(57)【要約】【課題】位置精度のよい貫通孔を形成でき、安価なセラミックパッケージが作製できるセラミックグリーンシートの孔開け装置を提供する。【解決手段】上ダイセット１１に上金型１２と下ダイセット１３に下金型１４を備えるダイセット型１５で金属枠体１９の開口部に取り付けられたセラミックグリーンシート１６に貫通孔を設ける孔開け装置１０において、下金型１４上で金属枠体１９を把持してセラミックグリーンシート１６を縦、横、及び回転方向への可動を自在とするチャック体２０と、上ダイセット１１及び上金型１２を挿通する挿通孔２１を介してセラミックグリーンシート１６の外周部に設けられた位置決め孔２２を観察して中心位置を認識する認識カメラ２３を有し、これが認識した中心位置にチャック体２０でセラミックグリーンシート１６をセンタリングした後、ダイセット型１５で貫通孔が設けられる。【選択図】図１
2011056674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上ダイセットに取り付ける上金型と下ダイセットに取り付ける下金型を相対向させて備えるダイセット型で窓枠状の金属枠体の開口部に取り付けられたセラミックグリーンシートに貫通孔を設けるセラミックグリーンシートの孔開け装置において、
前記下金型上で前記金属枠体を把持して前記セラミックグリーンシートを縦、横、及び回転方向への可動を自在とするチャック体と、前記上ダイセット及び上金型を挿通する少なくとも２個の挿通孔を介して前記セラミックグリーンシートの外周部に設けられた位置決め孔を観察して前記セラミックグリーンシートの中心位置を認識する認識カメラを有し、該認識カメラが認識した前記中心位置に前記チャック体で前記セラミックグリーンシートをセンタリングした後、前記ダイセット型で前記貫通孔が設けられることを特徴とするセラミックグリーンシートの孔開け装置。
【請求項２】
請求項１記載のセラミックグリーンシートの孔開け装置において、前記金属枠体を吸着保持して前記下金型上に前記セラミックグリーンシートを搬入する搬入体を有し、該搬入体が前記吸着保持の解除に併せて前記チャック体に前記金属枠体を把持させた後、前記下金型上から退避することを特徴とするセラミックグリーンシートの孔開け装置。
【請求項３】
請求項２記載のセラミックグリーンシートの孔開け装置において、前記ダイセット型で前記セラミックグリーンシートに前記貫通孔が設けられた後、前記下金型上に移動し前記金属枠体を吸着保持して前記下金型上から前記セラミックグリーンシートを搬出する搬出体を有し、該搬出体の前記セラミックグリーンシートの搬出に同期して前記搬入体が前記下金型上へ前記セラミックグリーンシートを搬入することを特徴とするセラミックグリーンシートの孔開け装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子等を搭載するためのセラミックグリーンシートの積層体からなるセラミックパッケージ等を作成するためにそれぞれのセラミックグリーンシートに穿孔して設ける貫通孔を形成するためのセラミックグリーンシートの孔開け装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２に示すように、従来からセラミックグリーンシートの孔開け装置５０は、ロール状から所望する大きさの矩形状に切断したセラミックグリーンシート５１にビア用や、キャビティ用の貫通孔（図示せず）を設けるための孔開け装置として用いられている。この貫通孔は、上ダイセット５２に取り付ける上金型５３と、下ダイセット５４に取り付ける下金型５５とを相対向して備えるダイセット型５６で設けるようになっている。このダイセット型５６は、通常、下ダイセット５４に立設された２本、又は４本の支柱５７に、上ダイセット５２に設けられた嵌合用孔５８をベアリングブッシュ等を介して嵌合させ、上ダイセット５２が下ダイセット５４に対して平行間隔を保って上、下動自在になるようにしている。そして、セラミックグリーンシート５１に貫通孔を設けるときには、上ダイセット５２の上面を油圧シリンダー５９で押圧するようになっている。
【０００３】
