JPH0193302A - セラミックス基板の製造方法 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はセラミックス基板の製造方法に関する。

（従来の技術） ヒータなどに回路基板として用いるセラミックス基板を
製造する方法において、板形の成形体を成形するために
は、薄板を精度良く成形できることがらドクタブレード
法が採用されている。この方法は、セラミックス粉末に
溶剤、結合剤、可塑剤および界面活性剤などの有機成分
を添加した材料からなるスラリーを、送られてくるシー
トの上にスラリーを流し出し、その厚さをドクターで調
整して板形の成形体を成形する方法である。

さらに、セラミックス基板の製造の製造において成形体
を焼結する方法として、パターンを形成するペーストと
焼結体とを強固に密着でき高い精度の製品を得ることが
できるために同時焼成法が採用されている。この方法は
、焼結前に成形体にペーストを印刷し、さらに焼結後に
焼結体を複数に分割する必要がある場合には分割仕切り
用のスリットを形成し、その後で成形体の焼成とペース
トの焼成を一回の焼成で同時に行なう方法である。

なお、セラミックス基板では通常一方の面にパターンを
形成し、他方の面は他の部品と組合せるために絶縁上の
点でパターンを形成していない。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前記のようにドクターブレード法により
成形体を成形し、この成形体にペーストを印刷し、さら
に分割仕切り用のスリットを形成した後に成形体とこれ
に印刷したペーストを同時に焼成してセラミックス基板
を製造する方法においては次に述べる問題がある。

すなわち、焼成を行なって得られた焼成体は、ペースト
を印刷した面側およびスリットを形成した面側に大きな
反り（この反りは第１図で示すように焼成体１の四方の
各側縁が同じ面側に向けて反る状態をいう）、例えば７
０〜１００１ａ／１ｎｃｈ程度の反りを発生することが
ある。このように大きな反りを持つセラミックス基板は
、その平行度の精度が良くないために、表面に例えば回
路パターンを精度良く印刷することができないなど回路
基板として使用できないという問題がある。

本発明は前記事情に基づいてなされたもので、反りの発
生が無い焼成体のセラミックス基板を得ることができる
セラミックス基板の製造方法を提供することを目的とす
る。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段と作用）本発明の発明者
は、ドクターブレード法による成形体の成形と同時焼成
法とを組合せたセラミックス基板の製造方法において、
焼結体に反りが発生する問題について種々研究を行なっ
てきたが、このなかで反りの発生原因を追及するために
実験を行なった。従来からドクターブレード法で成形体
を成形する場合には、セラミックス粉末に添加した有機
成分が、成形体の対向する一対の面すなわち表面と裏面
の両方に均等に分散することが好ましいとされ、このよ
うに有機成分が均等に分散するようにコントロールして
成形体の成形を行なっている。そこで、まず有機成分が
均等に分散するように成形した成形体を使用し、対向す
る表面と裏面の両方ともに加工、すなわちペーストの印
刷およびスリットの形成を施さずに焼成を行なった。こ
の結果、焼成体には両方の面倒にも反りが発生しなかっ
た。次に前と同じく有機成分が均等に分散した成形体を
使用し、この成形体の一方の面にペースト印刷のみを施
したもの、一方の面にスリットのみを形成したものを夫
々焼成した。この結果、得られた焼成体のいずれともペ
ーストを印刷した面及びスリットを形成した面の側に大
きな反りが発生した。これにより反りの原因が成形体に
施す加工、すなわちペースト印刷およびスリット形成に
あることがわかった。これは、前者の場合はセラミック
ス成形体とペーストの熱膨張係数が異なることにより反
りが発生し、後者の場合なストットの存在により成形体
の各面の熱膨張係数が異なるために反りが発生すると考
えられる。

しかしながら、セラミックス基板として回路パターンな
どの加工は必要であり、これを回避する訳にはいかない
。そこで、発明者は焼成体の反りの発生を抑制する要素
として、成形体に添加されている有機成分の存在に着目
して種々の実験を行なった。この結果、発明者はドクタ
ーブレード法により成形した成形体における表面と裏面
に存在する有機成分の量が異なる場合、すなわち有機成
分が不均等に分散している場合に、この成形体を焼成す
ると、得られた焼結体における有機成分が少ない方の面
側に大きな反りが発生することを見出した。

そこで、発明者は有機成分の量の不均等により反りが発
生することに着目して、この現象を成形体の加工による
反りの発生を抑制する手段として利用して反りの発生が
小さいセラミックス基板の製造方法を見出した。これは
ドクターブレード法により有機成分の分散が不均等な成
形体を成形し、この成形体の有機成分の量が少ない方の
面にペースト印刷などの加工を施して同時焼成を行なう
と、焼結時に成形体に存在する要素を原因とする各面の
反りが相互に抑制されて、結果として反りの発生が無い
焼成体を得ることができる方法である。

すなわち、本発明のセラミックス基板の製造方法は、セ
ラミックス粉末に有機成分を添加した材料を使用して対
向する一対の面において前記有機成分の存在する量が異
なる板形のセラミックス成形体を成形する工程と、この
セラミックス成形体の対向する面のうち前記有機成分の
量が少ない方の面に加工を施す工程と、セラミックス成
形体を焼成する工程とを具備することを特徴とするもの
である。

以下本発明のセラミックスの製造方法について説明する
。

本発明は厚さ０．３〜２．０ｍｍ程度の薄板のセラミッ
クス基板を対象とする。

先ず、セラミックス粉末に有機成分を添加してスラリー
を作り、このスラリーを使用してドクタブレード法によ
り対向する一対の面において存在する有機成分の量が異
なる板形のセラミックス成形体を成形する。

