JP2953569B2 - 電子部品焼成用セッター及びその製造方法 - Google Patents

電子部品焼成用セッター及びその製造方法

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JP2953569B2
JP2953569B2 JP10044741A JP4474198A JP2953569B2 JP 2953569 B2 JP2953569 B2 JP 2953569B2 JP 10044741 A JP10044741 A JP 10044741A JP 4474198 A JP4474198 A JP 4474198A JP 2953569 B2 JP2953569 B2 JP 2953569B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、低温焼成セラミッ
ク多層基板などの電子部品の焼成に用いるセラミック製
のセッターに関する。
【0002】
【従来の技術】最近における電子機器の進歩は激しく、
特に電子回路は高密度化、高速化、高周波化へと向かっ
ており、この傾向はHDTV、自動車、通信、計測機器
などの分野において急速に進行している。このような電
子回路の進歩に対応して、実装基板は低誘電率化、低熱
膨張率化、多層化、LCR内蔵化、低導電抵抗化、低コ
スト化の要求が高まっている。
【0003】これらの要求を満たす実装基板として、低
温焼成セラミック多層基板の開発が行われている。この
セラミック多層基板は、Al23やガラス成分からなる
グリーンシートの表面に導体ペーストを印刷し、これを
数枚積層した後、セラミック質のセッターに載せ、グリ
ーンシート内の有機バインダーを脱バインダー処理して
から、同時焼成することにより製造されている。
【0004】一般に、低温焼成セラミック多層基板用の
グリーンシートはAl23以外にガラス質成分を40〜
60重量%含んでおり、導電ペーストとしてはAg又は
Cuなどを使用し、焼成温度は900〜1100℃程度
で行っている。また、焼成用のセッターとしては、アル
ミナ質又はムライト質であって、セラミック粉末を焼結
して製造した緻密質のセッターが使用されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のごとく、グリー
ンシートなどの電子部品の焼成には従来からセラミック
製のセッターが使用されているが、緻密質であるため、
特にグリーンシートの積層が益々多層化している現状で
は、その脱バインダ処理が非常に困難になってきてい
る。
【0006】しかも、上記のごとくグリーンシートはガ
ラス成分を多く含み、脱バインダー温度とガラスの軟化
温度が接近しているため、グリーンシート中の有機バイ
ンダーをセッター側からも迅速に排出できなければ、焼
成後の基板などの製品に亀裂が入ったり、あるいは変色
が発生するなどの欠点があった。
【0007】また、グリーンシートのガラス成分の中に
は、K2O、Na2O、SiO2などが多く含まれるの
で、これらが焼成用のセラミックセッターと反応しやす
く、更にグリーンシートの表層に設けたAg又はCuな
どの導電ペーストもセッターと非常に反応しやすいとい
う問題があった。
【0008】本発明は、このような従来の事情に鑑み、
グリーンシートからの脱バインダー処理を容易に且つ迅
速に行うことができ、またグリーンシートやその表面の
導体ペーストとの反応が起こらず、グリーンシートなど
の焼成を効率良く且つ高い歩留りで安定して行うことが
できる、電子部品焼成用セッター及びその製造方法を提
供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明が提供する電子部品焼成用セッターは、主に
セラミック繊維とセラミック粒子とからなり、アルミナ
含有量が75重量%以上、シリカ含有量が25重量%未
満であって、通気率が5×10-3cm2以上であること
を特徴とする。
【0010】この電子部品焼成用セッターは、電子部品
を載置する表面の表面粗さがRaで30μm以下である
ことが好ましく、また電子部品を載置する表面に通気性
を有するアルミナ又はジルコニアの被覆層を設けること
が好ましい。
【0011】また、本発明の電子部品焼成用セッターの
製造方法は、アルミナ含有量が75重量%以上及びシリ
カ含有量が25未満%以下となるようにセラミック繊維
とセラミック粒子とを混合し、耐熱性無機質結合剤を加
えて成形し、1100℃以上で焼成することを特徴とす
る。セラミック粒子としては、平均粒径0.2〜30μ
mのアルミナ粒子又はジルコニア粒子を用いることが好
ましい。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明のセッターは、アルミナと
