JP2004260098A

JP2004260098A - Multilayer ceramic substrate and its manufacturing method

Info

Publication number: JP2004260098A
Application number: JP2003051494A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Nakamura; 良二中村
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2004-09-16

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multilayer ceramic substrate which has a low resistance value and fine wiring, and in which the drawback of a shape surface such as the disconnection of the wiring or the warping of the substrate does not occur. <P>SOLUTION: For a wiring circuit formed in an outer layer or an inner layer of the multilayer ceramic substrate, there is used metal foil containing a glass particle or a ceramic particle of 1.0 to 55.0vol% of which the tensile strength is 0.5×10<SP>8</SP>to 8.0×10<SP>8</SP>Pa and a mean diameter (D50) is 10μm or less. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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もので、特に、基板の外層または内層に形成される配線回路層に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯情報端末の発達や、コンピューターを持ち運んで操作するいわゆるモバイルコンピューティングの普及によって、一層電子機器の小型化が進み、これら電子機器に内蔵される多層配線基板についても、低抵抗等の電気的特性を満足しつつ一層の微細配線化をはかり、かつ配線の断線や基板の反りといった形状面の不具合が発生していない基板を提供することが要求されている。
【０００３】
上述の要求に対し、特許文献１では、配線回路層を形成するにあたり多孔質の金属箔を用いることが提案されている。
【０００４】
この特許文献１によれば、ガラスセラミック成形体と金属箔からなる配線回路層を同時焼成する場合において、配線回路層に多孔質の金属箔を用いることで配線回路層自体の剛性が緩和され、ガラスセラミック成形体と配線回路層との焼成時における収縮率の差を抑制できるとしている。結果、同時焼成した後の冷却過程において、配線回路層形成面にクラックが発生する可能性が低くなるとし、低抵抗で、微細配線が可能で、基板の反り等が小さい多層基板を提供できるとしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１５６４１１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１では、配線回路層形成面、すなわち基板側がクラックする可能性は低くなるものの、多孔質の金属箔を用いるがために配線回路層自体の剛性は低くなり、つまり柔かくもろくなり、加工途中等に断線する可能性があるものと考える。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、上述のような問題を解決し得る多層セラミック基板の製造方法、およびこの製造方法によって得られた多層セラミック基板を提供しようとすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、積層された複数のセラミック層をもって構成される積層体と、セラミック基板の外層または内層に形成される金属箔からなる配線回路層とを有する多層セラミック基板にまず向けられるものであって、上述の技術的課題を解決するため、次のような構成を備えることを特徴としている。
【０００９】
