JPS63112101A - グリ−ン・シ−トの縁部の湾曲を減少させる方法 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 この発明は主として半導体デバイス製造の分野に関する
ものであり、特に、セラミック基板の製造に用いられ、
自動装置で加工することのできる未焼成セラミツク・シ
ート製造の分野に関するものである。

Ｂ、従来技術およびその問題点 ＶＬＳ　Ｉ回路の製造に用いるセラミック・シートの製
造において、まずアルミナまたはガラス粒子等のセラミ
ック粒子を、可塑剤を含む有機バインダを含有する有機
溶液に懸濁させたスラリを調製する。次にこのスラリを
たとえばマイラ（ＭＹＬＡＲ１デュポン社の登録商標）
等の裏打ち材に薄い層の形で付着させる。次に裏打ち材
に付着させたスラリを、強制通気乾燥機を通過させて、
スラリ中の溶剤を蒸発させ、それによって固形の有機マ
トリックス中に埋め込まれた未焼成セラミツク材料の薄
い層（厚み約０．１ないし０．８１）を形成する。次に
、セラミックを含有する層を裏打ち材からはがし、未焼
成セラミツク・ウェブの形で巻枠に巻き取る。その後、
巻き取った未焼成セラミツク・ウェブを小さいシートに
切断し、好ましくは、この複数のグリーン・シートと呼
ばれるシートを保持し、分離するカートリッジに装填す
る。グリーン・シートは焼成前または焼結前のセラミッ
ク・シートを示す総称である。

グリーン・シートは、たとえば米国特許第４４９７８７
７号および第４３４０４３８号明細書に記載されている
ように、不安定であることが知られている。実際によく
見られる不安定性は、縁部の湾曲である。グリーン・シ
ートは、製造に用いるスラリの溶剤を除去するために、
強制通気乾燥機を使用する結果、縁部が湾曲することが
多い。

グリーン拳シートの湾曲の程度は、セラミック材料の種
類、セラミック材料が埋め込まれた有機マトリックスの
種類、スラリの製造に使用する溶剤の種類、およびスラ
リからの溶剤の除去速度に関係する。

グリーン・シートの湾曲が十分に大きいと、このグリー
ン・シートを取り扱うように設計されたある種の自動装
置に問題が生ずることがある。たとえば、巻いた未焼成
セラミツク・ウェブをシートに切断するように設計され
た機械は、縁部の湾曲の影響を受は易く、シート縁部の
湾曲が約０゜５１１Ｉｍを超える場合は、シートの移送
がうまくいかないことがわかっている。グリーン・シー
トが平坦でない場合、真空ピックアップ機構でも同様な
問題が生じる。また、シートが平坦でない場合、グリー
ン・シートの打抜きにも問題が生じることがある。

グリーン・シートの縁部の湾曲問題を解決するために、
各種の方法が提案されている。縁部の湾曲は、主として
グリーン・シートを切断する前のウェブの形成に用いる
スラリからの溶剤の除去速度によって生じるため、１つ
の解決方法は、溶剤の除去速度を下げることである。し
かし、この方法は、ウェブの形成に用いる製造工程が遅
くなり、不必要に高価な製造装置を使用しなければなら
ないという欠点がある。

もう１つの方法は、湾曲に「アイロン」をかけることで
ある。この方法では、縁部が湾曲したグリーン・シート
の上におもりをのせた後、温度を一定時間上げる。温度
はセラミック材料を硬化させるほどには高くなく、シか
もシートの応力を緩和させるのに十分な程度に高くする
。しかし、この方法はシートのスクリーニングに対する
安定性を低下させることが知られている。したがって、
この方法は、特に回路密度の高い部品には好ましい方法
ではない。

上記の問題を考慮して、この発明の主目的は、グリーン
拳シートの縁部の湾曲を、許容可能な範囲にまで減少さ
せ、グリーン・シートを自動加工装置により、困難を伴
わずに加工可能にする方法を提供することにある。

この発明の他の目的は、グリーン・シートの縁部の湾曲
を、許容可能な範囲にまで減少させ、グリーン・シート
の自動加工を可能にするとともに、縁部の湾曲を減少さ
せた結果、グリーン・シートのスクリーニングに対する
不安定性が増大しないようにする方法を提供することに
ある。

