(57)【要約】【課題】細長い貫通孔を有し、かかる貫通孔の開口部の周縁が欠けたり割れにくく、所要の形状を維持し易いと共に、前記貫通孔の内面に前記メッキ液の残渣が確実に付着しないセラミック基板およびその製造方法を提供する。【解決手段】セラミックからなり表面３および裏面４を有する基板本体２と、かかる基板本体２の表面３と裏面４との間を平行に貫通する複数の細長い貫通孔５と、を備え、かかる貫通孔５ごとの開口部の一対の短辺において、各貫通孔５の内面６と表面３および裏面４との間にそれぞれアール面７，８を有する、セラミック基板１。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックからなり表面および裏面を有する基板本体と、
上記基板本体の表面と裏面との間を貫通する細長い貫通孔と、を備え、  上記貫通孔の開口部の少なくとも一対の短辺において、当該貫通孔の内面と表面および裏面との間にそれぞれアール面を有する、
ことを特徴とするセラミック基板。
【請求項２】
表面と裏面との間を貫通する細長い貫通孔を有する複数の中層グリーンシートの上下に、上記貫通孔を塞ぐように平坦な一対の外層グリーンシートをそれぞれ積層して、グリーンシート積層体を形成する工程と、
上記グリーンシート積層体を焼成する工程と、
上記焼成後に得られたセラミックからなる基板本体の表面および裏面の少なくとも一方にメッキ層を形成する工程と、
上記メッキ層が形成された基板本体の表面および裏面を含む最上層と最下層との各セラミック層をダイシング加工して、上記貫通孔に連通する開口部を形成する工程と、を含む、
ことを特徴とするセラミック基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面と裏面との間を貫通する細長い貫通孔を有し、かかる貫通孔の開口部の周囲にメッキ層を有するセラミック基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、細長い圧力発生室およびこれに一端が連通するインク供給室からなる複数の貫通孔を互いに平行に形成した流路形成基板と、その上下に個別に積層した圧電素子およびリザーバ形成基板と、を備えた液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２８００５３号公報（第１〜１０頁、図１）
【０００４】
ところで、前記特許文献１に開示された流路形成基板のように、複数の細長い貫通孔を互いに近接させて平行に有し、これらの貫通孔の開口部における周囲に金属のメッキ層を有するセラミック基板がある。前記メッキ層を例えば電気メッキにて形成する際に、メッキ液の残渣が貫通孔の内面に付着して残る場合がある。この結果、かかる貫通孔の内面にも不要なメッキ部分が形成されるため、上記貫通孔を流れるインクが化学的に変化するおそれを生じる、という問題があった。
また、前記流路形成基板において、複数の貫通孔ごとの開口部の周縁は、不用意な外力により欠けや割れなどの損傷を生じ易い、という問題もあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、背景技術において説明した問題点を解決し、細長い貫通孔を有し、かかる貫通孔の開口部の周縁が欠けたり割れにくく、所要の形状を維持し易いと共に、前記貫通孔の内面に前記メッキ液の残渣が確実に付着しないセラミック基板およびその製造方法を提供する、ことを課題とする。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するため、細長い貫通孔を形成するグリーンシート積層体の表面と裏面とを閉塞した状態で、かかる表面および裏面の少なくとも一方にメッキ層を形成した後、各貫通孔を表面と裏面とに開口させる、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明のセラミック基板（請求項１）は、セラミックからなり表面および裏面を有する基板本体と、かかる基板本体の表面と裏面との間を貫通する細長い貫通孔と、を備え、かかる貫通孔の開口部の少なくとも一対の短辺において、当該貫通孔の内面と表面および裏面との間にそれぞれアール面を有する、ことを特徴とする。
【０００７】
