JP4475786B2

JP4475786B2 - Manufacturing method of ceramic composite member

Info

Publication number: JP4475786B2
Application number: JP2000297225A
Authority: JP
Inventors: 誠一郎平原; 辰治古瀬; 秀司中澤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-09-28
Filing date: 2000-09-28
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2020-09-28
Also published as: JP2002104880A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、組成の異なるセラミック成形体の積層体を同時に焼成してなるセラミック複合部材の製造方法に関し、特に内部にコンデンサ層などの機能を内蔵したセラミック配線基板を製造するのに好適なセラミック複合部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、絶縁基板がセラミックスからなるセラミック配線基板の分野においては、単一組成のセラミック絶縁基板から、絶縁基板の種々の改善のために、異なる組成のセラミック成形体を積層して焼成することが行なわれている。例えば、強度の弱い絶縁層を高強度の絶縁層と積層して補強したり、配線基板の中に容量値の高いキャパシタを内蔵するために、絶縁層と、高誘電率の絶縁層とを積層して焼成した配線基板が知られている（例えば、特開昭５９−１９４４９３号公報参照）。
【０００３】
また、文献２５ｔｈＩＮＴＥＲＮＥＰＣＯＮＪＡＰＡＮ’９６ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｓｔ’ ９６ＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅａｎｄＥｘｈｉｂｉｔｉｏｎＪａｐａｎＣＯＮＮＥＣＴＯＲＪＺＰＡＮ’９６ＳＥＭＩＮＡＲＲ８活発化する高周波部品の動向「移動体通信機器用セラミック多層機能基板」、あるいはＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＭｏｎｔｈｌｙ１９９６．８「多層セラミック基板の新しい展開」においても、異なる組成物からなるセラミック異種材料を同時に焼成して一体化した配線基板が示されている。
【０００４】
これらの文献には、比誘電率６．１、５ＧＨｚでのＱ値が３００のＢａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系組成物からなる第１絶縁層と、比誘電率１５００、誘電損失２．５％の高誘電率のＢａＴｉＯ₃系誘電体材料とＢａＯ−ＣａＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系ガラスからなる第２絶縁層とを同時焼成した配線基板や、比誘電率７、１ＭＨｚでのＱ値が１７００程度のＳｒ系ガラスとＡｌ₂Ｏ₃からなる第１絶縁層と、比誘電率１００００、誘電損失０．５％のＰｂ系ペロブスカイト型誘電体材料からなる第２絶縁層とを同時焼成した配線基板が開示されている。
【０００５】
そして、これらの文献には、異種材料からなる絶縁層を、反り・クラック無く、また材料の物性を損なわずに同時焼成一体化するための条件として、異種材料同士の焼結収縮挙動の一致と、熱膨張率差がないこと、過度の相互反応がないことが重要であることが記載され、種々の組成の組み合わせが記載されている。
【０００６】
また、製造方法については特開昭５６−７３６７６号において異種のセラミック材料を予め別々に焼成して粉砕したものを複合セラミックシートにすることで各シートの焼成後の収縮率を等しくすることによって収縮差による弊害を回避することが開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、配線基板に要求される特性を具備しつつ、文献に記載されるような種々の条件をすべて満足するような材料の組み合わせはほとんど皆無である。
【０００８】
また、特開昭５６−７３６７６号に記載される製造方法でも、異種材料同士の収縮率は等しくなるものの、焼結収縮挙動、特に焼結開始温度が一致せずに異種材料界面が剥がれてしまったり、反りを生じる等の問題があった。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みて案出されたものであり、その目的は、異種材料同士の収縮挙動、特に焼結収縮開始温度を一致させて異種材料界面の剥がれや反りが無い配線基板を容易に作製する方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、異なる組成からなる複数のセラミック組成物を、所定形状に成形し、それらの成形体を積層した後に、該積層体を同時に焼成する工程を具備するセラミック複合部材の製造方法において、前記複数のセラミック組成物のうちで収縮開始温度が最も高温であるセラミック組成物以外のセラミック組成物を、前記収縮開始温度が最も高温であるセラミック組成物の収縮開始温度よりも低い温度で積層前に熱処理することによって、上記の目的が達成される。
