JPH03153308A - セラミックス複合体の製造方法 - 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、セラミックス焼結体に所定方向の線状体が設
けられたセラミックス複合体の製造方法に関する。

（従来の技術） 従来、セラミックス焼結体の表面に導電性材料よりなる
電気回路パターンを形成する方法とじては、セラミック
ス焼結体にて形成される基板表面に直接スクリーン印刷
法で電気回路パターンを形成する方法や、基板表面に導
電層を設けてエツチングすることによ、り電気回路パタ
ーンを形成する方法や、グリ−、ンシートの表面にスク
リーン印刷で電気回路パターンを形成した後、焼成する
方法等が提案されている。

また、特開昭６０−５４８６５号公報や特開昭６３−４
７１３７号公報には、スクリーン印刷でグリーンシート
表面に電気回路パターンを形成した後、このグリーンシ
ートを多数枚積層して焼成することにより、電気回路パ
ターンが内蔵されたセラミックス複合体を製造する方法
が開示されている。

しかし、上記したスクリーン印刷法で基板表面にパター
ンを形成する方法では、作製し得る導電ペーストの最小
の線幅および線間隔は約５０μ鴨であった。これより小
さな線幅および線間隔を有するペーストパターンを作成
しようとすると、スクリーンマスクのメツシュが細かく
なるためにペーストパターンに断線が生じたり、ベニス
トのダレにより隣接するペーストパターン間が短絡する
ことがあった。それゆえ、スクリーン印刷法を用いた製
造方法では、ペーストパターンの高密度化は約１００μ
ｍのピッチが限界であった。

また、エツチングで基板表面に導電パターンを形成する
場合、被エツチング材料が制約されるうえに、硬化な装
置を必要とするものであった。

また、セラミックス焼結体内部に電気回路パターンを形
成する方法としては、特開昭６２−２１１９７５号公報
に開示されているように、セラミックス焼結体中に空隙
部を形成し、該空隙部内に溶融金属を注入して内部電極
を形成する方法も提案されているが、空隙の大きさ、形
状によって完全な充填が行われないことがあり、導体部
分の導通が損なわれることがあった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、セラミック
ス焼結体に導電性材料からなる微細な線状体を安定して
形成することができるセラミックス複合体の製造方法を
提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明のセラミックス複合体の製造方法は、表面に複数
本の凹溝が設けられた基材の該凹溝内に導電性材料を充
填した後、この基材の表面にセラミックス材料を主成分
とするグリーンシートを設け、該グリーンシートを基材
表面から剥離することによりグリーンシート表面に導電
性材料にて形成される線状体を転写し、該線状体が設け
られたグリーンシートを焼成することを特徴とし、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。

本発明に用いる表面に複数の凹溝１ａを宵する基材１は
、金属、プラスチック等で形成された基材１の表面に複
数の凹溝１３が形成されたものである。

複数の凹溝１ａは基材１の一端縁から他端縁に向かって
略平行に設けられており、各凹溝１ａは直線状に形成し
てもよく、あるいは湾曲して形成してもよい。各凹溝１
ａを直線状に形成した場合には凹溝Ｉａは基材Ｉの一辺
から対句する他辺に向かって設けられ、凹溝１ａを湾曲
して形成した場合には基材ｌの一辺から隣接する他辺に
向かって設けられる。

凹溝１ａの断面の形状、寸法及び隣接する凹溝１３、ｌ
ａ開の間隔は任意に定めることがでざる。

基材１の表面に凹溝１ａを形成する方法は種々の方法が
採用でき、例えば、表面が平坦なシート等の基材１を加
熱状態に保ち基材１表面を凹凸型でプレスしてもよく、
あるいはカッター等の切削具で基材１表面に凹溝１ａを
形成してもよく、また微細な凹＠ｌａを基材１表面に形
成するには以下に示すリソグラフィー技術を用いるのが
好ましい。

すなわち、金属、プラスチック等にて形成される基板の
表面に感光性樹脂組成物よりなるシートを積層し、この
シートの表面に所定の細線パターンを有するホトマスク
を重ねた後、活性光線源で露光し、次いで現像液で現像
して樹脂組成物よりなるパターンを形成し、次にこの樹
脂パターンが形成された基板を原版として用い、これに
不飽和ポリエステル、エポキシ、ポリウレタン、フェノ
ール等の熱硬化性樹脂、アクリル、シリコーンゴム等の
重合性樹脂等を注型、固化した後、該原版より剥離すれ
ば表面に凹溝１ａを有する基材１が得られる。

