JPH0388776A - セラミックス基板の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、セラミックス基板の製造方法に関する。より
具体的にいえば、混成集積回路用やＩＣ搭載用、ＬＳＩ
搭載用、薄膜回路形成用等に用いられるアルミナ基板等
のセラミックス基板を製造する工程において、セラミッ
クス基板の焼威と反り直しを同時に行うための方法に関
する。

［背景技術とその問題点コ アルミナ基板は、アルミナ原料をドクターブレード法等
によってグリーンシート化し、このグリーンシートを所
定の焼結温度で焼成することによって製造される。しか
しながら、この焼成工程においては、アルミナ基板に反
りが発生するので、これを矯正する必要がある。

アル【す基板の焼結と反り直しを同時に行う方法として
は、以下に述べるような３通りの方法が提案されている
。

その第ｉは、米国特許第３．６９８．９２３号に開示さ
れた方法であり（図示せず）、これは焼成された一対の
矯正用アルミナ基板の間にグリーンシートをサンドイッ
チ状にはさんで焼威し、中間の焼成されるグリーンシー
トに反りが発生しないようにする方法である。しかしな
がら、このように初めからグリーンシートを挟んでおく
方法では、中間のグリーンシートが焼成時に収縮するの
で、グリ−ンシートが収縮する時に、両側の矯正用アル
ミナ基板と擦り合わされて表面に傷がつく。このため、
実際には傷が原因となってアルミナ基板が割れることが
多く、生産の歩留りが悪いという欠点があった。

第２の方法は、特開昭５０−１２３７０５号公報に開示
された方法であり、第３図に示すような治具２１を用い
るものである。この治具２１は、グリーンシート２２を
載せる台板２３の四隅に貫通孔２４を穿孔し、貫通孔２
４にスライド自在に挿通された４本の支柱２５によって
、重し板２６を支持させるようにしたものである。しか
して、第４図に示すように、この台板２８の上にグリー
ンシート２２を載せ、台板２３の中央部をベルトコンベ
ア２７によって支持しながら、グリーンシート２２をセ
ットされた治具２１を焼成炉２８内に送り込み、グリー
ンシート２２を焼成炉２８内で焼成するものである。そ
して、ベルトコンベア２７の両側には、支柱２５の下面
を支持するためのレール２９が固定されており、重し板
２６はレール２９によって各支柱２５の下面を押し上げ
ることによってグリーンシート２２から浮かせられてい
る。そして、グリーンシート２２が焼成炉２８内を進み
、焼成温度が焼結温度に達し、グリーンシート２２の収
縮が納まった時点の通過箇所ではレール２９が一段低く
なっており、支柱２５がレール２９で支持されなくなる
ので、重し板２６が下降し、グリーンシート２２が台板
２３と重し板２６の間に挟み込まれて反りの発生を抑制
される。しかしながら、このような方法にあっては、第
３図に示すような特殊な治具を必要すると共に、焼成炉
内に支柱及び重し板を昇降させるためのレールを設ける
必要があり、焼成炉の設計が複雑となり、またアルくす
基板の製造コストが高価についていた。さらに、焼成し
ようとするセラミックス基板の種類が異なると、焼結温
度が異なるため、それに合わせて重し板の上下動をコン
トロールするためのレールを取り換える必要があり、バ
ッチ方式の製造工程では実施が困難であった。

また第３の方法は、特公昭６３−１８１１４号公報に開
示されたものであり、これは第５図に示すように、台板
３１の上にグリーンシート３２を載せ、グリーンシート
３２の外周部にフレーム３３を重ね、フレーム３３の上
から重し板３４を置ぎ、グリーンシート３２の周辺部分
のみを加重して押さえ、その状態でグリーンシート３２
を焼成するようにしたものである。そして、焼成後には
、フレーム３３を介して重し板３４により押さえられて
いたグリーンシート３２の周辺部分を除去廃棄する。し
かしながら、このような方法で１よ、グリーンシートの
周辺部分のみで中央部分を押さえていないので、重量の
小さな重し板では非加重部（中央部）の反りやうねり等
を矯正することができなかった。逆に、重量の大きな重
し板を用いてグリーンシートの周辺部分が全く動かない
よう完全に固定すると、グリーンシートの焼結時にお【
する収縮によって大きな内部応力が発生し、アルくす基
板に割れが生じるという問題があった。

［発明が解決しようとする課題］ しかして、本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、簡単な装置に
より、アルミナ基板に傷や割れなどを発生させることな
く、焼成と同時に反り直しを行うことができるようにす
ることにある。