これによれば、前記基板本体の表面と裏面とに開口する細長い貫通孔の開口部における少なくとも一対の短辺、あるいは一対の短辺および一対の長辺にアール面が形成されている。このため、例えば、貫通孔が前記基板本体の表面と裏面とにおける各開口部の長さが異なり、かかる貫通孔の内面と基板本体の表面または裏面との間に鋭角の開口縁が形成されている形態では、かかる開口部の周縁に前記アール面が位置するため、不用意な外力による欠けや割れを防止できる。更に、特に複数の細長い貫通孔が互いに近接して形成されている形態では、隣接する貫通孔同士の各長辺に沿った開口縁に前記アール面が位置するため、欠けや割れを防止できる。従って、貫通孔の開口部の周縁が欠けにくく、所要の形状を維持し易いセラミック基板とすることができる。
【０００８】
尚、前記セラミックには、アルミナなどを主成分とするセラミックのほか、低温焼成セラミックの一種であるガラス−セラミックも含まれる。
また、前記細長い貫通孔には、前記基板本体の表面と裏面とにおける各開口部の長さが異なり、かかる貫通孔の内面が傾斜している形態や、基板本体の表面から裏面に向かって当該貫通孔の内面が階段形状に変化する形態も含まれる。
付言すれば、本発明には、前記基板本体の表面と裏面との間を平行に貫通する複数の細長い貫通孔と、かかる貫通孔ごとの開口部の周囲の表面および裏面の少なくとも一方に形成されたメッキ層と、を備えたセラミック基板も含まれ得る。
【０００９】
一方、本発明によるセラミック基板の製造方法（請求項２）は、表面と裏面との間を貫通する細長い貫通孔を有する複数の中層グリーンシートの上下に、上記貫通孔を塞ぐように平坦な一対の外層グリーンシートをそれぞれ積層して、グリーンシート積層体を形成する工程と、かかるグリーンシート積層体を焼成する工程と、かかる焼成後に得られたセラミックからなる基板本体の表面および裏面の少なくとも一方にメッキ層を形成する工程と、かかるメッキ層が形成された基板本体の表面および裏面を含む最上層と最下層との各セラミック層をダイシング加工して、上記貫通孔に連通する開口部を形成する工程と、を含む、ことを特徴とする。
【００１０】
これによれば、前記グリーンシート積層体における貫通孔は、一対の外層グリーンシートに上下の開口部を閉塞されているため、かかるグリーンシート積層体を焼成した基板本体の表面および裏面の少なくとも一方にメッキ層を形成した際に、メッキ液の残渣が貫通孔の内面に付着しなくなる。しかも、メッキ層が形成されたセラミックからなる基板本体のうち、一対の前記外層グリーンシートが焼成されたセラミック層を、部分的に研磨・除去するダイシング加工を施して、表面および裏面から貫通孔に連通する開口部を形成すると同時に、かかる開口縁に前記アール面を形成することができる。従って、細長い貫通孔の内面に上記メッキ液の残渣などの異物が付着しておらず、開口部の周縁に欠けや割れが生じにくいセラミック基板を確実に製造することが可能となる。
【００１１】
付言すれば、本発明には、前記貫通孔に連通する開口部の幅は、かかる貫通孔の短辺方向に沿った内面間の幅よりも小さい、セラミック基板およびその製造方法も含まれ得る。
これによる場合、細長い貫通孔の開口部における短辺に前記アール面が形成され、且つかかる貫通孔の開口部における長辺に沿って、開口幅が当該貫通孔の短辺方向に沿った内面間の幅よりも小さいセラミック基板が得られる。このため、互いに平行で且つ接近する複数の貫通孔間に挟まれたパッケージ本体の細長い部分は、各貫通孔の開口部の長辺に沿って突条が突出するため、外力により各貫通孔の開口部やその付近における不用意な欠けや割れを防ぐことが可能となる。
また、本発明には、前記メッキ層は、前記貫通孔の開口部が露出する前記基板本体の表面および裏面少なくとも一方の開口部に周囲に沿って形成される、セラミック基板の製造方法も含まれ得る。
これによる場合、例えば、上記メッキ層に通電することで、その表面にＮｉメッキ膜およびＡｕメッキ膜を形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下において、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明における一形態のセラミック基板１を示す平面図、図２は、図１中のＸ−Ｘ線の矢視に沿った垂直断面図、図３は、セラミック基板１の部分斜視図である。
セラミック基板１は、図１〜図３に示すように、表面３および裏面４を有する基板本体２と、かかる基板本体２の表面３と裏面４との間を平行に貫通する複数の細長い貫通孔５と、を備えている。かかる基板本体２は、アルミナなどを主成分とする厚さが約５ｍｍのセラミックからなり、全体がほぼ直方体を呈する。
