JPH04286182A - グリーンシートとプラスチックフィルムの複合体 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子機器に使用される
セラミック回路基板の工程で使用されるグリーンシート
とプラスチックフィルムの複合体に関するもので、特に
セラミック多層基板の製造に適用して効果のあるもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年セラミック多層基板は多層プリント
基板に比べ、はるかに高密度な回路基板として注目され
ている。以下に従来のセラミック多層基板の製造方法に
於いて、特にグリーンシートのハンドリングについて説
明する。

【０００３】従来の第一の方法はグリーンシート単体で
ハンドリングする方式で、ポリエステルを主成分とする
ＰＥＴフィルム上にグリーンシート成形を行い、そのＰ
ＥＴフィルムを剥したグリーンシートを所定の大きさに
切断し、図６に示す如く位置決め孔２と層間の電気的接
続をとる為のビア孔３を形成し、前記ビア孔３に導体を
充填した後、グリーンシート１面上に導体で所定の配線
パターンを形成する。

【０００４】然る後、前記配線パターンの形成された複
数枚のグリーンシートを積層後、焼成を行っていた。第
２のハンドリング方法は、図７に示す如くグリーンシー
ト１をステンレスのフレーム４に貼付ける方式であり、
フレーム４の角を位置決め基準としてハンドリングして
いくものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、前記第１の方式に於いてはグリーンシート
は軟らかく、破れ易い為に各工程でのハンドリングが困
難であり、また、導体をビア孔に充填する工程や配線印
刷後の、導体を乾燥する工程で熱が加わる為グリーンシ
ートが大きく縮み位置精度が悪くなるという欠点を有し
ていた。また多層基板を製造する際は配線パターンの形
成されたグリーンシートを複数枚積層しなければならな
い為、グリーンシートの寸法精度は特に重要である。前
記第２の方式に於いては、フレームがあるためハンドリ
ングは容易になるが、フレームに貼ったグリーンシート
をきれいに剥すことは困難であり、フレームは長期使用
していると反るという問題点、また、多層基板に於いて
層数が増えると１枚のグリーンシートの厚みは薄くなり
、フレームにグリーンシートを貼付けてもグリーンシー
トは破れ易く、たわみ易いという問題点も有していた。 また、ビア孔形成の工程においてレーザー光を使用しよ
うとすると、図８に示すように、レーザー照射側のグリ
ーンシート１のビア孔３の周辺にチッピング９が発生し
てしまう問題点も有していた。さらに、従来のセラミッ
ク組成では内部導体と同時焼成した際に基板の変形が生
じるので、高密度な回路基板が得られないという問題点
も有していた。本発明は上記従来の問題点を解決するも
ので、グリーンシートのハンドリングを著しく向上し、
高品質のセラミック回路基板を得る為のグリーンシート
とプラスチックフィルムの複合体を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成する為に
、本発明のグリーンシートとプラスチックフィルムの複
合体は、グリーンシートの片側の面に、ガラス転移点温
度（以下Ｔｇという）が８５℃以上のプラスチックフィ
ルムが配置されたことを特徴とする構成を有している。

【０００７】

【作用】この構成によれば、グリーンシートには耐熱性
のプラスチックフィルムが配置されているために、この
複合体のままハンドリングすれば、プラスチックフィル
ムが破れ易く伸び易いグリーンシートを保護するととも
に、フレーム等の余分な治具を不要とし、導体乾燥時の
熱工程においても寸法変化が小さく、ロールトウロール
の工法も採用できるので、セラミック回路基板の製造工
程に於けるグリーンシートのハンドリングを著しく向上
し、高品質で安価なセラミック多層基板を提供すること
ができる。また、ビア孔をレーザー光にて加工する際プ
ラスチックフィルム側から照射することにより、プラス
チックフィルムのビア孔周辺にチッピングが起こっても
、プラスチックフィルムは後工程で捨てられるので、グ
リーンシートには何等不都合はない。よって、本構成で
あればビア孔加工にレーザーが使用できるので生産性を
著しく向上できるものである。さらに、多層基板用のグ
リーンシートは厚みが薄いので、プラスチックフィルム
で保護する効果と、熱が加わる工程に於いても寸法変化
が小さいので積層精度が向上できる効果を有する本構成
は、大変有効なものである。

