JPH11510963A - セラミック多層基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 セラミック多層基板、殊にＬＴＣＣ基板、の製造方法が提案されており、この場合複数の生セラミックシート上に導体路及び導通接触部を印刷法で、ワックスをプリンティングキャリヤとして含有する、揮発しやすい溶剤不含の導体ペーストを使用することによって形成し、引き続き該生セラミックシートを１つの積み重ね物の形で重ね合せて配置しかつ焼成する。通常は慣例である時間浪費的な生セラミックシートの乾燥は、不要である。該シートは、導体路及び導通接触部の乾燥後直ちに積み重ねることができかつ焼成することができる。さらに、焼成前の導体路及び生セラミックシートの収縮が回避されるという大きな利点があり、このことによって、製造されたセラミック多層基板の精度が決定的に改善される。

Description

【発明の詳細な説明】 セラミック多層基板の製造方法 公知技術水準 本発明は、請求項１記載の種類の上位概念によるセラミック多層基板の製造方 法から出発する。 セラミック多層基板の製造方法は、例えばドイツ国特許出願公開第４３０９０ ０５号明細書から公知である。この公知方法の場合には生セラミックシート、即 ち未加工の状態の柔軟な未焼成のセラミックシートは、導体路及び導通接触部(D urchkontaktierungen)、いわゆるビア(Vias)が備えられる。この目的のために、 先ず導通接触部のための孔が生セラミックシートに穿孔される。引き続き、セラ ミックシート上に導体路が導体ペーストを用いたスクリーン印刷法で印刷される 。ビアのための先に穿孔された孔は、導体路の印刷の際に導体ペーストで充填さ れるか、又は導体路の印刷前の別に実施される印刷工程の際に導体ペーストで充 填される。この方法は、既に９００℃未満の温度で焼成しうるセラミックシート が使用される点が通常のセラミック多層基板と異なるＬＴＣＣ基板（低温同時焼 成セラミックス(Low temperature cofired ceramics)）の製造にも使用される。 この低い焼結温度の場合には著しく安価な導体ペーストを導体路の形成に使用す ることができる。セラミックシートの印刷後に該セラミックシートは、乾燥され 、かつ１つの積み重ね物の形で重ね合せて配置される。引き続き、このようにし て形成された積み重ね物は、ラミネートされかつ最終的に焼成される。 公知技術水準の場合にセラミック多層基板の製造に使用された導体ペーストは 、揮発しやすい有機溶剤を含有しており、この溶剤は、一部、生セラミックシー ト中に拡散侵入する。この種の溶剤は、例えばアルコール又はテレビン油である 。セラミックシート上に施与された導体ペーストが未乾燥状態では該シートに焼 き付けることができないため、導体路ないしは導通接触部の印刷の後に、かつ生 セラミックシートの積み重ね及び焼成の前に、セラミックシートは、その都度乾 燥器で乾燥されなければならず、さもなければ導体ペースト中に含有されている 溶剤の自然蒸発によってセラミックシートの高い焼成温度によってセラミック多 層基板に亀裂形成及び気泡形成が生じることになる。この場合には生セラミック シートの乾燥工程が製造方法のきわめて浪費的な中断であることは、きわめて不 利であると見なされなければならない。個々のセラミックシートは、若干高めら れた温度で、溶剤の過剰含量が蒸発されるまで乾燥される。さらに導体ペースト からの溶剤の蒸発によって及びセラミックシート中に拡散侵入した溶剤の蒸発に よって導体路及びセラミッ クシートの不利な収縮が生じる。セラミックシートは、全てが正確に同じ値だけ 収縮しないため、生セラミックシート上の導体路構造の歪みが生じる可能性があ る。乾燥の後に引き続き実施されるセラミックシートの積み重ねの場合には、重 ね合わされている２つのセラミックシートの導体路と導通接触部の間での位置の ずれ及び他の位置への移動によって所望の位置での電気的接触の成立が部分的又 は完全に妨げられる可能性がある。このことによって、焼成後に形成された多層 基板は、使用不可能となる。 本発明の利点 これに対して、メインクレームに記載された特徴を有する本発明による方法は 、生セラミックシートが積み重ね前に乾燥される必要がないという大きな利点を 有している。プリンティングキャリヤ(Drucktraeger)としてワックスを含有しか つ揮発しやすい溶剤を含有していない導体ペーストの使用によって生セラミック シートの時間浪費的な乾燥は、不要になる。該シートは、導体路及び導通接触部 の印刷後直ちに、積み重ねることができかつ焼成することができる。