JP2006312561A - セラミック基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】反り・うねり等の歪みが少なく、積層配設される各層の位置ズレが起こり難く、寸法精度に優れたセラミック基板の製造方法を提供する。
【解決手段】未焼成基板を焼成して得られた一次焼成基板を厚み方向に挟持加圧した状態で焼成することにより一次焼成基板に生じた歪みを修正した二次焼成基板を得、得られた二次焼成基板の表面上に電極材料を層状に配設するとともに焼成して電極層を形成することにより、セラミック基板を得ることを含むセラミック基板の製造方法である。二次焼成基板を、電極材料を配設する前に、電極層を形成する際の焼成温度以上の温度で加熱処理することを更に含む。
【選択図】なし

Description

本発明はセラミック基板の製造方法に関し、更に詳しくは、反り・うねり等の歪みが少なく、積層配設される各層の位置ズレが起こり難く、寸法精度に優れたセラミック基板の製造方法に関する。

各種電子部品材料として、セラミック製の基板が広く使用されている。代表的なものとしては、その内部に所定の空間部（キャビティ）を有する、いわゆるダイヤフラム構造の基板や、その内部に電極層を有するセラミックコンデンサー等がある。ダイヤフラム構造の基板は、例えばインクジェットプリンタのヘッド等の膜型の圧電素子を構成する部材として好適に採用されている。

このような膜型の圧電素子を製造する方法としては、以下のような方法を挙げることができる。先ず、図１に示すような、複数の製品部分２が配置された製品領域３と、製品領域３の外周に設けられた非製品領域４とを有する未焼成基板１０を焼成することによって、一次焼成基板１１を得る。未焼成基板１０には、例えば図２に示すようなキャビティ５ａが形成されたり、電極層（図示せず）が埋設されたりしている。ここで、未焼成基板１０は、セラミックグリーンシート等からなるものである。このため、焼成することによって未焼成基板１０は収縮する。

更に、得られる一次焼成基板１１には、図３に示すような反りをはじめとする歪みが生ずる。従って、図５に示すように、反りを生じた複数枚の一次焼成基板１１と、複数枚のセッター７とを台座８上に交互に積層し、重り６によって厚み方向に加圧した状態で再度焼成する二次焼成を行うことにより、反りを修正（矯正）する必要がある（例えば、特許文献１参照）。なお、二次焼成の際に用いられる一次焼成基板１１とセッター７は、同種材料からなるものであってもよいが、異種材料からなるものの方が好ましい。次いで、二次焼成することによって得られた、歪み修正された二次焼成基板１２（図５参照）の製品部分２（図１参照）の表面上に、電極材料や圧電材料を順次積層するとともに焼成すれば、膜型の圧電素子を製造することができる。

しかしながら、二次焼成により歪み修正された二次焼成基板１２上に、電極層や圧電層等を形成すべく再度の焼成（電極焼成・圧電焼成）を行うと、焼成基板に反り等の歪みや収縮等の変形が再び生じてしまい、電極焼成や圧電焼成後、更に電極層や圧電層を順次積層して形成するような場合には、形成される層の位置ズレが生ずるといった問題もある。特に、多層積層型の圧電素子を製造しようとする場合には、最下層と最上層との位置ズレが極端に大きくなることがある。微細な変位・駆動が要求される圧電素子においては、電極層や圧電層の位置ズレは可能な限り排除する必要がある。しかしながら、位置ズレ解消のための具体的な方策は、未だ見出されていないのが現状である。
特開２０００−１６９２６５号公報

本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、反り・うねり等の歪みが少なく、積層配設される各層の位置ズレが起こり難く、寸法精度に優れたセラミック基板の製造方法を提供することにある。

歪み修正後の焼成基板は、一度生じた歪みを強制的に修正したものである。このため、歪み修正後の焼成基板には、少なからず修正時に負荷された応力が残留している。この残留応力が、再度の焼成により焼成基板に収縮等の変形を生じさせる一因であると考えられる。また、再度の焼成によって、セラミック材料の粒成長や相変態を生ずることも、変形を生じさせる一因であると考えられる。

