JPH01171857A - ガラス粉末接着シート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガラス粉末接着シートに関し、更に詳しくはサ
ーマルヘッドや電子回路基板などに使用されるグレーズ
ドセラミック基板の製造に有用なガラス粉末接着シート
に関するものである。

〔従来技術とその問題点〕

グレーズドセラミック基板は、セラミック基板の表面に
溶融ガラス層（通常グレーズ層という）を均一に且つ薄
く形成したものであり、サーマルヘッドやハイブリッド
ＩＣなどに主として用いられている。薄膜回路はグレー
ズドセラミック基板上に真空蒸着法、スパッタリング法
等によって薄膜を形成し、それをフォトリソグツイーに
よってパターニングして形成される。したがって、回路
の精度を向上させるためには表面の平滑性が重要となる
。

また、グレーズドセラミック基板を、サーマルヘッドと
して用いる場合には、印字部分の蓄熱性を一定値に保つ
必要があることからグレーズ層の厚みを正確に規定する
ことが重要となる。

これまで、グレーズ層はセラミック基板面にガラスフリ
ットとビヒクルとからなるペースト状物をスクリーン印
刷法によって塗布し、これを焼成することにより形成す
るのが一般的であった。しかしながら、この方法におい
ては目的とする厚みを一回の操作で形成するのが困難な
ために、多数回の塗布作業を行わなければならないとい
う煩雑性を有し、しかも塗布厚の精度が充分でないとい
う欠点と、塗布時に気泡を抱き込んだリスクリーンが目
づまりしたりするために表面欠陥が生じるという欠点が
あった。

そこで、最近ペースト状物を直接セラミック基板に塗布
する代わりに、ガラスフリットと有機バインダーとを主
成分とするガラス粉末成形シートを予め作成し、これを
セラミック基板面に圧着し、次いで焼成する方法が提案
されてた（特開昭６ｌ−２２６８２）。

この提案された方法に於いては、セラミック基−板とガ
ラス粉末成形シートとの密着力が不充分であり、焼成工
程における昇温時に、有機バインダーの消失前に密着力
が喪失し、そのためにグレーズ層の端部が収縮し製品の
歩留りが悪いという欠点がある。また、ガラス粉末成形
シートの強度が低いためハンドリング性に難点を有し、
特に貼り合わせの自動化が困難であるという欠点がある
。

このような難点を解決するためには、セラミック基板と
の密着力を上昇させ、かつガラス粉末成形シートの強度
をも増加させることであり、このためには有機バインダ
ーの添加量を多くする方法が考えられるが、実際にはガ
ラス粉末成形シート中におけるガラスフリットの充填密
度が低下するために、焼成時にピンホールが発生しやす
くなり、その改善には限界があるものであった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この発明が解決しようとする問題点は、ガラス粉末シー
トをセラッミク基板面に圧着してグレーズドセラミック
基板を製造する従来の方法の上記難点を解決することで
あり、これを換言すれば、セラミック基板面に均一厚み
のグレーズ層を高精度、高歩留りで形成でき、しかも、
通常のガラス粉末成形シートより強度的に優れ自動化し
得るガラス粉末成形シートを提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者達はかかる従来技術の問題点を解決するために
鋭意研究した結果、ガラス粉末成形シートの一方の面に
該シートの補強を目的とした機械的性質の優れた熱可塑
性樹脂層を形成し、また他方の面に常温もしくは加熱加
圧により良好な接着性を発揮する熱可塑性樹脂層を形成
し、この樹脂層を介してセラミック基板面に圧着、積層
し焼成することにより、目的とするグレーズドセラミッ
ク基板を得ることを知り、本発明を完成するに至ったも
のである。

即ち、本発明はガラスフリットと有機バインダーを主成
分とするガラス粉末成形シートの少なくとも一方の表面
に熱可塑性樹脂層が積層されてなるガラス粉末接着シー
ト、特に好ましくは片面の熱可塑性樹脂層が感圧接着性
を示す接着用熱可塑性樹脂層であって、他の面の熱可塑
性樹脂層が補強用熱可塑性樹脂層であることを特徴とす
るガラス粉末接着シートに係るものである。

