TWI314546B - - Google Patents

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TWI314546B
TWI314546B TW094115621A TW94115621A TWI314546B TW I314546 B TWI314546 B TW I314546B TW 094115621 A TW094115621 A TW 094115621A TW 94115621 A TW94115621 A TW 94115621A TW I314546 B TWI314546 B TW I314546B
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Description

1314546 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明有關用於燒結陶瓷坯件形成陶瓷基板的載台 (嫌〇以及陶究基板之製造方法，以及由該製造方法製造 的陶瓷基板。 【先前技術】 作爲現有的這類技術’例如有在曰本特開2〇〇2_ι〇489ι 號公報中記述的電子部件用燒結夾具。該電子部件用燒結 夾具由在基材上形成包含99.5重量％以上的氧化錯或穩定 化氧化锆等氧化錯材料的表面層所構成。在日本特開 2〇〇2-1()4891號公報中記述有：^在上述表面層上裝載含 有陶究的電子部件並燒結，能夠防止電子部件被污染，並 月b夠製造顯示穩定特性的高品質電子部件。 然而，日本㈣·2.Η)侧號公報巾記㈣電子部件 燒結用夾具使用作爲載台，燒結陶瓷坯件形成陶瓷基板 時，有燒結後的陶竟基板中容易產线曲等變形的擔憂。 此等問題，在爲了得到薄型化的陶竟基板而 時尤爲顯著。 1干 【發明内容】 本發明鑒於上述問題，1目的 ，、目的疋耠供—種可抑制燒結後 的陶是基板中產生勉曲等變形的载台以及陶究基板的製造 方法，以及由該製造方法製造的陶究基板。 爲了達到上述目的’本發明者進行了反覆深入研究，立 …現：藉由將陶…裝载於平均粒徑爲0.3〜二 10i825.doc 1314546 、陶瓷密度爲6 kg/dm3以上、熱傳導率爲$ w/mK以 下、且裝載面的中心線平均粗糙度爲1 的載台的 裝載面上進行燒結’能夠抑制燒結後的陶瓷基板中産生翅 曲等變形，從而完成本發明。 即’本發明有關之載台係具有在燒結陶瓷坯件、形成陶 曼基板時可裝載陶瓷述件的裝載面的載台，其特徵在於： 平均粒徑爲0.3〜2.5 μιη，陶瓷密度爲6 kg/dm3以上，熱傳 導率爲5 WVmK以下，且所述裝載面的中心線平均粗糙度 爲 1 μηι〜20 。 另外，本發明有關之陶瓷基板之製造方法係燒結陶瓷坯 件形成陶瓷基板之陶瓷基板之製造方法，其特徵在於：準 備平均粒徑爲0.3〜2.5 μηι、陶瓷密度爲6 kg/dm3以上、熱 傳導率爲5 W/mK以下、且裝載面的中心線平均粗糙度爲| ㈣〜2〇 μιη的載台’將陶究柱件裝載於載台的襄載面上進
如此’ ^使構成載台的顆粒的平均粒徑爲_〜25 並使載台的陶_爲6 kg/dm3以上，則燒結時，例 如就能夠防止錯等成分從陶究柱件蒸發並向載台中擴散， 能夠使陶h件的成分在燒結過程中保持均勾。進一步， 如果使熱傳導率爲5 W/mic以下并+ ^下，並且使所述裝載面的中 心線平均粗糙度爲！ μηι〜2〇 就旎夠減小陶瓷坯件的載 〇 —側的面與其相反的面 •^間因燒結而引起的熱歷程差異 小’而能夠均勻地燒結陶赘 八 』无坯件。如上所述，藉由在上述 載口的裝載面上裝載陶瓷坯 午進仃燒結’能夠抑制燒結後 101825.doc 舄了製造上述
