JP2005159038A - Low temperature fired ceramic substrate manufacturing method - Google Patents
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Abstract
【課題】セラミック基板の焼成温度では焼結しない無機組成物よりなる拘束シートをグリーンシート積層体の少なくとも一方の表面に積層し焼成処理を行う多層セラミック基板の製造方法において、連続炉で焼成を行う際でも基板内の寸法ばらつきを抑制し、高い寸法精度を有するセラミック基板を得るためのセラミック基板の製造方法を提供する。
【解決手段】積層体4の表面に設ける拘束用のシート5は、無機組成物の充填率を、可動ベルトの進行方向に対して、後端側から先端側にかけて徐々に小さくした。
【選択図】図2In a method for manufacturing a multilayer ceramic substrate, a constraining sheet made of an inorganic composition that does not sinter at the firing temperature of the ceramic substrate is laminated on at least one surface of a green sheet laminate and fired in a continuous furnace. In particular, a method of manufacturing a ceramic substrate for obtaining a ceramic substrate having high dimensional accuracy by suppressing dimensional variations in the substrate is provided.
The restraining sheet 5 provided on the surface of a laminate 4 has a filling rate of the inorganic composition gradually reduced from the rear end side to the front end side with respect to the moving direction of the movable belt.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、低温焼成セラミック基板の製造方法に関し、特に、多層配線基板及び半導体素子収納用パッケージなどを高寸法精度で形成するための低温焼成セラミック基板の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a low-temperature fired ceramic substrate, and more particularly to a method for producing a low-temperature fired ceramic substrate for forming a multilayer wiring board, a semiconductor element housing package, and the like with high dimensional accuracy.
近年、高集積化が進むICやLSI等の半導体素子を搭載する半導体素子収納用パッケージや、各種電子部品が搭載される混成集積回路装置等に適用される配線基板においては、高密度化、低抵抗化、小型軽量化が要求されており、アルミナ系セラミック材料に比較して低い誘電率が得られ、配線回路層としてCu等の低抵抗金属を用いることができることから、焼成温度が1000℃以下のいわゆる低温焼成セラミック配線基板が一層注目されている。 In recent years, in a wiring board applied to a package for housing a semiconductor element in which semiconductor elements such as IC and LSI, which have been highly integrated, are mounted, and a hybrid integrated circuit device in which various electronic components are mounted, the density and There is a demand for resistance and reduction in size and weight, and a low dielectric constant is obtained compared to alumina-based ceramic materials, and a low-resistance metal such as Cu can be used as a wiring circuit layer. The so-called low-temperature fired ceramic wiring board has attracted more attention.
また、配線基板の高密度化が進むのに伴い、寸法の高精度化に対する要求も強くなっている。低温焼成セラミックスは、アルミナ系セラミック材料等に比較して低い温度で焼成が行える事から、例えば、下記の特許文献1のような焼成方法が提案されている。
In addition, as the density of wiring boards increases, the demand for higher dimensional accuracy is also increasing. Since low-temperature fired ceramics can be fired at a lower temperature than alumina-based ceramic materials and the like, for example, a firing method as described in
この特許文献1に開示された焼成方法は、ガラス粉末やセラミックフィラーなどの無機成分を含む複数のグリーンシートを電極パターンとともに積層して構成した積層体を焼成する場合、この積層体の焼成温度では焼結しない無機組成物よりなるシートを、積層体の両面に積層して焼成処理を行うものであり、このようなシートにより積層体は面方向にはほとんど収縮せずに焼結することができ、より高い寸法精度を得る事ができる。
しかしながら、前記手法を連続炉に適用すると、可動ベルト上に載置した積層体の焼成収縮率が、この可動ベルトの炉内への入口側から出口側へ向かって、即ち、可動ベルトの進行方向に対し、後端側から先端側にかけて、徐々に小さくなるように収縮してしまい、結果として、基板内の収縮率のばらつきが大きくなるという問題があった。 However, when the above-described method is applied to a continuous furnace, the firing shrinkage rate of the laminated body placed on the movable belt is changed from the entrance side to the exit side of the movable belt into the furnace, that is, the traveling direction of the movable belt. On the other hand, there is a problem that the shrinkage gradually decreases from the rear end side to the front end side, and as a result, the variation in the shrinkage rate in the substrate increases.
