WO2010122822A1 - 多層セラミック基板の製造方法 - Google Patents

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岸田 和雄
高田 隆裕
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株式会社村田製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a multilayer ceramic substrate, and more particularly to a method for manufacturing a multilayer ceramic substrate to which a so-called non-shrink process is applied.
  • Patent Document 1 when a multilayer ceramic substrate is manufactured by applying a so-called non-shrinkage process, an unfired material mainly composed of a low-temperature sintered ceramic material is used.
  • An unsintered multilayer ceramic substrate comprising a plurality of laminated base layers is prepared, and the main component is a hardly sinterable ceramic powder that does not substantially sinter at the sintering temperature of the low-temperature sintered ceramic material.
  • the constraining layer is disposed on, for example, both main surfaces of the unfired multilayer ceramic substrate.
  • the unfired composite laminate composed of the unfired multilayer ceramic substrate and the constraining layer is fired at the sintering temperature of the low-temperature sintered ceramic material.
  • a sintered multilayer ceramic substrate is obtained while being sandwiched between the constraining layers.
  • the hardly sinterable ceramic powder contained in the constraining layer is not substantially sintered, so that the constraining layer does not substantially contract. From this, the constraining layer constrains the base material layer, and thus the base material layer substantially contracts only in the thickness direction, but the contraction in the main surface direction is suppressed. As a result, in the obtained multilayer ceramic substrate, nonuniform deformation is less likely to occur, and the accuracy of the shape and dimensions in the planar direction of the multilayer ceramic substrate can be improved.
  • the above-described constraining layer is removed, and thereby the target multilayer ceramic substrate is taken out. At this time, since the constraining layer is in a porous state, it can be easily removed.
  • reaction layer is formed at the interface between the base material layer and the constraining layer in the non-shrink process as described above.
  • the reaction layer is formed by the glass contained in the base material layer soaking into the constraining layer and chemically reacting with the inorganic material constituting the constraining layer. Since the reaction layer is generated by a chemical reaction, it is harder to remove than the porous constraining layer and may remain a little on the resulting multilayer ceramic substrate. In particular, when the reaction layer remains on the surface electrode, the plating property and the wire bonding property with respect to the surface electrode are deteriorated, which causes a problem that mounting failure is likely to occur. Therefore, it is desired to suppress the generation of the reaction layer by suppressing the soaking of the glass.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-171976 (Patent Document 2) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-114556 (Patent Document 3)
  • stable crystallization is achieved by adding a seed crystal to the entire base material layer.
  • temperature can be obtained.
  • the crystallization temperature in the base material layer can be lowered by adding seed crystals. .
  • it can adjust so that the penetration of the glass from a base material layer to a constrained layer may be reduced, and generation
  • a surface electrode is usually formed on at least one main surface of the multilayer ceramic substrate.
  • the total area of the surface electrodes is rarely the same on the one main surface side and the other main surface side of the multilayer ceramic substrate. If the total area of the surface electrodes is different between the one main surface side and the other main surface side of the multilayer ceramic substrate, the time from the softening temperature to the crystallization temperature is different between the one main surface and the other main surface of the multilayer ceramic substrate. The situation is different. More specifically, the main surface and the other main surface of the multilayer ceramic substrate have the same crystallization temperature but the different softening temperatures.
  • the metal diffuses during firing and acts to lower the softening temperature of the glass contained in the base material layer, so the softening temperature is higher on the main surface side where the total area of the surface electrode is larger. Because it will be lowered.
  • the crystallization temperature is adjusted in accordance with the main surface, but in this case, the time from the softening temperature to the crystallization temperature becomes too short on the first main surface where the total area of the surface electrodes is small, and the densification is not performed. Crystallization begins, and a porous base material layer with many pores is formed on the first main surface side. In such a state, not only the plating resistance of the base material layer providing the first main surface is lowered, but also the plating solution may enter the pores and adversely affect the electrical characteristics.
  • the total area of the surface electrodes is different between the one main surface side and the other main surface side of the multilayer ceramic substrate. This means that the surface electrode is formed only on one main surface of the multilayer ceramic substrate and on the other main surface. Includes the case where it is not formed.
  • an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a multilayer ceramic substrate that can suppress the generation of a reaction layer on the main surface of the multilayer ceramic substrate while solving the above-described problems.
  • the present invention includes an unfired multilayer ceramic substrate including a plurality of unfired laminated base layers mainly composed of a low-temperature sintered ceramic material including a glass material, and sintering the low-temperature sintered ceramic material.
  • First and second constraining layers mainly composed of a hardly sinterable ceramic powder that does not substantially sinter at a temperature are respectively formed on the first and second main surfaces facing each other of the unfired multilayer ceramic substrate.
  • the low-temperature sintered ceramic material may be only a glass material, or may include a glass material and a ceramic material.
  • the surface electrode is formed on at least one of the first and second main surfaces of the unfired multilayer ceramic substrate, and the total area of the surface electrode is that the first main surface side is the second main surface. It is assumed that it is smaller than the main surface side.
  • the plurality of base material layers provided on the unfired multilayer ceramic substrate are provided with a first main surface. At least a base material layer and a second base material layer that provides a second main surface, and the glass material contained in the second base material layer is more crystalline than the glass material contained in the first base material layer. It is characterized by a low conversion temperature.
  • the difference in the crystallization temperature between the first base material layer and the second base material layer may not be determined uniquely, and the total number of surface electrodes It is determined in consideration of how much the area is different.
  • the glass material described above is not limited to a glass state in an unfired stage, and may be a glass that can produce glass in a firing stage.
  • the difference between the crystallization temperature of the glass material contained in the first base material layer and the crystallization temperature of the glass material contained in the second base material layer is 1 ° C. or more and 15 ° C. or less. Is preferred.
  • the second base material layer preferably contains a seed crystal.
  • the amount of the seed crystal contained in the first base material layer is smaller than the amount of the seed crystal contained in the second base material layer. It is preferable.
  • the seed crystal is a crystal added to promote crystallization.
  • the difference between the amount of seed crystals contained in the first substrate layer and the amount of seed crystals contained in the second substrate layer is preferably 0.04 wt% or more and 0.11 wt% or less. .
  • the base material layers occupying 90% or more of the total thickness of the plurality of base material layers provided in the unfired multilayer ceramic substrate are made of the same material.
  • the glass material contained in the first base material layer and the glass material contained in the second base material layer are preferably the same in terms of composition.
  • the surface electrode preferably contains Ag.
  • the crystallization temperature of the glass material contained in the second base material layer that provides the second main surface having the larger total area of the surface electrode is smaller than the first main area where the total area of the surface electrode is smaller. Since the crystallization temperature of the glass material contained in the first base material layer that provides the surface is lowered, in the second base material layer, the glass softening temperature is further lowered by the diffusion of the metal from the surface electrode. Thus, the crystallization temperature is low enough to compensate.
  • the crystallization temperature of the glass material contained in the first base layer that provides the first main surface with the smaller total area of the surface electrode provides the second main surface with the larger total area of the surface electrode. Since it is higher than the crystallization temperature of the glass material contained in the second base material layer, in the first base material layer, the extent to which the softening temperature of the glass is lowered by the diffusion of the metal from the surface electrode is low, It has a relatively high crystallization temperature.
