JP2917837B2

JP2917837B2 - セラミックス基板の製造方法

Info

Publication number: JP2917837B2
Application number: JP28526894A
Authority: JP
Inventors: 和則赤穂
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-11-18
Filing date: 1994-11-18
Publication date: 1999-07-12
Anticipated expiration: 2014-07-12
Also published as: JPH08148806A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はセラミックス基板の製造
方法に関し、より詳細には半導体素子（ＬＳＩ、ＩＣな
ど）等が搭載されて小型電子部品が構成され、通信機
器、コンピュータなどに使用されるセラミックス基板の
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、アルミナ粒子を主成分としたセラ
ミックス基板には、半導体素子（ＬＳＩ、ＩＣなど）等
が搭載されて小型電子部品が構成され、通信機器、コン
ピュータなどに使用されており、これらの製品の高速
化、高性能化、小型化、薄型化が急速に進められてきて
いる。また、前記高速化、高性能化、小型化、薄型化に
伴い、得られるセラミックス基板の導体パターンの微細
化及び導体パターンの寸法精度の向上が要求されてきて
いる。

【０００３】従来のこの種セラミックス基板の製造方法
の概略を説明する。まず、アルミナ粉末に焼結助剤、バ
インダー、可塑剤、有機溶剤（キシレンなど）等の添加
剤を混合してスラリーを形成し、該スラリーを用いてド
クターブレード法により、グリーンシートを作製する。
前記方法により得られたグリーンシートをそれぞれの目
的と用途に応じた形態に加工するため、スルーホールの
形成や配線用の導体ペースト印刷等の加工を施し、積層
したものを焼成することにより前記セラミックス基板を
製造する。

【０００４】該セラミックス基板の製造工程において作
製されたグリーンシートには、配線用の導体ペースト印
刷時に導体ペーストに含有される有機溶剤が浸透し、前
記バインダーが前記有機溶剤に溶かされることにより膨
潤する。この後、該有機溶剤が乾燥すると前記グリーン
シート内のセラミックス粒子の再配列が起こり前記グリ
ーンシートが収縮する。該収縮は前記グリーンシートの
密度、厚み及び配線量が均一でないため収縮量のばらつ
きを伴うこととなる。前記グリーンシートの収縮のばら
つきに起因したスルーホール及び導体ペーストパターン
の位置変動が発生すると、前記グリーンシートに形成さ
れたスルーホール及び導体ペーストパターンの適性位置
の確保が困難となる。また、前記グリーンシートを積層
すると、セラミックス基板中の上部のスルーホールと下
部の導体パターンにずれが起こり、断線あるいはショー
トし易いという問題が生ずる。

【０００５】そこで、ドクターブレード法などにより作
製されたグリーンシートに湯の温度３０〜１００℃、浸
漬時間２〜１２０分の条件による湯浴を施し、バインダ
ー（ブチラール樹脂）を構成する分子の分子間距離を近
づけて収縮させた後、湯浴により含浸させた水分を熱乾
燥により除去し、得られたグリーンシートをそれぞれの
目的と用途に応じた形態に加工し、ラミネートしたもの
を焼成することにより前記セラミックス基板を作製する
方法（特開平３−２３７７９８号公報）が提案されてい
る。前記方法ではグリーンシートに湯浴を施し、予め収
縮させることによりその後の工程によって生じる収縮が
低減されるので、収縮に起因するスルーホール及び導体
ペーストパターンの位置変動、前記セラミックス基板中
の上部のスルーホールと下部の導体パターンに生ずるず
れを低減できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記方法にお
いては、実際には前記焼成時にグリーンシートの面内方
向及び厚さ方向にかなりの収縮が生じており、該収縮に
はグリーンシートの密度、厚み及び配線量の不均一に起
因した収縮量のばらつきを生じ、導体パターンの寸法精
度を確保することができないため、導体パターンの微細
化が困難であるという課題があった。

【０００７】本発明はこのような課題に鑑み発明された
ものであって、導体ペースト印刷時の収縮を確実に低減
することができ、従ってセラミックス基板の導体パター
ンの微細化及び導体パターンの寸法精度の向上を図るこ
とができるセラミックス基板の製造方法を提供すること
を目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係るセラミックス基板の製造方法は、セラミ
ックスグリーンシートを所定の寸法に成形し、導体ペー
ストを印刷し、積層、焼成するセラミックス基板の製造
方法において、グリーンシートにプレス処理を施し、さ
らに前記グリーンシートに溶剤と可塑剤の混合液を塗布
した後乾燥させる工程を少なくとも１回行い、この後印
刷工程を行うことを特徴としている。

