JPH11284334A - セラミックグリーンシートの貫通孔への金属ペースト充填方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 貫通孔周辺のセラミックグリーンシート表面
に金属ペーストのにじみが発生し、配線基板において隣
接する貫通導体同士や貫通導体とこれに隣接する配線導
体との間の電気的絶縁信頼性が低くなってしまう。 【解決手段】 貫通孔２が形成されたセラミックグリー
ンシート１を上面が平坦な載置台21上に該載置台21との
間に弾性シート３を挟んで載置するとともに、前記セラ
ミックグリーンシート１に上面側から弾性シート３に向
かって圧力をかけながら貫通孔２内に金属ペースト４を
充填する。弾性シート３がセラミックグリーンシート１
に隙間なく密着するので、貫通孔２内に充填された金属
ペースト４がセラミックグリーンシート１下面の貫通孔
２周辺部位ににじむことがなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックグリー
ンシートに設けた貫通孔内に金属ペーストを充填する方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、セラミック多層配線基板は、酸
化アルミニウム質焼結体等のセラミックから成る複数の
絶縁層が積層されて成る絶縁基体の各絶縁層間および表
面にタングステンやモリブデン等の高融点金属メタライ
ズから成る配線導体が所定のパターンに配設されてお
り、さらに各絶縁層の所定位置にスルーホール等の貫通
孔を設けるとともにこの貫通孔内にタングステンやモリ
ブデン等の高融点金属メタライズから成るビア導体等の
貫通導体を配設することによって、各絶縁層を挟んで上
下に位置する配線導体同士が互いに電気的に接続されて
いる。そして、一部の貫通導体は、絶縁基体表面に導出
され、その導出端面に電子部品の電極等が半田を介して
接合される。

【０００３】このセラミック多層配線基板は、複数枚の
セラミックグリーンシートを準備してこれらに従来周知
の打ち抜き法を採用して貫通孔を形成し、次にこれら貫
通孔内に金属ペーストを充填するとともにセラミックグ
リーンシートの上下面に金属ペーストを所定パターンに
印刷塗布し、次いでこれらのセラミックグリーンシート
を積層するとともに高温で焼成することによって製作さ
れる。

【０００４】従来、セラミックグリーンシートに設けた
貫通孔内に金属ペーストを充填するには、例えばセラミ
ックグリーンシートに従来周知の打ち抜き法を採用して
貫通孔を形成し、次にこのセラミックグリーンシートを
上面が平坦な載置台上にこの載置台とセラミックグリー
ンシートとの間に紙や樹脂から成る下敷きシートを挟ん
で載置するとともに、セラミックグリーンシートの上面
側から貫通孔内に金属ペーストを充填する方法が採用さ
れていた。

【０００５】なお、セラミックグリーンシートと載置台
との間に紙や樹脂から成る下敷きシートを挟むのは、セ
ラミックグリーンシートの貫通孔内に充填された金属ペ
ーストが載置台に付着し、これが他のセラミックグリー
ンシートを汚すのを防止するためであり、この下敷きシ
ートは、各セラミックグリーンシート毎に使い捨てにさ
れていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の貫通孔への金属ペースト充填方法によると、打ち抜
き法によりセラミックグリーンシートに貫通孔を形成す
る際に、打ち抜きの応力によりセラミックグリーンシー
トの打ち抜き開始面側にはセラミックグリーンシート表
面の貫通孔周辺部に貫通孔を中心とした僅かな凹みが発
生し、セラミックグリーンシートの打ち抜き終了面側に
は貫通孔周辺部のセラミックグリーンシートに貫通孔を
中心とした欠けが発生する。

【０００７】そして、セラミックグリーンシートの貫通
孔内への金属ペーストの充填は一般にセラミックグリー
ンシートの打ち抜き終了面側から行なわれており、セラ
ミックグリーンシートはその打ち抜き開始面を下にして
載置台上に載置される。

