JPS643355B2 - - Google Patents

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JPS643355B2
JPS643355B2 JP56085898A JP8589881A JPS643355B2 JP S643355 B2 JPS643355 B2 JP S643355B2 JP 56085898 A JP56085898 A JP 56085898A JP 8589881 A JP8589881 A JP 8589881A JP S643355 B2 JPS643355 B2 JP S643355B2
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JP
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glass
temperature
laminate
substrate
heating
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JP56085898A
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JPS5732657A (en
Inventor
Jei Deyubetsutsukii Derii
Uin Haron Resutaa
Nabinchandora Masutaa Raji
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Original Assignee
International Business Machines Corp
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Publication date
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Publication of JPS5732657A publication Critical patent/JPS5732657A/ja
Publication of JPS643355B2 publication Critical patent/JPS643355B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W70/00Package substrates; Interposers; Redistribution layers [RDL]
    • H10W70/01Manufacture or treatment
    • H10W70/05Manufacture or treatment of insulating or insulated package substrates, or of interposers, or of redistribution layers
    • H10W70/098Applying pastes or inks, e.g. screen printing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C10/00Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/0306Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/09Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
    • H05K1/092Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/46Manufacturing multilayer circuits
    • H05K3/4611Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/46Manufacturing multilayer circuits
    • H05K3/4611Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards
    • H05K3/4626Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards characterised by the insulating layers or materials
    • H05K3/4629Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards characterised by the insulating layers or materials laminating inorganic sheets comprising printed circuits, e.g. green ceramic sheets

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  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明はガラスセラミツク(GC)基板の製造
方法に関し、更に具体的に言えば、半導体又は集
積回路チツプを装着するためのキヤリアとして用
いられる様に導体パターンを埋め込んだ多層ガラ
スセラミツク基板の平坦さを向上させることに関
するものである。特に、本発明は銅等の導電性金
属の微細な粒子(若しくは粉末)を含む導体イン
ク若しくは導体ペーストと結晶化可能なガラスの
粒子とを用い、導電性金属の融点より低い温度に
おいて、いわゆるグリーン・シート積層技法によ
り斯かる基板を製造する方法に関する。基板は周
知の原理に従つて配線層、再分配層、電圧印加及
び接地プレーンを内部に埋め込む様に設計可能で
ある。又、半導体チツプ、コネクタ・リード、コ
ンデンサ、抵抗器、カバー等を取り付けるための
終端バツドも基板に設けられる。埋め込まれた導
体層間の相互接続は、積層形成に先立つて個々の
ガラスセラミツク層に形成される金属ペースト充
填貫通孔を介して行なわれる。充填される導体ペ
ーストは焼結により稠密な金属接続体になる。 本発明の目的はガラスセラミツク基板を製造す
る改良された方法を提供することである。 本発明の他の目的は平坦さを向上させた多層ガ
ラスセラミツク基板の製造方法を提供することで
ある。 本発明の更に他の目的は導体素子のパターンを
内蔵する平坦な多層ガラスセラミツク基板を製造
する改良された方法を提供することである。 本発明の更に他の目的は内部に埋め込む導体素
子に適合し且つ半導体又は集積回路チツプを上に
装着するのに適した平坦な多層ガラスセラミツク
基板を製造する方法を提供することである。 本発明の更に他の目的は種々の半導体コンポー
ネント・チツプを支持する平坦な多層ガラスセラ
ミツク基板であつて、該チツプの電気的接続のた
めの導体パターン及び素子を基板内の複数のレベ
ルに設けたものを製造する方法を提供することで
ある。 多層セラミツク基板は高い実装密度を得ること
を可能ならしめるので、例えば米国特許第
3379943号、第3502520号、第4080414号等に開示
されている様な半導体集積回路の実装のために広
く用いられている。 一般に、通常のセラミツク基板は、セラミツク
粒子、熱可塑性重合体(例えばポリビニルブチラ
ール)及び溶剤を混合して得られるセラミツク・
ペイントを用いたセラミツク・グリーン・シート
によつて形成される。具体的に言えば、セラミツ
ク・ペーストを広げてシート又は条片を形成し、
それから溶剤を揮発させてコヒーレントで自己支
持性のある柔軟なグリーン・シートを形成し、最
後に加熱によりグリーン・シートから樹脂を排除
し且つセラミツク粒子を焼結して稠密なセラミツ
ク基板を得ることができる。 多層構造のセラミツク基板を製造する場合に
は、電気的導体を形成するための材料を所望のパ
ターンに従つて吹き付け、浸し付け、スクリーニ
ング等の技法によつてグリーン・シート上に付着
させて、所望の多層構造の複数のコンポーネン
ト・シートを造る必要がある。コンポーネント・
シートは多層構造の各層間の相互接続のために必
要な貫通孔を設けられるのが普通である。この様
なコンポーネント・シートを必要な数だけ定めら
れた順序で整列させて積み重ねる。隣接するグリ
ーン・シートを介在する導体パターンによる分離
を受けない様にしつかり結合させるために、グリ
ーン・シートのスタツクを所定の温度及び圧力の
下で圧縮する。その後、グリーン・シート積層体
を加熱して結合剤を排除すると共にセラミツク及