本発明者らは上記課題を達成すべく鋭意検討した結果、歪み修正後の焼成基板（二次焼成基板）を、電極材料を配設する前に、電極層を形成する際の焼成温度よりも高い温度で加熱処理するアニール処理を行うことによって、上記課題を達成することが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。

また、本発明者らは、未焼成基板の領域のうち、製品にはならない領域（非製品領域）の形状を所定の形状とすることによって、上記課題を達成することが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明によれば、以下に示すセラミック基板の製造方法が提供される。

［１］セラミックグリーンシート又はその積層体からなる所定形状の未焼成基板を焼成して一次焼成基板を得、得られた前記一次焼成基板を厚み方向に挟持加圧した状態で焼成することにより前記一次焼成基板に生じた歪みを修正した二次焼成基板を得、得られた前記二次焼成基板の表面上に電極材料を層状に配設するとともに焼成して電極層を形成することにより、セラミックからなる基板本体と、前記基板本体の表面上に配設された前記電極層と、を少なくとも有するセラミック基板を得ることを含むセラミック基板の製造方法であって、前記二次焼成基板を、前記電極材料を配設する前に、前記電極層を形成する際の焼成温度以上の温度で加熱処理することを更に含むセラミック基板の製造方法（以下、「第一のセラミック基板の製造方法」ともいう）。

［２］前記未焼成基板の形状が、前記電極層が配設される部分に対応する製品領域と、前記製品領域の外周に所定幅で設けられ、その厚み方向に貫通する窓部が形成された非製品領域と、を有する略多角形状であり、前記非製品領域の面積（Ｓ₁）に対する、前記窓部の面積（Ｓ₂）の比の値が、（Ｓ₂）／（Ｓ₁）＝０．１５以上である前記［１］に記載のセラミック基板の製造方法。

［３］前記未焼成基板の形状が、前記電極層が配設される部分に対応する製品領域と、前記製品領域の外周に所定幅で設けられた非製品領域と、を有する、その角部が面取りされた略多角形状であり、前記非製品領域の幅（Ｗ）に対する、前記角部の面取り半径（Ｒ）の比の値が、（Ｒ）／（Ｗ）＝０．５以上である前記［１］又は［２］に記載のセラミック基板の製造方法。

［４］セラミックグリーンシート又はその積層体からなる所定形状の未焼成基板を焼成して一次焼成基板を得、得られた前記一次焼成基板を厚み方向に挟持加圧した状態で焼成することにより前記一次焼成基板に生じた歪みを修正した二次焼成基板を得、得られた前記二次焼成基板の表面上に電極材料を層状に配設するとともに焼成して電極層を形成することにより、セラミックからなる基板本体と、前記基板本体の表面上に配設された前記電極層と、を少なくとも有するセラミック基板を得ることを含むセラミック基板の製造方法であって、前記未焼成基板の形状が、下記条件（１）及び（２）の少なくともいずれかを満たすセラミック基板の製造方法（以下、「第二のセラミック基板の製造方法」ともいう）。
条件（１）：前記電極層が配設される部分に対応する製品領域と、前記製品領域の外周に所定幅で設けられ、その厚み方向に貫通する窓部が形成された非製品領域と、を有する略多角形状であり、前記非製品領域の面積（Ｓ₁）に対する、前記窓部の面積（Ｓ₂）の比の値が、（Ｓ₂）／（Ｓ₁）＝０．１５以上である。
条件（２）：前記電極層が配設される部分に対応する製品領域と、前記製品領域の外周に所定幅で設けられた非製品領域と、を有する、その角部が面取りされた略多角形状であり、前記非製品領域の幅（Ｗ）に対する、前記角部の面取り半径（Ｒ）の比の値が、（Ｒ）／（Ｗ）＝０．５以上である。

本発明の第一及び第二のセラミック基板の製造方法によれば、反り・うねり等の歪みが少なく、積層配設される各層の位置ズレが起こり難く、寸法精度に優れたセラミック基板を製造することができる。

以下、本発明の実施の最良の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。なお、以降、単に「本発明（本実施形態）のセラミック基板の製造方法」というときは、第一及び第二のセラミック基板の製造方法のいずれをも意味する。

