(57)【要約】【課題】煩雑な粉末除去のための洗浄工程を必要とせず、継続的に薄層セラミックス板を安定に得ることができ、セラミック板の劣化が生じ難く、かつ表面平滑性に優れた薄層セラミック板を得る方法を提供する。【解決手段】セラミックグリーンシートを導電ペーストからなる未焼結の金属膜とを交互に積層することにより積層体を得、該積層体を焼成して焼結体１を得、焼結体１をアルコール中に浸漬させた後に、外力を加えることにより、金属膜５，６と薄層セラミック板２〜４とが分離され、薄層セラミック板２〜４が得られる、薄層板の製造方法。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックグリーンシートと導電ペーストにより形成された未焼結の金属膜とを交互に積層することにより積層体を得る第１の工程と、
前記積層体を焼成して、前記金属膜と、セラミックグリーンシートが焼成されて得られた薄層セラミック板とが一体化されてなる焼結体を得る第２の工程と、
前記焼結体中の金属膜と薄層セラミック板とを分離させることによって、前記薄層セラミック板を得る第３の工程とを備え、
前記第３の工程において、前記焼結体をアルコール中に浸漬させた後に外力を加えることにより、前記焼結体中の金属膜と薄層セラミック板とを分離させることを特徴とする、薄層セラミック板の製造方法。
【請求項２】
前記第３の工程において、前記アルコールとしてｎ−ブタノールまたはｎ−ペンタノールが用いられる、請求項１に記載の薄層セラミック板の製造方法。
【請求項３】
前記第３の工程において、前記外力の付加が、超音波処理により行われる、請求項１または２に記載の薄層セラミック板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック板の製造方法に関し、特に、厚みの薄いセラミック板を得ることを可能とする製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＣ基板やコンデンサなどのセラミック電子部品の薄型化及び小型化が進んできている。そのため、電子部品を構成するためのセラミック板として、より薄いセラミック板が要求されている。
【０００３】
このような要求を満たす製造方法の一例が、下記の特許文献１に開示されている。すなわち、この特許文献１に記載の方法では、まず、セラミックスの焼成温度よりも高い融点の酸化物が樹脂に含有された樹脂シートを用意する。この樹脂シートと、セラミックグリーンシートとを交互に積層することにより積層体が得られ、該積層体が焼成される。焼成により、セラミックグリーンシートがセラミック板となり、かつ樹脂シート中の樹脂は飛散する。従って、残存する未焼結の酸化物層からセラミック板を分離することにより、薄いセラミック板が得られる。
【０００４】
また、特許文献１には、その他の方法として、セラミックスの焼成温度よりも高い融点を有する酸化物を樹脂に分散させてなる樹脂ペーストを用いる方法も開示されている。すなわち、まず樹脂ペーストをセラミックグリーンシートに塗布し、樹脂ペーストが塗布されたセラミックグリーンシートを積層して積層体を用意する。そして、この積層体を上記と同様にして焼成することにより、残存する未焼結の酸化物層からセラミック板を分離することができるとされている。
【０００５】
また、下記の特許文献２には、図３（ａ）及び（ｂ）に示すセラミックシートの製造方法が開示されている。すなわち、まず図３（ａ）に示すように、未焼結の金属膜１１，１２と、セラミックグリーンシート１３，１４，１５とを交互に積層してなる積層体１０を用意する。そして積層体１０を焼成して焼結体を得る。その後、図３（ｂ）に示すように、上記のようにして得られた焼結体１０Ａを、電解液１６中に浸漬し、金属膜１１，１２に正電位を与えることにより金属膜１１，１２を電気分解して金属膜１１，１２を溶解する。このようにして、金属膜１１，１２が溶解されるため、薄いセラミック板が得られる。
【０００６】
また、特許文献２には、その他の方法として、金属膜を溶解し得る酸に焼結体を浸漬することにより金属膜が溶解される方法も開示されている。
