JPH04152107A - セラミックシートの積層成形法 - 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】 〔概　要〕 本発明は多層セラミック基板の如く複数のセラミックシ
ートを積層した構成体の製造方法に関し、グリーンシー
トの積層体を加圧成形する際の変形防止を目的とし、 本発明のセラミックシートの積層成形法は、グリーンシ
ートを複数枚重ねた積層体を、少なくも１面が平面であ
る支持体の該平面に載置し、該支持体に載置された該積
層体を軟質プラスチックより成る包袋に収容して該包袋
内を排気減圧し、 該減圧された包袋を流体中に保持し、該流体の圧力を高
める工程を包含して構成される。

〔産業上の利用分野〕

本発明はセラミックシートで構成される多層プリント基
板或いは多層セラミックパッケージの製造方法に関わり
、特に焼成前にグリーンシートを積層して熱圧着する処
理に関わる。

近年、半導体集積回路の高集積化か著しく進むと共に、
高集積ＩＣを使用した回路基板の実装密度も向上してい
るが、そのような回路基板に設けるべき配線は複雑多量
であり、必然的に多層配線が採用されることになる。ま
た、基板の配線パターンも微細化するので上下の配線層
を正確に重ねることも必要となる。さらに、ＩＣチップ
の入出力端子数の増加と端子間ピッチの縮小も基板パタ
ーンが高精度であることを要求するものである。

セラミック板を用いて多層基板を形成する際、セラミッ
ク粉末に溶媒を加えたものを板状に整形し、必要な配線
を設けたグリーンシートを位置を合わせて重ね、加圧接
着した後に焼成することが行われる。

焼成によってセラミックシートは収縮するので、配線パ
ターンはそれを見込んで設計されるが、グリーンシート
の作成や積層したものの加圧接着か適切に行われないと
、−様な収縮が起こらず、上下の配線層間の接続位置が
ずれたり、基板が反る或いは割れが入る等の不都合が生
ずる。

セラミックの焼成収縮に影響を及ぼす要因には、セラミ
ック粉末の粒度、粒形状、粉体の充填状態、焼成時の温
度履歴など様々なものが挙げられるか、製造プロセス中
で変更が容易で且つ焼成収縮率への影響が大きい因子は
、グリーンシートを積層形成する際の処理条件である。

現在、積層したグリーンシートを相互に接着する処理法
として一般的に用いられているのは、積層体に加圧しな
がらこれを加熱する熱圧着法である。熱圧着した積層体
を焼成することにより多層セラミック基板が得られる。

〔従来の技術と発明か解決しようとする課題〕同一形状
のグリーンシートを積層して熱圧着する際に通常行われ
ている処理は、第合図（ａ）に示されるように、ステン
レス鋼なとて作られた受は台１２に積層体１１を載せ、
加圧ブロック１３によってこれを押圧しながら加熱する
ことが行われる。

加圧ブロックもステンレス鋼のような金属で作られた剛
体であり、積層体は受は台と加圧ブロックの平行な平面
に挟まれて圧着されるから、この段階では反りを生じる
ことはなく、また、グリーンシートか適切に形成されて
いれば、割れが発生することもない。即ち、見掛は上は
順当に熱圧着が行われたように見える。

しかしながら実際には、塑性変形し難い物体を剛体によ
って押圧するのであるから、積層体内部での圧力分布に
は微細なばらつきか生じており、これを焼成すると眉間
の位置ずれや反りを生じることかあり、甚だしい時は割
れを生じることもある。

上記従来技術は積層体の上下の面か平行な平面の場合で
あったが、第４図に断面形状が示されているパッケージ
のように、同一形状でないシートが積層されている場合
には、その凹凸の形状に合わせた中子を用いて熱圧着す
ることになる。第３図（ｂ）はこのパッケージのような
積層体を熱圧着する状況を示すもので、積層体１１の中
央部はゴム製の中子１４を仲介して加圧される。なお、
第４図の２０はパッケージ、２１は蓋板、２２はビン、
２３はＩＣチップである。

