JPH01250743A - 高精度密度測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 集積回路のケースとして用いられるセラミックパッケー
ジ等は、アルミナ粉体にバインダー、焼結助剤に溶剤を
加えてスラリー状にしたものをドクターブレード法によ
りテープ状にしたセラミックテープ、所謂グリーンシー
トを金型を用いて圧下し、乾燥焼成してつくられる。

均質な製品を得るためには圧下条件、セラミック粉の性
状にもよるがグリーンシートの密度（生密度）を厳重に
調整する必要がある。

生密度の測定法として、グリーンシートのプレスライン
において、蛍光ＸｖＡ密度計によりグリーンシートの面
密度を測定し、別途当該部分のグリーンシートの厚みを
測定して前記測定した面密度と厚みからグリーンシート
の生密度を算出する方法がある０本発明はこの密度測定
を改良するものでグリーンシートの高精度密度測定法に
関する。

〔従来の技術〕

グリーンシートはこれを焼成してセラミックパッケージ
素材とするが、焼成後の寸法は焼成前の寸法の約２０％
も収縮する。この様な収縮量に対し製品寸法の要求精度
は±０．５％以内であり厳しい、ところが、収縮量と焼
成前後の密度変化率とは明確な相関があり、かつ焼成後
の密度はセラミックの粒子径によって一定であることか
ら、製品寸法を高精度で得るためには、焼成前のグリー
ンシートの密度を高精度で測定しておく必要がある。

従来の密度測定方法として、液中に固体を浸して液中重
量を測定することによる比重測定法がある（ＪＩＳ　　
Ｚ８８０７）、この方法ではサンプルを適当な寸法、重
量に切り取って作成する等の破壊試験となる。従ってグ
リーンシートを生産ライン上で局部的に密度測定するこ
とは無理である。

（発明が解決しようとする課題〕 これを解決する手段として透過Ｘ線の吸収法により密度
ρ×厚みｔ　（面密度ρｔ）を求め、別途測定した厚み
ｔで除算して密度ρを算出する方法が考えられる。

第１図（イ）（ロ）は透過Ｘ線による面密度測定法を示
す、（イ）図のものはＸ線管１より出たビームが２１反
射板２に当たって蛍光Ｘ線Ｚ、−ＫＸ線となり、セラミ
ックテープ３を通過してコリメーター４内のプロポーシ
ョナルカウンター（ｐｃＣカウンター５に入る。（ロ）
図のものはＺｒ反射板２が下方にあってビームがセラミ
ックテープ３を２回通過してｐＣカウンター５に入る。

前記ｐｃＣカウンターはＸ線量をカウント数として測定
できるｘｖＡｍ検出器であり、■　検出器の周囲温度の
影響が少なく、安定性が良い、 ■　高カウント領域でカウントでき（第２図にｐ・Ｃカ
ウンターと半導体カウンターの最大検出カウント数を比
較して示す）、短時間測定によって精度を高め得る等の
特徴を有する。

しかし、第３図に示すごとく、ｐｃＣカウンター検出カ
ウント数は波高弁別器１０を通した場合、その特性によ
り高カウント域になるに従いカウントミスが増えｐｃＣ
カウンターの入射Ｘ＆Ｉ検出強度と直線関係にあるＸ線
管電流との関係が直線でなく″なる。即ち、カウント数
の大きな所でカウント数が減るが如きリニアリティのく
ずれがあり、測定されたｐｃＣカウンターカウント数を
そのままｐｃＣカウンターの入射Ｘ線強度値として面密
度を計算すると面密度の計算値に誤差を生ずる問題があ
った。

次に、高精度の厚み測定法として知られるレーザー変位
計は次の特性を持っている。セラミックテープの表面が
セラミック粒子の凹凸のある場合でもセラミック粒子の
凹凸によってレーザーが乱反射されても広い面積の値の
平均値によって厚みが求められる。しかし、レーザー変
位計は、その測定器が温度変化の影響を受けて誤差を生
じやすい問題があワた。

