JPH05338369A - ペースト充填用マスク及びそれを用いたペースト充填方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スルーホール形成用孔の径や形成ピッチが小
さくても、容易にかつ確実に導電性ペーストを充填でき
るようにする。 【構成】 マスク５は、スルーホール形成用孔群が形成
された領域Ｒに対応する部分にペースト供給口６ａを備
えている。このマスク５を、脱脂されたグリーンシート
１上に密接して配置して、スルーホール形成用孔２内に
ペーストＰを充填する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、セラミックスからなるグリーン
シートに透設されたスルーホール形成用孔内に導電性金
属ペーストを充填する際に使用されるペースト充填用マ
スク及びそれを用いたペースト充填方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来のセラミックス基板の製造方法で
は、セラミックス製グリーンシートに微細なスルーホー
ル形成用孔を透設し、その孔にタングステン等の導電性
金属ペーストを充填することにより、導体回路の形成を
行っている。

【０００３】焼結前のグリーンシートは圧力等によって
変形し易く、よってペーストの充填を行う際には、その
表面に予めペースト充填用のマスクが密接して配置され
る。このマスクにおいてスルーホール形成用孔に対応す
る位置には、前記孔より若干大径のペースト供給口が形
成されている。よって、前記マスクを配置することによ
り、スルーホール形成用孔部分にペースト供給口を介し
てペーストが供給され、不要部分へのペースト供給は防
止される。

【０００４】上記のマスクを用いた製造方法によれば、
通常スルーホール形成用孔の最小形成ピッチが０．８mm
〜１．０mm程度、または最小径が０．２mm程度であれ
ば、比較的容易にかつ確実にペーストを充填できること
が知られている。そして、ペーストが充填された後のグ
リーンシートは、脱脂及び焼成工程を経て所望のセラミ
ックス基板となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の方法
では、更にスルーホール形成用孔の径及び形成ピッチを
ファイン化した基板を製造することは、極めて困難であ
る。

【０００６】例えば、ペースト供給口の形成ピッチをス
ルーホール形成用孔の形成ピッチに合致させようとする
と、必然的にペースト供給口間のスペースが小さくな
り、マスクの強度を低下させてしまう。よって、マスク
が変形し易くなり、スルーホール形成用孔とペースト供
給口とを正確に位置合わせすることが困難になる。しか
も、このようなペースト供給口をマスクに精度良く透設
すること自体も、容易なことではない。

【０００７】また、変形したマスクの使用は、ペースト
の充填過多または充填不良をもたらすため、導体回路の
短絡や断線の原因となる。この場合、ペースト充填装置
の印圧を高く設定して、ペーストの充填不良を解消する
方法も考えられる。しかし、余り印圧を高くすると、未
焼結のグリーンシートが変形してしまう虞れがあるた
め、必ずも得策ではない。

【０００８】そこで、本発明の目的は、スルーホール形
成用孔の径や形成ピッチが小さくても、スルーホール形
成用孔へ容易にかつ確実に導電性金属ペーストを充填す
ることができるペースト充填用マスク及びそれを用いた
ペースト充填方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、第一の発明では、セラミックスからなるグリーン
シートに透設されたスルーホール形成用孔内に導電性金
属ペーストを充填する際、前記グリーンシートの表面に
密接して配置されるマスクにおいて、スルーホール形成
用孔群が形成された領域に対応する部分にペースト供給
口を形成することを特徴とするペースト充填用マスク。

【００１０】また、ペースト充填方法に関する第二の発
明では、セラミックス製のグリーンシートにスルーホー
ル形成用孔を透設し、そのグリーンシートを脱脂した
後、スルーホール形成用孔群が形成された領域に対応す
る部分にペースト供給口を備えたマスクを前記グリーン
シート上に密接して配置し、この状態で導電性金属ペー
ストを充填した後、グリーンシート上の余剰のペースト
を除去している。

【００１１】尚、本発明で述べるグリーンシートとは、
セラミックス粒子と樹脂とを混練し、シート状にしたい
わゆる生シート、またはこの生シートを脱脂及び仮焼成
した仮焼体を指すものである。

