JPS62196145A - 多層セラミツク成形シ−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］ この発明は多層セラミック基板や積層セラミックコンデ
ンサなどの用途に供される多層セラミック構造体を得る
ための多層セラミック成形シートに関する。

［従来の技術］ 多層セラミック構造体は、一般にセラミック粉末および
有機バインダを含む常温で感圧接着性を有しない成形シ
ート（これを通常セラミックグリーンシートと称してい
る）を少なくとも２枚用意し、これらを積層状に重ね合
わせて積層体としたのち焼成することにより製造されて
いる。なお、上記成形シートの積層面には用途目的に応
じて導体粉末ペーストを予めスクリーン印刷するなどの
処理が施されるのが普通である。

この製造方法において、成形シートを重ね合わせて積層
体とする際、積層後焼成に至るまでの間の取り扱いたと
えば積層体としたのち所定形状に打ち抜き成形するなど
の加工を施す際あるいは焼成処理中に各シート間に位置
ずれなどが生じないように、適宜の手段で各シートを接
着接合するという手段を採用している。

従来、このような接着接合手段としては、接着性ポリマ
ーを有機溶剤に溶解させた接着剤溶液を調製し、この溶
液を成形シートの積層面にはけ。

ローラなどによって塗布する方法か、あるいは熱プレス
機を用いて成形シートの有機バインダの軟化温度以上の
温度で適切な圧力を加えて積層する方法が一般的である
。

［発明が解決しようとする問題点］ しかるに、上記従来の接着剤溶液の塗布手段によると、
薄く均一に塗布することが難しいため、積層後打ち抜き
成形する際シート間に部分的な剥離や位置ずれを生じや
すく、また部分的に厚肉の接着塗膜が存在すると焼成時
シート間にボイドやふくれを生じさせる原因となって眉
間密着性を大きく損ない、結局多層セラミック構造体の
品質。

歩留りが著しく低下する問題があった。また、接着剤溶
液の塗布手段は人手に頼らざるを得ず、しかも上述の問
題を可及的に回避するために非常に注意深く作業しなけ
ればならないことから、積層。

打ち抜き成形および焼成までの全工程を自動化させにく
いという問題もあった。

また、熱プレス法によると、温度、圧力のコントロール
が微妙であり、温度、圧力が不足すると接着不足となり
、逆に温度、圧力が高くなりすぎると成形シートが変形
したり、導体粉末ペースト層に断線が生じるという問題
があった。

したがって、この発明は、上記従来の技術とは異なる接
着接合手段を採用することによって上述の如き諸種の問
題点を回避することを目的とする。

さらに詳しくは、上記手段によって接着一体化された、
従来の積層体に代わる新規構成の多層セラミック成形シ
ートであって、特に眉間密着性にすぐれかつ各層の変形
や導体の断線などのみられない高品質の多層セラミック
構造体を高歩留りで製造でき、かつその自動化をも可能
としうるような上記シートを提供することを目的とする
。

し問題“点を解決するための手段］ この発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意検討
した結果、セラミック粉末および有機バインダを含む成
形シートを少なくとも２枚積層するにあたって、隣接す
る成形シートの一方を常温で感圧接着性を有するものと
して、この接着性を利用して成形シート同志を接着一体
化するようにしたときには、前記従来の接着接合法にみ
られた如き諸種の問題点をことごとく回避できるもので
あることを知り、この発明を完成するに至った。

すなわち、この発明は、セラミック粉末と有機バインダ
とを含む常温で感圧接着性を有しない第１の成形シート
と、セラミック粉末と有機バインダとを含む常温で感圧
接着性を有する第２の成形シートとが、積層状に重ね合
わされて、かつ第２の成形シートの感圧接着性により接
着一体化されてなる多層セラミック成形シートに係るも
のである。

このように、この発明においては、成形シート自体の感
圧接着性を利用して成形シート同志を接着一体化するよ
うにしているから、従来の如き接着剤溶液を用いたり、
また熱プレス法を採用する必要がなく、シたがってこれ
ら方法に起因した諸種の問題がことごとく回避される。

すなわち、接着一体化時に、熱プレス法にみられた如き
接着不足やシートの変形、導体粉末ペースト層の断線な
どの問題をきたさず、また接着剤溶液を塗布する方法の
如き打ち抜き成形段階などでのシート間の剥離や位置ず
れ、さらに焼成段階でのボイドやふくれの発生などを生
じる心配がない。

