JP2003002750A - 低温焼成セラミック基板の製造方法 - Google Patents
低温焼成セラミック基板の製造方法Info
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- JP2003002750A JP2003002750A JP2001187501A JP2001187501A JP2003002750A JP 2003002750 A JP2003002750 A JP 2003002750A JP 2001187501 A JP2001187501 A JP 2001187501A JP 2001187501 A JP2001187501 A JP 2001187501A JP 2003002750 A JP2003002750 A JP 2003002750A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 拘束焼成する低温焼成セラミック基板の絶縁
性、強度、平坦性を共に向上させる。 【解決手段】 低温焼成セラミック生基板１１の両面
に、該生基板１１の焼結温度では焼結しない拘束用グリ
ーンシート１２を積層して８００〜１０００℃で拘束焼
成し、拘束焼成後に該拘束用グリーンシート１２を除去
する。拘束用グリーンシート１２のバインダーは、生基
板１１のバインダーよりも熱分解温度が低い樹脂を用い
る。これにより、焼成開始後に生基板１１のバインダー
が熱分解し始める前に、拘束用グリーンシート１２のバ
インダーが熱分解し始めて、拘束用グリーンシート１２
が多孔質化し始める。このため、拘束焼成時に基板１１
のバインダー熱分解ガスが多孔質化した拘束用グリーン
シート１２を通り抜けて外部に排出されるようになり、
基板１１内部に熱分解ガスが閉じ込められることが防止
される。
性、強度、平坦性を共に向上させる。 【解決手段】 低温焼成セラミック生基板１１の両面
に、該生基板１１の焼結温度では焼結しない拘束用グリ
ーンシート１２を積層して８００〜１０００℃で拘束焼
成し、拘束焼成後に該拘束用グリーンシート１２を除去
する。拘束用グリーンシート１２のバインダーは、生基
板１１のバインダーよりも熱分解温度が低い樹脂を用い
る。これにより、焼成開始後に生基板１１のバインダー
が熱分解し始める前に、拘束用グリーンシート１２のバ
インダーが熱分解し始めて、拘束用グリーンシート１２
が多孔質化し始める。このため、拘束焼成時に基板１１
のバインダー熱分解ガスが多孔質化した拘束用グリーン
シート１２を通り抜けて外部に排出されるようになり、
基板１１内部に熱分解ガスが閉じ込められることが防止
される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、焼成前の低温焼成
セラミック基板（生基板）の両面に拘束用グリーンシー
トを積層して拘束焼成する低温焼成セラミック基板の製
造方法に関するものである。
セラミック基板（生基板）の両面に拘束用グリーンシー
トを積層して拘束焼成する低温焼成セラミック基板の製
造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、低温焼成セラミック基板を焼成す
る際に、基板の面方向の焼成収縮を小さくして基板寸法
精度を向上させる焼成法として、拘束焼成法が開発され
ている。この拘束焼成法は、焼成前の低温焼成セラミッ
ク多層基板（生基板）の両面に、低温焼成セラミックの
焼結温度（８００〜１０００℃）では焼結しない拘束用
グリーンシート（一般にはアルミナグリーンシートが用
いられる）を積層し、この状態で、生基板を加圧しなが
ら又は加圧せずに、８００〜１０００℃で焼成した後、
焼成基板の両面から拘束用グリーンシートの残存物をブ
ラスト処理等で取り除いて低温焼成セラミック基板を製
造するものである。
る際に、基板の面方向の焼成収縮を小さくして基板寸法
精度を向上させる焼成法として、拘束焼成法が開発され
ている。この拘束焼成法は、焼成前の低温焼成セラミッ
ク多層基板（生基板）の両面に、低温焼成セラミックの
焼結温度（８００〜１０００℃）では焼結しない拘束用
グリーンシート（一般にはアルミナグリーンシートが用
いられる）を積層し、この状態で、生基板を加圧しなが
ら又は加圧せずに、８００〜１０００℃で焼成した後、
焼成基板の両面から拘束用グリーンシートの残存物をブ
ラスト処理等で取り除いて低温焼成セラミック基板を製
造するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、生基板（グ
リーンシート積層体）や拘束用グリーンシートには、生
強度を確保するためにバインダー（樹脂）が含まれてい
るため、拘束焼成開始後に拘束用グリーンシートや生基
板の温度がバインダーの熱分解温度を越えると、バイン
ダーが熱分解して飛散する“脱バインダー”が始まる。
この際、生基板のバインダーの熱分解ガスが生基板内に
残留した状態で焼成が進むと、焼成基板の内部に多数の
ボイドが形成されたり、焼成基板内に多くの炭素成分が
残留してしまい、その結果、焼成基板の絶縁性や強度が
低下したり、基板表面に膨れが生じて基板表面の平坦性
が悪くなる不具合が発生する。従って、拘束焼成工程で
は、生基板のバインダーの熱分解ガスが基板内部に閉じ
込められないようにすることが望ましい。
リーンシート積層体）や拘束用グリーンシートには、生
強度を確保するためにバインダー（樹脂）が含まれてい
るため、拘束焼成開始後に拘束用グリーンシートや生基
