(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化クロムを含有する酸化アルミニウム質焼結体から成るセラミック基体の表面に、該セラミック基体と色調が異なるムライト質焼結体から成るレーザマーキング用セラミック被膜を、前記セラミック基体と同時焼成により形成して成るとともに、
前記セラミック基体と前記レーザマーキング用セラミック被膜とのコントラスト比が２０％以上であり、且つ、レーザビームを照射して前記レーザマーキング用セラミック被膜の一部を溶融飛散させることにより形成されたマークが、残存するレーザマーキング用セラミック被膜により完全に囲繞されていることを特徴とするセラミック基板。
【請求項２】
請求項１に記載のセラミック基板と、該セラミック基板に搭載される電子部品とを備えることを特徴とする電子部品搭載セラミック基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック基体の表面に、このセラミック基体と色調の異なるレーザーマーキング用セラミック被膜を形成してなるセラミック基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば半導体素子等の電子部品を搭載するためのセラミック基板は、酸化アルミニウム質焼結体から成るセラミック基体の内部や表面にタングステンやモリブデン等の高融点金属メタライズから成る配線導体が配設されて成るのが一般的である。
【０００３】
セラミック基体を構成する酸化アルミニウム質焼結体は、着色剤を混入しなければ本来白色であり、光や紫外線を透過させ易い性質を有している。
【０００４】
しかしながら、電子部品の中には、光や紫外線により悪影響を受けるものも多くある。このような電子部品を搭載するためのセラミック基板に使用されるセラミック基体は、例えば酸化クロム等の着色剤を混入させることにより暗褐色等の暗色系の色に着色されている。すなわち、暗色系の色に着色することによりセラミック基体を不要な光や紫外線が透過して電子部品に悪影響を及ぼすことを防止しているのである。
【０００５】
なお、酸化アルミニウム質焼結体中に酸化クロムを含有させると、酸化クロムが酸化アルミニウム質焼結体中に固溶してガーネットを形成し、このガーネットにより酸化アルミニウム質焼結体が着色される。
【０００６】
ところで、セラミック基板の表面には、このセラミック基板を使用した製品の製造者名や製品名・製造日・ロット番号等を示すためのマークが形成される。
【０００７】
セラミック基板へのマークの形成は、例えばセラミック基体の表面にインクをゴム製のスタンプ等で捺印することによってマークを形成したり、あるいはセラミック基体表面にレーザビームを所望のパターンに沿って照射することによりセラミック基体の一部を溶融飛散させ、これによってセラミック基体表面にマークを刻印する方法が採用されている。
【０００８】
しかしながら、セラミック基体の表面にインクでマークを形成する場合は、マークが摩擦等により潰れたり、かすれたりしやすい。また、熱等によりマークが変質したり消失したりして認識できなくなったりしやすい。
【０００９】
また、セラミック基体の表面にレーザビームを照射してマークを形成する場合は、マークはセラミック基体の一部を溶融飛散させることによりセラミック基体の表面に刻印されているだけなので、マークとセラミック基体との色調差やコントラスト比が小さく、例えばこのマークを肉眼や画像処理装置で識別する際に、その識別が困難であるという欠点を有していた。
【００１０】
そこで、これらの欠点を解消するために酸化アルミニウム質焼結体から成るセラミック基体の表面に例えば窒化珪素質焼結体や炭化珪素質焼結体等の異種セラミック被膜をスパッタにより被着させ、この異種セラミック被膜をレーザビームで所定パターンに除去することによって下地のセラミック基体を露出させ、これによりマークを形成するようにしたセラミック基板が提案されている。
【００１１】
このセラミック基板によれば、マークは酸化アルミニウム質焼結体から成るセラミック基体の表面にスパッタされた窒化珪素質焼結体や炭化珪素質焼結体等の異種セラミック被膜をレーザビームで所定パターンに除去することにより形成されるので、マークが摩擦により潰れたり、かすれたり、あるいは熱等により変質したり、消失したりしにくい。
【００１２】
また、セラミック基体と異種セラミック被膜とは色調が異なるので、異種セラミック被膜を所定パターンに除去すると、露出したセラミック基体と残った異種セラミック被膜との間で色調差やコントラストの大きなマークが得られる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、酸化アルミニウム質焼結体から成るセラミック基体の表面に窒化珪素質焼結体や炭化珪素質焼結体等の異種セラミック被膜をスパッタにより被着させ、この異種セラミック被膜をレーザビームで所定パターンに除去することによってマークを形成するようになしたセラミック基板によれば、セラミック基体と異種セラミック被膜とは別々の工程で形成されることとなり、セラミック基板の製作工程が煩雑なものとなってしまう欠点を有していた。
