(57)【要約】【課題】  少ない電力量で製造でき、基板や導体層の抵抗値を容易に制御することが可能なセラミックス基板の製造方法を提供する。【解決手段】  セラミックス成形体又は焼結体１上に、焼成した又は未焼成の導体層２を形成し、又は該導体層上に更に未焼成の絶縁体層を形成し、焼成した又は未焼成の導体層２に通電して抵抗発熱させ、セラミックス成形体、未焼成の導体層２、及び未焼成の絶縁体層を焼結又は焼成する。セラミックス焼結体１は、導電性材料粉末を混合したセラミックス成形体に通電して抵抗発熱させ、焼結して製造する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックス粉末と導電性材料粉末を混合したセラミックス成形体に通電して抵抗発熱させることにより、該セラミックス成形体を焼結することを特徴とするセラミックス基板の製造方法。
【請求項２】
前記導電性材料が周期律表４Ａ族、５Ａ族、６Ａ族の金属、又はその炭化物、窒化物、ホウ化物の少なくとも一種であることを特徴とする、請求項１に記載のセラミックス基板の製造方法。
【請求項３】
セラミックス成形体の通電開始時における抵抗値が１０ＭΩ以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のセラミックス基板の製造方法。
【請求項４】
前記導電性材料粉末に更に銀粉末を添加することを特徴とする、請求項３に記載のセラミックス基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に用いられるセラミックス基板、又はその上に回路を形成したセラミックス回路基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セラミックス基板上に回路を形成する場合、まずセラミックス粉末の成形体を電気炉等で焼結してセラミックス焼結体とし、このセラミックス焼結体の基板上に導体ペーストをスクリーン印刷等により印刷して導体層の回路パターンを形成した後、更に電気炉等で焼成していた。
【０００３】
セラミックス基板と導体層を同時に焼結するコファイア法においても、セラミックスのグリーンシート上に導体ペーストをスクリーン印刷し、そのままの状態で電気炉等で焼結するか、又は更に導体ペースト上にグリーンシートを積層した後、電気炉等で焼結を行っていた。また、導体層を保護するための絶縁体層の形成についても、導体層上に絶縁ペーストをスクリーン印刷し、それを電気炉等で焼成していた。
【０００４】
一方、特公平３−８０７４号公報には、セラミックス層内に金属抵抗体を有するセラミックスヒーターに金属端子を取り付ける際に、金属抵抗体に電流を流して発熱させ、その発熱によりロウ材を溶融して金属端子をロウ接する方法が記載されている。しかし、この方法では、内部に予め導体層が形成されたセラミックスを使用しており、通電によりセラミックス又は導体層が焼結又は焼成されるものではない。
【０００５】
また、特開平７−２９６９５３号公報及び特開平７−６９７５６号公報には、予め焼結されたセラミックス及び導体層に電流を流すことにより、電気抵抗の分布を均一にしたり、基板表面の改質を行う方法が開示されている。しかし、この方法も、既に焼結又は焼成されたセラミックス及び導体層の処理に関するものである。
【０００６】
【特許文献１】特公平３−８０７４号公報
【特許文献２】特開平７−２９６９５３号公報
【特許文献３】特開平７−６９７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のごとく、セラミックス基板を焼結したり、そのセラミックス基板上に導体層を形成する場合には、セラミックス成形体又はセラミックス基板に導体ペーストで所定の回路パターンを形成したものを電気炉等に投入し、全体を加熱していた。従って、この電気炉を用いる方法では、電気炉全体を加熱するために電力のロスが非常に大きいという問題があった。
