(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状のグリーンシート積層体の一方の面に凹凸部を形成する工程と、
前記グリーンシート積層体の凹凸部と反対側の平面とを金型によりプレスする工程と、
前記凹凸部に対応する反対側の面に溝を形成する工程と、
前記グリーンシート積層体を焼成する工程と、
焼成後に前記溝に沿って積層体を複数個に折り割る工程とを含むセラミック多層基板の製造方法であって、
前記溝を形成する工程において、溝加工時に被溝加工部の形状を保つようにこの被溝加工部の凹凸部を弾性保持することを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の製造方法を実施するための装置であって、
前記金型を第１の型と第２の型とから構成し、
前記第１の型は、プレス時に前記凹凸部に当接する弾性部材を有し、
前記第２の型は、プレス時に前記凹凸部に相当する部分の反対面を加工する溝加工部を有することを特徴とするセラミック多層基板の製造装置。
【請求項３】
前記弾性部材は、ゴムからなることを特徴とする請求項２記載のセラミック多層基板の製造装置。
【請求項４】
前記弾性部材は、硬度が４５〜６５°の範囲内であることを特徴とする請求項２または３記載のセラミック多層基板の製造装置。
【請求項５】
前記弾性部材の前記凹凸部に当接する面から前記第１の型の前記凹凸部に対向する面までの距離は、前記凹凸部の深さまたは高さ以上であることを特徴とする請求項２、３または４記載のセラミック多層基板の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック多層基板の製造方法および製造装置に関するものであり、特に焼成後の積層体を分割するための溝（以下、焼成後の積層体を分割するための溝を「スナップライン」という）をグリーンシート積層体に形成する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置において、ＩＣチップやＬＳＩチップ等の半導体素子は、基板本体に設けられた半導体素子搭載部に収納されて実用に供されている。アルミナ等のセラミックスは耐熱性、耐久性、熱伝導性等に優れるため、この基板本体の材料として適しており、セラミック製の半導体基板は現在盛んに使用されている。
【０００３】
このセラミック製の半導体基板は、基板サイズを縮小し、搭載ボードへの搭載密度を向上させ、また電気特性を向上させるため、一般に複数枚のグリーンシートを積層および焼成してセラミック多層基板が製造される。
上記のセラミック多層基板においては、基板表面あるいは内部の導体パターン等をグリーンシート積層体と同時に焼成する同時焼成タイプと、グリーンシート積層体の焼成後の後工程で基板表面に導体等を印刷および焼成を行う後付けタイプとがある。
【０００４】
従来より、小型で反り精度の厳しいセラミック多層基板は同時焼成タイプであり、焼成前に生切断を行わず、グリーンシートを積層した後、スナップライン成形金型によりグリーンシート積層体をプレスし、スナップラインを形成する。その後、スナップラインを形成した積層体を焼成し、この積層体をスナップラインで折り割ることにより、焼成後の積層体からセラミック多層基板を切断していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば光通信用半導体装置に用いられるセラミック多層基板では、光導入部としての凹部がセラミック多層基板の上面に形成されている。このようなセラミック多層基板のグリーンシート積層体にスナップラインを形成する場合、凹凸部が形成されたグリーンシート積層体の上面にスナップラインを形成するとき、刃が設けられたスナップライン成形金型を上型に用い、平型のスナップライン成形金型を下型に用いて、グリーンシート積層体の上面に刃が当たるようにグリーンシート積層体をプレスすることにより行う。
【０００６】
しかしながら、例えば図７（Ａ）に示すように、グリーンシート積層体２０の凹部４０が形成された反対側の下面２１にスナップラインを形成するとき、平型のスナップライン成形金型２４を上型に用い、刃２６が設けられたスナップライン成形金型２５を下型に用いて、グリーンシート積層体２０の下面２１に刃が当たるようにグリーンシート積層体２０をプレスする。このとき、図７（Ｂ）に示すように、凹部４０の底面２２が反って変形し、スナップライン成形金型２５の刃２６が下面２１に完全に入らない場合がある。したがって、グリーンシート積層体の凹凸部に対応する反対側の面にスナップラインを形成した場合、グリーンシート積層体が変形したり、焼成後の積層体をスナップラインで折り割るときセラミック多層基板にバリが発生するといった問題があった。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、変形やバリの発生を防止することができるセラミック多層基板の製造方法および製造装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載のセラミック多層基板の製造方法によると、グリーンシート積層体の凹凸部に対応する反対側の面に溝を形成する工程において、溝加工時に被溝加工部の形状を保つようにこの被溝加工部の凹凸部を弾性保持するので、被溝加工部の変形を防止することができる。したがって、グリーンシート積層体の凹凸部に対応する反対側の面にスナップラインを形成した場合、グリーンシート積層体の変形を防止することができる。また、被溝加工部の変形を防止するので、焼成後の積層体をスナップラインで折り割るとき、セラミック多層基板のバリの発生を防ぐことができる。
