JP3860740B2

JP3860740B2 - Manufacturing method of ceramic substrate

Info

Publication number: JP3860740B2
Application number: JP2001360687A
Authority: JP
Inventors: 徹郎中元
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-11-27
Filing date: 2001-11-27
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2021-11-27
Also published as: JP2003163438A

Description

【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】

【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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic substrate obtained by punching a ceramic green sheet, and more particularly to a method for manufacturing a ceramic substrate for an electronic component.
[0002]
[Prior art]
Ceramic substrates for electronic components are generally square or circular in shape. Ceramic powder is mixed with a sintering aid and a binder, and the shape of the product part is punched into a ceramic green sheet that has been formed into a sheet shape using a die or the like. The product part is produced by firing.
[0003]
In addition, as shown in FIG. 6, by dividing the groove 24 in the ceramic green sheet 21 using a mold or the like, a plurality of product parts 22 and dummy parts 23 are formed, and then the ceramic green sheet 21 is fired and divided. Individual ceramic substrates are produced by dividing the grooves 24.
[0004]
When the shape of the ceramic substrate is a complicated shape such as a semi-ring shape as shown in FIG. 7A, for example, the upper punch 45 is pressed against the ceramic green sheet 41 as shown in FIG. After the semi-ring-shaped product part 42 is obtained by fitting with the lower punch 47, a plurality of product parts 42 are stacked on the setter 50 and fired as shown in FIG.
[0005]
In addition, in order to apply | coat a covering powder between each ceramic green sheet 51, it produced by performing the surface treatment process which removes a covering powder after baking.
[0006]
As another method, as shown in FIG. 8A, the ceramic green sheet 61 is inserted into the ceramic green sheet 61 so as to straddle the lower punch 67 and the stripper 68 of the mold, and the upper punch 65 and the die 66 are inserted. Is moved downward, and the blade 69 provided in the upper punch 65 is press-fitted into the ceramic green sheet 61, whereby the split groove 64 is formed so as to form a half-ring shaped product portion 62 as shown in FIG. Simultaneously with the engraving, the ceramic green sheet 71 having the dummy part 63 is formed by the blade 69 provided in the upper punch 65.
[0007]
Next, the die 66 and the stripper 68 sandwich the ceramic green sheet 71 and move downward, whereby the outer shape of the dummy portion 63 is cut by fitting the die 66 and the lower punch 67.
[0008]
Thereafter, the upper punch 65, the die 66 and the stripper 68 are returned to the starting position, and the ceramic green sheet 71 in which the divided grooves 64 having the shape of the product part 62 and the dummy part 63 are formed is returned to the ceramic green sheet including the frame again. As shown in the sectional view of the punching device in FIG. 5C, the punched ceramic green sheet 71 is discharged from the mold by sliding in the direction of the arrow, and the ceramic green sheet 71 is further moved in the traveling direction. On the other hand, the ceramic green sheet 71 is obtained by changing the angle upward or downward. Thereafter, the ceramic green sheet 71 is placed on the setter and fired, as in FIG. 7C, and then divided by the dividing grooves 64 to produce individual semi-ring shaped ceramic substrates. It was.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the manufacturing method as shown in FIG. 7, the individual product portions 42 punched out from the ceramic green sheet 41 are fired, so that friction with the setter 50 is likely to occur due to shrinkage during firing, and the central portion of the arc is accompanied by shrinkage. Therefore, since the moving distance of the end portion is less than the moving distance to the center, there is a disadvantage that the desired shape cannot be obtained without uniform shrinkage.
[0010]
In addition, when obtaining a ceramic substrate with a complicated shape, if a plurality of product portions 42 are stacked and fired, alignment and stacking are difficult and deviation occurs compared to a square or circular ceramic substrate. Therefore, there is a defect that warpage failure occurs.
[0011]
Furthermore, in the surface treatment process for removing the spread powder used when baking a plurality of sheets, there is a drawback that the end portions are easily chamfered by contact with the abrasive.
[0012]
Furthermore, when using an automatic machine equipped with an automatic supply, automatic storage, transport mechanism, etc. in various processes after firing, it is difficult to align the ceramic substrate, and each mechanism portion is caused by slight warping of the ceramic substrate. There was a defect that chipping frequently occurred at the end due to the contact.
[0013]
