JPS63183840A - 多層セラミツク構造体の製造方法 - 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】 ［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の製造
方法に関する。

（従来の技術〕 この種の多層セラミック構造体は、一般にセラミック粉
末および結合剤を含む成形シート（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、つまり重ね合わせ面には用途目的に応じてたとえば
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。

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酸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、この種の接合方法としては、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、あるいは熱プレスを用いて成形シート中の結合
剤の軟化温度以上の温度下で適切な圧を加えて接合一体
化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層間密着性を大き
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、熱プレス法では、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良となったり
、逆に温度、圧力を上げすぎると成形シートの変形や導
体粉末ペーストの断線などの不都合が生じるおそれがあ
った。

したがって、この発明は、積層体を作製する際に成形シ
ートの変形や導体粉末ペーストの断線をきたさず、また
積層体を打ち抜き成形などする際に剥離や位置ずれを生
じずしかも焼成時シート間にボイドやふくれを生じさせ
ることもなく、結果として眉間密着性が良好でかつ各層
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、かつ自動化が容易
な多層セラミック構造体の製造方法を提供することを目
的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討し
た結果、成形シートを積層一体化する際、予め均一厚み
に形成されたセラミック粉末含有の接着フィルムを用い
るようにしたときには、前記問題点をすべて解決できる
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、セラミック粉末および結合剤を
含む成形シート（以下、セラミックグリーンシートとい
う）の少なくとも２枚と、これらシート間に介在させた
常温で感圧接着性を有するセラミック粉末含有の接着フ
ィルムとからなる積層体を作製し、この積層体を焼成し
て多層セラミック構造体とすることを特徴とする多層セ
ラミック構造体の製造方法に係るものである。

このように、この発明においては、セラミックグリーン
シート同志を常温で感圧接着性を有するセラミック粉末
含有の接着フィルムで接着一体化するようにしたことに
より、上記接着フィルムが本来薄くてかつ均一な接着塗
膜で構成されたものであるため、これによって接着一体
化された積層体はその接着強度が積層面全体にわたって
均一なものとなり、打ち抜き成形時やその他の取り扱い
中にシート間で剥離や位置ずれを生じるおそれがなく、
しかも接着塗膜が部分的に厚くなりすぎる弊害を持たな
いから、焼成時にシート間にボイドやふくれを生じさせ
ることもない。

また、上記の如く接着フィルムによる接着一体化によっ
て積層体を作製するものであるから、上記した接着特性
上の利点に加えて、従来の熱プレス法にみられた如き成
形シートの変形や導体粉末ペーストの断線といった問題
も全く生じない。そのうえ、上記の接着フィルムはセラ
ミック粉末を含有しているため、このフィルムが成形ジ
−トド一体に焼成されることによって上記シート間の層
間接着強度を大きく向上させることとなる。

したがって、この発明方法により、上記接着フィルムで
接着一体化された積層体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、眉間密着性が
良好でかつシートの変形や導体の断線などのみられない
高品質のものとなり、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好結
果を得ることができる。

また、上記の接着フィルムによれば、これを所　定の形
状、大きさに打ち抜き成形するなどしてセラミックグリ
ーンシートの積層面に貼り合わせるだけの作業でよいた
め、従来の接着剤溶液をはけやローラで塗布する作業お
よび熱プレス作業に比し、作業性にはるかにすぐれると
ともに、セラミックグリーンシート同志の積層工程を自
動化することが可能となり、この積層工程とその後の打
ち抜き成形工程、焼成工程とを一貫した自動生産ライン
にのせることができるという利点がある。

〔発明の構成・作用〕

以下、この発明の多層セラミック構造体の製造方法を図
面を参考にして詳しく説明する。

この発明において使用されるセラミックグリーンシート
とは、セラミック粉末および結合剤を有機溶剤中に混合
分散させたセラミック組成物を用いて、スクリーン印刷
法やドクターブレード法などの手段で乾燥厚みが一般に
０．３〜２．　Ｏｒｔｔｍ程度に成形してなるものであ
る。

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０．１〜１０／”程度の粉末が使用される。また
、上記の結合剤としては、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
樹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。結合剤の使用量は、セラミック粉末との合計量中に
占める割合が一般に４〜３０重量％重量上程るようにす
るのが好ましく、あまり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。

有機溶剤としては、上記の結合剤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、カオリン、ＣａＯ，Ｍ
ｇＯ（７グネシア）、５ｉｎ２（シリカ）などの任意成
分を含ませて、これら任意成分をセラミックグリーンシ
ート中に含有させるようにしてもよい。しかし、その使
用量は、シート全量の１５重量％以下であるのがよい。

