JPH07202422A

JPH07202422A - セラミック基板とその製造方法

Info

Publication number: JPH07202422A
Application number: JP6010249A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Nakamura; 嘉文中村; Yoshihiro Bessho; 芳宏別所; Sei Yuhaku; 祐伯　　聖; Yasuhiko Hakotani; 靖彦箱谷; Minehiro Itagaki; 峰広板垣; Kazuhiro Miura; 和裕三浦
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-02-02
Filing date: 1994-02-01
Publication date: 1995-08-04
Anticipated expiration: 2018-03-17
Also published as: JP3387189B2

Abstract

(57)【要約】【目的】半田ブリッジが発生しにくく、かつ高信頼性
を有するセラミック基板及びその製造方法を提供する。【構成】本発明のセラミック基板の製造方法は、複数
の突起電極を有するセラミック基板を製造する方法であ
って、上面及び下面を有するグリーンシート積層体の少
なくとも一方の面上に、複数の孔を有する突起電極形成
層を設ける工程と、突起電極形成層の複数の孔に突起電
極形成用ペーストを満たす工程と、グリーンシート積層
体を焼成する焼成工程と、突起電極形成層を除去するす
ることによって、焼成された突起電極形成用ペーストか
ら複数の突起電極を形成する工程とを包含する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体素子、ＬＳＩ、チ
ップ部品などを搭載するセラミック基板及びその製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のセラミックチップキャリアの基板
は、その基板の四方の側面にそれぞれ複数個の外部接続
用パッドを有している。これらの外部接続用パッドは基
板側面から基板裏面にかけて形成されている。また、近
年ではセラミック基板の裏面に格子状に配置された外部
接続用バンプを有する基板も出現してきている。これら
のセラミックチップキャリアは、プリント基板に高密度
に実装されることができる。

【０００３】セラミックチップキャリアのプリント基板
（マザー基板）への実装は、以下の方法で行われてい
る。プリント基板に設けられた所望の端子にペースト状
の半田を印刷する。ペースト状の半田が印刷された端子
の上に、セラミックチップキャリアの裏面に設けられた
外部接続用端子を接触するように、セラミックチップキ
ャリアを配置する。その後、半田をリフローすることに
よって、セラミックチップキャリアの裏面に設けられた
外部接続用端子は、プリント基板に設けられた所望の端
子に半田付けされる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のセラミックチッ
プキャリアの外部接続用バンプは、セラミック基板が製
造された後、形成されていた。そのために、セラミック
チップキャリアの製造コストが高いという問題点があっ
た。また、複数の外部接続用バンプを個々に形成する方
法においては、外部接続用バンプの高さ、大きさ及び形
状がそれぞれ異なるという問題点があった。外部接続用
バンプの高さが異なると、バンプの高さが低いバンプと
プリント基板との接続に不良が発生し易かった。

【０００５】また、従来、充分な高さを有する外部接続
用バンプを形成する方法がなかった。その結果、セラミ
ックチップキャリアの基板とプリント基板とが非常に近
接するので、半田リフロー工程において、半田のブリッ
ジングが発生し、電極間の短絡が起こるという問題があ
った。さらに、セラミックチップキャリアの基板の熱膨
張係数とセラミックチップキャリアが実装されるプリン
ト基板の熱膨張係数とが異なると、熱応力によって、接
続部が破断されるという問題があった。

【０００６】上記の半田ブリッジの問題に対しては、特
開昭第61-188942号公報は、電気的絶縁材料製の堰止め
手段を半田接続部周囲に設けることで半田ブリッジを防
ぐという方法を開示している。しかし、この方法は、構
造が複雑となり、製造コストが高くなるという問題を有
している。

【０００７】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、半田ブリッジが発生
しにくく、かつ高信頼性を有するセラミック基板及びそ
の製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のセラミック基板
の製造方法は、複数の突起電極を有するセラミック基板
を製造する方法であって、上面及び下面を有するグリー
ンシート積層体の少なくとも一方の面上に、複数の孔を
有する突起電極形成層を設ける工程と、該突起電極形成
層の該複数の孔に突起電極形成用ペーストを満たす工程
と、該グリーンシート積層体を焼成する焼成工程と、該
突起電極形成層を除去するすることによって、焼成され
た該突起電極形成用ペーストから該複数の突起電極を形
成する工程とを包含し、それによって、上記目的が達成
される。

【０００９】ある実施例では、前記突起電極形成層を設
ける工程が、少なくとも１枚の突起電極形成層用グリー
ンシートに前記複数の孔を形成する工程と、該少なくと
も１枚の突起電極形成層用グリーンシートを前記グリー
ンシート積層体の前記少なくとも一方の面上に設ける工
程とを包含する。

【００１０】また、ある実施例では、前記焼成工程の前
に、前記グリーンシート積層体及び前記突起電極形成用
ペーストに含まれる有機物を除去するために、該グリー
ンシート積層体及び該突起電極形成用ペーストを熱処理
する工程と、該突起電極形成用ペーストを還元する工程
とを更に包含する。

