JPH0977564A - セラミック基板焼成用シート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】多数のセラミック基板を重ねて焼成する際にこ
れらのセラミック基板の融着及び反りやうねりの発生を
防止することができることは勿論、その製造そのものが
容易に行えて、しかも取扱いをより一層行い易くするこ
とのできるセラミック基板焼成用シートを、簡単な構成
によって提供すること。 【解決手段】抄造により形成されるセラミック基板焼成
用シートであって、乾燥重量に換算して、直径が５μｍ
〜５０μｍで繊維長が０．７ｍｍ〜６ｍｍのカーボン繊
維を１０重量％〜３０重量％と、有機繊維を１重量％〜
２０重量％と、残部が０．１μｍ〜１００μｍのセラミ
ック粉末とからなり、坪量が３０ｇ／ｍ² 〜２００ｇ／
ｍ² であること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子回路基板の材
料として採用されるアルミナ基板等のセラミック基板を
多数同時に焼成する際に、各セラミック基板間に配置さ
れて各基板間の融着を防止するために用いられるセラミ
ック基板焼成用シートに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のセラミック基板焼成用シートと
しては、例えば特開昭６２−４９１８８号公報にて提案
されているようなものが既にある。この公報に示された
セラミック基板焼成用シートは、「可撓性シートの表面
に、アルミナ、ジルコニア等の高融点のセラミックス粉
体とカーボン粉とを含むコーティング層を形成した」も
のであり、セラミック基板の焼成時にセラミック基板ど
うしの融着を確実に防止することができて、製造が容易
でコストが安く、しかも焼成されたセラミック基板のう
ねりやピンホールの発生を防止することができると考え
られる。

【０００３】しかしながら、この特開昭６２−４９１８
８号公報にて提案されているセラミック基板焼成用シー
トは、シートの表面に形成したコーティング層がセラミ
ックスとカーボンとの粉体からなるものであるから、こ
れらの粉体が当該セラミック基板焼成用シートの取扱い
時等に容易に離脱してしまうものであり、周囲を汚すも
のであるだけでなく、取扱い方によっては所期の効果を
発揮できなくなる程度にまで各粉体が脱落することもあ
り得るものである。

【０００４】また、この種のセラミック基板焼成用シー
トは、セラミック基板の焼成完了前に、その繊維分が燃
焼により完全に気化して、各セラミック基板間にセラミ
ックスとカーボンの粉体とを残留させなければならない
ものであるが、この繊維分はその気化する前にこれ自体
が収縮することがある。すなわち、この種のセラミック
基板焼成用シート中に含まれている繊維分は、各セラミ
ック基板の融着を防止するためのセラミックスやカーボ
ンの粉体を保持するために是非必要なものであるが、こ
の繊維分自体が完成に気化する前に収縮するために、こ
れによる力がセラミック基板となるべき生成形体側に掛
けられることになってしまい、焼成後のセラミック基板
に「反り」や「うねり」等の悪影響を与えることがある
のである。

【０００５】そこで、本発明者は、以上のような多数の
セラミック基板を同時に焼成する際に使用されるセラミ
ック基板焼成用シートについて、その取扱いをも容易に
行うことができるようにするにはどうしたらよいか、ま
たセラミック基板焼成用シート自体の焼成収縮に基づく
セラミック基板に対する悪影響をどのように回避するか
について種々検討を重ねてきた結果、本発明を完成した
のである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な実状に鑑みてなされたもので、その解決しようとする
課題は、この種セラミック基板焼成用シートを取扱い易
くし、かつセラミック基板焼成用シートによるセラミッ
ク基板の反りやうねりを防止することである。

【０００７】そして、本発明の目的とするところは、多
数のセラミック基板を重ねて焼成する際にこれらのセラ
ミック基板の融着及び反りやうねりの発生を防止するこ
とができることは勿論、その製造そのものが容易に行え
て、しかも取扱いをより一層行い易くすることのできる
セラミック基板焼成用シートを、簡単な構成によって提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、請求項１に係る発明の採った手段は、「抄造によ
り形成されるセラミック基板焼成用シートであって、乾
燥重量に換算して、直径が５μｍ〜５０μｍで繊維長が
０．７ｍｍ〜６ｍｍのカーボン繊維を１０重量％〜３０
重量％と、有機繊維を１重量％〜２０重量％と、残部が
０．１μｍ〜１００μｍのセラミック粉末とからなり、
坪量が３０ｇ／ｍ² 〜２００ｇ／ｍ² であることを特徴
とするセラミック基板焼成用シート」である。