【０００８】このとき、セラミックグリーンシート打ち
抜き開始面側の貫通孔周辺部位に前述のような凹みがあ
ると、セラミックグリーンシートを載置台に両者の間に
下敷きシートを挟んで載置した際に、貫通孔周辺におけ
る下敷きシートとセラミックグリーンシートとの間に僅
かな隙間が形成される。そして、この状態でセラミック
グリーンシートの上面側、即ち打ち抜き終了面側から貫
通孔内に金属ペーストを充填すると、充填された金属ペ
ーストの一部が貫通孔周辺の下敷きシートとセラミック
グリーンシートとの隙間に浸入して貫通孔周辺のセラミ
ックグリーンシート下面、すなわち打ち抜き開始面に金
属ペーストのにじみを発生させてしまうこととなる。

【０００９】このような貫通孔周辺のセラミックグリー
ンシート表面への金属ペーストのにじみは、特に近時の
小型高密度化が進んだ配線基板においては、互いに隣接
する貫通導体同士や貫通導体とこれに隣接する配線導体
との間の電気的絶縁信頼性を低下させ、極端な場合、こ
れらの間に電気的短絡さえ発生させてしまうという欠点
を有していた。

【００１０】本発明は、かかる従来の課題に鑑み案出さ
れたものであり、その目的は、隣接する貫通導体同士や
貫通導体とこれに隣接する配線導体との電気的絶縁信頼
性が高い配線基板を得ることができるセラミックグリー
ンシートの貫通孔への金属ペースト充填方法を提供する
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のセラミックグリ
ーンシートの貫通孔への金属ペースト充填方法は、貫通
孔が形成されたセラミックグリーンシートを上面が平坦
な載置台上にこの載置台との間に弾性シートを挟んで載
置するとともに、前記セラミックグリーンシートに上面
側から前記弾性シートに向かって圧力をかけながら前記
貫通孔内に金属ペーストを充填することを特徴とするも
のである。

【００１２】また、本発明のセラミックグリーンシート
の貫通孔への金属ぺースト充填方法によれば、上記の金
属ぺースト充填方法において、前記載置台に載置された
前記弾性シートと前記セラミックグリーンシートとの間
に紙または樹脂から成る下敷きシートを挟むことを特徴
とするものである。

【００１３】本発明の貫通孔への金属ペースト充填方法
によれば、セラミックグリーンシートを上面が平坦な載
置台上にこの載置台とセラミックグリーンシートとの間
に弾性シートを挟んで載置するとともに、このセラミッ
クグリーンシートに上面側から弾性シートに向かって圧
力をかけながら上面側から貫通孔内に金属ペーストを充
填することから、セラミックグリーンシートの弾性シー
トに対する押圧力により弾性シートがセラミックグリー
ンシート下面の凹凸に対応して弾性変形し、これにより
弾性シートがセラミックグリーンシートに隙間なく密着
して、貫通孔の弾性シート側の周囲に金属ペーストのに
じみを発生させてしまうことがなくなる。

【００１４】また、載置台上に載置された弾性シートと
セラミックグリーンシートとの間にさらに紙または樹脂
から成る下敷きシートを挟んでおくと、セラミックグリ
ーンシートの弾性シートに対する押圧力により弾性シー
トがセラミックグリーンシート下面の凹凸に対応して弾
性変形し、これにより下敷きシートがセラミックグリー
ンシートに隙間なく密着する。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、本発明を添付の図面を基に
詳細に説明する。まず、図２に断面図で示すように、セ
ラミックグリーンシート１を準備するとともにこのセラ
ミックグリーンシート１に従来周知の打ち抜き法により
複数の貫通孔２を形成する。

【００１６】セラミックグリーンシート１は、例えば酸
化アルミニウム質焼結体を得るためのセラミックグリー
ンシートであれば、主原料としての酸化アルミニウム粉
末に焼結助材として酸化珪素粉末・酸化カルシウム粉末
・酸化マグネシウム粉末および適当な有機バインダや溶
剤等を添加混合して泥漿状となすとともにこれを従来周
知のドクターブレード法を採用してシート状となすこと
によって製作される。

