JPH0235790A - セラミックス基板用グリーンシートの製造方法 - 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、セラミックス基板用グリーンシートの製造方
法及びセラミックス基板に関するものである。

［従来の技術］ 多層セラミックス基板製造工程について解説する。多層
セラミックス基板の製造工程は太き（分けて、グリーン
シートを製造する工程と、その後の回路作成、焼成工程
に分けられる。

グリーンシートを製造する工程では、まずセラミックス
原料粉末に、結合剤、可塑剤１分散剤、有機溶剤を配合
してスラリー化し、このスラリーをドクターブレード法
を用いてシート化し、有機溶剤を乾燥させてグリーンシ
ートができ上がる。

その後該グリーンシートを所定の大きさに切断し、貫通
穴の作成、導体印刷、積層、焼成工程を経て多層セラミ
ックス基板が完成する。

グリーンシート製造用の結合剤としては、般に有機高分
子材料が使用されるが、結合剤の種類、含有量が不適当
な場合には、シート成形時のキレツ発生、ハンドリング
時の強度不足、焼成時の脱バインダー不良によるフクレ
の発生、焼成密度不足等の問題を発生する。

従来、結合剤としてブチラール樹脂　（ＰＶＢ　）の使
用が知られており、アルミナ基板用としては確立された
技術であるが、アルミナ粉末とガラス粉末の混合系では
ＰＶＢ　　は焼成時の脱バインダー性が悪いため基板内
にフクレを発生したり、焼土密度が上がらないなどの欠
点があった。

また、アクリル樹脂の使用についても知られているが、
未だ確立された技術ではない。アクノル樹脂とは、アク
リル酸エステル重合体、メタクリル酸エステル重合体、
アクリル酸エステルとメタクリル酸エステルの共重合体
などの総称であり、エステル化するアルコールの種類に
よっても例えば、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｎ−
ブチル、ｉ−ブチル、　５ｅｃ−ブチル、ｎ−オクチル
など、その種類は非常に多い。しかし、これらの中のど
の種類のポリマーがグリーンシート用の結合剤として適
しているかについては報告が無い。

分散剤としては、非イオン系界面活性剤、陰イオン系界
面活性剤などが知られているが、どれを使っても良好な
グリーンシートが得られるわけではな（、分散剤が不適
当な場合には、シート成形時のキレツ発生、焼成時の脱
バインダー不良等の問題が発生する。分散剤の選定にあ
たってはセラミックス原料粉末の特性、結合剤との相互
作用を考慮して最適のものを選定する必要があるが、こ
れらの特性を結びつけて検討した前例は無い。

グリーンシートに要求される特性をまとめると、（１）
ハンドリング、導体印刷、穴あけに耐える強度、柔軟性
、（２）積層圧着性、（３）焼成時の脱バインダー性等
が挙げられるが、そのためには、適した分散剤、結合剤
を見つけ出さなければならない。しかし、アルミナ粉末
とガラス粉末の混合系では、従来そのようなシート化技
術は確立されておらず、前記特性を合せもったグリーン
シートの製造方法の確立が必要であった。以上述べた問
題点等は、多層セラミック基板に限定されず単層のセラ
ミック基板についても同様の問題点を有していた。また
、セラミックスの材料が上記アルミナとガラスの混合系
以外のものであって、も同様の問題点を有していた。

［発明の解決しようとする課題］ 本発明の目的は、上記した問題の解消にあり、アルミナ
粉末とガラス粉末の混合粉末等からなるセラミックスの
原材料をグリーンシート化するにあたり、シート形成時
のキレツ発生が無く、ハンドリング、印刷に耐えるシー
ト強度、柔軟性を有し、積層圧着性、脱バインダー性の
良好なセラミックス基板用グリーンシートの製造方法及
びセラミックス基板を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、前述の問題点を解決すべ（なされたものであ
り、分散剤としてソルビタン脂肪酸エステル型の界面活
性剤を用い、結合剤として平均分子量２００．０００以
上のメタクリル酸メチルポリマーを３０重量％以上含有
するアクリル樹脂を用いて、セラミックスの原料粉末と
有機溶剤を混合してスラリー化した後、シート化するこ
とを特徴とするセラミックス基板用グリーンシートの製
造方法を提供するものである。

