JP3491698B2 - 多層回路基板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多層回路基板の製造方
法に関するものであり、更に詳しく言えば、グリーンシ
ート法によりセラミック多層回路基板を形成する方法の
改善に関するものである。近年，情報量の増加及び装置
のコンパクト化の要求に伴い、小型大容量のコンピュー
タシステムが開発されている。しかし、情報量の増加及
び高速化により、コンピュータの回路基板は発熱量が増
加する傾向にある。そこで、耐熱及び大集積回路の基板
として、セラミック多層回路基板が開発されている。

【０００２】これによれば、当該回路基板を形成する際
に、グリーンシートの厚さが、温度、湿度及び成形時の
圧力の影響を受ける。特に、一軸プレス法によりグリー
ンシートを積層した場合には、金型の影響を受けて積層
体の寸法が変化する。このため、グリーンシートを積層
した多層回路間の精密なインピーダンス整合を行うこと
が困難となる。また、スルーホールや多段のくり抜き穴
等の複雑形状は、積層体の焼成後に加工されるため、ク
ラックが生じたり、層間剥離が生ずることがある。

【０００３】そこで、グリーンシートの積層体のパッキ
ング方法を工夫し、加圧媒体の侵入を防止すること、グ
リーンシートの厚さを精密に制御すること、及び、穴加
工方法を工夫して当該基板の高密度化の向上を図ること
ができる形成方法が望まれている。

【０００４】

【従来の技術】図５（Ａ）〜（Ｃ）は、従来例に係る多
層回路基板の形成工程図をそれぞれ示している。例え
ば、グリーンシート法によりセラミック多層回路基板を
形成する場合、図５（Ａ）に示すように、まず、グリー
ンシート３上に導体パターン４を形成する。グリーンシ
ート３は、セラミック粉末にバインダ，可逆剤及び溶剤
を加えて混練したスラリーを形成し、それをキャリアテ
ープ１上の接着層２に塗布する。その後、スラリーを乾
燥すると、グリーンシート３が得られる。導体パターン
４は、導体ペーストや金属粉末が充填されて成る。

【０００５】次に、図５（Ｂ）に示すように、グリーン
シート３を順次積層して積層体５を形成する。積層体５
はグリーンシート３を所定の大きさにカットして、それ
を順次接着する。その後、図５（Ｃ）に示すように、一
軸プレス法や温間等方加圧法により積層して積層体５を
成形する。この際に、静水圧プレス法を利用する場合に
は、積層体５を真空パックする。その後、成形した積層
体５を同時焼成し、さらに、レーザ加工法によりスルー
ホール（貫通口）や多段のくり抜き穴を形成する。これ
により、セラミック多層回路基板が完成する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般に、多層回路間の
インピーダンスは、グリーンシート（絶縁層）３の厚さ
及び導体パターン（配線）４の厚さにより整合してい
る。しかし、従来例によれば、グリーンシート３の厚さ
は、温度、湿度及び成形時の圧力の影響を受ける。特
に、一軸プレス法によりグリーンシート３を積層した場
合には、金型の影響を受けて積層体５の寸法が変化す
る。

【０００７】このため、不均一な厚さのグリーンシート
３を使用すると、積層体５の多層回路間の精密なインピ
ーダンス整合を行うことが困難となる。この際の多層回
路間のインピーダンスは、スラリー粘度及び成形時の圧
力を調整することにより、グリーンシート３の厚さを均
一化し、印刷マスクの厚さを調整することにより、導体
パターン（配線）４の厚さを均一化して整合される。な
お、静水圧プレス法によれば、加圧媒体が内部に侵入す
る恐れがある。

【０００８】また、従来例によれば、スルーホールや多
段のくり抜き穴等の複雑形状は、積層体５の焼成後に、
レーザ、ウォタージェット又は超音波等を利用して加工
されている。このため、焼成後に積層体５を加工する
と、その開孔時や研磨時に応力が積層体５に加わり、該
積層体（以下グリーンシート積層体ともいう）５が収縮
してクラックが生じたり、層間剥離が生ずることがあ
る。

