JP2005131971A - セラミックグリーンシート−樹脂シート複合体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 凹部を有するセラミック多層配線基板の製造において、積層後に凹部となる貫通孔を形成したグリーンシートを積層する際に、凹部とそれ以外の部分とで圧力のバラツキが生じて積層時に変形が生じやすく、この変形を防止するために圧力を低減するとグリーンシート間の密着不良が発生するという問題があった。
【解決手段】 グリーンシート樹脂シート複合体Ａ１は、グリーンシート１に形成された貫通孔３に樹脂シート２が嵌め込まれて成り、グリーンシート１を焼結した際に樹脂シート２が熱分解することによって貫通孔３が形成された焼結体を作製するためのものであって、樹脂シート２が架橋されたアクリル樹脂ビーズ、アクリル樹脂バインダー、可塑剤を含んでいる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、セラミックグリーンシート積層体の焼成過程で分解焼失する樹脂シートを備えたセラミックグリーンシート−樹脂シート複合体、およびその製造方法に関する。

従来、セラミックスを絶縁基板材料とする配線基板は、セラミック絶縁層が多層に積層された絶縁基板の表面または内部にメタライズ配線層が配設された構造からなり、代表的な例として、ＬＳＩ等の半導体素子などを収納するパッケージが挙げられる。このようなパッケージとしては、絶縁基板材料として従来よりアルミナ等のセラミックスからなるものが多用され、さらに最近では、銅メタライズ配線層との同時焼成を可能にしたガラスセラミックスなどの低温焼成型の焼結体を絶縁基板とするものも実用化されている。

このような半導体素子などの電子部品を収納するための凹部を有するセラミック多層配線基板を製造するには、一般には、先ず所定の比率で調合したセラミック原料粉末にバインダーとして適当な樹脂を添加し、有機溶媒中に分散させてスラリーを調製し、従来周知のドクターブレード法等のキャスト法により、所定の厚みのセラミックグリーンシートを成形する。

そして、適当な金属粉末に樹脂、溶剤、可塑材を添加混合して得た金属ペーストを、セラミックグリーンシートに周知のスクリーン印刷法により所定の配線パターンに印刷塗布するとともに、打ち抜き法やレーザで貫通孔を形成してその貫通孔内に金属ペーストを充填することにより、上下の配線層を電気的に接続する貫通導体（ビア導体）を形成する。

そして、電子部品を収納する凹部を形成するために、セラミックグリーンシートの所定箇所に貫通孔を打ち抜き加工により形成する。

その後、図５の従来の製造方法の工程図における（ａ）に示すように、貫通孔２０が形成されたセラミックグリーンシート２１ａ、２１ｂを他のセラミックグリーンシート２１ｃ、２１ｄ、２１ｅとともに、適当な密着液を用いて複数積層し、得られたセラミック積層体を所定の条件で焼成することによって、図５（ｂ）に示すような電子部品収納用の凹部２１を有するセラミック多層配線基板２３が得られる。

上記の従来のセラミック多層配線基板（以下、基板ともいう）２３においては、基板２３の小型化を図るうえで、配線パターンおよびビア導体の微細化が必要であり、積層時の高い位置精度が不可欠である。

しかしながら、凹部２１を有する基板２３は、凹部２１を構成する貫通孔２０が形成されたセラミックグリーンシート２１ａ、２１ｂと他のセラミックグリーンシート２１ｃ、２１ｄ、２１ｅとを圧力をかけて積層する際、凹部２１とそれ以外の部分とで圧力のバラツキが生じて積層時に変形が生じやすく、この変形を防止するために圧力を低減すると、セラミックグリーンシート２１ａ〜２１ｅ間の密着不良が発生するという問題があった。

なお、ここでいう変形とは、図５に示すように、セラミックグリーンシート２１ａ〜２１ｅの積層体に対する垂直方向の加圧により、凹部２１周辺部のセラミックグリーンシート２１ａ、２１ｂに発生する水平方向の変形と、セラミックグリーンシート２１ｃにおける凹部２１の底部が膨らむ変形が挙げられる。このうち、凹部２１底部の膨らみは、ＬＳＩチップなどの電子部品を搭載する際にボンディング不良が発生する原因となるという問題があった。

また、凹部２１底部の膨らみは、積層圧力を下げることにより低減されるものの、凹部２１周辺部に層間剥離（デラミネーション）２２が発生するという問題があった。

凹部２１底部の膨らみを発生させることなく層間剥離を防止するためには、加圧積層時に、凹部２１に保形のための何らかの物質（保形材料）が充填されていることが望ましい。凹部２１に保形材料を充填する方法としては、従来、凸形状のプレス型、加圧後焼成前に除去される樹脂板、焼成時に昇華する充填物等が提案されている。しかし、凸形状のプレス型および樹脂板は凹部２１底部に段差を生じやすく、昇華性の充填物は凹部２１と同形状への成形が困難であり粉末状の場合層間に侵入するという問題があった。

