JPH0323254A - セラミック基板およびその製造方法 - Google Patents
セラミック基板およびその製造方法Info
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- JPH0323254A JPH0323254A JP1156374A JP15637489A JPH0323254A JP H0323254 A JPH0323254 A JP H0323254A JP 1156374 A JP1156374 A JP 1156374A JP 15637489 A JP15637489 A JP 15637489A JP H0323254 A JPH0323254 A JP H0323254A
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はセラミック基板に関し、特にサーデイップ型半
導体パッケージ用のセラミック基板およびその製造方法
に関するものである。
導体パッケージ用のセラミック基板およびその製造方法
に関するものである。
サーディフブ型の半導体パッケージのベース、キャップ
にはセラミック基板が用いられていた.このセラミック
基板の一般的な製法は、まず主成分とする^l20,に
SiOtz MgO % CaO .. TiOz等の
焼結助剤と、MnOz、Crz(h 、Coo 、Fe
xOxなどの着色剤を添加してなるセラξツク原料を所
定形状にプレス威形し、次にこの成形体を棚坂上に1〜
3段程度に重ね、成形体間および成形体と棚板間にシキ
粉を配置して、電気式トンネル炉で焼威し、最後にこの
焼戊体に対し、振動バレル、回転バレル、ブラスト、サ
ンダー、パフ等の表面処理を行うようになっていた. 前記焼或体への表面処理は、或形工程で発生する原料粉
末付着や、バリ、および焼威工程で発生するシキ粉付着
、棚板付着、炉内浮遊物付着を除去するためであり、同
時にセラミック基板の角部に曲面加工を施すためでもあ
った。
にはセラミック基板が用いられていた.このセラミック
基板の一般的な製法は、まず主成分とする^l20,に
SiOtz MgO % CaO .. TiOz等の
焼結助剤と、MnOz、Crz(h 、Coo 、Fe
xOxなどの着色剤を添加してなるセラξツク原料を所
定形状にプレス威形し、次にこの成形体を棚坂上に1〜
3段程度に重ね、成形体間および成形体と棚板間にシキ
粉を配置して、電気式トンネル炉で焼威し、最後にこの
焼戊体に対し、振動バレル、回転バレル、ブラスト、サ
ンダー、パフ等の表面処理を行うようになっていた. 前記焼或体への表面処理は、或形工程で発生する原料粉
末付着や、バリ、および焼威工程で発生するシキ粉付着
、棚板付着、炉内浮遊物付着を除去するためであり、同
時にセラミック基板の角部に曲面加工を施すためでもあ
った。
ところが、上記の如き焼成後の表面処理によって、セラ
ξツク基板の表面に無数のキズ、マイクロクラック、表
面ガラス層の剥離、脱粒等のいわゆる表面欠陥が発生す
る。そして、セラ逅フクスのチッピングやクランクはこ
の表面欠陥より発生することから、前記した従来のセラ
ミック基板は強度、耐チッピング性に劣るものであった
.そのため、たとえば半導体パッケージの組立時に各セ
ラミック基板同士が衝突してチフピングが発生しやすく
、歩留まり低下、信頼性低下を招くという問題点があっ
た。
ξツク基板の表面に無数のキズ、マイクロクラック、表
