JPH02275749A - セラミック基板の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、セラミック基板の製造方法、特に表面粗度が
小さいセラミックス基板の製造方法に関する。

［従来の技術］ 従来から各種電子素子の搭載基板としてアルミナ基板が
知られている。従来のアルミナ基板は、アルミナと焼結
助剤をボールミルや振動ミル等を用いて攪拌混合し、次
に水とバインダーとしてメチルセルロースとを添加し、
これを二一グ等を用いて混練し、次に真空押出成型機等
を用いてグリーンシートを形成し、乾燥後に焼成してセ
ラミック基板を形成するようになっていた。そして、従
来にあっては、８０メツシユ以下のメチルセルロースを
バインダーとして使用していた。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の従来例にあっては、８０メツシユ以下のメチルセ
ルロースをバインダーとして使用していたのでメチルセ
ルロースの粒径が大きくて水に溶けにくく、シート成形
後、未溶解分が斑点状にシート表面に残り、シート表面
がざらざら、でこぼこしており、これを焼成して得るセ
ラミック基板（アルミナ基板）の表面も斑点の部分がク
レータとして残るという問題があった。

本発明は上記した従来例の問題点に鑑みて発明したもの
であって、その目的とするところはシートの表面が平滑
で光沢のあるグリーンシートを製造することで表面粗度
の小さいセラミック基板を得ることができるセラミック
基板の製造方法を提供するにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明のセラミック基板の製造方法は、セラミ・７り材
料の粉体とバインダーとして用いるメチルセルロースと
を混合してシート成形をし、このグリーンシートを焼成
してセラミック基板を製造する方法において、メチルセ
ルロースとして２００メ・７シユ以上のものを使用する
ことを特徴とするものであって、このような方法を採用
することで、上記した従来例の問題点を解決したもので
ある。

［作用］ しかして、バインダーとして使用するメチルセルロース
を２００メツシュ以上とすることで、セラミック粉体と
の混合がしやすくなり且つ水に溶解しやすくなり、シー
トを成形した際の表面を平滑にでき、これを焼成して得
たセラミック基板の表面粗度を小さくすることができた
。

［実施例１ 以ド本発明を実施例に基づいて詳述する。第１図にセラ
ミック基板の製造工程を示す７０−チャートが示してあ
り、このフローチャートにしたがって、順次説明する。

また、セラミック基板としてはアルミナ基板を例にして
説明するが、同様の方法で、他のセラミック材料からな
るセラミック基板の製造方法にも適用できるものである
。

第１図においてセラミック材料の混合工程■で使用する
セラミック材料の配合は下記の通りである。なお、配合
割合は全て重量部で示している。

アルミナ （粒径０，４〜４．０μ）・・・９６〜９９部焼結助剤
　　　　　　　　　・・弓〜４部上記配合のうち、焼結
助剤はアルミナの焼結性を促進制御させるために加え、
焼結助剤の具体的材料としては、タルク、カルシア、イ
ツトリウム等が挙げられる。焼結助剤の配合量は、アル
ミナ粉体の粒径によって変わる。上記配合の材料を、ボ
ールミルや振動ミル等を用いて十分に攪拌混合する。

次に、バインダー混合工程■において、セラミック材料
にバインダーとしてのメチルセルロースと水とを加える
。ここで、メチルセルロースは２００メツシュ以上の粒
径のものを使用する。メチルセルロース、水の配合量は
下記の通りである。

アルミナ粉体　　　　　　　　・・・１００部メチルセ
ルロース　　　　　　・・・４〜１０部水　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　・・弓　２〜２２部とこ
ろで、後工程のシート成形工程における成形性を良好に
するためには、常に一定の流動性を有する坏土を製造す
る必要があり、このため、メチルセルロースの混合過程
では以下の事項に留意する。

（ａ）使用するメチルセルロースの粒径は２００メツシ
、のふるいを通過したものを用いる。ここれは、メチル
セルロースの粒径が大きいとシート成形後に未溶解分が
斑点状にシート表面に残りシート表面がざらざら、でこ
ぼこするので、これを防止するため２００メツシュ以上
のメチルセルロースを使用するものであり、２００メツ
シュ以上の粒径とすることでメチルセルロースの形状が
ａ維状から小さい球形状となり、アルミナ粉体との混合
がしやすくなり且つ水に溶解しやすくなる。