【０００８】
また、回路パターンを焼成した後の基板を電気回路として使用する場合、回路を構成する導体層の電気抵抗値を所望の一定値に制御する必要がある。しかし、上記の電気炉による方法では焼成後でなければ抵抗値は分からず、高度な印刷技術、及び精密な温度制御や温度管理によって導体層の抵抗値を制御する以外になかった。このため、導体層の抵抗値を精密に制御することは困難であり、抵抗値の制御範囲が狭い場合には抵抗値が制御範囲から外れることがしばしばあり、製品の歩留を低下させる原因にもなっていた。
【０００９】
本発明は、このような従来の事情に鑑み、少ない電力量でセラミックス基板や回路基板を形成することができ、しかも回路を構成する導体層の抵抗値を所望の範囲内に容易に制御することができる、セラミックス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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明が提供するセラミックス基板の製造方法は、セラミックス粉末と導電性材料粉末を混合したセラミックス成形体に通電して抵抗発熱させることにより、該セラミックス成形体を焼結することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、未焼成の導体層やセラミックス成形体に直接通電することにより、加熱して焼成又は焼結するので、従来の電気炉による場合に比べて、極めて少ない消費電力量でセラミックス基板を製造することできる。
【００１２】
しかも、セラミックス基板や回路を構成する導体層の抵抗値を、容易に制御することができる。また、得られるセラミックス回路基板では、導体層がセラミックス基板に対して非常に優れた密着強度を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明では、セラミックス基板又はその上に回路を形成したセラミックス回路基板の製造において、従来のごとく電気炉等を用いるのではなく、未焼結のセラミックス成形体に通電したり、又はその上に設けた未焼成の又は焼成した導体層に通電することにより、その抵抗発熱を利用して、未焼結又は未焼成の部分を全て同時に焼結し又は焼成する。
【００１４】
即ち、本発明の一態様として、セラミックス基板を製造する場合には、導電性材料粉末を混合したセラミックス成形体に通電し、抵抗発熱により焼結させる方法がある。
【００１５】
また、未焼成のセラミックス成形体上に未焼成の導体層、必要に応じて更にその上に未焼成の絶縁体層を形成し、未焼成の導体層に通電することにより、これら全てを焼結又は焼成する方法がある。また、別の態様として、予め焼結したセラミックス焼結体（基板）上に未焼成の導体層、必要に応じて更にその上に未焼成の絶縁体層を形成し、未焼成の導体層に通電することにより、未焼成の導体層及び絶縁体層を焼成する方法がある。
【００１６】
更に、セラミックス焼結体上に予め設けた焼成済みの導体層の上に、未焼成の絶縁体層を形成し、既に焼成済みの導体層に通電することにより、未焼成の絶縁体層を焼成することもできる。
【００１７】
これら本発明方法の各態様のうち、幾つかについて詳しく説明する。まず、セラミックス焼結体上に導体層のみを焼成して回路基板を形成する場合には、通常のセラミックス焼結体上に導体ペーストなどを使用して所定の回路パターンを形成する。回路パターンの形成方法としては、平面上ならば回路パターンの膜厚が安定しやすいスクリーン印刷法が好適である。また、曲面上であればタンポ印刷、はけ塗りなどの方法でも構わないが、通電時の発熱量を均一にするため膜厚を均一に形成することが好ましい。
【００１８】
