JP2564876B2 - ガラス−セラミック基板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 ガラス−セラミック基板の製造方法に関し、 表面に微細孔を含まないガラス−セラミック基板を形
成することを目的とし、 グリンシートに含まれるバインダと可塑剤の除去を使
用ガラスの軟化点以上で且つ焼成温度以下の温度で加熱
して行い、その後にグリンシートを裏返して焼成してガ
ラス−セラミック基板を構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はガラス−セラミック基板の製造方法に関す
る。

情報処理装置の大容量化と高速化に対応して、この装
置の主体を構成する半導体集積回路は単位素子の小型化
による大容量化が進んでLSIやVLSIが実用化されてい
る。

一方、これら半導体集積回路を複数個搭載する回路基
板はLSIやVLSIの消費電力が大きいことから耐熱性が優
れていることが必要であり、また配線数が膨大となるこ
とから多層基板が必要で、この点からガラス−セラミッ
ク多層基板が使用されている。

〔従来の技術〕

ガラス−セラミック基板の製法としてはアルミナ（α
−Al₂O₃）やムライト（3Al₂O₃・2SiO₂）などのセラミッ
ク粉末と硼硅酸ガラスの粉末との混合体を主成分とし、
これにバインダと可塑剤および溶剤とを加えて混練し、
泥漿状にしたものをドクタブレード法などにより成形し
て一定の厚さのグリンシートを作る。

次に、グリンシートを乾燥した後に必要とする寸法に
打ち抜き、多層基板を形成する場合には各層間の回路接
続を行うバイアホールを打ち抜き形成した後にスクリー
ン印刷法により厚膜ペーストを印刷して配線パターンを
形成する。

そして、乾燥した後に位置合わせして積層し、加圧し
て一体化した後に高温焼成して多層基板が作られてい
る。

また、LSIを搭載する場合など、微細な配線パターン
の形成が必要で、厚膜法ではパターン形成が困難な場合
には、スパッタ法や真空蒸着法などの薄膜法を用いて多
層基板の最上層に配線パターンの形成が行われている。

また、ガラス−セラミック基板を単層基板として使用
する場合も多い。

従来、グリンシートの焼成法としてはグリンシートを
400〜500℃の温度で数時間保持してバインダや可塑剤な
どを分解除去する脱バインダ処理を行った後、引き続い
て900〜1000℃に昇温して数時間保持する焼成法がとら
れている。

このようにすると硼硅酸ガラスからなるマトリックス
中にセラミック粉末が均一に分散しているガラス−セラ
ミック基板を得ることができる。

然し、このようにして形成したガラス−セラミック基
板の表面を仔細に観察すると直径が２〜３μｍ程度の微
細孔が存在している。

一方、この上にパターン形成し、フリップチップタイ
プのLSIと端子接続する配線パターンを形成する場合
は、この線幅が数μｍであることから微細孔の位置で断
線の危険性がある。

そこで、従来はガラス−セラミック基板の表面に微細
パターンを形成する際に、ダイヤモンドディスクなどを
用いて表面を念入りに研磨し、微細孔のない平滑面を作
って使用している。

これらのことから微細孔がなく、研磨の必要のないガ
ラス−セラミック基板の製造方法を実用化する必要があ
った。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上記したようにガラス−セラミック基板の表面には
微細孔が存在するが、半導体集積回路の搭載基板として
使用するには微細孔のない基板が必要で、表面の研磨を
行うことなく微細孔のないガラス−セラミック基板を作
ることが課題である。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題はグリンシートの脱バインダ処理を使用ガ
ラスの軟化点以上の温度で最終焼成温度以下の温度で加
熱して行い、その後にグリンシートを裏返して焼成する
方法をとることにより解決することができる。

〔作用〕

本発明は表面に微細孔のないガラス−セラミック基板
を形成する方法としてグリンシートの脱バインダ処理を
完全に行い、その後にグリンシートを裏返して高温処理
する工程をとるものである。

発明者等はガラス−セラミック基板の表面に多数の微
細孔が生じる原因はグリンシートの脱バインダ処理が完
全に行われておらず、そのために約1000℃で行われる焼
成の際にもガスが発生し、この穴が溶融しているガラス
によって埋めきらないうちに焼成が終わっていると推定
した。

