JP2002185135A - セラミック基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】焼結前工程でのグリーンシート変形によるセラ
ミック多層基板表面の寸法精度劣化の低減したセラミッ
ク多層配線基板の製造製法を提供することにある。 【解決手段】導体ペースト４によってパターン形成され
たガラスセラミックスからなる第１のグリーンシート１
を所望枚積層した積層体表面に、導体ペースト６によっ
てパターン形成されるとともに、導体焼結温度では焼結
しない第２のグリーンシート５を、パターン６の形成面
が上記積層体内部に向いた状態で表面に配置する。次
に、この積層体７を熱間圧着，加圧しながら焼成して、
第２のグリーンシートに形成されていた導体パターンを
積層体側に転写する。焼成後に未焼成層であるグリーン
シート５を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、民生用やコンピュ
ータ用などの電子産業部門に用いられるセラミック多層
配線基板の製造方法に係り、特に、グリーンシート法に
より製造されるセラミック多層配線基板に用いるに好適
なセラミック多層配線基板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】セラミックスの多層配線基板は、電子産
業部門，例えば、半導体素子等の高密度実装に用いられ
ている。従来のセラミック多層配線基板の製造方法とし
ては、グリーンシート法で作製し、焼結法で製造される
ものが知られている。しかしながら、グリーンシート
は、ビアホールへの導体ペーストの充填，パターン印
刷，熱間圧着によって変形を起こすという問題があっ
た。また、一般的にセラミックスは、焼成時に大きな寸
法変化（収縮）を伴い、焼成時の寸法変化は原料やプロ
セスのバラツキの影響を受けやすいため、焼成後の寸法
を高精度に保つ事は非常に難しくなる。特に、セラミッ
ク多層配線基板は、内部に異なる材料を複合しているた
め、その寸法精度の確保がいっそう難しく、さらに反
り、剥離、膨れ等の発生も大きな問題となってくる。セ
ラミック多層配線基板では、半導体チップを搭載し、チ
ップとの電気的な接続を形成するための多数の導体パタ
ーン（半導体チップとの接続用端子）を基板表面に高い
位置精度で形成することが必須であり、薄膜配線層の形
成やＩ／Ｏピンの接続などの作業のために、高い面精度
（平行度、平面度）が要求されているが、面精度が低下
することになる。

【０００３】そこで、例えば、特開平５−２８３２７２
号公報に記載されているように、成形体（積層体）に脱
バインダ過程および焼結過程を通して一定の圧力を加え
ながら焼成する方法が知られている。この方法により、
焼成後の多層配線基板の加圧した面の焼結収縮量そのも
のを小さく抑え、その結果として、焼成後の高い寸法精
度を得ることができ、かつ焼結体の反り、剥離、膨れ等
を低減させることも可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
５−２８３２７２号公報に記載されている方法によっ
て、焼結時に高い寸法精度を維持することは可能である
が、焼成前の工程でのグリーンシートの変形の問題は解
決されず、焼結時の寸法精度を向上できる分、焼結前工
程における変形が大きな問題となっている。特に、パタ
ーン印刷工程の変形抑制が、重要な課題となる。表面パ
ターンは、パターン密度が高い上に、複数回重ねて印刷
することもあるため、先に印刷したペースト凸部によっ
て次の印刷時に印刷スクリーンの密着性が阻害され、印
刷ずれや、にじみが発生する。また、パターン密度が高
いため、ペースト溶剤起因のグリーンシート変形も増大
する。これの改善する方法として、ペースト凸部の平坦
化、溶剤乾燥を目的にパターン印刷後にグリーンシート
を熱間プレスしてから次の印刷をおこなうことも考えら
れるが、工数がかかる上にプレスによる新たなパターン
変形の原因にもなる。

【０００５】本発明の目的は、焼結前工程でのグリーン
シート変形によるセラミック多層基板表面の寸法精度劣
化の低減したセラミック多層配線基板の製造製法を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するする
ため、本発明は、導体ペーストによってパターン形成さ
れたガラスセラミックスからなる第１のグリーンシート
を所望枚積層した積層体表面に、導体ペーストによって
パターン形成されるとともに、導体焼結温度では焼結し
ない第２のグリーンシートを、上記パターンの形成面が
上記積層体内部に向いた状態で表面に配置し、熱間圧
着，加圧しながら焼成して、上記第２のグリーンシート
に形成されていた導体パターンを上記積層体側に転写
し、焼成後に未焼成層を取り除くようにしたものであ
る。かかる方法により、焼結前工程でのグリーンシート
変形によるセラミック多層基板表面の寸法精度劣化の低
減し得るものとなる。