1314546 的陶瓷基板中産生麵曲等的變形。 【實施方式】 以下參照附圖詳細說明本發明的具體實施方式。 本實施方式以鈦酸鉛以及鈦酸錯酸鉛爲主要成分製造壓 電陶免基板。此種壓電陶究基板可應用於陶究振子：陶竟 ，濾器、Μ電蜂鳴器、壓電感測器、壓電調節器等各種製 品 ° 、 '土书旧瓦签极-吗丄久固ζ所示，首先， 準備裝載薄片狀陶究㈣！的氧化錯載台2。該氧化錯载台 2為是孔隙度不到1%的緻密材料，該材料例如可以為在： 化錯中添加作爲穩定劑之氧化紀（γ2〇3)的材料。另外，作 =定：，除了氧化卿3)之外，亦可使用氧化舞 a )氧化鎂（Mg〇)、氧化鈽（Ce〇2)等。而且 Μ的添加1，在貫現穩定化的基礎上較佳爲“Μ 更佳爲8~12 mol %。 1準:好氧化鍅载台2之後’按照以下順序製作陶究远件 究粉體中，：以欽酸錯及鈦酸錯酸錯爲主要成分的壓電陶 ^中添加有機黏合劑及有機溶劑等 利用刮刀法m , 便其成爲膏狀’ 安开v成濤片狀，得到坏件片 上由絲網印刷牛筏者’在忒坏件片 Ρ刷法形成内部電極，形成有 片數片予以籍爲⑺ mi5電極的坏件 τ 乂積層侍到積層體坯件。而且 切斷爲規定 f °亥積層體坯件 見疋尺寸，得到陶瓷坯件1。 在製作陶瓷坯件1後，如圖1及圖2所示，將韋 件1裝載於4仆Μ 將數片陶瓷坯 、氧化錯栽台2的裝載面2a。而且， 在例如400 〇c 101825.doc 1314546 的溫度下安定]0小時 在對陶t达件1進行 -达件1的脫黏合劑。 由在氧化錯载台2的裝裁面/劑後’如圖3及圖4所示，藉 有脫黏合劑後的㈣达件：:角：，片3’將裝載 進-步，將未裝戴陶…多段積層’ 端。而且，將如此積層的氧化錯載台㈣在最上 内，在例如1_。(：的溫度下安 :閉相體4 燒結，得到塵電陶究基板。 ，進仃陶以们的 著對上述氧化錯載台2更詳細加以說明。 構台2為同時滿足以下⑴〜⑷各條件的材料:⑴ 冓广的平均粒徑爲。Μ·、； （ kg/dm3以上；（3)赦偉 充在度爲6 t心線平均粗糖戶、、爲 K以下；（4)裝載面〜的 值的理由如下:^卜Μ"。限制〇)〜⑷各條件中數 陶菩其4 外，以下說明中的氧化錯載台2及麼電 =方=與後述實施一载台的製造方 (1)構成粒子平均粒徑爲0.3〜2.5 μπι的理由 圖5表示構成氧化錯載台2的顆粒平均粒徑與屢電陶究基 板的翹曲量的關係圖。此時’其他條件是陶瓷密产二 kg/W、熱傳導率爲4·5 w/mK、裝載面的中心線平又均粗 糙度爲5㈣。另外’所謂翹曲量，是指使用雷射式非接觸 三維形狀測定裝置所測定的壓電陶瓷基板的最大高低差。 從同圊中可知，平均粒徑爲〇·3〜25 4爪時，壓電陶瓷基 板的翹曲量能夠抑制在不滿3〇 μπι。這是由於當平均粒徑 101825.doc 1314546 爲 2_5 "历時，由於顆粒間的間隙變小，在燒結時能夠 防止鉛等成分從陶瓷坯件丨蒸發並向氧化錯載台2中擴散， 能夠使陶究这件1的組成在燒結中保持均勻。
