JPH0465028B2 - - Google Patents

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、セラミツクス基板の製造方法に関す
る。

（従来の技術） 近年、セラミツクスは、耐熱性、耐摩耗性など
の機械的性質のほか、電磁気的、光学的機能、さ
らに生体適合性など種々の優れた性質を備えたも
のが作製され、多くの分野で使用されている。

特に、熱伝導率、絶縁性などに優れた窒化アル
ミニウムやベリリア製のセラミツクスは、エレク
トロニクス分野においてハイブリツドICなどの
回路基板として重要な役割を果たしている。

このようなセラミツクス基板は、原料のセラミ
ツクス粉末に適量の焼結助剤、有機バインダー、
潤滑剤などを添加した後、ペースト状とし、この
ペーストをドクターブレード法などによつてシー
ト状に形成し（以下、未焼成のセラミツクスシー
トを、グリーンシートと称する。）脱脂、焼成す
ることによつて作製されている。

焼成は、添加した焼結助剤によつて形成される
液相による緻密化焼結によつておこなわれ、回路
の形成されていないグリーンシートは、通常、同
一成分のグリーンシートを複数枚重ねて焼成され
ている。

そして、グリーンシートを複数枚重ねて同時に
多数のセラミツクス基板を作製する場合は、個々
のグリーンシートが相互に付着しないように、ボ
ロンナイトライドやアルミナなどの敷き粉をそれ
ぞれのグリーンシート間に介在させて重ねてい
た。

この敷き粉は、容器中に入れた敷き粉のなかに
グリーンシートを入れ、２〜３回敷き粉中を通過
させることによつてグリーンシート表面にまぶさ
れ、さらに焼成は、常圧焼結または雰囲気加圧焼
結などの方法で行われる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した焼成方法によると、焼
成するグリーンシートの厚さが0.6mm以下と薄く
なるにつれて、得られた焼結体に反りが生じ、こ
の反りを修正するために反り直しの工程が必要で
あつた。

しかも、生じる反りは２〜３mm／60mmにもおよ
び、１回の反り直しでは所望の精度の基板を得ら
れず、数回の反り直し作業が必要であつた。

そこで、このような反りを防ぐために、複数枚
重ねたグリーンシートの上に耐熱性部材からなる
重しを載せて焼成することが行われている。

ところが、グリーンシートは脱脂および焼成時
に有機バインダーや水分が除去されるために生じ
る体積の収縮があり、重しを載せることによつて
重しとグリーンシートの収縮率の差から、複数枚
重ねたグリーンシートの上層側と下層側ではグリ
ーンシートの収縮が不均一となり、この不均一な
収縮によつて、反りや外形寸法のばらつきが生じ
るという問題があつた。

さらに、反り直し時には基板が割れる確率が高
く、歩留りの低下が問題となつていた。

本発明はこのような問題に対処するためになさ
れたもので、0.6mm以下の薄いグリーンシートを
用いた場合でも、焼成時に基板の反りを生じさせ
ず、均一な寸法精度を有するセラミツクス基板を
大量生産することが可能なセラミツクス基板の製
造方法を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明のセラミツクス基板の製造方法は、セラ
ミツクス粉末に結合剤を加えて所定形状に成形し
たセラミツクスシートを脱脂、焼成してセラミツ
クス基板を製造するに際し、前記焼成を、前記セ
ラミツクスシート上に該セラミツクスと同一材質
の脱脂体からなる重しを載せて行うことを特徴と
している。

本発明に使用するセラミツクスは、アルミナ、
ジルコニアなどの酸化物系セラミツクス、または
窒化アルミニウム、窒化ケイ素などの非酸化物系
セラミツクスなど、各種のセラミツクスを使用す
ることが可能で、特に限定はない。

そして、これらのセラミツクス粉末にたとえば
焼結助剤、有機系バインダーなどを適量添加し、
ペースト状にした後、ドクターブレード法などに
よつてセラミツクスペーストをシート状に成形す
る。

または、プレス成形、ロール成形などの方法を
用いてもよい。

その後、このグリーンシートの上に、焼成しよ
うとするグリーンシートと同一成分でかつ、好ま
しくはこのグリーンシート１層当たりの重さより
重い脱脂体からなる重しを載せて焼成する。

あるいは、脱脂していない重しをグリーンシー
ト上に載せて、重しとグリーンシートを同時に脱
脂してもよい。

重しの重さは、焼成しようとするグリーンシー
ト１層の重さに対して1.5倍から３倍の範囲が好
ましい。

重しの重さが焼成しようとするグリーンシート
１層の重さに対して1.5倍以下であると、焼成後
に得られるセラミツクス基板の反りが１〜２mm／
60mmと大きく、１回の反り直しでは修正すること
ができない。

一方、重しの重さが焼成しようとするグリーン
シートの重さに対して３倍以上であると、グリー
ンシートの焼成時の収縮が一定にならず、形状寸
法にばらつきを生む原因となる。