【００１２】

【作用】このマスクの構成によると、１つのペースト供
給口がスルーホール形成用孔群、即ち複数のスルーホー
ル形成用孔が透設された部分に対応して設けられてい
る。そのため、スルーホール形成用孔の形成ピッチに合
わせて、小径のペースト供給口を多数かつ精度良く透設
することは不要になる。そのため、マスクの強度が低下
してしまうことはない。

【００１３】更に、本マスクを用いた充填方法では、予
め脱脂及び仮焼成されたグリーンシートに対してペース
ト充填を行っている。前記グリーンシートはある程度の
物理的強度を備えているため、ペースト印刷装置の印圧
を多少高くしても変形を来すことはない。従って、スル
ーホール形成用孔のアスペクト比（孔の深さ／孔の径）
が大きくても、確実にペーストを充填することができ
る。また、グリーンシート上の余剰ペーストを除去する
ことも、比較的容易に行うことができる。

【００１４】上述のように、本マスク及びそれを用いた
充填方法によれば、スルーホール形成用孔の径や形成ピ
ッチが小さくても、スルーホール形成用孔へ容易にかつ
確実にペースト充填を行うことができる。

【００１５】以下、本発明のペースト充填用マスク及び
それを用いたペースト充填方法について詳細に説明す
る。本発明のマスクは、板状のマスク本体とその周縁部
に配置された固定枠とによって構成され、マスクの材料
にはステンレス、アルミニウム等の金属材料が使用され
る。マスク本体には、任意形状で少なくとも１つのペー
スト供給口が形成される。また、その形成位置は、グリ
ーンシート側においてスルーホール形成用孔群が形成さ
れた領域に対応している。

【００１６】マスク本体の肉厚は０．０５mm〜０．１０
mmであることが好ましい。この肉厚が前記値より小さい
と、マスク本体の強度が弱くなり、マスクが変形し易く
なる。一方、肉厚が前記値より大きいと、ペースト供給
口形成部分とそうでない部分との境界付近に段差が生じ
てしまう。その結果、ペースト充填時にスムーズにスキ
ージを移動させることが難しくなる。

【００１７】前記ペースト供給口が多角形である場合、
ペースト供給口のコーナー部には、略対角線方向に沿っ
て切欠きを形成することが望ましい。その理由は、ペー
スト供給口の周縁部がスキージの移動に伴って下方へ変
形することにより、グリーンシートとの密着性が向上す
るからである。よって、マスク裏面へのペーストの侵入
や、スキージによるマスクの変形及び破損を回避するこ
とができる。また、前記切欠きをコーナー部に形成する
ことで、基板の寸法精度をその対角線方向に沿って測定
する際の便宜を図ることができる。

【００１８】更に、ペースト供給口の周縁部には、前記
測定用の切欠きとは別に、認識用の切欠きを形成するこ
とが好ましい。例えば、グリーンシート側に認識用のス
ルーホール形成用孔を透設しておき、マスク側にそれに
対応する切欠きを形成しておけば、グリーンシートの表
裏を容易に識別することができる。

【００１９】前記ペースト供給口の周縁部、特に前記各
切欠きを形成した部分には、アール加工を施しておくこ
とが望ましい。その理由は、当該部分をアール加工して
おくと、スキージが移動する際に引っ掛かり難くなるか
らである。このため、マスクの変形及び破損を未然に回
避することができる。

【００２０】そして、ペースト供給口の周縁部は、グリ
ーンシートが配置される側に折り曲げ形成されているこ
とが望ましい（図３参照。図ではθ＝１３．５°）。そ
の理由は、前記周縁部とグリーンシートとの間に隙間が
でき難くなり、当該部分からのペーストの侵入を防ぐこ
とができるからである。また、マスク上を移動するスキ
ージによって周縁部が変形してしまうことを確実に防止
できるからである。

【００２１】前記周縁部の折り曲げ角度θは、１°≦θ
≦５０°であることが好適である。θ＜１°の場合に
は、ペーストの侵入を防止することができないからであ
る。一方、θ＞５０°の場合には、マスクの周縁部によ
って基板に傷がつき易くなるからである。

