(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のビアホ−ルや配線パタ−ンを備えた複数枚のグリ−ンシ−トを重ね合わせて積層体を得る工程と前記積層体を焼成して多層焼結体を得る工程とからなるセラミック多層基板の製造方法において、
前記積層体の所定のグリーンシート上に前記焼成時におけるグリーンシート同士の焼結を防ぐための焼結防止ペーストを所定の範囲で塗布する工程と、
前記積層体を焼結した後、前記焼結防止ペーストを塗布した部分の輪郭となる部分に前記焼結防止ペーストを塗布したグリーンシート表面に達する切り込みを入れて、前記焼結防止ペーストを塗布した部分の直上の積層体をくり抜く工程
をもつセラミック多層基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣチップ収納孔などの貫通穴を備えたセラミック多層基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セラミック多層基板は、所定のビアホールや配線パターンを備えた複数枚のグリーンシートを重ね合わせて積層体を作り、この積層体を焼成することにより、得られる。
このセラミック多層基板においては、フリップチップなどのＩＣチップは基板に貫通穴を設けておいてこれに収納することで薄型化を図っている。基板実装上の要求から基板に貫通穴を設けておくこともある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、グリーンシートをプレス金型でパンチングして、貫通穴をグリーンシートに予め形成するようにしていた。そのため、貫通穴形成の仕様が変わるごとにプレス金型を作り直す必要があり、高価に付いていた。貫通穴が複数枚のグリーンシートに跨がって形成される場合は、各グリーンシートの貫通穴を合わせるようにして重ね合わせる必要があり、しかも、孔合わせ用金型を別に用意しておき、孔合わせと同時に孔位置維持を図る必要もあって、煩雑であるばかりでなく、高価にもついていた。しかもなお、精度の高い孔合わせが出来ないため、配線パターンのミクロファイン化に対応しにくくなってきている。
【０００４】
近時は寸法精度を上げるために無収縮セラミック基板化が図られているが、この場合には、グリーンシート積層体の上下を基板材料の焼結温度では焼結しない材料ではさみこむとともに、貫通穴底面部も前記焼結しない材料ではさみこむ必要があるが、貫通穴に前記材料を確実に、しかも簡単に入れる方法がないと言う理由で、上述の方法を採ることが出来ない。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、金型を必要とせず、孔合わせも必要としないセラミック多層基板の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するために種々検討を重ね、実験を重ねた結果、セラミック多層基板中の、貫通穴の底面となる部分において、上下のグリーンシート間に焼成時における互いの焼結を防ぐ処理を施すことにより、貫通穴の輪郭となる部分に孔底面に達する切り込みを入れて孔部分の焼結体を容易にくり抜くことができ、従って、金型を必要とせず、貫通穴が複数枚のグリーンシートに跨がる場合でも一度に孔をくり抜くことができるセラミック多層基板の製造方法を見い出し、本発明を完成した。
【０００７】
即ち、本発明にかかるセラミック多層基板の製造方法は、所定のビアホ−ルや配線パタ−ンを備えた複数枚のグリ−ンシ−トを重ね合わせて積層体を得る工程と前記積層体を焼成して多層焼結体を得る工程とからなるセラミック多層基板の製造方法において、前記積層体の所定のグリーンシート上に前記焼成時におけるグリーンシート同士の焼結を防ぐための焼結防止ペーストを所定の範囲で塗布する工程と、前記積層体を焼結した後、前記焼結防止ペーストを塗布した部分の輪郭となる部分に前記焼結防止ペーストを塗布したグリーンシート表面に達する切り込みを入れて、前記焼結防止ペーストを塗布した部分の直上の積層体をくり抜く工程をもつことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の方法に使用する絶縁体グリーンシートは、従来と同様にして作製されたグリーンシートでも良いのであって、例えば、１０００℃以下で焼結する低温焼成セラミック基板材料である。これは、例えば、ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系等で平均粒径０．５〜１．５μｍのガラス粉末４５〜６０重量％と平均粒径１．０〜２．０μｍのアルミナ粉末５５〜４０重量％との混合粉に、バインダーとしてポリビニルブチラール樹脂、メタアクリル酸樹脂等、可塑剤としてフタル酸ジブチル等、溶剤としてトルエン、メチルエチルケトン等を添加し、混練してスラリーとし、このスラリーからドクターブレード法等で厚み０．１〜０．３ｍｍのシート化を行うことにより得られる。
