(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚み方向に対して中空部が形成された層より下部に、前記中空部と連通して下面に開放された液導入孔或いは液吐出孔が形成されたジルコニア製積層基板の製造方法であって、前記液導入孔或いは液吐出孔が形成された少なくとも１層のアルミナ含有量を前記中空部を有する層より多くして、焼結開始温度を前記中空部を有する層より下げたことを特徴とするジルコニア製積層基板の製造方法。
【請求項２】
中空部を形成した層とそれより下部に位置する少なくとも１層のアルミナ含有量の絶対量が０．１〜３．０ｗｔ％の間であって、且つ中空部を形成した層と、前記下部に位置する少なくとも１層のアルミナ含有量の差が０．０２〜１．０ｗｔ％の間である請求項１記載のジルコニア製積層基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部に中空部を有するジルコニア製積層基板の製造方法に関し、詳しくは中空部を有する事により焼成過程で発生する反りやうねりを減少させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ジルコニア等のセラミック製で中空部を有する基板は、セラミックグリーンシートを複数枚重ね合わせて焼成し、必要に応じてその基板を切り出して製品を得ている。中空部はその形成位置に相当する層のグリーンシートを予めプレス等で打ち抜くことで形成されている。セラミックグリーンシートは図５に示すように例えばＸ＝７０ｃｍ，Ｙ＝７５ｃｍで形成され、１枚のグリーンシートから複数の製品が形成され、図５では１枚のグリーンシートから点線で示す２０個のジルコニア製品を得ている。尚、図５（ａ）はジルコニア製積層基板の平面図、図５（ｂ）は側面図であり、点線は中空部形成位置でもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、中空部を有するグリーンシートは焼成過程で反りやうねりが発生し易く、平坦に焼成できたとしても、切り出した製品においては反りやうねりが存在し、平坦な板状に形成するのが難しかった。特に基板周辺部の反りは防ぐ事が難しく、その部位に形成された製品の不良率は高いものとなっていた。
この具体例を図６に示す。これは図５の形状のジルコニア製積層基板に２０個の製品を形成した場合の各位置の製品の測定結果を示すもので、アルミナ含有量を各層同一に０．１５ｗｔ％含有させた場合のうねり量の測定値及びグラフであり、図示するように、中空部を有する基板は周辺部でのうねりが大きく、基板中央付近でしか良好な製品を得る事ができなかった。
【０００４】
これを解決するために各層の割掛け率を変えて焼成する工夫も成されているが、反りやうねりは中空部の形状や大きさ、或いは密度によって異なり、一定量で発生することはなく、焼成後に反りの殆どない基板を得ることができても、細部のうねりを問題のないレベルまで小さくすることは難しかった。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、中空部を有するジルコニア製積層基板を焼結する際、反りやうねりを抑制する製造方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明者は、例えば日本セラミックス協会学術論文誌９６［６］６４６−５３（１９８８）に、ジルコニア基板はアルミナ添加により相対密度が上昇し、例えばアルミナ無添加の焼結体と比較すると、ごく少量（０．３７５ｍｏｌ％）のアルミナ添加で１％近く焼結体の緻密化を促進する旨の記載があるように、アルミナ含有量を調整することでグリーンシート間の焼結タイミングを変化させて、即ち焼結開始温度を変化させて反りやうねりを抑制できないか実験した結果見出したもので、請求項１の発明は、厚み方向に対して中空部が形成された層より下部に、前記中空部と連通して下面に開放された液導入孔或いは液吐出孔が形成されたジルコニア製積層基板の製造方法であって、前記液導入孔或いは液吐出孔が形成された少なくとも１層のアルミナ含有量を前記中空部を有する層より多くして、焼結開始温度を前記中空部を有する層より下げたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、中空部を形成した層とそれより下部に位置する少なくとも１層のアルミナ含有量の絶対量が０．１〜３．０ｗｔ％の間であって、且つ中空部を形成した層と前記下部に位置する少なくとも１層のアルミナ含有量の差が０．０２〜１．０ｗｔ％の間であることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施の形態を図面を基に詳細に説明する。図１（ａ）は本発明に係るジルコニア製積層基板の概略断面図であり、中空部を有するジルコニア製積層基板の１つの中空部の断面を示している。また、基板全体は上述した図５と同様である。
【０００９】
ジルコニア製積層基板１は３層、即ち３枚のグリーンシートを重ね合わせて形成され、中央の第２層に中空部３が形成され、第３層には中空部３の左右端部となる２箇所に液導入孔或いは液吐出孔が形成されている。そして、本基板１を利用した製品として図１（ｂ）に示すように、上部には圧電／電歪素子２が設けられ、基板上面１ａに下部電極１１を形成し、その上に圧電／電歪層１２、上部電極１３の順に形成されている。この実施の形態では、圧電／電歪素子２により中空部３を振動させて中空部３に充填された液体を吐出動作させる液滴噴霧装置を形成している。