【０００９】
本発明の請求項２記載のセラミック多層基板の製造装置によると、金型を第１の型と第２の型とから構成し、第１の型はプレス時に被溝加工部の凹凸部に当接する弾性部材を有し、第２の型はプレス時にこの凹凸部に相当する部分の反対面を加工する溝加工部を有するので、溝加工時に被溝加工部の変形を防止することができる。したがって、グリーンシート積層体の凹凸部に対応する反対側の面にスナップラインを形成した場合、グリーンシート積層体の変形を防止することができる。また、被溝加工部の変形を防止するので、焼成後の積層体をスナップラインで折り割るとき、セラミック多層基板のバリの発生を防ぐことができる。
【００１０】
本発明の請求項３記載のセラミック多層基板の製造装置によると、弾性部材はゴムからなるので、簡便に被溝加工部の変形を防止することができる。したがって、グリーンシート積層体の凹凸部に対応する反対側の面にスナップラインを形成した場合、簡便にグリーンシート積層体の変形を防止することができる。
本発明の請求項４記載のセラミック多層基板の製造装置によると、弾性部材は硬度が４５〜６５°の範囲内であるので、弾性部材がグリーンシート積層体の厚みのばらつきを吸収することができる。したがって、溝加工時に被溝加工部が弾性部材なしの金型を用いたときと逆方向に反ったり、弾性部材が被溝加工部の凹凸部に当接しなかったりすることを防ぐことができる。
【００１１】
本発明の請求項５記載のセラミック多層基板の製造装置によると、弾性部材の被溝加工部の凹凸部に当接する面から第１の型の被溝加工部の凹凸部に対向する面までの距離は、被溝加工部の凹凸部の深さまたは高さ以上であるので、弾性部材がグリーンシート積層体の厚みのばらつきを吸収することができる。したがって、溝加工時に被溝加工部が弾性部材なしの金型を用いたときと逆方向に反ったり、弾性部材が凹部の底面を押さえなかったりすることを防ぐことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本発明を光通信用半導体装置のアルミナ製のセラミック多層基板の製造方法に適用した一実施例について説明する。
まず、グリーンシート積層体の作製方法について述べる。
【００１３】
▲１▼アルミナ粉末にマグネシア、シリカ、チタニア等の焼結助剤を少量加えた粉体に、ＤＯＰ等の可塑剤、アクリル樹脂等のバインダおよびトルエン、キシレン、アルコール類等の溶剤を加え、十分に混練して粘度２０００〜４０００ｃｐｓのスラリを作製し、ドクターブレード法によって例えば０．３ｍｍ厚の複数枚のアルミナのグリーンシートを形成する。
【００１４】
▲２▼各グリーンシートに打ち抜き型やパンチングマシーン等を用いて凹部および複数のビアホールを打ち抜き加工して、各ビアホールにタングステンやモリブデン等の高融点金属の導体ぺ一ストを充填し、ビアを形成する。基板の内層に相当するグリーンシートにビアと同じ導体ペーストで内層パターンを形成する。基板の表面層および裏面層に相当するグリーンシートにビアと同じ導体ペーストを使用して配線パターンと電極部とをスクリーン印刷する。
【００１５】
▲３▼図２および図３に示すように、図示しないビアおよび内層パターンを形成した内層に相当するグリーンシート１００と、図示しない配線パターンおよび電極部をスクリーン印刷した表面層および裏面層に相当するグリーンシート１００を積層し、このグリーンシート積層体１０を例えば８０〜１５０℃、５０〜２５０ｋｇ／ｃｍ2 の条件で熱圧着して一体化する。
【００１６】
▲４▼図４に示すように、熱圧着されたグリーンシート積層体１０の凹部または凸部が形成された面にスナップライン１３をプレス成形する。
ここで、グリーンシート積層体の凹部または凸部が形成された面の反対面にスナップラインを形成する工程について説明する。
図１（Ａ）に示すように、グリーンシート積層体１０の凹部または凸部が形成された面の反対面としての下面１１にスナップライン１３を形成するとき、スナップライン成形金型１４、１５を用いる。このとき、ウレタン、シリコン、バイトン等のゴム製の弾性部材１８が設けられたスナップライン成形金型１４を上型に用い、刃１６が設けられたスナップライン成形金型１５を下型に用いる。
【００１７】
スナップライン成形金型１４に設けられた弾性部材１８の寸法は、弾性部材１８が凹部３０に挿入できるよう、弾性部材１８の巾ｗ1 が下段部１２の巾ｗ2 よりも小さくなっている。また、グリーンシート積層体１０の厚みのばらつきを考慮して、弾性部材１８の端部１８０が下段部１２に当接できるよう、弾性部材１８の端部１８０からスナップライン成形金型１４の下面１４０までの距離（以下、端部１８０からスナップライン成形金型１４の下面１４０までの距離を「高さ」という）ｈ1 が下段部１２の深さｈ2 と同じか、または１〜１０％大きくなっている。また、刃１５の長さｈ4 は、下段部１２の厚みｈ3 の約半分程度が好ましい。
【００１８】
