JPH0345564A - セラミックス板の製造方法 - 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、基板材料等に使用されるセラミック造する方
法に関する。

「従来の技術」 従来、エレクトロニクスの分野などで基板として用いら
れる板状のセラミックスは、主としてドクターブレード
法により製造されている。

この方法では１．Ａ　Ｉ２０３、Ｚ　ｒｏ　！などのセ
ラミックス粉末に溶剤又は水を加え、これに分散解膠剤
、結合剤、可塑剤などの必要な薬剤を適宜に添加混合し
て、均質なスラリーを作製し、このスラリーをドクター
ブレードでキャリヤテープ上に所定の厚みに塗布し、次
いで熱風乾燥あるいは赤外線乾燥を行って溶剤又は水を
揮発させて固化することによって未焼結セラミックスシ
ート（グリーンシート）を作製する。次いで得られたグ
リーンシートを所定の大きさに裁断し、焼成炉内で加熱
焼成してセラミックス板を作製している。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、ドクターブレード法で成形したグリーン
シートは、その厚み方向の成分分布に微トを単独で焼成
すると、第９図に示す焼成セラミックス板Ａのようにエ
ツジがはね上がった状態の反りを生じてしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、反りやう
ねりのない平板状のセラミックス板の製造方法の提供を
目的としている。

「課題を解決するための手段」 上記課題解決の手段として、本発明は、ドクターブレー
ド法によって作製された板状のセラミックス生シート上
に、別のセラミックス生シートを、双方のセラミックス
生シートの上面どうしまたは下面どうしが重なり合うよ
うに載置し、さらに該セラミック生シート中に含まれる
結合剤と異なる系の溶剤を含む接着剤を用いて双方の生
シートを貼り合わせてグリーンシートを形成し、次いて
該グリーンシートを焼成して焼成シートとし、次いでこ
の焼成シートを貼り合わせ部分から分割して２枚のセラ
ミックス板を製造するようにした。

以下、図面を参照して本発明方法の一例を詳細に説明す
る。

本発明方法において使用されるセラミックスとしては、
靭性が高く、塑性を有している材料が好適に使用され、
特に好適なセラミックスとしてはＺｒ０１にＹ　ｖｏ　
３．Ｍ　ｇｏ　、　ＣａＯ、Ｃｅｏ　ｚなどの安定化剤
を固溶させた部分安定化ジルコニア（ＰＳＺ）、窒化ケ
イ素、サイアロンなどのセラミックス材料である。

このようなセラミックス材料を用いてセラミックス板を
作製するには、まず、上記セラミックスの粉末に、溶剤
と、可塑剤、結合剤、分散剤などの生シート作製に必要
な薬剤を加えて混合し、均質なスラリー状としてスリッ
プｌを作製し、ドクターブレード法によって生シートを
作製する。

第１図は、生シートの作製に好適に使用されるドクター
ブレード装置の一例を示す図である。このドクターブレ
ード装置は、セラミックス材料を含むスラリー状のスリ
ップｌを供給する供給口２と、薄板状に形成されたスリ
ップｌを搬送するためのベルト３と、上記供給口２から
ベルト３上に薄板状にスリップｌを引き出すためのドク
ターブレード４と、ベルト３上の薄板状のスリップｌを
加熱乾燥させる乾燥器５とを備えて構成されている。

このドクターブレード装置を用いて生シートを作製する
には、上記スリップｌを供給口２に入れ、ベルト３駆動
用の２つのローラ６ａ、８ｂを回転させてベルト３を移
動させる。スリップｌは、供給口２からドクターブレー
ド４によってベルト３上に薄板状に引き出され、ベルト
３で搬送されて乾燥・器５に入り、この乾燥器５内で加
熱乾燥されてゴム状の生シート７ａとなる。乾燥を終え
た生ンー）７ａは、ベルト３から引き離され、巻き取り
ローラに巻き取られる。

このようにして作製される生シートの寸法は、幅方向が
ドクターブレード装置のシート形成幅に制約されるが、
長さに関してはある程度任意の長さに設定することがで
きる。また生シートの厚さは、焼成後の機械的強度など
を勘案して適宜に設定されるが、通常ｌＯ〜１０００μ
ｍ程度（コイル状にすプ↓ｌｉＡＩ−ＩＪＩＭ−，６ｎ
ｎ、、−）Ｌ−４−２ｍＱ／ｅＱ±１次いで、第２図に
示すように、上述のように作製された長尺の生シート７
ａ上に、別の生シート７ｂを、双方の上面どうしまたは
下面どうしが重なり合うように載置し、さらにこれらの
生シート７ａ、７ｂ間に接着剤を塗布して貼り合わせて
グリーンシート８を形成する。この貼り合わせの際には
、第３図に示すように、２枚の生シート７ａ、７ｂ間に
接着剤を塗布した後、一対の圧着ローラ９，９間に入れ
て圧着して貼り合わせる方法が好ましい。

