JP2571952B2 - スルーホールを有するセラミック配線基板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、大型コンピュータ本体の主要部を構成する
ため等に使用されるセラミック配線基板の製造方法に関
し、特にこのセラミック配線基板がメタライズ化された
スルーホールを有するものである場合の製造方法に関す
るものである。

（従来の技術） セラミックを材料とする配線基板は、高い強度、耐熱
性、耐腐食性等を有することから、近年大いに使用され
てきているものである。そして、このセラミック配線基
板に形成されるべき導体パターン等に対しても、搭載さ
れるべき電子部品の高密度化に伴った高密度化が要求さ
れてきている。この要求を満たすために、セラミック配
線基板にメタライズ化されたスルーホールを形成するこ
とが行なわれている。

従来のセラミック配線基板におけるスルーホールは、
第４図〜第７図に示すようにして形成されていた。すな
わち、このスルーホールは、第４図に示したように、仮
焼成されたグリーンシート（10）の貫通孔（11）内に導
体となるメタライズインク（以下導体ペーストという）
をスキージあるいはローラ（14）によって充填し、これ
を本焼成することによって形成されていたのであるが、
次のような問題があったのである。

導体ペーストは、導体を構成するための金属粉と、所
定のバインダーとを所定の溶剤によって混練したもので
あって、所定の流動性を有するようにしたものである。
ところが、この導体ペースト中の溶剤は、第５図の矢印
にて示すように、グリーンシート（10）の貫通孔（11）
内に充填される間に貫通孔（11）の周囲に位置するグリ
ーンシート（10）側に吸収されてしまい、当該導体ペー
ストは特に貫通孔（11）内の先端部において所定の流動
性がなくなってしまうのである。このため、グリーンシ
ート（10）の貫通孔（11）内に導体ペーストを完全に充
填できなくなるという現象が生じる。この現象は、高密
度化を達成するために各貫通孔（11）の径がどんどん小
さくなる現状においては、顕著に現われるようになって
きたものである。

この導体ペーストを十分に充填する方法として、第６
図に示したように、貫通孔（11）の両側から導体ペース
トを充填する方法が考えられる。しかしながら、この方
法によっても、上記で述べた現象が完全になくなるも
のではない。また、両導体ペースト間に空気溜りができ
ることを防止することは非常に困難であり、結果とし
て、導体ペーストは第６図に示したような中途半端な状
態でしか充填できないことになる。第６図のようなグリ
ーンシート（10）を焼成すると、第７図にて示したよう
に、各導体ペースト間の空胃内にセラミックがせりだし
てきて結合してしまい、上下の導体ペーストによって形
成されるべき導体の導通が取れなくなってしまうのであ
る。

そこで、発明者は、上述したような問題を解決するた
めにはどうしたら良いかを鋭意研究した結果、要するに
グリーンシート（10）の貫通孔（11）内に導体ペースト
が充填される際に、この導体ペースト中の溶剤がグリー
ンシート（10）側に吸収されてしまうことに原因がある
ことに気付き、次に二つの発明を完成したのである。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は以上のような経緯に基づいてなされたもの
で、その解決しようとする課題は、スルーホールを形成
するための導体ペーストの貫通孔（11）内への充填の不
完全さである。

そして、本発明の目的とするところは、要するにグリ
ーンシート（10）側に導体ペーストの溶剤を十分浸透さ
せておくことにより、貫通孔（11）内が導体ペーストで
完全に充填されるようにし、これによって導通の確実と
なったスルーホールを有するセラミック配線基板を製造
する方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段及び作用） 以上の課題を解決するための各発明を、その作用とと
もに以下に詳述する。

・第一請求項に係る製造方法について 第一請求項に係る発明の手段は、第１図及び第２図を
参照して説明すると、 「仮焼成したグリーンシートのスルーホール（10）と
なる貫通孔（11）内に、次の工程によって下記の組成を
有する導体ペーストＡ及びＢを充填し、その後このグリ
ーンシート（10）を焼成することにより、スルーホール
を有するセラミック配線基板を製造する方法。

