(57)【要約】【課題】煩雑な洗浄工程を必要とせず、反りが少なく表面平滑性に優れた薄いセラミック板を確実に提供し得る薄層セラミック板の製造方法を得る。【解決手段】セラミックグリーンシートと、白金及びイリジウムのうち少なくとも１種からなる金属を主体とする導電ペーストからなる未焼結の金属膜と交互に積層して積層体を得、この積層体を焼成して焼結体１を得、この焼結体１に超音波処理による振動を与え、焼結体中に形成された金属膜５，６を薄層セラミック板２〜４から分離する、薄層セラミック板の製造方法。【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、前記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、薄層セラミック板を得る第３の工程とを備え、
前記第１の工程において、未焼結の金属膜が、白金及びイリジウムのうち少なくとも１種からなる金属を用いて構成されており、
前記第３の工程において、前記焼結体に外力を加えることにより、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、前記外力の付加が、超音波処理により振動を与えることにより行われる、請求項１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、より詳細には、厚みが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、前記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、薄層セラミック板を得る第３の工程とを備え、前記第１の工程において、未焼結の金属膜が、白金及びイリジウムのうち少なくとも１種からなる金属を用いて構成されており、前記第３の工程において、前記焼結体に外力を加えることにより、焼結体中の記載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】
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限定されず、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。
【００１４】
【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。
【００１５】
（実施例１）
出発原料として、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の組成を構成するように秤量し、ボールミルで湿式混合し、混合粉末を得た。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。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、このセラミックスラリーを用いてドクターブレード法で形成し、厚み約３０μｍのセラミックグリーンシートを得た。
【００１６】
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、Ｐｔ粉末を用いて構成された導電ペーストを乾燥後の厚みが約５μｍとなるように全面に形成し、上記のようにして得た未焼結の金属膜が形成されたセラミックグリーンシートを用意した。この未焼結の金属膜が形成された複数個の矩形状のセラミックグリーンシートを積層し、６０℃及び１９６ＭＰａの条件で熱プレスにより圧着し、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。なお、最上部のセラミックグリーンシートには、金属膜が形成されていないセラミックグリーンシートを用いた。
【００１７】
上記のようにして得られた成形体を加熱し、５００℃の温度でバインダー成分を除去し、しかる後、１０５０℃の温度で焼成し、板状のセラミック焼結体を得た。図１に、このようにして得られたセラミック焼結体を断面図で示す。セラミック焼結体１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、上記未焼成の金属膜が焼結された得られた金属膜５，６とが交互に積層された構造を有する。このようにして得られたセラミック焼結体１を超音波洗浄機（井内盛栄堂社製、品番：ＵＳ−３）に水と共に入れ、電圧３〜５Ｖで数分〜数十分超音波処理による振動を与えた。
上記超音波処理により、Ｐｔからなる金属膜と、薄層セラミック板との接合が解かれ、約２０μｍ程度の厚みの薄層セラミック板を得ることができた。
【００１８】
（実施例２，３）
未焼成の金属膜を構成する材料として、Ｐｔ粉末を主体とする導電ペーストに代えて、実施例２では、Ｉｒ粉末を主体とする導電ペーストを用い、実施例３ではＰｔとＩｒとを重量比で５０対５０の割合で含む導電ペーストを用いたことを除いては、実施例１と同様とした。
【００１９】
（比較例１）
導電ペーストとして、Ｐｔを主体とするものに代えて、Ａｇ及びＰｄを重量比で３０対７０で含む導電ペーストを用いたことを除いては、実施例１と同様とした。
【００２０】
（実施例１〜３及び比較例１の評価）
実施例１〜３では、下記の表１に示すように、超音波処理後に薄層セラミック板が金属膜から容易に分離され、薄層セラミック板を容易に取り出すことができた。これに対して、比較例１では、薄層セラミック板はＡｇ−Ｐｄからなる金属膜から容易に分離されなかった。比較例１で最終的に得られた構造における薄層セラミック板と金属膜との間の密着力を測定したところ、９８ＭＰａであった。
【００２１】
比較例１における密着力の測定に際しては、図２に示すように、セラミック焼結体２１をＡ〜Ｃの３点で支持し、３点曲げ抗折強度試験により抗折強度を測定した。すなわち、セラミック焼結体２１が折れた際には、金属膜と薄層セラミック板との界面で分離が生じるため、このセラミック焼結体が折れた際の強度を密着力（ＭＰａ）とした。
