JP2012142483A - セラミック基板の製造方法およびセラミック焼結積層体 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造歩留まりの向上に寄与することが可能な、セラミック基板の製造方法およびセラミック焼結積層体を提供することを目的とする。
【解決手段】 セラミック基板の製造方法であって、平面視したときにマトリックス状に形成された第１溝Ｌ１を有する第１セラミック材料からなる第１未焼結基板２と、平面視したときにマトリックス状に形成された第２溝Ｌ２を有する、第１セラミック材料と異なる第２セラミック材料からなる第２未焼結基板３とを含み、平面視して第１溝Ｌ１と第２溝Ｌ２とが重なるようにして積層した未焼結積層体４を準備する工程と、未焼結積層体４を焼成して、第１溝Ｌ１および第２溝Ｌ２が収縮した第１収縮溝および第２収縮溝を有するセラミック焼結積層体を形成する工程と、第１収縮溝または第２収縮溝に沿ってセラミック焼結積層体を複数の個片に分割する工程と、を備えている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、セラミック基板の製造方法およびセラミック焼結積層体に関する。

近年、セラミック基板の製造歩留まりを向上させる技術が求められている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２８４２２号公報

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、製造歩留まりの向上に寄与することが可能な、セラミック基板の製造方法およびセラミック焼結積層体を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態に係るセラミック基板の製造方法は、平面視したときにマトリックス状に形成された第１溝を有する第１セラミック材料からなる第１未焼結基板と、平面視したときにマトリックス状に形成された第２溝を有する、前記第１セラミック材料と異なる第２セラミック材料からなる第２未焼結基板とを含み、平面視して前記第１溝と前記第２溝とを重ねるようにして積層した未焼結積層体を準備する工程と、前記未焼結積層体を焼成して、前記第１溝および前記第２溝が収縮した第１収縮溝および第２収縮溝を有するセラミック焼結積層体を形成する工程と、前記収縮溝に沿って前記セラミック焼結積層体を複数の個片に分割する工程と、を備えている。

本発明の一実施形態に係るセラミック焼結積層体は、平面視したときにマトリックス状に形成された第１収縮溝を有する第１セラミック材料からなる第１焼結基板と、平面視したときにマトリックス状に形成された第２収縮溝を有する、前記第１セラミック材料と異なる第２セラミック材料からなる第２焼結基板とを含み、平面視して前記第１焼結基板の第１収縮溝と前記第２焼結基板の第２収縮溝とが重なるようにして積層されている、ことを特徴とする。

本発明によれば、製造歩留まりの向上に寄与することが可能な、セラミック基板の製造方法およびセラミック焼結積層体を提供することができる。

本実施形態に係るセラミック基板の製造方法の一例を示す概観斜視図である。 本実施形態に係るセラミック基板の製造方法の一例を示す概観斜視図である。 本実施形態に係るセラミック基板の製造方法の一例を示す概観斜視図である。 本実施形態に係るセラミック基板の製造方法の一例を示す概観斜視図である。 本実施形態に係るセラミック基板の製造方法の一例を示す概観斜視図である。 本実施形態に係るセラミック基板の製造方法の一例を示す概観斜視図である。 本実施形態に係るセラミック基板の製造方法の一例を示す概観斜視図である。 本実施形態に係るセラミック基板の製造方法の一例を示す概観斜視図である。 本実施形態に係るセラミック基板の製造方法の一例を示す概観斜視図である。 本実施形態に係るセラミック基板の製造方法の一例を示す概観斜視図である。 一変形例に係る未焼結基板の一例を示す概観斜視図である。 一変形例に係る未焼結基板の一例を示す平面図である。

