JPH08325053A - 微細貫通孔を有するセラミック部材 - Google Patents
微細貫通孔を有するセラミック部材Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 エンコーダ、高精度微細電界シャッタ、イオ
ン流制御ヘッド、スケール等の機器の高密度化、高精度
化、信頼性の向上の要求に応える耐熱性、耐磨耗性、低
熱膨張性の材料からなる微細貫通孔を有する部材を提供
する。 【構成】 エンコーダ、高精度微細電界シャッタ、イオ
ン流制御ヘッド、スケール等の機器の高密度化、高精度
化、信頼性の向上の要求に応える耐熱性、耐磨耗性、低
熱膨張性の材料からなる微細貫通孔を有する部材を提供
する。
ン流制御ヘッド、スケール等の機器の高密度化、高精度
化、信頼性の向上の要求に応える耐熱性、耐磨耗性、低
熱膨張性の材料からなる微細貫通孔を有する部材を提供
する。 【構成】 エンコーダ、高精度微細電界シャッタ、イオ
ン流制御ヘッド、スケール等の機器の高密度化、高精度
化、信頼性の向上の要求に応える耐熱性、耐磨耗性、低
熱膨張性の材料からなる微細貫通孔を有する部材を提供
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の微細貫通孔を有
するセラミック部材に関するものである。
するセラミック部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、エンコーダ、高精度微細電界
シャッタ、イオン流制御ヘッド、スケール等の微細貫通
孔を有する部材には、加工の容易性から金属、合成樹脂
等が使われてきた。上記の応用製品において、本発明の
セラミック部材の微細貫通孔は、気体、液体、微粒子固
体、光等を通過させたり、通過させなかったりすること
により位置を検知、又は記録するためなどに用いられ
る。これらの微細貫通孔を有する部材には、近年、高密
度化、高精度化、高信頼性が要求されるようになってき
た。しかし、従来使われている金属、合成樹脂等では、
これらの要求を十分満足することができないため、従来
と異なる素材によるものの出現が期待されていた。
シャッタ、イオン流制御ヘッド、スケール等の微細貫通
孔を有する部材には、加工の容易性から金属、合成樹脂
等が使われてきた。上記の応用製品において、本発明の
セラミック部材の微細貫通孔は、気体、液体、微粒子固
体、光等を通過させたり、通過させなかったりすること
により位置を検知、又は記録するためなどに用いられ
る。これらの微細貫通孔を有する部材には、近年、高密
度化、高精度化、高信頼性が要求されるようになってき
た。しかし、従来使われている金属、合成樹脂等では、
これらの要求を十分満足することができないため、従来
と異なる素材によるものの出現が期待されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
を背景としてなされたものであって、その解決課題とす
るところは、耐熱性、耐磨耗性、低熱膨張性の材料から
なる微細貫通孔を有する部材を提供し、エンコーダ、高
精度微細電界シャッタ、イオン流制御ヘッド、スケール
等の機器の高密度化、高精度化、信頼性の向上の要求に
応えるものである。
を背景としてなされたものであって、その解決課題とす
るところは、耐熱性、耐磨耗性、低熱膨張性の材料から
なる微細貫通孔を有する部材を提供し、エンコーダ、高
精度微細電界シャッタ、イオン流制御ヘッド、スケール
等の機器の高密度化、高精度化、信頼性の向上の要求に
応えるものである。
【０００４】
【課題を解決する手段】かかる課題を解決するため、本
発明は、少なくとも一つの窓部を有するセラミック基板
と、前記窓部を覆蓋するように積層された、薄肉のセラ
ミック板とからなる一体焼成物であって、前記窓部にお
いて薄肉のセラミック板に複数の微細貫通孔が有り、か
つ微細貫通孔間隔が７０μｍ以下であることを特徴とす
るものである。
発明は、少なくとも一つの窓部を有するセラミック基板
と、前記窓部を覆蓋するように積層された、薄肉のセラ
ミック板とからなる一体焼成物であって、前記窓部にお
いて薄肉のセラミック板に複数の微細貫通孔が有り、か
つ微細貫通孔間隔が７０μｍ以下であることを特徴とす
るものである。
【０００５】上記した発明に従う好ましい態様には次の
ものがある。前記薄肉のセラミック板の主成分が部分安
定化ジルコニアであること。前記薄肉の部分安定化ジル
コニアを主成分とする板の結晶粒子径が２μｍ以下であ
ること。前記薄肉の部分安定化ジルコニアを主成分とす
る板が２〜６ｍｏｌ％の酸化イットリウムで部分安定化
したものからなること。前記微細貫通孔径が７０μｍ以
下であること。また、前記薄肉のセラミック板の厚さ
が、５０μｍ以下であること。さらに、前記セラミック
基板の厚さが８０μｍ以上であること。
ものがある。前記薄肉のセラミック板の主成分が部分安
定化ジルコニアであること。前記薄肉の部分安定化ジル
コニアを主成分とする板の結晶粒子径が２μｍ以下であ
ること。前記薄肉の部分安定化ジルコニアを主成分とす
る板が２〜６ｍｏｌ％の酸化イットリウムで部分安定化
したものからなること。前記微細貫通孔径が７０μｍ以
下であること。また、前記薄肉のセラミック板の厚さ
が、５０μｍ以下であること。さらに、前記セラミック
基板の厚さが８０μｍ以上であること。
【０００６】ここで、微細貫通孔径とは、微細貫通孔の
形状が円の場合は直径、矩形の場合は長辺、楕円の場合
は長径、多角形の場合は最も長い対角線長さをいう。ま
た、微細貫通孔の形状は上記記載形状及びそれらを組み
合わせた形状が採用される。なお、微細貫通孔径は、薄
肉のセラミック板の表面の測定値と裏面の測定値との平
均値とする。また、微細貫通孔間隔ｄは、図６に示すよ