板の温度がバインダーの熱分解温度を越えると、バイン
ダーが熱分解して飛散する“脱バインダー”が始まる。
この際、生基板のバインダーの熱分解ガスが生基板内に
残留した状態で焼成が進むと、焼成基板の内部に多数の
ボイドが形成されたり、焼成基板内に多くの炭素成分が
残留してしまい、その結果、焼成基板の絶縁性や強度が
低下したり、基板表面に膨れが生じて基板表面の平坦性
が悪くなる不具合が発生する。従って、拘束焼成工程で
は、生基板のバインダーの熱分解ガスが基板内部に閉じ
込められないようにすることが望ましい。
【０００４】しかし、拘束焼成工程では、生基板を２枚
の拘束用グリーンシート間に挟み込んで焼成するため、
生基板のバインダーの熱分解ガスを外部に排出するに
は、生基板のバインダーの熱分解ガスが拘束用グリーン
シートを通り抜けていく必要がある。そのためには、生
基板のバインダーが熱分解する時期に、拘束用グリーン
シートが多孔質（ポーラス）の状態になっている必要が
あるが、拘束用グリーンシートの脱バインダーが進むま
では、拘束用グリーンシート内のセラミック粒子間の空
隙がバインダーで塞がれているため、熱分解ガスが拘束
用グリーンシートを通り抜けにくくなっている。
の拘束用グリーンシート間に挟み込んで焼成するため、
生基板のバインダーの熱分解ガスを外部に排出するに
は、生基板のバインダーの熱分解ガスが拘束用グリーン
シートを通り抜けていく必要がある。そのためには、生
基板のバインダーが熱分解する時期に、拘束用グリーン
シートが多孔質（ポーラス）の状態になっている必要が
あるが、拘束用グリーンシートの脱バインダーが進むま
では、拘束用グリーンシート内のセラミック粒子間の空
隙がバインダーで塞がれているため、熱分解ガスが拘束
用グリーンシートを通り抜けにくくなっている。
【０００５】従来の拘束焼成では、こうような事情が考
慮されていなかったため、生基板のバインダーが熱分解
する時期には、まだ拘束用グリーンシートの脱バインダ
ー（多孔質化）が十分に進んでおらず、熱分解ガスの通
りが悪い。このため、基板内部に熱分解ガスが閉じ込め
られて焼成基板の内部に多数のボイドが形成されたり、
焼成基板内に多くの炭素成分が残留してしまい、その結
果、焼成基板の絶縁性や強度が低下したり、基板表面に
膨れが生じて基板表面の平坦性が悪くなる不具合が発生
する可能性があった。
慮されていなかったため、生基板のバインダーが熱分解
する時期には、まだ拘束用グリーンシートの脱バインダ
ー（多孔質化）が十分に進んでおらず、熱分解ガスの通
りが悪い。このため、基板内部に熱分解ガスが閉じ込め
られて焼成基板の内部に多数のボイドが形成されたり、
焼成基板内に多くの炭素成分が残留してしまい、その結
果、焼成基板の絶縁性や強度が低下したり、基板表面に
膨れが生じて基板表面の平坦性が悪くなる不具合が発生
する可能性があった。
【０００６】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、低温焼成セラミック
基板を拘束焼成する際に、該基板の脱バインダー性を向
上できて、焼成基板の絶縁性、強度、平坦性を共に向上
することができる低温焼成セラミック基板の製造方法を
提供することにある。
たものであり、従ってその目的は、低温焼成セラミック
基板を拘束焼成する際に、該基板の脱バインダー性を向
上できて、焼成基板の絶縁性、強度、平坦性を共に向上
することができる低温焼成セラミック基板の製造方法を
提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１は、低温焼成セラミック基板を拘
束焼成する方法において、拘束用グリーンシートのバイ
ンダーは、焼成前の低温焼成セラミック基板（生基板）
のバインダーよりも熱分解温度が低い樹脂を用いるよう
にしたものである。このようにすれば、拘束焼成開始後
に、生基板のバインダーが熱分解し始める前に、拘束用
グリーンシートのバインダーが熱分解し始めて、拘束用
グリーンシートが多孔質化し始め、その後に生基板のバ
インダーが熱分解し始める。このため、拘束焼成時に基
板のバインダー熱分解ガスが多孔質化した拘束用グリー
ンシートを通り抜けて外部に排出されるようになり、基
板内部に熱分解ガスが閉じ込められることが防止され
る。これにより、焼成基板内部のボイドや残留炭素成分
が大幅に低減され、焼成基板の絶縁性、強度、平坦性が
共に向上する。
に、本発明の請求項１は、低温焼成セラミック基板を拘
束焼成する方法において、拘束用グリーンシートのバイ
ンダーは、焼成前の低温焼成セラミック基板（生基板）
のバインダーよりも熱分解温度が低い樹脂を用いるよう
にしたものである。このようにすれば、拘束焼成開始後
に、生基板のバインダーが熱分解し始める前に、拘束用
グリーンシートのバインダーが熱分解し始めて、拘束用
グリーンシートが多孔質化し始め、その後に生基板のバ
インダーが熱分解し始める。このため、拘束焼成時に基
板のバインダー熱分解ガスが多孔質化した拘束用グリー
ンシートを通り抜けて外部に排出されるようになり、基
板内部に熱分解ガスが閉じ込められることが防止され
る。これにより、焼成基板内部のボイドや残留炭素成分
が大幅に低減され、焼成基板の絶縁性、強度、平坦性が
共に向上する。
【０００８】この場合、請求項２のように、拘束用グリ
ーンシートのバインダーとしてアクリル樹脂（メタクリ
ル酸ブチル共重合体）を用い、生基板のバインダーとし
てブチラール樹脂を用いることが望ましい。このように