添付図面を参照して、本発明にかかるセラミック基板の製造方法、セラミック焼結積層体およびセラミック基板の実施形態を説明する。

＜セラミック基板の製造方法＞
図１から図１０は、本実施形態に係るセラミック基板の製造方法の一例を示す概観斜視図である。図１は、未焼結基板の概観斜視図である。図２は、未焼結基板を３層積層する前の状態を示す概観斜視図である。図３は、未焼結積層体の概観斜視図である。図４は、セラミック焼結積層体を切断前の状態を示した概観斜視図である。図５は、セラミック焼結積層体を切断している状態を示した概観斜視図である。図６は、セラミック焼結積層体を１辺に沿って切断した状態を示した概観斜視図である。図７は、セラミック焼結積層体を１辺に沿って複数個に分割した状態を示した概観斜視図である。図８は、セラミック焼結積層体を他辺に沿って切断し、一部を個片にした状態を示した概観斜視図である。図９は、セラミック焼結積層体を個片に分割した状態を示した概観斜視図である。図１０は、セラミック焼結積層体を個片にした１つのセラミック基板の概観斜視図である。

本実施形態に係るセラミック基板の製造方法は、一度に複数のセラミック基板を製造する方法である。セラミック基板は、電子部品として用いることができる。

セラミック基板１の製造方法としては、平面視したときにマトリックス状に形成された第１溝Ｌ１を有する第１セラミック材料からなる第１未焼結基板２と、平面視したときにマトリックス状に形成された第２溝Ｌ２を有する、第１セラミック材料と異なる第２セラミック材料からなる第２未焼結基板３とを含み、平面視して第１溝Ｌ１と第２溝Ｌ２とが重なるようにして積層した未焼結積層体４を準備する。

第１未焼結基板２は、例えば、絶縁体の材料からなるものであって、第２未焼結基板３は、例えば、磁性体の材料からなるものである。

第１未焼結基板２は、例えば、絶縁層としてのグリーンシートから作製する。例えば酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化カルシウムまたは酸化ホウ素に適当な溶剤、可塑剤およびバインダーを加えて混ぜ合わせて、混合物を得る。そして、この混合物を用いて例えばドクターブレード法により、例えば厚さ１０μｍ以上１００μｍ以下のグリーンシートを形成する。

次に、グリーンシートを例えば平面視して１辺の長さが５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下の
サイズに切り出す。そして、切り出したグリーンシートに対して、例えばスクリーン印刷法を用いて、電極およびビアホール電極を形成する。電極およびビアホール電極は、例えば、ニッケル、銅、銀、金または白金等の金属材料、あるいはそれらの合金、あるいはこれらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料からなる。さらに、電極およびビアホール電極を形成したグリーンシートの１層、もしくは複数層を積み重ねて、積層絶縁体用成形体を形成する。

次に、積層絶縁体用成形体に対して、成形体の厚み方向にチップサイズとなるように、マトリックス状に例えばダイシングソーで切り込みを入れて第１溝Ｌ１を形成する。このようにして、図１に示すように、第１溝Ｌ１を有する第１未焼結基板２を準備することができる。なお、第１溝Ｌ１の厚み方向の深さは、例えば、３μｍ以上７０μｍ以下の切り込みであって、第１未焼結基板２を１枚のシートとして取り扱える深さであればよい。

また、第２未焼結基板３は、例えば、コイル用の磁性体層として酸化鉄、酸化亜鉛、酸化銅または酸化ニッケルに適当な溶剤、可塑剤およびバインダーを加えて混ぜ合わせて、混合物を得る。そして、この混合物を用いて例えばドクターブレード法により、例えば厚さ１０μｍ以上１００μｍ以下のグリーンシートから作製する。

次に、グリーンシートを例えば平面視して１辺の長さが５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下のサイズに切り出す。そして、切り出したグリーンシートに対して、例えばスクリーン印刷法を用いて、電極およびビアホール電極を形成する。電極およびビアホール電極は、例えば、ニッケル、銅、銀、金または白金等の金属材料、あるいはそれらの合金、あるいはこれらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料からなる。さらに、電極およびビアホール電極を形成したグリーンシートを複数枚積み重ねて、積層コイル用成形体を形成する。なお、積層コイル用成形体は、平面視したときに積層コイル用成形体のサイズと合わさる大きさに設定する。

