(57)【要約】【課題】グリーンシートを加工する方法を提供すること。【解決手段】ａ）幅、長さ、厚さ、第１の面（５）、および第２の面（７）を有するグリーンシート（１）を準備するステップと、ｂ）グリーンシートの第１の面に少なくとも１つのストリップ（ａ、ｂ、ｃ．．．）を結合するステップであって、このストリップが第１の平面に在るステップと、ｃ）グリーンシートの前記第２の面に少なくとも１つのストリップを結合するステップであって、このストリップが第２の平面に在るステップと、ｄ）グリーンシートを加工するステップと、ｅ）加工されたグリーンシートからストリップを除去するステップとを含む。
2004535948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
幅、長さ、厚さ、第１の面、および第２の面を有するグリーンシートを準備するステップと、
前記グリーンシートの前記第１の面に少なくとも１つのストリップを結合するステップであって、前記ストリップが第１の平面に在るステップと、
前記グリーンシートの前記第２の面に少なくとも１つのストリップを結合するステップであって、前記ストリップが第２の平面に在るステップと、
前記グリーンシートを加工するステップと、
前記加工されたグリーンシートから前記ストリップを除去するステップと
を含む、グリーンシートの加工方法。
【請求項２】
前記第１の面上の前記少なくとも１つのストリップが、前記第２の面上の前記少なくとも１つのストリップに直交する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記グリーンシートの加工が、前記グリーンシートにビアを穿孔することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記グリーンシートの加工が、前記グリーンシートの前記ビアに導電性ペーストを充填することをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記グリーンシートの加工が、前記ビアおよび前記グリーンシートの表面に導電性ペーストを付着させることによって前記グリーンシートをパターニングすることをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記グリーンシートの加工が、前記パターニングしたグリーンシートに少なくとも１つのストリップを含んだパターニング済みグリーンシートを積層すること、およびこれらのグリーンシートを薄層化することをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記グリーンシートを薄層化した後、前記グリーンシートの前記第１および第２の面のそれぞれから前記ストリップを除去する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記グリーンシートを薄層化した後に前記加工済みのグリーンシートから前記ストリップを除去し、前記薄層化したグリーンシートを焼結する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記グリーンシートへの前記ストリップの結合が薄層化によるものである、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ストリップが複数のボリュームを形成し、各ボリュームが制約付き作用面積を画定する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ストリップが、本質的に金属、ポリマー、セラミック、セルロース、およびこれらの複合体からなる群から選択された材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ストリップが、本質的にモリブデン、ステンレス鋼、チタン、ニッケル、タングステン、およびアルミニウムからなる群から選択された金属を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１および第２の面のそれぞれの表面に、少なくとも２つのストリップをさらに含み、前記第１および第２の面上の前記ストリップのそれぞれが、その同じ面上の他のストリップの全てに平行である、請求項２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１および第２の面のそれぞれの表面に、少なくとも２つのストリップをさらに含み、前記第１および第２の面上の前記ストリップのそれぞれが、その同じ面上の他のストリップの全てに平行ではなく、前記第１および第２の面のそれぞれの表面にあるストリップのそれぞれが、その同じ面の他のストリップと交差しない、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記結合が、
ａ）前記グリーンシートの前記第１の面に用いられる前記ストリップをフレーム内に配置することであって、前記フレームが、前記ストリップを第１のパターンに収めるものであること、
ｂ）前記グリーンシートを前記フレーム内に配置することであって、前記グリーンシートが既知の向きを有するように前記フレームが前記グリーンシートを収めるものであること、および
ｃ）前記グリーンシートの前記第２の面に用いられる前記ストリップを前記フレーム内に配置することであって、前記フレームが、前記第２の面のストリップを第２のパターンに収めるものであること
