(57)【要約】【課題】所定の寸法や形状を有し、あるいはキャビティの開口部を囲む表面に所定幅の導体層が形成された複数の単位セラミック配線基板を併有し、且つこれら配線基板の間に分割溝が形成された多数個取り用などのセラミック配線基板の製造方法を提供する。【解決手段】セラミック層１６の表面３に形成された導体層１２を分割し且つ前記表面３に沿った分割溝２４を有するセラミック配線基板１の製造方法であって、セラミックグリーンシート１６の表面３に形成された導体層１２に対し、かかる導体層１２および該導体層１２の下側に位置する上記グリーンシート１６，１７の厚み方向に沿ってＹＶＯ4レーザー２２を照射し、且つ上記グリーンシート１６の表面３に沿って連続して照射することによって、該表面３に沿った分割溝２４を形成する工程を含む、セラミック配線基板１の製造方法。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともセラミック層の表面に形成された導体層を分割し且つ前記表面に沿った分割溝を有するセラミック配線基板の製造方法であって、
セラミックグリーンシートの表面に形成された導体層に対し、かかる導体層および該導体層の下側に位置する上記グリーンシートの厚み方向に沿ってＹＶＯ4レーザーを照射し、且つ上記グリーンシートの表面に沿って連続して照射することによって、該表面に沿った分割溝を形成する工程を含む、
ことを特徴とするセラミック配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記ＹＶＯ4レーザーは、第２高調波乃至第４高調波のＹＶＯ4レーザーである、
ことを特徴とする請求項１に記載のセラミック配線基板の製造方法。
【請求項３】
前記ＹＶＯ4レーザーの繰り返し周波数は、２０〜２５０ＫＨｚである、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のセラミック配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、複数の単位セラミック配線基板を併有する製品領域を含み、且つ各単位セラミック配線基板の間に分割溝が形成されたセラミック配線基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
切り欠き溝の深底部に微少なクラックの発生がないセラミック基板を安定して効率良く製造するため、多数個取り用のセラミックグリーンシートに対し、ＹＡＧレーザーあるいは炭酸ガスレーザーを上記グリーンシートの表面に沿って照射して、複数のセラミック基板を個片化するためのスクライブプレイラインに沿った切り欠き溝（分割溝）を形成するセラミック基板の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載された前記セラミック基板の製造方法によれば、隣接するセラミック基板の間に深底部にクラックのない分割溝を安定して形成できる。しかし、比較的エネルギーが高く且つパルス幅が大きいＹＡＧレーザーや炭酸ガスレーザーを用いるため、セラミックグリーンシートに形成される分割溝の開口部の幅が過度に拡がったり、予め、セラミックグリーンシートの表面に形成された導体層のうち、分割溝に沿った側の辺部を過剰に除去してしまう場合があった。そのため、所定の外形寸法や形状を有するセラミック配線基板が得られなかったり、キャビティの開口部を囲う表面に、封止用の金属枠をロウ付けするべく所要幅の導体層を形成できなくなる、という問題があった。
更に、複数のセラミックグリーンシート間に形成された内部導体層についても、前記レーザーによってグリーンシートと共に分割溝を形成した際に、形成された分割溝の内壁面付近において、該分割溝に露出した内部導体層の端面側が部分的に除去されたり、剥離してしまう場合があった。そのため、上記内部導体層付近での電気的導通が不安定になり得る、という問題もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−２３２１８７号公報（第１〜５頁、第１〜３図）
