JP7165842B1 - セラミック板、及びセラミック板の製造方法 - Google Patents

Abstract

本開示の一側面に係るセラミック板は、第１主面及び第２主面と、第１主面に形成された複数の穴によって構成されるスクライブラインとを有する。第１曲げ強さを、第１主面が２つの支点で支持され、スクライブラインが第２主面に付与される荷重点に沿った状態で、３点曲げ試験によって測定される値とし、第２曲げ強さを、２つの支点間にスクライブラインが存在しない状態で、３点曲げ試験によって測定される値としたときに、第１曲げ強さは、３８０ＭＰａ以上であり、且つ、第２曲げ強さの０．５６倍以下である。

Description

本開示は、セラミック板、及びセラミック板の製造方法に関する。

電子デバイスに搭載される回路基板には、絶縁性のセラミック板が用いられる場合がある。このような回路基板の製造方法として、例えば特許文献１に記載されるような技術が知られている。特許文献１記載の技術では、炭酸ガスレーザ又はＹＡＧレーザ等を用い、セラミック板の表面にスクライブラインを設けた後、当該表面に金属層を接合して複合基板を形成する。そして、複合基板の表面の金属層をエッチングによって回路パターンに加工する。その後、スクライブラインに沿って複合基板を分割し複数の回路基板を製造する。

特開２００７－３２４３０１号公報

スクライブラインに沿って複合基板を分割する際に、スクライブラインが形成された部分の曲げに対する強度が強すぎると、複合基板を分割した際にバリが発生し、回路基板の品質が低下してしまう場合がある。回路基板の製造工程には、スクライブラインの形成後からスクライブラインに沿った複合基板の分割が行われる間に、各種工程が含まれる。そのため、上記の曲げに対する強度が弱すぎると工程中にセラミック板又は複合基板が割れ、歩留まりが悪化してしまう場合ある。

そこで、本開示は、回路基板の品質の安定化と、歩留まりの向上との両立に有用なセラミック板、及びセラミック板の製造方法を提供する。

本開示の一側面に係るセラミック板は、第１主面及び第２主面と、第１主面に形成された複数の穴によって構成されるスクライブラインと、を有する。第１曲げ強さを、第１主面が２つの支点で支持され、スクライブラインが第２主面に付与される荷重点に沿うようにセラミック板の少なくとも一部が配置された状態で、３点曲げ試験によって測定される値とし、第２曲げ強さを、２つの支点間にスクライブラインが存在しないようにセラミック板の少なくとも一部が配置された状態で、３点曲げ試験によって測定される値としたときに、第１曲げ強さは、３８０ＭＰａ以上であり、且つ、第２曲げ強さの０．５６倍以下である。

スクライブラインに沿ってセラミック板を分割する際に、スクライブラインが形成された部分の曲げに対する強度が強すぎると、セラミック板を分割した際にバリが発生し、セラミック板によって形成される回路基板の品質が低下してしまうおそれがある。一方、セラミック板の形成後には、回路基板を形成するための各種工程が行われる。そのため、スクライブラインが形成された部分の曲げに対する強度が弱すぎると工程中にセラミック板が割れてしまい、歩留まりが低下してしまうおそれがある。これに対して、本セラミック板では、スクライブラインに関して、曲げ強さが上記範囲に調整されることで、セラミック板が割れ難く、且つ分割する際にバリが発生し難くなる。したがって、本セラミック板は、回路基板の品質の安定化と、歩留まりの向上との両立に有用である。

複数の穴それぞれの、第１主面においてスクライブラインに直交する方向の最大長さは、５０μｍ～１２０μｍであり、複数の穴それぞれの深さは、セラミック板の厚さの１／６倍～１／３倍であり、スクライブラインに沿った複数の穴のピッチは、５０μｍ～１２０μｍであってもよい。スクライブラインに関して、曲げ強さの調整に加えて、穴の長さ、穴の深さ、及び穴のピッチが上記範囲に調整されることで、後工程でのセラミック板の割れと、分割する際のバリの発生とがより確実に抑制される。そのため、回路基板の品質の安定化と、歩留まりの向上との両立に更に有用である。

本開示の一側面に係るセラミック板の製造方法は、複数の穴によって構成されるスクライブラインを、セラミック板の一の主面に形成するための複数の加工条件の中から設定条件を選択する工程と、設定条件に従って、セラミック板用の基材の表面に、レーザ光を用いてスクライブラインを形成する工程と、を含む。複数の加工条件それぞれには、複数の穴それぞれの、主面においてスクライブラインに直交する方向の最大長さ、複数の穴それぞれの深さ、及びスクライブラインに沿った複数の穴のピッチが含まれる。設定条件を選択する工程は、複数の加工条件に従って、複数の穴によって構成される評価用のスクライブラインが一の主面に形成された状態の複数の評価用セラミック板をそれぞれ形成することと、複数の評価用セラミック板それぞれの曲げ強さを評価することで、複数の加工条件の中から、第１曲げ強さが、３８０ＭＰａ以上であり、且つ、第２曲げ強さの０．５６倍以下となる条件を、設定条件として選択することとを含む。第１曲げ強さは、評価用のスクライブラインが形成された一の主面が２つの支点で支持され、評価用のスクライブラインが形成された主面とは反対側の主面に付与される荷重点に評価用のスクライブラインが沿うように評価用セラミック板の少なくとも一部が配置された状態で、３点曲げ試験によって測定される値である。第２曲げ強さは、評価用のスクライブラインが２つの支点間に存在しないように評価用セラミック板の少なくとも一部が配置された状態で、３点曲げ試験によって測定される値である。

この製造方法では、第１曲げ強さが、３８０ＭＰａ以上であり、且つ第２曲げ強さの０．５６倍以下となる条件が選択される。そのため、選択された条件に従ってスクライブラインが形成されたセラミック板についても、第１曲げ強さを上記範囲に調整することができる。第１曲げ強さが３８０ＭＰａ以上であると、スクライブライン形成後の各種工程においてセラミック板が割れ難く、第１曲げ強さが第２曲げ強さの０．５６倍以下であると、分割後にバリが発生し難い。したがって、本製造方法は、セラミック板によって形成される回路基板の品質の安定化と、歩留まりの向上との両立に有用である。