従って、本発明は、セラミック基板の焼成温度では焼結しない無機組成物よりなる拘束用のシートをグリーンシート積層体の少なくとも一方の表面に積層し焼成処理を行う多層セラミック基板の製造方法において、連続炉で焼成を行う際でも基板内の寸法ばらつきを抑制し、高い寸法精度を有するセラミック基板を得るためのセラミック配線基板の製造方法を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a method for producing a multilayer ceramic substrate in which a restraining sheet made of an inorganic composition that does not sinter at the firing temperature of the ceramic substrate is laminated on at least one surface of the green sheet laminate and fired. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a ceramic wiring board for obtaining a ceramic substrate having high dimensional accuracy by suppressing dimensional variations in the substrate even when firing in a furnace.
本発明の低温焼成セラミック基板の製造方法は、少なくとも無機成分を含むグリーンシートに電極パターンおよびビアホール導体を形成し、同様に作製した所望枚数のグリーンシートを積層した積層体に、前記低温焼成セラミックの焼成温度では焼結しない無機組成物よりなるシートを積層体の表裏面に積層した後、該積層体を可動ベルトに載置し、所望温度に加熱された領域を通過させる事により焼成処理を行い、その後前記シートを取り除くことを特徴とする低温焼成セラミック基板の製造方法において、前記表面に設けられたシートは、前記無機組成物の充填率を、前記可動ベルトの進行方向に対して、後端側から先端側にかけて徐々に小さくしたことを特徴とする。 In the method for producing a low-temperature fired ceramic substrate of the present invention, an electrode pattern and a via-hole conductor are formed on a green sheet containing at least an inorganic component, and a laminate of a desired number of green sheets produced in the same manner is laminated. After laminating sheets made of an inorganic composition that does not sinter at the firing temperature on the front and back surfaces of the laminate, the laminate is placed on a movable belt and fired by passing through a region heated to a desired temperature. In the method of manufacturing a low-temperature fired ceramic substrate, the sheet is then removed, and the sheet provided on the surface has a filling rate of the inorganic composition with respect to a traveling direction of the movable belt. It is characterized by being gradually reduced from the side to the tip side.
本発明によれば、可動ベルトによる連続焼成において、上記のような拘束用のシートを用いることにより、積層体の焼成収縮率が、可動ベルトの進行方向に対し後端側から先端側にかけて徐々に小さくなることを抑制でき、結果として、基板内の収縮率のばらつきを小さくできる。 According to the present invention, in the continuous firing by the movable belt, by using the restraining sheet as described above, the firing shrinkage rate of the laminated body is gradually increased from the rear end side to the front end side with respect to the moving direction of the movable belt. As a result, it is possible to reduce the variation in the shrinkage rate in the substrate.
また、本発明では、前記拘束用のシートを、可動ベルトの進行方向の後端側から先端側の方向に均等に2等分したときに、無機組成物の高充填部に対する低充填部の比率を70〜95%とすることにより、可動ベルトの後端側から先端側にかけて変化する積層体の焼成収縮率の変化に合せることができ、これにより、基板内の収縮率のばらつきをさらに小さくできる。 In the present invention, when the restraining sheet is equally divided into two equal parts from the rear end side to the front end side in the moving direction of the movable belt, the ratio of the low filling portion to the high filling portion of the inorganic composition By setting the ratio to 70 to 95%, it is possible to match the change in the firing shrinkage rate of the laminate that changes from the rear end side to the front end side of the movable belt, thereby further reducing the variation in the shrinkage rate in the substrate. .
また、本発明によれば、積層体の上下両面に拘束用のシートを1層以上積層することにより、積層体を上下両面から均等に拘束でき、これにより積層体の上下両面の焼成収縮率を均等にできる。 Further, according to the present invention, by laminating one or more restraining sheets on the upper and lower surfaces of the laminate, the laminate can be evenly restrained from both the upper and lower surfaces, thereby reducing the firing shrinkage ratio of the upper and lower surfaces of the laminate. Can be even.
