JP3274756B2

JP3274756B2 - セラミックスグリーン体の製造方法

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Publication number: JP3274756B2
Application number: JP33606393A
Authority: JP
Inventors: 吉彦沼田
Original assignee: Tokuyama Corp
Current assignee: Tokuyama Corp
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 2002-04-15
Anticipated expiration: 2017-04-15
Also published as: JPH07187805A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はセラミックスグリーン体
の製造方法に関する。詳しくは、スクリーン印刷を利用
した同時焼成メタライズ法に適した機械的強度の高いプ
レス成形体よりなるセラミックスグリーンの製造方法に
関する。

【０００２】

【従来技術】窒化アルミニウム（ＡｌＮ）やアルミナ
（Ａｌ₂Ｏ₃）等のセラミックスは半導体部品実装用の基
板やパッケージとして利用されている。これらセラミッ
クス体を半導体基板やパッケージとして使用するために
は、メタライズを行う必要がある。上記メタライズを行
う方法の一つとして同時焼成メタライズ法が行われてい
る。かかる同時焼成メタライズ法は、金属層の基板への
焼き付けと、基板の焼結を１回の焼成で同時に行う方法
であり、焼成後にメタライズを行う方法に比べ、工程数
が少ないという有利な面を持っている。

【０００３】従来、同時焼成メタライズ法は、セラミッ
クス粉末を有機バインダーを用いてシート状に成形し、
該成形体（以下、グリーンシートという）上に高融点金
属粉末のペーストをスクリーン印刷により印刷した後、
脱脂、焼成を行う方法が採らている。このようにグリー
ンシートを用いたものは、薄い基板形状のものには適し
ているが、厚さが１．５ｍｍを超えるようなものは１回
のシート成形で成形することが困難でシート積層が必要
となる。特に形が板状ではない、異形、例えば丸い形状
で、しかも厚さが厚い場合はプレス成形体を使用する方
が有利である。

【０００４】特開平４−１９９６６２号には、プレス成
形体を使用する同時焼成メタライズとして、セラミック
スを粉末成形時に、メタライズパターンを形成する部位
に凹部を形成し、該凹部にメタライズ液を滴下した後、
同時焼成してメタライズパターンを有するセラミックス
を得る方法が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た凹部を有するプレス成形体は、プレス時或いはプレス
後に形成される凹部によりメタライズパターンが形成さ
れるため、それ以外の方法、例えば、スクリーン印刷に
より様々なメタライズパターンを形成することは不可能
である。

【０００６】また、一般にプレス成形体は非常に脆く外
力に弱いため、プレス成形体にスクリーン印刷等を施す
と、印刷時の印圧によりプレス成形体に破損もしくはカ
ケ・クラックが発生する等の不都合が生じることもあ
る。

【０００７】更に、プレス成形体はグリーンシートに比
べて粉落ちし易く、印刷時に粉落ちしたセラミックス粉
がメタライズ表面に付くなどして不良原因となる問題点
があった。

【０００８】これらの問題点を解決するために有機バイ
ンダーの添加量を増やすことも考えられるが、スプレー
ドライによる顆粒体の製造が困難になるし、プレス成形
時に顆粒が金型付着し易い等の問題点が生じる。また、
プレス成形時に顆粒が十分に潰れず、期待した程度まで
プレス成形体の機械的強度を上げることができないとい
う問題点もある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決すべく研究を重ねた結果、プレス成形体を特定条件で
熱処理することにより、プレス成形体の機械的強度が飛
躍的に向上し、スクリーン印刷において十分耐え得るも
のとなる上、プレス体の粉落ちが少なくなり、スクリー
ン印刷を使用したプレス体の同時焼成メタライズが可能
になることを見出し、本発明を完成するに至った。

【００１０】即ち、本発明は、セラミックス粉末１００
重量部に対して有機バインダーを１〜１０重量部含有す
る顆粒体を０．５ｔ／ｃｍ^２以上のプレス圧で成形して
プレス成形体を得、該成形体を１５０〜２５０℃の温度
で熱処理することを特徴とする、幅３０ｍｍ、厚さ０．
８ｍｍの大きさの試験片により、支点間距離２０ｍｍ、
クロスヘッド速度０．５ｍｍ／分で、支点及び荷重点に
先端曲率半径が２．５ｍｍの支持具を使用して測定され
る３点曲げ強度が３００ｇｆ／ｍｍ^２以上であるセラミ
ックスグリーン体の製造方法である。

