JP3436668B2

JP3436668B2 - セラミック配線基板とその製造方法

Info

Publication number: JP3436668B2
Application number: JP28819997A
Authority: JP
Inventors: 正広小川
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 1997-10-21
Filing date: 1997-10-21
Publication date: 2003-08-11
Anticipated expiration: 2017-10-21
Also published as: JPH11121887A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、配線基板の方向性
の認識が容易な識別マークを有するアルミナ系のセラミ
ックからなる配線基板とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、セラミック配線基板においては
配線を形成する際に、該配線の表面に酸化防止のため金
メッキが施される。係る金メッキが施された配線を画像
認識等で読み取るには、金メッキ(明色系)とセラミック
配線基板との色調差を大きくする必要がある。その手段
として、予め酸化クロムや酸化コバルト等の着色剤を添
加した黒色のセラミック配線基板が用いられている。こ
のようなセラミック配線基板１１は、図２(Ａ)に示すよ
うに、その表面１２のキャビティ１３内に例えばＩＣチ
ップを搭載するに際して、配線基板１１自体の姿勢(水
平方向における方向性)を一定にして行われる。この姿
勢が所定の方向きであるか否かを、光学系を介した画像
処理によって確認した上で、上記ＩＣチップ等が搭載さ
れる。このため、図示のように配線基板１１の大きく面
取りされたコーナ部１７付近には、例えば直径約１ｍｍ
の丸い識別マーク１８が形成されている。このマーク１
８には、黒や灰色系の配線基板１１との色調(明度)差を
大きくするため、金色やピンク等の明色系の色調が使用
される。

【０００３】また、図２(Ｂ)に示すように、所謂ピング
リッドアレイ型のセラミック多層配線基板２０におい
て、多数のピン２２が植設された表面と反対側の表面２
４上にロゴマークや型式番号等の表示２６を施す場合が
ある。係る表示２６を施すに際しても、配線基板２０の
姿勢を一定にして行われる。このため、図示のように配
線基板２０の面取りされたコーナ部２７付近に前記同様
の丸い明色系の識別マーク２８が形成されている。上記
識別マーク１８,２８は、配線基板１１,２０となるアル
ミナ系のグリーンシート上のコーナ部に、タングステン
(Ｗ)又はモリブデン(Ｍｏ)等の高融点金属からなるメタ
ライズペーストをスクリーン印刷して同時に焼成する
か、或いは焼成されたメタライズの上に金やニッケル等
をメッキすることにより形成される。

【０００４】

【発明が解決すべき課題】ところで、メタライズペース
トを焼成したままの識別マーク１８，２８は、その後に
行われる各種の熱処理によって酸化することがある。こ
のため、配線基板１１，２０の環境適応特性を低下させ
るという問題があった。一方、メタライズ上に電解メッ
キする場合、図２(Ｃ)に示すように、例えばセラミック
層１１ａ〜１１ｃを有する配線基板１１の最上層のセラ
ミック層１１ａに垂直な孔を明けてビア１４を形成し、
且つ隣接するセラミック層１１ｂ上にビア１４に導通す
るメタライズ層１５を形成すると共に、配線基板１１の
側面に外部電源と導通させる端子１６を形成していた。

【０００５】係るメッキを被覆することにより、焼成済
みメタライズの上記酸化等の問題は解消できるが、上記
孔明けやビア１４、メタライズ層１５、及び端子１６を
形成するため、多くの工数を要し且つ配線基板１内にデ
ッドスペースを作ると共に、コスト高になるおそれもあ
った。ところで、外観が黒や灰色系を呈するように着色
剤を混ぜた配線基板を形成するアルミナ系グリーンシー
ト上に、同時に焼成できるアルミナペーストを印刷する
と、上記の各問題点を解消することができる。しかし、
焼成時に上記グリーンシート中の着色剤がガラス成分と
共にアルミナペースト内に拡散し、焼成された配線基板
と識別マークとの色調(明度)差が小さくなり、ＣＣＤカ
メラ等を介した画像処理による認識にはあまり使用でき
ないという問題がある。本発明は、以上における問題点
を解決し、酸化せず環境適応特性を保ち得ると共に、容
易に形成でき、更には焼成後においても認識が容易な識
別マークを有するセラミック配線基板とその製造方法を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、配線基板を形成するアルミナ系セラミック
に対し、アルミナ粒径及び／又はガラス成分の異なるア
ルミナペーストから同時焼成できる識別マークを形成す
ることに着想して成されたものである。即ち、本発明の
セラミック配線基板は、着色剤を含み、且つアルミナを
主成分とするセラミック製の配線基板本体と、上記基板
本体の少なくとも一方の表面側から認識可能な位置に形
成され、且つアルミナを主成分とするセラミック製の識
別マークとを有し、上記識別マークは、上記基板本体中
のアルミナよりも平均粒径が大きいアルミナを含み、及
び／又は、上記基板本体中のガラス成分よりも多くのガ
ラス成分を含む、ことを特徴する。

