JPH02296779A - 空孔を有するセラミックス焼結体の製造方法 - 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、空孔を有するセラミ、クス焼結体の製造方法
に関し、更に詳しくは、空孔内に焼結残渣が含まれない
空孔を有するセラミックス焼結体の製造方法に関する。

（従来の技術） 空孔を有するセラミックス焼結体を製造する方法は、例
えば特開昭６２−１０１４５４号公報、特開昭６３−９
９９５５号公報〜特開昭９９９５７号公報に開示されて
いる。この製造方法は、セラミックスグリーンシート等
の基体上に、感光性樹脂よりなる所定形状のパターンを
形成し、その後この感光性樹脂パターン間にセラミック
スグリーンシートを設け、このパターンが形成さ絡たセ
ラミックスグリーンシートと他のセラミックスグリーン
シートとを積層して得られた積層体を焼結することによ
り、上記感光性樹脂を熱分解により消失させて、所定形
状の空孔を有するセラミックス焼結体を得るものである
。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記の方法でセラミックス焼結体を製造
する場合には、感光性樹脂のパターンを熱分解させて空
孔を形成しているので、感光性樹脂は周囲の未硬化のセ
ラミックスをパターンの中央方向に吸引し７ながら分解
し、そのため得られたセラミックス焼結体の空孔内には
周囲のセラミックスと同じ成分の焼結残渣を含んでしま
うという欠点があった。

本発明は上記欠点に鑑みてなされたもので、その目的は
、空孔内に焼結残渣を含まない空孔を有するセラミック
ス焼結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） 本発明の空孔を有するセラミックス焼結体の製造方法は
、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、アルカリ溶液または有機溶剤に可溶な感光性樹脂
組成物よりなる細線パターンを形成し、次いで細線パタ
ーン間にセラミックス材料を主成分とする空孔形成用材
料を充填し、この細線パターンが形成されたグリーンシ
ートを複数枚積層すると共に、積層体内に細線パターン
を埋設し、該積層体をアルカリ溶液または有機溶剤で処
理することにより細線パターンを溶解除去し、その後焼
成する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、図面を参照しながら本発明を詳述する。

まず、第１図（ａ）に示すようにグリーンシート１の表
面に感光性樹脂組成物より成る細線パターン２を形成す
る。

本発明で使用されるグリーンシート１は、セラミックス
粉末、有機結合剤、必要に応じて可塑剤等からなる焼成
前のシート状の成形体であって、焼成後に絶縁性を有す
るものである。上記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およびＭｇ０−Ｓ　１０
２−ＣａＯ系、Ｂ２０３−Ｓ　ｉ０２系、ＰｂＯ−Ｂ２
０３−Ｓ　ｉ０２系、ＣａＯ−Ｓｉ０２ＣａＯ−５ｉ０
２−系、ＰｂＯ−５ｉ０２−Ｂ２０３−ＣａＯ系等のガ
ラスフリ、ト粉末があげられ、単独で使用してもよく、
二種類以上併用してもよい。

上記有機結合剤としては、アルカリ溶液および／または
有機溶剤に耐性を有する樹脂を使用するのが好ましい。

後述する細線パターン形成用の感光性樹脂組成物として
アルカリ溶液で溶解可能なものを使用する場合には、有
機結合剤は耐アルカリ溶液性に優れているものを使用す
るのがよく、感光性樹脂組成物として有機溶剤で溶解可
能なものを使用する場合には、有機結合剤は耐有機溶剤
性に優れているものを使用するのがよい。有機結合剤と
しては、例えば、ポリウレタン、ポリビニルブチラール
、ポバール等があげられ、ポリウレタンが好適に使用さ
れる。上記可塑剤としては、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があげ
られる。

グリーンシート１の製造方法は任意の方法が採用されて
よ（、例えば、上記セラミックス粉末と有機結合剤と必
要ならば可塑剤、溶剤とを混合して得た混合物を、射出
成形、押出成形、圧縮成形、流延成形等の成形法で成形
されるのが好ましい。

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。上記の溶剤としては、例えばメ
タノール、エタノール、フタノール、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１の製造条件等により適宜決定されればよい
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、溶剤は２０〜１００重量部で
ある。

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、
特にパターンのアルカリ溶液および／または有機溶剤に
溶解し易いポジ型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１の表面に細線パターン２を形成するには、従来から
回路基板等の作製に用いら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１表面にポ
ジ型ドライフィルムホトレジストを圧着もしくは熱融着
し、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分解させてからホトマス
クを剥離し、その後炭酸ナトリウム、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。

上記の感光性樹脂組成物による細線パターン２の形成が
完了すると、第１図（ｂ）に示すようにグリーンシート
１表面の細線パターン２．２間に空孔形成用材料３を充
填する。空孔形成用材料３は少な（とも細線パターン２
．２間に充填するものであり、細線パターン２を覆うよ
うグリーンシート１の表面全体に設けてもよい。この空
孔形成用材料３は、セラミックス粉末、有機結合剤、可
塑剤、溶剤等からなるスラリー状の混合物や、該スラリ
ー状の混合物を上記のドクターブレード法等で塗布、乾
燥させたグリーンシートを使用することができる。また
、細線パターン２と反対側の面にパターンが形成されて
いるグリーンシートを用いてもよい。

