陶瓷多层基板的制造方法

申请号 CN02801790.0 申请日 2002-05-21 公开(公告)号 CN1224304C 公开(公告)日 2005-10-19
申请人 松下电器产业株式会社; 发明人 桥本晃; 中尾惠一; 胜又雅昭;
摘要 一种陶瓷多层 基板 的制造方法,由具有在陶瓷基板11的表面形成粘接层12的工序的制造方法,使陶瓷基板11和陶瓷原料片14形成一体,烧成后也大致没有面内方向的收缩,能够制造高尺寸 精度 的陶瓷多层 电路 基板。
权利要求

1.一种陶瓷多层基板的制造方法,其包括:至少在陶瓷基板的一面形 成粘接层的第一工序;在所述粘接层上形成导体图形的第二工序;从所述导 体图形之上加热加压、形成陶瓷原料片的第三工序;在所述陶瓷原料片上形 成所述导体图形的第四工序;至少将所述第三工序和所述第四工序重复多 次,交互积层所述导体图形和所述陶瓷原料片的第五工序;将由所述第五工 序形成的积层陶瓷基板脱粘合剂烧结的第六工序;其中,所述陶瓷基板应 当具有比所述陶瓷原料片的烧结温度高的耐热温度的陶瓷材料构成。
2.权利要求1所述的陶瓷多层基板的制造方法,其中,所述第一工序 的粘接层的树脂的热变形温度,在所述陶瓷原料片的有机粘合剂树脂的热变 形温度以下。
3.权利要求1所述的陶瓷多层基板的制造方法,其中,所述第三工序 和第五工序中的加热温度,小于所述粘接层树脂和所述陶瓷原料片的有机粘 合剂树脂的热变形温度,其加压条件是在这样的范围:在所述陶瓷原料片的 厚度方向的压缩收缩率处于不饱和区域。
4.权利要求1所述的陶瓷多层基板的制造方法,其中,所述第三工序 和第五工序中的加热加压用具有缓冲橡胶热压装置和真空热压装置之任 一种进行。
5.权利要求1所述的陶瓷多层基板的制造方法,其中,在所述第二工 序和第四工序和第五工序中,所述导体图形的厚度在所述陶瓷原料片的压缩 收缩量以下。
6.权利要求1所述的陶瓷多层基板的制造方法,其中,在所述第六工 序的脱粘合剂前进行的加热条件是,在所述第一工序粘接层的树脂材料、和 所述第三工序和第五工序的陶瓷原料片的有机粘合剂树脂材料的热变形温 度以上,而且是所述粘接层成分和所述陶瓷原料片的有机载体沸点以下的温 度,而且其加压条件是在这样的范围:构成所述陶瓷原料片的厚度方向压缩 收缩率处于饱和区域的压
7.权利要求1所述的陶瓷多层基板的制造方法,其中,所述第一工序 的陶瓷基板和所述第三工序及第五工序的陶瓷原料片的大小大致相同。
8.权利要求1所述的陶瓷多层基板的制造方法,其中,所述第三工序 和第五工序的陶瓷原料片中的玻璃量在52wt%以上而不足100wt%。
9.权利要求1所述的陶瓷多层基板的制造方法,其中,所述第一工序 的陶瓷基板的平均表面粗糙度(Ra)在0.15μm以上。
10.权利要求1所述的陶瓷多层基板的制造方法,其中,所述第一工序 的粘接层的厚度t为,1μm≤t<10μm。

说明书全文

技术领域

发明涉及一种个人计算机和手机等小型部件使用的陶瓷多层基板的 制造方法。

背景技术

作为目前的陶瓷多层基板,例如有刊载在特开平11-220260号公报的基 板。
图11是表示根据刊载在所述公报的目前的原料片积层法制造的陶瓷多 层基板。
如图11(a)所示,将导体图形13、14印刷在各层的原料片12。印刷后, 如图11(b)所示,将各层的原料片12积层、加热压接、形成一体化之后烧成。 但是在目前的方法中,在图11(b),由积层一体化到烧成的过程中,由脱粘 合剂、烧成造成的烧成收缩现象,在多层基板的厚度方向和面内方向都产生, 特别是面内方法的收缩,会对导体图形间尺寸等带来影响。一般地说,该烧 成收缩量的偏差有0.2%左右。也就是说,基板尺寸为50mm正方的情况下, 导体图形的尺寸精度为±100μm。
目前,要求焊盘随基板高密度化而窄间距化(150μm),所以在目前的原 料片积层法中,内部导体会产生短路,难于制造具有理想性能的电子产品。

发明内容

