JP6121782B2 - Multilayer ceramic substrate and manufacturing method thereof - Google Patents
Multilayer ceramic substrate and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP6121782B2 JP6121782B2 JP2013082648A JP2013082648A JP6121782B2 JP 6121782 B2 JP6121782 B2 JP 6121782B2 JP 2013082648 A JP2013082648 A JP 2013082648A JP 2013082648 A JP2013082648 A JP 2013082648A JP 6121782 B2 JP6121782 B2 JP 6121782B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- firing
- insulating layer
- substrate
- insulating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
Description
本発明は、多層セラミック基板およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a multilayer ceramic substrate and a manufacturing method thereof .
多層セラミック基板としては、低温焼成セラミック多層基板(以下、「LTCC基板」とも呼ぶ。「LTCC」は、Low Temperature Co-fired Ceramicsの略語である。)が知られている。LTCC基板はモジュール化や小型化に適しているため、移動体通信分野や自動車分野などにおいて多く利用されている。LTCC基板は、銀や、銅、金などを主成分とする未焼成の導体材料が配置された、未焼成のセラミックシート(グリーンシート)の積層体を低温焼成することによって作製される。 As the multilayer ceramic substrate, a low-temperature fired ceramic multilayer substrate (hereinafter, also referred to as “LTCC substrate”. “LTCC” is an abbreviation for Low Temperature Co-fired Ceramics) is known. Since LTCC boards are suitable for modularization and miniaturization, they are widely used in the mobile communication field, the automobile field, and the like. The LTCC substrate is produced by low-temperature firing a laminate of unfired ceramic sheets (green sheets) on which an unfired conductor material mainly composed of silver, copper, gold, or the like is disposed.
従来から、LTCC基板の焼成工程においては、積層されたセラミックシート同士の収縮挙動や、セラミックシートと導体材料との収縮挙動を一致させることが要求されてきた。ここで、「収縮挙動」には、例えば、焼成中に収縮が始まるタイミングや、焼成中における収縮によるサイズの時間変化の様子、焼成前後における材料の寸法変化率などが含まれる。下記特許文献1−3では、焼成工程における材料の収縮挙動を以下のように制御している。 Conventionally, in the firing process of the LTCC substrate, it has been required to match the shrinkage behavior of the laminated ceramic sheets and the shrinkage behavior of the ceramic sheet and the conductor material. Here, the “shrinkage behavior” includes, for example, the timing at which shrinkage begins during firing, the state of time change in size due to shrinkage during firing, the dimensional change rate of the material before and after firing. In the following Patent Documents 1-3, the shrinkage behavior of the material in the firing process is controlled as follows.
特許文献1では、低温焼成基板材料を主成分とする第1のグリーンシートの表層に、第1のグリーンシートよりも高い焼結温度を有する無機組成物を主成分とする第2のグリーンシートが配置される。これによって、比較的低い焼成温度で実行される第1の焼成時においては、第2のグリーンシートによって第1のグリーンシートの収縮が抑制される。また、比較的高い焼成温度で実行される第2の焼成時においては、第1の焼成時に焼結済みの内層によって表層の第2のグリーンシートの収縮が抑制される。 In Patent Document 1, a second green sheet mainly composed of an inorganic composition having a sintering temperature higher than that of the first green sheet is formed on a surface layer of the first green sheet mainly composed of a low-temperature fired substrate material. Be placed. Accordingly, during the first firing performed at a relatively low firing temperature, the second green sheet suppresses the shrinkage of the first green sheet. Further, in the second firing performed at a relatively high firing temperature, the shrinkage of the second green sheet in the surface layer is suppressed by the inner layer that has been sintered during the first firing.
特許文献2では、第1ガラス転移点を有するガラス成分を含む第1未焼結シートと、第1ガラス転移点よりも80℃以上低い第2ガラス転移点を有するガラス成分を含む第2未焼結シートと、を用いて未焼成の積層基板が構成される。特許文献2の焼成工程では、第1ガラス転移点よりも低く第2ガラス転移点よりも高い温度で焼成する第1工程と、第1ガラス転移点よりも高い温度で焼成する第2工程とが実行される。第1工程では、第2未焼結シートの収縮応力が第1未焼結シートによって緩和され、第2工程では、第1未焼結シートの収縮応力が第2未焼結シートによって緩和される。
In
特許文献3では、第1の無機組成物によって構成される第1絶縁層と、第1の無機組成物よりも高温で焼結に伴う収縮が開始される第2の無機組成物によって構成され、第1の絶縁層よりも厚みが厚い第2絶縁層と、が交互に積層されて積層体が構成される。また、当該積層体では、第1絶縁層と第2絶縁層との間に、第1絶縁層の収縮開始温度よりも高く第2絶縁層の収縮開始温度よりも低い温度で収縮が開始される導体層が配置される。特許文献3では、当該積層体の焼成工程として、第1絶縁層を主に焼結させる加熱工程と、導体層を主に焼結させる加熱工程と、第2絶縁層を主に焼結させる加熱工程とが順に実行される。
In
ところで、LTCC基板の製造工程では、グリーンシートおよび導体材料を有する積層基板を焼成した後に、当該積層基板の表層に電極や抵抗体の未焼成材料を配置して再び焼成する二次焼成が実行される場合がある。この二次焼成においては焼成前後における積層基板の寸法変化率と表層に配置された導体材料の寸法変化率とが互いに一致することが望ましい。しかしながら、上述した特許文献1−3の技術はいずれも、一次焼成における材料の収縮挙動の制御については考慮されているが、一次焼成後の二次焼成における材料の収縮挙動の制御については一切考慮されていない。 By the way, in the manufacturing process of the LTCC substrate, after firing the laminated substrate having the green sheet and the conductive material, secondary firing is performed in which the unfired material of the electrode and the resistor is disposed on the surface layer of the laminated substrate and fired again. There is a case. In this secondary firing, it is desirable that the dimensional change rate of the laminated substrate before and after the firing and the dimensional change rate of the conductor material disposed on the surface layer coincide with each other. However, although all of the techniques of Patent Documents 1 to 3 described above are considered for controlling the shrinkage behavior of the material in the primary firing, the control of the shrinkage behavior of the material in the secondary firing after the primary firing is not considered at all. It has not been.
このように、LTCC基板の製造工程においては、二次焼成における材料の収縮挙動の制御については、これまで十分な工夫がなされてこなかった。また、従来のLTCC基板の製造工程においては、二次焼成に限らず、一次焼成を含む焼成工程の全般における材料の収縮挙動の制御ついて依然として改良の余地があった。その他に、従来のLTCC基板の製造工程においては、工程の容易化や簡易化、工程数の低減、低コスト化、省資源化、使用される設備や器具の小型化、使い勝手の向上等が望まれていた。 Thus, in the manufacturing process of the LTCC substrate, sufficient control has not been made so far for controlling the shrinkage behavior of the material in the secondary firing. In addition, in the conventional LTCC substrate manufacturing process, there is still room for improvement in controlling the shrinkage behavior of the material in the entire baking process including the primary baking, not limited to the secondary baking. In addition, in the conventional LTCC substrate manufacturing process, it is desired to simplify and simplify the process, reduce the number of processes, reduce costs, save resources, reduce the size of equipment and instruments used, and improve usability. It was rare.
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can be realized as the following forms.
