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JP2008159725A - Ceramic multi-layered substrate, and its manufacturing method - Google Patents

Ceramic multi-layered substrate, and its manufacturing method Download PDF

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JP2008159725A
JP2008159725A JP2006345189A JP2006345189A JP2008159725A JP 2008159725 A JP2008159725 A JP 2008159725A JP 2006345189 A JP2006345189 A JP 2006345189A JP 2006345189 A JP2006345189 A JP 2006345189A JP 2008159725 A JP2008159725 A JP 2008159725A
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cavity
firing shrinkage
firing
insulating layer
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JP2006345189A
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Masamitsu Onitani
正光 鬼谷
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Kyocera Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ceramic multi-layered substrate having a high dimensional accuracy and a manufacturing method of the same which suppresses the warp or waviness of an insulating layer positioned between a cavity opened on the upper surface and another cavity opened on the lower surface while suppressing the generation of crack on the rims of bottom part of the cavities. <P>SOLUTION: The ceramic multi-layered substrate is constituted of laminates of first insulating layers, each having a cavity formation through hole penetrating into the laminating direction, which are laminated on the upper side and the lower side of a composite laminate 11, in which a first insulating layer 50 and a second insulating layer 51, having a calcination contraction finishing temperature lower than a calcination contraction starting temperature of the first insulating layer 50, are laminated alternately. Also, at least one part of a first cavity 101a or a cavity forming the through hole opened on the upper surface and a second cavity 101b or the cavity forming the through hole opened on the lower surface are superposed when seen from the upper side thereof. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、上面に開口するキャビティおよび下面に開口するキャビティを備えたセラミック多層基板おびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a ceramic multilayer substrate provided with a cavity opened on the upper surface and a cavity opened on the lower surface, and a method of manufacturing the same.

半導体素子のような電子部品のパッケージ構造を実現するため、例えば上面に開口するキャビティの設けられたセラミック多層基板が用いられている。この構造によれば、キャビティ内に電子部品を収容することができるので、電子機器の小型化・薄型化に貢献することができる。   In order to realize a package structure of an electronic component such as a semiconductor element, for example, a ceramic multilayer substrate provided with a cavity opened on an upper surface is used. According to this structure, an electronic component can be accommodated in the cavity, which can contribute to reducing the size and thickness of the electronic device.

一方、ガラスセラミックグリーンシートを積層したグリーンシート積層体の上下両面に、ガラスセラミックグリーンシートよりも焼結温度の高い無機材料粉末を含む収縮抑制層を形成し、プレスし、収縮抑制層が焼結しない温度で焼成した後、収縮抑制層を構成する未焼結の無機材料粉末を剥離削除する方法により、グリーンシートの主面方向(x−y方向)への収縮を抑制することで、得られた基板の寸法精度を高くできることが知られている(特許文献1を参照。)。   On the other hand, a shrinkage suppression layer containing inorganic material powder having a sintering temperature higher than that of the glass ceramic green sheet is formed on both the upper and lower surfaces of the green sheet laminate in which the glass ceramic green sheets are laminated, and the shrinkage suppression layer is sintered. Obtained by suppressing the shrinkage in the main surface direction (xy direction) of the green sheet by the method of peeling off and removing the unsintered inorganic material powder constituting the shrinkage suppression layer It is known that the dimensional accuracy of a substrate can be increased (see Patent Document 1).

しかしながら、この方法を前記キャビティの設けられたセラミック多層基板に適用しようとするとキャビティの開口する上面側に向けて反ってしまうという問題がある。   However, when this method is applied to the ceramic multilayer substrate provided with the cavity, there is a problem that the method warps toward the upper surface side where the cavity opens.

そこで、前記収縮抑制層として、相対的に低い剛性の第2の収縮抑制層と高い剛性の第1の収縮抑制層との複合積層体を用いることで、反りを抑制することが提案されている(特許文献2を参照。)。
特許第2554415号号公報 特開2002−151855号公報
Therefore, it has been proposed to suppress warpage by using a composite laminate of a second shrinkage suppression layer having relatively low rigidity and a first shrinkage suppression layer having high rigidity as the shrinkage suppression layer. (See Patent Document 2).
Japanese Patent No. 2554415 JP 2002-151855 A

ここで、さらなる小型化・薄型化を達成するため、セラミック多層基板が上面に開口するキャビティと下面に開口するキャビティとを備え、このそれぞれのキャビティが上面視で一部重なっている場合もある。   Here, in order to achieve further miniaturization and thinning, the ceramic multilayer substrate may include a cavity opened on the upper surface and a cavity opened on the lower surface, and these cavities may partially overlap in a top view.

このような場合には、セラミック多層基板の上面および下面のみに収縮抑制層が配置されている上記特許文献1および特許文献2に記載された方法によっては、第1のキャビティと第2のキャビティとの間のグリーンシート積層体(絶縁層)に焼成収縮抑制の効果を与えることができないから、この部分(キャビティ底部)の反りやうねりを抑制することができない。   In such a case, depending on the method described in Patent Document 1 and Patent Document 2 in which the shrinkage suppression layer is disposed only on the upper surface and the lower surface of the ceramic multilayer substrate, the first cavity and the second cavity Since the effect of suppressing the firing shrinkage cannot be given to the green sheet laminate (insulating layer) in between, the warp and undulation of this part (cavity bottom part) cannot be suppressed.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、上面に開口するキャビティと下面に開口するキャビティとの間に位置する絶縁層の反りやうねりを抑制した寸法精度の高いセラミック多層基板およびその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and a ceramic multilayer substrate with high dimensional accuracy in which warpage and undulation of an insulating layer located between a cavity opened on the upper surface and a cavity opened on the lower surface are suppressed, and the manufacture thereof It aims to provide a method.

本発明は、第1の絶縁層と該第1の絶縁層の焼成収縮開始温度よりも焼成収縮終了温度が低い第2の絶縁層とが交互に積層された複合積層体の上側および下側に、それぞれ積層方向に貫通するキャビティ形成用貫通孔を有する第1の絶縁層の積層体が積層されており、上面に開口する前記キャビティ形成用貫通孔による第1のキャビティと下面に開口する前記キャビティ形成用貫通孔による第2のキャビティとは、上面視で少なくとも一部が重なっていることを特徴とするセラミック多層基板である。   According to the present invention, the first insulating layer and the second insulating layer whose firing shrinkage end temperature is lower than the firing shrinkage start temperature of the first insulating layer are stacked on the upper and lower sides of the composite laminate. The first insulating layer having a cavity forming through-hole penetrating in the laminating direction is laminated, and the first cavity by the cavity forming through-hole opened on the upper surface and the cavity opened on the lower surface The second cavity formed by the formation through-hole is a ceramic multilayer substrate characterized in that at least a part thereof overlaps when viewed from above.

ここで、前記セラミック多層基板において、前記複合積層体の最上層および最下層に前記第1の絶縁層が配置されているのが好ましい。   Here, in the ceramic multilayer substrate, it is preferable that the first insulating layer is disposed in an uppermost layer and a lowermost layer of the composite laminate.

