(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶振動子等の素子を搭載するランドを形成した低温焼成セラミックの生基板の両面に、該低温焼成セラミックの焼結温度では焼結しない拘束用グリーンシートを圧着して加圧しながら焼成し、焼成後に該拘束用グリーンシートの残存物を除去して低温焼成セラミック基板を製造する方法であって、
前記拘束用グリーンシートを前記低温焼成セラミックの生基板よりも柔らかく形成することで、該拘束用グリーンシートを該生基板に圧着して加圧焼成する際に、前記ランドが前記拘束用グリーンシートの内部に押し入った状態となるようにしたことを特徴とする低温焼成セラミック基板の製造方法。
【請求項２】
前記拘束用グリーンシートのバインダーとしてアクリル樹脂を用い、前記低温焼成セラミックの生基板のバインダーとしてブチラール樹脂を用いることを特徴とする請求項１に記載の低温焼成セラミック基板の製造方法。
【請求項３】
前記ランドは、厚膜ペーストを複数回重ねて印刷して形成す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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水晶振動子等の素子を搭載する低温焼成セラミック基板を加圧焼成法で製造する低温焼成セラミック基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、低温焼成セラミック基板を焼成する際に、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焼成法として、加圧焼成法（拘束焼成法とも呼ばれる）が開発されている。この加圧焼成法は、焼成前の低温焼成セラミック基板（生基板）の両面に、低温焼成セラミックの焼結温度（８００〜１０００℃）では焼結しない拘束用グリーンシート（一般にはアルミナグリーンシートが用いられる）を積層し、この状態で、生基板を加圧しながら、８００〜１０００℃で焼成した後、焼成基板の両面から拘束用グリーンシートの残存物をブラスト処理等で取り除いて低温焼成セラミック基板を製造するものである。
【０００３】
一方、低温焼成セラミック基板の表面に水晶振動子を搭載する場合は、水晶振動子の振動を阻害しないようにするために、水晶振動子を低温焼成セラミック基板から浮かせた状態にする必要があり、そのために、基板の水晶振動子搭載部分にキャビティを形成したり、或は、基板表面に厚みの大きいランドを形成して、このランド上に水晶振動子を接合するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、加圧焼成法で低温焼成セラミック基板を焼成する場合は、キャビティ付きの低温焼成セラミック基板を寸法精度良く焼成することは困難である。これは、加圧力でキャビティの側面が変形したり、加圧力の加わらないキャビティの底面が凸状に反るように変形するためである。
【０００５】
また、基板表面に厚みの大きいランドを形成して加圧焼成すると、その加圧力でランドが生基板の内部に押し込まれて、ランドの高さが低くなるため、基板表面と水晶振動子との間の隙間を十分に確保できない。従って、従来は、加圧焼成後に、基板表面に後付けで厚みの大きいランドを印刷・焼成するようにしていたが、この方法では、工程数が増えて、生産性が低下するという欠点があった。
【０００６】
本発明はこれらの事情を考慮してなされたものであり、その目的は、水晶振動子等の素子を搭載するランドを形成した高寸法精度の低温焼成セラミック基板を加圧焼成法で能率良く製造することができる低温焼成セラミック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】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の低温焼成セラミック基板の製造方法は、水晶振動子等の素子を搭載するランドを形成した低温焼成セラミックの生基板の両面に、該低温焼成セラミックの焼結温度では焼結しない拘束用グリーンシートを圧着して加圧しながら焼成し、焼成後に該拘束用グリーンシートの残存物を除去して低温焼成セラミック基板を製造する方法であって、前記拘束用グリーンシートを前記低温焼成セラミックの生基板（グリーシート）よりも柔らかく形成することで、該拘束用グリーンシートを該生基板に圧着して加圧焼成する際に、前記ランドが前記拘束用グリーンシートの内部に押し入った状態となるようにしたものである。これにより、拘束用グリーンシートの圧着時や加圧焼成時に加圧力でランドが生基板の内部に押し込まれた状態になることが回避され、水晶振動子等を搭載するランドの高さ寸法が確保される。その結果、加圧焼成法でも、ランドと低温焼成セラミック基板とを同時焼成することが可能となり、後付けでランドを形成する必要がなくなる。
【０００８】
この場合、拘束用グリーンシートと低温焼成セラミック生基板（グリーシート）の柔らかさは、バインダー、可塑剤、溶剤の種類、配合量等によって調整すれば良い。例えば、請求項２のように、拘束用グリーンシートのバインダーとしてアクリル樹脂を用い、低温焼成セラミックの生基板のバインダーとしてブチラール樹脂を用いるようにしても良い。このようにすれば、アクリル樹脂とブチラール樹脂との樹脂硬度の差によって拘束用グリーンシートを低温焼成セラミックの生基板よりも適度に柔らかくすることができる。
