JP2003040681A - 低温焼成セラミック基板の製造方法 - Google Patents
低温焼成セラミック基板の製造方法Info
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Abstract
両面のパターンの相対位置精度を向上させる。 【解決手段】 上下方向に貫通する貫通孔15を有する
低温焼成セラミックの生基板12を形成し、第1の拘束
用グリーンシート13aの裏面に、生基板12の表面に
転写するための表面導体パターン17と貫通孔15内に
露出させる印刷位置決めマーク14とを同時に印刷す
る。この第1の拘束用グリーンシート13aを生基板1
2の表面に積層した後、生基板12の裏面側から貫通孔
15内に露出する印刷位置決めマーク14をカメラ等で
視認して該印刷位置決めマーク14を位置決めの基準に
して該生基板12の裏面にパッド19等を印刷する。こ
の後、生基板12の裏面に第2の拘束用グリーンシート
13bを積層し、該生基板12を拘束焼成した後、焼成
基板の両面から拘束用グリーンシート13a,13bを
除去する。
Description
セラミック基板(以下「生基板」という)の両面に、該
生基板の焼結温度では焼結しない拘束用グリーンシート
を積層して拘束焼成する低温焼成セラミック基板の製造
方法に関するものである。
る際に、基板の面方向の焼成収縮を小さくして基板寸法
精度を向上させる焼成法として、拘束焼成法が開発され
ている。この拘束焼成法は、低温焼成セラミックの生基
板の両面に、低温焼成セラミックの焼結温度(800〜
1000℃)では焼結しない拘束用グリーンシート(一
般にはアルミナグリーンシートが用いられる)を積層
し、この状態で、生基板を加圧しながら又は加圧せず
に、800〜1000℃で焼成した後、焼成基板の両面
から拘束用グリーンシートの残存物をブラスト処理等で
取り除いて低温焼成セラミック基板を製造するものであ
る。
て、表裏両面に導体パターンを有する低温焼成セラミッ
ク多層基板を製造する場合は、最上層を除く各層のグリ
ーンシートの上面に内層パターンを印刷し、最上層のグ
リーンシートの上面に表面パターンを印刷した後、全層
のグリーンシートを積層して生基板を作製し、その後、
生基板の裏面(下面)に裏面パターンを印刷した後、該
生基板の両面に拘束用グリーンシートを積層して拘束焼
成するようにしている(同時焼成法)。或は、拘束焼成
後に、焼成基板の両面に後付けで導体パターンを印刷・
焼成する方法もある。
いずれの方法でも、裏面パターンを印刷する際に、表面
パターンの位置が基板の裏側に隠れて全く見えないた
め、表面パターンに対して裏面パターンの印刷位置を正
確に位置合わせすることができない。このため、拘束焼
成によって基板自体の寸法精度が良くなっても、表裏両
面の導体パターンの印刷ずれとグリーンシートの積層ず
れを合計したずれ分だけ、表裏両面の導体パターンの位
置が相対的にずれてしまう。その結果、当該基板を例え
ばBGAパッケージの基板として用いる場合、当該基板
を他の基板に面実装する際に、当該基板の裏面に印刷し
たパッド(裏面パターン)が他の基板の表面に印刷した
ランドに正確に位置合わせされているか否かを、当該基
板の上方からカメラ等で確認することができず、パッド
(裏面パターン)の位置ずれによって実装不良が発生す
ることがあった。
たものであり、従ってその目的は、拘束焼成する低温焼
成セラミック基板の表裏両面のパターンの相対位置精度
を向上できる低温焼成セラミック基板の製造方法を提供
することにある。
に、本発明の請求項1の低温焼成セラミック基板の製造
方法は、焼成前の低温焼成セラミック基板(以下「生基
板」という)の両面に、該生基板の焼結温度では焼結し