本発明の第一のセラミック基板の製造方法の一実施形態について説明する。本実施形態の第一のセラミック基板の製造方法では、先ず、セラミックグリーンシート又はその積層体からなる所定形状の未焼成基板を焼成して一次焼成基板を得る。得られた一次焼成基板を厚み方向に挟持加圧した状態で焼成することにより、一次焼成基板に生じた歪みを修正した二次焼成基板を得る。次いで、二次焼成基板の表面上に電極材料を層状に配設するとともに焼成して電極層を形成すれば、セラミックからなる基板本体と、基板本体の表面上に配設された電極層とを少なくとも有するセラミック基板を得ることができる。本実施形態の第一のセラミック基板の製造方法では、二次焼成基板を、電極材料を配設する前の段階で、電極層を形成する際の焼成温度（Ｔ_c）以上の温度（Ｔ_x）で加熱処理する、いわゆるアニール処理を実施する。

このようなアニール処理を実施することにより、歪み修正時に一次焼成基板に負荷された応力のうちの、二次焼成基板に残留した分（残留応力）を解消することができる。従って、その後に二次焼成基板上に積層配設される電極層や圧電層の位置ズレを起こり難くし、寸法精度に優れたセラミック基板を製造することができる。

Ｔ_x＜Ｔ_cであると、二次焼成基板に残留した応力を十分に解消することができない。このため、電極層や圧電層等を形成すべく、所定の温度（Ｔ_c）で再度の焼成を行ったときに、得られるセラミック基板に反り等の歪みや収縮等の変形が再び生じてしまう。

本実施形態の第一のセラミック基板の製造方法では、アニール処理の温度（Ｔ_x）を、電極層を形成する際の焼成温度（Ｔ_c）以上の温度とする。但し、アニール処理の温度（Ｔ_x）を、電極層を形成する際の焼成温度（Ｔ_c）よりも高い温度とすることが、残留応力をより十分に解消し、積層配設される各層の位置ズレを更に起こり難くすることができるために好ましく、２０℃以上高い温度とすることが更に好ましい。

アニール処理はどのような態様で行ってもよいが、例えば、図１２（ａ）に示すように、アニール処理用セッター５０上に処理対象となる二次焼成基板１２を載置した状態で加熱すればよい。なお、アニール処理用セッター５０が壁部５５を有するものである場合に、この壁部５５と、二次焼成基板１２の端部との間に、所定間隔のクリアランス５６が形成されるように、二次焼成基板１２とアニール処理用セッター５０との大小関係を調整することが好ましい。これにより、アニール処理によって二次焼成基板１２が膨張した場合に、壁部５５と二次焼成基板１２の端部とが接触せず、二次焼成基板１２に反りが生ずることを防止できる。また、図１２（ｂ）に示すような、その壁部５５と、二次焼成基板１２が載置される面との間に、外周溝５７が形成されたアニール処理用セッター５１を用いることもできる。なお、セラミックグリーンシート又はその積層体からなる所定形状の未焼成基板を一次焼成する際、同時に挟持加圧して得た歪みを修正した基板の表面上に、電極材料を層状に配設するとともに焼成して電極層を形成する場合においても、電極焼成前に電極焼成温度以上でアニール処理することで、その後に二次焼成基板上に積層配設される電極層や圧電層の位置ズレが起こり難いセラミック基板を製造することができる。

ここで、本明細書にいう「歪みの大きさＤ（μｍ）」について説明する。「歪み」が生じた基板や製品部分としては、図８に示すような反り基板２１（反り製品部分２２）や、図９に示すようなうねり基板３１（うねり製品部分３２）を挙げることができる。「歪みの大きさＤ」のうちの反りの大きさ（反り量Ｄ₁）とは、図８に示すように、反り基板２１（反り製品部分２２）の最突出端部２５から最引込み端部２６までの距離をいう。また、うねりの大きさ（うねり量Ｄ₂）とは、図９に示すように、うねり基板３１（うねり製品部分３２）の最突出端部３５から最引込み端部３６までの距離をいう。

