(57)【要約】【課題】焼成時間を短縮してアルミナグリーンシート層を簡単に除去できるセラミック基板の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】セラミック基板１１の少なくとも片面にセラミック粉体を主成分とする離型層１２を形成する工程と、セラミック基板１１に形成した離型層１２がセラミック基板１１の耐熱温度以下で焼結するセラミックグリーンシート１３の両面に接するように配置する工程と、セラミックグリーンシート１３に荷重を負荷して脱バインダーして焼成する工程からなるセラミック多層基板１５の製造方法であり、厚み方向の焼成収縮効果によって面内方向にはほとんど寸法の変化なくセラミック多層基板１５が作製できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック基板の少なくとも片面にセラミック粉体を主成分とする離型層を形成する工程と、前記セラミック基板に形成した離型層がセラミック基板の耐熱温度以下で焼結するセラミックグリーンシートの両面に接するように配置する工程と、前記セラミックグリーンシートに荷重を負荷して脱バインダーして焼成する工程からなるセラミック多層基板の製造方法。
【請求項２】
セラミック粉体として、セラミックグリーンシートと反応が起こり難く焼結温度以上の耐熱性を有する材料を用いた請求項１に記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項３】
セラミック粉体として、アルミナ、ジルコニア、アルミナとジルコニアの混合体のいずれか１つからなる請求項１に記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項４】
離型層として、セラミック粉体に有機バインダーと有機溶剤を加えてペースト化してスクリーン印刷、スプレーまたはスピンナー装置によりセラミック基板上に形成する請求項１に記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項５】
有機バインダーとして、エチルセルロース樹脂、ブチラール樹脂、アクリル樹脂のいずれか１つを用いた請求項４に記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項６】
有機溶剤として、α−ターピネオールまたはブチルカルビトールアセテートを用いた請求項４に記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項７】
有機バインダーとして、転移点が０℃以下の樹脂を用いた請求項４に記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項８】
離型層として、セラミック粉体と有機バインダーと有機溶剤を用いてドクターブレード法によりグリーンシート状にし、セラミック基板に接着して形成した請求項１に記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項９】
有機溶剤として、トルエンまたはメチルエチルケトンを用いた請求項８に記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項１０】
有機バインダーとして、転移点が０℃以下の樹脂を用いた請求項８に記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項１１】
セラミック基板として、気孔率が３０％〜７５％の多孔質セラミック基板を用いた請求項１に記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項１２】
セラミックグリーンシート上に導体パターンを形成する工程と、前記導体パターンを形成した２枚以上のセラミックグリーンシートを加熱および加圧して一体化した多層セラミックグリーンシートを形成する工程と、セラミック基板の少なくとも片面にセラミック粉体を主成分とする離型層を形成する工程と、前記セラミック基板に形成した離型層がセラミックグリーンシートの両面に接するように配置し、荷重を負荷して脱バインダーして焼成する工程とからなる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】
本発明はパソコンや携帯電話等の各種電子機器に使用されるセラミック多層基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のセラミック多層基板の製造方法としては、図３に示す方法がある。