本発明は如上の問題を解決して透過ＸｖＡ測定器により
精度の高い面密度を得、また厚み測定器により精度の高
い厚み測定値を得て従来にない高精度の密度を算出し得
る方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

Ｚｒの蛍光Ｘ綿の透過に際してのＸ線強度の減衰状況に
ついて公知の原理式は ρｔ Ｎ−Ｎｓ＝　（Ｎｏ−Ｎｓ）Ｃ’　　・・・ｆｌｌ原理
式但し　Ｎ　：補正後の透過Ｘ線検出カウント（ｃｐｓ
）【　：セラミックテープの厚み（ｍ） ρ　：密度（ｇ／ｎ？） Ｋ　：Ｘ線に対するセラミックテープ の吸収係数の逆数（ｇ／イ） Ｎ６：ｔ＝Ｑにおける透過ｘ線検出 カウント（ｃｐｓ） Ｎｓ：ｔ＝■における透過Ｘ線検出 カウント（ｃｐｓ） として示され、Ｎ−、Ｎｏ　、Ｋが既知のときＮを測定
することによって面密度ρｔが計算され得る。

本発明者はｐｃカウンター５の測定カウント数のドリフ
ト等による変動を補正する方法を求めようとした。

ｐｃカウンターへの入射Ｘ線強度に応じてｐｃカウンタ
ーの検出カウント数Ｎ”　　（ｃｐｓ）が変化する関係
を第４図の曲線Ｓに示した。

もし性能曲線Ｓが直線的関係にあるとすると、基準較正
条件で較正した初期較正カウント数Ｎ　ｃ　ｒ、同条件
で較正した最新の較正カウント数Ｎｓに対して、Ｘ線源
、センサ等のドリフトによるＮ”の変動の補正式は、 隅 Ｎ　＝　−Ｘ　Ｎ　”・・・（３） Ｎｃ＆ となるであろう。

しかし、実際のＮ０値はｐｃに接続される波高弁別器の
特性により高カウント域になるに従いカウントミスが増
加し、曲線Ｓを描くため、全カウント領域で一率に（３
）式を採用することはできない。

本発明者は各カウント領域での各種入射ＸｗＡ強度と直
線関係にある管電流の微小変化に応じたｐｃカウンター
のＮｏについてのカウント変化率を測定して、厳密に実
測値に適合する次の補正式％式％（２１ ： ： の関係において、カウント変化率Ｒ４ｅの値を求めるこ
とを試みた。

第５図は本発明者の実験によるＲ４ｒとＸ線カウント数
との関係を示す。この実験はＸｋＩ管電流０゜２２０ｍ
Ａより出発し、０．２１５ｍＡに変化したときの結果を
・印にて、０．２２５ｍＡに変化したときの結果をＯ印
にて示す０図中較正点は約７００００ｃｐｓのＡ点でカ
ウント変化率Ｒａｃの太きさはＡＢ間Ｎｃ／ＮｃＩであ
る。・印、○印を結ぶ曲線は、Ａ点より出発し、Ａ点の
上方ＡＣ間Ｃ＋。

×Ｎｅ／ＮｃＩにある０点を通る水平線を漸近線とし、
その漸近線に向かう減衰面ｖＡ（Ａ点を原点とし縦軸Ｎ
ｃ／Ｎｃ、ｘｃ。

Ｃ＊（Ｎ−−）ｌ”） （但しＣｒ−Ｃ，（１−Ｃ’　　　　　　　　））、横
軸Ｎｃ−Ｎ”の座標に画かれる）であることが明らかに
なった。

本発明は、面密度測定値を前記＋１）式にて求める際、
（１）式に代入すべきＮｓＮｓ、Ｎｓ値に前記（２）式
によって補正されたＮ値を代入することを特徴とするグ
リーンシートの高精度密度測定法をその要旨とする。

また本発明の実施に際し、厚み測定器の温度をコントロ
ールし変形による誤差発生を防止することが不可欠とな
る。故に第２の発明は、本発明方法において、厚み測定
器による厚み測定に際し、厚み測定器を温度コントロー
ルすることを特徴とする。

