JPH0496396A - セラミック多層基板の製造方法 - 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、セラミック多層基板の製造方法に関するもの
である。

従来の技術 近年、電子回路の小型化、高密度化の要求に対し、熱伝
導性の良いセラミックを使用した多層基板が開発され、
実用化が進められている。

このセラミック多層基板を製造するには、特にセラミッ
ク粉末と有機物とを混合したスラリーよりセラミック絶
縁体層であるグリーンシートを作成し、積層して一体化
するグリーンシート積層法が有効である。

従来のグリーンシート積層法について説明すると、まず
、上記のようにして作成した複数枚のグリーンシートに
それぞれ異なるパターンのピアホールをパンチングし、
次に、各グリーンシートにそれぞれ異なるパターンの導
体層を印刷して乾燥する。次に、異なるパターンのグリ
７ンシート同士を所望の枚数積層し、適切な温度、圧力
でプレスし、焼成する。その後、最上層の厚膜形成を行
なうことにより、多層基板を製造することができる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の製造方法では、基板の焼成工
程において、内蔵されている導体層に変形（うねり）が
生じ、基板の平面性が失われる。これに伴い、上部導体
印刷時のにじみ、かすれ等によるパターンショート・オ
ープン、抵抗体膜厚不均一による抵抗値安定性の低下、
オーバコート膜厚不均一によるトリミング精度の低下等
の不良が発生するという問題があった。

上記のように基板の焼成工程において、導体層にうねり
が生じる理由について研究した結果、導体と、グリーン
シートの非晶質ガラスの焼成収縮経過の相違および絶対
量の差により起こることがわかった。その詳細について
第４図に示す導体と非晶質ガラスの焼成収縮曲線を参照
しながら説明する。

基板の昇温に伴い、まず、金属である導体がそのガラス
転移点Ｔａ−に達した時点より収縮を開始する。続いて
グリーンシートの非晶質ガラスがその転移点Ｔａに達し
た時点より収縮を開始する。このように収縮は常に導体
の方が先行している。導体が結晶化ピーク点７ｃｍを迎
えると、導体の収縮はほぼ完了するが、非晶質ガラスは
その結晶化ピーク点Ｔｃが更に高いため、引き続き収縮
する。Ｔｃを迎えると、非晶質ガラスの収縮はほぼ完了
する。ここで、焼成収縮率の絶対値は金属である導体の
方が大きいため、導体と非晶質ガラスの焼成収縮率差は
両者が収縮を完了した時点で必ず存在する。焼成基板の
変形は焼成収縮率の絶対値差による応力と、収縮過程で
収縮度合の時間差（同じ収縮率を迎える時間の相違）に
よる応力の２つの要因によって起こる。すなわち、第４
図において、導体と非晶質ガラスの焼成収縮率曲線４１
と４２で挟まれた斜線部４３の面積が変形を促進する量
として表わすことができる。

そこで、本発明者は試験、研究の結果、第４図の横軸を
温度から時間へ置き換え、収縮過程において、昇温スピ
ードを速くすることにより、斜線部４３の幅が狭くなり
、斜線部４３の面積、すなわち、変形促進量を小さくす
ることができることを見出した。

本発明は、この試験、研究の結果に基づき、基板焼成時
に適正プロファイルを与えることにより、セラミック絶
縁体層間に内蔵された導体層の変形を抑制することがで
き、したがって、厚膜形成時の加工性を向上させること
ができるようにしたセラミック多層基板の製造方法を提
供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 本発明は、上記目的を達成するために、結晶質のフィラ
ーおよび非晶質のガラスからなるセラミック絶縁体層と
導体層を交互に積層した積層体を焼成する際、焼成のト
ップ温度が上記非晶質ガラスの結晶化ピーク点となり、
焼成の昇温スピードが上記導体のガラス転移点と上記非
晶質ガラスの結晶化ピーク点との間の温度範囲で、６０
℃／分以上となるように焼成するようにしたものである
。

作用 したがって、本発明によれば、焼成のトップ温度を非晶
質ガラスの結晶化ピーク点とし、焼成の昇温スピードを
導体のガラス転移点と非晶質ガラスの結晶化ピーク点と
の間の温度範囲で、６０℃／分以上と速くして焼成する
ので、導体と非晶質ガラスとの焼成収縮度合の時間差に
よる応力がかかっている時間を短縮し、内蔵された導体
層の変形を抑制することができる。

実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

第１図（ａ）および（ｂｌはそれぞれセラミック絶縁体
層と導体層の積層体を示す平面図および断面図、第２図
（ａ）および（ｂ）はそれぞれ焼成後のセラミック多層
基板の斜視図および断面図である。