【００１１】
特に、前記熱処理を前記収縮開始温度が最も高温であるセラミック組成物の収縮開始温度よりも１０〜７０℃低い温度で処理することが適当である。なお、このような製造方法は、前記成形体として、シート状成形体からなり、該シート状成形体の表面にメタライズ層が形成されてなるものを用いて、配線基板を製造する際に好適に使用される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明のセラミック複合部材の製造方法は、例えば先ず、異なるセラミック材料粉末を準備する。ここで異なるセラミック材料とは磁性体、誘電体、絶縁体いずれでも良く、組成が異なる材料であればかまわない。
【００１３】
また、配線基板に適用する上では、メタライズ配線層を形成する導体材料と同時焼成可能な組成物が望ましく、特に配線基板においてはメタライズ配線層が低抵抗金属からなることが望ましい。
【００１４】
低抵抗の金属材料としてはＣｕあるいはＡｇが好ましく、即ち、ＣｕやＡｇの融点以下で焼結するセラミック材料が好ましく、なかでも大気中で焼成できるＡｇと同時焼成が可能な、即ち９６０℃以下、望ましくは９２０℃以下の低温で焼成が可能なセラミック材料が良い。
【００１５】
また、上記の低温で焼成可能なセラミック材料とは、ガラス、あるいはガラスと、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ムライトなどの種々のセラミックフィラーとの混合物からなる、いわゆるガラスセラミックス、あるいは複数の金属酸化物による混合物からなる低温焼成酸化物複合組成物系のいずれでも良い。また、これらのセラミック材料を作製する場合に使用するセラミック粉末の粒径は、焼結性の観点から２μｍ以下が良く、シート状成形体を作製する場合の成形性の点から１〜２μｍが望ましい。
【００１６】
上記の組成が異なる２種以上の異種のセラミック材料は、組成の違いによって必然的に焼成収縮挙動も異なるものである。この焼成収縮挙動が異なるままに両者を成形し、積層後、焼成すると、積層界面で剥がれたり、反りが発生するなどの問題がある。
【００１７】
そこで、本発明によれば、準備した異なるセラミック材料粉末のうち、焼結収縮開始温度が最も高温（Ｔ₁℃）であるセラミック材料を除くセラミック材料に対してそれ（Ｔ₁℃）よりも低い温度で予め熱処理して仮焼成する。
【００１８】
つまり、この熱処理を施すことによって、収縮開始温度の低いセラミック材料の焼成収縮を先に収縮開始温度の高いセラミック材料の収縮開始温度まで進行させておくことによって、同時焼成時の焼成収縮挙動を一致させることが可能となる。
【００１９】
熱処理の温度（Ｔ₂℃）は最も高温の収縮開始温度（Ｔ₁℃）よりも１０〜７０℃低い温度で処理することが望ましい。熱処理温度がこの範囲を逸脱すると、収縮開始温度が一致せずに同時焼成途中に異種材料間で剥離したり、反る等の不良が発生し易くなったり、異種材料間の接合力が弱く、３点曲げ強度等の破壊源となって強度低下を招く、或いは焼結不良を起こし易くなるからである。
【００２０】
この熱処理は、相対的に収縮開始温度の低いセラミック材料の粉末、成形体単体のいずれに行なってもよいが、成形体に対して行なうと、収縮を伴うために粉末に対して行なうことが望ましいが、その後の他の成形体との積層時の位置合わせ等が可能であれば、成形体に行なってもよい。
【００２１】
セラミック粉末に対して熱処理を施すことによって粉末同士が凝集した場合は、ボールミル等によって凝集粉末を解砕することが望ましい。その時の粒径は先に述べたように焼結性の観点から２μｍ以下が良く、シート状成形体の成形性の点から平均粒径が１〜２μｍであることが望ましい。
【００２２】
次に、上記の方法によって、配線基板を作製する方法について具体的に説明する。先ず、複数の絶縁層成形体を積層した積層成形体を作製する。積層成形体は、ドクターブレード法等により作製されたグリーンシートを積層することにより作製したり、また、セラミックペーストを順次塗布することにより作製したり、さらに、スリップ材を塗布、光硬化、現像等を繰り返す、いわゆるフォトリソグラフィー技術を用いて作製したりすることができる。
【００２３】
具体的には、先ず、例えば、第１の絶縁層、第２の絶縁層となるグリーンシートを作製する。グリーンシートは、所定のセラミック組成物粉末と、あるいは本発明の製造方法で作製した予め熱処理を施したセラミック組成物粉末と、有機バインダーと、有機溶剤及び必要に応じて可塑剤とを混合し、スラリー化する。このスラリーを用いてドクターブレード法などによりテープ成形を行い、所定寸法に切断しグリーンシートを作製する。
【００２４】
次に、異なる層の配線回路層間を接続するビアホール導体を形成するために、グリーンシートの所定の位置にパンチング等によりスルーホールを形成した後、スルーホール内に導電性ペーストを充填する。そして、そのグリーンシート上に所定形状の配線回路層を形成する。配線回路層の形成にあたっては、グリーンシートの表面に導電性ペーストをスクリーン印刷法などによって印刷したり、金属箔を接着してパターン化したり、パターン化された金属箔を転写形成することによって形成することができる。
【００２５】
