JP2004210628A - 非対称に構成された誘電体層の拘束焼結方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】回路基板に向けた構造体の作製において、前駆体となる非対称な配置で構成される積層体を低温同時焼成した場合であっても、平坦な、歪みのない、収縮のない、高品質の焼成構造体を提供すること。
【解決手段】歪みのない非対称な低温同時焼成セラミック構造体の製造方法であって、少なくとも１層のガラス含有内部拘束テープと、少なくとも１層のガラス含有主テープとを積層して非対称な積層体を形成し、積層体の少なくとも１表面であって、積層された層の非対称が最大である位置に向かい合う表面上に剥離層を付着させてアセンブリを形成し、アセンブリを熱加工することによって、構造体のｘ、ｙ方向における収縮を相互作用で抑制することを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】歪みのない非対称な低温同時焼成セラミック構造体の製造方法であって、少なくとも１層のガラス含有内部拘束テープと、少なくとも１層のガラス含有主テープとを積層して非対称な積層体を形成し、積層体の少なくとも１表面であって、積層された層の非対称が最大である位置に向かい合う表面上に剥離層を付着させてアセンブリを形成し、アセンブリを熱加工することによって、構造体のｘ、ｙ方向における収縮を相互作用で抑制することを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層体のｚ軸において非対称な配置で構成されている、異なる化学的性質を有する誘電体テープからなる前駆体グリーン（未焼成）積層体から、平坦な、歪みのない、収縮のない、低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）体、複合体、モジュールまたはパッケージを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
相互接続回路基板またはパッケージは、電気的、機械的に相互接続された多数の極めて小さい回路素子から、電子回路またはサブシステムを物理的に実現したものである。多くの場合、これら各種多様の電子部品は組み合わせることが望ましく、それらの配置は、物理的には単一の小型パッケージ内に隔離されて互いに隣接して取付けられ、電気的にはそれらが互いに接続され、および／またはパッケージから延在する共通の結線に接続されるようにすることが望ましい。
【０００３】
一般に複雑な電子回路では、対応する絶縁誘電体テープ層によって分離された数層の導電体から回路を構成する必要がある。数層の導電体層は、それらを分離する誘電体層を介し、バイアフィルと呼ばれる導電性の通路によって相互接続されている。
【０００４】
セラミック系グリーンテープを使用して、低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）多層回路を作製することが開示されている（例えば、特許文献１を参照）。この同時焼成、自由焼結プロセスは、従来技術を超える多くの利点を提供した。しかし、より大きな回路が必要とされる場合、そのようなニーズを満足するには焼成による収縮が大きすぎることが分かった。現世代の表面実装部品において縮小されたサイズに対しては、収縮の許容誤差（収縮の再現性）が大きすぎて、６インチ×６インチ（１５２．４ｍｍ×１５２．４ｍｍ）の寸法よりもかなり大きいＬＴＣＣ積層体をきちんと製造することはできないことが分かった。今日、この上限は、新しい回路およびパッケージの各世代が発展するたびに、より大きな回路密度への要望により挑戦を受け続けている。これにより部品サイズが絶えず小さくなるため、導体ラインまたはスペースの縮小あるいはテープの微細化されたピッチ上のバイアの縮小などを含む幾何形状についても縮小されることになる。それらすべてについて、ＬＴＣＣ積層体の自由焼結が実用的に提供できる収縮許容誤差よりも、かなり小さな収縮許容誤差が必要である。
【０００５】
グリーンセラミック体の焼成中のＸ−Ｙ収縮を低減する方法が開示されている（例えば、特許文献２を参照）。この方法では、焼成中に多孔質になる剥離層をセラミック体の上に配置して集成体を形成し、その表面に垂直に圧力を加えながら集成体を焼成する。この方法をＬＴＣＣ多層回路の形成に用いると、圧力支援方法によってＸ−Ｙ収縮の低減が得られ、Ｓｔｅｉｎｂｅｒｇの方法を超える著しい利点を提供した。
【０００６】
改良された同時焼成ＬＴＣＣプロセスが開発され、開示されている（例えば、特許文献３を参照）。圧力支援のない焼結（ｐｒｅｓｓｕｒｅ−ｌｅｓｓ ａｓｓｉｓｔｅｄ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）の頭字語である、ＰＬＡＳと呼ばれるこのプロセスは、グリーンＬＴＣＣ積層体の２つの主外表面に、セラミック系剥離テープ層を配置している。これらの剥離テープが焼成プロセス中の収縮を調節する。このプロセスによれば回路特徴の焼成後の寸法が予測可能となるため、焼成による収縮許容誤差における著しい改良がなされる。剥離テープによる拘束焼結プロセス中は、剥離テープが、ｘ方向およびｙ方向で可能性のあるいかなる収縮であっても押さえ込み、抑制する役割を果たす。剥離テープ自体は、はっきりと確認できるほどの焼結を受けず、引き続き実施される回路作製操作の前に取り除かれる。
【０００７】
より最近の発明（例えば、米国特許出願第６０／３８５，６９７号を参照）では、一過性でない、除去できない、犠牲的でない、または剥離しない、内部自己拘束テープの使用が含まれるように、拘束焼結の教示が拡大されている。焼成された積層体は、最終的なセラミック体のバルク特性を規定する主要な（ｐｒｉｍａｒｙ）誘電体テープの層と、１つまたは複数の補助的な（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ）テープまたは自己拘束テープの層とを含む。後者の唯一の目的は、ｘ、ｙ方向において最終的に収縮がない状態となるように、主要なテープの焼結を拘束することである。このプロセスは、自己拘束プロセスと呼ばれ、頭字語ＳＣＰＬＡＳが適用される。このプロセスによって得られる収縮誤差は、剥離テープによる拘束焼結プロセスによって得られるものとほぼ同じである。自己拘束テープは、構造体内の戦略上重要な個所に配置され、同時焼成が完了した後、この構造体の一部として残る。自己拘束テープの配置には、ｚ軸における対称性を保持すること以外に制約はない。
【０００８】
【特許文献１】
米国特許第４，６５４，０９５号明細書
【０００９】
【特許文献２】
米国特許第５，０８５，７２０号明細書
【００１０】
【特許文献３】
米国特許第５，２５４，１９１号明細書
【００１１】
【特許文献４】
米国特許第４，５３６，５３５号明細書
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、回路設計者は完全に対称な配置のみを利用することができるが、このことは、ＬＴＣＣ技術の機能に対する著しい制約であることが分かった。このことは、性能、コスト、および形状の観点から、最適な回路構成を形成するための設計者の自由度を制約している。非対称な配置を用いる本発明の方法は、上述の制約を取り除くものである。本発明によれば、最高品質の回路機能を得るために、回路設計者が、テープ層の最適な数、最も相性の良い対をなす導電体、抵抗体、および誘電体材料を使用することに対して、より柔軟に対応することが可能となる。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、拘束焼結に関する上述の教示を拡大し、それぞれ異なる化学的性質を有する低ｋ誘電率テープ材料と高ｋ誘電率テープ材料との非対称な配置から得られる、大面積で反りのない、同時焼成ＬＴＣＣ構造体を生産するものである。本発明は、内部の、永久的な自己拘束テープと、外部の、除去可能な剥離拘束テープとの両方を組み合わせて使用するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
非対称な構造体は、従来の加工技術では同時焼成により平坦にすることができず、凹面に反る傾向がある。すなわち、積層体の２つの縁部が、最大非対称の面に垂直な方向で中心点よりも著しく高くなってしまう。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態では、図１に示すように、自己拘束機能と埋め込みコンデンサ（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）機能とを提供する内部拘束層（１０２）がＬＴＣＣアセンブリ内に形成される。
【００１６】
加工後の内部拘束層の特性によって、主テープ（１０１）のｘおよびｙ収縮を抑制する剛性の物理的形状が形成され、最終ＬＴＣＣアセンブリに機能特性が付与される。内部拘束テープは、主テープ層の焼結よりも前に設けられる。ダミーまたは犠牲層を用いて対称性のバランスをとることを必要とせずに、誘電体の化学的性質の違いによって同時焼成後の反りおよび永久的構造歪みを防ぐために、除去可能な非永久的剥離層（２０１）を、非対称が最大となる起点に完全に向かい合った外表面に貼り付ける。これにより、著しく非対称な構造体を平坦に焼成することができる。焼成後、剥離層は、通常のブラッシング法またはサンドブラスト法を用いて除去される。
【００１７】
一般に、通常のＬＴＣＣ主テープ（１０１）は、８５０℃付近の温度で加工される。通常の剥離層（２０１）を用いる場合、適切に機能させるには、この層を焼結してはならない、すなわち最終のＬＴＣＣ体の一部にしてはならない。それに反して、本発明で利用される内部拘束テープ（１０２）はガラスを含有し、このガラスは、流動し、焼きしまり、標準加工温度である８５０℃よりもはるかに低い温度で剛性になる。
【００１８】
この内部拘束テープは、最終のＬＴＣＣ体の一部となる。このことにより、内部拘束テープ材料に対する性能要求は著しく増大する。また、内部拘束テープの電気的特性（すなわち誘電率）も、テープを構成する材料の選択によって調整することが可能である。したがって、２以上の化学種の主テープを使用することにより、ＬＴＣＣ回路の一部の誘電体特性および他の電気的特性を局部的に調節することが可能となる。
【００１９】
一般に、主テープ（１０１）は、ＬＴＣＣアセンブリの大部分を占める主要なテープであり、得られる焼成アセンブリの機械的、電気的特性は主テープに由来する。ほとんどの場合、構造体中に存在する内部拘束テープは少数である。このことを効果的に利用して、アセンブリの誘電体特性および他の電気的特性の特徴を局部的に変化させることができる。しかし、最も大きい影響としては、ｘ、ｙ方向における収縮を拘束し実質的に収縮がない状態とすることにより物理的構造を調節することである。
【００２０】
本発明のアセンブリの加熱中に、内部拘束テープのガラス（高ｋ、一般に１０〜５０００の範囲である）は、主テープのガラス（低ｋ、一般に６から１０の範囲である）より早い段階で、その転移温度（ガラスが軟化し流動する温度）に到達し、十分に流動して、主テープが隣接する層の表面粒子を被覆する。内部拘束テープのガラスの結晶化温度はその転移温度に近い。そのため、転移温度に到着した後直ぐに結晶化が起こる。その結果、ガラスは硬くなり、その複合粘度（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ）は著しく上昇し、またはその再溶融温度は最初の同時焼成および／または引き続き実施される後焼成プロセスの最高焼成温度である８２５から８７５℃を超えるまでに上昇する。
【００２１】
結晶化は、ガラス充填テープの焼きしまりおよび流動期間の後にテープを剛性化し、剛体とする好ましい方法であるが、ガラスまたはガラス−フィラー混合物を用いて相不混和性（ｐｈａｓｅ ｉｍｍｉｓｃｉｂｉｌｉｔｙ）とする方法によってテープを効率的に剛性化し、剛体とすることも可能である。焼結開始から剛性化までのプロセスを、ＴＭＡ（熱機械的分析）を使用して、ガラスとフィラーとの組合せについて測定することができる。例えば、主テープのガラスは、ＴＭＡで測定した際に約７００℃以上の温度で寸法変化の開始を示すことが好ましい。拘束テープのガラスは、ＴＭＡで測定した際に主テープよりも約７５℃以上低い温度、好ましくは１００から１５０℃低い温度で寸法変化の開始を示すことが好ましい。
【００２２】
