JPH04100295A - 多層セラミック回路基板の製造方法 - 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】 〔概要〕 組成の異なるグリーンシートを積層して得るセラミック
回路基板の製造方法に関し、 基板間の剥離の発生を抑制することを目的とし、組成の
異なるセラミック・グリーンシートを積層し、一体化し
て焼成し、多層セラミック回路基板を形成するに当たり
、組成の異なる二枚のグリーンシートを積層し、加温加
圧し一体化して単位のグリーンシートを形成した後、該
単位のグリーンシート積層体を位置合わせして積層し、
加圧した後、焼成することを特徴として多層セラミック
回路基板の製造方法を構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は剥離の発生を抑制した多層セラミック回路基板
の製造方法に関する。

大量の情報を迅速に処理する必要から情報処理装置は小
形大容量化が行われており、装置はＬＳＩやＶＬＳ　Ｉ
などの半導体素子を密に搭載して高密度実装が行われて
いる。

こ＼で、これらの半導体素子を搭載する回路基板は当初
ガラスエポキシなどからなる多層プリント配線基板が使
用されていたが、半導体素子の集積度が向上するに従っ
て発熱量が増加し、１チツプの発熱量がＩＯＷを超える
に及んで耐熱性の優れたセラミック基板が用いられるよ
うになった。

〔従来の技術〕

セラミック基板の構成材料として当初はアルミナ（Ａｌ
２Ｏ２）セラミックスが使用され、また配線パターンを
形成する金属材料としてタングステン（Ｗ）か使用され
ていたが、情報処理の高速化により信号周波数がＭＨｚ
となり、また光にまで及ぶに到って低損失のセラミック
基板と低抵抗の導体材料が必要となった。

こ＼で、低抵抗の導体材料で好ましい金属は銅（Ｃｕ）
であるが、融点は１０８４℃と低く、焼成温度が１４０
０℃を越すアルミナセラミックスには使用できない。

そこで、ガラスセラミックスが使用されるようになった
。

すなわち、ガラスセラミックスは焼成温度を１０００℃
以下にとることができ、そのため金（Ａｕ　）やＣｕの
ような導電率の優れた金属材料を使用することができる
。

こ＼て、代表的なカラスセラミックスは硼珪酸ガラスに
アルミナ粉を添加し固溶してなるものであり、硼珪酸ガ
ラスの誘電率が約４と低いために合成誘電率は５〜７と
アルミナセラミックスの約１０に較べて小さ（、そのた
め信号の遅延時間を短縮することができ有利である。

然し、ガラスセラミックスの機械的強度例えば曲げ強さ
は１５０〜２００　ＭＰａとアルミナセラミックスに較
へると弱（破損し易いと云う問題がある。

そこで、ガラスセラミック多層基板のうち、信号線がパ
ターン形成されている信号層をガラスセラミックスで形
成し、一方、アース層など信号品質に影響が少ない部分
をガラス含有量の少ないガラスセラミックスかアルミナ
粉の代わりに他のセラミック粉を用いたガラスセラミッ
クスで形成して強度を増すことが行われている。

然し、このように異種材料を用いてガラスセラミック多
層基板を形成する場合は、焼成の際に各グリーンシート
の収縮率が異なるために層間剥離が起こり易いことが問
題であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

高速演算を行う大型・超高速電算機のような情報処理装
置に使用する回路基板としては、耐熱性が優れ、信号の
遅延時間が少なく、且つ機械的強度が優れたものが必要
である。

そこで、信号線路部分は低損失のガラスセラミックスを
用いて形成し、一方、電気的特性に影響が少ない部分は
機械的強度の優れたガラスセラミックスを用いて形成す
ることが試みられている。

然し、焼成中におけるグリーンシートの収縮率が異なる
ために層間剥離が起こり易いことが問題で、この解決が
課題である。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は組成の異なるセラミック・グリーンシート
を積層し、一体化して焼成し、多層セラミック回路基板
を形成するに当たり、組成の異なる二枚のグリーンシー
トを積層し、加温加圧し一体化して単位のグリーンシー
トを形成した後、この単位のグリーンシート積層体を位
置合わせして積層し、加圧した後、焼成して多層セラミ
ック回路基板を形成することにより解決することができ
る。