このように中子を介して加圧する場合には、中子と積層
体の寸法精度が良くないと、圧力分布が不均一になり、
焼成時の変形が生じ易くなる。

本発明の目的は、従来技術のような１軸方向の加圧とは
異なる加圧方法によってグリーンシート積層体を熱圧着
する処理法を提供することであり、それによってＩＣの
微細／高集積化に対応する多層セラミック基板の製造方
法を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明のセラミックシートの
積層成形法は、 未焼成のセラミックシートを複数枚重ねた積層体を、少
なくも１面が平面である支持体の該平面に載置し、 該支持体に載置された該積層体を軟質プラスチックより
成る包袋に収容して該包袋内を排気減圧し、 該減圧された包袋を流体中に保持して該流体Ｃ圧力を高
める工程を包含する。

なお、半導体チップを直接搭載する多層セラミックパッ
ケージの形成に於いても状況は同じで誂り、本発明によ
って、より高精度の多層セラミ）り基板或いは多層セラ
ミックパッケージを製造することができる。

〔作　用〕

本発明では、セラミックグリーンシートの積層体を軟質
プラスチックフィルムの包袋に収容し、これに静水圧を
加えなから熱圧着を行っている。

剛体面による１軸方向の加圧とは異なり、支持体に接触
する面を除く全表面に不定方向の圧力が印加されるので
、剛体による加圧では十分な圧力を受けなかったミクロ
な領域にも必要な圧力か加えられ、焼成時の収縮率か均
一化される。

単純に静水圧を印加して圧着したのでは基板面の平坦さ
が維持され難いので、本発明では積層体に平坦な剛性の
支持体を添わせており、それによって基板表面の平坦さ
を維持している。また、全体をプラスチックフィルムで
包むのは、加圧媒体となる流体物質との接触を避けるた
めであり、内部を真空に近い減圧状態とするのは、静水
加圧工程で媒体の圧力が確実に積層体に伝達されるよう
にするためである。

本発明の如く、流体を介して圧力を印加する方式では、
一方の面に凹凸を持つ積層体でも、中子を使用すること
なく加圧されるので、圧力分布の不均一の改善が特に顕
著となる。

〔実施例〕

本発明の特徴的な処理は加圧工程に含まれるが、従来技
術と共通な工程にも本発明の実施に合わせた変更がある
ので、グリーンシートの形成から工程を説明する。

アルミナ粉末と硼珪酸ガラス粉末にバインダーとしてＰ
ＭＭＡ、可塑剤としてジブチルフタレート、溶剤として
メタノールとメチルエチルケトンの混合液を加え、ボー
ルミル中で２４時間攪拌混合し、スラリーを得る。

これをドクターブレード法によりキャリアテープ上に塗
布し、厚さを調整する。乾燥した後、金型で所定の大き
さに打ち抜く。ここまでの工程で寸法を整えたグリーン
シートか得られ、これに層間接続用のバイア（ｖｉａ）
と各層の配線パターン尤形成される。

バイアの形成は、パンチングマシーンによってバイア孔
を打ち抜く作業と、スクリーン印刷法により銅ペースト
を該孔に充填する作業から成る。

バイア形成後、スクリーン印刷法によって配線パターン
か形成される。これ等の作業は従来技術と同じであり当
業者に周知の方法で実施される。

次に配線形成済のグリーンシートを数枚〜士数枚、位置
を合わせて積層し、予備圧着する。これは静水加圧を含
む後続工程に於いて、位置ずれか生しないようにするた
めの処理であって、処理条件は圧力が３〜６　ｋｇ／ｃ
ｍ２程度の低圧、加熱温度は室温〜室温＋５０°Ｃの範
囲である。以下、本発明の第１の実施例の工程図である
第１図が参照される。

第１図（ａ）に模式的に示されるように、予備圧着され
たグリーンシートの積層体１を銅ブロックの当て板２に
載置し、全体をプラスチック膜の包袋３に収容する。こ
のプラスチック膜は収容物の表面形状に忠実に変形する
軟質材であると共に、そのような変形後も気密性を失わ
ないことが必要で、例えばナイロンとポリエチレンをラ
ミネートしたものが適当である。