【００１３】
また、上記貫通孔５は、平面視および底面視で細長いほぼ長方形を呈する開口部を基板本体２の表面３と裏面４とに有すると共に、表面３側の開口部の長辺が裏面４側の開口部の長辺に比べて長く、表面３側の開口部の短辺と裏面４側の開口部の短辺とは同じ長さである。このため、各貫通孔５において、対向する一対の短辺側の内面６には、対称な傾斜が付されている。
図１〜図３に示すように、各貫通孔５の開口部で対向する一対の短辺において、当該貫通孔５の傾斜した内面６と、基板本体２の表面３および裏面４との間には、それぞれアール面７，８が位置している。かかるアール面７，８の深さは、後述する最上層および最下層のセラミック層の厚みとほぼ同じである。
各貫通孔５の開口部の長辺ごとに沿った基板本体２の表面３および裏面４には、図示しないメタライズ層を介して下層のＮｉメッキ層と表層のＡｕメッキ層とからなるメッキ層９，１０が形成されている。かかるメッキ層９，１０は、例えば、図示しない圧電素子などと導通可能とされている。
【００１４】
図４は、前記セラミック基板１の変形形態であるセラミック基板１ａを示す平面図、図５は、図５中のＹ−Ｙ線の矢視に沿った垂直断面図、図６は、セラミック基板１ａの部分斜視図である。
セラミック基板１ａも、図４〜図６に示すように、表面３および裏面４を有する基板本体２と、かかる基板本体２の表面３と裏面４との間を平行に貫通する複数の細長い貫通孔５と、を備えている。
図４〜図６に示すように、各貫通孔５の開口部で対向する一対の短辺において、当該貫通孔５の傾斜した内面６と、基板本体２の表面３および裏面４との間には、それぞれアール面７，８が位置している。
【００１５】
また、各貫通孔５の開口部で対向する一対の長辺において、当該貫通孔５の内面６と、基板本体２の表面３および裏面４との間には、それぞれアール面７ａ，８ａが位置している。かかるアール面７ａ，８ａの深さは、後述する最上層と最下層とのセラミック層の厚みとほぼ同じである。各貫通孔５の開口部の長辺に沿った基板本体２の表面３と裏面４とには、前記同様のメッキ層９，１０が形成されている。尚、平面視および底面視において、短辺側のアール面７，８の幅は、長辺側のアール面７ａ，８ａの幅よりも、若干大きくなっている。
以上のようなセラミック基板１，１ａは、例えば、インクジェット式印字ヘッド用のノズルプレートとして用いることが可能である。
【００１６】
前記のようなセラミック基板１，１ａによれば、前記基板本体２の表面３と裏面４とに開口する細長い貫通孔５の開口部における少なくとも一対の短辺、あるいは一対の短辺および一対の長辺にアール面７，８，７ａ，８ａが形成されている。このため、例えば、貫通孔５が基板本体２の表面３と裏面４とにおける各開口部の長さが異なり、かかる貫通孔５の内面６と基板本体２の裏面４との間に鋭角の開口縁が形成されていても、かかる開口縁に前記アール面８が位置するため、不用意な外力による欠けや割れを防ぐことができる。更に、複数の貫通孔５が互いに近接していても、隣接する貫通孔５同士の各長辺に沿った開口縁に前記アール面７ａ，８ａが位置するため、欠けや割れを防ぐことができる。しかも、後述するように、各貫通孔５の内面６には、メッキ液の残渣が付着していないため、貫通孔５を流れるインクなどに悪影響を与えるおそれもない。従って、貫通孔５の開口部の周縁が欠けにくく、所要の形状を維持し易く、安定した性能を発揮し得るセラミック基板１，１ａとなる。
【００１７】
前記セラミック基板１，１ａは、次のようにして製造した。
予め、アルミナ粉末粒子、樹脂バインダ、可塑剤、および溶剤などからなる原料を所要量ずつ混合して、セラミックスラリを製作した。かかるセラミックスラリに対しドクターブレード法を施して、厚みが約３００μｍの中層グリーンシートｓ１〜ｓ３と、厚みが約１００μｍの外層グリーンシートｓ４，ｓ５とを形成した。尚、かかるグリーンシートｓ１〜ｓ５は、多数個取り用である大版タイプとしても良い。
【００１８】
次に、図７に示すように、中層グリーンシートｓ１を平面視で細長いほぼ長方形の受入孔Ｈを有するダイＤの上に載置して拘束し、受入孔Ｈの断面とほぼ相似形で長辺方向の長さが若干短い断面を有するパンチＰを、図７中の矢印で示すように、中層グリーンシートｓ１の表面から裏面を貫通させ、受入孔Ｈ内に挿入した。その結果、図８に示すように、中層グリーンシートｓ１には、パンチＰと受入孔Ｈとの長辺方向の寸法差に応じて、長辺方向の両端に表面側が短く裏面側が長い傾斜面を有する細長い貫通孔ｈ１が形成された。かかる貫通孔ｈ１を、図８の前後方向に沿って平行に複数個形成した。尚、図８中の符号ｂは、パンチＰとダイＤの受入孔Ｈとの剪断作用で打ち抜かれたシート片を示す。
