JPH1065345A - 多層セラミック基板とその製造方法及びパターン検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】グリーンシートをシート枠に貼り付け、積層前
の印刷パターン検査工程の印刷パターン検査装置にグリ
ーンシートを非接触にハンドリングし、検査する手段を
設けることにより、非接触にグリーンシートの両面を印
刷パターン検査することによりショート欠陥のない高密
度な多層セラミック基板を製造する。 【解決手段】多層セラミック基板の製造工程中の積層前
工程の印刷パターン検査工程で、グリーンシートを非接
触にハンドリングし、パターン検査する手段を設けた印
刷パターン検査装置を用いてグリーンシートの両面をパ
ターン検査し、オープン、ショート、欠け、突起、異物
等の欠陥を検出し、それら欠陥を修正または排除する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は多層セラミック基板
の製造方法に関わり、特に多層セラミック基板のパター
ン印刷後のパターン検査工程における検査方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の多層セラミック基板の製造方法と
して、例えばマイクロエレクトロニクス・パッケージン
グ・ハンドブック（発行：日経ＢＰ社、１９９１年）Ｐ
Ｐ３８２〜３９４に記載されている。またパターン検査
装置については特公：平６−６８４４２等がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】高密度な多層セラミッ
ク基板を製造する上で大きな問題は高密度化によるパタ
ーン間隔の微細化に伴う導電体異物による内層パターン
間のショート欠陥の発生である。このショート欠陥の原
因となる導電性異物の付着は多層セラミック基板の製造
工程中、主にパターン印刷工程やパターン印刷後のパタ
ーン検査工程で発生している。パターン印刷工程やパタ
ーン検査工程ではグリーンシートを固定するためワーク
ホルダーにグリーンシートを密着固定させるが、このと
きグリーンシートとワークホルダーの接触面でグリーン
シートのスルーホールに充填されていた金属ペースト粒
子がワークホルダーの接触面に転写され、この転写され
た金属ペースト粒子がグリーンシート裏面の他の部分や
別なグリーンシート裏面に付着する。このグリーンシー
ト裏面に付着した導電性異物が積層時に隣接するパター
ン間を接続することにより内層パターン間のショート欠
陥が発生する問題がある。対策としてパターン印刷面の
裏面も印刷パターン検査装置で検査することが考えられ
るが前記同様、パターン印刷面の裏面検査時にパターン
印刷面がワークホルダーに密着するため、印刷パターン
の金属ペーストがワークホルダーに付着する問題があ
る。単に裏面を検査しても解決できない課題がある。こ
れは製造工程で未焼成で脆く、不安定な状態にあるグリ
ーンシートと金属ペーストを用いてパターン形成する多
層セラミック基板の製造上、必然的な課題である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】多層セラミック基板の製
造工程中、穴明け前に、未焼成のため柔らかく、脆いグ
リーンシートの取扱を容易にするため、グリーンシート
をシート枠に貼り付け、シート枠をハンドリング及び固
定することで、グリーンシートを非接触にハンドリング
及び固定する手段を設ける。また印刷パターン検査工程
での印刷パターン検査装置に検査する領域のグリーンシ
ートの高さを検出し、検査領域のグリーンシートの高さ
を印刷パターン検査装置の光学系の焦点深度内に制御す
る手段とシート枠をハンドリング及び固定することで、
グリーンシートを非接触に保持する手段を設ける。前記
手段により印刷パターン検査工程において、印刷後グリ
ーンシートの両面を非接触で検査し、印刷パターン検査
の前工程で付着した導電性異物を検出し、排除する。ま
た印刷パターン検査工程で印刷後グリーンシートを非接
触でハンドリングし、パターン検査することで印刷後グ
リーンシートに導電性異物が付着することを防止する。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図
１、図２、図３、図４、図５、図６、図７を用いて説明
する。