【００１１】本発明において、プレス成形体を構成する
セラミックスは、公知のものが特に制限なく使用され
る。具体的には、窒化アルミニウム、アルミナ、ベリリ
ア、ムライト、炭化珪素、窒化珪素、、窒化ほう素、ホ
ウケイ酸ガラス等が使用される。

【００１２】本発明において、有機バインダーも公知の
ものが特に制限なく使用される。例えば、ポリメチルメ
タクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリ２−エ
チルヘキシルメタクリレート、ポリブチルメタクリレー
ト、ポリアクリレート等のアクリル系樹脂、ポリビニル
ブチラール、セルロースアセテートブチレート、ニトロ
セルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒ
ドロキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポ
リビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリエチレ
ンオキサイド及びポリプロピレンオキサイド等の含酸素
有機高分子体、石油レジン、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリスチレン等の炭化水素系合成樹脂、ポリ塩化
ビニール及びそのエマルジョン等の有機高分子体が１種
又は２種以上混合して使用される。この中で、アクリル
系樹脂及びポリビニルブチラールは、側鎖に官能基を持
つため、本発明における熱処理によりプレス成形体の機
械的強度を向上させる効果が大きいこと及び成形性が優
れていることより特に好適に使用される。有機バインダ
ーとして使用する有機高分子体の分子量は特に制限され
ないが、一般には３０００〜１００００００、好ましく
は５０００〜３０００００のものを用いるとセラミック
スグリーン体の密度が上昇するために好ましい。

【００１３】本発明において、有機バインダーの配合量
は、セラミックス粉末１００重量部に対して１〜１０重
量部、好ましくは２〜６重量部の範囲から選択されねば
ならない。

【００１４】有機バインダーの配合量が１重量部より少
ない場合は、得られるプレス成形体の機械的強度、特に
曲げ強度を十分に上げることができない。

【００１５】また、成形性が悪く、粉落ちもひどいた
め、スクリーン印刷による同時焼成メタライズに適さな
い。

【００１６】一方、有機バインダーの配合量が１０重量
部を越える場合は、後述するプレス成形体の製造時にお
いて、スプレードライによる顆粒体の製造が困難になる
と共に、プレス成形時に顆粒体が金型に付着し易くな
り、連続プレス成形が困難になる。また、プレス時に完
全に顆粒体を潰すことが難しくなり、結果的にプレス成
形体の密度が下がり、得られるプレス成形体の機械的強
度を十分に上げることができない。

【００１７】本発明のセラミックグリーン体の特徴は、
上記の有機バインダー量において、３点曲げ強さ試験法
により測定される曲げ強度（以下、単に曲げ強度ともい
う）が３００ｇｆ／ｍｍ²以上という極めて高い機械的
強度を有することにある。

【００１８】上記の曲げ強度は以下のような３点曲げ強
さ試験法により測定した値である。

【００１９】先ず、測定に供されるプレス成形体の試験
片の形状は、幅３０ｍｍ、厚さ０．８ｍｍの板状のもの
が使用され、試験機はクロスヘッド速度を一定に保てる
材料試験機が使用される。特に、材料試験機の荷重指示
の精度は、真の荷重の±１％まで測定が可能なものが好
ましい。

【００２０】また、支点及び荷重点における支持具は、
「曲げ強さ試験」において、試験片を支点で支えるか又
は試験片に荷重を加える器具で、丸棒又は先端が一定の
曲率半径をもつナイフエッジ状のものであり、本発明に
おいては、該支持具としてその先端曲率半径が２．５ｍ
ｍのものが使用される。また、上記支持具は、弾性率
１．５×１０⁴ｋｇｆ／ｍｍ²以上をもち、試験中塑性変
形及び破壊しない材質のものが望ましい。また、支持具
における支点及び荷重点の先端表面粗さは、ＪＩＳＢ
０６０１（表面粗さ）に規定する１．６Ｓ以下のもの
が一般に使用される。更に、試験片の幅（ｗ）及び厚さ
（ｔ）の測定は、あらかじめマイクロメーターまたはダ
イヤルゲージを用いて行う。

【００２１】試験方法は、上記試験片を支点間距離２０
ｍｍの距離に配置された上記支持具の２支点上に置き、
支点間の中央の荷重点にクロスヘッド速度０．５ｍｍ／
分の荷重を加え、試験片が破壊するまでの最大荷重
（Ｐ）を測定する。曲げ強度（σ）は、測定値から次式
によって算出する。

