JPH02261656A - 異方性セラミックス複合体 - 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、特性が異なる２種以上の導電性材料よりなる
導電パターンを内部に形成した異方性セラミックス複合
体に関する。

（従来の技術） セラミックス焼結体に導電性材料を内蔵させた複合体に
関連する先行技術としては、セラミックス焼結体内に相
互連結した孔のネットワークを形成してその中に導電性
材料を存在させたもの（特公昭５３−３５０８５号）や
、カーボンペーストを塗布したグリーンシートを積層、
焼結して得られた空隙層を含むセラミックス焼結体内に
溶融金属を注入してなる積層アクチュエータ（特開昭６
２−２１１９７５号）や、カーボンペーストを印刷した
グリーンシートと通常のグリーンシートを交互に積層、
焼結して得られた多孔質層を含むセラミックス焼結体の
該多孔質層に金属メツキを施して導電性を付与した圧電
セラミックス体（特開昭６２−２７７７８０号）や、セ
ラミックス等の絶縁性基材中に複数の貫通孔を形成して
該貫通孔に導電性材料を充填した通電加熱記録用ヘッド
（特開昭６１−１４９３７３号）などがある。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記の特公昭５３−３５０８５号、特開
昭６２−２１１９７５号、特開昭６２−２７７７８０号
に開示されたものは、孔のネットワークや空隙層や多孔
質層を内部に有するセラミックス焼結体を作製してから
、注入やメツキ等の手段で導電性材料を内蔵させるもの
であるから、−［類の導電性材料しか内蔵させることが
できず、従ってこれらの技術を応用しても、２種類以上
の導電性材料を直列配置の状態で内蔵させることにより
導電性について異方性を有するセラミックス複合体を得
ることは不可能であった。

また、特開昭６１−１４９３７３号のものも絶縁性基材
中の貫通孔に１種類の導電性材料を充填しているので、
これを通電加熱記録用ヘッドとして使用するには絶縁性
基材表面に抵抗発熱層を形成する必要があり、この構成
では印字の解像度が落ちるという問題があった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、導電性について異方性を有し、導電性材
料として例えば電気抵抗の大きいものと小さいものを組
合わせた導電パターンを内部に形成すれば、解像度の優
れた印字が可能な通電加熱記録用ヘッドとして使用でき
る異方性セラミックス複合体を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の異方性セラミックス複合体は、直列に接続配置
された特性が異なる２種以上の導電性材料より成る導電
パターンを、セラミックス焼結体の一面から他の一面へ
貫通させて該焼結体内部に形成したことを特徴としてお
り、そのことにより上記目的が達成される。

以下に本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施態様に係る異方性セラミックス
複合体の一部切欠斜視図である。

第１図において、ｌは矩形板状のセラミックス焼結体で
あり、該焼結体１の内部には、−側面１ａから相対向す
る他側面１ｂへ貫通する複数の互いに平行な細い直線状
の導電パターン２が形成されている。この直線状導電パ
ターン２は、直列に接続配置された特性が異なる２種類
の導電性材料２ａ、２ｂからなるものであり、導電性材
料としては、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、酸化ル
テニウム等の金属やこれらの合金、或いはカーボン等が
使用される。このような導電パターン２の層は第１図で
は一層だけ表れているが、実際にはセラミックス焼結体
１の内部に複数層形成されでもよい。また、第１図には
示していないが、導電パターン２の両端が露出するセラ
ミックス焼結体１の一側面１ａ及び他側面にｌｂに良導
電性金属を蒸着する等の方法で電極を必要に応じて形成
することが好ましい。なお、この実施態様では特性が異
なる２１１類の導電性材料２ａ、２ｂを直列に接続配置
して導電パターン２を形成しているが、必要に応じて３
種類以上の導電性材料を直列に接続配置して導電パター
ン２を形成してもよい。

このような構成のセラミックス複合体は、セラミックス
焼結体１の一側面１ａから相対向する他側面１ｂへ貫通
する細い直線状の導電パターン２が、直列に接続配置さ
れた特性の異なる２梯類の導電性材料２ａ、２ｂで形成
されているため、導電性について一側面１　、ａから他
側面１ｂに向かって異方性を有している。

