JPH02308597A - 精細回路を有するセラミック基板の製法 - 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〕 本発明は精細な導電路回路を有するセラミック基板の製
法に関する。

本発明は高集積度導電回路を必要とする各種弱電機器、
電子機器に広く使用される。すなわち、各種プリント回
路、ファインパターンコイル等に応用できる。これ等、
導電路回路では、導電路を細くして、集積度を上げるこ
とを経済的に達成する手段が強く要求されている。

〔従来の技術〕

セラミック配線基板の製法には種々あるが、最も多く使
用されている製法の一つは、セラミック粉末を含む未焼
成セラミツクグリーンシートに回路パターンを印刷し、
焼結して一体化させる方法である。焼成する時にグリー
ンシートが若干収縮するが、回路パターンの精細度は印
刷の精細度に比例する。

スクリーン印刷等の通常の印刷で恨、銅、タングステン
、モリブデン等の導電微粒子を含むペーストを用いて精
細な線状、破線状の印刷を行い導電路を形成する場合、
一般に断線を起さず良好に印刷できる線巾は１５０／！
ｎ＋＆云われている。

１５０μｍ中未満の線巾を断線を行さすに正確に印刷す
ることは一般には困難であり、特に１００μｍ以下の線
巾は゛困難である。

一方、シルクスクリーン印刷等で形成される精細な銅線
の厚さにも限界があり、例えば銀ペーストを用いて印刷
を行うと、７〜８μｍ厚の線までが一般に印刷可能であ
り、１０μｍ厚以上、特に２０μＩ厚以上の印刷は困難
と云われている。

セラミック基板は多層配線基板として多（使用されてい
る。セラミック多層配線基板の最も代表的な製造工程は
第５図に示す工程である。

上記第５図に示す工程で配線の精細度は導体印刷の精細
度に大きく左右される。現在の量産的技術水準で製造で
きる精細配線寸法は一般に次の表の様に云われている。

第　　　１　　　表 〔発明が解決すべき課題〕 本発明は従来行われてきた印刷で形成される回路では形
成できない精細な回路を、印刷で形成するものである。

更に、本発明は導電回路の膜厚を厚くし導電性を向上さ
せるものである。更に、本発明は基板にあけられるスル
ーホール用穴径を小さくすることもできる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は未焼成のセラミックグリーンシートを延伸した
延伸シートに回路パターンを印刷し、次いで加熱収縮さ
せて回路パターンを精細化した後、あるいは精細化しつ
一焼成して一体化させることを特徴とする精細回路を有
するセラミック基板の製法である。

本発明にいうセラミック基板とは、セラミックから成る
、０．０１〜５鵬程度の厚みを有する、電子回路用等に
も多用される配線基板である。セラミックとしてはアル
ミナ（ＡｆｔＯｚ）が主に多く使用される。アルミナに
はＭｇＯ，Ｓｉｎｇ等が適度に配合され得る。しかし、
本発明ではアルミナ以外の、焼成可能なセラミックも同
様に使用できる。

本発明にいうセラミックグリーンシートとしてはセラミ
ック微粉末とバインダーとしての合成樹脂、溶剤等から
基本的に成る一般に使用されているグリーンシートであ
ればよい。

アルミナ粉末であれば、平均粒径が０．１〜５０μｍ程
度の、セラミックの技術分野で用い得る粉末であればよ
い。

バインダーの合成樹脂としては各種のものが使用できる
が、ポリビニルブチラール、アクリル樹脂、セルローズ
、ロジン等が良好に使用でキル。

又、一般に形状記憶樹脂として知られている樹脂、例え
ば、超高分子量ポリマ°−（超高分子量メタクリル樹脂
等）、化学架橋されたトランス１．４ポリイソプレン、
スチレン−ブタジェンブロック共重合体、ポリウレタン
等も良好に使用できる。