うに隣接する微細貫通孔間の最短の壁の厚さである。
形状が円の場合は直径、矩形の場合は長辺、楕円の場合
は長径、多角形の場合は最も長い対角線長さをいう。ま
た、微細貫通孔の形状は上記記載形状及びそれらを組み
合わせた形状が採用される。なお、微細貫通孔径は、薄
肉のセラミック板の表面の測定値と裏面の測定値との平
均値とする。また、微細貫通孔間隔ｄは、図６に示すよ
うに隣接する微細貫通孔間の最短の壁の厚さである。
【０００７】
【作用】本発明の微細貫通孔を有する部材は、微細貫通
孔間隔が７０μｍ以下であるため、高密度化対応が可能
となる。また、素材がセラミックであるため信頼性も確
保できる。
孔間隔が７０μｍ以下であるため、高密度化対応が可能
となる。また、素材がセラミックであるため信頼性も確
保できる。
【０００８】薄肉のセラミックの素材は部分安定化ジル
コニアが好ましい。部分安定化ジルコニアは熱膨張係数
が金属に較べて小さく、高温環境下での孔位置精度の向
上を図ることができる。また、部分安定化ジルコニアは
セラミックの中でも強度が大きいため、取扱性、耐久
性、信頼性が良く、さらに、耐腐食性、耐磨耗性、耐熱
性に優れているため、温度、媒体の適用可能範囲を広く
することができる。
コニアが好ましい。部分安定化ジルコニアは熱膨張係数
が金属に較べて小さく、高温環境下での孔位置精度の向
上を図ることができる。また、部分安定化ジルコニアは
セラミックの中でも強度が大きいため、取扱性、耐久
性、信頼性が良く、さらに、耐腐食性、耐磨耗性、耐熱
性に優れているため、温度、媒体の適用可能範囲を広く
することができる。
【０００９】薄肉の部分安定化ジルコニアを主成分とす
る板の結晶粒径は２μｍ以下、好ましくは１μｍ以下で
ある。これは、薄肉の部分安定化ジルコニアを主成分と
する板の強度、耐磨耗性、耐腐食性を向上させるためで
ある。
る板の結晶粒径は２μｍ以下、好ましくは１μｍ以下で
ある。これは、薄肉の部分安定化ジルコニアを主成分と
する板の強度、耐磨耗性、耐腐食性を向上させるためで
ある。
【００１０】ジルコニアの部分安定化剤としては、酸化
イットリウムが２〜６ｍｏｌ％、好ましくは２．５〜
４．０ｍｏｌ％含有するものである。これは、薄肉の部
分安定化ジルコニアを主成分とする板の強度、耐磨耗性
を向上させるためである。
イットリウムが２〜６ｍｏｌ％、好ましくは２．５〜
４．０ｍｏｌ％含有するものである。これは、薄肉の部
分安定化ジルコニアを主成分とする板の強度、耐磨耗性
を向上させるためである。
【００１１】微細貫通孔径は７０μｍ以下である。高密
度化、高精度化に応えるためである。なお、微細貫通孔
径が７０μｍ以下とするためには、セラミックの素材が
部分安定化ジルコニアであることが好ましい。
度化、高精度化に応えるためである。なお、微細貫通孔
径が７０μｍ以下とするためには、セラミックの素材が
部分安定化ジルコニアであることが好ましい。
【００１２】前記薄肉のセラミック板の厚さは、５０μ
ｍ以下、好ましくは４０μｍ以下、より好ましくは３０
μｍ以下である。薄くすることで微細貫通孔の形成を容
易にする。すなわち、金型／ＮＣパンチングの打ち抜き
の際のピン折れ防止、打ち抜きの精度向上（シートの表
／裏の孔径ばらつきの低減）、打ち抜き面のバリ発生防
止、レーザ加工の場合には、上記ピン折れ以外の項目と
加工時間の低減をすることができる。また、薄くするこ
とで微細貫通孔に粉体、液体等を通過させる場合、その
通過抵抗を小さくすることができる。なお、薄肉のセラ
ミック板の厚さを５０μｍ以下とするためには、素材が
部分安定化ジルコニアを主成分とすることが強度、靱
性、耐磨耗性の点で望ましい。
ｍ以下、好ましくは４０μｍ以下、より好ましくは３０
μｍ以下である。薄くすることで微細貫通孔の形成を容
易にする。すなわち、金型／ＮＣパンチングの打ち抜き
の際のピン折れ防止、打ち抜きの精度向上（シートの表
／裏の孔径ばらつきの低減）、打ち抜き面のバリ発生防
止、レーザ加工の場合には、上記ピン折れ以外の項目と
加工時間の低減をすることができる。また、薄くするこ
とで微細貫通孔に粉体、液体等を通過させる場合、その
通過抵抗を小さくすることができる。なお、薄肉のセラ
ミック板の厚さを５０μｍ以下とするためには、素材が
部分安定化ジルコニアを主成分とすることが強度、靱
性、耐磨耗性の点で望ましい。
【００１３】セラミック基板はセラミック部材全体の剛
性を高めるために用いる。セラミック基板の厚さは８０
μｍ以上、好ましくは１００μｍ以上である。また、セ
ラミック基板は剛性を高めるために用いるだけでなく、
機能を有していてもよい。さらに、セラミック基板は単
一層であっても、複数層であってもよい。複数層の場
合、全ての層が同一形状である必要はなく、また、それ
ぞれの層が別々の機能を持っていてもよい。なお、図２
のセラミック基板（１０）は窓部を有しないものであ
る。
性を高めるために用いる。セラミック基板の厚さは８０
μｍ以上、好ましくは１００μｍ以上である。また、セ
ラミック基板は剛性を高めるために用いるだけでなく、
機能を有していてもよい。さらに、セラミック基板は単
一層であっても、複数層であってもよい。複数層の場
合、全ての層が同一形状である必要はなく、また、それ
ぞれの層が別々の機能を持っていてもよい。なお、図２
のセラミック基板（１０）は窓部を有しないものであ
る。
【００１４】セラミック基板用グリーンシートと微細貫
通孔を形成した薄肉のグリーンシートとの積層体の焼成
時に生ずる上記構成材料間の応力を緩和するためには、
窓部の短手方向の幅ｗと微細貫通孔間隔ｄとが以下の関
係になることが好ましい。 ｗ（ｍｍ）≧１０／ｄ（μｍ） より好ましくは ｗ（ｍｍ）≧２５／ｄ（μｍ） さらに好ましくは ｗ（ｍｍ）≧５０／ｄ（μｍ） 窓部の短手方向の幅ｗが小さくなると、前記積層体の焼
