JPH07109941B2 - セラミック多層基板の製造方法 - Google Patents
セラミック多層基板の製造方法Info
- Publication number
- JPH07109941B2 JPH07109941B2 JP2202112A JP20211290A JPH07109941B2 JP H07109941 B2 JPH07109941 B2 JP H07109941B2 JP 2202112 A JP2202112 A JP 2202112A JP 20211290 A JP20211290 A JP 20211290A JP H07109941 B2 JPH07109941 B2 JP H07109941B2
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- Japan
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- firing
- substrate
- conductor
- ceramic
- multilayer substrate
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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。
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。
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ビ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
グリー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、箱型電気炉によりバインダアウト、焼
成を行なう。その後、最上層の厚膜形成を行ない、部品
をはんだ付けすることにより、多層回路基板を製造する
ことができる。
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ビ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
グリー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、箱型電気炉によりバインダアウト、焼
成を行なう。その後、最上層の厚膜形成を行ない、部品
をはんだ付けすることにより、多層回路基板を製造する
ことができる。
発明が解決しようとする課題 グリーンシートと導体層からなる積層体を焼成する際、
まず、金属である導体がそのガラス転移点に達した時点
より収縮を開始する。続いてグリーンシートの非晶質ガ
ラスがそのガラス転移点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、導体が結
晶化ピーク点を抑えると、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が更に高いた
め、引き続き収縮し、結晶化ピーク点を迎えると、その
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。
まず、金属である導体がそのガラス転移点に達した時点
より収縮を開始する。続いてグリーンシートの非晶質ガ
ラスがそのガラス転移点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、導体が結
晶化ピーク点を抑えると、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が更に高いた
め、引き続き収縮し、結晶化ピーク点を迎えると、その
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。
本発明者は試験、研究の結果、上記収縮過程において、
昇温スピードを速くすることにより、変形促進量を小さ
くすることができることを見出した。
昇温スピードを速くすることにより、変形促進量を小さ
くすることができることを見出した。
しかしながら、上記従来の製造方法では、箱型電気炉で
積層体を焼成しているため、昇温スピードを速くするこ
とができない。その結果、導体と、セラミックの非晶質
ガラスとの焼成収縮の時間差による応力が長い時間作用
していまうため、焼成基板変形が大きくなり、後工程の
上部厚膜形成、部品はんだ付け時の歩留を低下させると
いう問題があった。
積層体を焼成しているため、昇温スピードを速くするこ
とができない。その結果、導体と、セラミックの非晶質
ガラスとの焼成収縮の時間差による応力が長い時間作用
していまうため、焼成基板変形が大きくなり、後工程の
上部厚膜形成、部品はんだ付け時の歩留を低下させると
いう問題があった。
本発明は、このような従来の問題を解決するものであ
り、焼成時に高速度で昇温することができ、しかも、基
板の結晶化を長時間行なうことができるようにし、した
がって、焼成基板の変形を抑制することができて上部膜
厚形成時の加工性を向上させることができ、また、基板
の結晶化を向上させることができて基板抗折強度の向上
を図ることができると共に、部品はんだ付けの際の濡れ
性を向上させることができ、これにより、特性の向上と
歩留の向上を図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。
り、焼成時に高速度で昇温することができ、しかも、基
板の結晶化を長時間行なうことができるようにし、した
がって、焼成基板の変形を抑制することができて上部膜
厚形成時の加工性を向上させることができ、また、基板
の結晶化を向上させることができて基板抗折強度の向上
を図ることができると共に、部品はんだ付けの際の濡れ
性を向上させることができ、これにより、特性の向上と
歩留の向上を図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、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、ま
ず、搬送式近赤外線炉により焼成し、その後、箱型電気
炉により焼成するようにしたものである。
