JPH0967169A - 焼成治具及びそれを用いたセラミック基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】反りやうねりのないセラミック基板を歩留り良
く製造することができず、セラミックグリーンシートと
接着したり、ガラス成分が前記グリーンシートに拡散す
る他、押板を支える焼成治具の高さ設定が困難かつ煩雑
である。 【解決手段】同一温度における焼成収縮率が、セラミッ
クグリーンシートより大きいセラミック成形体より成る
焼成治具を、台板上に載置したセラミックグリーンシー
トの周囲に配置し、該焼成治具上に、セラミックグリー
ンシートとの間が、１００μｍ以上でセラミックグリー
ンシートと焼成治具との焼成収縮差以下の空隙を有する
ように押板を載置し、焼成時に押板がセラミックグリー
ンシートの表面に接触するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック基板の
製造に際し、反りやうねりの小さなセラミック基板を製
造するためのセラミック成形体から成る焼成治具及びそ
れを用いたセラミック基板の製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、微細で高密度の配線パターン
が形成されるセラミック基板は、反りやうねりの無い極
めて高精度の平面を有することが要求されており、その
ためにセラミックグリーンシートの焼成に際しては、平
滑な台板に複数枚のセラミックグリーンシートを積層し
て焼成し、台板に近い比較的反りの少ないものを選別し
たり、台板に載置したセラミックグリーンシートの周囲
に、該セラミックグリーンシートの厚さよりやや厚いセ
ラミック焼結体を配置するとともに、該セラミック焼結
体の上に表面が平滑な押板を載置してセラミックグリー
ンシートを焼成し、セラミック基板を製造すること等が
行われていた。

【０００３】しかしながら、前記従来の方法では、製品
歩留りが悪く、しかもセラミックグリーンシートの周囲
に配置されているのがセラミック焼結体であるため、焼
成時に膨張・収縮を伴うセラミックグリーンシートの厚
さに合わせて該グリーンシートに含有するバインダーの
揮散を阻害せず、かつ反りやうねりを除去できるように
その高さを設定することは極めて困難かつ煩雑で、信頼
性に乏しいものであり、製品歩留りの向上という観点か
らは不満足であった。

【０００４】そこで、台板に載置されたセラミックグリ
ーンシートの周囲にセラミックグリーンシートの焼成時
の保持温度より低い軟化温度を有するガラス材で構成さ
れた支柱を配置し、その上に載置された押板を焼成時に
セラミックグリーンシートに接触させてセラミック基板
を製造する方法が提案されている（特開昭６３−１６２
５７８号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記製
造方法では、支柱がガラス材で形成されているので、炉
内温度に左右され易く、軟化して該支柱上に載置した押
板がセラミックグリーンシートと均一に接触することが
難しく、反りやうねりのないセラミック基板を歩留り良
く得ることが困難となり、その他に、軟化したガラスが
倒れてセラミックグリーンシートに接触して該グリーン
シートと接着したり、ガラス成分が前記グリーンシート
に拡散する等の恐れも考えられ、製造方法として必ずし
も満足できるものではなかった。

【０００６】

【発明の目的】そこで本発明は、これらの問題点を解消
し、支柱の高さの設定が容易で、焼成中に支柱がセラミ
ックパッケージ成形体に接触することなく、セラミック
パッケージに対し焼成中に押板を完全に接触せしめ、焼
成後にセラミックパッケージの反りやうねりをほぼ満足
できる状態、例えば反りが１００μｍ以内にすることが
可能な焼成治具及びそれを用いたセラミック基板の製造
方法を提供せんとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の焼成治具は、同
一温度範囲内における焼成収縮率がセラミックグリーン
シートより大きいセラミック成形体より成るものであ
る。

【０００８】また、本発明の焼成治具を用いたセラミッ
ク基板の製造方法は、表面が平滑な台板上に載置したセ
ラミックグリーンシートの周囲に、焼成治具として焼成
収縮率がセラミックグリーンシートの焼成収縮率より大
きいセラミック成形体から成る支柱を複数本配置すると
ともに、該支柱上に表面が平滑な押板を、セラミックグ
リーンシートとの間が、１００μｍ以上でセラミックグ
リーンシートと焼成治具との焼成収縮差以下の空隙を有
するように載置し、焼成時にセラミック成形体から成る
支柱が収縮して、押板がセラミックグリーンシートの表
面に接触するようにしてセラミック基板を製造するもの
である。

【０００９】

【作用】本発明の焼成治具は、焼成前のセラミック成形
体であり、焼成するセラミックグリーンシートの焼成収
縮率より大きい焼成収縮率を有することから、焼成治具
として比較的簡単かつ自由に支柱の焼成収縮量を調節で
き、セラミックグリーンシートと押板との空隙を自由に
設定可能となり、焼成時には均一に押板がセラミックグ
リーンシートの表面に接触することになる。

