JP2512570B2 - 異方導電性セラミックス複合体の製造方法 - Google Patents

異方導電性セラミックス複合体の製造方法

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JP2512570B2
JP2512570B2 JP1293144A JP29314489A JP2512570B2 JP 2512570 B2 JP2512570 B2 JP 2512570B2 JP 1293144 A JP1293144 A JP 1293144A JP 29314489 A JP29314489 A JP 29314489A JP 2512570 B2 JP2512570 B2 JP 2512570B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、セラミックス焼結体中に導電材料からなる
線状体が埋設された異方導電性セラミックス複合体にお
いて、特に外部電極との電気的接触性が向上した異方導
電性セラミックス複合体の製造方法に関する。
(従来の技術) セラミックス焼結体に内部電極を形成する方法として
は、セラミックスグリーンシートの表面にスクリーン印
刷で電極パターンを形成した後、これを複数枚積層して
焼成する方法や、セラミックス焼結体の内部に空孔を形
成した後、該空孔中に溶融金属を注入する方法等が提案
されている。しかし、上記いずれの方法でも内部電極の
端部はセラミックス焼結体の端面と面一に形成される
か、あるいはわずかにへこんで形成されるため、外部電
極との電気的接触が不十分であった。
例えば、特開昭62−211975号公報には、セラミックス
焼結体中に空隙を形成した後、該空隙部内に溶融金属を
注入して内部電極を形成する方法が開示されているが、
溶融金属の固化、冷却過程においては金属の体積が収縮
するため、内部電極の端部がセラミックス焼結体表面よ
りへこむものであった。また、この焼結体の表面を研磨
することによって焼結体の表面を面一に形成しようとす
ると、研磨によって軟らかい金属部がえぐられるため内
部電極の端部が表面よりへこむものである。
このように、内部電極を有する異方導電性複合体にお
いて、その内部電極の端部が複合体の表面からへこんで
いる場合、特に内部電極の大きさが複合体表面に接する
外部電極の大きさより小さい時には、外部電極の接触確
率が大きく低下するため、内部電極の形成されている複
合体表面にスパッタリング、イオンプレーテイング等の
蒸着方法によって導電部を形成し、これを介して外部電
極を接続する必要があり生産性に劣るものであった。
さらに、特開昭64−22074号公報には、セラミックス
に内部電極を形成し焼成した後に、内部電極の端部に導
電ペーストを塗布焼成して外部電極を形成する方法も提
案されているが、この方法では多数本の内部電極にそれ
ぞれ独立して導電ペーストを塗布することができず、ま
たわざわざ外部電極を塗布する工程が必要で生産性に劣
る欠点があった。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は上記欠点に鑑み、内部電極の端部が表面より
突出し、外部電極との電気的接触性に優れている異方導
電性セラミックス複合体を、比較的簡単な製造工程で、
且つ、生産性高く製造し得る異方導電性セラミックス複
合体の製造方法を提供することにある。
(課題を解決するための手段) 本発明の異方導電性セラミックス複合体の製造方法
は、絶縁性セラミックス材料を主成分とするグリーンシ
ートの表面に、該セラミックス材料の焼結収縮開始温度
から最終焼結温度までの温度範囲で、セラミックス材料
の収縮率より小さい収縮率を有する導電ペーストから作
製される線状体を形成し、該線状体が表面に形成された
グリーンシートの表面に他のグリーンシートを積層して
該グリーン体内に線状体を埋設する工程と、セラミック
ス材料の焼結収縮開始温度から最終焼結温度までの所定
温度で該グリーン体を仮焼成する工程と、該グリーン体
が仮焼成された仮焼体の端面を処理して線状体の端部を
仮焼体の表面に露出させた後、該仮焼体をセラミックス
材料の最終焼結温度で焼成する工程と、を包含し、その
ことにより上記目的が達成される。
以下に本発明を図面を参照しながら説明する。
第1図は本発明によって製造される異方導電性セラミ
ックス複合体の一例を示す一部切欠斜視図であり、第2
図は本発明によって製造される異方導電性セラミックス
複合体の他の例の薄肉の異方導電性セラミックス複合体
を示すの要部断面図である。
図において、1は略板状のセラミックス焼結体であ
