WO2021095844A1 - セラミック基板、複合基板及び回路基板並びにセラミック基板の製造方法、複合基板の製造方法、回路基板の製造方法及び複数の回路基板の製造方法 - Google Patents

セラミック基板、複合基板及び回路基板並びにセラミック基板の製造方法、複合基板の製造方法、回路基板の製造方法及び複数の回路基板の製造方法 Download PDF

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西村 浩二
小橋 聖治
善幸 江嶋
晃正 湯浅
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    • H05K3/0052Depaneling, i.e. dividing a panel into circuit boards; Working of the edges of circuit boards

Definitions

  • the present invention relates to a ceramic substrate, a composite substrate, a circuit board, a method for manufacturing a ceramic substrate, a method for manufacturing a composite substrate, a method for manufacturing a circuit board, and a method for manufacturing a plurality of circuit boards.
  • Patent Document 1 it is known that metal layers are fixed on both sides of a ceramic substrate to form a composite substrate, and a circuit pattern is formed on one metal layer of the composite substrate to form a circuit board. ..
  • This circuit board is used for, for example, a power module because it is excellent in terms of high thermal conductivity and high insulation.
  • Each such a ceramic substrate includes a metal layer forming step of fixing a metal layer (for example, a copper plate) on both sides thereof, a circuit pattern forming step of forming a circuit pattern on at least one of the metal layers, and a scribing line forming step. It is processed into a circuit board through a process.
  • a metal layer forming step of fixing a metal layer for example, a copper plate
  • a circuit pattern forming step of forming a circuit pattern on at least one of the metal layers
  • a scribing line forming step It is processed into a circuit board through a process.
  • An object of the present invention is to provide a ceramic substrate capable of producing a circuit board having excellent flatness in which residual thermal strain and residual thermal stress are remarkably reduced.
  • the ceramic substrate of one aspect of the present invention is a ceramic substrate having a rectangular shape in a plan view, and is directed to one side or the other side in the plate thickness direction at a position deviated from the intersection formed by the pair of diagonal lines. At least one convex portion is formed, and the value obtained by dividing the maximum convex amount of the at least one convex portion by the diagonal length of the ceramic substrate is 2 ⁇ m / mm or less.
  • the composite substrate of one aspect of the present invention includes the ceramic substrate, a first metal layer fixed to the front surface side of the ceramic substrate, and a second metal layer fixed to the back surface side of the ceramic substrate. Be prepared.
  • the circuit board of one aspect of the present invention includes the ceramic substrate, a circuit pattern formed on the front surface side of the ceramic substrate, and a metal layer fixed to the back surface side of the ceramic substrate.
  • the method for producing a ceramic substrate according to the first aspect of the present invention is the method for producing a ceramic substrate, which is a step of cutting a strip-shaped green sheet containing a ceramic powder to obtain a single-wafer green sheet, and firing.
  • the single-wafer green sheet is placed in the chamber, the firing chamber is heated until the temperature in the firing chamber reaches at least 1600 ° C., and then the firing chamber is cooled, and the single-wafer green sheet is sintered to obtain the above.
  • the sintering step which includes a sintering step for obtaining a ceramic substrate, the temperature in the firing chamber is rapidly cooled when the temperature in the firing chamber becomes 650 ° C. or lower when the firing chamber is cooled.
  • the method for manufacturing a ceramic substrate according to the second aspect of the present invention is the method for manufacturing the ceramic substrate, which is a step of cutting the ceramic substrate, which cuts a portion of the ceramic substrate cooled after the sintering step on the entire peripheral edge side. including.
  • the method for producing a ceramic substrate according to a third aspect of the present invention is the method for producing a ceramic substrate, which is a step of cutting a strip-shaped green sheet containing a ceramic powder to obtain a single-wafer green sheet, and firing.
  • the single-wafer green sheet is placed in the chamber, the firing chamber is heated until the temperature in the firing chamber reaches at least 1600 ° C., the firing chamber is cooled, and the single-wafer green sheet is sintered to obtain the above. It includes a sintering step of obtaining a ceramic substrate and a cutting step of the ceramic substrate for cutting the entire peripheral edge of the ceramic substrate cooled after the sintering step.
  • the method for producing a ceramic substrate according to the fourth aspect of the present invention is the method for producing a ceramic substrate, wherein the ceramic powder contains silicon nitride powder or aluminum nitride powder.
  • the method for manufacturing a composite substrate according to one aspect of the present invention includes a method for manufacturing the ceramic substrate, a fixing step of fixing the first metal layer on the front surface side of the ceramic substrate, and fixing the second metal layer on the back surface side. including.
  • the method for manufacturing a circuit board according to one aspect of the present invention includes a method for manufacturing the composite substrate and a pattern forming step for forming at least one circuit pattern on either the first metal layer or the second metal layer. ,including.
  • the method for manufacturing a plurality of circuit boards according to one aspect of the present invention is a pattern forming step of forming a plurality of circuit patterns on either the method for manufacturing the composite substrate and the first metal layer and the second metal layer. And a division step of dividing the composite substrate on which the plurality of circuit patterns are formed into a plurality of circuit boards each having one of the circuit patterns.
  • the ceramic substrate of the present invention it is possible to produce a circuit board having excellent flatness in which residual thermal strain and residual thermal stress are remarkably reduced.
  • FIG. 2C is a schematic view of FIG.
  • FIG. 2C viewed from the front side. It is a figure for demonstrating from the deposition process included in the green sheet forming process of this embodiment to the sintering process in the manufacturing method of a plurality of mounting substrates of this embodiment. It is a graph which shows the profile of the firing temperature in the sintering process (including the condition examined by the test). It is a graph which shows the relationship between the quenching start temperature in a firing process (including the condition examined by a test), and the amount of warpage. It is a top view of the ceramic substrate of the 1st example of this embodiment, and is the height distribution map in the state which the profile of the degree of height (the degree of dent) in the thickness direction is attached. FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view (end view) of the ceramic substrate of the first example of FIG. 3D, which is a cross-sectional view cut along the AA cutting line.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view (end view) of the ceramic substrate of the first example of FIG. 3D, which is a cross-sectional view cut along a BB cutting line. It is a top view of the ceramic substrate of the 2nd example of this embodiment, and is the high-low distribution map in the state which the profile of the high-low degree degree (the degree of dent) in the plate thickness direction is attached.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view (end view) of the ceramic substrate of the second example of FIG. 3G, which is a cross-sectional view cut along the AA cutting line.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view (end view) of the ceramic substrate of the second example of FIG. 3G, which is a cross-sectional view cut along a BB cutting line. It is a top view of the ceramic substrate of the 3rd example of this embodiment, and is the high-low distribution map in a state with the profile of the high-low degree degree (the degree of dent) in the plate thickness direction.
  • FIG. 3J is a cross-sectional view (end view) of the ceramic substrate of the third example of FIG. 3J, which is a cross-sectional view cut along the AA cutting line.
  • FIG. 3J is a cross-sectional view (end view) of the ceramic substrate of the third example of FIG.
  • FIG. 3J which is a cross-sectional view cut along a BB cutting line. It is a top view of the ceramic substrate of the 4th example of this embodiment, and is the high-low distribution map in a state with the profile of the high-low degree degree (the degree of dent) in the plate thickness direction.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view (end view) of the ceramic substrate of the fourth example of FIG. 3M, which is a cross-sectional view cut along the AA cutting line.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view (end view) of the ceramic substrate of the fourth example of FIG. 3M, which is a cross-sectional view cut along a BB cutting line.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view (end view) of the ceramic substrate of the fifth example of FIG. 3P, which is a cross-sectional view cut along the AA cutting line.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view (end view) of the ceramic substrate of the fifth example of FIG. 3P, which is a cross-sectional view cut along a BB cutting line.
  • 3 is a graph showing a displacement amount distribution measured along a laser three-dimensional shape measuring machine along a CC straight line in FIGS. 3S to 3V. It is the schematic for demonstrating the outer peripheral part cutting process included in the manufacturing method of the plurality of mounting substrates of this embodiment. It is a graph which shows the relationship between the cutting width of the outer peripheral part and the amount of warpage in the outer peripheral part cutting process.
  • FIG. 6A is a cross-sectional view of the ceramic substrate of FIG. 6A, which is a cross-sectional view cut along a 6B-6B cutting line. It is a figure for demonstrating the resist printing process included in the manufacturing method of the plurality of mounting substrates of this embodiment. It is a figure for demonstrating the etching process included in the manufacturing method of the plurality of mounting substrates of this embodiment. It is a figure for demonstrating the division process included in the manufacturing method of the plurality of mounting substrates of this embodiment. It is a figure for demonstrating the metal layer formation process of the modification.
  • the present embodiment will be described with reference to the drawings.
  • the ceramic substrate 40 of the present embodiment see FIGS. 3A, 3D, 3G, 3J, 3M, 3P, 3S to 3V, etc.
  • the motherboard 60 an example of a composite substrate, see FIGS. 6A and 6B.
  • the collective substrate 60B another example of the composite substrate, see FIGS. 8 and 9) and the circuit board 60C (see FIG. 9) will be described.
  • a manufacturing method see FIG. 1) of a plurality of mounting substrates (not shown) of the present embodiment will be described.
  • the effect of this embodiment will be described.
  • a modified example of the present embodiment will be described.
  • similar components are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.
  • the ceramic substrate 40 of the present embodiment has a plurality of shape variations.
  • the ceramic substrate 40 of the first example see FIG. 3D
  • the ceramic substrate 40 of the second example see FIG. 3G
  • the ceramic substrate 40 of the third example see FIG. 3J
  • the ceramic substrate 40 of the fourth example see FIG. 3J
  • 3M the ceramic substrate 40 of the fifth example
  • the sixth ceramic substrate 40 see FIGS. 3S to 3V
  • the ceramic substrate 40 of each example has a rectangular shape in a plan view.
  • the ceramic substrate 40 of the present embodiment has the following basic features.
  • the ceramic substrate 40 of the present embodiment is "a ceramic substrate 40 having a rectangular shape in a plan view, and one of the thickness directions thereof is located at a position deviated from the intersection formed by the pair of diagonal lines. At least one convex portion that becomes convex toward the side or the other side is formed, and the value obtained by dividing the maximum convex amount of the at least one convex portion by the diagonal length of the ceramic substrate 40 is 2 ⁇ m / It has the basic feature of "less than mm".
  • the ceramic substrate 40 having this basic feature the ceramic substrate 40 of the first example (see FIG. 3D), the ceramic substrate 40 of the second example (see FIG. 3G), and the ceramic substrate 40 of the third example (see FIG. 3G).
  • the ceramic substrate 40 of the present embodiment may have the following aspects as long as it satisfies the above basic features.
  • the at least one convex portion is a plurality of convex portions, and the plurality of convex portions are each of the pair of diagonal lines on the ceramic substrate 40. It may be formed in two regions defined by one of the diagonal lines.
  • the ceramic substrate 40 of this embodiment includes the ceramic substrate 40 of the first example (see FIG. 3D), the ceramic substrate 40 of the second example (see FIG. 3G), the ceramic substrate 40 of the third example (see FIG. 3J), and the ceramic substrate 40 of the third example. There is a fourth example ceramic substrate 40 (see FIG. 3M).
  • the at least one convex portion is a plurality of convex portions, and the plurality of convex portions are each of the pair of the ceramic substrate. It may be formed in four diagonally partitioned regions.
  • the ceramic substrate 40 of this aspect there is the ceramic substrate 40 of the fourth example (see FIG. 3M).
  • the at least one convex portion is a plurality of convex portions, and a part of the plurality of convex portions is in the plate thickness direction.
  • the ceramic substrate 40 of this embodiment the ceramic substrate 40 of the first example (see FIG. 3D), the ceramic substrate 40 of the fourth example (see FIG. 3M), and the ceramic substrate 40 of the fifth example (see FIG. 3P) are used. is there.
  • the surface 40A1 of the ceramic substrate 40 is a substantially flat surface although it has some irregularities. Not limited to these examples, the surface 40A1 of the ceramic substrate 40 may be a completely flat surface having no convex portion.
  • the first to sixth examples described below are merely examples of the ceramic substrate 40 of the present embodiment, and any ceramic substrate having the above basic characteristics can be used as the ceramic substrate 40 of the present embodiment. included.
  • FIG. 3D is a plan view of the ceramic substrate 40 of the first example of the present embodiment, and is a height distribution diagram in a state where a profile of the degree of height (depression) in the thickness direction (Z direction) is attached.
  • FIG. 3E is a cross-sectional view (end view) of the ceramic substrate 40 of the first example, which is a cross-sectional view of the ceramic substrate 40 of the first example cut along the AA cutting line of FIG. 3D.
  • FIG. 3D is a plan view of the ceramic substrate 40 of the first example of the present embodiment, and is a height distribution diagram in a state where a profile of the degree of height (depression) in the thickness direction (Z direction) is attached.
  • FIG. 3E is a cross-sectional view (end view) of the ceramic substrate 40 of the first example, which is a cross-sectional view of the ceramic substrate 40 of the first example cut along the AA cutting line of FIG. 3D.
  • 3F is a cross-sectional view of the ceramic substrate 40 of the first example, and is a cross-sectional view of the ceramic substrate 40 of the first example cut along the BB cutting line of FIG. 3D.
  • the convex portion CX1 is not originally represented as a cut surface in FIG. 3F, the convex portion CX1 is cut by a cut surface parallel to the BB cutting line so that the relationship with the convex portion CX2 can be easily understood. Shown in state. Further, also in the cross-sectional views (FIGS.
  • the other convex portion is shown as being cut by a similarly parallel cut surface so that the relationship of the convex amount (or concave amount) with the other convex portion can be easily understood.
  • the ceramic substrate 40 of the first example is not flat in the thickness direction (Z direction) but is in a warped state.
  • the ceramic substrate 40 of the first example has the following characteristics in addition to having the above-mentioned basic characteristics.
  • the first feature is that in a plan view, at a position deviated from the intersection O formed by the pair of diagonal lines (a pair of broken lines in FIG. 3D), on one side or the other side in the plate thickness direction (Z direction). At least one convex portion (convex portions CX1 and CX2 in the case of the first example) is formed so as to be convex toward the direction, and the amount of warpage is 2 ⁇ m / mm or less.
  • the amount of warpage in the present specification means a value obtained by dividing the maximum convex amount in the plate thickness direction of the ceramic substrate 40 by the diagonal length of the ceramic substrate 40.
  • the ceramic substrates 40 of the first to sixth examples have a length of 206 mm and a width of 146 mm, so that the diagonal length thereof is about 252.5 mm.
  • the convex amounts of the convex portions CX1 and CX2 are defined as ⁇ Z 1 and ⁇ Z 2 , respectively.
  • the convex amounts ⁇ Z 1 and ⁇ Z 2 are 420 ⁇ m or less, respectively, as an example. That is, in the case of the first example, the maximum convex amount is 420 ⁇ m or less.
  • the amount of warpage of the ceramic substrate 40 of the first example is 2 ⁇ m / mm or less.
  • the "maximum convex amount” in the present specification means the maximum value of the amount of the convex or concave portion as compared with the flat case, but the ceramic substrate 40 of the sixth example described later It will be explained in detail in the explanation.
  • each of the plurality of convex portions is one of the diagonal lines of the pair of diagonal lines on the ceramic substrate 40 (the first diagonal line). In one example, it is formed in two regions (both diagonal lines).
  • the third feature is based on the premise of the first feature, and a part of a plurality of convex portions (convex portions CX1 and CX2 in the first example) (one of the convex portions CX1 and CX2) is a plate. It is formed so as to be convex toward one side in the thickness direction (Z direction), and the remaining part (the other of the convex portions CX1 and CX2) is convex toward the other side in the plate thickness direction. It is formed so as to be.
  • FIG. 3G is a plan view of the ceramic substrate 40 of the second example of the present embodiment, and is a height distribution diagram in a state where a profile of the degree of height (depression) in the thickness direction (Z direction) is attached.
  • FIG. 3H is a cross-sectional view (end view) of the ceramic substrate 40 of the second example, which is a cross-sectional view of the ceramic substrate 40 of the second example cut along the AA cutting line of FIG. 3G.
  • FIG. 3G is a plan view of the ceramic substrate 40 of the second example of the present embodiment, and is a height distribution diagram in a state where a profile of the degree of height (depression) in the thickness direction (Z direction) is attached.
  • FIG. 3H is a cross-sectional view (end view) of the ceramic substrate 40 of the second example, which is a cross-sectional view of the ceramic substrate 40 of the second example cut along the AA cutting line of FIG. 3G.
  • 3I is a cross-sectional view (end view) of the ceramic substrate 40 of the second example, which is a cross-sectional view of the ceramic substrate 40 of the second example cut along the BB cutting line of FIG. 3G.
  • the ceramic substrate 40 of the second example has a substantially flat surface although it has some irregularities.
  • the ceramic substrate 40 of the second example has the above-mentioned first feature and the second feature.
  • the convex portions CX1 and CX2 of the second example are both convex in one side (surface 40A1 side) in the plate thickness direction (Z direction). ) Is different.
  • FIG. 3J is a plan view of the ceramic substrate 40 of the third example of the present embodiment, and is a height distribution diagram in a state where a profile of the degree of height (depression) in the thickness direction (Z direction) is attached.
  • FIG. 3K is a cross-sectional view (end view) of the ceramic substrate 40 of the third example, and is a cross-sectional view of the ceramic substrate 40 of the third example cut along the AA cutting line of FIG. 3J.
  • FIG. 3K is a cross-sectional view (end view) of the ceramic substrate 40 of the third example, and is a cross-sectional view of the ceramic substrate 40 of the third example cut along the AA cutting line of FIG. 3J.
  • 3L is a cross-sectional view (end view) of the ceramic substrate 40 of the third example, and is a cross-sectional view of the ceramic substrate 40 of the third example cut along the BB cutting line of FIG. 3J.
  • the ceramic substrate 40 of the third example has some irregularities like the ceramic substrate 40 of the first example (see FIGS. 3D to 3F) and the ceramic substrate 40 of the second example (see FIGS. 3G to 3I). Although it is a ceramic surface, it is almost flat.
  • the ceramic substrate 40 of the third example has the above-mentioned first feature and the second feature.
  • the convex portions CX1 and CX2 of the third example are convex on the other side (back surface 40A2 side) of the plate thickness direction (Z direction), respectively. Different from.
  • FIG. 3M is a plan view of the ceramic substrate 40 of the fourth example of the present embodiment, and is a height distribution diagram in a state where a profile of the degree of height (depression) in the thickness direction (Z direction) is attached.
  • FIG. 3N is a cross-sectional view (end view) of the ceramic substrate 40 of the fourth example, which is a cross-sectional view of the ceramic substrate 40 of the fourth example cut along the AA cutting line of FIG. 3M.
  • FIG. 3N is a cross-sectional view (end view) of the ceramic substrate 40 of the fourth example, which is a cross-sectional view of the ceramic substrate 40 of the fourth example cut along the AA cutting line of FIG. 3M.
  • 3N is a cross-sectional view (end view) of the ceramic substrate 40 of the fourth example, which is a cross-sectional view of the ceramic substrate 40 of the fourth example cut along the BB cutting line of FIG. 3M.
  • the ceramic substrate 40 of the fourth example includes the ceramic substrate 40 of the first example (see FIGS. 3D to 3F), the ceramic substrate 40 of the second example (see FIGS. 3G to 3I), and the ceramic substrate 40 of the third example (FIG. 3G to 3I). Similar to 3J to 3L), although it has some irregularities, it is a substantially flat surface.
  • the ceramic substrate 40 of the fourth example has the above-mentioned first feature, the second feature, the third feature, and the fourth feature described later.
  • the convex portions CX3 and CX4 in the fourth example have convex amounts ⁇ Z 3 and ⁇ Z 4 of 1260 ⁇ m or less as an example.
  • the fourth feature is that, on the premise of the first feature, a plurality of convex portions (convex portions CX1, CX2, CX3, CX4 in the fourth example) are each partitioned by a pair of diagonal lines on the ceramic substrate 40. It is formed in four regions.
  • FIG. 3P is a plan view of the ceramic substrate 40 of the fifth example of the present embodiment, and is a height distribution diagram in a state where a profile of the degree of height (depression) in the thickness direction (Z direction) is attached.
  • FIG. 3Q is a cross-sectional view (end view) of the ceramic substrate 40 of the fifth example, which is a cross-sectional view of the ceramic substrate 40 of the fifth example cut along the AA cutting line of FIG. 3P.