[1]本発明の一形態によれば、多層セラミック基板の製造方法が提供される。この製造方法は、(a)結晶化しないガラスを主成分とするガラス材料を含む第1の未焼成ガラス材料層と、結晶化するガラスを主成分とするガラス材料を含む第2の未焼成ガラス材料層と、を含む複数の未焼成絶縁材料層が積層されている未焼成積層基板であって、前記複数の未焼成絶縁材料層の間と、前記複数の未焼成絶縁材料層の最外層の表面と、に配置されている未焼成の配線材料と、前記配線材料と接続されるように、前記複数の未焼成絶縁材料層のそれぞれを厚み方向に貫通している貫通孔に配置されている未焼成の貫通電極材料と、を備える未焼成積層基板を準備する工程と;(b)前記未焼成積層基板を焼成して、結晶化しないガラスを主成分とするガラス材料を含む第1の絶縁層と、結晶化ガラスを主成分とするガラス材料を含む第2の絶縁層と、を含む複数の絶縁層と、前記複数の絶縁層の間と、前記複数の絶縁層の最外層の表面と、に配置されている配線と、前記複数の絶縁層のそれぞれを厚み方向に貫通している貫通電極と、を備える焼成積層基板を形成する工程と;(c)前記焼成積層基板の最外層の表面に未焼成の抵抗材料または未焼成の電極材料を配置して焼成することによって、前記最外層の表面において前記配線に接続されている抵抗または電極を形成する工程と、を備え;前記結晶化しないガラスの軟化点温度Ta(℃)と、前記結晶化ガラスの結晶化温度Tb(℃)と、が、 Ta≦Tb≦Ta+100の関係を満たす。この形態の製造方法によれば、工程(b)の焼成(一次焼成)中においては、第1の未焼成ガラス材料層の過度な収縮が第2の未焼成ガラス材料層によって抑制される。また、工程(c)の焼成(二次焼成)中においては、第1の絶縁層の過度な収縮が第2の絶縁層の収縮によって抑制される。 [1] According to one aspect of the present invention, a method for producing a multilayer ceramic substrate is provided. This manufacturing method includes: (a) a first green glass material layer containing a glass material whose main component is non-crystallized glass; and a second green glass containing a glass material whose main component is glass to be crystallized. A plurality of unsintered insulating material layers including a plurality of unsintered insulating material layers, and the outermost layers of the unsintered insulating material layers between the unsintered insulating material layers. And an unsintered wiring material disposed on the surface, and the plurality of unsintered insulating material layers are disposed in through holes penetrating in the thickness direction so as to be connected to the wiring material. A step of preparing an unsintered laminated substrate comprising: an unsintered through electrode material; and (b) a first insulation comprising a glass material mainly composed of glass that is not crystallized by firing the unsintered laminated substrate. Layer and glass material based on crystallized glass A plurality of insulating layers including a plurality of insulating layers, a wiring disposed between the plurality of insulating layers, and an outermost layer surface of the plurality of insulating layers; and the plurality of insulating layers A step of forming a fired laminated substrate comprising a through electrode penetrating each of the layers in the thickness direction; and (c) an unfired resistive material or an unfired electrode material on the surface of the outermost layer of the fired laminated substrate Forming a resistor or an electrode connected to the wiring on the surface of the outermost layer by arranging and firing; and a softening point temperature Ta (° C.) of the non-crystallized glass, The crystallization temperature Tb (° C.) of the crystallized glass satisfies the relationship of Ta ≦ Tb ≦ Ta + 100. According to the manufacturing method of this embodiment, during the firing (primary firing) in the step (b), excessive shrinkage of the first unfired glass material layer is suppressed by the second unfired glass material layer. Further, during the firing (secondary firing) in the step (c), excessive shrinkage of the first insulating layer is suppressed by shrinkage of the second insulating layer.
[2]上記形態の製造方法において、前記結晶化するガラス材料の結晶化温度は、前記工程(c)における焼成温度よりも高くても良い。この形態の製造方法によれば、二次焼成中における第1の絶縁層の過度な収縮をより確実に抑制することができる。 [2] In the manufacturing method of the above aspect, the crystallization temperature of the glass material to be crystallized may be higher than the firing temperature in the step (c). According to the manufacturing method of this embodiment, excessive shrinkage of the first insulating layer during the secondary firing can be more reliably suppressed.
[3]本発明の他の形態によれば、多層セラミック基板が提供される。この多層セラミック基板は、積層されている複数の絶縁層と;前記複数の絶縁層の間と、前記複数の絶縁層の最外層の表面と、に配置されている配線と;前記配線に接続され、前記複数の絶縁層のそれぞれを厚み方向に貫通している貫通電極と;前記複数の絶縁層の最外層の表面において前記配線に接続されている抵抗または電極と;を備え、前記複数の絶縁層は、少なくとも、結晶化しないガラスを主成分とするガラス材料を含む第1の絶縁層と、結晶化ガラスを主成分とするガラス材料を含む第2の絶縁層と、を含み;前記結晶化しないガラスの軟化点温度Ta(℃)と、前記結晶化ガラスの結晶化温度Tb(℃)と、が、 Ta≦Tb≦Ta+100の関係を満たすことを特徴とする。この形態の多層セラミック基板によれば、焼成工程におけるセラミック材料と導体材料の収縮挙動が適切に制御されるため、焼成工程における材料の収縮に伴う不具合の発生が抑制される。 [3] According to another aspect of the present invention, a multilayer ceramic substrate is provided. The multilayer ceramic substrate includes: a plurality of laminated insulating layers; wirings disposed between the plurality of insulating layers and a surface of the outermost layer of the plurality of insulating layers; and connected to the wirings A plurality of insulating layers, each of the plurality of insulating layers penetrating in the thickness direction; and a resistor or an electrode connected to the wiring on the outermost surface of the plurality of insulating layers. The layer includes at least a first insulating layer containing a glass material whose main component is non-crystallized glass, and a second insulating layer containing a glass material whose main component is crystallized glass; The glass softening point temperature Ta (° C.) and the crystallized glass crystallization temperature Tb (° C.) satisfy the relationship of Ta ≦ Tb ≦ Ta + 100. According to the multilayer ceramic substrate of this embodiment, the shrinkage behavior of the ceramic material and the conductor material in the firing process is appropriately controlled, so that the occurrence of defects due to the material shrinkage in the firing process is suppressed.
[4]上記形態の多層セラミック基板において、前記第1の絶縁層の厚みの合計taと、前記第2の絶縁層の厚みの合計tbとが、 tb≦ta×0.1の関係を満たしていても良い。この形態の多層セラミック基板によれば、焼成工程において、第2の絶縁層の収縮が第1の絶縁層によって過度に抑制されてしまうことを抑制できる。 [4] In the multilayer ceramic substrate of the above aspect, the total thickness ta of the first insulating layers and the total thickness tb of the second insulating layers satisfy a relationship of tb ≦ ta × 0.1. May be. According to the multilayer ceramic substrate of this embodiment, it is possible to suppress the shrinkage of the second insulating layer from being excessively suppressed by the first insulating layer in the firing step.
本発明は、多層セラミック基板や多層セラミック基板の製造方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、多層セラミック基板を製造するための未焼成基板や、未焼成基板を焼成する方法、多層セラミック基板の最外層への抵抗または電極の配置方法、それらの方法を実現するコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。 The present invention can also be realized in various forms other than a multilayer ceramic substrate and a method for manufacturing a multilayer ceramic substrate. For example, an unsintered substrate for manufacturing a multilayer ceramic substrate, a method for firing the unsintered substrate, a method for arranging a resistor or an electrode on the outermost layer of the multilayer ceramic substrate, a computer program for realizing these methods, and a computer program therefor Can be realized in the form of a non-temporary recording medium or the like on which is recorded.
A.第1実施形態:
図1は、本発明の一実施形態としてのLTCC基板10の構成を示す概略図である。LTCC基板10は、コンピュータや通信機器等で用いられる高周波モジュールやICパッケージに用いられる回路基板である。LTCC基板10は、第1のセラミック絶縁層1aと第2のセラミック絶縁層1bとが積層された多層構造を有している。なお、本実施形態のLTCC基板10は、5層構造であり、1層の第2のセラミック絶縁層1bの両側にそれぞれ2層の第1のセラミック絶縁層1aが配置されている。
A. First embodiment:
FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of an
ここで、第1のセラミック絶縁層1aは、焼成工程において結晶化しないガラスを主成分として構成されており、第2のセラミック絶縁層1bは、焼成工程において結晶化するガラスを主成分として構成されている。本明細書において「主成分」とは、混合物において全体の50重量%以上の含有率を占める材料成分を意味する。本実施形態のLTCC基板では、第1と第2のセラミック絶縁層1a,1bを有することによって、焼成工程における材料の収縮挙動が適切に制御されているが、その詳細については後述する。
Here, the first ceramic insulating
各セラミック絶縁層1a,1bには、厚み方向に貫通する貫通孔2h(以下、「ビア2h」とも呼ぶ)が設けられており、各ビア2h内にはビア電極2が配置されている。また、各セラミック絶縁層1a,1bの間および最外層の表面には配線パターン3が配置されている。各層の配線パターン3同士は、ビア電極2を介して電気的に接続されている。
Each ceramic insulating
LTCC基板10の最外層の表面には、配線パターン3に電気的に接続されている電極5および抵抗体6が配置されている。以下では、電極5および抵抗体6を、特に、「表層電極5」および「表層抵抗体6」とも呼ぶ。本実施形態のLTCC基板10は、第1と第2のセラミック絶縁層1a,1bと、ビア電極2および配線パターン3と、を同時焼成する一次焼成と、表層電極5および表層抵抗体6の材料を焼成する二次焼成と、を経て製造される。具体的には以下の通りである。
On the surface of the outermost layer of the
図2は、LTCC基板10の製造工程の手順を示すフローチャートである。図3,図4は、LTCC基板10の製造工程における各工程の内容を模式的に示す模式図である。以下の説明では、図2のステップS10,S20の工程については図3を参照図とし、ステップS30〜S70の工程については図4を参照図として用いる。ステップS10では、未焼成のセラミック材料シートである第1と第2のグリーンシート1ag,1bgが準備される(図3)。第1と第2のグリーンシート1ag,1bgはそれぞれ、一次焼成によって第1と第2のセラミック絶縁層1a,1bになる。
FIG. 2 is a flowchart showing the procedure of the manufacturing process of the
第1と第2のグリーンシート1ag,1bgはそれぞれ、セラミック原料粉末と、バインダー成分と、可塑剤と、溶剤と、を混合したセラミックスラリーを、ドクターブレード法などによってシート状に成形することによって作製される。セラミック原料粉末は、ガラス粉末と無機フィラーとを混合した混合材料である。なお、第1のグリーンシート1agは、焼成工程において結晶化しないガラス材料を主成分として作製され、第2のグリーンシート1bgは、焼成工程において結晶化するガラス材料を主成分として作製される。 Each of the first and second green sheets 1ag and 1bg is produced by forming a ceramic slurry in which ceramic raw material powder, a binder component, a plasticizer, and a solvent are mixed into a sheet by a doctor blade method or the like. Is done. The ceramic raw material powder is a mixed material in which glass powder and an inorganic filler are mixed. Note that the first green sheet 1ag is made mainly of a glass material that is not crystallized in the firing step, and the second green sheet 1bg is made mainly of a glass material that is crystallized in the firing step.