次に、導体ペーストで形成した回路パターンからなる未焼成の導体層を十分に乾燥する。乾燥は通常の電気炉、ホットプレートなどで行えばよい。尚、乾燥前の導体層に通電することはできない。これは、導体ペーストが有機溶剤を大量に含んでいるため、これが導体粒子間の導電を阻んでいるためと考えられる。その後、乾燥した未焼成の導体層に電流を流して抵抗発熱させ、その温度で焼成して導体層を形成する。尚、耐酸化性のない導体を使用する場合には、非酸化性雰囲気中で通電する必要がある。
【００１９】
上記通電の開始時には未焼成の導体層の抵抗値が低いため、ある程度高い電圧で通電することになるが、通電により導体層が発熱すると徐々に温度が上昇し、この温度上昇に連れて回路抵抗値は次第に低下する。このとき、導体層の抵抗値又は電圧と電流をモニターし、所定の抵抗値になった時点で通電を停止するか又は通電量を漸減させることにより、得られる導体層の抵抗値を簡単に制御することができる。
【００２０】
また、上記のごとく形成された導体層上に、引き続いて同様の通電焼成により絶縁体層を形成することも可能である。その場合には、導体層上に絶縁体ペーストをスクリーン印刷、はけ塗り等の方法で塗布する。この未焼成の絶縁体層は、下地の導体層に通電することにより、導体層の抵抗発熱で焼成される。
【００２１】
回路を構成する導体層としては、材料的に特に制約はないが、焼成前の導体層全体の抵抗値が１０ＭΩ以下であることが好ましい。乾燥後の未焼成の導体層の抵抗値が１０ＭΩを越えると電流が流れにくくなり、発熱量が低下するため焼成が難しくなるからである。この乾燥時の未焼成の導体層の抵抗値を小さくなるには、銀を添加することが好ましい。特に導体層中の銀の含有量を１.０体積％以上にすると、更に抵抗値が小さくなり、通電による焼成が容易になる。
【００２２】
絶縁体層の材質も特に制約はなく、セラミックス回路基板に絶縁体として通常使用されているものを使用できる。かかる絶縁体層としては、通常はガラス質のものを用いるが、回路である導体層をラミネートする場合には下記するようなセラミックスであっても良い。
【００２３】
基板材となるセラミックスも、材質的に制約はない。しかしながら、急速に昇温及び冷却できるという点で、熱衝撃破壊抵抗係数が大きいセラミックスが適している。具体的には、熱衝撃破壊抵抗係数が２０ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ以上のものが好ましい。セラミックス基板材料として使用されている主なセラミックスの特性を下記表１に示す。有毒なＢｅＯを除けば、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＢＮが好適なセラミックスとして挙げられ、これらの複合体でもよい。尚、昇温及び降温速度を小さくすれば、２０ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ以下のセラミックスでも問題なく使用できるが、昇温及び降温速度が遅くなる分焼成又は焼結に要する消費電力が大きくなる。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
次に、セラミックス焼結体と導体層を同時に焼結又は焼成して回路基板を形成する場合について述べる。まず、セラミックス成形体であるグリーンシート上に、導体ペーストにより所定の回路パターンの導体層を形成する。このときの導体ペーストは焼成温度がセラミックスの焼結温度と近いものを選択する。例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等のセラミックスに対しては、タングステンやモリブデン、タンタルなどの高融点金属が好適である。
【００２６】
この未焼成の導体層を乾燥した後、電流を流すことによって、セラミックス成形体と未焼成の導体層を同時に焼結又は焼成することができる。この場合においても、通電前の導体層の抵抗値が高いと、電流が流れにくくなり発熱量が低下するので、その抵抗値は１０ＭΩ以下であることが好ましい。また、前記の場合と同様に、導体層の抵抗値を低下させるためＡｇを添加することが可能であり、その添加量は未焼成の導体層の１.０体積％以上が好適である。尚、導体層及び／又はセラミックス基板の材質が耐酸化性のない場合には、不活性ガス雰囲気中において通電し、焼結及び焼成することも可能である。