そして、上記接着一体化手段によると、成形シート同志
の接着強度が大きくなるだけでなく、シート間に接着剤
が介在されていないために、均一厚みの多層セラミック
成形シートを得ることができる。このため、このシート
を打ち抜き成形などしたのち焼成して得られる多層セラ
ミック構造体は、眉間密着性に非常にすぐれるとともに
その厚みが均一であり、しかも各層の変形や導体の断線
といった不都合が全くみられない高品質なものとなり、
かつこれら特性を安定して得ることができるから、大量
生産における歩留りの向上にも好結果が得られる。

また、上記接着一体化手段によれば、成形シート同志を
積層状に重ね合わせて圧延ロールなどに連続的に導くだ
けでよいため、従来の接着剤溶液をはけやローラで塗布
する方法および熱プレス法に比し、作業性にはるかにす
ぐれるとともに、上記接着一体化工程を自動化すること
が容易であり、この一体化工程とその後の打ち抜き成形
工程、焼成工程とを含めて多層セラミック構造体の自動
生産ライン化が可能となるという利点がある。

〔発明の構成・作用］ この発明における第１の成形シートは、セラミック粉末
、有機バインダおよび有機溶剤などをボールミルなどで
均一に混合分散させてなるセラミック組成物を、スクリ
ーン印刷法やドクターブレード法などの手段で均一厚み
に成形してなる常温で感圧接着性を有しないものであり
、この成形シート自体は従来のいわゆるセラミックグリ
ーンシートと本質的な差異はない。

上記のセラミック粉末としては、アルミナ粉、ベリリア
粉、ステアタイト粉、チタン酸バリウム粉、チタン酸マ
グネシウム粉などの公知の各種セラミックからなる平均
粒子径０．１〜１〇−程度の粉末が使用される。また、
上記の有機バインダとシテハ、エチルセルロース、ニト
ロセルロース、ポリ（メタ）アクリル酸アルキルエステ
ル系［脂などの各種の樹脂またはゴム質ポリマーが用い
られる。

上記の有機バインダの使用量は、これとセラミック粉末
との合計量中に占める割合が一般に４〜２０重量％、好
適には５〜１５重量％の範囲となるようにするのがよい
。有機バインダの使用量が多くなりすぎると焼成セラミ
ックの密度や品質に好結果を得にくいため、好ましくな
い。

有機溶剤としては、上記の有機バインダを溶解できるも
のであればよく、具体的にはキシレン、トルエン、ブタ
／−ルなどが使用される。なお、前記のセラミック組成
物中には、上記の成分のほか、タルク、Ｃａｂ、ＭｇＯ
，Ｓｉｎ□などの任意成分を含ませて、これら任意成分
を第１の成形シート中に含有させるようにしてもよい。

一方、この発明における第２の成形シートは、これが常
温で感圧接着性を有する以外は上記第１の成形シートと
同様の構成からなり、その製法も第１の成形シートの場
合と同じである。すなわち、セラミック粉末、有機バイ
ンダ、有機溶剤および任意成分としてのタルク、ＭｇＯ
、ＣａＯ、Ｓ　ｉｏ２などを含むセラミック組成物を用
いて第１の成形シートの場合と同様にして均一厚みに成
形することにより、得ることができる。

この第２の成形シートに用いるセラミック粉末は、第１
の成形シートに用いたセラミック粉末と同種のセラミッ
クからなるものが好ましい。また、有機バインダは、常
温で感圧接着性を付与するのに好適な成分、たとえばポ
リ（メタ）アクリル酸アルキルエステル系樹脂やゴム系
ポリマーを主成分としたものが選択使用され、その使用
量は第１の成形シートの場合より多め、一般にセラミッ
ク粉末との合計量中に占める割合が２０〜８０重量％、
好適には２０〜５０重量％の範囲となるようにするのが
よい。有機バインダの使用量が少なすぎては常温で良好
な感圧接着性を付与しにくく、一方多くなりすぎると焼
成セラミックの密度２品質などの面で好結果を得にくい
。