ステップS20では、各グリーンシート1ag,1bgにビア電極2および配線パターン3の未焼成材料である導体ペーストが配置される。具体的に、導体ペーストとしては、ビア電極2を形成するためのビア導体ペースト2gと、配線パターン3を形成するための配線導体ペースト3gと、が準備される。ビア導体ペースト2gおよび配線導体ペースト3gはそれぞれ、銀粉末などの導体粉末と、ガラス粉末と、バインダ成分と、溶剤とを混合することによって作製される。
In step S20, conductor paste, which is an unfired material for the via
ビア導体ペースト2gは、パンチ加工によって各グリーンシート1ag,1bgに形成されたビア2hに充填される。配線導体ペースト3gは、例えば、スクリーン印刷法などによって、各グリーンシート1ag,1bgの表面に所定のパターンを形成するように塗布される。導体ペースト2g,3gが配置された各グリーンシート1ag,1bgが所定の順序で積層されて圧着されることよって、未焼成積層基板10gが構成される。
The via
ステップS30では、未焼成積層基板10gの両面に、拘束シート7が配置される(図3)。拘束シート7は、一次焼成において、未焼成積層基板10gの平面方向の収縮を適切に抑制する。拘束シート7は、第1のグリーンシート1agと同様に、セラミック原料粉末をシート状に成形することよって作製される。なお、拘束シート7は、一次焼成の後に除去される。
In step S30, the
ステップS40では、拘束シート7が配置された未焼成積層基板10gが1000℃以下の焼成温度で焼成(一次焼成)され、焼成済積層基板10aが形成される。一次焼成においては、第1と第2のグリーンシート1ag,1bgにおけるセラミック材料と導体材料とが同時に焼結される同時焼結性が確保されるように、両者の収縮挙動が適切に制御されることが望ましい。セラミック材料と導体材料の同時焼結性が確保されることによって、ビア電極2や配線パターン3の周囲にボイドとも呼ばれる空隙が生じるなどの不具合が抑制される。
In step S40, the unfired
ステップS50では、焼成済積層基板10aの両面に、表層電極5および表層抵抗体6の未焼成材料である電極ペースト5gおよび抵抗ペースト6gが配置される。なお、抵抗ペースト6gの表層には、さらに、表層抵抗体6をガラスコーティングするためのガラスペーストが塗布されても良い。ステップS60では、電極ペースト5gおよび抵抗ペースト6gが配置された焼成済積層基板10aが再び1000℃以下の焼成温度で焼成(二次焼成)される。
In step S50, the
ステップS70では、仕上げ工程として、焼成後の表層抵抗体6をレーザートリミング装置などによって抵抗値が調整される。また、ICやチップ部品などの所定の部品(図示及び詳細な説明は省略)が、表層電極5等にハンダやワイヤー(Au,Cu,Al等)によって接続される。これによって、LTCC基板10が完成される。
In step S70, as a finishing process, the resistance value of the fired
ところで、一次焼成によって既に焼成済みのセラミック絶縁層であっても、二次焼成中に収縮してしまう可能性がある。二次焼成においてセラミック絶縁層が過度に収縮してしまうと、表層の導体材料との間で寸法変化率の差が生じてしまい、表層電極および表層抵抗の接触不良などの不具合が生じてしまう可能性がある。なお、二次焼成においては、収縮を抑制するための拘束シートをセラミック絶縁層に配置しても、一次焼成済みのセラミック絶縁層と未焼成の拘束シートとの間では十分な接合性が確保されないため、セラミック絶縁層の収縮を十分に抑制することはできない。 By the way, even a ceramic insulating layer that has already been fired by primary firing may shrink during the secondary firing. If the ceramic insulating layer shrinks excessively during secondary firing, a difference in dimensional change rate may occur with the surface conductor material, which may cause problems such as poor contact between the surface layer electrode and the surface layer resistance. There is sex. In the secondary firing, even if a restraint sheet for suppressing shrinkage is disposed in the ceramic insulating layer, sufficient bondability is not ensured between the primary fired ceramic insulating layer and the unfired restraint sheet. Therefore, shrinkage of the ceramic insulating layer cannot be sufficiently suppressed.
しかし、本実施形態のLTCC基板10は、セラミック絶縁層として、焼成工程において結晶化しないガラス材料を主成分とする第1のセラミック絶縁層1aと、焼成工程において結晶化するガラス材料を主成分とする第2のセラミック絶縁層1bと、を備えている。第2のセラミック絶縁層1bは、一次焼成において結晶化したガラス成分によって緻密化されているため、二次焼成における収縮の度合いが、ガラス成分が結晶化していない第1のセラミック絶縁層1aよりも小さい。従って、二次焼成においては、第2のセラミック絶縁層1bによって第1のセラミック絶縁層1aの過度な収縮が抑制される。
However, the
ここで、第1のセラミック絶縁層1aを構成する結晶化しないガラスの軟化点温度Ta(℃)と、第2のセラミック絶縁層1bを構成する結晶化するガラスの結晶化温度Tb(℃)とは、以下の不等式(1)で表される関係を満たしていることが好ましい。この理由を以下に説明する。
Ta≦Tb≦Ta+100…(1)
Here, the softening point temperature Ta (° C.) of the non-crystallized glass constituting the first ceramic insulating
Ta ≦ Tb ≦ Ta + 100 (1)
セラミック絶縁層の焼成工程では、セラミック絶縁層は、含有しているガラスが軟化して空隙に流動することによって緻密化される。そのため、焼成工程における焼成温度は、セラミック絶縁層が含有するガラスが十分に流動するように、その軟化点温度よりも高い温度に設定されることが望ましい。 In the firing step of the ceramic insulating layer, the ceramic insulating layer is densified by softening the contained glass and flowing into the voids. Therefore, the firing temperature in the firing step is desirably set to a temperature higher than the softening point temperature so that the glass contained in the ceramic insulating layer flows sufficiently.
しかし、焼成温度がセラミック絶縁層が含有するガラスの軟化点温度よりも著しく高い温度に設定されると、セラミック絶縁層の収縮が促進されてしまい、セラミック材料と導体材料の収縮速度がずれてしまう可能性がある。セラミック材料と導体材料の収縮速度のずれが大きいと、セラミック材料と導体材料との同時焼結性が確保されなくなる。そのため、焼成温度は、セラミック絶縁層のガラスの軟化点温度との差が100℃以下になるように設定されることが望ましい。 However, if the firing temperature is set to a temperature significantly higher than the softening point temperature of the glass contained in the ceramic insulating layer, the shrinkage of the ceramic insulating layer is promoted, and the shrinkage rates of the ceramic material and the conductor material are shifted. there is a possibility. If the difference in shrinkage speed between the ceramic material and the conductor material is large, the simultaneous sintering of the ceramic material and the conductor material cannot be ensured. Therefore, the firing temperature is desirably set so that the difference from the softening point temperature of the ceramic insulating layer glass is 100 ° C. or less.