また本発明は、ガラス粉末とセラミック粉末とを含有する第1のグリーンシートを用意する工程と、ガラス粉末とセラミック粉末とを含有し前記第1のグリーンシートの焼成収縮開始温度よりも焼成収縮終了温度が低い第2のグリーンシートを用意する工程と、前記第1のグリーンシートの焼成収縮終了温度よりも焼成収縮開始温度が高い焼成収縮抑制グリーンシートを用意する工程と、前記第1のグリーンシートと前記第2のグリーンシートとを交互に積層して複合グリーンシート積層体を作製する工程と、該複合グリーンシート積層体の上側および下側に、それぞれ積層方向に貫通するキャビティ形成用貫通孔を有する第1のグリーンシートが複数積層された第1のグリーンシート積層体を、上側の前記第1のグリーンシート積層体および下側の前記第1のグリーンシート積層体のそれぞれの前記キャビティ形成用貫通孔が上面視で少なくとも一部が重なるように配置し、さらに上側の前記第1のグリーンシート積層体の上側および下側の前記第1のグリーンシート積層体の下側に前記焼成収縮抑制グリーンシートを配置して重ね合わせる工程と、重ね合わせた前記複合グリーンシート積層体と前記第1のグリーンシート積層体と前記焼成収縮抑制グリーンシートとを、前記第1のグリーンシートの焼成収縮終了温度以上であって前記焼成収縮抑制グリーンシートの焼成収縮開始温度未満の温度で焼成した後、前記焼成収縮抑制グリーンシートを取り除く工程とを含むことを特徴とするセラミック多層基板の製造方法である。   The present invention also includes a step of preparing a first green sheet containing glass powder and ceramic powder, and the end of firing shrinkage from the firing shrinkage start temperature of the first green sheet containing glass powder and ceramic powder. A step of preparing a second green sheet having a low temperature, a step of preparing a firing shrinkage suppression green sheet having a firing shrinkage start temperature higher than a firing shrinkage end temperature of the first green sheet, and the first green sheet And a step of producing a composite green sheet laminate by alternately laminating the second green sheets, and cavity forming through holes penetrating in the laminating direction on the upper side and the lower side of the composite green sheet laminate, respectively. A first green sheet laminate in which a plurality of first green sheets having a plurality of layers are laminated, The cavity forming through holes of the first green sheet laminate on the lower side are arranged so that at least a part thereof overlaps in a top view, and the upper side and the lower side of the first green sheet laminate on the upper side Placing the fired shrinkage-suppressing green sheet on the lower side of the first green sheet laminate, and superimposing the stacked green sheet laminate, the first green sheet laminate, and the firing shrinkage. Removing the firing shrinkage-suppressing green sheet after firing the restraining green sheet at a temperature not lower than the firing shrinkage end temperature of the first green sheet and less than the firing shrinkage start temperature of the firing shrinkage-suppressing green sheet; A method for producing a ceramic multilayer substrate.

また本発明は、ガラス粉末とセラミック粉末とを含有する第1のグリーンシートを用意する工程と、ガラス粉末とセラミック粉末とを含有し前記第1のグリーンシートの焼成収縮開始温度よりも焼成収縮終了温度が低い第2のグリーンシートを用意する工程と、焼成収縮しない焼成収縮抑制シートを用意する工程と、前記第1のグリーンシートと前記第2のグリーンシートとを交互に積層して複合グリーンシート積層体を作製する工程と、該複合グリーンシート積層体の上側および下側に、それぞれ積層方向に貫通するキャビティ形成用貫通孔を有する第1のグリーンシートが複数積層された第1のグリーンシート積層体を、上側の前記第1のグリーンシート積層体および下側の前記第1のグリーンシート積層体のそれぞれの前記キャビティ形成用貫通孔が上面視で少なくとも一部が重なるように配置し、さらに上側の前記第1のグリーンシート積層体の上側および下側の前記第1のグリーンシート積層体の下側に前記焼成収縮抑制シートを配置して重ね合わせる工程と、重ね合わせた前記複合グリーンシート積層体と前記第1のグリーンシート積層体と前記焼成収縮抑制シートとを、前記第1のグリーンシートの焼成収縮終了温度の温度で焼成した後、前記焼成収縮抑制シートを取り除く工程とを含むことを特徴とするセラミック多層基板の製造方法である。   The present invention also includes a step of preparing a first green sheet containing glass powder and ceramic powder, and the end of firing shrinkage from the firing shrinkage start temperature of the first green sheet containing glass powder and ceramic powder. A composite green sheet in which a step of preparing a second green sheet having a low temperature, a step of preparing a firing shrinkage suppression sheet that does not undergo firing shrinkage, and the first green sheet and the second green sheet are alternately laminated. A step of producing a laminate, and a first green sheet laminate in which a plurality of first green sheets each having a cavity-forming through-hole penetrating in the laminating direction are laminated on the upper and lower sides of the composite green sheet laminate. The cavity of each of the upper first green sheet laminate and the lower first green sheet laminate The formation through-hole is disposed so that at least a part thereof overlaps in a top view, and the firing shrinkage is further performed on the upper side and the lower side of the first green sheet laminate on the lower side. A step of arranging and superposing a suppression sheet, and superposing the composite green sheet laminate, the first green sheet laminate, and the firing shrinkage suppression sheet on the firing shrinkage end temperature of the first green sheet. And a step of removing the firing shrinkage-suppressing sheet after firing at a temperature.

ここで、前記セラミック多層基板の製造方法において、前記複合グリーンシート積層体の最上層および最下層に第1のグリーンシートを配置するのが好ましい。   Here, in the method for manufacturing the ceramic multilayer substrate, it is preferable that first green sheets are disposed on the uppermost layer and the lowermost layer of the composite green sheet laminate.

本発明のセラミック多層基板によれば、上面に開口する第1のキャビティと下面に開口する第2のキャビティとは上面視で少なくとも一部が重なっていて、これらの間に第1の絶縁層とこの第1の絶縁層の焼成収縮開始温度よりも焼成収縮終了温度が低い第2の絶縁層とが交互に積層された複合積層体を設けているので、第2の絶縁層を形成するためのグリーンシートの焼成収縮終了までは第2の絶縁層を形成するためのグリーンシートが未焼結の第1の絶縁層を形成するためのグリーンシートにより平面方向への収縮を抑制され、第1の絶縁層を形成するためのグリーンシートが焼成収縮を開始したときは第1の絶縁層を形成するためのグリーンシートがすでに焼結した第2の絶縁層により平面方向への収縮を抑制されるため、第1のキャビティと第2のキャビティとの間の厚みの薄い部分(キャビティ底部)に反りやうねりが発生するのを抑制することができ、平坦性を十分に確保することができる。   According to the ceramic multilayer substrate of the present invention, the first cavity opened on the upper surface and the second cavity opened on the lower surface are at least partially overlapped with each other when viewed from above, and the first insulating layer and the second cavity are interposed therebetween. Since the composite laminated body in which the second insulating layer having the firing shrinkage end temperature lower than the firing shrinkage start temperature of the first insulating layer is alternately provided is provided, the second insulating layer is formed. Until the firing shrinkage of the green sheet, the green sheet for forming the second insulating layer is suppressed from shrinking in the plane direction by the green sheet for forming the unsintered first insulating layer, When the green sheet for forming the insulating layer starts firing shrinkage, the green sheet for forming the first insulating layer is suppressed from shrinking in the planar direction by the already sintered second insulating layer. , The first The tee and the thickness of the thin portion between the second cavity (cavity bottom) can be inhibited from warping or waviness occurs, it is possible to sufficiently ensure the flatness.

以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明のセラミック多層基板の一実施形態の概略断面図であって、図1に示すセラミック多層基板は、第1の絶縁層50と第1の絶縁層50の焼成収縮開始温度よりも焼成収縮終了温度が低い第2の絶縁層51とが交互に積層された複合積層体11の上側および下側に、それぞれ積層方向に貫通するキャビティ形成用貫通孔を有する第1の絶縁層の積層体12、13が積層されており、上面に開口する前記キャビティ形成用貫通孔による第1のキャビティ101aと下面に開口する前記キャビティ形成用貫通孔による第2のキャビティ101bとは、上面視で少なくとも一部が重なっていることを特徴とするものである。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of the ceramic multilayer substrate of the present invention. The ceramic multilayer substrate shown in FIG. 1 has a firing shrinkage start temperature of the first insulating layer 50 and the first insulating layer 50. Lamination of the first insulating layer having through holes for forming cavities penetrating in the laminating direction on the upper and lower sides of the composite laminated body 11 in which the second insulating layers 51 having low firing shrinkage temperatures are alternately laminated. The bodies 12 and 13 are laminated, and the first cavity 101a formed by the cavity forming through hole opened on the upper surface and the second cavity 101b formed by the cavity forming through hole opened on the lower surface are at least in a top view. It is characterized by a partial overlap.

