JPH0451077B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、セラミツク多層配線基板の製造方法
に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来のセラミツク多層配線基板は一般的に次の
ようにして製造されていた。

即ち、無機質原料を一定量づつ秤量し、これを
混合、粉砕し、必要とする平均粒径にし、乾燥し
た後、溶剤、バインダー、可塑剤、分散剤等を添
加し、又、必要によつては更に、無機質の黒色剤
等も添加し、十分に混合する。その後で脱泡機に
入れ、さらに撹拌、脱泡し、必要粘度にスラリー
（泥漿）を調整する。

必要粘度になつたところで、ドクターブレード
装置の一定間隙を有するドクターナイフ部に該ス
ラリーを供給し、ドクターナイフ部から流出した
スラリーがキヤリア・フイルム上に一定厚さで載
る。キヤリアーフイルムは進行中に乾燥部を通過
し、その時にスラリーの溶剤等の一定量が飛散
し、あたかもチユーインガムの如き、グリーン・
シート（未焼結シート、又は生シートと称され
る）を得ることが出来る。

該グリーン・シートは、その上にモリブデン
（Mo）あるいはタングステン（Ｗ）を主成分と
する導体ペーストをスクリーン・印刷機等を用い
て印刷する事によつて、導体回路層を形成され
る。

次いで、その導体層上に、上下導体間を接続す
るスルーホール、及びその他の必要とする個所を
除いて絶縁ペースト層が印刷される。さらにその
絶縁層上に、再び導体層という具合に順次多層印
刷され、印刷多層配線基板が形成される。

この被印刷、グリーン・シートは1400〜1600℃
の弱還元性雰囲気中で焼成され、次いで、必要に
よつては、めつき、リードフレーム付け、等の
後、最上層印刷パターンの特定個所にICやR.C等
をマウント、ワイヤ付けされて、セラミツク多層
配線基板となる。

このような製造法において、特に問題となつて
いたのは、多層印刷されたグリーン・シートを焼
成すると、その焼成基板のソリが大きくその後の
リードフレーム付けも不可能で、ましてや、IC
やC.Rのチツプマウント、やワイヤーボンデング
が不可能という事であつた。

この問題を解決する一つの有効な方法として
は、例えば特公昭57−27060のように、絶縁ペー
ストには、その基板と同一の無機質原料を用いる
という方法も公知の事実ではあるが、同一、同粒
径の無機質原料を用いたのではやはり、焼成基板
のソリが大きい、という問題があつた。

〔発明の目的〕

本発明は、上述した如く、基板と同質の絶縁ペ
ーストを用いて、多層配線基板を形成しても、や
はり大きなソリとなる従来法の問題点を改善する
方法を提供する。

〔発明の概要〕

本発明方法では無機質原料を秤量した後、基板
として必要な平均粒径となる迄混合、粉砕した後
そのうちの一部をそのまま、あるいは必要によつ
ては、黒色剤を加えて、さらに混合、粉砕し基板
用無機質原料の平均粒径よりも小さな平均粒径に
なるようにして、絶縁ペースト用の無機質原料を
得る。これを用いて、エチル・セルロースやテレ
ピネオール等と十分混合撹拌し、絶縁ペーストを
作る。

こうして作つた絶縁ペーストを用いる事によつ
て焼成後の多層配線基板ははじめて70μｍ／１イ
ンチ程度のソリの小さな、セラミツク多層配線基
板が得られる。

〔発明の効果〕

本発明方法を用いる事により以下の如き効果が
得られる。

イ 焼成された基板のソリが小さくなり、工業上
大きな貢献となる。

ロ ソリ直しの再焼成が不必要となり、導体抵抗
の上昇を妨げる事が出来る。

ハ 同様にソリ直しの再焼成が不要となり、後工
程のめつき、あるいは、リードフレーム付けが
楽になる。

〔発明の実施例〕

酸化アルミニウム（Al₂O₃）92重量％（以下同
様）、無水硅酸（SiO₂）５％、酸化マグネシウム
（MgO）及び酸化カルシウム（CaO）を各々1.5
％秤量し、これらを100部とした場合、酸化第２
クロム（Cr₂O₃）を４、酸化チタン（TiO₂）を１
重量部別に秤量して、これらを一体として振動ミ
ルで、平均粒径1.8μｍになる迄、混合、粉砕し
た。