【０００９】

【作用】上記構成のセラミックス基板の製造方法によれ
ば、グリーンシートにプレス処理を施し、さらに前記グ
リーンシートに溶剤と可塑剤の混合液を塗布した後乾燥
させる工程を少なくとも一回行い、前記グリーンシート
を予め収縮させた後に印刷工程を行うので、印刷工程時
に発生する収縮が低減される。

【００１０】また、前記混合液には溶剤のみならず可塑
剤も含まれているので、前記グリーンシート中のバイン
ダの軟化が促進され、前記混合液を前記グリーンシート
の片面からのみ塗布しても前記グリーンシートに反りが
発生することもない。

【００１１】このことから、上記構成のセラミックス基
板の製造方法によれば、前記グリーンシートに配線用の
導体ペーストを印刷しても、セラミックス基板中の上部
のスルーホールと下部の導体パターンとの間にずれが発
生することがなく、適性位置が確保され、寸法精度を向
上させることが可能となる。

【００１２】

【実施例及び比較例】以下、本発明に係るセラミックス
基板の製造方法の実施例及び比較例を説明する。該セラ
ミックス基板は、図１に示す作製方法により得ることが
できる。アルミナ粉末１００重量部に対し、焼結助剤
（ＳｉＯ₂ 、ＭｇＯ等）を１０〜２０重量部添加し、さ
らに水を加えボールミルで２４時間粉砕混合し、乾燥さ
せる。その後解砕し、アクリル樹脂５〜１０重量部と、
可塑剤（ＤＢＰ、ＤＢＭ等）を５〜１０重量部と、溶剤
（キシレン）を６０〜１００重量部添加し、ボールミル
で混合し、スラリーとする。

【００１３】その後、スラリーの脱泡を行い、ドクター
ブレード法を用いてこのスラリーをテープ成形し、この
後、６０〜１２０℃の温度範囲で乾燥させる。その後、
２０〜１００℃の温度範囲で、１０〜１２０Ｋｇ／ｃｍ
² の力でプレス処理を行った後、ドクタ−ブレードに面
するグリーンシート面もしくはキャリアフィルムに面す
るグリーンシート面のどちらか片方の面に、例えばキシ
レン等の溶剤と例えばＤＯＰ等の可塑剤の混合液をスプ
レーにて塗布（０．０１〜０．１ｃｃ／ｃｍ²）し、室
温〜１００℃の温度範囲で、５〜６０分間の乾燥を行
う。前記工程を繰り返し、グリーンシートを作製する。

【００１４】前記方法により得られたグリーンシートを
カッターあるいは打ち抜き型により所望の形状に加工
し、さらに打ち抜き型等により所望の形状にスルーホー
ルを形成する。次に、配線用の導体ペースト印刷を施
し、所定枚数積層した後、グリーンシートを焼成し、セ
ラミックス基板を作製する。

【００１５】表１は本実施例においてグリーンシートに
塗布する混合液の前記溶剤と可塑剤との混合割合を変化
させた場合の前記グリーンシートの収縮量、前記導体ペ
ースト印刷後のグリーンシートの収縮量及び前記導体ペ
ースト印刷後のグリーンシートの反り量を示した表であ
る。前記グリーンシートの収縮量の測定には４０ｍｍ×
１００ｍｍの面積のグリーンシートを用い、前記導体ペ
ースト印刷後の収縮量の測定には、配線用の導体ペース
トの基板面積に対する被覆率を約４０％に設定するべく
前記基板に７５ｍｍ×７５ｍｍのベタ印刷を施すことに
より行った。また、反り量（％）はグリーンシート厚み
に対する基準面からの反り高さで表わした。なお、プレ
ス処理を施す回数は１回とし、比較例のものには＊印を
添付した。

【００１６】なお、プレス処理を施す効果を図るため、
プレス処理を施さず、前記混合液をも塗布しないグリー
ンシート、及びプレス処理を施し、前記混合液は塗布し
ないグリーンシートについても同様に実験を行った。

【００１７】

【表１】

【００１８】表１において、プレス処理を施さず、前記
混合液をも塗布しないグリーンシートNo．１の印刷後の
収縮量が２．２％であるのに対して、プレス処理を施
し、前記混合液を塗布しないグリーンシートNo．２の印
刷後の収縮量は０．５０％であり、プレス処理を施すこ
とにより印刷後の収縮量はかなり低減されることがわか
った。また、反り量はいずれも０％であった。

