JPH05132382A - グレーズドセラミツク基板の製造方法 - Google Patents

グレーズドセラミツク基板の製造方法

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JPH05132382A
JPH05132382A JP31976191A JP31976191A JPH05132382A JP H05132382 A JPH05132382 A JP H05132382A JP 31976191 A JP31976191 A JP 31976191A JP 31976191 A JP31976191 A JP 31976191A JP H05132382 A JPH05132382 A JP H05132382A
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JP
Japan
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ceramic substrate
layer
sol
gel layer
heat
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JP31976191A
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Tsumoru Nagira
積 梛良
Ryoji Imaizumi
亮治 今泉
Tomoharu Omura
智春 大村
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Mitsubishi Materials Corp
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Mitsubishi Materials Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 発熱体から発生した熱をグレーズ層が効率
よく蓄え、その後発熱が止むと速やかに基板に熱を移動
させるグレーズドセラミック基板をゾル−ゲル法によっ
て、少ない工程で簡単に製造する。 【構成】 シリカ微粒子を含むゾルをセラミック基板
の片面に塗布する工程と、この塗布されたゾルを乾燥し
てゲル化し前記セラミック基板の片面にゲル層を形成す
る工程と、このゲル層を構成する微粒子の焼結が進行し
かつゲル層内の空隙が消滅しない温度と時間で前記セラ
ミック基板を熱処理してゲル層を多孔質ガラスグレーズ
層にする工程とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はサーマルヘッド用基板に
適するグレーズドセラミック基板の製造方法に関する。
更に詳しくはゾル−ゲル法によりグレーズ層を形成する
グレーズドセラミック基板の製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】サーマルヘッド用基板にはアルミナセラ
ミック基板の片面にガラス層を設けたグレーズド基板が
用いられる。このガラス層は熱伝導率が小さく、発熱抵
抗体から発生した熱を効率よく感熱紙に伝達するため蓄
熱層の役割を果す。近年、高速で印字品質が高く、かつ
低電力で駆動できるサーマルヘッド用基板に対する要求
が高まっている。従来のサーマルヘッド用基板では高速
印字はガラスグレーズ層を薄くすれば可能となるが、印
字品質を高く保つためには高い駆動電力が必要になる。
一方、低電力でサーマルヘッドを駆動させるためには蓄
熱性のあるグレーズ層を厚くしなければならないが、そ
うするとグレーズ層が放熱しにくくなって尾引き現象や
ドット間の熱分離が不十分になり、その結果、印字品質
の低下を招く。
【0003】この点を解決するために、従来、グレーズ
層に多孔質ガラスを含むサーマルヘッド用基板(特開昭
63−224969)やセラミック基板とグレーズ層の
間に多孔性物質の被膜を設けたサーマルヘッド用基板
(特開昭62−212281)が提案されている。セラ
ミック基板上に多孔質のグレーズ層又は多孔性物質を設
けることにより、熱伝導率がより小さくなり蓄熱性が高
