JP3100470B2 - 絶縁基板及びその製造方法 - Google Patents

絶縁基板及びその製造方法

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JP3100470B2 JP04217087A JP21708792A JP3100470B2 JP 3100470 B2 JP3100470 B2 JP 3100470B2 JP 04217087 A JP04217087 A JP 04217087A JP 21708792 A JP21708792 A JP 21708792A JP 3100470 B2 JP3100470 B2 JP 3100470B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、絶縁基板及びその製造
方法に関するものであり、特に感熱記録装置のサーマル
ヘッド用基板等の集積回路用セラミックス基板に好適に
利用され得るものである。
【0002】
【従来の技術】集積回路基板、特にサーマルヘッド用基
板としては、その表面に平滑性が要求されることから、
セラミックス基板上にガラスを被覆したいわゆるグレー
ズ基板が使用されている。このグレーズ基板においてグ
レーズ層は、平滑な表面を提供するとともに蓄熱層とし
ても機能する。従って、グレーズ層の熱伝導率が低くな
るほど、蓄熱効率が向上し、グレーズ層上に形成された
抵抗体層への印加電圧を低下させることが可能となるの
で、省電力化の点で好ましい。
【0003】本発明者らは、先に、セラミックス基板上
に形成される層の表面平滑性及び蓄熱性を材料面から検
討し、その結果、酸化バリウム及びアルミナを含有する
珪酸塩系ガラスが、前記各特性に加えてセラミックス基
板との熱膨張の整合性及び耐食性においても優れている
ことを見いだし、提案した(特開昭58−67091号
公報、特開昭59−8638号公報)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、サーマ
ルヘッドの利用展開が進み、特に普及型のサーマルヘッ
ドでは更に省電力化が要望されており、より低い熱伝導
率の蓄熱層が要求されている。にもかかわらず、熱伝導
率を下げることと他の特性を維持ないし向上させること
との両立は、材料面からの検討のみでは困難であり、既
に限界に達していると思われる。
【0005】本発明の目的は、上記要望に応え、セラミ
ックス基板上に形成される層を構造面から検討し、表面
平滑性及び蓄熱性に優れた絶縁基板を提供することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】その第1の手段は、セラ
ミックス基板上に、表面が緻密であって内部に多数の気
泡を有するガラス層が形成されていることを特徴とする
絶縁基板にある。
【0007】また、この絶縁基板において望ましい手段
は、ガラス層の表面粗度Raが0.6μm以下のもので
ある。同じく望ましい手段は、ガラス層中の気泡の存在
率が、セラミックス基板からガラス層表面に向かって減
少しているものである。同じく望ましい手段は、ガラス
層中の平均気泡径が、セラミックス基板からガラス層表
面に向かって減少しているものである。
【0008】第2の手段は、セラミックス基板上に、ガ
ラス粉末と可燃性粒子との混合物を塗布する塗布工程
と、その塗布した面を引力方向に向けて焼成する焼成工
程とを備えることを特徴とする絶縁基板の製造方法にあ
る。
【0009】また、この製造方法において望ましい手段
は、塗布工程と焼成工程との間に、塗布面を引力と反対
の方向に向けて、焼成工程の焼成温度よりも低い温度で
仮焼する仮焼工程を備える方法である。
【0010】ここで、セラミックス基板は特に限定され
ず、酸化アルミニウム系をはじめ窒化珪素系、炭化珪素
系、窒化アルミニウム系、酸化マグネシウム系など広く
使用可能である。製造方法に用いられるガラス粉末とし
ては、特に限定されず、通常のグレーズ材料が使用可能
であり、CaO−BaO−Al−SiO系ガラ
スをはじめとするアルカリ土類(CaO,BaO,Sr
O,MgO)−アルミナ−シリカ系ガラスや、これにさ
らにB,ZnO,希土類酸化物(Y,La
)を添加したガラスなどが好ましい。
【0011】引力は、通常、地球の万有引力すなわち重
力であり、従って引力方向とは、通常、地面側というこ
とになるが、これに限らず、他の引力であってもよい。
【0012】
【作用】以下、本発明の作用を詳細に記述する。ガラス
層中の気孔はガラス層全体の熱伝導率を低下させ蓄熱層
としての働きを与え、さらにその表面粗度Raが0.6
μm以下としたセラミックス基板は省電力型のサーマル
ヘッド用のセラミックス基板として最適であることが見
いだされた。ここでガラス層の表面粗度Raが0.6μ
mを越えると、表面にサーマルヘッド用の抵抗体や配線
を薄膜で形成することが不可能となるか、あるいは抵抗
体等が形成されても印字特性の劣化を引き起こす。
【0013】ここで気泡はガラス層中に均質に分布して
も良いが、図1に示すように、絶縁基板1の主面から垂
直にガラス層2の表面に向かって、気泡3の存在率と気
泡径が減少する傾斜構造が好ましい。このような傾斜構
造は、ガラス層の断面を走査型電子顕微鏡で観察するこ
とにより確認できる。この構造をとるとガラス層表面付
近では0.1〜1μm程度の微細な気泡が形成され、更
に極表面では緻密なガラス層となり、サーマルヘッド用
の薄膜形成が良好となり信頼性が高い。特にガラス層の
表面上に形成された導体層をエッチングする工程で同時
にガラスがエッチングされた場合でも、気泡の露出によ
る薄膜層のハガレも見られなかった。
【0014】上記の傾斜構造を備えた絶縁基板の製造方
法としては、ガラス粉末と可燃性粒子の混合物に、エチ
ルセルロース等のバインダー、有機溶媒を添加し印刷用
のペーストを調製し、通常の印刷法によりセラミックス
