(57)【要約】【課題】脱バイ・焼成時に低温焼成セラミック基板の反り変形を抑制し、割れを防ぐ。【解決手段】脱バイ・焼成工程を含む低温焼成セラミック基板の製造方法であって、基板１１の上面を覆うことが可能な蓋体２１を基板に被せる。蓋体は、基板を加熱しない状態では基板と接触せず、かつ基板が加熱されると基板の変形によって基板端部と接触するように、基板との間に隙間が形成されている。基板は基台１２の上に載せる。蓋体は、基台上に設置したスペーサ２２ａ〜２２ｄの上に載せられ、蓋体下面と基板上面との間に隙間が形成される。基板には、基板分割用のスナップ溝が形成されている。基板に蓋体を被せた状態で、基板の周囲の少なくとも一部Ｓが開放されている。【選択図】図１
2005281109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温焼成セラミック基板を加熱して該低温焼成セラミック基板から有機バインダを放出させる脱バイ工程を含む低温焼成セラミック基板の製造方法であって、
前記脱バイ工程の間に、前記低温焼成セラミック基板の上面を覆うことが可能な蓋体を該低温焼成セラミック基板に被せ、
該蓋体は、前記低温焼成セラミック基板を加熱しない状態では該低温焼成セラミック基板と接触せず、かつ該低温焼成セラミック基板が加熱されると該低温焼成セラミック基板の変形によって該低温焼成セラミック基板の端部と接触するように、該低温焼成セラミック基板との間に隙間が形成されている
ことを特徴する低温焼成セラミック基板の製造方法。
【請求項２】
低温焼成セラミック基板を加熱して焼成する焼成工程を含む低温焼成セラミック基板の製造方法であって、
前記焼成工程の間に、前記低温焼成セラミック基板の上面を覆うことが可能な蓋体を該低温焼成セラミック基板に被せ、
該蓋体は、前記低温焼成セラミック基板を加熱しない状態では該低温焼成セラミック基板と接触せず、かつ該低温焼成セラミック基板が加熱されると該低温焼成セラミック基板の変形によって該低温焼成セラミック基板の端部と接触するように、該低温焼成セラミック基板との間に隙間が形成されている
ことを特徴する低温焼成セラミック基板の製造方法。
【請求項３】
前記低温焼成セラミック基板は、基台の上に載せられ、
前記蓋体が、該基台上に設置したスペーサの上に載置されることにより、該蓋体の下面と前記低温焼成セラミック基板の上面との間に前記隙間が形成されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の低温焼成セラミック基板の製造方法。
【請求項４】
前記低温焼成セラミック基板に、基板分割用のスナップ溝が形成されている
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の低温焼成セラミック基板の製造方法。
【請求項５】
前記蓋体と前記低温焼成セラミック基板との間の前記隙間は、０．１ｍｍ以上で５ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の低温焼成セラミック基板の製造方法。
【請求項６】
前記低温焼成セラミック基板に前記蓋体を被せた状態において、該低温焼成セラミック基板の周囲の少なくとも一部が開放されている
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の低温焼成セラミック基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温焼成セラミック基板の製造方法に係り、特に脱バイ・焼成工程において基板の反りを防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の高密度実装化、処理速度の高速化の進展に伴い、低誘電率・低配線抵抗という優れた特徴を有する低温焼成セラミック（ＬＴＣＣ／Low Temperature Co-fired Ceramics）基板（以下、ＬＴＣＣ基板という場合がある）が近年頻繁に使用されている。
【０００３】
このＬＴＣＣ基板は、通常のセラミック焼成温度より低い８００〜１０００℃程度の温度で焼成されるもので、一般に、例えばアルミナやジルコニアなどの骨材とガラス成分とを混合し練り合わせて薄いグリーンシートを作成し、必要に応じて各種導体パターンを形成した後、このシートを積み重ねて圧着し焼成することにより作成される。また、基板内の配線は、上記グリーンシートに銀ペーストや銅ペーストなどを印刷することにより形成し、パンチングでシートに穴を開けて銀ペーストや銅ペーストを充填することによって層間接続を行う。
【０００４】