【００１９】次に、プレス処理を施し、前記混合液を塗
布しないグリーンシートNo．２と、プレス処理を施し、
前記混合液を塗布したグリーンシートNo．３〜９とを比
較すると、前記混合液を塗布することによって、印刷後
の収縮量が０．５０％から０．０１〜０．０６％へと、
大幅に低減されることがわかった。また、グリーンシー
トNo．３〜９をそれぞれ比較すると、前記混合液の塗布
回数が１回である場合、印刷後の収縮量が０．０６％で
あるのに対し、３回では０．０２％となり、５回では
０．０１％にまで低減される。また、５回以上ではその
効果に変化がなかった。このことから、前記混合液の塗
布回数１回であってもその効果は十分であるが、前記塗
布回数が多いほど印刷後の収縮量の低減に対する効果が
より高くなることがわかった。なお、反り量に関しても
前記混合液の塗布回数が多いほど大きくなる傾向がある
ため、塗布回数としては１〜６回程度の範囲内であるこ
とが望ましい。また、グリーンシートNo．２とグリーン
シートNo．１０〜１６あるいはグリーンシートNo．２と
グリーンシートNo．１７〜２３とからも前記と同様のこ
とがいえる。

【００２０】次に、グリーンシートNo. ３、No. １０、
No. １７をそれぞれ比較する。これらはいずれもプレス
処理を施し、溶剤：可塑剤を順に９０：１０、８０：２
０、５０：５０とした前記混合液をそれぞれ片面にのみ
１回塗布したものである。それぞれの収縮量、印刷後の
収縮量及び反り量を比較すると、混合液中の可塑剤の比
率が高いほど予め生じる収縮量は若干少なくなるが、印
刷後の収縮量はいずれも十分低減され、０．０２〜０．
０６％となった。また反り量は０〜５％であった。この
ことから、プレス処理を施した後いずれの混合比の混合
液を塗布しても、予め十分に収縮させ、印刷後の収縮量
をかなり低減し得ることがわかった。

【００２１】以上詳述したように、ドクターブレード法
を用いて作製されたグリーンシートにプレス処理を施
し、さらに前記グリーンシートに溶剤と可塑剤の混合液
を塗布した後乾燥させる工程を少なくとも１回行い、予
め十分収縮させておくことで、片面塗布でも極端な反り
を生ずることなく導体ペースト印刷時に発生する収縮を
低減することができる。このため、グリーンシートの密
度、厚み及び配線量の不均一に起因した収縮量のばらつ
きを生じることもなく、ペースト印刷時に発生するスル
ーホール及び導体ペーストパターンの位置変動を確実に
低減させることができる。また、グリーンシートを積層
した場合でもセラミックス基板中の上部のスルーホール
と下部の導体パターンとのずれによる断線あるいはショ
ートを低減することができる。このことからセラミック
ス基板の導体パターンの微細化及び導体パターンの寸法
精度の向上を図ることができる。

【００２２】なお、本実施例においては、溶剤と可塑剤
の混合液として溶剤にはキシレンを、可塑剤にはＤＯＰ
を使用したが、何らこれに限定されるものではなく、溶
剤としては、他の、アクリル樹脂の溶解度を高くせしめ
る溶剤、例えば芳香族ではトルエン、エチルベンゼン
等、エステル系では酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ーｎ
ープロピル等、ケトン系ではＭＥＫ、メチルイソブチル
ケトン等を使用しても同様の効果を得ることができる。
また、可塑剤としては、ＤＢＰ、ＤＢＭ等を使用しても
同様の効果を得ることができる。

【００２３】また、本実施例においては前記混合液を前
記グリーンシートの片面からのみ塗布しているが別の実
施例では前記グリーンシートの両面に塗布すれば反り量
をより一層低減することができる。

【００２４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係るセラミ
ックス基板の製造方法にあっては、セラミックスグリー
ンシートを所定の寸法に成形し、導体ペーストを印刷
し、積層、焼成するセラミックス基板の製造方法におい
て、グリーンシートにプレス処理を施し、さらに前記グ
リーンシートに溶剤と可塑剤の混合液を塗布した後乾燥
させる工程を少なくとも１回行い、予め収縮させるの
で、グリーンシートの密度、厚み及び配線量の不均一に
起因した収縮量のばらつきを生じることもなく、また、
前記混合液を片面からのみ塗布しても前記グリーンシー
トに極端な反りが発生することもないので、ペースト印
刷時に発生するスルーホール及び導体ペーストパターン
の位置変動を確実に低減することができる。また、前記
グリーンシートを積層した場合でもセラミックス基板中
の上部のスルーホールと下部の導体パターンとのずれに
よる断線あるいはショートを低減することができる。こ
のことからセラミックス基板の導体パターンの微細化及
び導体パターンの寸法精度の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るセラミックス基板の製造方法の実
施例を示した図である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミックスグリーンシートを所定の寸
法に成形し、導体ペーストを印刷し、積層、焼成するセ
ラミックス基板の製造方法において、グリーンシートに
プレス処理を施し、さらに前記グリーンシートに溶剤と
可塑剤の混合液を塗布した後乾燥させる工程を少なくと
も１回行い、この後印刷工程を行うことを特徴とするセ
ラミックス基板の製造方法。