【０００９】
また、請求項３のように、ランドは、厚膜ペーストを複数回重ねて印刷して形成するようにしても良い。これにより、ランドの高さを十分に高くすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１に基づいて低温焼成セラミック基板の構造を説明する。低温焼成セラミック基板は、複数枚の低温焼成セラミックのグリーンシート１１ａ，１１ｂ，１１ｃを積層して８００〜１０００℃で加圧焼成したものである。低温焼成セラミックとしては、例えばＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −Ｂ2 Ｏ3 系ガラス：５０〜６５重量％（好ましくは６０重量％）とアルミナ：５０〜３５重量％（好ましくは４０重量％）との混合物を用いれば良い。この他、ＭｇＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −Ｂ2 Ｏ3 系ガラスとアルミナとの混合物、或は、ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系ガラスとアルミナとの混合物、ＰｂＯ−ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系ガラスとアルミナとの混合物、コージェライト系結晶化ガラス等の８００〜１０００℃で焼成できる低温焼成セラミック材料を用いても良い。
【００１１】
各層のセラミック層（グリーンシート１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）には、層間接続用のビアホール１２が形成され、各ビアホール１２にビア導体１３が充填されている。各層のビア導体１３は、例えば、Ａｇ、Ａｇ／Ｐｄ、Ａｇ／Ｐｔ、Ａｇ／Ａｕ等を主に含むＡｇ系導体ペースト、或は、Ａｕ系、Ｃｕ系等の低融点金属のペーストを用いて形成されている。尚、基板裏面に配線パターンやパッドを形成しない場合は、最下層のセラミック層（グリーンシート１１ｃ）には、ビアホールを形成する必要はない。
【００１２】
また、最上層を除く２層目以下のセラミック層（グリーンシート１１ｂ，１１ｃ）には、内層導体パターン１４がＡｇ系、Ａｕ系、Ｃｕ系等の低融点金属のペーストの印刷により形成されている。
【００１３】
更に、最上層のセラミック層（グリーンシート１１ａ）の表面には、表層導体パターン１５とランド１６がＡｇ系、Ａｕ系、Ｃｕ系等の低融点金属のペーストの印刷により形成されている。ランド１６は、複数回重ねて印刷することで必要な厚みが確保されている。このランド１６上には、水晶振動子１７が半田１８により接合されている。
【００１４】
次に、上記構成の低温焼成セラミック基板の製造方法を説明する。低温焼成セラミックのグリーンシート１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、上記の低温焼成セラミック粉末に、バインダーとしてのブチラール樹脂、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、十分に撹拌混合してスラリーを作製し、このスラリーを用いてドクターブレード法等でテープ成形したものである。
【００１５】
各層のグリーンシート１１ａ，１１ｂ，１１ｃを積層する前に、各層のグリーンシート１１ａ，１１ｂにパンチング加工されたビアホール１２に、Ａｇ系、Ａｕ系、Ｃｕ系等の低融点金属の導体ペーストをスクリーン印刷により充填してビア導体１３を形成し、更に、２層目以下のグリーンシート１１ｂ，１１ｃには、同種の低融点金属の導体ペーストを使用して内層導体パターン１４をスクリーン印刷する。
【００１６】
また、最上層のグリーンシート１１ａには、表層導体パターン１５とランド１６をＡｇ系、Ａｕ系、Ｃｕ系等の低融点金属のペーストを用いて同時にスクリーン印刷する。この際、ランド１６については、複数回重ねて印刷して必要な厚みを確保する。この印刷工程後に、各層のグリーンシート１１ａ，１１ｂ，１１ｃを積層して加熱圧着して一体化して低温焼成セラミック生基板１９を作製する（図２参照）。
【００１７】
一方、拘束用グリーンシート２０は、低温焼成セラミック生基板１９の焼成温度（８００〜１０００℃）では焼結しない高温焼結性セラミック粉末（例えばアルミナ粉末）を用い、この高温焼結性セラミック粉末に、バインダーとしてのアクリル樹脂、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、十分に撹拌混合してスラリーを作製し、このスラリーを用いてドクターブレード法等で拘束用グリーンシート２０をテープ成形したものである。
【００１８】
この場合、拘束用グリーンシート２０のバインダーとしてアクリル樹脂を用い、低温焼成セラミックのグリーンシート１１ａ，１１ｂ，１１ｃ（生基板１９）のバインダーとしてブチラール樹脂を用いることで、拘束用グリーンシート２０を低温焼成セラミックのグリーンシート１１ａ，１１ｂ，１１ｃ（生基板１９）よりも適度に柔らかくしている。
【００１９】
