(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＺＴを含む材料からなり且つ厚さ２００μｍ以下であるセラミックグリーン体を焼成してセラミック焼成体を形成する際に、前記セラミックグリーン体が載置される載置面を有するセッターであって、
前記載置面は、表面に凹凸を有する第１部分と、前記第１部分よりも緻密な第２部分とが混在してなる面であり、
前記第１部分は、機械的な加工によって前記表面が研磨されている面であって、当該表面の粒子が剥離して間隙が形成されることにより前記凹凸が形成された研磨面であり、
前記第２部分は、機械的な加工が施されておらず、前記粒子が密集した無研磨面であることを特徴とするセッター。
【請求項２】
前記第２部分は、前記載置面における単位面積当たりの割合が４０％〜９０％であることを特徴とする請求項１記載のセッター。
【請求項３】
前記第２部分は、前記載置面における単位面積当たりの割合が４０％〜６５％であることを特徴とする請求項１記載のセッター。
【請求項４】
前記第２部分は、前記載置面における単位面積当たりの割合が６５％〜９０％であることを特徴とする請求項１記載のセッター。
【請求項５】
前記研磨面は、ブラスト処理によって前記表面が研磨されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のセッター。
【請求項６】
ＰＺＴを含む材料からなり且つ厚さ２００μｍ以下であるセラミックグリーン体を焼成してセラミック電子部品を製造する方法であって、
前記セラミックグリーン体を準備する工程と、
前記セラミックグリーン体が載置される載置面を有するセッターを準備する工程と、
前記セッターの前記載置面に前記セラミックグリーン体を載置して前記セラミックグリーン体を焼成する工程と、を有し、
前記セッターの前記載置面は、表面に凹凸を有する第１部分と、前記第１部分よりも緻密な第２部分とが混在してなる面であり、
前記第１部分は、機械的な加工によって前記表面が研磨されている面であって、当該表面の粒子が剥離して間隙が形成されることにより前記凹凸が形成された研磨面であり、
前記第２部分は、機械的な加工が施されておらず、前記粒子が密集した無研磨面であることを特徴とするセラミック電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セッター及びセラミック電子部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＰＺＴ等を主成分とするセラミックグリーン体の焼成には、セッターが用いられている。従来のセッターとして、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。この特許文献１に記載のセッターにおいて、セラミックグリーン体が載置される載置面は、ショットブラスト処理が施されたブラスト研磨面となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３３３２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒｘ，Ｔｉ１−ｘ）Ｏ３：チタン酸ジルコン酸鉛）を含むセラミック材料からなるグリーンシートを積層して得られたセラミックグリーン体を焼成する際、このセラミックグリーン体からは、セッターの載置面と当接する裏面側及びこの裏面に対向する表面側からセラミック材料に含まれるＰｂが蒸発すると共に、裏面側からセッターにＰｂが拡散する。上記従来のセッターのように載置面が研磨面となっている場合には、裏面側からのＰｂの蒸発量及びセッターへのＰｂの拡散量が、表面側からのＰｂの蒸発量よりも多くなる。そのため、セラミックグリーン体の表面側と裏面側とにおいてＰｂの含有量が不均一となり組成が異なる。これにより、セラミックグリーン体の表面側と裏面側とにおいて収縮率が変わり、結果としてセラミック基板に反りが生じる。
【０００５】
