JPH11111503A - 電子部品用セラミック基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】各種電子部品の母材として用いられるセラミッ
ク基板１０において、１次分割溝１１での分割時に、２
次分割溝１２が割れることを防止する。 【解決手段】１次分割溝の抗折強度に対する２次分割溝
の抗折強度の比を１．２以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、チップ抵抗器等の
チップ状の電子部品を製造する際に母材として用いられ
るセラミック基板及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、チップ抵抗器は分割溝を有す
るセラミック基板上に抵抗体等を印刷し、分割すること
により製造している。

【０００３】まず、図３に示すように、セラミックス原
料のスラリーより成形したグリーンシート１０’に、多
数の加工刃１９を備えた金型１８を押し当てて分割溝を
形成し、外辺打ち抜き後、焼成して、図１（ａ）に示す
ようなセラミック基板１０を得る。

【０００４】そして、このセラミック基板１０の一方又
は両方の面に導体と抵抗体を印刷し焼き付けた後、トリ
ミングを行って抵抗調整する。次に、オーバーコートガ
ラス等の保護層を印刷し焼き付けた後、一方方向の１次
分割溝１１より分割を行って、図１（ｃ）に示す短冊状
とする。その後、短冊状をしたセラミック基板１０の両
端を保持して、分割した破面１３に端面電極を成す導体
を印刷し焼き付けた後、更に他方向の２次分割溝１２で
分割し、チップ抵抗器を得ていた。

【０００５】なお、上記セラミック基板１０は、アルミ
ナを主成分とするセラミックスからなり、その厚みは最
も薄いもので０．３４〜０．４８ｍｍ程度のものが使用
されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、電子
機器の小型化に伴って、各種電子部品も小型化が進んで
いる。例えば、チップ抵抗器の寸法は、３．２×１．６
ｍｍから２×１．２５ｍｍ、１．６×０．８ｍｍ、１×
０．５ｍｍ、さらには０．６×０．３ｍｍと非常に小さ
なものが求められており、その母材となるセラミック基
板１０の要求特性も厳しいものとなっており、さまざま
な問題が生じている。

【０００７】例えば、セラミック基板１０を１次分割溝
１１に沿って短冊状に分割する際に、２次分割溝１２ま
で同時に割れてしまうという不都合があった。

【０００８】即ち、チップ抵抗器には端面電極が必要で
あり、この端面電極を効率的に印刷するために、図１
（ｃ）に示すようにセラミック基板１０をまず１次分割
溝１１のみで分割して短冊状にし、その破面１３に導体
を印刷する必要がある。この時、２次分割溝１２が同時
に割れてしまうと、導体を印刷する装置が頻繁に停止す
る等の問題が発生する。

【０００９】なお、この問題を解決するために、１次分
割溝１１と２次分割溝１２の深さを異ならせ、両者の深
さの比を管理することも行われている。しかし、分割溝
の先端に存在するマイクロクラックのためにその深さが
安定せず、またセラミック基板１０に不均一な反りやう
ねり、あるいは厚みのばらつきが生じると、ローラー等
で分割する際に不均一な力が基板に加わるために、やは
り１次分割溝１１で分割する際に２次分割溝１２も割れ
る事があった。

【００１０】また、上記分割溝を形成する場合は、図３
に示すように一定間隔で並べた加工刃１９をセラミック
グリーンシート１０’に押し当てて形成していたが、加
工刃１９の表面粗さ（Ｒａ）は０．０３μｍ以上で、若
干凹凸が存在するため、押し当てた加工刃１９にグリー
ンシート１０’が張りついてしまうことがあった。

【００１１】このような場合は、空気を噴出して剥がす
ことが行われているが、特にグリーンシート１０’が薄
くなると、均一に剥がすことが困難になり、金型１８の
二重押しや、最悪の場合金型１８の破損等の問題が生じ
ていた。

【００１２】また、上記グリーンシート１０’の張りつ
きの問題を解決するために、予めならし工程として数千
から数万回のグリーンシート１０’の打ち抜き作業が行
われているが、グリーンシート１０’のロス及び装置の
稼働率低下という問題を生じていた。

【００１３】また、この問題は金型１８における加工刃
１９のピッチが狭くなる程顕著になり、特に最小領域の
チップサイズが１．０×０．５ｍｍより小さくなった場
合、ならし工程の為の打ち抜き数が非常に多く必要とな
るか、または全く打ち抜きができなくなるという不都合
があった。

【００１４】また、加工刃１９の表面粗さが粗いと、グ
リーンシートの分断表面との摩擦による応力が増大し
て、打ち込みによって形成される分割溝の幅が広くな
る。その結果、後工程の導体印刷において導体が分割溝
内で広がって短絡する問題や、形成された分割溝の先端
部にできるマイクロクラック（破壊線）の深さが安定し
ないため、分割強度がばらつく問題等が生じていた。

