JP4388308B2 - 樹脂シートおよびそれを用いたセラミック多層配線基板の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、凹部を有するセラミック多層配線基板の製造方法に関するものであり、詳細には、電子部品などを収納するための凹部を形成するのに好適な樹脂シートおよびそれを用いたセラミック多層配線基板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、セラミック多層配線基板は、絶縁層が複数積層された絶縁基板の表面または内部にメタライズ配線層が配設された構造からなり、さらに電子部品などを収納するための凹部が形成されている。このような構造のセラミック多層配線基板の代表的な例として、LSI等の半導体素子収納用パッケージが挙げられる。このようなパッケージとしては、絶縁層がアルミナ等のセラミックスからなるものが多用され、さらに最近では、銅メタライズと同時焼成を可能にしたガラスセラミック焼結体を絶縁基板とするものも実用化されている。
【0003】
このようなセラミック多層配線基板の製造においては、所定の比率で調合したセラミック原料粉末に、適当な有機バインダーを添加し、有機溶媒中に分散させることによりスラリーを調製し、従来周知のドクターブレード法やリップコーター法等のキャスト法により、所定の厚みのセラミックグリーンシート(以下、グリーンシートともいう)を成形する。
【0004】
次に、メタライズ配線層として、適当な金属粉末に有機バインダー、溶剤、可塑剤を添加混合して得た金属ペーストを前記グリーンシートに周知のスクリーン印刷法により、所定形状のパターンに印刷塗布するとともに、マイクロドリルやレーザで貫通孔(スルーホール)を形成し、この貫通孔内に金属ペーストを充填してビア導体を形成する。
【0005】
そして、電子部品を収納する凹部を形成するために、グリーンシートの所定の箇所に、貫通穴を打ち抜き加工を行う。
【0006】
その後、図3の従来法の工程図における(a)に示すように、上記の貫通穴20が形成されたグリーンシート21a、21bを他のグリーンシート21c、21dおよび21eとともに、適当な密着液を用いて複数積層し、得られた凹部22を具備するグリーンシート積層体を所定の条件で焼成することによって、図3(b)に示すようなセラミック多層配線基板23が得られる。
【0007】
【特許文献1】
特開平5−3273号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
このようなセラミック多層配線基板においては、多機能、高機能化に伴い基板の小型化を成すうえで、配線パターン、およびビアホールの微細化が必要であり、積層精度の向上が不可欠である。さらには、セラミック多層配線基板の凹部のLSIチップ等の電子部品の搭載面に配線を施した形態への対応も望まれている。
【0009】
しかし、凹部を具備するセラミック多層配線基板は、凹部を構成する貫通穴20が形成されたグリーンシート21a、21bを他のグリーンシート21c、21dおよび21eと積層する際、凹部22とそれ以外の部分とで圧力のバラツキが生じ、積層時に変形が生じやすく、この変形を防止するために圧力を低減すると、グリーンシート間の密着不良が発生するという問題があった。ここでいう変形とは、図3(b)に示すように、グリーンシート積層体に対する垂直方向の加圧により、凹部22周辺部のグリーンシート21a、21bに発生する水平方向の変形と、グリーンシート21cにおける凹部22の底部が膨らむ変形が挙げられる。このうち、凹部22底部の膨らみは、電子部品を搭載する際にボンディング不良を発生させる場合があった。
【0010】
また、凹部22底部の膨らみは積層圧力を下げることにより低減されるものの、積層圧力を下げると凹部22周辺部に層間剥離(デラミネーション)24が発生するという問題が生じ易い。
【0011】
具体的には、図3に示すように加圧積層前のグリーンシートは、貫通孔が形成されたグリーンシート21a、21bと、配線導体層となる導体ペーストのパターンおよびメタライズ導体となる導体ペーストが充填されたビアホールを有するグリーンシート21c、21d、21eとに分けられる。そして、グリーンシート21a、21bを積層し、一方グリーンシート21c、21d、21eを積層し、得られた各グリーンシート積層体を一体化する。これは、グリーンシート21a、21bに較べ、グリーンシート21c、21d、21eは表面積が大きく、また配線導体層による表面の凹凸が大きいため、大きな積層圧力を要するためである。この場合、図3(b)に示すように、各グリーンシート積層体を一体化する段階で、貫通孔の底部が加圧されないことにより膨らむ。この貫通孔底部の膨らみは積層圧力を下げることにより低減されるものの、積層圧力を下げると貫通孔周辺の層間24に密着不良、いわゆるデラミネーションが発生するという問題があった。
【0012】
従って、本発明は、上記の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、凹部を有するセラミック多層配線基板を製造するのに用いられる樹脂シートであって、層間剥離や変形のない凹部が形成できるとともに、LSIチップなどの電子部品を搭載する際にボンディング不良や電気不良が生じることなく、セラミック多層配線基板の製造が可能となる、グリーンシートの凹部に嵌め込まれる樹脂シート、およびセラミック多層配線基板の製造方法を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明の樹脂シートは、主面に形成された凹部に樹脂ビーズを含む樹脂シートが嵌め込まれているセラミックグリーンシート積層体を焼結することにより前記樹脂シートを熱分解させて焼結体に凹部を形成するための前記樹脂シートであって、前記樹脂ビーズの5%重量減少温度をTa1℃、前記樹脂ビーズの熱分解終了温度をTa2℃、セラミックグリーンシートに含まれるバインダーの5%重量減少温度をTb1℃、前記バインダーの熱分解終了温度をTb2℃としたときに、Ta1≦Tb1+10℃かつTa2≦Tb2+10℃(ただし、Ta1,Ta2,Tb1,Tb2はTa1<Ta2かつTb1<Tb2の関係を満たす)であることを特徴とするものである。
【0014】
本発明の樹脂シートによれば、焼成の際にグリーンシートのバインダーが熱分解(脱脂)することで、グリーシート中の残存バインダー量の減少に伴ってグリーンシート強度が低下し、脆くなり、グリーンシート積層体の凹部の電子部品の搭載面が樹脂ビーズの熱分解に伴って部分的にえぐり取られるといった侵食破壊が起こる前に、樹脂シートに含まれる樹脂ビーズおよび樹脂バインダーが熱分解する。その結果、グリーンシート積層体の凹部の搭載面が侵食破壊されることもなく、分解残渣もない凹部を形成することができ、電気的接続の不良やボンディング不良のない信頼性の高いセラミック多層配線基板を作製することが可能となる。
【0015】
本発明の樹脂シートにおいて、好ましくは、前記樹脂シートは、600℃において重量比で99%以上熱分解する樹脂ビーズおよび樹脂バインダーを含むことを特徴とするものである。
【0016】
本発明の樹脂シートは、好ましくは樹脂シートは600℃において重量比で99%以上熱分解する樹脂ビーズおよび樹脂バインダーを含むことから、凹部の内面に樹脂シートの分解後の残渣(カーボン)が残留することをより効果的に防ぐことができる。
【0017】
本発明のセラミック多層配線基板の製造方法は、上下主面間を貫通する貫通孔を有する第1のセラミックグリーンシートの前記貫通孔に、前記貫通孔の深さと同じ厚みを有するとともに樹脂ビーズを含む樹脂シートを嵌め込み、前記第1のセラミックグリーンシートおよび配線導体層と成る導体ペースト層が形成された第2のセラミックグリーンシートを積層してセラミックグリーンシート積層体を作製し、該セラミックグリーンシート積層体を焼結することにより前記樹脂シートを熱分解させて焼結体に凹部を形成するセラミック多層配線基板の製造方法であって、前記樹脂ビーズの5%重量減少温度をTa1℃、前記樹脂ビーズの熱分解終了温度をTa2℃、前記第1および第2のグリーンシートに含まれるバインダーの5%重量減少温度をTb1℃、前記バインダーの熱分解終了温度をTb2℃としたときに、Ta1≦Tb1+10℃かつTa2≦Tb2+10℃(ただし、Ta1,Ta2,Tb1,Tb2はTa1<Ta2かつTb1<Tb2の関係を満たす)であることを特徴とするものである。
【0018】