本发明提供一种陶瓷多层基板的制造方法,其具有以下工序:至少在陶 瓷基板的一面形成粘接层的工序;在粘接层上形成导体图形的工序;从导体 图形之上加热加压形成陶瓷原料片(GS)的工序;在GS上形成导体图形的工 序;至少多次交互积层导体图形和GS的工序;将形成的积层陶瓷基板脱去 粘合剂后进行烧成的工序;其中,陶瓷基板应当具有比陶瓷原料片的烧结温 度高的耐热温度的陶瓷材料构成。
附图说明
图1(a)~图1(f)是分别表示本发明的实施形态、实施例1的陶瓷多层基板 的制造方法的工序图;
图2(a)~图2(f)是分别表示在本发明的实施形态的两面将陶瓷积层的陶 瓷多层基板制造方法的工序图;
图3(a)~图3(c)分别是在本发明的实施例2中烧结前后的陶瓷多层基板的 状态图;
图4(a)~图4(c)是表示墨浸透测试的工序图;
图5(a)~图5(c)是分别用于说明内藏导体图形的厚度的适当范围的图;
图6是加压量和GS压缩量的关系图;
图7(a)~图7(d)分别是用于说明在脱去粘合剂之前进行的加热加压工序 前,进行的加热工序的条件的图;
图8(a)~图8(c)分别是用于说明陶瓷基板和GS的大小的最佳条件的图;
图9(a)~图9(c)分别是用于说明陶瓷基板的表面粗糙度造成的陶瓷基板 和GS烧结后的粘接性的图;
图10(a)、图10(b)分别是用于说明以网印法形成导体图形时的粘接层厚 度的最佳范围的图;
图11(a)、图11(b)是分别表示目前的原料片积层法的工序图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的实施形态。附图是示意图,不是以正确尺寸 表示各位置关系的图。首先,在图1(a)中,至少在陶瓷基板11的一面形成 粘接层12,之后,如图1(b)所示,在粘接层12上形成第一层导体图形13。
其次,如图1(c)所示,从形成该导体图形13的粘接层12之上开始积层 第一层陶瓷原料片14(GS),利用加热加压将粘接层12与GS 14粘接。然后, 如图1(d)所示,在该GS 14上形成导体图形15,如图1(e)所示,由其上积层 GS16,进行加热加压处理。同样,反复进行导体图形、GS的形成之后,进 行如图1(f)所示的脱去粘合剂、烧成。如以上这样,为了使导体图形13的尺 寸精度提高,具有形成粘接层12的工序,该工序将导体图形13、GS14限 定约束在陶瓷基板11上,由此抑制GS14面内方向的烧成收缩,在陶瓷基板 11上烧成第一层GS14后,以良好的状态粘接。
另外,如图1(a)所示,至少在一面形成粘接层12,不仅将导体图形13、 GS14积层在单面上,而且如图2所示,同样还可以将导体图形13、GS14 在两面积层。
以下对构成所述各要素的材料、所述制造工序使用的装置进行说明。所 述陶瓷基板11是基板、玻璃陶瓷基板、镁橄榄石基板、和氧体基 板等,以具有比GS14的烧结温度高的耐热温度的陶瓷材料构成。
粘接层12是丁缩树脂丙烯酸树脂和脂环树脂等树脂,以树脂材 料构成,该树脂材料具有作为GS14成分的有机粘合剂树脂的热变形温度以 下的热特性。该粘接层12将所述树脂材料在由甲苯和丙有机溶剂溶解 的状态下,至少在陶瓷基板11的一面上,采用浸渍和喷涂等方式、用滚涂 器、喷枪旋涂器等涂敷装置形成。
在陶瓷基板11的整面形成也可以。
所述导体图形13不仅可以采用Ag系列膏(空气烧成工序用的Ag-Pd膏 和Ag-Pt膏)、Au系列膏(空气烧成工序用的Au-Pd膏和Au-Pt膏)等贵金属 膏,还可采用贱金属膏(Cu等),由网印法形成在粘接层12上和GS14上。 但是,在采用贱金属时,必须在氮气氛围或还原氛围下烧成,形成导体图形 13。
GS14采用玻璃陶瓷,该玻璃陶瓷将丁缩醛树脂和丙烯酸树脂等作为有 机粘合剂使用。
所述加热加压由热压装置进行,该热压装置是在上下两张金属板分别安 装0.5mm~4mm程度厚的缓冲橡胶的装置。由此可以将陶瓷多层基板均匀加 热加压,能够防止陶瓷基板的裂纹。
