JP4986594B2 - セラミックグリーンシート及びセラミック基板 - Google Patents
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Description
図1に示すように、酸化アルミニウム粉末、酸化銅粉末、酸化チタン粉末、及び酸化ケイ素粉末などの原料粉末をそれぞれ秤量する。酸化ボロン、酸化ビスマス、硼珪酸ガラスを用いる場合にはこれらの原料粉末を秤量する。
次に、これらの原料粉末に水またはイソプロピルアルコール(IPA)などの溶媒を添加して、ボールミルなどにより15時間程度、湿式混合した後、添加した溶媒を乾燥除去する。
次に、乾燥した混合原料粉末に、ポリビニルアルコール(PVA)やポリビニルブチラール(PVB)などの有機樹脂、及びIPAなどの溶媒を添加して混合する。これにより、無機粉末、有機樹脂及び溶媒を含むスラリーが作製される。
次に、ドクターブレード法などにより、このスラリーをPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム上などに塗布し、乾燥することにより、50μm〜200μm程度の厚さを有するシート状に成形する。これにより、無機粉末と有機樹脂を含むセラミックグリーンシートが作製される。
最後に、上記セラミックグリーンシートを400℃〜500℃程度の温度で脱バインダ処理を行った後、800℃〜1100℃の温度で焼成することにより、セラミック基板を形成することができる。
原料粉末として、純度99.99%、粒径0.5μmの酸化アルミニウム(Al2O3)粉末、純度99.9%以上の試薬級の酸化チタン(TiO2)粉末及び酸化銅(CuO)粉末、試薬級の一般的な硼珪酸ガラス粉末(組成比:酸化ケイ素(SiO2)50%、酸化ボロン(B2O3)16.7%、その他33.3%、軟化点770℃)を用い、これらを表1に示す所定の組成比(重量%)となるように秤量し、ジルコニアボールを用いたボールミルで混合した。なお、ジルコニアボールに代えてアルミナボールを用いてもよい。実施例7(試料No.11)及び比較例5(試料No.12)においては、硼珪酸ガラス粉末を用いる代わりに、SiO2粉末及びB2O3粉末を表1に示す割合で用いた。
ボールミルで粉砕した混合粉末を乾燥した後、これらの原料粉末100重量部に対してバインダとしてPVAを1.3重量部含むPVA水溶液と混合して造粒した。この粉末を直径15mm、厚さ1mmのペレット状にプレス成型し、この成型体を400℃、2時間の熱処理により脱バインダ処理した後、950℃、1000℃、及び1050℃のそれぞれの温度で2時間焼成した。得られた焼結体の気孔率を、JIS−Z 2505に準拠して測定し、アルキメデス法により算出した。結果を表1に示す。なお、気孔率は、セラミック焼結体の内部の気孔の存在率を示すものであり、気孔率が低いほど焼結が進んでおり、強度の向上が認められる。
0.5〜3重量%、CuOの含有量が1〜12重量%、硼珪酸ガラスの含有量が0.5〜5重量%の範囲で、1000℃の低温で焼結可能であることがわかる。
原料粉末として、純度99.99%、粒径0.5μmのAl2O3粉末、純度99.9%以上の試薬級のTiO2粉末、CuO粉末、及びSiO2粉末を用い、これらを表2に示す所定の組成比(重量%)となるように秤量し、ジルコニアボールを用いたボールミルで混合した。なお、ジルコニアボールに代えてアルミナボールを用いてもよい。
ボールミルで粉砕した混合粉末を乾燥した後、これらの原料粉末100重量部に対してバインダとしてPVAを1.3重量部含むPVA水溶液と混合して造粒した。この粉末を直径15mm、厚さ1mmのペレット状にプレス成型し、この成型体を400℃、2時間の熱処理により脱バインダ処理した後、950℃、1000℃、及び1050℃のそれぞれの温度で2時間焼成した。得られた焼結体の気孔率を、上記と同様にして測定した。結果を表2に示す。
表3に示す所定の組成(重量%)となるように、Al2O3、CuO、TiO2、SiO2、B2O3、及びBi2O3の各原料粉体を混合して用いる以外は、上記実施例と同様にして気孔率測定用ペレット試料を作製し、気孔率を測定した。表3において、「CuO+TiO2+SiO2」は、CuO、TiO2及びSiO2の各粉末を重量比(CuO:TiO2:SiO2)で4:3:3の割合となるように用いており、表3においては、これら各酸化物の合計の配合量を示している。
<気孔率測定用ペレット試料の作製>
まず、原料粉末には、純度99.99%、粒径0.5μmのAl2O3粉末と、純度99.9%以上の試薬級のTiO2粉末、CuO粉末及びBi2O3粉末と、試薬級の硼珪酸ガラス粉末(組成比:SiO250%、B2O319.4%、その他2.9%、軟化点760℃)を用いた。これらを表4に示す所定の組成比(重量%)となるように秤量し、さらに溶媒として水を添加した状態でジルコニアボールを用いたボールミルにより15時間、湿式混合した。そして、湿式混合の後、添加した溶媒を乾燥除去した。なお、比較例17及び18においては、硼珪酸ガラスに代えて、SiO2粉末及びB2O3粉末を用いた。
次に、表1の実施例2(試料No.6)、表2の実施例9(試料No.17)、及び表4の実施例22〜30(試料No.37〜45)と同じ組成の原料粉末を用いるとともに、これらの原料粉末100重量部に対してバインダとしてPVBを12重量部含むIPA溶液と混合して、スラリーを作製した。これらのスラリーを用いて形成したセラミックグリーンシートを20枚程度積層した積層体を900℃〜1050℃の範囲の異なる温度で焼成することにより、焼成後の外形が35mm×3.5mm×0.8mm(焼成後寸法)である気孔率の異なる棒状のセラミック基板を得た。
図2は、本発明のセラミックグリーンシートを用いた積層セラミック基板の製造方法の一例を示す斜視図である。
21A〜21F…グリーンシート
22A〜22F…配線パターン
30…積層セラミック基板
32A…配線パターン
Claims (7)
- 酸化アルミニウム、酸化銅、酸化チタンおよび酸化ケイ素のみからなる無機粉末と有機樹脂とを含むセラミックグリーンシートであって、
前記無機粉末は、前記無機粉末の合計重量を100重量%としたとき、前記酸化アルミニウムを72重量%〜98重量%、前記酸化銅を1重量%〜12重量%、前記酸化チタンを0.1重量%〜3重量%及び前記酸化ケイ素を0.25重量%〜10重量%の範囲でそれぞれ含むことを特徴とするセラミックグリーンシート。 - 酸化ボロン及び酸化ビスマスの内の少なくとも1種をさらに含有することを特徴とする請求項1に記載のセラミックグリーンシート。
- 前記酸化ボロン及び前記酸化ビスマスの含有量が、前記酸化ボロン及び前記酸化ビスマスを含めた前記無機粉末の合計重量を100重量%としたとき、1〜3重量%であることを特徴とする請求項2に記載のセラミックグリーンシート。
- 前記無機粉末は、前記酸化ケイ素及び前記酸化ボロンを硼珪酸ガラスとして含むことを特徴とする請求項2または3に記載のセラミックグリーンシート。
- 前記硼珪酸ガラスの含有量が、前記無機粉末の合計重量を100重量%としたとき、0.5〜10重量%であることを特徴とする請求項4に記載のセラミックグリーンシート。
- 前記硼珪酸ガラスの軟化点が900℃以下であることを特徴とする請求項4または5に記載のセラミックグリーンシート。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載のセラミックグリーンシートを焼成することにより形成されていることを特徴とするセラミック基板。
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