JPH05185413A - セラミック基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一度に多数のセラミックグリーンシートの焼
成が可能であるとともに、完成後のセラミック基板の表
面に傷が付き難いセラミック基板の製造方法の提供。 【構成】 セラミック基板製造システムＡは、グリーン
シート１０を打抜きにより製造するグリーンシート製造
装置１と、移送台２１、凹部２１２内で回転する転写ド
ラム２２、冷却器２３、及び空気供給手段２４を備える
目砂転写装置２と、目砂転写装置２に液状の目砂３０を
供給する目砂供給装置３と、段積み体４０を焼成炉へ移
送する搬送装置４とで構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、集積回路などを搭載さ
せるためのセラミック基板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数のセラミックグリーンシートを重な
らない様に並べて焼成する方法が従来より知られてお
り、これにより、平板状を呈するセラミック基板が製造
される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の方
法では、一度に多数のセラミックグリーンシートを焼成
できない為、効率が悪く製造コストが高くなるという欠
点があった。このため、発明者らは、目砂を振り撒いた
セラミックグリーンシートを多数製造し、これを多段に
積み重ねて焼成し、焼成後、分離して多数のセラミック
基板を得るという方法を試行した。この方法は、多数の
セラミック基板が一度に得られるものの、目砂の分布の
不均一性により、完成後のセラミック基板の表面に傷が
形成され易いという新たな不具合が確認された。本発明
の目的は、一度に多数のセラミックグリーンシートの焼
成が可能であるとともに、完成後のセラミック基板の表
面に傷が付き難いセラミック基板の製造方法の提供にあ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題の解決のため、
本発明は、以下の構成を採用した。 （１）熱で軟化、または紫外線で硬化、または水分の蒸
発により乾燥する液状樹脂中に焼結セラミック粉末を均
等に存在させた液状のペーストを、シート主端面に均一
的に被着させたセラミックグリーンシートを複数個製造
し、これらを、前記ペーストの、硬化後または乾燥後に
積み重ねて段積み体を製造し、該段積み体を焼成した
後、分離して複数個のセラミック基板を得る。 （２）熱で軟化する液状樹脂中に焼結セラミック粉末を
均等に存在させた液状のペーストを転写紙に均一的に被
着した後、冷却して液状のペーストを硬化させ、この転
写紙に熱を加えるとともに、前記セラミックグリーンシ
ートに押圧して剥がす事により、ペースト転写済のセラ
ミックグリーンシートを複数個製造し、これらセラミッ
クグリーンシートを、前記ペーストの硬化後に積み重ね
て段積み体を製造し、該段積み体を焼成した後、分離し
て複数個のセラミック基板を得る。

【０００５】

【作用】〔請求項１について〕焼結セラミック粉末を液
状樹脂に入れ、焼結セラミック粉末が液状樹脂中に均等
に存在する様にペーストを製造する。そして、加熱状
態、紫外線を当てない状態、または非乾燥状態で液状の
ペーストをシート主端面に均一的に被着させ、ペースト
被着済のセラミックグリーンシートを複数個製造する。
このセラミックグリーンシートに、冷却や紫外線照射を
行ったり、または水分を蒸発させたりしてペーストを、
硬化または乾燥させる。尚、焼結セラミック粉末が液状
樹脂中に均等に存在しているので、ペーストが硬化また
は乾燥すると、焼結セラミック粉末が均一的にセラミッ
クグリーンシートの主端面に付着する。つぎに、これら
セラミックグリーンシートを、主端面を同一方向にして
積み重ねて段積み体を製造し、この段積み体を焼成す
る。焼成後、力を加えれば、段積み体は複数個のセラミ
ック基板に分離する。 〔請求項２について〕焼結セラミック粉末を液状樹脂に
入れ、焼結セラミック粉末が液状樹脂中に均等に存在す
る様に液状のペーストを製造する。そして、液状のまま
ペーストを転写紙に均一的に被着させる。つぎに、この
転写紙に熱を加えるとともに、セラミックグリーンシー
トに押圧して剥がす事によりセラミックグリーンシート
にペーストを転写し、ペーストを被着したセラミックグ
リーンシートを複数個製造する。冷却してペーストを硬
化させる。尚、焼結セラミック粉末が液状樹脂中に均等
に存在しているので、ペーストが硬化すると、焼結セラ
ミック粉末が均一的にセラミックグリーンシートの主端
面に付着する。つぎに、これらセラミックグリーンシー
トを、主端面を同一方向にして積み重ねて段積み体を製
造し、この段積み体を焼成する。焼成後、力を加えれ
ば、段積み体は複数個のセラミック基板に分離する。

