JPS603193A - Method of producing ceramic multilayer circuit board - Google Patents

Method of producing ceramic multilayer circuit board

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JPS603193A
JPS603193A JP11016283A JP11016283A JPS603193A JP S603193 A JPS603193 A JP S603193A JP 11016283 A JP11016283 A JP 11016283A JP 11016283 A JP11016283 A JP 11016283A JP S603193 A JPS603193 A JP S603193A
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JP
Japan
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inorganic raw
particle size
ceramic multilayer
insulating paste
average particle
Prior art date
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JP11016283A
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Inventor
菊池 紀實
柳沢 俊郎
江上 春利
市森 栄吉
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、セラミック多層配線基板の製造方法に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic multilayer wiring board.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

従来のセラミック多層配線基板は一般的に次のよう(ニ
して製造されていた。
Conventional ceramic multilayer wiring boards were generally manufactured as follows.

即ち、無機質原料を一定量づつ秤量し、これを混合、粉
砕し、必要とする平均粒径にし、乾燥した後、溶剤、バ
インダー、可塑剤1分散剤等を添加し、又、必要によっ
ては更に、無機質の黒色剤等も添加し、十分に混合する
。その後で脱i包機(二人れ、さら(二攪拌、脱泡し、
必要粘度にスラリー(泥漿)を調整する。
That is, a certain amount of inorganic raw materials are weighed out, mixed and pulverized to obtain the required average particle size, and after drying, a solvent, a binder, a plasticizer, a dispersant, etc. are added, and if necessary, further , an inorganic black agent, etc. are also added and mixed thoroughly. After that, the de-wrapping machine (two people, further stirring, defoaming,
Adjust the slurry to the required viscosity.

必要粘度(−なったところで、ドクターブレード装置の
一定間隙を有するドクターナイフt1st二該スラリー
を供給し、ドクターナイフ部から流出したスラリーがキ
ャリア・フィルム上(ニ一定厚さで載る。キャリアーフ
ィルムは進行中(=乾燥部を通過し、その時)ニスラリ
−の溶剤等の一定量が飛散し、あたかもチューインガム
の如き、グリーン・シート (未焼結シート、又は生シ
ートと称される)を得ることが出来る。
When the required viscosity (-) is reached, a doctor knife with a certain gap of the doctor blade device is used to supply the slurry, and the slurry flowing out from the doctor knife part is placed on the carrier film (with a certain thickness).The carrier film advances. Inside (= passing through the drying section, at that time) a certain amount of the solvent, etc. of the Nisslary is scattered, and a green sheet (called an unsintered sheet or green sheet), which looks like chewing gum, can be obtained. .

該グリーン・シートは、その上にモリブデン(MO)あ
るいはタングステン(W)を主成分とする導体ペースト
をスクリーン・印刷機等を用いて印刷する事ζ二よって
、導体回路層を形成される。
A conductive circuit layer is formed on the green sheet by printing a conductive paste containing molybdenum (MO) or tungsten (W) as a main component using a screen printer or the like.

次いで、その導体層上(二、上下導体間を接続するスル
ーホール、及びその他の必要とする個所を除いて絶縁ペ
ースト層が印刷される。さら(二その絶縁層上(−1再
び導体層という具合(−順次多層印刷され、印刷多層配
線基板が形成される。
Next, an insulating paste layer is printed on the conductor layer (2) except for through holes connecting the upper and lower conductors and other necessary places. Condition (- Multilayer printing is performed sequentially to form a printed multilayer wiring board.

この核印刷、グリーン・シートは1400〜1600°
Cの弱還元性雰囲気中で焼成され、次いで、必要C二よ
っては、めっき、リードフレーム付け、等の後、最上層
印刷パターンの特定個所にICやR,C等をマウント、
ワイヤ付けされて、セラミック多層配線基板となる。
This nuclear printing, green sheet is 1400-1600°
It is fired in a weakly reducing atmosphere of C, and then, if necessary C2, after plating, attaching a lead frame, etc., IC, R, C, etc. are mounted at specific locations on the top layer printed pattern.
Wires are attached to form a ceramic multilayer wiring board.

