JPH06350254A

JPH06350254A - 多層セラミック基板の製造方法

Info

Publication number: JPH06350254A
Application number: JP5134311A
Authority: JP
Inventors: Hironori Kodama; 弘則児玉; Yoichi Abe; 洋一阿部
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-06-04
Filing date: 1993-06-04
Publication date: 1994-12-22

Abstract

(57)【要約】【目的】寸法精度が非常に高く、かつ脱バインダ性，生
産性の向上、製造コストの低減を実現する多層セラミッ
ク基板の製造方法を提供する。【構成】多層セラミック構造体の外表面に加圧力を加え
ながら焼成する際、加圧力を媒介する通気性の材料の熱
膨張係数と多層セラミック基板の熱膨張係数の差を、多
層セラミック基板を構成するセラミック絶縁層に含まれ
るガラスの転移温度域以下の温度、またはセラミック絶
縁層及び導体層からなる多層セラミック基板の見かけの
ガラス転移温度域以下の温度で３×１０~⁶／℃以下とす
ること、通気性材料の基板受圧面の端からの張り出しが
１０ｍｍ以下であること、および通気性材料の厚さが多
層セラミック構造体の厚さより厚いことを特徴とする。【効果】多層セラミック基板の寸法精度を従来以上に向
上でき、更に基板の脱バインダ性を大幅に向上できる。
更に加圧力を媒介する通気性の材料の割れを防止できる
ので製造コストを低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はガラス成分を含むセラミ
ック絶縁層及び導体層からなる多層セラミック基板の製
造方法に係り、特に高精度化、及び生産性の向上に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】セラミックスの多層化技術は、例えば、
積層セラミックコンデンサ，圧電素子等の電子セラミッ
クデバイスの小型化，高性能化や、半導体素子等の高密
度実装に必須のセラミック多層配線基板などへの技術と
して、近年特に電子産業部門において欠かすことのでき
ない技術となってきている。セラミックスの多層化は、
一般にはグリ−ンシ−ト法と呼ばれる方法を用いて行わ
れることが多い。

【０００３】一般にセラミックスは焼結時に大きな寸法
変化（収縮）を伴う。この寸法変化は原料やプロセスの
バラツキの影響を受けやすく、従って焼結後の寸法精度
を高く保つことは非常に難しい技術である。多層セラミ
ック基板に対しても同様に高い寸法精度が要求され、特
に計算機用の多層配線回路基板として用いる場合には、
半導体チップを搭載し、チップと配線の接続をしなけれ
ばならないため、基板表面に形成する配線の位置精度、
すなわち、表面の寸法精度が高いことが要求される。

【０００４】上記した多層のセラミック構造体の焼結方
法としては、構造体に何も荷重をかけない状態で焼成
（無加圧焼成）するのが一般的である。この方法は簡便
で、コストも安いというメリットがあるが、焼成収縮の
バラツキを避けられず、その表面寸法精度を高く安定さ
せることが非常に難しい。特に内部に複雑な導体層を有
するような場合には、その寸法精度の確保が難しく、さ
らに反り，剥離，ふくれ等の発生も大きな問題となる。

【０００５】これらの問題に対処するため、本発明者ら
は韓国特許公開92-6255号公報（特願平3−239327号）に
おいて、積層体（焼成前の多層構造体）に加圧力を加え
ながら焼結する方法により基板のＬＳＩチップ搭載面の
焼結収縮量そのものを小さく抑え、その結果、焼成後の
基板の寸法バラツキを比較的簡単に±０．５％以内と高
く安定させることができ、且つ焼結体の反り，剥離，ふ
くれ等を低減させることもできることを示した。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の技術により従来
より簡単に高寸法精度化が達成されたが、その後、基板
が更に大型化するにつれて、従来より更に高い寸法精度
を実現する必要がでてきた。一方、基板の大型化ととも
に表面を加圧した状態でいかに脱バインダを効率良く行
うか、検討が必要となってきた。更に、脱バインダ性を
向上するために圧力媒体として通気性の材料を用いた場
合、焼成条件によってはこの通気性材料が割れるという
問題があった。

