JPH03138101A - 高密度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、電子部品を搭載する高密度セラミック基板の
製造方法に関するものである。

従来の技術 従来、高密度セラミック基板の製造方法の一つとして、
ドクターブレード法がある。ドクターブレード法は無機
質材料に溶媒や結合剤等を加え、混合調整したスリップ
をベルト上に流しだし、ドクターブレードで厚さを調整
して、シート状成形体を形成し、その後にシート状成形
体を乾燥させ、所定の形状に加工して焼成する方法であ
る。

また他の製造方法として押し出し成形法がある。

押し出し成形法は無機質原料に水と可塑剤及び結合剤を
適量加え、十分均一に混練しながら原料中の空気を除去
していき、その混練したものを密閉された真空押し出し
機から押し出してシート状成形体を作成し、そのシート
状成形体を乾燥後焼成する方法である。

発明が解決しようとする課題 ドクターブレード法では原料のスリップの調整に有機溶
剤を用いるために防爆設備が必要となり設備投資にコス
トがかかる。また押し出し成形法はドクターブレード法
に比べて無機質材料に有機溶剤を加えず、水を使用する
ために、原料コストは安（、シかも防爆設備が不要であ
る。しかし、押し出し成形性特有の焼成収縮率が１７％
〜２０％と大きい点や、押し出し成形機の口金からシー
ト状成形体が押し出される時に、押し出し方向に加わる
圧力とシート状成形体の幅方向に加わる圧力に差が生じ
るので、焼成した際に焼成寸法にばらつきが生じるとい
う問題点を有していた。

又シート状成形体の内部気孔が焼成後も基板内に残留す
る為に、ドクターブレード法により成形、焼成された基
板よりも密度が小さくなる等の問題点があった。又シー
ト状成形体を焼成した際に、基板に反りが発生する事も
あった。

本発明は前記従来の問題点を解決しようとするもので、
高密度な基板を製造する事ができるとともに、焼成収縮
率を小さくする事ができる高密度セラミック基板の製造
方法を提供する事を目的としている。

課題を解決するための手段 この目的を達成するために、無機質材料を主成分とする
原料を真空押し出し法によってシート状成形体として、
そのシート状成形体を冷間静水圧法によって加圧し、そ
の後に所定の形状に加工し焼成した。

作　　　　　用 この方法により、シート状成形体に均一な圧力伝搬が生
じ、成形体の充填密度が上昇する。

実施例 以下本発明の一実施例における高密度セラミック基板の
製造方法について以下説明する。

無機質を主成分とする原料として、酸化アルミニウム粉
末９６重量％、焼結助剤として二酸化珪素２重量％、酸
化マグネシウム１重量％、炭酸カルシウム１重量％を予
め混合し、その混合材料に対してメチルセルロース５重
量％、グリセリン６重量％、水１５重量％をそれぞれ秤
量し、ニダー混練機によって混練し、押し出し成形原料
とした。この原料を真空押し出し法により１．２ｍｍの
厚さにしたシート状成形体を作成した。そしてそのシー
ト状成形体を１．５重量％の含水率まで乾燥させる。次
に第１図に示す様な冷間静水圧加圧装置によってシート
状成形体を加圧する。第１図において１は加圧容器で、
加圧容器１には貫通孔１ａが設けられており、貫通孔１
ａには圧力ブロック２が挿入されている。又加圧容器１
の中には水が充填されている。この装置は先ず加圧容器
１の中に加圧対象物を入れ、加圧ブロック２を押し込む
事によって加圧容器１の中の水を加圧し、その水を介し
て加圧対象物を加圧する。本実施例の場合、ゴム等によ
ってできた袋３の中にシート状成形体４を入れ、袋３の
中を真空脱気した後に、水の中に袋３を入れ、加圧した
。この時水の温度は２５℃とし、圧力は３０００　ｋ　
ｇ　／　ｃｍ２　　とした。その後に所定に形状にシー
ト状成形体を打ち抜き、１６００℃によって２時間焼成
を行って基板を作成した。

以上の様に本実施例によれば、シート状成形体を冷間静
水圧法に、よって加圧し、所定の形状に加工し焼成する
事によって、シート状成形体をち密で低焼成収縮率しか
も高焼結密度の基板を作成する事ができる。この時シ−
ト状成形体の押し出し方向の焼成収縮率は１２．５％以
下で、幅方向の焼成収縮率は１１．０％以下である。又
焼結密度は３．７８ｇ／ａｍう　〜３．８２ｇ／ａｍ’
　　である。