面ガラス層の剥離、脱粒等のいわゆる表面欠陥が発生す
る。そして、セラ逅フクスのチッピングやクランクはこ
の表面欠陥より発生することから、前記した従来のセラ
ミック基板は強度、耐チッピング性に劣るものであった
.そのため、たとえば半導体パッケージの組立時に各セ
ラミック基板同士が衝突してチフピングが発生しやすく
、歩留まり低下、信頼性低下を招くという問題点があっ
た。
また、この問題点を解決するためにセラくフク基板のエ
ッジリリーフ形状や外辺形状を工夫することが行われて
きたが、大幅な改善は望めなかった。
ッジリリーフ形状や外辺形状を工夫することが行われて
きたが、大幅な改善は望めなかった。
さらに、表面処理としてのバレル工程中に、カケやクラ
フクが発生したり、バレル工程自体が自動化困難で、作
業性が悪いなどの問題点もあった。
フクが発生したり、バレル工程自体が自動化困難で、作
業性が悪いなどの問題点もあった。
〔課題を解決するための手段〕
上記に鑑みて本発明は、アルミナを主或分とするセラミ
ック原料粉末を所定形状に威形してなる生成形体に対し
、ブラッシング処理によってバリの除去や角部の曲面加
工を施した後、この生成形体を棚板に載置して焼成する
ことにより、焼成後の表面処理を不要とし、焼放し面の
ままの表面状態を有するセラくツク基板を得るようにし
たものである。なお、ここで焼放し面とは、゛焼成後、
バレル研磨などの一切の表面処理を行わない表面状態の
ことである。
ック原料粉末を所定形状に威形してなる生成形体に対し
、ブラッシング処理によってバリの除去や角部の曲面加
工を施した後、この生成形体を棚板に載置して焼成する
ことにより、焼成後の表面処理を不要とし、焼放し面の
ままの表面状態を有するセラくツク基板を得るようにし
たものである。なお、ここで焼放し面とは、゛焼成後、
バレル研磨などの一切の表面処理を行わない表面状態の
ことである。
以下、本発明実施例を説明する。
サーディップ型の半導体バッケージ用セラミソク基板と
して、黒色アルミナセラミックスからなるセラミック基
板を作威した. AIzOs 91重量χで、残部がSing、MgO
、CaO %TiOz等の焼結助剤および、MnOz、
C1z02 、Coo %Pe.0.などの着色剤から
なり、粒径などが異なる2種類のアルξナセラミック原
料(アルξナ八、アルミナB)を用意した。
して、黒色アルミナセラミックスからなるセラミック基
板を作威した. AIzOs 91重量χで、残部がSing、MgO
、CaO %TiOz等の焼結助剤および、MnOz、
C1z02 、Coo %Pe.0.などの着色剤から
なり、粒径などが異なる2種類のアルξナセラミック原
料(アルξナ八、アルミナB)を用意した。
このアルミナセラミック原料に所定のバインダーを加え
た後、第1図に示すブレス戊形機を用いてブレス或形を
行った。このプレス或形機は第l図に示すような構造と
なっており、上パンチ3によってプレス威形を行った後
、上パンチホルダー4から高圧空気を噴出させ、テーブ
ル2上に飛散した原料粉末を、テーブル2の外周に配置
したダクトボックス5で吸引して、生成形体lへの原料
粉末の付着を防止するようになっている。 次に第2図
に示すように、各生或形体lをベル目Oに載置し、吸着
孔10aより吸着させて順次矢印方向に送り、円筒状ブ
ラシ11を用いたブラッシング処理によって、生成形体
1のバリ、付着物等を除去し、同時に角部の曲面加工を
施す。また、上記円筒状ブラシ11は線径0.1〜0.