【００１１】また、ある実施例では、前記突起電極形成
層用グリーンシートが、前記焼成工程の焼成温度では焼
結しない無機成分を主成分とする。

【００１２】また、ある実施例では、前記突起電極形成
層用グリーンシートが、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＺｒＯ₂、
ＴｉＯ₂、ＢｅＯ、及びＢＮからなる群の内少なくとも
一つの成分を含む。

【００１３】また、ある実施例では、前記突起電極形成
層を設ける工程が、前記グリーンシート積層体の前記少
なくとも一方の面上に、突起電極形成層用ペーストを用
いて前記複数の孔を有する該突起電極形成層を印刷する
工程を包含する。

【００１４】また、ある実施例では、前記焼成工程の前
に、前記グリーンシート積層体、前記突起電極形成用ペ
ースト及び前記突起電極形成層用ペーストに含まれる有
機物を除去するために、該グリーンシート積層体、該突
起電極形成用ペースト及び該突起電極形成層用ペースト
を熱処理する工程と、該突起電極形成用ペーストを還元
する工程とを更に包含する。

【００１５】また、ある実施例では、前記突起電極形成
層を設ける工程の前に、前記グリーンシート積層体の少
なくとも一方の面上に、基板形成用ペーストを印刷する
ことによって、基板形成用ペースト層を形成する工程を
更に包含する。

【００１６】また、ある実施例では、前記突起電極形成
層用ペーストが、前記積層体焼成工程の焼成温度では焼
結しない無機成分を主成分とする。

【００１７】また、ある実施例では、前記突起電極形成
層用ぺーストが、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＺｒＯ₂、Ｔｉ
Ｏ₂、ＢｅＯ、及びＢＮからなる群の内少なくとも一つ
の成分を含む。

【００１８】また、ある実施例では、前記突起電極形成
用ペーストが、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、及びＣｕからなる群
の内少なくとも一つの成分を含む導電体ペーストであ
る。

【００１９】また、ある実施例では、前記突起電極形成
用ペーストが、ＣｕＯを主成分とする金属酸化物ペース
トである。

【００２０】また、ある実施例では、前記複数の突起電
極が柱状である。また、ある実施例では、複数の突起電
極を有するセラミック基板を製造する方法であって、上
面及び下面を有するセラミック基板の少なくとも一方の
面上に、複数の孔を有する突起電極形成層を設ける工程
と、該突起電極形成層の該複数の孔に突起電極形成用ペ
ーストを満たす工程と、該セラミック基板を焼成する焼
成工程と、該突起電極形成層を除去するすることによっ
て、焼成された該突起電極形成用ペーストから該複数の
突起電極を形成する工程とを包含する。

【００２１】また、ある実施例では、前記突起電極形成
層を設ける工程が、少なくとも１枚の突起電極形成層用
グリーンシートに前記複数の孔を形成する工程と、該少
なくとも１枚の突起電極形成層用グリーンシートを前記
セラミック基板の前記少なくとも一方の面上に設ける工
程とを包含する。

【００２２】また、ある実施例では、前記焼成工程の前
に、前記突起電極形成層用グリーンシート及び前記突起
電極形成用ペーストに含まれる有機物を除去するため
に、該突起電極形成層用グリーンシート及び該突起電極
形成用ペーストを熱処理する工程と、該突起電極形成用
ペーストを還元する工程とを更に包含する。

【００２３】また、ある実施例では、前記突起電極形成
層用グリーンシートが、前記焼成工程の焼成温度では焼
結しない無機成分を主成分とする。

【００２４】また、ある実施例では、前記突起電極形成
層用グリーンシートが、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＺｒＯ₂、
ＴｉＯ₂、ＢｅＯ、及びＢＮからなる群の内少なくとも
一つの成分を含む。

【００２５】また、ある実施例では、前記突起電極形成
層を設ける工程が、前記セラミック基板の前記少なくと
も一方の面上に、突起電極形成層用ペーストを用いて前
記複数の孔を有する該突起電極形成層を印刷する工程を
包含する。

【００２６】また、ある実施例では、前記焼成工程の前
に、前記突起電極形成用ペースト及び前記突起電極形成
層用ペーストに含まれる有機物を除去するために、該突
起電極形成用ペースト及び該突起電極形成層用ペースト
を熱処理する工程と、該突起電極形成用ペーストを還元
する工程とを更に包含する。

【００２７】また、ある実施例では、前記突起電極形成
層を設ける工程の前に、前記セラミック基板の少なくと
も一方の面上に、基板形成用ペーストを印刷することに
よって、基板形成用ペースト層を形成する工程を、更に
包含する。