【０００６】

【発明の効果】〔請求項１、２に共通する効果〕ペース
トが硬化（又は乾燥）すると、焼結セラミック粉末が均
一的にセラミックグリーンシートの主端面に付着するの
で、焼成後に段積み体を分離した際、セラミック基板の
端面に傷が付き難いとともに、一度に多数のセラミック
グリーンシートを焼成することができる。 〔請求項２の効果〕セラミックグリーンシートにスルー
ホールが予め形成されている場合、直接ペーストをシー
ト主端面に被着させる場合により、スルーホール内への
焼結セラミック粉末の入り込みが少ない。

【０００７】

【実施例】つぎに、本発明の第１実施例（請求項１に対
応）を図１〜図３に基づいて説明する。図に示す如く、
セラミック基板製造システムＡは、正方形のグリーンシ
ート１０を製造するグリーンシート製造装置１と、グリ
ーンシート１０の裏面に目砂３０を転写する目砂転写装
置２と、目砂転写装置２にペースト状の目砂３０を供給
する目砂供給装置３と、段積み体４０を焼成炉へ移送す
る搬送装置４とで構成される。

【０００８】グリーンシート製造装置１は、帯状のグリ
ーンシートからプレス器（図示せず）のパンチングによ
り、縦横９．１４ｃｍ、厚さ０．４ｍｍ〜１．５ｍｍの
グリーンシート１０を打ち抜くとともに、シートカス１
１を分離して打ち抜いたグリーンシート１０を目砂転写
装置２に送る。

【０００９】目砂転写装置２は、搬送面２１１が図示左
方に傾斜した移送台２１と、移送台２１に設けられた凹
部２１２内で回転する転写ドラム２２と、目砂３０を硬
化させる為の冷却器２３と、空気供給手段２４とを備え
る。移送台２１は、空気吹出穴２１３を穿設した搬送面
２１１を備え、グリーンシート製造装置１から送りこま
れたグリーンシート１０を浮遊状態で転写ドラム２２方
向に移送し、転写ドラム２２を通過した後、転写が完了
したグリーンシート１０を搬送装置４方向へ移送する。
駆動機構により所定回転数で回転（矢印方向）する転写
ドラム２２は、直径数十ｃｍ、幅約８ｃｍの円柱状を呈
し、深さ約１００μｍのメッシュパターン（凹部幅１．
０ｍｍ、間隔０．５ｍｍ）が表面に形成されている。ま
た、転写ドラム２２内には、電気ヒータ（図示せず）が
配設され、通電により、ドラム表面を所定温度（８０℃
〜１８０℃）に加熱している。目砂３０は、熱で軟化す
る有機系熱軟化樹脂中（液状）に、アルミナの焼結セラ
ミック粉末（粒径２０μｍ〜１００μｍ）を均一的に存
在させたものである。冷却器２３は、移送台２１の終端
側部に配され、転写された目砂３０を、有機系熱軟化樹
脂の硬化温度以下に冷却する。空気供給手段２４は、空
気吹出穴２１３に吹出空気を供給する為の連絡通路２４
１と、連絡通路２４１に継合されるパイプ２４２と、圧
縮空気をパイプ２４２に送り込むコンプレッサ（図示せ
ず）とで構成される。

【００１０】目砂供給装置３は、有機系熱軟化樹脂を液
状にする加熱器（図示せず）、アルミナの焼結セラミッ
ク粉末及び有機系熱軟化樹脂を入れる為の搬入口３１、
目砂３０を攪拌する攪拌機３２、目砂タンク３３と凹部
２１２を連絡する耐熱チューブ３４、及び耐熱チューブ
３４内に目砂３０を供給するポンプ（図示せず）等を備
える。