主テープの拘束効果によって、内部拘束テープのｘ、ｙ方向の収縮は、ゼロではないにせよ、確実に、非常に小さいものとなる。引き続き、温度を上昇させることによって、内部拘束テープは完全に焼結し、そのガラスは完全に結晶化する。適当なガラスは、一般に５０体積％を超えた場合に結晶相を発達させるので、フィラーの結晶含有量およびガラスからｉｎ ｓｉｔｕで形成される結晶の体積が累積されて支配的になると、内部拘束テープ体は剛性になる。次いで、主テープの転移温度に到達して流動が起こると、主テープは内部拘束テープとのそれまでの相互作用によって物理的にその位置に保持される。したがって、すでに焼結済みの内部拘束テープ層が拘束力となって、主テープは焼結の間拘束されｚ方向にしか収縮しない。アセンブリが完全に焼結され冷却された時、そのアセンブリは元の「グリーン」すなわち未焼成アセンブリと、ｘ、ｙ方向で同じ寸法を有することが分かる。アセンブリに使用された２つ以上の個別のテープからなる既に化学的に反応した無機成分の層は、様々な構成で交互に配置される。依然として観察できる境界は、異なる化学的性質を有するテープが互いに隣接して配置された場所だけである。
【００２３】
こうした技術革新は、剥離テープを有する側と反対となる表面上に導電体を同時焼成することを容易にするという利点を提供する。また、層の数が増加し、外部剥離テープの拘束効果が次第に低く感じられるようになることで外部拘束焼結構造体が直面する実質的な制約を軽減する。さらに、内部拘束テープの使用によって、テープ構造に、厳密な寸法の、収縮しないキャビティを形成することが可能となる。この拘束焼結技術によって、盲キャビティおよび貫通キャビティの両方を製造することができる。
【００２４】
ＬＴＣＣ回路メーカーの性能要求を満足させるために、熱加工時にグリーンテープアセンブリにおけるｘ、ｙ方向の収縮を拘束する単純なプロセスを超えて、さらなる材料の性能要因を考慮しなければならない。多くの層が積層されたグリーンテープ材料からなる６インチ×６インチ（１５２．４ｍｍ×１５２．４ｍｍ）以上のセラミック基板の製造に対応するには、内部拘束テープおよび主テープの両方の熱膨張係数は十分に接近していなければならない。このことに注意しなければ、炉焼成の降温時またはその後、焼成されたセラミックＬＴＣＣ体は応力によって割れる恐れがある。
【００２５】
ｘ、ｙ方向における拘束システムを適切にするには、主テープよりも前に内部拘束テープを剛体へと熱加工しなければならないので、別の設計因子が必要とされる。これは、内部拘束テープのガラス−フィラー材料を、温度が約５０〜１５０℃、好ましくは８０〜１５０℃低いところで、主テープより低い複合粘度になるように設計するべきであることを意味する。ただし、上記アセスメントは、４５０℃から８００℃の間で、昇温速度６〜８℃／分によるベルト炉（ｂｅｌｔ ｆｕｒｎａｃｅ）焼成プロファイルを基準としていることに注意すべきである。こうしたプロファイルは、ＬＴＣＣ回路基板の大量生産で高い処理量を達成するのに一般に用いられる。しかし、多段階ゾーンベルトまたはボックス炉における焼成プロファイルが、内部拘束テープの完全な焼きしまり、および／または結晶化、および剛性化を促進するための平坦域を提供する場合、より小さな温度差（例えば、＜５０℃）であっても効果がある。さらに、焼きしまりの間、それぞれのテープ界面における強度および結合を維持するために、内部拘束テープと主テープとの間に十分な混和性を提供すべきである。この混和性は、テープの配合、構成成分の物理的特徴、および熱加工条件による変化に影響される。内部拘束テープの電気的特性は、高周波数回路用途の性能要求についても満足しなければならない。
【００２６】
本発明の方法で用いられる剥離層は、固体有機高分子バインダーに分散した非金属粒子からなる。上記のように、剥離層の非金属粒子は、好ましくは８５０℃である通常の温度で焼成される主テープ層の無機バインダーよりも焼結速度が遅いことが好ましく、主テープ層の無機バインダーの濡れ角度および無機バインダーの粘度は、引き続き実施される焼成の間、剥離層へのガラスの浸透が５０μｍ以下となるものが好ましい。したがって、剥離層における無機固体成分の組成は、焼成中に焼結を受けない限り、および焼成される主テープ層中の無機バインダーの濡れ角度および粘度が剥離層への実質的浸透を妨げるのに好ましい範囲である限り、重要ではない。剥離層で使用される無機非金属固体は、主テープで使用されるものと同じであってもよいが、ムライト、石英、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＳｎＯ２、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、ＢＮおよびこれらの混合物が好ましい。さらに、軟化点が十分に高く、本発明にしたがって焼成を実施した時に焼結を受けなければ、ガラス状材料を使用することができる。
【００２７】
剥離層は、柔軟テープ、厚膜ペースト、スプレー、ディップ、ロールなどの形態で貼付することができる。層を貼付する形態にかかわらず、ＬＴＣＣアセンブリの表面にぴったり密着するように層を柔軟にして、剥離層／主テープ界面でのギャップ（割れ目）の大きさを低減かつ好ましくは最小化し、この界面での限界応力値を上昇させることが極めて重要である。一般に、テープとして貼付する場合には、未焼成の内部拘束層および主テープ層に適するバインダーポリマーと同じものが剥離層にも適当である。
【００２８】
本明細書で使用する用語「厚膜」および「厚膜ペースト」は、有機媒質中に微細固体が分散した分散液のことであり、ペーストの流動特性を有し、スクリーン印刷およびスプレー、ディップまたはロールコーティングに適したレオロジーを有する。通常、こうしたペーストの有機媒質は、液状バインダーポリマーおよび溶媒に溶解した様々な流動学的助剤からなる。これらすべては、焼成プロセス中に完全に熱分解される。こうしたペーストの性質は、抵抗性または導電性とすることができ、場合によっては、誘電性であってもよい。こうした組成物は、焼成中に焼結する機能的固体が必要であるかどうかに応じて、無機バインダーを含有しても、含有しなくてもよい。厚膜ペーストで用いられるタイプの通常の有機媒質は、内部拘束層にも適当である。適当な有機媒質材料のより詳細な議論は文献に見られる（例えば、特許文献４を参照）。
【００２９】
ポリマー分解生成物を放出する経路となる連続気孔を剥離層に確実に形成するために、剥離層内の個々の粒子間の放出気孔チャネル（ボイドまたは気孔構造）は十分な大きさを有する必要があり、かつ加熱中は開放されていなければならない。加熱中に気孔チャネルを開放しておくために、先に議論したように、剥離層材料の焼結速度は、焼成する主テープ層の焼結速度よりも遅くなければならない。剥離層の気孔構造は、層内の特徴的な粒子配列またはアセンブリによって決まる。層内における粒子の配列または充填は、いくつかの要因により影響を受ける。これらの要因には、固体の体積率、固体の粒子径、粒度分布、および形状、初期キャスティングにおける粒子の分散度、キャスティングの乾燥特性、層がディップで貼付されたか、スプレースラリー化で貼付されたか、そして層が如何に貼付されたか、などが含まれる。さらに、ポリマーマトリックスを含むテープ、スプレー、またはディップ層の気孔またはボイドの構造は、ポリマーが熱分解した後の層における構造とは異なるものであるのは、ほぼ間違いない。上記の状態を留意することにより、固形分約９０体積％のかさ密度まで粒子を充填することが可能である。一方、固形分約１０体積％のかさ密度の下限では、層のｘ、ｙ方向における圧縮応力性能の低下なしに、かつ層内へのガラスの著しい浸透なしに、十分に大きな気孔チャネルを形成することが可能である。適当な剥離層のより詳細な議論は、文献に見出すことができる。（例えば、特許文献３を参照）
【００３０】
内部拘束および主テープの成分および配合を以下に述べる。内部拘束テープ（１０２）のさらなる特徴は、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＺｒＳｉＯ４など、結晶性またはフィラー反応性ガラス組成を有するフィラーセラミック材料から構成されていることである。そのことにより、焼成中の流動、焼きしまり、および剛性化は、残りの主テープの層にも及ぶことになる。通常、拘束テープまたは主テープは、ガラスおよびフィラーとすることができるが、技術者は、２種以上のガラスまたは２種以上のフィラーを利用するように設計することもできる。熱加工中、主テープが内部拘束テープのｘ、ｙ方向における収縮を抑制する物理的作用は、一般的な主テープアセンブリの外部に貼付した剥離層によく似ている。ただし、本発明で用いられている用語「主テープ」および「内部拘束テープ」について、「主テープ」は、低温焼結／結晶化プロセス中、「内部拘束テープ」を拘束し、一方、既に焼結した「内部拘束テープ」は、より高い温度での焼成中、「主テープ」を拘束することを意味していることに留意されたい。しかし、非犠牲内部拘束テープとしての役割を果たす適当な材料の必要条件は異なるものである。材料の必要条件を以下に考察する。
【００３１】
主テープまたは内部拘束テープに使用できるガラスの具体例を表１に列挙した。内部拘束テープに見られる好ましいガラス組成は、６〜１３重量％のＢ２Ｏ３、２０〜２２重量％のＢａＯ、０．５〜１．５重量％のＬｉ２Ｏ、３．５〜４．５重量％のＰ２Ｏ５、２５〜３３重量％のＴｉＯ２、１〜６．５重量％のＣｓ２Ｏ、２９〜３２重量％のＮｄ２Ｏ３からなる組成範囲の酸化物成分を含む。より好ましいガラスの組成は、１１．８４重量％のＢ２Ｏ３、２１．１２重量％のＢａＯ、１．３１重量％のＬｉ２Ｏ、４．１４重量％のＰ２Ｏ５、２５．４４重量％のＴｉＯ２、６．１６重量％のＣｓ２Ｏ、２９．９９重量％のＮｄ２Ｏ３からなる。他の好ましいガラスは、１２〜１４重量％のＳｉＯ２、３〜６重量％のＺｒＯ２、２０〜２７重量％のＢ２Ｏ３、１２〜１５重量％のＢａＯ、３３〜３６重量％のＭｇＯ、１〜３重量％のＬｉ２Ｏ、３〜８重量％のＰ２Ｏ５、０〜２重量％のＣｓ２Ｏからなる組成範囲の酸化物成分を含む。好ましいガラスの組成は、１３．７７重量％のＳｉＯ２、４．７０重量％のＺｒＯ２、２６．１０重量％のＢ２Ｏ３、１４．０５重量％のＢａＯ、３５．０９重量％のＭｇＯ、１．９５重量％のＬｉ２Ｏ、４．３４重量％のＰ２Ｏ５からなる。
【００３２】
主テープに用いる好ましいガラスは、５２〜５４重量％のＳｉＯ２、１２．５〜１４．５重量％のＡｌ２Ｏ３、８〜９重量％のＢ２Ｏ３、１６〜１８重量％のＣａＯ、０．５〜５重量％のＭｇＯ、１．７〜２．５重量％のＮａ２Ｏ、０．２〜０．３重量％のＬｉ２Ｏ、０〜４重量％のＳｒＯ、１〜２重量％のＫ２Ｏからなる組成範囲の酸化物成分を含む。より好ましいガラスの組成は、５３．５０重量％のＳｉＯ２、１３．００重量％のＡｌ２Ｏ３、８．５０重量％のＢ２Ｏ３、１７．０重量％のＣａＯ、１．００重量％のＭｇＯ、２．２５重量％のＮａ２Ｏ、０．２５重量％のＬｉ２Ｏ、３．００重量％のＳｒＯ、１．５０重量％のＫ２Ｏからなる。
【００３３】
主テープまたは拘束テープでは、フリットのＤ５０（平均粒度（ｍｅｄｉａｎ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ））は、それだけに限らないが、好ましくは０．１から５．０ミル（２．５４から１２７ミクロン）の範囲であり、より好ましくは０．３から３．０ミル（７．６２から７６．２ミクロン）の範囲である。
【００３４】
本明細書に記載のガラスは、通常のガラス製造技術によって製造される。ガラスは、５００〜１０００グラムの量で調製された。通常は、成分は、ボトムローディング式の炉で計量され、所望の比率で混合され、加熱されて、白金合金るつぼ内で溶融物を形成する。当技術分野で周知のように、加熱は、最高温度（１４５０〜１６００℃）まで行われ、溶融物が完全に液体になり均質になるまで続ける。次いで、ガラス溶融物は、逆回転ステンレス鋼ローラで急冷されて、厚み１０〜２０ミル（０．２５４〜０．５０８ｍｍ）のガラス小板として形成される。次いで、得られたガラス小板を粉砕して、５０％体積分布を１〜５ミクロンに合わせたパウダーを形成した。次いで、このガラスパウダーをフィラーおよび有機媒質と配合して、実施例において詳述するテープをキャストした。表１に示すガラス組成は、（ガラス形成剤の多いものからガラス形成剤の少ないものまで）多種多様なガラス化学組成を表すものである。通常、ガラスを形成する酸化物は、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、およびＰ２Ｏ５など、化学配位数が高い、小さいサイズのイオンである。表に示した残りの酸化物は、ガラス改質剤および中間体とみなされる。
【００３５】
【表１】
【００３６】
Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＢａＴｉＯ３、またはこれらの混合物などのセラミックフィラーは、テープを形成するために用いられるキャスト可能な組成物に、固形分を基準として０〜５０重量％の量で加えることができる。フィラーの種類に応じて、焼成後、異なる結晶相の形成が予想される。フィラーは、誘電率および周波数領域にわたる損失を調節することができる。例えば、ＢａＴｉＯ３の添加は、誘電率を著しく上昇させることができる。
【００３７】