【発明の概要】
【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、例えば、所定の寸法や形状を有し、あるいはキャビティの開口部を囲う表面に所定幅の導体層が形成された複数の単位セラミック配線基板を併有し、且つ該配線基板の間に分割溝が形成された多数個取り用などのセラミック配線基板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、少なくとも表面に導体層が形成されたセラミックグリーンシートに対し、その表面に沿ってＹＶＯ4レーザーを照射する、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明によるセラミック配線基板の製造方法（請求項１）は、少なくともセラミック層の表面に形成された導体層を分割し且つ前記表面に沿った分割溝を有するセラミック配線基板の製造方法であって、セラミックグリーンシートの表面に形成された導体層に対し、かかる導体層および該導体層の下側に位置する上記グリーンシートの厚み方向に沿ってＹＶＯ4レーザーを照射し、且つ上記グリーンシートの表面に沿って連続して照射することによって、該表面に沿った分割溝を形成する工程を含む、ことを特徴とする。
【０００７】
これによれば、セラミックグリーンシートの表面に形成された導体層に対し、グリーンシートの厚み方向に沿って、例えば、ＹＡＧレーザーや炭酸ガスレーザーに比べてエネルギーが低く且つパルス幅が小さいＹＶＯ4レーザーを照射し、且つ該グリーンシートの表面に沿って連続して照射される。そのため、上記グリーンシートの表面に沿って形成される分割溝は、幅が狭く且つ最底部が深い断面が縦に細長いＶ字形状となり、予めグリーンシートの表面に形成された未焼成の導体層を過度に除去することがなくなる。従って、所定の寸法や形状を有し、あるいはキャビティの開口部を囲む表面に所要幅の導体層や内部導体層が形成された複数の単位セラミック配線基板を併有し、且つこれら配線基板の間に分割溝が形成された多数個取り用などのセラミック配線基板や、分割溝を要するセラミック配線基板の製造方法を確実に提供することが可能となる。
更に、セラミック配線基板に内部導体層が形成され、該内部導体層が分割溝によって分割された場合には、該分割溝に露出した上記内部導体層の端部付近が、過度に除去されず、且つ剥離を生じにくくなる。
【０００８】
尚、前記セラミック配線基板は、主に多数個取り用であるが、周辺側の耳部と中央側に位置する単一の配線基板とを有する形態も含まれ得る。
また、前記セラミックグリーンシートは、アルミナなどの高温焼成セラミック用のほか、ガラス−セラミックのような低温焼成セラミック用も含まれる。
更に、前記導体層は、前記グリーンシートが高温焼成セラミック用であれば、ＷあるいはＭｏなどが用いられ、低温焼成セラミック用であれば、ＣｕあるいはＡｇなどが用いられる。
また、前記グリーンシートの表面に形成された導体層は、封止用の金属枠をロウ付けするための枠形状の導体層や、あるいは、単層のグリーンシートを焼成した単層のセラミック基板における表面の周囲に設けた接地配線層などが含まれる。
更に、前記表面の導体層のほか、複数のグリーンシート間に位置する内部導体層も含まれ得る。例えば、セラミック基板のコーナに設けた凹型導体層に接続し且つ内部の回路などと接続するための配線層となる導体層が例示される。
また、前記ＹＶＯ4レーザーは、イットリウム・バナデート（ＹＶＯ4）を媒質に用いるレーザーであり、その波長は、１,０６４ｎｍである。
【０００９】