すなわち、本発明に係る多層セラミック基板においては、金属箔の抗張力が０．５×１０^８〜８．０×１０^８Ｐａであって、前記金属箔にはガラス粒子およびセラミック粒子のうちの少なくとも一方の粒子が１．０〜５５．０ｖｏｌ％含有されており、前記ガラス粒子または前記セラミック粒子は平均径（Ｄ５０）が１０μｍ以下の粒子であることを特徴としている。なお、本発明における平均径（Ｄ５０）とは、マイクロトラック（レーザー散乱回帰法）にて粒子径の度数分布を取り、累積度数の５０％にあたる粒子径のことを意味する。
【００１０】
また、前記金属箔にガラス粒子を含有させる場合は、珪酸ガラス粒子、または石英ガラス粒子のいずれかが好適であり、セラミック粒子を含有させる場合は、アルミナ、ジルコニア、ムライト、またはコージライトのいずれかが好適である。
【００１１】
また、前記金属箔の主体となる金属は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕから選ばれる少なくとも１種類以上が好適である。
【００１２】
また、前記セラミック層は、１０００℃以下の温度で焼結可能な低温焼結セラミック材料を焼成することによって得られる焼結体から構成されていることが好ましい。
【００１３】
本発明に係る多層セラミック基板の製造方法においては、上述の技術的課題を解決するため、次のような工程が実施されることを特徴としている。
【００１４】
まずセラミックグリーンシートを準備する工程が実施される。
【００１５】
次に、前記セラミックグリーンシート上に抗張力が０．５×１０^８〜８．０×１０^８Ｐａであって、ガラス粒子およびセラミック粒子のうちの少なくとも一方の粒子が１．０〜５５．０ｖｏｌ％含有されていて、前記ガラス粒子または前記セラミック粒子は平均径（Ｄ５０）が１０μｍ以下の粒子である金属箔からなる配線回路層を形成する工程が実施される。
【００１６】
次に、前記セラミックグリーンシートを積層して生の積層体を得る工程が実施される。
【００１７】
次に、前記生の積層体を前記金属箔の融点以下の温度で焼成する工程が実施される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の多層セラミック基板１１を示している。多層セラミック基板１１は、積層された複数のセラミック層１２をもって構成される積層体１３と、セラミック層１２上に金属箔で形成される配線回路層１４を備えている。
【００１９】
なお、図示した多層セラミック基板１１は、図面の煩雑化を避けるため、簡略化して図示している。実際の多層セラミック基板には、より多数のセラミック層が積層されたものや、多数の配線回路層、ビアホール、スルーホールを備えているものなどがある。
【００２０】
図２は、図１に示す多層セラミック基板１１の製造方法を示す。
【００２１】
まず、図２（ａ）に示すように、セラミックグリーンシート２１を準備する。
【００２２】
セラミックグリーンシート２１は、たとえば、酸化バリウム、酸化ケイ素、アルミナ、酸化カルシウムおよび酸化ホウ素の各粉末を混合したものに、ポリビニルブチラールからなるバインダとジ−ｎ−ブチルフタレートからなる可塑剤とトルエンおよびイソプロピレンアルコールからなる溶剤とを混合して得られたペースト（スラリー）を、ドクターブレード法等によりシート状に成形し、これを乾燥させることによって得ることができる。
【００２３】
また、焼成時にガラスが生成するもののほか、予め、ガラスや酸化銅や酸化マグネシウム等の焼結助剤を含有させておくことによって、より低温で焼結し得る組成としたものであってもよい。
【００２４】
またセラミックグリーンシート２１の焼結促進、収縮挙動制御、強度改善、電気特性制御を目的として無機化合物やガラスを添加したり、基板の絶縁性を損なわない範囲で金属を添加しても構わない。
【００２５】
次に、図２の（ｂ）に示すように、セラミックグリーンシート２１に、金属箔からなる配線回路層１４を形成する工程を実施する。
【００２６】
配線回路層１４の形成方法としては、まず、主成分が金属導体であるスラリーに対し、抗張力が０．５×１０^８〜８．０×１０^８Ｐａの範囲内となるようにガラス粒子またはセラミック粒子を混ぜ、混ぜたものを高分子材料等からなる転写フィルム上にドクターブレード法等によって厚みが１５〜５０μｍになるように塗布する。この時、混ぜるガラス粒子またはセラミック粒子の平均径（Ｄ５０）は１０μｍ以下のものを用いる。また、混ぜるガラス粒子またはセラミック粒子の量は、金属箔に含有された時点で金属箔全体の１．０〜５５．０ｖｏｌ％の範囲内となるように調整する。
【００２７】