成時に発生する応力によって微細貫通孔間にクラックが
生じやすくなるためである。ただし、窓部の短手方向の
幅ｗが大きくなりすぎると、生積層体の取扱性、焼
成後の強度、薄肉のセラミック板の平坦性等が低下す
る。したがって、窓部の短手方向の幅ｗは１０ｍｍ以下
が望ましい。
通孔を形成した薄肉のグリーンシートとの積層体の焼成
時に生ずる上記構成材料間の応力を緩和するためには、
窓部の短手方向の幅ｗと微細貫通孔間隔ｄとが以下の関
係になることが好ましい。 ｗ（ｍｍ）≧１０／ｄ（μｍ） より好ましくは ｗ（ｍｍ）≧２５／ｄ（μｍ） さらに好ましくは ｗ（ｍｍ）≧５０／ｄ（μｍ） 窓部の短手方向の幅ｗが小さくなると、前記積層体の焼
成時に発生する応力によって微細貫通孔間にクラックが
生じやすくなるためである。ただし、窓部の短手方向の
幅ｗが大きくなりすぎると、生積層体の取扱性、焼
成後の強度、薄肉のセラミック板の平坦性等が低下す
る。したがって、窓部の短手方向の幅ｗは１０ｍｍ以下
が望ましい。
【００１５】本発明において、薄肉のセラミック板用の
グリーンシートおよびセラミック基板用のグリーンシー
トの作製方法は次の通りである。上記各々のグリーンシ
ート作製用スラリーまたはペーストは、従来と同様に、
セラミック粉末に適当なバインダ、可塑剤、分散剤、焼
結助剤、有機溶媒などが配合されて、調製される。その
ようなスラリーやペーストを用いて、ドクターブレード
法、カレンダー法、印刷法、リバースロールコータ法等
の従来から公知の手法に従って、所定の厚みのセラミッ
クグリーンシートが成形される。そして、その後必要に
応じて、切断、切削、打ち抜き、微細貫通孔の形成等の
加工を施したり、複数枚のグリーンシートが積層され、
熱圧着等によって、一体的な積層物とされたりして、所
定形状および厚さの成形物とされる。なお、微細貫通孔
は、金型／ＮＣパンチング、エキシマレーザ加工等によ
り形成される。また、微細貫通孔の形成は、グリーンシ
ート単体の状態で行っても、積層後行ってもよい。
グリーンシートおよびセラミック基板用のグリーンシー
トの作製方法は次の通りである。上記各々のグリーンシ
ート作製用スラリーまたはペーストは、従来と同様に、
セラミック粉末に適当なバインダ、可塑剤、分散剤、焼
結助剤、有機溶媒などが配合されて、調製される。その
ようなスラリーやペーストを用いて、ドクターブレード
法、カレンダー法、印刷法、リバースロールコータ法等
の従来から公知の手法に従って、所定の厚みのセラミッ
クグリーンシートが成形される。そして、その後必要に
応じて、切断、切削、打ち抜き、微細貫通孔の形成等の
加工を施したり、複数枚のグリーンシートが積層され、
熱圧着等によって、一体的な積層物とされたりして、所
定形状および厚さの成形物とされる。なお、微細貫通孔
は、金型／ＮＣパンチング、エキシマレーザ加工等によ
り形成される。また、微細貫通孔の形成は、グリーンシ
ート単体の状態で行っても、積層後行ってもよい。
【００１６】上記の薄肉のセラミック板として、部分安
定化ジルコニアを主成分とするものを使用する場合に
は、部分安定化ジルコニア粉末に対して、３０重量％以
下の助剤、たとえば、アルミナ、シリカ、遷移金属酸化
物、粘土、ムライト、コージェライト、スピネル、チタ
ニア等およびこれらの混合物を添加してもよい。
定化ジルコニアを主成分とするものを使用する場合に
は、部分安定化ジルコニア粉末に対して、３０重量％以
下の助剤、たとえば、アルミナ、シリカ、遷移金属酸化
物、粘土、ムライト、コージェライト、スピネル、チタ
ニア等およびこれらの混合物を添加してもよい。
【００１７】かかる成形物に対して焼成操作が実施さ
れ、これによって、該積層物を一体的な焼結体とする。
この時の焼成温度は、一般に、１２００〜１７００℃程
度、好ましくは１３００〜１６００℃程度の温度が採用
されることになる。なお、焼成後の前記積層物に反りが
ある場合には、平滑なセラミック製の重し等を載せて、
焼成温度近傍の温度で再焼成し、反りを修正することも
有利に採用されうる。
れ、これによって、該積層物を一体的な焼結体とする。
この時の焼成温度は、一般に、１２００〜１７００℃程
度、好ましくは１３００〜１６００℃程度の温度が採用
されることになる。なお、焼成後の前記積層物に反りが
ある場合には、平滑なセラミック製の重し等を載せて、
焼成温度近傍の温度で再焼成し、反りを修正することも
有利に採用されうる。
【００１８】薄肉のセラミック板用のグリーンシートの
粉末粒子径は、微細貫通孔及び微細貫通孔間隔を達成す
るためには、次に示す二つの条件を満たすことが望まし
い。グリーンシートの機械打ち抜き、エキシマレーザ加
工による微細貫通孔の形成は焼成基板加工とは異なり、
粒内を切断することができない。したがって、粉末粒子
径が大きいと、加工面を精度よく形成できなく、加工面
の平滑度が悪くなり、バリが生ずる等の問題が発生す
る。また、粉末粒子径を小さくすることで、微細貫通孔
加工等の取扱時におけるグリーンシートの伸びを効果的
に小さくすることができる。 粉末粒子径の条件１ 薄肉のセラミック板用のグリーンシート中のバインダ、
可塑剤、分散剤等の有機物成分を除去するために、５０
０℃、２時間の熱処理を行い、測定試料を作製する。こ
の試料のＢＥＴ比表面積値を測定し、粉末粒子径の球相
当径ＤBET を算出する。ＤBET を下式の範囲とすること
で、微細貫通孔の形成時の加工性、取扱性を向上させる
ことができる。 ０．０２≦ＤBET ≦０．２ 〔μｍ〕 ここで、ＤBET ＝６／ρＳ 〔μｍ〕 ρ：粉末理論密度 〔ｇ／ｃｍ3 〕 Ｓ：粉末ＢＥＴ比表面積値〔ｍ2 ／ｇ〕 ＤBET が０．０２以下では、粉末粒子径が小さすぎて、