空孔形成用材料３として使用されるセラミックス粉末や
有機結合剤は、上記したセラミックス粉末や有機結合剤
が使用でき、特に前述のパターンが形成されているグリ
ーンシート１と同じ種類のものが好ましい。可塑剤はグ
リーンシート１の成分である前述した可塑剤が使用でき
、また溶剤はグリーンシート１の成分である前述した溶
剤が使用できるが、ドライフィルムフォトレジストをほ
とんど溶解しないものが好ましい。

スラリー状の混合物を上記細線パターン２．２間に設け
る方法としては任意の方法が採用されるが、前述のドク
ターブレード法によって行われるのが好ましい。また、
グリーンシートを用いる場合は、細線パターン２を覆う
ようグリーンシートｌの表面に加熱圧着する等の方法が
用いられる。

上記の方法によって得られた細線パターン２を表面に有
するグリーンシートｌを、第１図（Ｃ）に示すように、
複数枚積層した後圧着し、所定厚みのある積層体４とす
る。

グリーンシート１の積層枚数は、目的とするセラミック
ス焼結体の大きさによって適宜決定すればよいが、あま
り厚（なると圧着しに（（なるので、グリーンシートｌ
および細線パターン２の厚さが１０μｍオーダーの場合
には５０〜１０００枚程度が好ましい。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再び複数積
層して圧着すればよい。圧着の条件は、適宜決定されれ
ばよいが、好ましくは３（１〜１２０’Ｃ，１〜１００
Ｋｇ／ｃｒａ２の圧着力で１〜ｌＯ分加圧するのが適当
である。

この工程により細線パターン２はグリーンシート１と空
孔形成用材料３によって封じ込められることになる。ま
た、積層体４の耐アルカリ溶液性または耐有機溶剤性を
高めるために、グリーンシート１および空孔形成用材料
３には熱硬化性および／または熱架橋性の有機結合剤を
含有させるのが好ましく、その場合はドライフィルムフ
ォトレジストを溶出する前に熱硬化温度または熱架橋温
度以上でその積層体４を熱処理するのが好ましい。

このような有機結合剤としては、例えば、ポリウレタン
とインシアネートとの混合物等があげられる。一般に、
熱処理温度は５０〜２５０℃である。

積層体４内に細線パターン２を埋設する工程が完了した
後、積層体４をアルカリ溶液または有機溶剤で処理する
ことにより細線パターン２を溶出させて第１図（ｄ）に
示すように細線パターン２の跡に空孔５を形成する。本
発明で使用されるアルカリ溶液としては、水酸化ナトリ
ウム水溶液、炭酸ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水
溶液等があげられる。有機溶剤としては、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、トルエン等があげられ
る。

積層体４に埋設された細線パターン２を溶出させる方法
としては、アルカリ溶液または有機溶剤中に積層体４を
浸漬し、所定時間放置させる方法があげられるが、溶出
速度を速めるために、積層体４を浸漬したアルカリ溶液
槽または亘機溶剤槽を超音波洗浄器の中に入れてもよい
。また、溶出速度を速めるために、積層体４をその積層
方向で、かつ細線パターン２を横切る方向の面でスライ
スしてスライス体を作成し、このスライス体を上記のよ
うに処理してもよい。

この工程により積層体４中のドライフィルムフォトレジ
ストの細線パターン２を溶出することができ、焼結前に
おいて空孔５を有する積層体４を得ることができる。

次いで、上記積層体４を加熱炉で加熱して脱脂、焼成し
、セラミックス焼結体が得られる。焼結方法は、使用す
るセラミックス粉末の種類等によって適宜決定されれば
よいが、好ましくは１〜１００　’Ｃ／時間で昇温、ま
たは温度保持を繰り返しながら、４００℃〜６００℃ま
で昇温して、積層体４を脱脂し、しかる後再度昇温しで
９００°Ｃ〜１６５０℃で１〜２４時間焼結する。

（作　用） 積石体に埋設された細線パターンを、アルカリ溶液また
は有機溶剤で処理することにより溶解除去し、その跡に
空孔を形成しているので、従来のように焼結によって空
孔を形成しているものではないため、空孔内にはセラミ
ックス粉末の焼結残渣が残ることはない。