【０００７】本発明は、上記の問題を解決し、多層セラ
ミック焼結基板の寸法精度の一層の向上を達成し、更に
基板の反り，剥離，ふくれ等の問題もない多層セラミッ
ク基板の製造方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的のうち、寸法精
度を更に向上させる手段は、多層セラミック構造体の外
表面に加圧力を加えながら焼成する際、加圧力を与える
側と受圧側材料（多層セラミック構造体または多層セラ
ミック基板）の間に介在する通気性の材料の熱膨張係数
と多層セラミック基板の熱膨張係数の差を、多層セラミ
ック基板を構成するセラミック絶縁層に含まれるガラス
の転移温度域以下の温度、またはセラミック絶縁層及び
導体層からなる多層セラミック基板の見かけのガラス転
移温度域以下の温度で３×１０~⁶／℃以下とすることに
より達成できる。

【０００９】一方、通気性材料の形状を多層セラミック
構造体の形状との関係である特定の形状とすることによ
り、多層セラミック基板の高寸法精度化、脱バインダ性
の向上、および通気性材料信頼性の向上が達成できる。

【００１０】

【作用】最も単純には、多層セラミック基板の最終的な
寸法変化を小さくするためには、サンプルに接して加圧
力を伝達する加圧する側の材料を、サンプルの熱変形挙
動（熱膨張，収縮）と同じものにすればよいことは自明
である。しかしながら、同一材料では焼成時に加圧する
側の材料も焼結、変形等を起こしてしまう。また、材
料，組成が異なる材料間で上記のように熱変形挙動を完
全に一致させることは難しい。特に、ガラスを含む材料
では、ガラス転移温度付近で大きく熱膨張係数が変化す
るため、これを一般のセラミックスや金属材料と一致さ
せることは不可能である。図２にガラス系材料、および
一般的なセラミックス、もしくは金属材料の典型的な熱
変形挙動を示す。

【００１１】基板に加圧力を加えて焼成を行う場合、基
板表面の焼成寸法変化は、焼結する構造体の組成，厚さ
等に対応した、ある一定以上の荷重をかけることによっ
て抑制できる。この寸法変化抑制力（面方向拘束力）
は、加圧される構造体と加圧する側の材料との間にはた
らく摩擦力によって生じている。従って、単純には充分
な摩擦力（加圧力）が働いていれば、加圧する側の材料
の熱寸法変化に追随してサンプル（多層セラミック構造
体）は焼結され、次に冷却されて元の位置まで戻ると考
えられる。

【００１２】しかしながら、通気性材料を介して基板に
加圧力を加えて焼成を行う場合につき、寸法変化挙動を
詳細に調べた結果、以下のような熱寸法変化をすること
がわかった。すなわち、基板の焼結時（昇温時）には材
料が比較的やわらかい（ヤング率が小さい）為、充分な
摩擦力（加圧力）が働いていれば加圧する側の材料の熱
膨張に追随してサンプル（多層セラミック構造体）を変
形させることは可能である。一方、基板の焼結が終了し
た後の冷却時には、高温域ではガラスが軟らかいため、
圧力を媒介する通気性材料の熱収縮に従う。しかしなが
ら、基板が冷却されてガラス部分が硬くなると、通気性
材料の熱収縮に従わず、基板の本来の熱収縮挙動に従っ
て変化するようになる。この温度はガラス転移温度（Ｔ
ｇ）と一致する。従って、ガラス転移温度より低い温度
域ではサンプル（多層セラミック構造体）と通気性材料
の熱膨張差分に応じて熱寸法変化量が異なることにな
り、当初考えていたように単純に焼成前の元の位置へ戻
ることはできなくなる。すなわち、焼成前後の寸法変化
が大きくなってしまう。上記の結果から、寸法変化をよ
り高精度に制御するためには、多層セラミック基板を構
成するセラミック絶縁層に含まれるガラスの転移温度域
以下の温度、またはセラミック絶縁層及び導体層からな
る多層セラミック基板の見かけのガラス転移温度域以下
の温度全域にわたって、加圧力を媒介する通気性の材料
の熱膨張係数と多層セラミック基板の熱膨張係数の各温
度での差をコントロールすることが重要であることが始
めて明らかとなった。加圧力を媒介する通気性の材料の
熱膨張係数を変化させて多層セラミック基板との熱膨張
係数の差を変えて検討した結果、熱膨張係数差が３×１
０~⁶／℃以下、好ましくは２×１０~⁶／℃以下、さらに
好ましくは１×１０~⁶／℃以下で非常に高寸法精度化が
図れる事がわかった。

