JPH0250494A - 積層セラミック基板の製造方法 - 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、積層セラミック基板の製造方法に係り、特に
寸法精度の良い積層セラミック基板を製造するために好
適な積層セラミック基板の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

セラミック配線基板は、小形化が可能で信頼性が高いと
いう理由から、半導体チップや小形電子部品搭載用の配
線基板として用いられ、電子計算機１通信機器、家電品
等に組み込まれ、使用されている。

セラミック配線基板のなかでも、セラミック生シート（
以下、「グリーンシート」という。）を用いる積層セラ
ミック基板は、配線の高密度化に有利であるため、良く
用いられる。

次に、前記積層セラミック基板の従来の製造方法につい
て、第５図を参照して説明する。

まず、原料粉末を有機樹脂で結合したグリーンシートを
作製した後、このグリーンシートに導体ペーストを用い
て配線パターン２ａを形成するとともに、配線パターン
２ａを接続する貫通孔２ｂにも導体ペーストを充填した
グリーンシートを所定枚数（ｉ　ａ　ｖ　１　ｂ　ｅ　
ｉ　ｃ　ｖ　・＝　＋　ｉ　ｎ　）重ね合わせ、加熱圧
着して一体化した後、焼成することによって、第６図に
示すような積層セラミック基板３を作製する。なお、こ
の積層セラミック基板３には、配線導体２が形成されて
いる。

前記焼成後の積層セラミック基板３には、第６図に示す
ように、ＬＳＩチップ４を搭載したり、入出力ピン（以
下、「Ｉ１０ピン」という。）５を接続するため、焼成
後の積層セラミック基板３には高い寸法精度が要求され
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記従来技術は、焼成時の寸法収縮、すなわち積層セラ
ミック基板の寸法精度に対して十分な配慮がなされてお
らず、ますます高集積化されて来ている半導体素子を搭
載する基板として不適切であるという問題があった。

すなわち、従来技術において、積層セラミック基板の寸
法精度の考え方は、外形寸法の平均値についてのみ考慮
していたため、実際に半導体素子を搭載する微小領域の
寸法精度の管理がなされていなかった。

したがって、外形寸法の平均値で良品とされる積層セラ
ミック基板でも、基板形状の変形度合いによっては、半
導体素子を搭載するには不適当となる場合が多発し、歩
留まりが著しく低下する。

本発明の目的は、外形寸法のみならず、基板内の各微小
領域においても、寸法精度の良い積層セ、−雪ミツク基
板を製造し得る′Ｉｔ！ｉ層セラミック基板の製造方法
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的は、グリーンシートを、積層接着時において厚
さが均一となるように成形することにより、達成される
。

〔作用〕

前述した基板内部の寸法のばらつきは、グリーンシート
の積層接着時の積層体内部での厚さのばらつきと対応す
る。これらの間の関係は、第４図に示すようになる。

すなわち、焼成時にはセラミック粒子の緻密化による収
縮が起こり、セラミック焼成体は一定の密度となる。こ
の時の収縮量は、焼成後の密度と焼成前のセラミック粉
末の充填状態、すなわち初期密度によって決まるが、焼
成後の密度は一定となることから、初期密度によって一
義的に決まる。

また、この初期密度はグリーンシート密度が一定のこと
から積層接着時の変形斌、すなわち厚さによって決まる
ため、厚さのばらつきは初期密度のばらつきとなり、例
えば他より薄い部分は、他より初期密度が高いため、収
縮量が小さくなる。

よって、積層接着時の厚さが均一であれば、初期密度の
ばらつきはなくなり、その結果収縮量のばらつきもなく
なり、高い寸法精度の積層セラミック基板を得ることが
可能となる。

〔実施例〕

実施例の説明に先立って、積層接着時の厚さのばらつき
の原因について解明する。

積層接着は、加熱板を有するプレス装置により温度：８
０〜１５０℃、圧力＝４０〜２５０ｋｇ／ｄで行う。グ
リーンシートの大きさは、大きいものでは一辺が２５ａ
ｍ程度であるため、プレス圧力としては１６０トンにも
達する。このような条件下で、ミクロンオーダで平行度
を出すことは、はとんど不可能となり、その結果プレス
板の傾きが、そのまま積層接着時の厚さばらつきとなる
。

