JP2006181779A - セラミック基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 キャビティの側面に印刷欠陥のないメタライズ金属層を形成し、かつ製造が容易であるセラミック基板の製造方法を提供することである。
【解決手段】 電子部品又は半導体素子を搭載するセラミック基体上面に、電子部品又は半導体素子を収納するためのキャビティを備えるセラミック枠体が接合されるセラミック基板の製造方法において、セラミック枠体の表層は、予めメタライズ印刷されたグリーンシートを打抜加工して貫通孔を形成し、その後、セラミック枠体のキャビティに貫通孔を符合させ、キャビティ形状に沿う型を押圧させてメタライズ印刷されたグリーンシートの一部をセラミック枠体の側面を形成するように変形加工して、セラミック枠体のキャビティの側面にメタライズ印刷が現れるように作製するものである。
【選択図】 図２

Description

本発明は、セラミック基板の製造方法に関し、特に、キャビティの側面のメタライズ印刷において印刷欠陥のないセラミック基板の製造方法に関する。

一般に、電子部品や半導体素子等の収納用パッケージには、放熱性の優れたセラミックスを積層加工したセラミック基板が使用されている。中でも、発光素子収納用パッケージついて説明すると、その構造は、発光素子を搭載するための導体層から成る搭載部と、この搭載部及び周辺から下方に導出された一対のメタライズ配線導体とを備える基体と、この基体の上面に積層され、発光素子を収容するためのキャビティを形成する貫通孔を備える枠体とを有するものであり、また、キャビティの側面には発光素子からの発光を外部に放射させるために表層にめっき金属層を備えるメタライズ金属層が被着されている。
また、この収納用パッケージは、以下の工程を経て作製される。まず、最初に、セラミックスから成る基体用グリーンシートを準備し、メタライズ配線導体を導出させるための貫通孔を穿設する。次に、基体と同様に、セラミックスから成る枠体用グリーンシートを準備し、発光素子を収容するためのキャビティとなる貫通孔を穿設する。
続いて、基体用グリーンシートの上面から下面にかけてメタライズ配線導体用のタングステンやモリブデンなどの金属粉末に有機バインダや溶剤等を混練した金属ペーストをスクリーン印刷法等により塗布する。また、枠体用グリーンシートの貫通孔の内面には、メタライズ金属層用のタングステンやモリブデンなどの金属粉末に有機バインダや溶剤等を混練した金属ペーストをスクリーン印刷法等により塗布する。なお、これらの貫通孔への印刷では、一般に、貫通孔の一端に金属ペーストを塗布しておき、他端から吸引しながら貫通孔の内部を印刷する方式が採用されている。
そして、基体用グリーンシートに枠体用グリーンシートを載上し、加圧、加熱方式で積層して接合したセラミック基板を作製し、これらを高温で焼成して焼結体を形成する。最後に、搭載部、メタライズ配線導体及びメタライズ金属層の露出表面に、ニッケルや銀等の金属から成るめっき金属層を被着する。
このような発光素子収納用パッケージの開発においては、発光素子からの発光を外部に効率良く放射させるための構造やその構造を有するパッケージの製造方法等が検討されている。

