JP3585310B2

JP3585310B2 - マルチダイヤフラム構造体の製造法

Info

Publication number: JP3585310B2
Application number: JP03164096A
Authority: JP
Inventors: 幸久武内; 伸夫高橋; 七瀧　　努
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1996-02-20
Filing date: 1996-02-20
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2016-02-20
Also published as: US5809626A; JPH09229013A

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、多数のダイヤフラム部が、所定の配列パターンにて、平面的に配列されてなる板状のマルチダイヤフラム構造体の製造法に係り、特にディスプレイ等のマルチアクチュエータやセンサ用基板、更には、１個以上のダイヤフラム部を必要とする製品の多数個取り製造に供する、多数個取り用基板に好適に用いられ得るマルチダイヤフラム構造体を有利に製造する方法に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
従来から、セラミックス基板の一方の側にセラミックス製の薄肉のダイヤフラム板が一体的に積層されて、それらの間に少なくとも一つの内部空所が独立して形成されると共に、該内部空所に対応するダイヤフラム板部分が薄肉のダイヤフラム部を構成している一方、該内部空所を外部に連通せしめる少なくとも一つの貫通孔がセラミックス基板に設けられてなるダイヤフラム構造体が、各種センサやコンデンサの構成部材等として用いられてきており、また、近年では、アクチュエータの構成部材としても注目を受けている。例えば、センサ構成部材として用いられる場合にあっては、そのようなダイヤフラム構造体のダイヤフラム部位が、測定すべき対象によって受ける屈曲変位乃至振動を適当な検出手段にて検出するように構成され、またアクチュエータの構成部材として用いられる場合にあっては、かかるダイヤフラム構造体のダイヤフラム部位が、圧電／電歪素子の如き、適当な作動素子によって変形せしめられて、該構造体の内部に形成されている内部空所に圧力を生ぜしめるようにして、用いられることとなる。
【０００３】
そして、そのようなダイヤフラム構造体を、ディスプレイ等のマルチアクチュエータやマルチセンサ、更にはマルチコンデンサ等の構成部材として用いる場合において、更にまた、単一素子を有するコンデンサやセンサを低コストに製造するために、多数個取り基板で製造し、後工程で分割加工する場合においても、その内部空所に対応する薄肉のダイヤフラム部を、相互に独立した形態において、平面的に多数配列してなる、マルチダイヤフラム構造体とする必要がある。また、そのようなマルチダイヤフラム構造体の複数の内部空所に対しては、それぞれを別個に外部に連通せしめる少なくとも一つの貫通孔が、各内部空所に対して形成せしめられることとなる。
【０００４】
ところで、セラミックス製のダイヤフラム構造体は、一般に、複数のグリーンシートを積層して一体焼成することにより製造され、その内部空所の形成の仕方の違いにより、所謂、打抜き積層法と介装法とが知られているが、上記したマルチダイヤフラム構造体にあっても、そのような公知の手法に従って製造することは可能である。
【０００５】
すなわち、上記のマルチダイヤフラム構造体を打抜き積層法にて製造する場合にあっては、所定の配列パターンの複数の内部空所形成位置にそれぞれ設けられた貫通孔を有するセラミックス・グリーンシートを用いて、その上に、それぞれの内部空所に対応する複数の窓部を打ち抜いてなるセラミックス・グリーンシートを積層し、更にその上に、極薄のセラミックス・グリーンシートを積層せしめて、焼成することにより、一体化せしめ、該窓部に対応した部位に位置する内部空所と、それを外部から仕切るダイヤフラム部と、更にそれを外部に連通せしめる貫通孔とからなるダイヤフラム単位の複数をそれぞれ独立して形成し、以てそれらダイヤフラム単位が所定パターンにて配列されてなるマルチダイヤフラム構造体が製造されることとなる。
【０００６】
