JPS623061A - 回路基板用グリ−ンシ−トの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は回路基板用グリーンシートの製造方法に関し、
更に詳しくは、その製造時にドクターブレード法を適用
した際、シートがシート化、積層加工、印刷等に耐えう
る強度を有するとともに、焼成時のシートの脱脂が容易
な回路基板用グリーンシートの製造方法に関する。

近年、　ＯＡ種機器はじめとする電子機器の小型化志向
の影響を受けて、高密度多層配線回路基板への要請が高
まっている。多層配線回路基板は、絶縁体層と配線層で
ある導体パターン層とを交互に積層して多層構造とした
ものである。

かかる回路基板の材料としては、バランスの良い特性、
すなわち、高熱伝導率、良好な電気的特性（電気絶縁性
）並びに高い機械的強度を合わせもつＡＪ１２０３．　
Ｂａｄ、　５ｉ０２．　Ｂ２Ｏ３，５ｎ０２などの無機
物が多用されている。

ところで、この回路基板の製造工程は１通常、大きく分
けて、上記無機物よりなる成形シート（グリーンシート
）を製造する工程と、得られた無機物グリーンシートと
導体層とを交互に所定数積層したのち焼結する工程とか
らなる。

上記グリーンシートは、一般に次のようにして製造され
る。すなわち、上記無機物粉末に、有機バインダー、分
散剤、解膠剤などを配合してスラリー化したのち、ポリ
エステルフィルム等の成形用支持体上に該スラリーをド
クターブレード゛壓によって成形　（以下ドクター成形
という）して一定の厚さにシート化し、乾燥させてから
このシートをフィルムから剥離せしめてグリーンシート
を完成する。

Ａ　１２０３のグリーンシートの製造については既に確
立された技術があるが、他のセラミックの場合、そのま
まＡｌ２Ｏ２の技術を用いることは困難である。特に、
アルカリ土類元素Ｂａ、　Ｃａ、　Ｍｇ等を多量に含む
場合はスラリー化の際に例えばＡｌ２Ｏ２の場合に常用
されるＰＶＢ等を用いた場合シート化不可能である。

一般に、バインダーとして使用される有機高分子材料は
、加熱により分解する。スラリー中のバインダー含有量
が多い場合、グリーンシートは、脱脂時に、発泡、膨れ
、積層部からの剥離及び配線部の断線等を招き、所望の
焼結体を得ることは困難であった。一方、スラリー中の
バインダー含有量が少ない場合、グリーンシートは、ド
クターブレード法によるシー）・化、積層加工、印刷等
の際、外力に耐えうる十分な機械的強度が得られず、作
業中に亀裂や破壊を招いていた。

したがって、焼成時の脱脂の容易さとシート化等に耐え
うる機械的強度とをバランス良く具備させるために、バ
インダーの添加量を最適に設定することは極めて微妙な
事項であり、当業界においては、両者の長所を併有する
アルカリ土類元素を多量に含む場合の回路基板用グリー
ンシートの製造方法の出現が切望されていた。

［発明の目的］ 本発明の目的は、上記し７た問題の解消にあり、アルカ
リ土類元素を多量に含む場合、焼成時のシートの脱脂が
容易であるとともに、得られたシートがシート化等に酎
えうる強度を有する回路基板用グリーンシートの製造方
法を提供することにある。

［発明の概要］ 本発明の回路基板用グリーンシートの製造方法は、アル
カリ土類金属酸化物１０重量部以上含む基板原料粉末の
スラリーにアクリル系樹脂を加えて混合し、該混合物を
ドクターグレード法により支持体上に成形・シート化し
て全体を乾燥し。

しかるのち、該シートを支持体から剥離せしめることを
特徴とする。

本発明にかかるアルカリ土類金属酸化物は特に限定され
るものではなく、例えば、ＢａＯ、ＣａＯｌＭｇＯ，Ｓ
ｒＯが挙げられ、これらからなる群より選ばれる少なく
とも　１種のものが適宜使用される。