上記の貫通孔を設けるためにセラミックグリーンシート５１には、外周部のそれぞれ同じ位置となるところに、セラミックグリーンシートの孔開け装置５０に載置させて位置決めを行うための位置決め基準挿通孔６０を穿孔して設けている。そして、この位置決め基準挿通孔６０を設けたセラミックグリーンシート５１は、ダイセット型５６の下金型５５上に立設させた位置決めピン６１に位置決め基準挿通孔６０を挿入させて位置決めし、下金型５５上に当接させて載置している。あるいは、この位置決め基準挿通孔６０は、窓枠状の金属枠体（図示せず）の開口部を塞ぐように取り付けられたセラミックグリーンシート５１の外周部に穿設して設け、上記と同じようにして下金型５５上に立設させた位置決めピン６１に挿入させて位置決めし、セラミックグリーンシート５１を下金型５５上に当接させて載置している。
【０００４】
上記のセラミックグリーンシートの孔開け装置５０は、セラミックグリーンシート５１を下金型５５上に立設させた位置決めピン６１に挿入させることでセラミックグリーンシート５１の位置決め基準挿通孔６０に対する中心位置とのずれが小さくなるようにしている。そして、下金型５５上に当接するように載置されたセラミックグリーンシート５１は、ダイセット型５６の上ダイセット５２を下降させることで上ダイセット５２に取り付けられた上金型５３と、下ダイセット５４に取り付けられた下金型５５でビア用や、キャビティ用の貫通孔が形成できるようにしている。なお、それぞれのセラミックグリーンシート５１に形成する貫通孔は、ビア用としてスクリーン印刷工程において導体ペーストを充填して形成する導体配線が形成されて、複数枚のセラミックグリーンシート５１を積層したときに上、下層間での電気的導通状態が形成できるようになっている。また、セラミックグリーンシート５１に形成する貫通孔は、キャビティ用として半導体素子等の搭載部が形成できるようになっている。
【０００５】
従来のセラミックグリーンシートの孔開け装置には、上、下動するピンの位置にセラミックグリーンシートを所望する孔位置に正確、且つ高速に位置をずらしながら移動させ、１孔づつ高速で貫通孔を形成する、所謂、パンチングマシーンが用いられる場合がある（例えば、特許文献１、特許文献２等参照）。
また、従来のセラミックグリーンシートの孔開け装置には、レーザー光を用いてセラミックグリーンシートに貫通孔が形成できる加工装置が用いられる場合がある（例えば、特許文献３、特許文献４等参照）。
このようなパンチングマシーンやレーザー光を用いて孔開けがなされたセラミックグリーンシートは、位置決め基準孔に対する中心位置のバラツキが小さくできるので、他のセラミックグリーンシートとの積層において、導体配線の断線や、短絡を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２９６５１３号公報
【特許文献２】特開平８−１７４４９０号公報
【特許文献３】特開２０００−２８０２２５号公報
【特許文献４】特開平８−３１８３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前述したような従来のセラミックグリーンシートの孔開け装置には、次のような問題がある。
（１）セラミックグリーンシートは、時間の経過と共にセラミックグリーンシートに含まれていた若干の揮発成分が蒸発して収縮が発生して寸法バラツキが大きくなっている。従って、このようなセラミックグリーンシートを用いる従来のセラミックグリーンシートの孔開け装置では、立設する下金型上の位置決めピンにセラミックグリーンシートに設ける位置決め基準挿通孔を挿入させることができなくなったり、無理に押し込んで位置決め基準挿通孔周縁のセラミックグリーンシートを破壊するようなことが発生している。また、位置決め基準挿通孔を立設する位置決めピンに無理に押し込まれたセラミックグリーンシートに形成されるビア用の貫通孔は、位置決め基準挿通孔に対する中心位置のバラツキが大きくなるので、それぞれのセラミックグリーンシートを積層したときに、積層間のずれが大きくなり上、下層間での導体配線の断線や、短絡を引き起こす原因となっている。更に、従来のセラミックグリーンシートの孔開け装置は、位置決めピンが設けられた後には貫通孔を形成する位置を補正することができなくなっていると共に、貫通孔開け後のセラミックグリーンシートの貫通孔位置を確認することができなくなっている。
（２）特開２０００−２９６５１３号公報や、特開平８−１７４４９０号公報等で開示されるようなパンチングマシーンからなるセラミックグリーンシートの孔開け装置は、セラミックグリーンシートの位置決め孔に対する中心位置のバラツキが小さくできるものの、上、下動するピンが、例え、高速で稼動したとしても１孔づつ貫通孔を形成するので、１枚のセラミックグリーンシートに多数の貫通孔を形成するのに時間がかかって量産性に欠け、セラミックパッケージのコストアップとなっている。
