JPH08264946A

JPH08264946A - セラミック多層基板及びその製造方法

Info

Publication number: JPH08264946A
Application number: JP6231295A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Araki; 英明荒木; Toshihiro Nakai; 俊博中居; Masashi Fukaya; 昌志深谷
Original assignee: Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
Current assignee: Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
Priority date: 1995-03-22
Filing date: 1995-03-22
Publication date: 1996-10-11
Anticipated expiration: 2015-08-14
Also published as: JP3076215B2

Abstract

(57)【要約】【目的】基板の位置合せ精度を向上する。【構成】セラミック多層基板１１の隣接する２辺の端
縁に表面位置合せ用の切欠部１２を合計３個形成し、残
りの２辺の端縁に表面位置合せ用の切欠部１２と表裏反
対の関係になる裏面位置合せ用の切欠部１３を合計３個
形成する。表面位置合せ用の切欠部１２は、表面層の凹
みより他の層の方が深く凹んだ段差状に形成され、位置
合せピン１４に嵌合したときに、表面層の切欠部１２内
縁が位置合せピン１４に必ず当接し、常に表面層の切欠
部１２内縁を基準にした位置合せが可能となる。更に、
各切欠部１２をグリーンシート１５にビアホール１６等
と同時に打ち抜き形成することで、表面層のビア１７と
位置合せピン１４（表面層の切欠部１２内縁）との間の
距離を常に一定にできて、基板焼成後の後工程の位置合
せで最も必要な表面層のビア１７の位置合せ精度を向上
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、焼成後の基板に印刷等
の後工程を行う際の位置合せ精度を向上したセラミック
多層基板及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、複数枚のグリーンシートを積
層・焼成して製造されるセラミック多層基板において
は、基板表面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もあるが、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・抵抗
体等を印刷・焼成したり、抵抗体等のトリミングやショ
ートオープン検査等の電気的品質検査を行う後付けタイ
プもある。この後付けタイプでは、基板表面に印刷等の
後工程を行う際に、基板を正確に位置合せする必要があ
り、そのために、一般に、図５に示すように、基板１の
隣接する２辺の端縁を位置合せ用の基準とし、これを位
置合せ台２上で３本の位置合せピン３に当接させること
で、基板を位置合せするようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図６に示す
ように、焼成後の基板１に導体パターン４を印刷する場
合、基板１の各層（グリーンシート５）を上下に導通さ
せるビア６と導体パターン４とが（ａ）のように正確に
重なり合う必要がある。しかし、焼成前のグリーンシー
ト５は柔らかく可塑性があるので、積層時に（ｂ）に示
すように積層ずれが生じてしまったり、或は、（ｃ）に
示すように外周切断線（スナップライン）がずれてしま
まうことがある。また、スナップラインがずれていなく
ても、（ｄ）に示すように、焼成後にスナップラインで
切断する際にバリ７が出来てしまうことがある。これら
（ｂ）〜（ｄ）のいずれの場合でも、正常な場合（ａ）
と比較して、基板位置合せ時に位置合せピン３（基板端
縁）とビア６との間の距離Ｂがずれるため、位置合せピ
ン（基板端縁）を基準にしてそこから一定距離Ａの位置
に印刷する導体パターン４がビア６からずれた位置に印
刷されてしまい、接続不良品となることがある。

【０００４】特に、近年のように小型・高密度実装が進
むと、益々高い位置合せ精度が要求され、現在では、高
精度ＣＣＤカメラを用いて基板の位置を画像処理により
認識して位置合わせする装置も実用化されているが、こ
の装置は非常に高価であり、コストアップ要因となる欠
点がある。

【０００５】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、位置合せピンを用い
て基板の位置合せを精度良く行うことができて、品質向
上・歩留り向上を達成することができるセラミック多層
基板及びその製造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１は、複数枚のグリーンシートを積
層・焼成して成る、表面に配線を有するセラミック多層
基板において、基板端縁に複数の表面位置合せ用の切欠
部を形成し、各表面位置合せ用の切欠部を、表面層の凹
みより他の層の方が深く凹んだ段差状に形成している。