また、従来、セラミックスラリーから板状の成形体を得た後、板状の成形体を積み重ねて焼成するに際し、成形体同士の付着を防止するために、板状成形体間にセラミック粉末が介在された状態で焼成が行われる方法が知られている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−１６９２４４号公報
【特許文献２】
特開平８−２６７４３８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載の方法では、セラミック板同士を分離するために、上記酸化物が樹脂に分散されている樹脂シートまたは樹脂ペーストが用いられる。しかしながら、樹脂は焼成に際して飛散するが、酸化物は焼成後においても、未焼結であるため得られたセラミック板に付着して残留し、その残留酸化物を容易に取り除くことはできない。そのため、得られたセラミック板に付着している酸化物を取り除くために、煩雑な洗浄工程を実施しなければならなかった。また、洗浄を行ったとしても、除去し得ない酸化物が残存しがちであった。そのため、得られたセラミック板の表面の平滑性が十分でなかった。
【０００９】
他方、特許文献２に記載の方法では、金属膜を溶解することにより、薄いセラミック板が焼結体から分離されるが、電気分解により金属膜が溶解されはじめると、電気分解のための電力供給ラインと金属膜との電気的接続が途中で遮断されるため、連続的に金属膜の溶解を進めることができなかった。
【００１０】
さらに、金属膜を溶解するために、金属膜を溶解する塩酸や硝酸などの無機酸を用いた方法では、使用できる酸が限られる。また、このような無機酸を用いた場合、得られたセラミック板が酸により劣化することもあった。
【００１１】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、煩雑な洗浄工程を要することなく、かつ継続的に薄層セラミック板を安定に得ることができるとともに、得られたセラミック板の劣化が生じ難く、表面平滑性に優れた薄層セラミック板の製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る薄層セラミック板の製造方法は、セラミックグリーンシートと導電ペーストにより形成された未焼結の金属膜とを交互に積層することにより積層体を得る第１の工程と、前記積層体を焼成して、前記金属膜と、セラミックグリーンシートが焼成されて得られた薄層セラミック板とが一体化されてなる焼結体を得る第２の工程と、前記焼結体中の金属膜と薄層セラミック板とを分離させることによって、前記薄層セラミック板を得る第３の工程とを備え、前記第３の工程において、前記焼結体をアルコール中に浸漬させた後に外力を加えることにより、前記焼結体中の金属膜と薄層セラミック板とを分離させることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る薄層セラミック板の製造方法では、第３の工程において焼結体がアルコール中に浸漬された後、外力を加えられ、それによって金属膜と薄層セラミック板とが分離される。このようにアルコール中に浸漬させた後、外力を加えることにより、薄層セラミック板と金属膜とが容易に分離されるのは、アルコールが両者の接合を切れ易くする働きをするためであると考えられる。従って、アルコール浸漬後に外力を加えることにより、金属膜と薄層セラミック板との接合が外れ、両者を容易に分離することができる。
【００１４】
よって、上記アルコールとしては、上記薄層セラミック板と金属膜との接合を切れ易くする働きを有する限り、特に限定されず、様々なアルコール類を用いることができる。
【００１５】
また、上記外力を加える方法としては、上記焼結体に何らかの外力が与えられる限り、何れの方法でもよく、手作業やバレル処理でも十分効果がある。
本発明に係る薄層セラミック板の製造方法のある特定の局面では、前記第３の工程において、前記外力を加える方法として、超音波処理を施す方法が用いられる。
【００１６】