なお、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程度の線幅を有する樹
脂パターンが形成され得る。

次に、第１図（イ）〜（ロ）に示すように、基材ｌの凹
溝１３に導電性材料２を充填する。この導電性材料２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、タングステ
ン、モリブデンなどの金属やこれらの合金、酸化ルテニ
ウムなどの金属酸化物、炭化ケイ素などの金屑炭化物、
カーボンなどが使用され、これらの粉末や線状体を含む
導電性ペースト（塗料）または抵抗ペーストとして好適
に使用される。

基材１の凹溝１ａに導電性材料２を充填する方法として
は従来公知の任意の方法を採用することができる。例え
ば、基材１の表面に導電性材料２のペーストを塗布しス
キージやヘラ等を用いて０．１〜１０ｋｇ／ｃｍ２の圧
力で該ペーストを引き伸ばしながら凹Ｊｌａに押し込む
方法がある。次いで、必要に応じてこれを８０〜１６０
℃で１０〜６０分保持し、導電性材料２中に残存する溶
剤を飛散させることにより導電性材料２を固化させる。

導電性材料２を基材ｌの凹溝１ａに充填する作業が完了
すると、次に第１図（ハ）に示すように、基材ｌの表面
にグリーンシート３を設けた後、基材１からグリーンシ
ート３を剥離して、第１図（ニ）に示すように、グリー
ンシート３の表面に導電性材料２よりなる線状体６を転
写させる。

本発明に使用するグリーンシート３はセラミックス材料
と有機結合剤を含む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。

このグリーンシート３の製造方法は任意の方法が採用さ
れ、例えば上記基材１表面にセラミックス材料及び有機
結合剤を含むスラリーを塗布、乾燥することにより形成
してもよく、あるいはセラミックス材料及び有機結合剤
を含む混合物をプレス成形してもよい。グリーンシート
３はある程度の柔軟性を有するものが良く、従って上記
セラミックス材料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して得ることができ、特に上記スラ
リー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形成するのが好ま
しい。

上記セラミックス材料としては、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ＭｇＯ−５ｔ０２−ＣａＯ系、Ｂａ
Ｏ３−５ｉＯ２系、ＰｂＯ−Ｂ２０３−Ｓ　ｉ０２系、
Ｃａ０−Ｓ　１０２−Ｍｇ０−Ｂ２Ｏ３系、ＰｂＯ−５
ｉＯ２−８２０＊−ＣａＯ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。

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、デキストリン、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３の製造条件等により適宜決定すれ
ばよいが、通常、セラミックス材料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２Ｏ
−１００重量部の範囲内で添加するのが適当である。

上記のようにして複数本の線状体（以下、電気回路パタ
ーンという）６が表面に形成されたグリーンシート３を
焼成する。必要に応じて、第１図（ホ）〜（へ）に示す
ように、グリーンシート３を複数枚積層、圧着して積層
体４を形成し、その後この積層体４を焼成してもよい。

この場合、グリーンシート３の積層枚数は、目的とする
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、電気回路パ
ターン６がグリーンシート３によって包み込まれにく（
なるので、グリーンシート３及び電気回路パターン６の
厚さがｌＯμｍ程度の場合には５０〜ｔｏｏｏ枚程度積
層するのが好ましい。より厚いセラミックス複合体を得
る場合には、−度積層圧着したものを複数個積層し、さ
らに圧着すればよい。また、圧着条件も適宜決定される
が、３０〜１８０℃で１〜４００ｋｇ／　０ｍ２の圧力
を１〜ｌＯ分間印加するのが好ましい。

なお、電気回路パターン６はグリーンシート３の片面に
形成してもよいし、両面に形成してもよい。電気回路パ
ターン６を片面に形成した場合には、電気回路パターン
６が互いに対向しないようにグリーンシートを積層する
。電気回路パターン３を両面に形成した場合には、電気
回路パターン６の形成されたグリーンシート３と形成さ
れてないグリーンシートとを交互に積層すればよい。

