(57)【要約】【課題】セラミック母材を分割溝に沿って分割することでセラミック基板を得るのに際して、分割溝に沿って確実に割れるようにする。【解決手段】セラミック母材が複数の基板領域２に分割されており、隣接する基板領域２間に分割溝７が形成されている。各基板領域２のコーナー部８が、分割溝７とつながる空隙９Ｂに面しており、円弧状である。空隙９Ｂの分割溝７との接点Ｐにおいて、円弧状のコーナー部８が分割溝７の中心線７ａに対して正接している。セラミック母材を分割溝７に沿って分割することでセラミック基板を得る。【選択図】              図３
2012227306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック母材を破断することによって複数のセラミック基板を得る方法であって、
前記セラミック母材が複数の基板領域に分割されており、隣接する前記基板領域間に分割溝が形成されており、前記各基板領域のコーナー部が前記分割溝とつながる空隙に面しており、前記コーナー部の少なくとも一部が円弧状であり、前記空隙の前記分割溝との接点において、円弧状の前記コーナー部が前記分割溝の中心線に対して正接しており、前記セラミック母材を前記分割溝に沿って分割することで前記セラミック基板を得ることを特徴とする、セラミック基板の製造方法。
【請求項２】
前記分割溝を前記分割溝の長手方向に垂直な横断面で見たときに、相対向する第一の傾斜面と第二の傾斜面を有しており、前記第一の傾斜面と前記第二の傾斜面とがなす角が２５〜９０°であることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記セラミック母材の表面における前記分割溝の開口幅が０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とする、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記セラミック母材が透光性アルミナセラミックスからなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項５】
前記セラミック母材がゲルキャスト製法によって製造されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセラミック母材を分割してセラミック基板を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アルミナセラミックスは、電気絶縁性、化学的安定性といった特徴から電子部品用基板として広く使われている。こうした基板は、取り扱いを容易とするため、後の配線パターンの印刷や半導体素子の装着といった電子部品の製作効率をよくするために、多数個の基板を1枚の広い面積の母材に版地している。このような基板には、一つ一つの個片への分割を容易にするため、表面にブレーク溝（分割溝）が形成されている。こうした分割溝は、ドクターブレード等で成形された未焼成のセラミックグリーンシートの表面に、カッター刃やプレス金型を押し付けて切れ込みを入れた後、焼成することで製作される（特許文献１、２）。
【０００３】
ここで、例えば図１に示すように、複数の個片（各セラミック基板領域）２の交差部分Ａ、Ｂには空隙を設けているが、この空隙の形状について種々の技術が提案されている（特許文献３（特開1982-197889）：特許文献４（特開1990-133987）：特許文献５（実開1982-181060）、特許文献６（実開1983-049464）：特許文献７（実開1985-066061）：特許文献８（特開2008-060096）：特許文献９（特開１９９４−０９１６２８））。
【０００４】
なお、透光性セラミック基板をゲルキャスト法で作製する方法が特許文献１０（特開２００１−３３５３７１号公報）に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３３３０１０４号公報
【特許文献２】特許第３８７６２５９号公報
【特許文献３】特開1982-197889
【特許文献４】特開1990-133987
【特許文献５】実開1982-181060
【特許文献６】実開1983-049464
【特許文献７】実開1985-066061
【特許文献８】特開2008-060096
【特許文献９】特開１９９４−０９１６２８
【特許文献１０】特開２００１−３３５３７１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、いずれの従来技術の場合も、分割溝に沿って母材を破断させる際に、分割溝からそれて母材が割れてしまうことがあり、歩留り低下の原因となる。分割溝を深くして基板底面に近づければ割れ易くなるが、その代わり母材の機械的強度が著しく低下し、印刷などの作業中に母材が割れ易くなる。このため、分割溝をある程度以上深くすることはできない。