び導体形成材料を焼結することにより、所望の電
気的導体パターンを内部に有する多層セラミツク
基板を得ることができる。 アルミナ(Al2O3)は、絶縁性、熱伝導度、安
定性及び強度が優れているので、前述の様な基板
の製造のために広く用いられている。しかしなが
ら、種々の高パフオーマンス応用分野に関して
は、アルミナの比較的高い誘電率(約10)に起因
して相当な信号伝播遅延及び雑音がある。アルミ
ナのもう1つの欠点は珪素半導体チツプの熱膨張
率(約25乃至30×10-7/℃)に比べて高い熱膨張
率(約65乃至70×10-7/℃)を有することであ
り、これは或る場合、特に珪素半導体チツプを基
板にハンダ付けした様な場合に、設計及び信頼性
にかかわる問題となる。 市販されているアルミナの更に他の欠点は焼結
温度が高い(約1600℃)ということである。これ
によつて、同時に焼結できる導電性金属の選択
は、タングステン、モリブデン、プラチナ等の耐
火性金属、あるいは、これらの金属の組み合わせ
若しくはこれらの金属と他の金属との組み合わせ
に限定され、金、銀、銅等の良好な導体の単独使
用はできなくなるのである。即ち、金、銀、銅等
はアルミナの焼結温度に達する前に融解してしま
うのである。 本出願人による別の特許出願(特願昭54−4048
号)には、アルミナセラミツク基板の問題点を回
避するためにガラスセラミツクを用いた基板が開
示されている。このガラスセラミツク基板は誘電
率が低く且つ金、銀、銅等の厚膜回路に対する適
合性があり、それらと共に焼結可能である。 該特願昭54−4048号には2種類のガラスセラミ
ツクが示されている。一方は主結晶相としてβ−
リチア輝石(Li2O3・Al2O3・4SiO2)を有し、他
方は主結晶相として菫青石(2MgO・2Al2O3
5SiO2)を有する。これらの焼結ガラスセラミツ
クの共通の特徴は種々あるが、特に1000℃より低
い温度での焼結可能性及び結晶化可能性に優れて
いるということが注目に価する。 厚膜技術分野において銅を使用する様になつた
のは比較的最近である。銅は酸化性を有するの
で、多相構造を形成するときの焼結は還元性又は
中性雰囲気中で行なわなければならない。なお、
還元性雰囲気は付着の問題を生じるので、中性雰
囲気の方が望ましい。予め焼結したアルミナ基板
に付着させた銅の厚膜を焼結するための典型的な
動作条件は、900乃至950℃の焼結温度範囲まで50
乃至70℃/分の速度で温度を上げ、最高温度に15
分間維持した後、50乃至70℃/分の速度で温度を
下げて冷却するものである。 本発明は導体パターンを含み、平坦で寸法上の
狂いの少ないガラスセラミツク基板を製造する方
法を提供することを意図としている。 具体的に言えば、本発明は前述の特許出願に示
されている製造方法を改良することを意図してい
る。本発明の具体的な実施態様は、導体(例えば
銅)パターンを内部に含むグリーン・シート積層
体をH2/H2O雰囲気内で約785±10℃の焼成温度
まで加熱し、重合体材料を焼きつくしてガラスを
焼結するのに十分な時間(例えば3乃至10時間)
その温度に維持することを含む。 焼成温度はグリーン・シートの材料として用い
られている結晶化可能なガラスの焼なまし温度と
軟化点との間にある。積層体は1乃至3℃/分の
速度で焼成温度まで加熱される。水蒸気と水素と
を含む雰囲気の水蒸気に対する水素の比は約10-4
乃至10-6.5に定められる。 上記の温度での焼成の後、H2/H2O雰囲気の
代りに不活性ガスを用い、ガラスの合体温度と結
晶化温度との間で約2乃至4℃/分の割合で更に
加熱することにより、積層体内のガラスを柔らか
にして軽い流動性を持たせる処理を行なう。この
際、結晶化温度に達する前に、加熱を中断して積
層体を炉から取り出し、その積層体の上に例えば
アルミナの様な軽くて積層体に対する反応性を有
しない材料で造られた平坦な重しを載せる。重し
は積層体に対して約0.8乃至3.9グラム/cm2の圧力
を一様に加えるために積層体の全面を覆う様に広
がつている平坦なプレートとして形成されてい
る。この操作のための加熱の中断は、ガラスの粒
子の合体が相当進んだ段階で行なうのが普通であ
る。典型的には、ガラスの合体温度と結晶化温度
との間の温度範囲の約40乃至90%まで温度が上昇
したとき、加熱の中断を行なえばよい。 積層体に重しとしてのプレートを載せた後、横
方向の拘束手段を設けることなく積層体を炉内へ