また、焼成の前工程として、基板を加熱することにより基板内に含まれる有機バインダを放出除去する脱バイ処理が行われる。さらに焼成工程では、生産性を向上させるため、焼成炉（ベルト炉）を通過するよう敷設されたベルト上に基板を載せ、連続処理によって焼成が行われる。
【０００５】
また、このようなＬＴＣＣ基板の製造方法に関連する文献として、下記特許文献１から３がある。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２０２６６５号公報
【特許文献２】特開平７−２７３４５６号公報
【特許文献３】特開平５−７４９６９号公報
【０００７】
ところで、ＬＴＣＣ基板をベルト炉で焼成する場合、通常はガラスの結晶化反応が起こる前に緻密化させる必要があるため、通常のセラミックスの焼成より速いスピードで温度を上げる必要がある。
【０００８】
このため、特に形状の大きな基板を焼成する場合には、ベルトの進行方向に向かって基板の前後で、あるいは基板の上下で温度差が生じ、この温度差によって基板の収縮率にばらつきが生じて焼成過程において基板に反りが生じることがある。また、焼成に先立って行われる脱バイ工程でも、加熱により同様の問題が生じ得る。
【０００９】
特に、焼成後に個々の小さな基板に分割するためのスナップ溝を基板に形成してある場合には、反りが大きくなる傾向があり、スナップ溝から基板が割れてしまうこともある。
【００１０】
一方、かかる基板の反り変形を抑制するため、上記特許文献１の発明では、ＬＴＣＣ基板（グリーンシート積層体１１）の四隅に錘（荷重体１５）を載せ、焼成時の基板の反り変形を防止する。
【００１１】
ところが、ＬＴＣＣ基板に錘を載せて焼成する場合には、錘が基板表面に貼り付いてしまい、また焼成収縮によって基板表面が傷つけられてしまうという問題が生じる。
【００１２】
上記特許文献１の発明では、錘の材質を工夫し、さらに錘を基板全面でなく部分的に載せるようにすることで、かかる貼付きや傷つきの問題を緩和しているが、これらを完全に防ぐことは難しく、錘の下面が基板表面に接触している以上、問題を根本的に解決することは出来ない。
【００１３】
他方、上記特許文献２（特開平７−２７３４５６）および３（特開平５−７４９６９）の発明は、焼成後に基板を金属板で挟んで再加熱し、反りを矯正するものであって、脱バイあるいは焼成時点で基板の反りを抑制できるものではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
したがって、本発明の目的は、かかる貼付きや傷つきの問題を生じることなく、脱バイあるいは焼成時にＬＴＣＣ基板の反り変形を抑制し、割れを防ぐことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するため、本発明に係る第一の低温焼成セラミック基板の製造方法は、低温焼成セラミック基板を加熱して該低温焼成セラミック基板から有機バインダを放出させる脱バイ工程を含む低温焼成セラミック基板の製造方法であって、前記脱バイ工程の間に、前記低温焼成セラミック基板の上面を覆うことが可能な蓋体を該低温焼成セラミック基板に被せ、該蓋体は、前記低温焼成セラミック基板を加熱しない状態では該低温焼成セラミック基板と接触せず、かつ該低温焼成セラミック基板が加熱されると該低温焼成セラミック基板の変形によって該低温焼成セラミック基板の端部と接触するように、該低温焼成セラミック基板との間に隙間が形成されている。
【００１６】
また、本発明に係る第二の低温焼成セラミック基板の製造方法は、低温焼成セラミック基板を加熱して焼成する焼成工程を含む低温焼成セラミック基板の製造方法であって、前記焼成工程の間に、前記低温焼成セラミック基板の上面を覆うことが可能な蓋体を該低温焼成セラミック基板に被せ、該蓋体は、前記低温焼成セラミック基板を加熱しない状態では該低温焼成セラミック基板と接触せず、かつ該低温焼成セラミック基板が加熱されると該低温焼成セラミック基板の変形によって該低温焼成セラミック基板の端部と接触するように、該低温焼成セラミック基板との間に隙間が形成されている。
【００１７】
本発明では、ＬＴＣＣ（低温焼成セラミック）基板から有機バインダを放出させる脱バイ工程、あるいは基板の加熱焼成を行う焼成工程において、ＬＴＣＣ基板の上面を覆う蓋体を被せる。この蓋体とＬＴＣＣ基板との間には、隙間が形成されており、ＬＴＣＣ基板が一定量以上反り変形を起すと、基板の端部が該蓋体に接触することとなる。そして該蓋体が、基板がそれ以上反り変形することを阻止する。
【００１８】
