JP2020158360A - シート部材及びセラミック基板の製造方法 - Google Patents

シート部材及びセラミック基板の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、良好なセラミック基板を製造することを可能にし得るシート部材及びセラミック基板の製造方法を提供しようとすることを目的とする。【解決手段】シート部材1は、セラミック基板を製造する際にセラミックグリーンシートの間に配置されるシート部材である。このシート部材1は、セラミック粒子と、カーボン粒子と、バインダ樹脂とを備える。シート部材1において、セラミック粒子の平均粒子径は1.5μm以上5.0μm以下であり、セラミック粒子の配合量は0.1wt%以上2.5wt%以下である。【選択図】 図3

Description

本発明は、シート部材及びセラミック基板の製造方法に関し、具体的には、セラミック基板を製造する際にセラミックグリーンシートの間に配置されるシート部材及び当該シート部材を用いたセラミック基板の製造方法に関する。
電子部品を搭載する基板の例として、セラミック基板を挙げることができる。このようなセラミック基板の製造工程には、セラミックグリーンシートと呼ばれる生シートを焼成してセラミック基板とする焼成工程が含まれる。一般的に、セラミック基板の製造工程に要する時間は、この焼成工程に要する時間に依存する傾向にある。したがって、セラミック基板の製造期間を短縮するために、複数のセラミックグリーンシートを積層した上、積層されたセラミックグリーンシートを一度に焼成することがある。しかし、この場合、積層されたセラミック基板同士が焼成の際に融着し、融着したセラミック基板同士を剥がす際にセラミック基板に割れなどが生じて、セラミック基板が不良化する懸念がある。
そこで、例えば下記特許文献1に記載されているように、積層されるセラミックグリーンシートの間に高融点のセラミック粒子を含むシート部材を配置した上で、上記焼成工程を行うことがある。このような方法によれば、積層されたセラミックグリーンシートの間に上記シート部材が介在しているため、セラミック基板同士の融着を抑制することができるとされる。
特開平9−77564号公報
しかし、上記特許文献1のシート部材の主面には、添加された高融点セラミック粒子に起因する凹凸があり、焼成工程の際に、この凹凸がセラミックグリーンシートの主面に転写され得る。したがって、この特許文献1に記載の方法によっても、不良なセラミック基板が製造され得る。
そこで、本発明は、良好なセラミック基板を製造することを可能にし得るシート部材及びセラミック基板の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的の達成のため、本発明は、セラミック基板を製造する際にセラミックグリーンシートの間に配置されるシート部材であって、セラミック粒子と、カーボン粒子と、バインダ樹脂とを備え、前記セラミック粒子の平均粒子径が1.5μm以上5.0μm以下であり、前記セラミック粒子の配合量が0.1wt%以上2.5wt%以下であることを特徴とするものである。
また、上記目的達成のため、本発明のセラミック基板の製造方法は、セラミック粒子と、カーボン粒子と、バインダ樹脂とを備え、前記セラミック粒子の平均粒子径が1.5μm以上5.0μm以下であり、前記セラミック粒子の配合量が0.1wt%以上2.5wt%以下であるシート部材を準備する準備工程と、積層されるセラミックグリーンシートの間に前記シート部材を配置して、セラミックグリーンシート積層体を形成する積層体形成工程と、前記セラミックグリーンシート積層体を焼成してセラミック基板積層体を形成する焼成工程と、前記セラミック基板積層体からセラミック基板を剥がす剥がし工程と、を備えることを特徴とするものである。
発明者らは、積層されるセラミックグリーンシートの間にシート部材を配置したセラミックグリーンシート積層体を焼成した場合において、シート部材に含まれるセラミック粒子の平均粒子径(μm)及び配合量(wt%)が、焼結したセラミック基板に与える影響について研究した。
