JP2014185047A - Method for manufacturing colored ceramic member and colored ceramic member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、少なくとも表面の一部が着色されたセラミックス部材およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a ceramic member having at least part of its surface colored and a method for producing the same.
各種電子部品を実装するための基板や電子デバイスを構成するパッケージとして、アルミナ等のセラミックスが広く利用されている。通常、アルミナセラミックスは特別な処理をしない限り白色であり、それをそのまま基板やパッケージ等のセラミックス部材として用いられることが多いが、例えばパッケージの表裏判別マークや、アライメントマークといった認識マークをセラミックス部材につけたいとの要求があり、セラミックス部材の一部をその母材の色と異なる色に着色する技術が求められている。セラミックス部材を着色する方法としては、例えば特許文献1〜3が提案されている。
Ceramics such as alumina are widely used as a substrate for mounting various electronic components and a package constituting an electronic device. Normally, alumina ceramics are white unless special treatment is performed, and they are often used as they are as ceramic members such as substrates and packages. For example, identification marks such as package front / back identification marks and alignment marks are attached to ceramic members. Therefore, there is a demand for a technique for coloring a part of a ceramic member into a color different from the color of the base material. For example,
特許文献1では、アルミナの粉体を焼結する際、Crなどの酸化物を微量混ぜて焼結することで、セラミックス全体を着色する方法が開示されている。しかしこの方法ではセラミックス部材の全体が着色してしまうため、セラミックス部材を部分的に着色することはできないという課題を有している。また特許文献2では、真空炉内でアルミナブロック近傍にCo粉末を入れて、一緒に真空加熱し、Coがアルミナ中に拡散させることで着色する方法が開示されている。この方法においても、セラミックス部材の全体がCoの拡散してくる雰囲気に曝されるため、セラミックス部材を部分的に着色することが困難である。特許文献3では、着色顔料をセラミックス部材の一部分に塗布して、着色する方法が開示されている。この方法では、着色材自体が厚みを有してしまうため、寸法精度が厳しい部材に対して適用することができないという課題を有し、さらに、微細な凹凸や穴を有するセラミックス部材に対して着色する場合、前記凹凸や穴が着色顔料で埋まってしまうという課題も有している。
そこで本発明は、セラミックス部材の表面の少なくとも一部が着色された着色セラミックス部材の製造方法であって、主成分がアルミナからなるセラミックス部材の表面の少なくとも一部に金属膜を接触させる工程と、前記セラミックス部材と前記金属膜が接触した状態で前記セラミックス部材及び前記金属膜を加熱することで前記セラミックス部材に前記金属膜の成分を拡散させ前記セラミックス部材を着色する工程と、を有する着色セラミックス部材の製造方法とする。 Therefore, the present invention is a method for producing a colored ceramic member in which at least a part of the surface of the ceramic member is colored, the step of bringing a metal film into contact with at least a part of the surface of the ceramic member whose main component is alumina, A step of coloring the ceramic member by diffusing components of the metal film in the ceramic member by heating the ceramic member and the metal film in a state where the ceramic member and the metal film are in contact with each other. The manufacturing method is as follows.
前記金属膜は、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、鉄(Fe)の内の少なくとも一つの元素から形成される着色セラミックス部材の製造方法とする。 The metal film is a method for manufacturing a colored ceramic member formed of at least one element of chromium (Cr), nickel (Ni), cobalt (Co), and iron (Fe).
前記セラミックス部材及び前記金属膜の加熱温度が1200℃以上である着色セラミックス部材の製造方法とする。 A method for producing a colored ceramic member in which the heating temperature of the ceramic member and the metal film is 1200 ° C. or higher.
前記金属膜は前記セラミックス部材の表面に形成されている着色セラミック部材の製造方法とする。 The metal film is a method for producing a colored ceramic member formed on the surface of the ceramic member.
前記金属膜は前記セラミックス部材と異なる部材の表面に形成されている着色セラミック部材の製造方法とする。 The metal film is a method for producing a colored ceramic member formed on the surface of a member different from the ceramic member.
さらに本発明は、セラミックス部材の表面の少なくとも一部が着色された着色セラミックス部材であって、主成分がアルミナからなるセラミックス部材の表面の少なくとも一部に金属膜を接触させ、前記セラミックス部材と前記金属膜が接触した状態で前記セラミックス部材及び前記金属膜を加熱することで前記セラミックス部材に前記金属膜の成分を拡散させ前記セラミックス部材を着色した着色セラミックス部材とする。 Further, the present invention provides a colored ceramic member in which at least a part of the surface of the ceramic member is colored, wherein a metal film is brought into contact with at least a part of the surface of the ceramic member whose main component is alumina, By heating the ceramic member and the metal film in a state where the metal film is in contact with each other, a component of the metal film is diffused in the ceramic member to color the ceramic member.