【００１０】また、そのような焼成治具を用いた本発明
のセラミック基板の製造方法では、セラミックグリーン
シートと押板との空隙を自由に設定できることから、焼
成初期には、セラミックグリーンシートと押板との間に
充分な空隙を有し、セラミックグリーンシート中のバイ
ンダを阻害されることなく揮散除去され、その後、焼成
後期には焼成治具がセラミックグリーンシートより大き
く焼成収縮し、この焼成治具の上に載せた表面が平滑な
押板がセラミックグリーンシート表面に接触するように
なり、焼成後は表面が平滑なセラミック基板となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例に基づき詳
述する。

【００１２】本発明の焼成治具を成す支柱は、セラミッ
クグリーンシートの焼成温度で溶融や分解等を起こさな
いセラミック成形体であればいずれでも良く、前記セラ
ミックグリーンシートが酸化物の場合には酸化物系セラ
ミック材料が、また非酸化物の場合には非酸化物系セラ
ミック材料で構成することが望ましい。

【００１３】また、本発明が適用されるセラミック基板
の材質は、アルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）、ガラスセラミック
等の酸化物系セラミック材料、あるいは、窒化アルミニ
ウム（ＡｌＮ）等の非酸化物系セラミック材料の一般に
使用されるいずれの材質でも良い。

【００１４】従って、その焼成収縮率は１３〜２０％程
度となり、前記焼成治具との焼成収縮差が１００μｍ未
満では、反りを生じないようにするためには前記空隙は
１００μｍ以下となり、隙間が充分でなく脱バインダ不
良となることから、１００μｍ以上であることが必要と
なる。

【００１５】また、焼成治具としての支柱は、金型プレ
ス成形、冷間静水圧プレス成形、押し出し成形、射出成
形、テープ成形等、いずれの成形方法でも良く、形状は
問わないが、少なくとも支柱の高さ方向の焼成収縮率
が、セラミックグリーンシートの厚さ方向の焼成収縮率
よりも大きければ良い。

【００１６】次に、前記焼成治具を用いたセラミック基
板の製造方法では、セラミックグリーンシートが台板上
に載置され、本発明の焼成治具である支柱は、台板上に
セラミックグリーンシートの周囲に適宜の間隔で複数個
配置する。この際、前記支柱上に載置した押板は、セラ
ミックグリーンシートの肉厚よりも若干高い位置になる
ように設定し、押板とセラミックグリーンシートとの間
には空隙が確保されている。

【００１７】前記空隙は、焼成初期にはセラミックグリ
ーンシートに含有されるバインダの分解、揮散に支障を
なくしてセラミック基板の焼結を阻害したり、膨れを生
じたりしないようにするために、また、焼成後期には押
板がセラミックグリーンシートと接触させてセラミック
基板の反りやうねりを防止するためには、各焼成収縮率
から１００μｍ以上で、少なくとも前記支柱の高さ方向
とセラミックグリーンシートの厚さ方向の焼成収縮差以
下の範囲でなければならない。

【００１８】また、前記台板及び押板は、セラミックグ
リーンシートの焼成温度で溶融、分解または軟化しない
セラミックスまたは高融点金属で形成されており、焼成
中にセラミックグリーンシートが台板又は／及び押板に
沿って変形する傾向があることから、前記台板及び押板
は、反りが１００μｍ以下が望ましく、更には５０μｍ
以下であることがより望ましい。

【００１９】尚、セラミックグリーンシートを台板上に
載置する時、直接台板に接して載置しても良いし、台板
とセラミックグリーンシートの間にその両者と焼成温度
で反応しないセラミックテープ成形体又は粉末等の離型
材を敷いても良い。また、この離型材は、押板とセラミ
ックグリーンシートとの間、支柱と台板及び／又は押板
の間に敷いて用いることもできる。

【００２０】

【実施例】次に、本発明の評価手順を図面に基づき詳述
する。図１は、本発明の焼成治具を用いたセラミック基
板の製造方法を説明するための側面図であり、１はアル
ミナテープから成る離型材５を敷いた台板２上に載置し
たセラミックグリーンシート３の周囲に配置した焼成治
具であり、焼成治具１の上には同様の離型材５を敷いて
押板４が載置されている。