また、本実施形態の第一のセラミック基板の製造方法においては、図６に示すように、未焼成基板３０の形状が、電極層が配設される部分（製品部分２）に対応する製品領域３と、製品領域３の外周に所定幅で設けられ、その厚み方向に貫通する窓部１５が形成された非製品領域４とを有する略多角形状であり、非製品領域４の面積（Ｓ₁）に対する、窓部１５の面積（Ｓ₂）の比の値が、（Ｓ₂）／（Ｓ₁）＝０．１５以上であることが好ましい。図６に示すような形状の未焼成基板３０は、窓部１５が形成された非製品領域４である外周部の剛性が、窓部が形成されていない従来の未焼成基板の非製品部分（例えば、図１に示す未焼成基板１０の非製品部分４）に比べて低いものである。このため、この未焼成基板３０を焼成して得られる一次焼成基板に、反りやうねり等の歪みが生じ難い。ここで、本明細書にいう「非製品領域の面積（Ｓ₁）」とは、窓部の面積（Ｓ₂）を含めた領域の面積のことをいう。

なお、非製品領域４の面積（Ｓ₁）に対する、窓部１５の面積（Ｓ₂）の比の値が、（Ｓ₂）／（Ｓ₁）＝０．１５未満であると、窓部１５の面積比率が小さいために、非製品領域４の剛性を低下させる効果が不十分になる傾向にある。また、非製品領域４の面積（Ｓ₁）に対する、窓部１５の面積（Ｓ₂）の比の値が、（Ｓ₂）／（Ｓ₁）＝０．１７以上であることが、得られる一次焼成基板に、反りやうねり等の歪みがより生じ難くなるために更に好ましく、（Ｓ₂）／（Ｓ₁）＝０．２以上であることが特に好ましい。

本実施形態の第一のセラミック基板の製造方法においては、図７に示すように、未焼成基板４０の形状が、電極層が配設される部分に対応する製品領域３と、製品領域３の外周に所定幅で設けられた非製品領域４とを有する、その角部が面取りされた略多角形状であり、非製品領域４の幅（Ｗ）に対する、面取り部１６の面取り半径（Ｒ）の比の値が、（Ｒ）／（Ｗ）＝０．５以上であることが好ましい。図７に示すような、非製品領域４の一部が面取りされた形状を有する未焼成基板３０は、外周部である非製品領域４の剛性が、面取り部の形成されていない従来の未焼成基板の非製品部分（例えば、図１に示す未焼成基板１０の非製品部分４）に比べて低いものである。このため、この未焼成基板３０を焼成して得られる一次焼成基板に、反りやうねり等の歪みが生じ難い。

なお、非製品領域の幅（Ｗ）に対する、面取り部１６の面取り半径（Ｒ）の比の値が、（Ｒ）／（Ｗ）＝０．５未満であると、非製品領域４の幅に対する面取り半径の比率が小さいために、非製品領域４の剛性を低下させる効果が不十分になる傾向にある。また、非製品領域４の幅（Ｗ）に対する、面取り部１６の面取り半径（Ｒ）の比の値が、（Ｒ）／（Ｗ）＝１以上であることが、得られる一次焼成基板に、反りやうねり等の歪みがより生じ難くなるために更に好ましく、（Ｒ）／（Ｗ）＝１．５以上であることが特に好ましい。

次に、本発明の第二のセラミック基板の製造方法の一実施形態について説明する。本実施形態の第二のセラミック基板の製造方法では、先ず、セラミックグリーンシート又はその積層体からなる所定形状の未焼成基板を焼成して一次焼成基板を得る。得られた一次焼成基板を厚み方向に挟持加圧した状態で焼成することにより、一次焼成基板に生じた歪みを修正した二次焼成基板を得る。次いで、二次焼成基板の表面上に電極材料を層状に配設するとともに焼成して電極層を形成すれば、セラミックからなる基板本体と、基板本体の表面上に配設された電極層とを少なくとも有するセラミック基板を得ることができる。なお、以上の工程は、前述の第一のセラミック基板の製造方法と同様である。

本実施形態の第二のセラミック基板の製造方法では、以下に述べる条件（１）、（２）の少なくともいずれかを満たす形状の未焼成基板を使用する。以下、それぞれの条件について説明する。