また、本発明には、前記ＹＶＯ4レーザーは、第２高調波乃至第４高調波のＹＶＯ4レーザーである、セラミック配線基板の製造方法（請求項２）も含まれる。
これによれば、通常のＹＶＯ4レーザーの周波数に対し、２倍の周波数（２分の１の波長）、３倍の周波数（３分の１の波長）、あるいは４倍の周波数（４分の１の波長）を持つ第２高調波乃至第４高調波のＹＶＯ4レーザーを、前記セラミックグリーンシートの表面に形成された導体層に照射し、且つ該表面に沿って照射するため、かかる表面の狭い領域に対して一層高い密度でレーザーが直線状などに照射される。従って、通常のＹＶＯ4レーザーによる場合に比べて、溝幅が一層狭く且つ更に深い分割溝を形成することが可能となる。
尚、第２、第３、第４高調波とは、元の基本波の２倍、３倍、４倍の周波数（２分の１の波長、３分の１の波長、４分の１の波長）を持つ周波数成分であり、例えば、ＹＶＯ4レーザーの第２高調波とは、波長が５３２ｎｍのＹＶＯ4レーザーである。
【００１０】
更に、本発明には、前記ＹＶＯ4レーザーの繰り返し周波数は、２０〜２５０ＫＨｚである、セラミック配線基板の製造方法（請求項３）も含まれる。
これによれば、例えば、繰り返し周波数のピークが約１０ＫＨｚのＹＡＧレーザーを用いた場合に比べ、同じ出力によって半分以下のエネルギーによるＹＶＯ4レーザーによる溝加工が行えるので、狭い溝幅で且つ深い分割溝を形成できる。
尚、ＹＶＯ4レーザーの好ましい繰り返し周波数帯は、５０〜１００ＫＨｚである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の対象となる多数個取り用のセラミック配線基板を示す平面図。
【図２】（ａ）は図１中のＸ−Ｘ線に沿った部分垂直断面図、（ｂ）は図１中のＹ−Ｙ線に沿った部分垂直断面図。
【図３】ＹＶＯ4レーザーとＹＡＧレーザーの特性を示す模式的なグラフ。
【図４】前記セラミック配線基板に上記レーザーを照射する工程を示す概略図。
【図５】本発明によるＹＶＯ4レーザーを照射した後の前記同様の部分垂直断面図。
【図６】比較例のＹＡＧレーザーを照射した後の前記同様の部分垂直断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下において、本発明を実施するための形態について説明する。
予め、アルミナなどのセラミック粉末、バインダ樹脂、および溶剤などを所要量ずつ秤量して配合し、得られたセラミックスラリーをドクターブレード法によってシート形状に整形することにより、４枚のセラミックグリーンシート（以下、単にグリーンシートと称する）を得た。各グリーンシートに対して打ち抜き加工を施して形成されたビアホール内にＷまたはＭｏ粉末を含む導電性ペーストを充填して、各グリーンシートの表面と裏面との間を貫通するビア導体を形成した。
次に、各グリーンシートの表面および裏面の少なくとも一方に所定パターンによるスクリーン印刷を施して、前記同様の導電性ペーストからなる所定パターンの導体層を形成した。更に、追って上層側となる２層のグリーンシートに対し、角形断面のパンチを含む打ち抜き装置を用いて、平面視が矩形（長方形または正方形）状である複数の貫通孔を縦横に隣接して形成した。かかる上層側となる２層のグリーンシートと、下層側となる残り２層のグリーンシートとを積層した。
【００１３】
その結果、図１の平面図で示すように、本発明の対象となる多数個取り用のセラミック配線基板１が得られた。尚、図２（ａ）は図１中のＸ−Ｘ線に沿った部分垂直断面図、図２（ｂ）は図１中のＹ−Ｙ線に沿った部分垂直断面図である。
多数個取り用のセラミック配線基板１は、図１に示すように、平面視が長方形である表面３の中央側において、該表面３に開口するキャビティ６を有する複数の単位セラミック配線基板（セラミックパッケージ）６を縦横に隣接して配置した製品領域２と、該製品領域２の周囲に位置し且つ平面視が矩形枠状の耳部２０とを備えている。