2mmの多数の線状体を備え、全体として直径100m
m以上の円筒状体としたものであり、モータ12によっ
て回転し、同時にモータl3によって旋回させることが
でき、また上下に移動させて接圧量を変化させることが
できるものである。これらのモータ12、13の回転数
および接圧量を調整することによって、さまざまな形状
、材質の生成形体lに対しても、バリ、付着物の除去、
角部の曲面加工を行うことができる.さらに、裏面に対
しても同様のブラッシング処理を行った後、この生或形
体1をエアープロ−14を通すことによって、生成形体
1への付着物を完全に除去することができる. 最後にこの生成形体lを焼成するが、第3図(a)に示
すように、棚板20上にシキ粉を用いずに各生或形体l
を1段に載置し、この棚Fi20を2段に載置したもの
を第3図(b)に概略を示ずローラハースキルン22を
用いて、最高焼成温度l450℃以上、昇温開始から降
’4r終了までの焼成時間を6時間以下として高温、高
遠焼威を行う。上記ローラハースキノレン22とはチェ
ーンにより自転するセラミック製のローラ21上を柵板
20が進行しながら焼成するものであり、被焼威物を上
下左右から均一に加熱でき、被焼成物に対する炉断面積
が充分に大きいことから、高温、高遠焼威を行うことが
できる。
た後、第1図に示すブレス戊形機を用いてブレス或形を
行った。このプレス或形機は第l図に示すような構造と
なっており、上パンチ3によってプレス威形を行った後
、上パンチホルダー4から高圧空気を噴出させ、テーブ
ル2上に飛散した原料粉末を、テーブル2の外周に配置
したダクトボックス5で吸引して、生成形体lへの原料
粉末の付着を防止するようになっている。 次に第2図
に示すように、各生或形体lをベル目Oに載置し、吸着
孔10aより吸着させて順次矢印方向に送り、円筒状ブ
ラシ11を用いたブラッシング処理によって、生成形体
1のバリ、付着物等を除去し、同時に角部の曲面加工を
施す。また、上記円筒状ブラシ11は線径0.1〜0.
2mmの多数の線状体を備え、全体として直径100m
m以上の円筒状体としたものであり、モータ12によっ
て回転し、同時にモータl3によって旋回させることが
でき、また上下に移動させて接圧量を変化させることが
できるものである。これらのモータ12、13の回転数
および接圧量を調整することによって、さまざまな形状
、材質の生成形体lに対しても、バリ、付着物の除去、
角部の曲面加工を行うことができる.さらに、裏面に対
しても同様のブラッシング処理を行った後、この生或形
体1をエアープロ−14を通すことによって、生成形体
1への付着物を完全に除去することができる. 最後にこの生成形体lを焼成するが、第3図(a)に示
すように、棚板20上にシキ粉を用いずに各生或形体l
を1段に載置し、この棚Fi20を2段に載置したもの
を第3図(b)に概略を示ずローラハースキルン22を
用いて、最高焼成温度l450℃以上、昇温開始から降
’4r終了までの焼成時間を6時間以下として高温、高
遠焼威を行う。上記ローラハースキノレン22とはチェ
ーンにより自転するセラミック製のローラ21上を柵板
20が進行しながら焼成するものであり、被焼威物を上
下左右から均一に加熱でき、被焼成物に対する炉断面積
が充分に大きいことから、高温、高遠焼威を行うことが
できる。
また、このようにローラ21上を棚板20が進行するこ
とから、摩擦がなく、粉塵が発生しない.さらに、前記
したようにシキ粉をもちいていないため、炉内浮遊物が
なく、焼成体への付着物もない。したがって、焼成後、
バレル研磨などの表面処理工程は必要とせず、焼成後の
焼放し面のままのセラミック基板を得ることができる. 次に、前記した2種類のセラミック原料(アルξナ^、
アルミナB)について・、上記製造方法によって得た本
発明のセラミック基板に対し、以下に示すような2種類
のチッピングテストを行い、カケ発生率を求めた. また、比較例として、同じセラミック原料(アルミナA
1アルミナB)を用いて、成形体での付着物、バリ除去
は行わず、焼成後バレル研磨を行う従来の製造方法によ
って得たセラミック基板を用意し、同じチソピングテス
トを行った。
