(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３系ガラス粉末、ＭｇＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３系ガラス粉末、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラス粉末、及びＰｂＯ−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラス粉末のうちのいずれか１種のガラス粉末とＡｌ２Ｏ３との混合物、又はコージェライト系結晶化ガラスのうちの１種を含有した低温焼成セラミック材料を用いてグリーンシートを作製する工程と、
該グリーンシートの表面に導体パターンが形成し、これらグリーンシートを複数枚積層し、一方の面が素子搭載面とされたグリーンシート積層体を作製する工程と、
硬質板を前記素子搭載面に宛がい、かつゴム硬度が２０〜５０度のゴム板を前記素子搭載面の反対側の面に宛がった状態で、前記グリーンシート積層体を圧着して生基板を形成する工程と、
該生基板の両面から前記硬質板と前記ゴム板を剥離させた後に前記生基板を焼成し、焼成基板を形成する工程と、
前記焼成基板の素子搭載面にパッドを印刷・焼成する工程とを含む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】
前記グリーンシートの厚みを０．１〜０．４ｍｍに形成することを特徴とする請求項１記載のセラミック多層基板の製造方法。
【請求項３】
前記素子搭載面の凹凸を２μｍ以下に形成することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のセラミック多層基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、素子搭載面の平坦度を高めたセラミック多層基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、セラミック多層基板は、グリーンシート積層法で製造されることが多い。このグリーンシート積層法は、導体パターンが形成された複数枚のグリーンシートを積層して加熱圧着し、これを焼成してセラミック多層基板を製造するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のグリーンシート積層法では、内層導体パターンが存在する部分が他の部分よりも基板の積層厚が厚くなるため、基板の素子搭載面のうち内層導体パターンに対応する部分が凸変形してしまう欠点がある。特に、ガラス成分の多い低温焼成セラミック多層基板は、内層導体パターンによる素子搭載面の凹凸が大きくなる傾向がある。このような素子搭載面の凹凸は、素子搭載面に印刷・焼成したワイヤボンディング用のパッドの高さ位置を不均一にするため、ボンディングワイヤの溶着不良を生じたり、素子搭載面からパッドを剥離させる原因となり、歩留り低下や品質低下を招く原因となっている。
【０００４】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、ワイヤボンディング性を向上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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記目的を達成するために鋭意研究したところ、グリーンシート積層体を圧着する際に、素子搭載面に硬質板を宛がい、その反対側の面にゴム硬度が２０〜５０度のゴム板を宛がって圧着することにより、グリーンシート積層体の内層の導体パターンによる凸変形が、硬質板よりも柔軟な上記ゴム硬度のゴム板の方に片寄り、これにより素子搭載面の凹凸を小さくすることができ、ワイヤボンディング性を向上させることができるという知見を得た。
【０００６】
しかも、ゴム板は、破損しにくく、取扱性に優れ、繰り返し使用可能であると共に、比較的安価であるため、生産性向上、生産コスト低減に効果的である。
【０００７】
本発明はこのような知見に基づきなされたものであって、本発明に係るセラミック多層基板の製造方法は、ＣａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３系ガラス粉末、ＭｇＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３系ガラス粉末、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラス粉末、及びＰｂＯ−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラス粉末のうちのいずれか１種のガラス粉末とＡｌ２Ｏ３との混合物、又はコージェライト系結晶化ガラスのうちの１種を含有した低温焼成セラミック材料を用いてグリーンシートを作製する工程と、硬質板を前記素子搭載面に宛がい、かつゴム硬度が２０〜５０度のゴム板を前記素子搭載面の反対側の面に宛がった状態で、前記グリーンシート積層体を圧着して生基板を形成する工程と、該生基板の両面から前記硬質板と前記ゴム板を剥離させた後に前記生基板を焼成し、焼成基板を形成する工程と、前記焼成基板の素子搭載面にパッドを印刷・焼成する工程とを含むことを特徴としている。
【０００８】
また、本発明のセラミック多層基板の製造方法は、前記グリーンシートの厚みを０．１〜０．４ｍｍに形成することを特徴としている。
【０００９】
