JP4517549B2

JP4517549B2 - Low temperature fired ceramic substrate manufacturing method

Info

Publication number: JP4517549B2
Application number: JP2001229047A
Authority: JP
Inventors: 拓二伊東; 俊博中居
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-07-30
Filing date: 2001-07-30
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2021-07-30
Also published as: JP2003040681A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼成前の低温焼成セラミック基板（以下「生基板」という）の両面に、該生基板の焼結温度では焼結しない拘束用グリーンシートを積層して拘束焼成する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。
【０００２】
【従来の技術】
近年、低温焼成セラミック基板を焼成する際に、基板の面方向の焼成収縮を小さくして基板寸法精度を向上させる焼成法として、拘束焼成法が開発されている。この拘束焼成法は、低温焼成セラミックの生基板の両面に、低温焼成セラミックの焼結温度（８００〜１０００℃）では焼結しない拘束用グリーンシート（一般にはアルミナグリーンシートが用いられる）を積層し、この状態で、生基板を加圧しながら又は加圧せずに、８００〜１０００℃で焼成した後、焼成基板の両面から拘束用グリーンシートの残存物をブラスト処理等で取り除いて低温焼成セラミック基板を製造するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この拘束焼成法を用いて、表裏両面に導体パターンを有する低温焼成セラミック多層基板を製造する場合は、最上層を除く各層のグリーンシートの上面に内層パターンを印刷し、最上層のグリーンシートの上面に表面パターンを印刷した後、全層のグリーンシートを積層して生基板を作製し、その後、生基板の裏面（下面）に裏面パターンを印刷した後、該生基板の両面に拘束用グリーンシートを積層して拘束焼成するようにしている（同時焼成法）。或は、拘束焼成後に、焼成基板の両面に後付けで導体パターンを印刷・焼成する方法もある。
【０００４】
しかし、上述した同時焼成法、後付け法のいずれの方法でも、裏面パターンを印刷する際に、表面パターンの位置が基板の裏側に隠れて全く見えないため、表面パターンに対して裏面パターンの印刷位置を正確に位置合わせすることができない。このため、拘束焼成によって基板自体の寸法精度が良くなっても、表裏両面の導体パターンの印刷ずれとグリーンシートの積層ずれを合計したずれ分だけ、表裏両面の導体パターンの位置が相対的にずれてしまう。その結果、当該基板を例えばＢＧＡパッケージの基板として用いる場合、当該基板を他の基板に面実装する際に、当該基板の裏面に印刷したパッド（裏面パターン）が他の基板の表面に印刷したランドに正確に位置合わせされているか否かを、当該基板の上方からカメラ等で確認することができず、パッド（裏面パターン）の位置ずれによって実装不良が発生することがあった。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、拘束焼成する低温焼成セラミック基板の表裏両面のパターンの相対位置精度を向上できる低温焼成セラミック基板の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の低温焼成セラミック基板の製造方法は、焼成前の低温焼成セラミック基板（以下「生基板」という）の両面に、該生基板の焼結温度では焼結しない拘束用グリーンシートを積層して加圧しながら又は加圧せずに拘束焼成し、拘束焼成後に該拘束用グリーンシートの残存物を除去して低温焼成セラミック基板を製造する方法であって、
(1) 上下方向に貫通する貫通孔を有する生基板を形成する工程と、
(2) 第１の拘束用グリーンシートの裏面に、前記生基板の表面に転写するための表面パターンと前記貫通孔内に露出させる印刷位置決めマークとを同時に印刷する工程と、
(3) 前記生基板の表面に前記第１の拘束用グリーンシートを積層して、前記表面パターンを該生基板の表面に密着させると共に、前記印刷位置決めマークを前記貫通孔内に露出させる工程と、
(4) 前記生基板の裏面側から前記貫通孔内に露出する前記印刷位置決めマークを視認して該印刷位置決めマークを位置決めの基準にして該生基板の裏面に裏面パターンを印刷する工程と、
(5) 前記生基板の裏面に第２の拘束用グリーンシートを積層する工程と、
前記第１及び第２の拘束用グリーンシートが積層された前記生基板を拘束焼成する工程と、
(6) 拘束焼成した基板の両面から前記第１及び第２の拘束用グリーンシートの残存物を除去する工程と
を実行することで、表裏両面にパターンを有する低温焼成セラミック基板を製造するようにしたものである。
【０００７】
この製造方法では、表面パターンが裏面側に印刷された第１の拘束用グリーンシートを低温焼成セラミックの生基板の表面に積層すると、拘束焼成時に、低温焼成セラミックの生基板に含まれるガラス成分が第１の拘束用グリーンシートの裏面側の表面パターンを接着する接着剤の役割を果たし、該表面パターンが該基板の表面に接着（転写）される。そして、この第１の拘束用グリーンシートの裏面には、印刷位置決めマークを表面パターンと同時に印刷するため、印刷位置決めマークを表面パターンの位置に対して相対位置精度良く印刷することができ、該印刷位置決めマークを表面パターンの位置情報を表すマークとして用いることが可能となる。
【０００８】
そのため、生基板の裏面に裏面パターンを印刷する際には、生基板の裏面側から該生基板の貫通孔内に露出する印刷位置決めマークをカメラ等で視認して該印刷位置決めマークを表面パターンの位置情報を表すマークとして用いて、該生基板の裏面を表面パターン（印刷位置決めマーク）に対して位置決めした状態で、該生基板の裏面に裏面パターンを印刷することができる。これにより、裏面パターンを表面パターンの位置に対して相対位置精度良く印刷することができる。
【０００９】
更に、請求項２のように、第１の拘束用グリーンシートの裏面に表面パターンと印刷位置決めマークを印刷する工程で、生基板の表面に転写するための実装位置決めマークを同時に印刷するようにしても良い。このようにすれば、焼成基板の表面に表面パターンと一緒に転写される実装位置決めマークは、表面パターンや印刷位置決めマークに対して位置ずれがなく、しかも、印刷位置決めマークによって裏面パターンが表面パターンに対して相対位置精度良く位置決めされるため、実装工程等で、基板表面の実装位置決めマークを裏面パターンの位置情報を表すマークとして用いることができる。従って、実装工程等で、裏面パターンの位置決めが必要な場合、基板の裏面側（下方）から裏面パターンをカメラ等で視認しなくても、基板の表面側（上方）から基板表面の実装位置決めマークを視認することで、裏面パターンの位置決めを精度良く行うことができる。