【０００９】これにより、生産歩留りが低下したり、高
精度な回路基板を製造する妨げとなるいう問題がある。
本発明は、かかる従来例の問題点に鑑み創作されたもの
であり、グリーンシート積層体のパッキング方法を工夫
し、プレス時のの加圧媒体の侵入を防止すること、グリ
ーンシートの厚さを精密に制御すること、及び、穴加工
方法を工夫して当該基板の高密度化の向上を図ることが
可能となる多層回路基板の製造方法の提供を目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の多層回路基板の
第１の製造方法は、その実施例を図１〜３に示すよう
に、セラミックのグリーンシート上に導体パターンを形
成する工程と、前記導体パターンが形成された複数のグ
リーンシート間を接着して積層し積層体を形成する工程
と、前記積層体を第１のフィルムにより包み込んで真空
パックする工程と、前記真空パックされた積層体を補強
板上で、伸縮部材を挟み込み一体化する工程と、前記一
体化された補強板を含む積層体を第２のフィルムにより
包み込んで真空パックする工程と、前記真空パックされ
た補強板を含む積層体を温間等方加圧する工程とを有す
ることを特徴とする。

【００１１】本発明の多層回路基板の第２の製造方法
は、その実施例を図４に示すように、前記積層体を第１
のフィルムにより真空パックする工程の前に、予め、セ
ラミックのグリーンシート上に導体パターン及び開口部
を形成する工程と、前記導体パターン及び開口部が形成
された複数のグリーンシート間を接着して積層し貫通口
又は多段型のくり抜き穴を設けた積層体を形成する工程
を有することを特徴とする。

【００１２】本発明の第１の製造方法において、前記貫
通口又は多段型のくり抜き穴を有する積層体を第２のフ
ィルムにより真空パックする際に、前記貫通口又は多段
型のくり抜き穴に伸縮部材を充填することを特徴とす
る。本発明の第１，第２の製造方法において、前記積層
体に応じて伸縮部材の厚みを調整することを特徴とす
る。

【００１３】本発明の１，第２の製造方法において、前
記第１のフィルム及び第２のフィルムには、耐熱性のナ
イロンを用いることを特徴とする。本発明の１，第２の
製造方法において、前記伸縮部材にはシリコーンゴムを
用いることを特徴とし、上記目的を達成する。

【００１４】

【作用】本発明の多層回路基板の第１の製造方法によれ
ば、その実施例を図２（Ａ）に示すように、第１のフィ
ルム１６により真空パックされた積層体１５が、伸縮部
材（シリコーンゴム１８）が挟み込まれた補強板（アル
ミニウム１７）と一体化される。この際に、積層体１５
に応じて伸縮部材の厚みが調整される。

【００１５】このため、使用する伸縮部材の厚みを変化
することにより、様々な層間厚さの積層体を得ることが
できる。また、グリーンシートの厚さを精密に制御する
ことができる。さらに、図２（Ｂ）に示すように、第２
のフィルム１９により補強板を含む積層体１５が真空パ
ックされ、その後、例えば、静水圧プレス法より温間等
方加圧される。

【００１６】これにより、積層体１５が高密度になり、
プレス時の加圧媒体の侵入を阻止することができる。ま
た、積層体１５の所定寸法を維持することが可能とな
る。本発明の多層回路基板の第２の製造方法によれば、
その実施例を図４（Ａ）に示すように、第１のフィルム
２８により積層体２６を真空パックする前に、予め、グ
リーンシート２３上に導体パターン２４及び開口部24Ａ
〜25Ｄ等を形成し、その後、導体パターン２４及び開口
部24Ａ〜25Ｄが形成された複数のグリーンシート２３間
を接着して積層し貫通口（スルーホール25Ｅ）又は多段
型のくり抜き穴25Ｆを設けた積層体２６を形成してい
る。

【００１７】このため、従来例に比べてスルーホールや
多段のくり抜き穴等の複雑な形状の加工を焼成前に行う
ことができる。特に、静水圧プレスをする前に、貫通口
又は多段型のくり抜き穴に伸縮部材を充填することによ
り、プレス時の応力の影響を吸収することができ、歪み
の少ない多層基板を製造することが可能となる。これに
より、焼成前に積層体２６を加工することができ、積層
体２６の開孔時の応力は極めて少なくなり、従来例のよ
うな積層体の収縮によるクラックの発生や、層間剥離が
防止できる。

【００１８】これにより、生産歩留りの向上を図るこ
と、当該基板の高密度化の向上を図ることが可能とな
る。また、高精度な回路基板を製造することが可能とな
る。

【００１９】

【実施例】次に、図を参照しながら本発明の実施例につ
いて説明をする。図１〜４は、本発明の実施例に係る多
層回路基板の製造方法を説明する図である。 （１）第１の実施例の説明 図１，２は、本発明の第１の実施例に係る多層配線の形
成工程図（その１，２）であり、図３は本発明の各実施
例に係るシリコーンゴムと収縮率との関係特性図をそれ
ぞれ示している。