そして、本発明では、シートの厚みをt1、積層体の厚さをt2としたときに、片面で、t1/t2≧0.1の関係を満足するように厚く積層することにより、積層体に対するシートの拘束性を高めることができる。 In the present invention, when the thickness of the sheet is t1 and the thickness of the laminate is t2, the laminate is thickly laminated on one side so as to satisfy the relationship of t1 / t2 ≧ 0.1. The restraint property of the sheet can be improved.
また、シート中の無機組成物としてガラス粉末を含み、その含有量をグリーンシート中の無機成分の1〜15体積%とすることにより、焼成時のシートの積層体への密着性を適正化でき、拘束性を高めることができると同時に、焼成後のシートの除去も容易となる。 In addition, by including glass powder as the inorganic composition in the sheet and setting the content to 1 to 15% by volume of the inorganic component in the green sheet, the adhesion of the sheet to the laminate during firing can be optimized. The restraint property can be enhanced, and at the same time, the sheet after firing can be easily removed.
そして、シートの無収縮性を高めるための無機組成物は、何れも高融点のセラミックスが好ましく、Al2O3、SiO2、MgO、ZrO2、TiO2、MgAl2O3、ZnAl2O4、Mg2SiO4の少なくとも1種を主成分とするものである。 The inorganic composition for enhancing the non-shrinkage of the sheet is preferably a ceramic having a high melting point. Al 2 O 3 , SiO 2 , MgO, ZrO 2 , TiO 2 , MgAl 2 O 3 , ZnAl 2 O 4 , Mg 2 SiO 4 as a main component.
また、本発明の製法は、電極パターンが、Au、Ag、Cu、Pd、Ptの少なくとも1種を含有する金属焼結体あるいは金属箔からなるものを採用できる温度範囲で焼成可能なガラスセラミック基板を製造するのに好適である。 In addition, the manufacturing method of the present invention is a glass ceramic substrate that can be fired in a temperature range in which the electrode pattern can be a metal sintered body or metal foil containing at least one of Au, Ag, Cu, Pd, and Pt. It is suitable for manufacturing.
以下、本発明の低温焼成セラミック基板の製造方法について、図1に基づいて説明する。 Hereinafter, the manufacturing method of the low-temperature baking ceramic substrate of this invention is demonstrated based on FIG.
図1によれば、上記のような低温焼成セラミック基板は、(a)無機成分等の低温焼成セラミック組成物からなるグリーンシートを得る工程と、(b)グリーンシートに穴あけ加工を施し、ビアホールを形成し、ビアホールに導体ペーストを充填する工程と、(c)グリーンシート表面に、スクリーン印刷法等で、配線回路層を形成する工程と、(a)〜(c)工程を経て作製したグリーンシートを積層し、ガラスセラミック組成物よりなる積層体を作製する工程(d)と、(e)前記低温焼成セラミックスの焼成温度では焼結しない無機組成物よりなるシートを前記積層体の両面に積層する工程と、(a)〜(e)工程を経て作製した複合積層体を前記配線回路層を構成する金属導体の融点以下の温度で焼成する工程(f)と、(g)前記複合積層体から前記シートを除去する工程を経て製造される。以下に各工程毎に詳細に説明する。 According to FIG. 1, the low-temperature fired ceramic substrate as described above includes (a) a step of obtaining a green sheet made of a low-temperature fired ceramic composition such as an inorganic component, and (b) drilling the green sheet to form via holes. Forming and filling a via hole with a conductive paste; (c) forming a wiring circuit layer on the surface of the green sheet by a screen printing method; and green sheets produced through steps (a) to (c). And (e) laminating sheets of an inorganic composition that does not sinter at the firing temperature of the low-temperature fired ceramics on both sides of the laminate. Steps (f) and (g) firing the composite laminate produced through steps (a) to (e) at a temperature not higher than the melting point of the metal conductor constituting the wiring circuit layer. It is manufactured through a step of removing the sheet from engagement laminate. Hereinafter, each process will be described in detail.