本発明のセラミック多層配線板の製造方法によれば、樹脂シートはグリーンシート積層体を焼成することによって熱分解するものであるため、第1のグリーンシートの貫通穴に樹脂シートを嵌め込んだ状態で第2のグリーンシートを加圧して積層することができる。その結果、積層の際の加圧力が不均等にならず、層間剥離や凹部の変形を防止することができるので、貫通孔周辺の層間にデラミネーションが発生せず、寸法精度の高いセラミック多層配線基板を得ることができる。
【0019】
本発明のセラミック多層配線板の製造方法において、好ましくは、前記樹脂シートは、600℃において重量比で99%以上熱分解する樹脂ビーズおよび樹脂バインダーを含むことを特徴とするものである。
【0020】
本発明のセラミック多層配線板の製造方法は、好ましくは樹脂シートは600℃において重量比で99%以上熱分解する樹脂ビーズおよび樹脂バインダーを含むことから、凹部の内面に樹脂シートの分解後の残渣(カーボン)がより残留しないようにしてセラミック多層配線板を製造することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
本発明の樹脂シートおよびセラミック多層配線基板の製造方法について以下に詳細に説明する。
【0022】
先ず、セラミック多層配線基板を作製するためのグリーンシートを以下のようにして作製する。グリーンシートの原料粉末、例えば、セラミック粉末および/またはガラス粉末に対し、所望により焼結助剤となるセラミック粉末を添加、混合した混合物に、バインダー、可塑剤等の添加剤、有機溶剤等を加えてスラリーを調製した後、このスラリーを用いてドクターブレード法、圧延法、プレス法等の成形法により所定の厚みのグリーンシートを成形する。
【0023】
なお、セラミック粉末としては、SiO2、Al2O3、ZrO2、TiO2とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物、ZnO、MgO、MgAl2O4、ZnAl2O4、MgSiO3、Mg2SiO4、Zn2SiO4、Zn2TiO4、SrTiO3、CaTiO3、MgTiO3、BaTiO3、CaMgSi2O6、SrAl2Si2O8、BaAl2Si2O8、CaAl2Si2O8、Mg2Al4Si5O18、Zn2Al4Si5O18、AlN、Si3N4、SiC、更には、Al2O3およびSiO2から選ばれる少なくとも1種を含む複合酸化物(例えばスピネル、ムライト、コージェライト)等が挙げられ、用途に合わせて選択することができる。
【0024】
また、ガラス粉末としては、例えばSiO2−B2O3系、SiO2−B2O3−Al2O3系、SiO2−B2O3−Al2O3−MO系(但し、MはCa、Sr、Mg、BaまたはZnである)、SiO2−Al2O3−M1O−M2O系(但し、M1,M2は同じかまたは異なるものであり、Ca、Sr、Mg、BaまたはZnである)、SiO2−B2O3−Al2O3−M1O−M2O系(但し、M1,M2は上記と同じ)、SiO2−B2O3−M3O系(但し、M3はLi、NaまたはKである)、SiO2−B2O3−Al2O3−M3O系(但し、M3は上記と同じ)、Pb系ガラス、Bi系ガラス、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、希土類酸化物の群から選ばれる少なくとも1種を含有するガラスが好ましい。
【0025】
セラミック粉末とガラス粉末の混合割合は通常のガラスセラミック基板材料に用いられる割合であり、重量比で60:40〜1:99であるのが好ましい。
【0026】
また、助剤成分としては、B2O3、ZnO、MnO2、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、希土類金属酸化物等が挙げられ、用途に合わせて選択することができる。
【0027】
さらに、バインダーとしては、一般にグリーンシートに使用されているものが使用可能であり、例えば、アクリル系(アクリル酸、メタクリル酸またはそれらのエステルの単独重合体または共重合体、具体的にはアクリル酸エステル共重合体、メタクリル酸エステル共重合体、アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等)、ポリビニルブチラール系、ポリビニルアルコール系、アクリル−スチレン系、ポリプロピレンカーボネート系、セルロース系等の単独重合体または共重合体が挙げられる。