次に、上記のようにして得られたグリーンシート３また
はその積層体４を加熱炉に供給して焼成する。焼成方法
は、使用するセラミックス材料によって適宜決定される
が、まず１−１００℃／ｈｒの昇温速度で昇温し、４０
０〜６００℃で１〜５時間保持して脱脂し、しかる後再
度昇昌して７６０〜１６５０℃で１〜５時間保持して焼
成するのが好ましい。

このようにしてセラミックス焼結体の表面あるいは内部
に所定方同の電気回路パターンが設けられたセラミック
ス複合体が得られる。特に、セラミ、クス焼結体の一面
から相対向する他面へ貫通する直線状の電気回路パター
ンを設けた場合には、その−面から相対向する他面に向
かって異方性を有する複合体が得られ、またセラミック
ス焼結体の一面から隣接する池の一面へ貫通する円弧状
の電気回路パターンを設けた場合には、その−面から隣
接する池の一面に向かって異方性を有する複合体が得ら
れる。

（作　用） 本発明のセラミックス複合体の製造方法は、表面に復数
本の凹溝が設けられた基材を用い、この凹溝内に導電性
材料を充填した後、グリーンシート表面に導電性材料の
線状体を転写し、その後焼成するものであるから、凹溝
の寸法及び間隔がそのまま電気回路パターンの線幅及び
線間隔になるので、凹溝の幅を小寸法にし、凹溝の間隔
を小寸法とすることにより、高密度の電気回路パターン
を形成することができる。

また、導電性材料とグリーンシートとは比較的密着性が
よく、基材表面の導電性材料をグリーンシート表面に忠
実に転写することができるので、短絡や断線の生じない
電気回路パターンを形成することができる。

（実施例） 本発明を実施例について以下に説明する。尚、「部」と
あるのは「重量部」を意味する。

及丘匠上 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：　Ｉｓ万）６０部、
２，２°ビス（トメタアクリロキシジエトキシフェニル
）フロパンｔｓｇ、ヘキサメチレンジアクリレート１５
部、２．４−ジメチルチオキサントン２部、ｐ−ジメチ
ルアミノ安息香酸エチル２部、マラカイトグリーン０．
０５部、パラメトキシフェノール０．１部及びメチルエ
チルケトン２００部を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２５μｍのドライフ
ィルムホトレジストを作製し、さらにレジストの上に別
のポリエチレンテレフタレートフィルムを重ねて三層構
造とした。

次いで、このドライフィルムホトレジストの支持体であ
る一方のポリエチレンテレフタレートフィルムに、細線
パターンを有する陰画のホトマスクを密着させて、３ｋ
Ｗ高圧水銀灯から５０ｃｍの距離で紫外線を３５ｍＪ／
ａｍ２露光した。そして、ホトマスクと一方のポリエチ
レンテレフタレートフィルムとを剥離し、レジストに３
０°Ｃの炭酸ナトリウムの１１１！ｌｉ％水溶液をＩｋ
ｇ／ｃ躍２でスプレーして３０秒で現像し、線幅４０μ
ｍ、線間隔６０μｍの樹脂パターンをポリエチレンテレ
フタレートフィルム表面に形成した。

この樹脂パターンが表面に形成されたフィルムをシリコ
ーンで離型処理された銅基板に１１０℃、３ｋｇ／ｃＩ
１１２で加熱加圧することにより樹脂パターンを銅基板
に転写した。

この銅基板表面に２液型エポキシ樹脂（！ｆｆ；６００
）を注型し、１６０℃、ｌｏｏｋｇ／ｃ＋ｔ２で５分間
印加した後、さらに１６０°Ｃで４時間保持して熱硬化
させた。次いで、銅基板を剥離した後、３％の水酸化ナ
トリウム水溶液中に２４時間浸漬し、樹脂パターンを溶
解除去して、線幅６０μｍ１　深さ２５μｍの凹溝が４
０μｍ間隔で形成されたエポキシシートを得、この表面
をシリコーン離型剤で処理した。

次に、エポキシシートの凹溝に導電性ペースト（Ａｇ：
　Ｐｄ＝８０：　２０．２４００ｐｓ）を塗布し３ｋｇ
／ｃｍ”の圧力で押さえたスキージを移動させることに
より、凹溝に導電性ペーストを充填し、１２０°Ｃで６
０分間保持して乾燥させた。