【０００６】図１は多層セラミック基板の製造工程を示
す。また図２に多層セラミック基板の製造工程における
グリーンシートの形態を模式的に示した。製造工程につ
いては図１を用いて、形態については図２を用いて説明
する。まず工程１０２でグリーンシート１と呼ばれるセ
ラミックとガラスパウダーの混合体が有機物バインダー
で仮固定された未焼成の厚さ約０.２mm程度のグリーン
シート１をステンレス等のシート枠５１に接着材５２で
貼り付け、その後の工程では、シート枠５１をハンドリ
ングすることにより、グリーンシート１の取扱を容易に
する。次に工程１０３では枠貼り後グリーンシート２に
径約０.０６mm程度の微細なポンチによりパンチ法によ
り格子状にスルーホール用の穴３３を開ける。次に工程
１０４で前記穴３３に対応して穴のあるスクリーンマス
クを用いてスクリーン印刷法により銅等の金属粉が樹脂
と溶剤に分散混合された金属ペーストを穴明け後グリー
ンシート３の穴３３に充填してスルーホール３４を形成
する。

【０００７】次に工程１０５で回路パターン用スクリー
ンマスクを用いてスクリーン印刷法で金属ペーストを穴
充填後グリーンシート３上に印刷し、回路パターン３５
を形成する。次に工程１０６で印刷後グリーンシート５
の両面の印刷パターンのショート、オープン、欠け、突
起、異物等の欠陥有無を印刷後グリーンシート５に対し
て非接触に検査する。印刷パターン検査の具体的手段は
例えば特公平５ー７７１１２に記載されている方法と検
査装置がある。次に前記検査結果から許容値以上の印刷
パターン欠陥があれば、その印刷後グリーンシート５を
修正または廃棄する。次に積層接着と外形切断工程の工
程１０８では、回路パターン３５を形成した各層の印刷
後グリーンシート５を積層位置に位置合わせして積層
し、適当な外形寸法に切断する。

【０００８】次に工程１０９で積層後グリーンシート６
を適当な密度にするために接着プレスをかける。

【０００９】次に工程１１０で、接着プレス後グリーン
シート７を複雑な雰囲気管理と温度管理された焼結炉で
焼結して、有機物を取り除き、バインダーや溶剤を燃焼
させ金属、セラミックが緻密に結合した多層セラミック
基板８を作成する。

【００１０】図３は多層セラミック基板の製造工程中、
特にシート枠貼り工程１０２の内容を示す。本工程の目
的はシート枠貼り工程１０２以後の工程で脆くて、柔ら
かく取り扱いの難しいグリーンシート１のハンドリング
を容易にするためと印刷パターン検査工程１０６で印刷
後グリーンシート５を非接触にハンドリングして印刷パ
ターン検査を実施するために設ける。グリーンシート１
を中抜きのステンレス製のシート枠５１に、糊等の接着
剤５２を塗布し、グリーンシート１の外周部をグリーン
シート１が弛まないように貼り付ける。

【００１１】図４は従来の印刷パターン検査工程におけ
る印刷後グリーンシート５と印刷パターン検査装置のワ
ークホルダー５３との接触により、導体異物が印刷後グ
リーンシート５に付着する状態を説明する図である。図
４（ａ）はワークホルダー５３に印刷後グリーンシート
５をセットする前の状態を示す。印刷後グリーンシート
５は穴に導体ペーストを充填したスルーホール３４と導
体ペーストで表面に回路パターン３５が形成されてい
る。印刷パターン検査装置のワークホルダー５３は印刷
後グリーンシート５を水平に固定するためのもので、多
孔質のセラミック材料で形成されており、印刷後グリー
ンシート５を真空吸着により吸着固定する構造となって
いる。図４（ｂ）は印刷後グリーンシート５をワークホ
ルダー５３にセットした状態を示す。真空吸着により、
印刷後グリーンシート５はワークホルダー５３に密着し
た状態となる。図４（ｃ）はワークホルダー５３から印
刷後グリーンシート５を取り外した後の状態を示す。印
刷後グリーンシート５とワークホルダー５３が密着した
ことにより、スルーホール３４の１部の導体ペースト３
６がワークホルダー５３の表面に転写された状態とな
る。図４（ｄ）は次に検査する印刷後グリーンシート５
をセットする前の状態を示す。図４（ｅ）は次の印刷後
グリーンシート５をワークホルダー５３にセットした後
の状態を示す。前記ワークホルダー５３に転写された導
体ペースト３６が次の印刷後グリーンシート５に転写さ
れた状態となる。この印刷後グリーンシート５に転写さ
れた導体ペースト３６はショート欠陥の発生原因とな
る。

