(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹凸が形成される第１金型の面に対向されており凹凸が非形成である第２金型の面に、プレス対象となるグリーンシート部位が接触する状態で、前記グリーンシート部位を配置する配置工程と、
前記第２金型が振動され、前記第２金型の振動が伝えられるグリーンシート部位に対して、前記第２金型を振動させながら、振動されていない前記第１金型をプレスするプレス工程と、
を備えることを特徴とするセラミック基板の製造方法。
【請求項２】
前記プレス工程では、前記第１金型が前記第２金型の温度よりも低温とされる
ことを特徴とする請求項１に記載のセラミック基板の製造方法。
【請求項３】
前記プレス工程では、前記グリーンシート部位に対してプレスする方向に振動される
ことを特徴とする請求項１または２に記載のセラミック基板の製造方法。
【請求項４】
前記プレス工程では、プレス状態にある前記第１金型と前記第２金型との一方が前記グリーンシート部位から離れるときには、振動が停止される
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のセラミック基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセラミック基板の製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一対の型板の間にグリーンシートを配置し、当該型板を押圧して、型板の一方の表面に形成される凹凸に対応する凹凸をグリーンシートの表面に形成した後に焼成する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１−２３４２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、型板の押圧によって凹凸が形成されたグリーンシートでは、凹部下方部位密度が、当該凹部下方の周縁部位の密度よりも大きくなる傾向にある。
【０００５】
このようなグリーンシートを焼成した場合、凹部の下方部位の収縮量と、その下方部位の周縁部位の収縮量とに差が生じ、当該下方部位が歪んでしまう。このため、凹部における寸法及び形状の設計値と大きく隔たるセラミック基板が製造されるという課題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、設計値との隔たりを低減し得るセラミック基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決するため本発明におけるセラミック基板の製造方法は、第１金型の面と第２金型の面との一方又は双方に凹凸が形成され互いに対向される前記第１金型の面と前記第２金型の面との間に、プレス対象となるグリーンシート部位を配置する配置工程と、前記グリーンシート部位に対して、前記第１金型と前記第２金型との一方又は双方を振動させながらプレスするプレス工程と、前記プレス工程を経た前記グリーンシート部位を焼成する焼成工程とを備えることを特徴とするものである。
【０００８】
このセラミック基板の製造方法では、プレス時に金型が振動しているため、グリーンシートに転写される凹部の下方部位におけるセラミック粒子が凹部の周縁部位に分散され、当該凹部における下方部位とその周縁部位との密度の差が小さくなる。したがって、グリーンシートを焼成したときには、プレス時に金型を振動させない場合に比べて凹部の下方部位とその周縁部位との収縮量の差が小さくなり、当該凹部の下方部位の歪み量が低減される。こうして、設計値との隔たりを低減することができる。
【０００９】
また、前記凹凸は、前記第１金型の面に形成されるとともに、前記第２金型の面には非形成とされており、前記プレス工程では、前記第２金型が振動されながら、前記グリーンシート部位をプレスすることが好ましい。
【００１０】
グリーンシートに金型をプレスする場合、一般に、凹凸が形成される金型面の耐摩耗性を高めるために、当該金型の重量及び硬度は大きい傾向にある。このため、凹凸面を有する金型を振動させた場合には、グリーンシートに対する振動効率が低下し、この結果、セラミック粒子の分散効率も低下することになる。この点、凹凸が非形成の第２金型を振動させる場合、耐摩耗性を高める必要がない分だけ、当該第２金型における構成材料の選択幅が広がる。このため、第２金型の重量又は硬度を小さくし、グリーンシートに対する振動効率を高めることができる。この結果、セラミック粒子の分散効率を低下させることなく、グリーンシートに凹凸を転写させることができる。
