JP2002076628A - ガラスセラミック基板の製造方法 - Google Patents

ガラスセラミック基板の製造方法

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JP2002076628A
JP2002076628A JP2000257356A JP2000257356A JP2002076628A JP 2002076628 A JP2002076628 A JP 2002076628A JP 2000257356 A JP2000257356 A JP 2000257356A JP 2000257356 A JP2000257356 A JP 2000257356A JP 2002076628 A JP2002076628 A JP 2002076628A
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ceramic substrate
glass ceramic
sheets
manufacturing
wiring pattern
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Nozomi Tanifuji
望 谷藤
Sadahiro Nakamura
禎宏 中村
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Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガラスセラミック基板の表面に形成する後付
け配線パターンの、密着強度のばらつきの少ないガラス
セラミック基板の製造方法を提供する。 【解決手段】 焼結温度が800〜1000℃であるセ
ラミックグリーンシート21〜24を複数枚積層し、焼
成した後、配線導体が形成されるガラスセラミック基板
の製造方法において、積層したセラミックグリーンシー
ト21〜24の上下に焼結温度では焼結しない未焼結シ
ート27、28を載置し、加熱圧着して積層体20を形
成する第1工程と、焼結温度で積層体20を加圧焼成し
て焼成体30を形成する第2工程と、焼成体30から未
焼結シート27、28を除去する第3工程と、未焼結シ
ート27、28を除去した焼成体30の表面をブラスト
処理して、表面粗さを1.5μmRa以上に形成する第
4工程と、ブラスト処理された表面に外層配線パターン
11を印刷し、焼成する第5工程とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックグリー
ンシートの積層、焼成後に後付けの外層配線パターンを
形成するガラスセラミック基板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、セラミック基板は、電子部品
を実装するための回路基板として用いられており、その
表面に電子部品の実装用の配線パターンを形成したり、
直接抵抗ペーストで抵抗体を形成したりしている。通
常、セラミック基板はセラミックグリーンシートに導体
パターンや上下の導通用のビアホールを形成し、複数枚
を積層して積層体を形成し、焼成し、その後表面に後付
けの配線パターンを印刷し、焼成することで製造してい
る。また、セラミック基板は、焼成する時に約20%の
収縮を伴うのでその収縮分を見込んでセラミックグリー
ンシートが大きく形成されている。この収縮により、
縦、横方向に0.2〜0.5%程度の寸法誤差が発生す
る。この寸法誤差は、セラミックグリーンシートの内層
に形成された導体パターンの寸法誤差となり、後付けの
配線パターンの印刷において、焼成されたセラミック基
板の内層配線パターンやビアホール導体との接続位置が
ずれるという問題を発生させている。
【0003】そこで、焼成におけるセラミックグリーン
シートの収縮率を一定にするためにセラミックグリーン
シートの上下に、セラミックグリーンシートの焼結温度
では焼結しないセラミックからなる未焼結シートを載置
し、加熱圧着して積層体を形成し、焼成後この未焼結シ
ートを除去している。この方法では、積層されたセラミ
ックグリーンシートが上下から未焼結シートで拘束され
た状態で焼成されるので収縮による縦、横方向の寸法誤
差は0.1%以下に抑えることができる。また、セラミ
ック基板の表面は印刷解像度を向上させるために通常研
磨を行って、表面粗さが1.0μmRa以下となるよう