したがって、積層接着時に厚さを均一とするためには、
平行度が良いプレス装置を作るか、スペーサを利用して
均一厚さとすれば良い６〈実施例１〉 アルミナ積層セラミック基板を製造する例について説明
する。

粒子径が数μｍ以下のアルミナ微粉末９０ｗし％および
焼結助剤としてコージェライト組成の微粉末１０ｗｔ％
、有機バインダとしてポリビニルブチラールおよび樹脂
の可塑剤を前記セラミック粉末１００ｇに対してそれぞ
れ８ｇｐ４ｇ、さらに溶剤としてトリクロルエチレン、
テトラクロルエチレン、ブチルアルコールから成るアゼ
オドロープをセラミック粉末１００ｇ当たり４５ｇ加え
合わせ、ボールミルにて十分混合し、セラミック粉末が
均一に分散したスラリーを作る。

続いて、攪拌しながら低圧で脱気し、スラリー内の気泡
を除去した後、このスラリーをドクタープレイド型キャ
スティング装置を用いて薄板化し。

厚さ０．２５ｍｍのグリーンシートを作製した。

このようにして作製したグリーンシートを外形切断し、
２０ｃ角とする。さらに、超硬製のポンチを有する打抜
金型を用いて上下間の配線の導通をとるための貫通孔を
穿設した。

次に、配線パターン形成用のタングステンペーストの作
製法について説明する。

平均粒径が１〜２μｍのタングステン微粉末を８０ｇ、
有機バインダとしてエチルセルロースを３ｇ、有機溶剤
としてジエチレングリコールを１７ｇ加え合わせ、らい
かい機および３本ロールで混練した後、ブチルカルピト
ールアセテートを加えて粘度調整をする。

続いて、スクリーン印刷法により、前記タングステンペ
ーストを用い、前記貫通孔を加工したグリーンシートの
その貫通孔にペーストを充填するとともに、グリーンシ
ート上に配線パターンを形成する。このようにして、積
層される各グリーンシートにはそれぞれ表裏面および内
層の配線パターンが前記ペーストにより印刷形成される
。ここで、表面パターンはＬＳＩ搭載部領域の寸法精度
の測定が可能となるものとした。

続いて、前記各グリーンシートを積み重ね、接着を行う
。積層接着は、第１図および第２図に示すように、積み
重ねたグリーンシートｌの周囲に積層体が必要厚みとな
るような厚さのスペーサ７を置いて、上下面を有機フィ
ルムおよび金属板６ではさみ、温度：１２０℃、圧カニ
１５０）ｇ／ｃｄで行った。

続いて、積層接着を終えたグリーンシーｌ−積層体を焼
成する。この焼成は、モリブデンを発熱体とする箱型電
気炉を用い、窒素、水素、水蒸気の混合ガス雰囲気中で
、１６００℃まで昇温した。

この時の焼成収縮率は、平均で１５％であった。

焼成が終了後、外周部分を切断除去し、積層セラミック
基板を作製した。

〈比較例１〉 比較例１の前記実施例１と異なるところは、積層接着時
にスペーサを用いない点だけで、その他は前記実施例１
と同様の方法により積層セラミック基板を作製した 前記比較例１と実施例１とにより作製された積層セラミ
ックについて、積層接着後の厚さばらつきを１０ｍｍピ
ッチで、また焼成後の収縮率ばらつきを各ＬＳＩ領域に
ついて測定したところ、積層体の厚さが１ｍｍの場合で
は以下のようであっまた。積層体の厚さが５　ｍ　ｍの
場合では次のよ同様にして、積層体の厚さを０．５〜１
０　ｍ　ｍまで変化させた時の、厚さばらつきと収縮率
ばらつきの関係を比較例１について調べたところ、第４
図に示すようになった。一方、実施例１についても同様
に、積層体の厚さを０．５〜１０ｍｍまで変えて、厚さ
ばらつきと収縮率ばらつきの関係を調べたところ、厚さ
ばらつきは２％以下で、またその時の収縮率ばらつきは
０．６％以下であり、それらの間の関係は第４図と同様
であった。