図１，図２（ａ），（ｂ）に示すように、セラミック配線基板１は、複数のグリーンシート１６〜１９を積層し、且つ表面３および裏面４を有すると共に、該表面３に設けた導体層１２、裏面４に設けた導体層１４、グリーンシート１６〜１９間に設けた所定パターンの導体層１３，１５を有する積層体である。尚、上記導体層１２〜１５は、前記導電性ペーストからなる未焼成の導体である。また、図１，図２（ａ），（ｂ）中で破線の符号５は、架空の切断予定面である。
【００１４】
図１に示すように、表面３側の導体層１２は、単位セラミック配線基板６ごとの表面３全体と、耳部２０の製品領域２側とに沿って形成されている。
また、図１，図２（ｂ）に示すように、隣接する単位セラミック配線基板６，６を区分する切断予定面５同士の交差部と、上記配線基板６，６を区分する切断予定面５と配線基板６と耳部２０との間を区分する切断予定面５との交差部には、表面３と裏面４との間を貫通する断面が円形状の貫通孔１０が形成され、該貫通孔１０の内壁面に沿って前記導電性ペーストからなる未焼成の導体からなる円筒状のスルーホール導体１１が形成されている。該スルーホール導体１１は、表面３側で導体層１２と、裏面４側で導体層１４と、中間で導体層１３と接続されている。尚、導体層１２，１３，１５間には、前記導電性ペーストからなる未焼成のビア導体（図示せず）が形成されている。このうち、導体層１３は、追って分割された際に、断面が約４分の１の円弧形とされたスルーホール導体１１と、配線層となる導体層１５との間を接続するための接続用の配線層である。
更に、単位セラミック配線基板６ごとに形成されたキャビティ７は、平面視が長方形の底面８と、該底面８の周辺から立設する四辺の側面９とを有し、該底面８には、水晶振動子などの実装すべき電子部品における一対の電極と個別に導通するための一対の電極（図示せず）が形成されている。
【００１５】
次に、前記多数個取り用のセラミック基板１を切断予定面５ごとに沿ってレーザーを照射することで、単位セラミック配線基板６，６間、および該配線基板６と耳部２０との間に個片化用の分割溝（２４）を形成する工程を行った。
図３のグラフにおいて、本発明に用いるＹＶＯ4レーザーの特性と、比較例のＹＡＧレーザーの特性とを、模式的に示した。図３に示すように、ＹＶＯ4レーザーとＹＡＧレーザーとのパワー曲線は、それぞれ山頂部を有するカーブを描き、ＹＶＯ4レーザーは、山頂部が約５０ＫＨｚの高い繰り返し周波数のところにあるのに対し、ＹＡＧレーザーは、山頂部が約１０ＫＨｚの低い繰り返し周波数のところにある。そのため、かかる２種類のレーザーのレーザー出力（Ｗ）が同じ場合でも、ＹＶＯ4レーザーでは、高い繰り返し周波数で且つ高い出力を得るのでエネルギーが低くなるのに対し、ＹＡＧレーザーでは、低い繰り返し周波数で且つ高い出力を得るのでエネルギーが高くなる（数式１参照）。
【００１６】
（数１）
エネルギー（Ｊ）＝出力（Ｗ）／繰り返し周波数（Ｈｚ）
【００１７】
例えば、レーザー出力を１０Ｗとすると、ＹＶＯ4レーザーの場合、約５０ＫＨｚの高い繰り返し周波数領域において１０Ｗを出力するため、得られるエネルギーは、０．２ｍＪと低くなる。これに対し、ＹＡＧレーザーの場合、約１０ＫＨｚの低い繰り返し周波数領域において１０Ｗを出力するため、得られるエネルギーは、１ｍＪとＹＶＯ4レーザーに比べて高くなる。
即ち、前記導体層１２を含む表面３側からグリーンシート１６〜１９の厚み方向に沿って照射し、且つ当該表面３に沿って連続して照射して、切断予定面５に沿った分割溝（２４）を形成する際に、ＹＶＯ4レーザーを用いた場合、ＹＡＧレーザーに比べて比較的少ないエネルギーで済むので、照射される導体層１２やグリーンシート１６などに対する熱的な影響を抑制できる。しかも、高い繰り返し周波数が取れるため、高速度による溝切り加工も可能となる。従って、溝幅が比較的狭く且つ断面が縦に深く細長いＶ字形状となり、しかも内壁面が比較的平滑な分割溝を高速度で効率良く形成することが可能となる。
