JPH0520915B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、セラミクス層の内部に空洞部を形成
してなる誘電率を下げるようにしたセラミクス基
板の製造方法に関し、特に上記空洞部の成形工程
において該空洞部の変形による寸法変動を防止し
て、設計どおりの形状のセラミクス基板が得られ
るようにした製造方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に回路基板は、これの上面に導電パターン
を形成するとともに、コンデンサチツプ、トラン
ジスタチツプ等の電子部品素子を搭載するための
ものである。このような回路基板に採用される例
えばAl₂O₃製のセラミクス基板は、耐熱性、熱放
散性、気密性に優れていることが知られている。
一方、このセラミクス基板は、誘電率が高いこと
から該基板を通過する信号の伝播遅延が大きいと
いう問題がある。

そこで、上記セラミクス基板の内部に空洞部を
形成して誘電率を下げる方法が提案されている。
この空洞部を有するセラミクス基板では、例えば
Al₂O₃の誘電率が9.8であるのに対して、上記空洞
部内の空気の誘電率は１であることから、誘電率
を約1/2程度に下げることができる。これにより
熱放散性の悪化、基板の大型化を回避しながら低
誘電率のセラミクス基板を得ることができる。

このような空洞部を有するセラミクス基板を製
造する方法として、従来、第２図に示す方法が採
用されている。これは、まず、第１セラミクスグ
リーンシート１の上面にリング状の第２セラミク
スグリーンシート２を載置し、該第２グリーンシ
ート２の開口内にセラミクスグリーンシートを作
成する際に混合されるバインダーから成形された
有機フイルム３を挿入し、上記第２セラミクスグ
リーンシート２及び有機フイルム３の上面に第３
セラミクスグリーンシート４を載置して、セラミ
クス積層体５を成形する（第２図ａ参照）。

次に、上記セラミクス積層体５をプレスの金型
６内に配設し、該積層体５の積層方向に圧着する
（第２図ｂ参照）。そして、この圧着された積層体
５（第２図ｃ参照）を、例えば1600℃の還元雰囲
気中にて所定時間加熱して焼結する。すると上記
有機フイルム３は、焼結時の高温により燃焼、焼
失することになり、該有機フイルム３部分に空洞
部７が形成される。その結果、空洞部７を有する
低誘電率のセラミクス基板８が製造されることと
なる（第２図ｄ参照）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記従来のセラミクス基板８の製
造方法では、上記セラミクス積層体５を金型６に
より圧着した後、この金型６から取り出して圧着
力を開放すると、該積層体５の端縁部５ａが膨張
して変形するという問題点がある。従つて、予め
設計した寸法どおりのセラミクス基板８（第２図
ｄに破線で示す）に矯正するために上記端縁部５
ａの変形部分を研磨しなければならず、それだけ
手間がかかる。これは、上記積層体５の圧着時に
有機フイルム３中の高分子が配向、圧縮され、圧
力の開放と同時に上記高分子が膨張することか
ら、特に積層体５の端縁部５ａ方向に対して変形
を生じさせるものである。ここで、圧着後に変形
部分を矯正してやることが考えられるが、この場
合は上記積層体５に亀裂等が発生するおそれがあ
ることから困難であり、結局変形した状態で焼成
しなければならない。

本発明は上記従来の問題点を解決するためにな
されたもので、積層体の圧着工程における端縁部
の膨張変形を防止して、設計どおりの形状のセラ
ミクス基板を製造できる該基板の製造方法を提供
することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、空洞部を有するセラミクス基板の製
造方法において、第１セラミクスグリーンシート
上に開口を有する第２セラミクスグリーンシート
を載置し、該開口内に、該開口内に、上記セラミ
クスグリーンシートの焼結成形温度より低い温度
で燃焼、焼失する微粉末、例えば炭素系粉末にバ
インダーを混合してなる空洞用シート材を配置
し、該シート材及び上記第２セラミクスグリーン
シートの上面に第３セラミクスグリーンシートを
載置してセラミクス積層体を形成した後、該セラ
ミクス積層体を積層方向に圧着し、しかる後該積
層体を焼結することを特徴としている。