とから、摩擦がなく、粉塵が発生しない.さらに、前記
したようにシキ粉をもちいていないため、炉内浮遊物が
なく、焼成体への付着物もない。したがって、焼成後、
バレル研磨などの表面処理工程は必要とせず、焼成後の
焼放し面のままのセラミック基板を得ることができる. 次に、前記した2種類のセラミック原料(アルξナ^、
アルミナB)について・、上記製造方法によって得た本
発明のセラミック基板に対し、以下に示すような2種類
のチッピングテストを行い、カケ発生率を求めた. また、比較例として、同じセラミック原料(アルミナA
1アルミナB)を用いて、成形体での付着物、バリ除去
は行わず、焼成後バレル研磨を行う従来の製造方法によ
って得たセラミック基板を用意し、同じチソピングテス
トを行った。
さらに、セラミック原料としてアルミナAを用いた本発
明実施例、および比較例のセラミック基板について、表
面の中心線平均粗さ(Ra)、ビッカース硬度(Hv
) 、破壊靭性(K+c)を測定し、チッピング発生最
小応力(P9)を求めた.このチソピング発生最小応力
(P*)とはチッピングを発生させるために必要な最小
の応力であり、K+c’/(Hvx9.8)’で与えら
れる値である. これらの結果は第1表、第2表に示す通りである.なお
、本発明実施例、および比較例のセラミック基板の大き
さは36mm X 14開X1.2m−とし、エッジリ
リーフ形状、外辺形状も同一のものとした。
明実施例、および比較例のセラミック基板について、表
面の中心線平均粗さ(Ra)、ビッカース硬度(Hv
) 、破壊靭性(K+c)を測定し、チッピング発生最
小応力(P9)を求めた.このチソピング発生最小応力
(P*)とはチッピングを発生させるために必要な最小
の応力であり、K+c’/(Hvx9.8)’で与えら
れる値である. これらの結果は第1表、第2表に示す通りである.なお
、本発明実施例、および比較例のセラミック基板の大き
さは36mm X 14開X1.2m−とし、エッジリ
リーフ形状、外辺形状も同一のものとした。
また、カケ発住率とは、200個のセラミソク基仮に対
し、チッピングテストを行った後、0.25no+以上
のカケが発生していたものの割合である。
し、チッピングテストを行った後、0.25no+以上
のカケが発生していたものの割合である。
チソビングテストA (チューブロックテスト)樹脂
製のICI!I送用チューブ内に、4個のセラミック基
板を入れて、このチューブを水平に対し上下方向に各5
2°の範囲で振り、23サイクル/分の速度で100サ
イクル行った後、カケの発生率を調べるテストを2回く
りかえした。
製のICI!I送用チューブ内に、4個のセラミック基
板を入れて、このチューブを水平に対し上下方向に各5
2°の範囲で振り、23サイクル/分の速度で100サ
イクル行った後、カケの発生率を調べるテストを2回く
りかえした。
チッピングテストB (ドライタンブリングテスト)可
傾式回転バレル機中に本発明実施例と比較例のセラミッ
ク基板をそれぞれ200個ずつ同時に投入し、水平に設
定して35rgJ転/分の速度で60秒間回転させた後
、それぞれカケの発生率を調べるテストを3回くりかえ
した。
傾式回転バレル機中に本発明実施例と比較例のセラミッ
ク基板をそれぞれ200個ずつ同時に投入し、水平に設
定して35rgJ転/分の速度で60秒間回転させた後
、それぞれカケの発生率を調べるテストを3回くりかえ
した。
第1表
第2表
(カケ発生率%)
第1表より明らかに、本発明実施例である、No,1、
2のセラミック基板は、比較例であるNo.3、4のセ
ラミック基板に比べ格段にカケ発生率が低く、耐チッピ
ング性にすぐれていることが!認された. また、第1表中、No.1、3のセラミック基板につい
て、さまざまな特性を比較した第2表によれば、No.
Iの本発明実施例に係るものは、破壊靭性(κ+c)が
大きく、チッピング発生最小応力(P0)も大きいこと
がわかる。
2のセラミック基板は、比較例であるNo.3、4のセ
ラミック基板に比べ格段にカケ発生率が低く、耐チッピ
ング性にすぐれていることが!認された. また、第1表中、No.1、3のセラミック基板につい
て、さまざまな特性を比較した第2表によれば、No.
