JP4711667B2

JP4711667B2 - セラミック基板の製造方法

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Publication number: JP4711667B2
Application number: JP2004344209A
Authority: JP
Inventors: 健一小濱
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2004-11-29
Filing date: 2004-11-29
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2024-11-29
Also published as: JP2006156651A

Description

本発明は、空白部を有し空白部が外周に開放された形状のセラミック基板の製造方法に関するものである。

従来、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成るセラミック基板は、次のようにして作製されている。まず、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化マグネシウム，酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダー，溶剤等を添加混合して泥漿状と成し、これをドクターブレード法やカレンダーロール法等によりシート状に成形してセラミックグリーンシート（セラミック生シート）を得る。次に、打ち抜き加工等により、セラミックグリーンシートに貫通孔を形成する。そして、配線導体となる金属ペーストを所定パターンに印刷塗布する。その後、複数のセラミックグリーンシートを積層して、その積層体を切断することによりセラミック基板用のセラミック生成形体を作製する。最後に、このセラミック生成形体を高温（約１６００℃）で焼結させることによってセラミック基板が作製される。

なお、空白部を有し外周に開放された形状（例えば、いわゆるコの字形状，Ｌ字形状等）のセラミック基板を作製する場合には、この空白部を有し空白部が外周に開放されたセラミックグリーンシートを作製し、これを焼成することにより所望形状のセラミック基板としていた。
特開２００１−２４４５７８号公報

しかしながら、空白部を有し空白部が外周に開放されたセラミックグリーンシートは、開放部側の先端が固定されていないため、焼成により収縮した際に、開放部分と他の部分とに熱応力による歪量の差が生じ、開放部側の先端が近づき開放部が狭まるという問題を有していた。このように、従来の製造方法では、セラミック基板を空白部を有し外周に開放された形状に形成することが困難であった。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、空白部を有し空白部が外周に開放されたセラミック基板を寸法精度良く形成することが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。

本発明のセラミック基板の製造方法の一態様は、基板領域およびダミー領域を有するセラミックグリーンシートを準備する工程と、基板領域に配線導体となるメタライズペーストを形成するとともにダミー領域にダミー導体となるメタライズペーストを形成する工程と、セラミックグリーンシートを枠状に成形する工程と、枠状のセラミックグリーンシートを焼成して枠状のセラミック母基板とする工程と、枠状のセラミック母基板を基板領域およびダミー領域に分割してダミー領域を取り除くことにより、空白部を有し空白部が外周に開放された第１のセラミック基板を得る工程とを有している。そして、第１のセラミック基板の空白部の形状と第２のセラミック基板の空白部の形状とが互いに異なることを特徴とするものである。

本発明のセラミック基板の製造方法の一態様は、基板領域に配線導体となるメタライズペーストを形成するとともにダミー領域にダミー導体となるメタライズペーストを形成する工程を有することにより、セラミック母基板の変形をさらに小さいものとすることができる。

本発明のセラミック基板の製造方法について添付の図面を参照して詳細に説明する。まず、図１は、本発明の製造方法によって製造されるセラミック基板１の一例を示す平面図である。図１において、１は空白部を有し空白部が外周に開放されたセラミック基板、２は空白部を示している。なお、図１には、いわゆるコの字形状のセラミック基板を示している。

セラミック基板１は、酸化アルミニウム質焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，ガラス−セラミックス等のセラミックス材料からなる。そして、セラミック基板１の表面には、タングステン，モリブデン，銅，銀等の金属粉末メタライズから成る配線導体３が形成されている。この配線導体３は、電子部品（図示せず）と外部電気回路基板との電気信号の授受等に用いられる。

なお、配線導体３の露出する表面にニッケルや金等の耐蝕性に優れる金属を１〜２０μｍ程度の厚みに被着させておくと、配線導体３が酸化腐蝕することを有効に防止できるとともに、配線導体３に電子部品等の電極がワイヤボンディング等にて接合される場合に、その接合を強固なものとすることができる。したがって、配線導体３の露出表面には、厚み１〜１０μｍ程度のニッケルめっき層と厚み０．１〜３μｍ程度の金メッキ層とが電解めっき法や無電解めっき法により順次被着されているのが好ましい。

次に、図１に示したセラミック基板１の製造方法について説明する。

まず、図２（ａ）に示すようにセラミック基板１用のセラミックグリーンシート１１を準備する。このセラミックグリーンシート１１は、例えば、セラミック基板１が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化カルシウム，酸化マグネシウム等のセラミック原料粉末に適当な有機バインダーおよび溶剤，可塑剤，分散剤等を添加混合して泥漿状となすとともに、これをドクターブレード法等のシート成形技術により所定厚みのシート状とすることにより製作される。

