JP2003273526A - セラミック多層基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 セラミックグリーンシートの積層ずれを少な
くしたセラミック多層基板に、後工程における表、裏面
層の位置ずれが少なく、精度よい位置合わせを行って、
品質及び歩留の向上を達成することができるセラミック
多層基板及びその製造方法を提供する 【解決手段】 少なくとも３枚以上の複数枚のセラミッ
クグリーンシート１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４
ｄを積層し、焼成してなるセラミック多層基板１０にお
いて、セラミック多層基板１０の端縁に当接して位置合
わせする複数の位置合わせ用の切り欠き部１１を有し、
しかも、切り欠き部１１は中間層１２の凹みより他の層
の方が深く凹んだ段差状に形成されている

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、焼成体からなるセ
ラミック多層基板に後付け印刷、ろう付け、電気的チェ
ック、個片分割等の後工程を行う際の位置合わせ用精度
を高めたセラミック多層基板及びその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、複数枚のセラミックグリーン
シートを重ね合わせて積層し、焼成して形成した焼成体
からなるセラミック多層基板には、焼成体の表面に後付
け印刷し、焼成して配線パターン等を形成するために、
導体や抵抗体等をスクリーン印刷して形成するものがあ
る。また、半導体素子を搭載するためのセラミック多層
基板からなるセラミックパッケージの焼成体の表面に
は、半導体素子を搭載した後に蓋体とで気密に封止する
ためのシール用の金属からなるシールリングや、ろう材
を載置して形成するものがある。また、焼成体からなる
セラミック多層基板には、表面に形成された抵抗体をト
リミングしたり、表面に形成された導体パターンの断線
や短絡等の電気的検査を行うものがある。更には、焼成
体からなるセラミック多層基板には、１枚の大きなシー
トに多数個を集合させて形成したセラミック多層基板を
分割用の溝で分割して個片化したセラミック多層基板が
形成されるものがある。

【０００３】これらの後工程における作業を行うには、
焼成体からなるセラミック多層基板を、それぞれの機械
設備に対して正確に位置合わせを行わなければならな
い。しかしながら、セラミック多層基板は、焼成するこ
とで焼成収縮が発生し、個々のセラミック多層基板毎に
寸法にバラツキが発生すると同時に、１個のセラミック
多層基板の中でも寸法にバラツキ（変形）が発生する。
従って、一般には、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、
セラミック多層基板の母集団の寸法レベルを把握した上
で、セラミック多層基板５０の隣接する２辺の端縁を位
置合せの基準にし、これを位置合わせ台５１上で３本の
位置合わせピン５２に当接させる。そして、位置合わせ
台５１に載置されるセラミック多層基板の中心５３が母
集団の寸法レベルから決められたそれぞれの機械設備５
４側の中心５５と合致したとして位置合せが行われてい
る。

【０００４】しかしながら、セラミック多層基板には、
複数枚のセラミックグリーンシートを積層する時に積層
ずれが発生したり、セラミック多層基板を形成するため
に設けられる外周切断線がずれたり、焼成後に外周切断
線で切断した時にバリが発生したりする。このようなセ
ラミック多層基板は、位置合わせ台に載置したとして
も、セラミック多層基板の中心が、位置合わせ台の中心
と合致しないので、機械設備側の中心とのずれが発生
し、後付け印刷ずれや、後付け部品の配置ずれ等の不具
合を発生させる場合がある。