本発明によれば、配線回路層１４は、ガラス粒子またはセラミック粒子を含有していることが重要である。ガラス粒子またはセラミック粒子が含有されていることによって、セラミックグリーンシート２１との同時焼成時の熱収縮挙動の違いによる熱応用力を、配線回路層１４が吸収することになり、基板の割れやクラックの発生を抑制することができる。また、ガラス粒子またはセラミック粒子を含有させることにより配線回路層１４中に空孔が存在しなくなる、または少なくなるため、容易に断線しにくい配線回路層１４となる。但し、含有させるガラス粒子またはセラミック粒子が多過ぎると、配線回路層１４のシート抵抗が高くなる虞があるため、具体的には、ガラス粒子またはセラミック粒子の平均径（Ｄ５０）は１０μｍ以下のものであり、含有率は金属導体全体の１．０〜５５．０ｖｏｌ％、特に２０％以下、さらには１０％以下であることが望ましい。またガラス粒子を含有させる場合は、後述する積層体を焼成する工程における焼成温度では溶けない高融点のガラスを用いることが好ましい。セラミック粒子を含有させる場合は、後述する積層体を焼成する工程における焼成温度では焼結しないセラミック材料を用いることが好ましい。
【００２８】
次に、塗布した膜に対して、レーザーあるいはパンチング等で配線パターンに加工し、アルミナあるいはジルコニア等でできた転写用の基板上に転写する。この転写用の基板を、還元あるいは中性雰囲気中で５００〜９００℃の範囲で焼成し、転写された膜を箔化させる。このように作製した金属箔をセラミックグリーンシート２１の表面に位置合わせして積層圧着した後、転写用の基板を剥がすことにより、配線回路層１４を形成することができる。
【００２９】
この時、金属箔の片面を、好ましくは両面を、高周波特性で問題とならない程度に荒らしておくと、セラミックグリーンシート２１等との密着性が高まり好ましい。
【００３０】
また、焼成の際に焼失する樹脂接着剤を金属箔面にあらかじめ塗布しておくと、セラミックグリーンシート２１との密着性がさらに高まるので好ましい。
【００３１】
また、セラミックグリーンシート２１に金属箔を圧着する時は、１００ｋｇ／ｃｍ^２程度の圧力で行うのが好ましい。
【００３２】
上述の配線回路層１４を形成する方法は、事前に転写用の基板上で金属箔をエッチングして回路を形成するものだが、転写用の基板を経由せず、直接セラミックグリーンシート２１上に金属箔を転写して、セラミックグリーンシート２１上でエッチングして回路を形成する方法でも構わない。
【００３３】
次に、図２の（ｃ）に示すように、セラミックグリーンシート２１を所望の枚数積層し、圧着して、生の積層体２２を得る工程を実施する。
【００３４】
次に、生の積層体２２を焼成する工程を実施する。
【００３５】
この焼成する工程においては、まず、生の積層体２２を４００℃〜７５０℃の大気中または窒素雰囲気中で加熱処理して、セラミックグリーンシート２１内の有機成分を分解除去した後、８００℃〜１０００℃の大気中または還元雰囲気中で焼成する。この時、ガラス粒子が金属箔に含まれる場合は、焼成中に金属箔の焼結を阻害するため、金属箔とセラミックグリーンシート２１の界面付近における焼成収縮による両者の焼結挙動の相違による熱応用力の発生を抑制することができるため、絶縁基板の反り、うねり等の発生を抑えることができる。
【００３６】
同様に、１０００℃以下で焼結しないセラミック粒子が金属箔に含まれる場合でも、同様の効果が得られる。
【００３７】
次に、本発明の作用・効果を、上述の図２の製造方法に沿って行った実験結果（表１）に基づいて説明する。
【００３８】
【表１】

【００３９】
最初に、金属箔にガラス粒子やセラミック粒子を加えることの効果を確認するため、ガラス粒子やセラミック粒子を全く加えていない、Ｃｕを主成分とした金属箔を配線回路層として備えたセラミック基板を作製した（試料番号１）。
【００４０】
次に、Ｃｕを主成分とした金属導体に対し、ガラス粒子の１種である珪酸ガラス粒子を加えた金属箔を配線回路層として備えたセラミック基板を作製した（グループ１）。グループ１では、金属箔の抗張力や、珪酸ガラス粒子の平均径や含有率を変化させ、効果のある値の範囲を見極めようとし、さらに、ガラス粒子とセラミック粒子を混合しても問題ないことを確認しようとした。なお、試料番号２、３、４は、各々同じ平均径のガラス粒子を、同じ含有率で金属箔に含有させてはいるが、ガラス粒子が金属箔内で全く同じには分布されないことや、ガラス粒子径のバラツキから金属箔内で全く同じ粒子径のものが分布されているわけではないといった理由から、得られた金属箔の抗張力は異なっている。これは試料番号１７、１８、１９についても同様である。
【００４１】
次に、ガラス粒子の１種である石英ガラス粒子を使用しても効果があることを確認するため、Ｃｕを主成分とした金属導体に対し、石英ガラス粒子を加えた金属箔を配線回路層として備えたセラミック基板を作製した（グループ２）。
【００４２】
次に、金属箔にセラミック粒子を使用しても効果があることを確認するために、Ｃｕを主成分とした金属導体に対し、セラミック粒子の１種であるアルミナ粒子を加えた金属箔を配線回路層として備えたセラミック基板を作製した（グループ３）。
【００４３】