前記金属膜は、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、鉄(Fe)の内の少なくとも一つの元素から形成される着色セラミックス部材とする。 The metal film is a colored ceramic member formed of at least one element of chromium (Cr), nickel (Ni), cobalt (Co), and iron (Fe).
前記セラミックス部材及び前記金属膜の加熱温度が1200℃以上である着色セラミックス部材とする。 The heating temperature of the ceramic member and the metal film is a colored ceramic member having a temperature of 1200 ° C. or higher.
本発明によれば、セラミックス部材を部分的に着色することが可能となる。また、着色によるセラミック部材の寸法変化がほとんどないため、寸法精度が必要なセラミックス部材の一部へ着色することも可能となり、さらに微細な凹凸や穴を有するセラミックス部材の着色においても、その外形に影響を与えることなく着色することが可能となる。 According to the present invention, the ceramic member can be partially colored. In addition, since there is almost no dimensional change of the ceramic member due to coloring, it is possible to color a part of the ceramic member that requires dimensional accuracy, and even when coloring a ceramic member having fine irregularities and holes, It is possible to color without affecting.
図1は本発明の着色セラミックス部材を説明するための図であり、図2は本発明の着色セラミックス部材の製造方法を説明するための図である。本実施例では回路基板を例として本発明の着色セラミックス部材の製造方法および着色セラミックス部材について説明する。回路基板10は平板状の基板であり、アルミナを主成分とした白色のセラミックス部材11である。セラミックス部材の表面には、半導体素子等が搭載され電気的に接続するための回路パターン12と、半導体素子等を搭載する際や回路パターン12を形成する際の位置決めに利用されるアライメントマーク13が形成されている。アライメントマーク13はセラミックス部材11の表面が着色されることで形成されている。
FIG. 1 is a view for explaining a colored ceramic member of the present invention, and FIG. 2 is a view for explaining a method for producing the colored ceramic member of the present invention. In this embodiment, a method for producing a colored ceramic member and a colored ceramic member according to the present invention will be described using a circuit board as an example. The
このような回路基板10を製造するためには、まずセラミックス部材11を準備する。次にセラミックス部材11上にアライメントマーク13に対応した形状の金属薄膜13を形成する。金属薄膜13の形成は、まずセラミックス部材11の表面にCrからなる金属薄膜14を真空蒸着、スパッタリング、CVDなどの方法により形成する(図2(a))。次いで金属薄膜14上にレジスト膜15を形成し、レジスト膜15を露光、感光することで、アライメントマーク13に対応した形状のレジスト膜15を金属薄膜14上に残す(図2(b))。次いでレジスト膜15をマスクとして金属薄膜14をエッチングして金属薄膜14をアライメントマークに対応した形状とする(図2(c))。その後、金属薄膜14上のレジスト膜15を剥離する(図2(d))。
In order to manufacture such a
セラミックス部材11上にアライメントマーク13に対応した形状の金属薄膜13を形成する方法としては様々な方法を用いることが可能であり、前記方法の他に、金属薄膜形成前にフォトリソによりレジスト膜などを用いてセラミックス部材上にパターン形成した後に金属薄膜を成膜し、その後不要部分をリフトオフする方法、成膜時にメタルマスクを被着色部材に密着させ必要な部分だけに成膜する方法等を利用しても良い。
Various methods can be used as a method of forming the metal
次に、セラミックス部材11の表面にアライメントマーク13を着色する。アライメントマーク13の着色は、アライメントマーク13に対応した形状の金属薄膜14が形成されたセラミックス部材11を加熱炉内に設置して、大気雰囲気中で1200℃以上の温度で加熱することにより行われる(図2(e))。高温で加熱することで金属薄膜14がセラミックス部材11の表面に拡散し、金属薄膜14と接触したセラミックス部材11表面のみを部分的に着色することができる。金属薄膜14がCrの場合、アルミナからなる白色のセラミックス部材11を赤紫色に着色することができる。この方法によれば、セラミックス部材の表面そのものに色彩を持たせることができ、洗浄等により除去されることがないため、アライメントマークの形成方法として利用するのに好適である。
Next, the
また本実施例では金属薄膜としてCrを使用した例を示したが、Ni、Co、Feなどの金属薄膜を用いることも可能である。さらに金属薄膜の厚さを変えることで、着色する色の濃淡を調整することも可能である。 In this embodiment, an example is shown in which Cr is used as the metal thin film, but a metal thin film such as Ni, Co, or Fe can also be used. Furthermore, the shade of the color to be colored can be adjusted by changing the thickness of the metal thin film.