【００２２】σ＝３ＰＬ／２ｗｔ² σ：曲げ強度（ｇｆ／ｍｍ²）Ｐ：試験片が破壊したときの最大荷重（ｇｆ）Ｌ：支点間距離（ｍｍ）ｗ：試験片の幅（ｍｍ）ｔ：試験片の厚さ（ｍｍ）本発明のセラミックスグリーン体は、曲げ強度が３００
ｇｆ／ｍｍ²以上であるが、製造方法を選択することに
よって、４００ｇｆ／ｍｍ²以上、更には５００ｇｆ／
ｍｍ²以上のものも得ることが可能である。

【００２３】かかるセラミックスグリーン体の曲げ強度
が３００ｇｆ／ｍｍ²以上のものは、これに前記したメ
タライズ用ペーストのスクリーン印刷を施す際、破損も
しくはカケ・クラックの発生が極めて効果的に防止され
る。

【００２４】また、セラミックグリーン体よりの粉落ち
もかかる強度を境に著しく減少し、メタライズパターン
を有するセラミックス焼結体としての最終製品の歩留り
を向上することが可能である。

【００２５】

【００２６】本発明の方法に使用されるセラミックス粉
末は、前記した種類のものが使用されるが、そのうち粒
径が細かく高純度であることが望ましい。一般的には、
該セラミックス粉末の平均粒径が５μｍ以下で、不純物
（陰イオン及び陽イオン不純物を含む）が５重量％以下
であることが好ましい。このようなセラミックス粉末を
用いた場合は該セラミックス粉末の焼結性が優れていた
り、得られる焼結体の特性が優れる等の利点を有するた
め、本発明において推奨される。

【００２７】特に、半導体基板等として利用する場合、
その電気的、熱的性質及び毒性等から窒化アルミニウム
及びアルミナが好適に使用される。その中でも窒化アル
ミニウムは、熱伝導率が高いために、本発明の後述する
熱処理時にプレス成形体の全体を均一に熱処理できるた
めに好適に使用される。

【００２８】上記窒化アルミニウム粉末の好適な態様を
具体的に例示すれば、沈降法で測定した平均粒径が５μ
ｍ以下であり、好適には３μｍ以下、最も好適には０．
５〜２μｍの範囲にある粉末が好ましい。また、比表面
積から算出した平均粒径（Ｄ₁）と沈降法で測定した平
均粒径（Ｄ₂）とが下記式０．２μｍ≦Ｄ₁≦１．５μｍＤ₁／Ｄ₂≦２．６０を共に満足する窒化アルミニウム粉末は、焼結時におけ
る線収縮率を小さくすることができ、焼結体の寸法安定
性が向上するので好適に使用される。

【００２９】また、前記窒化アルミニウム粉末として
は、酸素含有量が３．０重量％以下、且つ窒化アルミニ
ウム組成をＡｌＮとするとき含有する陽イオン不純物が
０．５重量％以下、とりわけ平均粒子径（沈降法で測
定）が０．５〜２μｍの範囲にあり、酸素含有量が０．
４〜１．３重量％の範囲にあり、そして陽イオン不純物
の含有量が０．２重量％以下であり、且つ陽イオン不純
物のうちＦｅ、Ｃａ、Ｓｉ及びＣの合計含有量が０．１
７重量％以下である窒化アルミニウム粉末である。この
ような窒化アルミニウム粉末を用いた場合には、得られ
る窒化アルミニウム焼結体の熱伝導率の向上が大きくな
るために本発明で好適に用いられる。

【００３０】本発明において、上記セラミックス粉末と
有機バインダーとは、前記した割合で混合された後、顆
粒体に成形される。顆粒体の製造法は、公知の方法が特
に制限なく採用される。一般的には、上記成分と、必要
に応じて分散剤、有機溶剤又は離型剤を混合してスラリ
ーとなし、その後スプレードライ等の方法により造粒し
て顆粒体を製造する方法が一般的である。

【００３１】本発明において顆粒体は、平均粒径が２０
〜５００μｍ、好ましくは、５〜３００μｍが適当であ
り、形状は短径と長径の比が０．９３以上の真球状であ
ることが、空隙の少ない高密度のプレス成形体が得られ
るために好ましい。