【０００７】
本発明の課題は、セラミック母材を分割溝に沿って分割することでセラミック基板を得るのに際して、分割溝に沿って確実に割れるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、セラミック母材を破断することによって複数のセラミック基板を得る方法であって、
セラミック母材が複数の基板領域に分割されており、隣接する基板領域間に分割溝が形成されており、各基板領域のコーナー部が分割溝とつながる空隙に面しており、コーナー部の少なくとも一部が円弧状であり、空隙の分割溝との接点において、円弧状のコーナー部が分割溝の中心線に対して正接しており、セラミック母材を分割溝に沿って分割することでセラミック基板を得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、母材を分割溝に沿って分割する際、分割溝からそれて母材が割れることを確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】セラミック母材１を模式的に示す平面図である。
【図２】（ａ）は、図１の母材１のＡ部分を拡大して示す平面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）の横断面図である。
【図３】（ａ）は、図１の母材１のＢ部分を拡大して示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の横断面図である。
【図４】本発明における分割溝の中心線と基板領域のコーナー部との位置関係を示す図である。
【図５】（ａ）は、比較例における空隙と分割溝との各形状および位置関係を示す平面図であり、（ｂ）は、分割溝の末端と空隙の末端との近傍Ｅの拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に示すように、セラミック母材１が複数の基板領域２に分割されており、隣接する基板領域２間に分割溝７が形成されている。各基板領域２の各コーナー部の交差部分３、４に、それぞれ分割溝７とつながる空隙が形成されている。５は、製品としては使わない不使用領域である。図１において、交差部分３では、２つの基板領域２のコーナー部が交差しており、交差部分４では、４つの基板領域２のコーナー部が交差している。
【００１２】
図２、図３に、交差部分近傍Ｂ、Ｃの拡大図を示す。図２では、隣接する二つの基板領域２および不使用領域５によって、空隙９Ａが形成されている。基板領域２の空隙９Ａに面するコーナー部８は、母材平面から見て円弧形状である。各コーナー部８の曲率中心は、コーナー部８の内側（基板領域２内）にある。空隙９Ａと分割溝７とは、接点Ｐにおいて接している。Ｌは各分割溝の長手方向である。
【００１３】
また、図３では、隣接する四つの基板領域２によって、空隙９Ｂが形成されている。基板領域２の空隙９Ｂに面するコーナー部は、母材平面から見て円弧形状である。各コーナー部８の曲率中心はコーナー部の内側（基板領域内）にある。空隙９Ｂと各分割溝７とは、接点Ｐにおいて接している。Ｌは各分割溝の長手方向である。
【００１４】
図４は、分割溝と空隙との各接点付近の拡大図である。すなわち、Ｄは、コーナー部８の輪郭を延長して得られる仮想円であり、Ｏは仮想円Ｄの曲率中心であり、Ｒはその曲率半径である。コーナー部８の末端８ｃ（または８ｂ）は、空隙９Ｂ（または９Ａ）と分割溝７の中心線７ａとの交点Ｐにある。ここで，本発明では、コーナー部８が分割溝７の中心線７ａ（平面的に見たときの中心線）に対して正接している。言い換えると、仮想円Ｄの交点Ｐ（またはコーナー部８の末端８ｃ，８ｂ）において、コーナー部８ａの輪郭（仮想円Ｄ）が分割溝７の中心線７ａの長手方向Ｌと平行になっている。また、仮想円の中心Ｏから交点Ｐへと径線Ｆを描いたとき、経線Ｆが中心線７ａに対して直角をなす。
【００１５】
本発明によれば、セラミック母材を分割溝に沿って分割する際に、分割溝から外れて分割されたり、不要な場所にクラックが入ることがなく、確実に分割でき、セラミック基板の歩留りが向上する。
【００１６】
カッター刃やプレス刃でブレーク溝を形成する場合、その製法上の制約から溝角度を小さくしなければならず、幅が非常に薄いものとなるため、焼成中に部分的に切り込みが閉じてしまい、ブレーク性が悪化する傾向がある。このため、好適な実施形態においては、分割溝を分割溝の長手方向Ｌに垂直な横断面で見たときに、相対向する第一の傾斜面と第二の傾斜面を有しており、第一の傾斜面と第二の傾斜面とがなす角を２５〜９０°とする。これによって、焼成中に切り込みが閉じることがなくなり、部分的にブレーク性が悪化することを防止でき、分割時の強度のばらつきを小さくできる。
【００１７】