以下、本発明にかかる製造方法を実施例に従って工程順
に説明する。

本発明にかかるセラミックスの原料粉末は、通常アルミ
ナ粉末とガラス粉末の混合粉末が使用され、アルミナ粉
末としては平均粒径が１〜１０μｍの範囲の低ソーダア
ルミナ粉末を使用する。ガラス粉末としては７００〜９
００℃の範囲に軟化点を持つホウケイ酸ガラス、ホウケ
イ酸鉛結晶化ガラスなどが使用される。ガラス粉末の平
均粒径は１〜６μｍが好ましい。アルミナ粉末とガラス
粉末の混合比率はアルミナ３０〜７０重量％に対してガ
ラス７０〜３０重量％が好ましく、必要に応じて１〜１
０重量％の焼結助剤を添加することもある。また、本発
明にかかるセラミックス原料粉末は上記アルミナ粉末、
ガラス粉末の混合粉末に限定されず、アルミナ粉末単独
、ガラス粉末単独又はその他のものでも使用できる。

分散剤は原料粉末の有機溶剤に対する濡れ性１分散性を
向上し、スラリー粘度の低下、成形時のグリーンシート
のキレツ発生防止などの効果を有する。原料粉末の種類
、表面状態および同時に使用する結合剤の種類に応じて
分散剤の効果は異なり、アルミナ粉末とガラス粉末の混
合粉末等にアクリル樹脂を結合剤として使用する場合に
は、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、グリセリン脂
肪酸エステル等も使用できるが、ソルビタン脂肪酸エス
テル型の界面活性剤が最も効果がある。陰イオン性界面
活性剤および陽イオン性界面活性剤は効果がなく、非イ
オン性界面活性剤の中でもポリオキシエチレン型および
グリセリン脂肪酸エステル型などの界面活性剤では良好
なグリーンシートが得られない。ソルビタン脂肪酸エス
テル型の界面活性剤としては、ソルビタンモノラウレー
ト、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエ
ートなどが挙げられる。分散剤の添加量はセラミックス
基板の原料粉末１００ｇに対して０．５〜５ｇが使用で
きる。０．５ｇ以下ではスラリーの粘性が高くなり成形
性が悪（なる。５ｇ以上であると分散剤が焼成後に残留
する。望ましい範囲は１〜３ｇである。

結合剤としては、平均分子ｉ　２００，０００以上のメ
タクリル酸メチルポリマーを３０重量％以上含有するア
クリル樹脂を使用する。結合剤を構成するメタクリル酸
メチルポリマー以外のものは、アクリル樹脂なら何でも
使用できる。ブチラール樹脂は脱バインダー性が悪いた
め使用できない。アクリル樹脂の中ではメタクリル酸メ
チルポリマーが最も強靭で硬（、また平均分子量が大き
くなるにつれてシート強度が太き（なる傾向にある。メ
タクリル酸メチルポリマー以外のアクリル樹脂では、平
均分子量を太き（しても十分な特性を得ることはできな
かった。また、メタクリル酸メチルポリマーでは、平均
分子量２００．０００以上の場合に、グリーンシート強
度、積層圧着性、脱バインダー性ともに良好なグリーン
シートを得ることができた。アクリル樹脂中のメタクリ
ル酸メチルポリマーの含有量は３０％以下であると効果
が少なく、５０％以上であることが望ましく、８０％以
上が特に望ましい。結合剤の添加量としては、原料粉末
１００　ｇに対して８〜１６ｇが使用できる。８ｇ以下
であるとグリーンシートの強度が低下しハンドリングが
悪（なり、１６ｇ以上だと脱バインダー性が悪（なる。

１０〜１２ｇが望ましい範囲である。また、グリーンシ
ートの柔軟性を調整するため若干のフタル酸ジオクチル
、フタル酸ジｎブチル等の可塑剤を添加する。

スラリー化するときの有機溶剤としては、トリクロロエ
チレンとエタノールの混合有機溶剤を使用した。尚本発
明は、多層セラミックス基板に限定されず、単層のセラ
ミック基板にも適用される。また、回路基板に限定され
ず、単にセラミックスパッケージ等の基板にも適用され
るものとする。