複合積層体11を構成する第1の絶縁層50と第2の絶縁層51とは交互に積層されていて、それぞれセラミック焼結体からなる。セラミック焼結体としては、ガラスセラミックス、アルミナ、ムライト等が挙げられるが、配線層として金、銀、銅等の低抵抗導体を使用できる点でガラスセラミックスが好ましい。以下、第1の絶縁層50および第2の絶縁層51がガラスセラミックスで構成された場合について説明する。   The first insulating layers 50 and the second insulating layers 51 constituting the composite laminate 11 are alternately laminated, and each is made of a ceramic sintered body. Examples of the ceramic sintered body include glass ceramics, alumina, mullite, and the like. Glass ceramics are preferable in that a low-resistance conductor such as gold, silver, or copper can be used as the wiring layer. Hereinafter, the case where the 1st insulating layer 50 and the 2nd insulating layer 51 are comprised with glass ceramic is demonstrated.

第1の絶縁層50を構成するガラスセラミックスと第2の絶縁層51を構成するガラスセラミックスとは焼成収縮開始温度が異なっている。具体的には、第2の絶縁層51を形成するためのグリーンシート(第2のグリーンシート202)の焼成収縮終了温度は第1の絶縁層50を形成するためのグリーンシート(第1のグリーンシート201)の焼成収縮開始温度よりも低いことから、第2の絶縁層51を形成するためのグリーンシート(第2のグリーンシート202)の焼成収縮終了後に第1の絶縁層50を形成するためのグリーンシート(第1のグリーンシート201)が焼成収縮を開始するようになっている。   The glass ceramics constituting the first insulating layer 50 and the glass ceramics constituting the second insulating layer 51 have different firing shrinkage start temperatures. Specifically, the firing shrinkage end temperature of the green sheet (second green sheet 202) for forming the second insulating layer 51 is equal to the green sheet (first green for forming the first insulating layer 50). In order to form the first insulating layer 50 after the completion of the firing shrinkage of the green sheet (second green sheet 202) for forming the second insulating layer 51 because the firing shrinkage starting temperature of the sheet 201) is lower. The green sheet (first green sheet 201) starts firing shrinkage.

なお、ここでいう焼成収縮の開始温度とは、対象とする材料を単独で焼成した時に、0.3%体積収縮するときの温度で定義されるものである。また、ここでいう焼成収縮の終了温度とは、焼成前の状態から焼成終了後の状態までの収縮量に対し90%以上収縮したときの温度をいう。体積収縮は、内側拘束部、外側導体部をそれぞれ単独でプレス成形し、TMA(熱機械分析)により決定されるものである。このとき、それぞれは等方的に収縮するものとし、TMAの線収縮から体積収縮に換算する。   Here, the firing shrinkage start temperature is defined as the temperature at which the volume shrinks by 0.3% when the target material is fired alone. The term “firing shrinkage end temperature” as used herein refers to a temperature at which the shrinkage amount is 90% or more with respect to the shrinkage amount from the state before firing to the state after firing. The volume shrinkage is determined by TMA (thermomechanical analysis) by individually press-molding the inner restraint portion and the outer conductor portion. At this time, each contracts isotropically and is converted from volumetric shrinkage of TMA to volume shrinkage.

これにより、第2の絶縁層51を形成するためのグリーンシート(第2のグリーンシート202)が焼成収縮を開始する際には、まだ焼成収縮を開始していない第1の絶縁層50を形成するためのグリーンシート(第1のグリーンシート201)により拘束され、第1の絶縁層50を形成するためのグリーンシート(第1のグリーンシート201)が焼成収縮を開始する際には、すでに焼成収縮を終了している第2の絶縁層51により拘束されるため、結果として焼成によるX−Y方向の収縮が抑制される。   Thus, when the green sheet (second green sheet 202) for forming the second insulating layer 51 starts firing shrinkage, the first insulating layer 50 that has not yet started firing shrinkage is formed. When the green sheet (first green sheet 201) for forming the first insulating layer 50 is restrained by the green sheet (first green sheet 201) to start firing contraction, it is already fired. Since it is restrained by the second insulating layer 51 that has finished shrinking, as a result, shrinkage in the XY direction due to firing is suppressed.

なお、第2の絶縁層51の厚みは第1の絶縁層50の厚みよりも薄いのが好ましい。第2の絶縁層51が第1の絶縁層50よりも厚い場合には、第2の絶縁層51を形成するためのグリーンシート(第2のグリーンシート202)の焼成収縮時に、第2のキャビティ101b底部と第2のキャビティ101b側面との境界である隅部に引っ張り応力が発生し、クラックが生じてしまう可能性があるからである。   The thickness of the second insulating layer 51 is preferably thinner than the thickness of the first insulating layer 50. When the second insulating layer 51 is thicker than the first insulating layer 50, the second cavity is formed when the green sheet (second green sheet 202) for forming the second insulating layer 51 is baked and contracted. This is because a tensile stress is generated at the corner that is the boundary between the bottom of 101b and the side surface of the second cavity 101b, and a crack may occur.

そして、複合積層体11の上側および下側には、それぞれ積層方向に貫通するキャビティ形成用貫通孔を有する第1の絶縁層が積層されてなる積層体12、13が設けられている。   On the upper side and the lower side of the composite laminate 11, laminates 12 and 13 are provided in which first insulating layers each having a cavity-forming through-hole penetrating in the laminating direction are laminated.

第1の絶縁層の積層体12および第1の絶縁層の積層体13は、複合積層体11を構成する第1の絶縁層50と同じガラスセラミックスからなる絶縁層を積層して構成されたもので、第1の絶縁層50のそれぞれのキャビティ形成用貫通孔を同軸上に配置することで、上面に開口する前記キャビティ形成用貫通孔による第1のキャビティ101aと下面に開口する前記キャビティ形成用貫通孔による第2のキャビティ101bとを有するセラミック多層基板が形成されている。   The laminated body 12 of the first insulating layer and the laminated body 13 of the first insulating layer are configured by laminating insulating layers made of the same glass ceramics as the first insulating layer 50 constituting the composite laminated body 11. Thus, the cavity forming through-holes of the first insulating layer 50 are arranged coaxially so that the first cavity 101a is formed by the cavity forming through-holes opened on the upper surface and the cavity forming holes opened on the lower surface. A ceramic multilayer substrate having a second cavity 101b formed by a through hole is formed.

第1のキャビティ101aと第2のキャビティ101bとは、上面視で少なくとも一部が重なっていて、これらの間の厚みが薄くなっている。図1では、第1のキャビティ101aと第2のキャビティ101bとは同じ直径を有し、これらは同軸上に配置されているが、本発明はこれらの直径が異なっている場合や中心軸がずれている場合であっても、上面視で少なくとも一部が重なっていればその効果を発揮する。   The first cavity 101a and the second cavity 101b are at least partially overlapped when viewed from above, and the thickness between them is thin. In FIG. 1, the first cavity 101a and the second cavity 101b have the same diameter and are arranged on the same axis. However, in the present invention, these diameters are different or the central axis is shifted. Even if it is a case, the effect will be exhibited if at least one part has overlapped by the top view.