上記の第１および第２の成形シートの各厚みとしては、
焼成後の多層セラミック構造体の品質持柱上から適宜の
厚みとされていることが望ましく、一般には、第１の成
形シートが０．３〜２．０問、好適には０．５〜１．０
　ｍｍの範囲にあり、かつ第２の成形シートが上記第１
の成形シートの厚みの１０〜５０％の範囲に設定されて
いるのがよい。

この発明に係る多層セラミック成形シートは、上述の第
１および第２の成形シートを積層状に重ね合わせ、これ
を圧延ロールなどに通して第２の成形シートの感圧接着
性を利用して接着一体化することにより、得ることがで
きる。上記重ね合わせに際して、第１および第２の成形
シートはそれぞれ１枚にのみ限定されず、２枚以上使用
しても差し支えない。一般には合計枚数が１０枚まで許
容できる。このような複数枚の重ね合わせに際し、隣接
する一方の成形シートが第１の成形シートで構成され、
他方の成形シートが第２の成形シートで構成されておれ
ばよい。

また、上記の如き第１の成形シートと第２の成形シート
の重ね合わせ面には、一般に導体粉末ペースト層がパタ
ーン状にスクリーン印刷される。

通常は、常温で感圧接着性を有しない第１の成形シート
面に上記ペースト層をスクリーン印刷し、この印刷面に
第２の成形シートを重ね合わせるのが普通である。この
ような導体粉末ペースト層の厚みは、５〜１００μ程度
である。

上記に用いられる導体粉末ペーストとは、モリブデン、
タングステン、金、銀、白金、パラジウムまたはこれら
の合金の如き平均粒子径が０．５〜１０μ程度の導体粉
末に有機バインダおよび有機溶剤を加えて混練してなる
ものである。有機バインダおよび有機溶剤としては、前
記セラミック組成物におけるのと同様のものが用いられ
る。有機バインダの使用量は、導体粉末との合計量中に
占める割合が一般に１〜５重量％程度とされ、また有機
溶剤の使用量は、ペースト全体の５〜２０重量％程度で
ある。

このようにして得られるこの発明に係る多層セラミック
成形シートは、各層間の密着性にすぐれ、また各層の変
形や導体粉末ペースト層の断線などの不都合を全く有し
ないものである。したがって、この多層セラミック成形
シートを打ち抜き成形して所定の形状、大きさとしたの
ち、焼成工程に供して高温下で焼成処理すると、各層お
よび導体粉末ペースト層の有機バインダが炭化消失し、
各層間の接合強度が大きく、かつ各層の変形や導体の断
線などがみられない高品質の多層セラミック構造体が得
られる。

なお、上記の焼成工程での加熱温度は、各層を構成する
第１および第２の成形シート中のセラミック粉末や導体
粉末ペースト層中の導体粉末の種類によって一概に決め
られないが、一般には１，４００〜２，０００°Ｃ程度
の範囲で上記各粉末の種類に応じて適宜設定すればよい
。焼成時の雰囲気としては、上記各粉末の種類により酸
化性ガス雰囲気（大気中を含む）とするか、あるいは真
空系や水素ガス雰囲気などの非酸化性ガス雰囲気とすれ
ばよい。たとえばセラミック粉末がアルミナ粉末で導体
粉末が白金粉末であれば酸化性ガス雰囲気を採用でき、
上記導体粉末をモリブデン粉末としたときには非酸化性
ガス雰囲気とすればよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明においては、セラミック粉末お
よび有機バインダを含む成形シートを２枚以上積層する
にあたって、隣接するシートの一方を常温で感圧接着性
を有する構成として、その感圧接着性を利用して成形シ
ート同志を接着一体化させるようにしたことにより、従
来の接着剤溶液の塗布法や熱プレス法などに不可避とさ
れていた諸種の問題をことごとく解消でき、上記手段に
て接着一体化された多層セラミック成形シートを用いる
ことにより、眉間密着性に非常にすぐれ、かつ各層の変
形や導体の断線といった不都合のみられない均一な厚み
を有する高品質の多層セラミック構造体を高歩留りで製
造でき、またその自動化が可能となるという効果が得ら
れる。