【０００７】また、本発明を両面配線のセラミック多層
基板に適用する場合には、請求項２のように、基板端縁
に複数の表面位置合せ用の切欠部と複数の裏面位置合せ
用の切欠部とを形成し、各表面位置合せ用の切欠部を、
表面層の凹みより他の層の方が深く凹んだ段差状に形成
し、各裏面位置合せ用の切欠部を、裏面層の凹みより他
の層の方が深く凹んだ段差状に形成すれば良い。

【０００８】このようなセラミック多層基板を製造する
場合には、請求項３のように、前記各切欠部を形成する
ための穴を、グリーンシートにビアホール等を形成する
際に同時に形成し、且つ、表面層又は裏面層に積層され
るグリーンシートの切欠部形成用の穴を他の層に積層さ
れるグリーンシートの切欠部形成用の穴よりも切断線か
ら基板内側への奥行きが小さくなるように形成し、該グ
リーンシートの積層後又は焼成後に、該積層体を前記穴
を分割するように切断することで、前記各切欠部を形成
し、焼成された基板の複数の切欠部を複数の位置合せピ
ンに嵌合させることで、該基板を位置合せして印刷等の
後工程を行うようにすれば良い。

【０００９】

【作用】上述した請求項１の構成によれば、基板の位置
合せ時には、基板端縁に形成された複数の表面位置合せ
用の切欠部を位置合せピンに嵌合させることにより基板
の位置合せを行う。この際、各表面位置合せ用の切欠部
は、表面層の凹みより他の層の方が深く凹んだ段差状に
形成されているので、基板位置合せ時には基板の表面層
の切欠部内縁が位置合せピンに必ず当接した状態となっ
て、常に表面層の切欠部内縁を基準にした位置合せが可
能となり、前述した積層ずれ、外周切断線（スナップラ
イン）のずれやバリの影響を受けずに済む。更に、切欠
部を、グリーンシートにビアホール等を形成する際に同
時に形成すれば、基板焼成後の後工程の位置合せで最も
必要な位置精度である表面層のビアと位置合せピン（切
欠部）との間の位置精度を正確に確保できると共に、工
程数も増えずに済む。

【００１０】また、請求項２のように、両面配線のセラ
ミック多層基板の場合には、基板端縁に、表面位置合せ
用の切欠部と、これとは表裏反対の関係になる裏面位置
合せ用の切欠部とを形成し、基板表面に印刷等を行う場
合には、請求項１の場合と同じく、表面位置合せ用の切
欠部を位置合せピンに嵌合し、基板裏面に印刷等を行う
場合には、裏面位置合せ用の切欠部を位置合せピンに嵌
合する。この裏面位置合せ用の切欠部は、裏面層の凹み
より他の層の方が深く凹んだ段差状になっているので、
裏面位置合せ時には基板の裏面層の切欠部の内縁が位置
合せピンに必ず当接した状態となり、常に裏面層の切欠
部を基準にした正確な位置合せが可能となる。