【0028】
次に、メタライズ配線層を構成する場合の導体ペーストとしては、Au、Cu、Ag、PdおよびPtの群から選ばれる金属粉末の1種または2種以上が挙げられ、2種以上の場合は混合、合金、若しくは個別に層形成された複数層のコーティング等のいずれの形態であってもよい。これら金属粉末をアクリル樹脂等からなるバインダーと、トルエン、イソプロピルアルコール、アセトン、テオピネオール等の有機溶剤と、可塑剤等とを混合したものが好適に使用できる。バインダーは金属粉末100重量部に対して0.5〜15.0重量部、有機溶剤は固形成分およびバインダー100重量部に対して5〜100重量部の割合で混合されることが好ましい。なお、この導体ペースト中には若干のガラス粉末や酸化物粉末等の無機成分を添加してもよい。この導体ペーストを、上記グリーンシートにスクリーン印刷法やグラビア印刷法等の公知の印刷手法を用いて、所定のパターンに印刷塗布する。
【0029】
また、上記のグリーンシートに打ち抜き加工を施すことにより、上下の配線導体層を接続するビアホールとなる貫通穴を形成し、この貫通穴内に導体ペーストを充填する。また、凹部と成る貫通孔を有するグリーンシートは、打ち抜き加工により貫通孔を形成し、その貫通孔に樹脂シートを嵌め込む。そして、そのグリーンシートに、バインダー、溶剤、可塑剤よりなる適当な接着剤を塗布し、他のグリーンシートを加圧積層することにより一体化し、グリーンシート積層体を作製する。得られたグリーンシート積層体を所定の条件で焼成することにより、貫通孔に嵌め込まれた樹脂シートは熱分解して除去され、グリーンシートが焼結することにより、セラミック多層配線基板が得られる。
【0030】
次に、本発明のセラミック多層配線基板となる、樹脂シートが嵌め込まれたグリーンシートの作製方法を説明する各工程図を図1に、本発明のセラミック多層配線基板の製造方法を説明する各工程図を図2に示し、以下にセラミック多層配線基板の製造方法について詳細に説明する。
【0031】
本発明においては、加圧積層前の貫通孔3に焼成過程で熱分解する樹脂シート2aを嵌め込む。これにより、加圧積層段階で樹脂シート2aを通じて貫通孔3の底部が加圧されるため、貫通孔3の底部に膨らみが発生せず、デラミネーションが発生しないように高い積層圧力の印加が可能となる。
【0032】
次に、樹脂シート2aを貫通孔3に嵌め込む方法を述べる。まず、貫通孔3は、打ち抜き金型の駆動部である上金型4と、打ち抜き金型の固定部である下金型6により主に構成される打ち抜き装置によって形成される。図1(a)に示すように、開口5が設けられた下金型6にグリーンシート1を載置し、図1(b)に示すように、上金型4をグリーンシート1の上方から下方に向けて駆動することにより打ち抜き加工を行い、図1(c)に示すように貫通孔3を形成し、貫通孔3が形成されたグリーンシート1を得る。なお、打ち抜き装置は、上金型を固定して下金型を駆動可能としたものでもよい。
【0033】
次に、図1(d)に示すように、同じ打ち抜き装置を用いて、樹脂シート2を貫通孔3が形成されたグリーンシート1に重ね、図1(e)に示すように、上金型4を駆動することにより、樹脂シート2の打ち抜きと、打ち抜かれた樹脂シート2aの貫通孔3への嵌め込みを同時的に行う。続いて、余分な樹脂シート2を取り除いて、図1(f)に示すように貫通孔3に樹脂シート2aが嵌め込まれたグリーンシートAを得る。
【0034】
そして、図2に示すように、樹脂シート2aが嵌め込まれたグリーンシートA1、A2と、メタライズ層から成る配線導体層8およびビア導体9が形成されたグリーンシートB1、B2、B3とを一括積層し、グリーンシート積層体Cを得る。次に、グリーンシート積層体Cを焼成し、セラミック多層配線基板Dを得る。
【0035】
このような本発明の製造方法により、貫通孔3の底部が加圧されて貫通孔3の底部の膨らみが発生することがないので、高い積層圧力の印加が可能となり、デラミネーションが生じないセラミック多層配線基板Dが作製できる。
【0036】