体層と導体層を交互に積層した積層体を焼成する際、ま
ず、搬送式近赤外線炉により焼成し、その後、箱型電気
炉により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、まず、搬送式近赤外線炉
により短時間で高速度に昇温してセラミック絶縁体層と
導体層の積層体を焼成することにより、導体層とセラミ
ック絶縁体層の焼成収縮の時間差による応力の作用時間
を短縮し、焼成変形を小さく抑制することができる。続
いて箱型電気炉により長時間高温に保持して積層体を焼
成することにより、セラミック絶縁体層の結晶化を促進
させることができる。
により短時間で高速度に昇温してセラミック絶縁体層と
導体層の積層体を焼成することにより、導体層とセラミ
ック絶縁体層の焼成収縮の時間差による応力の作用時間
を短縮し、焼成変形を小さく抑制することができる。続
いて箱型電気炉により長時間高温に保持して積層体を焼
成することにより、セラミック絶縁体層の結晶化を促進
させることができる。
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。
する。
第１図は本発明の一実施例におけるセラミック多層基板
の製造方法に用いる焼成方法の説明図、第２図は比較実
施例の焼成方法の説明図、第３図（ａ）および（ｂ）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４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。
の製造方法に用いる焼成方法の説明図、第２図は比較実
施例の焼成方法の説明図、第３図（ａ）および（ｂ）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４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A1203と、ガラス転移点
が500℃、結晶ピーク点が900℃であるSiO2−B203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、可塑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、ドクタープレード法
により厚み150μｍのグリーンシートを作成した。次
に、第３図（ａ）、（ｂ）に示すように、グリーンシー
ト１上に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/cm2で加圧し、積層体
３を形成した。次に、この積層体３を箱型電気炉により
トップ温度400℃でバインダアウトした後、第１表に示
すように、搬送式近赤外線炉により、昇温スピードが60
℃／分、トップ温度900℃の保持時間が５分となる条件
で積層体３を加熱して焼成し、その後、再び箱型電気炉
により、昇温スピードが15℃／分、トップ温度900℃の
保持時間が60分となる条件で積層体３を加熱して焼成
し、第４図（ａ）、（ｂ）に示すようにセラミック多層
基板を製造した。
が500℃、結晶ピーク点が900℃であるSiO2−B203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、可塑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、ドクタープレード法
により厚み150μｍのグリーンシートを作成した。次
に、第３図（ａ）、（ｂ）に示すように、グリーンシー
ト１上に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/cm2で加圧し、積層体
３を形成した。次に、この積層体３を箱型電気炉により
トップ温度400℃でバインダアウトした後、第１表に示
すように、搬送式近赤外線炉により、昇温スピードが60
℃／分、トップ温度900℃の保持時間が５分となる条件
で積層体３を加熱して焼成し、その後、再び箱型電気炉
により、昇温スピードが15℃／分、トップ温度900℃の
保持時間が60分となる条件で積層体３を加熱して焼成
し、第４図（ａ）、（ｂ）に示すようにセラミック多層
基板を製造した。
比較実施例として上記のようにバインダアウトした積層
体３を第２図に示すように、引き続き箱型電気炉によ
り、昇温スピードが15℃／分、トップ温度900℃の保持
時間が65分となる条件で加熱して焼成し、第４図
（ａ）、（ｂ）に示すようにセラミック多層基板４を製
造した。
体３を第２図に示すように、引き続き箱型電気炉によ
り、昇温スピードが15℃／分、トップ温度900℃の保持
時間が65分となる条件で加熱して焼成し、第４図
（ａ）、（ｂ）に示すようにセラミック多層基板４を製
造した。
このようにして製造した本発明実施例と比較実施例の多
層基板４における焼成基板最大変形量（第４図（ｂ）に
おけるＸ参照）、上部厚膜形成歩留、焼成基板抗折強
度、上部導体はんだ広がり率を下記の第１表に示す。
層基板４における焼成基板最大変形量（第４図（ｂ）に
おけるＸ参照）、上部厚膜形成歩留、焼成基板抗折強
度、上部導体はんだ広がり率を下記の第１表に示す。
第１表より明らかなように、本発明実施例、比較実施例
共に焼成基板抗折強度、上部はんだ広がり率については
同じ値を示し、良好である。これはセラミックの結晶化
が十分に行なわれていることを示す。この結晶化をつか
さどるのはセラミック中の非晶質ガラスの結晶化ピーク
点付近での高温保持時間であるが、両者共60〜65分間と
っており、満足な結晶化を得ている。一方、焼成基板最
大変形量については、上記のようにセラミックが焼結を
完了する前、すなわち基板収縮を起こす段階である焼成
プロファイルにおける最初の昇温の際、導体とセラミッ
クとの間に収縮度合の時間差による応力が働くが、比較
実施例では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
厚膜形成歩留の低下を招いている。これに対し、本発明
実施例では上記のように最初の昇温を搬送式近赤外線炉
で行なうことにより、昇温スピードを速くし、応力作用
時間を短縮して、変形を小さく抑制し、上部厚膜形成歩
留を向上させている。
共に焼成基板抗折強度、上部はんだ広がり率については
同じ値を示し、良好である。これはセラミックの結晶化