【０００５】この改善策として、図５（Ａ）、（Ｂ）に
示すように、基板の一方の隣接する２辺の端縁に複数の
位置合わせ用の切り欠き部６１を設け、表面層の切り欠
き部６１の凹みより、他の層の凹みを深くして切り欠き
部６１に位置合わせ台６２上に立設した位置合わせ用ピ
ン６３を当接させて表面層に後付け印刷等を行う。ま
た、一方の隣接する２辺に対向する他方の隣接する２辺
の端縁に複数の位置合わせ用の切り欠き部６４を設け、
裏面層の切り欠き部６４の凹みより、他の層の凹みを深
くして切り欠き部６４に位置合わせ用ピン６３を当接さ
せて裏面層に後付け印刷等を行って形成するセラミック
多層基板６０及びその製造方法が特開平８−２６４９４
６号公報に開示されている。また、高精度のＣＣＤカメ
ラを用いて基板の位置を画像処理にて認識し、位置合わ
せする方法が採用されている場合がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来のセラミック多層基板及びその製造方法
は、次のような問題がある。 （１）表面層用と、裏面層用の切り欠き部の凹みより、
中間層の凹みを深くしたセラミック多層基板は、表面層
と裏面層のそれぞれの面のみを基準にしての位置あわせ
方式であるので、表面層と裏面層との間に積層ずれがあ
った場合に、それぞれの面に対しては、正確な印刷や、
ろう付け等を行うことができるが、表面層と裏面層の間
の印刷ずれや、ろう付けずれ等のずれが大きくなる。 （２）セラミック多層基板の位置決めにＣＣＤカメラ
と、画像処理を用いる方法は、表面層、裏面層のそれぞ
れの表面に対して正確な位置合わせが可能であるが、表
面層と裏面層との間に積層ずれがあった場合には、表面
層と裏面層の間のずれは解消できない。また、ＣＣＤカ
メラと、画像処理を用いる方法は、装置が高価でありセ
ラミック多層基板のコスト高の要因となる。本発明は、
かかる事情に鑑みてなされたものであって、セラミック
グリーンシートの積層ずれを少なくしたセラミック多層
基板に、後工程における表、裏面層の位置ずれが少な
く、精度よい位置合わせを行って、品質及び歩留の向上
を達成することができるセラミック多層基板及びその製
造方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明に
係るセラミック多層基板は、少なくとも３枚以上の複数
枚のセラミックグリーンシートを積層し、焼成してなる
セラミック多層基板において、セラミック多層基板の端
縁に当接して位置合わせする複数の位置合わせ用の切り
欠き部を有し、しかも、切り欠き部は中間層の凹みより
他の層の方が深く凹んだ段差状に形成されている。これ
により、複数枚のセラミックグリーンシートからなる積
層体を焼成して焼結体を形成し、焼結体の中間に位置す
る中間層の切り欠き部を他の層の切り欠き部より突出し
て形成し、位置合せの基準とするので、表面層と、裏面
層は、それぞれ中間層との積層ずれのみとなり、表面層
と裏面層の間の位置ずれ精度を向上できる。そして、焼
結体は、中間層の切り欠き部に位置合わせ基準体を当接
させるので、後付け印刷精度や、ろう付け部品の取り付
け精度や、電気的品質検査のためのプローブの接続精度
や、個片分割のための位置合わせ精度等を向上すること
ができて、セラミック多層基板の品質及び歩留を向上す
ることができる。

【０００８】前記目的に沿う本発明に係るセラミック多
層基板の製造方法は、少なくとも３枚以上の複数枚のセ
ラミックグリーンシートを積層し、焼成して形成するセ
ラミックグリーンシートの製造方法において、セラミッ
クグリーンシートに複数の位置合わせ用の切り欠き部を
形成するための孔を、ビアホールの孔を形成するのと同
時に穿設し、しかも中間層以外のセラミックグリーンシ
ートの切り欠き部を形成するための第１の孔を、中間層
のセラミックグリーンシートに形成する切り欠き部を形
成するための第２の孔よりも切断線から基板の内側への
奥行きが小さくなるように形成する第１工程と、セラミ
ックグリーンシートの積層後、又は焼成後に、孔を分割
するように切断することで、切り欠き部を形成する第２
工程を有する。これにより、切り欠き部を形成するため
の孔を、セラミックグリーンシートにビアホールの孔を
形成するのと同時に形成するので、切り欠き部形成用の
孔と、ビアホールとを一定の位置関係にでき、しかも中
間層のセラミックグリーンシートの切り欠き部を形成す
るための第２の孔は、他の層のセラミックグリーンシー
トの切り欠き部用の第１の孔より切断線の外側に奥行き
が大きくなるように形成し、これらのセラミックグリー
ンシートを積層後、又は焼成後に孔を分割するように切
断するので、切断のずれの影響を受けても、セラミック
多層基板の切り欠き部の中間層で、位置合わせ基準体に
当接できる正確な位置合わせ用の切り欠き部を容易に形
成でき、セラミック多層基板を精度よく位置合わせして
各種後工程を行うことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本
発明の理解に供する。ここに、図１（Ａ）、（Ｂ）はそ
れぞれ本発明の一実施の形態に係るセラミック多層基板
の平面図、Ａ−Ａ’線断面図、図２は同セラミック多層
基板の第１工程の製造方法の説明図、図３（Ａ）〜
（Ｃ）はそれぞれ同セラミック多層基板の第２工程の製
造方法の説明図である。