また、第２図は本発明の他の実施態様に係る異方性セラ
ミックス複合体の部分切欠斜視図であって、この複合体
は、正方形板状のセラミックス焼結体ｌの一側面１ａか
ら隣接側面１ｃへ貫通する複数の同心円弧状の導電パタ
ーン２が形成されており、その他は前記と同様に構成さ
れたものである。このようなセラミックス複合体は、セ
ラミックス焼結体１の一側面１ａから隣接側面１ｃに向
かって異方性を有している。

上記のような本発明の異方性セラミックス複合体は、例
えば次の方法によって容易に製造することができる。

第１図に示す直線状の導電パターン２を有するセラミッ
クス複合体を製造する場合を例にとって説明すると、ま
ず、第３図（イ）に示すようにセラミックス材料を主成
分とする絶縁性グリーンシー）１０の表面に感光性樹脂
組成物による細線パターン３０を形成する。次いで、同
図（ロ）に示すように細線パターン３０間の空間の一部
に導電性材料２０ａを充填し、更に未充填の空間に特性
が異なる導電性材料２０ｂを充填する。そして、同図（
ハ）に示すように感光性樹脂組成物の細線パターン３０
のみを剥離し、グリーンシート１０表面に複数の平行な
直線状の導電パターン２０を残す。このようにして形成
された導電パターンは、その途中で特性の異なる２種類
の導電性材料２０ａ、２０ｂが連なり、互いに直列に配
置されたものとなる。なお、必要ならば、細線パターン
１０の間の空間を３区分もしくはそれ以上に区分けして
、それぞれに特性が異なる導電性材料を充填し、３種類
もしくはそれ以上の導電性材料が直列に接続配置された
導電パターンを形成してもよい。しかる後、同図（ニ）
に示すように、導電パターン２０が形成されたグリーン
シートを複数枚積層、圧着し、所定温度で焼成して、異
方性セラミックス複合体を得る。

更に詳しく説明すると、上記のグリーンシート１０はセ
ラミックス粉末を主体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。セラミックス粉末
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Ｍ
ｇＯ−５ｉ０２−ＣａＯ系、Ｂ１０．−３ｉＯ２系、Ｐ
ｂＯ−Ｂ２０３−Ｓ　＋０２系、Ｃａ０−Ｓ　１０２−
Ｍｇ０−Ｂ２Ｏ３系、ＰｂＯ−５ｉ０２−８２０３−Ｃ
ａＯ系等のガラスフリフト粉末があげられ、単独もしく
は二種類以上併用される。このグリーンシート１０の製
造方法は任意の方法を採用してよく、例えば上記セラミ
ックス粉末をプレス成形してもよいが、グリーンシート
ｌＯはその表面に導電パターン２０を形成した後、複数
枚積層圧着されるのであり、圧着の際に導電パターン２
０がセラミックス粉末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１０は上記セラミックス粉末と有
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
、デキストラン、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、プロパツール、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
、セラミックス粉末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。

細線パターン２０の形成方法としては種々の方法を採用
することが可能であり、例えば有機材料のペーストをス
クリーン印刷や凹板印刷で印刷する方法なども採用され
るが、感光性樹脂組成物をグリーンシート１０表面に積
層し、所定の細線パターンを有するホトマスクを重ねて
、露光、現像することにより形成する方法が好ましく、
露光に際して活性光線源として紫外線、電子線、エック
ス線等を使用すれば、１μｍ程度の線幅の細線パターン
３０を形成することが可能となる。感光性樹脂組成物と
しては、ドライフィルムホトレジストとして市販されて
いるもの等が好適に使用されるが、グリーンシート１０
に有機溶剤可溶の有機結合剤を含む場合は、溶剤現像す
るとグリーンシートが破壊されることがあるので、アル
カリ現像タイプのドライフィルムホトレジストを使用す
るのが好ましく、また、グリーンシート１ｏに水溶性の
有機結合剤を含む場合は、アルカリ現像するとグリーン
シートが破壊されることがあるので、溶剤現像タイプの
ドライフィルムホトレジストを使用するのが好ましい。