In particular, when using the obtained ceramic substrate as an electronic component and performing end-face conductor printing that connects the upper and lower main surfaces, conductor formation is performed to the vicinity of the end of the ceramic substrate by the fine patterning in recent years. In addition, there is a drawback in that a highly accurate pattern cannot be formed due to warping.
[0014]
Further, in the method of manufacturing individual ceramic substrates by firing the ceramic green sheet 71 and dividing it by the dividing grooves 64 as shown in FIG. 8, deformation and warping due to shrinkage during firing are eliminated, but at the time of division Burrs are likely to occur around the dividing grooves 64. In particular, when viewed in plan, a part having an arc has a very poor splitting property, and has a drawback that large burrs of 0.05 mm or more frequently occur.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in view of the above problems, the method for manufacturing a ceramic substrate of the present invention forms a product part and a dummy part having a through hole that matches the product part by punching the ceramic green sheet, The obtained product part is inserted into the through hole of the dummy part, the ceramic green sheet made of the dummy part and the product part is fired, and finally the dummy part is removed from the product part. It is.
[0016]
The method for producing a ceramic substrate according to the present invention is characterized in that the shape of the ceramic substrate is substantially a semi-ring shape.
[0017]
Furthermore, after firing the ceramic green sheet in which the product part is inserted into the through hole of the dummy part, the surface of the product part is brought into contact with an abrasive to perform surface treatment so that the dummy part is removed from the product part. It is characterized by this.
[0018]
According to the method for manufacturing a ceramic substrate of the present invention, a product part and a dummy part having a through hole in the shape of the product part are formed by punching a ceramic green sheet, and the product part is formed into the through hole of the dummy part. Inserting and firing the ceramic green sheet consisting of the dummy part and product part to remove the dummy part from the product part effectively prevents frictional resistance and shrinkage variation caused by product load during firing. Thus, a highly accurate ceramic substrate free from deformation and warping can be obtained.
[0019]
Further, according to the method for manufacturing a ceramic substrate of the present invention, since the shape of the ceramic substrate is a substantially semi-ring shape, the shrinkage at the center or end of the arc is made uniform by deformation during firing, A ceramic substrate having a desired shape without warping can be obtained.
[0020]
Furthermore, according to the method for manufacturing a ceramic substrate of the present invention, firing the ceramic green sheet formed by inserting the product part into the through hole of the dummy part, and applying a surface treatment by contacting an abrasive in the main surface, Since the dummy portion is removed from the product portion, a ceramic substrate having a desired shape can be obtained, and the surface can be processed efficiently, so that the productivity can be further increased.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
[0022]
The method for producing a ceramic substrate of the present invention forms a product part and a dummy part having a through-hole having a shape matching the product part by punching the ceramic green sheet, and then the product obtained The part is inserted into the through hole of the dummy part and returned to the dummy part, and the ceramic green sheet composed of the product part and the dummy part is fired, and finally the dummy part is removed from the product part. It is.
[0023]
The ceramic green sheet is composed mainly of any of alumina, aluminum nitride, zirconia, mullite, forsterite, silicon nitride, silicon carbide, etc., and has a predetermined blade blade method, roll compaction method, extrusion method, etc. Those formed into a sheet shape by the above method are used.
[0024]
The method for producing a ceramic substrate of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
[0025]
1 (a) to 1 (c) are explanatory views of each step showing an embodiment of the manufacturing method of the present invention. First, by using a mold as shown in FIG. 1 (a), ceramic green is used. A product part 2 as shown in FIG. 2A is punched into the sheet 1 and divided into a dummy part 3 having a through-hole 3a in the shape of the product part 2 as shown in FIG. The product part 2 shown in (a) is inserted into the through hole 3a of the dummy part 3 in (b) and returned to the dummy part 3, and the product part 2 and the dummy are shown in (c). A ceramic green sheet 11 composed of part 3 is obtained.
[0026]
In the punching process using the mold, the ceramic green sheet 1 is inserted so as to straddle the