次いで、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５μｍの５ｉＯ２−Ｂ２０
３−ＢａＯ−ＣａＯ系のガラスフリット粉末を６０部、
ポリビニルブチラールを１０部、ジブチルフタレートを
４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部供給し、２４時間混
練してスラリーを得た。このスラリーを上述のエポキシ
シート表面に供給し、塗布、乾燥し、厚さ１００μＩの
グリーンシート（５０ＩＩ１１×５０■）を作製した。

次いで、この上にさらに上記組成のスラリーを供給し、
塗布、乾燥してグリーンシートの厚さを２ｍｍとした。

次いで、これより支持体であるエポキシシートを剥離し
、表面に導電性ペーストの線状体（電気回路パターン）
が形成されたグリーンシートを得た。このグリーンシー
トをスライスして厚さ３１１ＩＩ＋のスライス体となし
、このスライス体を加熱炉に供給して２．５℃／ｈｒの
昇温速度で５００℃まで昇温し、２時間保持して脱脂し
、更に５０℃／ｈｒの昇温速度で８５０℃まで昇温し２
時間保持して焼成し、セラミックス複合体を得た。

得られたセラミックス複合体は、その表面に導電性材料
よりなる電気回路パターンが形成されており、パターン
の一本あたりの電気抵抗を測定したところ、４．９Ω（
１０本の平均）であった。

支１皿１ 実施例１と同様にして導電性ペースト（Ａｇ：Ｐｄ＝８
０：２０）の電気回路パターンが形成された厚さ１００
μ■のグリーンシートを５０枚積層し、１６０℃、３０
０ｋｇ／ａｍ２の条件下で３分間プレスし、５ｏｘｓｏ
ｘ５＋＋＋ｉの積層体を得た。

この積層体を積層面と垂直にスライスして厚さ３■のス
ライス体となし、このスライス体を加熱炉に供給して、
２．５℃／ｈｒの昇温速度で５００℃まで昇温し、２時
間保持して脱脂した。しかる後に１００°Ｃ／ｈｒの昇
温速度で８５０℃まで昇温し２時間保持して焼成し、セ
ラミックス複合体を得た。このセラミックス複合体内に
は、−面から相対向する他面へ通じる電気回路パターン
が形成されいた。

得られたセラミックス複合体のパターンの一本あたりの
電気抵抗を測定したところ、５，７Ω（１０本の平均）
であった。

支血匠立 実施例２の導電性ペースト（Ａｇ：　Ｐｄ＝８０：　２
Ｇ）に代えて、金ペースト（平均粒径１．６μｍ、４６
００ｐＳ）を用いた以外は、実施例２と同様にしてセラ
ミックス複合体を得た。

得られたセラミックス複合体のパターンの一本あたりの
電気抵抗を測定したところ、１．５Ω（１０本の平均）
であった。

（発明の効果） 本発明によれば、断線等の生じない導電性の線状体が高
密度にセラミ・ノクス焼結体の表面または内部に形成さ
れたセラミックス複合体を得ることができ、また高価な
装置を必要とせず複合体を比較的安価に製造することが
できる。特に、セラミックス焼結体の内部に線状体を形
成したものにあっては、電気絶縁性に優れ、かつ一方向
にのみ導電性を示す異方導電性セラミックス複合体を得
ることができる。

４、　　　　　の　　　な履 第１図（イ）〜（へ）は本発明のセラミックス複合体の
製造方法を段階的に説明する説明図である。

１・・・表面に凹溝を有する基材、ｌａ・・・凹溝、２
・・・導電性材料、３・・・グリーンシート、４・・・
積層体、５・・・電気回路パターン、Ａ・・・セラミッ
クス複合体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、表面に複数本の凹溝が設けられた基材の該凹溝内に
   導電性材料を充填した後、この基材の表面にセラミック
   ス材料を主成分とするグリーンシートを設け、該グリー
   ンシートを基材表面から剥離することによりグリーンシ
   ート表面に導電性材料にて形成される線状体を転写し、
   該線状体が設けられたグリーンシートを焼成することを
   特徴とするセラミックス複合体の製造方法。