このようなドライフィルムホトレジストでグリーンシー
ト１０の表面に細線パターン３０を形成するには、従来
から回路基板等の作製に採用されている種々の方法を採
用することが可能であり、例えばグリーンシート表面に
アルカリ現像タイプのドライフィルムホトレジストを圧
着もしくは熱溶融着して、その上に細線パターンが設け
られたホトマスクを重ね合わせ、高圧水銀灯等で活性光
線を照射して露光し、照射部分の感光性樹脂組成物を硬
化させてからホトマスクを剥離して、炭酸ナトリウム、
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を溶解したアルカ
リ水溶液で現像する方法等が好ましく採用される。又、
ガラス板、ステンレス板、アルミニウム板等の支持体上
に感光性樹脂組成物の細線パターンを形成し、これをグ
リーンシートの表面に転写する方法等も採用される。

細線パターン３０の間の空間に導電性材料２０ａ、２ｏ
ｂを充填する方法としては種々の方法を採用できるが、
例えばグリーンシー８１０表面の一部に前述の導電性材
料２０ａのペーストを塗布し、スキージやヘラ等を用い
て０．１〜２０ｋｇ／　ｃ　ｍ　２の圧力で該ペースト
を引き伸ばしながら細線パターン３０間の空間の一部に
押し込み、更に未充填の空間に特性の異なる導電性材料
２０ｂのペーストを同様に押し込むが好ましい。尚、細
線パターン３０上に残った導電性材料のペーストは拭き
取るなどして除去すればよい。

導電性材料を充填した後の細線パターン３０の剥離は、
該細線パターン３０が感光性樹脂組成物で形成されてい
る場合、現像に用いた現像液等をスプレーすることによ
り行われるが、該細線パターン３０の感光性樹脂組成物
は活性光線の照射で硬化しているので、細線パターン形
成時の現像条件では剥離しにくい。従って、感光性樹脂
組成物の硬化の程度に応じて現像時間を長（するか、現
像液の温度を上げるか、或いは現像液の濃度を上げるか
して剥離することが好ましい。このように細線パターン
３０を剥離して導電パターン２０をグリーンシー８１０
表面に形成した後、必要に応じて８０−１６０℃で１０
〜６０分保持し、導電性材料２０ａ、２Ｏｂ中の残存溶
剤を飛散させて固化させるのが好ましい。

導電パターン２０が形成されたグリーンシートｌＯの積
層枚数は、目的とする異方性セラミックス複合体の大き
さによって適宜決定すればよいが、あまり厚くなると圧
着しにくくなり、導電パターン２０がグリーンシート１
０によって包み込まれにくくなるので、グリーンシート
１０及び導電パターン２０の厚さが１０μｍオーダーの
場合には５０〜１０００枚程度積層するのが好ましい。

そして、より厚いものを得たい場合には、−度積層圧着
した積層体を複数個積層し、再度圧着すればよい。また
、圧着条件は適宜決定すればよいが、通常、２０〜１６
０℃で、１〜１００　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ２の圧力下に
１−１０分圧着するのが適当である。

なお、導電パターン２０はグリーンシート１０の両面に
形成してもよく、その場合は、導電パターン２０の形成
されたグリーンシート１０と形成されてないグリーンシ
ートを交互に積層、圧着して積層体を形成すればよい。

積層体の焼成条件は、セラミックス粉末の種類に応じて
適宜決定すればよいが、一般には１〜ｂ０℃で１〜５時
間保持してグリーンシート１０を脱脂し、その後７６０
〜１６５０℃で１〜５時間保持して焼成するのが適当で
ある。

