(57)【要約】  【課題】  接着性が高く、かつ伸び等の変形の抑制が可能なワックス層を有するセラミックグリーンシートおよびその製造方法を提供すること。  【解決手段】  セラミック粉末11、バインダ12およびワックス材料13を含んでおり、主面を有するシート状である混合体１を備えており、ワックス材料13は、バインダ12の軟化点よりも高い温度において融解する親水性のポリエーテル化合物であり、ワックス材料13の含有量は、混合体１の内部から主面にかけて、漸次大きくなっていることを特徴とするセラミックグリーンシートである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック粉末、バインダおよびワックス材料を含んでおり、シート状である混合体を備えており、
前記ワックス材料は、前記バインダの軟化点よりも高い温度において融解する親水性のポリエーテル化合物であり、
前記ワックス材料の含有量は、前記混合体の内部から主面にかけて、漸次大きくなっていることを特徴とするセラミックグリーンシート。
【請求項２】
前記親水性のポリエーテル化合物が、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールまたはポリテトラメチレングリコールであることを特徴とする請求項１記載のセラミックグリーンシート。
【請求項３】
セラミック粉末、バインダ、および親水性のポリエーテル化合物であるワックス材料を有機溶剤とともに混練してセラミックスラリーを作製する工程と、
該セラミックスラリーをシート状に成形してセラミックグリーンシート用の予備シートを作製する工程と、
該予備シートを、前記ワックス材料が融解する温度よりも高い温度の水分と接触させて、前記ワックス材料を前記予備シートの主面部分に移動させる工程とを備えることを特徴とするセラミックグリーンシートの製造方法。
【請求項４】
前記予備シートを接触させる前記水分が、前記ワックス材料が融解する温度よりも高い温度の水であり、該温度の水中に前記予備シートを浸漬することを特徴とする請求項３記載のセラミックグリーンシートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品搭載用等のセラミック多層基板を製造するために用いられるセラミックグリーンシート、およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品搭載用等のセラミック多層基板は、一般に、複数のセラミックグリーンシートが積層され、焼成されて製作されている。セラミックグリーンシートは、セラミック粉末が、バインダ等の樹脂材料によって連結されて形成されている。
【０００３】
セラミックグリーンシートにおいては、主面に接着層が積層される場合がある。これは、セラミックグリーンシートの主面に配線導体用等の金属ペーストを印刷したときに、金属ペーストの厚みを吸収して上下のセラミックグリーンシート間の密着性を高めるためである。また、ワックス層は、上下のセラミックグリーンシートを互いに接着する接着層としても機能する。
【０００４】
接着層を有するセラミックグリーンシートは、セラミック粉末を、バインダ等の樹脂材料とともに成形してグリーンシートを作製した後、グリーンシートの主面に、ワックスを含む接着層用シートを接着させることによって作製されている。接着層用シートは、ワックスに加えて、グリーンシートと同様のセラミック粉末およびバインダを含んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2004-296727号公報
【特許文献２】特開2006-013246号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術のセラミックグリーンシートおよびその製造方法においては、ワックス層における接着性の向上が難しいという問題があった。また、接着性の高いワックス層を有するセラミックグリーンシートを製作することが難しいという問題点があった。
【０００７】
すなわち、ワックス層において接着性を高めるためには、ワックス材料の含有率を大きくする必要がある。しかしながら、ワックス層におけるワックス材料の含有率を大きくすると、ワックス層の弾性率が小さくなり過ぎる傾向がある。この場合、例えば、複数のセラミックグリーンシートを上下に積層する時にワックス層が伸び過ぎて、セラミックグリーンシートの積層体の横側にワックス層の一部がはみ出てしまうこと等の不具合を生じる可能性がある。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、接着性が高く、かつ伸び等の変形の抑制が可能なワックス層を有するセラミックグリーンシートおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一つの態様のセラミックグリーンシートは、セラミック粉末、バインダおよびワックス材料を含んでおり、シート状である混合体を備えており、前記ワックス材料は、前記バインダの軟化点よりも高い温度において融解する親水性のポリエーテル化合物であ