一方、載置面が自然面、すなわち機械的な加工が施されてない無研磨面である場合には、Ｐｂを殆ど吸収しないため、表面側からのＰｂの蒸発量が裏面側からのＰｂの蒸発量及び裏面側からのセッターへのＰｂの拡散量よりも多くなる。そのため、載置面が自然面の場合であっても、セラミックグリーン体の表面側と裏面側とにおいてＰｂの含有量が不均一となり、セラミック基板に反りが生じる。特に、セラミックグリーン体の厚みが薄い場合には、焼成体の反りが顕著となる。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、焼成体の反りを防止することができるセッター及びセラミック電子部品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】
上記課題を解決するために、本発明に係るセッターは、ＰＺＴを含む材料からなり且つ厚さ２００μｍ以下であるセラミックグリーン体を焼成してセラミック焼成体を形成する際に、セラミックグリーン体が載置される載置面を有するセッターであって、載置面は、表面に凹凸を有する第１部分と、第１部分よりも緻密な第２部分とが混在してなる面であることを特徴とする。
【０００８】
このセッターでは、ＰＺＴを含む材料からなり且つ厚さ２００μｍ以下であるセラミックグリーン体が載置される載置面において、表面に凹凸を有する第１部分と、この第１部分よりも緻密な第２部分とが混在している。表面に凹凸を有する第１部分では、セラミックグリーン体から蒸発するＰｂを吸収する一方、緻密な第２部分では、Ｐｂを殆ど吸収しない。そのため、第１部分及び第２部分によって、セラミックグリーン体の裏面側からのＰｂの蒸発量を調整できる。したがって、セラミックグリーン体を焼成する際、セラミックグリーン体の裏面側からのＰｂの蒸発量及びセッターへの拡散量と、表面側からのＰｂの蒸発量とを略同量とすることができる。これにより、セラミックグリーン体の表面側及び裏面側における成分の含有量が略均一となり、その結果、セラミック焼成体の反りを防止できる。
【０００９】
第２部分は、載置面における単位面積当たりの割合が４０％〜９０％である。特に、載置面における単位面積当たりの第２部分の割合が４０％〜６５％であるセッターの場合、厚みが１００μｍ〜２００μｍのセラミックグリーン体を焼成するために用いることが好適である。また、載置面における単位面積当たりの第２部分の割合が６５％〜９０％であるセッターの場合、厚みが３０μｍ〜１００μｍのセラミックグリーン体を焼成するために用いることが好適である。
【００１０】
第１部分は、ブラスト処理によって表面が研磨されている研磨面である。また、第２部分は、機械的な加工が施されていない無研磨面である。
【００１１】
本発明に係るセラミック電子部品の製造方法は、ＰＺＴを含む材料からなり且つ厚さ２００μｍ以下であるセラミックグリーン体を焼成してセラミック電子部品を製造する方法であって、セラミックグリーン体を準備する工程と、セラミックグリーン体が載置される載置面を有するセッターを準備する工程と、セッターの載置面にセラミックグリーン体を載置してセラミックグリーン体を焼成する工程と、を有し、セッターの載置面は、表面に凹凸を有する第１部分と、第１部分よりも緻密な第２部分とが混在してなる面であることを特徴とする。
【００１２】
このセラミック電子部品の製造方法では、表面に凹凸を有する第１部分と、第１部分よりも緻密な第２部分とが混在してなる載置面を有するセッターを用いている。表面に凹凸を有する第１部分では、セラミックグリーン体から蒸発するＰｂを吸収する一方、緻密な第２部分では、Ｐｂを殆ど吸収しない。そのため、第１部分及び第２部分によって、セラミックグリーン体の裏面側からのＰｂの蒸発量を調整できる。したがって、セラミックグリーン体を焼成する際、セラミックグリーン体の裏面側からのＰｂの蒸発量及びセッターへの拡散量と、表面側からのＰｂの蒸発量とを略同量とすることができる。これにより、セラミックグリーン体の表面側及び裏面側における成分の含有量が略均一となり、その結果、セラミック焼成体の反りを防止できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、焼成体の反りを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態に係る製造方法によって製造される圧電素子を示す斜視図である。
【図２】圧電素子の製造方法を実施するためのセッターを示した図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】（ａ）は研磨面を説明する図であり、（ｂ）は自然面を示す図である。
【図５】図２に示すセッターの載置面を説明する図である。