［課題を解決するための手段コ このため、本発明のセラ夫ツクス基板の製造方法は、セ
ラミックスのグリーンシートを台板に載せ、このグリー
ンシートの上方にグリーンシートを押圧して反り直しを
行うための重し板がグリーンシートの焼結温度よりも　
１００℃程度低い温度から焼結温度までの温度領域で軟
化する物質で形成された支持材を介して支持させること
により前記グリーンシートから浮かせて配置された状態
で、前記グリーンシートを所定の焼結温度で焼成するこ
とによってセラよツクス基板を形成することを特徴とし
ている。

［作用］ セラミックス基板の焼成工程においては、一般にグリー
ンシートが焼結温度に達するまでは、グリーンシートの
収縮量は徐々に増大していくが、焼結温度付近では、は
とんど収縮しなくなる。

しかるに、本発明にあっては、焼成工程の当初において
は、重し板が支持材を介して支持されてグリーンシート
から浮かせて配置されているので、グリーンシートに収
縮が生じてもグリーンシートは台板の上で自由に収縮す
ることができ、セラミックス基板に傷が生じたり、割れ
が発生したりすることがない。ところが、グリーンシー
トがほぼ焼結温度に達し、グリーンシートの収縮がほぼ
完了したときには、グリーンシートが支持材の軟化によ
り下降してきた重し板によって台板との間に挟持され、
反りの発生を抑制し、平らなセラミックス基板が得られ
る。

［実施例コ 以下本発明の実施例を添付図に基づいて詳述する。

第１図（ａ）　（ｂ）　（ｃ）には、グリーンシートｌ
ａの焼成工程におけるグリーンシート化ａ等の変化状態
を示しである。まず、アルくす原料をドクターブレード
法等によってグリーンシート化した後、型抜きされたグ
リーンシートｌａは台板２の上に配置される。台板２は
平らな上面を有しており、この上にグリーンシー）１ａ
が載置される。重し板３はグリーンシート１ａよりも大
きな寸法を有しており、下面が平らに形成されている。

また、この重し板３は、グリーンシーｈｌａの焼成時に
おける反りを矯正できるだけの重量を有している。

この重し板３は、台板２の上にセットされたグリーンシ
ート１ａの上方に配置されており、例えば四隅を支持材
４を介して支持することによってグリーンシート１ａか
ら浮かせて配置されている。

支持材４は、グリーンシート１ａの焼結温度をＴとした
場合、その軟化点がＴ−１００（”Ｃ）〜Ｔ（”Ｃ）の
範囲内にあるような材料によって柱状に成形されている
。支持材４の素材としては、軟化点が上記のように広い
温度範囲内にあるものを適宜選択することができるが、
軟化（融解）時に組成の一部が蒸発し、焼成炉内のガス
雰囲気を害するものは避けるべきである。

しかして、第１図（ａ）に示すように、支持材４を介し
て支持された重し板３と台板２との間にグリーンシート
１ａをセットし、台板２の上に載せられたグリーンシー
ト１ａを焼成炉（図示せず）内に納入する。焼成炉内に
おいては、第２図に示すように焼成温度が変化する。初
めは、第２図の区間〔Ｉ〕のように、グリーンシー）１
ａの焼結温度Ｔまで徐々に焼成温度が上昇させられる。

そして、焼成温度が徐々に上昇していくと、アルくす基
板１ｂの焼結が進行し、それに伴ってアルくす２板１ｂ
が収縮する。焼結温度Ｔに達し、アルミナ基板１ｂの焼
結及び収縮がほとんど完了した後は、焼成温度は第２図
の領域ＣＩＩ）のように焼結温度Ｔに保たれる。この段
階では、第１図（ｂ）に示すようにアルくす基板１ｂに
反りが生じているが、支持材４の軟化により下降してき
た重し板３の重量によって支持材４が徐々に潰れてゆき
、アルミナ基板１ｂは重し板３によって台板２に押圧さ
れ、ついには、第１図（Ｃ）に示すように、支持材４が
完全に軟化してアルくす基板１ｂは台板２と重し板３と
の間で挟持され、平らに保持されたままで熱処理が施さ
れ、反り直しが行われる。

この後、第２図の領域〔■〕のように、焼成温度は焼結
温度Ｔから徐々に降下させられ、焼成炉から取り出すと
、平らなアルくす基板１ｂが得られる。本発明にあって
は、このようにアルくす基板１ｂの焼結及び収縮が完了
した後で、重し板３によってアルくす基板１ｂを押圧す
るようにしたので、アルくす基板１ｂに傷や割れ等が発
生することがない。また、支持材４によって重し板３を
支持するだけであるので、装置の構造も極めて簡単であ
り、アルミナ基板１ｂの製造コストを安価にすることが
できる。さらに、製造するセラ且ツクス基板の種類が変
更された場合には、支持材４に用いる素材を適当なもの
に変えるだけでよいので、バッチ方式の製造工程等にも
容易に対応できる。

