JPH0799263A

JPH0799263A - セラミック基板の製造方法

Info

Publication number: JPH0799263A
Application number: JP5262984A
Authority: JP
Inventors: Yasuto Kudo; 康人工藤
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 1993-09-27
Filing date: 1993-09-27
Publication date: 1995-04-11
Anticipated expiration: 2014-02-10
Also published as: JP2856045B2

Abstract

(57)【要約】【目的】表面に多数個取り用の切込溝を有するセラミ
ック基板を、寸法精度よく作製することのできる製造方
法を提供することを目的とする。【構成】上記のようなセラミック基板を製造するに当
たり、製造すべきセラミック基板の素材となる第１のセ
ラミックグリーンシート１の少なくとも一方の表面に切
込溝１１を形成し、その第１のセラミックグリーンシー
ト１より高い焼結温度を有する第２のセラミックグリー
ンシート２を上記第１のセラミックグリーンシート１の
両面に積層して加圧成形し、その積層体を上記第２のセ
ラミックグリーンシート２の焼結温度より低くかつ上記
第１のセラミックグリーンシート１の焼結温度より高い
温度で焼成することによって上記第１のセラミックグリ
ーンシート１のみを焼結させ、次いで未焼結の第２のセ
ラミックグリーンシート２を除去して、少なくとも一方
の表面に切込溝１１を有するセラミック基板１０を得る
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばハイブリッドＩ
Ｃやマルチチップモジュール等に用いるセラミック基板
の製造方法に関する。更に詳しくは、表面に多数個取り
用の切込溝を有するセラミック基板の製造方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記のようなセラミック基板を製
造する場合、その製造効率を高めるために、比較的大き
な面積のセラミック基板の表面にスナップラインと呼ば
れる切込溝を形成し、その切込溝に沿って分割すること
によって所定の大きさのセラミック基板を多数個得る、
いわゆる多数個取りの手法が採用されている。

【０００３】上記のような多数個取り用の切込溝を有す
るセラミック基板を製造するに当たっては、従来一般に
製造すべきセラミック基板の素材となるセラミックグリ
ーンシートの表面に、予めカッター刃や金型等で格子状
その他所望形状の切込溝を形成し、それを焼成すること
によって表面に切込溝を有するセラミック基板を作製す
る。その基板を上記切込溝に沿って分割することによっ
て所定大きさのセラミック基板が多数個得られるもので
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な切込溝を形成したセラミックグリーンシートを、その
まま焼成すると、その焼成時に往々にしてセラミックグ
リーンシートが不均一に収縮し、隣り合う切込溝の間隔
がずれて寸法精度にバラツキを生じ、所定寸法のセラミ
ック基板が得られず、歩留りが低下する等の不具合があ
った。

【０００５】本発明は上記の問題点に鑑みて提案された
もので、焼成時の不均一な収縮を抑制して寸法精度のよ
いセラミック基板を得ることのできる製造方法を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明によるセラミック基板の製造方法は、以下の
ようにしたものである。即ち、表面に多数個取り用の切
込溝を有するセラミック基板を製造するに当たり、製造
すべきセラミック基板の素材となる第１のセラミックグ
リーンシートの少なくとも一方の表面に切込溝を形成
し、その第１のセラミックグリーンシートより高い焼結
温度を有する第２のセラミックグリーンシートを上記第
１のセラミックグリーンシートの両面に積層して加圧密
着させ、その積層体を上記第２のセラミックグリーンシ
ートの焼結温度より低くかつ上記第１のセラミックグリ
ーンシートの焼結温度より高い温度で焼成することによ
って上記第１のセラミックグリーンシートのみを焼結さ
せ、次いで未焼結の第２のセラミックグリーンシートを
除去して、少なくとも一方の表面に切込溝を有するセラ
ミック基板を得ることを特徴とする。

【０００７】

【作用】上記のように製造すべきセラミック基板の素材
となる第１のセラミックグリーンシートの少なくとも一
方の表面に切込溝を形成し、その第１のセラミックグリ
ーンシートの両側に、それよりも焼結温度の高い第２の
セラミックグリーンシートを積層した状態、すなわち２
枚の第２のセラミックグリーンシート間に第１のセラミ
ックグリーンシートを挟んだ状態で加圧密着させて焼成
することにより、その焼成時に第１のセラミックグリー
ンシートが第２のセラミックグリーンシートに拘束され
て前記従来のように不均一に収縮するのが防止され、隣
り合う切込溝の間隔にバラツキが生じることなく寸法精
度のよいセラミック基板を得ることが可能となる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明によるセラミック基板の製造方
法を、図１に示す工程説明図に基づいて順に具体的に説
明する。先ず、図１の（ａ）に示すようにセラミック基
板の素材となる第１のセラミックグリーンシート１を用
意する。その第１のセラミックグリーンシート（以下、
第１のグリーンシートという）１は、例えばセラミック
粉末にバインダーや可塑剤および溶剤を加えて、ボール
ミルやアトラクター等で混合してスラリーとし、そのス
ラリーをドクターブレード法等の通常の方法によりシー
ト状に形成すればよい。