〔発明の作用並びに構成〕

本発明によれば、接着シートは、均一な厚みに成形され
たガラス粉末成形シートと、均一な厚みの接着性樹脂層
および（又は）補強性樹脂層とを積層して構成されてい
るので、これをセラミック基板面に貼り合わせて焼成し
ても焼成工程中における上記シートの収縮がなく、目的
とするグレーズ基板を高精度で得ることができる。さら
に接着シートが機械的性質に優れ、ハンドリングも容易
なため上記シートとセラミック基板とを重ね合わせて連
続的に熱ロール間などの加熱加圧条件下に導くことによ
り、シートと基板の複合体を得ることができるので生産
ラインの自動化が容易に可能となるものである。

本発明のガラス粉末接着シートは、ガラスフリットと有
機バインダーを主成分とするガラス粉末成形シートと、
その少なくとも一方の表面の熱可塑性樹脂層とから構成
される装 ガラスフリットとしては、従来からこの種分野に於いて
使用されて来たコーティング用ガラスが広く使用出来、
例えばＰｂＯＢｚＯｚ　　ＳｉＯ□系ガラス、ＮａｚＯ
ＢｔＯ＋　　５ｉｆｔ系ガラス、ＢａＯ−ＣａＯ−５ｉ
ｎ。

系ガラスなどが挙げられ、これらは一種または二種以上
で用いることができ、必要に応じて耐熱性、熱膨張率な
どの異なるものを使用することができる。

有機バインダーは、ガラスフリットをシート状に保形す
るために使用されるものであって、ガラスフリットの比
重や粒度によっても異なるが、その使用量は通常はガラ
スフリット１００重量部に対して５〜４０重量部、好ま
しくは８〜３０重量部の範囲とされる。５重量部未満で
はガラス粉末シートの物理的強度が低下し、ガラスフリ
ットが脱離しやすいため好ましくなく、４０重量部を超
えるとガラス粉末の充填密度が低下し、またガス抜けも
悪くなる。

有機バインダーとしても従来から使用されて来た各種の
ものが使用出来、たとえば炭化水素系樹脂、ビニル系樹
脂、アセタール系樹脂、アクリル系樹脂、スチロール系
樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂などの
合成高分子ばかりでなく、繊維素系樹脂などの半合成高
分子なども挙げられる。このなかで、アクリル系樹脂は
特に良好な熱分解性を有するので好ましい。

ガラス粉末成形シートには、有機バインダー中へのガラ
スフリットの分散性を高めるために、界面活性剤、脂肪
酸、脂肪酸エステル、魚油、アクリル系オリゴマー（分
子量３００００以下）などの各種分散剤の少なくとも１
種をガラスフリット１００重量部当たり０．０１〜１０
重量部、好ましくは０．１〜２重量部の範囲で添加する
ことができる。

また更に必要に応じその他の添加剤たとえば消泡剤、離
形剤等を添加することも出来る。

上記成形シートを調製するに際しては例えば、ガラスフ
リット、有機バインダー、溶剤および必要に応じて配合
される分散剤、消泡剤、離形剤等の添加剤とを配合し、
これをボールミル等適宜な手段で均一に混合し、ドクタ
ーブレード等の手段により、目的とする厚み精度を有す
るシートが作られる。この際上記配合物に脱泡処理を加
えておき、シート内部に気泡を起生させないようにして
おくことが望ましい。面このガラス粉末成形シートの厚
みは通常２０〜５００μｍ程度である。

本発明のガラス粉末接着シートは、上記の如く形成され
てなるガラス粉末成形シートの片面又は両面に熱可塑性
樹脂層が積層されたものである。

これ等熱可塑性樹脂層は、接着性を目的としたものと、
補強用を目的としたものとの２種類があり、片面の場合
にはいずれか１種が、両面の場合は、２種類を夫々併用
するものである。接着性を目的として使用される熱可塑
性樹脂層は該樹脂層を介して、ガラス粉末接着シートを
セラミック基板に接着させることを目的として設けたも
ので、接着性を有する熱可塑性樹脂、好ましくは常温で
感圧接着性を示す熱可塑性樹脂もしくは加熱加圧により
感圧接着性を示す熱可塑性樹脂が用いられる。この際の
厚みは通常１〜１００μｍ、好ましくは５〜５０μｍの
範囲とされる。１μｍ未満では目的とする接着性が得ら
れにくく、１００μｍを超えると焼成時の熱分解ガス発
生量が多くなり、グレーズ層の外観を害する傾向がある
。更に該樹脂層はその熱分解温度がガラス粉末成形シー
トを構成する有機バインダーの熱分解温度より高いもの
を用いるのが好ましい。その理由は樹脂層を有機バイン
ダーより低い熱分解温度を有する熱可塑性樹脂で形成す
ると、焼成時にまず樹脂層が失われるために、ガラス粉
末接着シートがセラミック基板より剥離し、更に焼成を
続けるとグレーズ層の端部で収縮に起因する膜厚部が生
じるためである。