また、本発明のセラミック多層基板の製造方法は、前記素子搭載面の凹凸を２μｍ以下に形成することを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るセラミック多層基板としての低温焼成セラミック多層基板の製造方法を詳説する。
【００１１】
まず、低温焼成セラミックのグリーンシート（厚さ０．１〜０．４ｍｍ）をドクターブレード法により作製する。ここで使用する低温焼成セラミック材料としては、例えばＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −Ｂ2 Ｏ3 系ガラス粉末：５０〜６５重量％（好ましくは６０重量％）と、不純物が０〜１０重量％のＡｌ2 Ｏ3 粉末：５０〜３５重量％（好ましくは４０重量％）との混合物を用いる。この他、ＭｇＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −Ｂ2 Ｏ3 系のガラス粉末とＡｌ2 Ｏ3 粉末との混合物を用いたり、ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系ガラス粉末とＡｌ2 Ｏ3 粉末との混合物、或は、ＰｂＯ−ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系ガラス粉末とＡｌ2 Ｏ3 粉末との混合物や、コージェライト系結晶化ガラス等、１０００℃以下で焼成できる低温焼成セラミック材料を用いても良い。
【００１２】
グリーンシートの作製後、打抜き型やパンチングマシーン等を用いて、グリーンシートを所定寸法に切断すると共に、各グリーンシートの所定位置に層間接続用のビアホールや位置決め孔を打抜き形成する。
【００１３】
このようにして作られた複数枚のグリーンシートのビアホールに、Ａｇ、Ａｇ／Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ／Ｐｔ、Ｃｕ等の導体ペーストを充填し、最上層に配置されるグリーンシートを除き、各層のグリーンシートの上面（内層パターン面）に、上記導体ペーストを使用して導体パターンをスクリーン印刷する。更に、必要に応じて、抵抗体等のパターンをスクリーン印刷しても良い。
【００１４】
この後、これら複数枚のグリーンシートを重ね合わせてグリーンシート積層体１１を作る。そして、図１（ａ）に示すように、このグリーンシート積層体１１を、素子搭載面Ａを下向きにして硬質板である金属板１２上に載置すると共に、該グリーンシート積層体１１の上面（素子搭載面とは反対側の面Ｂ）に軟質板であるゴム板１３を宛がう。このゴム板１３は、例えばシリコーンゴムにより形成され、ゴム硬度は、２０〜５０度が好ましい。
【００１５】
尚、ゴム板１３は、プレス機１４の金属製のプレス型板１５の下面に接着等により取り付けも良いし、取り付けなくても良い。また、グリーンシート積層体１１を載置する金属板１２は、プレス機１４の金属製の下型板をそのまま用いても良いし、別体の金属板をプレス機１４の下型板上に載置又は固定するようにしても良い。また、金属板１２とゴム板１３の上下関係（グリーンシート積層体１１の上下関係）は、図１（ａ）の状態と反対であっても良い。
【００１６】
図１（ａ）の状態にグリーンシート積層体１１をプレス機１４にセットした後、プレス機１４を作動させて、グリーンシート積層体１１を例えば１００℃、５０ｋｇｆ／ｃｍ2 の条件で加熱圧着して一体化し、生基板１１を作製する。この際、内層の導体パターンによる基板面の凸変形が、金属板１２よりも変形しやすいゴム板１３の方に片寄って生じる。その結果、生基板１１のうち素子搭載面とは反対側の面Ｂには、比較的大きな凹凸が生じるが、その分、素子搭載面Ａの凹凸が小さくなる。
【００１７】
この圧着工程で、ゴム板１３のゴム硬度が２０度以下であると、ゴム板１３が柔らかすぎて、ゴム板１３からグリーンシート積層体１１に作用する圧着力が不均一になりやすく、グリーンシート積層体１１の圧着不良が発生する。また、ゴム板１３のゴム硬度が５０度以上であると、ゴム板１３が硬すぎて、内層の導体パターンによる基板面の凸変形をゴム板１３側に逃がす効果が少なくなり、素子搭載面Ａの凹凸が大きくなってしまう。この点を考慮し、この実施形態では、ゴム硬度が２０〜５０度のゴム板１３を用いることで、グリーンシート積層体１１の圧着性と素子搭載面Ａの凹凸量減少効果とを両立させる。圧着終了後は、生基板１１の両面から金属板１２とゴム板１３を剥離する。
【００１８】
以上のようにして作製された生基板１１を通常の電気式連続ベルト炉を使用して、例えば９００℃で焼成し、セラミック多層基板を焼成する。この際、内層の導体パターンとしてＣｕを用いた場合には、酸化防止のため還元雰囲気中で焼成する必要があるが、Ａｇ、Ａｇ／Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ／Ｐｔを用いた場合には、酸化雰囲気（空気）中で焼成することが可能である。
【００１９】
焼成後、基板の素子搭載面Ａに、例えばＡｕペーストを用いて、ワイヤボンディング用のパッド１６（図２参照）や表層導体パターンをスクリーン印刷し、これを酸化雰囲気（空気）中にて例えば８５０℃で焼成する。これにて、低温焼成セラミック多層基板の製造が完了する。尚、表層導体として、Ａｇ、Ａｇ／Ｐｄ、Ａｇ／Ｐｔ等を用いても良い。
【００２０】
本発明者らは、以上のようにして製造した低温焼成セラミック多層基板の素子搭載面Ａの凹凸量とワイヤボンディング性を評価する試験を行ったので、その試験結果を次の表１に示す。
【００２１】
【表１】
0004088942.tif 000002
