(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックグリーンシートに打ち抜き加工を施すことによって製品部と、該製品部の形状に合致する貫通孔を有するダミー部とを形成し、次いで、得られた製品部を上記ダミー部の貫通孔に嵌入するとともに、ダミー部及び製品部からなるセラミックグリーンシートを焼成し、最後に、製品部よりダミー部を取り除くようにしたことを特徴とするセラミック基板の製造方法。
【請求項２】
上記セラミック基板の形状が略半リング状であることを特徴とする請求項１に記載のセラミック基板の製造方法。
【請求項３】
上記製品部をダミー部の貫通孔に嵌入してなるセラミックグリーンシートを焼成した後、製品部の表面に研磨材を接触させて表面処理を施し、製品部よりダミー部を取り除くようにした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、セラミックグリーンシートを打ち抜き加工して得られるセラミック基板の製造方法に関し、特に電子部品用のセラミック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基板は、一般にその形状が角形或いは円形をなし、セラミック粉末に焼結助剤とバインダーを添加混合し、シート状に成形したセラミックグリーンシートに金型等によって製品部の形状を打ち抜き、該製品部を焼成することによって作製されている。
【０００３】
また、図６に示すように、セラミックグリーンシート２１に金型等によって分割溝２４を加工することによって、複数の製品部２２とダミー部２３を形成した後、セラミックグリーンシート２１を焼成し、分割溝２４で分割することによって個々のセラミック基板が作製される。
【０００４】
上記セラミック基板の形状が図７（ａ）に示すような半リング状等の複雑な形状の場合には、例えば、同図（ｂ）に示すようにセラミックグリーンシート４１に上パンチ４５を押し当てて下パンチ４７との嵌合により、半リング状の製品部４２を得た後、製品部４２を同図（ｃ）に示すように、セッター５０上に複数枚重ねて焼成する。
【０００５】
なお、各セラミックグリーンシート５１の間には敷き粉を塗布するため、焼成後に敷き粉を除去する表面処理工程を行うことによって作製されていた。
【０００６】
また、別の方法として、図８（ａ）に示すように、セラミックグリーンシート６１に、金型の下パンチ６７とストリッパー６８を跨ぐようにセラミックグリーンシート６１を挿入し、上パンチ６５とダイ６６が下動し、上パンチ６５に備えられた刃６９をセラミックグリーンシート６１に圧入することにより、同図（ｂ）に示すような半リング状の製品部６２を形成するように分割溝６４を刻設すると同時に、上パンチ６５に備えられた刃６９によってダミー部６３を有するセラミックグリーンシート７１を形成する。
【０００７】
次いで、ダイ６６とストリッパー６８がセラミックグリーンシート７１を挟持、下動することにより、ダイ６６と下パンチ６７の嵌合によってダミー部６３の外形が切断される。
【０００８】
その後、上パンチ６５、ダイ６６及びストリッパー６８を始点位置に復帰させ、製品部６２及びダミー部６３の形状の分割溝６４が形成されたセラミックグリーンシート７１を再度枠体を含むセラミックグリーンシートに戻し、同図（ｃ）の打ち抜き装置の断面図に示すように、矢印の方向にスライドさせることにより、打ち抜かれたセラミックグリーンシート７１を金型から排出し、さらに、セラミックグリーンシート７１を進行方向に対し上或いは下方向に角度を変えることによりセラミックグリーンシート７１を得る。その後、図７（ｃ）と同様にセッター上にセラミックグリーンシート７１を載置して焼成した後、分割溝６４によって分割することにより個々の半リング状のセラミック基板を作製する方法が用いられていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７に示すような製法では、セラミックグリーンシート４１より打ち抜いた個々の製品部４２を焼成するため、焼成時の収縮によってセッター５０との摩擦が生じやすく、円弧の中央部が収縮に伴って中央へ移動する距離に対し、端部の移動距離が少ないため、均一な収縮とならず所望の形状を得られないという欠点を有していた。