さらに、Ｃｕ以外の金属を使用しても効果があることを確認するために、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕを各々主成分とした金属箔を配線回路層として備えた使ってセラミック基板を作製した（グループ４）。
【００４４】
このようにして作製したセラミック基板を、以下の通り検証した。
まず、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用い、基板のクラックの有無を確認した。次に、予め幅０．０５ｍｍ、長さ２０ｍｍの銅配線層を形成しておき、配線抵抗をテスターを用いて測定し、銅配線層の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、銅配線の長さを５０倍の顕微鏡を用いて測定し、得られた面積、長さから抵抗率を算出した。
【００４５】
次に、作製したセラミック基板の対角線上の反りを、表面粗さ計を用いて基板変形量を測定した。
【００４６】
これらの検証結果について、クラック無し、抵抗率２．５μΩ・ｃｍ以下、基板変形量をＲｍａｘで５０μｍ以下を良品条件として全ての条件を満たせば○、１つでも満たさなければ×を判定欄に記載し、評価した。
【００４７】
上述の実験と評価から、まず、配線回路層にガラス粒子またはセラミック粒子を含有させることの有効性が確かめられた。
【００４８】
また、本発明の効果を発揮する抗張力の範囲は０．５×１０^８〜８．０×１０^８Ｐａであることが確認できた。抗張力がこの範囲を上回れば、基板との収縮率の問題から基板変形量が大きくなりすぎ、この範囲より下回れば、剛性が低くなり過ぎて配線回路が断線するといった問題が発生することが確認できた。
【００４９】
また、ガラス粒子またはセラミック粒子の含有率は、１．０〜５５．０ｖｏｌ％であることの有効性も確かめられた。含有率がこの範囲を上回れば、抵抗率が高くなりすぎることが確認でき、下回ると、収縮率の問題から基板変形量が大きくなりすぎることが確認できた。
【００５０】
また、本発明の効果を発揮するガラス粒子またはセラミック粒子の平均径（Ｄ５０）は、１０μｍ以下であるとも確認できた。
【００５１】
さらに、本発明の効果を発揮するガラス粒子の種類は、珪酸ガラス粒子、または石英ガラス粒子であり、ガラス粒子とセラミック粒子が混合されても問題ないこと、本発明の効果を発揮する金属箔の主体となる金属は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕであることも確認できた。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、抗張力が０．５×１０^８〜８．０×１０^８Ｐａであり、ガラス粒子またはセラミック粒子を含有した金属箔を用いて配線回路層を形成することによって、微細配線化を可能とし、配線回路層の低抵抗化を満足しつつ、反りうねりの小さい多層セラミック基板を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で得られる多層セラミック基板の断面図である。
【図２】本発明で得られる多層セラミック基板の製造方法を示す断面図である。
【符号の説明】
１１…多層セラミック基板
１２…セラミック層
１３…積層体
１４…配線回路層
２１…セラミックグリーンシート
２２…生の積層体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a multilayer ceramic substrate and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a wiring circuit layer formed on an outer layer or an inner layer of the substrate.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the development of portable information terminals and the spread of so-called mobile computing that carries and operates a computer, the size of electronic devices has been further reduced. It is demanded to provide a substrate which can achieve finer wiring while satisfying the required characteristics and which is free from any shape defects such as disconnection of wiring and warpage of the substrate.