（実施例） 次に、本発明の詳細な説明する。尚、以下単に「部」と
あるのは「重量部」を意味する。

尖１ヱレ。

アルミナボールミルに、平均粒径２μｍのアルミナ粉末
９６部、平均粒径０．８μｍのＭｇ０−Ｓ　１０２−Ｃ
ａＯ系ガラスフリット粉末４部、ポリウレタン（日本ポ
リウレタン社、ニラポラン２３０１）　６０部、ポリオ
ール（日本ポリウレタン社、ニラポラン１０００）　１
．５部、イソシアネート（日本ポリウレタン社、フロネ
ー第２５０７）　８部、トルエン２４部、ベンゼン３４
．５部およびキシレン１．５部を供給し、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、厚さ５０ｕｌＩｌの
グリーンシート（１００ｍｍＸ　１５０ｍｍ）を得た〇
一方、ポジ型ドライフィルムフォトレジスト（ヘキスト
社、商品名オザテックＲ２２５）を上記グリーンシート
に熱ラミネートシ、ドライフィルムフォトレジスト（以
下、ＤＦＲという）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した後、８０℃で１０分間プリベ
ークを行い、ＤＦＲとグリーンシートとの密着を行った
。

ＤＦＲに線幅３０μｍ１線間５０μｍの細線パターンを
有する陽画のホトマスクを密着させ、３ＫＷ高圧水銀灯
から５０ｃｍ＋の距離で紫外線を３５ｍＪ／ｃｍ２露光
した。

次に、ホトマスクを剥離し、２５℃の現像液（ヘキスト
社製の０ＺＡＴＥＣＥＰ３３を水で１１５に希釈したも
の）を１ｋｇ／ａｍ２でスプレーして現像した。乾燥後
観察すると、線幅３０μｍ、線間５０μｍの細線パター
ンがグリーンシート表面に正確に形成されていた。

上記のグリーンシートと同じ組成のスラリー状の混合物
からなる空孔形成用材料をドクターブレード型グリーン
シート作成機に供給し、ＤＦＨのパターン間に空孔形成
用材料を充填した後乾燥させ、厚さ１００μｍのグリー
ンシートを得た。グリーンシートを厚さ方向に切断し、
観察するとパターン間に空孔形成用材料が充填されてい
た。

上記の方法によりパターンが埋め込まれたグリーンシー
トをさらに２ＳＸ５０ｍｍに切断すると共に、グリーン
シー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、このものを１００枚ｆｊｆｔ層し、８０
°Ｃ１３０Ｋｇ／ａｍ２の条件で１分間プレスし、２５
×５０×１０ｆｆｌｆｆｌの積層体を得、次いで積層体
をその積層面と垂直方向に、かつ細線パターンを横切る
ようにスライスして厚さ３）のスライス体を得た。

スライス体を高温槽の中に入れ、１６０’ｃで４時間保
持することによりポリウレタン、ポリオール及びインシ
アネートを熱架橋させた。

熱硬化させたスライス体を１０％水酸化ナトリウム水溶
液を入れたビーカーの中に浸漬し、そのビーカーを、水
を入れた超音波洗浄器の中に放置し、１０分間超音波洗
浄にかけた後、さらに２４時間、１０％水酸化ナトリウ
ム水溶液中に放置した。放置後のスライス体を観察する
と、ＤＦＲは溶解しスライス体には独立した貫通孔が多
数形成されていた。

貫通孔の有するスライス体を加熱炉に供給し、１．５°
Ｃ／時間で昇温し５００°Ｃで１時間保持して脱脂し、
次いで１００°Ｃ／時間で昇温し１６５０　’Ｃで２時
間焼結してセラミックス焼結体を得た。

このセラミックス焼結体には、内面から相対向する外面
へ通じる多数の独立した空孔が形成されており、空孔内
には焼結残渣物は見られなかった。

Ｋ嵐班主 実施例１と同様にして得られたＤＦＲを溶出する前のス
ライス体を、メチルエチルケトンを入れたビーカー中の
浸漬し、４８時間放置した。放置後のスライス体を観察
すると、ＤＦＲは溶解しスライス体には独立した貫通孔
が形成されていた。実施例１で行ったと同様にして脱脂
した後焼結して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には、その内面から相対向
する外面に通じる多数の独立した空孔が形成されており
、空孔内にはセラミックスの残漬物は見られなかった。

（発明の効果） 本発明は、積層体内に埋設された細線パターンを、アル
カリ溶液または有機溶剤で処理することにより溶出させ
て空孔を形成しているので、セラミックス粉末の焼結残
渣が含まれない空孔を有するセラミックス焼結体を得る
ことができる。従って、このセラミックス焼結体を例え
ばインクジェットヘッド等に使用する場合には、インク
詰まりを生じることがない。

４、゛　　の　　な８日 第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の空孔を有するセラミッ
クス焼結体の製造方法を段階的に説明する説明図である
。

１・・・クリーンシート、２・・・細線パターン、３・
・・空孔形成用材料、４・・・積層体、５・・・空孔。

以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、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、アルカリ溶液または有機溶剤に可溶な感光性樹
   脂組成物よりなる細線パターンを形成し、次いで細線パ
   ターン間にセラミックス材料を主成分とする空孔形成用
   材料を充填し、この細線パターンが形成されたグリーン
   シートを複数枚積層すると共に、該積層体内に細線パタ
   ーンを埋設し、積層体をアルカリ溶液または有機溶剤で
   処理することにより細線パターンを溶解除去し、その後
   焼成することを特徴とする空孔を有するセラミックス焼
   結体の製造方法。