従って、本発明は上記問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、凹部を有するセラミック多層配線基板を製造するのに好適に用いられるセラミックグリーンシート−樹脂シート複合体およびその製造方法を提供することである。本発明における樹脂シートは、積層後に凹部を形成するセラミックグリーンシートの貫通孔に嵌め込むことにより、積層時には均一な加圧を可能とし、焼成時には熱分解により焼失するものである。この樹脂シートに要求される物性としては、厚みが実質的にセラミックグリーンシートと等しく、セラミックグリーンシートの貫通孔と実質的に同形状であり、セラミックグリーンシートの貫通孔を破損すること無く嵌め込むことが可能であり、かつ焼成時に分解焼失することが挙げられる。
特開平１０−１２３４５号公報

本発明のセラミックグリーンシート−樹脂シート複合体は、セラミックグリーンシートに形成された貫通孔に樹脂シートが嵌め込まれて成り、前記セラミックグリーンシートを焼結した際に前記樹脂シートが熱分解することによって貫通孔が形成された焼結体を作製するためのセラミックグリーンシート−樹脂シート複合体であって、前記樹脂シートが架橋されたアクリル樹脂ビーズ、アクリル樹脂バインダーおよび可塑剤を含むことを特徴とするものである。

本発明のセラミックグリーンシート−樹脂シート複合体の製造方法は、セラミックグリーンシートに打ち抜き型を用いて貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔が形成されたセラミックグリーンシートに前記樹脂シートを載置した後に前記打ち抜き型を用いて前記樹脂シート側から押圧することにより前記樹脂シートの一部を前記貫通孔に嵌め込む工程とを具備することを特徴とするものである。

また、本発明のセラミックグリーンシート−樹脂シート複合体の製造方法は、セラミックグリーンシートに打ち抜き型を用いて第１の貫通孔を形成する工程と、前記第１の貫通孔と同形状の第２の貫通孔が形成された金属板上に前記樹脂シートを載置する工程と、前記樹脂シートを載置した前記金属板を前記第２の貫通孔が前記第１の貫通孔に合致するように前記セラミックグリーンシート上に載置する工程と、前記打ち抜き型を用いて前記樹脂シート側から押圧することにより前記樹脂シートの一部を前記第１の貫通孔に嵌め込む工程とを具備することを特徴とするものである。

また、本発明のセラミックグリーンシート−樹脂シート複合体の製造方法は、貫通孔が形成された金属板をセラミックグリーンシート上に載置する工程と、打ち抜き型を用いて前記金属板側から前記貫通孔を通して前記セラミックグリーンシートに貫通孔を形成する工程と、前記金属板上に前記樹脂シートを載置した後に前記打ち抜き型を用いて前記樹脂シート側から押圧することにより前記樹脂シートの一部を前記貫通孔に嵌め込む工程とを具備することを特徴とするものである。

本発明のセラミックグリーンシート−樹脂シート複合体（以下、複合体ともいう）は、樹脂シートが、架橋されたアクリル樹脂ビーズ（以下、ビーズともいう）、アクリル樹脂バインダー（以下、バインダーともいう）および可塑剤を含んで成る。これにより、セラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）に形成された貫通孔に樹脂シートを嵌め込む際に、打ち抜き型による良好な打ち抜き性が得られる。すなわち、ビーズは、打ち抜き時に樹脂シートの破断強度を下げるとともに打ち抜いた樹脂シートの輪郭部分に生じるクラックの伝播を防止するものであり、バインダーは、柔軟な樹脂シートの形状を保つものであり、可塑剤は、バインダーの破断強度を下げるのに有効である。

本発明の樹脂シートは、グリーンシートの焼成段階において容易に分解焼失するために、ビーズおよびバインダーとしてアクリル樹脂を用いている。このアクリル樹脂は、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルの単独重合体または共重合体であり、特にバインダーとして用いるアクリル樹脂は、柔軟性、打ち抜き性、保形性、耐粘着性を得るために、共重合成分を含むことおよび分子量を調整することが有効である。

また、本発明の樹脂シートは、その一部が嵌め込まれるグリーンシートと実質的に厚みが等しいことがよい。これは、樹脂シートが貫通孔に嵌め込まれたグリーンシートを積層する際に圧力を均一に加えるためであり、厚み精度が高い樹脂シートの製造方法としては、従来周知のドクターブレード法等のスラリー塗布方式が望ましい。すなわち、本発明の樹脂シートは、架橋されたビーズ、バインダーおよび可塑剤と、有機溶剤を混合して得られるスラリーをキャリアフィルム上に塗布し乾燥することにより作製される。この有機溶剤は、バインダーを溶解するものであり、具体的にはエステル類、ケトン類、トルエン等がよく、これらの有機溶剤へのビーズの溶解を防ぐために、本発明では架橋されたビーズを用いている。

本発明の樹脂シートは、例えば、架橋された樹脂ビーズを溶媒中に分散する工程と、バインダーおよび可塑剤を添加混合する工程と、得られたスラリーを真空脱泡する工程と、真空脱泡したスラリーをキャリアフィルム上に塗布する工程と、塗布したスラリーを乾燥する工程とを備えた製造方法によって作製される。また、架橋されたビーズを有機溶剤中に分散する工程において、バインダーおよび可塑剤の一部または全てを予め有機溶剤に溶解しておくことも可能である。ここで、バインダーの添加比率を上げると、得られる樹脂シートの強度が上がり、成形性およびハンドリング性が良くなるものの、打ち抜き性が低下する。一方、樹脂バインダーの添加比率を下げると、得られる樹脂シートの強度が下がり、打ち抜き性は良くなるものの成形性およびハンドリング性は低下する。また、可塑剤の添加比率を上げると、得られる樹脂シートの強度が下がり、打ち抜き性はよくなるものの粘着性が増加する。このため、バインダーの添加比率と可塑剤の添加比率を調整することが好ましい。