【００１０】図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明
の一実施の形態に係るセラミック多層基板１０は、少な
くとも３枚以上の複数枚（本実施の形態では５枚）のセ
ラミックグリーンシートを重ね合わせた積層体を焼成し
て形成する焼成体の隣接する２辺の端縁に、位置合わせ
用の切り欠き部１１を合計３個、及び、これに対向する
残り２辺の端縁にも３個有し、合計６個の切り欠き部１
１を有している。この切り欠き部１１は、中間層１２の
凹みより他の層の凹みの方が、例えば、０．１ｍｍ以上
深く凹んだ段差状に形成され、位置合わせ基準体、例え
ば、位置合わせ台１３上に立設した位置合わせピン１３
ａに嵌合したときに、中間層１２の切り欠き部１１ａの
内縁が位置合わせピン１３ａに必ず当接する状態になっ
ている。切り欠き部１１は、隣接する２辺と対向する残
り２辺の端縁にも３個有しているので、セラミック多層
基板１０の裏面側に行う作業に対して、例えば、同じ位
置合わせ台１３を用いて中間層１２の切り欠き部１１ａ
の内縁が位置合わせピン１３ａに必ず当接させることが
できる。なお、切り欠き部１１は、どちらか一方の隣接
する２辺の端縁にのみ合計３個有していてもよい。

【００１１】次いで、図２、図３（Ａ）〜（Ｃ）を参照
しながら、本発明の一実施の形態に係るセラミック多層
基板１０の製造方法を説明する。図２に示すように、セ
ラミック多層基板１０に用いられる、例えば、５枚のセ
ラミックグリーンシート１４、１４ａ、１４ｂ、１４
ｃ、１４ｄは、セラミックの一例である、アルミナ（Ａ
ｌ_２Ｏ_３）を主原料としている。そして、アルミナ粉末
にマグネシア、シリカ、カルシア等の焼結助剤を適当量
加えた粉末には、ジオクチルフタレート等の可塑剤と、
アクリル樹脂等のバインダー、及び、トルエン、キシレ
ン、アルコール類等の溶剤が加えられ、十分に混練した
後、脱泡して粘度２０００〜４００００ｃｐｓのスラリ
ーを作製する。更に、スラリーは、ドクターブレード法
等によって、例えば、厚み０．２５ｍｍのロール状のシ
ートに形成され、適当なサイズにカットして矩形状のセ
ラミックグリーンシート１４、１４ａ、１４ｂ、１４
ｃ、１４ｄを作製している。