【０００３】
図３は従来のグリーンシート積層法によるセラミック多層基板の断面図である。
【０００４】
図３に示すガラスセラミックグリーンシート層１の上に電極３を印刷して所定枚数を作製し、さらに各ガラスセラミックグリーンシート層１の電極３を接続し、両面を覆うようにアルミナグリーンシート層２を配置して加熱および加圧して積層する。そしてガラスセラミックグリーンシート層１が焼結する温度において、脱バインダーして焼成を行いセラミック多層基板が得られる。
【０００５】
この製造方法において、焼成工程でアルミナグリーンシート層２がガラスセラミックグリーンシート層１の焼成収縮を抑制するため平面方向にほぼ無収縮にすることができ、平面方向の寸法精度が高いセラミック多層基板が得られる。
【０００６】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−１２６６６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の製造方法では、アルミナグリーンシート層２がガラスセラミックグリーンシート層１の焼成収縮を抑制するために平面方向の焼成収縮の応力による破損や寸法変化等が生じないようにアルミナグリーンシート層２の総厚み（例えば片面の厚み３００μｍの場合、両面で６００μｍ）とガラスセラミックグリーンシート層１の総厚み（例えば１層の厚み２００μｍの場合、３層で６００μｍ）と同程度の厚みが必要となる。アルミナグリーンシート層２が厚い場合は脱バインダーにおいて長い時間が必要となる。また焼成収縮の抑制効果を得るために加熱および加圧条件を高めに設定してアルミナグリーンシート層２とガラスセラミックグリーンシート層１との密着性を高めることが必要である。しかし加熱および加圧条件を高めにするとガラスセラミックグリーンシート層１の焼結体がアルミナグリーンシート層２に強固に付着するため、研磨剤等を含んだ液をノズルから噴射させ除去することが必要であった。
【０００９】
本発明は焼成時間を短縮してアルミナグリーンシート層を簡単に除去できるセラミック多層基板の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、以下の構成を有する。
【００１１】
本発明の請求項１に記載の発明は、セラミック基板の少なくとも片面にセラミック粉体を主成分とする離型層を形成する工程と、前記セラミック基板に形成した離型層がセラミック基板の耐熱温度以下で焼結するセラミックグリーンシートの両面に接するように配置する工程と、前記セラミックグリーンシートに荷重を負荷して脱バインダーして焼成する工程からなるセラミック多層基板の製造方法であり、厚み方向の焼成収縮効果によって面内方向にはほとんど寸法の変化なくセラミック多層基板が作製できる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、セラミック粉体として、セラミックグリーンシートと反応が起こり難く焼結温度以上の耐熱性を有する材料を用いた請求項１に記載のセラミック多層基板の製造方法であり、耐熱性セラミックを用いることにより、焼成してもセラミックグリーンシートの高い離型効果が得られる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、セラミック粉体として、アルミナ、ジルコニア、アルミナとジルコニアの混合体のいずれか１つからなる請求項１に記載のセラミック多層基板の製造方法であり、耐熱性セラミックを用いることにより、焼成してもセラミックグリーンシートの高い離型効果が得られる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、離型層として、セラミック粉体に有機バインダーと有機溶剤を加えてペースト化してスクリーン印刷、スプレーまたはスピンナー装置によりセラミック基板上に形成する請求項１に記載のセラミック多層基板の製造方法であり、容易にセラミック基板上に離型層が形成できる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、有機バインダーとして、エチルセルロース樹脂、ブチラール樹脂、アクリル樹脂のいずれか１つを用いた請求項４に記載のセラミック多層基板の製造方法であり、高い強度の乾燥した皮膜が作製できる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、有機溶剤として、α−ターピネオールまたはブチルカルビトールアセテートを用いた請求項４に記載のセラミック多層基板の製造方法であり、容易に樹脂を溶解できるため作業性の効率が向上する。