【００３２】上記分散剤としては、公知のものが制限無
く使用できる。具体的に例示すると、カルボキシル化ト
リオキシエチレントリデシルエーテル、ジグリセリンモ
ノオレエート、ジグリセリンモノステアレート、カルボ
キシル化ヘプタオキシエチレントリデシルエーテル、テ
トラグリセリンモノオレエート、ヘキサグリセリンモノ
オレエート、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレ
ート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート等
が１種又は２種以上混合して使用される。

【００３３】有機溶剤も、公知のものが制限なく使用で
きる。例えば、アセトン、メチルエチルケトン及びメチ
ルイソブチルケトン等のケトン類、エタノール、プロパ
ノール及びブタノール等のアルコール類、ベンゼン、ト
ルエン及びキシレン等の芳香族炭化水素類、あるいはト
リクロロエチレン、テトラクロロエチレン及びブロムク
ロロメタン等のハロゲン化炭化水素類の１種または２種
以上が混合して使用される。

【００３４】また離型剤も公知のものが特に制限なく使
用される。具体的には、ポリエチレングリコール、ポリ
テトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレ
ン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、テトラ
フルオロエチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合
体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、メチ
ルメタクリレートとフルオロアルキルメタクリレートと
の櫛型共重合体等の含フッ素重合体、ポリジメチルシロ
キサン、ポリジエチルシロキサン、ポリハイドロジェン
メチルシロキサン、ポリジフェニルシロキサン等のポリ
シロキサン及びこれとメチルメタクリレートとのグラフ
ト共重合体等の含ケイ素重合体、ポリ１，２−ブタジエ
ン、ポリ２−メチルプロパン、ポリビニルメチルエーテ
ル、ポリ４，ｔ−ブチルスチレン等の炭化水素系重合体
等を挙げることができる。

【００３５】これら分散剤、有機溶剤及び離型剤の配合
量は、公知の配合割合が特に制限なく採用される。例え
ば、セラミックス１００重量部に対して、分散剤が０．
０１〜１０重量部、好ましくは０．０２〜３．０重量部
であり、有機溶剤が２０〜２００重量部であり、離型剤
が０．００５〜５重量部、好ましくは０．０１〜０．２
重量部の範囲から選択される。

【００３６】また、上記成分の他に、顆粒体には、各セ
ラミックスに適した焼結助剤を添加することが、得られ
る焼結体の物性の点からも好ましい。焼結助剤として
は、各セラミックスの焼結に用いられる公知の化合物が
何ら制限なく使用し得る。

【００３７】例えば、前記セラミックスが窒化アルミニ
ウムの場合、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化
ストロンチウム等のアルカリ土類金属化合物、酸化イッ
トリウム、酸化ランタン、酸化エルビウム、酸化イッテ
ルビウム、酸化ホルミウム、酸化ジスプロシウム、酸化
ガドリニウム等の希土類元素化合物、アルミン酸カルシ
ウム等の複合酸化物の１種又は２種以上を使用すること
ができる。セラミックスがアルミナの場合には、酸化マ
グネシウム、酸化カルシウム等のアルカリ土類金属化合
物及び酸化ケイ素等のケイ素化合物の１種又は２種以上
が好適に使用される。セラミックスがベリリアの場合に
は、酸化マグネシウム等のアルカリ土類金属化合物、ア
ルミナ等のアルミニウム化合物が好適に使用される。こ
れら焼結助剤の使用量は、各セラミックスによってその
最適量が異なるので、予めそれぞれの場合に応じて好適
な使用量を決定すれば良い。一般には、焼結助剤はセラ
ミックスに対して０．０１〜１０重量％、好ましくは
０．０５〜５重量％の範囲で使用することが好適であ
る。

【００３８】本発明においては、このようにして得られ
たセラミックス粉末の顆粒体に対して、０．５ｔ／ｃｍ
²以上好ましくは１ｔ／ｃｍ²以上のプレス圧でプレス成
形を行う。プレス圧が０．５ｔ／ｃｍ²より小さい場合
には、顆粒体の潰れが十分でなく、得られるプレス成形
体の密度が低く、本発明における熱処理を行っても、プ
レス成形体の機械的強度が十分上昇しないので不都合で
ある。プレス圧の上限については特に制限がないが、一
般的に３ｔ／ｃｍ²以下が好ましい。何故ならば、これ
よりプレス圧が高くなると、耐圧の高い高価なプレス金
型が必要となるし、また使用するプレス機も大きくな
り、経済的に好ましくない。