この拘束用グリーンシート２０を用いて低温焼成セラミック生基板１９を加圧焼成する場合は、まず、図２（ｂ）に示すように、低温焼成セラミック生基板１９の表裏両面に拘束用グリーンシート２０を積層し、この積層体を、例えば８０〜１５０℃、５００〜２５００Ｎ／ｃｍ2 の条件で熱圧着する。この場合、拘束用グリーンシート２０が低温焼成セラミック生基板１９よりも適度に柔らかく形成されているため、該生基板１９の表面に印刷したランド１６は、加圧力で拘束用グリーンシート２０の内部に押し入った状態となり、ランド１６が生基板１９の内部に押し込まれた状態になることが回避される。
【００２０】
この後、低温焼成セラミック生基板１９と拘束用グリーンシート２０との圧着体を、アルミナ等で形成した多孔質セッター板（図示せず）間に挟み込んで、２０〜２００Ｎ／ｃｍ2 の圧力で加圧しながら、低温焼成セラミック生基板１９の焼結温度である８００〜１０００℃で焼成する。
【００２１】
この際、低温焼成セラミック生基板１９両面に積層された拘束用グリーンシート２０（アルミナ等の高温焼結性セラミック）は、１３００℃以上に加熱しないと焼結しないので、８００〜１０００℃で焼成すれば、拘束用グリーンシート２０は未焼結のまま残される。但し、焼成の過程で、拘束用グリーンシート２０中のバインダー等の有機物が熱分解して飛散してセラミック粉体として残る。
【００２２】
焼成後、焼成基板の両面に付着した拘束用グリーンシート２０の残存物（セラミック粉体）をブラスト処理、バフ研磨等により除去する。これにより、低温焼成セラミック基板の製造が完了する。
【００２３】
以上説明した本実施形態では、拘束用グリーンシート２０を低温焼成セラミックのグリーンシート１１ａ，１１ｂ，１１ｃ（生基板１９）よりも柔らかくしたので、拘束用グリーンシート２０の圧着時や加圧焼成時に生基板１９の表面のランド１６を加圧力で拘束用グリーンシート２０の内部に押し入らせることができて、ランド１６が生基板１９の内部に押し込まれた状態になることを回避でき、水晶振動子１７を搭載するランド１６の高さ寸法を確保できる。これにより、水晶振動子１７を搭載するランド１６を形成した高寸法精度の低温焼成セラミック基板を加圧焼成法で能率良く製造することができ、生産性向上、生産コスト低減の要求を満たすことができる。
【００２４】
尚、本実施形態では、拘束用グリーンシート２０のバインダーとしてアクリル樹脂を用い、低温焼成セラミックのグリーンシート１１ａ，１１ｂ，１１ｃ（生基板１９）のバインダーとしてブチラール樹脂を用いることで、拘束用グリーンシート２０を低温焼成セラミックのグリーンシート１１ａ，１１ｂ，１１ｃ（生基板１９）よりも柔らかくしたが、可塑剤や溶剤の種類、配合量等によって柔らかさを調整するようにしても良い。
【００２５】
また、本実施形態では、ランド１６を導体ペーストで形成したが、絶縁体ペースト、抵抗体ペースト等、導体ペースト以外の厚膜ペーストで形成しても良い。
また、ランド１６に搭載する素子は、水晶振動子１７に限定されず、例えば、圧電振動子、ＳＡＷ等であっても良い。
【００２６】
また、拘束用グリーンシート２０は、アルミナグリーンシートに限定されず、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の他の高温焼結性セラミックのグリーンシートを用いるようにしても良い。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の請求項１によれば、拘束用グリーンシートを記低温焼成セラミックの生基板（グリーシート）よりも柔らかく形成したので、拘束用グリーンシートの圧着時や加圧焼成時に生基板の表面のランドを加圧力で拘束用グリーンシートの内部に押し入らせることができて、水晶振動子等を搭載するランドの高さ寸法を確保できる。これにより、水晶振動子等を搭載するランドを形成した高寸法精度の低温焼成セラミック基板を加圧焼成法で能率良く製造することができる。
【００２８】
また、請求項２では、拘束用グリーンシートのバインダーとしてアクリル樹脂を用い、低温焼成セラミックの生基板のバインダーとしてブチラール樹脂を用いるようにしたので、拘束用グリーンシートと低温焼成セラミックの生基板の柔らかさを本発明を実施するのに適した柔らかさとすることができる。
【００２９】
また、請求項３では、ランドを、厚膜ペーストを複数回重ねて印刷して形成するようにしたので、必要とするランドの高さに応じて印刷回数を設定することで、必要とするランドの高さを容易に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す低温焼成セラミック基板の縦断面図
【図２】（ａ）は低温焼成セラミックグリーンシート積層工程を示す縦断面図、（ｂ）は加圧焼成工程を示す縦断面図、（ｃ）は拘束用グリーンシート除去後の焼成基板を示す縦断面図
【符号の説明】
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…低温焼成セラミックグリーンシート、１６…ランド、１７…水晶振動子、１８…半田、１９…低温焼成セラミック生基板、２０…拘束用グリーンシート。
【図１】
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【図２】
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