例えば、特許文献１には、「発光素子収納用パッケージおよび発光装置」という名称で、発光素子が発する光を集光させて効率良く放射する発光素子収納用パッケージ及び発光装置に関する発明が開示されている。
以下、図６を参照しながら特許文献１に開示された発明について特許文献１を引用しながら説明する。
図６は、従来の発光素子収納用パッケージの断面図である。図６において、発光素子収納用パッケージ３０は、上面に発光素子３３を搭載するための搭載部３１ａを有する平板状の基体３１と、この基体３１の上面で搭載部３１ａを囲繞するように接合され発光素子３３を収容するための貫通孔３２ａを備える枠体３２を有しており、特に、枠体３２は、内面の角度が異なる貫通孔を有する複数の枠部材３２ｂ，３２ｃを貫通孔が上下に重なるように積層して形成されているものである。
また、この発光素子収納用パッケージ３０において、一方のメタライズ配線導体３４ａが接続された搭載部３１ａに発光素子３３を搭載し、ボンディングワイヤ３５を介して発光素子３３の電極と他方のメタライズ配線導体３４ｂとを電気的に接続し、さらに、貫通孔３２ａに透明樹脂を充填して発光素子３３を封止すると発光装置となり、外部電気回路基板上に実装して、発光素子へ電力を供給することにより発光素子は発光を開始するようになっている。
そして、発光素子収納用パッケージ３０では、枠体３２の貫通孔３２ａの内面の角度を９０°以下とし、枠部材３２ｂ，３２ｃそれぞれの内面の角度が枠体３２の下層側から上層側に向かって基体３１の上面に対する角度が大きくなるように設計されているので、パッケージの小型化を図るとともに、発光素子３３の光を効果的に集光させて外部に放出することができるようになっている。なお、貫通孔３２ａの内面には反射層３６が形成され、例えばタングステンやモリブデン等の金属粉末のメタライズ金属層３６ａ上にニッケル、金、銀等のめっき金属層３６ｂが被着されている。

また、特許文献２には、「発光素子収納用パッケージおよび発光装置」という名称で、発光素子が発する光を集光させて効率良く放射し、枠体の貫通孔の内周面とその周辺の機械的強度を強化した発光素子収納用パッケージ及び発光装置に関する発明が開示されている。
この特許文献２に開示された発明において、発光素子収納用パッケージは、上面に発光素子を搭載するための搭載部を備える平板状の基体と、この基体の上面に積層され、上面側の開口が下面側の開口よりも大きく内周面の断面形状が発光素子側に膨らんだ弧形状の発光素子を収容するための貫通孔を備える枠体とを有しており、また、発光装置は、この発光素子収納用パッケージと、搭載部に搭載された発光素子と、発光素子を覆う透明樹脂とから構成されるものである。
したがって、発光素子収納用パッケージでは、枠体上面と貫通孔の内周面とが連続した曲面となるので、貫通孔の上面側の開口周辺に欠けや割れ等が発生することがなく、十分な機械的強度を有するものとなっている。さらに、曲面となる貫通孔の内周面によって、発光素子の光は効率良く反射し、広領域の外部に均一に拡散して放射することができるようになっている。

そして、特許文献３には、「発光素子収納用パッケージおよびその製造方法」という名称で、発光素子が発する光を効率良くかつ均一に外部に放出することができる発光素子収納用パッケージとその製造方法に関する発明が開示されている。
この特許文献３に開示された発明では、発光素子収納用パッケージは、上面に発光素子を搭載するための搭載部を備える略平板状のセラミック基体と、このセラミック基体の上面に積層され、発光素子を収容し、内壁がセラミック基体上面に対して５５〜７０度の角度で外側に広がっている貫通孔を備えるセラミック窓枠と、貫通孔内壁の表面に被着され中心線平均粗さＲａが１〜３μｍで発光素子が発光する光に対する反射率が８０％以上の金属層とを有しているものであり、貫通孔の内部に収容される発光素子が発光する光は、傾斜した貫通孔の内壁とこの内壁に被着された金属層によって良好に反射させて外部に効率良くしかも均一に放出することができるようになっている。
特開２００４−２２８５５０号公報 特開２００４−２４７７０１号公報 特開２００２−２３２０１７号公報

しかしながら、特許文献１乃至特許文献３に記載された従来の技術では、いずれも枠体の貫通孔の内面にめっき金属層を備えるメタライズ金属層により発光素子の発光を効果的に外部に放射する構造になっているが、先にも述べたとおり、このメタライズ金属層の印刷には、吸引による印刷方式が採用されているので、金属ペーストの供給が安定しない上に、印刷厚みを均一に制御することが困難であり、印刷欠陥を発生しやすいという課題があった。