次に樹脂シート2aの製造方法について述べる。本発明において、樹脂シート2aについては、打ち抜き加工性、焼成工程での熱分解性が重要であり、良好な打ち抜き加工性を得るためには粉末状の樹脂ビーズの添加が有効である。樹脂ビーズは、焼成時に良好な熱分解挙動を示す平均粒径が1〜20μmのアクリル系、α−メチルスチレン系等のものが好ましい。平均粒径が1μm以下の場合、樹脂ビーズの凝集が問題となり、平均粒径が20μm以上の場合、樹脂シート2a表面に突起が生じ易い。
【0037】
また、樹脂ビーズは、耐溶剤性の観点から架橋反応が生じたものが好ましい。但し、過度に架橋反応が進行している場合、熱分解性が劣化する傾向がある。一方、熱分解性に優れる非架橋タイプの樹脂ビーズも使用できる。耐溶剤性が低い非架橋タイプ等の樹脂ビーズを使用する場合の溶剤としては、バインダー等の有機物を溶解させる一方で、樹脂ビーズを重量比で10%以上溶解させないような単独溶剤若しくは混合溶剤とする事が好ましい。
【0038】
樹脂ビーズを10%以上溶解する条件でスラリー溶液を調製して樹脂シート2を形成した場合、樹脂シート2中に残存する樹脂ビーズの割合が少ないため、打ち抜き加工性が低下するおそれがある。このため、この場合のスラリー溶液の調製方法としては、耐溶剤性の低い樹脂ビーズをヘプタン等の難溶解性溶剤に分散させたスラリーに、バインダーや可塑剤等を最小限のメチルイソブチルケトン等の易溶解性溶剤に溶解させた溶液を混合するのが好ましい。
【0039】
樹脂ビーズ100重量部に対し、アクリル系バインダーを40〜80重量部添加し、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン等のケトン系、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素系、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系、イソプロピルアルコール、エタノール等のアルコール系等から選ばれる1種若しくは2種以上の有機溶剤中にて樹脂ビーズ及びアクリル系バインダーを分散させる。
【0040】
使用するアクリル系バインダーとしては、熱分解性が優れるポリイソブチルメタクリレート系(IBMA)やメチルメタクリレート系(MMA)バインダーの単体若しくは共重合体が好ましく、これらのバインダーに熱分解性やスラリー安定性に優れたメタクリル酸アルキルエステル、α−メチルスチレン等を共重合させたものでも良い。
【0041】
さらに、樹脂シート2に柔軟性を与えるために熱分解性の良好な添加剤、例えば、フタル酸ジ−n−ブチル(dibutyl phthalate:DBP)、フタル酸ジ−2−エチルヘキシル(di−sec−octyl phthalate:DOP)等のフタル酸系エステル等の可塑剤やグリセリン、ポリエチレングリコール等の多価アルコール系等の添加剤を添加してもよい。この組成で作成したスラリーを、従来周知のロールコーター、グラビアコーター、ブレードコーター等のコーティング方式により剥離剤処理を施したキャリアーシート上に塗布し、乾燥することにより樹脂シート2を得る。
【0042】
樹脂シート2の組成物の熱分解性は、グリーンシートに含まれているバインダーよりも優れていることが好ましい。すなわち、従来、グリーンシート中のバインダーが熱分解(脱脂)してグリーシート中の残存バインダー量が減少することに伴ってグリーンシートの強度が低下し、脆くなったグリーンシート上で遅れて樹脂シート2中の樹脂ビーズが熱分解するため、加熱によって液状になった高粘度の樹脂ビーズの溶融物が、脱脂後に脆くなったグリーンシートの表面で沸騰に伴う上下左右への振動運動を伴いながら熱分解するため、その熱分解部分に接するグリーンシートの表面が部分的にえぐり取られることでその表面が侵食破壊される現象が生じていたが、本発明はそのような問題を解消することができる。
【0043】
従って、樹脂シート2は、N2雰囲気中、昇温速度10℃/分で600℃まで熱重量示差熱分析(TG/DTA)を差動型高温熱天秤(理学電機(株)製「TG8120」)で行った場合、樹脂シート2中の樹脂ビーズの5%重量減少温度(Ta1℃)がグリーンシート中のバインダーの5%重量減少温度(Tb1℃)に対して、ほぼ同等若しくは低いように設定する。また、Ta1≦Tb1+10℃を満たし、かつ600℃までにおけるDTA曲線の熱分解に伴う吸熱ピークの終了点を熱分解終了温度と定義した場合、樹脂ビーズの熱分解終了温度(Ta2℃)がグリーンシート中のバインダーの熱分解終了温度(Tb2℃)に対して、同等若しくは低いように設定する。即ち、Ta2≦Tb2+10を満たすものとする(但し、Ta1、Ta2、Tb1およびTb2はTa1<Ta2且つTb1<Tb2を満たす)。