本発明に係る薄層セラミック板の製造方法のある特定の局面では、前記第３の工程において、前記アルコールとして、ｎ−ブタノール、またはｎ−ペンタノールが用いられる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００１８】
（第１の実施例）
Ｐｂ３Ｏ４、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２及びＳｒＣＯ３の各セラミック粉末を用意した。このセラミック粉末を、Ｐｂ０．９８Ｓｒ０．０２（Ｚｒ０．４５Ｔｉ０．５５）Ｏ３の組成のセラミックスを得るように秤量し、ボールミルで湿式混合し、混合粉末を得た。
【００１９】
上記のようにして得られた混合粉末を８００℃で２時間仮焼し、粉砕することにより仮焼粉末を得た。
上記仮焼粉末に、バインダー及び可塑剤を混合し、セラミックスラリーを得た。このセラミックスラリーをドクターブレード法により成形し、厚み３０μｍのセラミックグリーンシートを得た。
【００２０】
上記セラミックグリーンシートを所望の大きさにカットして得られた矩形状のセラミックグリーンシート上にＡｇ粉末及びＰｄ粉末を重量比で７０：３０の割合で含む導電ペーストをスクリーン印刷により付与し、上記矩形状のセラミックグリーンシートの上面の全面に未焼結の金属膜を形成した。このようにして未焼結の金属膜が形成された複数枚の矩形状のセラミックグリーンシートを積層し、６０℃の温度で１９６ＭＰａの圧力で熱圧着し、未焼結の金属膜を介して積層された未焼結のセラミックからなる板状の成形体を得た。
【００２１】
得られた成形体を５００℃の温度で加熱し、セラミックグリーンシートに含まれているバインダーを除去し、しかる後、１０５０℃で焼成し、板状の焼結体を得た。図１に、このようにして得られた焼結体を略図的に示す。焼結体１では、上記セラミックグリーンシートが焼成することにより得られた薄層セラミック板２〜４と、未焼結の金属膜が焼結することにより得られた金属膜５，６とが交互に積層されている。
【００２２】
次に、図２に示すように、上記焼結体１を、ｎ−ブタノール７に１０時間浸漬した後引き上げ、洗浄した後、市販の超音波洗浄機（井内盛栄堂社製、品番：ＵＳ−３）に水及び上記焼結体１を入れ、印加電圧３〜５Ｖで超音波処理を数分程度行った。その結果、金属膜５，６と薄層セラミック板２〜４とが互いに分離し、厚み約２０μｍの各薄層セラミック板２〜４を得ることができた。
【００２３】
これは、焼結体１をアルコールに浸漬することにより、各薄層セラミック板２〜４間に介在する金属膜５，６と前記各薄層セラミック板との接合が切れ易くなったことで、後の超音波処理で容易に分離されたことによる。
【００２４】
（比較例１）
実施例１と同様にしてセラミックグリーンシートを得た。このようにして得たセラミックグリーンシートを熱圧着し、３０μｍの厚みの板状の成形体（未焼結の成形体）を得た。次に、複数個の上記成形体の間に酸化ジルコニア（＝ＺｒＯ２）からなる粉末を均一に分散されるように挿入した状態で積み重ね、実施例１と同様の条件で脱バインダー及び焼成を行った。その後、複数個の薄層セラミック板を取出し、表面に付着している上記粉末を超音波洗浄機により除去した。
【００２５】
（実施例１及び比較例１の結果）
実施例１で得られた積層セラミック板は、平滑であり、反りがなかったのに対し、比較例１で得られたセラミック板では超音波処理を行った後でも、酸化ジルコニア粉末が付着していた。また、該酸化ジルコニア粉末が凝集しており、セラミック板の表面の平滑性が不十分であった。
【００２６】
従って、上記実施例１及び比較例１の比較からも明らかなように、実施例１によれば、厚み２０μｍと薄く、かつ表面平滑性に優れ、反りのない平板状の薄層セラミック板の得られることがわかる。
【００２７】
（実施例２）
出発原料として、Ｐｂ３Ｏ４、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＮｉＯ及びＮｂ２Ｏ５の各セラミック粉末を用意した。このセラミック粉末を、Ｐｂ１．０（Ｎｉ１／２Ｎｂ１／２）０．２０−（Ｚｒ０．３５Ｔｉ０．４５）Ｏ３の組成を実現するように秤量した。このようにして形成された出発原料を用いたことを除いては、実施例１と同様にして焼結体を得た。