（ｂ）アルミナ粉体の粒径によって、メチルセルロース
の添加量を変える。すなわち、セラミック粉体の粒径が
細かければメチルセルロースの添加量を増やし、セラミ
ック粉体の粒径が大きければメチルセルロースの添加量
を少なくする。

（ｃ）　　添加したメチルセルロースの量を考慮して水
の添加量を加減する。水が多、すぎると、グリーンシー
トの押出成形の際に、シート表面がベタベタし表面が荒
れるために、グリーンシートの品質不良が発生する。逆
に、水の添加量が少ないと、製造される坏土が固くなっ
て、押出成形に大きな力が必要になり、成形困難になり
やすい。

上記のようなメチルセルロース、水をセラミック粉体と
混合するには、例えば、攪拌器内でセラミック粉体とメ
チルセルロースを混合し、次に池の液状有磯バインダー
と水とを混合したものを加えて、全体を混合する。混合
された材料は、攪拌当初は粒径が細かいが、じよじよに
造粒されて粒径が大きくなるので、粒径が１１前後にな
れば攪袢混合を終了する。

次に、混練工程■では、上記工程で混合され、一定の粒
径に造粒された材料に対して、ニーグーや３本ロール等
を用いて、バインダーがアルミナ粒子の表面をよく濡ら
すように、充分に混練して坏土を製造する。

製造された坏土はシート成形工程■で、真空押出成形機
等を用いてシートを成形する。この工程では坏土の脱気
とシート厚みの均一化を充分に打う。脱気が不充分であ
ると、焼成時にグリーンシート内の空気が熱膨張し、割
れが発生する原因になる。また、シートの厚みが不均一
であると、焼成時の内部応力によって反りが発生する原
因になるので、シート厚みの均一化に影響を与える押出
金型の構造は重要である。なお、グリーンシートの厚み
バラツキは、グリーンシート厚み平均に対して±２％以
内に抑えるのが好ましい。

次に、乾燥過程■では、押出成形されたグリーンシート
を、そのまま乾Ｓｆｆ！機で乾燥させる。乾燥されたグ
リーンシートは、打ち抜き工程■で一定の外形サイズに
打ち抜く。このとき、焼成による収縮率を考慮して、必
要とするセラミック基板の外形寸法よりも太き目に形成
された打ち抜き金型を用いる。

次に、焼成工程■を行う。焼成にあってはグリーンシー
トを適宜加熱炉に入れて加熱するものである。なお、焼
成に当たって下記のようにグリーンシート全体をセラミ
ック材で囲って焼成するようにするとセラミック材を介
して間接的にグリーンシート全体を均一に加熱するので
大サイズのセラミック基板であっても割れや反りを防止
して品質良好に焼成することができる。すなわち、第２
図に示すように所定のサイズに打ち抜かれたグリーンシ
ート１をセッター２の上に複数枚重ねで置くとともに、
グリーンシート１の周囲に細長い直方体形状の枠ブロッ
ク３を多数並べで囲む。このセッター２及び枠ブロック
３はアルミナ系、ムライト系等のセラミック材にて形成
しである。第３図及び第４図に示すように、上記グリー
ンシート１及び枠ブロック３を載せたセッター２を複数
段積み重ねるとともに、最上面にもセッター２で６をす
る。　したがって、グリーンシート１は上下面及び側面
の全外周面をセッター２と枠ブロック３とで囲われるこ
とになる。このようにして、セッター２と枠ブロック３
とからなるセラミック材で全体が囲まれたグリーンシー
ト１を、加熱炉に入れ、一定の焼成プログラムにしたが
って昇温加熱する。ここで、焼成加熱の一例を示すと、
まず１００°Ｃ／ｈｒの昇温率で１５７０°Ｃまで昇温
させ、１５７０°Ｃで３時間保持した後、降温する。も
ちろんグリーンシートの材質や大きさにより上記焼成プ
ログラムは適宜変更される。

以上のような製造工程を経てセラミック基板が製造され
るが、バインダーとして使用するメチルセルロースを２
００メツシュ以上とすることで、セラミック粉体との混
合がしやすくなり且つ水に′ｆＩ解しやすくなり、シー
トを成形した際の表面を平滑にでき、これを焼成して得
たセラミック基板の表面粗度が小さくなる。

