JP5094467B2

JP5094467B2 - セラミック基板の製造方法

Info

Publication number: JP5094467B2
Application number: JP2008045549A
Authority: JP
Inventors: 哲也東條
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2008-02-27
Filing date: 2008-02-27
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2028-02-27
Also published as: JP2009202260A

Description

本発明は、セラミック焼結体の表面に導体層が形成されたセラミック基板の製造方法に関するものである。

従来、携帯電話機を始めとする移動体通信機器等の電子機器には、多数の電子装置が組み込まれている。このような携帯電話機等の通信機器は、近年小型化が急激に進んでおり、これに搭載されるセラミック基板も小型化、薄型化が要求されている。

このようなセラミック電子部品は、セラミック粉末に有機バインダ、可塑剤および溶剤等を加えてスラリーとし、ドクターブレード等によりセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）を成形した後、金属粉末を含有する導体ペーストを印刷するなどしてグリーンシート上に導体パターン層を形成し、次に複数枚の導体パターン層が形成されたグリーンシートを積層して加圧することにより積層体を得た後、この積層体を焼成することにより得られる。

一般的に、これらのセラミック基板には、クラックやカケ等の発生を抑制するために、セラミック焼結体をバレル研磨加工などをすることにより稜線部分にＲ面取り加工が施されている。
特開２００３−３０９３４３号公報特開平１０−１２５５６５号公報

しかしながら、表面に導体層が形成されたセラミック基板をバレル研磨加工すると、研磨石が導体層に直接接触して研削されることから、セラミック基板の表面に形成された導体層が消失してしまうという問題点があった。

本発明は以上のような従来の問題点を解決するために案出されたものであり、その目的は、セラミック基板の表面に形成された導体層を消失させることなく、セラミック基板の加工を可能にするセラミック基板の製造方法を提供することにある。

本発明の配線基板の製造方法は、表面に導体層が設けられたセラミック焼結体を準備する準備工程と、前記セラミック焼結体の表面上において前記導体層を覆うように接着層を形成する形成工程と、平面視して前記セラミック焼結体の内側において、該セラミック焼結体に前記接着層を介してセラミック部材を接続する接続工程と、前記セラミック部材が接続された前記セラミック焼結体を研磨する研磨工程と、前記接着層を溶融させて前記セラミック部材および前記接着層を除去する除去工程とを有することを特徴とするものである。

また、好ましくは、上記セラミック基板の製造方法において、前記セラミック部材は、前記セラミック焼結体と同一の材料からなることを特徴とするものである。

また、好ましくは、前記セラミック部材は、前記セラミック焼結体に向けて広がる傾斜面を有することを特徴とするものである。

また、好ましくは、前記除去工程の後、前記セラミック焼結体において前記導体層が形成された表面を洗浄する洗浄工程を有することを特徴とするものである。

また、好ましくは、前記接着層は、接着シートからなることを特徴とするものである。

本発明のセラミック基板の製造方法によれば、セラミック基板の表面に形成された導体層を消失させることなく、セラミック基板の加工を可能にするセラミック基板の製造方法を実現することができる。

以下に、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態によるセラミック基板の製造方法の一例を示す図である。図１において、１はセラミック焼結体、２は導体層、３は接着層、４はセラミック部材、１１はエッジ部分にＲ面取りされたセラミック基板である。

本実施の形態によるセラミック基板１１の製造方法は、表面に導体層２が設けられたセラミック焼結体１を準備する準備工程と、セラミック焼結体１の表面上において導体層２を覆うように接着層３を形成する形成工程と、平面視してセラミック焼結体１の内側において、セラミック焼結体１に接着層３を介してセラミック部材４を接続する接続工程と、セラミック部材４が接続されたセラミック焼結体１を研磨する研磨工程と、接着層３を溶融させてセラミック部材４および接着層３を除去する除去工程とを有する。

以下に、具体的に説明する。まず、図１（ａ）に示すように、表面に導体層２が設けられたセラミック焼結体１を準備する。このセラミック焼結体１は、以下のようにして得られる。例えば、セラミック無機成分粉末に有機バインダ、可塑剤、および有機溶剤等を混合してスラリーを得て、これからドクターブレード法、圧延法、またはカレンダーロール法等によってセラミックグリーンシートを製作する。

次に、必要な枚数のセラミックグリーンシートに対して、焼成することにより導体層２となる導体金属ペーストを、スクリーン印刷法、またはグラビア印刷法等により塗布する。この導体金属ペーストは、導体金属成分粉末に有機バインダ、可塑剤、および有機溶剤等を混合して作製する。

次に、これらのセラミックグリーンシートを積層して加熱圧着しセラミックグリーンシート積層体を作製する。このセラミックグリーンシート積層体を大気中または加湿窒素雰囲気中にて焼成することにより、セラミック焼結体１を作製する。

