JPH10120469A - セラミック基板の製造方法 - Google Patents

セラミック基板の製造方法

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JPH10120469A
JPH10120469A JP8279057A JP27905796A JPH10120469A JP H10120469 A JPH10120469 A JP H10120469A JP 8279057 A JP8279057 A JP 8279057A JP 27905796 A JP27905796 A JP 27905796A JP H10120469 A JPH10120469 A JP H10120469A
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JP
Japan
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setter
ceramic substrate
heat
ceramic
firing
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Application number
JP8279057A
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English (en)
Inventor
Nozomi Tanifuji
望 谷藤
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Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
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Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 加圧焼成に用いるセッターの温度分布を均一
化する。 【解決手段】 セッター11は、脱バインダーのために
通気性のある2枚の多孔質セラミック盤12,13を重
ね合わせて構成し、その一方の多孔質セラミック盤12
の重ね合わせ面に均等に溝14を形成し、その溝14内
に耐熱性の熱良導体である金属片15を嵌め込んで、2
枚の多孔質セラミック盤12,13を重ね合わせて使用
する。未焼結の低温焼成セラミック基板16の両面にア
ルミナ系のダミーグリーンシート17を圧着した状態
で、その上下両側からセッター11で挟み付け、これを
加圧しながら800〜1000℃でセラミック基板16
を焼成する。この際、セッター11に組み込んだ金属片
15によって該セッター11全体にまんべんなく伝熱す
ることができ、加圧焼成時のセッター11の温度分布を
均一化することができて、品質の良いセラミック基板1
6を焼成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、未焼成のセラミッ
ク基板を加圧しながら焼成してセラミック基板を製造す
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】近年、セラミック基板の面方向の焼成収
縮を小さくして基板寸法精度を向上させるために、特表
平5−503498号公報に示すように、セラミック基
板の絶縁層となるグリーンシートの上下両面に、当該グ
リーンシートの焼成温度では焼結しないダミーグリーン
シートを積層し、その上から加圧しながらグリーンシー
トを焼成し(以下「加圧焼成」という)、その焼成体の
両面に付着した未焼結のダミーグリーンシートを除去し
てセラミック基板を製造する方法がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、加圧焼成中
には、グリーンシートやダミーグリーンシートに含まれ
た有機バインダーや溶剤を飛散させる、いわゆる脱バイ
ンダーの必要があるため、グリーンシートとダミーグリ
ーンシートとの積層体を通気性のある多孔質セラミック
製のセッターで挟み込んだ状態で加圧焼成し、セッター
の微細孔から有機バインダーや溶剤を飛散させることが
考えられている。
【0004】しかし、多孔質セラミック製のセッター
は、多孔質であるが故に熱伝導率が小さいため、加圧焼
成中にセッターの中央部の温度上昇が遅れてセッターの
温度分布が均一にならず、セッターの中央部と周辺部と
の間の温度差ΔTが大きくなる。このため、焼成基板の
