JP2015093363A

JP2015093363A - セラミック基板の製造方法

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Publication number: JP2015093363A
Application number: JP2013235365A
Authority: JP
Inventors: 賢治西尾; Kenji Nishio
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2013-11-13
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2015-05-18
Anticipated expiration: 2033-11-13
Also published as: JP6243199B2

Abstract

【課題】セラミックグリーンシートから好適に保護テープを剥がして、容易にセラミック基板を製造できるセラミック基板の製造方法を提供すること。【解決手段】土台１の（保護テープ７が配置される側の）表面には、切断刃１３による切断箇所に沿って溝５が形成されている。そして、この溝５に沿って超音波振動する切断刃１３を配置し、切断刃１３を上下方向に振動させながら、セラミックグリーンシート３側より溝５の中に押し入れることによって、セラミックグリーンシート３及び保護テープ７を切断する。この切断の際には、切断刃１３の刃先１３ａが保護テープ７に当たって、保護テープ７が押圧方向に撓むことによってセラミックグリーンシート３からめくれ上がるので、このめくれ上がっている部分をつまんで引っ張ることにより、保護テープ７をセラミックグリーンシート３から容易に剥がすことができる。【選択図】図８

Description

本発明は、セラミックグリーシートからセラミック基板を製造するセラミック基板の製造方法に関し、詳しくは土台上に配置した保護テープ付きのセラミックグリーシートを好適に切断できる切断方法に関する。

従来より、例えば配線基板などに用いられるセラミック基板の製造方法として、下記に示すように、ロール状に巻かれた保護テープ（保護フィルム）付きのセラミックグリーンシートを所定寸法に切断し、その後、その切断されたセラミックグリーンシートから保護テープを剥がし、その後、セラミックグリーンシートを焼成して、セラミック基板を製造する技術が知られている。なお、フィルム状の部材を剥離する技術としては、特許文献１に記載の技術が開示されている。

以下に、このセラミック基板の製造工程を具体的に示す。
図１１（Ａ）に示すように、まず、例えば金属製の土台Ｐ１上に、塩化ビニール製の土台シートＰ２を配置し、その上に、保護テープＰ３付きのセラミックグリーンシートＰ４を、保護テープＰ３を土台シートＰ２側（下向き）にして配置する。

次に、図１１（Ｂ）に示すように、セラミックグリーンシートＰ４の上方に、切断箇所に沿って切断刃Ｐ５を配置する。そして、切断刃Ｐ５を下方に移動させて、土台シートＰ２の中央部分まで押し下げることによって、保護テープＰ３とともにセラミックグリーンシートＰ４を切断する。

次に、図１１（Ｃ）に示すように、切断されたセラミックグリーンシートＰ４を、保護テープＰ３が上方になるように配置し、保護テープＰ３とセラミックグリーンシートＰ４との間にカッターナイフＰ６等を差し込んで、セラミックグリーンシートＰ４から保護テープＰ３を浮かす。

次に、図１１（Ｄ）に示すように、浮かされた保護テープＰ３の端を指等でつまんで、セラミックグリーンシートＰ４から保護テープＰ３を剥がす。

特開平７−１５７１８７号公報

しかしながら、上述した従来技術では、下記のような問題があり、その改善が求められている。
具体的には、保護テープとセラミックグリーンシートとは密着しているので、保護テープを容易に剥がすことはできず、そのため、カッターナイフ等を保護テープとセラミックグリーンシートとの間に差し入れると、セラミックグリーンシートが傷つくことがあった。その結果、セラミックグリーンシート自体や焼成後のセラミック基板の製品の歩留まりが低下するという問題があった。

また、塩化ビニール製の土台シートまで切断刃を入れるので、土台シートの切り屑が発生することがあり、その切り屑がセラミックグリーンシートに付着することがあった。その結果、セラミックグリーンシート自体や焼成後のセラミック基板の製品の歩留まりが低下するという問題があった。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、セラミックグリーンシートから好適に保護テープを剥がして、容易にセラミック基板を製造できるセラミック基板の製造方法を提供することにある。