【０００９】なお上記のようにシート状に形成したもの
を複数枚積層し、それを加圧密着させたものを第１のグ
リーンシートとして用いてもよい。その場合、上記の加
圧密着させる手段は通常の方法でよく、例えば５０〜３
００ｋｇｆ／ｃｍ²、温度６０〜９０℃でホットプレス
すればよい。また第１のグリーンシート１の厚さは特に
制限はないが、３０〜２００μｍ程度が好適である。

【００１０】前記のセラミック粉末としては、従来のセ
ラミック基板に用いられる通常の原料を使用できる。例
えばアルミノ硼珪酸ガラス、軟化点６００〜８００℃の
非晶質ガラス、結晶化温度６００〜１０００℃の結晶化
ガラス等が使用できる。又これらにアルミナ、ジルコ
ン、ムライト、コージェライト、アノーサイト、シリカ
等のセラミックフィラーを添加したものでもよい。

【００１１】また前記のバインダーとしては、例えばポ
リビニルブチラール、メタアクリルポリマー、アクリル
ポリマー等を用い、可塑剤としては例えばフタル酸の誘
導体等を用いればよい。さらに溶剤としては例えばアル
コール類、ケトン類、塩素系有機溶剤等通常のものを使
用すればよい。

【００１２】上記のようにして作成した第１のグリーン
シート１を所定の大きさに切断し、必要に応じてスクリ
ーン印刷等で導体ペーストを塗布する。多層基板とする
ときは、スルーホールにペーストを充填し、さらに配線
を印刷する。そして、図１の（ｂ）に示すように上記第
１のグリーンシート１の少なくとも一方の表面、すなわ
ち片面もしくは両面に切込溝１１を形成するもので、そ
の形成手段は従来の通常の方法でよく、例えばカッター
刃をグリーンシートの表面に押し当てたり、回転刃で切
り込む方法等で形成すればよい。

【００１３】上記切込溝１１の断面形状は、図の場合は
Ｖ字状に形成したが、Ｕ字状もしくはスリット状、その
他任意であり、少なくとも焼結後にハンドリングする際
に不用意に割れが生じない形状を選べばよい。また、上
記切込溝１１の深さは、例えば第１のグリーンシート１
の厚さ（前記のように積層するものにあっては全体厚
さ）の１／２０〜８／２０程度とすればよい。

【００１４】次に、図１の（ｃ）に示すように上記第１
のグリーンシート１の両面に、第２のセラミックグリー
ンシート（以下、第２のグリーンシートという）２を積
層する。その第２のグリーンシート２は、上記第１のグ
リーンシート１と同様の要領で作製すればよく、その厚
さは第１のグリーンシート１の場合と同様に特に制限は
ないが、３０〜２００μｍ程度が好適である。

【００１５】なお第２のグリーンシート２に用いるセラ
ミック粉末は、通常のセラミック粉末を使用できるが、
上記第１のグリーンシート１より焼結温度の高いもので
なければならない。例えば第１のグリーンシート１とし
て焼結温度が１１００℃以下のものを用いる場合には、
第２のグリーンシート２としては、例えばアルミナ、酸
化ジルコニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムラ
イト、酸化マグネシウム、炭化ケイ素等を使用すること
ができる。なお、これらの粉末の粒度が粗すぎると、セ
ラミック基板の表面粗さが粗くなるため、平均粒径０．
５〜４μｍ程度が好適である。

【００１６】次に、上記のように第１のグリーンシート
１の両面に第２のグリーンシート２を積層したものを両
側から加圧密着させる。その加圧密着させる手段は通常
の方法でよく、それによって図１の（ｄ）に示すように
第１のグリーンシート１に形成した切込溝１１内に第２
のグリーンシート２の一部が進入する。

【００１７】次いで、上記の積層体を、例えば同図
（ｅ）に示すようにトレーＴ等に載せて焼成するもの
で、その焼成方法は通常の方法でよい。ただし、焼成温
度は第１のグリーンシート１のみが焼結し、第２のグリ
ーンシートが焼結しない温度、すなわち第２のグリーン
シート２の焼結温度より低くかつ第１のグリーンシート
１の焼結温度より高い温度で焼成しなければならない。
また上記の積層体を載せるトレーＴは、例えば通常のア
ルミナ板を使用すればよいが、通気性のよい気孔率の高
いアルミナ板を使用すれば、隣り合う切込溝の寸法精度
が更に良くなり好適である。