  • the time from the softening temperature to the crystallization temperature is substantially the same between the first base material layer and the second base material layer, in other words, the first base material layer and the second base material layer
  • the crystallization temperature can be lowered in order to suppress the generation of the reaction layer while maintaining a good balance of the flow rate of the glass with the material layer.
  • the difference between the crystallization temperature of the glass material contained in the first base material layer and the crystallization temperature of the glass material contained in the second base material layer is 1 ° C. or more, the above-described effect is obtained. It can be obtained more reliably.
  • the difference in crystallization temperature exceeds 15 ° C., the difference in sintering behavior between the first base material layer and the second base material layer becomes too large. In some cases, warping may occur or peeling or cracking may occur between substrate layers. By making the difference in crystallization temperature 15 ° C. or less, it is possible to reliably prevent such inconvenience. Can do.
  • the glass is easily crystallized, so that the crystallization temperature of the second base material layer can be easily lowered.
  • the crystallization temperature is stabilized by adding the seed crystal, the amount of the seed crystal contained in the first base material layer is less than the amount of the seed crystal contained in the second base material layer, If the first base material layer also contains seed crystals, the crystallization temperature can be easily adjusted for both the first and second base material layers.
  • the difference between the amount of seed crystals contained in the first base material layer and the amount of seed crystals contained in the second base material layer is 0.04% by weight or more, it is contained in the first base material layer.
  • the difference between the crystallization temperature of the glass material and the crystallization temperature of the glass material contained in the second base material layer can be provided with certainty, and thus the effect of the present invention can be obtained more reliably.
  • the difference in the amount of the seed crystal is 0.11% by weight or less, it is possible to prevent the difference in sintering behavior between the first base material layer and the second base material layer from becoming too large. Therefore, it is possible to reliably prevent warpage from occurring in the obtained multilayer ceramic substrate and peeling or cracking between the base material layers.
  • the base material layer occupying 90% or more of the total thickness of the plurality of base material layers provided in the unfired multilayer ceramic substrate is made of the same material, the base material layer occupying 90% or more of the thickness is the entire multilayer ceramic substrate. As a result, the coefficient of thermal expansion is substantially controlled. Therefore, generation
  • the glass material contained in the first base material layer and the glass material contained in the second base material layer are the same in terms of composition, they are more suitable for co-firing and have a crystallization temperature of Adjustment becomes easier.
  • the surface electrode contains Ag, Ag is easily diffused, so that the significance of the present invention becomes more remarkable.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an unfired composite laminate produced for manufacturing the multilayer ceramic substrate shown in FIG. 1. It is sectional drawing which shows the 2nd example of the multilayer ceramic substrate manufactured by the manufacturing method by this invention schematically.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing an unfired composite laminate produced for manufacturing the multilayer ceramic substrate shown in FIG. 3.
  • the multilayer ceramic substrate 1 includes a plurality of base material layers 2 stacked.
  • the multilayer ceramic substrate 1 includes a wiring conductor.
  • the wiring conductor is for forming a passive element such as a capacitor or an inductor, or for connecting wiring such as electrical connection between elements.
  • the wiring conductor includes several internal electrodes 3 and via-hole conductors 4 formed inside the multilayer ceramic substrate 1.
  • a thick film resistor 5 is formed inside the multilayer ceramic substrate 1.
  • the wiring conductor has several surface electrodes 6 formed on the outer surface of the multilayer ceramic substrate 1.
  • the surface electrode 6 is formed only on the second main surface 8 of the first and second main surfaces 7 and 8 of the multilayer ceramic substrate 1 facing each other. It is not formed on the top. Therefore, the total area of the surface electrodes is smaller on the first main surface 7 side than on the second main surface 8 side.
  • the multilayer ceramic substrate 1 shown in FIG. 1 is obtained through a step of firing the unfired composite laminate 10 shown in FIG.
  • the unfired composite laminate 10 includes an unfired multilayer ceramic substrate 11 corresponding to the multilayer ceramic substrate 1, and the first and second main surfaces 17 and 18 of the unfired multilayer ceramic substrate 11 facing each other. Are provided with first and second constraining layers 21 and 22, respectively.
  • the unfired multilayer ceramic substrate 11 includes an unfired base material layer 12 corresponding to the base material layer 2, an unfired internal electrode 13 corresponding to the internal electrode 3, and an unfired via hole conductor corresponding to the via hole conductor 4. 14, an unfired thick film resistor 15 corresponding to the thick film resistor 5 and an unfired surface electrode 16 corresponding to the surface electrode 6 are provided.
  • a conductive paste for forming, a resistor paste for forming the unfired thick film resistor 15, and a constraining layer green sheet to be the constraining layers 21 and 22 are prepared.
  • a doctor blade method is used for forming these green sheets.
  • the ceramic green sheet to be the unfired base material layer 12 is mainly composed of a low-temperature sintered ceramic material including a glass material.
  • the green sheet for constraining layers is mainly composed of a hardly sinterable ceramic powder that does not substantially sinter at the sintering temperature of the low-temperature sintered ceramic material.
  • the conductive paste described above is mainly composed of a low melting point metal such as Ag, Cu or Au.
  • the resistor paste described above contains, for example, ruthenium dioxide powder and glass powder as main components.
  • a through hole is provided in a specific ceramic green sheet, and the conductive paste is filled therewith.
  • a conductive paste is printed on a specific ceramic green sheet.
  • a resistor paste is printed on a specific ceramic green sheet in order to form an unfired thick film resistor 15.
  • these ceramic green sheets are laminated in a predetermined order, whereby an unfired multilayer ceramic substrate 11 is obtained. And the green sheet for constrained layers is laminated
  • the aforementioned unfired composite laminate 10 is fired at the sintering temperature of the low temperature sintered ceramic material contained in the unfired base material layer 12.
  • the constraining layers 21 and 22 do not substantially sinter, and thus act to suppress shrinkage in the main surface direction of the unfired multilayer ceramic substrate 11.
  • the dimensional accuracy of the obtained multilayer ceramic substrate 1 is improved.
  • the multilayer ceramic substrate 1 shown in FIG. 1 is taken out.
  • the constraining layers 21 and 22 are in a porous state, so that they can be easily removed.
  • the first and second base material layers 12 (A) and 12 (B) A seed crystal is added.
  • the seed crystal a crushed sintered body of the same material as that of the base material layer 2 after firing is preferably used, but a different crystal can be used as the seed crystal as long as it can promote crystallization. .
  • the addition of the seed crystal acts to lower the crystallization temperature of the glass in the base material layers 12 (A) and 12 (B). Therefore, the time from the glass softening temperature to the crystallization temperature at which the glass soaks up as described above can be shortened, and as a result, the generation of the reaction layer can be suppressed.
  • the surface electrode 6 is formed only on the second main surface 8 and is not formed on the first main surface 7.
  • the unfired surface electrode 16 is formed only on the second main surface 18 and is formed on the first main surface 17. Absent. Therefore, the total area of the surface electrodes is smaller on the first main surface 17 side than on the second main surface 18 side.