本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、キャビティの側面に印刷欠陥のないメタライズ金属層を形成し、かつ製造が容易であるセラミック基板の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明であるセラミック基板の製造方法は、電子部品又は半導体素子を搭載するセラミック基体上面に、電子部品又は半導体素子を収納するためのキャビティを備えるセラミック枠体が接合されるセラミック基板の製造方法において、セラミック枠体の表層は、予めメタライズ印刷されたグリーンシートを打抜加工して貫通孔を形成し、その後、セラミック枠体のキャビティに貫通孔を符合させ、キャビティ形状に沿う型を押圧させてメタライズ印刷されたグリーンシートの一部をセラミック枠体の側面を形成するように変形加工して、セラミック枠体のキャビティの側面にメタライズ印刷が現れるように作製するものである。
上記構成のセラミック基板の製造方法では、平板のグリーンシートにメタライズ印刷を行うので印刷が簡単でしかも印刷厚みが均一で仕上がりが良好な印刷面を形成するという作用を有する。また、メタライズ印刷されたグリーンシートを変形加工してセラミック枠体のキャビティの側面にメタライズ印刷が現れるようにするので、キャビティの側面には、厚みが均一で欠陥のないメタライズ金属層が被覆されるという作用を有する。

また、請求項２に記載の発明であるセラミック基板の製造方法は、請求項１記載のセラミック基板の製造方法において、セラミック枠体のキャビティの側面を形成するように変形加工された一部のグリーンシートのメタライズ印刷は配線を含まず、一部のグリーンシート以外のメタライズ印刷には配線が含まれるものである。
上記構成のセラミック基板の製造方法では、請求項１記載の発明の作用に加えて、二種類のメタライズ印刷のパターンを一枚のグリーンシートに印刷しながら、半導体素子や電子部品の周囲に相当するセラミック枠体の側面部分には配線を含まないようにして特に発光する半導体素子や電子部品からの光を効率的に反射させるという作用がある。

そして、請求項３に記載の発明であるセラミック基板の製造方法は、請求項１又は請求項２記載のセラミック基板の製造方法において、キャビティ形状に沿う型は、シリコンオイルを含浸させた多孔質のシリコンゴムを内包しその外部をゴムで被覆する型であるものである。
上記構成のセラミック基板の製造方法では、請求項１又は請求項２記載の発明の作用に加えて、シリコンオイルを含浸させた多孔質のシリコンゴムは圧力を静水圧として全体に伝達し、外部のゴムは成形形状を保持するという作用を有する。

本発明の請求項１記載のセラミック基板の製造方法では、予めメタライズ印刷されたグリーンシートを変形加工してセラミック枠体のキャビティの側面に被覆するので、キャビティの側面に形成されるメタライズ金属層は、厚みが均一で印刷欠陥のないものとなる。また、従来行われてきた立体的なキャビティへの吸引による印刷に代わって平面のグリーンシートへの印刷を行うので、作業が容易となり、製造時間の短縮も可能となる。

また、本発明の請求項２に記載のセラミック基板の製造方法では、キャビティの側面とそれ以外の異なるパターンのメタライズ印刷を一工程で印刷して製造工程の簡略化を図ることができる。また、それと同時に半導体素子や電子部品が発光性のものであれば、その素子や部品からの発光を効率的かつ均一に反射させことできる。

そして、本発明の請求項３に記載のセラミック基板の製造方法では、メタライズ印刷されたグリーンシートを精度良く成形することができ、形状面において欠陥のないキャビティを形成することができる。

