(57)【要約】【課題】基板表面の平坦度を向上させるとともに、基板の収縮率を抑制して寸法精度の高い、セラミック積層基板の製造方法を提供することにある。【解決手段】導体パターンが形成されたグリーンシートを所望枚数積層し、そのグリーンシート積層体の焼成温度では焼結しない顆粒状の無機組成物を加圧して粉末成形体を形成し、グリーンシート積層体の両面に粉末成形体を宛がって加圧した圧着体を、グリーンシート積層体の焼成温度で焼結した後、焼成温度で焼結しない粉末成形体を取り除く方法によって得る。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体パターンが形成されたグリーンシートを所望枚数積層し、そのグリーンシート積層体の焼成温度では焼結しない顆粒状の無機組成物を加圧して粉末成形体を形成し、前記グリーンシート積層体の両面に前記粉末成形体を宛がって加圧した圧着体を、グリーンシート積層体の焼成温度で焼結した後、前記焼成温度で焼結しない粉末成形体を取り除くことを特徴とするセラミック積層基板の製造方法。
【請求項２】
前記顆粒状の無機組成物は、無機組成物の粉末にバインダを加えて、３０μｍ〜１００μｍの顆粒状にしたものを用いることを特徴とする請求項１記載のセラミック積層基板の製造方法。
【請求項３】
前記圧着体は、粉末成形体を前記グリーンシート積層体の両面に宛がって真空パック用袋に入れ、真空パックをした後、静水圧加圧装置により、高圧容器内で加圧したことを特徴とする請求項１記載のセラミック積層基板の製造方法。
【請求項４】
前記焼成温度を８００℃〜１０００℃の範囲で行なうことを特徴とする請求項１記載のセラミック積層基板の製造方法。
【請求項５】
前記顆粒状成形体を、水洗、ブラシ洗浄で取り除くことを特徴とする請求項１に記載のセラミック積層基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、グリーンシート積層法でセラミック積層基板を製造するセラミック積層基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、低温焼結ガラス・セラミック積層基板の開発によって、使用できる導体材料に、金、銀、銅、パラジウムまたはそれらの混合物が用いられるようになった。これらの金属は従来使用されたタングステン、モリブデンなどに比べ導体抵抗が低く、低温度で焼成でき、且つ使用できる設備も安全で低コストに製造できるようになった。
【０００３】
この低温焼結基板材料を用いて、セラミック積層基板を製造する一例として、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、グリーンシートの焼成温度では焼結しない無機組成物であるアルミナ粉体を用いて焼成する方法が公開されている。それは、ガラスセラミックからなるグリーンシートを積み重ねた上下両面に無機組成物の粉体を宛がい、その上から加圧して圧着体を形成し、焼結した後、その焼結体の両面に付着した未焼結の無機組成物の粉体を除去して多層セラミック基板を製造する方法がある。
この多層セラミック基板の製造方法は、図５（ａ）に示すように、金型１１内に、焼成温度で焼結しない無機組成物の粉体１２（下層）を入れ、その上に所望枚数のグリーンシート１０を積み重ねて入れ、さらにその上に、前記と同じ無機組成物の粉体１２（上層）を入れ、加圧成形する製造方法が知られている。この方法は、セラミック基板が焼成時に厚み方向だけ収縮し、平面方向には収縮しないという特徴がある。
【０００４】
しかし、この方法には２つの欠点がある。
１つは、図７に示すように、無機組成物の粉体層１２で挟まれたグリーンシート１０の平坦度が損なわれる。
これは、無機組成物の粉体層を加圧する場合、粉体における圧力の伝播は液体と違って均一に伝わらない欠点がある。特に、粉体の粒径が小さいほど顕著に表れる。そのため、加圧された無機組成物の粉体の圧力バランスが崩れて、グリーンシート積層体の面に均一に加わらないため、平坦度および積層体の厚みの均一性が損なわれる。
２つ目は、グリーンシート面に、粉体の圧痕が付き、表面の粗さが損なわれる。特に、粉体の粒径が大きいほど圧痕が大きい。
このように、粉体の粒径において、粉体の粒径を大きくすれば圧力バランスを均一にすることができるが、グリーンシート面の圧痕が大きくなり表面の粗さが問題となる。また、粉体の粒径を小さくすれば、圧痕は小さくなり表面の粗さは小さくなるが、粉体の圧力バランスが崩れて平坦度が損なわれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、基板表面の平坦度の低下および表面の粗さが大きいと、基板表面に後付けする導体パターンの信頼性を低下させたり、基板表面に実装する電子部品（ＩＣチップ、抵抗，コンデンサ、インダクタ等）の接合信頼性を低下させる原因となる。