相對於此’平均粒徑不滿〇 3叫時以及超過2.5㈣時， 壓電陶免基板的赵曲量增大。這是由於顆粒間的間隙變 大，在燒結時鉛等成分很容易從陶竞⑴^蒸發並向氧化 錯载台2中擴散，使陶Μ件1的組成在燒結中不均勾。而 且’由於鉛等成分從陶究坯们蒸發，會造成燒結後的壓 電陶竞基板的組成偏離所希望的值，由㈣等成分向氧化 二載口2中擴政，還有會發生與構成氧化錯載台2的成分進 订反應使氧化結載台2惡化等的不良現象。 (2)陶瓷密度爲6 kg/dm3以上的理由 曰二表示氧化錯載台2的陶究密度與壓電陶竟基板的翹曲 =關係圖。此時其他條件爲平均粒徑〗·…、熱 爲PM、裝载面2压的中心線平均粗縫度爲5^ ‘ 量在不滿30…/由二心以上時’可抑制勉曲 B# . A 疋由於备陶瓷密度爲6 kg/dm3以上 吟’在燒結時能夠防卜 ^ ^ ^ a 〇 ^ ，口荨成刀從陶瓷坯件1蒸發並向氧 釔载σ 2中擴散，能夠使陶 保持均勻。 件1的組成在燒結過程中 相對於此，陶究密度不到6, 麵曲量增大。這是由於顆 ：麦基板的 成分容易從陶究运们蒸發並向大’在燒結時錯等 瓷坯件丨的έ且虚, ......化錯載台2中擴散，使陶 成在燒結中變得不均勾。而且，存在發生與 101825.doc 1314546 • 上述平均粒徑的情況相同的不良現象的問題。 ' (3)熱傳導率爲5 W/mK以下的理由 •曰圖7表示氧化錯載台2的熱傳導率與壓電陶竟基板的翹曲 I的關係圖。此時，其他條件爲平均粒徑18 _、陶瓷密 度爲6 kg/dm3、裝載面2a的中心線平均粗龄度爲5脾。 從圖中可知’熱傳導率爲5 W/mK以下時，翹曲量可抑 制在不滿30㈣。這是由於當熱傳導率爲5 w/抓以下時， • 能夠減小陶兗_在氧化锆載台2側該面與其相反面之間 ’因燒結而引起的熱歷程差異，能夠均句地燒結陶竟趣件 1 ° 相對於此’熱傳導率超過5 W/抓時，壓電陶竟基板的 輕曲量增大。這是由於陶究述们在氧化錯載台2側該面與 其相反面之間因燒結而引起的熱歷程差異增大，使陶瓷坯 件1的燒結不均句。 (4)裝載面2a的中心線平均粗糙度μηι〜2〇 μιη的理由 ® 8表示氧化锆基板2的裝載_中心線平均粗糙度與 壓電陶竟基板的趣曲量的關係圖。此時，其他條件爲平均 ' 粒仏1.8 μιη、陶瓷德度爲ό kg/dm3、赦傳導率爲4 $ •:。此外，所謂中心線平均粗經度/是指二 業標準）B0601規定的表面粗經度，是從中心線折疊粗链 度曲線，該粗糙度曲線與中心線得到的面積除以長度的 值。 從該圖中可知，中心線平均粗糙度爲】_〜2〇㈣時，翹 曲量能夠抑制在不滿50 _。這是由於當中心線平均粗糖 101825.doc -10· 1314546 度爲1 μηι〜20 μιη時，如圖9所干，始戈ht -觸面㈣，減===: 該面與其相反面之間因燒結熱歷㈣ 勻地燒結陶瓷坯件1。 b句句 相對於此’中心線平均粗趟度不滿…時及超 時，壓電陶究基板的魏曲量增大。這是由於當中心線平^
不;時’從氧化錯載台2向陶以件1傳遞的執 里曰大’特別能夠使陶究柱们在氧化錯基板2侧 相反面之間由燒結引起的熱歷程差異減小。另-方面，、:: 中心線平均粗糙度超過20_時，陶以件】卡 ^ 台2的凸部，使陶㈣件1的收縮率不均勾。而且，中= 平獅度超過2。_時，可能發生燒結後的 2 =化結基板2側該面上轉印了氧化錯載台2的凹凸的; =上的說明可知’藉由將陶究述们裝載於平均粒徑 爲〇.3〜2.5 _、陶究密度爲6 kg/dm3以上、熱 W/mK以下、且裝載面2&的中心線平均粗縫度爲 μηι的氧化錯載合2的继# 戰口 2的裝载面2aJl，並進行燒結，可抑 結後的壓電陶竟基板上發生翹曲等變形。 接著，說明實施例及比較例的氧化錯載台的評價結果。 另外’實施例中的氧化鍅載台同時滿足 件：⑴平均粒徑η ; U ()各條 上.⑶二t (2)陶竟密度爲6kg/dm3以 粗=爲、_爲5w/mK以下；⑷裝載面的中心線平均 粗板度爲1 μπι〜20 。 101825.doc
