JPH08139230A - セラミック回路基板とその製造方法 - Google Patents

セラミック回路基板とその製造方法

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JPH08139230A
JPH08139230A JP6303069A JP30306994A JPH08139230A JP H08139230 A JPH08139230 A JP H08139230A JP 6303069 A JP6303069 A JP 6303069A JP 30306994 A JP30306994 A JP 30306994A JP H08139230 A JPH08139230 A JP H08139230A
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ceramic
glaze film
glaze
film
circuit board
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Hideaki Araki
英明 荒木
Junzo Fukuda
順三 福田
Masashi Fukaya
昌志 深谷
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Sumitomo Metal Ceramics Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 セラミック基体とグレーズ膜との段差を解消
でき、該段差部分に形成する接続パターンの断線を防止
できるセラミック回路基板とその製造方法を提供する。 【構成】 セラミック基体表面の凹部にグレーズ膜を設
けている。該グレーズ膜と該セラミック基体は、それぞ
れ１０００℃以下の温度で焼結する材料で形成されてい
る。そして、該グレーズ膜は、該セラミック基体と同時
焼成され、該グレーズ膜と該セラミック基体の表面間が
段差を有しないか、または該両表面間の段差が２０μｍ
以下に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミック基体の表面
にグレーズ膜が形成されているセラミック回路基板とそ
の製造方法に係り、より詳細には、セラミック基体の上
に、強磁性材料等の薄膜を形成するためのグレーズ膜が
形成されているセラミック回路基板とその製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】この種のセラミック回路基板は、図６に
示すように、セラミック基板５１の表面にグレーズ膜５
２と、導体パターン５３を形成し、グレーズ膜５２の上
に、例えば、ニッケル合金等の強磁性材料からなる強磁
性膜５４を設け、磁気センサとして利用されている。そ
して、このようなセラミック回路基板は、通常、アルミ
ナを原料とするセラミック生シートを複数枚、積層、加
圧、焼成してセラミック基板５１を作製し、このセラミ
ック基板５１の上面にグレーズ膜５２と導体パターン５
３を印刷形成した後、再度焼成することで製造されてい
る。
【０００３】ところで、このようなセラミック回路基板
は、セラミック基体５１の熱膨張係数がグレーズ膜５２
の熱膨張係数より小さいため、グレーズ膜焼成後の冷却
時に、両者にストレスが加わり、このセラミック基体５
１に熱衝撃を加えると、グレーズ膜５２にクラックが発
生することがある。また、このグレーズ膜５２の表面
に、膜厚均一性を有する強磁性膜５４を形成するには、
このグレーズ膜の表面粗さが、０．０５μｍＲａ以下の
表面平滑性が必要である。そして、この表面平滑性を得
るには、グレーズ膜５２に十分な厚みがなければならな
い。
【０００４】しかし、このセラミック回路基板におい
て、グレーズ膜５２の厚みを厚くした場合、グレーズ膜
５２の表面に形成された強磁性膜５４と、導体パターン
５３との間に接続パターン５５を形成したとき、グレー
ズ膜５２の端部５６で、接続パターン５５に断線が発生
し、信号伝達ができないことになる。
【０００５】そこで、本発明者は、このようなことに鑑
み、先に、『セラミックグリーンシートの表面にグレー
ズ膜を形成し、その後、該セラミックグリーンシートお
よびグレーズ膜を同時焼成した構成』からなるグレーズ
膜を有するセラミック回路基板を提案した（特願平５−
１８５６２８号明細書参照）。そして、このセラミック
回路基板によれば、セラミックグリーンシートとグレー
ズ膜を同時焼成する際に、両者の中間の熱膨張係数を有
するガラス拡散層が形成されるので、該同時焼成後の冷
却時にグレーズ膜に加わるストレスを減少でき、このた
めグレーズ膜にクラックが発生することを防止できると