このように構成されるセラミックグリーンシートは、た
とえば第１図囚、（Ｂ）および第２図（５）、［Ｆ］）
の如き形状、大きさに打ち抜き成形されて、積層体作製
用のシートとされる。また、一般に、第３図の如く、こ
のセラミックグリーンシートの積層面には、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。第°１
図〜第３図において、１゜２はセラミックグリーンシー
ト、３は導体粉末ペースト層である。ここでは、上記の
導体粉末ペースト層３を第１図囚、（６）に示すセラミ
′ンクグリーンシート１に設けた例を示しており、その
厚みは一般に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
末に結合剤および有機溶剤を加えて混練してなるもので
ある。結合剤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。結合剤の
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重量重量％上され、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。

この発明においては、上記の如く構成されたセラミック
グリーンシート同志を両シート間にセラミック粉末含有
の接着フィルムを介在させて接着一体化して積層体を作
製する。第４図（５）、（Ｂ）はこの積層体の一例を示
したもので、ここでは前述のように導体粉末ペースト層
３が形成された第１図に示すセラミックグリーンシート
１と第２図に示すセラミックグリーンシート２とを、両
者間に常温で感圧接着性を有するセラミック粉末含有の
接着フィルム４を介して接着一体化して積層体５とした
ものを示している。

上記の積層体５を作製するにあたっては、第５図に示さ
れるように、ポリエチレンテレフタレートフィルムなど
の表面平滑性の良好な合成樹脂フィルムにシリコーン樹
脂などのｍｖ処理剤を施してなる離型フィルム６に、ポ
リ（メタ）アクリル酸アルキルエステル系やゴム系など
の各種樹脂を主成分とし、これにセラミック粉末を添加
した室温で感圧接着性を有する接着剤組成物をロールコ
ータ法などの適宜の手段で塗工してセラミック粉末含有
の接着フィルム４を形成してなる広幅の接着複合体４０
が用いられる。

上記の接着剤組成物中に含ませるセラミック粉末として
は、前述したセラミックグリーンシートを作製するのに
用いたセラミック粉末と同じ組成を有するものであるこ
とが好ましく、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
０μ程度の粉末の中から適宜選択使用される。

セラミック粉本の含有量は、接着フィルム４全体の１０
〜８０重量％の範囲となるようにされているのが好まし
い。、この含有量が過少ではセラミック粉末を含有させ
たことによる既述の効果、つまり多層セラミック構造体
の層間接着強度の向上効果を期待できず、また過多とな
るとフィルム形成性に劣るなどの弊害があり、いずれも
好ましくない。

なお、この接着剤組成物中には、上記成分のほか、タル
ク、カオリン、ＣａＯｌＭｇＯ％Ｓ　ｉＯ□などの無機
粉末からなる任意成分を含ませるようにしてもよい。こ
れら無機粉末からなる任意成分は、これとセラミック粉
末との合計量が前記範囲、つまり接着フィルム４全体の
１０〜８０重量％の範囲となるように用いられる。

このような接着複合体４０をセラミックグリーンシート
１，２と同じ大きさに打ち抜き成形して、その離型フィ
ルム６を剥がしながらセラミックグリーンシート１上に
貼り合わせ、その上に他方のセラミックグリーンシート
２を重ね合わせ、必要に応じて圧着することにより、積
層体５が作製される。

上記の接着フィルム４の厚みとしては、一般に３０μ以
下、好ましくは５〜２０／’ｆｉ程度である。

接着フィルム４の厚みが薄くなりすぎると積層体５の打
ち抜き成形時などにシート１，２間で剥離やずれを生じ
やすく、逆に厚くなりすぎると焼成時にシート間にボイ
ドやふくれを生じやすくなって層間密着性が低下する。

このようにして積層体５を作製したのち、たとえば第４
図（Δ中の一点鎖線イにて示される大きさ　・に打ち抜
き成形して所望形状となし、その後焼成工程に供して高
温下で焼成処理すると、第６図に示されるように、セラ
ミックグリーンシート１．２や導体粉末ペースト層３中
に結合剤や接着フィルム４中の樹脂分が炭化消失し、上
記シート１，２が本質的にセラミック体１０．２０に変
換されるとともにこれら両者間に接着フィルム４中のセ
ラミック粉末が一体的に焼成結合されて、上記セラミッ
ク体１０．２０の密着性にすぐれかつ接合強度の大きな
多層セラミック構造体５０が得られる。

上記の焼成工程での加熱温度は、セラミックグリーンシ
ート中および接着フィルム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℃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
算囲気とすればよい。

なお、以上の説明では、セラミックグリーンシートを２
枚積層する態様につき述べているが、上記シートの積層
枚数は任意である。すなわち、３枚以上通常１０枚まで
積層する場合でも、各シート間に前記同様のセラミック
粉末含有の接着フィルムを介在させて前記同様の手法を
採ることにより、各層間での眉間密着性にすぐれかつ各
層の変形や導体の断線がみられない高品質の多層セラミ
ック構造体を製造することができる。なおまた、セラミ
ック粉末含有の接着フィルムは各シート間の積層面全面
に設けるのではなく、必要に応じて各積層面の一部にの
み局部的に設けることも可能である。