戻してガラスの合体を完了するための加熱処理を
再開し、ガラスの結晶化温度まで温度を上げてガ
ラスをガラスセラミツク構造に変換するのに十分
な時間そのままに維持する。 プレートの重さの範囲は幾つかの理由により重
要である。先ず第1に、プレートは合体するガラ
スを横方向に押し出すほど強い圧力を積層体に加
えてはならない。又、プレートはガラスの合体及
び結晶化中の積層体の一様な収縮を妨害する様な
重さを持つてはならない。更に、プレートは処理
中の積層体の反りを防ぎながら、プレート自体の
重さによつて積層体をひずませることのない様な
重さを持たなければならない。 通常のセラミツク基板(例えばアルミナ)の反
りやひずみの原因となつている種々のフアクター
のほとんどがガラスセラミツク基板に関しても影
響を及ぼす。例えば、積層若しくはプレス成形中
の圧力が一様でないこと、焼成中の温度勾配やセ
ツター・タイルの抗力等がこの様なフアクターに
含まれる。多層セラミツク基板のひずみを抑制し
平坦さを維持する試みは、焼結温度や速度がセラ
ミツク材料とは異なる金属がセラミツク材料に含
まれていることや、その金属の分布やレベルが一
様でないこと等の付加的なフアクターにより一層
複雑になる。従つて、多層セラミツク基板に関し
て平坦さやひずみを所望の許容範囲にすることは
非常に難しい。 多層セラミツク基板はその複雑さの故に非常に
高価なものになる。焼結後の基板が所望の寸法要
件を満たさないときには、それを捨ててしまうの
ではなく、平坦にするための処理を行なう方が経
済的である。同様に、多層ガラス調整セラミツク
(90%Al2O3+10%ガラス)基板の場合にも、平
担さの要件を満たしていないときには、平坦化処
理が行なわれる。この様な基板を平坦にするに
は、2つの平坦なプレートの間に基板を置き、重
しを載せた状態で、元の焼結温度より少し低い温
度まで加熱すればよい。その場合、基板は重しの
圧力に応じた粘性クリープの結果として2つの平
坦なプレートに適合した形になる。 導体パターン(例えば銅)を埋め込んだ多層ガ
ラスセラミツク基板も平坦さやひずみに関する要
件を満たさなければならない。多層Al2O3/ガラ
ス基板の平坦さやひずみに影響を及ぼすフアクタ
ーがこの様な多層ガラスセラミツク基板にも適用
される。しかしながら、ガラスセラミツクの場合
には、前述の様な平坦化処理を行なうことはでき
ない。Al2O3/ガラス基板の場合には、液体増強
固体焼結による連続的な焼結を行なうことがで
き、したがつて材料のクリープ率も連続的に変化
する。これに対して、ガラスセラミツクは完全な
ガラスの状態から始まつて、粘性流体焼結による
焼結を受ける。加熱を続けることにより、ガラス
基体はほとんど全体的に結晶化する。そうなる
と、材料の粘性が増し、クリープ率はかなり低下
する。焼結されたガラスセラミツク基板を通常の
技法によつて平坦にするためには、結晶化温度よ
りも相当高い温度まで基板を加熱しなければなら
ない。例えば、約960℃で結晶化する菫青石ガラ
スセラミツク基板は、1100℃以下では全く平坦化
できない。ところで、銅は約1063℃で融解するの
で、これ以上の高い温度での平坦化処理は実施不
能である。 ガラスセラミツク基板に関して注目すべきもう
1つの特徴はZ方向(垂直方向)の収縮である。
銅のパターンを有するガラスセラミツク・グリー
ン・シートをH2/H2O雰囲気中で焼結するとき、
Z方向の収縮はX−Y方向の収縮のほぼ半分であ
る。 本発明によれば、平坦化の問題が軽減されると
共に、銅を内部に含むガラスセラミツク基板のX
−Y−Z方向の収縮も適正に制御される。銅/ガ
ラスセラミツク基板の平坦化処理は永久的な変形
が起こる前に銅の融点以下の温度で行なわれる。
銅/ガラスセラミツク基板は結合剤を焼きつくす
様にH2/H2O雰囲気中で加熱される。そして、
このH2/H2O雰囲気中での加熱の終りの温度
(約780℃)と結晶化が始まる温度(約900℃)と
の間、即ちガラスの合体温度と結晶化温度との間
の温度で加熱を中断する。基板を不活性ガス(例
えばN2)中で冷却した後、基板に対する反応性
を有しないアルミナ又は他の適当な材料で造られ
適正な重さを有する平坦なプレートを基板の上に
載せ、不活性ガス中において加熱工程を再開す
る。加熱工程が進行するにつれて、焼結が完了
し、基板内の金属の分布が一様でないことに起因