【０００９】すなわち、このセラミック基板焼成用シー
トは、カーボン繊維、有機繊維及びセラミック粉末から
なるものであることがまず必要である。その理由は、カ
ーボン繊維単独で抄造することは非常に困難であるため
に、このカーボン繊維を有機繊維内に混在させるように
して抄造できるようにするためであり、またこれらカー
ボン繊維及び有機繊維中にセラミック粉末を保持させる
ためである。セラミック粉末は、カーボン繊維ととも
に、各セラミック基板間の融着を防止するためのもので
あるが、非常に高価なカーボン繊維の量を相対的に少な
くして、セラミック基板焼成用シート全体のコストを安
価にするために必要なものである。

【００１０】また、カーボン繊維は、乾燥重量に換算し
て、セラミック基板焼成用シート中の１０重量％〜３０
重量％を占めるものとする必要がある。その理由は、こ
のカーボン繊維が１０重量％よりも少ないと、セラミッ
ク基板焼成用シートとして構成したときの取扱いが困難
なものとなるからであり、一方３０重量％よりも多いと
セラミック基板焼成用シートの柔軟性が無くなってこれ
また取扱いを困難にしてしまうだけでなく、高価なカー
ボン繊維を大量に使用することになって、セラミック基
板焼成用シートのコストを引き上げてしまうからであ
る。なかでも、カーボン繊維の割合を２０重量％前後と
するのが、最適である。

【００１１】有機繊維については、乾燥重量に換算し
て、セラミック基板焼成用シート中の１重量％〜２０重
量％を占めるものとする必要がある。その理由は、この
有機繊維が１重量％より少ないと、カーボン繊維の抄造
を困難にするからであり、一方２０重量％よりも多くて
も抄造をそれ程容易にすることができないだけでなく、
セラミック基板の焼成時に、当該有機繊維の収縮量が多
くなって余り良くないからである。中でも、この有機繊
維の量としては、セラミック基板焼成用シート中の５重
量％前後とするのが最適なものである。

【００１２】また、この有機繊維は、セラミック基板の
焼成収縮と略同程度の焼成収縮をするカーボン繊維の抄
造をし易くするためのものではあるが、この有機繊維自
体の焼成時における収縮力が、生成形体のままのものに
与えるようであってはならないものである。最も良いの
は、セラミック基板の焼成時において、この有機繊維
が、その焼成収縮による力が非常に弱いまま完全に炭化
され、カーボン繊維と完全に一体化されることである。
そのために、本発明においては、カーボン繊維とともに
有機繊維を抄造するようにするとともに、この有機繊維
の量を、乾燥重量に換算して、１重量％〜２０重量％の
ものとすることにより、焼成時にカーボン繊維と一体化
し易くしているのである。

【００１３】この有機繊維としては、例えば、アクリル
繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエ
ステル繊維等の熱可塑性樹脂繊維、あるいは、フェノー
ル繊維等の熱硬化性樹脂繊維、もしくは天然パルプ等が
採用できるものである。そして、この有機繊維の繊維長
は１ｍｍ〜３０ｍｍが適当であり、またこの有機繊維の
直径は１μｍ〜５０μｍが適当である。その理由は、こ
の有機繊維自体の製造が簡単であること、カーボン繊維
との絡みが良好であること、そしてセラミックス粉末の
保持力が優れていること、等である。

【００１４】セラミック粉末としては、セラミック基板
を構成しているのと同じ材料を採用することが好まし
く、中でも、結晶質のものを採用するのが、セラミック
基板に対して融着しにくいことからより最適である。そ
して、このセラミック粉末としては、０．１μｍ〜１０
０μｍの粒径を有するものであることが必要である。そ
の理由は、セラミック粉末の粒径が０．１μｍより小さ
いものは、コストが高くなるだけでそれ程の効果を発揮
することができないからであり、一方１００μｍより粒
径の大きいものは、カーボン繊維や有機繊維による保持
が十分なされなくなってしまうからである。

