JPH0795628B2 - Method for manufacturing multilayer ceramic printed circuit board - Google Patents
Method for manufacturing multilayer ceramic printed circuit boardInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 多層セラミックプリント基板の製造方法に関し、 シート状に成形したグリーンシートにビアホール導体お
よび回路導体を形成後、該グリーンシートを積層し、焼
成した時のグリーンシートに対する焼成後のセラミック
基板の収縮率が所定の範囲内に制御されるような多層セ
ラミックプリント基板の製造方法を目的とし、 シート状に成形したグリーンシートに基準孔、およびビ
アホールを開口した後、上記ビアホール内およびグリー
ンシート表面に導体層を形成後、該グリーンシートを加
圧積層した後、焼成してセラミック基板を製造する方法
に於いて、 前記グリーンシートのシートの密度を1.42±0.02g/cm3
とし、更に前記積層時の加圧力を200〜300Kg/cm3の範囲
とすることで構成する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Summary] A method for manufacturing a multilayer ceramic printed circuit board, comprising: forming a via-hole conductor and a circuit conductor on a green sheet formed into a sheet shape; stacking the green sheet; and firing the green sheet. For the purpose of a method for manufacturing a multilayer ceramic printed circuit board in which the shrinkage ratio of the ceramic substrate after firing is controlled within a predetermined range, a reference hole and a via hole are formed in a green sheet formed into a sheet shape, and After forming a conductor layer in the via hole and on the surface of the green sheet, the green sheet is pressure-laminated and then fired to produce a ceramic substrate, wherein the density of the green sheet is 1.42 ± 0.02 g / cm 2. 3
In addition, the pressing force at the time of stacking is set in the range of 200 to 300 kg / cm 3 .
〔産業上の利用分野〕 本発明は多層セラミックプリント基板の製造方法に関す
る。[Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for manufacturing a multilayer ceramic printed circuit board.
アルミナと溶融せるガラスとを主成分としたグリーンシ
ートにビアホールを設け、該ビアホール内およびグリー
ンシート上に導体層を形成したプリント基板形成部材を
多層構造に加圧積層後、焼成して形成する多層セラミッ
クプリント基板は、その熱伝導率が半導体素子に略一致
し、タブや素子のチップを直接搭載できることにより、
より高密度実装が可能となり、大型電子計算機の電子回
路を形成するプリント基板に用いられている。A multilayer formed by forming via holes in a green sheet containing alumina and glass to be melted as a main component, and press-laminating a printed circuit board forming member in which conductor layers are formed in the via holes and on the green sheet into a multilayer structure and then firing the multilayer structure. The thermal conductivity of the ceramic printed circuit board is almost the same as that of the semiconductor element, and the tab and the chip of the element can be directly mounted,
Higher density mounting is possible, and it is used in printed circuit boards that form electronic circuits for large-scale electronic computers.
このような多層プリント基板の製造方法に付いて述べる
と、第5図(a)に示すようにアルミナ、および硼珪酸
ガラス粉末のようなグリーンシート形成材料1をアセト
ンのような有機溶媒に混合した後、この混合物をボール
ミルのような撹拌機2を用いて撹拌混練し、スラリー状
とする。A method of manufacturing such a multilayer printed circuit board will be described. As shown in FIG. 5A, alumina and a green sheet forming material 1 such as borosilicate glass powder were mixed with an organic solvent such as acetone. After that, this mixture is stirred and kneaded by using a stirrer 2 such as a ball mill to form a slurry.
次いで第5図(b)に示すように、このスラリー状のグ
リーンシート形成材料をポリエステルフィルムの上にド
クターブレード法等を用いて所定の厚さに塗布し、乾燥
炉内で乾燥させて所定の厚さのグリーンシート3に成形
加工する。Next, as shown in FIG. 5 (b), this slurry-like green sheet forming material is applied to a predetermined thickness on a polyester film using a doctor blade method or the like, and dried in a drying oven to a predetermined thickness. The green sheet 3 having a thickness is formed and processed.
次いで第5図(c)に示すように、前記成形加工された
グリーンシート3に基準孔4、およびビアホール5をパ
ンチングマシンを用いて開口する。Next, as shown in FIG. 5 (c), a reference hole 4 and a via hole 5 are opened in the molded green sheet 3 using a punching machine.