【００１３】更に、この加圧側の通気性材料を、多層セ
ラミック基板の熱膨張係数より大きな熱膨張係数を有す
る材料とすれば、基板表面に圧縮応力が残った焼結体を
作製でき、これにより高寸法精度化に加えて基板の強度
も向上する。

【００１４】通気性材料は焼結収縮抑制の為だけでな
く、脱バインダ性を向上する手段として働いている。す
なわち、多層セラミック構造体からのバインダの加熱分
解・燃焼成分は、通気性材料の中を通って構造体の上下
面からも容易に外部に排出できるので、バインダの除去
に有効である。通気性のない材料を用いた場合に比べて
脱バインダが容易になる。しかしながら、これだけでは
基板が大型化する等で脱バインダ性が不十分な場合があ
り、本願発明者らは脱バインダ性改善の為、脱バインダ
するべきサンプルと通気性材料部分の構造的関係につい
て検討した。通気性材料の厚さを変えて多層セラミック
構造体を脱バインダした後の多層セラミック構造体中の
残留カーボン量を測定した結果、通気性材料の厚さが多
層セラミック構造体の厚さより厚くなるまでは通気性材
料の厚さが厚くなるほど残留カーボン量が大きく減少す
るが、通気性材料の厚さがセラミック構造体の厚さより
厚くなると残留カーボン量は通気性材料の厚さにあまり
関係しなくなり、残留カーボン量の減少は非常に遅くな
ることがわかった。すなわち、脱バインダ性改善の為に
は、通気性材料の厚さを多層セラミック構造体の厚さよ
り厚くしておくことが非常に有効であることがわかっ
た。

【００１５】比較的薄く、低強度、低靭性の通気性材料
が加圧焼成条件によっては割れるという問題に対して、
通気性材料の面積と多層セラミック基板の受圧面の面積
の関係と割れの発生につき調べた結果、通気性材料の面
積が多層セラミック基板の受圧面の面積より大きく、か
つ通気性材料の多層セラミック基板受圧面の端からの張
り出しが１０ｍｍより大きくなると割れの発生確率が急
激に増大することがわかった。しかも、この関係は多層
セラミック基板の面積に無関係に見られる。さらに、通
気性材料の張り出しが大きくなると、基板外周部周辺の
寸法変化率が基板中央部の寸法変化率より大きくなる傾
向があることも判明した。これらの結果より、通気性材
料の多層セラミック基板受圧面の端からの張り出しは１
０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下とすることが有効で
ある。

【００１６】積層体に接して加圧力を伝達する部材は、
積層体の焼成温度において寸法安定で且つ気孔率３０％
以上、好ましくは４０％、より好ましくは５０％以上の
多孔質な材料が好適である。この場合に用いる多孔質体
の気孔率は、加圧力以上の強度を保てる範囲で、できる
だけ大きい方が好ましい。

【００１７】前記通気性材料としては、多層セラミック
構造体の焼成温度域で耐熱性を有する多孔質セラミック
ス、例えばコージェライト、ムライト、炭化ケイ素、窒
化ケイ素、及び窒化アルミニウムから選ばれる少なくと
も一種を主成分とする材料や、アルミナ、ムライト質、
耐熱ガラスなどのセラミック繊維材を含む材料、および
耐熱性の焼結金属、例えばステンレス鋼、Ｎｉ、Ｃｒ、
Ｍｏ及びＷから選ばれる少なくとも一種を主成分とする
材料などが使用できる。特に、耐熱セラミック繊維材を
複合化した多孔質板は、強度低下を抑えて開気孔率を大
きくすることができるので、有効な材料である。また、
多孔質体の平均ポアサイズは５μｍ以上、好ましくは１
０μｍ以上とするとよい。

