JP3225666B2 - キャビティ付きセラミック多層ブロックの製造方法 - Google Patents

キャビティ付きセラミック多層ブロックの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、たとえばＩＣパッケ
ージとなるべきキャビティ付きセラミック多層回路基板
を得るためのキャビティ付きセラミック多層ブロックの
製造方法に関するもので、特に、セラミックグリーンシ
ートを積重ねた後のプレス工程の改良に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】セラミック多層回路基板は、それを構成
するセラミック層の界面において配線パターン等を形成
するとともに、特定のセラミック層を貫通するようにビ
アホールを設けることによって、その上下の配線パター
ン等を接続する構造を有していることから、各種電子機
器の回路構成の高密度化に貢献している。このような多
層回路基板の一層の高密度化および複合化を達成するた
め、キャビティ付き多層回路基板が提案されている。キ
ャビティ付き多層回路基板によれば、そのキャビティ内
に、たとえばＩＣのような別の部品を配置することがで
き、高密度化だけでなく、複合化をも達成することがで
きる。
【０００３】上述したようなセラミック多層回路基板を
得るには、キャビティ付きセラミック多層ブロックを製
造しなければならない。キャビティ付きセラミック多層
ブロックは、基本的には、複数のセラミックグリーンシ
ートを積重ね、得られたセラミック積層体をプレスする
工程を経て製造される。そして、複数のセラミックグリ
ーンシートを順次積重ねる際、積重ね後の状態において
セラミック積層体がキャビティを形成している状態とな
るように、積重ねの途中から、キャビティとなるキャビ
ティ穴が既に設けられたセラミックグリーンシートを積
重ねることが行なわれる。このようにして得られたキャ
ビティ付きセラミック積層体は、それを構成する複数の
セラミックグリーンシートの互いの間の密着性を高める
ため、次いで、プレスされなければならない。図３に、
従来のプレス方法の一例が断面図で示されている。
【０００４】図３に示したセラミック積層体１は、キャ
ビティ穴が設けられていない複数のセラミックグリーン
シート２と、その上に積重ねられ、キャビティ穴３が設
けられた複数のセラミックグリーンシート４と、その上
に積重ねられ、キャビティ穴３より大きなキャビティ穴
５が設けられた複数のセラミックグリーンシート６と、
その上に積重ねられ、キャビティ穴５より大きなキャビ
ティ穴７が設けられた複数のセラミックグリーンシート
８とを備える。そして、セラミック積層体１には、キャ
ビティ穴３、５および７の集合からなるキャビティ９が
形成されている。
【０００５】上述したセラミック積層体１は、金型１０
内に入れられ、その上に、セラミックグリーンシート
２、４、６および８の各々と外形寸法が同等の弾性体１
１が置かれる。次いで、弾性体１１から、セラミックグ
リーンシート２、４、６および８に向かって圧力を及ぼ
すことにより、これらセラミックグリーンシート２、
４、６および８がプレスされる。ここで、弾性体１１を
用いるのは、キャビティ９内にも所望の圧力が及ぼされ
るようにするためである。
【０００６】なお、セラミックグリーンシート２、４、
６および８の積重ねは、金型１０内で行なわれることも
ある。
【０００７】また、図３では、セラミック積層体１の内
部または表面に形成される導電パターンや配線パターン
およびビアホールの図示が省略されている。
【０００８】図３に示すように、セラミック積層体１を
プレスして得られたキャビティ付きセラミック多層ブロ
ックは、次いで、焼成され、それによって、所望のキャ
ビティ付きセラミック多層回路基板が得られる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たプレス方法を採用する、キャビティ付きセラミック多
層ブロックの製造方法には、以下に述べるような問題が
ある。図４は、図３に示したプレス工程において生じる
弾性体１１の挙動を示す拡大断面図である。
