JPH0971472A - ガラスセラミック基板の製造方法 - Google Patents

ガラスセラミック基板の製造方法

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JPH0971472A
JPH0971472A JP7246925A JP24692595A JPH0971472A JP H0971472 A JPH0971472 A JP H0971472A JP 7246925 A JP7246925 A JP 7246925A JP 24692595 A JP24692595 A JP 24692595A JP H0971472 A JPH0971472 A JP H0971472A
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green sheet
ceramic substrate
glass
firing
weight
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Yasuto Kudo
康人 工藤
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えばハイブリットICやマルチチップモジ
ュール等に用いるガラスセラミック基板の製造方法に係
り、基板の面方向の焼成収縮率を可及的に低減して高寸
法精度のガラスセラミック基板を容易に製造できるよう
にする。 【解決手段】 ガラス粉末とフィラーからなるグリーン
シートを焼成してガラスセラミック基板を製造するに当
たり、上記フィラーの一部または全部に偏平粒子を用
い、その偏平粒子を上記グリーンシートの面方向に平行
に配向させた状態で焼成するようにしたことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、例えばハイブリッ
トICやマルチチップモジュール等に用いるガラスセラ
ミック基板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】上記のようなガラスセラミック基板の製
造方法として、ガラス粉末とセラミックフィラーの混合
物から作製したグリーンシートを所定の温度、例えば8
00〜1000℃で焼成して得ることは知られており、
例えばガラスセラミック多層回路基板にあっては、上記
のグリーンシートにAgペースト等を用いて所定の導電
パターンを形成し、これを複数枚積層して焼成するもの
である。
【0003】上記のようなガラスセラミック基板は、誘
電率が小さく、熱膨張率をシリコンに適合できる上、
金、銀、銅等の配線抵抗が小さな低融点の金属を回路用
配線材料として用いることができる等の長所がある。
【0004】ところが、上記グリーンシートは焼成する
際に10〜20%程度収縮し、しかも必ずしも均一には
収縮しないため寸法精度にバラツキが生じる。また原料
粉末のロットや製造条件を充分に管理しても、一般に収
縮率の誤差は±0.5%程度生じると言われている。
【0005】上記のような収縮率を低減させるために、
例えば特開昭62−260777号公報においては、ガ
ラスセラミックグリーンシートを焼成する際に、その上
面に圧力を加えながら焼成して、面方向(XY平面方
向)の焼成収縮を抑制することが提案されている。
【0006】しかし、この方法は圧力を加えるための治
具をも加熱する必要があるため余分なエネルギーコスト
が掛かり、しかも焼成により治具とガラスセラミックが
融着するおそれもある。また、キャビティを有する等の
平面ではない基板等には不向きである等の問題がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
に鑑みて提案されたもので、上記従来のように外部から
圧力等を加えなくでも基板の面方向の焼成収縮率を可及
的に低減することができ、高寸法精度のガラスセラミッ
ク基板を容易に製造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。
【0008】
【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、本発明によるガラスセラミック基板の製造方法は
以下の構成としたものである。即ち、ガラス粉末とフィ
ラーからなるグリーンシートを焼成してガラスセラミッ
ク基板を製造するに当たり、上記フィラーの一部または
全部に偏平粒子を用い、その偏平粒子を上記グリーンシ
ートの面方向に平行に配向させた状態で焼成するように
したことを特徴とする。
【0009】
【作用】上記のように偏平粒子をグリーンシートの面方
向に平行に配向させた状態で焼成することによって、そ
の配向させた偏平粒子が焼成時にグリーンシートの面方
向の収縮を抑制して収縮率を可及的に低減することが可
能となる。
【0010】
【発明の実施の形態】グリーンシートに含まれるガラス
