JPH0369189A - 厚膜装置の製造方法 - Google Patents

厚膜装置の製造方法

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JPH0369189A
JPH0369189A JP2156621A JP15662190A JPH0369189A JP H0369189 A JPH0369189 A JP H0369189A JP 2156621 A JP2156621 A JP 2156621A JP 15662190 A JP15662190 A JP 15662190A JP H0369189 A JPH0369189 A JP H0369189A
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David Kellerman
ディヴィッド ケラーマン
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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、厚膜及び多層セラミック装置の製造方法に関
し、特に、斯かる装置の誘電層の製造方法に関する。
(従来技術とその問題点) 厚膜プロセスは、個々の集積回路のためのパッケージを
設けたり、複数の集積回路を相互に接続するのに使われ
る。厚膜プロセスでは、集積回路の色々な端子間を接続
する導電経路が基板材料上に設けられ、その導電経路上
に誘電層が付けられ、更に、その後に該誘電材料の上に
別の導電経路が設けられて、三次元接続構造が形成され
る。
機械的強度及び熱伝導の見地から、有機樹脂ではなくて
セラミック材料を該誘電体として使用するのが望ましい
という事には理由が幾つかある。
しかし、一つの点で、即ち、誘電率が比較的に高いとい
う点では、セラミック材料は有機材料よりは劣る。高い
誘電率は、いろいろなレベルの導電経路間の容量が大き
くなる原因であり、厚膜装置において具体化することの
出来る回路の最大速度を制限する。
セラミック材料の長所を得ながら、この欠点を小さくす
るために、ケラ−マンの米国特許第4.781,968
号は、中空のガラス小球をセラミック材料に埋設する事
を提案した。咳小球の存在によって、生じる誘電層の実
効誘電率が低下し、従って回路の最大速度が向上する。
私は、この特許を参照により本書の一部とする。
この特許に記載されている方法では、普通の厚膜有機キ
ャリヤー媒質内に置かれたセラ累ソク又はガラス/セラ
ミック複合母材から戒る組成と該小球とが混合され、該
混合物は、基板上に形成されている導電経路上に積設さ
れる。その後、これにより得られた構造は焼かれる。
(発明の概要) 本発明に従って製造される誘電層は、構造的には、新規
なプロセスによって付けられる小球及びセラミック材料
の組合せから戊る;該セラミック材料及び小球は、本発
明においては別々に付けられる。本発明は、その広い形
においては、中空の小球を包含する誘電体によって離隔
された平行な平面内に導電経路を有する種類の多層セラ
2ツク装置を製造する方法であり、この方法は、A、セ
ラQ 7り基板を設け;B、該基板に金属層導電経路を
付けるステップから戒り:C=*C0該セラミック基板
属層の上に(i)未焼結セラミックテープと(ii )
中空小球の層とを別々に付け;D。
その結果として得られた基板を焼くことを特徴とする特
に、テープ移転方法を使って未焼結セラミックテープと
して該セラミック材料を付けることが出来、それは、セ
ラミック及び/又はガラス賞粉末を有機結合剤中に懸濁
させ、乾燥させて柔軟なシートにすることから威る。こ
の未焼結セラミックテープは、打ち抜かれて適当な形状
にされ、該セラミック基板のメタライゼーション層の上
に、即ち、導電経路の上に付けられる。該テープは、適
当な取付は具によって該基板に保持され、熱及び圧力を
加えることにより定位置に積層される。
その後、該小球が加圧下に付けられて該未焼結テ−プ構
造中に埋設される。その結果として、小球に「テープ移
転」方法を使用することが出来る。
テープを基板に付ける前に小球を投入する場合に達成で
きる割合よりも高い小球の割合を達成することが出来る
添付図面との関連で理解されるべき好適な実施例に関す
る以下の説明から本発明を詳しく理解することが出来よ
う。
(実施例) 第1図は、大規模集積回路を製造する厚膜又はテープ移
転プロセスに典型的に使用される種類のセラミック基板
12を含む厚膜テープ移転構造10を示す。基板12は
、アル藁す等の適当なセラもツタ材料から成る。該セラ
ミック材料にメタライゼーション層が付けられており、
第1図はその一つの経路14を示す。該経路は厚膜「イ
ンク」として、即ち、高粘性媒質中に導電性粒子を懸濁
させたペーストとして、付けられる。このインクは、該
セラミック基板上に所望のパターンでシルクスクリーニ