【００２１】先ず、縦１２０ｍｍ、横１２０ｍｍ、厚さ
３ｍｍの高融点金属であるモリブデン（Ｍｏ）から成る
台板２上に、アルミナテープから成る離型材５を敷き、
その上に縦６５ｍｍ、横６５ｍｍ、厚さ２ｍｍのアルミ
ナを主成分とし、焼結助剤としてＳｉＯ₂ を５．５重量
％、ＣａＯを１．２重量％、ＭｇＯを０．３重量％添加
して成形したセラミックグリーンシート３を載置した。

【００２２】次に、平均粒径２μｍのアルミナ粉末に、
焼結助剤として、ＳｉＯ₂ を４．３重量％、ＣａＯを
０．９重量％、ＭｇＯを０．２重量％と、焼成収縮率を
考慮したＭｏＯ₃ の配合量を種々設定した混合粉末を原
料粉末とし、プレス成形した厚さ２．０〜２．４ｍｍ、
直径１０ｍｍの円板状の焼成治具１を、表１に示す各空
隙となるようにセラミックグリーンシート３の周囲に支
柱として配置した。

【００２３】更に、セラミックグリーンシート３及び焼
成治具１の上面に同様の離型材５をそれぞれ敷き、その
上に、縦１２０ｍｍ、横１２０ｍｍ、厚さ２ｍｍのＭｏ
製押板４を載置した。

【００２４】以上のようにセットした後、焼成炉で還元
性雰囲気中、１５６０℃の温度で２時間焼成した。

【００２５】かくして得られた評価用のセラミック基板
について、表面粗さ計を用いてセラミック基板表面の対
角線方向を走査して反りを測定するとともに、膨れの有
無を外観の目視検査により評価した。

【００２６】また、セラミックグリーンシートと焼成後
のセラミック基板の厚さ、及び焼成治具の焼成前後の高
さ寸法を測定して同一方向の焼成収縮率及び両者の焼成
収縮差を算出して比較検討した。

【００２７】尚、台板及び押板の反りについても、前記
セラミック基板と同様にして測定した。

【００２８】

【表１】

【００２９】以上の結果から明らかなように、焼成治具
の焼成収縮率がセラミック基板のそれより大であって、
押板とセラミックグリーンシートの焼成収縮差が１００
μｍ以上であっても、その両者間の空隙が１００μｍ未
満しか設定していない試料番号１、２、１５、及び焼成
収縮差が５０μｍで空隙も１００μｍ未満の設定の試料
番号１８は、いずれも焼成後のセラミック基板の反りは
小さいものの、脱バインダが不十分となり、膨れが認め
られた。

【００３０】また、前記空隙が焼成収縮差より大である
試料番号６、７、８、１７、及び焼成治具の焼成収縮率
がセラミック基板のそれと同等以下である試料番号７、
８、は、押板とセラミックグリーンシートが接触せず、
いずれもセラミック基板の反りが１２１μｍ以上と極め
て大である。

【００３１】これに対して本発明では、いずれも焼成初
期の脱バインダ不良がなくセラミック基板に膨れは認め
られず、焼成中に押板がセラミックグリーンシート表面
に接触してセラミック基板の反りは極めて小さなものと
なっている。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の焼成治具
及びそれを用いたセラミック基板の製造方法によれば、
焼成治具を同一温度範囲内における焼成収縮率がセラミ
ックグリーンシートより大きいセラミック成形体より成
るものとし、台板上に載置したセラミックグリーンシー
トの周囲に、前記焼成治具を複数本配置するとともに、
該焼成治具上に押板を、セラミックグリーンシートとの
間が、１００μｍ以上でセラミックグリーンシートと焼
成治具との焼成収縮差以下の空隙を有するように載置
し、焼成時に押板がセラミックグリーンシートの表面に
接触するようにしたことから、脱バインダー不良や膨れ
がなく、反りやうねりの小さなセラミック基板を歩留り
良く製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の焼成治具を用いたセラミック基板の製
造方法を説明するための側面図である。

【符号の説明】

１ 焼成治具 ２ 台板 ３ セラミックグリーンシート ４ 押板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】焼成収縮率がセラミックグリーンシートの
   焼成収縮率より大であるセラミック成形体から成る焼成
   治具。
2. 【請求項２】台板に載置したセラミックグリーンシート
   の周囲に、焼成収縮率が前記セラミックグリーンシート
   の焼成収縮率より大であるセラミック成形体から成る支
   柱を焼成治具として配置するとともに、前記支柱上にセ
   ラミックグリーンシートとの間に、１００μｍ以上、セ
   ラミックグリーンシートと焼成治具との焼成収縮差以下
   の空隙を有するように押板を載置し、焼成時に前記支柱
   の収縮により該押板をセラミックグリーンシートの表面
   に接触せしめることを特徴とするセラミック基板の製造
   方法。