JPH03155008A - 異方導電性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中に導電材料からなる線
状体が埋設された異方導電性セラミックス複合体におい
て、特に外部電極との電気的接触性が向上した異方導電
性セラミックス複合体とその製造方法に関する。

（従来の技術） セラミックス焼結体に内部電極を形成する方法としては
、セラミックスグリーンシートの表面にスクリーン印刷
で電極パターンを形成した後、これを複数枚積層して焼
成する方法や、セラミックス焼結体の内部に空孔を形成
した後、該空孔中に溶融金属を注入する方法等が提案さ
れている。しかし、上記いずれの方法でも内部電極の端
部はセラミックス焼結体の端面と面一に形成されるか、
あるいはわずかにへこんで形成されるため、外部電極と
の電気的接触が不十分であった。

例えば、特開昭６２−２１１９７５号公報には、セラミ
ックス焼結体中に空隙を形成した後、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が開示されてい
るが、溶融金属の固化、冷却過程においては金属の体積
が収縮するため、内部電極の端部がセラミックス焼結体
表面よりへこむものであった。また、この焼結体の表面
を研磨することによって焼結体の表面を面一に形成しよ
うとすると、研磨によって軟らかい金属部がえぐられる
ため内部電極の端部が表面よりへこむものである。

このように、内部電極を有する異方導電性複合体におい
て、その内部電極の端部が複合体の表面からへこんでい
る場合、特に内部電極の大きさが複合体表面に接する外
部電極の大きさより小さい時には、外部電極の接触確率
が太き（低下するため、内部電極の形成されている複合
体表面にスパッタリング、イオンブレーティング等の蒸
着方法によって導電部を形成し、これを介して外部電極
を接続する必要があり生産性に劣るものであった。

さらに、特開昭６４−２２０７４号公報には、セラミッ
クスに内部電極を形成し焼成した後に、内部電極の端部
に導電ペーストを塗布焼成して外部電極を形成する方法
も提案されているが、この方法では多数本の内部電極に
それぞれ独立して導電ペーストを塗布することができず
、またわざわざ外部電極を塗布する工程が必要で生産性
に劣る欠点があった。

（発明が解決しようとする課Ｂ） 本発明は上記欠点に鑑み、内部電極の端部が表面より突
出し、外部電極との電気的接触性に優れている異方導電
性セラミックス複合体及びその製造方法を提供すること
を目的とする。

本発明の他の目的は、製造が比較的容易であって生産性
に優れている異方導電性セラミックス複合体及びその製
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） 本発明の異方導電性セラミックス複合体は、絶縁性セラ
ミックス焼結体の内部に、導電材料よりなる複数の線状
体が埋設されていると共に、各線状体の端部がセラミッ
クス焼結体の端面よりそれぞれ突出していることを特徴
とし、そのことにより上記目的が達成される。

また、本発明の異方導電性セラミックス複合体の製造方
法は、絶縁性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、該セラミックス材料の焼結収縮開始温
度から最終焼結温度までの温度範囲で、セラミックス材
料の収縮率より小さい収縮率を有する導電材料からなる
線状体を形成し、該線状体が表面に形成されたグリーン
シートの表面に他のグリーンシートを積層して該グリー
ン体内に線状体を埋設する工程と、セラミックス材料の
焼結収縮開始温度から最終焼結温度までの所定温度で該
グリーン体を仮焼成する工程と、該グリーン体が仮焼成
された仮焼体の端面を処理して線状体の端部を仮焼体の
表面に露出させた後、該仮焼体をセラミックス材料の最
終焼結温度で焼成する工程と、を包含し、そのことによ
り上記目的が達成される。

以下に本発明を図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施態様に係る異方導電性セラミッ
クス複合体Ａの一部切欠斜視図であり、第２図は薄肉の
セラミックス複合体Ａの要部断面図である。