（条件（１））
図６に示すように、未焼成基板３０の形状が、電極層が配設される部分（製品部分２）に対応する製品領域３と、製品領域３の外周に所定幅で設けられ、その厚み方向に貫通する窓部１５が形成された非製品領域４とを有する略多角形状である。また、非製品領域４の面積（Ｓ₁）に対する、窓部１５の面積（Ｓ₂）の比の値が、（Ｓ₂）／（Ｓ₁）＝０．１５以上、好ましくは（Ｓ₂）／（Ｓ₁）＝０．１７以上、更に好ましくは（Ｓ₂）／（Ｓ₁）＝０．２以上である。即ち、未焼成基板３０は、窓部１５が形成された非製品領域４である外周部の剛性が、窓部が形成されていない従来の未焼成基板の非製品部分に比べて低いものであるため、この未焼成基板３０を焼成して得られる一次焼成基板に、反りやうねり等の歪みが生じ難い。

（条件（２））
図７に示すように、未焼成基板４０の形状が、電極層が配設される部分に対応する製品領域３と、製品領域３の外周に所定幅で設けられた非製品領域４とを有する、その角部が面取りされた略多角形状である。また、非製品領域４の幅（Ｗ）に対する、面取り部１６の面取り半径（Ｒ）の比の値が、（Ｒ）／（Ｗ）＝０．５以上、好ましくは（Ｒ）／（Ｗ）＝１以上、更に好ましくは（Ｒ）／（Ｗ）＝１．５以上である。即ち、非製品領域４の一部が面取りされた形状を有する未焼成基板３０は、外周部である非製品領域４の剛性が、面取り部の形成されていない従来の未焼成基板の非製品部分に比べて低いものである。このため、この未焼成基板３０を焼成して得られる一次焼成基板に、反りやうねり等の歪みが生じ難い。

なお、本実施形態の第二のセラミック基板の製造方法では、前述の条件（１）、（２）のうちの少なくともいずれかを満たす形状の未焼成基板を使用すればよいが、いずれの条件をも満たす形状の未焼成基板を使用することが、この未焼成基板を焼成して得られる一次焼成基板に、反りやうねり等の歪みが更に生じ難くなるために好ましい。

本実施形態のセラミック基板の製造方法で用いられる未焼成基板は、セラミックグリーンシートや、その積層体からなるものである。セラミックグリーンシートは、例えばドクターブレード法、リバースロールコーター法、カレンダーロール法、鋳込み成形法、ホットプレス法、射出成形法、又は押出成形法等により作製することができる。なかでも、ドクターブレード法によれば、薄いセラミックグリーンシートであっても、寸法精度よく作製可能であるために好ましい。

作製したセラミックグリーンシートを、切断加工、打ち抜き加工等で所定の形状に加工したり、セラミックグリーンシート上にスクリーン印刷等で電極パターン等を形成することで、所定形状の未焼成体を得ることができる。なお、形状の異なる複数枚のセラミックグリーンシートを積層することにより、例えば図２に示すような、その内部に適当なキャビティ５ａが形成された未焼成体１０を得ることができる。なお、キャビティの形状は、図４に示すような一表面側に開いた形状（キャビティ５ｂ）としてもよい。

セラミックグリーンシートの構成材料であるセラミックの種類に、特に制限はない。好適例としては、安定化酸化ジルコニウム、部分安定化酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、スピネル、ムライト、コージェライト化原料、窒化珪素、炭化珪素、及びガラスからなる群より選択される少なくとも一種を挙げることができる。

セラミックグリーンシートには、必要に応じて各種の添加物を含有させてもよい。添加物としては、例えばバインダー、分散剤、可塑剤、造孔材、焼成助剤等を挙げることができる。バインダーとしては、例えば、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。分散剤としては、例えば、ソルビタン脂肪酸エステル、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を挙げることができる。可塑剤としては、例えば、フタル酸ジ−２−エチルヘキシルを挙げることができる。また、焼成助剤としては、例えば、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、イットリア（Ｙ₂Ｏ₃）、カルシア（ＣａＯ）、マグネシア（ＭｇＯ）、セリア（ＣｅＯ）等を挙げることができる。これらの添加物は、目的に応じて二種以上組み合わせて用いることもできる。