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、有機バインダーとして、転移点が０℃以下の樹脂を用いた請求項４に記載のセラミック多層基板の製造方法であり、常温において高い粘着性を有する離型層によりセラミックグリーンシートと離型層との接着性が向上する。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、離型層として、セラミック粉体と有機バインダーと有機溶剤を用いてドクターブレード法によりグリーンシート状にし、セラミック基板に接着して形成した請求項１に記載のセラミック多層基板の製造方法であり、容易にセラミック基板上に離型層が形成できる。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、有機溶剤として、トルエンまたはメチルエチルケトンを用いた請求項８に記載のセラミック多層基板の製造方法であり、容易にセラミック基板上に離型層が形成することができる。
【００２０】
請求項１０に記載の発明は、有機バインダーとして、転移点が０℃以下の樹脂を用いた請求項８に記載のセラミック多層基板の製造方法であり、常温において高い粘着性を有する離型層によりセラミックグリーンシートと離型層との接着性が向上する。
【００２１】
請求項１１に記載の発明は、セラミック基板として、気孔率が３０％〜７５％の多孔質セラミック基板を用いた請求項１に記載のセラミック多層基板の製造方法であり、脱バインダー効果が得られると共に焼成収縮による平面方向の応力を抑制することができる。
【００２２】
請求項１２に記載の発明は、セラミックグリーンシート上に導体パターンを形成する工程と、前記導体パターンを形成した２枚以上のセラミックグリーンシートを加熱および加圧して一体化した多層セラミックグリーンシートを形成する工程と、セラミック基板の少なくとも片面にセラミック粉体を主成分とする離型層を形成する工程と、前記セラミック基板に形成した離型層がセラミックグリーンシートの両面に接するように配置し、荷重を負荷して脱バインダーして焼成する工程とからなるセラミック多層基板の製造方法であり、厚み方向の焼成収縮効果によって面内方向にはほとんど寸法変化のないセラミック多層基板が作製できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
図１（ａ）〜（ｃ）は本発明のセラミック多層基板の製造方法を示す工程図である。
【００２５】
まず、図１に示した材料、各構成要素及び製造工程で使用する装置について説明する。
【００２６】
セラミック基板１１は未焼結セラミック材料を焼成するためのセッターであり、ガラスセラミックグリーンシート１３の焼結温度より高い耐熱性を有するアルミナ系材料やジルコニア系材料等を用いる。
【００２７】
離型層１２はアルミナやジルコニア等の未焼結セラミック基板を焼成する時に使用する敷き粉材料を有機バインダーと有機溶剤で混練したものをペースト状またはグリーンシート状に成形したものである。
【００２８】
ガラスセラミックグリーンシート１３は、ガラスセラミック、フェライト、誘電体材料等の粉体に有機バインダーとしてブチラール樹脂やアクリル樹脂、更に有機溶剤としてメチルエチルケトンやトルエン等を用いて可塑剤等を添加して混練によりスラリー状にしたものをドクターブレード法等によってキャリアフィルム上に塗布したものである。またガラスセラミックグリーンシート１３の厚みの範囲は一般的に０．０５〜１ｍｍであるが、複数枚を用いて加熱および加圧して一体化することが可能で所望の厚みが得られる。
【００２９】
図１を用いて製造工程について説明する。図１（ａ）はセラミック基板１１の上にセラミック粉体を主成分とする離型層１２をペースト状で塗布するか、グリーンシート状のものをアクリル樹脂等で接着させて形成する。図１（ｂ）はセラミック基板１１の上に形成した離型層１２がガラスセラミックグリーンシート１３の両面に接するように配置し、さらに厚み方向に荷重がかかるように荷重焼成用重石１４を配置した状態である。図１（ｃ）は図１（ｂ）に示す状態で脱バインダーおよび焼成工程により、平面方向に無収縮に焼成されたセラミック多層基板１５である。