また、樹脂シートをグリーンシートの貫通孔に嵌め込むことにより得られる本発明の複合体は、他のグリーンシートや他の複合体と積層することにより、焼成後にセラミック多層配線基板の凹部となる箇所に樹脂シートが充填された積層体が得られる。本発明によれば、複数のグリーンシートを積層する際に従来は空隙であった貫通孔に樹脂シートが嵌め込まれているために、積層時に高い圧力を加えた場合であっても、凹部底部が加圧されることにより凹部底部に膨らみを発生させることなく、デラミネーションが発生しないものとなり、高い圧力を加えることが可能となる。その結果、積層体におけるデラミネーションの発生および変形を防止することができる。また、この積層体を焼成して樹脂シートを熱分解除去することによって、変形のない凹部を有するセラミック多層配線基板を製造することができる。

本発明の複合体の製造方法（第１の製造方法）は、グリーンシートに打ち抜き型を用いて貫通孔を形成する工程と、貫通孔が形成されたグリーンシートに樹脂シートを載置した後に打ち抜き型を用いて樹脂シート側から押圧することにより樹脂シートの一部を貫通孔に嵌め込む工程とを具備することから、貫通孔を形成したグリーンシート上に直に樹脂シートを載置するため、樹脂シートを打ち抜き型で押圧することにより樹脂シートの一部を貫通孔に嵌め込むことができ、製造工程および製造設備が簡易なものとなり、また破損しにくいグリーンシートに対しては有効である。

また、本発明の複合体の製造方法（第２の製造方法）は、グリーンシートに打ち抜き型を用いて第１の貫通孔を形成する工程と、第１の貫通孔と同形状の第２の貫通孔が形成された金属板上に樹脂シートを載置する工程と、樹脂シートを載置した金属板を第２の貫通孔が第１の貫通孔に合致するようにグリーンシート上に載置する工程と、打ち抜き型を用いて樹脂シート側から押圧することにより樹脂シートの一部を第１の貫通孔に嵌め込む工程とを具備することから、樹脂シートを打ち抜き型で押圧することにより樹脂シートの一部を貫通孔に嵌め込む際に、グリーンシートと樹脂シートとの間に第２の貫通孔が形成された金属板が配置されるため、樹脂シートは金属板の第２の貫通孔を通して打ち抜かれることにより、グリーンシートに形成された第１の貫通孔の外周部の破損を防ぐことができる。また、樹脂シートを打ち抜き装置外で金属板上に載置した後にグリーンシート上に配置するため、グリーンシートの第１の貫通孔の内壁を破損しにくい脆い樹脂シートの使用が可能となる。すなわち、グリーンシートの第１の貫通孔に樹脂シートの一部を嵌め込む際に、グリーンシートと樹脂シートとの摩擦力によってグリーンシートの第１の貫通孔の内壁（特に内壁の上下端）が破損する場合があるが、本第２の製造方法によると、その破損が発生しにくくなる。

本第２の製造方法は、第１の製造方法に比べて製造設備は複雑になるものの、第１の製造方法では打ち抜き型（支持用の下型と打ち抜き用の上型）間への挿入作業が困難であった脆い樹脂シートの使用が可能となるとともに、破損しやすいグリーンシートに対しても有効である。

本発明の複合体の製造方法（第３の製造方法）は、貫通孔が形成された金属板をグリーンシート上に載置する工程と、打ち抜き型を用いて金属板側から貫通孔を通してグリーンシートに貫通孔を形成する工程と、金属板上に樹脂シートを載置した後に打ち抜き型を用いて樹脂シート側から押圧することにより樹脂シートの一部を貫通孔に嵌め込む工程とを具備することから、第２の製造方法と同様に、樹脂シートを打ち抜き型で押圧することにより樹脂シートの一部を貫通孔に嵌め込む際に、グリーンシートと樹脂シートとの間に貫通孔が形成された金属板が配置されるため、樹脂シートは金属板の貫通孔を通して打ち抜かれることにより、グリーンシートに形成される貫通孔の内壁の破損を防ぐことができる。

本第３の製造方法では、第１の製造方法と同様に、樹脂シートを打ち抜き型間に挿入する必要があるため、第２の製造方法で使用することが可能な脆い樹脂シートを使用することは困難である。しかし、貫通孔が形成された金属板を打ち抜き型と一体的に使用することができるため、第１および第２の貫通孔の高い位置合せ精度を必要とする第２の製造方法に比べて製造設備は簡易となる。

