JP4186746B2 - セラミック基板とその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、小型電子機器等に使用するセラミック基板とその製造方法に関するものである。

以下、従来のセラミック基板について説明する。従来のセラミック基板は図８に示すように、セラミック基板１の表面にブレークライン（Ｖ溝）２を縦と横に夫々平行に且つ複数本形成していた。図９はその断面図である。しかし、このように基板１の表面だけにブレークライン２を形成すると、基板１に反りが生ずるという問題があった。そこでこの問題を解決するべく図１０に示すように、基板１の裏面にもブレークライン２に対向する位置にブレークライン３を形成したものもあった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平７−２９０４３８号公報

しかしながらこのような従来のセラミック基板１は、セラミック基板１の表面にだけにブレークライン２を設けたものではセラミック基板１が反ってしまう。かといってセラミック基板１裏面の対向した位置にもブレークライン３を入れると、今度は薄厚のセラミック基板１においては、このブレークライン２と３によってセラミック基板１の強度が低下し、製造工程において基板割れ不良が発生するという問題があった。

そこで本発明は、この問題を解決したもので、基板の反りが生じないとともに製造工程における基板割れが生じないセラミック基板を提供することを目的としたものである。

この目的を達成するために本発明のセラミック基板は、ブレークラインを基板の表面と裏面で互い違いで且つ非対称に形成したものである。

これにより、基板の反りが生じないとともに製造工程における基板割れが生じないセラミック基板を得ることができる。

本発明の請求項１に記載の発明は、略四角形をした薄厚セラミック基板の表面と裏面にブレークラインが平行に縦と横に形成されるとともに、前記ブレークラインは前記表面と前記裏面で互い違いで且つ非対向に形成されたセラミック基板であり、ブレークラインがセラミック基板の表面と裏面に形成されているので、表面と裏面では条件が同じとなり、セラミック基板の反りは発生しない。また、表面と裏面では互い違いで且つ非対向に形成されているので、表面と裏面の同じ位置における基板厚を小さくするところはなく、製造工程における基板割れは無い。従って、セラミック基板を分割して子基板にする前の親基板の状態で、全ての子基板に親基板の単位で部品実装をすることができ、製造工数の低減を図ることができる。

請求項２に記載の発明は、セラミック基板を無収縮低温焼成ガラスセラミック多層基板とした請求項１に記載のセラミック基板であり、無収縮であるので、基板の中央部と端部での寸法誤差が少なくなり、ブレークラインで子基板に分割する前の親基板の状態での部品実装精度が増すとともに、子基板に分割したときの子基板の寸法精度が増す。

また、多層基板としているので、この基板内に回路パターンや電子部品等を実装することができ小型化に貢献できる。

請求項３に記載の発明は、略四角形をした薄厚セラミック基板の表面と裏面にブレークラインが平行に縦と横に形成されるセラミック基板の製造方法において、グリーンシートを焼成する第１の工程と、この第１の工程の後で、前記焼成された基板の表面と裏面で互い違いで且つ非対向にブレークラインを形成する第２の工程と、この第２の工程の後で、前記グレークラインに沿って分割する第３の工程を有するセラミック基板の製造方法であり、焼成工程で焼成させた後でブレークラインを形成するので、基板が後から収縮するようなことは無くブレークラインの寸法精度が良い。

また、ブレークラインがセラミック基板の表面と裏面に形成されているので、表面と裏面では条件が同じとなり、セラミック基板の反りは発生しない。また、表面と裏面では互い違いで且つ非対向に形成されているので、表面と裏面の同じ位置で基板厚を小さくするところはなく、製造工程における基板割れは無い。

請求項４に記載の発明は、ブレークラインを形成する第２の工程と、ブレークラインに沿って分割する第３の工程との間に、基板に部品を実装する部品実装工程を設けた請求項３に記載のセラミック基板の製造方法であり、基板を分割して子基板する前の親基板の状態で、親基板全体に部品実装をすることができ、製造工数の低減を図ることができる。