また、介装法によれば、ベースとなるセラミックス・グリーンシート上に、加熱により昇華乃至は分解する物質からなる介装体を、印刷法にて複数の島状に膜形成したり、或いは予めシート成形した当該物質からなる複数の切片を所定パターンにて載置した後、更にその上に、極薄のセラミックス・グリーンシートを積層し、そして焼成一体化することにより、前記物質を焼成初期過程において、或いは独立して設けた脱脂工程において、消失せしめ、以て内部空所とそれを外部から仕切るダイヤフラム部を有するダイヤフラム単位の複数を、所定パターンにて形成している。
【０００７】
なお、上記の何れの方法の場合においても、複数のセラミックス・グリーンシート間の積層面には、その少なくとも何れか一方のグリーンシート表面に対して、該グリーンシートよりも多くのバインダや溶剤を含み、加圧積層により潰れ易く、グリーンシート間の一体化を促進する効果のあるセラミックスペースト（セラミックス接着ペースト）が予め塗布され、それによってそれらグリーンシートの積層、焼成一体化が促進せしめられるようになっている。
【０００８】
しかしながら、マルチダイヤフラム構造体において、そのコンパクト化等の目的から、ダイヤフラム単位を高密度に設けようとすると、上記した従来の方法では、各種の問題が惹起されるようになる。
【０００９】
例えば、打抜き積層法においては、ダイヤフラム構造体の基板面積に占めるダイヤフラム部の面積比率を大きくしようとすると、グリーンシートに対する窓部の打ち抜きにおいて、隣接する窓部を接近させる必要があり、そのため、窓部間の領域が細く（少なく）なり、打抜き操作にて損傷し易くなる問題が惹起されるのである。また、打ち抜き後の剛性が低いために、グリーンシートのハンドリング中に歪み変形して、良好なダイヤフラム形状が得られないという問題も惹起される。更に、大型のダイヤフラム構造体を製造するうえにおいて、窓部打ち抜き後のグリーンシートが、そのハンドリング中に歪み変形し易い問題があり、加えて、多数の窓部を打ち抜くために、打抜き金型が高価となったり、或いは金型製作期間が数カ月に及ぶ程、長期になったり、またその製作が金型製造技術上、困難である等の問題も内在しているのである。
【００１０】
また、介装法にあっては、ダイヤフラム構造体における基板面積に占めるダイヤフラム部の面積比率を大きくしようとすると、グリーンシート間に挟まれる介装体の量が必然的に多くなり、且つその昇華乃至は分解によって発生するガスの圧力を支える介装体周りのグリーンシートの接合面積が少なくなるところから、グリーンシートの積層剥離不良が出易くなる問題に加えて、厚みを有する介装体をグリーンシート間でサンドイッチするものであるところから、複数の介装体をそれらの配設間隔を狭めて配設すると、介装体間に位置するグリーンシート間の積層（接合）一体化が困難となる問題が惹起される。また、そのような厚みを有する介装体のために、グリーンシート積層体におけるダイヤフラム部形成側の表面が、介装体配設部位においてエッジの立った台形形状となるのであり、それによって、焼成後に得られるダイヤフラム構造体の表面も極端な台形形状となって、フラットな表面形状或いはなだらかな曲率を持ったドーム形状の実現は困難なものであった。
【００１１】
【解決課題】
ここにおいて、本発明は、かくの如き事情を背景にして為されたものであって、その主たる解決課題とするところは、従来の打抜き積層法の如き、窓部を打ち抜いたグリーンシートを使用することのない、また従来の介装法の如き、介装体を用いることのない、新たな積層法によるマルチダイヤフラム構造体の製造法を提供することにあり、また他の課題とするところは、積層せしめられるグリーンシート間における積層剥離不良が惹起されることがなく、しかも、打抜きやハンドリングによるダイヤフラム部の形状の変形が惹起されることのない、品質の良好なマルチダイヤフラム構造体を安価に製造することにある。
【００１２】
【解決手段】
そして、かかる課題を解決するために、本発明は、セラミックス基板の一方の側にセラミックス製の薄肉のダイヤフラム板が一体的に積層されて、それらの間に、相互に独立した複数の内部空所が所定の配列パターンにおいて形成されていると共に、該複数の内部空所に対応する前記ダイヤフラム板部分がそれぞれ薄肉のダイヤフラム部を独立して構成している一方、該複数の内部空所の各々に対して、該内部空所を外部に連通せしめる少なくとも一つの貫通孔を、前記セラミックス基板に設けてなるマルチダイヤフラム構造体を製造するに際し、前記セラミックス基板を与える基板用セラミックス・グリーンシートを用い、前記貫通孔に対応する孔を該基板用セラミックス・