本発明の複合体およびその製造方法について図１〜図４を基に以下に説明する。

（グリーンシートの製造方法）
本発明のグリーンシート１は、所定の比率で調合したセラミック原料粉末に必要に応じて分散剤を添加し、これを有機溶剤中に分散させ、更に適当な有機バインダーおよび必要に応じて可塑剤を添加し、十分に混合することによりスラリーを調製し、真空脱泡することにより気泡を除いた後、従来周知のドクターブレード法等により剥離処理を施したキャリアフィルム上に塗布し乾燥することにより作製される。このグリーンシートの厚みは、２０〜４００μｍがよく、セラミック原料粉末の平均粒径は２〜１２μｍ程度である。また、セラミック原料粉末を有機溶剤に分散する際に、従来周知のボールミル、ビーズミル、振動ミルなどを用いて所定の平均粒径まで粉砕することも有効であり、粉砕を必要としない場合はミキサー等の高速攪拌機の使用も可能である。

（樹脂シートの製造方法）
本発明の樹脂シート２は、架橋されたビーズを所定量の有機溶剤にミキサー等の高速攪拌機を用いて分散し、さらに所定量のバインダーおよび可塑剤を添加し、十分に混合することによりスラリーを調製し、真空脱泡することにより気泡を除いた後、従来周知のドクターブレード法等により剥離処理を施したキャリアフィルム上に塗布し乾燥することにより作製される。樹脂シート２の厚みｔ_２は、複合体を形成するグリーンシート１の厚みｔ_１と同じか近似した厚さであることが好ましく、ｔ_２が０．９ｔ_１〜１．１ｔ_１であれば、複合体を積層する際に必要十分な圧力を均一に加えることができる。また、架橋されたビーズ１００重量部に対し、バインダーは４５〜７５重量部を添加する。また、架橋されたビーズ１００重量部に対し、可塑剤は８〜４０重量部を添加する。

また、バインダーは、平均分子量が５万〜３０万であることが好ましい。さらに好ましくは７万〜１４万がよい。平均分子量が３０万よりも大きい場合、樹脂シート２の強度が増加することにより、打ち抜きが困難となり、強度を下げるためにバインダーの添加量を下げると樹脂シート２の成形における乾燥段階でクラックが発生しやすくなる。また、平均分子量が５万未満の場合、バインダーの添加量を増やしても樹脂シート２の成形における乾燥段階でクラックが発生しやすいためである。

また、樹脂シート２は、グリーンシート積層体を焼成する過程で分解焼失することが好ましく、詳細には窒素雰囲気中で１０℃／分の昇温度速度で６００℃まで加熱した際に、９９％以上が分解焼失することが好ましい。さらに好ましくは、窒素雰囲気中で１０℃／分の昇温度速度で５００℃まで加熱した際に、９９％以上が分解焼失することがよい。これは、複合体を構成するグリーンシートがガラス成分を多く含む場合、例えば６００℃前後においてガラスが溶融することによるバインダー成分の残留を防ぐためには５００℃までに９９％以上が分解焼失するバインダーをグリーンシートには使用し、かかるグリーンシートのバインダーに対し樹脂シートの分解焼失が遅れると、バインダーが分解焼失したグリーンシートの表面を樹脂シートの溶融物が流れることにより、セラミック粉末の脱粒が発生するためである。

（複合体の第１の製造方法）
まず、グリーンシート１に対して凹部を形成するための貫通孔３を、打ち抜き型を用いて形成する。図１（ａ），（ｂ），（ｃ）は、打ち抜き型による貫通孔３の形成の様子を示す。この貫通孔３は、図１（ａ）に示すように、駆動部である上型４と、グリーンシート１を支持するとともに開口５が形成された下型６とにより構成される打ち抜き型を準備し、グリーンシート１を下型６上に載置する。次に、図１（ｂ）に示すように、上型４を下方に向かって駆動することにより、図１（ｃ）に示すように、グリーンシート１に貫通孔３を形成する。

次に、図１（ｄ）に示すように、貫通孔３を形成したグリーンシート１の上面に樹脂シート２を載置する。そして、図１（ｅ）に示すように上型４を駆動する。このとき、上型４の駆動量を調整し、停止位置がグリーンシート１の上面に合致するように設定する。これにより、樹脂シート２の打ち抜きと同時に、グリーンシート１に予め形成された貫通孔３に樹脂シート２の打ち抜き部２ａ部を嵌め込むことができる。その後、上型４を上方に向かって駆動し、樹脂シート２を除去することによって、図１（ｆ）に示すように、グリーンシート１の貫通孔３に樹脂シート２が嵌め込まれて一体化された複合体Ａ１を作製することができる。

また、上型４によって樹脂シート２を打ち抜く速度Ｖ１は、上型４によってグリーンシート１を打ち抜いて貫通穴３を形成する際の打ち抜き速度Ｖ２よりも早いことが好ましい。Ｖ１がＶ２以下の場合、グリーンシート１が比較的柔らかいので、グリーンシート１が打ち抜きの力で変形したり、グリーンシート１の貫通穴３の周縁部に欠けが生じ、打ち抜かれた樹脂シート２がグリーンシート１の貫通穴３に良好に嵌め込まれない場合が生じる。より好ましくは、Ｖ１はＶ２の２倍以上がよく、さらに好ましくは３倍以上がよい。

