JP4677382B2 - セラミック基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、多層構造のセラミック集合基板から多数個取りされるセラミック基板の製造方法に関する。

多層構造のセラミック基板には、チップ部品等が搭載される主面だけでなく、内部の層間にも配線導体やグラウンド導体等が形成されており、主面と層間や異なる層間どうしはビアホール導体によって電気的に接続されている。また、高周波回路に組み込まれる電子回路モジュールにこの種のセラミック基板が用いられる場合には、セラミック基板に板金製のシールドケースを取り付けて主面上のチップ部品等を電磁的にシールドすることが多い。その場合、シールドケースの隅部に設けられた複数の脚片を、セラミック基板を貫通する各スルーホール内へ挿入して半田接合するという取付構造が一般的であり、主面上でシールドケースがチップ部品の実装領域を覆っていることから、該脚片が挿入されるスルーホールは通常セラミック基板の外周部に配設されている。

このような多層構造のセラミック基板を製造する際には、まず、複数枚のセラミックグリーンシートを積層・圧着して多層化した後、その主面に分割溝を格子状に刻設する。次に、この多層化したグリーンシートを焼成してセラミック集合基板（大判基板）となし、この集合基板を分割溝に沿って分割して多数のセラミック基板に個片化するようになっている（例えば、特許文献１参照）。

そして、個片化されたセラミック基板がスルーホールを有する場合、従来、そのスルーホールは以下のような手順で形成されていた。すなわち、セラミック集合基板の各層となるセラミックグリーンシートに対して、スルーホール形成箇所に下穴を穿設して該下穴に導電ペースト（電極ペースト）を充填しておく。次に、複数数のグリーンシートを積層・圧着して多層化した後、この多層グリーンシートに対して前記下穴よりも小径な貫通穴を前記導電ペースト充填部に穿設する。この後、多層グリーンシートを焼成すると、前記貫通穴を包囲する円筒状のスルーホール導体（電極部）が得られる。
特開２００１−２５１０２４号公報（第２頁、図１０）

ところで、前述した多層構造のセラミック基板の小型化が促進されると、その主面上でシールドケースに覆われるチップ部品の実装領域が確保しにくくなるため、この種のセラミック基板にあっては、主面の最外周部まで実装領域が広げられるような配置でシールドケースを取り付けるという要望が高まっている。具体的には、シールドケースの各脚片をセラミック基板の隅部のスルーホールに取り付けることによって、主面と略同等の大きさの実装領域を確保することが可能となる。しかしながら、スルーホール導体となる銀等の電極材料は周囲のグリーンシート中に拡散してセラミック集合基板の機械的強度を局部的に低下させるという性質を有するため、セラミック集合基板の格子状の分割溝が交叉する箇所の近傍（分割後にセラミック基板の隅部となる部分）にスルーホールが設けてあると、分割工程でセラミック集合基板がスルーホール近傍の分割溝に沿って正しく分割されないという分割不良が起こりやすくなる。すなわち、セラミック集合基板の分割端面に相当する個々のセラミック基板の外周面がスルーホール近傍で不規則な形状になりやすいため、製造歩留まりの悪化が避け難くなる。