セラミック成分としては、アルミナ、アルミナ−ガラス
系、Ｂａ５ｎ（ＢＤ３）！系Ｃ，ＳｉＣ等がある。

例えば Ａｌｔ　Ｏ。

ｅ　　Ｏ Ａ　ｌ　ｚ　Ｏｓ　＋　Ｐ　ｂ　ＯＢ　ｔ　Ｏｓ　Ｓ　
ｉ　Ｏ□系Ａ　ｌ　ｔ　Ｏｓ　＋　Ｂ　ｍ　Ｏｓ　Ｓ　
ｉ　Ｏｚ系Ａｌ１ｚｃ）＋＋ＰｂＯ５ｉｆｔ　　ＭｇＯ
Ｂ！０３系等は良好に使用できる。

グリーンシートにはセラミック粉末、合成樹脂の他、各
種の物質が必要に応じて配合され得る。

例えばトリクロールエチレン等の溶剤も加えられる。

グリーンシートを延伸する時に、セラミック成分が多す
ぎると延伸を安定的に行うことが困難になる。従って延
伸ができる程度の合成樹脂、溶剤等のバインダーが含ま
れることが必要である。一方、セラミック成分が少なす
ぎると、焼成が困難になる。バインダーに溶剤を加え、
焼成直前に溶剤を蒸発させて′セラミック成分を多くし
てから焼成することも必要に応じて行われる。一般に好
ましいセラミック成分の量は５０〜７０、好ましくは５
５〜６５重量％程度である。

本発明に述べる延伸とは、ｌ軸延伸あるいは２軸延伸で
あり、好ましくは２軸延伸、更に好ましくは均一な多軸
延伸である。延伸の結果、ポリマー鎖は延伸方向に配向
される。多軸延伸によると多軸配向となるが、これは、
シート面方向の各方向に均一に配向されたものであり、
且つシート面上から見た場合、ポリマー鎖に方向性が無
い状態である。

多軸配向の均一性は、測定するシートを２枚の偏光板に
はさんで光を通して見た時の虹模様、明るさ等で判断で
きるが、定量的には偏光蛍光光度計による測定や、複屈
折のりタープ−ジョンを測定すれば良い。

しかし、本発明においては、多軸配向性の測定法は、多
軸配向シートを加熱収縮させ、収縮面上の各方向の収縮
率を測定する方法であり、各方向の収縮率Ｓを測定し、
その最大値Ｓｍａｘと最小値Ｓｍ１ｎから、（Ｓ　ｍａ
ｘ　−Ｓ　ｗｉｎ）　／　Ｓ　ＩＩＩａｘを計算し、均
一多軸配向性を表現する。

収縮率Ｓは２軸配向フイルムを、非結晶性樹脂では該樹
脂のガラス転移温度より５０°Ｃ高温に、結晶性樹脂で
は該樹脂の溶融点温度より５０°Ｃ高温にそれぞれ１時
間加熱して自由収縮させ、フィルム面上の各方向の収縮
率を測定して求める。

収縮率Ｓは（収縮前の寸法−収縮後の寸法／収縮前の寸
法）で表示される。

本発明における均一多軸配向性は（Ｓｍａｘ　−Ｓｍ１
ｎ）／Ｓｍａｘ値が０．３以下が好ましく、より好まし
くは０．２以下、更に好ましくは０．１以下である。

本発明にいう加熱収縮とは、グリーンシート中の合成樹
脂のガラス転移温度以上、好ましくはガラス転移温度よ
り１０°Ｃ以上高い温度に配向されたグリーンシートを
加熱して収縮させることである。収縮する時に、グリー
ンシートと共に印刷物も同時に収縮することが必要であ
り、従ってシートの収縮時には印刷物も収縮できる程度
の軟かさであることが必要である。導電ペーストの構成
成分として、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いた場
合、熱硬化性樹脂を完全に硬化してからシートを収縮さ
せることは困難である。従って、熱硬化性樹脂の半硬化
状態等で収縮させ、収縮後に硬化させることが好ましい
。

２軸配向されたグリーンシートの加熱収縮量は、延伸倍
率の３０〜１００％のあらかじめ定められた量だけ収縮
させる。収縮量は使用する合成樹脂の種類、延伸倍率、
使用目的により延伸倍率の３０〜１００％の範囲で適度
に選択される。

