JPH0692741A

JPH0692741A - ガラスセラミック基板の焼成用治具及びガラスセラミック基板の製造方法

Info

Publication number: JPH0692741A
Application number: JP5184729A
Authority: JP
Inventors: Showa Kinoshita; 将和木下; Satoshi Hamano; 智濱野; Hideo Emura; 秀雄江村
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1992-07-28
Filing date: 1993-07-27
Publication date: 1994-04-05

Abstract

(57)【要約】【目的】有機バインダーの散逸を向上し、基板の残留炭
素量を充分に低減することができるるとともに、面方向
における高い寸法精度を有する基板を作製することがで
きる。【構成】ガス透過係数が７ｍｌ／ｍｉｎ・ｃｍ・ｃｍＨ
ｇ以上の多孔質板からなる焼成用治具であり、ガラスセ
ラミックスからなる組成物に有機バインダーを添加して
なる混合物をシート状に成形し、或いは、該シート状成
形体と導体パターンとを交互に積層してガラスセラミッ
ク成形体を形成し、ガス透過係数が７ｍｌ／ｍｉｎ・ｃ
ｍ・ｃｍＨｇ以上の多孔質板により、前記ガラスセラミ
ック成形体に機械的圧力を均一に付与しつつ、熱処理お
よび焼成を行うガラスセラミック基板の製造方法であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラスセラミックから
なる例えば、半導体搭載用として用いられるガラスセラ
ミック基板の焼成用治具およびこの焼成用治具を用いた
ガラスセラミック基板の製造方法に関するもので、具体
的には寸法精度に優れた基板を製造するためのガラスセ
ラミック基板の焼成用治具およびガラスセラミック基板
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術】半導体素子などを搭載するための基板とし
ては、従来からアルミナなどのセラミック材料が用いら
れているが、最近に至り、アルミナに比較して誘電率が
低く、焼成温度が低い低抵抗の導体、例えばＣｕ，Ａ
ｕ，Ａｇ材料の配線を形成できるなどの点で優れている
ことから、特に回路の高集積化の要求に適用することの
できる基板材料としてガラスセラミックが注目されてい
る。そして回路の高集積化のためには、基板を作製する
場合に高度な寸法精度が要求される。ところで、ガラス
セラミック基板は、通常、所定の原料粉末に有機バイン
ダーを添加して所望の基板形状に成形した後、有機バイ
ンダーを分解除去し、その後、所定の条件で焼成するこ
とにより得られるが、特に焼成工程で必然的に焼成収縮
するために、焼成前に形成された配線層の位置精度が低
下するという問題があった。

【０００３】そこで、このような問題に対して、シート
状成形体の表面に対して均一な荷重を印加した状態で焼
成することにより、成形体の平面方向（ｘ−ｙ方向）へ
の収縮を抑制して、ｘ−ｙ面の寸法精度を高める方法が
特公昭５７−３２６５７号公報などに開示されている。
これらは、有機バインダーを分解除去後、緻密質の焼成
用治具を載せ、加圧焼成を行うものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする問題点】ところで、ガラスセ
ラミックスを用いて基板を作製する場合、そのシート成
形性の点で有機バインダーとしてアクリル系、またはス
チレン系の樹脂が用いられるが、これらの樹脂はこれを
分解し、炭素を完全に除去することのできる温度が比較
的高いために有機バインダーを分解除去する工程で、そ
の熱処理温度を高く設定する必要がある。そして、本発
明者らの分析によると、ガラスセラミックスの焼成温度
が低いことに起因し、有機バインダーを除去する工程に
おいてすでに収縮が生じていることが判明した。従っ
て、上記のように焼成工程のみ加圧焼成を行うだけで
は、配線層の位置精度が低下するという問題があった。

【０００５】また、緻密質の焼成用治具を載せて加圧焼
成する場合には、分解した有機バインダーが成形体から
充分に抜けきらず、成形体に炭素として残存し、焼成後
の色調や材料特性に悪影響を与えるという問題があっ
た。

【０００６】このような問題点を解決すべく、熱処理工
程および焼成工程を加圧状態で行い、配線層の位置精度
を向上するとともに、有機バインダーの分解ガスを速や
かに散逸するために重し板と台板に開気孔率３０〜７０
％の耐火物を用いて行うことが開示されている（特開昭
５９−４６０８８号公報参照）。