図において、１は略板状のセラミックス焼結体であり、
２は導電材料よりなる線状体である。

上記線状体２はセラミックス焼結体１の一端面ｌａから
相対向する他端面１ｂへ向かって、セラミックス焼結体
ｌ内に複数埋設されており、複数の線状体２．２、・・
・は互いに平行に配設され、かつそれぞれの線状体２の
端部２３はセラミックス焼結体ｌの端面部１ａ、　ｔｂ
よりそれぞれ外側へ突出している。線状体２の端部２ａ
の突出の程度は、目的に応じて任意に調整することがで
きる。

上記セラミックス焼結体１は、セラミックス材料を主成
分とする焼結体であり、絶縁性を有するものである。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Ｍｇ０−Ｓ＋０２−ＣａＯ系、１３２０３
−Ｓｉ０２系、ＰｂＯ−８２０３−Ｓｉ０２系、ＣａＯ
−Ｓｉ０２ＣａＯ−５ｉ０２−系、　ＰｂＯ−５１ｏ２
−ＢｚＯ３−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。

上記導電材料としては、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、タングステン、モリブデンなどの金属およびこれら
の合金、酸化ルテニウムなどの金属酸化物があげられ、
これらの導電性ペースト（塗料）として好適に使用され
る。

第１図及び第２図ではセラミックス焼結体ｌの一端面１
ａから相対向する他端面１ｂへ向かって直線状の線状体
２が埋設されているが、セラミックス焼結体ｌの一端面
から隣接する端面へ向かって湾曲しながら線状体２が配
設されてもいてもよい。

次に、このような構成の異方導電性セラミックス複合体
Ａの製造方法を説明する。

第３図に示すように、グリーンシート３の表面に、上記
した導電材料からなる線状体２を形成し、線状体２が表
面に形成されたグリーンシート３の表面に他のグリーン
シート４を積層して該グリーン体５内に線状体２を埋設
する。線状体２が形成されていないグリーンシート４の
積層枚数は所望とする厚さに応じて変えることができ、
また上記線状体２が形成されているグリーンシート３と
線状体２が形成されていないグリーンシート４とを交互
あるいはランダムに複数枚積層してもよい。

さらに、１枚のグリーンシートの表裏面にそれぞれの線
状体２を形成し、この両面に線状体２が形成されていな
いグリーンシートを積層してもよい。

上記のグリーンシート３及び４は上記したセラミックス
材料を主成分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。グリーンシートの製造方法
は任意の方法を採用してよく、例えばセラミックス材料
をプレス成形してもよいが、グリーンシートはその表面
に線状体２を形成した後、複数枚積層圧着されるのであ
り、圧着の際に線状体２がセラミックス材料で完全に包
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、グリーンシートは上記セ
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
２０〜１００重量部の範囲内で添加するのが適当である
。

導電材料よりなる線状体２をグリーンシート３の表面に
形成する方法は、種々の方法を採用することが可能であ
り、例えば導電ペーストをスクリーン印刷や凹板印刷で
グリーンシート３表面に印刷する方法などが採用され、
また感光性樹脂組成物をグリーンシート表面に積層し、
所定の電極パターンを有するフォトマスクを重ねて、露
光、現像することにより電極パターンに相当するレジス
トパターンを形成し、このレジストパターンに設けられ
た凹部に導電材料を充填した後、レジストパターンを除
去する方法等が採用される。

線状体２が形成されたグリーンシート３と他のグリーン
シート４とを複数枚積層してグリーン体５を作製する際
の圧着条件は適宜決定すればよいが、一般に３０〜１６
０℃で、Ｓｏ　〜６００ｋｇ／　ｃａ＋２の圧力下に１
〜１０分間圧着するのが適当である。