すれば、拘束用グリーンシートのバインダー（アクリル
樹脂）の熱分解温度が３７０℃となるのに対し、生基板
のバインダー（ブチラール樹脂）の熱分解温度が４４０
℃となるため、両者の熱分解温度の差が７０℃となる。
この熱分解温度の差（７０℃）は、生基板のバインダー
が熱分解し始める前に、拘束用グリーンシートのバイン
ダーの熱分解を進行させて拘束用グリーンシートを多孔
質化するのに十分な時間を確保できる熱分解温度の差で
あり、基板の脱バインダー性をより確実に向上させるこ
とができる。
ーンシートのバインダーとしてアクリル樹脂（メタクリ
ル酸ブチル共重合体）を用い、生基板のバインダーとし
てブチラール樹脂を用いることが望ましい。このように
すれば、拘束用グリーンシートのバインダー（アクリル
樹脂）の熱分解温度が３７０℃となるのに対し、生基板
のバインダー（ブチラール樹脂）の熱分解温度が４４０
℃となるため、両者の熱分解温度の差が７０℃となる。
この熱分解温度の差（７０℃）は、生基板のバインダー
が熱分解し始める前に、拘束用グリーンシートのバイン
ダーの熱分解を進行させて拘束用グリーンシートを多孔
質化するのに十分な時間を確保できる熱分解温度の差で
あり、基板の脱バインダー性をより確実に向上させるこ
とができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態におけ
る低温焼成セラミック基板の製造方法を図１に基づいて
説明する。
る低温焼成セラミック基板の製造方法を図１に基づいて
説明する。
【００１０】焼成時には、低温焼成セラミック生基板１
１の両面に拘束用グリーンシート１２を積層圧着して、
８００〜１０００℃で拘束焼成する。この際、拘束用グ
リーンシート１２の上から低温焼成セラミック生基板１
１を加圧しながら焼成しても良いし、加圧せずに焼成し
ても良い。
１の両面に拘束用グリーンシート１２を積層圧着して、
８００〜１０００℃で拘束焼成する。この際、拘束用グ
リーンシート１２の上から低温焼成セラミック生基板１
１を加圧しながら焼成しても良いし、加圧せずに焼成し
ても良い。
【００１１】低温焼成セラミック生基板１１は単層基板
でも良いが、グリーンシート積層法により複数枚のグリ
ーンシートを積層した多層基板でも良い。この低温焼成
セラミック生基板１１を形成する低温焼成セラミック材
料としては、例えば、ＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −
Ｂ2 Ｏ3 系ガラス：５０〜６５重量％（好ましくは６０
重量％）とアルミナ：５０〜３５重量％（好ましくは４
０重量％）との混合物を用いると良い。この他、ＭｇＯ
−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −Ｂ2 Ｏ3 系ガラスとアルミナ
粉末との混合物、ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系ガラスとアルミ
ナとの混合物、ＰｂＯ−ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系ガラスと
アルミナとの混合物、コージェライト系結晶化ガラス等
の８００〜１０００℃で焼成できる低温焼成セラミック
材料を用いても良い。低温焼成セラミックのグリーンシ
ートは、上記の低温焼成セラミック粉末に、後述するバ
インダー、溶剤（例えばトルエン、キシレン、ブタノー
ル等）及び可塑剤を配合して、十分に撹拌混合してスラ
リーを作製し、このスラリーを用いてドクターブレード
法等でテープ成形したものである。
でも良いが、グリーンシート積層法により複数枚のグリ
ーンシートを積層した多層基板でも良い。この低温焼成
セラミック生基板１１を形成する低温焼成セラミック材
料としては、例えば、ＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −
Ｂ2 Ｏ3 系ガラス：５０〜６５重量％（好ましくは６０
重量％）とアルミナ：５０〜３５重量％（好ましくは４
０重量％）との混合物を用いると良い。この他、ＭｇＯ
−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −Ｂ2 Ｏ3 系ガラスとアルミナ
粉末との混合物、ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系ガラスとアルミ
ナとの混合物、ＰｂＯ−ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系ガラスと
アルミナとの混合物、コージェライト系結晶化ガラス等
の８００〜１０００℃で焼成できる低温焼成セラミック
材料を用いても良い。低温焼成セラミックのグリーンシ
ートは、上記の低温焼成セラミック粉末に、後述するバ
インダー、溶剤（例えばトルエン、キシレン、ブタノー
ル等）及び可塑剤を配合して、十分に撹拌混合してスラ
リーを作製し、このスラリーを用いてドクターブレード
法等でテープ成形したものである。
【００１２】低温焼成セラミック生基板１１が多層基板
の場合には、各層のグリーンシートを積層する前に、各
層のグリーンシートにパンチング加工されたビアホール
に、Ａｇ、Ａｇ／Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ／Ｐｔ、Ｃｕ等の低
融点金属の導体ペーストを充填し、内層に積層されるグ
リーンシートには、同種の低融点金属の導体ペーストを
