JP2003060358A

JP2003060358A - セラミック配線基板の製造方法

Info

Publication number: JP2003060358A
Application number: JP2001244536A
Authority: JP
Inventors: Makoto Origuchi; 誠折口
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2001-08-10
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2003-02-28

Abstract

(57)【要約】【課題】セラミック配線基板を製造する上で、セラミ
ックグリーンシートを切断刃を用いて、所定のセラミッ
ク配線基板の形状および製品寸法に切断し、製品となる
セラミック配線基板の歩留まりの向上が可能なセラミッ
ク配線基板の製造方法を提供する。【解決手段】各々個別のセラミック配線基板の配線部
となる配線パターン３２が複数形成されたセラミックグ
リーンシート１００を、該配線パターン３２を含むよう
に切断し、シート分割体３１を得る際、該シート分割体
３１の４つの辺部に1対１に対応して設けられた４つの
切断刃により同時に切断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック配線基
板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ＬＳＩやＩＣあるいはディスク
リート部品などの半導体素子を搭載したり、あるいは基
板内部に種々の厚膜印刷素子を作りこんだセラミック配
線基板として、比較的高密度の配線が可能な多層セラミ
ック配線基板が多用されている。また、最近、携帯電話
をはじめとする無線通信には、電波資源拡大と伝送容量
の高密度化を測るために、マイクロ波帯からミリ波帯の
高周波帯が積極的に採用されるようになり、これに使用
される無線通信機器用の部品として、高周波信号を取り
扱うためのセラミック配線基板に対する需要が爆発的に
増大しつつある。上記セラミック配線基板を製造する場
合、その製造工程において、セラミック配線基板をなす
所定の配線パターンが複数形成されたセラミックグリー
ンシートもしくはその積層体（以下、これらをセラミッ
クグリーンシートと総称する）を、各々製品の寸法に切
断し分離する。このように、焼成前の工程において、セ
ラミックグリーンシートを切断することは、セラミック
グリーンシートを焼成し、その焼結体を切断する場合に
比べ、軟らかい状態で切断できるため切断効率がよく、
広く用いられている。また、有機バインダの軟化温度
（通常５０〜１５０℃）以上で切断する場合、さらに軟
らかい状態で切断することができ著しく切断効率を向上
できる利点がある。

【０００３】上記セラミックグリーンシートを切断する
際の保持方法としては、常温にて接着性を有するが所定
の熱を加えることにより剥離する性質を持つ熱剥離シー
ト等を用いる方法、もしくは、支持体に複数の吸引孔を
施し、下側から真空吸引する方法などが用いられてい
る。このような方法でセラミックグリーンシートを保持
した後、セラミックグリーンシート最表面に形成された
位置決めマークを基準として、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に所
定の切断幅からなるピッチで支持体を動かし、切断刃を
上下動させることにより、必要な寸法に切断される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな切断方法によると、図７の模式図に示すように、切
断方向に、支持体を所定幅からなるピッチで移動させ切
断を行なう際、切断刃の厚み分の隙間（図７（ａ））が
できてしまい、切断が進むにつれ、その隙間はさらに大
きくなることとなる（図７（ｂ））。そのため、図８の
模式図に示すように、Ｘ方向に切断する際（図８
（ａ））、切断時に切断刃が逃げることによる斜め切断
が起こる。その後、Ｙ方向に切断すると（図８
（ｂ））、位置決めマークＭを基準として切断すること
により得られる外形と、製品パターンとの位置精度を低
下させてしまう。結果、所望の製品形状および寸法にセ
ラミックグリーンシートを切り出すことができなくな
り、製品の歩留まりを低下させてしまう。

【０００５】本発明の目的は、上記問題を解決すること
にあり、所定のセラミック配線基板の形状および製品寸
法に切断し、製品となるセラミック配線基板の歩留まり
の向上が可能なセラミック配線基板の製造方法を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記課題
を解決するために、本発明におけるセラミック配線基板
の製造方法は、セラミックグリーンシートに各々個別の
セラミック配線基板の配線部となるべき配線パターンを
形成するパターン形成工程と、該セラミックグリーンシ
ートを各々前記配線パターンを含むものとなる四辺形状
のシート分割体に切断・分離する分離工程と、各々前記
シート分割体を焼成して前記セラミック配線基板となる
焼成工程とを含み、前記分離工程において、個々の前記
シート分割体の４つの辺部を、それら辺部に１対１に対
応して設けられた４つの切断刃により同時に切断するこ
とを特徴とする。

