JP2009241472A - セラミック成形体、セラミック部品、セラミック成形体の製造方法及びセラミック部品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1セラミック成形体10Aは、樹脂と銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)系の金属の少なくとも1種類の粉末を含む導体ペースト15を所定の形状に成形硬化して導体成形部12とした後に、該導体成形部12の表面全面に焼成収縮率調整膜14を形成する。その後、表面に焼成収縮率調整膜14が形成された導体成形部12を鋳込み型16内に設置し、熱硬化性樹脂前駆体とセラミック粉末と溶媒を含むゲルキャスト用のスラリー18を鋳込み型16内に鋳込んだ後に、硬化してセラミック成形部13とすることによって得られる。
【選択図】図2
Description
先ず、第1の実施の形態に係るセラミック成形体(以下、第1セラミック成形体10Aと記す)は、図1に示すように、導体成形部12と、該導体成形部12を被覆するように形成されたセラミック成形部13と、導体成形部12とセラミック成形部13との界面に形成された焼成収縮率調整膜14とを有する。
導体ペースト15としては、バインダとしてエポキシ、フェノール等の未硬化物を含有するものが好ましいが、とりわけ、レゾール型フェノール樹脂を含有するものが好ましい。また、金属粉末については、Ag、Pd、Au、Pt、Cu、Ni、Rhといった金属の単体又は合金、金属間化合物を用いることができるが、同時焼成されるセラミック部材に要求される特性、すなわち、焼成時の酸素分圧、温度、焼成収縮温度特性を考慮し、適宜選択される。焼成収縮温度特性については金属粉末組成だけではなく、金属粉末の粒径、比表面積、凝集度によっても適宜制御される。導体ペースト15中のバインダ分量については、例えば、Ag粉末の場合、金属粉末重量の1%〜10%の範囲を使用するが、セラミック部材の焼成収縮率、スクリーン印刷時の印刷性を考慮し、3〜6%の範囲が好ましい。
上述したように、焼成収縮率調整膜14として有機膜又は無機膜を用いることができる。有機膜の場合は、熱硬化性樹脂前駆体であることが好ましく、例えば自己反応性のレゾール型フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリパラキシリレン樹脂を用いることができる。無機膜の場合は、シリカ膜を用いることができる。
型板(第1板部材32a〜第3板部材32c)は、吸着手段に応じた板部材を使用する。例えば真空吸着の場合は、金属、セラミック、樹脂等の材質は関係なく、多孔質板や吸着用孔を多数あけた板を使用し、糊付けの場合は、糊との反応性がなく、後に溶剤等で糊を拭き取る際にも変質を起こさない材質の板を使用し、静電吸着の場合は、PETと静電吸着し易い材料でできた板を使用することが好ましい。
スラリー18は、用途に応じ、アルミナ、安定化ジルコニア、各種圧電セラミック材料、各種誘電セラミック材料、といった酸化物セラミックスをはじめ、シリコンナイトライド、アルミナイトライドといった窒化物セラミックス、シリコンカーバイド、タングステンカーバイドといった炭化物セラミックス粉末やバインダとしてのガラス成分を含んだセラミックス粉末といった無機成分と、例えば分散剤とゲル化剤もしくはゲル化剤相互の化学反応が誘起される有機化合物とからなる。
スラリー18中に含有されるゲル化剤は、分散媒に含まれる反応性官能基と反応して固化反応を引き起こすものであり、以下を例示することができる。
次に、第2の実施の形態に係るセラミック成形体(以下、第2セラミック成形体10Bと記す)について図11〜図15を参照しながら説明する。
第1の実施の形態と同様であるため、重複する記載を省略するが、第2の実施の形態における導体ペースト15は、樹脂と銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)系の金属の少なくとも1種類の粉末を含む。導体ペースト15に使用される樹脂は、熱硬化性樹脂前駆体であることが好ましい。この場合、熱硬化性樹脂前駆体は、自己反応性のレゾール型フェノール樹脂であることが好ましい。