均一なグリーンシートの成形が困難である。 粉末粒子径の条件２ グリーンシート成形前のスラリーを、スラリー化した溶
剤にて希釈後、ホリバ製レーザ回折式粒度測定装置ＬＡ
−７００を使用し、平均粒子径を測定する。この平均粒
子径は０．８μｍ以下、好ましくは０．６μｍ以下であ
る。この平均粒子径が小さいほど、打ち抜き加工面、エ
キシマレーザ加工面の平滑度が向上する。
粉末粒子径は、微細貫通孔及び微細貫通孔間隔を達成す
るためには、次に示す二つの条件を満たすことが望まし
い。グリーンシートの機械打ち抜き、エキシマレーザ加
工による微細貫通孔の形成は焼成基板加工とは異なり、
粒内を切断することができない。したがって、粉末粒子
径が大きいと、加工面を精度よく形成できなく、加工面
の平滑度が悪くなり、バリが生ずる等の問題が発生す
る。また、粉末粒子径を小さくすることで、微細貫通孔
加工等の取扱時におけるグリーンシートの伸びを効果的
に小さくすることができる。 粉末粒子径の条件１ 薄肉のセラミック板用のグリーンシート中のバインダ、
可塑剤、分散剤等の有機物成分を除去するために、５０
０℃、２時間の熱処理を行い、測定試料を作製する。こ
の試料のＢＥＴ比表面積値を測定し、粉末粒子径の球相
当径ＤBET を算出する。ＤBET を下式の範囲とすること
で、微細貫通孔の形成時の加工性、取扱性を向上させる
ことができる。 ０．０２≦ＤBET ≦０．２ 〔μｍ〕 ここで、ＤBET ＝６／ρＳ 〔μｍ〕 ρ：粉末理論密度 〔ｇ／ｃｍ3 〕 Ｓ：粉末ＢＥＴ比表面積値〔ｍ2 ／ｇ〕 ＤBET が０．０２以下では、粉末粒子径が小さすぎて、
均一なグリーンシートの成形が困難である。 粉末粒子径の条件２ グリーンシート成形前のスラリーを、スラリー化した溶
剤にて希釈後、ホリバ製レーザ回折式粒度測定装置ＬＡ
−７００を使用し、平均粒子径を測定する。この平均粒
子径は０．８μｍ以下、好ましくは０．６μｍ以下であ
る。この平均粒子径が小さいほど、打ち抜き加工面、エ
キシマレーザ加工面の平滑度が向上する。
【００１９】薄肉のセラミック板用のグリーンシート中
のセラミック粉末占有率及び有機物成分占有率が以下に
示す式の範囲とすることで、微細貫通孔の加工精度向
上、加工面の平滑度改善、ボロ発生の低減、グリーンシ
ートの伸びの低減をさせることができる。有機物成分と
は、バインダ、可塑剤、分散剤等をいう。 ０．８０≦Ａ＋Ｂ≦０．９８ ０．４０≦Ａ≦０．５５ Ａ＝ＧＤ×〔 ａ／（ａ＋ｂ）〕×１／ρce Ｂ＝ＧＤ×Σ｛〔ｂi ／（ａ＋ｂ）〕×１／ρi ｝ ここで、 Ａ：セラミック粉末占有率 Ｂ：有機物成分占有率 ａ：セラミック粉末重量部 ｂ：有機物成分重量部 （ｂ＝Σｂi ） ｂi ：各有機物成分重量部 ＧＤ：グリーンシートの生密度 〔ｇ／ｃｍ3 〕 ρce：セラミック粉末理論密度 〔ｇ／ｃｍ3 〕 ρi ：各有機物成分の理論密度 〔ｇ／ｃｍ3 〕 を表す。
のセラミック粉末占有率及び有機物成分占有率が以下に
示す式の範囲とすることで、微細貫通孔の加工精度向
上、加工面の平滑度改善、ボロ発生の低減、グリーンシ
ートの伸びの低減をさせることができる。有機物成分と
は、バインダ、可塑剤、分散剤等をいう。 ０．８０≦Ａ＋Ｂ≦０．９８ ０．４０≦Ａ≦０．５５ Ａ＝ＧＤ×〔 ａ／（ａ＋ｂ）〕×１／ρce Ｂ＝ＧＤ×Σ｛〔ｂi ／（ａ＋ｂ）〕×１／ρi ｝ ここで、 Ａ：セラミック粉末占有率 Ｂ：有機物成分占有率 ａ：セラミック粉末重量部 ｂ：有機物成分重量部 （ｂ＝Σｂi ） ｂi ：各有機物成分重量部 ＧＤ：グリーンシートの生密度 〔ｇ／ｃｍ3 〕 ρce：セラミック粉末理論密度 〔ｇ／ｃｍ3 〕 ρi ：各有機物成分の理論密度 〔ｇ／ｃｍ3 〕 を表す。
【００２０】微細貫通孔を有する薄肉のセラミック板の
部分安定化ジルコニアの結晶相は、主として正方晶、も
しくは主として立方晶、正方晶、単斜晶の内、少なくと
も２種以上の結晶相からなる混晶とすることで部分安定
化されたジルコニアを主成分とする材料が好ましく使用
される。これは、強度と靱性とが優れているためであ
る。
部分安定化ジルコニアの結晶相は、主として正方晶、も
しくは主として立方晶、正方晶、単斜晶の内、少なくと
も２種以上の結晶相からなる混晶とすることで部分安定
化されたジルコニアを主成分とする材料が好ましく使用
される。これは、強度と靱性とが優れているためであ
る。
【００２１】グリーンシート間に接着補助層を設けるこ
とも有利に採用される。接着補助層を設けることによ
り、積層圧力を低減させることができる。積層圧力は１
００Ｋｇ／ｃｍ2 以下が好ましく、４０Ｋｇ／ｃｍ2 以
下がより好ましい。積層圧力が大きいと微細貫通孔間の
間隔が狭いため、クラックが生じやすくなる。接着補助
層の材料としては、グリーンシート作製用スラリー、ペ
ースト、バインダ、可塑剤、溶剤、または、これらの混
合物等が用いられる。接着補助層は、塗布、印刷、噴霧
等により形成する。
とも有利に採用される。接着補助層を設けることによ
り、積層圧力を低減させることができる。積層圧力は１
００Ｋｇ／ｃｍ2 以下が好ましく、４０Ｋｇ／ｃｍ2 以
下がより好ましい。積層圧力が大きいと微細貫通孔間の
間隔が狭いため、クラックが生じやすくなる。接着補助
層の材料としては、グリーンシート作製用スラリー、ペ
ースト、バインダ、可塑剤、溶剤、または、これらの混
合物等が用いられる。接着補助層は、塗布、印刷、噴霧
等により形成する。
【００２２】薄肉のセラミック板用のグリーンシートの
焼成収縮カーブとセラミック基板用のグリーンシートの
焼成収縮カーブとは、以下の条件を満たすことが好まし
い。 −５０℃≦Ｔ（薄板）−Ｔ（基板）≦＋５０℃ より好ましくは −２０℃≦Ｔ（薄板）−Ｔ（基板）≦＋２０℃ また、特に、焼成収縮初期のカーブを一致させることが