（複合体の第２の製造方法）
まず、グリーンシート１に対して凹部を形成するための第１の貫通孔３を打ち抜き型を用いて形成する。

図２は、打ち抜き加工による第１の貫通孔３の形成の様子を示す。第１の貫通孔３は、図２（ａ）に示すように、駆動部である上型４と、グリーンシート１を支持するとともに開口５が形成された下型６により構成される打ち抜き型を準備し、グリーンシート１を下型６上に載置し、図２（ｂ）に示すように、上型４を下方に向かって駆動することにより、図２（ｃ）に示すように、グリーンシート１に貫通孔３を形成する。

次に、図２（ｄ）に示すように、グリーンシート１に形成された第１の貫通孔３と同形状、同位置に第２の貫通孔が形成された金属板７上に樹脂シート２を載置し、図２（ｅ）に示すように、金属板７を下型６上に載置された第１の貫通孔３が形成されたグリーンシート１上に載置する。そして、図２（ｆ）に示すように上型４を駆動する。このとき、上型４の駆動量を調整して停止位置がグリーンシート１の上面に合致するように設定する。これにより、樹脂シート２の打ち抜きと同時にグリーンシート１に予め形成された第１の貫通孔３に樹脂シート２の打ち抜き部２ａ部を嵌め込むことができる。

その後、上型４、金属板７、樹脂シート２を除去することによって、図２（ｇ）に示すように、グリーンシート１の第１の貫通孔３に樹脂シート２が嵌め込まれて一体化された複合体Ａ１を作製することができる。

金属板７の材料としては、鉄、ステンレス、アルミニウム、チタン、銅等の金属を用いることができる。好ましくは、硬度の観点から、鉄、ステンレス、チタンがよい。さらに好ましくは、加工性の観点から、鉄、ステンレスがよい。また、金属板７に熱処理による表面硬化処理を施して、打ち抜きの際の磨耗を防止することもできる。

さらに、金属板７の表面には、樹脂シート２またはグリーンシート１が付着しないようにシリコーン樹脂コーティングあるいはフッ素樹脂コーティングといった離型処理を施してもよい。

本第２の製造方法によれば、樹脂シート２を載置した金属板７を予め用意するので、樹脂シート２の載置または除去といった樹脂シート２の取り扱いが容易になり、樹脂シート２が薄くなった場合でも樹脂シートの変形を防止することができる。

（複合体の第３の製造方法）
まず、グリーンシート１に凹部を形成するための貫通孔３を打ち抜き型を用いて形成する。

図３は、打ち抜き加工による貫通孔３の形成の様子を示す。この貫通孔３は、図３（ａ）に示すように、駆動部である上型４と、グリーンシート１を支持するとともに開口５が形成された下型６と、下型６の開口部５と同形状で同位置に貫通孔が形成された金属板８により構成される打ち抜き型を準備し、グリーンシート１を下型６上に載置しグリーンシート１上に金属板８を載置する。次に、図３（ｂ）に示すように、上型４を金属板８の貫通孔を通して下方に向かって駆動することにより、図３（ｃ）に示すように、グリーンシート１に貫通孔３を形成する。

次に、図３（ｄ）に示すように金属板８上に樹脂シート２を載置する。そして、図３（ｅ）に示すように上型４を駆動する。このとき、上型４の駆動量を調整して停止位置がグリーンシート１の上面に合致するように設定する。これによって、樹脂シート２の打ち抜きと同時にグリーンシート１に形成された貫通孔３に樹脂シート２の打ち抜き部２ａを嵌め込むことができる。

その後、上型４、金属板８、樹脂シート２を除去することによって、図３（ｆ）に示すように、グリーンシート１の貫通孔３に樹脂シート２が嵌め込まれて一体化された複合体Ａ１を作製することができる。

金属板８の好ましい材料および表面処理については、上記の第２の製造方法と同様である。

本第３の製造方法によれば、下型６の開口部５と同形状で同位置に貫通孔が形成された金属板８が打ち抜き型に設置されているので、グリーンシート１の貫通孔３と金属板８の貫通孔の位置合わせが不要となり、比較的容易に複合体Ａ１を作製することができる。

（積層体の製造方法）
本発明の複合体は、半導体素子等を収納するための凹部を有する多層構造のセラミック多層配線基板を作製するのに好適に用いられる。そこで、図４の工程図をもとにセラミック多層配線基板を作製するための積層体の製造方法について説明する。

図４（ａ），（ｂ）に示すように、図１〜図３のいずれかの製造方法で作製された複合体Ａ１、同様にして作製された複合体Ａ２、および樹脂シート２（打ち抜き部２ａ）と複合化されていない他のグリーンシートＢ１、Ｂ２、Ｂ３を、密着液などを用いて積層一体化して積層体Ｃを作製する。そして、積層体Ｃを樹脂シート２が熱分解除去されるとともにグリーンシートが焼成されて緻密化するように焼成することによって、図４（ｃ）に示すように、樹脂シート２を埋め込んだ部分を熱分解除去して凹部１１を具備するセラミック多層配線基板Ｄを作製することができる。

かかる方法において、積層一体化にあたっては、従来のようにグリーンシート自体に初めから大きな凹部が存在しないために、個々のグリーンシートの取り扱いが非常に容易となる。したがって、従来のような大きな貫通孔が形成されたグリーンシートの取り扱い時にその変形や破損などが発生することがない。