用いる配線回路層を形成する導体材料としては、Ｗ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｌの群から選ばれる少なくとも１種の中からセラミック材料の焼成温度によって適宜選択される。
【００２６】
次に、導電性ペーストを用いて配線回路層が形成された各シート状成形体を積層順序に応じて積層して積層体を形成した後、これを同時に焼成することによって異なるセラミック材料の積層体からなる配線基板を製造することができる。
【００２７】
導電性ペースト中の導体がＡｇを主成分とする場合は大気中で、Ｃｕを主成分とする場合は窒素水素混合雰囲気中で８００℃〜１０５０℃の温度範囲で焼結一体化される。
【００２８】
また、支持基板上に、絶縁層材料および光硬化性樹脂を含有するスリップ材を塗布乾燥し、露光して硬化させた絶縁層成形体に、前記スリップ材を塗布、乾燥、露光する工程を繰り返して積層成形体を作成しても良い。この場合に、必要に応じて現像して絶縁層成形体に形成された貫通孔内に導電性ペーストを充填し、また必要に応じて絶縁層成形体に内部配線パターンを形成しても良い。
【００２９】
図１は、本発明によって作製される配線基板の一例を示すもので、図１において、配線基板は、絶縁基板１と、この絶縁基板１表面および内部に形成された接地導体２と、絶縁基板１内部に形成された共振回路等の容量形成導体３と、インピーダンス整合回路のインダクタンス形成導体４と、ビアホール導体５と、チップ部品７等を実装する表面導体６とを具備して構成されている。
【００３０】
絶縁基板１は、絶縁層１ａ〜１ｇからなり、絶縁層１ａと絶縁層１ｅ〜１ｇは第１絶縁層、絶縁層１ｂ〜１ｄは第２絶縁層とされている。ここで、第１絶縁層と第２絶縁層は異なる材料からなり、接合の歪みを無くす為に両材料の熱膨張率差は２×１０^-6／℃以下が望ましい。
【００３１】
以上のように構成され、作製された、例えば図１の配線基板では、異種材料同士の収縮挙動、特に焼結時の収縮開始温度を一致することができるため、異種材料間の接合界面の剥がれや、基板の反りが無い配線基板を容易に作製することができる。
【００３２】
【実施例】
以下の方法により、図１の構造の配線基板を作製した。第１絶縁層、第２絶縁層となる異種材料の組成と予め焼成する温度を表１に示す。
先ず、Ｎｏ.１については純度９９％以上のＭｇＴｉＯ₃粉末と、ＣａＴｉＯ₃粉末とを、表１の組成を満足するように秤量し、さらにＢ₂Ｏ₃粉末、Ｌｉ₂ＣＯ₃粉末、ＳｉＯ₂粉末、ＭｎＯ₂粉末、Ａｌ₂Ｏ₃粉末、ＢａＣＯ₃粉末を、表１に示す割合となるように秤量し、純水を媒体とし、ＺｒＯ₂ボールを用いたボールミルにて平均粒径が約１μｍとなるように混合・粉砕した。
【００３３】
同様に、Ｎｏ．２については純度９９％以上のＣａＺｒＯ₃粉末とＢ₂Ｏ₃粉末、Ｌｉ₂ＣＯ₃粉末、ＧｅＯ₂粉末とを平均粒径が約１μｍとなるように表１の比率で混合・粉砕した。
【００３４】
Ｎｏ．３〜１０については主成分ガラス粉末とＳｉＯ₂粉末、ＭｎＯ₂粉末とを、Ｎｏ．１１〜１４については主成分ガラス粉末とＡｌ₂Ｏ₃粉末、ＭｎＯ₂粉末とを、各々平均粒径が約１μｍとなるように混合・粉砕した。次にこれらＮｏ．１、２、３、１１は乾燥して混合粉を得た。
【００３５】
次に、予め焼成するものについては表１に示す温度にて処理し、ボールミルにて粒径１．０〜１．３μｍに粉砕した後乾燥した。Ｎｏ．１〜１４の粉末の一部はバインダーを混合した後１ｔｏｎ／ｃｍ²の圧力でプレスし、ＴＭＡによって焼結収縮開始温度を測定した。結果は表１に示す。
【００３６】
次いで、Ｎｏ．１〜１４の粉末は各々バインダー等を混練したスラリーをドクターブレード法にてグリーンシートに加工した。表２に示す第１絶縁層と第２絶縁層の組み合わせで、これらのグリーンシートにビアホールを形成し、そのビアホール中に、Ａｇを主成分とする導体ペーストを充填、グリーンシートの表面に導体ペーストをキャパシタ、インダクタ、アース導体等のパターン状に印刷塗布した。これらのグリーンシートを位置合わせした後、積層して、大気中にて９００〜９３０℃で焼結一体化した。
【００３７】
ここで絶縁層１ａ〜１ｇの厚みは各々０．１０ｍｍとした。この配線基板（１００ｍｍ角）について表面粗さ計で基板表面の表面粗さを測定し、最大最小の差を反りとして評価した。評価は、反り１００μｍ未満を優、１００〜１５０μｍを良、１５０〜２００μｍを可とした。
【００３８】
配線基板の側面、表面、あるいは研磨して研磨面を金属顕微鏡あるいは走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって、絶縁層界面の剥離の有無、絶縁層中のクラックの有無を調べた。
【００３９】
また、配線回路層を形成しない基板を作製して、焼上げ後の基板と、−５５℃の液と＋１２５℃の液に交互に浸して熱衝撃を１５サイクル与えた後の基板について３点曲げ試験を行い、強度を比較した。そして、その時の破壊モードを調べた。破壊モードは、３点曲げ試験後の試料の破断面において、異種材料同士の接合界面に生じる段差の幅に応じてランク分けし、段差が発生しなかったものをＡ、段差が１０μｍ未満をＢ、段差が１０〜５０μｍ未満をＣ、段差が５０μｍ以上をＤとした。また、同様の基板をアルキメデス法にて吸水率を調べた。これらの結果を表２に示す。
【００４０】
【表１】