まず、結晶質のフィラーである＾１□Ｏ８と、ガラス転
移点Ｔａが５００℃、結晶化ピーク点Ｔｃが９００℃で
あるＳｉＯ□−Ｂ２０．系非晶質ガラスとを５０重量％
ずつ混合してセラミックパウダを得た。このセラミック
パウダ１００重量部に対し、溶剤としてメチルエチルケ
トン５０重量部、分散剤としてポリエチレングリコール
２重量部、結合剤としてポリビニルブチラール１０重量
部、可堅剤としてジベンジルフタレート４重量部を加え
、２４時間、ボールミル混合してスラリーを作成した。

このスラリーを用いてドクターブレード法により厚み１
５０μ■のセラミック絶縁体層であるグリーンシートを
作成した。次に、第１図（ａ）、（ｂ）に示すように、
グリーンシート１上にガラス転移点７ａ−が４５０℃の
ＡｇとＰｄの合金ベース（若しくはＡｇ単体）の導体ペ
ーストをスクリーン印刷して導体層２を形成し、乾燥し
た。次に、上記グリーンシート１および導体層２を交互
に重ね、温度８５℃、圧力１５０ｋｇ／ａ／で加圧し、
積層体３を形成した。次に、この積層体３をトップ温度
４００℃でバインダアウトし、その後、焼成した。この
焼成に際し、この焼成のトップ温度が非晶質ガラスの結
晶化ピーク点である９００℃となり、焼成の昇温スピー
ドが導体のガラス転移点と非晶質ガラスの結晶化ピーク
点との間の４５０〜９００℃の温度範囲で、８０℃／　
ｔａ　ｉ　ｎ　（分）と６０℃／ｗｉｎ（分）となるよ
うにそれぞれ焼成し、本発明実施ｆｉｌｌと２のセラミ
ック多層基板を製造した。

比較実施例１．２として、焼成のトップ温度は非晶質ガ
ラスの結晶化ピーク点である９００℃で固定し、焼成の
昇温スピードが導体のガラス転移点と非晶質ガラスの結
晶化ピーク点との間の４５０〜９００℃の温度範囲で、
４０℃／ｗｉｎ（分）と２０℃／鳳ｉｎ（分）となるよ
うにそれぞれ焼成し、セラミック多層基板を製造した。

このようにして製造した本発明実施例１．２と比較実施
例１．２のセラミック多層基板４（第２図（ａ）、（ｂ
ｌ参照）における焼成による最大変形（うねり）量Ｘお
よび上部厚膜形成の可否を下記の第１表および第３図に
示す。

第１表および第３図から明らかなように、比較実施例１
．２では４５０〜９００℃の温度範囲、すなわち、導体
と非晶質ガラスとの間に収縮度合の時間差による応力が
働いているとき、昇温スピードが遅いため、応力作用時
間が長くなり、変形が大きくなっている。これが後工程
の上部厚膜形成を不可能にしている。これに対し、本発
明実施例１．２のように焼成時の上記温度範囲における
昇温スピードを６０℃／分以上にすると、変形が飛躍的
に低下し、上部厚膜形成が可能になる。

発明の効果 以上述べたように本発明によれば、焼成のトップ温度が
非晶質ガラスの結晶化ピーク点となり、焼成の昇温スピ
ードが導体のガラス転移点と非晶質ガラスの結晶化ピー
ク点との間の温度範囲で、６０℃／分以上となるように
して焼成しているので、基板焼成工程における加熱段階
で、導体および非晶質ガラスの焼結反応が起こり、基板
の収縮が起こる際に、上記２者の収縮度合の時間差によ
る応力の作用時間を、昇温スピードを速くすることによ
り短縮し、基板変形を小さくすることができる。したが
って、上部厚膜形成時の加工性を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂｌはそれぞれセラミック絶縁体
層と導体層の積層体を示す平面図および断面図、第２図
（ａ）および（ｂｌはそれぞれ本発明実施例および比較
実施例における焼成基板の最大変形（うねり）量を説明
するための斜視図および断面図、第３図は本発明実施例
および比較実施例の焼成基板最大変形量および上部厚膜
形成の可否を示す説明図、第４図は導体および非晶質ガ
ラスの焼成収縮曲線図である。 １・・・セラミック絶縁体層（グリーンシート）、２・
・・導体層、３・・・積層体、４・・・セラミック多層
基板。 代理人の氏名　弁理士粟野重孝　はか１名第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　結晶質のフィラーおよび非晶質のガラスからなるセラ
   ミック絶縁体層と導体層を交互に積層した積層体を焼成
   する際、焼成のトップ温度が上記非晶質ガラスの結晶化
   ピーク点となり、焼成の昇温スピードが上記導体のガラ
   ス転移点と上記非晶質ガラスの結晶化ピーク点との間の
   温度範囲で、６０℃／分以上となるように焼成すること
   を特徴とするセラミック多層基板の製造方法。