【００１７】また、セラミックグリーンシート１に貫通
孔２を形成するには、例えば図３（ａ）に断面図で示す
ように、貫通孔２の直径に対応した直径の打ち抜きピン
11を備える上金型12と、打ち抜きピン11の直径より若干
大きな直径を有する孔13を有する下金型14との間にセラ
ミックグリーンシート１を配置し、次に、図３（ｂ）に
断面図で示すように、上金型12の打ち抜きピン11がセラ
ミックグリーンシート１を貫通して下金型14の孔13内に
到達するまで上金型を下降させることによって貫通孔２
を形成する方法が採用される。

【００１８】なお、このとき図４に要部拡大断面図で示
すように、セラミックグリーンシート１の打ち抜き開始
面の貫通孔２の周辺部位には貫通孔２を中心として僅か
な凹み２ａが形成され、セラミックグリーンシート１の
下面側の貫通孔２周辺部位には貫通孔２を中心とした欠
け２ｂが形成される。

【００１９】次に、図１に断面図で示すように、上面が
平坦な載置台21の上にセラミックグリーンシート１を、
これらの載置台21とセラミックグリーンシート１との間
に弾性シート３を挟んでセラミックグリーンシート１の
打ち抜き開始面が下側になるようにして載置するととも
に、貫通孔２に対応した開口22を有する金属マスク23を
セラミックグリーンシート１上に配置し、この金属マス
ク23上に金属ペースト４を供給するとともにスキージ24
を下方に押圧しながら摺動させることにより、セラミッ
クグリーンシート１に弾性シート３に向かって圧力をか
けながら、スキージ24の摺動圧力により金属ペースト４
の一部をマスク23の開口22を介してセラミックグリーン
シート１の貫通孔２内に充填する。

【００２０】このとき、セラミックグリーンシート１と
載置台21との間には弾性シート３が配置されていること
から、セラミックグリーンシート１にスキージ24の押圧
力により弾性シート３に向かって圧力をかけると、この
押圧力により弾性シート３がセラミックグリーンシート
１の下面の凹凸に対応した形状に弾性変形してセラミッ
クグリーンシート１の下面に隙間なく密着する。従っ
て、この状態でセラミックグリーンシート１の貫通孔２
内に金属ペースト４を充填するとセラミックグリーンシ
ート１の貫通孔２内に充填された金属ペースト４の一部
が貫通孔２周辺のセラミックグリーンシート１表面にに
じむことはなく、その結果、本発明の貫通孔への金属ペ
ースト充填方法を採用することによって、隣接する貫通
導体同士や貫通導体とこれに隣接する配線導体との電気
的絶縁信頼性が極めて高い配線基板を提供することがで
きる。

【００２１】なお、弾性シート３は、例えばシリコーン
ゴムや天然ゴム等のゴム類あるいは発泡ウレタン等の弾
性材料から成り、セラミックグリーンシート１に弾性シ
ート３に向かって圧力をかけたときにセラミックグリー
ンシート１の下面の凹凸に対応した形状に弾性変形可能
な弾力を有しており、通常、25％圧縮荷重が約0.1 〜10
ｋｇｆ／ｃｍ² 程度の弾性を有するものとすることが好
ましい。

【００２２】また、弾性シート３は、その厚みが0.05ｍ
ｍ未満ではセラミックグリーンシート１に弾性シート３
にむかって圧力をかけたときに弾性シート３がセラミッ
クグリーンシート１下面の凹凸に対応して十分に変形し
にくいものとなる傾向にあり、他方、５ｍｍを超えると
弾性シート３が不要に厚いものとなってしまう。従っ
て、弾性シート３の厚みは0.05〜５ｍｍの範囲としてお
くことが好ましい。

【００２３】かくして本発明のセラミックグリーンシー
トの貫通孔への金属ペースト充填方法によれば、セラミ
ックグリーンシート１表面の貫通孔２周辺に金属ペース
ト４のにじみを発生させることなく、セラミックグリー
ンシート１の貫通孔２内に金属ペースト５を充填するこ
とができる。

【００２４】なお、本発明のセラミックグリーンシート
の貫通孔への金属ぺースト充填方法は上述の実施の形態
の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲であれば種々の変更は可能である。

