专利名称：陶瓷生片的孔加工方法
技术领域：
本发明涉及一种用于陶瓷层压装置等陶瓷装置的制造的、在陶瓷生片上形成孔的方法。
背景技术：
小型过滤器、模组部件等的陶瓷层压装置，一般都是通过对陶瓷生片进行层压而制造的。在该制造方法中，分别制作在表面上具有通过丝网印刷等形成的布线图形的规定数量的陶瓷生片，层压这些陶瓷生片并进行烧结，再分割成单片而制造陶瓷层压装置。陶瓷生片通过上述工序而成为层压装置的陶瓷层。
在各陶瓷层上形成的布线图形通过贯穿陶瓷层的转接电极进行连接。转接电极是通过向陶瓷生片上形成的转接通孔中填充导电糊之后烧结而成的。此外，陶瓷生片还存在为了能够在低温下进行烧结而添加玻璃的情况。
伴随近年来的陶瓷层压装置的小型化、高功能化，逐渐要求减小陶瓷生片上形成的转接通孔的孔径、增加转接通孔的数量以及缩短加工时间。
以前，转接通孔是通过利用模具的冲孔方法对陶瓷生片进行冲压而形成。转接通孔的孔径越小、模具冲销或者模具本身的寿命就会越短。在这种方法中，尤其很难形成100μmφ以下的转接通孔，并且转接通孔的加工速度也很慢。
最近，如特开平01-9691号公报所公开，可以通过利用CO2、YAG、激态原子(excimer)等产生的激光而形成转接通孔。在该方法中能容易地制作100μmφ以下的转接通孔，并且无需更换模具等的维护手段。
进一步，因为激光通过由电子控制改变反射角度的电流扫描镜(galvano-scan mirror)无法移动陶瓷生片，所以可以通过向陶瓷生片的规定区域反复照射激光而高速地形成转接通孔。从而，激光可以冲孔方法的100倍以上的速度形成转接通孔。
图8是现有的陶瓷烧结体的剖视图。图9表示现有的转接通孔的图。
在利用激光的方法中，当在陶瓷生片、尤其是含有玻璃的陶瓷生片上形成转接通孔时，一部分的玻璃成分会熔融。并且，如图9所示，在孔16的周围会残留作为残留物的熔融物17。
熔融物17会附着在孔16的周围，而在以后的工序中，当形成转接电极12时无法在孔16中填充足够的导电糊。并且，孔16的周围因照射的热量而变质，并且填充的导电糊和陶瓷生片的密着性或润湿性会明显降低。
陶瓷烧结体10是通过激光照射方法在陶瓷生片上形成孔16之后，对在孔16中填充了导电糊的陶瓷生片进行层压·烧结而得到的。陶瓷烧结体10如图8所示，在转接电极12的周围产生由空洞构成的结构缺陷，结果就降低了转接电极12的连接可靠性或陶瓷层压装置的防潮性，使长期的可靠性变差。
发明内容
功率的最小值大于最大值的60％的略呈矩形的脉冲激光照射到陶瓷生片的表面上，在陶瓷生片上形成孔。通过这种方法，陶瓷生片的材料不会部分熔融并且附着在孔的周围。
图1是表示在本发明实施例1中的陶瓷生片上形成孔的方法。
图2是表示实施例1的方法中的高峰值短脉冲激光的波形。
图3是表示实施例1的方法中的高峰值短脉冲激光的波形。
图4是表示实施例1中的陶瓷烧结体的剖视图。
图5是表示在本发明实施例2中的陶瓷生片上形成孔的方法图。
图6是表示在实施例2中的陶瓷生片上形成孔的方法的图。
图7是表示现有的脉冲激光的波形的图。
图8是表示现有的陶瓷烧结体的剖视图。
图9是表示现有的孔加工后的转接通孔的图。
具体实施例方式
(实施例1)图1表示在本发明实施例1中的陶瓷生片上形成孔的方法。图2表示在该方法中的高峰值短脉冲激光的波形。图4表示实施例1中的陶瓷烧结体的剖视图。
