JPH0967168A

JPH0967168A - セラミック基板の形成方法

Info

Publication number: JPH0967168A
Application number: JP7220596A
Authority: JP
Inventors: Mutsuaki Hirota; 睦明廣田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1995-08-29
Filing date: 1995-08-29
Publication date: 1997-03-11

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、緻密で、且つ磁器厚みの薄いセラミ
ック基板を非常に簡単に、且つ効率的に形成することが
できるセラミック基板の形成方法を提供する。【解決手段】加圧処理された分離粉体２の層とセラミッ
ク原料粉体３の層からなるセラミック積層成型体５を焼
結処理して、得られたセラミック積層焼結体６を分離粉
体２の層部分である分離帯２１で分離してセラミック基
板を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は緻密かつ薄いセラミ
ック基板の形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び本発明が解決しようとする課題】セラ
ミック基板の形成方法には、プレス成型法やテープ成型
法を用いた方法が知られている。例えば、プレス成型法
を用いた基板の形成方法は、下パンチ治具（下パンチと
ダイス）の凹部に、所定量のセラミック原料粉体を均一
に供給し、該凹部と同一形状の上パンチで加圧処理し
て、セラミック成型体を形成し、下パンチ治具からこの
セラミック成型体を取り出して、焼成治具に１０〜３０
枚のセラミック成型体を積み重ねて焼結処理してセラミ
ック焼結体を得ていた。この方法では、比較的緻密なセ
ラミック基板を得ることができるものの、セラミック成
型体（焼結前）の強度の関係により、厚みの薄いセラミ
ック基板の製造方法に適用することが困難であり、通
常、２００μｍ以上の厚みのセラミック基板で適用され
ている。

【０００３】また、例えば、テープ成型法を用いた基板
の製造方法は、まずセラミック原料粉体、バインダー、
溶剤などを均質混合したスラリーを作成し、このスラリ
ーをドクターブレード法などによってテープ成型した
後、所定の大きさシートに裁断して、焼成治具に１０〜
３０枚のセラミックシートを積み重ねて焼結処理してセ
ラミ焼成処理してセラミック基板を得ていた。この方法
では、基板の厚みを上述のプレス成型を用いた形成方法
に比較して、薄くすることができるものの、形成方法が
複雑であり、また、充分に緻密な磁器を得ることができ
なかった。

【０００４】特に、厚みが薄い成型体シートの積み重ね
は、機械化が困難であり、専ら人手による作業が強いら
れていた。

【０００５】また、特開平４−２９２４７３の圧電磁器
の製造方法では、スラリーを作成し、テープ成型で作成
した後、プレス成型し、焼成した圧電磁器基板の形成方
法が開示されているが、根本的にスラリーにバインダ
ー、溶剤などを添加しているために、焼成中にバインダ
ー、溶剤が焼失されることから、充分に緻密なセラミッ
ク基板を得ることが困難であった。

【０００６】本発明は上述の問題点に鑑みて案出さられ
たものであり、その目的は、製造方法が比較的簡単で、
且つ緻密で、磁器厚みの薄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形成方法を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、凹部を有する
下パンチ治具と上パンチとから成るプレス治具を準備
し、下パンチ治具の凹部内に、（１）分離粉体を散布す
る工程、（２）セラミック原料粉体を供給する工程、
（３）上パンチで前記セラミック原料粉体を加圧する工
程、を繰り返し行うことによって、分離粉体層とセラミ
ック原料粉体層とが交互に積層されたセラミック積層成
型体を形成し、次に前記セラミック積層成型体を焼成処
理し、複数のセラミック基板と分離帯とから成るセラミ
ック積層焼結体を得るとともに、各セラミック基板を分
離帯で分離処理したセラミック基板の形成方法である。

【０００８】尚、（１）〜（３）工程の繰り返しとは、
セラミック積層成型体を形成する過程で、（１）工程、
（２）工程、（３）工程の順で行うことを意味し、ま
た、最初に（２）工程、（３）工程を行っても構わな
い。