【００１２】図５は積層工程での導体ペーストがショー
ト欠陥の原因となる状況を説明する図である。多層の複
数枚の印刷グリーンシート５を積層する場合において、
ある任意のＮ番目の層のグリーンシートのスルーホール
３７の裏面側に導体ペーストが付着した状態となってい
る。Ｎ＋１番目の層のグリーンシートのスルーホール３
８の近辺に印刷パターン３９が図５のような関係にある
状況を示す。このような状況では積層接着後、スルーホ
ール３７は付着した導体ペースト３６を経由して印刷パ
ターン３９と接続されてしまい、内層パターン間のショ
ート欠陥となる。

【００１３】図６は印刷パターン検査装置での非接触に
印刷後グリーンシート５を検査する発明の実施形態を示
す。図６（ａ）は単純な方法で非接触に検査できる実施
形態を示す。ワークホルダー５３の表面に切り欠きを設
け、シート枠５１のみを固定することにより、非接触に
印刷後グリーンシート５を検査する方法である。本方法
での問題点は印刷後グリーンシート５が自重により中央
部が凹んだ形状となるため光学的に画像を検出して印刷
後グリーンシート５の回路パターン３５を検査する場
合、光学系の焦点深度から外れぬよう、印刷後グリーン
シート５の画像を検出する領域毎に印刷後グリーンシー
ト５のシート高さを検出して、そのシート高さを印刷パ
ターン検査装置の光学系の焦点深度内に制御する必要が
ある。本方法は画像検出する領域毎にシート高さを検出
して、シート高さを制御するため、検査時間がその処理
時間だけ余計に長くかかる欠点をもつ。図６（ｂ）は図
６（ａ）の方法の欠点である画像検出する領域毎のシー
ト高さ検出とそのシート高さ制御のために検査時間が長
大化する問題を軽減する方法を示す。ワークホルダー５
３の表面に切り欠きとＨＥＰＡフィルター等でクリーン
化された清浄な空気圧を印加できる機構を設け、印刷後
グリーンシート５が弛まぬよう、内側から空気圧Ｐを印
加する。この空気圧Ｐの制御はシートの高さを検出し、
シートの高さが全検査領域において、高さバラツキが最
小となるグリーンシート中央部での目標高さを事前に実
験値として求めておき、グリーンシート中央部で、シー
ト高さが目標高さになるように制御する。また空気圧Ｐ
を印加時、空気が洩れぬようにシート枠５１を固定力Ｆ
で固定する。本方法によれば印刷後グリーンシート５の
自重による凹みを軽減し、シート高さ制御回数の低減を
もたらし、検査時間を短縮化する。図６（ａ）及び
（ｂ）の方法を実現する印刷パターン検査装置の構成を
図７に示す。シート枠５１に枠貼りされた検査対象の印
刷後グリーンシート５をワークホルダー５３上にセット
する。印刷後グリーンシート５上にある回路パターン３
５をＣＣＤセンサに結像する光学系とＣＣＤセンサから
成る検出光学部１３と検出光学部１３で適当な明るさで
画像検出できるように対象物を照明するハロゲンランプ
等の光源と光源から発行された光を有効に集光照明する
光学系から成る照明光学部１１が前記印刷後グリーンシ
ート５を支持しＸＹＺ方向に移動可能な機構を有するワ
ークホルダー５３の上部にある。検出光学部で検出され
た電気信号は画像検出回路１４で画像データに変換さ
れ、画像処理部１５で、システム制御部１６で欠陥判定
できる回路パターンの特徴量や接続情報等のデータに加
工する。システム制御部１６は画像処理部１５の処理結
果のデータと設計基準データ１９を比較照合し、欠陥判
定を行う。また、シート高さ検出器２１が印刷後グリー
ンシート５の上部に設置されており、画像検出領域のシ
ート高さを検出する。このシート高さ情報はシステム制
御部１６に取り込まれ、画像検出領域のシート高さが検
出光学部１３と照明光学部１１に対して焦点深度内の許
容高さ範囲内になるようＸＹＺステージ制御部１７を通
してＺ方向に適当な補正量の移動を指示し高さ合わせす
る。清浄空気圧印加装置２２は前記図６の（ｂ）の方法
に対応して、シートの自重による凹みを軽減し、シート
高さ制御の回数を低減して検査時間を短縮化するための
機構である。清浄空気圧印加装置２２はシステム制御部
１６の制御により、印刷後グリーンシート５の裏面に清
浄空気圧を加え、印刷後グリーンシート５の弛みの状態
を制御する。その動作は、まず印刷パターン検査する前
に印刷後グリーンシート５の検査領域中央部のシート高
さをシート高さ検出器２１で検出し、あらかじめ実験的
に測定した検査領域全面でのシートの高さのばらつきが
最小となる検査領域の中央部の目標シート高さになるよ
うにシステム制御部１６により、清浄空気圧を制御す
る。このようにシート高さバラツキが最小に制御するこ
とにより、画像検出毎にシート高さ検出とシート高さ制
御の一連の処理の回数を低減でき、検査時間を短縮化で
きる。