未焼成基板を焼成することにより、一次焼成基板を得ることができる。このときの焼成温度（Ｔ_a（℃））は、セラミックの種類に応じて適切な温度を選択すればよい。例えば、セラミックが、部分安定化酸化ジルコニウムを主成分とするものである場合には、Ｔ_a（℃）＝１３５０〜１５５０とすることが好ましく、Ｔ_a（℃）＝１４００〜１４５０とすることが更に好ましい。

次いで、図５に示すように、複数枚の一次焼成基板１１と、複数枚のセッター７とを台座８上に交互に積層し、重り６によって厚み方向に加圧した状態で再度焼成することにより、反りを修正（矯正）して二次焼成基板１２を得る。このときの焼成温度（Ｔ_b（℃））も、セラミックの種類に応じて適切な温度を選択すればよい。例えば、セラミックが、部分安定化酸化ジルコニウムを主成分とするものである場合には、Ｔ_b（℃）＝１３５０〜１５５０とすることが好ましく、Ｔ_b（℃）＝１４００〜１４５０とすることが更に好ましい。その後、得られた二次焼成基板１２の製品部配置測定（寸法測定）を行い、二次焼成基板１２を、所定の寸法範囲別にグループ分けする。

グループ分けされた二次焼成基板の表面上に、電極材料を、所望とするパターンでグループ別に設定した所定の寸法で層状に配設する。電極材料としては、例えば、白金、銀、銀パラジウム、金等を挙げることができる。これらの電極材料を層状に配設する方法は特に限定されないが、微細なパターンで配設可能な点で、スクリーン印刷法が好ましい。その表面上に電極材料が層状に配設された二次焼成基板を焼成することにより、セラミックからなる基板本体と、この基板本体の表面上に配設された電極層とを有するセラミック基板を得ることができる。なお、電極層の表面上に、圧電材料と電極材料とを交互に層状に配設するとともに焼成を繰り返せば、膜型の圧電素子を作製することができる。

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
ジルコニアからなるセラミックグリーンシートを使用して、図１０及び図１１に示す寸法・形状の未焼成基板１０（厚み：０．３ｍｍ）を作製した。作製した未焼成基板１０を焼成することにより、一次焼成基板を作製した。図５に示すように、作製した一次焼成基板１１と、アルミナ製セッター７とを台座８の上に２枚以上交互に積層し、重り６によって厚み方向に加圧した状態（挟持圧力：７．５ｋＰａ）で焼成し、二次焼成基板１２を作製した。作製した二次焼成基板を１３３０℃（Ｔ_x）で加熱するアニール処理を行った。アニール処理後の製品部分の表面に電極を配置した後、１３３０℃（Ｔ_c）で電極焼成を行い、セラミック基板を作製した。作製したセラミック基板の電極層焼成による収縮割合、及び電極層焼成による収縮量を表１に示す。なお、「電極層焼成による収縮割合」とは、アニール処理後の二次焼成基板からみた、電極層形成後のセラミック基板の収縮割合（％）をいう。また、「電極層焼成による収縮量」とは、アニール処理後の二次焼成基板からみた、電極層形成後のセラミック基板の収縮量（μｍ）をいう。

（実施例２，３、比較例１〜３）
表１に示す温度（Ｔ_x、Ｔ_c）でアニール処理、及び電極層の焼成を行ったこと以外（但し、比較例１ではアニール処理を行っていない）は、前述の実施例１と同様にして、セラミック基板を作製した。作製したセラミック基板の電極層焼成による収縮割合、及び電極層焼成による収縮量を表１に示す。

表１に示すように、歪みの生じた二次焼成基板を、電極材料を配設する前の段階でアニール処理することにより、電極層焼成による収縮割合（量）を大幅に低減可能であることが明らかである。また、Ｔ_x＞Ｔ_cとすることにより、電極層焼成による収縮量をほぼなくすことができた。

