JPH01196191A - セラミクス基板の製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、セラミクス層の内部に空洞部を形成して誘電
率を下げるようにしたセラミクス基板の製造方法に関し
、特に上記空洞部の成形工程において該空洞部の変形に
よる寸法変動を防止して、設計どおりの形状のセラミク
ス基板が得られるようにした製造方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に回路基板は、これの上面に導電パターンを形成す
るとともに、コンデンサチップ、トランジスタチップ等
の電子部品素子を搭載するためのものである。このよう
な回路基板に採用される例えばＡｆｆ２０３製のセラミ
クス基板は、耐熱性。

熱放散性、気密性に優れていることが知られている。一
方、このセラミクス基板は、誘電率が高いことから該基
板を通過する信号の伝播遅延が大きいという問題がある
。

そこで、上記セラミクス基板の内部に空洞部を形成して
誘電率を下げる方法が提案されている。

この空洞部を有するセラミクス基板では、例えばＡｌ２
Ｏ３の誘電率が９．８であるのに対して、上記空洞部内
の空気の誘電率は１であることから、誘電率を約１７２
程度に下げることができる。これにより熱放散性の悪化
、基板の大型化を回避しながら低誘電率のセラミクス基
板を得ることができる。

このような空洞部を有するセラミクス基板を製造する方
法として、従来、第２図に示す方法が採用されている。

これは、まず、第１セラミクスグリーンシート１の上面
にリング状の第２セラミクスグリーンシート２を載置し
、該第２グリーンシート２の開口内にセラミクスグリー
ンシートを作成する際に混合されるバインダーから成形
された有機フィルム３を挿入し、上記第２セラミクスグ
リーンシート２及び有機フィルム３の上面に第３セラミ
クスグリーンシート４を載置して、セラミクス積層体５
を成形する（第２図［ａｌ参照）。

次に、上記セラミクス積層体５をフツスの金型６内に配
設し、該積層体５の積層方向に圧着するく第２図（ｂ）
参照）。そして、この圧着された積層体５　（第２図ｆ
ｃｌ参照）を、例えば１６００°Ｃの還元雰囲気中にて
所定時間加熱して焼結する。すると上記有機フィルム３
は、焼結時の高温により燃焼。

焼失することになり、該有機フィルム３部分に空洞部７
が形成される。その結果、空洞部７を有する低誘電率の
セラミクス基板８が製造されることとなる（第２図ｔｄ
）参照）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記従来のセラミクス基板８の製造方法で
は、上記セラミクス積層体５を金型６により圧着した後
、この金型６から取り出して圧着力を開放すると、該積
層体５の端縁部５ａが膨張して変形するという問題点が
ある。従って、予め設計した寸法どおりのセラミクス基
板８　（第２図（ｄｌに破線で示す）に矯正するために
上記端縁部５ａの変形部分を研磨しなりればならず、そ
れだけ手間がかかる。これは、上記積層体５の圧着時に
有機フィルム３中の高分子が配向、圧縮され、圧力の開
放と同時に上記高分子が膨張することから、特に積層体
５の端縁部５ａ方向に対して変形を生じさせるものであ
る。ここで、圧着後に変形部分を矯正してやることが考
えられるが、この場合は上記積層体５に亀裂等が発生す
るおそれがあることから困難であり、結局変形した状態
で焼成しなければならない。

本発明は上記従来の問題点を解決するためになされたも
ので、積層体の圧着工程における端縁部の膨張変形を防
止して、設計どおりの形状のセラミクス基板を製造でき
る該基板の製造方法を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、空洞部を有するセラミクス基板の製造方法に
おいて、第１セラミクスグリーンシート上に開口を有す
る第２セラミクスグリーンシートを載置し、該開口内に
、上記セラミクスグリーンシートの焼結成形温度より低
い温度で燃焼、焼失する微粉末１例えば炭素系粉末にバ
インダーを混合してなる空洞用シート材を配置し、該シ
ート材及び上記第２セラミクスグリーンシートの上面に
第３セラミクスグリーンシートを載置してセラミクス積
層体を形成した後、該セラミクス積層体を積層方向に圧
着し、しかる後該積層体を焼結することを特徴としてい
る。