【００１０】
この場合、請求項３のように、生基板の裏面に裏面パターンとしてパッドを印刷するようにしても良い。このようにすれば、当該基板を他の基板に面実装する際に、当該基板の裏面に印刷したパッド（裏面パターン）が他の基板の表面に印刷したランドに正確に位置合わせされているか否かを、当該基板の表面側（上方）からカメラ等で確認することができ、基板裏面のパッドの位置ずれによる実装不良を未然に防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態における低温焼成セラミック多層基板の製造方法をを図面に基づいて説明する。
【００１２】
低温焼成セラミック多層基板は、複数枚の低温焼成セラミックのグリーンシート１１ａ〜１１ｃを積層圧着して形成した生基板１２を焼成したものであり、焼成時には、生基板１２の両面に拘束用グリーンシート１３ａ，１３ｂを積層圧着して、８００〜１０００℃で拘束焼成する。この際、第１の拘束用グリーンシート１３ａの上から生基板１２を加圧しながら焼成しても良いし、加圧せずに焼成しても良い。
【００１３】
低温焼成セラミックグリーンシート１１ａ〜１１ｃを形成する低温焼成セラミック材料は、例えばＣａＯ−ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃系ガラス：５０〜６５重量％（好ましくは６０重量％）とアルミナ：５０〜３５重量％（好ましくは４０重量％）との混合物を用いると良い。この他、ＭｇＯ−ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃系ガラスとアルミナ粉末との混合物、ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃系ガラスとアルミナとの混合物、ＰｂＯ−ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃系ガラスとアルミナとの混合物、コージェライト系結晶化ガラス等の８００〜１０００℃で焼成できる低温焼成セラミック材料を用いても良い。低温焼成セラミックグリーンシート１１ａ〜１１ｃは、上記低温焼成セラミック粉末に、バインダー（例えばアクリル樹脂、ブチラール樹脂等）、溶剤（例えばトルエン、キシレン、ブタノール等）及び可塑剤を配合して、十分に撹拌混合してスラリーを作製し、このスラリーを用いてドクターブレード法等でテープ成形したものである。
【００１４】
一方、拘束用グリーンシート１２ａ，１２ｂは、上記低温焼成セラミックの焼結温度（８００〜１０００℃）では焼結しない高温焼結性セラミック粉末（例えばアルミナ粉末）を用い、この高温焼結性セラミック粉末に、バインダー（例えばアクリル樹脂、ブチラール樹脂等）、溶剤（例えばトルエン、キシレン、ブタノール等）及び可塑剤を配合して、十分に撹拌混合してスラリーを作製し、このスラリーを用いてドクターブレード法等でテープ成形したものである。
【００１５】
各低温焼成セラミックグリーンシート１１ａ〜１１ｃの形成後、各低温焼成セラミックグリーンシート１１の所定位置に、パンチングマシーン等で層間接続用のビアホール（図示せず）を打ち抜き加工し、更に、この打ち抜き加工時に、各低温焼成セラミックグリーンシート１１ａ〜１１ｃの所定位置に、後述する印刷位置決めマーク１４を露出させるための貫通孔１５を複数個（例えば２個）ずつ打ち抜き加工する。この貫通孔１５は、全層の低温焼成セラミックグリーンシート１１ａ〜１１ｃで同じ位置に形成し、後述する積層工程で、全層の低温焼成セラミックグリーンシート１１ａ〜１１ｃを積層したときに、各層の貫通孔１５が一直線に連続するように形成する。尚、貫通孔１５は、後述する裏面パターン印刷工程で利用するだけで、最終的には不要となるため、低温焼成セラミックグリーンシート１１ａ〜１１ｃのうちの製品基板とならない不要部分（最終的に切除されるダミー部分）に貫通孔１５を形成するようにすると良い。
【００１６】
ビアホールと貫通孔１５の加工後、印刷工程に進み、各層の低温焼成セラミックグリーンシート１１ａ〜１１ｃのビアホールに、Ａｇ、Ａｇ／Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ／Ｐｔ、Ｃｕ等の低融点金属の導体ペーストを充填し、図１に示すように、最上層を除く各層の低温焼成セラミックグリーンシート１１ｂ，１１ｃの上面には、同種の低融点金属の導体ペーストを使用して内層導体パターン１６をスクリーン印刷する。
【００１７】
また、図１に示すように、低温焼成セラミック生基板１２の表面（上面）に積層する第１の拘束用グリーンシート１２ａの裏面（下面）には、該生基板１２の表面に転写するための表面導体パターン１７及び複数個の実装位置決めマーク１８と、貫通孔１５内に露出させる複数個の印刷位置決めマーク１４とを上記低融点金属の導体ペーストを使用して同時にスクリーン印刷する。この際、実装位置決めマーク１８と印刷位置決めマーク１４の形状は、円形、四角形、十字形等、位置決めマークとして利用可能な形状であれば、どの様な形状であっても良いが、印刷位置決めマーク１４のサイズ（外径寸法）は、生基板１２の貫通孔１５の内径寸法よりも小さくして、後述する積層工程で、貫通孔１５内に印刷位置決めマーク１４全体が露出するようになっている。
【００１８】
印刷工程終了後、積層工程に進み、全層の低温焼成セラミックグリーンシート１１ａ〜１１ｃを積層し、これを、例えば８０〜１５０℃、５００〜２５００Ｎ／ｃｍ²の条件で加熱圧着して生基板１２を作製する。この後、図２に示すように、生基板１２の表面（上面）に第１の拘束用グリーンシート１３ａを積層し、これを、例えば８０〜１５０℃、５００〜２５００Ｎ／ｃｍ²の条件で加熱圧着する。これにより、第１の拘束用グリーンシート１３ａの裏面（下面）の表面導体パターン１７を生基板１２の表面（上面）に密着させると共に、印刷位置決めマーク１４全体を貫通孔１５内に露出させる。
【００１９】
この後、裏面パターン印刷工程に進み、生基板１３の裏面側（下面側）から貫通孔１５内に露出する印刷位置決めマーク１４をカメラ（図示せず）等で視認して該印刷位置決めマーク１４を位置決めの基準にして該生基板１３の裏面（下面）に裏面パターンとしてパッド１９を上記低融点金属の導体ペーストでスクリーン印刷する（図３参照）。
【００２０】
この後、図４に示すように、生基板１２の裏面（下面）に第２の拘束用グリーンシート１３ｂを積層し、これを、例えば８０〜１５０℃、５００〜２５００Ｎ／ｃｍ²の条件で加熱圧着する。
