(57)【要約】【課題】凹部を有するガラスセラミック回路基板を拘束焼成法で焼成したとき、凹部の周辺部に変形やクラックが発生し、搭載される半導体素子等の電子部品を安定して作動させることができなかった。【解決手段】難焼結性無機材料を含有する難焼結性グリーンシート２を第１の支持体１ａ上に形成して所定寸法に切断した後、難焼結性グリーンシート２を下面側にして第３の支持体１ｃ上に配置し、この上に、第２のグリーンシート４を難焼結性グリーンシート２の厚みが乾燥後の塗工厚みに対して１０〜６０％になるようにその周りに塗工して、第３のグリーンシート５を得る。この第３のグリーンシート５を用いて凹部を有するガラスセラミック回路基板９となるグリーンシート積層体７を形成し、拘束焼成法を用いて、ガラスセラミック回路基板９を作製することにより、凹部の周辺部の変形等を防止することが可能となる。【選択図】  図１
2004281857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
難焼結性無機材料，ガラスおよび第１のバインダを含有する難焼結性グリーンシートを第１の支持体上に形成する工程と、
ガラス粉末，セラミックフィラーおよび第２のバインダを含有する第１のグリーンシートを第２の支持体上に形成する工程と、
前記難焼結性グリーンシートを前記第１の支持体とともに所定寸法に切断する工程と、
切断された前記難焼結性グリーンシートおよび前記第１の支持体を前記難焼結性グリーンシートを下側にして第３の支持体上に載置する工程と、
前記難焼結性グリーンシートおよび前記第１の支持体が載置された前記第３の支持体上に、前記ガラス粉末，前記セラミックフィラー，前記第２のバインダおよび溶剤を含有するスラリーを、前記難焼結性グリーンシートを取り囲むとともに乾燥後の塗工厚みに対して前記難焼結性グリーンシートの厚みが１０〜６０％になるように塗工して第２のグリーンシートを形成する工程と、
前記第１の支持体を除去し、前記第２のグリーンシートの内側に前記難焼結性グリーンシートが一体的に埋設された第３のグリーンシートを得る工程と、
前記第１および第３のグリーンシートに導体ペーストを所定パターンに塗布する工程と、
前記第２および第３の支持体を除去し、前記導体ペーストが塗布された前記第１および第３のグリーンシートを所定枚数積層してグリーンシート積層体を作製する工程と、
該グリーンシート積層体の上面に難焼結性無機材料，ガラスおよび第３のバインダを含む前記難焼結性グリーンシートと同じ形状の貫通穴を形成した拘束グリーンシートを、下面に貫通穴を形成していない拘束グリーンシートをそれぞれ積層する工程と、
前記拘束グリーンシートが積層された前記グリーンシート積層体を焼成して難焼結性組成物と拘束シートとを保持したガラスセラミック回路基板を作製する工程と、
該ガラスセラミック回路基板から前記難焼結性組成物と前記拘束シートとを除去する工程と
を具備することを特徴とするガラスセラミック回路基板の製造方法。
【請求項２】
前記スラリーの前記溶剤が、前記難焼結性グリーンシートの前記第１のバインダのＳＰ値に対してその差が２以下である第１の溶剤と、蒸気圧が５０ｍｍＨｇ以上である第２の溶剤とを含むことを特徴とする請求項１記載のガラスセラミック回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ＬＳＩ・チップ部品等を搭載し、それらを相互配線するためのガラスセラミック回路基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体ＬＳＩ・チップ部品等は小型化・軽量化が進んでおり、これらを実装する配線基板も小型化・軽量化が望まれている。このような要求に対して、基板内に内部電極等を配した多層セラミック基板は、要求される高密度配線が可能となり、かつ薄型化が可能なことから、今日のエレクトロニクス業界において重要視されている。
【０００３】
また、近年の高度情報化時代を迎え、使用される周波数帯域はますます高周波化に移行しつつある。このような高周波の信号の伝送を行なう高周波配線基板においては、高周波信号を高速で伝送する上で、配線導体を形成する導体の抵抗が小さいことが要求され、絶縁基板にもより低い誘電率が要求される。
【０００４】
このため、最近では、ガラスとセラミックス（無機質フィラー）との混合物を焼成して得られるガラスセラミックスを絶縁基板として用いることが注目されている。すなわち、ガラスセラミックスは誘電率が低いため高周波用絶縁基板として好適であり、またガラスセラミックスは８００〜１１００℃の低温で焼成できることから、銅・銀・金等の低抵抗金属を配線導体として使用できるという利点がある。
【０００５】
このガラスセラミック回路基板は、その表面に形成された凹部（キャビティ）にＩＣやＬＳＩ等といった半導体素子等の電子部品を半田等の接着剤を介して実装した後、実装ボードに組み付けることによって、外部電気回路と電気的に接続されて使用される。
