JPH0672760A - セラミックスグリーンシートの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 乾燥亀裂がなく，強度及び設計自由度が高い
セラミックスグリーンシートの製造方法を提供するこ
と。 【構成】 セラミックス粉体と溶剤とバインダーと分散
剤とを混合してなるスラリー１を用い，セラミックスグ
リーンシート１９を製造する方法である。分散剤はポリ
エチレングリコール（以下，ＰＥＧという。）を含む分
散剤である。ＰＥＧの添加量は，セラミックス粉体に対
して０．０１〜２．０ｗｔ％であることが好ましい。Ｐ
ＥＧの分子量は，２００〜２０００であることが好まし
い。セラミックス粉体としては，アルミナ等を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，焼成した後にセラミッ
クス回路基板及びセラミックス積層コンデンサ等のセラ
ミックス製電子部品等に用いられる，セラミックスグリ
ーンシートの製造方法に関する。

【０００２】

【従来技術】従来，セラミックス回路基板及びセラミッ
クス積層コンデンサ等のセラミックス製電子部品等に
は，セラミックスグリーンシートを焼結したものが用い
られている。該セラミックスグリーンシートは，セラミ
ックス粉体とバインダーとを混合してスラリーを形成
し，該スラリーをドクターブレード法等によりシート状
に成形し，乾燥することにより得られる。

【０００３】上記セラミックス粉体としては，アルミナ
等が用いられる。バインダーとしては，シート強度を高
めるポリビニルブチラール樹脂を用いる。上記セラミッ
クスグリーンシートを製造するに当たっては，セラミッ
クス粉体を均一に分散させるために，分散剤としてポリ
カルボン酸系の界面活性剤が添加されている。

【０００４】しかし，該界面活性剤は，セラミックス粉
体の分散性を向上させるが，バインダーと均一に混合す
ることが困難である。そのため，スラリー全体が均質に
成り得ず，セラミックスグリーンシートを成形する際
に，乾燥亀裂が発生しやすいという問題があった。

【０００５】この亀裂は，シート厚が厚いほど，また成
形速度が速いほど，さらにセラミック粉体の粒度が細か
いほど困難となる。亀裂を防止するには，経験的にセラ
ミック粉体とバインダーが均一に混合したスラリーを作
製することが第１であると言われている。

【０００６】そこで，上記問題を解決する方法として，
バインダーとしてアクリルバインダーを用いる第１方法
（特開昭６２─３０６１号，特開平１─１１１７６９
号），セラミックス粉体の粒度を粗粒化する第２方法
（特開昭６３─５５１６４号），セラミックスグリーン
シートをその下面から乾燥する第３方法（特開昭６２─
１２４９０３号），及び減圧下で乾燥する第４方法（特
開昭６３─２９０７０７号）等がある。

【０００７】上記第１方法によれば，アクリルバインダ
ーを適量添加することにより，スラリー中のＯＨ基の量
を操作しやすく，該スラリーを均一に混合することがで
きる。第２方法においては，セラミックス粉体の凝集を
低減するために，粗粒の割合を増加している。そのた
め，セラミックス粉体が凝集することなく，均一なスラ
リーを作成することができる。第３及び第４方法によれ
ば，セラミックスグリーンシートの乾燥を均一に行うこ
とができ，セラミックスグリーンシートの乾燥亀裂を防
止することができる。

【０００８】

【解決しようとする課題】しかしながら，上記いずれの
方法においても，次の問題がある。即ち，上記第１方法
においては，セラミックスグリーンシートの強度が低下
すること，シートの加工性が悪いことなどの問題があ
る。第２方法においては，セラミックス粉体の粒度を変
更するために，焼成収縮率等の焼成特性に関する設計自
由度が小さくなる。

【０００９】第３方法においては，スラリーが均一化さ
れないという問題がある。また，第４方法は減圧下乾燥
を必要とし，コストが高くなる。本発明はかかる問題点
に鑑み，乾燥亀裂がなく，強度及び設計自由度が高いセ
ラミックスグリーンシートの製造方法を提供しようとす
るものである。

【００１０】

【課題の解決手段】本発明は，セラミックス粉体と溶剤
とバインダーと分散剤とを混合してなるスラリーを用
い，セラミックスグリーンシートを製造する方法におい
て，上記分散剤はポリエチレングリコールを含む分散剤
であることを特徴とするセラミックスグリーンシートの
製造方法にある。本発明において最も注目すべきこと
は，セラミックスグリーンシートに，ポリエチレングリ
コール（以下，ＰＥＧという。）を含む分散剤を混合し
たことである。