Ａｌ２Ｏ３は、ガラスと反応してＡｌ含有結晶相を形成するので、好ましいセラミックフィラーである。Ａｌ２Ｏ３は、高い機械的強度を付与し、有害な化学反応に対して不活性であるために非常に有効である。セラミックフィラーの他の機能は、焼成中の系全体のレオロジー的な調節である。セラミック粒子は、物理的なバリヤとして作用することによってガラスの流動を制約する。セラミック粒子はまた、ガラスの焼結を阻害することで、有機物のより優れた燃焼を助長する。他のフィラー、α−石英、ＣａＺｒＯ３、ムライト、コーディエライト、フォルステライト、ジルコン、ジルコニア、ＢａＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、ＭｇＴｉＯ３、ＳｉＯ２、非晶質シリカ、またはこれらの混合物を使用して、テープの性能および特徴を改質することができる。フィラーは、少なくとも双峰粒度分布を有し、粒度の大きいフィラーのＤ５０が１．５から２ミクロンの範囲にあり、粒度の小さいフィラーのＤ５０が０．３から０．８ミクロンの範囲であることが好ましい。
【００３８】
内部拘束および主テープ組成物の配合では、セラミック材料の量に対するガラスの量が重要である。フィラー範囲が２０〜４０重量％であることが、十分な焼きしまりを達成するのに望ましいと考えられる。フィラーの濃度が５０重量％を超えると、焼成後の構造体は十分焼きしまらず、多孔質になる。望ましいガラス／フィラー比の範囲内では、焼成中に液状のガラス相がフィラー材料で飽和状態となることが明らかである。
【００３９】
焼成時に、組成物のより高い焼きしまりを実現するには、無機固体の粒度が小さいことが重要である。詳細には、実質的にすべての粒子が、１５μｍを超えてはならず、好ましくは１０μｍを超えてはならない。これらの最大粒度の制約条件のもとで、ガラスおよびセラミックフィラーのいずれも、粒子の少なくとも５０％が、１μｍよりも大きく６μｍよりも小さいことが好ましい。
【００４０】
ガラスおよびセラミック無機固体が分散している有機媒質は、揮発性有機溶媒に溶解した高分子バインダー、および、任意選択で、可塑剤、離型剤、分散剤、剥離剤、消泡剤、安定剤、および湿潤剤などのその他に溶解させた材料からなる。
【００４１】
より優れた結合効率を得るために、全組成物を基準として９０重量％のガラスとセラミックフィラーとを含む固体に対して、少なくとも５重量％のポリマーバインダーを用いることが好ましい。しかし、３０重量％以下のポリマーバインダーおよび可塑剤などの他の低揮発性改質剤と、７０％以上の無機固体とを用いることがさらに好ましい。熱分解によって除去しなければならない有機物の量を低減し、焼成での完全な焼きしまりを促進する優れた粒子充填を得るためには、これらの制約内で、可能な限り最小量のバインダーおよびその他の低揮発性有機改質剤を用いることが望ましい。
【００４２】
従来、様々な高分子材料がグリーンテープ用のバインダーとして使用されている。例えば、ポリ（ビニルブチラール）、ポリ（酢酸ビニル）、ポリ（ビニルアルコール）、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルヒドロキシエチルセルロースなどのセルロース系ポリマー、アタクチックポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ（メチルシロキサン）、ポリ（メチルフェニルシロキサン）などのシリコンポリマー、ポリスチレン、ブタジエン／スチレンコポリマー、ポリスチレン、ポリ（ビニルピロリドン）、ポリアミド、高分子量ポリエーテル、エチレンオキシドとプロピレンオキシドのコポリマー、ポリアクリルアミド、ならびにポリアクリル酸ナトリウム、ポリ（アクリル酸低級アルキルエステル）、ポリ（メタクリル酸低級アルキルエステル）、およびアクリル酸低級アルキルエステルとメタクリル酸低級アルキルエステルとの様々なコポリマーやマルチポリマーなどの様々なアクリル系ポリマーである。メタクリル酸エチルとアクリル酸メチルとのコポリマー、ならびにアクリル酸エチル、メタクリル酸メチルおよびメタクリル酸のターポリマーは、スリップキャスティング材料用バインダーとして従来から使用されている。
【００４３】
１９８５年８月２０日発行の文献は、有機バインダーを開示している（例えば、特許文献４を参照）。これは、メタクリル酸Ｃ１−８アルキルエステル０〜１００重量％、アクリル酸Ｃ１−８アルキルエステル１００〜０重量％、およびエチレン性不飽和カルボン酸またはアミン０〜５重量％の相溶性マルチポリマー混合物である。上記ポリマーは、最少量で最大量の誘電性を示す固体と共に使用することができるので、本発明の誘電体組成物の製造に使用することが好ましい。
【００４４】
しばしば、高分子バインダーは、バインダーポリマーに対して少量の可塑剤も含有する。この可塑剤は、バインダーポリマーのガラス転移温度（Ｔｇ）を下げる役割を果たす。もちろん、可塑剤の選択は、主として、改質を必要とするポリマーによって決まるものである。様々なバインダー系で使用されている可塑剤には、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ブチルベンジル、リン酸アルキル、ポリアルキレングリコール、グリセロール、ポリ（エチレンオキシド）、ヒドロキシエチル化アルキルフェノール、ジアルキルジチオホスホネート、およびポリ（イソブチレン）がある。これらの中では、フタル酸ブチルベンジルが、比較的低濃度で有効に使用できるので、アクリルポリマー系で最も頻繁に使用される。
【００４５】
キャスティング溶液の溶媒成分は、ポリマーの完全な溶解と、大気圧において比較的低温の加熱で分散液から溶媒を蒸発できる比較的高い揮発性とが得られるように選択される。さらに、溶媒は、有機媒質に含まれる他のどんな添加物の沸点または分解温度より十分低い温度で沸騰しなければならない。したがって、大気圧での沸点が１５０℃より低い溶媒が最も頻繁に使用される。こうした溶媒には、アセトン、キシレン、メタノール、エタノール、イソプロパノール、メチルエチルケトン、酢酸エチル、１，１，１−トリクロロエタン、テトラクロロエチレン、酢酸アミル、２，２，４−トリエチルペンタンジオール−１，３−モノイソブチレート、トルエン、塩化メチレン、およびフルオロカーボンが含まれる。上記の個々の溶媒は、バインダーポリマーを完全に溶解しなくてもよいが、他の溶媒とブレンドされた際に十分に作用する。これは、当分野の技術の範囲内である。環境的に問題のあるクロロカーボンを使用することを避けるため、特に好ましい溶媒は酢酸エチルである。
【００４６】
溶媒およびポリマーに加えて、テープの割れを防止し、打抜き、印刷、および積層など、コートしたままのテープの取扱い特性の許容範囲を広くするために可塑剤が使用される。好ましい可塑剤は、Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ｃｏ．製のＢＥＮＺＯＦＬＥＸ（登録商標）４００であり、これは、ポリプロピレングリコールジベンゾエートである。
【００４７】
【実施例】
本発明の定量的実施例を表２に示す。表２の欄に示した厚みの値は、ＬＴＣＣ積層体に見られるテープの具体的な寸法を表す。表に見られる寸法は、決して本発明を限定するものではなく、実証の目的で実施形態を示すものである。表中の寸法は、未焼成を意味する「グリーン」の測定値であることに留意されたい。
【００４８】
実施例は、様々な積層体の（上記定義のような）構成に従って作製された（表２の寸法Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤを参照のこと）。本発明で使用される３種類のグリーンテープは、主テープ（１０１）（厚みは２０ミルを超えず、好ましくは１から１０ミル）、内部拘束テープ（１０２）（厚みは１０ミルを超えず、好ましくは１から３ミル）、および剥離テープ（２０１）（厚みは１０ミルを超えず、好ましくは１から５ミル）を含む。積層体の規定された構成に従って、選択されたテープは、コーナー位置決め孔を有する３インチ×３インチ（７６．２ｍｍ×７６．２ｍｍ）から６インチ×６インチ（１５２．４ｍｍ×１５２．４ｍｍ）以上のサイズのシートに打抜かれる。通常、これらのグリーンテープは、多層電子回路の誘電体材料または絶縁材料として使用される。多層回路の様々な層を接続するために、グリーンテープにバイアホールが形成される。通常、バイアホールの形成は機械的パンチングによって実施される。しかし、シャープな焦点のレーザを使用して、有機物質を蒸発させて、グリーンテープにバイアホールを形成することもできる。代表的なバイアホールのサイズは、０．００４インチ（０．１０１６ｍｍ）から０．２５インチ（６．３５ｍｍ）である。層間の相互接続は、バイアホールに厚膜の導電性組成物を充填することで形成される。通常、この組成物は、スクリーン印刷で塗布される。回路の各層は、導体トラックをスクリーン印刷することによって完成する。また、抵抗組成物または高誘電率組成物を選択された層に印刷して、抵抗型（ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）またはコンデンサ型（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ）の回路素子を形成することができる。さらに、多層コンデンサ分野で使用されるものに類似の、特別に配合された高誘電率グリーンテープを、多層回路の一部として組み込むことができる。
【００４９】
回路の各層が完成した後、個々の層を揃えて積層する。一軸拘束または静水圧プレス成形ダイを用いて層間の正確なアラインメントを確実なものにする。焼成は、標準の厚膜コンベアベルト炉またはボックス炉で、プログラムされた加熱サイクルを用いて行われる。またこの方法では、剥離テープは、非対称積層体構造の底層または最上層のみに用いられるので、最上部または底部導電体を拘束焼結構造の一部として同時焼成することができる。焼成後、ウェーハ洗浄、機械的バーニシング、またはサンドブラストの通常の手法を用いて、剥離テープを除去し、得られる積層体を洗浄する。次いで、パーツは、収縮および基板の反りについて評価した。
【００５０】
本明細書で使用する用語「焼成」とは、空気などの酸化環境で、集成体の層のすべての有機材料を熱分解する（焼き尽くす）のに十分な温度および時間で集成体を加熱して、この層のいかなるガラス、金属、または誘電体材料をも焼結させ、これによって積層体全体を焼きしめることを意味する。
【００５１】
当分野の技術者なら、積層ステップのそれぞれにおいて、バイアが隣接する機能層の適切な導電経路に正しく接続されるように、位置決めが正確でなければならないことを理解するであろう。
【００５２】
用語「機能層」とは、導電性、抵抗性、または容量性機能を有する、印刷されたグリーンテープを意味する。したがって、上記のように、通常のグリーンテープ層は、その上に１種または複数種の抵抗器回路、および／またはコンデンサ、ならびに導電性回路を印刷することができる。
【００５３】
表２の実施例５は、焼成後に達成できる構造の平坦性を実証する対称的な構成を説明する。測定された反りは、基板の対角線長さ１インチ（２５．４ｍｍ）当たり０．００３インチ（０．０７６２ｍｍ）未満であった。表２の実施例６は、剥離テープが存在しない非対称な条件を表す。激しい反り（対角線長さ１インチ（２５．４ｍｍ）当たり約０．０１０インチ（０．２５４ｍｍ））が得られたのは、こうした構造体をうまく同時焼成することが難しいことを実証するものである。
【００５４】
太字を用いたすべての条件では、基板の対角線長さ１インチ（２５．４ｍｍ）当たり０．００３インチ（０．０７６２ｍｍ）未満の反りを有する平坦なパーツが生成された。細字の条件では、この限度を超える反りが生じた。実施例１７は、積層体の両側に剥離テープを貼り付けた非対称な構成を表す。これは本特許の教示に反するものである。測定された反りは、基板の対角線長さ１インチ（２５．４ｍｍ）当たり０．０１５インチ（０．３８１ｍｍ）を超えていた。この実施例は、積層体の片側のみ、すなわち、非対称性が最大の層に向かい合って剥離テープを貼り付けることの重要性を実証する役割を果たす。
【００５５】
実施例で用いたテープ組成物は、揮発性溶媒中の微細な無機パウダーとバインダー、またはその混合物をボールミルで粉砕することによって調製された。積層、回路パターン化能力、テープ燃焼特性、および焼成ミクロ構造の発達を最適化するためには、下記の体積％配合の拘束および主テープ用スリップに有効であることが分かった。代表的なスリップ組成物の配合は、実用的な参考として重量パーセントでも示す。無機相では、比密度が、ガラスは４．５ｇ／ｃｃ、アルミナは４．０ｇ／ｃｃであるとみなされ、有機ビヒクルは、比密度が１．１ｇ／ｃｃであるとみなされる。アルミナに代えてガラスと酸化物を用いた場合、おそらく比密度がこの実施例で仮定したものと異なるので、それに応じて重量％組成が変化する。
【００５６】
典型的な主テープおよび内部拘束テープ組成：
【００５７】