ここで、上記空洞用シート材は、例えば、セラミクス材
料に混入するバインダーに平均粒子径（Ｄ５０）　２０
μｍ以下の、例えばカーボン粉末を添加することによっ
て実現できる。そしてこの場合、上記バインダーの含有
量を上記カーボン粉末の重量に対して５〜２０％の範囲
内にすることが望ましい。この理由としては、上記カー
ボン粉末の平均粒子径を２０μｍ以上にすると平滑で均
一なシート材が得られなくなり、またバインダーの含有
量を５％未満にするとシート材の形成が困難になり、一
方２０％を越えるとシート材の乾燥後に波が生こりて積
層体が変形する場合があることが、本件発明者らの実験
等により判明したからである。

また、上記微粉末としては、上記カーボン粉末の他に、
例えばグラファイト粉末、樹脂粉末、木粉、パラフィン
等が考えられ、要は焼結成形温度より低い温度、例えば
５００〜６００．’Ｃで燃焼、焼失するものであれば採
用できる。

（作用〕 本発明に係るセラミクス基板の製造方法によれば、空洞
用シート材として、焼結成形温度より低い温度で燃焼、
焼失する微粉末にバインダーを混合したものを採用した
ので、該空洞用シート材と各セラミクスグリーンシート
とからなる積層体を圧縮成形した後、圧力を開放しても
、この空洞用シートが膨張することはないから、端縁部
の変形は生じない。つまり、上記圧縮成形においては、
微粉末の各粒子間の間隔が圧着力により収縮するだけで
あり、弾性力が蓄積されることはなく、そのため従来の
有機フィルムのような開放後の膨張は生じないものと考
えられる。その結果、矯正のための手間を省略でき、設
計どおりの形状で、かつ低誘電率のセラミクス基板が得
られる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図は本発明の一実施例によるセラミクス基板の製造
方法を説明するための図である。

まず、本実施例のセラミクス基板の製造工程を説明する
。

■　まず、純度９９．５％以上のＡ　７！ｚ　Ｏ３粉末
にブチラール系バインダー１５ｗｔ％を混合してスラリ
ー状のセラミクス材料を生成し、これをドクターブレー
ド法により薄板状のアルミナグリーンシートに形成する
。また、粒子径Ｄ５０が２０μｍ以下になるように粉砕
されたカーボン粉末に、ブチラール系バインダーを２０
−ｔ％混合してスラリー状にし、これをドクターブレー
ド法により′ａｉ板状のカーボンシートに形成する。

■　次に、上記アルミナグリーンシートを打ち抜き加工
することにより、円形状で同一直径の第１、第３セラミ
クスグリーンシート１．４を形成するとともに、該第１
．第３グリーンシート１゜４と同一直径で、かつ中央部
に開口９を存する環状の第２セラミクスグリーンシー１
−２を打ち抜き形成する。また、上記カーボンシートを
同じく打ち抜き加工することにより、上記第２セラミク
スグリーンシート２の開口９内に挿入可能な大きさの空
洞用シート材３を形成する（第１図（ａｌ参照）。

■　そして、上記第１セラミクスグリーンシート１の上
面に、第２セラミクスグリーンシート２を載置し、該第
２グリーンシート２の開口９内に、上記空洞用シート材
３を装着配置するとともに、該空洞用シート材３及び第
２セラミクスグリーンシート２の上面を覆うように第３
セラミクスグリーンシート４を載置する。これによりセ
ラミクス積層体５を形成する（第１図（ｂｌ参照）。

■　次に、上記セラミクス積層体５をプレス装置の金型
内に収容し、該積層体５の積層方向に圧縮成形する。そ
して、こめ成形された積層体５を金型から取り出して、
焼結炉内に挿入して高温（１６００〜１７５０°Ｃ）　
、　Ｍ化雰囲気中にて焼成する。すると上記空洞用シー
ト材３は、上記焼成温度より低い温度（５００〜６００
°Ｃ）で燃焼、焼失することから、この空洞用シート材
３部分には空洞部７が形成される。これにより、空洞部
７を有する低誘電率のセラミクス基板８が製造されるこ
とになる。