【０００７】上記大粒のアルミナを用いて該アルミナの
活性化を抑えるか、ガラス成分の含有量を増やすことに
より、焼成時に基板になるグリーンシート中の着色剤が
ガラス成分と共に識別マークになるアルミナペースト中
に拡散するのを抑制できる。従って、アルミナ本来の白
色系等を呈する識別マークを容易且つ確実に形成した配
線基板となる。勿論、アルミナの平均粒径が大きく且つ
ガラス成分を多く含むアルミナ系セラミックとすれば、
一層明瞭な識別マークとすることができる。尚、識別マ
ークが形成される位置は、配線基板本体の表面上又はそ
の直下である。また、識別マークの認識は例えばＣＣＤ
カメラ等を介する場合を含む。本発明に使用される着色
剤としては、例えば、酸化クロム、酸化コバルト、チタ
ニア(ＴｉＯ₂)、タングステン、タングステン酸化物、
モリブデン、モリブデン酸化物等が挙げられ、これらを
１種のみ或いは２種以上組合せて用いられる。但し、着
色剤はこれらに限定されず、本発明の主旨を逸脱しない
範囲で、適宜材料を選択することができることは言うま
でもない。

【０００８】また、前記識別マーク中におけるアルミナ
の平均粒径が、３μｍ超から１０μｍ以下の範囲内にあ
る、セラミック配線基板も含まれる。基板のセラミック
中におけるアルミナの平均粒径は３μｍ以下であるた
め、これよりも大粒のアルミナとしてその表面積を減ら
し、活性化を抑制し易くなる。これにより、基板本体側
からの着色剤やガラス成分の拡散が抑えられるので、基
板本体と異なる色調の識別マークとすることができる。
一方、上記アルミナの平均粒径が１０μｍを超えると焼
成時におけるアルミナ粒同士の焼結性が低下し始めるの
で、その上限を１０μｍ以下とした。

【０００９】更に、前記識別マークにおけるガラス成分
量が、１０wt％超〜３０wt％以下の範囲内にある、セラ
ミック配線基板も含まれる。これにより一層確実に白色
系の識別マークを有する配線基板とし得る。即ち、ガラ
ス成分を１０wt％超以上に増やすことにより、焼成時に
グリーンシート中からの着色剤とガラス成分の拡散を抑
制可能になり、白色系等の明るい色調を呈する識別マー
クを確実に得ることが可能となる。一方、ガラス成分が
３０wt％を超えると含有量自体が飽和し始め、且つその
拡散抑制効果の向上に寄与しなくなるため、３０wt％を
上限としたものである。

【００１０】また、本発明は以上のセラミック配線基板
を得るため、着色剤を含み、且つアルミナを主成分とす
るグリーンシートを所要数積層して未焼成の配線基板本
体を形成する工程と、着色剤を含まず、且つ上記グリー
ンシート中のアルミナよりも平均粒径の大きいアルミナ
を主成分とし、及び／又は、上記グリーンシート中より
も多くのガラス成分を含む未焼成の識別マークを上記未
焼成の基板本体の少なくとも一方の表面側から認識可能
な位置に形成する工程と、上記未焼成の基板本体及び未
焼成の識別マークとを同時に焼成する工程と、を含む、
ことを特徴とするセラミック配線基板の製造方法も含
む。これによれば、アルミナ粒径やガラス含有量を前記
のようにした未焼成の識別マークを用いることにより、
基板本体の色調と異なる色調の識別マークを少ない工程
で確実に形成したセラミック配線基板を提供することが
できる。尚、本明細書において、アルミナ及びガラス成
分についての各wt％は、両者の全重量を１００とした場
合のパーセントを示す。