【００１１】搬送装置４は、ベルト４１及びプーリ４２
等で構成され、目砂３０が転写されて硬化したグリーン
シート１０が段積み（５段〜１０段）されると、プーリ
４２が回転し、段積み体４０を焼成炉方向へ移送する。

【００１２】つぎに、セラミック基板製造システムＡを
用いたセラミック基板の製造方法を、セラミック基板製
造システムＡの作動と共に説明する。 ｛１｝グリーンシート製造装置１は、帯状のグリーンシ
ートから、上述した大きさのグリーンシート１０を打ち
抜き、打ち抜いたグリーンシート１０を目砂転写装置２
の搬入板２１０に供給する。 ｛２｝グリーンシート１０は、浮遊状態で搬送面２１１
を滑り、転写ドラム２２に到達する。 ｛３｝グリーンシート１０が当接状態で転写ドラム２２
を通過する際、メッシュパターン内の目砂３０が、幅ｐ
＝１．０ｍｍ、間隔ｄ＝０．５ｍｍでグリーンシート１
０の裏面に転写される（図２、３参照）。尚、間隔ｄ
は、１ｍｍ以下が好ましい。 ｛４｝目砂３０が転写されたグリーンシート１０は、浮
遊状態で搬送面２１１を滑り、冷却器２３を通過し、目
砂３０が硬化する。 ｛５｝目砂３０が硬化したグリーンシート１０を所定枚
数（５枚〜１０枚）、段積みして段積み体４０を製造す
る。尚、一番下に位置するグリーンシート１０には目砂
３０を付けない。 ｛６｝搬送装置４により、段積み体４０を焼成炉（図示
せず）方向に移送し、仮焼きにより樹脂を抜いた後、焼
成する。 ｛７｝力を加えて、焼成した段積み体４０を所定枚数の
セラミック基板（縦横７．６２ｃｍ、厚さ０．３ｍｍ〜
１ｍｍ）に分離する。

【００１３】つぎに、本実施例の利点を述べる。 （あ）転写ドラム２２により、目砂３０がグリーンシー
ト１０の裏面に転写されるので、焼成後に段積み体４０
を分離した際、セラミック基板の表面及び裏面に傷が付
き難いとともに、一度に多数のセラミック基板が得られ
る。 （い）目砂３０を転写したグリーンシート１０を浮遊状
態で冷却器２３方向に移送するので、目砂３０の転写パ
ターンが崩れない。

【００１４】つぎに、本発明の第２実施例（請求項１に
対応）を図４、図５に基づいて説明する。図に示す如
く、セラミック基板製造システムＢは、グリーンシート
１０を図示左方向に移送するとともに、グリーンシート
１０の表面に目砂３０を転写する、コンベア５０及び回
転ドラム５と、紫外線ランプ６とを有する。尚、本実施
例でも、グリーンシート１０を打ち抜きにより製造する
グリーンシート製造装置（第１実施例と同様のもの）、
目砂吐出ノズル５５にペースト状の目砂３０を供給する
目砂供給装置（加熱器や攪拌機は不要）、及び段積み体
４０を焼成炉へ移送する搬送装置（第１実施例と同様の
もの）が付設され（何れも図示せず）ている。

【００１５】コンベア５０は、駆動輪５０１、５０２
と、駆動輪５０１、５０２間に掛け渡されるベルト５１
３とで構成される。尚、５１３ａはグリーンシート１０
を位置決めする為の係止片である。

【００１６】回転ドラム５は、図５にも示す様に、図示
右回転する回転軸５１と、回転軸５１に連結されるスポ
ーク５２と、スクリーン５３（外径２０ｃｍ）と、固定
されたスキージ５４及び目砂吐出ノズル５５とを備え
る。

【００１７】スクリーン５３は、縦ワイヤー５３１と横
ワイヤー５３２とを交互に織り込んだメッシュ（ニッケ
ル製）と、該メッシュの外周を被覆する樹脂層５３３と
で構成され、樹脂層５３３には目砂３０印刷用の穴５３
４が形成されている。