次に、セラミック基板１用のセラミックグリーンシート１１に配線導体をセラミック基板１の上面から下面に導出させるための貫通孔（図示せず）を金型を用いて打ち抜くとともに、セラミックグリーンシート１１の中央部に貫通穴１２を金型を用いて打ち抜く。そして、セラミック基板１用のセラミックグリーンシート１１の上下面および貫通孔内に配線導体３用のメタライズペースト１３をスクリーン印刷法により所定のパターンに印刷塗布する。そして、所定の寸法に切断することで、図２（ｂ）に示すような枠状のセラミックグリーンシート１４を得ることができる。そして、枠状のセラミックグリーンシート１４を高温（約１６００℃）で焼結させることによって、図２（ｃ）に示すような枠状のセラミック基板１５が製造される。

そして、分割線Ｎに沿って枠状のセラミック基板１４を分割することで、図２（ｄ）に示すような一側面側が開口された空白部２を有するコの字形状のセラミック基板１を得ることができる。このような枠状のセラミック基板１５を分割して、空白部を有し外周に開放されたセラミック基板１を形成する方法として、枠状のセラミックグリーンシート１１の分割線Ｎとなる部位に切り込みを形成しておき、焼成後の枠状のセラミック基板１５を分割線Ｎに沿って応力を加えて分割する方法や、スライシング法等により、枠状のセラミック基板１５を分割線Ｎに沿って切断して分割する方法等を用いることができる。

本発明のセラミック基板の製造方法は、枠状のセラミックグリーンシート１４を焼成して枠状のセラミック基板１５とする工程と、枠状のセラミックグリーンシート１４を分割して、空白部２を有し空白部２が外周に開放されたセラミック基板１を得る工程とを有することにより、空白部を有し空白部が外周に開放されたセラミック基板１を寸法精度良く形成することができる。

すなわち、枠状のセラミックグリーンシート１４の枠の周囲が全て連結した状態となっているので、枠状のセラミックグリーンシート１４を焼成した際に一方向に歪んで極度に大きく変形することを抑制することとなり、変形の小さい枠状のセラミック基板１５を得ることができる。

また、枠状のセラミック基板１５を分割して空白部２を有し空白部２が外周に開放されたセラミック基板１を得る工程と有することにより、変形の小さい枠状のセラミック基板１５から所望形状のセラミック基板１が形成されることとなるので、空白部２を有し空白部２が外周に開放されたセラミック基板１を寸法精度良く形成することができる。

また、図１および図２においては、いわゆるコの字形状のセラミック基板１およびその製造方法を例に示しているが、セラミック基板１の形状はコの字形状に限定されるものではなく、いわゆるＬ字形状，Ｃ字形状，Ｅ字形状のように一側面側が開口された形状で、セラミックグリーンシートを焼成した際に変形が大きく発生しやすい形状のセラミック基板を寸法精度良く形成することができる。

また、本発明のセラミック基板１の製造方法は、枠状のセラミック基板１５を等分割することにより、同形状の複数のセラミック基板１を得るものとしている。図３は、いわゆるコの字形状のセラミック基板１を２つ形成する場合のラミック基板の製造方法を示すものである。

まず、図３（ａ）に示すようにセラミック基板１用のセラミックグリーンシート１１を準備する。次に、セラミック基板１用のセラミックグリーンシート１１に配線導体をセラミック基板１の上面から下面に導出させるための貫通孔（図示せず）を金型を用いて打ち抜くとともに、セラミックグリーンシート１１の中央部を金型を用いて打ち抜いて貫通穴１２を形成する。セラミック基板１用のセラミックグリーンシート１１の上下面および貫通孔内に配線導体３用のメタライズペースト１３を、スクリーン印刷法により所定のパターンに印刷塗布する。そして、所定の寸法に切断することで、図３（ｂ）に示すような分割線Ｎを中心とし向かい合わせて点対称とした枠状のセラミックグリーンシート２４を得ることができる。そして、枠状のセラミックグリーンシート１４を高温（約１６００℃）で焼結させることによって、図２（ｃ）に示すような分割線Ｎを中心とし向かい合わせた点対称の枠状のセラミック基板１５が製造される。

そして、分割線Ｎに沿って枠状のセラミック基板１５を分割することで、図３（ｄ）に示すようなコの字形状のセラミック基板１を２つ得ることができる。これにより、変形の小さな状態の枠状のセラミック基板１５から複数のセラミック基板１を得ることができ、複数のセラミック基板１を寸法精度良く形成することができる。