【００１２】次いで、中間層１２を形成するセラミック
グリーンシート１４ｂを除くセラミックグリーンシート
１４、１４ａ、１４ｃ、１４ｄには、打ち抜き金型やパ
ンチングマシーン等を用いて、それぞれの所定位置に多
数のビアホール（図示せず）と、中間層１２を形成する
セラミックグリーンシート１４ｂを含めた全てのそれぞ
れの共通の所定位置に複数（本実施の形態では４個）の
ガイド孔１５、及び、中間層１２を形成するセラミック
グリーンシート１４ｂを除くそれぞれの共通の所定位置
に実質的に同じ大きさの６個の切り欠き部形成用の、例
えば、角形状からなる第１の孔１６を、同時に打ち抜い
て形成する。また、中間層１２を形成するセラミックグ
リーンシート１４ｂには、打ち抜き金型やパンチングマ
シーン等を用いて、所定位置に多数のビアホール（図示
せず）と、他のセラミックグリーンシート１４、１４
ａ、１４ｃ、１４ｄと共通の所定位置に複数（本実施の
形態では４個）のガイド孔１５、及び、他のセラミック
グリーンシート１４、１４ａ、１４ｃ、１４ｄと共通の
所定位置に６個の第１の孔１６より、例えば、０．１ｍ
ｍ程度小さい切り欠き部形成用の、例えば、角形状から
なる第２の孔１７を、同時に打ち抜いて形成する。

【００１３】次に、各セラミックグリーンシート１４、
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄには、層間を電気的に
接続できるように、Ｗ（タングステン）や、Ｍｏ（モリ
ブデン）等の導体ペーストを使用してスクリーン印刷し
てビアホール内に充填し、更に、表面に同様の導体ペー
ストを使用してスクリーン印刷して配線パターン（図示
せず）を形成する。

【００１４】次に、図３（Ａ）に示すように、各セラミ
ックグリーンシート１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１
４ｄのガイド孔１５にガイドピン（図示せず）を挿通さ
せて重ね合わせ、例えば、温度８０〜１５０℃をかけな
がら５０〜２５０ｋｇ／ｃｍ ^２で圧着して積層体１８を
形成する。これにより、中間層１２を形成するセラミッ
クグリーンシート１４ｂに形成された第２の孔１７と、
セラミックグリーンシート１４ｂを挟んで重ね合わされ
たセラミックグリーンシート１４、１４ａ、１４ｃ、１
４ｄに形成された第１の孔１６とで、上下に貫通する貫
通孔を形成すると共に、中間層１２を形成するセラミッ
クグリーンシート１４ｂの上下層の間では、小さな第２
の孔１７が他の層の大きな第１の孔１６に段差状に重な
り合った状態になる。

【００１５】次に、図３（Ｂ）に示すように、積層体１
８に第１の孔１６及び第２の孔１７を横断して分割でき
るように、積層体１８の表面にブレイク溝１９を形成す
る。ブレイク溝１９を形成した後、積層体１８は、還元
雰囲気中で約１５５０℃で焼成され、焼成体２０を形成
する。なお、焼成体２０は、通常の焼成において、積層
体１８の大きさから収縮が発生し、小さくなる。また、
積層体１８を加圧しながら焼成する場合には、厚み方向
の寸法収縮は発生するが、外形方向の収縮は殆ど発生し
ない。

【００１６】次に、図３（Ｃ）に示すように、焼成体２
０に形成されたブレイク溝１９で分割することで、第１
の孔１６及び第２の孔１７の部分に位置合わせ用の切り
欠き部１１を形成する。切り欠き部１１は、中間層１２
を形成するセラミックグリーンシート１４ｂに形成した
第２の孔１７が他の層のセラミックグリーンシートに形
成された第１の孔１６よりも小さいので、中間層１２の
切り欠き部１１ａが切り欠き部１１の中で最も外側に突
出する状態に形成される。この中間層１２の切り欠き部
１１ａには、位置合わせピン１３ａ等を当接させること
で表面層と裏面層の積層ずれの影響を少なくして後付け
印刷や、ろう付け部材の載置等の作業を行うことができ
る。

【００１７】なお、上記実施の形態では、セラミックグ
リーンシートの積層体１８にブレイク溝１９を形成し、
焼成して焼成体２０を形成してからブレイク溝１９で分
割してセラミック多層基板１０を作製しているが、積層
体１８の状態において、ブレイク溝１９の位置で切断し
てから焼成体２０を形成してセラミック多層基板１０を
作製してもよい。また、上記セラミック多層基板１０に
は、アルミナからなるセラミックグリーンシートを用い
たが、これに限定されるものではなく、例えば、低温焼
成セラミックや、窒化アルミニウム等から形成されるセ
ラミックグリーンシートであってもよい。