基板上に塗布する。この塗布面を下(地面側)に向け
て、電気炉にて300℃程度で焼成し可燃性粒子を燃焼
させ、さらに焼成温度を上げガラス層を焼成する。この
最終焼成温度はガラスの熱特性により設定する必要があ
るが、気泡を残存させるため、通常の緻密層を形成させ
るガラスの焼成条件、例えば焼成温度1200℃、保持
時間2時間の条件に比較し、0〜50℃程度低い温度で
保持時間を短くすると良好な結果が得られる。
【0015】かくして得られるセラミックス基板のガラ
ス層には気泡が残存し易く、また気泡の分布も基板面に
垂直にガラス層表面方向に、その存在率と気泡径が減少
する構造であった。しかもこのガラス層の表面は緻密で
あり、サーマルヘッド用の薄膜形成が良好でありその信
頼性も高いものであった。
【0016】特に好ましくはガラス粉末と可燃性粒子と
の混合物を含有するペーストを塗布後、塗布面を上(天
井側)に向け一旦ガラスの軟化点付近の温度で仮焼し、
つぎに塗布面を下に向けて再度焼成することにより達成
される。すなわち、ガラス粉末が基板上に固着され焼成
中のガラス粉末の脱落等が低減され量産性が向上するか
らである。印刷で成形したガラス粉末層はバインダー燃
焼除去後も比較的良好に付着しており、この仮焼工程は
必須ではないが、ガラス層の厚みが厚い場合、また可燃
性有機球の含有量が多い場合に特に有効である。
【0017】これに対して、通常どおり塗布面を上に向
け焼成すると、残存した気泡はガラス層表面付近で大き
く、また多いものであった。その表面粗度Raは気孔の
残存量が多くなると粗く、0.7〜1.5μm程度であ
った。またそのガラス層の強度は低く、薄膜工程で治具
にセットする際剥離等が起こった。薄膜形成後のエッチ
ング工程で薄膜層のハガレが多発した。
【0018】
【実施例】
−実施例1− 平均粒子径3.2μmのCaO−BaO−Al23−S
iO2系ガラス粉末75重量%と平均粒子径10μmの
ポリメチルメタアクリレート(以下、「PMMA」と略
記する)系有機物球25重量%を混合し、さらにこの混
合物にエチルセルロース系バインダーおよび可塑剤、有
機溶媒を添加し、印刷用のペーストを調製し、印刷機に
よりアルミナ97重量%の基板上に90μmの厚さに塗
布した。次いで電気炉にて300℃まで焼成し可燃性粒
子を燃焼させ、その後、塗布面を下(地面側)に向け1
200℃で10分間焼成することによって、絶縁基板を
製造した。
【0019】上記ペーストは、ガラス層となり、そのガ
ラス層中には0.1μm〜10μm程度の気孔が形成さ
れており、且つガラス層の表面粗度Raは0.1μm以
下となった。スパッタ法による薄膜形成およびエッチン
グは良好に行えた。
【0020】−実施例2− 実施例1と同様の手法において、印刷用ペーストをアル
ミナ基板上に200μmの厚さに塗布した後、300℃
で焼成し、塗布面を上(天井側)にして900℃で10
分仮焼した。その後、実施例1と同様に塗布面を下にし
て焼成することによって、絶縁基板を製造した。
【0021】上記ペーストは、ガラス層となり、そのガ
ラス層中には0.1μm〜15μm程度の気孔が形成さ
れており、且つガラス層の表面粗度Raは0.05μm
以下となった。スパッタ法による薄膜形成およびエッチ
ングは良好に行えた。
【0022】−比較例− 印刷用ペーストの塗布面を上に向けた状態で1170℃
で焼成する以外は、実施例1と同一条件で絶縁基板を製
造した。残存した気泡はガラス層表面付近に多く、また
大きくなっていた。また気泡の残存量も少ないものであ
った。ガラス層表面にはへこみが多く確認され、その表
面粗度Raは0.9μmであった。スパッタ法で薄膜形
成しエッチングしたところハガレが多発した。
【0023】
【発明の効果】本発明の絶縁基板によれば、従来の低熱
伝導グレーズを用いたグレーズ基板に比較しても、低い
熱伝導性を示し、且つ良好な薄膜形成性を有し、低消費
電力型のサーマルヘッドに極めて適したものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】絶縁基板の厚さ方向断面図である。
【符号の説明】
1 セラミックス基板 2 ガラス層 3 気泡
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−79490(JP,A) 特開 平3−205890(JP,A) 特公 昭56−38538(JP,B2) 特公 昭61−185(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B32B 1/00 - 35/00 H05K 1/03 H05K 3/38

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミックス基板上に、表面が緻密であ
    って内部に多数の気泡を有するガラス層が形成されてい
    ることを特徴とする絶縁基板。
  2. 【請求項2】 ガラス層の表面粗度Raが0.6μm以
    下である請求項1の絶縁基板。
  3. 【請求項3】 ガラス層中の気泡の存在率が、セラミッ
    クス基板からガラス層表面に向かって減少している請求
    項1の絶縁基板。
  4. 【請求項4】 ガラス層中の平均気泡径が、セラミック
    ス基板からガラス層表面に向かって減少している請求項
    1の絶縁基板。
  5. 【請求項5】 セラミックス基板上に、ガラス粉末と可
    燃性粒子との混合物を塗布する塗布工程と、その塗布し
    た面を引力方向に向けて焼成する焼成工程とを備えるこ
    とを特徴とする絶縁基板の製造方法。
  6. 【請求項6】 塗布工程と焼成工程との間に、塗布面を
    引力と反対の方向に向けて、焼成工程の焼成温度よりも
    低い温度で仮焼する仮焼工程を備える請求項5の絶縁基
    板の製造方法。
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