Iの本発明実施例に係るものは、破壊靭性(κ+c)が
大きく、チッピング発生最小応力(P0)も大きいこと
がわかる。
さらに、それぞれのセラミック基板について、表面状態
を観察したところ、比較例のものは、第4図(b)に示
すように、セラミック基板30の表面31がバレル研磨
によって削られることから、中心線平均粗さ(Ra)が
0.64μmとなめらがな面となっているが、その反面
、脱粒33、マイクロクランク34、キズ35などの表
面欠陥が生じており、これらの表面欠陥のために、前記
したように耐チッピング性の低いものであると考えられ
る.これに対し、本発明実施例のものは第4図(a )
に示すように、tA威後の表面処理を行わない焼放し面
であるため、セラミック基板30の表面31に結晶粒子
32の一部が突出した状態となっており、中心線平均粗
さ(Ra)は0.81μ鶴であるが、表面欠陥がないた
め耐チソピング性に優れている. また、セラミック基板の表面粗さについて、種々の実験
を行ったところ、本発明のように、生成形体の時点で、
ブラッシング処理を施し、焼成後の表面処理を施さない
セラミック基板は表面の中心線平均粗さ(Ra)が0.
70〜l.0μ鶴と比較例に比べ若干粗面となるが、前
記範囲内であれば特に問題はなく、むしろパッケージ組
立時のシール材との接着性、あるいはIC固定用のAu
ガラス、^gガラス等のペーストとの接着性が良くなる
という利点がある. さらに、上記実施例では、サーデップ型半導体バッケー
ジ用の黒色アルミナセラミックスからなるセラミック基
板についてのみ述べたが、他の用途あるいは他の材質か
らなるセラミック基板についても本発明を適用できるこ
とは言うまでもない.〔発明の効果〕 叙上のように本発明によれば、アルミナを主成分とする
セラくツク原料粉末を所定形状に成形してなる生或形体
に対し、ブラッシング処理によってバリの除去や角部の
曲面加工を施した後、前記生成形体を棚板に載置して焼
成することにより、tA戒後の表面処理を不要とし焼或
後の焼放し面のままの表面状態を有するセラミック基板
を得たことによって、微小な表面欠陥がないため耐チフ
ビング性に優れ、半導体バンケージの組立工程などにお
いてカケやクランクの発生を防止することができる。ま
た、焼成後の表面処理が必要ないことから、製造工程の
簡略化、低コスト化が図れるほか、表面が若干粗面とな
ることから、シール材やIC固定用ペーストとの接着性
が良くなる効果もある.
を観察したところ、比較例のものは、第4図(b)に示
すように、セラミック基板30の表面31がバレル研磨
によって削られることから、中心線平均粗さ(Ra)が
0.64μmとなめらがな面となっているが、その反面
、脱粒33、マイクロクランク34、キズ35などの表
面欠陥が生じており、これらの表面欠陥のために、前記
したように耐チッピング性の低いものであると考えられ
る.これに対し、本発明実施例のものは第4図(a )
に示すように、tA威後の表面処理を行わない焼放し面
であるため、セラミック基板30の表面31に結晶粒子
32の一部が突出した状態となっており、中心線平均粗
さ(Ra)は0.81μ鶴であるが、表面欠陥がないた
め耐チソピング性に優れている. また、セラミック基板の表面粗さについて、種々の実験
を行ったところ、本発明のように、生成形体の時点で、
ブラッシング処理を施し、焼成後の表面処理を施さない
セラミック基板は表面の中心線平均粗さ(Ra)が0.
70〜l.0μ鶴と比較例に比べ若干粗面となるが、前
記範囲内であれば特に問題はなく、むしろパッケージ組
立時のシール材との接着性、あるいはIC固定用のAu
ガラス、^gガラス等のペーストとの接着性が良くなる
という利点がある. さらに、上記実施例では、サーデップ型半導体バッケー
ジ用の黒色アルミナセラミックスからなるセラミック基
板についてのみ述べたが、他の用途あるいは他の材質か
らなるセラミック基板についても本発明を適用できるこ
とは言うまでもない.〔発明の効果〕 叙上のように本発明によれば、アルミナを主成分とする
セラくツク原料粉末を所定形状に成形してなる生或形体
に対し、ブラッシング処理によってバリの除去や角部の
曲面加工を施した後、前記生成形体を棚板に載置して焼
成することにより、tA戒後の表面処理を不要とし焼或
後の焼放し面のままの表面状態を有するセラミック基板
を得たことによって、微小な表面欠陥がないため耐チフ
ビング性に優れ、半導体バンケージの組立工程などにお
いてカケやクランクの発生を防止することができる。ま
た、焼成後の表面処理が必要ないことから、製造工程の
簡略化、低コスト化が図れるほか、表面が若干粗面とな
ることから、シール材やIC固定用ペーストとの接着性
が良くなる効果もある.