【０００６】
ガラスセラミック回路基板は、ガラスとフィラーとの混合物に有機バインダ・可塑剤・溶剤等を加えてスラリーとし、ドクターブレード等によりガラスセラミック・グリーンシートを成形した後、銅・銀・金等の低抵抗金属の粉末を含有する導体ペーストを印刷する等してガラスセラミック・グリーンシート上に配線導体のパターンを形成し、次いで複数枚のガラスセラミック・グリーンシートを積層して、８００〜１０００℃の温度で焼成して得られる。
【０００７】
ところが、ガラスセラミック回路基板は、焼成過程において焼結に伴う収縮を生じるという問題がある。このような収縮の程度は一様ではなく、使用する基板用の無機材料・ガラスセラミック・グリーンシートの組成・原料である粉体粒度のバラツキ・配線導体のパターン・基板内部に配置される配線導体の材料等により収縮率や収縮方向が異なるものとなる。
【０００８】
この収縮変化を小さくするためには、配線導体による回路パターンに対する回路基板の収縮率の傾向を調べたり、製造工程において基板の材料およびガラスセラミック・グリーンシート組成を管理したり、粉体粒度のバラツキを管理したり、プレス圧や温度等の積層条件を充分管理したりする必要がある。しかし、それでも一般に収縮率の誤差として±０．５％程度はどうしても発生するといわれている。この収縮変化によるガラスセラミック回路基板の寸法バラツキは、半導体素子等の電子部品を実装するときに実装位置のズレの原因となり、それにより電気導通不良が発生させることとなるという問題点があった。
【０００９】
このため、ガラスセラミック・グリーンシート積層体の両面または片面に、ガラスセラミックス成分の焼成温度では焼結しない拘束グリーンシートを積層して焼成し、その後、拘束シートをサンドブラスト等で除去する方法、いわゆる拘束焼成法が採用されている。
【００１０】
このとき、ガラスセラミック回路基板の表面に形成された凹部にも、ガラスセラミックス成分の焼成温度では焼結しない拘束用組成物を充填する方法等が提案されている。
【００１１】
この拘束焼成法によれば、拘束グリーンシートがガラスセラミック・グリーンシートの焼成時の収縮を拘束するため、積層体の厚さ方向のみに収縮が起こって積層面に平行な縦横方向には収縮が起こらなくなり、ガラスセラミック回路基板の寸法精度が向上するというものである。
【００１２】
【特許文献１】
特開平１１−１７７２３８号公報
【００１３】
【特許文献２】
特開２００１−２３０５４８号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、凹部に拘束用組成物を充填したガラスセラミックスのグリーンシート積層体と拘束グリーンシート（拘束用組成物）との積層体の焼成では、ガラスセラミックスのグリーンシート積層体は厚み方向に対し５０〜６０％の厚みに収縮するのに対し、ガラスセラミックスよりも焼結温度の高い無機成分を主として含有する拘束用組成物の焼成体は収縮しないため、焼成時に凹部に充填された拘束用組成物の焼成体が凹部より突出するようになる。その結果、この突出した拘束用組成物の焼成体は、凹部上部および凹部周辺部の拘束グリーンシートを押し上げてしまい、凹部周辺部の拘束グリーンシートとガラスセラミックスのグリーンシート積層体との間に剥離を生じさせて、キャビティ部周辺に変形を発生させることとなるという問題点がある。
【００１５】
本発明は上記問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、ガラスセラミック回路基板の表面に形成された凹部周辺部に発生しやすい、拘束シートの剥離や変形，クラックを抑制することができ、搭載される半導体素子等の電子部品を安定して作動させることができるガラスセラミック回路基板を得ることができるガラスセラミック回路基板の製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明のガラスセラミック回路基板の製造方法は、難焼結性無機材料，ガラスおよび第１のバインダを含有する難焼結性グリーンシートを第１の支持体上に形成する工程と、ガラス粉末，セラミックフィラーおよび第２のバインダを含有する第１のグリーンシートを第２の支持体上に形成する工程と、前記難焼結性グリーンシートを前記第１の支持体とともに所定寸法に切断する工程と、切断された前記難焼結性グリーンシートおよび前記第１の支持体を前記難焼結性グリーンシートを下側にして第３の支持体上に載置する工程と、前記難焼結性グリーンシートおよび前記第１の支持体が載置された前記第３の支持体上に、前記ガラス粉末，前記セラミックフィラー，この第２のバインダおよび溶剤を含有するスラリーを、前記難焼結性グリーンシートを取り囲むとともに乾燥後の塗工厚みに対して前記難焼結性グリーンシートの厚みが１０〜６０％になるように塗工して第２のグリーンシートを形成する工程と、前記第１の支持体を除去し、前記第２のグリーンシートの内側に前記難焼結性グリーンシートが一体的に埋設された第３のグリーンシートを得る工程と、前記第１および第３のグリーンシートに導体ペーストを所定パターンに塗布する工程と、前記第２および第３の支持体を除去し、前記導体ペーストが塗布された前記第１および第３のグリーンシートを所定枚数積層してグリーンシート積層体を作製する工程と、このグリーンシート積層体の上面に難焼結性無機材料，ガラスと第３のバインダとを含む前記難焼結性グリーンシートと同じ形状の貫通穴を形成した拘束グリーンシートを、下面に貫通穴を形成していない拘束グリーンシートをそれぞれ積層する工程と、前記拘束グリーンシートが積層された前記グリーンシート積層体を焼成して難焼結性組成物と拘束シートとを保持したガラスセラミック回路基板を作製する工程と、このガラスセラミック回路基板から前記難焼結性組成物と前記拘束シートとを除去する工程とを具備することを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明のガラスセラミック回路基板の製造方法は、上記構成において、前記スラリーの前記溶剤が、前記難焼結性グリーンシートの前記第１のバインダのＳＰ値に対してその差が２以下である第１の溶剤と、蒸気圧が５０ｍｍＨｇ以上である第２の溶剤とを含むことを特徴とするものである。
【００１８】
本発明のガラスセラミック回路基板の製造方法によれば、第３の支持体上に載置された難焼結性無機材料，ガラスおよび第１のバインダを含有する難焼結性グリーンシートに対してその周囲に、ガラス粉末，セラミックフィラー，第２のバインダおよび溶剤を含有するスラリーを、難焼結性グリーンシートを取り囲むとともに乾燥後の塗工厚みが、その塗工厚みに対して難焼結性グリーンシートの厚みが１０〜６０％の割合になるように塗工して第２のグリーンシートを形成する工程を具備することから、焼成することにより凹部を形成することになる第２のグリーンシートを、成型と同時に凹部の内部に難焼結性グリーンシートを凹部深さの１０〜６０％の高さに充填した状態で形成することになる。このため、焼成したときにガラスセラミック・グリーンシートが厚み方向に５０〜６０％の厚みに収縮しても、難焼結性グリーンシートの凹部からの突出しによる凹部上部および凹部周辺部の拘束グリーンシートの押し上げをなくすことができる。その結果、凹部周辺の拘束シートの剥離や変形，クラックの発生を抑制することができる。
【００１９】
また、本発明のガラスセラミック回路基板の製造方法によれば、凹部に難焼結性グリーンシートが充填されたグリーンシート積層体の上面に難焼結性グリーンシートと同じ形状の貫通穴を形成した拘束グリーンシートを、下面に貫通穴を形成していない拘束グリーンシートをそれぞれ積層する工程を具備することから、これらの拘束グリーンシートを積層するときに、難焼結性グリーンシートの上面に拘束グリーンシートが接触することを防止することができる。このため、凹部周辺の拘束力が不均一になることによる、凹部周辺が変形することを抑制することができる。
【００２０】
また、本発明のガラスセラミック回路基板の製造方法において、ガラス粉末，セラミックフィラー，第２のバインダおよび溶剤を含有するスラリーに用いる溶剤を、難焼結性グリーンシートの第１のバインダのＳＰ値に対してその差が２以下である第１の溶剤を含むものとしたときには、このスラリーと難焼結性グリーンシートとは良好な濡れを示し、その界面に難焼結性材料とガラス粉末およびセラミックフィラーとから成る混合領域を形成することが容易となる。さらに、このスラリーを塗工可能な粘度に調整する溶剤として、蒸気圧が５０ｍｍＨｇ以上である第２の溶剤を使用することにより、このスラリーを塗工した後、短時間に乾燥させることが可能となるため、難焼結性グリーンシートの変形を抑制することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のガラスセラミック回路基板の製造方法を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
図１（ａ）〜（ｊ）は、それぞれ本発明のガラスセラミック回路基板の製造方法の実施の形態の一例を説明するための工程毎の断面図である。
【００２３】
まず、図１（ａ）に示すように、難焼結性無機材料およびガラスを所定量秤量して難焼結性組成物を調製し、その組成物に第１のバインダ，溶剤等を加えた後、ドクターブレード法やリップコータ法により第１の支持体１ａ上に膜状に塗工して難焼結性グリーンシート２を準備する。
【００２４】
ここで、難焼結性無機材料としては、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２から選ばれる少なくとも１種が挙げられるが、これらに制限されるものではない。
【００２５】