［発明の効果］ 以上のように、この発明の多層セラミック構造体の製造
法においては、焼成前のセラミックグリーンシート間の
接着が薄くかつ均一な厚みを有する常温で感圧接着性を
有するセラミック粉末含有の接着フィルムによりなされ
るものであるから、積層から打ち抜き成形および焼成ま
での全ラインの自動化に非常に有効である。

また、上記の接着フィルムの使用により、従来の接着剤
溶液の如き塗工むらや厚みのばらつきに起因した打ち抜
き成形時などでの剥離や位置ずれ、焼成時のシート間の
ボイド、ふくれの発生などの密着不良原因がなくなり、
さらに従来の熱プレス法の如きシート間の接着不良やシ
ートの変形、導体粉末ペーストの断線などの問題を生じ
ることがなく、そのうえ焼成時には接着フィルム中のセ
ラミック粉末により層間接着強度の同上をも期待できる
。このため、層間密着性が高くて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２Ｐのアルミナ粉末９３２、タルク７ｙ１ポ
リメタクリル酸メチル１０ｙおよびキシレン１００ｙ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１朋となるように成形
し、乾燥した。このようにして得たセラミックグリーン
シートを打ち抜き成形して、第１図（５）、（Ｂ）に示
される如き縦７０朋Ｘ横７０ｒＩｎ１１のセラミックグ
リーンシート１と、第２図囚、（Ｂ）に示される如き外
寸が縦７０ｍｒｒ×横７０　ｍａｒ　’Ｔ！、内寸が縦
２５朋×横２５ｍｍのセラミックグリーンシート２とを
得た。

上記両シート１，２のうち、セラミックグリーンシート
１の片面に、平均粒子径が５ｐ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、
第３図に示すようなパターン状にスクリーン印刷して、
厚みが３０Ｊ！ｊｎの環体粉末ペースト層３を形成した
。つぎに、この導体粉末ペースト層３が形成されたセラ
ミックグリーンシート１上に厚みが１０μの常温で感圧
接着性を有するセラミック粉末含有の接着フィルム４を
貼り合わせ、この上に前記他方のセラミッククリーンシ
ート２を外寸が一致するように重ね合わせ、圧着して、
第４図（３）、（Ｂ）にて示されるような積層体５を作
製した。この積層体５はシート２゜２間の接着性にすぐ
れ、またシート２，２の変形やペースト層３の断線は全
く認められなかった。

なお、上記接着フィルム４の貼り合わせは、シリコーン
樹脂で離型処理を施したポリエチレンテレフタレートか
らなる離型フィルム６上に、ポリ（メタ）アクリル酸ア
ルキルエステルを樹脂分とし、この樹脂分１００ｙに平
均粒子径２，５μのアルミナ粉末４５ｙとタルク５ｙと
を添加した常温で感圧接着性を有する接着剤組成物を乾
燥厚みが１０μとなるように塗工、乾燥してアルミナ粉
末含有の接着フィルム４を形成してなる、第５図に示す
ような広幅な接着複合体４０を使用し、これを前記セラ
ミックグリーンシート１．２と同じ大きさとなるように
打ち抜き成形して、その離型フィルム６を剥がしながら
セラミックグリーンシート１上に貼り合わせるようにし
たものである。

このようにして積層体５を作製したのち、第４図回申の
一点鎖線イで示す大きさ、つまり縦５０ＩＩＩｇ×横５
０間に打ち抜き成形したところ、この成形中にセラミッ
クグリーンシート１，２の剥離や位置ずれは全くみられ
なかった。この打ち抜き成形後、空気中１，６００°Ｃ
で３０分間焼成することにより、第６図に示す構成の多
層セラミック構造体５０を得た。このセラミック構造体
５０のセラミック体１０．２０間の密着性および接合強
度は非常に良好で、両者間にふくれやボイドは全くみら
れず、また反りなどの形状変化もまた導体の断線も認め
られなかった。

実施例２ 接着フィルム４を構成させるための常温で感圧接着性を
有する接着剤組成物として、イソプレン系ゴム１００ｙ
、石油系樹脂４０ｙ１平均粒子径１．５μのアルミナ粉
末４０　ｙ、平均粒子径１．　ＯＩＩＭのマグネシア粉
末５ｙおよび平均粒子径１．０μのシリカ粉末５ｙより
なるものを用いて、これを離型フィルム６上に乾燥厚み
が５μとなるように塗工、乾燥してなる接着複合体４０
を使用し、さらに焼成条件を水素ガス雰囲気中１，６５
０°Ｃで４０分間とした以外は、実施例１と同様の手法
にて多層セラミック構造体を製造した。

