特許 5916557 セラミック基板の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5916557

(24)【登録日】2016年4月15日

(45)【発行日】2016年5月11日

(54)【発明の名称】セラミック基板の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/40 20060101AFI20160422BHJP

   H05K 3/46 20060101ALI20160422BHJP

【ＦＩ】

   H05K3/40 B

   H05K3/46 H

   H05K3/46 X

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2012-173871(P2012-173871)

(22)【出願日】2012年8月6日

(65)【公開番号】特開2014-33131(P2014-33131A)

(43)【公開日】2014年2月20日

【審査請求日】2015年6月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004592

【氏名又は名称】日本カーバイド工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100143764

【弁理士】

【氏名又は名称】森村 靖男

(74)【代理人】

【識別番号】100129296

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 博昭

(72)【発明者】

【氏名】河浦 茂裕

(72)【発明者】

【氏名】小路 寛

【審査官】 井出 和水

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−３２４３９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１１４１８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２２２２７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２４９８６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ ３／４０

Ｈ０５Ｋ ３／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

グリーンシートの一面に導電パターンが形成された前記グリーンシートを一対の金型のプレス面間に配置するシート配置工程と、
前記一対の金型をプレスして、前記グリーンシートの一面に窪み部を形成するとともに、前記窪み部の底面と前記窪み部以外の前記グリーンシートの一面とにわたる溝部を前記窪み部の側面に形成するプレス工程と、
前記溝部に導電性ペーストを充填するペースト充填工程と、
前記導電性ペーストが充填された前記グリーンシートを焼成する焼成工程と
を備えることを特徴とするセラミック基板の製造方法。

【請求項2】

前記グリーンシートの一面のうち、前記窪み部の底面として形成されるべき第１の領域と、前記窪み部が非形成とされるべき第２の領域とに前記導電パターンを形成するパターン形成工程
をさらに備え、
前記プレス工程では、前記第１の領域に形成された前記導電パターンと前記第２の領域に形成された前記導電パターンとに繋がる前記溝部が形成される
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】

前記ペースト充填工程では、
前記溝部に対する前記導電性ペーストの充填開始時点から充填終了時点までの期間のうち少なくとも一時期に前記グリーンシートが振動される
ことを特徴とする請求項１又は請求項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】

【技術分野】

【0001】

本発明はセラミック基板の製造技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、グリーンシートの一面に導電パターンが印刷されたグリーンシートをプレスして、当該グリーンシートの表面にキャビティを形成した後に焼成する方法が提案されている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平９−４５９６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記特許文献１では、グリーンシートの一面に導電パターンが印刷されたグリーンシートをプレスしているため、当該プレスによって形成されるキャビティの側面とグリーンシートの表面との境界部位等の導電パターンが切断され易いという課題があった。

【0005】

そこで、本発明は、精度よく導電パターンを形成し得るセラミック基板の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

かかる課題を解決するため本発明におけるセラミック基板の製造方法は、グリーンシートの一面に導電パターンが形成された前記グリーンシートを一対の金型のプレス面間に配置するシート配置工程と、前記一対の金型をプレスして、前記グリーンシートの一面に窪み部を形成するとともに、前記窪み部の底面と前記窪み部以外の前記グリーンシートの一面とにわたる溝部を前記窪み部の側面に形成するプレス工程と、前記溝部に導電性ペーストを充填するペースト充填工程と、前記導電性ペーストが充填された前記グリーンシートを焼成する焼成工程とを備えることを特徴とする。

【0007】

このような製造方法では、窪み部の側面に形成された溝部に充填する導電性ペーストを、窪み部の底面上に形成される導電パターンと、当該窪み部以外に形成される導電パターンとを繋ぐパターンとして機能させることができる。
したがって、グリーンシートのプレスによって形成される窪み部の側面に導電パターンがそのプレスによって切断されたとしても、当該窪み部の底面側と開口面側とにおける導電パターンの電気的接続を確保することができる。こうして、精度よく導電パターンを形成し得るセラミック基板の製造方法が提供される。