り、前記ワックス材料の含有量は、前記混合体の内部から前記主面にかけて、漸次大きくなっていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の一つの態様のセラミックグリーンシートの製造方法は、セラミック粉末、バインダ、および親水性のポリエーテル化合物であるワックス材料を有機溶剤とともに混練してセラミックスラリーを作製する工程と、該セラミックスラリーをシート状に成形してセラミックグリーンシート用の予備シートを作製する工程と、該予備シートを、前記ワックス材料が融解する温度よりも高い温度の水中に浸漬して、前記ワックス材料を前記予備シートの主面部分に移動させる工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一つの態様のセラミックグリーンシートによれば、ワックス材料の含有量は、セラミックグリーンシートを形成している混合体の主面側で大きい。そのため、セラミックグリーンシートの主面部分における接着性が高い。また、ワックス材料の含有量は、セラミックグリーンシートを形成している混合体の内部においては比較的小さい。そのため、セラミックグリーンシートとしての弾性率が小さくなり過ぎることが抑制され得る。したがって、接着性が高く、かつ伸び等の変形の抑制が可能なセラミックグリーンシートを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態のセラミックグリーンシートを模式的に示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）の要部を拡大して模式的に示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施形態のセラミックグリーンシートの製造方法を工程順に模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態におけるセラミックグリーンシートおよびその製造方法について、添付の図面を参照して説明する。
【００１４】
図１（ａ）は、本発明の実施形態のセラミックグリーンシートを模式的に示す断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の要部を拡大して模式的に示す断面図である。
【００１５】
セラミックグリーンシートは、セラミック粉末11、バインダ12およびワックス材料13を含んでおり、主面を有するシート状である混合体１を含んでいる。また、セラミックグリーンシートを形成している混合体１は、ワックス材料13の含有量が比較的小さい部分（以下、グリーンシート層２）と、ワックス材料13の含有量が比較的大きい部分（以下、接着層３）を含んでいる。グリーンシート層２には、ワックス材料13が含まれていなくてもよい。
【００１６】
なお、セラミックグリーンシートについて、実際には、接着層３とグリーンシート層２とが明確に層状に分離したものでなくても構わない。以下の説明においては、説明の便宜上、接着層３とグリーンシート層２とを別個の層として説明する。ワックス材料13の含有量が比較的大きい接着層３は、グリーンシート層２の一方の主面のみであってもよい。
【００１７】
接着層３等に比較的多く含まれているワックス材料13は、上記バインダ12の軟化点よりも高い温度において融解する親水性のポリエーテル化合物である。バインダ12は、セラミックグリーンシートにおいてセラミック粉末11同士を結合させるためのものである。ワックス材料13は、セラミックグリーンシートの主面部分に接着性および柔軟性を与えるためのものである。
【００１８】
ワックス材料13が融解する温度がバインダ12の軟化点よりも高いことから、バインダ12が軟化している温度においてワックス材料13が融解することが防止できる。そのため、バインダ12によってセラミック粉末11を結合するセラミックグリーンシートの成形時に、バインダ12の柔軟性を確保しながら、ワックス材料13が固化した状態を維持させることができる。なお、上記成形時にワックス材料13が融解してしまうと、ワックス材料13がセラミックグリーンシートから外部に出てしまうこと等の不具合を生じる。
【００１９】
また、混合体１（特に接着層３）におけるワックス材料13の含有量は、混合体１の内部から主面に向かって、漸次大きくなっている。つまり、ワックス材料13は、混合体１の主面部分において比較的多く含まれている。
【００２０】
このような混合体１を含むセラミックグリーンシートによれば、主面部分（例えば接着層３）における接着性が高く、かつ伸び等の変形の抑制が可能なセラミックグリーンシートを提供することができる。
【００２１】
すなわち、ワックス材料13の含有率が接着層３の露出表面（混合体１の主面）に近いほど大きいことから、接着層３の接着性は、露出表面、つまり複数のセラミックグリーンシートが積層されるときに対向し合う部分において大きい。そのため、混合体１の主面部分である接着層３の接着性が高い。また、接着層３におけるワックス材料13の含有率は、混合体１の内部では比較的小さい。そのため、接着層３全体の弾性率が小さくなり過ぎることが抑制されている。したがって、接着性が高く、かつ伸び等の変形の抑制が可能なセラミックグリーンシートを提供することができる。
