(57)【要約】【課題】安価で高寸法精度を有する加圧しながら焼成されるセラミック多層基板の製造方法を提供する。【解決手段】複数枚の矩形状のセラミックグリーンシート１１を加圧焼成して形成される焼成体１６から分割して形成するセラミック多層基板１０の製造方法において、セラミックグリーンシート１１の外周縁と、中央部の製品領域１２の外周縁との間にダミー領域１３を設けて、製品領域１２に所定の導体配線パターンを形成する工程と、セラミックグリーンシート１１の複数枚を重ね合わせ、更に、上下面にセラミックグリーンシート１１の焼成温度では焼結しないセラミックシート１４を重ね合わせて加圧しながら焼成した後、セラミックシート１４を剥離除去して焼成体１６を形成する工程と、焼成体１６からダミー領域１３を除去すると共に、製品領域１２を１又は複数個に分割する工程を有する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の矩形状のセラミックグリーンシートを加圧焼成して形成される焼成体から分割して形成するセラミック多層基板の製造方法において、
前記セラミックグリーンシートの外周縁と、前記セラミックグリーンシートの中央部の製品領域の外周縁との間にダミー領域を設けて、前記製品領域に所定の導体配線パターンを形成する工程と、
前記セラミックグリーンシートの複数枚を重ね合わせ、更に、上下面に前記セラミックグリーンシートの焼成温度では焼結しないセラミックシートを重ね合わせて加圧しながら焼成した後、前記セラミックシートを剥離除去して焼成体を形成する工程と、
前記焼成体から前記ダミー領域を除去すると共に、前記製品領域を１又は複数個に分割する工程を有することを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のセラミック多層基板の製造方法において、前記ダミー領域が前記セラミックグリーンシートの外周縁から３ｍｍ以上の幅で設けられていることを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のセラミック多層基板の製造方法において、前記ダミー領域には前記製品領域に形成する導体配線パターン用のメタライズペーストと実質的に同材料からなる該メタライズペーストを用いてダミーパターンが形成されていることを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、複数枚の矩形状のセラミックグリーンシートを加圧しながら焼成して形成するセラミック多層基板の製造方法に関し、より詳細には、加圧焼成しても変形の少ないセラミック多層基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、高い寸法精度と良好な平坦性を兼ね備えたセラミック多層基板を作製する方法には、複数枚のセラミックグリーンシートにそれぞれ所定の導体配線パターン等を形成し、上下のセラミックグリーンシートを位置合わせして重ね合わせ、加圧しながら焼成する方法が知られている。この加圧焼成方法は、セラミックグリーンシートの厚み方向（Ｚ方向）のみに焼成収縮をさせて、平面的な方向（Ｘ、Ｙ方向）には、焼成収縮を発生させないようにして高寸法精度と高平坦性を有するセラミック多層基板を作製するものである。
【０００３】
ここで、低温焼成セラミックを用いた加圧焼成方法による従来のセラミック多層基板の製造方法について簡単に説明する。例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）にガラス成分、バインダー等を含むスラリーをシート状に成形することで、先ず、低温焼成セラミックからなるセラミックグリーンシートを作成する。次に、このセラミックグリーンシートには、必要に応じてスルーホール形成用等の孔を穿設した後、メタライズペーストを用いて、スルーホール導体や、導体配線パターンをスクリーン印刷で形成する。次に、複数枚のセラミックグリーンシートを上下位置合わせして重ね合わせ、更に、セラミックグリーンシートの焼成温度では焼結されない未焼結シートを載置して、加熱しながら加圧して積層体を形成する。次に、加圧しながら焼成して焼成体を形成し、焼成体から未焼結シートを剥離除去してセラミック多層基板を作製している。
【０００４】
なお、セラミック多層基板を高寸法精度に作製するために、先ず、複数枚の積層されたセラミックグリーンシートは、仮焼成される。次に、得られた仮焼成体は、セラミック製のスペーサーで狭持され、更に、その外周面にセラミック製の棒材が密接に配置された状態でホットプレスによって本焼成される。その際、棒材の密度を仮焼成体の密度及びスペーサーの密度よりも若干低く設定することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、セラミック多層基板を高寸法精度に作製するために、プレス機のヒータにより加熱された加圧板にセラミックグリーンシートの積層体を挟むことで、圧力伝達用構造物により厚さ方向に沿った圧力を積層体に印加しつつ、積層体の表裏を加圧板を介して加熱することにより、バインダー除去及び／又は焼結を、中央部から外周部に順次進行させる方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−３０９６７１号公報