【００２８】また、ある実施例では、前記突起電極形成
層用ペーストが、前記積層体焼成工程の焼成温度では焼
結しない無機成分を主成分とする。

【００２９】また、ある実施例では、前記突起電極形成
層用ぺーストが、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＺｒＯ₂、Ｔｉ
Ｏ₂、ＢｅＯ、及びＢＮからなる群の内少なくとも一つ
の成分を含む。

【００３０】また、ある実施例では、前記突起電極形成
用ペーストが、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、及びＣｕからなる群
の内少なくとも一つの成分を含む導電体ペーストであ
る。

【００３１】また、ある実施例では、前記突起電極形成
用ペーストが、ＣｕＯを主成分とする金属酸化物ペース
トである。

【００３２】また、ある実施例では、前記複数の突起電
極が柱状である。本発明のセラミック基板は、焼結され
た突起電極形成用ペーストから形成された複数の突起電
極を有し、そのことによって、上記目的が達成される。

【００３３】ある実施例では、前記複数の突起電極が柱
状である。

【００３４】

【作用】本発明のセラミック基板に設けられた複数の突
起電極は、突起電極形成層に設けられた複数の孔に、突
起電極形成用ペーストを満たし、突起電極形成用ペース
トを焼成することによって得られる。突起電極形成層の
厚みを制御することによって、突起電極の高さを制御す
ることが可能となる。また、均一な高さを有する複数の
突起電極を得ることが可能となる。更に、突起電極形成
層の孔の大きさ、形状、及び配置を変えることによっ
て、突起電極の大きさや形状、及び配置を制御すること
ができる。また、基板形成用グリーンシート上に、突起
電極形成層を形成し、突起電極形成用ペーストを満たす
ことによって、基板形成用グリーンシートと突起電形成
用ペーストとを同時に焼成することが可能となり、セラ
ミック基板の製造工程において容易に突起電極を形成す
ることができる。更に、突起電極形成層を基板形成用グ
リーンシートと突起電形成用ペーストとを焼成する温度
では焼結しない材料を用いることにより、突起電極形成
層を容易に除去することが可能となり、容易に突起電極
を形成できる。

【００３５】本発明のセラミック基板の複数の突起電極
の高さは均一なので、プリント基板との接続不良を防止
することができる。また、本発明のセラミック基板は、
従来の突起電極よりも高さの高い突起電極を有し、半田
リフロー工程における半田ブリッジの発生を防止でき
る。更に、従来の突起電極よりも高さの高い突起電極
は、セラミック基板とプリント基板との間に発生する熱
応力を緩和するので、接合部の破壊を抑制することがで
きる。

【００３６】

【実施例】以下に、本発明を実施例について説明する。

【００３７】（実施例１）図１に本実施例で得られる外
部接続用突起電極を有するセラミック基板をセラミック
基板の下からみた斜視図を示す。本発明のセラミック基
板は、基板２の表面に、充分な高さを有し、高さ、形
状、大きさが均一な柱状の外部接続用の突起電極１を有
している。

【００３８】まず本発明のセラミック基板の製造方法を
説明する。以下、実施例においては、低温焼結用基板を
例に、本発明を説明するが、本発明はこれに限定される
ものではない。

【００３９】基板材料のガラス・セラミックにはホウ珪
酸鉛ガラス粉末にセラミック材料としてのアルミナ粉末
を重量比で５０対５０とした組成物（日本電気硝子社
製、ＭＬＳ−１９）を用いた。このガラス・セラミック
粉末を無機成分とし、有機バインダとしてポリビニルブ
チラール、可塑剤としてヂ−ｎ−ブチルフタレート、溶
剤としてトルエンとイソプロピルアルコールの混合液
（３０対７０重量比）を混合しスラリーとした。

【００４０】このスラリーをドクターブレード法で有機
フィルム上にシート成形した。有機フィルムとしては、
ＰＥＴフィルムなどの高分子フィルムを広く用いること
ができる。スラリーを塗布した有機フィルムを乾燥し、
所望の大きさに打ち抜いて、基板形成用グリーンシート
を得た。さらに、必要に応じて、基板形成用グリーンシ
ートにビアホールを形成した。これらの、造膜、乾燥及
びビアホール加工には、これらの工程を連続的に行う公
知の装置を使用した。

【００４１】図２を参照しながら、以下の工程を説明す
る。図２は、本発明のセラミック基板の製造方法の工程
を示す図である。基板形成用グリーンシートに導電体ペ
ーストであるＡｇペーストを用いて配線パターンの形成
およびビアホール埋め印刷をスクリーン印刷法によって
行った。配線形成用のＡｇペーストの無機成分には、Ａ
ｇ粉末（平均粒径１μｍ）に接着強度を得るためのガラ
スフリット（日本電気硝子社製、ＧＡ−９ガラス粉末、
平均粒径２．５μｍ）を５ｗｔ％加えたものを用いた。
上記無機成分に、有機バインダであるＰＶＢとターピネ
オールに溶かしたビヒクルとを加えて、３段ロールによ
り適度な粘度になるように混合し、配線形成用Ａｇペー
ストを得た。なおビアホール埋め用Ａｇペーストには、
配線形成用Ａｇペーストに更に無機成分として上記のガ
ラス・セラミック粉末を１５重量％加えたものを使用し
た。