【０００８】

【実施例】（実施例１）以下、本発明の一実施例につい
て、図面を参照しながら説明する。先ず本実験で用いた
プラスチックフィルムを紹介する。

【０００９】（１）東レ（株）製の商品名トレリナで、
ポリフェニレンサルファイドを主成分とするフィルム、
以後ＰＰＳという。その化学構造式を（化１）に示して
いる。

【００１０】

【化１】

【００１１】（２）三菱樹脂（株）の商品名スペリオＵ
Ｔで、ポリエーテルイミドを主成分とするフィルム、以
後ＰＥＩという。その化学構造式を（化２）に示してい
る。

【００１２】

【化２】

【００１３】（３）三井東圧化学（株）製の商品名ＴＡ
ＬＰＡ−１０００で、ポリエーテルサルホンを主成分と
するフィルム、以後ＰＥＳという。その化学構造式は（
化３）に示している。

【００１４】

【化３】

【００１５】（４）三井東圧化学（株）製の商品名ＴＡ
ＬＰＡ−２０００で、ポリエーテルエーテルケトンを主
成分とするフィルム、以後ＰＥＥＫという。その化学構
造式は（化４）に示している。

【００１６】

【化４】

【００１７】（５）東レデュポン（株）の商品名カプト
ンで、ポリイミドを主成分とするフィルム、以後ＰＩと
いう。その化学構造式は（化５）に示している。

【００１８】

【化５】

【００１９】（６）東レ（株）製の商品名ルミラーで、
ポリエステルを主成分とするフィルム、以後ＰＥＴとい
う。その化学構造式は（化６）に示している。

【００２０】

【化６】

【００２１】（７）上記ＰＥＴフィルムを１００℃以上
の熱処理を施し、低収縮化したフィルム、以後低収縮Ｐ
ＥＴという。その化学構造式は（化６）と同じである。

【００２２】これら７種類のプラスチックフィルムの特
性を（表１）に示す。（表１）の特性で、破断強度・伸
び率についてはＪＩＳ−Ｃ２３１８に従い測定し、熱収
縮率は１００ｍｍ間隔で０．１５ｍｍφの孔を明け、フ
ィルムを製造する際の成形方向（ＭＤ）とその直角方向
（ＴＤ）について、加熱処理後ｎ＝４で最も収縮率の大
きな値を示した。