この接着を目的とする熱可塑性樹脂層を構成する樹脂と
しては、単独で或いは二種以上を混合して、或いは二種
以上が反応してセラミック基板に対して充分なる接着力
を発揮するものであれば特に制限されることはない。そ
の−例を示すとポリエチレン、エチレン共重合体、エチ
レン−プロピレンゴム、ポリイソブチレン、石油樹脂テ
ルペン樹脂等の炭化水素系樹脂、ポリアクリル酸エステ
ル、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリルアミド等
のアクリル系樹脂、ポリブタジェン、ポリイソプレン等
のジエン系樹脂、酢酸ビニルおよびポリビニルアセター
ル系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリエステル系樹脂、
ポリウレタン系樹脂、繊維素系樹脂などが挙げられるが
、（メタ）アクリル酸エステルと該エステルと共重合可
能な官能基を有するビニル系モノマーとの共重合からな
るアクリル系感圧性接着剤、ポリビニルエーテル系感圧
性接着剤などの樹脂系感圧性接着剤、またはネオプレン
ゴム系感圧性接着剤、イソプレン系感圧性接着剤などの
ゴム系感圧性接着剤の如き常温で感圧接着性を示す物質
を単独または熱溶融性樹脂と混合して粘着性を弱めて使
用するのが、作業性が良く好ましいものである。

この際使用される熱溶融性樹脂としては融点が５０℃以
上好ましくは２００°Ｃ以下のものであれば特に限定さ
れず、例えばロジン、変性ロジンおよびこれらのエステ
ル化物、フェノール系樹脂、ロジンおよびアルキルフェ
ノール変性キシレン系樹脂、テルペンフェノール系樹脂
、エポキシ系樹脂などの官能基を有する熱反応性タイプ
、或いはαまたはβピネン重合体、脂肪族系炭化水素樹
脂、クマロンインデン樹脂、スチレン系樹脂、芳香族系
石油樹脂アクリル酸エステル共重合体などの非官能基タ
イプの何れでも使用することができる。

該熱溶融性樹脂は上記感圧接着性を示す物質１００重量
部に対して２００重量部以下の割合で添加することがで
き、２００重量部を超えると熱可塑性樹脂層の可撓性が
低下し脆くなるので好ましくない。

また補強を目的として形成される熱可塑性樹脂層（以下
筒２の樹脂層という）は該樹脂層を積層することにより
、本発明のガラス粉末接着シートを補強し、該接着シー
トのハンドリングを容易にするために設けたもので、通
常２０ｋｇ／ｃＪ好ましくは４０ｋｇ／ｃＪ以上の強度
を有するものが使用され、その具体例としては、例えば
炭化水素系樹脂、ビニル系樹脂、アセタール系樹脂、ア
クリル系樹脂、スチロール系樹脂、ポリエステル系樹脂
、ポリウレタン系樹脂などの合成高分子や繊維素系樹脂
などの半合成高分子などを用いることができる。この第
２の樹脂層を形成する樹脂は、ガラス粉末成形シートを
構成する有機バインダーと同様に熱分解性の良好な樹脂
を用いるのが好ましいが、必ずしも有機バインダーと同
一の樹脂に限定されるものではない。またこの樹脂層は
未延伸状態であることが好ましく延伸状態であると焼成
時に収縮が生じ、外観不良となることがあるためで、こ
のような樹脂層は例えば樹脂溶液をキャスティングする
ことにより作製される。この樹脂層の厚みは通常５〜２
００μｍ好ましくは１０〜１００μｍの範囲である。５
μｍ未満では補強効果が十分ではなく、２’ＯＯｕｍ以
上では焼成時生じる応力が大きくなるため、外観に悪影
響があるものである。

本発明に於いてはいずれの熱可塑性樹脂層も予めフィル
ム又はシート状に常法により成形したものをガラス粉末
成形シートに重ね合わせ後、加熱加圧することによって
形成するのが好ましいが、例えば樹脂フィルムまたはシ
ートの接着界面側表面をバーナーなどの熱源を用いて活
性化して積層したり、溶融塗工したり、スプレー塗工し
たりして設けてもよい。又いずれの樹脂層についてもい
ずれかを先に形成してもよいし、２層同時に形成しても
よい。