以上,采用图1说明了实施形态,下面对各构成要素进行具体说明。
实施例1
在本实施例1中,作为陶瓷基板11,如前所述采用氧化铝基板。在此, 如果GS14和陶瓷基板11的热膨胀系数差别大,则在陶瓷基板11上将GS14、 16积层后的多层基板烧成后,陶瓷基板11产生弯曲,所以理想的是这些材 料的热膨胀系数之差小。因此,在本实施例1中,作为原料粉采用氧化铝粉 和玻璃粉,以使烧成后具有长石(アノ-サイト)晶体。
作为有机粘合剂采用丙烯酸树脂,采用将混炼形成膏状的物质由刮刀法 等涂敷而制造的GS。另外GS14、16的有机漆料(ビヒクル)中的树脂材料使 用丁缩醛树脂和丙烯酸树脂,GS14、16的厚度为50~400μm。
粘接层12的材料采用溶于甲苯、丙酮、醋酸乙酯和二甲苯等有机溶剂 的物质。
导体膏13、15采用Ag膏。
以下,说明陶瓷多层基板的制造方法。
首先,如图1(a)所示,至少在陶瓷基板11的一面,采用浸渍和喷涂等 方式、用滚涂器、喷枪和旋涂器等涂敷装置形成粘接层12。在此,粘接层的 厚度为1μm以上而不足10μm的范围。
其次,如图1(b)所示,采用Ag膏、由网印法等,在粘接层12上形成第 一层导体图形13。导体图形的干燥厚度,形成为GS14、16厚度的10~20% 的程度。
其次,如图1(c)所示,在形成导体图形13的粘接层12上,积层第一层 的GS14,利用加热加压将粘接层12和GS14粘接。该加热加压由具有缓冲 橡胶的金属板进行,加热条件是50~100℃,加压条件是50~100kg/cm2,另 外,作为加热加压时间,在本实施例中,设定为2~5分钟。该加压时间,根 据向积层体进行热传导的状态设定,该积层体由所述热压装置、金属板、缓 冲橡胶形成。而且,如图1(d)所示,在该GS14上采用使用了Ag膏的网印 印刷形成导体图形15。然后,在其上,如图1(e)所示,积层GS16,利用具 有缓冲橡胶的金属板进行加热加压处理。
同样地,反复进行导体图形、GS的形成,能使层积层数增加。利用该 粘接层,提高陶瓷基板和导体图形、GS之间的粘接,导体图形、GS被约 束在陶瓷基板上。全部的积层结束后,如图1(f)所示,进行脱粘合剂、烧成。
脱去粘合剂以400~500℃、最长时间2~4个小时的程度进行、之后,烧 成以GS14、16的烧结温度900~920℃、最长时间为10~20分钟进行。
脱粘合剂、烧成后,粘接层12被烧去,陶瓷基板11上的原料片14、16 和导体图形13、15,利用粘接层12的烧成收缩抑制效果烧结,面内方向的 尺寸几乎不变化,只在厚度方向产生烧成收缩。
因此,利用本实施例1采用的方法,能够制造面内方向的尺寸精度非常 好的陶瓷多层电路基板。
实施例2
在此,采用图3、图4、表1、表2说明基于粘接层的陶瓷基板和GS的 粘接性。
首先,采用图3说明在形成于陶瓷基板上的表面的粘接层上积层了GS 的制品,根据GS材料、粘接层材料及加热条件,烧成后形成怎样的状态。
图3(a)是记载于实施例1的图1(e)的状态。在此,图3(b)及图3(c)是图 3(a)烧成后的状态。在图3(b)中,陶瓷基板11和烧结层17是良好的粘接状 态,图3(c)中粘接状态不良,在烧结层17的周边部产生剥离部37。
因此,着眼于粘接层12的树脂成分和GS的有机粘合剂的树脂成分,并 结合加热条件,分析了粘接状态,其结果在表1表示。评价由墨浸透测试进 行。
以下,采用图4说明墨浸透测试。
如图4(a)所示,在陶瓷基板11上以喷涂方式或用滚涂器,形成1~2μm 粘接层12,在其上由热压装置积层粘接GS14。
图4(b)、图4(c)是图4(a)的烧成状态。
图4(b)是在陶瓷基板11上烧结层17具有良好的粘接状态,由烧结层17 的外周部供给的墨44几乎不从间隙浸入。
但是,如图4(c)所示,如果陶瓷基板11和烧结层17的密合性不好,则 由烧结层17的外周部供给的墨就从间隙浸入。
