JPH01290280A - グレーズ処理セラミック基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、半導体集積回路等の素子を実装するためのセ
ラミック基板およびその製造方法に関し、さらに詳しく
は、ガラスを含有するグレーズ層を表面に有するグレー
ズ処理セラミック基板およびその製造方法に関する。

〈従来の技術〉 半導体集積回路等の素子を実装するための基板として、
アルミナ等から形成されるセラミック基板が用いられて
いる。

セラミック基板上に回路を形成する方法としては、導体
を含有するペーストを基板に塗布して回路バクーンを形
成し焼成する厚膜法、あるいは、スパッタ、イオンブレ
ーティング、蒸着等の気相成長法により回路パターンを
基板上に形成する薄膜法が挙げられる。

微細な回路パターンを形成する場合、通常、薄膜法を用
いる。　しかし、セラミック基板は表面粗度が０．４μ
ｍ以上と粗いため、セラミック基板上に直接微細なパタ
ーンを形成することは困難である。　このため、薄膜法
を用いる場合には、表面にグレーズ層を設けたグレーズ
処理セラミック基板が用いられている。

グレーズ層は、グレーズ用ペースト（ガラス粉末を含有
するペースト）をセラミック基板に塗布・焼成して得ら
れるものであり、焼成によりガラス粉末が軟化・流動す
るため、焼成後のグレーズ層の表面粗度は０．１μｍ程
度となり、薄膜法による回路パターンの形成が可能とな
る。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、例えば９６％焼結アルミナからなるセラミック
基板を用いる場合、セラミック基板の焼成温度が約１６
００℃であるのに対し、グレーズ層はガラスを含有する
ためその焼成温度は約１２００℃であり、グレーズ処理
セラミック基板を得るためには焼成が２回必要である。

このため工程数が増加し、生産性がきわめて低い。

また、上記アルミナ基板を用いる場合、基板の焼成温度
が高いためグレーズ層を基板と同時に焼成することがで
きず、内部導体パターンや内部抵抗も基板と同時に焼成
することができない。

そこで、低温焼成基板を用いてグレーズ層と基板とを同
時焼成することが考えられるが、この場合、グレーズ用
ペーストが含有するガラスの軟化・流動温度を厳しく管
理する必要がある。　すなわち、基板の焼成温度がガラ
スの軟化点に比べ低すぎると、グレーズ層の流動性が低
くなり表面が平滑なグレーズ層が得られない、　また、
基板の焼成温度がガラスの軟化点に比べ高過ぎると、グ
レーズ層の流動性が高くなり過ぎグレーズ処理が不要な
部分までガラスが流動してしまう、　これは、特に基板
を部分的にグレーズ処理する場合に問題となる。

本発明は、これらの課題を解決するためになされたもの
であり、生産性が高く、部分グレーズ処理が容易で、グ
レーズ層の表面粗度が低いグレーズ処理セラミック基板
およびその製造方法を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 このような目的は、下記の本発明によって達成される。

すなわち、本発明は、低温焼成セラミック基板上に１表
面粗度（Ｒａ）が０．２μｍ以下であるグレーズ層を有
し、前記セラミック基板の焼成温度およびグレーズ層に
含有されるガラスの軟化点が１１００℃以下であること
を特徴とするグレーズ処理セラミック基板である。

この場合、前記セラミック基板の焼成温度と前記ガラス
の軟化点との差が、１００℃以下であることが好ましい
。

また、本発明は上記グレーズ処理セラミック基板の製造
方法であって、グレーズ用ペースト層を表面に有するグ
リーンシートを熱プレスした後、焼成し、グレーズ層を
表面に有するセラミック基板を得ることを特徴とするグ
レーズ処理セラミック基板の製造方法である。

以下、本発明の具体的構成を詳細に説明する。

本発明において、グリーンシートとは未焼成のセラミッ
ク基板を意味し、これは、アルミナ等のセラミックの骨
材、あるいはこれにガラス粉末等を加えたものと、樹脂
等のバインダ、溶剤、可塑剤等とを混合し、これらを混
線してペーストとし、例えばドクターブレード法により
０．１〜０．３ｍｍ程度の厚さのシート状に成形したも
のである。　本発明では、グリーンシートをグレーズ用
ペーストと同時焼成する。

グレーズ用ペーストはガラス粉末を含有するため、その
焼成温度が比較的低い、　そのため、本発明ではガラス
粉末を含有する低温焼成用のグリーンシートを用いるこ
とが好ましい。

