JPS62101453A - セラミツク電子部品の製造方法 - 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） この発明は精度の高い、微細な空孔が形成されたセラミ
ック電子部品の製造方法に関するものである。

（従来の技術） 従来セラミック電子部品中に空孔を形成する方法として
は、カーボンなどのセラミックス焼成温度までに分解飛
散するペーストを塗布したり、押板をセラミッククリー
ンシート上に加圧する方法が行われてきた。例えは積層
セラミックコンデンサではカーボンを含むペーストをグ
リーンシート上に塗布し積層・圧着仮焼結し、カーボン
ペーストを塗布した部分に空孔を形成し、ここに鉛など
の金鵬を圧入することによって内部電極を形成している
（特開昭５２−１６６５４．特公昭５３−３５０８５）
。

またインクジェタトヘッドでは金属の押板をグリーンシ
ート上に加圧したり、アクリルシート製押型をグリーン
シート中に埋入して、空孔を形成していた（特開昭５８
−８７０６０）。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、従来性われていた空孔形成方法では精度が出な
かったり、空孔の厚さが厚くできないなどの問題点があ
った。高温で分解、飛散するカーボンなどのペーストで
グリーンシート上にスクリーン印刷法などζこよりパタ
ーン形成する場合にはスクリーン印刷の精度から１００
μ！ｎ幅のパターンを２００μｍピッチで形成するのが
限界であ−・た。

またこの場合、パターンの厚さは高々１０μｍであり、
電子部品用の空孔としては不充分であった。

また金属の押板やプラスチックフィルムの押板を用いて
空孔を形成する場合も加圧による変形、などにより精度
のよいパターンを形成することが困難であった。

特に金属の押板を用い、加圧によってグリーンシート上
に凹部を形成する方法では、この上にさらに蓋部材を成
すセラミックシートを重ね、熱圧着する際に四部に重ね
たグリーンシートの一部が埋入して、空孔の厚さが場所
によって著しく不均一になってし該う欠点があった。

アクリルシートを押板として使用する場合も加圧によっ
てグリーンシーｉ・中に埋入させる際にアクリルシート
の変形が起り、精度が悪くなる欠点があった。

また一般にセラミック電子部品の動作は電極を介して行
なわれるわけであるが、従来の製造方法によると、セラ
ミックス内部あるいは形成した空孔の表面に電極を形成
することは困難であった。

従って従来はセラミックスを焼結した後、表面に厚膜を
印刷して焼付けたりメッキなどにより電極を形成してい
た。

このような方法では表面にのみしか電極を形成すること
かできないため、圧電セラミックス材料などでは使用用
途が限定され、高性能な電子部品を作ることが困難であ
った。

本発明の目的はこの問題点を全て解決し、精度の高い微
細な空孔をセラミックス中に形成し、しかも電極を内部
に形成することによって、高性能な電子部品を提供する
ことにある。

（問題を解決するための手段） この発明の要旨とするところは感光性樹脂により、精度
の高い空孔パターンを形成し、電極を形成したセラミッ
クグリーンシートを含む、セラミックグリーンシートと
積層熱圧着し、焼成するものである。

この電子部品の製造方法では感光性樹脂を用いることで
精度の良い、しかも微細な空孔パターンを形成すること
と、この空孔パターンを一部セラミックグリーンシート
中に加圧によって埋め込むのではなく、セラミックグリ
ーンシートと同時に積層圧着することが重要な点である
。

感光性の樹脂としては、一般にレジスト用に使用されて
いる。アクリル系の光硬化型樹脂をはじめとして、ナイ
ロン系、エポキシ系、ポリウレタン系、ポリブタジェン
系など種々の感光性の樹脂を使用することができる。ま
た圧着の温度はグリーンシートに使用しているバインダ
ー樹脂のガラス職移点以上であればよい。さらに圧着時
に少量の溶媒をグリーンシートに粉霧して圧着してもよ
い。

（作用） 感光性樹脂によって空孔パターンを形成するため、非常
に微細なパターンを精度良く形成することが可能である
。

感光性樹脂を用いると現在実用化されている技術でも１
０μｍ程度のパターン幅のものを２０μｍピッチで形成
することは容易である。また厚さも最高数酩のものも実
現でき、パターンの幅と厚さの比であるアスペクト比も
１以上が実現できる。