次に、本実施例の作用効果について説明する。

上記本実施例の製造方法によれば、空洞用シート材３を
、カーボン粉末にバインダーを混合し、これをシート状
に形成してなるものとしたので、設計どおりの形状２寸
法のセラミクス基板８が得られる。即ち、上記空洞用シ
ート材３は、これを構成しているのがほとんどカーホン
粉末であることから、圧縮時において、圧力が作用する
とその粒子間寸法が収縮するだけであり、弾性力は蓄積
されないので、上記各セラミクスグリーンシート１．２
．４とともに収縮し、圧力を開放しても膨張をすること
はない。従って、従来の有機フィルムを使用した場合の
ような端縁部の変形は生じない、その結果、矯正のため
の手間を省略できるとともに、寸法精度のよい設計どお
りのセラミクス基板８が得られる。

ここで、本紀実施例により製造されたセラミクス基板８
の誘電率を測定したところε−５（空洞率５０％）が得
られ、低誘電率化が実現できた。

なお、上記実施例では、空洞用シート材にカーボン粉末
を採用した場合を例にと、て説明したが、本発明は、例
えばグラファイト粉末、粉末樹脂。

木、粉、パラフィン等を採用してもよく、要はセラミク
ス積層体の焼結成形温度より低い温度で燃焼。

焼失する粉末であればどのようなものでもよい。

また、本発明の空洞用シート材を使用する方法は、該シ
ート材が燃焼、除去できる温度まで昇温可能なセラミク
スを用いた基板であれば、どのようなセラミクス基板の
製造にも適用できる。

さらに、上記実施例では、１枚のセラミクス基板に１つ
の空洞部を形成した場合を例にとって説明したが、本発
明のセラミクス基板は勿論、この構造に限られるもので
はなく、例えば、多層セラミクス基板に複数の空洞部を
形成してもよい。またセラミクス基板の上面に形成され
た導電パターンに沿って空洞部を形成してもよく、いず
れの場合においても上述の微粉末からなる空洞用シート
材を採用して製造することにより、変形のない設計どお
りのセラミクス基板が得られる。

〔発明の効果〕

以上のように体発明に係るセラミクス基板の製造方法に
よれば、焼結成形温度より低い温度で燃焼、焼失する微
粉末にバインダーを混合してなる空洞用シート材を採用
したので、圧縮成形圧力の開放時の膨張変形を防止して
、設計どおりの形状の低誘電率セラミクス基板を製造で
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるセラミクス基板の製造
方法を説明するための図であり、第１図（ａ）はその積
層状態を示す分解斜視図、第１図（ｂｌはその積層体を
示す断面斜視図、第１図（Ｃ１は空洞部が形成されたセ
ラミクス基板を示す断面斜視図、第２図（１３＋ないし
第２図［ｄｌはそれぞれ従来のセラミクス基板の製造方
法を説明するための工程図である。 図において、１．２．４はそれぞれ第１．第２゜第３セ
ラミクスグリーンシート、３は空洞用シート材、５はセ
ラミクス積層体、９は開口である。 特許出願人　　株式会社　村田製作所 代理人　　　　弁理士　　下車　　努 第１図 （ｄ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミクス層の内部に空洞部を形成してなる低誘
   電率のセラミクス基板を製造する方法において、第１セ
   ラミクスグリーンシート上に、開口を有する第２セラミ
   クスグリーンシートを載置し、該開口内に焼結成形温度
   より低い温度で燃焼、焼失する微粉末にバインダーを混
   合してなる空洞用シート材を配置し、該シート材及び上
   記第２セラミクスグリーンシートを覆うように第３セラ
   ミクスグリーンシートを載置してセラミクス積層体を形
   成した後、該セラミクス積層体を積層方向に圧縮成形し
   、しかる後該積層体を焼結することを特徴とするセラミ
   クス基板の製造方法。
2. （２）上記空洞用シート材が、バインダーに平均粒子径
   （Ｄ５０）２０μｍ以下の炭素系粉末を添加してなり、
   かつ上記バインダーの含有量が上記炭素系粉末の重量に
   対して５〜２０％の範囲内であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のセラミクス基板の製造方法。