このような製造法(二おいて、特に問題となっていたの
は、多層印刷されたグリーン・シートを焼成すると、そ
の焼成基板のソリが大きくその後のリードフレーム付け
も不可能で、ましてや、ICやC,Rのチップマウント
、やワイヤーボンデングが不可能という事であった。
A particular problem with this manufacturing method was that when a multi-layer printed green sheet was fired, the fired substrate warped so much that it was impossible to attach a lead frame afterwards, and even more Chip mounting and wire bonding for C and R were impossible.

この問題を解決する一つの有効な方法としては、例えば
を公昭57−27060のよう(二、絶縁ペースト(二
は、その基板と同一の無機質原料を用いるという方法も
公知の事実ではあるが、同一、四粒径の無機質原料を用
いたのではやはり、焼成基板のソリが大きい、という問
題があった。
One effective method to solve this problem is, for example, as disclosed in Publication No. 57-27060. However, when inorganic raw materials with four particle sizes were used, there was still a problem in that the fired substrate had a large degree of warpage.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、上述した如く、基板と同質の絶縁ペーストを
用いて、多層配線基板を形成しても、やはυ大きなソリ
となる従来法の問題点を改善する方法を提供する。
As described above, the present invention provides a method for improving the problem of the conventional method in which large warpage occurs even when a multilayer wiring board is formed using an insulating paste of the same quality as the board.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明方法では無機質原料を秤量した後、基板として必
要な平均粒径となる迄混合、粉砕した後そのうちの一部
をそのまま、あるいは必要(=よっては、黒色剤を加え
て、さら(二混合、粉砕し基板用無機質原料の平均粒径
よシも小さな平均粒径になるようにして、絶縁ペースト
用の無機質原料を得る。これを用いて、エチル・セルロ
ースやテレピネオール等と十分混合攪拌し、絶縁ペース
トを作る。
In the method of the present invention, after weighing the inorganic raw materials, they are mixed and pulverized until the average particle size required for the substrate is obtained, and then a part of them can be used as is, or if necessary, a black agent can be added to the mixture. The inorganic raw material for the insulating paste is obtained by pulverizing it to an average particle size smaller than that of the inorganic raw material for the substrate. Using this, thoroughly mix and stir with ethyl cellulose, terpineol, etc. Make insulation paste.

こうして作った絶縁ペーストを用いる事(二よって焼成
後の多層配線基板ははじめて70μm/1インチ程度の
ソリの小さな、セラミック多層配線基板が得られる。
By using the insulating paste made in this way (2), a ceramic multilayer wiring board with a small warpage of about 70 μm/1 inch can be obtained after firing.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明方法を用いる事(;より以下の如き効果が得られ
る。
By using the method of the present invention, the following effects can be obtained.

イ)焼成された基板のソリが小さくな[有]、工業上大
きな貢献となる。
b) The fired substrate has less warpage, which is a major contribution to industry.

口)ソリ直しの再焼成が不要となり、導体抵抗の上昇を
妨げる事が出来る。
(Example) Re-firing for warping is no longer necessary, and increase in conductor resistance can be prevented.

−)同様にソリ直しの再焼成が不要となり、後工程のめ
つき、あるいは、リードフレーム付けが楽C二なる。
-) Similarly, re-firing for warping is no longer necessary, making plating or lead frame attachment in the post-process easier.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

酸化アルミニウム(A40g) 92 N量% (以下
同様)、無水硅酸(Si02)5%、酸化マグネシウム
(MgO)及び酸化カルシウム(Cab)を各々1.5
チ秤量し、これらを100部とした場合、酸化第2クロ
ム(CrzOs)を4、酸化チタン(T iOりを1重
量部別(二秤量して、これらを一体として振動ミルで、
平均粒径1.8μm(=なる迄、混合、粉砕した。
Aluminum oxide (A40g) 92% N (the same applies below), 5% silicic anhydride (Si02), 1.5% each of magnesium oxide (MgO) and calcium oxide (Cab)
If these are 100 parts, then 4 parts by weight of chromic oxide (CrzOs) and 1 part by weight of titanium oxide (TiO) are weighed (2 parts by weight), and these are combined in a vibration mill,
The mixture was mixed and ground until the average particle size was 1.8 μm.