グリーンシートに形成する一方、該基板用セラミックス・グリーンシートに対して、セラミックス接着ペーストを、前記複数の内部空所の配列パターンに対応する独立した複数の非印刷部が形成されるように印刷して、該複数の内部空所が形成されるべき部位に該接着ペーストの存在しない空所区画用接着層を形成せしめ、更にその後、該空所区画用接着層上に、前記薄肉のダイヤフラム板を与える薄肉のダイヤフラム板用セラミックス・グリーンシートを積層して、加熱焼成することにより、該空所区画用接着層から形成される空所区画層にて、前記基板用セラミックス・グリーンシートから形成される前記セラミックス基板と前記ダイヤフラム板用セラミックス・グリーンシートから形成される前記ダイヤフラム板とを接合、一体化せしめると共に、前記複数の非印刷部によって、該空所区画層に対応した厚さの前記複数の内部空所が、それらセラミックス基板とダイヤフラム板との間に独立して形成されるようにしたことを特徴とするマルチダイヤフラム構造体の製造法を、その要旨とするものである。
【００１３】
このような本発明に従う製造法によれば、基板用セラミックス・グリーンシートに対するセラミックス接着ペーストの印刷によって形成された、複数の内部空所に対応する部位が非印刷部とされてなる空所区画用接着層を介して、基板用セラミックス・グリーンシートとダイヤフラム板用セラミックス・グリーンシートとが積層されて、焼成一体化せしめられることにより、かかる空所区画用接着層の非印刷部が内部空所として形成され、以てそのような内部空所の複数がセラミックス基板とダイヤフラム板との間に存在せしめられると共に、該複数の内部空所に対応するダイヤフラム板部位が、それぞれ薄肉のダイヤフラム部として独立して構成されるようになるのである。
【００１４】
このように、本発明においては、マルチダイヤフラム構造体における複数の内部空所を形成するために、所定のセラミックス接着ペーストを用いた単なる印刷操作にて、所定の空所区画用接着層を形成すれば足り、従来の如く、内部空所に対応する窓部の複数を打ち抜いたグリーンシートを用い、それを積層せしめる必要は全くなく、また所定厚みを有する介装体の複数をグリーンシート間に介在せしめて焼成する必要も、全くないのである。
【００１５】
なお、かくの如き本発明に従うマルチダイヤフラム構造体の製造法における有利な態様の一つによれば、前記接着ペーストの印刷によって形成される空所区画用接着層は、焼成後の厚さが５〜５０μｍとなるような厚さにおいて、形成されることとなる。
【００１６】
また、上記した本発明に従う製造法の他の有利な態様によれば、前記接着ペーストは、セラミックス粉末と溶媒とを含んで構成され、そしてその印刷によって形成される前記空所区画用接着層が、前記ダイヤフラム板用セラミックス・グリーンシートの積層に先立って、前記セラミックス粉末の１００容量部に対して前記溶媒が３〜１０容量部の割合となるまで乾燥せしめられることとなる。このように、空所区画用接着層を構成する接着ペーストを完全乾燥させることなく、溶媒がある程度残存する状態において、基板用セラミックス・グリーンシートとダイヤフラム板用セラミックス・グリーンシートとを積層せしめることにより、それらグリーンシートの一体化が、より効果的に促進され得るのである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
要するに、本発明は、複数のダイヤフラム部及びそれに対応する内部空所が、所定の配列パターンにおいて、相互に独立して形成されてなるマルチダイヤフラム構造体の製造に際して、積層一体化せしめられる二つのセラミックス・グリーンシートの間に、セラミックス接着ペーストの印刷によって、所定の空所区画用接着層を形成せしめ、そして焼成により、該空所区画用接着層とその両側のグリーンシートとを一体的な焼成体と為すと共に、該空所区画用接着層にて区画される空間、換言すれば独立した複数の非印刷部の存在によって、複数の内部空所が所定の配列パターンにおいて形成されたマルチダイヤフラム構造体が実現されるようにしたものであるが、そのような本発明に従うマルチダイヤフラム構造体の製造手法の代表的な一例が、図１に示されている。なお、そこでは、説明を容易とするために、内部空所が二つである構造の具体例として示されている。
【００１８】