ない拘束用グリーンシートを積層して加圧しながら又は
加圧せずに拘束焼成し、拘束焼成後に該拘束用グリーン
シートの残存物を除去して低温焼成セラミック基板を製
造する方法であって、(1) 上下方向に貫通する貫通孔を
有する生基板を形成する工程と、(2) 第1の拘束用グリ
ーンシートの裏面に、前記生基板の表面に転写するため
の表面パターンと前記貫通孔内に露出させる印刷位置決
めマークとを同時に印刷する工程と、(3) 前記生基板の
表面に前記第1の拘束用グリーンシートを積層して、前
記表面パターンを該生基板の表面に密着させると共に、
前記印刷位置決めマークを前記貫通孔内に露出させる工
程と、(4) 前記生基板の裏面側から前記貫通孔内に露出
する前記印刷位置決めマークを視認して該印刷位置決め
マークを位置決めの基準にして該生基板の裏面に裏面パ
ターンを印刷する工程と、(5) 前記生基板の裏面に第2
の拘束用グリーンシートを積層する工程と、前記第1及
び第2の拘束用グリーンシートが積層された前記生基板
を拘束焼成する工程と、(6) 拘束焼成した基板の両面か
ら前記第1及び第2の拘束用グリーンシートの残存物を
除去する工程とを実行することで、表裏両面にパターン
を有する低温焼成セラミック基板を製造するようにした
ものである。
に印刷された第1の拘束用グリーンシートを低温焼成セ
ラミックの生基板の表面に積層すると、拘束焼成時に、
低温焼成セラミックの生基板に含まれるガラス成分が第
1の拘束用グリーンシートの裏面側の表面パターンを接
着する接着剤の役割を果たし、該表面パターンが該基板
の表面に接着(転写)される。そして、この第1の拘束
用グリーンシートの裏面には、印刷位置決めマークを表
面パターンと同時に印刷するため、印刷位置決めマーク
を表面パターンの位置に対して相対位置精度良く印刷す
ることができ、該印刷位置決めマークを表面パターンの
位置情報を表すマークとして用いることが可能となる。
印刷する際には、生基板の裏面側から該生基板の貫通孔
内に露出する印刷位置決めマークをカメラ等で視認して
該印刷位置決めマークを表面パターンの位置情報を表す
マークとして用いて、該生基板の裏面を表面パターン
(印刷位置決めマーク)に対して位置決めした状態で、
該生基板の裏面に裏面パターンを印刷することができ
る。これにより、裏面パターンを表面パターンの位置に
対して相対位置精度良く印刷することができる。
リーンシートの裏面に表面パターンと印刷位置決めマー
クを印刷する工程で、生基板の表面に転写するための実
装位置決めマークを同時に印刷するようにしても良い。
このようにすれば、焼成基板の表面に表面パターンと一
緒に転写される実装位置決めマークは、表面パターンや
印刷位置決めマークに対して位置ずれがなく、しかも、
印刷位置決めマークによって裏面パターンが表面パター
ンに対して相対位置精度良く位置決めされるため、実装
工程等で、基板表面の実装位置決めマークを裏面パター
ンの位置情報を表すマークとして用いることができる。
従って、実装工程等で、裏面パターンの位置決めが必要
な場合、基板の裏面側(下方)から裏面パターンをカメ
ラ等で視認しなくても、基板の表面側(上方)から基板
表面の実装位置決めマークを視認することで、裏面パタ
ーンの位置決めを精度良く行うことができる。
面に裏面パターンとしてパッドを印刷するようにしても
良い。このようにすれば、当該基板を他の基板に面実装
する際に、当該基板の裏面に印刷したパッド(裏面パタ
ーン)が他の基板の表面に印刷したランドに正確に位置
合わせされているか否かを、当該基板の表面側(上方)
からカメラ等で確認することができ、基板裏面のパッド
の位置ずれによる実装不良を未然に防止することができ
る。