(a)低温焼成セラミック組成物からなるグリーンシートを得る工程では、原料粉末としてガラス粉末とセラミックフィラー粉末を所定量秤量し、さらに有機バインダー、可塑剤、有機溶剤等を加えてスラリーを調製した後、ドクターブレード法、圧延法、プレス法等の周知の成形法によりシート状に成形して厚さ50〜500μmのセラミック配線基板をなすグリーンシート1を作製する。用いられるガラス成分としては、少なくともSiO2を含み、Al2O3、B2O3、ZnO、PbO、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属酸化物のうちの少なくとも1種以上を含有したものであって、例えば、SiO2−B2O3系、SiO2−B2O3−Al2O3系−MO系(但し、MはCa、Sr、Mg、BaまたはZnを示す)等のホウケイ酸ガラス、アルカリ珪酸ガラス、Ba系ガラス、Pb系ガラス、Bi系ガラス等が挙げられる。これらのガラスは焼成処理することによっても非晶質ガラスであるもの、また焼成処理によって、リチウムシリケート、クォーツ、クリストバライト、コ−ジェライト、ムライト、アノ−サイト、セルジアン、スピネル、ガ−ナイト、ウイレマイト、ドロマイト、ペタライト、ディオプサイドやその置換誘導体の結晶を少なくとも1種類を析出するものが用いられる。
(A) In the step of obtaining a green sheet comprising a low-temperature fired ceramic composition, a predetermined amount of glass powder and ceramic filler powder are weighed as raw material powders, and further an organic binder, plasticizer, organic solvent, etc. are added to prepare a slurry. Then, a
また、セラミックフィラーとしては、クォーツ、クリストバライト等のSiO2や、Al2O3、ZrO2、コージェライト、ムライト、フォルステライト、エンスタタイト、スピネル、マグネシア等が好適に用いられる。 As the ceramic filler, SiO 2 such as quartz and cristobalite, Al 2 O 3 , ZrO 2 , cordierite, mullite, forsterite, enstatite, spinel, magnesia and the like are preferably used.
(b)グリーンシートに穴あけ加工を施し、ビアホールを形成し、ビアホールに導体ペーストを充填する工程では、(a)で得たグリーンシート1に、レ−ザ−やマイクロドリル、パンチングなどにより、直径30〜300μmの貫通孔を形成し、その内部にビア用導体ペーストを充填し、ビアホール導体2を形成する。ビア用導体ペーストは、Au、Cu、Ag、Pd、Ptのうち少なくとも1種を主成分とする金属粉末に、アクリル樹脂などからなる有機バインダとテルピネオール、ジブチルフタレートなどの有機溶剤とを均質混合して形成される。有機バインダは、金属成分100質量%に対して、0.5〜15.0質量%、有機溶剤は、固形成分及び有機バインダ100質量%に対して、5〜100質量%の割合で混合されることが望ましい。なお、このビア用導体ペースト中には若干のセラミックフィラーやガラス成分等を添加してもよい。
(B) In the process of drilling a green sheet, forming a via hole, and filling the via hole with a conductive paste, the diameter of the
(c)グリーンシートの表面に、スクリーン印刷法等で、配線回路層を形成する工程では、ビアホール導体2を形成したグリーンシート1の表面にパターン用導体ペーストをスクリーン印刷法で配線パターン3を形成、あるいは金属箔を転写法によって電極パターン3を形成する。電極パターン3用の導体ペーストは、上記ビア用導体ペーストと同様の手法により作製され、必要に応じて成分や配合比率を変更することにより作製する。一方、金属箔を用いた転写法による電極パターン3の形成方法としては、まず高分子材料等からなる転写フィルム上に金属箔を接着した後、この金属箔の表面に鏡像のレジストを回路パターン上に塗布した後、エッチング処理およびレジスト除去を行って鏡像の配線回路を形成し、鏡像の配線回路を形成した転写フィルムを前記ビアホール導体2が形成されたグリーンシート1の表面に位置合わせして積層圧着した後、転写フィルムを剥がす事により、ビアホール導体2と接続した電極パターン3を具備するグリーンシート1を形成する。なお、上記印刷法と転写法による電極パターン3はいずれか一方のみでも、両者が混在していても差し支えない。
(C) In the step of forming a wiring circuit layer on the surface of the green sheet by screen printing or the like, a
(d)電極パターン3を形成したグリーンシート1を積層し、積層体を作製する工程では、同様にして得られた複数のグリーンシート1を積層圧着して積層体4を形成する。グリーンシート1の積層には、積み重ねられたグリーンシート1に熱と圧力を加えて熱圧着する方法、有機バインダ、可塑剤、溶剤等からなる接着剤をシート間に塗布して熱圧着する方法等が採用可能である。