【００１０】図４に示すように、矢印１２で示す方向
に、弾性体１１からセラミック積層体１に向かって圧力
が加えられると、セラミック積層体１がプレスされる。
このとき、弾性体１１からは、セラミック積層体１に対
して、矢印１３で示すように積層方向に向く圧力が及ぼ
されるだけでなく、弾性体１１の自由に変形する性質か
ら、矢印１４で示すように、キャビティ９をその径方向
に広げる方向にも圧力が及ぼされる。その結果、キャビ
ティ９の周囲にある配線パターン（図示せず）等が不所
望に変形し、そのため、ビアホールとの間で位置ずれが
生じ、配線パターン等とビアホールとの間での導通不良
が生じたり、配線パターン等の間隔が変わることによる
特性不良が生じたり、さらには、ビアホールの積層方向
での縦列状態が崩れることによる導通不良が生じたりす
ることがある。
【００１１】また、キャビティ９に形成される各段の角
が、弾性体１１の変形に応じて丸くなることがある。キ
ャビティ９の各段上には、キャビティ９内に配置される
電子部品との間でワイヤボンディングにより結線される
配線パターン等が形成されるが、この配線パターン等が
形成された面に、上述したような丸みが形成されると、
信頼性の高いワイヤボンディングを施すことができなく
なる。したがって、キャビティの各段の角が丸くされて
も、配線パターン等に影響を及ぼさないように、キャビ
ティの段の幅を広げることも考えられるが、この場合に
は、多層回路基板の設計に余裕が必要となり、高密度化
および小型化の障害となる。
【００１２】また、弾性体１１が圧縮されるときに生じ
る変形は、弾性体１１の各部において均一に生じると限
らない。その結果、弾性体１１に接する配線パターン等
が、弾性体１１の不均一な変形に追従して、不均一な変
形を生じることがある。そのため、キャビティ内に配置
される電子部品と配線パターン等との間で位置ずれが生
じ、導通不良を招くことがある。また、このような配線
パターン等に関連して、たとえば抵抗体を印刷すると、
抵抗体と配線パターン等との間での導通不良だけでな
く、抵抗体が与える抵抗値が所望の値からずれることが
ある。
【００１３】また、弾性体１１は、それ自身、変形する
ので、セラミック積層体１の特定の箇所において配線パ
ターン等の厚みが比較的大きく重畳された場合であって
も、これら配線パターン等の厚みを吸収してしまい、プ
レス後において、セラミック積層体１の特定の箇所に不
所望な凸部を形成してしまうことがある。このような凸
部の存在は、たとえば、キャビティ９内に配置される電
子部品の高さの変動をもたらし、ワイヤボンディングに
よる配線のミスを引起こしたり、抵抗体の印刷において
抵抗膜の厚みのばらつきをもたらしたりする。
【００１４】それゆえに、この発明の目的は、上述した
ような種々の問題を解決し得る、キャビティ付きセラミ
ック多層ブロックの製造方法を提供しようとすることで
ある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この発明に係るキャビテ
ィ付きセラミック多層ブロックの製造方法では、まず、
キャビティ穴が設けられていない第１のセラミックグリ
ーンシート、および、キャビティとなる一定の大きさの
キャビティ穴が設けられた第２のセラミックグリーンシ
ートを用意する工程、ならびに、第１のセラミックグリ
ーンシートを所要枚数積み重ねてプレスされた第１のセ
ラミックブロックの上に第２のセラミックグリーンシー
トを所要枚数積重ねる工程を備えている。この発明で
は、上述した技術的課題を解決するため、最上層の第２
のセラミックグリーンシートの全主面に接する大きさを
有するとともに、キャビティ穴と同等かわずかに小さい
穴を形成した剛体板を用意する工程、剛体板を最上層の
第２のセラミックグリーンシートの上に載せる工程、剛
体板の上に弾性体を載せる工程、および、剛体板を介し
て、弾性体から積重ねられた第２のセラミックグリーン
シートに対して圧力を及ぼすことによって第２のセラミ
ックブロックを形成する工程をさらに備えていることを
特徴としている。また、上記発明において好ましくは、
さらに、キャビティ穴の一部を構成する他の一定の大き
さのキャビティ穴が設けられた他のセラミックグリーン