セラミック焼結体１の内部には、必要に応じて、導体層２同士を電気的に導通させる内部配線導体層を形成してもよい。また、予め焼成することにより焼結させたセラミック焼結体１の表面に導体金属ペーストを塗布して熱処理することにより、導体層２を形成したセラミック焼結体１を作製してもよい。

次に、図１（ｂ）に示すように、セラミック焼結体１の表面上において、接着層３を、導体層２を覆うようにディスペンス塗布方法やスクリーン印刷方法等によって形成し、その後、平面視してセラミック焼結体１よりも小さいセラミック部材４を、接着層３を介してセラミック焼結体１に接続する。ここで、図２に示すように、平面視してセラミック焼結体１の角部が覆われないように、セラミック部材４を、セラミック焼結体１の内側においてセラミック焼結体１に接続する。

接着剤層３の種類としては、エポキシ系、アクリル系、若しくはウレタン系等のペースト状の接着剤、またはシート状の接着剤を用いることができる。

ここで、接着剤層３の形成に接着シートを用いた場合には、接着層３の膜厚を均一に形成することができることから、セラミック部材４を接続するときに接着層３がセラミック焼結体１の側面にはみ出すことを抑制することができ、研磨中にエッジ部分のＲ面取りの加工ムラがよりいっそう少ないセラミック基板１１を得ることができる。

セラミック部材４の種類としては、アルミナセラミックスやガラスセラミックス等の酸化物セラミックス、窒化アルミや炭化珪素等の非酸化物セラミックスを用いることができる。ここで、セラミック部材４の材料とセラミック焼結体１の材料とが、同一の材料で形成されている場合には、研磨中に研削されたセラミック部材４がセラミック焼結体１の表面に再付着することによる絶縁性の劣化の発生をよりいっそう少ないものとすることができる。

また、図３に示すように、セラミック部材４が、セラミック焼結体１に向けて広がる傾斜面を有する形状である場合には、研磨中に研磨石や研磨材がセラミック焼結体のエッジ部分に接触作用しやすくなることから、短時間でエッジ部分にＲ面取り加工をすることができるとともに、Ｒ面取りの加工ムラがよりいっそう少ないセラミック基板１１を得ることができる。

次に、図１（ｃ）に示すように、セラミック部材４が接続されたセラミック焼結体１を研磨することにより、エッジ部分のＲ面取りをする。

研磨の方法としては、研磨石、研磨材、および研磨溶液の入った研磨容器内に、セラミック焼結体１を入れて回転または振動させる、いわゆるバレル研磨加工、または研磨材を高圧空気とともにセラミック焼結体１へ吹き付ける、いわゆるブラスト研磨加工等を用いることができる。

また、セラミック焼結体１とセラミック部材４とが一体化した状態で研磨することにより、例えばセラミック焼結体１の厚みが薄い場合等であっても、セラミック部材４がセラミック焼結体１の強度を補強することができることから、研磨中にセラミック焼結体１が割れる、またはクラックが生じることを低減することができる。

次に、図１（ｄ）に示すように、接着層３を溶融させてセラミック部材４および接着層３をセラミック焼結体１から除去する。除去方法としては、例えば、セラミック焼結体１を５００乃至１０００℃に加熱することにより、接着層３を溶融分解させて、セラミック部材４を除去する。これにより、セラミック基板１１を得ることができる。

なお、接着層３とセラミック部材４とを除去した後、表面に導体層２が形成されたセラミック焼結体１を洗浄する洗浄工程を行ってもよい。その場合には、セラミック焼結体１および導体層２の表面の接着層３の残渣を取り除くことができることから、絶縁信頼性がより一層高いセラミック基板１１とすることができる。

なお、導体層２の表面に、半導体チップやチップ部品を搭載する場合には、半田等による接合を強固なものにするために、その表面にニッケル層および金層をメッキ法等により順次被着しておいてもよい。

さらに、導体層２はセラミック焼結体１の片面にのみ形成されたものに限定されず、セラミック焼結体１の両面に導体層２が形成されて、それぞれに接着層３とセラミック部材４とを接続しておいてもよい。

また、セラミック部材４は、セラミック焼結体１と同様のセラミック焼結体であってもよい。この場合は、２つのセラミック焼結体１の導体層２が形成された表面同士を対向させて、その表面を接着剤を介して接続してもよい。この場合は、２つのセラミック焼結体１の加工を同時に行うことができ、作業効率を向上させることができる。

以上のようなセラミック基板の製造方法によれば、セラミック焼結体１の表面に設けられた導体層２が、研磨中に研磨石や研磨材に直接接触することなく研磨される。このため、セラミック焼結体１の表面に設けられた導体層２が研磨されて剥がれること、および研削された導体層２中の金属成分がセラミック焼結体１の表面に再付着して、セラミック基板１１の絶縁性を劣化させることを抑制することができる。