上記研究の結果、発明者らは、シート部材に含まれるセラミック粒子の平均粒子径が1.5μm以上5.0μm以下であり、当該セラミック粒子の配合量が0.1wt%以上2.5wt%以下である場合、このような平均粒子径及び配合量でない場合に比べて、上記セラミックグリーンシート積層体を焼成してなるセラミック基板積層体からセラミック基板を剥がす際にセラミック基板が割れにくくなり得ることを見出した。また、上記平均粒子径が1.5μm以上5.0μm以下であり、上記配合量が0.1wt%以上2.5wt%以下である場合、このような平均粒子径及び配合量でない場合に比べて、焼成工程後のセラミック基板の主面に存在する凹みの最大径が小さくなり、セラミック基板の主面の凹凸が目立ちにくくなり得ることを見出した。
なお、セラミック基板積層体からセラミック基板を剥がす際にセラミック基板が割れにくいことを「剥がし性が良好」ということがある。また、焼成工程後のセラミック基板の主面に存在する凹みの最大径が小さい場合ことを「凹凸性が良好」ということがある。
上記のように、本発明のシート部材によれば、セラミック粒子の平均粒子径が1.5μm以上5.0μm以下とされ、セラミック粒子の配合量が0.1wt%以上2.5wt%以下とされる。また、本発明のセラミック基板の製造方法によれば、セラミック粒子の平均粒子径が1.5μm以上5.0μm以下とされ、セラミック粒子の配合量が0.1wt%以上2.5wt%以下とされるシート部材をセラミックグリーンシートの間に配置した上で焼成工程を行う。このため、このシート部材及びセラミック基板の製造方法によれば、上記のような平均粒子径以外の平均粒子径のセラミック粒子を、上記のようなセラミック粒子の配合量以外の配合量で配合してなるシート部材を使用する場合に比べて、剥がし性及び凹凸性の双方が良好になり得る。したがって、本発明のシート部材及びセラミック基板の製造方法によれば、良好なセラミック基板を製造し得る。
なお、前記セラミック粒子の平均粒子径が1.5μm以上3.0μm以下であり、前記セラミック粒子の配合量が0.1wt%以上0.5wt%以下であることが好ましい。
この場合、凹凸性がより良好なセラミック基板を製造し得る。
また、前記セラミック粒子の平均粒子径が3.0μm以上5.0μm以下であり、前記セラミック粒子の配合量が0.5wt%以上2.5wt%以下であることが好ましい。
この場合、剥がし性がより良好なセラミック基板を製造し得る。
また、前記セラミック粒子の平均粒子径が3.0μmであり、前記セラミック粒子の配合量が0.5wt%であることがさらに好ましい。
この場合、剥がし性及び凹凸性の双方をより良好にすることができる。
また、前記セラミック粒子が球状であることが好ましい。
本明細書において、「球状」とは、アスペクト比が2以下の粒子の粒子全体に占める割合が90wt%以上であることをいう。
このような球状のシート部材のセラミック粒子がセラミックグリーンシートの間に介在する場合、非球状のシート部材のセラミック粒子がセラミックグリーンシートの間に介在する場合に比べて、積層体を焼成する際にシート部材とセラミックグリーンシートとの間に作用する応力を緩和することができ、セラミック基板の割れや破損などをより効果的に抑制することができる。
なお、前記シート部材に含まれる前記セラミック粒子の平均粒子径が、前記セラミックグリーンシートに含まれるセラミック粒子の平均粒子径よりも大きいことが好ましい。
このようにシート部材に含まれるセラミック粒子の平均粒子径をセラミックグリーンシートに含まれるセラミック粒子の平均粒子径よりも大きくした場合、セラミックグリーンシートに含まれるセラミック粒子を焼結させる温度では、シート部材に含まれるセラミック粒子がセラミックグリーンシートに含まれるセラミック粒子と焼結しにくくなり得る。このため、上記剥がし性及び凹凸性がより良好になり得る。
以上のように、本発明によれば、良好なセラミック基板を製造することを可能にし得るシート部材及びセラミック基板の製造方法が提供される。
本発明のシート部材を概略的に示す斜視図である。 本発明のセラミック基板の製造方法を示すフローチャートである。 積層体形成工程の様子を概略的に示す図である。 焼成工程により形成されたセラミック基板積層体の様子を概略的に示す図である。 剥がし工程の様子を概略的に示す図である。
以下、本発明に係るシート部材及びセラミック基板の製造方法を実施するための形態が添付図面とともに例示される。以下に例示する実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、以下の実施形態から変更、改良することができる。なお、以下に参照する図面では、理解を容易にするために、各部材の寸法を変えて示す場合がある。