本開示によれば、回路基板の品質の安定化と、歩留まりの向上との両立に有用なセラミック板、及びセラミック板の製造方法が提供される。

図１は、一実施形態に係るセラミック板の一例を模式的に示す斜視図である。 図２は、セラミック板の断面の一例を示す模式図である。 図３は、セラミック板の断面の一例を示す模式図である。 図４は、スクライブラインの一例を示す模式図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、スクライブラインの一例を示す模式図である。 図６は、スクライブラインの一例を模式的に示す断面図である。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は、３点曲げ試験を説明するための模式図である。 図８は、回路基板の製造方法の一例を示すフローチャートである。 図９は、ろう材が塗布されたセラミック板の一例を模式的に示す斜視図である。 図１０は、複合基板の一例を模式的に示す斜視図である。 図１１は、表面にレジストパターンが形成された状態の複合基板の一例を模式的に示す斜視図である。 図１２は、回路基板の一例を模式的に示す斜視図である。 図１３は、条件の選択方法の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して一実施形態について説明する。ただし、以下の実施形態は、本開示を説明するための例示であり、本開示を以下の内容に限定する趣旨ではない。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用い、場合により重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、各要素の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。

［セラミック板］
図１には、一実施形態に係るセラミック板の一例が模式的に示されている。図１に示されるセラミック板１００は、例えば、窒化ケイ素板又は窒化アルミニウム板である。セラミック板１００は、平板形状を有する。セラミック板１００は、互いに逆向きの（互いに対向する）主面１００Ａ及び主面１００Ｂを有する。主面１００Ａは、スクライブラインによって複数に区画されている。図１に示される例では、主面１００Ａには、複数のスクライブラインＬ１と、複数のスクライブラインＬ２とが設けられる。例えば、主面１００Ａが第１主面を構成する場合、主面１００Ｂが第２主面を構成する。

複数のスクライブラインＬ１それぞれは、主面１００Ａの一辺が延びる方向（以下、「方向Ｄ１」という。）に沿って延在している。複数のスクライブラインＬ１は、主面１００Ａに沿い、且つ方向Ｄ１に直交する方向（以下、「方向Ｄ２」という。）に沿って等間隔に並んでいる。複数のスクライブラインＬ２それぞれは、主面１００Ａに沿うと共に方向Ｄ２に沿って延在している。複数のスクライブラインＬ２は、方向Ｄ１に沿って等間隔に並んでいる。スクライブラインＬ１とスクライブラインＬ２とは互いに直交している。

複数のスクライブラインＬ１及び複数のスクライブラインＬ２によって、セラミック板１００は、複数（図１では９個）の区画部１０に区画される。換言すると、セラミック板１００は、スクライブラインＬ１及びスクライブラインＬ２によって画定される複数の区画部１０を有する。図２には、図１に示されるＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図が示されており、図３には、図１に示されるＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図が示されている。図１、図２及び図３に示されるように、複数の区画部１０のそれぞれは、スクライブラインＬ１，Ｌ２で囲まれる主面１００Ａの領域と、当該領域に対応する他方の主面１００Ｂの領域と、スクライブラインＬ１，Ｌ２からセラミック板１００の厚さ方向に平行に描かれる仮想線ＶＬ１，ＶＬ２と、で囲まれる３次元の領域で構成される。

図１、図２及び図３に例示するセラミック板１００では、スクライブラインＬ１，Ｌ２が主面１００Ｂに形成されずに、主面１００Ａに形成されているが、スクライブラインの形成箇所は、これに限定されない。スクライブラインＬ１，Ｌ２の少なくとも一方は、主面１００Ａと、当該主面１００Ａとは反対側の主面１００Ｂとの両方に形成されてもよい。

図４及び図５には、主面１００Ａの一部分に設けられたスクライブラインＬ１（Ｌ２）が拡大して示されている。スクライブラインＬ１は、その長手方向（方向Ｄ１）に沿って一列に並ぶ複数の穴２０によって構成される。スクライブラインＬ２も同様に、その長手方向（方向Ｄ２）に沿って一列に並ぶ複数の穴２０によって構成される。互いに隣り合う穴２０同士は繋がっていてもよいし、離れていてもよい。主面１００Ａにおける穴２０の開口縁２０Ｅ（穴２０の主面１００Ａにおける外縁）は、主面１００Ａに直交する方向から見て、円形であってもよい。

図４には、スクライブラインＬ１の長手方向に沿って並ぶ複数の穴２０のピッチ（以下、「配列ピッチｐ」という。）が、穴２０の直径に略一致する場合が例示されている。図５（ａ）には、互いに隣り合う穴２０同士が繋がった状態で、穴２０の一部が隣り合う他の穴２０に重なる場合が例示されている。この場合、一つの穴２０の開口縁２０Ｅの一部は、他の穴２０によって切り欠かれる。そのため、一つの穴２０の開口縁２０Ｅは、完全な円形とならずに円弧状となる。図５（ｂ）には、互いに隣り合う穴２０同士が離れている場合が例示されている。

スクライブラインＬ１，Ｌ２に沿った分割を円滑にする観点から、複数の穴２０それぞれの主面１００Ａにおける開口径ｒは、５０μｍ以上であってもよく、６０μｍ以上であってもよく、７０μｍ以上であってもよい。セラミック板１００の機械的強度を維持する観点から、各穴２０の開口径ｒは、１２０μｍ以下であってもよく、１１０μｍ以下であってもよく、１００μｍ以下であってもよい。複数の穴２０それぞれの主面１００Ａにおける開口径ｒは、５０μｍ～１２０μｍであってもよく、６０μｍ～１１０μｍであってもよい。

スクライブラインＬ１の穴２０の開口径ｒは、主面１００ＡにおいてスクライブラインＬ１に直交する方向の穴２０の最大長さ（主面１００Ａにおける種々の開口幅のうち、スクライブラインＬ１に直交し、且つ最大の幅）に相当する。スクライブラインＬ２の穴２０の開口径ｒは、主面１００ＡにおいてスクライブラインＬ２に直交する方向の穴２０の最大長さに相当する。穴２０の開口縁２０Ｅが円形である場合、穴２０の開口径ｒは、開口縁２０Ｅの直径に相当する。隣り合う穴２０同士が繋がっている場合には円弧状となることから、開口径ｒは、スクライブラインの長手方向に対して直交する方向に沿った開口縁２０Ｅの径（直径）に相当する。複数の穴２０それぞれの開口径ｒ（開口縁２０Ｅの直径）は、互いに略一致していてもよく、異なっていてもよい。