望ましい。ここで、Ｔ（薄板）、Ｔ（基板）は、それぞ
れ、薄肉のセラミック板用のグリーンシート、セラミッ
ク基板用のグリーンシートをそれぞれ単独で前記積層物
の焼成温度と同じ温度で焼成した際の、面方向の長さの
収縮率Ｓ（薄板）、Ｓ（基板）の５０％に達するときの
温度（℃）を表わしている。上記の条件を満たさない
と、シートが薄いため、焼成時に発生する応力により、
薄肉のセラミック板にシワ、ヘコミが発生し易くなる。
また、微細孔間隔が狭いため、孔間のセラミック部にク
ラックが発生し易くなる。
焼成収縮カーブとセラミック基板用のグリーンシートの
焼成収縮カーブとは、以下の条件を満たすことが好まし
い。 −５０℃≦Ｔ（薄板）−Ｔ（基板）≦＋５０℃ より好ましくは −２０℃≦Ｔ（薄板）−Ｔ（基板）≦＋２０℃ また、特に、焼成収縮初期のカーブを一致させることが
望ましい。ここで、Ｔ（薄板）、Ｔ（基板）は、それぞ
れ、薄肉のセラミック板用のグリーンシート、セラミッ
ク基板用のグリーンシートをそれぞれ単独で前記積層物
の焼成温度と同じ温度で焼成した際の、面方向の長さの
収縮率Ｓ（薄板）、Ｓ（基板）の５０％に達するときの
温度（℃）を表わしている。上記の条件を満たさない
と、シートが薄いため、焼成時に発生する応力により、
薄肉のセラミック板にシワ、ヘコミが発生し易くなる。
また、微細孔間隔が狭いため、孔間のセラミック部にク
ラックが発生し易くなる。
【００２３】
【実施例】次に、本発明を実施例に基づいて説明する。
先ず、薄肉のグリーンシートを次のようにして作製し
た。Y203３mol%含有部分安定化ジルコニア粉末（ＤBET
＝０．１μｍ）１００重量部、ポリビニルブチラール樹
脂（バインダ）８重量部、ＤＯＰ（可塑剤）３重量部、
ソルビタン系分散剤２重量部、キシレン（溶剤）３５重
量部、１−ブタノール（溶剤）３５重量部をボールミル
にて３０時間混合し、粘度２０００ｃｐｓのグリーンシ
ート成形用スラリーを得た。このスラリーを真空脱泡処
理し、粘度を４０００ｃｐｓに調整し、ドクターブレー
ド装置によって焼成後の厚さが３０μｍとなるようにグ
リーンシートを形成した。真空脱泡処理後のスラリーを
キシレン／１−ブタノール溶剤（重量比１：１）にて希
釈し、平均粒子径を測定した結果、０．５８μｍであっ
た。なお、測定装置は、ホリバ製レーザ回折式粒度測定
装置ＬＡ−７００を使用した。また、このようにして得
られたグリーンシート中のセラミック粉末占有率は４９
％、溶剤を除いた有機成分占有率とセラミック粉末占有
率との合計は８８％であった。次に、上記薄肉のグリー
ンシートにＮＣパンチングマシンを用いて、焼成後、図
５に示すように微細貫通孔（直径４０μｍ、孔間隔３
６．７μｍ）を２８３２個（７０８孔／列×４列）形成
し、さらに外形（２３０×２０ｍｍ）切断を行った。
先ず、薄肉のグリーンシートを次のようにして作製し
た。Y203３mol%含有部分安定化ジルコニア粉末（ＤBET
＝０．１μｍ）１００重量部、ポリビニルブチラール樹
脂（バインダ）８重量部、ＤＯＰ（可塑剤）３重量部、
ソルビタン系分散剤２重量部、キシレン（溶剤）３５重
量部、１−ブタノール（溶剤）３５重量部をボールミル
にて３０時間混合し、粘度２０００ｃｐｓのグリーンシ
ート成形用スラリーを得た。このスラリーを真空脱泡処
理し、粘度を４０００ｃｐｓに調整し、ドクターブレー
ド装置によって焼成後の厚さが３０μｍとなるようにグ
リーンシートを形成した。真空脱泡処理後のスラリーを
キシレン／１−ブタノール溶剤（重量比１：１）にて希
釈し、平均粒子径を測定した結果、０．５８μｍであっ
た。なお、測定装置は、ホリバ製レーザ回折式粒度測定
装置ＬＡ−７００を使用した。また、このようにして得
られたグリーンシート中のセラミック粉末占有率は４９
％、溶剤を除いた有機成分占有率とセラミック粉末占有
率との合計は８８％であった。次に、上記薄肉のグリー
ンシートにＮＣパンチングマシンを用いて、焼成後、図
５に示すように微細貫通孔（直径４０μｍ、孔間隔３
６．７μｍ）を２８３２個（７０８孔／列×４列）形成
し、さらに外形（２３０×２０ｍｍ）切断を行った。
【００２４】次に、上記薄肉のグリーンシート成形用ス
ラリーを用い、ドクターブレード装置によって焼成後の
厚さが１５０μｍとなるようにセラミック基板用のグリ
ーンシートを形成した。次に、このセラミック基板用の
グリーンシート上への接着補助層の形成を次の通り行っ
た。Y203３mol%含有部分安定化ジルコニア粉末（ＤBET
＝０．１μｍ）１００重量部、ポリビニルブチラール樹
脂（バインダ）１３重量部、ＤＯＰ（可塑剤）５重量
部、２−エチルヘキサノール（溶剤）５０重量部をトリ
ロールミルにて混練し、粘度２００００ｃｐｓの接着補
助層用ペーストを得た。このペーストをスクリーン印刷
装置を用いて、セラミック基板用のグリーンシート上に
印刷し、乾燥後の厚さが６μｍである接着補助層を形成
した。次に、このようにして得られた接着補助層付きグ
リーンシートを切断及び打ち抜きをし、図５に示す形状
（窓部の大きさ２０１×０．９５ｍｍ）とした。次に、
前記薄肉のグリーンシートと前記接着補助層付きグリー
ンシートとを重ね合わせ、３０Ｋｇ／ｃｍ2 、８０℃、
１分の条件下で熱圧着し、積層一体化物を作製した。次
に、前記積層一体化物を１５００℃、３時間にて焼成し
た。さらに、この焼成物を２ｍｍ厚の多孔質のアルミナ
平板で挟み込み、１５００℃、５時間にて再焼成して反
りを修正した。薄肉部のセラミック粒子の平均結晶粒径
は、０．７μｍであった。
ラリーを用い、ドクターブレード装置によって焼成後の
厚さが１５０μｍとなるようにセラミック基板用のグリ
ーンシートを形成した。次に、このセラミック基板用の
グリーンシート上への接着補助層の形成を次の通り行っ