【０００７】しかしながら、開気孔率が所定の範囲の耐
火物を用いて有機バインダーの分解除去を行っても、有
機バインダーの除去を完全には行うことができないとい
う問題があった。これは、単なる開気孔の存在のみでは
有効な有機バインダーの除去を行うことができないこと
を意味する。つまり、開気孔率が同じ２０％であって
も、全く通気性を有さないものもあれば、有するものも
ある。さらに、通気性を有するものであっても、どの程
度の通気性を有すればガラスセラミックの成形体の焼成
に最適なのかが不明であった。

【０００８】

【問題点を解決するための手段】本発明者等は、有機バ
インダーの除去を行う熱処理工程においても焼成時と同
様に、シート状成形体の面に垂直な方向からガス透過係
数が７ｍｌ／ｍｉｎ・ｃｍ・ｃｍＨｇ以上の多孔質板を
介して荷重を印加することにより、有機バインダーの分
解ガスの散逸を向上させ、残留炭素量を低減するととも
に、熱処理工程から焼成工程までの収縮を完全に厚み方
向にのみとしてＸ−Ｙ方向の寸法精度の高い基板を作製
できることを知見し、本発明に至った。

【０００９】即ち、本発明は、ガラスセラミック成形体
に機械的圧力を均一に付与するガラスセラミック基板の
焼成用治具であって、ガス透過係数が７ｍｌ／ｍｉｎ・
ｃｍ・ｃｍＨｇ以上の多孔質板からなるガラスセラミッ
ク基板の焼成用治具である。また、ガラスセラミックス
からなる組成物に有機バインダーを添加してなる混合物
をシート状に成形し、或いは、該シート状成形体と導体
パターンとを交互に積層してガラスセラミック成形体を
形成し、これを窒素含有雰囲気中で熱処理して前記有機
バインダーを分解除去した後、引き続き窒素含有雰囲気
中で焼成し緻密化するガラスセラミック基板の製法にお
いて、ガス透過係数が７ｍｌ／ｍｉｎ・ｃｍ・ｃｍＨｇ
以上の多孔質板により、前記ガラスセラミック成形体に
機械的圧力を均一に付与しつつ、熱処理および焼成を行
うガラスセラミック基板の製造方法である。

【００１０】以下、本発明を詳述する。本発明のガラス
セラミック基板の焼成用治具は、ガス透過係数が７ｍｌ
／ｍｉｎ・ｃｍ・ｃｍＨｇ以上の多孔質板からなるもの
であるが、ガス透過係数が７ｍｌ／ｍｉｎ・ｃｍ・ｃｍ
Ｈｇよりも小さいと、有機バインダーの分解ガスを迅速
に散逸することができなくなり、ガラスセラミック基板
の残留炭素量が多くなるからである。ただし、ガス透過
係数が高すぎると焼成用治具表面の凹凸が顕著となり、
成形体に影響を及ぼす場合があるため、１００ｍｌ／ｍ
ｉｎ・ｃｍ・ｃｍＨｇ以下であることが望ましい。この
ガス透過係数は１０〜２５ｍｌ／ｍｉｎ・ｃｍ・ｃｍＨ
ｇが特に好ましい。

【００１１】通気性の度合を示すパラメータとしてのガ
ス透過係数Ｋは、図１に示した装置により焼成用治具を
通過するガスの通過前後の圧力差Ｐとその時のガス流量
Ｑより以下の式を用いて求めた。

【００１２】

【数１】

【００１３】ここで、Ｋ：ガス透過係数、Ｑ：ガス流
量、Ｓ：ガス透過面積、ｔ：試料厚み、Ｐ：圧力差、水
銀の比重１３．８である。図１において、符号１は試料
ホルダーであり、２は試料であり、３は液膜流量計であ
り、４はニードルバルブであり、５は大気リークバルブ
であり、６はマノメータである。そして、測定は、ボン
ベよりガスを流し、ガス圧の差をリークバルブで調製
し、試料を通過する前後のガス圧の差をマノメータで読
み取り、各ガス圧におけるガス流量を液膜流量計により
測定することにより行う。