なお、セラミック集合基板の分割溝に跨ってスルーホールを形成しておけば、個片化したセラミック基板の外周面にスルーホールを２等分あるいは４等分した非円筒形状のスルーホール導体（電極部）を露出させることはできるが、分割工程で円筒状電極を分割すると破断面に多くのバリが生じてしまうため、かかる手法を採用することは好ましくない。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、スルーホール導体を分割溝の交叉部近傍に設けてもセラミック集合基板を所望形状に分割できて個片化した基板の小型化が促進しやすいセラミック基板の製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明によるセラミック基板の製造方法では、複数枚のセラミックグリーンシートを積層して圧着することにより多層グリーンシートを得る積層圧着工程と、前記多層グリーンシートに該多層グリーンシートを貫通する貫通穴と該貫通穴を包囲する円筒状電極とを形成するスルーホール形成工程と、前記多層グリーンシートの主面に複数条の分割溝を互いに直交する２方向に沿って格子状に形成する分割溝形成工程と、前記分割溝どうしの交叉部をその近傍に位置する前記円筒状電極の一部を含む所定領域に亘って前記多層グリーンシートの厚さ方向に打ち抜く交叉部除去工程と、前記分割溝形成工程および前記交叉部除去工程が終了した後に前記多層グリーンシートを焼成してセラミック集合基板となす焼成工程と、前記焼成工程後に前記セラミック集合基板を前記分割溝に沿って分割して多数のセラミック基板に個片化する分割工程とを備え、前記セラミック基板の隅部に、前記交叉部除去工程で形成された切欠きと、前記円筒状電極の残部で前記切欠きに臨出する平面視半円環状のスルーホール導体とが存するように構成した。

このように未焼成の多層グリーンシートの状態で格子状の分割溝の交叉部を所定領域に亘って打ち抜いておき、平面視半円環状のスルーホール導体（電極部）を該打ち抜き部に臨出させておけば、スルーホール導体が分割溝の交叉部の近傍にあっても、分割不良が懸念される部分を該打ち抜き部によって除去できるため、多層グリーンシートを焼成したセラミック集合基板を分割溝に沿って正しく分割することが可能となる。すなわち、スルーホール導体の電極材料の拡散に起因する機械的強度の低下で分割不良が懸念される部分を予め打ち抜いておけば、セラミック集合基板を所望形状のセラミック基板に個片化することができて、該打ち抜き部は切欠きとしてセラミック基板の隅部に存することになるので、スルーホール導体をセラミック基板の隅部に位置させても製造歩留まりが悪化しなくなる。

本発明の製造方法は、未焼成の多層グリーンシートの状態で格子状の分割溝の交叉部を所定領域に亘って打ち抜いておき、平面視半円環状のスルーホール導体を該打ち抜き部に臨出させるというものであり、スルーホール導体が分割溝の交叉部の近傍にあっても、分割不良が懸念される部分を該打ち抜き部によって除去することができるため、多層グリーンシートを焼成したセラミック集合基板を分割溝に沿って正しく分割することが可能となる。すなわち、スルーホール導体の電極材料の拡散に起因する機械的強度の低下で分割不良が懸念される部分を予め打ち抜いておけば、セラミック集合基板を所望形状のセラミック基板に個片化することができて、該打ち抜き部は切欠きとしてセラミック基板の隅部に存することになるので、スルーホール導体をセラミック基板の隅部に位置させても製造歩留まりが悪化しなくなる。

発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係る電子回路モジュールの平面図、図２は該電子回路モジュールのセラミック基板の製造工程を示す説明図、図３は該セラミック基板に個片化する前のセラミック集合基板を示す平面図、図４は図３のＡ部拡大図、図５は該セラミック基板の隅部を示す要部斜視図、図６は該セラミック基板の隅部に対するシールドケースの脚片の取付構造を示す説明図、図７は該脚片の半田接合状態を示す要部断面図である。

図１に示す電子回路モジュールは、多層構造のセラミック基板１と、セラミック基板１の主面１ａに実装された図示せぬチップ部品と、主面１ａを覆うようにセラミック基板１に取り付けられた板金製のシールドケース２とによって主に構成されている。セラミック基板１には主面１ａや内部の層間に図示せぬ配線導体やグラウンド導体等が形成されており、主面１ａと層間や異なる層間どうしは図示せぬビアホール導体によって電気的に接続されている。このセラミック基板１は後述するセラミック集合基板（ＬＴＣＣ基板）１４を分割して個片化されたものである。セラミック基板１は平面視略方形に形成されているが、四隅のうち対角位置にある２箇所の隅部には切欠き３が設けられている。つまり、主面１ａの一方の対角線の両端部が板厚方向に除去されて切欠き３となっている。図５に示すように、この切欠き３は平面視Ｃ字形状（平面視半円環状）のスルーホール導体（電極部）４に包囲された貫通穴５と連通させてあるため、スルーホール導体４は切欠き３に臨出している。