【００２７】
また、上記のごとくセラミックスのグリーンシート上に回路パターンを形成した後、更にその回路パターンの上にセラミックスのグリーンシートを積層し、この全体を通電して焼結又は焼成することも可能である。ただし、２枚のグリーンシート間に埋まった回路パターンの導体層に電流を流す必要があるので、グリーンシートの一部を切除するなどして、導体層から外部電源に接続できる端子部分を確保する必要がある。
【００２８】
未焼成の導体層に流す電流値は、セラミックス基板の大きさ、回路パターン、焼結温度により大きく異なるので、一概に規定することはできない。しかし、導体層は温度の上昇と共に焼結が進み、電気抵抗値が低下する。従って、抵抗値又は電流と電圧をモニターし、得られる導体層の抵抗値を制御し得ることは前記の通りである。また、使用できる導体及びセラミックスについても上記と同様であり、熱衝撃性に優れた窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化硼素及びこれらの複合体がより好適である。
【００２９】
本発明方法により、セラミックス基板を製造する場合には、絶縁性のセラミックス粉末と導電性材料粉末を混合して使用する。具体的には、導電性材料粉末と絶縁性のセラミックス粉末とを有機溶剤で混合し、更に焼結助剤と有機バインダーを加えてスラリーを作製する。スラリーの抵抗値を通電可能な程度に調整した後、ドクターブレード法でテープ成形するか、あるいはスプレードライヤー等の手法で顆粒を作製し、これをプレス成形しても良い。最後に、このセラミックス成形体に通電し、抵抗発熱させて焼結する。
【００３０】
このときに使用するセラミックスとしては、熱衝撃性に優れる窒化アルミニウム、又は窒化ケイ素が好適である。導電性材料としては、セラミックスとの濡れ性のよい周期律表の４Ａ族、５Ａ族、６Ａ族の金属、又はその炭化物、窒化物、ホウ化物の少なくとも一種を用いることが好ましい。使用するセラミックスおよび導電性材料に耐酸化性がない場合、非酸化性雰囲気中で通電焼結させることも可能である。
【００３１】
このときのセラミックス成形体の電気抵抗値も、１０ＭΩ以下が好ましい。これ以上の抵抗値では流れる電流が小さくなり、発熱量が低下するため、焼結に支障をきたすからである。セラミックス成形体の抵抗値が高すぎる場合には、成形体中に若干量のＡｇ粉末を添加することも可能である。Ａｇの添加量としては特に制約はないが、１.０体積％以上であれば抵抗値が大きく低下するため特に好ましい。
【００３２】
このセラミックス基板の製造においても、通電によりセラミックス成形体が発熱すると徐々に温度が上昇し、この温度上昇に連れて抵抗値は次第に低下する。従って、この抵抗値又は電圧と電流をモニターし、所定の抵抗値になった時点で通電を停止するか又は通電量を漸減させることにより、得られるセラミックス焼結体の抵抗値を簡単に制御することができる。
【００３３】
以上のごとく、本発明方法においては、焼結又は焼成する部分だけを直接加熱するので、電気炉等で焼結又は焼成する従来の方法に比較すると、消費電力を著しく低減することができる。また、本発明によれば、電気炉等で焼成した場合と比較して、セラミックス基板との密着強度及び膜強度が非常に強い導体層を得ることができる。これは、導体層を電流が流れるとき各導体粒子の接触部を伝わって流れるが、各粒子内における電気抵抗よりも粒子間の接触抵抗の方が相対的に高いため、発熱が主に各粒子の接触部で起こり、各粒子が急速に粒成長するためと考えられる。
【００３４】