【００１４】焼成用治具は、望ましくは、前記方法で求
めたガス透過係数が７ｍｌ／ｍｉｎ・ｃｍ・ｃｍＨｇ以
上となるように、等間隔で空隙が設けられたメッシュ状
の多孔質板であるのが良く、この多孔質板は、例えば、
アルミナファイバーの焼結体やアルミナ，コージェライ
ト等を発泡ウレタンで成形した多孔質焼結体からなるセ
ラミックやステンレス等を用いることが望ましい。

【００１５】次に、本発明の焼成用治具を用いたガラス
セラミック基板の製造方法を説明する。本発明において
用いられるガラスセラミックとは、ＳｉＯ₂、Ｂ
₂Ｏ₃、アルミナなどを含む硼珪酸ガラス、硼珪酸亜鉛
ガラス、硼珪酸鉛ガラス、上述の結晶化ガラスなどから
なる成分を３０〜７０重量％と、アルミナや石英、石英
ガラス、コージェライト、フォルステライト、ムライト
などのセラミックスからなる、いわゆるフィラーを３０
〜７０重量％の割合からなる組成物であり、これらのい
ずれも９００〜１１００℃の低温焼成可能な組成物であ
ることが望ましい。また、焼結過程でコージェライト
や、ムライト、クオーツ、ガーナイト等が結晶質として
析出するような結晶化ガラス質材料であってもよい。こ
れらの材料の典型的なものは、例えば、特公昭５７−６
２５７号公報、特開昭５９−１６２１６９号公報、特開
昭６１−１６３６９６号公報に開示されている。

【００１６】本発明の製法によれば、まず、上記のよう
なガラスまたはガラスセラミックスを形成する原料粉末
を所定の割合で十分に混合した後、その混合物に有機バ
インダーを添加する。有機バインダーは、シートを形成
する際にクラックや厚みバラツキが生じないようなシー
ト成形性に優れたものであることが要求される。望まし
い有機バインダーとしてはイソブチルメタクリレート、
ｎ−ブチルメタクリレートなどの重合体又は共重合体な
どのアクリル系樹脂やポリ−α−メチルスチレンなどの
スチレン系樹脂などが用いられる。これらは重量平均分
子量が１０００００〜４０００００、ガラス転移点が−
３０〜５０℃の樹脂が用いられる。有機バインダーは、
固形分で前記混合物に８〜２０重量％の割合で添加さ
れ、フタル酸エステルなどの可塑剤とトルエン、キシレ
ン、酢酸エチルなどを溶媒としてボールミルなどで十分
に混合し、スラリーを調製する。次に、このスラリーを
用いて公知の方法でシート状成形体に成形する。具体的
な成形方法としてはドクターブレード法、カレンダーロ
ール法などが採用される。

【００１７】次に、上記のようにして得られたシート状
成形体を乾燥後、３００〜９００℃の酸素または加湿さ
れた窒素雰囲気中で熱処理し有機バインダーを分解除去
することが望ましい。窒素雰囲気中では、この時の温度
が３００℃より低いと有機バインダーの効率的な分解除
去ができず、成形体中に炭素が残留し焼成後の色調や、
絶縁性が低下し、９００℃より高いと緻密化が進行しす
ぎて基板内部に未分解の炭素が残留するという問題が生
じる。焼成後の色調や材料特性に悪影響を与えない実用
レベルでの残留炭素量は０．０２重量％以下である。な
お、加湿雰囲気は例えば窒素と水蒸気との混合雰囲気、
または窒素＋微量酸素＋水蒸気との混合雰囲気などであ
る。

【００１８】本発明によれば、この熱処理に際し、図２
に示すように、シート状成形体１１に対してその面に対
して垂直な方向から均一な圧力を付与しつつ処理を行う
ことが重要である。

【００１９】図２によれば、シート状成形体１１の表面
にシート状成形体１１の全面を覆うことのできる本発明
の焼成用治具１２を載せて処理を行う。シート状成形体
１１への圧力は焼成用治具１２の自重により、または焼
成用治具１２の上にさらに重りを載せる又はプレス装置
により一軸加圧をすることによりシート状成形体１１の
面に対して均一な圧力を付与することができる。尚、図
２では、本発明の焼成用治具１２によりシート状成形体
１１を挟持して加圧した例について説明したが、シート
状成形体１１の上にのみ焼成用治具１２を載置し、加圧
しても良い。