り、2は導電ペーストから作製される線状体である。
上記線状体2はセラミックス焼結体1の一端面1aから
相対向する他端面1bへ向かって、セラミックス焼結体1
内に複数埋設されており、複数の線状体2、2、…は互
いに平行に配設され、かつそれぞれの線状体2の端部2a
はセラミックス焼結体1の端面部1a、1bよりそれぞれ外
側へ突出している。線状体2の端部2aの突出の程度は、
目的に応じて任意に調整することができる。
上記セラミックス焼結体1は、セラミックス材料を主
成分とする焼結体であり、絶縁性を有するものである。
セラミックス材料としては、例えばアルミナ、ジルコニ
ア、アグネシア、サイアロン、スピネル、ムライト、結
晶化ガラス、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウ
ム等の粉末及びMgO−SiO2−CaO系、B2O3−SiO2系、PbO
−B2O3−SiO2系、CaO−SiO2−MgO−B2O3系、PbO−SiO2
−B2O3−CaO系等のガラスフリット粉末があげられ、単
独もしくは二種類以上併用される。
上記導電ペーストとしては、例えば金、銀、白金、パ
ラジウム、銅、アルミニウム、ニッケル、イリジウム、
ロジウム、タングステン、モリブデンなどの金属および
これらの合金、酸化ルテニウムなどの金属酸化物に必要
に応じて結合剤、溶剤等を添加した導電性ペースト(塗
料)が好適に使用される。
第1図及び第2図ではセラミックス焼結体1の一端面
1aから相対向する他端面1bへ向かって直線状の線状体2
が埋設されているが、セラミックス焼結体1の一端面か
ら隣接する端面へ向かって湾曲しながら線状体2が配設
されてもいてもよい。
次に、このような構成の異方導電性セラミックス複合
体Aの製造方法を説明する。
第3図に示すように、グリーンシート3の表面に、上
記した導電ペーストから作製される線状体2を形成し、
線状体2が表面に形成されたグリーンシート3の表面に
他のグリーンシート4を積層して該グリーン体5内に線
状体2を埋設する。線状体2が形成されていないグリー
ンシート4の積層枚数は所望とする厚さに応じて変える
ことができ、また上記線状体2が形成されているグリー
ンシート3と線状体2が形成されていないグリーンシー
ト4とを交互あるいはランダムに複数枚積層してもよ
い。さらに、1枚のグリーンシートの表裏面にそれぞれ
の線状体2を形成し、この両面に線状体2が形成されて
いないグリーンシートを積層してもよい。
上記のグリーンシート3及び4は上記したセラミック
ス材料を主成分とする焼成前の成形体であって、焼成後
に絶縁性を有するものである。グリーンシートの製造方
法は任意の方法を採用してよく、例えばセラミックス材
料をプレス成形してもよいが、グリーンシートはその表
面に線状体2を形成した後、複数枚積層圧着されるので
あり、圧着の際に線状体2がセラミックス材料で完全に
包み込まれることが必要となるので、ある程度の柔軟性
を有するものが良い。従って、グリーンシートは上記セ
ラミックス材料と有機結合剤と必要ならば溶剤とを混合
した混合物を射出成形、押出成形、圧縮成形、流延成形
等の成形法で成形するのが好ましく、特に、ポリエステ
ルフィルム、ガラス板等の基材上にスラリー状にした混
合物をドクターブレードによって塗布した後乾燥する、
いわゆるドクターブレード法によって成形するのが好ま
しい。上記の有機結合剤としては、例えばポリビニルブ
チラール、ポリビニルアルコール、ポリ(メタ)アクリ
レート、セルロース、デキストリン、ポリエチレンワッ
クス、澱粉、カゼインなどの高分子材料及びジオクチル
フタレート、ジブチルフタレート、ポリエチレングリコ
ールなどの可塑剤があげられる。また、上記の溶剤とし
ては、例えばメタノール、エタノール、ブタノール、プ
ロパノール、メチルエチルケトン、アセトン、酢酸エチ
ル、トルエン、水等があげられる。有機結合剤や溶剤の
添加量は、グリーンシートの製造条件等により適宜決定
すればよいが、通常、セラミックス材料100重量部に対
し、有機結合剤は5〜30重量部の範囲内で、溶剤は20〜
100重量部の範囲内で添加するのが適当である。
導電材料よりなる線状体2をグリーンシート3の表面
に形成する方法は、種々の方法を採用することが可能で
あり、例えば導電ペーストをスクリーン印刷や凹板印刷
でグリーンシート3表面に印刷する方法などが採用さ
れ、また感光性樹脂組成物をグリーンシート表面に積層
し、所定の電極パターンを有するフォトマスクを重ね
て、露光、現像することにより電極パターンに相当する
レジストパターンを形成し、このレジストパターンに設
