JP2009088197A - Method of manufacturing ceramic substrate - Google Patents
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Abstract
【課題】内部導体の厚みの増加や総数の増加を可能にし、その場合においてもデラミネーションの問題が生じ難いセラミック基板の製造方法を提供する。
【解決手段】複数の支持体1上に導体層2を形成する形成工程と、各支持体1上に、導体層2を覆うように、セラミックスラリー3aをそれぞれ塗布する塗布工程と、セラミックスラリー3aの表面の高さを導体層上よりも支持体上において高くする高さ調整工程と、セラミックスラリー3aを乾燥させてセラミックグリーンシートを形成する乾燥工程と、支持体1とセラミックグリーンシートとの積層体から支持体1を剥離する剥離工程と、支持体が剥離された複数のセラミックグリーンシートを積層する積層工程と、積層されたセラミックグリーンシートを焼成する焼成工程とを有する。
【選択図】図2An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a ceramic substrate that enables an increase in the thickness and total number of internal conductors, and even in such a case, the problem of delamination does not easily occur.
A forming step of forming a conductor layer 2 on a plurality of supports 1, a coating step of applying a ceramic slurry 3a on each support 1 so as to cover the conductor layer 2, and a ceramic slurry 3a Height adjustment step of making the surface height of the substrate higher than that on the conductor layer, a drying step of drying the ceramic slurry 3a to form a ceramic green sheet, and laminating of the support 1 and the ceramic green sheet A peeling process for peeling the support 1 from the body, a laminating process for laminating a plurality of ceramic green sheets from which the support is peeled, and a firing process for firing the laminated ceramic green sheets.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、積層セラミック配線基板のようなセラミック基板の製造方法に関するものであり、特に、導体層が表面に形成された支持体上にセラミックスラリーを塗布する工程を有するセラミック基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic substrate such as a multilayer ceramic wiring substrate, and more particularly to a method for manufacturing a ceramic substrate having a step of applying a ceramic slurry onto a support having a conductor layer formed on the surface thereof.
近年、電子機器の小型化に伴い、この電子機器に用いられる積層チップインダクタや積層セラミック配線基板のようなセラミック基板からなる電子部品においても小型化及び高性能化が望まれている。 In recent years, with the miniaturization of electronic devices, miniaturization and high performance are also desired for electronic components made of ceramic substrates such as multilayer chip inductors and multilayer ceramic wiring substrates used in such electronic devices.
例えば、積層チップインダクタにおいては小型化のためにより薄い磁性体層が求められ、巻き回数を増やすことで大きなインダクタンスを得られることから、より多層化が求められている。 For example, in a multilayer chip inductor, a thinner magnetic layer is required for miniaturization, and a larger inductance can be obtained by increasing the number of windings.
このような電子部品は、セラミック粉末に有機バインダー、可塑剤および溶剤等を加えてスラリーとし、ドクターブレード等によりセラミックグリーンシート(以下、グリーンシートともいう)を成形した後、金属粉末を含有する導体ペーストを印刷するなどしてグリーンシート上に導体パターン層を形成し、次に複数枚の導体パターン層が形成されたグリーンシートを積層して加圧することにより積層体を得た後、この積層体を焼成することにより得られる。 Such an electronic component is made by adding an organic binder, a plasticizer and a solvent to ceramic powder to form a slurry, forming a ceramic green sheet (hereinafter also referred to as green sheet) with a doctor blade, etc., and then a conductor containing metal powder. After forming a conductor pattern layer on the green sheet by printing a paste, etc., and then stacking and pressing the green sheet on which a plurality of conductor pattern layers are formed, this laminate is obtained. Is obtained by firing.
ところが、電子部品に対する前述の要求に対応して導体パターン層が形成されたグリーンシートの積層数を多くすると、導体パターン層が形成された領域が重なる部分と他の部分ではその厚み差が大きくなる。このため、積層されたグリーンシートを厚み方向に加圧した場合、導体パターン層が形成された領域が重なる部分においては加圧力が十分に加わるものの、そうでない部分において加圧力が十分に加わりにくくなるので、不十分な圧着となりやすい。 However, if the number of laminated green sheets on which the conductor pattern layer is formed is increased in response to the above-described requirements for electronic components, the thickness difference between the portion where the conductor pattern layer is formed and the other portion increases. . For this reason, when the laminated green sheets are pressed in the thickness direction, a sufficient pressing force is applied to the portion where the region where the conductor pattern layer is formed overlaps, but it is difficult to sufficiently apply the pressing force to the other portion. So, it tends to be insufficient crimping.
そして、そのように不十分な圧着により形成された積層体を焼成すると、圧着が不十分な部分でデラミネーション(層間剥離)が発生する可能性があった。 And when the laminated body formed by such inadequate pressure bonding is baked, delamination (delamination) may occur in a portion where pressure bonding is insufficient.
また、上記積層体において、重要な電気特性である直流抵抗値の低減のためには、導体パターンの厚みを厚くする必要がある。しかしながら、厚みの厚い導体パターン層を形成した場合において上記デラミネーションは一層生じ易くなるという問題があった。 Further, in the above laminated body, it is necessary to increase the thickness of the conductor pattern in order to reduce the DC resistance value which is an important electrical characteristic. However, when a thick conductor pattern layer is formed, there is a problem that the delamination is more likely to occur.