た。Y203３mol%含有部分安定化ジルコニア粉末（ＤBET
＝０．１μｍ）１００重量部、ポリビニルブチラール樹
脂（バインダ）１３重量部、ＤＯＰ（可塑剤）５重量
部、２−エチルヘキサノール（溶剤）５０重量部をトリ
ロールミルにて混練し、粘度２００００ｃｐｓの接着補
助層用ペーストを得た。このペーストをスクリーン印刷
装置を用いて、セラミック基板用のグリーンシート上に
印刷し、乾燥後の厚さが６μｍである接着補助層を形成
した。次に、このようにして得られた接着補助層付きグ
リーンシートを切断及び打ち抜きをし、図５に示す形状
（窓部の大きさ２０１×０．９５ｍｍ）とした。次に、
前記薄肉のグリーンシートと前記接着補助層付きグリー
ンシートとを重ね合わせ、３０Ｋｇ／ｃｍ2 、８０℃、
１分の条件下で熱圧着し、積層一体化物を作製した。次
に、前記積層一体化物を１５００℃、３時間にて焼成し
た。さらに、この焼成物を２ｍｍ厚の多孔質のアルミナ
平板で挟み込み、１５００℃、５時間にて再焼成して反
りを修正した。薄肉部のセラミック粒子の平均結晶粒径
は、０．７μｍであった。
【００２５】このようにして作製された微細貫通孔を有
するセラミック部材の応用例として、イオン流制御ヘッ
ド部材について説明する。この微細貫通孔を有するセラ
ミック部材の上面に電界シャッター用電極（金電極、厚
さ０．３μｍ）を形成したものと、誘電体薄板の表裏に
電極を設けたイオン発生源と、誘電体ドラムとを組み合
わせることにより図４に示すイオン流制御ヘッドを構成
することができる。本発明はイオン流制御ヘッドに限る
ものではない。薄肉部に微細貫通孔を有する部材が要求
される他の適当なものでも構わない。
するセラミック部材の応用例として、イオン流制御ヘッ
ド部材について説明する。この微細貫通孔を有するセラ
ミック部材の上面に電界シャッター用電極（金電極、厚
さ０．３μｍ）を形成したものと、誘電体薄板の表裏に
電極を設けたイオン発生源と、誘電体ドラムとを組み合
わせることにより図４に示すイオン流制御ヘッドを構成
することができる。本発明はイオン流制御ヘッドに限る
ものではない。薄肉部に微細貫通孔を有する部材が要求
される他の適当なものでも構わない。
【００２６】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に従う部材にあっては、微細貫通孔を有する薄肉部のセ
ラミックが耐熱性、耐磨耗性、耐蝕性、低熱膨張性の材
料からなるため、部材の使用可能温度範囲の拡大、適用
可能な媒体の種類の範囲を広くすることができ、かつ位
置寸法精度、耐久性のよい微細貫通孔を有する部材とな
る。したがって、広範囲の機器に適用できるため、本発
明は極めて有益である。
に従う部材にあっては、微細貫通孔を有する薄肉部のセ
ラミックが耐熱性、耐磨耗性、耐蝕性、低熱膨張性の材
料からなるため、部材の使用可能温度範囲の拡大、適用
可能な媒体の種類の範囲を広くすることができ、かつ位
置寸法精度、耐久性のよい微細貫通孔を有する部材とな
る。したがって、広範囲の機器に適用できるため、本発
明は極めて有益である。
【図１】 （ａ）本発明に従う微細貫通孔を有する部材
（例１） （ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面図 （ｃ）（ａ）のＢ−Ｂ断面図
（例１） （ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面図 （ｃ）（ａ）のＢ−Ｂ断面図
【図２】 （ａ）本発明に従う微細貫通孔を有する部材
（例２） （ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面図 （ｃ）（ａ）のＢ−Ｂ断面図
（例２） （ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面図 （ｃ）（ａ）のＢ−Ｂ断面図
【図３】 （ａ）本発明に従う微細貫通孔を有する部材
（例３） （ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面図 （ｃ）（ａ）のＢ−Ｂ断面図
（例３） （ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面図 （ｃ）（ａ）のＢ−Ｂ断面図
【図４】 イオン流制御ヘッドの構成例
【図５】 （ａ）電界シャッター用電極構成例 （ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面図 （ｃ）（ａ）のＢ−Ｂ断面図
【図６】 微細貫通孔間隔ｄの説明図
１ 微細貫通孔 ３ 窓部 ７ 薄肉のセラミック板 ９、１０ セラミック基板 １１ ライン電極 １２ フィンガー電極 １３ 金電極 １５ 電界シャッター用電極 １９ 誘電体ドラム ２１ 誘電体薄板
Claims (7)
- 【請求項１】 少なくとも一つの窓部を有するセラミッ
ク基板と、前記窓部を覆蓋するように積層された、薄肉
のセラミック板とからなる一体焼成物であって、前記窓
部において薄肉のセラミック板に複数の微細貫通孔が有
り、かつ微細貫通孔間隔が７０μｍ以下であることを特
徴とする微細貫通孔を有するセラミック部材。 - 【請求項２】 前記薄肉のセラミック板の主成分が部分
安定化ジルコニアである特許請求の範囲第１項に記載の
微細貫通孔を有するセラミック部材。 - 【請求項３】 前記薄肉の部分安定化ジルコニアを主成
分とする板の結晶粒子径が２μｍ以下である特許請求の
範囲第２項に記載の微細貫通孔を有するセラミック部
材。 - 【請求項４】 前記薄肉の部分安定化ジルコニアを主成
分とする板が２〜６ｍｏｌ％の酸化イットリウムで部分
安定化したものからなる特許請求の範囲第２項又は第３