【００２２】
なお、実施例１〜３では、金属膜から薄層セラミック板が容易に分離したため、密着力を測定することはできなかった。
また、実施例１〜３では、上記のように超音波処理により薄層セラミック板が金属膜から容易に分離され、しかも平滑であり、かつ反りのない薄層セラミック板を得ることができた。これは、セラミック焼結体を得る段階で、薄層セラミック板が金属膜により支持されているため、得られた薄層セラミック板において反りの発生が抑制されているためと考えられる。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
（実施例４）
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用い、Ｐｂ１．０（Ｎｉ１／２Ｎｂ１／２）Ｏ２．０−（Ｚｒ０．３５Ｔｉ０．４５）Ｏ３の組成を構成するセラミックスを得るように、これらのセラミック粉末を秤量し、以下実施例１と同様にしてセラミック焼結体を得た。また、実施例４においても、このセラミック焼結体を用い、実施例１と同様に超音波洗浄機を用いて振動を与えた。その結果、金属膜から薄層セラミック板が分離され、薄層セラミック板を容易に取り出すことができた。
【００２５】
（実施例５，６）
未焼結の金属膜を構成する導電ペーストとして、Ｐｔを主体とするものに代えて、実施例５ではＩｒ粉末を主体とするもの、実施例６では、ＰｔとＩｒとを重量比で５０対５０で含む導電ペーストを用いたことを除いては、実施例４と同様にして焼結体を得、かつ実施例４と同様に超音波処理を行ない、薄層セラミック板を得た。
【００２６】
（比較例２）
未焼結の金属膜を構成する導電ペーストとして、Ａｇ及びＰｄを重量比で３０対７０で含むものを用いたことを除いては、実施例４と同様にしてセラミック焼結体を得、超音波処理を行なった。
【００２７】
（実施例４〜６及び比較例２の評価）
下記の表２に示すように、実施例４〜６では、超音波処理により、薄層セラミック板は金属膜から良好に分離され、薄層セラミック板を取り出すことができた。従って、薄層セラミック板と金属膜との密着力を測定することはできなかった。
【００２８】
これに対して、比較例２では、金属膜が薄層セラミック板から剥がれず、両者の間の密着力を測定したところ、１０１ＭＰａであった。
また、実施例４〜６においても、実施例１と同様にして、表面が平滑であり、反りのない薄層セラミック板を得ることができた。
【００２９】
【表２】
2005015255.tif 000004
【００３０】
実施例１〜６の結果から明らかなように、本発明に係る薄層セラミック板の製造方法では、未焼結の金属膜が白金及びイリジウムのうち少なくとも１種からなる金属を用いて構成されているため、セラミック焼結体を超音波処理することにより、金属膜から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容易に取り除かれる。これは、Ａｇ−Ｐｄ合金やＡｇまたはＰｄでは、焼成に際し、酸素を介して金属がセラミックスと強固に結合しているのに対して、ＰｔやＩｒは、酸素との結びつきが弱いためである。すなわち、Ｐｔ及びＩｒのうち少なくとも１種からなる金属を用いて構成された金属膜は、セラミックスとの接着強度がかなり低いため、超音波処理により振動を与えるだけで、薄層セラミック板が金属膜から容易に分離される。
【００３１】
なお、上記実施例１〜６では、Ｐｂ系セラミックスが薄層セラミック板を構成するセラミック材料として用いられたが、チタン酸バリウム系セラミックスのような他のセラミックスを用いてもよい。
【００３２】
【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、白金及びイリジウムのうち少なくとも１種からなる金属を用いて構成された未焼結の金属膜と、セラミックグリーンシートとが交互に積層されて積層体が構成され、該積層体を焼成することにより焼結体が得られている。従って、白金及びイリジウムのうち少なくとも１種からなる金属膜と、セラミックグリーンシートの焼成により得れた薄層セラミック板との密着強度が低いため、第３の工程において超音波処理等により外力を与えることにより、金属膜と薄層セラミック板との接合を容易に解くことができる。よって、薄層セラミック板を超音波処理等の外力を加えるだけで容易に取り出すことができる。
【００３３】
また、積層体を焼成することにより焼結体が得られているため、焼結体中の薄層セラミック板を金属膜により支持されているため、薄層セラミック板の厚みが薄い場合であっても反りが少ない薄層セラミック板を得ることができる。よって、本発明によれば、反りが少なく、表面平滑性に優れた、例えば厚み２０μｍ以下の非常に薄いセラミック板を安定に供給することが可能となる。
【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正面断面図。
【図２】比較例１において、金属膜とセラミック板との密着強度を評価するために試験方法を説明するための模式的正面断面図。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、従来の薄層セラミック板を得る方法の一例を説明するための図であり、（ａ）は用意されるセラミック焼結体を示す正面断面図、（ｂ）は電気分解により金属膜を溶解する工程を示す模式的正面断面図。
【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
２１…セラミック焼結体（比較例１）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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