【００１１】上記ＰＥＧの添加量は，セラミックス粉体
（１００ｗｔ％）に対して，０．０１〜２．０ｗｔ％で
あることが好ましい。０．０１ｗｔ％未満の場合には，
スラリーが均一に混合されないため，セラミックスグリ
ーンシートに乾燥亀裂が発生しやすくなるおそれがあ
る。一方，２．０ｗｔ％を越える場合には，ＰＥＧにお
ける結合に関与する部分が増加するため，逆にセラミッ
クス粉体が凝集しやすくなるおそれがある。また，セラ
ミックスグリーンシートの積層性が低下するという問題
がある。

【００１２】上記ＰＥＧの分子量は，２００〜２０００
であることが好ましい。分子量が２００未満のＰＥＧ
は，実際に存在しない。分子量が２０００を越える場合
には，ＰＥＧが固体状となるために，セラミックスグリ
ーンシートの表面性状が悪くなるおそれがある。

【００１３】上記セラミックス粉体としては，アルミ
ナ，アルミナ添加物系，ＰｂＯ系，ジルコニア等があ
る。バインダーとしては，ポリビニルブチラール樹脂等
がある。溶剤としては，エタノール，アセトン，トルエ
ン，ブタノール等がある。また，スラリーには，ジブチ
ルフタレート等の可塑剤を添加することが好ましい。上
記セラミックスグリーンシートは，例えばドクターブレ
ード法を用いて成形することができる。

【００１４】

【作用及び効果】本発明の製造方法においては，セラミ
ックスグリーンシートに添加する分散剤として，ＰＥＧ
が混合添加されている。ＰＥＧ〔ＨＯ（ＣＨ₂ ＣＨ
₂ Ｏ）ｎＣＨ₂ ＣＨ₂ ＯＨ〕は，分子構造的に細長く，
その主骨格中に酸素がのこぎり形状に配列している。

【００１５】そのため，ＰＥＧ中の上記酸素とセラミッ
クス粉体とが結合し，その一方で該酸素と対物位置にあ
る他の酸素と他のセラミックス粉体とが結合する。それ
故，セラミックス粉体は，上記のこぎり形状のＰＥＧに
より凝集するのを妨げられ，均一に分散した状態とな
る。また，ＰＥＧは，バインダー中の酸素と弱い水素結
合をするために，バインダーともよくなじむ。

【００１６】このように，ＰＥＧはセラミックス粉体と
バインダーとを均一に混合するため，均質なスラリーを
短時間で作成することができる。従って，セラミックス
グリーンシートを成形する際に，乾燥亀裂の発生を飛躍
的に低減することができる。また，シート厚が０．６〜
１．０ｍｍ程度の厚いセラミックスグリーンシートを短
時間で成形することができる。本発明によれば，乾燥亀
裂がなく，強度及び設計自由度が高いセラミックスグリ
ーンシートの製造方法を提供することができる。

【００１７】

【実施例】

実施例１ 本発明にかかる実施例について，図１，図２を用いて説
明する。本例は，図１に示すごとく，セラミックス粉体
と溶剤とバインダーと分散剤とを混合してなるスラリー
１を用いてセラミックスグリーンシート１９を製造する
方法である。上記分散剤は，ＰＥＧである。ＰＥＧは，
分子量４００のものを用い，セラミックス粉（１００ｗ
ｔ％）に対して０．２ｗｔ％を添加する。

【００１８】セラミックス粉体は，アルミナが６０ｗｔ
％，シリカが１６ｗｔ％，酸化鉛が２４ｗｔ％の混合粉
体である。溶剤としては，エタノール，又はトルエンを
用いる。バインダーとしては，ポリビニルブチラール樹
脂を用いる。セラミックスグリーンシートの厚さは０．
６ｍｍである。

【００１９】上記スラリーを作製するに当たっては，図
２に示すごとく，上記セラミックス粉体，溶剤，ＰＥＧ
よりなるセラミックス原料を，トロンメル８のタンク８
１内に入れる。そして，軸８２を中心にしてタンク８を
２時間回転し，上記セラミックス原料を充分に分散させ
る。次いでバインダー及び可塑剤を添加して，更に５時
間回転し，これらを充分に混練する。尚，可塑剤として
は，ジブチルフタレートを用いる。その後，脱泡機によ
り気泡及び溶剤を除去し，粘度５０００〜２００００ｃ
ｐｓの均質なスラリーを得る。

【００２０】上記スラリーからセラミックスグリーンシ
ートを成形するに当たっては，図１に示すシート成形機
９を用いる。シート成形機９は，複数のローラ９９と，
該ローラ９９に支承されＳｉ処理されたフィルム９５を
有する。該フィルム９５の送り方向には，スラリータン
ク９０，排気室９２，第１乾燥室９３，及び第２乾燥室
９４が順に配置されている。