【００３９】本発明において、このように成形されたプ
レス成形体は、次いで１５０℃〜２５０℃の温度で熱処
理することが重要である。かかる熱処理温度が１５０℃
より低い場合は、プレス成形体の機械的強度が十分上昇
しないとともに、粉落ちの程度も未処理品と同等のため
不都合である。熱処理温度が２５０℃より高い場合は、
有機バインダーの熱分解が部分的に始まり、プレス体の
機械的強度が上昇しないばかりか、場合によっては減少
してしまうので不適である。

【００４０】また、熱処理時間はプレス体の大きさ等に
より最適な時間を設定すればよいが、通常２〜４０時
間、好ましくは５〜２４時間の範囲から選択される。熱
処理時間が２時間より短い場合は、熱処理の効果が十分
でなく、プレス成形体の機械的強度上昇が少ないために
好ましくない。また、熱処理時間が４０時間より長い場
合は、時間をかけただけの効果がなく、経済的に好まし
くない。なお、熱処理における雰囲気は通常、大気雰囲
気が使用されるが、窒素・アルゴン等の非酸化性雰囲気
を使用しても良い。

【００４１】本発明によって得られる高い曲げ強度を有
するセラミックスグリーン体は、上記したようにメタラ
イズ用ペーストのスクリーン印刷を利用した同時焼成に
よるメタライズパターンの形成に適している。

【００４２】上記セラミックスグリーン体を同時焼成メ
タライズに適用する場合、先ず該セラミックスグリーン
体に高融点金属を含有するメタライズ用ペーストをスク
リーン印刷する。

【００４３】上記の高融点金属は、使用するセラミック
スの焼結温度より高い融点を有するものであれば特に制
限されない。具体的には、セラミックスが窒化アルミニ
ウム及びアルミナの場合、タングステン、モリブデン等
の金属が好適に使用される。

【００４４】また、高融点金属は、ペーストに使用する
場合、通常粉末の形態で使用される。この高融点金属粉
末としては、平均粒径０．１〜５μｍ、好ましくは０．
２〜４μｍ、更に好ましくは０．３〜３μｍのものが使
用される。平均粒径が０．１μｍより小さい場合は、金
属層の焼成時の収縮率がセラミックス部の収縮率より大
きくなりすぎるため、金属層に亀裂が入りやすくなり好
ましくない。平均粒径が５μｍより大きい場合は、高融
点金属粉末の焼結性が悪くなるため、緻密な金属層が形
成されず好ましくない。

【００４５】更に、前記高融点金属を含有するメタライ
ズ用ペーストには、密着を改良するための添加剤を加え
ることが好ましい。具体的には、セラミックスが窒化ア
ルミニウムの場合、酸窒化アルミニウム、窒化アルミニ
ウム、チタン、窒化チタン、マンガン等が使用される。
アルミナの場合には、マンガン等が使用される。これ
ら、添加剤の配合量は、上記高融点金属１００重量部に
対して、０．１〜２０重量部、好ましくは２〜１５重量
部の範囲から選択される。また一般的には、ペースト状
とするために、エチルセルロース等の有機結合剤、テル
ピネオール等の有機溶剤等が上記高融点金属粉末に添加
・混合される。

【００４６】更にまた、高融点金属を含有するペースト
を塗布されたセラミックスグリーン体は、次いで脱脂さ
れる。脱脂方法は公知の方法が制限なく採用される。但
し、高融点金属の酸化を防ぐために、非酸化性雰囲気又
は還元性雰囲気で脱脂することが望ましい。代表的な方
法を例示すれば、特にセラミックスが窒化アルミニウム
やアルミナの場合、加湿した還元性ガス雰囲気で加熱脱
脂する方法が挙げられる。上記還元性ガス雰囲気として
は、一般に水素が使用され、必要により窒素、アルゴ
ン、ヘリウム等の不活性ガスで希釈して使用される。ま
た、上記還元性ガス雰囲気は、一般的にこれに水蒸気が
含まれる。水蒸気圧は、１〜１００ｍｍＨｇとすること
が残炭率を下げ、且つ高融点金属の酸化を抑えるために
好ましい。また、他の雰囲気としては、真空（又は減
圧）、窒素又はアルゴンを挙げることができる。