【0008】

また、前記グリーンシートの一面のうち、前記窪み部の底面として形成されるべき第１の領域と、前記窪み部が非形成とされるべき第２の領域とに前記導電パターンを形成するパターン形成工程をさらに備え、前記プレス工程では、前記第１の領域に形成された前記導電パターンと前記第２の領域に形成された前記導電パターンとに繋がる前記溝部が形成されることがより好ましい。

【0009】

このようにした場合、窪み部の側面に導電パターンが配置されることなく、その側面に形成された溝部に充填される導電性ペーストを介して、窪み部の底面側と開口面側における導電パターンの電気的接続が確保される。
したがって、窪み部の側面に導電パターンが配置された部分に溝部を形成して導電性ペーストを充填する場合に比べて、無駄な導電パターンを省くことができる。
ところで、窪み部の側面に導電パターンが配置された部分に溝部を形成して導電性ペーストを充填する場合、当該導電パターンが切断されるか否かにかかわらず、導電性ペーストを介して導電パターンの電気的接続を確保することができる。
しかし、導電パターンが切断されていた場合と、当該導電パターンが切断されていなかった場合とでは、導電性ペーストを介して電気的に接続された導電パターンの電気的特性に違いが生じる可能性がある。
この点、窪み部の側面に導電パターンを配置せずに、その側面に形成された溝部に充填される導電性ペーストを介して導電パターンの電気的接続を確保した場合には、上記可能性を生じさせることなく、電気的特性のばらつきを低減することができる。したがって、より一段と精度よく導電パターンを形成することが可能となる。

【0010】

また、前記ペースト充填工程では、前記溝部に対する前記導電性ペーストの充填開始時点から充填終了時点までの期間のうち少なくとも一時期に前記グリーンシートが振動されることがより好ましい。

【0011】

このようにした場合、溝部に対して気泡等を含ませずに導電性ペーストを充填させることができる。したがって、上記期間にグリーンシートを振動させない場合に比べて、導電性ペーストにおける電気的特性のばらつきや変動が生じたり、当該導電性ペーストにおけるノイズを抑止することができ、この結果、より一段と精度よく導電パターンを形成することが可能となる。

【発明の効果】

【0012】

以上のように、本発明によれば、精度よく導電パターンを形成し得るセラミック基板の製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態に係るセラミック基板の製造方法に用いられるプレス装置を概略的に示す断面図である。

【図2】第１金型の様子を示す図である。

【図3】本発明の実施形態に係るセラミック基板の製造方法を示すフローチャートである。

【図4】パターン形成工程の様子を示す図である。

【図5】シート配置工程の様子を示す図である。

【図6】プレス工程の様子を示す図である。

【図7】プレス工程後のグリーンシートの様子を示す図である。

【図8】ペースト充填工程の様子を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明に関して図面を参照しながら詳細に説明する。

【0015】

図１は、本発明の実施形態に係るセラミック基板の製造方法に用いられるプレス装置を概略的に示す断面図である。図１に示すように、本実施形態に係るプレス装置１は、搬送部１０及びプレス部２０を主な構成要素として備える。

【0016】

搬送部１０は、グリーンシートを送り方向ＳＤに所定量単位で搬送させる部である。グリーンシートは、原料であるセラミック粉体と、当該セラミック粉体の結合剤とを含むシートである。

【0017】

本実施形態における搬送部１０は、例えば、グリーンシートの長手方向に両端を挟持した状態で、グリーンシートを送り方向ＳＤに所定量単位で搬送するレール式のコンベアとされる。また、本実施形態における搬送部１０には、グリーンシートを振動させる振動機構が設けられ、必要に応じて、当該グリーンシートを所定位置に位置決めさせるための位置決め機構等が設けられる。