【００４２】次に突起電極形成層用グリーンシートの製
造方法を説明する。突起電極形成層用の焼結の起こらな
いグリーンシートには無機成分としてアルミナ粉末（住
友化学工業株式会社製、ＡＬＭ−４１、平均粒径１．９
μｍ）を用いた。上記無機成分に、有機バインダである
エチルセルロースとターピネオールに溶かしたビヒクル
とを加えて、スラリーを得た。得られたスラリーを用い
てドクターブレード法で有機フィルム上にシートを形成
した。得られたシートに突起電極形成用の孔を開け、突
起電極形成層用グリーンシートを得た。基板形成用グリ
ーンシートと同様に、突起電極形成層用グリーンシート
に形成した孔を上記のビアホール埋め用Ａｇペーストで
埋めた。すなわち、突起電極形成用ペーストとして、ビ
アホール埋め用Ａｇペーストを用いた。

【００４３】基板形成用のグリーンシート及び突起電極
形成層用グリーンシートとを突起電極形成層用グリーン
シートを最外層となるように、所定の枚数積み重ね、こ
の状態で熱圧着してグリーンシート積層体を形成した。
熱圧着条件は温度が８０℃、圧力は２００Ｋｇ／ｃｍ²
であった。基板形成用グリーンシート及び突起電極形成
層用グリーンシートの厚みは約２００μｍであった。図
３は得られた積層体の断面構造を示す。積層体は、配線
パターン５を有する基板形成用グリーンシート層３及び
突起電極６を有する突起電極形成層用グリーンシート層
４からなる。

【００４４】次に得られた積層体をアルミナ９６％基板
上に乗せ焼成する。焼成はベルト炉を用いて、空気中、
９００℃、１時間行なった。なお、９００℃での保持時
間は約１２分であった。

【００４５】積層体の突起電極形成層用グリーンシート
のアルミナは、９００℃では焼結しない。その結果、焼
成後の積層体を酢酸ブチル溶剤中で超音波洗浄すること
によって、未焼結のアルミナ層がきれいに取り除かれ、
焼結された突起電極形成用ペーストから突起電極を形成
することができた。図４に突起電極形成層用グリーンシ
ートであるアルミナ層を除去して得られたセラミック基
板の断面図を示す。本実施例のセラミック基板は、配線
パターン５を有する基板７の表面に外部接続用の突起電
極６を有する。

【００４６】上記の例では、セラミック基板の一方の面
に、突起電極を形成したが、セラミック基板の両面に突
起電極を形成することもできる。図５は、突起電極形成
層用グリーンシート４を基板形成用グリーンシート７の
両側に有する積層体の断面を示す。図５に示した積層体
を焼成し、突起電極形成層用グリーンシートのアルミナ
層を除去することにより、両面に突起電極を有するセラ
ミック基板が得られる。

【００４７】また、突起電極をセラミック基板の片側の
面に形成する場合において、図６に示すように、アルミ
ナのみからなるグリーンシート４ａと突起電極形成層用
グリーンシート４で基板形成用グリーンシート３を挟む
構造を有する積層体を用いると、焼結工程における基板
の反りなどの変形を防止することができる。図６は、本
実施例で得られるセラミック基板の製造に用いられる積
層体の断面を示す。この積層体は、突起電極形成層用グ
リーンシート４とアルミナのみからなるグリーンシート
４ａの間に、基板形成用グリーンシート３を有する。

【００４８】（実施例２）本実施例では、実施例１の突
起電極形成層用グリーンシートに代って、突起電極形成
層用ペーストを用いて、突起電極形成層を形成した。ま
ず、実施例１と同様に、基板形成用グリーンシートを作
製した。基板形成用グリーンシートに配線パターンの印
刷、ビアホール加工を行なったものを所定の枚数積み重
ね、熱圧着してグリーンシート積層体を形成した。熱圧
着条件は、温度が８０℃、圧力は２００Ｋｇ／ｃｍ²で
あった。基板形成用グリーンシートの厚さは約２００μ
ｍであった。

【００４９】次に突起電極形成層用ペーストを調製し
た。突起電極形成層用ペーストの材料の無機成分として
アルミナ粉末（住友化学工業株式会社製、ＡＬＭ−４
１、平均粒径１．９μｍ）を用いた。有機バインダであ
るエチルセルロースとターピネオールに溶かしたビヒク
ルとを上記アルミナ粉末加えて、３段ロールにより適度
な粘度（３０Ｐａ．ｓ）になるように混合し、突起電極
形成層用ペーストを得た。上記基板用グリーンシートの
積層体の一方の面に突起電極形成層用ペーストを用い
て、複数の孔を有する突起物形成層を印刷し、他方の面
に突起電極形成層用ペーストでべた状のパターンを印刷
した。突起電極形成層用ペースト印刷には、メッシュ数
２００メッシュ、乳剤厚３０μｍのスクリーン版を使用
し、２回重ねて印刷した。得られた突起電極形成層用ペ
ースト層の厚みは約１００μｍであった。