また、上記グリーンシートの積層一体化にあたっては、３〜７ＭＰａの圧力を加えることが積層不良や焼成後のデラミネーションの発生を防止するうえで好ましい。しかも、本発明の方法によれば、高い圧力を加えても、グリーンシートの貫通孔が樹脂シートによって埋め込まれているために、凹部が形成される部分の底部に対しても樹脂シート２を介して十分に圧力が加わる。その結果、グリーンシートの凹部の底部の変形や焼成後のデラミネーションの発生も抑制することができる。

なお、グリーンシートには、セラミック多層配線基板などへの適用を行なううえで、図４に示すように、メタライズ配線パターン９を形成することができる。このメタライズ配線パターン９は、金属粉末に有機バインダー、溶剤、可塑材を添加混合して得た金属ペーストを、積層一体化する前にグリーンシートに周知のスクリーン印刷法により、所定のパターンに印刷塗布することにより形成する。また、グリーンシートに打ち抜き型やレーザ加工によってスルーホールを形成し、スルーホール内に金属ペーストを充填することによってビア導体１０を形成することができ、このビア導体１０によって異なる層間に形成されたメタライズ配線パターン９間を電気的に接続することができる。

（グリーンシートの作製）
平均粒径が１．８μｍのガラス粉末を６０体積％と、平均粒径が２．４μｍのアルミナ粉末４０体積％とからなるセラミック組成物１００重量部に、バインダーとしてポリイソブチルメタクリレートを１２重量部、可塑剤としてフタル酸ジブチルを４重量部、溶剤としてトルエンを５４重量部の割合で混合し、ボールミルで２４時間混合し、真空脱泡することにより、スラリーを作製した。このスラリーをドクターブレード法により、シリコーンによる剥離処理を施した厚み５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、最高温度１００℃で乾燥することにより、厚み１２０μのグリーンシートを作製し、切断して縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×厚み０．５ｍｍのグリーンシート１を作製した。

また、このグリーンシート１には、平均粒径が１．５μｍの銅粉末１００重量部に、バインダーとしてアクリル樹脂を１２重量部、溶剤としてテルピネオールを１０重量部の割合で混合した金属ペーストを調製し、上記グリーンシート１の表面に、スクリーン印刷法により、所定のパターンに印刷塗布した。また、グリーンシート１に打ち抜きピン加工により直径が７０μｍのスルーホール（貫通孔）を形成し、スルーホール内に上記の金属ペーストを充填することによってビア導体を形成した。

（樹脂シート作製）
樹脂シート２として、平均粒径が９μｍの架橋されたポリメチルメタクリレート樹脂ビーズ１００重量部に対して、バインダーとして平均分子量が８万であるイソブチルメタクリレートと２エチルヘキシルメタクリレートの共重合体を７０重量部、可塑剤としてフタル酸ジオクチルを１０重量部、溶媒として４−メチル２ペンタノンを２００重量部の割合で、高速攪拌ミキサーで３０分間混合し、真空脱泡することにより、スラリーを作製した。スラリーの作製直後の粘度を、Ｂ型粘度計を用いて回転数２０ｒｐｍで測定した結果、２６ポイズ（ｐｏｉｓｅ）であり、その後増加するものの１０時間以上では５４±２ポイズで安定することが確認された。このスラリーをドクターブレード法により、剥離処理を施した厚み５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、最高温度１００℃で乾燥することにより厚み１２０μｍの樹脂シート２を作製し、さらにそれを切断することにより縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×厚み０．５ｍｍの樹脂シート２を作製した。

（複合体の第１の製造方法）
グリーンシート１に対して、図１に示すような打ち抜き型装置により、中央部に縦２．２ｍｍ×横３ｍｍの大きさの長方形の貫通孔３を形成した。

次に、貫通孔を形成したグリーンシート１の上に、樹脂シート２を吸着搬送装置を用いて載置した後、打ち抜き型装置の上型４を下方に向かって駆動し、上型４の下面がグリーンシート１の上面と同一平面となるところまで下ろした。

上型４を上げ、一部が打ち抜かれた樹脂シート２を取り除いてグリーンシート１を確認した結果、グリーンシート１の貫通孔３部分に樹脂シート２の一部が埋め込まれた構造の複合体Ａ１が形成された。

（複合体の第２の製造方法）
グリーンシート１に対して、図２に示すような打ち抜き型装置により、中央部に縦２．２ｍｍ×横３ｍｍの大きさの長方形の第１の貫通孔３を形成した。

次に、第２の貫通孔を有する厚み１ｍｍの金属板７上に樹脂シート２を載置し、金属板７を吸着搬送装置を用いてグリーンシート１上に載置した後、打ち抜き型装置の上型４を下方に向かって駆動し、上型４の下面がグリーンシート１の上面と同一平面となるところまで下ろした。

上型４を上げ、一部が打ち抜かれた樹脂シート２および金属板７を取り除いてグリーンシート１を確認した結果、グリーンシート１の第１の貫通孔３部分に樹脂シート２の一部が埋め込まれた構造の複合体Ａ１が形成された。