また、ガラスとしては、特に制限されるものではなく、例えばＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系・ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系・ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＭＯ系（但し、ＭはＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す）・ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ１Ｏ−Ｍ２Ｏ系（但し、Ｍ１およびＭ２は同一または異なってＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す）・ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ１Ｏ−Ｍ２Ｏ系（但し、Ｍ１およびＭ２は前記と同じである）・ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｍ３２Ｏ系（但し、Ｍ３はＬｉ，ＮａまたはＫを示す）・ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ３２Ｏ系（但し、Ｍ３は前記と同じである）・Ｐｂ系ガラス・Ｂｉ系ガラス等が挙げられる。
【００２６】
難焼結性組成物中のガラス含有量は、この難焼結性組成物中の全無機成分の０．５〜１５質量％であるのがよい。通常は、この範囲が焼成時にガラスセラミック・グリーンシートと結合し、かつ難焼結性組成物をその積層面内で実質的に収縮させない量となるが、必ずしもこの範囲に制限されるものではなく、使用するガラスの種類等によってガラス含有量は変化する。
【００２７】
また、第１のバインダには、例えばアクリル系（アクリル酸，メタクリル酸またはそれらのエステルの単独重合体または共重合体、具体的にはアクリル酸エステル共重合体，メタクリル酸エステル共重合体，アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等），ポリビニルブチラール系，ポリビニルアルコール系，アクリル−スチレン系，ポリプロピレンカーボネート系，セルロース系等の単独重合体または共重合体等を用いることができる。また、その溶剤には、トルエンや高級アルコール等の有機溶剤や、その混合溶剤を用いることができる。
【００２８】
また、第１の支持体１ａにはＰＥＴフィルム等を用いることができる。この第１の支持体１ａの塗工側表面には、難焼結性グリーンシート２の剥離が容易になるようにシリコーン等の離型剤を塗布しておくことが望ましい。
【００２９】
次に、図１（ｂ）に示すように、ガラス粉末およびセラミックフィラーを所定量秤量してガラスセラミック組成物を調製し、その組成物に第２の有機バインダ，溶剤等を加えた後、ドクターブレード法やリップコータ法により第２の支持体１ｂ上に膜状に塗工して第１のグリーンシート３を準備する。
【００３０】
このガラス成分としては、例えばＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系・ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系・ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＭＯ系（但し、ＭはＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す）・ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ１Ｏ−Ｍ２Ｏ系（但し、Ｍ１およびＭ２は同一または異なってＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す）・ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ１Ｏ−Ｍ２Ｏ系（但し、Ｍ１およびＭ２は前記と同じである）・ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｍ３２Ｏ系（但し、Ｍ３はＬｉ，ＮａまたはＫを示す）・ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ３２Ｏ系（但し、Ｍ３は前記と同じである）・Ｐｂ系ガラス・Ｂｉ系ガラス等が挙げられる。
【００３１】
また、フィラーとしては、例えばＡｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＺｒＯ２とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物・ＴｉＯ２とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物・Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２から選ばれる少なくとも１種を含む複合酸化物（例えばスピネル，ムライト，コージェライト）等が挙げられる。