また、無機組成物の粉体層の加圧の不均一性によって積層体の厚みやシート層間が変動し、積層体に内蔵されているコンデンサ、インダクタの目標値からずれ、回路特性の悪化の原因になる。
【０００６】
本発明はこのような事情を鑑みなされたものであり、従って、その目的は、基板表面の平坦度を向上させるとともに、基板の収縮率を抑制して寸法精度の高い、セラミック積層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】
この目的を達成するため、本発明のセラミック積層基板の製造方法は、導体パターンが形成されたグリーンシートを所望枚数積層し、そのグリーンシート積層体の焼成温度では焼結しない顆粒状の無機組成物を加圧して粉末成形体を形成し、グリーンシート積層体の両面に粉末成形体を宛がって加圧した圧着体を、グリーンシート積層体の焼成温度で焼結した後、焼成温度で焼結しない粉末成形体を取り除く方法によって得られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のセラミック積層基板の製造方法は、基板表面の平坦度および基板の厚みの均一性を向上させるとともに、基板の収縮率を抑制して寸法精度を上げるために、導体パターンが形成されたグリーンシートを所望枚数積層し、そのグリーンシート積層体の焼成温度では焼結しない顆粒状の無機組成物を加圧して粉末成形体を形成する。そして、グリーンシート積層体の両面に粉末成形体を宛がって加圧した圧着体を形成する。その圧着体を焼成温度で焼結する。その後、焼成温度で焼結しない不必要な粉末成形体を取り除けば、所望のセラミック積層基板が得られる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の一実施例であるセラミック積層基板の製造方法について、図１から図４を用いて説明する。
図１は本発明のセラミック積層基板を製造するプロセスを示す。
本発明のセラミック積層基板は、次の（１）〜（５）の工程を経て製造する。
【００１０】
（１）グリーンシートおよび積層体の作製
焼成温度が８５０〜８７０℃なるように調整された誘電体材料粉末とホウ珪酸ガラス粉末の混合物を低温焼結基板材料として用いる。この低温焼結基板材料に対して、分散剤１重量％、純水３０重量％を加え、ボールミルでおよそ１０時間混合する。その後、水溶性有機バインダ（例えば、アクリル樹脂）２０重量％、抑泡剤０．５重量％、等を加え、およそ２時間混合する。その混合泥しょうを脱泡し、ドクターブレード法で例えば、幅２０ｃｍ、厚み７５μｍのグリーンシートを作成する。このグリーンシートを例えば、１６０ｍｍ角サイズに打抜く。
必要に応じて、ビアホール加工、パターン印刷、ビアホール充填を行なう。
このように加工されたグリーンシートを所定枚数、所定順序に従い、積層、仮圧着する。仮圧着したものを真空パック用袋（例えば、ナイロン袋）に入れて真空パックし、静水圧加圧装置を用いて、例えば、７０℃、５００ｋｇ／ｃｍ２の条件で圧着する。
このようにして得られたグリーンシート積層体を、例えば、製品サイズ　５１ｍｍ×３９ｍｍの大きさに切断、分割する。
【００１１】
（２）粉末成形体の作製
グリーンシート積層体の焼成温度では焼結しない無機組成物を粉末成形法で成形体を作成する。無機組成物には、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を用いる。
アルミナ粉末に対して、分散剤１重量％、純水３０重量％を加え、ボールミルでおよそ１０時間混合する。その後、水溶性有機バインダを７．５重量％、抑泡剤０．５重量％加え、およそ２時間混合する。この泥しょうを噴霧乾燥機を用いて乾燥する。噴霧乾燥機の条件は、例えば、ディスクの回転数を５０００ｒｐｍ、乾燥機室内の温度を８０℃とする。
このようにして得られた顆粒は、ふるいを用いて３０〜１００μｍに分級する。
【００１２】
図２に示すように、積層体の寸法に合わせた金型１に、加圧後の厚みが必要とする所定の厚みとして得られるように充填深さを調節し、顆粒状の無機組成物２を入れ、金型枠の上面で擦り切るようにして充填量を決め、加圧して、粉末成形体を作製する。
この粉末成形体は、油圧１軸プレスで、例えば、圧力を５００ｋｇ／ｃｍ２、１０秒の条件で加圧成形することにより、加圧後の厚みが０．８〜１．５ｍｍのものを作ることができる。この範囲以外の厚みは加圧時間を調整することで可能となる。
【００１３】
（３）粉末成形体とグリーンシート積層体の接合