【００１１】

【実施の形態】以下において本発明の実施に好適な形態
を説明する。図１は本発明のセラミック配線基板を得る
ための製造方法に関する。一つの製造は、図１(Ａ)に示
すように、先ずアルミナ(Ａｌ₂Ｏ₃)を主成分とする複数
のグリーンシート１〜４を用意する。このグリーンシー
ト１〜４は、平均粒径が２〜３μｍのアルミナを９０wt
％以上で、その他にガラス成分(ＳｉＯ₂，ＭｇＯ,Ｃａ
Ｏ等)を含み、更にバインダ樹脂、溶剤、及び着色剤(酸
化クロムとモリブデン酸化物)が添加されている。この
着色剤は、アルミナ粒界に位置するガラス成分中に、一
部はアルミナ中に固溶又は進入した状態で存在する。

【００１２】次に、最上層のグリーンシート１の上表面
の所定の位置に、アルミナを主成分とするアルミナペー
スト(未焼成の識別マーク)７をスクリーン印刷により形
成する。このアルミナペースト７は、平均粒径が３μｍ
〜１０μｍのアルミナを７０wt％〜９０wt％含み、前記
と同様のガラス成分を１０wt％〜３０wt％含むように調
整した原料を溶剤と共にポットミルで混合し、更にバイ
ンダ用樹脂を添加し混合したものである。但し、着色剤
は含んでいない。且つアルミナペースト７は厚さ２０〜
４０μｍの範囲内にて所要の形状又は寸法にてスクリー
ン印刷される。尚、グリーンシート２〜４の上表面に
は、図示しないメタライズペーストからなる配線パター
ンが形成されている。

【００１３】更に、図１(Ｂ)に示すように、上記グリー
ンシート１〜４を積層してプレスすると、グリーンシー
トの積層体(未焼成の配線基板本体)５が形成される。そ
して、得られた積層体５を窒素と水素の混合ガスからな
る雰囲気中で、最高１５００〜１６００℃の温度におい
て所要時間に渉り焼成する。その結果、図１(Ｃ)に示す
ように、グリーンシートの積層体５はアルミナを主成分
とするセラミック製の配線基板本体９となり、同時に、
アルミナペースト７はアルミナを主成分とするセラミッ
ク製の識別マーク８となって、セラミック配線基板１０
が形成される。尚、セラミック配線基板１０は予め形成
された積層体５の表面上に前記アルミナペースト７を形
成した後に焼成する順序により製造することもできる。

【００１４】上記焼成の際に、積層体５のグリーンシー
ト１等の中に含まれる着色剤とガラス成分は、アルミナ
ペースト７中に拡散することを抑制される。即ち、アル
ミナペースト７中のアルミナはグリーンシート１中のア
ルミナより大粒であるため不活性になり、グリーンシー
ト１中の着色剤が拡散しにくくなる。また、アルミナペ
ースト７中のガラス成分はグリーンシート１中のものよ
り多く含まれているため、グリーンシート１中の着色剤
が存在するガラス成分をアルミナペースト７中に拡散し
にくくする。

【００１５】この結果、積層体５側からアルミナペース
ト７中に拡散する着色剤はかなり低減される。従って、
アルミナペースト７を焼成したセラミック製の識別マー
ク８は、アルミナ本来の白色又はこれに近い明色系の色
調となる。この白色又は明色系を呈する色調の識別マー
ク８を表面に形成したセラミック配線基板１０は、その
基板本体９が黒乃至暗灰色を呈するため、例えばＩＣチ
ップを搭載する場合にその姿勢が所定の向きか否かを、
ＣＣＤカメラ等により識別マーク８の位置を確認するこ
とで、容易に判別することが可能となる。また、熱処理
されても変化せず環境適応特性を保ち得ると共に、前述
したような少ない工程で確実に識別マーク８を形成する
ことができる。

【００１６】もう一つの製造は、図１(ａ)に示すよう
に、先ずアルミナを主成分とする複数のグリーンシート
１〜４を用意し、最上段のグリーンシート１には垂直の
孔６を形成する。また、２層目のグリーンシート２の表
面上の所定の位置にアルミナを主成分とするアルミナペ
ースト７をスクリーン印刷する。この場合、アルミナペ
ースト７は上記孔６よりやや小径に形成される。次に、
図１(ｂ)に示すように、グリーンシート１〜４を積層し
プレスして積層体５を形成する。