（作　　用〕 本発明によると、測定されたｐｃカウンターの測定値を
補正して正確なＸＩカウントを算出することができるも
のであり、その結果面密度を高精度に測定でき、別途厚
み測定器による高精度の厚み測定結果と相持ってグリー
ンシートの高精度の密度測定を可能にする。

〔実施例〕

本発明の測定方法を実施するに適した装置の例を第６図
にて説明する。

グリーンシート３は矢印方向に間欠的に送られる。グリ
ーンシート３の上方にＸ線管法ｌを設け、Ｘ線管法ｌよ
り出たＸ線はコリメーター４にて照射面積を限定されて
グリーンシート３を透過してグリーンシート３下方の２
７反射板２に入り、蛍光ＸｉＺ、−ＫＸ線となって反射
される。反射された蛍光Ｘ線はグリーンシート３を再び
透過してグリーンシート斜上方のｐｃカウンター５に入
る。

グリーンシート３の流れの後方に温調エアー６により保
温されたＣフレー゛ム７よりなりレーザ厚み測定器８が
あり、Ｃフレーム７に取りつけられた上方レーザ１９ａ
と下方レーザ源９ｂより各々レーザ光が発射されてグリ
ーンシート３より反射してそれぞれの受光端に入る。

前記装置における本発明方法の実施手順は次の通りであ
る。

ｐｃカウンター５で測定された電流は波高弁別Ｈ（ＳＣ
Ａ）１０に入って一定以上の波高の波が取り出されてカ
ウント制御部１）でその数がカウントされる。

レーザ厚み測定器８では駆動制御１２されたスパン追従
機構１３及びスキャン機構１４により走査されたレーザ
ビームによってグリーンシート３のさきにｘｍｉ３過測
定器が測定した部分の全面のレーザビーム変位が測定さ
れ平均化される。このビーム変位は上変位変換器１５及
び下変位変換器１６を経て厚み演算部１７に入り、グリ
ーンシート３面の各部の厚みが順次計算される。

面密度演算、生密度演算器１８では、前記ｐＣカウンタ
ー５０カウント数に補正を加えて面密度が精度高く演算
される番この面密度の値が人力された前記厚み計算値に
よって除算され、グリーンシートの全面における高精度
の生密度が演算されるのである。

〔発明の効果〕

精度は統計学上の変位係数σ／Ｙ（σ：標準偏差、Ｙ：
平均値）で代表される。測定数は（カウント数Ｎ）×（
測定時間ｔ）であるので、σ＝ｆ「［、ｘ＝Ｎｔとなり
変位係数は１／＝ｆＮ］−となる、故に精度はカウント
数が大となる程、また測定時間ｔが長くなる程良くなる
。

第７図は６種類、Ａ、　Ｂ、　Ｃ，Ｄ、　Ｅ、　　Ｐの
厚みのグリーンシートの生密度について生密度ばらつき
３σ／Ｙと測定時間との関係を示している。

測定時間が長くなると共に生密度ばらつきは当然小さく
なり、測定精度が向上している。また、どの厚みにおい
てもカウント数の大きい領域で測定した効果があり、比
較的短時間でも高精度が得られている。厚みＡについて
の生密度のばらつき３σ／Ｘは０．２０％の良成績であ
る。

次に本発明法を実施した効果を説明する。

厚みゼロのときのＸ線カウントが約７３０００ｃｐｓで
あるとき サンプル０−・−・・・−・厚み０．５ｗ、Ｘ線カウン
ト約５００００ｃｐｓ サンプ４−・−・−・厚み１．０鶴、ｘ＊カウント約３
００００ｃｐｓ サンプ）Ｌ＠、＠につき、同一点の生密度を測定時間３
００秒／点で繰り返し測定した５点の移動平均を第８図
、第９図にプロットした。