ざらに空孔を形成する工程で、従来技術のようにグリー
ンシート中へ圧力を加えて埋め込む場合には埋め込まれ
る深さに自ら限界があり、数十ミクロン程度であった。

また深く埋め込むには高い圧力が必要であり、埋め込む
ときに空孔パターンが変形して、精度を保つことが不可
能である。

−力木発明の方法に示すようにセラミックグリーンシー
トと空孔パターンを同時に圧着することによってグリー
ンシート中に埋め込まれる空孔パターンの深さが上、下
方向に２分割されるため、空孔パターン変形が起りに＜
＜、さらにセラミックグリーンシートが複数空孔パター
ンと同時に圧着するため、加圧時に空孔パターンのスキ
間を埋めるようにグリーンシートが変形するため、空孔
ノくターンの変形はほとんど認められず精度の高いパタ
ーンを形成することが可能である。

さらにセラミックグリーンシートの表面に電極を形成す
ることによって、焼結後セラミックスの内部、内部に形
成した空孔の表面、セラミックス外部表面などに電極を
形成でき、セラミックグリーンシートにあらかじめ孔を
あけておくこ古によってこの孔を通して、空孔パターン
表面、セラミックス内部、セラミックス外部表面に形成
した電極を三次元的に配線することができる。

さらに金属導体の他にも抵抗体や誘電体などのグリーン
シートや電極と異ｔ４１′る材料をセラミックグリーン
シートに形成し、電子、電気的機能を持つように配線す
ることが期待できる。

（実施例） 以下の実施例により空孔を有する電子部品の製造方法を
説明する。

第１図と第２図（ａ）〜（ｆ）は本方法のプロセスを示
したものである。まずポリエステルなどのキャリヤフィ
ルム２上に感光性樹脂１を所定の厚さに均一にコーテン
グする。このようにして作った感光性樹脂シートの上に
所定のパターンが形成されたフォトマスク３を密着させ
光を照射して露光した後現像処理を行い所定の空孔パタ
ーン４を形成する。一方セラミックグリーンシート５は
一般的な方法に従ってセラミック粉末と有機バインダー
、可塑剤、溶剤を混合分散することにより、泥漿状態と
し、これをドクターブレード法、キャスティング法など
ζこより、プラスチックフィルム、ガラス板、金属シー
トなどの上にコーテングし乾燥することによ−）で作成
する。

このセラミッククリーンシートは乾燥後形成したフィル
ムや版から剥離し、所定の寸法に打ち抜いたり、切断し
たりする。このようにして得られたグリーンシートは必
要に応じて、パンチングなどによりスルーホールを形成
したり、表面に電極ペースト６、あるいは抵抗ペースト
、誘電体ペーストなどを印刷する。

空孔パターン４は、キャリヤフィルムから剥離し、セラ
ミックグリーンシート５と共に圧着用の金型の中へ、空
孔、電極、その他の印刷されたパターンが所定の三次元
的配置になるように積層して、圧力を加え一体化する。

ここで必要に応じて圧力とともに熱を加えてることもで
きる。。

このようにして作成した積層体７は必要に応じて、所定
の寸法に切断した後、まず空孔パターンやセラミックグ
リーンシート中に存在する有機物を脱バインダ一工程で
酸化雰囲気中でゆっくりと加熱し、分解消失させる。通
常これらの有機物は５００℃〜６００℃までには完全に
分解・酸化するが急激に温度を分解温度まで上げると積
層体か破損するため、２５℃／時間あるいはこれよりも
ゆっくりとした温度上昇スピードで温度を上げ、５００
℃〜６００℃に充分長い時間保持することで有機物を完
全に消失させる。

このように脱バインタ一工程を経た後の積層体中には有
機物は残留していないため、空孔パターンの部分は空孔
９として積層体中に残ることになる。この積層体を所定
の温度で焼結してセラミックス１０とし、必要に応じて
所定の寸法に応じて切断し、電子部品とする。

第３図（ａ）　、　（ｂ）には本方法で作成したセラミ
ックス電極一体型のオンデマンド型インクジェットヘッ
ドの平面図と断面図をそれぞれ示す。このオンデマンド
型インクジェットヘッドでは圧電セラミックスエ１とし
てはＰｂ’ｌ’ｉ０．−ＰｂＺｒＯ，系のセラミックス
を用いた。また電極１２の材料としてはＡｇ／Ｉ’ｄの
比率が７０７３０（重量比）の電極ペーストを用いた。

空孔パターン用の感光性樹脂はアクリル系光硬化性樹脂
を使用し、紫外線を露光し、メチルエチルケトンを用い
て現像した。

セラミックグリーンシートと空孔パターンの圧着は２５
０ｋｇ／−の圧力を印加し、１１０℃の温度に加熱し、
３０分行った。積層体は５℃／時間の昇温速度で空気中
で加熱し、５００℃に３時間保持して有機分と分解消失
した。