【図６】研磨面の表面を示す写真である。
【図７】自然面の表面を示す写真である。
【図８】図２に示すセッターの載置面を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の好適な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１６】
まず、図１を参照して、本実施形態に係るセッターを用いて製造されるセラミック電子部品の構成について説明する。図１は、一実施形態に係る製造方法によって製造される圧電素子を示す斜視図である。本実施形態では、セラミック電子部品の一形態として、圧電素子１００について説明する。
【００１７】
圧電素子１００は、例えば、磁気ディスクを備えたディスク装置などに適用される。すなわち、デュアル・ステージ・アクチュエータ方式のディスク装置において、ボイスコイルモータ以外の第２のアクチュエータとして、圧電素子１００が用いられる。
【００１８】
図１に示すように、圧電素子１００は、対向する第１面１０２ａと第２面１０２ｂとを有する圧電素子基板１０２を備えている。圧電素子基板１０２は、圧電セラミックス１０３の両面に金属極１０４を設けることによって構成されている。圧電セラミックス１０３の材料として、組成がＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３−Ｐｂ（Ｚｎ１／３  Ｎｂ２／３）Ｏ３の３成分系圧電セラミック材料等が挙げられる。
【００１９】
圧電素子基板１０２の第１面１０２ａ及び第２面１０２ｂは、金属極１０４に覆われている。圧電素子基板１０２の四方の側面１０２ｃは金属極１０４に覆われず、圧電セラミックス１０３が露出する。この側面１０２ｃは、樹脂１０５によって覆われている。樹脂１０５の材料として、エポキシ樹脂が用いられる。また、エポキシ樹脂の他に、ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂を使用することができる。また、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂などの紫外線硬化樹脂を使用することもできる。また、ポリ酢酸ビニルなどのホットメルト樹脂を用いてもよい。
【００２０】
次に、図２及び図３を参照して、圧電素子１００を焼成するためのセッターの構成について説明する。図２は、圧電素子の製造方法を実施するためのセッターを示した図であり、図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【００２１】
図２及び図３に示されるように、セッター１は、正方形を呈する板状体であり、例えば縦横が１００ｍｍ×１００ｍｍとすることができる。セッター１は、気孔率が３％未満、好ましくは１％未満といった緻密性を有するものが望ましい。セッター１の材料としては、耐久性を高めるべく、例えば酸化ジルコニウムにイットリア（Ｙ２Ｏ３）を添加して安定化させたものを用いるのが望ましい。酸化ジルコニウムに添加されるイットリアの量としては、８ｍｏｌ％が好ましい。なお、安定化剤としては、Ｙ２Ｏ３の他に、カルシア（ＣａＯ）、マグネシア（ＭｇＯ）、セリア（ＣｅＯ２）等を用いることができる。
【００２２】
セッター１は、セラミックグリーン体１０を載置する載置面２を有している。載置面２には、セラミックグリーン体１０が２×５のマトリックス状となるように載置されている。図５に示すように、載置面２は、研磨面（第１部分）３と、自然面（第２部分）４とから形成されている。以下、図４〜図８を参照して、載置面２について詳細に説明する。
【００２３】
図４（ａ）は、研磨面を説明する図であり、図４（ｂ）は、自然面を説明する図である。図５は、図２に示すセッターの載置面を説明する図である。また、図６は、研磨面の表面を拡大して示す写真であり、図７は、自然面の表面を拡大して示す写真である。図８は、図２に示すセッターの載置面を拡大して示す写真である。なお、図６〜図８において、（ａ）は表面を１０００倍に拡大した写真であり、（ｂ）は表面を５０００倍に拡大した写真である。
【００２４】