いう利点を有する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述したセラ
ミック回路基板およびその製造方法の場合、次のような
課題がある。すなわち、 平坦なセラミック基体の表面にグレーズ膜を形成す
ると、該セラミック基体とグレーズ膜との境界部に、該
グレーズ膜の厚みに相当する段差が生じる。ここで、グ
レーズ膜の表面粗さを、例えば、薄膜形成用に適当なレ
ベルにするためには、該グレーズの厚みは３０μｍ以上
となり、段差も３０μｍとなる。 そして、グレーズ膜の表面からセラミック基体表面
を連結する薄膜パターンを形成すると、この段差部分
で、該薄膜パターンの厚みが薄くなって、十分な特性が
得られないことがある。 また、この段差部分の傾斜を緩くするようにグレー
ズ膜を形成すると、グレーズ膜の面積が大きくなり、小
型化の障害となる。等の課題がある。
【０００７】本発明は、以上のような課題に対処して創
案したものであって、その目的とする処は、セラミック
基体とグレーズ膜との段差を解消でき、該段差部分に形
成する接続パターンの断線を防止できるセラミック回路
基板とその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】そして、上記課題を解決
するための手段としての本発明のセラミック回路基板
は、セラミック基体の表面にグレーズ膜を有するセラミ
ック回路基板において、該セラミック基体は、その表面
に凹部を有し、該凹部に該グレーズ膜を有し、該グレー
ズ膜と該セラミック基体は、それぞれ１０００℃以下の
温度で焼結する材料からなり、該グレーズ膜は、該セラ
ミック基体と同時焼成して形成されていて、かつ該グレ
ーズ膜と該セラミック基体の表面間が段差を有しない
か、または該両表面間の段差が２０μｍ以下である構成
としている。
【０００９】また、本発明のセラミック回路基板の製造
方法は、セラミック生基体の表面にグレーズ膜を形成
し、該セラミック生基体と該グレーズ膜を同時焼成して
形成するセラミック回路基板の製造方法において、貫通
孔が形成されているセラミックグリーンシートを最上層
にして複数枚のセラミックグリーンシートを積層、加圧
して表面に凹部を備えたセラミック生基体を形成し、該
凹部にグレーズ材料を充填した後、該グレーズ材料を充
填したセラミック生基体を１０００℃以下の温度で同時
焼成してグレーズ膜を備えたセラミック基体を形成し、
該グレーズ膜と該セラミック基体の表面間に段差を有し
ないか、または該両表面間の段差を２０μｍ以下に形成
してなる構成としている。
【００１０】
【作用】本発明のセラミック回路基板は、グレーズ膜
が、セラミック基体の表面に形成された凹部に、該セラ
ミック基体と同時焼成によって形成されているので、該
セラミック基体とグレーズ膜との境界部分にガラス拡散
層が形成されてクラックの発生を防止し、また、グレー
ズ膜は前記凹部に形成されるので、両者の表面間が段差
を有しないか、または殆ど段差のない状態にできる。
【００１１】また、本発明のセラミック回路基板の製造
方法は、グリーンシート積層法によって、貫通孔が形成
されているセラミックグリーンシートを上層に配し、表
面に凹部を備えたセラミック生基体を形成するので、該
凹部が正確に形成でき、かつ該凹部に、グレーズ膜を同
時焼成して形成するので、該グレーズ膜とセラミック基
体との強度が強くなり、また両者の表面間が段差を有し
ないか、または殆ど段差のない状態にできる。
【００１２】
【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明を具体化
した実施例について説明する。ここに、図１〜図６は、
本発明の実施例を示し、図１はセラミック回路基板の断
面図、図２は製造工程の説明図、図３はセラミック基体
とグレーズ層の境界部分の拡大断面図、図４は断線発生
率、段差、グレーズ膜の表面粗さを調べたセラミック回
路基板の断面図、図５は導体パターン間を接続パターン
で接続した状態の断面図である。
【００１３】本実施例のセラミック回路基板は、セラミ
ック基体１は、多層セラミック回路基板であって、その
表面に凹部２を有し、この凹部２内にグレーズ膜３が形
成されている。セラミック基体１とグレーズ膜３は、同
時焼成によって形成されていて、その境界部分には、グ
レーズ膜３のガラス成分が拡散したガラス拡散層４が形
成されている。また、このグレーズ膜３の周囲には、導
体パターン５が形成されている。
【００１４】ここで、セラミック基体１としては、Ｃａ
Ｏ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系ガラス６０重量
％と、アルミナ粉末４０重量％とを混合してなるガラス
セラミック材料に、バインダー、可塑剤、溶剤を加えて