まる。前者のサーマルヘッド用基板は、ホウケイ酸ガラ
スよりなるグレーズ層を有するセラミック基板を例えば
550℃で200時間程度熱処理した後、更に例えば9
0℃の1NのH2SO4液に50時間浸漬して酸処理する
ことにより作られる。また後者のサーマルヘッド用基板
は、BaTiO3及び少量のガラス粉末に焼結促進剤、
結合剤、溶剤等を加えて調製した誘電体ペーストをセラ
ミック基板上にスクリーン印刷し、900〜950℃の
温度で焼成して多孔性物質の被膜を形成し、更にこの多
孔性物質被膜上に結晶化ガラスペーストをスクリーン印
刷し、900〜950℃で焼成して前記多孔性物質被膜
と密着したグレーズ層を形成することにより作られる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の方法に
おいてはグレーズ層を形成した後、熱処理工程と酸処理
工程を必要とし、後者の方法においてはグレーズ層を形
成する前にセラミック基板上に多孔質物質の被膜を形成
する必要があり、両方法とも製造工程数が多く、製造条
件が複雑になる問題点があった。本発明の目的は、発熱
体から発生した熱をグレーズ層が効率よく蓄え、その後
発熱が止むと速やかに基板に熱を移動させるグレーズド
セラミック基板を少ない工程で簡単に製造する方法を提
供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のグレーズドセラミック基板の製造方法は、
シリカ微粒子を含むゾルをセラミック基板の片面に塗布
する工程と、この塗布されたゾルを乾燥してゲル化し前
記セラミック基板の片面にゲル層を形成する工程と、こ
のゲル層を構成する微粒子の焼結が進行しかつゲル層内
の空隙が消滅しない温度と時間で前記セラミック基板を
熱処理してゲル層を多孔質ガラスグレーズ層にする工程
とを含む方法である。
【0006】以下、本発明を詳述する。本発明のシリカ
微粒子を含むゾルは、第一に二酸化珪素(SiO2)も
しくはその水酸化物の微粒子を水や有機溶液に分散させ
るか、第二に珪素アルコキシドのような有機珪素化合物
を加水分解した後、この加水分解生成物を解膠処理する
か、或いは第三に珪素アルコキシドのような有機珪素化
合物と、Al,B,Ti,Zr,Pb,Mb,Ca,B
a等の金属アルコキシド又は金属有機酸塩を1種又は2
種以上含む有機溶液を加水分解した後、この加水分解生
成物を解膠処理して調製される。第一のゾルのシリカ微
粒子は後述するグレーズ層の細孔径のバラツキを小さく
するため10〜300nmの平均粒径を有することが好
ましい。第二及び第三のゾルには加水分解生成物の解膠
処理により数nm〜数100nmの粒径の微粒子が含ま
れる。第一及び第二のゾルからはSiO2からなる多孔
質ガラスグレーズ層が作られ、第三のゾルからは50重
量%以上のSiO2と残部がAl23,B23,Ti
2,ZrO2,PbO,MgO,CaO又はBaOの1
種又は2種以上の酸化物又は水酸化物を含む複合ガラス
からなる多孔質ガラスグレーズ層が作られる。グレーズ
層を複合ガラスにすることにより、グレーズ層の機械的
又は化学的特性が向上する。
【0007】上記ゾルをセラミック基板の片面に均一に
塗布する。セラミック基板としては熱伝導率が大きく機
械的特性に優れしかも大型化が容易なアルミナ基板が好
ましい。ゾルの塗布方法には、ゾルを噴霧するスプレー
コーティング法、ゾル中にセラミック基板を浸漬した後
引上げるディップコーティング法、スピンコータを用い
て塗膜の厚みの均一化と薄膜化をはかるスピンコーティ
ング法等がある。膜厚の均一性の観点からスピンコーテ
ィング法が望ましい。塗布されたゾルは大気中で30〜
40℃において乾燥してゲル化する。乾燥中にゲルに亀
裂が入ることを防ぐために、1回のコーティングにおけ
る膜厚(乾燥後)は1μm以下に抑えることが好まし
い。所望の膜厚が1μm以上の場合には、ゲル化後、4
00〜500℃で5〜10分間熱処理し、ある程度膜の
強度を上げた後、前記コーティング、乾燥及び熱処理を
繰返す。
【0008】ゲル層が形成されたセラミック基板を熱処
理してゲル層を多孔質ガラスグレーズ層にする。一般に
ゲルのガラス化は、熱処理によって湿潤ゲルから液体