上記の体積および重量％スリップ組成は、効果的なスリップのミリングおよびコーティングの性能を得るために、有機溶媒および／または溶媒ブレンドの所望の量に応じて変えてもよい。より具体的には、スリップ用の組成は、粘度を１０，０００センチポイズ未満に下げるために、十分な溶媒を含有しなければならない。通常の粘度範囲は、１，０００から４，０００センチポイズである。スリップ組成の一例を表３に示す。選択されるスリップ粘度に応じて、より高い粘度のスリップは、分散安定性を長期にわたって維持する（一般に数週間）。通常、コーティングしたままのテープにおいて、テープ成分の安定な分散が維持される。
【００５８】
表３
主テープスリップおよび内部拘束テープスリップの組成：
成分 重量％
アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルポリマー ４．６
フタル酸エステル型可塑剤 １．１
酢酸エチル／イソプロピルアルコール混合溶媒 ２０．４
ガラスパウダー ５０．７
アルミナパウダー ２３．２
【００５９】
実施例で用いたガラスは、電気加熱炉のＰｔ／Ｒｈるつぼ内で１，４５０〜１，６００℃で約１時間にわたり溶融した。ガラスは、予備ステップとして金属ローラで急冷し、次いでミリングによって粒度の微粉化を行った。ガラス粒子は、ミリングによって平均粒度５〜７ミクロンに調整された後、スリップとして配合された。スリップの加工で追加のミリングが用いられるので、最終の平均粒度は、通常、１〜３ミクロンの範囲である。
【００６０】
剥離層は、固体有機ポリマーバインダーに分散した非金属粒子からなるものであった。剥離テープ用のスリップ組成の一例を表４に示す。
【００６１】
表４
非永久剥離テープスリップの組成
成分 重量％
アクリルバインダー ６．８
フタル酸エステル型可塑剤 ２．０
酢酸エチル／イソプロパノール溶媒 ２８．７
アルミナパウダー ６２．５
【００６２】
（実施例１）
以下の材料を用いて積層体を作製した。
低ｋ主テープ、テープ１は、上の表３に記載の通りであり、ガラスパウダーは、５３．５重量％のＳｉＯ２、１３．０重量％のＡｌ２Ｏ３、８．５重量％のＢ２Ｏ３ 、１７．０重量％のＣａＯ、１．０重量％のＭｇＯ、２．２５重量％のＮａ２Ｏ、０．２５重量％のＬｉ２Ｏ３、１．５０重量％のＫ２Ｏ、および３．００重量％のＳｒＯからなる組成を有する６４体積パーセントのガラスと、３６体積パーセントのＡｌ２Ｏ３とを含む。グリーン厚みは、４．５ミル、すなわち１１４マイクロメートルであった。
【００６３】
高ｋ内部拘束テープ、テープ２は、上の表３に記載の通りであり、ガラスパウダーは、１１．８４重量％のＢ２Ｏ３、２１．１２重量％のＢａＯ、１．３１重量％のＬｉ２Ｏ、４．１４重量％のＰ２Ｏ５、２５．４４重量％のＴｉＯ２、６．１６重量％のＣｓＯ、および２９．９９重量％のＮｄ２Ｏ３からなる組成を有する６６．３体積％のガラスと、３３．７体積パーセントのＡｌ２Ｏ３とを含む。グリーン厚みは、２．０ミル、すなわち５１マイクロメートルであった。
【００６４】
非永久剥離テープ、テープ３は、表４に記載の通りである。グリーンテープ厚みは、５．０ミル、すなわち１２７マイクロメートルであった。
【００６５】
６インチ×６インチ（１５２．４ｍｍ×１５２．４ｍｍ）のシートを１０枚、テープ１のロールから切断した。６インチ×６インチ（１５２．４ｍｍ×１５２．４ｍｍ）のシートを２枚、テープ２のロールから切断した。６インチ×６インチ（１５２．４ｍｍ×１５２．４ｍｍ）のシートを１枚、テープ３のロールから切断した。
【００６６】
次いで、これらのシートを以下のように配置した。スタックの底部に、テープ１のシートを２枚、合計２２９マイクロメートルを配置した。その上に、テープ２のシートを２枚、合計１０２マイクロメートルを配置した。次いで、テープ１のシートを８枚、合計厚み９１４マイクロメートルを順番に配置した。この上に、厚み１２７マイクロメートルの剥離テープを１枚配置した。このスタックを、３０００ｐｓｉ（２１０ｋｇ／ｃｍ２）、７０℃で、一方向で５分間、次いで９０°回転した方向で５分間、一軸プレスを用いて積層した。
【００６７】
積層の後、パーツは、セッタ上に配置され、コンベア炉において空気環境で焼成された。温度は、室温から８５０℃まで昇温して１８分間保持し、次いで室温まで放置冷却した。この工程全体で、約３時間３０分かかった。
【００６８】
次いで、パーツは、ダイヤルゲージを用いて中心点のたわみを測定することによって反りを調べた。反りは、基板の中心点のたわみインチを、基板の一対角線（長さ）のインチ数で除したものである。この実施例のパーツは、基板対角線長さ１インチ（２５．４ｍｍ）当たり０．００３インチ（０．０７６２ｍｍ）未満であることが実証され、合格と判定された。通常の環境では、基板対角線長さ１インチ（２５．４ｍｍ）当たり０．００３インチ（０．０７６２ｍｍ）未満の反りを示すパーツは、合格と判定される。
【００６９】
（実施例２）
実施例１に記載のテープと同じ種類のテープを用いて、シートを６インチ×６インチ（１５２．４ｍｍ×１５２．４ｍｍ）に切断して、実施例１を繰り返した。
【００７０】
６インチ×６インチ（１５２．４ｍｍ×１５２．４ｍｍ）のシートを１０枚、テープ１のロールから切断した。６インチ×６インチ（１５２．４ｍｍ×１５２．４ｍｍ）のシートを５枚、テープ２のロールから切断した。６インチ×６インチ（１５２．４ｍｍ×１５２．４ｍｍ）のシートを１枚、テープ３のロールから切断した。
【００７１】
次いで、これらのシートを以下のように配置した。スタックの底部に、テープ１のシートを２枚、合計２２９マイクロメートルを配置した。その上に、テープ２のシートを５枚、合計２５４マイクロメートルを配置した。次いで、テープ１のシートを８枚、合計厚み９１４マイクロメートルを順番に配置した。この上に、最後に、厚み１２７マイクロメートルの剥離テープを１枚配置した。全体を揃え、次いで、３０００ｐｓｉ（２１０ｋｇ／ｃｍ２）、７０℃で、一方向で５分間、次いでこの方向から９０°回転した方向でさらに５分間、一軸プレスを用いて積層した。
【００７２】
積層の後、パーツは、セッタ上に配置され、コンベア炉において空気環境で焼成された。温度は、室温から８５０℃まで昇温して１８分間保持し、次いで室温まで放置冷却した。この工程全体で、約３時間３０分かかった。
【００７３】
次いで、パーツは、ダイヤルゲージを用いて中心点のたわみを測定することによって反りを調べた。反りは、基板の中心点のたわみインチを、基板の一対角線（長さ）のインチ数で除したものである。通常、基板対角線長さ１インチ（２５．４ｍｍ）当たり０．００３インチ（０．０７６２ｍｍ）未満の反りを示すパーツは、合格と判定される。この実施例のパーツは、基板対角線長さ１インチ（２５．４ｍｍ）当たり約０．００５インチ（０．１２７ｍｍ）であることが実証され、不合格と判定された。
【００７４】
（実施例３）
実施例１に記載のテープと同じ種類のテープを用いて、ただし、シートを３インチ×３インチ（７６．２ｍｍ×７６．２ｍｍ）の異なるサイズにして、実施例１を繰り返した。
【００７５】
３インチ×３インチ（７６．２ｍｍ×７６．２ｍｍ）のシートを６枚、テープ１のロールから切断した。３インチ×３インチ（７６．２ｍｍ×７６．２ｍｍ）のシートを３枚、テープ２のロールから切断した。３インチ×３インチ（７６．２ｍｍ×７６．２ｍｍ）のシートを１枚、テープ３のロールから切断した。
【００７６】
次いで、これらのシートを以下のように配置した。スタックの底部に、テープ１のシートを１枚、合計１１４マイクロメートルを配置した。その上に、テープ２のシートを３枚、合計１５４マイクロメートルを配置した。次いで、テープ１のシートを５枚、合計厚み５７２マイクロメートルを順番に配置した。この上に、最後に、厚み１２７マイクロメートルの剥離テープを１枚配置した。全体を揃え、次いで、３０００ｐｓｉ（２１０ｋｇ／ｃｍ２）、７０℃で、一方向で５分間、次いでこの方向から９０°回転した方向でさらに５分間、一軸プレスを用いて積層した。
【００７７】
積層の後、パーツは、セッタ上に配置され、コンベア炉において空気環境で焼成された。温度は、室温から８５０℃まで昇温して１８分間保持し、次いで室温まで放置冷却した。この工程全体で、約３時間３０分かかった。
【００７８】
次いで、パーツは、ダイヤルゲージを用いて中心点のたわみを測定することによって反りを調べた。反りは、基板の中心点のたわみインチを、基板の一対角線（長さ）のインチ数で除したものである。この実施例のパーツは、基板対角線長さ１インチ（２５．４ｍｍ）当たり０．００３インチ（０．０７６２ｍｍ）未満であることが実証され、合格と判定された。通常、基板対角線長さ１インチ（２５．４ｍｍ）当たり０．００３インチ（０．０７６２ｍｍ）未満の反りを示すパーツは、合格と判定される。
【００７９】
（実施例４）
実施例１に記載のテープと同じ種類のテープを用いて、ただし、シートを３インチ×３インチ（７６．２ｍｍ×７６．２ｍｍ）の異なるサイズにして、実施例１を繰り返した。
【００８０】
３インチ×３インチ（７６．２ｍｍ×７６．２ｍｍ）のシートを１２枚、テープ１のロールから切断した。３インチ×３インチ（７６．２ｍｍ×７６．２ｍｍ）のシートを２枚、テープ２のロールから切断した。３インチ×３インチ（７６．２ｍｍ×７６．２ｍｍ）のシートを１枚、テープ３のロールから切断した。
【００８１】
次いで、これらのシートを以下のように配置した。スタックの底部に、テープ１のシートを２枚、合計２２９マイクロメートルを配置した。その上に、テープ２のシートを２枚、合計１０２マイクロメートルを配置した。次いで、テープ１のシートを１０枚、合計厚み１，１４３マイクロメートルを順番に配置した。この上に、最後に、厚み１２７マイクロメートルの剥離テープを１枚配置した。全体を揃え、次いで、３０００ｐｓｉ（２１０ｋｇ／ｃｍ２）、７０℃で、一方向で５分間、次いでこの方向から９０°回転した方向でさらに５分間、一軸プレスを用いて積層した。
【００８２】
積層の後、パーツは、セッタ上に配置され、コンベア炉において空気環境で焼成された。温度は、室温から８５０℃まで昇温して１８分間保持し、次いで室温まで放置冷却した。この工程全体で、約３時間３０分かかった。
【００８３】
次いで、パーツは、ダイヤルゲージを用いて中心点のたわみを測定することによって反りを調べた。反りは、基板の中心点のたわみインチを、基板の一対角線（長さ）のインチ数で除したものである。この実施例のパーツは、基板対角線長さ１インチ（２５．４ｍｍ）当たり約０．００５インチ（０．１２７ｍｍ）であることが実証され、不合格と判定された。通常、基板対角線長さ１インチ（２５．４ｍｍ）当たり０．００３インチ（０．０７６２ｍｍ）未満の反りを示すパーツは、合格と判定される。
【００８４】
（実施例５から実施例１７）
実施例５から実施例１７については、実施例１〜４の説明と同じように実施した。これらの実施例は、テープ１、２および３の異なる組合せ（様々な厚み）を利用しており、得られた反りの値、合格または不合格については、表２に要約して示す。
【００８５】
【表２】
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、回路基板に向けた構造体の作製において、前駆体となる非対称な配置で構成される積層体を低温同時焼成した場合であっても、平坦な、歪みのない、収縮のない、高品質の焼成構造体を提供することが可能となる。そのことによって、従来の完全に対称な配置によって制限されていた回路基板設計の自由度が増加し、より最適な回路基板の構成を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の非対称な構造体の説明図である。
【符号の説明】
１０１ 主テープ
１０２ 内部拘束テープ
２０１ 剥離テープ
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層体のｚ軸において非対称な配置で構成されている、異なる化学的性質を有する誘電体テープからなる前駆体グリーン（未焼成）積層体から、平坦な、歪みのない、収縮のない、低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）体、複合体、モジュールまたはパッケージを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
相互接続回路基板またはパッケージは、電気的、機械的に相互接続された多数の極めて小さい回路素子から、電子回路またはサブシステムを物理的に実現したものである。多くの場合、これら各種多様の電子部品は組み合わせることが望ましく、それらの配置は、物理的には単一の小型パッケージ内に隔離されて互いに隣接して取付けられ、電気的にはそれらが互いに接続され、および／またはパッケージから延在する共通の結線に接続されるようにすることが望ましい。
【０００３】
一般に複雑な電子回路では、対応する絶縁誘電体テープ層によって分離された数層の導電体から回路を構成する必要がある。数層の導電体層は、それらを分離する誘電体層を介し、バイアフィルと呼ばれる導電性の通路によって相互接続されている。