本発明にかかる基板原料粉末は、上記したアルカリ土類
金属酸化物を上記した所定量含むものであればいかなる
ものであってもよく、アルカリ土類金属酸化物以外の無
機融化物としては、例えば、ＡｊＬ２０３．　Ｓｉ［１
２、Ｂ２Ｏ３、Ｓｎ［１２，２ｎＯ、ＴｉＯ２゜ＭｎＯ
、ＺｒＯが挙げられ、これらからなる群より選ばれる少
なくとも　１種のものが適宜使用される。

このような基板原料としては、例えば°Ｂａ５ｎ（ＢＯ
３）　２を主体とした複合酸化物、　Ｍｇ２ＳｉＯ４フ
ォルステライトを主体とした複合酸化物、　　Ｃａ０−
Ａ文２０３−Ｓｉ０２含むガラスを主体とした複合酸化
物、アルカリ土類を含むガラスを主体とした複合酸化物
等が挙げられる。ＢａＳｎ（ＢＯ３）２を主体としたも
のとしてはＢａ、　Ｓｎ、　Ｂの含有量がＢａＯ、５ｎ
０２およびＢ２Ｏ３に換算して、 Ｂａ０　　１θ〜８８ｓｏｉ％　（１５〜θＯｗｔ％）
Ｓｎ０２　　９〜５０ｍｏｕ％　（１２〜５０ｗｔ％）
８２０３　　１３〜７２ｍｏ文％　　（９〜５０ｗｔ％
）のものが挙げられる。

このような組成をとるものは焼成温度１３００℃以下の
低温焼成可能な回路基板を得ることができる。さらに、
ＴｉＯ２を２〜３０ｗｔ％程度加え、耐湿性を向上させ
ることができる。

この場合、　５ｎ０２は、余り多いと、本来半導体の性
質を有するため、絶縁抵抗が低下してしまい、絶縁性基
板としての特性を満足しなくなる。また誘電損失（ｔａ
ｎδ）、比誘電率（εＳ）も大きくなり、高密度配線、
高周波特性に劣ってしまう。また、少ないと、熱膨張率
が大きくなってしまい、ソリ、割れ等が生じ易くなる。

またＢａＯであるが、余り多いと、もろくなってしまい
基板強度に劣り、少ないと熱膨張率が大きくなってしま
う。特にバリウムの少ない領域でホウ素量が多いと熱膨
張率の劣化が顕著であり、ホウ素量が少ないと誘電損失
の劣化が顕著である。

次に８２０３であるが、ホウ素量が少ないと、本発明の
主目的である低温焼成の効果が得られず、焼成に１３０
０℃以上程度の温度が必要となってしまう。また多いと
、熱膨張係数が大きくなってしまう。

又、Ｍｇ２ＳｉＯ４フォルステライトを主体としたもの
としては、Ｍｇ、　Ｓｉ、　Ｂ及びＢａが夫々酸化物に
換算して、Ｍｇ０２０〜４０重量％、５ｉ０２　３４〜
４０重量％、ＢａＯ３〜２８重量％及び８２０３４〜１
２重量％を含有しＭｇ２５　ｉ０４フォルステライトと
硼珪酸バリウムガラスとのガラスセラミックを構成する
ものが挙げられる。その他各種ガラスとのガラスセラミ
ックが考えられる。

二酸化珪素（Ｓｉ０２）は、焼成時に酸化マグネシウム
と固溶し、　Ｍｇ２Ｓｉ０２フオルステライトを形成し
、又、酸化硼素、酸化バリウムと融液を形成する役割を
果たす。５ｉ０２が少ないと焼成不可能となり。

多い場合には、導体ペーストの移行性（マイグレーショ
ン）による体積抵抗の劣化が生じる。

酸化マグネシウム（ＭｇＯ）は二酸化珪素と一部固溶し
て化合物を形成し、機械的強度を付与する役割を果たす
、　ＭｇＯが少ないと充分な抗折強度が得られず、Ｍｇ
Ｏが多いと低温焼結が達成できない。

