JPH1084184A - セラミック多層基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 上下の導体パターンの相対的位置精度を高め
る。 【解決手段】 高い相対的位置精度が要求されるｎ層目
のグリーンシート１１ｂ（未印刷グリーンシート）に、
２個の貫通孔１２を対角位置に打ち抜き形成する。そし
て、（ｎ−１）層目のグリーンシート１１ａには、導体
パターン１４を印刷するのと同時に位置決めマーク１６
を同じＡｇ系の導体ペーストを使用して印刷する。この
後、下からｎ層目までのグリーンシート１１，１１ａ，
１１ｂを積層した後、この積層体の上方に設置された光
学認識手段によって未印刷グリーンシート１１ｂの貫通
孔１２内に露出した位置決めマーク１６を撮影し、基準
位置からの位置ずれを検出して、積層体の位置を補正す
る。この後、この積層体の上面の未印刷グリーンシート
１１ｂに導体パターン１５をスクリーン印刷し、その上
から残りのグリーンシート１１を積層して、焼成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数枚のグリーン
シートを積層して焼成して製造するセラミック多層基板
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、セラミック多層基板はグリー
ンシート積層法で製造される場合が多い。このグリーン
シート積層法は、ドクターブレード法で成形されたグリ
ーンシートにビアホールを打ち抜き形成した後、そのビ
アホールに導体ペーストを充填して層間接続用のビアを
形成すると共に、同じ導体ペーストを使用して導体パタ
ーンをスクリーン印刷する。そして、このグリーンシー
トを所定枚数積層して焼成し、セラミック多層基板を製
造する。

【０００３】このようにして製造されるセラミック多層
基板の内層には、配線パターンの他に、コンデンサの電
極パターンや高周波用途のストリップラインが導体パタ
ーンで形成される場合がある。この場合、微小なコンデ
ンサや高周波用途のストリップラインを形成する層のグ
リーンシートの積層位置のずれが大きいと、電気的特性
が悪くなるため、近年、グリーンシートに位置決めマー
クを印刷し、このグリーンシートを積層する際に、カメ
ラで位置決めマークを検出し、これを基準にして積層位
置を補正することで、グリーンシートの積層位置精度を
高めるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようなカメラを用
いたグリーンシートの位置決め方法では、各層のグリー
ンシートの積層位置の誤差は３０μｍ程度にすることが
できる。微小コンデンサや高周波用途のストリップライ
ンを形成する場合には、１層のグリーンシートを挟む上
下２層の導体パターンの相対的位置精度、つまり所定の
導体パターンが印刷された上下２層のグリーンシートの
相対的位置精度が問題となる。従って、１層のグリーン
シートの積層位置の誤差が３０μｍであれば、上下２層
の導体パターンの相対的位置精度は、２層別々に認識操
作を行うため、 （３０² ＋３０² ）^1/2 ＝４２ ［μｍ］ となる。この程度の位置誤差は、一般的な配線パターン
では問題にならないが、微小コンデンサや高周波用途の
ストリップラインでは特性のばらつきの原因となる。特
に、最近の高集積化・小型化されたセラミック多層基板
では、上下の導体パターンの相対的位置精度を高めるこ
とが益々重要となってきている。

【０００５】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、高い相対的位置精度
が要求される上下の導体パターンの相対的位置精度を高
めることができて、電気的特性向上に貢献できるセラミ
ック多層基板の製造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のセラミック多層基板の製造方法は、積層す
る複数枚のグリーンシートの少なくとも１枚は、積層後
に導体パターンを印刷する未印刷グリーンシートであ
り、前記未印刷グリーンシートを積層するグリーンシー
トには、位置決めマークを形成すると共に、前記未印刷
グリーンシートには、前記位置決めマークに対応する位
置に開口部を形成し、前記未印刷グリーンシートを前記
位置決めマークのあるグリーンシートに積層する際に、
前記開口部から前記位置決めマークが露出するように積
層し、この後、前記位置決めマークを光学的認識手段で
検出し、これを基準にして積層体の位置を補正した後、
前記未印刷グリーンシートに所定の導体パターンを印刷
するようにしたものである（請求項１）。