【０００４】
セラミック系グリーンテープを使用して、低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）多層回路を作製することが開示されている（例えば、特許文献１を参照）。この同時焼成、自由焼結プロセスは、従来技術を超える多くの利点を提供した。しかし、より大きな回路が必要とされる場合、そのようなニーズを満足するには焼成による収縮が大きすぎることが分かった。現世代の表面実装部品において縮小されたサイズに対しては、収縮の許容誤差（収縮の再現性）が大きすぎて、６インチ×６インチ（１５２．４ｍｍ×１５２．４ｍｍ）の寸法よりもかなり大きいＬＴＣＣ積層体をきちんと製造することはできないことが分かった。今日、この上限は、新しい回路およびパッケージの各世代が発展するたびに、より大きな回路密度への要望により挑戦を受け続けている。これにより部品サイズが絶えず小さくなるため、導体ラインまたはスペースの縮小あるいはテープの微細化されたピッチ上のバイアの縮小などを含む幾何形状についても縮小されることになる。それらすべてについて、ＬＴＣＣ積層体の自由焼結が実用的に提供できる収縮許容誤差よりも、かなり小さな収縮許容誤差が必要である。
【０００５】
グリーンセラミック体の焼成中のＸ−Ｙ収縮を低減する方法が開示されている（例えば、特許文献２を参照）。この方法では、焼成中に多孔質になる剥離層をセラミック体の上に配置して集成体を形成し、その表面に垂直に圧力を加えながら集成体を焼成する。この方法をＬＴＣＣ多層回路の形成に用いると、圧力支援方法によってＸ−Ｙ収縮の低減が得られ、Ｓｔｅｉｎｂｅｒｇの方法を超える著しい利点を提供した。
【０００６】
改良された同時焼成ＬＴＣＣプロセスが開発され、開示されている（例えば、特許文献３を参照）。圧力支援のない焼結（ｐｒｅｓｓｕｒｅ−ｌｅｓｓ ａｓｓｉｓｔｅｄ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）の頭字語である、ＰＬＡＳと呼ばれるこのプロセスは、グリーンＬＴＣＣ積層体の２つの主外表面に、セラミック系剥離テープ層を配置している。これらの剥離テープが焼成プロセス中の収縮を調節する。このプロセスによれば回路特徴の焼成後の寸法が予測可能となるため、焼成による収縮許容誤差における著しい改良がなされる。剥離テープによる拘束焼結プロセス中は、剥離テープが、ｘ方向およびｙ方向で可能性のあるいかなる収縮であっても押さえ込み、抑制する役割を果たす。剥離テープ自体は、はっきりと確認できるほどの焼結を受けず、引き続き実施される回路作製操作の前に取り除かれる。
【０００７】
より最近の発明（例えば、米国特許出願第６０／３８５，６９７号を参照）では、一過性でない、除去できない、犠牲的でない、または剥離しない、内部自己拘束テープの使用が含まれるように、拘束焼結の教示が拡大されている。焼成された積層体は、最終的なセラミック体のバルク特性を規定する主要な（ｐｒｉｍａｒｙ）誘電体テープの層と、１つまたは複数の補助的な（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ）テープまたは自己拘束テープの層とを含む。後者の唯一の目的は、ｘ、ｙ方向において最終的に収縮がない状態となるように、主要なテープの焼結を拘束することである。このプロセスは、自己拘束プロセスと呼ばれ、頭字語ＳＣＰＬＡＳが適用される。このプロセスによって得られる収縮誤差は、剥離テープによる拘束焼結プロセスによって得られるものとほぼ同じである。自己拘束テープは、構造体内の戦略上重要な個所に配置され、同時焼成が完了した後、この構造体の一部として残る。自己拘束テープの配置には、ｚ軸における対称性を保持すること以外に制約はない。
【０００８】
【特許文献１】
米国特許第４，６５４，０９５号明細書
【０００９】
【特許文献２】
米国特許第５，０８５，７２０号明細書
【００１０】
【特許文献３】
米国特許第５，２５４，１９１号明細書
【００１１】
【特許文献４】
米国特許第４，５３６，５３５号明細書
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、回路設計者は完全に対称な配置のみを利用することができるが、このことは、ＬＴＣＣ技術の機能に対する著しい制約であることが分かった。このことは、性能、コスト、および形状の観点から、最適な回路構成を形成するための設計者の自由度を制約している。非対称な配置を用いる本発明の方法は、上述の制約を取り除くものである。本発明によれば、最高品質の回路機能を得るために、回路設計者が、テープ層の最適な数、最も相性の良い対をなす導電体、抵抗体、および誘電体材料を使用することに対して、より柔軟に対応することが可能となる。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、拘束焼結に関する上述の教示を拡大し、それぞれ異なる化学的性質を有する低ｋ誘電率テープ材料と高ｋ誘電率テープ材料との非対称な配置から得られる、大面積で反りのない、同時焼成ＬＴＣＣ構造体を生産するものである。本発明は、内部の、永久的な自己拘束テープと、外部の、除去可能な剥離拘束テープとの両方を組み合わせて使用するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
非対称な構造体は、従来の加工技術では同時焼成により平坦にすることができず、凹面に反る傾向がある。すなわち、積層体の２つの縁部が、最大非対称の面に垂直な方向で中心点よりも著しく高くなってしまう。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態では、図１に示すように、自己拘束機能と埋め込みコンデンサ（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）機能とを提供する内部拘束層（１０２）がＬＴＣＣアセンブリ内に形成される。
【００１６】
加工後の内部拘束層の特性によって、主テープ（１０１）のｘおよびｙ収縮を抑制する剛性の物理的形状が形成され、最終ＬＴＣＣアセンブリに機能特性が付与される。内部拘束テープは、主テープ層の焼結よりも前に設けられる。ダミーまたは犠牲層を用いて対称性のバランスをとることを必要とせずに、誘電体の化学的性質の違いによって同時焼成後の反りおよび永久的構造歪みを防ぐために、除去可能な非永久的剥離層（２０１）を、非対称が最大となる起点に完全に向かい合った外表面に貼り付ける。これにより、著しく非対称な構造体を平坦に焼成することができる。焼成後、剥離層は、通常のブラッシング法またはサンドブラスト法を用いて除去される。
【００１７】
一般に、通常のＬＴＣＣ主テープ（１０１）は、８５０℃付近の温度で加工される。通常の剥離層（２０１）を用いる場合、適切に機能させるには、この層を焼結してはならない、すなわち最終のＬＴＣＣ体の一部にしてはならない。それに反して、本発明で利用される内部拘束テープ（１０２）はガラスを含有し、このガラスは、流動し、焼きしまり、標準加工温度である８５０℃よりもはるかに低い温度で剛性になる。
【００１８】
この内部拘束テープは、最終のＬＴＣＣ体の一部となる。このことにより、内部拘束テープ材料に対する性能要求は著しく増大する。また、内部拘束テープの電気的特性（すなわち誘電率）も、テープを構成する材料の選択によって調整することが可能である。したがって、２以上の化学種の主テープを使用することにより、ＬＴＣＣ回路の一部の誘電体特性および他の電気的特性を局部的に調節することが可能となる。
【００１９】
一般に、主テープ（１０１）は、ＬＴＣＣアセンブリの大部分を占める主要なテープであり、得られる焼成アセンブリの機械的、電気的特性は主テープに由来する。ほとんどの場合、構造体中に存在する内部拘束テープは少数である。このことを効果的に利用して、アセンブリの誘電体特性および他の電気的特性の特徴を局部的に変化させることができる。しかし、最も大きい影響としては、ｘ、ｙ方向における収縮を拘束し実質的に収縮がない状態とすることにより物理的構造を調節することである。
【００２０】
本発明のアセンブリの加熱中に、内部拘束テープのガラス（高ｋ、一般に１０〜５０００の範囲である）は、主テープのガラス（低ｋ、一般に６から１０の範囲である）より早い段階で、その転移温度（ガラスが軟化し流動する温度）に到達し、十分に流動して、主テープが隣接する層の表面粒子を被覆する。内部拘束テープのガラスの結晶化温度はその転移温度に近い。そのため、転移温度に到着した後直ぐに結晶化が起こる。その結果、ガラスは硬くなり、その複合粘度（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ）は著しく上昇し、またはその再溶融温度は最初の同時焼成および／または引き続き実施される後焼成プロセスの最高焼成温度である８２５から８７５℃を超えるまでに上昇する。
【００２１】
結晶化は、ガラス充填テープの焼きしまりおよび流動期間の後にテープを剛性化し、剛体とする好ましい方法であるが、ガラスまたはガラス−フィラー混合物を用いて相不混和性（ｐｈａｓｅ ｉｍｍｉｓｃｉｂｉｌｉｔｙ）とする方法によってテープを効率的に剛性化し、剛体とすることも可能である。焼結開始から剛性化までのプロセスを、ＴＭＡ（熱機械的分析）を使用して、ガラスとフィラーとの組合せについて測定することができる。例えば、主テープのガラスは、ＴＭＡで測定した際に約７００℃以上の温度で寸法変化の開始を示すことが好ましい。拘束テープのガラスは、ＴＭＡで測定した際に主テープよりも約７５℃以上低い温度、好ましくは１００から１５０℃低い温度で寸法変化の開始を示すことが好ましい。
【００２２】
主テープの拘束効果によって、内部拘束テープのｘ、ｙ方向の収縮は、ゼロではないにせよ、確実に、非常に小さいものとなる。引き続き、温度を上昇させることによって、内部拘束テープは完全に焼結し、そのガラスは完全に結晶化する。適当なガラスは、一般に５０体積％を超えた場合に結晶相を発達させるので、フィラーの結晶含有量およびガラスからｉｎ ｓｉｔｕで形成される結晶の体積が累積されて支配的になると、内部拘束テープ体は剛性になる。次いで、主テープの転移温度に到達して流動が起こると、主テープは内部拘束テープとのそれまでの相互作用によって物理的にその位置に保持される。したがって、すでに焼結済みの内部拘束テープ層が拘束力となって、主テープは焼結の間拘束されｚ方向にしか収縮しない。アセンブリが完全に焼結され冷却された時、そのアセンブリは元の「グリーン」すなわち未焼成アセンブリと、ｘ、ｙ方向で同じ寸法を有することが分かる。アセンブリに使用された２つ以上の個別のテープからなる既に化学的に反応した無機成分の層は、様々な構成で交互に配置される。依然として観察できる境界は、異なる化学的性質を有するテープが互いに隣接して配置された場所だけである。
【００２３】
こうした技術革新は、剥離テープを有する側と反対となる表面上に導電体を同時焼成することを容易にするという利点を提供する。また、層の数が増加し、外部剥離テープの拘束効果が次第に低く感じられるようになることで外部拘束焼結構造体が直面する実質的な制約を軽減する。さらに、内部拘束テープの使用によって、テープ構造に、厳密な寸法の、収縮しないキャビティを形成することが可能となる。この拘束焼結技術によって、盲キャビティおよび貫通キャビティの両方を製造することができる。
【００２４】
ＬＴＣＣ回路メーカーの性能要求を満足させるために、熱加工時にグリーンテープアセンブリにおけるｘ、ｙ方向の収縮を拘束する単純なプロセスを超えて、さらなる材料の性能要因を考慮しなければならない。多くの層が積層されたグリーンテープ材料からなる６インチ×６インチ（１５２．４ｍｍ×１５２．４ｍｍ）以上のセラミック基板の製造に対応するには、内部拘束テープおよび主テープの両方の熱膨張係数は十分に接近していなければならない。このことに注意しなければ、炉焼成の降温時またはその後、焼成されたセラミックＬＴＣＣ体は応力によって割れる恐れがある。
【００２５】
ｘ、ｙ方向における拘束システムを適切にするには、主テープよりも前に内部拘束テープを剛体へと熱加工しなければならないので、別の設計因子が必要とされる。これは、内部拘束テープのガラス−フィラー材料を、温度が約５０〜１５０℃、好ましくは８０〜１５０℃低いところで、主テープより低い複合粘度になるように設計するべきであることを意味する。ただし、上記アセスメントは、４５０℃から８００℃の間で、昇温速度６〜８℃／分によるベルト炉（ｂｅｌｔ ｆｕｒｎａｃｅ）焼成プロファイルを基準としていることに注意すべきである。こうしたプロファイルは、ＬＴＣＣ回路基板の大量生産で高い処理量を達成するのに一般に用いられる。しかし、多段階ゾーンベルトまたはボックス炉における焼成プロファイルが、内部拘束テープの完全な焼きしまり、および／または結晶化、および剛性化を促進するための平坦域を提供する場合、より小さな温度差（例えば、＜５０℃）であっても効果がある。さらに、焼きしまりの間、それぞれのテープ界面における強度および結合を維持するために、内部拘束テープと主テープとの間に十分な混和性を提供すべきである。この混和性は、テープの配合、構成成分の物理的特徴、および熱加工条件による変化に影響される。内部拘束テープの電気的特性は、高周波数回路用途の性能要求についても満足しなければならない。