【００２３】

【表１】

【００２４】図１に示す如く、これら７種類の厚みが７
５μｍのプラスチックフィルム５上に、乾燥後の厚みが
２００μｍになるようにグリーンシート成形を行い、セ
ラミック回路基板を製造するに必要なグリーンシート１
とプラスチックフィルム５の複合体をつくった。次に前
記グリーンシートをプラスチックフィルムを介してＮＣ
パンチにて０．１５ｍｍφのビア孔加工を行った。この
とき、ＰＥＴはバリができ易かったが、他のフィルムは
加工性に優れていた。この理由は（表１）の伸び率に関
係があり、破断時にフィルムの伸び率が大きい程バリが
起こり易いことは容易に推測され、実際の実験の結果と
一致している。また、（表１）の破断強度は値が小さい
程、加工性に優れ量産時のピンの寿命も長くなることが
予想される。ＰＥＥＫについては、伸び率は大きいが破
断強度の値が小さいためか、バリはＰＥＴより少なく、
十分に実用可能なレベルであった。一般的に耐熱性の高
いエンジニアリングプラスチックは、伸び率の値は小さ
く、破断強度の値も小さいので打ち抜き加工性に優れて
いることが分かった。次に図２に示す如く前記ビア孔６
にビア導体７ａを充填し、９０℃で１０分乾燥した後、
グリーンシート１面上に導体で配線パターン７ｂを形成
し、さらに９０℃で１０分乾燥を行った。そしてグリー
ンシート１をプラスチックフィルム５から剥離し、前記
配線パターンの形成された複数枚のグリーンシートを積
層した後、焼成を行い多層基板を得た。ここでビア接続
の信頼性を確認したところＰＥＴフィルムを用いたもの
のみ導通不良があったので、原因を探る為に多層基板の
断面をＳＥＭ観察した結果、ビアの位置ずれ不良である
ことが分かった。これは、ビア充填・配線印刷後の乾燥
工程でのＰＥＴフィルムの収縮が大きい為であると考え
られる。一般的に多層基板の外径は１００ｍｍ角で、今
後ビア径は０．１ｍｍφが主流になってくると予想され
ており、そうなるとビア孔の積層時のずれは５０ミクロ
ン以下であることが信頼性の面から必要となる。即ち、
導体乾燥時に約９０℃の熱が加わるので、安全をみて（
表１）の１００℃以下での熱収縮率の値が０．０５％以
下であることが要求される。１００ｍｍの０．０５％は
５０ミクロンである。今回の実験では、前記従来例の項
で述べた従来のハンドリング方法と比較して、プラスチ
ックフィルムが配置されている為、伸び易く破れ易いグ
リーンシートを容易にハンドリングすることができた。 また導体乾燥の際にグリーンシート単体の場合、１％以
上の収縮が起こるのに対しグリーンシートとプラスチッ
クフィルムの複合体では（表１）に示す熱収縮率のよう
に寸法変化は小さい為、寸法安定性が良く、ビア接続の
信頼性に優れ、かつ高密度なセラミック回路基板が得ら
れた。また、Ｔｇは耐熱の度合を示す物性値であるため
、Ｔｇが高い方が多少の誤差は除いて熱収縮率の値は小
さく、８５℃の耐熱性のフィルムであれば、さらに有効
であることも（表１）から明らかであり、実験結果も一
致している。またビア充填工程に於いて、一般的にはビ
ア孔に対応する位置に、ビア孔より若干大なる透孔の形
成されたメタルマスクを載置し、そのメタルマスク側よ
り導電ペーストを印刷により充填するが、メタルマスク
を取り除いた後、必然的にメタルマスクの透孔に相当す
るランドがビア孔の周辺にできていた。しかし図３に示
す如くビア孔６にビア導体７ａを充填する際、プラスチ
ックフィルム５側から行うことにより、ビアランド１２
が発生してもプラスチックフィルム５をグリーンシート
１から剥離する際にビアランド１２は取り除かれる為、
結果として図３に示すランドレスビア１１を得ることが
でき、さらに高密度な多層基板を得ることができた。

【００２５】（実施例２）実施例１のビア孔の孔明け工
程に於て、レーザー光を用いて実験した。図４に示す如
く、グリーンシート１とプラスチックフィルム５の複合
体のプラスチックフィルム５側からレーザー光８を照射
した。プラスチックフィルム５のレーザー照射側には、
チッピング９が発生したが、それはプラスチックフィル
ム５の表面部だけで、グリーンシート１には何ら損傷は
なく、ストレートな０．１ｍｍ¢〜０．２ｍｍ¢の孔を
明けることができた。実施例１で述べた７種類のフィル
ムについて、フィルム間でレーザーによる孔明け加工性
の差はほとんどなかった。さらに、実施例１と同様に多
層基板をつくったが、ビア接続の信頼性についても実施
例１での結果と同じで、レーザー光を用いたことによる
不良というものはなかった。今回の実験によりレーザー
光を使用できることが分かったので、孔明けの生産性を
向上でき、かつＮＣパンチや金型のピンの寿命の問題が
無くなったので、量産性を著しく向上することができた
。