【００３２】
これらガラスとフィラーとの混合割合は、質量比で４０：６０〜９９：１であるのが好ましい。
【００３３】
ここで、第２のバインダには、例えばアクリル系（アクリル酸，メタクリル酸またはそれらのエステルの単独重合体または共重合体、具体的にはアクリル酸エステル共重合体，メタクリル酸エステル共重合体，アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等），ポリビニルブチラール系，ポリビニルアルコール系，アクリル−スチレン系，ポリプロピレンカーボネート系，セルロース系等の単独重合体または共重合体等を用いることができる。また、その溶剤としては、トルエン，高級アルコール等の有機溶剤や、その混合溶剤を用いることができる。
【００３４】
また、第２の支持体１ｂにはＰＥＴフィルム等を用いることができる。この第２の支持体１ｂの塗工側表面には、第１のグリーンシート３の剥離が容易になるようにシリコーン等の離型剤を塗布しておくことが望ましい。
【００３５】
次に、図１（ｃ）に示すように、難焼結性グリーンシート２を第１の支持体１ａとともに所定の寸法に切断し、これを図１（ｄ）に示すように、難焼結性グリーンシート２を下側にして第３の支持体１ｃ上の所定の位置に載置する。
【００３６】
次に、図１（ｅ）に示すように、ガラス粉末およびセラミックフィラーを所定量秤量してガラスセラミック組成物を調製し、その組成物に第２のバインダ，第１の溶剤，第２の溶剤等を加えてガラスセラミック・スラリーを得る。そして、例えばスロットコータ法を用いて第３の支持体１ｃ上にガラスセラミック・スラリーを乾燥後の塗工厚みに対して難焼結性グリーンシート２の厚みが１０〜６０％になるように塗工して、第２のグリーンシート４を得る。
【００３７】
ここで、ガラスセラミック・スラリーのガラス粉末とセラミックフィラーは、第１のグリーンシート３と同様のものを使用することができる。
【００３８】
また、第３の支持体１ｃにはＰＥＴフィルム等を用いることができる。この第３の支持体１ｃの塗工側表面には、第２のグリーンシート４および難焼結性グリーンシート２の剥離が容易になるようにシリコーン等の離型剤を塗布しておくことが望ましい。
【００３９】
次いで、図１（ｆ）に示すように、第１の支持体１ａを除去し、第３の支持体１ｃ上に、難焼結性グリーンシート２をセラミック・スラリーを塗工して形成した第２のグリーンシート４の内側に埋設した第３のグリーンシート５を準備する。
【００４０】
この第３のグリーンシート５においては、第２のグリーンシート４の内側に一体的に埋設された難焼結性グリーンシート２は、その厚みが第２のグリーンシート４の厚みに対して１０〜６０％となるように形成されている。このように、難焼結性グリーンシート２の厚みをその周囲の第２のグリーンシート４の厚みに対して１０〜６０％とすることにより、焼成したときにガラスセラミック・グリーンシートが厚み方向に５０〜６０％の厚みにまで収縮しても、後述するように、難焼結性グリーンシート２の凹部からの突出しによる凹部上部および凹部周辺部の拘束グリーンシート８の押し上げをなくすことができる。
【００４１】
ここで、難焼結性グリーンシート２で用いた第１のバインダがアクリル系バインダであるときには、第１の溶剤にαテルピネオールやＤＢＰ等の、第１のバインダとＳＰ値（溶解度パラメータともいう）が近い溶剤を用いることができる。第１の溶剤のＳＰ値と第１のバインダのＳＰ値との差が２を超えると、難焼結性グリーンシート２とガラスセラミック・スラリーとの濡れ性が悪くなり、両者の界面での剥離が発生しやすくなる傾向がある。
【００４２】
また、第２の溶剤は、蒸気圧が５０ｍｍＨｇ以上であることが望ましい。これは、第２の溶剤の蒸気圧が５０ｍｍＨｇ未満の場合には、第２の溶剤が揮発しにくくなり、難焼結性グリーンシート２に浸透しやすくなって、難焼結性グリーンシート２を変形させやすくなるからである。
【００４３】
また、第３の支持体１ｃ上にガラスセラミック・スラリーを塗工する方法としては、スロットコート法が望ましい。スロットコート法では装置内の雰囲気環境を閉鎖系とすることができるため、ガラスセラミック・スラリーの溶剤に高蒸気圧の溶剤を用いた場合にもスラリーの粘度変化が小さく、塗工厚みの変動を抑えることができる。
【００４４】
次に、図１（ｇ）に示すように、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ，Ｎｉ，ＰｔおよびＰｄから選ばれる少なくとも１種以上の金属粉末を有機溶剤，バインダとともに混練して作製した導体ペーストを、第１のグリーンシート３および第２のグリーンシート４上にそれぞれスクリーン印刷等で塗布することで、配線導体６等となる導体パターンが形成される。