【特許文献２】
特開平９−２３７９７０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような従来のセラミック多層基板の製造方法は、次のような問題がある。
（１）セラミックグリーンシートの積層体は、加圧しながら焼成されてセラミックが溶融状態となる時に、加圧によって積層体の中央部には逃げ場がないものの、積層体の外周辺部では側面周囲方向に逃げが発生する。これによって、焼成後の焼成体には、４辺を凸形状とする放射状の変形が発生している。また、焼成体の外周辺部の厚みは、中央部よりも薄くなっている。
（２）セラミック多層基板を高寸法精度に作製するために、焼成のためのスペーサーや棒材等の焼成用治具を用いて行うのは、焼成用治具にコストが掛かり、セラミック多層基板のコストアップとなっている。また、セラミックグリーンシートの積層体の焼成時の加熱を中央部から外周部に順次進行させる方法は、加圧焼成機が高価となり、セラミック多層基板のコストアップとなっている。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、安価で高寸法精度を有する加圧しながら焼成され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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係るセラミック多層基板の製造方法は、複数枚の矩形状のセラミックグリーンシートを加圧焼成して形成される焼成体から分割して形成するセラミック多層基板の製造方法において、セラミックグリーンシートの外周縁と、セラミックグリーンシートの中央部の製品領域の外周縁との間にダミー領域を設けて、製品領域に所定の導体配線パターンを形成する工程と、セラミックグリーンシートの複数枚を重ね合わせ、更に、上下面にセラミックグリーンシートの焼成温度では焼結しないセラミックシートを重ね合わせて加圧しながら焼成した後、セラミックシートを剥離除去して焼成体を形成する工程と、焼成体からダミー領域を除去すると共に、製品領域を１又は複数個に分割する工程を有する。これにより、焼成体に容易に配設できるダミー領域を設けるだけで、焼成体に発生する変形を回避できるので、安価で、高寸法精度のセラミック多層基板を作製することができる。
【０００９】
ここで、ダミー領域がセラミックグリーンシートの外周縁から３ｍｍ以上の幅で設けられているのがよい。これにより、外周縁から３ｍｍ以上程度の僅かなダミー領域を設けることだけで、高寸法精度のセラミック多層基板を作製することができる。
【００１０】
また、ダミー領域には製品領域に形成する導体配線パターン用のメタライズペーストと実質的に同材料からなるメタライズペーストを用いてダミーパターンが形成されているのがよい。これにより、ダミー領域にダミーパターンが形成されることによって、製品領域の導体配線パターンとのメタライズ厚みのバランスがよくなるので、セラミック多層基板の寸法精度を更に向上させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係るセラミック多層基板の製造方法の説明図である。
【００１２】
図１（Ａ）〜（Ｄ）を参照しながら、本発明の一実施の形態に係るセラミック多層基板１０の製造方法を説明する。なお、ここでは、セラミックに低温焼成セラミックを用いたセラミック多層基板１０の製造方法を説明する。
図１（Ａ）に示すように、平面視する低温焼成セラミックのセラミックグリーンシート１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ（例えば、本実施の形態では４枚のセラミックグリーンシートを用いている）は、次のように作製される。例えば、ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラス粉末を５０〜６５重量％（好ましくは６０重量％）と、Ａｌ２Ｏ３の粉末を５０〜３５重量％（好ましくは４０重量％）とを混合して低温焼成セラミック粉末を作製している。そして、この低温焼成セラミック粉末に、例えば、トルエン、キシレン、ブタノール等の溶剤と、例えば、ポリビニルブチラール、アクリル樹脂等のバインダー、及び、例えば、ＤＯＡ（アジピン酸ジエチルヘキシル）等の可塑剤を加え、十分に混練してスラリーを作製し、通常のドクターブレード法を用いてシート状に形成している。更に、このシート状のセラミックグリーンシートは、切断されて所望の大きさの矩形状に形成している。
【００１３】