特に、導体層原料としてガラスフリットを含むペーストを用いる場合、導体層中に含まれるガラスフリットも当然溶触する。しかし、従来のように電気炉中で焼成を行う場合、まずガラスフリットが溶触し、その後導体層中に含まれる導体粒子が粒成長を始めるため、ガラス成分と金属成分の分離が起こりやすく、膜強度及び密着強度の低下を招く。一方、本発明方法の通電焼結法では、電気炉での焼成に比較して相対的にガラスの溶触時期が金属の粒成長の時期よりも遅れるため、より均一な膜を得ることができる結果、膜強度及び密着強度共に優れた導体層が得られる。また、導体層のセラミックス基板との密着強度については、電気炉等に比較して、通電終了後急速に基板を冷却できるため、導体中に含まれるガラスフリットが結晶化せずにアモルファス化し、更に密着強度が向上すると考えられる。
【００３５】
尚、本発明方法では、通電前の導体層の抵抗値が高い場合、前記のごとく銀を加えることにより通電が可能となるが、そのメカニズムは現在のところ明確ではない。しかし、導体層に電位が生じたとき、銀がイオンとして動き易いため、電流が流れやすくなるのではないかと推測される。
【実施例】
【００３６】
以下の各実施例で使用したセラミックスの特性を下記表２に示す；
【００３７】
【表２】
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【００３８】
［実施例１］
セラミックス基板として、２５ｍｍ角で、２.０ｍｍ厚の上記Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４の各セラミックス焼結体を用い、導体ペーストを用いて図１に示す回路パターンの導体層２を各セラミックス焼結体１の上にスクリーン印刷した。導体ペーストはＡｇ−Ｐｄペーストを使用した。印刷後、導体ペーストを１３０℃で乾燥し、得られた未焼成の導体層２の各端子部２ａにそれぞれＰｔ電極を取り付けた。尚、乾燥後の導体層２の膜厚はいずれの試料も２５〜２７μｍの範囲内にあった。
【００３９】
各試料の乾燥後における導体層２の抵抗値を測定したところ、１００〜３００ｋΩであった。また、焼成後の導体層２の抵抗値は、焼成後のシート抵抗値から計算して４０Ωを目標とした。その後、各Ｐｔ電極に電圧を印加し、未焼成の導体層２に直接電流を流すことにより、導体層２自身を加熱した。尚、電圧を印加する装置は、連続的に電圧値を変化できる電源装置を用いた。
【００４０】
電圧印加開始直後は１００Ｖの電圧を印加し、導体層２が発熱すると共に徐々に抵抗値が低下し始めるので、これに伴って徐々に電圧を低下させ、最終的には４０Ｖの電圧、１Ａの電流値に保持した。この状態で、導体層２の抵抗値が所定の値に達するまで３０秒間焼成した。このときの導体層２の温度は、サーモグラフィーでモニターした結果８５０℃であった。
【００４１】
その後、セラミックス基板がＡｌＮ及びＳｉ３Ｎ４の試料については、焼成終了と同時に電圧を０Ｖにして急冷した。しかし、セラミックス基板がＡｌ２Ｏ３の試料については、急速に昇温又は降温するとセラミックス基板が破損するので、８５０℃までは６０℃／分の速度で徐々に昇温し、上記焼成の終了後６０℃／分の速度で降温した。
【００４２】
得られた各試料のセラミックス回路基板における導体層２の抵抗値は、下記表３に示すとおりである。尚、抵抗値は直流４端子法により、各試料ごとに４個ずつ測定した。いずれの試料につても、良好な導体層が得られ、その抵抗値のばらつきは目標とした抵抗値４０Ωに対して最大でも０.５％であり、抵抗値の制御が容易であることが分かる。
【００４３】
【表３】
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【００４４】
また、上記の各試料について、得られた導体層のセラミックス基板との密着強度を測定し、その結果を下記表４に示した。
【００４５】
【表４】
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【００４６】