すなわち、後述するように、第1の絶縁層の積層体12を形成するためのグリーンシート積層体(第1のグリーンシート積層体22a)の上側および第1の絶縁層の積層体13を形成するためのグリーンシート積層体(第1のグリーンシート積層体22b)の下側に焼成収縮抑制グリーンシートまたは焼成収縮抑制シートを重ね合わせて焼成する場合において、これらのシートによる収縮抑制効果の働かない第1のキャビティ101aと第2のキャビティ101bとの間の厚みの薄い部分に、第1の絶縁層50を形成するためのグリーンシートの焼成収縮開始温度よりも低い焼成収縮終了温度の第2の絶縁層51を形成するためのグリーンシートを配置することで、X−Y方向への収縮を抑制し、キャビティ底部の反りやうねりを抑制することができる。特に、複合積層体11の厚みが0.4mm以下の場合に効果的である。   That is, as will be described later, the upper side of the green sheet stack (first green sheet stack 22a) and the first insulating layer stack 13 for forming the first insulating layer stack 12 are formed. When a fired shrinkage-suppressing green sheet or a fired shrinkage-suppressing sheet is superimposed on the lower side of the green sheet laminate (first green sheet laminate 22b) for firing, the shrinkage-inhibiting effect of these sheets does not work. Second insulation having a firing shrinkage end temperature lower than the firing shrinkage start temperature of the green sheet for forming the first insulating layer 50 in the thin portion between the first cavity 101a and the second cavity 101b By disposing a green sheet for forming the layer 51, shrinkage in the XY direction is suppressed, and warping and undulation at the bottom of the cavity are suppressed. Can. This is particularly effective when the thickness of the composite laminate 11 is 0.4 mm or less.

なお、図中には、Cu、Ag、Au、Pt、Pdなどからなる表層配線導体71や内層配線導体72、各層に形成した表層配線導体71と内層配線導体72や内層配線導体72同士を電気的に接続するビアホール導体73を表している。これらの表層配線導体71、内層配線導体72、ビアホール導体73などによって、コンデンサ、インダクタまたは抵抗器のような回路素子が与えられることもある。また、図示しないが、コンデンサまたはインダクタのような受動部品が、ブロック状の形態をもって用意され、このようなブロック部品が内蔵されることもある。   In the drawing, the surface layer wiring conductor 71 and the inner layer wiring conductor 72 made of Cu, Ag, Au, Pt, Pd, etc., and the surface layer wiring conductor 71 and the inner layer wiring conductor 72 and the inner layer wiring conductor 72 formed in each layer are electrically connected. The via hole conductor 73 to be connected is shown. Circuit elements such as capacitors, inductors or resistors may be provided by the surface layer wiring conductor 71, the inner layer wiring conductor 72, the via hole conductor 73, and the like. Although not shown, passive components such as capacitors or inductors are prepared in the form of blocks, and such block components may be incorporated.

図2は本発明のセラミック多層基板の他の実施形態の概略断面図であって、図1に示す複合積層体11とは異なる構成の複合積層体11を具備している。図1に示す形態においては、第1のキャビティ101aの底部に第1の絶縁層50が配置され、第2のキャビティ101bの底部に第2の絶縁層51が配置された構成であるのに対し、図2に示す形態は、第1のキャビティ101aの底部となる複合積層体11の最上層および第2のキャビティ101bの底部となる複合積層体11の最下層に第1の絶縁層が配置されているものである。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of the ceramic multilayer substrate of the present invention, and includes a composite laminate 11 having a configuration different from that of the composite laminate 11 shown in FIG. In the configuration shown in FIG. 1, the first insulating layer 50 is disposed at the bottom of the first cavity 101a, and the second insulating layer 51 is disposed at the bottom of the second cavity 101b. 2, the first insulating layer is disposed on the uppermost layer of the composite laminate 11 that is the bottom of the first cavity 101a and the lowermost layer of the composite laminate 11 that is the bottom of the second cavity 101b. It is what.

この構成によれば、第1の絶縁層50となる第1のグリーンシート201の焼成収縮の開始が第2の絶縁層51となる第2のグリーンシート202の焼成収縮の終了後であることから、焼成過程で絶縁層内部に微量残留する炭素分を効果的に系外へ排除できるため、焼成の最終段階で絶縁層内部の炭素の揮発に伴い、絶縁層が剥がれたり膨れたりするのを抑制し、電気特性の良好な、高い歩留まりを得ることが出来るという利点がある。さらに、第1のキャビティ101aおよび第2のキャビティ101bの底部が第1の絶縁層50と同一材質である為、相互の接着性が高く、基板の機械的信頼性も高めることができる。   According to this configuration, the start of firing shrinkage of the first green sheet 201 to be the first insulating layer 50 is after the end of firing shrinkage of the second green sheet 202 to be the second insulating layer 51. In addition, the carbon content remaining in the insulating layer during the firing process can be effectively removed from the system, so that the insulating layer can be prevented from peeling off or expanding due to the volatilization of the carbon inside the insulating layer at the final stage of firing. In addition, there is an advantage that a high yield with good electrical characteristics can be obtained. Furthermore, since the bottoms of the first cavity 101a and the second cavity 101b are made of the same material as the first insulating layer 50, the mutual adhesiveness is high, and the mechanical reliability of the substrate can be improved.

また、第1の絶縁層の積層体12および第1の絶縁層の積層体13は、第1の絶縁層50のみの積層体であって異種材料の積層体ではないことで、異種材料の接合界面に焼成後に発生する残留応力の問題を低減でき、セラミック多層基板の機械的な信頼性を向上することができるが、あまりに多く積層される場合は収縮抑制効果を高めるために、図3に示すように、第1の絶縁層の積層体12および第1の絶縁層の積層体13に第2の絶縁層51を配置してもよい。   In addition, the first insulating layer stack 12 and the first insulating layer stack 13 are only the first insulating layer 50 and not different materials, so that different materials can be bonded. The problem of residual stress generated after firing at the interface can be reduced and the mechanical reliability of the ceramic multilayer substrate can be improved. However, in the case where too many layers are laminated, in order to enhance the shrinkage suppression effect, as shown in FIG. As described above, the second insulating layer 51 may be disposed on the first insulating layer stack 12 and the first insulating layer stack 13.

次に、図2に示すセラミック多層基板の製造方法について、図4に示す説明図に基づいて説明する。   Next, a method for manufacturing the ceramic multilayer substrate shown in FIG. 2 will be described based on the explanatory view shown in FIG.

まず、焼成後に第1の絶縁層50となる第1のグリーンシート201を用意するとともに、焼成後に第2の絶縁層51となる第2のグリーンシート202を用意する。この第2のグリーンシート202は、第1のグリーンシート201の焼成収縮開始温度よりも焼成収縮終了温度が低いものである。   First, a first green sheet 201 that becomes the first insulating layer 50 after firing is prepared, and a second green sheet 202 that becomes the second insulating layer 51 after firing is prepared. The second green sheet 202 has a firing shrinkage end temperature lower than the firing shrinkage start temperature of the first green sheet 201.

第1のグリーンシート201はセラミック多層基板の主となる絶縁材料である。したがって、所望の特性を満足する為に、ガラス粉末に加えて、アルミナやシリカ、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、ジルコニア、チタン酸ジルコニウム等、様々なセラミック粉末を含有するグリーンシートである。   The first green sheet 201 is an insulating material that is the main component of the ceramic multilayer substrate. Therefore, in order to satisfy desired properties, the green sheet contains various ceramic powders such as alumina, silica, barium titanate, calcium titanate, zirconia, and zirconium titanate in addition to the glass powder.

