JP4051158B2

JP4051158B2 - 電子部品用セラミックス基板

Info

Publication number: JP4051158B2
Application number: JP19894299A
Authority: JP
Inventors: 徹郎中元
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1999-07-13
Filing date: 1999-07-13
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2019-07-13
Also published as: JP2001024290A

Description

【０００１】
【発明の属する技術】
本発明は、角孔を有する電子部品用セラミックス基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に示すように、電子部品用のセラミックス基板１には、角孔２を有するものがあり、この角孔２は例えば電子部品のチップ３を収納するために使用される。このチップ３としては、例えばＩＣ、トランス等を用い、セラミックス基板１上にはチップ３と接続する回路が形成されるが、チップ３を角孔２に収納することで、全体を薄型化できるようにしたものである。
【０００３】
この角孔２は、図６に示すセラミックス基板製造フローの打ち抜き工程で、図７に示す金型７に備えられたポンチ５を、グリーンシート１１に押し当てて形成するのが一般的である。
【０００４】
ところが角孔２が存在することにより、セラミックス基板製造フローの焼成工程や反り矯正工程において、図８に示すように、角孔２の角部２ａにクラック４が発生し易すいという問題がある。そのメカニズムは、焼成の脱脂段階でグリーンシート１１の添加剤であるバインダーの体積膨張により角孔２が拡がる方向に変化し、角部２ａには左右からの引っ張り応力がかかるためにクラック４が発生する。また後工程で反り矯正等の為の熱処理を行う場合においても同様で、昇温段階で角孔２の角部２ａに同様な引っ張り応力がかかりクラック４が発生することがある。
【０００５】
このクラック４の発生を防止するために、図９（ａ）に示すように角孔２の角部２ａを曲面状とすることや、または、図９（ｂ）に示すように角部２ａをＣ面状にすることが行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、セラミックス基板１の角孔２に、チップ３を収納しようとする場合には、角孔２の角部２ａに大きな曲面またはＣ面を形成すると、図１０に示すようにチップ３が角孔２の角部２ａのみで保持されることになり不安定になるという問題があった。チップ３を安定して保持するためには角部２ａを曲率半径約０．１ｍｍ以下の曲面状としなければならないが、この場合は、セラミックス基板１の製造工程中での角孔２の角部２ａのクラック４の発生を完全に抑えることは出来なかった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明はこれらに鑑みて行われたもので、電子部品を収納するための角孔を有するセラミックス基板であって、角孔の全ての角部が本来の角孔のコーナーを中心とする一定の曲率半径の曲面状であり、かつこの角孔の辺よりも外側にあって、上記角孔の少なくとも１組の対向する辺が上記角部と連続して内側に突出する曲面状であり、上記一定の曲率半径よりも大きな曲率半径の、上記本来の角孔の辺に対する外接円であることを特徴とする。以上により、角孔へ収納する電子部品用のチップのコーナーが角孔へ接触することを避け、チップの各辺は角孔の辺と接触する設計とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態について詳述する。
【０００９】
電子部品用のチップ３を収納するセラミックス基板１の角孔２の平面形状を本発明の参考例の図１（ａ）に示すように、角孔２の全ての角部２ａが本来の角孔２のコーナーを中心とする一定の曲率半径の曲面状であり、かつこの角孔２の辺２ｂよりも外側に位置するように形成する。この角孔２の辺２ｂは直線状でも良いが、本発明の例の図１（ｂ）に示すように角孔２の少なくとも１組の対向する辺２ｂが直線状であり、本来の角孔２の辺と同じ位置にまたは、図１（ｃ）に示すように角孔２の少なくとも１組の対向する辺２ｂが、角部２ａと連続して内側に突出する曲面状であり、角部２ａの一定の曲率半径よりも大きな曲率半径の、本来の角孔２の辺に対する外接円であることが重要である。