図1は、本発明のシート部材1を概略的に示す斜視図である。図1に示すように、シート部材1は、薄い板状の外形を有している。本実施形態において、例えば、シート部材1の主面10,11のそれぞれの長手方向の長さWは概ね80mmとされ、主面10,11の長手方向に垂直な垂直方向の長さLは概ね70mmとされる。また、シート部材1の厚みHは概ね0.07mmとされる。
シート部材1は、セラミックグリーンシートを積層して焼成する際に積層されるセラミックグリーンシートの間に配置されるシート部材である。なお、セラミックグリーンシートは、焼成することによりセラミック焼結体となる生シートである。
シート部材1は、セラミック粒子と、カーボン粒子と、バインダ樹脂とを含んでいる。
上記セラミック粒子は、例えば、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、或いは酸化アルミニウムと二酸化ケイ素との化合物などを用いて形成することができる。また、このセラミック粒子の平均粒子径は1.5μm以上5.0μm以下とされる。後述するように、シート部材1のセラミック粒子の平均粒子径が1.5μm以上3.0μm以下であればセラミック基板の凹凸性をより良好にし得る点からより好ましく、シート部材1のセラミック粒子の平均粒子径が3.0μm以上5.0μm以下であればセラミック基板の剥がし性をより良好にし得る点からより好ましい。また、シート部材1のセラミック粒子の平均粒子径が3.0μmであれば、セラミック基板の凹凸性及び剥がし性の双方がより良好になる点でさらに好ましい。
なお、シート部材1のセラミック粒子の平均粒子径の測定方法は特に限定されるものではないが、本実施形態のシート部材1のセラミック粒子の平均粒子径は、例えばレーザ回折散乱法に基づいて測定される。
また、シート部材1におけるセラミック粒子の配合量は、0.1wt%以上2.5wt%以下とされる。なお、後述するように、セラミック粒子の配合量が0.1wt%以上0.5wt%以下であれば上記凹凸性をより良好にし得る点からより好ましく、セラミック粒子の配合量が0.5wt%以上2.5wt%以下であれば上記剥がし性をより良好にし得る点からより好ましい。また、セラミック粒子の配合量が0.5wt%であれば、凹凸性及び剥がし性の双方がより良好になる点でさらに好ましい。
カーボン粒子としては、特に限定されないが、例えば、平均粒子径が20μm以上30μm以下のカーボン粒子を用いてもよい。なお、カーボン粒子の平均粒子径の測定方法は特に限定されるものではないが、本実施形態では、例えばレーザ回折散乱法に基づいて測定される。
上記バインダ樹脂は、例えば、ポリビニルブチラール系樹脂やアクリル系樹脂などから形成される。
次に、本発明のシート部材1を用いたセラミック基板の製造方法について説明する。
図2は、シート部材1を用いたセラミック基板の製造方法を示すフローチャートである。図2に示すように、このセラミック基板の製造方法は、準備工程P1と、積層体形成工程P2と、焼成工程P3と、剥がし工程P4とを備える。
<準備工程P1>
まず、本工程を行う。本工程は、上記シート部材1を準備する工程である。また、本工程において、セラミックグリーンシートを準備する。
シート部材1は、例えば以下のようにして作製することができる。まず、例えばレーザ回折散乱法に基づいて測定された平均粒子径が1.5μm以上5.0μm以下のセラミック粒子、バインダ樹脂、カーボン粒子、及び分散剤を含む分散液を、セラミック粒子の配合量が0.1wt%以上2.5wt%以下となるように調製する。
なお、上記分散液に使用するセラミック粒子としては特に限定されないが、例えば酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、或いは酸化アルミニウムと二酸化ケイ素との化合物などを用いてもよい。また、セラミック粒子として球状のセラミック粒子を用いてもよい。上記分散剤としては、特に限定されないが、例えばソルビタンセスキオレートを使用することができ、この分散剤の分散液における配合量を、例えば0.4wt%〜1.6wt%としてもよい。また、上記バインダ樹脂としては、特に限定されないが、例えばアクリル系樹脂を使用することができ、このバインダ樹脂の分散液における配合量を、例えば20wt%〜40wt%としてもよい。