【００２０】例えば、グリーンシート法によりセラミッ
ク多層回路基板を形成する場合、図１（Ａ）に示すよう
に、まず、セラミックのグリーンシート１３上に導体パ
ターン１４を形成する。グリーンシート１３は、例え
ば、キャリアフィルム１１の接着層１２上にドクターブ
レード法によりスラリーを厚さ３００μｍ程度に成形す
る。スラリーは、主剤，溶剤，可塑剤，バインダーを加
えて混練し、その後、それを脱泡処理したものである。
例えば、主剤は、アルミナ（セラミックの粉体）１００
ｇ及びホウケイ酸ガラス１００ｇを用いる。溶剤はエタ
ノール２００ｇを用いる。バインダは、ＰＶＢポリビニ
ールブチラール１０ｇを用いる。

【００２１】その後、フィルム１１上に接着されたグリ
ーンシート１３を、例えば、９０ｍｍ×９０ｍｍに打ち
抜く。次いで、スクリーン印刷より導体パターン１４を
印刷し、その後、シート１３を乾燥する。次に、図１
（Ｂ）に示すように、導体パターン１４が形成されたグ
リーンシート１３を積層して積層体１５を形成する。例
えば、１０枚のグリーンシート１３を積層する。この際
に、グリーンシート１３からキャリアフィルム１１を取
り外し、接着層１３と導体パターン面とを順次接着す
る。

【００２２】次いで、図１（Ｃ）に示すように、積層体
１５を第１のフィルム１６により包み込んで真空パック
する。この際に、第１のフィルム１６には、耐熱性のナ
イロンを用いる。第１のフィルム１６により包み込まれ
た積層体１５は、６０秒間真空引きした後、加圧熱パッ
キングする。その後、図２（Ａ）に示すように、真空パ
ックされた積層体１５をアルミニウム板１７上で、シリ
コーンゴム１８を挟み込み一体化する。アルミニウム板
１７は補強板の一例であり、硬性を有する金属板等であ
れば良い。シリコーンゴム１８は伸縮部材の一例であ
り、加圧媒体を吸収するものである。この際のアルミニ
ウム板の大きさは、例えば、１２０ｍｍ×１２０ｍｍ程
度であれば良い。シリコーンゴム１８は積層体１５の底
面と同じ大きさがあれば良い。ゴム１８の厚みは積層体
１５に応じて調整する。その他、伸縮部材には天然ゴム
やスポンジ等が適用できる。

【００２３】さらに、図２（Ｂ）に示すように、一体化
されたアルミニウム板１７を含む積層体１５を第２のフ
ィルム１９により包み込んで真空パックする。この際
に、第２のフィルムには、耐熱性のナイロンを用いる。
第２のフィルム１９により包み込まれた積層体１５は、
４０秒間真空引きした後、加圧熱パッキングする。次い
で、図２（Ｃ）に示すように、真空パックされたアルミ
ニウム板１７を含む積層体１５を温間等方加圧する。例
えば、静水圧プレス法により１０分間余熱する。その
後、加圧温度８０°Ｃ，プレス圧３０ＭＰａ，保持時間
５分の条件で加圧積層する。

【００２４】そして、これ以降は従来例と同様に、積層
体１５を焼結する。焼結条件は窒素雰囲気中で６００°
Ｃの温度により１０時間加熱して脱脂し、その後、窒素
雰囲気中で１０００°Ｃの温度により８時間加熱して焼
成する。これにより、セラミック多層回路基板が完成す
る。このようにして、本発明の第１の実施例に係るセラ
ミック多層回路基板の形成方法によれば、図２（Ａ）に
示すように、第１のフィルム１６により真空パックされ
た積層体１５は、シリコーンゴム１８が挟み込まれたア
ルミニウム板１７と一体化される。この際に、積層体１
５に応じてシリコーンゴム１８の厚みが調整される。

【００２５】このため、使用するシリコーンゴム１８の
厚みを変化することにより、様々な層間厚さの積層体１
５を得ることができる。例えば、図３（Ａ）に示すよう
に、シリコーンゴムの厚みを増加すると、積層体１５の
Ｘ−Ｙ方向の収縮率が増加する。これは、積層体１５の
断面方向の表面積が増加し、横方向からの圧力を多く受
けるからである。これにより、アルミニウム１７とシリ
コーンゴム１８を使用した積層体１５のＸ−Ｙ方向の収
縮率を精密に制御することが可能となる。