焼成特性が不均一となり、焼成基板の焼結密度や物理特
性が不均一になりやすい。
【0005】この対策として、焼成炉内の温度上昇速度
を緩やかにしてセッターの温度分布を均一化することが
考えられるが、これでは、焼成時間が長くかかってしま
い、生産性が低下する。また、セッターのサイズを小さ
くすれば、セッターの中央部と周辺部との間の温度差Δ
Tを小さくできるが、基板サイズも小さくなるため、1
枚の焼成基板をブレーク溝に沿って複数の製品に分割す
る場合には、1枚の基板から取れる製品数が少なくな
り、やはり生産性が低下する。
【0006】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、加圧焼成の生産性を
低下させることなく、セッターの温度分布を均一化する
ことができ、品質の良いセラミック基板を能率良く焼成
できるセラミック基板の製造方法を提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、未焼成のセラミック基板の表裏両面に、
該セラミック基板の焼成温度では焼結しないダミーグリ
ーンシートを積層し、この積層体を通気性のある多孔質
セラミック製のセッターで挟み込み、該未焼成のセラミ
ック基板を加圧しながら焼成した後、その焼成体の両面
に付着した前記ダミーグリーンシートを除去してセラミ
ック基板を製造するセラミック基板の製造方法におい
て、前記セッターに耐熱性の熱良導体を組み込むこと
で、焼成時に該セッターの温度分布を均一化するもので
ある(請求項1)。このようにすれば、多孔質セラミッ
ク製のセッターの熱伝導率が小さいという事情があって
も、該セッターに組み込んだ耐熱性の熱良導体によって
該セッター全体にまんべんなく伝熱することができ、加
圧焼成時のセッターの温度分布を均一化することが可能
となる。
【0008】この場合、セッターへの耐熱性の熱良導体
の組込方法としては、請求項2のように、セッターを、
2枚の多孔質セラミック盤を重ね合わせて構成し、その
一方の多孔質セラミック盤の重ね合わせ面に均等に溝を
形成し、その溝内に耐熱性の熱良導体を嵌め込んで、2
枚の多孔質セラミック盤を重ね合わせて使用するように
すれば良い。この場合、多孔質セラミック盤の溝の隙間
には焼成炉内の高温雰囲気が侵入するため、該溝に嵌め
込まれた熱良導体による伝熱と溝内に侵入した高温雰囲
気による伝熱によってセッター全体が均一に効率良く加
熱される。
【0009】
【発明の実施の形態】まず、本発明の一実施形態の加圧
焼成法で使用するセッター11の構造を図1及び図2に
基づいて説明する。セッター11は、脱バインダーのた
めに通気性のある2枚の多孔質セラミック盤12,13
を重ね合わせて構成されている。各多孔質セラミック盤
12,13は、気孔率が例えば50%の多孔質焼結アル
ミナにより形成されている。そして、一方の多孔質セラ
ミック盤12の重ね合わせ面には、図2に示すように、
多数の溝14が例えば碁盤目状に形成されている。各溝
14のサイズは、例えば深さ1.5mm、幅6mmであ
り、溝14の形成ピッチは、X方向、Y方向共に例えば
25mmである。
【0010】各溝14には、耐熱性の熱良導体である例
えばステンレス等の細長い金属片15が嵌め込まれてい
る。金属片15は、長さがセッター11の幅と同じであ
るが、厚さと幅は溝14のサイズよりも若干小さく、例
えば厚さ0.6mm、幅5mmに形成され、該金属片1
5を溝14に嵌め込んだときに僅かに隙間ができるよう
になっている。この隙間は、加圧焼成時に金属片15と
セッター11との熱膨張率の差を吸収すると共に、加圧
焼成の初期に焼成炉内の高温雰囲気が侵入してセッター
11の温度上昇を速める役割を果たす。尚、碁盤目状の
全ての溝14に金属片15を嵌め込んでも良いし、金属
片15を嵌め込まない空の溝14を高温雰囲気を流通さ
せる溝として間欠的に設けるようにしても良い。以上の
ようにして溝14に金属片15が嵌め込まれた多孔質セ
ラミック盤12を他の多孔質セラミック盤13と重ね合
わせてセッター11を組み立てる。
【0011】このセッター11を用いて加圧焼成する未
焼結のセラミック基板16は、800℃〜1000℃で
焼成する複数枚の低温焼成セラミックのグリーンシート
に配線導体等を印刷し、これらを積層して、例えば80
〜150℃、50〜250kg/cm2 の条件で加熱圧
着して一体化したものである。尚、低温焼成セラミック
としては、CaO−SiO2 −Al2 3 −B2 3
又はMgO−SiO2−Al2 3 −B2 3 系のガラ