なお、上記セラミック基板の製造における■〜■の各工
程の具体的実施条件はセラミック基板の材質やサイズ等
の条件に応じて適宜条件に変更できるものである。また
、上記工程以外にも、通常のセラミック基板のｔＪｌ遺
法で用いられている、適宜の処理工程が加わる場合もあ
る。

なお、上記実施例において焼成時にグリーンシートをセ
ラミック材で囲むに当たり、セッターと枠ブロックとを
用いたが、セラミック材の構造としては他の構造のもの
であってもよい。例えば、グリーンシートを収容する凹
部が形成された皿もしくはトレー状のセラミック材を順
次積み重ねて使用することができる。なお、使用するセ
ラミック材のうちグリーンシートを載置する面はｃきる
だけ平滑で平面度の良いものが、製造されるセラミック
基板の平滑性や平面度を高めるために好ましい。

また、上記実施例ではグリーンシートを焼成する際にセ
ラミック材で囲んで焼成した実施例を示したが、グリー
ンシートを焼成する際にセラミック材で囲まないで焼成
することもできる。

犬に、本発明の具体例と比較例とにつき説明する。

（本発明の具体例） セラミック材料の配合は、平均粒径２．８μのアルミナ
９６部と、焼結助剤となるタルク４部とからなり、これ
らの材料を振動ミルを用いて６０分間混合した。

次に、攪拌機であるスーパーミキサー内で上記セラミッ
ク粉体１００部に対して、２５０メツシユのふるいを通
したメチルセルロース６部、グリセリン３部、セラミゾ
ール２部、及び水１６．５部を加え、３分間攪拌混合し
た。その後、３本ロールを３回通過させて充分に混練し
た。

上記のようにして製造された坏土を用い、押出成形機で
、幅約４００ｍ＋ｍ、厚み１．１ｍｍ＋のグリーンシー
トに形成した、成形されたグリーンシートを乾燥した後
、約３８０Ｘ３８０ａｕｅの大きさに打ち抜き、セッタ
ーの上に１０枚重ね、セッター及び枠ブロックで周囲を
囲んだ状態で、加熱炉内に入れ、加熱炉内を１００℃／
ｈｒの昇温率で１５７０°Ｃまで昇温させ、１５７０℃
で３時間保持した後、降温した。このようにしてアルミ
ナセラミック基板を得た。

（比較例） ８０メツシユのメチルセルロースを用いる以外はすべて
上記具体例と同じ条件によりアルミナセラミック基板を
得た。

しかして、上記のようにして製造された比較例のアルミ
ナセラミック基板と具体例のアルミナセラミック基板と
の表面粗度を調べた。

すなわち、セラミック基板の製造工程において、グリー
ンシートの段階で表面にメチルセルロースの未溶解分が
シート表面に斑点状に残り、焼成して得たセラミック基
板の表面に斑点の部分がクレータとして残るが、この表
面の斑点による不良率を調べると、比較例においては３
０％の不良率があったが、本発明の具体例においては不
良率は５％以下であり、本発明の方がセラミック基板の
表面粗度が小さいことが明きらかである。

［発明の効果］ 本発明にあっては、叙述のようにセラミック材料の粉体
とバインダーとして用いるメチルセルロースとを混合し
てシート成形をし、このグリーンシートを焼成してセラ
ミック基板を！！！逍する方法において、メチルセルロ
ースとして２００メツシユ以上のものを使用するので、
シート表面がざらざら、でこぼこしたものからきめの細
かい平滑性のあるシートが製造でき、これを焼成したセ
ラミック基板の表面粗度が小さくなり、セラミック基板
を高歩留まりで得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造工程を示す７０−図、第２図は本
発明においてグリーンシートをセラミック材で囲んだ状
態を示す実施例を示す一部切欠斜視図、第３図は同上の
セラミック材を積み重ねた状態の斜視図、第４図は同上
の要部拡大断面図であって、１はグリーンシート、２は
セッター　３は枠ブロックである。 第１図 代理人　弁理士　石　１）艮　七 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　セラミック材料の粉体とバインダーとして用い
   るメチルセルロースとを混合してシート成形をし、この
   グリーンシートを焼成してセラミック基板を製造する方
   法において、メチルセルロースとして２００メッシュ以
   上のものを使用することを特徴とするセラミックス基板
   の製造方法。