JP2001158013A - セラミック基板の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 容易、かつ正確に分割可能なスナップライン
を形成するセラミック基板の製造方法および製造装置を
提供する。 【解決手段】 スナップライン成形金型１４および１５
は、加圧時にグリーンシート積層体１０の両方の面に当
接する当接面１４１および１５１がそれぞれ設けられて
いる。スナップライン成形金型１４の当接面１４１に、
加圧時にグリーンシート積層体１０の一方の面１０１に
スナップライン１３を加工するスナップ刃２が突出して
設けられ、スナップ刃２の先端部に、加圧時にグリーン
シート積層体１０を圧する押圧面２３が設けられてい
る。押圧面２３はグリーンシート積層体１０に面接触し
てスナップライン１３を加工するので、加圧時に押圧面
２３がグリーンシート積層体１０を圧する応力を分散さ
せることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック基板の
製造方法および製造装置に関するものであり、特に焼成
後のセラミック基板を複数個に分割するための溝（以
下、焼成後のセラミック基板を複数個に分割するための
溝を「スナップライン」という）をグリーンシートに形
成する方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置において、ＩＣチップやＬＳ
Ｉチップ等の半導体素子は、基板に設けられた半導体素
子搭載部に収納されて実用に供されている。アルミナ等
のセラミックスは耐熱性、耐久性、熱伝導性等に優れる
ため、この基板の材料として適しており、セラミック製
の半導体基板は現在盛んに使用されている。

【０００３】このセラミック製の半導体基板は、基板サ
イズを縮小し、搭載ボードへの搭載密度を向上させ、ま
た電気特性を向上させるため、一般に複数枚のグリーン
シートを積層および焼成してセラミック多層基板が製造
される。

【０００４】上記のセラミック多層基板においては、基
板表面あるいは内部の導体パターンなどをグリーンシー
ト積層体と同時に焼成する同時焼成タイプと、グリーン
シート積層体の焼成後の後過程で基板表面に導体などを
印刷および焼成を行う後付けタイプとがある。

【０００５】従来より、小型で反り精度の厳しいセラミ
ック多層基板は同時焼成タイプであり、焼成前に生切断
を行わず、グリーンシートを積層した後、スナップライ
ン成形金型によりグリーンシート積層体を加圧し、スナ
ップラインを形成する。その後、スナップラインを形成
した積層体を焼成し、この積層体をスナップラインに沿
って分割することにより、焼成後の積層体から複数個の
セラミック多層基板を切断している。スナップラインが
形成されている積層体は、通常の取扱い時には一体とな
って分割されることなく取り扱うことができ、また分割
時には容易、かつ正確に複数個に分割される必要があ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図６（Ａ）
に示すように、グリーンシート積層体１０の下面１０１
にスナップラインを形成する場合、スナップ刃２００が
設けられたスナップライン成形金型２４を下型に用い、
平型のスナップライン成形金型２５を上型に用い、スナ
ップライン成形金型２４とスナップライン成形金型２５
との間にグリーンシート積層体１０を載置し、グリーン
シート積層体１０の下面１０１にスナップ刃２００の刃
先が当たるようにグリーンシート積層体１０を加圧す
る。下型に用いられるスナップライン成形金型２４は、
スナップ刃２００と、当接面２４１と、スナップ刃２０
０を嵌挿・固定するための下型ブロック２４２とからな
る。上型に用いられるスナップライン成形金型２５は、
セラミック基板凹圧面２５１と、上型ブロック２５２と
からなる。

【０００７】しかしながら図６（Ｂ）に示すように、ス
ナップライン成形金型２４および２５によりグリーンシ
ート積層体１０を加圧しスナップラインを形成すると
き、グリーンシート積層体１０のスナップ刃２００の刃
先が圧する部分に応力が集中するため、このとき形成さ
れるスナップラインの底部を起点として２次き裂がグリ
ーンシート積層体１０の内部に進展することがある。こ
のため、実際に形成されるスナップラインの深さは２次
き裂の深さを含んだものであり、その深さは２次き裂の
進展具合に依存してばらつきがあり、結果として分割不
具合が生じる。また、スナップラインが形成されている
セラミック多層基板を運搬するとき、振動により２次き
裂が進展し、セラミック多層基板が割れてしまうことも
ある。

