(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端が垂直な面と傾斜した面とを有する刃先角度が３５°の片刃で、前記垂直な面の根本部に前記傾斜した面と反対側に傾斜したＣ面とを有する切断刃を用い、該切断刃をグリーンシートの一方の主面から押し当てて、前記グリーンシートの厚みに対して６０％〜８０％の深さのスリットを、前記Ｃ面を前記グリーンシートの前記一方の主面に押し当てつつ形成し、前記スリットの先端から前記グリーンシートの他方の主面にかけて亀裂を発生させた後、前記スリットの先端に発生させた前記亀裂に沿って焼成後にセラミックス基板となるグリーンシートとグリーシート耳部とを分割し、しかる後、前記セラミックス基板となるグリーンシートを焼成する工程を具備することを特徴とするセラミックス基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品用セラミックス基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品用セラミックス基板には、厚膜ハイブリッドＩＣ基板、薄膜ハイブリッドＩＣ基板、チップレジスター基板等があり、抵抗膜ならびに導体膜形成には印刷法や液状感光剤法がある。印刷法においては例えば図８に示すように、セラミックス基板１の外辺を位置決めピン２により固定し印刷する方式が主流である。
【０００３】
セラミックス基板１の加工方法として最も多く用いられているのが図９に示す金型による加工方法である。これは、グリーンシート３にセラミックス基板１の外周形状を持つ上パンチ４ａ並びに下パンチ４ｂとそれに対応するダイ５とによって打ち抜く方法である。この方法により打ち抜かれたグリーンシート３は、図１０に示すように、エッジ部６はその大きさに大小の差があるもののＳ字状の断面形状を呈する。これは下パンチ４ｂとダイ５とでグリーンシート３を切断するときに、図１１（ａ）に示すように下パンチ４ｂとダイ５とのクリアランス７によりグリーンシート３の上部にだれ８が発生する。更に切断が進むと図１１（ｂ）に示すように、グリーンシート３の下部に突出部９が発生する。切り落としタイプの金型では、グリーンシート３のエッジ部６はこの断面形状となるが、一般的な構造の金型では更に図１１（ｃ）に示すように、ダイ５が復帰するときにグリーンシート３のエッジ部６を逆方向に擦るために下側にだれ８が形成され、上側に突出部９が形成される。
【０００４】
このグリーシート３のエッジ部６の突出部９は、グリーンシート３を焼成しセラミックス基板１となった状態でもほぼ原形のままであり、前述したスクリーン印刷の位置決めピン２との接触やまた他の搬送工程での機械的衝撃で容易に欠けやすい。このことは、印刷の位置精度の狂いやまた欠けたカケラによる印刷のスクリーンへの悪影響やセラミックス基板１のパターン印刷の欠損等の原因となる。
【０００５】
この問題点を解決するために、従来技術として特開昭６３−２２６０９２号では、図１２に示すように、グリーンシート３の表裏に多角形のスリット１０を形成し、グリーンシート３を焼成し得られたセラミックス基板１のスリット１０をブレークして、図１３に示すようなエッジ部６のような多角形形状を形成する方法がある。
【０００６】
一方、特開平４−１５８００２号においては、図１４に示すように、グリーンシート３の表裏に切断刃１１を設けた金型でスリット１０を深く形成しグリーンシート３の状態で切断する方法が示されている。これは切断刃１１による表裏からの圧入によりグリーンシート３を切断するために、図１５に示すようにエッジ部６の周縁がアール状となって従来のような突出したエッジとならないものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１２、図１３に示すセラミックス基板１では、グリーンシート３を金型で加工したあとの離型が困難なためにさまざまな工夫が必要であり、金型構造が複雑なために高価になるという問題があり、グリーンシート３の焼成後にスリット１０に沿って耳部をブレークする工程を追加する必要があった。
【０００８】
一方、図１４、図１５に示すセラミックス基板１においては、グリーンシート３の焼成後に耳部をブレークする工程の必要はなく、また従来、グリーンシート３あるいはセラミックス基板１の一品毎に廃棄される外枠部分の耳部を無くしあるいは小さくできるという利点がある。
【０００９】
しかしながら、前述同様グリーンシート３から切断刃１１を離型しづらい点と、図１６に示すように、上下の切断刃１１が浸入しグリーンシート３のスリット１０の先端部より発生した亀裂１２が垂直方向とならず互いに反れる傾向を示すために、その切断面の表面が凹凸となりやすく、このことは印刷工程における位置決めピン２との衝撃に対し微細な部分での欠落を免れない状態であるという点と金型構造が複雑となり金型作成費用が高価になるという問題があった。