２枚の生シート７　ａ、　７　ｂの貼り合わせに用いら
れる接着剤は、生シート７　ａ、　７　ｂ中に含まれる
結合剤と異なる系の溶剤を含む接着剤が用いられ、生シ
ー）７ａ、７ｂ中に含まれる結合剤が、ポリビニルアル
コールなどの有機系結合剤の場合には、アクリル系接着
剤、デンプン系接着剤等の水溶性接着剤が使用される。

また生シート７　ａ、７　ｂに含まれる結合剤が水系の
場合には、ポリビニルアルコール系接着剤、クロロブレ
ン系接着剤等の有機溶剤型接着剤が使用される。

ノｎ　　＋　５−ｆｓ”Ｉｔ　　Ａ　　ｎｎ１−　−−
　　＋ｋ　　Ａ　　Ｉ−Ｌ　　：素／Ｔｊ　　ＩＩ）　
　ｌ’ｌ　　Δ↓へせにより得られたグリーンシート８
を、その一方の面に離形材ＩＯを添設しつつ円桂状の芯
体１１にコイル状に巻き付ける。この離形材１０は、使
用するセラミックス材料に対し、焼成時に接着性や反応
性を示さない材料が使用され、セラミックス材料にジル
コニアを使用する場合には、アルミナ粉末、ボロン粉末
を主成分とするシート（もしくは粉末をスプレーしてま
ぶしながらまいても良い。）が好適に使用される。

次いで芯体１１に巻き付けたグリーンシート８をセッタ
ー１２上に載せた後、芯体１１を静かに抜き去る。次い
でこれを焼成炉内に入れ、使用セラミックス材料の通常
の焼成条件にて焼成を施す。

この焼成条件は、使用するセラミックス材料の種類によ
って適宜設定される。例えばセラミックス材料としてジ
ルコニアを使用する場合の焼成条件は、焼成温度１３０
０〜１６００℃、焼成時間３０分〜数時間程度の条件が
好ましい。

この焼成によって第５図に示す長尺コイル状の焼成シー
）１３が作製される。

この焼成ノート１３は、２枚の生シート７ａ、７ｂの接
着部分に起因する貼り合わせ部分から、２枚の薄いコイ
ル状のセラミックス板１４ａ、　１４ｂを容易に分割可
能な状態になっている。

そして焼成シート１３の貼り合わせ部分に極薄の金属片
や刃物を差し込んで２枚のセラミックス板１４ａ、１４
ｂに分割し、静かに両者を引き離すことによって、第６
図に示すように２枚の長尺コイル状のセラミックス板１
４ａ、　１４ｂが得られる。

このセラミックス板１４ａ、　１４ｂは、芯体１１の直
径を大きくすることによりセラミック材料の靭性を利用
して部分的に平板状のセラミックスを得ることができる
。またこの部分を利用して回路、電極及び他の部品を実
装することができる。

この例によるセラミックス板の製造方法では、ドクター
ブレード法によって作製された２枚の生シート７ａ、７
ｂを、結合剤と異なる系の溶剤を含む接着剤を用いて貼
り合わせてグリーンシート８を形成し、次いで該グリー
ンシート８を焼成することによって、焼成シートＩ３を
貼り合わせ部分から２枚のセラミックス板１４ａ、　１
４ｂに分割することができる。

ここでグリーンシート８の形成に用いる接着剤と貼り合
わせ部分の状態との関係を第７図および第８図を参照し
て説明すると、２枚の生シート７ａ、７ｂを接着させる
際に、生シート中の結合剤と同系の溶剤を含む接着剤１
５ａを用いた場合には、第７図に示すように接着剤１５
ａ中の溶剤によって生シート７ａ、７ｂ中の原料粒子１
６をつなぎ合わせていた結合剤が表面で溶け、原料粒子
１６が接着剤１５ａの層に拡散してくる。この原料粒子
１６の拡散で接着剤１５ａ層中の原料粒子は十分焼結し
うるだけ密になり、このグリーンシートを焼成すると２
枚の生シートが一体となった厚いセラミックス板が得ら
れる。

一方、生シー）７ａ、７ｂを張り合わせるのに、結合剤
と異なる系の溶剤を含む接着剤１５ｂを用いると、第８
図に示すように、結合剤の溶解が起こらずに接着剤１５
ｂ層への原料粒子１６の拡散が抑制される。したがって
、このグリーンシートを焼成しても２枚のシートどうし
が焼結することがなく、２枚のシートはそれぞれ別体の
ままで焼結され、焼成の後で貼り合わせ部分から容易に
はがすことができ、２枚の薄いセラミックス板が得られ
る。

上述した例によるセラミックス板の製造方法では、生シ
ー）７ａ、７ｂの上面どうしまたは下面どうしが重なり
合うように２枚の生シートを貼り合わせてグリーンシー
ト８を形成し、このグリーンシート８を焼成することに
よって、焼成時に各シートの反りを生じさせる力（厚み
方向の不均一さ）が相殺されて、反りやうねりのない平
らなセラミックス板を製造することができる。またこの
反りは焼結の早い段階で生じるので、結合剤と異なる系
の溶剤を含む接着剤で仮どめした場合でも、接着力は十
分強く、各シートがはがれてしまうことはない。