る低温焼成セラミック多層基板の製造方法をを図面に基
づいて説明する。
低温焼成セラミックのグリーンシート11a〜11cを
積層圧着して形成した生基板12を焼成したものであ
り、焼成時には、生基板12の両面に拘束用グリーンシ
ート13a,13bを積層圧着して、800〜1000
℃で拘束焼成する。この際、第1の拘束用グリーンシー
ト13aの上から生基板12を加圧しながら焼成しても
良いし、加圧せずに焼成しても良い。
〜11cを形成する低温焼成セラミック材料は、例えば
CaO−SiO2 −Al2 O3 −B2 O3 系ガラス:5
0〜65重量%(好ましくは60重量%)とアルミナ:
50〜35重量%(好ましくは40重量%)との混合物
を用いると良い。この他、MgO−SiO2 −Al2O
3 −B2 O3 系ガラスとアルミナ粉末との混合物、Si
O2 −B2 O3 系ガラスとアルミナとの混合物、PbO
−SiO2 −B2 O3 系ガラスとアルミナとの混合物、
コージェライト系結晶化ガラス等の800〜1000℃
で焼成できる低温焼成セラミック材料を用いても良い。
低温焼成セラミックグリーンシート11a〜11cは、
上記低温焼成セラミック粉末に、バインダー(例えばア
クリル樹脂、ブチラール樹脂等)、溶剤(例えばトルエ
ン、キシレン、ブタノール等)及び可塑剤を配合して、
十分に撹拌混合してスラリーを作製し、このスラリーを
用いてドクターブレード法等でテープ成形したものであ
る。
bは、上記低温焼成セラミックの焼結温度(800〜1
000℃)では焼結しない高温焼結性セラミック粉末
(例えばアルミナ粉末)を用い、この高温焼結性セラミ
ック粉末に、バインダー(例えばアクリル樹脂、ブチラ
ール樹脂等)、溶剤(例えばトルエン、キシレン、ブタ
ノール等)及び可塑剤を配合して、十分に撹拌混合して
スラリーを作製し、このスラリーを用いてドクターブレ
ード法等でテープ成形したものである。
a〜11cの形成後、各低温焼成セラミックグリーンシ
ート11の所定位置に、パンチングマシーン等で層間接
続用のビアホール(図示せず)を打ち抜き加工し、更
に、この打ち抜き加工時に、各低温焼成セラミックグリ
ーンシート11a〜11cの所定位置に、後述する印刷
位置決めマーク14を露出させるための貫通孔15を複
数個(例えば2個)ずつ打ち抜き加工する。この貫通孔
15は、全層の低温焼成セラミックグリーンシート11
a〜11cで同じ位置に形成し、後述する積層工程で、
全層の低温焼成セラミックグリーンシート11a〜11
cを積層したときに、各層の貫通孔15が一直線に連続
するように形成する。尚、貫通孔15は、後述する裏面
パターン印刷工程で利用するだけで、最終的には不要と
なるため、低温焼成セラミックグリーンシート11a〜
11cのうちの製品基板とならない不要部分(最終的に
切除されるダミー部分)に貫通孔15を形成するように
すると良い。
程に進み、各層の低温焼成セラミックグリーンシート1
1a〜11cのビアホールに、Ag、Ag/Pd、A
u、Ag/Pt、Cu等の低融点金属の導体ペーストを
充填し、図1に示すように、最上層を除く各層の低温焼
成セラミックグリーンシート11b,11cの上面に
は、同種の低融点金属の導体ペーストを使用して内層導
体パターン16をスクリーン印刷する。
ック生基板12の表面(上面)に積層する第1の拘束用
グリーンシート12aの裏面(下面)には、該生基板1
2の表面に転写するための表面導体パターン17及び複
数個の実装位置決めマーク18と、貫通孔15内に露出
させる複数個の印刷位置決めマーク14とを上記低融点
金属の導体ペーストを使用して同時にスクリーン印刷す
る。この際、実装位置決めマーク18と印刷位置決めマ
ーク14の形状は、円形、四角形、十字形等、位置決め
