JPS5939761A - セラミツク成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はセラミック成形体の改良された製造方法に関し
、とくにセラミック成形体の非常に薄いものから極端に
厚いもの捷でを容易に製造する方法に関する。

セラミック成形体し１２．ｍ子回路用多層配線基板等の
絶縁材料、積層コンデンサー等の誘電材料。

圧電ブザー等の圧電材料などに応用されている。

最近とくに注目されている応用例として、電子部品また
は回路を小型化するために使用されているアルミナ質セ
ラミックの多層配線基板がある。

こうした分野に応用されるセラミック成形体は。

セラミック原料をロンド、テープまたは薄いシート状に
成形することによって得られるが、その代表的な成形法
として押出成形法とドクターブレードキャスティング法
がある。

前者の押出成形法はセラミック原料粉末に結合剤として
水溶性ポリマーおよび媒体として水を混合し、これを高
圧または真空押出成形機で成形する方法であり、これは
水溶性ポリマーとしてポリビニルアルコール、セルロー
ズエーテルな、ｌ使用し、セラミック原料に対して必要
最低限の水量で成形することができるため、ち密で寸法
安定性の良い成形品を得ることができる。したがって特
にコンデンサー等の誇電羽料に使われている。・しかし
、コンピューターに使われる多層配線基板用セラミック
テープの場合は約０．１〜Ｑ、３ｍのきわめて薄いもの
を必要とするため、前記押出成形法では金型の両端と接
触する部分がどうしても歪みを生じ、均一な厚さのテー
プに成形することが困雌である。

一方、押出成形法以上に広く採用されている方法がドク
ターブレードキャスティング法である。

この方法では結合剤としてフィルム強度の大きいポリビ
ニルブチラールが使用され、この媒体としてブチルアル
コールやクロルエチレン系の溶剤の使用が必要であり、
火災安全上や環境衛生上の問題があることは避けられな
い。なお、この方法はセラミック原料粉末と結合剤と溶
剤とを混合して得られるスラリーをキャリアシート上に
流し込み。

ドクターブレードによシ一定の厚みに引き伸ばし。

乾燥後キャリアシートよシ引き剥してテープを得る方法
である。

したがって巾の広いテープを容易に得ることができるが
、スラリー粘度の限界があるためにどうしてもキャステ
ィング後の粒子沈降が認められ。

厚い均一なテープに成形することができず、一般に厚さ
１．２調が限界であるといわれている。

このようなことから、業界では、火災安全上および環境
衛生上に問題のない水系で１寸法精度も高く、任意の形
状のセラミック成形体を得る方法の確立が強く望まれて
いた。

本発明はこのような観点から鋭意研究を重ねた結果到達
したもので、セラミック原料粉末１００重量部、水溶性
結合剤１〜１０重量部、可塑剤としてポリオキシアルキ
レン脂肪酸エステルまたはポリオキシアルキレンスチレ
ン化フェニルエーテル０，５〜１０重量部および水５〜
３０重量部からなる組成物を混和し、押出成形および／
または圧延ロール成形することを特徴とするセラミック
成形体の製造方法である。

本発明の方法で使用されるセラミック原料粉末としては
アルミナ、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、
ジルコニア、酸化チタン、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒
化ホウ素等があげられる。

水溶性結合剤としては通常用いられている水溶性樹脂が
使用できるが、とくに水溶性ポリビニルアルコールや水
溶性セルローズエーテルの使用が好ましい。水溶性ポリ
ビニルアルコールのう（りては、ポリ酢酸ビニルのケン
化度が７０モルチ以上で１重合度がＳＯＯ以下のものが
打首しく、水溶性セルローズのうちでは、メトキシ基置
換度が１３〜２．２ツメチルセルローズが好首しい。

可塑剤として用いるポリオキシアルキレン脂肪酸エステ
ルは、炭素数８〜２４の脂肪酸にエチレンオキシド＜　
Ｅ　Ｏ）、　　プロピレンオキシド（ＰＯ）。

ブチレンオキシド（ＢＯ）などのアルキレンオキシドを
付加重合するか、脂肪酸とポリオキシアルキレングリコ
ールとのエステル化反応によって得られ、モノ脂肪酸エ
ステル、ジ脂肋Ｆ＋’２エステルまたはこれらの混合物
が使用できる。また、ポリオキシアルキレンスチレン化
フェニルニーテルハ。

スチレン化フェノールにＥＯ，ＰＯｌたはＢＯを付加重
合する事によって得られる。これら両方の可塑剤とも、
特にＨＬＢ値９〜１５のものが良好外性能を示す。

ポリオキシアルキレン脂肪酸エステルを構成する炭素数
８〜２４の脂肪酸としては、カプリル酸。

カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、バルミチン酸
、ステアリン酸、アラキシン酸、ベヘニン酸、リグノセ
リン酸、オレイン酸、リノール酸。