【０００９】
このようにして得られた絶縁体グリーンシートに対し、ビアホール形成や配線パターン形成を行うが、本発明の方法では、その際に焼結防止処理をも行う。このビアホール形成、配線パターン形成や焼結防止処理は、この絶縁体グリーンシートをそのまま流しながら連続的に印刷する方法で行っても良いし、絶縁体グリーンシートをまず、例えば縦横１００〜２５０ｍｍ×１００〜２５０ｍｍに裁断してから印刷する方法で行っても良い。連続法の場合は印刷後に例えば縦横１００〜２５０ｍｍ×１００〜２５０ｍｍに裁断する。
【００１０】
この後、通常の製法と同様に、必要に応じて、内部回路作製を経て、多層に積層し、加圧したのち、高温（例えば８８０〜９５０℃）で短時間（例えば５〜１５分間）焼成すれば、多層焼結体が得られる。そして、この多層焼結体に対し、レーザ等を使用して貫通穴をくり抜き形成するのである。
以下では、上記工程のうちの第２工程と第３工程をより詳しく説明する。
（第２工程）
グリーンシートへのビアホール作製方法は、従来と同様であって、例えば、打ち抜き型やパンチングマシーンなどを用いることによりビアを打ち抜き形成し、このビアに層間ビア用導体ペーストを充填する。
【００１１】
続いて、配線用導体ペーストを用いて基板内層または表層に配線パターンを通常の方法でスクリーン印刷するが、その際に、所望の貫通穴の底面となる部分に、焼結防止処理のための焼結防止用ペーストをも印刷塗布する。この時、各段における貫通穴が同一形状で重なっているものであれば、その底面部分のみに焼結防止用ペーストを印刷するだけでよい。所望の貫通穴が下段ほど小さくなる多段構造の場合は、形状の異なる段ごとの底面に焼結防止用ペーストを印刷塗布する。これは、その形状の異なる段ごとにくり抜いていくためである。
【００１２】
上記において、基板内層用・表層用の配線パターン用導体ペーストや層間ビア用導体ペーストとしては、例えば、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕを主成分とするものを材料として用い、これらの材料は焼結温度がいずれも１０００℃以下であるので、上記セラミックグリーンシートと同時焼成できる。
上述の焼結防止処理は、貫通穴の底部となる位置で、上下のグリーンシート間の焼結を防止できる方法であれば、上述の焼結防止用ペースト印刷塗布に限らず、いかなる方法によっても良いが、グリーンシートの焼結温度（例えば９００℃）よりも高い焼結温度を持つセラミックペーストを塗布する焼結防止用ペースト印刷塗布方法が最も便利で好ましい。このような焼結防止用セラミックペーストのセラミックの例としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３がある。これ以外は上記グリーンシート作製用スラリーと同様にしてペーストを調製する。このセラミックペーストは焼結温度が、グリーンシートの焼結温度を上回るので、グリーンシートの焼成時でも、このセラミックペースト塗布部は焼結せず、グリーンシート層間が離れた状態のままになるので、次の第３工程において、貫通穴のくり抜きが可能となる。
（第３工程）
この工程では、上記印刷済み絶縁体グリーンシートを積層して多層基板を作製するが、まず始めに、グリーンシートを積み重ね、得られた積層体を加熱圧着することによってグリーンシートを一体化させる。積層体作製時の加熱圧着の条件としては、特に限定する訳ではないが、温度６０〜１２０℃、圧力５０〜３００ｋｇ／ｃｍ２が望ましい。得られた積層体を高温で焼成して多層焼結体を得るが、本発明では、この多層焼結体に対し貫通穴のくり抜き加工を施す点に特徴を有する。
【００１３】
貫通穴のくり抜き方法としては、貫通穴の輪郭となる部分に孔底面に達する切り込みを入れて孔部分の焼結体をくり抜く方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、ミシン目を入れる方法、金型でスリットを入れる方法、レーザで切断する方法、特開平７−７２６９に記載のごとくプレス板を用いて切り込みを入れる方法等が挙げられるが、これらの中でもレーザを用いる方法が特に好ましい。
【００１４】