（１）本発明は、第１態様として、一方の面に保護テープが貼り付けられたセラミックグリーンシートを、前記保護テープ側を土台側にして該土台上に配置する第１工程と、前記土台上に配置された前記保護テープ及び前記セラミックグリーンシートを、切断刃を用いて所定形状に切断する第２工程と、前記切断後の前記保護テープ及び前記セラミックグリーンシートに対して、前記セラミックグリーンシートから前記保護テープを剥がす第３工程と、前記保護テープが剥がされた前記セラミックグリーンシートを焼成してセラミック基板を製造する第４工程と、を有するセラミック基板の製造方法であって、前記土台の前記保護テープが配置される側の表面には、前記切断刃による切断箇所に沿って溝が形成されており、前記第２工程において、前記溝に沿って前記切断刃を配置し、該切断刃を上下方向に振動させながら、前記セラミックグリーンシート側より前記溝の中に押し入れることによって、前記セラミックグリーンシート及び前記保護テープを切断し、前記第３工程において、前記切断の際に前記セラミックグリーンシートからめくれ上がった部分をつまんで、前記セラミックグリーンシートから前記保護テープを剥がすことを特徴とする。

本第１態様では、土台の保護テープが配置される側の表面には、切断刃による切断箇所（即ちセラミックグリーンシートを切断する箇所）に沿って溝が形成されている。そして、この溝に沿って切断刃を配置し、切断刃を上下方向に振動させながら、セラミックグリーンシート側より溝の中に押し入れることによって、セラミックグリーンシート及び保護テープを切断する。

この切断の際には、切断刃の先端が保護テープに当たって、保護テープが押圧方向に撓むことによってセラミックグリーンシートからめくれ上がるので、このめくれ上がった部分をつまんで、保護テープをセラミックグリーンシートから容易に剥がすことができる。

従って、本第１態様では、保護テープとセラミックグリーンシートとが密着している場合でも、保護テープを容易に剥がすことができる。よって、従来のように、カッターナイフ等を保護テープとセラミックグリーンシートとの間に差し入れる必要が無いので、セラミックグリーンシートが傷つくことがない。その結果、セラミックグリーンシート自体や焼成後のセラミック基板の製品の歩留まりが向上するという効果がある。

また、塩化ビニール製の土台シートを使用しないので、土台シートの切り屑が発生することはなく、その点からも、セラミックグリーンシート自体や焼成後のセラミック基板の製品の歩留まりが向上するという効果がある。

（２）本発明は、第２態様として、前記切断刃は、超音波振動する切断刃であることを特徴とする。
本発明は、好適な切断刃を例示したものである。つまり、超音波振動する切断刃（超音波カッター）を用いることにより、容易に、セラミックグリーンシート及び保護テープを切断することができる。

（３）本発明は、第３態様として、前記溝は、平面視が枠状の多角形であることを特徴とする。
本第３態様は、好適な溝の形状を例示したものである。つまり、切断したいセラミックグリーンシートの平面形状が正方形等の多角形の場合には、その外周形状に沿った多角形の溝を設けておけば、その溝に沿って切断刃を使用することにより、容易に所望の形状のセラミックグリーンシートを形成することができる。

（４）本発明は、第４態様として、前記切断刃は、前記多角形の各辺に沿ってそれぞれ配置されていることを特徴とする。
本第４態様では、（溝の）多角形の各辺に沿って切断刃が配置されているので、効率よく切断を行うことができる。なお、切断刃は、溝の幅方向における中央に配置されることが望ましい。

（５）本発明は、第５態様として、前記セラミックグリーンシートは、１枚の前記セラミックグリーンシートからなる単グリーンシート、又は、複数枚の前記セラミックグリーンシートが積層されたグリーンシート積層体であることを特徴とする。

本第５態様は、セラミックグリーンシートの態様を例示したものである。
（６）本発明は、第６態様として、前記溝の幅Ｗ０と、前記切断刃の幅Ｗ１と、前記保護テープの厚みｔは、下記式（１）の関係を満たすことを特徴とする。

（Ｗ０−Ｗ１）／２≧ｋ１・ｔ・・・（１）
（ｋ１は係数）
図１に例示するように、ＷＯは溝の幅（刃先の伸びる方向（紙面と垂直方向）と垂直方向の幅）、Ｗ１は（保護テープの切断時における）土台の表面における切断刃の幅、ｔは保護テープの厚み、Ｄは保護テープの撓み量である。なお、ｋ１は保護テープの物性によって定まる係数である。

なお、Ｗ１は、例えば切断刃の最大幅の半分のようにして求めることができる。
図２（Ａ）に、前記式（１）をグラフで表す。同図の斜線で表す領域Ｒが、前記式（１）を満たす範囲、即ち、切断時に好適に保護テープの切断部分近傍をセラミックグリーンシートから分離できる領域（保護テープが剥がれやすい領域）である。

図２（Ｂ）及び下記式（２）に、保護テープの撓み量と保護テープの厚みとの関係を示すが、溝の幅Ｗ０が一定の場合は、保護テープの厚みが大きくなるほど撓み量が小さくなることが分かる。なお、ｋ２は保護テープの物性によって定まる係数である。