リルン酸、リシノール酸などがある。また、ポリオキシ
アルキレンスチレン化フヱニルエーテルノー を栴成するスチレン化フエ異ルとしては、モノ。

ジマタハトリスチレン化フェノールまたはこれらの混合
物が使用できる。

ポリオキンアルキレン脂肪酸エステルおよびポリオキ／
アルキレンスチレン化フェニルエーテルは非イオン界面
活性剤であシ、これを添加することによって混合の際の
粘度が低下するため、セラミック原料粉末と水溶性結合
剤の混合が容易となり、均一な分散体が得られる。また
、押出成形する場合にもチクソトロピー性が付与される
ために金型からの流出が良好であり、金型の両端と接触
する部分のセラミック成形体の歪みもおこりにくい。さ
らに離形性も良好で、テープ成形する際にも混線物が圧
延ロールに付着することがなく、成形されたセラミック
シートの物性もすぐれており。

強度とたわみ性の良好な／−１・が得られる。

セラミック原４１粉末に対する水１′１４性結合剤およ
び可塑剤としてのポリオキシアルキレン脂肪ＩＷエステ
ル寸たはポリオキンアルキレンスチレン化フェニルエー
テルの配合割合は、セラミック原料粉末１００Ｍ量部に
対して水溶性結合剤１〜１０重昂部、好ましくは３〜８
重量ｆ・１５であり、；１（リオキシアルキレン脂肪酸
エステル捷たはポリオキン−ｒルキレンスチレン化フェ
ニルニーデル０５〜１０重量ｐａｌ（、好ましくは３〜
６重）、′Ｃ部である。゛また。

水の添加量は５〜３０重量部である。セラミック原料粉
末の粒度１粒形および水溶性結合剤の種類により前記の
範囲内で最適の添加）４は変化するが。

セラミック原料粉末の見かけ密度が太きく、また水溶性
結合剤の粘性が小さい場合は水の添加」？１を少なめに
、他方セラミック原料粉末の見かけ密度が小さく、まだ
水溶性結合剤の粘性が大きい場合は水の添加量を多めに
することが必要である。

本発明の製造方法において、原料配合物の混イハ混線お
よび熟成を十分性なう必要がある。七うミック原ｔ’＋
粉末に対する水溶性結合剤、ポリオキシアルキレン脂肪
酸ニスデルまたはポリオキシアルキレンスチレン化フェ
ニルエーテルオヨヒ水の添加は同時に行なっても良いが
、あらかじめ水溶性結合剤を水に溶解したものをセラミ
ック原料粉末に添加したのちポリオキ／アルキレン脂肪
酸エステル寸たはポリオキシアルキレンスグーレン化フ
ェニルエーテルを添加する方法、あるいは水溶性結合剤
とポリオキシアルキレン脂肪酸ニスデルまたはポリオキ
ンアルキレンスチレン化フェニルエーテルを水に溶解才
たは分散したものをセラミック原料粉末に添加する方法
が、セラミック原料粉末の混合、混練も容易で、均一な
分散体が得られる。

本発明の方法では水溶性結合剤を使用した水系でセラミ
ック成形体を製造するため、有機溶剤を使う場合の火災
安全上および環境衛生上の問題は完全に回避される。

本発明の配合を押出成形法によυ成形する場合。

金型と接触する部分が歪みを受ける影響も少なくて均一
なセラミック成形体が得られ、また圧延ロールによるテ
ープ成型ではロール間のクリアランスを調整するだけで
任童の厚さのテープに成形できるので、キャスティング
法でしか得られなかった０３＃１以下の）７さのテープ
も容易に成形することができる。しかも、キャスティン
グ法ではセラミック原料粉末粒子の沈降の問題から約１
２門をこえる厚さのテープを得ることができないのに対
し、このような厚いテープの成形も可能である。

さらに、キャスティング法では溶媒の蒸発のためにどう
し壬もポーラスなテープが得られるが。

本発明の方法におい゛Ｃ押出成形等の予備練工稈を経た
のちに圧延ロール成形すると、ち密で強度が大きく１寸
法安定性のよいテープが得られる。セラミックテープは
焼結前にパターン印刷を行なう場合があり、この場合の
印刷インキの浸透性が問題となるが１本発明では結合剤
として水溶性ボリマーヲ使用しているので印刷インキの
にじみやだれがなく、微細な印刷も容易に行なうことが
できる。