【００１５】そして、以上のような材料によって形成し
たセラミック基板焼成用シートは、その坪量が３０ｇ／
ｍ²〜２００ｇ／ｍ²であることが必要であるが、その理
由は、坪量が３０ｇ／ｍ²よりも小さいと、言わば非常
に薄いセラミック基板焼成用シートとなって、破れ易く
なるだけでなく、セラミック粉末の十分な保持を行うこ
とができないものとなり、結果として、取扱いのしにく
いセラミック基板焼成用シートとなってしまうからであ
る。逆に、２００ｇ／ｍ²よりも大きい坪量のセラミッ
ク基板焼成用シートでは、セラミック粉末の保持は十分
に行えるものの、可撓性の小さいものとなって取扱いが
困難なものとなるだけでなく、大量のカーボン繊維を採
用してコスト高となり、しかもセラミック基板の焼成後
において有機繊維の灰分を大量に残すものとなって、不
都合だからである。中でも、このセラミック基板焼成用
シートの坪量は、８０ｇ／ｍ²前後のものとするのが、
最もバランスがとれて最適なものとなるのである。

【００１６】また、請求項２に係る発明の採った手段
は、上記請求項セラミック基板焼成用シート中にアクリ
ル樹脂繊維またはアクリルエマルジョンを含有させたこ
とにあり、そのセラミック基板焼成用シート中に対する
割合を１重量％〜１０重量％としたものである。この発
明において、セラミック基板焼成用シート中にアクリル
樹脂繊維またはアクリルエマルジョンを含有させる必要
があるのは、これらのアクリル樹脂繊維またはアクリル
エマルジョンによってカーボン繊維及び有機繊維の絡ま
りを良好にするためであり、かつセラミック粉末のカー
ボン繊維または有機繊維に対する付着を十分なものとす
るためである。特に、これらのアクリル樹脂繊維または
アクリルエマルジョンは、抄造後のセラミック基板焼成
用シートを乾燥させる際に加えられる熱によって溶融し
得るものであるため、乾燥後のセラミック基板焼成用シ
ート中におけるカーボン繊維、有機繊維及びセラミック
粉末の絡まりや付着を確実にしてくれるものである。

【００１７】これらのアクリル樹脂繊維またはアクリル
エマルジョンは、セラミック基板焼成用シート中に１重
量％〜１０重量％含有させる必要があるが、その理由
は、これらが１重量％より少ないと、前述したカーボン
繊維、有機繊維及びセラミック粉末の絡まりや付着を十
分に行うことができないからであり、逆に１００重量％
より多くても、それ程の効果が期待できないからであ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以上のように構成した各請求項に
係るセラミック基板焼成用シートの実施形態を説明する
と、以下の通りである。

【００１９】・請求項１に係るセラミック基板焼成用シ
ートについて まず、２００ｇの有機繊維を大量の水中に分散させた後
に、平均繊維長が３ｍｍで直径が２μｍのカーボン繊維
を２００ｇ投入して数分攪拌した。その後に、平均粒径
が２μｍ程度のセラミック粉末をさらに投入して数分攪
拌して分散液を調整した。

【００２０】以上の分散液を、紙を抄造する一般的な抄
造機にかけてシート化を行った。この抄造機は、湿シー
トを形成する抄き網部と、この湿シートの脱水を行なう
脱水部、及びシートの乾燥を行なう乾燥部を有している
ものであり、前述した分散液からセラミック基板焼成用
シート２を連続的に抄造するものである。

【００２１】以上のように連続抄造されたセラミック基
板焼成用シート２は、未焼成のセラミック基板１と同一
の形状に打ち抜くことにより製品化されるのであるが、
打ち抜かれたセラミック基板焼成用シート２は、図１に
示したように、未焼成のセラミック基板１間に配置され
るものである。以上のようにして形成したセラミック基
板１は、厚さが０．２５ｍｍで５０ｇ／ｍ²のものであ
った。なお、各セラミック基板１を支持する焼成用セラ
ミック台板３は市販のもので、厚さ約１５ｍｍのアルミ
ナ製のものを使用している。

【００２２】図１に示したように配置されるものは、非
酸化性雰囲気の焼成炉中にこのままの状態で搬入される
ことになるのであるが、これにより、各セラミック基板
１の焼成がなされるのである。このとき、セラミック基
板焼成用シート２中の有機繊維は炭化するのみであり、
カーボン繊維やセラミック粉末は変化しないのである。

