JPH04149072A

JPH04149072A - セラミクス基板の製造方法

Info

Publication number: JPH04149072A
Application number: JP2274233A
Authority: JP
Inventors: Ken Takaoka; 高岡　建
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1990-10-11
Filing date: 1990-10-11
Publication date: 1992-05-22

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】［産業上の利用分野コ本発明は、セラミクス基板（ブレーン基板）の製造方法
に関する。具体的にいうと、本発明は、セラミクス基板
のグリーンシートからバインダーを燃焼除去させるため
の方法に関する。

［背景技術］窒化アルミニウム基板（ブレーン基板）を脱バインダー
焼成するための従来方法を第７図に示す。

すなわち、従来は、第７図（ａ）に示すように、アルミ
ナの匣５１上に窒化アルミニウムのグリーンシート５２
を５〜２０枚積み重ね、さらに、グリーンシート５２を
乗せた匣５１を複数段に積み重ね、バッチ炉５３内で焼
成していた。

しかしながら、このようにしてグリーンシート５２を積
み重ねた状態で脱バインダー焼成を行なう方法では、グ
リーンシート５２同士の接触している部分に脱バインダ
ー不足が生じるので、焼結むらが発生し易かった。特に
、バッチ炉５３は、グリーンシート５２から抜けた脱バ
インダー雰囲気が炉内にこもり易く、良好な脱バインダ
ー処理でなかった。このため、匣５１をバッチ炉５３か
ら取り出すと、第７図（ｂ）に示すように、焼結基板５
４に２００訓／　１ｎｃｈ以上の反りが発生しており、
また、各焼結基板５４には、第７図（Ｃ）に示すように
、焼結むら５５が発生していた。

また、第８図に別な従来例を示す。これは、均一な脱バ
インダー処理な行わせるため、熱風循環式オーブン炉６
１を用い、第８図（ａ）に示すように、オーブン炉６１
内に窒化アルミニウムのグリ−ンシート６２を一枚づつ
平置ぎし、送風機６３によって炉内の換気を行いながら
グリーンシート６２を脱バインダー焼成する方法である
。このような脱バインダー焼成方法によれば、第８図（
ｃ）に示すように、焼結基板６４に焼結むらが発生しな
くなり、均一な焼結基板６４が得られるようになったが
、第８図（ｂ）　（ｃ）に示すように、脱バインダー焼
成時の熱応力によって焼成中に反りを起こし、焼結基板
６４に約２００虜／　１ｎｃｈの反りが生じていた。さ
らに、グリーンシートθ２を一枚づつ平置ぎしているの
で、−度に多数枚のグリーンシートを焼成することがで
きず、炉内の空間効率が悪かった。

［発明が解決しようとする課題］本発明は、斜上の従来例の欠点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、窒化アルミニウム等の
セラミクス基板の脱バインダー工程において、焼結基板
の焼結むらをなくし、さらに、焼結基板の反りを小さく
することにある。

［課題を解決するための手段コこのため、本発明のセラミクス基板の製造方法は、少な
くとも２枚の耐熱性メツシュシートを備えた焼成用治具
の当該メツシュシート間にセラミクスのグリーンシート
を挟み込み、焼成用治具により保持させた状態でグリー
ンシートを脱バインダー焼成することを特徴としている
。

［作用］本発明にあっては、焼成用治具のメ・ソシュシート間に
グリーンシートが挟み込まれており、この状態で脱バイ
ンダー焼成される。

しかして、脱バインダー焼成時に、グリーンシートから
抜は出たバインダーの燃焼ガスは、メ・ソシュシートの
目を通って焼成用治具外へ排出され、グリーンシートに
脱バインダー不足が生じることがない。

特に、グリーンシートを保持した複数の焼成用治具を重
ねた状態で脱バインダー焼成しても、焼成用治具のメツ
シュシート等によってグリーンシート間に隙間が形成さ
れるので、バインダーの燃焼ガスはグリーンシート間に
こもることなく外へ排気される。したがって、グリ−シ
ートを積み重ねても、グリーンシート間に脱バインダー
不足が生じることがない。

さらに、各グリーンシートは、焼成用治具のメツシュシ
ート間に挟み込まれているので、熱応力の発生による反
りを矯正されており、焼成時の反りの発生を防止できる
。

［実施例］以下、本発明の実施例を添付図に基づいて詳述する。

第１図に、本発明に係る焼成用治具１の一実施例を示す
。焼成用治具１は、１対のメツシュパネル２，３で構成
されており、各メツシュパネル２゜３は金属製もしくは
セラミクス焼成品の角枠状をした補強額縁４の内部に耐
熱性メツシュシート５を張フたものである。耐熱性メツ
シュシート５の材質としては、ステンレス（ＳＵＳ）や
ニッケル等を用いており、メツシュサイズとしては、＃
３０〜１００が好ましい。また、この焼成用治具１内に
は、２枚のグリーンシートθを離して挟むことができる
ようになっており、各メツシュパネル２．３の寸法は、
縦横の寸法がそれぞれＸＣｌｌ１ｍ〕の２枚のグリーン
シート６な挟み込むタイプのものでは、例えば、縦寸法
Ｌ−（２ｘ＋２１）Ｃ凱〕、横幅Ｗ−（ｘ　＋　１６）
　　Ｃｍｍ］とし、補強額縁４の幅及び厚みを３ｍｍ及
び１．５ｍｍとしている。また、このメツシュパネル２
，３間士は、第２図に示すようなりリップ状をした治具
固定金具７によって一体に組み立てられるようになって
おり、治具固定金具７のバネ力で補強額縁４を挟むよう
にしているので、容易に焼成用治具１を組み立て及び分
解できるようになっている。