図６には、図４に示されるＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図が示されている。すなわち、図６は、セラミック板１００を、スクライブラインＬ１（Ｌ２）の各穴２０の中心を通り、且つ主面１００Ａに垂直な面で切断したときの断面図である。穴２０は、主面１００Ａ（開口縁２０Ｅ）からセラミック板１００の内部に向かって先細りとなるように、すり鉢形状を呈している。スクライブラインＬ１，Ｌ２に沿った分割を円滑にする観点から、複数の穴２０それぞれの深さｄは、セラミック板１００の厚さＴの１／６倍以上であってもよく、厚さＴの１／５倍以上であってもよく、厚さＴの１／４倍以上であってもよい。

セラミック板１００の機械的強度を維持する観点から、各穴２０の深さｄは、セラミック板１００の厚さＴの１／３倍以下であってもよく、厚さＴの３／１０倍以下であってもよく、厚さＴの４／１５倍以下であってもよい。例えば、深さｄは、セラミック板１００の厚さＴの１／６倍～１／３倍であってもよく、厚さＴの１／５倍～３／１０倍であってもよい。一例では、セラミック板１００の厚さＴが０．１５ｍｍ～１ｍｍである場合に、深さｄは、２５μｍ～３３０μｍであってもよく、５０μｍ～２００μｍであってもよく、６０μｍ～１００μｍであってもよい。図６に示されるように、深さｄは、主面１００Ａ（開口縁２０Ｅ）から穴２０の底部２０Ｂ（最下点）までの、セラミック板１００の厚さ方向における距離で定義される。複数の穴２０のそれぞれの深さｄは、互いに略一致していてもよく、異なっていてもよい。

セラミック板１００の機械的強度を維持する観点から、複数の穴２０の配列ピッチｐ（図４参照）は、５０μｍ以上であってもよく、６０μｍ以上であってもよく、７０μｍ以上であってもよい。スクライブラインに沿った分割を円滑にする観点から、配列ピッチｐは、１２０μｍ以下であってもよく、１１０μｍ以下であってもよく、１００μｍ以下であってもよい。例えば、配列ピッチｐは、５０μｍ～１２０μｍであってもよく、６０μｍ～１１０μｍであってもよい。配列ピッチｐは、開口径ｒの０．４２倍以上、０．５倍以上、又は０．６倍以上であってもよい。配列ピッチｐは、開口径ｒの２．４倍以下、２．０倍以下、又は１．８倍以下であってもよい。複数の穴２０のスクライブラインに沿った配列ピッチｐは、当該スクライブラインに沿って互いに隣り合う穴２０の中心同士の間の距離で定義される。複数の穴２０は、配列ピッチｐが略一定となるようにスクライブラインに沿って並んでいてもよく、一部において配列ピッチｐが異なるようにスクライブラインに沿って並んでいてもよい。

スクライブラインＬ１又はスクライブラインＬ２が形成された部分の曲げに対する物理強度は、セラミック板１００の曲げ強さを３点曲げ試験によって測定することで評価できる。本開示において、セラミック板の曲げ強さは、ＪＩＳ Ｒ １６０１－２００８に準拠した３点曲げ試験によって測定される値である。

より詳細には、図７（ａ）に示されるように、セラミック板１００の一部を切り出して得られる試験片の一方の主面を２つの支持体５０Ａ，５０Ｂで支持した状態で、アンビル６０によって他方の主面に荷重を作用させつつ、試験片（セラミック板）の曲げ強さの測定が行われる。アンビル６０によって試験片に作用する荷重点ＬＰ（荷重ライン）は、支持体５０Ａ，５０Ｂが並ぶ方向に直交する方向に沿って延びるように設定される。当該荷重点ＬＰが、２つの支持体５０Ａ，５０Ｂによる２つの支点ＳＰ１，ＳＰ２（２つの支持ライン）の間に位置するように、支持体５０Ａ，５０Ｂ及びアンビル６０が配置される。そして、アンビル６０からの荷重を増加させながら試験片に荷重を作用させていき、試験片が折れた（破断した）際の荷重の値が、曲げ強さとして測定される。

本開示に係るセラミック板１００において、第１曲げ強さＮ１を以下で定義される測定値としたときに、第１曲げ強さＮ１は、３８０ＭＰａ以上である。第１曲げ強さＮ１を３８０ＭＰａ以上とすることで、セラミック板１００の機械的強度が維持される。
第１曲げ強さＮ１：スクライブラインＬ１（Ｌ２）が形成された主面１００Ａが２つの支点ＳＰ１，ＳＰ２で支持され、スクライブラインＬ１（Ｌ２）が主面１００Ｂに付与される荷重点ＬＰに沿うようにセラミック板１００の試験片が配置された状態で、３点曲げ試験によって測定される値

図７（ｂ）には、第１曲げ強さＮ１を測定する際のセラミック板１００の試験片（以下、「試験片１１０」という。）の配置の一例が示されている。図７（ｂ）に示されるように、主面１００Ｂのうち、主面１００ＡにおけるスクライブラインＬ１（Ｌ２）に対応する位置にアンビル６０によって荷重が加えられる。試験片１１０において、主面１００Ａ，１００Ｂにそれぞれ対応する主面も「主面１００Ａ，１００Ｂ」と表記する。試験片１１０は、例えば、その一辺が４０ｍｍとなり、且つスクライブラインＬ１（Ｌ２）が略中央に位置するように、セラミック板１００から切り出される。第１曲げ強さＮ１は、３８５ＭＰａ以上、３９０ＭＰａ以上、３９５ＭＰａ以上、又は４００ＭＰａ以上であってもよい。

また、セラミック板１００において、第２曲げ強さＮ２を以下で定義される測定値としたときに、第１曲げ強さＮ１は、第２曲げ強さＮ２の０．５６倍以下である。第１曲げ強さＮ１を第２曲げ強さＮ２の０．５６倍以下とすることで、スクライブラインに沿った分割が円滑になる。
第２曲げ強さＮ２：２つの支点ＳＰ１，ＳＰ２間にスクライブラインＬ１（Ｌ２）が存在しないようにセラミック板１００の試験片が配置された状態で、３点曲げ試験によって測定される値