也就是说,可比较该墨浸透距离45来评价粘接状态。在此,评价作为 GS14的有机粘合剂树脂采用丁缩醛树脂和丙烯酸树脂的任一种的情况,和 作为粘接层12的树脂采用丁缩醛树脂、丙烯酸树脂和脂环烃树脂的任一种 的情况。
其结果如表1所示。
从该结果可以看出,粘接层12的树脂是丁缩醛树脂时,在110℃以上粘 接状态是良好的,而如果是丙烯酸树脂和脂环烃树脂时,在80℃以上是良好 的。
墨浸透距离是1~2mm可以使用,但最好在1mm以下。
表2是本次使用的树脂材料的热变形温度,如果与表1比较可知,该热 变形温度、和良好的粘接状态时的加热温度有相关关系
                                    表1 加热温度 GS的有机粘合剂                     粘接层树脂材料 丁缩醛树脂 丙烯酸树脂 脂环烃树脂 50℃ 丁缩醛树脂 剥离 1~2mm 1~2mm 丙烯酸树脂 剥离 1~2mm 1~2mm 80℃ 丁缩醛树脂 20~30mm 1mm以下 1mm以下 丙烯酸树脂 15~20mm 1mm以下 1mm以下 110℃ 丁缩醛树脂 1~2mm 1mm以下 1mm以下 丙烯酸树脂 1~2mm 1mm以下 1mm以下 陶瓷基板和GS的尺寸:100mm×10mm GS的厚度:400μm;粘接层厚度:1~2μm 加压条件:150kg/cm2、5分钟
              表2     树脂材料     热变形温度(℃)     丁缩醛树脂     110~160     丙烯酸树脂     70~100     脂环烃树脂     70~100
也就是说,只要粘接层12的加热温度是在GS14的有机粘合剂树脂的热 变形温度以下,并且是粘接层12的热变形温度以上,粘接型就良好。另外, 如果粘接层12的树脂材料和GS14的树脂材料之间具有相溶性,那么会更好。
实施例3
在此,采用图5、图6说明内藏导体图形厚度的适当范围。图5(a)是将 粘接层12形成在陶瓷基板11上,并采用导体膏以网印印刷法形成厚度54 的导体图形13的状态。图5(b)是将GS14加热加压、形成在图5(a)的状态, 图5(c)是将图5(b)的积层体脱粘合剂、烧成后的状态。烧成后有时会在导体 图形13的外周部附近的烧结层17产生裂纹56,这产生于导体图形13的厚 度54较厚的情况下。
图6表示GS14的加热加压造成的厚度方向的压缩率。
如图6所示,如果加压增大,GS14的压缩率成比例地增大,但当达到 100kg/cm2以上时,就大致形成饱和状态。
一般地说,相对于GS14的厚度,加压压缩饱和量为10%左右。如果是 100μm厚的GS14,就具有10μm程度的压缩量。
本实施例3采用与实施例1相同材料的情况,是GS14的厚度为100μ m,如果使导体图形13的厚度54为10μm以上,就会产生所述述裂纹。
这样,形成导体图形13时,导体图形13的厚度54如果是超过GS14 的厚度方向的加压压缩量的值,压缩应力就会集中在导体图形13,在导体图 形13的外周周边部附近积层的GS14就不承受压力,所以陶瓷基板11和 GS14的密合性恶化,在烧结后密合性恶化的部分有时就会产生裂纹。
因此,至少使导体13的厚度54在GS14的厚度方向的加压压缩饱和量 以下,可使在陶瓷基板11产生的应力分散,能够防止在GS14的导体13周 边部产生的裂纹。另外,邻接的导体间在100μm以下时,如果使导体厚度 为GS的厚度的10%以下,就不产生裂纹,但如果为20%,裂纹产生的概率 为30%,邻接的导体间在150μm以上时,即使导体厚度为GS的厚度的20% 也不产生裂纹。
实施例4
在此,用图6、表3说明将要烧结之前GS的加热加压条件。在实施例4 中,采用实施例2用的墨浸透测试。
实验的加热条件为40~110℃,加压条件为50~200kg/cm2,GS有机粘合 剂树脂和粘接层树脂采用丙烯酸树脂,其结果如表3所示。如表3所示,在 丙烯酸树脂的热变形温度70℃以上、加压条件为100kg/cm2的情况下,墨浸 透距离为1mm以下,是良好的。