尚、上記方法で使用された電力量は、セラミックス基板がＡｌＮ及びＳｉ３Ｎ４の試料については共に一個当たり８.０Ｗｈであり、Ａｌ２Ｏ３の試料については同じく１３.９Ｗｈであった。
【００４７】
［比較例１］
実施例１と同様の各セラミックス基板を使用し、同一の導体ペーストを用いて同一の回路パターンを印刷し、電気炉にて８５０℃で焼成した。得られた各試料にいて導体層の抵抗値及び密着強度を測定し、その結果を下記表５及び表６にそれぞれ示した。
【００４８】
【表５】
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【００４９】
【表６】
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【００５０】
各比較例の試料における導体層の抵抗値は、目標値に対して最大で８％ずれていることが分かる。これは、抵抗値をモニターしながら焼成することが不可能なためである。また、密着強度についても、通電で焼結を行った実施例の試料と比較して、いずれも劣ることが分かる。尚、消費した電力量は、ベルト炉を用いた場合で、１.１２ｋＷｈが必要であった。
【００５１】
［実施例２］
Ａｌ２Ｏ３粉末、ＡｌＮ粉末、Ｓｉ３Ｎ４粉末を用意し、各粉末に対して所定量の焼結助剤、有機バインダー、及び有機溶剤を加えて混合し、ドクターブレード法によりグリーンシートを作製した。各グリーンシート上に、Ｗを主成分とする導体ペーストを用いて、実施例１と同一の回路パターンの導体層２をスクリーン印刷法により形成した。その後、印刷面に上記と同一組成のグリーンシートを重ねてラミネートした。尚、ラミネートするグリーンシート３には、図２に示すように、通電に必要な電極４を取り付けるため、未焼成の導体層２の端子部２ａが露出するように切欠部３ａを形成した。
【００５２】
グリーンシート及び導体ペーストを十分乾燥した後、図２に示すように、未焼成の導体層２の各端子部２ａにＰｔの電極４を取り付け、窒素雰囲気中で電源装置５から通電して導体層２を発熱させ、グリーンシートを９００℃に加熱して５分間保持することにより、グリーンシートを脱脂した。その後改めて各端子部２ａにＷの電極４を取り付けた。これは、最初からＷの電極を取り付けた場合、脱脂された炭素化合物とＷが反応して電極が腐食するためである。
【００５３】
この状態で、未焼成の導体層に再度通電を行い、グリーンシートがＡｌ２Ｏ３の試料は１６００℃、ＡｌＮの試料は１８５０℃、Ｓｉ３Ｎ４の試料は１７００℃で各々１０分間保持した。その後、ＡｌＮ及びＳｉ３Ｎ４の試料については印加電圧を０Ｖにして急冷した。しかし、Ａｌ２Ｏ３の試料は急冷するとセラミックス基板が破壊するため、印加電圧を徐々に減少させながら６０℃／分の速度で徐冷した。得られた各セラミックス回路基板について、導体層の抵抗値を測定した結果を下記表７に示した。
【００５４】
【表７】
2007013210.tif 000009
【００５５】
表７から分かるように、得られた各試料の導体層の抵抗値は、目標値の４０Ωに対して±２.５％のばらつきしかなかった。また、使用された電力量は、Ａｌ２Ｏ３の試料が６００Ｗｈ、ＡｌＮの試料が７５０Ｗｈ、及びＳｉ３Ｎ４の試料が６８０Ｗｈであった。
【００５６】
［比較例２］
実施例２と同様にラミネートしたグリーンシートを用意し、各々電気炉を用いて不活性ガス雰囲気で焼結した。焼結温度は実施例２の場合と同一温度とした。その結果、得られたセラミックス回路基板の導体層の抵抗値は、下記表８に示すとおりであった。
【００５７】
【表８】
2007013210.tif 000010
【００５８】
この結果から分かるように、抵抗値のばらつきは実施例２に比較して非常に大きかった。また、使用した電力量は、Ａｌ２Ｏ３の試料が６.７ｋＷｈ、ＡｌＮの試料が８.９ｋＷｈ、及びＳｉ３Ｎ４の試料が７.７ｋＷｈであった。
【００５９】
［実施例３］