請求項５に記載の発明は、略四角形をした薄厚セラミック基板の表面と裏面にブレークラインが平行に縦と横に形成されるセラミック基板の製造方法において、前記基板の表面と裏面で互い違いで且つ非対向にブレークラインを金型で形成する第１の工程と、この第１の工程の後で、前記ブレークラインが形成された基板を焼成する第２の工程と、この第２の工程の後で、前記グレークラインに沿って分割する第３の工程を有するセラミック基板の製造方法であり、基板を焼成する前にブレークラインを金型で一括して形成することができるので、低価格の基板が実現できる。

以上のように本発明によれば、ブレークラインがセラミック基板の表面と裏面に形成されているので、基板の表面と裏面では条件が等しくなり、セラミック基板の反りは発生しない。また、表面と裏面では互い違いで且つ非対向に形成されているので、表面と裏面の同じ位置における基板厚を小さくするところはなく、製造工程における基板割れは無い。従って、セラミック基板を分割して子基板にする前の親基板の状態で、全ての子基板に親基板の単位で部品実装をすることができ、製造工数の低減を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるセラミック基板１１の平面図である。このセラミック基板１１は、アルミナ約５０重量％とガラス約５０重量％とそれに少量の他の元素を加えて、略９００度の温度で焼成したもので、一般に低温焼成セラミック基板と呼ばれる基板である。このセラミック基板１１は、縦４インチ（約１０ｃｍ）、横４インチの正方形であり、その厚さは０．４ｍｍである。

実線で示した１２は、このセラミック基板１１の表面（上面）に複数本平行に設けられたブレークライン（Ｖ溝）である。また、点線で示した１３は、セラミック基板１１の裏面に複数本平行に設けられたブレークラインである。このブレークライン１２と１３は、図２に示すようにセラミック基板１１の表と裏に夫々互い違いに形成されている。即ち、一のブレークライン１２と他のブレークライン１２の丁度中間にブレークライン１３を形成している。

従って、表面と裏面では条件が同じとなり、セラミック基板１１の反りは発生しないことになる。また、表面と裏面で互い違いで且つ非対向に形成されているので、表面と裏面の同じ位置で基板厚を小さくするところはなく、製造工程における基板割れは無い。従って、セラミック基板１１を分割して子基板１４にする前の親基板の状態で、セラミック基板１１全体に一括して部品実装を装着することができ、製造工数の低減ができる。

また、本実施の形態では、ブレークライン１２をセラミック基板１１の表に、縦に３本、横に３本形成している。また、セラミック基板１１の裏にはブレークライン１３を縦に３本、横に３本形成し、分割後は全部で４９個の子基板１４が形成されるようにしている。

従って、セラミック基板１１を分割して子基板１４にする前の親基板であるセラミック基板１１の状態で、子基板１４全部に一括して部品実装をすることができ、製造工数の低減を図ることができる。
（実施の形態２）
図３は、実施の形態２におけるセラミック基板１１の製造方法の製造工程図である。図３において、１５はグリーンシートを約９００度で焼成するグリーンシート焼成工程である。このグリーンシート焼成工程では、５０分かけて常温から９００度に温度を上げる。そして、この９００度の状態を２０分間保ち、その後５０分かけて常温に戻している。この温度条件は、一例で有り、セラミック基板１１の大きさや形状により、最適な条件を選択する。

次に、ブレークライン形成工程１６で、ダイヤモンドスクライバー或いはレーザー等を用いてセラミック基板１１の表にブレークライン１２を形成し、裏にブレークライン１３を形成する。このブレークライン１２，１３の相互の関係やセラミック基板１１との関係は実施の形態１と同様である。

このブレークライン形成工程１６は、グリーンシート焼成工程１５で焼成させた後にブレークライン１２，１３を形成するので、基板が後から収縮するようなことは無くブレークライン１２，１３の寸法精度が良い。

次に、部品実装工程１７で、セラミック基板１１の表面或いは裏面に電子部品を実装する。ここでは、セラミック基板１１を分割して子基板１４にする前の親基板であるセラミック基板１１の状態で、セラミック基板１１全体に一括して電子部品実装を実装することができ、製造工数の低減を図ることができる。そして、次の分割工程１８で、電子部品が実装された状態で子基板１４に分割して完成するわけである。