【００２０】又、外形寸法公差をさらに高精度にするた
めに例えば、その温度において膨張のないまたは、低膨
張の材料により形成された外型中に入れて加圧すること
もできる。即ち、外型である枠内にシート状成形体１１
を収容した状態で加圧しても良い。シート状成形体１へ
の圧力は、熱処理温度や時間により適宜変動するが、
０．３〜１００ｋｇ／ｃｍ²であることが望ましい。こ
れは、圧力が０．３ｋｇ／ｃｍ²より小さいと熱処理時
の収縮を制御することが困難であり、１００ｋｇ／ｃｍ
²より大きいとＺ方向への収縮速度が速すぎ、配線が断
線する等の不具合を生じてしまう。

【００２１】また、焼成用治具１２とシート状成形体１
１との付着を防ぐために、その間にＺｒＯ₂または、Ｂ
Ｎ、ＡｌＮ、Ｓｉ₃Ｎ₄等の窒化物からなる離型材１３
を介装しても良い。離型材１３は、スラリー状のものを
刷毛塗りしても、スプレーによる塗布でも、シート状の
ものを挟んでもよい。この時、ＺｒＯ₂またはＢＮ、Ａ
ｌＮ、Ｓｉ₃Ｎ₄等の窒化物からなる焼成用治具１２を
用いると、離型材１３を用いる事なく基板と焼成用治具
１２の付着を防ぐことができる。

【００２２】次に、熱処理後のシート状成形体を酸素含
有または窒素（加湿なし）雰囲気中で９００〜１１００
℃の温度で焼成することが望ましい。本発明によれば、
この焼成においても当然成形体の収縮が生じるために、
前記熱処理と同様な方法および条件でシート状成形体に
一定の圧力を付与しつつ焼成し、緻密化を図る。なお、
上記熱処理および焼成は、それぞれ別の炉で行ってもよ
いし、温度制御および雰囲気の制御により同一の炉内で
行ってもよい。

【００２３】また、上記の方法に基づき、例えば内部に
Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇなどの導体層を有する多層配線基板を
作成する場合には、シート状成形体の表面に導体成分で
あるＣｕ、Ａｕ、Ａｇなどを含有する導体ペーストを塗
布したものを複数層積層圧着して積層物を作製し、これ
を窒素（加湿なし）雰囲気中で上記と同様な方法で圧力
を印加しつつ熱処理および焼成を行えばよい。

【００２４】

【作用】焼成温度が９００〜１１００℃程度のガラスセ
ラミックスの温度に対する収縮は、その組成にも依るが
約６００〜７００℃から生じる。よって、上記熱処理温
度において、後述する実施例から明らかなように１５〜
２５％程度収縮が生じてしまう。通常、この収縮は、シ
ート状成形体に対して座標軸のｘ−ｙ−ｚ方向のいずれ
の方向にも収縮する。

【００２５】本発明によれば、焼成前の熱処理の段階か
ら焼成までの工程をシート状成形体の面に対して垂直な
方向から一定の圧力を付与しつつ処理することにより、
焼成収縮を厚み方向（ｚ方向）にのみ生じさせ、面方向
（ｘ−ｙ方向）の収縮を抑制することができる。これに
より、多層配線基板などにおいて配線層が形成された成
形体の収縮による配線位置のずれや基板の変形やゆがみ
などの発生を防止し、寸法精度に優れた基板を作成する
ことができる。

【００２６】また、本発明の焼成用治具を用いることに
より、分解された有機バインダーは、焼成用治具の内部
を通過して外部に効率的に放出され、有機バインダーの
散逸を向上する。

【００２７】

【実施例】

実施例１珪酸ガラス５０重量％にアルミナ、石英、コージェライ
トの合計量５０重量％からなるガラスセラミック組成物
に対して、有機バインダーとしてメタクリレート樹脂を
固形分で１８重量％添加し、可塑剤アジピン酸ジオクチ
ルを５重量％、トルエンを溶媒としてボールミルにより
４０時間混合し、スラリーを調製した。