を蒸発し、空隙の形成された乾燥ゲルにし、更に熱処
理温度を上げて乾燥ゲルを構成する微粒子の焼結を進行
させ、最終的に乾燥ゲルの空隙を消滅させて緻密化す
ることにより行われる。本発明の多孔質ガラスグレーズ
層にする際の特徴ある点は、上記の段階で、微粒子の
焼結の進行を止めてガラスグレーズ層中に本発明の目的
に適合する程度の空隙を残し、かつ所定の強度を得るこ
とにある。このための熱処理条件は処理温度と処理時間
に依存する。処理温度が高過ぎるか又は処理時間が長過
ぎると、グレーズ層に亀裂が入り、空隙が消滅して緻密
化する。反対に処理温度が低過ぎるか又は処理時間が短
過ぎると、空隙が多くしかも緻密化が不十分のためグレ
ーズ層の強度が低下する。このグレーズ層の空隙は例え
ばグレーズ層の気孔率又は平均細孔径で、その強度は例
えばグレーズ層のビッカース強度でそれぞれ評価され
る。本発明の目的に適合するグレーズ層の気孔率は30
〜50%、平均細孔径は5〜50nmで、ビッカース強
度は200Kg/mm2以上である。前述した第一のゾ
ルから形成されたゲル層を大気圧下、1120〜118
0℃の温度で1時間熱処理すると、また第二及び第三の
ゾルから形成されたゲル層を大気圧下、1000〜11
00℃で0.5〜1時間熱処理すると、上記特性のグレ
ーズ層がそれぞれ得られる。熱処理温度までの加熱速度
はそれぞれ1〜2℃/分が好ましい。
【0009】
【作用】シリカ微粒子を含むゾルをセラミック基板の片
面に塗布し、これを乾燥して湿潤ゲル層にした後、上述
した所定の条件で熱処理すると、この湿潤ゲル層から液
体が蒸発して空隙の多い乾燥ゲル層となり、続いてこの
乾燥ゲル層を構成する微粒子の焼結が進行して、空隙が
適度に消滅し、多孔質ガラスグレーズ層となる。このグ
レーズ層がセラミック基板の片面に形成されたグレーズ
ドセラミック基板は、グレーズ層が多孔質であって保温
性があり、熱容量が小さいため、発熱体から発生した熱
を効率よく蓄え、その後発熱が止むと速やかに基板に熱
を移動させる。
【0010】
【発明の効果】以上述べたように、従来法では製造工程
数が多く製造条件が複雑であったものが、本発明の方法
によれば、シリカ微粒子を含むゾルをセラミック基板の
片面に塗布し、これを乾燥した後、所定の条件で熱処理
するという僅かな工程で簡単にガラスグレーズ層を有す
るグレーズドセラミック基板を製造することができる。
このガラスグレーズ層は多孔質であるためその熱伝導率
はより小さくなり、多孔質でないグレーズ層と比べて蓄
熱性が高まる。また多孔質にすることによってグレーズ
層の熱容量が小さくなり、発熱が止むと蓄熱していた熱
が速やかに基板に移動する。このグレーズドセラミック
基板をサーマルヘッド用基板に適用すれば、低電力で高
品質な印字を高速度に行うことができる。
【0011】
【実施例】次に本発明の具体的態様を示すために、本発
明の実施例を説明する。以下に述べる実施例は本発明の
技術的範囲を限定するものではない。 <実施例>10〜40nmの粒径を有するシリカ微粒子
5gを水95gに分散させて、シリカゾルを調製した。
このシリカゾルをアルミナ含有量が96重量%で、厚さ
が1mmで寸法が5.1×5.1mmのアルミナ基板の
片面にスピンコータを用いて均一に塗布した。このアル
ミナ基板上のシリカゾルを大気中において30℃で乾燥
した後、500℃で5分間熱処理してゲル層を得た。こ
のゲル層の厚さは0.8μmであった。以上の操作を5
回繰返して厚さ4μmのゲル層を得た。得られたゲル層
は表面が平滑で亀裂や反り等のない無欠陥のゲル層であ
った。このようなゲル層を片面に有するアルミナ基板を
大気圧下、加熱速度1℃/分で昇温し、1150℃に達
したところで1時間保持し、その後徐冷した。
【0012】<比較例1>実施例と同様に形成したゲル
層を片面に有するアルミナ基板を大気圧下、1050℃
の温度で1時間熱処理した以外は実施例と同様にグレー
ズドアルミナ基板を作製した。加熱速度は実施例と同じ
であった。 <比較例2>実施例と同様に形成したゲル層を片面に有
するアルミナ基板を大気圧下、1100℃の温度で1時
間熱処理した以外は実施例と同様にグレーズドアルミナ
基板を作製した。加熱速度は実施例と同じであった。 <比較例3>実施例と同様に形成したゲル層を片面に有