【００１１】
また、前記プレス工程では、前記第１金型が前記第２金型の温度よりも低温とされることが好ましい。
【００１２】
プレス時に金型を振動させた場合、その振動に起因する熱が、グリーンシートに転写される凹部へ局所的に生じ、当該凹部ではそれ以外の部位よりも温度が上昇して発泡あるいは亀裂が生じる傾向にある。この点、第１金型が第２金型の温度よりも低温とされた場合、第２金型の振動に起因してグリーンシートの凹部に生じる熱を、凹凸面を有する第１金型によって冷却することができる。したがって、第２金型の振動によって、グリーンシートに転写される凹部の下方部位におけるセラミック粒子を周縁部位に分散させつつも、当該振動に起因する凹部での温度上昇を抑えることができる。
【００１３】
また、前記プレス工程では、前記グリーンシートに対してプレスする方向に振動されることが好ましい。
【００１４】
このようにした場合、グリーンシートには厚み方向に振動が伝わるため、グリーンシート部位の厚み方向以外の方向に振動が伝わる場合に比べて、当該グリーンシートに転写される凹凸がグリーンシートの面方向に広がることを抑えることができる。したがって、グリーンシートに転写される凹凸が設計値と隔たることをより一段と低減することができる。
【００１５】
また、プレス状態にある前記第１金型と前記第２金型との一方が前記グリーンシート部位から離れるときには、振動が停止されることが好ましい。
【００１６】
このようにした場合、プレス状態にある金型をグリーンシート部位から離すときにも金型を振動させ続ける場合に比べて、当該グリーンシートに転写される凹凸がグリーンシートの面方向に広がることを抑えることができる。したがって、グリーンシートに転写される凹凸が設計値と隔たることをより一段と低減することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、設計値との隔たりを低減し得るセラミックス基板の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係るプレス装置を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るセラミック基板の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】配置工程の様子を図１と同様の視点で示す図である。
【図４】プレス工程の様子を図１と同様の視点で示す図である。
【図５】セラミック粒子の分散の様子を示すイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に関して図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に係るプレス装置を概略的に示す断面図である。図１に示すように、本実施形態に係るプレス装置１は、搬送部１０及びプレス部２０を主な構成要素として備える。
【００２１】
搬送部１０は、グリーンシートを送り方向ＳＤに所定量単位で搬送させる部である。グリーンシートは、原料であるセラミック粉体と、当該セラミック粉体の結合剤とを含むペースト状のシートである。
【００２２】
本実施形態における搬送部１０は、例えば、グリーンシートの長手方向に両端を挟持した状態で、グリーンシートを送り方向ＳＤに所定量単位で搬送するレール式のコンベアとされる。この搬送部１０には、グリーンシートを所定位置に位置決めさせるための位置決め機構等が適宜設けられる。
【００２３】
プレス部２０は、昇降機２１と、第１金型２２Ａ及び２２Ｂと、第２金型２３Ａ及び２３Ｂと、超音波振動子２４とを有する。
【００２４】
昇降機２１は、搬送部１０における搬送路面ＲＳを境界として一方側に配置され、当該搬送路面ＲＳに対して離れる方向Ｄ１及び近づく方向Ｄ２の双方向へ移動可能な機器とされる。
【００２５】
第１金型２２Ａと第１金型２２Ｂとは互いに独立した別体として昇降機２１に取り付けられる。第１金型２２Ａはグリーンシートにプレスさせるべき面（以下、プレス面という）ＰＳ１を有し、第１金型２２Ｂはプレス面ＰＳ２を有する。これらプレス面ＰＳ１及びＰＳ２は搬送部１０における搬送路面ＲＳに正対され、プレス面ＰＳ１はプレス面ＰＳ２よりも送り方向ＳＤの手前側に配置される。
【００２６】