なお、金属薄膜は導電性を有しているが、加熱処理により着色されたセラミックス部材の表面は絶縁性を有しており、セラミックス部材の絶縁性を損なうことはない。さらに金属薄膜の厚さは、サブミクロンオーダーの厚さがあれば、セラミックス部材を着色させることが可能であり、セラミックス部材の寸法変化もほとんどないため、寸法精度が厳しいセラミックス部材に着色しても、その寸法精度には影響を及ぼさない。そのため、微細な凹凸や穴を有するセラミックス部材の表面であっても、塗料等により着色した場合のように凹凸や穴を潰すことなく凹凸の表面や穴の内表面まで着色することが可能である。微細な穴の内表面などの着色では、穴を埋め込んでしまうことなく穴の内表面を金属薄膜で被覆するためにドライプロセスの成膜手法を用いた金属薄膜形成方法の利用が有効である。 In addition, although the metal thin film has electroconductivity, the surface of the ceramic member colored by heat processing has insulation, and does not impair the insulation of a ceramic member. Furthermore, if the thickness of the metal thin film is of the order of submicron, it is possible to color the ceramic member and there is almost no dimensional change of the ceramic member. The dimensional accuracy is not affected. Therefore, even on the surface of a ceramic member having fine unevenness and holes, it is possible to color the uneven surface and the inner surface of the hole without crushing the unevenness and holes as in the case of coloring with a paint or the like. . For coloring the inner surface of a fine hole, it is effective to use a metal thin film forming method using a dry process film forming method in order to cover the inner surface of the hole with a metal thin film without filling the hole.
最後に、前工程までに形成されたアライメントマーク13を基準とし、セラミックス部材11の表面に回路パターン12を形成する。回路パターン12の形成は、めっき法等の従来から利用されている様々な方法により形成することが可能である。
Finally, the circuit pattern 12 is formed on the surface of the
以上、本実施例では回路基板にアライメントマークを形成することで本発明の着色セラミックス部材の製造方法および着色セラミックス部材をを説明したが、本発明は本実施例に限定されるものではなく様々な応用が可能である。例えば本発明のセラミックス部材の製造方法によれば、着色したいセラミックス部材とは異なる別の基板などに所望のパターン形状の金属薄膜を形成しておき、前記別の基板を着色したいセラミックス部材に接触させた状態で加熱する事で、セラミックス部材への着色をすることも可能である。また、着色のための金属薄膜をパターニングせずセラミックス部材の全面に形成しておけば、セラミックス部材の表面全体を着色することも可能である。さらに本発明は、本実施例の回路基板のような平面的なセラミックス部材に限定されるものではなく、例えば円錐状の頂点部への着色といった3次元構造体への着色にも容易に適用可能であることは明らかである。 As mentioned above, although the manufacturing method of the colored ceramic member and colored ceramic member of this invention were demonstrated by forming an alignment mark in a circuit board in the present Example, this invention is not limited to this Example, and is various. Application is possible. For example, according to the method for producing a ceramic member of the present invention, a metal thin film having a desired pattern shape is formed on another substrate different from the ceramic member to be colored, and the other substrate is brought into contact with the ceramic member to be colored. It is also possible to color the ceramic member by heating in a heated state. Further, if the metal thin film for coloring is formed on the entire surface of the ceramic member without patterning, the entire surface of the ceramic member can be colored. Further, the present invention is not limited to a planar ceramic member such as the circuit board of the present embodiment, and can be easily applied to coloring a three-dimensional structure such as coloring a conical apex. Obviously.
10 回路基板
11 セラミックス部材
12 回路パターン
13 アライメントマーク
14 金属薄膜
15 レジスト膜
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JP2013059759A JP2014185047A (en) | 2013-03-22 | 2013-03-22 | Method for manufacturing colored ceramic member and colored ceramic member |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP3696151A1 (en) * | 2019-02-18 | 2020-08-19 | Rolex Sa | Coloured watch glass |
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2013
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