するアルミナ基板を大気圧下、1200℃の温度で1時
間熱処理した以外は実施例と同様にグレーズドアルミナ
基板を作製した。加熱速度は実施例と同じであった。
【0013】<比較試験と評価>実施例及び比較例1〜
3で得られたグレーズドセラミック基板の気孔率、平均
細孔径及びビッカース硬度をそれぞれ測定した。その結
果を表1に示す。表1より明らかなように、比較例1及
び比較例2の熱処理温度が1050℃及び1100℃の
場合には、いずれもガラスグレーズ層の気孔率が50%
を超え、平均細孔径が50nmを超え、しかもビッカー
ス強度が200Kg/mm2に達しない。また比較例3
の熱処理温度が1200℃の場合には、ビッカース強度
は十分に大きいが、気孔率及び平均細孔径がそれぞれゼ
ロであり、本発明の目的とする特性が得られない。これ
に対して、実施例の1150℃の熱処理によって得られ
たグレーズドセラミック基板は気孔率、平均細孔径及び
強度が全て本発明の目的とする範囲内に入る。
【0014】
【表1】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大村 智春 埼玉県秩父郡横瀬町大字横瀬2270番地 三 菱マテリアル株式会社セラミツクス研究所 内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリカ微粒子を含むゾルをセラミック基
    板の片面に塗布する工程と、 この塗布されたゾルを乾燥してゲル化し前記セラミック
    基板の片面にゲル層を形成する工程と、 このゲル層を構成する微粒子の焼結が進行しかつゲル層
    内の空隙が消滅しない温度と時間で前記セラミック基板
    を熱処理してゲル層を多孔質ガラスグレーズ層にする工
    程とを含むグレーズドセラミック基板の製造方法。
  2. 【請求項2】 シリカ微粒子を含むゾルは10〜300
    nmの平均粒径を有するシリカ微粒子を水に分散させて
    調製された請求項1記載のグレーズドセラミック基板の
    製造方法。
  3. 【請求項3】 ゲル層の熱処理を大気圧下、1120〜
    1180℃で、1時間行う請求項2記載のグレーズドセ
    ラミック基板の製造方法。
  4. 【請求項4】 シリカ微粒子を含むゾルは珪素アルコキ
    シドを加水分解した後、この加水分解生成物を解膠処理
    して調製された請求項1記載のグレーズドセラミック基
    板の製造方法。
  5. 【請求項5】 シリカ微粒子を含むゾルは珪素アルコキ
    シドとAl,B,Ti,Zr,Pb,Mb,Ca又はB
    aのアルコキシドを1種又は2種以上含む有機溶液を加
    水分解した後、この加水分解生成物を解膠処理して調製
    された請求項1記載のグレーズドセラミック基板の製造
    方法。
  6. 【請求項6】 多孔質ガラスグレーズ層は50重量%以
    上のSiO2と残部がAl23,B23,TiO2,Zr
    2,PbO,MgO,CaO又はBaOの1種又は2
    種以上の酸化物又は水酸化物を含む複合ガラスからなる
    請求項5記載のグレーズドセラミック基板の製造方法。
  7. 【請求項7】 多孔質ガラスグレーズ層の平均細孔径は
    5〜50nmである請求項1記載のグレーズドセラミッ
    ク基板の製造方法。
JP31976191A 1991-11-07 1991-11-07 グレーズドセラミツク基板の製造方法 Withdrawn JPH05132382A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4683743B2 (ja) * 2001-02-28 2011-05-18 京セラ株式会社 配線基板の製造方法
CN102101794A (zh) * 2011-01-20 2011-06-22 潮州市波士发陶瓷制作有限公司 一种釉上低温艳红釉及其陶瓷制品的生产工艺
CN109336558A (zh) * 2018-10-23 2019-02-15 沈泓志 紫陶紫金烧制工艺

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