この第2の実施の形態においても、焼成収縮率調整膜14として有機膜又は無機膜を用いることができる。有機膜の場合は、熱硬化性樹脂前駆体であることが好ましく、例えば自己反応性のレゾール型フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリパラキシリレン樹脂を用いることができる。無機膜の場合は、シリカ膜を用いることができる。
第1の実施の形態と同様であるため、重複する記載を省略するが、第2の実施の形態におけるスラリー18に含まれるセラミック粉末は、用途に応じて、アルミナ、安定化ジルコニア、各種圧電セラミック材料、各種誘電セラミック材料、といった酸化物セラミックスをはじめ、シリコンナイトライド、アルミナイトライドといった窒化物セラミックス、シリコンカーバイド、タングステンカーバイドといった炭化物セラミックス粉末やバインダとしてのガラス成分を含む。
10B…第2セラミック成形体
12…導体成形体
13…セラミック成形部
14…焼成収縮率調整膜
15…導体ペースト
16…鋳込み型
18…スラリー
20…フィルム(第1フィルム)
22…他のフィルム(第2フィルム)
24…スペーサ
40…電極パターン
60…第1積層体
64…基体
70…セラミック焼成体
72…セラミック部品
74…第2積層体
Claims (22)
- 金属粉末とバインダを含む導体ペーストをパターン形成し、その後、硬化してなる導体成形部と、
樹脂とセラミック粉末と溶剤とが混合されたスラリーを、前記導体成形部を被覆するように供給した後に硬化して得られるセラミック成形部とを有するセラミック成形体であって、
前記導体成形部と前記セラミック成形部との界面に焼成収縮率調整膜が形成されていることを特徴とするセラミック成形体。 - 請求項1記載のセラミック成形体において、
前記焼成収縮率調整膜は、有機膜(CVD又は印刷)又は無機膜(CVD又はスパッタ)であることを特徴とするセラミック成形体。 - 請求項2記載のセラミック成形体において、
前記焼成収縮率調整膜に含まれる前記有機膜は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂又はポリパラキシリレン樹脂であることを特徴とするセラミック成形体。 - 請求項2記載のセラミック成形体において、
前記焼成収縮率調整層に含まれる前記無機膜は、シリカ膜であることを特徴とするセラミック成形体。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載のセラミック成形体において、
前記セラミック成形部は、前記スラリーを、基体上に成形された前記導体成形部を被覆するように塗布した後に硬化して得られることを特徴とするセラミック成形体。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載のセラミック成形体において、
前記導体ペーストに含まれる金属粉末は、銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)系の金属の少なくとも1種類の粉末であり、
前記導体ペーストに含まれるバインダは、熱可塑性樹脂前駆体又は熱硬化性樹脂前駆体であることを特徴とするセラミック成形体。 - 請求項6記載のセラミック成形体において、
前記導体ペーストに含まれる前記熱硬化性樹脂前駆体は、フェノール樹脂であることを特徴とするセラミック成形体。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載のセラミック成形体において、
前記スラリーに含まれる前記樹脂は、熱硬化性樹脂前駆体であって、ポリウレタン樹脂前駆体であることを特徴とするセラミック成形体。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載のセラミック成形体を焼成してなるセラミック部品。
- 金属粉末とバインダを含む導体ペーストをパターン形成し、その後、硬化してなる導体成形部を形成する導体形成工程と、
前記導体成形部の表面の一部又は全部に焼成収縮率調整膜を形成する焼成収縮率調整膜形成工程と、
熱硬化性樹脂前駆体とセラミック粉末と溶剤とが混合されたスラリーを、前記焼成収縮率調整層と共に前記導体成形部を被覆するように供給するスラリー供給工程と、
前記スラリーを硬化してセラミック成形部にすることにより、セラミック成形体を作製するスラリー硬化工程とを有するセラミック成形体の製造方法。 - 請求項10記載のセラミック成形体の製造方法において、