  • FIG. 3P is a plan view of the ceramic substrate 40 of the fifth example of the present embodiment, and is a height distribution diagram in a state where a profile of the degree of height (depression) in the thickness direction (Z direction) is attached.
  • FIG. 3Q is a cross-sectional view (end view) of the ceramic substrate 40 of the fifth example, which is a cross-sectional view of the ceramic substrate 40 of the fifth example cut along the AA cutting line of FIG. 3P.
  • 3R is a cross-sectional view (end view) of the ceramic substrate 40 of the fifth example, and is a cross-sectional view of the ceramic substrate 40 of the fifth example cut along the BB cutting line of FIG. 3P.
  • the ceramic substrate 40 of the fifth example is the ceramic substrate 40 of the first example (see FIGS. 3D to 3F), the ceramic substrate 40 of the second example (see FIGS. 3G to 3I), and the ceramic substrate 40 of the third example (FIG. 3G to 3I). Similar to 3J to 3L) and the ceramic substrate 40 of the fourth example (see 3M to 3O), the surface is substantially flat although it has some irregularities.
  • the ceramic substrate 40 of the fifth example has the above-mentioned first feature and the third feature. However, in the case of the first example, the convex portions CX1 and CX2 of the second example are each formed in one of four regions defined by a pair of diagonal lines on the ceramic substrate 40 (the case of the first example ( (See FIG. 3D).
  • FIGS. 3S to 3V are plan views of the ceramic substrate 40 of the sixth example of the present embodiment, respectively, and are provided with profiles of high and low degrees (depressions) in the plate thickness direction (Z direction). It is a high-low distribution map of the state. 3S to 3V have different measurement spans when measuring the amount of warpage, which will be described later (70 ⁇ m, 100 ⁇ m, 200 ⁇ m, and 300 ⁇ m, respectively).
  • FIG. 3W is a graph showing the displacement amount distribution measured along the laser three-dimensional shape measuring machine along the CC straight line in FIGS. 3S to 3V. As shown in FIGS.
  • the shape is irregular and uneven. This irregular unevenness is a minute unevenness.
  • the difference between the maximum displacement amount and the minimum displacement amount is 100 ⁇ m or less.
  • a plurality of convex portions may be observed in any of the visual fields.
  • the convex portion referred to here refers to an adjacent concave portion having a difference in displacement amount of 10 ⁇ m or more from a concave portion having a large displacement amount, and in FIG. 3W, there are five convex portions. From the viewpoint of including the entire width (200 mm in FIG.
  • one visual field width is 40 mm or more, preferably 100 mm or more.
  • the amount of warpage of the ceramic substrate 40 was measured as follows. That is, the ceramic substrate 40 is irradiated with laser light by a laser three-dimensional shape measuring machine, the diffusely reflected light from the ceramic substrate 40 is received, the displacement amount is calculated, and the warp amount of the main surface of the ceramic substrate 40 is calculated. It was measured.
  • the laser three-dimensional shape measuring machine adopts K2-300 (manufactured by Kozu Seiki Co., Ltd.) as the XY ⁇ stage unit, LK-G500 (manufactured by KEYENCE Co., Ltd.) as the high-precision laser displacement meter, and a motor.
  • SC-200K manufactured by Kozu Seiki Co., Ltd.
  • DL-100 manufactured by Kozu Seiki Co., Ltd.
  • the measurement pitch was 1.0 mm.
  • the “maximum convex amount” in the present embodiment is the amount of displacement from the reference surface by calculating the reference front surface 40A1 (or back surface 40A2) from the displacement measured by the laser three-dimensional shape measuring machine. It refers to the maximum displacement amount (maximum convex amount or concave amount) when calculated.
  • the convex portions CX1 and CX2 are located in the longitudinal direction (Y) with the intersection O of the four diagonal regions of the ceramic substrate 40 interposed therebetween. Although it is formed in two regions partitioned on both sides of the direction), as another aspect of the ceramic substrate 40 of the present embodiment, for example, the convex portions CX1 and CX2 are in the lateral direction (with respect to the intersection O). It may be formed in two regions partitioned on both sides in the X direction). Further, in the case of the ceramic substrate 40 of the fourth example (see FIG.
  • the convex portions CX2 and CX3 are convex toward the back surface 40A2 in the plate thickness direction (Z direction) of the ceramic substrate 40 (FIG. 3N).
  • the convex portions CX2 and CX3 may be convex toward the surface 40A1.
  • a ceramic substrate (not shown) in which the convex portion CX2 (see FIG. 3P) of the ceramic substrate 40 of the fifth example is combined with the ceramic substrate 40 of the first example (see FIG. 3D) may be used.
  • the ceramic substrate 40 see FIG.
  • the ceramic substrate 40 of the present embodiment may have the above-mentioned basic features.
  • the motherboard 60 of this embodiment includes a ceramic substrate 40, a first metal layer 50A fixed to the front surface 40A1 side of the ceramic substrate 40, and a second metal layer 50B fixed to the back surface 40A2 side of the ceramic substrate 40. , Equipped with.
  • the ceramic substrate 40A with SL which will be described later, is used instead of the ceramic substrate 40.
  • the ceramic substrate 40A with SL is a substrate on which a plurality of scribe lines SL are formed as an example on the ceramic substrate 40, as will be described later. The above is the description of the motherboard 60 of this embodiment.
  • the circuit board 60C of this embodiment includes a ceramic substrate 40, a circuit pattern CP formed on the front surface 40A1 side of the ceramic substrate 40, and a metal layer (second metal layer) fixed to the back surface 40A2 side of the ceramic substrate 40. 50B) and.
  • the above is the description of the circuit board 60C of this embodiment.
  • the manufacturing method S100 of the plurality of mounting substrates of the present embodiment (hereinafter, referred to as the manufacturing method S100 of the present embodiment) will be described with reference to FIG. 1 and the like.
  • the manufacturing method S100 of the present embodiment is referred to as a green sheet forming step S1, a sintering step S2, an outer peripheral partial cutting step S3, and a scribing line forming step S4 (hereinafter referred to as SL forming step S4).
  • a metal layer forming step S5 a resist printing step S6, an etching step S7, a surface treatment step S8, a dividing step S9, and a mounting step S10.
  • the manufacturing method S100 of the present embodiment is performed in the order described in each of these steps.
  • each step of the manufacturing method S100 of the present embodiment includes the following description of each invention.
  • the method for producing the ceramic substrate 40 of the present embodiment includes a cutting step of cutting the strip-shaped green sheet 20 containing the ceramic powder to obtain the single-wafer green sheet 30, and the single-leaf green sheet 30 being placed in the firing chamber to be fired.
  • a sintering step of heating the firing chamber until the temperature in the chamber reaches at least 1600 ° C., cooling the firing chamber, and sintering the single-wafer green sheet 30 to obtain a ceramic substrate 40 is included. In the sintering step, when the temperature in the firing chamber becomes 650 ° C.
  • the method for manufacturing the ceramic substrate 40 of the present embodiment includes a cutting step of cutting the entire peripheral edge side portion of the cooled ceramic substrate 40 after the sintering step (see FIGS. 1 and 4A).
  • the manufacturing method of the motherboard 60 of the present embodiment is the above-mentioned manufacturing method of the ceramic substrate and the fixing of fixing the first metal layer 50A on the front surface 40A1 side of the ceramic substrate 40 and fixing the second metal layer 50B on the back surface 40A2 side. Includes steps (see FIG. 6A).
  • the method for manufacturing the circuit board 60C of the present embodiment is one of the above-mentioned manufacturing method of the motherboard 60 and either the first metal layer 50A or the second metal layer 50B (in the case of the present embodiment, the first metal layer 50A is an example. ) Includes a pattern forming step of forming at least one circuit pattern CP (see FIGS. 7, 8 and the like). (Manufacturing method of multiple circuit boards)
  • the method for manufacturing the plurality of circuit boards 60C of the present embodiment is one of the above-mentioned method for manufacturing the motherboard 60 and either the first metal layer 50A or the second metal layer 50B (in the case of the present embodiment, the first metal is an example.
  • the step of combining the green sheet forming step S1 and the sintering step S2 in the present embodiment in the order described corresponds to the method for manufacturing the ceramic substrate 40.
  • the method for manufacturing the ceramic substrate 40 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2A to 2D, FIGS. 3A to 3R, and FIGS. 4A and 4B.
  • the ceramic substrate 40 is, for example, a ceramic substrate provided in a circuit board or a mounting substrate for a power module mounted on an electric vehicle, a railroad vehicle, or other industrial equipment.
  • the ceramic substrate 40 is obtained by sintering a single-wafer green sheet 30 (see FIG. 2C) described later in a laminated state (see FIG. 3A).
  • the single-wafer green sheet 30 is obtained by cutting the strip-shaped green sheet 20 (see FIGS. 2B and 2C). That is, the relationship between the ceramic substrate 40 and the single-wafer green sheet 30 is the relationship between the finished product and the intermediate product (the product manufactured in the process before becoming the finished product), or the first intermediate product and the second intermediate product.
  • the single-wafer green sheet 30 of the present embodiment is manufactured by the steps up to the intermediate stage of the manufacturing method of the ceramic substrate 40 of the present embodiment.
  • the ceramic substrate 40 of the present embodiment is, for example, a rectangular plate (see FIGS. 3D, 3G, 3J, 3M, 3P, 5 and the like).
  • the green sheet forming step S1 includes a slurry manufacturing step S11, a molding step S12, a cutting step S13, a deposition step S14, and a degreasing step S15, and is performed in the order described in these steps (FIGS. 1 and S1). See FIG. 2A).
  • the slurry preparation step S11 will be described. This step is a step of mixing the raw material powder described later and an organic solvent to prepare a slurry 10.
  • the slurry 10 produced in this step (see FIG. 2B) is molded into a band-shaped green sheet 20 in the next step (molding step S12).
  • the raw material powder of the slurry 10 is a powder containing a main component and a sintering aid, which will be described later.
  • Main component is 80 wt% to 98.3 wt% of silicon nitride as an example (Si 3 N 4), sintering aid of at least one 1 wt% to 10 wt% as an example (as oxide) It is a rare earth element and 0.7% by mass to 10% by mass (oxide equivalent) of magnesium (Mg).
  • the pregelatinization rate of the silicon nitride powder is preferably 20% to 100% in consideration of the density, bending strength and thermal conductivity of the ceramic substrate 40.
  • the raw material powder of silicon nitride is Si 3 N 4 powder (also known as silicon nitride powder or an example of ceramic powder), the raw material powder of Mg is MgO powder, and the powder of rare earth element raw material is Y 2 O 3 powdered denoted.
  • the raw material powder of silicon nitride and the raw material powder of the sintering aid do not have to be Si 3 N 4 powder, Mg O powder and Y 2 O 3 powder, respectively.
  • the Si 3 N 4 powder, the Mg O powder and the Y 2 O 3 powder blended as described above are mixed with a plasticizer, an organic binder and an organic solvent to prepare a slurry 10. Therefore, the slurry 10 produced in this step contains ceramic powder.
  • this step is a step of manufacturing the band-shaped green sheet 20 from the slurry 10.
  • the doctor blade forming apparatus 100 includes a belt conveying mechanism 110, a forming unit 120, and a heating unit 130.
  • the belt transport mechanism 110 has a roller 112A on the upstream side, a roller 112B on the downstream side, and a belt 114, and drives the roller 112 on the downstream side to move the belt 114 from the roller 112 on the upstream side to the roller 112 on the downstream side. Move (along the X direction).
  • the molding unit 120 is arranged on the upper side of the belt 114 (on the Z direction side of the belt 114) and faces the belt 114.
  • the molding unit 120 has an accommodating portion 122 accommodating the slurry 10 and a doctor blade 124.
  • the molding unit 120 is a sheet having a film thickness determined by regulating the slurry 10 taken out from the accommodating portion 122 by its own weight and the adhesive force with the moving belt 114 by the doctor blade 124. Make it into a shape.
  • the heating unit 130 blows warm air WC onto the slurry 10 on the belt 114 having a predetermined film thickness to form the slurry 10 into a sheet (vaporizes the organic solvent).
  • a band-shaped green sheet 20 having a width defined from the slurry 10 (the Y direction in the drawing corresponds to the width direction) is produced. That is, in the molding step S12, the slurry 10 is formed into a band by doctor blade molding to obtain a band-shaped green sheet 20 containing Si 3 N 4 (ceramic) as an example.
  • this step is performed after defoaming the slurry 10 produced in the slurry production step S11 and thickening the slurry 10.
  • the film thickness of the band-shaped green sheet 20 produced in this step is set in consideration of the film thickness of the ceramic substrate 40 finally produced.
  • the regulation conditions (distance from the belt 114, etc.) of the doctor blade 124 for regulating the slurry 10 to a predetermined film thickness are also set in consideration of the film thickness of the ceramic substrate 40 to be finally manufactured. Will be done.
  • this step is a step of cutting the strip-shaped green sheet 20 to produce the single-wafer green sheet 30.
  • the cutting device 200 includes a sheet transport mechanism 210 and a cutting portion 220.
  • the sheet transport mechanism 210 has a support portion 212, a first transport portion 214, and a second transport portion 216.
  • the support portion 212 rotatably supports the roller 112B (see FIGS. 2B and 2C) in which the strip-shaped green sheet 20 produced in the molding step S12 is wound around the outer peripheral surface.
  • the first transport portion 214 arranges the posture of the strip-shaped green sheet 20 transported from the support portion 212 and conveys the strip-shaped green sheet 20 to the cutting portion 220 along the X direction (along the longitudinal direction of the strip-shaped green sheet 20). To do.
  • the second transport section 216 transports the single-wafer green sheet 30 produced by cutting the strip-shaped green sheet 20 at the cutting section 220 further downstream (in the X direction).
  • the cutting portion 220 has a housing 222, an irradiation portion 224, and a moving mechanism 226.
  • the irradiation unit 224 irradiates the laser beam LB as an example.
  • the moving mechanism 226 scans the irradiation unit 224 from one end to the other end of the strip-shaped green sheet 20 in the lateral direction (Y direction in the drawing).
  • the irradiation unit 224 and the moving mechanism 226 are attached to the housing 222.
  • the strip-shaped green sheet 20 is conveyed by the sheet conveying mechanism 210 for the length of the single-wafer green sheet 30 to stop the strip-shaped green sheet 20, and the strip-shaped green sheet 20 is stopped by the cutting portion 220.
  • the cutting portion 220 moves the irradiation portion 224 along the Y direction from one end side to the other end side in the lateral direction of the band-shaped green sheet 20 by the moving mechanism 226, while the laser light LB is transferred to the irradiation portion 224. Is irradiated (see FIG. 2). Further, the irradiation unit 224 scanned by the moving mechanism 226 intermittently irradiates the laser beam LB.
  • the moving mechanism 226 scans the irradiation unit 224 by causing the irradiation unit 224 to repeatedly move and stop (see FIG. 2D).
  • the band-shaped green sheet 20 is irradiated with the laser beam LB to cut the band-shaped green sheet 20 to obtain the single-wafer green sheet 30.
  • the laser light LB may be a carbon dioxide gas laser light, an infrared laser light, an ultraviolet laser light, or other laser light as long as the band-shaped green sheet 20 can be cut.
  • the strip-shaped green sheet 20 is cut by using the cutting device 200 shown in FIG. 2C to manufacture the single-wafer green sheet 30, but the single-leaf green sheet 30 is formed from the strip-shaped green sheet 20.
  • Other methods may be used as long as they can be produced.
  • a strip-shaped green sheet 20 may be punched out by a press using a press working apparatus (not shown) to produce a single-wafer green sheet 30.
  • the ceramic substrate 40 according to this embodiment is preferably rectangular. Further, the diagonal length on the surface of the ceramic substrate 40 is preferably 150 mm or more, more preferably 200 mm or more, and particularly preferably 236 mm or more. The upper limit is not particularly limited, but can be, for example, 254 mm or less.
  • the thickness of the ceramic substrate 40 according to the present embodiment can be 0.1 mm or more and 3.0 mm or less, preferably 0.2 mm or more and 1.2 mm or less, and more preferably 0.25 mm or more and 0.5 mm or less. is there.
  • this step is a step of stacking a plurality of single-wafer green sheets 30 in the thickness direction thereof.
  • This step is a step for efficiently sintering the single-wafer green sheet 30 in a later step (sintering step S2).
  • a plurality of single-wafer green sheets 30 are deposited via a non-reactive powder layer (not shown) described later.
  • the number of sheets of the sheet-fed green sheets 30 that overlap each other is small, the number of sheets that can be processed at one time in the sintering furnace (not shown) in the subsequent sintering step S2 is small (the production efficiency is low).
  • the number of sheets of the sheet-fed green sheet 30 stacked is large, the binder contained in the sheet-fed green sheet 30 is less likely to be decomposed in the next step (defatting step S15).
  • the number of sheet-fed green sheets 30 to be stacked in this step is 8 to 100, preferably 30 to 70.
  • the non-reactive powder layer of the present embodiment is, for example, a boron nitride powder layer (BN powder layer) having a film thickness of about 1 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the BN powder layer has a function of easily separating the ceramic substrate 40 after the next step (sintering step S2).
  • the BN powder layer is applied as a slurry of BN powder on one surface of each sheet-fed green sheet 30 by, for example, spraying, brush coating, roll coater, screen printing, or the like.
  • the BN powder has a purity of 85% or more, and preferably has an average particle size of 1 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • This step is a step for degreasing the binder and the plasticizer contained in the single-wafer green sheet 30 before the next step (sintering step S2).
  • a plurality of single-wafer green sheets 30 (see FIG. 3A) stacked in the deposition step S14 are held in a temperature environment of 450 ° C. to 750 ° C. for 0.5 hours to 20 hours.
  • the binder and the plasticizer contained in the plurality of single-wafer green sheets 30 are degreased.
  • sintering step S2 will be described with reference to FIGS. 3A to 3R.
  • a plurality of single-wafer green sheets 30 (hereinafter referred to as a plurality of single-wafer green sheets 30 in FIG. 3A), which are stacked in the deposition step S14 and degreased by the binder and the plasticizer in the degreasing step S15, are baked.
  • the sintering device is equipped with a sintering furnace and a control device.
  • the sintering furnace has a temperature control mechanism, a firing chamber, and a thermometer for measuring the temperature in the firing chamber.
  • the temperature adjusting mechanism includes a temperature raising unit (as an example, a heater) for raising the temperature in the firing chamber and a cooling unit (for example, a water cooling pipe) for cooling the firing chamber.
  • the control device is a temperature adjusting mechanism so that the temperature in the firing chamber changes according to the temperature control program described later. To control.
  • the temperature control program is stored in a storage device (for example, ROM or the like) of the control device.
  • the temperature control program is a program for the control device to perform temperature control by the temperature adjusting mechanism while referring to the temperature information of the thermometer (for example, PID control or the like).
  • the temperature control program comprises a temperature profile in the firing chamber consisting of a temperature raising region F1 having a slow heating region, a temperature holding region F2, and a cooling region F3, and the profile proceeds in the order described. (See FIG. 3B).
  • the technical significance of the temperature rising region F1, the temperature holding region F2, and the cooling region F3 will be described.
  • the temperature rise region F1 is a temperature region for the sintering aid contained in each single-wafer green sheet 30 to react with the oxide layer on the surface of the silicon nitride particles to form a liquid phase.
  • the temperature rising region F1 of the present embodiment is, for example, in about 12 hours from room temperature to a temperature within the range of 1600 ° C. to 2000 ° C. (in the case of the present embodiment, about 1800 ° C. as an example). It is preferable to raise the temperature in a specific manner.
  • the grain growth of ⁇ -type silicon nitride is suppressed, and the silicon nitride particles are rearranged and densified in the liquid-phased sintering aid.
  • a ceramic substrate 40 having a small pore diameter and a small porosity, a strong bending strength, and a high thermal conductivity can be obtained through the next temperature holding region F2.
  • the temperature holding region F2 is a ceramic substrate which is a sintered body by promoting rearrangement of silicon nitride particles, formation of ⁇ -type silicon nitride crystals, and grain growth of silicon nitride crystals from the liquid phase generated in the temperature rising region F1.
  • This is a temperature range for further densifying 40.
  • the temperature in the temperature holding range F2 is 1600 ° C. to 2000 ° C. in consideration of the size and aspect ratio (ratio of major axis to minor axis) of ⁇ -type silicon nitride particles, formation of pores due to volatilization of the sintering aid, and the like. It is preferable that the temperature is within the range of ° C.
  • the holding time is 1 hour to 30 hours (in the case of this embodiment, about 8 hours as an example).
  • the temperature of the temperature holding region F2 is less than 1600 ° C., the ceramic substrate 40 is difficult to be densified.
  • the sintering aid volatilizes and silicon nitride decomposes violently, making it difficult for the ceramic substrate 40 to become dense.
  • the temperature of the temperature holding region F2 may be set so as to change with time (for example, the temperature is gradually increased). May be set as).
  • the temperature of the temperature holding region F2 is more preferably a temperature in the range of 1750 ° C. to 1950 ° C., and further preferably a temperature in the range of 1800 ° C. to 1900 ° C. Further, the temperature of the temperature holding region F2 is preferably 50 ° C. or more higher than the upper limit of the temperature of the slow heat region F1, and more preferably 100 ° C. to 300 ° C. or more higher.
  • the holding time of the temperature holding region F2 is more preferably 2 hours to 20 hours, still more preferably 3 hours to 10 hours.
