JPH03114291A - 多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】 本発明は多層セラミック基板の製造方法に関する。特に
グリーンシートの収縮率に方向性があることにより起る
問題を解決するための改良方法に関する。

多層セラミック基板を製造する普通の方法は。

まずセラミック材料を可撓テープ（グリーンシート）に
形成しくキャスティング）、このグリーンシートと称す
るテープを１５０ｉｎ　Ｘ　１５０ｍｍ角あるいは２０
０ｍｍ　Ｘ　２００ｍａ＋角等の適当な大きさに打ち抜
く。このグリーンシートには打ち抜きと同時に位置合わ
せ用ガイド穴も打ち抜かれる。このとき打ち抜かれたグ
リーンシートは打ち抜き装置とキャスティング装置との
位置関係で、キャスティング方向に対して方向づけされ
る。所要の大きさに打ち抜かれたグリーンシートにガイ
ド穴を位置合わせ軸として、所要の位置にパンチあるい
はドリルで穴明けし、さらにタングステンあるいはモリ
ブデン等の高融点金属の導電ペーストで回路パターンを
印刷する。このとき、穴明けされた穴に導電ペーストが
充填され、グリーンシート上下間の電気的通路となる。

そしてこのようにして種々の回路パターンを印刷した複
数のグリーンシートをガイド穴で位置合わせして積み重
ね、適当な圧力および温度のもとで加圧する。積層した
グリーンシートは多層セラミック基板の最終形状に切断
され、焼結工程に移る。焼結は２段階からなり、第１段
階は５００〜７００℃の酸化雰囲気中でグリーンシート
の有機バインダーを熱駆除し、第２段階は１５００〜１
６００℃の還元雰囲気中で、アルミナおよびタングステ
ンあるいはモリブデン等の導電材料を焼結する。

この焼結時、セラミックの粒成長や有機バインダーの飛
散により収縮する。この収縮率はセラミック原料の組成
、粒度、バインダー量あるいは焼結条件で異なるが、大
体１５％前後である。従って、グリーンシート上に印刷
する回路パターンや外形切断寸法は、この収縮分だけ大
きくしておく補正が必要である。

多層セラミック基板の製造上の問題のひとつとして、収
縮率がグリーンシートのキャスティング方向とそれと直
角な方向とで異なる点がクローズアップされてきた。こ
の理由として、多層セラミック基板が一段と大形化、高
密度化され、従来問題視されなかった収縮率の方向によ
る相異が無視し得なくなってきたからである。グリーン
シートの収縮は焼結時のみでなく、印刷前後のシート保
管時の乾燥によっても起る。印刷前後のシート保管時の
乾燥収縮率および焼結時の収縮率は、グリーンシートの
キャスティング方向とそれと直角な方向とで約０．１〜
０．８％程度異なる。このため、ある大きさ以上のセラ
ミック基板は無視し得ないほど寸法精度が悪化し、後工
程、例えばリード取付等が困難となる問題がある。乾燥
収縮率の方向による違いは、その違い自身が０．１〜０
．８％と大きくばらつくので、積層時に上下層間で生じ
る位置ずれの精度（積層精度）が悪くなり、配線の断線
やショートを起すという問題がある。

これらの問題の対策のひとつとして、印刷する回路パタ
ーンおよび外形切断寸法を、グリーンシートのキャステ
ィング方向とそれと直角方向で寸法比率を変える補正を
加える方法がある。しかしこの方法は、キャスティング
条件やシート保管条件等により補正率が異なり、その補
正も手間のかかるものであり、実質的に極めて困難であ
る。

本発明の目的は収縮率の方向性をなくし、高い寸法精度
の多層セラミック基板を製造する方法を提供することに
ある。

本発明は複数のグリーンシートをそのキャスティング方
向がほぼ直交するように積層し、焼結することを特徴と
する。これによれば、グリーンシートはそのキャスティ
ング方向がほぼ直交するよう積層されるので、収縮率の
方向性をなくすことができる。