【０００８】本発明は、このような問題を解決するため
になされたものであり、容易、かつ正確に分割可能なス
ナップラインを形成するセラミック基板の製造方法およ
び製造装置を提供することを目的とする。本発明の他の
目的は、２次き裂が進展し難いセラミック基板の製造方
法および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】上述の目的を達成するた
めの本発明の請求項１記載のセラミック基板の製造方法
によると、焼成後のセラミック基板を複数個に分割する
ために、焼成前のグリーンシートの両方の面を第１の型
と第２の型とで加圧してグリーンシートの一方の面に溝
を形成し、溝が形成されたグリーンシートを焼成する。
焼成前のグリーンシートに形成される溝の横断面形状は
台形状であり、運搬時の振動などによりセラミック基板
に形成されている溝の底部に応力が集中しても、溝の底
部からセラミック基板の内部にき裂が進展し難い。

【００１０】上述の目的を達成するための本発明の請求
項２記載のセラミック基板の製造方法によると、グリー
ンシートは、ＣａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃系ガ
ラス粉末とＡｌ₂Ｏ₃粉末との混合物よりなる。低温焼成
が可能であり、Ａｇ、Ｃｕなどの低抵抗配線材料と同時
焼成を行うことができる。さらに、比誘電率が小さいの
で伝送損失が小さい。

【００１１】上述の目的を達成するための本発明の請求
項３記載のセラミック基板の製造装置によると、第１お
よび第２の型は、加圧時にグリーンシートの両方の面に
当接する第１および第２の当接面がそれぞれ設けられて
いる。第１の型の当接面に、加圧時にグリーンシートの
一方の面の被溝加工部に溝を加工する溝加工部が突出し
て設けられ、溝加工部の先端部に、加圧時にグリーンシ
ートの被溝加工部を圧する押圧面が設けられている。押
圧面はグリーンシートに面接触して溝を加工するので、
加圧時に押圧面が圧するグリーンシートの被溝加工部に
応力が集中することを防ぐことができる。

【００１２】上述の目的を達成するための本発明の請求
項４記載のセラミック基板の製造装置によると、押圧面
は、研磨により形成されている。研磨により、容易に好
ましい形状とすることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づいて説明する。本発明をＣａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ
₂−Ｂ₂Ｏ₃系ガラスを用いた低温焼成ガラスセラミック
ス多層基板の製造方法に適用した一実施例について、図
１から図４を用いて説明する。

【００１４】まず、ガラスセラミックスのグリーンシー
ト積層体の作製方法について述べる。ここで、ガラスセ
ラミックスの原料粉末は、ＣａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂
−Ｂ₂Ｏ₃系のガラス粉末６０ｗｔ％とアルミナ粉末４０
ｗｔ％とを混合した粉体状のセラミックスである。

【００１５】（１）ガラスセラミックス粉体にジオキシ
ルフタレートの可塑剤と、アクリル樹脂のバインダと、
例えばトルエン、キシレン、アルコール類等の溶剤とを
加え、十分に混練して粘度２０００〜４００００ｃｐｓ
のスラリーを作製し、ドクターブレード法によって例え
ば０．１〜０．４ｍｍ厚の複数枚の低温焼成用のグリー
ンシートを形成する。

【００１６】（２）打ち抜き型やパンチングマシーン等
を用いて、各グリーンシートの複数の所定位置に例えば
０．３ｍｍφのビアホールや積層時の位置決めのための
位置決め孔を打ち抜き形成する。層間の導体パターンを
電気的に接続できるよう、各ビアホールにＡｇ系の導体
材料を充填する。各グリーンシートの表面あるいは裏面
にはＡｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｔ、Ａｇ−Ｐｄ−Ｐ
ｔ、Ｃｕ等の導体ペーストを用いて配線用の導体パター
ンをスクリーン印刷する。

