JPS6118356B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はマイクロ電子応用に用いる多層セラミ
ツクパツケージを形成する方法、特に焼結前の生
セラミツクシートの寸法的不安定性により起る問
題を解消するための改良方法に関する。
ツクパツケージを形成する方法、特に焼結前の生
セラミツクシートの寸法的不安定性により起る問
題を解消するための改良方法に関する。
多層セラミツクのマイクロ電子構造を製作する
普通の方法はセラミツク材料を可撓テープに形成
し、このテープを複数の、生シートと称する、シ
ートに切り、その個々のシートの予定個所に通路
孔を形成し、その個々のシートの所望区域上と上
記通路中に導電ペーストを沈積し、こられらのシ
ートを互いに積重ね、それらをレジスタし、そし
てそれらを比較的高い焼結温度に充分長い時間の
間置いて有機結合材料を焼却しその後セラミツク
粒子を殆んど不通気性の固形ユニツトにリフオー
ムすることから成る。焼結期間中セラミツクシー
トは比較的大きい収縮をするので、これは比較的
早い処理段階で所望の完成サイズに適合せしめら
れねばならない。本発明においては、生シートを
半焼成し、寸法的に安定させた後に開口の形成、
開口に対する導電材料の充填、導電回路のプリン
トなどの処理を行なうので、従来のように、最終
段階で1回だけ生シートを焼結して一体化する場
合に生じた大きな収縮(ひずみ)に起因する各シ
ート上の回路間のずれを除くことができる。その
後頂面と底面の治金学的パターンがこれらの単一
焼結パツケージ基板に印加され、外部接続を作る
ためピンその他の装具が附着される。半導体装置
がまた上側に適当な技術、なるべくならフリツ
プ・チツプ・ボンヂングにより附着される。この
処理法の自動化された具体例は米国特許第
3518765号に記載される。
普通の方法はセラミツク材料を可撓テープに形成
し、このテープを複数の、生シートと称する、シ
ートに切り、その個々のシートの予定個所に通路
孔を形成し、その個々のシートの所望区域上と上
記通路中に導電ペーストを沈積し、こられらのシ
ートを互いに積重ね、それらをレジスタし、そし
てそれらを比較的高い焼結温度に充分長い時間の
間置いて有機結合材料を焼却しその後セラミツク
粒子を殆んど不通気性の固形ユニツトにリフオー
ムすることから成る。焼結期間中セラミツクシー
トは比較的大きい収縮をするので、これは比較的
早い処理段階で所望の完成サイズに適合せしめら
れねばならない。本発明においては、生シートを
半焼成し、寸法的に安定させた後に開口の形成、
開口に対する導電材料の充填、導電回路のプリン
トなどの処理を行なうので、従来のように、最終
段階で1回だけ生シートを焼結して一体化する場
合に生じた大きな収縮(ひずみ)に起因する各シ
ート上の回路間のずれを除くことができる。その
後頂面と底面の治金学的パターンがこれらの単一
焼結パツケージ基板に印加され、外部接続を作る
ためピンその他の装具が附着される。半導体装置
がまた上側に適当な技術、なるべくならフリツ
プ・チツプ・ボンヂングにより附着される。この
処理法の自動化された具体例は米国特許第
3518765号に記載される。
セラミツク生シートは最後に積層され焼結され
る前に著しい分量の処理を受けねばならない。こ
の処理即ち通路孔の形成、この通路孔を導電ペー
ストで満たすこと、及び回路パターンの形成を含
む処理は著しい分量の時間を要する。そのほか、
生セラミツクシートがドクターブレードキヤスタ
から出て来るときそれを切り、それらシートを検
査し、整列孔をパンチし、次にそれを関連する分
類と目標作りの作業をするに要する附加的時間及
び生セラミツクシートがこの形のままでいる時間
は極めて長くなる。生セラミツクシートは本来寸
法的に不安定であり、その理由はこのシートは揮
発性有機樹脂溶剤と可塑剤を含み、これらは蒸発
して全体の組成及びそれと共に寸法も変える可能
性があるからである。更にこのシートはまた湿気
を吸収し、又は大気の素子と反応する可能性もあ
る。かくして寸法の不安定性は非常に重要な問題
を提起する可能性があり、特に技術が非常に小さ
い導電性の治金術と間隔の近い孔を具現するとき
然りである。寸法の変化があるとその結果生シー
ト上の金属パターンとその上に来るセラミツク生
シートの通路孔中の導電材料と整列外れを生ずる
可能性がある。
る前に著しい分量の処理を受けねばならない。こ
の処理即ち通路孔の形成、この通路孔を導電ペー
ストで満たすこと、及び回路パターンの形成を含
む処理は著しい分量の時間を要する。そのほか、
生セラミツクシートがドクターブレードキヤスタ
から出て来るときそれを切り、それらシートを検
査し、整列孔をパンチし、次にそれを関連する分
類と目標作りの作業をするに要する附加的時間及
び生セラミツクシートがこの形のままでいる時間
は極めて長くなる。生セラミツクシートは本来寸
法的に不安定であり、その理由はこのシートは揮