【００３０】
以下、セラミック多層基板の製造方法について説明する。
【００３１】
図１（ａ）に示すようにセラミック基板１１として、アルミナ純度９６ｗｔ％のもので厚み０．８ｍｍｔのものを使用した。セラミック基板１１の反りは、１００ｍｍ角の基板で０．１ｍｍ以下である。またセラミック基板１１のシート内の厚みばらつきは±１０μｍ以内である。またセラミック基板１１の表面粗さはＲａで０．２〜０．５μｍであった。セラミック基板１１の気孔率は１０％以下のものを使用した。
【００３２】
また、離型層１２の原料粉は、平均粒径２〜３μｍ程度のアルミナをアクリル樹脂と有機溶剤とを用いて三本ロールによりペースト化したものを使用した。アルミナのペーストをスクリーン印刷機を用いてセラミック基板１１の上に１０μｍ〜２００μｍ程度の厚みの離型層１２を形成する。本実施の形態１では離型層１２の厚みを５０〜１００μｍで行った。アルミナ粉の代わりにジルコニア粉、炭化珪素粉や窒化アルミニウム粉を用いても同様の結果が得られた。
【００３３】
次に図１（ｂ）に示すようにガラスセラミックグリーンシート１３として、９００℃で焼結するガラスセラミック材料を用いた。ガラスセラミック基板の材料であるガラスセラミックグリーンシート１３の原料粉として焼成してアノーサイト結晶を有するようにアルミナ粉とガラス粉とを用いて有機バインダーとし、ブチルメタクリレート等のアクリル樹脂に有機溶剤としてメチルエチルケトンやトルエン等を用いて可塑剤等を添加して混練によりスラリー状にしたものをドクターブレード法等によって塗布したガラスセラミックグリーンシート１３を用いる。
【００３４】
また、ガラスセラミックグリーンシート１３は厚みが０．０５〜１ｍｍのものを使用する。本実施の形態１ではガラスセラミックグリーンシート１３の厚み０．６ｍｍのもので、サイズは１００ｍｍ角のものを使用した。
【００３５】
ガラスセラミックグリーンシート１３を所定の厚みになるように１枚または複数枚を用いて、加熱および加圧してシート密度を上げ、ガラスセラミックグリーンシート１３の焼成において、厚み方向の焼成収縮を促進させると共に複数枚を一体化させる。加熱温度は５０〜１００℃、加圧は１５０〜３００ｋｇ／ｃｍ２とする条件で加熱および加圧時間を２〜５分とした。
【００３６】
また、加熱および加圧条件として、ガラスセラミックグリーンシート１３の間の接合を得るために５０℃以上で５０ｋｇ／ｃｍ２以上が必要である。さらに加熱温度の上限が１００℃を超えると、ガラスセラミックグリーンシート１３の成分である可塑剤の蒸発量が大きくなり、ガラスセラミックグリーンシート１３の柔軟性が劣化して、ガラスセラミックグリーンシート１３の間の接合不良やシート膜のクラックが生じるために１００℃以下とした。さらに加圧条件の上限はガラスセラミックグリーンシート１３の間の加圧接合による平面方向の寸法伸びを考慮すると、３００ｋｇ／ｃｍ２以内が望ましい。
【００３７】
次に、セラミック基板１１の上に形成した離型層１２がガラスセラミックグリーンシート１３の両面に接するように配置する。さらにセラミック基板１１の上に荷重焼成ができるような荷重焼成用重石１４を載せる。この荷重焼成用重石１４の荷重により、ガラスセラミックグリーンシート１３に５０ｇ／ｃｍ２以上の加圧が発生するように調整する。荷重焼成での加圧条件は最低接合に必要な加圧量は５０ｇ／ｃｍ２以上であり、焼成したガラスセラミックグリーンシート１３の平面方向の伸び量による寸法精度の点から最大加圧は３００ｇ／ｃｍ２以下にすることが望ましい。
【００３８】
さらに荷重焼成用重石１４を載せた状態で脱バインダーおよび焼成を行う。脱バインダー条件は焼成したガラスセラミックグリーンシート１３の焼結セラミック基板にクラック等の欠損やデラミネーションが起こらないように以下に説明する温度とした。脱バインダーのピーク温度までの昇温速度は５〜１０℃／時間で行い、ピーク温度４００℃〜５００℃で４〜６時間程度保ち引き続き焼成はガラスセラミックグリーンシート１３の焼結温度９００〜９２０℃でピーク時間１０〜２０分間行う。
【００３９】
その結果、セラミック基板１１の上のガラスセラミックグリーンシート１３は、セラミック基板１１による焼成収縮の抑制効果と荷重焼成によるガラスセラミックグリーンシート１３の厚み方向による焼成収縮の促進効果によって、面内方向にはほとんど寸法変化が生じなく焼成され、厚み方向のみに焼成収縮が発生する。その結果図１の（ｃ）に示すように面内方向の寸法精度が非常に良好なセラミック多層基板１５を製造することができる。セラミック多層基板１５の反りは、１００ｍｍ角で０．０５ｍｍ以下の非常に良好な基板が得られる。また平面方向の寸法精度は±０．１％以下の高精度なものが得られた。