（実施例４）
非製品領域に所定面積の窓部（（Ｓ₂）／（Ｓ₁）＝０．２１）、及び所定の面取り部（（Ｒ）／（Ｗ）＝０．０４２）を形成したこと以外は、前述の実施例１と同様にして未焼成基板を作製した。作製した未焼成基板１０を焼成することにより、一次焼成基板を作製した。図５に示すように、作製した一次焼成基板１１と、アルミナ製セッター７とを台座８の上に２枚以上交互に積層し、重り６によって厚み方向に加圧した状態（挟持圧力：７．５ｋＰａ）で焼成し、二次焼成基板１２を作製した。製品部分の表面に電極を配置した後、１３３０℃で電極焼成を行い、セラミック基板を作製した。一次焼成基板及び二次焼成基板の反り量、二次焼成基板内の製品部分のうねり量、並びにセラミック基板の電極層焼成による収縮量を表２に示す。

（実施例５〜９、比較例４，５）
一次焼成基板の反りを修正して二次焼成基板を作製する際の挟持圧力、（Ｓ₂）／（Ｓ₁）、及び（Ｒ）／（Ｗ）を表２に示す値としたこと以外は、前述の実施例４と同様にしてセラミック基板を作製した。一次焼成基板及び二次焼成基板の反り量、二次焼成基板内の製品部分のうねり量、並びに電極層焼成による収縮量を表２に示す。

表２に示すように、（Ｓ₂）／（Ｓ₁）及び（Ｒ）／（Ｗ）が表２に示す値となるように未焼成基板を作製したことで、一次焼成基板の反り量が低減（比較例４に対して実施例４〜６）された。これにより、二次焼成時の挟持圧力を５．５ｋＰａまで小さくすることができ、二次焼成基板に残留する応力（残留応力）を軽減できたことで、電極層焼成時による収縮量を小さくすることが可能となった（実施例４，５に対して実施例７，８）。参考までに、一次焼成基板の反り量（μｍ）に対して、一次焼成基板の反りを修正するのに必要な荷重（ｋＰａ）をプロットしたグラフを図１３に示す。なお、一次焼成基板は、図１０及び図１１に示す寸法・形状の未焼成基板１０（厚み：０．３ｍｍ）を焼成することにより作製したものである。ここで、「一次焼成基板の反りを修正するのに必要な荷重」とは、製品部分のうねり量を５０μｍ以下とするのに要する最低荷重をいう。

（実施例１０〜１２、比較例６）
一次焼成基板の反りを修正して二次焼成基板を作製する際の挟持圧力、（Ｓ₂）／（Ｓ₁）及び（Ｒ）／（Ｗ）、並びにアニール処理の温度と電極層の焼成温度との差（Ｔ_x−Ｔ_c）を、それぞれ表３に示す値としたこと以外（但し、比較例６、実施例１１ではアニール処理を行っていない）は、前述の実施例１と同様にして、セラミック基板を作製した。一次焼成基板及び二次焼成基板の反り量、二次焼成基板内の製品部分のうねり量、アニール処理による収縮量、並びに電極層焼成による収縮量を表３に示す。

表３に示すように、一次焼成基板の反りを修正する際の挟持圧力の調整、未焼成基板の形状加工（窓部の形成、面取り）、及びアニール処理を組み合わせることによって、歪みが小さく、電極層焼成による収縮量の小さいセラミック基板を製造可能であることが判明した（比較例６に対する実施例１２）。

本発明のセラミック基板の製造方法は、インクジェットプリンタのヘッド等の、複数回の焼成工程を経て製造される圧電素子を構成するためのセラミック基板を製造する方法として好適である。

焼成により未焼成基板が収縮する状態を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ’断面図である。 図１のＢ−Ｂ’断面図である。 未焼成基板の一例を示す断面図である。 一次焼成基板に生じた歪み（反り）を修正する方法を示す模式図である。 未焼成基板に窓部が形成された状態を示す平面図である。 未焼成基板の角部が面取りされた状態を示す平面図である。 反り量の測定方法を模式的に説明する正面図である。 うねり量の測定方法を模式的に説明する正面図である。 実施例で使用した未焼成基板を示す平面図である。 図１０のＡ−Ａ’断面図である。 アニール処理の一例を説明する模式図である。 アニール処理の他の例を説明する模式図である。 一次焼成基板の反り量（μｍ）に対して、一次焼成基板の反りを修正するのに必要な荷重（ｋＰａ）をプロットしたグラフである。