使用して内層導体パターンをスクリーン印刷する。更
に、表層のグリーンシートには、表層導体パターンをＡ
ｇ、Ａｇ／Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ／Ｐｔ、Ｃｕ等の低融点金
属の導体ペーストを用いて印刷する。この印刷工程後
に、各層のグリーンシートを積層して加熱圧着して一体
化して低温焼成セラミック生基板１１を作製する。尚、
表層導体パターンの印刷は、拘束焼成後に行っても良
い。
の場合には、各層のグリーンシートを積層する前に、各
層のグリーンシートにパンチング加工されたビアホール
に、Ａｇ、Ａｇ／Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ／Ｐｔ、Ｃｕ等の低
融点金属の導体ペーストを充填し、内層に積層されるグ
リーンシートには、同種の低融点金属の導体ペーストを
使用して内層導体パターンをスクリーン印刷する。更
に、表層のグリーンシートには、表層導体パターンをＡ
ｇ、Ａｇ／Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ／Ｐｔ、Ｃｕ等の低融点金
属の導体ペーストを用いて印刷する。この印刷工程後
に、各層のグリーンシートを積層して加熱圧着して一体
化して低温焼成セラミック生基板１１を作製する。尚、
表層導体パターンの印刷は、拘束焼成後に行っても良
い。
【００１３】一方、拘束用グリーンシート１２は、低温
焼成セラミック生基板１１の焼成温度（８００〜１００
０℃）では焼結しない高温焼結性セラミック粉末（例え
ばアルミナ粉末）を用い、この高温焼結性セラミック粉
末に、後述するバインダー、溶剤（例えばトルエン、キ
シレン、ブタノール等）及び可塑剤を配合して、十分に
撹拌混合してスラリーを作製し、このスラリーを用いて
ドクターブレード法等で拘束用グリーンシート１２をテ
ープ成形したものである。
焼成セラミック生基板１１の焼成温度（８００〜１００
０℃）では焼結しない高温焼結性セラミック粉末（例え
ばアルミナ粉末）を用い、この高温焼結性セラミック粉
末に、後述するバインダー、溶剤（例えばトルエン、キ
シレン、ブタノール等）及び可塑剤を配合して、十分に
撹拌混合してスラリーを作製し、このスラリーを用いて
ドクターブレード法等で拘束用グリーンシート１２をテ
ープ成形したものである。
【００１４】この拘束用グリーンシート１２のバインダ
ーは、低温焼成セラミックグリーンシート（低温焼成セ
ラミック生基板１１）のバインダーよりも熱分解温度が
低い樹脂を用いる。例えば、拘束用グリーンシート１２
のバインダーとしてアクリル樹脂（熱分解温度：３７０
℃）を用い、低温焼成セラミックグリーンシート（低温
焼成セラミック生基板１１）のバインダーとしてブチラ
ール樹脂（熱分解温度：４４０℃）を用いると良い。
ーは、低温焼成セラミックグリーンシート（低温焼成セ
ラミック生基板１１）のバインダーよりも熱分解温度が
低い樹脂を用いる。例えば、拘束用グリーンシート１２
のバインダーとしてアクリル樹脂（熱分解温度：３７０
℃）を用い、低温焼成セラミックグリーンシート（低温
焼成セラミック生基板１１）のバインダーとしてブチラ
ール樹脂（熱分解温度：４４０℃）を用いると良い。
【００１５】この拘束用グリーンシート１２を用いて低
温焼成セラミック生基板１１を拘束焼成する場合には、
低温焼成セラミック生基板１１の表裏両面に拘束用グリ
ーンシート１２を積層し、この積層体を、例えば８０〜
１５０℃、５００〜２５００Ｎ／ｃｍ2 の条件で熱圧着
する。この後は、次の２通りの焼成法のいずれかで焼成
する。
温焼成セラミック生基板１１を拘束焼成する場合には、
低温焼成セラミック生基板１１の表裏両面に拘束用グリ
ーンシート１２を積層し、この積層体を、例えば８０〜
１５０℃、５００〜２５００Ｎ／ｃｍ2 の条件で熱圧着
する。この後は、次の２通りの焼成法のいずれかで焼成
する。
【００１６】［無加圧焼成法］低温焼成セラミック生基
板１１と拘束用グリーンシート１２との圧着体を加圧せ
ずに低温焼成セラミック生基板１１の焼成温度である８
００〜１０００℃で焼成する。
板１１と拘束用グリーンシート１２との圧着体を加圧せ
ずに低温焼成セラミック生基板１１の焼成温度である８
００〜１０００℃で焼成する。
【００１７】［加圧焼成法］図１に示すように、低温焼
成セラミック生基板１１と拘束用グリーンシート１２と
の圧着体を、アルミナ等で形成した多孔質セッター板１
３間に挟み込んで、２０〜２００Ｎ／ｃｍ2 の圧力で加
圧しながら、低温焼成セラミック生基板１１の焼結温度
である８００〜１０００℃で焼成する。
成セラミック生基板１１と拘束用グリーンシート１２と
の圧着体を、アルミナ等で形成した多孔質セッター板１
３間に挟み込んで、２０〜２００Ｎ／ｃｍ2 の圧力で加
圧しながら、低温焼成セラミック生基板１１の焼結温度
である８００〜１０００℃で焼成する。
【００１８】無加圧焼成法、加圧焼成法のいずれの場合
も、焼成開始後は、拘束用グリーンシート１２と低温焼
成セラミック生基板１１の脱バインダーを十分に行うた
めに、５〜２０℃／分の比較的緩やかな昇温速度で８０
０〜１０００℃まで昇温する。本実施形態では、拘束用
グリーンシート１２のバインダーの熱分解温度が低温焼
成セラミック生基板１１のバインダーの熱分解温度より
も低いため、拘束焼成開始後の昇温過程で、低温焼成セ
ラミック生基板１１のバインダーが熱分解し始める前
に、拘束用グリーンシート１２のバインダーが熱分解し