ングされ、その結果として得られた構造は焼かれ、導電
性粒子は焼結されて連続的経路となる。
「テープ移転」方法により、その後に誘電性材料が「未
焼結」セラミックテープ16の形で付けられる。この未
焼結セラミックテープは典型的には、最初にポリエチレ
ンテレフタレートのテープにスラリーを付けることによ
り作られる。該スラリーはポリ塩化ビニル等の有機可塑
剤を含み、その中にセラミック及び/又はガラス質粉末
が懸濁している。材料は、「ガラスセラミック」 (即
ち、溶化されたガラス)、ガラス/セラ稟ツタ複合材料
(即ち、非晶質ガラスの母材にアル稟す等のセラ旦ツタ
材料が懸濁しているもの)、又はセラミックである。該
スラリーはドクターブレードの下で引き延ばされて例え
ば100ミクロンの所定の厚みにされ、その結果として
得られた構造は乾燥させられてテープとなるが、このテ
ープを取り扱い、打抜き、厚膜プロセスで中間構造に付
けることが出来る。この未焼結材料は一般に「未焼結セ
ラミックテープ」と呼ばれているが、必ずしも緑色では
ない。本書では、その色に関わらず、この種のテープを
未焼結セラミックテープと称する。
前記のケラ−マンの特許に記載されている方法に普通の
テープ移転方法を応用する際に、私は未焼結セラ旦ツク
テープを鋳造するのに使用されるスラリーに小球を包含
させなかった。その代わりに、私は該未焼結セラミック
テープを普通の形で、即ち、小球無しで使用した。
未焼結セラ柔ツクテープ16は、「道」18をもって打
ち抜かれるが、これは、色々な層内の導電経路間の通信
を可能にする穴である。適当な取付は具によって該テー
プを該基板に保持することが出来、それを高温(70℃
)で例えば5001bs、/in、  2 (3,4X
 106 Pa、)の圧力を2分間加えて積層化するこ
とが出来、これにより、それは先に焼かれてあったセラ
ミック基板12に付着する。この目的のために均衡積層
化装置(isostatic laminater )
を使用することが出来る。
テープを定位置に保持する方法に関わらず、私は、その
後、中空小球20をテープの上に付ける。
この球を設ける一つの方法は、それをスラリーとして篩
うことである。例えば、該スラリーは、アルξす、シリ
カ、又は、例えばマサチューセッツ州カントン市のエマ
ーマン・アンド・力179社(Emerson and
 Cua+ming、 Inc、、 of Canto
n。
Massachusetts )からECC03PHE
RESという商標で市販されている種類のガラスの中空
の球の混合物として調製することの出来るものである。
これらは、平均40ミクロンのサイズで、平均壁厚が0
.5ないし2.0ミクロンのものが市販されている。目
的の層厚を越えない様にするために、最初に該小球を4
00メツシユ(合衆国標準篩系列)に篩うことにより、
核球を媒質と組み合わせてスラリーを作る前に、これよ
り大きな球を除去するのが望ましい。媒質は、例えば、
厚膜導電性インクと共に普通に販売されている有機シン
ナーであってもよい、良好な比率は、重量に換算して小
球5に対して媒!R30の割合であり、この2戒分は、
例えば粉砕材料無しでボールミル内でジャ−ローリング
により混合される。この小球20のスラリーは、その後
、第1図に示されている様に、ステンレススチール・ス
クリーン又は金属マスクを通して表面にスクリーン印刷
される。該マスクを、道18を開いた状態にしておく様
に配設することが出来る。
所要の乾燥が行われた後、第2図に示されている様に、
小球20を未焼結セラミックテープ16中に押し込むた
めに圧力が加えられる。この時点でテープが未だ基板に
積層されていなければ、この加圧には、積層化を実行す
る、即ち、テープを基板に接着させる、という目的もあ
る。この目的のために、前述したように、約500 l
bs、/in、2 (3,4x106Pa、)の圧力が
、好ましくは高温で(70℃)加えられることが望まし
い。この様な圧力は小球に悪影響を与えず、小球は1 
、5001bs、/ln、  2 (1,OX 107
 Pa、)以上の圧力に30秒間耐えることが出来る。
小球含有量を増すためには、小球を付けて圧力を加える
ステップを反復するのが望ましい。その後、第3図が示
すように、得られた構造の割合に粗い表面にテープの第
2の層22を積層して、滑らかな表面を作る。その代わ
りとして、厚膜誘電体の層を、テープとして付けるので
はなくて、表面にスクリーンを通して付けてもよい。そ
の後、必要ならば構造全体を乾燥させ、典型的には85
0’C−900℃の範囲の温度で焼く。
上記した様に、眉間の電気的連絡のために道18が残さ
れる。別の方法は、テープ打抜き及びスクリーニングに
より道を設けないで、道無しのテープ及び小球層を置き
、次に例えばレーザー光により火構造に道を「穿孔」す
る方法である。その後、その道を普通の方法で導電性材
料で満たして眉間を接続する。次に、導電経路24から