Ｄ＝ｋ２・１／ｔ・・・（２）
（但し、Ｗ０が一定の場合）
図２（Ｃ）及び下記式（３）に、保護テープの撓み量と溝の幅との関係を示すが、保護テープの厚みが一定の場合は、溝の幅が大きくなるほど撓み量が大きくなることが分かる。なお、ｋ３は保護テープの物性によって定まる係数である。

Ｄ＝ｋ３・Ｗ０・・・（３）
（但し、ｔが一定の場合）

溝の幅、切断刃の幅、保護テープの厚み、撓み量等を示す説明図である。（Ａ）は式（１）を示すグラフ、（Ｂ）は式（２）を示すグラフ、（Ｃ）は式（３）を示すグラフである。セラミック基板の製造工程を説明する工程図である。（Ａ）は土台の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ１−Ｘ１断面図である。セラミック基板の製造方法の一部を示す説明図である。セラミック基板の製造方法の一部を示す説明図である。（Ａ）は土台の表面に（保護テープつき）セラミックグリーンシートを配置した状態を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ２−Ｘ２断面図で、（Ｃ）は（Ｂ）におけるＹ部を拡大して模式的に示す断面図である。切断を行う際の状態を、土台を厚み方向に且つ溝の伸びる方向に垂直に破断して示し、（Ａ）はセラミックグリーンシート上に切断刃を配置した状態を示す説明図、（Ｂ）は切断刃が保護テープに当たって撓ませる状態を拡大して示す説明図、（Ｃ）は切断刃が保護テープを切断した状態を拡大して示す説明図である。切断刃と溝との位置関係を示す斜視図である。セラミック基板の製造方法の一部（切断後の工程）を示す説明図である。従来技術の説明図である。

次に、本発明を実施するための形態として、セラミック基板の製造方法の実施例について説明する。

ａ）本実施例のセラミック基板の製造工程について、図３〜図１０に基づいて説明する。なお、ステップＳ１００〜Ｓ１７０の工程の手順については、図３にまとめて示す。
＜土台準備工程（ステップＳ１００）＞
まず、図４に示すように、例えば縦２５０ｍｍ×横２５０ｍｍ×厚み２０ｍｍのセラミック板からなる土台１を用意する。

この土台１の表面には、後述するセラミックグリーンシート３（図５参照）の外径形状、即ち、平面視が正方形の外径形状に沿うように、例えば縦（外径）１７０ｍｍ×横（外径）１７０ｍｍ×幅１０ｍｍ×深さ１０ｍｍの正方形の各辺に沿った四角枠状の溝５が形成してある。但し、溝５の外形寸法は、セラミックグリーンシート３の外形寸法より若干小さい。

なお、土台１を構成するセラミック板の材料としては、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等を採用できるが、セラミック以外の材料（例えば樹脂等）も使用できる。
＜保護テープ準備工程（ステップＳ１１０）＞
また、図５（Ａ）に示すように、片面テープである保護テープ（キャリアフィルム）７は、基材フィルム（図示せず）の一方の面に接着剤（粘着剤）からなる接着剤層（図示せず）が設けられたものである。

基材フィルムの材料としては、ポリエステル（ＰＥＴ等）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）等を採用でき、その厚みが３０〜１００μｍのフィルムを用いることができる。

なお、保護テープ７として、例えばポリエステルフィルムを用いる場合に、フィルムに固体粒子を分散させて、フィルムを構成する長鎖の分子がその途中で適宜遮られる構造とすることで、フィルムの剪断性を向上させることが好ましい。上記固体粒子としては、ＴｉＯ_２、ＢａＯ_３、Ｂａ_２（ＳＯ_４）_３、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、シリカ（ＳｉＯ_２）等の粒子を用いることができる。

接着剤層を構成する接着剤としては、接着及び剥離が可能な、例えばアクリル系、ゴム系等の感圧接着剤を採用できる。
＜キャスティング工程（ステップＳ１２０）＞
図５（Ｂ）に示すように、例えばセラミック粉末、バインダー、有機溶剤を含むセラミック材料を用いて、周知の泥しょう（スラリー）を作製する。そして、そのスラリーを用いて、例えばドクターブレード法により、保護テープ７上にスラリーを薄く延ばして塗布し、スラリー層９を形成する。

ここで、セラミック材料としては、ホウケイ酸ガラスとアルミナとが混合された低温焼成セラミックや、アルミナからなる高温焼成セラミック等を用いることができる。
その後、図５（Ｃ）に示すように、スラリー層９を乾燥させて、保護テープ７上に、周知の粘土状のセラミックグリーンシート３を形成する。これにより、例えば厚み３０〜１２０μｍのセラミックグリーンシート３が、キャスティング（テープ成形）される。