シリカを主成分としていて、セラミック粒子と共にセラ
ミック繊維を含むので、従来の緻密質のセッターが殆ど
通気性を有しないのに対して、非常に優れた通気性を備
えている。特に、低温焼成セラミック多層基板のグリー
ンシートを迅速に脱バインダー処理するためには、セッ
ターの通気率が5×10-3cm2以上必要である。ま
た、この通気率を達成するには、セッターの気孔率が7
0%以上であることが望ましい。
【0013】セッターの通気率は、使用するセラミック
繊維の長さと直径、セラミック粒子の粒径などを変える
ことにより気孔の大きさをコントロールし、又は成形時
のプレス圧を変えてかさ密度を調整すること等によっ
て、制御することができる。例えば、セラミック繊維の
長さや直径を大きくすると、形成される気孔を大きくで
き、従ってセッターの通気率が大きくなる。上記のごと
くセッターの通気率を5×10-3cm2以上とするため
には、長さ1〜10mm程度、直径を1〜5μm程度の
セラミック繊維を使用することが好ましい。また、セラ
ミック粒子の粒径は0.2〜30μm程度とすることが
好ましい。
【0014】本発明のセッター中におけるアルミナ(A
23)の含有量は75重量%以上とする。これは、低
温焼成セラミック多層基板のグリーンシート中にはガラ
ス成分が多く含まれているので、ガラス質と比較的反応
しにくいAl23の含有量を高めた方が望ましいからで
ある。また、ガラス成分中に多く含まれるSiO2、K2
O、Na2Oなどとの反応、まるいは導体ペースト中の
AgやCuとの反応を抑制するため、シリカ(Si
2)の含有量は少なくすることが望ましく、25重量
%以下とすることが好ましい。
【0015】また、セッターの表面粗さをRa(中心線
平均粗さ)で30μm以下とすることが好ましい。低温
焼成セラミック多層基板のグリーンシートを焼成すると
き、グリーンシートは大きく収縮するので、セッターの
表面粗さがRaで30μmを越えると、焼成時のグリー
ンシート表面とセッター表面の摩擦により、得られる基
板表面や導電回路に傷が付く恐れがあるからである。
【0016】セッターの表面粗さは、セッターがセラミ
ック繊維を含むため、添加するセラミック粒子の粒径が
大きいほど平滑になりやすい。しかし、セラミック粒子
の平均粒径30μmを越えると、セッターの強度が低下
して使用に支障を来すうえ、表面から粒子の脱落が起こ
りやすくなるため、逆に表面粗さが大きくなる。また、
平均粒径が0.2μmより細かくなると、凝集が激し
く、分散が困難になる。従って、使用するセラミック粒
子の平均粒径は0.2〜30μmの範囲が好ましく、0.
5〜10μmの範囲が更に好ましい。
【0017】次に、本発明のセッターの代表的な製法に
ついて説明する。骨格部分としてのセラミック繊維を水
中に撹拌しながら分散させ、次にセラミック粒子を添加
して撹拌する。更に、バインダーとなる通常の耐熱性無
機結合剤を添加し、最後に澱粉などを添加して凝集さ
せ、圧力を加えながら吸引して成形する。この成形体を
乾燥し、1100〜1500℃で焼成する。
【0018】原料であるセラミック繊維としては、アル
ミナ質繊維やアルミノシリケート質繊維が好適に使用で
きる。アルミナ質繊維は、Al23:SiO2の重量比
が97〜70:3〜30程度であり、例えばイギリスI
CI社のサフィル(商品名)、又は三菱化学(株)製の
マフテックバルク繊維などがある。また、アルミノシリ
ケート質繊維は、アルミナ質繊維よりもSiO2を多く
含み、例えばイソライト工業(株)製のイソウール(商
品名)などがある。
【0019】使用するセラミック粒子としては、グリー
ンシートや導体ペーストとの反応を避けるために、アル
ミナ粒子又はジルコニア(ZrO2)粒子が好ましい。
また、その平均粒径は、上記のごとく0.2〜30μm
の範囲が好ましい。尚、耐熱性無機結合剤としては、従
来から使用されているシリカゾルやアルミナゾル、又は
これらを組み合わせて使用することができる。
【0020】このようにして得られたセッターは、十分
な強度及び耐熱性を有し、空気中において1400℃の
高温まで使用可能であると共に、表面粗さが制御されて
いて平滑であり、通気性にも優れている。しかも、この
セッターの表面に通気性を有するアルミナ又はジルコニ
アの薄い被覆層を設けることによって、低温焼成セラミ
ック多層基板のグリーンシートとセッターの反応を防止
し、使用中のセッター表面からの粒子の脱落を無くすこ
とができる。
【0021】上記被覆層の形成方法としては、プラズマ
ーコーティング、ディッピング、スプレー塗布などがあ
るが、セッターの通気率に大きな影響を与えないことが
必要である。そのための好ましい方法は、平均粒径0.
