JP2003163438A - セラミック基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】セラミックグリーンシートを打ち抜いてセラミ
ック基板を得る際、焼成時の変形や、反りが生じるとと
もに、分割時にバリが発生しやすい。 【解決手段】セラミックグリーンシート１に打ち抜き加
工を施すことによって製品部２と、該製品部２の形状に
合致する貫通孔３ａを有するダミー部３とを形成し、次
いで、得られた製品部２を上記ダミー部３の貫通孔３ａ
に嵌入するとともに、ダミー部３及び製品部２からなる
セラミックグリーンシート１１を焼成し、最後に、製品
部２よりダミー部３を取り除くようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックグリー
ンシートを打ち抜き加工して得られるセラミック基板の
製造方法に関し、特に電子部品用のセラミック基板の製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子部品用セラミック基板は、一般にそ
の形状が角形或いは円形をなし、セラミック粉末に焼結
助剤とバインダーを添加混合し、シート状に成形したセ
ラミックグリーンシートに金型等によって製品部の形状
を打ち抜き、該製品部を焼成することによって作製され
ている。

【０００３】また、図６に示すように、セラミックグリ
ーンシート２１に金型等によって分割溝２４を加工する
ことによって、複数の製品部２２とダミー部２３を形成
した後、セラミックグリーンシート２１を焼成し、分割
溝２４で分割することによって個々のセラミック基板が
作製される。

【０００４】上記セラミック基板の形状が図７（ａ）に
示すような半リング状等の複雑な形状の場合には、例え
ば、同図（ｂ）に示すようにセラミックグリーンシート
４１に上パンチ４５を押し当てて下パンチ４７との嵌合
により、半リング状の製品部４２を得た後、製品部４２
を同図（ｃ）に示すように、セッター５０上に複数枚重
ねて焼成する。

【０００５】なお、各セラミックグリーンシート５１の
間には敷き粉を塗布するため、焼成後に敷き粉を除去す
る表面処理工程を行うことによって作製されていた。

【０００６】また、別の方法として、図８（ａ）に示す
ように、セラミックグリーンシート６１に、金型の下パ
ンチ６７とストリッパー６８を跨ぐようにセラミックグ
リーンシート６１を挿入し、上パンチ６５とダイ６６が
下動し、上パンチ６５に備えられた刃６９をセラミック
グリーンシート６１に圧入することにより、同図（ｂ）
に示すような半リング状の製品部６２を形成するように
分割溝６４を刻設すると同時に、上パンチ６５に備えら
れた刃６９によってダミー部６３を有するセラミックグ
リーンシート７１を形成する。

【０００７】次いで、ダイ６６とストリッパー６８がセ
ラミックグリーンシート７１を挟持、下動することによ
り、ダイ６６と下パンチ６７の嵌合によってダミー部６
３の外形が切断される。

【０００８】その後、上パンチ６５、ダイ６６及びスト
リッパー６８を始点位置に復帰させ、製品部６２及びダ
ミー部６３の形状の分割溝６４が形成されたセラミック
グリーンシート７１を再度枠体を含むセラミックグリー
ンシートに戻し、同図（ｃ）の打ち抜き装置の断面図に
示すように、矢印の方向にスライドさせることにより、
打ち抜かれたセラミックグリーンシート７１を金型から
排出し、さらに、セラミックグリーンシート７１を進行
方向に対し上或いは下方向に角度を変えることによりセ
ラミックグリーンシート７１を得る。その後、図７
（ｃ）と同様にセッター上にセラミックグリーンシート
７１を載置して焼成した後、分割溝６４によって分割す
ることにより個々の半リング状のセラミック基板を作製
する方法が用いられていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示すような製法では、セラミックグリーンシート４１よ
り打ち抜いた個々の製品部４２を焼成するため、焼成時
の収縮によってセッター５０との摩擦が生じやすく、円
弧の中央部が収縮に伴って中央へ移動する距離に対し、
端部の移動距離が少ないため、均一な収縮とならず所望
の形状を得られないという欠点を有していた。

【００１０】また、形状が複雑なセラミック基板を得る
場合、製品部４２を複数枚重ねて焼成すると、角形や円
形形状のセラミック基板に比し、整列重ねが困難であ
り、ズレが生じるため、焼成時の垂れによって反り不良
が発生するという欠点を有していた。

【００１１】さらに、複数枚重ねて焼成する場合に用い
られる敷き粉を除去する表面処理工程においては、研磨
材との接触によって端部が面取りされやすいという欠点
を有していた。