さらに本発明の具体例に従うと、多層セラミック基板の
製造方法は、グリーンシートをキャスティングし、この
グリーンシートに回路パターンを印刷し、この回路パタ
ーンが印刷された複数のグリーンシートをそのキャステ
ィング方向がほぼ直交するように積層し、積層されたこ
のグリーンシートを焼結することからなる。この具体例
によると、特に焼結収縮率の方向性をなくすことができ
る。

また本発明の他の具体例に従うと、その製造方法は、グ
リーンシートをキャスティングし、この複数のグリーン
シートをそのキャスティング方向がほぼ直交するように
積層し、積層されたグリーンシートに回路パターンを印
刷し、この回路パターンが印刷された積層されたグリー
ンシート同志をさらに積層し、これを焼結することから
なる。

これによると、特にグリーンシートの乾燥収縮率の方向
性をなくすと共にそのばらつきを低減することができる
。もちろん焼結収縮率の方向性もなくすこともできる。

以下本発明を図面を参照して説明する。

第１図および第２図は本発明の一実施例を説明するため
の図であって、第１図はグリーンシートのキャスティン
グから焼結までの工程を模式的に示す図であり、第２図
は第１図の各工程におけるグリーンシートの状態を示す
図である。

キャスティング装置１は、アルミナ、タルク、クレー、
バインダー、有機容剤をボールミル等で充分混合、分散
させたセラミック原料混合液２をブレード３の内側に蓄
える。キャスティング装置１は混合液をキャリアテープ
４の移動により、ドクターブレード法でブレード３とキ
ャリアテープ４のすきまからキャリアテープ４上に均一
な厚さとなるようにシート状に引き出し、乾燥炉５で乾
燥硬化させる。硬化したグリーンシート１４をキャリア
テープ４から剥離し、ガイド穴／外形打抜き機６で、連
続したグリーンシート１４から型取りしたグリーンシー
ト１５にする。この工程で、第２図（ａ）に示すごとく
、型取り後のグリーンシート１５には位置合わせ用のガ
イド穴２０を打ち抜くと共に、キャスティング方向を示
すキャスティング方向印２１を印す。

次に型取り後のグリーンシート１５にパンチ穴明機７に
より、所要の穴２２をあける。第２図（ｂ）に示すごと
く、ｘｌ用のグリーンシート２３とｙ５用グリーンシー
ト２４を作るように、キャスティング方向印２１が互い
に直角となる位置で穴をあける。

後の記載からも理解されるように本発明の重要なポイン
トである。

穴明後のグリーンシート１６には印刷機８によって導電
ペーストで所要の回路パターン２５を印刷する。第２図
（Ｃ）に印刷後のグリーンシート１７を示すが、この工
程でも、ｘ７ｇ用グリーンシート２３とＹＪｌ用グリグ
リーンシート２４ャスティング方向印が互いに直角とな
る位置で印刷する。

印刷後のグリーンシート１７は積み重ね、積層プレス機
９で適当な温度、圧力のもとで加圧する。

第２図（ｄ）に積層後グリーンシート１８を示すが。

積み重ねる各印刷後のグリーンシート１７のキャスティ
ング方向印２１が互いに直角となるように積み重ねる。

勿論キャスティング方向印２１が互いに直角になるよう
印刷しているので、この積み重ねによってＸ履用グリー
ンシート２３とＹＭ用ダグリーンシート２４回路パター
ンが適合する位置関係となる。

積層後のグリーンシート１８は外形打抜き機１０で所要
の外形寸法に打ち抜き、第２図（ｅ）に示すごとき外形
切断後グリーンシート１９とする。外形切断後グリーン
シート１９は焼結炉１１に投入する。

焼結炉１１は前室１２と後室１３の２部屋構造となって
おり、前室１２では室温から７００℃まで酸化雰囲気中
で適当な温度制御を行ない、有機バインダーを熱駆除し
、後室１３では７００℃から１６００℃まで上げ、それ
から室温まで、タングステンあるいはモリブデン等の導
体材料が酸化消失しないように還元雰囲気中で適当に温
度制御し、アルミナと導体材料を同時焼結させる。