発性有機樹脂溶剤と可塑剤を含み、これらは蒸発
して全体の組成及びそれと共に寸法も変える可能
性があるからである。更にこのシートはまた湿気
を吸収し、又は大気の素子と反応する可能性もあ
る。かくして寸法の不安定性は非常に重要な問題
を提起する可能性があり、特に技術が非常に小さ
い導電性の治金術と間隔の近い孔を具現するとき
然りである。寸法の変化があるとその結果生シー
ト上の金属パターンとその上に来るセラミツク生
シートの通路孔中の導電材料と整列外れを生ずる
可能性がある。
本発明の1つの目的は多層セラミツクユニツト
の製作において焼結可能のセラミツクシート、そ
してまた新しい寸法的に安定した焼結可能のセラ
ミツクシートであつて普通の生シート材料の寸法
的不安定性を回避するものを製作する新しい方法
を提供することにある。
の製作において焼結可能のセラミツクシート、そ
してまた新しい寸法的に安定した焼結可能のセラ
ミツクシートであつて普通の生シート材料の寸法
的不安定性を回避するものを製作する新しい方法
を提供することにある。
本発明の他の目的は普通の処理作業を受けるこ
とのできる寸法的に安定したセラミツクビスケツ
ト素焼シートを形成するための改良方法を提供す
ることにある。
とのできる寸法的に安定したセラミツクビスケツ
ト素焼シートを形成するための改良方法を提供す
ることにある。
本発明の更に他の目的は多層セラミツクパツケ
ージを形成する過程において焼結可能のセラミツ
クシート上に導電材料の回路パターンをプリント
するための新しい方法を提供することにある。
ージを形成する過程において焼結可能のセラミツ
クシート上に導電材料の回路パターンをプリント
するための新しい方法を提供することにある。
本発明に従えば、内部回転系を有する集積回路
装置パツケージ用の多層セラミツク基板を作る方
法は、複数の多孔性ビスケツトシート(多孔性骨
格構造体)を形成すること、このビスケツトシー
トの孔を有する有機結合材料で含浸すること、こ
の含浸されたビスケツトシートに開口を形成する
こと、これらの開口を導電材料で満たすこと、こ
の含浸ビスケツトシートの表面に導電性回路系パ
ターンをプリントすること、複数の有孔でプリン
トされた含浸ビスケツトシートを1つの積層ユニ
ツトに集積すること、及びこの積層ユニツトを焼
結して互に接続された内部回路系装置を有する単
一の積層構造を形成することから成る。
装置パツケージ用の多層セラミツク基板を作る方
法は、複数の多孔性ビスケツトシート(多孔性骨
格構造体)を形成すること、このビスケツトシー
トの孔を有する有機結合材料で含浸すること、こ
の含浸されたビスケツトシートに開口を形成する
こと、これらの開口を導電材料で満たすこと、こ
の含浸ビスケツトシートの表面に導電性回路系パ
ターンをプリントすること、複数の有孔でプリン
トされた含浸ビスケツトシートを1つの積層ユニ
ツトに集積すること、及びこの積層ユニツトを焼
結して互に接続された内部回路系装置を有する単
一の積層構造を形成することから成る。
本発明によれば広い範囲内に亘る種類の構造を
作ることができる。しかしながら多層セラミツク
マイクロ電子パツケージの製作が最も重要である
から、これについて図面を参照して述べる。この
一般的製法はその他の構造、例えば誘電体材料が
セラミツクであるようなキヤパシタを製作する場
合にも有利に用い得るものであることは明かであ
ると信ずる。
作ることができる。しかしながら多層セラミツク
マイクロ電子パツケージの製作が最も重要である
から、これについて図面を参照して述べる。この
一般的製法はその他の構造、例えば誘電体材料が
セラミツクであるようなキヤパシタを製作する場
合にも有利に用い得るものであることは明かであ
ると信ずる。
この製法における第1段階は第4図でこの流れ
図表の箱10に示される。その一般的目的は寸法
的に安定している骨格様の構造として役立つ融解
セラミツク粒子の多孔性ビスケツトを形成するこ
とである。この多孔性ビスケツトの粒子状構造は
第2図に示され、同図において比較的高融点のセ
ラミツク材料の粒子12がこの好ましい実施例に
おいては低融点のガラス材料の薄い層14により
一緒に融解される。この製作段階ではシートの多
孔性は40%程度であり、もつと一般的には30〜55
%の範囲内であり、更にもつと一般的には15〜75
%の範囲内である。第2図に示すように空間16
は孔である。この一般的構造は図面の第5B図に
示され、この図はセラミツクビスケツトシートの
大いに拡大した断面における顕微鏡写真である。
第2図に描かれたマイクロ構造は寸法的に安定で
ある。何故ならそれは安定な材料の単一的に相互
結合したマトリツクス、即ちセラミツク粒子が単
一ユニツトとして相互に結び付いているものであ
るからである。この構造は後に詳述するように例
えば孔をパンチするとかスクリーンするなどの処
理ができる。
図表の箱10に示される。その一般的目的は寸法
的に安定している骨格様の構造として役立つ融解