  • the metal contained in the surface electrode 16 diffuses and acts to lower the softening temperature of the glass contained in the base material layer 12.
  • the surface electrode 16 contains Ag
  • Ag has a property of easily diffusing.
  • the surface electrode 16 is formed only on the second main surface, metal diffusion occurs on the second base material layer 12 (b) side.
  • the softening temperature of the glass contained in the layer 12 (b) is lowered. Therefore, as described above, in spite of the crystallization temperature being lowered, in the second base material layer 12 (B), the softening temperature is also lowered, and as a result, from the softening temperature to the crystallization temperature. The time is not shortened and the formation of the reaction layer is not suppressed.
  • the crystallization temperature is adjusted to be lowered in accordance with the second base material layer 12 (B) whose softening temperature is lowered, the first base material layer 12 (A) is softened.
  • the time from the temperature to the crystallization temperature becomes too short, and crystallization starts before being densified, and the first base material layer 12 (A) becomes porous.
  • the glass material contained in the second base material layer 12 (B) has a lower crystallization temperature than the glass material contained in the first base material layer 12 (A).
  • the balance about the amount of flow of glass between the 1st base material layer 12 (A) and the 2nd base material layer 12 (B) can be made favorable, and generation of a reaction layer can be carried out.
  • all the base material layers 2 provided in the multilayer ceramic substrate 1 can be densified.
  • the difference between the crystallization temperature of the glass material contained in the first base material layer 12 (A) and the crystallization temperature of the glass material contained in the second base material layer 12 (B) is It is preferable that it is 1 degreeC or more and 15 degrees C or less.
  • the difference in crystallization temperature is 1 ° C. or more, the above-described effect can be obtained more reliably, and when it is 15 ° C. or less, the first base material layer 12 (A) and the second base material are obtained.
  • the difference in sintering behavior with the layer 12 (B) does not become too large, and thus warpage occurs in the obtained multilayer ceramic substrate 1, and peeling or cracks occur between the base material layers 2. It is because it can prevent reliably.
  • the seed crystal described above may be included only in the unfired second base material layer 12 (B), but is preferably also included in the unfired first base material layer 12 (A). In this case, the amount of seed crystals contained in the first base material layer 12 (A) is made smaller than the amount of seed crystals contained in the second base material layer 12 (B). As described above, the first and second substrate layers 12 (A) and 12 (B) are both provided with a seed crystal while providing a difference in the amount of the seed crystal. Adjustment of the crystallization temperature of each of the material layers 12 (A) and 12 (B) is facilitated.
  • the difference between the amount of seed crystals contained in the first base material layer 12 (A) and the amount of seed crystals contained in the second base material layer 12 (B) was 0.04 weight. % Or more and 0.11% by weight or less. If the difference in the amount of the seed crystals is 0.04% by weight or more, the crystallization temperature of the glass material between the first base material layer 12 (A) and the second base material layer 12 (B). When the difference can be reliably provided, and the difference is 0.11% by weight or less, the first base material layer 12 (A) and the second base material layer 12 (B) are sintered. The difference in behavior can be prevented from becoming too large, and as a result, it is possible to reliably prevent the multilayer ceramic substrate 1 from warping or peeling or cracking between the base material layers 2. It is.
  • the glass material contained in the unfired first base material layer 12 (A) and the glass material contained in the unfired second base material layer 12 (B) are the same in terms of composition. Is preferred. More preferably, the composition of the glass material contained in all the unfired base material layers 12 included in the unfired multilayer ceramic substrate 11 is common. As a result, a more suitable state can be given by simultaneous firing, and the adjustment of the crystallization temperature becomes easier.
  • the base material layer 12 occupying 90% or more of the total thickness of the base material layers 12 provided in the unfired multilayer ceramic substrate 11 is preferably made of the same material.
  • the first base material layer 12 (A) includes the other base material layer 12 including the second base material layer 12 (B)
  • the warpage is increased as the first base material layer 12 (A) becomes thicker. Is likely to occur.
  • the warp occurs for the following reason.
  • the second base material layer 12 (B) having a relatively large amount of seed crystals added has a thermal expansion coefficient that changes depending on the thermal expansion coefficient of the precipitated crystal phase, compared to the first base material layer 12 (A).
  • the difference in compressive stress resulting from the difference in thermal expansion coefficient causes the above-described warpage.
  • the base material layer 12 made of the same material as the second base material layer 12 (B) occupies a large proportion of the thickness, the first base material layer 12 (A) having a small thickness is generated.
  • the compressive stress itself is reduced.
  • the compressive stress which arises from the 1st base material layer 12 (A) is disperse
  • the difference in compressive stress resulting from the coefficient difference can be alleviated, and the occurrence of warpage in the multilayer ceramic substrate 1 can be suppressed.
  • the base material layer 12 made of the same material occupying 90% or more of the thickness is the same as that of the second base material layer 12 (B) as in the above example, and the first base material. Even if it is made of the same material as the layer 12 (A), it may not be any of the first and second base material layers 12 (A) and 12 (B), but only the base material layer 12 located in the middle. .
  • FIGS. 3 and 4 are diagrams corresponding to FIGS. 1 and 2, respectively, for explaining a second example of the multilayer ceramic substrate manufactured by the manufacturing method according to the present invention. 3 and 4, elements corresponding to those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • the multilayer ceramic substrate 1a shown in FIG. 3 has a first main surface so that the surface electrode 9 is formed on the first main surface 7 and the thick film resistor 5 is electrically connected to the surface electrode 9. 7 is formed. Therefore, as shown in FIG. 4, in the unfired multilayer ceramic substrate 11a in the unfired composite laminate 10a, the unfired surface electrode 19 and the thick film resistor 15 are formed on the first main surface 17. Is done.
  • the first main surface 7 or 17 side is a surface electrode more than the second main surface 8 or 18 side.
  • the total area is small. That is, the total area of the surface electrode 9 or the unfired surface electrode 19 formed on the first principal surface 7 or 17 of the multilayer ceramic substrate 1a or the unfired multilayer ceramic substrate 11a is the second principal surface 8 or 18 is smaller than the total area of the surface electrode 6 or the unfired surface electrode 16 formed on the surface 18.
  • an unfired composite laminate 10 having a structure as shown in FIG. 2 was prepared, and then a multilayer ceramic substrate 1 having a structure as shown in FIG. 1 was prepared as a sample.
  • the unfired multilayer ceramic substrate 11 includes the first base material layer 12 (A) and the second base material layer 12 (B). All were set to have the same crystallization temperature as that of the second base material layer 12 (B). Therefore, in the following description of the experimental examples, the term “first base layer” refers only to the first base layer 12 (A) shown in FIG. As for, a layer including not only the second base material layer 12 (B) shown in FIG. 2 but also the other base material layer 12 is referred to as a “second base material layer”.
  • an unfired multilayer ceramic substrate is produced by laminating a plurality of ceramic green sheets in a predetermined order, and further, constraining layers are disposed on both main surfaces of the unfired multilayer ceramic substrate, and the lamination direction To obtain an unfired composite laminate.