好ましい延伸倍率は、面積比で２倍以上であり、更に好
ましくは２倍以上２０倍以下である。延伸倍率はグリー
ンシートの組成、目的により適度に選択される。

ここに印刷とは通常の印刷法であり、シルクスクリーン
印刷、パッド印刷、グラビヤ印刷、フレキソ印刷等の一
般に使用されている印刷が使用できる。

本発明では印刷インクは種々のインクが使用できるが、
特に好ましくは銀、銅、モリブデン、タングステン等の
導電性微粒子を含むペーストが良好に使用できる。ここ
に述べる導電性微粒子とは銀、銅、モリブデン、タング
ステン等の導電性の微粒子であり、微粒子は球形、フレ
ーク状等の形をしており、フレーク状であれば、ＳＥＭ
で測定した粒径が０．１〜６０μｍ程度のフレークが良
好に使用できる。

これ等導電性微粒子をアクリル樹脂ロジン、セルローズ
等の接着剤を溶解した溶液に練込み、ペースト状にして
印刷工程に使用する。合成樹脂として形状記憶樹脂等を
用いた場合、２軸配向シートは加熱により延伸前の形状
にもどることができるだけの収縮力が発生するため、延
伸倍率の９０〜１００％まで収縮させることができる。

しかし、通常のポリマーでは２軸延伸時にポリマー鎖の
すぬけが起り、延伸前の形状にもどることができず、延
伸倍率の３０〜８０％程度収縮させる。好ましい収縮倍
率は、延伸倍率の５０〜１００％の範囲である。

ここで述べる延伸倍率の３０〜１００％の収縮とは、面
積比延伸倍率の延伸された面積増加分の３０〜１００％
を収縮させることを意味し、例えば１００％の収縮とは
２軸延伸前の厚板の面積になることを意味する。

収縮量はできるだけ多く収縮させることが好ましく、収
縮後に収縮余力は微少であることが好ましい。

本発明にいう回路とは、電気回路を意味し、電気エネル
ギー、情報を伝達、処理等のための導電路を有する回路
である。電気エネルギーや情報をある場所から別の場所
へ正しく伝えるための電気的手段あるいは媒体であるば
かりでなく、電気を一方向あるいは交互に流して力を発
生させたり、発生した静電気を除去する導体としても使
用されるものも含まれる。

本発明にいう精細に印刷された（導電）回路とは通常の
導電性ペースト等の一般に使用される印刷では形成しに
くい精細度の回路である。

本発明にいう焼成とはグリーンシート中の樹脂成分等を
高温で分解、除去し、セラミック成分を互に結合させる
工程である。焼成温度はグリーンシート組成により選択
され一般には５００〜１７００°Ｃで焼成される。焼成
雰囲気も必要に応じて自由に選択される。

以下、本発明を図面によりさらに詳細に説明する。

第１図は厚肉の多軸配向グリーンシートを、第２図は本
発明に良好に使用できる薄肉の多軸配向グリーンシート
をそれぞれ圧縮成形により成形する過程を示す。

第３図は多軸配向されたグリーンシート上の印刷物が、
該シートの加熱収縮により精細化される過程を示す。第
４図は本発明の工程の例を示す。

第１図に於て、圧縮ダイ１の内表面２に潤滑剤を塗布し
、グリーンシ・−ト３を置き（１−１）、該シート３中
の合成樹脂成分のガラス転移温度以上に加熱した後圧縮
してシート３をプラグフローさせて多軸配向させ（１−
２）、そのまま冷却して多軸配向シート４を得る。