このようなプレス面ＰＳ１及びＰＳ２には所定パターンの凹凸が形成される。本実施形態の場合、第１金型２２Ａのプレス面ＰＳ１には例えばグリーンシートの一面に窪みを転写するための凹凸パターンが形成され、第１金型２２Ｂのプレス面ＰＳ２には例えばグリーンシートにスルーホールや外枠切出用の貫通溝を得るための凹凸パターンが形成される。
【００２７】
第２金型２３Ａと第２金型２３Ｂは、グリーンシートの土台とされ、互いに独立した別体として配置される。第２金型２３Ａはグリーンシートの一面に接触される面（以下、載置面という）ＩＳ１を有し、第２金型２３Ｂは載置面ＩＳ２を有する。
【００２８】
これら載置面ＩＳ１及びＩＳ２は、搬送部１０における搬送路面ＲＳを境界としてプレス面ＰＳ１及びＰＳ２が配置される側と逆側に配置され、当該プレス面ＰＳ１及びＰＳ２に正対される。このような載置面ＩＳ１及びＩＳ２には、プレス面ＰＳ１又はＰＳ２に形成される凹凸パターンが非形成であり、当該載置面ＩＳ１及びＩＳ２は平らとされる。
【００２９】
超音波振動子２４は、第２金型２３Ａに対して超音波振動を与える振動源であり、例えば第２金型２３Ａの表面に取り付けられる。本実施形態の場合、超音波振動子２４から与えられる振動は、第２金型２３Ａの載置面ＩＳ１に対して直交する方向（プレスする方向）とされる。
【００３０】
このようなプレス装置１を用いてグリーンシートがプレスされる。
【００３１】
図２は、本発明の実施形態に係るセラミック基板の製造方法を示すフローチャートである。図２に示すように、本実施形態に係るセラミック基板の製造方法は、配置工程Ｐ１と、プレス工程Ｐ２と、焼成工程Ｐ３とを主工程として備える。
【００３２】
＜配置工程＞
この配置工程Ｐ１は、第１金型２２Ａのプレス面ＰＳ１と第２金型２３Ｂの載置面ＩＳ１との間に、プレス対象となるグリーンシート部位を配置する工程である。
【００３３】
具体的には、グリーンシートが送り方向ＳＤに所定量だけ搬送され、図３に示すように、プレス対象となるグリーンシート部位ＰＴＹが第２金型２３Ａの載置面ＩＳ１に載置される。
【００３４】
なお、グリーンシート部位ＰＴＹを第２金型２３Ａの載置面ＩＳ１に載置する直前に、当該載置面ＩＳ１に既に載置されていたグリーンシート部位ＰＴＸがある場合、そのグリーンシート部位ＰＴＸは後段の第２金型２３Ｂにおける載置面ＩＳ２に載置される。
【００３５】
＜プレス工程＞
このプレス工程Ｐ２は、第１金型２２Ａのプレス面ＰＳ１と第２金型２３Ｂの載置面ＩＳ１との間に配置されたグリーンシート部位に対して、当該第２金型２３Ａを振動させながら第１金型２２Ａのプレス面ＰＳ１をプレスする工程である。
【００３６】
具体的には、第１段階として、超音波振動子２４が駆動され、当該超音波振動子２４から発振される超音波により第２金型２３Ａが振動させられる。
【００３７】
第２段階として、図４に示すように、昇降機２１がプレス前位置からプレス位置にまで移動され、第２金型２３Ａの載置面ＩＳ１に載置されたグリーンシート部位ＰＴＹに対して第１金型２２Ａのプレス面ＰＳ１が所定の押圧量でプレスされる。このとき、第１金型２２Ａが第２金型２３Ａに比べて低温となるよう、冷却機構によって第１金型２２Ａ又は第２金型２３Ａの温度が調整される。
【００３８】
第２金型２３Ｂにおける載置面ＩＳ２にグリーンシート部位ＰＴＸが載置されている場合、当該グリーンシート部位ＰＴＸには、第１金型２２Ａのプレスと同時に、第１金型２２Ｂのプレス面ＰＳ２が所定の押圧量でプレスされる。この場合、グリーンシート部位ＰＴＸはグリーンシート本体から切断される。
【００３９】
なお、プレス前位置は、図３に示したように、第１金型２２Ａのプレス面ＰＳ１及び第１金型２２Ｂのプレス面ＰＳ２と、これらプレス面ＰＳ１及びＰＳ２に対向するグリーンシート部位ＰＴＹ及びＰＴＸの一面とが非接触状態にある位置とされる。
【００４０】
第３段階として、昇降機２１がプレス位置に移動した時点から所定期間が経過したとき、超音波振動子２４の駆動が停止され、図３に示したように、当該昇降機２１がプレス位置からプレス前位置に戻される。
【００４１】
このようにしてグリーンシート部位ＰＴＹには、プレス面ＰＳ１の凹凸パターンが転写される。その後、このグリーンシート部位ＰＴＹは、搬送部１０によって後段の第２金型２３Ｂにおける載置面ＩＳ２に載置され、当該第２金型２３Ｂに対向される第１金型２２Ｂのプレス面ＰＳ２のプレスによって切断され、後段の焼成炉に搬送される。
【００４２】
＜焼成工程＞
この焼成工程Ｐ３は、プレス工程Ｐ２を経たグリーンシート部位を焼成する工程である。
【００４３】