【００４７】上記の脱脂温度は、使用するセラミックス
によって多少異なるが、一般に７００〜１２００℃、好
ましくは８００〜１０００℃の温度が採用される。ま
た、かかる温度への昇温速度は、特に限定されるもので
はないが、一般に１０℃／分以下が好ましい。更に、脱
脂時間は、成形体の肉厚、脱脂温度等により多少異なる
ため、一概に特定することはできないが、一般に１〜５
００分の範囲で決定される。

【００４８】また脱脂は、脱脂後の残炭率が５０００ｐ
ｐｍ以下、好ましくは２０００ｐｐｍ以下、更に好まし
くは１０００ｐｐｍ以下となるように脱脂するのが良
い。脱脂後の残炭率が５０００ｐｐｍより多い場合、セ
ラミックスの焼結が不十分になり密度が十分上がらなく
なったり、高融点金属の一部が炭化され、変色の原因に
なったりするので好ましくない。

【００４９】上記のように脱脂されたものは、次いで焼
成される。焼成の方法は、高融点金属の酸化を防ぐため
に、非酸化性または還元性雰囲気が使用される。上記非
酸化性雰囲気としては、例えば窒素、アルゴン、ヘリウ
ム等のガスの単独或いは混合ガスよりなる雰囲気又は真
空（又は減圧）雰囲気が使用される。焼成条件は、特に
限定されず、各セラミックスに適した条件を採用すれば
良い。例示すれば、セラミックスが窒化アルミニウムの
場合、焼成温度として１４００〜２１００℃、好ましく
は１６５０〜１９００℃で焼成すればよい。アルミナの
場合は、１４００〜１８００℃の範囲が、焼成温度とし
て好適である。かかる温度への昇温速度は、特に限定さ
れるものではないが、１〜４０℃／分が一般的である。
また、上記温度の保持時間は、一般に１分〜２０時間の
条件が採用される。

【００５０】上記方法によって得られたメタライズパタ
ーンを有するセラミックス焼結体のメタライズ表面に
は、必要に応じメッキが施される。該メッキの方法とし
ては、公知の方法が制限なく採用される。例えば、メッ
キの材質としては、ニッケル、金等の金属が一般的であ
り、メッキの手段としては、無電解メッキ、電解メッ
キ、及びこれらの組合せ等が特に制限なく採用すること
ができる。

【００５１】

【作用】本発明における熱処理によりプレス成形体の機
械的強度がスクリーン印刷に十分耐え得る程度まで上昇
する理由は明らかではないが、本発明者は次のように推
測している。即ち、アクリル系樹脂やポリビニルブチラ
ール等のように、側鎖に官能基を持つ有機バインダー、
或いは熱等による開裂により官能基を有する側鎖を生じ
得る有機バインダーにおいて、特に本発明による熱処理
により機械的強度が上昇する効果が特に顕著に認められ
るため、熱処理により側鎖の官能基同士が反応して結合
を作り、高分子主鎖間で結合が生じるために機械的強度
が上昇することが主な原因と考えられる。

【００５２】また、熱処理によりプレス成形体の粉落ち
が減少する理由についても明らかではないが、粉落ちが
主にプレス体からの顆粒の脱落であることを考えると、
上記と同じように高分子主鎖間に結合が生じることによ
り、顆粒同士が強く結ばれ、脱落しにくくなるものと考
えられる。

【００５３】

【発明の効果】以上の説明より理解されるように、本発
明によれば、プレス成形体の熱処理により、プレス成形
体の機械的強度を効果的に増大させ、且つプレス成形体
の粉落ちを減少させることができる。このことより、本
発明によって提供されるセラミックスグリーン体を使用
すれば、従来困難とされていたスクリーン印刷を利用し
た同時焼成メタライズをプレス成形体に施すことが、歩
留り良くできるようになり、シート体の同時焼成メタラ
イズでは製造が困難な形状のメタライズパターンを有す
る焼結体を得ることができ、その工業的価値は極めて大
である。

【００５４】

【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に例示
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。

【００５５】尚、実施例・比較例において、プレス成形
体の曲げ強度の測定は上記した３点曲げ強さ試験法に従
って、（株）東洋ボールドウィン製テンシロン万能試験
機を用いて行った。なお、測定は１０サンプルの平均値
を用いた。

【００５６】比表面積から求める平均粒径Ｄ₁は、下記
式により算出した。

【００５７】Ｄ₁（μｍ）＝６／Ｓ×３．２６ここで、Ｓ：ＡｌＮ粉末比表面積（ｍ²／ｇ）また、沈降法による平均粒径Ｄ₂は堀場製作所製遠心式
粒度分布測定装置ＣＡＰＡ５００で測定した。