研磨面３は、機械的な加工によって表面が研磨されている面である。研磨面３は、ブラスト処理によって表面の粒子が脱落（剥離）して間隙が形成されており、凹凸３ａが形成された粗い表面となっている。すなわち、研磨面３の表面は、断面で見た場合に、セッター１の厚み方向において自然面４に対して粒子が脱落した分だけ深い位置に形成されている。研磨面３の表面粗さは、焼成されるセラミックグリーン体に応じて適宜設定されが、例えば中心線平均粗さＲａが好ましくは１μｍ〜２０μｍ、より好ましくは２μｍ〜６μｍとなっている。中心線平均粗さＲａとは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１に規定されている表面粗さのことであり、粗さ曲線を中心線から折り返し、その粗さ曲線と中心線とによって得られた面積を長さで割った値である。なお、ブラスト処理としては、周知の技術を用いることができ、ショット材やブラスト圧力、ブラスト時間は、所望する表面粗さに応じて適宜設定することができる。
【００２５】
自然面４は、表面が滑らかな面となっている。自然面４は、その表面を粒子が殆ど隙間なく覆っており、粒子が密集した緻密面である。すなわち、自然面４は、機械的な加工が施されていない無研磨面であり、研磨面３よりも緻密な面となっている。上述のように、研磨面３は、ブラスト処理による機械的な面加工時の機械的な衝撃によって、表面の粒子の脱落や隙間が生じて凹凸３ａが形成されている。一方、自然面４は、機械的な面加工が施されないため、表面の粒子の脱落等が生じておらず、研磨面３に比べて緻密になっている。なお、自然面４は、完全に平坦な面ではなく、表面に多少の凹凸が形成されている場合も含んでおり、研磨面３と比較して相対的に緻密となっている。
【００２６】
図５に示すように、セッター１の載置面２は、上記のような研磨面３及び自然面４が混在してなる面である。なお、ここで言う混在とは、所定の周期で研磨面３と自然面４とが形成されていてもよいし、研磨面３と自然面４とが規則性無く形成されていてもよい。
【００２７】
載置面２における単位面積当たりの自然面４の割合は、４０％〜９０％であることが好ましい。また、厚みが１００μｍ〜２００μｍであるセラミックグリーン体１０の焼成に用いる場合には、載置面２における単位面積当たりの自然面４の割合が４０％〜６５％であることが好ましい。さらに、厚みが３０μｍ〜１００μｍであるセラミックグリーン体１０の焼成に用いる場合には、載置面２における単位面積当たりの自然面４の割合が６５％〜９０％であることが好ましい。すなわち、自然面４は、厚みが薄いセラミックグリーン体１０の焼成に用いる場合には、載置面２における単位面積当たりを占める割合が多く形成されていることが好ましい。
【００２８】
続いて、上記のセッター１を用いた圧電素子１００の製造方法について説明する。
【００２９】
まず、セッター１を準備する。セッター１は、自然面のみのセッターを用意し、このセッターにブラスト処理を施して研磨面３を形成する。これにより、図５に示すように、載置面２において、研磨面３と自然面４とが混在する。そして、ブラスト処理の後に洗浄・乾燥を行って、セッター１を得る。なお、用意するセッターは、その表面が平坦なものであってもよいし、その表面にエンボス加工が施されているものであってもよい。
【００３０】
続いて、セラミックグリーン体１０を用意する。そのため、まず、例えば組成がＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３−Ｐｂ（Ｚｎ１／３  Ｎｂ２／３）Ｏ３の３成分系圧電セラミック材料に有機バインダや有機溶剤等を混合して基体ペーストを作成し、その基体ペーストを用いて、ドクターブレード法によりセラミックグリーンシートを形成する。
【００３１】
そして、セラミックグリーンシートを積層して、所定の温度（例えば、６０℃程度）で加熱しながら、所定の圧力（例えば、１００ＭＰａ程度）で積層方向にプレスする。これにより、セラミックグリーン体１０を得ることができる。このとき、セラミックグリーン体１０の厚みは、２００μｍ以下である。
【００３２】
次いで、このような複数枚のセラミックグリーン体１０を、図１及び図２に示すようにセッター１の載置面２に載せ、セラミックグリーン体１０中に含まれるバインダを除去する、いわゆる脱バインダ（脱脂）を行う。成形時に用いるバインダは、後述する焼成時にセラミックグリーン体１０よりガス化して発生すると、焼成雰囲気を狂わせ、セラミックグリーン体１０の焼成不良を引き起こすため、予め焼成前にセラミックグリーン体１０の脱バインダを行うようにしている。この脱バインダ処理としては、セラミックグリーン体１０を例えば４００℃の温度で加熱して、例えば１０時間安定させる。