[0003]
In response to the above demand, Patent Document 1 proposes using a porous metal foil when forming a wiring circuit layer.
[0004]
According to Patent Document 1, when a wiring circuit layer made of a glass ceramic molded body and a metal foil is simultaneously fired, the rigidity of the wiring circuit layer itself is reduced by using a porous metal foil for the wiring circuit layer, It is stated that a difference in shrinkage ratio between the glass ceramic molded body and the wiring circuit layer during firing can be suppressed. As a result, in the cooling process after co-firing, it is assumed that the possibility of occurrence of cracks on the wiring circuit layer forming surface is reduced, that a low-resistance, fine wiring is possible, and that a multilayer substrate with a small warpage of the substrate can be provided. I have.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-156411 A
[Problems to be solved by the invention]
However, in Patent Document 1, although the wiring circuit layer forming surface, that is, the possibility of cracking on the substrate side is reduced, the rigidity of the wiring circuit layer itself is reduced due to the use of the porous metal foil, that is, the wiring circuit layer becomes soft and brittle, It is considered that there is a possibility of disconnection during processing.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a multilayer ceramic substrate that can solve the above-described problems, and to provide a multilayer ceramic substrate obtained by this manufacturing method.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is firstly directed to a multilayer ceramic substrate having a laminate composed of a plurality of laminated ceramic layers and a wiring circuit layer made of a metal foil formed on an outer layer or an inner layer of the ceramic substrate. In order to solve the above technical problem, the present invention is characterized by having the following configuration.
[0009]
That is, in the multilayer ceramic substrate according to the present invention, the tensile strength of the metal foil is 0.5 × 10 ^{8 to} 8.0 × 10 ⁸ Pa, and the metal foil has at least one of glass particles and ceramic particles. Is contained in an amount of 1.0 to 55.0 vol%, and the glass particles or the ceramic particles are particles having an average diameter (D50) of 10 μm or less. In addition, the average diameter (D50) in the present invention means a particle diameter corresponding to 50% of the cumulative frequency by taking a frequency distribution of the particle diameter by a microtrack (laser scattering regression method).
[0010]
Further, when the metal foil contains glass particles, silicate glass particles, or any of quartz glass particles are suitable, when containing ceramic particles, alumina, zirconia, mullite, or any of cordierite Is preferred.
[0011]
Further, the metal that is the main component of the metal foil is preferably at least one selected from Cu, Ag, Al, and Au.
[0012]
Preferably, the ceramic layer is formed of a sintered body obtained by firing a low-temperature sintered ceramic material that can be sintered at a temperature of 1000 ° C. or lower.
[0013]
The method for manufacturing a multilayer ceramic substrate according to the present invention is characterized in that the following steps are performed in order to solve the above-mentioned technical problem.
[0014]
First, a step of preparing a ceramic green sheet is performed.
[0015]
Next, the tensile strength on the ceramic green sheet is 0.5 × 10 ^{8 to} 8.0 × 10 ⁸ Pa, and at least one of the glass particles and the ceramic particles is 1.0 to 55.0 vol%. A step of forming a wiring circuit layer made of a metal foil containing the glass particles or the ceramic particles and having an average diameter (D50) of 10 μm or less is performed.
[0016]
Next, a step of laminating the ceramic green sheets to obtain a raw laminate is performed.
[0017]
Next, a step of firing the green laminate at a temperature equal to or lower than the melting point of the metal foil is performed.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows a multilayer ceramic substrate 11 of the present invention. The multilayer ceramic substrate 11 includes a laminate 13 including a plurality of laminated ceramic layers 12 and a wiring circuit layer 14 formed of metal foil on the ceramic layer 12.
[0019]
It should be noted that the illustrated multilayer ceramic substrate 11 is illustrated in a simplified manner in order to avoid complication of the drawing. Actual multilayer ceramic substrates include those in which a larger number of ceramic layers are stacked and those having a larger number of wiring circuit layers, via holes, and through holes.