【００２８】得られたスラリーをドクターブレード法に
より厚さ０．３ｍｍのシート状成形体を作製した。この
シート状成形体の表面にＣｕを主成分とする導体ペース
トを塗布したものを４０層積層圧着した。この積層物を
図２に示すように、焼成用治具１２として気孔率８０
％、ガス透過係数５０ｍｌ／ｍｉｎ・ｃｍ・ｃｍＨｇの
コージェライトからなる多孔質板を用い、積層物１１と
焼成用治具１２の間に離型材１３としてＡｌＮグリーン
シートを挟み、加湿窒素雰囲気中、磁器の収縮開始直前
の温度まで無加圧状態で積層体の予備脱バインダーを行
い、積層体中の残留カーボン量を０．１重量％まで低減
した。この無加圧状態での予備脱バインダーについて
は、積層体の脱バインダー効率を良くすると共に、積層
体の強度が低い段階での加圧により配線の断線や基板の
破壊等が発生するのを防ぐためである。その後、焼成用
治具１２に５ｋｇ／ｃｍ²の圧力を付与して８００℃の
加湿窒素雰囲気中で炭素分が０．０２重量％以下になる
まで熱処理した。その後、同一の炉内で雰囲気を乾燥窒
素に換えて、１０００℃で３０分焼成し、密度が９５％
以上の多層配線基板を作製した。

【００２９】上記の過程において、積層構造体の熱処理
前後および焼成前後の面方向（ｘ−ｙ方向）の寸法を測
定し、寸法変化率をそれぞれ算出したところ、熱処理後
で厚み方向（ｚ方向）に対して２５％の収縮が見られた
が、ｘ方向およびｙ方向はいずれも±０．１％以下であ
り、焼成後で、ｚ方向に対して４８％、ｘ方向で±０．
１％、ｙ方向で±０．１％の収縮があった。

【００３０】また、比較のために、上記の方法におい
て、熱処理時に全く圧力を付与せず、焼成時のみ実施例
１と同様な条件で圧力を付与しつつ焼成した。その結
果、熱処理時でｚ方向１０％、ｘ方向１０％、ｙ方向１
０％、焼成後でｚ方向３７％、ｘ方向１０％、ｙ方向１
０％の収縮が認められ、本発明の方法により寸法精度が
大きく向上したことが理解される。

【００３１】実施例２珪酸ガラス５０重量％に石英、石英ガラス、アルミナの
合計５０重量％からなるガラスセラミック組成物に対し
て、有機バインダーとしてメタクリレート樹脂を固形分
で１８重量％添加し、可塑剤アジピン酸ジオクチルを５
重量％、トルエンを溶媒としてボールミルにより４０時
間混合し、スラリーを調製した。以下、実施例１と同様
な処理を行い、積層構造体の熱処理前後および焼成前後
の面方向の寸法を測定し、寸法変化率をそれぞれ算出し
たところ、熱処理後で厚み方向（ｚ方向）に対して２７
％の収縮が見られたが、ｘ方向およびｙ方向はいずれも
±０．１％以下であり、焼成後で、ｚ方向に対して４８
％、ｘ方向で±０．０５％、ｙ方向で±０．０５％と、
ｘ−ｙ方向に対して高い寸法精度があった。

【００３２】実施例３コージェライト又はムライトが主として結晶化する結晶
化ガラス組成物に対して有機バインダーとしてポリ−α
−メチルスチレンを固形分で１２重量％添加し、酢酸エ
チルを溶媒としてボールミルにより２０時間混合し、ス
ラリーを調製した。

【００３３】得られたスラリーをドクターブレード法に
より厚さ０．２ｍｍのシート状成形体を作製した。この
シート状成形体の表面にＡｕからなる導体ペーストを塗
布したものを１０層積層圧着した。この積層物を図２に
示したように、焼成用治具１２として気孔率７０％、ガ
ス透過係数２３ｍｌ／ｍｉｎ・ｃｍ・ｃｍＨｇの多結晶
シリカファイバーからなる多孔質板を用い、積層物１１
と焼成用治具１２の間に離型材１３としてＢＮグリーン
シートを挟み、５０ｋｇ／ｃｍ²の圧力を付与して７５
０℃の大気雰囲気中で熱処理し、炭素分が０．０２重量
％以下になるまで熱処理した。その後、別のベルト炉内
で雰囲気を大気とし、１ｋｇ／ｃｍ²の圧力を付与して
９５０℃で０．５時間焼成し、密度が９５％以上の多層
配線基板を作製した。