【００１０】
上記の従来技術は切断刃１１を上パンチ４ａ並びに下パンチ４ｂへ装着する方法であるが、上パンチ４ａ並びに下パンチ４ｂを放電加工等により削りだして切断刃１１を形成する方法もある。この場合においては、上パンチ４ａ並びに下パンチ４ｂの摩耗および切断刃１１の摩耗または欠損時に全て研磨してから放電加工等で形成し直す必要がありメンテナンス面での問題があった。
【００１１】
いずれにしても、以上の従来技術において得られたセラミックス基板１では、エッジ部６における突出部９の発生は防止することが可能であるが、図１７に示すように、切断によって得られた端面の垂直面１３が微細な凹凸形状となっており、印刷工程における位置決めピン２との接触時の衝撃により凸部が欠落するという問題があった。
【００１２】
またグリーンシート３の加工後の金型からの離型性が悪いという問題あるいは金型作製費用あるいはメンテナンス費用が高価になるという問題があった。
【００１４】
【課題を開発するための手段】
本発明は、先端が垂直な面と傾斜した面とを有する刃先角度が３５°の片刃で、前記垂直な面の根本部に前記傾斜した面と反対側に傾斜したＣ面とを有する切断刃を用い、該切断刃をグリーンシートの一方の主面から押し当てて、前記グリーンシートの厚みの６０％〜８０％の深さのスリットを、前記Ｃ面を前記グリーンシートの前記一方の主面に押し当てつつ形成し、前記スリットの先端から前記グリーンシートの他方の主面にかけて亀裂を発生させた後、前記スリットの先端に発生させた前記亀裂に沿って焼成後にセラミックス基板となるグリーンシートとグリーシート耳部とを分割し、しかる後、前記セラミックス基板となるグリーンシートを焼成する工程を具備することによりセラミックス基板を製造することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１に示すように、本発明のセラミックス基板１は、エッジ部６の両方の主面側にＣ面部１４を有しその間の垂直面１３はセラミックス基板１の厚みＴの少なくとも５０％以上であって、その表面に凹凸が少なく最大高さＲｍａｘの平均値を６μｍ以下としてある。
【００１６】
垂直面１３が厚みＴの５０％以上であること並びに垂直面１３の最大高さＲｍａｘの平均値が６μｍ以下であることが好ましい理由は、印刷工程等に於けるセラミックス基板１の位置決めピン２によるエッジ部６の欠損や凸部の微細な欠落の発生を防止するためである。また前記の最大高さＲｍａｘの平均値とは、少なくとも２０枚以上のセラミックス基板１について２０個以上の最大高さＲｍａｘを測定したときの平均値である。
【００１７】
まず、本発明のセラミックス基板１の製造方法を説明する。図２に切断刃１１の断面形状を示すように、切断刃先端１１ａは垂直な面と傾斜した面とを有する鋭角状の片刃の形状をしており、その垂直な面の根本部に前記傾斜した面と反対側に傾斜したＣ面１１ｂを設けた形状となっている。
【００１８】
この切断刃１１は図３に示すように、製品となるグリーンシート３の外周部に設置し、切断刃先端１１ａの刃先角度θの付いた部分を金型の外側の向きとし、切断刃Ｃ面１１ｂの部分は金型の内側の向きとして上パンチ４ａに取り付ける。
【００１９】
そして、この切断刃１１をグリーンシート３に押し当てると、図４（ａ）に示すように、グリーンシート３に切断刃１１が圧入される。次に図４（ｂ）に示すように、さらに深く圧入し、グリーンシート３の厚みＴの約５０％まで至った時点で切断刃Ｃ面１１ｂがグリーンシート３にＣ面部１４を形成し始める状態となる。さらに図４（ｃ）に示すように、切断刃１１がグリーンシート３の厚みＴの６０〜８０％迄圧入されると、切断刃Ｃ面１１ｂによりグリーンシート３にＣ面部１４が形成され、一方、切断刃１１の先端１１ａから圧縮応力が加わり、矢印方向へ亀裂１２が発生する。このようにグリーンシート３を完全に切断しない状態で、切断刃１１を元へ戻す。
【００２０】
次に、図５に示すように、製品となるグリーンシート３は、金型から排出した後、搬送工程でグリーンシート耳部３ａを下方に分離するが、このときに先の図４（ｃ）の亀裂１２に沿って自然分割され、グリーンシート３の両方の主面側にＣ面部１４を有し、その間が垂直面１３の断面形状となる。
【００２１】
このようにして形成されたグリーンシート３を所定の温度で焼成することによって、焼成後も同様な断面形状を有するセラミックス基板１を製造することができる。
【００２２】