（複合体の第３の製造方法）
グリーンシート１に対して、図３に示すような打ち抜き型装置により、中央部に縦２．２ｍｍ×横３ｍｍの大きさの長方形の貫通孔３を形成した。

次に、貫通孔を有する厚み２ｍｍの金属板８に樹脂シート２を載置した後、打ち抜き型装置の上型４を下方に向かって駆動し、上型４の下面がグリーンシート１の上面と同一平面となるところまで下ろした。

上型４および金属板８を上げるとともに一部が打ち抜かれた樹脂シート２を上げて、グリーンシート１を確認した結果、グリーンシート１の貫通孔３部分に樹脂シート２の一部が埋め込まれた構造の複合体Ａ１が形成された。

（積層体の製造方法）
図４に示すように、上記の本発明の３種類の製造方法により作製した複合体Ａ１、Ａ１と同様にして作製された複合体Ａ２、樹脂シート２と複合化されていない通常の配線パターンが形成されたグリーンシートＢ１、Ｂ２、Ｂ３を用いて、フタル酸ジオクチルと酢酸ブチルを主成分とする密着液を用いて積層することにより、積層体Ｃを作製した。また、積層にあたっては、積層体Ｃに対して、６０℃の温度に加熱しながら５ＭＰａの圧力を１０秒間加えた。

得られた積層体Ｃについて、樹脂シート２を埋め込んだ部分についてグリーンシート側の変形を観察した結果、本発明の３種の製造方法で製造されたいずれの複合体Ａ１も、グリーンシート１の凹みや盛り上がり等の変形は認められなかった。

次に、上記３種の積層体Ｃを２５０〜４５０℃の窒素雰囲気中で２時間、昇温加熱して樹脂シート２およびバインダーを熱分解除去した後、さらに９００℃まで８時間昇温加熱することにより、焼結体を作製した。これにより、樹脂シート２の一部を埋め込んだ部分が熱分解除去されて凹部１１が形成されたセラミック多層配線基板Ｄが得られた。

これらのセラミック多層配線基板Ｄに対して、凹部１１の底部表面の平坦度を触針法によって測定した結果、本発明の３種の複合体Ａ１のいずれを用いた場合でも、平坦度は０．８μｍ以下であり、平坦度の高い底面が形成されることが確認された。また、凹部１１の部分を切断し、その積層部分の状態を双眼顕微鏡で観察、および研磨後に電子顕微鏡で観察した結果、層間剥離等の発生は全く認められなかった。

樹脂シート２の組成を以下のように実施例１の場合と異なるものとした以外は実施例１とまったく同様にしてセラミック多層配線基板Ｄを作製した。

平均粒径が９μｍの架橋されたポリメチルメタクリレート樹脂ビーズ１００重量部に対して、バインダーとしてポリ−イソブチルメタクリレートを６０重量部、可塑剤としてフタル酸ジオクチルを３０重量部、溶媒として４−メチル２ペンタノンを１５０重量部の割合で、高速攪拌ミキサーで３０分間混合し、真空脱泡することによりスラリーを作製した。スラリーの作製直後の粘度を、Ｂ型粘度計を用いて回転数２０ｒｐｍで測定した結果、２０ポイズであり、その後増加するものの１０時間以上では５５±２ポイズで安定することが確認された。

実施例１と同様に３種の製造方法で複合体Ａ１を作製し、次いでセラミック多層配線基板Ｄを作製した。これらのセラミック多層配線基板Ｄの凹部１１の底部表面の平坦度は０．８μｍ以下であった。また、凹部１１の部分を切断し、その積層部分の状態を双眼顕微鏡で観察、および研磨後に電子顕微鏡で観察した結果、層間剥離等の発生は全く認められなかった。

比較例１

平均粒径が９μｍの架橋されていないポリメチルメタクリレート樹脂ビーズ１００重量部に対して、有機バインダーとして、実施例１と同じ平均分子量が８万であるイソブチルメタクリレートと２エチルヘキシルメタクリレートの共重合体を７０重量部、可塑剤としてフタル酸ジオクチルを１０重量部、溶媒として４−メチル２ペンタノンを２００重量部の割合で、高速攪拌ミキサーで１０分間混合した。しかし、この段階で混合物の粘度の増加が著しく、Ｂ型粘度計を用いて回転数２０ｒｐｍでは測定できなかった。混合物の粘度を下げるために、溶剤の比率のみを４００重量部に上げたところ、作製直後のスラリーの粘度は７６ポイズであり、その後増加は見られなかった。

このスラリーを用いて樹脂シート２を成形した結果、乾燥工程でクラックが発生しやすく、得られた樹脂シート２は硬くなり、打ち抜き型によってグリーンシート１に形成された貫通孔３への嵌め込みは不可能であった。これは、ビーズが架橋されていない場合、４−メチル２ペンタノンに溶解することにより実質的にバインダー比率が上がったためである。

比較例２

実施例１と同様にして作製されたグリーンシートＡ１、Ａ２に貫通孔３を形成し、貫通孔３には樹脂シート２を埋め込まないものとした。そして、グリーンシートＡ１、Ａ２と、貫通孔を形成していない実施例１、２で用いたグリーンシートＢ１、Ｂ２、Ｂ３とを、密着液を用いて積層し、６０℃の温度に加熱しながら５ＭＰａの圧力を加えた。