この製造方法によって製造されたセラミック基板１１は、ブレークライン１２，１３がセラミック基板１１の表面と裏面に形成されているので、表面と裏面では条件が等しくなり、セラミック基板１１の反りは発生しない。また、表面と裏面では互い違いで且つ非対向に形成されているので、表面と裏面の同じ位置における基板厚を小さくするところはなく、部品実装工程におけてセラミック基板１１が割れることはないので電子部品を一括して実装できる。
（実施の形態３）
図４は、実施の形態３におけるセラミック基板１１ａの製造方法の製造工程図である。図４において、２０は、ブレークライン形成工程であり、金型を用いてグリーンシート状のセラミック基板１１ａの表と裏にブレークライン１２と１３とを同時に形成する。このブレークライン１２，１３の相互の関係やセラミック基板１１ａとの関係は実施の形態１と同様である。

このブレークライン形成工程２０は、グリーンシート焼成工程２１で焼成する前に金型を用いて同時にブレークライン１２，１３を形成するので、低価格のセラミック基板１１ａを提供することができる。また、金型を用いているので、一括してブレークライン１２，１３を形成することができ、作業効率が向上する。

次に、２１は、グリーンシート状のセラミック基板１１ａを約９００度で焼成するグリーンシート焼成工程である。このグリーンシート焼成工程２１では、５０分かけて常温から９００度に温度を上げる。そして、この９００度の状態を２０分間保ち、その後５０分かけて常温に戻している。

次に、部品実装工程２２で、セラミック基板１１ａの表面或いは裏面に電子部品を実装する。ここでは、セラミック基板１１ａを分割して子基板１４ａにする前の親基板であるセラミック基板１１ａの状態で、セラミック基板１１ａ全体に一括して電子部品実装を実装することができ、製造工数の低減を図ることができる。そして、次の分割工程２３で、電子部品が実装された状態で子基板１４ａに分割するわけである。

この製造方法によって製造されたセラミック基板１１ａは、ブレークライン１２，１３がセラミック基板１１ａの表面と裏面に形成されているので、表面と裏面では条件が同じとなり、セラミック基板１１ａの反りは発生しない。また、表面と裏面では互い違いで且つ非対向に形成されているので、表面と裏面の同じ位置における基板厚を小さくするところはなく、部品実装工程におけてセラミック基板１１ａが割れることは無いので、電子部品を一括して実装することができる。
（実施の形態４）
図５は、実施の形態４におけるセラミック基板１１ｂの断面図である。セラミック基板１１ｂは、無収縮低温焼成ガラスセラミック多層基板である。このセラミック基板１１ｂは、本実施の形態においては、アルミナ約５０重量％とガラス約５０重量％から成る粉末に有機バインダーを加えて、ドクターブレード法にて形成されたグリーンシート３０ａ、３０ｂ、３０ｃを積層している。そして、このグリーンシート３０ａ、３０ｂ、３０ｃには内層導体３１が敷設され、この内層導体３１はインナービア３２で他の層に電気的に接続されている。従って、内層のグリーンシートで配線や、インダクタや、キャパシタを形成することができるので、セラミック基板１１ｂの小型化が実現できる。

また、最外層のグリーンシート３０ａ、３０ｃの外側に収縮拘束層３３を当接させて、９００度Ｃで２０分間焼成する。このように、収縮拘束層３３を当接させているので、セラミック基板１１ｂは矢印３４で示す横方向の収縮を抑制することができる。従って、寸法精度の高いセラミック基板１１ｂを得ることができる。

従って、無収縮であるので、セラミック基板１１ｂの中央部と端部での寸法誤差が少なくなり、ブレークライン１２，１３で子基板１４に分割する前の親基板の状態での部品実装精度が増すとともに、子基板１４に分割したときの子基板１４の寸法精度が増す。