【０００９】

【作用】本発明では、基本的にはプレス成型でセラミッ
ク基板となるセラミック積層成型体を形成するために、
緻密なセラミック基板を容易に得ることができる。しか
も、プレス成型の採用により、非常に簡単な製造方法と
なる。

【００１０】また、加圧処理されたセラミック積層成型
体は、セラミック原料粉体層と分離用粉体層とが交互に
積層されたブロック状のセラミック積層成型体を一体的
に焼成処理するためには、その取り扱いが非常に優れる
ことになる。

【００１１】また、セラミック積層成型体のセラミック
原料粉体層が焼成後に、セラミック基板となるが、その
厚みを非常に薄くすることができる。これは、上述の
（２）工程のセラミック原料粉体を供給する工程で、均
一に供給する粉体量及び上述の（３）工程の加圧条件に
よって簡単に制御できる。

【００１２】また、焼成処理されたセラミック積層焼結
体は、複数のセラミック基板と分離帯とが交互に積層し
た状態となっており、この分離帯で分離することによっ
て簡単にセラミック基板を得ることができる。

【００１３】従って、緻密で、磁器厚みの薄いセラミッ
ク基板を取り扱い容易な製造方法で形成することができ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて詳
説する。図１は本発明のセラミック基板の形成方法を示
す工程図であり、図２〜図８は、上記工程を説明する概
略図である。

【００１５】図において、１は下パンチ治具であり、２
は分離粉体であり、３は顆粒状のセラミック原料粉体で
あり、４は上パンチであり、５はセラミック積層成型体
であり、６はセラミック積層焼結体であり、７はセラミ
ック基板である。

【００１６】尚、分離粉体２は、加圧処理によって分離
粉体層２０に、さらに焼成処理によって分離帯２１とな
る。また、セラミック原料粉体３は、加圧処理によって
セラミック原料粉体層３０に、さらに焼成処理によって
セラミック基板７０に、分離処理によってセラミック基
板７となる。さらに、上述のセラミック原料層３０と分
離粉体層２０とが交互に積層された状態の積層体をセラ
ミック積層成型体であり、焼成処理によってセラミック
基板７０と分離帯２１とからなるセラミック積層焼結体
６となる。

【００１７】まず、第１の工程として、下パンチ治具１
を準備する。具体的には、下パンチ治具１は、図２に示
すように、下パンチ１０と周囲のダイス１１とからな
る。周囲のダイス１１の開口計によってセラミック基板
７の形状が規制されることになる。このような下パンチ
治具１の下パンチ１０の高さを制御して、ダイス１１と
下パンチ１０とで形成される凹部１２の深さを所定値に
設定する。

【００１８】第２の工程として、分離粉体２を散布す
る。具体的には、図３に示すように、下パンチ１０の表
面、即ち凹部１２の底面に分離粉体２を均一に、例えば
１〜１０μｍとなるように散布する。

【００１９】ここで、分離粉体２としては、通常スラリ
ーの作成時に可塑剤やバインダーなどとなる周知の材料
などが用いられ、その平均粒径は、例えば１〜５μｍ程
度である。散布方法としてはスクリーンメッシュなどを
用いて均一に散布する。また、散布時に静電付着などで
均一に散布できない場合には、分離粉体２内に帯電防止
剤を添加することもできる。

【００２０】また、可塑剤やバインダーなどとなる材料
以外に、離形剤などであるカーボングラフアイトなどを
用いても構わない。

【００２１】第３の工程として、セラミック原料粉体３
を供給する。具体的には、図４に示すように、上述の分
離粉体２上に、セラミック原料粉体３を均一に供給する
が、この供給による粉体厚みは、得ようとするセラミッ
ク基板７の厚みによって任意に設定すればよい。また、
粉体の平均粒径１０〜１００μｍである。セラミック原
料粉体３は、絶縁性セラミック、導電性セラミック、誘
電体セラミック、圧電性セラミックなど基板としての用
途に応じて任意に設定できる。例えば、所定添加成分を
有するＢａＴｉＯ₃系誘電体セラミック材料やＰＺＴ系
などの圧電セラミック材料を用いる場合には、まず、所
定組成となるように設定された出発材料を仮焼処理した
後、上述の平均粒径となるように粉砕処理したものが用
いられる。また、周知のようにゲルゾル法や沈澱法など
でセラミック原料粉体を形成しても構わない。