低温焼成用のグリーンシートの原料ペーストは、公知の
組成を用いればよく、例えば、骨材としては、アルミナ
等の酸化物、ガラスとしては、ホウケイ酸ガラス、鉛ホ
ウケイ酸ガラス、ホウケイ酸バリウムガラス、ホウケイ
酸カルシウムガラス、ホウケイ酸ストロンチウムガラス
、ホウケイ酸マグネシウムガラス等のアルカリ土類金属
含有ホウケイ酸ガラスであり、ガラスの軟化点は９００
℃以下、好ましくは６５０〜７５０℃であることが好ま
しい、　骨材の粒径は０．５〜３μｍ程度、ガラス粉末
の粒径は０．５〜３μｍ程度であることが好ましい。

また、ペースト中の骨材とガラスとの合計含有率は、５
０〜７０ｗｔ％程度、骨材とガラスとの合計に対するガ
ラスの含有率は、５０〜８０ｗｔ％程度とすることが好
ましい、　また、バインダとしては、エチルセルロース
、ニトロセルロース、アクリル系樹脂等を用いればよく
、溶剤としては、テルピネオール、ブチルカルピトール
等を用いればよい、　この他、分散剤、可塑剤等が、目
的に応じ適宜添加されてもよい。

本発明では、このようなグリーンシートの焼成温度は１
１００℃以下とされる。

本発明では、このようなグリーンシートの表面にグレー
ズ用ペースト層を設層する。　　グレーズ用ペーストは
、ガラス粉末と、バインダ、溶剤等とを混練したもので
ある。

本発明では１１００℃以下の軟化点を有するガラスを用
いる。　また、ガラスの軟化点と前記グリーンシートの
焼成温度との差は１００℃以下であることが好ましい、
　このようなガラスとしては、前記のグリーンシートの
説明において挙げたガラスを用いることが好ましく、特
に、グリーンシートに用いるガラスと同種のガラス、す
なわち、軟化点が同程度のガラスを用いることが好まし
い、　ガラス粉末の粒径は０．５〜３μｍ程度であるこ
とが好ましい。

また、ペースト中のガラス粉末の含有量は、６０〜８０
ｗｔ％程度であることが好ましい。

バインダおよび溶剤は、前記のグリーンシートの説明に
おいて挙げたものを用いればよい。

また、ペースト中には、分散剤、可塑剤等が含有されて
いてもよい。

グレーズ用ペースト層の厚さは５〜５０μｍ程度である
ことが好ましい、　上記範囲未満であると平滑な表面が
得に＜＜、上記範囲を超えると焼成後そりが発生し易い
からである。　グレーズ用ペースト層は、スクリーン印
刷、ドクターブレード法等により形成すればよ（、ある
いは、グレーズ用ペーストをドクターブレード法等によ
りシート化し、これを前記グリーンシート表面に熱圧着
してグレーズ用ペースト層としてもよい。

本発明では、このようなグレーズ用ペースト層を表面に
有するグリーンシートを熱プレスする。　この場合、熱
プレスとは、加熱しながら加圧することである。　この
熱プレス時の加熱によりグレーズ用ペーストが軟化して
ペースト中のガラス粉末が移動し易くなるため、加圧に
よるガラス粉末の緻密化が容易に行なえる。

熱プレスの条件は、温度４０〜８０℃、加圧圧力１５０
〜１０００　ｋ　ｇ　ｆ　／　ｃ　ｍ　”程度とするこ
とが好ましい。

このような熱プレスの後、グレーズ用ペースト層を表面
に有するグリーンシートは焼成されて、グレーズ層を表
面に有するグレーズ処理セラミック基板となる。　すな
わち、本発明では、セラミック基板とグレーズ層とは同
時焼成により得られる。　焼成温度は上記したように１
１００℃以下であり、また、グリーンシートおよびグレ
ーズ用ペーストに含有されるガラスの軟化点以上である
。　例えば上記したガラスを用いる場合、８００℃以上
、好ましくは８５０℃〜９００℃程度である。　また、
焼成時間（最高温度保持時間）は５〜３０分程度である
ことが好ましい。

本発明においてグレーズ用ペースト層は上記の熱プレス
によりガラス粉末が緻密に充填されるため、これを焼成
して得られるグレーズ層は０．２μｍ以下の表面粗度（
Ｒａ）となる。

また、０．０２〜０．０５ｕｍのＲａも容易に得られる
。　さらに、グレーズ層中の空孔も激減する。　なお、
Ｒａの定義は、中心線平均粗さＲａとしてＪＩＳ　Ｂ　
０６０１に記載されている。