• II 1314546 ==例及比較例的氧化_的坪價 二法製作氧化錯载台。首先，在氧化錯粉末:、下 的氧化釔(y2〇3)或氧化鈽 :、12 機勘合劑得到顆粒。使用今顆私十 進步，加入有 报 顆粒在98〜196略的愿力下出 °C的溫度下燒+ 在大氣軋氦令1400〜160〇 堯'、.口2小時。由此得到” 1〇〇mm><i〇〇mm，厚产 mm”的正方形薄板狀氧化錯載台。
的法製作的實施例1〜3及比較例1〜5的氧化錯載台 、、夕寺如表1所示。另外，可以藉由改變壓製壓力、 結溫度，將氧化鍅載台的平均粒徑及陶究密度 °、’、”規&值°另外’藉由增大成形模具表面的粗經度， 1、=氧化錯载台的裝載面轉印中心線平均粗糙度的凹 、步如果使用氧化鈽（Ce〇2)作爲添加劑，能夠減 小構成氧化錐载台的顆粒平均粒徑。 [表1]
厶口度c 載密 i§'£g/ '陶ί 乳ί 顆平徑 成的粒 構粒均 劑 加
的平度 面線糙 載心粗 裝中均 特平 的3 純一 喊fl 電曲 壓翹 度 糙
101825.doc
比較例1 比較例2
-】2· 1314546
製作氧化鍅載台之後，按照如下所述的方式製作陶竞达 件。首先’對於組成爲（Pb❶96SrG()4)(Ti() 468Zr() 532)〇3的本主 要成分1 mol中添加〇.5重量％的Sb2〇3的氧化物或碳酸鹽形 式的材料，藉由球磨進行濕式混合，將濕式混合後的村料 在9〇〇°C下進行素燒。接著，對素燒的材料再次藉由球磨 進行濕式粉碎，使其微粉化，得到壓電陶瓷粉體。在壓電 陶瓷粉體中添加有機黏合劑及有機溶劑等，使其成爲膏 狀，用刮刀法成形爲薄片狀，得到厚度5〇 0〇的坏件片。月 接：’在銀：鈀=7: 3的金屬材料中添加有機黏合劑及 機冷劑#，使其成爲膏狀，藉由絲網印刷法在坏件 :成内部電極。而且，將形成内部電極的坏件片積層8 乂進—步，在最上層積層用以形成電極端子之坏件片， 2 ’在制方向上進行加壓處料到積 積層體链件切斷成，，l5mmx35_ ”的 二將該 件。 J贡万形，侍到陶瓷坯 :作陶㈣件之後’在最初製作的 裝載10片陶究这件，在_的溫度下安定=载面上 陶竟柱件的脫黏合劑。 …疋1。小時，進行 載:二黏合劑之後，藉由在氧化錯载台裝 角配置厚度爲〇·5 mm的 劑彳—件的氧化錯载台積層!。層，進=载有脫黏合 陶是远件的氧化錯载台積層在最上層將未裝載 的氧化錯載台配置於密閉箱體内，在二將如此積層 2小時’進行陶…的燒結，從 C::度下安定 仔到壓電陶瓷基板。 101825.doc 1314546 根據以上的壓電陶瓷基板的製造方法，使用實施例u 及比較例1〜5的氧化锆載台，分別製造了 1 〇〇片壓電陶竟基 板。而且’對於實施例1〜3及比較例1〜5的氧化錯載台，分 別測定100片壓電陶瓷基板中産生的翹曲量，求得其平均 值。此外，測定該100片壓電陶瓷基板的"氧化錯載台裝載 面侧的.該面"的十點平均粗糙度，求得其平均值。1〇〇片壓 電陶瓷基板的翹曲量的平均值與十點平均粗糙度的平均值 如表1所示。
另外’"所謂十點平均粗糙度Rz"，如圖10及下述式所 示，從粗糙度曲線在其平均線方向僅取出基準長度L，抽 出其中5個峰頂和谷底，將抽出部分的相對於平均線的各 峰頂的標高YP的絕對值的平均值，與抽出部分的相對於平 均線的各谷底的標高Υν的絕對值的平均值相加而得到的 值。 [式1]