【００４０】
これは従来方法におけるガラスセラミックグリーンシート１３の厚みに対してアルミナグリーンシートの焼成収縮の抑制層が片面０．３ｍｍ、両面では０．６ｍｍ必要となることに対して、本実施の形態１では焼成収縮の抑制層として離型層１２の厚みは片面０．１ｍｍ以下、両面では０．２ｍｍ以下の半分以下で同様な効果を得ることができ、ガラスセラミックグリーンシート１３の焼成収縮の抑制層に付着する付着物を容易に除去することができる。
【００４１】
また、ガラスセラミックグリーンシート１３について、セラミック基板１１の耐熱温度以下で焼結可能な誘電体やフェライト材料等でも同様の方法で製造することができる。
【００４２】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について図１を用いて説明する。
【００４３】
図１（ａ）に示す離型層の形成方法について説明する。使用する材料はアルミナ粉体、エチルセルロース樹脂、α−テルピネオール等の有機材料と添加剤としてＤＢＰ等の可塑剤である。アルミナ粉体は平均粒径２〜３μｍのものである。
【００４４】
アルミナ粉体を１００部に対し、エチルセルロース樹脂を２〜６部、α−テルピネオールを１０〜２０部の量を混合して三本ロールにてペースト状にする。ペーストの粘度はα−テルピネオールの添加量により調整をする。このアルミナペーストをセラミック基板１１にスクリーン印刷法によって離型層１２を形成する。
【００４５】
離型層１２はバッチ式乾燥機により温度１５０℃で１０〜１５分程度乾燥させる。スクリーンマスクは８０〜３２０メッシュを用いて印刷回数を１回から複数回行い、乾燥により８〜２００μｍ程度の乾燥膜を形成した。
【００４６】
離型層１２の厚みが１０μｍ未満の場合、ガラスセラミックグリーンシート１３の焼成工程でセラミック基板１１とガラスセラミックグリーンシート１３の間で部分的な接合が発生する場合があり、少なくとも離型層の厚みは２０μｍ以上必要である。
【００４７】
以上のような方法によりセラミック基板１１の上に離型層１２を形成することによって、実施の形態１で示したガラスセラミックグリーンシート１３の焼成収縮を抑制する効果が得られる。またエチルセルロースの代わりに、アクリル樹脂、エポキシ樹脂やブチラール樹脂を使用しても同様の効果が得られる。
【００４８】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３について図１を用いて説明する。
【００４９】
図１（ａ）に示す離型層の形成方法について説明する。使用する材料はアルミナ粉体、アクリル樹脂、メチルエチルケトン等の有機材料と添加剤としてＤＢＰ等の可塑剤である。アルミナ粉体は平均粒径２〜３μｍのものである。
【００５０】
アルミナ粉体を１００部に対し、アクリル樹脂を２〜６部、エチルメチルケトンを１５〜３０部の量を混合して混練機によりスラリー状にし、ドクターブレード法にてＰＥＴフィルム上にシート状に成型する。これによって離型層１２となるアルミナシートができる。
【００５１】
このアルミナシートをセラミック基板１１にアクリル接着剤によって接着させて離型層１２を形成する。離型層１２は４０〜２００μｍ程度のものを使用した。離型層１２の厚みは本実施の形態３のドクターブレード法で使用した装置の薄膜化の限界である４０μｍ以上で行った。
【００５２】
以上のような方法によりセラミック基板１１の上に離型層１２を形成することによって、実施の形態１で示したガラスセラミックグリーンシート１３の焼成収縮を抑制する効果が得られた。
【００５３】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４について図１を用いて説明する。図１（ａ）に示す離型層の形成方法について説明する。
【００５４】
使用する材料はアルミナ粉体、アクリル樹脂、α−テルピネオール等の有機材料と添加剤としてＤＢＰ等の可塑剤である。アルミナ粉体は平均粒径２〜３μｍのものである。アルミナ粉体を１００部に対し、アクリル樹脂を２〜６部、α−テルピネオールを１０〜２０部の量を混合して三本ロールにてペースト状にする。ペーストの粘度はα−テルピネオールの添加量により調整をする。
【００５５】