【００２６】また、図３（Ｂ）に示すように、シリコー
ンゴム１８の厚みを増加すると、積層体１５のＺ軸方向
の収縮率は減少する。これは、積層体１５の断面方向の
表面積が増加し、縦方向からの圧力が少なくなるからで
ある。これにより、積層体１５のＺ軸方向の収縮率を精
密に制御することが可能となる。なお、図３（Ａ），
（Ｂ）において、縦軸は積層体１３の収縮率であり、横
軸は、シリコーンゴム１８の厚さである。

【００２７】さらに、第２のフィルム１９によりアルミ
ニウム板１７を含む積層体１５が真空パックされ、その
後、例えば、静水圧プレス法より温間等方加圧される。
これにより、積層体１５が高密度になり、プレス時の加
圧媒体の進入が防止される。また、積層体１５の所定寸
法を維持することが可能となる。このことで、グリーン
シート１３の厚みを均一に維持することができ、積層体
１５の多層回路間の精密なインピーダンス整合を行うこ
とが可能となる。

【００２８】また、当該回路基板の生産歩留りの向上を
図ること、及び、その高密度化の向上を図ることが可能
となる。 （２）第２の実施例の説明 図４（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第２の実施例に係るセ
ラミック多層回路基板の形成工程図をそれぞれ示してい
る。第２の実施例では第１の実施例と異なり、真空パッ
ク前に、くり抜き穴等を形成し、その中にシリコーンゴ
ム２７を充填するものである。

【００２９】すなわち、図４（Ａ）に示すように、予
め、グリーンシート２３上に導体パターン２４及び開口
部25Ａ〜25Ｄを形成する。本実施例では、３枚のグリー
ンシート２３にスルーホール用の開口部25Ａと口径の異
なる開口部25Ｂ〜25Ｃをそれぞれ設ける。例えば、開口
部25Ｂの口径が開口部25Ｃの口径よりも大きく、開口部
25Ｃの口径が開口部25Ｄの口径よりも大きくなるよう
に、予め、３枚のグリーンシート２３を開孔する。

【００３０】次に、図４（Ｂ）に示すように、導体パタ
ーン２４及び開口部25Ａ〜25Ｄが形成された３枚のグリ
ーンシート２３間を接着して積層し積層体２６を形成す
る。この際に、グリーンシート２３からキャリアフィル
ムを取り外し、接着層２２と導体パターン面とを順次接
着する。これにより、スルーホール25Ｅ及び多段のくり
抜き穴25Ｆを有する積層体２６が形成される。

【００３１】そして、図４（Ｃ）に示すように、スルー
ホール25Ｅ及び多段のくり抜き穴25Ｆにシリコーンゴム
２８を充填する。その後は、第１の実施例と同様に、第
１のフィルム２９により真空パックし、その後、図２
（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、真空パックされた積層
体２６をシリコーンゴムを挟んでアルミニウム板により
補強する。その後、積層体２６を温間等方加圧し、次い
で、積層体２６を焼結する。これにより、スルーホール
25Ｅ及び多段のくり抜き穴25Ｆを有するセラミック多層
回路基板が完成する。

【００３２】このようにして、本発明の第２の実施例に
係るセラミックス多層回路基板の形成方法によれば、図
４（Ａ）に示すように、積層体２６を真空パックする前
に、予め、グリーンシート２３上に導体パターン２４及
び開口部25Ａ〜25Ｄを形成し、その後、３枚のグリーン
シート２３間を接着して積層しスルーホール25Ｅ及び多
段のくり抜き穴25Ｆを設けた積層体２６を形成してい
る。

【００３３】このため、多層配線を接続するスルーホー
ル25Ｅ及び実装部品の取付け用の多段のくり抜き穴25Ｆ
等の複雑な形状の加工を従来例に比べて焼成前に行うこ
とができる。特に、積層体２６を真空パックする際に、
スルーホール25Ｅ及び多段のくり抜き穴25Ｆにシリコー
ンゴム２８を充填することにより、プレス時の応力の影
響を吸収することができ、歪みの少ない多層基板を製造
することが可能となる。