【００２６】
本発明の方法で用いられる剥離層は、固体有機高分子バインダーに分散した非金属粒子からなる。上記のように、剥離層の非金属粒子は、好ましくは８５０℃である通常の温度で焼成される主テープ層の無機バインダーよりも焼結速度が遅いことが好ましく、主テープ層の無機バインダーの濡れ角度および無機バインダーの粘度は、引き続き実施される焼成の間、剥離層へのガラスの浸透が５０μｍ以下となるものが好ましい。したがって、剥離層における無機固体成分の組成は、焼成中に焼結を受けない限り、および焼成される主テープ層中の無機バインダーの濡れ角度および粘度が剥離層への実質的浸透を妨げるのに好ましい範囲である限り、重要ではない。剥離層で使用される無機非金属固体は、主テープで使用されるものと同じであってもよいが、ムライト、石英、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＳｎＯ２、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、ＢＮおよびこれらの混合物が好ましい。さらに、軟化点が十分に高く、本発明にしたがって焼成を実施した時に焼結を受けなければ、ガラス状材料を使用することができる。
【００２７】
剥離層は、柔軟テープ、厚膜ペースト、スプレー、ディップ、ロールなどの形態で貼付することができる。層を貼付する形態にかかわらず、ＬＴＣＣアセンブリの表面にぴったり密着するように層を柔軟にして、剥離層／主テープ界面でのギャップ（割れ目）の大きさを低減かつ好ましくは最小化し、この界面での限界応力値を上昇させることが極めて重要である。一般に、テープとして貼付する場合には、未焼成の内部拘束層および主テープ層に適するバインダーポリマーと同じものが剥離層にも適当である。
【００２８】
本明細書で使用する用語「厚膜」および「厚膜ペースト」は、有機媒質中に微細固体が分散した分散液のことであり、ペーストの流動特性を有し、スクリーン印刷およびスプレー、ディップまたはロールコーティングに適したレオロジーを有する。通常、こうしたペーストの有機媒質は、液状バインダーポリマーおよび溶媒に溶解した様々な流動学的助剤からなる。これらすべては、焼成プロセス中に完全に熱分解される。こうしたペーストの性質は、抵抗性または導電性とすることができ、場合によっては、誘電性であってもよい。こうした組成物は、焼成中に焼結する機能的固体が必要であるかどうかに応じて、無機バインダーを含有しても、含有しなくてもよい。厚膜ペーストで用いられるタイプの通常の有機媒質は、内部拘束層にも適当である。適当な有機媒質材料のより詳細な議論は文献に見られる（例えば、特許文献４を参照）。
【００２９】
ポリマー分解生成物を放出する経路となる連続気孔を剥離層に確実に形成するために、剥離層内の個々の粒子間の放出気孔チャネル（ボイドまたは気孔構造）は十分な大きさを有する必要があり、かつ加熱中は開放されていなければならない。加熱中に気孔チャネルを開放しておくために、先に議論したように、剥離層材料の焼結速度は、焼成する主テープ層の焼結速度よりも遅くなければならない。剥離層の気孔構造は、層内の特徴的な粒子配列またはアセンブリによって決まる。層内における粒子の配列または充填は、いくつかの要因により影響を受ける。これらの要因には、固体の体積率、固体の粒子径、粒度分布、および形状、初期キャスティングにおける粒子の分散度、キャスティングの乾燥特性、層がディップで貼付されたか、スプレースラリー化で貼付されたか、そして層が如何に貼付されたか、などが含まれる。さらに、ポリマーマトリックスを含むテープ、スプレー、またはディップ層の気孔またはボイドの構造は、ポリマーが熱分解した後の層における構造とは異なるものであるのは、ほぼ間違いない。上記の状態を留意することにより、固形分約９０体積％のかさ密度まで粒子を充填することが可能である。一方、固形分約１０体積％のかさ密度の下限では、層のｘ、ｙ方向における圧縮応力性能の低下なしに、かつ層内へのガラスの著しい浸透なしに、十分に大きな気孔チャネルを形成することが可能である。適当な剥離層のより詳細な議論は、文献に見出すことができる。（例えば、特許文献３を参照）
【００３０】
内部拘束および主テープの成分および配合を以下に述べる。内部拘束テープ（１０２）のさらなる特徴は、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＺｒＳｉＯ４など、結晶性またはフィラー反応性ガラス組成を有するフィラーセラミック材料から構成されていることである。そのことにより、焼成中の流動、焼きしまり、および剛性化は、残りの主テープの層にも及ぶことになる。通常、拘束テープまたは主テープは、ガラスおよびフィラーとすることができるが、技術者は、２種以上のガラスまたは２種以上のフィラーを利用するように設計することもできる。熱加工中、主テープが内部拘束テープのｘ、ｙ方向における収縮を抑制する物理的作用は、一般的な主テープアセンブリの外部に貼付した剥離層によく似ている。ただし、本発明で用いられている用語「主テープ」および「内部拘束テープ」について、「主テープ」は、低温焼結／結晶化プロセス中、「内部拘束テープ」を拘束し、一方、既に焼結した「内部拘束テープ」は、より高い温度での焼成中、「主テープ」を拘束することを意味していることに留意されたい。しかし、非犠牲内部拘束テープとしての役割を果たす適当な材料の必要条件は異なるものである。材料の必要条件を以下に考察する。
【００３１】
主テープまたは内部拘束テープに使用できるガラスの具体例を表１に列挙した。内部拘束テープに見られる好ましいガラス組成は、６〜１３重量％のＢ２Ｏ３、２０〜２２重量％のＢａＯ、０．５〜１．５重量％のＬｉ２Ｏ、３．５〜４．５重量％のＰ２Ｏ５、２５〜３３重量％のＴｉＯ２、１〜６．５重量％のＣｓ２Ｏ、２９〜３２重量％のＮｄ２Ｏ３からなる組成範囲の酸化物成分を含む。より好ましいガラスの組成は、１１．８４重量％のＢ２Ｏ３、２１．１２重量％のＢａＯ、１．３１重量％のＬｉ２Ｏ、４．１４重量％のＰ２Ｏ５、２５．４４重量％のＴｉＯ２、６．１６重量％のＣｓ２Ｏ、２９．９９重量％のＮｄ２Ｏ３からなる。他の好ましいガラスは、１２〜１４重量％のＳｉＯ２、３〜６重量％のＺｒＯ２、２０〜２７重量％のＢ２Ｏ３、１２〜１５重量％のＢａＯ、３３〜３６重量％のＭｇＯ、１〜３重量％のＬｉ２Ｏ、３〜８重量％のＰ２Ｏ５、０〜２重量％のＣｓ２Ｏからなる組成範囲の酸化物成分を含む。好ましいガラスの組成は、１３．７７重量％のＳｉＯ２、４．７０重量％のＺｒＯ２、２６．１０重量％のＢ２Ｏ３、１４．０５重量％のＢａＯ、３５．０９重量％のＭｇＯ、１．９５重量％のＬｉ２Ｏ、４．３４重量％のＰ２Ｏ５からなる。
【００３２】
主テープに用いる好ましいガラスは、５２〜５４重量％のＳｉＯ２、１２．５〜１４．５重量％のＡｌ２Ｏ３、８〜９重量％のＢ２Ｏ３、１６〜１８重量％のＣａＯ、０．５〜５重量％のＭｇＯ、１．７〜２．５重量％のＮａ２Ｏ、０．２〜０．３重量％のＬｉ２Ｏ、０〜４重量％のＳｒＯ、１〜２重量％のＫ２Ｏからなる組成範囲の酸化物成分を含む。より好ましいガラスの組成は、５３．５０重量％のＳｉＯ２、１３．００重量％のＡｌ２Ｏ３、８．５０重量％のＢ２Ｏ３、１７．０重量％のＣａＯ、１．００重量％のＭｇＯ、２．２５重量％のＮａ２Ｏ、０．２５重量％のＬｉ２Ｏ、３．００重量％のＳｒＯ、１．５０重量％のＫ２Ｏからなる。
【００３３】
主テープまたは拘束テープでは、フリットのＤ５０（平均粒度（ｍｅｄｉａｎ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ））は、それだけに限らないが、好ましくは０．１から５．０ミル（２．５４から１２７ミクロン）の範囲であり、より好ましくは０．３から３．０ミル（７．６２から７６．２ミクロン）の範囲である。
【００３４】
本明細書に記載のガラスは、通常のガラス製造技術によって製造される。ガラスは、５００〜１０００グラムの量で調製された。通常は、成分は、ボトムローディング式の炉で計量され、所望の比率で混合され、加熱されて、白金合金るつぼ内で溶融物を形成する。当技術分野で周知のように、加熱は、最高温度（１４５０〜１６００℃）まで行われ、溶融物が完全に液体になり均質になるまで続ける。次いで、ガラス溶融物は、逆回転ステンレス鋼ローラで急冷されて、厚み１０〜２０ミル（０．２５４〜０．５０８ｍｍ）のガラス小板として形成される。次いで、得られたガラス小板を粉砕して、５０％体積分布を１〜５ミクロンに合わせたパウダーを形成した。次いで、このガラスパウダーをフィラーおよび有機媒質と配合して、実施例において詳述するテープをキャストした。表１に示すガラス組成は、（ガラス形成剤の多いものからガラス形成剤の少ないものまで）多種多様なガラス化学組成を表すものである。通常、ガラスを形成する酸化物は、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、およびＰ２Ｏ５など、化学配位数が高い、小さいサイズのイオンである。表に示した残りの酸化物は、ガラス改質剤および中間体とみなされる。
【００３５】
【表１】
Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＢａＴｉＯ３、またはこれらの混合物などのセラミックフィラーは、テープを形成するために用いられるキャスト可能な組成物に、固形分を基準として０〜５０重量％の量で加えることができる。フィラーの種類に応じて、焼成後、異なる結晶相の形成が予想される。フィラーは、誘電率および周波数領域にわたる損失を調節することができる。例えば、ＢａＴｉＯ３の添加は、誘電率を著しく上昇させることができる。
【００３７】
Ａｌ２Ｏ３は、ガラスと反応してＡｌ含有結晶相を形成するので、好ましいセラミックフィラーである。Ａｌ２Ｏ３は、高い機械的強度を付与し、有害な化学反応に対して不活性であるために非常に有効である。セラミックフィラーの他の機能は、焼成中の系全体のレオロジー的な調節である。セラミック粒子は、物理的なバリヤとして作用することによってガラスの流動を制約する。セラミック粒子はまた、ガラスの焼結を阻害することで、有機物のより優れた燃焼を助長する。他のフィラー、α−石英、ＣａＺｒＯ３、ムライト、コーディエライト、フォルステライト、ジルコン、ジルコニア、ＢａＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、ＭｇＴｉＯ３、ＳｉＯ２、非晶質シリカ、またはこれらの混合物を使用して、テープの性能および特徴を改質することができる。フィラーは、少なくとも双峰粒度分布を有し、粒度の大きいフィラーのＤ５０が１．５から２ミクロンの範囲にあり、粒度の小さいフィラーのＤ５０が０．３から０．８ミクロンの範囲であることが好ましい。
【００３８】
内部拘束および主テープ組成物の配合では、セラミック材料の量に対するガラスの量が重要である。フィラー範囲が２０〜４０重量％であることが、十分な焼きしまりを達成するのに望ましいと考えられる。フィラーの濃度が５０重量％を超えると、焼成後の構造体は十分焼きしまらず、多孔質になる。望ましいガラス／フィラー比の範囲内では、焼成中に液状のガラス相がフィラー材料で飽和状態となることが明らかである。
【００３９】
焼成時に、組成物のより高い焼きしまりを実現するには、無機固体の粒度が小さいことが重要である。詳細には、実質的にすべての粒子が、１５μｍを超えてはならず、好ましくは１０μｍを超えてはならない。これらの最大粒度の制約条件のもとで、ガラスおよびセラミックフィラーのいずれも、粒子の少なくとも５０％が、１μｍよりも大きく６μｍよりも小さいことが好ましい。
【００４０】
ガラスおよびセラミック無機固体が分散している有機媒質は、揮発性有機溶媒に溶解した高分子バインダー、および、任意選択で、可塑剤、離型剤、分散剤、剥離剤、消泡剤、安定剤、および湿潤剤などのその他に溶解させた材料からなる。
【００４１】
より優れた結合効率を得るために、全組成物を基準として９０重量％のガラスとセラミックフィラーとを含む固体に対して、少なくとも５重量％のポリマーバインダーを用いることが好ましい。しかし、３０重量％以下のポリマーバインダーおよび可塑剤などの他の低揮発性改質剤と、７０％以上の無機固体とを用いることがさらに好ましい。熱分解によって除去しなければならない有機物の量を低減し、焼成での完全な焼きしまりを促進する優れた粒子充填を得るためには、これらの制約内で、可能な限り最小量のバインダーおよびその他の低揮発性有機改質剤を用いることが望ましい。