次いで、このグリーン体５を仮焼成する。仮焼成条件は
セラミ・！クス材料の焼成開始温度より少し高い温度で
仮焼成するのがよく、この焼成条件は使用するセラミッ
クス材料や導電材料によって適宜決定すればよい。一般
には１〜ｂ 昇温速度で昇温し、４００〜６００℃で１〜５時間保持
してグリーン体５を脱脂し、その後さらに昇温しでセラ
ミックス材料の焼結収縮開始温度から所定の最終焼結温
度までの温度範囲で１〜５時間保持して仮焼成する。こ
の仮焼成温度は上記セラミックス材料の焼結収縮開始温
度から所定の最終焼結温度までの範囲であり、この温度
において、線状体２の収縮量がセラミックス材料収縮量
より小さくなるよう適宜決定すればよい。特に、仮焼成
温度は、グリーン体５のセラミックスマトリックスの全
収縮量に対し、その後の焼成によるセラミ・ノクスマト
リックスの収縮量が１５％以下になる温度が好ましい。

本発明の製造方法においては、上記セラミックス材料と
導電材料との焼結温度による収縮率の差を利用するもの
であり、従って、セラミックス材料の焼結開始温度から
所定の最終焼結温度までの温度において、線グリーン体
５の線状体２の収縮率がセラミックスマトリックスの収
縮率より小さくなるよにそれらを組合せるものである。

上記焼結温度において、一般に、セラミックス材料の収
縮率は５〜２５％程度であり、例えば、使用するセラミ
ックス材料の焼結収縮率が１０％であれば、上記温度範
囲における線状体２の収縮率が１０％未満となる導電材
料を選択し、及び仮焼成温度を採用すればよい。

次いで、このグリーン体５が仮焼成された仮焼体の端面
に研削または切断等を施して線状体２の端部２ａを表面
に露出させる。仮焼体は切削し難いので、ダイヤモンド
砥石、ダイヤモンドカッター等を用いて切削するにのが
好ましい。また、その切削等に際しては硬度の低い線状
体２の端部２ａが仮焼体表面に比べてえぐられ易（、線
状体２の端部は焼結体表面と面−又はややへこむように
形成される。

しかる後、使用するセラミックス材料の所定の最終焼結
温度まで昇温し−１〜５時間保持すれば、マトリックス
のセラミックス材料は線状体２に比べて収縮量が大きい
ので、線状体２の端部２ａは第２図に示すように、セラ
ミックス焼結体１の表面より突出することになる。

（作用） 本発明の異方導電性セラミックス複合体は、複合体を構
成するセラミックス材料と線状体との焼結温度による収
縮率の差を利用し、所定温度で仮焼成した後、線状体の
端部を露出させ、その後さらに最終焼結温度で焼成する
ものであるから、その後の焼成においてセラミックスマ
トリックスは線状体に比べて収縮量が大きいため、線状
体の端部がセラミックス焼結体の表面より突出すること
になる。

（実施例） 次に、本発明を実施例に基づいて説明する。

なお、以下、単に「部」とあるのは「重量部」を意味す
る。

尖１」ロー 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■のＳｉ（＋２−８２０ａ−Ｂ
ａＯ−ＣａＯ系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、乾燥することにより、厚さ１００
μｍ、縦積寸法が５０Ｘ　５０部ｍのグリーンシートを
作製した。

次いで、スクリーン印刷機を用いて、上記グリーンシー
トの表面に、導電性ペース）　（Ａｇ：　Ｐｄ＝８０：
２０、日中マフセイ側製、Ｔ　Ｒ４９４０）で線幅１（
１０μ１１長さＳｅａｍの細線を形成した。しかる後、
ペースト中の溶剤を飛散させるため１２０’Ｃで２０分
間保持した。

次いで、導電材料からなる線状体が形成されたグリーン
シートの両面に、それぞれ２０枚づつ線状体の形成され
ていないグリーンシートを積層し、１６０℃、４００ｋ
ｇ／　ｃｍ２の圧力で３分間プレスして、厚さ４麿■、
縦横寸法が５０Ｘ　５０Ｘｍのグリーン体を得た。

得られたグリーン体を加熱炉に供給し、５℃／ｈｒの昇
温速度で５００℃まで昇温し、次いで１００℃／ｈｒの
昇温速度で７００℃まで昇温し、２時間保持して仮焼体
を得た。