焼結は同じく空気中で行い、１１５０℃で２時間保持し
て行った。

このようにして形成したインクジェットヘッドは電極に
交流電圧を４０Ｖ印加することにより、電極形成部分が
圧電横効果により振動し、ノズル１３からインク滴の噴
出が確認された。なお形成したノズル部分の形状は１０
０μｍ角であり、内部の圧力室１４の部分は高さが１０
０μｍで幅が最大で５ｍの寸法の空孔が形成されていた
。

第４図（ａ）　、　（ｂ）には本方法により作成したバ
ブル型インクジェットヘッドの平面図と断面図をそれぞ
れ示す。このヘッドでは絶縁体セラミック１５の原料と
してホウケイ酸鉛ガラスとアルミナの混合粉末を用い、
導体１６を形成するペーストとしてはＡ　ｇ／Ｐ　ｄの
比率が８５／１５（重量比）のものを用いた。空孔パタ
ーン用の感光性樹脂はナイロン系の光硬化樹脂を用い、
紫外線で露光し、アルカリを用いて現像した。セラミッ
クグリーンシートと空孔パターンの圧着は３００＃／−
の圧力で８０℃の温度を加えて行った。バブル発生のた
めのヒーター抵抗１９は酸化ルテニウム系のペーストを
用いて形成した。５００℃で有機物を分解した後９００
℃で２時間保持して焼結した。

インク留め１８にインクを充たしバブル型インクジェッ
トヘッド内抵抗１９に高周波パルスを印加したところノ
ズル１７よりインクの噴出が確認された。ノズル寸法は
５０μｍの角である。

第５図（ａ）　、　（ｂ）には本方法を用いて圧電発音
体を形成したものの平面図と断面図を示す。

ここでは圧電セラミックス１１としてＰｂ’ｌ’ｉ０゜
−ＰｂＺｒＯ，系の圧電材料を、電極材料としては白金
を用いた。

空孔パターン用の感光樹脂はエポキシ系の５００μｍ厚
さのものを用いた。内部に一部の電極２１を含む圧電セ
ラミック１１の駆動部を介して空気室２４があり、この
空気室２４は空孔２３によって外部に通じている。また
導体配線２２も形成されている。

を 焼結後、電極に交流電圧〆加えたところ１幻丑の音が発
生した。この場合、振動体の上下にあるハウジングの部
分にはグリーンシートの状態で穴を形成し、音が外部に
伝わる構造となっている。

（発明の効果） 本方法により、部品の工数を大幅に減少させるとともに
感光性樹脂を用いることで大幅な精度の向上が実現され
た。

また発音体などでは従来技術ではチップ化などの小型化
が実現できなかったが、本方法によって大幅な小型化、
チップ化が実現できた。

本方法は実施例に掲げたインクジェットヘッド発音体の
他にもセラミックフィルター、セラミック振動子、セラ
ミック発振子、圧電スピーカー、圧電マイクロフォン、
セラミックセンサー、セラミックヒートパイプ、などの
空孔を必要とする部品デバイスのいずれにも適用でき、
大きな効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本方法の製造プロセスを示す図。第２図（ａ）
〜（ｆ）は本方法の工程系統図、第３図（ａｌ　、（ｂ
）はそれぞれオン・デマンド型インクジェットヘッドの
平面図と断面図、第４図（ａ）　、　（ｂ）はバブル型
インクジェットヘッドの平面図と断面図、第５図（ａ）
　、　（ｂ）は圧電発音体の平面図と断面図である。 なお図中において １は感光性樹脂、２はキャリヤーフィルム、３はフォト
マスク、４は空孔パターン、５はセラミックグリーンシ
ート、６は印刷した電極ペースト７はグリーンシートを
圧着した積層体、８は焼結後の電極又は抵抗体、９はセ
ラミックス中に形成された空孔、１０は焼結したセラミ
ックス、１１は圧電セラミックス、１２は圧電セラミッ
クスを駆動するための電極、１３はノズル、１４は圧力
室、１５は絶縁体セラミックス、１６は配線導体１７は
セラミックスノズル、１８はインク留め、１９はバブル
発生用抵抗体、２１は圧電セラミックス駆動用電極、２
２は駆動用電極に電気を導゛く導体配線部、２３は空孔
、２４はセラミックス中に形成され空気室を示す。 代理人弁、：Ｎ７−：−内　原　　晋　　　丁升２図 ↓ 升３図 （ｂ） ７１−４　図 ７１−５　口 （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基体上に感光性樹脂からなる所定形状のパターンを形成
   する工程と、セラミックグリーンシート上に電極ペース
   トを形成する工程と、前記感光性樹脂からなるパターン
   とセラミックグリーンシートを含む積層体を作製する工
   程と、該積層体を焼成する工程とを含むことを特徴とす
   るセラミックス電子部品の製造方法。