上記実施例１で得られたＡｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４の各セラミックス回路基板に、スクリーン印刷法にてホウケイ酸鉛系ガラスペーストを１００μｍの厚さに塗布した。その後、導体層に電流を流すことにより、導体層を発熱させてガラスペーストを焼成し、導体層上に絶縁体層を形成した。この場合、焼成に要した電力量は、いずれの試料においても５.０Ｗｈであった。
【００６０】
［比較例３］
実施例３と同様に、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４の各セラミックス回路基板にガラスペーストの絶縁体層を形成した後、ベルト炉を用いて大気中で同一温度にて絶縁体層を焼成した。その結果、使用された電力量はいずれの試料も５７Ｗｈであった。
【００６１】
［実施例４］
Ａｌ２Ｏ３粉末、ＡｌＮ粉末、Ｓｉ３Ｎ４粉末を各々所定量用意し、全粉末の体積と同量のＷ粉末、焼結助剤、有機溶剤及び有機バインダーを加え、ボールミルで混合してスラリーを作製した。各スラリーを用いて、ドクターブレード法により厚み１ｍｍのグリーンシートを作製した。各グリーンシートを十分乾燥させた後、２５ｍｍ角の大きさに切断し、得られた各セラミックス成形体の両面を挟み込むようにしてＰｔ電極を取り付けた。
【００６２】
このときの乾燥後の各セラミックス成形体の抵抗値は、Ｓｉ３Ｎ４の試料が５２８ｋΩ、ＡｌＮの試料が４８８ｋΩ、Ａｌ２Ｏ３の試料が５５０ｋΩであった。そこで、まず各セラミックス成形体を脱脂するために、窒素雰囲気中で通電し、温度をサーモグラフィーで観察しながら、いずれのセラミックス成形体も９００℃まで加熱した。その後、改めて各セラミックス成形体にＷ電極を取り付け、窒素雰囲気中で通電して、いずれのセラミックス成形体も１６５０℃まで昇温した。昇温速度については、いずれの場合も２００℃／分の割合で行った。
【００６３】
その後、１６５０℃で５分保持して焼結した後、降温した。尚、印加電圧を０Ｖにして急冷した場合、ＡｌＮ及びＳｉ３Ｎ４の試料は破損しなかったが、Ａｌ２Ｏ３の試料は破損した。そのため、Ａｌ２Ｏ３の試料については再度セラミックス成形体を作製し、上記と同様に通電焼結した後、電圧を調整して６０℃／分の割合で降温させた結果、破損せずに焼結体が得られた。得られた各セラミックス焼結体の抵抗値は、電極を取り付けた状態で４０〜４２Ωであった。
【００６４】
［実施例５］
Ａｌ２Ｏ３粉末、ＡｌＮ粉末、Ｓｉ３Ｎ４粉末を各々所定量用意し、全粉末の体積に対し半分の量のＷ粉末と、焼結助剤、有機溶剤及び有機バインダーを加え、ボールミルで混合してスラリーを作製した。各スラリーを用いて、ドクターブレード法により厚み１ｍｍのグリーンシートを作製した。各グリーンシートを十分乾燥させた後、２５ｍｍ角の大きさに切断し、得られた各セラミックス成形体の両面を挟み込むようにしてＰｔ電極を取り付けた。
【００６５】
このときの各セラミックス成形体の抵抗値は、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４の各試料共に２０ＭΩを越えていた。そこで、全粉末の体積に対して１体積％のＡｇ粉末を更に加え、その外は上記と同様にして再度スラリーを作製した。各スラリーをドクターブレード法により厚み１ｍｍのグリーンシートを作製し、十分乾燥させた後、上記と同一の大きさに切断して抵抗値を再度測定した結果、Ｓｉ３Ｎ４の試料は３５０ｋΩ、ＡｌＮの試料は４２０ｋΩ、Ａｌ２Ｏ３の試料は２７０ｋΩであった。
【００６６】
次に、これらのセラミックス成形体を脱脂するため、窒素雰囲気中で通電し、温度をサーモグラフィーで観察しながら、いずれのセラミックス成形体も９００℃まで加熱した。その後、改めてＷ電極を取り付け、窒素雰囲気中で各セラミックス成形体を１６５０℃まで昇温して焼結した。昇温速度については、いずれの試料も２００℃／分の割合で行った。
【００６７】