始めて、拘束用グリーンシート１２が多孔質化し始め、
その後に、低温焼成セラミック生基板１１のバインダー
が熱分解し始める。このため、拘束焼成時に低温焼成セ
ラミック生基板１１のバインダー熱分解ガスが多孔質化
した拘束用グリーンシート１２を通り抜けて外部に排出
されるようになり、基板１１の内部に熱分解ガスが閉じ
込められることが防止される。これにより、焼成基板内
部のボイドや残留炭素成分が低減され、焼成基板の絶縁
性、強度、平坦性が共に向上する。
も、焼成開始後は、拘束用グリーンシート１２と低温焼
成セラミック生基板１１の脱バインダーを十分に行うた
めに、５〜２０℃／分の比較的緩やかな昇温速度で８０
０〜１０００℃まで昇温する。本実施形態では、拘束用
グリーンシート１２のバインダーの熱分解温度が低温焼
成セラミック生基板１１のバインダーの熱分解温度より
も低いため、拘束焼成開始後の昇温過程で、低温焼成セ
ラミック生基板１１のバインダーが熱分解し始める前
に、拘束用グリーンシート１２のバインダーが熱分解し
始めて、拘束用グリーンシート１２が多孔質化し始め、
その後に、低温焼成セラミック生基板１１のバインダー
が熱分解し始める。このため、拘束焼成時に低温焼成セ
ラミック生基板１１のバインダー熱分解ガスが多孔質化
した拘束用グリーンシート１２を通り抜けて外部に排出
されるようになり、基板１１の内部に熱分解ガスが閉じ
込められることが防止される。これにより、焼成基板内
部のボイドや残留炭素成分が低減され、焼成基板の絶縁
性、強度、平坦性が共に向上する。
【００１９】ここで、低温焼成セラミック生基板１１と
拘束用グリーンシート１２のバインダーの熱分解温度の
差をＡ（℃）、焼成開始後の昇温速度をＢ（℃／分）と
すると、拘束用グリーンシート１２のバインダーが熱分
解し始めてから、低温焼成セラミック生基板１１のバイ
ンダーが熱分解し始めるまでの遅れ時間はＡ／Ｂ（分）
となる。従って、低温焼成セラミック生基板１１のバイ
ンダーが熱分解し始める前に、拘束用グリーンシート１
２のバインダーを熱分解させて拘束用グリーンシート１
２を多孔質化するのに必要な時間を確保するためには、
熱分解温度の差Ａ（℃）及び／又は昇温速度Ｂ（℃／
分）を調整すれば良い。
拘束用グリーンシート１２のバインダーの熱分解温度の
差をＡ（℃）、焼成開始後の昇温速度をＢ（℃／分）と
すると、拘束用グリーンシート１２のバインダーが熱分
解し始めてから、低温焼成セラミック生基板１１のバイ
ンダーが熱分解し始めるまでの遅れ時間はＡ／Ｂ（分）
となる。従って、低温焼成セラミック生基板１１のバイ
ンダーが熱分解し始める前に、拘束用グリーンシート１
２のバインダーを熱分解させて拘束用グリーンシート１
２を多孔質化するのに必要な時間を確保するためには、
熱分解温度の差Ａ（℃）及び／又は昇温速度Ｂ（℃／
分）を調整すれば良い。
【００２０】無加圧焼成法、加圧焼成法のいずれの場合
も、低温焼成セラミック生基板１１両面に積層された拘
束用グリーンシート１２（アルミナ等の高温焼結性セラ
ミック）は、１５００℃以上に加熱しないと焼結しない
ので、８００〜１０００℃で焼成すれば、拘束用グリー
ンシート１２は未焼結のまま残される。但し、焼成の過
程で、拘束用グリーンシート１２中のバインダー等の有
機物が熱分解して飛散してセラミック粉体として残る。
も、低温焼成セラミック生基板１１両面に積層された拘
束用グリーンシート１２（アルミナ等の高温焼結性セラ
ミック）は、１５００℃以上に加熱しないと焼結しない
ので、８００〜１０００℃で焼成すれば、拘束用グリー
ンシート１２は未焼結のまま残される。但し、焼成の過
程で、拘束用グリーンシート１２中のバインダー等の有
機物が熱分解して飛散してセラミック粉体として残る。
【００２１】焼成後、焼成基板の両面に付着した拘束用
グリーンシート１２の残存物（セラミック粉体）をブラ
スト処理、バフ研磨等により除去する。これにより、低
温焼成セラミック基板の製造が完了する。
グリーンシート１２の残存物（セラミック粉体）をブラ
スト処理、バフ研磨等により除去する。これにより、低
温焼成セラミック基板の製造が完了する。
【００２２】
【実施例】本発明者は、低温焼成セラミック生基板１１
と拘束用グリーンシート１２のバインダーの熱分解温度
の大小関係が焼成基板の絶縁性、強度、平坦性に及ぼす
影響を考察する試験を行ったので、その試験結果を次の
表１及び表２に示す。
と拘束用グリーンシート１２のバインダーの熱分解温度
の大小関係が焼成基板の絶縁性、強度、平坦性に及ぼす
影響を考察する試験を行ったので、その試験結果を次の
表１及び表２に示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【表２】
【００２５】表１及び表２に示す実施例と比較例は、バ
インダーの種類を除いて、同じ組成の低温焼成セラミッ
クグリーンシート（生基板）と拘束用グリーンシートを
用いた。
インダーの種類を除いて、同じ組成の低温焼成セラミッ
クグリーンシート（生基板）と拘束用グリーンシートを
用いた。
【００２６】実施例と比較例で用いた低温焼成セラミッ
クグリーンシートは、共に、ＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2
Ｏ3 −Ｂ2 Ｏ3 系ガラス：６０重量％とアルミナ：４０
重量％との混合物からなる低温焼成セラミックグリーン
シートであり、バインダーの配合量は、セラミック：１
００重量部に対して１５重量部である。
