(57)【要約】【課題】レーザーの照射で基板自体に形成したマークの基板表面とのコントラストが明確で識別が容易であり、気密信頼性の高い安価なフォルステライト基板を提供する。【解決手段】マグネシアと、シリカがモル比で２：１の混合物（２ＭｇＯ・ＳｉＯ２）を仮焼きした後、焼結助剤と、焼結によって黒色に発色する無機着色剤が混合されて有するフォルステライト原料組成物に水、バインダー、可塑剤を添加し、粉砕しながら混合したスラリーを乾燥しながら造粒して形成する造粒体を加圧成形し、焼成して形成してなるフォルステライト基板であって、フォルステライト原料組成物に含有する無機着色剤が酸化マンガンの一種の単体からなる。上記のフォルステライト基板は、フォルステライト原料組成物の無機着色剤の含有量が３重量％〜２０重量％であるのがよい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシアと、シリカがモル比で２：１の混合物を仮焼きした後、焼結助剤と、焼結によって黒色に発色する無機着色剤が混合されて有するフォルステライト原料組成物に水、バインダー、可塑剤を添加し、粉砕しながら混合したスラリーを乾燥しながら造粒して形成する造粒体を加圧成形し、焼成して形成してなるフォルステライト基板であって、
前記フォルステライト原料組成物に含有する前記無機着色剤が酸化マンガンの一種単体からなることを特徴とするフォルステライト基板。
【請求項２】
請求項１記載のフォルステライト基板において、前記フォルステライト原料組成物の前記無機着色剤の含有量が３重量％〜２０重量％であることを特徴とするフォルステライト基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォルステライト基板の表面にレーザー光線を照射してバーコードや、文字等のマークを識別可能に形成できるフォルステライト基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のフォルステライト基板は、通常、フォルステライト原料組成物に着色剤を含有させずに焼結して、呈色を白色や、薄黄色に形成している。あるいは、従来のフォルステライト基板は、着色剤に酸化マンガン（Ｍｎ３Ｏ４）と、酸化鉄（Ｆｅ３Ｏ４）、及び酸化チタン（ＴｉＯ２）等の複数の異種混合体を用いて焼結して、呈色を茶褐色に形成している。そして、このような従来のフォルステライト基板等のセラミック基板にバーコードや、文字等のマークを形成する場合には、ＹＡＧレーザーや、炭酸ガスレーザー等のレーザー光線を照射して基板表面を削り取ることで形成している。
【０００３】
しかしながら、セラミック基板の呈色が白色や、薄黄色、あるいは茶褐色からなる従来のフォルステライト基板は、レーザーで削り取った部分の呈色と、レーザーで削り取らない部分の呈色とのコントラストが明確でなくマークの識別ができないことがある。そこで、従来のフォルステライト基板等のセラミック基板には、セラミック基板の呈色と異なる色調からなる有機被膜を加熱塗布等で形成して付着させた後、この被膜に比較的パワーの低いレーザー光線を照射して照射部の被膜を削り取ることで、セラミック基板の呈色を被膜の開口部から露出させてコントラストを持たせた認識性に優れるマークを形成している（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００４】
また、従来のセラミック基板には、着色剤に酸化クロム（ＣｒＯ２）を含有するアルミナセラミック基板の表面に、このアルミナセラミック基板と色調が異なるムライトセラミック被膜をアルミナセラミック基板と同時焼成して形成し、ムライトセラミック被膜にレーザー光線を照射してコントラストを持たせた認識性に優れるマークを形成するセラミック基板が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２１８２１６号公報
【特許文献２】特開２０００−３１３６５３号公報
【特許文献３】特開２００３−１９７７９４号公報
【特許文献４】特開２０００−１２８６７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述したような従来のフォルステライト基板は、次のような問題がある。
（１）フォルステライト基板に有機被膜を形成する場合には、製作工程が煩雑となり、フォルステライト基板のコストアップとなっている。また、有機被膜は、材料自体の強度や、フォルステライト基板との接合強度が低いので、マークに傷が発生したり、フォルステライト基板からの剥離が発生している。
（２）表面に異種材料のセラミック被膜を貼り合わせるフォルステライト基板は、製作工程が煩雑となり、フォルステライト基板のコストアップとなる。また、フォルステライト基板は、焼成温度が比較的低いので、焼成温度の高いムライトセラミック被膜を形成することが困難である。