項に記載の微細貫通孔を有するセラミック部材。 - 【請求項５】 前記微細貫通孔径が７０μｍ以下である
特許請求の範囲第１項〜第４項の何れかに記載の微細貫
通孔を有するセラミック部材。 - 【請求項６】 前記薄肉のセラミック板の厚さが、５０
μｍ以下である特許請求の範囲第１項〜第５項の何れか
に記載の微細貫通孔を有するセラミック部材。 - 【請求項７】 前記セラミック基板の厚さが８０μｍ以
上である特許請求の範囲第１項〜第６項の何れかに記載
の微細貫通孔を有するセラミック部材。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12813395A JP3320947B2 (ja) | 1995-05-26 | 1995-05-26 | 微細貫通孔を有するセラミック部材 |
| EP96303686A EP0744389B1 (en) | 1995-05-26 | 1996-05-23 | Ceramic member having fine throughholes |
| DE69601595T DE69601595T2 (de) | 1995-05-26 | 1996-05-23 | Keramischer Körper mit kleinen durchgehenden Löchern |
| US08/960,088 US5908682A (en) | 1995-05-26 | 1997-10-24 | Ceramic member having fine throughholes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12813395A JP3320947B2 (ja) | 1995-05-26 | 1995-05-26 | 微細貫通孔を有するセラミック部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08325053A true JPH08325053A (ja) | 1996-12-10 |
| JP3320947B2 JP3320947B2 (ja) | 2002-09-03 |
Family
ID=14977225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12813395A Expired - Fee Related JP3320947B2 (ja) | 1995-05-26 | 1995-05-26 | 微細貫通孔を有するセラミック部材 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5908682A (ja) |
| EP (1) | EP0744389B1 (ja) |
| JP (1) | JP3320947B2 (ja) |
| DE (1) | DE69601595T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010517208A (ja) * | 2006-10-31 | 2010-05-20 | コーニング インコーポレイテッド | マイクロ加工された電解質シート、これを利用する燃料電池デバイス、および燃料電池デバイスを作製するマイクロ加工方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JP3429126B2 (ja) * | 1996-01-09 | 2003-07-22 | 日本碍子株式会社 | 微細貫通孔を有するセラミック部材の製造方法 |
| US5895702A (en) * | 1996-07-16 | 1999-04-20 | Ngk Insulators, Ltd. | Ceramic member |
| US5958165A (en) * | 1996-07-19 | 1999-09-28 | Ngk Insulators, Ltd. | Method of manufacturing ceramic member |
| US6072269A (en) * | 1996-07-23 | 2000-06-06 | Ngk Insulators, Ltd. | Ceramic member with an electrode and a plurality of tapered through holes for controlling the ejection of particles by switching the sign of a charge on the electrode |
| US6572830B1 (en) | 1998-10-09 | 2003-06-03 | Motorola, Inc. | Integrated multilayered microfludic devices and methods for making the same |
| EP1314472A1 (en) * | 1998-10-09 | 2003-05-28 | Motorola, Inc. | Integrated multilayered microfluidic devices and methods for making the same |
| US6592696B1 (en) | 1998-10-09 | 2003-07-15 | Motorola, Inc. | Method for fabricating a multilayered structure and the structures formed by the method |