（イ）貫通孔（11）内に比較的濃度の低い導体ペースト
Ａを充填する工程； （ロ）導体ペーストＡを構成している溶剤を貫通孔（1
1）の周囲のグリーンシート（10）内に浸透させて、貫
通孔（11）内の導体ペーストＡ中に通孔（13）を形成す
る工程； （ハ）この通孔（13）内に比較的濃度の高い導体ペース
トＢを充填する工程。

導体ペーストA;テレピネオール、ブチルカルビトール等
の溶剤と、エチルセルロース、ポリメタクリル酸メチル
等のバインダーとにより混合物を構成し、この混合物に
次の比率によって、Ｗ、Wo、Mn等の金属粉を添加したも
の。

混合物：金属粉≒1:1〜1:4 導体ペーストB;上記の混合物に、上記の金属粉を次の比
率によって添加したもの。

混合物：金属粉≒1:5〜1:10」 である。

すなわち、この発明のキーポイントは、比較的濃度の
低い導体ペーストＡと、比較的濃度の高い導体ペースト
Ｂとの二種類のものを使用することにあり、導体ペース
トＡを先に使用することによって、貫通孔（11）の周囲
に位置するグリーンシート（10）に導体ペーストＡを構
成している溶剤を略飽和状態にまで浸透させておき、そ
の後に導体ペーストＢを充填することによって、この導
体ペーストＢの貫通孔（11）に対する充填を円滑に行な
うようにしたものなのである。

従って、この第一請求項に係る発明において使用され
る導体ペーストＡは、テレピネオール、ブチルカルビト
ール等の溶剤と、エチルセルロース、ポリメタクリル酸
メチル等のバインダーとにより混合物を構成し、この混
合物に、混合物：金属粉≒1:1〜1:4の比率によって、
Ｗ、Wo、Mn等の金属粉を添加したものである必要がある
のである。すなわち、この導体ペーストＡは従来一般に
使用されているものよりも多くの溶剤を含むものであ
り、これによりこの導体ペーストＡは従来の導体ペース
トよりも高い流動性を有しているものとなっているので
ある。

この導体ペーストＡの溶剤としては、テレピネオー
ル、ブチルカルビトール等の外に、トルエン、キシレン
等も使用することができるものであり、要するにグリー
ンシート（10）の材料に合ったもの、すなわちグリーン
シート（10）に浸透し易いものを採用すればよい。これ
と同様に、導体ペーストＡを構成するバインダーとして
は、各種アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル
類、セルロース誘導体等も採用できるものであり、金属
粉としても他の材料を使用して実施してもよいものであ
る。

この導体ペーストＡを、第２図の（イ）にて示したよ
うに、グリーンシート（10）の各貫通孔（11）内に、ス
キージあるいはローラ（14）によって充填するのである
が、このとき、導体ペーストＡ内の溶剤は貫通孔（11）
の周囲のグリーンシート（10）側に順次浸透していくの
である。しかし、この導体ペーストＡ内の溶剤は十分存
在しているから、この導体ペーストＡが各貫通孔（11）
内に完全に充填される間にはこの導体ペーストＡの流動
性はなくならないのである。しかも、導体ペーストＡ中
の金属粉は貫通孔（11）の内面に均一に付着して、貫通
孔（11）の内面に次の導体ペーストＢを案内する被膜
（12）を形成し得るのである。

また、この貫通孔（11）内に充填された導体ペースト
Ａを、第２図の（ロ）にて示すように、所定時間放置す
る等して、貫通孔（11）内の導体ペーストＡ中に通孔
（13）を形成するのである。つまり、導体ペーストＡは
十分な溶剤を有しているものであるから、この溶剤が貫
通孔（11）の周囲のグリーンシート（10）内に浸透する
かあるいは揮発することにより、導体ペーストＡ内のバ
インダー及び金属粉は貫通孔（11）の内面に順に積み重
なって行き、後工程の導体ペーストＢを通過させ得る通
孔（13）が形成されるのである。