具体的には、例えば、上述の配置工程Ｐ１とプレス工程Ｐ２とが循環され、当該プレス工程Ｐ２にて順次切断されたグリーンシート部位が搬送機構によって焼成炉に搬送され、当該グリーンシート部位が焼成される。この結果、グリーンシート部位が、セラミック基板として得られる。
【００４４】
以上、本実施形態における製造方法では、図４に示したように、第１金型２２Ａのプレス面ＰＳ１と第２金型２３Ａの載置面ＩＳ１との間に配置されたグリーンシート部位ＰＴＹに、当該第２金型２３Ａを振動させながら第１金型２２Ａがプレスされる。
【００４５】
このため、図５に示すように、グリーンシート部位ＰＴＹに転写される凹部ＣＰの下方部位におけるセラミック粒子が凹部ＣＰの周縁部位に分散され、当該凹部ＣＰにおける下方部位とその周縁部位との密度の差が小さくなる。
【００４６】
したがって、グリーンシート部位ＰＴＹを焼成したときには、プレス時に第２金型２３Ａを振動させない場合に比べて、凹部ＣＰの下方部位とその周縁部位との収縮量の差が小さくなり、当該凹部の下方部位の歪み量が低減される。こうして、設計値との隔たりを低減することができる。
【００４７】
ところで、グリーンシート部位ＰＴＹに第１金型２２Ａをプレスする場合、一般に、第１金型２２Ａのプレス面ＰＳ１の耐摩耗性を高めるために第１金型２２Ａの重量及び硬度は大きい傾向にある。このため、第１金型２２Ａを振動させた場合には、グリーンシート部位ＰＴＹに対する振動効率が低下し、この結果、セラミック粒子の分散効率も低下することになる。
【００４８】
この点、本実施形態の場合、図４に示したように、凹凸が非形成でなる載置面ＩＳ１を有する第２金型２３Ａが振動対象とされ、当該載置面ＩＳ１に載置されるグリーンシート部位ＰＴＹに対して、凹凸が形成される第１金型２２Ａのプレス面ＰＳ１がプレスされる。
【００４９】
つまり、凹凸が非形成の第２金型２３Ａが振動対象とされるため、凹凸が形成された第１金型２２Ａを振動対象とする場合に比べて、当該第２金型２３Ａにおける耐摩耗性を高める必要がない分だけ構成材料の選択幅が広がる。したがって、第２金型２３Ａをアルミニウム等で構成するといったように、当該第第２金型２３Ａの重量と硬度との一方又は双方を第１金型２２Ａよりも小さくし、グリーンシート部位ＰＴＹに対する振動効率を高めることができる。
【００５０】
この結果、セラミック粒子の分散効率を低下させることなく、グリーンシート部位ＰＴＹに凹凸を転写させることができる。
【００５１】
また本実施形態の場合、プレス工程Ｐ２では、第１金型２２Ａが第２金型２３Ａの温度よりも低温とされる。
【００５２】
第１金型２２Ａのプレス時に第２金型２３Ａを振動させた場合、その振動に起因する熱が、グリーンシート部位ＰＴＹに転写される凹部ＣＰへ局所的に生じ、当該凹部ＣＰではそれ以外の部位よりも温度が上昇して発泡あるいは亀裂が生じる傾向にある。
【００５３】
この点、第１金型２２Ａが第２金型２３Ａよりも低温とされた場合、第２金型２３Ａの振動に起因してグリーンシート部位ＰＴＹの凹部ＣＰに生じる熱を、当該グリーンシート部位ＰＴＹを凹凸パターンが形成された第１金型２２Ａによって冷却することができる。したがって、第２金型２３Ａの振動によって、グリーンシート部位ＰＴＹに転写される凹部ＣＰの下方部位におけるセラミック粒子を凹部ＣＰの周縁部位に分散させつつも、当該振動に起因する凹部ＣＰでの温度上昇を抑えることができる。
【００５４】
また本実施形態の場合、プレス工程Ｐ２では、第２金型２３Ａの載置面ＩＳ１に対して直交する方向に第２金型２３Ａが振動される。
【００５５】
このため、第２金型２３Ａの載置面ＩＳ１に載置されるグリーンシート部位ＰＴＹには厚み方向に振動が伝わる。したがって、グリーンシート部位ＰＴＹの厚み方向以外の方向に振動が伝わる場合に比べて、当該グリーンシート部位ＰＴＹに転写される凹凸がグリーンシートの面方向に広がることを抑えることができる。この結果、グリーンシート部位ＰＴＹに転写される凹凸が設計値と隔たることをより一段と低減することができる。
【００５６】
また本実施形態の場合、プレス状態にある第１金型２２Ａがグリーンシート部位ＰＴＹから離れるときには振動が停止される。
【００５７】
このため、プレス状態にある第１金型２２Ａをグリーンシート部位ＰＴＹから離すときにも第２金型２３Ａを振動させ続ける場合に比べて、当該グリーンシート部位ＰＴＹに転写される凹凸がグリーンシート部位ＰＴＹの面方向に広がることを抑えることができる。したがって、グリーンシート部位ＰＴＹに転写される凹凸が設計値と隔たることをより一段と低減することができる。