ここで、上記空洞用シート材は、例えば、セラ
ミクス材料に混入するバインダーに平均粒子径
（D50）20μｍ以下の、例えばカーボン粉末を添加
することによつて実現できる。そしてこの場合、
上記バインダーの含有量を上記カーボン粉末の重
量に対して５〜20％の範囲内にすることが望まし
い。この理由としては、上記カーボン粉末の平均
粒子径を20μｍ以上にすると平滑で均一なシート
材が得られなくなり、またバインダーの含有量を
５％未満にするとシート材の形成が困難になり、
一方20％を越えるとシート材の乾燥後に波が生じ
て積層体が変形する場合があることが、本件発明
者らの実験等により判明したからである。

また、上記微粉末としては、上記カーボン粉末
の他に、例えばグラフアイト粉末、樹脂粉末、木
粉、パラフイン等が考えられ、要は焼結成形温度
より低い温度、例えば500〜600℃で焼結、焼失す
るものであれば採用できる。

〔作用〕

本発明に係るセラミクス基板の製造方法によれ
ば、空洞用シート材として、焼結成形温度より低
い温度で燃焼、焼失する微粉末にバインダーを混
合したものを採用したので、該空洞用シート材と
各セラミクスグリーンシートとからなる積層体を
圧縮成形した後、圧力を開放しても、この空洞用
シートが膨張することはないから、端縁部の変形
は生じない。つまり、上記圧縮成形においては、
微粉末の各粒子間の間隔が圧着力により収縮する
だけであり、弾性力が蓄積されることはなく、そ
のため従来の有機フイルムのような開放後の膨張
は生じないものと考えられる。その結果、矯正の
ための手間を省略でき、設計どおりの形状で、か
つ低誘電率のセラミクス基板が得られる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図は本発明の一実施例によるセラミクス基
板の製造方法を説明するための図である。

まず、本実施例のセラミクス基板の製造工程を
説明する。

まず、純度99.5％以上のAl₂O₃粉末にブチラ
ール系バインダー15wt％を混合してスラリー
状のセラミクス材料を生成し、これをドクター
ブレード法により薄板状のアルミナグリーンシ
ートに形成する。また、粒子径D50が20μｍ以
下になるように粉砕されたカーボン粉末に、ブ
チラール系バインダーを20wt％混合してスラ
リー状にし、これをドクターブレード法により
薄板状のカーボンシートに形成する。

次に、上記アルミナグリーンシートを打ち抜
き加工することにより、円形状で同一直径の第
１、第３セラミクスグリーンシート１，４を形
成するとともに、該第１、第３グリーンシート
１，４と同一直系で、かつ中央部に開口９を有
する環状の第２セラミクスグリーンシート２を
打ち抜き形成する。また、上記カーボンシート
を同じく打ち抜き加工することにより、上記第
２セラミクスグリーンシート２の開口９内に挿
入可能な大きさの空洞用シート材３を形成する
（第１図ａ参照）。

そして、上記第１セラミクスグリーンシート
の上面に、第２セラミクスグリーンシート２を
載置し、該第２グリーンシート２の開口９内
に、上記空洞用シート材３を装着配置するとと
もに、該空洞用シート材３及び第２セラミクス
グリーンシート２の上面を覆うように第３セラ
ミクスグリーンシート４を載置する。これによ
りセラミクス積層体５を形成する（第１図ｂ参
照）。

次に、上記セラミクス積層体５をプレス装置
の金型内に収容し、該積層体５の積層方向に圧
縮成形する。そして、この成形された積層体５
を金型から取り出して、焼結炉内に挿入して高
温（1600〜1750℃）、酸化雰囲気中にて焼成す
る。すると上記空洞用シート材３は、上記焼成
温度より低い温度（500〜600℃）で燃焼、焼失
することから、この空洞用シート材３部分には
空洞部７が形成される。これにより、空洞部７
を有する低誘電率のセラミクス基板８が製造さ
れることになる。