| US8097105B2 (en) * | 2007-01-11 | 2012-01-17 | Lam Research Corporation | Extending lifetime of yttrium oxide as a plasma chamber material |
| US8550605B2 (en) * | 2007-11-12 | 2013-10-08 | Kyocera Corporation | Channel member, inkjet head structure and inkjet recording device |
| JP2012245625A (ja) * | 2011-05-25 | 2012-12-13 | Seiko Epson Corp | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4833000A (en) * | 1986-10-31 | 1989-05-23 | Gte Laboratories Incorporated | Ceramic monolithic structure having an internal cavity contained therein and a method of preparing the same |
| EP0526048B1 (en) * | 1991-07-18 | 1997-11-12 | Ngk Insulators, Ltd. | Piezoelectric/electrostrictive element having ceramic substrate formed essentially of stabilized zirconia |
| US5204696A (en) * | 1991-12-16 | 1993-04-20 | Xerox Corporation | Ceramic printhead for direct electrostatic printing |
| JP3144949B2 (ja) * | 1992-05-27 | 2001-03-12 | 日本碍子株式会社 | 圧電／電歪アクチュエータ |
| DE69413619T2 (de) * | 1993-07-27 | 1999-04-01 | Ngk Insulators Ltd | Membranstruktur aus Zirkoniumoxid, Verfahren zu ihrer Herstellung und eine piezoelektrische/elektrostriktive Schichtenanordnung mit der Membranstruktur aus Zirkoniumoxid |
| JP3280799B2 (ja) * | 1993-10-14 | 2002-05-13 | 日本碍子株式会社 | 薄肉ジルコニアダイヤフラム構造体及びその製造法並びにそれを用いた圧電／電歪膜型素子 |
| JP3088890B2 (ja) * | 1994-02-04 | 2000-09-18 | 日本碍子株式会社 | 圧電／電歪膜型アクチュエータ |
| US5545461A (en) * | 1994-02-14 | 1996-08-13 | Ngk Insulators, Ltd. | Ceramic diaphragm structure having convex diaphragm portion and method of producing the same |
| JP3162584B2 (ja) * | 1994-02-14 | 2001-05-08 | 日本碍子株式会社 | 圧電／電歪膜型素子及びその製造方法 |
| US5728244A (en) * | 1995-05-26 | 1998-03-17 | Ngk Insulators, Ltd. | Process for production of ceramic member having fine throughholes |
-
1995
- 1995-05-26 JP JP12813395A patent/JP3320947B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-05-23 EP EP96303686A patent/EP0744389B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-05-23 DE DE69601595T patent/DE69601595T2/de not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-10-24 US US08/960,088 patent/US5908682A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010517208A (ja) * | 2006-10-31 | 2010-05-20 | コーニング インコーポレイテッド | マイクロ加工された電解質シート、これを利用する燃料電池デバイス、および燃料電池デバイスを作製するマイクロ加工方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5908682A (en) | 1999-06-01 |
| DE69601595D1 (de) | 1999-04-08 |
| DE69601595T2 (de) | 1999-07-29 |
| EP0744389A1 (en) | 1996-11-27 |
| EP0744389B1 (en) | 1999-03-03 |
| JP3320947B2 (ja) | 2002-09-03 |
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