に仕上げている。このようなセラミック基板として、例
えば、1000℃以下の焼結温度の低温焼成基板材料か
らなるセラミックグリーンシートに、未焼結シートとし
て、この焼結温度では焼結しない、例えば、アルミナ等
からなるグリーンシートを載置して、焼成するガラスセ
ラミック基板がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来のガラスセラミック基板の製造方法におい
ては、次のような問題がある。 (1)低温焼成基板材料からなるセラミックグリーンシ
ートを未焼結シートで上下から拘束して積層体を形成
し、焼成を行うことで収縮による寸法誤差は小さく抑え
られるが、セラミックグリーンシート間の内層導体パタ
ーンの有無により、ガラスセラミック基板の表面の平坦
性を維持することができず、表面にうねりが発生し、後
付けの配線パターンの膜厚みのばらつきを大きくしてい
る。これにより、後付けの配線パターンとガラスセラミ
ック基板との焼成後の密着強度のばらつきを大きくして
いる。 (2)ガラスセラミック基板の表面粗さが平滑である
と、パターンの解像度は向上するが、界面での接触面積
が低下して、アンカー効果による後付けの配線パターン
の密着強度自体が低下する。本発明は、かかる事情に鑑
みてなされたものであって、表面が平坦で、表面に形成
する後付けの配線パターンの密着強度のばらつきの少な
いガラスセラミック基板の製造方法を提供することを目
的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明に
係るガラスセラミック基板の製造方法は、焼結温度が8
00〜1000℃であるセラミックグリーンシートを複
数枚積層し、焼成した後、配線導体が形成されるガラス
セラミック基板の製造方法において、積層したセラミッ
クグリーンシートの上下に焼結温度では焼結しない未焼
結シートを載置し、加熱圧着して積層体を形成する第1
工程と、焼結温度で積層体を加圧焼成して焼成体を形成
する第2工程と、焼成体から未焼結シートを除去する第
3工程と、未焼結シートを除去した焼成体の表面をブラ
スト処理して、表面粗さを1.5μmRa以上に形成す
る第4工程と、ブラスト処理された表面に外層配線パタ
ーンを印刷し、焼成する第5工程とを有する。積層体を
加圧焼成することによって、ガラスセラミック基板の表
面のうねりを少なくして、後付けの配線パターンの膜厚
みを均一化し、更に、表面粗さを1.5μmRa以上に
することによって、配線パターンの接触面積を増加させ
て、アンカー効果を発現させ、密着強度のばらつきを抑
制することができる。なお、焼結温度を800〜100
0℃としたのは、800℃未満では焼結が行えず、10
00℃を超えるとガラスが溶融してセラミックとしての
強度がでなくなるためである。
【0006】
【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本
発明の理解に供する。ここに、図1は本発明の一実施の
形態に係るガラスセラミック基板の製造方法で形成した
ガラスセラミック基板の断面図、図2(A)〜(E)は
同ガラスセラミック基板の製造方法の説明図である。
【0007】図1に示すように、本発明の一実施の形態
に係るガラスセラミック基板の製造方法を適用して製造
したガラスセラミック基板10は、複数のセラミックグ
リーンシート21〜24(図2参照)の積層体を焼成し
て形成され、上下の外表面には外層配線パターン11が
形成されている。焼成前の各セラミックグリーンシート
21〜24間に対応する位置には内層配線パターン12
がそれぞれ形成されていて、各層の内層配線パターン1
2及び外層配線パターン11はビアホール導体13で接
続されている。
【0008】次いで、図2(A)〜(E)を参照して本
発明の一実施の形態に係るガラスセラミック基板の製造
方法について説明する。先ず、図2(A)に示すよう
に、第1工程において、800〜1000℃で焼結可能
な複数枚のセラミックグリーンシート21〜24を準備
する。このセラミックグリーンシート21〜24は、C
aO−Al23 −SiO2 −B23 系ガラス50〜
65重量%(好ましくは60重量%)とAl23 50
〜35重量%(好ましくは40重量%)からなるセラミ
ック粉末にバインダー、溶剤及び可塑材を添加して混合
し、ドクターブレード法等で所望の厚みのシート状に
し、所望の大きさに切断して形成している。各セラミッ