よって、本実施形態のLTCC基板10の製造工程では、一次焼成の焼成温度TF1は、少なくとも、第1のセラミック絶縁層1aの軟化点温度Taに対して下記の不等式(2)の範囲内で設定されることが望ましい。
Ta≦TF1≦Ta+100…(2)
Therefore, in the manufacturing process of the
Ta ≦ T F1 ≦ Ta + 100 (2)
ここで、第2のセラミック絶縁層1bのガラスの結晶化温度Tbが一次焼成の焼成温度TF1に対して低すぎると、一次焼成において、第2のセラミック絶縁層1bが早期の段階で硬化を開始してしまう可能性がある。第2のセラミック絶縁層1bが硬化が早まると、第1のセラミック絶縁層1aの収縮が第2のセラミック絶縁層1bによって過度に抑制されてしまい、導体材料との同時焼結性が確保されなくなってしまう可能性がある。
Here, if the glass crystallization temperature Tb of the second ceramic insulating
一方、第2のセラミック絶縁層1bのガラスの結晶化温度Tbが一次焼成の焼成温度TF1に対して高すぎると、一次焼成において第2のセラミック絶縁層1bのガラスが十分に結晶化しなくなってしまう可能性がある。そのため、二次焼成において、第1のセラミック絶縁層1aの収縮が第2のセラミック絶縁層1bによって十分に抑制されなくなってしまう可能性がある。
On the other hand, if the crystallization temperature Tb of the glass of the second ceramic insulating
しかし、第2のセラミック絶縁層1bのガラスの結晶化温度Tbと第1のセラミック絶縁層1aのガラスの軟化点温度Taとが上記の不等式(1)の関係を満たしていれば、当該結晶化温度Tbは一次焼成の焼成温度TF1から著しく乖離してしまうことが抑制される。従って、上述したような、不具合が抑制される。
However, if the crystallization temperature Tb of the glass of the second ceramic insulating
また、本発明の発明者は、実験により、本実施形態のLTCC基板10では、第1のセラミック絶縁層1aの厚みtaと、第2のセラミック絶縁層1bの厚みtbとが以下の不等式(3)で表される関係を満たしていることが好ましいことを見出した。なお、厚みta,tbはそれぞれ、LTCC基板10に含まれる第1と第2のセラミック絶縁層1a,1bのそれぞれの厚みの合計を意味している。
tb≦ta×0.1…(3)
Further, the inventor of the present invention has shown through experiments that in the
tb ≦ ta × 0.1 (3)
第2のセラミック絶縁層1bを構成する第2のグリーンシート1bgでは、一次焼成中にガラスが結晶化するため、焼成に伴う収縮の度合いは、第1のセラミック絶縁層1aを構成する第1のグリーンシート1agよりも大きい傾向にある。そのため、一次焼成中には、第2のグリーンシート1bgは、第1のグリーンシート1agによって、その収縮が抑制される。
In the second green sheet 1bg constituting the second ceramic insulating
しかし、第2のセラミック絶縁層1bの厚みtbが、第1のセラミック絶縁層1aの厚みtaに対して大きすぎると、一次焼成中に、第2のグリーンシート1bgの収縮が第1のグリーンシート1agによって十分に抑制されない可能性がある。この場合には、第2のグリーンシート1bgが過度に収縮してしまい、第2のグリーンシート1bgにおいてセラミック材料と導体材料との同時焼結性が低下してしまう可能性がある。
However, if the thickness tb of the second ceramic insulating
これに対して、第1のセラミック絶縁層1aの厚みtaと、第2のセラミック絶縁層1bの厚みtbとが上記の関係を満たしていれば、第1と第2のグリーンシート1ag,1bgの互いの収縮の度合いを適切に拮抗させることができる。従って、一次焼成中における第2のグリーンシート1bgの収縮を第1のグリーンシート1agによって適切に抑制することができ、セラミック材料と導体材料との同時焼結性が低下が抑制される。
On the other hand, if the thickness ta of the first ceramic insulating
なお、上記説明における厚みta,tbはそれぞれ、完成後のLTCC基板10における各セラミック絶縁層1a,1bの厚みである。しかし、上記説明における厚みta,tbはそれぞれ、焼成前の未焼成積層基板10gにおける第1と第2のグリーンシート1ag,1bgの厚みであるとしても良い。
The thicknesses ta and tb in the above description are the thicknesses of the ceramic insulating
さらに、本実施形態のLTCC基板10の製造工程においては、二次焼成における焼成温度が、第2のセラミック絶縁層1bの主成分である結晶化するガラスの結晶化温度よりも高いことが好ましい。二次焼成の焼成温度がこのように設定されていれば、二次焼成において第2のセラミック絶縁層1bのガラスをより確実に結晶化させることができ、第2のセラミック絶縁層1bを十分に硬化させることができる。従って、二次焼成における第1のセラミック絶縁層1aの収縮を第2のセラミック絶縁層1bによってより確実に抑制することができる。
Furthermore, in the manufacturing process of the
図5A,図5Bは、本実施形態のLTCC基板10の他の構成例を示す概略図である。図5AのLTCC基板10Aは、4層の第1のセラミック絶縁層1aと、2層の第2のセラミック絶縁層1bと、を備えている。LTCC基板10Aでは、2層の第2のセラミック絶縁層1bのそれぞれが、第1のセラミック絶縁層1aの間に配置されている。このように、第2のセラミック絶縁層1bを複数備えている構成であっても、図1で説明したLTCC基板10と同様に、一次焼成および二次焼成におけるセラミック材料と導体材料の収縮挙動が適切に制御される。
5A and 5B are schematic views illustrating another configuration example of the
図5BのLTCC基板10Bは、3層の第1のセラミック絶縁層1aと、1層の第2のセラミック絶縁層1bを備えている。LTCC基板10Bでは、第2のセラミック絶縁層1bは最外層に配置されている。このように、第2のセラミック絶縁層1bは、第1のセラミック絶縁層1aの間に配置されていなくても良い。LTCC基板10Bのように、第2のセラミック絶縁層1bが最外層に配置されていても、図1で説明したLTCC基板10と同様に、一次焼成および二次焼成におけるセラミック材料と導体材料の収縮挙動が適切に制御される。
The
以上のように、LTCC基板10の構成は図1に示された構成に限定されることはない。LTCC基板10は、少なくとも、焼成工程において結晶化しないガラスを主成分とするガラス材料を含む第1のセラミック絶縁層1aと、焼成工程において結晶化するガラスを主成分とするガラス材料を含む第2のセラミック絶縁層1bとを備えていれば良い。
As described above, the configuration of the
ただし、第1のセラミック絶縁層1aのガラスの軟化点温度Taと、第2のセラミック絶縁層1bのガラスの結晶化温度Tbとは、上述した不等式(1)の関係を満たしていることが望ましい。また、第1と第2のセラミック絶縁層1a,1bの厚みta,tbは上述した不等式(3)の関係を満たしていることがより好ましい。さらに、その製造工程では、二次焼成の焼成温度が第2のセラミック絶縁層1bのガラスの結晶化温度Tbよりも高いことが好ましい。
However, it is desirable that the glass softening point temperature Ta of the first ceramic insulating
図6は、本発明の発明者が作製したLTCC基板のサンプルの製造条件とその評価とをまとめた表を示す説明図である。本発明の発明者は、異なる材料によって構成された第1と第2のセラミック絶縁層を有する多層構造のLTCC基板のサンプルT1〜T10を作製し、その評価を行った。各サンプルT1〜T10の具体的な製造条件および評価結果は以下の通りである。 FIG. 6 is an explanatory diagram showing a table summarizing the manufacturing conditions and evaluation of the LTCC substrate sample produced by the inventors of the present invention. The inventor of the present invention produced samples T1 to T10 of a multilayered LTCC substrate having first and second ceramic insulating layers made of different materials and evaluated them. Specific manufacturing conditions and evaluation results for each of the samples T1 to T10 are as follows.
1.製造条件:
<第1のグリーンシート>
第1のセラミック絶縁層を構成する第1のグリーンシートを以下のように作製した。なお、第1のグリーンシートは、各サンプルT1〜T10において共通であり、軟化点温度は758℃であった。
1. Manufacturing conditions:
<First green sheet>
A first green sheet constituting the first ceramic insulating layer was produced as follows. In addition, the 1st green sheet was common in each sample T1-T10, and the softening point temperature was 758 degreeC.
[1]材料:
(1)ガラス粉末(結晶化しないガラス材料):酸化ケイ素(SiO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化ホウ素(B2O3)を主成分とするホウケイ酸系ガラス粉末
(2)無機フィラー:アルミナ粉末(平均粒径3μm,比表面積1.8m2/g)
(3)バインダー成分:アクリル系バインダー
(4)可塑性分:ジオクチルフタレート(DOP)
(5)溶剤:メチルエチルケトン(MEK)
[1] Material:
(1) Glass powder (glass material not crystallized): Borosilicate glass powder mainly composed of silicon oxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and boron oxide (B 2 O 3 ) (2) Inorganic filler: Alumina powder (
(3) Binder component: Acrylic binder (4) Plastic content: Dioctyl phthalate (DOP)
(5) Solvent: Methyl ethyl ketone (MEK)
[2]製法:
(1)ホウケイ酸系ガラス粉末と、アルミナ粉末と、を体積比60:40となるように秤量して(総量1kg)、アルミナ製ポットに投入した。
(2)アルミナ製ポットに、さらに、アクリル樹脂(120g)と、MEKおよびDOP(所望のスラリー粘度とシート強度とを確保できる量)と、を投入した。
(3)アルミナ製ポットに投入された上記の材料を5時間混合してセラミックスラリーを得た。
(4)上記セラミックスラリーを用いて、ドクターブレード法により、厚み0.15mmのグリーンシートを作製した。
[2] Manufacturing method:
(1) Borosilicate glass powder and alumina powder were weighed so as to have a volume ratio of 60:40 (total amount: 1 kg), and charged into an alumina pot.