【００３４】このため、焼成前に積層体２６を加工する
ことができ、積層体２６の開孔時の応力は極めて少なく
なり、従来例のような積層体２６の収縮によるクラック
の発生や、層間剥離が防止できる。これにより、第２の
実施例と同様に積層体２６が高密度になり、プレス時の
加圧媒体の進入が防止される。また、積層体２６の所定
寸法を維持することが可能となる。このことで、当該回
路基板の生産歩留りの向上を図ること、及び、その高密
度化の向上を図ることが可能となる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の多層回路
基板の製造方法によれば、第１のフィルムにより真空パ
ックされた積層体が、伸縮部材を挟み込んだ補強板と一
体化される。また、積層体に応じて伸縮部材の厚みが調
整される。このため、使用する伸縮部材の厚みを変化す
ることにより、様々な層間厚さの積層体を得ることがで
き、グリーンシートの厚さを精密に制御することができ
る。さらに、積層体が高密度になり、プレス時の加圧媒
体の侵入を阻止することができ、積層体の所定寸法を維
持することが可能となる。

【００３６】本発明の多層回路基板の他の製造方法によ
れば、積層体の真空パック前に、予め、導体パターン及
び開口部が形成された複数のグリーンシート間を接着し
て積層し貫通口又は多段型のくり抜き穴を設けた積層体
を形成している。このため、スルーホールや多段のくり
抜き穴等の複雑な形状の加工を焼成前に行うことができ
る。特に、貫通口又は多段型のくり抜き穴に伸縮部材を
充填することにより、プレス時の応力の影響を吸収する
ことができ、歪みの少ない多層基板を製造することが可
能となる。

【００３７】これにより、当該基板の生産歩留りの向上
を図ること、及び、その高密度化の向上を図ることが可
能となる。また、高精度な回路基板を提供に寄与すると
ころが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係るセラミック多層回
路基板の形成工程図（その１）である。

【図２】本発明の第１の実施例に係るセラミック多層回
路基板の形成工程図（その２）である。

【図３】本発明の第１の実施例に係るシリコーンゴムの
厚さと収縮率との関係特性図である。

【図４】本発明の第２の実施例に係るセラミック多層回
路基板の形成工程図である。

【図５】従来例に係るセラミック多層回路基板の形成工
程図である。

【符号の説明】

１１…キャリアテープ、 １２，２２…接着層、 １３，２３…グリーンシート、 １４，２４…導体パターン、 １５，２６…積層体、 １６，２９…第１のフィルム、 １７…補強板（アルミニウム板）、 １８，２８…伸縮部材（シリコーンゴム）、 １９…第２のフィルム、 25Ａ〜25Ｄ…開口部、 25Ｅ…スルーホール、 25Ｆ…多段のくり抜き穴。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−152107（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−169097（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−159718（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−43543（ＪＰ，Ａ) 特公 昭57−27802（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 1/00 - 3/46

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミックのグリーンシート上に導体パ
   ターンを形成する工程と、 前記導体パターンが形成された複数のグリーンシート間
   を接着して積層し積層体を形成する工程と、 前記積層体を第１のフィルムにより包み込んで真空パッ
   クする工程と、 前記真空パックされた積層体を補強板上に、伸縮部材を
   挟み込んで一体化する工程と、 前記一体化された補強板を含む積層体を第２のフィルム
   により包み込んで真空パックする工程と、 前記真空パックされた補強板を含む積層体を温間等方加
   圧する工程とを有することを特徴とする多層回路基板の
   製造方法。
2. 【請求項２】 前記積層体を第１のフィルムにより真空
   パックする工程の前に、予め、セラミックのグリーンシ
   ート上に導体パターン及び開口部を形成する工程と、前
   記導体パターン及び開口部が形成された複数のグリーン
   シート間を接着して積層し貫通口又は多段型のくり抜き
   穴を設けた積層体を形成する工程を有することを特徴と
   する請求項１記載の多層回路基板の製造方法。
3. 【請求項３】 前記貫通口又は多段型のくり抜き穴を有
   する積層体を第２のフィルムにより真空パックする際
   に、前記貫通口又は多段型のくり抜き穴に伸縮部材を充
   填することを特徴とする請求項２記載の多層回路基板の
   製造方法。
4. 【請求項４】 前記積層体に応じて伸縮部材の厚みを調
   整することを特徴とする請求項１又は２記載のいずれか
   の多層回路基板の製造方法。
5. 【請求項５】 前記第１のフィルム及び第２のフィルム
   には、耐熱性のナイロンを用いることを特徴とする請求
   項１，２又は３記載のいずれかの多層回路基板の製造方
   法。
6. 【請求項６】 前記伸縮部材にはシリコーンゴムを用い
   ることを特徴とする請求項１，２又は３記載のいずれか
   の多層回路基板の製造方法。