その後、この分散液をシート状に塗工して乾燥させることにより、主面の寸法を所定の寸法に加工してシート状部材を作製する。この寸法は特に限定されないが、例えば、100mm×100mm、厚さが0.07mmであってもよい。その後、金型などを用いて、シート状部材の寸法をさらに小さくしてもよい。例えば、主面の寸法が例えば80mm×70mmとなるように、上記シート状部材を切断してもよい。これにより、シート部材1を作製することができる。
また、セラミックグリーンシートは、例えば以下のようにして作製することができる。まず、セラミック粉末、焼結助剤、有機バインダ、溶剤、可塑剤等を適宜混合してスラリーを調製する。なお、上記セラミック粉末としては、特に限定されないが、例えば、本製造方法により製造されるセラミック基板がアルミナセラミックスから成る場合には、セラミック粒子として酸化アルミニウム粉末を使用することが好ましい。次に、調製したスラリーをドクターブレード法やカレンダーロール法等の方法により、平坦なシート状に成形して単層のセラミックグリーンシートを作製する。なお、セラミックグリーンシートは、原料粉末を成型機に充填して、加圧成形して作製することもできる。
本実施形態において、このセラミックグリーンシートは、主面の寸法がシート部材1と概ね同様の寸法になるように作製されてもよい。例えば、シート部材1の主面の寸法が80mm×70mmの場合、同様に主面の寸法が概ね80mm×70mmとなるように作製してもよい。また、作製されるセラミックグリーンシートの厚みは特に限定されないが、例えば0.1mm〜1.0mmであってもよい。また、このセラミックグリーンシートに使用されるセラミック粒子の平均粒子径は特に限定されないが、シート部材1に使用されるセラミック粒子の平均粒子径よりも小さいことが好ましい。すなわち、シート部材1に使用されるセラミック粒子の平均粒子径が、セラミックグリーンシートに使用されるセラミック粒子よりも大きいことが好ましい。
<積層体形成工程P2>
次に、本工程を行う。本工程は、積層されるセラミックグリーンシートの間に前記シート部材を配置して、セラミックグリーンシート積層体を形成する工程である。
図3は、本工程の様子を概略的に示す図である。図3に示すように、本工程では、準備工程P1で作製したシート部材1の主面10,11の少なくとも一方に、準備工程P1で作成したセラミックグリーンシート20Pを重ねる。こうして、積層されるセラミックグリーンシート20Pの間にシート部材1が配置されて成るセラミックグリーンシート積層体30Pが形成される。なお、図3では、準備工程P1において、シート部材1の主面10,11の寸法と、セラミックグリーンシート20Pの主面の寸法とが概ね同じになるようにシート部材1とセラミックグリーンシート20Pとが作製された例が示されている。
<焼成工程P3>
次に、本工程を行う。本工程は、セラミックグリーンシート積層体30Pを焼成してセラミック基板積層体を形成する工程である。上記のように、本製造方法により製造されるセラミック基板がアルミナセラミックスから成る場合には、セラミックグリーンシート積層体30Pにおけるセラミックグリーンシート20Pの酸化アルミニウムが焼結し得る所定の温度で焼成される。なお、この所定の温度は、例えば、1400℃から1600℃程度の温度とされる。
この焼成により、セラミックグリーンシート20Pの酸化アルミニウムが焼結して、セラミックグリーンシート20Pがセラミック基板となる。すなわち、図4に示すように、セラミックグリーンシート積層体30Pが、セラミック基板20が積層されたセラミック基板積層体30となる。この焼成の際、シート部材1に含まれるセラミック粒子、カーボン粒子、及びバインダ樹脂のうち、バインダ樹脂及びカーボン粒子は消失し、一方、シート部材1のセラミック粒子はセラミックグリーンシート20Pの間に介在し続ける。こうして、セラミック基板積層体30のセラミック基板20の間には、シート部材1に由来するセラミック粒子が介在した状態とされる。
<剥がし工程P4>
次に、本工程を行う。本工程は、焼成工程P3で形成されたセラミック基板積層体からセラミック基板20を剥がす工程である。
図5は、本工程の様子を概略的に示す図である。図5に示すように、焼成工程P3によってセラミック基板積層体30が形成される。上述のように、このセラミック基板積層体30のセラミック基板20の間には、シート部材1に由来するセラミック粒子が介在している。このため、焼成工程P3において、シート部材1のセラミック粒子を介して積層されたセラミックグリーンシート20P同士が離間した状態が保たれ、セラミックグリーンシート20P同士が融着することが抑制される。したがって、本工程において、セラミック基板積層体30からセラミック基板20を容易に剥がすことができ、セラミック基板積層体30からセラミック基板20を剥がす際にセラミック基板20が割れたり破損したりすることが抑制される。