【００１４】
また、セラミック基体が酸化物系セラミックスであるのに対し、これにスパッタされる異種セラミック膜が窒化物系セラミックスや炭化物系セラミックスであり、これらの化学的な構成が大きく異なることから、セラミック基体と異種セラミック被膜とが化学的に強固に接合されず、その結果、異種セラミック被膜内に内在するスパッタの応力や外力等により異種セラミック被膜がセラミック基体から剥離したり、異種セラミック被膜にクラックが発生したり易いという欠点を有していた。
【００１５】
これに対しては、酸化クロム等の着色剤を含む酸化アルミニウム質焼結体から成るセラミック基体の表面に着色剤を含まない酸化アルミニウム質焼結体から成るセラミック被膜を同時焼成により被着形成することにより、セラミック基体の表面に色調の異なるセラミック被膜を有するセラミック基板を得ることが考えられる。
【００１６】
しかしながら、酸化クロム等の着色剤を含む酸化アルミニウム質焼結体から成るセラミック基体の表面に着色剤を含まない酸化アルミニウム質焼結体から成るセラミック被膜を同時焼成により被着形成すると、セラミック基体中に着色剤として含まれる酸化クロムが焼成の熱によりセラミック被膜中に拡散固溶してガーネットを形成してセラミック膜を着色してしまうことがあり、その結果、セラミック基体とセラミック膜とのコントラスト差を十分に確保することが困難となったり、レーザビームで除去したパターンににじみが生じたりすることがあった。
【００１７】
そのため、近年の高速かつ高精度の画像認識処理に必要とされる大きな色調差やコントラストならびにマークの輪郭の明瞭さの点からは不十分なものとなることがあるという問題点があった。
【００１８】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、セラミック基体とセラミック被膜とを同じ工程で形成することによりセラミック基板の製作工程を煩雑化させることがなく、しかも、セラミック基体とセラミック被膜とが化学的に強固に接合され、かつセラミック基体とセラミック被膜との間の色調差やコントラスト比が大きく、丈夫で認識性に優れるマークを形成可能なセラミック基板を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明のセラミック基板は、酸化クロムを含有する酸化アルミニウム質焼結体から成るセラミック基体の表面に、該セラミック基体と色調が異なるムライト質焼結体から成るレーザマーキング用セラミック被膜を、前記セラミック基体と同時焼成により形成して成るとともに、前記セラミック基体と前記レーザマーキング用セラミック被膜とのコントラスト比が２０％以上であり、且つ、レーザビームを照射して前記レーザマーキング用セラミック被膜の一部を溶融飛散させることにより形成されたマークが、残存するレーザマーキング用セラミック被膜により完全に囲繞されていることを特徴とする。
本発明の電子部品搭載セラミック基板は、請求項１に記載のセラミック基板と、該セラミック基板に搭載される電子部品とを備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明のセラミック基板によれば、セラミック基体とレーザマーキング用セラミック被膜とが同時焼成により形成されるので、セラミック基板の製作工程が極めて簡素である。
【００２１】
また本発明のセラミック基板によれば、セラミック基体とレーザマーキング用セラミック被膜とが同じ酸化物系セラミック同士から成るので、両者が化学的に強固に接合する。
【００２２】
さらに、本発明のセラミック基板によれば、セラミック基体に含有される酸化クロムはレーザマーキング用セラミック被膜を構成するムライト質焼結体中にほとんど固溶しないので、酸化クロムがレーザマーキング用セラミック膜に拡散してガーネットを形成することはなく、従って、レーザマーキング用セラミック被膜が着色されることがない。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のセラミック基板を添付の図面を基に詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明のセラミック基板を半導体素子等の電子部品を搭載するための配線基板に適用した場合の実施の形態の一例を示す断面図である。
【００２５】
図１において、１はセラミック基体、２は配線導体であり、主にこれらで電子部品３を搭載するための配線基板が構成される。