【００５０】突起電極形成層用ペーストを印刷した積層
体を５０℃で１０分間乾燥した。次に、突起電極形成層
用ペーストによって形成された孔を導電体ペーストで埋
め、５０℃で１０分間乾燥した。図７に本実施例で得ら
れた積層体の断面図を示す。この積層体は、突起電極形
成層用ペースト層８、配線パターン９、突起電極１０、
基板形成用グリーンシート層１１を有する。この積層体
の表面全体がアルミナペーストで覆われるように、積層
体の表面がアルミナペーストで覆われていない部分を切
断除去した。このことによって、積層体の構造が対称に
なり、焼成工程における変形を抑制することができる。

【００５１】次に、得られた積層体をベルト炉を用い
て、空気中、９００℃で１時間焼成し、焼結体を得た。
なお、９００℃における保持時間は約１２分であった。

【００５２】積層体の表面の突起電極形成層用ペースト
の主成分であるアルミナは、９００℃では焼結しない。
従って、焼成した積層体を酢酸ブチル溶剤中で超音波洗
浄することによって、突起電極形成層用ペースト層が完
全に取り除かれ、導電体ペーストの焼結体からなる突起
電極を形成することができた。

【００５３】（実施例３）本実施例においては、金属酸
化物ペーストであるＣｕＯペーストを用いて、グリーン
シートに配線パターンの形成およびビアホール埋め印刷
を行った。基板形成用グリーンシート及び突起電極形成
層用グリーンシートは、実施例１と同様に作製した。配
線形成用ＣｕＯペーストの無機成分には、ＣｕＯ粉末
（平均粒径３μｍ）と接着強度を高めるためのガラスフ
リット（日本電気硝子社製、ＬＳ−０８０３ガラス粉
末、平均粒径２．５μｍ）をＣｕＯ粉末に対して３ｗｔ
％加えたものを用いた。上記無機成分に、有機バインダ
であるエチルセルロースとターピネオールに溶かしたビ
ヒクルとを加えて、３段ロールにより適度な粘度になる
ように混合し、配線形成用ＣｕＯペーストを得た。なお
ビアホール埋め用ＣｕＯペーストは、配線形成用ＣｕＯ
ペーストに更に、実施例１で用いたガラス・セラミック
粉末を１５重量％加えることによって調製した。突起電
極形成層用グリーンシートに孔を開け、その穴をビアホ
ール埋め用ＣｕＯペーストでスクリーン印刷法を用いて
埋めた。すなわち、ビアホール埋め用ＣｕＯペーストを
突起電極形成用ペーストとして用いた。

【００５４】基板形成用グリーンシート及び突起電極形
成層用グリーンシートを突起電極形成層用グリーンシー
トが最外層となるように所定の枚数積み重ね、熱圧着し
て積層体を形成した。熱圧着条件は、温度が８０℃、圧
力は２００Ｋｇ／ｃｍ²であった。基板形成用グリーン
シート及び突起電極形成層用グリーンシートの厚みはい
ずれも約２００μｍであった。

【００５５】次に焼成の工程を説明する。まず、グリー
ンシート及び金属酸化物ペースト中に存在するバインダ
を除去するために熱処理する。この脱バインダ処理は、
６００℃で行った。本実施例で使用したグリーンシート
及びＣｕＯペーストの有機バインダは、ＰＶＢ及びエチ
ルセルロースであり、これらは、空気中で、５００℃以
上の温度で分解する。

【００５６】ＣｕＯペーストを還元するために、脱バイ
ンダ処理された積層体に水素ガス１００％雰囲気中で２
００℃で５時間、還元処理を施した。得られた積層体の
ＣｕＯペースト部をＸ線回折により分析した結果、Ｃｕ
Ｏが１００％Ｃｕに還元されていることを確認した。還
元処理の後、メッシュベルト炉を用いて、純窒素中９０
０℃で積層体を焼成した。

【００５７】以上の様にして作製した積層体の突起電極
形成層を実施例１と同様に超音波洗浄することによって
取り除いた。その結果、還元された金属酸化物ペースト
の焼結体からなる突起電極を形成することができた。

【００５８】（実施例４）本実施例においては、基板形
成用ペースト及び突起電極形成層用ペーストを用いて、
焼結済みのセラミック基板の表面に基板層及び突起電極
形成層を形成した。