セラミックス材料としては、アルミナ、窒化けい素など
の広い範囲のセラミックスを対象にできる。セラミック
ス粉末に添加する有機成分はドクターブレード法におい
て一般に使用するものであり、溶剤としてＩＳ　ＩＳ　
Ｉ、）リフロールエタン、ｎブタノール、テトラクロル
エチレンなどあり、可塑剤、結合剤、界面活性剤などと
してＴＢＰ。

ＰＢＶなどがあげられる。有機成分の添加割合は、成形
工程で有機成分を不均等に分散するように制御すること
を考慮して設定する。例えば、重量比で８〜１３％の有
機成分を添加する。

ドクターブレード法により製造する成形体の厚さは約０
．２〜１．０１−である。このドクターブレード法によ
り成形体を成形するに際しては、成形体の対向する一対
の面に存在する有機成分の量が異なるように成形条件を
制御する。例えば、シートの上で成形される成形体の正
面（上面）における有機成分の量をセラミックスに対し
て４〜６％とし、裏面（下面）のを機成分の量をセラミ
ックスに対して２〜４％として、表面側の有機成分の量
を下面側に比較して２〜４％多くする。このように成形
体における有機成分の分散量を制御するために、成形条
件を例えば最高温度１００〜１３０℃、スラリーの送り
速度を１２ｍ／時間とする。

次に前記のように成形した成形体において、対向する一
対の面の内有機成分の存在する割合が少ない方の面、例
えば前記裏面に導電ペーストあるいは絶縁ペーストをス
クリーン印刷法により印刷する。さらに、焼結後に焼結
体を複数に分割する必要がある場合には、分割仕切り用
スリットを金型を用いたプレス加工により切り込み形成
する。

次に加工を終えた成形体を焼成炉で焼成する。

この焼成により成形体が焼成されて焼成体になると共に
、成形体に印刷したペーストも一緒に焼成されて焼成体
に確実に固着する。焼成温度は例えば１５００〜１６０
０℃である。この焼成において、成形体は有機成分の量
が少ない上面側に反るうとするとともに、ペーストを印
刷した下面側に反ろうとし、この相反する方向へ反ると
する力が相互に抑制し合って、大きな反りを生じること
が無く僅かにいずれか一方の面側に向けて実用上差支え
の無い大変小さな反りを生じるだけである。

例えば焼成体の反りはペーストを塗布した印刷した裏面
側に約３９Ｒ／Ｊｌ’　ｉ　ｎ　ｃ　ｈと、従来の反り
の大きさ１００　／　ｉ　ｎ　ｃ　ｈに比較して３分の
１以下と大変小さい。このように焼成工程では焼成体に
実用上で支障を来たすような大きな反りが発生せず、平
行度が高い焼成体を得ることができる。

焼成後には、例えば焼成体の表面にスクリーン印刷によ
りさらに導体パターン用のペーストを印刷する。この場
合、焼成体は大変平行度が高いのでペーストの印刷がダ
レなどが無く精度良く行なえる。

なお、本発明はドクタブレード法により成形体を成形し
、さらに成形体に加工した後に焼成を行ない焼成体を形
成する方法に広く適用できる。

本発明を焼成体から複数のヒータ用基板を形成する場合
に適用した実施例について説明する。

Ａノ、０３粉末に有機成分として■、■、■トリクロー
ルエタン、ｎブタノールテトラクロルエチン、ＴＢＰ、
ＰＢＶを１０−％の割合で添加してスラリをつくり、こ
のスラリを使用して温度１００℃、速度１２ｍ／時間と
いう成形条件でドクタブレード法により厚さ０．４＋ｕ
＋ｘ長さ１１０■×巾８０＋ａｓのシート状（板状）を
成す成形体を成形した。この成形体における表面と裏面
の有機成分の量を調べた所、表面が６％、裏面が３％で
あった。次にこの成形体の裏面にタングステンペースト
を使用して格子状に並んだ分割すべき１４４個の部分に
大々所定のパターンでスクリーン印刷により印刷を行な
い、さらに成形体の裏面にプレス加工により縦４１１１
Ｘ横５ｓｖＸ深さ０，１■の大きさのスリットを１４４
個格子状に並べて切り込み形成した。その後で、成形体
を温度１６００℃で焼成を行ない焼成体を形成した。得
られた焼成に対して反りの大きさを測定した結果、焼成
体は裏面側に３０４／１ｎｃｈの反りがあった。

これに対して比較例としてドクターブレード法により表
面と裏面の有機成分の量が均等な成形体を成形し、本実
施例と同じようにペースト印刷とスリット形成を行ない
、成形体を焼成して焼成体を形成した。この焼成の反り
を測定したところ裏面側に１００ｕ／１ｎｃｈの反りが
発生していた。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明のセラミックス基板の製造方
法によれば、焼成による反りの発生を抑制して高い平行
度を有する焼成体からなるセラミックス基板を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は焼成体の反りを示す説明図である。 １・・・焼成体。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミックス粉末に有機成分を添加した材料を使
   用して対向する一対の面において前記有機成分の存在す
   る量が異なる板形のセラミックス成形体を成形する工程
   と、このセラミックス成形体の対向する面のうち前記有
   機成分の量が少ない方の面に加工を施す工程と、前記セ
   ラミックス成形体を焼成する工程とを具備することを特
   徴とするセラミックス基板の製造方法。
2. （２）セラミックス成形体を成形する方法はドクターブ
   レード法である特許請求の範囲第１項記載のセラミック
   ス基板の製造方法。
3. （３）セラミックス基板の面に施す加工はペーストを印
   刷することである特許請求の範囲第１項記載のセラミッ
   クス基板の製造方法。
4. （４）セラミックス成形体の面に施す加工は切込みを形
   成することである特許請求の範囲第１項記載のセラミッ
   クス基板の製造方法。