（３）ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）型や、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型の撮像デバイス用等の電子部品素子等を実装するためのセラミック基板にアルミナセラミック基板を用いる場合には、例えば、電子部品素子等を実装した後、アルミナセラミック基板に水晶製蓋体をガラス接合する時にアルミナセラミック基板と水晶製蓋体の熱膨張係数が異なるので、加熱によって接合部にクラック等が発生し気密信頼性に問題が発生する。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、レーザーの照射で基板自体に形成したマークの基板表面とのコントラストが明確で識別が容易であり、気密信頼性の高い安価なフォルステライト基板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】
【０００７】
前記目的に沿う本発明に係るフォルステライト基板は、マグネシア（ＭｇＯ）と、シリカ（ＳｉＯ２）がモル比で２：１の混合物（２ＭｇＯ・ＳｉＯ２）を仮焼きした後、焼結助剤と、焼結によって黒色に発色する無機着色剤が混合されて有するフォルステライト原料組成物に水、バインダー、可塑剤を添加し、粉砕しながら混合したスラリーを乾燥しながら造粒して形成する造粒体を加圧成形し、焼成して形成してなるフォルステライト基板であって、フォルステライト原料組成物に含有する無機着色剤が酸化マンガンの一種単体からなる。
【０００８】
ここで、上記のフォルステライト基板は、フォルステライト原料組成物の無機着色剤の含有量が３重量％〜２０重量％であるのがよい。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１又はこれに従属する請求項２記載のフォルステライト基板は、マグネシア（ＭｇＯ）と、シリカ（ＳｉＯ２）がモル比で２：１の混合物（２ＭｇＯ・ＳｉＯ２）を仮焼きした後、焼結助剤と、焼結によって黒色に発色する無機着色剤が混合されて有するフォルステライト原料組成物に水、バインダー、可塑剤を添加し、粉砕しながら混合したスラリーを乾燥しながら造粒して形成する造粒体を加圧成形し、焼成して形成してなるフォルステライト基板であって、フォルステライト原料組成物に含有する無機着色剤が酸化マンガンの一種単体からなるので、酸化マンガンの無機着色剤が焼結によって黒色に発色してレーザー光線の照射で基板表面に形成したマークと、マークが形成されない基板表面とのコントラストを明確にすることができる。また、例えば、ＣＣＤ型等の電子部品素子の搭載される基板がフォルステライト基板であり、蓋体に透過性のある水晶製蓋体が用いられたとしても、フォルステライト基板と水晶製蓋体は、熱膨張係数が近似するので、ガラス接合しても気密信頼性を高くすることができる。更に、フォルステライト基板は、酸化マンガンの一種の単体のみからなる無機着色剤を入れるフォルステライト原料組成物から作成されるので、フォルステライト基板の製作工程が簡単であり安価にすることができる。
【００１０】
特に、請求項２記載のフォルステライト基板は、フォルステライト原料組成物の無機着色剤の含有量が３重量％〜２０重量％であるので、フォルステライト基板をコントラスト性を高くできる好適な黒色にすることができる。なお、無機着色剤の含有量が３重量％を下まわる場合には、フォルステライト基板の黒色度が低下してコントラスト性が低くなる。また、無機着色剤の含有量が２０重量％を超える場合には、フォルステライト基板の熱膨張係数が変動することがあり、水晶製蓋体とのガラス接合時にガラスに熱応力を発生させ気密信頼性に問題がでることがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
続いて、本発明を具体化した実施するための最良の形態について説明する。
【００１２】
本発明の一実施の形態に係るフォルステライト基板には、先ず、天然に存在するＭｇＯとＳｉＯ２がモル比で２：１の比率で含んでいる混合物、又は、ＭｇＯとＳｉＯ２をモル比で２：１の比率で配合した混合物が準備されている。この混合物である２ＭｇＯ・ＳｉＯ２は、水を媒体としてボールミル等の粉砕機を用いて粉砕、混合した後、スラリーをフィルタープレスや、スプレードライヤー等で乾燥した原料粉末を１０００℃〜１３００℃の温度で仮焼きを行っている。そして、この仮焼き後の原料粉末には、カルシア（ＣａＯ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等の焼結助剤と、焼結によって黒色に発色する無機着色剤が加えられてフォルステライト原料組成物が形成されている。
【００１３】