クグリーンシート21〜24には孔を穿設し、Ag系の
導体ペーストを充填して上下層導通用ビアホール25を
形成し、各セラミックグリーンシート21〜24の表面
には回路を形成するためのAg系の導体ペーストで内層
用の導体パターン26をスクリーン印刷で形成してい
る。
【0009】一方、800〜1000℃では焼結しない
未焼結シート27、28を準備する。この未焼結シート
27、28は、ガラス分を含まないアルミナ紛末のみに
バインダー、溶剤及び可塑材を添加して混合し、ドクタ
ーブレード法等で所望の厚みのシート状にし、所望の大
きさに切断して形成している。次に、セラミックグリー
ンシート21〜24を積層し、更に上下のセラミックグ
リーンシート21、24の外表面に未焼結シート27、
28を重ね合わせ、温度100℃、圧力50Kg/cm
2 で加熱圧着して積層体20を形成する。
【0010】次に、図2(B)に示すように、第2工程
において、積層体20の上、下面に金属や耐火物からな
る押え治具31、32をあてがい、荷重10Kg/cm
2 を掛けながら、温度900℃で加圧焼成する。これに
よって、セラミックグリーンシート21〜24が焼結
し、バインダー、溶剤及び可塑材が無くなった未焼結シ
ート27、28を上下面に有する焼成体30が形成され
る。この加圧焼成によって、セラミックグリーンシート
21〜24のそれぞれの間に設けられた内層導体パター
ン26が焼成されて内層配線パターン12が形成され
る。加圧及び未焼結シート27、28の拘束により焼成
体30の上下の外表面の平坦性を維持することができ
る。なお、上下層導通用ビアホール25も焼成されてビ
アホール導体13を形成する。また、未焼結シート2
7、28の拘束により焼成体30は、平面方向の収縮は
発生しないが、厚み方向の収縮は発生する。
【0011】次に、図2(C)に示すように、第3工程
において、焼成体30から未焼結シート27、28を除
去する。焼成された未焼結シート27、28はバインダ
ー、溶剤及び可塑材が無くなった状態であるので、アル
ミナ紛のみであり、焼成体30の外表面に若干のアルミ
ナ紛の付着を残して、殆どは簡単に剥離除去できる。
【0012】次に、図2(D)に示すように、第4工程
において、焼成体30の外表面にガラスビーズ等のブラ
スト材を使用してブラスト処理を施し、外表面に付着し
ているアルミナ紛を除去し、更にブラスト処理によって
外表面を研削し、焼成体30の表面の表面粗さを1.5
μmRa以上に仕上げる。これにより、配線パターンと
の接触面積を多くした面に仕上げることができ、後述す
る外層配線パターン11のアンカー効果を引き出すこと
ができる。
【0013】次に、図2(E)に示すように、第5工程
において、前工程で表面粗さを1.5μmRa以上に仕
上げた焼成体30の上下の表面にAg系導体ペーストを
用いて、スクリーン印刷法で後付けの外層配線パターン
11を形成し、印刷後、空気中で900℃で焼成し、多
層のガラスセラミック基板10を形成する。また、Ag
系導体ペーストの代わりにCu導体ペーストを用いるこ
とも可能で、この場合は、窒素雰囲気中で750℃で焼
成する。更に、導体ペーストによる配線パターン以外に
抵抗体ペーストを用いて、スクリーン印刷法で抵抗体を
形成する場合もある。この場合は、Ag系導体の焼成と
同じ温度で焼成できる。なお、本実施の形態では、ガラ
スセラミック基板10を4層のセラミックグリーンシー
ト21〜24で形成したが、この層数は限定されるもの
ではなく、3層以下、5層以上であってもよい。また、
セラミックグリーンシートの材料として、CaO−Al
23 −SiO2−B23 系ガラスとAl23 との
混合物以外に、MgO−Al23 −SiO2 −B2
3 系ガラスとAl23 との混合物、SiO2 −B2
3 系ガラスとAl23 との混合物、PbO−SiO2
−B23 系ガラスとAl23 との混合物、コージェ
ライト系結晶化ガラス等のセラミック材料を用いてもよ
い。
【0014】
【実施例】本発明者は、本発明のガラスセラミック基板
の製造方法により作製されたガラスセラミック基板の外
層配線パターンの密着強度のばらつき(標準偏差σで示
す)を半田付け後のピール引張り法で測定し、従来方法
の比較例との比較を行った。ガラスセラミック基板は、
0.3mm厚みのセラミックグリーンシートを4層積層
し、更にアルミナからなる未焼結シートを載置した積層