一方、第2のグリーンシート202は第1のグリーンシート201が焼成による収縮を開始するまでに、自身の焼結を完了させる必要がある。従って、第1グリーンシート201に用いるガラス粉末とは組成が異なり、更にグリーンシート組成自体の収縮を促進させる為に、グリーンシート201と比較し、ガラス含有量も多くすることが好ましい。また、後述するように第2のグリーンシート202はセラミック多層基板の主となる第1のグリーンシート201よりも薄く形成されるが、薄い場合においても第1のグリーンシート201の平面方向への焼成収縮を効果的に抑制する為に、ガラス自体も結晶性であることが好ましい。結晶析出により焼成過程での剛性を高める為には、結晶度を向上させる必要があるが、一方で、結晶化に伴うボイド残留の課題も発生するため、第1のグリーンシート201組成に合った、第2のグリーンシート組成を選択することが重要である。   On the other hand, it is necessary to complete the sintering of the second green sheet 202 before the first green sheet 201 starts shrinkage due to firing. Therefore, the glass powder used for the first green sheet 201 has a different composition, and it is preferable to increase the glass content as compared with the green sheet 201 in order to further promote the shrinkage of the green sheet composition itself. As will be described later, the second green sheet 202 is formed thinner than the first green sheet 201, which is the main component of the ceramic multilayer substrate, but the first green sheet 201 is fired in the plane direction even when it is thin. In order to effectively suppress shrinkage, the glass itself is also preferably crystalline. In order to increase the rigidity in the firing process by crystal precipitation, it is necessary to improve the degree of crystallinity, but on the other hand, the problem of remaining voids accompanying crystallization also occurs, so it matches the composition of the first green sheet 201. It is important to select the second green sheet composition.

第1のグリーンシート201および第2のグリーンシート202は、低温焼結セラミック材料からなり、具体的には、セラミック粉末にガラス粉末を混合し、これを有機バインダ中に分散させたスラリーを用意し、このスラリーをシート状に成形したものである。   The first green sheet 201 and the second green sheet 202 are made of a low-temperature sintered ceramic material. Specifically, a slurry is prepared by mixing glass powder with ceramic powder and dispersing this in an organic binder. The slurry is formed into a sheet shape.

第1のグリーンシート201および第2のグリーンシート202に含まれるガラス粉末としては、B、SiO、Al、MgO、BaOを主成分とし、第1のグリーンシート201と第2のグリーンシート202との差異として、軟化温度、結晶化温度等の熱特性を調整する為に、このガラス粉末の組成比率を調整する。また、セラミック粉末としては、主にアルミナを用いる。しかし、前述のように第2のグリーンシート202の結晶化度を向上させる為に、結晶の核形成材料としてジルコン酸カルシウムと併用する。 The glass powder contained in the first green sheet 201 and the second green sheet 202 is mainly composed of B 2 O 3 , SiO 2 , Al 2 O 3 , MgO, and BaO. As a difference from the green sheet 202, the composition ratio of the glass powder is adjusted in order to adjust the thermal characteristics such as the softening temperature and the crystallization temperature. As the ceramic powder, alumina is mainly used. However, as described above, in order to improve the crystallinity of the second green sheet 202, it is used in combination with calcium zirconate as a crystal nucleation material.

具体的には、第1のグリーンシートには平均粒径1.8μmのガラス粉末と1.4μmのアルミナを用いる。一方、第2のグリーンシートとしては前記第1のグリーンシートとは異なる組成比率あり平均粒径1.8μmのガラス粉末に1.4μmのアルミナ粉末と0.6μmのジルコン酸カルシウムを適用する。   Specifically, glass powder with an average particle size of 1.8 μm and alumina with 1.4 μm are used for the first green sheet. On the other hand, as the second green sheet, 1.4 μm alumina powder and 0.6 μm calcium zirconate are applied to glass powder having a composition ratio different from that of the first green sheet and having an average particle diameter of 1.8 μm.

なお、前述した引っ張り応力などの点から、第2のグリーンシート202の厚みは第1のグリーンシート201の厚みよりも薄いのが好ましく、所望の厚みを得るために薄層のグリーンシートを複数枚重ねて第1のグリーンシート201および第2のグリーンシート202の厚みが調整される。   In view of the tensile stress and the like described above, the thickness of the second green sheet 202 is preferably thinner than the thickness of the first green sheet 201. In order to obtain a desired thickness, a plurality of thin green sheets are used. The thicknesses of the first green sheet 201 and the second green sheet 202 are adjusted again.

次に、第1のグリーンシート201と第2のグリーンシート202とを交互に積層して複合グリーンシート積層体21を作製する。この複合グリーンシート積層体21が焼成後に図2に示す複合積層体11となる。   Next, the 1st green sheet 201 and the 2nd green sheet 202 are laminated | stacked alternately, and the composite green sheet laminated body 21 is produced. This composite green sheet laminate 21 becomes the composite laminate 11 shown in FIG. 2 after firing.

なお、複合グリーンシート積層体21は、第1のグリーンシート201と第2のグリーンシート202とを交互に積層してなるものであるが、この方法に代えて、第2の絶縁層51は、セラミック粉末とガラス粉末とを含むスラリーを、第1のグリーンシート201上にそれぞれ印刷等を適用して付与することによって形成されてもよい。   The composite green sheet laminate 21 is formed by alternately laminating the first green sheets 201 and the second green sheets 202. Instead of this method, the second insulating layer 51 includes: A slurry containing ceramic powder and glass powder may be formed by applying printing or the like on the first green sheet 201.

また、第1のグリーンシート201を複数積層して第1のグリーンシート積層体22a、22bを作製する。第1のグリーンシート積層体22a、22bを構成するそれぞれの第1のグリーンシート201には積層方向に貫通するキャビティ形成用貫通孔が形成されていて、これが同軸上に配置されて全体としてキャビティ形成用貫通孔102a、102bが形成される。この第1のグリーンシート積層体22a、22bが、焼成後に図2に示す第1の絶縁層の積層体12、13となる。ここで、キャビティ形成用貫通孔102a、102bは、第1のグリーンシートを複数積層して第1のグリーンシート積層体22a、22bを作製した後、打ち抜きや切断により形成するのがよい。   Also, a plurality of first green sheets 201 are laminated to produce first green sheet laminates 22a and 22b. Each of the first green sheets 201 constituting the first green sheet laminates 22a and 22b has a cavity forming through-hole penetrating in the laminating direction, which is coaxially arranged to form a cavity as a whole. Through holes 102a and 102b are formed. The first green sheet laminates 22a and 22b become the first insulation layer laminates 12 and 13 shown in FIG. 2 after firing. Here, the cavity forming through holes 102a and 102b are preferably formed by punching or cutting after a plurality of first green sheets are laminated to produce the first green sheet laminates 22a and 22b.

一方、第1のグリーンシート201の焼成収縮終了温度よりも焼成収縮開始温度が高い焼成収縮抑制グリーンシート203a、203bを用意する。この焼成収縮抑制グリーンシート203a、203bは、後述の第1のグリーンシート積層体22a、22bの焼成時のX−Y方向への収縮を抑制するために、第1のグリーンシート積層体22aの上側、第1のグリーンシート積層体22bの下側に配置されるもので、複合グリーンシート積層体21および第1のグリーンシート積層体22a、22bの焼成後には取り除かれるものである。この焼成収縮抑制グリーンシート203a、203bしては、セラミック多層基板の焼成温度では焼結しないセラミック粉末を主成分とする。具体的には、アルミナを用いるが、汎用性があり、安価なアルミナが最も適切である。さらに、セラミック多層基板の焼成過程において焼成収縮抑制グリーンシートとの親和性を高める為に、20重量%以下の範囲で第1のグリーンシートに含まれるガラス粉末を含有しても良い。これにより、収縮抑制効果が更に高まり、より高寸法精度のセラミック多層基板を得ることができる。   On the other hand, firing shrinkage suppression green sheets 203a and 203b having a firing shrinkage start temperature higher than the firing shrinkage end temperature of the first green sheet 201 are prepared. These firing shrinkage-suppressing green sheets 203a and 203b are provided on the upper side of the first green sheet laminate 22a in order to suppress shrinkage in the XY direction during firing of the first green sheet laminates 22a and 22b described later. These are disposed below the first green sheet laminate 22b and are removed after firing the composite green sheet laminate 21 and the first green sheet laminates 22a and 22b. The firing shrinkage-suppressing green sheets 203a and 203b are mainly composed of ceramic powder that does not sinter at the firing temperature of the ceramic multilayer substrate. Specifically, alumina is used, but alumina that is versatile and inexpensive is most suitable. Furthermore, in order to increase the affinity with the firing shrinkage-suppressing green sheet in the firing process of the ceramic multilayer substrate, the glass powder contained in the first green sheet may be contained in the range of 20% by weight or less. Thereby, the shrinkage suppression effect is further enhanced, and a ceramic multilayer substrate with higher dimensional accuracy can be obtained.