そのうちの一部は、さら(二平均粒径が1.5μm(−
なる迄粉砕した。
Some of them have a double average particle size of 1.5 μm (-
I smashed it until it was.

これらの無機質粉体を別々(二乾燥した後、1.8μm
の大粒径粉体は基板用として、次のよう(二溶剤バイン
ダー、可塑剤等を添加した。
Separate these inorganic powders (after drying, 1.8 μm
The large particle size powder was used for substrates, and the following additives (two-solvent binder, plasticizer, etc.) were added.

アルミナ粉体 100部 トリクロール・エチレン 201 n−ブタノール 10部 テト2・クロルエチレン 81 ポリビニール・ブチラール 5# TBP 2 N これらを十分、混合させた後、脱泡し、粘度30.00
0センチポイズ(CP)にしたスリップ(泥漿)をドク
ターブレード装置(=供給し、グリーン・シートを得た
。このグリーン・シートを50 X 60朋(二切断シ
、該グリーン・シート(−、スクリーン・印刷機を用い
、モリブデン(Mo)ペーストで、得体回路層を形成し
た。乾燥後次いで、前目己平均粒径1.5μm迄、粉砕
した絶縁ペースト用粉体とエチル・セルロース、及び、
テレピネオールより成る絶縁ペーストをスルーホール部
、あるいはその他の特定個所を除いて印刷した。
Alumina powder 100 parts Trichlorethylene 201 n-butanol 10 parts Tet2-chloroethylene 81 Polyvinyl butyral 5# TBP 2 N After thoroughly mixing these, defoaming and viscosity 30.00
The slip (slurry) made to 0 centipoise (CP) was supplied to a doctor blade device (=== to obtain a green sheet. This green sheet was cut into 50 x 60 pieces, and the green sheet (-, screen, A printed circuit layer was formed using molybdenum (Mo) paste using a printing machine.After drying, powder for insulation paste, ethyl cellulose, and pulverized powder for insulating paste were ground to an average particle size of 1.5 μm.
An insulating paste made of terpineol was printed except for through holes or other specific areas.

同様にこの絶縁層が乾燥した後、再びその層上に導体層
、次いで絶縁層というようにして多層配線化した。この
層構造を第1図に断面的に示す。
Similarly, after this insulating layer was dried, a conductive layer was placed on top of the insulating layer, followed by an insulating layer, and so on to form a multilayer wiring. This layered structure is shown in cross section in FIG.

次にこの基板を1500℃で、水素ガス゛(N2)、窓
上ガス(N2)の混合ガスと、湿潤N2中との、弱還元
性雰囲気中で焼成した。
Next, this substrate was fired at 1500° C. in a weakly reducing atmosphere of a mixed gas of hydrogen gas (N2), window gas (N2), and wet N2.

同時:ユこの時、・基板と同一無機原料で、同じ平均粒
径、つまり、1.8μmの状態で別(二とって、これを
用いて作った絶縁ペーストで前記同様多層化構造とした
基板も同条件で焼成した。
Simultaneously: At this time, we used the same inorganic raw material as the substrate and the same average particle size, that is, 1.8 μm, and made a separate substrate with the same multilayer structure as above using an insulating paste made using this material. was also fired under the same conditions.

この1.8μmの絶縁ペーストは、ソリが太きかったの
でソリ直し、として低温度の1400°C弱還元中で再
焼成もした。
This 1.8 μm insulating paste had thick warpage, so it was fixed and re-fired at a low temperature of just under 1400°C.