セラミツク粒子の多孔性ビスケツトを形成するこ
とである。この多孔性ビスケツトの粒子状構造は
第2図に示され、同図において比較的高融点のセ
ラミツク材料の粒子12がこの好ましい実施例に
おいては低融点のガラス材料の薄い層14により
一緒に融解される。この製作段階ではシートの多
孔性は40%程度であり、もつと一般的には30〜55
%の範囲内であり、更にもつと一般的には15〜75
%の範囲内である。第2図に示すように空間16
は孔である。この一般的構造は図面の第5B図に
示され、この図はセラミツクビスケツトシートの
大いに拡大した断面における顕微鏡写真である。
第2図に描かれたマイクロ構造は寸法的に安定で
ある。何故ならそれは安定な材料の単一的に相互
結合したマトリツクス、即ちセラミツク粒子が単
一ユニツトとして相互に結び付いているものであ
るからである。この構造は後に詳述するように例
えば孔をパンチするとかスクリーンするなどの処
理ができる。
第2図に描かれた構造はいくつかの異なる方法
で得られる。この構造を得る第1の好ましい技術
は斯界に周知のセラミツク生シートを作り、その
後このシートをなるべくなら450℃程度の低温で
十分な時間加熱して有機結合材料を焼き去り、そ
の後第2のもつと高い温度で加熱してガラス粒子
を軟化せしめることである。第1図は生セラミツ
クシートの、有機結合剤を除去する最初の焼却後
の、粒子構造を描く。第2図と違つて、この構造
はセラミツク粒子12の間に散在する個々のガラ
ス粒子13を含有することに注意せよ。第5A図
の顕微鏡写真は同じ構造を示す。ガラス粒子13
が加熱期間中十分に軟化すると、表面張力によつ
てこれら粒子はセラミツク粒子12が互いに接触
する処まで変位せしめられる。高融点セラミツク
粉末材料、低融点粉末ガラス材料、有機樹脂結合
材料、この樹脂結合剤に対する揮発性溶剤、及び
できるなら可塑化材料を含むスリツプ又はスラリ
ーが調製される。典型的な高融点セラミツク粉末
材料はAl2O3,TiO2,酸化バリウム、酸化カルシ
ウムなどである。典型的な低融点ガラス材料は硅
酸塩、ガラス、又は硅酸塩と硼硅酸塩ガラスとソ
ーダ石灰ガラスの混合物であり得る。樹脂結合材
料は典型的にはポリビニルブチラール、醋酸塩化
ビニル共重合体などである。溶剤はトリクロロエ
チレン、メチルエチルケトン、メチルアルコー
ル、シクロヘキサノン、トルエンであり得る。典
型的な可塑剤はフタル酸ジブチル、フタル酸ブチ
ルベンジル、フタル酸ジオクチルなどである。上
記の諸材料はスラリーに混合され、マイラシート
のような適当な支持物上にドクターブレードされ
る。このドクターブレードされた材料は次に炉内
で室温より典型的には数度高い温度で乾燥され、
そのとき高い蒸気圧を持つ溶剤は蒸発して柔軟な
可撓性セラミツクシートを残し、これは従来の技
術の教えに従うとき、通路孔をパンチし、この孔
を導電ペーストで満たし、且つ表面に導電性パタ
ーンをスクリーンすることにより普通に処理され
る。しかしながら本発明の方法においては、生シ
ートは樹脂結合材料を焼き去るに十分な温度典型
的には450℃に加熱され、その後もつと高い温度
に加熱して低融点ガラス粒子を溶融し、これはセ
ラミツク粒子を多孔性マトリツクスに融解する
「にかわ」としての役目をする。実際に生シート
は炉内に約450℃で置かれ、その温度はガラスに
おける軟化点にまで高められ、それは典型的には
1100〜1250℃の程度である。
で得られる。この構造を得る第1の好ましい技術
は斯界に周知のセラミツク生シートを作り、その
後このシートをなるべくなら450℃程度の低温で
十分な時間加熱して有機結合材料を焼き去り、そ
の後第2のもつと高い温度で加熱してガラス粒子
を軟化せしめることである。第1図は生セラミツ
クシートの、有機結合剤を除去する最初の焼却後
の、粒子構造を描く。第2図と違つて、この構造
はセラミツク粒子12の間に散在する個々のガラ
ス粒子13を含有することに注意せよ。第5A図
の顕微鏡写真は同じ構造を示す。ガラス粒子13
が加熱期間中十分に軟化すると、表面張力によつ
てこれら粒子はセラミツク粒子12が互いに接触
する処まで変位せしめられる。高融点セラミツク
粉末材料、低融点粉末ガラス材料、有機樹脂結合
材料、この樹脂結合剤に対する揮発性溶剤、及び
できるなら可塑化材料を含むスリツプ又はスラリ
ーが調製される。典型的な高融点セラミツク粉末
材料はAl2O3,TiO2,酸化バリウム、酸化カルシ
ウムなどである。典型的な低融点ガラス材料は硅
酸塩、ガラス、又は硅酸塩と硼硅酸塩ガラスとソ
ーダ石灰ガラスの混合物であり得る。樹脂結合材
料は典型的にはポリビニルブチラール、醋酸塩化
ビニル共重合体などである。溶剤はトリクロロエ
チレン、メチルエチルケトン、メチルアルコー
ル、シクロヘキサノン、トルエンであり得る。典
型的な可塑剤はフタル酸ジブチル、フタル酸ブチ
ルベンジル、フタル酸ジオクチルなどである。上
記の諸材料はスラリーに混合され、マイラシート