[0020]
FIG. 2 shows a method of manufacturing the multilayer ceramic substrate 11 shown in FIG.
[0021]
First, as shown in FIG. 2A, a ceramic green sheet 21 is prepared.
[0022]
The ceramic green sheet 21 is made of, for example, a mixture of powders of barium oxide, silicon oxide, alumina, calcium oxide and boron oxide, a binder of polyvinyl butyral, a plasticizer of di-n-butyl phthalate, toluene and The paste (slurry) obtained by mixing a solvent composed of propylene alcohol can be formed into a sheet by a doctor blade method or the like, and dried to obtain a sheet.
[0023]
Further, in addition to a material that produces glass at the time of firing, a composition that can be sintered at a lower temperature by previously containing a sintering aid such as glass or copper oxide or magnesium oxide may be used. .
[0024]
An inorganic compound or glass may be added for the purpose of promoting sintering, controlling shrinkage behavior, improving strength, and controlling electric characteristics of the ceramic green sheet 21, or a metal may be added as long as the insulating property of the substrate is not impaired.
[0025]
Next, as shown in FIG. 2B, a step of forming the wiring circuit layer 14 made of metal foil on the ceramic green sheet 21 is performed.
[0026]
As a method of forming the wiring circuit layer 14, first, glass particles or ceramics such that the tensile strength is within the range of 0.5 × 10 ^{8 to} 8.0 × 10 ⁸ Pa with respect to the slurry whose main component is a metal conductor. The particles are mixed, and the mixture is applied to a transfer film made of a polymer material or the like by a doctor blade method or the like so that the thickness becomes 15 to 50 μm. At this time, the average diameter (D50) of the glass particles or ceramic particles to be mixed is 10 μm or less. Further, the amount of the glass particles or ceramic particles to be mixed is adjusted so as to be in the range of 1.0 to 55.0 vol% of the whole metal foil when it is contained in the metal foil.
[0027]
According to the present invention, it is important that the wiring circuit layer 14 contains glass particles or ceramic particles. By containing glass particles or ceramic particles, the wiring circuit layer 14 absorbs the heat applied force due to the difference in the heat shrinkage behavior during simultaneous firing with the ceramic green sheet 21, and the substrate cracks or cracks. Can be suppressed. In addition, the inclusion of the glass particles or the ceramic particles eliminates or reduces the number of holes in the wiring circuit layer 14, so that the wiring circuit layer 14 is not easily broken. However, if the amount of glass particles or ceramic particles to be contained is too large, the sheet resistance of the wiring circuit layer 14 may increase. Specifically, the average diameter (D50) of the glass particles or ceramic particles is 10 μm or less. The content is desirably 1.0 to 55.0 vol%, preferably 20% or less, and more preferably 10% or less of the entire metal conductor. When glass particles are contained, it is preferable to use a glass having a high melting point which does not melt at a firing temperature in the step of firing the laminate described below. When ceramic particles are contained, it is preferable to use a ceramic material that does not sinter at the firing temperature in the step of firing the laminate described below.
[0028]
Next, the applied film is processed into a wiring pattern by laser or punching or the like, and is transferred onto a transfer substrate made of alumina or zirconia. The transfer substrate is fired in a reducing or neutral atmosphere at a temperature in the range of 500 to 900 ° C. to make the transferred film into a foil. After positioning the thus prepared metal foil on the surface of the ceramic green sheet 21 and laminating and pressing it, the transfer substrate is peeled off, whereby the wiring circuit layer 14 can be formed.
[0029]
At this time, it is preferable to roughen one side, preferably both sides, of the metal foil to such an extent that high frequency characteristics do not cause a problem, since the adhesion to the ceramic green sheet 21 or the like is enhanced.
[0030]
In addition, it is preferable to apply a resin adhesive which burns off during firing to the surface of the metal foil in advance, since the adhesion to the ceramic green sheet 21 is further increased.