アクリル樹脂は転移点が常温以下のエチルアクリレート系やブチルアクリレート系のもので常温で粘着性を有する材料である。このアルミナペーストをセラミック基板１１にスクリーン印刷法によって離型層１２を形成する。離型層１２はバッチ式乾燥機により温度１５０℃で時間１０〜１５分程度乾燥させる。メタルマスクを用いて乾燥して８〜２００μｍ程度の乾燥膜を形成した。
【００５６】
離型層１２の厚みが１０μｍ未満の場合、ガラスセラミックグリーンシート１３の焼成工程でセラミック基板１１とガラスセラミックグリーンシート１３の間で部分的な接合の不良が発生する場合があり、少なくとも離型層１２の厚みは２０μｍ以上必要である。
【００５７】
以上のような方法で、セラミック基板１１の上に離型層１２を形成することによって、常温で粘性を有する離型層１２をガラスセラミックグリーンシート１３の両面に接合させた場合、非常に接合性が優れているため、エチルセルロース材料でペースト状にしたものに比べ、ガラスセラミックグリーンシート１３と離型層１２との間にゴミが入った場合でも接合性が向上し、部分的な焼成収縮の抑制効果の不良によるガラスセラミックグリーンシート１３のクラック等の欠損が非常に少なくすることができた。
【００５８】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５について図１を用いて説明する。図１（ａ）に示す離型層の形成方法について説明する。
【００５９】
有機バインダーとして、転移点が常温以下のものを使った場合について説明する。使用する材料はアルミナ粉体、アクリル樹脂、メチルエチルケトン等の有機材料と添加剤としてＤＢＰ等の可塑剤である。アルミナ粉体は平均粒径２〜３μｍのものである。
【００６０】
アルミナ粉体を１００部に対して、アクリル樹脂を２〜６部、エチルメチルケトンを１５〜３０部の量を混合して混練機によりスラリー状にし、ドクターブレード法にてＰＥＴフィルム上にシート状に成型する。これによって離型層１２となるアルミナシートができる。アクリル樹脂は転移点が常温以下のエチルアクリレート系やブチルアクリレート系であり、常温で粘着性を有する材料である。
【００６１】
このアルミナシートをセラミック基板１１にアクリル接着剤によって接着させて離型層１２を形成する。離型層１２は４０〜２００μｍ程度のものを使用した。離型層１２の厚みは本実施の形態５のドクターブレード法で使った装置の薄膜化の限界である４０μｍ以上で行った。
【００６２】
以上のような方法で、セラミック基板１１の上に離型層１２を形成することによって、常温で粘性を有する離型層１２をガラスセラミックグリーンシート１３の両面に接合させた場合、非常に接合性が優れているため、ブチルメタクリレートなどの転移点が常温以上のアクリル材料でシート状にしたものに比べ、ガラスセラミックグリーンシート１３と離型層１２との間にゴミが入った場合でも接合性が向上し、部分的な焼成収縮の抑制効果の不良によるガラスセラミックグリーンシート１３のクラック等の欠損が非常に少なくすることができた。
【００６３】
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６について図１を用いて説明する。
【００６４】
図１（ａ）に示すセラミック基板１１として、気孔率３０〜７５％の多孔質セラミック基板を使用した場合について説明する。
【００６５】
多孔質セラミック基板は主成分としてアルミナと酸化珪素でムライトやコージライトの結晶相を有するもので、表面粗さはＲａ１〜１０μｍのものを使用した。
【００６６】
セラミック基板１１は所定の機械強度が必要であり、一般的に気孔率は１０％以下のものが使われるが、本実施の形態６では荷重焼成において、圧力に耐える機械強度が必要であり、気孔率３０〜７５％の多孔質セラミック基板でも十分に耐えられる。
【００６７】
ここで従来の気孔率１０％以下のアルミナ基板を用いた場合、ガラスセラミックグリーンシート１３の脱バインダーにおいて必要な時間は、脱バインダーのピーク温度までの昇温速度は５℃／時間程度、脱バインダー温度４００℃〜５００℃でピーク時間４〜６時間程度が必要であった。そこで気孔率を３０〜７５％の多孔質セラミック基板を用いることで、脱バインダーのピーク温度までの昇温速度は２０℃／時間程度、脱バインダー温度４００℃〜５００℃でピーク時間２〜４時間程度に短縮したが、ガラスセラミックグリーンシート１３の焼成した焼結体にはクラック等の欠損やデラミネーションが発生せず良好なセラミック多層基板１５が得られた。