【００１４】

【発明の効果】本発明によれば高密度な多層セラミック
基板の製造工程の中で内層パターン間ショート欠陥の原
因となる印刷後グリーンシートに付着する導電性異物を
積層工程前の印刷パターン検査工程で検出し、排除する
ことができるので歩留まりの高い高密度な多層セラミッ
ク基板を製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】多層セラミック基板の製造工程を説明するフロ
ーチャートである。

【図２】多層セラミック基板の製造工程を説明する模式
図である。

【図３】シート枠貼り工程を説明する模式図である。

【図４】従来の印刷パターン検査工程でのシート接触の
状態を示す断面図である。

【図５】積層工程での導体ペーストによるショート欠陥
の発生を説明する模式図である。

【図６】印刷パターン検査工程での非接触検査の状態を
示す断面図である。

【図７】印刷パターン検査装置の構成を示す。

【符号の説明】

５…印刷後グリーンシート、 １３…検出光学部、１１
…照明光学部、１５…画像処理部、 １６…シ
ステム制御部、１７…ＸＹＺステージ制御部、２１…シ
ート高さ検出器、２２…清浄空気圧印加装置、 ３４…
任意のスルーホール、３５…任意の印刷パターン、 ３
６…導体ペースト、５１…シート枠、５３…ワークホル
ダー、 １０６…印刷パターン検査工程。

フロントページの続き (72)発明者 伊地知 弘明 神奈川県秦野市堀山下１番地株式会社日立 コンピュータエレクトロニクス内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スルーホールを経由して各層間の配線を接
   続する多層セラミック基板の製造方法において、グリー
   ンシートの外周部を固定するシート枠に前記グリーンシ
   ートを固定して製造し、積層前工程の印刷パターン検査
   工程でパターン印刷後のグリーンシート上の印刷パター
   ンを検査するパターン検査装置に前記グリーンシートの
   シート枠をハンドリング及び固定する手段と、前記グリ
   ーンシートの表面及び裏面がワークホルダー等の物体と
   接触しないようにする手段と、グリーンシート高さを検
   出し、光学系の焦点深度内にグリーンシート高さを補正
   する手段を設けることにより、前記パターン印刷後グリ
   ーンシートの両面を非接触に検査し、検出した欠陥を修
   正または排除することを特徴とする多層セラミック基板
   の製造方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の製造方法において、前記印
   刷パターン検査装置にグリーンシートの裏面に清浄空気
   圧力を印加する手段と前記検査するグリーンシート表面
   の高さを検知する手段と、検知したグリーンシート高さ
   から前記検査するグリーンシートの裏面に清浄空気圧力
   を印加する手段により、全検査領域における前記グリー
   ンシート表面の高さばらつきを最小にすることを特徴と
   する印刷パターン検査方法を用いたことを特徴とする多
   層セラミック基板の製造方法。