【００１５】さらに、打ち抜き数の増加に伴い、加工刃
１９の表面粗さが変化する事により、同一条件で金型１
８の打ち抜きを続けた場合、形成される分割溝の深さや
幅が変化するため、形成された分割溝の状況を観察し、
打ち抜き条件を制御しなければならないという不都合も
あった。

【００１６】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、各種電
子部品の母材として用いられるセラミック基板であっ
て、縦横の１次分割溝と２次分割溝を有し、上記１次分
割溝の抗折強度に対する２次分割溝の抗折強度の比を
１．２以上としたことを特徴とする。

【００１７】即ち、１次分割溝と２次分割溝の分割性の
管理を深さではなく、両者の抗折強度の比で行うことに
より、確実な制御を行うようにした。そして、２次分割
溝側の抗折強度を１次分割溝に対して１．２以上と高く
しておけば、１次分割溝の分割時に２次分割溝が割れて
しまうことを防止できる。

【００１８】また本発明は、各種電子部品の母材として
用いられるセラミック基板の製造方法であって、刃先の
表面粗さ（Ｒａ）が０．０２μｍ以下の加工刃をセラミ
ックグリーンシートに押し当てて分割溝を形成するよう
にしたことを特徴とする。

【００１９】即ち、予め加工刃の刃先を滑らかにしてお
くことによって、グリーンシートの付着を防止するとと
もに、分割溝の幅を狭く形成してペーストの流れ込みを
防止するようにした。

【００２０】さらに本発明は、加工刃をセラミックグリ
ーンシートと平行に移動させながら分割溝を形成するこ
とにより、加工刃へのグリーンシートの付着を防止する
ようにした。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づいて詳細に説明する。

【００２２】図１（ａ）に示すセラミック基板１０は、
表面に互いに直交する１次分割溝１１と２次分割溝１２
を有しており、このセラミック基板１０の表面に抵抗体
や導体等を印刷した後、１次分割溝１１と２次分割溝１
２で分割することによって、チップ抵抗器等を製造する
ことができる。

【００２３】また、このセラミック基板１０は、１次分
割溝１１の抗折強度に対する、２次分割溝１２の抗折強
度の比を１．２以上としてある。

【００２４】ここで、１次分割溝１１の抗折強度は、Ｊ
ＩＳの規定に準じて以下のように測定する。まず、セラ
ミック基板１０を２次分割溝１２で分割することによっ
て、１次分割溝１１のみを備えた短冊状とし、これを図
２（ａ）に示すように、１次分割溝１１が下面となるよ
うにスパン１０ｍｍで支持する。この状態で、中央部に
１０ｍｍ／分の速度で破断するまで荷重を加えることに
よって、抗折強度を求める。

【００２５】一方、２次分割溝１２の抗折強度は、同様
に、セラミック基板１０を１次分割溝１１で分割して短
冊状とし、これを図２（ｂ）に示すようにして、抗折強
度を求める。そして、それぞれ、１０本程度を測定して
平均し、その比を求めれば良い。

【００２６】この時、２次分割溝１２の抗折強度を１次
分割溝１１の抗折強度に対して１．２以上としておけ
ば、２次分割溝１２の方が分割されにくいことから、チ
ップ抵抗器等の製造工程で、１次分割溝１１に沿って分
割した際に２次分割溝１２で割れてしまうことを防止で
きる。

【００２７】なお、上記のように１次分割溝１１と２次
分割溝１２の抗折強度を異ならせるためには、例えば、
両者の深さを異ならせれば良い。ただし、各分割溝の先
端にはマイクロクラックが生じており、この部分まで含
めて両者の深さを管理することは困難であるが、本発明
では、両者の抗折強度の比を管理することによって、容
易かつ確実に、上述した不良を防止できる。その結果、
１次分割溝１１での分割時の２次分割溝１２での割れ不
良の発生を従来の４０％以下に抑えることができる。

【００２８】なお、このセラミック基板１０の製造方法
は、図３に示すように、所定のセラミックス原料のスラ
リーより成形したグリーンシート１０’に、複数の加工
刃１９を備えた金型１８を押し当てて縦横の１次分割溝
１１、２次分割溝１２を形成し、外辺を打ち抜いた後、
焼成することによって得ることができる。

【００２９】そして、図３に示す加工刃１９の刃先にお
ける表面粗さ（Ｒａ）を０．０２μｍ以下と、極めて滑
らかな面としてある。そのため、加工刃１９の表面の凹
凸が極めて小さいことから、グリーンシート１０’の付
着を防止できる。しかも、グリーンシート１０’との摩
擦力を小さくできるために、分割溝の幅を狭くすること
ができ、後工程での導電ペーストの流れ込みによる短絡
不良を防止できる。