【００１１】以上のようなセラミック多層基板を製造す
る場合、請求項３の製造方法では、各切欠部を形成する
ための穴を、グリーンシートにビアホール等を形成する
際に同時に形成することで、ビアホールと切欠部形成用
の穴とを常に一定の位置関係で形成する。この際、表面
層又は裏面層に積層されるグリーンシートの切欠部形成
用の穴を他の層に積層されるグリーンシートの切欠部形
成用の穴よりも切断線から基板内側への奥行きが小さく
なるように形成し、これらのグリーンシートを積層した
ときに、表面層又は裏面層の切欠部形成用の小さな穴が
他の層の大きな穴に重なり合うようにする。そして、グ
リーンシートの積層後又は焼成後に、該積層体を前記穴
を分割するように切断することで、各切欠部を形成す
る。この際、焼成後に基板の切断を行う場合には、焼成
前にグリーンシート積層体に切欠部形成用の穴を通るス
ナップライン（切断線）をプレス成形し、焼成後にスナ
ップラインに沿って折り割れば良い。このようにして製
造されたセラミック多層基板は、前述した請求項１又は
２の構成となり、基板の切欠部を位置合せピンに嵌合さ
せることで、基板を精度良く位置合せして印刷等の後工
程を行う。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図４に基
づいて説明する。まず、図１及び図２に基づいてセラミ
ック多層基板（以下「基板」と略称する）１１の構成を
説明する。図１に示すように、基板１１の隣接する２辺
の端縁には表面位置合せ用の切欠部１２が合計３個形成
され、残りの２辺の端縁には、表面位置合せ用の切欠部
１２と表裏反対の関係になる裏面位置合せ用の切欠部１
３が合計３個形成されている。表面位置合せ用の切欠部
１２は、表面層の凹みより他の層の方が例えば０．１ｍ
ｍ以上深く凹んだ段差状に形成され、位置合せピン１４
に嵌合したときに、表面層の切欠部１２内縁が位置合せ
ピン１４に必ず当接した状態となるようになっている。
一方、裏面位置合せ用の切欠部１３は、裏面層の凹みよ
り他の層の方が例えば０．１ｍｍ以上深く凹んだ段差状
に形成され、裏面位置合せ時には裏面層の切欠部１３内
縁が位置合せピン１４に必ず当接した状態となるように
なっている。

【００１３】上記基板１１は、図２（ａ）に示すよう
に、従来同様、複数枚のグリーンシート１５を積層・焼
成して製造され、各グリーンシート１５には、多数のビ
アホール１６が打抜き型やパンチングマシーン等で打ち
抜き形成され、このビアホール１６の内部に導体材料を
充填してビア１７が形成されている。また、基板１１の
内層には、積層前にグリーンシート１５に印刷された導
体，誘電体等の内層パターン１８（図４参照）が設けら
れている。基板１１の表面層及び裏面層には、基板焼成
後に導体パターン１９（図２に表面層の導体のみ図示、
裏面層の導体は図６に符号「４」で図示）が印刷・焼成
され、その印刷時の位置合せは、位置合せ台２５上で３
箇所の切欠部１２（又は１３）を３本の位置合せピン１
４に嵌合することによって行われる。

【００１４】次に、上記構成の基板１１を低温焼成（１
０００℃以下で焼成）する場合の製造方法の一例を図３
及び図４を用いて説明する。ここで使用するグリーンシ
ート１５の作り方は、ＣａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−
Ｂ₂Ｏ₃系のガラス粉末６０ｗｔ％とアルミナ粉末４０
ｗｔ％とを混合した粉体に、可塑剤（例えばＤＯＰ）、
バインダー（例えばアクリル樹脂）、溶剤（トルエン、
キシレン、アルコール類）を加え、十分に混練して粘度
２０００〜４００００ｃｐｓのスラリーを作成し、ドク
ターブレード法によって例えば０．３ｍｍ厚の低温焼成
用のグリーンシートを形成する。

