JPH0235704B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明はセラミツク成形体の焼成用敷粉に係
り、特に、焼成時において敷粉付着が少く、表面
平滑度の高い電子部品用セラミツクス焼成体の製
造に適した敷粉に関するものである。 従来、セラミツク成形体を高温において焼成し
て焼結体を製造する場合、該成形体同志の焼付き
防のために、セラミツク成形体の間に、該成形体
に対して不活性の耐熱性酸化物粉末、所謂敷粉を
介在させ、多段に積重ねて焼成することが行われ
ている。しかしながら焼成後のセラミツク焼成体
の表面には敷粉が付着し、その除去に困難を来す
のみでなく、これによつてセラミツク焼成体の表
面の平滑度が損なわれていた。近年、エレクトロ
ニクス・セラミツクスは集積回路用基板等の絶縁
材料、セラミツクスコンデンサー等の融電材料を
はじめ、磁性材料、圧電材料、半導体材料等に広
く応用され、その需要は増大しているが、電子機
器の小型軽量化に伴い、これらのセラミツクス部
材も、ますます小型化、精密化、均質化が求めら
れている。かゝる状況下にあつて、セラミツク焼
成体への敷粉の付着は、製品々質劣化、生産性の
低下に直結するためこれを防止する方法の確立が
強く要請されている。 本発明は上記のごとき現状に鑑みてなされたも
ので、焼成時において、焼成体への敷粉の付着が
著しく少く、表面平滑度の高いセラミツク焼成体
を効率よく製造するに適した敷粉を提供すること
を目的とするものである。 本発明者等は、上記日的を達成するため多数の
耐熱性酸化物粉末について、敷粉として用いた場
合の焼成体への付着特性について研究した結果、
或る種の結晶集合体からなる粉末が顕著に付着し
難い現象を見出し、本発明に到達した。すなわち
本発明の敷粉は、被焼成セラミツク成形体に不活
性の酸化物粉末であつて、板状一次結晶が集合し
て形成された、外径が40〜100μｍの塊状二次結
晶粒からなる粉末であることを特徴とするもので
ある。 本発明において、被焼成セラミツクス成形体と
しては、最も広く使用されるアルミナ基、または
ケイ酸質セラミツクをはじめ、エレクトロニク
ス・セラミツクスとしてMg、Ti、Ba、Sr、Cr、
Zr、Mn、等の金属の酸化物またはそれらの複酸
化物等が対象となる。そして高温焼成中これらの
セラミツク成形体に不活性の酸化物としては、主
としてAl又はZrの酸化物である。 敷粉として要求される粒子特性は、(1)セラミツ
ク焼成体への付着粒子が少く、また付着粒子が剥
離し易いこと。(2)付着粒子を剥離した後のセラミ
ツク焼成体の面に付着粒子による大きいピツト
（くぼみ）が残らず、平滑面であること。(3)敷粉
の粒子が使用中に圧潰して微粒化しないことがそ
の主なものである。本発明の敷粉は、これらの特
性をすべて具備しているが、その粉体を構成する
粒子は前記したように、板状の一次結晶が集合し
て形成された外径40〜100μｍの塊状の二次結晶
粒であるところに特徴がある。粒径が40μｍ未満
では粒子が付着し易くなり、敷粉層の厚みが少い
場合にはセラミツク焼成体同志の焼付きを惹起す
る欠点がある。一方、粒径が大きくなると、粒子
付着の際、それを剥離した跡のセラミツク焼成体
の面のピツトを大きくし、焼成体の表面平滑性を
損なう。一般にエレクトロ・セラミツクスの表面
ピツトの径は100μｍを超えないことが要請され
るので本発明においては、この観点から二次結晶
粒子径の上限を100μｍとする。二次結晶粒は第
１図に例示するように全体的に丸味のある顆粒状
でもよいが、本願発明はこのような規制された外
形を必ずしも必要とせず、第２図に例示するよう
に一次結晶粒が大きな空胴を伴つて粗く集合して