【００１２】またさらに、焼成後の種々の工程で自動供
給、自動収納、搬送機構等を備えた自動機を使用する場
合、セラミック基板の整列が困難であるとともに、セラ
ミック基板の僅かな反りによって各機構部との接触によ
り端部にカケが多発するという欠点を有していた。

【００１３】特に、得られたセラミック基板を電子部品
として上下両主面を結ぶ端面導体印刷を施す場合は、近
年のファインパターン化によってセラミック基板の端部
付近まで導体形成が行われることから、端部にカケや反
りが生じることによって高精度なパターン形成ができな
いという欠点を有していた。

【００１４】また、図８に示すようにセラミックグリー
ンシート７１を焼成した後、分割溝６４で分割すること
によって個々のセラミック基板を作製する方法では、焼
成時の収縮による変形や反りは解消するものの、分割時
に分割溝６４の周囲にバリが発生しやすく、特に、平面
視したときに円弧を有する部分では分割性が非常に悪く
なり、０．０５ｍｍ以上の大きなバリが多発するという
欠点を有していた。

【００１５】

【課題を解決するための手段】そこで、上記課題に鑑
み、本発明のセラミック基板の製造方法は、セラミック
グリーンシートに打ち抜き加工を施すことによって製品
部と、該製品部に合致する貫通孔を有するダミー部とを
形成し、次いで、得られた製品部を上記ダミー部の貫通
孔に嵌入するとともに、ダミー部及び製品部からなるセ
ラミックグリーンシートを焼成し、最後に、製品部より
ダミー部を取り除くようにしたことを特徴とするもので
ある。

【００１６】また、本発明のセラミック基板の製造方法
は、上記セラミック基板の形状が略半リング状であるこ
とを特徴とするものである。

【００１７】さらに、上記製品部をダミー部の貫通孔に
嵌入してなるセラミックグリーンシートを焼成した後、
製品部の表面に研磨材を接触させて表面処理を施し、製
品部よりダミー部を取り除くようにしたことを特徴とす
るものである。

【００１８】本発明のセラミック基板の製造方法によれ
ば、セラミックグリーンシートに打ち抜き加工によって
製品部と、該製品部の形状の貫通孔を有するダミー部と
を形成し、製品部を上記ダミー部の貫通孔に嵌入し、ダ
ミー部及び製品部からなるセラミックグリーンシートを
焼成して製品部よりダミー部を取り除くようにしたこと
から、焼成時の製品荷重等から生じる摩擦抵抗や、収縮
のバラツキを有効に防止して、変形や反りのない高精度
なセラミック基板を得ることができる。

【００１９】また、本発明のセラミック基板の製造方法
によれば、上記セラミック基板の形状が略半リング状で
あることから、焼成時の収縮によって円弧の中央部や端
部での収縮を均一として、変形や反りのない所望の形状
のセラミック基板とすることができる。

【００２０】さらに、本発明のセラミック基板の製造方
法によれば、上記製品部をダミー部の貫通孔に嵌入して
なるセラミックグリーンシートを焼成し、主面状に研磨
材を接触させて表面処理を施し、製品部よりダミー部を
取り除くようにしたことから、所望の形状のセラミック
基板を得ることができ、その表面を効率よく処理できる
ため、より生産性を高めることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００２２】本発明のセラミック基板の製造方法は、セ
ラミックグリーンシートに打ち抜き加工を施すことによ
って製品部と、該製品部に合致するの形状の貫通孔を有
するダミー部とを形成し、次いで、得られた製品部を上
記ダミー部の貫通孔に嵌入してダミー部に戻し、製品部
及びダミー部からなるセラミックグリーンシートを焼成
し、最後に、製品部よりダミー部を取り除くようにした
ことを特徴とするものである。

【００２３】上記セラミックグリーンシートは、アルミ
ナ、窒化アルミニウム、ジルコニア、ムライト、フォル
ステライト、窒化珪素、炭化珪素等のいずれかを主成分
とするものからなり、ドクターブレード法、或いはロー
ルコンパクション法、押し出し法等の所定の方法によっ
てシート状に成形したものを用いる。