マークとして利用可能な形状であれば、どの様な形状で
あっても良いが、印刷位置決めマーク14のサイズ(外
径寸法)は、生基板12の貫通孔15の内径寸法よりも
小さくして、後述する積層工程で、貫通孔15内に印刷
位置決めマーク14全体が露出するようになっている。
低温焼成セラミックグリーンシート11a〜11cを積
層し、これを、例えば80〜150℃、500〜250
0N/cm2 の条件で加熱圧着して生基板12を作製す
る。この後、図2に示すように、生基板12の表面(上
面)に第1の拘束用グリーンシート13aを積層し、こ
れを、例えば80〜150℃、500〜2500N/c
m2 の条件で加熱圧着する。これにより、第1の拘束用
グリーンシート13aの裏面(下面)の表面導体パター
ン17を生基板12の表面(上面)に密着させると共
に、印刷位置決めマーク14全体を貫通孔15内に露出
させる。
基板13の裏面側(下面側)から貫通孔15内に露出す
る印刷位置決めマーク14をカメラ(図示せず)等で視
認して該印刷位置決めマーク14を位置決めの基準にし
て該生基板13の裏面(下面)に裏面パターンとしてパ
ッド19を上記低融点金属の導体ペーストでスクリーン
印刷する(図3参照)。
裏面(下面)に第2の拘束用グリーンシート13bを積
層し、これを、例えば80〜150℃、500〜250
0N/cm2 の条件で加熱圧着する。この後は、次の2
通りの焼成法のいずれかで焼成する。
板12と拘束用グリーンシート13a,13bの圧着体
を加圧せずに低温焼成セラミック生基板12の焼結温度
である800〜1000℃で焼成する。
12と拘束用グリーンシート13a,13bとの圧着体
を、アルミナ等で形成した多孔質セッター板(図示せ
ず)間に挟み込んで、20〜200N/cm2 の圧力で
加圧しながら、低温焼成セラミック生基板12の焼結温
度である800〜1000℃で焼成する。
も、焼成時に低温焼成セラミック生基板12に含まれる
ガラス成分が第1の拘束用グリーンシート13aの裏面
側の表面導体パターン17と実装位置決めマーク18を
接着する接着剤の役割を果たし、該表面導体パターン1
7と実装位置決めマーク18が焼成基板の表面に接着
(転写)される。
面に積層された拘束用グリーンシート13a,13b
(アルミナ等の高温焼結性セラミック)は、1500℃
以上に加熱しないと焼結しないので、800〜1000
℃で焼成すれば、拘束用グリーンシート13a,13b
は未焼結のまま残される。但し、焼成の過程で、拘束用
グリーンシート13a,13b中のバインダー等の有機
物が熱分解して飛散してセラミック粉体として残る。
グリーンシート13a,13bの残存物(セラミック粉
体)をブラスト処理、バフ研磨等により除去する。この
状態では、図5に示すように、焼成基板に貫通孔15が
残されているが、この貫通孔15は、焼成基板のうちの
製品基板とならない不要部分(最終的に切除されるダミ
ー部分)に形成されているため、この不要部分を予め形
成されたブレーク溝(スナップライン)に沿って折り割
れば、図5に示すように、貫通孔15の無い低温焼成セ
ラミック多層基板が得られる。
を形成する、いわゆる多数個取りを行うようにしても良
く、この場合は、各製品基板毎に貫通孔15(印刷位置
決めマーク14)を形成する必要はなく、1枚の焼成基
板全体として、複数個(例えば2個)の貫通孔15(印
刷位置決めマーク14)を形成すれば良い。但し、多数
個取りの場合でも、実装工程等で用いる実装位置決めマ
ーク18は、各製品基板毎に形成する必要がある。
ラミック生基板12の表面に積層する第1の拘束用グリ
ーンシート13aの裏面には、該生基板12の表面に転
写するための表面導体パターン17と印刷位置決めマー