しかして、第１図に示すように、まず一方のメツシュパ
ネル２のメツシュシート５上に２枚のセラミクスグリー
ンシート６を並べて置き、その上に他方のメツシュパネ
ル３な重ね、１対のメツシュシー１−５間にグリーンシ
ート６を挟み込み、治具固定金具７で両メツシュパネル
２，３の補強額縁４の適当な箇所（例えば、グリーンシ
ート６の両側の部分）を挟み、第３図及び第４図に示す
ように、治具固定金具７によって焼成用治具１を一体化
している。メツシュシート５は、補強額縁４によって平
らに張られており、かつ熱による変形を防止されている
。したがって、ビンと張られたメツシュシート５間にグ
リーンシート６を挟み込んでおくことにより、焼成中に
グリーンシート６に発生する反りを矯正させることがで
きる。

こうしてグリーンシート６を挟み込んだ各焼成用治具１
は、第５図に示すように、補強額縁４の部分で上下に積
み重ねられる。複数段に積み重ねられた焼成用治具１は
、第６図（ａ）に示すように、送風機８を有する熱風循
環式オーブン炉９内に納められ、当該オーブン炉９内で
脱バインダー焼成される。この脱バインダー焼成工程に
おいては、各グリーンシート６で燃焼及び蒸発したバイ
ンダーの燃焼ガスは、メツシュシート５の目を通って焼
成用治具１の外へ抜は出し、さらに焼成用治具１間の隙
間を通って外部へ逃げる。特に、送風機８によってオー
ブン炉９内の熱気が循環させられているので、バインダ
ーの燃焼ガスは、グリーンシート６間にこもることがな
く、グリーンシート６の脱バインダー不良を防止できる
。したがって、焼成用治具１に挟まれたグリーンシート
６を積み重ねていても、脱バインダー焼成された焼結基
板１０に焼結むらが発生しない。また、焼結基板１０は
メツシュシート５間に挟まれていて、熱応力により発生
する反りを矯正され、脱バインダー焼成中に発生ずる反
りも小さく　（８０Ｘ＋／１ｎｃｈ以下）なり、第６図
（ｂ）に示すような良好な焼結基板１０を得ることがで
きる。

なお、１枚づつ平置きしたグリーンシート６を荷重治具
によって押えることにより、焼結基板１０の反りを防止
することも試みたが、グリーンシート６の荷重治具と接
触している箇所に、脱バインダー不足による焼結むらが
発生し、良好な窒化セラミクス基板を得ることができな
かった。これに対し、メツシュシートを用いる方法によ
れば、上記のように反りと焼結むらの双方に良好な結果
を得ることができた。

次に、本発明の脱バインダー焼成方法により焼成した焼
結基板と、従来の脱バインダー焼成方法によって焼成し
た焼結基板との比較結果を説明する。

まず、焼結助剤としてＹ２Ｏ３を３．０ｗｔ％、バイン
ダー（ブヂラール樹脂系）を１０ｗｔ％、その他の添加
剤を３　、０　ｗｔ％の割合で添加した窒化アルミニウ
ム材料をドクターブレード法によってシート成形した後
、これをカットして縦横各１００　ｕ。

厚み０　、８　ｍｍの窒化アルミニウムグリーンシート
を作製した。

このようにして作製したグリーンシート１０枚を本発明
の脱バインダー焼成方法により焼成した。

すなわち、このグリーンシートを上記焼成用治具内に２
枚づつ挾み込み、熱風循環式オーブン炉内に入れ、大気
中において１９００　’Ｃで５時間（昇温スピード５°
Ｃ／ｍ１ｎ）焼成し、脱バインダー焼成を行なった。さ
らに、脱バインダー焼成された焼結基板を、窒素雰囲気
中において１９００”Ｃで５時間（昇温スピード５°Ｃ
／ｍ１ｎ）本焼成し、窒化アルミニウム基板Ａを得た。

また、同じグリーンシート１０枚を第７図に示した従来
の脱バインダー焼成方法により焼成した。

すなわち、１０枚のグリーンシートを匣の上に積み重ね
、これをバッチ炉内に入れ、大気中において１９００　
’Ｃで５時間（昇温スピード５°Ｃ／ｍ１ｎ）焼成し、
脱バインダー焼成を行なった。さらに、脱バインダー焼
成された焼結基板を、窒素雰囲気中において１９００℃
で５時間（昇温スピード５’Ｃ／ｍ１ｎ）本焼成し、窒
化アルミニウム基板Ｂを得た。