【００２２】
この表１において、実施例は上記実施形態の製造方法で製造し、基板焼成後にパッド１６をＡｕペーストで印刷・焼成したものである。
一方、比較例（従来例に相当）は、図１（ｂ）に示すように、グリーンシート積層体１１を圧着する際に、両面に共に金属板１２，１５を宛がってプレスし、基板焼成後にパッド１６をＡｕペーストで印刷・焼成したものである。
【００２３】
この評価試験では、実施例、比較例共に、素子搭載面Ａの凹凸量を測定すると共に、パッド１６の高さのばらつきを測定した後、３００箇所のパッド１６にそれぞれＡｕワイヤ（直径３０μｍ）をボンディングして、ワイヤボンディング成功率を調べた。
【００２４】
その結果、実施例では、ゴム板１３をグリーンシート積層体１１の素子搭載面とは反対側の面Ｂに宛がってグリーンシート積層体１１を圧着することで、図２（ａ）に示すように、内層の導体パターンによる素子搭載面Ａの凹凸量が１．７μｍに低減されて、パッド１６の高さのばらつきが２．２μｍに低減された。これにより、ワイヤボンディング成功率が９９．７％になり、Ａｕワイヤの溶着不良やパッドの剥離がほとんど発生しないことが確認された。
【００２５】
これに対し、比較例では、図２（ｂ）に示すように、内層の導体パターンによる基板面の凸変形が素子搭載面Ａにも発生して、素子搭載面Ａの凹凸量が５．３μｍにもなり、パッド１６の高さのばらつきが４．９μｍにもなった。これにより、ワイヤボンディング成功率が９２．３％に低下した。換言すれば、Ａｕワイヤの溶着不良やパッドの剥離の発生率が７．７％にもなり、歩留りが低下した。
【００２６】
以上の試験結果から、素子搭載面Ａの凹凸量が小さくなるほど、パッド１６の高さのばらつきが小さくなり、ワイヤボンディングの不良発生率が低下することが確認された。実施例のように、素子搭載面Ａの凹凸が２μｍ以下であれば、比較例と比較して、ワイヤボンディングの不良発生率が著しく少なくなり、ワイヤボンディング性を大幅に向上できる。
【００２７】
尚、上記実施形態では、グリーンシート積層体１１の圧着時に素子搭載面Ａに宛がう硬質板として金属板１２を用いたが、金属と同等若しくはそれ以上の剛性と表面平滑性のある材料（例えばガラス、セラミック等）で形成した硬質板を用いても良い。
【００２８】
また、上記実施形態では、グリーンシート積層体１１の圧着時に素子搭載面とは反対側の面Ｂに宛がう軟質板としてゴム板１３（つまり弾性板）を用いたので、圧着時の変形が圧着終了後に弾性力により元の状態に戻り、何回も繰り返して使用できるという利点がある。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明に係るセラミック多層基板の製造方法は、ＣａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３系ガラス粉末、ＭｇＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３系ガラス粉末、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラス粉末、及びＰｂＯ−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラス粉末のうちのいずれか１種のガラス粉末とＡｌ２Ｏ３との混合物、又はコージェライト系結晶化ガラスのうちの１種を含有した低温焼成セラミック材料を用いてグリーンシートを作製する工程と、硬質板を前記素子搭載面に宛がい、かつゴム硬度が２０〜５０度のゴム板を前記素子搭載面の反対側の面に宛がった状態で、前記グリーンシート積層体を圧着して生基板を形成する工程と、該生基板の両面から前記硬質板と前記ゴム板を剥離させた後に前記生基板を焼成し、焼成基板を形成する工程と、前記焼成基板の素子搭載面にパッドを印刷・焼成する工程とを含むので、グリーンシート積層体の内層の導体パターンによる凸変形が、硬質板よりも柔軟な上記ゴム硬度のゴム板の方に片寄り、素子搭載面の凹凸を小さくすることができる。そしてこれにより、素子搭載面のパッドの高さのばらつきをワイヤボンディングにほとんど影響しない範囲に抑えることができ、ワイヤボンディング不良の発生率を著しく低減することができる。しかも、ゴム板は、破損しにくく、取扱性に優れ、繰り返し使用可能であると共に、比較的安価であるため、生産性向上、生産コスト低減に効果的である。
【００３１】
また、本発明のセラミック多層基板の製造方法は、前記グリーンシートの厚みを０．１〜０．４ｍｍに形成するので、ゴム硬度が２０〜５０度のゴム板を使用することにより、素子搭載面の凹凸を小さくすることができ、上述した効果を容易に奏することができる。
また、本発明のセラミック多層基板の製造方法は、前記素子搭載面の凹凸を２μｍ以下に形成するので、素子搭載面が平坦なセラミック多層基板を確実に作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態（実施例）におけるグリーンシート圧着工程を説明する断面図、（ｂ）は比較例のグリーンシート圧着工程を説明する断面図
【図２】（ａ）は実施例のセラミック多層基板の素子搭載面の凹凸状態を示す拡大図、（ｂ）は比較例のセラミック多層基板の素子搭載面の凹凸状態を示す拡大図
【符号の説明】
１１…グリーンシート積層体、１２…金属板（硬質板）、１３…ゴム板（軟質板）、１４…プレス機、１５…プレス型板、１６…パッド、Ａ…素子搭載面、Ｂ…素子搭載面とは反対側の面。
【図１】
0004088942.tif 000003
【図２】
0004088942.tif 000004