【００１０】
また、形状が複雑なセラミック基板を得る場合、製品部４２を複数枚重ねて焼成すると、角形や円形形状のセラミック基板に比し、整列重ねが困難であり、ズレが生じるため、焼成時の垂れによって反り不良が発生するという欠点を有していた。
【００１１】
さらに、複数枚重ねて焼成する場合に用いられる敷き粉を除去する表面処理工程においては、研磨材との接触によって端部が面取りされやすいという欠点を有していた。
【００１２】
またさらに、焼成後の種々の工程で自動供給、自動収納、搬送機構等を備えた自動機を使用する場合、セラミック基板の整列が困難であるとともに、セラミック基板の僅かな反りによって各機構部との接触により端部にカケが多発するという欠点を有していた。
【００１３】
特に、得られたセラミック基板を電子部品として上下両主面を結ぶ端面導体印刷を施す場合は、近年のファインパターン化によってセラミック基板の端部付近まで導体形成が行われることから、端部にカケや反りが生じることによって高精度なパターン形成ができないという欠点を有していた。
【００１４】
また、図８に示すようにセラミックグリーンシート７１を焼成した後、分割溝６４で分割することによって個々のセラミック基板を作製する方法では、焼成時の収縮による変形や反りは解消するものの、分割時に分割溝６４の周囲にバリが発生しやすく、特に、平面視したときに円弧を有する部分では分割性が非常に悪くなり、０．０５ｍｍ以上の大きなバリが多発するという欠点を有していた。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記課題に鑑み、本発明のセラミック基板の製造方法は、セラミックグリーンシートに打ち抜き加工を施すことによって製品部と、該製品部に合致する貫通孔を有するダミー部とを形成し、次いで、得られた製品部を上記ダミー部の貫通孔に嵌入するとともに、ダミー部及び製品部からなるセラミックグリーンシートを焼成し、最後に、製品部よりダミー部を取り除くようにした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の製造方法は、上記セラミック基板の形状が略半リング状であることを特徴とするものである。
【００１７】
さらに、上記製品部をダミー部の貫通孔に嵌入してなるセラミックグリーンシートを焼成した後、製品部の表面に研磨材を接触させて表面処理を施し、製品部よりダミー部を取り除くようにしたことを特徴とするものである。
【００１８】
本発明のセラミック基板の製造方法によれば、セラミックグリーンシートに打ち抜き加工によって製品部と、該製品部の形状の貫通孔を有するダミー部とを形成し、製品部を上記ダミー部の貫通孔に嵌入し、ダミー部及び製品部からなるセラミックグリーンシートを焼成して製品部よりダミー部を取り除くようにしたことから、焼成時の製品荷重等から生じる摩擦抵抗や、収縮のバラツキを有効に防止して、変形や反りのない高精度なセラミック基板を得ることができる。
【００１９】
また、本発明のセラミック基板の製造方法によれば、上記セラミック基板の形状が略半リング状であることから、焼成時の収縮によって円弧の中央部や端部での収縮を均一として、変形や反りのない所望の形状のセラミック基板とすることができる。
【００２０】
さらに、本発明のセラミック基板の製造方法によれば、上記製品部をダミー部の貫通孔に嵌入してなるセラミックグリーンシートを焼成し、主面状に研磨材を接触させて表面処理を施し、製品部よりダミー部を取り除くようにしたことから、所望の形状のセラミック基板を得ることができ、その表面を効率よく処理できるため、より生産性を高めることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２２】
本発明のセラミック基板の製造方法は、セラミックグリーンシートに打ち抜き加工を施すことによって製品部と、該製品部に合致するの形状の貫通孔を有するダミー部とを形成し、次いで、得られた製品部を上記ダミー部の貫通孔に嵌入してダミー部に戻し、製品部及びダミー部からなるセラミックグリーンシートを焼成し、最後に、製品部よりダミー部を取り除くようにしたことを特徴とするものである。
【００２３】