【０００７】上記セラミックグリーンシートは、周知の
ドクターブレード法等により、セラミック粉末および／
もしくはガラス粉末と、有機バインダ、溶剤等とを混練
したスラリーをシート状に成形することで得ることがで
き、該セラミックグリーンシートに、公知のスクリーン
印刷法等により配線パターンが形成される。

【０００８】配線パターン形成に使用される金属の材質
は、銀系（銀単体、銀−金属酸化物（マンガン、バナジ
ウム、ビスマス、アルミニウム、ケイ素、銅等の酸化
物）、銀−ガラス添加、銀−パラジウム、銀−白金、銀
−ロジウム等）、金系（金単体、金−金属酸化物、金−
パラジウム、金−白金、金−ロジウム等）、銅系（銅単
体、銅−金属酸化物、銅−パラジウム、銅−白金、銅−
ロジウム等）等の低抵抗材料を用いることができる。

【０００９】前記分離工程にて、配線パターンが形成さ
れたセラミックグリーンシートを切断・分離する際、４
つの切断刃により同時に切断する（図６）。切断し得ら
れるシート分割体３１が、切断刃により形成される隙間
を、切断時にずれ動き、切断刃が逃げることにより切断
されていないセラミックグリーンシートに加わる力は、
従来の方法のものより、その切断面積が小さいので抑制
することができ、さらに、その力は、Ｘ方向とＹ方向に
分散されるので、シート分割体３１の外形とそれ自身の
配線パターン３２（図７および図８における製品パター
ン）とのずれを、従来の方法のものより少なくすること
ができる。

【００１０】得られたシート分割体３１を焼成すること
により、シート分割体３１が含有する有機バインダを除
去し、所定の機械強度を有する焼結体を作製すること
で、セラミック配線基板を得ることができる。本発明に
おいては、前記分離工程で４つの切断刃でセラミックグ
リーンシートを切断させるので、得られるセラミック配
線基板の外形サイズのばらつき及び形状を、従来の方法
で得られるものより良好にすることができ、ひいては、
歩留まりを向上させることが可能となる。

【００１１】上記分離工程における切断は、セラミック
グリーンシートを保持した状態で行なうが、本発明のセ
ラミック配線基板の製造方法においては、セラミックグ
リーンシートを支持体の上面にて支持し、かつ該支持体
の上面に分散形成された吸引孔にてセラミックグリーン
シートを真空吸引した状態で上記切断を行なうことを特
徴とする。図５に示すように支持体４４上に、濾紙４６
を敷き、その上にセラミックグリーンシート１００を載
置し、真空吸引することによりセラミックグリーンシー
トを保持することが可能となる。真空吸引による保持方
法を採用することにより、常温にて接着性を有するが所
定の熱を加えることにより剥離する性質を持つ熱剥離シ
ートを用いる方法と比較して、有機バインダの軟化温度
以上の軟らかい状態で切断することができ、切断効率を
向上させることができる。その結果、切断時にセラミッ
クグリーンシートに加わる力を低下させることができ、
上記シート分割体の外形とそれ自身の配線パターンとの
位置精度をさらに向上させることが可能となる。

【００１２】次に、本発明のセラミック配線基板の製造
方法において、セラミックグリーンシートにおける最表
面には、上記切断のために切断を位置決めするための位
置決めマークを形成することを特徴とする。位置決めマ
ークを形成することで、該位置決めマークを視覚センサ
ー等でセンシングし、それを基準として、切断を行なう
ことが可能となり、切断位置のずれを防止することがで
きる。また、位置決めマークは、上記配線パターンを形
成するパターン形成工程において同時形成を行なうこと
で、配線パターンと位置決めマークとの形成における位
置精度を向上させることができる。