【0018】

プレス部２０は、昇降機２１と、一対の金型である第１金型２２及び第２金型２３とを有する。

【0019】

昇降機２１は、搬送部１０における搬送路を境界として一方側に配置され、当該搬送路に対して離れる方向Ｄ１及び近づく方向Ｄ２の双方向へ移動可能な機器とされる。

【0020】

第１金型２２は、昇降機２１に取り付けられる。また、第１金型２２は、グリーンシートにプレスさせるべき面（以下、プレス面という）ＰＳ１を有し、このプレス面ＰＳ１は、搬送部１０における搬送路に正対される。

【0021】

図２は、第１金型２２の様子を示す図ある。図２に示すように、第１金型２２におけるプレス面ＰＳ１には、グリーンシートの一面に窪み部（以下、キャビティという。）を形成するための凸部（以下、キャビティ形成用凸部という。）２２Ｘが設けられる。

【0022】

このキャビティ形成用凸部２２Ｘは、プレス面ＰＳ１の一部の領域がプレス面ＰＳ１から突出したものであり、そのキャビティ形成用凸部２２Ｘの先端は平らな面とされる。本実施形態におけるキャビティ形成用凸部２２Ｘの形状は錐台形状とされる。

【0023】

また、キャビティ形成用凸部２２Ｘの側面には、キャビティの側方に溝部を形成するための突起部（以下、溝形成用突起部という。）２２Ｙが設けられる。

【0024】

この溝形成用突起部２２Ｙは、キャビティ形成用凸部２２Ｘにおける一側面の一部の領域がキャビティ形成用凸部２２Ｘの側面から、キャビティ形成用凸部２２Ｘの先端面とプレス面ＰＳ１との間にわたって突出したものである。本実施形態における溝形成用突起部２２Ｙの形状は、円柱の両端面の直径を通る平面で円柱を切断した半円柱形状とされる。

【0025】

第２金型２３は、図１に示すように、搬送部１０における搬送路を境界として第１金型２２が配置される側とは逆側に配置される。また、第２金型２３は、平らなプレス面ＰＳ２を有し、当該プレス面ＰＳ２は第１金型２２のプレス面ＰＳ１に正対される。

【0026】

このようなプレス装置１を用いてグリーンシートがプレスされる。

【0027】

図３は、本発明の実施形態に係るセラミック基板の製造方法を示すフローチャートである。図３に示すように、本実施形態に係るセラミック基板の製造方法は、パターン形成工程Ｐ１、シート配置工程Ｐ２、プレス工程Ｐ３、ペースト充填工程Ｐ４及び焼成工程Ｐ５を主工程として備える。

【0028】

＜パターン形成工程＞
このパターン形成工程Ｐ１は、グリーンシートの一面のうち、キャビティの底面として形成されるべき第１の領域（以下、キャビティ底面領域という。）と、当該キャビティが非形成とされるべき第２の領域（以下、非キャビティ領域という。）とに導電パターンを形成する工程である。

【0029】

本実施形態では、図４に示すように、グリーンシートＧＴの一面におけるキャビティ底面領域ＡＲ１と非キャビティ領域ＡＲ２との所定位置に所定形状の導電パターンＥＰがそれぞれ形成される。このような導電パターンＥＰの形成手法としては、例えばスクリーン印刷法等が用いられる。なお、グリーンシートＧＴの一面のうち、キャビティの側面として形成されるべき領域（以下、キャビティ側面領域という。）ＡＲ３は、導電パターンＥＰを形成しない領域とされる。

【0030】

＜シート配置工程＞
このシート配置工程Ｐ２は、グリーンシートＧＴを一対の金型のプレス面ＰＳ１及びＰＳ２間に配置する工程である。

【0031】

具体的には、図５に示すように、第２金型２３のプレス面ＰＳ２を載置台として、第１金型２２のプレス面ＰＳ１と第２金型２３のプレス面ＰＳ２との間にグリーンシートＧＴが配置される。このとき、第１金型２２におけるキャビティ形成用凸部２２Ｘの側面と、グリーンシートＧＴにおけるキャビティ側面領域ＡＲ３とが対向する状態とされる。