  • the cooling region F3 is a temperature region for cooling and solidifying the liquid phase maintained in the temperature holding region F2 and fixing the position of the obtained grain boundary phase.
  • the cooling region F3 of the present embodiment includes a quenching region F4 described later.
  • the cooling rate of the cooling region F3 is preferably 100 ° C./hour or more, more preferably 300 ° C./hour or more, and more preferably 500 ° C./hour, in order to rapidly solidify the liquid phase and maintain the uniformity of the grain boundary phase distribution. More than time is more preferred.
  • the practical cooling rate is preferably 500 ° C. to 600 ° C./hour.
  • the cooling region F3 is the temperature region after the temperature rising region F1 and the temperature holding region F2 in the temperature control program (see FIG. 3B). Therefore, the cooling region F3 of the present embodiment can be said to be a temperature region in which the firing chamber is cooled after the firing chamber is heated by the temperature raising region F1 and the temperature holding region F2 until the temperature in the firing chamber reaches at least 1600 ° C. ( See FIG. 3B).
  • the cooling region F3 of the present embodiment has a temperature region in which the cooling temperature rate is further increased in the middle of the progress.
  • this "temperature region in which the cooling rate is further increased" is referred to as a quenching region F4.
  • the quenching region F4 of the present embodiment is started when, for example, the temperature in the firing chamber reaches any temperature of 650 ° C. or lower.
  • the time for performing the quenching region F4 is, for example, about half or less of the time for performing the cooling region F3.
  • the technical significance of setting the quenching region F4 in the cooling region F3 (see FIGS. 3C to 3R, etc.) will be described later.
  • This step is a step (cutting step) of cutting a portion on the entire peripheral edge side of the ceramic substrate 40 manufactured through the sintering step S2.
  • a laser processing machine (not shown) is used to cut a portion having a width of 3 mm or less as an example of the entire peripheral edge side of the ceramic substrate 40 after the sintering step S2.
  • the laser light source of the laser processing machine intermittently irradiates the laser beam along the portion to be cut. As a result, this step produces a ceramic substrate 40 in which the entire peripheral edge is cut.
  • this step is performed by intermittently irradiating the laser beam with a laser processing machine, but this step may be performed by another method as long as the outer peripheral edge portion can be cut. ..
  • a cutting method by continuous irradiation of laser light, a cutting method by polishing, or another cutting method may be used.
  • the above is the explanation of the outer peripheral partial cutting step S3.
  • the above is a description of the method for manufacturing the ceramic substrate 40 of the present embodiment.
  • FIG. 3B is a graph showing a profile of the firing temperature in the sintering step S2 (including the conditions examined by the test). As described above, in the present embodiment, as an example, when the temperature in the firing chamber reaches any temperature of 650 ° C. or lower, the quenching region F4 is started. Here, as shown in the graph of FIG.
  • FIG. 3C is a graph of the result, that is, a graph showing the relationship between the quenching start temperature in the sintering step S2 and the amount of warpage. According to the graph of FIG. 3C, it can be seen that the lower the quenching start temperature, the smaller the amount of warpage of the ceramic substrate 40 tends to be.
  • the amount of warpage is preferably 2 ⁇ m or less at the maximum.
  • the reason is that it can be easily handled during the circuit pattern forming step (resist printing step S6 and etching step S7) or the electronic component mounting step S10.
  • the higher the quenching start temperature the larger the amount of warpage and the more the amount of warpage varies. This means that the higher the quenching start temperature, the greater the influence of the partial strain of the ceramic substrate 40 due to the quenching.
  • the inventor of the present application states that when the amount of warpage is small, specifically, when the amount of warpage is 2 ⁇ m or less, the maximum convex amount (maximum value of convex amount or concave amount) is that of the ceramic substrate 40 having a rectangular shape.
  • the circuit pattern is not formed in the predetermined width of the outer peripheral edge portion of the ceramic substrate 40, it is less affected by the maximum convex amount generated in that portion. That is, the amount of warpage that affects the circuit pattern is substantially small.
  • the warp amount of the ceramic substrate 40 is less than the maximum permissible value of the warp amount even if the variation in the warp amount is taken into consideration. In the case of less than 2 ⁇ m).
  • the quenching start temperature is defined as an appropriate range of 400 ° C. to 650 ° C. If the shortening of the firing time is not taken into consideration, the quenching start temperature may be set to less than 400 ° C. The above is the technical significance of setting the quenching region F4 in the cooling region F3.
  • FIG. 4B is a graph of the result, that is, a graph showing the relationship between the cutting width of the outer peripheral portion and the amount of warpage in the outer peripheral portion cutting step S3. As can be seen from the graph of FIG.
  • This step is a step of forming a plurality of scribing lines SL (three lines as an example in this embodiment) on one surface of the ceramic substrate 40 (surface 40A1 as an example in this embodiment).
  • the ceramic substrate 40A with SL is manufactured.
  • a total of three straight lines, one in the center in the width direction and two in the length direction are divided into three equal parts by the laser beam irradiated from the irradiation portion (not shown) on the surface 40A1 of the ceramic substrate 40 as an example. Is formed, and the entire region of the surface 40A1 is divided into six equal parts.
  • each scribe line SL is composed of a plurality of dents arranged in a straight line (see FIG. 6B). Therefore, the irradiation unit (for example, a carbon dioxide laser light source, a YAG laser light source, etc.) used in this step can intermittently irradiate laser light, for example.
  • Each scribe line SL is used as a cutting line when the ceramic substrate 40 is divided into a plurality of (six in the present embodiment) in the dividing step S9 (see FIG. 1), which is a later step.
  • the metal layer forming step S5 will be described with reference to FIGS. 6A and 6B.
  • the first metal layer 50A and the second metal layer 50B are fixed to the front surface 40A1 side and the back surface 40A2 side of the ceramic substrate 40A with SL, respectively.
  • the first metal layer 50A and the second metal layer 50B are fixed to the front surface 40A1 side and the back surface 40A2 side, respectively, via a brazing material (not shown).
  • a paste-like brazing material is uniformly applied to the front surface 40A1 and the back surface 40A2 of the ceramic substrate 40 by a method such as a roll coater method, a screen printing method, or a transfer method, and further, the paste-like material is uniformly applied.
  • the first metal layer 50A and the second metal layer 50B are joined to the front surface 40A1 and the back surface 40A2 of the ceramic substrate 40 via a brazing material, respectively.
  • the screen printing method is preferable in that the paste-like brazing material is uniformly applied. Further, in this case, it is preferable to control the clay of the paste-like brazing material to 5 Pa ⁇ s to 20 Pa ⁇ s.
  • FIG. 6B illustrates a state in which microcracks MC extending from each of the plurality of dents constituting the scribe line SL to the back surface 40A2 are formed. It is what is formed.
  • the microcrack MC is also formed during the above-mentioned outer peripheral portion cutting step S3.
  • the resist printing step S6 will be described with reference to FIG. 7.
  • the first metal layer 50A of the motherboard 60 is coated with a photosensitive resist film PRF, and the six regions defined by the three scribing lines SL in the first metal layer 50A are each circuit described later.
  • This is a step of forming a resist pattern PRP corresponding to the pattern CP.
  • an exposure apparatus (not shown) is used to print a resist pattern PRP on the resist film PRF (the resist pattern PRP is cured, and a portion of the resist film PRF other than the resist pattern PRP is printed. Leave uncured).
  • the motherboard 60A with PRP is manufactured.
  • the etching step S7 (an example of the circuit pattern forming step) will be described with reference to FIG.
  • the uncured resist film PRF in the resist film PRF of the motherboard 60A with PRP is removed, the exposed portion of the first metal layer 50A is etched, and then the remaining resist pattern PRP is removed to remove the circuit pattern CP. Is the process of forming.
  • the motherboard 60A with PRP before this step becomes a collective substrate 60B in which the circuit pattern CP is formed in each of the six regions partitioned by the three scribe lines SL.
  • the assembly substrate 60B when the assembly substrate 60B is formed, all the portions of the three scribe lines SL formed in the SL forming step S4 are exposed as the first metal layer 50A is etched.
  • Electronic components (not shown) such as ICs, capacitors, and resistors are mounted on each circuit pattern CP formed in this step in the mounting step S10 described later.
  • the etching step S7 is taken as an example of the circuit pattern forming step, but the combination of the resist printing step S6 and the etching step S7 may be regarded as an example of the circuit pattern forming step.
  • a protective layer such as a solder resist is formed on the surface of the assembly substrate 60B on the side where a plurality of circuit pattern CPs (six in this embodiment) are formed, except for the bonding portion where the electronic components are bonded.
  • This is a step of covering with (not shown) and surface-treating a portion other than the joint portion.
  • the joint portion to which the electronic component is joined is plated by, for example, an electrolytic plating method, and the surface treatment of the joint portion is performed.
  • the product at the end of the etching step S7 is the assembly substrate 60B, but the product at the end of the surface treatment step S8, that is, the substrate in which the assembly substrate 60B is coated with the protective layer is assembled. You may think of it as a substrate.
  • a division step S9 Next, the division step S9 will be described with reference to FIG.
  • a plurality of assembly boards 60B (or ceramic substrates 40A with SL) are cut along a plurality of (three as an example in this embodiment) scribing line SL, and a plurality of assembly boards 60B (one example in this embodiment) are cut.
  • This is a step of dividing the circuit board into 60C.
  • the first metal layer 50A becomes the circuit pattern CP of each circuit board 60C by the steps so far.
  • the region partitioned by the three scribe lines SL is the metal on the side opposite to the side on which the circuit pattern CP is formed in each circuit board 60C by the steps so far.
  • the metal layer functions as a heat radiating layer for radiating heat generated by electronic components mounted on the circuit pattern CP when the mounting board (not shown) manufactured in the mounting step S10 described later is used. ..
  • the metal layer forming step S5 is performed on the motherboard 60, and then the dividing step S9 is performed.
  • the surface treatment step S8 may be performed from the metal layer forming step S5 after the step S9 is performed.
  • This step is a step of mounting an electronic component (not shown) on each circuit board 60C (see FIG. 9).
  • a mounting device (not shown) is used to attach solder (not shown) to a joint portion where electronic components are joined in the circuit pattern CP (see FIG. 9) of each circuit board 60C, and the joint portion is attached. Join the joining terminals of electronic components to.
  • this step is a step after the split step S9, but the split step S9 may be performed after the main step. That is, the manufacturing method S100 of the present embodiment may be performed in the order of the mounting step S10 and the dividing step S9 after the surface treatment step S8.
  • an inspection device (not shown) is used to inspect the circuit pattern CP, inspect the operation of electronic components, and the like.
  • the above is the description of the manufacturing method S100 of the present embodiment.
  • the ceramic substrate 40 of the present embodiment (see FIGS. 3A, 3D, 3G, 3J, 3M, 3P, etc.) has the above-mentioned basic features.
  • the ceramic substrate 40 of the present embodiment is a ceramic substrate 40 having a rectangular shape in a plan view, and is located on one side in the plate thickness direction at a position deviated from the intersection formed by the pair of diagonal lines.
  • at least one convex portion that becomes convex toward the other side is formed, and the value obtained by dividing the maximum convex amount of the at least one convex portion by the diagonal length of the ceramic substrate 40 is 2 ⁇ m / mm. It is as follows.
  • the ceramic substrate 40 of the present embodiment is processed into a circuit board 60C (see FIG. 9) by fixing the first metal layer 50A and the second metal layer 50B on both side surfaces thereof, respectively. Therefore, in the ceramic substrate 40 of the present embodiment, various thermal histories are added in a state where the first metal layer 50A and the second metal layer 50B are fixed on both side surfaces thereof (the state of the motherboard 60), respectively. That is, thermal strain and thermal stress are generated inside the motherboard 60.
  • the ceramic substrate 40 of the present embodiment can produce a circuit board having excellent flatness in which residual thermal strain and residual thermal stress are remarkably reduced. In particular, by manufacturing the substrate so that minute irregularities as shown in FIGS. 3S to 3W are formed, the bondability with the adjacent layer is improved as compared with the conventional substrate.
  • a part of the ceramic substrate 40 of the present embodiment is premised on the above-mentioned basic features, and at least one convex portion is a plurality of convex portions, and each of the plurality of convex portions is a plurality of convex portions.
  • the ceramic substrate 40 has a feature formed in two regions defined by one of the diagonal lines of the pair of diagonal lines (see FIGS. 3D, 3G, 3J and 3M). Therefore, the ceramic substrate 40 of the present embodiment having the above-mentioned characteristics has a flatness in which residual thermal strain and residual thermal stress are remarkably reduced as compared with the ceramic substrate of the embodiment not having the above-mentioned characteristics (see, for example, FIG. 3P). It is possible to manufacture an excellent circuit board.
  • a part of the ceramic substrate 40 of the present embodiment is premised on the above-mentioned basic features, and at least one convex portion is a plurality of convex portions, and each of the plurality of convex portions is a plurality of convex portions.
  • the ceramic substrate is characterized in that it is formed in four regions defined by the pair of diagonal lines (see FIG. 3M). Therefore, the ceramic substrate 40 of the present embodiment having the above-mentioned characteristics has residual heat strain and residual heat as compared with the ceramic substrate having the above-mentioned characteristics (see, for example, FIGS. 3D, 3G, 3J and 3M). A circuit board having excellent flatness with significantly reduced stress can be produced.
  • At least one convex portion is a plurality of convex portions, and among the plurality of convex portions.
  • a part is formed so as to be convex toward one side in the plate thickness direction, and the remaining part of the plurality of convex portions is convex toward the other side in the plate thickness direction. It is characterized in that it is formed so as to be (see FIGS. 3D, 3M and 3P).
  • the ceramic substrate 40 of the present embodiment having the above-mentioned characteristics has significantly reduced residual thermal strain and residual thermal stress as compared with the ceramic substrate having the above-mentioned characteristics (see, for example, FIGS. 3G and 3J).
  • a circuit board having excellent flatness can be produced.
  • the motherboard 60 of this embodiment has a ceramic substrate 40, a first metal layer 50A fixed to the front surface 40A1 side of the ceramic substrate 40, and a back surface 40A2 side of the ceramic substrate 40.
  • the ceramic substrate 40 included in the motherboard 60 of the present embodiment has the above-mentioned first to fourth effects. Therefore, the motherboard 60 of the present embodiment is provided with the ceramic substrate 40 of the present embodiment, so that the residual thermal strain and the residual thermal stress are remarkably reduced and the flatness is excellent.
  • the circuit board 60C of the present embodiment includes a ceramic substrate 40 and a circuit pattern CP formed on one surface side of the ceramic substrate 40 (in this embodiment, the surface 40A1 side as an example).
  • a metal layer (second metal layer 50) fixed to the other surface side of the ceramic substrate 40 (in the present embodiment, the back surface 40A2 side as an example) is provided.
  • the ceramic substrate 40 included in the circuit board 60C of the present embodiment has the above-mentioned first to fourth effects. Therefore, the circuit board 60C of the present embodiment is provided with the ceramic substrate 40 of the present embodiment, so that the residual thermal strain and the residual thermal stress are remarkably reduced and the flatness is excellent.
  • the method for producing the ceramic substrate 40 of the present embodiment includes a cutting step (see FIGS. 2B and 2C) of cutting the strip-shaped green sheet 20 containing the ceramic powder to obtain the single-wafer green sheet 30 and the single-wafer green in the firing chamber.
  • the sheet 30 is arranged, the firing chamber is heated until the temperature in the firing chamber reaches at least 1600 ° C., and then the firing chamber is cooled, and the single-wafer green sheet 30 is sintered to obtain a ceramic substrate 40.
  • the sintering step which includes a knotting step, the temperature in the firing chamber is rapidly cooled when the temperature in the firing chamber becomes 650 ° C. or lower when the firing chamber is cooled (see FIG. 3B).
  • the method for manufacturing the ceramic substrate 40 of the present embodiment further includes a cutting step of cutting the entire peripheral edge side portion of the cooled ceramic substrate 40 after the sintering step (see FIG. 4A).
  • a cutting step of cutting the entire peripheral edge side portion of the cooled ceramic substrate 40 after the sintering step see FIG. 4A.
  • the ceramic substrate 40 whose entire peripheral edge side is cut is released from a state in which compressive stress or tensile stress is applied due to the influence of cooling, that is, particularly stress on the outer peripheral edge.
  • it is possible to manufacture the ceramic substrate 40 having excellent flatness in which residual thermal strain and residual thermal stress are remarkably reduced see FIG. 4B).
  • the method for manufacturing the motherboard 60 of the present embodiment is the method of manufacturing the ceramic substrate 40 of the present embodiment, in which the first metal layer 50A is fixed to the front surface 40A1 side of the ceramic substrate 40 and the second metal layer 50B is attached to the back surface 40A2 side. It includes a fixing step of fixing (see FIG. 6A).
  • the method for manufacturing the ceramic substrate 40 of the present embodiment has the above-mentioned seventh effect. Therefore, according to the method for manufacturing the motherboard 60 of the present embodiment, it is possible to manufacture the motherboard 60 in which the residual thermal strain and the residual thermal stress are remarkably reduced and the flatness is excellent.
  • the method for manufacturing the circuit board 60C of the present embodiment is the manufacturing method of the motherboard 60 of the present embodiment and either one of the first metal layer 50A and the second metal layer 50B (in the case of the present embodiment, the first metal layer).
  • 50A) includes a pattern forming step of forming a circuit pattern CP (see FIGS. 7, 8 and the like). Then, the manufacturing method of the motherboard 60 of the present embodiment exerts the above-mentioned eighth effect. Therefore, according to the method for manufacturing the circuit board 60C of the present embodiment, it is possible to manufacture the circuit board 60C in which the residual thermal strain and the residual thermal stress are remarkably reduced and the flatness is excellent.
  • an example of ceramic powder has been described as silicon nitride.
  • an example of the ceramic powder may be another ceramic powder.
  • aluminum nitride powder may be used.
  • the molding step S12 (see FIG. 2A) included in the green sheet forming step S1 of the present embodiment, it is assumed that the doctor blade molding is used. However, if the slurry 10 can be molded into the band-shaped green sheet 20, the molding step S12 may be performed by another method. For example, the molding step S12 may be performed by extrusion molding.
  • the irradiation unit 224 is moved from one end side to the other end side of the strip-shaped green sheet 20 in the lateral direction.
  • the strip-shaped green sheet 20 can be cut to obtain the single-wafer green sheet 30 as a result, the cut portion of the strip-shaped green sheet 20 is one end side of the strip-shaped green sheet 20 in the lateral direction as in the case of the present embodiment. It does not have to be a straight portion extending from the other end to the other end.
  • the strip-shaped green sheet 20 is cut so as to separate (or hollow out) the single-leaf green sheet 30 from the strip-shaped green sheet 20 by making a hole in the strip-shaped green sheet 20 in the shape of the single-leaf green sheet 30.
  • the single-wafer green sheet 30 obtained by cutting the strip-shaped green sheet 20 may have at least a part of all end faces thereof as a cut surface.
  • the circuit pattern CP is formed on the first metal layer 50A.
  • the circuit pattern CP may be formed on the second metal layer 50B without forming the circuit pattern CP on the first metal layer 50A. That is, in the pattern forming step (resist printing step S6 and etching step S7), at least one circuit pattern CP may be formed on either the first metal layer 50A or the second metal layer 50B.
  • the scribe line SL has been described as having a plurality of dents arranged in a straight line (see FIG. 6B).
  • the scribe line SL may be, for example, a continuous groove, a plurality of dents having different lengths, widths, etc., as long as the function can be exhibited.
  • the plurality of scribe lines SL has been described as being three scribe lines SL (see FIG. 5). However, the number of the plurality of scribe lines SL may be at least one or more.
  • the plurality of scribe lines SL divide the motherboard 60 into six equal parts (see FIG. 5). However, the plurality of scribe lines SL do not have to divide the motherboard 60 into equal parts.
  • the metal layer forming step S5 may be performed after the outer peripheral partial cutting step S3 without performing the SL forming step S4.
  • the mounting step S10 is performed without performing the dividing step S9 after the surface treatment step S8 (see FIG. 1), one mounting substrate is manufactured from one motherboard 60.
  • the method for manufacturing the ceramic substrate 40 of the present embodiment includes the outer peripheral partial cutting step S3 (see FIGS. 1, 4A and 4B).
  • the amount of warpage of the ceramic substrate 40 can be made equal to or less than the maximum permissible value, so that it is not necessary to make the outer peripheral partial cutting step S3 an indispensable component.