粉末としては、非晶質あるいは結晶化ガラス粉末のどち
らも利用できる。ガラス粉末の成分は、例えば酸化鉛、
酸化亜鉛、アルカリ土類金属の酸化物などを含有するア
ルミノ硼珪酸系ガラスで、軟化点550〜900℃の市
販のガラスが利用できる。また、ガラス粉末は、ボール
ミル、ジェットミルなどの通常の粉砕機で細分化された
ものでよく、形状についての限定はない。粒径は、平均
粒径0.5〜3μm程度とすればよい。
【0011】フィラーはアルミナ、ジルコン、ムライ
ト、コージェライト、アノーサイト、シリカ、雲母等の
セラミック粉末、あるいはアルミニウム、ニッケル、銀
等の金属粉末を単独あるいは混合して用いることができ
る。上記のような卑金属は酸化性雰囲気で焼成すると酸
化物になり絶縁体となる。上記ガラス粉末とフィラーの
混合比率は、体積比で1:1程度が好ましい。
【0012】フィラーの形状は、一部または全部を偏平
粒子とするが、その偏平粒子の直径(長径)を厚さで割
ったアスペクト比は大きい方が好ましい。例えば直径は
5〜40μm程度、厚さは1〜2μm程度でアスペクト
比は5〜40程度がよい。アスペクト比が5未満である
と焼成時の収縮抑制効果が少なく、40より大きいと基
板に孔あけ加工等を施す場合に支障をきたすおそれがあ
る。
【0013】偏平粒子の配合比率は、粒子のアスペクト
比によって適宜調整すればよく、アスペクト比の大きな
粒子を用いる場合は少ない配合比率で面方向の焼成収縮
を低減することができる。
【0014】グリーンシートは例えば以下のように通常
の方法で作製すればよい。先ず、ガラス粉末およびフィ
ラーと、バインダー、可塑剤、溶剤の所定量をボールミ
ル等で混合してスラリーを作製する。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使用できる。また可塑剤とし
ては、例えばフタル酸の誘導体等を使用できる。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
有機溶剤等を使用できる。
【0015】上記のスラリーは、ドクターブレード法、
押し出し成形等により30〜200μm程度の厚さのグ
リーンシートとするもので、そのときフィラーの偏平粒
子がグリーンシートの面方向に平行に配向する。
【0016】上記のようにして作製したグリーンシート
は、適当な大きさの外形寸法に切断し、必要に応じて接
続ビア形成用のスルーホールを形成して導電ペーストを
充填すると共に、グリーンシートの表面に導電ペースト
を印刷して回路用配線を形成する。上記の導電ペースト
は例えば以下のように作製する。粒径1〜5μm程度の
Cu、Ag、Pd、Au、Ptから選択された1種以上
の金属粉末80〜90重量部と粒径0.3〜2μm程度
のほうけい酸ガラス粉末20〜10重量部をエチルセル
ロース4〜10wt%のターピネオール溶液20〜30
重量部とともに3本ロール等で混練してペースト状にす
る。
【0017】次に、上記の配線形成済グリーンシートを
1枚もしくは複数枚積層して、ホットプレス機等で加熱
圧着するもので、そのときの温度は例えば60〜90
℃、圧力は50〜300kg/cm2 程度で行う。次い
で、上記グリーンシートを焼成するもので、例えば予め
450〜600℃程度に加熱して有機物を除去した後、
1100℃以下、たとえば800〜1000℃で焼成す
る。
【0018】上記のようにフィラーの偏平粒子がグリー
ンシートの面方向に平行に配向した状態で焼成すると、
グリーンシートの面方向への焼成収縮が可及的に低減さ
れ、収縮は厚さ方向にのみ生じる。これは、配向した偏
平粒子がガラス粉末を拘束して面方向の収縮を防止する
からである。以上の方法によって、外部からの圧力を加
えなくても焼成による面方向の収縮が可及的に低減さ
れ、寸法精度の高いガラスセラミック多層基板を得るこ
とができるものである。
【0019】
【実施例】以下、本発明によるガラスセラミック基板の
製造方法を具体的な実施例に基づいて説明する。
【0020】〔実施例1〕SiO2 が29重量%、Al
23 が18重量%、ZnOが27重量%、B23
13重量%、CaOが13重量%の組成で、軟化点が7
30℃、平均粒径が1.8μmのガラス粉末55重量部
と、フィラーとして平均粒径が4.8μm、アスペクト
比が5の偏平状アルミナ粉末(昭和電工株式会社製、製
品名AL−43PC)45重量部とを混合し、これにボ
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、オレイン酸1重量部、イソプロピルアウコール
40重量部、トリクロロエタン20重量部を加えてボー
ルミルで24時間混合してスラリーを作製した。このス
ラリーを脱泡後、ドクターブレード法により厚さ130
μmに引き延ばしてグリーンシートを作製した。
【0021】そのグリーンシートにスルーホールを形成
し、外形12cm□に切断した。そして、銀ペーストを
スルーホールに詰め、さらに回路配線用ペーストを印刷