そして、複合グリーンシート積層体21の上側に第1のグリーンシート積層体22aを配置するとともに、複合グリーンシート積層体21の下側に第1のグリーンシート積層体22bを配置してこれらを重ね合わせる。このとき、上側の前記第1のグリーンシート積層体22aのキャビティ形成用貫通孔102aと下側の第1のグリーンシート積層体22bのキャビティ形成用貫通孔102bとを上面視で少なくとも一部が重なるように配置する。このような配置の場合に、本発明の効果が発揮されるものである。   And while arrange | positioning the 1st green sheet laminated body 22a on the upper side of the composite green sheet laminated body 21, and arrange | positioning the 1st green sheet laminated body 22b on the lower side of the composite green sheet laminated body 21, these are overlap | superposed. . At this time, at least a part of the cavity forming through hole 102a of the upper first green sheet laminate 22a and the cavity forming through hole 102b of the lower first green sheet laminate 22b overlap each other in a top view. Arrange as follows. In the case of such an arrangement, the effect of the present invention is exhibited.

さらに上側の第1のグリーンシート積層体22aの上側に焼成収縮抑制グリーンシート203aを配置するとともに、下側の第1のグリーンシート積層体22bの下側に焼成収縮抑制グリーンシート203bを配置してこれらを重ね合わせる。ここで、焼成収縮抑制グリーンシート203a、203bにも貫通孔103a、103bが形成されており、この貫通孔103aがキャビティ形成用貫通孔102aと同軸上に配置され、貫通孔103bがキャビティ形成用貫通孔102bと同軸上に配置されているのが好ましい。このように形成し配置するためには、図4に示すように予め第1のグリーンシート積層体22a、22bと焼成収縮グリーンシート203a、203bとを重ね合わせておいて、この重ね合わされた第1のグリーンシート積層体22a、22bおよび焼成収縮グリーンシート203a、203bに打ち抜きや切断によりキャビティ形成用貫通孔102a、102bと貫通孔103a、103bとを形成するのがよい。   Further, the firing shrinkage suppression green sheet 203a is disposed on the upper side of the upper first green sheet laminate 22a, and the firing shrinkage suppression green sheet 203b is disposed on the lower side of the lower first green sheet laminate 22b. Superimpose these. Here, through-holes 103a and 103b are also formed in the firing shrinkage-suppressing green sheets 203a and 203b, the through-holes 103a are arranged coaxially with the cavity-forming through-holes 102a, and the through-holes 103b are formed through the cavity-forming through holes. It is preferable to be arranged coaxially with the hole 102b. In order to form and arrange in this way, as shown in FIG. 4, the first green sheet laminates 22a and 22b and the fired shrinkage green sheets 203a and 203b are preliminarily superposed, and the superposed first The through-holes 102a and 102b for forming cavities and the through-holes 103a and 103b are preferably formed by punching or cutting the green sheet laminates 22a and 22b and the fired and shrunken green sheets 203a and 203b.

複合グリーンシート積層体21と第1のグリーンシート積層体22a、22bと焼成収縮抑制グリーンシート203a、203bとを重ね合わせて一体化する際には、キャビティ形成用貫通孔102a、102bの周辺部である第1のグリーンシート積層体22a、22bがプレスされるとともに、キャビティ形成用貫通孔102a、102bを介して複合グリーンシート積層体21がプレスされるのが好ましい。具体的には、複合積層体21、第1グリーンシート積層体22a、22b、焼成収縮抑制グリーンシート203a、203bを画像認識により位置合わせを行い、剛体プレス法または静水圧プレス法等を適用する。   When the composite green sheet laminate 21, the first green sheet laminates 22a and 22b, and the fired shrinkage-suppressing green sheets 203a and 203b are overlapped and integrated, the peripheral portions of the cavity forming through holes 102a and 102b It is preferable that the first green sheet laminate 22a, 22b is pressed and the composite green sheet laminate 21 is pressed through the cavity forming through holes 102a, 102b. Specifically, the composite laminate 21, the first green sheet laminates 22a and 22b, and the firing shrinkage-suppressing green sheets 203a and 203b are aligned by image recognition, and a rigid press method or an isostatic press method is applied.

このとき、キャビティ形成用貫通孔102a、102bの周辺部である第1のグリーンシート積層体22a、22bとキャビティ形成用貫通孔102a、102bを介して露出する複合グリーンシート積層体21とに互いに同じ圧力をかけるように積層方向にプレスすることが好ましい。   At this time, the first green sheet laminates 22a and 22b, which are peripheral portions of the cavity forming through holes 102a and 102b, and the composite green sheet laminate 21 exposed through the cavity forming through holes 102a and 102b are mutually the same. It is preferable to press in the stacking direction so as to apply pressure.

例えば、剛体プレス法による場合、独立してそれぞれの部位に互いに同じ圧力を同時にかけるように構成されたプレス装置を用いられてもよいが、それぞれの部位を時間差で2段階に分けて同じ圧力をかけるように構成されたプレス装置を用いてもよい。   For example, in the case of the rigid body pressing method, a press device configured to apply the same pressure to each part independently at the same time may be used, but each part is divided into two stages with a time difference and the same pressure is applied. You may use the press apparatus comprised so that it might apply.

また、静水圧プレス法による場合は、全体に亘って同じ圧力を一挙に加えることが容易であり、本発明のキャビティを有するような積層体のプレスには好適に用いることができる。   Further, in the case of the isostatic pressing method, it is easy to apply the same pressure all at once, and it can be suitably used for pressing a laminate having a cavity according to the present invention.

なお、図示のように、複合グリーンシートシート積層体21と第1のグリーンシート積層体22a、22bと収縮抑制グリーンシート203a、203bとが一体化された積層体には、それぞれのシートの界面に沿って焼成後に表層配線導体71となる表層配線導体用ペースト710や焼成後に内層配線導体72となる内層配線導体用ペースト720が塗布され、また第1のグリーンシート201や第2のグリーンシート202を貫通するようにビアホール導体用ペースト730が充填されている。   As shown in the figure, the composite green sheet sheet laminate 21, the first green sheet laminates 22a and 22b, and the shrinkage-suppressing green sheets 203a and 203b are integrated at the interface of each sheet. A paste 710 for the surface layer wiring conductor that becomes the surface layer wiring conductor 71 after baking, and a paste 720 for the inner layer wiring conductor that becomes the inner layer wiring conductor 72 after baking are applied, and the first green sheet 201 and the second green sheet 202 are applied. A via-hole conductor paste 730 is filled so as to penetrate therethrough.

そして、重ね合わせた複合グリーンシート積層体21と第1のグリーンシート積層体22a、22bと焼成収縮抑制グリーンシート203a、203bとを焼成する焼成工程へと移る。具体的には、有機成分を分解かつ消失させる脱脂工程を実施し、さらに本焼成工程を実施するようにされる。   And it transfers to the baking process which bakes the composite green sheet laminated body 21, the 1st green sheet laminated body 22a, 22b and the baking shrinkage | contraction suppression green sheet 203a, 203b which were piled up. Specifically, a degreasing process for decomposing and eliminating organic components is performed, and then a main baking process is performed.