【0044】
さらに、好ましくは、樹脂シート2中の樹脂ビーズおよび樹脂バインダーが600℃以下において重量比で99%以上熱分解するものとする。
【0045】
ただし、本発明でいう、5%重量減少温度および熱分解終了温度が同等とは、樹脂シート2中の樹脂ビーズの5%重量減少温度(Ta1℃)および熱分解終了温度(Ta2℃)から、グリーンシート中のバインダーの5%重量減少温度(Tb1℃)および熱分解終了温度(Tb2℃)をそれぞれ差し引いた最大温度差が+10℃以下であることである。即ち、Ta1−Tb1≦10℃およびTa2−Tb2≦10℃を満たすことである。
【0046】
一方、グリーンシートのバインダーの熱分解(脱脂)温度に対して10℃以上高い温度で樹脂ビーズが熱分解する場合、即ち、Ta1−Tb1≧10℃および/またはTa2−Tb2≧10℃の場合、樹脂ビーズが熱分解を終了するまでにグリーンシートのバインダーが先に熱分解(脱脂)するため、グリーシート中の残存バインダー量の減少に伴ってグリーンシート強度が低下し、脆くなったグリーンシート上で遅れて熱分解を開始した樹脂ビーズが熱分解するため、加熱されて液状になった高粘度の樹脂ビーズの溶融物が、脱脂の後半過程にある脆くなったグリーンシートの表面で沸騰に伴う上下左右への振動運動を伴いながら熱分解する。その結果、樹脂ビーズの熱分解部分に接する脆くなったグリーンシートの表面が部分的にえぐり取られてその表面が侵食破壊される現象が生じるおそれがある。
【0047】
【実施例】
本発明の樹脂シートおよびセラミック多層配線基板の製造方法の実施例を以下に説明する。
【0048】
(実施例1〜4)
下記の表1に示した4種の樹脂ビーズのそれぞれの100重量部に対して、メチルメタクリレートを55重量部、DOP20重量部、メチルイソブチルケトンとヘプタンの混合溶剤(重量比1:1)130重量部を加えた組成物を、ボールミル法により混合してスラリーとした。なお、表1において、アクリル系Aは具体的には架橋IBMA−MMA系共重合体であり、アクリル系Bは具体的には非架橋MMA系であり、アクリル系Cは具体的には架橋MMA系である。
【0049】
このスラリーを用いてドクターブレード法により厚さ300μmのシートを成形し、乾燥して樹脂シート2を作製した。この樹脂シート2を用いて図2のグリーンシート積層体を形成した。すなわち、図1の打ち抜き法によって、アクリル樹脂系バインダーおよびフタル酸系可塑剤を含有するグリーンシートA1,A2(縦50mm×横50mm×厚さ0.3mm、貫通孔部分:縦2mm×横2mm×深さ0.3mm)に樹脂シート2aをそれぞれ嵌め込み、4.9×106Paの圧力で加圧積層することにより一体化し、グリーンシート積層体を形成した。得られたグリーンシート積層体を焼成することにより、凹部を有するセラミック多層配線基板を得た。
【0050】
(比較例1〜4)
実施例1〜4における樹脂シート2の樹脂ビーズの成分を、表1の比較例1〜4のものとした以外は、実施例1〜4と同様にしてセラミック多層配線基板を作製した。なお、アクリル系Dは具体的には高架橋MMA系である。
【0051】
(比較例5)
樹脂シート2を嵌め込まない以外は実施例と同様にしてセラミック多層配線基板を作製した。
【0052】
そして、表1に実施例1〜4および比較例1〜4で使用した各種樹脂ビーズ成分の熱重量示差熱分析結果を示す。
【0053】
【表1】
【0054】
表1より、実施例1〜4の樹脂ビーズを含む樹脂シート2は、樹脂ビーズの5%重量減少温度および熱分解終了温度からグリーンシートのアクリル系バインダーの5%重量減少温度(227℃)および熱分解終了温度(420℃)をそれぞれ差し引いた温度差が、マイナスの値であるかまたは最大差が+10℃以下であり、かつ樹脂シート2を構成する樹脂ビーズおよび樹脂バインダーは600℃で重量比で99%以上熱分解するため、貫通孔の底部のグリーンシートの表面を侵食破壊することもなく、分解後の残渣(カーボン)のない良好な焼成体を得ることができた。