【００２２】このようなセラミック原料粉体３の供給方
法は、上述のようにスクリーンメッシュなどを用いて供
給される。

【００２３】第４の工程として、供給されたセラミック
原料粉体３を加圧処理する。具体的には、図５に示すよ
うに、上パンチ４を下パンチ治具１の凹部１２に嵌合さ
せて、供給したセラミック原料粉体３を所定圧力でプレ
スして押し固める。この加圧力条件は、例えば、１．０
〜１．５ｔｏｎ／ｃｍ²で行われる。勿論、緻密さによ
っては任意に設定してもよい。

【００２４】次に、さらに下パンチ１０の制御して、凹
部の１２深さを所定値に設定して、上述の第２の工程、
第３の工程を、第４の工程を順次繰り返す。これによ
り、下パンチ治具１の凹部１２には、加圧された分離粉
体２の層（分離粉体層２０）、加圧されたセラミック原
料粉体３の層（セラミック原料粉体層３０）が、層状に
順次積層して、各層が加圧一体したセラミック積層成型
体５を形成することができる。尚、セラミック積層成型
体の積層数は、セラミック原料粉体３の層で２０〜５０
層程度重ねられる。

【００２５】次に、第５の工程として、セラミック積層
成型体５を取り出す。取り出す一例として、下パンチ治
具１の下パンチ１０を上部に圧し上げることによって、
簡単に取り出すことができる。このセラミック積層成型
体５は図６に示す。

【００２６】このセラミック積層成型体５は、上述した
ように、分離粉体２が加圧された分離粉体層２０、セラ
ミック原料粉体３が加圧されたセラミック原料粉体層３
０が、交互に積層され、加圧一体されているので、その
機械的強度が充分に得られる。従って、セラミック積層
積層体５の取り出しやセラミック積層積層体５の搬送な
どの取り扱いが一体化したブロックとして扱うことがで
き、非常に容易となる。

【００２７】次に、第６の工程として、セラミック積層
成型体５を焼成処理する。焼成処理は、匣鉢等の焼成治
具にに入れて、所定焼結条件で処理される。焼結条件
は、セラミック材料によって異なるが、例えば酸化性雰
囲気でピーク温度１１００〜１３００℃で焼成処理され
る。

【００２８】これにより、セラミック積層成型体５は図
７に示すセラミック積層焼結体６となる。セラミック積
層焼結体６は、セラミック原料粉体層３０が焼結されて
なるセラミック基板７０と分離粉体層２０が焼結されて
なる分離帯２１とが交互に積層されていることになる。
ここで、分離帯２１とは、分離粉体２の材料によって、
焼成処理時に完全に焼失されることもあり、完全な空間
となる成りえる場合もあるが、実際にはセラミック基板
７０の表面凹凸どうしが付着しあっている。従って、こ
の分離帯２１とは空間であってもよいし、また、分離粉
体２の焼成処理された物質の層であってもよい。

【００２９】次に第７の工程として、セラミック積層焼
結体６の分離処理を行う。分離処理してとし、例えば水
中にセラミック積層焼結体６を浸漬して、超音波を照射
することによっておこなう。これによってセラミック積
層焼結体６を構成するセラミック基板７０が、分離帯２
１で完全に分離されて、個々のセラミック基板７を得る
ことができる。このセラミック基板７は図８で示す。

【００３０】特に、上パンチ４や下パンチ治具１の摩耗
によって得られたセラミック積層焼結体６の周囲で、異
なるセラミック原料粉体３の層どうしが一体的に焼結さ
れていることがあるが、この場合、セラミック積層焼結
体６の周囲をサンドブレラストなどで研磨処理した上
で、上記の分離処理を行うことができる。また、セラミ
ック基板７０が破損しない程度の機械的な衝撃でもって
分離しても構わない。