クグリーンシートは、共に、ＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2
Ｏ3 −Ｂ2 Ｏ3 系ガラス：６０重量％とアルミナ：４０
重量％との混合物からなる低温焼成セラミックグリーン
シートであり、バインダーの配合量は、セラミック：１
００重量部に対して１５重量部である。
【００２７】実施例と比較例で用いた拘束用グリーンシ
ートは、共に、アルミナグリーンシートであり、バイン
ダーの配合量は、セラミック：１００重量部に対して１
５重量部である。
ートは、共に、アルミナグリーンシートであり、バイン
ダーの配合量は、セラミック：１００重量部に対して１
５重量部である。
【００２８】実施例では、拘束用グリーンシートのバイ
ンダーとしてアクリル樹脂（熱分解温度：３７０℃）を
用い、低温焼成セラミックグリーンシートのバインダー
としてブチラール樹脂（熱分解温度：４４０℃）を用い
た。従って、実施例では、拘束用グリーンシートのバイ
ンダーの熱分解温度が低温焼成セラミックグリーンシー
トのバインダーの熱分解温度よりも７０℃低くなってい
る。
ンダーとしてアクリル樹脂（熱分解温度：３７０℃）を
用い、低温焼成セラミックグリーンシートのバインダー
としてブチラール樹脂（熱分解温度：４４０℃）を用い
た。従って、実施例では、拘束用グリーンシートのバイ
ンダーの熱分解温度が低温焼成セラミックグリーンシー
トのバインダーの熱分解温度よりも７０℃低くなってい
る。
【００２９】一方、比較例では、拘束用グリーンシート
のバインダーとしてブチラール樹脂（熱分解温度：４４
０℃）を用い、低温焼成セラミックグリーンシートのバ
インダーとしてアクリル樹脂（熱分解温度：３７０℃）
を用いた。従って、比較例では、実施例とは反対に、拘
束用グリーンシートのバインダーの熱分解温度が低温焼
成セラミックグリーンシートのバインダーの熱分解温度
よりも７０℃高くなっている。
のバインダーとしてブチラール樹脂（熱分解温度：４４
０℃）を用い、低温焼成セラミックグリーンシートのバ
インダーとしてアクリル樹脂（熱分解温度：３７０℃）
を用いた。従って、比較例では、実施例とは反対に、拘
束用グリーンシートのバインダーの熱分解温度が低温焼
成セラミックグリーンシートのバインダーの熱分解温度
よりも７０℃高くなっている。
【００３０】実施例と比較例は、それぞれ、４枚の低温
焼成セラミックグリーンシートを積層して生基板を作製
し、この生基板の表裏両面に拘束用グリーンシートを積
層して、これを１００℃、１０００Ｎ／ｃｍ2 の条件で
熱圧着した後、この圧着体を多孔質セッター板間に挟み
込み、生基板の焼結温度である９００℃まで２℃／分の
昇温速度で昇温させて、５０Ｎ／ｃｍ2 の圧力で加圧し
ながら焼成した。
焼成セラミックグリーンシートを積層して生基板を作製
し、この生基板の表裏両面に拘束用グリーンシートを積
層して、これを１００℃、１０００Ｎ／ｃｍ2 の条件で
熱圧着した後、この圧着体を多孔質セッター板間に挟み
込み、生基板の焼結温度である９００℃まで２℃／分の
昇温速度で昇温させて、５０Ｎ／ｃｍ2 の圧力で加圧し
ながら焼成した。
【００３１】実施例では、拘束用グリーンシートのバイ
ンダーの熱分解温度が生基板のバインダーの熱分解温度
よりも７０℃低くなっているため、焼成開始後の昇温過
程で、生基板のバインダーが熱分解し始める前に、拘束
用グリーンシートのバインダーが熱分解し始めて、拘束
用グリーンシートが多孔質化し始め、その後に、生基板
のバインダーが熱分解し始める。
ンダーの熱分解温度が生基板のバインダーの熱分解温度
よりも７０℃低くなっているため、焼成開始後の昇温過
程で、生基板のバインダーが熱分解し始める前に、拘束
用グリーンシートのバインダーが熱分解し始めて、拘束
用グリーンシートが多孔質化し始め、その後に、生基板
のバインダーが熱分解し始める。
【００３２】この際、熱分解温度の差が７０℃で、昇温
速度が２℃／分であるため、拘束用グリーンシートのバ
インダーが熱分解し始めてから、生基板のバインダーが
熱分解し始めるまでに、３５分の遅れ時間があり、この
時間内に、拘束用グリーンシートのバインダーの熱分解
が十分に進行して拘束用グリーンシートが十分に多孔質
化し、拘束用グリーンシートを熱分解ガスが通り抜けや
すい状態となってから、生基板のバインダーが熱分解し
始める。このため、生基板のバインダー熱分解ガスは、
多孔質化した拘束用グリーンシートを通り抜けて外部に
排出され、基板内部に熱分解ガスが閉じ込められること
が防止され、焼成基板の内部にボイドが形成されること
が防止される。
速度が２℃／分であるため、拘束用グリーンシートのバ
インダーが熱分解し始めてから、生基板のバインダーが
熱分解し始めるまでに、３５分の遅れ時間があり、この
時間内に、拘束用グリーンシートのバインダーの熱分解
が十分に進行して拘束用グリーンシートが十分に多孔質
化し、拘束用グリーンシートを熱分解ガスが通り抜けや
すい状態となってから、生基板のバインダーが熱分解し
始める。このため、生基板のバインダー熱分解ガスは、
多孔質化した拘束用グリーンシートを通り抜けて外部に
排出され、基板内部に熱分解ガスが閉じ込められること
が防止され、焼成基板の内部にボイドが形成されること
が防止される。
【００３３】一方、比較例では、実施例とは反対に、拘
束用グリーンシートのバインダーの熱分解温度が低温焼
成セラミックグリーンシートのバインダーの熱分解温度
よりも７０℃高くなっているため、焼成開始後の昇温過