  • the ceramic green sheet which should become an unbaked 1st and 2nd base material layer was obtained by shape
  • the ceramic slurry is composed of CaO—Al 2 O 3 —SiO 2 —B 2 O 3 glass having a softening temperature of about 720 ° C., alumina powder, and seed crystals in a predetermined ratio with a solvent, a dispersant, an organic binder, and a plastic. It was prepared by mixing thoroughly with the agent.
  • As the seed crystal anorthite seed crystal powder was used. And in the ceramic slurry for forming each of the first and second substrate layers, the seed crystal addition amount as shown in Table 1 is adopted, and the crystallization temperature of the glass is adjusted as shown in Table 1 did.
  • the thickness of the ceramic green sheet to be each of the first and second substrate layers was set to be the thickness after firing shown in Table 1.
  • a paste containing Ag as a conductive component was used.
  • the resistor paste for forming the thick film resistor a mixture obtained by mixing ruthenium dioxide powder and glass powder and further adding a vehicle component was used.
  • the constraining layer is formed into a green sheet by forming a slurry of alumina powder mixed with a solvent, a dispersant, a binder and a plasticizer into a sheet, and these green sheets are arranged on both main surfaces of the unfired ceramic substrate. Was formed.
  • the unfired composite laminate was fired at a predetermined temperature profile to obtain a sintered multilayer ceramic substrate.
  • the constraining layer was not sintered in this firing step, was in a porous state, and was removed by ultrasonic cleaning.
  • the generation rate of the reaction layer is an evaluation of the area ratio of the reaction layer generated in a 100 mm ⁇ 100 mm region of the multilayer ceramic substrate according to the sample.
  • the warp was positive when the end of the multilayer ceramic substrate was warped toward the first base layer.
  • the crystallization temperature of the second base material layer is lower than that of the first base material layer, and the difference between the crystallization temperatures is 1 ° C. or more and 15 ° C. or less.
  • the difference in seed crystal addition amount between the first base material layer and the second base material layer is 0.04 wt% or more and 0.11 wt% or less, and the thickness of the base material layer made of the same material Satisfies the condition that the ratio is 90% or more.
  • the crystallization temperature of the second base material layer is lower than that of the first base material layer, so that a favorable result is obtained in the generation rate of the reaction layer.
  • the difference in the crystallization temperature between the first substrate layer and the second substrate layer is as large as 20.6 ° C., and the difference in the amount of seed crystal addition is as large as 0.17% by weight. Cracks are generated and warping is large. However, since the warpage is smaller than 300 ⁇ m, the product can be used without any problem.
  • sample 9 the reaction layer is generated in the second base material layer. This is presumed to be because the crystallization temperature is higher than that of Samples 1-6.

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Abstract

 いわゆる無収縮プロセスを適用する多層セラミック基板の製造方法において、第1の主面側の表面電極の総面積が第2の主面側のそれよりも小さい場合であっても、第1の主面側と第2の主面側とでガラスの軟化温度から結晶化温度までの時間のバランスを良好なものとし、それによって、結晶化温度を下げて反応層の発生を抑制しても、すべての基材層について緻密化が図れ、かつクラックや反りが発生しないようにする。  未焼成の多層セラミック基板(11)に備える複数の基材層12のうち、第1の主面(17)を与える第1の基材層(12(A))に含まれるガラス材料よりも、表面電極(16)の総面積が大きい第2の主面(18)を与える第2の基材層(12(B))に含まれるガラス材料の方の結晶化温度を低くする。

Description

多層セラミック基板の製造方法