（３）特開２０００−２８０２２５号公報や、特開平８−３１８３８５号公報等で開示されるようなレーザー光を用いるセラミックグリーンシートの孔開け装置は、セラミックグリーンシートの位置決め孔に対する中心位置のバラツキが小さくできるものの、レーザー光の照射によって飛び散ったセラミックグリーンシートの滓が貫通孔の周りに付着して、導体配線形成時のスクリーン印刷時の歩留の低下となり、ひいてはセラミックパッケージのコストアップとなっている。また、レーザー光を用いるセラミックグリーンシートの孔開け装置は、貫通孔の平面視する形状がいびつになったり、断面視する形状が真直な壁面に形成できないので、歩留の低下となり、ひいてはセラミックパッケージのコストアップとなっている。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、セラミックグリーンシートに位置精度のよい貫通孔を形成でき、安価なセラミックパッケージが作製できるセラミックグリーンシートの孔開け装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的に沿う本発明に係るセラミックグリーンシートの孔開け装置は、上ダイセットに取り付ける上金型と下ダイセットに取り付ける下金型を相対向させて備えるダイセット型で窓枠状の金属枠体の開口部に取り付けられたセラミックグリーンシートに貫通孔を設けるセラミックグリーンシートの孔開け装置において、下金型上で金属枠体を把持してセラミックグリーンシートを縦、横、及び回転方向への可動を自在とするチャック体と、上ダイセット及び上金型を挿通する少なくとも２個の挿通孔を介してセラミックグリーンシートの外周部に設けられた位置決め孔を観察してセラミックグリーンシートの中心位置を認識する認識カメラを有し、認識カメラが認識した中心位置にチャック体でセラミックグリーンシートをセンタリングした後、ダイセット型で貫通孔が設けられる。
【００１０】
ここで、上記のセラミックグリーンシートの孔開け装置は、金属枠体を吸着保持して下金型上にセラミックグリーンシートを搬入する搬入体を有し、搬入体が吸着保持の解除に併せてチャック体に金属枠体を把持させた後、下金型上から退避するのがよい。
【００１１】
また、上記のセラミックグリーンシートの孔開け装置は、ダイセット型でセラミックグリーンシートに貫通孔が設けられた後、下金型上に移動し金属枠体を吸着保持して下金型上からセラミックグリーンシートを搬出する搬出体を有し、搬出体のセラミックグリーンシートの搬出に同期して搬入体が下金型上へセラミックグリーンシートを搬入するのがよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のセラミックグリーンシートの孔開け装置は、下金型上で金属枠体を把持してセラミックグリーンシートを縦、横、及び回転方向への可動を自在とするチャック体と、上ダイセット及び上金型を挿通する少なくとも２個の挿通孔を介してセラミックグリーンシートの外周部に設けられた位置決め孔を観察してセラミックグリーンシートの中心位置を認識する認識カメラを有し、認識カメラが認識した中心位置にチャック体でセラミックグリーンシートをセンタリングした後、ダイセット型で貫通孔が設けられるので、位置決め基準挿通孔を用いないことで、セラミックグリーンシートを破壊させることなくセラミックグリーンシートの位置決め孔に対する中心位置を基準にしてビア用や、キャビティ用の貫通孔が形成できる。また、このセラミックグリーンシートの孔開け装置は、ビア用の貫通孔がセラミックグリーンシートの位置決め孔に対する中心位置を基準にして形成されるので、位置決め孔に対する中心位置のバラウキが小さく、それぞれのセラミックグリーンシートを積層したときに、積層間のずれが小さくなり、上、下層での導体配線の断線や、短絡を防止することができる。更に、このセラミックグリーンシートの孔開け装置は、セラミックグリーンシートの位置決め孔の孔位置を認識カメラで画像認識した後、この測定した結果を反映させてチャック体で微調整シフトを行って貫通孔を形成することができると共に、貫通孔を形成した後に、再度位置決め孔の孔位置を認識して貫通孔位置精度を確認することができる。また、更に、このセラミックグリーンシートの孔開け装置は、ダイセット型を用いることで、量産性に優れ、歩留を高くすることができるので、安価なセラミックパッケージとすることができる。
【００１３】