【００４２】
従来、様々な高分子材料がグリーンテープ用のバインダーとして使用されている。例えば、ポリ（ビニルブチラール）、ポリ（酢酸ビニル）、ポリ（ビニルアルコール）、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルヒドロキシエチルセルロースなどのセルロース系ポリマー、アタクチックポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ（メチルシロキサン）、ポリ（メチルフェニルシロキサン）などのシリコンポリマー、ポリスチレン、ブタジエン／スチレンコポリマー、ポリスチレン、ポリ（ビニルピロリドン）、ポリアミド、高分子量ポリエーテル、エチレンオキシドとプロピレンオキシドのコポリマー、ポリアクリルアミド、ならびにポリアクリル酸ナトリウム、ポリ（アクリル酸低級アルキルエステル）、ポリ（メタクリル酸低級アルキルエステル）、およびアクリル酸低級アルキルエステルとメタクリル酸低級アルキルエステルとの様々なコポリマーやマルチポリマーなどの様々なアクリル系ポリマーである。メタクリル酸エチルとアクリル酸メチルとのコポリマー、ならびにアクリル酸エチル、メタクリル酸メチルおよびメタクリル酸のターポリマーは、スリップキャスティング材料用バインダーとして従来から使用されている。
【００４３】
１９８５年８月２０日発行の文献は、有機バインダーを開示している（例えば、特許文献４を参照）。これは、メタクリル酸Ｃ１−８アルキルエステル０〜１００重量％、アクリル酸Ｃ１−８アルキルエステル１００〜０重量％、およびエチレン性不飽和カルボン酸またはアミン０〜５重量％の相溶性マルチポリマー混合物である。上記ポリマーは、最少量で最大量の誘電性を示す固体と共に使用することができるので、本発明の誘電体組成物の製造に使用することが好ましい。
【００４４】
しばしば、高分子バインダーは、バインダーポリマーに対して少量の可塑剤も含有する。この可塑剤は、バインダーポリマーのガラス転移温度（Ｔｇ）を下げる役割を果たす。もちろん、可塑剤の選択は、主として、改質を必要とするポリマーによって決まるものである。様々なバインダー系で使用されている可塑剤には、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ブチルベンジル、リン酸アルキル、ポリアルキレングリコール、グリセロール、ポリ（エチレンオキシド）、ヒドロキシエチル化アルキルフェノール、ジアルキルジチオホスホネート、およびポリ（イソブチレン）がある。これらの中では、フタル酸ブチルベンジルが、比較的低濃度で有効に使用できるので、アクリルポリマー系で最も頻繁に使用される。
【００４５】
キャスティング溶液の溶媒成分は、ポリマーの完全な溶解と、大気圧において比較的低温の加熱で分散液から溶媒を蒸発できる比較的高い揮発性とが得られるように選択される。さらに、溶媒は、有機媒質に含まれる他のどんな添加物の沸点または分解温度より十分低い温度で沸騰しなければならない。したがって、大気圧での沸点が１５０℃より低い溶媒が最も頻繁に使用される。こうした溶媒には、アセトン、キシレン、メタノール、エタノール、イソプロパノール、メチルエチルケトン、酢酸エチル、１，１，１−トリクロロエタン、テトラクロロエチレン、酢酸アミル、２，２，４−トリエチルペンタンジオール−１，３−モノイソブチレート、トルエン、塩化メチレン、およびフルオロカーボンが含まれる。上記の個々の溶媒は、バインダーポリマーを完全に溶解しなくてもよいが、他の溶媒とブレンドされた際に十分に作用する。これは、当分野の技術の範囲内である。環境的に問題のあるクロロカーボンを使用することを避けるため、特に好ましい溶媒は酢酸エチルである。
【００４６】
溶媒およびポリマーに加えて、テープの割れを防止し、打抜き、印刷、および積層など、コートしたままのテープの取扱い特性の許容範囲を広くするために可塑剤が使用される。好ましい可塑剤は、Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ｃｏ．製のＢＥＮＺＯＦＬＥＸ（登録商標）４００であり、これは、ポリプロピレングリコールジベンゾエートである。
【００４７】
【実施例】
本発明の定量的実施例を表２に示す。表２の欄に示した厚みの値は、ＬＴＣＣ積層体に見られるテープの具体的な寸法を表す。表に見られる寸法は、決して本発明を限定するものではなく、実証の目的で実施形態を示すものである。表中の寸法は、未焼成を意味する「グリーン」の測定値であることに留意されたい。
【００４８】
実施例は、様々な積層体の（上記定義のような）構成に従って作製された（表２の寸法Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤを参照のこと）。本発明で使用される３種類のグリーンテープは、主テープ（１０１）（厚みは２０ミルを超えず、好ましくは１から１０ミル）、内部拘束テープ（１０２）（厚みは１０ミルを超えず、好ましくは１から３ミル）、および剥離テープ（２０１）（厚みは１０ミルを超えず、好ましくは１から５ミル）を含む。積層体の規定された構成に従って、選択されたテープは、コーナー位置決め孔を有する３インチ×３インチ（７６．２ｍｍ×７６．２ｍｍ）から６インチ×６インチ（１５２．４ｍｍ×１５２．４ｍｍ）以上のサイズのシートに打抜かれる。通常、これらのグリーンテープは、多層電子回路の誘電体材料または絶縁材料として使用される。多層回路の様々な層を接続するために、グリーンテープにバイアホールが形成される。通常、バイアホールの形成は機械的パンチングによって実施される。しかし、シャープな焦点のレーザを使用して、有機物質を蒸発させて、グリーンテープにバイアホールを形成することもできる。代表的なバイアホールのサイズは、０．００４インチ（０．１０１６ｍｍ）から０．２５インチ（６．３５ｍｍ）である。層間の相互接続は、バイアホールに厚膜の導電性組成物を充填することで形成される。通常、この組成物は、スクリーン印刷で塗布される。回路の各層は、導体トラックをスクリーン印刷することによって完成する。また、抵抗組成物または高誘電率組成物を選択された層に印刷して、抵抗型（ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）またはコンデンサ型（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ）の回路素子を形成することができる。さらに、多層コンデンサ分野で使用されるものに類似の、特別に配合された高誘電率グリーンテープを、多層回路の一部として組み込むことができる。
【００４９】
回路の各層が完成した後、個々の層を揃えて積層する。一軸拘束または静水圧プレス成形ダイを用いて層間の正確なアラインメントを確実なものにする。焼成は、標準の厚膜コンベアベルト炉またはボックス炉で、プログラムされた加熱サイクルを用いて行われる。またこの方法では、剥離テープは、非対称積層体構造の底層または最上層のみに用いられるので、最上部または底部導電体を拘束焼結構造の一部として同時焼成することができる。焼成後、ウェーハ洗浄、機械的バーニシング、またはサンドブラストの通常の手法を用いて、剥離テープを除去し、得られる積層体を洗浄する。次いで、パーツは、収縮および基板の反りについて評価した。
【００５０】
本明細書で使用する用語「焼成」とは、空気などの酸化環境で、集成体の層のすべての有機材料を熱分解する（焼き尽くす）のに十分な温度および時間で集成体を加熱して、この層のいかなるガラス、金属、または誘電体材料をも焼結させ、これによって積層体全体を焼きしめることを意味する。
【００５１】
当分野の技術者なら、積層ステップのそれぞれにおいて、バイアが隣接する機能層の適切な導電経路に正しく接続されるように、位置決めが正確でなければならないことを理解するであろう。
【００５２】
用語「機能層」とは、導電性、抵抗性、または容量性機能を有する、印刷されたグリーンテープを意味する。したがって、上記のように、通常のグリーンテープ層は、その上に１種または複数種の抵抗器回路、および／またはコンデンサ、ならびに導電性回路を印刷することができる。
【００５３】
表２の実施例５は、焼成後に達成できる構造の平坦性を実証する対称的な構成を説明する。測定された反りは、基板の対角線長さ１インチ（２５．４ｍｍ）当たり０．００３インチ（０．０７６２ｍｍ）未満であった。表２の実施例６は、剥離テープが存在しない非対称な条件を表す。激しい反り（対角線長さ１インチ（２５．４ｍｍ）当たり約０．０１０インチ（０．２５４ｍｍ））が得られたのは、こうした構造体をうまく同時焼成することが難しいことを実証するものである。
【００５４】
太字を用いたすべての条件では、基板の対角線長さ１インチ（２５．４ｍｍ）当たり０．００３インチ（０．０７６２ｍｍ）未満の反りを有する平坦なパーツが生成された。細字の条件では、この限度を超える反りが生じた。実施例１７は、積層体の両側に剥離テープを貼り付けた非対称な構成を表す。これは本特許の教示に反するものである。測定された反りは、基板の対角線長さ１インチ（２５．４ｍｍ）当たり０．０１５インチ（０．３８１ｍｍ）を超えていた。この実施例は、積層体の片側のみ、すなわち、非対称性が最大の層に向かい合って剥離テープを貼り付けることの重要性を実証する役割を果たす。
【００５５】
実施例で用いたテープ組成物は、揮発性溶媒中の微細な無機パウダーとバインダー、またはその混合物をボールミルで粉砕することによって調製された。積層、回路パターン化能力、テープ燃焼特性、および焼成ミクロ構造の発達を最適化するためには、下記の体積％配合の拘束および主テープ用スリップに有効であることが分かった。代表的なスリップ組成物の配合は、実用的な参考として重量パーセントでも示す。無機相では、比密度が、ガラスは４．５ｇ／ｃｃ、アルミナは４．０ｇ／ｃｃであるとみなされ、有機ビヒクルは、比密度が１．１ｇ／ｃｃであるとみなされる。アルミナに代えてガラスと酸化物を用いた場合、おそらく比密度がこの実施例で仮定したものと異なるので、それに応じて重量％組成が変化する。
【００５６】
典型的な主テープおよび内部拘束テープ組成：
上記の体積および重量％スリップ組成は、効果的なスリップのミリングおよびコーティングの性能を得るために、有機溶媒および／または溶媒ブレンドの所望の量に応じて変えてもよい。より具体的には、スリップ用の組成は、粘度を１０，０００センチポイズ未満に下げるために、十分な溶媒を含有しなければならない。通常の粘度範囲は、１，０００から４，０００センチポイズである。スリップ組成の一例を表３に示す。選択されるスリップ粘度に応じて、より高い粘度のスリップは、分散安定性を長期にわたって維持する（一般に数週間）。通常、コーティングしたままのテープにおいて、テープ成分の安定な分散が維持される。
【００５８】
表３
主テープスリップおよび内部拘束テープスリップの組成：
成分 重量％
アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルポリマー ４．６
フタル酸エステル型可塑剤 １．１
酢酸エチル／イソプロピルアルコール混合溶媒 ２０．４
ガラスパウダー ５０．７
アルミナパウダー ２３．２
【００５９】
実施例で用いたガラスは、電気加熱炉のＰｔ／Ｒｈるつぼ内で１，４５０〜１，６００℃で約１時間にわたり溶融した。ガラスは、予備ステップとして金属ローラで急冷し、次いでミリングによって粒度の微粉化を行った。ガラス粒子は、ミリングによって平均粒度５〜７ミクロンに調整された後、スリップとして配合された。スリップの加工で追加のミリングが用いられるので、最終の平均粒度は、通常、１〜３ミクロンの範囲である。
【００６０】
剥離層は、固体有機ポリマーバインダーに分散した非金属粒子からなるものであった。剥離テープ用のスリップ組成の一例を表４に示す。
【００６１】
表４
非永久剥離テープスリップの組成
成分 重量％
アクリルバインダー ６．８
フタル酸エステル型可塑剤 ２．０
酢酸エチル／イソプロパノール溶媒 ２８．７
アルミナパウダー ６２．５
【００６２】
（実施例１）
以下の材料を用いて積層体を作製した。
低ｋ主テープ、テープ１は、上の表３に記載の通りであり、ガラスパウダーは、５３．５重量％のＳｉＯ２、１３．０重量％のＡｌ２Ｏ３、８．５重量％のＢ２Ｏ３ 、１７．０重量％のＣａＯ、１．０重量％のＭｇＯ、２．２５重量％のＮａ２Ｏ、０．２５重量％のＬｉ２Ｏ３、１．５０重量％のＫ２Ｏ、および３．００重量％のＳｒＯからなる組成を有する６４体積パーセントのガラスと、３６体積パーセントのＡｌ２Ｏ３とを含む。グリーン厚みは、４．５ミル、すなわち１１４マイクロメートルであった。
【００６３】
高ｋ内部拘束テープ、テープ２は、上の表３に記載の通りであり、ガラスパウダーは、１１．８４重量％のＢ２Ｏ３、２１．１２重量％のＢａＯ、１．３１重量％のＬｉ２Ｏ、４．１４重量％のＰ２Ｏ５、２５．４４重量％のＴｉＯ２、６．１６重量％のＣｓＯ、および２９．９９重量％のＮｄ２Ｏ３からなる組成を有する６６．３体積％のガラスと、３３．７体積パーセントのＡｌ２Ｏ３とを含む。グリーン厚みは、２．０ミル、すなわち５１マイクロメートルであった。