ス粉末とAl2 3 粉末との混合物を用いれば良いが、
これ以外に、SiO2 −B2 3 系ガラスとAl2 3
系や、PbO−SiO2 −B2 3 系ガラスとAl2
3 系、或はコージェライト系結晶化ガラス等の1000
℃以下で焼成できるセラミック材料を用いても良い。
【0012】加圧焼成の前工程で、未焼結のセラミック
基板16の両面に、該セラミック基板16の焼成温度
(800℃〜1000℃)では焼結しないダミーグリー
ンシート17を加熱圧着する。ここで、ダミーグリーン
シート17としては、アルミナ粉末を90%以上含むア
ルミナグリーンシートを用いる。このダミーグリーンシ
ート17は、1550〜1600℃まで加熱しないと焼
結しない。
【0013】そして、図1(b)に示すように、未焼結
のセラミック基板16の両面にダミーグリーンシート1
7を圧着した状態で、その上下両側からセッター11で
挟み付ける。この際、各セッター11を構成する2枚の
多孔質セラミック盤12,13のうち、溝14が形成さ
れた多孔質セラミック盤12をダミーグリーンシート1
7に宛がって挟み付ける。この状態で、2〜20kgf
/cm2 の範囲内の圧力で加圧しながら800〜100
0℃(好ましくは900℃)でセラミック基板16を焼
成する。この場合、セラミック基板16の両面に圧着さ
れたダミーグリーンシート17(アルミナグリーンシー
ト)は1550〜1600℃まで加熱しないと焼結しな
いので、800〜1000℃で焼成すれば、ダミーグリ
ーンシート17は未焼結のまま残される。但し、焼成の
過程で、ダミーグリーンシート17中の溶剤や有機バイ
ンダーが飛散してアルミナ粉体のみが残る。尚、ダミー
グリーンシート17や未焼結のセラミック基板16に含
まれた溶剤や有機バインダーは、多孔質セラミック盤1
2,13の微細孔を通して飛散する。
【0014】加圧焼成後、セラミック基板16の両面に
付着したダミーグリーンシート17(アルミナ粉体)を
研磨等により除去し、必要に応じて、基板表面に表層導
体を印刷し、これを1000℃以下で焼成すれば、セラ
ミック基板16の製造が完了する。
【0015】
【実施例】本発明者は、金属片15内蔵のセッター11
を用いて加圧焼成する場合の効果を評価するために、次
のような試験を行った。実施例は、図1に示すような金
属片内蔵のセッターを用い、比較例は、実施例と同材質
のセッターを溝加工せずに多孔質セラミック単体で用い
た。セッター(多孔質セラミック盤)のサイズは、縦2
30mm×横230mm×厚み5mmである。このセッ
ターを用い、焼成炉内で5kgf/cm2 で加圧しなが
ら最大900℃でセラミック基板を焼成し、900℃焼
成時に、セラミック基板の中央部と周辺部(端面よりも
30mm内側)に設置した熱電対により各位置の温度を
測定したところ、その温度差ΔTは、実施例ではΔT=
3℃であったの対し、比較例ではΔT=10℃であっ
た。
【0016】ここで、比較例の温度差ΔTが大きくなる
理由は、多孔質セラミック製のセッターは、多孔質であ
るが故に熱伝導率が小さいため、加圧焼成中にセッター
の中央部の温度上昇が遅れて、セッターの中央部と周辺
部との間の温度差ΔTが大きくなるためである。このよ
うな不均一な温度状態では、焼成基板の焼成特性が不均
一となり、焼成基板の焼結密度や物理特性が不均一にな
りやすい。
【0017】これに対し、実施例では、多孔質セラミッ
ク製のセッター自体の熱伝導率が小さくても、該セッタ
ーに組み込んだ耐熱性の熱良導体による伝熱と溝内に侵
入した高温雰囲気による伝熱によって該セッター全体に
まんべんなく伝熱することができ、加圧焼成時のセッタ
ーの温度分布を均一化することが可能となる。これによ
り、焼成基板の焼成特性が均一化されて、焼成基板の焼
結密度や物理特性が均一化され、品質の良いセラミック
基板が焼成される。
【0018】しかも、実施例では、焼成炉内の温度上昇
速度を従来より速くしても、セッターの温度分布を均一
化することが可能となり、高速焼成が可能となる。更
に、基板サイズ(セッターのサイズ)を従来より大きく
しても、セッターの温度分布を均一化することが可能と
なり、1枚の焼成基板をブレーク溝に沿って複数の製品
に分割する場合には、1枚の基板から取れる製品数を増
加させることができ、上述した焼成速度の高速化と相俟
って、生産性を大幅に向上できる。
【0019】尚、セッターに形成する溝の幅や深さ及び
この溝に嵌め込む金属片(耐熱性の熱良導体)の体積
は、大きいほど温度差ΔTを小さくできるが、セッター
の脱バインダー性能を低下させないように、溝の幅や深