シートを用意する工程、所望の面の上に前記他のセラミ
ックグリーンシートを所要枚数積重ねる工程、最上層の
前記他のセラミックグリーンシートの全主面に接する大
きさを有するとともに、前記他のキャビティ穴と同等か
わずかに小さい穴を形成した剛体板を用意する工程、前
記剛体板を最上層の前記他のセラミックグリーンシート
の上に載せる工程、前記剛体板の上に弾性体を載せる工
程、および、前記剛体板を介して、前記弾性体から積み
重ねられた前記他のセラミックグリーンシートに対して
圧力を及ぼすことによって他のセラミックブロックを形
成する工程を含む、セラミックブロック追加工程を備
え、前記第２のセラミックブロックの上側に前記他のセ
ラミックブロックを１段以上積み重ねるように、前記セ
ラミックブロック追加工程を１回以上行なう。
【００１６】
【作用】この発明では、剛体板を介して、弾性体から、
キャビティ穴が設けられたセラミックグリーンシートに
対して圧力が及ぼされるので、弾性体が、キャビティ
を、その径方向に押し広げようとすることを抑制するこ
とができる。また、剛体板とこれに接するセラミックグ
リーンシートとの摩擦力によっても、キャビティがその
径方向に広がろうとする変形を抑制することができる。
また、弾性体の変形にかかわらず、剛体板が接触してい
るセラミックグリーンシートの表面は、平坦になるよう
に強制される。
【００１７】
【発明の効果】このように、この発明によれば、プレス
工程において、キャビティが不所望に変形されることが
抑制される。その結果、キャビティの周囲の配線パター
ン等の不所望な変形が抑制されることになるため、配線
パターン等とビアホールとの導通信頼性が向上する。ま
た、ビアホールの縦列状態のずれが抑制されるため、縦
列するビアホールの導通信頼性が高められる。また、配
線パターン等またはビアホール相互の間隔の変化が小さ
くなるため、所望の特性を安定して得られるようにな
る。これらのことから、ビアホールの小径化、配線パタ
ーン等の細線化および狭ピッチ化が図れ、セラミック多
層回路基板の高密度化および小型化の促進が可能とな
る。
【００１８】また、この発明によれば、キャビティに備
える段の角が丸くならないため、ワイヤボンディングの
信頼性が高められる。また、ワイヤボンディングされる
べき配線パターン等の形成領域が、段の角が丸くなるこ
とによって狭められることがないので、ワイヤボンディ
ングされるべき配線パターン等を効率的に配置すること
ができ、このことも、多層回路基板の高密度化および小
型化に寄与する。
【００１９】また、この発明によれば、剛体板に接する
セラミックグリーンシートの表面が平坦な状態に維持さ
れるとともに、その表面上の配線パターン等の不所望な
変形も防止される。その結果、導通信頼性が高められ、
製品の歩留が向上されるばかりでなく、たとえば抵抗体
を印刷する場合、その膜厚が安定し、抵抗値のばらつき
が生じにくくなる。
【００２０】また、この発明によれば、セラミック積層
体の膜に形成される配線パターン等の厚みの重畳による
凸部が生じにくくなり、その結果、得られた多層回路基
板に実装される電子部品の高さが安定し、そのため、ワ
イヤボンディングの信頼性が高められるとともに、製品
の歩留も向上する。
【００２１】
【実施例】図１は、この発明の一実施例によるキャビテ
ィ付きセラミック多層ブロックの製造方法に含まれるい
くつかの工程を示している。
【００２２】まず、図１（１）に示すように、金型１５
内に、キャビティ穴が設けられていない複数のセラミッ
クグリーンシート１６が積重ねられた状態で置かれる。
そして、金型１５内に、剛体からなるプレス板１７が挿
入され、このプレス板１７によって、複数のセラミック
グリーンシート１６がプレスされる。
【００２３】次に、図１（２）には、プレスされた複数
のセラミックグリーンシート１６からなる積層体１８ａ
が示されている。この積層体１８ａの上には、積重ねら
れた複数のセラミックグリーンシート１９が置かれる。
セラミックグリーンシート１９の各々には、キャビティ
となるキャビティ穴２０が設けられている。なお、複数
のセラミックグリーンシート１６、および複数のセラミ