第２曲げ強さＮ２を測定する際のセラミック板１００の試験片（以下、「試験片１２０」という。）は、上記試験片１１０と異なり、スクライブラインを有しない。例えば、セラミック板１００において、スクライブラインＬ１，Ｌ２がいずれも形成されていない領域が切り出されて、試験片１２０が形成される。または、スクライブラインＬ１，Ｌ２が形成される前の状態のセラミック板１００から試験片１２０が形成される。すなわち、試験片１２０を用いて測定される第２曲げ強さＮ２は、セラミック板１００を構成する基材自体の曲げ強さを示している。

第２曲げ強さＮ２が７００ＭＰａ～１０００ＭＰａである場合、第１曲げ強さＮ１は、３９２ＭＰａ～５６０ＭＰａであってもよい。一例では、第２曲げ強さＮ２が７５０ＭＰａである場合、第１曲げ強さＮ１は、３８０ＭＰａ～４２０ＭＰａであってもよく、３８５ＭＰａ～４１５ＭＰａであってもよい。第１曲げ強さＮ１は、第２曲げ強さＮ２の０．５４倍以下、０．５２倍以下、又は０．５０倍以下であってもよい。

以上のセラミック板１００では、第１曲げ強さＮ１が、３８０ＭＰａ以上であり、且つ第２曲げ強さＮ２の０．５６倍以下となるように、複数の穴２０それぞれの開口径ｒ、複数の穴２０それぞれの深さｄ、及び複数の穴２０の配列ピッチｐが調整されている。これらの寸法の調整方法の具体例については後述する。一例では、第１曲げ強さＮ１、開口径ｒ、深さｄ、及び配列ピッチｐのいずれもが、上述したそれぞれの数値範囲となるように、セラミック板１００（スクライブラインＬ１，Ｌ２）が形成される。このようなセラミック板１００では、機械的強度の維持と、スクライブラインＬ１，Ｌ２に沿った分割の円滑化との両立が図られる。

深さｄが大きいほど第１曲げ強さＮ１は小さくなり、第２曲げ強さＮ２との強度の差が大きくなる傾向にある。開口径ｒが大きいほど第１曲げ強さＮ１は小さくなり、第２曲げ強さＮ２との強度の差が大きくなる傾向にある。配列ピッチｐが小さいほど第１曲げ強さＮ１は小さくなり、第２曲げ強さＮ２との強度の差が大きくなる傾向にある。なお、上記では、深さｄ、配列ピッチｐ、及び開口径ｒでの調整を一例として説明したが、穴の形状を円ではなく、楕円又は長方形等の多角形などの他の形状に変更して開口面積、深さ、及びピッチ等を調整する方法で第１曲げ強さＮ１の値（第２曲げ強さＮ２との関係）を調整してもよい。

セラミック板１００の主面１００Ａ，１００Ｂが長方形である場合、セラミック板１００の短辺の長さは、例えば、１００ｍｍ以上である。セラミック板１００の短辺の長さは、１１０ｍｍ以上であってもよく、１３０ｍｍ以上であってもよく、１５０ｍｍ以上であってもよい。セラミック板１００の長辺の長さは、例えば、１５０ｍｍ以上である。セラミック板１００の長辺の長さは、１７０ｍｍ以上であってもよく、１９０ｍｍ以上であってもよく、２２０ｍｍ以上であってもよい。主面１００Ａ，１００Ｂは、一辺の長さが１００ｍｍ～２２０ｍｍである正方形であってもよい。

セラミック板１００では、その短辺の長さが１００ｍｍ～１５０ｍｍであり、且つ、その長辺の長さが１５０ｍｍ～２２０ｍｍであってもよい。この場合、セラミック板１００の機械的強度を維持するために、第１曲げ強さＮ１が３８０ＭＰａ以上に調整される。セラミック板１００では、その短辺の長さが１５０ｍｍを超え、且つ、その長辺の長さが２２０ｍｍを超えていてもよい。この場合、セラミック板１００の機械的強度を維持するために、第１曲げ強さＮ１が４００ＭＰａ以上に調整されてもよい。

［製造方法］
続いて、一実施形態に係る回路基板の製造方法を説明する。この回路基板の製造過程には、セラミック板１００の製造工程（製造方法）が含まれる。図８は、回路基板の製造方法の一例を示すフローチャートである。この製造方法では、最初に、スクライブラインをセラミック板１００の主面１００Ａに形成するための複数の加工条件の中から条件の選択（決定）が行われる（Ｓ０１）。言い換えると、以降の工程において、選択された条件（以下、「設定条件」という。）に従って、スクライブラインＬ１，Ｌ２が主面１００Ａに形成される。スクライブラインを形成するための加工条件には、複数の穴２０それぞれの主面１００Ａにおける開口径ｒ、複数の穴２０それぞれの深さｄ、及びスクライブラインＬ１（Ｌ２）に沿った複数の穴２０の配列ピッチｐが含まれる。設定条件の選択方法の詳細については後述する。

次に、セラミック材料（例えば、窒化ケイ素粉末、又は窒化アルミニウム粉末）を含む基材が作製される（Ｓ０２）。当該基材は、例えば、以下の手順で製造することができる。まず、窒化ケイ素粉末又は窒化アルミニウム粉末、バインダ樹脂、焼結助剤、可塑剤、分散剤、及び溶媒等を含むスラリーを成形してグリーンシートを得る。焼結助剤としては、希土類金属、アルカリ土類金属、金属酸化物、フッ化物、塩化物、硝酸塩、及び硫酸塩等が挙げられる。これらは一種のみ用いてもよいし二種以上を併用してもよい。焼結助剤を用いることにより、無機化合物粉末の焼結を促進させることができる。バインダ樹脂の例としては、メチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、及び（メタ）アクリル系樹脂等が挙げられる。

可塑剤の例としては、精製グリセリン、グリセリントリオレート、ジエチレングリコール、ジ－ｎ－ブチルフタレート等のフタル酸系可塑剤、及びセバシン酸ジ－２－エチルヘキシル等の二塩基酸系可塑剤等が挙げられる。分散剤の例としては、ポリ（メタ）アクリル酸塩、及び（メタ）アクリル酸－マレイン酸塩コポリマー等が挙げられる。溶媒としては、エタノール及びトルエン等の有機溶媒が挙げられる。