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Abstract

本発明のセラミック基板は、平面視にて矩形状のセラミック基板であって、その一対の対角線により形成される交差点とずれた位置に、その板厚方向の一方側又は他方側に向けて凸状となる、少なくとも1つの凸状部分が形成され、前記セラミック基板の対角線の長さで前記少なくとも1つの凸状部分の最大凸量を除した値は、2μm/mm以下である。

Description

セラミック基板、複合基板及び回路基板並びにセラミック基板の製造方法、複合基板の製造方法、回路基板の製造方法及び複数の回路基板の製造方法
 本発明は、セラミック基板、複合基板及び回路基板並びにセラミック基板の製造方法、複合基板の製造方法、回路基板の製造方法及び複数の回路基板の製造方法に関する。
 例えば、特許文献1のように、セラミック基板の両面側に金属層を固定して複合基板とし、この複合基板の一方の金属層に回路パターンを形成して回路基板にすることが知られている。この回路基板は、高熱伝導率、高絶縁性の観点において優れていることから、例えばパワーモジュール用に利用されている。
 このようなセラミック基板は、その後、その両面側に金属層(例えば銅板)を固定する金属層形成工程、金属層の少なくとも一方に回路パターンを形成する回路パターン形成工程及びスクライブライン形成工程を含む各工程を経て回路基板に加工される。
特開2018-18971号公報
 ところで、近年では、回路基板の平坦性に対する要請がますます高まりつつある。こうした要請に応えるためには、回路基板の内部に残留する熱歪みや熱応力を、より高い水準で低減することが求められる。
 本発明は、残留熱歪みや残留熱応力が顕著に低減された平坦性に優れる回路基板を作製し得るセラミック基板を提供することを課題とする。
 本発明の一態様のセラミック基板は、平面視にて矩形状のセラミック基板であって、その一対の対角線により形成される交差点とずれた位置に、その板厚方向の一方側又は他方側に向けて凸状となる、少なくとも1つの凸状部分が形成され、前記セラミック基板の対角線の長さで前記少なくとも1つの凸状部分の最大凸量を除した値は、2μm/mm以下である。
 本発明の一態様の複合基板は、前記セラミック基板と、前記セラミック基板の表面側に固定されている第1金属層と、前記セラミック基板における裏面側に固定されている第2金属層と、を備える。
 本発明の一態様の回路基板は、前記セラミック基板と、前記セラミック基板の表面側に形成されている回路パターンと、前記セラミック基板における裏面側に固定されている金属層と、を備える。
 本発明の第1態様のセラミック基板の製造方法は、前記セラミック基板の製造方法であって、セラミック粉末を含む帯状グリーンシートを切断して枚葉グリーンシートを得る帯状グリーンシートの切断工程と、焼成室内に前記枚葉グリーンシートを配置して、前記焼成室内の温度が少なくとも1600℃以上になるまで前記焼成室内を加熱した後に前記焼成室内を冷却し、前記枚葉グリーンシートを焼結させて前記セラミック基板を得る焼結工程と、を含み、前記焼結工程では、前記焼成室内の冷却時に前記焼成室内の温度が650℃以下の温度になった場合に前記焼成室内の温度を急冷する。
 本発明の第2態様のセラミック基板の製造方法は、前記セラミック基板の製造方法であって、前記焼結工程の後に冷却した前記セラミック基板の全周縁側の部分を切断するセラミック基板の切断工程、を含む。
 本発明の第3態様のセラミック基板の製造方法は、前記セラミック基板の製造方法であって、セラミック粉末を含む帯状グリーンシートを切断して枚葉グリーンシートを得る帯状グリーンシートの切断工程と、焼成室内に前記枚葉グリーンシートを配置して、前記焼成室内の温度が少なくとも1600℃以上になるまで前記焼成室内を加熱した後に前記焼成室内を冷却し、前記枚葉グリーンシートを焼結させて前記セラミック基板を得る焼結工程と、前記焼結工程の後に冷却した前記セラミック基板の全周縁を切断するセラミック基板の切断工程と、を含む。
 本発明の第4態様のセラミック基板の製造方法は、前記セラミック基板の製造方法であって、前記セラミック粉末は、窒化珪素粉末又は窒化アルミニウム粉末を含む、
 本発明の一態様の複合基板の製造方法は、前記セラミック基板の製造方法と、前記セラミック基板の表面側に第1金属層を固定し、裏面側に第2金属層を固定する固定工程と、
 を含む。
 本発明の一態様の回路基板の製造方法は、前記複合基板の製造方法と、前記第1金属層及び前記第2金属層のいずれか一方に、少なくとも1つの回路パターンを形成するパターン形成工程と、を含む。
 本発明の一態様の複数の回路基板の製造方法は、前記複合基板の製造方法と、前記第1金属層及び前記第2金属層のいずれか一方に、複数の回路パターンを形成するパターン形成工程と、前記複数の回路パターンが形成された前記複合基板を、それぞれが1つの前記回路パターンを備える複数の回路基板に分割する分割工程と、を含む。
  本発明のセラミック基板によれば、残留熱歪みや残留熱応力が顕著に低減された平坦性に優れる回路基板を作製し得る。
本実施形態の複数の実装基板の製造方法を示すフロー図である。 本実施形態の複数の実装基板の製造方法に含まれる、グリーンシート形成工程のフロー図である。 本実施形態のグリーンシート形成工程に含まれる、成形工程を説明するための図であって、ドクターブレード成形装置を用いてスラリーから帯状グリーンシートを作製している状態を説明するための概略図である。 本実施形態のグリーンシート形成工程に含まれる、切断工程を説明するための図であって、切断装置を用いて帯状グリーンシートを切断して枚葉グリーンシートを作製している状態を説明するための概略図(側面図)である。 図2Cを正面側から見た概略図である。 本実施形態のグリーンシート形成工程に含まれる堆積工程から本実施形態の複数の実装基板の製造方法における焼結工程までを説明するための図である。 焼結工程における焼成温度のプロファイル(試験により検討した条件も含む。)を示すグラフである。 焼成工程における急冷開始温度(試験により検討した条件も含む。)と、反り量との関係を示すグラフである。 本実施形態の第1例のセラミック基板の平面図であって、その板厚方向における高低度合(凹み具合)のプロファイルを付した状態の高低分布図である。 図3Dの第1例のセラミック基板の断面図(端面図)であって、A-A切断線で切断した断面図である。 図3Dの第1例のセラミック基板の断面図(端面図)であって、B-B切断線で切断した断面図である。 本実施形態の第2例のセラミック基板の平面図であって、その板厚方向における高低度合(凹み具合)のプロファイルを付した状態の高低分布図である。 図3Gの第2例のセラミック基板の断面図(端面図)であって、A-A切断線で切断した断面図である。 図3Gの第2例のセラミック基板の断面図(端面図)であって、B-B切断線で切断した断面図である。 本実施形態の第3例のセラミック基板の平面図であって、その板厚方向における高低度合(凹み具合)のプロファイルを付した状態の高低分布図である。 図3Jの第3例のセラミック基板の断面図(端面図)であって、A-A切断線で切断した断面図である。 図3Jの第3例のセラミック基板の断面図(端面図)であって、B-B切断線で切断した断面図である。 本実施形態の第4例のセラミック基板の平面図であって、その板厚方向における高低度合(凹み具合)のプロファイルを付した状態の高低分布図である。 図3Mの第4例のセラミック基板の断面図(端面図)であって、A-A切断線で切断した断面図である。 図3Mの第4例のセラミック基板の断面図(端面図)であって、B-B切断線で切断した断面図である。 本実施形態の第5例のセラミック基板の平面図であって、その板厚方向における高低度合(凹み具合)のプロファイルを付した状態の高低分布図である。 図3Pの第5例のセラミック基板の断面図(端面図)であって、A-A切断線で切断した断面図である。 図3Pの第5例のセラミック基板の断面図(端面図)であって、B-B切断線で切断した断面図である。 本実施形態の第6例のセラミック基板の平面図であって、その板厚方向における高低度合(凹み具合)のプロファイルを付した状態の高低分布図(70μmスパン)である。 本実施形態の第6例のセラミック基板の平面図であって、その板厚方向における高低度合(凹み具合)のプロファイルを付した状態の高低分布図(100μmスパン)である。 本実施形態の第6例のセラミック基板の平面図であって、その板厚方向における高低度合(凹み具合)のプロファイルを付した状態の高低分布図(200μmスパン)である。 本実施形態の第6例のセラミック基板の平面図であって、その板厚方向における高低度合(凹み具合)のプロファイルを付した状態の高低分布図(300μmスパン)である。 図3S~図3VにおけるC-C直線に沿ってレーザー3次元形状測定機に沿って測定した変位量分布を示すグラフである。 本実施形態の複数の実装基板の製造方法に含まれる、外周部分切断工程を説明するための概略図である。 外周部分切断工程における、外周部分の切断幅と、反り量との関係を示すグラフである。 本実施形態の複数の実装基板の製造方法に含まれる、スクライブライン形成工程を説明するための図である。 本実施形態の複数の実装基板の製造方法に含まれる、金属層形成工程を説明するための図である。 図6Aのセラミック基板の断面図であって、6B-6B切断線で切断した横断面図である。 本実施形態の複数の実装基板の製造方法に含まれる、レジスト印刷工程を説明するための図である。 本実施形態の複数の実装基板の製造方法に含まれる、エッチング工程を説明するための図である。 本実施形態の複数の実装基板の製造方法に含まれる、分割工程を説明するための図である。 変形例の金属層形成工程を説明するための図である。
≪概要≫
 以下、本実施形態について図面を参照しながら説明する。
 まず、本実施形態のセラミック基板40(図3A、図3D、図3G、図3J、図3M、図3P、図3S~3V等参照)、マザーボード60(複合基板の一例、図6A及び図6B参照)、集合基板60B(複合基板の他の一例、図8及び図9参照)及び回路基板60C(図9参照)につい説明する。
 次いで、本実施形態の複数の実装基板(図示省略)の製造方法(図1参照)について説明する。
 次いで、本実施形態の効果について説明する。
 次いで、本実施形態の変形例について説明する。
 なお、以下の説明で参照するすべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
≪セラミック基板≫
 まず、本実施形態のセラミック基板40について図3D~図3Vを参照しながら説明する。
 ここで、本実施形態のセラミック基板40は、複数の形状のバリエーションを有する。例えば、第1例のセラミック基板40(図3D参照)、第2例のセラミック基板40(図3G参照)、第3例のセラミック基板40(図3J参照)、第4例のセラミック基板40(図3M参照)、第5例のセラミック基板40(図3P参照)、第6のセラミック基板40(図3S~3V参照)等である。なお、いずれの例のセラミック基板40も、平面視にて矩形状である。
 そして、本実施形態のセラミック基板40は、以下の基本的な特徴を有する。
 具体的には、本実施形態のセラミック基板40は、「平面視にて矩形状のセラミック基板40であって、その一対の対角線により形成される交差点とずれた位置に、その板厚方向の一方側又は他方側に向けて凸状となる、少なくとも1つの凸状部分が形成され、セラミック基板40の対角線の長さで前記少なくとも1つの凸状部分の最大凸量を除した値は、2μm/mm以下である」という基本的な特徴を有する。そして、この基本的な特徴を有するセラミック基板40としては、第1例のセラミック基板40(図3D参照)、第2例のセラミック基板40(図3G参照)、第3例のセラミック基板40(図3J参照)、第4例のセラミック基板40(図3M参照)、第5例のセラミック基板40(図3P参照)及び第6のセラミック基板40(図3S~3V参照)がある。
 また、本実施形態のセラミック基板40は、上記の基本的な特徴を満たす限りにおいて、以下のような態様であってもよい。
 例えば、本実施形態のセラミック基板40の一態様は、前記少なくとも1つの凸状部分は、複数の凸状部分であり、前記複数の凸状部分は、それぞれ、セラミック基板40における前記一対の対角線のうちの一方の対角線で区画される2つの領域に形成されていてもよい。そして、この態様のセラミック基板40としては、第1例のセラミック基板40(図3D参照)、第2例のセラミック基板40(図3G参照)、第3例のセラミック基板40(図3J参照)及び第4例のセラミック基板40(図3M参照)がある。
 また、例えば、本実施形態のセラミック基板40の一態様は、前記少なくとも1つの凸状部分は、複数の凸状部分であり、前記複数の凸状部分は、それぞれ、前記セラミック基板における前記一対の対角線で区画される4つの領域に形成されてもよい。そして、この態様のセラミック基板40としては、第4例のセラミック基板40(図3M参照)がある。
 また、例えば、本実施形態のセラミック基板40の一態様は、前記少なくとも1つの凸状部分は、複数の凸状部分であり、前記複数の凸状部分のうちの一部は、前記板厚方向の一方側に向けて凸状となるように形成され、前記複数の凸状部分のうちの残りの一部は、前記板厚方向の他方側に向けて凸状となるように形成されていてもよい。そして、この態様のセラミック基板40としては、第1例のセラミック基板40(図3D参照)、第4例のセラミック基板40(図3M参照)及び第5例のセラミック基板40(図3P参照)がある。
 次に、第1例~第6例により、図3D~図3Wを参照しながらセラミック基板40の例を説明する。これらの例において、セラミック基板40の表面40A1は、若干の凹凸を有しているものの略平坦面となっている。なお、これらの例に限らず、セラミック基板40の表面40A1は凸状部分を有さない完全に平坦な面となっていてもよい。
 そして、以下に説明する第1例~第6例はそれぞれ本実施形態のセラミック基板40の例示に過ぎず、上記の基本的な特徴を有するセラミック基板であれば、本実施形態のセラミック基板40に含まれる。
〔第1例のセラミック基板〕
 第1例のセラミック基板40については、図3D~図3Fを参照しながら説明する。
 ここで、図3Dは、本実施形態の第1例のセラミック基板40の平面図であって、その板厚方向(Z方向)における高低度合(凹み具合)のプロファイルを付した状態の高低分布図である。図3Eは、第1例のセラミック基板40の断面図(端面図)であって、図3DのA-A切断線で切断した第1例のセラミック基板40の断面図である。図3Fは、第1例のセラミック基板40の断面図であって、図3DのB-B切断線で切断した第1例のセラミック基板40の断面図である。なお、図3Fでは、本来凸状部分CX1は切断面として表されないが、凸状部分CX2との関係が分かりやすいように、凸状部分CX1をB-B切断線と平行な切断面で切断した状態で示している。また、第2~第5例に関する断面図(図3H、3I、3K、3L、3N、3O、3Q、3R)においても、複数の凸状部のうちある凸状部の切断面を示す断面図(端面図)において、他の凸状部のとの凸量(または凹量)の関係が分かりやすいように、他方の凸状部を同様に平行な切断面で切断した状態として示している。
 第1例のセラミック基板40は、その板厚方向(Z方向)において平坦ではなく、反った状態となっている。そして、第1例のセラミック基板40は、前述の基本的な特徴を有したうえで、以下のような特徴を有する。
(第1の特徴)
 第1の特徴は、平面視にて、その一対の対角線(図3Dの一対の破線)により形成される交差点Oとずれた位置に、その板厚方向(Z方向)の一方側又は他方側に向けて凸状となる、少なくとも1つの凸状部分(第1例の場合は凸状部分CX1、CX2)が形成されており、反り量は、2μm/mm以下であることである。
 ここで、本明細書における反り量とは、セラミック基板40の対角線の長さでセラミック基板40の板厚方向の最大凸量を除した値のことをいう。
 第1例~第6例のセラミック基板40は、一例として、その長さが206mm、その幅が146mmであるから、その対角線の長さは約252.5mmである。また、凸状部分CX1、CX2の凸量(平坦な場合(図中の基準)に比べて凸状又は凹状になっている部分の量)を、それぞれΔZ、ΔZとする。そして、凸量ΔZ、ΔZは、それぞれ、一例として420μm以下である。すなわち、第1例の場合、最大凸量は420μm以下である。以上より、第1例のセラミック基板40の反り量は、2μm/mm以下となる。
 ここで、本明細書における「最大凸量」とは、平坦な場合に比べて凸状又は凹状になっている部分の量の最大値を意味するが、後述する第6例のセラミック基板40の説明の中で詳しく説明する。
(第2の特徴)
 第2の特徴は、第1の特徴を前提として、複数の凸状部分(第1例では凸状部分CX1、CX2)は、それぞれ、セラミック基板40における一対の対角線のうちの一方の対角線(第1例では両方の対角線)で区画される2つの領域に形成されていることである。
(第3の特徴)
 第3の特徴は、第1の特徴を前提として、複数の凸状部分(第1例では凸状部分CX1、CX2)のうちの一部(凸状部分CX1、CX2のうちの一方)は板厚方向(Z方向)の一方側に向けて凸状となるように形成され、残りの一部(凸状部分CX1、CX2のうちの他方)は板厚方向の他方側に向けて凸状となるように形成されていることである。
 以上が、第1例のセラミック基板40についての説明である。
〔第2例のセラミック基板〕
 第2例のセラミック基板40については、図3G~図3Iを参照しながら説明する。
 ここで、図3Gは、本実施形態の第2例のセラミック基板40の平面図であって、その板厚方向(Z方向)における高低度合(凹み具合)のプロファイルを付した状態の高低分布図である。図3Hは、第2例のセラミック基板40の断面図(端面図)であって、図3GのA-A切断線で切断した第2例のセラミック基板40の断面図である。図3Iは、第2例のセラミック基板40の断面図(端面図)であって、図3GのB-B切断線で切断した第2例のセラミック基板40の断面図である。
 第2例のセラミック基板40は、第1例のセラミック基板40(図3D~図3F参照)と同様に、若干の凹凸を有しているものの略平坦面となっている。そして、第2例のセラミック基板40は、前述の第1の特徴及び第2の特徴を有する。ただし、第2例の凸状部分CX1、CX2は、いずれも板厚方向(Z方向)の一方側(表面40A1側)に凸状となっている点で、第1例の場合(図3D参照)と異なる。
 以上が、第2例のセラミック基板40についての説明である。
〔第3例のセラミック基板〕
 第3例のセラミック基板40については、図3J~図3Lを参照しながら説明する。
 ここで、図3Jは、本実施形態の第3例のセラミック基板40の平面図であって、その板厚方向(Z方向)における高低度合(凹み具合)のプロファイルを付した状態の高低分布図である。図3Kは、第3例のセラミック基板40の断面図(端面図)であって、図3JのA-A切断線で切断した第3例のセラミック基板40の断面図である。図3Lは、第3例のセラミック基板40の断面図(端面図)であって、図3JのB-B切断線で切断した第3例のセラミック基板40の断面図である。
 第3例のセラミック基板40は、第1例のセラミック基板40(図3D~図3F参照)及び第2例のセラミック基板40(図3G~図3I参照)と同様に、若干の凹凸を有しているものの略平坦面となっている。そして、第3例のセラミック基板40は、前述の第1の特徴及び第2の特徴を有する。ただし、第3例の凸状部分CX1、CX2は、それぞれ板厚方向(Z方向)の他方側(裏面40A2側)に凸状となっている点で、第2例の場合(図3G参照)と異なる。
 以上が、第3例のセラミック基板40についての説明である。
〔第4例のセラミック基板〕
 第4例のセラミック基板40については、図3M~図3Oを参照しながら説明する。
 ここで、図3Mは、本実施形態の第4例のセラミック基板40の平面図であって、その板厚方向(Z方向)における高低度合(凹み具合)のプロファイルを付した状態の高低分布図である。図3Nは、第4例のセラミック基板40の断面図(端面図)であって、図3MのA-A切断線で切断した第4例のセラミック基板40の断面図である。図3Nは、第4例のセラミック基板40の断面図(端面図)であって、図3MのB-B切断線で切断した第4例のセラミック基板40の断面図である。
 第4例のセラミック基板40は、第1例のセラミック基板40(図3D~図3F参照)、第2例のセラミック基板40(図3G~図3I参照)及び第3例のセラミック基板40(図3J~図3L参照)と同様に、若干の凹凸を有しているものの略平坦面となっている。そして、第4例のセラミック基板40は、前述の第1の特徴、第2の特徴及び第3の特徴並びに後述する第4の特徴を有する。
 なお、第4例における凸状部分CX3、CX4の凸量ΔZ、ΔZは、一例として1260μm以下である。
(第4の特徴)
 第4の特徴は、第1の特徴を前提として、複数の凸状部分(第4例では凸状部分CX1、CX2、CX3、CX4)が、それぞれ、セラミック基板40における一対の対角線で区画される4つの領域に形成されていることである。
 以上が、第4例のセラミック基板40についての説明である。
〔第5例のセラミック基板〕
 第5例のセラミック基板40については、図3P~図3Rを参照しながら説明する。
 ここで、図3Pは、本実施形態の第5例のセラミック基板40の平面図であって、その板厚方向(Z方向)における高低度合(凹み具合)のプロファイルを付した状態の高低分布図である。図3Qは、第5例のセラミック基板40の断面図(端面図)であって、図3PのA-A切断線で切断した第5例のセラミック基板40の断面図である。図3Rは、第5例のセラミック基板40の断面図(端面図)であって、図3PのB-B切断線で切断した第5例のセラミック基板40の断面図である。
 第5例のセラミック基板40は、第1例のセラミック基板40(図3D~図3F参照)、第2例のセラミック基板40(図3G~図3I参照)、第3例のセラミック基板40(図3J~図3L参照)及び第4例のセラミック基板40(図3M~図3O参照)と同様に、若干の凹凸を有しているものの略平坦面となっている。そして、第5例のセラミック基板40は、前述の第1の特徴及び第3の特徴を有する。ただし、第2例の凸状部分CX1、CX2は、それぞれ、セラミック基板40における一対の対角線で区画される4つの領域のうちの1つの領域に形成されている点で、第1例の場合(図3D参照)と異なる。
 以上が、第5例のセラミック基板40についての説明である。
〔第6例のセラミック基板〕
 第6例のセラミック基板40については、図3S~図3Wを参照しながら説明する。
 ここで、図3S~図3Vは、それぞれ、本実施形態の第6例のセラミック基板40の平面図であって、その板厚方向(Z方向)における高低度合(凹み具合)のプロファイルを付した状態の高低分布図である。図3S~図3Vは、それぞれ後述する反り量の測定時の測定スパンが異なる(それぞれ、順に70μm、100μm、200μm、300μm)。
 図3Wは、図3S~図3VにおけるC-C直線に沿ってレーザー3次元形状測定機に沿って測定した変位量分布を示すグラフである。
 図3S~図3Vに示すとおり、不規則な凹凸形状である。この不規則な凹凸は微小な凹凸である。0mm~200mmの範囲を任意に5視野観察した場合に、最大変位量と最小変位量との差が100μm以下である。
 また、0mm~200mmの範囲を任意に5視野観察した場合に、いずれの視野においても複数の凸部が観察されてよい。ここでいう凸部とは、隣り合う凹部のうち変位量が大きい凹部との変位量の差が10μm以上であるものを指し、図3Wでは凸部は5個である。なお、5視野観察で全幅(図3Wでは200mm)を含まれるようにする観点から、一つの視野幅は40mm以上であり、好ましくは100mm以上である。
 ここで、本実施形態では、セラミック基板40の反り量を、以下のようにして測定した。すなわち、レーザー三次元形状測定機により、セラミック基板40へレーザー光を照射し、セラミック基板40からの拡散反射された光を受光して変位量を算出し、セラミック基板40の主面の反り量を測定した。ここで、当該レーザー三次元形状測定機は、XYθステージユニットとしてK2-300(神津精機株式会社製)を採用し、高精度レーザー変位計としてLK-G500(株式会社キーエンス製)を採用し、モータコントローラとしてSC-200K(神津精機株式会社製)を採用し、AD変換機としてDL-100(神津精機株式会社製)を採用した構成のものとした。この場合、測定ピッチは、1.0mmとした。
 そして、本実施形態における「最大凸量」とは、上記レーザー3次元形状測定機により測定した変位から、基準となる表面40A1(または裏面40A2)を算出して、その基準面からの変位量を算出したときの最大の変位量(最大の凸量または凹量の大きさ)をいう。
 以上が、第6例のセラミック基板40についての説明である。
 以上が、第1例~第6例のセラミック基板40の特徴についての説明である。
 なお、第1例のセラミック基板40の場合(図3D参照)、凸状部分CX1、CX2はセラミック基板40における一対の対角線で区画される4つの領域のうちの交差点Oを挟んで長手方向(Y方向)の両側に区画される2つの領域に形成されているが、本実施形態のセラミック基板40の他の態様としては、例えば、凸状部分CX1、CX2は交差点Oを挟んで短手方向(X方向)の両側に区画される2つの領域に形成されていてもよい。
 また、第4例のセラミック基板40の場合(図3M参照)、凸状部分CX2、CX3はセラミック基板40の板厚方向(Z方向)における裏面40A2側に凸状となっているが(図3N、図3O参照)、本実施形態のセラミック基板40の他の態様としては、例えば、凸状部分CX2、CX3のうちの一方又は両方は表面40A1側に凸状となっていてもよい。
 また、例えば、第1例のセラミック基板40(図3D参照)に第5例のセラミック基板40の凸状部分CX2(図3P参照)を組み合せたセラミック基板(図示省略)でもよい。
 また、例えば、第1例のセラミック基板40(図3D参照)の凸状部分CX1、CX2のいずれか一方がないセラミック基板(図示省略)であってもよい。同様に、第5例のセラミック基板40(図3P参照)の凸状部分CX1、CX2のいずれか一方がないセラミック基板(図示省略)であってもよい。
 以上のとおり、本実施形態のセラミック基板40は、前述の基本的な特徴を有していればよい。
 以上が、本実施形態のセラミック基板40についての説明である。
≪マザーボード≫
 次に、本実施形態のマザーボード60について図6A及び図6Bを参照しながら説明する。
 本実施形態のマザーボード60は、セラミック基板40と、セラミック基板40の表面40A1側に固定されている第1金属層50Aと、セラミック基板40における裏面40A2側に固定されている第2金属層50Bと、を備える。
 なお、図6A及び図6Bのマザーボード60では、セラミック基板40に換えて後述するSL付きセラミック基板40Aとなっている。SL付きセラミック基板40Aとは、後述するように、セラミック基板40に一例として複数本のスクライブラインSLが形成されている基板である。
 以上が、本実施形態のマザーボード60についての説明である。
≪回路基板≫
 次に、本実施形態の回路基板60Cについて図9を参照しながら説明する。
 本実施形態の回路基板60Cは、セラミック基板40と、セラミック基板40の表面40A1側に形成されている回路パターンCPと、セラミック基板40における裏面40A2側に固定されている金属層(第2金属層50B)と、を備える。
 以上が、本実施形態の回路基板60Cについての説明である。
≪本実施形態の複数の実装基板の製造方法≫
 次に、本実施形態の複数の実装基板の製造方法S100(以下、本実施形態の製造方法S100という。)について、図1等を参照しながら説明する。
 本実施形態の製造方法S100は、図1に示すように、グリーンシート形成工程S1と、焼結工程S2と、外周部分切断工程S3と、スクライブライン形成工程S4(以下、SL形成工程S4という。)と、金属層形成工程S5と、レジスト印刷工程S6と、エッチング工程S7と、表面処理工程S8と、分割工程S9と、実装工程S10とを含む。そして、本実施形態の製造方法S100は、これらの各工程の記載順で行なわれる。
 なお、本実施形態の製造方法S100における各工程の終了時と、その時点での製造物との関係は、以下のとおりである。