 この発明は、多層セラミック基板の製造方法に関するもので、特に、いわゆる無収縮プロセスを適用する多層セラミック基板の製造方法に関するものである。
 たとえば特開平4-243978号公報(特許文献1)に記載されるように、いわゆる無収縮プロセスを適用して多層セラミック基板を製造するに当たっては、低温焼結セラミック材料を主成分とする未焼成の積層された複数の基材層をもって構成される未焼成の多層セラミック基板が用意されるとともに、上記低温焼結セラミック材料の焼結温度では実質的に焼結しない難焼結性セラミック粉末を主成分とする拘束層が上記未焼成の多層セラミック基板のたとえば両主面上に配置される。
 次いで、上述の未焼成の多層セラミック基板および拘束層からなる、未焼成の複合積層体が、上記低温焼結セラミック材料の焼結温度で焼成される。これによって、拘束層によって挟まれた状態で、焼結した多層セラミック基板が得られる。
 上記の焼成工程において、拘束層に含まれる難焼結性セラミック粉末は実質的に焼結しないため、拘束層においては、収縮が実質的に生じない。このことから、拘束層が基材層を拘束し、そのため、基材層は、厚み方向にのみ実質的に収縮するが、主面方向での収縮が抑制される。その結果、得られた多層セラミック基板においては、不均一な変形がもたらされにくくなり、多層セラミック基板の平面方向の形状および寸法についての精度を向上させることができる。
 次に、上述した拘束層が除去され、それによって、目的とする多層セラミック基板が取り出される。このとき、拘束層はポーラスな状態であるので、容易に除去することができる。
 以上のような無収縮プロセスにおいて、基材層と拘束層との界面に反応層が生じることが知られている。反応層とは、基材層に含まれるガラスが拘束層に浸み上がって拘束層を構成する無機材料と化学的に反応して生成されたものである。反応層は、化学的に反応して生成されたものであるため、ポーラスな拘束層に比べて除去されにくく、得られた多層セラミック基板上に少し残ることがある。特に、反応層が表面電極上に残った場合には、表面電極に対するめっき性やワイヤボンディング性が低下し、実装不良が生じやすくなるという問題を引き起こす。そこで、ガラスの浸み上がりを抑えて、反応層の発生を抑制することが望まれる。
 この点に関して、たとえば特開平6-171976号公報(特許文献2)および特開2001-114556号公報(特許文献3)には、基材層の全体に種結晶を添加することで安定した結晶化温度を得ることができる、との開示がある。
 そこで、これら特許文献2および3に記載の技術を前述の特許文献1に記載の無収縮プロセスに適用すれば、種結晶を添加することによって基材層での結晶化温度を低下させることができる。これにより、基材層から拘束層へのガラスの浸み上がりを少なくするように調整でき、反応層の発生をある程度抑制することができる。なぜなら、ガラスの浸み上がりは、ガラスの軟化温度から結晶化温度までに流動するガラス量によって影響されるからである。
 しかし、特許文献2および3に記載されたような基材層の全体に均等量をもって種結晶を添加する技術を、特許文献1に記載の無収縮プロセスに適用した場合、次のような問題が生じることがある。
 多層セラミック基板の少なくとも一方主面上には、通常、表面電極が形成される。この表面電極の総面積に関して、多層セラミック基板の一方主面側と他方主面側とで互いに同じであることは稀である。表面電極の総面積が、多層セラミック基板の一方主面側と他方主面側とで互いに異なると、多層セラミック基板の一方主面と他方主面とで、軟化温度から結晶化温度までの時間が互いに異なるという状況がもたらされる。より具体的には、多層セラミック基板の一方主面と他方主面とで、結晶化温度については互いに同じであるが、軟化温度が互いに異なるという状況がもたらされる。これは、表面電極付近では、焼成時に金属が拡散して基材層に含まれるガラスの軟化温度を下げるように作用するため、表面電極の総面積がより大きい主面側において、軟化温度がより下げられることになるからである。
 そこで、表面電極の総面積が、たとえば第1の主面側で小さく、第2の主面側で大きい場合、反応層の発生を抑制するためには、表面電極の総面積が大きい第2の主面に合わせて結晶化温度を調整することになるが、そうすると、表面電極の総面積が小さい第1の主面においては軟化温度から結晶化温度までの時間が短くなりすぎ、緻密化しない間に結晶化が始まってしまい、第1の主面側には、ポアが多くポーラスな基材層ができてしまう。このような状態では、第1の主面を与える基材層の耐めっき性が低下してしまうばかりでなく、ポアにめっき液が浸入してしまい電気特性に悪影響を及ぼすことがある。
 なお、表面電極の総面積が多層セラミック基板の一方主面側と他方主面側とで互いに異なるということは、表面電極が多層セラミック基板の一方主面上にのみ形成され、他方主面上には形成されない場合も含む。
特開平4-243978号公報 特開平6-171976号公報 特開2001-114556号公報
 そこで、この発明の目的は、上述した問題を解決しながら、多層セラミック基板の主面上での反応層の発生を抑制し得る、多層セラミック基板の製造方法を提供しようとすることである。
 この発明は、ガラス材料を含む低温焼結セラミック材料を主成分とする未焼成の積層された複数の基材層を含む、未焼成の多層セラミック基板を備えるとともに、低温焼結セラミック材料の焼結温度では実質的に焼結しない難焼結性セラミック粉末を主成分とする第1および第2の拘束層が、それぞれ、未焼成の多層セラミック基板の互いに対向する第1および第2の主面上に配置された、未焼成の複合積層体を作製する工程と、未焼成の複合積層体を低温焼結セラミック材料の焼結温度で焼成し、それによって、焼結した多層セラミック基板を得る工程と、第1および第2の拘束層を除去して、焼結した多層セラミック基板を取り出す工程とを備える、多層セラミック基板の製造方法に向けられる。ここで、低温焼結セラミック材料は、ガラス材料のみであってもよく、ガラス材料とセラミック材料とを含むものであってもよい。
 また、この発明では、上述の未焼成の多層セラミック基板の第1および第2の主面の少なくとも一方上には表面電極が形成され、表面電極の総面積は、第1の主面側が第2の主面側よりも小さいことが前提となる。
 このような多層セラミック基板の製造方法において、前述した技術的課題を解決するため、この発明では、未焼成の多層セラミック基板に備える複数の基材層は、第1の主面を与える第1の基材層と第2の主面を与える第2の基材層とを少なくとも備え、第2の基材層に含まれるガラス材料は、第1の基材層に含まれるガラス材料よりも、結晶化温度が低いことを特徴としている。
 なお、第1の基材層と第2の基材層との間で結晶化温度にどの程度の差を設ければよいかについては、一義的に決定され得るものではなく、表面電極の総面積にどの程度の差があるか等を考慮して決定される。
 また、上述したガラス材料は、未焼成の段階でガラスの状態となっているものに限らず、焼成段階でガラスを生成し得るものであってもよい。
 この発明において、第1の基材層に含まれるガラス材料の結晶化温度と第2の基材層に含まれるガラス材料の結晶化温度との差は、1℃以上かつ15℃以下であることが好ましい。
 また、第2の基材層は種結晶を含むことが好ましい。この好ましい実施態様において、第1の基材層も種結晶を含む場合、第1の基材層に含まれる種結晶の量は、第2の基材層に含まれる種結晶の量よりも少ないことが好ましい。なお、種結晶とは、結晶化を促すために添加する結晶のことである。
 第1の基材層に含まれる種結晶の量と第2の基材層に含まれる種結晶の量との差は、0.04重量%以上かつ0.11重量%以下であることが好ましい。
 未焼成の多層セラミック基板に備える複数の基材層の合計厚みの9割以上の厚みを占める基材層は、同一の材料からなることが好ましい。
 第1の基材層に含まれるガラス材料と第2の基材層に含まれるガラス材料とは、組成の点で、互いに同じであることが好ましい。
 表面電極はAgを含むことが好ましい。
 この発明によれば、表面電極の総面積がより大きい第2の主面を与える第2の基材層に含まれるガラス材料の結晶化温度が、表面電極の総面積がより小さい第1の主面を与える第1の基材層に含まれるガラス材料の結晶化温度よりも低くされるので、第2の基材層においては、表面電極からの金属の拡散によってガラスの軟化温度がより下げられる分を補償するだけの低い結晶化温度を有していることになる。