［実施例］ 実施例１〜４および比較例１〜３：表１に該実施例と比
較例を示す。まず、ホウケイ酸ガラス粉末５０重量部（
平均粒径２．５μｍ）とアルミナ粉末５０重量部（平均
粒径２．５μｍ）を混合し原料粉末を準備する。そして
、この原料粉末１００重量部に対して表１に記載された
各分散材を２重量部、表１に記載された各結合剤を１０
重量部、可塑剤としてフタル酸ジオクチルを４重量部、
および有機溶剤としてトリクロロエチレンを５１重量部
、エタノールを２８重量部を配合し、ボールミル中でア
ルミナボールと一緒に２４時間混合し、スラリーを準備
する。

その後、ボールミルからスラリーを取り出し真空脱泡装
置を使用して脱泡、粘度調整を行い、粘度を１００００
〜２００００　ｃｐｓに調整する。

次いで、このスラリーをドクターブレード成形機を使用
してポリエステルフィルム上に厚さ０、２０ｍｍになる
ように塗工した。ポリエステルフィルム上に塗工された
スラリーは乾燥炉内に移され、乾燥炉内に温風を流すこ
とにＪ：って有機溶剤を蒸発させグリーンシートとなる
。そして、このグリーンシートをポリエステルフィルム
からはがし、６０ｍｍ角の正方形にカットシ、各層に回
路を印刷した後、これを６枚重ねてホットプレスを使用
して９０℃で３分間加熱圧着し、６層の積層体を得た。

その後、この積層体を連続式厚膜焼成炉を使用して、９
００℃で３時間焼成し多層セラミックス基板を得て、そ
れについて脱バインダー性、焼結姓を調べた。

以上の条件での成形、評価結果を表１にまとめた。キレ
ツの評価については、成形、乾燥途中でグリーンシート
にキレッが発生しない場合を「○」とし、キレッが発生
した場合を「Ｘ」とした。ハンドリング性については、
グリーンシートがポリエステルフィルムからの引き剥し
ゃその後の切断、印刷に耐える強度を有している場合を
ｒＯＪとし、強度が不足の場合を「×」とした。圧着性
については９０℃、３分間の圧着条件で積層性が完全に
一体化したものを「○」、そうでないものを「×」とし
た。脱バインダー性については、グリーンシート積層体
を焼成した後、焼結体にフクレ、は（りが発生せず、十
分に緻密化したものを「○」とし、それ以外のものを「
×」とした。

実施例１〜４はいずれもキレッは発生せず、ハンドリン
グ性、圧着性も良好で、また、脱バインダー性も良く、
フクレ、はく離なく緻密な焼成体が得られた。

それに対して、比較例１では平均分子量９５、０００の
メタクリル酸メチルポリマーを結合剤として使用したが
、この場合はハンドリング性が不十分であり、ポリエス
テルフィルムからのは（離時、および移動時にヤブレ等
の欠陥が発生した。

比較例２では、平均分子量２１０，０００のメタクリル
酸エチルポリマーを結合剤として使用したが、この場合
はハンドリング性が不十分であるとともに、脱バインダ
ー時にフクレが発生した。

比較例３では、ブチラール樹脂（ＰＶＢ　）を結合剤と
して使用した。この場合、ハンドリング性は十分である
が、圧着性、脱バインダー性が悪くフクレが発生した。

比較例４では、ステアリン酸を分散剤として使用したと
ころ、成形、乾燥時にキレツが発生し、ポリエステルフ
ィルムからのは（離が不可能だった。

［発明の効果］ 本発明によって分散性、成形性に優れたスラリーを得る
ことが可能であり、このスラリーから成形したグリーン
シートは、ハンドリング性、ｒｆ着性、脱バインダー性
ともに良好であり、このグリーンシートを使用すること
により、緻密でフクレ等の欠陥の無いセラミックス基板
が得られる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）分散剤としてソルビタン脂肪酸エステル型の界面
   活性剤を用い、結合剤として平均分子量２００，０００
   以上のメタクリル酸メチルポリマーを３０重量％以上含
   有するアクリル樹脂を用いて、セラミックスの原料粉末
   と有機溶剤を混合してスラリー化した後、シート化する
   ことを特徴とするセラミックス基板用グ リーンシートの製造方法。