【００１９】
中層グリーンシートｓ２，ｓ３についても、長辺方向の長さが同様に差を有し且つ前記よりもそれぞれ長いパンチＰと受入孔Ｈを有するダイＤとを用いて、前記同様の長辺方向の両端に傾斜面を有する細長い貫通孔ｈ２，ｈ３を形成した。かかる貫通孔ｈ２，ｈ３も複数個が平行に形成された。
次に、図９に示すように、複数組の貫通孔ｈ１〜ｈ３が厚み方向に沿って連通するように、中層グリーンシートｓ１〜ｓ３を積層して、長辺方向の両端に傾斜した内面６を有する細長い貫通孔５を有するグリーンシート積層体を形成した。因みに、貫通孔５の幅は約２．０ｍｍ、表面側の長辺方向の長さは約３０．０ｍｍ、裏面側の長辺方向の長さは約５．０ｍｍであった。尚、図９を含め各図面では、理解を容易にするため、貫通孔５の裏面側の長さを長めに図示している。
【００２０】
次いで、外層グリーンシートｓ４，ｓ５の表面３と裏面４とに対し、各貫通孔５の開口部における一対の長辺ごとの上方に沿って、図示しないメタル（スクリーン）マスクを用いて、ＷまたはＭｏ粉末を含む図示しない導電性ペーストを帯状に印刷・形成した。
更に、図１０に示すように、前記中層グリーンシートｓ１〜ｓ３を積層したグリーンシート積層体の上下に、外層グリーンシートｓ４，ｓ５を個別に積層し且つ前記各貫通孔５の開口部を塞いで、表面３および裏面４を有するグリーンシート積層体Ｓを形成した。その後、かかるグリーンシート積層体Ｓを所定の温度帯に加熱して焼成した。
【００２１】
次に、図１１に示すように、焼成されたセラミック層ｃ１ｃ〜５からなる基板本体２の表面３および裏面４における前記導電性ペーストの上に、無電解および電解Ｎｉメッキと電解Ａｕメッキとを施して、下地である厚みが２．８〜８．９μｍのＮｉメッキ層と、表層側の厚みが０．３μｍのＡｕメッキ層とからなり、全体の厚みが約３．１〜９．２μｍのメッキ層９，１０を形成した。
次いで、図１２，図１３に示すように、基板本体２の表面３側における最上層のセラミック層ｃ５において、貫通孔５ごとの上端部で且つメッキ層９，９の間に位置する細長い部分に対し、厚みが貫通孔５の幅と同じのグラインダ（砥石）Ｇを回転させつつ挿入した。引き続き、各貫通孔５の長手方向に沿って移動させて、セラミック層ｃ５を部分的に研磨・除去するダイシング加工を施した。
その結果、各貫通孔５と連通する開口部を基板本体２の表面３に形成できた。この際、上記グラインダＧの挿入および引き上げ時の跡として、各貫通孔５の開口部における一対の短辺には、それぞれアール面７が同時に形成された。
【００２２】
引き続いて、図１４に示すように、基板本体２の裏面４側のセラミック層ｃ４における貫通孔５ごとの下端部に対し、厚みが貫通孔５の幅と同じグラインダＧを回転させつつ挿入した後、各貫通孔５の長手方向に沿って移動させて、最下層のセラミック層ｃ４を部分的に研磨・除去するダイシング加工を行った。その結果、各貫通孔５と連通する開口部を基板本体２の裏面４に形成できた。この際、グラインダＧの挿入および引き上げ時の跡として、各貫通孔５の開口部における一対の短辺には、それぞれアール面８が同時に形成された。
以上によって、図１５に示すように、基板本体２の表面３および裏面４に開口し且つ開口部における一対の短辺にアール面７，８を有する複数の貫通孔５と、貫通孔５ごとの開口部の長辺に沿った表面３および裏面４に形成されたメッキ層９，１０と、を有する前記セラミック基板１を製造することができた。
【００２３】
一方、貫通孔５の幅よりも厚みを若干大きくした前記グラインダＧを用いて、セラミック層ｃ４，ｃ５を部分的に研磨・除去する前記同様のダイシング加工を施した。その結果、図１６に示すように、基板本体２の表面３および裏面４の開口部における一対の短辺にアール面７，８を有し、且つ一対の長辺に沿ってアール面７ａ，８ａを有する複数の貫通孔５を有する前記セラミック基板１ａを製造することができた。
【００２４】
更に、図１７に示すように、貫通孔５の幅よりも若干薄い厚みのグラインダＧを用いて、セラミック層ｃ４，ｃ５を部分的に研磨・除去する前記同様のダイシング加工を施した。その結果、各貫通孔５と連通する開口部を基板本体２の表面３および裏面４に形成できた。かかる開口部の幅は、貫通孔５における短辺方向の内面６，６間の幅よりも若干小さい。この際、上記グラインダＧの挿入および引き上げ時の跡として、各貫通孔５の開口部における一対の短辺には、それぞれアール面７が同時に形成された。
以上により、図１８の部分斜視図で示すように、各貫通孔５の表面３および裏面４の開口部における一対の長辺に沿って、対向する一対ずつの突条３ａ，４ａが形成されている異なる形態のセラミック基板１ｂを製造することができた。
上記セラミック基板１ｂによれば、互いに平行で且つ接近して形成された複数の貫通孔５，５間に挟まれた基板本体２の細長い部分は、各貫通孔５の開口部の長辺に沿って突条３ａ，４ａが突出している。このため、外力により貫通孔５の開口部やその付近が不用意に欠けたり、割れる事態を防ぐことが可能となった。
【００２５】
以上において説明したセラミック基板１，１ａ，１ｂの製造方法によれば、メッキ層９，１０は、基板本体２の各貫通孔５がセラミック層ｃ４，ｃ５によって閉塞された状態で形成されるため、メッキ液の残渣が各貫通孔５の内面に付着していなかった。しかも、メッキ層９，１０が形成されたセラミックからなる基板本体２のうち、セラミック層ｃ４，ｃ５をダイシング加工して、表面３および裏面４から貫通孔５に連通する開口部を形成すると同時に、かかる開口部の周縁にアール面７，８，７ａ，８ａを形成することができた。
従って、細長い貫通孔５の内面６にメッキ液の残渣などの異物が付着しておらず、各貫通孔５の開口部の周縁に欠けや割れが生じにくいセラミック基板１，１ａ，１ｂを確実に製造することができた。
【００２６】
本発明は、以上において説明した各形態に限定されるものではない。
前記基板本体を形成するセラミックは、低温焼成セラミックの一種であるガラス−セラミックとしても良い。
また、前記基板本体の表面と裏面との間を貫通する細長い貫通孔は、厚み方向の断面が同じ細長いほぼ長方形からなる形態や、表面および裏面側の一方の長辺方向が長く且つ他方の長辺方向が短い長方形の断面を呈するように、側面（垂直断面）視で階段形状を形成する形態としても良い。
更に、前記メッキ層は、各貫通孔の開口部の周囲における基板本体の表面または裏面の一方のみに形成しても良い。
加えて、前記メッキ層は、各貫通孔の開口部の周囲を囲むように、平面視または底面視でほぼ長方形の枠形を呈する形態としたり、更に、各貫通孔の開口部に沿って、複数個に分割された平面視または底面視で細長いほぼ長方形、ほぼＬ字形、ほぼコ字形などを呈する形態、あるいは、これらの組み合わせとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による一形態のセラミック基板を示す平面図。
【図２】図１中のＸ−Ｘ線の矢視に沿った断面図。
【図３】図１に示すセラミック基板の部分斜視図。
【図４】前記セラミック基板の変形形態を示す平面図。
【図５】図４中のＹ−Ｙ線の矢視に沿った断面図。
【図６】図４に示すセラミック基板の部分斜視図。
【図７】本発明によるセラミック基板の一製造工程を示す概略図。
【図８】図７に続く製造工程を示す概略図。
【図９】図８に続く製造工程を示す概略図。
【図１０】図９に続く製造工程を示す概略図。
【図１１】図１０に続く製造工程を示す概略図。
【図１２】図１１に続く製造工程を示す概略図。
【図１３】図１２に続く製造工程を示す概略図。
【図１４】図１３に続く製造工程を示す概略図。
【図１５】得られたセラミック基板を示す垂直断面図。
【図１６】変形形態のセラミック基板を示す垂直断面図。
【図１７】異なる形態のセラミック基板の一製造工程を示す概略図。
【図１８】異なる形態のセラミック基板を示す垂直断面図。
【符号の説明】
【００２８】
１，１ａ，１ｂ………セラミック基板
２………………………基板本体
３………………………表面
４………………………裏面
５………………………貫通孔
６………………………内面
７，７ａ，８，８ａ…アール面
９，１０………………メッキ層
ｓ１〜ｓ３……………中層グリーンシート
ｓ４，ｓ５……………外層グリーンシート
Ｓ………………………グリーンシート積層体
ｃ４，ｃ５……………セラミック層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2007208157.tif 000017
【図１６】
2007208157.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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