次に、積層コイル用成形体に対して、成形体の厚み方向にチップサイズとなるように、マトリックス状に例えばダイシングソーで切り込みを入れて第２溝Ｌ２を形成する。このようにして、第２溝Ｌ２を有する第２未焼結基板３を準備することができる。なお、第２未焼結基板３の第２溝Ｌ２は、平面視したときに第１未焼結基板２の第１溝Ｌ１と合わさるように形成する。なお、第２溝Ｌ２は、厚み方向に例えば、３μｍ以上７０μｍ以下の切り込みであって、第２未焼結基板３を１枚のシートとして取り扱える深さであればよい。

未焼結積層体４は、図２に示すように、少なくとも３層構造であって、未焼結積層体４の最上層および最下層が第１未焼結基板２および第２未焼結基板３のうちどちらか一方であり、未焼結基板４の中間層が第１未焼結基板２および第２未焼結基板３のうちどちらか他方である。また、未焼結積層体４は、３種以上の異なるセラミック材料からなる未焼結基板を積層したり、第１未焼結基板２および第２未焼結基板３を交互に積層したものである。

ここでは、未焼結積層体の最上層および最下層については、第１未焼結基板２を用いて、未焼結積層体の中間層については、第２未焼結基板３を用いる。

そして、第１未焼結基板２と第２未焼結基板３を例えば熱圧着することで、図３に示すように、積層した未焼結積層体４を得る。未焼結積層体４は、平面視して第１未焼結基板２の第１溝Ｌ１と第２未焼結基板３の第２溝Ｌ２とが重なるように積層されたものを準備する。

また、第１未焼結基板２上に、第２未焼結基板３を熱圧着し、さらに第２未焼結基板３上に、別の第１未焼結基板２を熱圧着して未焼結積層体４を得ることができる。

次に、未焼結積層体４を、例えば９００℃〜１０５０℃の温度で焼成する。そして、第１未焼結基板２および第２未焼結基板３を同時に焼成して、セラミック焼結積層体５を得ることができる。なお、第１未焼結基板２が焼結すると、第１焼結基板６となり、第２未焼結基板３が焼結すると、第２焼結基板７となる。このとき、第１未焼結基板２の第１溝Ｌ１および第２未焼結基板３の第２溝Ｌ２は、熱収縮して収縮溝となる。ここで、第１未焼結基板２の第１溝Ｌ１は、熱収縮して第１収縮溝Ｌ１０となる。また、第２未焼結基板３の第２溝Ｌ２は、熱収縮して第２収縮溝Ｌ２０となる。

ここでは、未焼結積層体４の最上層および最下層に第１未焼結基板２が設けられ、未焼結積層体４の中間層に第２未焼結基板３を設けた構造であって、未焼結積層体４の焼結時に、第１未焼結基板２および第２未焼結基板３の熱収縮率の違いにより、第１未焼結基板２または第２未焼結基板３が異なる熱収縮を起こそうとする。しかしながら、未焼結積層体４の中間層に位置する第２未焼結基板３は、第２未焼結基板３の上面および下面と接する第１未焼結基板２の熱収縮に合わせて第２未焼結基板３が熱収縮を起こす。そして、平面視したときに第１未焼結基板２が焼結した第１焼結基板６の第１収縮溝Ｌ１０と、第２未焼結基板２が焼結した第２焼結基板７の第２収縮溝Ｌ２０が重なるように形成される。

このようにして、平面視したときにマトリックス状に形成された第１収縮溝Ｌ１０を有する第１焼結基板６と、平面視したときにマトリックス状に形成された第２収縮溝Ｌ２０を有する第２焼結基板７とを含むセラミック焼結積層体５となる。セラミック焼結積層体５は、平面視して第１焼結基板６の第１収縮溝Ｌ１０と第２焼結基板７の第２収縮溝Ｌ２０が重なるように形成される。その結果、例えばブレード８を用いて、セラミック焼結積層体５を個片化するときに、第１焼結基板６および第２焼結基板７を効率よく複数のセラミック基板とすることができる。