、その後の層が置かれるが、これは道18を介して導電
経路14と接続する。
畝上は、本発明の教示内容を実施する一つのプロセスを
説明するものであるが、他のプロセスも明らかに可能で
ある。例えば、小球を押し込んだ直後に、即ち、第2テ
ープ層をつける前に、構造を焼き、次に、第2テープ層
が付けられた後に再び焼くのが望ましい、ある場合には
、未焼結セラミックテープを全熱付けないうちに小球ス
ラリーを付けるのが適切である。これにより、未焼結セ
ラミックテープを2回付けることが不要となる。
しかし、私は、最初にテープ層を付けることにより、接
着の問題を回避して、押し込まれるべき球体に対する「
クツション」を設ける方を選ぶ。最後に、私は小球をス
ラリーの形で付ける方を選ぶが、原則として、均衡積層
装置の空洞から乾燥した状態で小球を付けることが出来
ない理由はない。
従って、小球の使用によって低い誘電率を遺戒しながら
、未焼結セラミックテープ方式の長所を保ちつつ、本発
明の教示内容をいろいろな形で使用することが出来るこ
とは明らかである。従って、以上の記述に含まれている
全ての事項と、添付図面に示されていることとは、例示
に過ぎず、限定的意味を持っていない。
【図面の簡単な説明】
第1図は、小球を付けた直後の厚膜テープ移転構造の断
面図である。 第2図は、小球を未焼結テープに押し込むステップの図
である。 第3図は、別の未焼結セラミックテープ及び別のメタラ
イゼーシッン層が付けられた後の構造を示す図。

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 中空の小球を含む誘電体によって離隔された平
    行な平面内に導電経路を有する多層セラミック装置を製
    造する方法であって、 A. セラミック基板(12)を設け、 B. 金属層導電経路(14)を該基板に付けるステッ
    プから成り、 C. 該セラミック基板の該金属層(14)の上に(i
    )未焼結セラミックテープ(16)と(ii)中空小球
    の層(20)とを別々に付け、 D. 得られた構造を焼くことを特徴とする方法。
  2. (2) 未焼結セラミックテープ及び小球を付けるステ
    ップは、最初に朱焼結セラミックテープを付け、次に小
    球の層を付けることから成ることを特徴とする請求項1
    に記載の方法。
  3. (3) 小球の層を付けた後に別の未焼結セラミックテ
    ープ(22)を付けるステップを更に含むことを特徴と
    する請求項2に記載の方法。
  4. (4) 小球の層を付ける前に高温で未焼結セラミック
    テープを基板に積層化することを更に含むことを特徴と
    する請求項2に記載の方法。
  5. (5) 焼くステップの前に小球を未焼結セラミックテ
    ープに押し込むステップを更に含むことを特徴とする請
    求項4に記載の装置。
  6. (6) 焼くステップの前に小球を未焼結セラミックテ
    ープに押し込むステップを更に含むことを特徴とする請
    求項2に記載の装置。
  7. (7) 小球の層を付ける前に未焼結セラミックテープ
    を基板に積層化せずに、小球の層及び未焼結セラミック
    テープに高圧を加えて、未焼結セラミックテープを基板
    に積層化すると同時に小球を未焼結セラミックテープに
    押し込むステップを更に含むことを特徴とする請求項2
    に記載の方法。
  8. (8) 小球の層を付けるステップは、有機媒質に懸濁
    する中空小球のスラリー中の小球を置くことから成るこ
    とを特徴とする請求項2に記載の方法。
  9. (9) 中空小球を付けるステップは、媒質無しで中空
    小球だけを付けることから成ることを特徴とする請求項
    2に記載の方法。
  10. (10) 小球の層を付けた後に誘電体層を該構造に対
    してスクリーニングするステップを更に含むことから成
    ることを特徴とする請求項2に記載の方法。
  11. (11) 小球の層を付けるステップは、有機媒質に懸
    濁する中空小球のスラリー中の小球を置くことから成る
    ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  12. (12) 中空小球を付けるステップは、媒質無しで中
    空小球だけを付けることから成ることを特徴とする請求
    項1に記載の方法。
  13. (13) 中空の小球を含む誘電体によって離隔された
    平行な平面内に誘電経路を有する多層セラミック装置を
    厚膜プロセスにより製造する方法であって、 A. セラミック基板(12)を設け、 B. 金属層導電経路(14)を該基板に付け、 C. 該セラミック基板の該金属層(14)の上に(i
    )有機可塑剤及びガラスセラミックの粒子の混合物、ガ
    ラス/セラミック複合材料、又はセラミックの層(16