次いで第5図(d)に示すように、このビアホール5内
にスクリーン印刷法を用いてペースト状の銅粉末よりな
る導体を充填してビアホール導体6を形成する。Next, as shown in FIG. 5D, a via hole conductor 6 is formed by filling the via hole 5 with a conductor made of paste-like copper powder by using a screen printing method.
更に第5図(e)に示すように、このグリーンシート上
に所定の回路パターンの前記銅ペーストよりなる回路導
体7をスクリーン印刷法で形成する。Further, as shown in FIG. 5 (e), a circuit conductor 7 made of the copper paste having a predetermined circuit pattern is formed on the green sheet by a screen printing method.
更に第5図(f)に示すように、このビアホール導体
6、および回路導体7を形成したグリーンシート3を、
前記形成した基準孔4に基準位置として積層治具(図示
せず)内で加圧板8を用いて所定の加圧力でグリーンシ
ート3を加圧しながら積層する。Further, as shown in FIG. 5 (f), the green sheet 3 on which the via-hole conductor 6 and the circuit conductor 7 are formed is
The green sheet 3 is laminated while pressurizing the green sheet 3 with a predetermined pressure using a pressure plate 8 in a laminating jig (not shown) as a reference position in the formed reference hole 4.
そして前記加圧板を取り除いた状態で、圧力をグリーン
シートに掛けない状態で第5図(g)に示すように焼成
炉9内で所定の温度で焼成して多層セラミックプリント
基板を形成している。With the pressure plate removed, pressure is not applied to the green sheet, and the green sheet is fired at a predetermined temperature in a firing furnace 9 as shown in FIG. 5 (g) to form a multilayer ceramic printed circuit board. .
ところで上記スラリー状のグリーンシート形成材料1を
撹拌機2を用いて混練する際、混練時にスラリー状のグ
リーンシート形成材料に気泡が発生し易く、この気泡の
含有量によって形成されるグリーンシートの密度が異な
る問題がある。By the way, when the above-mentioned slurry-like green sheet forming material 1 is kneaded by using the stirrer 2, bubbles are easily generated in the slurry-like green sheet forming material during kneading, and the density of the green sheet formed by the content of the bubbles is high. There are different problems.
第6図(a)に示すように撹拌機2の回転数が多く、か
つ撹拌時間(混練時間)が長い場合は、第6図(b)に
示すように、上記混練に依って形成される気泡12の直径
に比してアルミナ粒子13の直径が大きく、そのために第
6図(c)に示すように、成形されたグリーンシート3
の密度が大きく成る傾向がある。When the number of rotations of the stirrer 2 is large and the stirring time (kneading time) is long as shown in FIG. 6 (a), it is formed by the above kneading as shown in FIG. 6 (b). The diameter of the alumina particles 13 is larger than the diameter of the bubbles 12, so that the formed green sheet 3 as shown in FIG. 6 (c).
Density tends to increase.
これに反して第7図(a)に示すように撹拌機2の回転
数が少なくかつ撹拌時間(混練時間)が短い場合には、
第7図(b)に示すように気泡12の直径に比してアルミ
ナ粒子13の直径が小さく、第7図(c)に示すようにグ
リーンシート3の密度が小さく成る傾向がある。On the contrary, as shown in FIG. 7 (a), when the rotation speed of the stirrer 2 is small and the stirring time (kneading time) is short,
The diameter of the alumina particles 13 is smaller than the diameter of the bubbles 12 as shown in FIG. 7 (b), and the density of the green sheet 3 tends to be smaller as shown in FIG. 7 (c).
このようにグリーンシートの密度が相違すると、焼成前
のグリーンシートと焼成後のグリーンシートとの間の収
縮率が一定の値に成らない問題がある。そのため、グリ
ーンシートにパンチングマシンを用いてビアホールを形
成した後、焼成すると焼成後のビアホールの位置が所定
の設計した位置に成らない問題があり、そのため導体層
の回路パターンの位置ずれや、ビアホールの位置ずれ等
が発生し、高信頼度の多層セラミック基板が得られない
問題がある。When the densities of the green sheets are different as described above, there is a problem that the shrinkage ratio between the green sheet before firing and the green sheet after firing does not become a constant value. Therefore, when a via hole is formed on a green sheet by using a punching machine and then fired, there is a problem that the position of the via hole after firing does not reach the predetermined designed position. There is a problem that a highly reliable multi-layer ceramic substrate cannot be obtained due to displacement or the like.