【００２５】例えば、上述の実施の形態の例では載置台
21にセラミックグリーンシート１を載置する際に載置台
21上に配置した弾性シート３の上にセラミックグリーン
シート１を直接に載置したが、弾性シート３とセラミッ
クグリーンシート１との間に紙や樹脂から成る下敷きシ
ートを挟んでもよく、この場合、セラミックグリーンシ
ート１の弾性シート３に対する押圧力により弾性シート
３がセラミックグリーンシート１下面の凹凸に対応して
弾性変形し、これにより下敷きシートがセラミックグリ
ーンシート１に隙間なく密着する。

【００２６】また、この場合はセラミックグリーンシー
ト１の貫通孔２内に充填された金属ペースト４が弾性シ
ート３に付着するのが下敷きシートにより防止されるの
で、下敷きシートのみを使い捨てにして弾性シート３は
繰り返し使用できるようになり、一般に樹脂や紙から成
るシートに比べて高価な傾向にある弾性シート３を使い
捨てにするよりも経済的である。

【００２７】

【実施例】〔第１の実施例〕ドクターブレード法を採用
して純度92％の酸化アルミニウム質焼結体を得るための
厚みが200 μｍのセラミックグリーンシートを準備し
た。

【００２８】このセラミックグリーンシートに打ち抜き
法を採用して直径が100 μｍの貫通孔を形成した。

【００２９】次に上面が平坦なステンレスから成る載置
台上に厚みが0.5 ｍｍの弾性シートを敷き、この上にセ
ラミックグリーンシートを打ち抜き開始面が下になるよ
うにして載置した。

【００３０】弾性シートとしては、ロジャースイノアテ
ック社製のウレタンフォームシートＰＯＲＯＮのタイプ
Ｌ−24を採用した。この弾性シートの25％圧縮加重は、
0.4ｋｇｆ／ｃｍ² 程度である。

【００３１】そして、このセラミックグリーンシート上
に厚みが50μｍでセラミックグリーンシートの貫通孔に
対応した開口を有するステンレス製のマスクを載置する
とともに、このマスク上に粒径が0.5 〜3.0 μｍ程度の
モリブデン粉末100 重量部に対してセラミックグリーン
シートに含有されるセラミック成分と実質的に同じセラ
ミック成分を５重量部および適当な有機バインダや溶剤
を添加混合して粘度を約5000ポイズに調整したモリブデ
ンペーストを供給し、このマスク上に硬質シリコンゴム
製のスキージを下方に約５ｋｇｆの力で押圧しながら摺
動させることにより、セラミックグリーンシートの貫通
孔内に金属ペーストを充填した。

【００３２】〔第２の実施例〕前述の第１の実施例と実
質的に同じ組成および厚みのセラミックグリーンシート
に同じ打ち抜き法により直径が100 μｍの貫通孔を形成
した。

【００３３】次に、このセラミックグリーンシートの打
ち抜き開始面にポリエチレンテレフタレートから成る厚
みが50μｍの下敷きシートをアクリル系接着剤を介して
貼着した。

【００３４】そして、前述の第１の実施例と同じ載置台
上に第１の実施例と実質的に同じ弾性シートを敷き、こ
の上にセラミックグリーンシートを下敷きシートが下に
なるようにして載置した。

【００３５】次に、このセラミックグリーンシート上に
第１の実施例と同じマスクを載置するとともにこのマス
ク上に第１の実施例と実質的に同じ金属ペーストを供給
し、このマスク上に第一の実施例と同じスキージを約５
ｋｇｆの力で押圧しながら摺動させることにより、セラ
ミックグリーンシートの貫通孔内に金属ペーストを充填
した。

【００３６】〔比較例〕また、比較のために、載置台の
上に弾性シートを敷かない以外は上述の第２の実施例と
同様にしてセラミックグリーンシートの貫通孔に金属ペ
ーストを充填した。

【００３７】次に、これらを約50℃の温度で加熱してセ
ラミックグリーンシートの貫通孔内に充填されたモリブ
デンペースト中の溶剤を乾燥除去させた後、第２の実施
例および比較例においては下敷きシートをセラミックグ
リーンシートから剥ぎ取った。そして、第１の実施例、
第２の実施例および比較例についてこれらのセラミック
グリーンシートの打ち抜き開始面側への金属ペーストの
にじみの有無を確認した。

