JPH10508805A - 基板上の層構造の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、基板が施すべき層の範囲内に少なくとも一つの切欠を有し、かつ該層と該基板を熱的（焼成、焼結）に結合させることによる、少なくとも単層の基板上に多層構造を製造する方法に関する。該方法では、層（１４）は補助層（１６）を備え、かつ該層を該補助層と一緒に基板（１０）に焼き付け、補助層（１６）を焼き付け後に再び除去する。

Description

【発明の詳細な説明】 基板上の層構造の製造方法 本発明は請求項１の上位概念に基づいた、基板上の層構造の製造方法に関する 。 従来の技術 基板上の層構造の製造方法は公知である。層構造は例えばペースト又はいわゆ るグリーンシートとして基板上に施し、かつ焼成工程（焼結）により該基板と接 着する。層構造は、例えば金属化、抵抗および／又はアイソレーション層で活性 化することのできるガラスセラミックが可能である。ある種の部品にとって、層 構造が施される基板は、該層構造によって覆われる切欠を有する必要がある。こ れにより例えばガス流量の計測の場合に、圧力測定セル又は加速度センサーとし て応用することのできる膜構造を作ることができる。 このような基板上に層構造を焼結する場合、切欠の範囲内に層構造の機能を損 なう、もしくは阻害する亀裂が生じる可能性がある。ドイツ国特許出願公開第４ １２１３９０．４号明細書から、湾曲した構造を作る、無支持の厚膜構造の製造 方法が公知である。この場合の欠点は、特に比較的大きな切欠を覆う場合に、湾 曲によって層構造に内部応力が生じ、該応力が湾曲した層の屈曲を生じる可能性 があることである。 発明の効果 これに対し、請求項１に記載した特徴を有する本発明による方法では、十分に 無応力であり、ひいては亀裂のない層構造を基板の切欠上に作ることが可能であ る。層を補助層を用いかつ該補助層と共に基板上に焼き付け（sinter）、補助層 を焼き付け後に再び除去することにより、有利に基板の切欠上に平坦な層構造を 作ることが可能であり、該層構造は切欠が比較的大きな場合でも無応力である。 基板の切欠上にこのように無張力で張設された膜は、膜の変位がもっぱら膜に作 用する外力又は加速度に依存し、かつ膜の内部応力は存在しないので無視するこ とができるため、特に容量検出センサのために使用すること可能である。このよ うな膜にはさらに極めて有利には、外側からかかる加速度が、膜の内部応力によ って妨害されない膜の変位を惹起するように、慣性質量を備えることができる。 本発明の有利な態様では、層の圧縮が面法線の方向で行われるように、層構造 に焼結中に圧縮力を作用させる。これれにより平面内の収縮許容差は最小になる ので、焼成（焼結）の際に生じる、層構造の初期の大きさの約１５〜２０％の収 縮が実質的には面法線方向で行われる。 さらに、層構造が複数の個別の部分層からなり、該部分層を一緒に補助層を介 在させて基板に焼結するのが有利である。これにより多層構造が可能であるので 、場合によっては異なった機能を同時に基板の切欠上に実現することが可能であ る。部分層は焼成中に切欠上に無張力で配置された膜となる。 その上さらに、基板の両面の、少なくとも一つの切欠上にそれぞれ１つの層構 造を施すのが有利である。これにより、基板内に、両面が無応力で無支持で張設 された膜により制限される中空室を有する部品を作ることができる。これにより 、切欠上に対向して配置された膜の異なった変位に対して反応する、容量検出セ ンサを有利に作ることができる。さらに極めて有利には、切欠を覆う両膜のそれ ぞれには、異なったサイズモ系材料を備えることができる、それにより基板の加 速が作用すると異なった信号を検出することができる。 本発明のその他の有利な態様は残りの請求項２以降に記載した特徴から明らか になる。 図面 本発明を引き続き添付図に基づき実施例で詳細に説明する。図面において、 図１は焼成前の層構造の図式化した断面図、および 図２は焼成後の別の実施例における層構造の図式化した断面図である。 実施例の既述 図１は断面図で基板１０の部分領域を示す。基板１０は例えばガラス含有もし くはガラス不含のセラミッ ク又は厚膜センサの構成に適したその他の材料からなる。基板１０は単層、又は 多層で構成されていてもよい。その他の実施例によれば、基板１０は生、つまり 未焼結でも、多層構造の場合には同時焼結（cofire-sinter）又は予備焼成して おいてもよい。ただし記述の範囲内では基板１０の様々な出発状態についてはこ れ以上詳しく説明しない。 基板１０は穿孔として形成された切欠１２を有する。切欠１２は例えば円形、 角形又はその他の形に形成された断面を有する。もう１つの図示されていない実 施例によれば、基板１０はまた複数の、並列配置された切欠１２を有することも できる。基板上に、例えばガラスセラミックの薄片から形成された層１４が配置 されている。層１４はいわゆるグリーンシートとして存在し、該グリーンシート はこれから説明するべき焼成工程により初めて最終的な形状となる。この場合、 基板１０上に施された層１４は切欠１２を完全に覆う。層１４の基板１０に接し ていない側に補助テープ１６（補助層）を配置する。補助テープ１６および層１ ４は基板１０上に施す前に一緒にプレスしておく。 層構造の製造のためには、基板１０、層１４ならびに補助テープ１６からなる 構造を、平らで耐熱性の２つの焼成台の間に配置する（図面に示されていない） 。焼成台に図示の圧縮力Ｆを作用させ、それにより層構造の焼成を高温および加 圧下で行う。圧縮力は例え ば上の焼成台に載せた錘又は外部のプランジャによって及ぼすことができる。こ の場合、圧縮力Ｆの大きさは例えば焼成工程の温度および／又は時間の関数とし て確認しかつ調整することができる。圧縮力は例えば、想定された層１４の厚さ が例えば０．１ｍｍの場合には１．５バールである。圧縮力Ｆは全焼成工程中一 定に保つ。補助テープ１６を介して圧縮力は面状で層１４ないしは基板１０に分 散される。圧縮力Ｆを均等に作用させることにより、焼成中の層１４の横方向の 収縮を避けることができる。必然的に生じる層１４の収縮は実質的にもっぱら面 法線方向に誘導される。焼成工程の終了後、圧縮力Ｆの作用を終了させ、焼成台 の間の層構造を取り出し、かつ補助テープ１６を除去する。焼成工程の結果、層 １４が切欠１２を覆っている基板１０が生じ、この場合切欠１２の範囲内で完全 に平坦な亀裂のない膜１８ができている。 層１４は単層構造の代わりに、後で一緒に層１４を形成する複数の部分層から なる構造を有することも可能である。部分層は上下に重ねてグリーンシートとし て基板１０に施し、この場合外側の、基板１０に接していない部分層は補助テー プ１６とプレスしておく。部分層は様々な実施例に基づき、すでに全て一緒に又 は部分工程でお互いにプレスしておくこともできる。焼成工程は完全に類似の方 法で実施し、この場合圧縮力Ｆおよび層１４の層の厚さの間に依存関係が生じる 。層１４の層の厚さが厚いほど圧縮力Ｆは大きく選定すべきである。このように して、切欠１２上に張設された、特に厚く、亀裂のない、かつ無支持の膜１８を 有するセンサ構成要素を製造することができる。 図２には別の実施例の層構造が示されており、この場合図１と同一の部分には 同一の参照番号を付与し、かつ繰り返し説明しない。ここに示されている層構造 では基板１０の両側にそれぞれ層１４を配置してある。層１４は既に説明した方 法に相応して基板１０に焼成する。焼成前に層１４はそれぞれ補助テープ１６を 備えている。この層構造を再び平らで耐熱性の焼成台の間に配置し、この場合焼 成台の間には補助テープ１６、層１４、基板１０、次の層１４および次の補助テ ープ１６からなる層構造が存在する。焼成中にこの構造に再び圧縮力Ｆを作用さ せる。この場合圧縮力は所定の２つの層１４に基づき相応に大きく選定するべき である。焼成工程後に図２に示されている形成物が生じ、この場合基板１０の切 欠１２が今度は中空室２０を作り、該中空室は基板１０の両側に配置された層１ ４の膜１８の間にある。このようにして、亀裂のない無支持で張設されている膜 １８を二つ有する、特に多方面で使用可能なセンサ構成素子を収得する。それぞ れの層１４は他方、複数の部分層で構成することができる。 実施例の記述の範囲では、例えば金属化、アイソレ ーション層、サイズモ系材料および類似物を施すことによる層１４の活性化は、 取り上げなかった。というのはこれは本発明に基づく方法の対象ではないからで ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アネッテ レチュ ドイツ連邦共和国 71277 ルーテスハイ ム ドレシャーシュトラーセ 41