これらの問題に対して、特許文献1に記載されているような、導体層が表面に形成された支持体上にセラミックスラリーを塗布し、乾燥後支持体を剥離することにより平坦な導体層付きセラミックグリーンシートを形成する製法が提案されている。
With respect to these problems, as described in
この製法によれば、導体層がグリーンシートに埋没しているので導体層が形成されたグリーンシートの表面が平坦になることから、グリーンシートを積層した場合に導体層が形成された領域とそうでない部分で厚み差がなくなり、グリーンシートを積層する際に不均一な加圧力によりデラミネーションが発生することを抑制することができる。
しかしながら、特許文献1に記載されているような、導体層が表面に形成された支持体上にセラミックスラリーを塗布する場合においても、導体層が厚くなると、場所によるスラリーの厚みの差が大きくなり、スラリーから溶剤が揮発する際の乾燥収縮の影響が大きくなることから、導体層上のスラリーと導体層が形成されていない領域上のスラリーとの間で乾燥収縮量に差が発生し、平坦な導体層付きセラミックグリーンシートを形成できずに厚み差が残り、上記デラミネーションが発生する問題があった。
However, even when the ceramic slurry is applied on the support having the conductor layer formed on the surface as described in
また、セラミックスラリーが薄く塗布された場合においては、支持体及び導体層の表面張力により塗布直後から厚み差が残る問題があった。 Further, when the ceramic slurry is thinly applied, there is a problem that a difference in thickness remains immediately after the application due to the surface tension of the support and the conductor layer.
本発明は、上記の問題点を解決するために完成されたものであり、内部導体層の厚みの増加やグリーンシートの積層数の増加を可能にし、その場合においてもデラミネーションの問題が生じ難いセラミック基板の製造方法を提供することにある。 The present invention has been completed in order to solve the above-described problems, and enables an increase in the thickness of the internal conductor layer and the increase in the number of laminated green sheets, and even in that case, the problem of delamination hardly occurs. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a ceramic substrate.
本発明のセラミック基板の製造方法は、複数の支持体上に導体層を形成する形成工程と、前記の各支持体上に、前記の導体層を覆うように、セラミックスラリーをそれぞれ塗布する塗布工程と、前記の支持体上のセラミックスラリーの表面の高さを前記の導体層上のセラミックスラリーの表面の高さよりも高くする高さ調整工程と、前記のセラミックスラリーを乾燥させてセラミックグリーンシートを形成する乾燥工程と、前記の支持体と前記のセラミックグリーンシートとの積層体から前記の支持体を剥離する剥離工程と、前記の支持体が剥離された複数の前記のセラミックグリーンシートを積層する積層工程と、前記の積層されたセラミックグリーンシートを焼成する焼成工程とを有する。以下、このセラミックグリーンシートの製造方法を、「第1の製造方法」という。 The method for producing a ceramic substrate of the present invention includes a forming step of forming a conductor layer on a plurality of supports, and a coating step of applying a ceramic slurry on each of the supports so as to cover the conductor layer. A step of adjusting the height of the surface of the ceramic slurry on the support to be higher than the height of the surface of the ceramic slurry on the conductor layer; and drying the ceramic slurry to obtain a ceramic green sheet. A drying step to be formed, a peeling step for peeling the support from the laminate of the support and the ceramic green sheet, and a plurality of the ceramic green sheets from which the support has been peeled are stacked. A lamination step and a firing step of firing the laminated ceramic green sheets. Hereinafter, this method for producing a ceramic green sheet is referred to as “first production method”.
好ましくは、上記第1の製造方法において、前記の塗布工程と前記に高さ調整工程とを同時に行う。以下、このセラミックグリーンシートの製造方法を、「第2の製造方法」という。 Preferably, in the first manufacturing method, the coating step and the height adjusting step are simultaneously performed. Hereinafter, this ceramic green sheet manufacturing method is referred to as a “second manufacturing method”.
好ましくは、上記第1又は第2の製造方法において、前記のセラミックスラリーは磁性を有し、前記の高さ調整工程において、前記のセラミックスラリーに磁場を作用させることにより、前記の支持体上のセラミックスラリーの表面の高さを前記の導体層上のセラミックスラリーの表面の高さよりも高くする。以下、このセラミックグリーンシートの製造方法を、「第3の製造方法」という。 Preferably, in the first or second manufacturing method, the ceramic slurry has magnetism, and in the height adjusting step, a magnetic field is applied to the ceramic slurry, whereby the ceramic slurry is formed on the support. The height of the surface of the ceramic slurry is set higher than the height of the surface of the ceramic slurry on the conductor layer. Hereinafter, this ceramic green sheet manufacturing method is referred to as a “third manufacturing method”.
好ましくは、上記第1乃至第3のいずれかの製造方法は、前記の高さ調整工程の前に、前記の支持体に関して前記の導体層と反対側であって、前記の支持体を介して前記の導体層に対向する領域以外の領域に磁石を配置する配置工程を有する。以下、このセラミックグリーンシートの製造方法を、「第4の製造方法」という。 Preferably, in any one of the first to third manufacturing methods, before the height adjustment step, the support is on the side opposite to the conductor layer with respect to the support, via the support. A disposing step of disposing a magnet in a region other than the region facing the conductor layer; Hereinafter, this method for producing a ceramic green sheet is referred to as a “fourth production method”.