シールドケース２には四隅のうち対角位置にある２箇所に脚片２１が設けられている。図７に示すように、この脚片２１はセラミック基板１の貫通穴５内で半田６によってスルーホール導体４と接合されている。これにより、シールドケース２が主面１ａの大部分を覆った状態でセラミック基板１に取り付けられるため、主面１ａ上のチップ部品等を電磁的にシールドすることができる。なお、シールドケース２の四隅全てに脚片２１を設ける構成にしてもよく、その場合はセラミック基板１の四隅に切欠き３とスルーホール導体４を配設すればよい。

セラミック基板１の製造方法を図２と図３を用いて説明すると、まず、図２（ａ）に示すように、低温焼結セラミック材料を含むセラミックグリーンシート７を用意する。そして、このグリーンシート７のスルーホール形成箇所やビアホール形成箇所にそれぞれ所定の大きさの穴を穿設するが、その際、図２（ｂ）に示すように、グリーンシート７のスルーホール形成箇所には前記貫通穴５よりも大径な下穴８を穿設する。次に、このグリーンシート７に対して、図示せぬ配線導体やグラウンド導体およびビアホール導体となる導電ペーストを印刷すると共に、図２（ｃ）に示すように、スルーホール導体４となる導電ペースト９を印刷して下穴８に充填させる。

次に、図２（ｄ）に示すように、複数枚のセラミックグリーンシート７を積層して圧着することにより多層グリーンシート１０を形成するが、その際、各グリーンシート７はスルーホール形成箇所やビアホール形成箇所が合致するように位置合わせされる。次に、図２（ｅ）に示すように、この多層グリーンシート１０のスルーホール形成箇所に貫通穴５を穿設して未焼成の円筒状電極９ａを形成する。すなわち、下穴８に充填されている導電ペースト９の中央部に該下穴８よりも小径な貫通穴５を穿設することにより、貫通穴５を包囲する円筒状電極９ａを得る。

この後、円筒状電極９ａを非円筒形状のスルーホール導体４となすために、多数の抜き穴１１を多層グリーンシート１０の所定領域に穿設する。これら抜き穴１１は、次なる分割溝形成工程で多層グリーンシート１０の主面１０ａに形成される分割溝１２，１３（図３参照）の交叉部に相当する領域を打ち抜くことによって形成したものである。つまり、これら抜き穴１１を形成した後に、多層グリーンシート１０の主面１０ａにＶ溝形状の分割溝１２，１３が互いに直交する２方向に沿って格子状に形成されることにより、該主面１０ａが各セラミック基板１に対応する多数の小区画に仕切られるが、分割溝１２，１３の交叉部には予め抜き穴１１が形成されているので、各小区画の形状は隅部の２箇所が切り欠かれた略方形となる。また、抜き穴１１によって未焼成の円筒状電極９ａは周方向に約１／４打ち抜かれて、平面視Ｃ字形状の未焼成のスルーホール導体４となり、隣接する小区画のスルーホール導体４どうしが共通の抜き穴１１を介して対向する（図４参照）。なお、本実施形態例では、抜き穴１１を形成した後に分割溝形成工程を行っているが、分割溝形成工程後に抜き穴１１を形成してもよい。

次に、図３に示すように、多層グリーンシート１０を低温焼成してセラミック集合基板（ＬＴＣＣ基板）１４となす。そして、このセラミック集合基板１４の主面１４ａの各小区画に図示せぬチップ部品を実装した後、貫通穴５に挿入した脚片２１をスルーホール導体４に半田接合させることによって各小区画にシールドケース２を取り付ける。しかる後、セラミック集合基板１４を分割溝１２，１３に沿って分割して多数のセラミック基板１に個片化することにより、図１に示すような電子回路モジュールが一括して多数個取りできる。