【００２２】
混合体１（グリーンシート層２および接着層３）に含まれるセラミック粉末11は、例えば酸化アルミニウムや酸化ケイ素、酸化カルシウム、酸化マグネシウム等のセラミック粉末である。セラミック粉末11は、グリーンシート層２と接着層３とで同じ材料であることが望ましい。セラミック粉末11の含有量は、グリーンシート層２と接着層３とで同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。
【００２３】
バインダ12は、上記のように、セラミック粉末11を互いに結合してシート状等の形状を形成させるためのものである。バインダ12としては、例えば、アクリル系エステルのポリマー、またはブチラール系のポリマー等の有機樹脂系のバインダを用いることができる。これらの、バインダ12として用いられる有機樹脂の軟化点は、後述するワックス材料13が融解する温度よりも低い。
【００２４】
そのため、上記のように、ワックス材料13が融解しない温度において軟化し得る。軟化したバインダ12は、セラミック粉末11同士を結合して、シート状等の形状としての成形を可能にする。
【００２５】
ワックス材料13は、混合体１に含まれている前記バインダ12の軟化点よりも高い温度において融解する親水性のポリエーテル化合物である。ワックス材料13の融解する温度がバインダ12の軟化点よりも高いことから、バインダ12が軟化してセラミック粉末11を結合するときにはワックス材料13は融解しない。そのため、セラミックグリーンシートを製作するときに、ワックス材料13の融解等に起因してセラミックグリーンシートが変形するようなことが抑制される。
【００２６】
バインダ12の軟化点は、例えば約10〜40℃である。また、ワックス材料13が融解する温度は、例えば約50〜80℃である。ワックス材料13は、融解することによって、そのワックス材料13が含まれる部分における混合体１の部分を柔軟にするとともに、その部分に接着性を与える。つまり、ワックス材料13が多く含まれた部分において、混合体１に接着層３
が生じる。ワックス材料13は、混合体１（セラミックグリーンシート）の主面部分に多く含有されているので、この主面部分が接着層３になっている。
【００２７】
なお、ワックス材料13が親水性のポリエーテル化合物であることから、融解したときに、水分の作用によって、接着層３の厚み方向に、ワックス材料13の含有率を漸次変化させることができる。そのため、例えば後述するようにしてセラミックグリーンシートを製作するときに、接着層３におけるワックス材料13の含有率が上記のように変化させることができる。したがって、このような構成の混合体１を含むセラミックグリーンシートは、その作製が容易である。
【００２８】
上記のセラミックグリーンシートを複数枚作製し、これらのセラミックグリーンシートを積層した後に焼成すれば、電子部品搭載用等のセラミック多層基板（図示せず）の絶縁基板を作製することができる。それぞれのセラミックグリーンシートが、絶縁基板を形成している複数の絶縁層になる。
【００２９】
また、これらのセラミックグリーンシートの主面に、タングステン等の粉末等を用いて作製した金属ペーストを所定パターンに印刷しておけば、絶縁基板に所定パターンの配線導体が設けられてなるセラミック多層基板を製作することができる。
【００３０】
この、複数のセラミックグリーンシートの積層時において、セラミックグリーンシートを形成している混合体１の主面が接着層３となっているため、上下のセラミックグリーンシート同士の間の接着性が高い。そのため、上下の絶縁層間の密着性の不良（デラミネーション等）が効果的に抑制される。
【００３１】
これは、上記のように接着層３における接着性が比較的高いことによる。また、接着層３における柔軟性が比較的高いため、例えばセラミックグリーンシートの主面に印刷された金属ペーストの厚みを吸収するように接着層３が変形できる。そのため、上下のセラミックグリーンシートの間に、上記金属ペーストの高さ等に起因する隙間が生じるようなことも効果的に抑制される。
【００３２】
親水性のポリエーテル化合物としては、例えばポリエチレングリコールおよびポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等が挙げられる。これらのポリエーテル化合物は、分子鎖中にエーテル結合を持ち、両末端に水酸基を持つため、親水性を示す。また、エーテル結合は、容易に熱分解するため、ポリエーテル化合物を含有した接着層３を積層して焼成しても炭素等が残存せず、緻密なセラミック多層基板が得られる。ポリエーテル化合物の分子量は、1000〜10000程度が好ましい。分子量が1000より低いと、融
解する温度が低くなり過ぎる傾向にあり、10000より高すぎると、バインダ12との相溶性
が極端に低下する傾向にある。更に、ポリエーテル化合物は、セラミック粉末11に吸着し易いため、セラミックスラリーの分散性を向上させる効果もある。
【００３３】
親水性のポリエーテル化合物が、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールまたはポリテトラメチレングリコールである場合には、熱分解しやすいため、焼成時の熱分解がより確実である。