【００３３】
続いて、セラミックグリーン体１０をセッター１の載置面２に載せたまま、セラミックグリーン体１０の焼成を行う。具体的には、脱バインダ処理が終了したセラミックグリーン体１０が載っている複数のセッター１を、柱状のジルコニアスペーサ（図示しない）を介して重ねる。そして、これらのセッター１の一番上に、セラミックグリーン体１０が載っていないセッター１を、ジルコニアスペーサを介して重ねる。なお、最上部のセッター１は、セラミックグリーン体１０が載置されるセッター１と同じ構造であるのが好ましい。このとき、セッター１同士の間隔は、ジルコニアスペーサの長さを変えることで調整する。なお、ジルコニアスペーサは、セッター１と同じ材料で形成するのが望ましい。
【００３４】
そして、このように多段に積載されたセッター１を焼成炉（図示しない）内に収容し、各セラミックグリーン体１０を焼成する。このとき、セラミックグリーン体１０を例えば１０５０℃の温度で加熱して、例えば３時間安定させる。セラミックグリーン体１０の焼成の際には、セラミックグリーン体１０に含まれるＰｂが表面及び裏面から蒸発すると共に、裏面からＰｂがセッター１に拡散する。このとき、セッター１における載置面２の研磨面３では、セラミックグリーン体１０の裏面側から蒸発するＰｂを凹凸３ａにより吸収する。一方、緻密な自然面４では、セラミックグリーン体１０の裏面側から蒸発するＰｂを殆ど吸収しない。
【００３５】
こうしてセラミックグリーン体１０の焼成が完了すると、圧電素子１００の圧電セラミックス１０３が連続したセラミック焼成体が得られる。そして、圧電素子基板１０２の第１面１０２ａ及び第２面１０２ｂに対応する部分に金属極１０４を形成し、例えばダイヤモンドブレード等によって所定の大きさに切断することにより、圧電素子基板１０２が形成される。その後、切り溝に樹脂を充填して硬化させて切断して樹脂１０５を形成することにより、圧電素子１００が得られる。
【００３６】
以上説明したように、セッター１は、ＰＺＴを含む材料からなり且つ厚さ２００μｍ以下であるセラミックグリーン体１０が載置される載置面２において、表面に凹凸３ａを有する研磨面３と、この研磨面３よりも緻密な自然面４とが混在している。表面に凹凸３ａを有する研磨面３では、セラミックグリーン体１０から蒸発するＰｂを吸収する一方、緻密な自然面４では、Ｐｂをほとんど吸収しない。そのため、研磨面３及び自然面４によって、セラミックグリーン体１０の裏面側からのＰｂの蒸発量を調整できる。したがって、セラミックグリーン体１０を焼成する際、セラミックグリーン体１０の裏面側からのＰｂの蒸発量及びセッター１への拡散量と、表面側からのＰｂの蒸発量とを略同量とすることができる。これにより、セラミックグリーン体１０の表面側及び裏面側における成分の含有量が略均一となり、その結果、セラミック焼成体の反りを防止できる。
【００３７】
また、載置面２における単位面積当たりの自然面４の割合が４０％〜９０％である。特に、載置面２における単位面積当たりの自然面４の割合が４０％〜６５％であるセッター１の場合には、厚みが１００μｍ〜２００μｍのセラミックグリーン体１０を焼成するために用いることが好適である。また、載置面２における単位面積当たりの自然面４の割合が６５％〜９０％であるセッター１の場合には、厚みが３０μｍ〜１００μｍのセラミックグリーン体１０を焼成するために用いることが好適である。
【００３８】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、ブラスト処理によって研磨面３を形成しているが、研磨面３はその表面に凹凸３ａを有していればよく、形成方法は他の方法であってもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１…セッター、２…載置面、３…研磨面（第１部分）、４…自然面（第２部分）、１０…セラミックグリーン体、１００…圧電素子（電子部品）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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