その後、１６５０℃で５分保持した後、降温した。印加電圧を０Ｖにして急冷した場合、ＡｌＮ及びＳｉ３Ｎ４の試料は破損しなかったが、Ａｌ２Ｏ３の試料は破した。そのため、Ａｌ２Ｏ３の試料については再度成形体を作製し、上記と同様に通電して焼結した後、電圧を調整して６０℃／分の割合で降温した結果、破損せずに焼結体が得られた。このようにして得られた各セラミックス焼結体の抵抗値は、電極を取り付けた状態で４０〜４２Ωであった。
【００６８】
［比較例４］
実施例５と同様に、Ａｌ２Ｏ３粉末、ＡｌＮ粉末、Ｓｉ３Ｎ４粉末に対して、全粉末の体積の半分に相当するＷ粉末と、焼結助剤、有機溶剤及び有機バインダーを加え、混合してスラリーを作製した。各スラリーを用いて、実施例１と同様に厚み１ｍｍのグリーンシートを作製し、十分乾燥させた後、２５ｍｍ角の大きさに切断してセラミックス成形体を得た。
【００６９】
各セラミックス成形体の両面を挟み込むようにしてＰｔ製電極を取り付けた。このときの各セラミックス成形体の抵抗値は、いずれも２５〜３０ＭΩ程度であった。このまま各セラミックス成形体に電圧を印加していくと、いずれの試料も１０００Ｖ付近の電圧を印加したとき電極間でショートしたため、通電による焼結はできなかった。
【００７０】
［実施例６］
実施例１と同様の各セラミックス基板を用意し、これらの基板上に導体ペーストを用いて図１に示す形状の回路パターンを形成した。導体ペーストには銅ペーストを使用した。回路パターンの印刷後１３０℃で乾燥し、乾燥後の回路抵抗値を測定したが、いずれの回路も１０ＭΩ以上の抵抗値を示し、通電により回路パターンを焼結することはできなかった。
【００７１】
次に、上記と同じ銅ペーストに銀粉末を添加し、良く混合した。この銀粉末を添加した銅ペーストで形成した回路パターンの乾燥後の抵抗値と、ペースト中の銀含有量との関係は下記表９に示すとおりであった。尚、表９中におけるペースト中の銀含有量は、ペースト中に含まれている銅及びガラスフリットに対する体積百分率で示した。
【００７２】
【表９】
2007013210.tif 000011
【００７３】
その後、導体層である回路の端子部にＰｔ電極を取り付け、直流電流を流すことで導体層を抵抗加熱した。焼成後の回路抵抗値は、銅ペースト焼成時のシート抵抗から５.０Ωを目標とした。最終的には２０Ｖの電圧、４Ａの電流値に保持した。この時の導体層の温度は７００℃であった。このとき、ＡｌＮ基板の試料について焼成に要した電力量を表１０に示した。銀含有量が０.９体積％のものは、初期の抵抗値が他の試料と比較して高かったため、焼成に要した電力量も非常に多くなっていることが分かる。
【００７４】
【表１０】
2007013210.tif 000012
【００７５】
上記焼成によって得られた各試料のうち銀含有量が１.０体積％のものについて、導体層の抵抗値を測定して表１１に、及び導体層とセラミックス基板との密着強度を測定した結果を下記表１２に示した。尚、これら銀含有量１.０体積％の各試料の焼成に要した電力量は、セラミックス基板がＡｌＮ及びＳｉ３Ｎ４の試料では６.５Ｗｈであり、Ａｌ２Ｏ３の試料では１０.６Ｗｈであった。
【００７６】
【表１１】
2007013210.tif 000013
【００７７】
【表１２】
2007013210.tif 000014
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】セラミックス焼結体上に導体層の回路パターンを形成した状態を示す平面図である。
【図２】導体層の回路パターンをセラミックスのグリーンシートでラミネートした状態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００７９】
１    セラミックス焼結体
２    導体層
２ａ  端子部
３    グリーンシート
３ａ  切欠部
４    電極
５    電極装置
【図１】
2007013210.tif 000015
【図２】
2007013210.tif 000016