【００１８】通気性材料の表面粗さ（Ｒａ）の範囲は、
焼成による収縮を効果的に抑えるために３μｍ以上、好
ましくは５μｍ以上がよい。静摩擦係数の範囲としては
０．６以上、より好ましくは０．８以上が良い。

【００１９】通気性材料の表面にあらかじめ焼成温度に
おいて焼結されない組成の材料の薄い通気性コーティン
グをスプレー、印刷等の手段で施しておくことにより通
気性材料と多層セラミック構造体の反応を抑えることが
できる。さらに別の方法として、多層セラミック構造体
の少なくとも最外層の絶縁体層物質を構造体の焼成温度
において実質的に焼結されない材料とする、もしくは焼
成温度において焼結されない組成の薄い非焼結性シート
を多層セラミック構造体と通気性材料との間に挾むこと
により通気性材料との反応を抑えることができ、焼成
後、これを簡単に除去することもできる。

【００２０】本願発明で言うところの加圧力を加える面
の焼成収縮が抑制され、高寸法精度化できた、すなわち
寸法変化が実質的にゼロとみなせる範囲は、焼成前の寸
法に比べた変化率で±０．３％以内、好ましくは±０．
２％以内、さらに好ましくは±０．１％以内と考えてい
る。なお、上記積層体の加圧力を加える面は、積層体の
複数の面のうち少なくとも最も面積の大きな面が選ばれ
ることが好ましい。

【００２１】加圧力は、焼成中、常に多層セラミック積
層体の上面に対して垂直にかかることが望ましく、加圧
力が常に垂直にかかる様な構造を備えた荷重を積層体上
に積載して加圧力を付加することが好ましい。例えば、
荷重が焼成中に積層体の厚さ方向の収縮にともなって厚
さ方向に移動する際、その方向を規定する（横ずれ、偏
加圧を防止する）ピストン状の構造や複数の外周ガイド
ピンを備えた治具などを用いることが有効である。複数
個の多層セラミック構造体を、通気性の材料で挾んで多
段に積み重ね、これらの多段積層物の最下面と最上面の
間に加圧力を加えながら、一括で焼成を行なう方法や、
ひとつの炉内に多数のピストン型加圧装置（多軸ピスト
ン）を備えた炉を用いるなどの方法は、量産性の向上，
製造コストの低減には有効である。

【００２２】また、多層セラミック構造体の焼成は、酸
化性，不活性，還元性雰囲気中、もしくは真空中のいず
れかまたはこれらを組み合わせて行うことができる。耐
酸化性の小さな導体材料が使用されているような場合
は、脱バインダのため、Ａr/Ｈ₂Ｏ，Ｎ₂/Ｈ₂Ｏ，Ｎ₂/Ｈ
₂/Ｈ₂Ｏなどの加湿した雰囲気ガス中での焼成工程を含
むことが好ましい。脱バインダ工程を空気中などの酸化
性雰囲気で行うことは脱バインダ工程時間を短縮でき有
効である。但し、耐酸化性の小さな導体材料を使用する
場合は脱バインダ工程終了後、酸化された導体材料を還
元する工程が必要となる。また必要に応じて、焼結体の
高密度化や脱バインダ促進のために、大気圧よりも大き
なガス圧雰囲気中で焼成する工程を含むことも有効であ
る。脱バインダ工程での加圧力は１〜１００ｋｇ／ｃｍ
²、好ましくは５〜５０ｋｇ／ｃｍ²、焼結時の加圧力は
１〜２０ｋｇ／ｃｍ²、好ましくは１．５〜１０ｋｇ／
ｃｍ^２が好適である。また脱バインダ工程の最高温度は
４００〜８００℃、焼結工程での最高温度は７００〜１
０００℃の範囲で行われることが望ましい。