得られた積層体について、樹脂シート２が嵌め込まれていない凹部１１の底面を観察した結果、盛り上がりが見られ、同じ箇所を凹部１１の裏面から観察した結果、凹みが見られた。

次に、この積層体Ｃを２５０〜４５０℃の窒素雰囲気中で２時間、昇温加熱してバインダーを熱分解除去した後、さらに９００℃まで昇温してグリーンシートを焼結し、凹部１１が形成されたセラミック多層配線基板が得られた。

このセラミック多層配線基板について、凹部１１の底部表面の平坦度を触針法によって測定した結果、最大６μｍであり、平坦度の悪い底面が形成され、基板の変形が認められた。また、凹部１１の部分を切断し、その積層部分の状態を双眼顕微鏡で観察、および研磨後に電子顕微鏡で観察した結果、層間剥離等の発生は認められなかった。

この結果より、樹脂シート２を用いずに作製した、凹部１１を有するセラミック多層配線基板の場合、層間剥離等が発生しない高い圧力でグリーンシートを積層した場合、本発明の複合体を用いる場合と比較して凹部１１の底部表面の平坦度は低いといえる。

比較例３

積層する圧力を２ＭＰａとした以外は、比較例２の場合とまったく同様にしてセラミック多層配線基板を作製した。

このセラミック多層配線基板について、凹部２１の底部表面の平坦度を触針法によって測定した結果、２μｍと平坦度の比較的良好な底面が形成され、基板の変形は認められなかった。しかし、凹部２１の部分を切断し、その積層部分の状態を双眼顕微鏡で観察、および研磨後に電子顕微鏡で観察した結果、層間剥離等の発生が部分的に見られた。

この結果より、本比較例３による凹部２１を有するセラミック多層配線基板の製造においては、凹部２１の底部表面の平坦度を上げるために低い圧力でグリーンシートを積層した場合、本発明の複合体を用いる場合に比べて、凹部２１の底部表面の平坦度は低くなり、また層間剥離が発生することが確認された。

（ａ）〜（ｆ）は、本発明のセラミックグリーンシート−樹脂シート複合体の第１の製造方法を説明するための各工程における断面図である。 （ａ）〜（ｇ）は、本発明のセラミックグリーンシート−樹脂シート複合体の第２の製造方法を説明するための各工程における断面図である。 （ａ）〜（ｆ）は、本発明のセラミックグリーンシート−樹脂シート複合体の第３の製造方法を説明するための各工程における断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明のセラミックグリーンシート−樹脂シート複合体を用いて作製される凹部を有するセラミック多層配線基板の製造方法を説明するための各工程における断面図である。 （ａ），（ｂ）は、凹部を有するセラミック多層配線基板の従来の製造方法を説明するための各工程における断面図である。

符号の説明

１：セラミックグリーンシート
２：樹脂シート
３：貫通孔
４：上型
５：開口部
６：下型
７，８：金属板
９：メタライズ配線パターン
１０：ビア導体
１１：凹部
Ａ１，Ａ２：複合体
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３：配線パターンを形成したセラミックグリーンシート
Ｃ：積層体
Ｄ：セラミック多層配線基板

Claims (4)

1. セラミックグリーンシートに形成された貫通孔に樹脂シートが嵌め込まれて成り、前記セラミックグリーンシートを焼結した際に前記樹脂シートが熱分解することによって貫通孔が形成された焼結体を作製するためのセラミックグリーンシート−樹脂シート複合体であって、前記樹脂シートが架橋されたアクリル樹脂ビーズ、アクリル樹脂バインダーおよび可塑剤を含んでいることを特徴とするセラミックグリーンシート−樹脂シート複合体。
2. セラミックグリーンシートに打ち抜き型を用いて貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔が形成されたセラミックグリーンシートに前記樹脂シートを載置した後に前記打ち抜き型を用いて前記樹脂シート側から押圧することにより前記樹脂シートの一部を前記貫通孔に嵌め込む工程とを具備することを特徴とするセラミックグリーンシート−樹脂シート複合体の製造方法。
3. セラミックグリーンシートに打ち抜き型を用いて第１の貫通孔を形成する工程と、前記第１の貫通孔と同形状の第２の貫通孔が形成された金属板上に前記樹脂シートを載置する工程と、前記樹脂シートを載置した前記金属板を前記第２の貫通孔が前記第１の貫通孔に合致するように前記セラミックグリーンシート上に載置する工程と、前記打ち抜き型を用いて前記樹脂シート側から押圧することにより前記樹脂シートの一部を前記第１の貫通孔に嵌め込む工程とを具備することを特徴とするセラミックグリーンシート−樹脂シート複合体の製造方法。
4. 貫通孔が形成された金属板をセラミックグリーンシート上に載置する工程と、打ち抜き型を用いて前記金属板側から前記貫通孔を通して前記セラミックグリーンシートに貫通孔を形成する工程と、前記金属板上に前記樹脂シートを載置した後に前記打ち抜き型を用いて前記樹脂シート側から押圧することにより前記樹脂シートの一部を前記貫通孔に嵌め込む工程とを具備することを特徴とするセラミックグリーンシート−樹脂シート複合体の製造方法。

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