乾燥時間が 不要であるため、セラミック多層基板は、著しくはるかに迅速に完成させること ができる。さらに、大きな利点は、焼成前の導体路及び生セラミックシートの収 縮が回避される点にある。従って、生セラミックシート上の導体路の微細パター ンの歪みは、排除されてい る。セラミックシートの積み重ね及び焼成の場合に、重ね合せて配置された２つ のセラミックシートの導体路と導通接触部の間の電気的接触が実際にも所望の位 置で形成されることが保証されている。これによって全体として、製造されたセ ラミック多層基板の精度は、決定的に改善される。 実施例の記載 セラミック多層基板の製造に未焼成の生セラミックシートを使用する。生セラ ミックシートは、セラミック粒子、無機結合剤及び有機結合剤からなる。これら 成分のための適当な材料は、例えば米国特許第５０８５７２０号明細書に一覧表 にまとめられている。生セラミックシートは、柔軟構造を有しておりかつ容易に 加工することができる。従って例えば導通接触部（ビア）のための穿孔は、基板 製造の上記段階の際には容易に可能である。セラミックシートに導通接触部孔が 設けられた後に、この導通接触部孔を印刷工程の際に導体ペーストで充填する。 その後に別の印刷工程で導体路をセラミックシート上に印刷する。印刷の場合に は、揮発しやすい溶剤をプリンティングキャリヤとして含有していない導体ペー ストが使用される。ペーストの導電性は、多数の小さな金属粒子、例えば粒度０ ．５μｍ〜１０μｍを有する銀粒子、によって惹起される。プリンティングキャ リヤとして導体ペーストは、有機化合物からなるワックスを含有し、このワック スは、およそ４０℃〜７０℃の温度範囲を下回る温度で固体ないし混練可能であ りかつ該温度範囲を越えると分解することなく希薄溶液状態になる。およそ６０ ℃〜７０℃で液状になるワックスを含有している導体ペーストは、特に好適であ る。生セラミックシート上の導体路及び導通接触部の形成の場合には、導体ペー ストを７０℃以上の温度に加熱し、その結果、該ペーストは、印刷可能となりか つ印刷工程に必要とされるレオロジー特性を示す。この種の導体ペーストは、現 在他の使用目的のために、例えばエンバイロサーム−ペースト(ENVIROTHERM-Pas te)の名称で商業的に提供されている。印刷されるペーストが揮発しやすい溶剤 を含有していないため、印刷工程の際にも溶剤が生セラミックシート中に拡散侵 入しない。従って、揮発しやすい溶剤が導体路及びセラミックシートから蒸発さ れる、収縮と結合したセラミックシートの乾燥は、不要となる。導体路の印刷の 後に導体ペースト中のワックスは、短時間の冷却後に硬化し、このことによって 導体路は、その位置及び形状寸法で生セラミックシート上で固定される。次に生 セラミックシートは、乾燥時間なしに、調整された状態で重ね合せて積み重ねる ことができる。生セラミックシート上に高い精度で施与された導体路パターンが 導体ペーストの冷却後直ちに硬化するため、導体路パターンの歪み及び変形を回 避するための付加的な安定化の処置をとる必要がない 。次に、このようにして形成された積み重ね物をラミネートし、かつ引き続き炉 中で焼成する。この焼成の際に生セラミックシートの有機結合剤を残量なく燃焼 させる。最終的に焼結によって本来のセラミック基板が形成され、この場合、無 機結合剤は、マトリックスとして作用し、このマトリックスによってセラミック 粒子は、相互に結合される。同時に、施与された導体路及び導通接触部の導体ペ ースト中に含有された有機ワックスは、熱分解されかつ多孔質セラミックスを通 して積み重ね物から消散する。この場合には上記ペースト中に含有された金属粒 子は、導電状態で相互に結合され、その結果、多層基板の複数の層の中に設計さ れた導体パターンが、電気的に結合された導体路及び導通接触部から形成される 。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．セラミック多層基板、殊にＬＴＣＣ基板、の製造方法であって、この場合複 数の生セラミックシート上に導体路及び／又は導通接触部を印刷法で形成し、引 き続き該生セラミックシートを１つの積み重ね物の形で重ね合せて配置しかつ焼 成するセラミック多層基板の製造方法において、導体路及び導通接触部の形成に 、ワックスを含有している、揮発しやすい溶剤不含の導体ペーストを使用するこ とを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。 ２．導体ペーストが、およそ６０℃〜７０℃で液状になるワックスを含有してい る、請求項１記載の方法。