【００５８】
以上、実施形態が一例として説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００５９】
例えば上記実施形態では、グリーンシート部位ＰＴＹを第１金型２２Ａと第２金型２３Ａとの間に配置させるために、グリーンシートＧＴが移動対象とされた。しかしながら、第１金型２２Ａ又は第２金型２３Ａが移動対象とされても良く、第１金型２２Ａ又は第２金型２３ＡとグリーンシートＧＴとが移動対象とされても良い。要するに、グリーンシート部位ＰＴＹが第１金型２２Ａと第２金型２３Ａとの間に配置されれば良い。
【００６０】
また上記実施形態では、第１のパターンが形成されたプレス面ＰＳ１を有する第１金型２２Ａと、第２のパターンが形成されたプレス面ＰＳ２を有する第１金型２２Ｂとが、互いに独立した別体として昇降機２１に取り付けられた。しかしながら、プレス面ＰＳ１を有する第１金型と、プレス面ＰＳ２を有する第１金型とが一体として昇降機２１に取り付けられていても良い。また、プレス面ＰＳ２を有する第１金型２２Ｂを省略し、当該第２のパターンと、第１のパターンとの双方が形成されたプレス面を有する第１金型が昇降機２１に取り付けられていても良い。また、第一金型２２Ａと第一金型２２Ｂとが、別々の昇降機に取り付けられていても良い。
【００６１】
また上記実施形態では、第２金型２３Ａと第２金型２３Ｂとが、互いに独立した別体とされたが一体とされていても良い。ただし、第２金型２３Ａに載置されるグリーンシートに対する振動効率を高める観点では、第２金型２３Ａと第２金型２３Ｂとを互いに独立した別体としているほうが好ましい。なお、第２金型２３Ａと第２金型２３Ｂとが省略されていても良い。
【００６２】
また上記実施形態では、グリーンシートを送り方向ＳＤに沿って、第１金型２２Ａ及び第２金型２３Ａと、第１金型２２Ｂ及び第２金型２３Ｂとが順に配置されたが、当該第１金型２２Ｂ及び第２金型２３Ｂの後段にさらに第１金型及び第２金型が配置されても良い。
【００６３】
また上記実施形態では、第２金型２３Ａの一面が、凹凸が非形成とされる平らな面とされたが、当該一面に凹凸が形成されていても良い。なお、第２金型２３Ａの一面に形成すべき凹凸パターンは、第１金型２２Ａのプレス面ＰＳ１と同じであっても異なっていても良い。
【００６４】
また上記実施形態では、第２金型２２が固定とされたが、プレス対象として移動させても良い。
【００６５】
また上記実施形態では、超音波振動子２４の駆動時期が、プレス面ＰＳ１（ＰＳ２）がグリーンシート部位ＰＴＹ（ＰＴＸ）の一面に接触する前とされたが、当該一面にプレス面ＰＳ１（ＰＳ２）が接触した以降とされても良い。
【００６６】
また上記実施形態では、第１金型２２Ａが非振動対象とされ、第２金型２３Ａが振動対象とされた。しかしながら、第１金型２２Ａが振動対象とされ、第２金型２３Ａが非振動対象とされていても良く、第１金型２２Ａ及び第２金型２３Ａが振動対象とされていても良い。ただし、グリーンシート部位ＰＴＹに転写される凹凸がグリーンシートの面方向に広がることを抑える観点では、窪みを転写するための凹凸パターンが形成される面を有する金型を非振動対象とするほうが好ましい。
【００６７】
また上記実施形態では、１枚のグリーンシートＧＴから複数のグリーンシート部位が切断された。しかしながら、１枚のグリーンシートＧＴを分割し、当該分割された各グリーンシートからそれぞれグリーンシート部位が切断されても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明に係るセラミック基板の製造方法は、セラミック基板を取り扱う様々な産業において利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００６９】
１・・・プレス装置
１０・・・搬送部
２０・・・プレス部
２１・・・昇降機
２２Ａ,２２Ｂ・・・第１金型
ＰＳ１，ＰＳ２・・・プレス面
２３Ａ，２３Ｂ・・・第２金型
ＩＳ１，ＩＳ２・・・載置面
２４・・・超音波振動子
ＰＴＸ，ＰＴＹ・・・グリーンシート部位
ＣＰ・・・凹部
Ｐ１・・・配置工程
Ｐ２・・・プレス工程
Ｐ３・・・焼成工程
【図１】
0005916427.tif 000002
【図２】
0005916427.tif 000003
【図３】
0005916427.tif 000004
【図４】
0005916427.tif 000005
【図５】
0005916427.tif 000006