lower punches

7a and 7b and the

strippers

8a and 8b. The product portion 2 is cut, and the dividing groove 4 is formed in the dummy portion 3 of the ceramic green sheet 1 by the blade 9 provided in the upper punch 5. At the same time, the dies 6a and 6b move downward, and the ceramic green sheet 1 is sandwiched by the

strippers

8a and 8b and moved downward.
[0027]
Next, when the dies 6a and 6b are further moved down, the dies 6a and 6b and the lower punch 7a are fitted, and the dummy part 2 having the through hole 3a of the product part 2 is cut from the ceramic green sheet 1. . Next, the dummy part 3 is returned to the ceramic green sheet 1 cut when the upper punch 5a, the lower punch 7b, the dies 6a and 6b, and the

strippers

8a and 8b are all returned to the starting position, and the cut product at the same time. The part 2 is returned again to the through hole 3a of the dummy part 3, and the cut product part 2 is pulled through the through hole of the dummy part 3 by pulling the ear part of the ceramic green sheet 11 upward or downward with respect to the traveling direction. The ceramic green sheet 11 as shown in FIG. 2 (c) fitted into 3a can be obtained.
[0028]
Next, as shown in FIG. 1B, a plurality of ceramic green sheets 11 of FIG. 2C are stacked on the setter 10 and fired at a predetermined temperature. On the main surface of each ceramic green sheet 11, a spacer sheet in which powder such as high-purity alumina is applied or high-purity alumina powder is formed into a sheet with a paste material such as resin is placed, and each ceramic green sheet 11 is independent. To sinter.
[0029]
Further, when the high-purity alumina powder is applied to the ceramic green sheet 11, the surface of the product part 2 is blasted or vibrated on the surface while the sintered body of the product part 2 is fitted in the sintered body of the dummy part 3. It is preferable to perform the treatment.
[0030]
When performing the blast treatment, either a wet type in which a liquid such as water and an abrasive are brought into contact with the ceramic substrate or a dry type in which a gas such as air and an abrasive are brought into contact with the surface of the ceramic substrate may be used. By adjusting the material, shape, and size, the surface treatment can be reliably performed without the product part 2 to be the ceramic substrate 12 being detached from the sintered body of the dummy part 3.
[0031]
In addition, when using a vibrating barrel, put a sintered body of a dummy part 3 in which a product part 2 which is a liquid such as water and a ceramic substrate is inserted in a container, and an abrasive, and apply vibration. A product for surface treatment of a ceramic substrate. By adjusting the frequency and vibration time and the material and size of the abrasive, the surface treatment is ensured and the product becomes a ceramic substrate from the sintered body of the dummy part 3. It can prevent that the sintered compact of the part 2 remove | deviates.
[0032]
Thereafter, as shown in FIG. 1 (c), the sintered body of the product part 2 obtained by firing the ceramic green sheet 11 is removed from the sintered body of the dummy part 3, and as shown in FIG. 3 (a). Individual ceramic substrates 12 are obtained.
[0033]
This can be done by first dividing the sintered body of the dummy part 3 by dividing it by the dividing groove 4 and removing the sintered body of the product part 2 or by forming urethane grooves or the like without forming the dividing groove 4. Each ceramic substrate 12 can be obtained by pressing the sintered body of the product part 2.
[0034]
The dividing groove 4 is not for separating the product part 2 and the dummy part 3 but for subdividing the dummy part 3 so that the product part 2 can be taken out.
[0035]
Even if the ceramic substrate 12 obtained by using the manufacturing method as described above has a square or circular shape, burrs are generated at the time of division, and are generated at the end of the ceramic substrate 12 in the surface treatment process. It is possible to prevent chipping and chamfering.
[0036]
Further, as shown in FIGS. 3A to 3F, the shape is preferably used in the case of a complicated shape such as an arc, a large number of corners, and a plurality of sides having different lengths. When the ceramic substrate 12 having such a shape is fired, since there is a difference in shrinkage partially, warping and deformation are likely to occur. However, as described above, the setter is inserted into the through hole 3a of the dummy portion 3 and fired. Thus, it is possible to obtain a ceramic substrate 12 that is uniformly contracted and has no deformation or warping.