【００６８】
さらにセラミック多層基板１５の反りは、１００ｍｍ角で０．０５ｍｍ以下の非常に良好な基板が得られた。また平面方向の寸法精度は±０．０６％以下の高精度なものが得られ、実施の形態１の気孔率１０％以下で、表面粗さＲａが０．２〜０．５μｍのアルミナ基板を使用した場合に比べて寸法精度が向上した。
【００６９】
（実施の形態７）
本発明の実施の形態７について図２（ａ）〜（ｅ）を用いて説明する。
【００７０】
図２（ａ）〜（ｅ）は本発明のセラミック多層基板の製造方法を示す工程図である。
【００７１】
まず、図２に示した材料、各構成要素及び製造工程で使用する装置について説明する。
【００７２】
セラミックグリーンシート１６は、ガラスセラミック、フェライト、誘電体材料等の粉体にブチラール樹脂やアクリル樹脂を有機バインダーとして用いて可塑剤等を添加して混練によりスラリー状にしたものをドクターブレード法等によってキャリアフィルム上に塗布したものである。またガラスセラミックグリーンシート１６の厚みの範囲は一般的に０．０５〜１ｍｍであり、複数枚を用いて加熱および加圧して一体化することにより所望の厚みが得られる。
【００７３】
導体パターン１７は貴金属であるＡｇ系、Ａｕ系の材料やＣｕなどのペーストを使用して、スクリーン印刷法や凹版転写法を用いてガラスセラミックグリーンシート１６の上にパターンニングを行う。
【００７４】
セラミック基板１９は未焼結セラミック材料を焼成するためのセッターであり、本発明ではガラスセラミックグリーンシート１６の焼結温度より高い耐熱性を有するアルミナ系材料やジルコニア系材料等を用いる。
【００７５】
離型層２０はアルミナやジルコニア等の未焼結セラミック基板の焼成に使用する敷き粉材料を有機バインダーと有機溶剤で混練したものをペースト状またはグリーンシート状に成形したものである。
【００７６】
荷重焼成用重石２１はガラスセラミックグリーンシート１６の焼成工程に耐えられる耐熱性の金属もしくはセラミックを用いる。
【００７７】
図２を用いて製造工程について説明する。図２（ａ）はガラスセラミックグリーンシート１６の上に導体パターン１７を形成して所定の枚数を配置したものである。図２（ｂ）はガラスセラミックグリーンシート１６を所定の構成になるように加熱および加圧してセラミック多層基板１８として一体化したものである。
【００７８】
図２（ｃ）はセラミック基板１９の上にセラミック粉体を主成分とする離型層２０をペースト状で塗布するか、グリーンシート状のものをアクリル樹脂等で接着させて形成したものである。図２（ｄ）はセラミック基板１９の上に形成した離型層２０がセラミック多層基板１８を両面に接するように配置して厚み方向に荷重がかかるように荷重焼成用重石２１を配置した状態である。図２（ｅ）は図２（ｄ）に示す状態で脱バインダーおよび焼成工程を行うことで、平面方向に無収縮に焼成されることで得られたセラミック多層基板１８である。
【００７９】
以下、セラミック多層基板１８の製造方法について説明する。
【００８０】
図２（ａ）に示すようにガラスセラミックグリーンシート１６の上に導体ペーストを用いてスクリーン印刷により導体パターン１７を形成する。所定の回路に構成するために、ガラスセラミックグリーンシート１６の上に導体パターン１７を形成して所定の枚数を作製する。
【００８１】
ガラスセラミックグリーンシート１６の原料粉として焼成してアノーサイト結晶を有するアルミナ粉とガラス粉とを用いて有機バインダーのアクリル樹脂（ブチルメタクリレート）、可塑剤としてジブチルフタレートを添加して混練によりスラリー状にしたものをドクターブレード法等によって塗布して製造したガラスセラミックグリーンシート１６を用いる。またガラスセラミックグリーンシート１６は厚みが０．０５〜１ｍｍのものを使用する。
【００８２】
また導体ペーストはＡｇペースト、Ａｇ−Ｐｄペースト、Ａｕペースト、Ａｕ−ＰｄペーストなどのＡｇ系やＡｕ系のペーストが使用できるが、本実施の形態７ではＡｇペーストを用いた。使用したＡｇペーストは、平均粒径２〜３μｍのＡｇ粉を１００部に対してエチルセルロースを３〜６部とα−ターピネオール１５〜２５部でジブチルフタレートを可塑剤として添加して三本ロールにて混練によりペースト状にしたものである。
【００８３】
