JPS62148258A - 多層セラミツクシ−ト - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明により得られる多層セラミックシートは高温電極
材等の耐熱材料、電子部品の放熱板等の熱伝導材料、Ｉ
Ｃ基板等の絶縁材料、さらには抵抗発熱体等の導電材料
及び各種センサー等に利用出来る。

〈従来の技術〉 セラミックシート製造方法としては、押出し成形法、ド
クターブレード法が一般的である。押出し成形法では、
無機質原料にポリビニルアルコール、メチルセルロース
、澱粉等の可塑剤と水によＱｘラリ−素地を作った後、
フィルタープレス等により水分を絞り取りケーキ状にし
、真空押出し成形機により押出しグリーンシート（焼成
前のシート）を作る。押出し成形法は押出し機ヘッドの
形状な変えることにより、セラミックの断面形状？変え
ることが出来る。

ドクターブレード法は、無機質原料にポリビニルアルコ
ール、メチルセルロース等の結合剤、ポリエチレングリ
コール等の可塑剤、グリセリン。

オレイン、責等の分散剤、そして、アルコール、トルエ
ン、アセトン等の有機溶剤を分散混合したスラリー？ベ
ルト上に流し出し、ドクターブレードで新装の厚みにし
た後、有機溶剤を揮免乾・操させベルトから剥しグリー
ンシートな得る方法である。

ドクターブレード法は２０μ程度までの極端に偉いセラ
ミックシートが製造可能なことや、ベルトにより支えら
れた状態で乾燥固化するため歪が入りに＜＜、また量産
に適するので、電子回路用基板、ＩＣパッケージ等に多
用さねでいる。

以上の通り従来のセラミックシートは、それを構成する
無機質原料、組成は基本的に表裏均質な単層セラミック
シートである。

また、セラミックシートの用途開発に伴ない。

セラミックーセラミック又はセラミックー金属というよ
うな俊合材料が求めろわて？す、その為の接合技術が種
々検討されている。

本発明に係る。セラミックーセラミックの接合による多
層セラミックシートの製造方法に関する従来技術は、基
本的には単層セラミックシート製造後貼り合せる方法が
一般的である。その貼り合せ方法は、エポキシ系接着剤
、酢酸ビニル系接着剤等の有機系接着剤や、珪酸アルカ
リ系接着剤、りん：俊塩系接着剤等の無機系接層剤を介
して積層化する方法や、ソルダーと呼ばれる液状の結合
物をセラミック間に入れ、加熱処理し溶着結合させる方
法がある。ソルダー法で用いられるソルダーとしでは、
融点ｈ”−３００〜４００　’Ｃ０ＰｂＯ主成分とする
ものや、融点が約１５００’Ｃに達するｈｅ２０１．Ｃ
ａＯを主成分とするもの等がある。

この他、セラミックの種類によっては、直接接触させ、
加熱溶着する方法もある。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明が解消しようとする従来技術の問題点は。

単層セラミックシート製造後に貼り合せ積層化すること
に起因し以下の６点に大別出来る。

■単層セラミックシート製造工程と貼り合せ工程ｆ３′
−別工程となり、連続製造が出来ず、工程が複雑となり
、多層セラミックシートのコストが大巾に高くなり、用
途が限定される。

■焼成された単層セラミックシート同士を接着剤又はソ
ルダーを介して積層化した場合、十分な接着力とセラミ
ック本来の耐熱性等の性能を兼備することが難しい。

■従来法による多層セラミックシートの各層厚さは、単
層セラミックシート製造時の厚さ制限により決まるので
、多層構成による少な（とも一方の層の薄層化及びそれ
に伴うコストダウンは期待出来ない。

く問題点を解決するための手段〉 すなわち本発明は無機質原料穴を主成分とする層と、無
機質原料（Ｂ）を主成分とする層の間に、無機質原料代
）と無機質原料の）の混合物を主成分とし。

少なくとも一方を２ｏ重着パーセント以上を含む中間層
より成る。少な（とも３層構成よりなる嘴啼体の有１機
質ケ脱脂し、無機質原料を焼結することにより得られる
多層セラミックシートである。

〈発明の作用〉 異なる無機質原料を主成分とする層を、それぞねの無機
質原料の混合物を主成分とする層を介して端層化し、そ
の後焼結することにより各層の界面は焼結時の熱により
融着一体化し、かつ、無機質原料により異なる熱収縮率
の差により発生する界面ｆｉ、留応力を中間層が吸収す
ることにより１強固に接合した。ひずみのない多１層セ
ラミックシートが連続的に得られろ。

〈発明の詳細な 説明の多層セラミックシートは、第１図にその断面図を
示す通り、無機質原料穴を主成分とする層（１）と、無
機質成分（Ｂ）を主成分とする層（３）は無機質原料穴
と無機質原″Ｒ（Ｂｌの混合物を主成分とするＩｌｆ　
（２＋　７介して噴４化されている。また、同様の考え
方により、第２図にその断面図を示す、無機質原料（Ａ
）を主成分とする層（１）が表裏層を形成し、Ｎ機質原
料ｔＢ）を主成分とする層（３）カー芯Ｉ―となり。