【００１８】上記のようにして焼成した後に、未焼結の
第２のグリーンシート２をブラシ等で除去すれば、同図
（ｆ）に示すように表面に切込溝１１を有する焼結した
セラミック基板１０が作製される。その作製された基板
表面の切込溝１１はバラツキが少なく、その切込溝１１
に沿って分割すれば、寸法精度のよい所定大きさのセラ
ミック基板が得られるものである。

【００１９】なお、上記実施例は第１のグリーンシート
１の片面に切込溝１１を形成した後に、その両面に第２
のグリーンシート２を積層したが、図２の（ａ）に示す
ように切込溝１１を形成しない側の面に、予め第２のグ
リーンシート２を積層してから、他方の面に切込溝１１
を形成し、その表面に同図（ｂ）のように別の第２のグ
リーンシート２を積層して加圧密着させるようにしても
よい。

【００２０】また第１のグリーンシートを複数枚積層し
て１枚のセラミック基板を作製する場合には、それらを
積層してから切込溝を形成し、その両面に第２のグリー
ンシートを積層してもよいが、例えば図３に示すように
複数枚の第１のグリーンシート１を積層する前に切込溝
１１を形成してから、それら複数枚の第１のグリーンシ
ート１および第２のグリーンシート２を積層するように
してもよい。

【００２１】さらに図４に示すように１つの基板を作製
するための第１のグリーンシート１を複数枚設け、その
隣り合う第１のグリーンシート１・１間に第２のグリー
ンシート２を介在させて積層すると共に、その積層体の
両側に第２のグリーンシート２を積層し、それらを加圧
密着させて焼成することによって、複数枚のセラミック
基板を同時に作製することもできる。

【００２２】また上記各実施例は、いずれも製造すべき
セラミック基板の片側にのみ切込溝を形成したが、両側
に設けてもよい。

【００２３】〔実験例１〕ＰｂＯを３０．７重量％、Ｓ
ｉＯ₂を５１．７重量％、Ａｌ₂Ｏ₃を８．４重量％、
Ｂ₂Ｏ₃を７．３重量％、ＣａＯを１．９重量％混合し
た平均粒径２・２μｍのガラス粉末と、平均粒径１．７
μｍのアルミナ粉末を等重量比率で混合した。その混合
粉末１００重量部に、ポリビニルブチラール９重量部、
フタル酸ジイソブチル７重量部、イソプロピルアルコー
ル４０重量部、およびトリクロロエタン２０重量部を加
え、ボールミルで２４時間混合してスラリーとした。

【００２４】このスラリーをドクターブレード法により
延ばして厚さ１３１μｍのセラミックグリーンシートを
作製し、これを５枚積層して圧力１５０ｋｇｆ／ｃ
ｍ²、温度８５℃で加圧密着させ、寸法８０ｍｍ角の第
１のグリーンシート１を得た。なお上記第１のグリーン
シート１の焼結温度は７２０℃であった。

【００２５】一方、上記アルミナ粉末の代わりに平均粒
径１．３μｍの酸化ジルコニウム粉末を使用した以外は
上記第１のグリーンシート１と同材質とし、積層するこ
となく上記と同様の要領で厚さ１４５μｍの第２のグリ
ーンシート２を作製した。なお上記第２のグリーンシー
ト２の焼結温度は１６００℃であった。

【００２６】上記第１のグリーンシート１の片面に、カ
ッターを押し当てて深さ２００μｍの断面Ｖ字状の切込
溝１１を、シート全面に格子状に形成した。なお、隣り
合う切込溝１１・１１間の間隔は２０ｍｍとし、その寸
法精度は±１０μｍ以内であった。

【００２７】次に、上記第１のグリーンシート１の両面
に、第２のグリーンシート２を１枚ずつ重ね圧力１５０
ｋｇｆ／ｃｍ²、温度８５℃で加圧密着させて積層体を
得た。その積層体を平面方向における単位長さ当たりの
反り量が０．０５％以下の平坦度を有する気孔率７０％
のアルミナ板よりなるトレーＴ上に置き、温度５２０℃
で３時間加熱したのち温度９００℃で１時間加熱するこ
とによって、第１のグリーンシート１のみを焼結させ
た。次いで、上記積層体の表面をナイロン製のブラシで
擦ることにより、未焼成の第２のグリーンシート２を除
去して表面に切込溝１１を有するセラミック基板を作製
した。