【００３４】上記の過程において、積層構造体の面方向
の熱処理前後および焼成後の寸法を測定し、寸法変化率
をそれぞれ算出したところ、熱処理後で厚み方向（ｚ方
向）に対して８％の収縮が見られたが、ｘ方向およびｙ
方向はいずれも±０．１％以下であり、焼成後で、ｚ方
向に対して４０％の収縮が認められたのに対して、ｘ方
向およびｙ方向は±０．１％以下の優れた寸法精度が得
られた。

【００３５】実施例４実施例１において、焼成用治具のガス透過係数を変化さ
せる種々実験を行い、上記と同様にして最終焼結体の成
形体に対するｘ方向、ｙ方向の収縮率の平均値および焼
結体中の残留炭素量を測定した。その結果を表１に示
す。

【００３６】

【表１】

【００３７】この表１より、本発明の焼成用治具を用い
た場合には、基板の残留炭素量が０．０２重量％以下と
なり、また、Ｘ−Ｙ方向の寸法変化率も優れた寸法精度
が得られた。

【００３８】さらに表１には記載しなかったが、本発明
者等は熱処理条件、焼成条件、圧力条件、ガス透過係数
を変化させる実験を行い、Ｘ−Ｙ方向の寸法変化率，基
板の相対密度，基板の残留炭素量を測定した。この結
果、ガス透過係数が２３である焼成用治具により、加圧
力５ｋｇ／ｃｍ²で成形体を加圧しながら、２５０℃１
０時間の熱処理および１０００℃１時間の焼成をおこな
ったところ、Ｘ−Ｙ方向の寸法変化率が±０．１以下、
相対密度が８５％、残留炭素量が０．０５重量％であ
り、熱処理温度が低かったため残留炭素量が多かった。

【００３９】また、ガス透過係数が２３である焼成用治
具により、加圧力５０ｋｇ／ｃｍ²で成形体を加圧しな
がら、７５０℃１０時間の熱処理および８５０℃２時間
の焼成をおこなったところ、Ｘ−Ｙ方向の寸法変化率が
±０．１以下、相対密度が９０％、残留炭素量が０．０
１重量％であり、基板の相対密度が小さかった。

【００４０】ガス透過係数が２３である焼成用治具によ
り、加圧力１０ｋｇ／ｃｍ²で成形体を加圧しながら、
９５０℃５時間の熱処理および１０００℃１時間の焼成
をおこなったところ、Ｘ−Ｙ方向の寸法変化率が±０．
１以下、相対密度が９５％、残留炭素量が０．０２５重
量％であり、残留炭素量が多かった。

【００４１】ガス透過係数が５０である焼成用治具によ
り、加圧力０．１ｋｇ／ｃｍ²で成形体を加圧しなが
ら、８００℃１０時間の熱処理および１０００℃１時間
の焼成をおこなったところ、Ｘ−Ｙ方向の寸法変化率が
−３．０、相対密度が９８％、残留炭素量が０．００８
重量％であり、加圧力が小さかったため寸法変化率が大
きくなった。

【００４２】ガス透過係数が１０である焼成用治具によ
り、加圧力１１０ｋｇ／ｃｍ²で成形体を加圧しなが
ら、８００℃１０時間の熱処理および１０００℃１時間
の焼成をおこなったところ、加圧力が大きすぎて試料が
破損した。