【００１７】（３）図３に示すように、図示しないビア
および内層パターンを形成した内層に相当するグリーン
シート１００と、図示しない配線パターンおよび電極部
をスクリーン印刷した表面層および裏面層に相当するグ
リーンシート１００とを積層し、このグリーンシート積
層体１０を例えば１１０℃、１００ｋｇ／ｃｍ²の条件
で熱圧着して一体化する。

【００１８】（４）図４に示すように、熱圧着されたグ
リーンシート積層体１０の下面にスナップライン１３を
加圧形成する。ここで、グリーンシート積層体１０の下
面にスナップライン１３を形成する工程について説明す
る。

【００１９】図１（Ａ）に示すように、グリーンシート
積層体１０の下面にスナップラインを形成するとき、第
１の金型としてのスナップライン成形金型１４を下型に
用い、第２の金型としてのスナップライン成形金型１５
を上型に用いる。スナップライン成形金型１４は、スナ
ップ刃２と、加圧時にグリーンシート積層体１０の下面
１０１に当接する当接面１４１と、スナップ刃２を嵌挿
・固定する下型ブロック１４２とからなる。スナップラ
イン成形金型１５は、加圧時にグリーンシート積層体１
０の上面１０２に当接する当接面１５１と、上型ブロッ
ク１５２とからなる。

【００２０】図１（Ａ）および図２に示すように、スナ
ップ刃２は、当接面１４１から突出するように下型ブロ
ック１４２に固定される基礎部２１、スナップ刃２の刃
先となる溝加工部としての刃部２２、ならびにグリーン
シート積層体１０を圧してスナップラインを形成する押
圧面２３からなる。基礎部２１の横断面形状は、幅ｗ ₁
が０．８ｍｍ、高さｈ₁が７．７２ｍｍの長方形状であ
る。刃部２２の横断面形状は、頂点の角度３０度、底辺
ｗ₁が０．０８ｍｍ、高さ１．５ｍｍの二等辺三角形の
頂点から底辺に平行に０．０２ｍｍ研磨されて刃先の鋭
角部が削られ、高さｈ₂が１．４８ｍｍの台形状となっ
ている。押圧面２３は、刃部２２の反基礎部側に形成さ
れ、加圧時にグリーンシート積層体１０の下面１０１と
対向し、下面１０１と平行を保ちながらグリーンシート
積層体１０を圧してスナップラインを形成する。加圧
時、スナップ刃２は、押圧面２３から３０％程度がグリ
ーンシート積層体１０に入り込み、スナップラインを形
成するのが好ましい。

【００２１】図１（Ａ）に示すように、加圧前、グリー
ンシート積層体１０の上面１０２に当接面１５１が対向
し、グリーンシート積層体１０の下面１０１にスナップ
刃２の先端の押圧面２３および当接面１４１が対向する
ように、グリーンシート積層体１０がスナップライン成
形金型１４とスナップライン成形金型１５との間に載置
される。

【００２２】図１（Ｂ）に示すように、スナップライン
成形金型１４とスナップライン成形金型１５とがグリー
ンシート積層体１０を加圧し、グリーンシート積層体１
０の下面１０１に所定の深さのスナップラインが形成さ
れる。図１（Ｃ）に示すように、このとき形成されるス
ナップラインの横断面形状は、スナップ刃２の刃部２２
の形状に対応する台形状である。このグリーンシート積
層体１０を電気式連続ベルト炉を使用し、空気中で９０
０℃、２０分の保持条件で焼成する。なお、導体ペース
トがＣｕの場合は還元または中性雰囲気で焼成する。焼
成後の積層体をスナップライン１３に沿って分割し、複
数個のセラミック多層基板が得られる。

【００２３】本実施例において、スナップ刃２は、形成
されるスナップラインの横断面形状が台形状になるよう
刃部２２の先端が研磨され、グリーンシート積層体１０
を圧する押圧面２３が形成されている。押圧面２３の面
積は、従来のスナップ刃のグリーンシート積層体を圧し
てスナップラインを形成する部分の面積に比べて大き
い。すなわち、本実施例においてグリーンシート積層体
１０の下面１０１にスナップライン１３を形成するとき
にスナップ刃２の押圧面２３がグリーンシート積層体１
０を圧する圧力は、従来例の場合の圧力に比べて小さ
い。このため、スナップライン１３の底部１３１からグ
リーンシート積層体１０の内部に２次き裂が大きく進展
することを防ぐことができる。