無機質原料穴と無機質原料ＦＢ）の混合物を主成分とす
る層（２）が層（１）と層（３）の接着層となる多層セ
ラミックシートも含まねる。

本発明にりいて無機質原料穴及び無機質原料（Ｂｌとは
、互いに異なる組成の無機質原料を意味しＡ２□Ｏｓ　
、　ＭｇＯ，Ｚ　ｒ　０２　、　Ｓ　＋　０２　、　Ｕ
Ｏ２、７ｚライ）、ｚンＢａＴｉＯ３，ＰＺＴ等の酸化
物、　Ｓ　＋　Ｃ，Ｂ４Ｃ，ＶＶＣ，ＵＣ等（’）　Ｆ
ｔ化物、　Ｓ　ｉｓ　Ｎ、　、　Ａ（３Ｎ、ＢＮ等の窒
化物、ＺｒＢ２．ＴｉＢ２．ＬａＢ６　等のホウ化物。

Ｍｏ５１２４の珪化物、ＣａＦ２、ＢａＦ２．ＭｇＦ２
　等のフッ化物、Ｚｎ　Ｓ、　Ｔ　ｒ　３２等の硫化物
及び炭素、黒鉛等の合成原料の他、天然原料も使用出来
る。

セラミックシートを多層化する目的は、第１に例えば導
電層と絶縁層のように表裏異なる機能を付与し、高機能
化、高付加価値化を目ざす場合、第２に１表層に高機能
高コスト層、支持層又は芯層として低コスト層を用い、
全体としてコストダウンをはかる場合に大別され、それ
ぞれに応じ無機質原料が選択される。

本発明にどいて最も重安な点は、無機質原料穴を主成分
とする層（１）と、無機質原料ｆＢｌを主成分とする層
（３）を接合するために、無機質原料（Ａ）と無機質原
料（Ｂ）の混合物を主成分とし、少なくとも一方を２０
重量パーセント以上含む中間層（２）す有する点である
。

中間層（２）の無機質原料（Ａ）及び（Ｂ）の混合比は
、焼成、後の多層セラミックシートの性能、特に層間接
Ｎ強度を左右し、少なくとも一方？２０重量ノ＜−セン
ト以上、好ましくは無機質原料（Ａ）、（Ｂ）の混合比
が４０：６０〜６０：４０の範囲カー望まし０゜層間接
着強度が弱い場合には、有機物の脱脂工程（３００°〜
４００°Ｃ）又は焼成工程で剥離現象や多１−セラミッ
クシート自体の刷れが起り、中間層の一方の無機質原料
が２０重量パーセント以下の場合にはこの様な現象が発
生し実用的でない・また、中間層（２）は、％１幾質原
料囚、（Ｂ）の混合物であるので１両側の層の中間的性
質を保持し、特に熱収縮率に２いても同様のことｈ；言
え、脱脂工程及び焼成工程での無機質原料囚？主成分と
する層（１１と、無機質原料［Ｆ］）を主成分とする層
（３）の熱収縮率の差による層間のズレやヒズミの発生
に対し緩衝層の役目をはたす。しかし、当然のこと７．
ｆｉ　ｂ”−ら、無機質原料（Ａ）と（Ｂ）は、出来る
だけ熱収縮率の近いものを選定することが望ましい。

次に本発明の製造方法について述べる。

本発明の製造方法は、ドクターブレード法又は押出成形
法により、従来同様に製造出来る。

ドクターブレード法は前述の通り、無機質原料に有機系
接合剤、可塑剤、浴剤等を混入したスラリーなベルト上
に流し出し、乾燥後ベルトから剥し、グリーンシート（
未焼成シート）を得る方法であるが１本発明では、同様
の方法で無・ｉ質原料囚のグリーンシートを得た後、さ
らにその上に中間層である無機質原料穴、　（Ｂｌの混
合物のスラリーを塗工し、乾燥後、さらにその上に無機
質原料ｆＢｌのスラリーな塗工、乾燥することにより多
層グリーンシートを得る。その後は、従来の単層グリー
ンシートと同様に、有機質を脱脂するための低温焼成後
、焼成を行ない、多層セラミックシートを得る。

また、押出成形法では、従来と同様に真空押出し成形機
等により、無機質原料穴のグリーンシートを押出し成形
し、前記ドクターブレード法と同様に、その上に無機質
原料（Ａ）、（Ｂ）の混合物及び無機質原料ＣＢ＋を順
次押出し塗工し、多層グリーンシ−トを得る。その後の
工程は、ドクターブレード法と同様に焼成し、多層セラ
ミックシートを得る。

サラには、押出し成形法と、ドクターブレード法の併用
は１本発明にとって非常に効果的であり、押出し成形法
により無機質原料（３）のグリーンシートを押出し成形
した後、ドクターブレード法により、無機質原料穴と（
Ｂｌの混合物及び無機質原＃＋の）を順次塗工し多層グ
リーンシートを得るものである。