========================================
  終了時の各工程 その時点での製造物
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  焼結工程S2 セラミック基板40(図3D参照)
  SL形成工程S4 SL付きセラミック基板40A(図5参照)
  金属層形成工程S5 マザーボード60(図6A及び図6B参照)
  エッチング工程S7 集合基板60B(図8参照)
  分割工程S9 複数の回路基板60C(図9参照)
  実装工程S10 複数の実装基板
========================================
 また、本実施形態の製造方法S100の各工程の説明には、以下の各発明の説明が含まれる。

(セラミック基板の製造方法に関する発明)
 本実施形態のセラミック基板40の製造方法は、セラミック粉末を含む帯状グリーンシート20を切断して枚葉グリーンシート30を得る切断工程と、焼成室内に枚葉グリーンシート30を配置して、前記焼成室内の温度が少なくとも1600℃以上になるまで前記焼成室内を加熱した後に前記焼成室内を冷却し、枚葉グリーンシート30を焼結させてセラミック基板40を得る焼結工程と、を含み、
 前記焼結工程では、前記焼成室内の冷却時に前記焼成室内の温度が650℃以下の温度になった場合に前記焼成室内の温度を急冷する(図1、図2B、図2C、図3B等参照)。
 さらに、本実施形態のセラミック基板40の製造方法は、前記焼結工程の後に冷却したセラミック基板40の全周縁側の部分を切断する切断工程を含む(図1、図4A参照)。

(マザーボードの製造方法に関する発明)
 本実施形態のマザーボード60の製造方法は、前述のセラミック基板の製造方法と、セラミック基板40の表面40A1側に第1金属層50Aを固定し、裏面40A2側に第2金属層50Bを固定する固定工程と、を含む(図6A参照)。

(回路基板の製造方法に関する発明)
 本実施形態の回路基板60Cの製造方法は、前述のマザーボード60の製造方法と、第1金属層50A及び第2金属層50Bのいずれか一方(本実施形態の場合は一例として第1金属層50A)に、少なくとも1つの回路パターンCPを形成するパターン形成工程と、を含む(図7、図8等参照)。

(複数の回路基板の製造方法)
 本実施形態の複数の回路基板60Cの製造方法は、前述のマザーボード60の製造方法と、第1金属層50A及び第2金属層50Bのいずれか一方(本実施形態の場合は一例として第1金属層50A)に、複数の回路パターンCPを形成するパターン形成工程と、複数の回路パターンCPが形成されたマザーボード60を、それぞれが1つの回路パターンCPを備える複数の回路基板60Cに分割する分割工程と、を含む(図7~図9等参照)。