また、同じグリーンシート１０枚を第８図に示した別な
従来の脱バインダー焼成方法により焼成した。すなわち
、１０枚のグリーンシートを熱風循環式オーブン炉内に
平置ぎし、大気中において１９００°Ｃで５時間（昇温
スピード５℃／ｍ１ｎ）焼成し、脱バインダー焼成を行
なった。さらに、脱バインダー焼成された焼結基板を、
窒素雰囲気中において１９００　’Ｃで５時間（昇温ス
ピード５’Ｃ／ｍ１ｎ）本焼成し、窒化アルミニウム基
板Ｃを得た。

上記のようにして得た各窒化アルミニウム基板Ａ、、Ｂ
、Ｃについて、焼成むらの有無（浸透試験後、目視チエ
ツクした。）及び反りの大きさな測定した。

この結果、本発明の脱バインダー処理方法では、いずれ
の窒化アルミニウム基板Ａにも焼成むらは生じなかった
。また、反り量は、平均値ｘ−４５訓／　１ｎｃｈ、　
Ｒｒ大値Ｍ　ａｘ＝　７５　ｇｒｎ／　１ｎｃｈ、最小
値Ｍｉｎ＝　２０１ｔｒｒ＋／　１ｎｃｈであった。

これに対し、バッチ炉を用いた従来方法では、１０枚中
日枚の窒化アルミニウム基板Ｂに焼成むらが発生してい
た。また、反り量は、平均値Ｘ＝３５０　ｐｎ／　１ｎ
ｃｈ、最大値Ｍａｘ＝　５３０　ｇｎ／　１ｎｃｈ、最
小値Ｍ　ｉｎ＝　２３０　ｕｆｒｌ／　１ｎｃｈとなり
、最も反りが大きかった。

また、熱風循環式オーブン類を用いた従来方法では、窒
化アルミニウム基板Ｃに焼成むらは認められなかった。

しかし、反り量は、平均値ｘ＝１５０団／１ｎｃｈ、最
大値Ｍａｘ＝　２４０　ｕｒｒ＋／　１ｎｃｈ、最小値
Ｍ　ｉｎ＝　１００　ｔｌｆｎ／　１ｎｃｈとなり、本
発明の方法と比較して相当大きな反りが生じた。

以上の実験結果より、本発明によれば、焼成むらがなく
、しかも、極めて反りの小さな窒化アルミニウム基板（
焼結基板）を得ることができることが確認された。

なお、上記実施例では、窒化アルミニウム基板について
説明したが、本発明は、窒化アルミニウム以外のセラミ
クス基板にも実施することができるのは明らかである。

また、本発明は、８インチ角以上の大型のセラミクス基
板の脱バインダー焼成にも有効である。

［発明の効果］本発明によれば、グリーンシートを焼成用治具に挟み込
んだ状態で脱バインダー焼成しているので、焼成時の熱
応力により発生する反りを焼成用治具によって矯正させ
ることができ、焼結基板の反りを小さくすることができ
る。

しかも、グリーンシートは、焼成用治具のメツシュシー
ト間に挟み込まれているので、グリーンシートから抜け
たバインダーの燃焼ガスはメツシュシートの目を通って
排出され、焼結むらを生じさせることがない。特に、焼
成用治具に保持されたグリーンシートを積み重ねても、
グリーンシート同士が密着せず、メツシュシート及びグ
リーンシート間の隙間を通してバインダーの燃焼ガスを
排出でき、グリーンシート間で脱バインダー不足となり
に＜＜、焼結基板に焼結むらが発生せず、また焼結基板
の反りもより小さくできる。したがって、−度に多数枚
のグリーンシートを脱バインダー処理することができ、
処理効率を向上させられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る焼成用治具を開いた状
態の平面図、第２図は同上の焼成用治具を固定するため
の治具固定金具を示す斜視図、第３図及び第４図はグリ
ーンシートを挟み込んだ焼成用治具の斜視図及び断面図
、第５図は複数の焼成用治具な積み重ねた状態を示す断
面図、第６図（ａ）　（ｂ）は本発明方法による脱バイ
ンダー焼成工程を示す断面図及び焼結基板の斜視図、第
７図（ａ）（ｂ）（ｃ）は従来の脱バインダー焼成の方
法な示す説明図、第８図（ａ）　（ｂ）　（ｃ）は別な
従来例を示す説明図である。１・・・焼成用治具５・・・メツシュシート６・・・グリーンシート特許出願人　株式会社　村田製作所代理人　　弁理士　中　野　雅　房第１図第３図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　少なくとも２枚の耐熱性メッシュシートを備え
た焼成用治具の当該メッシュシート間にセラミクスのグ
リーンシートを挟み込み、焼成用治具により保持させた
状態でグリーンシートを脱バインダー焼成することを特
徴とするセラミクス基板の製造方法。