上記セラミックグリーンシートは、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニア、ムライト、フォルステライト、窒化珪素、炭化珪素等のいずれかを主成分とするものからなり、ドクターブレード法、或いはロールコンパクション法、押し出し法等の所定の方法によってシート状に成形したものを用いる。
【００２４】
本発明のセラミック基板の製造方法を図１に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の製造方法の一実施形態を示す各工程の説明図であり、先ず、図１（ａ）に示すような金型を用いることによって、セラミックグリーンシート１に、図２（ａ）に示すような製品部２を打ち抜き、同図（ｂ）に示すような製品部２の形状の貫通孔３ａを有するダミー部３及び上記製品部２毎に分割する分割溝４を形成し、(ａ)に示す製品部２を（ｂ）のダミー部３の貫通孔３ａに嵌入してダミー部３に戻し、（ｃ）に示すように製品部２及びダミー部３からなるセラミックグリーンシート１１を得る。
【００２６】
上記金型による打ち抜き加工は、セラミックグリーンシート１を下パンチ７ａ、７ｂとストリッパー８ａ、８ｂを跨ぐように挿入し、上下動可能な下パンチ７ｂと上パンチ５の突出部５ａでセラミックグリーンシート１の製品部２を切断するとともに、上パンチ５に備えられた刃９によってセラミックグリーンシート１のダミー部３に分割溝４を刻設する。同時にダイ６ａ、６ｂが下動し、セラミックグリーンシート１を上記ストリッパー８ａ、８ｂで挟持し下動する。
【００２７】
次いで、上記ダイ６ａ、６ｂがさらに下動することにより、ダイ６ａ、６ｂと下パンチ７ａが嵌合し、上記製品部２の貫通孔３ａを有するダミー部２がセラミックグリーンシート１から切断される。次いで、上パンチ５ａ、下パンチ７ｂ、ダイ６ａ、６ｂ、及びストリッパー８ａ、８ｂが共に始点位置に復帰する際に切断されたセラミックグリーンシート１にダミー部３が戻されると同時に、切断された製品部２が再度ダミー部３の貫通孔３ａに戻され、セラミックグリーンシート１１の耳部を進行方向に対して上或いは下方向に引くことにより、切断された製品部２をダミー部３の貫通孔３ａに嵌入した図２（ｃ）に示すようなセラミックグリーンシート１１を得ることができる。
【００２８】
次いで、図１（ｂ）に示すように、図２（ｃ）のセラミックグリーンシート１１をセッター１０上に複数枚積み重ねて所定の温度で焼成する。各セラミックグリーンシート１１の主面には、高純度アルミナ等のパウダーを塗布若しくは高純度アルミナパウダーを樹脂等の糊材でシート状にしたスペーサシートを載置し、各セラミックグリーンシート１１が独立して焼結するようにする。
【００２９】
また、上記高純度アルミナパウダーをセラミックグリーンシート１１に塗布した場合は、製品部２の焼結体をダミー部３の焼結体へ嵌入させた状態のままで、その表面にブラスト処理または振動バレル処理を施すことが好ましい。
【００３０】
ブラスト処理を施す場合は、水等の液体と研磨材をセラミック基板に接触させる湿式、または空気等の気体と研磨材をセラミック基板の表面に接触させる乾式のいずれでも良く、吐圧、研磨材の材質、形状、大きさを調整することにより、セラミック基板１２となる製品部２がダミー部３の焼結体より外れることなく、表面処理が確実に行うことができる。
【００３１】
また、振動バレルを用いる際は、容器の中に水等の液体とセラミック基板となる製品部２が嵌入されたダミー部３の焼結体と、研磨材とを入れ、振動をかけることにより、セラミック基板の表面処理を行うもので、振動数と振動時間ならびに研磨材の材質、大きさを調整することにより、表面処理が確実にされかつ、ダミー部３の焼結体よりセラミック基板となる製品部２の焼結体が外れることを防止できる。
【００３２】
しかる後、図１（ｃ）に示すように、セラミックグリーンシート１１を焼成して得られた製品部２の焼結体をダミー部３の焼結体より取り外し、図３(ａ)に示すような個々のセラミック基板１２を得る。
【００３３】
これは、先ず、分割溝４で分割することにより、ダミー部３の焼結体を細分割し、製品部２の焼結体を取り外す方法や、分割溝４を形成しないで、ウレタンゴム等で製品部２の焼結体を押圧することによって個々のセラミック基板１２を得ることができる。
【００３４】