のような適当な支持物上にドクターブレードされ
る。このドクターブレードされた材料は次に炉内
で室温より典型的には数度高い温度で乾燥され、
そのとき高い蒸気圧を持つ溶剤は蒸発して柔軟な
可撓性セラミツクシートを残し、これは従来の技
術の教えに従うとき、通路孔をパンチし、この孔
を導電ペーストで満たし、且つ表面に導電性パタ
ーンをスクリーンすることにより普通に処理され
る。しかしながら本発明の方法においては、生シ
ートは樹脂結合材料を焼き去るに十分な温度典型
的には450℃に加熱され、その後もつと高い温度
に加熱して低融点ガラス粒子を溶融し、これはセ
ラミツク粒子を多孔性マトリツクスに融解する
「にかわ」としての役目をする。実際に生シート
は炉内に約450℃で置かれ、その温度はガラスに
おける軟化点にまで高められ、それは典型的には
1100〜1250℃の程度である。
多孔性ビスケツトシートを形成する他の技術は
高融点粉末セラミツク材料と低融点ガラス材料の
混合物を作り、その後この混合物をガラス材料の
軟化点より上でセラミツク材料の軟化点より下の
温度で高温プレスすることによる。この高温プレ
ス作業の期間中ガラス粒子は熔融して前記の多孔
性ビスケツトを形成し、その中でガラスはセラミ
ツク粒子を相互に固めている。
高融点粉末セラミツク材料と低融点ガラス材料の
混合物を作り、その後この混合物をガラス材料の
軟化点より上でセラミツク材料の軟化点より下の
温度で高温プレスすることによる。この高温プレ
ス作業の期間中ガラス粒子は熔融して前記の多孔
性ビスケツトを形成し、その中でガラスはセラミ
ツク粒子を相互に固めている。
多孔性ビスケツトを作る更に他の方法は低焼成
温度を持つ粉末セラミツク材料、例えば硅酸塩を
含むセラミツクなどを作ることである。セラミツ
ク粉末材料は次にこの材料の焼成温度で、しかし
粒子を部分的に熔融してその結果それら粒子がリ
フオーム(緻密に焼結して収縮)することなしに
一縮に融解するだけの時間の間高温プレスされ
る。
温度を持つ粉末セラミツク材料、例えば硅酸塩を
含むセラミツクなどを作ることである。セラミツ
ク粉末材料は次にこの材料の焼成温度で、しかし
粒子を部分的に熔融してその結果それら粒子がリ
フオーム(緻密に焼結して収縮)することなしに
一縮に融解するだけの時間の間高温プレスされ
る。
多孔性ビスケツトを形成するための更に他の方
法は粉末セラミツク材料、低融点粉末ガラス材
料、有機結合材料及び試薬を含む押出し可能のペ
ースト混合物を作ることである。このペースト混
合物は次にシートの形に押出され、加熱された有
機材料を焼き去りガラス材料を軟化してセラミツ
ク粒子を一緒に融解する。
法は粉末セラミツク材料、低融点粉末ガラス材
料、有機結合材料及び試薬を含む押出し可能のペ
ースト混合物を作ることである。このペースト混
合物は次にシートの形に押出され、加熱された有
機材料を焼き去りガラス材料を軟化してセラミツ
ク粒子を一緒に融解する。
第4図に示すようにこの方法の次の段階は箱2
0で示すように多孔性セラミツクビスケツトの孔
16を有機充填剤又は結合剤で含浸することであ
る。この孔を満たすために多孔性ビスケツトシー
トは適当な液体材料例えばワツクスを液体に変換
するような温度にある液体ワツクの中に浸漬され
るがよい。その他任意適当な型の材料例えばポリ
ビニルアルコールの水溶液又はポリアミドのアル
コール溶液などのような熱可塑性材料を使用して
よい。ビスケツトシートの孔を満たすには単にこ
のシートを液中に漬けるだけでよく、するとワツ
クスその他の材料は毛管現象により孔に引き入れ
られる。同時に比較的薄いワツクス層がビスケツ
トの表面に形成される。孔が充填又は結合材料で
満たされたビスケツトはそこで大いに強化され従
つて通路孔をパンチすること、スクリーンするこ
となどの処理段階に適するようになる。含浸ビス
ケツトシートはその一体的融解構造の故に寸法的
に安定であり、従つて生シート処理に普通に起る
寸法不安定の問題を生じない。
0で示すように多孔性セラミツクビスケツトの孔
16を有機充填剤又は結合剤で含浸することであ
る。この孔を満たすために多孔性ビスケツトシー
トは適当な液体材料例えばワツクスを液体に変換
するような温度にある液体ワツクの中に浸漬され
るがよい。その他任意適当な型の材料例えばポリ
ビニルアルコールの水溶液又はポリアミドのアル
コール溶液などのような熱可塑性材料を使用して
よい。ビスケツトシートの孔を満たすには単にこ
のシートを液中に漬けるだけでよく、するとワツ
クスその他の材料は毛管現象により孔に引き入れ
られる。同時に比較的薄いワツクス層がビスケツ
トの表面に形成される。孔が充填又は結合材料で
満たされたビスケツトはそこで大いに強化され従
つて通路孔をパンチすること、スクリーンするこ
となどの処理段階に適するようになる。含浸ビス
ケツトシートはその一体的融解構造の故に寸法的
に安定であり、従つて生シート処理に普通に起る
寸法不安定の問題を生じない。