5μm以下のAl23又はZrO2粒子を使用して懸濁
液を作製し、これをセッターの表面にスプレー又はディ
ッピングでコーティングした後、1100℃以上で焼成
する方法である。使用する粒子の平均粒径が0.5μm
を越えると、セッター表面の気孔を塞ぎ、通気率を低下
させる場合がある。
【0022】更に好ましい方法は、Al23又はZrO
2のゾルをスプレー又はディッピングでコーティング
し、100℃以上で乾燥した後、焼成する。使用する粒
子が細かければ細かいほど、乾燥時に粒子が表面側に移
行して、セッター表面に極く薄いコーティング層を形成
できるからである。尚、被覆層の重量は、セッターの重
量に対して10重量%以下が望ましい。
【0023】
【実施例】実施例1 アルミナ質繊維(イギリスICI社製のサフィルHA、
Al2397%、SiO23%、平均繊維長5mm、平
均繊維径3μm)30重量%と、アルミノシリケート質
繊維(イソライト工業(株)製のイソウール、Al23
47%、SiO253%、平均繊維長1mm、平均繊維
径2.8μm)10重量%と、Al23粒子(住友化学
工業(株)製、平均粒径0.55μm)55重量%と、
SiO2含有量40重量%のシリカゾル5重量%(固形
分)を20リットルの水に添加し、数分間撹拌してスラ
リーを形成した。
【0024】このスラリーに固形分2重量%の高分子系
凝集剤の水溶液を加えて凝集させ、板状に吸引成形し
た。得られた板状の成形体を120℃で乾燥した後、1
400℃で2時間焼成して、セッターを製造した。この
セッターのかさ密度は0.8g/cm3であった。また、
上記と同様にして、縦300×横300×厚さ5mmの
表面粗さ測定用試料と、直径25×厚さ5mmの通気率
測定用試料を製造し、表面粗さ(JIS B 0601)
及び通気率(JIS R 2115)を測定した。その結
果、このセッターの表面粗さはRaで6.5μm(測カ
ットオフ値=0.8mm、測定長=4mm)、及び通気
率はλ=0.068cm2であった。
【0025】実際に、このセッターの表面上に低温焼成
セラミック多層基板のグリーンシートを載せて、950
℃で50回以上に焼成を行ったところ、脱バインダー不
良は全くなく、セッターとグリーンシート及び導体ペー
ストとの反応は起こらず、得られた基板製品の表面に傷
が生じることもなかった。
【0026】実施例2 上記実施例1と同じアルミナ質繊維5重量%と、同じく
アルミノシリケート質繊維30重量%と、Al23粒子
(住友化学工業(株)製、平均粒径30μm)60重量
%と、SiO2含有量40重量%のシリカゾル5重量%
(固形分)を、20リットルの水に添加し、数分間撹拌
してスラリーを形成した。このスラリーを、実施例1と
同様に凝集させて吸引成形し、得られた板状の成形体を
乾燥した後、1400℃で2時間焼成して、セッターを
製造した。このセッターのかさ密度は0.9g/cm3
あった。
【0027】また、実施例1と同様に、上記のセッター
の表面粗さ及び通気率を測定したところ、表面粗さはR
aで11.5μm(カットオフ値=0.8mm、測定長=
4mm)、及び通気率はλ=0.019cm2であった。
【0028】また、このセッターの表面上に低温焼成セ
ラミック多層基板のグリーンシートを載せて、950℃
で50回以上に焼成を行ったところ、脱バインダー不良
は全くなく、セッターとグリーンシート及び導体ペース
トとの反応は起こらず、得られた基板製品の表面に傷が
生じることもなかった。
【0029】比較例 上記実施例1と同じアルミナ質繊維とアルミノシリケー
ト質繊維を用いたが、それぞれ30kg/cm2と15
0kg/cm2で粉砕して繊維長さを1mm以下にした
以外は実施例2と同様にして、セッターを製造した。
【0030】得られたセッターのかさ密度は1.2g/