なお、上記分割溝４は、製品部２とダミー部３の分離のためのものではなく、製品部２が取り出せるようにダミー部３を細分割するものである。
【００３５】
上述のような製造方法を用いて得られたセラミック基板１２は、その形状が角形や円形形状のものであっても分割時のバリの発生、表面処理工程でのセラミック基板１２の端部に発生するカケ、面取りを防止することができる。
【００３６】
また、図３（ａ）〜（ｆ）に示すように、その形状が円弧や、多数の角部、長さの異なる複数の辺を有するような複雑な形状の場合に好適に用いられ、このような形状のセラミック基板１２の焼成時には、部分的に収縮の違いがあるため、反りや変形が生じやすいが、上述のようにダミー部３の貫通孔３ａに嵌入して焼成することによって、セッター１０との摩擦抵抗や製品荷重等を防止して、均一な収縮となり、変形や反りのないセラミック基板１２とすることができる。
【００３７】
特に、図３(ａ)に示すような半リング状の場合には、焼成時の収縮によって円弧の中央部が収縮しやすく、均一な形状を得ることができなったが、このような製造方法によって円弧部分、端部との収縮が均一となり、変形や反りのない所望の形状のセラミック基板１２とすることができる。
【００３８】
なお、本発明のセラミック基板の製造方法は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更は可能であり、上述の実施形態ではセラミックグリーンシート１に製品部２及びダミー部３を金型で同時成型したが、例えば、同一のセラミックグリーンシートに順送金型で製品部２とダミー部３を数工程に分離して成型する方法や、製品部２とダミー部３を全く別工程で金型やパンチングマシンで成型する方法でも良く、この場合においても予め得た製品部２を再度ダミー部３の貫通孔３ａに嵌入して戻して焼成することによって所望の形状のセラミック基板１２を得ることができる。
【００３９】
【実施例】
次いで、本発明の実施例を説明する。
【００４０】
図１に示す本発明のセラミック基板の製造方法によってセラミック基板試料を作製した。セラミック基板は、図４に示すように焼成後のダミー部３の外形寸法Ｘが１３１ｍｍ、Ｙが４７ｍｍ、厚みが０．６３５ｍｍとし、外縁周の曲率半径Ｒ１が３７．０ｍｍ、内縁周の曲率半径Ｒ２が２９．０ｍｍの半リング状の製品部２が形成され、１枚に３個の製品部２を形成したセラミックグリーンシートを２００枚形成し、各セラミックグリーンシートの上面にアルミナ含有量９９．９７重量％で平均粒径５０μｍの敷き粉を塗布し、セッター上に１０枚づつ重ねてトンネル形連続焼成炉により最高温度約１６００℃で焼成し、その後、表面に２５０＃、ＳｉＯ2７２．０重量％の球状ガラスビーズから成る研磨材を空気とともに０．２４ＫＰａで吐圧した。最後に、分割溝で分割した後、セラミック基板を取り出し、セラミック基板試料を６００枚作製した。
【００４１】
また、図７に示すような従来の製造方法によってセラミックグリーンシートに金型等によってセラミック基板となる製品部を個々に打ち抜いたものを６００枚形成し、上記同様に積み重ねて焼成し従来例１のセラミック基板試料を得た。
【００４２】
さらに、図８に示す従来の製造方法によって、セラミックグリーンシートに金型等によって、製品部６２、ダミー部６３、分割溝６４を形成して焼成した後、分割溝６４で分割することによって、従来例２であるセラミック基板試料を６００枚得た。
【００４３】
なお、いずれもセラミック基板試料の寸法が本発明実施例と同じものを製作した。
【００４４】
これら得られたセラミック基板試料のうち、外縁周曲率半径Ｒ１が３７．０ｍｍＲ±０．１８５ｍｍ、内縁周曲率半径Ｒ２が２９．０ｍｍＲ±０．１４５ｍｍより外れるものを変形不良とし、また、図５（ａ）に示すように、セラミック基板試料を定盤に載置し、定盤との最大隙間を反りＤとし、この反り値Ｄが０．０７ｍｍ以上ものを反り不良とし、同図（ｂ）に示すように、セラミック基板試料の両主面の端部から内側方向の長さＥが０．２ｍｍ以上のカケがあるものをカケ不良とし、同図（ｃ）に示すようにセラミック基板試料の端部より突出した部分をバリＦとし、バリＦの値が０．０５ｍｍ以上をバリ不良とし本発明実施例、従来例のいずれも６００枚に対する不良率を算出した。
【００４５】