程で、生基板のバインダーが熱分解し始めてから、３５
分遅れて、拘束用グリーンシートのバインダーが熱分解
し始める。このため、生基板のバインダーが熱分解する
時期には、まだ拘束用グリーンシートの脱バインダー
（多孔質化）が全く進んでおらず、熱分解ガスの通りが
悪い。その結果、基板内部に熱分解ガスが閉じ込められ
て焼成基板の内部に多数のボイドが形成される。
束用グリーンシートのバインダーの熱分解温度が低温焼
成セラミックグリーンシートのバインダーの熱分解温度
よりも７０℃高くなっているため、焼成開始後の昇温過
程で、生基板のバインダーが熱分解し始めてから、３５
分遅れて、拘束用グリーンシートのバインダーが熱分解
し始める。このため、生基板のバインダーが熱分解する
時期には、まだ拘束用グリーンシートの脱バインダー
（多孔質化）が全く進んでおらず、熱分解ガスの通りが
悪い。その結果、基板内部に熱分解ガスが閉じ込められ
て焼成基板の内部に多数のボイドが形成される。
【００３４】拘束焼成後、焼成基板のボイド発生量、比
重、抗折強度を測定したところ、前記表２に示すよう
に、実施例では、焼成基板中に直径５μｍ以上のボイド
は発生していなかったが、比較例では、焼成基板中に直
径５μｍ以上のボイドが多数発生していた。この試験結
果から、実施例は、比較例と比べて、焼成基板の比重が
大きくなり、抗折強度がかなり大きくなることが確認さ
れた。
重、抗折強度を測定したところ、前記表２に示すよう
に、実施例では、焼成基板中に直径５μｍ以上のボイド
は発生していなかったが、比較例では、焼成基板中に直
径５μｍ以上のボイドが多数発生していた。この試験結
果から、実施例は、比較例と比べて、焼成基板の比重が
大きくなり、抗折強度がかなり大きくなることが確認さ
れた。
【００３５】つまり、焼成基板中のボイド量が多くなる
ほど、焼成基板の比重が小さくなり、抗折強度が低下す
るという関係があり、また、焼成基板中のボイド量が多
くなるほど、焼成基板の絶縁性と平坦性が低下するとい
う関係がある。従って、今回の試験結果から、実施例
は、比較例と比べて、焼成基板の絶縁性、強度、平坦性
が共に優れていることが分かる。
ほど、焼成基板の比重が小さくなり、抗折強度が低下す
るという関係があり、また、焼成基板中のボイド量が多
くなるほど、焼成基板の絶縁性と平坦性が低下するとい
う関係がある。従って、今回の試験結果から、実施例
は、比較例と比べて、焼成基板の絶縁性、強度、平坦性
が共に優れていることが分かる。
【００３６】尚、拘束用グリーンシートは、アルミナグ
リーンシートに限定されず、窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）等の他の高温焼結性セラミックのグリーンシートを
用いるようにしても良い。
リーンシートに限定されず、窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）等の他の高温焼結性セラミックのグリーンシートを
用いるようにしても良い。
【００３７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の請求項１によれば、低温焼成セラミック基板を拘束焼
成する際に使用する拘束用グリーンシートのバインダー
の熱分解温度を生基板のバインダーの熱分解温度よりも
低くしたので、拘束焼成開始後に、生基板のバインダー
が熱分解し始める前に、拘束用グリーンシートのバイン
ダーが熱分解し始めて、拘束用グリーンシートが多孔質
化し始めるようになり、基板内部に熱分解ガスが閉じ込
められることを防止できて、焼成基板の絶縁性、強度、
平坦性を共に向上することができる。
の請求項１によれば、低温焼成セラミック基板を拘束焼
成する際に使用する拘束用グリーンシートのバインダー
の熱分解温度を生基板のバインダーの熱分解温度よりも
低くしたので、拘束焼成開始後に、生基板のバインダー
が熱分解し始める前に、拘束用グリーンシートのバイン
ダーが熱分解し始めて、拘束用グリーンシートが多孔質
化し始めるようになり、基板内部に熱分解ガスが閉じ込
められることを防止できて、焼成基板の絶縁性、強度、
平坦性を共に向上することができる。
【００３８】また、請求項２では、拘束用グリーンシー
トのバインダーとしてアクリル樹脂を用い、生基板のバ
インダーとしてブチラール樹脂を用いるようにしたの
で、両者のバインダーの熱分解温度の差を７０℃とする
ことができて、拘束用グリーンシートのバインダーが熱
分解し始めてから、生基板のバインダーが熱分解し始め
るまでの遅れ時間を十分に確保することができ、生基板
のバインダーが熱分解し始める前に、拘束用グリーンシ
ートをより確実に多孔質化することができる。
トのバインダーとしてアクリル樹脂を用い、生基板のバ
インダーとしてブチラール樹脂を用いるようにしたの
で、両者のバインダーの熱分解温度の差を７０℃とする
ことができて、拘束用グリーンシートのバインダーが熱
分解し始めてから、生基板のバインダーが熱分解し始め
るまでの遅れ時間を十分に確保することができ、生基板
のバインダーが熱分解し始める前に、拘束用グリーンシ
ートをより確実に多孔質化することができる。
【図１】本発明の一実施形態における低温焼成セラミッ
ク基板の拘束焼成時の状態を示す縦断面図
ク基板の拘束焼成時の状態を示す縦断面図
１１…低温焼成セラミック生基板、１２…拘束用グリー
ンシート、１３…多孔質セッター板。
ンシート、１３…多孔質セッター板。
Claims (2)