そして、第２図の（ハ）にて示したように、この通孔
（13）内に導体ペーストＢを充填するのであるが、この
充填は次の理由によって円滑かつ確実になされるのであ
る。つまり、第２図の（ロ）までの工程において、貫通
孔（11）の周囲のグリーンシート（10）には溶剤が十分
浸透しており、導体ペーストＢ内の溶剤がグリーンシー
ト（10）側に吸収されることはないのである。しかも、
貫通孔（11）の内面には、導体ペーストＡによって、導
体ペーストＢの流動をしやすくするための言わば道であ
る被膜（12）が既に形成されているから、スキージある
いはローラ（14）による導体ペーストＢの貫通孔（11）
に対する充填は円滑かつ確実に行なわれるのである。

従って、この導体ペーストＢとしては、テレピネオー
ル、ブチルカルビトール等の溶剤と、エチルセルロー
ス、ポリメタクリル酸メチル等のバインダーとにより混
合物を構成し、この混合物にＷ、Wo、Mn等の金属粉を混
合物：金属粉≒1:5〜1:10の比率によって添加したもの
であり、これは一般に使用されているものに比較して濃
度の高いものとなっているのである。

以上のようにして、各貫通孔（11）内に導体ペースト
Ｂを充填したグリーンシート（10）をそのまま焼成すれ
ば、溶剤及びバインダーは消失して、各貫通孔（11）は
その中の導体ペーストＢが確実に導体化したスルーホー
ルとなるのであり、高密度化に適したセラミック配線基
板となるのである。

・第二請求項に係る製造方法について。

第二請求項に係る発明の手段は、第１図及び第３図を
参照して説明すると、 「次の各工程を経て、スルーホールを有するセラミッ
ク配線基板を製造する方法。

（イ）スルーホールとなる貫通孔（11）を有するグリー
ンシート（10）を仮焼成した後、これにテレピネオー
ル、ブチルカルビトール等の溶剤を浸透させる工程； （ロ）前記溶剤と、エチルセルロース、ポリメタクリル
酸メチル等のパインダーとにより混合物を構成し、この
混合物にＷ、Wo、Mn等の金属粉を、混合物：金属粉≒1:
5〜1:10の比率によって添加することにより形成した導
体ペーストＢを、貫通孔（11）内に充填する工程； （ハ）この導体ペーストＢを貫通孔（11）内に充填した
グリーンシートを焼成する工程。」 である。

すなわち、この発明のキーポイントは、仮焼成したグ
リーンシート（10）に対して、次の工程で使用される導
体ペーストＢを構成している溶剤を直接浸透させること
にある。すなわち、テレピネオール、ブチルカルビトー
ル、トルエンあるいはキシレン等の溶剤をグリーンシー
ト（10）に噴霧・塗布するか、あるいは第３図の（イ）
にて示すように、これらの溶剤中にグリーンシート（1
0）を浸漬することによって、特にグリーンシート（1
0）の貫通孔（11）周辺部に溶剤を滲透させるのであ
る。このようにするのは、次の工程で導体ペーストＢを
グリーンシート（10）の貫通孔（11）内に充填する最
に、この導体ペーストＢ中の溶剤がグリーンシート（1
1）側に浸透しないようにしておくためであり、導体ペ
ーストＢの貫通孔（11）内への充填を円滑に行なうため
である。その意味では、グリーンシート（10）に浸透さ
れるべき溶剤は、導体ペーストＢを構成している溶剤と
同一か同類のものが好ましい。

以上のようにして溶剤を浸透させたクリーンシート
（10）の各貫通孔（11）内に、第３図の（ロ）にて示す
ように、導体ペーストＢをスキージあるいはローラ（1
4）によって充填するのである。この導体ペーストＢ
は、テレピネオール、ブチルカルビトール等の溶剤と、
エチルセルロース、ポリメタクリル酸メチル等のバイン
ダーとにより混合物を構成し、この混合物にＷ、Wo、Mn
等の金属粉を混合物：金属粉≒1:5〜1:10の比率によっ
て添加したものである。これにより、この導体ペースト
Ｂは、従来一般に使用されている導体ペーストに比較し
て濃度の高いものとなっているが、グリーンシート（1
0）の各貫通孔（11）内への充填は円滑になされる。す
なわち、グリーンシート（10）の各貫通孔（11）の周辺
部分にはこの導体ペーストＢを構成している溶剤が既に
浸透した状態にあるから、この導体ペーストＢが貫通孔
（11）内に充填される際に、この導体ペーストＢ中の溶
剤がグリーンシート（10）側に移動することはなく、導
体ペーストＢはその流動特性が変合することなく貫通孔
（11）内に充填されていくのである。