【００２３】セラミック焼結体の表面及び内部に形成さ
れる導体層を形成する材料としては、Ｃｕ，Ａg，Ａu，
Ａg/Ｐd，Ｎi，Ｗ，Ｍo，Ｐd，Ｐtまたはこれらの組合
せから選ばれる材料が好適である。上記の組合せで選ば
れる導体材料は、予め合金として用いてもよいし、印刷
後、焼成中に反応して少なくとも一部に合金を形成する
ものでもよい。また、焼成後でも実質的に互いに反応せ
ず、複合材として一体に存在するものでもよい。これに
より、導体材料として、焼成雰囲気，熱膨張係数，電気
伝導率（抵抗率）等を、広く選択できる。

【００２４】セラミック絶縁材料としては、アルミナ，
ムライト，ジルコニア，窒化アルミニウム，窒化ホウ
素、またはこれらの混合物と非晶質の焼結助剤を含む材
料や、ホウケイ酸ガラス，アルミノケイ酸ガラス等の各
種ガラス，コージェライト，β−ユークリプタイト等の
結晶を含む結晶化ガラス、及びこれらとアルミナ，シリ
カ，ムライト，ジルコニア，マグネシア，シリコンカー
バイド，シリコンナイトライド，窒化アルミニウム，窒
化ホウ素，ダイヤモンド等のセラミックスフィラとの複
合材や、チタン酸バリウム，チタン酸鉛、その他の鉛を
含む複合ペロブスカイト化合物より主として構成される
コンデンサや圧電素子に好適な材料など、各種のセラミ
ックスを用いることができ、特に焼結時に液相を生成す
るセラミックス材料が好適である。

【００２５】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明するが、本発明
は以下の実施例に限定されるものではない。

【００２６】（実施例１）酸化物に換算してＳiＯ₂を６
５〜８５重量％、Ｂ₂Ｏ₃を１０〜２０重量％、Ａｌ₂Ｏ₃
を１〜１５重量％、アルカリ金属酸化物を５重量％以
下、その他を１重量％以下とする組成を有する平均粒径
３μｍのホウケイ酸ガラス粉末５５体積％（ガラス転移
温度：４９０℃）と、平均粒径１μｍのアルミナ粉末１
０体積％、平均粒径２μｍのコージェライト粉末２５体
積％、及び平均粒径１μｍの石英ガラス粉末１０体積％
とを混合し、更にこの粉末にメタクリル酸系のバイン
ダ，可塑剤及び溶剤を加えて、ボールミルで２４ｈ湿式
混合してスラリーを作製した。次に、このスラリーを用
いてドクターブレード法によりグリーンシートを得た。
これらのグリーンシートに、パンチ法により１００〜１
５０μｍφの穴をあけ、これにＡｇの導体ペーストを充
填してビアを形成した。グリーンシート上にも、Ａｇの
ペーストを用いて配線を印刷した。これらの各種の配線
回路を印刷したグリーンシートを４０枚積層して、１０
０℃，１００kg/cm²の条件で加熱圧着し、配線が三次元
状に形成された多層セラミック構造体を作製した。

【００２７】一方、熱膨張係数の異なるアルミナ／シリ
カ複合多孔質板（気孔率４０〜５０％，平均気孔径１０
〜２０μｍ）を準備し、多層セラミック構造体の上下面
を熱膨張係数の同じ２枚の上記多孔質板で挾み、更にそ
の上から２ｋg/cm²の一定加圧力を加えながら、大気
中、９５０℃で１時間焼成し、加圧力を保持したままで
冷却して多層セラミック基板を得た。

【００２８】ちなみに熱膨張測定（昇温速度５℃／分）
から求めた多層セラミック基板のみかけのガラス転移温
度は５５０℃、室温から５００℃までの平均熱膨張係数
は４×１０~⁶／℃であった。

