JPS62101454A - 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、押板をセラミックグリー
ンシート」二に加圧する方法が行われてきた。例えば積
層セラミックコンデンサではカーボンを含むペーストイ
どグリーンシート上に塗布し積層・圧着後焼結し、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
などの金属を圧入することによ−）で内部電極を形成し
ている。（特開昭５２−１６６５４．特公昭５３−３５
０８５）またインクジエ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−ン印刷法などによりパター
ン形成する場合にはスクリーン印刷の精度から１００μ
ｍ幅のパターンを２００μｍピッチで形成するのが限界
であった。

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、熱圧着する際に凹部に重ね
たグリーンシートの一部が入 埋鉋して、空孔の厚さが場所によって著しく不均一にな
ってし抜う欠点があった。

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
てグリーンシート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
ができないため、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、空孔パターンの
空隙部分にセラミックグリーンシートを同様のものを形
成し、これとセラミックグリーンシートと同時に積層圧
着することか重要な点である。

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
ー樹脂のガラス転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松露して圧着してもよ
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ｎ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。

−力木発明の方法によれば、感光樹脂を用い光をマスク
を通し露光し、現像した空孔パターン上にセラミックグ
リーンシートを作成したのと同じバインダー組成のセラ
ミックスペースト又は泥漿をスクリーン印刷法あるいは
ドクターブレード法などによるキヤステング法を用い塗
布、乾燥することにより、空孔パターンの空隙部分を埋
め、空孔パターンの空隙部分の段差を取り除くことが可
能となる。

従って次の工程である積層・圧着工程では空孔パターン
に対して、均一な圧力が加わるため、空孔パターンの変
形が大幅に少なくなり、精度の高いパターンを形成する
ことが可能である。

さらにセラミックク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
あけておくこと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な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）〜（ｇ）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ｌを所定の厚さに均一にコーチン
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
ー可重剤、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
により、プラスチックフィルム、ガラス板、金属シート
などの上にコーチングし乾燥することによって作成する
。

このセラミックグリーンシートは乾燥後形成したフィル
ムや板から剥離し、所定の寸法ｆこ打ち抜いたり、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。

一方キャリャーフイルム２上に形成した空孔パターン４
についてはこの空孔パターン上に前記セラミックグリー
ンシートと同様な粉末、バインダー組成を有するセラミ
ックペーストあるいはセラミック粉末を分散した泥漿を
スクリーン印刷あるいはキヤステンク法を用いて塗布し
乾燥する。

このような方法によって、空孔パターン４が埋め込まれ
たグリーンシート５が形成できる。

この空孔パターン４がグリーンシート中に埋め込まれた
グリーンシート５を所定の寸法に打ち抜き、その他のセ
ラミックグリーンシートとともに金型、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
の寸法に切貼した後、まず空孔パターンを脱バインタ一
工程で酸化ＩＥ−気申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７が破損するため、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ダ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ζこ残ること（こなる。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ｌこ
応してツカ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クトヘッ
ドの平面図と断面図を示す。このオンデマンド型インク
ジエクトヘッドでは圧電セラミフクス１１としてはＰｂ
Ｔｉ０３−ＰｂＺｒｏ３系のセラミックスを用いた。ま
た電極１２の材料としてはＡ、ｇ／Ｊ−’　ｄの比率が
７０／３０　（質量比）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を埋め込んだ
グリーンシートの圧着は２５０＃／−の圧力を印加し、
ｌｌ０Ｔ；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、５０
０℃に３時間株持し゛Ｃ有機分と分解消失した。焼結は
同じく空気中で行い、１１５０ｔ；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クトヘッドは電極に
交流電圧を４０ｖ印加することにより、横 電極形成部分が圧電珍効果により振動し、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１００μｍ角であり、内部の圧力室１４の部
分は高さが１００μｍで幅が最大で５１ＥＩ＋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
ブル型インクジエ失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さ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Ａｇ／Ｐｄの比率
が８５７１５（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を埋め込んたグリーンシー
トとの圧着は３００　＆ｆ／−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、９００ｔ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タ
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ｐｂＴｊ０３−Ｐ
ｂＺｒＯ，系の圧電材料を、電恰材料きしては白金を用
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ｓ２２も形成されている。焼結後、電極に交流電圧
が加えたところＩ　ＫＨｚ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ｅｌ−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ｊＩ！！造プロセスを示す図、第２図
（ａ）〜（ｇ）は本方法の工程系統図、第３図（ａ）　
、　（ｂ）はそれぞれオンデマンド型インクジエタトヘ
ッドの平面図と断面図。第４図（ａ）　、　（ｂ）はバ
ブル型インクジェタトヘッドの半面図と断面図、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は印刷した電極又は抵抗体、７は積層体、８は
電極、９は空孔、１０はセラミックス、１１は圧電セラ
ミックス、１２は電極、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、２２は駆動用電極
に電気を導く導体配線、２３は空孔、２４は空気室を示
す。 代理゛、弁理」ゴ　Ｉ向　原　　）晋　。 （ｌω 第３図 （ａ） （ｂ） 第４図 第５図 （ａ） （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、該基体上の感光性樹脂パターン以外の部分
   にセラミックグリーンシートを形成する工程と、該所定
   の感光性樹脂パターンが組み込まれたセラミックグリー
   ンシート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結する工程とを含むことを特
   徴とするセラミック電子部品の製造方法。