符号の説明

１０，２０，３０，４０…未焼成基板、２…製品部分、３…製品領域、４…非製品領域、５ａ，５ｂ…キャビティ、６…重り、７…セッター、８…台座、１１…一次焼成基板、１２…二次焼成基板、１５…窓部、１６…面取り部、２１…反り基板、２２…反り製品部分、２５，３５…最突出端部、２６，３６…最引込み端部、３１…うねり基板、３２…うねり製品部分、５０，５１…アニール処理用セッター、５５…壁部、５６…クリアランス、５７…外周溝、Ｄ₁…反り量、Ｄ₂…うねり量、Ｒ…面取り半径、Ｗ…非製品領域の幅。

Claims (4)

1. セラミックグリーンシート又はその積層体からなる所定形状の未焼成基板を焼成して一次焼成基板を得、得られた前記一次焼成基板を厚み方向に挟持加圧した状態で焼成することにより前記一次焼成基板に生じた歪みを修正した二次焼成基板を得、得られた前記二次焼成基板の表面上に電極材料を層状に配設するとともに焼成して電極層を形成することにより、
   セラミックからなる基板本体と、前記基板本体の表面上に配設された前記電極層と、を少なくとも有するセラミック基板を得ることを含むセラミック基板の製造方法であって、
   前記二次焼成基板を、前記電極材料を配設する前に、前記電極層を形成する際の焼成温度以上の温度で加熱処理することを更に含むセラミック基板の製造方法。
2. 前記未焼成基板の形状が、前記電極層が配設される部分に対応する製品領域と、前記製品領域の外周に所定幅で設けられ、その厚み方向に貫通する窓部が形成された非製品領域と、を有する略多角形状であり、
   前記非製品領域の面積（Ｓ₁）に対する、前記窓部の面積（Ｓ₂）の比の値が、（Ｓ₂）／（Ｓ₁）＝０．１５以上である請求項１に記載のセラミック基板の製造方法。
3. 前記未焼成基板の形状が、前記電極層が配設される部分に対応する製品領域と、前記製品領域の外周に所定幅で設けられた非製品領域と、を有する、その角部が面取りされた略多角形状であり、
   前記非製品領域の幅（Ｗ）に対する、前記角部の面取り半径（Ｒ）の比の値が、（Ｒ）／（Ｗ）＝０．５以上である請求項１又は２に記載のセラミック基板の製造方法。
4. セラミックグリーンシート又はその積層体からなる所定形状の未焼成基板を焼成して一次焼成基板を得、得られた前記一次焼成基板を厚み方向に挟持加圧した状態で焼成することにより前記一次焼成基板に生じた歪みを修正した二次焼成基板を得、得られた前記二次焼成基板の表面上に電極材料を層状に配設するとともに焼成して電極層を形成することにより、
   セラミックからなる基板本体と、前記基板本体の表面上に配設された前記電極層と、を少なくとも有するセラミック基板を得ることを含むセラミック基板の製造方法であって、
   前記未焼成基板の形状が、下記条件（１）及び（２）の少なくともいずれかを満たすセラミック基板の製造方法。
   条件（１）：前記電極層が配設される部分に対応する製品領域と、前記製品領域の外周に所定幅で設けられ、その厚み方向に貫通する窓部が形成された非製品領域と、を有する略多角形状であり、前記非製品領域の面積（Ｓ₁）に対する、前記窓部の面積（Ｓ₂）の比の値が、（Ｓ₂）／（Ｓ₁）＝０．１５以上である。
   条件（２）：前記電極層が配設される部分に対応する製品領域と、前記製品領域の外周に所定幅で設けられた非製品領域と、を有する、その角部が面取りされた略多角形状であり、前記非製品領域の幅（Ｗ）に対する、前記角部の面取り半径（Ｒ）の比の値が、（Ｒ）／（Ｗ）＝０．５以上である。

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