以下に、本発明の最良の実施の形態に係るセラミック基板の製造方法を図１乃至図３に基づき説明する。
図１は、本発明の本実施の形態に係るセラミック基板の製造方法により作製されたセラミックパッケージの断面図である。
図１において、セラミックパッケージ１は、発光素子６等の電子部品や半導体素子を収納するパッケージであり、発光素子６を搭載する搭載部７とメタライズ配線導体８ａ，８ｂを備えるセラミック基体２と、このセラミック基体２の上面で発光素子６を収納するキャビティ５を備え、表層にメタライズ金属層４が被着されたセラミック枠体３とが接合されたセラミック基板から作製されている。
また、セラミック枠体３は枠部材３ｂと枠体表層３ａを有しており、図中では、枠部材３ｂと枠体表層３ａを分離して表示しているが、これらは、後述するセラミック基板の製造方法において焼成されて一体化しているものである。なお、枠部材３ｂは一層構造に限定されるものではなく、二層構造や三層構造等の多層構造にすることも可能である。
そして、枠体表層３ａの表面のメタライズ金属層４は、キャビティ５の側面では配線を含まないメタライズ金属層４ａであり、上面では配線を含むメタライズ金属層４ｂとなっている。配線を含まないメタライズ金属層４ａは、キャビティ５の側面上に均一に形成されており、図示していないが、配線を含まないメタライズ金属層４ａ上に被着されるニッケル、金及び銀等のめっき金属層とともに、発光素子６が発光する光を反射して効果的に外部に放射することができる。
また、セラミック基体２では、搭載部７及びメタライズ配線導体８ａ，８ｂの酸化による腐食を防止するために、これらが露出する表面にニッケルや金等の耐食性に優れる金属がめっきにより被着されており、また、めっきされる金属によって搭載部７と発光素子６の接着及びメタライズ配線導体８ｂとボンディングワイヤ９の接合が強固になっている。
なお、セラミックパッケージ１において、メタライズ配線導体８ａが接続された搭載部７に発光素子６を搭載し、発光素子６の電極とメタライズ配線導体８ｂをボンディングワイヤ９を介して電気的に接続して、キャビティ５に透明樹脂を充填すると発光装置となる。

次に、図２を参照しながら本実施の形態に係るセラミック基板の製造方法について説明する。
図２は、本実施の形態に係るセラミック基板の製造方法を示す概念図である。
図２において、本実施の形態に係るセラミック基板は、ステップＳ１のセラミック基体の調整工程、ステップＳ２のセラミック枠体の調整工程、ステップＳ３の枠体表層の調整工程及びステップＳ４の接合工程を経て製造される。
以下、各工程について詳細に説明する。
まず、ステップＳ１のセラミック基体の調整工程では、ステップＳ１−１において、セラミック基体用グリーンシートを作製する。セラミック基体用グリーンシートは、酸化アルミニウムや窒化アルミニウム等のセラミックスからなり、酸化アルミニウムの場合は、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化カルシウム及び酸化マグネシウム等の原料粉末に、適当な有機バインダ及び溶剤を添加混合してスラリー状にし、このスラリーをドクターブレード法等によりシート状に加工して乾燥させて作製される。なお、セラミック基体用グリーンシートの厚みは５０〜５００μｍの範囲から選択するとよい。
次に、ステップＳ１−２では、ステップＳ１−１において作製したセラミック基体用グリーンシートにメタライズ配線導体用の貫通孔を適当な打抜加工により穿設する。
そして、ステップＳ１−３では、ステップＳ１−２において穿設したメタライズ配線導体用の貫通孔の内部にメタライズ印刷を施す。このステップＳ１−３におけるメタライズ印刷は、タングステンやモリブデン等の金属粉末に適当な有機バインダ及び溶剤を添加、混練して得られるメタライズ配線導体用の印刷ペーストを貫通孔の一端に塗布しておき、他端から吸引しながらその内部を印刷する方式によって行われる。

続いて、ステップＳ２のセラミック枠体の調整工程では、ステップＳ２−１において、セラミック枠体用グリーンシートを作製する。セラミック枠体用グリーンシートは、ステップＳ１−１において作製したセラミック基体用グリーンシートと同じ組成のセラミックスからなり、作製方法についても、セラミック基体用グリーンシートと同様であるので、その説明は省略する。なお、セラミック枠体を多層にする場合は、所望の枚数のセラミック枠体用グリーンシートを作製する。
次に、ステップＳ２−２では、ステップＳ２−１において作製したセラミック枠体用グリーンシートにキャビティ用の貫通孔を適当な打抜加工により穿設する。なお、キャビティ用の貫通孔の形状は特に限定されるものでない。また、セラミック枠体を多層にする場合は、最終的なキャビティの形状を考慮して各グリーンシートの貫通孔の形状を決定して穿孔するとよい。
そして、ステップＳ２−３では、ステップＳ２−１及びステップＳ２−２において調整したセラミック枠体用グリーンシートにメタライズパターンを印刷する。このメタライズパターンは配線を含むものであり、タングステンやモリブデン等の金属粉末に適当な有機バインダ及び溶剤を添加、混練して得られる印刷ペーストを用いてスクリーン印刷法により行う。