また、セラミック基板試料の両主面と側面の交差部にＣ或いはＲの面取り量について５枚の試料を測定し、その平均値を算出した。
【００４６】
その結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
0003860740.tif 000002
【００４８】
表１から明らかなように、本発明の製造方法によって得られたセラミック基板試料は、外縁周、内縁周の曲率半径不良率並びに、反り不良率、基板端部のカケ不良率、基板端部のバリ不良率共に０％であり、セラミック基板の両主面と側面との交差部の面取り量の平均値も０．０４ｍｍと非常に小さいことが判った。
【００４９】
これに対し、従来の製造方法によって得られたセラミック基板試料のうち、セラミック基板となる成形体を個々に焼成してなる従来例１の試料は、外縁周、内縁周の曲率半径不良率が６９．２％と非常に高く、反り不良率が４１．７％、基板端部のカケ不良率が１３．７％と反りや変形が非常に発生しやすい。また、焼成後に分割溝で分割してセラミック基板を得る従来例２の試料は、従来例１に比し、変形や反りが少ないものの、分割時にバリが発生しやすく７４．７％と非常に高い値となっている。
【００５０】
【発明の効果】
本発明のセラミック基板の製造方法によれば、セラミックグリーンシートに打ち抜き加工によって製品部と、該製品部の形状の貫通孔を有するダミー部とを形成し、製品部を上記ダミー部の貫通孔に嵌入し、ダミー部及び製品部からなるセラミックグリーンシートを焼成して製品部よりダミー部を取り除くようにしたことから、焼成時の製品荷重等から生じる摩擦抵抗や、収縮のバラツキを有効に防止して、変形や反りのない高精度なセラミック基板を得ることができる。
【００５１】
また、本発明のセラミック基板の製造方法によれば、上記セラミック基板の形状が略半リング状であることから、焼成時の収縮によって円弧の中央部や端部での収縮を均一として、変形や反りのない所望の形状のセラミック基板とすることができる。
【００５２】
さらに、本発明のセラミック基板の製造方法によれば、上記製品部をダミー部の貫通孔に嵌入してなるセラミックグリーンシートを焼成し、主面状に研磨材を接触させて表面処理を施し、製品部よりダミー部を取り除くようにしたことから、所望の形状のセラミック基板を得ることができ、その表面を効率よく処理できるため、より生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】(ａ)〜(ｃ)は本発明のセラミック基板の製造方法の工程を示す説明図である。
【図２】（ａ）は本発明のセラミックグリーンシートの製品部を示す平面図であり、（ｂ）は本発明のセラミックグリーンシートのダミー部を示す平面図であり、（ｃ）は本発明のセラミックグリーンシートの製品部及びダミー部を示す平面図である。
【図３】（ａ）〜（ｆ）は本発明のセラミック基板を示す平面図である。
【図４】本発明のセラミックグリーンシートの実施例を示す平面図である。
【図５】(ａ)〜(ｄ)はセラミック基板の形状評価を示す説明図である。
【図６】従来のセラミック基板の製造方法を示す説明図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は従来のセラミック基板の製造方法を示す説明図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は従来のセラミック基板の製造方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１：セラミックグリーンシート
２：製品部
３：ダミー部
４：分割溝
５：上パンチ
６：ダイ
７：下パンチ
８：ストリッパー
９：刃
１０：セッター
１１：セラミックグリーンシート
１２：セラミック基板
【図１】
0003860740.tif 000003
【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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【図７】
0003860740.tif 000009
【図８】
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