【００４３】

【発明の効果】以上、詳述したとおり、本発明によれ
ば、導体パターンを有するガラスセラミック成形体に機
械的圧力を均一に付与するガラスセラミック基板の焼成
用治具のガス透過係数が７ｍｌ／ｍｉｎ・ｃｍ・ｃｍＨ
ｇ以上とすることにより、この焼成用治具を用いて加圧
焼成すると、分解された有機バインダーが、焼成用治具
の内部を通過して外部に放出され、有機バインダーの散
逸を向上し、基板の残留炭素量を充分に低減することが
できる。また、この焼成用治具を用いて、有機バインダ
ーの除去を行うための熱処理から焼成に至る間にシート
状成形体に対して所定の圧力を付与することにより、基
板の面方向における高い寸法精度を有する基板を作製す
ることができる。これにより、配線の高密度化や更に薄
膜配線を付ける工程に対して十分に対応することがで
き、実装部品の実装精度を高めることができ、基板の製
造に対しその信頼性をより高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の焼成用治具のガス透過係数を測定する
ための装置を示す概略図である。

【図２】本発明の焼成用治具を用いて熱処理，焼成する
状態を示す側面図である。

【符号の説明】

１１シート状成形体（積層物）１２焼成用治具１３離型材

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【手続補正書】

【提出日】平成５年９月７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】

【発明が解決しようとする問題点】ところで、ガラスセ
ラミックを用いて基板を作製する場合、そのシート成形
性の点で有機バインダーとしてアクリル系、またはスチ
レン系の樹脂が用いられるが、これらの樹脂はこれを分
解し、炭素を完全に除去することのできる温度が比較的
高いために有機バインダーを分解除去する工程で、その
熱処理温度を高く設定する必要がある。そして、本発明
者等の分析によると、ガラスセラミックの焼成温度が低
いことに起因し、有機バインダーを除去する工程におい
てすでに収縮が生じていることが判明した。従って、上
記のように焼成工程のみ加圧焼成を行うだけでは、配線
層の位置精度が低下するという問題があった。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】また、緻密質の焼成用治具を載せて加圧焼
成する場合には、分解した有機バインダーが成形体から
充分に抜けきれず、成形体に炭素として残存し、焼成後
の色調や材料特性に悪影響を与えるという問題があっ
た。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】即ち、本発明は、ガラスセラミック成形体
に機械的圧力を均一に付与するガラスセラミック基板の
焼成用治具であって、ガス透過係数が７ｍｌ／ｍｉｎ・
ｃｍ・ｃｍＨｇ以上の多孔質板からなるガラスセラミッ
ク基板の焼成用治具である。また、ガラスセラミックか
らなる組成物に有機バインダーを添加してなる混合物を
シート状に成形し、或いは、該シート状成形体と導体パ
ターンとを交互に積層してガラスセラミック成形体を形
成し、これを窒素含有雰囲気中で熱処理して前記有機バ
インダーを分解除去した後、引き続き窒素含有雰囲気中
で焼成し緻密化するガラスセラミック基板の製法におい
て、ガス透過係数が７ｍｌ／ｍｉｎ・ｃｍ・ｃｍＨｇ以
上の多孔質板により、前記ガラスセラミック成形体に機
械的圧力を均一に付与しつつ、熱処理および焼成を行う
ガラスセラミック基板の製造方法である。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】本発明の製法によれば、まず、上記のよう
なガラスまたはガラスセラミックを形成する原料粉末を
所定の割合で十分に混合した後、その混合物に有機バイ
ンダーを添加する。有機バインダーは、シートを形成す
る際にクラックや厚みバラツキが生じないようなシート
成形性に優れたものであることが要求される。望ましい
有機バインダーとしてはイソブチルメタクリレート、ｎ
−ブチルメタクリレートなどの重合体又は共重合体など
のアクリル系樹脂やポリ−α−メチルスチレンなどのス
チレン系樹脂などが用いられる。これらは重量平均分子
量が１０００００〜４０００００、ガラス転移点が−３
０〜５０℃の樹脂が用いられる。有機バインダーは、固
形分で前記混合物に８〜２０重量％の割合で添加され、
フタル酸エステルなどの可塑性とトルエン、キシレン、
酢酸エチルなどを溶媒としてボールミルなどで十分に混
合し、スラリーを調製する。次に、このスラリーを用い
て公知の方法でシート状成形体に成形する。具体的な成
形方法としてはドクターブレード法、カレンダーロール
法などが採用される。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】