【００１５】この後、打抜き型やパンチングマシーン等
を用いて、グリーンシート１５の所定位置に０．０５〜
１．００ｍｍφ程度の多数のビアホール１６と、４個の
ガイド穴２０及び６個の切欠部形成用の角穴２１，２２
を同時に打ち抜き形成する。ここで、ガイド穴２０は、
グリーンシート１５の四隅部にそれぞれ形成され、グリ
ーンシート１５上のパターン印刷や積層の際に、このガ
イド穴２０にガイドピン（図示せず）を挿通することで
各層のグリーンシート１５が位置決めされる。また、切
欠部形成用の角穴２１，２２は、積層後に切断される線
２３上に位置し、最終的に切欠部１２，１３となる。図
３（ａ）及び（ｄ）に示すように、表面層と裏面層とな
るグリーンシート１５には、小さな角穴２１とこれより
例えば０．１ｍｍ以上大きな角穴２２がそれぞれ対称位
置に３個ずつ形成され、表面層と裏面層とでは大小の角
穴２２，２１の位置関係が反対になっている。また、図
３（ｂ）及び（ｃ）に示すように、内層となるグリーン
シート１５には、大きな角穴２２のみが合計６個形成さ
れている。各グリーンシート１５に形成する合計６個の
角穴２１，２２は同じ位置に形成され、各グリーンシー
ト１５を積層したときに、角穴２１，２２で上下に貫通
する貫通孔を形成すると共に、表面層と裏面層ではそれ
ぞれ３個の小さな角穴２１が他の層の大きな角穴２２に
重なり合った状態となる。

【００１６】上述したようにして各層のグリーンシート
１５にビアホール１６、ガイド穴２０及び切欠部形成用
の角穴２１，２２を同時に打ち抜き形成した後、層間を
電気的に接続できるように、各グリーンシート１５のビ
アホール１６にＡｇ系導体材料を充填する。この後、図
４（ａ）に示すように、内層及び裏面層の各グリーンシ
ート１５上に、内層パターン１８をＡｇ、Ａｇ−Ｐｄ、
Ａｇ−Ｐｔ、Ａｇ−Ｐｄ−Ｐｔ等の導体材料ペーストを
使用してスクリーン印刷した後、各グリーンシート１５
を積層し、この積層体を、例えば８０〜１５０℃、５０
〜２５０ｋｇ／ｃｍ²の条件で熱圧着して一体化する。
上述した内層パターン１８の印刷と積層の際のグリーン
シート１５の位置決めは、グリーンシート１５の四隅部
のガイド穴２０にガイドピン（図示せず）を挿通するこ
とで行われる。上述のようにして熱圧着された積層体を
切断線２３に沿って切断する。この切断により、各角穴
２１，２２が分割され、切欠部１２，１３となる。この
積層体を電気式連続ベルト炉を使用して、空気中で９０
０℃、２０分の保持条件で焼成し、セラミック多層基板
１１を作成する。

【００１７】この後、基板１１の表面に導体パターン１
９を印刷する場合には、図１及び図２に示すように、位
置合せ台２５上で表面位置合せ用の切欠部１２を位置合
せピン１４に嵌合して基板１１を該切欠部１２を基準に
して位置合せする。この場合、表面位置合せ用の切欠部
１２は、表面層の凹みより他の層の方が例えば０．１ｍ
ｍ以上深く凹んだ段差状になっているので、位置合せピ
ン１４に嵌合したときに、表面層の切欠部１２の内縁が
位置合せピン１４に必ず当接した状態となる。仮に、積
層ずれや切断線２３のずれが生じたり、或は切断部にバ
リがあったとしても、これらは表面層の切欠部１２の内
縁と位置合せピン１４との当接状態に何ら影響を与える
ことはなく、常に表面層の切欠部１２の内縁を基準にし
た位置合せが可能となる。しかも、切欠部１２となる角
穴２１を、グリーンシート１５にビアホール１６等を形
成する際に同時に打ち抜き形成するので、表面層のビア
１７と位置合せピン１４（表面層の切欠部１２の内縁）
との間の距離Ａ（図２参照）を常に一定にできて、基板
焼成後の後工程の位置合せで最も必要な表面層のビア１
７の位置合せ精度を極めて正確に確保できる。

【００１８】このようにして正確に位置合せされた基板
１１の表面に、Ａｕ系導体を使用して導体パターン１９
を印刷して焼成する。一方、基板１１の裏面に導体パタ
ーン１９を印刷する場合には、基板１１を裏返して、裏
面位置合せ用の切欠部１３を位置合せピン１４に嵌合し
て位置合せを行えば良い。つまり、裏面位置合せ用の切
欠部１３は、裏面層の凹みより他の層の方が例えば０．
１ｍｍ以上深く凹んだ段差状になっているので、裏面位
置合せ時には基板１１の裏面層の切欠部１３の内縁が位
置合せピン１４に必ず当接した状態となり、常に裏面層
の切欠部１３を基準にした正確な位置合せが可能とな
る。