由以上结果可知,在粘接层12的树脂材料及GS14的有机粘合剂树脂材 料的热变形温度以上,两树脂材料相互混合,可得到良好的粘接状态。
另外,必须使温度在粘接层12的成分(树脂、溶剂、可塑剂等添加剂) 和GS14有机载体(ビヒクル)(树脂、溶剂、分散剂、可塑剂等添加剂)的沸 点温度以下。
这次作为粘接层12和GS14的溶剂使用了甲苯,当超过甲苯的沸点即 110℃时,在加热加压工序,会从积层体产生挥发性的气体。
                                     表3 加热 (℃)                              加压(kg/cm2) 50 70 100 150 200 40 30~40 20~30 15~20 15~20 15~20 50 15~20 3~4 2~3 1~2 1~2 70 10~15 2~3 1mm以下 1mm以下 1mm以下 80 5~10 2~3 1mm以下 1mm以下 1mm以下 110 5~10 1~2 1mm以下 1mm以下 1mm以下 粘接层:丙烯酸树脂;粘接层厚度:1~2μm GS的尺寸:100mm×100mm GS的厚度:400μm 陶瓷基板的尺寸:100mm×100mm 加热加压时间:3~5分钟
如果该气体残留在GS14内部,那么,有可能导致烧结之后在烧结层17 产生裂纹。因此,作为加热条件,设置在110℃以下。
关于加压条件,如图6所示,在100kg/cm2以上,压缩收缩率饱和。
也就是说,如果为100kg/cm2以上,为了使GS14的密度饱和,烧成收 缩的抑制效果也达到极限。
如上所述,将要烧成之前GS14的最佳加热加压条件,作为加热条件是, 温度在粘接层12成分的树脂材料及GS有机粘合剂树脂材料的热变形温度以 上,并且在粘接层成分及GS14有机载体成分的沸点温度以下;作为加压条 件,就是形成GS14的厚度方向压缩收缩率的饱和区域的压力。
实施例5
在此,用图6、图7说明加热工序的条件,该加热工序是在将要脱粘合 剂之前进行的,直至加热加压工序的工序。
图7(a)、图7(b)是与实施例1的图1(e)相同的状态,是将粘接层12形成 在陶瓷基板11上,将导体图形13和GS14进行加热积层的状态。
图7(a)是这样一种加热工序,在将要脱粘合剂之前进行的一直进行到加 热加压工序为止,是在GS14的有机粘合剂树脂热变形温度以上或软化点温 度以上进行加热时的状态图。
如该图所示,由于GS14的有机粘合剂成分的软化流动、及粘接层12 和GS14的接触面的密接性提高,在积层的GS14的积层内会产生残留空气 75。
该残留空气75在加热加压之后随即作为膨胀现象产生,但冷却后其膨 胀就看不见。
但是,如图7(b)所示,在图7(a)的脱粘合剂、烧成后,由于残留空气75 与GS14粘合薄弱的部分会产生裂纹76。
因此,作为加热条件,必须在不超过GS14的有机粘合剂树脂的热变形 温度的温度区域,不残留空气75。
图7(c)是加热工序,在将要脱粘合剂之前进行,一直进行到加热加压工 序,是在不超过GS14的有机粘合剂树脂热变形温度的条件下进行加热时的 状态图。
如该图所示,在图7(a)看到的残留空气75没有出现,图7(c)的脱粘合剂、 烧成后的状态如图7(d)所示,是没有残留空气75的非常良好的状态。
从该结果看,在将要脱粘合剂之前进行的直到加热加压工序进行的最佳 加热条件,就是不超过GS14的有机粘合剂树脂的热变形温度的温度。
同样,最佳加压条件就是,GS14之间在到最终加压工序之前不剥离, 而且GS14的厚度方向压缩量不饱和的区域内的低压,处于能将导体图形13 等厚度方向的凹凸吸收的压力范围内。
由该条件,在最终加热加压工序之前,各被积层的GS14在厚度方向具 有可以压缩的量,在最终加热加压工序,各积层的GS14在厚度方向被均等 压缩,从而,由导体图形13等凹凸造成的积层体面内的厚度偏差也容易吸 收。另外,在本实施例5中,GS14积层时(到最终加热加压工序之前)的最佳 加热加压条件,是50~70℃(不超过80℃的温度),GS14厚度方向的压缩量不 饱和的50~80kg/cm2。