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記結合が、前記フレームに収められたグリーンシートを薄層化することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記結合が、前記フレームから、前記薄層化したストリップ含有グリーンシートを除去することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体の加工を対象とし、より詳細には、超小型電子部品用のセラミック基板を作製するのに使用されるグリーンシートの加工を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
セラミック電子工業では、集積回路やセラミック・コンデンサなど、超小型電子デバイス用セラミック基板に３次元回路を生成するために、一般に多層セラミック（ＭＬＣ）テクノロジーが使用される。セラミック基板の３次元回路は、セラミック／ポリマー複合シート上に回路パターン状の導電性材料を付着させることによって、作製される。セラミック／ポリマー複合シートは「グリーンシート」と呼ばれ、そこに穿孔されたいくつかのビア・ホールを設けることができ、その結果、隣接するシート上の導電性材料同士を垂直に接続することが可能になる。ビアを穿孔した後、導電性ペーストをビア・ホール内およびグリーンシートの表面に沿って付着させることにより、グリーンシートをスクリーニングしパターニングする。スクリーニングは一般に、個々のグリーンシートの表面に当てたマスクを利用して行う。次いでグリーンシートを一般に指定された順序で積層し、適切な熱および圧力下で一緒に薄層化して、一体化した構造として取り扱うことが可能な薄層体を形成する。最終的なセラミック材料を生成するには、薄層化したセラミック／ポリマー複合体を熱し、すなわち加熱してポリマーを除去し、その後、より高い温度で加熱してセラミックを焼結し稠密化する。ＭＬＣテクノロジーは、アドバンスト・テクノロジーおよびグランドルール、すなわち３倍密度導電体、薄いグリーンシートおよび大面積のグリーンシートを実現するために開発された。しかしそのような新しい技術を採用するうちに、グリーンシートの安定性が問題になってきた。特に、スルー・ホールの半径誤差が、導電性のビアとその他のフィーチャとのミスアライメントの一因となっている可能性があり、また実際になっている。半径誤差は、ビアの実際の位置とビアの設計位置との間の半径方向の距離である。基準は任意に設定されるが、通常はパターンの中心が選択される。個々に穿孔されスクリーニングされたシートが互いに隣接するよう積層されて薄層体を形成する多層パッケージで、これらのアドバンスト・テクノロジーの１つまたは複数を使用することは、半径誤差が小さい状態でビア・ホールを穿孔しスクリーニングすることができる場合のみ可能である。この半径誤差が３０ミクロン未満の場合に特に望ましいと考えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって従来技術の問題および欠陥を念頭に置くと、本発明の一目的は、アドバンスト・グランドルールにより使用される、ビアが穿孔されスクリーニングされた改良型のグリーンシート、薄いグリーン・シートおよび大面積のグリーンシートを提供することである。
【０００４】
本発明の別の目的は、スクリーニングされたグリーンシートの半径誤差を減少させた改良型のグリーンシートおよび加工方法を提供することである。
【０００５】
本発明の他の目的は、積層したグリーンシートの薄層体で、グリーンシートのビア・アライメントをより精密に行うプロセスおよびシステム提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一目的は、ビア・ペーストの乾燥によって引き起こされるグリーンシートの収縮を低減するスクリーニング法を提供することである。本発明の別の目的は、より良好な性能のために薄いグリーンシートを強化する方法を提供することである。本発明のさらに別の目的は、未硬化のグリーンシートを加工する方法を提供することである。
【０００７】
当業者に明らかにされる上記およびその他の目的および利点は、第１の態様においてグリーンシートを加工する方法を対象とする本発明で実現され、この方法は、使用者が、幅、長さ、厚さ、第１の面、および第２の面を有するグリーンシートを準備し、次いでグリーンシートの第１の面に、第１の平面に存在する少なくとも１つのストリップを結合し、次いでグリーンシートの第２の面に、第２の平面に存在する少なくとも１つのストリップを結合し、次いでグリーンシートを加工し、最後に、加工されたグリーンシートからストリップを除去するものである。
【０００８】
新規であると考えられる本発明の特徴と本発明の要素特性を、特に上述の特許請求の範囲に関連して述べる。図は、単なる例示を目的とし、一定の縮尺で描かれていない。しかし本発明そのものは、構成と動作方法の両方に関し、添付図面と併せて解釈される詳細な説明を参照することによって、最も良く理解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の好ましい実施形態について述べる際、図１〜８を参照する。
【００１０】