ックグリーンシート１９、さらには後の工程で積重ねら
れる複数のセラミックグリーンシートは、それぞれ、予
め積重ねられた状態で金型１５内に入れられても、金型
１５内で積重ねられてもよい。
【００２４】同じく図１（２）に示すように、セラミッ
クグリーンシート１９の全主面に接する大きさを有する
とともに、キャビティ穴２０と同等かわずかに小さい穴
２１を形成した剛体板２２が用意される。剛体板２２
は、たとえば、金属、樹脂、セラミックのような剛体か
ら構成される。また、剛体板２２の厚みは任意である
が、取扱い性を考慮して、たとえば０．１〜２ｍｍの厚
みとされるのが好ましい。剛体板２２は、セラミックグ
リーンシート１９の上に載せられ、さらに、その上に、
弾性体２３が載せられる。弾性体２３は、たとえば、シ
リコーンラバーから構成される。
【００２５】上述した状態において、剛体板２２を介し
て、弾性体２３からセラミックグリーンシート１９に対
して圧力が及ぼされる。このときの弾性体２３の挙動
が、図２に図解的に示されている。図２において、前述
した積層体１８ａおよび複数のセラミックグリーンシー
ト１９からなる積層体１８ｂが、一体のものとして図示
されている。弾性体２３に対して、矢印２４で示す方向
に圧力がかけられたとき、矢印２５で示すように、積層
体１８ｂの積層方向に向く圧力が積層体１８ｂに対して
及ぼされるだけでなく、弾性体２３の性質により、矢印
２６で示すように、キャビティ穴２０を押し広げようと
する力も及ぼされる。しかしながら、剛体板２２の作用
により、矢印２６方向の力は抑制され、そのため、キャ
ビティ穴２０が押し広げられることが抑制される。ま
た、剛体板２２に接する積層体１８ｂの表面は、剛体板
２２によって平坦に維持される。なお、このような剛体
板２２による作用は、以後のプレス工程においても同様
に発揮される。
【００２６】次に、図１（３）に示すように、積層体１
８ｂの上に、積重ねられた複数のセラミックグリーンシ
ート２７が置かれる。セラミックグリーンシート２７の
各々には、キャビティ穴２０より大きなキャビティ穴２
８が設けられる。また、セラミックグリーンシート２７
の上には、キャビティ穴２８と同等かわずかに小さい穴
２９を形成した剛体板３０が載せられ、前述した図１
（２）に示す工程と同様、弾性体２３から、剛体板３０
を介して、セラミックグリーンシート２７に対して圧力
が及ぼされ、複数のセラミックグリーンシート２７がプ
レスされる。
【００２７】図１（４）には、図１（３）に示した積層
体１８ｂと複数のセラミックグリーンシート２７とが積
層されてなる積層体１８ｃが示されている。この積層体
１８ｃの上には、さらに、複数のセラミックグリーンシ
ート３１が置かれる。セラミックグリーンシート３１の
各々には、キャビティ穴２８より大きなキャビティ穴３
２が設けられている。これらセラミックグリーンシート
３１の上には、キャビティ穴３２と同等かわずかに小さ
い穴３３を形成した剛体板３４が置かれ、前述した工程
と同様、弾性体２３から、剛体板３４を介して、セラミ
ックグリーンシート３１に対して圧力が及ぼされる。
【００２８】このようにして、積層体１８ｃと複数のセ
ラミックグリーンシート３１とからなるセラミック多層
ブロック３５が得られ、このセラミック多層ブロック３
５には、キャビティ穴２０、２８および３２の集合から
なるキャビティ３６が形成されている。このセラミック
多層ブロック３５は、次いで、焼成され、それによって
所望のキャビティ付きセラミック多層回路基板が得られ
る。なお、図１では、セラミック多層ブロック３５の内
部または表面に形成される導電パターンや配線パターン
およびビアホールの図示が省略されているが、図２にお
いて、例示的に、配線パターン３７，３８，…が図示さ
れている。これら配線パターン３７，３８，…およびビ
アホール等は、積重ね前の段階で、特定のセラミックグ
リーンシートに既に設けられている。
【００２９】また、上述した各プレス工程において、弾
性体２３には、剛体プレスによって圧力がかけられて
も、静水圧プレスによって圧力がかけられてもよい。
【００３０】また、以上説明した実施例では、金型１５
を用いたが、金型１５に代えて、単なる板状のベース板