【００１９】本発明者らは以上説明した製造方法により
基板１１を作製し、その基板１１の表面に導体パターン
１９を印刷・焼成して、導体パターン１９とビア１７と
の位置ずれによる不良発生率を評価した結果、図２
（ｂ）に示すように、常に導体パターン１９とビア１７
とが完全に重なり合った状態となり、不良発生率は０％
であった。

【００２０】これに対し、比較例として位置合せ用の切
欠部１２，１３の無い図５の形態の基板を製造し、その
基板の表面に導体パターンを印刷・焼成して、導体パタ
ーンとビアとの位置ずれによる不良発生率を評価した結
果、導体パターンがビアからずれたものがかなり出来て
しまい、不良発生率は１６％にもなった。

【００２１】以上の試験結果から明らかなように、本実
施例によれば、基板１１の端縁に位置合せ用の切欠部１
２，１３を段差状に形成することで、基板１１の位置合
せ精度を飛躍的に向上することができ、品質向上・歩留
り向上の要求を十分に満たすことができる。しかも、位
置合せピン１４を用いて基板１１の位置合せを行うこと
ができるため、基板１１の位置合せに高精度ＣＣＤカメ
ラ等を用いた高価な位置合せ装置を必要とせず、設備コ
スト低減の要求も満たすことができる。更に、位置合せ
用の切欠部１２，１３（角穴２１，２２）を、グリーン
シート１５にビアホール１６等を形成すると同時に形成
するようにしたので、製造工数も従来と同じであり、製
造能率も低下せずに済む。

【００２２】ところで、位置合せ用の切欠部１２，１３
に代えて、位置合せ穴を基板１１に形成した場合、上記
実施例と比較して、位置合せピンを位置合せ穴に真上か
ら挿入する作業が面倒であるばかりか、位置合せピンの
挿入時に位置合せ穴の周縁が欠けてしまうおそれがあ
り、これが歩留りを悪くする原因となる。この点、上記
実施例では、穴ではなく、外側方に開放された切欠部１
２，１３であるので、位置合せピン１４との嵌合を外側
方から容易に行うことができて、切欠部１２，１３の周
縁が欠ける可能性は穴の場合と比較して遥かに小さくて
済む。

【００２３】尚、上記実施例では、グリーンシート１５
の積層体から基板１１を切断する工程を焼成前に行うよ
うにしたが、これに限定されず、従来同様、焼成後の積
層体から基板１１を切断するようにしても良い。具体的
には、グリーンシート１５の積層後に、その積層体の表
面にスナップライン（切断用の溝）をプレス成形し、こ
れを焼成した後、該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基板１１を切断するも
のである。

【００２４】また、上記実施例は、本発明を基板両面に
導体パターン等を後付けする両面配線のセラミック多層
基板に適用したものであるが、片面のみに導体パターン
等を後付けするセラミック多層基板に適用しても良く、
この場合には、上記実施例から裏面位置合せ用の切欠部
１３を無くせば良い。

【００２５】また、上記実施例は、本発明を低温焼成の
セラミック多層基板に適用したものであるが、アルミナ
多層基板等、他のセラミック材料で形成した多層基板に
も適用可能であることは言うまでもない。その他、本発
明は、位置合せ用の切欠部１２，１３の個数や位置或は
形状を必要に応じて適宜変更しても良い等、要旨を逸脱
しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまで
もない。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の請求項１のセラミック多層基板によれば、基板の端縁
に形成された表面位置合せ用の切欠部は、表面層の凹み
より他の層の方が深く凹んだ段差状になっているので、
基板位置合せ時には基板の表面層の切欠部内縁が位置合
せピンに必ず当接した状態となり、常に表面層の切欠部
内縁を位置合せの基準にして、積層ずれ、外周切断線の
ずれやバリの影響を受けない高精度な位置合せを行うこ
とができ、品質向上・歩留り向上の要求を満たすことが
できる。しかも、位置合せピンを用いて基板の位置合せ
を行うことができるため、基板の位置合せに高精度ＣＣ
Ｄカメラ等を用いた高価な位置合せ装置を必要とせず、
設備コスト低減の要求も満たすことができる。