プレス前、グリーンシート積層体１０の凹部３０に弾性部材１８が対向し、グリーンシート積層体１０の下面１１に刃１６が対向する。プレス動作時、スナップライン成形金型１４と１５がグリーンシート積層体１０をプレスする。プレス時、図１（Ｂ）に示すように、弾性部材１８の端部１８０が下段部１２に当接し、グリーンシート積層体１０の凸部１７がスナップライン成形金型１４の下面１４０に当接する。プレス後、グリーンシート積層体１０の下面１１にスナップラインが形成される。このグリーンシート積層体を１４００〜１６００℃で焼成する。焼成後の積層体をスナップラインで折り割ることにより、一単位が図５に示すようなセラミック多層基板が得られる。
【００１９】
図５に示すように、セラミック多層基板１には、下段部１２と中段部１９とが設けられて凹部３０が形成されており、下段部１２は凹部３０の底面となる構造である。凹部３０は光導入部としての機能をもち、外部から照射された光は凹部３０を通って中段部１９に搭載される図示しない半導体に導入される。
本実施例においては、グリーンシート積層体１０の下面１１にスナップライン１３を形成するとき、グリーンシート積層体１０の凹部３０に対向する箇所に設けられた弾性部材１８の端部１８０が下段部１２に当接する。このとき、グリーンシート積層体１０の下段部１２を弾性部材１８の端部１８０が押圧するので、下段部１２の反りを抑えることができる。したがって、セラミック多層基板１の変形を防ぐことができ、また、焼成後の積層体をスナップライン１３で折り割るときのバリの発生を防ぐことができる。また、弾性部材１８の高さｈ1 を下段部１２の深さｈ2 と同じか、または１〜１０％大きくし、弾性部材１８の硬度を４５〜６５°の範囲内とすることにより、弾性部材１８がグリーンシート積層体１０の厚みのばらつきを吸収することができる。したがって、グリーンシート積層体１０の下面１１にスナップライン１３を形成する際、下段部１２が弾性部材なしのスナップライン成形金型を用いたときと逆方向に反ったり、弾性部材１８が下段部１２を押さえなかったりすることを防ぐことができる。
【００２０】
（実験）
一般に、グリーンシート積層体にスナップラインを形成するとき、反りが発生する。このときの弾性部材１８の硬度と下段部１２の反りとの関係について実験した。また、比較のために弾性部材なしのスナップライン成形金型を用いた実験を行った。
【００２１】
実験条件は以下のとおりである。
弾性部材１８の材質はバイトンであり、弾性部材１８の高さｈ1 は１．０２ｍｍであり、下段部１２の深さｈ2 は１．００ｍｍである。刃１５の長さｈ4 は０．３ｍｍであり、下段部１２の厚みｈ3 は０．６４ｍｍである。反りの測定回数は各硬度の弾性部材１８についてそれぞれ１５回である。
【００２２】
図６に測定結果を平均値で示した測定結果は、弾性部材１８の硬度が４０°のとき、下段部１２の反りは３５μｍであり、弾性部材１８の硬度が５５°のとき、下段部１２の反りは３μｍであり、弾性部材１８の硬度が７０°のとき、下段部１２の反りは−２８μｍであった。また、弾性部材なしのとき、下段部１２の反りは１５０μｍであった。この結果より、弾性部材１８の硬度が５５°のとき、最も下段部１２の反りが小さくなることがわかる。したがって、弾性部材１８の硬度は４５〜６５°が好ましい。
【００２３】
本発明では、光通信用半導体装置のアルミナ製のセラミック多層基板に限らず、凹部が形成されたセラミック多層基板であればどのようなセラミック多層基板にも適用できるのはもちろんのことである。また本発明では、セラミック多層基板はアルミナ基板に限らず、窒化アルミ基板、ムライト基板、低温焼成のガラス基板等どのようなセラミック基板であってもよい。さらに本発明では、弾性部材は、耐摩耗性および強度がある程度高ければ樹脂等他の材質であってもよいし、バネであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明を光通信用半導体装置のアルミナ製のセラミック多層基板の製造方法に適用した一実施例を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の一実施例を説明するためのグリーンシート積層体を示す模式的正面図である。
【図３】本発明の一実施例を説明するためのグリーンシート積層体を示す模式的断面図である。
【図４】本発明の一実施例を説明するためのグリーンシート積層体を示す模式的平面図である。
【図５】本発明の一実施例を説明するためのセラミック多層基板を示す模式的斜視図である。
【図６】弾性部材の硬度と下段部の反りとの関係を測定したデータ図である。
【図７】（Ａ）および（Ｂ）は、従来のスナップライン形成方法を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１    セラミック多層基板
１０    グリーンシート積層体
１１    下面
１２    下段部
１３    スナップライン
１４、１５    スナップライン成形金型
１６    刃
１７    凸部
１８    弾性部材
１９    中段部
３０    凹部
１４０    下面
１８０    端部
【図１】
0003847883.tif 000002
【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】
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