特に、上記のセラミックグリーンシートの孔開け装置は、金属枠体を吸着保持して下金型上にセラミックグリーンシートを搬入する搬入体を有し、搬入体が吸着保持の解除に併せてチャック体に金属枠体を把持させた後、下金型上から退避するので、ダイセット型にセラミックグリーンシートをスムースに供給でき、安価で量産性に富んだセラミックパッケージを作製するためのセラミックグリーンシートの孔開け装置を提供することができる。
【００１４】
また、特に、上記のセラミックグリーンシートの孔開け装置は、ダイセット型でセラミックグリーンシートに貫通孔が設けられた後、下金型上に移動し金属枠体を吸着保持して下金型上からセラミックグリーンシートを搬出する搬出体を有し、搬出体のセラミックグリーンシートの搬出に同期して搬入体が下金型上へセラミックグリーンシートを搬入するので、ダイセット型からセラミックグリーンシートをスムースに取り出すことができると共に、素早くダイセット型に次のセラミックグリーンシートを供給でき、安価で量産性に富んだセラミックパッケージを作製するためのセラミックグリーンシートの孔開け装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施の形態に係るセラミックグリーンシートの孔開け装置の説明図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ従来のセラミックグリーンシートの孔開け装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
続いて、添付した図面を参照しながら、本発明を具体化した実施するための形態について説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係るセラミックグリーンシートの孔開け装置１０は、上ダイセット１１の下面に取り付ける上金型１２と、下ダイセット１３の上面に取り付ける下金型１４とを相対向させて備えるダイセット型１５でセラミックグリーンシート１６にビア用や、キャビティ用の貫通孔（図示せず）を設けるための装置である。このダイセット型１５は、通常、下ダイセット１３の４隅、又は左右両脇に立設される支柱１７にベアリングブッシュ等を介して嵌合してスライドする上ダイセット１１で構成され、上ダイセット１１の下面が下ダイセット１３の上面に対して平行平面間隔を保ちながら上、下動自在となっている。そして、セラミックグリーンシート１６に貫通孔を設けるときには、ダイセット型１５の上ダイセット１１の上面を油圧シリンダー１８で押圧することで設けられるようになっている。
【００１７】
このセラミックグリーンシートの孔開け装置１０に用いられるセラミックグリーンシート１６は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の高温焼成セラミックや、ガラスセラミック等の低温焼成セラミック等を用いることができる。例えば、このセラミックグリーンシート１６がアルミナからなる場合には、アルミナ粉末にマグネシア、シリカ、カルシア等の焼結助剤を適当量加えた粉末に、ジオキシルフタレート等の可塑剤と、アクリル樹脂等のバインダー及び、トルエン、キシレン、アルコール類等の溶剤を加え、十分に混連した後、脱泡して粘度２０００〜４００００ｃｐｓのスラリーに作製している。そして、このスラリーからは、ドクターブレード法等によって、例えば、厚さ０．２５ｍｍのロール状のシートを作成し、所望する適当なサイズにカットしてセラミックグリーンシートとしている。
【００１８】
上記のセラミックグリーンシート１６は、セラミックグリーンシートの孔開け装置１０での孔開け加工に用いために、ＳＵＳや、アルミニウム等からなる窓枠状の金属枠体１９の開口部に取り付けられている。なお、セラミックグリーンシートの孔開け装置１０でそれぞれのセラミックグリーンシート１６に設けられる貫通孔は、ビア用としてスクリーン印刷工程において導体ペーストが充填されて形成する導体配線が、複数枚のセラミックグリーンシート１６を積層したときに上、下層での電気的導通状態が形成できるようになっている。また、セラミックグリーンシートの孔開け装置１０でそれぞれのセラミックグリーンシート１６に形成する貫通孔には、キャビティ用として半導体素子等の搭載部が形成できるようになるものもある。
【００１９】