する反りやひずみはプレートの下向きの力によつ
て阻止される。更に加熱を続けることにより、焼
結ガラス基板は結晶化してひずみのない平坦なガ
ラスセラミツク基板になる。この工程において、
Z方向の収縮はプレートの重さ及び結晶化の前の
加熱速度によつて制御される。又、上下のプレー
ト(即ち、基板を支持するプレート及び重しとし
てのプレート)の間に所望の厚さ若しくは高さを
有するスペーサを設けたり、基板に対する荷重を
変化させることによつてもZ方向の収縮を制御す
ることができる。 本発明による方法は金、銀、銅等の相互接続さ
れた導体パターンを複数のレベルにおいて埋め込
んだ種々の多層ガラスセラミツク基板に適用可能
である。好適な実施例として、銅の導体パターン
を埋め込んだガラスセラミツク基板の製造方法に
ついて説明することにする。なお、導体パターン
は配線層、再分配層、電圧印加及び接地プレーン
のみならず、半導体若しくは集積回路チツプ、コ
ネクタ・リード、コンデンサ、抵抗器、カバー等
を取り付けるための終端パツドも含むものであ
る。 使用する結晶化可能なガラスの組成(重量%)
の例は次の如くである。 SiO2……55.00 P2O5……2.77 MgO……20.00 B2O3……1.00 Al2O3……21.23 多層ガラスセラミツク基板の製造方法は次の基
本的工程を含む。 工程1:上記の様な組成の結晶化可能なガラス
のカレツトを摩砕して平均粒度を2乃至7μmの
範囲内にする。摩砕処理は2つの段階に分けて行
なうことができる。先ず予備的な乾式又は湿式摩
砕によつて400メツシユの粒度にした後、適当な
有機結合剤及び溶剤を混ぜて、平均粒度が2乃至
7μmの範囲になるまで更に摩砕すれば、成形可
能なスラリー若しくはスリツプが得られる。この
様に2段階の処理を行なわずに、最初からカレツ
トを結合剤及び溶剤と混ぜて、所望の粒度が得ら
れるまで長い時間をかけて摩砕してもよい。その
場合、過大な粒子を除去するための濾過処理が必
要となる。 結合剤としては、例えばジプロピルグリコール
ジベンゾエート等の可塑剤を含むポリビニルブチ
ラール樹脂が適当である。他の適当な重合体とし
ては、ポリビニルホルマール、ポリ塩化ビニル、
ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂等がある。他の適
当な可塑剤としては、フタル酸ジオクチル、フタ
ル酸ジブチル等がある。 容易に揮発する溶剤を添加する目的は、結合剤
によつてガラス粒子を覆う様に最初に結合剤を溶
解させるためと、良好な成形可能性を得る様にス
ラリー若しくはスリツプの流動性を調節するため
である。この実施例に関して特に有効な溶剤の例
は米国特許第4104345号に示されている2種溶剤
系、即ちメタノール/メチルイソブチルケトン
(重量比が1/3)溶剤である。 工程2:工程1において調製したスラリー若し
くはスリツプをドクターブレード技法等の通常の
技法によつて約200乃至300μmの厚さのグリー
ン・シートに成形する。 工程3:グリーン・シートを所望の大きさに切
断し且つ所望の位置に貫通孔をあける。 工程4:各グリーン・シートの貫通孔に銅ペー
ストを詰め込む。比較のために、2種類の銅ペー
ストを使用した。1つは市販されている銅ペース
ト(例えばElectro−Science Lab #2311R−
1)であり、もう1つは81重量%の銅を含む自社
製の銅ペーストである。 工程5:スクリーン捺染法によつて各グリー
ン・シートに銅ペーストを付着させて所望の導体
パターンを形成する。 工程6:工程5の処理を行なつた複数(例えば
10乃至33)のグリーン・シートを積層プレスにお
いて整列させて積み重ねる。積層処理のための温
度及び圧力は、1つのモノリシツク積層体(マス
ター積層体)を形成する様に全てのグリーン・シ
ートを結合させ且つ導体パターンの周りを覆う様
にセラミツク素地を流動させるための適当な値に
選定される。 通常の技法に従つて、マスター積層体には複数
の基板を定める様に同等の導体パターンが反復的
に形成されている。第1図はマスター積層体1を
切断線2に沿つて切断することによつて16個の正
方形基板S/S1乃至S/S16を得ることを示して
いる。なお、後で述べる様に、使用する銅の種類
を異ならせた2つの同等のマスター積層体を形成
した。即ち、一方のマスター積層体には市販の銅
ペーストが用いられ、他方のマスター積層体には