本発明の異方性セラミックス複合体は、セラミックス焼
結体内部の導電パターンが直列に接続配置された特性の
異なる２種以上の導電性材料より成るため、該導電パタ
ーンが例えばセラミックス焼結体の一面から相対向する
他の一面へ貫通する複数の平行な直線状パターンである
場合には、その−面から相対向する他の一面に向かって
異方性を有しており、又、導電パターンがセラミックス
焼結体の一面から隣接する他の一面へ貫通する円弧状パ
ターンである場合には、その−面から隣接する他の一面
に向かって異方性を有している。

また１、電気抵抗の大きい導電性材料（抵抗材）と電気
抵抗の小さい導電性材料（導電材）を直列に接続配置し
た導電パターンをセラミックス焼結体の内部に形成すれ
ば、通電時に抵抗材が発熱するので、これ゛を通電加熱
記録用ヘッドとして使用する場合には、表面に抵抗発熱
層を形成する必要がなくなり、解像度の優れた印字を行
うことが可能となる。

（実施例） 本発明を実施例について以下に説明する。

なお、以下に「部」とあるのは重量部を意味する。

尖Ｗ上 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５μ慣のＰｂＯ−５ｉ０２−Ｂ２０
３−ＣａＯ系ガラスフリットを６０部、ポリビニルブチ
ラールを°１２部、ジブチルフタレートを４゜５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、５ｏｌｖｅｎｔ　Ｂｌａｃ
ｋ　７を０．５部供給し、３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、乾燥して、厚さ６０μｍ、縦横寸法が３０Ｘ
１００ｍｍのグリーンシートを作製した。

一方、メタクリル酸メチル−メタクリル酸ｎ　−ブチル
−アクリル酸共重合体（６／２／２．Ｍｗ：１５万）を
６０部、２．２−ビス（４−メタクリロキシジェトキシ
フェニル）フロパンを１５部、ヘキサメチレンジアクリ
レートを１５部、２．４−ジメチルチオキサントンを２
部、ｐ−ジメチルアミノ安息香酸エチルを２部、マラカ
イトグリーンを０．０５部、パラメトキシフェノールを
０．１部、メチルエチルケトンを２０部均一に溶解させ
て感光液を得、この感光液を厚さ２０μｍのポリエチレ
ンテレフタレートフィルム上に塗布、乾燥して、厚さ２
５μｍのドライフィルムホトレジストを作製した。

このドライフィルムホトレジストを上記グリーンシート
に１００℃、３ｋｇ／ｃｍ”で熱ラミネートし、ドライ
フィルムホトレジストの上に細線パターンを有する陰画
のホトマスクを密着させて、３ｋＷ高圧水銀灯から５０
ｃｍの距離で紫外線を３５ｍＪ／ｃｍ２の照射量で露光
した。そしてドライフィルムホトレジストの支持体であ
るポリエチレンテレフタレートフィルムを剥離し、３０
℃の炭酸ナトリウムの１重量％水溶液を１ｋｇ／ｃｍ２
でスプレーして３０秒で現像し、線幅２５μｍ、線間隔
３０μｍの細線パターンをグリーンシート表面にシート
短辺と平行に形成した。

このグリーンシートの表面の半分（１５Ｘ　１００ｍｍ
）に、導電性ペースト（Ａｇ：　Ｐｄ＝　８０　：　２
０、口中マノセイ■製、ＴＲ４９４０）を塗布し、３ｋ
ｇ／ｃｍ２の圧で押さえたスキージを移動して、細線パ
ターン間に導電性ペーストを充填し、常温で６０分乾燥
させた。更に、グリーンシートの残り半分の表面（１５
Ｘ１００ｒｎｍ）に、抵抗ペースト（ＲｕＯ２、田中マ
ッセイ■製、ＲＸ−１１０３Ｂ）を塗布し、上記と同様
にして細線パターン間に充填し、乾燥させた。

次いで、このグリーンシートに３０℃の炭酸ナトリウム
の１重量％水溶液を１ｋｇ／ｃｍ２でスフレ−して２分
現像し、ドライフィルムホトレジストの細線パターンを
剥離し、１２０°Ｃで２０分乾燥して、線幅３０μｍ、
線間隔２５μｍ１厚さ１２μｍ、長さ３０ｍｍの導電パ
ターンをグリーンシート表面に形成した。この導電パタ
ーンは、長さ３０ｍｍのうちの半分が導電性ペースト、
残り半分が抵抗ペーストからなり、双方のペーストが直
列に接続配置されたものであった。