【００４５】
例えば、配線導体６をＣｕで形成する場合であれば、Ｃｕの粉末と有機バインダと有機溶剤とを含み、必要に応じてガラス等の無機成分を添加して混合して調製されるＣｕペーストを、スクリーン印刷やグラビア印刷等の印刷法を用いて第１のグリーンシート３および第３のグリーンシート５上に１０〜４０μｍの厚みで所定パターンに塗布することによって配線導体６を形成する。
【００４６】
次に、図１（ｈ）に示すように、第２の支持体１ｂと第３の支持体１ｃとを除去し、配線導体６を形成した第１のグリーンシート３と第３のグリーンシート５とを所定枚数積み重ねて、熱圧着することによって積層し、グリーンシート積層体７を準備する。ここで、第３のグリーンシート５は、第１のグリーンシート３が積層されて成る積層体の上に積層されるように配置される。このように配置することによって、第３のグリーンシート５の内側に埋設した難焼結性グリーンシート２と同じ形状の凹部を有するグリーンシート積層体７を形成することができる。また、難焼結性グリーンシート２は、あらかじめ、その厚みを凹部の深さの１０〜６０％として形成されているため、凹部を良好に拘束することとなる。このとき、積層する第１のグリーンシート３および第３のグリーンシート５には、接着性を高めるために必要に応じて、有機バインダ，可塑剤，溶剤等から成る密着剤を予めグリーンシートの表面に塗布しておいてもよい。
【００４７】
次に、図１（ｉ）に示すように、グリーンシート積層体７の両面に、難焼結性無機材料とガラスと第３のバインダとを含む拘束グリーンシート８および８’を積層する。
【００４８】
ここで、グリーンシート積層体７の上面に第３のグリーンシート５に重なるように積層する拘束グリーンシート８には、難焼結性グリーンシート２と同じ形状の貫通穴をパンチング加工等により形成しておくことが必要である。これにより、拘束グリーンシート８を積層するときに、難焼結性グリーンシート２の上面に拘束グリーンシート８が接触することを防止することができる。このため、凹部周辺の拘束力が不均一になることによる、凹部周辺が変形することを抑制することができるので、グリーンシート積層体７を焼成したときの、厚み方向の収縮による凹部の突出による、この拘束グリーンシート８を焼成した後の拘束シートの剥離や凹部の周辺部の変形を抑制することができる。
【００４９】
また、この拘束グリーンシート８を積層するときには、静水圧プレス法等の均等圧プレス方法を採用することがグリーンシート積層体７の変形防止の点で望ましい。
【００５０】
この拘束グリーンシート８・８’は、難焼結性無機材科とガラスとから成る無機成分に有機バインダ・可塑剤・溶剤等を加えたスラリーをシート状に成形して得られる。難焼結性無機材料としては、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２から選ばれる少なくとも１種が挙げられるが、これらに制限されるものではない。
【００５１】
拘束グリーンシート８・８’に加えられるガラスについても、特に制限されるものではなく、前述の第１のグリーンシート３や第２のグリーンシート４に配合されるガラスと同様のものが使用可能である。
【００５２】
拘束グリーンシート８・８’中のガラス含有量は、この拘束グリーンシート８・８’中の全無機成分の０．５〜１５質量％であるのがよい。通常は、この範囲が、焼成時にグリーンシート積層体７と結合し、かつ拘束グリーンシート８・８’をその積層面内で実質的に収縮させない量となるが、必ずしもこの範囲に制限されるものではなく、使用するガラスの種類等によってガラス含有量は変化する。
【００５３】
また、拘束グリーンシート８に第３のグリーンシート５における難焼結性グリーンシート２と同じ形状の貫通穴を形成するには、難焼結性グリーンシート２と同じ形状の金型を用いて打ち抜き孔加工をすればよい。
【００５４】
次に、この拘束グリーンシート８・８’を積層したグリーンシート積層体７を８００〜１０００℃で焼成して、拘束グリーンシート８・８’を焼成して成る拘束シートと難焼結性グリーンシート２を焼成して成る難焼結性組成物とを保持したグリーンシート積層体７を焼成して成るガラスセラミック回路基板９を作製する。
【００５５】
次に、図１（ｊ）に示すように、このガラスセラミック回路基板９から拘束シートと難焼結性組成物とを除去する。この除去方法としては、ガラスセラミック回路基板９の表面に結合した拘束シートと難焼結性組成物とを除去できる方法であれば特に制限はなく、例えば超音波洗浄，研磨，ウォータージェット，サンドブラスト，ウェットブラスト（砥粒と水とを空気圧により噴射させる方法）等が挙げられる。
【００５６】