ＭＬＣプロセスで知られている薄いグリーンシートは、厚さ約１５０μｍ未満のグリーンシートと定義することができる。このシートのｘ−ｙ方向のサイズは、大幅に変えることができる（１５０ｍｍ〜６００ｍｍ）。グリーンシートはもともと非常に脆弱であるので、これを打ち抜き、穿孔し、かつ／またはスクリーニングすることが困難である可能性がある。ＭＬＣ製品のグランドルールが変化するにつれ、この産業は、次世代ＭＬＣ製品に関し増大するインピーダンスおよびインダクタンス要件を満たすため、個別化した薄い誘電体を使用する方向にゆっくり進もうとしている。
【００１１】
薄いグリーンシートの個別化にはいくつか問題がある。穿孔しスクリーニングした薄いグリーンシートの最大半径誤差は、２５０ミクロンほどに高くなる可能性がある。その大きさの半径誤差は所望の範囲から十分に外れており、したがって薄いグリーンシートは大規模に使用されていない。現世代の技術では最大半径誤差が約５０ミクロンであることが好ましく、半径誤差は３０ミクロン未満であることが好ましい。
【００１２】
本発明は、脆弱性を低減させ、また使用前にグリーンシートを硬化する必要性をなくした、薄いまたは厚いグリーンシート用の支持構造を提供する。グリーンシートを硬化する必要がないので、本発明を用いることにより時間／コストをかなり節約することができる。次に図１、２および３を参照すると、典型的なグリーンシート１は、図１に示す参照符号２の位置付けホールを有する。グリーンシート１は、任意の数の材料からなるものでよい。一般にグリーンシートは、アルミナ、ガラス・セラミック、窒化アルミニウム、またはホウケイ酸ガラスをベースとしたガラス・セラミックからなる。グリーンシートは、ポリマーをベースとした材料から作製することもできる。各グリーンシート１は、正面（フロント）５および背面（バック）７を有する。グリーンシートのフロント面およびバック面に、ストリップを重ねて結合する。図２に示すように、第１の組のストリップ（ａ〜ｄ）をグリーンシートのフロントに結合し、図３に示すように、第２の組のストリップ（ｅ〜ｈ）をグリーンシートのバックに結合する。フロント表面のこの一組のストリップは、バック表面のストリップとは異なる水平面および垂直面に在る。グリーンシートの全領域のサブセット、ボリュームは、後に示すようにストリップによって生成される。本発明の実施形態の全てにおけるストリップは、異なる材料からなるものでよい。ストリップ用の典型的な材料には、モリブデンやステンレス鋼、ニッケル、アルミニウムなどの金属と、ポリマー、紙、その他の繊維質または固体または多孔質の材料あるいはこれら全ての材料が含まれる。ストリップは、当技術分野で知られている任意の手段によってグリーンシートに取着することができるが、グリーンシート上に薄層化することが好ましい。ストリップの粗さは、約５０ｎｍ〜４００ｎｍの間であることが好ましい。ストリップは、グリーンシート材料の熱膨張率にできる限り近い熱膨張率を有する材料からなることが好ましい。異なる面、フロントおよびバック上にあるストリップは、異なる材料を含むことができることに留意されたい。実施形態全体を通して示されるように、同じ面にあるストリップは異なる幅のものでよく、その反対側のフロント面／バック面上のストリップも同様にすることができる。同様にストリップは、任意の厚さのものでよい。しかしストリップの厚さは、グリーンシートの厚さを超えない場合が好ましい。ストリップの厚さは、約２５μｍ未満にすることがさらに好ましい。この場合も各ストリップの厚さは個々に決定されるものであり、同じ面にあるストリップが同じ厚さでありまたは反対側にあるストリップが同じ厚さであるという規定がないことに留意されたい。ストリップが適正に配置されると、ビア・ペーストの乾燥に伴う収縮または反りが低減し、より均一なグリーンシートがより高い歩留まりで得られる。
【００１３】
本発明の第１の実施形態で、グリーンシートのフロント表面にある一組のストリップの各部材は互いに平行であり、グリーンシートのバック表面にある一組のストリップの各部材も同様である。このシートの両側、すなわちフロント面とバック面にあるストリップ同士の関係は様々でよい。反対側にあるフロントとバックのストリップは、図４に示すように四角形１００を形成すべきであり、この場合、バックのストリップは破線で示してある。この第１の実施形態は、フロント面とバック面のそれぞれのストリップが互いに平行である必要があるので、ストリップの交差部分１００は、直角な四角形を必然的に形成することになる。生成されたボリューム内の領域が穿孔されスクリーニングされる場合、許容可能な半径誤差が示され、場合によっては半径誤差が１０分の１ほどに減少する。
【００１４】
ストリップの交差部分９０を詳細に観察すると、この実施形態は、２つのフロント・ストリップと２つのバック・ストリップの所与の組のアングルによって、少なくとも１つのサブエリア、ボリュームを生成することが示される。ストリップは異なる平面に存在して交差しないので、ボリューム１００は、二組のストリップの交差部分によって形成されない。ボリューム１００のサイズに関する唯一の制約とは、そのボリューム領域内で穿孔されスクリーニングされるユーザ画定パターンに適応するように、十分大きくなければならないということである。
【００１５】
図５に示す第２の実施形態で、フロント面上のストリップ（ｍ、ｎ）とバック面上のストリップ（ｐ、ｑ）のいずれかまたは両方は、同じ面上で互いに平行ではなく、同じ面上でストリップは交差しない。この場合も四角形１００は形成されるが、必ずしも直角なものではない。ボリューム内で穿孔されスクリーニングされるユーザ画定パターンに適応するようボリュームが十分に大きい限り、任意の形状の四角形が許容可能である。しかし、ストリップをこのように配置する場合、誤差は最適な状態に減少しないことに留意されたい。