いる粒子であつても差し支えない。粒子の外径は
顕微鏡下の粒子について測定しても良いが、篩分
析によつて判定される。本発明の粉体は、工業的
には篩分けによつて分級され、例えばタイラー標
準篩の325メツシユ（43μｍ）と170メツシユ
（89μｍ）の間のものが採取される。 本発明の一層好ましい要件としては、一次結晶
の80％以上が平均巾５〜50μｍであることであ
る。板状一次結晶の平均巾がこの低限界を下廻る
微細晶では、焼成体への付着力が強くなり、剥離
もやゝ困難になる。一次結晶の平均巾の上限は、
二次結晶粒サイズを満足する限界によつて定まる
が、一般に50μｍである。アルミナの場合には一
次結晶の80以上が平均巾10〜30μｍの範囲のもの
がより望ましい。また、一次結晶の平均巾と厚さ
の比が１／５〜１／50の範囲にあることも望まし
い要件である。この比が１／５より大きくなる
と、付着粒子の剥離強度が増大し、また１／50よ
り小さい薄板状になると、圧潰して微粒化し易
く、これによつて付着性を高める。 上記したような本発明による敷粉は、溶融法で
は製造し得ない。アルミナの場合は電融コランダ
ムでは板状結晶の集合粒は得られず、水酸化アル
ミニウム結晶の焼成によつて製造される。得られ
るα−アルミナの一次結晶の形状（板状）および
サイズは水酸化アルミニウムの結晶形状とサイズ
に強く依存し、水酸アルミニウムの析出条件を調
整することによつて主として決定づけられる。そ
して二次結晶の形状（一次結晶の集合態様）およ
び外径は、一次結晶の形状・サイズにもよるが、
鉱化剤の種類、添加量、焼成、温度と時間、動的
加熱等の焼成条件によつて決定づけられる。 本発明の敷粉がセラミツク焼成体に付着し難
く、付着しても剥離し易い現象は、充分解明し得
ていない。しかしながら多数の観測から考察する
と密実な単結晶粒においては、粒子と被焼成セラ
ミツク成形体との接触面積が大きいことが付着性
および付着強度を高めているものと推定される
が、本発明の粉体においては、粒子と被焼成セラ
ミツク成形体の接触は、二次結晶粒の外周に突出
する板状結晶の薄い先端部で起るため、接触面積
が前者に比して大巾に減少しているためと推定さ
れる。 以下、本発明を実施例、比較例にもとずいて説
明する。 実施例 (1) 被焼成セラミツク成形体 バイヤ−α−アルミナ粉末（脱Na処理済）
にMgO粉末を0.25重量％添加含有せしめ、全
体をアルミナポツトミルで粉砕して平均粒径
0.65μｍの原料粉末を製した。この粉末に常法
により成形用バインダーを加えて混練し、得ら
れたスラリーをテープキヤスト法により成形し
た後、室内風乾してセラミツク基板用生シート
（被焼成セラミツク成形体）を作成した。 (2) 敷粉 バイヤー水酸化アルミニウム結晶２種の鉱化
剤として弗化アルミニウム粉末を添加し、ロー
タリーキルン中で最高1350℃において動的焼成
して得られた実質的にα−アルミナ粉末であつ
て、タイラー標準篩により篩分級した８種を供
試した。この粉末の粒子諸元は第１表のNo.１〜
No.８に示すごとくである。 (3) セラミツク成形体の焼成 上記(1)のごとく作成したセラミツク基板用生
シートを焼成用さやに８段に積重ね、各６列に
並べ（生シート数48箇）、各シートの間には上
記(2)の敷粉を篩撒布する方法および敷粉の有機
溶剤スラリーをスプレー塗布する方法の２方法
によつて敷粉の一定の厚みに存在せしめた。つ
いで、焼成炉中において、350℃において1.5時
間加熱して成形用バインダーを除いた後、炉温
を1500℃（大気中）に昇温し２時間保持して焼
成を行つた。 (4) 敷粉付着の判定 ８種の敷粉（第１表、No.１〜No.８）の各々に
ついて得られた48箇のセラミツク焼成体をバレ
ル研磨機によつて一定時間処理し、この処理後