第1図、第2図、第3図(a)(b)はそれぞれ本発明
のセラミック基板の製造工程を示しており、第1図はプ
レス成形機の斜視図、第2図はブラッシング処理を行う
装置の斜視図、第3図(a)は成形体を載置した棚板の
側面図、第3図(b)は焼成炉の概略図である. 第4図(a)は本発明のセラミック基板の表面状態を示
す概略断面図、第4図(b)は従来のセラξフク基板の
表面状態を示す概略断面図である。 l:生成形体 3:上バンチ4:上パンチホ
ルダー lO:ベルト l1:ブラシ 12, 13:モータ20:
棚板
のセラミック基板の製造工程を示しており、第1図はプ
レス成形機の斜視図、第2図はブラッシング処理を行う
装置の斜視図、第3図(a)は成形体を載置した棚板の
側面図、第3図(b)は焼成炉の概略図である. 第4図(a)は本発明のセラミック基板の表面状態を示
す概略断面図、第4図(b)は従来のセラξフク基板の
表面状態を示す概略断面図である。 l:生成形体 3:上バンチ4:上パンチホ
ルダー lO:ベルト l1:ブラシ 12, 13:モータ20:
棚板
Claims (2)
- (1)アルミナを主成分とするセラミックスからなり、
表面が焼成後の焼放し面のままで、中心線平均粗さ(R
a)0.70〜1.0μmであることを特徴とするセラ
ミック基板。 - (2)アルミナを主成分とするセラミック原料粉末を所
定形状に成形してなる生成形体に対し、ブラッシング処
理によってバリの除去や角部の曲面加工などを施した後
、この生成形体を棚板に載置して焼成することを特徴と
するセラミック基板の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1156374A JPH0323254A (ja) | 1989-06-19 | 1989-06-19 | セラミック基板およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1156374A JPH0323254A (ja) | 1989-06-19 | 1989-06-19 | セラミック基板およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0323254A true JPH0323254A (ja) | 1991-01-31 |
Family
ID=15626358
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1156374A Pending JPH0323254A (ja) | 1989-06-19 | 1989-06-19 | セラミック基板およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0323254A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06125171A (ja) * | 1992-10-12 | 1994-05-06 | Sumitomo Kinzoku Ceramics:Kk | セラミックス基板の製造方法 |
US5643818A (en) * | 1996-05-02 | 1997-07-01 | International Business Machines Corporation | Removal of residues from metallic insert used in manufacture of multi-layer ceramic substrate with cavity for microelectronic chip |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5996912A (ja) * | 1982-11-26 | 1984-06-04 | 株式会社東芝 | セラミツク製品の製造法 |
JPS6244406A (ja) * | 1985-08-22 | 1987-02-26 | 三菱電機株式会社 | セラミツクグリ−ンシ−トの矯正方法 |
JPS6291461A (ja) * | 1985-10-15 | 1987-04-25 | ノ−トン カンパニ− | 平滑平坦多結晶セラミツク基板とその製法 |
-
1989
- 1989-06-19 JP JP1156374A patent/JPH0323254A/ja active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US5643818A (en) * | 1996-05-02 | 1997-07-01 | International Business Machines Corporation | Removal of residues from metallic insert used in manufacture of multi-layer ceramic substrate with cavity for microelectronic chip |
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