バインダと溶剤を加え、無機成分を分散させたペー
ストの印刷を行い、前記Ｚｎ系組成物のペーストを印刷
した積層体の両面に、前記ガラス・セラミックの結晶化
温度では焼結しない無機組成物よりなるグリーンシート
を積層した後に焼成処理を行い、その後この両面の前記
焼結しない無機組成物と前記Ｚｎ系組成物を取り除くこ
とを特徴とする多層セラミック基板の製造方法。8. A green sheet laminated body in which a desired number of green sheets made of glass / ceramic containing at least an organic binder and a solvent, in which an electrode pattern is formed of a conductor paste composition, are laminated, and the electrode pattern is present on the entire surface or both sides of the electrode pattern. At least an organic binder containing a Zn-based composition and a solvent are added, and a paste in which an inorganic component is dispersed is printed, and the glass-ceramic crystal is formed on both surfaces of the laminate printed with the Zn-based composition paste. Of a multilayer ceramic substrate, characterized in that a green sheet made of an inorganic composition that does not sinter at a sinter temperature is laminated and then fired, and then the non-sinterable inorganic composition and the Zn-based composition on both sides of the green sheet are removed. Production method.
組成物で電極パターンを形成した少なくとも有機バイン
ダ、溶剤を含むガラス・セラミックよりなるグリーンシ
ートを所望枚数積層したグリーンシート積層体の両面の
電極パターン上もしくは表層全面にＺｎ系組成物を含ん
だ少なくとも有機バインダと溶剤を加え、無機成分を分
散させたペーストの印刷を行い、前記Ｚｎ系組成物のペ
ーストを印刷した積層体の両面に、前記ガラス・セラミ
ックの結晶化温度では焼結しない無機組成物よりなるグ
リーンシートを積層した後、これらを空気中で多層体内
部の有機バインダが分解・飛散する温度で熱処理し、し
かる後、水素もしくは水素と窒素の混合ガス雰囲気中で
還元熱処理を行い、さらに、前記還元熱処理済み多層体
を窒素雰囲気中で焼結させ、その後この両面の前記焼結
しない無機組成物と前記Ｚｎ系組成物を取り除くことを
特徴とする多層セラミック基板の製造方法。9. A green sheet laminated body comprising a desired number of green sheets made of glass-ceramic containing at least an organic binder and a solvent and having an electrode pattern formed of a conductor paste composition containing cupric oxide as a main component. At least an organic binder and a solvent containing a Zn-based composition are added to the electrode pattern or the entire surface layer, a paste in which an inorganic component is dispersed is printed, and both surfaces of a laminate on which the paste of the Zn-based composition is printed, After stacking green sheets made of an inorganic composition that does not sinter at the crystallization temperature of the glass / ceramic, these are heat-treated in air at a temperature at which the organic binder inside the multilayer decomposes and scatters, and then hydrogen or The reduction heat treatment is performed in a mixed gas atmosphere of hydrogen and nitrogen, and further, the reduction heat treated multilayer body is annealed in a nitrogen atmosphere. A method for producing a multi-layer ceramic substrate, which comprises binding and then removing the non-sintering inorganic composition and the Zn-based composition on both sides thereof.
面に印刷を行うＺｎ系組成物よりなるペーストのＺｎ含
有量がペースト全体に対し５０重量％以上含まれること
を特徴とする請求項９に記載の多層セラミック基板の製
造方法。10. The Zn content of a paste comprising a Zn-based composition for printing on the electrodes on both surfaces of the laminate or on the entire surface layer is 50% by weight or more based on the entire paste. A method for manufacturing the multilayer ceramic substrate as described above.