次に、ステップＳ３の枠体表層の調整工程では、まず、ステップＳ３−１において、枠体表層用グリーンシートを作製する。この枠体表層用グリーンシートについても、セラミック枠体用グリーンシートと同様に、ステップＳ１−１におけるセラミック基体用グリーンシートと同じ方法で作製される同じ組成のセラミックスからなるものあり、その説明は省略する。
そして、ステップＳ３−２では、ステップＳ３−１において作製した枠体表層用グリーンシートにメタライズパターンを印刷する。このメタライズパターンは、前述の図１に示されるセラミックパッケージにおいて、キャビティの側面の配線を含まないメタライズ金属層と、上面の配線を含むメタライズ金属層を形成するために、配線を含む配線パターンと、配線を含まないベタパターンが混在するもので、詳細には、配線パターンの中にベタパターンが存在するような形態となる。また、スクリーン印刷法によって印刷するので、印刷されるメタライズパターンは印刷欠陥がなく、特に、配線を含まないベタパターンでは、均一な厚みの印刷面が得られる。なお、印刷ペーストにはタングステンやモリブデン等の金属粉末に適当な有機バインダ及び溶剤を添加、混練して得られる印刷ペーストを使用する。また、印刷する厚みは５〜５０μｍの範囲から選択するとよい。
続いて、ステップＳ３−３では、ステップＳ３−２において印刷した枠体表層用グリーンシートに曲げ加工用の貫通孔を適当な打抜加工により穿設する。この曲げ加工用の貫通孔は、枠体表層用グリーンシートに印刷されたメタライズパターンのベタパターンの部分に穿設するが、その大きさや形状は、キャビティの大きさや形状に合わせ、穿設後に残存するベタパターンが曲げ加工後にキャビティの側面を被覆できるように設定する。

次に、ステップＳ４の接合工程では、ステップＳ４−１において、加工・積層作業を行う。このステップＳ４−１では、まず、ステップＳ１において調整したセラミック基体用グリーンシートに、ステップＳ２において調整したセラミック枠体用グリーンシートをキャビティが形成されるように載上する。そして、ステップＳ３において調整した枠体表層用グリーンシートの貫通孔がキャビティの中心となるように枠体表層用グリーンシートをセラミック枠体用グリーンシートに載上する。次に、積層装置を用いて、これらのグリーンシートを加圧、加熱条件下で押圧し、セラミック基板を作製する。ここで、積層装置には、キャビティに若干のクリアランスを設けて嵌合する押圧型が設置されており、この押圧型によって枠体表層用グリーンシートの貫通孔の周辺部が曲げ加工されるとともに、セラミック基体用グリーンシート、セラミック枠体用グリーンシート及び枠体表層用グリーンシートが重なって層を成し積層体が形成される。そして、得られるセラミック基板では、キャビティ側面にベタパターンのメタライズ印刷が現れるようになっている。このベタパターンは前述したように、均一な印刷面を有しているので、キャビティ側面には、厚み精度がよく、印刷欠陥のないメタライズ金属層が形成される。
なお、押圧型には、シリコンオイルを含浸させた多孔質のシリコンゴムの外部をゴムで被覆する二重構造のゴム型を使用するとよい。また、特に、シリコンゴムは硬度３０のものが好ましい。そして、二重構造のゴム型を使用すると、外側のゴムは成形形状を保持することができ、内側のシリコンゴムは、シリコンオイルを含浸することによって圧力を静水圧として全体に伝達することができる。また、シリコンオイルを含浸させたシリコンゴムは剥離性がよいので、枠体表層用グリーンシートのメタライズパターンとの接着を防止する効果もある。さらに、押圧型は、キャビティの寸法よりも小さく設計し、熱膨張及び位置ずれに対応することが肝要である。
最後に、ステップＳ４−２では、ステップＳ４−１で調整されたセラミック基板を高温で焼成し、セラミック基体用グリーンシート、セラミック枠体用グリーンシート及び枠体表層用グリーンシートを一体化させる。なお、図示していないが、ステップＳ４−２の焼成工程の後には、セラミック基体用グリーンシートに設置される搭載部及びメタライズ配線導体の表面や、セラミック枠体用グリーンシートのキャビティの側面で、枠体表層用グリーンシートの配線を含まないメタライズ金属層の表面等の必要な箇所にめっき処理が施される。