【００３４】
なお、ワックス材料13は、グリーンシート層２の中に含まれていても構わない。また、セラミックグリーンシートを形成している混合体１の厚み方向の全域にわたって含まれていても構わない。この場合でも、混合体１の内部から主面にかけてワックス材料13の含有量が次第に大きくなっていれば、混合体１の主面部分における接着性を高めながら、混合体１の伸び等の変形を抑える上では有効である。
【００３５】
混合体１の主面部分（接着層３）におけるワックス材料13の含有量は、例えば約５〜20質量％程度であればよい。また、混合体１の厚み方向の中央部等（グリーンシート層２等）におけるワックス材料13の含有量は、例えば０〜約5質量％程度に抑えられていること
が好ましい。これにより、上記接着性と変形の抑制等の効果をより確実に得ることができる。
【００３６】
図２（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ本発明の実施の形態におけるセラミックグリーンシートを製造する方法における要部を工程順に示す断面図である。
【００３７】
まず、図２（ａ）に示すように、セラミック粉末11、バインダ12、および親水性のポリエーテル化合物であるワックス材料13を有機溶剤とともに混練してセラミックスラリーを作製する。
【００３８】
セラミック粉末11は、上記と同様に、酸化アルミニウムや酸化ケイ素等である。また、バインダ12も、上記と同様の有機樹脂系のバインダである。セラミックスラリーは、上記セラミック粉末11、バインダ12およびワックス材料13を有機溶剤とともに、ミル等の装置を用いて混練することによって作製することができる。セラミックスラリーには、これらの材料以外に、可塑剤や着色材等の添加材（図示せず）が含まれていてもよい。なお、ワックス材料13は、例えば粉末状である。
【００３９】
用いるバインダ12およびワックス材料13は、例えば上記実施形態のセラミックグリーンシートの場合と同様のバインダ12およびワックス材料13である。また、有機溶剤としては、トルエン及び、ブタノール、イソプロピルアルコール、メチルエチルケトン等が挙げられる。
【００４０】
次に、図２（ｂ）に示すように、作製したセラミックスラリーをシート状に成形してセラミックグリーンシート用の予備シートを作製する。
【００４１】
セラミックスラリーの成形は、例えばドクターブレード法やリップコータ法等の成形方法によって行なうことができる。シート状に成形したセラミックスラリーから有機溶剤を除去する（乾燥させる）ことによって、セラミックグリーンシート用の予備シートを作製することができる。
【００４２】
有機溶剤の除去に際しては、シート状のセラミックグリーンシートを所定の温度に加熱する。加熱によって有機溶剤の除去が促進される。また、送風等の手段で乾燥を促進したり、乾燥速度を調整したりするようにしてもよい。
【００４３】
作製した予備シートにおいては、セラミック粉末11がバインダ12で互いに結合され、これらのセラミック粉末11およびバインダ12の間にワックス材料13が存在している。
【００４４】
次に、図２（ｃ）に示すように、予備シートを、ワックス材料13が融解する温度よりも高い温度の水中に浸漬して、ワックス材料13を予備シートの主面部分に移動させる。この融解したワックス材料13の移動によって、予備シートの主面部分に、セラミック粉末11、バインダ12およびワックス材料13が含有されてなる接着層を生じさせることができる。これにより、主面部分におけるワックス材料13の含有量が大きいセラミックグリーンシートを製作することができる。なお、予備シートを接触させる、ワックス材料13が融解する温度よりも高い温度の水分は、液体としてまとまったもの（湯）に限らず、上記温度に加熱された気体（蒸気）であってもよい。また、霧状の水分（いわゆる水蒸気）でもよい。このような場合にも、ワックス材料13を予備シートの主面部分に移動させることができる。つまり、予備シートを上記温度の水（湯）の中に浸漬してもよく、上記温度の蒸気を予備
シートの主面等の表面に接触させるようにしてもよい。予備シートを上記温度の水中に浸漬して、予備シートの水分との接触を行なわせる場合には、予備シートに対する加熱が容易である。
【００４５】
なお、ワックス材料13が融解する温度は、上記のように例えば約50〜60℃程度である。そのため、例えば予備シートを浸漬する水は、約50〜60℃よりも若干高い温度（例えば、約60〜80℃程度）に加熱しておく。
【００４６】
作製したセラミックグリーンシートは、ワックス材料13が融解する温度よりも低い温度で、金属ペーストの印刷等の加工が施される。そのため、ワックス材料13が、それらの加工の妨げになることはない。
【符号の説明】
【００４７】
１・・・・混合体
２・・・・グリーンシート層
３・・・・接着層
11・・・・セラミック粉末
12・・・・バインダ
13・・・・ワックス材料
【図１】
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【図２】
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