第２図に於て、圧縮ダイ５の内表面６に潤滑剤を塗布し
た後、４枚のグリーンシート７の各界面と両表面に該素
地と非接着性の樹脂フィルム８を置き、圧縮グイ内に置
＜　（２−１）。シート７のガラス転移温度以上に加熱
した後、圧縮して素地７をプラグフローさせて４枚の多
軸配向シート９を成形しく２−２）、そのまま冷却して
４枚の多軸配向シート９を圧縮ダイ５より取り出しく２
−３）、次いで各多軸配向シートを剥離してさらに非接
着性のフィルムを配向シートから剥離して、薄肉の多軸
配向シー）１０を得る（２−４）。

第３図に於て、均一多軸配向シ−ト、１１の表面に印刷
物１２を印刷し、スルーホール１３をあけ（３１）、該
多軸配向シートを加熱収縮させて、配向度が低下したシ
ート１４と、その上の印刷物１５、穴径が小さくなった
スルーホール１６が得られる（３−２）、印刷物の巾が
Ｂ、→Ｌ、その間隔がＡ、−）Ａ！、スルーホールの穴
径がＣ８→Ｃ２になる。

第４図は本発明を用いて、セラミック多層配線基板を製
造する工程を示したものである。

（実施例〕 （グリーンシートの成形） アルミナ微粉末（平均粒径１０μｍ）７０重量％を含む
メチルメタクリレートを２枚のガラス板の間にはさみ、
いわゆるセルキャスト重合によりＩＩＩｍＦＥのポリメ
チルメタクリレートのシートを得た。°８亥シートはポ
リメチルメタクリレートの重量平均分子量が約２００万
の超高分子量体のグリーンシートでる。

（グリーンシートの２軸延伸） 第２図に示した圧縮成形法により面積比で４倍に均一多
軸延伸した。すなわち、ｌｏｎ厚のグリーンシート４枚
を積層し、各積層界面及び積層体の上下に０．１ｎｕ＋
＋厚のポリプロピレンフィルムを置き、積層体を１５０
°Ｃに余熱した後、潤滑剤が塗布された圧縮金型で４倍
に均一多軸延伸し、０．２５ｍｍ厚の多軸配向グリーン
シートを得た。

（導電回路のスクリーン印刷） タングステン微粉末を５０重量％、ガラス微粉末とアク
リル系接着剤から成る。導電ペーストで１５０μｌ巾の
導電路を多軸配向グリーンシート上にスクリーン印刷し
た。

（２軸延伸グリーンシートの収縮） 導電路を印刷した２軸延伸グリーンシートを１５０°Ｃ
で３０分間加熱し、はぼ無配向の状態まで加熱収縮させ
、シート厚みを１　ｍｍ厚とした。導電路は７５μｍ巾
になった。

（焼　成） 該シートを酸化防止雰囲気で１３００°Ｃで焼成し、樹
脂成分を除き、アルミナ基板上に精細回路を形成し、メ
ッキ工程を経てセラミック回路基板を得た。該回路基板
上の導電回路は従来の回路に比べ、巾、ピッチ共に約２
倍の精細度であり、導電路の厚みは約４倍であった。

［発明の効果］ 本発明により、これまで印刷では困難であった高精細回
路を有するセラミック基板が製造可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は厚肉の多軸配向グリーンシートを、第２図は本
発明に良好に使用できる薄肉の多軸配向グリーンシート
をそれぞれ圧縮成形により成形する過程を示す。 第３図は多軸配向されたグリーンシート上の印刷物が、
該シートの加熱収縮により精細化される過程を示す。 第４図は本発明の工程の一例を示す。また、第５図は従
来の最も代表的な工程を示す。 Ｉ−圧縮ダイ、２−内表面、３−グリーンシート、４−
多軸配向シート、５−・・圧縮ダイ、６−内表面、７−
グリーンシート、８−樹脂フィルム、９．１０．１１−
・多軸配向シート、１２−・印刷物、１３−スルーホー
ル、１４−シート、１５−印刷物、１６−　スルーホー
ル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．未焼成のセラミックグリーンシートを延伸した延伸
   シートに回路パターンを印刷し、次いで加熱収縮させて
   回路パターンを精細化した後、あるいは精細化しつゝ焼
   成して一体化させることを特徴とする精細回路を有する
   セラミック基板の製法