【００２６】（実施例３）先ず実施例１と同様、前記７
種類の厚みが７５μｍのプラスチックフィルム上に、グ
リーンシートが２００μｍの厚みとなるよう成形を行い
、ロール状に巻取った。次に図５に示す如く、プラスチ
ックフィルム５がついたままのグリーンシート１を順次
その長手方向に移動させ、その移動工程に於て、加工機
１０を用いて、プラスチックフィルム５ごとグリーンシ
ート１にビア孔形成を行い、順次巻取った。同様に、ビ
ア充填，配線形成を行った後、前記配線パターンの形成
されたグリーンシートをプラスチックフィルムごと所定
の大きさに切断し、前記グリーンシートを前記プラスチ
ックフィルムから剥離し、そのグリーンシートを複数枚
積層した後、焼成を行い多層基板を得た。今回の実験で
は、各工程毎にグリーンシートを巻取ったが、各工程の
タクトを検討することにより連続化できることはいうま
でもない。本工法の採用により、伸び易く破れ易いグリ
ーンシートのハンドリングの問題を解決した。またロー
ルトウロールと呼ばれる連続生産が可能になり、かつ耐
熱性に優れたプラスチックフィルムを採用しているので
、多層基板の積層精度を向上でき、ビア接続の信頼性に
優れる多層基板ができるようになった。即ち、大量生産
が可能になり、歩留りは向上する工法であるため、安価
な多層基板を大量に製造でき、民生機器への導入の可能
性をも引き出すことができた。以上、実施例１，２，３
では多層基板の場合について述べたが、グリーンシート
を積層せずに１枚だけを焼成する回路基板の場合につい
ても本発明は有効であることはいうまでもない。

【００２７】（実施例４）高密度な多層基板を得るため
に内部導体とマッチングの良いセラミック材料の検討を
行った。基板材料に要求する項目として、第１に電気抵
抗の低いＡｇやＣｕ等導体材料、及び抵抗体やコンデン
サ材料と同時焼成できるように９００℃焼成可能である
こと。第２に従来のＨＩＣで使用されているアルミナ基
板に比べて誘電率が低いこと、即ち誘電率が９以下であ
ること。第３にはＡｇとＣｕの内部導体と同時焼成を行
った時、層間の絶縁性に優れ、かつ内部導体のある部分
と、ない部分で収縮率の差がないことがあげられる。層
間の信頼性は、２００ミクロンの絶縁層間に２×２ｍｍ
の対向電極を設け、恒温恒湿槽にて８５℃−８５％ＲＨ
の環境下で、１００Ｖの電圧を印加して１０００時間放
置した後に室内に戻し、絶縁抵抗を測定して１０１０Ω
以上保持しておれば○、それ以下であれば×として評価
を行った。基板の変形に関しては、定量的に表すために
基板変形率ΔＬを（数１）に定義する。

【００２８】

【数１】

【００２９】ここで、Ｌｃは内部導体がある部分の基板
の収縮率、Ｌｄは内部導体のない部分の収縮率である。 以上のようにして求めたΔＬが０．５％未満であれば○
の評価を与えた。以上の条件をほぼ満たす基板材料の組
成を（表２）に示す。

【００３０】

【表２】

【００３１】表中のガラスＡ，ガラスＢの組成を（表３
）に示す。

【００３２】

【表３】

【００３３】まず母ガラスについては、（表３）に示す
Ａ及びＢのガラス組成になるように調合した原料バッチ
を白金ルツボにいれ１５００〜１６００℃で２〜３時間
溶融後水中に入れ急冷した後ボールミルにて平均粒径が
約１．８ミクロンになるまで粉砕し、母ガラス粉末を得
た。（表２）中のＮｏ．１〜５は、ガラスＡ粉末とアル
ミナ粉末を重量比で６０／４０〜４０／６０まで混合比
を変化させたもので、Ｎｏ．６〜１０は、ガラスＢ粉末
とアルミナ粉末を重量比で５５／４５〜３５／６５まで
混合比を変化させたもので、Ｎｏ．１１〜１３は、ガラ
スＢ粉末とコーディエライト粉末を重量比で６０／４０
〜４５／５５まで混合比を変化させたものである。これ
らのセラミック粉末を、アクリル系バインダーを用いグ
リーンシート成形を行い、前記実験を行った。その結果
を（表４）に示す。