好ましくは、上記第1乃至第3のいずれかの製造方法は、前記の高さ調整工程の前に、前記のセラミックスラリーの上方であって、前記のセラミックスラリーを挟んで前記の導体層に対向する領域以外の領域に磁石を配置する配置工程を有する。 Preferably, in any one of the first to third manufacturing methods, before the height adjusting step, the ceramic slurry is located above the ceramic slurry and faces the conductor layer with the ceramic slurry interposed therebetween. An arrangement step of arranging the magnet in a region other than the region to be performed.
本発明のセラミック基板の製造方法によれば、内部導体層の厚みの増加やグリーンシートの積層数の増加を可能にし、その場合においてもデラミネーションの問題が生じ難いセラミック基板を製造することができる。 According to the method for manufacturing a ceramic substrate of the present invention, it is possible to increase the thickness of the internal conductor layer and increase the number of green sheets to be stacked, and even in such a case, it is possible to manufacture a ceramic substrate that hardly causes a problem of delamination. .
以下に、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の実施の形態によるセラミック基板の製造方法の一例を示す図である。図1において、1は支持体、2aは導体ペースト、2は導体ペースト2aが乾燥することにより形成される導体層、3aは磁性を有するセラミックスラリー、3はセラミックスラリー3aが乾燥することにより形成されるセラミックグリーンシート、4はセラミックグリーンシート3が積層してなるセラミックグリーンシート積層体である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a method for manufacturing a ceramic substrate according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a support, 2a is a conductor paste, 2 is a conductor layer formed by drying the
まず、図1(a)に示すように、支持体1上に導体ペースト2aを塗布して乾燥させることにより導体層2を形成する。
First, as shown in FIG. 1A, a
支持体1は、ポリオレフィン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリイミド系、又は塩化ビニル系等の有機樹脂からなるフィルム状のものである。
The
支持体1の表面には、導体層2および後に形成されるセラミックグリーンシート3(以下、まとめて「導体層付きセラミックグリーンシート」という。)の剥離性を考慮して、離型剤若しくは帯電防止剤などの表面処理層を形成しておくことが好ましい。特に、支持体1からの剥離時に導体層付きセラミックグリーンシートが伸び等の変形をしてしまうことを抑えるためには、支持体1の表面に離型剤の表面処理層が形成されていることがより好ましい。
In consideration of the peelability of the
離型剤の種類としては、大別してシリコーン系、フッ素系、長鎖アルキル基含有系、アルキッド樹脂系、若しくはポリオレフィン樹脂系などを用いることができる。特に、耐熱性、剥離性及びコストの観点から、シリコーン系がより望ましい。 As a kind of mold release agent, silicone type, fluorine type, long chain alkyl group containing type, alkyd resin type, polyolefin resin type, etc. can be roughly classified. In particular, a silicone system is more desirable from the viewpoints of heat resistance, peelability, and cost.
導体ペースト2aは、金属導体粉末に有機バインダー、有機溶剤、および必要に応じて分散剤等を加えて、ボールミル、三本ロールミル、若しくはプラネタリーミキサー等の混練手段によって混合および混練することにより作製される。
The
金属導体粉末は、タングステン(W),モリブデン(Mo),マンガン(Mn),銅(Cu),銀(Ag),金(Au),白金(Pt),アルミニウム(Al),銀−鉛(Ag−Pd)合金および銀−白金(Ag−Pt)合金が挙げられるが、その中でも磁性体が焼成される温度で焼結する金属の粉末である、Cu,Ag,Au,Pt,Al,Ag−Pd合金およびAg−Pt合金がより好ましい。 The metal conductor powder is tungsten (W), molybdenum (Mo), manganese (Mn), copper (Cu), silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), aluminum (Al), silver-lead (Ag). -Pd) alloy and silver-platinum (Ag-Pt) alloy, among which Cu, Ag, Au, Pt, Al, Ag-, which are metal powders sintered at the temperature at which the magnetic material is fired Pd alloy and Ag—Pt alloy are more preferable.
