JP4962496B2 - セラミック基板の製造方法 - Google Patents
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Description
セラミック粉末とガラス材料とを含有する基材層と、前記基材層の少なくとも一方主面に接するように配置され、かつ、低酸素雰囲気で焼成した場合には焼失しないが、前記低酸素雰囲気よりも酸素分圧を高くして焼成した場合には焼失する焼失材料を主たる成分として含有する拘束層とを備える未焼成積層体を作製する積層体作製工程と、前記未焼成積層体を焼成して前記基材層を焼結させる焼成工程とを備え、
前記焼成工程は、
前記低酸素雰囲気において、前記拘束層を備えた状態で焼成を行って前記基材層を焼結させる第1焼成工程と、
前記第1焼成工程より酸素分圧の高い条件で焼成を行って前記拘束層を構成する前記焼失材料を焼失させる第2焼成工程とを含み、
前記第1焼成工程において、前記基材層に含まれる前記ガラス材料が前記拘束層に浸透するように焼成を行うこと
を特徴としている。
前記基材層がバインダを含み、かつ、
前記焼成工程における前記第1焼成工程の前に前記基材層に含まれる前記バインダを除去する脱バインダ工程を備え、
前記脱バインダ工程は、酸素含有雰囲気中で、かつ、前記焼失材料が焼失しない温度で実施されること
を特徴としている。
したがって、本願発明によれば、複雑な製造工程を必要とすることなく、寸法精度の高いセラミック基板を、歩留まりよく製造することができる。
また、第2焼成工程における、第1焼成工程より酸素分圧の高い条件とは、上記焼失材料を燃焼させて焼失させることができるような酸素分圧の雰囲気を指すものであり、具体的には、常圧下で酸素分圧が10-1atm以上(すなわち、雰囲気中の酸素濃度が10vol%以上)であるような雰囲気が例示される。なお、雰囲気中の酸素濃度は100vol%であってもよいが、製造コストを考慮すると大気(酸素分圧0.21atm)を上限とするのが好ましい。
なお、拘束力をより確実に得るためには、基材層のガラス材料が確実に拘束層に浸透することが望ましい。そして、そのためには、拘束層は基材層に密着するように配設することが望ましい。
なお、脱バインダ工程を行う場合の酸素含有雰囲気とは、大気雰囲気や、不活性ガスに大気を導入した雰囲気などが例示されるが、通常は、大気雰囲気のような、酸素分圧の高い条件下で実施する方が効率よく脱バインダを行うことができる。
1a 基板用セラミックグリーンシート
2 導体部
3a,3b 実装電子部品
12 貫通孔
21 表面導体(外部導体)
21a 未焼結の外部導体
22 層間導体(内部導体)
22a 未焼結の内部導体
23 ビアホール導体
23a 未焼結のビアホール導体
31 拘束層
32 未焼成積層体
A セラミック基板(多層セラミック基板)
A’ 基材層(未焼成のセラミック基板)
B セラミック基板(多層セラミック基板)
本願発明のセラミック基板の製造方法において、拘束層は、
(a)基材層を構成する低温焼結セラミック材料が焼結するまでは、すなわち、低酸素雰囲気において焼成を行う第1焼成工程では、基材層の収縮を抑制する拘束層本来の機能を果たし、
(b)その後の、第1焼成工程よりも酸素分圧の高い条件で焼成を行う第2焼成工程では焼失する
という2つの性質を備えていることが必要になる。
脱バインダ工程は、通常、大気中で室温からバインダの分解または燃焼温度まで昇温し、一定時間保持することにより行うことができる。
例えば、大気中で、室温から400℃に昇温し、60分間保持することにより脱バインダを行うことができる。
(a)第1焼成工程は、脱バインダ工程後に窒素を導入して基材層の焼結温度、例えば、870℃まで昇温することにより行う。
本願発明において、第1焼成工程における低酸素雰囲気とは大気よりも酸素分圧が低い雰囲気を指すが、特に酸素分圧を10-3〜10-6atmとした場合、拘束層が焼失することなく、確実に基材層を拘束することができるため好ましい。
(b)第1焼成工程の終了後、第2焼成工程において大気を導入し、焼成を行うことが望ましい。例えば、780℃〜室温の条件で、10分焼成することにより、拘束層を焼失させることができる。
(1)まず、セラミック粉末とガラス材料とを混合した混合粉末に、バインダ、分散剤、可塑剤および有機溶剤などを各々適量添加し、これらを混合することにより、セラミックスラリーを作製する。