【００４１】
【表２】

【００４２】
これらの表から、本発明の製造方法は、この製造方法に基づいて作製した配線基板に、剥離、クラックがなく、反り（平坦性）や強度に問題がなく、異種材料を同時に焼成して緻密に一体化できることがわかる。一方、本発明に基づく熱処理を施すことなく作製したＮｏ．１、７〜９、１４、１５、１７、１９、２２の配線基板は異種材料間で剥離する、反りが大きい、強度が弱く、あるいは緻密でないといった不良が発生することが判る。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明のセラミック複合部材の製造方法によれば、異なる組成からなる複数のセラミック組成物を、所定形状に成形し、それらの成形体を積層した後に、該積層体を同時に焼成する工程を具備するセラミック複合部材の製造方法において、前記複数のセラミック組成物のうちで焼成時に焼結収縮を開始する収縮開始温度が最も高温であるセラミック組成物以外のセラミック組成物を、前記収縮開始温度が最も高温であるセラミック組成物の収縮開始温度よりも低い温度で積層前に熱処理することによって、収縮開始温度を近似できるために、異なる材料を剥離や反り無く、高強度で緻密に同時焼成一体化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法によって作製した配線基板の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・絶縁基板
１ａ、１ｅ、１ｆ、１ｇ・・・第１絶縁層
１ｂ、１ｃ、１ｄ・・・第２絶縁層
２・・・接地導体
３・・・容量形成導体
４・・・インダクタンス形成導体
５・・・ビアホール導体
６・・・表面導体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic composite member obtained by simultaneously firing a laminate of ceramic molded bodies having different compositions, and particularly suitable for manufacturing a ceramic wiring board having a built-in function such as a capacitor layer. The present invention relates to a method for manufacturing a member.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in the field of ceramic wiring substrates in which the insulating substrate is made of ceramics, ceramic molded bodies having different compositions are laminated and fired from a single insulating ceramic insulating substrate for various improvements of the insulating substrate. It is. For example, an insulating layer and a high dielectric constant insulating layer are stacked in order to reinforce a low-strength insulating layer with a high-strength insulating layer or to incorporate a capacitor with a high capacitance value in a wiring board. A fired wiring board is known (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-194493).
[0003]
Reference 25th INTERNEPCON JAPAN '96 electrotest '96 Conference and Exhibition Japan CONNECTOR JZPAN'96 SEMINAR R8 Activating high-frequency component “Ceramic multilayer functional substrate for mobile communication devices”, or ElectronicMonth 19 Also in “Development”, a wiring substrate is shown in which different ceramic materials made of different compositions are simultaneously fired and integrated.
[0004]
These documents include a first insulating layer made of a BaO—Al ₂ O ₃ —SiO ₂ based composition having a relative permittivity of 6.1, 5 GHz and a Q value of 300, a relative permittivity of 1500, a dielectric loss of 2. A wiring substrate obtained by simultaneously firing a BaTiO ₃ dielectric material having a high dielectric constant of 5% and a second insulating layer made of BaO—CaO—B ₂ O ₃ —SiO ₂ glass, a relative dielectric constant of 7, 1 MHz A first insulating layer made of Sr-based glass having a Q value of about 1700 and Al ₂ O ₃ and a second insulating layer made of a Pb-based perovskite dielectric material having a relative dielectric constant of 10000 and a dielectric loss of 0.5% are simultaneously used. A fired wiring board is disclosed.
[0005]
In these documents, as a condition for simultaneous firing and integration of insulating layers made of different materials without warping and cracking, and without damaging the physical properties of the materials, the agreement of sintering shrinkage behavior between different materials is It is described that it is important that there is no difference in coefficient of thermal expansion and that there is no excessive interaction, and combinations of various compositions are described.
[0006]
As for the production method, in Japanese Patent Laid-Open No. 56-73676, different ceramic materials are separately fired separately and pulverized into composite ceramic sheets so that the shrinkage ratio after firing of each sheet is equalized. It is disclosed to avoid adverse effects due to differences.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, there are almost no combinations of materials that satisfy the various conditions as described in the literature while having the characteristics required for the wiring board.
[0008]
Also, in the manufacturing method described in JP-A-56-73676, the shrinkage rate between different materials becomes equal, but the shrinkage shrinkage behavior, in particular, the sintering start temperature does not match and the interface between the different materials is peeled off. There were problems such as curling and warping.
[0009]