孔をパンチしたり回路パターンをスクリーンす
るなどの処理段階は第4図にブロツク22により
示される。含浸セラミツクビスケツトの通路孔は
普通の機械的パンチング、E(電子)ビーム処理
又はレーガービームドリリングにより行なうこと
ができる。通常導電ペーストで形成される回路パ
タンは普通のマスキングとスクリーン技術又はそ
の他の任意適当な方法で附着できる。回路パター
ンを形成する1つの好ましい技術は含浸ビスケツ
トの表面にワツクス材料の薄い層を形成し、(こ
れは含浸段階期間中に達成できる)、その後ワツ
クス層に線開口を形成し、そしてまたビスケツト
の表面の孔からワツクスを除去してその層を通り
ビスケツト内にまで延びる回路パターンの形にす
ることである。この線開口は含浸ビスケツトの表
面を低エネルギー電子ビームに露出することによ
り形成できる。この電子ビームは力えられた線パ
ターンをワツクスに切り込むようにプログラムさ
れる。高エネルギーのEビームもまた所望ならば
この同じ作業期間中通路孔を形成するために使用
できる。この技術の特殊な利点は回路パターンが
低エネルギーEビームにより切られるときセラミ
ツク粒子がEビーム室内へ投入されないことであ
り、その理由はこれら粒子はガラス材料により又
は他の実施例の場合には1部融解した低融点セラ
ミツク材料によりその場に保持されるからであ
る。普通の生シートのEビーム加工においてはセ
ラミツク粒子は束縛されずにEビーム室に入り、
しばしば各所に蓄積して問題を起す。本発明のビ
スケツトシート上でワツクスが除去された区域に
あるセラミツク粒子はこのシートを弗化水素酸又
はガラス結合剤を溶解する弗化物に露出すること
により釈放できる。その結果含浸ビスケツトシー
トの表面に凹んだ回路パターンが形成される。有
機材料層の開口とこの凹んだパターンは次に適当
な導電ペーストでなるべくならドクターブレード
法により満たされ、そして余分のペーストを掃去
する。ペースト中の試薬はビスケツト上の被覆材
料を侵さないように選択されねばならないことは
明らかである。通路孔もまた同時に同じ作業によ
り満たすことができる。
るなどの処理段階は第4図にブロツク22により
示される。含浸セラミツクビスケツトの通路孔は
普通の機械的パンチング、E(電子)ビーム処理
又はレーガービームドリリングにより行なうこと
ができる。通常導電ペーストで形成される回路パ
タンは普通のマスキングとスクリーン技術又はそ
の他の任意適当な方法で附着できる。回路パター
ンを形成する1つの好ましい技術は含浸ビスケツ
トの表面にワツクス材料の薄い層を形成し、(こ
れは含浸段階期間中に達成できる)、その後ワツ
クス層に線開口を形成し、そしてまたビスケツト
の表面の孔からワツクスを除去してその層を通り
ビスケツト内にまで延びる回路パターンの形にす
ることである。この線開口は含浸ビスケツトの表
面を低エネルギー電子ビームに露出することによ
り形成できる。この電子ビームは力えられた線パ
ターンをワツクスに切り込むようにプログラムさ
れる。高エネルギーのEビームもまた所望ならば
この同じ作業期間中通路孔を形成するために使用
できる。この技術の特殊な利点は回路パターンが
低エネルギーEビームにより切られるときセラミ
ツク粒子がEビーム室内へ投入されないことであ
り、その理由はこれら粒子はガラス材料により又
は他の実施例の場合には1部融解した低融点セラ
ミツク材料によりその場に保持されるからであ
る。普通の生シートのEビーム加工においてはセ
ラミツク粒子は束縛されずにEビーム室に入り、
しばしば各所に蓄積して問題を起す。本発明のビ
スケツトシート上でワツクスが除去された区域に
あるセラミツク粒子はこのシートを弗化水素酸又
はガラス結合剤を溶解する弗化物に露出すること
により釈放できる。その結果含浸ビスケツトシー
トの表面に凹んだ回路パターンが形成される。有
機材料層の開口とこの凹んだパターンは次に適当
な導電ペーストでなるべくならドクターブレード
法により満たされ、そして余分のペーストを掃去
する。ペースト中の試薬はビスケツト上の被覆材
料を侵さないように選択されねばならないことは
明らかである。通路孔もまた同時に同じ作業によ
り満たすことができる。
複数の多孔性セラミツクビスケツトシートを積
層する本方法中の次の段階は第4図で箱24によ
り示される。パンチされプリントされた含浸ビス
ケツトシートは選択され、積重ねられ、そして1
つの積層ユニツトを形成するように整列される
が、その態様は基本的には普通の生シートが集積
されると同じである。この積層ユニツトは次に第
4図の箱26に示すように焼結されるが、それは
なるべくなら圧力下で、且つ充填材料を焼き去り
その後セラミツク粒子を第3図に示す粒子構造を
持つユニツトにまで焼成するに十分な温度で、行
なわれることが望ましい。この焼結されたシート
の2000倍に拡大されたサンプルの実際の顕微鏡写
真が第5C図に示される。本方法でのこの点にお
