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発明の名称 多層セラミック基板の製造装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−45765
公開日 平成6年(1994)2月18日
出願番号 特願平4−199424
出願日 平成4年(1992)7月27日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】秋田 収喜
発明者 岡田 健一 / ▲高▼木 正弘 / 長谷川 寛 / 岩村 亮二
要約 目的
グリーンシートの圧着後の密度が面全体で均一になるように製造すること。

構成
導体配線パターンを印刷した複数枚のグリーンシートを積層状態で載置する下型と、最上層のグリーンシート面に接し、積層状態のグリーンシートを下型方向に加圧する上型と、内壁面が上型の周縁部に接し、内壁面内側にグリーンシートを拘束すると共に、上型の加圧方向に移動可能に支持された拘束型を設ける。
特許請求の範囲
【請求項1】 導体配線パターンを印刷した複数枚のグリーンシートを積層状態で載置する下型と、最上層のグリーンシート面に接し、積層状態のグリーンシートを下型方向に加圧する上型と、内壁面が上型の周縁部に接し、内壁面内側にグリーンシートを拘束すると共に、上型の加圧方向に移動可能に支持された拘束型と、下型の内部に配置されたヒータとから成る多層セラミック基板の製造装置。
【請求項2】 複数枚のグリーンシートを位置決めする位置決めピンを下型から立設状態で設けたことを特徴とする請求項1記載の多層セラミック基板の製造装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多層セラミック基板の製造装置に係り、特に複数個の電子装置や素子を相互接続するための導体配線パターンを有するグリーンシートを、積層圧着して形成する多層セラミック基板の製造装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図7は、導体配線パターンを有するグリーンシートを積層圧着して形成する多層セラミック基板の製造工程の概要を示すものであるが、多層セラミック基板の製造に際しては、まず、グリーンシートを作成した後、必要な形状に切断し、次にスルーホールを形成する。続いて、導体配線パターンを印刷形成し、平坦化プレスを行う。次に、このよにして形成されたグリーンシートを複数枚積層し、圧着する。圧着後は、外周を切断して形状を整え、続いて所定温度で焼結し、導体配線パターンやコネクタ部分にメッキを施し、最後に、LSIを実装する。
【0003】従来、このようにして製造する多層セラミック基板の製造装置として、例えば、実開昭63−170232号公報に示されているように、グリーンシートを積層金型の中で積層し、その後、積層金型をボルトで固定して移動しない状態で積層状態のグリーンシートを圧着し、この後に焼結して成形する製造装置が知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来の製造装置にあっては、圧着時に積層金型をボルトで固定して圧着方向に移動しない状態で圧着を行うため、グリーンシートの周縁部が積層金型の内壁面との摩擦によって加圧力が他の部分より弱くなるという現象が生じる。すなわち、グリーンシートの面全体に一様に加圧力が加わらないという現象が生じる。
【0005】このような現象が生じると、グリーンシートの面全体における圧着密度が不均一になる。具体的には、図8に示すように、グリーンシート1の周縁部1a,加圧面と反対側の面1bの密度が粗くなり、加圧面1cの中心部の密度が密になる。
【0006】このような密度分布のグリーンシート1を積層、圧着した後、焼成すると、グリーンシート密度と焼結収縮率の関係は図7に示すように、密度が大きくなると焼結収縮率は小さくなる傾向があるので、板厚方向の焼結収縮率の差が発生し、図10に示すような「反り」が発生する。
【0007】この「反り」は、導電パターンの寸法精度及び歩留まりを低下させ、ひいては加工コストの上昇を来す。
【0008】本発明の目的は、グリーンシートの圧着後の密度が面全体で均一になるように製造することができる多層セラミック基板の製造装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明は、導体配線パターンを印刷した複数枚のグリーンシートを積層状態で載置する下型と、最上層のグリーンシート面に接し、積層状態のグリーンシートを下型方向に加圧する上型と、内壁面が上型の周縁部に接し、内壁面内側にグリーンシートを拘束すると共に、上型の加圧方向に移動可能に支持された拘束型と、下型の内部に配置されたヒータとから構成した。
【0010】
【作用】上記手段によれば、上型の加圧移動に伴い拘束型が下型方向に移動するので、グリーンシートの周縁部と拘束型の内壁面との間に摩擦力は作用しない。
【0011】これによって、面全体の密度を均一にし、板厚方向の密度勾配をなくすことができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明を図示する実施例に基づいて詳細に説明する。
【0013】図1は本発明による多層セラミック基板の製造装置の一実施例を示す断面図である。
【0014】図1において、1はドクターブレード法などにより製作される焼結前の生のセラミック薄板であるグリーンシートである。このグリーンシート1上には、例えばスクリーン印刷法などによって導体パターンが配線印刷してある。