【００２９】得られた多層セラミック基板の表面層パタ
−ンの焼成前の寸法と比較した寸法変化率を測定し、用
いた多孔質板と多層セラミック基板の最大の熱膨張係数
差との関係を図１にプロットした。ここでは熱膨張係数
差は、多層セラミック基板の熱膨張係数から用いた多孔
質板の熱膨張係数を引いた値として示した。熱膨張係数
差の絶対値が小さいほど高い寸法精度の基板が得られ
た。

【００３０】（実施例２）酸化物に換算してＳiＯ₂を６
５〜８５重量％、Ｂ₂Ｏ₃を１０〜３０重量％、Ａｌ₂Ｏ₃
を０〜１０重量％、アルカリ金属酸化物を１０重量％以
下、その他を１重量％以下とする組成を有する平均粒径
３μｍのホウケイ酸ガラス粉末６５体積％、平均粒径２
μｍのアルミナ粉末１５体積％、及び平均粒径２μｍの
コージェライト粉末２０体積％とを混合し、更にこの混
合粉末にバインダをセラミック粉末に対して１５重量部
（固形分換算）添加した。バインダは、水溶性の変性ア
クリルバインダを用いた。さらに少量の可塑剤、分散
剤、消泡剤及び水を含む溶媒を加えて、ボールミルで２
４ｈ湿式混合してスラリーを作製した。次に、実施例１
と同じ方法でグリーンシートとし、これにＣｕ導体ペー
ストを用いて印刷法により配線を印刷した。これらのグ
リーンシートを複数枚積層して１５０ｍｍ□，厚さ１０
ｍｍの積層構造体を作製した。この構造体をＷ系焼結金
属製多孔質板（気孔率約３０％，平均気孔径５μｍ，平
均熱膨張係数４×１０~⁶/℃）で上下面を挟み、さらに
その上から緻密質の金属製プレスパンチを用いて加圧力
を加えながら、窒素，水素，水蒸気の混合気流中で７０
０℃まで昇温し、約５０時間保持して脱バインダ処理を
行った。その後、雰囲気を窒素雰囲気に変更して、引き
続き９００℃まで昇温し、１時間保持後、室温まで冷却
した。得られた基板（サンプル）中の残留カーボン量を
測定した。

【００３１】図３にサンプルの上下面を挾んだ多孔質板
の厚さのサンプル厚さに対する比と、焼結後のサンプル
中の残留カーボン量との関係をプロットした。多孔質板
の厚さのサンプル厚さに対する比が１以下の領域では、
多孔質板の厚さに比例して残留カーボン量が減少する
が、１よりおおきくなると残留カーボン量は多孔質板の
厚さにあまり関係しなくなる。

【００３２】（実施例３）酸化物に換算してＳiＯ₂を４
０〜６０重量％、Ｂ₂Ｏ₃を０〜１０重量％、Ａｌ₂Ｏ₃を
１０〜３５重量％、ＭgＯを５〜２５重量％、ＣaＯを０
〜２５重量％、アルカリ金属酸化物を０〜５重量％と
し、総量１００％となる様に選んだ結晶化ガラス組成の
ガラス粉末（非晶質、平均粒径２μｍ）に水分散性メタ
クリル酸系バインダ，可塑剤及，分散剤，及び水を含む
溶媒を加えて、ボールミルで２４ｈ湿式混合してスラリ
ーを作製した。実施例２と同様に、Ｃｕ配線が三次元状
に形成された多層セラミック積層構造体（サイズ４０，
５０，６０ｍｍ□，厚さ４ｍｍ）を作製した。この構造
体を、厚さ３ｍｍで種々の大きさのアルミナ繊維／ムラ
イト質の複合多孔質板（気孔率７０％）に載置し、上面
にも同様の多孔質板を置き、さらにその上から１０ｋg/
cm²の加圧力を加えながら、微量の酸素を含む窒素気流
中で５００℃、２０時間の脱バインダ処理を行った。そ
の後引き続き４００℃において５時間、水素／窒素ガス
中で導体部分の還元処理を行った。その後、窒素中で主
として基板の緻密化のため９００℃まで昇温し２時間加
熱した後、更に基板部分の結晶化処理及び導体及び基板
部分の最終緻密化のために、１０００℃まで昇温、１時
間保持後、室温まで冷却した。