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも単相の基板上に層構造を製造する方法において、基板は施すべ き層の範囲内に少なくとも一つの切欠を有し、この場合該層は補助層（１６）を 備え、かつ該補助層と共に基板（１０）に熱的に施し（焼き付け）、この場合焼 成台を介して導入される圧縮力Ｆを作用させながら、基板（１０）、層（１４） および補助層（１６）を一緒に焼成しかつ焼結（同時焼結処理）し、かつこの場 合補助層（１６）を焼き付け後に再び除去することを特徴とする、基板上の層構 造の製造方法。 ２．補助層（１６）と層（１４）を共に焼き付け前に基板（１０）にプレスす る、請求項１記載の方法。 ３．全焼成時間中の圧縮力Ｆを一定に保つ、請求項１記載の方法。 ４．圧縮力Ｆを焼成の温度および／又は時間の関数として確認し、かつ調整す る、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。 ５．圧縮力Ｆを層（１４）の厚さに応じて調整する、請求項１から４までのい ずれか１項記載の方法。 ６．層（１４）が複数の個別の部分層からなり、該部分層を基板（１０）と一 緒に圧縮力Ｆを作用させて焼結（同時焼結処理）する、請求項１から５までのい ずれか１項記載の方法。 ７．部分層を焼結前に全て一緒に又は部分工程でプレスする、請求項１から６ までのいずれか１項記載の方法。