そして、以上のような方法で作製されたセラミック基板１１は、表面の導体層２を消失させることなく、そのエッジ稜線部分に均一にＲ面取り加工がされた、信頼性の高いものとすることができる。

以下、実施例を挙げて本発明の配線基板の製造方法を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例にのみ限定されるものではない。

まず、セラミック無機成分としてアルミナ粉末を９０質量部、焼結助剤としてシリカ、マグネシア、カルシアを合わせて１０質量部の割合で調合したセラミック粉末１００質量部に対して、有機バインダとしてアクリル樹脂１５質量部を調合し、有機溶剤としてトルエン及び酢酸エチルをボールミルにより混合し、セラミックスラリーを調製した。このセラミックスラリーをドクターブレード法により塗布し、乾燥させて厚み１００μｍのアルミナセラミックグリーンシートを形成した。

次に、このアルミナセラミックグリーンシートの表面に、タングステン粉末を１００質量部にアクリル樹脂１０質量部と有機溶剤としてのα−テルピネオール１質量部とを加え、攪拌脱泡機により十分に混合した後に、３本ロールにて十分に混練した導体金属ペーストを、スクリーン印刷法によって１ｍｍ×１ｍｍの四角形状で２０μｍの厚みに塗布し、７０℃で３０分乾燥した。

次に、このアルミナセラミックグリーンシートを積み重ねて、２０ＭＰａの圧力と５０℃の温度で加熱圧着してアルミナセラミックグリーンシートの積層体を作製した。

次に、このアルミナセラミックグリーンシート積層体を、加湿窒素雰囲気中１６００℃、１時間で焼成して、表面に導体層２が設けられた５ｍｍ×５ｍｍの四角形状で厚み１ｍｍのセラミック焼結体１を作製した。

次に、表面に導体層２を形成しない以外は同様に、４ｍｍ×４ｍｍの四角形状で厚み０．５ｍｍのセラミック部材４を作製した。

次に、セラミック焼結体１の表面に形成した導体層２を覆うように、エポキシ系接着剤をディスペンス塗布法によって厚み１００ｕｍに接着層３を形成した。この接着層３を介してセラミック部材４を載置して１００℃、３０分で加熱硬化させて接続した。

次に、このセラミック焼結体１を、バレル槽内にジルコニアの研磨石、炭化珪素の研磨材、水の研磨溶液とともに投入し、５０ｒｐｍで１２時間回転させて研磨加工した。

次に、研磨したセラミック焼結体１を窒素雰囲気中５００℃、１時間の加熱処理をして、接着層３を溶融させセラミック部材４をセラミック焼結体１から除去した。このようにして、セラミック基板１１を作製した。

次に、比較例としてセラミック部材４を接続させない以外の構成は上記と同様にしてセラミック基板１１を作製した。

得られたセラミック基板１１について、導体層２の表面を５０倍の顕微鏡で外観状態を観察したところ、実施例のセラミック基板１１は、導体層２にキズや剥離がなく、セラミック焼結体１のエッジ部分にＲ面取りがされていた。一方、比較例のセラミック基板１１は、導体層２にキズが発生して、セラミック焼結体１から剥離していた。

本発明の実施の形態によるセラミック基板の製造方法の一例を示す図である。セラミック部材が接続されたセラミック焼結体を示す平面図である。セラミック部材が接続されたセラミック焼結体を示す断面図である。

符号の説明

１・・・セラミック焼結体
２・・・導体層
３・・・接着層
４・・・セラミック部材
１１・・・セラミック基板

Claims

表面に導体層が設けられたセラミック焼結体を準備する準備工程と、
前記セラミック焼結体の表面上において前記導体層を覆うように接着層を形成する形成工程と、
平面視して前記セラミック焼結体の内側において、該セラミック焼結体に前記接着層を介してセラミック部材を接続する接続工程と、
前記セラミック部材が接続された前記セラミック焼結体を研磨する研磨工程と、
前記接着層を溶融させて前記セラミック部材および前記接着層を除去する除去工程と
を有するセラミック基板の製造方法。
前記セラミック部材は、前記セラミック焼結体と同一の材料からなる請求項１に記載のセラミック基板の製造方法。
前記セラミック部材は、前記セラミック焼結体に向けて広がる傾斜面を有する請求項１または請求項２に記載のセラミック基板の製造方法。
前記除去工程の後、前記セラミック焼結体において前記導体層が形成された表面を洗浄する洗浄工程を有する請求項１から請求項３のいずれかに記載のセラミック基板の製造方法。
前記接着層は、接着シートからなる請求項１から請求項４のいずれかに記載のセラミック基板の製造方法。