導体ペースト2aの有機バインダーは、従来導体ペーストに使用されているものが使用可能であり、例えばアクリル系(アクリル酸,メタクリル酸またはそれらのエステルの単独重合体または共重合体,具体的にはアクリル酸エステル共重合体,メタクリル酸エステル共重合体,アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等),ポリビニルブチラ−ル系,ポリビニルアルコール系,アクリル−スチレン系,ポリプロピレンカーボネート系,若しくはセルロース系等の単独重合体または共重合体が挙げられる。有機バインダーの選定に当たっては、焼成工程での分解、揮発性を考慮すると、アクリル系、アルキド系の有機バインダーがより好ましい。
As the organic binder of the
導体ペースト2aの有機溶剤は、導体粉末と有機バインダーとを良好に分散させて混合できるようなものであればよく、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテート若しくはフタル酸等などが使用可能である。
The organic solvent of the
例えば、導体ペースト2aは、金属導体粉末原料100質量部に対して有機バインダーを3〜15質量部、有機溶剤を10〜30質量部加えて混練することにより形成される。この場合、導体ペースト2aを印刷することにより表層配線導体を形成することができる。また、金属ペースト2aは、表層配線導体を形成した後に滲みが発生しない程度の粘度、具体低には10000〜20000cps程度の粘度にすることが望ましい。
For example, the
支持体1の表面に導体ペースト2aを印刷する方法は、特に制限されるものではなく、従来周知のスクリーン印刷法若しくはグラビア印刷法等が使用可能である。
The method for printing the
次に、図1(b)のように、導体層2の形成された支持体1上に磁性を有するセラミックスラリー3aを塗布することにより導体層付きセラミックグリーンシートを形成する。
Next, as shown in FIG. 1B, a ceramic green sheet with a conductor layer is formed by applying a magnetic
磁性を有するセラミックスラリーの粉末としては、強磁性フェライトであるNi−Zn系フェライト、Mn−Zn系フェライト、Mg−Zn系フェライト、若しくはNi−Co系フェライト等の粉末があるが、X−Fe2O4(XはCu,Ni,Zn)として示される逆スピネル構造の固溶体であるNi−Zn系フェライトが高周波帯域で十分に高い透磁率を得るのに好ましく、特にその組成比は焼結体としてFe2O3を63〜73質量%、CuOを5〜10質量%、NiOを5〜12質量%、ZnOを10〜23質量%とすると、1000℃以下の低温で焼結密度5.0g/cm3以上の高密度焼成が可能であり、かつ、高周波帯域で十分に高い透磁率を得ることができるので好ましい。 Examples of magnetic ceramic slurry powder include Ni—Zn ferrite, Mn—Zn ferrite, Mg—Zn ferrite, and Ni—Co ferrite, which are ferromagnetic ferrites, but X—Fe 2 O 4 ( X is Cu, Ni, Ni-Zn ferrite which is a solid solution of the inverse spinel structure is preferable to obtain a sufficiently high magnetic permeability in a high frequency band indicated as Zn), in particular Fe 2 O the composition ratio of the sintered body 3 is 63 to 73% by mass, CuO is 5 to 10% by mass, NiO is 5 to 12% by mass, and ZnO is 10 to 23% by mass. The sintered density is 5.0 g / cm 3 or more at a low temperature of 1000 ° C. or less. Can be fired at a high density, and a sufficiently high magnetic permeability can be obtained in a high frequency band.
ここで、Fe2O3は、フェライトの基幹成分であり、Ni−Zn系フェライトに63質量%以上含まれている場合、十分な透磁率を得ることができる。他方、73質量%以下の場合は、焼結密度を十分保持することができるので機械的強度が低下することをより効果的に抑制することができる。 Here, Fe 2 O 3 is a basic component of ferrite, and sufficient magnetic permeability can be obtained when the Ni—Zn-based ferrite is contained in an amount of 63% by mass or more. On the other hand, in the case of 73% by mass or less, since the sintered density can be sufficiently maintained, it is possible to more effectively suppress the mechanical strength from being lowered.
CuOは、焼結温度の低温化のために重要な成分であり、CuOが低温で液層を形成することにより焼結を促進させる効果を用いて、磁気特性を損なわずに800〜1000℃の低温で焼成することができる。このCuOが、Ni−Zn系フェライトに5質量%以上含まれている場合、導体ペースト2aと同時に低温度域で焼成を行う場合に十分な焼結密度を得ることができ、機械強度が低下することをより効果的に抑制することができる。また、10質量%以下の場合、磁気特性の低いCuFe2O4の割合が多くなることによる磁気特性の損失をより効果的に抑制することができる。
CuO is an important component for lowering the sintering temperature, and CuO has an effect of promoting sintering by forming a liquid layer at a low temperature. It can be fired at a low temperature. When this CuO is contained in the Ni—Zn-based ferrite in an amount of 5% by mass or more, a sufficient sintered density can be obtained when firing at a low temperature region simultaneously with the
NiOは、セラミックグリーンシートを焼成してなる磁性体層の高周波域における透磁率を確保するために含有させる。NiFe2O4は高周波域まで共振による透磁率の減衰を起さず、高周波域での透磁率を比較的高い値に維持することができるが、初期透磁率は低い特徴をもつ。ここで、Ni−Zn系フェライトに5質量%以上含まれている場合、10MHz乃至それ以上の高周波域での透磁率が低下することをより効果的に抑制することができる。また、12質量%以下である場合、NiFe2O4の割合が多くなりすぎて初期透磁率が低下することをより効果的に抑制することができる。 NiO is contained in order to ensure the magnetic permeability in the high frequency region of the magnetic layer formed by firing the ceramic green sheet. NiFe 2 O 4 does not cause the attenuation of the magnetic permeability due to resonance up to the high frequency region, and can maintain the magnetic permeability in the high frequency region at a relatively high value, but has a characteristic that the initial magnetic permeability is low. Here, when 5 mass% or more is contained in Ni-Zn system ferrite, it can suppress more effectively that the magnetic permeability in a 10 MHz thru | or higher frequency area falls. Also, if it is 12 mass% or less, it is possible to proportion of NiFe 2 O 4 is the initial permeability becomes too much to more effectively suppress a decrease.