次いで、この仮焼体の積層面と垂直な方向の面を２００
番のダイヤモンド砥石で研削し、端面に線状体の端部を
露出させた。しかる後、仮焼体を１００°Ｃ／ｈｒの昇
温速度で８５０℃まで昇温し、２時間保持して導電材料
の線状体が内在された異方導電性セラミ・ノクス複合体
を得た。

得られた異方導電性セラミックス複合体の線状体の端部
の突出程度を表面粗さ計（デックタック３０３０ニスロ
ーン社製）にて測定したところ、セラミックス焼結体の
表面より５．３μｌ突出していた。

実１Ｊ１Ｌ アルミナボールミルに、平均粒径３μｍのアルミナ粉末
を５０部、平均粒径５　μｍ　ノ５ｉ０２−Ｂ２０３−
ＢａＯ−ＣａＯ系ガラスフリフト粉末を５０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、乾燥することにより、厚さ１０
０μｍ１　縦横寸法がｓｏｘ　５部ｍのグリーンシート
を作製した。

次いで、スクリーン印刷機を用いて、上記グリーンシー
トの表面に、金ペースト（平均１ｉ径１．ｓμ重、粘度
４５００ｐｓ）　テ線幅１００μｍ、長さＳｏｍｍノ細
線を形成した。しかる後、ペースト中の溶剤を飛散させ
るため１２０℃で２０分間保持した。

次いで、実施例１と同様にしてグリーン体を得、このグ
リーン体を加熱炉に供給し、５℃／ｈｒの昇温速度で５
００″Ｃまで昇温し、次いで１００”Ｃ／ｈｒの昇温速
度で７８０℃まで昇温し、２時間保持して仮焼体を得た
。次いで、この仮焼体の積層面と垂直な方向の面を２０
０番のダイヤモンド砥石で研削し、端面に線状体の端部
を露出させた。

しかる後、該仮焼体を１００℃／ｈｒの昇温速度で９３
０″Ｃまで昇温し、２時間保持して導電材料の線状体が
内在された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の線状体の端部の突出程度
を測定したところ、セラミ・ノクス焼結体の表面より２
．７μ層突出していた。

（発明の効果） 本発明の異方導電性セラミックス複合体は、導電材料か
らなる線状体の端部がセラミックス焼結体の表面より外
側へ突出しているので、外部電極との接触が極めて容易
であり、信頼性を向上することができる。また、本発明
の製造方法によれば、簡単に線状体の端部がセラミック
ス焼結体の表面より外側へ突出する異方導電性性セラミ
ックス複合体が得られ、生産性を向上することができる
。

４、　　　の、　な１日 第１図は本発明の一実施例に係る異方導電性セラミック
ス複合体の一部切欠斜視図、第２図は複合体の要部断面
図、第３図（ａ）（ｂ）はグリーン体の製造方法の一例
を説明する工程図である。

ｌ・・・セラミックス焼結体、２・・・線状体、２ａ・
・・線状体の端部、３・・・グリーンシート、５・・・
グリーン体。

以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁性セラミックス焼結体の内部に、導電材料より
   なる複数の線状体が埋設されていると共に、各線状体の
   端部がセラミックス焼結体の端面よりそれぞれ突出して
   いることを特徴とする異方導電性セラミックス複合体。 ２、絶縁性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、該セラミックス材料の焼結収縮開始温度
   から最終焼結温度までの温度範囲で、セラミックス材料
   の収縮率より小さい収縮率を有する導電材料からなる線
   状体を形成し、該線状体が表面に形成されたグリーンシ
   ートの表面に他のグリーンシートを積層して該グリーン
   体内に線状体を埋設する工程と、 セラミックス材料の焼結収縮開始温度から最終焼結温度
   までの所定温度で該グリーン体を仮焼成する工程と、 該グリーン体が仮焼成された仮焼体の端面を処理して線
   状体の端部を仮焼体の表面に露出させた後、該仮焼体を
   セラミックス材料の最終焼結温度で焼成する工程と、 を包含する異方導電性セラミックス複合体の製造方法。