The present invention has been devised in view of such circumstances, and its purpose is to make the shrinkage behavior between different materials, in particular, the sintering shrinkage start temperature coincide, and there is no peeling or warping of the different material interface. An object of the present invention is to provide a method for easily manufacturing a substrate.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, in a method for manufacturing a ceramic composite member, the method includes forming a plurality of ceramic compositions having different compositions into a predetermined shape, laminating the formed bodies, and simultaneously firing the laminated body. , stacked in the most elevated temperatures is ceramic composition other than the ceramic composition, the temperature lower than the shrinkage starting temperature of the ceramic composition shrinkage start temperature is the highest temperature shrinkage starting temperature at the plurality of ceramic compositions The above objective is achieved by prior heat treatment.
[0011]
In particular, it is appropriate to treat the heat treatment at a temperature 10 to 70 ° C. lower than the shrinkage start temperature of the ceramic composition having the highest shrinkage start temperature. Note that this manufacturing method, as the molded body, made from a sheet-form body, using what metallized layer formed on the surface of the molded sheet, suitably in manufacturing the wiring substrate used.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the method for producing a ceramic composite member of the present invention, for example, first, different ceramic material powders are prepared. Here, the different ceramic material may be any of a magnetic material, a dielectric material, and an insulator, and any material having a different composition may be used.
[0013]
For application to a wiring board, a composition that can be fired simultaneously with a conductor material for forming the metallized wiring layer is desirable. In particular, in the wiring board, the metallized wiring layer is preferably made of a low-resistance metal.
[0014]
As the low-resistance metal material, Cu or Ag is preferable, that is, a ceramic material that is sintered below the melting point of Cu or Ag is preferable, and among them, Ag that can be fired in the atmosphere can be co-fired, that is, 960 ° C. or less. A ceramic material that can be fired at a low temperature of 920 ° C. or lower is desirable.
[0015]
The ceramic material that can be fired at a low temperature is glass or a mixture of glass and various ceramic fillers such as Al ₂ O ₃ , SiO ₂ , mullite, so-called glass ceramics, or a plurality of metal oxides. Any of a low-temperature fired oxide composite composition system comprising a mixture of materials may be used. In addition, the particle size of the ceramic powder used for producing these ceramic materials is preferably 2 μm or less from the viewpoint of sinterability, and preferably 1 to 2 μm from the viewpoint of formability when producing a sheet-like molded body. .
[0016]
Two or more different types of ceramic materials having different compositions necessarily have different firing shrinkage behaviors depending on the composition. If both are formed while the firing shrinkage behavior is different, and then fired after lamination, there are problems such as peeling at the laminated interface and warping.
[0017]
Therefore, according to the present invention, among the prepared different ceramic material powders, the sintering shrinkage start temperature is lower than that (T ₁ ° C) with respect to the ceramic material excluding the ceramic material having the highest temperature (T ₁ ° C). Pre-heated by heat treatment at a temperature.
[0018]
In other words, by applying this heat treatment, the firing shrinkage of the ceramic material with a low shrinkage start temperature is first advanced to the shrinkage start temperature of the ceramic material with a high shrinkage start temperature, thereby matching the firing shrinkage behavior during simultaneous firing. It becomes possible to make it.
[0019]
The heat treatment temperature (T ₂ ° C.) is preferably 10 to 70 ° C. lower than the highest shrinkage start temperature (T ₁ ° C.). When the heat treatment temperature deviates from this range, the shrinkage start temperatures do not match and peeling between different materials in the middle of simultaneous firing, defects such as warping are likely to occur, the bonding strength between different materials is weak, This is because it becomes a failure source such as a three-point bending strength, causing a decrease in strength, or causing a sintering failure.