が十分に行なわれていることを示す。この結晶化をつか
さどるのはセラミック中の非晶質ガラスの結晶化ピーク
点付近での高温保持時間であるが、両者共60〜65分間と
っており、満足な結晶化を得ている。一方、焼成基板最
大変形量については、上記のようにセラミックが焼結を
完了する前、すなわち基板収縮を起こす段階である焼成
プロファイルにおける最初の昇温の際、導体とセラミッ
クとの間に収縮度合の時間差による応力が働くが、比較
実施例では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
厚膜形成歩留の低下を招いている。これに対し、本発明
実施例では上記のように最初の昇温を搬送式近赤外線炉
で行なうことにより、昇温スピードを速くし、応力作用
時間を短縮して、変形を小さく抑制し、上部厚膜形成歩
留を向上させている。
発明の効果 以上述べたように本発明によれば、まず、搬送式近赤外
線炉により短時間で高速度に昇温してセラミック絶縁体
層と導体層の積層体を焼成することにより、導体層とセ
ラミック絶縁体層の焼成収縮の時間差による応力の作用
時間を短縮し、焼成変形を小さく抑制することができ
る。続いて箱型電気炉により長時間高温に保持して積層
体を焼成することにより、セラミック絶縁体層の結晶化
を促進させることができる。このように基板の変形を小
さくすることができるので、上部厚膜形成時の加工性を
向上させることができ、また、基板の結晶化を高くする
ことができるので、基板強度を向上させることができる
と共に、フリーガラスの含有量が低くなっているので、
上部導体を形成した際、上部導体への基板からのガラス
の移行が少なくなり、部品はんだ付けの際の濡れ性を向
上させることができる。したがって、特性の向上と歩留
の向上を図ることができる。
線炉により短時間で高速度に昇温してセラミック絶縁体
層と導体層の積層体を焼成することにより、導体層とセ
ラミック絶縁体層の焼成収縮の時間差による応力の作用
時間を短縮し、焼成変形を小さく抑制することができ
る。続いて箱型電気炉により長時間高温に保持して積層
体を焼成することにより、セラミック絶縁体層の結晶化
を促進させることができる。このように基板の変形を小
さくすることができるので、上部厚膜形成時の加工性を
向上させることができ、また、基板の結晶化を高くする
ことができるので、基板強度を向上させることができる
と共に、フリーガラスの含有量が低くなっているので、
上部導体を形成した際、上部導体への基板からのガラス
の移行が少なくなり、部品はんだ付けの際の濡れ性を向
上させることができる。したがって、特性の向上と歩留
の向上を図ることができる。
第１図は本発明の一実施例におけるセラミック多層基板
の製造方法に用いる焼成方法の説明図、第２図は比較実
施例の焼成方法の説明図、第３図（ａ）および（ｂ）は
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４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。 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。
の製造方法に用いる焼成方法の説明図、第２図は比較実
施例の焼成方法の説明図、第３図（ａ）および（ｂ）は
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４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。 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。
Claims (1)
- 【請求項１】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、まず、搬送式近赤外線炉によ
り焼成し、その後、箱型電気炉により焼成することを特
徴とするセラミック多層基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2202112A JPH07109941B2 (ja) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | セラミック多層基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2202112A JPH07109941B2 (ja) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | セラミック多層基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0485992A JPH0485992A (ja) | 1992-03-18 |
| JPH07109941B2 true JPH07109941B2 (ja) | 1995-11-22 |
Family
ID=16452163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2202112A Expired - Lifetime JPH07109941B2 (ja) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | セラミック多層基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07109941B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06268407A (ja) * | 1993-03-12 | 1994-09-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 積層型フィルタの製造方法 |
-
1990
- 1990-07-30 JP JP2202112A patent/JPH07109941B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0485992A (ja) | 1992-03-18 |
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