【００２６】
セラミック基体１は、酸化クロムを含む酸化アルミニウム質焼結体から成る略四角平板であり、例えば暗褐色に着色されている。また、その上面中央部には半導体素子等の電子部品３を搭載するための搭載部１ａを有しており、搭載部１ａには電子部品３が例えば半田バンプ４を介して搭載される。
【００２７】
なお、セラミック基体１は、酸化アルミニウム粉末・酸化珪素粉末・酸化カルシウム粉末・酸化マグネシウム粉末等の原料粉末に着色剤として酸化クロム粉末や酸化チタン粉末および有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤等を添加混合して泥漿状となすとともに、この泥漿物を従来周知のドクターブレード法を採用してシート状となすことにより複数枚のセラミックグリーンシートを得、しかる後、このセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともに上下に積層し、最後にこれを約1600℃の高温で焼成することによって製作される。
【００２８】
また、セラミック基体１の搭載部１ａから下面にかけては、タングステンやモリブデン等の高融点金属メタライズから成る複数の配線導体２が、その両端を搭載部１ａおよびセラミック基体１下面に導出するようにして配設されている。
【００２９】
配線導体２は、搭載部１ａに搭載された電子部品３の各電極を外部の電気回路基板に電気的に接続するための導電路として機能する。その搭載部１ａに導出した部位には電子部品の電極が半田バンプ４を介して電気的に接続され、また、そのセラミック基体１下面に導出した部位には外部電気回路基板の配線導体が電気的に接続される。
【００３０】
配線導体２は、例えばタングステンメタライズから成る場合であれば、タングステン粉末に有機バインダ・溶剤等を添加混合して得た金属ペーストをセラミック基体１となるセラミックグリーンシートに従来周知のスクリーン印刷法を採用して所定のパターンに印刷しておき、これをセラミックグリーンシートと同時に焼成することによって、セラミック基体１の搭載部１ａから下面にかけてその両端をセラミック基体１の搭載部１ａおよび下面に導出するようにして配設される。
【００３１】
なお、配線導体２は、その露出表面にニッケルや金等の耐食性に優れ、かつ半田との濡れ性に優れる金属をめっき法により１〜20μｍ程度の厚みに被着させておくと、配線導体２の酸化腐食が有効に防止されるとともに、半田バンプ４との接続や外部電気回路基板の配線導体との接続が容易かつ強固なものとなる。従って、配線導体２は、その露出表面にニッケル金等の耐食性に優れ、かつ半田との濡れ性に優れる金属をめっき法により１〜20μｍ程度の厚みに被着させておくことが好ましい。
【００３２】
さらに、セラミック基体１の上面外周部には、レーザマーキング用セラミック被膜５が被着されている。
【００３３】
レーザマーキング用セラミック被膜５は、図２に要部拡大平面図で示すように、この上にレーザビームを照射してその一部を溶融飛散させることによりマーク６を形成するためのものであり、略白色のムライト質焼結体から形成されている。
【００３４】
マーク６は、例えばセラミック基板１を使用した製品の製造者名やシンボルマーク、品名や製造日・ロット番号等を示すものであり、レーザマーキング用セラミック被膜５の上にレーザビームをコンピュータ制御により所定のパターンに照射し、セラミック被膜５の一部を溶融飛散させて下地のセラミック基体１を露出させることによって形成される。
【００３５】
この場合、マーク６は、セラミック基体１の上に被着されたセラミック被膜５をレーザビームにより溶融飛散させることにより形成されることから、マーク６が摩擦等により滲んだり、かすれたり、あるいは熱等により変質したり消失したりするようなことは一切ない。
【００３６】
また、レーザビームはコンピュータ制御により所定のパターンに照射されるので、文字や図形・バーコード等のさまざまな形状・パターンのマーク６を容易に形成することができる。
【００３７】
さらに、セラミック基体１が暗褐色であるのに対してレーザマーキング用セラミック被膜５が略白色であることから、レーザマーキング用セラミック被膜５が溶融飛散して下地のセラミック基体１が露出した部分は、その周囲のレーザマーキング用セラミック被膜５が残っている部分との間の色調やコントラストに大きな差が出て、肉眼や画像認識装置でマーク６を容易に認識することが可能となる。
【００３８】
このとき、セラミック基体１とレーザマーキング用セラミック被膜５とのコントラスト比が20％未満であると、肉眼や画像認識装置でマーク６を認識する際にマーク６を良好に認識することができず、誤認識してしまう危険性が大きなものとなる。従って、セラミック基体１とレーザマーキング用セラミック被膜５とのコントラスト比は20％以上あることが好ましい。
