JPH06171128A

JPH06171128A - グレーズドセラミック基板の製造方法

Info

Publication number: JPH06171128A
Application number: JP32815092A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kato; 正博加藤; Kazuaki Nakanishi; 一晃中西
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1992-12-08
Filing date: 1992-12-08
Publication date: 1994-06-21

Abstract

(57)【要約】【目的】前記課題を解決するためになされ、優れた凸
部を有するグレーズを容易に形成できるグレーズドセラ
ミック基板の製造方法を提供すること。【構成】セラミック基板１に全面にグレーズ層２を焼
き付けし、次にグレーズ層２を所定の部分をマスキング
し、このマスキングした部分だけを残してサンドブラス
トにてグレーズ層２を研削・除去し、更にその残された
グレーズ層２ａをグレーズの軟化点よりも高い温度で熱
処理して、グレーズ層２に丸みを持たせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セラミック基板上に部
分的にグレーズ層を有するグレーズドセラミック基板の
製造方法に関し、特に高精度のサーマルヘッド用に好適
に使用でき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】従来より、セラミック基板の表面をガラ
ス層（グレーズ層）で覆ったいわゆるグレーズドセラミ
ック基板は、表面平滑性に加え、耐熱性・蓄熱性に優れ
ているという理由で、例えばプリンター等のサーマルヘ
ッド用基板として使用されている。

【０００３】この種のグレーズドセラミック基板として
は、セラミックス基板の表面全体をグレーズ層で覆った
全面グレーズドセラミック基板や、セラミック基板上に
部分的にグレーズ層を形成した部分グレーズドセラミッ
ク基板が知られている。このうち、サーマルヘッド用に
よく利用される部分グレーズドセラミック基板を製造す
る方法として、下記〜の方法が採用されている。

【０００４】セラミック基板上の発熱抵抗体形成部分
に、スクリーン印刷等の方法によって、ガラスペースト
を帯状又は島状に塗布し、これを焼き付ける周知の方
法。セラミック基板上に、まず第１のガラスペーストで開
口部が設けられるように印刷し、次いで第２のガラスペ
ーストでこの開口部に印刷し、両ガラスペーストを同時
に焼き付ける方法（特公平１−２４７５３号公報参
照）。

【０００５】セラミック基板上に、骨材とする第１の
ガラスペースト（結晶化ガラス等）を帯状又は島状に塗
布し、その上から第２のガラスペースト（非晶質ガラ
ス）を印刷し、更に両ガラスペーストを同時に焼き付け
て、骨材を非晶質ガラスで覆う方法。

【０００６】セラミック基板上のほぼ全面に、ガラス
ペーストを印刷し焼き付けた後に、凸状となる部分以外
をケミカルエッチングし、その後加熱する方法（特公平
４−８３７７８号公報参照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記
〜の技術では、各々次の様な問題があり、必ずしも好
適ではない。つまり、前記の技術では、スクリーン印
刷を行なうので、スクリーンマスクの欠損、印刷もしく
は焼成時のグレーズとセラミックとのはじき現象等のた
めに、凸部頂点において周期の短い鋭利な凹凸が発生す
るという問題がある。また、グレーズ幅を（Ｗ）、グレ
ーズ厚みを（Ｈ）とする時、Ｈ／Ｗが０．０６を超える
と、従来のグレーズ組成物では、グレーズの（表面張力
と濡れ性のバランスの崩れによる）ダレが発生し、凸部
の直線性が得られないという問題がある。

【０００８】前記の技術では、第１のガラスと第２の
ガラスとの軟化点が同じであれば凸部形状が得られない
為に、第１のガラスの軟化点が第２のガラスに対して２
００℃以上高いものを使用しなければならない。故に、
ガラスの選択が必要になり、特殊なガラスを用いるとコ
ストがかかるという問題点がある。また、軟化点が異な
る為に、熱伝導率，表面平滑性などいくつかにリスクを
背負うことになる。

【０００９】前記の技術では、特定の組成の結晶化ガ
ラスを骨材として、それを覆う方法であるので、Ｈ／Ｗ
＝０．１程度の凸部形状を形成することが出来るが、エ
ッチング等により凸部形状を加工する場合には、骨材の
露出が起こり配線パターンが形成出来なくなる。また、
骨材となる第１のガラスは第２のガラスの軟化点よりも
低い温度で結晶化しなければならず、これもコスト等に
影響を及ぼすという問題がある。