【００１６】
第３の実施形態では、フロント面およびバック面のストリップが平行ではないだけでなく、フロント面上またはバック面上のストリップが交差する。すなわち、フロント面上またはバック面上のストリップは、四角形の対向する側辺を形成するのではなく、図６に示すように隣接する側辺を形成する。この実施形態では、図６に示すように、ボリューム１００が形成され、第１および第２の実施形態と同様に成形することができる。
【００１７】
また、一度穿孔されスクリーニングされた個々のシートも積層できることに留意されたい。本発明で、各層のストリップは必ずしも同じ並びまたはボリュームである必要はない。グリーンシートをいったん切断したら、ストリップは、たとえそのストリップが残っているにしても、ＭＬＣの機能に著しい影響を与えなければよい。切断後はストリップが残らないことが好ましい。また、各レベルの各ボリュームが等しく、ストリップの並びが実質上同様である場合も好ましい。グリーンシートは、焼結前または焼結後に切断することができる。
【００１８】
本発明は、これらのストリップをグリーンシート上に配置する装置も企図するものである。装置、すなわちアライメント・フィクスチャ２００は、図７に示すように外部フレーム２０２を含む。４つの側部のそれぞれは、通常はピンである捕捉部２１０を有し、これらがストリップの一部、通常は各ストリップ２０５の両末端２２０の一方に取着する。グリーンシートの位置合せを助けるための、ピン２２７を有する支持板２２５は、フレーム内に収容される。通常はマイラー・シート（図示せず）であるグリーンシートのスペーサは、支持板２２５上に支持されて、グリーンシートと支持板とを分離する。次いでグリーンシートのバックまたはフロントの一組のストリップを、通常は水平にまたは垂直に取着する。各ストリップ２０５には、アライメント・フィクスチャ２００の両側に取着される２つの部分２２０がある。次いでグリーンシート（図示せず）を支持板２２５上に配置し、ピン２２７を使用して位置合せをする。次いでフロントまたはバックのもう一方のストリップ２０５を、その部分２２０によって、アライメント・フィクスチャの捕捉部２１０に取着する。次に、やはり通常はマイラー・シートである別のグリーンシート・スペーサを配置する（図示せず）。次いでこの構造全体を薄層化することが好ましい。好ましい実施形態では、２１〜７０ｋｇ／ｃｍ２の間の圧力で、かつ約４０〜９０℃の温度で薄層化を行う。時間間隔は約４分未満であることが好ましい。
【００１９】
ボリューム構造を形成する方法は、上述の装置とは独立に行うことができる。装置の開示では、ストリップをセグメント化することができ、またストリップを必ずしもフレームに接続する必要がないことを明らかにすべきである。ストリップの長さは、エンド・ユーザにより求められる適用例によって決定される。セグメント化したストリップの使用は、コスト節約の手段として有用と考えられる。
【００２０】
装置の開示では、四角形ではないボリューム形状および線形ではないストリップ形状を発明者が企図することも明らかにすべきである。例えば図８に示すように、フロントおよびバックのストリップ３００には複数の接続点３０５があり、図示するようにアライメント・フィクスチャ３１０に嵌め込まれる。図８に示すストリップ形状は、ストリップ形状の一例にすぎず、エンド・ユーザに有用な最終ボリュームを生成する任意の数の接続点を備えたストリップ形状を実現することができる。
【００２１】
本発明について、特定の好ましい実施形態と共に詳細に述べてきたが、これまでの記述に照らせば数多くの代替例、修正例、および変更例が当業者に明らかであることが明白である。したがって上述の特許請求の範囲は、本発明の真の範囲および精神に含まれる任意のそのような代替例、修正例、および変更例を包含すると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】加工前の典型的なグリーンシートの見下ろし図である。
【図２】本方法の一実施形態を実施した後のグリーンシートの正面図である。
【図３】本方法の一実施形態を実施した後のグリーンシートの背面図である。
【図４】本発明の方法を実施した後の、パターニングしスクリーニングしたグリーンシートの見下ろし図である。
【図５】本発明のその他の方法を示す見下ろし図である。
【図６】本発明のその他の方法を示す見下ろし図である。
【図７】本発明の方法のいくつかの実施形態を実施するのに使用される１つのフレームの見下ろし図である。
【図８】本発明の方法のいくつかの実施形態を実施するのに使用される１つのフレームの見下ろし図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際公開パンフレット】
2004535948.tif 000011
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2004535948.tif 000014
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2004535948.tif 000025
2004535948.tif 000026
2004535948.tif 000027
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004535948.tif 000028
【国際調査報告】
2004535948.tif 000029
2004535948.tif 000030