この矩形状のセラミックグリーンシート１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、それぞれのセラミックグリーンシート１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃの外周縁と、それぞれのセラミックグリーンシート１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃの中央部の製品となる部分である製品領域１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃの外周縁との間に、それぞれ製品とはならない部分であるダミー領域１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃを設けている。そして、それぞれのセラミックグリーンシート１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃのそれぞれの製品領域１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃには、それぞれの所定位置に打ち抜き金型や、ＮＣマシーン等を用いて、セラミックグリーンシート１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃのそれぞれの上、下面を電気的に導通状態とするためのビア（図示せず）用の貫通孔を穿孔する。次いで、それぞれのセラミックグリーンシート１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃの貫通孔には、スクリーン印刷等を用いて、Ａｇ系や、Ｃｕ系等の低融点金属導体ペーストが充填される。更に、それぞれのセラミックグリーンシート１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃの表面には、スクリーン印刷等を用いて、ビア用の低融点金属導体ペーストと同様の低融点金属導体ペーストで配線パターンを形成し、ビア及び配線パターンで電気的に導通状態の導体配線パターン（図示せず）が形成される。
【００１４】
次いで、図１（Ｂ）に示すように、断面視して４枚のセラミックグリーンシート１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、重ね合わされ、更に、上、下面にセラミックグリーンシート１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃの焼成温度では焼結しない拘束用のセラミックシート１４、１４ａが載置されて重ね合わされ、加熱しながら加圧して積層体が形成される。そして、積層体は、アルミナや、ＳｉＣ等で形成した多孔質の絶縁板の間に挟み込んで両側から圧力体１５で加圧しながら、焼成炉で、例えば、８００〜１１００℃程度の温度で焼成する。
【００１５】
次いで、図１（Ｃ）に示すように、焼成後、拘束用のセラミックシート１４、１４ａは、バインダー等の有機物を焼成過程で熱分解して飛散させ、無機物のセラミック粉体のみが焼結されない状態のままで残されるので、このセラミック粉末をサンドブラスト等で剥離除去することで、セラミックグリーンシート１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃの積層体を焼結させた焼成体１６を形成している。
【００１６】
なお、上記で用いる拘束用のセラミックシート１４、１４ａは、高温焼成セラミック、例えば、アルミナ、マグネシア、ジルコニア等を用いて、このセラミック粉末にバインダー（例えば、ポリビニルブチラール、アクリル系、ニトロセルロース系等の樹脂）、溶剤（例えば、トルエン、キシレン、ブタノール等）及び可塑剤を配合して、十分に混練してスラリーを作製し、通常のドクターブレード法を用いてシート状に成形している。この拘束用のセラミックシート１４、１４ａは、例えば、１３００〜１６００℃程度に加熱しなければ焼結できない。また、拘束用のセラミックシート１４、１４ａには、シリカ、マグネシア、カルシア等の焼結助剤が含まれていないので、焼結しずらくなっている。
【００１７】
次いで、図１（Ｄ）に示すように、平面視して、拘束用のセラミックシート１４、１４ａが除去された焼成体１６は、予め設けられている分割用溝の分割線１７で分割することで、ダミー領域１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ（以下代表して１３と記す）が除去される。そして、製品領域１２、１２ａ、１３ｂ、１３ｃ（以下代表して  １２と記す）に複数個のセラミック多層基板１０が設けられている場合には、ダミー領域１３が除去される場合と同様に、予め設けられている分割用溝の分割線１７で分割することで、１又は複数個のセラミック多層基板１０を作製している。なお、分割線１７は、予め設けるものではなく、焼成体１６を、レーザー等を用いて切断するようなものであってもよい。
【００１８】
ここで、セラミックグリーンシート１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃの外周縁らのダミー領域１３の幅は、特に限定されるものではないが、３ｍｍ以上の幅を有する場合に、特に変形の影響を受けることが少なくなるので、高寸法精度のセラミック多層基板１０を得ることができる。なお、変形は、ダミー領域１３の幅が３ｍｍ未満となって幅が狭くなる程に大きくなる。
【００１９】
また、ダミー領域１３には、製品領域１２に形成された導体配線パターンに使用された低融点金属等からなるメタライスペーストを用いて、ダミーパターンが形成されているのがよい。このダミーパターンによって、重ね合わせて加圧焼成する時に製品領域１２とダミー領域１３に加わる加圧力が実質的に均等となるので、変形の少ない高寸法精度のセラミック多層基板１０を得ることができる。