この本焼成工程において特に昇温速度を変化させたり、本焼成温度の保持以外に脱脂から本焼までの中間温度で別途保持することにより、第1のグリーンシート201と第2のグリーンシート202並びに第1のグリーンシート201と焼成収縮抑制グリーンシート203a、203bがお互いの拘束力を高め、反りやうねりを低減することも可能である。   In this main firing step, the first green sheet 201 and the second green sheet 202 and the second green sheet 202 are separately maintained by changing the rate of temperature rise, or separately holding at an intermediate temperature from degreasing to main firing in addition to maintaining the main firing temperature. The first green sheet 201 and the fired shrinkage-suppressing green sheets 203a and 203b can increase the binding force of each other and reduce warpage and undulation.

この時の焼成温度は、第1のグリーンシート201の焼成収縮終了温度以上であって焼成収縮抑制グリーンシート203a、203bの焼成収縮開始温度未満であることが重要である。第1のグリーンシート201の焼成収縮抑制のためには、第1のグリーンシート201が焼結し、その焼成収縮が終了する温度以上でかつ焼成収縮抑制グリーンシート203a、203bが焼成収縮を開始(焼結)しない温度以下で焼成することが重要である。焼成収縮抑制グリーンシート203a、203bが緻密化した場合には焼成後にこれを剥離することができなくなるため、上記範囲で焼成することが必要である。   It is important that the firing temperature at this time is equal to or higher than the firing shrinkage end temperature of the first green sheet 201 and lower than the firing shrinkage start temperature of the firing shrinkage suppression green sheets 203a and 203b. In order to suppress the firing shrinkage of the first green sheet 201, the temperature of the first green sheet 201 is higher than the temperature at which the firing shrinkage is finished and the firing shrinkage suppression green sheets 203a and 203b start firing shrinkage ( It is important to fire at a temperature below (sintering). When the fired shrinkage-suppressing green sheets 203a and 203b are densified, they cannot be peeled after firing. Therefore, firing within the above range is necessary.

この実施形態のように、焼成収縮抑制グリーンシート203a、203bに設けられる貫通部103a、103bの形状が第1のグリーンシート積層体22a、22bの貫通孔102a、102bの開口形状と実質的に同じであると、第1のグリーンシート積層体22a、22bの表面を完全に覆う状態となり、焼成工程における焼成収縮抑制シート203a、203bによる焼成収縮抑制のための拘束力を、貫通孔102a、102bの周辺部の全域にわたって及ぼすことができ、セラミック多層基板を寸法精度よく形成することができるとともに、焼成後の第1のキャビティおよび第2のキャビティの周辺部における変形や割れが無くなる。また、第1のグリーンシート201と第2のグリーンシート202とで複合グリーンシート積層体21を作製していることから、焼成後において、第1のキャビティ101aと第2のキャビティ101bとの間の厚みの薄い部分(キャビティ底部)に反りやうねりが発生するのを抑制することができ、平坦性を十分に確保することができる。   As in this embodiment, the shapes of the through portions 103a and 103b provided in the firing shrinkage suppressing green sheets 203a and 203b are substantially the same as the opening shapes of the through holes 102a and 102b of the first green sheet laminates 22a and 22b. In this case, the surfaces of the first green sheet laminates 22a and 22b are completely covered, and the restraining force for suppressing the firing shrinkage by the firing shrinkage suppression sheets 203a and 203b in the firing step is applied to the through holes 102a and 102b. The ceramic multilayer substrate can be formed with high dimensional accuracy, and deformation and cracks in the peripheral portions of the first cavity and the second cavity after firing are eliminated. In addition, since the composite green sheet laminate 21 is made of the first green sheet 201 and the second green sheet 202, after firing, the first green sheet 201 and the second green sheet 202 are disposed between the first cavity 101a and the second cavity 101b. Warpage and undulation can be suppressed from occurring in a thin portion (cavity bottom), and sufficient flatness can be ensured.

このようにして焼成工程が終了した後、通常は焼成後のセラミック多層基板の上面および下面に残留した未焼結の焼成収縮抑制グリーンシート203a、203bはブラストなどの手法により除去される。   After the firing process is completed in this manner, the unsintered fired shrinkage-suppressing green sheets 203a and 203b remaining on the upper and lower surfaces of the fired ceramic multilayer substrate are usually removed by a technique such as blasting.

なお、これまでは焼成収縮抑制グリーンシートを使用することについて説明してきたが、この焼成収縮抑制グリーンシートにかえて、焼成収縮しない焼成収縮抑制シートも採用することができる。焼成収縮しないとは、例えばすでに焼結していてもはや焼成収縮しないことをいい、焼成収縮抑制シートとしてはアルミナ焼結体や結晶化度が99%以上と高く残留ガラスが少ない低温焼結基板や熱伝導性に優れる窒化珪素焼結体、窒化珪素燒結体、カーボン、タングステン焼結体などが挙げられる。この焼成収縮抑制シートを第1のグリーンシート積層体22a、22bに熱分解性に優れるアクリル樹脂などの粘性部材などを用いて貼り合わせることで、第1のグリーンシート積層体22a、22bのX−Y方向への焼成収縮を抑制させることができる。この場合、焼成温度は前述のように第1のグリーンシートが焼結する温度で焼成することができる。また、アルミナ焼結体を用いる場合には、その焼成雰囲気になんら制約は無い。しかし、窒化珪素焼結体或いは窒化珪素燒結体を用いる場合には中性雰囲気や還元雰囲気下で焼成される場合に限る。   Heretofore, the use of the firing shrinkage suppression green sheet has been described, but instead of the firing shrinkage suppression green sheet, a firing shrinkage suppression sheet that does not undergo firing shrinkage can also be employed. The term “not shrinkage by firing” means, for example, that the material has already been sintered and no longer shrinks by firing. As a firing shrinkage suppression sheet, an alumina sintered body, a low-temperature sintered substrate having a high degree of crystallinity of 99% or more and a low residual glass, Examples thereof include a silicon nitride sintered body, a silicon nitride sintered body, carbon, and a tungsten sintered body that are excellent in thermal conductivity. This fired shrinkage suppression sheet is bonded to the first green sheet laminates 22a and 22b using a viscous member such as an acrylic resin having excellent thermal decomposability, so that the X− of the first green sheet laminates 22a and 22b. Firing shrinkage in the Y direction can be suppressed. In this case, the firing temperature can be fired at a temperature at which the first green sheet is sintered as described above. Moreover, when using an alumina sintered compact, there is no restriction | limiting in the baking atmosphere. However, when a silicon nitride sintered body or a silicon nitride sintered body is used, it is limited to firing in a neutral atmosphere or a reducing atmosphere.