本実施例によると、グリーンシートはそのキャスティン
グ方向が直交するように積層して焼結されるため、積層
以後の収縮率、本実施例の場合焼結収縮率はキャスティ
ング方向に関係なく、多層セラミック基板の縦および横
方向とも同じ収縮率となる。これはグリーンシートがそ
のキャスティング方向が直交するように積層されるので
、接触しているキャスティング方向が異なる他のグリー
ンシートとその収縮が互いに作用しあい、収縮率の方向
性がなくなるのである。

第１図、第２図の実施例においては、キャスティング方
向がＸ方向のグリーンシート２３とＹ方向のグリーンシ
ート２４をそれぞれ１枚ずつ計２枚積み重ねてＵしたが
、これに限定されるものでなく、さらに多数枚のグリー
ンシートを積層する場合にも適用される。即ち、Ｘ方向
グリーンシートとＹ方向グリーンシートを交互に積み重
ね、４枚以上にすることもできる。また積み重ねも必ず
しもＸ方向とＹ方向を１枚ずつ交互にする必要もない０
例えば上からそのキャスティング方向をＸ方向、Ｘ方向
、Ｙ方向、Ｙ方向と２枚ずつ交互に積み重ねて積層して
もほぼ同等の効果が得られる。

第３図および第４図は本発明の他の実施例を説明するた
めの図であって、第３図はグリーンシートのキャスティ
ングから焼結までの工程を模式的に示す図であり、第４
図は第３図の各工程におけるグリーンシートの状態を示
す図である。

キャスティング装置３１は第１図に示すキャスティング
装置１と同様なものであり、ブレード３３の内側に蓄え
られたセラミック原料混合液３２をドクターブレード法
でキャリアテープ３４上に均一な厚さとなるようにシー
ト状に引き出し、乾燥炉３５で乾燥硬化させる。硬化し
たグリーンシート４４をキャリアテープ３４から剥離し
、ガイド穴／外形打抜き機３６で、連続したグリーンシ
ート４４から型取りしたグリーンシート４５にする。型
取りしたグリーンシート４５には第４図（ａ）に示すご
とく、位置合わせ用のガイド穴５１を打ち抜き、キャス
ティング方向を示すキャスティング方向印５２を印す。

型取り後グリーンシート４５はキャスティング方向印５
２が互いに直角となる位置に合わせて２枚積み重ね、２
枚プレス機３７により適当な圧力および温度のもとでプ
レスする。２枚プレス後グリーンシート４６は第４図（
ｂ）に示される。

２枚プレス後のグリーンシート４６にパンチ穴明機３８
により所要の穴５５をあける。穴明後グリーンシート４
７は第４図（ｃ）に示すごとく、Ｘ暦月グリーンシート
５３、’ＩＪ用グリグリーンシート５４り、キャスティ
ング方向印５２が同じ位置で穴をあけている。しかし、
第４図（ｂ）に示した２枚プレスの工程でキャスティン
グ方向が直交するように積層しているため、この工程で
はＸ層用と７層用を互いに直角にして用いても全く不都
合はない。しかし本実施例ではキャスティング方向印が
同じ位置を穴明けしたものとして説明する。

次に、穴明後グリーンシート４７に印刷機３９で回路パ
ターン５６を印刷する。第４図（ｄ）に印刷後グリーン
シート４８を示す。この工程でも、Ｘ層用グリーンシー
ト５３とＹ層用グリーンシート５４はキャスティング方
向印５２が同じ位置で印刷する。

印刷後のグリーンシート４Ｂは精み重ね積層プレス機４
０で適当な温度、圧力のもとで加圧する。第４図（、）
に積層後グリーンシート４９を示す。勿論、積層は各印
刷後のグリーンシート４８のキャスティング方向印５２
が同じ位置になるようにする。

この時、グリーンシートは第４図（ｂ）に示す工程から
キャスティング方向が直交するように積層されているた
め、第４図（ｅ）に示す工程に至るまでの乾燥収縮率は
キャスティング方向依存性がなく、またそのばらつきも
少なく、第４図（８）に示す工程での上下層間の積層精
度は極めて高い。