いて生シートの著しい収縮があり、その理由は焼
結の結果それ以前充填材料により占められていた
孔を満たすセラミツクのリフオーミングが起るか
らである。典型的な焼結温度は1400℃程度であ
る。上記の焼結作業はなるべくなら積層ユニツト
を炉内に最初充填剤を焼き去るに十分な高温即ち
450℃で入れ、その後温度をセラミツクの焼結温
度にまで上げることにより達成することが望まし
い。ペースト中の導電材料は高い焼結温度が用い
られるときは耐火材料、例えばモリブデン又はタ
ングステンなどでなければならない。しかしなが
な低融点セラミツク材料の場合には低融点導電材
料例えば銅、金又はメツキしたニツケル粒子を用
いてよい。これらの材料は一般に900℃以下の焼
結温度で使用できる。
層する本方法中の次の段階は第4図で箱24によ
り示される。パンチされプリントされた含浸ビス
ケツトシートは選択され、積重ねられ、そして1
つの積層ユニツトを形成するように整列される
が、その態様は基本的には普通の生シートが集積
されると同じである。この積層ユニツトは次に第
4図の箱26に示すように焼結されるが、それは
なるべくなら圧力下で、且つ充填材料を焼き去り
その後セラミツク粒子を第3図に示す粒子構造を
持つユニツトにまで焼成するに十分な温度で、行
なわれることが望ましい。この焼結されたシート
の2000倍に拡大されたサンプルの実際の顕微鏡写
真が第5C図に示される。本方法でのこの点にお
いて生シートの著しい収縮があり、その理由は焼
結の結果それ以前充填材料により占められていた
孔を満たすセラミツクのリフオーミングが起るか
らである。典型的な焼結温度は1400℃程度であ
る。上記の焼結作業はなるべくなら積層ユニツト
を炉内に最初充填剤を焼き去るに十分な高温即ち
450℃で入れ、その後温度をセラミツクの焼結温
度にまで上げることにより達成することが望まし
い。ペースト中の導電材料は高い焼結温度が用い
られるときは耐火材料、例えばモリブデン又はタ
ングステンなどでなければならない。しかしなが
な低融点セラミツク材料の場合には低融点導電材
料例えば銅、金又はメツキしたニツケル粒子を用
いてよい。これらの材料は一般に900℃以下の焼
結温度で使用できる。
例
セラミツク生シート材料の大きいシートが、63
重量%のセラミツク粉末と37重量%の有機結合剤
から成るスラリーをドクターブレードすることに
より製作された。そのセラミツク粉末は89重量%
のAl2O3と11重量%のガラスフリツトから成つ
た。このガラスフリツトはPemco Products
Glidden―DurkoDivision,Baltimore,Maryland
の製品であつた。それは24重量%セラマタルク、
63%Kaolin―AjaxP,2.5%Cab―O―Sil及び10.5
%CaCO3から成つた。この混合物の結果は次の
酸化物組成を持つフリツトを生じた。
重量%のセラミツク粉末と37重量%の有機結合剤
から成るスラリーをドクターブレードすることに
より製作された。そのセラミツク粉末は89重量%
のAl2O3と11重量%のガラスフリツトから成つ
た。このガラスフリツトはPemco Products
Glidden―DurkoDivision,Baltimore,Maryland
の製品であつた。それは24重量%セラマタルク、
63%Kaolin―AjaxP,2.5%Cab―O―Sil及び10.5
%CaCO3から成つた。この混合物の結果は次の
酸化物組成を持つフリツトを生じた。
CaO 7.1重量%
MgO 8.85重量%
SiO2 54.9重量%
Al2O3 29.0重量%
有機結合剤組成は次の成分から出来ていた。
ButvarB98(ポリビニル・ブチラル樹脂)
11.5重量% フタル酸ジブチル(可塑剤) 3.9重量% テルジトル(湿潤剤) 2.5重量% シクロヘキサン(溶剤) 43.6重量% エタノール(溶剤) 15.4重量% トルエン(溶剤) 23.1重量% 100.00% 大きい生シートは複数の小さいシートに切られ
てテスト用に供された。4組の別々なシートが2
時間夫々750℃,850℃,950℃,1100℃で加熱さ
れた。750℃で加熱されたシートは非常に軽く、
壊すことなく取扱うことができなかつた。850℃
で加熱されたシートもまた脆つたが、上記の組よ
りも遥かに良かつた。900℃で加熱されたシート
は壊さないで取扱うことができたが、困難を伴つ
た。1100℃で加熱されたシートは固く、壊さない
で取扱うことができた。これらのシートは検査の
結果、前述の他のシートがすべてそうであつたよ
うに、全く多孔性であることが分つた。1100℃で
加熱されたシートの大きい強度はセラミツク粒子
の熔融ガラスとの粘着によつて分つた。1100℃で
加熱されたシートは次に充填ワツクス物質中に浸
漬することにより結合剤で含浸された。このワツ
クスはCarlisle Chemical Works lnc.,
Cincinnati,Ohioの製品、カーリスル合成ワツク