スラリーの成形方法の例としては、ドクターブレード法及び押出成形法が挙げられる。このような方法によってグリーンシートが作製される。その後、グリーンシートの脱脂及び焼結が行われ、窒化ケイ素又は窒化アルミニウムを含む基材が得られる。脱脂は、例えば、４００℃～８００℃で、０．５～２０時間、グリーンシートを加熱して行ってよい。これによって、窒化ケイ素又は窒化アルミニウムの酸化及び劣化を抑制しつつ、有機物（炭素）の残留量を低減することができる。焼結は、窒素、アルゴン、アンモニア又は水素等の非酸化性ガス雰囲気下、１７００℃～１９００℃でグリーンシートを加熱して行ってよい。

上述の脱脂及び焼結は、複数のグリーンシートを積層した状態で行ってもよい。積層して脱脂及び焼結を行う場合、焼成後のシートの分離を円滑にするため、グリーンシート間に離型剤による離型層を設けてよい。離型剤としては、例えば、窒化ホウ素（ＢＮ）を用いることができる。離型層は、例えば、窒化ホウ素の粉末のスラリーを、スプレー、ブラシ、ロールコート、又はスクリーン印刷等の方法により塗布して形成してよい。積層するグリーンシートの枚数は、基材の量産を効率的に行いつつ、脱脂を十分に進行させる観点から、例えば１０～１００枚であってもよく、２０～８０枚であってもよい。

次に、上記工程（Ｓ０２）で得られた基材の表面に、工程（Ｓ０１）で設定された条件に従って、レーザ光を用いてスクライブラインを形成する工程（Ｓ０３）が行われる。具体的には、工程（Ｓ０２）で得られた基材の表面に、レーザ光を照射して複数の穴を形成することで、図１～図３に示されるような、主面１００ＡにスクライブラインＬ１，Ｌ２を有するセラミック板１００が形成される。レーザ光としては、例えば、炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザ及びファイバーレーザ等が挙げられる。図４及び図５に示される複数の穴２０のそれぞれは、レーザ光を複数回に分けて照射することによって形成される。これによって、一回のみの照射で穴を形成する場合に比べて、一回当たりに照射されるレーザ光のエネルギーを小さくすることができる。したがって、穴２０の形成にレーザ光を効率的に利用することが可能となり、窒化ケイ素又は窒化アルミニウムの焦げ付きによる変質を抑制することができる。

穴２０は、バーストパルスモードによって形成してもよいし、サイクルパルスモードによって形成してもよい。バーストパルスモードは、以下の手順で行う。レーザ光を複数回に分けて同じ位置に照射して、一つ目の穴２０を形成する。続いて、一つ目の穴２０に隣り合うように、レーザ光を複数回に分けて照射して二つ目の穴２０を形成する。これによって、互いに隣り合う２つの穴２０を形成する。このような手順を複数回繰り返して行いｎ個の穴２０を形成する（ｎは２以上の正の整数）。このようにしてｎ個の穴２０で構成されるスクライブラインＬ１（Ｌ２）を形成することができる。１個の穴２０を形成するためにレーザ光を２回照射する場合、ｎ個の穴２０を形成するためにはレーザ光を（２×ｎ）回に分けて照射することになる。

サイクルパルスモードは、例えば以下の手順で行う。１番目からｎ番目までの穴２０を、それぞれ１回ずつのレーザ光の照射で形成する。その後、１番目からｎ番目までの穴２０に、再びレーザ光を１回ずつ照射する。この場合も、ｎ個の穴２０を形成するためにレーザ光を（２×ｎ）回に分けて照射することになる。なお、各穴２０の形成のためにレーザ光を３回以上照射してもよい。作業効率の観点から、各穴２０の形成のためにレーザ光を照射する回数は１０回以下であってよい。穴２０の形成方法は上述の２つの方法に限定されない。例えば、バーストパルスモードとサイクルパルスモードとを組み合わせてもよい。

一つの穴２０を形成するために照射される複数回のレーザ光の照射間隔は、レーザ光の照射によって加熱されるセラミック板１００の冷却時間を確保するため、１２００μ秒間以上（８５０Ｈｚ以下）であってよく、１５００μ秒間以上（６７０Ｈｚ以下）であってよい。

１回当たりに照射されるレーザ光のエネルギーは、７０ｍＪ未満であってよく、５０ｍＪ以下であってよく、３０ｍＪ以下であってもよい。このように１回当たりに照射されるエネルギーを小さくすることによって、セラミック板の焦げ付き（異物である酸素リッチ層の生成）を抑制できる。なお、穴２０を効率よく形成する観点から、１回当たりに照射されるレーザ光のエネルギーは５ｍＪ以上であってよく、１０ｍＪ以上であってもよい。

レーザ光のパルス幅は、セラミック板１００の主面１００Ａに十分な大きさの穴２０を形成しつつ、セラミック板１００へのダメージを低減する観点から、３０μ秒～２００μ秒であってよく、５０μ秒～１５０μ秒であってもよい。

このようにして、スクライブラインＬ１，Ｌ２を設けることによって、セラミック板１００を得ることができる。スクライブラインＬ１，Ｌ２は、後工程において、セラミック板１００（回路基板）を分割する際の切断線となる。以上のように、セラミック板１００の製造方法は、上述した工程（Ｓ０１～Ｓ０３）を含む。

次に、セラミック板１００の一対の主面１００Ａ，１００Ｂに、ペースト状のろう材を塗布する工程（Ｓ０４）が行われる。例えば、セラミック板１００の主面１００Ａ，１００Ｂに、ロールコーター法、スクリーン印刷法、又は転写法等の方法によってペースト状のろう材が塗布される。ろう材は、例えば、銀及びチタン等の金属成分、有機溶媒、並びにバインダ等を含有する。ろう材の粘度は、例えば５Ｐａ・ｓ～２０Ｐａ・ｓであってよい。ろう材における有機溶媒の含有量は、例えば、５質量％～２５質量％、バインダ量の含有量は、例えば、２質量％～１５質量％であってよい。