[0037]
In particular, in the case of a semi-ring shape as shown in FIG. 3 (a), the central portion of the arc tends to shrink due to shrinkage during firing, and a uniform shape cannot be obtained. Thus, the shrinkage between the arc portion and the end portion becomes uniform, and the ceramic substrate 12 having a desired shape without deformation or warpage can be obtained.
[0038]
The method for manufacturing a ceramic substrate of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. The product part 2 and the dummy part 3 are simultaneously molded on the green sheet 1 with a mold. For example, the product part 2 and the dummy part 3 can be separated into several steps with a progressive mold on the same ceramic green sheet. The product part 2 and the dummy part 3 may be molded by a mold or a punching machine in completely different processes. In this case, the product part 2 obtained in advance is again inserted into the through hole 3a of the dummy part 3 and returned. The ceramic substrate 12 having a desired shape can be obtained by firing.
[0039]
【Example】
Next, examples of the present invention will be described.
[0040]
A ceramic substrate sample was produced by the method for producing a ceramic substrate of the present invention shown in FIG. As shown in FIG. 4, the ceramic substrate has an outer dimension X of 131 mm, Y of 47 mm, a thickness of 0.635 mm, a radius of curvature R1 of the outer edge circumference of 37.0 mm, and a radius of curvature of the inner edge circumference as shown in FIG. A semi-ring-shaped product part 2 having R2 of 29.0 mm is formed, 200 ceramic green sheets each having three product parts 2 are formed, and an alumina content of 99.99 is formed on the upper surface of each ceramic green sheet. A spread powder of 97% by weight and an average particle size of 50 μm was applied, 10 sheets were stacked on a setter and fired at a maximum temperature of about 1600 ° C. in a tunnel type continuous firing furnace, and then 250 #, SiO ₂ 72.0 on the surface. Abrasive material consisting of spherical glass beads of weight% was discharged together with air at 0.24 KPa. Finally, after dividing by the dividing groove, the ceramic substrate was taken out, and 600 ceramic substrate samples were produced.
[0041]
Further, according to the conventional manufacturing method as shown in FIG. 7, 600 pieces of product parts to be ceramic substrates individually punched by a die or the like are formed on a ceramic green sheet, and stacked and fired in the same manner as in the above-described conventional example 1. A ceramic substrate sample was obtained.
[0042]
Further, according to the conventional manufacturing method shown in FIG. 8, the product part 62, the dummy part 63, and the dividing groove 64 are formed on the ceramic green sheet by a mold or the like and fired, and then divided by the dividing groove 64. 600 ceramic substrate samples as Example 2 were obtained.
[0043]
In all cases, the same ceramic substrate sample dimensions as those in the examples of the present invention were manufactured.
[0044]
Among these obtained ceramic substrate samples, those whose outer edge circumferential radius of curvature R1 deviates from 37.0 mmR ± 0.185 mm and whose inner edge circumferential radius of curvature R2 deviates from 29.0 mmR ± 0.145 mm are regarded as deformation defects, and FIG. As shown in a), a ceramic substrate sample is placed on a surface plate, the maximum gap with the surface plate is warped D, and a warp value D of 0.07 mm or more is defined as a warp defect. As shown in FIG. 5C, a chip with a chip having a length E of 0.2 mm or more from the ends of both main surfaces of the ceramic substrate sample is regarded as defective. The part protruding from the part was defined as burr F, and the burr F value of 0.05 mm or more was defined as burr defect, and the defect rate for 600 sheets was calculated for both the inventive example and the conventional example.
[0045]
Further, five samples were measured with respect to the chamfering amount of C or R at the intersection between both main surfaces and side surfaces of the ceramic substrate sample, and the average value was calculated.
[0046]
The results are shown in Table 1.
[0047]
[Table 1]