【００１７】そして、上記アルミナペースト７を形成し
たグリーンシートの積層体５を、前記同様にして焼成す
る。すると、図１(ｃ)に示すように、グリーンシートの
積層体５はアルミナを主成分とするセラミック製の配線
基板本体９となり、且つ、アルミナペースト７はアルミ
ナを主成分とするセラミック製の識別マーク８となっ
て、セラミック配線基板１０が形成される。上記孔６内
に位置する識別マーク８によっても、その位置を図示の
上方からＣＣＤカメラ等により撮像し確認することで、
セラミック配線基板１０の姿勢の是非を容易に判別する
ことができる。尚、セラミック配線基板１０は、予め積
層体５を形成し、上記孔６を通じてアルミナペースト７
を前記グリーンシート２上の所定の位置に形成した後、
焼成するという順序の製造方法とすることもできる。

【００１８】

【実施例】以下において本発明の具体的な実施例を説明
する。表１に示す平均粒径と含有量のアルミナ及びガラ
ス成分量の各アルミナペーストを用意し、前記図１(Ａ)
〜(Ｃ)の製造プロセスに従って基板本体９の表面上に直
径１．３mmで同じ厚さの識別マーク８を有するセラミッ
ク配線基板１０をそれぞれ形成した。

【００１９】

【表１】

【００２０】尚、表１でアルミナの平均粒径は、各実施
例では３μｍ以上且つ１０μｍ以下であるのに対し、各
比較例では２μｍ又は１２μｍである。これはグリーン
シートに用いられるアルミナの平均粒径が通常２μｍ台
で最大でも３μｍ以下であること、及び１０μｍを超え
ると、前記焼成においてアルミナ粒同士の焼結性が低下
し始めることに基づき、３μｍのみを重複させて区分し
たためである。また、表１でガラス成分の含有量は、各
実施例では１０wt％以上で且つ３０wt％以下であるのに
対し、各比較例では１０wt％以下である。これは、グリ
ーンシート中にはガラス成分は最大で１０wt％まで含ま
れるため、１０wt％のみを重複させてそれ以上と以下と
に区分したためである。

【００２１】尚、以上のアルミナペーストとの同時焼成
に用いた基板用のグリーンシートは、表１の最下段に示
すように、比較例３と同じアルミナ粒径とガラス成分の
ものを用い且つ黒の着色剤(酸化クロムとモリブデン酸
化物)を添加したものである。以上の識別マーク８を形
成した各セラミック配線基板１０を、図示いないテーブ
ル上の所定の位置に載置し、その付近にセットしたＣＣ
Ｄカメラから撮像して画像処理装置に送り、基板本体９
と識別マーク８との色調(明度)差によって、識別マーク
８とその位置を判別し認識できるか否かを測定した。そ
の結果を表１内において、十二分明確に判別できたもの
には◎印を、明確に判別できたものには○印を、一部に
不明瞭さを含みつつも判別できたものには△印を、不明
瞭か全く判別できないものには×印を付けて表示した。

【００２２】表１の結果に示すように、各実施例では、
◎印、○印、又は△印の何れかであったのに対し、比較
例１，３は×印であった。この比較例１，３では、配線
基板本体９と同じアルミナ粒径とガラス成分含有量であ
るため、その焼成の際に基板本体９側から着色剤が識別
マーク８側に拡散して、基板本体９との色調に僅かしか
差がないため、不明瞭となり認識が困難になったものと
思われる。一方、実施例のうち、◎印及び○印のものは
アルミナの平均粒径が比較的大きいか、ガラス成分含有
量が多いものであったのに対し、△印のものはアルミナ
の平均粒径が３μｍ付近と小さいか、ガラス成分含有量
が１０wt％付近と少ないものであった。この傾向から
も、配線基板本体９中のアルミナよりも平均粒径が大き
いか、或いはガラス成分含有量が多いことにより、明瞭
な識別マーク８を形成でき、容易に認識し得るという本
発明の効果が裏付けられたことが理解される。