【００１８】スキージ５４は、ゴムで形成され、先端が
上記メッシュに当接している。目砂吐出ノズル５５は、
スキージ５４の後方に配され、回転軸５１の回転に対応
した量、液状の目砂３０を吐出する。尚、本実施例の目
砂３０は、紫外線で硬化する紫外線硬化樹脂中（液状）
に、アルミナの焼結セラミック粉末（粒径２０μｍ〜１
００μｍ）を均一的に存在させたものである。

【００１９】回転ドラム５の後方に配される紫外線ラン
プ６は、図示下方に紫外線を放射する低圧水銀ランプで
あり、該紫外線ランプ６をグリーンシート１０が通過す
ると、目砂３０が硬化する。

【００２０】つぎに、セラミック基板製造システムＢを
用いたセラミック基板の製造方法を、セラミック基板製
造システムＢの作動と共に説明する。

【００２１】1.グリーンシート製造装置は、帯状のグリ
ーンシートからグリーンシート１０を打ち抜き、打ち抜
いたグリーンシート１０をベルト５１３の始端に供給す
る。 2.グリーンシート１０が当接状態で回転ドラム５を通過
する際、目砂３０が、幅１．０ｍｍ、間隔０．５ｍｍで
グリーンシート１０の上表面に転写（図５参照）され
る。 3.目砂３０が転写されたグリーンシート１０は、紫外線
ランプ６を通過し、紫外線により目砂３０が硬化する。 4.目砂３０が硬化したグリーンシート１０を所定枚数
（５枚〜１０枚）、段積みして段積み体４０を製造す
る。尚、一番上に位置するグリーンシート１０には目砂
３０を付けない。 5.搬送装置により、段積み体４０を焼成炉（図示せず）
方向に移送し、仮焼きにより樹脂を抜いた後、焼成す
る。 6.力を加えて、焼成した段積み体４０を所定枚数のセラ
ミック基板に分離する。

【００２２】つぎに、本実施例の利点を述べる。 （う）紫外線で硬化する紫外線硬化樹脂を用いているの
で、回転ドラム５により、グリーンシート１０の上表面
に目砂３０を容易に転写できる。また、目砂吐出ノズル
５５やスクリーン５３の詰まり（目砂３０の冷却によ
る）、及びスキージ５４の熱劣化も起こらない。 （え）目砂３０がグリーンシート１０の上表面に転写さ
れるので、焼成後に段積み体４０を分離した際、セラミ
ック基板の表面及び裏面に傷が付き難いとともに、一度
に多数のセラミック基板が得られる。 （お）グリーンシート１０の上表面に目砂３０を転写す
る構成であるので、グリーンシート１０を浮遊させる機
構が不要である。また、紫外線で硬化する紫外線硬化樹
脂を用いているので、加熱手段も不要である。

【００２３】つぎに、本発明の第３実施例（請求項２に
対応）を図６、図７に基づいて説明する。図に示す如
く、セラミック基板製造システムＣは、転写紙２５の裏
面に目砂３０を転写する目砂転写装置２（第１、２実施
例と略同様のもの）と、目砂転写装置２にペースト状の
目砂３０を供給する目砂供給装置３（第１実施例と同様
のもの）と、グリーンシート製造装置１（第１、２実施
例と同様のもの）と、目砂付き転写紙２５１の目砂３０
をグリーンシート１０に転写する転写装置７と、段積み
体４０を焼成炉へ移送する搬送装置４（第１、２実施例
と同様のもの）とで構成される。