【００２７】また、請求項２の構成では、基板端縁に、
表面位置合せ用の切欠部と、これとは表裏反対の関係に
なる裏面位置合せ用の切欠部とを形成したので、基板の
表裏両面に対して高い位置合せ精度で印刷等の後工程を
行うことができる。

【００２８】更に、請求項３の製造方法では、各切欠部
を形成するための穴を、グリーンシートにビアホール等
を形成する際に同時に形成するようにしたので、ビアホ
ールと切欠部形成用の穴とを常に一定の位置関係で形成
することができて、基板焼成後の後工程の位置合せで最
も必要な表面層のビアの位置合せ精度を極めて正確に確
保できると共に、製造工数が全く増加せず、製造能率も
低下せずに済む利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すもので、（ａ）はセラ
ミック多層基板の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線
に沿って示す縦断面図である。

【図２】（ａ）は切欠部と位置合せピンとの関係を示す
主要部の拡大縦断面図、（ｂ）は同平面図である。

【図３】各層に積層されるグリーンシートのパンチング
工程後の状態を示す平面図である。

【図４】印刷工程から焼成工程までの工程を説明する工
程図である。

【図５】（ａ）は従来の基板の位置合せ方法を説明する
ための基板の平面図、（ｂ）は同側面図である。

【図６】ビアと導体パターンとの間の位置ずれの原因を
説明する図である。

【符号の説明】

１１…基板、１２…表面位置合せ用の切欠部、１３…裏
面位置合せ用の切欠部、１４…位置合せピン、１５…グ
リーンシート、１６…ビアホール、１７…ビア、１９…
導体パターン、２０…ガイド穴、２１，２２…角穴、２
３…切断線。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数枚のグリーンシートを積層・焼成し
て成る、表面に配線を有するセラミック多層基板におい
て、基板端縁に複数の表面位置合せ用の切欠部が形成さ
れ、各前記表面位置合せ用の切欠部は、表面層の凹みよ
り他の層の方が深く凹んだ段差状に形成されていること
を特徴とするセラミック多層基板。
【請求項２】複数枚のグリーンシートを積層・焼成し
て成る両面配線のセラミック多層基板において、基板端
縁に複数の表面位置合せ用の切欠部と複数の裏面位置合
せ用の切欠部とが形成され、各前記表面位置合せ用の切
欠部は、表面層の凹みより他の層の方が深く凹んだ段差
状に形成され、各前記裏面位置合せ用の切欠部は、裏面
層の凹みより他の層の方が深く凹んだ段差状に形成され
ていることを特徴とするセラミック多層基板。
【請求項３】請求項１又は２のセラミック多層基板を
製造する方法であって、前記各切欠部を形成するための
穴を、前記グリーンシートにビアホール等を形成する際
に同時に形成し、且つ、表面層又は裏面層のグリーンシ
ートの切欠部形成用の穴を他の層に積層されるグリーン
シートの切欠部形成用の穴よりも切断線から基板内側へ
の奥行きが小さくなるように形成し、該グリーンシート
の積層後又は焼成後に、該積層体を前記穴を分割するよ
うに切断することで、前記各切欠部を形成し、焼成され
た基板の複数の切欠部を複数の位置合せピンに嵌合させ
ることで、該基板を位置合せして印刷等の後工程を行う
ようにしたことを特徴とするセラミック多層基板の製造
方法。