このフォルステライト原料組成物に含有し、焼結によって黒色に発色する無機着色剤には、酸化マンガンの一種単体が用いられている。この酸化マンガンには、例えば、ＭｎＯ、ＭｎＯ２、ＭｎＯ３、Ｍｎ２Ｏ３、Ｍｎ２Ｏ７、Ｍｎ３Ｏ４等と様々な形態があるが、いずれのマンガンの酸化物からなる着色剤は、焼成させることで茶褐色とは異なる真っ黒な色を発生させることができ、フォルステライト基板を黒色にすることができる。なお、この酸化マンガンからなる着色剤は、上記の様々な形態の酸化マンガンの一種、又は複数種の混合体からなる酸化マンガンであってもよい。
【００１４】
焼結助剤と、酸化マンガンの無機着色剤が加えられたフォルステライト原料組成物には、再度、水と、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等のバインダーと、セロゾール等の可塑剤が添加され、ボールミル等の粉砕機を用いて粉砕しながら混合してスラリーを形成している。このスラリーは、スプレードライヤーで噴霧乾燥しながら造粒して平均粒径約７０〜９０μｍ程度の顆粒状のフォルステライト造粒体に形成している。そして、この造粒体は、ダイス、上金型、下金型、ピン等で構成される粉体プレス金型の上下の間に造粒体を充填させて加圧成形して所望の形状の成形体に作製している。粉体プレス金型から取り出された成形体は、大気中の１２５０℃〜１４００℃程度の温度の焼成炉で焼成してフォルステライト基板を作製している。
【００１５】
上記のフォルステライト原料組成物の酸化マンガンの無機着色剤の含有量は、３重量％〜２０重量％であるのがよい。この無機着色剤の含有量が３重量％を下まわる場合には、着色剤としての含有量が少なくなり、焼結後のフォルステライト基板の黒色度が低下する。従って、レーザー光線を照射した部分のバーコードや、文字等のマークは、レーザー光線を照射しない部分との色差が小さくなるので、識別が難しくなる。また、フォルステライト原料組成物の無機着色剤の含有量が２０重量％を上まわる場合には、２ＭｇＯ・ＳｉＯ２との混合比率が大きくなりすぎ、フォルステライト基板の熱膨張係数が変動することがある。これにより、フォルステライト基板と、水晶製蓋体とのガラス接合時には、ガラスに熱応力を発生させ気密信頼性に問題が発生する場合がある。因みに、熱膨張係数は、２ＭｇＯ・ＳｉＯ２が９〜１１×１０−６／℃であり、例えば、ＭｎＯが１３〜１８×１０−６／℃、Ｍｎ２Ｏ３が６〜９×１０−６／℃である。
【００１６】
なお、上記のフォルステライト基板で形成される箱形形状のセラミックパッケージには、例えば、箱の中央部であるキャビティ部にＣＣＤ型や、ＭＯＳ型の撮像デバイス用等の電子部品素子が実装されるようなものがある。この電子部品素子は、キャビティ部内に露出するリードフレーム形状の外部接続端子とボンディングワイヤを介して接続することで、電子部品素子と外部接続端子が電気的に接続状態となる。このようにして電子部品素子が実装された後、パッケージの外周壁の上面には、水晶板からなる透明の蓋体がガラス接合される。この接合によって、電子部品素子は、パッケージ内に気密に封止される。フォルステライト基板と、水晶製蓋体は、熱膨張係数が近似するので、接合時の加熱があったとしても歪みの発生がなく、気密信頼性に優れるデバイスとすることができる。
【００１７】
ここで、発明者は、フォルステライト基板のコントラストを色差計で測定した。試料は、酸化マンガン着色剤にＭｎＯを１０重量％含有する実施例のフォルステライト基板と、着色剤にＭｎ３Ｏ４と、Ｆｅ３Ｏ４、及びＴｉＯ２等の複数の混合体を用いた従来例のフォルステライト基板と、着色剤を含まない比較例のフォルステライト基板を準備した。色差計は、ミノルタ製の色彩色差計、ＣＲ−２００を用いた。コントラストは、レーザー光線を照射した部分と、レーザー光線を照射しない部分との色差計の値の差とし、大きい値がコントラストが大きいものとなっている。コントラスト値の測定結果を表１に示す。
【００１８】
【表１】
2007314395.tif 000002
【００１９】
実施例のコントラスト値が３．０以上ある場合には、レーザー光線を照射した部分のマークの目視での識別が容易にでき、問題なく書き込まれたバーコードや、文字等のマークの情報を読みとることができることが明確となった。これに反して、従来例と、比較例では、コントラスト値が３．０を下まわり、目視での識別が困難であった。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明のフォルステライト基板は、基板表面に直接レーザー光線を照射し、レーザー光線を照射した部分と、レーザー光線を照射しない部分とのコントラスト値を大きくできて、レーザー光線を照射した部分のバーコードや、文字等のマークの情報を目視で容易に確認できる認識性に優れるデバイスを提供するのに用いることができる。