【００５９】基板形成用ペーストの無機成分として、日
本電気硝子社製のＭＬＳ−１を用いた。この無機成分
に、有機バインダであるポリビニルブチラール、可塑剤
であるヂ−ｎ−ブチルフタレート、溶剤であるトルエン
とイソプロピルアルコールの混合物を適度な粘度になる
ように混合し、基板形成用ペーストを得た。また、突起
電極形成層用ペーストの材料には、無機成分としてアル
ミナ粉末（住友化学工業株式会社製、ＡＬＭ−４１、平
均粒径１．９μｍ）を用いた。有機バインダであるエチ
ルセルロースとターピネオールに溶かしたビヒクルとを
上記アルミナ粉末に加えて、３段ロールにより適度な粘
度（３０Ｐａ．ｓ）になるように混合し、突起電極形成
層用ペーストを得た。

【００６０】配線形成用ＣｕＯペーストの無機成分に
は、ＣｕＯ粉末（平均粒径３μｍ）と接着強度を高める
ためのガラスフリット（日本電気硝子社製、ＬＳ−０８
０３ガラス粉末、平均粒径２．５μｍ）をＣｕＯ粉末に
対して３ｗｔ％加えたものを用いた。上記無機成分に、
有機バインダであるエチルセルロースとターピネオール
に溶かしたビヒクルとを加えて、３段ロールにより適度
な粘度になるように混合し、配線形成用ＣｕＯペースト
を得た。なお、ビアホール埋め用ＣｕＯペーストは、配
線形成用ＣｕＯペーストに更に、実施例１で用いたガラ
ス・セラミック粉末を１５重量％加えることによって調
製した。

【００６１】基板形成用ペースト及び突起電極形成層用
ペーストを用いて、焼結済みのセラミック基板の表面に
基板層及び突起電極形成層を形成した。まず、焼結済み
のセラミック基板の表面に基板形成用ペーストを塗布
し、ビアホールを形成し、乾燥した。乾燥した基板形成
用ペースト層に、配線形成用ペーストを用いた配線パタ
ーンの印刷及びビアホール埋め用ペーストを用いたビア
ホール埋めをスクリーン印刷法によって行った。

【００６２】次に、配線パターンの形成及びビアホール
埋めが終了した基板形成用ペースト層の上に突起電極形
成層用ペーストを用いて、複数の孔を有する突起電極形
成層用ペースト層を印刷した。突起電極形成層用ペース
ト層を乾燥後、突起電極形成層用ペースト層の孔をビア
ホール埋め用ＣｕＯペーストでスクリーン印刷法を用い
て埋めた。すなわち、ビアホール埋め用ＣｕＯペースト
を突起電極形成用ペーストとして用いた。

【００６３】次に焼成の工程を説明する。まず、基板形
成用ペースト、突起電極形成層用ペースト層及びＣｕＯ
ペースト中に存在するバインダを除去するために熱処理
する。この脱バインダ処理は、６００℃で行った。本実
施例で使用した基板形成用ペースト、突起電極形成層用
ペースト及びＣｕＯペーストの有機バインダは、ＰＶＢ
及びエチルセルロースであり、これらは、空気中で、５
００℃以上で分解する。

【００６４】ＣｕＯペーストを還元するために、脱バイ
ンダ処理された積層体に水素ガス１００％雰囲気中で２
００℃で５時間、還元処理を施した。得られた積層体の
ＣｕＯペースト部をＸ線回折により分析した結果、Ｃｕ
Ｏが１００％Ｃｕに還元されていることを確認した。還
元処理の後、メッシュベルト炉を用いて、純窒素中９０
０℃で焼成した。なお、上記の還元処理には、水素ガス
と窒素ガスとの混合ガスを用いても良い。

【００６５】以上の様にして作製した積層体の突起電極
形成層用ペースト層を実施例１と同様に超音波洗浄する
ことによって取り除いた。その結果、還元された金属酸
化物の焼結体からなる突起電極を形成することができ
た。

【００６６】本実施例では、セラミック基板の表面に基
板形成用ペーストを用いて、配線パターンを有する基板
層を形成し焼成したが、基板形成用グリーンシート上に
基板形成用ペーストを印刷し、基板形成用ペースト層の
焼成と基板形成用グリーンシートの焼成とを同時に行っ
ても良い。

【００６７】（実施例５）厚さ０．２ｍｍの突起電極形
成層用グリーンシートを使って、実施例１の製造方法
で、突起電極を有する基板を作製した。図９に、得られ
たセラミック基板を裏面から見た図を示す。突起電極１
６はセラミック基板１５の裏面に１．２７ｍｍピッチ
でグリッド状に配置され、突起電極の高さは、約０．２
ｍｍで、一定であった。

【００６８】上記の突起電極を有するセラミック基板を
プリント基板（ＦＲ−４）に、セラミック基板を、セラ
ミック基板の突起電極とプリント基板上の電極パッドと
が接続するように半田を用いて実装した。まず、半田ペ
ーストをプリント基板の電極パッド上にスクリーン印刷
法を用いて印刷した。セラミック基板をセラミック基板
の突起電極がプリント基板上の電極パッドと接続するよ
うに配置した後、窒素雰囲気で２３０℃で半田をリフロ
ーし、接続した。図８に突起電極１６を有するセラミッ
ク基板１５をプリント基板１４に実装した構造の断面図
を示す。セラミック基板にはあらかじめ電子装置１３が
実装されている。セラミック基板１５は、突起電極１６
を介して、半田１２を用いて、プリント基板１４に実装
されている。