また、好適な実施形態においては、セラミック母材の表面における分割溝の開口幅Ｗが０．１〜０．５ｍｍである。
【００１８】
本発明では、コーナー部８の少なくとも一部が平面的に見て円弧状である。ここで、コーナーブ８のうち円弧状部分が末端８ｂ、８ｃに連続していることが好ましい。この場合、末端８ｂ、または８ｃから３０度以上の範囲にわたって円弧状をなしていることが好ましく、４５度以上の範囲にわたって円弧状をなしていることが更に好ましい。また、コーナー８の輪郭長さのうち３０％以上が円弧状であることが好ましく、５０％以上が円弧状であることが更に好ましい。コーナー部のうち円弧状でない部分の形態は、円弧状部分と正接する直線であることが好ましい。さらにはコーナー部８の外側輪郭が全長にわたって円弧状であることが更に好ましい。
コーナー部８の曲率半径Ｒ（仮想円Ｄの半径Ｒ）は、本発明の観点からは、０．２〜５．０ｍｍとすることが好ましく、０．５〜２．５ｍｍとすることが更に好ましい。
【００１９】
また、本発明においては、複数の基板領域２が接する交差部分３、４（Ａ、Ｂ）において、前述の条件を満足する必要がある。しかし、一つの基板領域２と不使用領域５とが接する交差部分においては、二つの基板の間で破断するわけではないので、本発明の条件を満足する必要はないが、満足してもよい。
【００２０】
セラミック母材の材質は、電子部品で使用されるセラミックスであれば特に限定はなく、アルミナ、マグネシア、シリカ、イットリア、窒化珪素、窒化ホウ素、窒化チタン，窒化ボロン窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、スピネル、イットリウム−アルミニウムガーネットなどを例示できる。
【００２１】
本発明は、緻密質アルミナ、特に透光性アルミナに対して特に好適である。以下、透光性アルミナからなるセラミック基板について述べる。
【００２２】
透光性セラミック、特に透光性アルミナは、例えば発光ダイオード素子用の拡散板として使用でき、これによって発光ダイオード素子の寿命を飛躍的に延長することが可能である。
【００２３】
透光性セラミック基板の厚さは0.05ｍｍ以上、2mm以下であることが好ましい。拡散板が薄すぎると、衝撃で割れやすくなり、あるいは直線透過光の比率が高くなりすぎ、光の拡散が不足する。セラミック基板が厚すぎると、全光線透過率が低くなり、放熱性も低下する。
【００２４】
透光性セラミック基板の可視光域の直線透過率は、光の拡散のため、６５％以下とすることが好ましく、１０％以下とすることが更に好ましい。透光性セラミック基板の全光線透過率は、発光効率の観点から９０％以上が好ましい。
【００２５】
透光性セラミック基板を構成するセラミックスの結晶粒径は特に限定されないが、適度の透光性を得るという観点からは、０．１μｍ以上とすることが好ましく、１μｍ以上とすることが更に好ましい。また、このセラミックスの結晶粒径は、１００μｍ以下とすることが好ましく、４０μｍ以下とすることが更に好ましい。
【００２６】
また、透光性セラミック基板を構成するセラミックスの相対密度は、透光性を確保するという観点からは、９８％以上とすることが好ましく、９９％以上とすることが更に好ましい。セラミックス内の気孔は、入射する光を散乱させ、全光線透過率を著しく低下させる。
【００２７】
セラミック基板の成形方法は特に限定されず、ドクターブレード法、押し出し法、ゲルキャスト法など任意の方法であってよい。特に好ましくは、セラミック基板をゲルキャスト法を用いて製造する。好適な実施形態においては、セラミック粉末、分散媒およびゲル化剤を含むスラリーを注型し、このスラリーをゲル化させることによって成形体を得、この成形体を焼結させる（特許文献１０：特開２００１−３３５３７１号公報）。
従来の未焼成のグリーンシートににカッター刃やプレス型を押し付けて溝を形成する方法の場合、溝底部に細かなクラックが入り、ブレーク強度が不安定になることがあるが、ゲルキャスト法を用い、成形型に形成した突起により分割溝形状を成形することで、これを回避できる。
【００２８】
特に好ましくは、純度９９．９％以上（好ましくは９９．９５％以上）の高純度アルミナ粉末に対して、１５０〜１０００ｐｐｍの助剤を添加した原料を用いる。このような高純度アルミナ粉末としては、大明化学工業株式会社製の高純度アルミナ粉体を例示できる。
前述した助剤としては、酸化マグネシウムが好ましいが、ZrO2, Y2O3,La2O3,
Sc2O3も例示できる。
【００２９】
セラミック原料粉末の平均粒径は特に限定されないが、低温焼結での緻密化および透光性向上という観点からは、０．５μｍ以下が好ましく、０．４μｍ以下が更に好ましい。一層好ましくは、セラミックスの原料粉末の平均粒子径は０．３μｍ以下（一次粒子径）である。この平均粒径の下限は特に限定されない。原料粉末の平均粒子径は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）による原料粉末の直接観察によって決定できる。