    )と、(ii)中空小球の層(20)とを別々に付け、 D. 得られた構造を焼くことを特徴とする方法。
  14. (14) 該混合物及び中空小球を別々に付けるステッ
    プは、最初に該混合物を付け、その後に中空小球の層を
    付けることから成ることを特徴とする請求項13に記載
    の方法。
  15. (15) A. セラミック基板を設け、 B. 金属層を該基板に付け、 C. 該セラミック基板の該金属層の上に(i)未焼結
    セラミックテープと、(ii)中空小球の層とを別々に
    付け、 D. 得られた構造を焼くステップから成る方法により
    製造される多層セラミック装置。
  16. (16) 未焼結セラミックテープ及び小球を別々に付
    けるステップは、最初に未焼結セラミックテープを付け
    、その後に小球の層を付けることから成ることを特徴と
    する請求項15に記載のセラミック装置。
  17. (17) 該装置を製造する方法は、小球の層を付けた
    後に別の未焼結セラミックテープを付けるステップを更
    に含むことを特徴とする請求項16に記載のセラミック
    装置。
  18. (18) 該装置を製造する方法は、小球の層を付ける
    前に、高温で未焼結セラミックテープを基板に積層化す
    るステップをさらに含むことを特徴とする請求項16に
    記載のセラミック装置。
  19. (19) 該装置を製造する方法は、焼くステップの前
    に小球を未焼結セラミックテープに押し込むステップを
    さらに含むことを特徴とする請求項18に記載のセラミ
    ック装置。
  20. (20) 該装置を製造する方法は、焼くステップの前
    に小球を未焼結セラミックテープに押し込むステップを
    さらに含むことを特徴とする請求項16に記載のセラミ
    ック装置。
  21. (21) 該装置を製造する方法は、小球の層を付ける
    前に未焼結セラミックテープを基板に積層化せずに、小
    球の層及び未焼結セラミックテープに高圧を加えて、未
    焼結セラミックテープを基板に積層化すると同時に小球
    を未焼結セラミックテープに押し込むステップを更に含
    むことを特徴とする請求項16に記載のセラミック装置
  22. (22) 小球の層を付けるステップは、有機媒質に懸
    濁する中空小球のスラリー中の小球を置くことから成る
    ことを特徴とする請求項16に記載のセラミック装置。
  23. (23) 中空小球を付けるステップは、媒質無しで中
    空小球だけを付けることから成ることを特徴とする請求
    項16に記載のセラミック装置。
  24. (24) 該装置を製造する方法は、小球の層を付けた
    後に誘電体層を該構造に対してスクリーニングするステ
    ップを更に含むことから成ることを特徴とする請求項1
    6に記載のセラミック装置。
  25. (25) 小球の層を付けるステップは、有機媒質に懸
    濁する中空小球のスラリー中の小球を置くことから成る
    ことを特徴とする請求項15に記載のセラミック装置。
  26. (26) 中空小球を付けるステップは、媒質無しで中
    空小球だけを付けることから成ることを特徴とする請求
    項15に記載のセラミック装置。
  27. (27) A. セラミック基板(12)を設け、 B. 金属層を該基板に付け、 C. 該セラミック基板の該金属層の上に(i)有機可
    塑剤及びガラスセラミックの粒子の混合物、ガラス/セ
    ラミック複合材料、又はセラミックの層と、(ii)中
    空小球の層とを別々に付け、 D. 得られた構造を焼くステップから成る方法によっ
    て製造される多層セラミック装置。
  28. (28) 該混合物及び中空小球を別々に付けるステッ
    プは、最初に該混合物を付け、その後に中空小球の層を
    付けることから成ることを特徴とする請求項27に記載
    のセラミック装置。
JP2156621A 1989-06-27 1990-06-14 厚膜装置の製造方法 Pending JPH0369189A (ja)

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US07/372,059 US4994302A (en) 1989-06-27 1989-06-27 Method of manufacturing thick-film devices

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US (1) US4994302A (ja)
EP (1) EP0405947A3 (ja)
JP (1) JPH0369189A (ja)
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