これにより、脱バイ・焼成工程におけるＬＴＣＣ基板の反り変形を抑制することができ、ＬＴＣＣ基板の割れを防ぐことが出来る。また、ＬＴＣＣ基板の上にかかる蓋体を被せることによって、ＬＴＣＣ基板に加えられる熱が均一化され、例えばベルト炉を使用した場合にも、基板の部位（前後・上下等）によって生じる温度差が抑えられ、この点からも基板の変形を抑制することが可能となる。さらに、蓋体とＬＴＣＣ基板との間に隙間があることで基板上面から分解もしくは燃焼したバインダガスが放出され易くなり、脱バイが促進される利点もある。
【００１９】
蓋体とＬＴＣＣ基板との隙間は、例えば０．１ｍｍ以上で５ｍｍ以下とする。
【００２０】
蓋体は、脱バイおよび焼成の両工程を通じてＬＴＣＣ基板に被せることが望ましい。基板の反り変形は、加熱を伴う脱バイと焼成の両工程において生じる可能性があるからである。また、ベルト炉（トンネル炉）による連続処理でなく、バッチ処理で脱バイや焼成工程を行う場合も同様に上記蓋体によって基板の反りを抑制することが可能であるから、本発明にいう脱バイ・焼成工程は、ベルト炉による処理あるいは連続処理に限定されるものではなく、例えばバッチ炉その他の炉等を使用した処理であっても良い。
【００２１】
また、前記ＬＴＣＣ基板は、基台の上に載せられ、前記蓋体が、該基台上に設置したスペーサの上に載置されることにより、該蓋体の下面と前記ＬＴＣＣ基板の上面との間に前記隙間が形成されていることがある。
【００２２】
上記基台は、脱バイあるいは焼成時にＬＴＣＣ基板を載置可能で加熱に耐え得るものであれば、その種類・構造は特に問わない。また、スペーサも、蓋体下面とＬＴＣＣ基板上面との間に隙間が形成されるように蓋体を支持可能で、基台同様、加熱に耐え得るものであれば良い。
【００２３】
また、前記ＬＴＣＣ基板には、基板分割用のスナップ溝が形成されていることがある。
【００２４】
スナップ溝が形成されたＬＴＣＣ基板は、特に（スナップ溝を有しない基板と較べ）、加熱によって反り変形や割れが生じ易いから、上記本発明を適用する利点が大きい。
【００２５】
また、前記ＬＴＣＣ基板に前記蓋体を被せた状態において、該低温焼成セラミック基板の周囲の少なくとも一部が開放されていることがある。
【００２６】
ＬＴＣＣ基板から周囲に脱バイにより発生したガスを放出し易くし、脱バイを促進させるためである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、基板への他の部材の貼付きや基板表面の傷つきを生じることなく、脱バイ・焼成時にＬＴＣＣ基板の反り変形を抑制し、割れを防ぐことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００２９】
低温焼成セラミック基板は、グリーンシートの形成、打抜き、導体印刷、積層、脱バイおよび焼成の各工程を経て作成される。本実施形態（本発明）は、このうち特に脱バイおよび焼成工程に特徴を有するものであるが、まずグリーンシートの形成から積層までの各工程について簡単に説明し、その後、本実施形態に係る脱バイおよび焼成工程について図面を参照して説明する。
【００３０】
〔グリーンシートの形成〜積層〕
まず、ガラス粉末（例えばＳｒ、Ａｌ、ＳｉおよびＢ系ガラス／これを例えば約５０重量％）と、アルミナ粉末（例えば約５０重量％）とを混合した低温焼成セラミック材料に、溶剤（例えばトルエン、エタノールまたはキシレン等）およびバインダ（例えばアクリル樹脂）を加えて混練し、スラリーを作って、これをドクターブレード法により薄く引き伸ばし、乾燥することにより、グリーンシートを作成する。
【００３１】
次に、作成したグリーンシートを、打抜き型あるいはパンチングマシーンを使用して所定の寸法角に切断するとともに、所定の位置に層間接続用のビアホールを打抜き形成する。
【００３２】
そして、グリーンシートの表面に例えばＡｇペーストあるいはＣｕペーストをスクリーン印刷することによって配線を形成するとともに、ＡｇペーストあるいはＣｕペーストを前記ビアホール用の打抜き穴に充填することによって層間接続を形成する。
【００３３】
その後、上記のようにして形成したグリーンシートを複数枚重ねて加熱および加圧し、一体化することにより上記低温焼成セラミック基板を形成する。また、一枚の基板に複数の機能モジュールを形成してこれらを一緒に焼成した後、分割して個々のモジュールとする場合には、基板分割用の切込み（スナップ溝）を形成しておく。
【００３４】
〔脱バイ・焼成〕
このようにして形成した低温焼成セラミック基板を炉に入れ、３００〜４００℃程度の温度で加熱し、基板に含まれる有機バインダを分解もしくは燃焼により放出させ脱バイを行う。脱バイ後、基板をさらに８００〜１０００℃程度の温度で加熱し焼成する。
【００３５】