なお、ここでいう平均粒子径とはＳＥＭ写真(倍率：Ｘ３００００。任意の２視野)上における２次凝集粒子を除く１次粒子の（最長軸長＋最短軸長）／２の値のｎ＝５００平均値のことである。
【００３０】
ゲルキャスト法は、以下の方法を例示できる。
（１）  無機物粉体とともに、ゲル化剤となるポリビニルアルコール、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等のプレポリマーを、分散剤と共に分散媒中に分散してスラリーを調製し、注型後、架橋剤により三次元的に架橋してゲル化させることにより、スラリーを固化させる。
（２）  反応性官能基を有する有機分散媒とゲル化剤とを化学結合させることにより、スラリーを固化させる。
【実施例】
【００３１】
（実施例１）
透光性アルミナセラミックスからなる母材１を、以下のようにして作製した。すなわち、原料粉末としてアルミナ粉末１００重量部、及びマグネシア０．０２５重量部、分散媒として多塩基酸エステル３０重量部、ゲル化剤として、MDI樹脂４重量部、分散剤としてマリアリムAKM0351（商品名、日本油脂株式会社製）２重量部及び触媒としてトリエチルアミン０．２重量部を混合したものを用いた。このスラリーを、分割溝を反転させた形の突起を設けたアルミニウム合金製の型に室温で注型後、室温で１時間放置し、固化してから離型した。さらに、室温、次いで９０℃のそれぞれの温度にて2時間放置して、基板状の粉末成形体を得た。これを大気中１２００℃で仮焼し、仮焼体を得た。次いで、水素：窒素＝3:1の雰囲気中１８００℃で焼成し、緻密化及び透光化させた。型に形成した突起の形状の調整により、分割溝等の形態を調整した。
【００３２】
ただし、図１〜図４に示すように、分割溝はＶ溝とし、各基板領域のコーナー部は円弧形状とし、各寸法は以下のとおりとした。
分割溝７の開口幅Ｗ：  ０．３ｍｍ
分割溝７の開き角度（第一の傾斜面と第二の傾斜面との角度）：６０度
分割溝７の深さ：  ０．２６ｍｍ
母材１の厚さ：  １．０ｍｍ
コーナー部８の曲率半径Ｒ：  ０．５ｍｍ
各基板領域２の寸法：  ２５ｍｍ×２５ｍｍ
【００３３】
母材を１０枚作成し、それぞれ分割溝に沿って分割したところ、分割に要する力のばらつきは０．６±０．１Ｎ/mmであった。また、分割された線がブレーク溝よりずれているものは見られなかった。
【００３４】
（比較例１）
実施例１と同様にして母材を作製した。母材の平面的形態は図１に示すとおりであり、また分割溝はＶ溝とし、寸法は実施例と同様にした。しかし、各基板領域のコーナー部は円弧形状とはせず、逆に空隙の平面形状を円形とした。
【００３５】
母材を１０枚作成し、それぞれ分割溝に沿って分割したところ、分割に要する力のばらつきは    ０．６±０．３Ｎ/mmであった。また、分割された線が分割溝よりずれているものは、１０枚のうち  ３枚であった。
【００３６】
（比較例２）
実施例１と同様にして母材を作製した。母材の平面的形態は図１に示すとおりであり、また分割溝はＶ溝とし、寸法は実施例と同様にした。しかし、各基板領域のコーナー部は円弧形状とはせず、特許文献９（特開１９９４−０９１６２８）に記載のような形状のコーナー部を形成した。
【００３７】
すなわち、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、各基板領域２のコーナー部には、空隙２１に面する湾曲部２３が形成されている。湾曲部２３の末端は、分割溝７の末端に接近しているが、しかし分割溝７の末端と空隙２１とはつながっておらず、それらの間に非空隙部２４が形成されている。湾曲部２３の分割溝側の末端２３ｂへの接線Ｍと、分割溝７の長手方向Ｌとがなす角度は直角であり、本発明（図４）の場合とは正反対であることがわかる。
【００３８】
この母材を１０枚作成し、それぞれ分割溝に沿って分割したところ、分割に要する力のばらつきは  ０．７±０．３Ｎ/mmであった。また、分割溝７の末端と空隙２１の間の非空隙部２４が不定形に割れ、バリのような突起ができてしまったものが、１０枚のうち    ８枚であった。
【００３９】
（実施例２，３）
実施例１において、開口幅、溝底部の角度を表１に示すように変更した。他は実施例１と同様に試験を行い、結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】
2012227306.tif 000003
【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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