【００１３】また、本発明のセラミック配線基板の製造
方法において、上記位置決めマークは、上記シート分割
体の対角線方向の両端部２頂点を規定するものとして形
成されてなることを特徴とする。上記シート分割体にお
ける対角線方向の２頂点の位置決めを行なうことで、図
４に示すように、位置決めマーク４７による対角線方向
の位置決めが例えば点線に示す方向にずれた場合におい
ても、その切断位置のずれｄｒは、ｄＸとｄＹに分散さ
せることができる。結果、シート分割体の外形とそれ自
身の配線パターンとのＸ方向およびＹ方向への位置精度
の低下を極力抑制することができ、また、得られるシー
ト分割体の外形サイズのばらつきを抑制することが可能
となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を、
図面を用いて説明する。図３（ａ）は、本発明の一実施
形態であるセラミック配線基板（以下、単に基板ともい
う）１の外観を示すものであり、表面には基板内部に形
成された配線あるいは回路パターンとの電気的接続を取
るための端子部４０が形成されている。図３（ｂ）は、
基板１の内部構造を模式的に示すものであり、セラミッ
ク層５０と、金属配線層３０とが交互に積層されるとと
もに、必要に応じてその表面には半導体素子５１が実装
される。各金属配線層３０は、セラミック層５０を厚さ
方向に貫くビアホール３５により互いに電気的に接続さ
れる。該基板１は、例えば高周波用多層セラミック配線
基板として機能させるため、高周波用パッケージや、そ
れ自身が高周波信号処理能力を有した能動素子機能を備
えたものであってもよいし、別途構成されたアンテナス
イッチモジュール等の高周波用素子を搭載するための電
子部品であってもよい。

【００１５】本実施形態の基板１では、金属配線層３０
は、ノイズ防護用のシールド部として機能する接地導体
５６が随伴したものとして構成されている。接地導体５
６は、金属配線層３０と同様の方法により、セラミック
層５０の片面を略全面に渡って被覆する形で形成されて
なる。さらに、本実施形態の基板１では、金属配線層３
０のほかに、コンデンサ５４、インダクタ５３及び抵抗
器５５などの種々の厚膜回路素子が作りこまれている
が、厚膜回路素子を特に有さない、金属配線層のみを有
する基板として構成することも可能である。また、基板
１を高周波用多層セラミック配線基板とした場合、金属
配線層３０がセラミック層５０間に挟み込まれた、いわ
ゆるストリップラインとして構成されるが、本明細書に
おける高周波信号とは、８００ＭＨｚ以上の周波数を有
した信号を意味する。また、図３（ａ）における基板１
は、多層セラミック配線基板をなしているが、本発明の
適用は、セラミック層が1層よりなるもの、もしくは、
高周波用のスロットライン、コプレーナウェーブガイド
などの高周波用金属配線よりなる形態など、公知のセラ
ミック配線基板に適用可能である。

【００１６】次に、上記したセラミック配線基板を作製
する際の作業工程について説明する。図１は、その作業
工程の概略図である。セラミック層５０となるべきセラ
ミックグリーンシートを用意する。セラミックグリーン
シートは、セラミック層の原料セラミック粉末（例え
ば、ガラスセラミック粉末の場合、ホウケイ酸ガラス粉
末とアルミナ等のセラミックフィラー粉末との混合粉
末）に溶剤（アセトン、メチルエチルケトン、ジアセト
ン、メチルイソブチルケトン、ベンゼン、ブロムクロロ
メタン、エタノール、ブタノール、プロパノール、トル
エン、キシレンなど）、結合剤（アクリル系樹脂（例え
ば、ポリアクリル酸エステル、ポリメチルメタクリレー
ト）、セルロースアセテートブチレート、ポリエチレ
ン、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールな
ど）、可塑剤（ブチルベンジルフタレート、ジブチルフ
タレート、ジメチルフタレート、フタル酸エステル、ポ
リエチレングリコール誘導体、トリクレゾールホスフェ
ートなど）、解膠剤（脂肪酸（グリセリントリオレート
など）、界面活性剤（ベンゼンスルホン酸など）、湿潤
剤（アルキルアリルポリエーテルアルコール、ポチエチ
レングリコールエチルエーテル、ニチルフェニルグリコ
ール、ポリオキシエチレンエステルなど）などの添加剤
を配合して混練し、ドクターブレード法等によりシート
状に成形したものである。

【００１７】また、セラミック粉末としては、アルミナ
含有量を９８％以上としたアルミナ質セラミックス、ム
ライト質セラミックス、窒化アルミニウムセラミック
ス、窒化珪素セラミックス、及び炭化珪素セラミックス
等が、強度及高周波領域においても誘電損失が小さいこ
とより使用される。