図５は焼成炉内の温度変化を例示する線図である。同図に示すように焼成炉内では、例えば室温２０℃から３００℃まで比較的緩やかに温度を上昇させた後、例えば５００〜１３００℃／ｈの速度で９００℃まで温度を上げ、９００℃で１０分から４０分程度加熱して基板の焼結を行う。そしてその後、室温まで温度を下げる。
【００３６】
尚、基板を加熱する炉は、脱バイ工程では例えばバッチ炉を、焼成工程では例えばベルト炉（トンネル炉）を使用することが出来るが、炉の形式は特に限定されず、各工程について他の形式の炉で行うことも可能である。
【００３７】
図１から図３はそれぞれ、本実施形態の上記脱バイおよび焼成工程における基板の配置状態を示す斜視図、平面図および図２のＸ−Ｘ矢視断面図である。これらの図に示すように本実施形態では、上記脱バイおよび焼成工程において、低温焼成セラミック基板１１を平板状の耐熱部材であるセッター１２の上に載せ、基板１１の上面部を覆うように蓋体２１を被せる。
【００３８】
蓋体２１は、セッター１２の上面の基板周囲に置いたスペーサ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの上に設置されることにより、蓋体２１の下面と基板１１の上面との間に一定の隙間ｈが開くようにしている。基板１１は、脱バイあるいは焼成工程で加熱されると、図４に示すように反り変形する。ところが、ある程度反ると基板１１の上縁部Ｐが蓋体２１の下面に当接し、蓋体２１によってそれ以上の反り変形が抑えられる。また、基板１１の反り変形がある程度の範囲内に抑えられることによって、基板１１が大きく反って割れが生じることを防ぐことが可能となる。
【００３９】
また、本実施形態によれば、反った基板１１は、その角（上縁部Ｐ）のみが蓋体２１と接触するだけであるから、反り変形の抑制に伴い基板１１の表面が傷つけられることを防ぐことが出来る。また、基板１１（特に上面）から溶剤が放散されやすくなる点からも、蓋体２１と基板１１との間に隙間を設けることは好ましい。さらに、ベルト炉のような連続処理を行う場合にも、基板１１が蓋体２１によって覆われるから、このような蓋体２１がない場合と較べて、基板加熱時の温度むらが低減され、この点からも基板１１の反り変形が抑制される。
【００４０】
蓋体２１は、例えばアルミナやジルコニア、セラミック等の耐熱性板材により構成する。セッター１２およびスペーサ２２ａ〜２２ｄも同様の耐熱性部材により形成することが可能である。
【００４１】
また、スペーサ２２ａ〜２２ｄは、基板周囲を全周に亘って囲むのではなく、複数のブロック状の部材とし、互いに間隔Ｓを開けてセッター１２の上に配置してある。これにより、特に脱バイ工程において基板１１から放出される溶剤が周囲に逃げ易く、脱バイがスムースに行われる。尚、スペーサの形状・配置パターンは、図１から図３に示した例のほかにも、例えば図６に示すようにセッターの四隅にスペーサ２３ａ〜２３ｄを配置するなど様々な形状・配置パターンをとることが可能で、要は、蓋体２１を基板１１と間隔を隔てて支持可能であれば良い。
【００４２】
以上、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で種々の変更を行うことができることは当業者に明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態に係る低温焼成セラミック基板の製造方法の脱バイおよび焼成工程における基板の配置状態（蓋体を上方に持ち上げた状態）を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る低温焼成セラミック基板の製造方法の脱バイおよび焼成工程における基板の配置状態を示す平面図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ矢視断面図である。
【図４】加熱により基板が反り変形した状態を示す図２のＸ−Ｘ矢視断面図である。
【図５】本発明の一実施形態における焼成炉内の温度変化を例示する線図である。
【図６】本発明に関しスペーサの別の構成例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１１  低温焼成セラミック基板
１２  セッター
２１  蓋体
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ  スペーサ
【図１】
2005281109.tif 000003
【図２】
2005281109.tif 000004
【図３】
2005281109.tif 000005
【図４】
2005281109.tif 000006
【図５】
2005281109.tif 000007
【図６】
2005281109.tif 000008