Ｃ０問題点を解決するための手段 この発明の縁部の湾曲を減少させる方法では、まず、未
硬化すなわち未焼成のセラミック材料を巻枠に巻いたウ
ェブから、シートを切断する。これらのシートは、使用
する材料、およびシートを形成する方法に応じて、程度
の差こそあれ、縁部が湾曲している。次に形成されたシ
ートを、トレイに重ねて置く。次にこのトレイを約２週
間、すなわちグリーン−シートの内部応力が緩和される
まで、大体室温（約２２℃）で、相対湿度が約９０ない
し９５％の室内に放置する。その後、トレイを約１週間
、すなわちグリーン・シートに含まれていた水がほとん
どすべて除去されるまで、室温で、相対湿度が約３５％
の室内に放置する。シートは、乾燥すると、工程開始時
よりも縁部の湾曲が著しく少なくなる。

Ｄ、実施例 上述のように、グリーン拳シートは、現在製造されてい
る代表的な半導体デバイスの一部分である多層セラミッ
ク基板の製造に使用される。すでに示したように、この
ようなグリーン拳シートは縁部が湾曲していることが多
く、そのため自動装置を使ってグリーン拳シートを処理
することがさまたげられることがある。特定の種類のグ
リーンシートの縁部の湾曲が大きいほど、このようなグ
リーン争シートを使用する自動装置に、問題が生じ易く
なる傾向がある。

この発明の場合、グリーン拳シートは、１辺が約１７．
８ｃｍの正方形に切断される。グリーン０シートの上面
は、縁部では、グリーン拳シートの中央部の上面より通
常約０．２５ｍｍ高くなる。縁部の高さと中央部の高さ
との差が、０．２５１１１１を超えることも多く、時に
は縁部が中央部より２゜５０１１１以上も訪くなること
もある。縁部の湾曲により、グリーン・シートの中央部
平面よりも縁部が約０．２５ｏ＋ｍ以上高くなると、こ
のようなグリーン・シートを処理する自動装置は不調に
なりやすい。特に真空ピックアップ装置の場合にとくに
そうであり、この装置が正しく作動するには、シートの
平坦度が高くなければならない。

この発明によれば、グリーン・シートを以下に詳細に説
明する方法で処理することによって、縁部の湾曲が減少
する。まず、グリーン串シートを約１７．８ｃｍ角に切
断する。ただし、この発明では、寸法は特に重要ではな
い。しかし、グリーン・シートが大きくなると、一部の
自動処理装置では、幹部の湾曲により取扱い上の問題が
発生する可能性が増大する。

切断したシートをまずトレイに積み重ねる。いちばん下
のグリーン・シートは、トレイとの接触をさけるため、
保護シートの上に載せる。この発明の実施例では、保護
シートはＫｉｍｄｕｒａ材料（ＫｉｍｄｕｒａはＫｉａ
＋ｂｅｒｌｙ−Ｃｌａｒｋ社の登録商標）製である。こ
の保護シートは非常に平滑で、接触したグリーン・シー
トを傷つけることはない。保護シートはまた、グリーン
・シートを清浄に保つのに役立つ。第１の保護シートと
同じ材料製の第２の保護シートを、トレイに入れたグリ
ーン・シートの上に載せ、いちばん上のグリーン拳シー
トの汚染を防止する。積み重ねたグリーン・シートの上
下に使用する保護シートの材質は重要ではない。この保
護シートは、グリーン・シートの上下を、傷がついたり
汚染物質との接触により汚染したりすることから保護す
るために使用するにすぎない。

トレイは、この実施例では、にｉｍｄｕｒａシートの上
に載せたグリーン・シートを載せる底部を有する。この
底部の周囲には、底部から上方に延びる複数のポストが
あり、積み重ねたグリーン舎シートを定位置に保持する
手段となる。このポストは、トレイ設計の収容枚数の積
み重ねたグリーン・シートと２枚のＫｉｍｄｕｒａシー
トの高さより大きい距離だけ上方に延びている。これに
より、トレイを積み重ねたときに、すてにトレイに入れ
たグリーン拳シートに損傷を与えないように、トレイ中
のグリーン拳シートを保護する手段となる。この実施例
では、トレイは約４０枚のグリーン・シートを積み重ね
るように設計されている。