次に、枠体表層の加工方法について図３を用いて詳細に説明する。
図３（ａ）は、本実施の形態に係るセラミック基板の製造方法において一段で形成されるキャビティに対して枠体表層を加工する前の状態を示す断面図であり、（ｂ）は同じく一段で形成されるキャビティに対して枠体表層を加工した後の状態を示す断面図である。なお、図３において、図１に記載されたものと同一部分については同一符号を付し、その構成についての説明は省略する。
図３（ａ）では、枠体を構成する枠部材３ｂ用グリーンシートに、メタライズ金属層４を表層に有し曲げ加工用貫通孔２６が穿設された枠体表層３ａ用グリーンシートが載上されており、この枠体表層３ａ用グリーンシートの位置は、曲げ加工用貫通孔２６の中心とキャビティ５の中心が一致するように配置されている。そして、枠体表層３ａ用グリーンシートの上部には、キャビティ５に若干のクリアランスを設けて嵌合できるシリコンゴム１０が載置され、このシリコンゴム１０には矢印１１の方向の押力が作用するようになっている。なお、メタライズ金属層４は、シリコンゴム１０が載置されている部分では、配線を含まないメタライズ金属層４ａが、シリコンゴム１０が載置されていない部分では、配線を含むメタライズ金属層４ｂが形成されている。
そして、図３（ｂ）では、シリコンゴム（図示せず）の下方向の押圧によって、枠体表層３ａ用グリーンシート及びメタライズ金属層４の一部がキャビティ５の形状に沿って曲げられてキャビティ５の側面を被覆する構造となる。ここで、キャビティ５の側面を被覆する枠体表層３ａ用グリーンシート上のメタライズ金属層４は、配線を含まないメタライズ金属層４ａとなり、反射層等を形成することでキャビティ５内に収納される電子部品や半導体素子の機能のうち特に発光機能を補助あるいは増幅する役割を果たす。なお、枠部材３ｂ用グリーンシートと曲げ加工後の枠体表層３ａ用グリーンシートには間隙が形成されているが、この間隙は、前述のセラミック基板の製造方法における焼成作業によって消失するものである。

このように構成された本実施の形態においては、キャビティの側面の表層となるメタライズ金属層を、予めスクリーン印刷法により印刷した平板を加工することによって作製するので、従来のキャビティ側面に施される吸引による印刷方法に比べると、印刷作業が簡単である上に、作製される印刷面すなわちメタライズ金属層は厚みが均一で印刷欠陥がないものとなる。
また、曲げ加工工程と積層工程を同時に行うことができるので、作業が容易である上に製造工程を簡略化することができる。

続いて、セラミック基板の製造方法の他の実施の形態について、図４及び図５を参照しながら説明する。なお、図４及び図５において、図１に記載されたものと同一部分については同一符号を付し、その構成についての説明は省略する。
図４（ａ）は、本実施の形態に係るセラミック基板の製造方法において二段で形成されるキャビティに対して枠体表層を加工する前の状態を示す断面図であり、（ｂ）は同じく二段で形成されるキャビティに対して枠体表層を加工した後の状態を示す断面図である。
図４（ａ）において、セラミック枠体を構成する枠部材は枠部材３ｃ用グリーンシートに枠部材３ｂ用グリーンシートが載上された二層構造となっており、これらの枠部材３ｃ用グリーンシート及び枠部材３ｂ用グリーンシートによってキャビティ５の側面は二段に形成されている。そして、枠部材３ｂ用グリーンシートの上には、表面にメタライズ金属層４を有し、曲げ加工用貫通孔２６が穿設された枠体表層３ａ用グリーンシートが、曲げ加工用貫通孔２６とキャビティ５の中心が一致する位置に載置されている。さらに、枠体表層３ａ用グリーンシートの上には、キャビティ５の形状に即し、キャビティ５に若干のクリアランスを設けて嵌合できるシリコンゴム１２が載置され、このシリコンゴム１２には矢印１３の方向の押力が作用するようになっている。なお、メタライズ金属層４では、シリコンゴム１２と接している部分には配線を含まないメタライズ金属層４ａが、一方、シリコンゴム１２に接していない部分には配線を含むメタライズ金属層４ｂが形成されている。
そして、図４（ｂ）において、枠体表層３ａ用グリーンシートは、シリコンゴムによって下方向に押圧されると、キャビティ５の側面とシリコンゴムの形状に沿って変形し、キャビティ５と同様の二段形状に形成されてその側面を被覆する。従って、押圧型であるシリコンゴムは最終的なキャビティ形状に沿う型であることが望ましい。
ここで、キャビティ５の側面の表層には、配線を含まないメタライズ金属層４ａが配置される。なお、図中に示される枠体表層３ａ用グリーンシートと枠部材３ｂ及び枠部材３ｃ用グリーンシートとの間隙は、セラミック基板の製造方法における焼成作業によって消失し、最終的には、枠体表層３ａはキャビティ５の側面に密着して被覆される。