なお、本発明はドクターブレード法あるいはロールコンパクション法により成形されたあらゆる材質のグリーンシートに適用できる。また、切断刃１１の材質は超硬合金が好ましく、金型へ備え付けるか、あるいはパンチングマシン等へ備え付け、グリーンシート３へ圧入させる。
【００２３】
【実施例】
実施例１
本発明の実施例として、切断刃先端１１ａの刃先角度θが３５゜でグリーンシート３の厚みＴに対し５０％圧入した段階から切断刃Ｃ面１１ｂの形状となる切断刃１１を超硬合金で作製し、金型の上パンチ４ａに備え、アルミナ含有率９６％のドクターブレード法で成形したグリーンシート３に、この金型を押し当てて試料を作製し、この試料を所定の温度で焼成してセラミックス基板１を得た。
【００２４】
このセラミックス基板１について、図６に示すエッジ部６のＣ面部１４の厚みｔ１、ｔ３、並びに垂直面１３の厚みｔ２、並びにＣ面部１４の幅−Ｘ１、−Ｘ２、または突出部９の幅Ｘ１、Ｘ２の各部分の寸法を測定した。
【００２５】
また比較例１として図９に示す金型による加工法にて試料を作製し焼成後、図７に示す箇所について、本発明の試料と同様に各部の寸法を測定し比較を行った。
【００２６】
尚、本発明並びに比較例１とも、焼成後のセラミックス基板１の厚みＴが０．６４ｍｍとなるグリーンシート３を使用し、試料の測定数はいずれも５０シートで１シートにつき任意の１点について工具顕微鏡にて測定した。
【００２７】
以上の測定結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
0004331838.tif 000002
【００２９】
本発明の実施例においては、セラミックス基板１のエッジ部６の両方の主面側にＣ面部１４が形成されその部分に突出部９の発生はない。また垂直面１３もセラミックス基板１の厚みＴに対し５０％形成されその表面に問題となるような凹凸はなかった。
【００３０】
比較例１は、そのエッジ部６の表面の主面側に突出部９が発生し、裏面の主面側はアール状でＳ字形状となっていた。
実施例２
実施例１の本発明実施例並びに金型加工した比較例１と、更に比較例２として図１２、１３に示すように表裏に多角形のスリット１０を形成し焼成後にこのスリット１０をブレークしたもの、並びに比較例３として図１４、１５に示すようにグリーンシート３の表裏に切断刃１１を圧入し切断し焼成した試料をそれぞれ作製し、エッジ部６の垂直面１３の表面粗さの最大高さＲｍａｘを測定した。
【００３１】
なお、本発明の実施例並びに比較例１，２，３共に、セラミックス基板１の厚みＴは０．６４ｍｍで、測定数は各２０シートで、垂直面１３の断面について１シート任意の１点について縦方向に表面粗さ計で測定した。表面粗さ計の触針径は２μｍで、測定長さは本発明の実施例並びに比較例２、３が垂直面１３の厚みｔ２について、また比較例１は垂直面１３が特定できないためにセラミックス基板の厚みＴについてそれぞれ測定した。
その結果を表２に示す。
【００３２】
【表２】
0004331838.tif 000003
【００３３】
セラミックス基板１のエッジ部６の垂直面１３の最大高さＲｍａｘは、本発明の実施例は平均値が５．５００μｍであったのに対し、比較例１は平均値が２０．９８０μｍと大きく、比較例２は平均値が８．２００μｍで、比較例３は平均値が９．１１４μｍであり、いずれも大きな値であった。
実施例３
本発明の実施例において、切断刃１１の圧入深さとその裏面側主面のＣ面形成についてのテストを実施した。試料は実施例１の本発明の実施例を用い、条件１〜５まで、表面側のＣ面部１４の厚みｔ１と垂直面１３の厚みｔ２とを各々変化させ、各５０シートのグリーンシート３を加工し、金型から排出した後、搬送工程でグリーンシート耳部３ａの分離時に自然分割され、かつ裏面側にＣ面部１４が形成されたものを良品とし、そうでないものを不良とした。
【００３４】
この結果を表３に示す。
なお、条件１〜５共に、セラミックス基板１の厚みＴは０．６４ｍｍで、表中のデーターは焼成後の値である。
【００３５】
【表３】
0004331838.tif 000004
【００３６】
切断刃１１の圧入深さ（t1＋t2）はセラミックス基板の厚みＴの５４．７％にあたる条件１は、金型からの排出後の搬送工程でのグリーンシート耳部３ａの自然分割がうまくいかず裏面側のＣ面部１４の形成不良が４０％発生し、また切断刃１１の圧入深さが８３．６％の条件５は、裏面側にＣ面部１４が形成されないものが２０％発生した。
【００３７】
切断刃１１の圧入深さが５９．７％の条件２並びに６５．６％の条件３並びに８０．５％の条件４は、いずれも裏面側のＣ面部１４の形成不良は０％であった。
【００３８】
このことから、切断刃１１をグリーンシート３へ圧入し形成するスリット１０の深さはグリーンシート３の厚みＴの６０％以上とし、またグリーンシート３の他方の主面側にもＣ面部１４を形成するために８０％を上限とした。