【００３０】また、本発明の製造方法では、加工刃１９
を予め極めて滑らかな表面状態としておくことによっ
て、ならし工程を行う必要がなく、製造効率を向上させ
ることができる。

【００３１】その結果、１．０×０．５ｍｍより小さい
チップサイズの抵抗器用セラミック基板であっても、良
好に製造することができ、分割溝深さのバラツキを５０
μｍ以下に抑える事ができる。

【００３２】さらに他の実施形態として、図４（ａ）に
示すように、加工刃１９を押し当てるのではなく、グリ
ーンシート１０’と平行方向に移動させながら分割溝を
形成したり、あるいは図４（ｂ）に示すように、加工刃
１９’を回転刃としておいて、この加工刃１９’を回転
させながらグリーンシート１０’と平行方向に移動させ
て分割溝を形成することもできる。このように、加工刃
１９をグリーンシート１０’と平行方向に移動させなが
ら分割溝を形成すれば、加工刃１９へのグリーンシート
１０’の付着を防止できる。

【００３３】なお、本発明のセラミック基板１０を用い
てチップ抵抗器を製造する場合は、セラミック基板１０
の一方の面に導体と抵抗体等を印刷し焼き付けた後、ト
リミングを行って抵抗調整する。次に、オーバーコート
ガラス等の保護層を印刷し焼き付けた後、１次分割溝１
１で短冊状に分割し、その破面１３に端面電極をなす導
体を印刷、焼き付けた後、２次分割溝１２より分割を行
えば良い。

【００３４】なお、上記１次分割溝１１、２次分割溝１
２の深さＤ₁ 、Ｄ₂ はそれぞれセラミック基板１０の厚
みＴの３０〜７０％の範囲とし、１次分割溝１１の深さ
Ｄ₁を大きくする場合は、両者の差Ｄ₁ −Ｄ₂ は０．０
３〜０．１ｍｍの範囲内とすることが好ましい。

【００３５】また、１次分割溝１１、２次分割溝１２の
角度については、２５〜６０°の範囲内としておけば良
い。

【００３６】さらに、上記セラミック基板１０の材質
は、さまざまなセラミックスを用いることができるが、
特にアルミナセラミックスを用いる。その中でも、９３
〜９７重量％のＡｌ₂ Ｏ₃ を主成分とし、添加成分の重
量比がＳｉＯ₂ ５２〜６８％、ＣａＯ２〜１０．５％、
ＭｇＯ２５．５〜４２％の範囲内となるようにし、その
平均粒径を１２μｍ以下としたものが好適である。

【００３７】ここで、Ａｌ₂ Ｏ₃ 含有量を上記範囲とし
たのは、９３重量％未満では強度が低下するために、分
割溝が入った状態で印刷時の圧力やその他の取り扱い時
の衝撃等により破損する恐れがあるためである。また、
９７重量％を超えると、製造コスト、主に焼成コストや
設備コストが高くなるともに、導体等との接着性が低下
するためである。

【００３８】また、添加成分の重量比を上記範囲内とす
ることにより、焼成時のαーアルミナやスピネル以外の
異常結晶の晶出を防止し、安定した分割性を維持するこ
とができる。さらに、平均結晶粒径を上記範囲内とした
のは、１２μｍを超えると強度が低下して、印刷時や取
扱時等に破損する恐れが生じるためである。

【００３９】なお、上記実施形態ではセラミック基板１
０の片面側に１次分割溝１１、２次分割溝１２を形成し
た例を示したが、両面にこれらの分割溝を形成すること
もできる。

【００４０】また、１次分割溝１１は、通常、セラミッ
ク基板１０上に形成される最小領域の短辺側を形成し、
多連チップ抵抗等を製造するためにスルーホールを有す
る場合は、スルーホール上に形成される分割溝が１次分
割溝１１となる。

【００４１】なお、以上の実施形態では、チップ抵抗器
２０を例にとって説明したが、本発明のセラミック基板
１０はその他に、チップコンデンサやその他の各種電子
部品の製造に用いることができる。

【００４２】

【実施例】実施例１ Ａｌ₂ Ｏ₃ 含有量９６重量％のアルミナセラミックスを
用い、最小領域が０．６×０．３ｍｍとなるように分割
溝を形成し、１次分割溝１１の抗折強度と２次分割溝１
２の抗折強度の比を種々に変化させたセラミック基板１
０を作製した。それぞれ、通常の製造工程で、１次分割
溝１１にそって分割した時の２次分割溝１２での割れの
発生による不良率を求めた。