【００６９】上述のように、本発明のセラミック基板を
プリント基板に実装し、半田接合部の半田ブリッジの発
生頻度を評価した。近接する電極間に発生した半田ブリ
ッジは、１０００ポイント中ゼロであった。すなわち、
本発明のセラミック基板を用いると、半田ブリッジの起
こらない、信頼性が非常に高い接合がえられる。

【００７０】なお、上記の実施例において、突起電極形
成層用グリーンシート及び突起電極形成層用ペーストの
焼結しない材料としてＡｌ₂Ｏ₃を用いたが、その他にＢ
ｅＯ、ＭｇＯ，ＺｒＯ₂，ＴｉＯ₂，ＢＮなどを用いるこ
ともできた。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のセラミッ
ク基板は、高さが一定の突起電極を有し、その高さを半
田ブリッジが発生しないように高くすることができる。
突起電極の高さは、突起電極形成層用グリーンシートの
厚さ、または、突起電極形成層用ペーストの塗膜の厚さ
を制御することで、制御することができる。また、突起
電極の高さを高くすることにより、プリント基板とセラ
ミック基板との間に発生する熱応力による接合部の破壊
を抑制することができる。また、本発明のセラミック基
板の複数の突起電極の高さは均一なので、プリント基板
との接続不良を防止することができる。さらに、本発明
のセラミック基板の製造方法によると、セラミック基板
の製造と同時に突起電極を形成することができるので、
突起電極を有するセラミック基板を安価に製造すること
ができる。本発明の突起電極を有するセラミック基板は
マルチチップ基板としてだけではなく、チップキャリア
としても使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の突起電極形成層を除去後の
セラミック基板を裏面から見た斜視図