 以下、各工程について説明する。
<グリーンシート形成工程及び焼結工程>
 本実施形態における、グリーンシート形成工程S1及び焼結工程S2を組み合せてこれらの記載順で行う工程は、セラミック基板40の製造方法に相当する。
 以下、本実施形態のセラミック基板40の製造方法について、図2A~図2D、図3A~図3R並びに図4A及び図4Bを参照しながら説明する。
 ここで、セラミック基板40は、一例として、電気自動車、鉄道車両その他産業機器に搭載されるパワーモジュール用の回路基板又は実装基板が備えるセラミック基板である。セラミック基板40は、一例として、後述する枚葉グリーンシート30(図2C参照)を積層した状態で焼結して得られる(図3A参照)。また、枚葉グリーンシート30は、帯状グリーンシート20(図2B及び図2C参照)を切断して得られる。すなわち、セラミック基板40と枚葉グリーンシート30との関係は、完成品と中間品(完成品になる前の工程で製造された物)との関係、又は、第1中間品と第2中間品(第1中間品になる前の工程で製造された物)との関係を有する。そのため、本実施形態の枚葉グリーンシート30は、本実施形態のセラミック基板40の製造方法の中間段階までの工程で製造される。
 なお、本実施形態のセラミック基板40は、一例として、矩形の板である(図3D、図3G、図3J、図3M、図3P、図5等参照)。
<グリーンシート形成工程>
 以下、グリーンシート形成工程S1について、図2A、図2B、図2C及び図2Dを参照しながら説明する。本実施形態のグリーンシート形成工程S1は、スラリー作製工程S11と、成形工程S12と、切断工程S13と、堆積工程S14と、脱脂工程S15とを含み、これらの記載順で行われる(図1及び図2A参照)。
〔スラリー作製工程〕
 スラリー作製工程S11を説明する。本工程は、後述する原料粉末と有機溶剤とを混合して、スラリー10を作成する工程である。本工程で作製されたスラリー10(図2B参照)は、次の工程(成形工程S12)で帯状グリーンシート20に成形される。
 スラリー10の原料粉末は、後述する主成分と焼結助剤とを含有する粉末である。主成分は一例として80重量%~98.3質量%の窒化珪素(Si)であり、焼結助剤は一例として1重量%~10質量%(酸化物換算)の少なくとも1種の希土類元素及び0.7重量%~10質量%(酸化物換算)のマグネシウム(Mg)である。窒化珪素の粉末のα化率は、セラミック基板40の密度、曲げ強度及び熱伝導率を考慮すると、好ましくは20%~100%である。
 ここで、本明細書で使用する「~」の意味について補足すると、例えば「20%~100%」は「20%以上100%以下」を意味する。そして、本明細書で使用する「~」は、「『~』の前の記載部分以上『~』の後の記載部分以下」を意味する。
 窒化珪素(Si)の原料粉末における割合を一例として80重量%~98.3質量%とする理由は、得られるセラミック基板40の曲げ強度及び熱伝導率が低すぎないこと、焼結助剤の不足によるセラミック基板40の緻密性を担保すること等による。
 以下、説明の簡略化のために、窒化珪素の原料粉末をSi粉末(別名は窒化珪素粉末、セラミック粉末の一例)、Mgの原料粉末をMgO粉末、希土類元素原料の粉末をY粉末と表記する。ただし、窒化珪素の原料粉末及び焼結助剤の原料粉末は、それぞれ、Si粉末並びにMgO粉末及びY粉末でなくてもよい。
 そして、前述のように配合されたSi粉末、MgO粉末及びY粉末と、可塑剤、有機バインダー及び有機溶剤とを混合して、スラリー10が作製される。そのため、本工程で作製されるスラリー10は、セラミック粉末を含む。
 以上が、スラリー作製工程S11についての説明である。
〔成形工程〕
 次に、成形工程S12について説明する。本工程は、図2Bに示すように、スラリー10から帯状グリーンシート20を製造する工程である。
 本工程は、一例として、図2Bに示すドクターブレード成形装置100を用いて行われる。ここで、ドクターブレード成形装置100は、ベルト搬送機構110と、成形ユニット120と、加熱ユニット130とを備えている。ベルト搬送機構110は、上流側のローラ112A、下流側のローラ112B及びベルト114を有し、下流側のローラ112を駆動させて、ベルト114を上流側のローラ112から下流側のローラ112に(X方向に沿って)移動させる。成形ユニット120は、ベルト114の上側(ベルト114よりもZ方向側)に配置され、ベルト114に対向している。成形ユニット120は、スラリー10を収容する収容部122とドクターブレード124とを有する。
 そして、成形ユニット120は、図2Bに示すように、自重及び移動するベルト114との付着力により収容部122から持ち出されるスラリー10を、ドクターブレード124により規制して定められた膜厚を有するシート状にする。加熱ユニット130は、定められた膜厚にされたベルト114上のスラリー10に温風WCを吹き付けてスラリー10をシートにする(有機溶剤を気化させる)。その結果、成形工程S12では、スラリー10から定められた幅(図中Y方向が幅方向に相当)の帯状グリーンシート20が作製される。すなわち、成形工程S12では、スラリー10をドクターブレード成形により帯状にして、一例としてSi(セラミック)を含んで構成される帯状グリーンシート20を得る。
 なお、本工程は、一例として、スラリー作製工程S11で作製されたスラリー10の脱泡をし、かつ、スラリー10を増粘させた後に行われる。また、本工程で作製される帯状グリーンシート20の膜厚は、最終的に製造されるセラミック基板40の膜厚を考慮して設定される。これに伴い、スラリー10を定められた膜厚に規制するためのドクターブレード124の規制条件(ベルト114との離間距離等)も最終的に製造されるセラミック基板40の膜厚を考慮して設定される。
 以上が、成形工程S12についての説明である。
〔切断工程〕
 次に、帯状グリーンシート20の切断工程S13について説明する。本工程は、図2Cに示すように、帯状グリーンシート20を切断して枚葉グリーンシート30を製造する工程である。
 本工程は、一例として、図2Cに示す切断装置200を用いて行われる。ここで、切断装置200は、シート搬送機構210と、切断部220とを備えている。
 シート搬送機構210は、支持部212と、第1搬送部214と、第2搬送部216とを有する。支持部212は、成形工程S12で作製された帯状グリーンシート20が外周面に巻き付けられているローラ112B(図2B及び図2C参照)を回転可能に支持する。第1搬送部214は、支持部212から搬送された帯状グリーンシート20の姿勢を整えて帯状グリーンシート20をX方向に沿って(帯状グリーンシート20の長手方向に沿って)切断部220に搬送する。第2搬送部216は、切断部220で帯状グリーンシート20が切断されて作製された枚葉グリーンシート30を更に下流に(X方向に)搬送する。
 また、切断部220は、筐体222と、照射部224と、移動機構226とを有している。照射部224は、一例として、レーザー光LBを照射する。移動機構226は、照射部224を帯状グリーンシート20の短手方向(図中Y方向)の一端から他端に亘って走査させる。照射部224及び移動機構226は、筐体222に取り付けられている。
 そして、本実施形態の切断装置200は、シート搬送機構210により帯状グリーンシート20を枚葉グリーンシート30の長さ分搬送して帯状グリーンシート20を停止させ、切断部220により帯状グリーンシート20を切断する。この場合、切断部220は、移動機構226により照射部224をY方向に沿って帯状グリーンシート20の短手方向の一端側から他端側に亘って移動させながら、照射部224にレーザー光LBを照射させる(図2参照)。また、移動機構226により走査される照射部224は、レーザー光LBを間欠的に照射する。ここで、「間欠的に」とは、一定期間照射することと一定期間照射しないこととを繰り返すことを意味する。そのため、移動機構226は、照射部224が移動と停止とを繰り返すようにして、照射部224を走査させる(図2D参照)。
 以上のようにして、本工程では、帯状グリーンシート20にレーザー光LBを照射することで帯状グリーンシート20を切断して枚葉グリーンシート30を得る。なお、レーザー光LBは、帯状グリーンシート20を切断することができれば、炭酸ガスレーザー光、赤外線レーザー光、紫外線レーザー光その他のレーザー光でもよい。また、本工程の説明では、一例として図2Cに示す切断装置200を用いて帯状グリーンシート20を切断して枚葉グリーンシート30を製造するとしたが、帯状グリーンシート20から枚葉グリーンシート30を製造することができれば、他の方法を用いてもよい。例えば、プレス加工装置(図示省略)を用いて、プレスにより帯状グリーンシート20を打ち抜いて枚葉グリーンシート30を製造してもよい。
 本実施形態に係るセラミック基板40は、矩形であることが好ましい。また、セラミック基板40の表面における対角線の長さが150mm以上であることが好ましく、200mm以上であることがより好ましく、236mm以上であることが特に好ましい。上限には特に制限はないが、例えば254mm以下とすることができる。
 本実施形態に係るセラミック基板40は、その厚みを0.1mm以上3.0mm以下とすることができ、好ましくは0.2mm以上1.2mm以下、より好ましくは0.25mm以上0.5mm以下である。
 以上が、帯状グリーンシート20の断工程S13についての説明である。
〔堆積工程〕
 次に、堆積工程S14について説明する。本工程は、図3Aに示すように、複数の枚葉グリーンシート30をその厚み方向に重ねる工程である。本工程は、後の工程(焼結工程S2)で効率的に枚葉グリーンシート30を焼結させるための工程である。
 本工程では、図3Aに示すように、複数の枚葉グリーンシート30を、後述する非反応性粉末層(図示省略)を介して堆積する。ここで、枚葉グリーンシート30を重なる枚数が少ないと、後の焼結工程S2において焼結炉(図示省略)で一度に処理できる枚数が少なくなる(生産効率が低くなる)。これに対して、枚葉グリーンシート30を重ねる枚数が多いと、次の工程(脱脂工程S15)において枚葉グリーンシート30に含まれるバインダーが分解し難くなる。以上の理由により、本工程において枚葉グリーンシート30を重ねる枚数は8枚~100枚、好ましくは30枚~70枚である。
 また、本実施形態の非反応性粉末層は、一例として、膜厚が約1μm~20μmの窒化硼素粉末層(BN粉末層)である。BN粉末層は、次の工程(焼結工程S2)後にセラミック基板40を容易に分離させる機能を有する。BN粉末層は、BN粉末のスラリーとして、各枚葉グリーンシート30の一面に、例えばスプレー、ブラシ塗布、ロールコーター、スクリーン印刷等によって塗布される。なお、BN粉末は85%以上の純度で、好ましくは平均粒径が1μm~20μmである。
 以上が、堆積工程S14についての説明である。
〔脱脂工程〕
 次に、脱脂工程S15について説明する。本工程は、枚葉グリーンシート30に含まれるバインダー及び可塑剤を、次の工程(焼結工程S2)の前に脱脂するための工程である。
 本工程では、一例として、堆積工程S14で重ねた複数の枚葉グリーンシート30(図3A参照)を450℃~750℃の温度環境下で、0.5時間~20時間保持する。その結果、複数の枚葉グリーンシート30に含まれるバインダー及び可塑剤が脱脂される。
 以上が、脱脂工程S15についての説明である。また、以上が、本実施形態のグリーンシート形成工程S1についての説明である。
<焼結工程>
 次に、焼結工程S2について、図3A~図3Rを参照しながら説明する。本工程は、堆積工程S14で重ねられて、脱脂工程S15でバインダー及び可塑剤が脱脂された複数の枚葉グリーンシート30(以下、図3Aの複数の枚葉グリーンシート30という。)を、焼結装置(図示省略)を用いて焼結させる工程である。
 焼結装置は、焼結炉と、制御装置とを備えている。焼結炉は、温度調整機構と、焼成室と、焼成室内の温度を計測する温度計とを有する。温度調整機構は、焼成室内を昇温する昇温部(一例としてヒーター)及び焼成室内を冷却する冷却部(一例として水冷管)を有する。そして、本工程では、図3Aの複数の枚葉グリーンシート30を焼結室内に配置した状態で、焼成室内の温度が後述する温度制御プログラムに従う温度で変化するように、制御装置が温度調整機構を制御する。
 温度制御プログラムは、制御装置が有する記憶装置(例えば、ROM等)に記憶されている。そして、温度制御プログラムとは、制御装置が温度計の温度情報を参照しながら温度調整機構により温度制御を行う(例えば、PID制御等)ためのプログラムである。具体的に、温度制御プログラムは、焼成室内の温度プロファイルを、徐熱域を有する昇温域F1と、温度保持域F2と、冷却域F3とで構成され、これらの記載順で進行するプロファイルにするためのプログラムである(図3B参照)。以下、昇温域F1、温度保持域F2及び冷却域F3の技術的意義について説明する。
〔昇温域〕
 昇温域F1は、各枚葉グリーンシート30に含まれる焼結助剤が窒化珪素粒子の表面の酸化層と反応して液相を生成するための温度域である。本実施形態の昇温域F1は、図3Bに示すように、一例として約12時間で室温から1600℃~2000℃の範囲内の温度(本実施形態の場合は一例として約1800℃)まで段階的に昇温するのが好ましい。昇温域F1では、α型窒化珪素の粒成長が抑えられ、液相化した焼結助剤中で窒化珪素粒子が再配列して緻密化する。その結果、次の温度保持域F2を経て、空孔径及び気孔率が小さく、曲げ強度が強く、熱伝導率の高いセラミック基板40が得られる。また、1200℃以上の温度域では窒化珪素の分解を抑制するため、窒素加圧中(0.8MPa~0.9MPa)で焼成することが好ましい。
〔温度保持域〕
 温度保持域F2は、昇温域F1で生成された液相から、窒化珪素粒子の再配列、β型窒化珪素結晶の生成及び窒化珪素結晶の粒成長を増進させ、焼結体であるセラミック基板40を更に緻密化させるための温度域である。
 温度保持域F2の温度は、β型窒化珪素粒子の大きさ及びアスペクト比(長軸と短軸の比)、焼結助剤の揮発による空孔の形成等を考慮して、1600℃~2000℃の範囲内の温度とし、保持時間を1時間~30時間(本実施形態の場合は一例として約8時間)とするのが好ましい。温度保持域F2の温度が1600℃未満であると、セラミック基板40が緻密化し難い。これに対して、温度保持域F2の温度が2000℃を超えると、焼結助剤の揮発及び窒化珪素の分解が激しくなり、セラミック基板40が緻密化し難い。なお、温度保持域F2の温度が1600℃~2000℃の範囲内の温度であれば、温度保持域F2の温度は時間に対して変化するように設定してもよい(例えば徐々に昇温するように設定してもよい)。
 ここで、温度保持域F2の温度はより好ましくは1750℃~1950℃の範囲内の温度であり、更に好ましくは1800℃~1900℃の範囲内の温度である。さらに、温度保持域F2の温度は徐熱域F1の温度の上限より50℃以上高いことが好ましく、更に好ましくは100℃~300℃以上高い温度である。温度保持域F2の保持時間は2時間~20時間がより好ましく、更に好ましくは3時間~10時間である。
〔冷却域(急冷域を含む。)〕
 冷却域F3は、温度保持域F2で維持された液相を冷却して固化し、得られる粒界相の位置を固定するための温度域である。なお、本実施形態の冷却域F3には、後述する急冷域F4が含まれる。
 冷却域F3の冷却速度は、液相の固化を迅速に行って粒界相分布の均一性を維持するために、100℃/時間以上が好ましく、300℃/時間以上がより好ましく、500℃/時間以上が更に好ましい。実用的な冷却速度は、500℃~600℃/時間が好ましい。以上のような冷却速度による液相の冷却によって、固化する焼結助剤の結晶化を抑制し、ガラス相を主体とした粒界相が形成される。その結果、セラミック基板40の曲げ強度を高めることができる。
 なお、前述のとおり、冷却域F3は、温度制御プログラムにおける、昇温域F1及び温度保持域F2の後の温度域である(図3B参照)。そのため、本実施形態の冷却域F3は、昇温域F1及び温度保持域F2により焼成室内の温度が少なくとも1600℃以上になるまで焼成室内を加熱した後に、焼成室内を冷却する温度域といえる(図3B参照)。
 次に、急冷域F4について図3Bを参照しながら説明する。本実施形態の冷却域F3は、その進行の途中で更に冷却温速度を大きくする温度領域を有する。本実施形態では、この「更に冷却速度を大きくする温度領域」のことを、急冷域F4という。本実施形態の急冷域F4は、一例として焼成室内の温度が650℃以下のいずれかの温度になった場合に開始される。なお、本実施形態において、急冷域F4を行う時間は、一例として、冷却域F3を行う時間の約半分以下の時間となっている。なお、冷却域F3に急冷域F4を設定することの技術的意義(図3C~図3R等参照)については後述する。
 本工程が終了すると、複数のセラミック基板40が重ねられた状態で製造される(図3A参照)。
 以上が、焼結工程S2についての説明である。
<外周部分切断工程(セラミック基板40の切断工程)>
 次に、外周部分切断工程S3について、図4Aを参照しながら説明する。本工程は、焼結工程S2を経て製造されたセラミック基板40の全周縁側の部分を切断する工程(切断工程)である。具体的には、本工程では、レーザー加工機(図示省略)を用いて、焼結工程S2後のセラミック基板40の全周縁側の一例として3mm以下の幅の部分を切断する。この場合、レーザー加工機のレーザー光源は、切断する部分に沿ってレーザー光を間欠的に照射する。その結果、本工程により、全周縁の部分が切断されたセラミック基板40が製造される。なお、本工程を行うことの技術的意義(図4B参照)について後述する。また、本実施形態では、レーザー加工機を用いてレーザー光を間欠的に照射することで行うとしたが、外周縁の部分を切断することができれば、本工程は他の方法により行ってもよい。例えば、連続的なレーザー光の照射による切断方法、研磨加工による切断方法その他の切断方法であってもよい。
 以上が、外周部分切断工程S3についての説明である。そして、以上が、本実施形態のセラミック基板40の製造方法についての説明である。
〔冷却域F3に急冷域F4を設定することの技術的意義〕
 次に、冷却域F3に急冷域F4を設定することの技術的意義について図3B及び図3Cを参照しながら説明する。
 ここで、図3Bは、焼結工程S2における焼成温度のプロファイル(試験により検討した条件も含む。)を示すグラフである。前述のとおり、本実施形態では、一例として焼成室内の温度が650℃以下のいずれかの温度になった場合に、急冷域F4が開始される。ここで、図3Bのグラフに示すように、本願の発明者らは、急冷域F4の開始温度(急冷開始温度)を、1200℃、1050℃、800℃、650℃及び400℃に設定した場合のセラミック基板40の反り量を測定する試験を行った。図3Cは、その結果のグラフ、すなわち、焼結工程S2における急冷開始温度と、反り量との関係を示すグラフである。図3Cのグラフによれば、急冷開始温度が低いほど、セラミック基板40の反り量が小さくなる傾向になることが分かる。そして、反り量は、一例として、最大で2μm以下であることが好ましい。その理由は、回路パターンの形成工程(レジスト印刷工程S6及びエッチング工程S7)又は電子部品の実装工程S10の際に容易に取り扱いが可能となるためである。そして、図3Cのグラフから分かるように、急冷開始温度が高いほど、反り量が大きく、反り量がばらつく。これは、急冷開始温度が高いほど、急冷によるセラミック基板40の部分的な歪の影響が大きいことを意味する。なお、本願発明者は、反り量が小さい場合、具体的には、反り量が2μm以下である場合、最大凸量(凸量または凹量の最大値)は、矩形形状を呈するセラミック基板40の外周の辺上(すなわち外周縁部分)に発生する傾向が高いという知見を得た。換言すると、回路パターンはセラミック基板40の外周縁部分の所定幅には形成されないため、その部分に発生する最大凸量の影響を受けることが少なくなる。すなわち、回路パターンへ影響を与える反り量は実質的には小さくなる。
 一方で、図3Cのグラフから分かるように、急冷開始温度が400℃と650℃の場合、反り量のばらつきを考慮しても、セラミック基板40の反り量は反り量の最大許容値未満(この場合は2μm未満)となる。また、急冷開始温度の極端な引き下げ(例えば400℃以下)をすると、焼成時間の延長による生産性の低下に繋がる。
 そこで、本実施形態では、反り量と、焼成時間の短縮化とのバランスを考慮し、急冷開始温度が400℃~650℃が適切な範囲であるとしている。
 なお、焼成時間の短縮化を考慮しなければ、急冷開始温度を400℃未満としてもよい。
 以上が、冷却域F3に急冷域F4を設定することの技術的意義である。
〔外周部分切断工程S3を行うことの技術的意義〕
 次に、外周部分切断工程S3を行うことの技術的意義について図4Bを参照しながら説明する。
 本願の発明者らは、急冷開始温度が650℃の場合を一例として、外周部分の切断幅を、0mm(切断無し)、3mm、6mm及び9mmに設定した場合のセラミック基板40の反り量を測定する試験を行った。図4Bは、その結果のグラフ、すなわち、外周部分切断工程S3における、外周部分の切断幅と、反り量との関係を示すグラフである。図4Bのグラフから分かるように、外周部分の切断幅が大きいほど、反り量が小さくなることが分かる。また、外周部分の切断幅が大きいほど、反り量のばらつきが小さくなることが分かる。この理由は、セラミック基板40における外周部分に近い部分ほど、冷却時の影響により圧縮応力又は引張応力がかかった状態であるため、このような部分を切断することでセラミック基板40がこれらの応力から解放されると考えられる。そして、図4Bのグラフの結果を考慮すると、外周部分を切断する必要がある。ただし、セラミック基板40の切断された外周部分は廃棄される、すなわち、切断幅が大きいほど廃棄量が増えることから、外周部分の切断幅は狭い方が好ましい。
 そこで、本実施形態では、外周部分の切断幅を3mm以下とすることが好ましい。
 以上が、外周部分切断工程S3を行うことの技術的意義である。
 以上が、本実施形態のセラミック基板40の特徴等についての説明である。
<スクライブライン形成工程>
 次に、SL形成工程S4について、図5を参照しながら説明する。本工程は、セラミック基板40の一方の面(本実施形態では一例として表面40A1)に、複数本(本実施形態では一例として3本)のスクライブラインSLを形成する工程である。本工程が終了すると、SL付きセラミック基板40Aが製造される。
 本工程では、セラミック基板40の表面40A1に、照射部(図示省略)から照射したレーザー光により一例として幅方向中央に1本、長さ方向を三等分する2本の合計3本の直線部分を形成し、表面40A1の全領域を6等分された領域に区画する。ここで、各スクライブラインSLは、一例として、直線状に並ぶ複数の凹みにより構成されている(図6B参照)。そのため、本工程で使用される照射部(一例として、炭酸ガスレーザー光源、YAGレーザー光源等)は、例えば、レーザー光を間欠的に照射可能となっている。
 なお、各スクライブラインSLは、後の工程である分割工程S9(図1参照)において、セラミック基板40を複数(本実施形態では6枚)に分割する際の切断線として用いられる。
 以上が、SL形成工程S4についての説明である。
<金属層形成工程>
 次に、金属層形成工程S5について、図6A及び図6Bを参照しながら説明する。
 本工程では、第1金属層50A及び第2金属層50Bを、それぞれ、SL付きセラミック基板40Aの表面40A1側及び裏面40A2側に固定する工程である。この場合、第1金属層50A及び第2金属層50Bは、それぞれ、ろう材(図示省略)を介して、表面40A1側及び裏面40A2側に固定される。具体的には、セラミック基板40の表面40A1及び裏面40A2に、ロールコーター法、スクリーン印刷法、転写法等の方法によりペースト状のろう材を均一に塗布し、さらに、均一に塗布したペースト状のろう材を介してセラミック基板40の表面40A1及び裏面40A2にそれぞれ第1金属層50A及び第2金属層50Bを接合する。ここで、本工程では、ペースト状のろう材を均一に塗布する点で、スクリーン印刷法が好ましい。また、この場合、ペースト状のろう材の粘土を5Pa・s~20Pa・sに制御することが好ましい。ペースト状のろう材中の有機溶剤量は5質量%~7質量%、バインダー量は2質量%~8質量%の範囲で配合することにより優れたペースト状のろう材を得ることができる。本工程が終了すると、マザーボード60が製造される。
 なお、図6Bには、スクライブラインSLを構成する複数の凹みのそれぞれから裏面40A2に亘るマイクロクラックMCが形成されている状態を図示しているが、マイクロクラックMCは、後述する分割工程S9時に形成されるものである。また、マイクロクラックMCは、前述の外周部分切断工程S3時にも形成される。
 以上が、金属層形成工程S5についての説明である。
<レジスト印刷工程>
 次に、レジスト印刷工程S6について、図7を参照しながら説明する。本工程は、マザーボード60の第1金属層50Aに感光性を有するレジスト膜PRFを被覆し、第1金属層50Aにおける3本のスクライブラインSLにより区画されている6つの領域に、後述する各回路パターンCPに相当するレジストパターンPRPを形成する工程である。具体的には、本工程では、一例として露光装置(図示省略)を用いて、レジスト膜PRFにレジストパターンPRPを印刷する(レジストパターンPRPを硬化させ、レジスト膜PRFにおけるレジストパターンPRP以外の部分を未硬化のままとする)。その結果、PRP付きマザーボード60Aが製造される。
 以上が、レジスト印刷工程S6についての説明である。
<エッチング工程>
 次に、エッチング工程S7(回路パターン形成工程の一例)について、図8を参照しながら説明する。本工程は、PRP付きマザーボード60Aのレジスト膜PRFにおける未硬化のレジスト膜PRFを除去し、第1金属層50Aが露出した部分をエッチングし、次いで残ったレジストパターンPRPを除去して、回路パターンCPを形成する工程である。その結果、本工程前のPRP付きマザーボード60Aは、3本のスクライブラインSLに区画されている6つの領域にそれぞれ回路パターンCPが形成された集合基板60Bとなる。また、集合基板60Bが形成されると、SL形成工程S4で形成された3本のスクライブラインSLのすべての部分は、第1金属層50Aのエッチングに伴って露出された状態となる。
 なお、本工程で形成される各回路パターンCPには、後述する実装工程S10で、それぞれ、IC、コンデンサ、抵抗等の電子部品(図示省略)が実装される。また、前述の説明では、エッチング工程S7を回路パターン形成工程の一例としているが、レジスト印刷工程S6とエッチング工程S7との組み合せを回路パターン形成工程の一例と捉えてもよい。
 以上が、エッチング工程S7についての説明である。
<表面処理工程>
 次に、表面処理工程S8について説明する。本工程は、集合基板60Bの複数の(本実施形態では6個の)回路パターンCPが形成されている側の面における、電子部品が接合される接合部分以外の部分をソルダーレジスト等の保護層(図示省略)で被覆して、当該接合部分以外の部分の表面処理を行う工程である。また、本工程は、電子部品が接合される接合部分に例えば電解めっき法によりめっき処理をして、当該接合部分の表面処理を行う。ここで、前述の説明では、エッチング工程S7の終了時の製造物を集合基板60Bとしたが、表面処理工程S8の終了時の製造物、すなわち、集合基板60Bを保護層で被覆した基板を集合基板と捉えてもよい。
 以上が、表面処理工程S8についての説明である。
<分割工程>
 次に、分割工程S9について、図9を参照しながら説明する。本工程は、集合基板60B(又はSL付きセラミック基板40A)を複数本(本実施形態では一例として3本)のスクライブラインSLに沿って切断して、集合基板60Bを複数(本実施形態では一例として6枚)の回路基板60Cに分割する工程である。
 本工程が終了すると、複数の回路基板60Cが製造される。なお、本実施形態の場合、第1金属層50Aは、これまでの工程により、各回路基板60Cの回路パターンCPとなる。これに対して、第2金属層50Bにおける、3本のスクライブラインSLにより区画された領域は、これまでの工程により、各回路基板60Cにおける回路パターンCPが形成されている側と反対側の金属層となる。そして、当該金属層は、後述する実装工程S10により製造される実装基板(図示省略)の使用時において、回路パターンCPに実装される電子部品が発生させる熱を放熱するための放熱層として機能する。
 以上が、分割工程S9についての説明である。
 なお、これまでの本実施形態の製造方法の説明では、マザーボード60に対して金属層形成工程S5を行い、その後、分割工程S9を行うとしたが、例えば、スクライブライン形成工程S4の次に分割工程S9を行ってから金属層形成工程S5から表面処理工程S8を行うようにしてもよい。
<実装工程>
 次に、実装工程S10について説明する。本工程は、各回路基板60C(図9参照)に電子部品(図示省略)を実装する工程である。本工程は、実装装置(図示省略)を用いて、各回路基板60Cの回路パターンCP(図9参照)における電子部品が接合される接合部分にはんだ(図示省略)を付着させて、当該接合部分に電子部品の接合端子を接合させる。
 本工程が終了すると、複数の実装基板が製造される。なお、前述の説明では、本工程は分割工程S9の後の工程としたが、本工程の後に分割工程S9を行うようにしてもよい。すなわち、本実施形態の製造方法S100は、表面処理工程S8の後、実装工程S10、分割工程S9の順で行ってもよい。
 以上が、実装工程S10についての説明である。なお、複数の実装基板の製造後には、例えば、検査装置(図示省略)を用いて、回路パターンCPの検査、電子部品の動作の検査等が行われる。
 以上が、本実施形態の製造方法S100についての説明である。
≪本実施形態の効果≫
 次に、本実施形態の効果について説明する。
<第1の効果>
 本実施形態のセラミック基板40(図3A、図3D、図3G、図3J、図3M、図3P等参照)は、前述の基本的な特徴を有する。具体的には、本実施形態のセラミック基板40は、平面視にて矩形状のセラミック基板40であって、その一対の対角線により形成される交差点とずれた位置に、その板厚方向の一方側又は他方側に向けて凸状となる、少なくとも1つの凸状部分が形成され、セラミック基板40の対角線の長さで前記少なくとも1つの凸状部分の最大凸量を除した値は、2μm/mm以下である。
 そして、本実施形態のセラミック基板40は、前述のとおり、その両面側にそれぞれ第1金属層50A、第2金属層50Bが固定されて、回路基板60C(図9参照)に加工される。そのため、本実施形態のセラミック基板40は、その両面側にそれぞれ第1金属層50A、第2金属層50Bが固定された状態(マザーボード60の状態)で種々の熱履歴が加わることとなる。すなわち、マザーボード60の内部に熱歪みや熱応力が生じることとなる。
 しかしながら、本実施形態のセラミック基板40は、前述の構成を有することで、残留熱歪みや残留熱応力が顕著に低減された平坦性に優れる回路基板を作製し得る。
 特に、図3S~図3Wに示すような微小な凹凸が形成されるように基板を製造することで、従来の基板と比較して、隣接する層との接合性が高くなる。
<第2の効果>
 また、本実施形態のセラミック基板40の一部は、前述の基本的な特徴を前提としつつ、少なくとも1つの凸状部分は、複数の凸状部分であり、前記複数の凸状部分は、それぞれ、セラミック基板40における前記一対の対角線のうちの一方の対角線で区画される2つの領域に形成されている特徴を有する(図3D、図3G、図3J及び図3M参照)。
 したがって、上記特徴を有する本実施形態のセラミック基板40は、上記特徴を有しない態様のセラミック基板(例えば、図3P参照)に比べて、残留熱歪みや残留熱応力が顕著に低減された平坦性に優れる回路基板を作製し得る。
<第3の効果>
 また、本実施形態のセラミック基板40の一部は、前述の基本的な特徴を前提としつつ、少なくとも1つの凸状部分は、複数の凸状部分であり、前記複数の凸状部分は、それぞれ、前記セラミック基板における前記一対の対角線で区画される4つの領域に形成されているという特徴を有する(図3M参照)。
 したがって、上記特徴を有する本実施形態のセラミック基板40は、上記特徴を有しない態様のセラミック基板(例えば、図3D、図3G、図3J及び図3M参照)に比べて、残留熱歪みや残留熱応力が顕著に低減された平坦性に優れる回路基板を作製し得る。
<第4の効果>
 また、本実施形態のセラミック基板40の一部は、前述の基本的な特徴を前提としつつ、少なくとも1つの凸状部分は、複数の凸状部分であり、前記複数の凸状部分のうちの一部は、前記板厚方向の一方側に向けて凸状となるように形成され、前記複数の凸状部分のうちの残りの一部は、前記板厚方向の他方側に向けて凸状となるように形成されているという特徴を有する(図3D、図3M及び図3P参照)。
 したがって、上記特徴を有する本実施形態のセラミック基板40は、上記特徴を有しない態様のセラミック基板(例えば、図3G及び図3J参照)に比べて、残留熱歪みや残留熱応力が顕著に低減された平坦性に優れる回路基板を作製し得る。
<第5の効果>
 本実施形態のマザーボード60は、図6A及び図6Bに示されるように、セラミック基板40と、セラミック基板40の表面40A1側に固定されている第1金属層50Aと、セラミック基板40における裏面40A2側に固定されている第2金属層50Bと、を備える。
 そして、本実施形態のマザーボード60が備えるセラミック基板40は、前述の第1~第4の効果を奏する。
 したがって、本実施形態のマザーボード60は、本実施形態のセラミック基板40を備えることで、残留熱歪みや残留熱応力が顕著に低減され、かつ、平坦性に優れる。
<第6の効果>
 本実施形態の回路基板60Cは、図9に示されるように、セラミック基板40と、セラミック基板40の一方の面側(本実施形態では一例として表面40A1側)に形成されている回路パターンCPと、セラミック基板40における他方の面側(本実施形態では一例として裏面40A2側)に固定されている金属層(第2金属層50)と、を備える。
 そして、本実施形態の回路基板60Cが備えるセラミック基板40は、前述の第1~第4の効果を奏する。
 したがって、本実施形態の回路基板60Cは、本実施形態のセラミック基板40を備えることで、残留熱歪みや残留熱応力が顕著に低減され、かつ、平坦性に優れる。
<第7の効果>
 本実施形態のセラミック基板40の製造方法は、セラミック粉末を含む帯状グリーンシート20を切断して枚葉グリーンシート30を得る切断工程(図2B、図2C等参照)と、焼成室内に枚葉グリーンシート30を配置して、前記焼成室内の温度が少なくとも1600℃以上になるまで前記焼成室内を加熱した後に前記焼成室内を冷却し、枚葉グリーンシート30を焼結させてセラミック基板40を得る焼結工程と、を含み、前記焼結工程では、前記焼成室内の冷却時に前記焼成室内の温度が650℃以下の温度になった場合に前記焼成室内の温度を急冷する(図3B参照)。
 その結果、本実施形態のセラミック基板40の製造方法によれば、残留熱歪みや残留熱応力が顕著に低減された平坦性に優れるセラミック基板40を製造することができる(図3C参照)。
<第8の効果>
 本実施形態のセラミック基板40の製造方法は、さらに、焼結工程の後に冷却したセラミック基板40の全周縁側の部分を切断する切断工程を含む(図4A参照)。
 その結果、全周縁側の部分を切断されたセラミック基板40は、冷却時の影響により圧縮応力又は引張応力がかかった状態、すなわち、特に外周縁の応力から解放される。
 その結果、本実施形態のセラミック基板40の製造方法によれば、残留熱歪みや残留熱応力が顕著に低減された平坦性に優れるセラミック基板40を製造することができる(図4B参照)。
<第9の効果>
 本実施形態のマザーボード60の製造方法は、本実施形態のセラミック基板40の製造方法と、セラミック基板40の表面40A1側に第1金属層50Aを固定し、裏面40A2側に第2金属層50Bを固定する固定工程と、を含む(図6A参照)。
 そして、本実施形態のセラミック基板40の製造方法は、前述の第7の効果を奏する。
 したがって、本実施形態のマザーボード60の製造方法によれば、残留熱歪みや残留熱応力が顕著に低減され、かつ、平坦性に優れるマザーボード60を製造することができる。
<第10の効果>
 本実施形態の回路基板60Cの製造方法は、本実施形態のマザーボード60の製造方法と、第1金属層50A及び前記第2金属層50Bのいずれか一方(本実施形態の場合は第1金属層50A)に、回路パターンCPを形成するパターン形成工程と、を含む(図7、図8等参照)。
 そして、本実施形態のマザーボード60の製造方法は、前述の第8の効果を奏する。
 したがって、本実施形態の回路基板60Cの製造方法によれば、残留熱歪みや残留熱応力が顕著に低減され、かつ、平坦性に優れる回路基板60Cを製造することができる。
 以上が、本実施形態の効果についての説明である。また、以上が、本実施形態についての説明である。
≪変形例≫
 以上のとおり、本発明の一例について前述の実施形態(図1~図9参照)を参照しながら説明したが、本発明は前述の実施形態に限定されるものではない。本発明の技術的範囲には、例えば、下記のような形態(変形例)も含まれる。
 例えば、本実施形態の説明では、セラミック粉末の一例を窒化珪素として説明した。しかしながら、セラミック粉末の一例は他のセラミック粉末でもよい。例えば、窒化アルミニウム粉末でもよい。
 また、本実施形態のグリーンシート形成工程S1に含まれる成形工程S12(図2A参照)の説明では、ドクターブレード成形を用いて行うとした。しかしながら、スラリー10を帯状グリーンシート20に成形することができれば、成形工程S12は他の方法により行われてもよい。例えば、成形工程S12は、押出成形によって行われてもよい。
 また、本実施形態のグリーンシート形成工程S1に含まれる切断工程S13(図2A参照)の説明では、照射部224を帯状グリーンシート20の短手方向の一端側から他端側に亘って移動させながら、帯状グリーンシート20を切断するとした。しかしながら、結果として帯状グリーンシート20を切断して枚葉グリーンシート30を得ることができれば、帯状グリーンシート20の切断箇所が本実施形態の場合のように帯状グリーンシート20の短手方向の一端側から他端側に亘る直線部分でなくてもよい。例えば、帯状グリーンシート20に枚葉グリーンシート30の形をした穴を開けることで帯状グリーンシート20から枚葉グリーンシート30を分離する(又はくり抜く)ように、帯状グリーンシート20を切断してもよい。すなわち、帯状グリーンシート20を切断して得られる枚葉グリーンシート30は、その全端面の少なくとも一部が切断面であればよい。
 また、本実施形態では、第1金属層50Aに回路パターンCPを形成するとして説明した。しかしながら、第1金属層50Aに回路パターンCPを形成せずに、第2金属層50Bに回路パターンCPを形成してもよい。すなわち、パターン形成工程(レジスト印刷工程S6及びエッチング工程S7)では、第1金属層50A及び第2金属層50Bのいずれか一方に、少なくとも1つの回路パターンCPを形成すればよい。
 また、本実施形態では、スクライブラインSLは、直線状に並ぶ複数の凹みであるとして説明した(図6B参照)。しかしながら、その機能を発揮することができれば、スクライブラインSLは、例えば、連続的な溝、長さ、幅等が異なる複数の凹み等であってもよい。
 また、本実施形態では、複数本のスクライブラインSLは、3本のスクライブラインSLであるとして説明した(図5参照)。しかしながら、複数本のスクライブラインSLは、少なくとも1本以上であればよい。
 また、本実施形態では、複数本のスクライブラインSLはマザーボード60を6等分するとして説明した(図5参照)。しかしながら、複数本のスクライブラインSLはマザーボード60を等分しなくてもよい。
 また、本実施形態の製造方法S100では、SL形成工程S4を行うとして説明した(図1参照)。しかしながら、図10に示す変形例のように、外周部分切断工程S3の後にSL形成工程S4を行わずに金属層形成工程S5を行うようにしてもよい。この変形例の場合、表面処理工程S8の後に分割工程S9を行うことなく実装工程S10を行うようにすれば(図1参照)、1枚のマザーボード60から1枚の実装基板が製造される。
 また、本実施形態のセラミック基板40の製造方法は、外周部分切断工程S3(図1、図4A及び図4B参照)を含むとした。しかしながら、焼結工程S2の条件によっては、セラミック基板40の反り量をその最大許容値以下にすることができるため、外周部分切断工程S3を必須の構成要素とする必要はない。
 この出願は、2019年11月15日に出願された日本出願特願2019-206751号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
10 スラリー
20 帯状グリーンシート
30 枚葉グリーンシート
40 セラミック基板
40 セラミック基板
40A SL付きセラミック基板
40A1 表面
40A2 裏面
50A 第1金属層
50B 第2金属層
60 マザーボード(複合基板の一例)
60A PRP付きマザーボード
60B 集合基板
60C 回路基板
100 ドクターブレード成形装置
110 ベルト搬送機構
112 ローラ
112A ローラ
112B ローラ
114 ベルト
120 成形ユニット
122 収容部
124 ドクターブレード
130 加熱ユニット
200 切断装置
210 シート搬送機構
212 支持部
214 第1搬送部
216 第2搬送部
220 切断部
222 筐体
224 照射部
226 移動機構
CX1 凸状部分
CX2 凸状部分
CX3 凸状部分
CX4 凸状部分
CP 回路パターン
F1 昇温域
F1 徐熱域
F2 温度保持域
F3 冷却域
F4 急冷域
L1 直線(第1直線)
L2 直線(第2直線)
LB レーザー光
MC マイクロクラック
O 交差点、中心
PRF レジスト膜
PRP レジストパターン
S1 グリーンシート形成工程
S10 実装工程
S11 スラリー作製工程
S12 成形工程
S13 切断工程
S14 堆積工程
S15 脱脂工程
S2 焼結工程
S3 外周部分切断工程
S4 SL形成工程(スクライブライン形成工程)
S5 金属層形成工程
S6 レジスト印刷工程
S7 エッチング工程
S8 表面処理工程
S9 分割工程
S100 複数の実装基板の製造方法
SL スクライブライン
WC 温風
ΔZ 凸量
ΔZ 凸量
ΔZ 凸量
ΔZ 凸量