(2) An acrylic resin (120 g) and MEK and DOP (amount capable of securing a desired slurry viscosity and sheet strength) were further charged into an alumina pot.
(3) The above materials put in an alumina pot were mixed for 5 hours to obtain a ceramic slurry.
(4) Using the ceramic slurry, a green sheet having a thickness of 0.15 mm was produced by a doctor blade method.
<第2のグリーンシート>
第2のセラミック絶縁層を構成する第2のグリーンシートを以下のように作製した。なお、下記のガラス粉末は、各サンプルT1〜T10用のものを準備した。サンプルT1〜T8用のガラス粉末は、サンプルごとに結晶化温度が異なるように組成が調整されたものを使用した。サンプルT9,T10用のガラス粉末は非晶質となるように組成が調整されたものを使用した。
<Second green sheet>
A second green sheet constituting the second ceramic insulating layer was produced as follows. In addition, the following glass powder prepared for each sample T1-T10. As the glass powder for samples T1 to T8, one whose composition was adjusted so that the crystallization temperature was different for each sample was used. Glass powders for samples T9 and T10 whose composition was adjusted to be amorphous were used.
[1]材料:
(1)ガラス粉末(結晶化するガラス材料):酸化ケイ素(SiO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化ホウ素(B2O3)、酸化バリウム(BaO)を主成分とするバリウムホウケイ酸系ガラス粉末
(2)無機フィラー:アルミナ粉末(平均粒径3μm,比表面積1.8m2/g)
(3)バインダー成分:アクリル系バインダー
(4)可塑性分:ジオクチルフタレート(DOP)
(5)溶剤:メチルエチルケトン(MEK)
[1] Material:
(1) Glass powder (glass material to be crystallized): barium borosilicate mainly composed of silicon oxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), boron oxide (B 2 O 3 ), barium oxide (BaO) Acid-based glass powder (2) Inorganic filler: Alumina powder (
(3) Binder component: Acrylic binder (4) Plastic content: Dioctyl phthalate (DOP)
(5) Solvent: Methyl ethyl ketone (MEK)
[2]製法:
(1)バリウムホウケイ酸系ガラス粉末と、アルミナ粉末と、を体積比60:40(サンプルT3のみ65:35)となるように秤量して(総量1kg)、アルミナ製ポットに投入した。
(2)アルミナ製ポットに、さらに、アクリル樹脂(120g)と、MEKおよびDOP(所望のスラリー粘度とシート強度とを確保できる量)と、を投入した。
(3)アルミナ製ポットに投入された上記の材料を5時間混合してセラミックスラリーを得た。
(4)セラミックスラリーを用いて、ドクターブレード法により、厚み0.05mmの第2のグリーンシートを作製した。
[2] Manufacturing method:
(1) Barium borosilicate glass powder and alumina powder were weighed so that the volume ratio was 60:40 (only sample T3 was 65:35) (total amount: 1 kg), and charged into an alumina pot.
(2) An acrylic resin (120 g) and MEK and DOP (amount capable of securing a desired slurry viscosity and sheet strength) were further charged into an alumina pot.
(3) The above materials put in an alumina pot were mixed for 5 hours to obtain a ceramic slurry.
(4) Using the ceramic slurry, a second green sheet having a thickness of 0.05 mm was produced by a doctor blade method.
<配線導体ペースト>
配線導体ペーストを以下の材料によって作製した。
[1]材料:
(1)銀粉末(平均粒径0.9μm)
(2)ホウケイ酸ガラス(軟化点温度700℃)
(3)樹脂、有機溶剤:エチルセルロース樹脂、ターピネオール
[2]製法:
銀粉末(100重量部)に対してホウケイ酸ガラス(2重量部)を添加し、さらに、エチルセルロース樹脂とターピネオールとを加えて、3本ロールミルによって混練して作製した。
<Wiring conductor paste>
A wiring conductor paste was made of the following materials.
[1] Material:
(1) Silver powder (average particle size 0.9 μm)
(2) Borosilicate glass (softening point temperature 700 ° C)
(3) Resin, organic solvent: ethyl cellulose resin, terpineol [2] Production method:
Borosilicate glass (2 parts by weight) was added to silver powder (100 parts by weight), and ethyl cellulose resin and terpineol were further added and kneaded by a three-roll mill.
<ビア導体ペースト>
ビア導体ペーストを以下の材料によって作製した。
[1]材料:
(1)銀粉末(平均粒径3.5μm)
(2)ホウケイ酸ガラス(軟化点温度800℃)
(3)樹脂、有機溶剤:エチルセルロース樹脂、ターピネオール
[2]製法:
銀粉末100重量部に対してホウケイ酸ガラス5重量部を添加し、さらに、エチルセルロース樹脂とターピネオールとを加えて、3本ロールミルによって混練して作製した。
<Via conductor paste>
A via conductor paste was made of the following materials.
[1] Material:
(1) Silver powder (average particle size 3.5 μm)
(2) Borosilicate glass (softening point temperature 800 ° C)
(3) Resin, organic solvent: ethyl cellulose resin, terpineol [2]
It was prepared by adding 5 parts by weight of borosilicate glass to 100 parts by weight of silver powder, adding ethyl cellulose resin and terpineol, and kneading with a three-roll mill.
<未焼成積層基板>
(1)各グリーンシートのサンプルにビアを形成してビア導体ペーストを充填した。また、各グリーンシートのサンプルに配線導体ペーストを用いて配線パターンを形成した。
(2)第1のグリーンシートのサンプル(4層)と第2のグリーンシートのサンプル(1層)とを組み合わせて積層し、厚みが0.65mmの未焼成積層基板のサンプルT1〜T10を作製した。
<Unfired laminated substrate>
(1) A via was formed in each green sheet sample and filled with a via conductor paste. In addition, a wiring pattern was formed on each green sheet sample using a wiring conductor paste.
(2) The first green sheet sample (four layers) and the second green sheet sample (one layer) are stacked in combination to produce samples T1 to T10 of an unfired laminated substrate having a thickness of 0.65 mm. did.
<拘束シート>
一次焼成において未焼成積層基板の各サンプルT1〜T10の表層に配置する拘束シートを作製した。拘束シートは、セラミック原料粉末としてアルミナ粉末のみを用いた点以外は、第1のグリーンシートと同様な製法によって、厚さ0.30mmで作製した。
<Restraining sheet>
In the primary firing, a constraining sheet to be arranged on the surface layer of each sample T1 to T10 of the unfired laminated substrate was produced. The constraining sheet was produced with a thickness of 0.30 mm by the same manufacturing method as the first green sheet, except that only alumina powder was used as the ceramic raw material powder.
<一次焼成>
未焼成積層基板の各サンプルT1〜T10の表層に拘束シートを配置し、以下の条件で一次焼成を行った。
(1)焼成温度:850℃
(2)焼成時間:30分
(3)荷重(積層方向に付与):0.2MPa
<Primary firing>
A restraint sheet was disposed on the surface layer of each sample T1 to T10 of the unfired laminated substrate, and primary firing was performed under the following conditions.
(1) Firing temperature: 850 ° C
(2) Firing time: 30 minutes (3) Load (applied in the stacking direction): 0.2 MPa
<二次焼成>
一次焼成された後の焼成済み積層基板の各サンプルT1〜T10から拘束シートを除去した後、それぞれの表層に抵抗ペーストを塗布し、以下の条件で二次焼成を行った。
(1)焼成温度:850℃
(2)焼成時間:30分
<Secondary firing>
After removing the restraint sheet from each sample T1 to T10 of the fired laminated substrate after the primary firing, a resistance paste was applied to each surface layer, and secondary firing was performed under the following conditions.
(1) Firing temperature: 850 ° C
(2) Firing time: 30 minutes
2.評価結果:
<基板評価>
一次焼成の前に、各サンプルT1〜T10の基板面内の所定の3カ所にピッチ100mmで寸法測定用の穴(直径0.5mm)を形成しておき、二次焼成後に前記ピッチを測定し、一次焼成前と二次焼成後における平面方向の寸法変化率を算出した。また、導体(ビア電極、配線パターン、表層抵抗体)の周囲における基板の様子を観察して評価を行った。
2. Evaluation results:
<Board evaluation>
Before the primary firing, holes for measuring dimensions (diameter 0.5 mm) are formed at predetermined pitches of 100 mm on the substrate surface of each sample T1 to T10 at a pitch of 100 mm, and the pitch is measured after the secondary firing. The dimensional change rate in the planar direction before the primary firing and after the secondary firing was calculated. Further, the state of the substrate around the conductor (via electrode, wiring pattern, surface layer resistor) was observed and evaluated.