【００３９】
これらの金型加工時のグリーンシート３と切断刃１１の離型によるトラブルの発生はなく生産性の上でも効率の良い加工であった。
【００４０】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、グリーンシート３の表面の一方向より切断刃１１を圧入させ、その圧入深さのみを設定することで、グリーンシート３およびそれを焼成して得られたセラミックス基板１の断面エッジ部に少なくとも５０％以上の凹凸の少ない垂直面と両方の主面側に突出部のないＣ面部とを形成することができる。
【００４１】
本発明により得られたセラミックス基板に印刷法等により抵抗膜、導体膜の形成を、位置決めピンにより固定して行ってもカケの発生が防止でき、位置ずれならびに欠けた部分の印刷面への付着による印刷不良の発生等を防止することができる。なお、裏面側のＣ面部１４の表面は表面側のＣ面部１４に比較して粗であるが、印刷時の位置決めピンとの接触等がないために何ら問題とならない。
【００４２】
また、切断刃１１は金型のパンチの一方のみに装着してあり、グリーンシート加工時のグリーンシート３と切断刃１１との離型性が良いため、加工時のトラブルが無く生産性の良い加工が可能となる。さらに切断刃１１を金型上部、下部に設置してある従来法に較べて、金型の作製費用が安価となり、切断刃１１の摩耗による修正ならびに交換あるいは交換時のセッティングについても容易になるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のセラミックス基板の断面図である。
【図２】  本発明のセラミックス基板の製造方法に用いる切断刃の断面図である。
【図３】  図２の切断刃が金型に組み込まれた状態の断面図である。
【図４】  （ａ）〜（ｃ）は本発明のセラミックス基板の製造方法を示す断面図である。
【図５】  本発明のセラミックス基板の製造方法におけるグリーンシートの製品部とグリーンシート耳部との分離工程を示す断面図である。
【図６】  本発明のセラミックス基板のエッジ部を示す断面図である。
【図７】  従来のセラミックス基板のエッジ部を示す断面図である。
【図８】  セラミックス基板の印刷時の位置決めの平面図である。
【図９】  従来のセラミックス基板の製造方法を示す断面図である。
【図１０】  従来のセラミックス基板におけるエッジ部の断面図である。
【図１１】  （ａ）〜（ｃ）は従来のセラミックス基板の製造方法を示す断面図である。
【図１２】  従来のセラミックス基板の製造工程を説明するための多角形のスリット部断面図である。
【図１３】  図１２の方法で作製されたセラミックス基板のエッジ部の断面図である。
【図１４】  従来のセラミックス基板の製造方法を示す断面図である。
【図１５】  図１４の方法で作製されたセラミックス基板のエッジ部の断面図である。
【図１６】  従来のセラミックス基板の製造方法を示す断面図である。
【図１７】  図１６の方法により作製されたセラミックス基板のエッジ部の断面図である。
【符号の説明】
１：セラミックス基板
２：位置決めピン
３：グリーンシート
３ａ：グリーンシート耳部
４ａ：上パンチ
４ｂ：下パンチ
５：ダイ
６：エッジ部
７：クリアランス
８：だれ
９：突出部
１０：スリット
１１：切断刃
１１ａ：切断刃先端
１１ｂ：切断刃Ｃ面
１２：亀裂
１３：垂直面
１４：Ｃ面部
Ｔ：厚み
ｔ１、ｔ３：Ｃ面部の厚み
ｔ２：垂直面の厚み
−Ｘ１、−Ｘ２：Ｃ面部の幅
Ｘ１、Ｘ２：突出部の幅
θ：刃先角度
【図１】
0004331838.tif 000005
【図２】
0004331838.tif 000006
【図３】
0004331838.tif 000007
【図４】
0004331838.tif 000008
【図５】
0004331838.tif 000009
【図６】
0004331838.tif 000010
【図７】
0004331838.tif 000011
【図８】
0004331838.tif 000012
【図９】
0004331838.tif 000013
【図１０】
0004331838.tif 000014
【図１１】
0004331838.tif 000015
【図１２】
0004331838.tif 000016
【図１３】
0004331838.tif 000017
【図１４】
0004331838.tif 000018
【図１５】
0004331838.tif 000019
【図１６】
0004331838.tif 000020
【図１７】
0004331838.tif 000021