けられた凹部に導電ペーストを充填した後、レジストパ
ターンを除去する方法等が採用される。
線状体2が形成されたグリーンシート3と他のグリー
ンシート4とを複数枚積層してグリーン体5を作製する
際の圧着条件は適宜決定すればよいが、一般に30〜160
℃で、50〜600kg/cm2の圧力下に1〜10分間圧着するの
が適当である。
次いで、このグリーン体5を仮焼成する。仮焼成条件
はセラミックス材料の焼成開始温度より少し高い温度で
仮焼成するのがよく、この焼成条件は使用するセラミッ
クス材料や導電ペーストによって適宜決定すればよい。
一般には1〜100℃/時間の昇温速度で昇温し、400〜60
0℃で1〜5時間保持してグリーン体5を脱脂し、その
後さらに昇温してセラミックス材料の焼結収縮開始温度
から所定の最終焼結温度までの温度範囲で1〜5時間保
持して仮焼成する。この仮焼成温度は上記セラミックス
材料の焼結収縮開始温度から所定の最終焼結温度までの
範囲であり、この温度において、線状体2の収縮量がセ
ラミックス材料収縮量より小さくなるよう適宜決定すれ
ばよい。特に、仮焼成温度は、グリーン体5のセラミッ
クスマトリックスの全収縮量に対し、その後の焼成によ
るセラミックスマトリックスの収縮量が15%以下になる
温度が好ましい。
本発明の製造方法においては、上記セラミックス材料
と導電ペーストとの焼結温度による収縮率の差を利用す
るものであり、従って、セラミックス材料の焼結開始温
度から所定の最終焼結温度までの温度において、線グリ
ーン体5の線状体2の収縮率がセラミックスマトリック
スの収縮率より小さくなるよにそれらを組合せるもので
ある。
上記焼結温度において、一般に、セラミックス材料の
収縮率は5〜25%程度であり、例えば、使用するセラミ
ックス材料の焼結収縮率が10%であれば、上記温度範囲
における線状体2の収縮率が10%未満となる導電ペース
トを選択し、及び仮焼成温度を採用すればよい。
次いで、このグリーン体5が仮焼成された仮焼体の端
面に研削または切断等を施して線状体2の端部2aを表面
に露出させる。仮焼体は切削し難いので、ダイヤモンド
砥石、ダイヤモンドカッター等を用いて切削するにのが
好ましい。また、その切削等に際しては硬度の低い線状
体2の端部2aが仮焼体表面に比べてえぐられ易く、線状
体2の端部は焼結体表面と面一又はややへこむように形
成される。
しかる後、使用するセラミックス材料の所定の最終焼
結温度まで昇温し、1〜5時間保持すれば、マトリック
スのセラミックス材料は線状体2に比べて収縮量が大き
いので、線状体2の端部2aは第2図に示すように、セラ
ミックス焼結体1の表面より突出することになる。
(作用) 本発明の異方導電性セラミックス複合体は、複合体を
構成するセラミックス材料と線状体との焼結温度による
収縮率の差を利用し、所定温度で仮焼成した後、線状体
の端部を露出させ、その後さらに最終焼結温度で焼成す
るものであるから、その後の焼成においてセラミックス
マトリックスは線状体に比べて収縮量が大きいため、線
状体の端部がセラミックス焼結体の表面より突出するこ
とになる。
(実施例) 次に、本発明を実施例に基づいて説明する。
なお、以下、単に「部」とあるのは「重量部」を意味
する。
実施例1 アルミナボールミルに、平均粒径3μmのアルミナ粉
末を40部、平均粒径5μmのSiO2−B2O3−BaO−CaO系ガ
ラスフリット粉末を60部、ポリビニルブチラールを10
部、ジブチルフタレートを4部、メチルエチルケトンを
24部、トルエンを18部、イソプロピルアルコールを18部
供給し、24時間混練してスラリーを得た。このスラリー
をドクターブレード型グリーンシート作製機に供給し、
ポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布、乾燥す
ることにより、厚さ100μm、縦横寸法が50×50mmのグ
リーンシートを作製した。
次いで、スクリーン印刷機を用いて、上記グリーンシ
ートの表面に、導電性ペースト(Ag:Pd=80:20、田中マ
ッセイ(株)製、TR4940)で線幅100μm、長さ50mmの
細線を形成した。しかる後、ペースト中の溶剤を飛散さ
せるため120℃で20分間保持した。
次いで、導電ペーストから作製される線状体が形成さ
れたグリーンシートの両面に、それぞれ20枚づつ線状体
の形成されていないグリーンシートを積層し、160℃、4
00kg/cm2の圧力で3分間プレスして、厚さ4mm、縦横寸
法が50×50mmのグリーン体を得た。
得られたグリーン体を加熱炉に供給し、5℃/hrの昇