【０００７】また、上記目的を達成するするため、本発
明は、導体ペーストによってパターン形成されたガラス
セラミックスからなる第１のグリーンシートを所望枚積
層した積層体表面に、導体ペーストによってパターン形
成されるとともに、導体焼結温度で焼失する有機フィル
ムを、上記パターンの形成面が上記積層体内部に向いた
状態で表面に配置し、熱間圧着，加圧しながら焼成し
て、上記有機シートに形成されていた導体パターンを上
記積層体側に転写すると同時に、上記有機シートを焼失
させるようにしたものである。かかる方法により、焼結
前工程でのグリーンシート変形によるセラミック多層基
板表面の寸法精度劣化の低減し得るものとなる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図１を用いて、本発明の一
実施形態によるセラミック多層配線基板の製造方法につ
いて説明する。図１は、本発明の一実施形態によるセラ
ミック多層配線基板の製造方法を示す工程図である。

【０００９】図１（Ａ）に示すように、ホウケイ酸ガラ
スとムライトの二種類を主成分とするセラミック粉体
に、有機バインダ、可塑剤を加えてスラリーを作成し、
ドクターブレードを用いたキャスティング法によって、
焼成後セラミック絶縁層となるグリーンシート１を複数
枚形成する。なお、グリーンシート１としては、ガラ
ス，結晶化ガラス，これらのうちの一種とセラミックス
フィラとの複合材に、有機バインダと可塑剤を含むもの
とすることができる。

【００１０】次に、図１（Ｂ）に示すように、図１
（Ａ）で形成したグリーンシート１に、パンチングで、
セラミック絶縁層間の導通をとる為の複数のビアホール
２を形成する。次に、図１（Ｃ）に示すように、図１
（Ｂ）で形成したビアホール２に、穴埋め印刷によっ
て、銅粉末にビヒクルを加えたペースト状銅粉末を充填
し、セラミック絶縁層間の導通をとる銅ビアホール３を
形成する。次に、図１（Ｄ）に示すように、図１（Ｃ）
で銅ビアホール３を形成したグリーンシート１に、銅粉
末にビヒクルを加えたペースト状銅粉末を印刷し、グリ
ーンシート上にパターン４を形成する。

【００１１】一方、図１（Ｅ）に示すように、未焼成層
として平均粒径２μｍのムライトからなる第２のグリー
ンシート５を、２枚形成する。なお、第２のグリーンシ
ートに用いるムライト（３Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂）の平
均粒径は、１〜４μｍの範囲のものを使用することがで
きる。次に、図１（Ｆ）に示すように、図１（Ｅ）で形
成したグリーンシート５の一方の面に、銅粉末にビヒク
ルを加えたペースト状銅粉末を印刷し、グリーンシート
上に、表面パターン６を形成する。なお、表面パターン
６を形成するための導体ペーストの種類は、パターン４
を形成するための導体ペーストと変えることもできる。

【００１２】図１（Ａ）〜（Ｄ）の工程及び図１（Ｅ）
及び（Ｆ）の工程が終了すると、図１（Ｇ）に示すよう
に、第２のグリーンシート５Ａを、表面パターン６Ａの
側が上向きとなるようにして設置し、その上に、複数枚
の第１のグリーンシート１Ａ，１Ｂ，…，１Ｆを順次積
層する。さらに、その上に、第２のグリーンシート５Ｂ
の表面パターン６Ｂが積層された第１のグリーンシート
１Ｆ側となるようにして、第２のグリーンシート５Ｂを
積層して、積層体７を得る。即ち、パターン４を形成し
た複数枚の第１のグリーンシート１Ａ，…，１Ｆを順次
積み重ね、表面層に表面パターン６Ａ，６Ｂが積層体側
になるように第２のグリーンシート５Ａ，５Ｂを配置
し、積層体７を得る。

【００１３】次に、図１（Ｈ）に示すように、図１
（Ｇ）で形成した積層体７を、プレス機等を用いて熱間
圧着し、接着体８とする。

【００１４】次に、図１（Ｈ）で形成した接着体８を、
窒素，水蒸気雰囲気中で加圧しながら、７８０〜９２０
℃で６〜８時間、脱バインダを行う。その後、窒素雰囲
気中、加圧しながら、銅の融点以下の温度でセラミック
絶縁層，銅を焼結させる。この段階で、加圧によって表
面パターン６は、セラミック多層配線基板表面側に密着
し焼結する。また、銅の融点以下の温度で焼結するた
め、銅は焼結するが、第２のグリーンシート５は、焼結
しない未焼成層となっている。次に、１０μｍＳｉＣ砥
粒の研磨布で湿式研磨を行い、焼成後未焼成層の第２の
グリーンシート５を除去して、表面パターン４，６を露
出させ、図１（Ｉ）に示すように、セラミック多層配線
基板９を得る。なお、研磨布のＳｉＣ砥粒の平均粒径
は、１〜４０μｍのものを用いることができる。