本発明は上記した問題点を除去し、焼成前のグリーンシ
ートが、焼成後のセラミック基板に成った際に所定の収
縮率に納まるようにした多層セラミックプリント基板の
製造方法の提供を目的とする。It is an object of the present invention to eliminate the above-mentioned problems and provide a method for manufacturing a multilayer ceramic printed circuit board in which a green sheet before firing has a predetermined shrinkage rate when it becomes a ceramic substrate after firing. .
上記目的を達成する本発明の多層プリント基板の製造方
法は、シート状に成形したグリーンシートに基準孔、お
よびビアホールを開口した後、上記ビアホール内および
グリーンシート表面に導体層を形成後、該グリーンシー
トを加圧積層後、焼成してセラミック基板を製造する方
法に於いて、 前記グリーンシートのシートの密度を1.42±0.02g/cm3
とし、更に前記積層時の加圧力を200〜300Kg/cm3の範囲
とする。The method for producing a multilayer printed circuit board of the present invention to achieve the above object, a reference hole in a green sheet formed into a sheet, and after opening a via hole, after forming a conductor layer in the via hole and the green sheet surface, the green In the method of manufacturing a ceramic substrate by pressure-laminating sheets and firing, the density of the green sheet is 1.42 ± 0.02 g / cm 3
Further, the pressing force at the time of stacking is set in the range of 200 to 300 Kg / cm 3 .
グリーンシート形成材料を混練する際、気泡の発生量は
グリーンシート形成材料を混練する撹拌機の回転数、お
よび混練時間に依存することを実験的に確かめ、この撹
拌機の回転数および混練時間を所定の値に保つことで気
泡の発生を或る範囲内に抑え、それによって焼成前と焼
成後のグリーンシートの収縮率が或る範囲内に納まるよ
うな密度を有するグリーンシートを形成することができ
る。When kneading the green sheet forming material, it was experimentally confirmed that the amount of bubbles generated depends on the rotation speed of the stirrer for kneading the green sheet forming material and the kneading time. It is possible to form a green sheet having a density such that the generation of bubbles is suppressed within a certain range by keeping it at a predetermined value, and thereby the shrinkage rate of the green sheet before and after firing falls within a certain range. it can.
またグリーンシートの積層時の加圧力と、焼成前と焼成
後のグリーンシートの収縮率の変動とを実験的に調べ、
この値を基にして積層時の加圧力を所定の範囲内に制御
することでグリーンシートの収縮率を所定の範囲内に収
めることができる。In addition, the pressure applied when stacking the green sheets and the variation in shrinkage of the green sheets before and after firing were experimentally investigated,
By controlling the pressing force during lamination within a predetermined range based on this value, the shrinkage rate of the green sheet can be kept within a predetermined range.
以下、図面を用いて本発明の一実施例につき詳細に説明
する。An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
第1表に本発明の方法に用いるグリーンシート形成材料
を混練撹拌する撹拌機の回転数と撹拌時間と形成される
グリーンシートの密度と、このグリーンシートを焼成し
た時の焼成前と焼成後の収縮率の関係を示す。Table 1 shows the number of revolutions of the stirrer for kneading and stirring the green sheet forming material used in the method of the present invention, the stirring time, the density of the green sheet to be formed, and the before and after firing of this green sheet. The relationship of shrinkage is shown.
第1表より撹拌機の回転数および回転時間を長くするに
つれてグリーンシートの密度は低下する傾向にある。As shown in Table 1, the density of the green sheet tends to decrease as the rotation speed and rotation time of the stirrer are increased.
このことはグリーンシート形成材料のアルミナの粒子が
撹拌するにつれて微細になり、この混練されたグリーン
シートに入る気泡の直径に対するアルミナの直径の比
が、撹拌時間、撹拌機の回転数を小さくした場合に比し
て小さくなるためと考えられる。This means that the particles of alumina of the green sheet forming material become finer as they are agitated, and the ratio of the diameter of the alumina to the diameter of the bubbles entering the kneaded green sheet becomes smaller when the agitating time and the rotating speed of the agitator are reduced. It is considered that this is smaller than
またグリーンシートの密度と収縮率の関係図を第1図に
示す。 Further, FIG. 1 shows a relationship diagram between the density and the shrinkage rate of the green sheet.