混練し、これをドクターブレード法で成形した、１００
０℃以下の温度で焼結する厚さ１００μｍ〜６００μｍ
のセラミックグリーンシートを用いている。またグレー
ズ膜３としては、ＰｂＯ−Ｂ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系ガラス
からなり、１０００℃以下の温度で焼結するガラスペー
ストを用いている。更に導体パターン５は、Ａｇ／Ｐｄ
ペーストを印刷することで形成している。
【００１５】次に、本実施例のセラミック回路基板の製
造方法について、図２を参照して説明すると、まず最上
面に凹部２を形成する貫通孔６を有するセラミックグリ
ーンシート７と、貫通孔６を有しないセラミックグリー
ンシート８を作製し（図２ａ参照）、セラミックグリー
ンシート７の貫通孔６の周囲にＡｇ／Ｐｄペーストから
なる導体パターン５を印刷し（図２ｂ参照）、両セラミ
ックグリーンシート７、８を積み重ね、熱加圧して、そ
の表面に凹部２を有するセラミック生基体を作製する
（図２ｃ参照）。そして、凹部２内に前記ガラスペース
トを充填し、これを一体として、９００℃で同時焼成
し、表面にグレーズ膜３と導体パターン５を有するセラ
ミック基体１を得る（図２ｄ参照）。ここで、グレーズ
膜３とセラミック基体１の境界部分には、焼成によっ
て、グレーズ膜３のガラス成分が、セラミック基体１に
拡散し、ガラス拡散層４が形成される。
【００１６】なお、セラミック基体１の熱膨張係数は、
５．５×１０-6／Ｋ、ガラス拡散層４の熱膨張係数は、
５．５〜６．１×１０-6／Ｋ、グレーズ膜３の熱膨張係
数は、６．１×１０-6／Ｋであった。
【００１７】そして、本実施例のセラミック回路基板
は、グリーンシート積層法によって、貫通孔６が形成さ
れているセラミックグリーンシート７を上層に配し、表
面に凹部２を備えたセラミック生基体を形成するので、
凹部２が正確に形成できる。また、グレーズ膜３が、同
時焼成によって、セラミック基体１の表面に形成された
凹部２に形成されているので、セラミック基体１とグレ
ーズ膜３の表面間が段差を有しないか、または殆ど段差
のない状態にできる。
【００１８】そこで、本実施例のセラミック回路基板の
作用・効果を確認するために、前述した製造方法に基づ
いて、試料〜のセラミック回路基板（図４ａ〜図４
ｅ参照）を作製し、これを図５に示すように、このセラ
ミック回路基板のグレーズ膜３の上に厚み０．１μｍの
Ｎｉ薄膜からなる導体パターン９をフォトリソグラフィ
法により形成し、かつこの導体パターン９と、セラミッ
ク基板１上のグレーズ膜３周囲の導体パターン５との間
を、フォトリソグラフィ法により接続パターン１０を形
成し、このセラミック回路基板について、温度：−４０
℃〜＋１５０℃、１００サイクルの条件の温度サイクル
にさらした後、接続パターン１０の断線発生率、グレー
ズ膜とセラミック基体との段差、およびグレーズ膜表面
粗さとの関係を調べた。
【００１９】なお、試料〜のセラミック回路基板
は、まず厚さ６００μｍと、厚さ６０μｍの１０００℃
以下の温度で焼結するセラミックグリーンシートを作製
し、かつ厚さ６０μｍのセラミックグリーンシートのグ
レーズ膜形成部分に、金型を用いて貫通孔を穿設け、か
つ該貫通孔の周囲に所望の導体パターンをＡｇ／Ｐｄペ
ーストにより印刷形成し、この貫通孔を有するセラミッ
クグリーンシートと、貫通孔を有しないセラミックグリ
ーンシートを、１００℃、５０ｋｇ／ｃｍ2 の条件で熱
圧着・積層して、表面に凹部を有するセラミック生基体
を作製し、該凹部に、前記したグレーズペーストを印刷
法にて、６０μｍ（試料）、４０μｍ（試料）、８
０μｍ（試料）、の厚み充填し、それぞれ９００℃、
２０分間、空気中で焼成して得た（図４ａ，ｂ，ｃ参
照）。また、比較例として２０μｍ（試料）、１００
μｍ（試料）の厚み充填し、同様に作成した（図４
ｄ，ｅ参照）。また従来例として、貫通孔を有しない厚
さ６００μｍの１０００℃以下の温度で焼結するセラミ
ックグリーンシートを作製し、この表面に直接、グレー
ズ膜を、２０μｍ（従来例試料）、６０μｍ（従来例
試料）の厚みに印刷形成する従来例方法で得たもの
（図４ｆ参照）についても同様に、断線発生率、グレー
ズ膜とセラミック基体との段差、およびグレーズ膜表面
粗さとの関係を調べた。そして、その結果を、表１に示
す。
【００２０】
【表１】
【００２１】この結果から、本実施例の製造方法で得た
セラミック回路基板のうち、セラミック基体表面とグレ
ーズ膜表面が面一（試料参照）、両表面の段差が±１
７μｍのもの（試料）にあっては、接続パターンの
断線発生率が０であることが確認できた。これに対し
て、この段差が、±３０μｍ以上ある場合は（試料