なお、この保護テープ７付きのセラミックグリーンシート３は、例えば図５（Ｄ）に示すように、通常、ロール状に巻かれて保存されるが、ロール状に巻かないでもよい。
＜シート切断工程（ステップＳ１３０）＞
キャスティング後に、セラミックグリーンシート３に保護テープ７を付けた状態で、図示しないカッターナイフを用いて、図６（Ａ）に示すように、セラミックグリーンシート３を保護テープ７と共に所定サイズ（例えば縦２００ｍｍ×横２００ｍｍ）に切断する。

なお、以下では、一方の面に保護テープ７が貼り付けられたセラミックグリーンシート３を保護グリーンシート１１と称することがある。
＜シート載置工程（ステップＳ１４０）＞
次に、図６（Ｂ）に示すように、保護テープ７側を下にして、前記保護グリーンシート１１を、土台１の溝５のある表面に配置する。

詳しくは、図７に示すように、溝５を全て覆うように、土台１の重心と保護グリーンシート１１の重心を一致させ、且つ、土台１と保護グリーンシート１１の各辺が平行になるようにして、土台１上に保護グリーンシート１１を配置する。

なお、図７（Ｃ）に示すように、例えば溝５の幅Ｗ０が１０ｍｍの場合には、溝５より外側に張り出す保護グリーンシート１１の幅Ｌ０は、溝５の幅Ｗ０以上の例えば１５ｍｍである。

＜超音波切断工程（ステップＳ１５０）＞
次に、図８に示すように、超音波カッター（即ち超音波振動する切断刃１３）を用いて、保護グリーンシート１１を切断する。

詳しくは、図８（Ａ）に示すように、セラミックグリーンシート３の上方、即ち、溝５を覆うセラミックグリーンシートの上方のうち、溝の幅の中央部分に、溝５に沿って、切断刃１３を配置する。

具体的には、図９に示すように、切断刃１３は、先端側が尖った長方形の板状の部材（厚みＬ１：２．５ｍｍ×幅Ｌ２：１０ｍｍ×長さＬ３：１６０ｍｍ）であるので、その直線状の刃先１３ａが溝５の長手方向と平行になるように配置する。

そして、図８（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、超音波によって、切断刃１３を、２０ｋＨＺ以下の例えば２０ｋＨｚの周波数にて、上限に振動させながら、徐々に下方に移動させながら、保護グリーンシート１１を切断する。

つまり、図８（Ｂ）に示すように、切断刃１３によって、下に押す力（Ｆ１）が保護グリーンシート１１にかかると、摩擦力（Ｆ２）が加わるとともに、切断力（Ｆ３）によって保護グリーンシート１１が切断される。

詳しくは、特に本実施例では、切断力が加わる方向に溝５が設けられているので、切断刃１３がセラミックグリーンシート３に押し当てられると、セラミックグリーンシート３及び保護テープ７が下方に引き延ばされつつ、徐々にセラミックグリーンシート３が切断されてゆく。

このとき、セラミックグリーンシート３と保護テープ７との間にせん断力（Ｆ４）が働き、セラミックグリーンシート３と保護テープ７との間の密着力が弱くなる。
そして、切断刃１３がセラミックグリーンシート３と保護テープ７との界面に到達すると、保護テープ７のみに下方に押す力を受けるため、セラミックグリーンシート３と保護テープ７との間に隙間１５が生じ、この隙間１５を広げながら保護テープ７が切断される。

切断後は、振動する切断刃１３の側面と保護テープ７との摩擦によって、保護テープ７がめくれる。
そして、同様な動作を、溝５の長手方向に沿って順次行うことにより、保護グリーンシート１１の周囲が、所望の縦１６０ｍｍ×横１６０ｍｍの正方形に切断される。

＜シート剥離工程（ステップＳ１６０）＞
次に、図１０（Ａ）に示すように、保護テープ７の一部（端部）は、セラミックグリーンシート３から僅かにめくれ上がっているので、図１０（Ｂ）に示すように、このめくれ上がっている部分７ａを指等でつまんで、セラミックグリーンシート３から保護テープ７を剥がす。