【図２】実施例１のセラミック基板の製造方法の工程を
示す図

【図３】実施例１のセラミック基板の製造に用いられる
積層体の断面図

【図４】図３の積層体を焼成し、アルミナを除去した積
層体の断面図

【図５】実施例１のセラミック基板の製造に用いられる
他の積層体の断面図

【図６】実施例１のセラミック基板の製造に用いられる
他の積層体の断面図

【図７】実施例２のアルミナペースト印刷後の積層体の
断面図

【図８】実施例５の突起電極を有するセラミック基板を
プリント基板に実装した状態の断面図

【図９】実施例５の突起電極を有するセラミック基板を
裏面から見た図

【符号の説明】

３基板形成用グリーンシート４突起電極形成層用グリーンシート５配線パターン６突起電極

フロントページの続き (72)発明者箱谷靖彦大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者板垣峰広大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者三浦和裕大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の突起電極を有するセラミック基板を
製造する方法であって、上面及び下面を有するグリーン
シート積層体の少なくとも一方の面上に、複数の孔を有
する突起電極形成層を設ける工程と、該突起電極形成層
の該複数の孔に突起電極形成用ペーストを満たす工程
と、該グリーンシート積層体を焼成する焼成工程と、該
突起電極形成層を除去することによって、焼成された該
突起電極形成用ペーストから該複数の突起電極を形成す
る工程と、を包含する製造方法。
【請求項２】突起電極形成層を設ける工程が、少なくと
も１枚の突起電極形成層用グリーンシートに複数の孔を
形成する工程と、該少なくとも１枚の突起電極形成層用
グリーンシートをグリーンシート積層体の少なくとも一
方の面上に設ける工程と、を包含する請求項１に記載の
製造方法。
【請求項３】焼成工程の前に、グリーンシート積層体及
び突起電極形成用ペーストに含まれる有機物を除去する
ために、該グリーンシート積層体及び該突起電極形成用
ペーストを熱処理する工程と、該突起電極形成用ペース
トを還元する工程と、を更に包含する請求項１に記載の
製造方法。
【請求項４】突起電極形成層用グリーンシートが、焼成
工程の焼成温度では焼結しない無機成分を主成分とする
請求項２に記載の製造方法。
【請求項５】突起電極形成層用グリーンシートが、Ａｌ
₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＺｒＯ ₂、ＴｉＯ₂、ＢｅＯ、及びＢＮか
らなる群の内少なくとも一つの成分を含む請求項２に記
載の製造方法。
【請求項６】突起電極形成層を設ける工程が、グリーン
シート積層体の少なくとも一方の面上に、突起電極形成
層用ペーストを用いて複数の孔を有する該突起電極形成
層を印刷する工程を、包含する請求項１に記載の製造方
法。
【請求項７】焼成工程の前に、グリーンシート積層体、
突起電極形成用ペースト及び突起電極形成層用ペースト
に含まれる有機物を除去するために、該グリーンシート
積層体、該突起電極形成用ペースト及び該突起電極形成
層用ペーストを熱処理する工程と、該突起電極形成用ペ
ーストを還元する工程と、を更に包含する請求項６に記
載の製造方法。
【請求項８】突起電極形成層を設ける工程の前に、グリ
ーンシート積層体の少なくとも一方の面上に、基板形成
用ペーストを印刷することによって、基板形成用ペース
ト層を形成する工程を、更に包含する請求項６に記載の
製造方法。
【請求項９】突起電極形成層用ペーストが、積層体焼成
工程の焼成温度では焼結しない無機成分を主成分とする
請求項６に記載の製造方法。
【請求項１０】突起電極形成層用ぺーストが、Ａｌ
₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂、ＢｅＯ、及びＢＮか
らなる群の内少なくとも一つの成分を含む請求項６に記
載のセラミック基板の製造方法。
【請求項１１】突起電極形成用ペーストが、Ａｇ、Ｐ
ｄ、Ｐｔ、及びＣｕからなる群の内少なくとも一つの成
分を含む導電体ペーストである請求項１に記載の製造方
法。
【請求項１２】突起電極形成用ペーストが、ＣｕＯを主
成分とする金属酸化物ペーストである請求項１に記載の
セラミック基板の製造方法。
【請求項１３】複数の突起電極が柱状である請求項１に
記載の製造方法。
【請求項１４】複数の突起電極を有するセラミック基板
を製造する方法であって、上面及び下面を有するセラミ
ック基板の少なくとも一方の面上に、複数の孔を有する
突起電極形成層を設ける工程と、該突起電極形成層の該
複数の孔に突起電極形成用ペーストを満たす工程と、該
セラミック基板を焼成する焼成工程と、該突起電極形成
層を除去することによって、焼成された該突起電極形成
用ペーストから該複数の突起電極を形成する工程と、を
包含する製造方法。
【請求項１５】突起電極形成層を設ける工程が、少なく
とも１枚の突起電極形成層用グリーンシートに複数の孔
を形成する工程と、該少なくとも１枚の突起電極形成層
用グリーンシートをセラミック基板の少なくとも一方の
面上に設ける工程と、を包含する請求項１４に記載の製
造方法。
【請求項１６】焼成工程の前に、突起電極形成層用グリ
ーンシート及び突起電極形成用ペーストに含まれる有機
物を除去するために、突起電極形成層用グリーンシート
及び突起電極形成用ペーストを熱処理する工程と、該突
起電極形成用ペーストを還元する工程と、を更に包含す
る請求項１５に記載の製造方法。
【請求項１７】突起電極形成層用グリーンシートが、焼
成工程の焼成温度では焼結しない無機成分を主成分とす
る請求項１５に記載の製造方法。
【請求項１８】突起電極形成層用グリーンシートが、Ａ
ｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂、ＢｅＯ、及びＢＮ
からなる群の内少なくとも一つの成分を含む請求項１５
に記載の製造方法。
【請求項１９】突起電極形成層を設ける工程が、セラミ
ック基板の少なくとも一方の面上に、突起電極形成層用
ペーストを用いて複数の孔を有する該突起電極形成層を
印刷する工程を、包含する請求項１４に記載の製造方
法。
【請求項２０】焼成工程の前に、突起電極形成用ペース
ト及び突起電極形成層用ペーストに含まれる有機物を除
去するために、該突起電極形成用ペースト及び該突起電
極形成層用ペーストを熱処理する工程と、該突起電極形
成用ペーストを還元する工程と、を更に包含する請求項
１９に記載の製造方法。
【請求項２１】突起電極形成層を設ける工程の前に、セ
ラミック基板の少なくとも一方の面上に、基板形成用ペ
ーストを印刷することによって、基板形成用ペースト層
を形成する工程を、更に包含する請求項１９に記載の製
造方法。
【請求項２２】突起電極形成層用ペーストが、積層体焼
成工程の焼成温度では焼結しない無機成分を主成分とす
る請求項１９に記載の製造方法。
【請求項２３】突起電極形成層用ぺーストが、Ａｌ
₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂、ＢｅＯ、及びＢＮか
らなる群の内少なくとも一つの成分を含む請求項１９に
記載のセラミック基板の製造方法。
【請求項２４】突起電極形成用ペーストが、Ａｇ、Ｐ
ｄ、Ｐｔ、及びＣｕからなる群の内少なくとも一つの成
分を含む導電体ペーストである請求項１４に記載の製造
方法。
【請求項２５】突起電極形成用ペーストが、ＣｕＯを主
成分とする金属酸化物ペーストである請求項１４に記載
のセラミック基板の製造方法。
【請求項２６】複数の突起電極が柱状である請求項１４
に記載の製造方法。
【請求項２７】焼結された突起電極形成用ペーストから
形成された複数の突起電極を有するセラミック基板。
【請求項２８】複数の突起電極が柱状である請求項２７
に記載のセラミック基板。