 言い換えると、表面電極の総面積がより小さい第1の主面を与える第1の基材層に含まれるガラス材料の結晶化温度が、表面電極の総面積がより大きい第2の主面を与える第2の基材層に含まれるガラス材料の結晶化温度よりも高くされるので、第1の基材層においては、表面電極からの金属の拡散によってガラスの軟化温度が下げられる程度が低い分、比較的高い結晶化温度を有していることになる。
 よって、軟化温度から結晶化温度までの時間を、第1の基材層と第2の基材層とで互いに実質的に同じにしながら、言い換えると、第1の基材層と第2の基材層との間でガラスの流動量についてのバランスを良好なものとしながら、反応層の発生を抑制するために結晶化温度を下げることができる。
 したがって、結晶化温度を下げることによって反応層の発生を抑制するといった手段を問題なく採用できるとともに、基材層が緻密化しない間に結晶化が始まってしまうことを防止でき、多層セラミック基板に備えるすべての基材層について緻密化を図ることができる。
 この発明において、第1の基材層に含まれるガラス材料の結晶化温度と第2の基材層に含まれるガラス材料の結晶化温度との差が1℃以上であると、上述した効果をより確実に得ることができる。他方、この結晶化温度の差が15℃を超えると、第1の基材層と第2の基材層との間で焼結挙動の差が大きくなりすぎることによって、得られた多層セラミック基板において反りが発生したり、基材層間で剥がれやクラックが発生したりすることがあるが、結晶化温度の差を15℃以下とすることにより、このような不都合の発生を確実に防止することができる。
 第2の基材層が種結晶を含んでいると、ガラスが結晶化しやすくなるため、第2の基材層の結晶化温度を容易に低下させることができる。
 種結晶を添加することにより結晶化温度が安定化するため、第1の基材層に含まれる種結晶の量を前記第2の基材層に含まれる種結晶の量よりも少なくしながら、第1の基材層においても種結晶を含むようにされると、第1および第2の基材層の双方について、結晶化温度の調整が容易になる。
 第1の基材層に含まれる種結晶の量と第2の基材層に含まれる種結晶の量との差が0.04重量%以上であると、第1の基材層に含まれるガラス材料の結晶化温度と第2の基材層に含まれるガラス材料の結晶化温度との差を確実に設けることができ、よって、この発明による効果をより確実に得ることができる。他方、上記種結晶の量の差が0.11重量%以下であると、第1の基材層と第2の基材層との間で焼結挙動の差が大きくなりすぎることを防止でき、よって、得られた多層セラミック基板において反りが発生したり、基材層間で剥がれやクラックが発生したりすることを確実に防止することができる。
 未焼成の多層セラミック基板に備える複数の基材層の合計厚みの9割以上の厚みを占める基材層が同一の材料からなると、9割以上の厚みを占める基材層が、多層セラミック基板全体としての熱膨張係数を実質的に支配することになる。よって、得られた多層セラミック基板において反りが発生することを抑制することができる。
 第1の基材層に含まれるガラス材料と第2の基材層に含まれるガラス材料とが、組成の点で、互いに同じであると、同時焼成により適しており、また、結晶化温度の調整がより容易になる。
 表面電極がAgを含むと、Agは拡散しやすいため、この発明の意義がより顕著なものとなる。
この発明による製造方法によって製造される多層セラミック基板の第1の例を図解的に示す断面図である。 図1に示した多層セラミック基板を製造するために作製される未焼成の複合積層体を図解的に示す断面図である。 この発明による製造方法によって製造される多層セラミック基板の第2の例を図解的に示す断面図である。 図3に示した多層セラミック基板を製造するために作製される未焼成の複合積層体を図解的に示す断面図である。
 まず、図1を参照して、この発明による製造方法によって製造される多層セラミック基板の構造について説明する。
 多層セラミック基板1は、積層された複数の基材層2を備えている。また、多層セラミック基板1は、配線導体を備えている。配線導体は、たとえばコンデンサまたはインダクタのような受動素子を構成したり、あるいは素子間の電気的接続のような接続配線を行なったりするためのものである。
 上記の配線導体には、多層セラミック基板1の内部に形成されるいくつかの内部電極3およびビアホール導体4がある。また、多層セラミック基板1の内部には、厚膜抵抗体5が形成されている。さらに、配線導体には、多層セラミック基板1の外表面上に形成されるいくつかの表面電極6がある。この実施形態では、表面電極6は、多層セラミック基板1の互いに対向する第1および第2の主面7および8のうち、第2の主面8上にのみ形成され、第1の主面7上には形成されていない。したがって、表面電極の総面積は、第1の主面7側が第2の主面8側よりも小さいということになる。
 上述した多層セラミック基板1の製造方法について、図2を参照して説明する。図1に示した多層セラミック基板1は、図2に示した未焼成の複合積層体10を焼成する工程を経て得られるものである。
 未焼成の複合積層体10は、多層セラミック基板1に対応する未焼成の多層セラミック基板11を備えるとともに、未焼成の多層セラミック基板11の互いに対向する第1および第2の主面17および18上にそれぞれ配置される第1および第2の拘束層21および22を備えている。
 また、未焼成の多層セラミック基板11は、基材層2に対応する未焼成の基材層12、内部電極3に対応する未焼成の内部電極13、ビアホール導体4に対応する未焼成のビアホール導体14、厚膜抵抗体5に対応する未焼成の厚膜抵抗体15および表面電極6に対応する未焼成の表面電極16を備えている。
 このような未焼成の複合積層体10を作製するため、典型的には、未焼成の基材層12となるべきセラミックグリーンシート、各々未焼成の内部電極13、ビアホール導体14および表面電極16を形成するための導電性ペースト、未焼成の厚膜抵抗体15を形成するための抵抗体ペースト、ならびに拘束層21および22となるべき拘束層用グリーンシートが用意される。これらグリーンシートの成形には、たとえばドクターブレード法が用いられる。
 未焼成の基材層12となるべきセラミックグリーンシートは、ガラス材料を含む低温焼結セラミック材料を主成分としている。他方、拘束層用グリーンシートは、上記低温焼結セラミック材料の焼結温度では実質的に焼結しない難焼結性セラミック粉末を主成分としている。また、上述の導電性ペーストは、たとえばAg、Cu、Auなどの低融点金属を主成分としている。また、上述の抵抗体ペーストは、たとえば二酸化ルテニウム粉末とガラス粉末とを主成分としている。
 次に、未焼成のビアホール導体14を形成するため、特定のセラミックグリーンシートに貫通孔が設けられ、そこに導電性ペーストが充填される。また、各々未焼成の内部電極13および表面電極16を形成するため、特定のセラミックグリーンシート上に導電性ペーストが印刷される。また、未焼成の厚膜抵抗体15を形成するため、特定のセラミックグリーンシート上に抵抗体ペーストが印刷される。
 次に、これらセラミックグリーンシートが所定の順序で積層され、それによって、未焼成の多層セラミック基板11が得られる。そして、拘束層用グリーンシートが、未焼成の多層セラミック基板11の第1および第2の主面17および18上にそれぞれ積層され、第1および第2の拘束層21および22が形成される。
 上述した積層工程の途中および積層工程を終えた段階で、必要に応じて、プレス工程が実施される。
 なお、上述したような予め用意されたグリーンシートを積層する方法に代えて、印刷工程を繰り返すことによって、未焼成の多層セラミック基板11、さらには未焼成の複合積層体10を作製するようにしてもよい。
 次に、未焼成の基材層12に含まれる低温焼結セラミック材料の焼結温度にて、上述した未焼成の複合積層体10が焼成される。この焼成工程において、拘束層21および22は、実質的に焼結しないため、未焼成の多層セラミック基板11の主面方向での収縮を抑制するように作用する。その結果、得られた多層セラミック基板1の寸法精度が高められる。
 次に、拘束層21および22が除去されることによって、図1に示した多層セラミック基板1が取り出される。焼成工程を終えたとき、拘束層21および22はポーラスな状態となっているので、これらを容易に除去することができる。