自社製の銅ペーストが用いられている。各マスタ
ー積層体から得られる基板を区別するために、市
販の銅ペーストを用いたマスター積層体から得ら
れた基板は、S/S1乃至S/S16にVを付けた番
号によつて識別することにする。Vの付かない番
号は自社製の銅ペーストを用いたマスター積層体
から得られた基板を示す。 工程7:基板としての各積層体を焼結温度まで
加熱することにより結合剤を排除し、ガラス粒子
の焼結及び合体を行ない且つそれを結晶化してガ
ラスセラミツクに変換すると共に、導体パターン
及び貫通孔の銅粒子を焼結して稠密な金属線にす
る。 第2A図及び第2B図は本発明に従つて2つに
分けられた加熱工程の第1段階及び第2段階を示
している。第2A図に概略的に示されている様
に、先ずN2ガス中に積層体を置いて、約200℃に
なるまで約1.5時間にわたつて2.0℃/分の加熱速
度で予熱する。次に、N2ガスをH2/H2O雰囲気
(体積比10-4)に切り換えて約450℃に達するまで
加熱を続ける。その時点において加熱速度を3.0
℃/分に上げて約780℃の保持温度に達するまで
約2時間加熱を続ける。約780℃の保持温度にお
いて約6時間加熱した後、H2/H2O雰囲気をN2
ガスに切り換えて、同じ温度で更に約0.5時間加
熱する。その後、ガラスの結晶化温度(前記の組
成のガラスに関して約960℃)へ向けて2.0℃/分
の加熱速度で温度を上昇させる。普通の技法によ
れば、このまま結晶化温度まで上昇させ、約2時
間そのままに維持した後、3.8℃/分の速度で周
囲温度に達するまで温度を低下させることが行な
われる(破線で示されている)。 しかしながら、本発明による方法は結晶化温度
に達する前に加熱を中断することを特徴としてい
る。即ち、複数の温度低下線で示されている様
に、種々の基板に応じて825℃、833℃、858℃、
875℃において加熱を中断する。 最初の実験では、次の様に4つの基板に関して
2つの異なつた温度で加熱を中断した。 S/S2及びS/S2V:833℃で中断 S/S7及びS/S7V:850℃で中断 中断の後、第3図に示されている様に、厚さが
約0.6cmで大きさが約7.6cm平方のアルミナ製の支
持用タイル3の上に4つの基板(S/S)を置
き、更にその上に128グラムのタイル4を載せた
(更に追加のタイル4Aを載せてもよい)。 この様にして得たアセンブリを窯炉に戻して、
N2気体中で第2B図の曲線に従つて加熱処理を
行なつた。第2B図の曲線は便宜的に次の様な名
称をつけられた部分から成り、処理態様を定め
る。 ライズ1:200℃/時間の速度で700℃まで加熱す
る。 ソーク1:1時間700℃に維持する。 ライズ2:30℃/時間の速度で960℃まで加熱す
る。 ソーク2:2時間960℃に維持する。 フオール1:200℃/時間の速度で約500℃まで温
度を下げる。 フオール2:500℃から25℃まで自然冷却する。 この第2の加熱工程の最初の10分間だけは、窯
炉内に酸素を流し、その後、窒素に切り換えて全
工程を通じて使用した。 結果として得られた基板は非常に平らであつた
が、少しひずんでいた。これはタイルが重過ぎた
ことによるものと考えられる。ひずみの分布をみ
ると、或る領域にかかるタイルの重さが他の領域
よりも大であることが分る。第4A図乃至第4D
図は4つの基板のX及びY方向の寸法の測定結果
を示している。単位はmmである。1つの基板S/
S7Vの角には、ひび割れ6ができていた(第4D
図)。これは適正な収縮が抑制されたことを表わ
している。収縮の割合は次の式に従つて計算され
る。 初期寸法−最終寸法/初期寸法×100 又、次の第1表は各基板の厚さを約5図に示さ
れている様に領域A乃至Eにおいて測定した結果
を示している。単位はmmである。
【表】 基板を平坦にし且つ基板の適正な収縮を可能な
らしめると共に基板をひずませない様に作用する
重しとしてのタイルの最適の重さを定めるための
実験も行なつた。 使用した基板は全て市販の銅ペーストを用いた
ものであり、次の第2表に示す様な温度で加熱を
中断して、それらを15.24cm平方の支持用のアル
ミナ製タイルの上におき、更にその上に5gの重
さを有し且つ27mm平方の広さを有する重しとして
のアルミナ製タイルを1個以上載せて、平坦化処
理を行なつた。
【表】 加熱工程完了後の各基板のX−Y方向における
寸法を測定した結果は第6A図乃至第6G図のと