【００２３】また、未焼成のセラミック基板１は焼成す
ることにより１〜２０％程度収縮するものであるが、本
発明に係るセラミック基板焼成用シート２はその中に有
機繊維を含んでいるものであるから、セラミック基板１
の焼成収縮に追随するものとなっていた。

【００２４】このようにして得られたセラミック基板１
についてみてみると、その両面に配置してあったセラミ
ック基板焼成用シート２の付着が全くみられないもので
あり、従ってセラミック基板１どうしの付着あるいは反
応もないものであった。また、以上のセラミック基板１
の焼成では、セラミック基板焼成用シート２中の有機繊
維が、その焼成収縮による力が非常に弱いまま完全に炭
化され、カーボン繊維と完全に一体化されたため、当該
セラミック基板１に悪影響を与えることはなかった。し
かも、従来一般に使用されている敷粉に代えてセラミッ
ク基板焼成用シート２を使用しているのであるから、
「敷粉の偏」が全く生じてはおらず、結果として、当該
セラミック基板１には反りやうねりが全く生じてはいな
かった。

【００２５】以上のようにして形成したセラミック基板
焼成用シート２は、抄造のための材料として、前述した
ような形態のカーボン繊維、有機繊維及びセラミック粉
末を採用しているため、分散液（通常は水）中に分散さ
せたとき、カーボン繊維の間に有機繊維が介在するから
その分散性が非常に良くなるのであり、これらカーボン
繊維及び有機繊維内に対するセラミック粉末の分散性も
非常に良くなるのである。従って、このセラミック基板
焼成用シートは、紙を抄造するための一般的な抄造機で
十分製造し得るものとなっているのである。

【００２６】また、抄造後に乾燥されたセラミック基板
焼成用シート２は、前述した割合で比較的柔軟性に富ん
だ有機繊維が存在しているので、折れ易いカーボン繊維
を含んで、あたかもテイッシュペーパーを取り扱うよう
な感覚で取り扱うことが可能となっているのである。ま
た、このセラミック基板焼成用シート２の取り扱い時
に、各セラミック粉末はカーボン繊維や有機繊維間に分
散して保持されているため、こぼれ落ちてしまうことが
ないのである。

【００２７】以上のようにセラミック基板焼成用シート
２は、図１に示すようにして、未焼成のセラミック基板
１間に配置されるのであり、この配置作業は当該セラミ
ック基板焼成用シート２が前述したような取り扱い易さ
を有しているため、容易に行えるものである。

【００２８】そして、図１に示したようにした全体を炉
において焼成するのであるが、その初期においてまず有
機繊維が炭化を始める。この有機繊維は、前述した割合
でカーボン繊維と混在したものとなっているため、その
焼成収縮力はカーボン繊維によって顕在化しないものと
なり、焼成によってセラミック基板焼成用シート自体に
うねり等の変化は生じないのである。従って、各セラミ
ック基板１は、当初の平面状態を維持したまま焼成させ
ることになり、焼成後の各セラミック基板１にうねり等
の変化は全く生じないのである。

【００２９】勿論、これらのセラミック基板１の間に
は、セラミック基板１と融着しないカーボン繊維及びセ
ラミック粉末が存在していることになるから、各セラミ
ック基板１にカーボン繊維やセラミック粉末が融着しな
いことは当然として、各セラミック基板１どうしも融着
しないのである。

【００３０】・請求項２に係るセラミック基板焼成用シ
ートについて 上記の実施例で示した分散液中に、アクリル樹脂繊維ま
たはアクリルエマルジョンを５０ｇ程度投入して攪拌
し、これを前述した抄造機にかけてセラミック基板焼成
用シート２を形成した。

【００３１】このセラミック基板焼成用シート２をみて
みると、各カーボン繊維、有機繊維及びセラミック粉末
間に、抄造機の乾燥部における加熱によって溶融したと
みられるアクリル樹脂繊維またはアクリルエマルジョン
が均等に分散しており、これらのアクリル樹脂繊維及び
アクリルエマルジョンはカーボン繊維、有機繊維及びセ
ラミック粉末間の接着の役割を果たしていることが認め
られた。