首先，在以Al2O3为主成分的陶瓷粉末和包含碱土类金属氧化物的硼硅酸玻璃构成的无机成分中，混合有机粘合剂、增塑剂、溶剂制作陶瓷料浆。利用刮刀法将该陶瓷料浆在载膜(carrier film)上延展成片状、得到未干燥的陶瓷生片。然后，对其连续进行干燥，制作陶瓷生片3。虽然说载膜可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜，但是并不特别限定于PET膜。
然后，如图1所示，在激光加工装置的X-Y台4上配置陶瓷生片3，通过照射由聚光透镜1照射出的具有矩形状的脉冲波形的激光2、形成孔。
激光2是具有图2所示的矩形脉冲波形7的高峰值短脉冲型激光。
图2表示理想的脉冲波形7。图3表示陶瓷生片3接受的实际高峰值短脉冲型的激光2的脉冲波形7。尤其在脉冲波形7中，若功率的最小值9大于振荡输出最大值8的60％，则可以容易控制激光照射条件，形成最佳的孔的形状，且附着在孔上的残渣也少。
图7表示CO2激光的现有脉冲波形14。因为CO2激光的峰值输出大约低于500W，所以为了形成孔而必需较长的脉冲宽度。现有的脉冲波形14上升缓慢。并且，即使激光被断开，一直到输出为0也需要将近数十μs的时间，在这段时间内就会产生无法控制振荡输出的区域15。脉冲宽度越长、区域15越大。从而，在现有的激光中很难控制振荡输出或脉冲宽度，也不容易设定加工条件。
另外，由于现有激光的峰值输出较小，为了形成期望形状的孔而使脉冲的宽度变长，这样就会在陶瓷生片3的孔16周边产生热量影响。
结果如图9所示，在陶瓷生片3中含有玻璃成分的时，如果没有将温度上升到使陶瓷生片3的材料升华的程度，则在孔16的周围熔融物17仍处于熔融状态、冷却后就会变成残渣而残留下来。然后，如果利用形成了孔的陶瓷生片3制作陶瓷烧结体10，则如图8所示，就会在转接电极12的周围产生结构缺陷13。
为了不使孔16中产生图9所示的熔融物17，高峰值短脉冲型的激光峰值的振荡输出最好至少大于700W。另外，从断开激光2的振荡一直到输出变成0的时间优选在2μs以下，并且更优选脉冲宽度18可以在2μs以下进行控制。
在形成孔时，如果不反复进行加热冷却的循环则如图9所示的熔融物17的量就会减少。由此，一个孔最好由激光2对陶瓷生片3照射3次以下形成。
在陶瓷生片3上形成孔之后，向孔16中填充导电糊、形成转接电极12。
然后，通过印刷形成布线图形11，使规定张数的形成有配线图形11的陶瓷生片3分别进行对位，通过热压接进行层压而形成陶瓷生片层压体部件。
然后，通过以350～600℃对该陶瓷生片层压体部件进行脱脂，再以850～950℃进行烧结而得到如图4所示的陶瓷烧结体10。
然后，根据需要在安装了半导体部件、SAW过滤装置、芯片部件等之后，通过切块或切片将陶瓷烧结体10分割成规定尺寸的单片，而得到期望的陶瓷层压装置。
在实施例1中，虽然陶瓷生片3的无机成分由以Al2O3为主成分的陶瓷粉末和包含碱土类金属氧化物的硼硅酸玻璃构成，但是并不限定于该组合。因为特别烧结温度低于1000℃能够烧结的低温烧结陶瓷材料很容易通过激光而生成熔融物，所以对形成实施例1的孔的方法尤为有效。
(实施例2)图5及图6是用于说明在本发明实施例2中的陶瓷生片3上形成孔的方法的示意图。因为陶瓷生片3的制作方法与陶瓷层压装置的制作方法与实施例1相同，所以省略对其的说明。
在实施例2中，陶瓷生片3被载膜5支撑而保持在X-Y台4上，并且通过从载膜5的相反侧向陶瓷生片3照射图2或图3所示的激光2，形成孔16。
按照该方法，即使陶瓷生片3很薄，由于其被载膜5支撑，所以可以连续地形成孔，并且提高生产性。
尤其，若激光2直接照射到陶瓷生片3上，则会存在陶瓷生片3的表面被残渣污染的情况。