如此，由於十點平均粗餘度Rz是考慮高的5個值與低的5 個值的#算方法，所以表面上有突發的凹凸時，會反映在 十點平均粗糙度Rz的值内。 從表I可知，使用同時滿足⑴平均粒徑爲〇3〜25㈣、 (2)陶究雄'度爲6 lcg/dm3以上、电播* * S 从上、（3)熱傳導率爲5 w/mK以 下、（4)裳载面的中心線平灼鈿拉 f 丁叫祖槌度爲][μιη〜2〇 μιη的 (1)〜(4)各條件的實施例1 J 旳氧化錯載台，能夠將壓電陶 101825.doc •14- 1314546 ^板的“量抑制㈣〜25_範_。相對 未同時滿足⑴〜⑷各條件的比較例卜5的氧化 = 能將屋電“基板的趣曲量抑制在不滿55_，並场= 比較例4之外，未能將麼電陶究基板的龜曲量抑制在不滿 105 μιη 0 ’
而且，使用同時滿足⑴〜⑷各條件的實施例㈠的氧化 錯載台，能夠將塵電陶竞基板的,,氧化錯載台裝载面側的 该面"的十點平均粗糙度Rz抑制在2 —以…此，例 如可以不對氧化錯載台裝載面側的該面"進行機械加工 的情況下’將塵電陶竞基板與金屬板等進行貼合。相對於 此’使用未同時滿足⑴〜⑷各條件的比較例卜5的氧化錯 載口纟lb將氧化鍅載台的裝載面側的該面"的十點平均 粗糙度RZ抑制在不足7 _，並且除了比較例4之外，未能 將壓電陶瓷基板的翹曲量抑制在不足丨丨pm。 本發月並不限於上述實施方式。例如，雖然上述實施方 式疋關於3乱的壓電陶究基板的製造，但本發明也可以適 用於除此之外的壓電陶冑基板的製S。而且，雖然上述實 施方式中陶竟达件及壓電陶竟基板為積層體之情況，但本 發明也可以適用於單板的陶_件及陶£基板。 如以上的說明，根據本發明，能夠抑制燒結後壓電陶瓷 基板中產生的翹曲等變形。 【圖式簡單說明】 圖1表示本發明有關的陶瓷基板的製造方法之一實施方 式中陶瓷坯件進行脫黏合劑時的狀態平面圖。 101825.doc •15·
1 2 2a 3 4 1314546 ® 2 I -丄 、 不本發明有關的陶瓷基板的製造方法之一實施方 ^陶瓷坯件進行脫黏合劑時的狀態側面圖。 圖3姜 - 々 、 衣不本發明有關的陶瓷基板的製造方法之一實施方 式中陶瓷坯件進行燒結時的狀態側面圖。 圓4係沿圖3的IV-ΐν線的截面圓。 5 、示構成氧化錯载台的顆粒平均粒徑與壓電陶瓷基 板的翹曲量的關係圖。 «6表不氧化錯載台的陶冑密度與麼電陶究基板的翹曲 量的關係圖。 二表示氧化錯載台的熱傳導率與壓電陶究基板的趣曲 里的關係圖0 圖8表不氧化錯載台的裝載面的中心、線平 雷陷***均粗輪度Rz的概視圖。 【主要元件符號說明】 陶瓷坯件 氧化锆載台 裝載面 間隔片 密閉箱體 101825.doc

Claims (1)

  1. 1314^461562〗號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(98年4月） 十、申請專利範圍： :種載台，其特徵在於在燒結陶究柱件形成陶瞻時 具備襄載所述陶瓷坯件的裝載面； 陶瓷密度爲6 kg/dm3以 所述裝載面的中心線平 〆、平均粒徑爲〇.3卩爪〜2.5 pm， 上’熱傳導率爲5 w/mK以下，且 均粗键度爲1 μηι〜2〇 μηι。 2. 瓦丞板之製造方 件以形成之陶瓷基板者， 6 kg/dmt::備:均粒徑爲。·3 _〜2·5㈣、陶竟密度爲 心線平均粗導率贾抓以下、且裝載面的中 述裝載面上心的載台，在所述载台的所 扁载所述陶瓷坯件進行燒結。 101825-980428.doc
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