【００３９】
なお、セラミック基体１とレーザマーキング用セラミック被膜５とのコントラスト比を20％以上とするには、セラミック基体１に含有される着色剤の添加量を調整したり、レーザマーキング用セラミック被膜５の厚みを調整したりすればよい。
【００４０】
レーザマーキング用セラミック被膜５は、ムライト粉末・酸化珪素粉末・酸化カルシウム粉末・酸化マグネシウム粉末等の原料粉末に有機バインダ・溶剤等を添加混合して得たムライト質ペーストをセラミック基体１となるセラミックグリーンシートに従来周知のスクリーン印刷法を採用して印刷塗布し、これをセラミック基体１となるセラミックグリーンシートと同時に焼成することによってセラミック基体１の表面に被着される。
【００４１】
この場合、レーザマーキング用セラミック被膜５とセラミック基体１とは同時焼成により形成されるので、セラミック基板を製作する工程は極めて簡素なものとなる。
【００４２】
また、レーザマーキング用セラミック被膜５とセラミック基体１とは、ともに酸化物系セラミックスから成り、化学的構成が近いことから、同時焼成されることにより互いに化学的に強固に接合し、両者が剥離するようなことはない。
【００４３】
さらに、セラミック基体１となるグリーンシートに含有される酸化クロムは、焼成されることにより酸化アルミニウム質焼結体中に固溶してガーネットを形成しセラミック基体１を着色するが、ムライトとは固溶しないのでレーザマーキング用セラミック被膜５に拡散してガーネットを形成することはない。
【００４４】
従って、本発明のセラミック基板においては、レーザマーキング用セラミック被膜５は着色されることなく略白色を呈し、セラミック基板１との間で大きな色調差およびコントラスト差を得ることができる。さらに、マークの輪郭が明瞭なものとなり、近年の高速かつ高精度の画像認識処理に必要とされる認識性にも優れたものとなる。
【００４５】
なお、レーザマーキング用セラミック被膜５は、その厚みが５μｍ未満であると、下地のセラミック基板１の色が透けて見えやすいものとなり、このためレーザマーキング用セラミック被膜５とセラミック基板１とのコントラスト比を20％以上とすることが困難となる傾向にある。他方、その厚みが50μｍを超えると、レーザマーキング用セラミック被膜５にレーザビームを照射してレーザマーキング用セラミック被膜５を溶融飛散させてマーク６を形成する際に、下地のセラミック基板１を露出させることが困難となる傾向にある。従って、レーザマーキング用セラミック被膜５は、その厚みを５〜50μｍの範囲としておくことが好ましい。
【００４６】
かくして本発明のセラミック基板によれば、セラミック基体１の表面に形成したレーザマーキング用セラミック被膜５の上にレーザビームを所定パターンに照射して、レーザマーキング用セラミック被膜５の一部を下地のセラミック基体１が露出するように溶融飛散させることにより、肉眼や画像認識装置により良好に認識可能なマーク６が形成される。
【００４７】
【発明の効果】
本発明のセラミック基板によれば、セラミック基体とレーザマーキング用セラミック被膜とが同時焼成により形成されるので、セラミック基板の製作工程が極めて簡素なものとなる。
【００４８】
また、本発明のセラミック基板によれば、セラミック基体とレーザマーキング用セラミック被膜とが同じ酸化物系セラミック同士から成るので、両者が化学的に強固に接合し、レーザマーキング用セラミック被膜がセラミック基体から剥離したりレーザマーキング用セラミック被膜にクラックが発生したりすることがない。
【００４９】
さらに、本発明のセラミック基板によれば、セラミック基体に含有される酸化クロムはレーザマーキング用セラミック被膜を構成するムライト質焼結体中には固溶しないので、レーザマーキング用セラミック被膜を着色することはなく、従って、レーザマーキング用セラミック被膜とセラミック基板との色調差およびコントラスト差が大きなセラミック基板を得ることができ、レーザマーキング用セラミック被膜上にレーザビームを照射してレーザマーキング用セラミック被膜の一部を下地のセラミック基体が露出するように溶融飛散させることによりマークを形成すると、色調差やコントラスト比が大きく輪郭の明瞭な、肉眼や画像認識装置で容易に認識可能な認識性が優れたマークを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセラミック基板を半導体素子等の電子部品を搭載するための配線基板に適用した場合の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示すセラミック基板の要部拡大平面図である。
【符号の説明】
１・・・セラミック基体
５・・・レーザマーキング用セラミック被膜
【図１】
0003878755.tif 000002
【図２】
0003878755.tif 000003