【００１０】前記の技術は、ガラスエッチング時に、
フッ酸、硝酸、硫酸等の劇薬を使用する為に、作業に危
険が伴うという問題がある。本発明は、前記課題を解決
するためになされ、優れた凸部を有するグレーズを容易
に形成できるグレーズドセラミック基板の製造方法を提
供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の請求項１の発明は、セラミック基板にグレーズ層を焼
き付けし、次に該グレーズ層を所定の部分だけを残して
サンドブラストにて研削除去し、更にその残されたグレ
ーズ層をグレーズの軟化点よりも高い温度で熱処理し
て、該グレーズ層に丸みを持たせることを特徴とするグ
レーズドセラミック基板の製造方法を要旨とする。

【００１２】また、請求項２の発明は、前記サンドブラ
ストによる加工を行なう前に、前記所定の部分のマスキ
ングを行なうことを特徴とする前記請求項１記載のグレ
ーズドセラミックス基板の製造方法を要旨とする。

【００１３】更に、請求項３の発明は、前記セラミック
基板の全面にグレーズ層の焼き付けを行なうことを特徴
とする前記請求項１記載のグレーズドセラミックス基板
の製造方法を要旨とする。 i)ここで、前記セラミック基板としては、セラミックで
あれば特に限定されず、アルミナをはじめ、窒化珪素，
炭化珪素，窒化アルミニウム，ムライト，結晶化ガラス
等広く使用可能である。

【００１４】ii)前記グレーズ層を形成するグレーズ組
成物としては、例えば、ＳｉＯ₂：６０〜７０モル％，
Ａｌ₂Ｏ₃：５．１〜１２モル％，Ｂ₂Ｏ₃：０．５〜５モ
ル％，ＣａＯ：３〜１８モル％，ＢａＯ：１〜１５モル
％，ＳｒＯ：０．５〜２５モル％を必須成分とし、更に
２モル％以下のＭｇＯ及び／又は２モル％以下のＺｎＯ
を含むものが挙げられる。

【００１５】iii)また、グレーズの軟化点としては、７
００〜１１００℃の範囲のものが好適である。 iv）更に、熱処理する温度としては、グレーズ層が丸み
を帯びる温度であればよいが、特に前記軟化点より約５
０℃程度高くすると、グレーズ層の上面の両端が適度に
丸みを帯び、グレーズ層の盛り上がりが大きくかつ滑ら
かな凸状となるので好適である。

【００１６】v）前記サンドブラストに対するマスキン
グの方法としては、感光性樹脂（光硬化性樹脂）を用い
て所定のパターンのみをマスキングする方法があるが、
それ以外にも、金属薄膜等の各種の材料を使用すること
ができる。 vi）また、残されたグレーズ層のグレーズ幅を（Ｗ）、
グレーズ厚みを（Ｈ）とする時、Ｈ／Ｗが０．０６を超
える様にグレーズ層が盛り上がると、例えばサーマルヘ
ッド用として好適であり、特にグレーズ層の凸部頂点の
平担度が、２．７mm当り最大振幅１μm以下の凹凸が極
めて少ない状態であると、サーマルヘッドにて高精度の
印字ができるので一層好適である。

【００１７】

【作用】本発明のグレーズドセラミック基板の製造方法
では、まず、セラミック基板にグレーズ層を焼き付け
て、広い範囲にわたってグレーズ層が形成されたグレー
ズドセラミック基板を製造する。次に、このグレーズド
セラミック基板に対し、グレーズ層を残したい部分のみ
に例えばマスキングを施し、このマスキングされていな
い所定の部分をサンドブラストにて研削除去する。次
に、この研削を免れて残ったグレーズ層を、グレーズの
軟化点よりも高い温度で熱処理すると、グレーズ層の例
えば上面の端部等が丸みを帯びて、グレーズ層は盛り上
がりの大きな滑らかな凸状となる。

【００１８】つまり、従来のスクリーンによる印刷で
は、セラミック基板とグレーズ層との界面にて、はじき
現象が起こって、グレーズ層の表面が滑らかにならず、
しかも、前記Ｈ／Ｗが（例えばサーマルヘッドとして望
ましい）０．０６以上と大きい場合には、グレーズ層の
凸部形状が保てず不均一なダレが発生してしまう。しか
しながら、本発明では、グレーズ焼き付け後のグレーズ
ドセラミック基板に対して、サンドブラスト加工を行な
うので、精度の高いグレーズ層のパターンの形成が可能
であり、しかも、始めから細いグレーズ層を形成するの
でないので、はじき現象やダレ及びこれに伴うグレーズ
頂点における鋭利な短周期の凹凸が発生するのを防止で
き、よって、グレーズ層の上面の平坦度を向上させるこ
とが可能である。