酸化バリウムは、二酸化ケイ素、酸化硼素等の単独でガ
ラスを形成する網目形成酸化物に網目修飾酸化物として
作用し、安定なガラス相を形成し、焼結温度低下の役割
を果たす、　ＢａＯが少ないと焼結温度が上昇し、Ｂａ
Ｏが多いと機械的強度が低下する。

酸化硼素は網目形成酸化物となり、二酸化珪素、酸化バ
リウムとガラス相を形成する。また酸化マグネシウムと
二酸化珪素から成る化合物とガラスとの焼結を促進し両
者のガラス−セラミックスを得る役割を果たす。少ない
と低温焼結は困難となり、多いと成形形状が維持できな
くなる。

また、これら無機物粉末（アルカリ土類金属酸化物を含
む）の平均粒径は０．８〜２．Ｏｕｓが好ましく、更に
好ましくは　１．０−１．８　ｐｕｐである。この無機
物粉末には、必要に応じて、メチルエチルケトン、ｎ−
ブタノール、アセトン、　＃酸エチル、ベンゼン、エチ
ルアルコールなどの有機溶媒；　トリブチルホスフェー
ト、ジブチルフタレート、ジイソデシルフタレート、ポ
リエチレングリフールなどの可塑剤；非イオン系界面活
性剤、陰イオン系リン酸エステル系界面活性剤などの分
散剤；オレイン酸、オレイン酸エチル、モノオレイン酸
グリセリンなどの解膠剤などを適宜配合することができ
る。これらの成分は、無機物粉末との混合時に比重差に
よるスラリー分離を防ぎ、分散性を良くするため、その
比重が無機物粉末のそれと同程度であることが望ましい
。

本発明にかかるアクリル系樹脂は、アルカリ土類元素を
多量に含む無機物粉末の場合、ａｉ２ｏ３とは異なり、
少量で高粘度のスラリーを形成することのできるバイン
ダーとなる。従って脱脂が容易になる。

このアクリル系樹脂としては、例えば、アクリル酸エス
テル重合体、メタクリル酸エステル重合体；アクリル酸
エステルとメタクリル酸エステルとのランダム共重合体
、ブロック共重合体、グラフト共重合体が挙げられる。

ここで、アクリル酸又はメタクリル酸をエステル化する
アルコールとしては１例えば、メチルアクリレート、エ
チルアクリレート、ｎ−プロピルアクリレート、イソプ
ロピルアクリート、ｎ−ブチルアクリレート、インブチ
ルアクリレート、テトラ−ブチルアクリレート、アミル
アクリレート、ｎ−オクチルアクリレート、２−エチル
へキシルアクリレート、シクロへキシルアクリレ−１・
、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレートなど
が挙げられる。

用いる場合、共重合体より重合体の方が効果的であり、
より少ないバインダー量で良好なシートを得ることがで
きる。従ってメチルアクリレート、エチルアクリレート
、ｎ−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレー
ト、ｎ−ブチルアクリレートと重合モノマーとしてアク
リル酸、メタクリル酸等を用いることが好ましい。

アルカリ土類を含む系にアクリル系バインダーを加える
と系に凝集が生じ高粘度となる。

この凝集とはセラミック粒子間に働くロンドン−ファン
デルワールス引力とバインダ高分子鎖により粒子間架橋
でる。これによって、低バインダー量でのシート化が可
能となると考えられる。

このアクリル系樹脂の使用量は、無機物粉末１００重量
部に対し、　０．５〜１０重量部が好ましい。

使用量が０．５１重量部未満ではシート化。、８！を層
加工、印刷等に酎えうる強度を有するグリーンシートが
得られず、１５重量部を超えるとグリーンシートの形状
を保持しつつ脱脂を実施することが困難となる。更には
　１．０〜８．０重量部が好ましい。