【００２４】一般に、グリーンシート積層体１０にスナ
ップライン１３を形成するとき、スナップライン１３の
底部１３１からグリーンシート積層体１０の内部に２次
き裂が進展する。本実施例によるスナップ刃２を用いて
グリーンシート積層体１０にスナップラインを形成した
場合、実際に形成されるスナップ深さについて実験を行
った。また、比較のため、刃先が鋭利なスナップ刃を用
いてグリーンシート積層体１０にスナップラインを形成
し、実際に形成されるスナップ深さについて実験を行っ
た。

【００２５】実験条件は以下のとおりである。図２に示
すように、スナップ刃２は、基礎部２１と、スナップ刃
２の刃先となる刃部２２と、グリーンシート積層体を圧
する押圧面２３とからなる。基礎部２１の横断面形状
は、幅ｗ₁が０．８ｍｍ、高さｈ₁が７．７２ｍｍの長方
形状である。刃部２２の横断面形状は、頂点の角度３０
度、底辺ｗ₁が０．０８ｍｍ、高さ１．５ｍｍの二等辺
三角形が頂点から底辺に平行に０．０２ｍｍ研磨されて
刃先の鋭角部が削られ、高さｈ₂が１．４８ｍｍの台形
状となっている。このスナップ刃２を用い、スナップラ
インを備えたガラスセラミックス多層基板を作製する。
焼成前のガラスセラミックス多層基板のグリーンシート
積層体に１７０μｍ、２５０μｍのスナップ深さを目標
としてスナップラインを形成し、スナップラインが形成
されたグリーンシート積層体を焼成し、焼成後のガラス
セラミックス多層基板のスナップ深さを計測した。２０
個のガラスセラミックス多層基板について計測を行っ
た。目標としたスナップ深さに対する標準偏差を求めた
結果を表１に示す。

【００２６】比較例として、従来より用いられている刃
先が鋭利なスナップ刃を用いた場合に形成されるスナッ
プ深さを計測した。実験条件は以下のとおりである。

【００２７】図５に示すように、スナップ刃３００は、
基礎部３０１と、スナップ刃３００の刃先となる刃部３
０２と、グリーンシート積層体を圧してスナップライン
を形成する押圧部３０３とからなる。基礎部３０１の横
断面形状は、幅Ｗ₂が０．８ｍｍ、高さｈ₃が７．７２ｍ
ｍの長方形状である。刃部３０２の横断面形状は、押圧
部３０３を頂点とし、頂点の角度３０度、高さｈ₄が
１．５ｍｍの二等辺三角形である。このスナップ刃３０
０を用いてスナップラインを備えたガラスセラミックス
多層基板を作製する。焼成前のガラスセラミックス多層
基板のグリーンシート積層体に１７０μｍ、２５０μｍ
のスナップ深さを目標としてスナップラインを形成し、
スナップラインが形成されたグリーンシート積層体を焼
成し、焼成後のガラスセラミックス多層基板のスナップ
深さを計測した。２０個のガラスセラミックス多層基板
について計測を行った。目標としたスナップ深さに対す
る標準偏差を求めた結果を表１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１に示すように、本実施例によるスナッ
プ刃２を用いて焼成前のガラスセラミックス多層基板の
グリーンシート積層体に１７０μｍ、２５０μｍのスナ
ップ深さを目標としてスナップラインを形成したとき、
焼成後のガラスセラミックス多層基板のスナップ深さの
標準偏差σはそれぞれ９μｍ、１２μｍであった。これ
に比べて比較例によるスナップ刃３００を用いてガラス
セラミックス多層基板のグリーンシート積層体にスナッ
プ深さが１７０μｍ、２５０μｍスナップラインを形成
したとき、焼成後のガラスセラミックス多層基板のスナ
ップ深さの標準偏差σはそれぞれ１３μｍ、２０μｍで
あった。