【００２８】その結果、上記セラミック基板の隣り合う
切込溝１１・１１間の間隔のバラツキは、±０．０５％
以内であり、極めて寸法精度のよいセラミック基板が得
られた。

【００２９】〔実験例２〕上記実験例１においてカッタ
ーにより切込溝を形成する代わりに、回転するダイアモ
ンドソーにより第１のグリーンシートの片面に深さ５０
μｍの断面Ｕ字状の切込溝をシート全面に格子状に形成
した。隣り合う切込溝の間隔は上記と同様に２０ｍｍと
し、その寸法精度は±１０μｍ以内であった。それ以外
は上記実験例１と同じ条件で表面に切込溝１１を有する
セラミック基板を作製した。その結果、上記実験例１ど
同様の結果が得られた。

【００３０】〔比較例１〕上記各実験例における第２の
グリーンシート２を使用しなかった以外は、上記と同じ
条件で上記実験例１および実験例２と同様の２種類のセ
ラミック基板を作製した。その各セラミック基板の隣り
合う切込溝１１・１１間の間隔のバラツキは、いずれも
±０．５％程度あり、上記実験例の場合に比べて寸法精
度がかなり低下することがわかった。

【００３１】〔比較例２〕前記各実験例において第１の
グリーンシートに第２のグリーンシートを積層する前に
第１のグリーンシートに切込溝１１を形成する代わり
に、積層した後に、その一方の表面に第２のグリーンシ
ートを貫通させて第１のグリーンシートに切込溝１１を
形成した以外は、上記と同じ条件で上記実験例１および
実験例２と同様の２種類のセラミック基板を作製した。
その結果、各セラミック基板の隣り合う切込溝間の間隔
のバラツキは、いずれも±１％程度あり、上記比較例１
の場合によりも更に寸法精度が低下することがわかっ
た。

【００３２】以上の結果から明らかなように本発明に基
づく上記実験例によれば、隣り合う切込溝１１・１１間
の間隔のバラツキの少ない極めて寸法精度のよいセラミ
ック基板を作製できるもので、その理由としては、先ず
第１のグリーンシート１の両面に第２のグリーンシート
２を積層して焼成するようにしたことによって、第１の
グリーンシート１が、その両面に積層した第２のグリー
ンシート２に拘束されて、焼成時に厚さ方向には収縮す
るが、面方向の収縮は抑制されて収縮率自体および収縮
率のバラツキが少なくなるためと思われる。

【００３３】また本発明のように第１のグリーンシート
１の表面に切込溝１１を形成し、その表面に第２のグリ
ーンシート２を積層して加圧密着させることにより、上
記切込溝１１内に第２のグリーンシート２の一部が入り
込むため、その切込溝１１が開放されている場合よりも
前記面方向の収縮に対する抑制力が更に増大されて収縮
量およびバラツキが低減されるためと考えられる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によるセラ
ミック基板の製造方法によれば、隣り合う切込溝１１・
１１間の間隔のバラツキの少ない極めて寸法精度のよい
セラミック基板を作製できるもので、歩留が向上し生産
効率を大幅に増大させることができる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるセラミック基板の製造方法の工程
説明図。

【図２】製造プロセスの変更例を示す工程説明図。

【図３】第１のセラミックグリーンシートを複数枚積層
する場合の工程例の説明図。

【図４】複数枚のセラミック基板を同時に製造する場合
の程説明図。

【符号の説明】

１第１のセラミックグリーンシート２第２のセラミックグリーンシート１０セラミック基板１１切込溝Ｔトレー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０４Ｂ 33/32 Ｈ０５Ｋ 1/02 Ｇ 3/00 ＪＸ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に多数個取り用の切込溝を有するセ
ラミック基板を製造するに当たり、製造すべきセラミッ
ク基板の素材となる第１のセラミックグリーンシートの
少なくとも一方の表面に切込溝を形成し、その第１のセ
ラミックグリーンシートより高い焼結温度を有する第２
のセラミックグリーンシートを上記第１のセラミックグ
リーンシートの両面に積層して加圧密着させ、その積層
体を上記第２のセラミックグリーンシートの焼結温度よ
り低くかつ上記第１のセラミックグリーンシートの焼結
温度より高い温度で焼成することによって上記第１のセ
ラミックグリーンシートのみを焼結させ、次いで未焼結
の第２のセラミックグリーンシートを除去して、少なく
とも一方の表面に切込溝を有するセラミック基板を得る
ことを特徴とするセラミック基板の製造方法。