JPH03199161A - セラミック基板の製造方法 - 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基板の湿式成形法による製造方法に
関する。特に表面平滑性の優れたしかも焼結密度の高い
セラミック基板の製造にもちいられるセラミックスラリ
−の改良に関するものである。

本発明で得られるセラミック基板は電子材料分野におい
て蒸着基板、ＩＣおよびＬＳＩ基板、ＨＩＣ基板、抵抗
基板等の各種に使用される。

〔従来の技術〕

セラミック基板の成形法には、セラ主ツク粉末とバイン
ダーの混合物をプレス成形後に焼成する乾式成形法と、
セラミック粉末にバインダー、可塑剤、分散剤、溶剤等
を加えてスラリーとしたものを塗工してグリーンシート
を得、これを焼成する湿式成形法とがある。乾式成形法
では、厚さ１ｍｍ以下のセラミック基板を製造すること
が困難であり、また表面平滑性を要求される場合には焼
成後に研磨する必要があり、好ましい成形法とは言い難
い。これに対して湿式成形法では、表面の平滑なキャリ
アフィルム上に塗工してグリーンシートを得るので、焼
成したままの状態で表面平滑な基板が得やすいとされて
いる。

湿式成形法は次の工程からなる。

ａ）スラリー調整工程：セラミック粉末と焼結助剤にバ
インダー、可塑剤、分散剤、溶剤等を加え、ボールミル
等で十分混合・分散させてスラリーを得る工程。

ｂ）Ｉａ形工程：脱泡し粘度調整したスラリーを表面の
平滑なキャリアフィルム（例えばポリエステルフィルム
等）の上にドクターブレードを用いて塗工し、乾燥して
グリーンシートを得る工程。

Ｃ）焼成工程：　グリーンシート中の有機成分を仮焼成
によって除去した後、大気中、水素中、窒素中または真
空下で本焼成して焼結体を得る工程。

この方法に於いては成形工程が最も重要であり、歩留ま
りの向上のためには、ひび割れのない嵩密度の安定した
グリーンシートを得ることが、また焼結収縮率を小さく
し基板表面の平滑性を向上させるためには、セラミック
粉末を十分に分散させ、かつグリーンシートの嵩密度を
向上させることが必要になる。

しかしサブミクロンオーダーのセラミック粉末を使用す
る場合、上記を満足することは非常に困難である。この
ため特開昭５０−１５３０１８号公報では比表面積５ｍ
２／ｇ以上の微細なアルミナ粉末を用い、グリーンシー
トの嵩密度を大きくするためにバインダーとの混合の前
にアルミナ粉末のみをボールミルで予備混合し、かつ低
重合度のポリビニルブチラールと高重合度のポリビニル
ブチラールを混合使用することによりグリーンシートの
嵩密度を２．６５ｇ／ｃｍ３以上として１６００・Ｃの
焼結温度で焼結密度の高いかつ表面の平滑な基板を得て
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし上記の方法では、ポリビニルブチラールに対する
可塑剤の量が多いため、バインダーとセラミック粉末間
の結合力が低下し焼結時に割れ易く、かつグリーンシー
トがべたつき取扱性が劣ると言う問題があった。また２
種類のポリビニルブチラールを混合使用する為焼結収縮
率が安定しにくい等の問題もあった。これらについては
、本願の発明者らは特願平１−１０７９９９においてポ
リビニルブチラールのブチラール基のモル％を規定し可
塑剤の比率を減らすことにより解決を見ている。しかし
このようにして得られた基板は、どちらの方法において
もその製造工程中の焼結工程において反りが生じ、特に
基板面積が大きくなるとこの反りが顕著になるという問
題点を有してし）る。焼結時の反りは加重板の使用によ
って抑えることはできるが、基板と加重板の融着、表面
平滑性の劣化等の問題がある。本発明の目的は加重板を
使用することなく焼結時の反りを抑えることの出来るセ
ラミック基板の製造方法を提供しようとするものである
。

〔課題を解決するための手段〕

一般にバインダーと可塑剤の量が多いと、焼結時の反り
が大きくなることが知られてしする。し力）しバインダ
ーと可塑剤の量を減らすとグリーンシートにひび割れが
発生してしまう。本発明者＆より）かる現状に鑑み鋭意
研究を行った結果分散剤として従来使用されいたソルビ
タントリオレエート、ソルビタンセスキオレエート、オ
レイン酸メチル等に替えて、不飽和脂肪酸のポリオキシ
アルキレン付加物及び不飽和脂肪酸アミドのエチレンオ
キサイド付加物の混合物を用いることによりバインダー
と可塑剤を著しく減少させることが出来、焼結体の反り
が極めて小さくなることを見いだし、本発明を完成する
に至った。尚１分散剤としては、上記のものに、さらに
アルキルフェノールのポリオキシアルキレン付加物を加
えた混合物を用いることもできる。

即ち本発明は少なくともセラミック粉末、非水溶性のバ
インダー、可塑剤及び分散剤を含有するセラミックスラ
リ−を用いてセラミック基板を製造する方法において、
分散剤として不飽和脂肪酸のポリオキシアルキレン付加
物及び不飽和脂肪酸アミドのエチレンオキサイド付加物
の混合物を用いることを特徴とするセラミック基板の製
造方法である。尚１分散剤として上記のものにさらにア
ルキルフェノールのポリオキシアルキレン付加物を加え
た混合物を用いることもできる。