cm3、表面粗さはRa=10.0μm(カットオフ値=
0.8mm、測定長=4mm)、通気率はλ=0.004
8cm2であった。また、このセッターの表面上に低温
焼成セラミック多層基板のグリーンシートを載せて95
0℃で焼成を行った結果、通気率が小さいため脱バイン
ダー不良が発生し、得られた基板製品の表面に変色が起
こった。
【0031】実施例3 上記実施例1で製造したセッターの両表面に10重量%
のアルミナゾル(日産化学(株)製AS−520)をス
プレーコーティングし、120で乾燥した後、1200
℃で2時間焼成した。得られたセッターの最終かさ密度
は0.71g/cm3であった。
【0032】また、実施例1と同様に、上記のセッター
の表面粗さ及び通気率を測定したところ、表面粗さはR
aで10.5μm(カットオフ値=0.8mm、測定長=
4mm)、及び通気率はλ=0.066cm2であった。
【0033】実際に、このセッターの表面上に低温焼成
セラミック多層基板のグリーンシートを載せて950℃
で50回以上に焼成を行った結果、脱バインダー不良は
全くなく、セッターとグリーンシート及び導体ペースト
との反応は起こらず、得られた基板製品の表面に傷が生
じることもなかった。また、50回使用後におけるセッ
ター表面の粒子の脱落は認められなかった。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、セラミック繊維とセラ
ミック粒子の組合せによって、1400℃まで使用可能
であると共に、小さな表面粗さに制御され、優れた通気
率を有する電子部品焼成用セッターを提供することがで
きる。
【0035】従って、本発明のセッターを用いることに
より、リーンシートからの脱バインダー処理を容易に且
つ迅速に行うことができ、またグリーンシートやその表
面の導体ペーストとの反応が起こらず、グリーンシート
などの焼成を効率良く且つ高い歩留りで安定して行うこ
とができる。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主にセラミック繊維とセラミック粒子と
    からなり、アルミナ含有量が75重量%以上、シリカ含
    有量が25重量%未満であって、通気率が5×10-3
    2以上、及び電子部品を搭載する表面の表面粗さがR
    aで30μm以下であることを特徴とする電子部品焼成
    用セッター。
  2. 【請求項2】 電子部品を搭載する表面に、通気性を有
    するアルミナ又はジルコニアの被覆層を有することを特
    徴とする、請求項に記載の電子部品焼成用セッター。
  3. 【請求項3】 アルミナ含有量が75重量%以上及びシ
    リカ含有量が25重量%未満となるようにセラミック繊
    維とセラミック粒子とを混合し、耐熱性無機質結合剤を
    加えて成形し、1100℃以上で焼成することを特徴と
    する電子部品焼成用セッターの製造方法。
  4. 【請求項4】 セラミック粒子として平均粒径0.2〜
    30μmのアルミナ粒子又はジルコニア粒子を用いるこ
    とを特徴とする、請求項 に記載の電子部品焼成用セ
    ッターの製造方法。
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JP4707225B2 (ja) * 2000-12-22 2011-06-22 イソライト工業株式会社 表面コーティングしたセラミックファイバー成形体の製造方法
JP4920227B2 (ja) * 2005-09-28 2012-04-18 モレックス インコーポレイテド 焼成用治具

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