図９は、ろう材１４０が塗布されたセラミック板１００の一例を示す斜視図である。図９に示されるように、ろう材１４０は、区画部１０ごとに独立して塗布されてよい。図９には、主面１００Ａ側のみを示しているが、主面１００Ｂ側にも同様にろう材１４０が塗布されてもよい。主面１００Ａと主面１００Ｂの全面にろう材が塗布されてもよい。

次に、ろう材１４０が塗布されたセラミック板１００に一対の金属板を接合させることで、複合基板を形成する工程（Ｓ０５）が行われる。例えば、工程（Ｓ０５）では、最初に、ろう材１４０が塗布されたセラミック板１００の主面１００Ａ及び主面１００Ｂに、金属板を貼り合わせることで、接合体が得られる。その後、加熱炉でその接合体を加熱してセラミック板１００と一対の金属板とを十分に接合させることで、複合基板が得られる。

図１０は、一実施形態に係る複合基板の一例を示す斜視図である。複合基板２００は、互いに対向するように配置された一対の金属板２１０と、一対の金属板２１０の間に位置するセラミック板１００とを備える。一対の金属板２１０は、セラミック板１００の主面１００Ａ及び主面１００Ｂを覆うようにセラミック板１００に接合されている。金属板２１０としては、銅板が挙げられる。セラミック板１００と金属板２１０との間で、これらの形状及びサイズが互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。以上のように、複合基板２００の製造方法は、上述の工程（Ｓ０１～Ｓ０５）を含む。

次に、レジストパターンを形成する工程（Ｓ０６）が行われる。例えば、工程（Ｓ０６）では、フォトリソグラフィによってレジストパターンが形成される。具体的には、まず、複合基板の表面に感光性を有するレジストが印刷される。そして、露光装置を用いて、所定形状を有するレジストパターンが形成される。レジストはネガ型であってもよいしポジ型であってもよい。未硬化のレジストは、例えば洗浄によって除去される。

図１１は、表面２００Ａにレジストパターン２３０が形成された複合基板２００の一例を示す斜視図である。図１１は、表面２００Ａ側のみを示しているが、表面２００Ｂ側にも同様のレジストパターンが形成されてよい。レジストパターン２３０は、表面２００Ａ及び表面２００Ｂにおいて、セラミック板１００の各区画部１０に対応する領域に形成される。

次に、金属板２１０のうちレジストパターン２３０に覆われていない部分を除去するエッチング工程（Ｓ０７）が行われる。エッチングが行われることによって、当該部分にはセラミック板１００の主面１００Ａ及び主面１００Ｂが露出する。その後、レジストパターン２３０を除去して、区画部１０ごとに独立した導体部が形成される。以上の工程（Ｓ０１～Ｓ０７）によって、回路基板が得られる。

図１２は、一実施形態に係る回路基板３００の一例を示す斜視図である。回路基板３００は、セラミック板１００と、セラミック板１００を挟んで対向配置された導体部２５０と、を備える。導体部２５０は、区画部１０ごとに独立して、主面１００Ａ及び主面１００Ｂ上に設けられている。すなわち、区画部１０ごとに、互いに対向するように配置された一対の導体部２５０が設けられている。

回路基板３００は、スクライブラインＬ１，Ｌ２に沿って分割（切断）され、複数の分割基板に分割される。各分割基板（分割された状態の各回路基板）は例えばパワーモジュール等の部品として用いられる。分割基板における導体部２５０には、例えば電子部品が実装される。

（条件の設定）
図１３は、上述の工程（Ｓ０１）での条件の設定方法の一例を示すフローチャートである。この条件の設定方法では、加工条件に含まれる各種条件（開口径ｒ、深さｄ、及び配列ピッチｐそれぞれの設定値）の少なくとも１つを複数段階に変更させて、変更させる段階ごとに、評価サンプルとして、複数の評価用セラミック板が作製される。複数の評価用セラミック板が作製される複数の加工条件では、各種条件の少なくとも１つが互いに異なる値に設定されている。以下では、開口径ｒ及び深さｄは一定値に固定したまま、配列ピッチｐを段階的に変更する場合を例示する。なお、いずれの条件を変更させるか、及び変更させる幅は、作業員等によって予め設定されていてもよい。

最初に、加工条件が初期値に設定されたうえで、当該加工条件に従って、複数の穴で構成される評価用のスクライブラインが形成されることで、評価用セラミック板が作製される（Ｓ１１）。そして、一の加工条件において、評価用セラミック板が所定枚数（例えば、２枚～１０枚）だけ作製されるまで、同じ加工条件で、評価用セラミック板が繰り返し作製される（Ｓ１１，Ｓ１２）。これにより、同じ加工条件で形成された複数の評価用セラミック板が作製され、例えば、後述する評価項目を平均値によって評価することができる。

一の加工条件において、所定枚数の評価用セラミック板が作製された後、且つ、配列ピッチｐを複数段階に変更させるパターン（加工条件の組合せ）が全て終了していない場合には、加工条件の変更が行われる（Ｓ１３，Ｓ１４）。そして、変更後の加工条件に従って、複数の評価用セラミック板が作製される。以上の工程が、配列ピッチｐを複数段階に変更させるパターン全てが終了するまで繰り返される。

次に、複数の評価用セラミック板の曲げ強さの評価が行われる（Ｓ１５）。具体的には、最初に、上述した第２曲げ強さＮ２（スクライブラインに影響を受けない基材自体の曲げに対する強度）が、評価用セラミック板について、３点曲げ試験によって測定される。第２曲げ強さＮ２を測定する際に、いずれの評価用セラミック板が用いられてもよい。なお、第２曲げ強さＮ２は、工程（Ｓ１１）の前に測定されていてもよい。次に、配列ピッチｐを変更させた段階ごと（加工条件ごと）に、第１曲げ強さＮ１（スクライブラインの形成部分の曲げに対する強度）が、３点曲げ試験によって測定される。評価用セラミック板での曲げ強さの測定方法は、上述したセラミック板１００での測定方法と同様である。例えば、配列ピッチｐを変更させた段階ごとに、複数の評価用セラミック板それぞれから得られる試験片を用いて、３点曲げ試験により第１曲げ強さＮ１が測定される。そして、複数の評価用セラミック板から得られる試験片それぞれの測定値の平均値が、当該段階（加工条件）についての第１曲げ強さＮ１として算出される。