すなわち、かかる図１に示されるマルチダイヤフラム構造体の製造工程において、先ず、該マルチダイヤフラム構造体を構成するセラミックス基板を与える基板用セラミックス・グリーンシート２が準備される。この基板用グリーンシート２の作製は、従来と同様にして行なわれることとなる。即ち、所定のセラミックス材料に対して、従来と同様に、適当なバインダ、可塑剤、分散剤、焼結助剤、有機溶媒等が配合されて、スラリー又はペーストが調製され、そしてそのようなスラリーやペーストを用いて、ドクターブレード法、カレンダー法、印刷法、リバースロールコーター法等の従来から公知の手法に従って、所定厚みのシート状物が成形され、その後、必要に応じて、切断、切削、打ち抜き等の加工を施したり、複数枚の積層を行なったりして、所定の板形状及び厚さの成形物（基板用グリーンシート２）とされるのである。
【００１９】
なお、この基板用グリーンシート２の厚さやその大きさは、目的とするマルチダイヤフラム構造体の用途に応じて適宜に選定されるものであって、一義的に規定することは困難であり、例えば、基板用グリーンシート２の厚さは、マルチダイヤフラム構造体における支持体としての機能を充分に発揮せしめ得るセラミックス基板を与え得るような厚さとされるものであり、一般に５０μｍ以上、好ましくは８０μｍ〜２００μｍ程度の厚さのセラミックス基板を与え得るような厚さとされることとなる。
【００２０】
また、かかる基板用グリーンシート２の作製に用いられるセラミックス材料としては、公知の各種のもののなかから、適宜に選択され得るものであるが、一般に、ムライト、スピネル、炭化珪素、窒化珪素、コージエライト、窒化アルミニウム、チタニア、ベリリア、安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニア、アルミナ若しくはそれらの混合材料等が用いられ、特に、安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニア、アルミナ若しくはそれらの混合材料を主成分とする材料にて形成されていることが望ましく、更に、本発明者らが特開平５−２７０９１２号公報等において明らかにした如き、酸化イットリウム等の化合物を添加せしめて、結晶相が主として正方晶、若しくは立方晶、正方晶、単斜晶のうち、少なくとも２種以上の結晶相からなる混晶とすることで、部分安定化されたジルコニアを主成分とする材料が、特に好ましく用いられる。更に、上記の材料の他にも、ガラスセラミックス等のセラミックス材料を用いて、基板用グリーンシート２を作製することも可能である。
【００２１】
そして、この準備された基板用グリーンシート２に対して、各内部空所を外部に連通せしめるための少なくとも一つの貫通孔に対応する孔、換言すれば貫通孔用孔４が、打ち抜き等の手段によって形成される。なお、ここでは、貫通孔用孔４は、一つの内部空所に対して一つ存在するように設けられているが、その数や大きさは、必要に応じて適宜に選定されることとなる。従って、一つの内部空所に対して二つ以上の貫通孔用孔４が設けられていても、何等差支えないのである。
【００２２】
次いで、この貫通孔用孔４の形成された基板用グリーンシート２に対して、その一方の側の面に、所定のセラミックス接着ペーストを、マルチダイヤフラム構造体における複数の内部空所の配列パターンに対応した複数の非印刷部６が独立して形成されるように印刷することによって、該複数の内部空所が形成されるべき部位（６）に接着ペーストの存在しない空所区画用接着層８が、所定厚さにおいて形成せしめられる。また、ここでは、空所区画用接着層８の印刷が、貫通孔用孔４の形成の後に実施されているが、その順序は限定されるものでなく、該貫通孔用孔４の形成に先立って実施することが可能である。但し、貫通孔を打抜金型により形成する場合は、金型による接着層への汚損等を回避する上で、上記順序の方が好ましい。
【００２３】
なお、このような空所区画用接着層８を印刷形成するセラミックス接着ペーストは、従来のグリーンシート同士を接着するための接着ペーストと同様なものであって、所定のセラミックス粉末材料に、適当な溶媒（一般に有機溶媒）を、接着されるべきグリーンシート（２、１０）よりも多量に配合せしめ、また必要に応じてバインダや分散剤、焼結助剤等を適宜に配合せしめてなるものであり、そうして得られた接着ペーストが、通常の印刷手法にて、基板用グリーンシート２上に印刷せしめられて、空所区画用接着層８が形成されるのである。勿論、この接着ペーストの印刷を２回に分け、かかる空所区画用接着層８が２層にて構成されるようにすることは可能であるが、その場合において、１層目の印刷を巾広く行ない、そして２層目の印刷のときに印刷の位置ズレが生じても２層目が１層目からはみ出さないようにすることが望ましい。このような２回の印刷操作において、１層目と２層目の接着ペースト中のバインダ量や溶媒量を同じとすることも、異ならしめることも、可能である。