【００２４】本発明のセラミック基板の製造方法を図１
に基づいて詳細に説明する。

【００２５】図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の製造方法
の一実施形態を示す各工程の説明図であり、先ず、図１
（ａ）に示すような金型を用いることによって、セラミ
ックグリーンシート１に、図２（ａ）に示すような製品
部２を打ち抜き、同図（ｂ）に示すような製品部２の形
状の貫通孔３ａを有するダミー部３及び上記製品部２毎
に分割する分割溝４を形成し、(ａ)に示す製品部２を
（ｂ）のダミー部３の貫通孔３ａに嵌入してダミー部３
に戻し、（ｃ）に示すように製品部２及びダミー部３か
らなるセラミックグリーンシート１１を得る。

【００２６】上記金型による打ち抜き加工は、セラミッ
クグリーンシート１を下パンチ７ａ、７ｂとストリッパ
ー８ａ、８ｂを跨ぐように挿入し、上下動可能な下パン
チ７ｂと上パンチ５の突出部５ａでセラミックグリーン
シート１の製品部２を切断するとともに、上パンチ５に
備えられた刃９によってセラミックグリーンシート１の
ダミー部３に分割溝４を刻設する。同時にダイ６ａ、６
ｂが下動し、セラミックグリーンシート１を上記ストリ
ッパー８ａ、８ｂで挟持し下動する。

【００２７】次いで、上記ダイ６ａ、６ｂがさらに下動
することにより、ダイ６ａ、６ｂと下パンチ７ａが嵌合
し、上記製品部２の貫通孔３ａを有するダミー部２がセ
ラミックグリーンシート１から切断される。次いで、上
パンチ５ａ、下パンチ７ｂ、ダイ６ａ、６ｂ、及びスト
リッパー８ａ、８ｂが共に始点位置に復帰する際に切断
されたセラミックグリーンシート１にダミー部３が戻さ
れると同時に、切断された製品部２が再度ダミー部３の
貫通孔３ａに戻され、セラミックグリーンシート１１の
耳部を進行方向に対して上或いは下方向に引くことによ
り、切断された製品部２をダミー部３の貫通孔３ａに嵌
入した図２（ｃ）に示すようなセラミックグリーンシー
ト１１を得ることができる。

【００２８】次いで、図１（ｂ）に示すように、図２
（ｃ）のセラミックグリーンシート１１をセッター１０
上に複数枚積み重ねて所定の温度で焼成する。各セラミ
ックグリーンシート１１の主面には、高純度アルミナ等
のパウダーを塗布若しくは高純度アルミナパウダーを樹
脂等の糊材でシート状にしたスペーサシートを載置し、
各セラミックグリーンシート１１が独立して焼結するよ
うにする。

【００２９】また、上記高純度アルミナパウダーをセラ
ミックグリーンシート１１に塗布した場合は、製品部２
の焼結体をダミー部３の焼結体へ嵌入させた状態のまま
で、その表面にブラスト処理または振動バレル処理を施
すことが好ましい。

【００３０】ブラスト処理を施す場合は、水等の液体と
研磨材をセラミック基板に接触させる湿式、または空気
等の気体と研磨材をセラミック基板の表面に接触させる
乾式のいずれでも良く、吐圧、研磨材の材質、形状、大
きさを調整することにより、セラミック基板１２となる
製品部２がダミー部３の焼結体より外れることなく、表
面処理が確実に行うことができる。

【００３１】また、振動バレルを用いる際は、容器の中
に水等の液体とセラミック基板となる製品部２が嵌入さ
れたダミー部３の焼結体と、研磨材とを入れ、振動をか
けることにより、セラミック基板の表面処理を行うもの
で、振動数と振動時間ならびに研磨材の材質、大きさを
調整することにより、表面処理が確実にされかつ、ダミ
ー部３の焼結体よりセラミック基板となる製品部２の焼
結体が外れることを防止できる。

【００３２】しかる後、図１（ｃ）に示すように、セラ
ミックグリーンシート１１を焼成して得られた製品部２
の焼結体をダミー部３の焼結体より取り外し、図３(ａ)
に示すような個々のセラミック基板１２を得る。

【００３３】これは、先ず、分割溝４で分割することに
より、ダミー部３の焼結体を細分割し、製品部２の焼結
体を取り外す方法や、分割溝４を形成しないで、ウレタ
ンゴム等で製品部２の焼結体を押圧することによって個
々のセラミック基板１２を得ることができる。

【００３４】なお、上記分割溝４は、製品部２とダミー
部３の分離のためのものではなく、製品部２が取り出せ
るようにダミー部３を細分割するものである。

【００３５】上述のような製造方法を用いて得られたセ
ラミック基板１２は、その形状が角形や円形形状のもの
であっても分割時のバリの発生、表面処理工程でのセラ
ミック基板１２の端部に発生するカケ、面取りを防止す
ることができる。