〔実　施　例〕

以下に、この発明の実施例を記載してより具体的に説明
する。

実施例１ 平均粒子径’１）ａｎのアルミナ粉末９３ｙ１タルク７
ｙ１ポリメタクリル酸メチル５ｙおよびキシレン１００
ｙからなるセラミック組成物をボールミル中で混合し、
ドクターブレード法により乾燥厚みが０．５５　ｍｍと
なるように成形し、乾燥して、第１の成形シートとした
。この成形シートの片面に、平均粒子径２μの白金粉末
１００ｙ、ニトロセルロース２ｙおよびキシレン１０ｙ
からなる組成物をボールミル中で混合して得た導体粉末
ペーストを、パターン状にスクリーン印刷して、厚みが
３０Ｐの導体粉末ペースト層を形成した。

つぎに、平均粒子径２−のアルミナ粉末９３ｙ１タルク
７ｙ１ポリ（メタ）アクリル酸アルキルエステ、ル系樹
脂を主成分とする接着剤組成物からなる有機バインダ３
０ｙおよびトルエン１００ｙよりなるセラミック組成物
をボールミル中で混合し、ドクターブレード法により乾
燥厚みが０１５間となるように成形し、乾燥して、第２
の成形シートとした。この第２の成形シートを、前記の
第１の成形シートの導体粉末ペースト層形成側に重ね合
わせ、ラミネートロールを用いて圧着することにより、
この発明に係る多層セラミック成形シートとした。

この多層セラミック成形シートを所定の形状。

大きさに打ち抜き成形したのち、空気中１，６００°Ｃ
で３０分間焼成することにより、多層セラミック構造体
を得た。各層の密着性および接合強度は非常に良好で、
ふくれやボイド、反りなどの形状変化は全く認められな
かった。なお、上記の焼成に際し、所定の形状、大きさ
に打ち抜き成形した多層セラミック成形シートをさらに
３枚重ね合わせた状態で上記同様の焼成処理を施してみ
たところ、この場合も上記同様の高品質の多層セラミッ
ク構造体が得られた。

実施例２ 第２の成形シートとして、平均粒子径２μのアルミナ粉
末９２ｙ、平均粒子径１．５−のマグネシア粉末４ｙ、
平均粒子径１．５ｐのシリカ粉末４ｙ、ブチルゴムを主
成分とする接着剤組成物からなる有機バインダ７０ｙお
よびメチルエチルケトン５０ｙよりなるセラミック組成
物を用いてドクターブレード法により乾燥厚みが０．２
　ｒｔｔｓとなるように成形してなるものを使用した以
外は、実施例１と同様にしてこの発明に係る多層セラミ
ック成形シートを作製した。

この多層セラミック成形シートを用いて実施例１と同様
にして打ち抜き成形および焼成処理を施したところ、実
施例１の場合と変わらない高品質の多層セラミック構造
体が得られた。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミック粉末と有機バインダとを含む常温で感
   圧接着性を有しない第１の成形シートと、セラミック粉
   末と有機バインダとを含む常温で感圧接着性を有する第
   ２の成形シートとが、積層状に重ね合わされて、かつ第
   ２の成形シートの感圧接着性により接着一体化されてな
   る多層セラミック成形シート。
2. （２）第１の成形シートにおけるセラミック粉末と有機
   バインダとの合計量中に占める有機バインダの割合が４
   〜２０重量％、第２の成形シートにおけるセラミック粉
   末と有機バインダとの合計量中に占める有機バインダの
   割合が２０〜８０重量％である特許請求の範囲第（１）
   項記載の多層セラミック成形シート。
3. （３）第１の成形シートの厚みが０．３〜２．０ｍｍの
   範囲にあり、かつ第２の成形シートの厚みが上記第１の
   成形シートの厚みの１０〜５０％である特許請求の範囲
   第（１）項または第（２）項記載の多層セラミック成形
   シート。
4. （４）第１の成形シートのセラミック粉末と第２の成形
   シートのセラミック粉末とが同種のセラミックからなる
   特許請求の範囲第（１）〜（３）項のいずれかに記載の
   多層セラミック成形シート。
5. （５）第１の成形シートと第２の成形シートとの重ね合
   わせ面に導体粉末ペースト層が印刷されてなる特許請求
   の範囲第（１）〜（４）項のいずれかに記載の多層セラ
   ミック成形シート。
6. （６）接着一体化後に所定形状に打ち抜き成形されてな
   る特許請求の範囲第（１）〜（５）項のいずれかに記載
   の多層セラミック成形シート。