【００４３】抗折強度の比と不良率の関係を図５に示す
ように、１次分割溝１１に対する２次分割溝１２の抗折
強度の比を大きくするほど不良発生率が低下し、特に
１．２以上とすることで、極端に低下できることがわか
る。

【００４４】次に、セラミック基板１０の１次分割溝１
１と２次分割溝１２の管理を両者の深さで管理した場合
と、両者の抗折強度の比で管理した場合について、上記
と同じ不良率を比較した。

【００４５】その結果を図６に示すように、深さ管理で
は平均０．６８％の不良があったのに対し、抗折強度の
比を管理することによって不良率を平均０．２３％と低
下することができた。

【００４６】実施例２ 次に、上記と同様のセラミック基板１０の製造工程にお
いて、加工刃１９として、刃先の表面粗さ（Ｒａ）が
０．０１８μｍのもの（本発明実施例）と、０．０３１
μｍのもの（比較例）を用い、それぞれの加工刃１９で
分割溝の加工を行った。

【００４７】まず、両者の加工刃１９の初期状態で、同
一深さとなるように加工した分割溝の幅を比較した。ま
た、両者の加工刃１９でならし作業のために必要な打ち
抜き回数を比較した。

【００４８】結果を表１に示すように、比較例の加工刃
１９では、表面が粗いために分割溝の幅が大きくなり、
またならし作業のために相当数の２０００回以上の打ち
抜きが必要であった。これに対し、本発明実施例の加工
刃１９では分割溝の幅を狭くし、ならし作業を極めて少
なくできることがわかった。

【００４９】

【表１】

【００５０】また、上記加工刃１９による打ち抜き回数
と、その表面粗さ（Ｒａ）の変化を図７に示す。この結
果より、比較例の加工刃１９では、打ち抜き回数に応じ
て表面粗さが変化し、Ｒａ０．０２μｍ以下になると、
ほぽ安定することがわかる。これに対し、本発明実施例
では、予めＲａ０．０２μｍ以下の範囲内に設定してあ
ることにより、長期使用しても変化が小さいことがわか
る。

【００５１】

【発明の効果】以上にように本発明によれば、各種電子
部品の母材として用いられるセラミック基板であって、
縦横の１次分割溝と２次分割溝を有し、上記１次分割溝
の抗折強度に対する２次分割溝の抗折強度の比を１．２
以上としたことによって、１次分割溝での分割時に２次
分割溝が割れてしまうことを防止できる。

【００５２】また、本発明によれば、各種電子部品の母
材として用いられるセラミック基板の製造方法であっ
て、刃先の表面粗さ（Ｒａ）が０．０２μｍ以下の加工
刃をセラミックグリーンシートに押し当てて分割溝を形
成することによって、加工刃にグリーンシートが付着す
ることを防止し、ならし作業の回数を少なくして製造効
率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明のセラミック基板を示す斜視
図、（ｂ）は１次分割溝にそった断面図、（ｃ）は１次
分割溝にそって分割した後の斜視図である。

【図２】（ａ）（ｂ）は本発明のセラミック基板におけ
る、１次分割溝又は２次分割溝の抗折強度を測定する方
法を示す図である。

【図３】本発明のセラミック基板の製造方法を説明する
ための図である。

【図４】（ａ）（ｂ）は本発明のセラミック基板の製造
方法を説明するための図である。

【図５】１次分割溝に対する２次分割溝の抗折強度の比
と、分割不良発生率の関係を示すグラフである。

【図６】１次分割溝と２次分割溝について深さ管理を行
った場合と、抗折強度の比の管理を行った場合の不良率
を比較したグラフである。

【図７】本発明と比較例の加工刃による、打ち抜き回数
と表面粗さの関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１０：セラミック基板 １１：１次分割溝 １２：２次分割溝 １８：金型 １９：加工刃

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各種電子部品の母材として用いられるセラ
   ミック基板であって、縦横の１次分割溝と２次分割溝を
   有し、これらの分割溝の深さや角度等を調整することに
   よって、上記１次分割溝の抗折強度に対する２次分割溝
   の抗折強度の比を１．２以上としたことを特徴とするセ
   ラミック基板。
2. 【請求項２】各種電子部品の母材として用いられるセラ
   ミック基板の製造方法であって、刃先の表面粗さ（Ｒ
   ａ）が０．０２μｍ以下の加工刃をセラミックグリーン
   シートに押し当てて分割溝を形成する工程を含むセラミ
   ック基板の製造方法。
3. 【請求項３】各種電子部品の母材として用いられるセラ
   ミック基板の製造方法であって、加工刃をセラミックグ
   リーンシートに対して平行方向に移動させながら分割溝
   を形成する工程を含むセラミック基板の製造方法。