JPH0423498A - 積層法セラミック多層配線基板 - 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、電子部品を搭載するための積層法セラミック
多層配線基板の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

セラミック配線基板は、信頼性が高い、配線の高密度化
が出来る等の長所があるため、半導体素子を搭載する回
路基板として用いられる。これに関するものは、日経エ
レクトロニクス、［８５年６月１７日、ｐ２５１〜ｐ２
６６がある。

セラミック配線基、板の製造方法は、オーム社、１９７
８年、エレクトロニクスの基礎と応用、Ｐ４８〜Ｐ４□
９に述べられているように、セラミック粉末を有機樹脂
で結合し可続性のある薄板（以下グリーンシートという
）とし、貫通孔を加工をした後、配線導体材料である金
属粉末をペースト状としたものを用いて５貫通孔に充填
して配線パターンを形成する。続いて、このようにして
作製した配線パターン形成済グリーンシートｉ必要数積
み重ねた後、グリーンシート中の有機樹脂によって積み
重ねたグリーンシートが一体化するように温度と圧力を
加える。（積層工程） 次に、所定温度で、一体化した生セラミツク配線基板を
焼成することによって、セラミック配線基板とする。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、以下に述べるような理由によって、上記従来技
術では、増々大型化、高集積化する半導体素子を搭載す
ることが困難罠なってきた。

すなわち、半導体素子の大型化、高集積化に伴い、セラ
ミック配線基板と半導体素子との接続点数の増加および
接続点の微細化が進んだため、このような半導体素子を
搭載するセラミック配線基板に対し、よシ高い寸法精度
と、半導体素子搭載部分のよシ厳しい平坦性が要求され
るようになってきた。

しかし、従来の製造法にたよっていたのでは、寸法精度
や平坦性を飛躍的に向上することは出来ない。

本発明の目的は、飛躍的に、寸法精度および平坦性が向
上したセラミック多層配線基板の製造方法を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するだめの手段〕 上記目的を達成するために、本発明は積層工程における
グリーンシートの接着を従来の一軸プレスによる加熱・
加圧ではなく、液体を圧力媒体とした等方圧ブレス法で
加熱・加圧をする。

〔作用〕

すなわち、前述した従来技術の欠点である寸法精度、及
び、平担性が悪い原因は、積層工程を一軸プレスで行っ
ていることによる。−軸プレスでは、配線パターンを形
成したグリーンシートを積み重ねた後、離型用の有機フ
ィルムを介して、加熱した平板で押しつける事（第２図
）によって、グリーンシート間の接着が行なわれる。こ
の時、積層される側からみると、配線パターンが多く重
なった部分は全体の厚みが大きい。従って、平板チクリ
ーンシートラ積層する時にかかる圧力は、配、ＩＩハタ
ーンが上、下方向に多く重なっている所はど、大きな圧
力がかかる。このため、積層した生セラミツク配線基板
では、配線パターンが多い所ではグリーンシートの密度
が高く、また、少ない所ではグリーンシートの密度が低
いという分布をもつ。

ところで、セラミック配線基板を焼成した時のセラミッ
ク部分の密度は、どの場所でも一定となる。セラミック
配線基板の焼成時の収縮率は、積層後の密度と、焼成後
の密度でほぼ一義的に決まるため、積層時の基板内のグ
リーンシートの密度ばらつきは、そのまま焼成時の収縮
率ばらつきとなって現われる。また、−軸プレスでは、
平板で押しているため、横方向（基板端面方向〕は、圧
力がかからないので、横方向に変形することも、寸法精
度を悪くする原因となっている。

このような収縮率ばらつきを、−軸プレスを用いたまま
改善する方法として、特開昭６２−５５６５９号公報が
ある。

これ忙対し、積層を液体を圧力媒体とする等方圧プレス
で行うと、積層するセラミック配線基板の配線パターン
の分布とは無関係に、すべての面に等しい圧力がかかる
。従って、積層後の基板内のグリーンシートの密度は、
どの部分でも同一となり、その結果、収縮率のばらつき
が大幅に小さくなる。

このように、収縮率のばらつきは改善されるが、どの部
分も同一の圧力を受けるため、積層後の基板厚さは、配
線パターンの多少によって厚い部分、薄い部分ができる
。従って、この状態で焼成を行うと表面の凹凸が多い基
板、すなわち、平担性の悪い基板となる。これを改善す
るには以下のようにすれば良い。