【0015】2は積層状態のグリーンシート1を加圧する上型、3はグリーンシート1を載置する下型、4は内壁面4aが上型2の周縁部に接し、内壁面4aの内側にグリーンシート1を積層状態で拘束して位置決めする拘束型である。
【0016】この拘束型4は、固定部4cと下型3の固定部3bとの間に配設されたバネ5によって上型方向に付勢され、内壁面が上型2の周縁部に接した状態で、下型3の案内部3aをスライドしながら上昇、下降できるようになっている。また、この拘束型4には、熱電対18が取付けられ、拘束型4の温度を測定するとともに、温度調節器(図示せず)によりヒータ6への電流出力を調整することで、圧着温度を制御するようになっている。
【0017】このような構成において、焼結前のグリーンシート1は図2に示すように複数枚積層し、これを剥離板1で挟持した状態で、下型3の上に載置する。
【0018】ここで、グリーンシート1の外形寸法は拘束型4の内側寸法より若干小さくなっているので、拘束型4の内壁面4aで位置決めする。
【0019】次に、ヒータ6を熱圧着温度まで加熱し、グリーンシート1が所定の加工温度となった時点圧縮力7を上型2に負荷して該上型2を下降させ、積層した複数枚のグリーンシート1を圧着する。
【0020】均一化をはかるため所定時間荷重を保持した後、加圧板2を上昇し、除荷する。そして、ヒータ6による加熱を停止し、拘束型4の上に図3に示すような離型わく19を載置した後、上型2を下降し、拘束型4を押し下げることで、グリーンシート1を拘束型4から離型し、成形品を取り出し、圧着工程を終了する。
【0021】このような圧着工程において、上型2の加圧移動に伴い拘束型4は下型方向に移動するので、グリーンシート1の周縁部と拘束型4の内壁面との間に摩擦力は作用しない。
【0022】このため、グリーンシート1の周縁部の加圧力が弱くなるといった問題がなくなり、グリーンシート1の面全体に一様な加圧力を加えることができる。この結果、グリーンシート1の面全体の加圧密度は図4に示すように均一になり、板厚方向の密度勾配がなくなる。
【0023】したがって、焼結後のセラミック基板11は図5に示すように「反り」がなく、フラットな寸法精度のよい良好な成形品となる。
【0024】具体例を挙げると、外形寸法が縦100mm、横100mm、板厚0.3mmの導体配線パターンをスクリーン印刷した30枚のグリーンシート1を、内壁面の寸法が縦100.1mm、横100.1mmの拘束型4に積層し、約120℃に加熱後、約10トンの圧縮力7を10分間負荷して圧着したところ、端面に割れなどがなく、しかも板厚方向の密度分布のない良好な圧着成形品を得ることができた。また、これを約1600℃で焼結したところ、基板の「反り」は0.03mm以内と非常に小さく、焼結収縮率のばらつきも±0.2%以内の高精度の多層セラミック基板11が得られた。
【0025】図6は本発明の他の実施例を示すものであり、位置決めピン12を下型3のピン穴3cに挿入し、グリーンシート1に明けた位置決め穴10を貫通させることにより、複数枚のグリーンシート1の導体配線パターンの位置精度をより高精度に積層するようにしたものである。
【0026】この場合、上型2には位置決めピン12を挿入できるピン穴2aが設けられ、上型2を下降したとき位置決めピン12と上型2とが干渉しない構造になっている。さらに、位置決めピン12の先端にはねじ部12aが設けられ、上型2が下降し熱圧着終了後、ピン穴2aより外径が大きいナット12bを固定し、上型2が上昇すると、位置決めピン128も同時に上昇し、グリーンシート1から位置決めピン12を抜き取ることができるようになっている。
【0027】この構成にあっては、上型板2を上昇させ、位置決め穴10をあけたグリーンシート1を拘束型4の位置決めピン12により、位置決めしながら所定の枚数だけ積層する。
【0028】この後は、上記実施例と同様に、ヒータ6を熱圧着温度まで加熱し、グリーンシート1が所定の加工温度となった時点、圧縮力7を負荷して上型2を下降し、積層した複数枚のグリーンシート1を熱圧着する。
【0029】熱圧着が終了したならば、ヒータ6による加熱を停止した後、ナット12bを位置決めピン12のねじ部12aに固定後、上型2を上昇させ、グリーンシート1から位置決めピン128を抜き取る。つぎに、図1の実施例と同様の方法で拘束型4から成形品を離型し、圧着工程を終了する。
【0030】これらの方法で熱圧着した後焼成すると、グリーンシート1の密度が均一であるため、焼結収縮率のばらつきが少なく、「反り」やひずみが少なく、しかも積層時の位置決め精度がよいため、焼結後の導体配線パターンの寸法精度がさらに向上した多層セラミック基板が得られる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように本発明の多層セラミック基板の製造装置は、導体配線パターンを印刷した複数枚のグリーンシートを積層状態で載置する下型と、最上層のグリーンシート面に接し、積層状態のグリーンシートを下型方向に加圧する上型と、内壁面が上型の周縁部に接し、内壁面内側にグリーンシートを拘束すると共に、上型の加圧方向に移動可能に支持された拘束型と、下型の内部に配置されたヒータとから構成したので、上型の加圧移動に伴い拘束型が下型方向に移動し、グリーンシートの周縁部と拘束型の内壁面との間に摩擦力は作用しなくなる。
【0032】これによって、グリーンシート面全体の密度を均一にし、板厚方向の密度勾配をなくすことができ、熱圧着後において「反り」やひずみがなく、しかも導体配線パターン寸法が高精度で歩留まりの良い多層セラミック基板を製造できるという効果が得られる。




 

 


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