【００３２】このセラミック基板焼成用シート２を使用
してセラミック基板１の焼成を行ったところ、アクリル
樹脂繊維及びアクリルエマルジョンは有機繊維と同様に
炭化したのみで、他は何等変化がなく、各セラミック基
板１を単独で取り出せたとともに、取り出したセラミッ
ク基板１に反りやうねりはみられなかった。

【００３３】このセラミック基板１は、上述した請求項
１に係るセラミック基板１と同様の作用を発揮するもの
であることは当然として、このセラミック基板１がアク
リル樹脂繊維またはアクリルエマルジョンを含有してい
ることにより、次の作用をも発揮するのである。

【００３４】すなわち、この請求項２に係るセラミック
基板１を抄造する場合、カーボン繊維、有機繊維及びセ
ラミック粉末の分散液中にアクリル樹脂繊維またはアク
リルエマルジョンも分散させることになるため、カーボ
ン繊維、有機繊維及びセラミック粉末の分散性をより一
層向上させるのである。しかも、抄造後の乾燥のために
加熱することになるが、この加熱によってセラミック基
板１中に分散して存在しているアクリル樹脂繊維または
アクリルエマルジョンは溶融することになり、これらの
アクリル樹脂繊維及びアクリルエマルジョンは、乾燥終
了後にカーボン繊維、有機繊維及びセラミック粉末間に
おいて冷却固化するから、これより当該セラミック基板
１中の各材料どうしの結合を行なうのである。

【００３５】従って、このアクリル樹脂繊維またはアク
リルエマルジョンを含有させたセラミック基板１は、取
り扱い中にケバ立ったり破損したりすることがないだけ
でなく、各セラミック粉末のセラミック基板１中に対す
る保持がより一層しっかりとなされて、その取り扱いが
非常にし易いものとなっているのである。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述した通り、まず請求項１に係る
セラミック基板焼成用シートにおいては、上記実施例に
て例示した如く、「抄造により形成されるセラミック基
板焼成用シートであって、乾燥重量に換算して、直径が
５μｍ〜５０μｍで繊維長が０．７ｍｍ〜６ｍｍのカー
ボン繊維を１０重量％〜３０重量％と、有機繊維を１重
量％〜２０重量％と、残部が０．１μｍ〜１００μｍの
セラミック粉末とからなり、坪量が３０ｇ／ｍ² 〜２０
０ｇ／ｍ² であること」にその構成上の特徴があり、こ
れにより多数のセラミック基板を重ねて焼成する際にこ
れらのセラミック基板の融着及び反りやうねりの発生を
防止することができることは勿論、その製造そのものが
容易に行えて、しかも取扱いをより一層行い易くするこ
とのできるセラミック基板焼成用シートを、簡単な構成
によって提供することができるのである。

【００３７】また、請求項２に係るセラミック基板焼成
用シートによれば、上記請求項１のセラミック基板焼成
用シート中に１〜１０％のアクリル樹脂繊維またはアク
リルエマルジョンを添加したことにその構成上の特徴が
あり、これにより、カーボン繊維、有機繊維及びセラミ
ック粉末間の絡まりや付着をより良好なものとすること
ができて、上記請求項に係るセラミック基板焼成用シー
トにおける効果を、より一層向上させることができるの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るセラミック基板焼成用シートの
セラミック基板間に配置して多数のセラミック基板を積
み重ねた状態の断面図である。

【符号の説明】

１ セラミック基板 ２ セラミック基板焼成用シート ３ 焼成用セラミック台板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 抄造により形成されるセラミック基板焼
   成用シートであって、 乾燥重量に換算して、直径が５μｍ〜５０μｍで繊維長
   が０．７ｍｍ〜６ｍｍのカーボン繊維を１０重量％〜３
   ０重量％と、有機繊維を１重量％〜２０重量％と、残部
   が０．１μｍ〜１００μｍのセラミック粉末とからな
   り、坪量が３０ｇ／ｍ² 〜２００ｇ／ｍ² であることを
   特徴とするセラミック基板焼成用シート。
2. 【請求項２】 前記セラミック基板焼成用シートは、１
   重量％〜１０重量％のアクリル樹脂繊維またはアクリル
   エマルジョンを含有したものであることを特徴とする請
   求項１に記載のセラミック基板焼成用シート。