【００２８】
得られた焼結体を、ｎ−ペンタノールに１０時間浸漬した後引き上げ、洗浄した後、この焼結体を実施例１で用いたのと同様の超音波洗浄機を用い、同様の条件で超音波処理を施した。その結果、上記焼結体から金属膜と薄層セラミック板に分離され、実施例１と同様に厚み約２０μｍの平滑な薄層セラミック板を得ることができた。
【００２９】
実施例２から明らかなように、セラミックスの組成が変更された場合であっても、本発明の方法に従って、平滑であり、反りのない薄層セラミック板が得られることがわかる。
【００３０】
本発明においては、使用するセラミックスの組成は、実施例１，２に示されたものに限定されず、様々な組成のセラミックスからなる薄層セラミック板を得ることができる。従って、Ｐｂ系セラミックスだけでなく、チタン酸バリウム系セラミックスなどの様々なセラミックスからなる薄層セラミック板を得ることができる。
【００３１】
なお、上記実施例では、焼結体をアルコール中に浸漬する時間を１０時間としているが、本発明において、浸漬時間は１０時間に限定されない。外力により焼結体中の金属膜と薄層セラミック板が互いに分離できるように、浸漬時間は適宜調整され得る。
【００３２】
また、上記金属膜を形成するための金属材料についても、特に限定されず、Ａｇ及びＰｄを含むものだけでなく、ＮｉやＣｕを主体とするものであってもよく、またこれらの合金を主体とするものであってもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る薄層セラミック板の製造方法では、未焼結の金属膜とセラミックグリーンシートとが交互に積層された積層体を焼成し、得られた焼結体をアルコール中に浸漬し、外力を加えるだけで、セラミックグリーンシートの焼成により得られた薄層セラミック板が金属膜から互いに分離され、反りがなく、かつ表面平滑性に優れた薄層セラミック板を容易に得ることができる。
【００３４】
すなわち、金属膜とセラミックグリーンシートとが交互に積層されているため、得られた焼結体において薄層セラミック板に反りや歪みが生じ難い。
また、従来のセラミック板相互の分離ための粉末をセラミックグリーンシート間に介在させた方法では、粉末の除去に煩雑な工程を必要としたのに対し、本発明では、このような煩雑な粉末除去工程を実施する必要はない。従って、薄層セラミック板の生産性を高めることもできる。
【００３５】
さらに、上記粉末により薄層セラミック板を分離する従来法では、上記粉末を確実に除去できず、セラミック板に残存しがちであったのに対し、本発明の製造方法では、上記粉末を用いないため、得られた薄層セラミック板の表面に粉末が付着したりすることがなく、従来法に比べて平滑性に優れた薄層セラミック板を提供することができる。
【００３６】
よって、本発明によれば、例えば２０μｍ以下の平滑性に優れた薄層セラミック板を安定に供給することが可能となる。
第３の工程において、ｎ−ブタノールまたはｎ−ペンタノールを用いた場合には、上述した実施形態１，２からも明らかなように、金属膜と薄層セラミック板との分離を確実に行うことができる。
【００３７】
外力を加える工程において、超音波処理を利用した場合には、外力を超音波振動源を用いて容易に加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例において用意されるセラミック焼結体を示す模式的正面断面図。
【図２】図１に示したセラミック焼結体をアルコールに浸漬した状態を示す正面断面図。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、従来の薄層セラミック板の製造方法において用意されるセラミック焼結体及びセラミック焼結体の金属膜に通電し、金属膜を溶解する工程を説明するための各断面図。
【符号の説明】
１…セラミック焼結体
２〜４…薄層セラミック板
５，６…金属膜
７…ｎ−ブタノール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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