また、当て板の大きさは例えば１００ｍｍＸ　１００ｍ
ｍＸ　１０ｍｍの直方体で、稜と角の部分には面取りが
施されている。当て板に鋭利な角か残っていると、後続
の真空排気工程でプラスチック膜が破損するおそれがあ
るので、この面取りはそれを避けるための処置である。

排気口４に接続された真空排気装置によって包袋内部を
排気し、真空状態に近い圧力まで減圧すると、第１図（
ｂｌのようにプラスチック膜が積層体に密着し、積層体
と当て板も大気圧により相互に押しつけられた状態とな
る。

続いて第１図（Ｃ）のように、この真空パックされた物
体を加圧容器５に収容し、シリコーンオイル６を充填す
る。加圧容器へのシリコーンオイルの充填／排出は導管
７を通じて行われるが、該導管は同時に図示されない加
圧装置にもつながっており、加圧容器内のシリコーンオ
イルの圧力を５０〜３００ｋｇ／ｃｍ２に高めることが
できる。更に、加圧容器はヒータも内蔵しており、圧媒
であるシリコーンオイルを１００℃程度まで加熱し得る
ようになっている。なお、８は上下の蓋である。

真空バックされた被処理体を、例えば９０°Ｃに加熱し
ながら、２００ｋｇ／ｃｍ”の静水圧を数分〜十分程度
印加して熱圧着処理を行う。プラスチック包袋を除去し
、Ｎ！中で４５０℃に加熱して油脂を除き、実施例に於
ける熱圧着工程を終了する。

その後、積層体をＮ、中、９５０°Ｃで焼成して多層セ
ラミック基板を得る。

第２図は、表面が平坦でない第２の実施例に於ける加圧
時の形状を示す図である。プラスチックの包袋３は、そ
の内部を真空に減圧することによって積層体に密着させ
られるので、第１図（Ｃ）のような加圧装置によって圧
力を印加すれば、圧媒によって押圧された熱圧着体か得
られることになる。

この実施例の処理条件は第１の実施例と同じであってよ
い。

〔発明の効果〕

本発明では積層したグリーンシートに静水圧印加してお
り、それによって、剛体面で押圧した場合に生ずる加圧
のミクロな不均一分布を避け、均等な押し絞めを実現し
ている。また、積層体の一方の面には平坦な当て板を添
わせて加圧しているので、全体として反りを生ずること
がなく、他方の面は、その形状に無関係に均一に押圧さ
れることになる。

本発明の処理法を採用することによって眉間の位置ずれ
のない多層セラミック基板を歩留まりよく製造すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の実施例の工程を示す模式図、第２図は第
２の実施例に於ける加圧時の形状を示す図、 第３図は従来技術に於ける加圧状況を示す図、第４図は
変形積層構造の利用例を示す図であって、 図において １は積層体、 ２は当て板、 ３は包袋、 ４は排気口、 ５は加圧容器、 ６はシリコーンオイル、 ７は導管、 ８は蓋、 １１は積層体、 １２は受は台、 １３は加圧ブロック、 １４は中子、 ２０はパッケージ、 ２１は蓋板、 ２２はピン、 ２３はＩＣチップ である。 １積層体（グリーンノート） 本発明の実施例の工程を示す模式図 第 図 第２の実施例に於ける加圧時の形状を示す図第 図 加圧ブロック 従来技術に於ける加圧状況を示す図 第 図 変形積層構造の利用例を示す図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）未焼成のセラミックシートを複数枚重ねた積層体
   を、少なくも１面が平面である支持体の該平面に載置し
   、 該支持体に載置された該積層体を軟質プラスチックより
   成る包袋に収容して該包袋内を排気減圧し、 該減圧された包袋を流体中に保持して該流体の圧力を高
   める工程を包含してなることを特徴とするセラミックシ
   ートの積層成形法。
2. （２）前記積層体を構成するセラミックシートの個々の
   平面形状が、前記支持体側に隣接するセラミックシート
   の平面形状からはみ出すことのない範囲で変形されたも
   のであることを特徴とする請求項１のセラミックシート
   の積層成形法。