温速度で500℃まで昇温し、次いで100℃/hrの昇温速度
で700℃まで昇温し、2時間保持して仮焼体を得た。
次いで、この仮焼体の積層面と垂直な方向の面を200
番のダイヤモンド砥石で研削し、端面に線状体の端部を
露出させた。しかる後、仮焼体を100℃/hrの昇温速度で
850℃まで昇温し、2時間保持して導電性の線状体が内
在された異方導電性セラミックス複合体を得た。
得られた異方導電性セラミックス複合体の線状体の端
部の突出程度を表面粗さ計(デックタック3030;スロー
ン社製)にて測定したところ、セラミックス焼結体の表
面より5.3μm突出していた。
実施例2 アルミナボールミルに、平均粒径3μmのアルミナ粉
末を50部、平均粒径5μmのSiO2−B2O3−BaO−CaO系ガ
ラスフリット粉末を50部、ポリビニルブチラールを10
部、ジブチルフタレートを4部、メチルエチルケトンを
24部、トルエンを18部、イソプロピルアルコールを18部
供給し、24時間混練してスラリーを得た。このスラリー
をドクターブレード型グリーンシート作製機に供給し、
ポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布、乾燥す
ることにより、厚さ100μm、縦横寸法が50×50mmのグ
リーンシートを作製した。
次いで、スクリーン印刷機を用いて、上記グリーンシ
ートの表面に、金ペースト(平均粒径1.5μm、粘度460
0ps)で線幅100μm、長さ50mmの細線を形成した。しか
る後、ペースト中の溶剤を飛散させるため120℃で20分
間保持した。
次いで、実施例1と同様にしてグリーン体を得、この
グリーン体を加熱炉に供給し、5℃/hrの昇温速度で500
℃まで昇温し、次いで100℃/hrの昇温速度で780℃まで
昇温し、2時間保持して仮焼体を得た。次いで、この仮
焼体の積層面と垂直な方向の面を200番のダイヤモンド
砥石で研削し、端面に線状体の端部を露出させた。
しかる後、該仮焼体を100℃/hrの昇温速度で930℃ま
で昇温し、2時間保持して導電性の線状体が内在された
セラミックス焼結体を得た。
得られたセラミックス焼結体の線状体の端部の突出程
度を測定したところ、セラミックス焼結体の表面より2.
7μm突出していた。
(発明の効果) 本発明の異方導電性セラミックス複合体の製造方法
は、内部電極の端部がセラミックス焼結体の表面より突
出し、外部電極との電気的接触性に優れている異方導電
性セラミックス複合体を比較的簡単な製造工程で、且
つ、生産性高く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によって得られる異方導電性セラミック
ス複合体の一例を示す一部切欠斜視図、第2図は異方導
電性セラミックス複合体の要部断面図、第3図(a)
(b)はグリーン体の製造方法の一例を説明する工程図
である。 1…セラミックス焼結体、2…線状体、2a…線状体の端
部、3…グリーンシート、5…グリーン体、A…異方導
電性セラミックス複合体。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁性セラミックス材料を主成分とするグ
    リーンシートの表面に、該セラミックス材料の焼結収縮
    開始温度から最終焼結温度までの温度範囲で、セラミッ
    クス材料の収縮率より小さい収縮率を有する導電ペース
    トから作製される線状体を形成し、該線状体が形成され
    たグリーンシートの表面に他のグリーンシートを積層し
    て該グリーン体内に線状体を埋設する工程と、 セラミックス材料の焼結収縮開始温度から最終焼結温度
    までの所定温度で該グリーン体を仮焼成する工程と、 該グリーン体が仮焼成された仮焼体の端面を処理して線
    状体の端部を仮焼体の表面に露出させた後、該仮焼体を
    セラミックス材料の最終焼結温度で焼結する工程と、 を包含する異方導電性セラミックス複合体の製造方法。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6340218A (ja) * 1986-08-05 1988-02-20 住友スリ−エム株式会社 異方導電膜とその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6340218A (ja) * 1986-08-05 1988-02-20 住友スリ−エム株式会社 異方導電膜とその製造方法

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