これによって、図１０（Ｃ）に示すようなセラミックグリーンシート３のみのシート体が得られる。
＜脱脂・焼成工程（ステップＳ１７０）＞
その後、前記セラミックグリーンシート３を、例えば２４０℃×１０時間加熱することで脱脂し、さらに、８４０℃×６０分で焼成する。これによって、図１０（Ｄ）に示すような（例えば縦１２０ｍｍ×横１２０ｍｍ×厚み１ｍｍの）セラミック基板１７が得られる。この場合において、低温焼成材料として、ガラスセラミックを用いた場合には約８７０℃で焼成する。

ｂ）次に、本実施例の効果を説明する。
本実施例では、土台１の（保護テープ７が配置される側の）表面には、切断刃１３による切断箇所（即ちセラミックグリーンシート３を切断する箇所）に沿って溝５が形成されている。

そして、この溝５に沿って（超音波カッターである）切断刃１３を配置し、切断刃１３を上下方向に振動させながら、セラミックグリーンシート３側より溝５の中に押し入れることによって、セラミックグリーンシート３及び保護テープ７を切断する。

この切断の際には、切断刃１３の刃先１３ａが保護テープ７に当たって、保護テープ７が押圧方向に撓むことによってセラミックグリーンシート３からめくれ上がるので、このめくれ上がっている部分７ａをつまんで引っ張ることにより、保護テープ７をセラミックグリーンシート３から容易に剥がすことができる。

従って、本実施例では、保護テープ７とセラミックグリーンシート３とが密着している場合でも、保護テープ７を容易に剥がすことができる。よって、従来のように、カッターナイフ等を保護テープ７とセラミックグリーンシート３との間に差し入れる必要が無いので、セラミックグリーンシート３が傷つくことがない。その結果、セラミックグリーンシート３や焼成後のセラミック基板１７の製品の歩留まりが向上するという効果がある。

また、従来のような土台シートを使用しないので、土台シートの切り屑が発生することはなく、その点からも、セラミックグリーンシート３やセラミック基板１７の製品の歩留まりが向上するという効果がある。

また、本実施例では、セラミックグリーンシート３の外形形状に対応して、平面視で四角枠状（正方形）の溝５が形成してあるので、この溝５に沿って切断することにより、所望の形状（正方形）のセラミックグリーンシート３を得ることができる。

尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
（１）例えば溝が平面視で多角形の場合には、各辺に対応した溝にそれぞれ切断刃を配置してもよい。これにより、効率よく切断することができる。

（２）前記実施例では、１枚のセラミックグリーンシート（単グリーンシート）からセラミック基板を製造したが、セラミックグリーンシートとして複数毎のセラミックグリーンシートが積層されたグリーンシート積層体を用いてもよい。

１…土台
３…セラミックグリーンシート
５…溝
７…保護テープ
１３…切断刃
１７…セラミック基板

Claims

一方の面に保護テープが貼り付けられたセラミックグリーンシートを、前記保護テープ側を土台側にして該土台上に配置する第１工程と、
前記土台上に配置された前記保護テープ及び前記セラミックグリーンシートを、切断刃を用いて所定形状に切断する第２工程と、
前記切断後の前記保護テープ及び前記セラミックグリーンシートに対して、前記セラミックグリーンシートから前記保護テープを剥がす第３工程と、
前記保護テープが剥がされた前記セラミックグリーンシートを焼成してセラミック基板を製造する第４工程と、
を有するセラミック基板の製造方法であって、
前記土台の前記保護テープが配置される側の表面には、前記切断刃による切断箇所に沿って溝が形成されており、
前記第２工程において、前記溝に沿って前記切断刃を配置し、該切断刃を上下方向に振動させながら、前記セラミックグリーンシート側より前記溝の中に押し入れることによって、前記セラミックグリーンシート及び前記保護テープを切断し、
前記第３工程において、前記切断の際に前記セラミックグリーンシートからめくれ上がった部分をつまんで、前記セラミックグリーンシートから前記保護テープを剥がすことを特徴とするセラミック基板の製造方法。
前記切断刃は、超音波振動する切断刃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。
前記溝は、平面視が枠状の多角形であることを特徴とする請求項１又は２に記載のセラミック基板の製造方法。
前記切断刃は、前記多角形の各辺に沿ってそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項３に記載のセラミック基板の製造方法。
前記セラミックグリーンシートは、１枚の前記セラミックグリーンシートからなる単グリーンシート、又は、複数枚の前記セラミックグリーンシートが積層されたグリーンシート積層体であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のセラミック基板の製造方法。
前記溝の幅Ｗ０と、前記切断刃の幅Ｗ１と、前記保護テープの厚みｔは、下記式（１）の関係を満たすことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のセラミック基板の製造方法。
（Ｗ０−Ｗ１）／２≧ｋ１・ｔ・・・（１）
（ｋ１は係数）