(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
着色剤を混合した酸化アルミニウム質焼結体から成る基体の表面に、着色剤によって着色されていない酸化アルミニウム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、前記基体と同時焼成により形成して成ることを特徴とするセラミック基板。
【請求項２】
前記レーザマーキング用セラミック被膜の一部が除去されて、前記基体が露出されていることを特徴とする請求項１に記載のセラミック基板。
【請求項３】
タングステンおよびモリブデンの少なくとも一方が前記着色剤として用いられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のセラミック基板。
【請求項４】
前記レーザマーキング用セラミック被膜は、その厚みが５〜５０μｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載のセラミック基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミックスから成る基体の表面に、この基体と色調の異なるレーザマーキング用セラミック皮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】
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り、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。暗色系の色に着色することにより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、あるいは基体の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基体の一部を溶融飛散させ、これによって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、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、かすれたりし易いという問題点がある。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するという問題点もある。
【０００９】
また、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には、マークは基体の一部を溶融飛散させることにより基体の表面に刻印されているだけなので、マークと基体との色調差やコントラストが小さく、例えばこのマークを肉眼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。また、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。
【００１２】
【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、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問題点を有していた。
【００１３】
また、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、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しやすいという問題点を有していた。
【００１４】
本発明はかかる従来の欠点に鑑み案出されたものであり、その目的は、セラミックから成る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いとともに、基体とセラミック被膜とが化学的に強固に接合され、丈夫で画像認識装置による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にある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明のセラミック基板は、着色剤を混合した酸化アルミニウム質焼結体から成る基体の表面に、着色剤によって着色されていない酸化アルミニウム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、前記基体と同時焼成により形成して成ることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明のセラミック基板は、上記構成において好ましくは、前記レーザマーキング用セラミック被膜の一部が除去されて、前記基体が露出されていることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明のセラミック基板は、上記構成において好ましくは、タングステンおよびモリブデンの少なくとも一方が前記着色剤として用いられていることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明のセラミック基板は、上記構成において好ましくは、前記レーザマーキング用セラミック被膜は、その厚みが５〜５０μｍであることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明のセラミック基板によれば、セラミックから成る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、同時焼成により形成される基体とレーザマーキング用セラミック被膜とがともに同質であることから、両者が極めて強固に接合する。
【００２２】
さらに、本発明のセラミック基板によれば、セラミックスから成る基体に含有される着色剤としてのタングステンやモリブデンは、金属粉末として存在し、焼成中に大きく拡散移動することはないので厚みが５〜50μｍのレーザマーキング用セラミック被膜側に拡散移動したとしてもその拡散量は極めて微量であり、レーザマーキング用セラミック被膜が着色されることは殆どない。
【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の断面図である。
【００２５】
図１において、１はセラミックスから成る基体、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】
基体１は、着色剤としてタングステンやモリブデン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、例えば暗灰色に着色されている。
【００２７】
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。
【００２８】
なお、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タングステン粉末やモリブデ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。
【００２９】
また、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および基体１下面に導出するようにして配設されている。
【００３０】
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し、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。
【００３１】
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、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基体１の搭載部１ａから下面にかけてその両端を基体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。
【００３２】
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には、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ことが好ましい。
【００３３】
さらに、基体１の上面外周部には、厚みが５〜50μｍの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。
【００３４】
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、着色剤を殆ど含まない略白色の酸化アルミニウム質焼結体から形成されている。
【００３５】
マーク６は、例えばセラミック基板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スから成る基体１を露出させることによって形成される。
【００３６】
この場合、マーク６は、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て除去す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ない。
【００３７】
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。
【００３８】
さらにセラミックスから成る基体１が暗灰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が溶融飛散されて下地の基体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、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。
【００３９】
このとき、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、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。
【００４０】
なお、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、基体１に含有される着色剤の添加量を0.5 重量％〜25重量％程度とするとともに、レーザマーキング用セラミック被膜５の厚みを５〜50μｍ程度とすればよい。
【００４１】
レーザマーキング用セラミック被膜５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有機バインダ・溶剤等を添加混合して得たセラミックペーストを基体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基体１の表面に被着される。
【００４２】
この場合、レーザマーキング用セラミック被膜５と基体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。
【００４３】
また、レーザマーキング用セラミック被膜５と基体１とはともに酸化アルミニウム質焼結体から成り、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。
【００４４】
さらに、基体１となるグリーンシートに着色剤として含有されるタングステンやモリブデンは、酸化アルミニウム質焼結体中で光を分散吸収することにより基体１を着色するが、焼成によって大きく拡散移動することはないのでレーザマーキング用セラミック被膜５を着色することは殆どない。
【００４５】
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、基体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。
【００４６】
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、下地の基体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と基体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。また、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基体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、その厚みが５〜50μｍの範囲に特定される。
【００４７】
かくして、本発明のセラミック基板によれば、セラミックスから成る基体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の一部を下地の基体１が露出するように溶融飛散させて除去することにより、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。
【００４８】
【発明の効果】
本発明のセラミック基板によれば、セラミックスから成る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。
【００４９】
また本発明のセラミック基板によれば、セラミックスから成る基体とレーザマーキング用セラミック被膜とが同質のセラミック材料から成るので、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。
【００５０】
さらに、本発明のセラミック基板によれば、基体に含有されるタングステンやモリブデンは焼成中に大きく拡散移動することはないので、厚みが５〜50μｍのレーザマーキング用セラミック被膜側に拡散移動したとしても極微量であり、レーザマーキング用セラミック被膜が着色されることはない。従って、レーザマーキング用セラミック被膜と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皮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皮膜の一部を下地の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、肉眼および画像認識装置で容易に認識可能な色調差やコントラスト比の大きい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の断面図である。
【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・・・基体
５・・・レーザマーキング用セラミック被膜
【図１】
0003904758.tif 000002
【図２】
0003904758.tif 000003