JPH02500427A - セラミック箔又はこの箔から構成されたセラミック箔の製法 - 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】 構造化されたセラミック箔又はこの箔 から構成されたセラミック体の製法 本発明は構造化されたセラミック箔の製法に関する。更に本発明はこの種セラミ ック箔からなるセラミック体の製法に関する。

このセラミック箔の構造化は凹部又は切欠として行われ、これらはまた箔を貫通 する穿孔であってもよい。この場合凹部、切欠又は穿孔部の製造は箔をグリーン シートの状態で加工することによって行う、グリーンシートとはセラミック箔の 製造処理中に生じる中間生成物を意味し、この中間生成物では後にセラミックに 焼結される泥漿はこれに含まれる結合剤又は結合剤系と共に未焼結箔の形で存在 する。

この種の公知方法は、泥漿を箔に抽出することによって得られた泥漿物質と結合 剤とからなるグリーンシートを打ち抜いて穿孔を設け、最後にこの構造化された グリーンシートを焼結することよりなる。これによりグリーンシートの厚さに相 応する薄さの穿孔部を有するセラミック箔が得られ、これは例えば基板として使 用することができる。特に酸化アルミニウムからなるこの種の基板は、ハイブリ ッド回路を構成するための電子回路工業分野において使用される。

内部に空隙を有するセラミック体を製造することもすでに公知で゛ある。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１４３９７０２号明細書には、コンデンサ用と してのセラミック体を焼結する以前にすでに空隙をセラミック体中に存在させる 製造方法が記載されている。

この方法は、この種の多層コンデンサの本体をグリーンシート上に予め与えられ た空隙の構造に相応するカーボン及び二酸化ジルコニウム粒子の混合物からなる 構造を施すことにより製造する点で進歩性を有する。構造化されたこのグリーン シートを順次積み重ね、圧縮し、焼結することにより、施された構造を箔内に圧 入する。焼結処理中カーボンは燃焼し、生じる空隙中に酸化ジルコニウム粒子が 残る。酸化ジルコニウム粒子間に生じた空隙を液状金属、特に鉛で満たし、これ により内部電極を形成する。

圧電セラミックからなり焼結状態でモノリシックな本体（しかしその内部空隙は 満たされていない）は、特に医学上の診断用超音波変換器として使用される。圧 電セラミック材料内で細孔と同様の作用をするような数を有する小さい空隙は、 この材料の音響インピン−ダンスを弱め、また人体組織への超音波変換器の材料 の音響適合性を改良する。更に長手方向に延伸された空隙を超音波変換器のセラ ミック本体内に構成することもすでに提案されている。これらの空隙は、横振動 による妨害モードの発生を阻止するか又は少なくとも減少するように構成及び配 置されている。

ここで問題になっているセラミック体は、まず各々のグリーンシートにフォトリ ソグラフィ法で、構造化されたフォトレジスト層又はフォトレジストからなる構 造を設け、次いでこの箔を積層体に圧縮し、焼結することにより製造される。こ の焼結された積層体はモノリシックセラミック体を形成し、その内部には元のグ リーンシート上のフォトリソグラフィ構造に相応する空隙が存在する。焼結過程 でフォトレジストは焼け、箔積層体内には相応する空隙が残る。この種の空隙は セラミック体内に正確に位置づけすることができる（また例えば金属で満たして 電極として使用される）、グリーンシートから焼結されたこの種のセラミック体 内の分割して配置された通常の場合よりも小さい空隙は、意図した大きさの多孔 率をセラミック体内に存在させることを可能にする。

しかしこの焼結中に生じる高温でグリ−シート上に施されたフォトレジストは収 縮し、それぞれのセラミック箔の表面には損傷が生じることが認められた。更に 焼結過程でフォトレジストが燃え尽きることによりまとめて圧縮された積層体は 個々の箔（積層体を構成する元の箔）に剥がれる。すなわち個々の層に崩壊する 危険性がある。またこれらの早期に使用された方法では多数の平面に及ぶ複数の 空隙が存在するセラミック体を製造することはできない。

本発明の課題は、凹部、切欠又は穿孔部で構造化された（当初はいまだ焼結され ていない）この種セラミック箔を製造することのできる技術的に特に簡単な方法 を提供することにある。更にこの方法を、特定の空隙を備えたセラミック体を簡 単に製造することができるように利用することにある。