(D) In the step of laminating the
(e)低温焼成セラミックスの焼成温度では焼結しない無機組成物よりなるシートを前記積層体の両面に積層する工程では、該シートを積層体4の両面に加圧積層して複合積層体6を作製する。
(E) In the step of laminating sheets made of an inorganic composition that does not sinter at the firing temperature of the low-temperature fired ceramics on both sides of the laminate, the sheets are pressed on both sides of the
本発明は、少なくともグリーンシートを積層した積層体4に拘束用のシート5を積層した複合積層体6を作製し、該複合積層体6を可動ベルトに載置し、所望温度に加熱された領域を通過させる事により焼成処理を行い、その後前記シート5を取り除くことを特徴とするものである。このような製法によれば、連続炉で焼成を行う際に、可動ベルトの進行方向に対して温度分布があるために収縮開始のタイミングがずれ、収縮率が徐々に小さくなる問題が生じるが、本発明のシート5を用いる事により、拘束力を調節する事ができ、連続炉を用いた場合でも面内の焼成収縮ばらつきを±0.05%以下に抑える事が可能になる。
The present invention produces a
前記シートは、Al2O3、SiO2、MgO、ZrO2、TiO2、MgAl2O4、ZnAl2O4、Mg2SiO4の少なくとも1種を主体とし、平均粒径0.5〜5μmの原料粉末が80〜99.5質量%、特に90〜97質量%、450〜950℃、特に650〜900℃に軟化点を有するガラス粉末1〜15質量%、特に3〜10質量%からなる。ここで、拘束用の前記シート5中にガラス成分、言い換えれば非晶質成分を1〜15質量%、特に3〜10質量%含有することが好ましい。これはガラス量が1質量%よりも少ないと、拘束用のシート5による積層体4の焼成収縮の拘束力が小さくなり寸法精度が悪化し、また焼成工程で積層体4からのガラス成分の拡散が顕著となり、焼結後の低温焼成セラミック基板7の表面にボイドが多数発生してしまうためである。また、ガラス量が15質量%より多いと、拘束用のシート5が焼成により収縮するため、積層体4の収縮を拘束することが困難となるとともに、焼結後の拘束用のシート5を低温焼成セラミック配線基板7から除去することが困難となるためである。
The sheet is mainly composed of at least one of Al 2 O 3 , SiO 2 , MgO, ZrO 2 , TiO 2 , MgAl 2 O 4 , ZnAl 2 O 4 and Mg 2 SiO 4 , and has an average particle size of 0.5 to 5 μm. The raw material powder comprises 80 to 99.5% by mass, particularly 90 to 97% by mass, 1 to 15% by mass, particularly 3 to 10% by mass of glass powder having a softening point at 450 to 950 ° C., particularly 650 to 900 ° C. . Here, it is preferable that the
また、拘束用のシート5に含まれるガラス成分としては、軟化点が積層体4の焼成温度以下で、かつ拘束用のシート5の有機成分の分解揮散温度よりも高いことが望ましい。具体的には、拘束用のシート5のガラスの軟化点は450〜950℃、特に650〜900℃であることが好ましい。ガラスの軟化点が450℃よりも低い場合には積層体4からの有機成分の除去時に軟化したガラスが有機成分の除去経路を塞ぐことになり、有機成分を完全に除去できなくなる恐れがある。
Moreover, as a glass component contained in the sheet |
一方、ガラスの軟化点が950℃を越える場合には、通常のグリーンシート積層体4の焼成条件ではグリーンシート1への結合剤として作用しなくなる。該ガラスは、前述したグリーンシート1に含まれるガラス成分と異なるものであっても良いが、積層体4のガラスの拡散を防止するうえでは同一のガラスを用いることが望ましい。
On the other hand, when the glass softening point exceeds 950 ° C., it does not act as a binder to the
以上の条件を満たす原料を調合し、スラリーを調製した後、ドクターブレード法によってシート状に成形するが、スラリーの乾燥を行う際に、乾燥ラインの進行方向に対して、左側、もしくは右側には乾燥を行い、それと逆側には乾燥を行わない事により、無機組成物10の充填率が徐々に変化する拘束用のシート5を得る事ができる。具体的には、拘束用のシート5の高充填部Hに対する低充填部Lの比率は70〜95%であることが望ましい。本発明の拘束用のシートの平面模式図を図2に示した。矢印は進行方法を示す。