本発明法の補正を行わない場合の結果を第８図に示す、
較正時のカウント約７３０００と離れたＸ線カウントの
小さいサンプ）４）では±０．１％程度の誤差を生じた
。

本発明法の補正を行った結果を第９図に示す。

サンブノイリでも±０．０５％以下の誤差に止めること
が可能となった。

また、レーザ厚み測定器におけるＣフレーム７温度を±
０．２℃に保った場合、グリーンシートの３鶴のスキャ
ン面積中の５１２点の厚みについての平均値のばらつき
は±０．４μｍの小さな範囲で、かつその再現性を確保
する良結果を得た。

本発明は上述の如く、グリーンシートの密度を高精度に
測定することを可能にするもので、セラミックパッケー
ジの生産に大きく寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は透過Ｘ線による面密度測定法を示す概念図、第
２図は検出器べの入射Ｘ線強度と検出器出力との関係を
示す線図、第３図はｐｃカウンターへの検出カウントと
Ｘ線管電流との関係を示す線図、第４図はｐＣカウンタ
ーのカウント数とｐＣカウンターへの入射ｘｉ強度との
関係を示す線図、第５図はカウント変化率Ｒ４ｔの１３
ｉＩ４Ｘ線カウントに応じる変化を示す線図、第６図は
本発明の実施に適した装置の例を示す模式図、第７図は
各厚み毎の生密度ばらつきと測定時間との関係を示す線
図、第８図は本発明法の補正を行わない場合の生密度の
変化を示す線図、第９図は本発明法の補正を行った場合
の生密度の変化を示す線ＩＡである。 ｌ：Ｘ線管、２：Ｚｒ反射板、３；グリーンシート、セ
ラミックテープ、４：コリメーター、５；ｐｃカウンタ
ー、６：部端エア、７：ｃフレーム、８：レーザ厚み測
定器、９ａ、９ｂ：レーザ変位計。 厚み　　なりン） 測定時間（Ｓｅｅ） 第７図 第　　１　　図 第２図 Ｘ線管電ｂＡ） 第３図 第４図 透逼Ｘ＠力りシトＮ（Ｃ１）Ｓ） 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、セラミックテープ（３）について、透過蛍光Ｘ線を
   プロポーショナルカウンター（５）に受ける方式によっ
   て面密度ρｔを測定し、別途厚み測定器により厚みｔを
   測定し、面密度を厚みにて除算して密度ρを算出する方
   法において、面密度の測定値を次記（１）式Ｎ−Ｎ＿２
   ＝（Ｎ＿０−Ｎ＿ｓ）■＾−＾ρ＾ｔ＾／＾Ｋ・・・（
   １）原理式但しＮ：補正後の透過Ｘ線検出カウント（ｃ
   ｐｓ）ｔ：セラミックテープの厚み（ｍ） ρ：密度（ｇ／ｍ＾３） Ｋ：Ｘ線に対するセラミックテープの吸収係数の逆数（
   ｇ／ｍ＾３） Ｎ＿０：ｔ＝０における透過Ｘ線検出カウント（ｃｐｓ
   ） Ｎ＿ｓ：ｔ＝∞における透過Ｘ線検出カウント（ｃｐｓ
   ） にて求める際、（１）式に代入すべきＮ、Ｎ＿０、Ｎ＿
   ｓ値に次記（２）式 ▲数式、化学式、表等があります▼ ・・・（２）数値変換式 但しＮ：補正された透過Ｘ線検出カウント数（ｃｐｓ） Ｎ＾＊：測定された透過Ｘ線検出カウント数（ｃｐｓ） Ｎ＿ｃ：基準とした較正条件での最新較正時の透過Ｘ線
   検出カウント数（ｃｐｓ） Ｎ＿ｃ＿ｉ：基準とした較正条件での検量線作成時の初
   期透過Ｘ線検出カウント数（ｃｐｓ） Ｃ＿１：常数 Ｃ＿２：常数 によって補正されたＮ値を代入することを特徴とするセ
   ラミックテープの高精度密度測定方法。 ２、厚み測定器による厚み測定において、厚み測定器を
   温度コントロールしながら厚み測定を行うことを特徴と
   する請求項（１）記載のセラミックテープの高精度密度
   測定方法。