敷粉が未だ付着残留している焼成体の箇数を百
分率をもつて敷粉付着率とした。 また付着した敷粉粒子の剥離強度を判定する
ため、表面がタイラー標準篩80メツシユの電融
アルミナ粒の焼結粒からなる粗面(A)を形成した
セラミツク板体に、敷粉が付着残留している焼
成体(B)の面を合はせ、上記粗面(A)を固定し、焼
成体(B)を平行摺動せしめ、その際の引張強度の
最高値をもつて剥離強度とした。第１表に示す
この数値は、電融アルミナ粉を敷粉とした場合
の剥離強度を１とした指数である。 本発明の敷粉を構成する粒子の状態を明らかに
するため、代表例として第１表No.１とNo.５の敷粉
について、走査電子顕微鏡写真をそれぞれ第１図
および第２図に示す。そして各図ともａは倍率×
500の二次結晶粒子外観、ｂは倍率×2500の一次
結晶粒子外観である。 比較例 第１表No.９〜No.18の10種のアルミナを敷粉とし
て供試したほかは上記実施例の場合と同一方法、
条件のもとに敷粉付着の判定を行つた。その結果
は第１表の数値に示すごとくである。 供試したアルミナの出所について付言すると、
下記のごとくである。 No.９〜No.11；微細板状のα−アルミナ一次結晶が
集合して形成された塊状二次結晶粒からなる点
で本発明の敷粉と近似するが、100μｍ以上の
二次結晶粒を含むことにおいて相違し、またNo.
９、No.10は一次結晶の平均巾が小さい。 No.12〜14；バイヤー析出水酸化アルミニウムを高
温焼成して製した粉体をアルミナポツトミルで
微粉砕したもので、α単結晶からなり、本発明
のごとき二次結晶を構成してい

【表】

【表】 ない。 No.15〜16；電融コランダムの粉砕品である。 No.17〜18；43〜74μｍの球状アルミナ粒子で、No.
17は焼成αアルミナ粉、No.18は電融コランダム
の粉砕品をそれぞれ原料として加工した球状粒
からなる粉末である。 第１表に示した本発明と比較例の数値から明ら
かなごとく、本発明の敷粉は、従来の敷粉に比し
てセラミツク成形体への付着が著しく少く、また
付着粒の剥離強度も小さく、優れた敷粉であるこ
とが認められる。また本発明の敷粉を使用した場
合、ラツピング処理後のセラミツク焼成体の表面
は従来の敷粉の場合に比して非常に平滑できれい
であつた。 上記のごとく、本発明の敷粉は高い表面平滑度
を要求される電子部品用セラミツク焼成体等の製
造にきわめて好適であり、焼成体の歩留りを向上
し、品質を改善する効果は顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の敷粉を構成する
粒子の走査電子顕微鏡写真であり、第１図は実施
例No.１、第２図は実施例No.５の敷粉である。各図
とも、ａは倍率×500の二次結晶粒子外観、ｂは
倍率×2500の一次結晶粒子外観を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被焼成セラミツク成形体に不活性の酸化物粉
   末であつて、板状の一次結晶が集合して形成され
   た外径40〜100μｍの塊状の二次結晶粒からなる
   ことを特徴とするセラミツク成形体焼成用敷粉。 ２ 板状の一次結晶の80％以上が平均巾５〜50μ
   ｍ、かつ平均巾に対する厚さの比が１／５〜１／
   50であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のセラミツク成形体焼成用敷粉。 ３ 酸化物粉末が、実質的にα−アルミナであつ
   て、平均巾10〜30μｍの板状一次結晶が集合して
   形成された塊状の二次結晶粒からなることを特徴
   とする特徴請求の範囲第１項および第２項記載の
   セラミツク成形体焼成用敷粉。