（実施例と比較例との比較） 台板の上にアルミナのグリーンシート（焼結温度は、略
１５００℃）を置き、軟化点の異なる６種の円柱状をし
た支持材（３ｍｍφｘｌＯｍｍ）によって各々重し板（
４００ｇｒ／　５１ｎｃｈ口）を支持させ、アルミす基
板を焼成し、焼成後の反りを測定すると共に傷および割
れの有無を調べた。

比較例１では、軟化点が１０００°Ｃの石英ガラスを支
持材として用いた。比較例２では、軟化点が１２００℃
のチレックスを支持材として用いた。比較例３では、軟
化点が１３７０℃のケイ酸質レンガを支持材として用い
た。本発明の実施例１では、軟化点が１４３０℃のアル
くす質レンガを支持材として用いに０実施例２では、軟
化点が１５００℃のシリマナイトレンガを支持材として
用いた。比較例４では、軟化点が１６５０℃のジルコン
レンガを支持材として用いた。こらら比較例１〜４及び
実施例１．２の支持材を用いてアルミナ基板を焼成した
結果を第１表にまとめ”Ｃ示す。

第 表 支持材として石英ガラスを用いた比較例１では、軟化点
が１０００℃と低いために、早くから重し板が下降して
グリーンシートを押圧するので、反りの発生はないが、
アルミナ基板に傷及び割れが生じた。また、チレックス
を用いた比較例２では、軟化点が１２００℃と比較的低
いため、やはり早くから重し板によってグリーンシート
が押圧されるので、反りの発生はないが、アルミナ基板
に傷が生じ、また一部のものには割れも生じた。また、
ケイ酸質レンガを用いた比較例３では、　２．　ｌｕ　
／２ｉｎｃｈの大きな反りが発生し、またアルくす基板
に傷も生じた。これに対し、軟化点が１４３０℃のアル
ミナ質レンガを用いた本考案の実施例１にあっては、反
りがＱ、０９ ｓ／２ｉｎｃｈと小さく、また、アルよす基板に傷や割
れは発生しなかった。また、軟化点が１５００℃のシリ
マナイトレンガを用いた本発明の実施例２にあっては、
反りは０゜０８ｍｍ７２ｉｎｃｈと最良の値を示し、ま
たアルミナ基板に傷や割れの発生は見られなかった。さ
らに、軟化点が１６５０°Ｃのジルコンレンガを用いた
比較例４にあっては、反り【よ０．１０ｍｍ／２ｉｎｃ
ｈと比較的良好な値を示したが、軟化時に組成の一部が
蒸発し、焼成炉内部のガス雰囲気を害し、アルミナ基板
と反応を起こしたため不適当であった。したがって、支
持材に用いる素材の軟化点としては、アルくす基板の焼
結温度よりも　ｌＯｏ″Ｃ程度低い温度からアルミナ基
板の焼結温度までの温度範囲にあるものが最適であった
。

［発明の効果コ 本発明によれば、適当な支持材によって重し板を支持さ
せるだけの簡単な装置により、セラミックス基板の焼成
と同時に反り直しを行うことができる。したがって、セ
ラミックス基板の製造コストを安価にすることができる
。また、セラミックス基板の焼成当初は、セラミックス
基板が重し板で押圧されていないので、セラミックス基
板に傷や割れ等が発生せず、良好なセラミックス基板を
得るこεができる。また、セラミックス基板の収縮がほ
ぼ完了したときには、セラミックス基板が支持材の溶融
により下降してきた重し板と台板との間に挟持されるの
で、セラよツクス基板に傷や割れを生じさせることなく
反りの発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　（ｂ）　（ｃ）は本発明の一実施例にお
ける焼成工程を示す正面図、第２図は同上の焼成工程に
おける焼成温度の時間変化を示すグラフ、第３図は従来
例の治具を示す斜視図、第４図は同上の治具にセラ）・
されたグリーンシートの焼成方法を示す概略断面図、第
５図は他の従来例を示す分解斜視図である。 １ａ・・・グリーンシート １ｂ・・・アルミナ基板 ２・・・台板 ３・・・重し板 ４・・・支持材 日令間 〜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　セラミックスのグリーンシートを台板に載せ、
   このグリーンシートの上方にグリーンシートを押圧して
   反り直しを行うための重し板がグリーンシートの焼結温
   度よりも１００℃程度低い温度から焼結温度までの温度
   領域で軟化する物質で形成された支持材を介して支持さ
   せることにより前記グリーンシートから浮かせて配置さ
   れた状態で、前記グリーンシートを所定の焼結温度で焼
   成することによってセラミックス基板を形成することを
   特徴とするセラミックス基板の製造方法。