【００３３】焼成後、用いた複合多孔質板の割れを調べ
た結果、４０，５０，６０ｍｍ□のいづれの多層セラミ
ック積層構造体の場合にも、多孔質板の多層セラミック
基板の周辺からの張り出しが１０ｍｍより大きい場合に
割れが発生していた。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、従来の焼成法よりさら
に高寸法精度のセラミック基板を歩留まり良く安定して
製造することができる、すなわち比較的簡単にＬＳＩチ
ップを搭載する表面の寸法精度が非常に高く、機械的信
頼性にも優れる焼結体を実現できる。また、本発明によ
り得られる多層セラミック基板は、電子計算機のＬＳＩ
実装用基板のほか、高周波用電子部品など各種電子機器
に用いられる多層セラミック部品等としても広く用いる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】多層セラミック基板の表面層パタ−ンの焼成前
の寸法と比較した寸法変化率と、焼成時に用いた多孔質
板と多層セラミック基板の最大の熱膨張係数差（多層セ
ラミック基板の熱膨張係数から多孔質板の熱膨張係数を
引いた値）の関係を示す図である。

【図２】ガラス系材料、および一般的なセラミックス、
もしくは金属材料の一般的な熱変形挙動を示す図であ
る。

【図３】サンプルの上下面を挾んだ多孔質板の厚さのサ
ンプル厚さに対する比と、焼結後のサンプル中の残留カ
ーボン量との関係を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多層セラミック構造体の外表面に加圧力を
加えながら焼成する際、通気性の材料を介して加圧する
ことにより加圧した面の焼成収縮を抑制する、ガラス成
分を含むセラミック絶縁層及び導体層からなる多層セラ
ミック基板の製造方法において、前記通気性の材料と多
層セラミック基板の熱膨張係数差が前記セラミック絶縁
層に含まれるガラスの転移温度域以下の温度で３×１０
~⁶／℃以下であることを特徴とする多層セラミック基板
の製造方法。
【請求項２】多層セラミック構造体の外表面に加圧力を
加えながら焼成する際、通気性の材料を介して加圧する
ことにより加圧した面の焼成収縮を抑制する、ガラス成
分を主として含むセラミック絶縁層及び導体層からなる
多層セラミック基板の製造方法において、前記通気性の
材料と多層セラミック基板の熱膨張係数差が前記多層セ
ラミック基板の見かけのガラス転移温度域以下の温度で
３×１０~⁶／℃以下であることを特徴とする多層セラミ
ック基板の製造方法。
【請求項３】前記通気性材料の熱膨張係数が前記多層セ
ラミック基板の熱膨張係数より大きいことを特徴とする
請求項１または２記載の多層セラミック基板の製造方
法。
【請求項４】多層セラミック構造体の外表面に加圧力を
加えながら焼成する際、通気性の材料を介して加圧する
ことにより加圧した面の焼成収縮を抑制する、ガラス成
分を含むセラミック絶縁層及び導体層からなる多層セラ
ミック基板の製造方法において、前記通気性材料の加圧
面の大きさが多層セラミック基板の受圧面の大きさより
大きく、かつ通気性材料の多層セラミック基板受圧面の
端からの張り出しが１０ｍｍ以下であることを特徴とす
る多層セラミック基板の製造方法。
【請求項５】多層セラミック構造体の外表面に加圧力を
加えながら焼成する際、通気性の材料を介して加圧する
ことにより加圧した面の焼成収縮を抑制する、ガラス成
分を含むセラミック絶縁層及び導体層からなる多層セラ
ミック基板の製造方法において、前記通気性材料の厚さ
が前記多層セラミック構造体の厚さより厚いことを特徴
とする多層セラミック基板の製造方法。
【請求項６】前記通気性材料の気孔率が３０％以上であ
ることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の多