このように本実施形態例に係るセラミック基板１の製造方法では、未焼成の多層グリーンシート１０の状態で格子状の分割溝１２，１３の交叉部を円筒状電極９ａの一部を含む所定領域に亘って打ち抜き、その抜き穴１１に平面視Ｃ字形状（平面視半円環状）のスルーホール導体４（円筒状電極９ａの残部）が臨出するようにしてある。したがって、小型化を促進するためにシールドケース２の脚片２１が半田接合されるスルーホール導体４をセラミック基板１の隅部に位置させても、分割不良が懸念される部分を抜き穴１１によって予め除去できるため、焼成後のセラミック集合基板１４を分割溝１２，１３に沿って正しく分割することができ、製造歩留まりが悪化しなくなる。すなわち、スルーホール導体１４の電極材料の拡散に起因する機械的強度の低下によって分割不良が懸念される部分を、予め抜き穴１１によって除去しておけば、セラミック集合基板１４を所望形状のセラミック基板１に個片化することができて、抜き穴１１は切欠き３としてセラミック基板１の隅部に存することになる。

また、本実施形態例に係る電子回路モジュールは、シールドケース２の脚片２１がセラミック基板１の隅部に取り付けられているため、主面１ａ上のほぼ全領域をシールドケース２で覆うことができて小型化に好適である。しかも、セラミック基板１の隅部に設けた切欠き３に平面視Ｃ字形状（平面視半円環状）のスルーホール導体４を臨出させるという構成にしてあるので、上記の如くセラミック基板１の製造過程で分割不良を招来する虞はなく、それゆえ良好な歩留まりで製造できる。

なお、多層グリーンシート１０の分割溝１２，１３の交叉部に穿設する抜き穴１１の形状は上記実施形態例に限定されるものではなく、例えば図８に示すような六角形状の抜き穴１１や、図９に示すような楕円形状の抜き穴１１であってもよい。

本発明の実施形態例に係る電子回路モジュールの平面図である。 該電子回路モジュールのセラミック基板の製造工程を示す説明図である。 該セラミック基板に個片化する前のセラミック集合基板を示す平面図である。 図３のＡ部拡大図である。 該セラミック基板の隅部を示す要部斜視図である。 該セラミック基板の隅部に対するシールドケースの脚片の取付構造を示す説明図である。 該脚片の半田接合状態を示す要部断面図である。 抜き穴の変形例を示す要部拡大図である。 抜き穴の変形例を示す要部拡大図である。

符号の説明

１ セラミック基板
１ａ，１０ａ，１４ａ 主面
２ シールドケース
３ 切欠き
４ スルーホール導体（電極部）
５ 貫通穴
７ セラミックグリーンシート
９ 導電ペースト
９ａ 円筒状電極
１０ 多層グリーンシート
１１ 抜き穴
１２，１３ 分割溝
１４ セラミック集合基板
２１ 脚片

Claims (1)

1. 複数枚のセラミックグリーンシートを積層して圧着することにより多層グリーンシートを得る積層圧着工程と、
   前記多層グリーンシートに該多層グリーンシートを貫通する貫通穴と該貫通穴を包囲する円筒状電極とを形成するスルーホール形成工程と、
   前記多層グリーンシートの主面に複数条の分割溝を互いに直交する２方向に沿って格子状に形成する分割溝形成工程と、
   前記分割溝どうしの交叉部をその近傍に位置する前記円筒状電極の一部を含む所定領域に亘って前記多層グリーンシートの厚さ方向に打ち抜く交叉部除去工程と、
   前記分割溝形成工程および前記交叉部除去工程が終了した後に前記多層グリーンシートを焼成してセラミック集合基板となす焼成工程と、
   前記焼成工程後に前記セラミック集合基板を前記分割溝に沿って分割して多数のセラミック基板に個片化する分割工程とを備え、
   前記セラミック基板の隅部に、前記交叉部除去工程で形成された切欠きと、前記円筒状電極の残部で前記切欠きに臨出する平面視半円環状のスルーホール導体とが存する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。

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