【００２４】
また、かかるセラミックス接着ペーストを構成するセラミックス粉末は、接着せしめられるべきグリーンシート（２、１０）と同様なセラミックス材料からなるものであることが望ましく、更に、かかるセラミックスペーストを用いて印刷形成される空所区画用接着層８の厚さとしては、目的とする大きさの内部空所が形成されるように、適宜の厚さが選定されることとなるが、一般に、焼成後の厚さが５〜５０μｍとなる厚さにおいて形成されていることが望ましい。この空所区画用接着層８の焼成後の厚さが、５μｍよりも薄くなると、基板用グリーンシート２とその上に積層されるダイヤフラム板用グリーンシート（１０）とがくっつき、有効な内部空所の形成が困難となるのであり、また焼成後の厚さが５０μｍを越えるような厚さの空所区画用接着層８となると、その形状精度を維持することが困難となり、形成される内部空所の形状がバラツク等の問題を惹起する。
【００２５】
さらに、このような空所区画用接着層８に存在する、内部空所の配列パターンに対応する非印刷部６の形状は、内部空所の形状に対応したものとされ、円形、楕円形、矩形、多角形等の各種の平面形状において、形成されることとなる。
【００２６】
そして、このようにして、空所区画用接着層８が形成されてなる基板用グリーンシート２においては、それに形成された貫通孔用孔４の少なくとも一つが、空所区画用接着層８の非印刷部６内に、それぞれ位置したものとなるのである。
【００２７】
その後、基板用グリーンシート２上に所定パターンで印刷形成された空所区画用接着層８は、それを構成する接着ペーストが多量の溶媒を含むものであるところから、乾燥操作が施され、そしてその乾燥された空所区画用接着層８上に、所定のダイヤフラム板用セラミックス・グリーンシート１０が、従来と同様にして積層せしめられて、一体的な積層体１２が形成される。なお、この積層体１２を得るために、基板用グリーンシート２とダイヤフラム板用グリーンシート１０とを重ね合わせて得られる積層物は、加熱、加圧せしめられる。そして、その際の条件としては、一般に、温度：７０〜１００℃、圧力：１０〜１００ｋｇ／ｍｍ^２、保持時間：１〜３分程度が採用されることとなる。
【００２８】
なお、このような一体的な積層体１２の形成に際して、ダイヤフラム板用グリーンシート１０の積層に先立ち、基板用グリーンシート２上に形成された空所区画用接着層８を完全乾燥させるのではなく、該空所区画用接着層８を、それを構成する接着ペースト中のセラミックス粉末の１００容量部に対して、溶媒が３〜１０容量部の割合で残るような状態に乾燥、所謂半乾燥せしめた後、ダイヤフラム板用グリーンシート１０の積層を行なうことが望ましく、そのような半乾燥状態の空所区画用接着層８を介しての、基板用グリーンシート２とダイヤフラム板用グリーンシート１０との積層により、それらの間の積層一体化が有利に促進せしめられ得、以て有効に焼成一体化されてなるマルチダイヤフラム構造体を得ることが出来るのである。
【００２９】
また、ここで用いられるダイヤフラム板用グリーンシート１０は、基板用グリーンシート２と同様な材料を用いて、同様な方法によって、形成され得るものであるが、特に、ダイヤフラム板用グリーンシート１０を構成するセラミックス材料としては、基板用グリーンシート２材料として前述せるもののなかから、安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニア、アルミナ若しくはそれらの混合材料を主成分とする材料や、前記特開平５−２７０９１２号公報に開示の如き、部分安定化されたジルコニアを主成分とする材料が、特に好ましく使用される。そして、本発明において有効な、一体的なマルチダイヤフラム構造体を得る上において、基板用グリーンシート２を構成するセラミックス材料と接着ペースト（空所区画用接着層８）を構成するセラミックス粉末とダイヤフラム板用グリーンシート１０を構成するセラミックス材料とは、同一種類、特に同一材質（成分組成）のものが、有利に用いられることとなる。
【００３０】
さらに、かかるダイヤフラム板用グリーンシート１０の厚さは、目的とするマルチダイヤフラム構造体における薄肉のダイヤフラム板にて与えられるダイヤフラム部の厚さとなるように、適宜に選定されるものであるが、一般に、焼成後の厚さが５０μｍ以下、好ましくは３〜２０μｍ程度となるような厚さとされることが望ましい。