次に、本実施例の作用効果について説明する。

上記本実施例の製造方法によれば、空洞用シー
ト材３を、カーボン粉末にバインダーを混合し、
これをシート状に形成してなるものとしたので、
設計どおりの形状、寸法のセラミクス基板８が得
られる。即ち、上記空洞用シート材３は、これを
構成しているのがほとんどカーボン粉末であるこ
とから、圧縮時において、圧力が作用するとその
粒子間寸法が収縮するだけであり、弾性力は蓄積
されないので、上記各セラミクスグリーンシート
１，２，４とともに収縮し、圧力を開放しても膨
張をすることはない。従つて、従来の有機フイル
ムを使用した場合のような端縁部の変形は生じな
い、その結果、矯正のための手間を省略できると
ともに、寸法精度のよい設計どおりのセラミクス
基板８が得られる。

ここで、本実施例により製造されたセラミクス
基板８の誘電率を測定したところε＝５（空洞率
50％）が得られ、低誘電率化が実現できた。

なお、上記実施例では、空洞用シート材にカー
ボン粉末を採用した場合を例にとつて説明した
が、本発明は、例えばグラフアイト粉末、粉末樹
脂、木粉、パラフイン等を採用してもよく、要は
セラミクス積層体の焼結成形温度より低い温度で
燃焼、焼失する粉末であればどのようなものでも
よい。

また、本発明の空洞用シート材を使用する方法
は、該シート材が燃焼、除去できる温度まで昇温
可能なセラミクスを用いた基板であれば、どのよ
うなセラミクス基板の製造にも適用できる。

さらに、上記実施例では、１枚のセラミクス基
板に１つの空洞部を形成した場合を例にとつて説
明したが、本発明のセラミクス基板は勿論、この
構造に限られるものではなく、例えば、多層セラ
ミクス基板に複数の空洞部を形成してもよい。ま
たセラミクス基板の上面に形成された導電パター
ンに沿つて空洞部を形成してもよく、いずれの場
合においても上述の微粉末からなる空洞用シート
材を採用して製造することにより、変形のない設
計どおりのセラミクス基板が得られる。

〔発明の効果〕 以上のように本発明に係るセラミクス基板の製
造方法によれば、焼結成形温度より低い温度で燃
焼、焼失する微粉末にバインダーを混合してなる
空洞用シート材を採用したので、圧縮成形圧力の
開放時の膨張変形を防止して、設計どおりの形状
の低誘電率セラミクス基板を製造できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるセラミクス基
板の製造方法を説明するための図であり、第１図
ａはその積層状態を示す分解斜視図、第１図ｂは
その積層体を示す断面斜視図、第１図ｃは空洞部
が形成されたセラミクス基板を示す断面斜視図、
第２図ａないし第２図ｄはそれぞれ従来のセラミ
クス基板の製造方法を説明するための工程図であ
る。 図において、１，２，４はそれぞれ第１、第
２、第３セラミクスグリーンシート、３は空洞用
シート材、５はセラミクス積層体、９は開口であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セラミクス層の内部に空洞部を形成してなる
   低誘電率のセラミクス基板を製造する方法におい
   て、第１セラミクスグリーンシート上に、開口を
   有する第２セラミクスグリーンシートを載置し、
   該開口内に焼結成形温度より低い温度で燃焼、焼
   失する微粉末にバインダーを混合してなる空洞用
   シート材を配置し、該シート材及び上記第２セラ
   ミクスグリーンシートを覆うように第３セラミク
   スグリーンシートを載置してセラミクス積層体を
   形成した後、該セラミクス積層体を積層方向に圧
   縮成形し、しかる後該積層体を焼結することを特
   徴とするセラミクス基板の製造方法。 ２ 上記空洞用シート材が、バインダーに平均粒
   子径（D50）20μｍ以下の炭素系粉末を添加して
   なり、かつ上記バインダーの含有量が上記炭素系
   粉末の重量に対して５〜20％の範囲内であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のセラミ
   クス基板の製造方法。