- 【請求項１】 焼成前の低温焼成セラミック基板の両面
に、該低温焼成セラミック基板の焼結温度では焼結しな
い拘束用グリーンシートを積層して加圧しながら又は加
圧せずに拘束焼成し、拘束焼成後に該拘束用グリーンシ
ートの残存物を除去して低温焼成セラミック基板を製造
する方法において、 前記拘束用グリーンシートに含まれるバインダーは、前
記焼成前の低温焼成セラミック基板に含まれるバインダ
ーよりも熱分解温度が低い樹脂が用いられていることを
特徴とする低温焼成セラミック基板の製造方法。 - 【請求項２】 前記拘束用グリーンシートのバインダー
としてアクリル樹脂を用い、前記焼成前の低温焼成セラ
ミック基板のバインダーとしてブチラール樹脂を用いる
ことを特徴とする請求項１に記載の低温焼成セラミック
基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001187501A JP2003002750A (ja) | 2001-06-21 | 2001-06-21 | 低温焼成セラミック基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001187501A JP2003002750A (ja) | 2001-06-21 | 2001-06-21 | 低温焼成セラミック基板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003002750A true JP2003002750A (ja) | 2003-01-08 |
Family
ID=19026779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001187501A Pending JP2003002750A (ja) | 2001-06-21 | 2001-06-21 | 低温焼成セラミック基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003002750A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007112645A (ja) * | 2005-10-18 | 2007-05-10 | Yamaha Livingtec Corp | 焼成用成形体の製造方法および焼結体の製造方法 |
| JP2008042057A (ja) * | 2006-08-09 | 2008-02-21 | Murata Mfg Co Ltd | 多層セラミック基板の製造方法および多層セラミック基板作製用複合グリーンシート |
| US8123882B2 (en) | 2008-03-25 | 2012-02-28 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Process for producing ceramic substrate |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57129885A (en) * | 1981-01-27 | 1982-08-12 | Nippon Electric Co | Manufacture of laminate ceramic member |
| JPS60250686A (ja) * | 1984-05-25 | 1985-12-11 | 日本碍子株式会社 | セラミツク配線基板の製造方法 |
| JPH06100377A (ja) * | 1992-09-21 | 1994-04-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 多層セラミック基板の製造方法 |
| JPH09120931A (ja) * | 1995-10-26 | 1997-05-06 | Murata Mfg Co Ltd | 積層セラミック電子部品の製造方法 |
-
2001
- 2001-06-21 JP JP2001187501A patent/JP2003002750A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57129885A (en) * | 1981-01-27 | 1982-08-12 | Nippon Electric Co | Manufacture of laminate ceramic member |
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| JP4563914B2 (ja) * | 2005-10-18 | 2010-10-20 | ヤマハリビングテック株式会社 | 焼成用成形体の製造方法および焼結体の製造方法 |
| JP2008042057A (ja) * | 2006-08-09 | 2008-02-21 | Murata Mfg Co Ltd | 多層セラミック基板の製造方法および多層セラミック基板作製用複合グリーンシート |
| US8123882B2 (en) | 2008-03-25 | 2012-02-28 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Process for producing ceramic substrate |
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