【００２４】転写装置７は、搬送面７１１が図示左方に
傾斜した移送台７１と、移送台７１に設けられた凹部７
１２内で、図示しない駆動機構により回転するドラム７
２と、転写紙２５を加熱する転写ドラム７３と、目砂３
０を硬化させる為の冷却器２３と、空気供給手段２４と
を備える。尚、目砂３０は、熱で軟化する有機系熱軟化
樹脂中（液状）に、アルミナの焼結セラミック粉末（粒
径２０μｍ〜１００μｍ）を均一的に存在させたもので
ある。移送台７１は、空気吹出穴７１ａを穿設した搬送
面７１１を備え、グリーンシート製造装置１から送りこ
まれたグリーンシート１０を浮遊状態で、ドラム７２、
転写ドラム７３方向に移送し、ドラム７２、転写ドラム
７３を通過した後、転写が完了したグリーンシート１０
を搬送装置４方向へ移送する。図示しない駆動機構によ
り所定回転数で回転（矢印方向）する転写ドラム７３
は、内部に電気ヒータが配され、ドラム表面を所定温度
（８０℃〜１８０℃）に加熱し、目砂３０中の有機系熱
軟化樹脂を液状にして、目砂付き転写紙２５１の目砂３
０をグリーンシート１０の上表面に転写する。

【００２５】つぎに、セラミック基板製造システムＣを
用いたセラミック基板の製造方法を、セラミック基板製
造システムＡの作動と共に説明する。 １）目砂転写装置２により、転写紙２５の裏面に目砂３
０を転写（幅ｐ＝１．０ｍｍ、間隔ｄ＝０．５ｍｍ）す
る。尚、図示左方で、目砂３０が硬化した目砂付き転写
紙２５１が巻き取られる。 ２）グリーンシート製造装置１は、帯状のグリーンシー
トからグリーンシート１０を打ち抜き、打ち抜いたグリ
ーンシート１０を転写装置７の搬入板７１０に供給す
る。 ３）グリーンシート１０は、浮遊状態で搬送面７１１を
滑り、ドラム７２、転写ドラム７３に到達する。 ４）グリーンシート１０が当接状態で、ドラム７２、転
写ドラム７３を通過する際、目砂３０がグリーンシート
１０の上表面に転写される。 ５）目砂３０が転写されたグリーンシート１０は、浮遊
状態で搬送面７１１を滑り、冷却器２３を通過し、目砂
３０が硬化する。 ６）目砂３０が硬化したグリーンシート１０を所定枚数
（５枚〜１０枚）、段積みして段積み体４０を製造す
る。尚、一番上に位置するグリーンシート１０には目砂
３０を付けない。 ７）搬送装置４により、段積み体４０を焼成炉（図示せ
ず）方向に移送し、仮焼きにより樹脂を抜いた後、焼成
する。 ８）力を加えて、焼成した段積み体４０を所定枚数のセ
ラミック基板に分離する。

【００２６】つぎに、本実施例の利点を述べる。 （か）ドラム７２及び転写ドラム７３により、目砂３０
がグリーンシート１０の上表面に転写されるので、焼成
後に段積み体４０を分離した際、セラミック基板の表面
及び裏面に傷が付き難いとともに、一度に多数のセラミ
ック基板が得られる。 （き）比較実験の結果、グリーンシート１０にスルーホ
ールが予め形成されている場合、直接、目砂３０を転写
する場合より、スルーホール内に目砂３０が入り込む可
能性が少ない事が判明した。

【００２７】つぎに、本発明の第４実施例（請求項１に
対応）を図８、図９に基づいて説明する。図に示す如
く、セラミック基板製造システムＤは、グリーンシート
１０を打ち抜きにより製造するグリーンシート製造装置
（第１、２、３実施例と同様のもの）と、グリーンシー
ト１０の上表面に目砂３０を塗布する目砂塗布装置８
と、段積み体４０を焼成炉へ移送する搬送装置（第１、
２、３実施例と同様のもの）とで構成される。

【００２８】目砂塗布装置８は、目砂定量吐出装置８１
と、コンベア８２と、乾燥器８３とを備える。目砂定量
吐出装置８１は、アルミナの焼結セラミック粉末（粒径
２０μｍ〜１００μｍ）を水溶性バインダーに均一的に
存在させた、液状の目砂３０が満たされるタンク８１１
と、目砂３０を攪拌する攪拌装置（図示せず）と、ノズ
ル８１２ａから液状の目砂３０を吐出する、伸縮性に富
む複数本のチューブ８１２（シリコーン製）と、チュー
ブ８１２を押圧する鍵盤８１３、８１４、８１５と、プ
レート板８１６とを備える。