以下本発明について詳細に説明する。

本発明に使用されるセラミック粉末としてはアル嵩す、
ジルコニア、窒化アル主ニウム、窒化珪素、炭化珪素等
が、バインダーとしては、ポリビニルブチラール、アク
リル樹脂、＃酸ビニルの共重合体、塩化ビニル、メタア
クリレート等が、可塑剤としてはトリエチレングリコー
ル、ポリアルキレングリコール、ＤＯＰ、ＤＢＰ、ＢＢ
Ｐ等のフタル酸エステル等が用いられる。また、有機溶
剤としてはトリクロルエチレン、ｎ−ブタノール、エチ
ルアルコール、トルエン、メチルアルコール、ＭＥＫ等
とこれらの共沸混合物が用いられる。

本発明では、分散剤として不飽和脂肪酸のポリオキシア
ルキレン付加物及び不飽和脂肪酸アミドのエチレンオキ
サイド付加物及び／又はアルキルフェノールのポリオキ
シアルキレン付加物の混合物を用いることが重要である
。ここで、不飽和脂肪酸としては、クロトン酸、イソク
ロトン酸、ウンデシレン酸、オレイン酸、エライジン酸
、ソルビン酸、リルン酸及びＣ４以上の不飽和脂肪酸等
をあげることができる。また、アルキレンとしては、エ
チレン、プロピレンならびにエチレンとプロピレンの共
重合体等をあげることができる。アルキルフェノールと
しては、ブチルフェノール、アミルフェノール、オクチ
ルフェノール、Ｃ４以上のアルキル基をもったフェノー
ル等をあげることができる。また従来テープ成形用の分
散剤として使用されてきた、ソルビタントリオレエート
、ソルビタンセスキオレエート、オレイン酸メチル等と
併用してもよい。また分散剤の添加は、スラリー調整工
程（混合、分散時）で行うのが一般的であるが、この分
散剤でセラミック粉末を前処理しておいてもよいし、塗
工前のスラリーの脱泡、粘度ｍ整時に添加してもよい。

本発明で使用する分散剤は、テープ成形相のスラリーに
対して、極めて大きな分散効果を示し、バインダー量と
可塑剤量を大幅に低減することが可能となった。

これに伴いセラミック基板の焼結時の反りも。

極めて小さなものとなった。

［実施例］ 以下本発明の詳細を実施例によって具体的に説明するが
、本発明の趣旨を外れない限り、本発明の技術的範囲は
、これに限定されるものではない。

実施例 平均粒径０．４μのアルミナ粉末（昭和電工具ＵＡ〜５
０５０）１００部に焼結助剤として酸化マグネシウム（
ＭｇＯ）を０．２５部、粉砕助剤としてエチレングリコ
ールを０．３ｆＪ］添加しポリエチレン製のポット中で
４０時間、乾式で粉砕した。

そこに、バインダーとしてポリビニルブチラールを７〜
１２部、可塑剤としてジブチルブタレートを３〜４部、
有機溶剤としてメチルエチルケトン・メタノール・ブタ
ノールの混合溶剤４２部、分散剤としてオレイン酸のポ
リオキシエチレン付加物及びオレイン酸アミドのエチレ
ンオキサイド付加物及び／又はエチルフェノールのポリ
オキシエチレン付加物の混合物１．５部を加えて７０時
間混合してスラリーとし、脱泡し、スラリー粘度を２０
０ボイズに調整した後ドクターブレード装置にてポリエ
ステルフィルム上に塗工し、乾燥して厚さ１　ｍ　ｍの
グリーンシートを得た。

その後上記のグリーンシートを５０　Ｘ　５０　ｍ　ｍ
の寸法に金型にて打ち抜き、それを電気炉で大気雰囲気
下、１６００℃で２時間焼成してアルミナセラミック基
板を得た。ポリビニルブチラール。

可塑剤の混合内容、グリーンシートの状態、嵩密度、及
び得られたアルミナセラミック基板の反り焼結密度、表
面粗さを合わせて第１表（試料Ｎｏ。

１〜４）に示す。

比較例 分散剤としてソルビタントリオレエートをｌ。

５部使用した以外は、実施例と同様の工程を経て、アル
ミナセラミック基板を得た。ポリビニルブチラール、可
塑剤の混合内容、グリーンシートの状態、嵩密度、及び
得られたアルミナセラミック基板の反り、焼結密度、表
面粗さを合わせて第１表（試料Ｎ００５〜７）に示す。

第１表より本発明よりなるアルミナセラミック基板は比
較例のアルミナセラミック基板に比較し、バインダーと
可塑剤量を減らしても、グリーンシートはひび割れがな
く、嵩密度は大きくなり、焼結体の反りが、著しく改善
されていることがわかる。また表面粗さ、焼結密度は実
施例及び比較例共に、差はなかった。

〔発明の効果〕

上述の実施例から明らかなように、本発明によりバイン
ダーと可塑剤量の減量が可能になり、又。

加重板を使用しなくても、焼結体の反りの小さい表面平
滑性の優れた、緻密なセラミック基板を歩留まりよく安
定的に製造できるようになった。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくともセラミック粉末、非水溶性のバインダ
   ー、可塑剤及び分散剤を含有するセラミックスラリーを
   用いてセラミック基板を製造する方法において、分散剤
   として不飽和脂肪酸のポリオキシアルキレン付加物及び
   不飽和脂肪酸アミドのエチレンオキサイド付加物の混合
   物を用いることを特徴とするセラミック基板の製造方法
   。
2. （２）少なくともセラミック粉末、非水溶性のバインダ
   ー、可塑剤及び分散剤を含有するセラミックスラリーを
   用いてセラミック基板を製造する方法において、分散剤
   として不飽和脂肪酸のポリオキシアルキレン付加物及び
   不飽和脂肪酸アミドのエチレンオキサイド付加物及びア
   ルキルフェノールのポリオキシアルキレン付加物の混合
   物を用いることを特徴とするセラミック基板の製造方法
   。