本発明のセラミック多層基板の一実施形態の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of one Embodiment of the ceramic multilayer substrate of this invention. 本発明のセラミック多層基板の他の実施形態の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of other embodiment of the ceramic multilayer substrate of this invention. 本発明のセラミック多層基板のさらに他の実施形態の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of other embodiment of the ceramic multilayer substrate of this invention. 図2に示すセラミック多層基板の製造方法の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the ceramic multilayer substrate shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

50・・・第1の絶縁層
51・・・第2の絶縁層
11・・・複合積層体
12、13・・・第1の絶縁層の積層体
101a・・・第1のキャビティ
101b・・・第2のキャビティ
71・・・表層配線導体
72・・・内層配線導体
73・・・ビアホール導体
201・・・第1のグリーンシート
202・・・第2のグリーンシート
21・・・複合グリーンシート積層体
22a、22b・・・第1のグリーンシート積層体
203a、203b・・・焼成収縮抑制グリーンシート(焼成収縮抑制シート)
710・・・表層配線導体用ペースト
720・・・内層配線導体用ペースト
730・・・ビアホール導体用ペースト
50 ... 1st insulating layer 51 ... 2nd insulating layer 11 ... Composite laminated body 12, 13 ... Laminated body 101a of 1st insulating layer ... 1st cavity 101b ... Second cavity 71: Surface layer wiring conductor 72 ... Inner layer wiring conductor 73 ... Via hole conductor 201 ... First green sheet 202 ... Second green sheet 21 ... Composite green sheet Laminated bodies 22a, 22b ... first green sheet laminated bodies 203a, 203b ... firing shrinkage suppression green sheets (firing shrinkage suppression sheets)
710 ... Surface layer wiring conductor paste 720 ... Inner layer wiring conductor paste 730 ... Via hole conductor paste

Claims (5)

第1の絶縁層と該第1の絶縁層の焼成収縮開始温度よりも焼成収縮終了温度が低い第2の絶縁層とが交互に積層された複合積層体の上側および下側に、それぞれ積層方向に貫通するキャビティ形成用貫通孔を有する第1の絶縁層の積層体が積層されており、上面に開口する前記キャビティ形成用貫通孔による第1のキャビティと下面に開口する前記キャビティ形成用貫通孔による第2のキャビティとは、上面視で少なくとも一部が重なっていることを特徴とするセラミック多層基板。 The first insulating layer and the stacking direction on the upper side and the lower side of the composite laminate in which the second insulating layer whose firing shrinkage end temperature is lower than the firing shrinkage start temperature of the first insulating layer are alternately laminated. A first insulating layer stack having a cavity-forming through-hole penetrating into the first cavity and the cavity-forming through-hole opening in the lower surface and the first cavity formed by the cavity-forming through-hole opening in the upper surface; A ceramic multilayer substrate characterized in that at least a part of the second cavity is overlapped in a top view. 前記複合積層体の最上層および最下層に前記第1の絶縁層が配置されていることを特徴とする請求項1に記載のセラミック多層基板。 The ceramic multilayer substrate according to claim 1, wherein the first insulating layer is disposed on an uppermost layer and a lowermost layer of the composite laminate. ガラス粉末とセラミック粉末とを含有する第1のグリーンシートを用意する工程と、
ガラス粉末とセラミック粉末とを含有し前記第1のグリーンシートの焼成収縮開始温度よりも焼成収縮終了温度が低い第2のグリーンシートを用意する工程と、
前記第1のグリーンシートの焼成収縮終了温度よりも焼成収縮開始温度が高い焼成収縮抑制グリーンシートを用意する工程と、
前記第1のグリーンシートと前記第2のグリーンシートとを交互に積層して複合グリーンシート積層体を作製する工程と、
該複合グリーンシート積層体の上側および下側に、それぞれ積層方向に貫通するキャビティ形成用貫通孔を有する第1のグリーンシートが複数積層された第1のグリーンシート積層体を、上側の前記第1のグリーンシート積層体および下側の前記第1のグリーンシート積層体のそれぞれの前記キャビティ形成用貫通孔が上面視で少なくとも一部が重なるように配置し、さらに上側の前記第1のグリーンシート積層体の上側および下側の前記第1のグリーンシート積層体の下側に前記焼成収縮抑制グリーンシートを配置して重ね合わせる工程と、
重ね合わせた前記複合グリーンシート積層体と前記第1のグリーンシート積層体と前記焼成収縮抑制グリーンシートとを、前記第1のグリーンシートの焼成収縮終了温度以上であって前記焼成収縮抑制グリーンシートの焼成収縮開始温度未満の温度で焼成した後、前記焼成収縮抑制グリーンシートを取り除く工程とを含むことを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。
Preparing a first green sheet containing glass powder and ceramic powder;
Preparing a second green sheet containing glass powder and ceramic powder and having a firing shrinkage end temperature lower than the firing shrinkage start temperature of the first green sheet;
Preparing a firing shrinkage suppression green sheet having a firing shrinkage start temperature higher than a firing shrinkage end temperature of the first green sheet;
Producing a composite green sheet laminate by alternately laminating the first green sheets and the second green sheets;
A first green sheet laminate in which a plurality of first green sheets each having a cavity-forming through-hole penetrating in the laminating direction is laminated on the upper and lower sides of the composite green sheet laminate, Each of the green sheet laminate and the lower first green sheet laminate is disposed so that at least a part thereof overlaps in the top view, and the upper first green sheet laminate Disposing and overlapping the firing shrinkage-suppressing green sheet on the lower side of the first green sheet laminate on the upper and lower sides of the body;
The composite green sheet laminate, the first green sheet laminate, and the firing shrinkage-suppressing green sheet that are superposed are equal to or higher than the firing shrinkage end temperature of the first green sheet, and And a step of removing the firing shrinkage-suppressing green sheet after firing at a temperature lower than the firing shrinkage start temperature.
ガラス粉末とセラミック粉末とを含有する第1のグリーンシートを用意する工程と、
ガラス粉末とセラミック粉末とを含有し前記第1のグリーンシートの焼成収縮開始温度よりも焼成収縮終了温度が低い第2のグリーンシートを用意する工程と、
焼成収縮しない焼成収縮抑制シートを用意する工程と、
前記第1のグリーンシートと前記第2のグリーンシートとを交互に積層して複合グリーンシート積層体を作製する工程と、
該複合グリーンシート積層体の上側および下側に、それぞれ積層方向に貫通するキャビティ形成用貫通孔を有する第1のグリーンシートが複数積層された第1のグリーンシート積層体を、上側の前記第1のグリーンシート積層体および下側の前記第1のグリーンシート積層体のそれぞれの前記キャビティ形成用貫通孔が上面視で少なくとも一部が重なるように配置し、さらに上側の前記第1のグリーンシート積層体の上側および下側の前記第1のグリーンシート積層体の下側に前記焼成収縮抑制シートを配置して重ね合わせる工程と、
重ね合わせた前記複合グリーンシート積層体と前記第1のグリーンシート積層体と前記焼成収縮抑制シートとを、前記第1のグリーンシートの焼成収縮終了温度の温度で焼成した後、前記焼成収縮抑制シートを取り除く工程とを含むことを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。
Preparing a first green sheet containing glass powder and ceramic powder;
Preparing a second green sheet containing glass powder and ceramic powder and having a firing shrinkage end temperature lower than the firing shrinkage start temperature of the first green sheet;
A step of preparing a firing shrinkage suppression sheet that does not undergo firing shrinkage;
Producing a composite green sheet laminate by alternately laminating the first green sheets and the second green sheets;
A first green sheet laminate in which a plurality of first green sheets each having a cavity-forming through-hole penetrating in the laminating direction is laminated on the upper and lower sides of the composite green sheet laminate, Each of the green sheet laminate and the lower first green sheet laminate is disposed so that at least a part thereof overlaps in the top view, and the upper first green sheet laminate Placing and stacking the firing shrinkage suppression sheet on the lower side of the first green sheet laminate on the upper side and lower side of the body;
After firing the composite green sheet laminate, the first green sheet laminate, and the firing shrinkage suppression sheet superposed on each other at the firing shrinkage end temperature of the first green sheet, the firing shrinkage suppression sheet And a step for removing the ceramic multilayer substrate.
前記複合グリーンシート積層体の最上層および最下層に第1のグリーンシートを配置することを特徴とする請求項3または請求項4に記載のセラミック多層基板の製造方法。 5. The method for producing a ceramic multilayer substrate according to claim 3, wherein a first green sheet is disposed in an uppermost layer and a lowermost layer of the composite green sheet laminate.
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