【００２９】つぎに、セラミック基板製造システムＤを
用いたセラミック基板の製造方法を、セラミック基板製
造システムＤの作動と共に説明する。

【００３０】(1)グリーンシート製造装置は、帯状のグ
リーンシートからグリーンシート１０を打ち抜き、打ち
抜いたグリーンシート１０をコンベア８２の始端に供給
する。 (2)コンベア８２のベルトが図示右方に動くとともに、
目砂定量吐出装置８１の鍵盤８１３、８１４、８１５が
図９に示す様にチューブ８１２を押圧して液状の目砂３
０をグリーンシート１０の上表面に吐出するので、グリ
ーンシート１０の上表面に、所定間隔、所定幅で目砂３
０のラインが引かれる。 (3)目砂３０のラインが引かれたグリーンシート１０
は、乾燥器８３を通過し、目砂３０が乾燥する。 (4)このグリーンシート１０を所定枚数（５枚〜１０
枚）、段積みして段積み体４０を製造する。尚、一番上
に位置するグリーンシート１０には目砂３０を付けな
い。 (5)搬送装置により、段積み体４０を焼成炉（図示せ
ず）方向に移送し、仮焼きにより樹脂を抜いた後、焼成
する。 (6)力を加えて、焼成した段積み体４０を、所定枚数の
セラミック基板に分離する。

【００３１】つぎに、本実施例の利点を述べる。 （く）目砂塗布装置８により、目砂３０がグリーンシー
ト１０の上表面に形成されるので、焼成後に段積み体４
０を分離した際、セラミック基板の表面及び裏面に傷が
付き難いとともに、一度に多数のセラミック基板が得ら
れる。 （け）水溶性バインダーを使用しているので、ノズル８
１２ａやチューブ８１２を傷め難い。また、目砂３０を
乾燥させる乾燥器８３の構成が簡単である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る、セラミック基板製
造システムの概略を説明する為の斜視図である。

【図２】そのシステムの要部断面図である。

【図３】目砂の塗布状態を示す斜視図である。

【図４】本発明の第２実施例に係る、セラミック基板製
造システムの概略を説明する為の斜視図である。

【図５】そのシステムの要部断面図である。

【図６】本発明の第３実施例に係る、セラミック基板製
造システムの概略を説明する為の斜視図である。

【図７】本発明の第３実施例に係る、セラミック基板製
造システムの概略を説明する為の斜視図である。

【図８】本発明の第４実施例に係る、セラミック基板製
造システムの概略を説明する為の斜視図である。

【図９】そのシステムにおいて、鍵盤の動きを説明した
目砂定量吐出装置の断面図である。

【符号の説明】

１０ グリーンシート（セラミックグリーンシート） ２５ 転写紙 ３０ 目砂（液状ペースト） ４０ 段積み体 Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ セラミック基板製造システム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱で軟化、または紫外線で硬化、または
   水分の蒸発により乾燥する液状樹脂中に焼結セラミック
   粉末を均等に存在させた液状のペーストを、シート主端
   面に均一的に被着させたセラミックグリーンシートを複
   数個製造し、 これらを、前記ペーストの、硬化後または乾燥後に積み
   重ねて段積み体を製造し、 該段積み体を焼成した後、分離して複数個のセラミック
   基板を得るセラミック基板の製造方法。
2. 【請求項２】 熱で軟化する液状樹脂中に焼結セラミッ
   ク粉末を均等に存在させた液状のペーストを転写紙に均
   一的に被着した後、冷却して液状のペーストを硬化さ
   せ、 この転写紙に熱を加えるとともに、前記セラミックグリ
   ーンシートに押圧して剥がす事により、ペースト転写済
   のセラミックグリーンシートを複数個製造し、 これらセラミックグリーンシートを、前記ペーストの硬
   化後に積み重ねて段積み体を製造し、 該段積み体を焼成した後、分離して複数個のセラミック
   基板を得るセラミック基板の製造方法。