その結果、第2図に示すよう(二、焼成された基板のソ
リは、基板と同一平均粒径の1.8 ljmの絶縁ペー
ストを用いた場合■は、10枚の平均で0.24all
11150 mlにもあった。一方、基板よシも小さい
粒径の1.5μmの絶縁ペーストを用いた場合■には同
様に10枚の平均で0.17 m150 mであった。
As a result, as shown in FIG.
There was also 11,150 ml. On the other hand, when the insulation paste with a small particle size of 1.5 μm was used for the substrate, the average thickness of the 10 sheets was similarly 0.17 m150 m.

ソリは小板技研(株)製3E−3C万能表面形状測定器
を用いて測廻した。
The sled was measured using a 3E-3C universal surface profile measuring device manufactured by Koita Giken Co., Ltd.

ここで、焼成後の基板のソリは、一般的(二〇、2〜0
.14 mg15Q AlBが必要とされているので、
この点を考えると、平均粒径の小さい■の方がこの規格
を満足しうるが、同一粒径の■は規格よシ大きいソリと
なってソリ直し、が必要となる。
Here, warping of the substrate after firing is common (20, 2 to 0
.. Since 14 mg15Q AlB is required,
Considering this point, ``■'' with a smaller average particle size is more likely to satisfy this standard, but ``■'' with the same particle size results in warpage that is larger than the standard and requires correction.

そこで、前記の如く、1400“Cで再焼成してソリ直
し、したが、その前後での最上層導体パターン上での導
体抵抗の測定結果を第3図(二示す、0は、ソリ直し後
、0はソリ直し前、つまり、1回焼成のみの値で、これ
は各々5個の試料で測定した平均値である。
Therefore, as mentioned above, we refired at 1400"C to correct the warpage. Figure 3 shows the measurement results of the conductor resistance on the top layer conductor pattern before and after refiring. , 0 is the value before warping, that is, after only one firing, and this is the average value measured for each of five samples.

この結果からもわかるよう(二、さら(二1回焼成炉を
通す事によって、弱還元雰囲気(二よって、表面のMo
導体が酸化され導体抵抗が高くなる。
As can be seen from this result, by passing through the firing furnace 21 times, the Mo
The conductor is oxidized and the conductor resistance increases.

従って、基板よりも小粒径の同質無機質原料を用いて作
った絶縁ペーストで、多層配線基板を製造すると、ソリ
直し不要で十分小さなソリで焼成出来、導体抵抗の堆犬
も防止出来る。
Therefore, if a multilayer wiring board is manufactured using an insulating paste made from a homogeneous inorganic material with a particle size smaller than that of the board, it can be fired with a sufficiently small warp without the need for warping, and it is possible to prevent conductor resistance build-up.

ここで、一般的な導体抵抗の規格は20 mQ/口であ
る。
Here, the general standard for conductor resistance is 20 mQ/mouth.

さら(二は、ソリ直しの再焼成不要となって導体パター
ンの酸化、飛散が防止されるので、後工程のめっきの場
合も、めっきがつき易く、“その事によってリードフレ
ームを銀ろう等でろう付けする工程も格段に楽になる。
(Secondly, it eliminates the need for re-firing to correct warpage and prevents oxidation and scattering of the conductor pattern, making it easier for plating to adhere in the subsequent plating process. The brazing process is also much easier.

導体パターンが薄くなると、どうしてもめっき材がめつ
きされる下地が薄いこと(二よって、めっきのつきが悪
くなり、ちるいは、モリブデンと、リードフレームの密
着力低下等を招く。この意味からも1回の焼成で済むと
いう本発明方法は、その貢献するところ大といえる。
When the conductor pattern becomes thinner, the base material on which the plating material is plated is inevitably thinner (2), so the adhesion of the plating becomes poorer, and the thinner leads to a decrease in the adhesion between the molybdenum and the lead frame. The method of the present invention, which requires only one firing, can be said to make a great contribution.

なお上記実施例では、アルミナ質多層基板について述べ
たが他の一般的セラミック材料を用いる基板についても
容易に類推出来る。
In the above embodiments, an alumina multilayer substrate was described, but it can be easily analogized to a substrate using other general ceramic materials.