縁部が湾曲したグリーン・シートをトレイ中に入れた後
、トレイを、温度および相対湿度が正確に許容節回内に
制御されている処理室中で積み重ねる。この発明では、
処理室の温度は２２±２°Ｃに維持される。室内の相対
湿度も厳密に制御され、９２１％に指定されている。ト
レイは、指定の温度および湿度に約２週間保つ。この期
間は、ガラス・セラミック材料のシートを水分で飽和さ
せるのに十分であることがわかっている。異なる材料を
使用する場合、グリーン・シートが飽和するのに必要な
時間が変わることがある。グリーン拳シートを、制御さ
れた環境に飽和するのに必要な時間より短い時間放置し
てもほとんど同様な結果が得られる。しかし、この必要
時間は、グリーン・シート中の内部応力を実質的に緩和
させるのに必要な時間である。この時間は、グリーン・
シートを高湿度の処理室に置き、次にグリーン・シート
を徐々に乾燥して、生じる縁部の湾曲を測定することに
よって始めて測定できる。生じた縁部の湾曲が、設計の
許容範囲以内であれば、選択された高温処理時間で十分
である。生じた縁部の湾曲が大きすぎる場合は、グリー
ン・シート中の応力を緩和するために、もっと長時間必
要である。

上記の処理中にグリーン・シートが吸収した水分により
、グリーン・シートは水分でほぼ飽和した状態となるた
め、通常柔軟になる。したがって、この形態ではグリー
ン・シートの後の加工は不可能である。そこで、グリー
ン・シートを、最初にグリーン・シートを製造する際に
用いたスラリの急速乾燥の際に生じた縁部の湾曲が再び
生じないような方法で乾燥しなければならない。この発
明では、はぼ飽和したシートの乾燥は、トレイをやはり
ほぼ室温（２２±２℃）に保った室内に入れることによ
り行なう。室内の湿度は、相対湿度３５±５％に保つ。

グリーン・シートを、このような処理により除去できる
水分がほぼすべて除去されるまでこのような環境に保持
する。この方法の代表的な応用例では、この期間は約１
週間である。

低湿度処理終了後、グリーン・シートの縁部の湾曲を測
定する。特定のグリーン・シート組成に対する処理パラ
メータが適正であれば、測定した縁部の湾曲は、このよ
うなグリーン・シートを処理する自動加工機に問題を生
じることがない程度に小さくなる。

上記のグリーン・シートの処理方法の効果は、試験結果
から明らかである。一般に、ある未処理のガラス・セラ
ミック・シートの縁部の湾曲は、２．５ｏ＋ｍ程度であ
り、この場合はグリーン・シート切断後の１動処理に重
大な問題を生じる。しかし、適正な処理を行った後は、
縁部の湾曲は０゜２５ｍ＋＋＋未満に減少し、はとんど
の加工装置ではグリーン・シートがつまったり、次の加
工部へ送るべきグリーン・シートが取り上げられなかっ
たりすることなく、自動加工装置がこのグリーン・シー
トを移動させることができるのに十分な程度に平坦とな
る。

この実施例の方法は、発明の原理および範囲から逸脱す
ることなく、実施できる程度であれば、変更を加えるこ
とができる。たとえば、選択される温度および乾燥時の
湿度は、上記と異なる値にすることもできる。この発明
で選択した特定の温度および乾燥時湿度は、後で保存お
よび加工が行われる環境の温度および湿度とほぼ同じで
あり、加工の間同じ温度および湿度を保つのが有利であ
ると考えられる。

Ｅ０発明の効果 グリーン・シートの縁部の湾曲が減少するので、自動装
置で加工する上での問題が解消する。

出願人　　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）グリーン・シートの縁部の湾曲を減少させる方法
   であって、 ａ）グリーン・シートの内部応力を緩和するのに十分な
   時間の間、選ばれた温度及び高い相対湿度に維持された
   処理室内に、少なくとも１つのグリーン・シートを放置
   するステップと、 ｂ）上記のステップａ）に於て吸収した過剰水分を上記
   グリーン・シートから除去するのに必要な時間の間、上
   記グリーン・シートを所望の温度および上記高い相対湿
   度よりも低い湿度に制御された環境に放置するステップ
   と、 を含むことを特徴とする、グリーン・シートの縁部の湾
   曲を減少させる方法。
2. （２）上記選ばれた温度は室温であり、上記高い相対湿
   度に維持された室内に放置する時間は少なくとも３３６
   時間であることを特徴とする、特許請求の範囲第（１）
   項記載の方法。
3. （３）上記低い湿度に制御された環境に放置する時間は
   少なくとも１６８時間であることを特徴とする、特許請
   求の範囲第（１）項又は第（２）項記載の方法。