この課題は請求の範囲第１項に記載した特徴を有する方法によって解決される。

この方法の実施態様は請求項２以下から明らかである。

本発明方法は通常の方法で製造された（未焼結の）グリ−シートの一表面に、例 えばオザテックＲ２２５（Ｏｚａｔｅｃ　Ｒ２２５、Ｋａｌｉｅ社製）からなる フォトレジスト又はドライレジスト層／箔（以下フォトレジストと記す）を施す ことによって実施する。この感光性層はフォトリソグラフィの公知方法により、 グリーンシート及び後に製造されるセラミック箔が穿孔及び空隙を有すべき各々 の箇所にグリーンシートの表面にまで達し得る穿孔部、切欠及び同様の箇所を有 するマスク層に構造化される。

グリーンシートの表面に、穿孔及び同様のものを含むマスク層を施した後、この グリーンシートにフォトレジストを有する側で希釈液体ジェットを付勢して、後 に存在すべき凹部を生ぜしめる侵食を起こさせる。

所望の凹部、穿孔部及び同様のものの繊細度に応じて相応する微細な液体ジェッ トを用いて加工を行うことができる。この種のジェット流の代表的な直径は、０ ．６ｍである。ジェット流に対して予定されたすなわちこれに含まれる溶剤は、 グリーンシート材料を効果的に侵食除去することを可能とするように結合剤系又 は結合剤系の一成分を噴出させるのに十分有効なものである。この侵食除去は高 いジェット圧で実施される。更に比較的大表面のジェット流でか又は同時に複数 個又は多数のジェット流で処理することもできる。

フォトレジストにより被覆されている各箇所では侵食は生じないことから、グリ ーンシートの凹部は実質的にフォトレジストによって被覆されていない箇所で得 られるにすぎない。この場合使用されるジェット流及びグリーンシートは互いに 移動させることが好ましく、その結果フォトレジスト内の穿孔部、切欠及び同様 の箇所を有するすべての箇所でグリーンシート材料は侵食除去される。この方法 により凹部は、グリーンシート内に穿孔が生じるように、すなわちグリーンシー トを貫通する孔が得られるように構成することができる。

本発明の一特徴によれば、セラミック箔の結合剤には作用するが、フォトレジス ト材料自体には作用しないように溶剤を選択する。上記のフォトレジスト材料オ ザテック　Ｒ２２５、及びグリーンシート用のアクリル酸エステルをベースとす る結合剤系は好ましい組成物であり、これにはドルオール又はドルオールとデカ ヒドロナフタリンとの混合物（比３：２）を極めて有利に使用することができる 。

特にフォトレジストとしては、例えば後露光によって又は高温での熱処理によっ て付加的に化学的安定性が高められる材料を使用する。またより高い安定性を得 ることのできる補助的な金属フィルムを使用することもできる。

上記の侵食処理を実施した後、グリーンシート上になお存在するフォトレジスト を溶解除去する。このためには例えばポジ型フォトレジストではフォトレジスト の全面露光及び現像が適している。これによりなお存在するフォトレジスト材料 は可溶性になり、容易に除去することができる。

先行する処理工程の後凹部又は穿孔部を有するグリーンシートを、フォトレジス ト材料を除去した後に積み重ね、高めた温度で加圧下に曝す。次の燃焼処理で元 のグリーンシートからなる箔積層体をモノリシックセラミック塊に焼結するが、 これは個々のグリーンシートの先に構成した凹部及び穿孔部を空隙として含む。

この方法で製造され先に記載したようにして分配された空隙ををするモノリシッ クセラミック体を次の加工工程に供給し、例えば電極を製造するための金属めっ き、圧電特性を生ぜしめるのに必要な極性化を実施することができる。

原理的には液体ジェットを用いて材料を加工すること自体は公知である。すなわ ち例えば鋼板を水流で切断することが行われる。

これに対し本発明方法では基本的に二工程法を実施するものである。すなわち処 理すべき材料例えばその結合剤に対して液体成分を選択することによってグリー ンシート材料の膨張、従って相応する強度減少を生せしめる。こうしてグリーン シートの元の材料とは異なる特性が得られた処理材料を次いで液体ジェット処理 により分離し、洗い流す。

本発明により使用された手段はそれ自体は公知のレーザ光線による構造化（例え ば印刷配線板）に比べて決定的な利点を有する。

本発明により使用した加工法では加工された材料に熱が発生することはない、こ れとは逆に液体ジェットはむしろ冷却作用を有する。また大表面を短時間に構造 化し、特に全面的に削り取ることができる０、すでに記載したように熱を施さな いことにより所望の形状にいかなる変更が生じることも阻止される。有機結合剤 は本発明を使用する場合、ガス状で分解されることはなく液状で洗浄除去される 。これにより、さもなくば（装置の）−要冷たい部分で分解生成物が凝縮するこ とにより生じる沈殿の滞留を阻止することができる。解離された材料は洗出する ことにより除去し、簡単に排除することができる。沈積泥は生じ得ないことから 、相応する作業仕様を簡単にこなすことができる。