セラミック配線基板は、日経エレクトロニクス、１９８
５第６月１７日、ｐ２５１ｉｃみられるように１上面に
半導体素子を搭載し、また、下面に入出力端子を接続す
る。平担性が要求されるのは、上面の半導体素子搭載面
であシ、下面の必要とする平担性は上面はど厳しくない
。従って、焼成後の基板として、半導体素子搭載側が平
担になっていれば、下面の平担性は特に問題とはならな
い。

そのためには、等方圧プレスをする際に、焼成後に平担
としたい側に平板を当てて積層を行えば良い。こうする
ことによって、積層後の基板内のグリーンシート密度を
均一化でき、平坦な面を作ることができ、焼成後の基板
は、寸法精度が高く、かつ、平坦性の良いものが得られ
る。

なお、等方圧プレス時の積層ずれを防ぐため、−軸プレ
スで仮接着すると良い。この時の圧力は、等方圧プレス
時の最大圧力の８０％以下が適当である。これ以上とす
ると、−軸プレス時のグリーンシート密度分布がそのま
ま残るため、寸法精度、および、平坦性はほとんど改善
されない。

また、積層時の温度はグリーンシート中の有機樹脂が軟
化し、グリーンシートが接着するような温度まで上げる
必要がある。

さらに、上述の方法では、積層法で作るセラミック配線
基板すべてについて共通であシ、セラミック材料組成、
導体材料組成、有機樹脂組成とは無関係である。

〔実施例〕

本発明はグリーンシートラ積層して製造するセラミック
多層配線基板全体に共通するもので、アルミナ、ムライ
ト、ガラス等を含む任意の適当なセラミック材料が、適
当な有機結合剤及び結合剤のための溶媒と結合されたグ
リーンシートを用いて製造されるものに適用可能で配線
に用いられる金属材料は問わない。

ここでは、実施例として、アルミナ系セラミック材料を
用いた、セラミック多層配線基板を製造する例について
述べる。

粒子径が数μｍ以下のアルミナ微粉末９０ｗｔ％および
焼結助剤用のセラミック微粉末１０ｗｔＬ有機バインダ
としてポリビニルブチラールおよび樹脂の可塑剤をセラ
ミック粉末１００ｇに対して、それぞれｂ　　８ｇ＋’
ｇｂさらに溶剤としてトリクロルエチレン、テトラクロ
ルエチレン、ブチルアルコールから成るアゼオドロープ
をセラミック粉末１００ｇ当た。９４５ｇ加え合わせ、
ボールミルで十分混合し、セラミック粉末が均一に分散
したスラリを作る。

続いて、攪拌しながら低圧で脱気し、スラリ内の気泡を
除去した後、スラリをドクタプレイド製キャスティング
装置を用いて薄板化し、厚さ１１２５■のグリーンシー
トを作製した。

このようにして作製したグリーンシートを外形切断し、
２０３角とする。さらに、超硬製のポンチをもつ打抜金
型を用いて上、下問の配線の導通管とるだめの貫通孔を
穿設した。

次に、配線パターン形成用のタングステンペーストの作
製法について説明する。

平均粒径が１〜２μｍのタングステン微粉末を８０８５
有機バインダとしてエチルセルロースを３８１有機溶剤
としてジエチレングリコールヲ１７ｇ加え合わせ、らい
かい機および三本ロールで混練した後、ブチルカルピト
ールアセテートを加えて粘度調整をする。

続いて、スクリーン印刷法によシ、タングステンペース
トを用い、貫通孔を加工したグリーンシートのその貫通
孔にペーストラ充填するとともに、グリーンシート上に
配線パターンを形成する。このようにして、積層される
各グリーンシートにはそれぞれ表裏面および内層の配線
パターンがペーストによシ印刷形成される。

続いて、各グリーンシートを積み重ねて接着を行う。

積層は以下の手順で行う。

始めに、グリーンシート上、下問の電気的接続が十分に
行なわれるように、位置決めしながら、所定のグリーン
シートを積み重ねる。続いて、ポリエステル等の有機フ
ィルムを介して、−軸プレスを用い、温度＝１２０℃、
積層圧カニ７０Ｋｆ／６Ｉで、積み重ねたグリーンシー
ト間を仮接着する。