ク14とを同時に印刷するため、印刷位置決めマーク1
4を表面導体パターン17の位置に対して相対位置精度
良く印刷することができ、該印刷位置決めマーク14を
表面導体パターン17の位置情報を表すマークとして用
いることが可能となる。
は、第1の拘束用グリーンシート13aの裏面の印刷位
置決めマーク14を露出させる貫通孔15が形成されて
いるため、生基板12の裏面にパッド19(裏面パター
ン)を印刷する際には、生基板12の裏面側から該生基
板12の貫通孔15内に露出する印刷位置決めマーク1
4をカメラ等で視認して該印刷位置決めマーク14を表
面導体パターン17の位置情報を表すマークとして用い
て、該生基板12の裏面を表面導体パターン17(印刷
位置決めマーク14)に対して位置決めした状態で、該
生基板12の裏面にパッド19を印刷することができ
る。これにより、生基板12の裏面にパッド19を表面
導体パターン17の位置に対して相対位置精度良く印刷
することができる。
の裏面に表面導体パターン17と印刷位置決めマーク1
4を印刷する工程で、生基板12の表面に転写するため
の実装位置決めマーク18を同時に印刷するようにした
ので、焼成基板の表面に表面導体パターン17と一緒に
転写される実装位置決めマーク18は、表面導体パター
ン17や印刷位置決めマーク14に対して位置ずれがな
く、しかも、印刷位置決めマーク14によって基板裏面
のパッド19が表面導体パターン17に対して相対位置
精度良く位置決めされるため、実装工程等で、基板表面
の実装位置決めマーク18を基板裏面のパッド19の位
置情報を表すマークとして用いることができる。従っ
て、実装工程等で、基板裏面のパッド19を他の基板の
表面に印刷したランド(図示せず)に位置合わせする際
に、基板の裏面側(下方)から基板裏面のパッド19を
カメラ等で視認しなくても、基板の表面側(上方)から
基板表面の実装位置決めマーク18を視認することで、
基板裏面のパッド19を他の基板の表面のランドに精度
良く位置合わせすることができ、パッド19の位置ずれ
による実装不良を未然に防止することができる。
形成する裏面パターンとして、パッド19を印刷するよ
うにしたが、配線パターン等のパッド以外の導体パター
ンを印刷するようにしても良い。また、表面パターンと
裏面パターンは、導体パターンに限定されず、抵抗体ペ
ースト等、導体以外の材料のペーストで表面パターンと
裏面パターンの一部又は全部を印刷するようにしても良
い。導体以外の材料のペーストで表面パターンを印刷す
る場合は、印刷位置決めマーク14や実装位置決めマー
ク18を該表面パターンと一緒に導体以外の材料のペー
ストで印刷するようにすれば良い。
基板のうちの製品基板とならない不要部分をブレーク溝
(スナップライン)に沿って折り割ることで、貫通孔1
5の無い低温焼成セラミック多層基板を製造するように
したが、貫通孔15を残した低温焼成セラミック多層基
板を製造するようにしても良い。
置決めマーク18を形成したが、基板裏面にパッド以外
の裏面パターンを形成する場合は、実装位置決めマーク
18を形成しなくても良く、この場合でも、低温焼成セ
ラミック基板の表裏両面のパターンの相対位置精度を向
上できるという効果を得ることができる。
表面パターンの位置から裏面パターンの位置を判断する
ようにしても良く、この場合には、基板表面に実装位置
決めマーク18を形成する必要はない。その他、本発明
は、多層の低温焼成セラミックに限定されず、単層の低
温焼成セラミックの製造方法にも適用できる等、種々変
更して実施できる。
の請求項1によれば、低温焼成セラミック生基板の表面
に積層する第1の拘束用グリーンシートの裏面に、該生
基板の表面に転写するための表面パターンと該生基板の