【０００７】つまり、本発明の特徴は、上下の導体パタ
ーンの相対的位置精度が要求される層のグリーンシート
（未印刷グリーンシート）については、導体パターンを
印刷せずに積層し、その積層体の位置を光学認識手段を
用いて補正した後に、当該積層体上面の未印刷グリーン
シートに所定の導体パターンを印刷する。この際、積層
体の位置補正は、未印刷グリーンシートの１層下のグリ
ーンシートに形成された位置決めマークを基準にして行
われるので、積層後に行う未印刷グリーンシートへの導
体パターンの印刷も１層下のグリーンシートの位置決め
マークを基準にして行われる。これにより、積層後に印
刷した導体パターンと１層下の導体パターンとの相対的
位置精度が向上する。

【０００８】更に、前記位置決めマークを形成するグリ
ーンシートには、該位置決めマークと導体パターンとを
同じ導体ペーストで同時に印刷することが好ましい（請
求項２）。これにより、印刷工程が増えずに済むと共
に、グリーンシートに印刷する導体パターンと位置決め
マークとの相対的位置精度も正確になる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を低温焼成セラミッ
ク多層基板の製造方法に適用した一実施形態について説
明する。

【００１０】最初に、低温焼成セラミックのグリーンシ
ートの製造方法を説明する。まず、ＣａＯ１０〜５５重
量％、ＳｉＯ₂ ４５〜７０重量％、Ａｌ₂ Ｏ₃ ０〜３０
重量％、不純物０〜１０重量％、及び外掛けでＢ₂ Ｏ₃
５〜２０重量％を含む混合物を１４５０℃で溶融してガ
ラス化した後、水中で急冷し、これを粉砕して平均粒径
が３．０〜３．５μｍのＣａＯ−ＳｉＯ₂ −Ａｌ₂ Ｏ₃
−Ｂ₂ Ｏ₃ 系ガラス粉末を作製する。このガラス粉末５
０〜６５重量％（好ましくは６０重量％）と不純物が０
〜１０重量％のアルミナ粉末５０〜３５重量％（好まし
くは４０重量％）とを混合して低温焼成セラミック粉末
を作製し、この低温焼成セラミック粉末に溶剤（例えば
トルエン、キシレン）、バインダー（例えばアクリル樹
脂）及び可塑剤（例えばＤＯＰ）を加え、十分に混練し
てスラリーを作製し、通常のドクターブレード法を用い
て例えば厚み０．２ｍｍのグリーンシートを作製する。

【００１１】以下、このグリーンシートを用いて、図１
及び図２に示す実施例の７層の低温焼成セラミック多層
基板を製造する方法を説明する。まず、ドクターブレー
ド法で成形された長尺なグリーンシートを打抜き型等で
所定寸法に切断して、例えば１５０ｍｍ角のグリーンシ
ート１１を形成する共に、各グリーンシート１１の所定
位置にビアホール（図示せず）や積層時の位置決めのた
めの位置決め孔（図示せず）を打抜き形成する。また、
後述する４層目に積層するグリーンシート１１ｂ（特許
請求の範囲でいう未印刷グリーンシートに相当）には、
図２（ａ−１）に示すように、例えば２個の貫通孔１２
（特許請求の範囲でいう開口部に相当）を対角位置に打
ち抜き形成する。各貫通孔１２の内径は例えば２ｍｍで
ある。

【００１２】この後、各グリーンシート１１のビアホー
ルに、Ａｇ系の導体ペーストを充填し、貫通孔１２のあ
る４層目のグリーンシート１１ｂを除く、他の層のグリ
ーンシート１１，１１ａには、上述と同じＡｇ系の導体
ペーストを使用して導体パターン１３，１４をスクリー
ン印刷する。

【００１３】本実施例では、微小コンデンサの電極パタ
ーンや高周波用途のストリップライン等、高周波特性
上、高い相対的位置精度が要求される導体パターン１
４，１５は、下から数えて３層目と４層目にあり、３層
目の導体パターン１４は、例えば０．２ｍｍ幅の微細な
パターン（図２参照）であり、他の層の導体パターン１
３と同様に、積層工程前にＡｇ系の導体ペーストを使用
してスクリーン印刷する。更に、３層目のグリーンシー
ト１１ａには、導体パターン１４を印刷するのと同時に
例えば２個の位置決めマーク１６を同じＡｇ系の導体ペ
ーストを使用してスクリーン印刷する。

【００１４】各位置決めマーク１６は、４層目のグリー
ンシート１１ｂの内径２ｍｍの貫通孔１２に対応する対
角位置に印刷された例えば直径０．８ｍｍの円形パター
ンであり、図１（ａ）に示すように、４層目まで積層し
たときに貫通孔１２内に位置決めマーク１６全体が収ま
って露出するようになっている。尚、貫通孔１２のある
４層目の未印刷グリーンシート１１ｂには、積層後に導
体パターン１５をスクリーン印刷する。