層セラミック基板の製造方法。
【請求項７】前記通気性材料が耐熱性の多孔質セラミッ
クスであることを特徴とする請求項１乃至６いずれかに
記載の多層セラミック基板の製造方法。
【請求項８】前記多孔質セラミックスがコージェライ
ト、ムライト、炭化ケイ素、窒化ケイ素、及び窒化アル
ミニウムから選ばれる少なくとも一種を主成分とする材
料であることを特徴とする請求項７記載の多層セラミッ
ク基板の製造方法。
【請求項９】前記通気性材料がセラミック繊維材を含む
材料から構成されていることを特徴とする請求項１乃至
８いずれかに記載の多層セラミック基板の製造方法。
【請求項１０】前記セラミック繊維材がアルミナを主成
分とする繊維であることを特徴とする請求項９記載の多
層セラミック基板の製造方法。
【請求項１１】前記セラミック繊維材がムライトを主成
分とする繊維であることを特徴とする請求項９記載の多
層セラミック基板の製造方法。
【請求項１２】前記通気性材料が耐熱性の焼結金属であ
ることを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載の多
層セラミック基板の製造方法。
【請求項１３】前記耐熱性の焼結金属がステンレス鋼、
Ｎｉ、Ｃｒ、Ｗ、及びＭｏから選ばれる少なくとも一種
を主成分とする材料であることを特徴とする請求項１２
記載の多層セラミック基板の製造方法。
【請求項１４】前記通気性材料の前記多層セラミック構
造体側の表面粗さ（Ｒａ）が３μｍ以上であることを特
徴とする請求項１乃至１３いずれかに記載の多層セラミ
ック基板の製造方法。
【請求項１５】前記通気性材料の平均ポアサイズが５μ
ｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至１４いずれ
かに記載の多層セラミック基板の製造方法。
【請求項１６】前記通気性材料と前記多層セラミック構
造体の摩擦係数が０．６以上であることを特徴とする請
求項１乃至１５いずれかに記載の多層セラミック基板の
製造方法。
【請求項１７】前記セラミック絶縁層は、ガラス、結晶
化ガラス及びこれらの少なくとも一方とセラミックフィ
ラとの複合材のうちから選ばれる少なくとも一種を材料
とすることを特徴とする請求項１乃至１６いずれかに記
載の多層セラミック基板の製造方法。
【請求項１８】前記セラミック絶縁層は、焼成前におい
てアルミナ、ムライト、窒化アルミニウム及び窒化ホウ
素のうちから選ばれる少なくとも一種を主材料とし、且
つ前記焼成時に液相を生成する焼結助剤を、少なくとも
一種添加することを特徴とする請求項１乃至１６いずれ
かに記載の多層セラミック基板の製造方法。
【請求項１９】前記多層セラミック基板中のセラミック
絶縁層に含まれるガラスのガラス転移温度が４００乃至
７００℃の範囲にあることを特徴とする請求項１乃至１
８いずれかに記載の多層セラミック基板の製造方法。
【請求項２０】前記多層セラミック構造体の外表面の少
なくとも一部に加える加圧力が１ｋｇ／ｃｍ²以上であ
ることを特徴とする請求項１乃至１９いずれかに記載の
多層セラミック基板の製造方法。
【請求項２１】前記加圧した面の焼成収縮が焼成前の寸
法と比較して０．３％以内であることを特徴とする請求
項１乃至２０いずれかに記載の多層セラミック基板の製
造方法。
【請求項２２】前記多層セラミック構造体と通気性材料
との間に焼成温度において焼結されない組成の薄膜層を
形成することを特徴とする請求項１乃至２１いずれかに
記載の多層セラミック基板の製造方法。
【請求項２３】前記多層セラミック構造体の少なくとも
最外層の絶縁体層物質を構造体の焼成温度において実質
的に焼結されない材料とすることを特徴とする請求項１
乃至２２いずれかに記載の多層セラミック基板の製造方
法。