次に、積層装置を用いた加工・積層方法について図５を用いて説明する。
図５（ａ）乃至（ｃ）は、本実施の形態に係るセラミック基板の製造方法において積層装置を用いた加工・積層工程を説明するための概念図である。
図５（ａ）において、積層装置１４は、キャビティを備えるセラミックパッケージが複数個配列されたセラミック基板を製造するための装置であり、その構造は、概略すると、上金型１５と、上金型１５の押圧面側に弾性板１６を介して設置される剛性板１７と、剛性板１７に穿孔されたキャビティ押圧型装着孔１８に装着されるキャビティ押圧型１９と、下金型２０で構成されている。なお、弾性板１６は、上金型１５と下金型２０の加圧分布や加圧バラツキを分散したり吸収したりして製造されるセラミックパッケージの精度を向上させるものであり、また、剛性板１７は、弾性板１６とキャビティ押圧型１９を落下しないように挟持するためのものである。
そして、下金型２０の上には、キャビティ押圧型１９がキャビティ５に嵌合できる位置に、セラミック基体２用グリーンシートと枠部材３ｃ用グリーンシート及び枠部材３ｂ用グリーンシートが順に重ねられている。さらに、枠部材３ｂ用グリーンシートの上には、キャビティ５と曲げ加工用貫通孔２６の中心が一致するようにメタライズ金属層４を表面に有する枠体表層３ａ用グリーンシートが載置されている。
ここで、キャビティ５は二段に形成される形状を有しており、設置されるキャビティ押圧型１９はこの二段形状のキャビティ５に所望の若干のクリアランスを設けて嵌合できる凸部２２を有している。
なお、弾性板１６、剛性板１７及びキャビティ押圧型１９は、セラミック基板の仕様に応じて積層するセラミックグリーンシートの枚数や厚み及びキャビティ５の形状等に沿った形状の物を選択するとよい。

次に、図５（ｂ）において、上金型１５を下方に移動させると、キャビティ押圧型１９と剛性板１７が枠体表層３ａ用グリーンシートの表面に接触し、キャビティ押圧型１９の凸部２２が枠体表層３ａ用グリーンシートに曲げ加工を施しながらキャビティ５に嵌合するとともに、上金型１５と下金型２０による加圧と、上金型１５及び下金型２０に設置されるヒータ２１による加熱のもとで、セラミック基体２用グリーンシート、枠部材３ｃ用グリーンシート、枠部材３ｂ用グリーンシート及び枠体表層３ａ用グリーンシートが積層されて、キャビティ５の側面にメタライズ金属層４を有する枠体表層３ａが被覆されるセラミック基板２３が作製される。
そして、図５（ｃ）において、上金型を上昇させて下金型に載置されたセラミック基板２３を積層装置から取り出し、切断位置２５で切断して焼成するとセラミックパッケージ２４となる。なお、セラミックパッケージ２４は、セラミック基板２３を焼成した後に切断位置２５で切断して作製してもよい。また、図示していないが、セラミック基板２３には、必要箇所にめっき処理が施されている。