【００１８】

【発明の効果】請求項１記載のセラミック多層基板は、
セラミック多層基板の端縁に当接して位置合わせする複
数の位置合わせ用の切り欠き部を有し、しかも、切り欠
き部は中間層の凹みより他の層の方が深く凹んだ段差状
に形成されているので、表面層と、裏面層は、それぞれ
中間層との積層ずれのみとなり、表面層と裏面層の間の
位置ずれ精度を向上できる。そして、焼結体は、中間層
の切り欠き部に位置合わせ基準体を当接させるので、後
工程の位置合わせ精度を向上することができて、セラミ
ック多層基板の品質及び歩留を向上することができる。

【００１９】請求項２記載のセラミック多層基板の製造
方法は、セラミックグリーンシートに複数の位置合わせ
用の切り欠き部を形成するための孔を、ビアホールの孔
を形成するのと同時に穿設し、しかも中間層以外のセラ
ミックグリーンシートの切り欠き部を形成するための第
１の孔を、中間層のセラミックグリーンシートに形成す
る切り欠き部を形成するための第２の孔よりも切断線か
ら基板の内側への奥行きが小さくなるように形成する第
１工程と、セラミックグリーンシートの積層後、又は焼
成後に、孔を分割するように切断することで、切り欠き
部を形成する第２工程を有するので、切断のずれの影響
を受けても、セラミック多層基板の切り欠き部の中間層
で、位置合わせ基準体に当接できる正確な位置合わせ用
の切り欠き部を容易に形成でき、セラミック多層基板を
精度よく位置合わせして各種後工程を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形
態に係るセラミック多層基板の平面図、Ａ−Ａ’線断面
図である。

【図２】同セラミック多層基板の第１工程の製造方法の
説明図である。

【図３】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ同セラミック多層基
板の第２工程の製造方法の説明図である。

【図４】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ従来のセラミック多
層基板の位置合わせ方法の説明図である。

【図５】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ他の従来のセラミッ
ク多層基板の位置合わせ方法の説明図である。

【符号の説明】

１０：セラミック多層基板、１１、１１ａ：切り欠き
部、１２：中間層、１３：位置合わせ台、１３ａ：位置
合わせピン、１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ：
セラミックグリーンシート、１５：ガイド孔、１６：第
１の孔、１７：第２の孔、１８：積層体、１９：ブレイ
ク溝、２０：焼成体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも３枚以上の複数枚のセラミッ
   クグリーンシートを積層し、焼成してなるセラミック多
   層基板において、 前記セラミック多層基板の端縁に当接して位置合わせす
   る複数の位置合わせ用の切り欠き部を有し、しかも、該
   切り欠き部は中間層の凹みより他の層の方が深く凹んだ
   段差状に形成されていることを特徴とするセラミック多
   層基板。
2. 【請求項２】 少なくとも３枚以上の複数枚のセラミッ
   クグリーンシートを積層し、焼成して形成するセラミッ
   クグリーンシートの製造方法において、 前記セラミックグリーンシートに複数の位置合わせ用の
   切り欠き部を形成するための孔を、ビアホールの孔を形
   成するのと同時に穿設し、しかも中間層以外の前記セラ
   ミックグリーンシートの前記切り欠き部を形成するため
   の第１の孔を、前記中間層の前記セラミックグリーンシ
   ートに形成する前記切り欠き部を形成するための第２の
   孔よりも切断線から基板の内側への奥行きが小さくなる
   ように形成する第１工程と、 前記セラミックグリーンシートの積層後、又は焼成後
   に、前記孔を分割するように切断することで、前記切り
   欠き部を形成する第２工程を有することを特徴とするセ
   ラミック多層基板の製造方法。