次に、変更させた加工条件の中から（複数の加工条件の中から）、第１曲げ強さＮ１が所定の数値範囲に含まれる条件が設定条件として選択される（Ｓ１６）。より詳細には、配列ピッチｐについて変更させた複数の段階（値）の中から、第１曲げ強さＮ１が、３８０ＭＰａ以上、且つ第２曲げ強さＮ２の０．５６倍以下となる値が選択される。なお、上記数値範囲に含まれる条件が複数ある場合に、作業員によっていずれか１つの値に選択されてもよい。以上の工程（Ｓ１１～Ｓ１６）によって、第１曲げ強さＮ１が、３８０ＭＰａ以上、且つ第２曲げ強さＮ２の０．５６倍以下となる各種条件の組合せが選択される。そして、上述したように、選択された条件（設定条件）に従って、スクライブラインＬ１，Ｌ２が主面１００Ａに形成される。

（条件の設定例１）
続いて、スクライブラインを形成するための各種条件の設定例について説明する。設定例１では、炭酸ガスレーザ方式の加工機を用いて、穴２０の開口径ｒを６０μｍに固定し、穴２０の深さｄを７０μｍに固定したうえで、配列ピッチｐを５段階に変更して評価用セラミック板を作製した。配列ピッチｐを変更させる段階（加工条件）ごとに、５個の評価用セラミック板を作製した。各評価用セラミック板の板厚は０．３２ｍｍとした。下記の表１は、５段階に変更した配列ピッチｐの値、第１曲げ強さＮ１の評価結果、及び第１曲げ強さＮ１と第２曲げ強さＮ２との比を示す。

表１において、第１曲げ強さＮ１の評価結果は、５個の評価用セラミック板それぞれについて測定される第１曲げ強さＮ１の平均値である。評価用セラミック板の基材自体の曲げ強さを示す第２曲げ強さＮ２は、７５０ＭＰａであった。以上の評価結果から、条件２及び条件３では、第１曲げ強さＮ１が、３８０ＭＰａ～４２０ＭＰａ（第２曲げ強さＮ２の０．５６倍）の範囲に含まれている。したがって、この場合には、配列ピッチｐの設定値として６０μｍ又は７０μｍが選択される。

条件１で作製した評価用セラミック板では、スクライブライン形成後の後工程において、工程中に一部のセラミック板に割れが発生した。また、条件４及び条件５で作製した評価用セラミック板の一部では、分割後にバリ（数百μｍ程度のバリ）が発生した。条件２，３で作製した評価用セラミック板では、スクライブライン形成後の後工程においてセラミック板に割れが発生せずに、分割後にバリが発生しなかった。

（条件の設定例２）
設定例２では、ファイバーレーザ方式の加工機を用いて、穴２０の開口径ｒを１００μｍに固定し、穴２０の深さｄを７０μｍに固定し、配列ピッチｐを５段階に変更して評価用セラミック板を作製した。配列ピッチｐを変更させる段階（加工条件）ごとに、５個の評価用セラミック板を作製した。下記の表２は、５段階に変更した配列ピッチｐの値、第１曲げ強さＮ１の評価結果、及び第１曲げ強さＮ１と第２曲げ強さＮ２との比を示す。

表２において、第１曲げ強さＮ１の評価結果は、５個の評価用セラミック板それぞれについて測定される第１曲げ強さＮ１の平均値である。評価用セラミック板の第２曲げ強さＮ２は、７５０ＭＰａであった。以上の評価結果から、条件２、条件３、及び条件４では、第１曲げ強さＮ１が、３８０ＭＰａ～４２０ＭＰａの範囲に含まれている。したがって、この場合には、配列ピッチｐの設定値として８５μｍ、１００μｍ又は１１５μｍが選択される。

条件１で作製した評価用セラミック板では、スクライブライン形成後の後工程において、工程中に一部のセラミック板に割れが発生した。また、条件５で作製した評価用セラミック板の一部では、分割後にバリ（数百μｍ程度のバリ）が発生した。条件２～条件４で作製した評価用セラミック板では、スクライブライン形成後の後工程においてセラミック板に割れが発生せずに、分割後にバリが発生しなかった。

［実施形態の効果］
以上の実施形態に係るセラミック板１００は、主面１００Ａ及び主面１００Ｂと、主面１００Ａに形成された複数の穴２０によって構成されるスクライブラインＬ１，Ｌ２と、を有するセラミック板である。第１曲げ強さＮ１を、主面１００Ａが２つの支点ＳＰ１，ＳＰ２で支持され、スクライブラインＬ１，Ｌ２が主面１００Ｂに付与される荷重点ＬＰに沿うようにセラミック板１００の少なくとも一部が配置された状態で、３点曲げ試験によって測定される値とし、第２曲げ強さＮ２を、２つの支点ＳＰ１，ＳＰ２間にスクライブラインが存在しないようにセラミック板１００の少なくとも一部が配置された状態で、３点曲げ試験によって測定される値としたときに、第１曲げ強さＮ１は、３８０ＭＰａ以上であり、且つ、第２曲げ強さＮ２の０．５６倍以下である。

スクライブラインに沿ってセラミック板を分割する際に、スクライブラインが形成された部分の曲げに対する強度が強すぎると、セラミック板を分割した際にバリが発生し、セラミック板によって形成される回路基板の品質が低下してしまうおそれがある。一方、セラミック板の形成後には、回路基板を形成するために各種工程（例えば、上述のＳ０４～Ｓ０７）が含まれる。そのため、上記曲げに対する強度が弱すぎると、これらの工程中にセラミック板が割れてしまい、歩留まりが悪化してしまうおそれがある。これに対して、上述のセラミック板１００では、スクライブラインＬ１，Ｌ２に関して、第１曲げ強さＮ１の下限値が上記の値に調整されることで、スクライブライン形成後の各種工程において、セラミック板１００が割れ難い。また、スクライブラインＬ１，Ｌ２に関して、第１曲げ強さＮ１の上限値が上記の値に調整されることで、セラミック板１００を分割する際にバリが発生し難い。したがって、上述のセラミック板１００は、回路基板の品質の安定化と、歩留まりの向上との両立に有用である。