【００２２】次に、前記マスクを用いたペーストの充填
方法について述べる。セラミックス製のグリーンシート
には多数のスルーホール形成用孔が透設される。この場
合、測定用及び認識用のスルーホール形成用孔も必要に
応じて透設される。次いで、グリーンシートは不活性雰
囲気下で７００℃〜１７５０℃に加熱されることによ
り、脱脂及び仮焼成される。

【００２３】グリーンシート上には前記マスクが密接し
て配置される。そして、この状態でペースト充填装置の
スキージを移動させることにより、ペーストがスルーホ
ール形成用孔に充填される。尚、前記ペーストには、例
えばタングステン、モリブデン、タンタル、ニオブ等か
ら選択される導電性金属の粉末が配合される。

【００２４】また、グリーンシートの表裏面においてス
ルーホール形成用孔以外の部分に付着した余剰のペース
トは、後に拭き取り除去される。その後、前記グリーン
シートは乾燥工程及び本焼成工程を経ることにより、ス
ルーホール内に導体回路を備えた所望のセラミックス基
板となる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明をスルーホールを有する窒化ア
ルミニウム基板の製造方法に具体化した一実施例につい
て図面に基づき詳細に説明する。

【００２６】先ず、ペースト充填作業に行うにあたり準
備すべきグリーンシート及び導電金属性ペーストについ
て説明する。本実施例では、スプレードライ法により得
た窒化アルミニウム粒を２００kg/cm²の圧力でプレス成
形した後、３t/cm² の圧力でＣＩＰを行うことにより、
グリーンシート１を製造した。そして、そのグリーンシ
ート１に面出し加工を施した後、４５．２mm角、厚さ
２．１mmに外形加工した。尚、グリーンシート１はシー
ト成形法によって製造しても良い。

【００２７】次に、グリーンシート１を炭素製の治具に
固定し、ドリルを用いて多数のスルーホール形成用孔２
を透設した。本実施例では、スルーホール形成用孔２の
径及び形成ピッチを０．１３mm，０．４５mmに設定し
た。また、図１に示すように、スルーホール形成用孔群
の外側に、前記ドリルを用いて４つの測定用スルーホー
ル２ａを透設し、１つの認識用スルーホール形成用孔２
ｂを透設した。

【００２８】次いで、前記グリーンシート１に、窒素雰
囲気下で１６００℃，１時間の脱脂及び仮焼成を施し
た。グリーンシート１は、脱脂及び仮焼成を経ることに
より若干収縮し、治具から外れ易くなる。そして、対角
線上にある測定用スルーホール２ａ間の距離を測定し
て、寸法精度が一定範囲内にあるか否かを確認した。

【００２９】前記グリーンシート１に、窒素雰囲気下で
１６７０℃〜１７４０℃，０．５時間〜１時間の仮焼成
を施した後、ホットプレス用治具のサイズに合わせるた
めに、その外形を４５．０mmに加工した。

【００３０】また、本実施例では、導電性金属としてタ
ングステン粉末を選択し、従来公知の手順に従って所定
密度及び所定粘度のペーストＰに調製した。以下、本実
施例にて用いるペースト充填用マスク５の構成について
説明する。

【００３１】図１に示すように、マスク５は、四角板状
で厚さ０．０５mmのマスク本体６とその周縁部に配置さ
れた固定枠７とを備えている。前記マスク本体６の材料
にはステンレスが用いられ、固定枠７の材料にはアルミ
ニウムが用いられている。また、マスク本体１の中央部
には、ほぼ正方形状のペースト供給口６ａが形成されて
いる。

【００３２】ペースト供給口６ａの各コーナー部Ｃに
は、その対角線方向に沿って測定用の切欠きＳ1 が形成
されている。また、ペースト供給口６ａの周縁部には、
前記切欠きＳ1 とは別に認識用の切欠きＳ2 が形成され
ている。

【００３３】また、図１に示すように、前記ペースト供
給口６ａの周縁部、特に前記各切欠きＳ1 ，Ｓ2 の先端
部及び基端部には、適度なアール加工が施されている。
さて、前記マスク５を用いたペーストＰの充填方法につ
いて述べる。