して乾燥した。なお上記のスルーホール充填用銀ペース
トとしては、平均粒径1.2μmの銀粉末100重量部
をエチルセルロースの8%ターピネオール溶液12重量
部に加えてスリーロールで混練したものを用いた。また
回路配線用ペーストとしては、平均粒径1.2μmの銀
粉末100重量部と平均粒径1.8μmのほうけい酸ガ
ラス粉末(PbOが50重量%、Si 2 が30重量
%、ZnOが7重量%、CaOが4重量%、Al23
が3重量%、B23 が6重量%)10重量部をエチル
セルロースの8%ターピネオール溶液20重量部に加え
てスリーロールで混練したものを用いた。
【0022】上記のようにして配線を形成したグリーン
シートを5枚積層し、80℃、200kg/cm2 の条
件でホットプレス機を用いて加熱圧着した。次いで、上
記積層体をアルミナセッターの上に置き、ボックス炉で
空気中550℃で2時間樹脂を熱分解させた後、850
℃まで毎分5℃の速度で昇温し、850℃で20分保持
して焼成を行った。その結果、焼成による面方向の収縮
率は、2.72%であり、厚さ方向の収縮率は34.5
%であった。
【0023】〔実施例2〕実施例1の偏平状アルミナ粉
末の5重量部を偏平状アルミニウム粉末(平均粒径23
μm、アスペクト比18)に置き換えた以外は実施例1
と同じ条件でガラスセラミック基板を製作した。その結
果、焼成による面方向の収縮率は0.56%であり、厚
さ方向の収縮率は36.1%であった。
【0024】〔実施例3〕実施例1の偏平状アルミナ粉
末45重量部を偏平状アルミニウム粉末(平均粒径44
μm、アスペクト比40)20重量部と粒状アルミナ
(商品名Al−45−1、平均粒径1.7μm、昭和電
工株式会社製)25重量部に置き換え、それ以外は実施
例1と同じ条件でガラスセラミック基板を製作した。そ
の結果、焼成による面方向の収縮率は0.87%であ
り、厚さ方向の収縮率は34.5%であった。
【0025】〔比較例〕実施例1の偏平状アルミナ粉末
の全部を、平均粒径1.7μmの粒状アルミナ(商品名
Al−45−1、昭和電工株式会社製)に置き換えた以
外は実施例1と同じ条件でガラスセラミック基板を製作
した。その結果、焼成による面方向の収縮率は15.2
3%であり、厚さ方向の収縮率は16.72%であっ
た。
【0026】前記の本発明による実施例1〜3と、上記
の比較例との対比から明らかなように、本発明によれば
ガラスセラミックグリーンシートを焼成する際の面方向
の収縮率を大幅に低減できることがわかる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるガラ
スセラミック基板の製造方法によれば、ガラスセラミッ
クグリーンシートを構成するフィラーの一部または全部
に偏平粒子を用い、その偏平粒子をグリーンシートの面
方向に平行に配向させた状態で焼成することによって、
焼成時にグリーンシートが面方向に収縮するのを可及的
に低減することが可能となり、寸法精度に優れたガラス
セラミック基板を製造することができる。また上記の偏
平粒子をグリーンシートの面方向に平行に配向させるに
は、ガラスセラミック基板の原材料であるガラス粉末と
フィラーを混合したスラリーを例えばドクターブレード
法や押し出し成形等によって所定の厚さのグリーンシー
ト成形する際に、自然に偏平粒子がグリーンシートの面
方向に平行に配向するため、別途特別な操作や治具等が
不要であり、容易・安価に製造できる等の効果がある。
───────────────────────────────────────────────────── 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 3/46 H01L 23/12 D N 23/14 C

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラス粉末とフィラーからなるグリーン
    シートを焼成してガラスセラミック基板を製造するに当
    たり、上記フィラーの一部または全部に偏平粒子を用
    い、その偏平粒子を上記グリーンシートの面方向に平行
    に配向させた状態で焼成するようにしたことを特徴とす
    るガラスセラミック基板の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記グリーンシートと導体配線層が交互
    に複数積層され、かつ上記各導体配線層間のグリーンシ
    ートに各導体配線層を互いに導電接続する接続ビアを形
    成してなる請求項1記載のガラスセラミック基板の製造
    方法。
JP7246925A 1995-08-31 1995-08-31 ガラスセラミック基板の製造方法 Withdrawn JPH0971472A (ja)

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