このように作製されてなるガラス粉末接着シートは、ア
ルミナ、ベリリア、ステアタイト、フォルステライト、
ジルコニアの如きセラミック基板の表面に接着性を示す
熱可塑性樹脂層を介して重ね合わされ、必要に応じて加
熱加圧した後、ガラスフリットの軟化温度以上の温度で
焼成され、グレーズドセラミック基板が作られる。焼成
時の温度は５００〜工４００°Ｃが一般的で、この温度
にて有機バインダーおよび熱可塑性樹脂層は消失してい
る。

〔効果〕

本発明のガラス粉末接着シートは以上のように予め成形
されているので、均一な厚みに規定することができると
共に、脱泡操作も簡単にできるので、信頼性の高いシー
トを提供することができ、低いコストで高品質のグレー
ズドセラミック基板を製造することが可能となる。

また接着性を有する熱可塑性樹脂層を設けた場合には、
セラミック基板に対して強固な接着が得られ、焼成作業
が簡単で良好なグレーズドセラミック基板が得られると
いう特徴を有する。

補強用熱可塑性樹脂層を設けた場合は、焼成後の外観を
損なうことなしに、機械的性質の優れたガラス粉末接着
シートが得られ、該シートのハンドリングが容易となり
、貼り合わせの自動化が可能となる特徴を有する。

またこれ等両者を共に設けた場合には、これ等大々の作
用が共に発揮されることは勿論である。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を示す。文中部とあるのは重量部
を意味する。

実施例 ガラスフリットとしてＢａＯ−ＣａＯ−５ｉＯ□系ガラ
ス（軟化点８５０°Ｃ，３２５メツシユパス）を用いた
。ガラスフリット１００部、樹脂バインダーとしてポリ
メタクリル酸イソブチル１２部、可塑剤としてジブチル
フタレート４部、分散剤としてオレイン酸１部、トルエ
ン３０部、メチルエチルケトン２０部を常温でボールミ
ルにより混合した後、ポリエステルフィルム上にドクタ
ーブレードを用いてキャスティングし、厚み８０μｍの
ガラス粉末成形シートを得た。次に厚み４０μｍのポリ
メタクリル酸エチルのフィルムを補強用熱可塑性樹脂層
として１００°Ｃの熱ロールを用いてガラス粉末成形シ
ートの一方の面にラミネートを行った。更に厚み１０μ
ｍのアクリル酸２−エチルヘキシルルアクリル酸共重合
体を主成分とした粘着剤層を接着用熱可塑性樹脂層とし
て他方の面にラミネートを行い、ガラス粉末接着シート
を得た。

得られたシートの引張り強度は４１　ｋｇ／ｃｆｆｌ　
（引張り強度１００ｍｍ／ｍｉｎ　）であった。

セラミック基板としては純度９６．０％のアルミナ基板
を用い、上記のガラス粉末接着シートを接着用熱可塑性
樹脂層を介して圧着を行い４００″Ｃで６０分間脱バイ
ンダーを行った後、１０″Ｃ／ｍｉｎの速度で昇温し、
１３００°Ｃで１２０分間保持してグレーズ化を行った
。得られたグレーズドセラミック基板はグレーズの端部
における収縮が見られず、また発泡等のない良好な表面
平坦度を有していた。

比較例１ 実施例１に示した方法により、ガラス粉末成形シートを
作製し、これに接着用熱可塑性樹脂層（実施例１と同じ
組成、厚み）のみをラミネートすることにより得られた
ガラス粉末接着シートの引張り強度は１３ｋｇ／ＣＩＩ
Ｉ（引張り速度１００　ｍｍ／ｍ１ｎ）であった。

（以上） 特許出願人　　日東電気工業株式会社

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガラスフリットと有機バインダーを主成分とする
   ガラス粉末成形シートの少なくとも一方の表面に熱可塑
   性樹脂層が積層されてなるガラス粉末接着シート。
2. （２）片面の熱可塑性樹脂が感圧接着性を示す接着用熱
   可塑性樹脂層であって、他の面の熱可塑性樹脂が補強用
   熱可塑性樹脂層であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のガラス粉末接着シート。
3. （３）感圧接着性を示す接着用熱可塑性樹脂が、常温で
   または加熱により感圧接着性を示すものである特許請求
   の範囲第２項記載のガラス粉末接着シート。
4. （４）補強用熱可塑性樹脂の機械的強度が少なくとも２
   ０ｋｇ／ｃｍ＾２である特許請求の範囲第２項記載のガ
   ラス粉末接着シート。