【００３１】
その後、かくして得られた基板用グリーンシート２とダイヤフラム板用グリーンシート１０とを積層一体化せしめてなる積層体１２には、その端部を切り落とす等の加工が施された後、該積層体１２を構成するセラミックス材料の通常の条件下において焼成操作が実施され、以て一体化された焼成体、換言すればマルチダイヤフラム構造体１４が形成されるのである。従って、このときの焼成温度は、積層体１２を構成するセラミックス材料に応じて適宜に選定され、例えばジルコニア材料の場合においては、一般に、１２００〜１７００℃程度、好ましくは１３００〜１６００℃程度の温度が採用されることとなる。なお、この焼成操作において、グリーンシート２、１０や接着層８から発生するガスや非印刷部６内の気体は、貫通孔用孔４を通じて外部に排出せしめられ、積層構造に内部から無用の圧力がかからないようになっている。
【００３２】
そして、このようにして焼成一体化して得られたマルチダイヤフラム構造体１４にあっては、基板用グリーンシート２から形成されたセラミックス基板１６とダイヤフラム板用グリーンシート１０から形成された薄肉のダイヤフラム板１８とが、空所区画用接着層８から形成される空所区画層２０にて接合せしめられてなる一体物構造を呈するものとなるのであり、そして、空所区画用接着層８の非印刷部６によって、セラミックス基板１６とダイヤフラム板１８との間に、相互に独立した複数の内部空所２２が形成され、更に、該内部空所２２に対応するダイヤフラム板１８部位が、それぞれ独立したダイヤフラム部２４となっているのである。また、そのような内部空所２２は、それぞれ、基板用グリーンシート２に形成された孔４にて与えられる貫通孔２６を通じて外部に連通せしめられており、この貫通孔２６が、内部空所２２、更にはダイヤフラム部２４に対する作用孔となるのである。
【００３３】
要するに、かくの如くして得られたマルチダイヤフラム構造体１４は、セラミックス基板１６の一方の側にセラミックス製の薄肉のダイヤフラム板１８が一体的に積層され、そしてそれらの間に形成される空所区画層２０の存在にて、相互に独立した複数の内部空所２２が、所定の配列パターンにおいて形成されていると共に、該複数の内部空所２２に対応するダイヤフラム板１８部分が、それぞれ、薄肉のダイヤフラム部２４を独立して構成している一方、該複数の内部空所２２の各々をそれぞれ別個に外部に連通せしめる、少なくとも一つの貫通孔２６が、セラミックス基板１６に設けられてなる構造を呈するものとなるのである。
【００３４】
そして、このようなマルチダイヤフラム構造体１４における複数の内部空所２２の配列パターンは、空所区画用接着層８の印刷パターンにて一義的に決定されることとなるところから、そのような印刷パターンの任意の選択によって、非印刷部６、ひいては内部空所２２の形状を任意に選択し得ることは勿論、接着ペーストを用いた印刷が可能である限りにおいて、それら非印刷部６（内部空所２２）を可及的に近接せしめることが可能となり、以て内部空所２２の高密度配置が効果的に実現せしめられ得、またセラミックス基板１６とダイヤフラム板１８とが、接着層８にて与えられる空所区画層２０にて接合せしめられ、且つ発生するガスや気体も貫通孔用孔４（貫通孔２６）を通じて外部に排出せしめられるようになっているところから、それらセラミックス基板１６とダイヤフラム板１８との間の積層剥離不良の問題も、全く惹起されることはないのである。
【００３５】
【実施例】
以下に、本発明の代表的な実施例を示し、本発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、言うまでもないところである。また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記した具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加え得るものであることが、理解されるべきである。
【００３６】