つぎに本発明の実施例をあげる。

実施例１ アルミナ粉末（平均粒径４μ）　１００重量部タルク粉
末　　　　　　　　　　　　６重量部粘土粉末　　　　
　　　　　　　　　２重量部ポバールＵＭＲ−１ｏＨ６
重量部 （ユニチカ化成（１１）製品、ポリ酢酸ビニルのケン化
度７０〜９５モル係９重合度１００のポリビニルアルコ
ール） 可塑剤　　　　　　　　　　　　　　４重量部水　　　
　　　　　　　　　　　　　２０重量部上記組成物にお
いて、可塑剤として本発明で用いる非イオン界面活性剤
のポリオキシアルキレンＢＷ　肪Ｒエステルまたはポリ
オキシアルキレンスチレン化フェニルエーテルのほかに
、比較の目的で他のボリメキシエチレン系非イオン界面
活性剤を用いた。寸ず、アルミナ粉末、タルク粉末およ
び粘土粉末の規定量に対し、あらかじめポバールと可塑
剤を水に溶解した水溶液を添加し、十分混練して真空押
出成形機にかけ、厚さ１０目、巾５０３ｗのシート状に
押出し成形した。その状況とシートの状態を表１に示す
。

表１より、可塑剤としてポリオキシアルキレン脂肪酸エ
ステルまたはポリオキシアルキレンスチレン化フェニル
エーテルを用いたものは押出の状況およびシートの状態
ともにすぐれており、ＨＬＢ９をこえるポリオキシアル
キレン脂肪酸エステルまたはポリオキシアルキレンスチ
レン化フェニルエーテルを用いたものはとくにすぐす：
ていることが明らかである。

表１の應１と／！ム２の組成物について、それぞｉＬ十
分混線したのち真空押出成形機にかけ、ノリさｌ。

論、ｒｌ］５０Ｑ＋ｍのシート状に押出し、ついでクリ
アランス５ｍ、２Ｗｌ＋、１鰭と順次せばめ六ロールの
間を通しながら最終的に１９．さｏ２ｒｎ１１のアルミ
ナテープを得た。テープの表面状態はいずれも均一で光
沢があった。これらのテープを約１４５０　’Ｃの還元
炎で焼成して得だセラミックの状態も良好であった。

実施例２ チタン酸ジルコン酸鉛粉末　　　１００重員部メトロー
ズ５Ｍ−４０００３重量部 （信越化学工業■製品、メチルセルローズ）可塑剤　　
　　　　　　　　　　　　２重量部水　　　　　　　　
　　　　　　　１０重量部上記組成物において、可塑剤
として実施例１と同様な非イオン界面活性剤を用いた。

チタン酸ジルコン酸鉛粉末の規定量に対し、メチルセル
ローズと可塑剤の水溶液を添加して十分混練したのち。

フローテスターを用いて棒状に押出成形した。押出の状
況とロッドの状態を表２に示す。

表２より、可塑剤としてポリオキシアルキレン脂１１／
ｊ　Ｒニスデルまたはポリオキシアルキレンスチレン化
フェニルエーテルを用いたものは押出の状況、ロッドの
状態ともにすぐれており、ＨＬＢ９をこえるものを用い
た場合はとくにすぐれていることが明らかである。

表２の應１３とＡｌ　ｉの組成物について、それぞれ十
分混練したのち真空押出成形機にかけ、厚さ１０１１１
１１．　中５００１のシート状に押出し、ついでクリア
ランス５ｍ、２ｍｍ、１ｗＫと順次せばめたロールの間
を通しながら最終的に１７さ０３罷ノブ−タン酸ジルコ
ン酸鉛セラミックテープを得た。テープの表面状態はい
ずれも均一で光沢があった。

これらのテープを約１４５０°Ｃの還元炎でｎ＋戊して
得たセラミックの状態も区好であった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 】　セラミック原料粉末１００重重部、水溶性結合剤１
   〜１０重量部、可塑剤としてポリオキシアルキレン脂肪
   酸エステルまたはポリオキシアルキレンスチレン化フェ
   ニルエーテル０５〜１０Ｍ１．１部および水５〜３０重
   量部からなる組成物を混％ｊｌ　ｌ、　、押出成形およ
   び／まだは圧延ロール成形することを特徴とするセラミ
   ック成形体の製造方法。 ２　水溶性結合剤が水溶性ポリビニルアルコールマたは
   水溶性セルローズエーテルである特許請求の範囲第１項
   記載のセラミック成形体の製造方法。 ３　水溶性ポリビニルアルコールがポリ酢酸ビニルのケ
   ン化度７０モル係以上で１重合度が５００以下のもので
   ある特許請求の範囲第２項記載のセラミック成形体の製
   造方法。 ４　水溶性セルローズエーテルがメトキシ基置換度１．
   ３〜ｚ２のメチルセルローズである＃＋許請求の範囲第
   ２頂記載のセラミック成形体の製造方法。 ５、　ポリオキシアルキレン脂肪酸エステルがポリオキ
   シアルキレングリコールと炭素数８〜２４の脂肪酸との
   エステルである特許請求の範囲第１項記載のセラミック
   成形体の製造方法。 ６　ポリオキシアルキレン脂肪酸エステルまたはポリオ
   キシアルキレンスチレン化フェニルエーテルが９〜１５
   のＨＬＢ値を有するものである特許請求の範囲第１ｍま
   た１は第５項記載のセラミック成形体の製造方法。