前記焼成収縮率調整膜は、有機膜(CVD又は印刷)又は無機膜(CVD又はスパッタ)であることを特徴とするセラミック成形体の製造方法。 - 請求項11記載のセラミック成形体の製造方法において、
焼成収縮率調整膜形成工程は、前記導体成形部の表面の一部又は全部に前記有機膜をCVD法又は印刷法にて形成することを特徴とするセラミック成形体の製造方法。 - 請求項11記載のセラミック成形体の製造方法において、
焼成収縮率調整膜形成工程は、前記導体成形部の表面の一部又は全部に前記無機膜をCVD法又はスパッタ法にて形成することを特徴とするセラミック成形体の製造方法。 - 請求項10〜13のいずれか1項に記載のセラミック成形体の製造方法において、
前記スラリーに使用される前記熱硬化性樹脂前駆体がポリウレタン樹脂前駆体であることを特徴とするセラミック成形体の製造方法。 - 請求項10記載のセラミック成形体の製造方法において、
前記導体形成工程は、基体上に前記導体成形部を形成し、
前記焼成収縮率調整膜形成工程は、前記基体上に形成された前記導体成形部上に、前記焼成収縮率調整膜を形成し、
前記スラリー供給工程は、前記スラリーを、前記焼成収縮率調整層と共に前記導体成形部を被覆するように前記基体上に塗布することを特徴とするセラミック成形体の製造方法。 - 請求項10記載のセラミック成形体の製造方法において、
前記導体形成工程は、フィルム上に導体成形部を形成し、
前記焼成収縮率調整膜形成工程は、前記フィルム上に形成された前記導体成形部上に、前記焼成収縮率調整膜を形成し、
前記スラリー供給工程は、前記導体成形部及び前記焼成収縮率調整膜が形成された前記フィルムを鋳込み型内に設置し、前記スラリーを前記鋳込み型内に鋳込むことを特徴とするセラミック成形体の製造方法。 - 請求項16記載のセラミック成形体の製造方法において、
前記スラリー供給工程は、前記フィルムを前記鋳込み型内に設置する際に、
前記フィルムと他のフィルムとを前記導体成形部及び前記焼成収縮率調整膜が形成された面と前記他のフィルムとを対向させ、さらに、前記フィルムと前記他のフィルムの間にスペーサを挟んで設置し、
前記スペーサにて形成される空間内に前記スラリーを流し込むことを特徴とするセラミック成形体の製造方法。 - 請求項17記載のセラミック成形体の製造方法において、
前記フィルムの表面に塗布された剥離剤の剥離力と、前記他のフィルムの表面に塗布された剥離剤の剥離力とが異なることを特徴とするセラミック成形体の製造方法。 - 請求項10〜18のいずれか1項に記載のセラミック成形体の製造方法において、
前記導体ペーストに含まれる金属粉末は、銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)系の金属の少なくとも1種類の粉末であり、
前記導体ペーストに含まれるバインダは、熱可塑性樹脂前駆体又は熱硬化性樹脂前駆体であることを特徴とするセラミック成形体の製造方法。 - 請求項19記載のセラミック成形体の製造方法において、
前記導体ペーストに含まれる前記熱硬化性樹脂前駆体がフェノール樹脂であることを特徴とするセラミック成形体の製造方法。 - 請求項20記載のセラミック成形体の製造方法において、
前記導体ペーストに含まれる前記熱硬化性樹脂前駆体が自己反応性のレゾール樹脂であることを特徴とするセラミック成形体の製造方法。 - セラミック成形体を作製する工程と、
作製された前記セラミック成形体を焼成する工程とを有するセラミック部品の製造方法であって、
前記セラミック成形体を作製する工程は、
金属粉末とバインダを含む導体ペーストをパターン形成し、その後、硬化してなる導体成形部を形成する導体形成工程と、
前記導体成形部の表面の一部又は全部に焼成収縮率調整膜を形成する焼成収縮率調整膜形成工程と、
熱硬化性樹脂前駆体とセラミック粉末と溶剤とが混合されたスラリーを、前記焼成収縮率調整層と共に前記導体成形部を被覆するように供給するスラリー供給工程と、
前記スラリーを硬化してセラミック成形部にすることにより、セラミック成形体を作製するスラリー硬化工程とを有することを特徴とするセラミック部品の製造方法。
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