【００１０】
このような角孔２にチップ３を収納すると、チップ３のコーナーが角部２ａに接触せず、チップ３は角孔２の辺２ｂで安定して保持されることになる。また、チップ３を角孔２へ収納することにより電子部品としの厚みを薄く出来ること、並びに、チップ３によっては発熱するものがあり、この熱をセラミックス基板１に直接伝えにくくすることができる。
【００１１】
また本発明のセラミックス基板１では、図２に示すように、角孔２の角部２ａの曲率半径Ｒ１、内側へ突出する角孔２の辺２ｂの曲率半径Ｒ２、セラミックス基板１の厚みＴとしたとき、角孔２の角部２ａの曲率半径Ｒ１≧（セラミックス基板１の厚みＴ）／２であることが好ましい。この角孔２の角部２ａの曲率半径Ｒ１がセラミックス基板１の厚みＴの１／２未満になると、焼成時に角孔２の角部２ａにかかる引き裂き応力を分散出来ない為に、角孔２の角部２ａのクラック４の発生が増大する。
【００１２】
また、角孔２の辺２ｂが直線状の場合の角孔２の辺２ｂの位置は本来の角孔２の位置を示す仮想角孔２ｃと同じとし、角孔２の辺２ｂが内側に突出する曲面状の場合は、この仮想角孔２ｃの辺に対して、外接円となるような曲率半径Ｒ２を設定し、かつ曲率半径Ｒ１と曲率半径Ｒ２は連続する曲面状であることが好ましい。また曲率半径Ｒ２は、小さすぎない方が良く約０．４ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１３】
内側に突出する曲面状の辺２ｂが仮想角孔２ｃの辺に対し外接円で接していると、図３に示すように、電子部品のチップ３を収納したときに、角孔２の曲面状の辺２ｂでチップ３が保持されることになる。このとき曲率半径Ｒ２が小さすぎると、チップ３を角孔２に収納する際に辺２ｂが鋭角に突出し、この部分に欠けを発生させるおそれがあるため、曲率半径Ｒ２は約０．４ｍｍ以上であることが好ましい。また曲率半径Ｒ１と曲率半径Ｒ２は連続する曲面状であると、切り欠き作用となる角部がないためにクラック４の発生が抑えられる。
【００１４】
この角孔２は、例えば図４に示すような超硬合金製のポンチ５を、金型７に備えグリーンシート１１に押し当てて角孔２を形成するか、または、パンチングマシンへ取り付けてグリーンシート１１に押し当てて角孔２を形成する。このようにして形成されたグリーンシート１１を所定の温度で焼成することにより、セラミックス基板１が得られる。グリーンシート１１の材質はさまざまなセラミックスを用いることができるが、アルミナ含有率９０〜９７％のセラミックスが好ましい。
【００１５】
【実施例】
実験例１
本発明の実施例として、図２に示す角孔２を有するセラミックス基板１をアルミナ含有率９６％のセラミックスで作製した。セラミックス基板１の外辺寸法は１１４ｍｍ×７５ｍｍ角、厚みＴは０．６４ｍｍで、この１シート中に分割溝により１２の単体が形成され、１単体の中に３個の角孔２が形成されている。角孔２は、仮想角孔２ｃの長辺寸法Ｌ１＝４ｍｍ、短辺寸法Ｌ２＝２ｍｍ、角部２ａの曲率半径Ｒ１は仮想角孔２ｃのコーナー６を中心とし、試料イ＝０．２５ｍｍ、試料ロ＝０．３５ｍｍ、試料ハ＝０．５０ｍｍの３種類とした。角孔２の長辺側の辺２ｂは直線状とし、短辺側の辺２ｂは曲率半径Ｒ２の内側に突出する曲面状で、上記の曲率半径Ｒ１にそれぞれ対応し試料イ＝０．３７ｍｍ、試料ロ＝２．４０ｍｍ、試料ハ＝１．００ｍｍとした。
【００１６】
比較例の試料ニは、角孔２の形状以外は全て本発明の実施例と同じで、角孔２の形状は図９（ａ）の形状で、この角孔２の長辺寸法Ｌ１＝４ｍｍ、短辺寸法Ｌ２＝２ｍｍ、角部２ａの曲率半径Ｒ１＝０．１ｍｍを作製した。
【００１７】
試料数は、各２０００シートとし、図６に示すセラミックス基板製造フローの外観検査工程で、角孔２の角部２ａのクラック４の発生率を調査した。その結果を表１に示す。尚、セラミックス基板１の１シート中に３６個の角孔２があるが、クラック４の欠点数ではなく、シート単位の不良数で不良率を求めた。
【００１８】
【表１】