[1]サンプルT1〜T5について
サンプルT1〜T5では、第2のセラミック絶縁層が焼成工程において結晶化するガラスを主成分としていた。また、第2のセラミック絶縁層のガラスの結晶化温度は、第1のセラミック絶縁層のガラスの軟化点温度より高く、当該軟化点温度との差が100℃以下であった。従って、サンプルT1〜T5の寸法変化率はいずれも0.05以下であり良好であった。また、導体の周囲にボイドなどの不具合が生じることはなかった。
[1] Samples T1 to T5 In samples T1 to T5, the second ceramic insulating layer was mainly composed of glass that crystallizes in the firing step. The crystallization temperature of the glass of the second ceramic insulating layer was higher than the softening point temperature of the glass of the first ceramic insulating layer, and the difference from the softening point temperature was 100 ° C. or less. Therefore, the dimensional change rates of the samples T1 to T5 were all 0.05 or less, which was good. Also, no defects such as voids occurred around the conductor.
ここで、第2のセラミック絶縁層のガラスの結晶化温度が二次焼成温度よりも5℃以上高いサンプルT2,T3では、サンプルT1,T4,T5よりも著しく寸法変化率が小さくなった。具体的に、サンプルT2,T3では、寸法変化率が0.02よりも小さかった。これは、二次焼成において、第2の絶縁セラミック絶縁層のガラスの結晶化が促進されたためであると考えられる。 Here, in the samples T2 and T3, in which the crystallization temperature of the glass of the second ceramic insulating layer is higher by 5 ° C. or more than the secondary firing temperature, the dimensional change rate was significantly smaller than in the samples T1, T4, and T5. Specifically, in samples T2 and T3, the dimensional change rate was smaller than 0.02. This is considered to be because glass crystallization of the second insulating ceramic insulating layer was promoted in the secondary firing.
[2]サンプルT6,T7について
サンプルT6,T7では、第2のセラミック絶縁層のガラスの結晶化温度が、第1のセラミック絶縁層のガラスの軟化点温度よりも100℃以上高く、一次焼成および二次焼成の焼成温度よりも50℃以上高かった。サンプルT6,T7では、寸法変化率が0.4を超えており、著しく大きくなった。これは、第2のセラミック絶縁層のガラスが一次焼成において十分に結晶化しなかったため、二次焼成において、第1のセラミック絶縁層の収縮が十分に抑制されなかったためであると考えられる。
[2] Samples T6 and T7 In samples T6 and T7, the crystallization temperature of the glass of the second ceramic insulating layer is 100 ° C. or higher than the softening point temperature of the glass of the first ceramic insulating layer. It was higher by 50 ° C. than the firing temperature of the secondary firing. In samples T6 and T7, the dimensional change rate exceeded 0.4, which was remarkably large. This is presumably because the glass of the second ceramic insulating layer was not sufficiently crystallized in the primary firing, and the shrinkage of the first ceramic insulating layer was not sufficiently suppressed in the secondary firing.
[3]サンプルT8について
サンプルT8では、第2のセラミック絶縁層のガラスの結晶化温度が、第1のセラミック絶縁層のガラスの軟化点温度よりも50℃以上低かった。サンプルT8では、寸法変化率が0.05を超えるとともに、導体の周囲にボイドが生じていた。これは、一次焼成の焼成温度に対して第2のグリーンシートのガラスの結晶化温度が低すぎたために、一次焼成中に第2のグリーンシートのガラスが早期に結晶化してしまい、セラミック材料と導体材料の収縮挙動が乖離してしまったためであると考えられる。
[3] Sample T8 In sample T8, the crystallization temperature of the glass of the second ceramic insulating layer was 50 ° C. or more lower than the softening point temperature of the glass of the first ceramic insulating layer. In sample T8, the dimensional change rate exceeded 0.05, and voids were generated around the conductor. This is because the crystallization temperature of the glass of the second green sheet was too low with respect to the firing temperature of the primary firing, so that the glass of the second green sheet crystallized early during the primary firing, and the ceramic material and This is thought to be because the shrinkage behavior of the conductor material has deviated.
[4]サンプルT9,T10について
サンプルT9,T10では、第2のセラミック絶縁層のガラス成分は結晶化するガラスを主成分として有していなかった。サンプルT9,T10では、寸法変化率が0.5を超えて著しく大きくなってしまった。これは、第2のセラミック絶縁層が結晶化ガラスを含有していなかったため、二次焼成において、第1のセラミック絶縁層の収縮が十分に抑制されなかったためであると考えられる。
[4] Samples T9 and T10 In samples T9 and T10, the glass component of the second ceramic insulating layer did not have a crystallized glass as a main component. In Samples T9 and T10, the dimensional change rate exceeded 0.5 and was significantly increased. This is presumably because the second ceramic insulating layer did not contain crystallized glass, and thus the shrinkage of the first ceramic insulating layer was not sufficiently suppressed in the secondary firing.
以上のように、本実施形態のLTCC基板10およびその製造工程によれば、一次焼成および二次焼成におけるセラミック材料と導体材料の収縮挙動が適切に制御される。従って、焼成工程における材料の収縮に伴う不具合の発生が抑制される。
As described above, according to the
B.第2実施形態:
図7は、本発明の第2実施形態としてのLTCC基板の製造工程の手順を示すフローチャートである。第2実施形態の製造工程は、ステップS10の工程に換えてステップS11,S12の工程が実行される点以外は、第1実施形態で説明した製造工程(図2)と同様である。図8は、図3と同様な模式図であり、ステップS11〜S20の工程内容を示している。以下では、図7のステップS11〜S20の各工程を、図8を参照図として用いて説明する。
B. Second embodiment:
FIG. 7 is a flowchart showing the procedure of the manufacturing process of the LTCC substrate as the second embodiment of the present invention. The manufacturing process of the second embodiment is the same as the manufacturing process (FIG. 2) described in the first embodiment, except that the processes of steps S11 and S12 are executed instead of the process of step S10. FIG. 8 is a schematic diagram similar to FIG. 3 and shows the process contents of steps S11 to S20. Below, each process of step S11-S20 of FIG. 7 is demonstrated using FIG. 8 as a reference figure.
ステップS11では、第1のセラミック絶縁層1aを構成する第1のグリーンシート1agが準備される。第1のグリーンシート1agは、第1実施形態で説明したのと同様な方法によって作製される。ステップS12では、第2のセラミック絶縁層1bを構成する第2のグリーンシート1bgが準備される。
In step S11, a first green sheet 1ag constituting the first ceramic insulating
第2実施形態の製造工程では、第2のグリーンシート1bgは、ステップS11において作製された第1のグリーンシート1agの中から適宜選択されたものの表面に絶縁体ペーストを塗布することによって作製される。以下では、この一体的に形成された第1と第2のグリーンシート1ag,1bgを「合体グリーンシート1cg」とも呼ぶ。絶縁体ペーストは、ガラス粉末と無機フィラーとが混合されたセラミック原料粉末と、バインダー成分と、可塑剤と、溶剤と、を混練してペースト状にした未焼成のセラミック材料である。より具体的には、絶縁ペーストは、以下の作製方法によって得られる。 In the manufacturing process of the second embodiment, the second green sheet 1bg is produced by applying an insulator paste to the surface of one appropriately selected from the first green sheets 1ag produced in step S11. . Hereinafter, the integrally formed first and second green sheets 1ag and 1bg are also referred to as “union green sheet 1cg”. The insulator paste is an unfired ceramic material obtained by kneading a ceramic raw material powder in which glass powder and an inorganic filler are mixed, a binder component, a plasticizer, and a solvent into a paste. More specifically, the insulating paste is obtained by the following manufacturing method.
<絶縁ペースト>
[1]材料:
(1)ガラス粉末(結晶化するガラス):酸化ケイ素(SiO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化ホウ素(B2O3)、酸化バリウム(BaO)を主成分とするバリウムホウケイ酸系ガラス粉末
(2)無機フィラー:アルミナ粉末(平均粒径3μm,比表面積1.8m2/g)
(3)樹脂、有機溶剤:エチルセルロース樹脂、ターピネオール
[2]製法:
ホウケイ酸系ガラス粉末と、アルミナ粉末と、を重量比65:35で混合し、さらに、エチルセルロース樹脂と、ターピネオールと、を添加して、3本ロールミルによって混練する。
<Insulation paste>
[1] Material:
(1) Glass powder (crystallized glass): barium borosilicate mainly composed of silicon oxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), boron oxide (B 2 O 3 ), and barium oxide (BaO) Glass powder (2) Inorganic filler: Alumina powder (
(3) Resin, organic solvent: ethyl cellulose resin, terpineol [2]
Borosilicate glass powder and alumina powder are mixed at a weight ratio of 65:35, ethyl cellulose resin and terpineol are added, and the mixture is kneaded by a three-roll mill.