このように、準備工程P1と、積層体形成工程P2と、焼成工程P3と、剥がし工程P4を経て、1つのセラミックグリーンシート積層体30Pから複数のセラミック基板20を製造することができる。
以上のようなシート部材1及びセラミック基板の製造方法によれば、以下のような効果を得ることができる。
上述のように、シート部材1を介在させずにセラミックグリーンシート20P同士を直接積層する場合、直接積層されたセラミックグリーンシート20P同士が焼成工程において融着しやすい。このため、セラミック基板積層体30からセラミック基板20を剥がす際にセラミック基板に割れや破損が生じ得、セラミック基板20の剥がし性が不良になり得る。また、シート部材1のセラミック粒子に起因して、シート部材1の主面10,11に凹凸が存在すると、焼成工程においてこの凹凸がセラミックグリーンシート20Pに転写され、焼結したセラミック基板20の主面に凹凸が形成され得る。すなわち、セラミック基板の凹凸性が不良になり得る。
これに対し、後述するように、発明者らは、シート部材1に含まれるセラミック粒子の平均粒子径が1.5μm以上5.0μm以下であり、当該セラミック粒子の配合量が0.1wt%以上2.5wt%以下であると、セラミックグリーンシート積層体30Pの焼成後おけるセラミック基板20の剥がし性及び凹凸性が良好になることを見出した。
上述のように、本実施形態におけるシート部材1は、セラミック粒子と、カーボン粒子と、バインダ樹脂とを備え、セラミック粒子の平均粒子径が1.5μm以上5.0μm以下であり、当該セラミック粒子の配合量が0.1wt%以上2.5wt%以下であることを特徴とする。
また、上述のように、本実施形態におけるセラミック基板の製造方法は、セラミック粒子と、カーボン粒子と、バインダ樹脂とを備え、セラミック粒子の平均粒子径が1.5μm以上5.0μm以下であり、当該セラミック粒子の配合量が0.1wt%以上2.5wt%以下であるシート部材を準備する準備工程と、積層されるセラミックグリーンシートの間にシート部材を配置して、セラミックグリーンシート積層体を形成する積層体形成工程と、セラミックグリーンシート積層体を焼成してセラミック基板積層体を形成する焼成工程と、セラミック基板積層体からセラミック基板を剥がす剥がし工程と、を備えることを特徴とする。
したがって、本実施形態におけるシート部材1及びセラミック基板の製造方法によれば、セラミックグリーンシート積層体30Pを焼成した後におけるセラミック基板20の剥がし性及び凹凸性を良好にすることができる。したがって、本実施形態におけるシート部材1及びセラミック基板の製造方法によれば、良好なセラミック基板を製造し得る。
また、後述するように、発明者らは、シート部材1に含まれるセラミック粒子の平均粒子径が1.5μm以上3.0μm以下であり、当該セラミック粒子の配合量が0.1wt%以上0.5wt%以下であると、セラミックグリーンシート積層体30Pの焼成後おけるセラミック基板20の凹凸性がより良好になり得ることを見出した。
したがって、シート部材1に含まれるセラミック粒子の平均粒子径を1.5μm以上3.0μm以下とし、当該セラミック粒子の配合量を0.1wt%以上0.5wt%以下とすることで、凹凸性がより良好なセラミック基板20を製造し得る。
また、後述するように、発明者らは、シート部材1に含まれるセラミック粒子の平均粒子径が3.0μm以上5.0μm以下であり、当該セラミック粒子の配合量が0.5wt%以上2.5wt%以下であると、セラミックグリーンシート積層体30Pの焼成後おけるセラミック基板20の剥がし性がより良好になり得ることを見出した。
したがって、シート部材1に含まれるセラミック粒子の平均粒子径を3.0μm以上5.0μm以下とし、当該セラミック粒子の配合量を0.5wt%以上2.5wt%以下とすることで、剥がし性がより良好なセラミック基板20を製造し得る。
また、後述するように、発明者らは、シート部材1に含まれるセラミック粒子の平均粒子径が3.0μmであり、当該セラミック粒子の配合量が0.5wt%であると、セラミックグリーンシート積層体30Pの焼成後おけるセラミック基板20の剥がし性及び凹凸性の双方がより良好になり得ることを見出した。