そのうちの一部は、さらに平均粒径が1.5μｍに
なる迄粉砕した。

これらの無機質粉体を別々に乾燥した後、1.8μ
ｍの大粒径粉体は基板用として、次のように溶剤
バインダー、可塑剤等を添加した。

アルミナ粉体 100部 トリクロール・エチレン 20〃 ｎ−ブタノール 10部 テトラ・クロルエチレン ８〃 ポリビニール・ブチラール ５〃 TBP ２〃 これらを十分、混合させた後、脱泡し、粘度
30000センチポイズ（CP）にしたスリツプ（泥
漿）をドクターブレード装置に供給し、グリー
ン・シートを得た。このグリーン・シートを50×
60mmに切断し、該グリーン・シートに、スクリー
ン・印刷機を用い、モリブデン（Mo）ペースト
で、導体回路層を形成した。乾燥後次いで、前記
平均粒径1.5μｍ迄、粉砕した絶縁ペースト用粉体
とエチル・セルロース、及び、テレピネオールよ
り成る絶縁ペーストをスルーホール部、あるいは
その他の特定個所を除いて印刷した。

同様にこの絶縁層が乾燥した後、再びその層上
に導体層、次いで絶縁層というようにして多層配
線化した。この層構造を第１図に断面的に示す。

次にこの基板を1500℃で、水素ガス（H₂）、窒
素ガス（N₂）の混合ガスと、湿潤H₂中との、弱
還元性雰囲気中で焼成した。

同時にこの時、基板と同一無機原料で、同じ平
均粒径、つまり、1.8μｍの状態で別にとつて、こ
れを用いて作つた絶縁ペーストで前記同様多層化
構造とした基板も同条件で焼成した。

この1.8μｍの絶縁ペーストは、ソリが大きかつ
たのでソリ直し、として低温度の1400℃弱還元中
で再焼成もした。

その結果、第２図に示すように、焼成された基
板のソリは、基板と同一平均粒径の1.8μｍの絶縁
ペーストを用いた場合は、10枚の平均で0.24
mm／50mmもあつた。一方、基板よりも小さい粒径
の1.5μｍの絶縁ペーストを用いた場合には同様
に10枚の平均で0.17mm／50mmであつた。ソリは小
坂技研(株)製3E−3C万能表面形状測定器を用いて
測定した。

ここで、焼成後の基板のソリは、一般的に0.2
〜0.14mm／50mmが必要とされているので、この点
を考えると、平均粒径の小さいの方がこの規格
を満足しうるが、同一粒径のは規格より大きい
ソリとなつてソリ直し、が必要となる。

そこで、前記の如く、1400℃で再焼成してソリ
直し、したが、その前後での最上層導体パターン
上での導体抵抗の測定結果を第３図に示す、
は、ソリ直し後、はソリ直し前、つまり、１回
焼成のみの値で、これは各々５個の試料で測定し
た平均値である。

この結果からもわかるように、さらに１回焼成
炉を通す事によつて、弱還元雰囲気によつて、表
面のMo導体が酸化され導体抵抗が高くなる。

従つて、基板よりも小粒径の同質無機質原料を
用いて作つた絶縁ペーストで、多層配線基板を製
造すると、ソリ直し不要で十分小さなソリで焼成
出来、導体抵抗の増大も防止出来る。

ここで、一般的な導体抵抗の規格は20ｍΩ／□
である。

さらには、ソリ直しの再焼成不要となつて導体
パターンの酸化、飛散が防止されるので、後工程
のめつきの場合も、めつきがつき易く、その事に
よつてリードフレームを銀ろう等でろう付けする
工程も格段に楽になる。

導体パターンが薄くなると、どうしてもめつき
材がめつきされる下地が薄いことによつて、めつ
きのつきが悪くなり、あるいは、モリブデンと、
リードフレームの密着力低下等を招く。この意味
からも１回の焼成で済むという本発明方法は、そ
の貢献するところ大といえる。

さらに、本発明の他の実施例を以下に示す。

まず比表面積３mm²／ｇのAlN粉（徳山曹達社
製Ｆ−Ｂグレード）を用意し、このAlN粉に対
しY₂O₃を3.0重量％、Al₂O₃を1.0重量％、CaCO₃
を1.0重量％秤量添加して、ポツトミルで平均粒
径1.8μｍになるまで、混合、粉砕した。そのうち
の一部は、さらに平均粒径1.5μｍになるまで粉砕
した。

これらの無機質粉体を別々に乾燥した後、1.8μ
ｍの大粒径粉体は基板用として、次のような混合
比で溶剤バインダー、可塑剤等を添加した。

＊ AlN粉体 100.0部 ＊ １−１−１トリクロルエタン 26.0部 ＊ ｎブタノール 19.0部 ＊ テトラクロルエチレン 15.0部 ＊ ポリビニール・ブチラール 15.0部 ＊ トリブチル・ホスフエート（TBP）
５，０部 これらを十分混合させた後、脱泡し、粘度
30000センチポイズ（CP）にしたスリツプ（泥し
よう）をドクターブレード装置に供給し、厚さ
0.5mmのグリーンシートを得た。これを４枚熱圧
着法で20〜100℃、180Kg／cm²、30分保持で積層し
て厚さ2.0mmの積層体を作成した。