なお、その後、図６に示すように、最外層のグリーンシート３０ａ、３０ｃにＡｇを主成分とする導電ペースト３５を印刷する。そして、８５０度Ｃで１０分間焼成する。その後、抵抗を印刷して８５０度Ｃで焼成し、次にオーバーガラスコートを印刷して５００度Ｃから６００度Ｃで焼成する。そして、次に実施の形態２で述べたブレークライン１２、１３を形成する。

以上、実施の形態１から４で述べたセラミック基板１１は、図７に示すように分割して子基板１４にしたとき、ブレークライン１２或いは１３がセラミック基板１１の表か裏のどちらか一方にのみ形成され他方には形成されない。従って、この痕跡が明確に残る。即ち、ブレークラインの形成された面１４ａは滑らかな面となり、その反対側の面１４ｂは粗面を形成する。

また、（表１）に示すように、本発明のブレークライン１２，１３を形成することにより、セラミック基板１１（縦４インチ、横４インチ、厚み０．４ｍｍ）の反りは、（表１）に示すように、非常に小さくなる。

即ち、本発明のブレークライン１２，１３形成前では、反りが１００μｍのものが本発明のブレークライン１２，１３を形成することにより、１２０μｍと非常に小さいことが解かる。これに対して、従来の片面にブレークライン２を形成したものは４００μｍと本発明のものに比べて３倍以上大きい。また、両面にブレークライン２，３を対向する位置に設けた従来のものは破損してしまった。

本発明にかかるセラミック基板は、基板の反りと工程における割れを防止するので、親基板上に電子部品を一括して実装し、その後、子基板に分割して使用する小型電子機器等の用途に適用できる。

本発明の実施の形態１におけるセラミック基板の平面図 本発明の実施の形態１におけるセラミック基板の断面図 本発明の実施の形態２におけるセラミック基板の製造工程図 本発明の実施の形態３におけるセラミック基板の製造工程図 本発明の実施の形態４におけるセラミック基板の第１の要部断面図 同、第２の要部断面図 本実施の形態１〜４におけるセラミック基板の要部断面図 従来のセラミック基板の平面図 従来のセラミック基板の断面図 従来のセラミック基板の第２の断面図

符号の説明

１ 基板
２ ブレークライン
３ ブレークライン
１１ セラミック基板
１１ｂ セラミック基板
１２ 表面に形成されたブレークライン
１３ 裏面に形成されたブレークライン
１４ 子基板
３０ａ グリーンシート
３０ｂ グリーンシート
３０ｃ グリーンシート
３１ 内層導体
３２ インナービア
３３ 収縮拘束層
３４ 矢印
３５ 導電ペースト

Claims (5)

1. 略四角形をした薄厚セラミック基板の表面と裏面にブレークラインが平行に縦と横に形成されるとともに、前記ブレークラインは前記表面と前記裏面で互い違いで且つ非対向に形成されたセラミック基板。
2. セラミック基板は、無収縮低温焼成ガラスセラミック多層基板とした請求項１に記載のセラミック基板。
3. 略四角形をした薄厚セラミック基板の表面と裏面にブレークラインが平行に縦と横に形成されるセラミック基板の製造方法において、グリーンシートを焼成する第１の工程と、この第１の工程の後で、前記焼成された基板の表面と裏面で互い違いで且つ非対向にブレークラインを形成する第２の工程と、この第２の工程の後で、前記ブレークラインに沿って分割する第３の工程を有するセラミック基板の製造方法。
4. ブレークラインを形成する第２の工程と、ブレークラインに沿って分割する第３の工程との間に、基板に部品を実装する部品実装工程を設けた請求項３に記載のセラミック基板の製造方法。
5. 略四角形をした薄厚セラミック基板の表面と裏面にブレークラインが平行に縦と横に形成されるセラミック基板の製造方法において、前記基板の表面と裏面で互い違いで且つ非対向にブレークラインを金型で形成する第１の工程と、この第１の工程の後で、前記ブレークラインが形成された基板を焼成する第２の工程と、この第２の工程の後で、前記ブレークラインに沿って分割する第３の工程を有するセラミック基板の製造方法。

Images