【００１５】以上のようにして、４層目を除く各層のグ
リーンシート１１，１１ａに導体パターン１３，１４や
位置決めマーク１６を印刷した後、下から４層目までの
グリーンシート１１，１１ａ，１１ｂを重ね合わせて積
層し、この積層体を例えば８０℃、１５ｋｇ／ｃｍ² の
条件で５秒間、加熱圧着して一体化する。この積層時に
は、各グリーンシート１１に形成された位置決め孔に位
置決めピン（いずれも図示せず）を挿入することで、各
層のグリーンシート１１，１１ａ，１１ｂが位置決めさ
れる。

【００１６】このようにして１層目から４層目まで積層
した状態では、図１（ａ）に示すように、４層目の未印
刷グリーンシート１１ｂの２箇所の貫通孔１２内に位置
決めマーク１６全体が収まって露出した状態となる。こ
の後、この積層体の上方に設置された２台のＣＣＤカメ
ラ等の光学認識手段（図示せず）によって未印刷グリー
ンシート１１ｂの２箇所の貫通孔１２内に露出した位置
決めマーク１６を撮影し、その映像信号をコントローラ
（図示せず）で画像処理して、それを予めメモリに記憶
されている基準位置パターンと比較することで、基準位
置からの位置ずれを検出する。

【００１７】この後、積層体が載置されている位置決め
用のＸＹθテーブル（図示せず）を、Ｘ方向又はＹ方向
又はθ方向にサーボモータ等でスライドさせて積層体の
位置ずれを補正し、積層体を正確に基準位置に合わせ
る。この後、この積層体の上面の未印刷グリーンシート
１１ｂに例えば０．２ｍｍ幅の導体パターン１５［図２
（ａ−２）参照］をＡｇ系の導体ペーストを使用してス
クリーン印刷する。

【００１８】この場合、積層体の位置補正は、未印刷グ
リーンシート１１ｂの１層下のグリーンシート１１ａに
形成された位置決めマーク１６を基準にして行われるの
で、積層後に行う未印刷グリーンシート１１ｂへの導体
パターン１５の印刷も１層下のグリーンシート１１ａの
位置決めマーク１６を基準にして行われる。従って、認
識操作は１回である。これにより、積層後に未印刷グリ
ーンシート１１ｂに印刷した導体パターン１５と、１層
下のグリーンシート１１ａに位置決めマーク１６と同時
に印刷した導体パターン１４との間の相対的位置精度を
向上できる。

【００１９】そして、４層目の導体パターン１５の印刷
後、この積層体上に５層目から７層目のグリーンシート
１１を積層し、この積層体を例えば１００℃、５０ｋｇ
／ｃｍ² の条件で６０秒間、加熱圧着して一体化する。
この２回目の加熱圧着は、１回目（１層目〜４層目）の
加熱圧着よりも温度、圧力を高くし、且つ圧着時間を長
くする。これは、１層目〜４層目が２回圧着されるた
め、１回目の圧着を軽めにすることで、１層目〜４層目
が圧着され過ぎることを防止するためである。

【００２０】２回目の加熱圧着後、７層の積層体を所定
サイズに切断した後、通常の電気式連続ベルト炉を使用
して、９００℃、２０分保持の条件で焼成する。

【００２１】本発明者らは、以上のようにして製造した
７層の低温焼成セラミック多層基板（実施例）につい
て、３層目と４層目の導体パターン１３，１４を電極と
するコンデンサの容量を測定すると共に、電子顕微鏡に
よる断面観察によって上下の導体パターン１３，１４の
ずれ量（図３参照）を測定したので、その測定結果を次
の表１に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】この表１には、測定したコンデンサ容量の
平均値とその標準偏差σと、上下の導体パターン１３，
１４のずれ量の最大値を示している（測定サンプル数は
１００個である）。比較例として、予め３層目と４層目
も含めて全層の導体パターンを印刷した後に積層して焼
成した低温焼成セラミック多層基板についても、同様の
測定を行い、その測定結果を表１に示している。

【００２４】この表１から明らかなように、実施例で
は、上下の導体パターン１３，１４のずれ量の最大値が
比較例のずれ量の最小値のほぼ１／２であり、ずれ量を
大幅に減少することができる。このため、実施例では、
比較例よりもコンデンサ容量の設計値とのずれを大幅に
減少することができると共に、コンデンサ容量のばらつ
きも大幅に減少することができて、セラミック多層基板
に高品質のコンデンサを内蔵させることができ、例えば
結合器のような高周波部品の製造に適している。