【００１９】

【実施例】以下に、本発明のグレーズドセラミックス基
板の製造方法の実施例について説明する。（実施例１）まず、ＭｇＯ−ＣａＯ−Ｂ₂Ｏ₃−Ａｌ₂Ｏ₃
−ＳｉＯ₂系ガラス粉末に、エチルセルロース系バイン
ダー，可塑剤及び有機溶媒を添加して、ガラスペースト
を調整する。

【００２０】次に、縦２７０mm×横５０mm×厚さ１．０
mm，Ａｌ₂Ｏ₃含有量９２％〜９９．５％（例えば９２
％，９４％，９６％等），表面粗度０．５μmＲａ以下
のセラミック基板１の片側全面に、前記ガラスペースト
を厚さ１４０μmにスクリーン印刷する。

【００２１】その後、乾燥を行なってから、１２００℃
で加熱焼成して、図１（ａ）に示す様に、セラミック基
板１上に厚さ７０μmのグレーズ層２を備えた全面グレ
ーズドセラミック基板３を製作する。尚、このグレーズ
層２のグレーズ組成物の組成は、ＭｇＯ：０．５モル
％，ＣａＯ：７．０モル％，Ｂ₂Ｏ₃：４．５モル％，Ａ
ｌ₂Ｏ₃：４．０モル％，ＳｉＯ₂：６２モル％，Ｓｒ
Ｏ：１９．０モル％，ＢａＯ：２．０モル％であり、そ
の転移点は６８８℃，軟化点は９４５℃である。

【００２２】次に、図１（ｂ）に示す様に、この全面グ
レーズドセラミック基板３の全面に、光が当たると凝固
する乳剤（感光性樹脂）４を塗布する。次いで、図１
（ｃ）に示す様に、この感光性樹脂４の表面に、残した
いグレーズ層に対応する部分５ａのみを光が透過できる
様にしたフィルム５を配置する。そして、フィルム５の
上から光を照射することによって露光し、光を当てた部
分の感光性樹脂４ａのみを凝固させる。その後、図１
（ｄ）に示す様に、フィルム５を取り除き、凝固した感
光性樹脂４ａ以外の感光性樹脂４を溶剤等によるエッチ
ングによって取り除いて、幅０．４mmの帯状の感光性樹
脂４ａによるマスキングを行なう。

【００２３】次に、図２（ａ）に示す様に、マスキング
用の感光性樹脂４ａを備えたグレーズ層２に対して、Ａ
ｌ₂Ｏ₃含有量９９．５％以上のアランダム（＃８０〜＃
２０００）を、圧力１０kgf／cm²の空気と共に吹き付け
てサンドブラスト加工を施し、図２（ｂ）に示す様に、
マスキングした部分のグレーズ層２ａ以外のグレーズ層
２をセラミック基板１に達するまで研削・除去し、凸状
のグレーズ層２ａのみを残す。その後、アランダムの除
去を行なうとともに、図２（ｃ）に示す様に、溶剤を用
いてグレーズ層２ａ上の感光性樹脂４ａを除去する。

【００２４】次に、このグレーズ層２ａを備えたセラミ
ック基板１に対して、１１００℃にて約３０分間加熱す
る熱処理を行なって、グレーズ層２ａを軟化させ、丸み
を帯びた幅０．４mmの帯状のグレーズ層２ａを形成す
る。これによって、高く盛り上がった滑らかな凸状のグ
レーズ層２ａを有する部分グレーズドセラミック基板６
を完成する。

【００２５】そして、この様にして製造された部分グレ
ーズドセラミック基板６において、そのグレーズ層２ａ
の形状を調べたところ、グレーズ層２ａの直線性は良好
であり、しかもグレーズ層２ａの頂点部のウネリ（凹
凸）は、図３（ａ）に示す様に、３．４mmあたり最大振
幅１μmと極めて少なく、例えば高精度，高品質の印字
を行なうサーマルヘッドに好適に利用できるものであっ
た。

【００２６】尚、この図３は、グレーズ層２ａの上面の
うねりの表面形状（グレーズウネリプロファイル）を、
縦方向（ＶＥＲ）に２０００倍に拡大するとともに横方
向（ＨＯＲ）に２倍に拡大て示しており、図において測
定長とは測定した長さを意味し、表面粗さを示すCUTOFF
（０．８mm）とは０．８mm以下の凹凸は無視することを
意味し、Ｇ幅とはグレーズ層２ａの幅を意味する。（実施例２）本実施例では、前記実施例１と同様にし
て、幅０．５mmの帯状のグレーズ層を備えた部分グレー
ズドセラミック基板を製造した。そして、このグレーズ
層の形状を調べたところ、グレーズ層の直線性は良好で
あり、図３（ｂ）に示す様に、グレーズ層の頂点部のウ
ネリは４．５mmあたり最大振幅１μmと少なく好適であ
った。（実施例３）本実施例では、前記実施例１と同様にし
て、幅０．６mmの帯状のグレーズ層を備えた部分グレー
ズドセラミック基板を製造した。そして、このグレーズ
層の形状を調べたところ、グレーズ層の直線性は良好で
あり、図３（ｃ）に示す様に、グレーズ層の頂点部のウ
ネリは３．５mmあたり最大振幅１μmと少なく好適であ
った。（実施例４）本実施例では、前記実施例１と同様にし
て、幅０．７mmの帯状のグレーズ層を備えた部分グレー
ズドセラミック基板を製造した。そして、このグレーズ
層の形状を調べたところ、グレーズ層の直線性は良好で
あり、図３（ｄ）に示す様に、グレーズ層の頂点部のウ
ネリは５．０mmあたり最大振幅１μmと少なく好適であ
った。（比較例）比較例として、スクリーン印刷により、全面
ではなく幅１．０mmのガラスペーストをセラミック基板
に印刷し、焼き付けて、グレーズ層を備えた部分グレー
ズドセラミック基板を製造した。そして、このグレーズ
層の形状を調べたところ、グレーズ層の厚みが６０μm
（即ち、Ｈ／Ｗ＝０．０６）であったが、グレーズ層の
頂点部のウネリを測定したところ、ウネリは２．５mmあ
たり最大振幅１μmと大きいので好ましくない。

【００２７】尚、本発明は、前記実施例に何等限定され
ず、本発明の要旨の範囲内において各種の態様で実施で
きることは勿論である。例えば、セラミック基板の全面
にグレーズを施すのではなく、その一部を覆うようにグ
レーズし、このグレーズに対してサンドブラスト加工を
施す様にしてもよい。

【００２８】

【発明の効果】本発明のグレーズドセラミック基板の製
造方法では、セラミック基板にグレーズ層を焼き付け、
グレーズ層を残したい所定の部分をサンドブラストにて
研削・除去し、次にグレーズの軟化点よりも高い温度で
熱処理している。

【００２９】従って、従来のグレーズでは困難であった
Ｈ／Ｗ＝０．０６以上の帯状または島状のグレーズ層を
容易に形成することが出来る。また、そのグレーズ層は
サンドブラスト加工により直線性を良好にでき、しか
も、サンドブラストによる傷等は加熱により消すことが
できるので、グレーズ層の頂点部の平担度を、例えば
２．７mmあたり最大振幅１μm以下の様に、うねりが少
なく滑らかなものとすることができる。よって、この様
な形状のグレーズ層を備えたグレーズドセラミック基板
は、高精度、高品質な印字を行なうサーマルヘッドへの
利用が可能である。

【００３０】更に、本発明では、従来の様にグレーズ軟
化点に依存する事がなく、しかもグレーズをセラミック
基板の全面にいったん焼き付けてから凸部を形成するの
で、これまでスクリーン印刷ではできなかった色々な形
状，大きさ，厚み，更には同一基板内で厚みの異なるグ
レーズ層を容易に形成することが出来るという顕著な効
果を奏する。

【００３１】しかも、従来のケミカルエッチング法と違
い、危険な劇薬を必要としないので安全である。更に、
軟化点の異なる２種類のガラスペーストを使用しなくと
も、グレーズ幅が狭くグレーズ厚みの大きな優れた形状
のグレーズ層を容易に形成することができるという利点
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例のグレーズドセラミック基板の製造
方法の一部を示す説明図である。

【図２】本実施例の部分グレーズドセラミック基板の
製造方法の一部を示す説明図である。

【図３】グレーズドセラミック基板のグレーズ頂点の
ウネリを測定したプロファイルを示すグラフである。

【符号の説明】

１…セラミック基板２…グレーズ層２ａ…グレーズ層３…全面グレーズド
セラミック基板６…部分グレーズドセラミック基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミック基板にグレーズ層を焼き付け
し、次に該グレーズ層を所定の部分だけを残してサンド
ブラストにて研削除去し、更にその残されたグレーズ層
をグレーズの軟化点よりも高い温度で熱処理して、該グ
レーズ層に丸みを持たせることを特徴とするグレーズド
セラミック基板の製造方法。
【請求項２】前記サンドブラストによる加工を行なう
前に、前記所定の部分のマスキングを行なうことを特徴
とする前記請求項１記載のグレーズドセラミックス基板
の製造方法。
【請求項３】前記セラミック基板の全面にグレーズ層
の焼き付けを行なうことを特徴とする前記請求項１記載
のグレーズドセラミックス基板の製造方法。