[0020]
This heat treatment may be performed on either the ceramic material powder having a relatively low shrinkage start temperature or the compact itself. However, if the heat treatment is performed on the compact, it is desirable that the heat treatment be performed on the powder. However, it may be performed on the molded body as long as it can be aligned with other molded bodies thereafter.
[0021]
When the powders are agglomerated by applying heat treatment to the ceramic powder, it is desirable to crush the agglomerated powder with a ball mill or the like. As described above, the particle size at that time is preferably 2 μm or less from the viewpoint of sinterability, and the average particle size is preferably 1 to 2 μm from the viewpoint of the moldability of the sheet-like molded body.
[0022]
Next, a method for manufacturing a wiring board by the above method will be specifically described. First, a laminated molded body obtained by laminating a plurality of insulating layer molded bodies is produced. Laminated molded products are produced by laminating green sheets produced by the doctor blade method, etc., or produced by sequentially applying a ceramic paste, and further, a slip material is applied, photocured, developed, etc. Or the like can be produced by using a so-called photolithography technique.
[0023]
Specifically, first, for example, green sheets serving as a first insulating layer and a second insulating layer are manufactured. The green sheet is a mixture of a predetermined ceramic composition powder, or a ceramic composition powder preliminarily heat-treated produced by the production method of the present invention, an organic binder, an organic solvent, and a plasticizer as necessary. Slurry. Using this slurry, tape is formed by a doctor blade method or the like, and cut into a predetermined size to produce a green sheet.
[0024]
Next, in order to form via hole conductors connecting different wiring circuit layers, through holes are formed at predetermined positions of the green sheet by punching or the like, and then the through holes are filled with a conductive paste. Then, a wiring circuit layer having a predetermined shape is formed on the green sheet. In forming the wiring circuit layer, it is formed by printing a conductive paste on the surface of the green sheet by a screen printing method, patterning by bonding a metal foil, or by transferring and forming a patterned metal foil. be able to.
[0025]
The conductor material forming the wiring circuit layer to be used is appropriately selected from at least one selected from the group consisting of W, Mo, Cu, Ag, and Al depending on the firing temperature of the ceramic material.
[0026]
Next, each sheet-like molded body on which a wiring circuit layer is formed using a conductive paste is laminated in accordance with the lamination order to form a laminated body, and then, this is fired at the same time to laminate the different ceramic materials. A wiring board made of can be manufactured.
[0027]
When the conductor in the conductive paste contains Ag as a main component, it is sintered and integrated in the air, and when Cu is the main component, it is sintered and integrated in a temperature range of 800 ° C. to 1050 ° C. in a nitrogen-hydrogen mixed atmosphere.
[0028]
In addition, a step of applying, drying, and exposing the slip material to the insulating layer molded body that has been coated, dried, exposed and cured on the support substrate with a slip material containing an insulating layer material and a photocurable resin is repeated. A laminated molded body may be produced. In this case, the conductive paste may be filled in the through holes formed in the insulating layer molded body by development as necessary, and the internal wiring pattern may be formed in the insulating layer molded body as necessary.
[0029]
FIG. 1 shows an example of a wiring board manufactured according to the present invention. In FIG. 1, the wiring board includes an insulating substrate 1, a ground conductor 2 formed on the surface and inside of the insulating substrate 1, and an insulating substrate. 1 includes a capacitance forming conductor 3 such as a resonance circuit formed inside, an inductance forming conductor 4 of an impedance matching circuit, a via-hole conductor 5, and a surface conductor 6 on which a chip component 7 and the like are mounted. .
[0030]
The insulating substrate 1 includes insulating layers 1a to 1g. The insulating