次に本実施例の製造方法と、−シート状成形体の厚さと
の関係について説明する。

実施例と同一の原料を真空押し出し法により、厚さを異
ならせたシート状成形体のサンプルを作成した。この時
シート状成形体の厚さは０．０４ｍｍから３．０ｍｍま
で段階的に変化させた。そしてそれらのシート状成形体
を１．５重量％の含水率まで乾燥させる。次に夫々のサ
ンプルを第１図に示す冷間静水圧加圧装置によって水の
温度を２５℃とし、圧力を３０００　ｋ　ｇ　／　ｃ　
ｍ”　　としてシート状成形体に加工した。シート状成
形体の厚みが２．５ｍｍよりも厚いものを作成しようと
した場合、真空押し出し法によって押し出した時にすで
にシート状成形体の表面部と内部との間に圧力差が生じ
シート状成形体が変形してしてしまった。またシート状
成形体の厚みが０．０５ｍｍよりも薄いものを作成しよ
うとした場合、シート状成形体の強度が落ちてしまい、
冷間静水圧加圧装置で加圧する際に、シート状成形体に
亀裂が生じる事が多かった。

以上の様にシート状成形体の厚みを０．０５ｍｍ〜２．
５ｍｍする事により、真空押し出し装置等によって押し
出された時にシート状成形０体に変形が生じないととも
に、シート状成形体を冷間性水圧加圧装置等により加圧
する際にシート状成形体に亀裂が入る事を防止する事が
できる。

次に本実施例とシート状成形体の含水量の関係について
説明する。

実施例と同一の原料を真空押し出し法によって１．２ｍ
ｍの厚みを有するシート状成形体を作成する。次にこの
様に形成されたシート状成形体を含水量を異なるように
乾燥させたサンプルを作成した。そしてこれらのサンプ
ルを第１図に示す冷間静水圧加圧装置によって水温２５
℃、圧力を３０００　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ”　として加
圧した。シート状成形体の含水量が０．０５．重量％〜
３，０重量％の場合、シート状成形体は、適度な可塑性
を示すので冷間静水圧装置によって加圧してもシート状
成形体には亀裂等が生じず、しかも変形しにくい。

又シート状成形体の含水量が０．０５重量％より少ない
場合、シート状成形体の可塑性が小さいために冷間静水
圧装置によってシート状成形体を加圧するとシート状成
形体に亀裂が生じる事があった。又シート状成形体の含
水量が３．０重量％より多い場合、シート状成形体の可
塑性が非常に大きくなり、冷間性水圧装置によって加圧
するとシート状成形体に著しい変形が起こり使用できな
かった。

以上の様にシート状成形体の含水量を０．０５重量％か
ら３．０重量％にする事により、シート状成形体は適度
な可塑性を持ち冷間静水圧装置による加圧において、変
形や亀裂等が発生する事はない。

次に本実施例と冷間静水圧加圧装置の加圧圧力及び加圧
容器の中の水温の関係について説明する。

実施例と同じ原料を混合し、ニーダ−混練機によって混
練し、混練された原料を真空押し出し法によって１．２
ｍｍの厚みを有するシート状成形体を作成する。次にこ
のシート状成形体を１．５重量％の含水量まで乾燥させ
た後に第１図に示す冷間静水圧加圧装置によって加圧す
る。この時冷間静水圧加圧装置で加圧する際に、加圧容
器の中の水温を３°Ｃにし、いろいろな圧力で加圧した
サンプルを作成した。同様に５℃、１０℃、２５℃、４
５℃、５００Ｃの時のサンプルも作成した。

第２図は加圧圧力とシート状成形体の密、度の関係をお
のおのの水温に置いて測定した結果である。

第２図において横軸は冷間静水圧加圧装置の加圧圧力、
縦軸はシート状成形体の加圧後の密度を取っている。こ
のグラフかられかる様に水温が５０℃以上又は３℃以下
では他の温度に比べてシート状成形体の密度が小さい事
が分かる。この理由としてまず水温が５０℃以上の場合
には、シート状成形体の中に含まれるメチルセルロース
が硬化し始め、シート状成形体の可塑性が低下、すなわ
ちシート状成形体が固（なり、シート状成形体を加圧し
ても、中の空気等が外に出にく（なる為だと考えられる
。又水温が３℃以下の場合、シート状成形体に可塑性が
低下、すなわち固くなってしまい、やはりシート状成形
体の中の空気等が外に出にくくなる為だと考えられる。