[0031]
Further, when the metal foil is pressed against the ceramic green sheet 21, it is preferable to perform the pressure at a pressure of about 100 kg / cm ² .
[0032]
In the method of forming the wiring circuit layer 14 described above, a circuit is formed by etching a metal foil on a transfer substrate in advance, but the metal foil is directly formed on the ceramic green sheet 21 without passing through the transfer substrate. A method of transferring a foil and etching the ceramic green sheet 21 to form a circuit may be used.
[0033]
Next, as shown in FIG. 2C, a step of laminating a desired number of ceramic green sheets 21 and pressing them together to obtain a raw laminate 22 is performed.
[0034]
Next, a step of firing the green laminate 22 is performed.
[0035]
In the firing step, first, the raw laminate 22 is subjected to heat treatment in the air or a nitrogen atmosphere at 400 ° C. to 750 ° C. to decompose and remove organic components in the ceramic green sheet 21, and then to 800 ° C. It is fired in the air at 1000 ° C. or in a reducing atmosphere. At this time, if the glass particles are contained in the metal foil, the sintering of the metal foil is inhibited during firing, so that the heat due to the difference in the sintering behavior between the metal foil and the ceramic green sheet 21 due to the shrinkage of the firing near the interface. Since generation of applied force can be suppressed, occurrence of warpage, undulation, and the like of the insulating substrate can be suppressed.
[0036]
Similarly, the same effect can be obtained even when the metal foil contains ceramic particles that are not sintered at 1000 ° C. or lower.
[0037]
Next, the operation and effect of the present invention will be described based on the results of experiments (Table 1) performed according to the manufacturing method of FIG.
[0038]
[Table 1]

[0039]
First, in order to confirm the effect of adding glass particles and ceramic particles to the metal foil, a ceramic substrate provided with a metal foil mainly composed of Cu as a wiring circuit layer without adding any glass particles or ceramic particles was used. It was produced (Sample No. 1).
[0040]
Next, a ceramic substrate was prepared as a wiring circuit layer including a metal foil obtained by adding silicate glass particles, one of glass particles, to a metal conductor containing Cu as a main component (Group 1). In Group 1, the tensile strength of the metal foil, the average diameter and the content of the silicate glass particles were changed to determine the range of effective values, and that there was no problem even if the glass particles and the ceramic particles were mixed. I tried to check. Although Sample Nos. 2, 3, and 4 contain glass particles having the same average diameter in the metal foil at the same content, the glass particles are not distributed exactly the same in the metal foil, The tensile strengths of the obtained metal foils are different because the metal foils having the same particle diameter are not always distributed in the metal foil due to the variation in the glass particle diameter. The same applies to sample numbers 17, 18, and 19.
[0041]
Next, in order to confirm that the use of quartz glass particles, which are one type of glass particles, is effective, a metal foil containing quartz glass particles added to a metal conductor containing Cu as a main component is used as a wiring circuit layer. (Group 2).
[0042]
Next, in order to confirm that the use of ceramic particles for the metal foil is effective, a metal foil obtained by adding alumina particles, which is one type of ceramic particles, to a metal conductor containing Cu as a main component was wired. A ceramic substrate provided as a circuit layer was manufactured (Group 3).
[0043]
Further, in order to confirm that the use of a metal other than Cu is effective, a ceramic substrate was prepared using a metal foil containing Ag, Al, and Au as main components as a wiring circuit layer (group). 4).
[0044]
The ceramic substrate thus manufactured was verified as follows.
First, the presence or absence of cracks in the substrate was confirmed using a scanning electron microscope (SEM). Next, a copper wiring layer having a width of 0.05 mm and a length of 20 mm is formed in advance, the wiring resistance is measured using a tester, and the cross section of the copper wiring layer is measured with a scanning electron microscope (SEM). The thickness was measured using a microscope with a magnification of 50 times, and the resistivity was calculated from the obtained area and length.