尚、図３のグラフで示すように、ＹＶＯ4レーザーのパルス幅は、ＹＡＧレーザーのパルス幅に比べて、全般において小さいところにある。
【００１８】
図４は、前記多数個取り用のセラミック配線基板１を、導体層１２を含む表面３側からグリーンシート１６〜の厚み方向に沿った切断予定面５に沿って、本発明によるＹＶＯ4レーザー２２、あるいは比較例のＹＡＧレーザー２３を照射して分割溝を形成する工程を示す概略図である。
イットリウム・バナデート（ＹＶＯ4）からなるレーザー媒質を含む図示しないレーザー発振機によって、誘導放出され且つ増幅されたＹＶＯ4レーザー２２は、図４に示すように、集光レンズ２１によって導体層１２が形成されたグリーンシート１６の表面３付近に焦点を合わせて、該グリーンシート１６などの厚み方向に沿って照射されると共に、上記レーザー発振機の移動に伴って、切断予定面５に沿って図４の奥行き方向に沿って照射された。尚、具体的に照射したＹＶＯ4レーザー２２は、繰り返し周波数が５０ＫＨｚの基本波の２倍の周波数（２分の１の波長）を持つ第２高調波のＹＶＯ4レーザー２２を用いた。
一方、比較例のＹＡＧレーザー２３の場合も、専用のレーザー発振機を用いて、ＹＶＯ4レーザー２２と同じ出力によって前記同様に照射され、且つＹＶＯ4レーザー２２の場合よりも比較的遅い移動速度により切断予定面５に沿って照射された。
【００１９】
図５に示すように、本発明によるＹＶＯ4レーザー２２の照射によって、切断予定面５に沿って比較的狭い溝幅で且つ縦に細長い断面Ｖ字形状の分割溝２４が形成された。即ち、表面３上の導体層１２は、切断予定面５付近でほぼ左右対称に分割され、その真下に位置するグリーンシート１６，１７や導体層１３も、上記分割溝２４によってほぼ左右対称に分割されると共に、当該分割溝２４における一対の内壁面２５は、比較的滑らかであった。
一方、図６に示すように、比較例のＹＡＧレーザー２３の照射によって、切断予定面５に沿って比較的広い溝幅で且つ縦に短い断面Ｖ字形状の分割溝２６が形成された。即ち、表面３上の導体層１２は、切断予定面５付近で所定幅の喪失部２７を置いて左右に分割され、その真下に位置するグリーンシート１６，１７や導体層１３も、上記分割溝２６によって左右方向に幅広く分割されると共に、該分割溝２６における一対の内壁面２８の中間に露出した導体層１３の端部付近には、該導体層１３の部分的な剥離２９が生じていた。
【００２０】
本発明のように、ＹＶＯ4レーザー２２を照射して溝切り加工した場合、開口部の幅が狭く且つ縦に細長く深い前記分割溝２４が形成できた。その結果、前記グリーンシート１６〜１９や導体層１２〜１５を焼成し、更に外部に露出する導体層１２，１５の表面にＮｉメッキとＡｕメッキを施した後、分割溝２４に沿って単位セラミック配線基板６ごとに個片化した。その結果、所要の形状および寸法を有する上記配線基板６を得ることができた。また、前記分割溝２４によれば、単位セラミック配線基板６において、キャビティ７の開口部を囲む表面３に所定幅の導体層１２が矩形枠状に残るため、該導体層１２の上にロウ材を介して金属枠を確実にロウ付けできる。従って、該金属枠の上に電子部品が実装されたキャビティ７を封止する金属蓋をシーム溶接することで、該キャビティ７を封止することも確実になった。更に、前記分割溝２４の内壁面２５付近には、内部の導体層１３の端部が剥離することなく位置するため、分割後の前記スルーホール導体１１と、内部の導体層１５との安定した導通を保証することも可能となった。
【００２１】
一方、比較例のＹＡＧレーザー２３を照射して溝切り加工した場合、開口部の幅が広く且つ縦に短く浅い前記分割溝２６が形成された。その結果、前記グリーンシート１６〜１９や導体層１２〜１５を焼成し、且つ前記同様のメッキを施した後、分割溝２６に沿って個々の単位セラミック配線基板６に個片化した。