ZnOは、セラミックグリーンシートを焼成してなる磁性体層の透磁率向上のために重要な成分であり、フェライト主成分に10質量%以上含まれていると、透磁率が低くなることをより効果的に抑制ことができ、逆に23質量以下であると、磁気特性を良好に保持することができる。 ZnO is an important component for improving the magnetic permeability of the magnetic layer formed by firing the ceramic green sheet. When the main component of ferrite is contained in an amount of 10% by mass or more, the magnetic permeability is more effective. On the other hand, if it is 23 mass or less, the magnetic properties can be kept good.
強磁性フェライト粉末は、Fe2O3とCuO,ZnO,またはNiOとを予め仮焼することにより作製されたフェライト粉末であり、平均粒径が0.1μm〜0.9μmの範囲で均一であり、粒形状は球形状に近いものが望ましい。 The ferromagnetic ferrite powder is a ferrite powder prepared by pre-calcining Fe 2 O 3 and CuO, ZnO, or NiO, and has an average particle diameter of 0.1 μm to 0.9 μm and uniform. The grain shape is preferably close to a spherical shape.
これは、平均粒径が0.1μm以上であると、セラミックグリーンシートの製作においてフェライト粉末の均一な分散が容易であり、平均粒径が0.9μm以下であるとセラミックグリーンシートの焼結温度が高くなることをより効果的に抑制することができるからである。 This is because when the average particle size is 0.1 μm or more, it is easy to uniformly disperse the ferrite powder in the production of the ceramic green sheet, and when the average particle size is 0.9 μm or less, the sintering temperature of the ceramic green sheet It is because it can suppress more effectively that becomes high.
また、粒径が均一で球状に近いことにより、均一な焼結状態を得ることができる。例えばフェライト粉末で部分的に小さい粒径が存在した場合は、その部分のみ結晶粒の成長が低下し、焼結後に得られる磁性体層の透磁率が安定しにくい傾向がある。 Moreover, a uniform sintered state can be obtained because the particle diameter is uniform and nearly spherical. For example, when ferrite powder has a small grain size, the crystal grain growth is reduced only in that part, and the magnetic permeability of the magnetic layer obtained after sintering tends to be difficult to stabilize.
セラミックグリーンシートの有機バインダーは、従来より使用されているものが使用可能であり、例えばアクリル系(アクリル酸,メタクリル酸またはそれらのエステルの単独重合体または共重合体,具体的にはアクリル酸エステル共重合体,メタクリル酸エステル共重合体,アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等),ポリビニルブチラ−ル系,ポリビニルアルコール系,アクリル−スチレン系,ポリプロピレンカーボネート系,又はセルロース系等の単独重合体または共重合体が挙げられる。特に、焼成工程での分解、および揮発性を考慮すると、アクリル系バインダーがより好ましい。 As the organic binder of the ceramic green sheet, those conventionally used can be used, for example, acrylic (a homopolymer or copolymer of acrylic acid, methacrylic acid or an ester thereof, specifically an acrylic ester. Copolymer, methacrylic acid ester copolymer, acrylic acid ester-methacrylic acid ester copolymer, etc.), polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol, acrylic-styrene, polypropylene carbonate, or cellulose alone A polymer or a copolymer is mentioned. In particular, an acrylic binder is more preferable in consideration of decomposition in the firing step and volatility.
セラミックスラリー3aの有機溶剤は、フェライト粉末と有機バインダーとを良好に分散させて混合できるようなものであればよく、トルエン,ケトン類,若しくはアルコール類の有機溶媒や水等が挙げられる。
The organic solvent of the
これらの中で、トルエン,メチルエチルケトン,およびイソプロピルアルコール等の蒸発係数の高い溶剤はスラリー塗布後の乾燥工程が短時間で実施できるのでより好ましい。 Among these, solvents having a high evaporation coefficient such as toluene, methyl ethyl ketone, and isopropyl alcohol are more preferable because the drying step after slurry application can be performed in a short time.