〈実施例２〉 実施例１と異なるところは、積層接着の方法だけで、そ
の他は前記実施例１と同様の方法にて積層セラミック基
板を作製した。

積層接着には、第３図に示すプレス装置を使用した。こ
のプレス装置は、内面側に金属板６を有する上下の加熱
加圧板８と、スペーサ９とを備えている。前記スペーサ
９は、金属板６の２枚分の厚さと、積層接着後の積層体
の厚さとを加えた厚さに形成されている。そして、この
プレス装置の前記上下の金属板６間にスペーサ９を入れ
て、実施例１と同じ温度、圧力で行った。なお、積層体
の厚さは１ｍｍ、焼成収縮率は１５％である。

実施例１と同様に、厚さばらつきおよびＬＳＩ搭載領域
の収縮率ばらつきについて測定したところ、以下のよう
であった。

なお、厚さを０．５〜１０　ｍ　ｍまで変えて、厚さば
らつきと収縮率ばらつきの関係を調べたところ、実施例
１と同様の結果を得た。

〈実施例３〉 積層セラミック基板の材料を、実施例１のアルミナ系か
らムライト系に変えた場合について述べる。

セラミック粉末として、粒子径が数μｍ以下のムライト
微粉末を７０ｗｔ％、アルミナ−シリカ−マグネシア系
の焼結助剤の微粉末３０ｗｔ％を用い、その他は実施例
１および比較例１と同様の方法により、積層接着時にス
ペーサを用いる場合（実施例４）および用いない場合（
比較例２）について、積層セラミック基板を作製した。

なお、焼成収縮率の平均値は１２％、積層体の厚さは１
ｍｍである。

このようにして作製した実施例３、比較例２について、
積層接着後の厚さばらつきおよび焼成後の収縮率ばらつ
きを測定したところ、以下のようであった。

同様にして、比較例２について積層体の厚さを０．５〜
１０ｍｍまで変化させた時の、厚さばらつきと収縮率ば
らつきの関係を調べたところ、第４図と同様であった。

一方、実施例３についても同様に０．５〜１０ｍｍまで
変えて、厚さばらつきと収縮率ばらつきの関係を調べた
ところ、厚さばらつきは２％以下であり、またその時の
収縮率ばらつきは０．５％以下であり、それらの間の関
係は第４図と同様であった。

〈実施例４〉 平行度を保ちながら加圧が可能なプレス装置を用いる場
合について述べる。

平行度を保つ方法としては、プレス板の四隅に姿勢測定
用センサ、およびプレス板の姿勢制御用油圧装置が組み
込まれたプレス装置を用いた。

実施例１および実施例３と同様の手法により、厚さ０．
５〜１０ｍｍの積層厚さの基板を作製し、厚さばらつき
と収縮率ばらつきの関係を測定したところ、実施例１お
よび３と同様の結果を得た。

前記の結果から、グリーンシートの材料系によらず、グ
リーンシートを積層接着した後、焼成して作製される積
層セラミック基板であれば、同様に寸法精度が向上する
ことが分かる。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によれば、積層接着時の厚さが均一
となり、寸法精度の高い積層セラミック基板を製造し得
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例を示すもので。 積層接着する時の斜視図、第２図および第３図は積層接
着時の断面模式図、第４図は積層体の厚さばらつきと焼
成収縮率の関係を示す図、第５図は積層接着を行った時
の焼成前の積層セラミック基板の断面図、第６図は積層
セラミック基板にＬＳｌおよびＩ１０ピンを接続した時
の断面図である。 １・・・グリーンシート、２・・・配線導体、３・・・
積層セラミック基板、４・・・ＬＳＩチップ、５・・・
Ｉ１０ピン、６・・・金属板、７・・・スペーサ、８・
・・加熱加圧板、９・・・スペーサ。 晃 ！ 凶 ろ・−金４板 ７・−スダーサ 第４区 Ｉ素層イ本の９３１２−うつさ （〃） 晃 目 ！ あ づ 区 ７−−−プリーンシート 乙−金属１反 ８・−・那ｅ−７７ｏ丘孤 デ・−スベー寸 ７−・−スヘー寸 易５０ 第６目 ２−ｆｔｓ導伜 ３−−一横層曵うＳイア幕板 ５−　Ｉ１０ピン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．セラミック生シートを圧着した後、焼成して成る積
   層セラミック基板の製造方法において、前記セラミック
   生シートの積層体を、積層接着時において厚さが均一と
   なるように成形することを特徴とする積層セラミック基
   板の製造方法。