先ず、セラミックス材料として、３モル％イットリア添加部分安定化ジルコニア粉末を用いて、常法に従って、厚さが１８５μｍの基板用グリーンシート２及び厚さが２０μｍのダイヤフラム板用グリーンシート１０を、それぞれ成形した。なお、グリーンシート用スラリーの調製は、セラミックス材料の１００容量部に対して、バインダとしてのポリビニルブチラール樹脂と可塑剤としてのフタル酸ジブチルとを合計量で６０容量部配合し、また必要に応じて、ソルビタン脂肪酸エステル系分散剤を添加せしめ、更に溶媒としてのトルエン／イソプロピルアルコール＝５０／５０（容量比）混合物の５００容量部を配合せしめて、ボールミルにて５０時間混合せしめることにより、行なった。そして、そのようにして得られたスラリーを脱泡した後、２００００ｍＰａ・ｓとなるように粘度調整して、ドクターブレード法により、基板用グリーンシート２を成形する一方、ダイヤフラム板用グリーンシート１０の成形には、前記スラリーを２０００ｍＰａ・ｓとなるように粘度調整したものを用いて、リバースロールコーター法による成形操作を採用した。
【００３７】
かくして得られた基板用グリーンシート２に対して、打抜き金型を用いた打抜き操作にて、孔径：５００μｍの円形の貫通孔用孔４を、図２に示される配列パターンの如く、６×６配置において、３６個形成した。
【００３８】
一方、上記グリーンシートの作製に用いたものと同じセラミックス材料を使用して、その１００容量部と、バインダとしてのポリビニルブチラール樹脂及び可塑剤としてのフタル酸ジブチルの合計量での６０容量部と、溶媒としてのアセトンの６００容量部と、溶媒としての２−エチルヘキサノールの３００容量部とを、ボールミルにて１０時間混合せしめることにより、セラミックス接着ペースト用スラリーを調製した。次いで、このスラリーを、真空乾燥機中において、８０℃の温度に保ち、溶媒としてのアセトン（一部は２−エチルヘキサノールを含む）を除去した後、らいかい機にて３０分間混練し、必要に応じて溶媒を添加して、粘度調整して、粘度が４００００〜８００００ｍＰａ・ｓの接着ペーストを調製した。
【００３９】
そして、この得られた接着ペーストを用い、図２の如く、貫通孔用孔４が打ち抜き成形された基板用グリーンシート２に対して、図３に示される如く、貫通孔用孔４の周りに、目的とする内部空所の配列パターンに対応する、独立した非印刷部６を与えるように、スクリーン印刷により、該接着ペーストを印刷、塗布して、３０μｍの印刷膜厚を有する空所区画用接着層８を形成した。なお、この空所区画用接着層８に存在する非印刷部６は、直径が１０００μｍ、ピッチが１２５０μｍにて、３６個配列されている。
【００４０】
次いで、この空所区画用接着層８が所定パターンで印刷、塗布されてなる基板用グリーンシートを、８０℃の温度で、１５分間乾燥せしめることにより、該接着層８中の溶媒量をセラミックス材料の１００容量部に対して、１〜１０容量部の割合となるように低下せしめた後、前記成形されたダイヤフラム板用グリーンシート１０を、該接着層８上に重ね合わせ、温度：８０℃、圧力：１００ｋｇ／ｃｍ^２、保持時間：１分間の条件下にて、積層一体化せしめて、積層体（１２）とした後、１５００℃の温度で２時間焼成を行ない、図４に示される如き焼成体、即ち、マルチダイヤフラム構造体１４を得た。
【００４１】
なお、接着層８中の溶媒量は、通常の手法では正確な測定が困難なので、以下の手法を用いた。即ち、本発明の、空所区画用接着層８を印刷、塗布されてなる基板用グリーンシートをクリーンオーブン中で加熱し、溶媒を乾燥せしめる際に、別途、ルミラーシート上へ同条件で上記接着層を印刷、塗布した乾燥量測定用ダミーワークを作成した。そして、上記基板用グリーンシートと同一条件下で上記ダミーワークを乾燥させ、上記ダミーワーク中の初期溶媒含有量から、乾燥減量を差し引くことで、残存溶媒量を算出し、その数値をもって、基板用グリーンシートの接着層８中の溶媒量とした。上記の値が、１容量部を下回る場合は、乾燥温度を下げることが必要である。
【００４２】
このようにして得られたマルチダイヤフラム構造体１４は、セラミックス基板１６の厚さ：１５０μｍ、貫通孔２６の孔径：４００μｍ、ダイヤフラム板１８の厚さ：１５μｍ、空所区画層２０の厚さ：１５μｍ、内部空所２２の直径：８００μｍ、内部空所２２のピッチ：１０００μｍの寸法を有するものであり、そのダイヤフラム板１８の表面は、全体としてフラットであり、極端な台形形状は存在せず、またセラミックス基板１６とダイヤフラム板１８との間も、空所区画層２０にて強固に接合されて、浸透探傷液を貫通孔２６から空所区画層２０へ注入し、探傷液の充填範囲をダイヤフラム板１８側から透かして観察したが、それらの間の積層剥離不良も全く認められない、品質の良好なものであった。