又第２図から分かる様に加圧したシート状成形体はどの
温度でも４０００ｋｇ／ｃｍ＆以上に加圧するとシート
状成形体に亀裂が発生し、密度が小さくなってしまう。

従って加圧圧力を強くすればするほど密度は上がるとい
う訳ではない。加圧圧力が１００ｋｇ／　ｃ　ｍ”　　
以上４０００ｋｇ／ａｍ”　の時はほぼ密度が一定にな
っている。

以上の様に、冷間静水圧加圧装置によってシート状成形
体を加圧する時の水温を５℃〜４５℃とする事により、
シート状成形体に適度の可塑性が得られ、シート状成形
体に均一な圧力伝搬が生じ、高密度の基板を得る事がで
きる。また冷間静水圧加圧装置によってシート状成形体
を加圧する時の圧力を１００ｋｇ／ｃｍ″″　以上４０
００ｋｇ／　ｃ　ｍ’　にする事により、亀裂が発生せ
ずち密な基板を得る事ができる。

これらの関係から判るように、無機質材料を主成分とす
る原料を真空押し出し法によって、０゜０５ｍｍ〜２．
５ｍｍの厚みを有するシート状成形体とした後に、その
シート状成形体を含水量が０．０５重量％〜３．０重量
％になる様に乾燥させ、その後にシート状成形体を冷間
静水圧加圧装置によって水温５℃〜４５℃で圧力を１０
０ｋｇ／ｃｍ”　〜４０００ｋｇ／ｃｍ”　にて加圧す
る事により、シート状成形体に均一な圧力伝搬が起こり
、シート状成形体がち密化して高密度になるとともに、
シート状成形体の押し出し方向と幅方向の焼成収縮率の
差が小さ（なる事により、寸法精度がよくなる。又焼成
体内の残留気孔も少な（する事ができ良好な基板を作成
する事ができる。

なお本実施例においてシート状成形体の原料を酸化アル
ミニウム粉末９６重量％、焼結助剤として二酸化珪素２
重量％、酸化マグネシウム１重量％、炭酸カルシウム１
９重量％を予め混合し、その混合材料に対してメチルセ
ルロース５重量％。

グリセリン６重量％、水１５重量％とじたが、無機質を
主成分とする原料としてアルカリ土類金属の酸化物であ
る炭酸バリウム６０重量％、酸化チタン３５重量％、炭
酸カルシウム３重量％、酸化マグネシウム２重量％を予
め混合し、その混合物原料に対してメチルセルロース５
重量％、グリセリン６重量％、水１５重量％とじても同
様の効果を得る事ができる。

発明の効果 本発明は、無機質材料を主成分とする原料を真空押し出
し法によってシート状成形体として、そのシート状成形
体を冷間静水圧法によって加圧し、その後に所定の形状
に加工して焼成する事により、シート状成形体に均一な
圧力伝搬が生じ、成形体の充填密度が上昇するので、焼
成収縮率が減少するとともに、従来生じていたシート状
成形体の押し出し方向と幅方向の焼成収縮率の差を縮め
ることかできるので、寸法精度を向上させる事ができる
。またシート状成形体の中にある空気等の残留気孔を少
なくするする事ができるので、ち密な基板を形成する事
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は冷間静水圧加圧装置を示す断面図、第２図は冷
間静水圧加圧装置の加圧圧力とシート状成形体の密度の
関係を示すグラフである。 第１区 １・・・・・・加圧容器 １ａ・・・・・・貫通孔 ２・・・・・・加圧ブロック ３・・・・・・袋 ４・・・・・・シート状成形体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）無機質材料を主成分とする原料を混合し、真空押
   し出し法によってシート状成形体を形成し、前記シート
   状成形体を乾燥させ、前記シート状成形体を冷間静水圧
   法により加圧し、その後に前記シート状成形体を所定の
   形状に加工し、焼成する事を特徴とする高密度セラミッ
   ク基板の製造方法。
2. （２）無機質材料に酸化アルミニウムを用いる事を特徴
   とする請求項第１項記載の高密度セラミック基板の製造
   方法。
3. （３）無機質材料にアルカリ土類金属の酸化物を用いる
   事を特徴とする請求項第１項記載の高密度セラミック基
   板の製造方法。