Claims (10)

  1.  平面視にて矩形状のセラミック基板であって、
     その一対の対角線により形成される交差点とずれた位置に、その板厚方向の一方側又は他方側に向けて凸状となる、少なくとも1つの凸状部分が形成され、
     前記セラミック基板の対角線の長さで前記少なくとも1つの凸状部分の最大凸量を除した値は、2μm/mm以下である、
     セラミック基板。
  2.  請求項1に記載のセラミック基板と、
     前記セラミック基板の表面側に固定されている第1金属層と、
     前記セラミック基板における裏面側に固定されている第2金属層と、
     を備える複合基板。
  3.  請求項1又は2に記載のセラミック基板と、
     前記セラミック基板の表面側に形成されている回路パターンと、
     前記セラミック基板における裏面側に固定されている金属層と、
     を備える回路基板。
  4.  請求項1に記載のセラミック基板の製造方法であって、
     セラミック粉末を含む帯状グリーンシートを切断して枚葉グリーンシートを得る帯状グリーンシートの切断工程と、
     焼成室内に前記枚葉グリーンシートを配置して、前記焼成室内の温度が少なくとも1600℃以上になるまで前記焼成室内を加熱した後に前記焼成室内を冷却し、前記枚葉グリーンシートを焼結させて前記セラミック基板を得る焼結工程と、
     を含み、
     前記焼結工程では、前記焼成室内の冷却時に前記焼成室内の温度が650℃以下の温度になった場合に前記焼成室内の温度を急冷する、
     セラミック基板の製造方法。
  5.  前記焼結工程の後に冷却した前記セラミック基板の全周縁側の部分を切断するセラミック基板の切断工程、
     を含む、
     請求項4に記載のセラミック基板の製造方法。
  6.  請求項1に記載のセラミック基板の製造方法であって、
     セラミック粉末を含む帯状グリーンシートを切断して枚葉グリーンシートを得る帯状グリーンシートの切断工程と、
     焼成室内に前記枚葉グリーンシートを配置して、前記焼成室内の温度が少なくとも1600℃以上になるまで前記焼成室内を加熱した後に前記焼成室内を冷却し、前記枚葉グリーンシートを焼結させて前記セラミック基板を得る焼結工程と、
     前記焼結工程の後に冷却した前記セラミック基板の全周縁を切断するセラミック基板の切断工程と、
     を含む、
     セラミック基板の製造方法。
  7.  前記セラミック粉末は、窒化珪素粉末又は窒化アルミニウム粉末を含む、
     請求項4~6のいずれか1項に記載のセラミック基板の製造方法。
  8.  請求項4~7のいずれか1項に記載のセラミック基板の製造方法と、
     前記セラミック基板の表面側に第1金属層を固定し、裏面側に第2金属層を固定する固定工程と、
     を含む、
     複合基板の製造方法。
  9.  請求項8に記載の複合基板の製造方法と、
     前記第1金属層及び前記第2金属層のいずれか一方に、少なくとも1つの回路パターンを形成するパターン形成工程と、
     を含む、
     回路基板の製造方法。
  10.  請求項9に記載の複合基板の製造方法と、
     前記第1金属層及び前記第2金属層のいずれか一方に、複数の回路パターンを形成するパターン形成工程と、
     前記複数の回路パターンが形成された前記複合基板を、それぞれが1つの前記回路パターンを備える複数の回路基板に分割する分割工程と、
     を含む、
     複数の回路基板の製造方法。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02141476A (ja) * 1988-11-21 1990-05-30 Murata Mfg Co Ltd セラミック基板の製造方法
JP2007019123A (ja) * 2005-07-06 2007-01-25 Sumitomo Metal Electronics Devices Inc セラミック回路基板集合体
JP2007198626A (ja) * 2006-01-24 2007-08-09 Tdk Corp 焼成炉
JP2008186897A (ja) * 2007-01-29 2008-08-14 Tdk Corp 多層セラミック基板の製造方法
JP2018018971A (ja) 2016-07-28 2018-02-01 日立金属株式会社 セラミック基板の製造方法
JP2019206751A (ja) 2018-05-23 2019-12-05 信越化学工業株式会社 化学気相成長装置および被膜形成方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3722573B2 (ja) * 1996-12-11 2005-11-30 電気化学工業株式会社 セラミックス基板及びそれを用いた回路基板とその製造方法
JP4483161B2 (ja) * 2002-08-13 2010-06-16 住友電気工業株式会社 窒化アルミニウム焼結体、メタライズ基板、ヒータ、治具および窒化アルミニウム焼結体の製造方法
JP4082610B2 (ja) * 2004-05-07 2008-04-30 Tdk株式会社 セラミック基板及びその製造方法
JP5729519B2 (ja) * 2012-03-26 2015-06-03 日立金属株式会社 窒化珪素焼結体基板及びその製造方法
US10109555B2 (en) * 2015-02-02 2018-10-23 Kabushiki Kaisha Toshiba Silicon nitride circuit board and electronic component module using the same
JP6399252B2 (ja) * 2016-03-28 2018-10-03 日立金属株式会社 回路基板および窒化ケイ素焼結基板の製造方法
JP6672960B2 (ja) 2016-03-31 2020-03-25 日立金属株式会社 セラミック焼結板の製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02141476A (ja) * 1988-11-21 1990-05-30 Murata Mfg Co Ltd セラミック基板の製造方法
JP2007019123A (ja) * 2005-07-06 2007-01-25 Sumitomo Metal Electronics Devices Inc セラミック回路基板集合体
JP2007198626A (ja) * 2006-01-24 2007-08-09 Tdk Corp 焼成炉
JP2008186897A (ja) * 2007-01-29 2008-08-14 Tdk Corp 多層セラミック基板の製造方法
JP2018018971A (ja) 2016-07-28 2018-02-01 日立金属株式会社 セラミック基板の製造方法
JP2019206751A (ja) 2018-05-23 2019-12-05 信越化学工業株式会社 化学気相成長装置および被膜形成方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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