 前述した焼成工程において、未焼成の多層セラミック基板11に備える未焼成の基材層12、特に、第1の主面17を与える第1の基材層12(A)および第2の主面18を与える第2の基材層12(B)に含まれるガラスは、拘束層21および22に浸み上がって拘束層21および22を構成する無機材料と化学的に反応し、それによって、反応層が生成される。
 このような反応層は、前述したような問題を引き起こすため、その発生を抑制することが望まれ、そのため、特に第1および第2の基材層12(A)および12(B)には、種結晶が添加される。種結晶としては、好ましくは、焼成後の基材層2と同じ材質の焼結体を粉砕したものが用いられるが、結晶化を促進できるものであれば異なる結晶を種結晶として用いることもできる。種結晶の添加は、基材層12(A)および12(B)におけるガラスの結晶化温度を低下させるように作用する。そのため、上述したガラスの浸み上がりが生じるガラスの軟化温度から結晶化温度までの時間を短くすることができ、その結果、反応層の生成を抑制することができる。
 他方、前述したように、多層セラミック基板1において、表面電極6は、第2の主面8上にのみ形成され、第1の主面7上には形成されていない。未焼成の多層セラミック基板11について言えば、図2に示すように、未焼成の表面電極16は、第2の主面18上にのみ形成され、第1の主面17上には形成されていない。したがって、表面電極の総面積は、第1の主面17側が第2の主面18側よりも小さい。
 焼成工程において、未焼成の表面電極16付近では、表面電極16に含まれる金属が拡散して、基材層12に含まれるガラスの軟化温度を下げるように作用する。特に、表面電極16がAgを含む場合、Agは拡散しやすい性質を有している。前述したように、表面電極16は、第2の主面上にのみ形成されているため、第2の基材層12(b)側において金属の拡散が生じ、そのため、この第2の基材層12(b)に含まれるガラスの軟化温度が下げられてしまう。したがって、前述したように、結晶化温度が下げられたにもかかわらず、第2の基材層12(B)では、軟化温度も下げられてしまい、その結果、軟化温度から結晶化温度までの時間が短くならず、反応層の生成が抑制されない。
 別の観点からいうと、軟化温度が下げられてしまう第2の基材層12(B)に合わせて結晶化温度を下げるように調整すると、第1の基材層12(A)においては軟化温度から結晶化温度までの時間が短くなりすぎ、緻密化しない間に結晶化が始まってしまい、第1の基材層12(A)がポーラスな状態となってしまう。
 これらの問題を解消するため、第2の基材層12(B)に含まれるガラス材料は、第1の基材層12(A)に含まれるガラス材料よりも、結晶化温度が低くされる。これによって、第1の基材層12(A)と第2の基材層12(B)との間でガラスの流動量についてのバランスを良好なものとすることができ、反応層の発生を抑制しながら、多層セラミック基板1に備えるすべての基材層2について緻密化を図ることができる。
 上述した結晶化温度に関して、第1の基材層12(A)に含まれるガラス材料の結晶化温度と第2の基材層12(B)に含まれるガラス材料の結晶化温度との差は、1℃以上かつ15℃以下であることが好ましい。結晶化温度の差が1℃以上であると、上述した効果をより確実に得ることができ、他方、15℃以下であると、第1の基材層12(A)と第2の基材層12(B)との間で焼結挙動の差が大きくなりすぎることがなく、よって、得られた多層セラミック基板1において反りが発生したり、基材層2間で剥がれやクラックが発生したりすることを確実に防止することができるからである。
 前述した種結晶は、未焼成の第2の基材層12(B)においてのみ含んでいてもよいが、好ましくは、未焼成の第1の基材層12(A)においても含まれる。この場合、第1の基材層12(A)に含まれる種結晶の量は、第2の基材層12(B)に含まれる種結晶の量よりも少なくされる。このように、第1および第2の基材層12(A)および12(B)の双方に種結晶を含ませながら、種結晶の量に差を設けることにより、第1および第2の基材層12(A)および12(B)の各々の結晶化温度の調整が容易になる。
 種結晶の量に関して、第1の基材層12(A)に含まれる種結晶の量と第2の基材層12(B)に含まれる種結晶の量との差は、0.04重量%以上かつ0.11重量%以下であることが好ましい。この種結晶の量の差が0.04重量%以上であると、第1の基材層12(A)と第2の基材層12(B)との間でガラス材料の結晶化温度の差を確実に設けることができ、他方、差が0.11重量%以下であると、第1の基材層12(A)と第2の基材層12(B)との間で焼結挙動の差が大きくなりすぎることを防止でき、その結果、多層セラミック基板1において反りが発生したり、基材層2間で剥がれやクラックが発生したりすることを確実に防止することができるからである。
 未焼成の第1の基材層12(A)に含まれるガラス材料と未焼成の第2の基材層12(B)に含まれるガラス材料とは、組成の点で、互いに同じであることが好ましい。より好ましくは、未焼成の多層セラミック基板11に備えるすべての未焼成の基材層12に含まれるガラス材料の組成が共通とされる。これによって、同時焼成により適した状態を与えることができ、また、結晶化温度の調整がより容易になる。
 また、未焼成の多層セラミック基板11に備える複数の基材層12の合計厚みの9割以上の厚みを占める基材層12については、同一の材料からなることが好ましい。たとえば、未焼成の多層セラミック基板11に備える複数の基材層12において、第1の基材層12(A)のみが第2の基材層12(B)を含む他の基材層12とは材料が異なり、かつ第2の基材層12(B)を含む他の基材層12がすべて同一の材料からなる場合、第1の基材層12(A)がより厚くなるにつれて、反りが発生しやすくなる。ここで、反りが発生するのは、次の理由による。
 種結晶の添加量が比較的多い第2の基材層12(B)は、第1の基材層12(A)よりも析出結晶相の熱膨張係数に応じて熱膨張係数が変化するが、その熱膨張係数差から生じる圧縮応力の違いが上述の反りの原因となる。
 前述したように、第2の基材層12(B)と同一の材料からなる基材層12が厚みの多くの割合を占めると、厚みの薄い第1の基材層12(A)から生じる圧縮応力自体は小さくなる。また、厚みの多くの割合を占める第2の基材層12(B)と同一材料の基材層12によって、第1の基材層12(A)から生じる圧縮応力が分散される。したがって、同一材料からなる基材層12が9割以上の厚みを占めると、この基材層12が、多層セラミック基板1全体としての熱膨張係数を実質的に支配することになるので、熱膨張係数差から生じる圧縮応力の差を緩和することができ、多層セラミック基板1において反りが発生することを抑制することができる。
 なお、9割以上の厚みを占める同一材料からなる基材層12は、上述の例のように、第2の基材層12(B)と同一材料である場合のほか、第1の基材層12(A)と同一材料とされても、第1および第2の基材層12(A)および12(B)のいずれでもなく、中間に位置する基材層12のみとされてもよい。
 図3および図4は、それぞれ、図1および図2に対応する図であって、この発明による製造方法によって製造される多層セラミック基板の第2の例を説明するためのものである。図3および図4において、図1および図2に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
 図3に示した多層セラミック基板1aは、その第1の主面7上に表面電極9が形成され、厚膜抵抗体5が表面電極9と電気的に接続されるように第1の主面7上に形成されることを特徴としている。そのため、図4に示すように、未焼成の複合積層体10aにおける未焼成の多層セラミック基板11aにおいて、その第1の主面17上に、未焼成の表面電極19および厚膜抵抗体15が形成される。
 図3に示した多層セラミック基板1aまたは図4に示した未焼成の多層セラミック基板11aの場合においても、第1の主面7または17側が第2の主面8または18側よりも表面電極の総面積が小さいという関係を有している。すなわち、多層セラミック基板1aまたは未焼成の多層セラミック基板11aの第1の主面7または17上に形成された表面電極9または未焼成の表面電極19の総面積は、第2の主面8または18上に形成された表面電極6または未焼成の表面電極16の総面積よりも小さい。