【００１５】なお、第２のグリーンシート５の表面に印
刷する導体ペースト６の代わりに、絶縁層を形成するガ
ラスセラミックスを含むペーストを印刷するようにして
もよいものである。

【００１６】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、別シートである第２のグリーンシートにパターンの
一部を形成し、このパターンがセラミックス多層配線基
板の表面層と密着するように積層，圧着して焼成するこ
とで、別シートに形成されていたパターンはセラミック
ス多層配線基板上で焼結され、セラミック多層配線基板
の表面パターンの一部となるので、表面グリーンシート
の変形を低減して、基板表面位置精度を向上することが
できる。したがって、導体パターンの微細化による高密
度実装が可能となる。

【００１７】次に、本発明の他の実施形態によるセラミ
ック多層配線基板の製造方法について説明する。本実施
形態のセラミック多層配線基板の製造方法は、図１
（Ａ）〜（Ｉ）に示したものと同様である。しかし、図
１（Ｅ）に示した第２のグリーンシート５の代りに、第
２のグリーンシート５より耐ペースト溶剤性に優れるポ
リエチレンテレフタラートを９０％含有した有機フィル
ムを使用する。図１（Ｈ）に示すようにして、接着体８
を形成し、窒素，水蒸気雰囲気中で加圧しながら、７８
０〜９２０℃で６〜８時間、脱バインダを行う。その
後、窒素雰囲気中、加圧しながら、銅の融点以下の温度
でセラミック絶縁層，銅を焼結させる。この段階で、加
圧によって表面パターン６は、セラミック多層配線基板
表面側に密着し焼結するとともに、有機フィルムは焼成
時に熱分解，燃焼によって消失するため、焼成後の除去
が不要である。また、耐ペースト溶剤性の優れる有機フ
ィルムを用いることにより、さらなる寸法精度の向上を
得ることができる。なお、有機フィルムとしては、ポリ
エチレンテレフタラートを８０％以上含むものを用いる
ことができる。

【００１８】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、表面グリーンシートの変形を低減して、基板表面位
置精度を向上することができる。したがって、導体パタ
ーンの微細化による高密度実装が可能となる。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、焼結前工程でのグリー
ンシート変形によるセラミック多層基板表面の寸法精度
劣化を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態によるセラミック多層配線
基板の製造方法を示す工程図である。

【符号の説明】

１…第１のグリーンシート ２…ビアホール ３…銅ビアホール ４…パターン ５…第２のグリーンシート ６…表面パターン ７…積層体 ８…接着体 ９…セラミック多層配線基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安田 明弘 神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社日 立製作所エンタープライズサーバ事業部内 Ｆターム(参考） 5E346 AA02 AA04 AA12 AA15 AA29 AA32 AA43 CC08 CC17 CC18 CC32 DD13 EE22 EE25 EE28 EE29 EE30 FF01 FF18 GG05 GG06 GG15 GG28 HH11

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導体ペーストによってパターン形成された
   ガラスセラミックスからなる第１のグリーンシートを所
   望枚積層した積層体表面に、導体ペーストによってパタ
   ーン形成されるとともに、導体焼結温度では焼結しない
   第２のグリーンシートを、上記パターンの形成面が上記
   積層体内部に向いた状態で表面に配置し、 熱間圧着，加圧しながら焼成して、上記第２のグリーン
   シートに形成されていた導体パターンを上記積層体側に
   転写し、 焼成後に未焼成層を取り除くことを特徴とするセラミッ
   ク多層配線基板の製造方法。
2. 【請求項２】導体ペーストによってパターン形成された
   ガラスセラミックスからなる第１のグリーンシートを所
   望枚積層した積層体表面に、導体ペーストによってパタ
   ーン形成されるとともに、導体焼結温度で焼失する有機
   フィルムを、上記パターンの形成面が上記積層体内部に
   向いた状態で表面に配置し、 熱間圧着，加圧しながら焼成して、上記有機シートに形
   成されていた導体パターンを上記積層体側に転写すると
   同時に、上記有機シートを焼失させることを特徴とする
   セラミック多層配線基板の製造方法。