【００３８】その結果、本発明の方法により貫通孔内に
金属ペーストを充填したセラミックグリーンシートにお
いては、第１の実施例１および第２の実施例とも貫通孔
周囲への金属ペーストのにじみは認められなかった。こ
れに対し、比較例の方法により貫通孔内に金属ペースト
を充填したセラミックグリーンシートでは、貫通孔の周
囲に貫通孔を中心とした直径が130 μｍ程度のにじみが
発生した。

【００３９】以上の結果より、本発明のセラミックグリ
ーンシートの貫通孔への金属ぺースト充填方法によれ
ば、貫通孔の周囲に貫通孔を中心とした金属ぺーストの
にじみを発生させることがなく、これにより形成される
隣接する貫通導体同士や貫通導体とこれに隣接する配線
導体との間で高い電気的絶縁信頼性が確保できることが
確認できた。

【００４０】

【発明の効果】以上のように、本発明のセラミックグリ
ーンシートの貫通孔への金属ペースト充填方法によれ
ば、セラミックグリーンシートを上面が平坦な載置台上
にこの載置台とセラミックグリーンシートとの間に弾性
シートを介在させて載置するとともにこのセラミックグ
リーンシートに弾性シートに向かって圧力をかけながら
セラミックグリーンシートの上面側から貫通孔内に金属
ペーストを充填することから、セラミックグリーンシー
トの弾性シートに対する押圧力により弾性シートがセラ
ミックグリーンシート下面の凹凸に対応して弾性変形
し、これにより弾性シートがセラミックグリーンシート
に隙間なく密着し、その結果、セラミックグリーンシー
トの貫通孔内に充填された金属ペーストがセラミックグ
リーンシート下面の貫通孔周辺部位ににじむことがなく
なる。

【００４１】従って、本発明の貫通孔への充填方法を採
用することにより、隣接する貫通導体同士や貫通導体と
これに隣接する配線導体との電気的絶縁信頼性が高い配
線基板を得ることができる。

【００４２】また、本発明の貫通孔への金属ペーストの
充填方法によれば、載置台上に載置された弾性シートと
セラミックグリーンシートとの間に紙または樹脂から成
る下敷きシートを挟んでおくと、セラミックグリーンシ
ートの弾性シートに対する押圧力により弾性シートがセ
ラミックグリーンシート下面の凹凸に対応して弾性変形
し、これにより下敷きシートがセラミックグリーンシー
トに隙間なく密着する。

【００４３】そして、この場合もセラミックグリーンシ
ートの貫通孔内に充填された金属ペーストがセラミック
グリーンシート下面の貫通孔周辺部位ににじむことがな
く、隣接する貫通導体同士や貫通導体とこれに隣接する
配線導体との電気的絶縁信頼性が高い配線基板を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセラミックグリーンシートの貫通孔へ
の金属ペースト充填方法を説明するための断面図であ
る。

【図２】本発明のセラミックグリーンシートの貫通孔へ
の金属ペースト充填方法により貫通孔内に金属ペースト
が充填されるセラミックグリーンシートの断面図であ
る。

【図３】（ａ）および（ｂ）は、それぞれセラミックグ
リーンシートに貫通孔を形成する方法を説明するための
断面図である

【図４】貫通孔の断面形状を説明するためのセラミック
グリーンシートの要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１・・セラミックグリーンシート ２・・貫通孔 ３・・弾性シート ４・・金属ペースト

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 貫通孔が形成されたセラミックグリーン
   シートを上面が平坦な載置台上に該載置台との間に弾性
   シートを挟んで載置するとともに、前記セラミックグリ
   ーンシートに上面側から前記弾性シートに向かって圧力
   をかけながら前記貫通孔内に金属ペーストを充填するこ
   とを特徴とするセラミックグリーンシートの貫通孔への
   金属ペースト充填方法。
2. 【請求項２】 前記載置台に載置された前記弾性シート
   と前記セラミックグリーンシートとの間に紙または樹脂
   から成る下敷きシートを挟むことを特徴とする請求項１
   記載のセラミックグリーンシートの貫通孔への金属ペー
   スト充填方法。