【００２５】尚、上記実施形態では、低温焼成セラミッ
クのグリーンシートの材料として、ＣａＯ−ＳｉＯ₂ −
Ａｌ₂ Ｏ₃ −Ｂ₂ Ｏ₃ 系のガラス粉末とＡｌ₂ Ｏ₃ 粉末
との混合物を用いたが、ＭｇＯ−ＳｉＯ₂ −Ａｌ₂ Ｏ₃
−Ｂ₂ Ｏ₃ 系のガラス粉末とＡｌ₂ Ｏ₃ 粉末との混合物
を用いても良く、また、ＳｉＯ₂ −Ｂ₂ Ｏ₃ 系ガラスと
Ａｌ₂ Ｏ₃ 系、ＰｂＯ−ＳｉＯ₂ −Ｂ₂ Ｏ₃ 系ガラスと
Ａｌ₂ Ｏ₃ 系、コージェライト系結晶化ガラス等の１０
００℃以下で焼成できる低温焼成セラミック材料を用い
るようにしても良い。また、この低温焼成セラミックの
グリーンシートに印刷する導体は、Ａｇに限定されず、
Ａｇ／Ｐｄ、Ａｇ／Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ等の低融点金属を
使用するようにしても良い。

【００２６】但し、本発明は、低温焼成セラミックに限
定されず、アルミナ、窒化アルミニウム等、他のセラミ
ックで形成された多層基板の製造方法にも適用して実施
できる。

【００２７】その他、本発明は、未印刷グリーンシート
の積層位置を変更したり、未印刷グリーンシートの枚数
を複数枚にしても良く、また、多層基板の積層数を７層
以外の積層数にしても良い。また、位置決めマーク（貫
通孔）を３箇所以上に形成したり、位置決めマークを露
出させる貫通孔を切欠部に変更しても良い。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のセラミック多層基板の製造方法によれば、上下の導体
パターンの相対的位置精度が要求される層のグリーンシ
ート（未印刷グリーンシート）については、積層後に、
その積層体の位置を１層下のグリーンシートの位置決め
マークを基準にして補正した上で、その積層体上面の未
印刷グリーンシートに導体パターンを印刷するようにし
たので、積層後に印刷した導体パターンと１層下の導体
パターンとの相対的位置精度を向上させることができ
て、電気的特性を向上できる（請求項１）。

【００２９】しかも、位置決めマークを形成するグリー
ンシートには、該位置決めマークと導体パターンとを同
じ導体ペーストで同時に印刷するので、印刷工程が増え
ず、生産性を低下させずに済むと共に、導体パターンに
対して常に正確な位置に位置決めマークを印刷でき、こ
の点からも上下の導体パターンの相対的位置精度を向上
できる（請求項２）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態におけるセラミック多層基
板の製造方法を説明するための工程図

【図２】（ａ−１）は４層目のグリーンシートの平面
図、（ａ−２）は４層目の導体パターンの拡大図、（ｂ
−１）は３層目のグリーンシートの平面図、（ｂ−２）
は３層目の導体パターンの拡大図

【図３】上下の導体パターンの位置ずれを説明する部分
拡大縦断面図

【符号の説明】 １１，１１ａ…グリーンシート、１１ｂ…未印刷グリー
ンシート、１２…貫通孔（開口部）、１３〜１５…導体
パターン、１６…位置決めマーク。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数枚のグリーンシートを積層して焼成
   し、セラミック多層基板を製造する方法において、 前記複数枚のグリーンシートの少なくとも１枚は、積層
   後に導体パターンを印刷する未印刷グリーンシートであ
   り、 前記未印刷グリーンシートを積層するグリーンシートに
   は、位置決めマークを形成すると共に、前記未印刷グリ
   ーンシートには、前記位置決めマークに対応する位置に
   開口部を形成し、 前記未印刷グリーンシートを前記位置決めマークのある
   グリーンシートに積層する際に、前記開口部から前記位
   置決めマークが露出するように積層し、 この積層後に、前記位置決めマークを光学的認識手段で
   検出し、これを基準にして積層体の位置を補正した後、
   前記未印刷グリーンシートに所定の導体パターンを印刷
   することを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。
2. 【請求項２】 前記位置決めマークを形成するグリーン
   シートには、該位置決めマークと導体パターンとを同じ
   導体ペーストで同時に印刷することを特徴とする請求項
   １に記載のセラミック多層基板の製造方法。