【００１９】
実験例２
セラミックス基板１の厚みＴを１．０ｍｍとし、他の条件は実験例１と同様にして試料を作製した。本発明実施例の試料ホは、角孔２の角部２ａの曲率半径Ｒ１＝０．４５ｍｍ、角孔２の短辺側の辺２ｂの曲率半径Ｒ２＝１．５７ｍｍで、試料ヘは、曲率半径Ｒ１＝０．５０ｍｍ、曲率半径Ｒ２＝０．９３ｍｍで、試料トは、曲率半径Ｒ１＝０．６０ｍｍ、曲率半径Ｒ２＝０．５８ｍｍとし、比較例の試料チは、曲率半径Ｒ１＝０．１０ｍｍとした。
【００２０】
試料数並びにクラック４の調査方法も実験例１と同じで、クラック４の発生率の調査結果を表２に示す。
【００２１】
【表２】

【００２２】
実験例１の表１並びに実験例２の表２より、比較例で、角孔２の角部２ａの曲率半径Ｒ１を０．１ｍｍとした試料ニ、チは、クラック４の発生率が０．８０％および１．５５％と高く、評価は悪く×とした。
【００２３】
本発明実施例で、角孔２の角部２ａの曲率半径Ｒ１を（セラミックス基板１の厚みＴ）／２未満とした試料イ、ホは、クラック４の発生率が０．１５％および０．１０％であり高くはなかったものの期待通りでなく評価は△とした。
【００２４】
本発明実施例で、角孔２の角部２ａの曲率半径Ｒ１を（セラミックス基板１の厚みＴ）／２以上とした試料ロ、ハ、ヘ、トは、クラック４の発生率がいずれも０％であり、評価は良好で○とした。
【００２５】
以上の結果より、角孔２の角部２ａの曲率半径Ｒ１を（セラミックス基板１の厚みＴ）／２未満とした試料イ、ホのクラック４の発生率は、比較例よりは低下したものの期待通りでなく、角孔２の角部２ａの曲率半径Ｒ１を（セラミックス基板１の厚みＴ）／２以上とした試料ロ、ハ、ヘ、トのクラック４の発生率は、０％でありこのことより、角孔２の角部２ａの曲率半径Ｒ１≧（セラミックス基板１の厚みＴ）／２であることが好ましいと言える。
【００２６】
また、従来危惧されていた後工程である電子部品製造工程の導体及び抵抗体等のペースト印刷焼成の際の熱衝撃、並びに、電子部品としての実使用時におけるチップ３の発熱による熱衝撃で、セラミックス基板１の角孔２の角部２ａにクラック４が発生するという恐れも解消する。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、電子部品用のチップを収納するセラミックス基板の角孔の全ての角部が本来の角孔のコーナーを中心とする一定の曲率半径の曲面状であり、かつこの角孔の辺よりも外側にあって、角孔の少なくとも１組の対向する辺が角部と連続して内側に突出する曲面状であり、角部の一定の曲率半径よりも大きな曲率半径の、本来の角孔の辺に対する外接円であるものとしたことによって、角孔へ収納する電子部品用のチップのコーナーが角孔へ接触することを避け、セラミックス基板の製造工程やその後の電子部品製造工程、並びに電子部品としての実使用時における、角孔の角部への熱応力によるクラックの発生を防止でき、製造工程での歩留まりの向上並びに電子部品としての信頼性向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の参考例の、（ｂ）（ｃ）は本発明の電子部品用セラミックス基板の例の角孔の平面図である。
【図２】本発明の電子部品用セラミックス基板の角孔を示す平面図である。
【図３】本発明の電子部品用セラミックス基板の角孔へチップを収納した状態の平面図である。
【図４】本発明の電子部品用セラミックス基板の角孔成型用のポンチの斜視図である。
【図５】角孔へチップを収納したときの破断斜視図である。
【図６】セラミックス基板の製造フローを示すブロック図である。
【図７】セラミックス基板の製造工程に用いる打ち抜き用金型の概略断面図である。
【図８】従来のセラミックス基板における角孔の角部にクラックが生じる状態を示す模式図である。
【図９】（ａ）（ｂ）は従来のセラミックス基板の角孔の平面図である。
【図１０】従来のセラミックス基板における角孔にチップを収納した状態の平面図である。
【符号の説明】
１：セラミックス基板
２：角孔
２ａ：角部
２ｂ：辺
２ｃ：仮想角孔
３：チップ
４：クラック
５：ポンチ
６：コーナー
７：金型
１１：グリーンシート
Ｌ１：長辺
Ｌ２：短辺
Ｒ１、Ｒ２：曲率半径
Ｔ：厚み

Claims

電子部品を収納するための角孔を有するセラミックス基板であって、上記角孔の全ての角部が本来の角孔のコーナーを中心とする一定の曲率半径の曲面状であり、かつ上記角孔の辺よりも外側にあって、上記角孔の少なくとも１組の対向する辺が上記角部と連続して内側に突出する曲面状であり、上記一定の曲率半径よりも大きな曲率半径の、上記本来の角孔の辺に対する外接円であることを特徴とする電子部品用セラミックス基板。