さ及び金属片(耐熱性の熱良導体)の体積を設定する必
要がある。また、溝の形状も、碁盤目状に限定されず、
例えば、全ての溝を平行に延びる直線溝のみとしたり、
放射状に溝を形成したり、或は、曲線状の溝を形成して
も良い。
【0020】その他、本発明は、低温焼成セラミック基
板の焼成方法に限定されず、アルミナ基板等、他の組成
のセラミック基板の焼成方法にも適用可能であり、ま
た、溝に嵌め込む金属片(耐熱性の熱良導体)を、細長
い短冊状に分割せずに、溝全体の配置に合わせた形状に
形成して、全ての溝に1枚の金属を一括して嵌め込むよ
うにしても良い。
【0021】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の請求項1のセラミック基板の製造方法によれば、耐熱
性の熱良導体を組み込んだセッターを用いてセラミック
基板を加圧焼成するようにしたので、多孔質セラミック
製のセッターが熱伝導率が小さいという事情があって
も、耐熱性の熱良導体による伝熱によってセッターの温
度分布を均一化することができ、品質の良いセラミック
基板を焼成できると共に、焼成速度の高速化や基板サイ
ズ(セッターのサイズ)の大型化が可能となり、生産性
を大幅に向上することができる。
【0022】更に、請求項2では、セッターを構成する
2枚の多孔質セラミック盤のうちの一方の重ね合わせ面
に均等に溝を形成し、その溝内に耐熱性の熱良導体を嵌
め込んで、2枚の多孔質セラミック盤を重ね合わせるよ
うにしたので、セッターへの耐熱性の熱良導体の組み込
みが容易であると共に、溝に嵌め込まれた熱良導体によ
る伝熱と溝内に侵入した高温雰囲気による伝熱によって
セッター全体を均一に効率良く加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態における加圧焼成工程を説
明する工程図
【図2】セッターを構成する溝付きの多孔質セラミック
盤の斜視図
【符号の説明】
11…セッター、12,13…多孔質セラミック盤、1
4…溝、15…金属片(耐熱性の熱良導体)、16…セ
ラミック基板、17…ダミーグリーンシート。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 未焼成のセラミック基板の表裏両面に、
    該セラミック基板の焼成温度では焼結しないダミーグリ
    ーンシートを積層し、この積層体を通気性のある多孔質
    セラミック製のセッターで挟み込み、該未焼成のセラミ
    ック基板を加圧しながら焼成した後、その焼成体の両面
    に付着した前記ダミーグリーンシートを除去してセラミ
    ック基板を製造するセラミック基板の製造方法におい
    て、 前記セッターに耐熱性の熱良導体を組み込むことで、焼
    成時に該セッターの温度分布を均一化することを特徴と
    するセラミック基板の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記セッターは、2枚の多孔質セラミッ
    ク盤を重ね合わせて構成され、その一方の多孔質セラミ
    ック盤の重ね合わせ面に均等に溝を形成し、その溝内に
    耐熱性の熱良導体を嵌め込んで、2枚の多孔質セラミッ
    ク盤を重ね合わせて使用することを特徴とする請求項1
    に記載のセラミック基板の製造方法。
JP8279057A 1996-10-22 1996-10-22 セラミック基板の製造方法 Pending JPH10120469A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003095755A (ja) * 2001-09-20 2003-04-03 Sumitomo Metal Electronics Devices Inc 低温焼成セラミック回路基板の製造方法
CN100404467C (zh) * 2001-09-20 2008-07-23 株式会社村田制作所 陶瓷垫板及其制造方法
US8168092B2 (en) 2005-10-27 2012-05-01 Koninklijke Philips Electronics N.V. Uniaxial pressing and heating apparatus
CN117069517A (zh) * 2023-08-16 2023-11-17 山东厚发芯源科技有限公司 一种陶瓷基板多层同时双面烧结覆铜的方法

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