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に従うマルチダイヤフラム構造体の製造法によれば、その内部に形成される複数の内部空所の配列パターンは、接着ペーストの印刷パターンにて、容易に決定されるものであるところから、それら内部空所の高密度配置が可能となるのであり、従来の打抜き積層法とは異なり、窓部を打ち抜いたグリーンシートを使用するものではないところから、セラミックス基板面積に占めるダイヤフラム部の面積比率が大きいマルチダイヤフラム構造体や、大面積のマルチダイヤフラム構造体の製造に際しても、打抜きやハンドリングによりダイヤフラム部の形状が変形する等の問題が惹起されることがないのであり、また高価な、或いは製作期間が数カ月に及ぶ打抜き金型の準備や打抜き工数、更には窓部用グリーンシートの調製が不要となり、目的とするマルチダイヤフラム構造体を安価に製造することが可能となるのである。
【００４４】
また、本発明によれば、従来の介装法と比較しても、介装体をサンドイッチして積層する必要がなく、またその昇華乃至は分解ガスの圧力による積層剥離不良の問題も、全く顧慮する必要がないところから、品質の良好なマルチダイヤフラム構造体を安価に且つ容易に製造し得るのであり、更には焼成後において、マルチダイヤフラム構造体のダイヤフラム板側の面における介装体に基因する台形形状も惹起されず、フラットな形状を有利に実現し得るのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従うマルチダイヤフラム構造体の製造法の代表的な一例を示す、工程説明図である。
【図２】実施例において、基板用グリーンシートに貫通孔用孔を打ち抜き成形した形態を示す、平面説明図である。
【図３】実施例において、基板用グリーンシートに対して、空所区画用接着層を印刷、塗布してなる形態を示す、平面説明図である。
【図４】実施例において得られたマルチダイヤフラム構造体を示す、一部切欠き平面説明図である。
【符号の説明】
２基板用セラミックス・グリーンシート
４貫通孔用孔
６非印刷部
８空所区画用接着層
１０ダイヤフラム板用セラミックス・グリーンシート
１２積層体
１４マルチダイヤフラム構造体
１６セラミックス基板
１８ダイヤフラム板
２０空所区画層
２２内部空所
２４ダイヤフラム部
２６貫通孔

Claims

セラミックス基板の一方の側にセラミックス製の薄肉のダイヤフラム板が一体的に積層されて、それらの間に、相互に独立した複数の内部空所が所定の配列パターンにおいて形成されていると共に、該複数の内部空所に対応する前記ダイヤフラム板部分がそれぞれ薄肉のダイヤフラム部を独立して構成している一方、該複数の内部空所の各々に対して、該内部空所を外部に連通せしめる少なくとも一つの貫通孔を、前記セラミックス基板に設けてなるマルチダイヤフラム構造体を製造するに際し、
前記セラミックス基板を与える基板用セラミックス・グリーンシートを用い、前記貫通孔に対応する孔を該基板用セラミックス・グリーンシートに形成する一方、該基板用セラミックス・グリーンシートに対して、セラミックス接着ペーストを、前記複数の内部空所の配列パターンに対応する独立した複数の非印刷部が形成されるように印刷して、該複数の内部空所が形成されるべき部位に該接着ペーストの存在しない空所区画用接着層を形成せしめ、更にその後、該空所区画用接着層上に、前記薄肉のダイヤフラム板を与える薄肉のダイヤフラム板用セラミックス・グリーンシートを積層して、加熱焼成することにより、該空所区画用接着層から形成される空所区画層にて、前記基板用セラミックス・グリーンシートから形成される前記セラミックス基板と前記ダイヤフラム板用セラミックス・グリーンシートから形成される前記ダイヤフラム板とを接合、一体化せしめると共に、前記複数の非印刷部によって、該空所区画層に対応した厚さの前記複数の内部空所が、それらセラミックス基板とダイヤフラム板との間に独立して形成されるようにしたことを特徴とするマルチダイヤフラム構造体の製造法。
前記接着ペーストの印刷によって形成される空所区画用接着層が、焼成後の厚さが５〜５０μｍとなる厚さにおいて形成されている請求項１記載のマルチダイヤフラム構造体の製造法。
前記セラミックス接着ペーストは、セラミックス粉末と溶媒とを含んで構成され、そしてその印刷によって形成される前記空所区画用接着層が、前記ダイヤフラム板用セラミックス・グリーンシートの積層に先立って、前記セラミックス粉末の１００容量部に対して前記溶媒が３〜１０容量部の割合となるまで乾燥せしめられる請求項１又は請求項２に記載のマルチダイヤフラムの製造法。