スNo.275であつて、これはビス―ステアロイルア
ミドから成る象牙色のワツクスである。この多孔
性ビスケツトは僅か2.3秒熔融ワツクス中で含浸
された。このワツクス材料の表面被覆も形成さ
れ、これは0.03mm程度の厚さのものと分つた。こ
の含浸ビスケツトシートに通路孔が開けられ、表
面ワツクスにEビームで線が切られ、これはまた
ビスケツトの露出されたセラミツク構造間のワツ
クスを除去した。このEビームカツト作業は
100Kev.で10ミクロン段階で55ミクロン径スポツ
トを形成することにより行なわれた。Eビーム機
の設定は各形成スポツト毎に5マイクロ秒で1.5
ミリアンペアであつた。検査の際、ビスケツトの
基板表面は表面ワツクス層を通じて露出された。
含浸ビスケツトは次に48%HF水溶液中に約10分
間浸漬された。これらのビスケツトはビスケツト
シートに深い溝を有し、これはアルミニウム粒子
が概ねすべて除去されたときの厚さと同じ深さで
あることが分つた。耐熱金属を有する導電ペース
トがこれらの溝に挿入された。複数のセラミツク
含浸ビスケツトは次に積重ねられ、1450℃で僅か
な圧力の下に約3時間の間焼結された。冷却の
後、出来たセラミツクユニツトは多層セラミツク
パツケージ用として適当な単一の緻密な不通気性
のセラミツク構造であることが分つた。
11.5重量% フタル酸ジブチル(可塑剤) 3.9重量% テルジトル(湿潤剤) 2.5重量% シクロヘキサン(溶剤) 43.6重量% エタノール(溶剤) 15.4重量% トルエン(溶剤) 23.1重量% 100.00% 大きい生シートは複数の小さいシートに切られ
てテスト用に供された。4組の別々なシートが2
時間夫々750℃,850℃,950℃,1100℃で加熱さ
れた。750℃で加熱されたシートは非常に軽く、
壊すことなく取扱うことができなかつた。850℃
で加熱されたシートもまた脆つたが、上記の組よ
りも遥かに良かつた。900℃で加熱されたシート
は壊さないで取扱うことができたが、困難を伴つ
た。1100℃で加熱されたシートは固く、壊さない
で取扱うことができた。これらのシートは検査の
結果、前述の他のシートがすべてそうであつたよ
うに、全く多孔性であることが分つた。1100℃で
加熱されたシートの大きい強度はセラミツク粒子
の熔融ガラスとの粘着によつて分つた。1100℃で
加熱されたシートは次に充填ワツクス物質中に浸
漬することにより結合剤で含浸された。このワツ
クスはCarlisle Chemical Works lnc.,
Cincinnati,Ohioの製品、カーリスル合成ワツク
スNo.275であつて、これはビス―ステアロイルア
ミドから成る象牙色のワツクスである。この多孔
性ビスケツトは僅か2.3秒熔融ワツクス中で含浸
された。このワツクス材料の表面被覆も形成さ
れ、これは0.03mm程度の厚さのものと分つた。こ
の含浸ビスケツトシートに通路孔が開けられ、表
面ワツクスにEビームで線が切られ、これはまた
ビスケツトの露出されたセラミツク構造間のワツ
クスを除去した。このEビームカツト作業は
100Kev.で10ミクロン段階で55ミクロン径スポツ
トを形成することにより行なわれた。Eビーム機
の設定は各形成スポツト毎に5マイクロ秒で1.5
ミリアンペアであつた。検査の際、ビスケツトの
基板表面は表面ワツクス層を通じて露出された。
含浸ビスケツトは次に48%HF水溶液中に約10分
間浸漬された。これらのビスケツトはビスケツト
シートに深い溝を有し、これはアルミニウム粒子
が概ねすべて除去されたときの厚さと同じ深さで
あることが分つた。耐熱金属を有する導電ペース
トがこれらの溝に挿入された。複数のセラミツク
含浸ビスケツトは次に積重ねられ、1450℃で僅か
な圧力の下に約3時間の間焼結された。冷却の
後、出来たセラミツクユニツトは多層セラミツク
パツケージ用として適当な単一の緻密な不通気性
のセラミツク構造であることが分つた。
例
89%重量比の粉砕したアルミナ「A―14」と例
1に挙示した組成のフリツトの11%とから成るセ
ラミツク粉末粒子の混合物が平らな金属ダイズ型
に入れられ、粉末を固めるためプレスされ、そし
て空中で1100℃まで2時間加熱された。
1に挙示した組成のフリツトの11%とから成るセ
ラミツク粉末粒子の混合物が平らな金属ダイズ型
に入れられ、粉末を固めるためプレスされ、そし
て空中で1100℃まで2時間加熱された。
多孔性セラミツク物体が形成され、これは75%
重量比のポリビニルブチラルと25%重量比のフタ
ル酸ジブチルのメチルアルコール溶液で含浸でき
た。
重量比のポリビニルブチラルと25%重量比のフタ
ル酸ジブチルのメチルアルコール溶液で含浸でき
た。
この溶剤の蒸発後1枚のシートが形成され、こ
れは例に記載のように処理できた。
れは例に記載のように処理できた。
例
次の成分を含有するセラミツク粉末、
68.6重量%の共融重硅酸塩
#356,Hammond Lead Products.