積層後のグリーンシート４９は外形打抜き機５７で所要
の外形寸法に打抜く。外形切断後グリーンシート５０を
第４図（ｆ）に示す。外形切断後グリーンシート５０は
焼結炉４１に投入する。焼結炉４１は前室４２と後室４
３からなり、第１図の焼結炉１１と同様に機能する。こ
のときの焼結収縮率もキャスティング方向依存性がなく
、多層セラミック基板の縦および横方向とも同じ収縮率
となる。

本実施例によると、第１図、第２図に示す実施例と同様
に焼結収縮率がキャスティング方向に関係なく同じ収縮
率になるばかりでなく、第４図（ｂ）に示す２枚プレス
の工程からキャスティング方向が直交するよう積層され
るから焼結までに至る乾燥収縮率もキャスティング方向
依存性もなく、そのばらつきも少なくすることができる
。

第３図、第４図の実施例において、第４図（ｂ）に示す
工程で２枚のグリーンシートをそのキャスティング方向
が直交するごとく積層したが、３枚以上多数のグリーン
シートをそのキャスティング方向が直交するごとく積層
してもよい。この場合。

必ずしも１枚ずつキャスティング方向が交互に直交する
ように積属する必要はなく、２枚ずつ交互に直交するよ
うにｖＬ暦してもよい。さらに第４図（ｅ）においては
２層の積層であるが、２層以上の積層にも同様に適用で
きる。

以上述べたごとく本発明によれば、収縮率のキャスティ
ング方向依存性のない高い寸法精度の多層セラミック基
板を製造することがでる。これにより、高密度微小ピッ
チのリード付可能な大形セラミック基板を提供すること
ができる。また積層精度が良くなるので、微細配線が可
能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例を説明するため
の図であり、第１図はグリーンシートのキャスティング
から焼結までの工程を模式的に示す図、第２図（ａ）〜
（ｅ）は第１図の各工程におけるグリーンシートの状態
を示す図、第３図および第４図は本発明の他の実施例を
説明するための図であり、第３図はグリーンシートのキ
ャスティングから焼結までの工程を模式的に示す図、第
４図（、）〜（ｆ）は第３図の各工程におけるグリーン
シートの状態を示す図である。 １および３１・・・キャスティング装置、６および３６
・・・ガイド穴／外形打抜き機、７および３８・・・パ
ンチ穴明機、 ８および３９・・・印刷機、 ９および４０・・・積層プレス機、 ｌＯおよび５７・・・外形打抜き機。 １１および４１・・・焼結炉、 １５および４５・・・型取り後グリーンシート、１６お
よび４７・・・穴明後グリーンシート、１７および４８
・・・印刷後グリーンシート、１８および４９・・・ｖ
ｃ層後後グリーンシート１９および５０・・・外形切断
後グリーンシート、３７・・・２枚プレス機、 ４６・・・２枚プレス後グリーンシート。 尤 ■ に （ｅ） 第３凹 第 ４口

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．複数のグリーンシートをそのキャスティング方向が
   ほぼ直交するように積層し、焼結することを特徴とする
   多層セラミック基板の製造方法。
2. ２．上記グリーンシートをそのキャスティング方向が互
   いにほぼ直交するように交互に積層することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の多層セラミック基板の製
   造方法。
3. ３．グリーンシートをキャスティングする工程と、上記
   グリーンシートに回路パターンを印刷する工程と、 回路パターンが印刷された複数のグリーンシートをその
   キャスティング方向がほぼ直交するように積層する工程
   と、 積層されたグリーンシートを焼結する工程と、からなる
   多層セラミック基板の製造方法。
4. ４．グリーンシートをキャスティングする工程と、上記
   複数のグリーンシートをそのキヤスティング方向がほぼ
   直交するように積層する工程と、積層されたグリーンシ
   ートに回路パターンを印刷する工程と、 回路パターンが印刷された積層されたグリーンシート同
   志をさらに積層する工程と、 このグリーンシートを焼結する工程と、 からなる多層セラミック基板の製造方法。