【００３４】図２及び図３に示すように、ペースト充填
装置の定盤３は収容部３ａを備えており、その収容部３
ａは前記グリーンシート１を収容できるようにになって
いる。また、定盤３の上部には開閉可能な支持枠３ｂが
設けられており、その下面には前記マスク５の固定枠７
が取付けられている。

【００３５】そこで、先ず予め溶剤に含浸させたグリー
ンシート１を前記収容部３ａに収容し、更にその上にマ
スク５を密接して配置した。このとき、スルーホール形
成用孔群が形成された領域Ｒがペースト供給口６ａから
露出した状態となる。

【００３６】次いで、スキージ４をマスク５上面の一端
に密接して配置し、その印圧を通常よりも若干高めに設
定した。そして、スキージ４の進行方向側に前記ペース
トＰを供給しながらスキージ４を他端へ移動させること
により、スルーホール形成用孔２内にペーストＰを充填
した。このとき、図３に示すように、スキージ４の押圧
力によってペースト供給口６ａの周縁部が下方に変形
し、当該部分がグリーンシート１に密接する。

【００３７】更に、グリーンシート１を収容部３ａから
取り出し、その表面に付着した余剰のペーストと裏面に
突出した余剰のペーストＰとを完全に拭き取り除去し
た。そして、乾燥工程によりグリーンシート１中のペー
ストＰを乾燥させた後、ホットプレスによってグリーン
シート１に本焼成を施した。その後、焼結されたグリー
ンシート１の表裏面を研磨して、スルーホール内に導体
回路を備える所望のセラミックス基板とした。

【００３８】上述のように、本マスク５のペースト供給
口６ａは、スルーホール形成用孔群が形成された領域Ｒ
に対応して設けられるため、比較的大きいという特徴を
有している。よって、従来のマスクとは異なり、マスク
の製造時にスルーホール形成用孔２の形成ピッチに合わ
せて、微小な孔を多数かつ精度良く透設する必要はな
い。また、マスク５はそのような孔を持たないため、強
度が低下するという問題が生じることはない。

【００３９】そして、本マスク５によれば、スルーホー
ル形成用孔２の径や形成ピッチを変更して小ロット生産
を行うような場合であっても、予め数多くのマスク５を
用意しておく必要はない。そのため、結果的に低コスト
化及び作業の効率化が達成される。

【００４０】更に、アール加工が施された各切欠きＳ1
，Ｓ2 を備える本構成によれば、グリーンシート１と
の間に好適な密着性を確保でき、マスク５裏面へのペー
ストＰの侵入や、スキージ４によるマスク５の変形及び
破損等も防止できる。また、後に基板の寸法精度を測定
したり、グリーンシート１の表裏認識を行ったりする場
合に、大変便利である。

【００４１】加えて、本マスク５の構成によると、ペー
スト供給口６ａの周縁部とグリーンシート１との間に隙
間ができ難くなり、両者６ａ，１の密着性が向上すると
いう利点がある。よって、当該部分からのペーストＰの
侵入を確実に防止でき、かつ、スキージ４の移動に伴う
周縁部の変形も確実に防止できる。

【００４２】そして、本マスク５を使用したペーストＰ
の充填作業は、ある程度の物理的強度が付与されたグリ
ーンシート１について行うものであるため、スキージ４
の印圧を通常より高く設定できるという利点がある。従
って、スルーホール形成用孔２のアスペクト比が大きく
ても（本実施例では約１６．２）、確実にペーストＰを
充填でき、信頼性の高い基板を製造することが可能にな
る。

【００４３】ちなみに、前記方法に従った場合、最小径
が約０．１３mm、最小形成ピッチが約０．４５mmのスル
ーホール形成用孔２に対しても確実に充填することがで
きた。一方、アスペクト比が余り高くないもの（約５．
０以下）へ充填する場合であれば、従来通り未焼結のグ
リーンシート１を用いたとしても、充分好適な結果が得
られる。