なお、焼成は、不活性ガス中による常圧下や加
圧下で焼成したり、あるいは、ホツトプレス法な
どによつて行う。

（作用） 本発明のセラミツクスス基板の製造方法によれ
ば、セラミツクスシート上にこのセラミツクスと
同一材質の脱脂体からなる重しを載せて焼成して
いる。

したがつて、グリーンシートと重しの焼成時に
おける収縮率の差をなくし、焼成後に生じるセラ
ミツクス基板の反りを最少限におさえ、寸法精度
の高いセラミツクス基板を得ることができる。

さらに、反り直しの作業が１回で済むため、反
り直しの工程におけるセラミツクス基板の破損が
減少し、歩留りの向上ならびにコストダウンを図
ることができる。

（実施例） 次に、本発明の実施例について説明する。

実施例 第１図は、本発明のセラミツクス基板の製造方
法における焼成時の状態を示す図である。

はじめに、セラミツクス粉末として窒化アルミ
ニウム粉末を使用し、窒化アルミニウム粉末95重
量％、焼結助剤としてY₂O₃を３重量％、バイン
ダーを所定量混合し、原料粉末を調製した。

そして、この原料粉末によるペーストをドクタ
ーブレート法によつて厚さ0.6mm±0.04mmのシー
ト状に成形した後、60mm×60mmの外形方法に切断
してグリーンシート１を作製した。

このグリーンシート１には、グリーンシートを
積層した時にグリーンシート同士が相互付着しな
いように敷き粉（ボロンナイトライド）を堆積さ
せた。

なお、敷き粉は以下のような方法によつて堆積
させた。

底面にメツシユを有する容器中に敷き粉を入れ
る。この容器には、さらに衝撃揚動部が設けられ
ており、この衝撃揚動部を介して衝撃が容器に伝
達され、容器中の敷き粉がメツシユを通過して落
ちるようになつている。

このような容器を移動ベルト上空に固定し、移
動ベルト上に配置したグリーンシートに敷き粉が
かかるように設定する。

上述したような容器と移動ベルトを用いた方法
を用いることにより、敷き粉を均一な厚さでかた
よりなく、グリーンシート上に堆積させることが
できた。

このような方法でグリーンシート１に敷き粉を
堆積させた後、敷き粉を介してグリーンシート１
を４枚重ね、窒化アルミニウム製のセツター２上
に配置し、次いで、アルカリ浴によつて脱脂を行
つた。

一方、上述したグリーンシート１と同一成分
で、かつ、グリーンシート１層当たりのおもさよ
り、2.5倍の重さを有する重し３を、上記グリー
ンシート１と同一条件で脱脂した。

そして、敷き粉を介して重し３をグリーンシー
ト１上に載せ、窒素ガス中、1750℃で２時間焼成
した。

なお、脱脂は重し３をグリーンシート１上に載
せた後、同時に行うこともできる。

こうして作製されたセラミツクス基板は、反り
が１mm／60mm以下におさえられ、個々のセラミツ
クス基板の外形寸法のばらつきもみられなかつ
た。

また、２枚以上のグリーンシートを重ねて焼成
する際、個々のグリーンシート間に敷き粉を介在
させることによつてグリーンシート同士の相互付
着を防止することができ、歩留りが向上した。

比較例 実施例と同一条件でグリーンシートを作製し、
各グリーンシート間には敷き粉を介在させて実施
例と同様のセラミツクス積層体とした。

そして、グリーンシート１層当たりのおもさよ
り、５倍の重さを有する重しを、上記グリーンシ
ートと同一条件で脱脂した。

そして、敷き粉を介して重しをグリーンシート
上に載せ、窒素ガス中、1750℃で２時間焼成し
た。

こうして作製されたセラミツクス基板は、重し
が重すぎたためにグリーンシートの収縮が一定に
ならず、形状寸法にばらつきが生じ、４回の反り
直しが必要であつた。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のセラミツクス基
板の製造方法法によれば、焼成時にグリーンシー
トと同一材質の脱脂体からなる重しを載せて焼成
するため、0.6mm以下程度の薄いグリーンシート
を用いた場合でも、焼成時に生じる基板の反りを
最小限に抑えることができ、寸法精度の高いセラ
ミツクス基板を得ることができる。

また、反り直しの回数が削減されるためコスト
ダウンを図ることができる。

さらに、反り直し回数の削減によつて、反り直
し工程におけるセラミツクス基板の破損率が低下
し、歩留りを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のセラミツクス基板の製造方
法における焼成時の状態を示す図である。 １……グリーンシート、２……セツター、３…
…重し。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セラミツクス粉末に結合剤を加えて所定形状
   に成形したセラミツクスシートを脱脂、焼成して
   セラミツクス基板を製造するに際し、 前記焼成を、前記セラミツクスシート上に該セ
   ラミツクスと同一材質の脱脂体からなる重しを載
   せて行うことを特徴とするセラミツクス基板の製
   造方法。