得られたガラスセラミック回路基板９は、焼成時の収縮が拘束グリーンシート８・８’によって厚さ方向だけに抑えられているので、その積層面内の収縮をおよそ０．５％以下にも抑えることが可能となる。さらに、グリーンシート積層体７の凹部には難焼結性グリーンシート２が凹部の深さに対して１０〜６０％の高さに充填した状態で形成されているので、凹部についても高い寸法精度を有し、凹部およびその周辺に変形のないガラスセラミック回路基板９を得ることができる。
【００５７】
【実施例】
以下、本発明のガラスセラミック回路基板の製造方法を具体例によって詳細に説明する。
【００５８】
＜実施例１＞
まず、難焼結性無機材料としてＡｌ２Ｏ３粉末を９０質量％と、ガラスとしてＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ系ガラス粉末を１０質量％とを調合し、これに溶剤，バインダを加え十分混練して、難焼結性組成物スラリーを作製した。次に、これをリップコータ法にて第２の支持体であるＰＥＴフィルム上に塗工して、１００μｍの厚みで難焼結性グリーンシートを作製した。
【００５９】
次に、この難焼結性グリーンシートを１０ｍｍ□に切断加工して、第３の支持体であるＰＥＴフィルム上に載置した。
【００６０】
次に、スロットコータにて乾燥後の厚みが３００μｍ（難焼結性グリーンシートの厚みに対して３倍に相当する。また、難焼結性グリーンシート２の厚みがこれに対して３３％に相当する。）となるように、ガラスとしてＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ系ガラス粉末を７５質量％と、セラミックスのフィラー成分としてＡｌ２Ｏ３粉末を２５質量％とを調合し、これにバインダ，αテルピネオールとメタノールとの混合溶剤を加え、十分混練して作製したガラスセラミック・スラリーを、第３の支持体上に配置された難焼結性グリーンシートを取り囲むように塗工した。
【００６１】
次に、この塗工したガラスセラミック・スラリーを乾燥した後、第１の支持体であるＰＥＴフィルムを除去して、難焼結性グリーンシートが内側に一体的に埋設された第３のグリーンシートを得た。
【００６２】
次に、ガラスセラミック成分として、ＳｉＯ２−ＭｇＯ−ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３系ガラス粉末７０質量％およびＡｌ２Ｏ３粉末３０質量％を調合して、このガラスセラミック成分１００質量部に有機バインダとしてアクリル樹脂９．０質量部・フタル酸系可塑剤４．５質量部および溶剤としてトルエン３０質量部を加え、ボールミル法により混合してスラリーとした。このスラリーを用いてドクターブレード法により厚さ２００μｍのガラスセラミック・グリーンシートを成形した。
【００６３】
次に、このガラスセラミック・グリーンシートと第３のグリーンシートの表面に、Ｃｕ粉末およびガラス粉末に所定量のエチルセルロース系樹脂およびテルピネオールを加えて攪拌脱泡機にて予備混合し、その後、３本ロールで混錬したＣｕペーストを用いて、それぞれスクリーン印刷により塗布して配線導体を形成した。
【００６４】
次に、このガラスセラミック・グリーンシートと第３のグリーンシートとを複数枚積み重ねて、温度５５℃・圧力２０ＭＰａで圧着して、グリーンシート積層体を得た。
【００６５】
一方、無機成分としてＡｌ２Ｏ３粉末９５質量％と軟化点７２０℃のＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ系ガラス粉末５質量％とを用いて、前記ガラスセラミック・グリーンシートと同様にしてスラリーを作製し、次いで成形して厚さ２５０μｍの拘束グリーンシートを得た。また、打ち抜き加工により１０ｍｍ□の孔加工を施して、第３のグリーンシートにおける難焼結性グリーンシートと同じ形状の貫通穴を形成した拘束グリーンシートを得た。
【００６６】
次に、グリーンシート積層体の上面に貫通穴を形成した拘束グリーンシートを、また下面に貫通穴を形成していない拘束グリーンシートをそれぞれ積み重ねて、温度５５℃・圧力２０ＭＰａで圧着して積層体を得た。
【００６７】
得られた積層体をアルミナセッターに載置し、その上に重しを載せて約０．５ＭＰａの荷重をかけつつ加湿窒素雰囲気中５００℃で２時間加熱して有機成分を除去した後、９００℃で１時間焼成した。焼成後は、難焼結性組成物が凹部より突出することなく、ガラスセラミック回路基板の両面に拘束シートが付着していた。この状態では、軽く叩いても難焼結性組成物と拘束シートとが剥がれることはなかった。
【００６８】
ガラスセラミック回路基板の表面に付着した拘束シートは、凹部内の難焼結性組成物とともに擦り取ることにより大部分は除去できたが、ガラスセラミック回路基板の表面に薄く残留していた。この残留した拘束シートおよび難焼結性組成物を、球状Ａｌ２Ｏ３微粉末と水との混合物を高圧の空気圧で投射するウェットブラスト法により除去した。拘束シートおよび難焼結性組成物を除去した後のガラスセラミック回路基板の表面は、表面粗さＲａが１μｍ以下の平滑な面となり、導体の半田濡れ性も問題なかった。
【００６９】
