JPH07249869A - ガラスセラミックス多層回路板及びその製造方法 - Google Patents

ガラスセラミックス多層回路板及びその製造方法

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JPH07249869A
JPH07249869A JP3701694A JP3701694A JPH07249869A JP H07249869 A JPH07249869 A JP H07249869A JP 3701694 A JP3701694 A JP 3701694A JP 3701694 A JP3701694 A JP 3701694A JP H07249869 A JPH07249869 A JP H07249869A
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JP
Japan
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glass
softening point
circuit board
green sheet
ceramic
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JP3701694A
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English (en)
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Yasuto Kudo
康人 工藤
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 平面方向の寸法精度の良好なガラスセラミッ
クス多層回路板とその製造方法を提供する。 【構成】 各ガラスセラミックス層に、少くとも2種の
軟化点の異なるガラスを1種ずつ含有せしめ、この軟化
点の差を100℃以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ハイブリッドIC、マ
ルチチップモジュール等に用いるガラスセラミックス多
層回路板とその製造方法の改善に関する。
【0002】
【従来の技術】ガラスセラミックス多層回路板は、軟化
点が550〜900℃のガラス粉末と耐火性のセラミッ
クス粉末の混合物にバインダーとなる樹脂、可塑剤及び
溶剤を加えてペースト状とし、ドクターブレード法でグ
リーンシートに成形し、所定の寸法に切断した該シート
上に導電材料で所望の回路配線を形成し、得られた配線
済グリーンシートを複数枚積層し、必要によりビアホー
ルを導電材料で埋め、積層したものを800〜1100
℃で焼成することにより得られる。
【0003】上記焼成により積層体の寸法は10〜20
%収縮するので、その収縮を見込んでグリーンシートの
寸法を設定するのであるが、収縮は必ずしも均一に進行
せず、寸法精度は±0.5%程度に留まっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この寸法精度を向上す
る方法の一つに、ガラスセラミックスグリーンシート積
層体を耐火物セラミックスグリーンシートで上下から挟
み、加熱圧着してから焼成する方法がある(例えば特開
平5−28867号公報)。この方法によると耐火物グ
リーンシートは焼結しないので収縮せず、これがガラス
セラミックスグリーンシート積層体の平面方向の収縮を
抑え、厚さ方向のみの収縮となるので、平面寸法精度は
良好に維持される。しかしながら焼成物上には未焼結の
耐火物粉末が残り、その除去が必要となる上、除去後の
表面は粗になる欠点がある。
【0005】本発明の目的は、このような耐火物グリー
ンシートのような付加物を必要とせず、ガラスセラミッ
クスグリーンシート積層体のみの焼成で寸法精度良く多
層回路板を得ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の多層回路板は、複数のガラスセラミックス各層
に少くとも2種の軟化点の異なるガラスが1種ずつ含有
されている点に特徴がある。
【0007】又、そのような多層回路を製造するための
本発明の方法は、少くとも2種の軟化点の異なるガラス
粉末を1種ずつ含有する複数のガラスセラミックスグリ
ーンシート上に導電材料で所望の回路配線を形成して積
層し、軟化点の最も高いガラスの該軟化点より高くかつ
前記導電材料の融点より低い温度で焼成する点に特徴が
ある。
【0008】
【作用】軟化点の異なるガラスを少くとも2種用いる理
由は、例えば2種とした場合、焼成過程において軟化点
の低いガラスを含有するグリーンシート層が先ず焼結収
縮を開始し、その間軟化点の高いガラスが平面方向の収
縮を抱束して軟化点の低いガラスを含む層の厚さ方向の
みが収縮し、この焼結が完了した後に軟化点の高いガラ
スを含有するグリーンシート層が焼結収縮を開始する
が、今度は既に焼結を完了した前記の層がこの層の平面
方向の収縮を抱束して厚さ方向のみの収縮に留めるよう
に働くからである。この結果、全体として平面方向の収
縮が抑制され、厚さ方向のみ収縮した回路板が得られ
る。
【0009】本発明に用いるガラスは軟化点が550〜
900℃の範囲から選択すれば良いが、軟化点が最も高
いものと最も低いものの差が100℃以上であるのが望
ましい。この差が100℃より小さいと軟化点の低いも
のの焼結が完了しないうちに高軟化点ガラスの焼結が始
まり、平面方向の収縮を効果的に防止できない恐れがあ
るからである。
【0010】このようなガラスは特別なものではなく、
酸化鉛,酸化亜鉛,アルカリ土類金属の酸化物などを含
有する非晶質ガラス、又は結晶化ガラスから適宜選択す
れば良い。このようなガラスの粉末を含むグリーンシー
トにはアルミナ,ジルコン,ムライト,コージェライ
ト,アノーサイト,シリカ等のセラミックス粉末をガラ
スとほぼ等量に含有せしめる。
【0011】グリーンシートを作るには、先ずガラス粉
末とセラミック粉末に、ポリビニルブチラール,メタア
クリルポリマー,アクリルポリマー等のバインダー,フ
タル酸の誘導体等の可塑剤,アルコール類,ケトン類,
塩素系有機溶剤等の溶剤と所定比率で混合してスラリー
とし、該スラリーからドクターブレード法等により30
〜200μm厚のグリーンシートとするのが一般的であ
る。
【0012】該グリーンシートを適当な大きさに切断
し、ビアホールを形成し、導電材料粉のペーストにより
ビアホールを埋め、又配線を印刷し、これを複数枚積層
してホットプレス機等で60〜90℃、50〜300k
g/cm2で加熱圧着し、軟化点が最大のガラスの該軟
化点より高く、かつ導電材料粉の融点より低い温度で焼
成すれば、ガラスセラミックス多層回路板が得られる。
【0013】
【実施例】
実験No.1…SiO229重量%,Al2318重量
%,ZnO27重量%,B2313重量%及びCaO1
3重量%の組成を有し、軟化点730℃、平均粒径1.