この後は、次の２通りの焼成法のいずれかで焼成する。
【００２１】
［無加圧焼成法］
低温焼成セラミック生基板１２と拘束用グリーンシート１３ａ，１３ｂの圧着体を加圧せずに低温焼成セラミック生基板１２の焼結温度である８００〜１０００℃で焼成する。
【００２２】
［加圧焼成法］
低温焼成セラミック生基板１２と拘束用グリーンシート１３ａ，１３ｂとの圧着体を、アルミナ等で形成した多孔質セッター板（図示せず）間に挟み込んで、２０〜２００Ｎ／ｃｍ²の圧力で加圧しながら、低温焼成セラミック生基板１２の焼結温度である８００〜１０００℃で焼成する。
【００２３】
無加圧焼成法、加圧焼成法のいずれの場合も、焼成時に低温焼成セラミック生基板１２に含まれるガラス成分が第１の拘束用グリーンシート１３ａの裏面側の表面導体パターン１７と実装位置決めマーク１８を接着する接着剤の役割を果たし、該表面導体パターン１７と実装位置決めマーク１８が焼成基板の表面に接着（転写）される。
【００２４】
この際、低温焼成セラミック生基板１２両面に積層された拘束用グリーンシート１３ａ，１３ｂ（アルミナ等の高温焼結性セラミック）は、１５００℃以上に加熱しないと焼結しないので、８００〜１０００℃で焼成すれば、拘束用グリーンシート１３ａ，１３ｂは未焼結のまま残される。但し、焼成の過程で、拘束用グリーンシート１３ａ，１３ｂ中のバインダー等の有機物が熱分解して飛散してセラミック粉体として残る。
【００２５】
焼成後、焼成基板の両面に付着した拘束用グリーンシート１３ａ，１３ｂの残存物（セラミック粉体）をブラスト処理、バフ研磨等により除去する。この状態では、図５に示すように、焼成基板に貫通孔１５が残されているが、この貫通孔１５は、焼成基板のうちの製品基板とならない不要部分（最終的に切除されるダミー部分）に形成されているため、この不要部分を予め形成されたブレーク溝（スナップライン）に沿って折り割れば、図５に示すように、貫通孔１５の無い低温焼成セラミック多層基板が得られる。
【００２６】
尚、１枚の焼成基板内に複数個の製品基板を形成する、いわゆる多数個取りを行うようにしても良く、この場合は、各製品基板毎に貫通孔１５（印刷位置決めマーク１４）を形成する必要はなく、１枚の焼成基板全体として、複数個（例えば２個）の貫通孔１５（印刷位置決めマーク１４）を形成すれば良い。但し、多数個取りの場合でも、実装工程等で用いる実装位置決めマーク１８は、各製品基板毎に形成する必要がある。
【００２７】
以上説明した本実施形態では、低温焼成セラミック生基板１２の表面に積層する第１の拘束用グリーンシート１３ａの裏面には、該生基板１２の表面に転写するための表面導体パターン１７と印刷位置決めマーク１４とを同時に印刷するため、印刷位置決めマーク１４を表面導体パターン１７の位置に対して相対位置精度良く印刷することができ、該印刷位置決めマーク１４を表面導体パターン１７の位置情報を表すマークとして用いることが可能となる。
【００２８】
そして、低温焼成セラミック生基板１２には、第１の拘束用グリーンシート１３ａの裏面の印刷位置決めマーク１４を露出させる貫通孔１５が形成されているため、生基板１２の裏面にパッド１９（裏面パターン）を印刷する際には、生基板１２の裏面側から該生基板１２の貫通孔１５内に露出する印刷位置決めマーク１４をカメラ等で視認して該印刷位置決めマーク１４を表面導体パターン１７の位置情報を表すマークとして用いて、該生基板１２の裏面を表面導体パターン１７（印刷位置決めマーク１４）に対して位置決めした状態で、該生基板１２の裏面にパッド１９を印刷することができる。これにより、生基板１２の裏面にパッド１９を表面導体パターン１７の位置に対して相対位置精度良く印刷することができる。
【００２９】
更に、第１の拘束用グリーンシート１３ａの裏面に表面導体パターン１７と印刷位置決めマーク１４を印刷する工程で、生基板１２の表面に転写するための実装位置決めマーク１８を同時に印刷するようにしたので、焼成基板の表面に表面導体パターン１７と一緒に転写される実装位置決めマーク１８は、表面導体パターン１７や印刷位置決めマーク１４に対して位置ずれがなく、しかも、印刷位置決めマーク１４によって基板裏面のパッド１９が表面導体パターン１７に対して相対位置精度良く位置決めされるため、実装工程等で、基板表面の実装位置決めマーク１８を基板裏面のパッド１９の位置情報を表すマークとして用いることができる。従って、実装工程等で、基板裏面のパッド１９を他の基板の表面に印刷したランド（図示せず）に位置合わせする際に、基板の裏面側（下方）から基板裏面のパッド１９をカメラ等で視認しなくても、基板の表面側（上方）から基板表面の実装位置決めマーク１８を視認することで、基板裏面のパッド１９を他の基板の表面のランドに精度良く位置合わせすることができ、パッド１９の位置ずれによる実装不良を未然に防止することができる。
【００３０】
尚、本実施形態では、生基板１２の裏面に形成する裏面パターンとして、パッド１９を印刷するようにしたが、配線パターン等のパッド以外の導体パターンを印刷するようにしても良い。また、表面パターンと裏面パターンは、導体パターンに限定されず、抵抗体ペースト等、導体以外の材料のペーストで表面パターンと裏面パターンの一部又は全部を印刷するようにしても良い。導体以外の材料のペーストで表面パターンを印刷する場合は、印刷位置決めマーク１４や実装位置決めマーク１８を該表面パターンと一緒に導体以外の材料のペーストで印刷するようにすれば良い。
【００３１】
また、本実施形態では、最終工程で、焼成基板のうちの製品基板とならない不要部分をブレーク溝（スナップライン）に沿って折り割ることで、貫通孔１５の無い低温焼成セラミック多層基板を製造するようにしたが、貫通孔１５を残した低温焼成セラミック多層基板を製造するようにしても良い。
【００３２】
また、本実施形態では、基板表面に実装位置決めマーク１８を形成したが、基板裏面にパッド以外の裏面パターンを形成する場合は、実装位置決めマーク１８を形成しなくても良く、この場合でも、低温焼成セラミック基板の表裏両面のパターンの相対位置精度を向上できるという効果を得ることができる。
【００３３】
また、表面パターンをカメラ等で視認して表面パターンの位置から裏面パターンの位置を判断するようにしても良く、この場合には、基板表面に実装位置決めマーク１８を形成する必要はない。
その他、本発明は、多層の低温焼成セラミックに限定されず、単層の低温焼成セラミックの製造方法にも適用できる等、種々変更して実施できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の請求項１によれば、低温焼成セラミック生基板の表面に積層する第１の拘束用グリーンシートの裏面に、該生基板の表面に転写するための表面パターンと該生基板の貫通孔内に露出させる印刷位置決めマークとを同時に印刷するようにしたので、該生基板の裏面に裏面パターンを印刷する工程で、該生基板の裏面側から貫通孔内に露出する印刷位置決めマークを視認して該印刷位置決めマークを位置決めの基準にして該生基板の裏面に裏面パターンを表面パターンの位置に対して相対位置精度良く印刷することができる。
【００３５】
更に、請求項２では、第１の拘束用グリーンシートの裏面に、表面パターンの他に、実装位置決めマークも同時に印刷し、生基板１２の表面に表面パターンと実装位置決めマークを転写するようにしたので、実装工程等で、裏面パターンの位置決めが必要な場合、基板の裏面側（下方）から裏面パターンをカメラ等で視認しなくても、基板の表面側（上方）から基板表面の実装位置決めマークを視認することで、裏面パターンの位置決めを精度良く行うことができ、裏面パターンの位置決めのための設備コストを低減しながら、裏面パターンの位置決め精度を向上することができる。
【００３６】
また、請求項３では、生基板の裏面に裏面パターンとしてパッドを印刷するようにしたので、当該基板を他の基板に面実装する際に、基板裏面のパッドの位置ずれによる実装不良を未然に防止することができ、実装信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における積層工程を説明する縦断面図
【図２】低温焼成セラミック生基板の表面に第１の拘束用グリーンシートを積層した状態を示す縦断面図
【図３】低温焼成セラミック生基板の裏面にパッドを印刷した状態を示す縦断面図
【図４】低温焼成セラミック生基板の裏面に第２の拘束用グリーンシートを積層した状態を示す縦断面図
【図５】拘束焼成した基板の両面の拘束用グリーンシートを除去した状態を示す縦断面図
【図６】焼成基板から製品基板とならない不要部分（ダミー部分）をブレーク溝に沿って除去した状態を示す縦断面図
【符号の説明】
１１ａ〜１１ｃ…低温焼成セラミックのグリーンシート、１２…生基板、１３ａ，１３ｂ…拘束用グリーンシート、１４…印刷位置決めマーク、１５…貫通孔、１６…内層導体パターン、１７…表面導体パターン（表面パターン）、１８…実装位置決めマーク、１９…パッド（裏面パターン）。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a low-temperature fired ceramic substrate in which restraint firing is performed by laminating a restraining green sheet that is not sintered at the sintering temperature of the raw substrate on both surfaces of a low-temperature fired ceramic substrate (hereinafter referred to as “raw substrate”) before firing. It relates to a manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
In recent years, when firing a low-temperature fired ceramic substrate, a restraint firing method has been developed as a firing method for reducing firing shrinkage in the surface direction of the substrate and improving substrate dimensional accuracy. In this constrained firing method, constraining green sheets that are not sintered at the sintering temperature (800 to 1000 ° C.) of the low-temperature fired ceramic are laminated on both sides of the low-temperature fired ceramic raw substrate. In this state, the green substrate is fired at 800 to 1000 ° C. with or without pressing the raw substrate, and then the residual green sheet for restraint is removed from both sides of the fired substrate by blasting or the like. Is to be manufactured.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
When manufacturing a low-temperature fired ceramic multilayer substrate having conductor patterns on both front and back surfaces using this constrained firing method, the inner layer pattern is printed on the upper surface of each layer green sheet except the uppermost layer, and the upper surface of the uppermost green sheet After the surface pattern is printed on, a green substrate is formed by laminating all the layers of green sheets. After that, the back surface pattern is printed on the back surface (lower surface) of the raw substrate, and then the constraining green sheets are formed on both sides of the raw substrate. Are stacked and fired by restraint (simultaneous firing method). Alternatively, there is a method in which a conductive pattern is printed and fired on both surfaces of a fired substrate after restraint firing.
[0004]
However, in any of the above-mentioned co-firing method and post-attachment method, when the back surface pattern is printed, the position of the surface pattern is hidden behind the substrate and cannot be seen at all. Cannot be accurately aligned. For this reason, even if the dimensional accuracy of the substrate itself is improved by restraint firing, the positions of the conductive patterns on both the front and back sides are relatively shifted by the sum of the printing deviation of the conductive patterns on both the front and back sides and the stacking deviation of the green sheets. End up. As a result, when the substrate is used as a substrate of a BGA package, for example, when the substrate is surface-mounted on another substrate, a pad (back surface pattern) printed on the back surface of the substrate is printed on the surface of the other substrate. It is not possible to confirm with a camera or the like from above the substrate whether or not the alignment is accurately performed, and a mounting defect may occur due to a displacement of the pad (back surface pattern).
[0005]
The present invention has been made in view of such circumstances. Accordingly, the object of the present invention is to provide a method for manufacturing a low-temperature fired ceramic substrate capable of improving the relative positional accuracy of the patterns on both the front and back surfaces of the low-temperature fired ceramic substrate to be restrained fired. There is to do.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the method for producing a low-temperature fired ceramic substrate according to claim 1 of the present invention comprises a sintering temperature of the green substrate on both sides of a low-temperature fired ceramic substrate (hereinafter referred to as “green substrate”) before firing. In this method, constrained green sheets that are not sintered are laminated and subjected to restraint firing with or without pressurization, and after restraint firing, the residual green sheet for restraint is removed to produce a low-temperature fired ceramic substrate. And
(1) forming a raw substrate having a through-hole penetrating in the vertical direction;
(2) simultaneously printing on the back surface of the first constraining green sheet a surface pattern for transferring to the surface of the raw substrate and a print positioning mark exposed in the through hole;
(3) laminating the first constraining green sheet on the surface of the raw substrate to bring the surface pattern into close contact with the surface of the raw substrate and exposing the print positioning mark in the through hole; ,
(4) visually recognizing the print positioning mark exposed in the through hole from the back side of the raw substrate and printing the back pattern on the back surface of the raw substrate with the print positioning mark as a reference for positioning;
(5) laminating a second restraining green sheet on the back surface of the raw substrate;
Constraining and firing the raw substrate on which the first and second constraining green sheets are laminated;
(6) A low-temperature fired ceramic substrate having a pattern on both front and back surfaces is manufactured by performing the step of removing the residue of the first and second restraining green sheets from both sides of the restraint-fired substrate. It is a thing.
[0007]
In this manufacturing method, when the first constraining green sheet having a surface pattern printed on the back side is laminated on the surface of the low-temperature fired ceramic raw substrate, the glass component contained in the low-temperature fired ceramic raw substrate is restrained during firing. It plays the role of an adhesive that adheres the surface pattern on the back side of the first constraining green sheet, and the surface pattern is adhered (transferred) to the surface of the substrate. Since the printing positioning mark is printed on the back surface of the first restraining green sheet simultaneously with the surface pattern, the printing positioning mark can be printed with high relative positional accuracy with respect to the position of the surface pattern. The positioning mark can be used as a mark representing the position information of the surface pattern.
[0008]
Therefore, when printing the back pattern on the back surface of the raw substrate, the print positioning mark exposed in the through hole of the raw substrate from the back surface side of the raw substrate is visually confirmed with a camera or the like, and the print positioning mark is printed on the surface pattern. The back surface pattern can be printed on the back surface of the raw substrate in a state where the back surface of the raw substrate is positioned with respect to the front surface pattern (printing positioning mark) using the mark representing the position information. Thereby, a back surface pattern can be printed with a relative positional accuracy with respect to the position of a surface pattern.
[0009]
Further, as in claim 2, in the step of printing the surface pattern and the printing positioning mark on the back surface of the first restraining green sheet, the mounting positioning mark for transferring to the surface of the raw substrate is simultaneously printed. Also good. In this way, the mounting positioning mark transferred together with the surface pattern on the surface of the fired substrate is not displaced with respect to the surface pattern or the printing positioning mark, and the back surface pattern is changed to the surface pattern by the printing positioning mark. On the other hand, since the positioning is performed with high relative positional accuracy, the mounting positioning mark on the front surface of the substrate can be used as a mark representing the position information of the back surface pattern in the mounting process or the like. Therefore, when positioning of the back surface pattern is required in the mounting process, etc., the mounting positioning mark on the surface of the substrate can be viewed from the front surface side (above) of the substrate without having to visually check the back surface pattern from the back surface side of the substrate (below). Can be accurately positioned.
[0010]
In this case, the pad may be printed as a back surface pattern on the back surface of the raw substrate. In this way, when the substrate is surface-mounted on another substrate, whether or not the pad (back surface pattern) printed on the back surface of the substrate is accurately aligned with the land printed on the front surface of the other substrate. This can be confirmed with a camera or the like from the front surface side (upper side) of the substrate, and mounting defects due to positional deviation of pads on the back surface of the substrate can be prevented in advance.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a method for producing a low-temperature fired ceramic multilayer substrate in an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0012]
The low-temperature fired ceramic multilayer substrate is obtained by firing a green substrate 12 formed by laminating and pressing a plurality of low-temperature fired ceramic green sheets 11a to 11c. , 13b are laminated and pressure-bonded and fired at 800-1000 ° C. At this time, the raw substrate 12 may be fired while being pressed from above the first constraining green sheet 13a, or may be fired without being pressed.
[0013]
The low-temperature fired ceramic materials for forming the low-temperature fired ceramic green sheets 11a to 11c are, for example, CaO—SiO ₂ —Al ₂ O ₃ —B ₂ O ₃ glass: 50 to 65% by weight (preferably 60% by weight) and alumina: A mixture of 50 to 35% by weight (preferably 40% by weight) may be used. In addition, a mixture of MgO—SiO ₂ —Al ₂ O ₃ —B ₂ O ₃ glass and alumina powder, a mixture of SiO ₂ —B ₂ O ₃ glass and alumina, PbO—SiO ₂ —B ₂ O ₃ A low-temperature fired ceramic material that can be fired at 800 to 1000 ° C., such as a mixture of glass and alumina, cordierite crystallized glass, or the like may be used. The low-temperature fired ceramic green sheets 11a to 11c are mixed with the above-mentioned low-temperature fired ceramic powder with a binder (for example, acrylic resin, butyral resin, etc.), a solvent (for example, toluene, xylene, butanol, etc.) and a plasticizer. Thus, a slurry is prepared and tape-molded using this slurry by a doctor blade method or the like.
[0014]
On the other hand, the constraining green sheets 12a and 12b use high-temperature sinterable ceramic powder (for example, alumina powder) that is not sintered at the sintering temperature (800 to 1000 ° C.) of the low-temperature fired ceramic. In addition, a binder (for example, acrylic resin, butyral resin, etc.), a solvent (for example, toluene, xylene, butanol, etc.) and a plasticizer are blended and mixed thoroughly to prepare a slurry. Etc. are tape-formed.
[0015]
After forming each low-temperature fired ceramic green sheet 11a to 11c, via holes (not shown) for interlayer connection are punched into a predetermined position of each low-temperature fired ceramic green sheet 11 with a punching machine or the like. A plurality of (for example, two) through holes 15 for exposing print positioning marks 14 to be described later are punched into predetermined positions of the respective low-temperature fired ceramic green sheets 11a to 11c. This through-hole 15 is formed in the same position in all layers of the low-temperature fired ceramic green sheets 11a to 11c, and when the low-temperature fired ceramic green sheets 11a to 11c of all layers are laminated in the laminating process described later, the through holes 15 penetrate through each layer. The holes 15 are formed so as to be continuous in a straight line. Since the through-hole 15 is only used in the back surface pattern printing process described later and is finally unnecessary, an unnecessary portion (final excision) that does not become a product substrate in the low-temperature fired ceramic green sheets 11a to 11c. The through hole 15 is preferably formed in the dummy portion).
[0016]
After processing the via holes and the through-holes 15, the process proceeds to a printing process, and a conductive paste of a low melting point metal such as Ag, Ag / Pd, Au, Ag / Pt, or Cu is placed in the via holes of the low-temperature fired ceramic green sheets 11 a to 11 c of each layer. As shown in FIG. 1, the inner layer conductor pattern 16 is screen-printed on the upper surfaces of the low-temperature fired ceramic green sheets 11b and 11c of each layer except the uppermost layer by using the same kind of low melting point metal conductor paste.
[0017]
Further, as shown in FIG. 1, the back surface (lower surface) of the first constraining green sheet 12 a laminated on the surface (upper surface) of the low-temperature fired ceramic raw substrate 12 is transferred to the surface of the raw substrate 12. The surface conductor pattern 17 and the plurality of mounting positioning marks 18 and the plurality of printing positioning marks 14 exposed in the through holes 15 are simultaneously screen-printed using the low melting point metal conductor paste. At this time, the mounting positioning mark 18 and the printing positioning mark 14 may have any shape as long as they can be used as positioning marks, such as a circle, a rectangle, and a cross shape. This size (outer diameter dimension) is smaller than the inner diameter dimension of the through hole 15 of the raw substrate 12 so that the entire print positioning mark 14 is exposed in the through hole 15 in the laminating process described later.
[0018]
After completion of the printing process, the process proceeds to the laminating process, in which all layers of low-temperature fired ceramic green sheets 11a to 11c are laminated, and this is thermocompression bonded under conditions of, for example, 80 to 150 ° C. and 500 to 2500 N / cm ² , and the raw substrate 12 Is made. Thereafter, as shown in FIG. 2, a first constraining green sheet 13a is laminated on the surface (upper surface) of the raw substrate 12, and this is heated under conditions of, for example, 80 to 150 ° C. and 500 to 2500 N / cm ^2. Crimp. Thereby, the surface conductor pattern 17 on the back surface (lower surface) of the first restraining green sheet 13 a is brought into close contact with the surface (upper surface) of the raw substrate 12, and the entire print positioning mark 14 is exposed in the through hole 15.