【0032】

＜プレス工程＞
このプレス工程Ｐ３は、一対の第１金型２２及び第２金型２３をプレスして、グリーンシートの一面にキャビティを形成するとともに、当該キャビティの底面とキャビティ以外のグリーンシートの一面とにわたる溝部をキャビティの側面に形成する工程である。

【0033】

具体的には、図６に示すように、昇降機２１がプレス前位置からプレス位置にまで移動され、グリーンシート部位ＧＴＰに対して第１金型２２及び第２金型２３が所定の押圧量でプレスされる。これによりグリーンシート部位ＧＴＰの一方の面に対してキャビティ形成用凸部２２Ｘ及び溝形成用突起部２２Ｙがプレスされる。

【0034】

なお、プレス前位置は、図５に示したように、キャビティ形成用凸部２２Ｘと、このキャビティ形成用凸部２２Ｘに対向するグリーンシート部位の一面とが非接触状態にある位置とされる。

【0035】

次に、昇降機２１がプレス位置に移動した時点から所定期間が経過したとき、当該昇降機２１がプレス位置からプレス前位置に戻される。

【0036】

こうして、図７に示すように、グリーンシート部位ＧＴＰの一方の面にはキャビティ形成用凸部２２Ｘに対応するキャビティＣＶが形成されるとともに、キャビティＣＶの側面には溝形成用突起部２２Ｙに対応する溝部ＶＰが形成される。

【0037】

この溝部ＶＰは、キャビティＣＶの底面とキャビティＣＶ以外のグリーンシートＧＴの一面とにわたっている。また、この溝部ＶＰは、キャビティＣＶの底面部分に形成される導電パターンＥＰと、当該キャビティＣＶが非形成の以外のグリーンシートＧＴの一面に形成される導電パターンＥＰとに繋がるものとなっている。

【0038】

＜ペースト充填工程＞
このペースト充填工程Ｐ４は、溝部ＶＰに導電性ペーストを充填する工程である。

【0039】

具体的には、振動機構によってグリーンシートＧＴの振動が開始された後、図８に示すように、溝部ＶＰに導電性ペーストＣＰが、例えばディップ機からノズルを介して流し込まれる。そして、導電性ペーストＣＰが溝部ＶＰに充填された場合、当該導電性ペーストＣＰの流し込みが停止されるとともにグリーンシートＧＴの振動が停止される。

【0040】

＜焼成工程＞
この焼成工程Ｐ５は、ペースト充填工程Ｐ４を経たグリーンシートＧＴを焼成する工程である。

【0041】

具体的には、例えば、グリーンシート部位ＧＴＰがグリーンシートＧＴから切断された後に焼成炉に搬送され、当該焼成炉において所定温度で所定期間だけ加熱される。この結果、グリーンシート部位ＧＴＰが、セラミック基板として得られる。

【0042】

以上、本実施形態における製造方法の場合、一対の金型２２及び２３のプレスによって、図７に示したように、グリーンシートＧＴの一面にキャビティＣＶが形成される。また、キャビティＣＶの底面とキャビティＣＶ以外のグリーンシートＧＴの一面とにわたる溝部ＶＰがキャビティＣＶの側面に形成される。そして、図８に示したように、この溝部ＶＰに導電性ペーストＣＰが充填され、その後、グリーンシートＧＴが焼成される。

【0043】

このようにした場合、キャビティＣＶの側面に形成された溝部ＶＰに充填する導電性ペーストＣＰを、キャビティＣＶの底面に形成される導電パターンＥＰと、当該キャビティＣＶ以外に形成される導電パターンＥＰとを繋ぐパターンとして機能させることができる。