なお、こゝで脱バインダ処理とはグリンシートの形成
に使用したバインダ以外に可塑剤，溶剤など総ての有機
化合物の除去作用を指している。

そこで、本発明は脱バインダ処理を硼硅酸ガラスの軟
化点よりも上の温度で行い、ガス出しを完全に行うもの
である。

なお、この考えからすると脱バインダ処理は高温で行
うほど良いことになるが、硼硅酸ガラスの軟化温度より
も遥かに高い温度で行うと硼硅酸ガラス自体の分解が起
こってガス化し、これによる気孔が加わると云う問題が
ある。

そこで、本発明は脱バインダ処理をガラスの軟化点よ
りも０〜100℃高い温度で行い、軟化したガラスを通し
てガス化した有機成分を十分に追い出すが、この状態で
はガスの抜け穴が存在しており、この封止には長時間を
要するので、裏返しさせ、軟化状態のガラスの重力によ
って抜け穴の封止を行うものである。

このような処理を行うことにより、微細孔のないガラ
ス−セラミック基板を作ることができる。

〔実施例〕

実施例1: α−Al₂O₃粉末（粒径３μｍ） … 50重量部 硼硅酸ガラス（粒径３μｍ） … 50 〃 ポリビニルブチラール（バインダ） … ７ 〃 ジプチルフタレート（可塑剤） … ３ 〃 アセント （溶剤） … 45 〃 を加え、ボールミルを用いて混練した後、ドクタブレー
ド法により厚さが500μｍのグリンシートを形成した。

なお、上記硼硅酸ガラスの軟化点は820℃であった。

これを100mm角に打ち抜き、10枚重ねて10MPaの圧力を
加えて一体化し、これを用いて焼成を行った。

その方法として、第１図に示すように毎時200℃の温
度で昇温し、硼硅酸ガラスの軟化点よりも30℃高い850
℃で４時間保持した後に室温まで自然冷却し、基板を裏
返しした後に再び毎時200℃の速度で昇温させ、1000℃
で４時間保持して多層基板を形成した。

この基板の密度は99.0％と緻密であった。

なお、表面にある微細孔の評価法として次のようなイ
ンク滲み込みテストを行った。

すなわち、ライオン社製のスタンプインクを１滴落と
して３分間放置した後、水に浸して固く絞ったガーゼで
拭き取りインクの残量を観察した。

その結果、基板の表面にはインクが残存しておらず微
細孔は存在しなかった。

比較例1: 実施例１と同様にして作ったグリンシートの積層体を
第２図に示すようなプロファイルで昇温した。

すなわち、毎時200℃の温度で硼硅酸ガラスの軟化点
よりも低い700℃まで昇温し、この温度で４時間保持し
た後、基板を裏返し、再び毎時200℃の速度で昇温さ
せ、1000℃で４時間保持して多層基板を形成した。

この基板の密度は98.6％と実施例１に較べて低く、ま
たインク滲み込みテストの結果、基板の表面には微細孔
が存在しており、断面観察の結果、その平均深さは40μ
ｍであった。

比較例2: 実施例１と同じ処理条件、但し850℃,4時間の脱バイ
ンダ処理後に基板を裏返さないで1000℃４時間の焼成を
行って多層基板を形成した。

この基板の密度は98.8％であり、高温焼成時の上側の
面には深さが40μｍの微細孔が存在していた。

比較例3: 実施例１と同じ処理条件、但し脱バインダ処理の温度
を950℃,4時間と硼硅酸ガラスの軟化点よりも130℃高い
温度で行った。

その結果、基板の表面には微細孔は認められなかった
が、密度は98.7％と低く、このことは基板内部に気孔が
存在することを示している。

〔発明の効果〕

本発明の実施により表面に微細孔の存在しないガラス
−セラミック基板を作ることができ、従来のような基板
研磨工程が不要となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例についての基板加熱プロファイ
ル、 第２図は比較例１についての基板加熱プロファイル、 である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セラミック粉末とガラス粉末にバインダ，
   可塑剤と溶剤を加え、混練した後に成形してグリンシー
   トを作り、該グリンシートを加熱して前記のバインダと
   可塑剤を除去して後、焼成して形成するガラス−セラミ
   ック基板の製造方法において、 前記バインダと可塑剤の除去を前記ガラスの軟化点以上
   であり、且つ最終焼成温度以下の温度に加熱して行い、
   その後に該グリンシートを裏返して焼成することを特徴
   とするガラス−セラミック基板の製造方法。