結果は、実施例１の場合と全く同じであり、積層体の作
製時に接着ネ良やシートの変形、導体粉末ペースト層の
断線などをきたさず、また打ち抜き成形時の積層体の剥
離１位置ずれや焼成時のボイド、ふくれ９反りなどの発
生はほとんど認められず、したがって層間密着性および
接合強度にすぐれ、各層の変形や導体の断線などが全く
みられない高品質の多層セラミック構造体が得られた。

実施例３ 接着フィルム４を構成させるための常温で感圧接着性を
有する接着剤組成物として、インプレン系ゴム７０７１
石油系樹脂３０２、平均粒子径１゜５μのアルミナ粉末
９５ｙ、平均粒子径１．０−のタルク粉末２．５ｙおよ
び平均粒子径１．０　戸のカオリン粉末２．５ｙよりな
るものを用いて、これを離型フィルム６上に乾燥厚みが
１０μとなるように塗工、乾燥してなる接着複合体４０
を使用した以外は、実施例１と同様の手法にて多層セラ
ミック構造体を製造した。

結果は、実施例１の場合と同様であり、積層体の作業時
に接着不良やシートの変形がなく、さらに導体の断線な
どをきたさず、最終的に層間密着性および接合強度にす
ぐれた高品質の多層セラミック構造体が得られた。

実施例４ 平均粒子径２，５μのアルミナ粉末９６ｙ、シリカ３・
２、マグネシアＩｙ、ポリメタクリル酸メチル１０ｙお
よびト）レニン１００ｙ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０．８＋ｒｓとなるようにシート状に成形し、乾燥
した。つぎに、このシートを縦７０朋×横７０羽に打抜
き成形して、同一形状の２枚のセラミックグリーンシー
トを得た。

一方、シリコーン樹脂で離型処理を施したポリエチレン
テレフタレートフィルムからなる離型フィルム上に、ポ
リ（メタ）アクリル酸アルキルエステルを樹脂分とし、
この樹脂分１００ｙに平均粒子径２．０μのアルミナ粉
末２８５　ｙｌ　シリカ１２ｙおよびマグネシア３ｙを
添加した常温で感圧接着性を有する接着剤組成物を乾燥
厚みが１５μになるように塗工、乾燥して、アルミナ粉
末含有の接着フィルムを得た。

つぎに、この接着フィルムを離型フィルムと一体に縦７
０朋×横７０闘に切断したのち離型フィルムを剥がしな
がら、前記の２枚のセラミックグリーンシート間に介在
させて圧着し、積層体を得た。この積層体のグリーンシ
ート同志の接着性は接着フィルムにより非常に良好であ
った。

ついで、上記の積層体を空気中１，６００℃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。こ
の構造体の眉間密着性および眉間強度は非常に良好で、
両層間にふくれやボイドは全くみられず、また反りなど
の形状変化もみられなかった。

【図面の簡単な説明】

第１囚人および第２図（５）はセラミック粉末および結
合剤を含む成形シートの異なる例を示す平面図、第１図
（Ｉ３）および第２図（Ｂ）は上記第１図（５）および
第２囚人のＢ−Ｂ線断面図、第３図は上記第１図（５）
、［Ｆ］）にて示される成形シート上に導体粉末ペース
ト層が印刷されてなる状態を示す平面図、第４囚人は上
記第３図に示す成形シート上にセラミック粉末含有の接
着フィルムを介して上記第２図（５）、　Ｑ３）にて示
される成形シートを接着一体化して積層体とした状態を
示す平面図、第４図β）は第４図（４）のＢ−Ｂ線断面
図、第５図はセラミック粉末含有の接着フィルムが４型
フイルム上に設けられた接着複合体を示す斜視図、第６
図は第４図（５）、（Ｂ）にて示す積層体を打ち抜き成
形後焼成して１８た多層セラミック構造体を示す断面図
である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミック粉末および結合剤を含む成形シートの
   少なくとも２枚と、これらシート間に介在させた常温で
   感圧接着性を有するセラミック粉末含有の接着フィルム
   とからなる積層体を作製し、この積層体を焼成して多層
   セラミック構造体とすることを特徴とする多層セラミッ
   ク構造体の製造方法。
2. （２）接着フィルム中のセラミック粉末の含有量が１０
   〜８０重量％の範囲にある特許請求の範囲第（１）項記
   載の多層セラミック構造体の製造方法。
3. （３）積層体を構成する成形シートの積層面に導体粉末
   ペースト層が印刷されてなる特許請求の範囲第（１）項
   または第（２）項記載の多層セラミック構造体の製造方
   法。
4. （４）積層体を焼成する前に所定形状に打ち抜き成形す
   る特許請求の範囲第（１）〜（３）項のいずれかに記載
   の多層セラミック構造体の製造方法。