貫通孔内に露出させる印刷位置決めマークとを同時に印
刷するようにしたので、該生基板の裏面に裏面パターン
を印刷する工程で、該生基板の裏面側から貫通孔内に露
出する印刷位置決めマークを視認して該印刷位置決めマ
ークを位置決めの基準にして該生基板の裏面に裏面パタ
ーンを表面パターンの位置に対して相対位置精度良く印
刷することができる。
ンシートの裏面に、表面パターンの他に、実装位置決め
マークも同時に印刷し、生基板12の表面に表面パター
ンと実装位置決めマークを転写するようにしたので、実
装工程等で、裏面パターンの位置決めが必要な場合、基
板の裏面側(下方)から裏面パターンをカメラ等で視認
しなくても、基板の表面側(上方)から基板表面の実装
位置決めマークを視認することで、裏面パターンの位置
決めを精度良く行うことができ、裏面パターンの位置決
めのための設備コストを低減しながら、裏面パターンの
位置決め精度を向上することができる。
パターンとしてパッドを印刷するようにしたので、当該
基板を他の基板に面実装する際に、基板裏面のパッドの
位置ずれによる実装不良を未然に防止することができ、
実装信頼性を向上することができる。
る縦断面図
用グリーンシートを積層した状態を示す縦断面図
刷した状態を示す縦断面図
用グリーンシートを積層した状態を示す縦断面図
トを除去した状態を示す縦断面図
ミー部分)をブレーク溝に沿って除去した状態を示す縦
断面図
ト、12…生基板、13a,13b…拘束用グリーンシ
ート、14…印刷位置決めマーク、15…貫通孔、16
…内層導体パターン、17…表面導体パターン(表面パ
ターン)、18…実装位置決めマーク、19…パッド
(裏面パターン)。
Claims (3)
- 【請求項1】 焼成前の低温焼成セラミック基板(以下
「生基板」という)の両面に、該生基板の焼結温度では
焼結しない拘束用グリーンシートを積層して加圧しなが
ら又は加圧せずに拘束焼成し、拘束焼成後に該拘束用グ
リーンシートの残存物を除去して低温焼成セラミック基
板を製造する方法において、 上下方向に貫通する貫通孔を有する前記生基板を形成す
る工程と、 第1の拘束用グリーンシートの裏面に、前記生基板の表
面に転写するための表面パターンと前記貫通孔内に露出
させる印刷位置決めマークとを同時に印刷する工程と、 前記生基板の表面に前記第1の拘束用グリーンシートを
積層して、前記表面パターンを該生基板の表面に密着さ
せると共に、前記印刷位置決めマークを前記貫通孔内に
露出させる工程と、 前記生基板の裏面側から前記貫通孔内に露出する前記印
刷位置決めマークを視認して該印刷位置決めマークを位
置決めの基準にして該生基板の裏面に裏面パターンを印
刷する工程と、 前記生基板の裏面に第2の拘束用グリーンシートを積層
する工程と、 前記第1及び第2の拘束用グリーンシートが積層された
前記生基板を拘束焼成する工程と、 拘束焼成した基板の両面から前記第1及び第2の拘束用
グリーンシートの残存物を除去して、表裏両面にパター
ンを有する低温焼成セラミック基板を製造する工程とを
含むことを特徴とする低温焼成セラミック基板の製造方
法。 - 【請求項2】 前記第1の拘束用グリーンシートの裏面
に前記表面パターンと前記印刷位置決めマークを印刷す
る工程で、前記生基板の表面に転写するための実装位置
決めマークを同時に印刷することを特徴とする請求項1
に記載の低温焼成セラミック基板の製造方法。 - 【請求項3】 前記生基板の裏面に前記裏面パターンと
してパッドを印刷することを特徴とする請求項1または
2に記載の低温焼成セラミック基板の製造方法。
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