【実施例】実施例１硼珪酸ガラス５０重量％にアルミナ、石英、コージェラ
イトの合計量５０重量％からなるガラスセラミック組成
物に対して、有機バインダーとしてメタクリレート樹脂
を固形分で１８重量％添加し、可塑剤アジピン酸ジオク
チルを５重量％、トルエンを溶媒としてボールミルによ
り４０時間混合し、スラリーを調製した。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】実施例２硼珪酸ガラス５０重量％に石英、石英ガラス、アルミナ
の合計５０重量％からなるガラスセラミック組成物に対
して、有機バインダーとしてメタクリレート樹脂を固形
分で１８重量％添加し、可塑剤アジピン酸ジオクチルを
５重量％、トルエンを溶媒としてボールミルにより４０
時間混合し、スラリーを調製した。以下、実施例１と同
様な処理を行い、積層構造体の熱処理前後および焼成前
後の面方向の寸法を測定し、寸法変化率をそれぞれ算出
したところ、熱処理後で厚み方向（ｚ方向）に対して２
７％の収縮が見られたが、ｘ方向およびｙ方向はいずれ
も±０．１％以下であり、焼成後で、ｚ方向に対して４
８％、ｘ方向で±０．０５％、ｙ方向で±０．０５％
と、ｘ−ｙ方向に対して高い寸法精度があった。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３６】

【表１】

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３７

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３８】さらに表１には記載しなかったが、本発明
者等は熱処理条件、焼成条件、圧力条件、ガス透過係数
を変化させる実験を行い、ｘ−ｙ方向の寸法変化率、基
板の相対密度、基板の残留炭素量を測定した。この結
果、ガス透過係数が２３である焼成用治具により、加圧
力５ｋｇ／ｃｍ²で成形体を加圧しながら、２５０℃１
０時間の熱処理および１０００℃１時間の焼成を行った
ところ、ｘ−ｙ方向の寸法変化率が±０．１％以下、相
対密度が８５％、残留炭素量が０．０５重量％であり、
熱処理温度が低かったため残留炭素量が多かった。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３９】また、ガス透過係数が２３である焼成用治
具により、加圧力５０ｋｇ／ｃｍ²で成形体を加圧しな
がら、７５０℃１０時間の熱処理および８５０℃２時間
の焼成を行ったところ、ｘ−ｙ方向の寸法変化率が±
０．１％以下、相対密度が９０％、残留炭素量が０．０
１重量％であり、基板の相対密度が小さかった。

【手続補正１２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４０】ガス透過係数が２３である焼成用治具によ
り、加圧力１０ｋｇ／ｃｍ²で成形体を加圧しながら、
９５０℃５時間の熱処理および１０００℃１時間の焼成
を行ったところ、ｘ−ｙ方向の寸法変化率が±０．１％
以下、相対密度が９５％、残留炭素量が０．０２５重量
％であり、残留炭素量が多かった。

【手続補正１３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４１】ガス透過係数が５０である焼成用治具によ
り、加圧力０．１ｋｇ／ｃｍ²で成形体を加圧しなが
ら、８００℃１０時間の熱処理および１０００℃１時間
の焼成を行ったところ、ｘ−ｙ方向の寸法変化率が−
３．０％、相対密度が９８％、残留炭素量が０．００８
重量％であり、加圧力が小さかったため寸法変化率が大
きくなった。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラスセラミック成形体に機械的圧力を均
一に付与するガラスセラミック基板の焼成用治具であっ
て、ガス透過係数が７ｍｌ／ｍｉｎ・ｃｍ・ｃｍＨｇ以
上の多孔質板からなるガラスセラミック基板の焼成用治
具。
【請求項２】ガラスセラミックからなる組成物に有機バ
インダーを添加してなる混合物をシート状に成形し、或
いは、該シート状成形体と導体パターンとを交互に積層
してガラスセラミック成形体を形成し、これを窒素含有
雰囲気中で熱処理して前記有機バインダーを分解除去し
た後、引き続き窒素含有雰囲気中で焼成し緻密化するガ
ラスセラミック基板の製法において、ガス透過係数が７
ｍｌ／ｍｉｎ・ｃｍ・ｃｍＨｇ以上の多孔質板により、
前記ガラスセラミック成形体に機械的圧力を均一に付与
しつつ、熱処理および焼成を行うことを特徴とするガラ
スセラミック基板の製造方法。