次に、収縮溝に沿ってセラミック焼結積層体５を複数の個片に分割する。ここでは、セラミック焼結積層体５を、例えばブレード８を用いて個片化する。なお、ブレード８を用いて、セラミック焼結積層体５を個片化する方法を説明するが、レーザーを用いたり、溝部に折り曲げ力を作用させたりして、セラミック焼結積層体５を個片化してもよい。

ブレード８は、例えば、金属材料またはセラミック材料からなり、セラミック焼結積層体５を個片化できる硬度を有するものを用いる。

ここで、図４に示すように、セラミック焼結積層体５の第１収縮溝Ｌ１０および第２収縮溝Ｌ２０の１辺に沿って、ブレード８を配置する。そして、図５に示すように、固定したセラミック焼結積層体５に対して、ブレード８を移動させて、第１収縮溝Ｌ１０および第２収縮溝Ｌ２０に沿って、セラミック焼結積層体５を分割する。その結果、図６に示すように、セラミック焼結積層体５を２つに分割することができる。さらに、図７に示すように、ブレード８を用いて、分割されていないセラミック焼結積層体５をライン状に複数個に分割する。

次に、ライン状に複数個に分割されたセラミック焼結積層体５に対して、ライン状に分割した方向と直交する方向にブレード８を移動させて、図８に示すように、複数個に分割されたセラミック焼結積層体５の一端を、複数の個片にすることができ、セラミック基板１を作製することができる。

さらに、セラミック焼結積層体５をライン状に分割した方向と直交する方向にブレード８を移動させて、図９に示すように、セラミック焼結積層体５全体を複数に個片化することができる。なお、第１焼結基板６が個片化されたセラミック基板１を第１セラミック基板９とし、第２焼結基板７が個片化されたセラミック基板１を第２セラミック基板１０とする。

図９では、セラミック焼結積層体５全体が複数に個片化されて、ブロック体５１が複数形成される。ブロック体の１つは、ブロック体５１の最上層および最下層が第１セラミック基板９であって、ブロック体５１の中間層が第２セラミック基板１０である。

ここでは、セラミック焼結積層体５を複数の個片に分割する工程において、第１収縮溝Ｌ１０または第２収縮溝Ｌ２０に沿って第１焼結基板６および第２焼結基板７を切断して、第１焼結基板６および第２焼結基板７のうちどちらか一方を個片に分割するとともに、第１焼結基板６および第２焼結基板７のうちどちらか他方を個片に分割することができる。このように、セラミック焼結積層体５を個片化するときは、第１焼結基板６および第２焼結基板７の両方をほぼ同時に個片にすることができ、図１０に示したセラミック基板１の製造工程を単純化することができる。

本実施形態に係るセラミック基板の製造方法によれば、一度に同一種類のセラミック基板を多数製作することができる。また、複数の種類のセラミック基板を多数作製することができ、製造歩留まりを効果的に向上させることができる。

なお、本発明は上述の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において種々の変更、改良等が可能である。

ここでは、第１未焼結基板２を一例に説明するが、例えば、図１１に示すように、マトリック状に形成される第１溝Ｌ１を第１未焼結基板２の上面および下面の両方に形成したものを用いてもよい。第１未焼結基板２の上面および下面に形成された第１溝Ｌ１は、平面視したときに、上面の溝と下面の溝が重なるように形成する。そして、同様に、第２未焼結基板３についても、第２未焼結基板３の上面および下面に同様の溝を形成する。そして、両未焼結基板を重ね合わせた未焼結積層体４を用いる。第１未焼結基板２および第２未焼結基板３の上面および下面に溝を形成しておくことで、セラミック焼結積層体５を個片化するときに、切断が容易となり、作製するセラミック基板１の形状を所望する形状に整えることができる。