8μmのガラス粉末55重量部と、平均粒径1.2μm
のアルミナ粉末45重量部にポリビニルブチラール9重
量部,フタル酸イソブチル7重量部,オレイン酸1重量
部,イソプロピルアルコール40重量部,トリクロロエ
タン20重量部を加えてボールミルで24時間混合し
た。得られたスラリーを脱泡後、ドクターブレード法に
より厚さ110μmの第一のグリーンシートを得た。
【0014】一方SiO258重量%,Al2320重
量%,MgO20重量%及びB232重量%の組成を有
し、軟化点が869℃、平均粒径2.1μmのガラス粉
末60重量部と平均粒径1.2μmのアルミナ粉末40
重量部に前記と同様、同比率でバインダー、溶剤等を混
合し、厚さ98μmの第二のグリーンシートを得た。
【0015】第一のグリーンシートは746℃で収縮が
始まり、805℃で収縮が終了する。このグリーンシー
トを6枚積層して950℃で焼成した所、平面方向に1
7.6%の収縮が認められた。一方第二のグリーンシー
トは収縮開始温度が870℃、終了温度が918℃であ
り、これを6枚積層して950℃で焼成した所、平面方
向で15.1%の収縮が認められた。
【0016】上記の各グリーンシートから12cm角の
板を切出し、ビアホールを形成し、銀ペースト(銀の融
点960℃)によりビアホールを埋めると共に配線を印
刷し、第一のグリーンシート分を5枚積層後両面に第二
のグリーンシート分を各1枚重ね合わせ、80℃、20
0kg/cm2でホットプレスし、該積層体をアルミナ
セッターに載せ、箱型炉で大気中、550℃で2時間加
熱してグリーンシート中の樹脂を分解した後、950℃
まで毎分5℃の速度で昇温し、950℃に到達後は20
分間その温度に保持して焼成し、後徐冷した。
【0017】得られた多層回路板の平面寸法収縮率は
0.42%となり、断面を観察すると第一のシートの層
と第二のシートの層はよく一体化しており、両表面の粗
さは平均0.18μmで極めて平滑であった。
【0018】実験No.2…第二のグリーンシート分を
5枚積層後両面に第一のグリーンシート分を各1枚重ね
合せた以外は実験No.1と同様に処理して7層回路板
を得た。平面収縮率は0.45%、表面粗さは平均0.
23μmと平滑であった。
【0019】実験No.3…第一のグリーンシート分3
枚と第二のグリーンシート分4枚を交互に積層した以外
は実験No.1と同様にし、7層回路板を得た。平面収
縮率は0.38%、平均表面粗さは0.18μmと平滑
であった。
【0020】実験No.4…実験No.1における第二
のグリーンシートの厚さを45μmで製造し、第一のグ
リーンシートの両面にこの第二のグリーンシートを重ね
て圧着し、この積層グリーンシートから12cm角の板
を切出し、ビアホールを形成し、銀ペーストによりビア
ホールを埋めると共に配線を印刷し、これを7枚積層し
た以外は実験No.1と同様に処理して計21層の回路
板を得た。平面収縮率は0.33%であり、第一のシー
トの層と第二のシートの層はよく一体化しており、表面
粗さは平均0.18μmと平滑であった。
【0021】実験No.5…比較のため、実験No.1
における第二のグリーンシートに用いるガラスとして、
SiO229重量%、Al2320重量%、ZnO30
重量%、B2313重量%、CaO8重量%の組成を有
し、軟化点が775℃、平均粒径2.1μmのガラス粉
末を用い、このガラスとアルミナの混合比を重量比で5
5対45とした以外は実験No.1と同様にして厚さ1
08μmの第二のグリーンシートを得た。
【0022】このグリーンシートは777℃で収縮が始
まり、840℃で収縮が終了する。このグリーンシート
を6枚積層して900℃で焼成した所平面方向に16.
7%の収縮が認められた。
【0023】この第二のグリーンシート3枚と実験N
o.1における第一のグリーンシート4枚を交互に積層
し、焼成温度を900℃とした以外は実験No.1と同
様に処理し、7層回路板を得た。この回路板は平面収縮
率は6.25%であった。
【0024】
【発明の効果】本発明によればグリーンシートの焼成時
に平面方向にほとんど収縮することがなく、寸法精度の
良いガラスセラミックス多層回路板を得ることができ
る。また従来の抱束焼成法に比べて、用いた表層の耐火
物粉末を除去する作業が不要となり、材料の無駄もな
く、表面も平滑に維持できるようになった。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のガラスセラミックス層と複数の回
    路層が積層されて一体化されたガラスセラミックス多層
    回路板において、各ガラスセラミックス層には少くとも
    2種の軟化点の異なるガラスが1種ずつ含有されている
    ことを特徴とするガラスセラミックス多層回路板。
  2. 【請求項2】 前記ガラスの軟化点は最も高いものと最
    も低いものの差が100℃以上である請求項1のガラス
    セラミックス多層回路板。
  3. 【請求項3】 少くとも2種の軟化点の異なるガラス粉
    末を1種ずつ含有する複数のガラスセラミックスグリー
    ンシート上に導電材料で所望の回路配線を形成して積層
    し、軟化点の最大のガラスの該軟化点より高くかつ前記
    導電材料の融点より低い温度で焼成することを特徴とす
    る、ガラスセラミックス多層回路板の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記ガラスの軟化点は最も高いものと最
    も低いものの差が100℃以上である請求項3のガラス
    セラミックス多層回路板の製造方法。
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