製 13.3重量%のGeorgia K―4
(Al2O3・4SiO2・9H2O)Georgia
Kaolin Co.,Elizabeth,New
Jerseyの製品 13.3重量%のEdgar Plastic
Kaolin(Al2O3,SiO2の源),Edgar
Plastic Kaolin Co.Edgarの製品 4.8重量%のXA―16Al2O3粉末、
Alumunum Co.of America,
Pittsburgh,Pennsylvaniaの製品 100.0重量% が平らな金属ダイス型に入れられ、スタンピング
により固められ、空中で約550℃にまで加熱され
て、単一片として取扱いのできる多孔性ビスケツ
トを形成する。
#356,Hammond Lead Products.
製 13.3重量%のGeorgia K―4
(Al2O3・4SiO2・9H2O)Georgia
Kaolin Co.,Elizabeth,New
Jerseyの製品 13.3重量%のEdgar Plastic
Kaolin(Al2O3,SiO2の源),Edgar
Plastic Kaolin Co.Edgarの製品 4.8重量%のXA―16Al2O3粉末、
Alumunum Co.of America,
Pittsburgh,Pennsylvaniaの製品 100.0重量% が平らな金属ダイス型に入れられ、スタンピング
により固められ、空中で約550℃にまで加熱され
て、単一片として取扱いのできる多孔性ビスケツ
トを形成する。
この多孔性シートは10%ポリアミドのメタノー
ル溶液で含浸される。このメタノールは蒸発され
る。その結果、寸法的に安定なシートが出来、こ
れは例で述べた諸段階によりモリブデンペース
トの代りに銅又は金粒子を含有するペーストを用
いて多層セラミツク・モジユールに処理製作する
ことができる。
ル溶液で含浸される。このメタノールは蒸発され
る。その結果、寸法的に安定なシートが出来、こ
れは例で述べた諸段階によりモリブデンペース
トの代りに銅又は金粒子を含有するペーストを用
いて多層セラミツク・モジユールに処理製作する
ことができる。
第1図、第2図及び第3図は本発明方法の3つ
の異なる段階で取つたセラミツク材料の多孔構造
の各拡大図である。第4図は多層セラミツク・パ
ツケージを形成するについて行なわれる諸作業を
示す流れ線図である。第5A図、第5B図及び第
5C図は生セラミツクシート、多孔性セラミツク
ビスケツト及び焼結セラミツク構造の各粒子構造
の顕微鏡写真である。 12……セラミツク粒子、13……ガラス粒
子、14……ガラス薄層、16……孔。
の異なる段階で取つたセラミツク材料の多孔構造
の各拡大図である。第4図は多層セラミツク・パ
ツケージを形成するについて行なわれる諸作業を
示す流れ線図である。第5A図、第5B図及び第
5C図は生セラミツクシート、多孔性セラミツク
ビスケツト及び焼結セラミツク構造の各粒子構造
の顕微鏡写真である。 12……セラミツク粒子、13……ガラス粒
子、14……ガラス薄層、16……孔。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 回路を有するセラミツク構造体を製造する方
法において、 セラミツク粉末材料を有する生シートから、該
セラミツク粉末材料が空間を有しながら結び付い
て寸法的に安定した多孔性骨格構造体を焼成する
工程、 前記多孔性骨格構造に有機結合材を含浸させる
工程、 前記含浸された多孔性骨格構造体に導電用の通
路孔の形成、導電回路の形成を行う工程、 前記通路孔および導電回路が形成された多孔性
骨格構造体を複数枚積重ねて緻密で単一のセラミ
ツク構造体へ焼結する工程、 とを含むことを特徴とする、回路を有するセラ
ミツク構造体を製造する方法。 2 前記多孔性骨格構造体を焼成する工程が、 前記セラミツク粉末材料と前記セラミツク粉末
材料より低い融点を持つガラス粉末材料とが混合
された生シートを準備する工程と、 前記ガラス粉末材料の融点より高く前記セラミ
ツク粉末材料の融点より低い温度で前記生シート
を加熱して、前記ガラス粉末材料を溶融し、空間
を有しながら前記セラミツク粉末材料を結び付け
る工程と、 を含む特許請求の範囲第1項記載の方法。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/749,482 US4289719A (en) | 1976-12-10 | 1976-12-10 | Method of making a multi-layer ceramic substrate |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5373365A JPS5373365A (en) | 1978-06-29 |
JPS6118356B2 true JPS6118356B2 (ja) | 1986-05-12 |
Family
ID=25013921
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13037577A Granted JPS5373365A (en) | 1976-12-10 | 1977-11-01 | Method of producing multilayer ceramic board |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4289719A (ja) |
JP (1) | JPS5373365A (ja) |
DE (1) | DE2745581A1 (ja) |
FR (1) | FR2373499A1 (ja) |
GB (1) | GB1538818A (ja) |
Families Citing this family (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US4364783A (en) * | 1981-09-08 | 1982-12-21 | Ford Motor Company | Ultrasonic end-capping of beta"-alumina tubes |
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- 1977-10-25 GB GB44407/77A patent/GB1538818A/en not_active Expired
- 1977-10-27 FR FR7733122A patent/FR2373499A1/fr active Granted
- 1977-11-01 JP JP13037577A patent/JPS5373365A/ja active Granted
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