そして、このように、各貫通孔（11）内に導体ペース
トＢを充填したグリーンシート（10）を焼成することに
よって、溶剤及びバインダーが消失し、導体ペーストＢ
中の金属粉による所望の導体が形成されたセラミック配
線基板が完成するのである。

なお、第一請求項に係る方法においても、また第二請
求項に係る方法においても、スキージあるいはローラ
（14）によって導体ペーストＢを各貫通孔（11）内に充
填する場合に、このスキージあるいはローラ（14）の移
動を複数回行なうか、あるいはグリーンシート（10）の
スキージあるいはローラ（14）とは反対側から吸引する
ことによって、各貫通孔（11）内への導体ペーストＢの
充填をより確実に行なえるものである。このような付加
的手段は、グリーンシート（10）の厚さが大きい場合に
有効である。

（発明の効果） 以上詳述したように、第一請求項に係る発明において
は、 「仮焼成したグリーンシート（10）のスルーホール
（10）となる貫通孔（11）内に、次の工程によって下記
の組成を有する導体ペーストＡ及びＢを充填し、その後
このグリーンシート（10）を焼成することにより、スル
ーホールを有するセラミック配線基板を製造する方法。

（イ）貫通孔（11）内に比較的濃度の低い導体ペースト
Ａを充填する工程； （ロ）導体ペーストＡを構成している溶剤を貫通孔（1
1）の周囲のグリーンシート（10）内に浸透させて、貫
通孔（11）内の導体ペーストＡ中に通孔（13）を形成す
る工程； （ハ）この通孔（13）内に比較的濃度の高い導体ペース
トＢを充填する工程。

導体ペーストA;テレピネオール、ブチルカルビトール等
の溶剤と、エチルセルロース、ポリメタクリル酸メチル
等のバインダーとにより混合物を構成し、この混合物に
次の比率によって、Ｗ、Wo、Mn等の金属粉を添加したも
の。

混合物：金属粉≒1:1〜1:4 導体ペーストB;上記の混合物に、上記の金属粉を次の比
率によって添加したもの。

混合物：金属粉≒1:5〜1:10」に特徴があり、また第二
請求項に係る発明においては、 「次の各工程を経て、スルーホールを有するセラミッ
ク配線基板を製造する方法。

（イ）スルーホールとなる貫通孔（11）を有するグリー
ンシート（10）を仮焼成した後、これにテレピネオー
ル、ブチルカルビトール等の溶剤を浸透させる工程； （ロ）前記溶剤と、エチルセルロース、ポリメタクリル
酸メチル等のパインダーとにより混合物を構成し、この
混合物にＷ、Wo、Mn等の金属粉を、混合物：金属粉≒1:
5〜1:10の比率によって添加することにより形成した導
体ペーストＢを、貫通孔（11）内に充填する工程； （ハ）この導体ペーストＢを貫通孔（11）内に充填した
グリーンシートを焼成する工程。」 にそれぞれ特徴があり、これにより、各発明に係る方法
を採用すれば、貫通孔（11）内が導体ペーストで完全に
充填されるようにし、これによって導通の確実となった
スルーホールを有するセラミック配線基板を製造する方
法を提供することができるのである。その他の効果を、
各請求項毎に詳述すると次の通りである。

・第一請求項の発明の効果について 二種類の導体ペーストＡ及び導体ペーストＢを用意し
ておけば、各貫通孔（11）内に対する導体ペーストの充
填はスキージあるいはローラ（14）の操作によってのみ
行なうことができ、その製造工程を簡略化でき、しかも
従来の装置をそのまま使用できるものである。