複数の穴２０それぞれの、主面１００ＡにおいてスクライブラインＬ１，Ｌ２に直交する方向の最大長さ（開口径ｒ）は、５０μｍ～１２０μｍであり、複数の穴２０それぞれの深さｄは、セラミック板１００の厚さＴの１／６倍～１／３倍であり、スクライブラインＬ１，Ｌ２に沿った複数の穴２０の配列ピッチｐは、５０μｍ～１２０μｍであってもよい。スクライブラインＬ１，Ｌ２に関して、曲げ強さの調整に加えて、穴の開口径ｒ、穴の深さｄ、及び穴２０の配列ピッチｐが上記範囲に調整されることで、後工程でのセラミック板１００の割れと、分割する際のバリの発生とがより確実に抑制される。そのため、回路基板の品質の安定化と、歩留まりの向上との両立に更に有用である。

以上の実施形態に係るセラミック板１００の製造方法は、複数の穴２０によって構成されるスクライブラインＬ１，Ｌ２を、セラミック板１００の主面１００Ａに形成するための加工条件の中から設定条件を選択する工程と、設定条件に従って、セラミック板１００用の基材の表面に、レーザ光を用いてスクライブラインＬ１，Ｌ２を形成する工程と、を含む。加工条件には、複数の穴２０それぞれの、主面１００ＡにおいてスクライブラインＬ１，Ｌ２に直交する方向の最大長さ（開口径ｒ）、複数の穴２０それぞれの深さｄ、及びスクライブラインＬ１，Ｌ２に沿った複数の穴２０の配列ピッチｐが含まれる。設定条件を選択する工程は、加工条件を変更させながら、複数の穴２０によって構成される評価用のスクライブラインが一の主面に形成された状態の複数の評価用セラミック板を形成することと、複数の評価用セラミック板それぞれの曲げ強さを評価することで、変更させた加工条件の中から、第１曲げ強さＮ１が、３８０ＭＰａ以上であり、且つ第２曲げ強さＮ２の０．５６倍以下となる条件を上記設定条件として選択することとを含む。

この製造方法では、第１曲げ強さＮ１が、３８０ＭＰａ以上であり、且つ第２曲げ強さＮ２の０．５６倍以下となる加工条件が選択される。そのため、選択された加工条件に従ってスクライブラインＬ１，Ｌ２が形成されたセラミック板１００についても、第１曲げ強さＮ１を上記範囲に調整することができる。第１曲げ強さＮ１が３８０ＭＰａ以上であると、スクライブライン形成後の各種工程においてセラミック板が割れ難く、第１曲げ強さＮ１が第２曲げ強さＮ２の０．５６倍以下であると、分割後にバリが発生し難い。したがって、本製造方法は、セラミック板によって形成される回路基板の品質の安定化と、歩留まりの向上との両立に有用である。

以上、本開示のいくつかの実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、各区画部１０に設けられる導体部２５０の形状は同一である必要はなく、区画部１０ごとに異なる形状を有していてもよい。また、セラミック板１００及び複合基板は、四角柱形状以外の形状を有していてもよい。

回路基板３００における導体部２５０には任意の表面処理を施してもよい。例えば、ソルダーレジスト等の保護層で導体部２５０の表面の一部を被覆し、導体部２５０の表面の他部にめっき処理を施してもよい。

上述の例では、設定条件を選択する際に、一の加工条件ごとに複数の評価用サンプルを作製しているが、一の加工条件ごとに１個の評価用サンプルを作製してもよい。

１００…セラミック板、１００Ａ，１００Ｂ…主面、２０…穴、Ｌ１，Ｌ２…スクライブライン、ｒ…穴の開口径、ｄ…穴の深さ、Ｔ…セラミック板の厚さ、ｐ…複数の穴の配列ピッチ。

Claims (3)

1. 第１主面及び第２主面と、前記第１主面に形成された複数の穴によって構成されるスクライブラインと、を有するセラミック板であって、
   第１曲げ強さを、前記第１主面が２つの支点で支持され、前記第２主面のうちの前記スクライブラインに対応する位置に荷重が付与されるように前記セラミック板の少なくとも一部が配置された状態で、３点曲げ試験によって測定される値とし、
   第２曲げ強さを、２つの支点間に前記スクライブラインが存在しないように前記セラミック板の少なくとも一部が配置された状態で、３点曲げ試験によって測定される値としたときに、
   前記第１曲げ強さは、３８０ＭＰａ以上であり、且つ、前記第２曲げ強さの０．５６倍以下である、セラミック板。
2. 前記複数の穴それぞれの、前記第１主面において前記スクライブラインに直交する方向の最大長さは、５０μｍ～１２０μｍであり、
   前記複数の穴それぞれの深さは、前記セラミック板の厚さの１／６倍～１／３倍であり、
   前記スクライブラインに沿った前記複数の穴のピッチは、５０μｍ～１２０μｍである、請求項１に記載のセラミック板。
3. 複数の穴によって構成されるスクライブラインを、セラミック板の一の主面に形成するための複数の加工条件の中から設定条件を選択する工程と、
   前記設定条件に従って、セラミック板用の基材の表面に、レーザ光を用いて前記スクライブラインを形成する工程と、を含み、
   前記複数の加工条件それぞれには、前記複数の穴それぞれの、前記主面において前記スクライブラインに直交する方向の最大長さ、前記複数の穴それぞれの深さ、及び前記スクライブラインに沿った前記複数の穴のピッチが含まれ、
   前記設定条件を選択する工程は、
   前記複数の加工条件に従って、複数の穴によって構成される評価用のスクライブラインが第１主面に形成された状態の複数の評価用セラミック板をそれぞれ形成することと、
   前記複数の評価用セラミック板それぞれの曲げ強さを評価することで、前記複数の加工条件の中から、第１曲げ強さが、３８０ＭＰａ以上であり、且つ、第２曲げ強さの０．５６倍以下となる条件を、前記設定条件として選択することと、を含み、
   前記第１曲げ強さは、前記第１主面が２つの支点で支持され、評価用セラミック板の前記第１主面とは反対側の第２主面のうちの評価用のスクライブラインに対応する位置に荷重が付与されるように評価用セラミック板の少なくとも一部が配置された状態で、３点曲げ試験によって測定される値であり、
   前記第２曲げ強さは、評価用のスクライブラインが２つの支点間に存在しないように評価用セラミック板の少なくとも一部が配置された状態で、３点曲げ試験によって測定される値である、セラミック板の製造方法。

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