【００３６】また、図３（ａ）〜（ｆ）に示すように、
その形状が円弧や、多数の角部、長さの異なる複数の辺
を有するような複雑な形状の場合に好適に用いられ、こ
のような形状のセラミック基板１２の焼成時には、部分
的に収縮の違いがあるため、反りや変形が生じやすい
が、上述のようにダミー部３の貫通孔３ａに嵌入して焼
成することによって、セッター１０との摩擦抵抗や製品
荷重等を防止して、均一な収縮となり、変形や反りのな
いセラミック基板１２とすることができる。

【００３７】特に、図３(ａ)に示すような半リング状の
場合には、焼成時の収縮によって円弧の中央部が収縮し
やすく、均一な形状を得ることができなったが、このよ
うな製造方法によって円弧部分、端部との収縮が均一と
なり、変形や反りのない所望の形状のセラミック基板１
２とすることができる。

【００３８】なお、本発明のセラミック基板の製造方法
は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明
の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更は可能で
あり、上述の実施形態ではセラミックグリーンシート１
に製品部２及びダミー部３を金型で同時成型したが、例
えば、同一のセラミックグリーンシートに順送金型で製
品部２とダミー部３を数工程に分離して成型する方法
や、製品部２とダミー部３を全く別工程で金型やパンチ
ングマシンで成型する方法でも良く、この場合において
も予め得た製品部２を再度ダミー部３の貫通孔３ａに嵌
入して戻して焼成することによって所望の形状のセラミ
ック基板１２を得ることができる。

【００３９】

【実施例】次いで、本発明の実施例を説明する。

【００４０】図１に示す本発明のセラミック基板の製造
方法によってセラミック基板試料を作製した。セラミッ
ク基板は、図４に示すように焼成後のダミー部３の外形
寸法Ｘが１３１ｍｍ、Ｙが４７ｍｍ、厚みが０．６３５
ｍｍとし、外縁周の曲率半径Ｒ１が３７．０ｍｍ、内縁
周の曲率半径Ｒ２が２９．０ｍｍの半リング状の製品部
２が形成され、１枚に３個の製品部２を形成したセラミ
ックグリーンシートを２００枚形成し、各セラミックグ
リーンシートの上面にアルミナ含有量９９．９７重量％
で平均粒径５０μｍの敷き粉を塗布し、セッター上に１
０枚づつ重ねてトンネル形連続焼成炉により最高温度約
１６００℃で焼成し、その後、表面に２５０＃、ＳｉＯ
₂７２．０重量％の球状ガラスビーズから成る研磨材を
空気とともに０．２４ＫＰａで吐圧した。最後に、分割
溝で分割した後、セラミック基板を取り出し、セラミッ
ク基板試料を６００枚作製した。

【００４１】また、図７に示すような従来の製造方法に
よってセラミックグリーンシートに金型等によってセラ
ミック基板となる製品部を個々に打ち抜いたものを６０
０枚形成し、上記同様に積み重ねて焼成し従来例１のセ
ラミック基板試料を得た。

【００４２】さらに、図８に示す従来の製造方法によっ
て、セラミックグリーンシートに金型等によって、製品
部６２、ダミー部６３、分割溝６４を形成して焼成した
後、分割溝６４で分割することによって、従来例２であ
るセラミック基板試料を６００枚得た。

【００４３】なお、いずれもセラミック基板試料の寸法
が本発明実施例と同じものを製作した。

【００４４】これら得られたセラミック基板試料のう
ち、外縁周曲率半径Ｒ１が３７．０ｍｍＲ±０．１８５
ｍｍ、内縁周曲率半径Ｒ２が２９．０ｍｍＲ±０．１４
５ｍｍより外れるものを変形不良とし、また、図５
（ａ）に示すように、セラミック基板試料を定盤に載置
し、定盤との最大隙間を反りＤとし、この反り値Ｄが
０．０７ｍｍ以上ものを反り不良とし、同図（ｂ）に示
すように、セラミック基板試料の両主面の端部から内側
方向の長さＥが０．２ｍｍ以上のカケがあるものをカケ
不良とし、同図（ｃ）に示すようにセラミック基板試料
の端部より突出した部分をバリＦとし、バリＦの値が
０．０５ｍｍ以上をバリ不良とし本発明実施例、従来例
のいずれも６００枚に対する不良率を算出した。