After preparing the raw materials that satisfy the above conditions and preparing the slurry, it is formed into a sheet by the doctor blade method, but when drying the slurry, on the left side or the right side with respect to the direction of travel of the drying line By performing drying and not performing drying on the opposite side, it is possible to obtain a
ここで、積層体4に積層される拘束用のシート5の厚みt1は、片面だけで積層体4の厚さt2に対して、t1/t2≧0.1以上、最適には0.25以上であるのが望ましく、0.1よりも薄いと拘束力が低下する恐れがある。また有機成分の揮散を容易にしかつガラスセラミック基板7からの拘束用のシート5の除去性を考慮すれば、拘束用のシート5の厚さは800μm以下、最適には600μm以下であることが望ましい。
Here, the thickness t1 of the restraining
(f)作製した複合積層体6を前記金属導体の融点以下の温度で焼成する工程では、この複合積層体6を100〜800℃、特に400〜750℃で加熱処理して複合積層体6中の有機成分を分解除去した後、800〜1000℃で同時焼成する。このとき、配線パターン3およびビアホール導体2を、Cuを主成分とした場合には窒素雰囲気中で焼成する必要があり、Au、Ag、Pd、Ptを主成分とした場合には、焼成雰囲気は大気中でおこなうことができる。また、焼成後の冷却速度が早すぎると、低温焼成セラミック基板7と配線パターン3、拘束用のシート5の熱膨張差によるクラックが発生するために、冷却速度は400℃/hr以下であることが望ましい。また、焼成時には反りを防止するために複合積層体6上面に重しを載せる等して、荷重をかけてもよい。荷重は25Pa〜1MPa、特に50〜500Paが適当である。
(F) In the step of firing the prepared
ここで、焼成は量産性を考慮して連続炉で行うのが望ましいが、連続炉で焼成を行うと可動ベルトの進行方向に対して収縮率が徐々に小さくなる問題が生じる。しかし、本発明の拘束のシート5を用いて、この拘束用のシートの低充填部が可動ベルトの進行方向に対して前方になるように、複合積層体6を可動ベルトに載置することにより、連続炉で焼成を行った場合でも、面内の焼成収縮ばらつきを±0.05%以下に抑える事が可能になる。
Here, firing is preferably performed in a continuous furnace in consideration of mass productivity. However, when firing is performed in a continuous furnace, there arises a problem that the shrinkage rate gradually decreases with respect to the traveling direction of the movable belt. However, by using the
(g)前記複合積層体6から前記拘束用のシート5を除去する工程では、超音波洗浄、研磨、ウォータージェット、ケミカルブラスト、サンドブラスト、ウェットブラスト等の方法を用いて低温焼成セラミック基板7から拘束シート5を除去する。
(G) In the step of removing the restraining
これによって得られる低温焼成セラミック配線基板7は、焼成時の収縮が拘束用のシート5によって厚さ方向だけに抑えられているので、積層体4の面内収縮を0.05%以下に抑えることが可能となり、しかも、積層体4は拘束用のシート5によって全面にわたって均一にかつ確実に結合されているので、このシート5の一部剥離等によって反りや変形が起こるのを防止することができ、かつ拘束力を調節することが可能になる。それによって連続炉で焼成を行う際に発生する、可動ベルトの進行方向に対して、後端側から先端側にかけて収縮率が徐々に小さくなるという現象を防止することができ、面内での焼成収縮ばらつきを±0.05%以下に抑えることができる。こうして高い寸法精度を有する低温焼成セラミック基板7を得ることができる。
The low-temperature fired
本発明の低温焼成セラミック基板について、以下の実施例に基づき評価した。先ず、SiO2:50質量%、MgO:18.5質量%、CaO:26質量%、Al2O3:5.5質量%の組成を有する結晶化ガラス粉末を60質量%と、セラミックフィラー成分としてAl2O3を40質量%秤量しガラスセラミック組成物を作製した。それらに、有機バインダとしてアクリル樹脂、可塑剤としてDBP(ジブチルフタレ−ト)、溶媒としてトルエンとイソプロピルアルコ−ルを加えて調製したスラリ−を用いて、ドクタ−ブレ−ド法により厚さ200μmのグリ−ンシ−トを作製した。 