 図3に示した多層セラミック基板1aおよび図4に示した未焼成の複合積層体10aについてのその他の構成は、図1に示した多層セラミック基板1および図2に示した未焼成の複合積層体10の場合と実質的に同様である。
 次に、この発明による効果を確認するために実施した実験例について説明する。
 この実験例では、図2に示すような構造の未焼成の複合積層体10を作製した上で、図1に示すような構造の多層セラミック基板1を試料として作製した。
 また、この実験例では、未焼成の多層セラミック基板11において、第1の基材層12(A)と第2の基材層12(B)とを備えるが、その他の基材層12については、すべて、第2の基材層12(B)と同様の結晶化温度を有するように設定した。したがって、以下の実験例の説明において、「第1の基材層」というときは、図2に示した第1の基材層12(A)のみを指すが、「第2の基材層」については、図2に示した第2の基材層12(B)だけでなく、他の基材層12をも含めたものを「第2の基材層」と呼ぶことにする。
 まず、複数のセラミックグリーンシートを所定の順序で積層することによって、未焼成の多層セラミック基板を作製し、さらに、この未焼成の多層セラミック基板の両主面上に拘束層を配置し、積層方向にプレスすることによって、未焼成の複合積層体を得た。
 ここで、未焼成の第1および第2の基材層となるべきセラミックグリーンシートは、所定のセラミックスラリーをドクターブレード法によってシート状に成形することによって得た。上記セラミックスラリーは、軟化温度が約720℃のCaO‐Al‐SiO‐B系ガラスとアルミナ粉末と種結晶とを所定の割合で、溶剤、分散剤、有機バインダおよび可塑剤とともに十分に混合することによって作製した。上記種結晶としては、アノーサイト種結晶粉末を用いた。そして、第1および第2の基材層の各々を形成するためのセラミックスラリーにおいて、表1に示すような種結晶添加量を採用し、上記ガラスの結晶化温度を表1に示すように調整した。
 また、第1および第2の基材層の各々となるべきセラミックグリーンシートの厚みは、表1に示した焼成後厚みとなるように設定した。
 内部電極、ビアホール導体および表面電極を形成するための導電性ペーストとしては、Agを導電成分とするものを用いた。また、厚膜抵抗体を形成するための抵抗体ペーストとしては、二酸化ルテニウム粉末とガラス粉末とを混合し、さらにビヒクル成分を加えて混合したものを用いた。
 また、拘束層は、アルミナ粉末に、溶剤、分散剤、バインダおよび可塑剤を配合したスラリーをシート状に成形してグリーンシートとし、これらグリーンシートを未焼成のセラミック基板の両主面上に配置することにより形成した。
 次に、未焼成の複合積層体を、所定の温度プロファイルで焼成し、焼結した多層セラミック基板を得た。拘束層は、この焼成工程において焼結せず、ポーラスな状態となっており、超音波洗浄によって除去した。
 次に、得られた各試料に係る多層セラミック基板について、表1に示すように、反応層の発生率、クラックの有無および反りを評価した。反応層の発生率は、試料に係る多層セラミック基板の100mm×100mmの領域内で生成された反応層の面積割合を評価したものである。また、反りは、多層セラミック基板の端部が第1の基材層側に反り上がる方向をプラスとした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 試料1~6において、反応層の発生率、クラックおよび反りのすべてについて良好な結果が得られている。これら試料1~6では、結晶化温度については、第1の基材層よりも第2の基材層の方が低く、これら結晶化温度の差は1℃以上かつ15℃以下であり、第1の基材層と第2の基材層との間での種結晶添加量の差が0.04重量%以上かつ0.11重量%以下であり、同一の材料からなる基材層の厚みの割合が9割以上であるという条件を満たしている。
 また、試料7では、結晶化温度については第1の基材層よりも第2の基材層の方が低いため、反応層の発生率においては良好な結果が得られている。しかし、第1の基材層と第2の基材層との間での結晶化温度の差が20.6℃と大きく、種結晶添加量の差が0.17重量%と大きいため、ややクラックが発生し、反りが大きくなっている。ただし、反りは300μmよりも小さいため製品としては問題なく用いることができる。
 試料8においても、結晶化温度については第1の基材層よりも第2の基材層の方が低いため、反応層の発生率においては良好な結果が得られている。ただし、比較的大きな反りが生じている。これは、同一の材料からなる基材層が9割以上の厚みを占めていないからであると推測される。
 これらに対して、試料9では、反応層が第2の基材層において発生している。これは、結晶化温度が試料1~6の場合よりも高いからであると推測される。
1,1a 多層セラミック基板
2 基材層
6,9 表面電極
7,17 第1の主面
8,18 第2の主面
10,10a 未焼成の複合積層体
11,11a 未焼成の多層セラミック基板
12 未焼成の基材層
12(A) 未焼成の第1の基材層
12(B) 未焼成の第2の基材層
16,19 未焼成の表面電極
21 第1の拘束層
22 第2の拘束層

Claims (8)

  1.  ガラス材料を含む低温焼結セラミック材料を主成分とする未焼成の積層された複数の基材層を含む、未焼成の多層セラミック基板を備えるとともに、前記低温焼結セラミック材料の焼結温度では実質的に焼結しない難焼結性セラミック粉末を主成分とする第1および第2の拘束層が、それぞれ、前記未焼成の多層セラミック基板の互いに対向する第1および第2の主面上に配置された、未焼成の複合積層体を作製する工程と、
     前記未焼成の複合積層体を前記低温焼結セラミック材料の焼結温度で焼成し、それによって、焼結した多層セラミック基板を得る工程と、
     前記第1および第2の拘束層を除去して、前記焼結した多層セラミック基板を取り出す工程と
    を備える、多層セラミック基板の製造方法であって、
     前記未焼成の多層セラミック基板の前記第1および第2の主面の少なくとも一方上には表面電極が形成され、前記表面電極の総面積は、前記第1の主面側が前記第2の主面側よりも小さく、
     前記未焼成の多層セラミック基板に備える複数の前記基材層は、前記第1の主面を与える第1の基材層と前記第2の主面を与える第2の基材層とを少なくとも備え、
     前記第2の基材層に含まれるガラス材料は、前記第1の基材層に含まれるガラス材料よりも、結晶化温度が低いことを特徴とする、
    多層セラミック基板の製造方法。
  2.  前記第1の基材層に含まれるガラス材料の結晶化温度と前記第2の基材層に含まれるガラス材料の結晶化温度との差は、1℃以上かつ15℃以下であ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.  前記第2の基材層は種結晶を含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の多層セラミック基板の製造方法。
  4.  前記第1の基材層は種結晶を含み、前記第1の基材層に含まれる種結晶の量は、前記第2の基材層に含まれる種結晶の量よりも少ないことを特徴とする、請求項3に記載の多層セラミック基板の製造方法。
  5.  前記第1の基材層に含まれる種結晶の量と前記第2の基材層に含まれる種結晶の量との差は、0.04重量%以上かつ0.11重量%以下であることを特徴とする請求項4に記載の多層セラミック基板の製造方法。
  6.  前記未焼成の多層セラミック基板に備える複数の前記基材層の合計厚みの9割以上の厚みを占める前記基材層は、同一の材料からなることを特徴とする、請求項1ないし5のいずれかに記載の多層セラミック基板の製造方法。
  7.  前記第1の基材層に含まれるガラス材料と前記第2の基材層に含まれるガラス材料とは、互いに同じ組成であることを特徴とする、請求項1ないし6のいずれかに記載の多層セラミック基板の製造方法。
  8.  前記表面電極はAgを含むことを特徴とする、請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の多層セラミック基板の製造方法。
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