したがって、シート部材1に含まれるセラミック粒子の平均粒子径を3.0μmとし、当該セラミック粒子の配合量を0.5wt%とすることで、剥がし性及び凹凸性の双方がより良好なセラミック基板20を製造し得る。
また、本実施形態におけるシート部材1のセラミック粒子が球状とされる場合、非球状のシート部材のセラミック粒子がセラミックグリーンシートの間に介在する場合に比べて、積層体を焼成する際にシート部材とセラミックグリーンシートとの間に作用する応力を緩和することができる。このため、セラミック基板の割れや破損などをより効果的に抑制することができる。
また、本実施形態のセラミック基板の製造方法において、シート部材1に含まれるセラミック粒子の平均粒子径が、セラミックグリーンシート20Pに含まれるセラミック粒子の平均粒子径よりも大きい場合、セラミックグリーンシート20Pに含まれるセラミック粒子を焼結させる温度において、シート部材1に含まれるセラミック粒子がセラミックグリーンシート20Pに含まれるセラミック粒子と焼結しにくくなり得る。このため、セラミック基板の剥がし性及び凹凸性がより良好になり得る。
以上、本発明に係るシート部材1及びセラミック基板の製造方法について上記実施形態を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、シート部材1のセラミック粒子が非球状であってもよい。すなわち、アスペクト比が2以下の粒子の粒子全体に占める割合が90wt%よりも少なくてもよい。ただし、上述のように、凹凸性がより良好なセラミック基板を形成する観点から、セラミック粒子が球状であることが好ましい。
また、シート部材1に含まれるセラミック粒子の平均粒子径が、セラミックグリーンシート20Pに含まれるセラミック粒子の平均粒子径よりも小さくてもよい。
次に、本発明の具体的な実施例について比較例とともに説明するが、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)
まず、以下のようにしてシート部材1を作製した。
まず、平均粒子径が3.0μmの球状の酸化アルミニウム、バインダ樹脂、カーボン粒子、及び分散剤を含む分散液を、酸化アルミニウムの配合量が0.5wt%となるように調製した。なお、分散剤としてソルビタンセスキオレートを使用し、この分散剤の分散液における配合量を0.8wt%とした。また、バインダ樹脂としてメタクリルブタジエンスチレン樹脂を使用し、このバインダ樹脂の分散液における配合量を30.0wt%とした。次に、この分散液を用いて、主面の寸法が80mm×70mm、厚さが0.07mmのシート部材1を複数作製した。
また、以下のようにしてセラミックグリーンシートを作製した。
まず、平均粒子径が2.5μmの酸化アルミニウムに、所定の焼結助剤、所定のバインダ樹脂、所定の溶剤、及び所定の可塑剤をそれぞれ所定量混合してスラリーを調製した。なお、このスラリーにおける酸化アルミニウムの配合量を85.2wt%とした。次に、このスラリーを用いて、主面の寸法が80mm×70mm、厚さが0.34mmのセラミックグリーンシート20Pを複数作製した。
次に、上記積層体形成工程P2に基づいて、9枚のシート部材1、10枚のセラミックグリーンシート20Pを1枚ずつ交互に重ねてセラミックグリーンシート積層体30Pを形成した。その後、焼成工程P3を行った。具体的には、電気炉を用いて、1560℃の温度でセラミックグリーンシート積層体30Pを焼結させた。こうして、セラミック基板積層体30を作製した。その後、剥がし工程P4を行い、セラミック基板積層体30からセラミック基板20を1枚ずつ剥がした。
この剥がし工程P4において、割れが生じたセラミック基板20の枚数を評価した。割れた枚数が少ない程、剥がし性が良好であることを意味する。また、セラミック基板積層体30から剥がされたセラミック基板20の主面に形成された凹部の最大径をレーザ顕微鏡を用いて測定した。なお、凹部の最大径が測定されたセラミック基板の主面は、シート部材1に接する側の主面である。すなわち、積層体形成工程P2において両方の主面にシート部材1が接するセラミックグリーンシート20Pが焼結したセラミック基板20では、両主面のいずれか一方の主面の凹凸性を評価した。この凹部の最大径が小さい程、凹凸性が良好であることを意味する。
(実施例2〜15、比較例1〜16)