【００２３】本発明は以上に説明した形態や実施例に限
定されるものではない。例えば、前記識別マークの厚さ
は少なくとも１５μｍ以上とするのが望ましい。これに
より、基板本体側からの識別マーク表面側への着色剤の
拡散を抑制でき、白色系の識別マークを確実に形成した
配線基板にし得る。尚、係る理由からマークの厚さを２
０μｍ又はそれ以上に厚くすると一層明瞭にすることが
できる。また、前記識別マークが明色系の着色剤を含む
配線基板とすることもできる。これにより、白色系以外
の明色、例えば黄色、橙色、ピンク、金属色等の色調の
識別マークを形成した配線基板とすることができる。更
に、前記識別マークが前記ドットポイントの他、記号、
図形、又は、文字を表示するものとすることもできる。
これにより、画像処理における配線基板の姿勢の是非の
確認は勿論、ブランド名、或いは製品の種類や特性等を
視覚により容易に認識できる表示を付した配線基板とす
ることができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明のセラミック配線基板によれば、
配線基板本体と明瞭に異なる色調の識別マークを有して
いるので、その姿勢や向きを画像処理により正確に認識
することができる。従って、当該配線基板に電子部品を
搭載する際や各種の表示を施す際に正確に配線基板の姿
勢を判別して、所要の組み付けや表示作業を自動的に行
うことが可能となる。また、配線基板の環境適応特性も
維持することができる。尚、配線基板本体の表面におけ
る各種の表示自体を、本発明における識別マークにより
形成することもできる。更に、本発明の製造方法によれ
ば、グリーンシートと同質のアルミナペーストを用い、
且つ少ない工程数によって、配線基板本体と明瞭な色調
差を有するセラミック製の識別マークを形成したセラミ
ック配線基板を確実に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(Ａ)〜(Ｃ)及び(ａ)〜(ｃ)は本発明のセラミッ
ク配線基板の製造方法の各製造工程を模式的に示す概略
断面図。

【図２】(Ａ)及び(Ｂ)はセラミック配線基板において一
般的に用いられる識別マーク等の形態を示す斜視図、
(Ｃ)は従来の技術を示す(Ａ)中のＣ−Ｃ断面図。

【符号の説明】

１〜４…グリーンシート５………積層体(未焼成の配線基板本体) ７………アルミナペースト(未焼成の識別マーク) ８………識別マーク９………配線基板本体１０……セラミック配線基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 1/02 H05K 3/00 H05K 3/46 H01L 23/12 C04B 35/622

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】着色剤を含み、且つアルミナを主成分とす
るセラミック製の配線基板本体と、上記基板本体の少なくとも一方の表面側から認識可能な
位置に形成され、且つアルミナを主成分とするセラミッ
ク製の識別マークとを有し、上記識別マークは、上記基板本体中のアルミナよりも平
均粒径が大きいアルミナを含み、及び／又は、上記基板
本体中のガラス成分よりも多くのガラス成分を含む、ことを特徴するセラミック配線基板。
【請求項２】前記識別マーク中におけるアルミナの平均
粒径が、３μｍ超から１０μｍ以下の範囲内にある、こ
とを特徴する請求項１に記載のセラミック配線基板。
【請求項３】前記識別マーク中におけるガラス成分量
が、１０wt％超から３０wt％以下の範囲内にある、こと
を特徴する請求項１又は２に記載のセラミック配線基
板。
【請求項４】前記識別マークは、前記基板本体中の着色
剤と同じ着色剤を含み、且つその含有量が該基板本体中
の着色剤よりも少ない、ことを特徴する請求項１乃至３
の何れかに記載のセラミック配線基板。
【請求項５】請求項１乃至４の何れかに記載のセラミッ
ク配線基板の製造方法であって、着色剤を含み、且つアルミナを主成分とするグリーンシ
ートを所要数積層して未焼成の配線基板本体を形成する
工程と、着色剤を含まず、且つ上記グリーンシート中のアルミナ
よりも平均粒径の大きいアルミナを主成分とし、及び／
又は、上記グリーンシート中よりも多くのガラス成分を
含む未焼成の識別マークを上記未焼成の基板本体の少な
くとも一方の表面側から認識可能な位置に形成する工程
と、上記未焼成の基板本体及び未焼成の識別マークとを同時
に焼成する工程と、を含む、ことを特徴とするセラミック配線基板の製造方法。