【0055】
これに対して、比較例1の過度に架橋されたアクリル系Dから成る樹脂ビーズを含む樹脂シート2は、熱分解終了温度がグリーンシートのアクリル系バインダーよりも10℃を超えて高いため、グリーンシート中のバインダーが熱分解に伴って減少することで強度が下がった後に、遅れて樹脂ビーズが熱分解を開始したため、貫通孔の底部のグリーンシートの表面が侵食破壊された。
【0056】
比較例2〜3においても、樹脂ビーズの熱分解終了温度がグリーンシートのアクリル系バインダーよりも10℃を超えて高いため、貫通孔の底部のグリーンシートの表面が侵食破壊された。
【0057】
比較例4では、600℃での分解後の残渣の量が多く、貫通孔の底部に炭化物が残った。
【0058】
また、下記表2に、実施例および比較例で作成したセラミック多層配線基板における、凹部の底部分の膨らみ変形(反り最大値)を高速3次元形状測定システム(コムス(株)製「EMS98AD−3D 100XY」)で計測した結果、樹脂シート2の焼成不良に起因する凹部の底部分の表面侵食破壊の有無を走査型電子顕微鏡で観察した結果、およびセラミック層間の密着不良の有無を走査型電子顕微鏡で観察した結果をそれぞれ示す。
【0059】
【表2】
【0060】
表2より、実施例1〜4および比較例1〜4の樹脂ビーズを用いた樹脂シート2を嵌め込んで作製したセラミック多層配線基板においては、凹部に樹脂シート2を嵌め込んだ状態でグリーンシートを加圧積層したので、比較例5と比較すると凹部の底部分の膨らみの反り最大値は低く抑えられたうえ、セラミック層間の密着不良は見られなかった。
【0061】
また、実施例1〜4の樹脂ビーズを含む樹脂シート2は、グリーンシートの凹部の底部分の表面を侵すこともなく良好に熱分解したため、その表面の侵食破壊もなかったため、結果的に反りの値も小さくなった。これに対して、比較例1〜4の樹脂ビーズを含む樹脂シート2は、樹脂ビーズの熱分解温度がグリーンシートのアクリル系バインダーよりも高いことや熱分解後の残渣があるといった問題から、グリーンシートの凹部の底部分の表面が侵され、実施例1〜4と比較すると反りの最大値も大きくなった。
【0062】
【発明の効果】
本発明の樹脂シートは、樹脂ビーズの5%重量減少温度をTa1℃、樹脂ビーズの熱分解終了温度をTa2℃、セラミックグリーンシートに含まれるバインダーの5%重量減少温度をTb1℃、バインダーの熱分解終了温度をTb2℃としたときに、Ta1≦Tb1+10℃かつTa2≦Tb2+10℃(ただし、Ta1,Ta2,Tb1,Tb2はTa1<Ta2かつTb1<Tb2の関係を満たす)であることにより、焼成の際にグリーンシートのバインダーが熱分解(脱脂)することで、グリーシート中の残存バインダー量の減少に伴ってグリーンシート強度が低下し脆くなり、グリーンシート積層体の凹部の電子部品の搭載面が樹脂ビーズの熱分解に伴って部分的にえぐり取られるといった侵食破壊が起こる前に、樹脂シートに含まれる樹脂ビーズおよび樹脂バインダーが熱分解する。その結果、グリーンシート積層体の凹部の搭載面が侵食破壊されることもなく、熱分解後の残渣もない凹部を形成することができ、電気的接続の不良やボンディング不良のない信頼性の高いセラミック多層配線基板を作製することができる。
【0063】
本発明の樹脂シートは、好ましくは樹脂シートは600℃において重量比で99%以上熱分解する樹脂ビーズおよび樹脂バインダーを含むことから、凹部の内面に樹脂シートの分解後の残渣(カーボン)が残留することをより効果的に防ぐことができる。
【0064】
本発明のセラミック多層配線基板の製造方法は、上下主面間を貫通する貫通孔を有する第1のセラミックグリーンシートの貫通孔に、貫通孔の深さと同じ厚みを有するとともに樹脂ビーズを含む樹脂シートを嵌め込み、第1のセラミックグリーンシートおよび配線導体層と成る導体ペースト層が形成された第2のセラミックグリーンシートを積層してセラミックグリーンシート積層体を作製し、セラミックグリーンシート積層体を焼結することにより樹脂シートを熱分解させて焼結体に凹部を形成するセラミック多層配線基板の製造方法であって、樹脂ビーズの5%重量減少温度をTa1℃、樹脂ビーズの熱分解終了温度をTa2℃、第1および第2のグリーンシートに含まれるバインダーの5%重量減少温度をTb1℃、バインダーの熱分解終了温度をTb2℃としたときに、Ta1≦Tb1+10℃かつTa2≦Tb2+10℃(ただし、Ta1,Ta2,Tb1,Tb2はTa1<Ta2かつTb1<Tb2の関係を満たす)であることにより、樹脂シートはグリーンシート積層体を焼成することによって熱分解するものであるため、第1のグリーンシートの貫通孔に樹脂シートを嵌め込んだ状態で第2のグリーンシートを加圧して積層することができる。