〔作用〕

発明者は異種のグリーンシートを交互に積層し加圧した
後、焼成して得た多層セラミック回路基板について層間
剥離が生ずる条件を研究した結果、次のことが明らかに
なった。

■　５０ｍ＋ｎ角のような比較的小面積のガラスセラミ
ック基板では５０層程度に積層しても剥離は生じに（い
。

■　１５０ｍｍ角のような大面積のガラスセラミック基
板でも２０層程度までは剥離は生じにくい。

すなわち、１０００℃程度の高温にまで徐々に昇温しで
ゆく場合、異種のグリーンシートは収縮率がそれぞれ異
なるために剥離する傾向はあるか、軟化温度が５００〜
６００°Ｃの硼珪酸ガラスを共通材料としているために
、収縮率は異なるもの＼硼珪酸ガラス粉末同士が融着す
る結果、容易には剥離が生じない。

そして剥離が生ずるのはグリーンシート間の密着が不完
全な箇所であることが判った。

すなわち、グリーンシートは位置合わせして積層した後
、１００℃程度に加熱しながら約３００　Ｋｇ／Ｃｍ２
の圧力を加えて一体化しているが、この際、圧力はグリ
ーンシートの全域に亙って必ずしも均一に加わっておら
ず、この加圧が弱く密着が充分でない部分が剥離源であ
ると推定した。

この推定よりすると、グリーンシートの面積と積層数に
比例して弱点部が増加し、剥離か生じ易（なり、試作結
果と一致している。

そこで、弱点部の発生を抑制する方法として本発明は異
種のクリーンシート二枚を積層して加温加圧して一体化
したものを必要数だけ用意し、これを位置合わせして積
層した後、従来のように加温加圧して一体化することに
より圧力分布を均一化することができ、この積層体を加
熱することにより従来に較べて剥離の発生を格段に減少
させたものである。

〔実施例］ グリーンシートＡの作成： アルミナの粉末と硼珪酸カラスの粉末を重量比で５０　
：　５０に調合し、これにバインダとしてポリビニルブ
チラール（略称ＰＶＢ　）を１０重量％、溶剤としてア
セトンを５０重量％添加し、これをホールミルを用いて
混合してスラリーを作った。

そして、ドクターブレード法で成形し、大きさが１５０
ｍｍ角て゛厚さが２００μｍのグリーンシートを形成し
た。

グリーンシートＢの作成二 ムライトの粉末と硼珪酸ガラスの粉末を重量比で２０　
：　８０に調合し、これにバインダとしてＰＶＢを１０
重量％、溶剤としてアセトンを５０重量％添加し、これ
をボールミルを用いて混合してスラリーを作り、ドクタ
ーブレード法を用いて成形し、大きさが１５０　ｍｍ角
で厚さが２００μｍのグリーンシートを形成した。

このグリーンシートＡとクリーンシートＢとを位置合わ
せした後、７０°Ｃ，２ＭＰａの条件で加圧して一体化
し、この張り合わせ体の所要位置に直径が９０μｍのバ
イアホールを打抜き、この孔の中にスクリーン印刷法で
Ｃｕペーストを埋込むと共にグリーンシート上に幅が１
００μｍで厚さが３０μｍの配線パターンを形成した。

次に、か＼るグリーンシート張り合わせ体を５０枚位置
合わせして積層し、温度１５０℃、圧力４０ＭＰａの条
件で加圧して一体化し、積層体とした。

この積層体をＮ２雰囲気中で１０００℃で４時間焼成し
て多層セラミック回路基板を得たが剥離現象は認められ
なかった。

なお、グリーンシートＡにおいて、アルミナ粉の代わり
にチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯｓ）粉を用いて形成し
、これをグリーンシートＢと張り合わせたものについて
も同様な試作を行い、多層セラミック回路基板を形成し
たが、剥離現象は認められなかった。

機械的特性とを兼ね備えた多層セラミック回路基板を製
造歩留りよ（製造することができる。

〔発明の効果〕

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　組成の異なるセラミック・グリーンシートを積層し、
   一体化して焼成し、多層セラミック回路基板を形成する
   に当たり、組成の異なる二枚のグリーンシートを積層し
   、加温加圧し一体化して単位のグリーンシートを形成し
   た後、該単位のグリーンシート積層体を位置合わせして
   積層し、加圧した後、焼成することを特徴とする多層セ
   ラミック回路基板の製造方法。