なお、本発明者等は実験の結果、グリーンシートの密度
が1.40以下となると、焼成時の収縮率が17.5%以上とな
り、内層パターンの断線を生じ、またグリーンシートの
密度が1.44以上となると、焼成後のセラミック基板に割
れ、クラック、導体層の剥離が生じる。このことより収
縮率を所定の範囲内に収めるようにすると、グリーンシ
ートの密度を1.42±0.02の範囲に収める必要があること
を確認した。As a result of experiments, the inventors of the present invention showed that when the density of the green sheet was 1.40 or less, the shrinkage rate during firing was 17.5% or more, disconnection of the inner layer pattern was generated, and the density of the green sheet was 1.44 or more, The ceramic substrate after firing has cracks, cracks, and peeling of the conductor layer. From this, it was confirmed that if the shrinkage ratio is set within a predetermined range, the density of the green sheet should be set within the range of 1.42 ± 0.02.
このようなグリーンシートの密度と気泡量の関係図を第
2図に示し、ボールミルの回転数とグリーンシート内の
気泡量との関係を第3図に示す。FIG. 2 shows the relationship between the density of the green sheet and the amount of bubbles, and FIG. 3 shows the relationship between the rotational speed of the ball mill and the amount of bubbles in the green sheet.
第2図よりグリーンシートの密度を1.42±0.02にするた
めには、気泡量は28〜30%にする必要があり、気泡量を
28〜30%にするには、第3図より撹拌時間が12時間の
時、32〜50RPMにする必要があり、このようにボールミ
ルの回転数と撹拌時間を調節することで所要の密度を有
するグリーンシートが得られる。From Fig.2, in order to make the density of the green sheet 1.42 ± 0.02, it is necessary to set the bubble amount to 28-30%.
In order to achieve 28 to 30%, it is necessary to set to 32 to 50 RPM when the stirring time is 12 hours as shown in Fig. 3. By adjusting the rotation speed of the ball mill and the stirring time, the required density can be obtained. A green sheet is obtained.
またこのように形成した密度が1.42±0.02のグリーンシ
ートを、前記第5図(f)に示すように加圧板8で一旦
加圧積層した後、前記加圧するのを中止して焼成する
が、その加圧積層時の加圧板8に掛かる圧力と、該積層
した後の焼成後のグリーンシートとの収縮率(グリーン
シートの焼成前と焼成後の長さ方向の収縮する割合を%
で示す)との関係図を第4図に示す。Further, the green sheet having the density of 1.42 ± 0.02 thus formed is temporarily pressure-laminated with the pressure plate 8 as shown in FIG. 5 (f), and then the pressure is stopped and the green sheet is fired. The pressure applied to the pressure plate 8 during the pressure lamination and the shrinkage ratio between the laminated green sheet and the fired green sheet (the rate of shrinkage in the length direction before and after firing of the green sheet is%.
4) is shown in FIG.
図示するように加圧力が200Kg/cm2の場合の最小収縮率
は17.5%で最大収縮率は17.8%である。また加圧力300K
g/cm2の場合に於ける試料の最大収縮率は17.2%で最小
収縮率は16.9%であるので、収縮率の変動幅は17.8−1
6.9=0.9%となり例えば100mmの寸法に於いて0.9mm程度
変動することになり充分実用になる。As shown in the figure, the minimum shrinkage is 17.5% and the maximum shrinkage is 17.8% when the applied pressure is 200 kg / cm 2 . Pressing force 300K
In the case of g / cm 2 , the maximum contraction rate of the sample is 17.2% and the minimum contraction rate is 16.9%, so the fluctuation range of the contraction rate is 17.8-1.
6.9 = 0.9%, which means that it will fluctuate by about 0.9 mm for a size of 100 mm, which is sufficiently practical.
尚、この積層圧力と収縮率の関係図はグリーンシートの
密度が1.42±0.02のものを用いて実験したが、密度が本
発明の範囲に入っているグリーンシートを用いると同様
な結果が得られる。The relationship between the stacking pressure and the shrinkage ratio was tested using a green sheet having a density of 1.42 ± 0.02, but similar results can be obtained by using a green sheet having a density within the range of the present invention. .