またMoを主成分とした導体ペースト以外でも、例えば
W主成分の導体ペーストを用いても同様の効果を得る事
が出来る。
Furthermore, the same effect can be obtained by using a conductive paste other than the conductive paste mainly composed of Mo, for example, a conductive paste mainly composed of W.

さらに黒色剤は、本実施例の如く最初から加えて粉砕し
てもよく、あるいは、 め、小粒径(二粉゛砕しである
物を後で絶縁ペースト作製時に、エチルセルロース、テ
レピネオール等と一諸に混合してもよい。要は、その絶
縁ペーストの無機質原料としての平均粒径が、基板の平
均粒径よシも小さく、同質無機質原料であればよい。
Furthermore, the black agent may be added from the beginning and pulverized as in this example, or it may be mixed with ethyl cellulose, terpineol, etc. when preparing an insulating paste. In short, it is sufficient that the insulating paste has a smaller average particle size as an inorganic raw material than that of the substrate and is a homogeneous inorganic raw material.

導体パターンあるいは絶縁ペーストの印刷は、スクリー
ン印刷機を用いなくともたとえば超音波を用いるインク
ジェット方式等でも形成出来る。
The conductive pattern or the insulating paste can be printed by an inkjet method using ultrasonic waves, for example, without using a screen printer.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はセラミック多層配線基板の層構造例を示す断面
図、第2図はセラミック多層化構造基板を焼成した後の
ノリを示す特性図、第3図は従来法を用いた場合の導体
抵抗の変化を示す特性図。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑(ほか1名)第 1 
図 第2図 第3図
Figure 1 is a cross-sectional view showing an example of the layer structure of a ceramic multilayer wiring board, Figure 2 is a characteristic diagram showing the glue after firing the ceramic multilayer structure board, and Figure 3 is the conductor resistance when using the conventional method. Characteristic diagram showing changes in . Agent: Patent Attorney Noriyuki Chika (and 1 other person) No. 1
Figure 2 Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】 無機質原料を秤量する工程と、 これを混合、粉砕し、乾燥する工程と、溶剤、バインダ
ー、可塑剤9分散剤を添加し、混合、攪拌、脱泡する工
程と、 ドクターグレード成形装置(二よってグリーン・シート
を作成する工程と、 該グリーン・シート1;、スクリーン印刷機を用いてモ
リブデン(Mo)あるいはタングステン(W)系導体ペ
ーストを用いて導体回路を形成する工程と。 上下導体間の接続をスルーホールで行なう為、その部分
は除き、特定個所に絶縁ペーストを印刷する工程と、 この導体、絶縁ペースト印刷を交互C二くり返して多層
化構造C二する工程と、 これを弱還元性零四気中で焼成する工程、とからなるセ
ラミック多層配線基板の製造方法において、 絶縁ペーストとして、基板と同質の無機質原料を用い、
かつ、その平均粒径が、基板無機質原料の平均粒径よシ
も小さい事を特徴とする、セラミック多層配線基板の製
造方法。
[Claims] A step of weighing inorganic raw materials, a step of mixing, pulverizing, and drying the inorganic raw materials, a step of adding a solvent, a binder, a plasticizer, and a dispersant, mixing, stirring, and defoaming; A step of creating a green sheet using a grade forming device (2); a step of forming a conductor circuit using a molybdenum (Mo) or tungsten (W) based conductive paste using a screen printing machine; In order to connect the upper and lower conductors with through holes, there are two steps: a step of printing insulating paste on a specific location excluding that part, and a step of repeating the printing of this conductor and insulating paste alternately to form a multilayer structure C2. In the method for manufacturing a ceramic multilayer wiring board, which includes the step of firing this in a weakly reducing atmosphere, an inorganic raw material of the same quality as the board is used as the insulating paste,
A method for manufacturing a ceramic multilayer wiring board, characterized in that the average particle size is smaller than the average particle size of the inorganic raw material for the substrate.
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