(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚のグリーンシートを積層し、この積層したグリーンシート積層体を圧着し、焼成してなるセラミック多層基板を製造する方法であって、
圧着時に、前記グリーンシート積層体の一方の面側に配した第１の平板と、前記グリーンシート積層体の他方の面側に配した第２の平板との少なくともいずれか一方に形成された溝により、前記グリーンシート積層体を拘束することを特徴とするセラミック多層基板の製造方法において、
前記溝は、前記グリーンシート積層体の製品部分の外周部よりも外側に相対する部分に形成された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を実施するための装置であって、
前記グリーンシート積層体の一方の面側に配された第１の平板と、
前記グリーンシート積層体の他方の面側に配された第２の平板と、
前記グリーンシート積層体に相対する前記第１の平板の面と、前記グリーンシート積層体に相対する前記第２の平板の面との少なくともいずれか一方の面に形成された溝とを備えたことを特徴とするセラミック多層基板の製造装置において、
前記溝は、前記グリーンシート積層体の製品部分の外周部よりも外側に相対する部分に形成されたことを特徴とするセラミック多層基板の製造装置。
【請求項３】
前記溝は、前記グリーンシート積層体の製品部分の外周部を取囲むように形成されたことを特徴とする請求項２記載のセラミック多層基板の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック多層基板の製造方法および製造装置に関するものであり、特に複数枚のグリーンシートを積層し、圧着する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置において、ＩＣチップやＬＳＩチップ等の半導体素子は、基板に設けられた半導体素子搭載部に収納されて実用に供されている。アルミナ等のセラミック多層は耐熱性、耐久性、熱伝導性等に優れるため、この基板の材料として適しており、セラミック製の半導体基板は現在盛んに使用されている。
【０００３】
このセラミック製の半導体基板は、基板サイズを縮小し、搭載ボードへの搭載密度を向上させ、また電気特性を向上させるため、一般に複数枚のグリーンシートを積層および焼成してセラミック多層基板が製造される。
このようなセラミック多層基板においては、グリーンシート積層体を圧着する際、平行平板にてグリーンシート積層体の上下から圧力をかけ、グリーンシート積層体を一体化する製造方法が採られている。このグリーンシート積層体を圧着するときの圧力により、グリーンシート積層体が伸びて変形し、焼成後の基板の寸法精度を下げる原因となる場合がある。セラミック多層基板においては、この寸法精度の向上が望まれている。ここで、寸法精度とは、寸法のばらつきの度合いを示すものである。
【０００４】
従来より、グリーンシート積層体を圧着する際のグリーンシート積層体の伸びや変形を低減する製造方法として、グリーンシート積層体を枠の内部にはめ込み、グリーンシート積層体が周囲へ伸びるのを抑えた状態でグリーンシート積層体の上下から加圧するか、または静水圧プレスを行うセラミック多層基板の製造方法が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のセラミック多層基板の製造方法では、製造治具、製造工具あるいは製造設備が高価であるという問題があった。また従来のセラミック多層基板の製造方法では、製造工程が複雑になり、製造工数が多くなるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、圧着時のグリーンシート積層体の伸びおよび変形を低減することができ、寸法精度を向上することが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。
本発明の他の目的は、製造設備が安価であり、製造が容易で、製造工数を低減することができるセラミック多層基板の製造方法を提供することにある。
【０００７】