The low-temperature fired ceramic substrate of the present invention was evaluated based on the following examples. First, 60% by mass of a crystallized glass powder having a composition of SiO 2 : 50% by mass, MgO: 18.5% by mass, CaO: 26% by mass, and Al 2 O 3 : 5.5% by mass, and a ceramic filler component As a result, 40% by mass of Al 2 O 3 was weighed to prepare a glass ceramic composition. Using a slurry prepared by adding an acrylic resin as an organic binder, DBP (dibutyl phthalate) as a plasticizer, and toluene and isopropyl alcohol as a solvent, a 200 μm thick grease is formed by a doctor blade method. A sheet was prepared.
次に、Cu粉末100質量%に対し、ガラス粉末12質量%を秤量し、それに有機バインダ−としてアクリル樹脂を、溶媒としてDBPを添加、混練して、ビアホール導体用ペースト試料を作製した。尚、前記ビアホール用ペースト試料中の有機バインダ量は、Cu粉末に対して12質量%であり、固形成分、有機バインダに対して36質量%の割合で溶剤を加えた。このCuペーストを、グリーンシートの所定個所に形成されたビアホールに充填した。 Next, 12% by mass of glass powder was weighed with respect to 100% by mass of Cu powder, and acrylic resin as an organic binder and DBP as a solvent were added and kneaded to prepare a via hole conductor paste sample. The amount of the organic binder in the via hole paste sample was 12% by mass with respect to the Cu powder, and the solvent was added at a ratio of 36% by mass with respect to the solid component and the organic binder. This Cu paste was filled in via holes formed at predetermined locations on the green sheet.
さらに、Cu粉末100質量%に対し、アルミナ粉末0.2質量%、ガラス粉末1質量%を秤量し、それに有機バインダとしてアクリル樹脂を、溶媒としてDBPを添加、混練して、パターン用Cuペースト試料を作製した。尚、有機バインダ−量は、主成分に対して15質量%であり、固形成分、有機バインダに対して13質量%の割合で溶剤を加えた。得られたCuペーストを先のビアホール導体用ペーストを充填したグリーンシートに、スクリーン印刷法で所定の電極パターンを形成した。このときの電極パターンの印刷厚みは10〜30μmとした。その後、それぞれ所望の電極パターンを形成したグリーンシートを5枚積層し、45℃、4MPaの条件で加圧積層し積層体を作製した。 Further, 0.2% by mass of alumina powder and 1% by mass of glass powder are weighed with respect to 100% by mass of Cu powder, and acrylic resin as an organic binder and DBP as a solvent are added and kneaded, and a Cu paste sample for pattern Was made. The amount of the organic binder was 15% by mass with respect to the main component, and the solvent was added at a rate of 13% by mass with respect to the solid component and the organic binder. A predetermined electrode pattern was formed by screen printing on a green sheet in which the obtained Cu paste was filled with the previous via-hole conductor paste. The printed thickness of the electrode pattern at this time was 10 to 30 μm. Thereafter, five green sheets each having a desired electrode pattern were laminated and pressure laminated under the conditions of 45 ° C. and 4 MPa to produce a laminate.