layers

1a and 1e to 1g are first insulating layers, and the insulating layers 1b to 1d are second insulating layers. Here, the first insulating layer and the second insulating layer are made of different materials, and the difference in thermal expansion coefficient between the two materials is desirably 2 × 10 ⁻⁶ / ° C. or less in order to eliminate joint distortion.
[0031]
For example, in the wiring board of FIG. 1 constructed and manufactured as described above, the shrinkage behavior between different materials, particularly the shrinkage start temperature at the time of sintering, can be matched. In addition, it is possible to easily produce a wiring board without warping of the board.
[0032]
【Example】
A wiring board having the structure shown in FIG. 1 was produced by the following method. Table 1 shows the composition of different materials to be the first insulating layer and the second insulating layer and the pre-baking temperature.
First, for No. 1, MgTiO ₃ powder with a purity of 99% or more and CaTiO ₃ powder were weighed so as to satisfy the composition of Table 1, and further B ₂ O ₃ powder, Li ₂ CO ₃ powder, SiO ₂ The powder, MnO ₂ powder, Al ₂ O ₃ powder, and BaCO ₃ powder were weighed so as to have the ratio shown in Table 1, and the average particle diameter was about 1 μm in a ball mill using pure water as a medium and ZrO ₂ balls. It mixed and grind | pulverized so that it might become.
[0033]
Similarly, no. For No. ₂ , CaZrO ₃ powder with a purity of 99% or more, B ₂ O ₃ powder, Li ₂ CO ₃ powder, and GeO ₂ powder were mixed and pulverized at a ratio shown in Table 1 so that the average particle diameter was about 1 μm.
[0034]
No. For Nos. 3 to 10, the main component glass powder, the SiO ₂ powder, and the MnO ₂ powder were prepared as No. 3-10. For Nos. 11 to 14, the main component glass powder, the Al ₂ O ₃ powder, and the MnO ₂ powder were mixed and pulverized so that the average particle diameter was about 1 μm. Next, these No. 1, 2, 3, and 11 were dried to obtain mixed powder.
[0035]
Next, what was baked beforehand was processed at the temperature shown in Table 1, ground to a particle size of 1.0 to 1.3 μm with a ball mill, and then dried. No. A part of the powders 1 to 14 was mixed with a binder and pressed at a pressure of 1 ton / cm ² , and the sintering shrinkage start temperature was measured by TMA. The results are shown in Table 1.
[0036]
Then, No. Each of the powders 1 to 14 was formed into a green sheet by slurry obtained by kneading a binder or the like by a doctor blade method. Via holes are formed in these green sheets by the combination of the first insulating layer and the second insulating layer shown in Table 2, and the via paste is filled with a conductive paste mainly composed of Ag, and the conductive paste is applied to the surface of the green sheet. Was printed and applied in a pattern such as a capacitor, an inductor, and a ground conductor. After aligning these green sheets, they were laminated and sintered and integrated at 900 to 930 ° C. in the atmosphere.
[0037]
Here, each of the insulating layers 1a to 1g had a thickness of 0.10 mm. With respect to this wiring board (100 mm square), the surface roughness of the substrate surface was measured with a surface roughness meter, and the maximum and minimum difference was evaluated as warpage. In the evaluation, warpage was less than 100 μm, 100-150 μm was good, and 150-200 μm was acceptable.
[0038]
The side surface, the surface, or the polished surface of the wiring substrate was polished, and the presence or absence of peeling of the insulating layer interface and the presence or absence of cracks in the insulating layer were examined by a metal microscope or a scanning electron microscope (SEM).
[0039]
In addition, a substrate on which no wiring circuit layer is formed is prepared, and the substrate after baking and the substrate after being alternately immersed in a solution of −55 ° C. and a solution of + 125 ° C. and subjected to thermal shock for 15 cycles are bent at three points. Tests were performed and the strengths were compared. And the destruction mode at that time was investigated. In the fracture mode, the fracture surface of the sample after the three-point bending test is ranked according to the width of the step formed at the joint interface between different materials. A where the step does not occur is A, and the step is less than 10 μm. The step is less than 10 to 50 μm, C, and the step is 50 μm or more as D. Further, the water absorption rate of the same substrate was examined by the Archimedes method. These results are shown in Table 2.
[0040]
[Table 1]