その結果、積層の際の加圧力が不均等にならず、セラミック層間の剥離や凹部の変形を防止することができるので、貫通孔周辺のセラミック層間にデラミネーションが発生せず、寸法精度の高いセラミック多層配線基板を得ることができる。
【0065】
本発明のセラミック多層配線板の製造方法は、好ましくは樹脂シートは600℃において重量比で99%以上熱分解する樹脂ビーズおよび樹脂バインダーを含むことから、凹部の内面に樹脂シートの分解後の残渣(カーボン)がより残留しないようにしてセラミック多層配線板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(f)は本発明のセラミック多層配線基板となる樹脂シートが嵌め込まれたグリーンシートの作製方法を説明する各工程図である。
【図2】(a)〜(c)は本発明のセラミック多層配線基板の製造方法を説明する各工程図である。
【図3】(a),(b)は従来のセラミック多層配線基板の製造方法を説明する各工程図である。
【符号の説明】
1:セラミックグリーンシート
2:樹脂シート
2a:樹脂シート
3:貫通孔
4:上金型
5:開口
6:下金型
7:凹部
8:配線導体層
9:ビア導体
A,A1,A2:セラミックグリーンシート
B1,B2,B3:セラミックグリーンシート
C:セラミックグリーンシート積層体
D:セラミック多層配線基板
Claims (4)
- 主面に形成された凹部に樹脂ビーズを含む樹脂シートが嵌め込まれているセラミックグリーンシート積層体を焼結することにより前記樹脂シートを熱分解させて焼結体に凹部を形成するための前記樹脂シートであって、
前記樹脂ビーズの5%重量減少温度をTa1℃、前記樹脂ビーズの熱分解終了温度をTa2℃、セラミックグリーンシートに含まれるバインダーの5%重量減少温度をTb1℃、前記バインダーの熱分解終了温度をTb2℃としたときに、Ta1≦Tb1+10℃かつTa2≦Tb2+10℃(ただし、Ta1,Ta2,Tb1,Tb2はTa1<Ta2かつTb1<Tb2の関係を満たす)の不等式を満たすとともに、前記樹脂ビーズの平均粒径が1〜20μmであることを特徴とする樹脂シート。 - 前記樹脂シートは、600℃において重量比で99%以上熱分解する樹脂ビーズおよび樹脂バインダーを含むことを特徴とする請求項1に記載の樹脂シート。
- 上下主面間を貫通する貫通孔を有する第1のセラミックグリーンシートの前記貫通孔に、前記貫通孔の深さと同じ厚みを有するとともに樹脂ビーズを含む樹脂シートを嵌め込み、前記第1のセラミックグリーンシートおよび配線導体層と成る導体ペースト層が形成された第2のセラミックグリーンシートを積層してセラミックグリーンシート積層体を作製し、該セラミックグリーンシート積層体を焼結することにより前記樹脂シートを熱分解させて焼結体に凹部を形成するセラミック多層配線基板の製造方法であって、
前記樹脂ビーズの5%重量減少温度をTa1℃、前記樹脂ビーズの熱分解終了温度をTa2℃、前記第1および第2のセラミックグリーンシートに含まれるバインダーの5%重量減少温度をTb1℃、前記バインダーの熱分解終了温度をTb2℃としたときに、Ta1≦Tb1+10℃かつTa2≦Tb2+10℃(ただし、Ta1,Ta2,Tb1,Tb2はTa1<Ta2かつTb1<Tb2の関係を満たす)の不等式を満たすとともに、前記樹脂ビーズの平均粒径が1〜20μmであることを特徴とするセラミック多層配線基板の製造方法。 - 前記樹脂シートは、600℃において重量比で99%以上熱分解する樹脂ビーズおよび樹脂バインダーを含むことを特徴とする請求項3に記載のセラミック多層配線基板の製造方法。
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