このように構成された本実施の形態においては、キャビティが二段で形成される複雑な形状であっても、適当な押圧型を用いて、スクリーン印刷によって均一に形成されるメタライズ金属層を有する枠体表層用グリーンシートを曲げ加工してキャビティの側面に被覆させることで、キャビティの側面の表層に厚みが均一で印刷欠陥のないメタライズ金属層を有するセラミック基板を作製することができる。

以上説明したように、本発明の請求項１乃至請求項３に記載された発明は、キャビティの側面に印刷欠陥のないメタライズ金属層を有するセラミック基板を簡単な方法で作製することができるセラミック基板の製造方法を提供可能であり、電子部品や半導体素子を収納するパッケージの製造において利用可能である。

本発明の本実施の形態に係るセラミック基板の製造方法により作製されたセラミックパッケージの断面図である。 本実施の形態に係るセラミック基板の製造方法を示す概念図である。 （ａ）は本実施の形態に係るセラミック基板の製造方法において一段で形成されるキャビティに対して枠体表層を加工する前の状態を示す断面図であり、（ｂ）は同じく一段で形成されるキャビティに対して枠体表層を加工した後の状態を示す断面図である。 （ａ）は本実施の形態に係るセラミック基板の製造方法において二段で形成されるキャビティに対して枠体表層を加工する前の状態を示す断面図であり、（ｂ）は同じく二段で形成されるキャビティに対して枠体表層を加工した後の状態を示す断面図である。 （ａ）乃至（ｃ）は、本実施の形態に係るセラミック基板の製造方法において積層装置を用いた加工・積層工程を説明するための概念図である。 従来の発光素子収納用パッケージの断面図である。

符号の説明

１…セラミックパッケージ ２…セラミック基体 ３…セラミック枠体 ３ａ…枠体表層 ３ｂ，３ｃ…枠部材 ４…メタライズ金属層 ４ａ…配線を含まないメタライズ金属層 ４ｂ…配線を含むメタライズ金属層 ５…キャビティ ６…発光素子 ７…搭載部 ８ａ，８ｂ…メタライズ配線導体 ９…ボンディングワイヤ １０…シリコンゴム １１…矢印 １２…シリコンゴム １３…矢印 １４…積層装置 １５…上金型 １６…弾性板 １７…剛性板 １８…キャビティ押圧型装着用孔 １９…キャビティ押圧型 ２０…下金型 ２１…ヒータ ２２…凸部 ２３…セラミック基板 ２４…セラミックパッケージ ２５…切断位置 ２６…曲げ加工用貫通孔 ３０…発光素子収納用パッケージ ３１…基体 ３１ａ…搭載部 ３２…枠体 ３２ａ…貫通穴 ３２ｂ，３２ｃ…枠部材 ３３…発光素子 ３４ａ，３４ｂ…メタライズ配線導体 ３５…ボンディングワイヤ ３６…反射層 ３６ａ…メタライズ金属層 ３６ｂ…めっき金属層

Claims (3)

1. 電子部品又は半導体素子を搭載するセラミック基体上面に、前記電子部品又は半導体素子を収納するためのキャビティを備えるセラミック枠体が接合されるセラミック基板の製造方法において、前記セラミック枠体の表層は、予めメタライズ印刷されたグリーンシートを打抜加工して貫通孔を形成し、その後、前記セラミック枠体のキャビティに前記貫通孔を符合させ、前記キャビティ形状に沿う型を押圧させて前記メタライズ印刷されたグリーンシートの一部を前記セラミック枠体の側面を形成するように変形加工して、前記セラミック枠体のキャビティの側面に前記メタライズ印刷が現れるように作製することを特徴とするセラミック基板の製造方法。
2. 前記セラミック枠体のキャビティの側面を形成するように変形加工された前記一部のグリーンシートのメタライズ印刷は配線を含まず、前記一部のグリーンシート以外のメタライズ印刷には配線が含まれ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. 前記キャビティ形状に沿う型は、シリコンオイルを含浸させた多孔質のシリコンゴムを内包しその外部をゴムで被覆する型であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のセラミック基板の製造方法。