【００３０】本実施例では、横断面形状が台形状のスナ
ップラインをグリーンシート積層体に形成するようスナ
ップ刃２の刃先が研磨され、グリーンシート積層体を圧
する押圧面２３が形成されている。押圧面２３の面積
は、比較例によりスナップ刃３００のグリーンシート積
層体を圧する押圧部３０３に比べて大きい。すなわち、
グリーンシート積層体の下面にスナップラインを形成す
るときにスナップ刃２の押圧面２３がグリーンシート積
層体の下面を圧する圧力は、比較例の場合の圧力に比べ
て小さい。このため、形成されるスナップラインの底部
からグリーンシート積層体の内部に２次き裂が大きく進
展するのを防ぐことができ、目標とするスナップ深さに
近い深さのスナップラインを得ることができる。

【００３１】本実施例では、セラミック多層基板の下面
にのみスナップラインを形成する方法について説明した
が、本発明はこれに限らず、セラミック多層基板の上
面、または両面にスナップラインを形成してもよい。

【００３２】また、本実施例では複数枚のグリーンシー
トを積層したグリーンシート積層体について説明した
が、本発明はこれに限らず、１枚のグリーンシートに適
用することもできる。本発明においては、低温焼成セラ
ミック多層基板に限らず、アルミナ基板、窒化アルミ基
板、ムライト基板等どのようなセラミック基板に適用し
てもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）、（Ｂ）、および（Ｃ）は、本発明の一
実施例によるセラミック多層基板の製造方法を示す模式
的断面図である。

【図２】本発明の一実施例によるスナップ刃を示す模式
的断面図である。

【図３】本発明の一実施例を説明するためのグリーンシ
ート積層体を示す模式的平面図である。

【図４】本発明の一実施例を説明するためのグリーンシ
ート積層体を示す模式的平面図である。

【図５】比較例によるスナップ刃を示す模式的断面図で
ある。

【図６】（Ａ）および（Ｂ）は、従来例によるセラミッ
ク多層基板の製造方法を示す模式的断面図である。

【符号の説明】

２ スナップ刃 １０ グリーンシート積層体 １３ スナップライン（溝） １４ スナップライン成形金型（第１の金型） １５ スナップライン成形金型（第２の金型） ２１ 基礎部 ２２ 刃部（溝加工部） ２３ 押圧面 １０１ グリーンシート積層体の下面 １０２ グリーンシート積層体の上面 １４１ 当接面（第１の当接面） １５１ 当接面（第２の当接面） １４２ 下型ブロック １５２ 上型ブロック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C069 AA02 CA03 EA02 4G030 AA08 AA35 AA36 AA37 BA12 GA19 4G055 AA08 AC01 BA44

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焼成後のセラミック基板を複数個に分割
   するための溝を有するセラミック基板を製造する方法で
   あって、 焼成前のグリーンシートを第１の型と第２の型との間に
   載置する工程と、 前記グリーンシートを前記第１の型と前記第２の型とで
   加圧し、前記グリーンシートの一方の面に横断面形状が
   台形状となる溝を形成する工程と、 前記横断面形状が台形状となる溝を形成したグリーンシ
   ートを焼成する工程と、 を含むことを特徴とするセラミック基板の製造方法。
2. 【請求項２】 前記グリーンシートは、ＣａＯ−Ａｌ₂
   Ｏ₃−ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ ₃系ガラス粉末とＡｌ₂Ｏ₃粉末との
   混合物よりなることを特徴とする請求項１記載のセラミ
   ック基板の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の製造方法を実施
   するための装置であって、 前記第１の型と前記第２の型とにそれぞれ設けられ、加
   圧時に前記グリーンシートの両方の面にそれぞれ当接す
   る第１および第２の当接面と、 前記第１の当接面に突出して設けられ、加圧時に前記グ
   リーンシートの一方の面の被溝加工部に溝を加工する溝
   加工部と、 前記溝加工部の先端部に設けられ、加圧時に前記被溝加
   工部を圧する押圧面と、 を備えることを特徴とするセラミック基板の製造装置。
4. 【請求項４】 前記押圧面は、研磨により形成されてい
   ることを特徴とする請求項３記載のセラミック基板の製
   造装置。