【００２１】上記シート成形機９を用いてセラミックス
グリーンシートを成形する際には，先ず，スラリー１を
スラリータンク９０内に入れる。次いで，ローラ９９を
回転させてフィルム９５を送り方向に作動させる。この
とき，スラリー１がフィルム９５に追従しようとする。
そして，スラリー１は，スラリータンク９０の開口部付
近に配設されたドクターブレード９１により均一な０．
６ｍｍの厚さに引き延ばされ，シート状に成形される。

【００２２】次いで，該シート状スラリー１５は，フィ
ルム９５の動きと共に，排気室９２，第１乾燥室９３，
及び第２乾燥室９４を順に通り抜ける。排気室９２で
は，溶剤が揮散排気される。第１乾燥室９３，及び第２
乾燥室９４では，乾燥空気によりシート状スラリー１５
が乾燥される。これにより，シート厚０．６ｍｍのセラ
ミックスグリーンシート１９が得られる。その後，該セ
ラミックスグリーンシート１９は，円筒状に巻き取られ
る。

【００２３】実験例 本例においては，セラミックスグリーンシートに添加さ
れるＰＥＧの添加量と，シート剥離強度，シート積層
性，及び乾燥亀裂の有無との関係について評価した。本
例において評価されるセラミックスグリーンシートは，
ＰＥＧの添加量が変化する他は，実施例と同様のもので
ある。

【００２４】ＰＥＧの添加量は，表１に示すごとく，セ
ラミックス粉体に対して０〜３．０ｗｔ％まで種々に変
化させた。なお，同表には，ＰＥＧ０．５ｗｔ％に，更
に０．２ｗｔ％のソルビタントリオレエート又はポリカ
ルボン酸分散剤を追加添加したものも示した。シート剥
離強度（Ｎ）は，グリーンシート積層品の剥離試験によ
り測定した。シート積層性は，グリーンシート積層品を
手により引き剥がすときの剥離しやすさにより判定し
た。乾燥亀裂の有無は，セラミックスグリーンシートを
目視により評価した。尚，グリーンシート積層品は，シ
ート厚０．６ｍｍ，幅３０ｍｍのセラミックスグリーン
シートを１０ＭＰａの圧力により圧着し作製した。その
結果を表１に示した。

【００２５】同表より知られるように，ＰＥＧ添加量が
０．０１〜２．０ｗｔ％の範囲内の場合には，乾燥亀裂
がなく，シート積層性も良好であった。また，この範囲
であれば，シート積層強度０．９Ｎ以上の充分なシート
積層強度が得られた。一方，添加量が０．０１ｗｔ％未
満，又は２．０ｗｔ％を越える範囲にある場合には，セ
ラミックスグリーンシートに乾燥亀裂が発生した。

【００２６】このことからも，ＰＥＧをセラミックス粉
体に対して０．０１〜２．０ｗｔ％添加する場合には，
乾燥亀裂がなく，強度も強いセラミックスグリーンシー
トを成形することができることが分かる。尚，ＰＥＧを
０．０１〜２．０ｗｔ添加した上記セラミックスグリー
ンシートを用いて，３次元配線を有するセラミックス多
層基板を作製したところ，亀裂等が発生することなく良
好なセラミックス多層基板が得られた。

【００２７】

【表１】

【００２８】比較例 本例においては，分散剤としてジブチルフタレート（Ｄ
ＢＰ），ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）を用いて，実
施例と同様にしてセラミックスグリーンシートを作製し
た。上記セラックスグリーンシートを，実施例にかかる
セラミックスグリーンシートと同時比較を行った。

【００２９】その結果，ＤＢＰ，ＤＯＰの添加によりバ
インダーの溶剤への溶解性，及びバインダーの柔軟性が
向上する傾向がみられた。しかし，セラミックス粉体が
均一に分散せず，均質なセラミックスグリーンシートを
作製することができなかった。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例にかかる，シート成形機によりスラリー
からセラミックスグリーンシートを成形する状態を示す
説明図。

【図２】実施例にかかる，セラミックス材料を混練して
いる状態を示す説明図。

【符号の説明】

１．．．スラリー， １９．．．セラミックスグリーンシート， ８．．．トロンメル， ９．．．シート成形機， ９１．．．ドクターブレード，

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミックス粉体と溶剤とバインダーと
   分散剤とを混合してなるスラリーを用い，セラミックス
   グリーンシートを製造する方法において，上記分散剤は
   ポリエチレングリコールを含む分散剤であることを特徴
   とするセラミックスグリーンシートの製造方法。