図３（ａ）に示すように、定盤５の上に無機組成物の粉末成形体３（下層）、グリーンシート積層体４、無機組成物の粉末成形体３（上層）の順に積み重ねる。そして、図３（ｂ）に示すように、これらを真空パック用袋６に入れ、真空パックする。この真空パック体９を静水圧加圧装置（図示せず）に入れ、高圧容器内を加圧し、無機組成物の粉末成形体３とグリーンシート積層体４を加圧接合して、圧着体を形成する。静水圧加圧装置の加圧条件は、例えば、温度を７０℃、圧力を５００ｋｇ／ｃｍ２、加圧時間５分で行なう。
なお、グリーンシート積層体の平坦度を良くするためには、下層になる粉末成形体を上層となる粉末成形体の加圧よりも高い加圧条件で作成するとよい。これは、下層側の圧縮量を小さくして、定盤側の平坦性に慣らすことができ、グリーンシート積層体の平坦度が向上する。さらに平坦度を上げたい場合は、上記粉末成形体の面を、平面研削機等で平坦にしてもよい。
【００１４】
（４）脱脂・焼成
以上のようにして作製された圧着体を、通常の電気式連続ベルト炉を使用して、基板焼結温度である８００〜１０００℃（好ましくは８５０℃）で脱脂・焼成し、セラミック積層基板を焼成する。この際、内層の導体パターンとしてＣｕを用いた場合には、酸化防止のため還元雰囲気中で焼成する必要があるが、Ａｇ、Ａｇ／Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ／Ｐｔを用いた場合には、酸化雰囲気（空気）中で焼成することが可能である。
この場合、基板両面に圧着された無機組成物の粉末成形体３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、粉末成形体３は未焼結のまま残される。
焼成時は、圧着体を加圧しないが、圧着時に得られた基板表面の平坦性は確保できる。また、基板面方向の焼成収縮も粉末成形体３によって拘束され、基板寸法精度も確保できる。
【００１５】
（５）無機組成物の除去、仕上げ
図４（ａ）に示すように、焼成後、基板４の両面に付着した粉末成形体３をブラシ洗浄７、水洗８により、粉末成形体の無機組成物を除去し、図４（ｂ）に示すセラミック積層基板１０を作成する。
【００１６】
上記製造工程に基づき、７層のセラミック積層基板を作成し、表面の粗さ及び１０ｍｍ当たりのそりを測定した結果を示す。
事例１は従来の粉体を用いたもの、事例２は本発明の粉末成形体を用いたセラミック積層基板を示す。
事例１．表面の粗さ　１．６２μｍ、そり　２０〜４０μｍ
事例２．表面の粗さ　０．２μｍ、そり　５〜１５μｍ
このように、本発明の製造方法で作成したセラミック積層基板は、事例１と比較し、焼成後の表面の粗さは約１／１０となり、基板面のそりは約１／３となる。
【００１７】
以上のように本発明は、セラミック積層基板の製造工程において、グリーンシート積層体の焼成温度で焼結の起こらない無機組成物の粉末成形体を、圧着し、焼成を行なうことにより、焼結による基板表面の平坦度が保たれ、基板面方向の焼成収縮も小さくでき、基板寸法精度も向上する。本製造方法は、セラミック積層基板だけでなく積層セラミックコンデンサのように、収縮率の安定性が要求されるセラミック製品にも応用できることは云うまでもない。
【００１８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のセラミック積層基板の製造方法は、導体パターンが形成されたグリーンシートを所望枚数積層し、グリーンシート積層体の焼成温度では焼結しない顆粒状の無機組成物を加圧して粉末成形体を形成し、グリーンシート積層体の両面に粉末成形体を宛がって加圧した圧着体を、グリーンシート積層体の焼成温度で焼結した後、その焼成温度で焼結しない粉末成形体を取り除く。このことによって、基板表面の平坦度を向上させるとともに、基板の収縮率を抑制して寸法精度の高い、セラミック積層基板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である製造方法を示すフローチャート
【図２】本発明の実施例である顆粒状の無機組成物を成形する時の金型内部断面図
【図３】本発明の実施例であるグリーンシート積層体を粉末成形体で宛がった模型断面図（ａ）と真空パックする模型断面図
【図４】本発明の実施例である焼成後の無機組成物を取り除く、ブラシ、水洗浄模型図（ａ）と洗浄後のグリーンシート積層基板（ｂ）
【図５】従来の無機組成物粉体を用いて成形する時の金型内部断面図（ａ）と加圧により変形した金型内部断面図（ｂ）
【符号の説明】
１　金型
２　無機組成物
３　粉末成形体
４　グリーンシート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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