フェライトグリーンシート3を作製するためのスラリーは、フェライト組成粉末100質量部に対して有機バインダーを5〜20質量部、有機溶剤を15〜50質量部加え、ボールミル等の混合手段により混合することにより3〜100cpsの粘度となるように調製される。
The slurry for producing the ferrite
磁性を有するセラミックスラリーの塗布工法としては、ドクターブレード法,リップコーター法,若しくはダイコーター法等において塗布される。特にダイコーター法やスロットコーター法、若しくはカーテンコーター法等の押し出し式の方法を用いると、これらは非接触式の塗布方法であるため、導体層2を物理的な力で混合させてしまうことなく導体層付きセラミックグリーンシートを形成することができるのでより好ましい。
The magnetic ceramic slurry is applied by a doctor blade method, a lip coater method, a die coater method, or the like. In particular, when an extrusion method such as a die coater method, a slot coater method, or a curtain coater method is used, since these are non-contact coating methods, the
図2は、本実施の形態によるセラミック基板の製造方法において、セラミックスラリー3aに磁場を作用させることによりセラミックスラリー3aの表面の高さを調整する高さ調整工程を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a height adjusting step of adjusting the height of the surface of the
この工程では、図2(a)に示されるように、磁性を有するセラミックスラリー3aに対して磁場による引力を作用させることにより、磁性を有するセラミックスラリー3aを移動させ、導体層2が形成されていない部分、すなわち支持体1上のセラミックスラリーの表面の高さを導体層2上のセラミックスラリーの表面の高さに比べて高くする。このようにすれば、セラミックスラリー3aが乾燥収縮する際において、支持体3上の表面が高く形成された部分が導体層2上に比べ、厚み方向に大きく収縮することから、図2(b)に示されるような平坦な導体付セラミックグリーンシートを得ることができる。
In this step, as shown in FIG. 2 (a), the magnetic
この工程において、図2(a)に示すように、導体層2上のセラミックスラリーの表面高さと導体層2が形成されていない支持体1上のセラミックスラリーの表面高さとの差である厚み量d1は、導体層厚みd2とセラミックスラリーが乾燥する際に収縮する比率αとを用いて示される式 d2×(1−α)÷αにより計算される。これは、導体層2上のスラリー厚みd3の乾燥後寸法α×d3と支持体1上のスラリーの乾燥後の厚みα×(d1+d2+d3)が等しくなることから求められる。ここで、乾燥収縮率αは、乾燥後のグリーンシートの厚み÷乾燥前のセラミックスラリーの厚みで計算され、スラリー中の固形分率、すなわち、スラリー中の粉末およびバインダーの含有比率とほぼ等しい値となる。
In this step, as shown in FIG. 2 (a), the thickness is the difference between the surface height of the ceramic slurry on the
磁場を形成する方法としては、図2(a)のように、支持体1に関して導体層2と反対側であって、支持体1を介して導体層2に対向する領域以外の領域に、磁石5を配置すればよい。このようにすれば、導体層2が形成されていない部分が導体層2が形成された部分よりも表面の位置が高いセラミックスラリー3aを形成することができる。
As a method for forming a magnetic field, as shown in FIG. 2A, a magnet is formed in a region other than the region opposite to the
なお、磁場の形成方法としては、永久磁石を用いた場合及びコイル等の電磁石を用いた場合のいずれの場合においても形成することができる。 In addition, as a formation method of a magnetic field, it can form in any case of using a permanent magnet and using an electromagnet such as a coil.
また、磁場を有効に形成することがでるのであれば、セラミックスラリー3aの上方であって、セラミックスラリー3aを挟んで導体層2aに対向する領域以外の領域に磁石5を配置してもよい。
Further, if the magnetic field can be effectively formed, the magnet 5 may be disposed in a region other than the region facing the
また、セラミックスラリー3aに対して磁場を作用させる時期は、セラミックスラリー3aを塗布するのと同時であっても、セラミックスラリー3aを完全に塗布した後であってもよい。
Further, the time when the magnetic field is applied to the
支持体1上に塗布したセラミックスラリー3aの乾燥は、従来より用いられている温風乾燥機や遠赤外線乾燥機等のような輻射熱や伝熱を利用するものの他、溶剤の蒸気圧を低下させ揮発させる真空乾燥機等の乾燥機を用いることにより行なわれてもよい。
Drying of the
なお、セラミックグリーンシートには3には、必要に応じて上下の層間の導体層2同士を接続するためのビアホール導体やスルーホール導体等の貫通導体を形成してもよい。これら貫通導体は、金型によるパンチング加工やレーザ加工等により導体層付きセラミックグリーンシートに貫通孔を形成した後に、貫通導体用導体ペーストを印刷やプレス充填等の埋め込み手段によって形成してよい。
The ceramic
導体層付きセラミックグリーンシートに貫通穴を加工する際、導体層付きセラミックグリーンシートを支持体1から剥がして行なってもよいが、支持体1上に保持したまま行なうと導体層付きセラミックグリーンシートの変形を防止できるのでより好ましい。
When processing the through hole in the ceramic green sheet with the conductor layer, the ceramic green sheet with the conductor layer may be peeled off from the
また、貫通導体用導体ペーストは、導体ペースト2aと同様にして作製され、溶剤や有機バインダーの量により15000cps乃至40000cps程度に調整される。
Moreover, the conductor paste for through conductors is produced in the same manner as the
なお、貫通導体用導体ペーストの焼結挙動の調整のために、金属導体粉末にガラスやセラミックスの粉末を加えた無機成分としてもよい。無機成分100質量部に対して有機バインダーの量は3〜15質量部の範囲が好ましい。3重量部以上では、ペースト状に調整することが容易となり、15質量部未満では、ペースト中の有機成分の量が適度であるため、焼結後の導体が多孔性となるか過剰に収縮することにより貫通導体内部や貫通導体と貫通孔内壁の間に空隙が生じることを効果的に抑制することができる。 In addition, it is good also as an inorganic component which added the powder of glass or ceramics to the metal conductor powder in order to adjust the sintering behavior of the conductor paste for through conductors. The amount of the organic binder is preferably in the range of 3 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the inorganic component. If it is 3 parts by weight or more, it becomes easy to adjust to a paste form, and if it is less than 15 parts by weight, the amount of organic components in the paste is moderate, so the sintered conductor becomes porous or shrinks excessively. Thus, it is possible to effectively suppress the formation of a gap between the inside of the through conductor or between the through conductor and the inner wall of the through hole.