【００４４】また、本方法によれば、余剰のペーストＰ
を除去する作業についても、比較的容易に行うことがで
きた。本発明は上記実施例のみに限定されることはな
く、以下のような構成に変更することは勿論可能であ
る。例えば、 （ａ）前記実施例のような正方形状のペースト供給口６
ａに代え、他の任意の形状を採用することは勿論可能で
ある。また、各切欠きＳ1 ，Ｓ2 の形状及び大きさにつ
いても、必ずしも前記実施例と同様でなくても良い。

【００４５】（ｂ）図４に示す別例のマスク８のよう
に、マスク８に複数のペースト供給口６ａを形成しても
良い。この構成によると、後に余剰のペーストＰの除去
作業を行うべき部分を少なくすることができる。

【００４６】（ｃ）ペースト供給口６ａの周縁部におい
て、２つの測定用の切欠きＳ1 の間に認識用の切欠きＳ
2 を形成する場合、前記切欠きＳ2 は測定用の切欠きＳ
1 の中間点より何れかの方向にずらしておくことが良
い。

【００４７】（ｄ）前記実施例とは異なり、予めペース
ト供給口６ａの周縁部を折り曲げ形成しても勿論良い
（図５参照）。即ち、スキージ４がマスク８上を移動す
る際、前記周縁部が実質的に折れ曲がった状態になるよ
うな構成であれば足りる。

【００４８】（ｅ）余剰のペーストＰを拭き取り除去す
る前記実施例に代えて、例えばグリーンシート１の焼成
後に表面研磨処理を行う際に同時に余剰のペーストＰを
除去しても良い。

【００４９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のペースト
充填用マスク及びそれを用いたペースト充填方法によれ
ば、スルーホール形成用孔の径や形成ピッチが小さくて
も、スルーホール形成用孔へ容易にかつ確実に導電性金
属ペーストを充填することができるという優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のペースト充填用マスク５及びグリーン
シート１を示す斜視図である。

【図２】図１のマスク５を用いた窒化アルミニウム基板
の製造方法を示す説明図である。

【図３】図１のマスク５を用いた窒化アルミニウム基板
の製造方法を示す概略断面図である。

【図４】別例のマスク８を示す正面図である。

【図５】折り曲げ角を有する別例のマスク９を示す断面
図である。

【符号の説明】

１ グリーンシート、２ スルーホール形成用孔、５，
８，９ マスク、６ａペースト供給口、Ｃ コーナー
部、Ｐ （導電性金属）ペースト、Ｓ1 （測定用の）
切欠き、Ｒ スルーホール形成用孔群が形成された領
域。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セラミックスからなるグリーンシート
   （１）に透設されたスルーホール形成用孔（２）内に導
   電性金属ペースト（Ｐ）を充填する際、前記グリーンシ
   ート（１）の表面に密接して配置されるマスク（５，
   ８，９）において、 スルーホール形成用孔群が形成された領域（Ｒ）に対応
   する部分にペースト供給口（６ａ）を形成することを特
   徴とするペースト充填用マスク。
2. 【請求項２】前記ペースト供給口（６ａ）が多角形であ
   る場合、ペースト供給口（６ａ）のコーナー部（Ｃ）に
   略対角線方向に沿って切欠き（Ｓ1 ）を形成することを
   特徴とする請求項１に記載のペースト充填用マスク。
3. 【請求項３】前記ペースト供給口（６ａ）の周縁部にア
   ール加工を施すことを特徴とする請求項１または２に記
   載のペースト充填用マスク。
4. 【請求項４】前記ペースト供給口（６ａ）の周縁部は、
   前記グリーンシート（１）が配置される側に折り曲げ形
   成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか
   一項に記載のペースト充填用マスク。
5. 【請求項５】セラミックス製のグリーンシート（１）に
   スルーホール形成用孔（２）を透設し、そのグリーンシ
   ート（１）を脱脂した後、スルーホール形成用孔群が形
   成された領域（Ｒ）に対応する部分にペースト供給口
   （６ａ）を備えたマスク（５，８，９）を前記グリーン
   シート（１）上に密接して配置し、この状態で導電性金
   属ペースト（Ｐ）を充填した後、グリーンシート（１）
   上の余剰のペースト（Ｐ）を除去することを特徴とする
   ペースト充填マスクを用いたペースト充填方法。