本発明のさらに他の目的は、圧着時のグリーンシート積層体の伸びおよび変形を低減することができ、寸法精度を向上することができるセラミック多層基板の製造装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載のセラミック多層基板の製造方法によると、圧着時に、グリーンシート積層体の一方の面側に配した第１の平板と、グリーンシート積層体の他方の面側に配した第２の平板との少なくともいずれか一方に形成された溝により、グリーンシート積層体を拘束する。このため、圧着時にグリーンシート積層体が拘束されるので、グリーンシート積層体の伸びおよび変形を低減することができる。さらに、グリーンシート積層体の伸びおよび変形を低減することで、グリーンシート積層体の寸法精度を向上することができる。また、第１の平板と第２の平板との少なくともいずれか一方に溝を形成するだけでよいので、製造設備が安価である。また、製造が容易であるので、製造工数を低減することができる。その上、上記溝はグリーンシート積層体の製品部分の外周部よりも外側に相対する部分に形成されるので、グリーンシート積層体の製品部分を傷つけるのを防ぐことができる。したがって、製品不良の発生を抑えることができる。
【０００９】
本発明の請求項２記載のセラミック多層基板の製造装置によると、グリーンシート積層体の一方の面側に配された第１の平板と、グリーンシート積層体の他方の面側に配された第２の平板と、第１の平板と第２の平板とのグリーンシート積層体に相対する少なくともいずれか一方の面に形成された溝とを備える。このため、グリーンシート積層体に相対する第１の平板と第２の平板との少なくともいずれか一方の面に形成された溝により、圧着時にグリーンシート積層体を拘束するので、圧着時のグリーンシート積層体の伸びおよび変形を低減することができる。さらに、グリーンシート積層体の伸びおよび変形を低減することで、グリーンシート積層体の寸法精度を向上することができる。た、グリーンシート積層体に相対する第１の平板と第２の平板との少なくともいずれか一方の面に溝を形成するだけでよいので、安価な製造装置とすることができる。その上、上記溝はグリーンシート積層体の製品部分の外周部よりも外側に相対する部分に形成されるので、グリーンシート積層体の製品部分を傷つけるのを防ぐことができる。したがって、製品不良の発生を抑えることができる。
【００１１】
本発明の請求項３記載のセラミック多層基板の製造装置によると、グリーンシート積層体に相対する第１の平板と第２の平板との少なくともいずれか一方の面に形成された溝は、グリーンシート積層体の製品部分の外周部を取囲むように形成されるので、圧着時のグリーンシート積層体の伸びおよび変形を確実に低減することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本発明を低温焼成セラミック多層基板の製造方法および製造装置に適用した一実施例について説明する。
まず、生基板としてのグリーンシート積層体の作製方法について述べる。
【００１３】
▲１▼ＣａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系のガラス粉末６０ｗｔ％とアルミナ粉末４０ｗｔ％とを混合した粉体に例えばＤＯＰ等の可塑剤と、例えばアクリル樹脂あるいはブチラール樹脂等のバインダーと、例えばトルエン、キシレン、アルコール類等の溶剤とを加え、十分に混練して粘度２０００〜４００００ｃｐｓのスラリーを作製し、ドクターブレード法によって例えば０．１〜０．４ｍｍ厚の複数枚の低温焼成用のグリーンシートを形成する。
【００１４】
▲２▼打ち抜き型やパンチングマシーン等を用いて、各グリーンシートの複数の所定位置に例えば０．３ｍｍφのビアホールや積層時の位置決めのための位置決め孔を打ち抜き形成する。層間の導体パターンを電気的に接続できるよう、各ビアホールにＡｇ系の導体材料を充填する。各グリーンシートの表面あるいは裏面にはＡｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｔ、Ａｇ−Ｐｄ−Ｐｔ、Ｃｕ等の導体ペーストを用いて配線用の導体パターンをスクリーン印刷する。
【００１５】