为了保护陶瓷生片3的表面不被残渣污染，最好如图6所示，将涂抹了粘合剂的PET膜等保护用树脂膜6贴紧。
此外，如果树脂膜6可以紧贴在陶瓷生片3上，则无需特别设置粘接层。另外，该材质并不局限于PET。
表1表示通过高峰值短脉冲型激光形成孔时的激光2的能量及、通过激光2形成的孔的状况。
(表1)
*1孔形成有大的锥度*2生片被破坏，膜剥离如表1所示，如果能量过高，则会导致陶瓷生片3的破裂、陶瓷生片3与载膜5的熔接、陶瓷生片3从载膜5上剥离的情况。因此，在后工序，就会在填充导电糊时因短路而产生不良、或者在后工序的热复制之际，载膜5也无法轻易地从生片3上剥离。
如果激光3的能量较小，则孔16的上下开口处会形成较大的锥度。因此，会产生不仅孔无法形成希望的形状，也很容易产生熔融物17的问题。
从而，高峰值短脉冲型激光2的能量最好在表1中的2～50mJ的范围内。
有时如果激光2通过载膜5照射到生片3上，则载膜5一侧面上的孔径变大，而另一侧面上的孔径就会变小。在这种情况下，还有可能在载膜5从生片3上脱落时，用于形成转接电极12的填充在孔内的导电糊附着在载膜5上，并且从生片3上脱离。因而，尤其在陶瓷生片3较薄的情况下，最好将激光3从载膜5的背面照射到陶瓷生片3上。
如上所述，通过利用实施例1、2中的高峰值短脉冲激光而形成孔的方法，可以抑制利用现有激光的方法在孔上产生的熔融物。从而，因为转接电极附近的结构不存在缺陷，所以能够确保陶瓷层压装置的可靠性。
权利要求
1.一种在陶瓷生片上形成孔的方法，其特征在于具备准备陶瓷生片的工序；以及向上述陶瓷生片的第1面照射功率的最小值是最大值60％以上的略呈矩形的脉冲激光的工序。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于上述激光的振荡输出为700W以上。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于能够控制上述激光的振荡的时间为2μs以下。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于向上述陶瓷生片的上述第1面照射上述激光的工序包括向上述陶瓷生片的上述第1面照射上述激光3次以下、形成上述孔的工序。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于上述激光的能量在2～50mJ的范围。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于准备上述陶瓷生片的工序包括准备在第2面上加设有载膜的上述陶瓷生片的工序。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于准备上述陶瓷生片的工序包括准备在上述第1面上加设有保护膜的上述陶瓷生片的工序。
全文摘要
一种陶瓷生片的孔加工方法，向陶瓷生片(3)上照射功率的最小值大于最大值的60％的高峰值短脉冲型激光，形成孔。由此，陶瓷生片的材料就不会部分熔融并残留附着在孔的周围。这种在陶瓷生片上形成孔的方法，在层压生片并烧结后，在孔中形成的转接电极的周围不会产生结构上的缺陷。
文档编号B23K26/18GK1498067SQ20031010149
公开日2004年5月19日 申请日期2003年10月21日 优先权日2002年10月22日
发明者齐藤隆一, 三田伦久, 佐伯英史, 胜村英则, 久, 则, 史 申请人:松下电器产业株式会社