【００２０】
上記実施の形態では、低温焼成セラミックの材料として、ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラス粉末と、Ａｌ２Ｏ３粉末との混合物を用いているが、これに代えて、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラス粉末と、Ａｌ２Ｏ３粉末との混合物や、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラス粉末と、Ａｌ２Ｏ３粉末との混合物や、ＰｂＯ−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラス粉末と、Ａｌ２Ｏ３粉末との混合物や、コージェライト系結晶化ガラス等の８００〜１１００℃で焼成できる低温焼成セラミック材料を用いてもよい。
【００２１】
【実施例】
図２（Ａ）、（Ｂ）を参照しながら、本発明の一実施の形態に係るセラミック多層基板の製造方法におけるセラミック多層基板に分割する前の焼成体に設けるダミー領域の幅寸法を変化させた場合の変形量を説明する。
図２（Ａ）に示すように、本発明者は、低温焼成セラミックからなる外形寸法が１００×１００ｍｍと２００×２００ｍｍの２種類のセラミックグリーンシートを用い、ダミー領域の幅寸法１８であるセラミックグリーンシートの外周縁からの距離の位置に直線の配線パターン１９と、この配線パターン１９の両端と中央にビア２０を形成し、６枚のセラミックグリーンシートを重ね合わせた加圧焼成前の積層体を形成した。ダミー領域の幅寸法１８は、０．２ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、２．０ｍｍ、３．０ｍｍのものを作製した。そして、図２（Ｂ）に示すように、前記のセラミック多層基板の製造方法によって加圧焼成して焼成体を作製した。この焼成体に発生する変形量２１は、両端と中央のビア２０のズレ寸法で測定した。その測定結果を表１に示す。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
ダミー領域の幅寸法１８が小さくなるほど変形量２１は、著しく大きくなる。許容できるダミー領域の幅寸法１８は、３．０ｍｍ以上あればセラミック多層基板として問題なく使用できることが確認できた。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１及びこれに従属する請求項２又は３記載のセラミック多層基板の製造方法は、セラミックグリーンシートの外周縁と、セラミックグリーンシートの中央部の製品領域の外周縁との間にダミー領域を設けて、製品領域に所定の導体配線パターンを形成する工程と、セラミックグリーンシートの複数枚を重ね合わせ、更に、上下面にセラミックグリーンシートの焼成温度では焼結しないセラミックシートを重ね合わせて加圧しながら焼成した後、セラミックシートを剥離除去して焼成体を形成する工程と、焼成体からダミー領域を除去すると共に、製品領域を１又は複数個に分割する工程を有するので、焼成体に容易に設けることができるダミー領域によって変形を受ける領域から遠くなり、安価で、高寸法精度のセラミック多層基板を作製することができる。
【００２５】
特に、請求項２記載のセラミック多層基板の製造方法は、ダミー領域がセラミックグリーンシートの外周縁から３ｍｍ以上の幅で設けられているので、高寸法精度のセラミック多層基板を作製することができる。
【００２６】
また、請求項３記載のセラミック多層基板の製造方法は、ダミー領域には製品領域に形成する導体配線パターン用のメタライズペーストと実質的に同材料からなるメタライズペーストを用いてダミーパターンが形成されているので、製品領域の導体配線パターンとのメタライズ厚みのバランスがよくなり、セラミック多層基板の寸法精度を更に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係るセラミック多層基板の製造方法の説明図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同セラミック多層基板の製造方法におけるセラミック多層基板に分割する前の焼成体に設けるダミー領域の幅寸法の説明図である。
【符号の説明】
１０：セラミック多層基板、１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ：セラミックグリーンシート、１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ：製品領域、１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ：ダミー領域、１４、１４ａ：セラミックシート、１５：圧力体、１６：焼成体、１７：分割線、１８：幅寸法、１９：配線パターン、２０：ビア、２１：変形量
【図１】
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【図２】
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