また、本発明のセラミック基板の製造方法は、枠状のセラミックグリーンシート１４に基板領域１４ａとダミー領域１４ｂとを形成し、焼成後の枠状のセラミック基板のダミー領域を取り除くことにより、空白部を有し空白部が外周に開放されたセラミック基板１を得るものである。これにより、変形の小さな枠状のセラミック基板１５を形成することができるので、枠状のセラミック基板１５を基板領域１５ａとダミー領域１５ｂとに所定の形状に良好に分割させやすく、空白部を有し空白部が外周に開放されたセラミック基板を寸法精度良く形成することができる。

また、図４に本発明のセラミック基板の製造方法の実施形態の一例で示すように、枠状のセラミックグリーンシート１４の基板領域１４ａとダミー領域１４ｂとの焼成時のばらつきによる枠状のセラミック基板１５の変形をより小さいものとするために、枠状のセラミック基板１５のダミー領域１５ｂにダミー導体１７等を形成している。まず、図４（ａ）に示すようにセラミック基板１用のセラミックグリーンシート１１を準備する。次に、セラミック基板１用のセラミックグリーンシート１１に配線導体をセラミック基板１の上面から下面に導出させるための貫通孔（図示せず）を金型を用いて打ち抜くとともに、セラミックグリーンシート１１の中央部を金型を用いて打ち抜くことにより貫通穴１２を形
成する。

セラミック基板１用のセラミックグリーンシート１１の上下面および貫通孔内に配線導体３用のメタライズペースト１３およびダミー領域１４ｂにダミー導体１７用のメタライズペースト１６を、スクリーン印刷法により所定のパターンに印刷塗布する。そして、所定の寸法に切断することで、図４（ｂ）に示すような基板領域１４ａとダミー領域１４ｂとを有する枠状のセラミックグリーンシート１４を得ることができる。そして、枠状のセラミックグリーンシート１４を高温（約１６００℃）で焼結させることによって、図４（ｃ）に示すような枠状のセラミック基板１５が製造される。そして、分割線Ｎに沿って枠状のセラミック基板１５を基板領域１５ａとダミー領域１５ｂとに分割することで、図４（ｄ）に示すように、所望形状のセラミック基板１とダミー基板１８とを得ることができる。

また、本発明は、上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、種々の変更が可能であることは言うまでもない。例えば、図５にセラミック基板の平面図で示すように、空白部２の開口部側と奥側との幅が異なるものであっても構わない。このようなセラミック基板は、開口部側の形状に合わせて貫通穴を所定の形状に形成しておき、焼成した後、切断することで形成することができる。また、上述の例では、空白部を有し空白部が外周に開放されたセラミック基板１を１枚のセラミックグリーンシート１１から製造する方法を示しているが、セラミック基板１は複数枚のセラミックグリーンシートを積層して成るもの（セラミック生成形体）であっても良い。図６（ａ）にセラミック基板の平面図、（ｂ）に（ａ）におけるセラミック基板のＸ−Ｘ’線における断面図で示すように、セラミック基板の層毎に空白部２の形状が異なるものであっても構わない。

本発明のセラミック基板の製造方法によって得られるセラミック基板の構造の一例を示す平面図である。参考例のセラミック基板の製造方法を示す図である。参考例のセラミック基板の製造方法の他の例を示す図である。本発明のセラミック基板の製造方法の他の例を示す図である。本発明のセラミック基板の製造方法の他の例を示す図である。（ａ）は、本発明のセラミック基板の製造方法によって得られるセラミック基板の構造の他の例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示したセラミック基板のＸ−Ｘ’線における断面図である。

符号の説明

１：セラミック基板
２：空白部
３：配線導体
１１：セラミックグリーンシート
１２：貫通孔
１３：メタライズペースト
１４：枠状のセラミックグリーンシート
１５：枠状のセラミック基板

Claims

基板領域およびダミー領域を有するセラミックグリーンシートを準備する工程と、
前記基板領域に配線導体となるメタライズペーストを形成するとともに前記ダミー領域にダミー導体となるメタライズペーストを形成する工程と、
前記セラミックグリーンシートを枠状に成形する工程と、
前記枠状のセラミックグリーンシートを焼成して枠状のセラミック母基板とする工程と、
前記枠状のセラミック母基板を前記基板領域および前記ダミー領域に分割して前記ダミー領域を取り除くことにより、空白部を有し該空白部が外周に開放された第１のセラミック基板を得る工程とを有し、
前記第１のセラミック基板上に第２のセラミック基板が形成され、
前記第１のセラミック基板の空白部の形状と前記第２のセラミック基板の空白部の形状とが互いに異なることを特徴とするセラミック基板の製造方法。
前記セラミック母基板における前記基板領域および前記ダミー領域に分割される部位に切り込みを形成する工程をさらに有していることを特徴とする請求項１記載のセラミック基板の製造方法。