おりである(単位はmm)。 各基板に関するひずみは次の式に従つて計算さ
れた。 ひずみ=最大X方向偏差+最大Y方向偏差 例えば、第8A図に例示されている基板に関す
るひずみは次の様にして求められた。 最大X方向偏差=26.31−26.06=0.25 最大Y方向偏差=26.42−26.29=0.13 ひずみ=0.25+0.13=0.38 基板の平坦さに関する測定は、反り測定器にお
いて、基板の面の全ての領域に接触することがで
きる様に垂直方向にふれるアンビルを有する面上
で基板の滑動させることによつて行なつた。反り
の最大の測定値(即ち、アンビルの最大のふれ)
は次の第3表に示す如くであつた。
【表】
【表】 次の第4表は各基板の厚さを前述の様に領域A
乃至Eにおいて測定した結果(単位はmm)及びZ
方向の収縮率(%)を示している。
【表】 第7図はタイルの重さと反りとの関係を示して
いる。第8B図はタイルの重さとひずみとの関係
を示している。第9図はタイルの重さとX−Y方
向の平均収縮率との関係を示している。第10図
はタイルの重さとZ方向の収縮率との関係を示し
ている。第11図はタイルの重さと体積収縮率と
の関係を示している。 これらの実験データをみると、第2表に示す5
g乃至25gの重しを用いた前述の工程は全て良好
な結果を生じたことが分かる。重しを用いた工程
の初めにおける基板の寸法は25.4mm平方程度であ
るから、基板の単位面積当りの荷重は約0.8乃至
3.9g/cm2である。従つて、この程度の荷重を加
えながらガラスの合体温度から結晶化温度まで加
熱することにより、平坦さに優れていてX−Y方
向の寸法も一様な多層ガラスセラミツク基板が得
られることが分かつた。 以上、特定の実施例を示して本発明の具体的な
説明を行なつたが、本発明はこれに限定されるこ
となく種々の変更若しくは変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は分割されて複数の基板となるマスター
積層体の平面図、第2A図及び第2B図は本発明
に従つて基板としての積層体を焼結する加熱工程
の第1段階及び第2段階における時間と温度との
関係を示す図、第3図は加熱工程の第2段階の実
施のために基板としての積層体をタイルで挾んだ
状態を示す図、第4A図乃至第4D図は複数の基
板の寸法を示す図、第5図は基板の厚さを測定す
る領域を示す図、第6A図乃至第6G図は別の複
数の基板の寸法を示す図、第7図はタイルの重さ
と基板の反りとの関係を示す図、第8A図はひず
みの計算のために1つの基板の寸法を示す図、第
8B図乃至第11図はタイルの重さと基板の種々
の特性との関係を示す図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 結晶化温度が使用される導体の融点より低い
    結晶化可能なガラスの粒子を熱可塑性有機結合剤
    中に分散させたものから成る少なくとも2つのグ
    リーン・シートを形成し、 上記2つのグリーン・シートのうちの少なくと
    も一方の表面に導体パターンを形成し、 上記導体パターンを2つのグリーン・シートで
    挾む様に少なくとも上記2つのグリーンシートを
    積み重ねて、積層体を形成し、 水素及び水蒸気から成る雰囲気中で、上記ガラ
    スの焼なまし温度と軟化点との間の第1の温度範
    囲内の温度まで上記積層体を加熱し、上記ガラス
    の粒子を焼結すると共に上記結合剤を分解して除
    去するのに十分な時間そのままに維持し、 上記雰囲気を下活性ガスに代えて、更に上記ガ
    ラスの合体温度と結晶化温度との間の第2の温度
    範囲内の温度まで上記積層体を加熱し、 上記結晶化温度に達する前に上記第2の温度範
    囲内の温度での加熱を中断して、上記積層体の片
    面を覆う大きさ及び上記積層体をひずませること
    のないように選定された重さを有し且つ上記積層
    体に対する反応性を有しない平坦なプレートを上
    記積層体の片面の上に重ね、 上記プレートによる圧力をかけた状態で、上記
    ガラスの結晶化温度まで上記積層体を加熱して上
    記ガラスをセラミツク構造に変換する ことを特徴とする、導体パターンを埋め込んだガ
    ラスセラミツク基板の製造方法。
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