以下、本発明の製造方法を詳細に説明する。

まず、前記したアルカリ土類金属元素を含む無機物粉末
を通常の方法により粉砕混合し、原料となる混合粉末を
調製する。しかるのち、この原料粉末に、前記した他の
成分、すなわち、有機溶媒、分散剤、解膠剤等を配合し
てスラリー化したのち、該スラリーに更に所定量のアク
リル系樹脂をバインダーとして添加混合する。この混合
時には、原料粉末を均一に分散させるため、全体の粘度
を　１００〜２０００ｃｐｓ程度に調製することが好ま
しく、更に好ましくは５００〜１ｏ００ｃｐｓ程度であ
る。

次いで、上記により得られたスラリーをポリエステルフ
ィルムなどの上に成形・シート化する。

この工程に先立ち、スラリーを脱泡し、最終的に得られ
るグリーンシートの表面を平坦にし、かつ充分な機械的
強度を与えるため、スラリー粘度を　１５０００〜３０
０００ｃｐｓ程度に調整することが好ましく、更に好ま
しくは　１８σ’００〜２５０００ｃｐｓ程度である。

成形拳シート化は通常のドクターブレード法により行な
°う。このときのシートの厚さは適宜に設定することが
できる。

しかるのち、フィルム上のシートを乾燥する。

乾燥法は赤外線による加熱或いは送風乾燥などが適して
いる。最後に、該シートをフィルムから剥離せしめて、
回路基板用グリーンシートを完成する。

以下において、実施例及び比較例を掲げ、本発明を更に
詳しく説明する。

［発明の実施例］ １〜９　　び　　　　　　１〜５ 所定の混合比で原料を湿式振動ミルにより混合粉砕し、
平均粒径的　１．２１１ｊの原料粉末を調製した０次い
で、この原料粉末　１００重量部に対し、以下の成分を
それぞれ配合して混合し、スラリー化した。

メチルエチルケトン　（溶媒）２３　　重量部ｎ−ブタ
ノール　（溶媒）１０　　重量部トリブチルホスフェー
ト　（可塑剤）０．５重量部非イオン系界面活性剤（分
散剤）０．１重量部及び、表示のアクリル系樹脂 これらの混合時には、スラリーの粘度を約５００ｃｐｇ
とした。その後このスラリーを脱泡し、再び粘度を２０
ＱＯＯｅｐｓ程度に調整してから、通常のドクターブレ
ード装置を使用してポリエステルフィルム上に厚さ約４
００−のシートを成形した０次いで、該ポリエステルフ
ィルム上のシートを赤外線加熱装置により約　１３０℃
で約１．（１時間乾燥させたのち、シートをフィルムか
ら剥離した。このときのグリーンシートの脱脂状態、シ
ート化等に対するハンドリング性について、結果を表に
一括して示す、なお、表中の脱脂状態の結果については
。

脱脂後にグリーンシートの形状を保持した場合をＯ（良
好）とし、膨れ１発泡のある場合を×（不良）とした、
また、表中のグリーンシートのハンドリング性の結果に
ついては、シート化等に耐えられず破壊された場合を×
（不良）とし、そうでない場合を０（良好）とした。

実施例１〜９はいずれも、脱脂特性、ハンドリング性と
も良好であった。比較例から明らかなように、アクリル
系樹脂が少ない場合（比較例１）、多い場合（比較例３
）、アルカリ土類元素が少ない場合〔比較例２）等１本
発明の条件を満たさない場合は、いずれも脱脂特性、ハ
ンドリング性のどちらかが不良であった。

［発明の効果］ 以上に詳述したとおり５本発明の回路基板用グリーンシ
ートの製造方法によれば、脱脂が容易であるとともに、
加工性が優れたシートを得ることができるため、製造工
程が簡易であり、その工業的価値は極めて大である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　アルカリ土類金属酸化物を１０重量部以上含む基板原
   料粉末のスラリーにアクリル系樹脂を加えて混合し、該
   混合物をドクターブレード法により支持体上に成形・シ
   ート化して全体を乾燥し、しかるのち、該シートを支持
   体から剥離せしめることを特徴とする回路基板用グリー
   ンシートの製造方法。