また、得られたガラスセラミック回路基板の積層面内での収縮は０．５％以下であり、基板に反りや変形も認められなかった。
【００７０】
＜比較例１＞
難焼結性組成物から成る難焼結性グリーンシートを３００μｍの厚みで形成して、第１のグリーンシートと同じ厚みにした以外は、実施例１と同様にガラスセラミック回路基板を作製した。
【００７１】
＜比較例２＞
グリーンシート積層体の上面に積層する拘束グリーンシートに１０ｍｍ□の貫通穴を形成しない以外は、実施例１と同様にガラスセラミック回路基板を作製した。
【００７２】
その結果、比較例１では、焼成後に難焼結性組成物の焼結体が、拘束シートと反応して、ガラスセラミック回路基板の凹部周辺が変形していた。また、比較例２では、拘束グリーンシートを積層するときに、難焼結性組成物から成る難焼結性グリーンシートの上面の拘束グリーンシートが変形して、難焼結性グリーンシートと接触していた。このため、焼成後にガラスセラミック回路基板の凹部周辺が変形していた。
【００７３】
なお、本発明は上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば、上述の実施の形態の例では配線導体にＣｕを用いたが、配線導体にＡｇ，Ａｕ等を用いてもよい。また、第１および第２の支持体にはＰＥＴフィルムを用いたが、成形紙等のグリーンシート成形時に使用できる各種の支持体を用いてもよい。
【００７４】
【発明の効果】
本発明のガラスセラミック回路基板の製造方法によれば、第３の支持体上に載置された難焼結性無機材料，ガラスおよび第１のバインダを含有する難焼結性グリーンシートに対してその周囲に、ガラス粉末，セラミックフィラー，第２のバインダおよび溶剤を含有するスラリーを、難焼結性グリーンシートを取り囲むとともに乾燥後の塗工厚みが、その塗工厚みに対して難焼結性グリーンシートの厚みが１０〜６０％の割合になるように塗工して第２のグリーンシートを形成する工程を具備することから、焼成することにより凹部を形成することになる第２のグリーンシートを、成型と同時に凹部の内部に難焼結性グリーンシートを凹部の深さの１０〜６０％の高さに充填した状態で形成することになる。このため、焼成したときにガラスセラミック・グリーンシートが厚み方向に５０〜６０％の厚みに収縮しても、難焼結性グリーンシートの凹部からの突出しによる凹部上部および凹部周辺部の拘束グリーンシートの押し上げをなくすことができ、凹部周辺の拘束シートの剥離や変形，クラックの発生を抑制することができる。
【００７５】
また、本発明のガラスセラミック回路基板の製造方法において、ガラス粉末，セラミックフィラー，第２のバインダおよび溶剤を含有するスラリーに用いる溶剤を、難焼結性グリーンシートの第１のバインダのＳＰ値に対しその差が２以下である溶剤を含むものとしたときには、このスラリーと難焼結性グリーンシートとは良好な濡れを示し、その界面に難焼結性無機材料とガラス粉末およびセラミックフィラーとから成る混合領域を形成することが容易となる。さらに、このスラリーを塗工可能な粘度に調整する溶剤として、蒸気圧が５０ｍｍＨｇ以上である第２の溶剤を使用することにより、このスラリーを塗工した後、短時間に乾燥させることが可能となるため、難焼結性グリーンシートの変形を抑制することができ、ガラスセラミック回路基板の凹部の変形や反りを抑制することが可能となり、ガラスセラミック回路基板の寸法精度を向上させて、半導体素子等の電子部品を高精度に実装することが可能となる。
【００７６】
さらに、本発明のガラス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体の上面に積層する拘束グリーンシートに、難焼結性組成物から成る第難焼結性グリーンシートと同じ形状の貫通穴を形成しておいたときには、焼成時の難焼結性組成物と拘束シートとの、ガラスセラミックの焼成収縮に伴う接触反応を良好に抑制することができる。
【００７７】
以上により、本発明によれば、半導体素子等の電子部品を実装する凹部を有するガラスセラミック回路基板の凹部周辺の変形を抑制し、寸法精度の高いガラスセラミック回路基板を得ることができる、ガラスセラミック回路基板の製造方法を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｊ）は、それぞれ本発明のガラスセラミック回路基板の製造方法の実施の形態の一例を説明するための工程毎の断面図である。
【符号の説明】
１ａ・・・第１の支持体
１ｂ・・・第２の支持体
１ｃ・・・第３の支持体
２・・・・難焼結性グリーンシート
３・・・・第１のグリーンシート
４・・・・第２のグリーンシート
５・・・・第３のグリーンシート
６・・・・配線導体
７・・・・グリーンシート積層体
８・・・・貫通穴を形成した拘束グリーンシート
８’・・・・拘束グリーンシート
９・・・・ガラスセラミック回路基板
【図１】
2004281857.tif 000003