ステップS20では、ステップS11で作製された第1のグリーンシート1agと、ステップS12で作製された合体グリーンシート1cgと、に導体ペースト2g,3gが配置される。導体ペースト2g,3gは第1実施形態で説明したものと同じであり、その配置方法も、第1実施形態で説明した方法と同じである。ステップS20では、さらに、導体ペースト2g,3gが配置された第1のグリーンシート1agおよび合体グリーンシート1cgが所定の順序で積層・圧着されることによって、未焼成積層基板10gCが作製される。なお、ステップS30以降の工程は、第1実施形態で説明した工程と同様であるため、その説明は省略する。 In step S20, the conductor pastes 2g and 3g are arranged on the first green sheet 1ag produced in step S11 and the combined green sheet 1cg produced in step S12. The conductor pastes 2g and 3g are the same as those described in the first embodiment, and the arrangement method thereof is the same as that described in the first embodiment. In step S20, the first green sheet 1ag and the combined green sheet 1cg on which the conductor pastes 2g and 3g are arranged are further laminated and pressure-bonded in a predetermined order, thereby producing an unfired laminated substrate 10gC. In addition, since the process after step S30 is the same as the process demonstrated in 1st Embodiment, the description is abbreviate | omitted.
以上のように、第2実施形態の製造工程であっても、第1と第2のセラミック絶縁層を有するLTCC基板を製造することができる。なお、第2実施形態の製造工程であれば、第2のグリーンシート1bgが第1のグリーンシート1agに支持された状態で形成されるため、第2のグリーンシート1bgを薄型化することができる。従って、第2のセラミック絶縁層1bを薄型化することができる。
As described above, even in the manufacturing process of the second embodiment, an LTCC substrate having the first and second ceramic insulating layers can be manufactured. In the manufacturing process of the second embodiment, since the second green sheet 1bg is formed while being supported by the first green sheet 1ag, the second green sheet 1bg can be thinned. . Therefore, the second ceramic insulating
C.第3実施形態:
図9は、本発明の第3実施形態としてのLTCC基板の製造工程の手順を示すフローチャートである。第3実施形態の製造工程は、ステップS12,S20の工程に換えてステップS21〜S23の工程が実行される点以外は、第2実施形態で説明した製造工程(図2)と同様である。図10は、図8と同様な模式図であり、ステップS11〜S23の工程内容を示している。以下では、図9のステップS11〜S23の各工程を、図10を参照図として用いて説明する。
C. Third embodiment:
FIG. 9 is a flowchart showing the procedure of the manufacturing process of the LTCC substrate as the third embodiment of the present invention. The manufacturing process of the third embodiment is the same as the manufacturing process (FIG. 2) described in the second embodiment, except that the processes of steps S21 to S23 are executed instead of the processes of steps S12 and S20. FIG. 10 is a schematic diagram similar to FIG. 8 and shows the process contents of steps S11 to S23. Below, each process of step S11-S23 of FIG. 9 is demonstrated using FIG. 10 as a reference figure.
ステップS11では、第1のセラミック絶縁層1aを構成する第1のグリーンシート1agが第1実施形態で説明したのと同様な方法によって作製される。ステップS21では、ステップS11で作製された第1のグリーンシート1agのそれぞれに、導体ペースト2g,3gが配置される。導体ペースト2g,3gは第1実施形態で説明したものと同じであり、その配置方法も、第1実施形態で説明した方法と同じである。
In step S11, the first green sheet 1ag constituting the first ceramic insulating
ステップS22では、ステップS21において導体ペースト2g,3gが配置された第1のグリーンシート1agの中から適宜選択されたものの表面に、絶縁ペーストを塗布して、第2のグリーンシート1bgを作製する。絶縁ペーストは、第2実施形態で説明したものと同じである。以下では、この工程において作製された、第1と第2のグリーンシート1ag,1bgが一体化されたシートを「合体グリーンシート1dg」とも呼ぶ。 In step S22, an insulating paste is applied to the surface of the first green sheet 1ag appropriately selected from the first green sheets 1ag on which the conductor pastes 2g and 3g are arranged in step S21 to produce the second green sheet 1bg. The insulating paste is the same as that described in the second embodiment. Hereinafter, the sheet in which the first and second green sheets 1ag and 1bg are integrated in this process is also referred to as “union green sheet 1dg”.
なお、ステップS22では、絶縁ペーストは、完成後のLTCC基板において各セラミック絶縁層間に配置された配線パターン同士の電気的導通が阻害されないように、導電経路を考慮して塗布される。絶縁ペーストは、例えば、図10に示されているように、第1のグリーンシート1agの表面に配置されている配線導体ペースト3gの周囲に塗布されても良い。
In step S22, the insulating paste is applied in consideration of the conductive path so that the electrical continuity between the wiring patterns arranged between the ceramic insulating layers is not inhibited in the completed LTCC substrate. For example, as shown in FIG. 10, the insulating paste may be applied around the
ステップS23では、ステップS21において導体ペースト2g、3gが配置された第1のグリーンシート1agと、ステップS22において合体グリーンシート1dgとが、所定の順序で積層・圧着されることによって、未焼成積層基板10gDが作製される。なお、ステップS30以降の工程は、第1実施形態で説明した工程と同様であるため、その説明は省略する。 In step S23, the first green sheet 1ag on which the conductor pastes 2g and 3g are arranged in step S21 and the united green sheet 1dg in step S22 are laminated and pressure-bonded in a predetermined order, whereby an unfired laminated substrate is obtained. 10 gD is made. In addition, since the process after step S30 is the same as the process demonstrated in 1st Embodiment, the description is abbreviate | omitted.
以上のように、第3実施形態の製造工程であっても、第1と第2のセラミック絶縁層1a,1bを有するLTCC基板を製造することができる。また、第3実施形態の製造工程においも、第2実施形態の製造工程と同様に、第2のセラミック絶縁層1bを薄型化することができる。
As described above, even in the manufacturing process of the third embodiment, the LTCC substrate having the first and second ceramic insulating
D.変形例:
D1.変形例1:
上記各実施形態では、一次焼成の後に、焼成済積層基板10aの最外層に表層電極5および表層抵抗体6の未焼成材料が配置されていた(図2のステップS50)。しかし、一次焼成の後には、焼成済積層基板10aの最外層に表層電極5および表層抵抗体6の両方の未焼成材料が配置されなくても良く、表層電極5および表層抵抗体6のうちのいずれか一方の未焼成材料が配置されれば良い。例えば、表層電極5の未焼成材料は、一次焼成の前に、未焼成積層基板10gの最外層に配置されても良い。
D. Variations:
D1. Modification 1:
In each of the above embodiments, after the primary firing, the unfired materials of the
D2.変形例2:
上記実施形態では、一次焼成の前に、未焼成積層基板10gの両面に拘束シート7が配置されていた。しかし、一次焼成における拘束シート7の使用は省略されても良い。ただし、一次焼成において拘束シート7を使用すれば、LTCC基板10の焼成における収縮をより適切に制御することができる。
D2. Modification 2:
In the said embodiment, the restraint sheet |
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, examples, and modifications, and can be realized with various configurations without departing from the spirit thereof. For example, the technical features in the embodiments, examples, and modifications corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary section of the invention are to solve some or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the above effects, replacement or combination can be performed as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.