[0019]
Thereafter, the process proceeds to the back surface pattern printing step, and the print positioning mark 14 exposed in the through-hole 15 from the back surface side (lower surface side) of the raw substrate 13 is visually confirmed with a camera (not shown) or the like. As a reference for positioning, the pad 19 is screen-printed on the back surface (lower surface) of the raw substrate 13 as a back surface pattern with the above-mentioned low melting point metal conductor paste (see FIG. 3).
[0020]
Thereafter, as shown in FIG. 4, a second constraining green sheet 13b is laminated on the back surface (lower surface) of the raw substrate 12, and this is heated under conditions of, for example, 80 to 150 ° C. and 500 to 2500 N / cm ^2. Crimp.
Thereafter, firing is performed by one of the following two firing methods.
[0021]
[Pressureless firing method]
The pressure-bonded body of the low-temperature fired ceramic raw substrate 12 and the constraining green sheets 13a and 13b is fired at 800 to 1000 ° C., which is the sintering temperature of the low-temperature fired ceramic raw substrate 12.
[0022]
[Pressure firing method]
The pressure-bonded body of the low-temperature fired ceramic raw substrate 12 and the constraining green sheets 13a and 13b is sandwiched between porous setter plates (not shown) formed of alumina or the like, and pressurized at a pressure of ^{20 to} 200 N / cm ^2. However, firing is performed at 800 to 1000 ° C., which is the sintering temperature of the low-temperature fired ceramic raw substrate 12.
[0023]
In both the non-pressure firing method and the pressure firing method, the glass component contained in the low-temperature fired ceramic raw substrate 12 during firing is the surface conductor pattern 17 on the back side of the first constraining green sheet 13a and the mounting positioning mark. The surface conductor pattern 17 and the mounting positioning mark 18 are bonded (transferred) to the surface of the fired substrate.
[0024]
At this time, the restraining green sheets 13a and 13b (high temperature sinterable ceramics such as alumina) laminated on both surfaces of the low-temperature fired ceramic raw substrate 12 do not sinter unless heated to 1500 ° C. or higher. If fired, the constraining green sheets 13a and 13b remain unsintered. However, in the firing process, organic substances such as binder in the restraining green sheets 13a and 13b are thermally decomposed and scattered to remain as ceramic powder.
[0025]
After firing, the residue (ceramic powder) of the constraining green sheets 13a and 13b adhering to both surfaces of the fired substrate is removed by blasting, buffing or the like. In this state, as shown in FIG. 5, the through-hole 15 is left in the fired substrate. However, the through-hole 15 is an unnecessary portion (a dummy portion to be finally cut away) of the fired substrate that does not become a product substrate. Therefore, if this unnecessary portion is folded along a pre-formed break groove (snapline), a low-temperature fired ceramic multilayer substrate without through holes 15 is obtained as shown in FIG.
[0026]
A plurality of product substrates may be formed on one fired substrate, so-called multi-cavity processing may be performed. In this case, a through hole 15 (print positioning mark 14) is formed for each product substrate. There is no need to do so, and a plurality of (for example, two) through-holes 15 (printing positioning marks 14) may be formed as a whole of one fired substrate. However, even in the case of taking a large number, it is necessary to form the mounting positioning marks 18 used in the mounting process or the like for each product substrate.
[0027]
In the present embodiment described above, the surface conductor pattern 17 for transferring to the surface of the raw substrate 12 and the printing positioning are provided on the back surface of the first constraining green sheet 13a laminated on the surface of the low-temperature fired ceramic raw substrate 12. Since the mark 14 is printed at the same time, the print positioning mark 14 can be printed with relative positional accuracy with respect to the position of the surface conductor pattern 17, and the print positioning mark 14 is used as a mark representing the position information of the surface conductor pattern 17. It can be used.
[0028]
And since the through-hole 15 which exposes the printing positioning mark 14 of the back surface of the 1st restraint green sheet 13a is formed in the low-temperature baking ceramic raw substrate 12, the pad 19 (back surface pattern) is formed in the back surface of the raw substrate 12. ) Is printed, the print positioning mark 14 exposed in the through hole 15 of the raw substrate 12 is visually recognized with a camera or the like from the back side of the raw substrate 12 and the print positioning mark 14 is positioned on the surface conductor pattern 17. The pad 19 can be printed on the back surface of the raw substrate 12 in a state where the back surface of the raw substrate 12 is positioned with respect to the front conductor pattern 17 (print positioning mark 14), as a mark representing information. Thereby, the pad 19 can be printed on the back surface of the raw substrate 12 with high relative positional accuracy with respect to the position of the surface conductor pattern 17.
[0029]
Further, in the step of printing the surface conductor pattern 17 and the print positioning mark 14 on the back surface of the first restraining green sheet 13a, the mounting positioning mark 18 for transferring to the surface of the raw substrate 12 is printed at the same time. The mounting positioning mark 18 transferred together with the surface conductor pattern 17 on the surface of the fired substrate is not displaced with respect to the surface conductor pattern 17 and the printing positioning mark 14, and the printed positioning mark 14 pads the back surface of the substrate. Since 19 is positioned with relative positional accuracy with respect to the surface conductor pattern 17, the mounting positioning mark 18 on the substrate surface can be used as a mark representing the positional information of the pad 19 on the back surface of the substrate in a mounting process or the like. Therefore, when the pad 19 on the back surface of the substrate is aligned with a land (not shown) printed on the surface of another substrate in a mounting process or the like, the pad 19 on the back surface of the substrate is placed from the back surface side (downward) of the substrate. Even if it is not visually recognized, it is possible to accurately align the pad 19 on the back surface of the substrate with the land on the surface of another substrate by visually recognizing the mounting positioning mark 18 on the substrate surface from the front surface side (above). In addition, it is possible to prevent a mounting failure due to the displacement of the pad 19 in advance.