[0041]
[Table 2]

[0042]
From these tables, the manufacturing method according to the present invention is free from peeling and cracking on the wiring board produced based on this manufacturing method, and has no problem in warpage (flatness) or strength. It can be seen that it can be integrated into On the other hand, No. produced without performing the heat processing based on this invention. It can be seen that the wiring boards 1, 7 to 9, 14, 15, 17, 19, and 22 suffer from defects such as peeling between different materials, large warpage, weak strength, or not dense.
[0043]
【The invention's effect】
As described above in detail , according to the method for producing a ceramic composite member of the present invention, after forming a plurality of ceramic compositions having different compositions into a predetermined shape and laminating the molded bodies, the laminated bodies are simultaneously formed. In the method for producing a ceramic composite member comprising the step of firing, the ceramic composition other than the ceramic composition having the highest shrinkage start temperature for starting sintering shrinkage at the time of firing among the plurality of ceramic compositions , By heat-treating before lamination at a temperature lower than the shrinkage start temperature of the ceramic composition with the highest shrinkage start temperature, the shrinkage start temperature can be approximated, so different materials can be densely and densely without peeling or warping. Simultaneous firing can be integrated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a wiring board manufactured by a manufacturing method of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Insulating

substrate

1a, 1e, 1f, 1g ... 1st insulating

layer

1b, 1c, 1d ... 2nd insulating layer 2 ... Grounding conductor 3 ... Capacitance formation conductor 4 ... Inductance Forming conductor 5 ... via hole conductor 6 ... surface conductor

Claims

In the method for producing a ceramic composite member, comprising a step of forming a plurality of ceramic compositions having different compositions into a predetermined shape, laminating the formed bodies, and simultaneously firing the laminated bodies, the plurality of ceramic compositions the ceramic composition other than ceramic compositions shrinkage start temperature is hottest among the objects, to heat treatment prior to lamination at a temperature lower than the shrinkage starting temperature of the ceramic composition shrinkage start temperature is the highest temperature A method for producing a ceramic composite member.

2. The method for producing a ceramic composite member according to claim 1, wherein the heat treatment is performed at a temperature lower by 10 to 70 [deg.] C. than a shrinkage start temperature of the ceramic composition having the highest shrinkage start temperature.

3. The method for producing a ceramic composite member according to claim 1, wherein the molded body is made of a sheet-shaped molded body, and a metallized layer is formed on the surface of the sheet-shaped molded body. .

4. The method for producing a ceramic composite member according to claim 1, wherein the heat treatment is performed on the ceramic composition powder.