また薄いグリーンシートは取り扱いが難しいが、２枚の
生シート７ａ、７ｂを貼り合わせておくと取り扱いが容
易となる。例えばコイル状の長いセラミックス板を作製
するときには、グリーンシート８をセッター１２上に立
てて焼成するが、このような場合でも１枚の生シートで
は崩れてしまうが、２枚の生シート７ａ、７ｂを貼り合
わせたグリーンシート８ではコイル状に巻いたものを立
てることができ、また反りやうねりを生じることなく焼
成することができる。したがって厚さ５０μｍ以下の薄
いセラミックス板の製造を容易化することができる。

更にまた、この例による製造方法では、グリーンシート
８の一方の面に離形材ｌＯを添設しつつ芯体１１に巻き
付けてコイル状に成形した後に焼成を施すことによって
、従来の焼成炉を用いて任意の長さの長尺セラミックス
板を作製することができる。

なお、先の例では、本発明方法をコイル状のセラミック
ス板の製造に適用させた例を示したが、本発明方法は、
板状グリーンシートをコイル状に巻回せずに焼成するセ
ラミックス板の製造方法にも適用が可能であることは言
うまでもない。

「実施例」 本発明に基づいてセラミックス板の製造を実施した。

原料粉末・・・３１１１０１％のＹ、０３を含むＺ　ｒ
　Ｏ２溶剤・・・ＭＥＫ（メチルエチルケトン）可塑剤
・・・Ｄ−ブチルフタレート 結合剤・・・ポリビニルアルコール 分散剤・・・トリオレイン これらの各原料を、ボールミルで数十時間粉砕混合し均
一なスラリーを得た。次いでこのスラリーをドクターブ
レード法でシート状に成形し、さらに熱風乾燥して溶剤
を揮発除去して固化させた後、切断して幅１　ｃｍ１長
さ１メートル、厚さ５０μｍの生シートを作製した。

得られた。生シート上に、別の生シートを双方の上面ど
うしが重なり合うように載置し、このとき両面間にアク
リル接着剤を塗布して、２枚の生シートを接着させてグ
リーンシートを作製した。次いでグリーンシートの一方
の面に、アルミナ粉末を主成分とするシート状離形材（
幅１ｃ＋＋＋、長さ１メートル、厚さ１５０μｆｆ１）
を添設し、離形材を内側にして直径１０ｃｍの円柱状の
芯材に巻き付けた。次いでこれをセッター上に載せ、芯
材を静かに抜き取り、続いて焼成炉内に入れ、１５００
℃、１時間の焼成処理を施した。

この焼成の後、得られた焼成シートの貼り合わせ部分に
金属薄板を挿入して２枚のセラミックス仮に分割し、更
に２枚のセラミックス板を静かに引き離して２枚の長尺
コイル状のセラミックス板を得た。

得られたセラミックス板は、非常に薄く（厚さ４０〜５
０μ曽）、均一で反りがなく、良好な弾性を示した。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明によるセラミックス板の製
造方法は、次のような効果を奏する。

本発明では、生シートの上面どうしまたは下面どうしが
重なり合うように２枚の生シートを貼り合わせてグリー
ンシートを形成し、これを焼成するので、焼成時の反り
やうねりの発生を抑制することができ、反りやうねりの
ないセラミックス板を製造することができる。

また、２枚の生シートを、結合剤と異なる系の溶剤を含
む接着剤で貼り合わせてグリーンシートを作製し、得ら
れた焼成ソートを２枚のセラミックス板に分割すること
により、極めて薄いセラミックス板の製造を容易化する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明によるセラミックス板の製
造方法の一例を工程順に説明するための図であって、第
１図は本発明方法を実施するに好適に使用されるドクタ
ーブレード装置の一例を示す構成図、第２図は生シート
の貼り合わせ状態を示す斜視図、第３図は同側面図、第
４図はグリーンシートをコイル状に巻いた状態を示す斜
視図、第５図は焼成シートの斜視図、第６図はセラミッ
クス板の斜視図、第７図および第８図はグリーンシート
の形成に用いる接着剤と貼り合わせ部分の状態との関係
を説明するための側面図、第９図は従来法によって作製
されたセラミックス板の反り発生状態の例を示す斜視図
である。 ７　ａ、　７　ｂ・・・生シート、８・・・グリーンシ
ート、１３・・・焼成シート、１４ａ、１４ｂ・・・セ
ラミックス板、１５ｂ・・・接着剤。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ドクターブレード法によって作製された板状のセラミッ
   クス生シート上に、別のセラミックス生シートを、双方
   のセラミックス生シートの上面どうしまたは下面どうし
   が重なり合うように載置し、さらに該セラミック生シー
   ト中に含まれる結合剤と異なる系の溶剤を含む接着剤を
   用いて双方の生シートを貼り合わせてグリーンシートを
   形成し、次いで該グリーンシートを焼成して焼成シート
   とし、次いでこの焼成シートを貼り合わせ部分から分割
   して２枚のセラミックス板を製造することを特徴とする
   セラミックス板の製造方法。