[0030]
In the present embodiment, the pad 19 is printed as the back surface pattern formed on the back surface of the raw substrate 12, but a conductor pattern other than the pad such as a wiring pattern may be printed. Further, the front surface pattern and the back surface pattern are not limited to the conductor pattern, and part or all of the front surface pattern and the back surface pattern may be printed with a paste of a material other than the conductor, such as a resistor paste. When the surface pattern is printed with a paste of a material other than the conductor, the print positioning mark 14 or the mounting positioning mark 18 may be printed with a paste of a material other than the conductor together with the surface pattern.
[0031]
Moreover, in this embodiment, the low temperature baking ceramic multilayer board | substrate without the through-hole 15 is manufactured by folding along the break groove | channel (snapline) the unnecessary part which does not become a product board | substrate among baking board | substrates at the last process. However, a low-temperature fired ceramic multilayer substrate in which the through holes 15 are left may be manufactured.
[0032]
In the present embodiment, the mounting positioning mark 18 is formed on the front surface of the substrate. However, when the back surface pattern other than the pad is formed on the back surface of the substrate, the mounting positioning mark 18 may not be formed. The effect that the relative positional accuracy of the pattern of both the front and back surfaces of the fired ceramic substrate can be improved can be obtained.
[0033]
Further, the front surface pattern may be visually recognized by a camera or the like, and the position of the back surface pattern may be determined from the position of the front surface pattern. In this case, it is not necessary to form the mounting positioning mark 18 on the substrate surface.
In addition, the present invention is not limited to a multilayer low-temperature fired ceramic, and can be implemented with various modifications such as being applicable to a method for producing a single-layer low-temperature fired ceramic.
[0034]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to claim 1 of the present invention, the surface of the first green substrate for laminating laminated on the surface of the low-temperature fired ceramic raw substrate is transferred to the surface of the raw substrate. Since the surface pattern and the print positioning mark exposed in the through hole of the raw substrate are printed at the same time, in the step of printing the back pattern on the back surface of the raw substrate, The back positioning pattern can be printed on the back surface of the green substrate with a relative positional accuracy with respect to the position of the front surface pattern by visually recognizing the printing positioning mark exposed to the surface.
[0035]
Further, in claim 2, in addition to the surface pattern, a mounting positioning mark is simultaneously printed on the back surface of the first restraining green sheet so that the surface pattern and the mounting positioning mark are transferred to the surface of the raw substrate 12. Therefore, if positioning of the back surface pattern is required in the mounting process, etc., the mounting positioning mark on the surface of the substrate can be viewed from the front surface side (upper side) of the substrate without viewing the back surface pattern from the back surface side (lower side) of the substrate with a camera or the like. , The back surface pattern can be accurately positioned, and the back surface pattern positioning accuracy can be improved while reducing the equipment cost for positioning the back surface pattern.
[0036]
According to the third aspect of the present invention, the pad is printed as a back surface pattern on the back surface of the raw substrate. Therefore, when the substrate is surface-mounted on another substrate, the mounting failure due to the positional deviation of the pad on the back surface of the substrate can be prevented. Can be prevented, and the mounting reliability can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view for explaining a lamination process in an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a state in which a first constraining green sheet is laminated on the surface of a low-temperature fired ceramic raw substrate. A longitudinal sectional view showing a state in which a pad is printed on the back surface of a low temperature fired ceramic raw substrate. FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a state in which a second restraining green sheet is laminated on the back surface of the low temperature fired ceramic raw substrate. ] Vertical sectional view showing a state in which the green sheets for restraint on both sides of the restrained and fired substrate are removed. [FIG. 6] Longitudinal section showing a state in which unnecessary portions (dummy parts) that do not become product substrates are removed from the fired substrate along the break grooves. Plan [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11a-11c ... Low temperature firing ceramic green sheet, 12 ... Raw substrate, 13a, 13b ... Restraining green sheet, 14 ... Printing positioning mark, 15 ... Through hole, 16 ... Inner layer conductor pattern, 17 ... Surface conductor pattern (surface pattern) ), 18... Mounting positioning mark, 19... Pad (back surface pattern).

Claims

A constrained green sheet that is not sintered at the sintering temperature of the green substrate is laminated on both sides of a low-temperature fired ceramic substrate (hereinafter referred to as “green substrate”) before firing, and is fired with or without pressure. In the method for producing a low-temperature fired ceramic substrate by removing the residual green sheet for restraint after restraint firing,
Forming the raw substrate having a through hole penetrating in the vertical direction;
Simultaneously printing on the back surface of the first constraining green sheet a surface pattern for transferring to the surface of the raw substrate and a print positioning mark exposed in the through hole;
Laminating the first constraining green sheet on the surface of the raw substrate, causing the surface pattern to adhere to the surface of the raw substrate, and exposing the print positioning mark in the through hole;
Visually recognizing the print positioning mark exposed in the through-hole from the back side of the raw substrate and printing the back pattern on the back surface of the raw substrate using the print positioning mark as a positioning reference;
Laminating a second restraining green sheet on the back surface of the raw substrate;
Constraining and firing the raw substrate on which the first and second constraining green sheets are laminated;
And removing a residue of the first and second constraining green sheets from both surfaces of the constrained and fired substrate to produce a low-temperature fired ceramic substrate having a pattern on both the front and back surfaces. A method for manufacturing a ceramic substrate.

2. The mounting positioning mark for transferring to the surface of the raw substrate is simultaneously printed in the step of printing the surface pattern and the printing positioning mark on the back surface of the first restraining green sheet. A method for producing a low-temperature fired ceramic substrate as described in 1.

The method for producing a low-temperature fired ceramic substrate according to claim 1, wherein a pad is printed as the back surface pattern on the back surface of the raw substrate.