实施例6
在实施例5的加热工序中,该加热工序是在将要脱粘合剂之前进行的一 直进行到加热加压工序的加热之后,在大气压中进行时,通过粘接层12,将 陶瓷基板11和GS14牢固地粘接的加热条件,由于必须是GS14的有机粘合 剂树脂的热变形温度以上,所以在将GS14积层时,残留在该积层内的空气 被热压封闭在积层内,加压后膨胀。
因此,采用真空热压装置加热,在加压前,在将积层体形成1~5Torr程 度的真空度的状态下,进行加热加压。
其结果是,在加热加压后的积层体中,看不到膨胀,烧成后也看不到残 留空气75造成的裂纹76,可得到良好的积层体。这样通过采用真空热压装 置,能得到与实施例5同样的效果。
实施例7
在此用图8说明陶瓷基板11和GS14大小的最佳条件。
图8是对在以实施例1说明的图1(c)~图1(e)的加热加压工序的基板裂纹 进行分析的图。
图8(a)是,在陶瓷基板11形成粘接层12后,利用导体膏用网印法形成 导体图形13,进而要从陶瓷基板11端层积距离小如距离85般的GS14的状 态。
之后,如图8(b)所示,在安装有缓冲橡胶86的金属模具87之间,在配 置图8(a)的积层体的状态下进行加热加压。其结果是,在高的加压条件时, 如图8(c)所示,在陶瓷基板11产生裂纹76。
在实施例7中,作为陶瓷基板11,采用大小为63mm×52mm×0.8mmt 的美橄榄石基板(抗弯强度为1000kg/cm2);作为GS14采用距所述基板11, 距离85为5mm以下。
在上述条件基础上,在图8(b)中,以80℃加热、150kg/cm2的加压进行 5分钟的条件下,在GS14未粘和的陶瓷基板11的周边部产生裂纹76。
其原因可认为是伴随以下过程产生的。
首先,在热压时,压缩应力在GS14的整个面集中,没有GS14的陶瓷 基板11的周边压力变得非常小,产生应力差。
于是,在没有GS14的陶瓷基板11的周边部不产生弯曲应力,这形成陶 瓷基板11的抗弯强度以上。
为了防止这种裂纹76,就必须使GS14的大小与陶瓷基板11的大小大 致为同一尺寸。
或者,设定距离85,以使GS14和陶瓷基板11的接合部的压缩应力、 和没有GS14的陶瓷基板11露出部分的压缩应力之差,成为小于陶瓷基板 11的抗弯强度(相信安全的值)。
实施例8
在此用图4和表4说明提高在陶瓷基板11上积层的GS14烧成后的粘接 状态的方法。
在GS14添加作为无机组分的玻璃。
表4是将GS14中的非晶体质玻璃量作为参数,根据实施例2用的墨浸 透测试,评价在陶瓷基板11上积层的GS14烧结后的粘接状态的表。表4 中GS14中的玻璃量就是无机材料中玻璃材料成分重量的百分比,烧成后的 非晶体质玻璃量,表示除去GS14烧成后的晶体化的玻璃外非晶质组分的玻 璃量。
首先,图4(a)是在陶瓷基板11上形成粘接层12后,将GS14加热加压 粘接在其上后的状态。关于该GS14,作为一例,如表4所示,以玻璃量 45wt%~90wt%的情况进行评价。
                       表4 GS中的玻璃量 烧结后非晶质玻璃量 墨浸透距离 45wt% 27wt% 3~4mm 52wt% 30wt% 1mm以下 60wt% 37wt% 1mm以下 90wt% 90wt% 1mm以下 加热加压条件:50℃、75kg/cm2、5分钟 粘接层厚度:1~2μm GS尺寸:100mm×100mm GS厚度:400μm 陶瓷基板尺寸:100mm×100mm
图4(b)、图4(c)表示图4(a)的烧成后的陶瓷基板11和烧结层17的粘合 状态。
与实施例2一样,如果由墨浸透测试判断粘接状态,则如表4所示,若 GS14中的玻璃量为52wt%以上,也就是说,若烧结后非晶体质玻璃量增加, 则墨浸透距离变为1mm以下,陶瓷基板11和烧结层17的粘合状态就良好。 即,由于使GS14中的玻璃量增加,能使陶瓷基板11和烧结层17的粘合性 提高。该玻璃量的上限,可以到100wt%,但如果考虑基板强度,就必须添 加10wt%以上的氧化铝和氧化锆等填充物成分。