また、導体ペーストＡを貫通孔（11）内に先に充填し
ておくことにより、後の導体ペーストＢの充填を円滑に
行なうために行なわれた溶剤のグリーンシート（10）に
対する浸透を必要最小限にとどめることができるから、
グリーンシート（10）を焼成する際の溶剤の抜き取りを
短時間内で行なうことができるのである。

・第二請求項の発明の効果について 各貫通孔（11）に対する導体ペーストＢの流動特性を
変化させないようにするために行なわれる溶剤のグリー
ンシート（10）に対する浸透を、言わば直接的に行なう
ものであるから、グリーンシート（10）に対する溶剤の
浸透及び貫通孔（11）への導体ペーストＢの充填を確実
に行なうことができるのである。

・共通の効果について 両方法においては、最終的に、一般に使用されている
導体ペーストより比較的濃度の高い、すなわち導体とな
るべき金属粉の多い導体ペーストＢを使用することがで
きるから、グリーンシート（10）の焼成によって導体ペ
ーストＢを導体化した場合、この導体を緻密なものとす
ることができるのである。従って、スルーホール内の導
体において断線することは全くないのである。

【図面の簡単な説明】

第１図はグリーンシートの斜視図、第２図の（イ）〜
（ハ）は第一請求項に係る製造方法によって導体ペース
トＡ及び導体ペーストＢを順に充填する工程を示すグリ
ーンシートの部分断面図、第３図の（イ）及び（ロ）は
第二請求項に係る製造方法によって導体ペーストＢを充
填する工程を示すグリーンシートの部分断面図、第４図
は従来の導体ペーストを充填方法を示す部分断面図、第
５図及び第６図のそれぞれは従来の方法によって導体ペ
ーストを充填する際の現象を示す部分拡大断面図、第７
図は従来の方法によって導体ペーストを充填して焼成し
たグリーンシートの部分拡大断面図である。 符号の説明 10……グリーンシート、11……貫通孔、12……被膜、13
……通孔、14……スキージあるいはローラ。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】仮焼成したグリーンシートのスルーホール
   となる貫通孔内に、次の工程によって下記の組成を有す
   る導体ペーストＡ及びＢを充填し、その後このグリーン
   シートを焼成することにより、スルーホールを有するセ
   ラミック配線基板を製造する方法。 （イ）前記貫通孔内に比較的濃度の低い導体ペーストＡ
   を充填する工程； （ロ）前記導体ペーストＡを構成している溶剤を前記貫
   通孔の周囲のグリーンシート内に滲透させて、前記貫通
   孔内の導体ペーストＡ中に通孔を形成する工程； （ハ）この通孔内に比較的濃度の高い導体ペーストＢを
   充填する工程。 導体ペーストA;テレピネオール、ブチルカルビトール等
   の溶剤と、エチルセルロース、ポリメタクリル酸メチル
   等のバインダーとにより混合物を構成し、この混合物に
   次の比率によって、Ｗ、Wo、Mn等の金属粉を添加したも
   の。 混合物：金属粉≒1:1〜1:4 導体ペーストB;上記の混合物に、上記の金属粉を次の比
   率によって添加したもの。 混合物：金属粉≒1:5〜1:10
2. 【請求項２】次の各工程を経て、スルーホールを有する
   セラミック配線基板を製造する方法。 （イ）スルーホールとなる貫通孔を有するグリーンシー
   トを仮焼成した後、これにテレピネオール、ブチルカル
   ビトール等の溶剤を滲透させる工程； （ロ）前記溶剤と、エチルセルロース、ポリメタクリル
   酸メチル等のパインダーとにより混合物を構成し、この
   混合物にＷ、Wo、Mn等の金属粉を、混合物：金属粉≒1:
   5〜1:10の比率によって添加することにより形成した導
   体ペーストＢを、前記貫通孔内に充填する工程； （ハ）この導体ペーストＢを貫通孔内に充填したグリー
   ンシートを焼成する工程。