本発明で使用される措置は大量の削り取りに適していると共に、微細構造の形成 にも有利に適用される。特にこの措置を用いることにより構造化の深さは容易に （例えばレーザ光線を用いる場合よりも一層簡単に）、確実に調整することがで きる。

本発明で使用した措置を実施するに当たっては、例えばレーザ光線での材料加工 とは異なり、高価で場所的に広い空間を必要とする装置は不要である。

上記のドイツ連邦共和国特許出願公開第２１４２５３５号明細書には、例えば加 工レーザ光線で酸化鉛及び酸化チタンを容易に金属鉛及びチタンに変え得ること が開示されている０発熱によりこの鉛は一部が蒸気状で存在する。

次に図面に基づき本発明方法で製造されたモノリシックセラミック体に関する実 施例を記載する。

第１図は本発明により製造された溝状空隙２を有するモノリシック焼結セラミッ ク体１を示すものであり、この空隙の構造及び位置は第１図から明らかなように 構成または位置決めされている。

本発明の一実施例によればこのモノリシックセラミック体１は、第２図に例示さ れているようなグリーンシートを多数製造することにより作られる。これらのグ リーンシートは焼結圧電セラミック、基板セラミック及び同様のものに使用され る組成、例えばジルコン酸鉛−チタン酸鉛、酸化アルミニウム等からなっていて よい。

グリーンシート１１は第２図においてはすでにフォトレジスト材料からなる層１ ２で全面的に被覆されている。

通常のフォトリソグラフィ法でこのフォトレジスト層１２に第３図に示した構造 １１２を設ける。個々のストライプ１３ではフォトレジスト層１２の材料が取り 除かれており、グリーンシート１１の元の表面１４が露出している。構造１１２ はグリーンシート又は完成体内に製造すべき凹部、空隙、穿孔部及び同様のもの と実際に同じ寸法に相当する例えば５０μ−までの寸法を有する。

第４図は、グリーンシート１１１に液体２１をフォトレジスト層１２を備えた側 から付勢することを示すものである。

液体ジェット２１の侵食作用は、第４図に示されているように、構造化されたグ リーンシート１１１の表面に溝状の凹部２２を生ぜしめる。

第５回は本発明方法により加工された２枚のグリーンシート１１１と未変更の２ 枚のグリーンシート１１とをそれぞれ展開して示すものである。この図から明ら かなように例えばこれらのシート１１１．１１．１１１．１１・・・は交互に積 み重ねられている。この圧縮された積層体を通常の方法で焼結することにより、 溝２を内蔵するモノリシンクセラミック体１が形成される（第６図）。

国際調査報告 国際調査報告　。＝　ｇｓｚｏｚｓ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．箔の構造化をグリーンシートとしての状態でこれに含まれる結合剤系と共に フォトリソグラフィにより行う、凹部、穿孔部、切欠及び同様の箇所を有するセ ラミック箔を製造する方法において、グリーンシートの表面にフォトレジスト層 を設け、この層にマスクとして使用するためフォトリソグラフィ法により、製造 すべき凹部、穿孔部、切欠及び同様の箇所の予め与えられた平面配置及び大きさ を有する構造を作り、この凹部、穿孔部、切欠及び同様の箇所を液体ジェットに より侵食することによってグリーンシートにそれぞれ予め与えられた深さにまで 構成し、その際構造化されたフォトレジスト層はそれぞれの侵食用マスク層とし て作用し、また液体ジェット用としてグリーンシートの材料中に含まれる結合剤 系に対して選択的な溶解能を有する材料を使用することを特徴とする、凹部、穿 孔部、切欠及び同様の箇所を有するセラミック箔の製法。
2. ２．アクリル酸エステルをベースとする結合剤系に関して液体ジェットの媒体が 実質的にベンゾール−炭化水素であり、ベンゾール−炭化水素に対して少なくと も処理時間中は安定な材料をフォトレジスト層用として使用することを特徴とす る請求項１記載の方法。
3. ３．凹部、穿孔部、切欠及び同様のものを有する請求項１または２記載の方法に より製造された若干のグリーンシート（１１）を順次積み重ね（第６図）、圧縮 し、引続き焼結することを特徴とする内部空隙（２）を有する焼結体（１）の製 法。
4. ４．請求項１ないし３の１つにより製造されたグリーンシート（１１）並びに構 造化されていないグリーンシート（１１）を順次積み重ね、圧縮し、引続き焼結 することを特徴とする請求項３記載の方法（第６図）。
5. ５．請求項３又は４の１つにより製造された圧電セラミックからなるモノリシッ ク体の超音波変換器への使用。