因此,作为玻璃量的上限最好是不足100wt%,在90wt%可以得到良好 的效果。
实施例9
采用图9、表5说明基于陶瓷基板11的表面粗糙度的陶瓷基板11和GS14 烧结后的粘接性。图9(a)是在陶瓷基板11形成粘接层12,并层积GS14的 状态,以距离94表示陶瓷基板11的外周和GS14的外周之间的距离。
图9(b)是在安装了缓冲橡胶86的上下金属模具87之间,配置图9(a)的 积层体的状态,由此进一步加热加压的状态示于图9(c)。
在本实施例9中,进行5分钟80℃的加热、150kg/cm2的加压。粘接层 采用丙烯酸树脂,厚度为1~2μm。图9(c)的距离97就是陶瓷基板11的外 周和GS14的外周之间的距离,该距离97和图9(a)的距离94之差就是GS14 的伸长量。
陶瓷基板11的平均表面粗糙度(Ra)在0.1~1.0μm的范围内,评价GS14 的伸长量的结果表示在表5。
                                 表5 陶瓷基板的Ra(μm) 0.11 0.15 0.32 0.81 加热加压后Gs的伸长量(μm) 100~200 50以下 50以下 50以下 加热加压条件:80℃、150kg/cm2、5分钟 粘接层厚度:1~2μm GS尺寸:50mm×50mm GS厚度:200μm 陶瓷基板尺寸:60mm×60mm
如该表所示,将陶瓷基板的Ra设为0.15μm以上,可以得到GS加压 加热时伸长量小的、面内方向尺寸精度好的状态。这可以认为是由于随着氧 化铝基板的Rd增大,由固定效果形成的粘接强度提高。
实施例10
在此用图4、图10、表6说明用网印法形成导体图形时粘接层厚度的适 当范围。
                                  表6 粘接层厚度(μm) 1~2 4~5 7~8 10~11 导体图形的印刷渗透状态 良好 良好 良好 渗透大 墨浸透距离(mm) 1以下 1以下 1以下 1~2 加热加压条件:80℃、150kg/cm2、5分钟 GS尺寸:100mm×100mm GS厚度:200μm 陶瓷基板尺寸:100mm×100mm
如图10(a)所示,导体图形13采用具有图形部106的网印掩模,被网印 印刷在形成于陶瓷基板11的粘接层12上。
如图10(b)表示将粘接层12比图10(a)厚地进行网印印刷的状态。
如图10(b)所示,如果粘接层12变厚,则网印掩模的掩模部105和印刷 时相接的陶瓷基板11的粘接层12的粘接性提高。
所以,与图10(a)的情况相比,随刷子107的移动的脱版变劣(掩模部105 延迟离开)。
因此,如图10(b)所示,在导体图形13产生图形渗透。为了评价该图形 渗透,将实验结果表示在表6,该实验结果是粘接层12的厚度在1~11μm 范围内进行的结果。如表6那样,如果粘接层12的厚度为10μm以上,则 图形渗透变大,形成不可用的状态。
下面,叙述粘接层12的厚度造成的陶瓷基板11和GS14的积层体烧成 后的粘接性。
评价以实施例2用的墨浸透测试进行。
如表6的结果所示,如果粘接层12的厚度不足10μm,则墨浸透距离 为1mm以下,粘接性良好,如果粘接层12的厚度不足1μm,烧结后收缩 抑制效果低。因此,如果粘接层12的厚度在1μm以上不足10μm,则陶 瓷多层基板就能以良好的状态得到。
产业上利用的可能性
如上所述本发明利用具有以下工序的制造方法,可以得到使导体图形间 的尺寸精度提高的陶瓷多层基板。所述工序包括:至少在陶瓷基板的一面形 成粘接层的工序;在所述粘接层上形成导体图形的工序;从所述导体图形之 上层积陶瓷原料片后进行加热加压的工序;在所述陶瓷原料片上形成导体图 形的工序;对由所述工序形成的积层陶瓷基板脱粘合剂后进行烧成的工序。
QQ群二维码
意见反馈