その結果、所要の形状および寸法にならない単位セラミック配線基板６が含まれていた。また、前記分割溝２６によれば、個々の単位セラミック配線基板６において、キャビティ７の開口部を囲む表面３に、外周側の喪失部２７を置いて幅の狭い導体層１２が残るため、該導体層１２の上にロウ材を介して金属枠を強固にロウ付けしにくくなっていた。従って、該金属枠の上に電子部品が実装されたキャビティ７を封止する金属蓋をシーム溶接しても、該キャビティ７の封止が不安定となる場合があった。しかも、分割溝２６の内壁面２８には、内部の導体層１３の端部付近に剥離２９が生じていたため、分割後の前記スルーホール導体１１と、内部の導体層１５との導通が不安定になる場合もあった。
【００２２】
以上のように、多数個取りのセラミック配線基板１を、複数の単位セラミック配線基板６ごとに個片化するための分割溝を形成する工程において、溝切り加工に、ＹＶＯ4レーザー２２を照射する本発明の方法によれば、比較例のＹＡＧレーザー２３を照射した場合に比べ、比較的高い繰り返し周波数が取れ且つ少ないエネルギーによって縦に細長い断面Ｖ字形状の分割溝２４を高速度で形成することができた。その結果、かかる分割溝２４に沿って個片化された箱状の単位セラミック配線基板６は、形状および寸法の精度が高く、表面３に所要幅の導体層１２が残留し、且つ分割後のスルーホール導体１１と内部の導体層１３，１５との安定した導通も容易に保証することができた。
従って、本発明によるセラミック配線基板１の製造方法は、比較例の方法に比べて、優位性を有することが判明した。
【００２３】
本発明は、以上において説明した形態に限定されるものではない。
例えば、本発明の対象となるセラミック配線基板は、単層のグリーンシートと、該グリーンシートの表面に導体層を形成したものであって、且つ焼成後に単層のセラミック層と該セラミック層の表面に形成された導体層とになるものでも良い。
また、本発明の対象となるセラミック配線基板には、平面視で単一の製品となる（単位）セラミック配線基板と、その周囲を囲む耳部とを有し、両者の境界に沿って分割溝を形成する形態も含まれる。
更に、前記グリーンシートは、所定温度による焼成後において、低温焼成セラミックの一種であるガラス−セラミックなどになるものであっても良い。
また、前記ＹＶＯ4レーザーには、第３高調波あるいは第４高調波のＹＶＯ4レーザーを用いても良い。
更に、前記ＹＶＯ4レーザーの繰り返し周波数は、２０〜２５０ＫＨｚの間において適宜選定される。
加えて、前記ＹＶＯ4レーザーの照射は、前記単層のグリーンシート、あるいは複数のグリーンシートを積層したグリーンシート積層体の表面に形成された導体層側からだけに限らず、上記グリーンシートの裏面あるいは上記グリーンシート積層体の裏面側からも上下対称にレーザー照射を行うようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明によれば、所定の寸法や形状を有し、あるいはキャビティの開口部を囲う表面に所定幅の導体層が形成された複数のセラミック配線基板を併有し、且つこれら配線基板の間に分割溝が形成された多数個取り用のセラミック配線基板などの製造方法を安定して確実に提供することが可能となった。
【符号の説明】
【００２５】
１……………多数個取り用のセラミック配線基板（セラミック配線基板）
３……………表面
１２…………導体層
１６〜１９…グリーンシート
２２…………ＹＶＯ4レーザー
２４…………分割溝
【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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