体を形成し、焼成温度900℃、荷重10Kg/cm2
で加圧焼成を行った。ブラスト材は30〜80μmφの
ガラスビーズを用いて、圧力2Kg/cm2 のブラスト
条件でブラスト処理を行い、後付けの導体ペーストはA
gPdを用いて2×2mmの面積に厚み(乾燥厚み)1
5μmで印刷し、900℃で焼成してガラスセラミック
基板を作製した。比較例としては、通常のセラミックグ
リーンシートの積層体(未焼結シートなし)を焼成(加
圧なし)し、後付け導体ペーストを印刷し、焼成してガ
ラスセラミック基板を作製した。評価方法は、後付け外
層配線パターンに引き剥がし可能なピンを半田付けし、
引っ張ることで配線パターンがガラスセラミック基板か
ら剥がれる値を測定した。サンプルは、初期状態のもの
と、150℃、48時間の高温保管後の状態のものを、
各30個測定した。その測定結果を表1に示す。
【0015】
【表1】
【0016】本測定結果では、実施例の外層配線パター
ンの密着強度のばらつきは初期の段階及び48時間後共
に比較例より1/3に減少している。また平均密着強度
も若干(5%程度)向上している。
【0017】
【発明の効果】請求項1記載のガラスセラミック基板の
製造方法においては、積層したセラミックグリーンシー
トの上下にセラミックグリーンシート焼結温度(800
〜1000℃)では焼結しない未焼結シートを載置し、
加熱圧着して積層体を形成する第1工程と、焼結温度で
積層体を加圧焼成して焼成体を形成する第2工程と、焼
成体から未焼結シートを除去する第3工程と、未焼結シ
ートを除去した焼成体の表面をブラスト処理して、表面
粗さを1.5μmRa以上に形成する第4工程と、ブラ
スト処理された表面に外層配線パターンを印刷し、焼成
する第5工程とを有するので、ガラスセラミック基板の
表面のうねりを少なくして、後付け配線パターンの膜厚
みを均一化し、且つ表面粗さによる配線パターンの接触
面積を増加させてアンカー効果を発現させ、密着強度の
ばらつきを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係るガラスセラミック
基板の製造方法で形成したガラスセラミック基板の断面
図である。
【図2】(A)〜(E)は同ガラスセラミック基板の製
造方法の説明図である。
【符号の説明】
10:ガラスセラミック基板、11:外層配線パター
ン、12:内層配線パターン、13:ビアホール導体、
20:積層体、21〜24:セラミックグリーンシー
ト、25:ビアホール、26:内層導体パターン、2
7、28:未焼結シート、30:焼成体、31、32:
押え治具
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5E343 AA02 AA24 BB21 BB25 BB72 DD02 EE33 GG04 5E346 AA12 AA15 AA24 AA32 AA38 BB01 CC18 CC31 CC60 DD02 DD34 EE24 EE25 EE27 EE28 GG03 GG09 GG10 HH11

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 焼結温度が800〜1000℃であるセ
    ラミックグリーンシートを複数枚積層し、焼成した後、
    配線導体が形成されるガラスセラミック基板の製造方法
    において、前記積層したセラミックグリーンシートの上
    下に前記焼結温度では焼結しない未焼結シートを載置
    し、加熱圧着して積層体を形成する第1工程と、前記焼
    結温度で前記積層体を加圧焼成して焼成体を形成する第
    2工程と、前記焼成体から前記未焼結シートを除去する
    第3工程と、前記未焼結シートを除去した焼成体の表面
    をブラスト処理して、表面粗さを1.5μmRa以上に
    形成する第4工程と、前記ブラスト処理された表面に外
    層配線パターンを印刷し、焼成する第5工程とを有する
    ことを特徴とするガラスセラミック基板の製造方法。
JP2000257356A 2000-08-28 2000-08-28 ガラスセラミック基板の製造方法 Withdrawn JP2002076628A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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