【００６４】
非永久剥離テープ、テープ３は、表４に記載の通りである。グリーンテープ厚みは、５．０ミル、すなわち１２７マイクロメートルであった。
【００６５】
６インチ×６インチ（１５２．４ｍｍ×１５２．４ｍｍ）のシートを１０枚、テープ１のロールから切断した。６インチ×６インチ（１５２．４ｍｍ×１５２．４ｍｍ）のシートを２枚、テープ２のロールから切断した。６インチ×６インチ（１５２．４ｍｍ×１５２．４ｍｍ）のシートを１枚、テープ３のロールから切断した。
【００６６】
次いで、これらのシートを以下のように配置した。スタックの底部に、テープ１のシートを２枚、合計２２９マイクロメートルを配置した。その上に、テープ２のシートを２枚、合計１０２マイクロメートルを配置した。次いで、テープ１のシートを８枚、合計厚み９１４マイクロメートルを順番に配置した。この上に、厚み１２７マイクロメートルの剥離テープを１枚配置した。このスタックを、３０００ｐｓｉ（２１０ｋｇ／ｃｍ２）、７０℃で、一方向で５分間、次いで９０°回転した方向で５分間、一軸プレスを用いて積層した。
【００６７】
積層の後、パーツは、セッタ上に配置され、コンベア炉において空気環境で焼成された。温度は、室温から８５０℃まで昇温して１８分間保持し、次いで室温まで放置冷却した。この工程全体で、約３時間３０分かかった。
【００６８】
次いで、パーツは、ダイヤルゲージを用いて中心点のたわみを測定することによって反りを調べた。反りは、基板の中心点のたわみインチを、基板の一対角線（長さ）のインチ数で除したものである。この実施例のパーツは、基板対角線長さ１インチ（２５．４ｍｍ）当たり０．００３インチ（０．０７６２ｍｍ）未満であることが実証され、合格と判定された。通常の環境では、基板対角線長さ１インチ（２５．４ｍｍ）当たり０．００３インチ（０．０７６２ｍｍ）未満の反りを示すパーツは、合格と判定される。
【００６９】
（実施例２）
実施例１に記載のテープと同じ種類のテープを用いて、シートを６インチ×６インチ（１５２．４ｍｍ×１５２．４ｍｍ）に切断して、実施例１を繰り返した。
【００７０】
６インチ×６インチ（１５２．４ｍｍ×１５２．４ｍｍ）のシートを１０枚、テープ１のロールから切断した。６インチ×６インチ（１５２．４ｍｍ×１５２．４ｍｍ）のシートを５枚、テープ２のロールから切断した。６インチ×６インチ（１５２．４ｍｍ×１５２．４ｍｍ）のシートを１枚、テープ３のロールから切断した。
【００７１】
次いで、これらのシートを以下のように配置した。スタックの底部に、テープ１のシートを２枚、合計２２９マイクロメートルを配置した。その上に、テープ２のシートを５枚、合計２５４マイクロメートルを配置した。次いで、テープ１のシートを８枚、合計厚み９１４マイクロメートルを順番に配置した。この上に、最後に、厚み１２７マイクロメートルの剥離テープを１枚配置した。全体を揃え、次いで、３０００ｐｓｉ（２１０ｋｇ／ｃｍ２）、７０℃で、一方向で５分間、次いでこの方向から９０°回転した方向でさらに５分間、一軸プレスを用いて積層した。
【００７２】
積層の後、パーツは、セッタ上に配置され、コンベア炉において空気環境で焼成された。温度は、室温から８５０℃まで昇温して１８分間保持し、次いで室温まで放置冷却した。この工程全体で、約３時間３０分かかった。
【００７３】
次いで、パーツは、ダイヤルゲージを用いて中心点のたわみを測定することによって反りを調べた。反りは、基板の中心点のたわみインチを、基板の一対角線（長さ）のインチ数で除したものである。通常、基板対角線長さ１インチ（２５．４ｍｍ）当たり０．００３インチ（０．０７６２ｍｍ）未満の反りを示すパーツは、合格と判定される。この実施例のパーツは、基板対角線長さ１インチ（２５．４ｍｍ）当たり約０．００５インチ（０．１２７ｍｍ）であることが実証され、不合格と判定された。
【００７４】
（実施例３）
実施例１に記載のテープと同じ種類のテープを用いて、ただし、シートを３インチ×３インチ（７６．２ｍｍ×７６．２ｍｍ）の異なるサイズにして、実施例１を繰り返した。
【００７５】
３インチ×３インチ（７６．２ｍｍ×７６．２ｍｍ）のシートを６枚、テープ１のロールから切断した。３インチ×３インチ（７６．２ｍｍ×７６．２ｍｍ）のシートを３枚、テープ２のロールから切断した。３インチ×３インチ（７６．２ｍｍ×７６．２ｍｍ）のシートを１枚、テープ３のロールから切断した。
【００７６】
次いで、これらのシートを以下のように配置した。スタックの底部に、テープ１のシートを１枚、合計１１４マイクロメートルを配置した。その上に、テープ２のシートを３枚、合計１５４マイクロメートルを配置した。次いで、テープ１のシートを５枚、合計厚み５７２マイクロメートルを順番に配置した。この上に、最後に、厚み１２７マイクロメートルの剥離テープを１枚配置した。全体を揃え、次いで、３０００ｐｓｉ（２１０ｋｇ／ｃｍ２）、７０℃で、一方向で５分間、次いでこの方向から９０°回転した方向でさらに５分間、一軸プレスを用いて積層した。
【００７７】
積層の後、パーツは、セッタ上に配置され、コンベア炉において空気環境で焼成された。温度は、室温から８５０℃まで昇温して１８分間保持し、次いで室温まで放置冷却した。この工程全体で、約３時間３０分かかった。
【００７８】
次いで、パーツは、ダイヤルゲージを用いて中心点のたわみを測定することによって反りを調べた。反りは、基板の中心点のたわみインチを、基板の一対角線（長さ）のインチ数で除したものである。この実施例のパーツは、基板対角線長さ１インチ（２５．４ｍｍ）当たり０．００３インチ（０．０７６２ｍｍ）未満であることが実証され、合格と判定された。通常、基板対角線長さ１インチ（２５．４ｍｍ）当たり０．００３インチ（０．０７６２ｍｍ）未満の反りを示すパーツは、合格と判定される。
【００７９】
（実施例４）
実施例１に記載のテープと同じ種類のテープを用いて、ただし、シートを３インチ×３インチ（７６．２ｍｍ×７６．２ｍｍ）の異なるサイズにして、実施例１を繰り返した。
【００８０】
３インチ×３インチ（７６．２ｍｍ×７６．２ｍｍ）のシートを１２枚、テープ１のロールから切断した。３インチ×３インチ（７６．２ｍｍ×７６．２ｍｍ）のシートを２枚、テープ２のロールから切断した。３インチ×３インチ（７６．２ｍｍ×７６．２ｍｍ）のシートを１枚、テープ３のロールから切断した。
【００８１】
次いで、これらのシートを以下のように配置した。スタックの底部に、テープ１のシートを２枚、合計２２９マイクロメートルを配置した。その上に、テープ２のシートを２枚、合計１０２マイクロメートルを配置した。次いで、テープ１のシートを１０枚、合計厚み１，１４３マイクロメートルを順番に配置した。この上に、最後に、厚み１２７マイクロメートルの剥離テープを１枚配置した。全体を揃え、次いで、３０００ｐｓｉ（２１０ｋｇ／ｃｍ２）、７０℃で、一方向で５分間、次いでこの方向から９０°回転した方向でさらに５分間、一軸プレスを用いて積層した。
【００８２】
積層の後、パーツは、セッタ上に配置され、コンベア炉において空気環境で焼成された。温度は、室温から８５０℃まで昇温して１８分間保持し、次いで室温まで放置冷却した。この工程全体で、約３時間３０分かかった。
【００８３】
次いで、パーツは、ダイヤルゲージを用いて中心点のたわみを測定することによって反りを調べた。反りは、基板の中心点のたわみインチを、基板の一対角線（長さ）のインチ数で除したものである。この実施例のパーツは、基板対角線長さ１インチ（２５．４ｍｍ）当たり約０．００５インチ（０．１２７ｍｍ）であることが実証され、不合格と判定された。通常、基板対角線長さ１インチ（２５．４ｍｍ）当たり０．００３インチ（０．０７６２ｍｍ）未満の反りを示すパーツは、合格と判定される。
【００８４】
（実施例５から実施例１７）
実施例５から実施例１７については、実施例１〜４の説明と同じように実施した。これらの実施例は、テープ１、２および３の異なる組合せ（様々な厚み）を利用しており、得られた反りの値、合格または不合格については、表２に要約して示す。
【００８５】
【表２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、回路基板に向けた構造体の作製において、前駆体となる非対称な配置で構成される積層体を低温同時焼成した場合であっても、平坦な、歪みのない、収縮のない、高品質の焼成構造体を提供することが可能となる。そのことによって、従来の完全に対称な配置によって制限されていた回路基板設計の自由度が増加し、より最適な回路基板の構成を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の非対称な構造体の説明図である。
【符号の説明】
１０１ 主テープ
１０２ 内部拘束テープ
２０１ 剥離テープ
Claims (14)
- 少なくとも１層のガラス含有内部拘束テープと、少なくとも１層のガラス含有主テープとを含む、歪みのない非対称な低温同時焼成セラミック構造体の製造方法であって、内部拘束テープと主テープとを積層して非対称な積層体を形成し、前記積層体の少なくとも１表面であって積層された層の非対称が最大である位置に向かい合う表面上に剥離層を付着させてアセンブリを形成し、前記アセンブリを熱加工することによってｘ、ｙ収縮を相互作用で抑制する構造体を生成することを特徴とする方法。
- 各テープ層は、平面的に、かつ相互接続するようにメタライズ化されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記アセンブリに、表面実装部品が取付けられていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記内部拘束テープのガラスは、主テープのガラスよりも先に焼結し始めることを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記主テープは６から１０の範囲の誘電率を有し、前記内部拘束テープは１０から５，０００の範囲の誘電率を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記内部拘束テープは、粒度の大きい粒子のＤ５０が１．５から２ミクロンの範囲にあり、粒度の小さい粒子のＤ５０が０．３から０．８ミクロンの範囲にある、双峰粒度分布を有するフィラー粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記主テープは、粒度の大きい粒子のＤ５０が１．５から２ミクロンの範囲にあり、粒度の小さい粒子のＤ５０が０．３から０．８ミクロンの範囲にある、双峰粒度分布を有するフィラー粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記主テープのガラスは、全組成物を基準として、５２〜５４重量％のＳｉＯ２、１２．５〜１４．５重量％のＡｌ２Ｏ３、８〜９重量％のＢ２Ｏ３、１６〜１８重量％のＣａＯ、０．５〜５重量％のＭｇＯ、１．７〜２．５重量％のＮａ２Ｏ、０．２〜０．３重量％のＬｉ２Ｏ、０〜４重量％のＳｒＯ、および１〜２重量％のＫ２Ｏを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記内部拘束テープのガラスは、全組成物を基準として、６〜１３重量％のＢ２Ｏ３、２０〜２２重量％のＢａＯ、０．５〜１．５重量％のＬｉ２Ｏ、３．５〜４．５重量％のＰ２Ｏ５、２５〜３３重量％のＴｉＯ２、１〜６．５重量％のＣｓ２Ｏ、２９〜３２重量％のＮｄ２Ｏ３を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記内部拘束テープのガラスは、全組成物を基準として、１２〜１４重量％のＳｉＯ２、３〜６重量％のＺｒＯ２、２０〜２７重量％のＢ２Ｏ３、１２〜１５重量％のＢａＯ、３３〜３６重量％のＭｇＯ、１〜３重量％のＬｉ２Ｏ、３〜８重量％のＰ２Ｏ５、０〜２重量％のＣｓ２Ｏを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記主テープのガラスは、ＴＭＡで測定される寸法変化を約７００℃以上で示すことを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記内部拘束テープのガラスは、ＴＭＡで測定される寸法変化を主テープよりも少なくとも７５℃低い温度で示すことを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 請求項１の剛体形状を含むことを特徴とする物品。
- 内部拘束テープ層がコンデンサ機能を提供する請求項１の剛体形状を含むことを特徴とする物品。
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