各層の厚みの１例を示すと、図５において第１層の厚みｔ１＝０．０１ｍｍ、第２層の厚みｔ２＝０．２０ｍｍ、第３層の厚みｔ３＝０．２０ｍｍで形成され、製品のサイズは、例えばｘ＝１０ｍｍ、ｙ＝１２ｍｍである。
【００１０】
このジルコニア製積層基板１の各層のアルミナ含有量を最適化した状態での焼成後の基板各部位のうねり量のデータ及びグラフを図２に示す。図２において、１〜５行及び１〜４列の各測定値は図５に示す基板の各位置に形成された製品のａ，ｂ，ｃの測定値の平均値を示すもので、基板各部位でのうねり量を示している。
この場合、第１層のアルミナ含有量は０．１５ｗｔ％、２層めのアルミナ含有量は０．１２ｗｔ％、３層めのアルミナ含有量は０．２０ｗｔ％である。
【００１１】
図２に示すように、第２層と第３層のアルミナ含有量に差を付けてることで、図６に示す従来の均一なアルミナ含有量の基板に比べ、基板周辺部のうねり量を小さくでき全体を均一化させる事ができる。これは、アルミナを添加することで焼結開始温度が下がるためで、この場合第３層の方が第２層より焼結開始温度が低い事が原因とみることができる。
更に実験結果から詳しく述べると、アルミナ含有量が０．１〜３．０ｗｔ％の間であれば、アルミナを添加しないジルコニアグリーンシートに比べ焼結開始温度を下げることができ、この範囲でアルミナ添加量を調整するが各層間のアルミナ添加量差は焼成後の熱膨張差を考慮し、微量（０．０２〜０．５ｗｔ％）が好ましい。
【００１２】
図３（ａ）は基板焼成過程での基板全体の反り量をグラフ化した図であり、３層のアルミナ含有量を変えず０．１５ｗｔ％で焼成した場合と、第１層のアルミナ含有量を０，１５ｗｔ％のまま第２層と第３層のアルミナ含有量を変えた計４種類のデータを示している。尚、反り量は図３（ｂ）に示すようにＵ字状に反る場合を正、その反対方向を負として示している。
【００１３】
このデータから、第２層と第３層間のアルミナ含有量に差をつけて第３層を第２層より焼結開始温度を下げることで、焼成過程での基板の反り量も変化する事が確認できる。ここで、うねりの小さい製品を得る条件を考えてみると、まず最終焼成温度（ここでは１４３０℃）において反りの小さいことが望ましいし、焼成過程で発生する反りも製品のうねりを小さくするために小さいことが望ましい。これらの点から、４種類のデータの中では第２層／第３層のアルミナ含有量が０．１２／０．２０ｗｔ％が最適であることがわかる。但し、最適値は中空部の形状や大きさ更にグリーンシートの組成により変わるため、このデータが他にも適用できるとは限らない。
【００１４】
尚、上記実施の形態の場合、第２層／第３層のアルミナ含有量を０．２０／０．１５ｗｔ％として、第３層より第２層の焼結開始温度を下げると、焼成過程での基板反りが増大してうねり量は逆に悪化する。第２層に対し、第３層のアルミナ含有量を０．０２〜１．２０ｗｔ％多くすることで、同一含有量のものよりうねり量を抑制でき、積層基板内の製品のばらつきを抑制することができ、次工程の反り修正でほぼフラットな製品を得ることができる。
【００１５】
図４は、このアルミナ含有量で２層，３層の割り掛け率を最適化させて形成した基板各位置の製品のうねり量のデータ及びそのグラフを示している。ここでは、各層のアルミナ含有量は上記図２と同で、第２層／第３層の割掛け差を−０．００２としている。
このように、第２層、第３層のアルミナ添加量を変えて第３層の焼結開始温度を下げると共に割掛け率も変えることで、製品のうねり量を更に小さくすることも可能である。
【００１６】
尚、上記実施の形態ではジルコニア製積層基板を３枚のグリーンシートにより形成しているが、更に多層で形成され、中空部或いは上記第３層が複数のグリーンシートから形成される場合は、中空部の１層或いは複数の層、或いは第３層の１層或いは複数の層に対して中空部より下部の層の焼結開始温度を上記方法により下げればよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、中空部を有するジルコニア製積層基板の焼結過程に発生するうねりを抑制することができ、基板から切り出される素子の歩留まりを向上させる事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）はジルコニア製積層基板の１例を示す概略断面図であり、（ｂ）はジルコニア積層基板を使用した製品を示す概略断面図である。
【図２】図１の基板各層のアルミナ含有量を最適化した場合の焼成後の基板各位置の製品のうねり量を示し、（ａ）は測定データ、（ｂ）はそのグラフ化した図である。
【図３】ジルコニア製積層基板の各層のアルミナ含有量を変えた場合の基板の反り量と焼成温度の関係を示したグラフである。
【図４】図１の基板各層のアルミナ含有量を最適化し、更に割り掛け率も最適化した状態での焼成後の基板各位置の製品のうねり量を示し、（ａ）は測定データ、（ｂ）はそのグラフ化した図である。
【図５】ジルコニア製積層基板を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。点線は、製品の位置及び中空部の位置を示している。
【図６】各層のアルミナ含有量を同一にして焼成した従来の基板各位置の製品のうねり量を示し、（ａ）は測定データ、（ｂ）はそのグラフ化した図である。
【符号の説明】
１・・ジルコニア製積層基板、１ａ・・基板上面、２・・圧電／電歪素子、３・・中空部。
【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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