しくは表層全面に印刷を行うＺｎ系組成物よりなるペー
ストがＺｎ、ＺｎＯ、Ｚｎ（ＯＨ）2 、ＺｎＡｌ2 Ｏ
4 、ＺｎＣＯ3 のいずれかを主成分とすることを特徴と
する請求項９に記載の多層セラミック基板の製造方法。11. A paste made of a Zn-based composition for printing on the electrode pattern on the surface layer of both surfaces of the laminate or on the entire surface layer is Zn, ZnO, Zn (OH) 2 , ZnAl 2 O.
10. The method for manufacturing a multilayer ceramic substrate according to claim 9, wherein any one of 4 and ZnCO 3 is contained as a main component.
囲で行なうことを特徴とする請求項９に記載の多層セラ
ミック基板の製造方法。12. The method for producing a multilayer ceramic substrate according to claim 9, wherein the firing treatment is performed in the range of 800 ° C. to 1000 ° C.
リーンシートが、Ａｌ2 Ｏ3 ，ＭｇＯ，ＺｒＯ2 ，Ｔｉ
Ｏ2 ，ＢｅＯ，ＢＮ，の内少なくとも１種以上を含むグ
リーンシートからなることを特徴とする請求項９に記載
の多層セラミック基板の製造方法。13. The inorganic composition green sheet that does not sinter in the firing treatment is Al 2 O 3 , MgO, ZrO 2 , Ti.
The method for producing a multilayer ceramic substrate according to claim 9, comprising a green sheet containing at least one of O 2 , BeO and BN.
ト組成物で電極パターンを形成した少なくとも有機バイ
ンダ、溶剤を含むガラス・セラミックよりなるグリーン
シートを所望枚数積層したグリーンシート積層体の両面
の電極パターン上もしくは表層全面にＺｎ系組成物を含
んだ少なくとも有機バインダと溶剤を加え、無機成分を
分散させたペーストの印刷を行い、前記Ｚｎ系組成物の
ペーストを印刷した積層体の両面に、前記ガラス・セラ
ミックの結晶化温度では焼結しない無機組成物よりなる
グリーンシートを積層した後、これらを空気中で多層体
内部の有機バインダが分解・飛散する温度で熱処理し、
しかる後、水素もしくは水素と窒素の混合ガス雰囲気中
で還元熱処理を行い、さらに、前記還元熱処理済み多層
体を窒素雰囲気中で焼結させ、その後この両面の前記焼
結しない無機組成物と前記Ｚｎ系組成物を取り除くこと
を特徴とする多層セラミック基板の製造方法。14. A green sheet laminated body, in which a desired number of green sheets made of glass / ceramic containing at least an organic binder and a solvent and having an electrode pattern formed of a conductor paste composition containing cupric oxide as a main component are laminated. At least an organic binder and a solvent containing a Zn-based composition are added to the electrode pattern or the entire surface layer, a paste in which an inorganic component is dispersed is printed, and both surfaces of a laminate on which the paste of the Zn-based composition is printed, After laminating green sheets made of an inorganic composition that does not sinter at the glass / ceramic crystallization temperature, these are heat-treated in air at a temperature at which the organic binder inside the multilayer body decomposes and scatters,
Thereafter, reduction heat treatment is performed in a hydrogen atmosphere or a mixed gas atmosphere of hydrogen and nitrogen, and further, the reduction heat treated multilayer body is sintered in a nitrogen atmosphere, and then the non-sinterable inorganic composition and Zn A method for producing a multilayer ceramic substrate, which comprises removing the system composition.
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|---|---|---|---|
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| JP8001494A Expired - Fee Related JP3197147B2 (en) | 1993-10-15 | 1994-04-19 | Method for manufacturing multilayer ceramic substrate |
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|---|---|
| JP (1) | JP3197147B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009206282A (en) * | 2008-02-27 | 2009-09-10 | Tdk Corp | Manufacturing method of ceramic substrate |
-
1994
- 1994-04-19 JP JP8001494A patent/JP3197147B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009206282A (en) * | 2008-02-27 | 2009-09-10 | Tdk Corp | Manufacturing method of ceramic substrate |
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