実施例2〜15、比較例1〜16では、下記表1に記載された平均粒子径(μm)の球状の酸化アルミニウムが下記表1に記載された配合量(wt%)で含まれる分散液を用いた点を除いて、実施例1と同様の工程でセラミック基板を作製した。すなわち、実施例2〜15、比較例1〜16におけるセラミック基板では、酸化アルミニウムの平均粒子径及び配合量が実施例1のセラミック基板と相違している。例えば、表1に示すように、実施例2のセラミック基板には、平均粒子径が1.5μmの球状の酸化アルミニウムが0・10wt%含まれる。また、比較例16のセラミック基板には、平均粒子径が10.0μmの球状の酸化アルミニウムが5.00wt%含まれる。なお、表1において、太枠内の領域、すなわち、平均粒子径が1.5μm以上5.0μm以下、配合量が0.10wt%以上2.50wt%以下の範囲が実施例1〜実施例15である。
Figure 2020158360
上記表1に記載された実施例1〜実施例15、及び比較例1〜比較例16について、以下の基準に従って凹凸性、剥がし性、及び総評を評価した。
凹部の最大径が5μmよりも小さい場合の凹凸性をAとし、凹凸性が良好と評価した。また、凹部の最大径が5μm以上10μm以下の場合の凹凸性をBとし、Aよりは良好でないものの、実施レベルでは十分に良好であると評価した。また、凹部の最大径が10μmよりも大きい場合の凹凸性をCとし、凹凸性がBよりも劣ると評価した。
また、10枚のセラミック基板20からなるセラミック基板積層体30から1枚ずつセラミック基板20を剥がした際にセラミック基板20の割れが無かった場合の剥がし性をAとし、剥がし性が良好と評価した。また、セラミック基板20の割れが50%未満の場合、すなわち、割れたセラミック基板20が5枚よりも少ない場合の剥がし性をBとし、Aよりは良好でないものの、実施レベルでは十分に良好であると評価した。また、割れたセラミック基板20が50%以上の場合、すなわち、割れたセラミック基板20が5枚以上の場合の剥がし性をCとし、剥がし性がBよりも劣ると評価した。
また、凹凸性及び剥がし性の双方がAである場合を総評Aとし、凹凸性及び剥がし性の双方がより良好であると評価した。また、凹凸性及び剥がし性の一方がAで他方がBの場合を総評Bとし、凹凸性及び剥がし性の一方がより良好であると評価した。また、凹凸性及び剥がし性の少なくとも一方がC、又は、凹凸性及び剥がし性の双方がAでない場合を総評Cとした。すなわち、総評A、総評Bの場合が、凹凸性及び剥がし性の双方が良好であることを意味する。
以下の表2に、実施例1〜実施例15、及び比較例1〜比較例16の上記評価基準に基づく評価結果を示す。
Figure 2020158360
表2における太線で囲った以外の部分である比較例1〜比較例16では、凹凸性及び剥がし性の少なくとも一方がC、又は、凹凸性及び剥がし性の双方がAでない結果となった。すなわち、総評がCとなり、凹凸性及び剥がし性の双方が良好なセラミック基板を得ることができないことが確認された。
一方、表2における太線で囲った部分である実施例1〜実施例15では、剥がし工程P4で割れたセラミック基板20は4枚以下であった。また、実施例1〜実施例15では、剥がし工程P4後のセラミック基板20の主面の凹部の最大径は10μm以下であり、当該主面に凹凸が目立たないことが確認された。つまり、実施例1〜実施例15では、上記総評がA又はBである。したがって、シート部材1のセラミック粒子の平均粒子径が1.5μm以上5.0μm以下であり、当該セラミック粒子の配合量が0.1wt%以上2.5wt%以下の場合、得られたセラミック基板20の凹凸性及び剥がし性の双方が良好であることが確認された。
また、平均粒子径が1.5μm以上3.0μm以下のセラミック粒子を0.10wt%以上0.50wt%以下の配合量で作製したシート部材1を用いて剥がし工程P4を行った実施例1〜3、5、6、8では、凹凸性がAであり、セラミック基板20の凹凸性がより良好になることが確認された。
また、平均粒子径が3.0μm以上5.0μm以下のセラミック粒子を0.50wt%以上2.50wt%以下の配合量で作成したシート部材1を用いて剥がし工程P4を行った実施例1、9、11、12、14、15では、剥がし性がAであり、セラミック基板20の剥がし性がより良好になることが確認された。