これら、ドクターブレード法及び押出し成形法による多
層セラミックシートの製造に？いては、従来の単層セラ
ミックシート製造後貼り合せる方法に比べ１表面特性が
必安な層や、高コストＩ！ｉｉな薄くすることや、全体
の厚さを薄くすることが出来る。

これは、グリーンシート状弓で多層化されているため、
一方の層を薄くしても、他方の層が支持体となり、焼成
後のシート強度は全体として保持出来るからである。

〔発明の効果〕

■グリーンシート製造時に多１曽化さね、かつ、グリー
ンシートｅ竜も従来の製造装置が使用出来。

さらには、脱脂及び焼成工程も従来と同様の方法す一使
用出来、焼成後の抜刀ロエカを不安な為、多層セラミッ
クシートの製造コストが大巾に下ｈ″−リ、福広用途に
展開出来ろ。

■グリーンシート状態で多層化され１両側の層の無機質
原料の混合物を中間層として用いる為。

焼成により、各層の界面は完全に融着接合し、かつ、中
間層も両側の層と同質のセラミック層になるため、セラ
ミック本来の耐熱性等の性能を保持している。

■中間層は１両側の層の無機質原料の混合物であるので
１両側のＩ偕の中間的性質を保持し、特に熱収縮率に２
いても同様のことｈ−言え、脱脂、焼成工程に２ける両
側の層の熱収縮枢の差による層間のズレやヒズミの発生
に対し、緩衝層の役目をはたし２強度的欠陥を防止出来
る。

■グリーンシート製造時に多層化されることにより、焼
成後のセラミックシートとしての強度は全体（全層）と
して保持することが出来、従来に比べ高コスト層等？薄
くしたり、総厚を薄くすることが可能となり、材料コス
トを下げることが出来る。

以下実施例により本発明を説明する。

〔実施例１〕 無機質原料（Ａ）を主成分とする層を配合処方■とし、
無機質原料［３＋を主成分とする層を配合処方Ｑ）とし
、無機質原料囚と（Ｂ）の混合物を主成分とする層を配
合処方■としてボールミル混合した。

配合処方■をフィルタープレスにより水分を絞り敗った
後、真空押出し成形機により押出し。

０８市厚のアルミナ（Ａ１３ｚ　Ｏｓ　）を主成分とす
るグリーンシートを得た。

矢に得られたグリーンシート上に、ドクターブレード法
により配合処方■をＱ、　１１１１１１１厚となるよう
塗工し、赤外線ヒータにより有機溶剤成分を揮散させ、
２層グリーンシートを得た。さらに、２１−グリーンシ
ートの配合処方■塗工面に、同様にドクターブレード法
により配合処方■を０．２酎厚となるよう塗工、乾燥し
、６層グリーンシートを得た。

次に３層グリーンシートを４００℃の脱脂工程に入れ、
有機質を揮散させた後、９００°Ｃ焼結し、ベリリア／
ベリリア＋アルミナ／アルミナの５１ｍセラミックシー
トを得た。

イ尋られた６、層セラミックシートは、層間のノ１ガレ
、占１］す、反り、変形等のないものであり、その！！
ｌｒｔ鵠性は１，２００−Ｃ以上１曲げ強さ５２ｊｊ／
ｍ７ｉとセラミックシートとして優れた性能を保持して
いた。

さらには、絶縁抵抗率１０＋Ω以上１体積抵抗率１０′
４Ω／ｃｒＩＴ以上と優ねた絶縁性を示し、ベリリア側
の熱伝導基０．５　ｃａ　ｌ／をｌ＠ｓ　ｅ　ｃと高い
熱伝導度を示し、ＩＣ基板用セラミックスとして有効で
あった。

〔比較例１〕 実施例１に８いて配合処方■の代わりにアルミナとべＩ
Ｊ　１７アの混合比が８５：１５の配合処方■と、アル
ミナとベリリアの混合比が１５：８５の配合処方■ケ用
い、実施例１と同様の方法で３層グリーンシートを製造
し、同様の条件で脱脂焼結を行なった。

その結果、配合処方■を中間層とした場合には。

脱脂工程でぺＩＪ　ＩＪア層（配合処方■）の浮き、及
び部分的剥れが発生し、配合処方■ケ中間層とした場合
には焼結工程で完全に剥離し、接合出来なかった。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実砲例を示し、第１図は本発明に１系る
。３層セラミックシートを示す断面図であり、第２図は
、５層セラミックシートを示す断面図である。 ｔｌ）・・・無機質成分図を主成分とする・−（２）・
・・無機質成分図と（Ｂｌの混合物を主成分とする中間
Ｔ−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）無機質原料（Ａ）を主成分とする層と、無機質原
   料（Ｂ）を主成分とする層の間に無機質原料（Ａ）と無
   機質原料（Ｂ）の混合物を主成分とし、少なくとも一方
   を２０重量パーセント以上含む中間層より成る少くとも
   三層構成よりなる積層体の有機質を脱脂し、無機質原料
   を焼結することにより得られる多層セラミックシート。