▲３▼図５および図６に示すように、導体パターンをスクリーン印刷した複数のグリーンシート１を積層し、このグリーンシート積層体２を例えば８０〜１５０℃、５０〜２５０ｋｇ／ｃｍ2 の条件で熱圧着して一体化する。
ここで、グリーンシート積層体２の熱圧着装置１００について説明する。
図１、図２および図３に示すように、熱圧着装置１００は、第１の平板としての下平板３０と、第２の平板としての上平板４０との互いに相対する２つの平板からなる。下平板３０は、グリーンシート積層体２を上に乗せ、グリーンシート積層体２の裏面２ｂと接するため、上面部３１が平らになっており、グリーンシート積層体２の外周部２０よりも大きい外周部３２を有している。上平板４０は、下平板３０の上面部３１と相対する下面部４１を有しており、下平板３０の外周部３２とほぼ同等の大きさの外周部４２を有している。下面部４１には、グリーンシート積層体２の外周部２０よりも小さく、グリーンシート積層体２の製品部分の外周部２１よりも大きい外縁部４３ａと内縁部４３ｂとを有する外溝４３が形成される。また、下面部４１の外溝４３の内側には、外溝４３の内縁部４３ｂよりも小さく、グリーンシート積層体２の製品部分の外周部２１よりも大きい外縁部４４ａと内縁部４４ｂとを有する内溝４４が形成される。したがって、外溝４３および内溝４４は、グリーンシート積層体２の製品部分の外周部２１を取囲むロの字形に形成されており、その断面形状はＵ字形をしている。外溝４３および内溝４４の幅ｗは制限するものではないが０．２〜２．０ｍｍの範囲が好ましく、外溝４３および内溝４４の深さｈは制限するものではないが０．０３〜１．００ｍｍの範囲が好ましい。溝の幅が０．２ｍｍ未満であるか、または２．０ｍｍより大きいと、圧着時のグリーンシート積層体の伸びおよび変形を低減する効果が小さくなる恐れがある。また、溝の深さが０．０３ｍｍ未満であるか、または１．００ｍｍより大きいと、圧着時のグリーンシート積層体の伸びおよび変形を低減する効果が小さくなる恐れがある。ここで、上面部３１は特許請求の範囲に記載されたグリーンシート積層体に相対する第１の平板の面に相当し、下面部４１は特許請求の範囲に記載されたグリーンシート積層体に相対する第２の平板の面に相当する。
【００１６】
次に、熱圧着装置１００の作動について説明する。
下平板３０の上面部３１の上にグリーンシート積層体２を乗せ、グリーンシート積層体２および下平板３０を固定して上平板４０を矢印Ｙ方向に移動すると、上平板４０の下面部４１がグリーンシート積層体２の表面２ａに接する。さらに上平板４０に矢印Ｙ方向の力を加えると、図７に示すように、上平板４０の外溝４３および内溝４４にグリーンシート積層体２の表面２ａがくい込む。外溝４３および内溝４４にグリーンシート積層体２の表面２ａがくい込むことにより、グリーンシート積層体２が矢印Ｘ方向に伸びるのを低減することができる。
【００１７】
▲４▼熱圧着されたグリーンシート積層体を製品となる部分の外周部２１に沿って切断する。図７に示すように、熱圧着されたグリーンシート積層体１０を外周部２１に沿って切断すると、グリーンシート積層体の製品部分５０が得られる。
このグリーンシート積層体の製品部分５０を電気式連続ベルト炉を使用して、空気中で９００℃、２０分の保持条件で焼成し、セラミック多層基板を作製する。なお、導体ペーストがＣｕの場合は還元または中性雰囲気で焼成する。
【００１８】
次に、図８に示すように、熱圧着されたグリーンシート積層体１０の熱圧着による伸び率と変形率とを算出した。ここで、Ａをグリーンシート積層体２の矢印Ｘ方向の一辺の寸法とし、Ｂを熱圧着されたグリーンシート積層体１０の矢印Ｘ方向に伸ばされた角部１１および１２の間の寸法とし、Ｃを熱圧着されたグリーンシート積層体１０の矢印Ｘ方向の最大変形部１３および１４の間の寸法とする。このとき、伸び率を（Ｃ−Ａ）／Ａ×１００と定義し、変形率を（Ｃ−Ｂ）／Ｂ×１００と定義する。算出結果を表１に示す。
【００１９】
【表１】
0003918080.tif 000002
【００２０】