くり抜く貫通穴の構造は、１段であっても、２段以上の層に跨がったものであってもよい。また、２段以上の層に跨がる場合で、下方の段ほど小さい多段構造の場合は、形状の異なる段ごとに上方の段から順にくり抜いていく。
−実施例−
以下、本発明の一実施例を図１、２に基づいて説明する。
【００１５】
絶縁体グリーンシートの作製
平均粒径１．０μｍのＣａＯ−Ａｌ２  Ｏ３  −ＳｉＯ２  −Ｂ２  Ｏ３  系ガラス粉末４５重量部と平均粒径１．５μｍのアルミナ粉末５５重量部からなる混合粉１００重量部に対し、バインダーとしてメタアクリル酸樹脂１２重量部、可塑剤としてフタル酸ジブチル５重量部、溶剤としてメチルエチルケトン５０重量部を添加し、混練してスラリーとし、このスラリーからドクターブレード法で厚み０．２ｍｍのグリーンシートを得た。
【００１６】
配線用・層間ビア用導体ペーストの調製
平均粒径６μｍのＡｇ粉末９０重量部にエチルセルロース／ターピネオール１０重量部を配合して導体ペーストを調製した。
焼結防止用ペーストの調製
平均粒径１．５μｍのアルミナ粉末９０重量部にエチルセルロース／ターピネオール１０重量部を配合して焼結防止用ペーストを調製した。
【００１７】
ビアホールの作製
０．２ｍｍφのパンチ用金型を用いて、図１にみるように、絶縁体グリーンシート１１ａ〜ｄの各所定位置に、パンチングを行って、ビアホール１２を開けた（図中、シート１１ａ〜ｄの各左側部分にビアホール１２が見えている）。そして、これらのビアホール１２・・・に、印刷法で、ビア用導体ペースト１３を充填した（図中、シート１１ａ、ｂの各右側部分のビアホールとシート１１ｃ、ｄの各中央部分のビアホールが、この充填後の状態を例示している）。この充填を行う時に、底面から吸引して充填を十分にした。
【００１８】
配線パターン印刷
図１に見るように、絶縁体グリーンシート１１ｃの所定位置に、配線用導体ペースト１４をスクリーン印刷法で塗布した。
焼結防止ペースト印刷
図１に見るように、絶縁体グリーンシート１１ｂの所定位置に、焼結防止用ペースト１５をスクリーン印刷法で塗布した。
【００１９】
積層
絶縁体グリーンシート１１ａ〜ｄを積層ずれを生じないようにしながら、図２の（ａ）に見るように、積層した。これにより、上下のグリーンシートのビアホール・ペースト１３が互いに一体化した。積層ずれを生じさせない方法としては、パターン認識、ピン基準がよい。この場合、絶縁体グリーンシート１１ａ〜ｄは無収縮セラミック基板用であるので、グリーンシート積層体Ａの上下にアルミナシート１６を当てた。上記の積層は、１００℃、１００ｋｇ／ｃｍ２  の熱圧着によった。
【００２０】
焼成
積層体Ａに対し、４００℃、２時間で脱バインダーを行い、その後、９００℃、１０分で焼成して、グリーンシートの焼結を行い、多層焼結体Ａ′を得た。図２中、１１ａ′〜１１ｄ′はグリーンシート１１ａ〜１１ｄに由来する焼結層を表す。この後、多層焼結体Ａ′上下面のアルミナシート１６、１６は、未焼結のままであるので、液体ホーニング機を用いて除去した。
【００２１】
貫通穴のくり抜き
多層焼結体Ａ′の表面に、図２の（ａ）の矢印で示すようにレーザを当てて、焼結層１１ａ′に対し、図に点線で示すように、貫通穴のくり抜き加工を施し、図２の（ｂ）に見るように、焼結体片１７を取り出すと、多層焼結体Ａ′に貫通穴１８が現れた。多層焼結体Ａ′における焼結層１１ａ′、１１ｂ′の間には、貫通穴１８の底面に当たる部分に高い焼結温度を持つ焼結防止用ペースト１５が塗布さていたので、焼結体片１７の取り出しは容易であった。
【００２２】
【発明の効果】
本発明にかかるセラミック多層基板の製造方法によれば、貫通穴の作製に金型を必要とせず、貫通穴が複数枚のグリーンシートに跨がる場合や、さらに貫通穴が多段構造の場合でも容易に孔をくり抜くことができ、該多層基板の製造方法の簡便化、安定化、そしてコストダウンを図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例において、グリーンシートにビアホールを形成する工程を示す斜視図。
【図２】上記実施例において、グリーンシートを積層、焼成し、得られた多層焼結体にレーザを当てる状態（ａ）と多層焼結体に貫通穴をくり抜く状態（ｂ）とを示す断面図。
【符号の説明】
Ａ    積層体
Ａ′  多層焼結体
１１ａ〜１１ｄ  グリーンシート
１１ａ′〜１１ｄ′  焼結層
１２  ビアホール
１３  層間ビア用導体ペースト
１４  配線用導体ペースト
１５  焼結防止用ペースト
１６  アルミナシート
１７  焼結体片
１８  貫通穴
【図１】
0003547327.tif 000002
【図２】
0003547327.tif 000003