続いて、仮接着を終えた焼成前セラミック配線基板をポ
リエステル等の有機フィルムではさんだ後、一方の側に
金属、または、カーボン等の平板を当てたまま、ポリエ
ステル等の有機フィルムで真空バックする。このように
して、真空パックしたセラミック配線基板を、１２０’
ｃに加熱したシリコンオイル中、１００Ｋｙ／−で加圧
（等方圧プレス）し、積層を行った。積層を終えた焼成
前のセラミック配線基板の断面を第１図に示す。

次に、積層接着を終えたグリーンシート積層体である焼
成前のセラミック多層配線基板の焼成を行う。焼成は、
モリブデンを発熱体とする箱型電気炉を用い、窒素、水
素、水蒸気の混合ガス雰囲気中で、１６００℃まで昇温
した。

焼成が終了後、セラミック多層配線基板の、基板内での
寸法精度、および、表面粗さの測定を行った。なお焼成
後の基板寸法は、約１８０Ｘ１８０Ｘ１０Ｇ、、）であ
る。

〈比較例１〉 比較例１で実施例１と異なる点は、グリーンシート間の
接着を一軸プレスのみで行った点で、その他は実施例１
と同様の方法でセラミック多層配線基板を作製した。−
軸ブレスでのグリーンシートの接着条件は、温度＝１２
０℃、積層圧力＝１００に９／、、Ｊで行った。積層を
終えた、焼成前のセラミック配線基板の断面を第３図に
示す。

く比較例２〉 比較例２で実施例１と異なる点は、等方圧プレスを行う
際に、平板無しで等方圧プレスを行う点であシ、その他
は実施例１と同様の方法でセラミック配線基板を作製し
た。積層を終えた、焼成前のセラミック配線基板の断面
を第４図に示す。

以上、実施例１、比較例１．２で作製し九セラミック配
線基板の基板内での寸法精度、及び表面粗さを測定した
結果を下表に示す。

〈実施例２〉 実施例１では、−軸プレスによる仮接着の圧力を７０Ｋ
ｇ／ｚ−としたが、実施例２では、２０〜１００Ｋｉｄ
で行った。

焼成後のセラミック配線基板の基板内寸法精度、表面粗
さの測定を行ったところ、第５図、第６図となった。

なお、全体反シは、仮接着圧力の範囲内では全く同じで
あった。

第５図、第６図から、仮接着圧力は、後工程の等方圧プ
レスの積層圧力のｓｏｂ以下が良好であることがわかる
。

さらに、等方圧プレス時の最大圧力ｔ−１００〜２５０
Ｋｆ／ｃｔ／ｌとした時の仮接着圧力の適正範囲につい
ても、上記と同様、８０チ以下が良好であった。

以上の実施例では、アルミナ系のセラミック配線基板の
例について述べたが、グリーンシートを積層して製造す
るセラミック多層配線であれば、セラミック粉末の種類
、結合剤の種類を問わない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、積層時にグリーンシート積層体内のグ
リーンシート密度を一定に１かつ、一方の面を平坦に出
来るので、基板内の収縮ばらつきの小さい、すなわち、
寸法精度が高く、また平坦性の良いセラミック多層配線
基板を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の一方の面に平板を当てて
等方圧プレスを行った時の、グリーンシート積層体の断
面図、第２図は、従来法の一軸プレスの説明図、第５図
は、比較例１−軸ブレスで積層したグリーンシート積層
体の断面図、第４図は比較例２の、平板無しで等方圧プ
レスを行った時のグリーンシート積層体の断面図、第５
図と第６図は、等方圧プレス前の一軸プレスによる仮接
着圧力と、基板内収縮率ばらつき、半導体素子搭載エリ
アの表面粗さの関係を示す説明図である。 １・・・グリーンシート ２・・・配線導体 ５・・・平板。 第 第 図 吟斡ぞご嗣・戴′だ・ｐｒや、禾 楊鴫−か←＄叶トＣ横旧鮨Ｊ（

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．積層法セラミック多層配線基板の積層工程において
   、仮接着を行った後に液体を圧力媒体として加圧し積層
   することを特徴とするセラミック多層配線基板の製造方
   法。
2. ２．請求項１において、液体を圧力媒体として積層する
   際に、積層する一方の面に、表面が平滑な板を当てるセ
   ラミック配線基板の製造方法。
3. ３．請求項１において、仮接着を一軸プレスで行い、そ
   の時の接着圧力を、液体を圧力媒体とする際の最大接着
   圧力の八割以下とするセラミック配線基板の製造方法。