表１には、サンプル数２０について測定を行い、結果を平均値で示した。ここで、寸法精度は、各サンプルの寸法の標準偏差の３倍を平均値で割った値と定義した。また、溝の無い平行平板でグリーンシート積層体の熱圧着を行い、他の製造方法は本実施例と同じである比較例も表１に示した。また、参考のために熱圧着後に焼成したグリーンシート積層体の変形率および焼成後の寸法精度も表１に示した。
【００２１】
本実施例では、グリーンシート積層体２の熱圧着後の伸び率、変形率および寸法精度はそれぞれ０．０％、０．０１％および０．１９であり、熱圧着後に焼成したグリーンシート積層体の変形率および焼成後の寸法精度はそれぞれ０．０１％および０．１５であった。これに比べて、比較例では、グリーンシート積層体の熱圧着後の伸び率、変形率および寸法精度はそれぞれ０．２％、０．０６％および０．３２であり、熱圧着後に焼成したグリーンシート積層体の変形率および焼成後の寸法精度はそれぞれ０．０６％および０．３０であった。
【００２２】
本実施例では、上平板４０の下面部４１にグリーンシート積層体２の製品部分の外周部２１を取囲むように外溝４３と内溝４４とを形成し、下平板３０と上平板４０とでグリーンシート積層体２を熱圧着したので、グリーンシート積層体２の熱圧着後の伸び率および変形率と、熱圧着後に焼成したグリーンシート積層体の伸び率および変形率とをともに低減することができた。さらに、グリーンシート積層体２の熱圧着後の寸法精度と、熱圧着後に焼成したグリーンシート積層体の寸法精度とをともに向上することができた。さらにまた、熱圧着装置１００には、平板４０の下面部４１に外溝４３と内溝４４とを形成したのみであるので、安価な製造装置とすることができる。さらに、製造が容易であるので、製造工数を低減することができる。
【００２３】
本実施例においては、上平板４０の下面部４１に外溝４３と内溝４４とを形成したが、本発明では、下平板の上面部に溝を形成してもよいし、下平板の上面部と上平板の下面部との両方に溝を形成してもよい。また本発明においては、溝の断面形状および本数に制限はない。また本発明においては、平板のグリーンシート積層体の製品部分の外周部に相対する部分より外側に溝が形成されていれば、どのような形状に溝が形成されていてもよい。
【００２４】
本発明においては、低温焼成セラミック多層基板に限らず、アルミナ基板、窒化アルミ基板、ムライト基板等どのようなセラミック多層基板に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を低温焼成セラミック多層基板の製造方法および製造装置に適用した一実施例を示す模式的底面図である。
【図２】本発明を低温焼成セラミック多層基板の製造方法および製造装置に適用した一実施例を示す模式的断面図である。
【図３】図２に示すIII 部分の拡大図である。
【図４】本発明の一実施例の熱圧着装置の作動を説明するための模式的断面図である。
【図５】本発明の一実施例を説明するためのグリーンシートを示す模式的斜視図である。
【図６】本発明の一実施例を説明するためのグリーンシート積層体を示す模式的斜視図である。
【図７】本発明の一実施例を説明するためのグリーンシート積層体の切断を示す模式的斜視図である。
【図８】圧着後のグリーンシート積層体の伸び率および変形率の算出を説明するための模式的平面図である。
【符号の説明】
１    グリーンシート
２    グリーンシート積層体
１０    熱圧着されたグリーンシート積層体
２０    グリーンシート積層体の外周部
２１    グリーンシート積層体の製品部分の外周部
３０    下平板（第１の平板）
３１    上面部（グリーンシート積層体に相対する第１の平板の面）
４０    上平板（第２の平板）
４１    下面部（グリーンシート積層体に相対する第２の平板の面）
４３    外溝
４４    内溝
５０    製品部分
１００    熱圧着装置
【図１】
0003918080.tif 000003
【図２】
0003918080.tif 000004
【図３】
0003918080.tif 000005
【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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