上記のセラミックグリーンシートの孔開け装置１０は、ダイセット型１５の下ダイセット１３の上面に取り付ける下金型１４上で、セラミックグリーンシート１６が取り付けられた金属枠体１９を把持してセラミックグリーンシート１６を縦方向、横方向、及び回転方向への可動を自在とするチャック体２０を有している。また、このセラミックグリーンシートの孔開け装置１０は、上ダイセット１１及び上金型１２を挿通して設けられた少なくとも２個の挿通孔２１を介してセラミックグリーンシート１６の外周部に設けられた位置決め孔２２をそれぞれが観察してセラミックグリーンシート１６の位置決め孔２２に対する中心位置を認識できる認識カメラ２３を有している。この認識カメラ２３は、複数のそれぞれの挿通孔２１に設けられているので、容易に位置決め孔２２間の中心位置を読みとって、チャック体２０に信号として送れるようになっている。
【００２０】
そして、セラミックグリーンシートの孔開け装置１０は、認識カメラ２３が認識した中心位置の認識信号をチャック体２０に伝達し、この信号を受けて、チャック体２０が縦方向、横方向、及び回転方向に任意の量シフトすることで微調整可動して金属枠体１９の開口部に取り付けられたセラミックグリーンシート１６のセンタリングを行っている。チャック体２０は、剛体である金属枠体１９を把持して縦方向、横方向、及び回転方向の可動を行っているので、金属枠体１９に取り付けられた柔軟なセラミックグリーンシート１６を容易にセンタリングさせることができる。
【００２１】
セラミックグリーンシートの孔開け装置１０は、チャック体２０の縦方向、横方向、及び回転方向への可動にサーボモータを採用することで、貫通孔形成後のセラミックグリーンシート１６の中心位置を測定した結果を反映させて微調整を行うことができるようになっている。また、このセラミックグリーンシートの孔開け装置１０は、セラミックグリーンシート１６の位置決めと、貫通孔の孔開け加工を同一のステージである下金型１４上で行うことができるので、移動させることによるズレがなくなり、正確な位置に貫通孔を形成することができる。なお、上記のセラミックグリーンシートの孔開け装置１０は、セラミックグリーンシートの位置決め孔２２の孔位置を認識カメラ２３で画像認識した後、この測定した結果を反映させてチャック体２０で微調整シフトを行って貫通孔を形成することができると共に、貫通孔を形成した後に、再度位置決め孔２２の孔位置を認識して貫通孔位置精度を確認することができるようになっている。これによって、このセラミックグリーンシートの孔開け装置１０は、画像認識と、貫通孔形成を同じ位置で行うことを可能としている。
【００２２】
上記のセラミックグリーンシートの孔開け装置１０は、貫通孔が形成される前のセラミックグリーンシート１６を取り付けた金属枠体１９を吸着盤２４で吸着保持し、ダイセット型１５の上金型１２と、下金型１４の間に横方向にスライドして下金型１４上にセラミックグリーンシート１６を搬入させるための搬入体２５を有している。そして、この搬入体２５は、下金型１４上で停止してセラミックグリーンシート１６を取り付けた金属枠体１９の吸着保持の解除を行うようになっている。搬入体２５は、この吸着保持解除に併せて、チャック体２０に金属枠体１９を把持させた後、下金型１４上から横方向にスライドして元の位置に退避するようにしている。
【００２３】
また、上記のセラミックグリーンシートの孔開け装置１０は、ダイセット型１５でセラミックグリーンシート１６に貫通孔が設けられた後、ダイセット型１５を挟んで搬入体２５の反対方向からダイセット型１５の上金型１２と、下金型１４の間に横方向にスライドして下金型１４上に移動し、貫通孔が形成されたセラミックグリーンシート１６を取り付けた金属枠体１９を吸着盤２４で吸着保持して下金型１４上からセラミックグリーンシート１６を搬出させるための搬出体２６を有している。この搬出体２６と上記の搬入体２５は、搬出体２６によるセラミックグリーンシート１６の下金型１４上からの搬出に同期して搬入体２５で次のセラミックグリーンシート１６を下金型１４上へ搬入することができるようにしている。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、セラミックパッケージや、セラミック多層基板等を形成するためのセラミックグリーンシートにビアや、キャビティ等を形成するための貫通孔を設ける装置として用いることができる。
【符号の説明】
【００２５】
１０：セラミックグリーンシートの孔開け装置、１１：上ダイセット、１２：上金型、１３：下ダイセット、１４：下金型、１５：ダイセット型、１６：セラミックグリーンシート、１７：支柱、１８：油圧シリンダー、１９：金属枠体、２０：チャック体、２１：挿通孔、２２：位置決め孔、２３：認識カメラ、２４：吸着盤、２５：搬入体、２６：搬出体
【図１】
2011056674.tif 000003
【図２】
2011056674.tif 000004