を用い、その上で図１に示す各工程を実施してもよい。
【００３１】また、図示の実施例では、セラミック多層
ブロック３５に形成されるキャビティ３６には、いくつ
かの段差が設けられたが、このような段差のないキャビ
ティを備えるセラミック多層ブロックに対しても、この
発明を適用することができる。また、段差が設けられる
場合、そのような段差の数は任意である。さらに、キャ
ビティ３６の平面形状は、円形、四角形等、任意の形状
とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例によるキャビティ付きセラ
ミック多層ブロックの製造方法に含まれるいくつかの工
程を示す断面図である。
【図２】図１（２）に示した工程における弾性体２３の
挙動を示す拡大断面図である。
【図３】キャビティ付きセラミック多層ブロックの従来
の製造方法に含まれるプレス工程を示す断面図である。
【図４】図３に示したプレス工程における弾性体１１の
挙動を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１６，１９，２７，３１ セラミックグリーンシート ２０，２８，３２ キャビティ穴 ２１，２９，３３ 穴 ２２，３０，３４ 剛体板 ２３ 弾性体 ３５ セラミック多層ブロック ３６ キャビティ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−82171（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−214640（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05K 3/46 B28B 3/02 H01L 23/12 B32B 18/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 キャビティ穴が設けられていない第１の
    セラミックグリーンシート、および、キャビティとなる
    一定の大きさのキャビティ穴が設けられた第２のセラミ
    ックグリーンシートを用意し、 前記第１のセラミックグリーンシートを所要枚数積み重
    ねて加圧された第１のセラミックブロックの上に前記第
    ２のセラミックグリーンシートを所要枚数積重ね、最上層の 前記第２のセラミックグリーンシートの全主面
    に接する大きさを有するとともに、前記キャビティ穴と
    同等かわずかに小さい穴を形成した剛体板を用意し、 前記剛体板を最上層の前記第２のセラミックグリーンシ
    ートの上に載せ、 前記剛体板の上に弾性体を載せ、 前記剛体板を介して、前記弾性体から積み重ねられた前
    記第２のセラミックグリーンシートに対して圧力を及ぼ
    すことによって第２のセラミックブロックを形成する、 各工程を備える、キャビティ付きセラミック多層ブロッ
    クの製造方法。
  2. 【請求項２】 キャビティ穴の一部を構成する他の一定
    の大きさのキャビティ穴が設けられた他のセラミックグ
    リーンシートを用意し、 所望の面の上に前記他のセラミックグリーンシートを所
    要枚数積み重ね、 最上層の前記他のセラミックグリーンシートの全主面に
    接する大きさを有するとともに、前記他のキャビティ穴
    と同等かわずかに小さい穴を形成した剛体板を用意し、 前記剛体板を最上層の前記他のセラミックグリーンシー
    トの上に載せ、 前記剛体板の上に弾性体を載せ、 前記剛体板を介して、前記弾性体から積み重ねられた前
    記他のセラミックグリーンシートに対して圧力を及ぼす
    ことによって他のセラミックブロックを形成する、 各工程を含む、セラミックブロック追加工程を備え、 前記第２のセラミックブロックの上側に前記他のセラミ
    ックブロックを１段以 上積み重ねるように、前記セラミ
    ックブロック追加工程を１回以上行なう、請求項１に記
    載のキャビティ付きセラミック多層ブロックの製造方
    法。
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