特に、実施例1では、剥がし工程P4で割れたセラミック基板20がないことが確認された。また、実施例1では、剥がし工程P4後のセラミック基板20の主面の凹部の最大径が5μmよりも小さく、当該主面の凹凸がより目立ちにくいことが確認された。すなわち、シート部材1のセラミック粒子の平均粒子径が3.0μmであり、当該セラミック粒子の配合量が0.5wt%である場合、総評がAとなり、凹凸性及び剥がし性の双方がより良好なセラミック基板を得られることが確認された。
以上のことから、セラミック粒子の平均粒子径が1.5μm以上5.0μm以下であり、セラミック粒子の配合量が0.1wt%以上2.5wt%以下であるシート部材1を用いてセラミック基板を製造することによって、良好なセラミック基板を製造し得ることが確認された。
本発明によれば、良好なセラミック基板を製造することを可能にし得るシート部材及びセラミック基板の製造方法が提供され、電子部品搭載用のセラミック基板や他のセラミック基板を製造する分野で利用することができる。
1・・・シート部材
10,11・・・主面
20P・・・セラミックグリーンシート
20・・・セラミック基板
30P・・・セラミックグリーンシート積層体
30・・・セラミック基板積層体

Claims (11)

  1. セラミック基板を製造する際にセラミックグリーンシートの間に配置されるシート部材であって、
    セラミック粒子と、カーボン粒子と、バインダ樹脂とを備え、
    前記セラミック粒子の平均粒子径が1.5μm以上5.0μm以下であり、
    前記セラミック粒子の配合量が0.1wt%以上2.5wt%以下である
    ことを特徴とするシート部材。
  2. 前記セラミック粒子の平均粒子径が1.5μm以上3.0μm以下であり、
    前記セラミック粒子の配合量が0.1wt%以上0.5wt%以下である
    ことを特徴とする請求項1に記載のシート部材。
  3. 前記セラミック粒子の平均粒子径が3.0μm以上5.0μm以下であり、
    前記セラミック粒子の配合量が0.5wt%以上2.5wt%以下である
    ことを特徴とする請求項1に記載のシート部材。
  4. 前記セラミック粒子の平均粒子径が3.0μmであり、
    前記セラミック粒子の配合量が0.5wt%である
    ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のシート部材。
  5. 前記セラミック粒子が球状である
    ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のシート部材。
  6. セラミック粒子と、カーボン粒子と、バインダ樹脂とを備え、前記セラミック粒子の平均粒子径が1.5μm以上5.0μm以下であり、前記セラミック粒子の配合量が0.1wt%以上2.5wt%以下であるシート部材を準備する準備工程と、
    積層されるセラミックグリーンシートの間に前記シート部材を配置して、セラミックグリーンシート積層体を形成する積層体形成工程と、
    前記セラミックグリーンシート積層体を焼成してセラミック基板積層体を形成する焼成工程と、
    前記セラミック基板積層体からセラミック基板を剥がす剥がし工程と、
    を備える
    ことを特徴とするセラミック基板の製造方法。
  7. 前記セラミック粒子の平均粒子径が1.5μm以上3.0μm以下であり、
    前記セラミック粒子の配合量が0.1wt%以上0.5wt%以下である
    ことを特徴とする請求項6に記載のセラミック基板の製造方法。
  8. 前記セラミック粒子の平均粒子径が3.0μm以上5.0μm以下であり、
    前記セラミック粒子の配合量が0.5wt%以上2.5wt%以下である
    ことを特徴とする請求項6に記載のセラミック基板の製造方法。
  9. 前記シート部材のセラミック粒子の平均粒子径が3.0μmであり、
    前記シート部材のセラミック粒子の配合量が0.5wt%である
    ことを特徴とする請求項6から8のいずれか1項に記載のセラミック基板の製造方法。
  10. 前記シート部材のセラミック粒子が球状である
    ことを特徴とする請求項6から9のいずれか1項に記載のセラミック基板の製造方法。
  11. 前記シート部材に含まれる前記セラミック粒子の平均粒子径が、前記セラミックグリーンシートに含まれるセラミック粒子の平均粒子径よりも大きい
    ことを特徴とする請求項6から10のいずれか1項に記載のセラミック基板の製造方法。


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