【0044】

したがって、グリーンシートＧＴのプレスによって形成されるキャビティＣＶの側面に存在する導電パターンがそのプレスによって切断されたとしても、キャビティＣＶの底面側と開口面側とにおける導電パターンＥＰの電気的接続を確保することができる。こうして、精度よく導電パターンを形成し得るセラミック基板の製造方法が提供される。

【0045】

また本実施形態の製造方法の場合、図４に示したように、グリーンシートＧＴの一面におけるキャビティ底面領域ＡＲ１と非キャビティ領域ＡＲ２とに導電パターンＥＰを形成するパターン形成工程Ｐ１が、プレス工程Ｐ３前に備えられる。

【0046】

そして、プレス工程Ｐ３では、図７に示したように、キャビティ底面領域ＡＲ１に形成された導電パターンＥＰと、当該非キャビティ領域ＡＲ２に形成された導電パターンＥＰとに繋がる溝部ＶＰが形成される。

【0047】

このため、キャビティＣＶの側面に導電パターンＥＰが配置されることなく、その側面に形成された溝部ＶＰに充填される導電性ペーストＣＰを介して、キャビティＣＶの底面側と開口面側とにおける導電パターンＥＰの電気的接続が確保される。

【0048】

したがって、キャビティＣＶの側面に配置された導電パターン部分に溝部ＶＰを形成して導電性ペーストＣＰを充填する場合に比べて、無駄な導電パターンＥＰを省くことができる。

【0049】

ところで、キャビティＣＶの側面に配置された導電パターン部分に溝部ＶＰを形成して導電性ペーストＣＰを充填する場合、当該導電パターン部分が切断されるか否かにかかわらず、導電性ペーストＣＰを介して導電パターンＥＰの電気的接続を確保することができる。しかし、導電パターンＥＰが切断されていた場合と、当該導電パターンＥＰが切断されていなかった場合とでは、導電性ペーストＣＰを介して電気的に接続された導電パターンＥＰの電気的特性に違いが生じる可能性が高くなる。

【0050】

この点、上述したように、キャビティＣＶの側面に導電パターンＥＰを配置せずに、その側面に形成された溝部ＶＰに充填される導電性ペーストＣＰを介して導電パターンＥＰの電気的接続を確保する本実施形態の場合、上記可能性を生じさせることなく、電気的特性のばらつきを低減することができる。したがって、より一段と精度よく導電パターンを形成することが可能となる。

【0051】

さらに本実施形態におけるペースト充填工程Ｐ４では、溝部ＶＰに対する導電性ペーストＣＰの充填開始時点から充填終了時点までの期間、グリーンシートＧＴが振動される。

【0052】

このため、溝部ＶＰに対して気泡等を含ませずに導電性ペーストＣＰを充填させることができる。したがって、上記期間にグリーンシートＧＴを振動させない場合に比べて、導電性ペーストＣＰにおける電気的特性のばらつきや変動が生じたり、当該導電性ペーストＣＰにおけるノイズを抑止することができ、この結果、より一段と精度よく導電パターンを形成することが可能となる。

【0053】

以上、上記実施形態が一例として説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

【0054】

例えば上記実施形態では、溝部ＶＰに対する導電性ペーストＣＰの充填開始時点から充填終了時点までの期間、グリーンシートＧＴが振動されたが、当該期間の一部の期間が振動期間とされても良い。要するに、溝部ＶＰに対する導電性ペーストＣＰの充填開始時点から充填終了時点までの期間のうち少なくとも一時期にグリーンシートＧＴが振動されていれば良い。

【0055】

また上記実施形態では、錐台形状のキャビティ形成用凸部２２Ｘが第１金型２２のプレス面ＰＳ１に形成された。しかしながら、キャビティ形成用凸部２２Ｘの形状は、部品収納部位（キャビティ）としての窪み部を形成するための凸部である限り、様々な形状を採用することができる。