【００５８】同時焼成メタライズ後の焼結体の外観検査
は、カケ、クラック及びメタライズ異物（メタライズ面
への顆粒付着）のみを不良原因として検査を行い、歩留
りを求めた。尚、検査は１０倍の実体顕微鏡を用いて行
った。

【００５９】実施例１沈降法による平均粒径が１．６０μｍで、比表面積が
２．５ｍ²／ｇ、従って比表面積から算出された平均粒
径が０．７４μｍで表１に示す組成の窒化アルミニウム
１００重量部と、焼結助剤として酸化イットリウムを５
重量部、有機バインダーとしてメタクリル酸ブチル４．
０重量部、分散剤としてヘキサグリセリンモノオレート
２．０重量部、離型剤としてヘキサフルオロプロピレン
オリゴマー（（株）ネオス製商品名：ネオスＦＸ−
１）０．０５重量部、トルエン１００重量部を投入し
て、十分にボールミル混合した後、白色のスラリーを得
た。

【００６０】

【表１】

【００６１】こうして得られたスラリーをスプレードラ
イヤー法により造粒した。得られた顆粒の嵩比重は１．
２１ｇ／ｃｍ²、平均粒径１１０μｍ、粒度分布は１０
μｍ未満及び１８０μｍを超える粒子がなく、真球度は
０．９５であった。また、スプレードライによる乾燥状
況は、良好であった。

【００６２】この顆粒を用いて、１．３ｔ／ｃｍ²のプ
レス圧で３０ｍｍ幅、厚さ０．８ｍｍのプレス体を作製
した。プレス成形時に顆粒等の金型付着はなく、連続成
形が可能であった。

【００６３】このようにして得られたプレス体を、大気
雰囲気下、２００℃、１０時間の熱処理を行った。得ら
れたプレス体の曲げ強度を測定したところ、９００ｇｆ
／ｍｍ²であった。

【００６４】次に平均粒径２．５μｍのタングステン粉
末１００重量部に対して、平均粒径１．５μｍの酸窒化
アルミニウム粉末８重量部、エチルセルロース２重量
部、テルピネオール２０重量部をらいかい機、続いて３
本ロールミルで十分に混練してペーストにし、スクリー
ン印刷により前記熱処理を施したプレス体の両面にベタ
パターンの印刷を行った。印刷膜厚は１５μｍであっ
た。

【００６５】このようにして作製した印刷体を、露点３
５℃の加湿水素ガスを流通させながら８５０℃、２時間
加熱脱脂を行った。昇温速度は２．５℃／分であった。
脱脂後、前記脱脂体を窒化アルミニウム製の容器に入
れ、窒素雰囲気中１８００℃で５時間加熱した（焼
結）。得られた窒化アルミニウム焼結体の外観を検査し
たところ、９９％の歩留りであった。これらの結果を表
３にまとめて示す。

【００６６】実施例２〜９、比較例１・２実施例１において、表３に示すプレス成形体の熱処理条
件の温度又は時間を変更した以外は、実施例１と同様に
実施した。その結果を表３に示す。

【００６７】実施例１０・１１、比較例３実施例１において、表４（但し、実施例１０は表３に記
載）に示すプレス成形時のプレス圧を変更した以外は、
実施例１と同様に実施した。その結果を表４（但し、実
施例１０は表３に記載）に示す。

【００６８】実施例１２〜１４、比較例４・５実施例１において、表４に示す有機バインダー（メタク
リル酸ブチル）の添加量を変更した以外は、実施例１と
同様に実施した。その結果を表４に示す。

【００６９】尚、比較例５の場合のみ、異形状の顆粒が
多く、顆粒製造が困難であった。また、プレス成形時、
金型に顆粒が付着し易く連続プレス成形はできなかっ
た。

【００７０】実施例１５実施例１において、沈降法で測定した平均粒径が１．３
１μｍで、比表面積が３．３ｍ²／ｇ、従って比表面積
から算出した平均粒径が０．５６μｍで表４に示す組成
の窒化アルミニウムを使用した以外は、実施例１と同様
にした。

【００７１】

【表２】

【００７２】熱処理後のプレス体の曲げ強度は、７９０
ｇｆ／ｍｍ²であった。また、得られた窒化アルミニウ
ム焼結体の外観歩留りは９９％であった。これらの結果
を表４にまとめて示す。