次に、図1(c)に示すように、導体層付きセラミックグリーンシート同士を位置合わせして積み重ね、圧着することによりセラミックグリーンシート積層体4を作製する。
Next, as shown in FIG.1 (c), the ceramic green sheet laminated
積層する方法は、積み重ねた導体層付きセラミックグリーンシートに熱と圧力を加えて熱圧着する方法や、有機バインダー,可塑剤,溶剤等からなる密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。 The lamination method is a method in which heat and pressure are applied to the stacked ceramic green sheets with the conductor layer, a method in which an adhesive made of an organic binder, a plasticizer, a solvent, etc. is applied between the sheets, and a method in which the pressure is applied. Can be adopted.
積層の際の加熱加圧の条件は用いる有機バインダー等の種類や量により異なるが、概ね30〜100℃、2〜20MPaである。 The conditions of heating and pressurization during lamination vary depending on the type and amount of the organic binder used, but are generally 30 to 100 ° C. and 2 to 20 MPa.
この積層体12を大気中または加湿窒素雰囲気中にて、400〜600℃の温度で脱バインダーした後、800〜1000℃の温度で焼成することにより配線基板が得られる。 The laminated body 12 is debindered at a temperature of 400 to 600 ° C. in the air or in a humidified nitrogen atmosphere, and then fired at a temperature of 800 to 1000 ° C. to obtain a wiring board.
なお、半導体チップやチップ部品を搭載するための搭載用電極やコイル内蔵基板を外部配線基板に接続するための電極パッドのような、導体ペースト2を焼成してなる表層配線導体には、半田等による半導体チップやチップ部品との接合を強固なものにするために、その表面にニッケル層および金層をメッキ法等により順次被着するとよい。
It should be noted that the surface layer wiring conductor formed by firing the
以上のような方法で作製されたセラミック基板は、その内部にデラミネーションを有さず従来品に比べ多層でかつ導体層の厚みを厚く形成できるため、電子部品として要求される電気特性の高いものが得られる。 The ceramic substrate manufactured by the above method has high electrical characteristics required for electronic components because it has no delamination inside and can be formed in multiple layers and thicker conductor layers than conventional products. Is obtained.
以下、実施例を挙げて本発明の配線基板の製造方法を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例にのみ限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although the Example is given and the manufacturing method of the wiring board of this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited only to a following example.
まず、PETより成るフィルム状の支持体1上に、内部配線導体用ペースト2をスクリーン印刷法によって80μmの厚みに塗布し、70℃で30分乾燥して配線導体2を形成した。ここで、内部導体層は80μm以上であり、一般的な厚みである30μmを大きく上回っているため、本実施例における配線基板において内部導体層は厚いといえる。
First, an internal
配線導体用ペーストとしては、Ag粉末100質量部に、アクリル樹脂10質量部と有機溶剤としてのα−テルピネオール1質量部とを加え、攪拌脱泡機により十分に混合した後に3本ロールにて十分に混練したものを用いた。 As a paste for a wiring conductor, 10 parts by mass of an acrylic resin and 1 part by mass of α-terpineol as an organic solvent are added to 100 parts by mass of Ag powder, and after sufficiently mixing with a stirring deaerator, three rolls are sufficient. A kneaded product was used.
次に、磁性を有するセラミックスラリー3aを塗布する工程において、支持体1を挟んで導体ペースト2aに対向する領域以外の領域に磁石5を設置した。磁石5の配置は支持体1を吸引保持するポーラステーブルに孔を開け埋め込むことにより形成した。
Next, in the step of applying the magnetic
続いて磁性を有するセラミックスラリー3aを塗布することにより、導体層上に100μmの厚みとなるよう形成した。磁性を有するセラミックスラリー3aはFe2O3粉末700gと、CuO粉末60gと、NiO粉末60gと、ZnO粉末180gとを用いて4000cm3の純水とともにジルコニアボールを使用した7000cm3のボールミルにて24時間かけて混合した後、乾燥した混合粉末をジルコニアるつぼに入れて大気中730℃で1時間加熱することにより強磁性フェライト仮焼粉末を作製した後、作製した強磁性フェライト仮焼粉末100質量部に対し、バインダーとしてブチラール樹脂を10質量部、有機溶剤としてIPAを45質量部添加し、ボールミル法により混合し準備した。
Subsequently, a
塗布後、磁場中で1分間放置することによりセラミックスラリー3aを移動させ、支持体1上のセラミックスラリーの表面を導体層2上のセラミックスラリーの表面より高くした。そして、スラリーの流動性がなくなるまで乾燥した後、70℃で30分乾燥させることにより有機溶剤を揮発させて導体付グリーンシートを形成した。
After coating, the
次に、導体付グリーンシートの厚みを測定した結果、導体層2の厚みおよびその導体層2上のグリーンシートの厚みの和と、支持体1上のグリーンシートの厚みとの差は1μm以下であることが確認された。
Next, as a result of measuring the thickness of the conductor-attached green sheet, the difference between the thickness of the
磁場をかけない状態において、導体層2の厚みおよびその導体層2上のグリーンシートの厚みの和と、支持体1上のグリーンシートの厚みとの差は40μm以上あり、本実施例の製造方法を用いて作製された導体層付グリーンシートの平坦性が向上していることが明らかになった。
In a state where no magnetic field is applied, the difference between the sum of the thickness of the
次に上記導体付セラミックグリーンシー3に、金型による打ち抜き加工によって、直径150μmの貫通孔を形成した。
Next, a through hole having a diameter of 150 μm was formed in the ceramic green sea with
上記貫通孔に、貫通導体用ペーストをスクリーン印刷法によって充填し、70℃で30分乾燥して貫通導体となる貫通導体組成物を形成した。貫通導体用ペーストとしては、Ag粉末100質量部と、焼結助剤としてのガラス粉末10質量部に、アクリル樹脂12質量部と有機溶剤としてのα−テルピネオール2質量部とを加え、攪拌脱泡機により十分に混合した後に3本ロールにて十分に混練したものを用いた。 The through hole was filled with a through conductor paste by screen printing and dried at 70 ° C. for 30 minutes to form a through conductor composition to be a through conductor. As a paste for through conductors, 100 parts by mass of Ag powder, 10 parts by mass of glass powder as a sintering aid, 12 parts by mass of acrylic resin and 2 parts by mass of α-terpineol as an organic solvent are added, and stirring defoaming is performed. After thoroughly mixing with a machine, the one kneaded sufficiently with three rolls was used.