1a…第1のセラミック絶縁層
1ag…第1のグリーンシート
1b…第2のセラミック絶縁層
1bg…第2のグリーンシート
1cg…合体グリーンシート
1dg…合体グリーンシート
2…ビア電極
2g…ビア導体ペースト
2h…ビア
3…配線パターン
3g…配線導体ペースト
5…表層電極
5g…電極ペースト
6…表層抵抗体
6g…抵抗ペースト
7…拘束シート
10,10A,10B…LTCC基板
10a…焼成済積層基板
10g,10gC,10gD…未焼成積層基板
DESCRIPTION OF
Claims (3)
(a)結晶化しないガラスを主成分とするガラス材料を含む第1の未焼成ガラス材料層と、結晶化するガラスを主成分とするガラス材料を含む第2の未焼成ガラス材料層と、を含む複数の未焼成絶縁材料層が積層されている未焼成積層基板であって、
前記複数の未焼成絶縁材料層の間と、前記複数の未焼成絶縁材料層の最外層の表面と、に配置されている未焼成の配線材料と、
前記配線材料と接続されるように、前記複数の未焼成絶縁材料層のそれぞれを厚み方向に貫通している貫通孔に配置されている未焼成の貫通電極材料と、
を備える未焼成積層基板を準備する工程と、
(b)前記未焼成積層基板を焼成して、
結晶化しないガラスを主成分とするガラス材料を含む第1の絶縁層と、結晶化ガラスを主成分とするガラス材料を含む第2の絶縁層と、を含む複数の絶縁層と、
前記複数の絶縁層の間と、前記複数の絶縁層の最外層の表面と、に配置されている配線と、
前記複数の絶縁層のそれぞれを厚み方向に貫通している貫通電極と、
を備える焼成積層基板を形成する工程と、
(c)前記焼成積層基板の最外層の表面に未焼成の抵抗材料または未焼成の電極材料を配置して焼成することによって、前記最外層の表面において前記配線に接続されている抵抗または電極を形成する工程と、
を備え、
前記結晶化しないガラスの軟化点温度Ta(℃)と、前記結晶化ガラスの結晶化温度Tb(℃)と、が、
Ta≦Tb≦Ta+100
の関係を満たし、
焼成後の前記第1の絶縁層の厚みの合計taと、焼成後の前記第2の絶縁層の厚みの合計tbとが、
tb≦ta×0.1
の関係を満たすことを特徴とする、製造方法。 A method for producing a multilayer ceramic substrate, comprising:
(A) a first green glass material layer including a glass material mainly containing non-crystallized glass; and a second green glass material layer including a glass material mainly containing glass to be crystallized. A non-fired laminated substrate in which a plurality of unfired insulating material layers are laminated,
An unsintered wiring material disposed between the unsintered insulating material layers and a surface of the outermost layer of the unsintered insulating material layers,
An unfired through-electrode material disposed in a through-hole penetrating each of the unfired insulating material layers in the thickness direction so as to be connected to the wiring material;
Preparing a green laminate substrate comprising:
(B) firing the green laminate substrate;
A plurality of insulating layers including: a first insulating layer containing a glass material mainly containing non-crystallized glass; and a second insulating layer containing a glass material mainly containing crystallized glass;
Wiring disposed between the plurality of insulating layers and on the outermost surface of the plurality of insulating layers;
A through electrode penetrating each of the plurality of insulating layers in the thickness direction;
Forming a fired laminated substrate comprising:
(C) A resistor or an electrode connected to the wiring on the surface of the outermost layer is formed by disposing an unfired resistive material or an unfired electrode material on the surface of the outermost layer of the fired multilayer substrate and firing it. Forming, and
With
The softening point temperature Ta (° C.) of the non-crystallized glass and the crystallization temperature Tb (° C.) of the crystallized glass are:
Ta ≦ Tb ≦ Ta + 100
Meet the relationship,
The total thickness ta of the first insulating layer after firing and the total thickness tb of the second insulating layer after firing are:
tb ≦ ta × 0.1
A manufacturing method characterized by satisfying the relationship :
前記結晶化するガラス材料の結晶化温度は、前記工程(c)における焼成温度よりも高い、製造方法。 The manufacturing method according to claim 1,
The crystallization temperature of the glass material to crystallize is a manufacturing method higher than the firing temperature in the step (c).
前記複数の絶縁層の間と、前記複数の絶縁層の最外層の表面と、に配置されている配線と、
前記配線に接続され、前記複数の絶縁層のそれぞれを厚み方向に貫通している貫通電極と、
前記複数の絶縁層の最外層の表面において前記配線に接続されている抵抗または電極と、
を備える多層セラミック基板において、
前記複数の絶縁層は、少なくとも、
結晶化しないガラスを主成分とするガラス材料を含む第1の絶縁層と、
結晶化ガラスを主成分とするガラス材料を含む第2の絶縁層と、
を含み、
前記結晶化しないガラスの軟化点温度Ta(℃)と、前記結晶化ガラスの結晶化温度Tb(℃)と、が、
Ta≦Tb≦Ta+100
の関係を満たし、
前記第1の絶縁層の厚みの合計taと、前記第2の絶縁層の厚みの合計tbとが、
tb≦ta×0.1
の関係を満たすことを特徴とする、多層セラミック基板。 A plurality of laminated insulating layers;
Wiring disposed between the plurality of insulating layers and on the outermost surface of the plurality of insulating layers;
A through electrode connected to the wiring and penetrating each of the plurality of insulating layers in the thickness direction;
A resistor or an electrode connected to the wiring on the surface of the outermost layer of the plurality of insulating layers;
In a multilayer ceramic substrate comprising:
The plurality of insulating layers are at least
A first insulating layer containing a glass material mainly composed of non-crystallized glass;
A second insulating layer containing a glass material mainly containing crystallized glass;
Including
The softening point temperature Ta (° C.) of the non-crystallized glass and the crystallization temperature Tb (° C.) of the crystallized glass are:
Ta ≦ Tb ≦ Ta + 100
Meet the relationship,
The total thickness ta of the first insulating layer and the total thickness tb of the second insulating layer are:
tb ≦ ta × 0.1
Characterized Succoth meet the relationship, the multilayer ceramic substrate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013082648A JP6121782B2 (en) | 2013-04-11 | 2013-04-11 | Multilayer ceramic substrate and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013082648A JP6121782B2 (en) | 2013-04-11 | 2013-04-11 | Multilayer ceramic substrate and manufacturing method thereof |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014207265A JP2014207265A (en) | 2014-10-30 |
| JP2014207265A5 JP2014207265A5 (en) | 2016-03-03 |
| JP6121782B2 true JP6121782B2 (en) | 2017-04-26 |
Family
ID=52120630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013082648A Active JP6121782B2 (en) | 2013-04-11 | 2013-04-11 | Multilayer ceramic substrate and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6121782B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102470168B1 (en) * | 2015-12-08 | 2022-11-23 | 삼성전기주식회사 | Package substrate |
| JP2020030127A (en) * | 2018-08-23 | 2020-02-27 | 日本特殊陶業株式会社 | Substrate for electric inspection and method of manufacturing the same |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3961033B2 (en) * | 1995-02-27 | 2007-08-15 | 京セラ株式会社 | Laminated glass-ceramic circuit board |
| JP2006137618A (en) * | 2004-11-10 | 2006-06-01 | Sanyo Electric Co Ltd | Dielectric ceramic substrate |
-
2013
- 2013-04-11 JP JP2013082648A patent/JP6121782B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2014207265A (en) | 2014-10-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5029699B2 (en) | Ceramic composite multilayer substrate, method for manufacturing the same, and electronic component | |
| JP3669255B2 (en) | Method for producing ceramic multilayer substrate and green ceramic laminate | |
| JP2001060767A (en) | Method of manufacturing ceramic substrate and unfired ceramic substrate | |
| JPWO2017154692A1 (en) | Composite substrate and method for manufacturing composite substrate | |
| JP2005244070A (en) | Multilayer ceramic substrate and its manufacturing method | |
| JP2004214573A (en) | Manufacturing method of ceramic multilayer substrate | |
| WO2018042846A1 (en) | Electronic device and multilayer ceramic substrate | |
| JP5071559B2 (en) | Multilayer ceramic electronic component and manufacturing method thereof | |
| JP2003188538A (en) | Multilayer board and multilayer module | |
| JP6121782B2 (en) | Multilayer ceramic substrate and manufacturing method thereof | |
| WO2018163982A1 (en) | Multilayered substrate | |
| JP5229316B2 (en) | Manufacturing method of ceramic substrate | |
| JP3589239B2 (en) | Conductive paste and ceramic molding | |
| JP2004200679A (en) | Method for manufacturing multilayer circuit board | |
| JP4557002B2 (en) | MULTILAYER CERAMIC SUBSTRATE, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND COMPOSITE GREEN SHEET FOR PRODUCTION OF MULTILAYER CERAMIC SUBSTRATE | |
| JP2011029534A (en) | Multilayer wiring board | |
| JPH0795630B2 (en) | Composite monolithic ceramic parts | |
| JP4069772B2 (en) | Multilayer circuit board manufacturing method | |
| JP4658465B2 (en) | Glass ceramic multilayer wiring board with built-in capacitor | |
| JP2004119547A (en) | Ceramic wiring board and method of manufacturing the same | |
| JP4869005B2 (en) | Multilayer substrate manufacturing method | |
| JP2006013354A (en) | Multilayer circuit board manufacturing method | |
| JP2504351B2 (en) | Multi-layer glass ceramic substrate and manufacturing method thereof | |
| JP5046099B2 (en) | Manufacturing method of multilayer ceramic substrate | |
| JP2008135523A (en) | Multilayer substrate and manufacturing method thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160119 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160119 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20161122 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20161129 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170116 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170321 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170330 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6121782 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |