JPH06287088A - グレーズドセラミックス基板及びその製造方法 - Google Patents

グレーズドセラミックス基板及びその製造方法

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JPH06287088A
JPH06287088A JP5098593A JP9859393A JPH06287088A JP H06287088 A JPH06287088 A JP H06287088A JP 5098593 A JP5098593 A JP 5098593A JP 9859393 A JP9859393 A JP 9859393A JP H06287088 A JPH06287088 A JP H06287088A
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JP
Japan
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layer
ceramics
glass
ceramic
insulating substrate
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JP5098593A
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English (en)
Inventor
Takaaki Hiraoka
敬章 平岡
Kazuaki Nakanishi
一晃 中西
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Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/52Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation

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  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】表面平滑性及び熱伝導性に優れたグレーズ付基
板を従来の膜厚設定にて可能とするグレーズドセラミッ
クス基板を提供する。 【構成】セラミックス絶縁基板2と、その表面に凸状に
設けられた蓄熱層3とを備えたものにおいて、蓄熱層3
が、セラミックスを主成分とする第1層4及びこの第1
層4の上に被覆されたガラスよりなる第2層5からな
り、第1層4のセラミックスは、その熱膨張係数におい
て第2層5のガラスよりもセラミックス絶縁基板2に近
似し、且つ第2層5のガラスよりも高い熱伝導率を有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、グレーズドセラミッ
クス基板及びその製造方法に関し、特に熱転写型もしく
は熱昇華型などのように良好な印字特性が要求されるサ
ーマルヘッド用の絶縁基板に好適に利用され得る。
【0002】
【従来の技術】ファクシミリ等のサーマルヘッド用の絶
縁基板は、アルミナ等のセラミックス基板の表面にグレ
ーズ層が形成され、その上に窒化タンタル等の薄膜又は
酸化ルテニウム等の厚膜の発熱抵抗体や電極が形成され
た構造となっている。そして、電圧が印加されて発熱し
た発熱抵抗体を感熱紙や熱転写リボンに押圧してこれら
に印字する際、前記グレーズ層は蓄熱層となって、熱を
感熱紙や熱転写リボン側に効率よく伝達する働きをす
る。逆にグレーズ層の熱伝導率が高いと、グレーズ層上
部に形成された抵抗体の熱ひけが早い為、高速印字に有
利となる。従って、グレーズ層の熱伝導率は、蓄放熱性
に大きく影響を与える。
【0003】然るにグレーズ層の材質のみで蓄熱層の熱
伝導率の変更は困難である。また、このようなグレーズ
層には、蓄熱層として優れた蓄放熱特性が要求されるほ
か、感熱紙等への良好な接触性が要求される。そこで、
グレーズ層の形状としては、発熱抵抗体が形成される部
分のみを凸状にして、熱効率及び接触効率の向上が図ら
れている。
【0004】従来、グレーズ層を凸状に形成する方法と
しては、セラミックス基板の主面上にスクリーン印刷等
の手段によりガラス含有ペーストを発熱抵抗体形成部分
に帯状に塗布し、これを焼き付ける方法が知られてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、グレーズは熱
変形し易いから、その厚みがバラツキやすく、特にグレ
ーズ層が薄くなると、その厚みバラツキが熱特性へ及ぼ
す影響は大きくなるため、品質管理が困難となる。ま
た、グレーズの材質のみで優れた蓄放熱性を確保するに
は限界がある。
【0006】本発明の目的は、これら従来の課題を解決
し、表面平滑性及び熱伝導性に優れたグレーズ付基板を
従来の膜厚設定にて可能とするグレーズドセラミックス
基板を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】その手段は、セラミック
ス絶縁基板と、その表面に凸状に設けられた蓄熱層とを
備えたものにおいて、蓄熱層が、セラミックスを主成分
とする第1層及びこの第1層の上に被覆されたガラスよ
りなる第2層からなり、第1層のセラミックスは、その
熱膨張係数において第2層のガラスよりもセラミックス
絶縁基板に近似し、且つ第2層のガラスよりも高い熱伝
導率を有することを特徴とする。
【0008】その製造手段は、セラミックス絶縁基板の
表面に蓄熱層を第1層及び第2層の複層よりなる凸状に
設ける方法において、下記の工程を経ることを特徴とす
る。 (a)熱膨張係数がセラミックス絶縁基板のそれに近似
し且つ高熱伝導率のセラミックスを主成分とするセラミ
ックスペーストをセラミックス絶縁基板に塗布し焼き付
けることにより、第1層を形成する工程。 (b)無機質としてガラスのみを含むガラスペーストを
上記セラミックスペースト又は第1層の上に塗布した
後、焼き付けることにより、第2層を形成する工程。
【0009】ここで、工程(a)は、具体的には、例え
ば厚さ0.6〜1.6mm程度のセラミックス基板の一
主面に、スクリーン印刷、ディッピング印刷などによっ
てセラミックス粉末含有ペーストを帯状に塗布し、加熱
してペースト中の有機成分を除去した後、高温でセラミ
ックス粉末を焼結させるようなものである。セラミック
ス粉末含有ペーストを塗布する厚さは、焼結後に第1層
が10〜100μmとなる程度がよい。
【0010】工程(b)は、具体的には、例えば第1層
の上にスクリーン印刷、ディッピング印刷などによって
ガラス粉末含有ペーストを塗布し、加熱してペースト中
の有機成分を除去した後、高温でガラス粉末を軟化溶融
させて焼き付けるようなものである。ガラス粉末含有ペ
ーストを塗布する厚さは、焼き付け後に第2層が10〜
30μmとなる程度がよい。
【0011】セラミックス粉末含有ペーストとガラス粉
末含有ペーストとは、焼成スケジュールが類似していれ
ば、同時に焼結及び焼き付けを行っても良い。本発明で
言うセラミックス絶縁基板は、特に限定されず、酸化ア
ルミニウム等をはじめ、窒化珪素系、窒化アルミニウム
系、酸化マグネシウム系など広く使用可能である。
【0012】ガラスペーストは、アルカリ金属酸化物、
Pbを含まない、アルカリ土類酸化物−アルミナほう珪
酸ガラスが好ましい。セラミックペーストは、セラミッ
クス基板同様、特に限定されない。又、セラミックスペ
ーストは、セラミックスのほかにガラスを含んでもよ
く、混合するガラスは、その上に塗布されるガラスペー
ストと同じ非晶質ガラス、又は、それ以外の結晶化ガラ
スを含む。
【0013】
【作用】本発明グレーズドセラミックス基板は、第1層
が高熱伝導率であるから高速印字時における熱ひけが速
いうえ、第2層がガラスであるから蓄熱性にも優れる。
また、第1層がセラミックス絶縁基板に近い熱膨張係数
を有するから、第1層形成時にセラミックス絶縁基板の
反りが生じにくく、第2層がガラスであるから、その表
面は平滑である。従って、薄膜の微細配線を精巧に形成
することができる。
【0014】従って、本発明基板は、このような第1層
及び第2層の複層よりなる蓄熱層をそなえるので、第1
層が感熱紙等に良好に接触した状態で第1層に蓄えられ
た熱が感熱紙や熱転写リボン側に効率よく伝達するとと
もに、高速印字時には第2層を通じて余熱が素早く放散
する。さらに、第1層の主成分がセラミックスであるか
ら、ガラスと異なり焼結後も厚みのばらつきが少ない。
従って、蓄熱層全体の厚みのばらつきが少なくなり、印
字面に対する接触圧がほぼ均一となる。
【0015】すなわち、ガラス層の厚さは、ガラス面の
振幅の中心線の高さh(セラミックス絶縁基板からの高
さ)を100%とすると、その振幅が±3%〜±10%
の範囲でばらつく。従って、ガラス単独で設計上の厚さ
50μmの蓄熱層を形成しようとすると、現実の厚さは
最大55μm、最小45μmとなる。
【0016】これに対して、セラミックス層の厚さは、
セラミックス面の振幅の中心線の高さh(セラミックス
絶縁基板からの高さ)を100%とすると、その振幅が
±1%〜±3%の範囲でしかばらつかない。従って、セ
ラミックスよりなる第1層で厚さ25μmの蓄熱層を形
成し、その上にガラスよりなる第2層で厚さ25μmの
蓄熱層を形成し、全体で設計上の厚さ50μmの蓄熱層
を形成すれば、現実の厚さは最大53.25μm、最小
46.75μmとなり、その差はかなり小さい。
【0017】また、セラミックペーストの熱膨張がグレ
ーズよりセラミック基板に近い為、ペースト焼成時に生
ずる熱膨張差に起因する基板反りの発生が抑えられる事
により、後工程の酸化ルテニウム厚膜の印刷等で治具に
吸着させる際の不具合が、無くなる。よって、本発明グ
レーズドセラミックス基板は、上記の優れた蓄放熱特性
及び表面平滑性に加えて、品質のばらつきも少ないもの
である。
【0018】
【実施例】
−実施例1− 本発明の第1実施例を図面とともに説明する。図1は、
本発明グレーズドセラミックス基板の要部断面図であ
る。
【0019】グレーズドセラミックス基板1は、セラミ
ックス絶縁基板2と、その表面に凸状に設けられた蓄熱
層3とを備えている。蓄熱層3は、セラミックスを主成
分とする第1層4及びこの第1層4の上に被覆されたガ
ラスよりなる第2層5からなる。そして第1層4のセラ
ミックスは、その熱膨張係数において第2層5のガラス
よりもセラミックス絶縁基板2に近似し、且つ第2層5
のガラスよりも高い熱伝導率を有する。
【0020】このようなグレーズドセラミックス基板1
の製造方法は、次の通りである。平均粒子径1.1μm
のAl23粉末にエチルセルロース系バインダ−、可塑
剤及び有機溶媒を添加し、印刷用セラミックス粉末含有
ペーストを調製した。このペーストを印刷機によりアル
ミナ96%、大きさ270×60×0.635[mm]
のセラミックス絶縁基板2上に50μmの厚さに塗布し
た後、電気炉にて1300℃で10分間焼成し、30μ
mの第1層4を形成した。
【0021】次に、平均粒子径3.2μmのCaO−B
aO−Al23−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、印刷
用のガラス粉末含有ペ−ストを調製した。これを印刷機
により第1層4の上に塗布し、電気炉にて1200℃で
10分間焼成してガラスの第2層5を形成し総厚50μ
mとした。
【0022】得られた蓄熱層3の表面粗度Raは、0.
02μm以下となった。スパッタ法による窒化タンタル
の薄膜形成は良好に行えた。尚。セラミックス絶縁基板
2の反りは、30μmであった。比較のために、第1層
4を設けることなく、第2層のみで厚さ50μmの蓄熱
層を設けたところ、セラミックス絶縁基板2の反りは、
150μmであった。
【0023】−実施例2− 本例は、グレーズドセラミックス基板1の構造において
実施例1のものとほぼ同一であるが、その製造方法にお
いて実施例1と異なる。実施例1に於けるAl23粉末
を主成分とするセラミックス粉末含有ペーストを印刷し
た後、焼成せずに続いてその上にCaO−BaO−Al
23−SiO2系ガラスを主成分とするガラス粉末含有
ペーストを印刷塗布して、電気炉にて1200℃で10
分焼成し、53μmの蓄熱層3を形成した。その表面粗
度Raは0.02μm以下となった。スパッタ法による
窒化タンタルの薄膜形成は良好に行えた。尚。セラミッ
クス絶縁基板2の反りは、38μmであった。
【0024】−実施例3− 本例は、第1層の組成において実施例1と異なるほか、
その製造方法においても実施例1と異なる。先ず、焼成
後にコージェライトを主結晶とするZnO−MgO−A
23−SiO2系結晶化ガラスとなるガラス粉末を平
均粒子径3.5μmに調製した。そして、平均粒子径
1.1μmのAl23粉末とそのガラス粉末とを重量比
で1:3に混合し、混合物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、印刷用のセラミッ
クス粉末含有ペーストを調製した。
【0025】このセラミックス粉末含有ペーストを印刷
機によりアルミナ96%のセラミックス絶縁基板2上に
60μmの厚さに塗布した後、実施例1で用いたものと
同じガラス粉末含有ペーストを印刷機により塗布して電
気炉にて1200℃で10分間焼成した。得られた蓄熱
層3の表面粗度は0.02μm以下となった。スパッタ
法による窒化タンタルの薄膜形成は、極めて良好に行え
た。尚。セラミックス絶縁基板2の反りは、55μmで
あった。
【0026】
【発明の効果】従って、サーマルヘッドとして用いた場
合、感熱紙や感熱リボンへの接触性に優れたものとな
り、きめの細かい綺麗な印字を高速で行うことが可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明グレーズドセラミックス基板の要部断面
図である。
【符号の説明】
1 グレーズドセラミックス基板 2 セラミ
ックス絶縁基板 3 蓄熱層 4 第1層 5 第2層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミックス絶縁基板と、その表面に凸
    状に設けられた蓄熱層とを備えたものにおいて、蓄熱層
    が、セラミックスを主成分とする第1層及びこの第1層
    の上に被覆されたガラスよりなる第2層からなり、第1
    層のセラミックスは、その熱膨張係数において第2層の
    ガラスよりもセラミックス絶縁基板に近似し、且つ第2
    層のガラスよりも高い熱伝導率を有することを特徴とす
    るグレーズドセラミックス基板。
  2. 【請求項2】 セラミックス絶縁基板の表面に蓄熱層を
    第1層及び第2層の複層よりなる凸状に設ける方法にお
    いて、下記の工程を経ることを特徴とするグレーズドセ
    ラミックス基板の製造方法。 (a)熱膨張係数がセラミックス絶縁基板のそれに近似
    し且つ高熱伝導率のセラミックスを主成分とするセラミ
    ックスペーストをセラミックス絶縁基板に塗布し焼き付
    けることにより、第1層を形成する工程。 (b)無機質としてガラスのみを含むガラスペーストを
    上記セラミックスペースト又は第1層の上に塗布した
    後、焼き付けることにより、第2層を形成する工程。
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