【００４５】また、セラミック基板試料の両主面と側面
の交差部にＣ或いはＲの面取り量について５枚の試料を
測定し、その平均値を算出した。

【００４６】その結果を表１に示す。

【００４７】

【表１】

【００４８】表１から明らかなように、本発明の製造方
法によって得られたセラミック基板試料は、外縁周、内
縁周の曲率半径不良率並びに、反り不良率、基板端部の
カケ不良率、基板端部のバリ不良率共に０％であり、セ
ラミック基板の両主面と側面との交差部の面取り量の平
均値も０．０４ｍｍと非常に小さいことが判った。

【００４９】これに対し、従来の製造方法によって得ら
れたセラミック基板試料のうち、セラミック基板となる
成形体を個々に焼成してなる従来例１の試料は、外縁
周、内縁周の曲率半径不良率が６９．２％と非常に高
く、反り不良率が４１．７％、基板端部のカケ不良率が
１３．７％と反りや変形が非常に発生しやすい。また、
焼成後に分割溝で分割してセラミック基板を得る従来例
２の試料は、従来例１に比し、変形や反りが少ないもの
の、分割時にバリが発生しやすく７４．７％と非常に高
い値となっている。

【００５０】

【発明の効果】本発明のセラミック基板の製造方法によ
れば、セラミックグリーンシートに打ち抜き加工によっ
て製品部と、該製品部の形状の貫通孔を有するダミー部
とを形成し、製品部を上記ダミー部の貫通孔に嵌入し、
ダミー部及び製品部からなるセラミックグリーンシート
を焼成して製品部よりダミー部を取り除くようにしたこ
とから、焼成時の製品荷重等から生じる摩擦抵抗や、収
縮のバラツキを有効に防止して、変形や反りのない高精
度なセラミック基板を得ることができる。

【００５１】また、本発明のセラミック基板の製造方法
によれば、上記セラミック基板の形状が略半リング状で
あることから、焼成時の収縮によって円弧の中央部や端
部での収縮を均一として、変形や反りのない所望の形状
のセラミック基板とすることができる。

【００５２】さらに、本発明のセラミック基板の製造方
法によれば、上記製品部をダミー部の貫通孔に嵌入して
なるセラミックグリーンシートを焼成し、主面状に研磨
材を接触させて表面処理を施し、製品部よりダミー部を
取り除くようにしたことから、所望の形状のセラミック
基板を得ることができ、その表面を効率よく処理できる
ため、より生産性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(ａ)〜(ｃ)は本発明のセラミック基板の製造方
法の工程を示す説明図である。

【図２】（ａ）は本発明のセラミックグリーンシートの
製品部を示す平面図であり、（ｂ）は本発明のセラミッ
クグリーンシートのダミー部を示す平面図であり、
（ｃ）は本発明のセラミックグリーンシートの製品部及
びダミー部を示す平面図である。

【図３】（ａ）〜（ｆ）は本発明のセラミック基板を示
す平面図である。

【図４】本発明のセラミックグリーンシートの実施例を
示す平面図である。

【図５】(ａ)〜(ｄ)はセラミック基板の形状評価を示す
説明図である。

【図６】従来のセラミック基板の製造方法を示す説明図
である。

【図７】（ａ）〜（ｃ）は従来のセラミック基板の製造
方法を示す説明図である。

【図８】（ａ）〜（ｃ）は従来のセラミック基板の製造
方法を示す説明図である。

【符号の説明】

１：セラミックグリーンシート ２：製品部 ３：ダミー部 ４：分割溝 ５：上パンチ ６：ダイ ７：下パンチ ８：ストリッパー ９：刃 １０：セッター １１：セラミックグリーンシート １２：セラミック基板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セラミックグリーンシートに打ち抜き加工
   を施すことによって製品部と、該製品部の形状に合致す
   る貫通孔を有するダミー部とを形成し、次いで、得られ
   た製品部を上記ダミー部の貫通孔に嵌入するとともに、
   ダミー部及び製品部からなるセラミックグリーンシート
   を焼成し、最後に、製品部よりダミー部を取り除くよう
   にした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】上記セラミック基板の形状が略半リング状
   であることを特徴とする請求項１に記載のセラミック基
   板の製造方法。
3. 【請求項３】上記製品部をダミー部の貫通孔に嵌入して
   なるセラミックグリーンシートを焼成した後、製品部の
   表面に研磨材を接触させて表面処理を施し、製品部より
   ダミー部を取り除くようにしたことを特徴とする請求項
   １または２に記載のセラミック基板の製造方法。