図２（ｂ）は図２（ａ）に示すように導体パターン１７を形成したガラスセラミックグリーンシート１６を一枚または複数枚を加熱および加圧してセラミック多層基板１８として一体化する。加熱温度は５０〜１００℃、加圧は１５０〜３００ｋｇ／ｃｍ２の条件で加熱および加圧時間を２〜５分とした。また加熱および加圧条件としてガラスセラミックグリーンシート１６の間の接合を得るため、５０℃以上で５０ｋｇ／ｃｍ２以上が必要となる。さらに加熱温度の上限が１００℃を超えるとガラスセラミックグリーンシート１６の成分である可塑剤の蒸発量が大きくなるためガラスセラミックグリーンシート１６の柔軟性が劣化してガラスセラミックグリーンシート１６の間の接合不良やシート膜のクラック発生等の問題が生じるため１００℃以下とした。さらに加圧条件の上限はガラスセラミックグリーンシート１６の加圧接合において、平面方向の寸法伸びを考慮すると３００ｋｇ／ｃｍ２以内が望ましい。
【００８４】
次に、図２（ｃ）に示すセラミック基板１９として、アルミナ純度９６ｗｔ％のもので厚み０．８ｍｍｔのものを使用した。また離型層２０として、原料粉はアルミナで平均粒径２〜３μｍ程度、アクリル樹脂とα−テルピネオールと可塑剤としてジブチルフタレートを添加して三本ロールによりペースト化したものを使用した。アルミナ粉１００部に対して、アクリル樹脂を３〜７部、α−テルピネオールを１５〜２５部とした。アルミナのペーストをスクリーン印刷機を用いて、セラミック基板１９の上に厚み８μｍ〜２００μｍ程度の離型層２０を形成する。アルミナ粉の代わりにジルコニア粉に代えても同様の結果が得られた。
【００８５】
次に、図２（ｄ）に示すセラミック基板１９の上に形成した離型層２０がガラスセラミックグリーンシート１６のセラミック多層基板１８と両面に接するように配置する。さらにセラミック基板１９の上に荷重焼成ができるような荷重焼成用重石２１を載せる。この荷重焼成用重石２１の荷重によりガラスセラミックグリーンシート１６のセラミック多層基板１８に５０ｇ／ｃｍ２以上の加圧が発生するように調整する。荷重焼成での加圧条件として、最低接合に必要な加圧量は５０ｇ／ｃｍ２以上であり、焼成してガラスセラミックグリーンシート１６の平面方向における伸び量は寸法精度の点から最大加圧を３００ｇ／ｃｍ２以下に制限する必要がある。さらに荷重焼成用重石２１を載せた状態で脱バインダーおよび焼成を行う。脱バインダーは温度４００℃〜５００℃でピーク時間４〜６時間程度行い、焼成はガラスセラミックグリーンシート１６の焼結温度９００〜９２０℃でピーク時間１０〜２０分間として行う。
【００８６】
図２（ｅ）に示すセラミック基板１９の上のガラスセラミックグリーンシート１６のセラミック多層基板１８は、離型層２０による焼成収縮の抑制効果と荷重焼成により厚み方向の焼成収縮促進効果によって、面内方向にはほとんど寸法の変化がなく焼成され、厚み方向のみに焼成収縮する。その結果セラミック多層基板１８の反りは、１００ｍｍ角で０．０５ｍｍ以下でかつ平面方向の寸法精度は±０．１％以下の高精度なものが得られた。
【００８７】
以上の製造方法により、面内方向の寸法精度が非常に良好なセラミック多層基板１８を製造することができた。
【００８８】
【発明の効果】
以上のように本発明は、セラミック基板の少なくとも片面にセラミック粉体を主成分とする離型層を形成する工程と、前記セラミック基板に形成した離型層がセラミック基板の耐熱温度以下で焼結するセラミックグリーンシートの両面に接するように配置する工程と、前記セラミックグリーンシートに荷重を負荷して脱バインダーして焼成する工程からなるセラミック基板の製造方法であり、厚み方向の焼成収縮効果によって面内方向にはほとんど寸法の変化なくセラミック多層基板が作製できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｃ）本発明のセラミック多層基板の製造方法を示す工程図
【図２】（ａ）〜（ｅ）本発明のセラミック多層基板の製造方法を示す工程図
【図３】従来のグリーンシート積層法によるセラミック多層基板の断面図
【符号の説明】
１１  セラミック基板
１２  離型層
１３  セラミックグリーンシート
１４  荷重焼成用重石
１５  セラミック多層基板
１６  セラミックグリーンシート
１７  導体パターン
１８  セラミック多層基板
１９  セラミック基板
２０  離型層
２１  荷重焼成用重石
【図１】
2004253431.tif 000003
【図２】
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【図３】
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