次に、この積層体の表裏面に積層するための拘束用のシートとして、平均粒径が3μmのAl2O3に、前記グリーンシート中のガラス成分と同じガラスを用いて、表1に示す組成物からなる厚さ250μmの拘束用のシートを作製した。なおシート作製時の有機バインダ、可塑剤、溶媒等はグリーンシートと同様とした。得られた拘束用シートは、表2に示す充填率の差を設けた。次に、積層体の両面に前記シートを45℃、5MPaで加圧積層し複合積層体を得た。 Next, as a restraining sheet for laminating on the front and back surfaces of this laminate, Al 2 O 3 having an average particle size of 3 μm is shown in Table 1 using the same glass as the glass component in the green sheet. A restraining sheet having a thickness of 250 μm made of the composition was prepared. The organic binder, plasticizer, solvent, and the like at the time of sheet preparation were the same as those for the green sheet. The obtained restraining sheet was provided with the difference in filling rate shown in Table 2. Next, the sheet was pressed and laminated at 45 ° C. and 5 MPa on both surfaces of the laminate to obtain a composite laminate.
続いて、連続炉を用いて複合積層体の焼成を行った。まず、この複合積層体をAl2O3製の台板上に載置し、有機バインダ等の有機成分を分解除去するために、窒素雰囲気中750℃で焼成し、次に、窒素雰囲気中900℃で1時間の焼成を行った。その後、焼成後のシートをブラスト処理で除去しガラスセラミックス製の低温焼成セラミック配線基板を作製した。 Subsequently, the composite laminate was fired using a continuous furnace. First, the composite laminate is placed on a base plate made of Al 2 O 3 , fired at 750 ° C. in a nitrogen atmosphere in order to decompose and remove organic components such as an organic binder, and then 900 in a nitrogen atmosphere. Firing was carried out at 1 ° C. for 1 hour. Thereafter, the fired sheet was removed by blasting to produce a low-temperature fired ceramic wiring board made of glass ceramics.
評価としては、上記試料を表2中の各条件で10個ずつ作製し、3次元測定機を用いて寸法公差を評価した。即ち、図3に示すように、連続式焼成炉の可動ベルトの進行方向(矢印の方向)に対して垂直方向の測定箇所x1〜x3の3箇所について、焼成後における寸法ばらつき(6σ(σ:標準偏差))から算出した。比較例として、充填率の変化のないシートを用いて焼成を行った試料を本発明と同様に作製し評価した。
表2より明らかなように、本発明のシートを用いた試料No.2〜10では、寸法公差±0.075%以下の高寸法精度な配線基板を製造する事ができた。特に、高充填部に対する低充填部の比率を70〜95%とした試料No.3〜6、8〜10では、寸法公差を±0.072%以下にできた。さらには、シート中のガラス量を5質量%とし、かつ無機組成物の充填率の比率を70〜95%としたシートを用いて得られた試料No.3〜6では、寸法公差を±0.05%以下にできた。
As is apparent from Table 2, the sample No. using the sheet of the present invention. In 2-10, a wiring board with high dimensional accuracy with a dimensional tolerance of ± 0.075% or less could be manufactured. In particular, Sample No. with a ratio of the low filling portion to the high filling portion of 70 to 95%. In 3-6 and 8-10, the dimensional tolerance could be ± 0.072% or less. Furthermore, sample No. obtained using the sheet | seat which made the glass amount in a sheet |
一方、無機組成物の充填率に変化を設けなかったシートを用いた試料No.1では、寸法公差が±0.085と大きかった。 On the other hand, Sample No. using a sheet that did not change the filling rate of the inorganic composition. 1, the dimensional tolerance was as large as ± 0.085.
1 グリーンシート
2 ビアホール導体
3 配線パターン
4 積層体
5 シート
6 複合積層体
7 低温焼成セラミック配線基板
DESCRIPTION OF
Claims (7)
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JP2003396127A JP2005159038A (en) | 2003-11-26 | 2003-11-26 | Low temperature fired ceramic substrate manufacturing method |
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