【００７３】実施例１６実施例１において、有機バインダーをポリビニルブチラ
ール３重量部に変更した以外は、実施例１と同様にし
た。その結果を表４に示す。

【００７４】実施例１７・１８実施例１６において、表４に示すプレス体の熱処理条件
の温度又は時間を変更した以外は、実施例１と同様に実
施した。その結果を表４に示す。

【００７５】実施例１９実施例１において、沈降法で測定した平均粒径が１．４
５μｍで、比表面積２．４ｍ²／ｇ、純度９９．０％の
アルミナ１００重量部、焼結助剤としてタルク（Ｍｇ₃
Ｓｉ₄Ｏ₁₈（ＯＨ）₂）５重量部、有機バインダーとして
メタクリル酸ブチル３．０重量部、分散剤としてヘキサ
グリセリンモノオレート２．０重量部、離型剤としてヘ
キサフルオロプロピレンオリゴマー（（株）ネオス製
商品名：ネオスＦＸ−１）０．０５重量部、トルエン１
００重量部を投入して、十分にボールミル混合した後、
白色のスラリーを得た。

【００７６】こうして得られたスラリーをスプレードラ
イヤー法により造粒した。得られた顆粒の嵩比重は１．
８０ｇ／ｃｍ²、平均粒径１２０μｍ、粒度分布は１０
μｍ未満及び１８０μｍを超える粒子がなく、真球度は
０．９３であった。

【００７７】この顆粒を用いて、１．０ｔ／ｃｍ²のプ
レス圧で３０ｍｍ幅、厚さ０．８ｍｍのプレス体を作製
した。

【００７８】このようにして得られたプレス体を、大気
雰囲気下、２００℃、１０時間の熱処理を行った。得ら
れたプレス体の曲げ強度を測定したところ、６８０ｇｆ
／ｍｍ²であった。

【００７９】次に平均粒径２．５μｍのタングステン粉
末１００重量部に対して、エチルセルロース２重量部、
テルピネオール２０重量部をらいかい機、続いて３本ロ
ールミルで十分に混練してペーストにし、スクリーン印
刷により前記熱処理を施したプレス体の両面にベタパタ
ーンの印刷を行った。印刷膜厚は１６μｍであった。こ
のようにして作製した印刷体を、露点３５℃の加湿水素
ガスを流通させながら８５０℃、２時間加熱脱脂を行っ
た。昇温速度は２．５℃／分であった。脱脂後、前記脱
脂体を、窒素及び水素混合雰囲気中１７００℃で４時間
加熱した（焼結）。得られたアルミナ焼結体の外観を検
査したところ、９８％の歩留りであった。これらの結果
を表４にまとめて示す。

【００８０】実施例２０・２１実施例１９において、表４に示すプレス体の熱処理条件
の温度又は時間を変更した以外は、実施例１９と同様に
実施した。その結果を表４に示す。

【００８１】実施例２２上記した実施例１〜２１の製造方法と同一の条件でプレ
ス成形体を製造し、これを熱処理して、３０ｍｍ角、厚
み１０ｍｍのセラミックスグリーン体を得た。

【００８２】得られたグリーン体は、粉立ちもなく、強
度的にも極めて強いものであった。

【００８３】また、同様にしてメタライズパターンを有
する焼結体を製造したが、焼結体へのカケや割れの発生
はほとんどなかった。

【００８４】

【表３】

【００８５】

【表４】

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミックス粉末１００重量部に対して有
機バインダーを１〜１０重量部含有する顆粒体を０．５
ｔ／ｃｍ^２以上のプレス圧で成形してプレス成形体を
得、該成形体を１５０〜２５０℃の温度で熱処理するこ
とを特徴とする、幅３０ｍｍ、厚さ０．８ｍｍの大きさ
の試験片により、支点間距離２０ｍｍ、クロスヘッド速
度０．５ｍｍ／分で、支点及び荷重点に先端曲率半径が
２．５ｍｍの支持具を使用して測定される３点曲げ強度
が３００ｇｆ／ｍｍ^２以上であるセラミックスグリーン
体の製造方法。
【請求項２】請求項１記載の製造方法によって得られた
セラミックスグリーン体に高融点金属を含有するペース
トをスクリーン印刷した後、脱脂、焼成することを特徴
とするメタライズパターンを有する焼結体の製造方法。