また、第１未焼結基板２に形成する溝を、図１２に示すように、マトリック状に配列された不連続の貫通溝Ｌ３としてもよい。貫通溝Ｌ３とすることで、焼成時の熱収縮に起因する応力を貫通溝Ｌ３に逃がすことができ、セラミック焼結積層体５にクラックが発生するのを抑制することができる。

また、第１未焼結基板２の個々の個片化領域の上に、第２未焼結基板３の個辺化領域をグリーンシートより打ち抜くとともに積層する。さらに、積層された第２未焼結基板３の個片化領域の上に、第１未焼結基板２の個片化領域を積層した未焼結焼結体４を準備することにより、焼成時の熱収縮に起因する応力を小さくすることができる。

このようにして未焼結積層体４の未焼結基板同士の接触面積を減らすことができ、セラミック基板にするときに、異種セラミック材料の積層体である個々のセラミック積層体の面積が小さいことにより、積層体の積層界面に生じる応力が小さくなり、積層界面に生じるクラックまたは剥離といった不都合が発生するのを低減することができ、製造歩留まりを向上させることができる。

１ セラミック基板
２ 第１未焼結基板
３ 第２未焼結基板
４ 未焼結積層体
５ セラミック焼結積層体
５１ ブロック体
６ 第１焼結基板
７ 第２焼結基板
８ ブレード
９ 第１セラミック基板
１０ 第２セラミック基板
Ｌ１ 第１溝
Ｌ２ 第２溝
Ｌ３ 貫通溝
Ｌ１０ 第１収縮溝
Ｌ２０ 第２収縮溝

Claims (5)

1. 平面視したときにマトリックス状に形成された第１溝を有する第１セラミック材料からなる第１未焼結基板と、平面視したときにマトリックス状に形成された第２溝を有する、前記第１セラミック材料と異なる第２セラミック材料からなる第２未焼結基板とを含み、平面視して前記第１溝と前記第２溝とが重なるようにして積層した未焼結積層体を準備する工程と、
   前記未焼結積層体を焼成して、前記第１溝および前記第２溝が収縮した第１収縮溝および第２収縮溝を有するセラミック焼結積層体を形成する工程と、
   前記収縮溝に沿って前記セラミック焼結積層体を複数の個片に分割する工程と、を備えたセラミック基板の製造方法。
2. 請求項１に記載のセラミック基板の製造方法であって、
   前記セラミック焼結積層体を、平面視したときに前記第１未焼結基板が焼結した第１焼結基板の前記第１収縮溝と、前記第２未焼結基板が焼結した第２焼結基板の前記第２収縮溝とが重なるように焼成することを特徴とするセラミック基板の製造方法。
3. 請求項２に記載のセラミック基板の製造方法であって、
   前記セラミック焼結積層体を複数の個片に分割する工程において、前記第１収縮溝または前記第２収縮溝に沿って前記第１焼結基板および前記第２焼結基板を切断して、前記第１焼結基板および前記第２焼結基板を個片に分割することを特徴とするセラミック基板の製造方法。
4. 請求項１に記載のセラミック基板の製造方法であって、
   前記未焼結積層体を少なくとも３層構造として、前記第１未焼結基板と前記第２未焼結基板とを交互に積層することを特徴とするセラミック基板の製造方法。
5. 平面視したときにマトリックス状に形成された第１収縮溝を有する第１セラミック材料からなる第１焼結基板と、
   平面視したときにマトリックス状に形成された第２収縮溝を有する、前記第１セラミック材料と異なる第２セラミック材料からなる第２焼結基板とを含み、
   平面視して前記第１焼結基板の前記第１収縮溝と前記第２焼結基板の前記第２収縮溝とが重なるようにして積層されている、ことを特徴とするセラミック焼結積層体。

Images