以上のようにして製造されるグレーズ処理セラミック基
板の表面（グレーズ層の表面）には、通常、薄膜法によ
り回路パターンが形成される。

本発明では、セラミック基板表面の全面にグレーズ層を
形成してもよく、一部に形成する部分グレーズ処理基板
としてもよい、　部分グレーズ処理基板とする場合、基
板表面のグレーズ層が設層されていない部分に厚膜法に
より回路パターンを形成することもできる。　この場合
、Ａｇ、ＡｇＰｄ、Ｃｕ、Ｎｉ等の導体を含有する低温
焼成導体ペーストをグリーンシート上に塗布し、グリー
ンシートおよびグレーズ用ペースト層と同時焼成するこ
とができる。　また、この場合において、薄膜法による
回路と厚膜法による回路とを導通させる必要があるとき
は、両回路の接続を容易にするために、基板表面とグレ
ーズ層表面との段差を解消することが好ましい、　この
ためには、例えば、グリーンシートを金型等によりプレ
スし、グリーンシート表面のグレーズ用ペースト層が設
層される部分に凹部な設ければよい。

なお、本発明において、基板とは、上記グリーンシート
を焼成して得られる単層の基板に限らず、グリーンシー
ト上に導体・抵抗等のパターンを印刷した後、さらにグ
リーンシート・導体パターン等を積層した多層配線基板
も包含される。

〈実施例〉 以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明をさらに詳
細に説明する。

［実施例１］ 下記のグリーンシート用ペーストおよびグレーズ用ペー
ストを用い、ドクターブレード法によりグレーズ用ペー
スト層を表面に有するグリーンシートを作製した。　グ
リ−シートの厚さは１．０ｍｍ、グレーズ用ペースト層
の厚さは５０μｍとした。　　また、グリーンシートの
寸法は５０ｍｍＸ６０ｍｍとした。

（グリーンシート用ペースト） 骨材（α−アルミナ）　　　　４０重量部アルカリ土類
金属含有ホウケイ酸アルミナガラス　　　　　　　　　
　　６０重量部バインダ（アクリルエステル系） １５重量部 溶剤（トルエンおよびアルコール） ４０重量部 可塑剤（フタル酸系エステル） ５重量部 （グレーズ用ペースト） アルカリ土類金属含有ホウケイ酸アルミナガラス　　　
　　　　　　　１００００重量部バインダクリルエステ
ル系） １０重量部 溶剤（α−テルピネオール） ３０重量部 可塑剤（フタル酸系エステル） ３．３重量部 次いで、このグリーンシートを熱プレスし、９００℃に
て１０分間温度保持して焼成し、グレーズ層を表面に有
するグレーズ処理セラミック基板（サンプルＮｏ、１）
を得た。　熱プレス時の加熱温度および加圧圧力を表１
に示す。

このサンプルのグレーズ層の表面粗度 （Ｒａ）を測定した。　なお、Ｒａの測定は、小板研究
所製表面粗さ測定器５Ｅ−３ＡＫで行なった。

結果を表１に示す。

［比較例１］ 熱プレスを行なわない他は実施例１のサンプルＮｏ、１
と同様にしてグレーズ処理セラミック基板サンプルを得
た（サンプルＮｏ、２）。

このサンプルについてサンプルＮｏ、ｌと同様にＲａの
測定を行なった。　結果を表１に示す。

表　　　　　　　１ （ｋｇｆ／ｃｍ”） 表１に示される結果から、本発明の効果が明らかである
。

〈発明の作用効果〉 本発明ではセラミック基板の焼成温度およびグレーズ層
に含有されるガラスの軟化点が１１００℃以下であるた
め、基板とグレーズ層とを同時焼成することができる。

　このため、グレーズ処理のための独立した焼成工程が
不要であり、生産性が高い、　また、低温焼成基板を用
いるため、グリーンシート上に厚膜法により抵抗体、コ
ンデンサ等の回路配線を形成し、これらをグレーズ層お
よび基板と同時焼成することができる。

また、本発明のグレーズ処理セラミック基板は０．２μ
ｍ以下の表面粗度を有するため、薄膜法により形成され
る極めて微細な回路パターンであっても、断線等が生じ
ず、きわめて良好に形成できる。　そして１本発明では
、グリーンシート上にグレーズ用ペースト層を形成した
後、熱プレスを行なうため、このような表面粗度を有す
るグレーズ層を、容易に得ることができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）低温焼成セラミック基板上に、表面粗度（Ｒａ）
   が０．２μｍ以下であるグレーズ層を有し、前記セラミ
   ック基板の焼成温度およびグレーズ層に含有されるガラ
   スの軟化点が １１００℃以下であることを特徴とするグレーズ処理セ
   ラミック基板。
2. （２）前記セラミック基板の焼成温度と前記ガラスの軟
   化点との差が、１００℃以下である請求項１に記載のグ
   レーズ処理セラミック基 板。
3. （３）請求項１または２に記載のグレーズ処理セラミッ
   ク基板の製造方法であって、グレーズ用ペースト層を表
   面に有するグリーンシートを熱プレスした後、焼成し、
   グレーズ層を表面に有するセラミック基板を得ることを
   特徴とするグレーズ処理セラミック基板の製造方法。