【0056】

また上記実施形態では、１つのキャビティ形成用凸部２２Ｘが第１金型２２のプレス面ＰＳ１に形成された。しかしながら、キャビティ形成用凸部２２Ｘの数は２以上であっても良い。

【0057】

また上記実施形態では、半円柱形状の溝形成用突起部２２Ｙがキャビティ形成用凸部２２Ｘの側面に形成された。しかしながら、溝形成用突起部２２Ｙの形状は、導電性ペーストＣＰが入るべき溝部を形成するための突起部である限り、様々な形状を採用することができる。

【0058】

また上記実施形態では、１つの溝形成用突起部２２Ｙがキャビティ形成用凸部２２Ｘの側面に形成された。しかしながら、溝形成用突起部２２Ｙの数は２以上であっても良い。なお、２以上の溝形成用突起部２２Ｙをキャビティ形成用凸部２２Ｘの側面に形成する場合、当該キャビティ形成用凸部２２Ｘの１つの側面に各溝形成用突起部２２Ｙが形成されていても良く、２以上の側面に分割して形成されていても良い。

【0059】

また上記実施形態では、グリーンシート部位ＧＴＰを第１金型２２と第２金型２３との間に配置させるために、グリーンシートＧＴが移動対象とされた。しかしながら、第１金型２２又は第２金型２３が移動対象とされても良く、第１金型２２又は第２金型２３とグリーンシートＧＴとが移動対象とされても良い。要するに、グリーンシート部位ＧＴＰが第１金型２２と第２金型２３との間に配置されれば良い。

【0060】

また上記実施形態では、第１金型２２のみを移動させて、当該第１金型２２のプレス面ＰＳ１と第２金型２３のプレス面ＰＳ２とがグリーンシート部位ＧＴＰにプレスされた。しかしながら、第１金型２２及び第２金型２３の双方を移動させて、当該第１金型２２のプレス面ＰＳ１と第２金型２３のプレス面ＰＳ２とがグリーンシート部位ＧＴＰにプレスされても良い。

【0061】

また上記実施形態では、グリーンシート面にキャビティＣＶを形成するためのプレス面ＰＳ１を有する第１金型２２と、平らなプレス面ＰＳ２を有する第２金型２３とが搬送部１０の一方側と他方側に設けられた。しかしながら、例えば、グリーンシートにスルーホールや外枠切出用の貫通溝を得るためのプレス面を有する一対の金型が、第１金型２２及び第２金型２３の後方（グリーンシートの送り方向ＳＤの後方）における搬送部１０の一方側と他方側に設けられていても良い。なお、このような金型は、第１金型２２又は第２金型２３と一体に連結されていても良く、別体であっても良い。

【0062】

また上記実施形態では、１枚のグリーンシートＧＴから複数のグリーンシート部位ＧＴＰが切断された。しかしながら、１枚のグリーンシートＧＴを分割し、当該分割された各グリーンシートからそれぞれ１つのグリーンシート部位ＧＴＰが切断されても良い。

【産業上の利用可能性】

【0063】

本発明に係るセラミック基板の製造方法は、セラミック基板を取り扱う様々な産業において利用可能性を有する。

【符号の説明】

【0064】

１・・・プレス装置
１０・・・搬送部
２０・・・プレス部
２１・・・昇降機
２２・・・第１金型
２２Ｘ・・・キャビティ形成用凸部
２２Ｙ・・・溝形成用突起部
２３・・・第２金型
ＰＳ１，ＰＳ２・・・プレス面
ＣＶ・・・キャビティ
ＶＰ・・・溝部
ＣＰ・・・導電性ペースト
ＧＴ・・・グリーンシート
ＧＴＰ・・・グリーンシート部位
Ｐ１・・・パターン形成工程
Ｐ２・・・シート配置工程
Ｐ３・・・プレス工程
Ｐ４・・・ペースト充填工程
Ｐ５・・・焼成工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】