以上の説明から明らかなように本発明によれば、グリー
ンシートの焼成前と焼成後の収縮率が所定の値に制御し
て抑えることができるので、この収縮率に対応した寸法
でビアホール等を開口するパンチング治具等を設計する
と所望のビアホールパターンを有する多層セラミック基
板が高精度な寸法で得られる効果がある。As is apparent from the above description, according to the present invention, the shrinkage rate before and after firing of the green sheet can be controlled and suppressed to a predetermined value, so that a via hole or the like having a dimension corresponding to this shrinkage rate can be formed. Designing a punching jig or the like having an opening has an effect of obtaining a multilayer ceramic substrate having a desired via hole pattern with highly accurate dimensions.
第1図は本発明の方法に於けるグリーンシート密度と収
縮率との関係図、 第2図はグリーンシートの密度と気泡量との関係図、 第3図はボールミルの回転数と気泡量との関係図、 第4図は積層圧力と収縮率との関係図、 本発明に於ける導体厚さと導体層形成材料の粘度との関
係図、 第5図(a)より第5図(g)迄は多層セラミック基板
の製造工程図、 第6図(a)より第6図(c)迄は、多回転数、長混練
時間で混練したグリーンシートの状態図、 第7図(a)より第7図(c)迄は、少回転数、短混練
時間で混練したグリーンシートの状態図を示す。 図において、 1はグリーンシート形成材料、2は撹拌機、3はグリー
ンシート、4は基準孔、5はビアホール、6はビアホー
ル導体、7は回路導体、8は加圧板、9は焼成炉、12は
気泡、13はアルミナ粒子を示す。FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the green sheet density and shrinkage in the method of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the density of the green sheet and the amount of bubbles, and FIG. 3 is the number of revolutions of the ball mill and the amount of bubbles. FIG. 4 is a relationship diagram between the stacking pressure and the shrinkage ratio, a relationship diagram between the conductor thickness and the viscosity of the conductor layer forming material in the present invention, FIG. 5 (a) to FIG. 5 (g) Up to FIG. 6 (a) to FIG. 6 (c), a state diagram of a green sheet kneaded at multiple rotation speeds and a long kneading time, and from FIG. 7 (a). Up to FIG. 7 (c), a state diagram of a green sheet kneaded at a low rotation speed and a short kneading time is shown. In the figure, 1 is a green sheet forming material, 2 is a stirrer, 3 is a green sheet, 4 is a reference hole, 5 is a via hole, 6 is a via hole conductor, 7 is a circuit conductor, 8 is a pressure plate, 9 is a firing furnace, 12 Indicates bubbles and 13 indicates alumina particles.
Claims (2)
に基準孔(4)、およびビアホール(5)を開口した
後、上記ビアホール内およびグリーンシート表面に導体
層(6,7)を形成後、該グリーンシートを加圧しながら
積層した後、焼成してセラミック基板を製造する方法に
於いて、 前記グリーンシートのシート密度を1.42±0.02g/cm3に
なるようにしたことを特徴とする多層セラミックプリン
ト基板の製造方法。1. A green sheet (3) formed into a sheet.
After opening the reference hole (4) and the via hole (5) in the above, after forming the conductor layer (6, 7) in the via hole and on the surface of the green sheet, the green sheet is laminated while being pressed, and then fired. A method for producing a ceramic substrate, wherein the green sheet has a sheet density of 1.42 ± 0.02 g / cm 3 .
力を200〜300Kg/cm2の範囲とすることを特徴とする請求
項1記載の多層セラミックプリント基板の製造方法。 2. The method for manufacturing a multilayer ceramic printed circuit board according to claim 1, wherein the pressure applied when the green sheets (3) are laminated is in the range of 200 to 300 kg / cm 2 .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9380789A JPH0795628B2 (en) | 1989-04-12 | 1989-04-12 | Method for manufacturing multilayer ceramic printed circuit board |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9380789A JPH0795628B2 (en) | 1989-04-12 | 1989-04-12 | Method for manufacturing multilayer ceramic printed circuit board |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02271595A JPH02271595A (en) | 1990-11-06 |
| JPH0795628B2 true JPH0795628B2 (en) | 1995-10-11 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP9380789A Expired - Fee Related JPH0795628B2 (en) | 1989-04-12 | 1989-04-12 | Method for manufacturing multilayer ceramic printed circuit board |
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| JP (1) | JPH0795628B2 (en) |
-
1989
- 1989-04-12 JP JP9380789A patent/JPH0795628B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH02271595A (en) | 1990-11-06 |
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