次に、導体付きグリーンシートを積み重ねて、2MPaの圧力と50℃の温度で加熱圧着して積層体4を作製した。
Next, the green sheets with conductors were stacked and heat-pressed at a pressure of 2 MPa and a temperature of 50 ° C. to produce a
次に、この積層体4を、空気雰囲気中で500℃、3時間の条件で焼成し有機分を除去して、空気雰囲気中で900℃、1時間の条件で焼成しコイル内蔵基板を作製した。
Next, this
ここで、磁場をかけない状態において作製した導体付セラミックグリーンシートを同条件にて加熱圧着した積層体においては、焼成後に導体層2の端にデラミネーションが確認された。これにより、本実施例の製造方法は、内部導体層が厚い場合においてもデラミネーションの問題が生じ難いセラミック基板を製造することができることが明らかになった。
Here, delamination was confirmed at the end of the
なお、上記実施の形態においては、磁性を有するセラミックスラリーを用いたがこれに限らない。他の種類のセラミックスラリーであっても、支持体上のスラリーの表面高さを導体層上のスラリーの表面高さよりも高くして乾燥させれば同様の効果が得られる。また、セラミックスラリーの表面高さを調整するために磁場を作用させたが、これに限らず、他の方法で高さの調整を行ってよい。 In the above embodiment, the ceramic slurry having magnetism is used, but the present invention is not limited to this. Even if it is another kind of ceramic slurry, the same effect can be obtained if the surface height of the slurry on the support is made higher than the surface height of the slurry on the conductor layer and dried. Moreover, although the magnetic field was acted in order to adjust the surface height of a ceramic slurry, you may adjust height not only by this but by another method.
1・・・支持体
2・・・導体層
2a・・導体ペースト
3・・・セラミックグリーンシート
3a・・セラミックスラリー
4・・・セラミックグリーンシート積層体
5・・・磁石
d1・・磁場を作用させることにより調整したセラミックスラリーの厚み量
d2・・導体層の厚み量
d3・・導体層上のセラミックスラリーの厚み量
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記各支持体上に、前記導体層を覆うように、セラミックスラリーをそれぞれ塗布する塗布工程と、
前記支持体上のセラミックスラリーの表面の高さを前記導体層上のセラミックスラリーの表面の高さよりも高くする高さ調整工程と、
前記セラミックスラリーを乾燥させてセラミックグリーンシートを形成する乾燥工程と、
前記支持体と前記セラミックグリーンシートとの積層体から前記支持体を剥離する剥離工程と、
前記支持体が剥離された複数の前記セラミックグリーンシートを積層する積層工程と、
前記積層されたセラミックグリーンシートを焼成する焼成工程と
を有するセラミック基板の製造方法。 Forming a conductor layer on a plurality of supports;
On each of the supports, an application step of applying a ceramic slurry so as to cover the conductor layer,
A height adjusting step for making the height of the surface of the ceramic slurry on the support higher than the height of the surface of the ceramic slurry on the conductor layer;
Drying step of drying the ceramic slurry to form a ceramic green sheet;
A peeling step of peeling the support from a laminate of the support and the ceramic green sheet;
A laminating step of laminating a plurality of the ceramic green sheets from which the support has been peeled;
A method for producing a ceramic substrate, comprising: a firing step for firing the laminated ceramic green sheets.
前記高さ調整工程において、前記セラミックスラリーに磁場を作用させることにより、前記支持体上のセラミックスラリーの表面の高さを前記導体層上のセラミックスラリーの表面の高さよりも高くする請求項1または請求項2に記載のセラミック基板の製造方法。 The ceramic slurry has magnetism,
2. The height adjustment step, wherein a magnetic field is applied to the ceramic slurry so that the height of the surface of the ceramic slurry on the support is higher than the height of the surface of the ceramic slurry on the conductor layer. A method for manufacturing a ceramic substrate according to claim 2.
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2007
- 2007-09-28 JP JP2007255337A patent/JP2009088197A/en active Pending
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