【００１８】このように得られたセラミックグリーンシ
ート上に金属配線層（厚膜回路素子を作りこむ場合は、
その素子のパターンも含む）となるべき金属配線パター
ンを複数、公知のスクリーン印刷法により形成を行な
う。また、後工程Ｓ１の切断のための位置決めマークも
このパターン形成工程において公知のスクリーン印刷法
により同時形成を行なう。

【００１９】こうしてパターン形成が完成すれば、多層
セラミック配線基板を作製する場合、その上に別のセラ
ミックグリーンシートを重ね、さらにパターン形成／セ
ラミックグリーンシート積層の工程を繰り返し、熱圧着
積層することにより、その積層体を得る。なお、ビアホ
ール３５を形成する場合は、セラミックグリーンシート
のビア形成位置にドリル等を用いて穿孔しておき、ここ
に金属ペーストを充填するようにする。

【００２０】次に、得られたセラミックグリーンシート
を図５に示す方法により、支持体上に保持し、有機バイ
ンダの軟化温度以上の温度で各々個別のセラミック配線
基板をなす配線パターンを含むようにＳ１の工程により
切断・分離を行なうことで、セラミック配線基板となる
複数のシート分割体を得ることができる。切断は、図２
に示すような、シート分割体３１の４つの辺部に、１対
１に対応した４つの切断刃７を設置した切断プレス８等
により、上記位置決めマークを視覚センサー等でセンシ
ングし、それを基準にして切断する。このように切断
を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に、位置決めマークを基準とし
て支持体を所定の切断幅からなるピッチで動かし、それ
を繰り返すことで、複数のシート分割体３１を得ること
ができ、また、上述した作用・効果により、シート分割
体の形状および外形サイズのばらつきを抑制することが
可能となる。上記切断行なう、その切断刃の形状として
は、図２（ｂ）のような形態を採用することで、切断す
る際の切断面両側に加わる力を略均一にでき、斜め切断
防止に有効に働く。また、４つの切断刃で同時切断する
本発明においては、図２（ｃ）に示す形態の切断刃７の
刃面が外側になるように、切断プレス８等に設置し、余
白を形成しながら切断することにより、得られるシート
分割体の切断面をさらに垂直な面とすることも可能であ
る。

【００２１】上記得られたシート分割体を焼成し、シー
ト分割体に含まれる有機バインダを有効に除去すること
で、所定の機械強度を有する図３に示すような断面構造
の多層ガラスセラミック基板１が得られる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の効果を確認するために行なっ
た実験結果について説明する。

【００２３】（実施例１）図１に示す作業工程に従い、
パターン形成、積層させたセラミックグリーンシート
を、Ｓ１の工程に従い切断を行なった。また、切断刃は
図２（ｂ）に示す形状で、材質は超硬合金よりなり、そ
の厚さｔ＝０．１５ｍｍのものを使用し、Ｘ軸方向に３
箇所、Ｙ軸方向に４箇所、セラミック配線基板となる配
線パターンが形成されたセラミックグリーンシートを切
断することにより合計１２個のシート分割体を得た。（比較例１）切断方法を従来の方法によりＸ方向、Ｙ方
向に個別に切断した以外は実施例１と同条件で切断を行
い、合計１２個のシート分割体を得た。

【００２４】上記実施例１と比較例１にて得られらシー
ト分割体において、ずれて切断された場合、図９のよう
に得られたシート分割体の外形と配線パターンとにずれ
が起こる。この時のＸ軸方向、Ｙ方向へのずれを計測し
その平均値を、同様に得られた１２個のシート分割体に
おいても求め、それら全体の平均値を、外形と配線パタ
ーンとのずれとした。また、得られたシート分割体の外
形のばらつきにおいても、各々シート分割体における表
面及び裏面を形成する各辺の長さと、各辺に対応した全
シート分割体の平均値とのずれを８辺に対して求め、そ
のずれの総計の平均値を外形のばらつきとした。さら
に、各々シート分割体の表面と裏面とで断面を共有する
辺の長さの差の平均値を求め、該平均値を全シート分割
体において総計を取るとともに、その平均値をシート分
割体の切断された断面の直角度とした。得られた結果を
表１に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】表１から明らかなように、実施例１でえら
れたシート分割体は、比較例１のものより、外形と配線
パターンとのずれ、外形のばらつき及び断面の直角度に
ついて良好な結果を得ることができた。この結果は、従
来の方法においては、切断時において切断刃が逃げてし
まうために、良好な結果が得られないことを示してい
る。また、実施例１および比較例１において、同様の余
白領域を設けて切断する以外は、同条件でそれぞれ切断
を行なった。余白をつけることで、切断刃が逃げること
による不具合を抑制することが可能であるが、表１の結
果と同じく、４つの切断刃で同時切断する方が、良好な
シート分割体を得ることができた。