このグリーンシートからその支持体であるポリエチレン
テレフタレートフィルムを剥離し、該グリーンシートを
１００枚積層し、１５０℃、６０ｋｇ／ｃｍ２の圧力で
３分間プレスして、厚さ６゜５ｍｍ、縦横寸法が３０Ｘ
１００ｍｍの積層体を得た。そして、この積層体を加熱
炉に入れて５°Ｃ／　ｈ　ｒの昇温速度で昇温し、５０
０’Ｃで２時間保持して脱脂し、更に１００°Ｃ／ｈｒ
の昇温速度で昇温し８６０°Ｃで２時間焼成して、異方
性セラミックス複合体を得た。

この異方性セラミックス複合体は、その−面から相対向
する一面まで貫通する多数の独立した細い直線状の導電
パターンがセラミックス焼結体内部に多層にわたって形
成されており、該導電パターンはいずれも導電ペースト
と抵抗ペーストが途中で直列に接続配置されたものであ
った。この１夏合体の面方同の抵抗を高抵抗測定器で測
定したところ６．ｌＸ１０”Ω・Ｃｍであった。また、
この複合体の導電パターンの露出した一面全体に金を蒸
着し、他の面に５Ｘ５ｍｍの面積で金を蒸若して、導電
性材料の導電パターン方向の抵抗を測定したところ、６
．３Ω・ｃｍであった。

去ＪＬＩＩ 実施例１で用いた導電ペーストと抵抗ペーストに代えて
、金導体ペースト（日中マッセイ■製、ＴＲ−１１４Ｈ
）と白金ペースト（日中マッセイ■製、ＴＲ−７０６１
）を使用した他は実施例１と同様にして積層体を得た。

この積層体を５゛Ｃ／ｈｒで昇温し５００°Ｃで２時間
保有して脱脂したのち、１００℃／ｈｒで昇温し９００
°Ｃで２時間焼成して、異方性セラミックス複合体を得
た。

この複合体の面方向の抵抗と配線パターン方向の抵抗を
、それぞれ実施例１と同様にして測定したところ、面方
向の抵抗は４．２Ｘ１０”Ω・Ｃｍ１配線パターン方向
の抵抗は２．７Ｘ１０−’Ω・ｃｍであった。

（発明の効果） 本発明の異方性セラミックス複合体は、このように直列
に接続配置された特性の異なる２ｍ以上の導電性材料よ
り成る導電パターンがセラミックス焼結体の一面から他
の一面へ貫通して形成されているため、導電性について
異方性を有しており、特に、電気抵抗の大きい導電性材
料（抵抗材）と電気抵抗の小さい導電性材料（導電材）
より成る導電パターンを形成すれば、通電時に抵抗材が
発熱するので、これを通電加熱記録用ヘッドとして使用
する場合でも表面に抵抗発熱層を形成する必要がなくな
って解像度の優れた印字を行うことが可能となり、しか
も、製造が比較的容易で効率よく大量生産できるといっ
た効果を奏する。

４、　　　　の　　　な：　ａ 第１図は本発明の一実施例に係る異方性セラミックス複
合体の一部切欠斜視図、第２図は本発明の他の実施例Ｉ
こ係る異方性セラミックス複合体の一部切欠斜視図、第
３図（イ）〜（ニ）は本発明の異方性セラミックス複合
体の一製造方法を段階的に説明する説明図である。

ｌ・・・セラミックス焼結体、ｌａ・・・−面、ＩＩ）
。

１ｃ・・・他の一面、２・・・導電パターン、２ａ、２
ｂ・・・導電性材料。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、直列に接続配置された特性が異なる２種以上の導電
   性材料より成る導電パターンを、セラミックス焼結体の
   一面から他の一面へ貫通させて該焼結体内部に形成した
   ことを特徴とする異方性セラミックス複合体。