【００３４】

【表４】

【００３５】試料Ｎｏ．１０については層間の信頼性が
ＮＧであったが、これはガラス粉末３５重量部に対しフ
ィラー成分であるアルミナ粉末を６５重量部配合してお
り、フィラー成分が多すぎるために焼結が十分でなかっ
たと考察される。即ち試料Ｎｏ．１０を除くＮｏ．１〜
１３の各成分の組成範囲、Ａｌ２Ｏ３　　１３．９７〜
６０重量％、ＳｉＯ２　　２２．８〜５６．５２重量％
、Ｂ２Ｏ３　　２．３２〜５．１重量％、Ｎａ２Ｏ　　
０．６〜２．１重量％、Ｋ２Ｏ　　０．６〜１．５６重
量％、ＣａＯ２．４〜４．８重量％、ＭｇＯ　　０．８
４〜８．５３重量％、ＰｂＯ　　７．２〜１２重量％の
組成範囲で総量１００重量％となるように選んだ組成物
であれば、信頼性に優れ、かつ従来の多層基板に比べて
内部導体とのマッチング性の良い、高密度な多層基板が
得られることが分かった。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明は、グリーンシート
の片側の面に、Ｔｇが８５℃以上のプラスチックフィル
ムが配置されたことを特徴とするため、この複合体のま
まハンドリングすれば、プラスチックフィルムが破れ易
く伸び易いグリーンシートを保護するとともに、フレー
ム等の余分な治具を不要とし、導体乾燥時の熱工程にお
いても寸法変化が小さく、ロールトウロールの工法も採
用できるので、セラミック回路基板の製造工程に於ける
グリーンシートのハンドリングを著しく向上し、高品質
で安価なセラミック多層基板を提供することができる。 また、ビア孔をレーザー光にて加工する際プラスチック
フィルム側から照射することにより、プラスチックフィ
ルムのビア孔周辺にチッピングが起こっても、プラスチ
ックフィルムは後工程で捨てられるので、グリーンシー
トには何等不都合は無い。よって、本構成であればビア
孔にレーザーが使用できるので生産性を著しく向上でき
るものである。さらに、多層基板用のグリーンシートは
厚みが薄いので、プラスチックフィルムで保護する効果
と、熱が加わる工程に於いても寸法変化が小さいので積
層精度が向上でき、ビア接続の信頼性も向上する効果を
有する本構成は、大変有効なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に於けるグリーンシート
とプラスチックフィルムの複合体の断面図

【図２】同実
施例を使用したセラミック回路基板の一工程における複
合体の断面図

【図３】同実施例を使用したセラミック回路基板の他の
製造工程における複合体の断面図

【図４】同実施例を使用したセラミック回路基板のさら
に他の製造工程を示す複合体の断面図

【図５】同実施例を使用したセラミック回路基板のさら
に他の製造工程を示す複合体の断面図

【図６】従来のセラミック回路基板の一製造工程におけ
るグリーンシートの斜視図

【図７】従来のセラミック回路基板の他の製造工程にお
けるグリーンシートの断面図

【図８】従来のセラミック回路基板の他の製造工程にお
けるグリーンシートの断面図

【符号の説明】

１　　グリーンシート ２　　位置決め孔 ３　　ビア孔 ４　　フレーム ５　　プラスチックフィルム ６　　ビア孔 ７ａ　　ビア導体 ７ｂ　　導体パターン ８　　レーザー光 ９　　チッピング １０　　加工機 １１　　ランドレスビア １２　　ビアランド

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】グリーンシートの片側の面に、ガラス転移
   点温度が８５℃以上のプラスチックフィルムが配置され
   たことを特徴とするグリーンシートとプラスチックフィ
   ルムの複合体。
2. 【請求項２】プラスチックフィルムが、ポリフェニレン
   サルファイド，ポリエーテルイミド，ポリエーテルサル
   フォン，ポリエーテルエーテルケトン，ポリイミドのい
   ずれかを主成分とするフィルムであることを特徴とする
   請求項１記載のグリーンシートとプラスチックフィルム
   の複合体。
3. 【請求項３】グリーンシートのセラミック成分が、Ａｌ
   ２Ｏ３１３．９７〜６０重量％、ＳｉＯ２　　２２．８
   〜５６．５２重量％、Ｂ２Ｏ３　　２．３２〜５．１重
   量％、Ｎａ２Ｏ　　０．６〜２．１重量％、Ｋ２Ｏ　　
   ０．６〜１．５６重量％、ＣａＯ　　２．４〜４．８重
   量％、ＭｇＯ　　０．８４〜８．５３重量％、ＰｂＯ　
   　７．２〜１２重量％の組成範囲で総量１００重量％と
   なるように選んだ組成物であることを特徴とする請求項
   １もしくは２記載のグリーンシートとプラスチックフィ
   ルムの複合体。