このグリーン・シートを70×80mmに切断し、該
グリーン・シートに、スクリーン印刷機を用い、
モリブデン（Mo）ペーストで、導体回路層を形
成した。乾燥後次いで、前記平均粒径1.5μｍまで
粉砕した絶縁ペースト用粉体とエチル・セルロー
ズおよびテルピネオールよりなる絶縁ペーストを
スルーホール部、あるいはその他の特定箇所を除
いて印刷した。

同様にこの絶縁層が乾燥した後、再びその層上
に導体層次いで絶縁層というようにして、無機質
原料としてAl₂O₃を用いたときと同様に多層配線
化した。次にこの基板を脱脂炉を使用し、700℃
キープ、N₂中で脱脂した。これを真空加圧焼結
炉を使用し、還元雰囲気中MAX1750℃で焼成し
た。

同時にこの時、基板と同一無機原料で、同じ平
均粒径、つまり、1.8μｍの状態で別にとつて、こ
れを用いて作つた絶縁ペーストで前記同様多層化
構造とした基板も同条件で焼成した。この1.8μｍ
の絶縁ペーストは、ソリが大きかつたのでソリ直
しとして1700℃還元雰囲気中で再焼成をした。そ
の結果、焼成された基板のソリは、基板と同一平
均粒径の1.8μｍの絶縁ペーストを用いた場合は、
10枚の平均で0.25mm／50mmもあつた。一方、基板
よりも小さい粒径の1.5μｍの絶縁ペーストを用い
た場合には同様に10枚の平均で0.15mm／50mmであ
つた。ソリは小板技研(株)製3E−3C万能表面形状
測定器を用いて測定した。

上記の如く、基板よりも小粒径の同質無機質原
料を用いて作つた絶縁ペーストで、多層配線基板
を製造すると、焼成後のソリ量は0.16mm／50mmで
あり、十分小さな値がえられソリ直し不要であつ
た。一方、基板と同一粒径の同質無機質原料を用
いて作つた絶縁ペーストで多層配線基板を製造す
ると、焼成後のソリ量が大きくソリ直しのための
再焼成が必要となつた。このため前述したような
条件で再焼成してソリ直しをしたが、ソリ直し後
には最上層導体パターンの導体抵抗が規格値を越
えて増大していた。

なお上記実施例では、アルミナ質多層基板及び
AlN多層基板について述べたが他の一般的セラ
ミツク材料を用いる基板についても容易に類推出
来る。

またMoを主成分とした導体ペースト以外で
も、例えばＷ主成分の導体ペーストを用いても同
様の効果を得る事が出来る。

さらに黒色剤は、本実施例の如く最初から加え
て粉砕してもよく、あるいは、あらかじめ、小粒
径に粉砕してある物を後で絶縁ペースト作製時
に、エチルセルロース、テレピネオール等と一緒
に混合してもよい。要は、その絶縁ペーストの無
機質原料としての平均粒径が、基板の平均粒径よ
りも小さく、同質無機質原料であればよい。

導体パターンあるいは絶縁ペーストの印刷は、
スクリーン印刷機を用いなくともたとえば超音波
を用いるインクジエツト方式等でも形成出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はセラミツク多層配線基板の層構造例を
示す断面図、第２図はセラミツク多層化構造基板
を焼成した後のソリを示す特性図、第３図は従来
法を用いた場合の導体抵抗の変化を示す特性図。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 無機質原料を秤量する工程と、 これを混合、粉砕し、乾燥する工程と、 溶剤、バインダー、可塑剤、分散剤を添加し、
   混合、撹拌、脱泡する工程と、 ドクターブレード成形装置によつてグリーン・
   シートを作成する工程と、 該グリーン・シートに、スクリーン印刷機を用
   いてモリブデン（Mo）あるいはタングステン
   （Ｗ）系導体ペーストを用いて導体回路を形成す
   る工程と、 上下導体間の接続をスルーホールで行なう為、
   その部分は除き、特定個所に絶縁ペーストを印刷
   する工程と、 この導体、絶縁ペースト印刷を交互にくり返し
   て多層化構造にする工程と、 これを弱還元性雰囲気中で焼成する工程、 とからなるセラミツク多層配線基板の製造方法に
   おいて、 絶縁ペーストとして、基板と同質の無機質原料
   を用い、かつ、その平均粒径が、基板無機質原料
   の平均粒径よりも小さい事を特徴とする、 セラミツク多層配線基板の製造方法。