[0045]
Next, the warpage on the diagonal line of the manufactured ceramic substrate was measured for the amount of substrate deformation using a surface roughness meter.
[0046]
Regarding these verification results, if there are no cracks, the resistivity is 2.5 μΩ · cm or less, and the substrate deformation amount is 50 μm or less in Rmax as a non-defective product condition, all the conditions are satisfied. And evaluated.
[0047]
From the experiments and evaluations described above, first, the effectiveness of including glass particles or ceramic particles in the wiring circuit layer was confirmed.
[0048]
In addition, it was confirmed that the range of the tensile strength for exhibiting the effect of the present invention was 0.5 × 10 ^{8 to} 8.0 × 10 ⁸ Pa. If the tensile strength exceeds this range, the amount of substrate deformation becomes too large due to the problem of shrinkage with the substrate, and if it is lower than this range, the rigidity becomes too low, causing problems such as disconnection of the wiring circuit. Was.
[0049]
It was also confirmed that the content of glass particles or ceramic particles was 1.0 to 55.0 vol%. If the content exceeds this range, it can be confirmed that the resistivity is too high, and if the content is below this range, it is confirmed that the amount of substrate deformation becomes too large due to the problem of shrinkage.
[0050]
Further, it was confirmed that the average diameter (D50) of the glass particles or ceramic particles exhibiting the effect of the present invention was 10 μm or less.
[0051]
Further, the type of glass particles exhibiting the effects of the present invention are silicate glass particles, or quartz glass particles, and there is no problem even if the glass particles and the ceramic particles are mixed. It was also confirmed that the main metals were Cu, Ag, Al, and Au.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the tensile strength is 0.5 × 10 ^{8 to} 8.0 × 10 ⁸ Pa, and the wiring circuit layer is formed using a metal foil containing glass particles or ceramic particles. Accordingly, it is possible to manufacture a multilayer ceramic substrate with small warpage and small warpage while enabling fine wiring and satisfying the low resistance of the wiring circuit layer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a multilayer ceramic substrate obtained by the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a multilayer ceramic substrate obtained by the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Multilayer ceramic substrate 12 ... Ceramic layer 13 ... Laminated body 14 ... Wiring circuit layer 21 ... Ceramic green sheet 22 ... Raw laminated body

Claims

In a multilayer ceramic substrate having a ceramic substrate having a plurality of stacked ceramic layers and a wiring circuit layer made of metal foil formed on an outer layer or an inner layer of the ceramic substrate,
The tensile strength of the metal foil is 0.5 × 10 ^{8 to} 8.0 × 10 ⁸ Pa,
The metal foil contains at least one of glass particles and ceramic particles in an amount of 1.0 to 55.0 vol%,
The multilayer ceramic substrate, wherein the glass particles or the ceramic particles have an average diameter (D50) of 10 μm or less.

The multilayer ceramic substrate according to claim 1, wherein the glass particles are silicate glass particles or quartz glass particles, and the ceramic particles are alumina, zirconia, mullite, or cordierite.

3. The multilayer ceramic substrate according to claim 1, wherein a metal serving as a main component of the metal foil is at least one type selected from Cu, Ag, Al, and Au. 4.

4. The ceramic layer according to claim 1, wherein the ceramic layer is made of a sintered body obtained by firing a low-temperature sintered ceramic material that can be sintered at a temperature of 1000 ° C. or less. 5. Multilayer ceramic substrate.

A step of preparing a ceramic green sheet;
The ceramic green sheet has a tensile strength of 0.5 × 10 ^{8 to} 8.0 × 10 ⁸ Pa and contains at least one of glass particles and ceramic particles in an amount of 1.0 to 55.0 vol%. Forming a wiring circuit layer made of a metal foil, wherein the glass particles or the ceramic particles have an average diameter (D50) of 10 μm or less;
A step of laminating the ceramic green sheets to obtain a raw laminate,
Baking the green laminate at a temperature equal to or lower than the melting point of the metal foil.