）、断線の発生があり、また従来例方法で得たセラミ
ック回路基板にあっては、何れも断線の発生が確認でき
た。なお、従来例試料において、段差が、＋１７μｍ
しかないにもかかわらず断線発生率が高かったのは、焼
成後のグレーズ膜が１７μｍと薄く、セラミック基体の
表面粗さの影響で、グレーズ膜表面に微細なポアや突起
が生じることによることが判明した。
【００２２】このことから、この種のセラミック回路基
板にあっては、セラミック基体の表面に、該基体表面と
面一若しくは段差の少ない状態（段差が±２０μ以内）
で、かつ表面粗さの小さいグレーズ膜を形成することが
必要であることが確認できる。
【００２３】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れるものでなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で変
形実施できる構成を含む。
【００２４】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
のセラミック回路基板によれば、グレーズ膜が、セラミ
ック基体の表面に形成された凹部に、該セラミック基体
と同時焼成によって形成されているので、該セラミック
基体とグレーズ膜との境界部分にガラス拡散層が形成さ
れるため、クラックの発生が無く、また、グレーズ膜は
前記凹部に形成されるので、両者の表面間に段差がない
か、または殆ど段差のない状態にできるという効果を有
する。
【００２５】また、本発明のセラミック回路基板の製造
方法によれば、グリーンシート積層法によって、貫通孔
が形成されているセラミックグリーンシートを上層に配
し、表面に凹部を備えたセラミック生基体を形成するの
で、該凹部が正確に形成でき、かつ該凹部に、グレーズ
膜を同時焼成して形成するので、該グレーズ膜とセラミ
ック基体との強度が強くなり、また両者の表面間に段差
がないか、または殆ど段差のない状態にできるという効
果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例のセラミック回路基板の断面
図である。
【図２】 製造工程の説明図である。
【図３】 セラミック基体とグレーズ層の境界部分の拡
大断面図である。
【図４】 断線発生率、段差、グレーズ膜の表面粗さを
調べたセラミック回路基板の断面図である。
【図５】 導体パターン間を接続パターンで接続した状
態のセラミック回路基板の断面図である。
【図６】 従来例のセラミック回路基板の断面図であ
る。
【符号の説明】
１・・・セラミック基体、２・・・凹部、３・・・グレ
ーズ膜、４・・・ガラス拡散層、５・・・導体パター
ン、６・・・貫通孔、７・・・貫通孔を有するセラミッ
クグリーンシート、８・・・貫通孔を有しないセラミッ
クグリーンシート、９・・・導体パターン、１０・・・
接続パターン
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 Ｈ０５Ｋ 1/03 ６３０ Ｊ 7511−4Ｅ // Ｈ０５Ｋ 3/12 Ｂ 7511−4Ｅ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 セラミック基体の表面にグレーズ膜を有
    するセラミック回路基板において、該セラミック基体
    は、その表面に凹部を有し、該凹部に該グレーズ膜を有
    し、該グレーズ膜と該セラミック基体は、それぞれ１０
    ００℃以下の温度で焼結する材料からなり、該グレーズ
    膜は、該セラミック基体と同時焼成して形成されてい
    て、かつ該グレーズ膜と該セラミック基体の表面間が段
    差を有しないか、または該両表面間の段差が２０μｍ以
    下であることを特徴とするセラミック回路基板。
  2. 【請求項２】 セラミック生基体の表面にグレーズ膜を
    形成し、該セラミック生基体と該グレーズ膜を同時焼成
    して形成するセラミック回路基板の製造方法において、
    貫通孔が形成されているセラミックグリーンシートを最
    上層にして複数枚のセラミックグリーンシートを積層、
    加圧して表面に凹部を備えたセラミック生基体を形成
    し、該凹部にグレーズ材料を充填した後、該グレーズ材
    料を充填したセラミック生基体を１０００℃以下の温度
    で同時焼成してグレーズ膜を備えたセラミック基体を形
    成し、該グレーズ膜と該セラミック基体の表面間に段差
    を有しないか、または該両表面間の段差を２０μｍ以下
    に形成してなることを特徴とするセラミック回路基板の
    製造方法。
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