【００２７】（実施例２）図２（ｃ）に示す形状で、材
質は超硬合金よりなり、その厚さｔ＝０．１５ｍｍの切
断刃を用い、余白領域を設けて切断する以外は、実施例
１と同条件で切断を行なった。得られたシート分割体に
対して、上記同様の評価を行なった。結果は、表１に示
すように、実施例１より断面の直角度を向上させること
で、外形のばらつきを向上させることができた。他方、
外形と配線パターンとのずれが多少広がったのは、切断
する際の切断面外側に加わる力が、実施例１の切断刃の
形状のものより大きくなるためと考えられる。

【００２８】また、セラミックグリーンシートを真空吸
引により保持させない以外は、実施例１と同条件で切断
を行なったが、切断されたシート分割体が切断後、切断
刃に挟まってしまい持ち上げられてしまい、効率よく作
業を行なうことができなかった。

【００２９】以上実施例および比較例より、本発明の製
造方法により所期の目的を達成することができた。すな
わち、セラミックグリーンを４つの切断刃で同時に切断
することにより、該セラミックグリーンシートを、所定
のセラミック配線基板の形状および製品寸法に切断し、
製品となるセラミック配線基板の歩留まりの向上が可能
であることが確かめられた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における工程を示す模式図。

【図２】切断工程および切断刃の模式図。

【図３】セラミック配線基板の一実施形態を示す概略
図。

【図４】切断時の位置ずれを説明するための模式図。

【図５】セラミックグリーンシートの保持方法を示す
模式図。

【図６】本発明における切断方法を説明するための模
式図。

【図７】従来の切断方法を説明するための模式図。

【図８】図７に続く模式図。

【図９】本発明における切断時の位置ずれ評価を説明
するための模式図。

【符号の説明】

１セラミック配線基板７切断刃３１シート分割体３２配線パターン４４支持体１００セラミックグリーンシート

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｋ 1/02 Ｈ０５Ｋ 1/02 Ｒ 3/00 Ｊ 3/00 ＰＸＨ０１Ｌ 23/12 ＤＦターム(参考） 3C069 AA01 BA01 BB04 BC01 CA03 CB01 DA01 EA01 EA02 EA04 4G055 AA08 AB01 AC09 BA22 BB03 BB05 BB12 5E338 AA03 AA18 BB31 BB45 DD32 EE41 EE44 5E346 AA12 AA15 AA22 AA32 AA51 CC16 DD02 DD13 DD34 EE21 EE24 EE29 GG05 GG08 HH31 HH33

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミック配線基板の製造方法であっ
て、セラミックグリーンシートに各々個別のセラミック
配線基板の配線部となるべき配線パターンを形成するパ
ターン形成工程と、該セラミックグリーンシートを各々前記配線パターンを
含むものとなる四辺形状のシート分割体に切断・分離す
る分離工程と、各々前記シート分割体を焼成して前記セラミック配線基
板となる焼成工程とを含み、前記分離工程において、個
々の前記シート分割体の４つの辺部を、それら辺部に１
対１に対応して設けられた４つの切断刃により同時に切
断することを特徴とするセラミック配線基板の製造方
法。
【請求項２】前記分離工程において、前記セラミック
グリーンシートを支持体の上面にて支持し、かつ該支持
体の上面に分散形成された吸引孔にて前記セラミックグ
リーンシートを真空吸引した状態で切断を行なうことを
特徴とする請求項１に記載のセラミック配線基板の製造
方法。
【請求項３】前記パターン形成工程において前記セラ
ミックグリーンシートにおける最表面には、前記切断の
ために前記切断を位置決めするための位置決めマークを
形成することを特徴とする請求項１又は２に記載のセラ
ミック配線基板の製造方法。
【請求項４】前記位置決めマークは、前記シート分割
体の対角線方向の両端頂をさす２頂点を規定するものと
して形成されてなることを特徴とする請求項３に記載の
セラミック配線基板の製造方法。