【００３１】このような形成方法で得られたセラミック
基板７は、セラミック原料粉体３の供給量と加圧条件に
よって、基板の厚みが薄くかつ緻密な基板となる。従っ
て、例えば単板コンデンサの誘電体基板として、また、
電気機械結合係数の優れた圧電基板として、また、スピ
ーカー振動板として、また、各種絶縁基板として実用上
非常に有益なセラミック基板となる。

【００３２】しかも、基本的にはプレス成型で行うため
には、セラミックスラリーを作成する必要がなく、非常
に簡単に、且つ同時に複数のセラミック基板７を得るこ
とができる。

【００３３】また、このようなセラミック基板７の両主
面には、分離粉体の粒径やセラミック原料粉体の粒径に
依存した凹凸が発生するが、この凹凸によって上記の分
離（剥離）性が向上するとともに、セラミック基板上に
導体膜などを導電性ペーストの印刷、焼きつけによって
形成する際には、導体膜とセラミック基板との強固な結
合に寄与することができる。

【００３４】尚、上述の実施例において、分離粉体とし
て、可塑剤の粉体、バインダー粉体、カーボングラフア
イトなどを例示したが、この分離粉体に、一般にセラミ
ック焼結に用いられる敷粉（例えば、ジルコニアなどの
不活性なセラミックの粉体、粒径５〜１０μｍ）を添加
すると、そのセラミック基板７間の分離性がさらに向上
させることができる。

【００３５】

【発明の効果】以上、本発明によれば、基本的にはプレ
ス成型であるため、形成方法が非常に簡単となる。ま
た、セラミック基板となるセラミック原料粉体をプレス
処理するためには、緻密なセラミック基板を得ることが
できる。また、同時に、セラミック原料粉体の供給量と
加圧条件で非常に薄いセラミック基板を得ることができ
る。

【００３６】また、セラミック粉体の加圧処理、分離粉
体の散布を繰り返して形成したセラミック積層成型体
は、加圧処理されたセラミック原料粉体層と分離粉体層
とが交互に積層し、加圧一体化されているため、一層あ
たりのセラミック原料粉体層が非常に薄くても、このセ
ラミック積層成型体を１つのブロック体として扱うこと
ができる。

【００３７】また、このセラミック積層成型体を焼成処
理したセラミック積層焼結体を簡単な機械的な衝撃でセ
ラミック基板部分のみを分離することができる。

【００３８】従って、緻密で、基板の厚みが薄いセラミ
ック基板を効率的に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセラミック基板の形成方法を示す工程
図である。

【図２】本発明のセラミック基板の形成方法に用いる下
パンチ治具の概略図である。

【図３】下パンチ治具に分離粉体を散布した状態の概略
図である。

【図４】分離粉体上にセラミック原料粉体を供給した状
態の概略図である。

【図５】散布した分離粉体及び供給したセラミック原料
粉体を加圧処理した状態の概略図である。

【図６】加圧処理した分離粉体層とセラミック原料粉体
層からなるセラミック積層成型体の概略図である。

【図７】セラミック積層焼結体の概略図である。

【図８】セラミック基板の概略図である。

【符号の説明】

１・・・・・下パンチ治具１０・・・下パンチ１１・・・ダイス１２・・凹部２・・・・・分離粉体３・・・・・セラミック原料粉体４・・・・・上パンチ５・・・・・セラミック積層成型体３０・・・・セラミック原料粉体層２０・・・・分離粉体層６・・・・・セラミック積層焼結体７０・・・・セラミック基板２１・・・・分離帯７・・・・・セラミック基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】凹部を有する下パンチ治具と上パンチとか
ら成るプレス治具を準備し、下パンチ治具の凹部内に、
（１）分離粉体を散布する工程、（２）セラミック原料
粉体を供給する工程、（３）上パンチで前記セラミック
原料粉体を加圧する工程、を繰り返し行うことによって、分離粉体層とセラミック
原料粉体層とが交互に積層されたセラミック積層成型体
を形成し、次に前記セラミック積層成型体を焼成処理し、複数のセ
ラミック基板と該分離帯とから成るセラミック積層焼結
体を得るとともに、各セラミック基板を分離帯で分離処
理したことを特徴とするセラミック基板の形成方法。