セラミック粉末としては、種々のものを用いることが可能であるが、ここでは、例えば、アルミナ粉末が用いられる。
ガラス材料は、当初からガラス粉末として含有されていても、焼成工程においてガラス質を析出するものであってもよい。また、このようなガラス材料は、焼成工程の少なくとも最終段階において、結晶質を析出させ、それによって結晶化するものであってもよい。ガラス材料として、たとえば、フォルステライト、アケルマナイトまたはディオプサイトといった誘電損失の小さい結晶質を析出させ得るホウケイ酸ガラス系のガラス粉末を有利に用いることができる。
具体的には、焼失材料として、カーボン粉末を用いることが望ましいが、これに限定されるものではない。
また、この実施例1では複数の基板用セラミックグリーンシート1aを積層して、複数層構造の基材層A'を作製するようにしているが、基板用セラミックグリーンシート1aの枚数を一枚として、単層構造の基材層を作製し、単板型のセラミック基板を製造することも可能である。
これにより、図1に示すような構造を有するセラミック基板Aを得ることができる。
セラミック粉末48重量%とガラス粉末52重量%とを混合して得られた混合粉末100重量部に、バインダ8重量部、分散剤1重量部、可塑剤3重量部および有機溶剤80重量部を各々適量添加し、これらを混合することによって、セラミックスラリーを作製した。
したがって、本願発明は、焼成工程を経て製造されるセラミック基板の製造分野に広く利用することが可能できる。
Claims (8)
- セラミック粉末とガラス材料とを含有する基材層と、前記基材層の少なくとも一方主面に接するように配置され、かつ、低酸素雰囲気で焼成した場合には焼失しないが、前記低酸素雰囲気よりも酸素分圧を高くして焼成した場合には焼失する焼失材料を主たる成分として含有する拘束層とを備える未焼成積層体を作製する積層体作製工程と、前記未焼成積層体を焼成して前記基材層を焼結させる焼成工程とを備え、
前記焼成工程は、
前記低酸素雰囲気において、前記拘束層を備えた状態で焼成を行って前記基材層を焼結させる第1焼成工程と、
前記第1焼成工程より酸素分圧の高い条件で焼成を行って前記拘束層を構成する前記焼失材料を焼失させる第2焼成工程とを含み、
前記第1焼成工程において、前記基材層に含まれる前記ガラス材料が前記拘束層に浸透するように焼成を行うこと
を特徴とする、セラミック基板の製造方法。 - 前記焼失材料がカーボン粉末であることを特徴とする請求項1のいずれかに記載のセラミック基板の製造方法。
- 前記基材層がバインダを含み、かつ、
前記焼成工程における前記第1焼成工程の前に前記基材層に含まれる前記バインダを除去する脱バインダ工程を備え、
前記脱バインダ工程は、酸素含有雰囲気中で、かつ、前記焼失材料が焼失しない温度で実施されること
を特徴とする請求項1または2記載のセラミック基板の製造方法。 - 前記積層体作製工程において、前記拘束層は、前記焼失材料を主たる成分として含むシートを、前記基材層の少なくとも一方主面に接するように配置することにより形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のセラミック基板の製造方法。
- 前記積層体作製工程において、前記拘束層は、前記焼失材料を主たる成分として含むペーストを、前記基材層の少なくとも一方主面に塗布することにより形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のセラミック基板の製造方法。
- 前記基材層が、前記セラミック粉末と前記ガラス材料とを含有する層を複数備えた複数層構造を有していることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のセラミック基板の製造方法。
- 前記基材層が、少なくとも一方の主面に配線パターンを備えていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のセラミック基板の製造方法。
- 前記焼成工程で焼成された後の基材層の外表面上に電子部品を実装する工程をさらに備えることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のセラミック基板の製造方法。
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