[0048]
As is apparent from Table 1, the ceramic substrate sample obtained by the manufacturing method of the present invention has an outer peripheral edge, a curvature radius defect rate of the inner periphery, a warp defect rate, a chip defect rate at the substrate end, The burr defect rate was both 0%, and it was found that the average value of the chamfering amount at the intersection between the main surface and the side surface of the ceramic substrate was as very small as 0.04 mm.
[0049]
On the other hand, among the ceramic substrate samples obtained by the conventional manufacturing method, the sample of Conventional Example 1 obtained by individually firing the molded body to be the ceramic substrate has a defect radius defect rate of 69 at the outer edge circumference and the inner edge circumference. The warp defect rate is 41.7% and the chip defect rate at the edge of the substrate is 13.7%, so warpage and deformation are very likely to occur. Further, the sample of Conventional Example 2 in which the ceramic substrate is obtained by dividing with the dividing grooves after firing is less deformed and warped than Conventional Example 1, but burrs are easily generated during the division, which is very high at 74.7%. It is a value.
[0050]
【The invention's effect】
According to the method for manufacturing a ceramic substrate of the present invention, a product part and a dummy part having a through hole in the shape of the product part are formed by punching a ceramic green sheet, and the product part is formed into the through hole of the dummy part. Inserting and firing the ceramic green sheet consisting of the dummy part and product part to remove the dummy part from the product part effectively prevents frictional resistance and shrinkage variation caused by product load during firing. Thus, a highly accurate ceramic substrate free from deformation and warping can be obtained.
[0051]
Further, according to the method for manufacturing a ceramic substrate of the present invention, since the shape of the ceramic substrate is a substantially semi-ring shape, the shrinkage at the center or end of the arc is made uniform by deformation during firing, A ceramic substrate having a desired shape without warping can be obtained.
[0052]
Furthermore, according to the method for manufacturing a ceramic substrate of the present invention, firing the ceramic green sheet formed by inserting the product part into the through hole of the dummy part, and applying a surface treatment by contacting an abrasive in the main surface, Since the dummy portion is removed from the product portion, a ceramic substrate having a desired shape can be obtained, and the surface can be processed efficiently, so that the productivity can be further increased.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1C are explanatory views showing steps of a method of manufacturing a ceramic substrate according to the present invention.
2A is a plan view showing a product portion of the ceramic green sheet of the present invention, FIG. 2B is a plan view showing a dummy portion of the ceramic green sheet of the present invention, and FIG. It is a top view which shows the product part and dummy part of this ceramic green sheet.
FIGS. 3A to 3F are plan views showing a ceramic substrate of the present invention.
FIG. 4 is a plan view showing an embodiment of the ceramic green sheet of the present invention.
FIGS. 5A to 5D are explanatory views showing a shape evaluation of a ceramic substrate.
FIG. 6 is an explanatory view showing a conventional method of manufacturing a ceramic substrate.
FIGS. 7A to 7C are explanatory views showing a conventional method of manufacturing a ceramic substrate.
FIGS. 8A to 8C are explanatory views showing a conventional method of manufacturing a ceramic substrate.
[Explanation of symbols]
1: Ceramic green sheet 2: Product part 3: Dummy part 4: Divided groove 5: Upper punch 6: Die 7: Lower punch 8: Stripper 9: Blade 10: Setter 11: Ceramic green sheet 12: Ceramic substrate

Claims

A ceramic green sheet is punched to form a product portion and a dummy portion having a through hole that matches the shape of the product portion, and then the obtained product portion is inserted into the through hole of the dummy portion. In addition, a method for producing a ceramic substrate comprising firing a ceramic green sheet comprising a dummy part and a product part, and finally removing the dummy part from the product part.

2. The method of manufacturing a ceramic substrate according to claim 1, wherein the shape of the ceramic substrate is a substantially semi-ring shape.

After firing the ceramic green sheet formed by inserting the product part into the through-hole of the dummy part, the surface of the product part was contacted with an abrasive to perform surface treatment, and the dummy part was removed from the product part. The method for producing a ceramic substrate according to claim 1 or 2, characterized in that: