JP2554415B2 - セラミック体の焼成の間の収縮を減少させる方法 - Google Patents
セラミック体の焼成の間の収縮を減少させる方法Info
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Description
【０００１】
【発明の分野】本発明は焼成の間における平面収縮を実
質的に減少させて制御し、そしてセラミック体のゆがみ
を減少させる方法に関する。
質的に減少させて制御し、そしてセラミック体のゆがみ
を減少させる方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】相互連結板は電気的及び機械的に相互連
結された多数の極めて小さい回路素子からなる電子回路
又はサブシステムの物理的な実現である。これらの種々
な電子部品はそれらが単一の小型パッケージ中で物理的
に隔離され、互いに隣接して載置され、そして相互に及
び／又はパッケージから延びる共通の結線に電気的に接
続するような配置で結合されるのがしばしば望ましい。
結された多数の極めて小さい回路素子からなる電子回路
又はサブシステムの物理的な実現である。これらの種々
な電子部品はそれらが単一の小型パッケージ中で物理的
に隔離され、互いに隣接して載置され、そして相互に及
び／又はパッケージから延びる共通の結線に電気的に接
続するような配置で結合されるのがしばしば望ましい。
【０００３】一般に複雑な電子回路は誘電体層で絶縁す
ることにより分離される数層の導電体から構成されるこ
とを必要とする。導電体層は複数のレベルがバイアとい
う誘電体を貫通する導電性通路により相互連結される。
ることにより分離される数層の導電体から構成されるこ
とを必要とする。導電体層は複数のレベルがバイアとい
う誘電体を貫通する導電性通路により相互連結される。
【０００４】多層回路を作る一つのよく知られた方法は
多数のセラミックテープ誘電体を同時焼成する方法であ
り、この誘電体の上には導電体が印刷されてあり、又誘
電体層を貫通して延び、種々な導電体層を相互連結する
金属化されたバイアがある（Steinberg、米国特許第４,
６５４,０９５号参照）。テープ層を登録順に積み重
ね、あらかじめ設定した温度と圧力で一緒に加圧してモ
ノリス構造を形成させ、これを上昇した温度で焼成して
有機バインダーを駆逐し、導電性金属を焼結し、そして
誘電体を緻密にする。この方法は古典的な「厚膜（thic
k film）」法に比べて必要な焼成が１回のみであり、製
造の時間と労力を節約し、導電体間の短絡を引き起こす
ことのある移動性金属の拡散を制限する利点を持つ。し
かしながら、この方法は焼成の間に起こる収縮量を制限
するのが困難なことがあるという欠点を持つ。この方法
の不確実性は特に大きい複雑な回路で望ましくなく、そ
の結果後のアセンブリー操作の際誤登録を起こすことが
ある。
多数のセラミックテープ誘電体を同時焼成する方法であ
り、この誘電体の上には導電体が印刷されてあり、又誘
電体層を貫通して延び、種々な導電体層を相互連結する
金属化されたバイアがある（Steinberg、米国特許第４,
６５４,０９５号参照）。テープ層を登録順に積み重
ね、あらかじめ設定した温度と圧力で一緒に加圧してモ
ノリス構造を形成させ、これを上昇した温度で焼成して
有機バインダーを駆逐し、導電性金属を焼結し、そして
誘電体を緻密にする。この方法は古典的な「厚膜（thic
k film）」法に比べて必要な焼成が１回のみであり、製
造の時間と労力を節約し、導電体間の短絡を引き起こす
ことのある移動性金属の拡散を制限する利点を持つ。し
かしながら、この方法は焼成の間に起こる収縮量を制限
するのが困難なことがあるという欠点を持つ。この方法
の不確実性は特に大きい複雑な回路で望ましくなく、そ
の結果後のアセンブリー操作の際誤登録を起こすことが
ある。
【０００５】加圧焼結又はホットプレス成形、セラミッ
ク体に外部から荷重又は重しをかけながらの焼成はセラ
ミック部品の気孔率を減少させ、形（寸法）を制御する
ためのよく知られた方法である(Takeda等、米国特許第
４,５８５,７０６号；Kingery等「セラミックス入門（I
ntroduction to Ceramics）」（Wiley, １９７６年)、
５０２〜５０３ページ参照）。簡単な型を用いるセラミ
ック回路の加圧焼結は部品が型に接着すること及び／又
は部品と型の間で起こる交差汚染のため困難である。更
に、有機バインダーの燃え尽きの間荷重又は同様な強制
力をセラミック部品の表面に与えると揮発物の逃げを制
限し、不完全な燃え尽き及び／又はゆがみを引き起こす
ことがある。
ク体に外部から荷重又は重しをかけながらの焼成はセラ
ミック部品の気孔率を減少させ、形（寸法）を制御する
ためのよく知られた方法である(Takeda等、米国特許第
４,５８５,７０６号；Kingery等「セラミックス入門（I
ntroduction to Ceramics）」（Wiley, １９７６年)、
５０２〜５０３ページ参照）。簡単な型を用いるセラミ
ック回路の加圧焼結は部品が型に接着すること及び／又
は部品と型の間で起こる交差汚染のため困難である。更
に、有機バインダーの燃え尽きの間荷重又は同様な強制
力をセラミック部品の表面に与えると揮発物の逃げを制
限し、不完全な燃え尽き及び／又はゆがみを引き起こす
ことがある。
【０００６】係属中の米国特許願第０７／４６６,９３
７号は有機バインダーの燃え尽きの間揮発物の逃げを許
容する強制された焼結方法を開示している。レリーズ層
を未焼成セラミック体表面に適用する。その後重しをレ
リーズ層の上に置いてＸ−Ｙ方向の収縮を減少させる。
重しとセラミック体の間のレリーズ層は揮発物が逃げる
通路を提供する。セラミック回路を強制焼成する方法が
確立され、型の必要性、外部荷重の適用、及び燃え尽き
の間の揮発物の逃げの制限がなくなり、なお且つ最終回
路の寸法不確実性が大きく除かれれば、収縮の減少した
回路焼成に伴う処理工程の単純化又は消去が可能となる
であろう。セラミック回路の外表面上の導電性金属通路
の同時焼成が許容されれば利益はなお一層大きいであろ
う。
７号は有機バインダーの燃え尽きの間揮発物の逃げを許
容する強制された焼結方法を開示している。レリーズ層
を未焼成セラミック体表面に適用する。その後重しをレ
リーズ層の上に置いてＸ−Ｙ方向の収縮を減少させる。
重しとセラミック体の間のレリーズ層は揮発物が逃げる
通路を提供する。セラミック回路を強制焼成する方法が
確立され、型の必要性、外部荷重の適用、及び燃え尽き
の間の揮発物の逃げの制限がなくなり、なお且つ最終回
路の寸法不確実性が大きく除かれれば、収縮の減少した
回路焼成に伴う処理工程の単純化又は消去が可能となる
であろう。セラミック回路の外表面上の導電性金属通路
の同時焼成が許容されれば利益はなお一層大きいであろ
う。
【０００７】Flaitz等（欧州特許願第０ ２４３ ８５８
号）は上述の困難を回避する３つの方法を記述してい
る。第一の方法は部品の外縁（周辺）のみに強制を適用
し、揮発物の開かれた逃げの通路と酸素の流入径路を作
る。第二の方法は同時伸長力を焼成する部品の全表面に
適用することであり、同時伸長性多孔板を使用するか又
は焼成する部品の１つ又は複数の表面にエアベアリング
フォース（air bearing force）を適用するいずれかに
よる。第三の方法は多孔質組成物からなる接触板を使用
して摩擦力を焼結する物体に適用することであり、この
多孔質組成物は加熱周期の間焼結又は収縮せず、又基体
のいかなる収縮も妨げる。接触板の組成は焼成の間に多
孔性を残し、セラミックに融着せず、熱に安定で焼結周
期の間収縮又は膨張せず、そして連続的機械的保全性／
剛性を持つように選択される。接触板は焼結周期の間そ
れらの寸法を維持し、それによりセラミック部品の収縮
を制限する。焼結する物品に接触板を積層させた後、追
加の重しを使用することなく焼結が起こる。
号）は上述の困難を回避する３つの方法を記述してい
る。第一の方法は部品の外縁（周辺）のみに強制を適用
し、揮発物の開かれた逃げの通路と酸素の流入径路を作
る。第二の方法は同時伸長力を焼成する部品の全表面に
適用することであり、同時伸長性多孔板を使用するか又
は焼成する部品の１つ又は複数の表面にエアベアリング
フォース（air bearing force）を適用するいずれかに
よる。第三の方法は多孔質組成物からなる接触板を使用
して摩擦力を焼結する物体に適用することであり、この
多孔質組成物は加熱周期の間焼結又は収縮せず、又基体
のいかなる収縮も妨げる。接触板の組成は焼成の間に多
孔性を残し、セラミックに融着せず、熱に安定で焼結周
期の間収縮又は膨張せず、そして連続的機械的保全性／
剛性を持つように選択される。接触板は焼結周期の間そ
れらの寸法を維持し、それによりセラミック部品の収縮
を制限する。焼結する物品に接触板を積層させた後、追
加の重しを使用することなく焼結が起こる。
【０００８】
【従来の技術】Flaitz等、ＥＰＯ ８７ １０５ ８６８.
１ 本特許はセラミックＭＬＣ基体の焼成の間のＸ−Ｙゆが
み、反り及び収縮を妨げるためＺ方向の抑制力を使用す
る強制された焼結方法に関する。焼成前、多孔質で硬質
未焼成セラミックの熱に安定な接触板をセラミック物品
に積層させて追加の圧力を適用することなくセラミック
の収縮を物理的に制限する。接触板は焼結周期を通じて
その機械的保全性と寸法安定性とを維持し、そして焼成
済みシートを磨き又は掻取りにより基体表面から除く。
１ 本特許はセラミックＭＬＣ基体の焼成の間のＸ−Ｙゆが
み、反り及び収縮を妨げるためＺ方向の抑制力を使用す
る強制された焼結方法に関する。焼成前、多孔質で硬質
未焼成セラミックの熱に安定な接触板をセラミック物品
に積層させて追加の圧力を適用することなくセラミック
の収縮を物理的に制限する。接触板は焼結周期を通じて
その機械的保全性と寸法安定性とを維持し、そして焼成
済みシートを磨き又は掻取りにより基体表面から除く。
【０００９】Arnold等、米国特許第４,５２１,４４９号 本特許はくぼみラインで接続され、導電性金属ペースト
を充填した表面バイアとパッド領域を含む未焼結セラミ
ック板の焼結を容易にするためセラミック材料誘電体層
の使用を教示している。焼成後、部品を適当な金属で被
覆してそれらを導線付着のためハンダ付け可能にする。
本発明者は焼成済みセラミック材料に特有な著しい（１
７％）基体収縮とゆがみに適応させるため後金属化の必
要性を認めている。
を充填した表面バイアとパッド領域を含む未焼結セラミ
ック板の焼結を容易にするためセラミック材料誘電体層
の使用を教示している。焼成後、部品を適当な金属で被
覆してそれらを導線付着のためハンダ付け可能にする。
本発明者は焼成済みセラミック材料に特有な著しい（１
７％）基体収縮とゆがみに適応させるため後金属化の必
要性を認めている。
【００１０】Debutsky等、米国特許第４,３４０,４３６
号 本特許は不活性、同時伸長性非接着性、除去可能、軽量
な平板を未焼結、ガラスセラミック積層体上に重ね合わ
せてガラスが焼結の間に癒着温度に達した時横方向のＸ
−Ｙ収縮とゆがみを制限する。発明者は約０.０１２〜
約０.０５８ lbs／in2の圧縮圧を積層体にかけると増強
された平面性と横方向寸法保全性をもたらすと報告して
いる。
号 本特許は不活性、同時伸長性非接着性、除去可能、軽量
な平板を未焼結、ガラスセラミック積層体上に重ね合わ
せてガラスが焼結の間に癒着温度に達した時横方向のＸ
−Ｙ収縮とゆがみを制限する。発明者は約０.０１２〜
約０.０５８ lbs／in2の圧縮圧を積層体にかけると増強
された平面性と横方向寸法保全性をもたらすと報告して
いる。
【００１１】
【発明の概要】その主要な態様において、本発明は ａ） 揮発し得る固体ポリマーバインダー中に分散させ
たセラミック固体と焼結性無機バインダーとの微粉砕粒
子の混合物からなる未焼成セラミック体を準備し、 ｂ） 未焼成セラミック体の表面に可撓性強制層を、前
記強制層を未焼成セラミック体に密接に一致させるよう
に適用し、ここで前記強制層は揮発し得るポリマーバイ
ンダー中に分散させた非金属無機固体の微粉砕粒子から
なり、セラミック体の焼結性無機バインダーの強制層へ
の浸透は５０μｍ以下であるものとし、 ｃ） ポリマーバインダーをセラミック体と強制層の両
方から揮発させ、強制層中で相互連結された多孔性を形
成させ、及び無機バインダーをセラミック体中で焼結す
るに十分な温度と時間で集成体を焼成し、 ｄ） 焼成済み集成体を冷却し、そして ｅ） 多孔質強制層を焼結済みセラミック体から除く各
工程から順次なるセラミック体の焼成の間Ｘ−Ｙ収縮を
減少させる方法に関する。
たセラミック固体と焼結性無機バインダーとの微粉砕粒
子の混合物からなる未焼成セラミック体を準備し、 ｂ） 未焼成セラミック体の表面に可撓性強制層を、前
記強制層を未焼成セラミック体に密接に一致させるよう
に適用し、ここで前記強制層は揮発し得るポリマーバイ
ンダー中に分散させた非金属無機固体の微粉砕粒子から
なり、セラミック体の焼結性無機バインダーの強制層へ
の浸透は５０μｍ以下であるものとし、 ｃ） ポリマーバインダーをセラミック体と強制層の両
方から揮発させ、強制層中で相互連結された多孔性を形
成させ、及び無機バインダーをセラミック体中で焼結す
るに十分な温度と時間で集成体を焼成し、 ｄ） 焼成済み集成体を冷却し、そして ｅ） 多孔質強制層を焼結済みセラミック体から除く各
工程から順次なるセラミック体の焼成の間Ｘ−Ｙ収縮を
減少させる方法に関する。
【００１２】第二の態様においては、本発明は揮発し得
る固体ポリマーバインダー中に分散させたセラミック固
体と焼結性無機バインダーとの微粉砕粒子の混合物から
なる複合未焼成セラミック体に関し、前記複合未焼成セ
ラミック体の表面には揮発し得るポリマーバインダー中
に分散させた非金属無機固体の微粉砕粒子からなる可撓
性強制層を付着させ、そして密接に一致させてある。
る固体ポリマーバインダー中に分散させたセラミック固
体と焼結性無機バインダーとの微粉砕粒子の混合物から
なる複合未焼成セラミック体に関し、前記複合未焼成セ
ラミック体の表面には揮発し得るポリマーバインダー中
に分散させた非金属無機固体の微粉砕粒子からなる可撓
性強制層を付着させ、そして密接に一致させてある。
【００１３】更に別の態様においては、本発明は未焼成
セラミック体の少なくとも１つの表面に強制層を適用
し、有機溶剤を蒸発により除く連続工程からなる複合未
焼成セラミックテープの製造方法に関し、ここで前記未
焼成セラミック体は揮発性有機溶剤中に溶解させた固体
ポリマーバインダーからなる揮発し得るポリマーバイン
ダー中に分散させた非金属無機固体の微粉砕粒子からな
る。
セラミック体の少なくとも１つの表面に強制層を適用
し、有機溶剤を蒸発により除く連続工程からなる複合未
焼成セラミックテープの製造方法に関し、ここで前記未
焼成セラミック体は揮発性有機溶剤中に溶解させた固体
ポリマーバインダーからなる揮発し得るポリマーバイン
ダー中に分散させた非金属無機固体の微粉砕粒子からな
る。
【００１４】〔図面の説明〕 図１は焼成前の本発明の種々な構成部品の配置を示す略
図であり、ここでは強制層を基体の両側に付着させてあ
る。図２は焼成前の本発明の種々な構成部品の配置を示
す略図であり、ここでは強制層を基体の片側に付着させ
てあり、硬質の基体を基体の他の側に付着させてある。
図３は焼成前の本発明の種々な構成部品の配置を示す略
図であり、ここでは多数のセラミック部品がモノリスに
集合させてあり、各部品は反対側に接着させた強制層を
持つ。図４は強制層にしわができていないセラミック／
強制層界面の離層の略図である。図５は強制層にしわが
できたセラミック／強制層界面の離層の略図である。図
６は無機バインダー浸透のバインダー粘度及び湿潤角
（wetting angle）との相関のグラフ表示である。
図であり、ここでは強制層を基体の両側に付着させてあ
る。図２は焼成前の本発明の種々な構成部品の配置を示
す略図であり、ここでは強制層を基体の片側に付着させ
てあり、硬質の基体を基体の他の側に付着させてある。
図３は焼成前の本発明の種々な構成部品の配置を示す略
図であり、ここでは多数のセラミック部品がモノリスに
集合させてあり、各部品は反対側に接着させた強制層を
持つ。図４は強制層にしわができていないセラミック／
強制層界面の離層の略図である。図５は強制層にしわが
できたセラミック／強制層界面の離層の略図である。図
６は無機バインダー浸透のバインダー粘度及び湿潤角
（wetting angle）との相関のグラフ表示である。
【００１５】
【発明の説明】一般事項 本発明の一般的目的はセラミック体の焼成の間Ｘ−Ｙ収
縮を減少させるための新規で改良された方法を提供する
ことである。本発明の好ましい適用は導体、抵抗器など
を含む慣用的な導電性金属化を使用するセラミック多層
回路及び誘電体テープの孔あけと印刷の間に確立された
回路特徴の寸法が焼成の間実質的に維持されるように製
造することである。従って、本発明の方法はセラミック
部品の寸法不確実性の原因を回避すること及び寸法誤差
と位置決めミスを避けるために必要な多くの回路の展開
と製造工程をなくすことにより、より経済的である。
縮を減少させるための新規で改良された方法を提供する
ことである。本発明の好ましい適用は導体、抵抗器など
を含む慣用的な導電性金属化を使用するセラミック多層
回路及び誘電体テープの孔あけと印刷の間に確立された
回路特徴の寸法が焼成の間実質的に維持されるように製
造することである。従って、本発明の方法はセラミック
部品の寸法不確実性の原因を回避すること及び寸法誤差
と位置決めミスを避けるために必要な多くの回路の展開
と製造工程をなくすことにより、より経済的である。
【００１６】焼成周期の間、有機バインダーを揮発させ
た後、テープの無機構成部品は十分な温度に加熱される
と焼結を受ける。焼結の間、粒状多孔質テープは多孔質
微粒状結晶質及び非晶質材料に共通なその構造に変化を
受ける。粒子サイズが増加し、孔の形が変化し、そして
孔の大きさと数が変化する。焼結は通常気孔率の減少を
もたらし、その結果粒子成形体の濃密化につながる。
た後、テープの無機構成部品は十分な温度に加熱される
と焼結を受ける。焼結の間、粒状多孔質テープは多孔質
微粒状結晶質及び非晶質材料に共通なその構造に変化を
受ける。粒子サイズが増加し、孔の形が変化し、そして
孔の大きさと数が変化する。焼結は通常気孔率の減少を
もたらし、その結果粒子成形体の濃密化につながる。
【００１７】本発明の中心はセラミック回路層の１つ又
は複数の表面に適用される可撓性セラミック強制層の使
用である。強制層はいくつかの機能を提供し、すなわち
（１）それは焼結部品の平面における収縮を実質的に減
少させる均一で高摩擦の接触層を提供し、そして（２）
それは焼結前にセラミックテープの揮発性成分の逃げの
通路を提供する。ある場合においては、それは自身損害
をこうむることなく先端表面金属化の同時焼成を容易に
する。
は複数の表面に適用される可撓性セラミック強制層の使
用である。強制層はいくつかの機能を提供し、すなわち
（１）それは焼結部品の平面における収縮を実質的に減
少させる均一で高摩擦の接触層を提供し、そして（２）
それは焼結前にセラミックテープの揮発性成分の逃げの
通路を提供する。ある場合においては、それは自身損害
をこうむることなく先端表面金属化の同時焼成を容易に
する。
【００１８】強制層で焼結部品の平面における収縮を有
効に減少させるため、それを可撓性層として未焼成セラ
ミック回路層（１つ又は複数）の表面（１つ又は複数）
に適用する。強制層の可撓性は未焼成セラミック表面
（１つ又は複数）の地形に密接に一致させることを可能
にする。未焼成のセラミック表面（１つ又は複数）への
可撓性強制層の積層は、強制層の適用の仕方により強制
層をより密接に一致させる場合に使用することができ
る。例えば、強制層を噴霧被覆、浸漬被覆又は分散液の
形で未焼成セラミックにロール塗布するか、又はそれを
可撓性シートとして調合し、未焼成セラミックに積層さ
せることができる。積層は強制層とセラミック体の表面
（１つ又は複数）との間の割れ目（きず）を減少させる
のに特に有効である。
効に減少させるため、それを可撓性層として未焼成セラ
ミック回路層（１つ又は複数）の表面（１つ又は複数）
に適用する。強制層の可撓性は未焼成セラミック表面
（１つ又は複数）の地形に密接に一致させることを可能
にする。未焼成のセラミック表面（１つ又は複数）への
可撓性強制層の積層は、強制層の適用の仕方により強制
層をより密接に一致させる場合に使用することができ
る。例えば、強制層を噴霧被覆、浸漬被覆又は分散液の
形で未焼成セラミックにロール塗布するか、又はそれを
可撓性シートとして調合し、未焼成セラミックに積層さ
せることができる。積層は強制層とセラミック体の表面
（１つ又は複数）との間の割れ目（きず）を減少させる
のに特に有効である。
【００１９】強制層のセラミック部品への密接な一致は
焼結の間強制層がセラミック体から離層するかしわがで
きるのを防ぐために必要である。焼成の間誘電体基体が
収縮し始めると強制層は誘電体部品の平面内焼結圧力に
より二軸圧縮を加えられる。強制層中の圧縮応力が臨界
点に達すると強制層が焼結する誘電体層から離層し、し
わができる。本発明に関連するしわ形成の問題はラミネ
ート層に平行な圧縮荷重を受けて部分的に剥離した後の
弾性積層板と外殻を分析することにより試験することが
できる。しわ形成はS.P. Timoshenko及びG.M. Geere、
「弾性安定性の理論（Theory of Elastic Stabilit
y）」、第２版（McGraw Hill、１９６１年刊）で幅広く
分析されている。圧縮膜におけるしわ形成の特別な問題
はA.G. Evans及びJ.W. Hutchinson、「圧縮膜における
離層と破砕の機作について（On the Mechanics of Dela
mination and Spalling in Compressed Films）」、 Int.
J. Solids Structures（１９８４年）、２０巻（５
号）、４５５〜４６６ページで分析されている。
焼結の間強制層がセラミック体から離層するかしわがで
きるのを防ぐために必要である。焼成の間誘電体基体が
収縮し始めると強制層は誘電体部品の平面内焼結圧力に
より二軸圧縮を加えられる。強制層中の圧縮応力が臨界
点に達すると強制層が焼結する誘電体層から離層し、し
わができる。本発明に関連するしわ形成の問題はラミネ
ート層に平行な圧縮荷重を受けて部分的に剥離した後の
弾性積層板と外殻を分析することにより試験することが
できる。しわ形成はS.P. Timoshenko及びG.M. Geere、
「弾性安定性の理論（Theory of Elastic Stabilit
y）」、第２版（McGraw Hill、１９６１年刊）で幅広く
分析されている。圧縮膜におけるしわ形成の特別な問題
はA.G. Evans及びJ.W. Hutchinson、「圧縮膜における
離層と破砕の機作について（On the Mechanics of Dela
mination and Spalling in Compressed Films）」、 Int.
J. Solids Structures（１９８４年）、２０巻（５
号）、４５５〜４６６ページで分析されている。
【００２０】しわ形成の問題は一次元（ビーム）、二次
元（直角又は正方形幾何学）、及び円形幾何学の問題と
して解くことができる。円形幾何学が本形状に最も適し
ており、ここに提示する。この問題は図４に示すように
自由表面に平行な単一の界面亀裂又はきずに関する。こ
のきずは二軸圧縮σoである半径ａの円形離層で表され
る。亀裂又はきずが十分に大きいサイズの場合亀裂の上
の膜はしわができ易い。自由表面に平行な界面きず又は
離層は応力範囲を乱すことはなく、なぜなら応力範囲は
表面に平行に作用するからである。従って、きず又は亀
裂の縁部における応力濃縮は誘発されない。図５に示す
ように膜が基体から離れてしわができる場合、分離によ
り界面亀裂の外辺部において応力が再分布し（すなわち
濃縮し）、これが亀裂拡大としわ形成による破損を誘発
する。界面亀裂における状態は開口（様式Ｉ）と剪断
（様式II）応力の組合わせを含む。この場合膜は圧縮さ
れた粉末であり、一旦しわができると粉末は剪断と張力
に極めて弱いため容易に亀裂先端の剪断力が粉末膜に生
じて破損に至る。
元（直角又は正方形幾何学）、及び円形幾何学の問題と
して解くことができる。円形幾何学が本形状に最も適し
ており、ここに提示する。この問題は図４に示すように
自由表面に平行な単一の界面亀裂又はきずに関する。こ
のきずは二軸圧縮σoである半径ａの円形離層で表され
る。亀裂又はきずが十分に大きいサイズの場合亀裂の上
の膜はしわができ易い。自由表面に平行な界面きず又は
離層は応力範囲を乱すことはなく、なぜなら応力範囲は
表面に平行に作用するからである。従って、きず又は亀
裂の縁部における応力濃縮は誘発されない。図５に示す
ように膜が基体から離れてしわができる場合、分離によ
り界面亀裂の外辺部において応力が再分布し（すなわち
濃縮し）、これが亀裂拡大としわ形成による破損を誘発
する。界面亀裂における状態は開口（様式Ｉ）と剪断
（様式II）応力の組合わせを含む。この場合膜は圧縮さ
れた粉末であり、一旦しわができると粉末は剪断と張力
に極めて弱いため容易に亀裂先端の剪断力が粉末膜に生
じて破損に至る。
【００２１】膜（強制層）はそれに対する圧縮応力が臨
界しわ形成応力を超える場合しわ形成をこうむる。今回
のケースの適当な円形解（circular solution）は固定
又はクランプ留めされた膜の縁部を仮定する。臨界しわ
形成応力σcは
界しわ形成応力を超える場合しわ形成をこうむる。今回
のケースの適当な円形解（circular solution）は固定
又はクランプ留めされた膜の縁部を仮定する。臨界しわ
形成応力σcは
【００２２】
【数１】 で表され、式中、ｔは強制層の厚さ、ａは亀裂又はきず
の半径、クランプ留めされた縁部の場合ｋ＝１４.６８
（ｋは円形幾何学に適した始発微分方程式を解くために
使用されるベッセル（Bessel）関数から求められる因
子）、Ｅは強制層のヤング率、そしてνはポアソン比で
ある。式（１）はしわ形成は臨界サイズの亀裂又はきず
が強制層と焼結される部品との間の界面に存在する場合
処理の間に起こることを示している。又式（１）は強制
層の厚さｔとヤング率Ｅが臨界しわ形成応力の決定に重
要であることを示している。
の半径、クランプ留めされた縁部の場合ｋ＝１４.６８
（ｋは円形幾何学に適した始発微分方程式を解くために
使用されるベッセル（Bessel）関数から求められる因
子）、Ｅは強制層のヤング率、そしてνはポアソン比で
ある。式（１）はしわ形成は臨界サイズの亀裂又はきず
が強制層と焼結される部品との間の界面に存在する場合
処理の間に起こることを示している。又式（１）は強制
層の厚さｔとヤング率Ｅが臨界しわ形成応力の決定に重
要であることを示している。
【００２３】実際には、きずは強制層をセラミック体基
体に適用する間及び昇温の間に発生することがある。強
制層がセラミック回路層（１つ又は複数）の地形と密接
に一致させるために十分な可撓性を具えていない場合、
又は適用方法が適正化されないためセラミック回路層
（１つ又は複数）の地形に強制層を密接に一致させるこ
とが確実でない場合、きず又は亀裂が強制層／セラミッ
ク回路の界面に生ずることがある。昇温の間、強制層と
セラミック回路基体との間で熱膨張が整合しない場合き
ずが発生することがあり得る。強制層／基体界面に平行
でない熱膨張のきずは別の応力集中体として働く。熱膨
張の効果（亀裂など）は基体より高い熱膨張係数を持
ち、従って昇温の間強制層に平面収縮を与える強制層を
使用することによりなくすか又は減少させることができ
る。
体に適用する間及び昇温の間に発生することがある。強
制層がセラミック回路層（１つ又は複数）の地形と密接
に一致させるために十分な可撓性を具えていない場合、
又は適用方法が適正化されないためセラミック回路層
（１つ又は複数）の地形に強制層を密接に一致させるこ
とが確実でない場合、きず又は亀裂が強制層／セラミッ
ク回路の界面に生ずることがある。昇温の間、強制層と
セラミック回路基体との間で熱膨張が整合しない場合き
ずが発生することがあり得る。強制層／基体界面に平行
でない熱膨張のきずは別の応力集中体として働く。熱膨
張の効果（亀裂など）は基体より高い熱膨張係数を持
ち、従って昇温の間強制層に平面収縮を与える強制層を
使用することによりなくすか又は減少させることができ
る。
【００２４】焼成後強制層の除去を容易にするため、焼
成されるセラミック部品のガラスが処理の間実質的に強
制層に浸透又は相互作用してはならない。ガラスが強制
層に過剰に浸透することは焼成される部品からの強制層
除去を妨げるようであり、又大量の強制層材料が最終の
焼成済み部品に接着する場合恐らくセラミック基体の性
質に悪影響を与えるであろう。誘電体用のガラス組成を
選択する場合２つの一般的な要件を考慮しなければなら
ない。第一に誘電体基体中のガラスは誘電体の要件（す
なわち誘電率、気密度、焼結性など）に適合するべきで
あり、第二にガラスの組成は強制層へのガラス浸透を妨
げるようなそれであるべきである。浸透妨害は後に議論
するようにガラス粘度、湿潤角のような変数を調節する
ことにより部分的に制御される。
成されるセラミック部品のガラスが処理の間実質的に強
制層に浸透又は相互作用してはならない。ガラスが強制
層に過剰に浸透することは焼成される部品からの強制層
除去を妨げるようであり、又大量の強制層材料が最終の
焼成済み部品に接着する場合恐らくセラミック基体の性
質に悪影響を与えるであろう。誘電体用のガラス組成を
選択する場合２つの一般的な要件を考慮しなければなら
ない。第一に誘電体基体中のガラスは誘電体の要件（す
なわち誘電率、気密度、焼結性など）に適合するべきで
あり、第二にガラスの組成は強制層へのガラス浸透を妨
げるようなそれであるべきである。浸透妨害は後に議論
するようにガラス粘度、湿潤角のような変数を調節する
ことにより部分的に制御される。
【００２５】多孔質媒質への液体の流れの分析はガラス
浸透現象を試験し、過程に対する洞察を与えることに使
用することができる。この分析は上で議論した誘電体に
ついて明示されたガラス要件に関連するガラス組成と強
制層組成の両方を選択する場合の指針として使用するこ
とができる。次の分析において、多孔質媒質は強制層で
あり、液体は焼成されるセラミック中のガラスである。
浸透現象を試験し、過程に対する洞察を与えることに使
用することができる。この分析は上で議論した誘電体に
ついて明示されたガラス要件に関連するガラス組成と強
制層組成の両方を選択する場合の指針として使用するこ
とができる。次の分析において、多孔質媒質は強制層で
あり、液体は焼成されるセラミック中のガラスである。
【００２６】この分析は多孔質媒質への粘稠液体の浸透
及び特に本発明の状況の中でそれを予言するためダーシ
ーの法則（Darcy's Law）に基づいて展開させた。無機
バインダーの強制層への浸透速度ｄｌ／ｄｔは
及び特に本発明の状況の中でそれを予言するためダーシ
ーの法則（Darcy's Law）に基づいて展開させた。無機
バインダーの強制層への浸透速度ｄｌ／ｄｔは
【００２７】
【数２】 で定義され、式中、Ｄは多孔質媒質の浸透度、ΔＰは浸
透の駆動圧力、ｌは時間ｔに液体が媒質中に浸透する長
さ、及びηLは液体の粘度である。
透の駆動圧力、ｌは時間ｔに液体が媒質中に浸透する長
さ、及びηLは液体の粘度である。
【００２８】式（２）は浸透方向に関する圧力勾配Ｐが
浸透距離の間の圧力変化又はΔＰ／ｌに密に近似すると
仮定する場合有効である。
浸透距離の間の圧力変化又はΔＰ／ｌに密に近似すると
仮定する場合有効である。
【００２９】多孔質媒質中のポアチャンネル（pore cha
nnel）の半径ｒを考慮した場合（A.E. Scheideggar、
「多孔質媒質を通過する流れの物理学（The Physics of
FlowThrough Porous Media)」（The MacMillan Co.,
１９６０年刊）、６８〜９０ページ)、上記浸透度Ｄは
Ｄ＝ｒ2(１−ρ)／２０ (３) で表され、式中、ρ＝ρB
／ρTは多孔質媒質の相対密度、ρBはバルク密度及びρ
Tは理論密度である。
nnel）の半径ｒを考慮した場合（A.E. Scheideggar、
「多孔質媒質を通過する流れの物理学（The Physics of
FlowThrough Porous Media)」（The MacMillan Co.,
１９６０年刊）、６８〜９０ページ)、上記浸透度Ｄは
Ｄ＝ｒ2(１−ρ)／２０ (３) で表され、式中、ρ＝ρB
／ρTは多孔質媒質の相対密度、ρBはバルク密度及びρ
Tは理論密度である。
【００３０】ΔＰは液体を多孔質媒質中に浸透を強いる
ように働く駆動圧力であり、
ように働く駆動圧力であり、
【数３】 で定義され、式中、２γLVcosθ／ｒは毛細管圧力、Ｐa
は任意の外部圧力差（即ち、外部から適用される荷
重）、γLVは液体蒸気表面エネルギー、及びcosθは固
体液体接触角である。
は任意の外部圧力差（即ち、外部から適用される荷
重）、γLVは液体蒸気表面エネルギー、及びcosθは固
体液体接触角である。
【００３１】式（３）と（４）を式（２）に代入し、代
入された式を積分すると
入された式を積分すると
【数４】 が得られる。外部から適用される荷重Ｐaは本発明で使
用されないから、式（５）は
用されないから、式（５）は
【００３２】
【数５】 として表すことができる。
【００３３】一定の駆動力下にある所与の物体におい
て、浸透の深さは時間の平方根に比例する。式（６）を
導くいくつかの方法が文献に示されている。本発明にお
いて、多孔質媒質は強制層であり、粘稠液体は焼成され
る基体中のガラスである。実際にはガラス粘度、強制層
材料上のガラス接触角、強制層の気孔率と孔径を時間と
共に調節し、所望の浸透度を得ることができる。液体／
蒸気表面エネルギーは多少反応性の雰囲気中で焼結する
ことにより変更し得ることも高く評価し得ることであ
る。図６は種々な接触角におけるｔ＝３０分の場合のガ
ラス液体粘度（ηL)の関数としての浸透のプロットであ
る。半径（ｒ）、多孔質層密度（１−ρ）及び液体／蒸
気表面エネルギー（γLV）も上述のように浸透に影響を
与えるために使用することができる。
て、浸透の深さは時間の平方根に比例する。式（６）を
導くいくつかの方法が文献に示されている。本発明にお
いて、多孔質媒質は強制層であり、粘稠液体は焼成され
る基体中のガラスである。実際にはガラス粘度、強制層
材料上のガラス接触角、強制層の気孔率と孔径を時間と
共に調節し、所望の浸透度を得ることができる。液体／
蒸気表面エネルギーは多少反応性の雰囲気中で焼結する
ことにより変更し得ることも高く評価し得ることであ
る。図６は種々な接触角におけるｔ＝３０分の場合のガ
ラス液体粘度（ηL)の関数としての浸透のプロットであ
る。半径（ｒ）、多孔質層密度（１−ρ）及び液体／蒸
気表面エネルギー（γLV）も上述のように浸透に影響を
与えるために使用することができる。
【００３４】式（６）と図６に示す相関に示されるよう
に、浸透は無機バインダーの粘度と接触角から予言する
ことができ、従ってこれら２つの変数を調節することに
より制御することができる。ここで使用する用語「浸
透」は上述の相関法から求められる未焼成セラミック体
の焼結性無機バインダー成分の浸透値である。
に、浸透は無機バインダーの粘度と接触角から予言する
ことができ、従ってこれら２つの変数を調節することに
より制御することができる。ここで使用する用語「浸
透」は上述の相関法から求められる未焼成セラミック体
の焼結性無機バインダー成分の浸透値である。
【００３５】強制層は揮発性有機媒質中に分散させた非
金属無機固体の微粉砕粒子からなり、標準のセラミック
テープ流延法により作ることができる。強制層中の無機
固体の低い焼結速度及び／又は高い焼結温度は焼成され
るセラミック部品と強制層の両方から逃げる揮発物及び
他のガスが通る通路である層中の相互連結された多孔性
を保持する。少なくとも５０℃の焼結温度差異が適当で
ある。集成体を、強制層と焼結テープの両方から有機バ
インダーを揮発させ、テープ中の無機バインダーを焼結
するに十分な温度と時間で焼成する。耐力ラム（loadbe
aring rum）により焼成の間セラミック体に外部圧力を
加える強制焼結は慣用的なベルト炉では実行できない。
対照的に本方法では外部圧力が除かれるからベルト炉の
ような慣用的焼成設備を使用することができる。セラミ
ックテープ層の焼結が完了した後集成体を冷却する。そ
の後強制層はダスチング又は超音波処理により部品のセ
ラミック表面又は導電性通路に影響を与えたり損傷する
ことなく完了した部品の表面から除くことができる。
金属無機固体の微粉砕粒子からなり、標準のセラミック
テープ流延法により作ることができる。強制層中の無機
固体の低い焼結速度及び／又は高い焼結温度は焼成され
るセラミック部品と強制層の両方から逃げる揮発物及び
他のガスが通る通路である層中の相互連結された多孔性
を保持する。少なくとも５０℃の焼結温度差異が適当で
ある。集成体を、強制層と焼結テープの両方から有機バ
インダーを揮発させ、テープ中の無機バインダーを焼結
するに十分な温度と時間で焼成する。耐力ラム（loadbe
aring rum）により焼成の間セラミック体に外部圧力を
加える強制焼結は慣用的なベルト炉では実行できない。
対照的に本方法では外部圧力が除かれるからベルト炉の
ような慣用的焼成設備を使用することができる。セラミ
ックテープ層の焼結が完了した後集成体を冷却する。そ
の後強制層はダスチング又は超音波処理により部品のセ
ラミック表面又は導電性通路に影響を与えたり損傷する
ことなく完了した部品の表面から除くことができる。
【００３６】焼結工程の間、強制層と焼結するセラミッ
ク体から有機バインダーを揮発させた後、強制層は無機
粉末の層として存在する。焼成前可撓性テープの形での
強制層の適用は粉末のゆるい層がセラミック部品の表面
に均一に分布し、強制層を焼成する物体の表面に密接に
一致させることができる。
ク体から有機バインダーを揮発させた後、強制層は無機
粉末の層として存在する。焼成前可撓性テープの形での
強制層の適用は粉末のゆるい層がセラミック部品の表面
に均一に分布し、強制層を焼成する物体の表面に密接に
一致させることができる。
【００３７】セラミック固体誘電体基体は一般には焼結
（バインダー）相と非焼結（セラミック固体）相からな
る。本発明に使用することができる誘電体中のセラミッ
ク固体の組成は固体がシステム中で他の材料に関して化
学的に不活性であり、誘電体の無機バインダー成分に関
連する適当な物理的特性を持つ限りそれ自身が直接臨界
的であることはない。非焼結固体を本質的に充填剤とし
て添加し、熱膨張と誘電率のような特性を調節する。
（バインダー）相と非焼結（セラミック固体）相からな
る。本発明に使用することができる誘電体中のセラミッ
ク固体の組成は固体がシステム中で他の材料に関して化
学的に不活性であり、誘電体の無機バインダー成分に関
連する適当な物理的特性を持つ限りそれ自身が直接臨界
的であることはない。非焼結固体を本質的に充填剤とし
て添加し、熱膨張と誘電率のような特性を調節する。
【００３８】誘電体中のセラミック固体に必要不可欠な
基礎的物理的特性は（１）それらが無機バインダーの焼
結温度より上の焼結温度を持つこと、及び（２）本発明
の焼成工程の間に焼結を受けないことである。従って本
発明の状況において、用語「セラミック固体」は本発明
の実施中受ける焼成条件下で本質的に焼結を受けない通
常は酸化物の無機材料を表す。
基礎的物理的特性は（１）それらが無機バインダーの焼
結温度より上の焼結温度を持つこと、及び（２）本発明
の焼成工程の間に焼結を受けないことである。従って本
発明の状況において、用語「セラミック固体」は本発明
の実施中受ける焼成条件下で本質的に焼結を受けない通
常は酸化物の無機材料を表す。
【００３９】従って上述の基準を条件として、実質的に
高融点の無機固体はいずれも誘電体テープのセラミック
固体成分として使用することができる。例えば、ＢａＴ
ｉＯ 3、ＣａＴｉＯ3、ＳｒＴｉＯ3、ＰｂＴｉＯ3、Ｃａ
ＺｒＯ3、ＢａＺｒＯ3、ＣａＳｎＯ3、ＢａＳｎＯ3、Ａ
ｌ2Ｏ3、金属カーバイド例えばシリコンカーバイド、窒
化金属例えば窒化アルミニウム、鉱物質例えばムライ
ト、カイアナイト、ジルコニア及び種々な形のシリカの
ような材料である。高軟化点のガラスでさえ十分に高い
軟化点を持つ場合セラミック成分として使用することが
できる。更にそのような材料の混合物をそれらが適用さ
れるいずれかの基体の熱膨張特性に適合させるために使
用することができる。
高融点の無機固体はいずれも誘電体テープのセラミック
固体成分として使用することができる。例えば、ＢａＴ
ｉＯ 3、ＣａＴｉＯ3、ＳｒＴｉＯ3、ＰｂＴｉＯ3、Ｃａ
ＺｒＯ3、ＢａＺｒＯ3、ＣａＳｎＯ3、ＢａＳｎＯ3、Ａ
ｌ2Ｏ3、金属カーバイド例えばシリコンカーバイド、窒
化金属例えば窒化アルミニウム、鉱物質例えばムライ
ト、カイアナイト、ジルコニア及び種々な形のシリカの
ような材料である。高軟化点のガラスでさえ十分に高い
軟化点を持つ場合セラミック成分として使用することが
できる。更にそのような材料の混合物をそれらが適用さ
れるいずれかの基体の熱膨張特性に適合させるために使
用することができる。
【００４０】無機バインダー 本発明で使用するセラミック体に使用することができる
無機バインダーの組成も、それがシステム中の他の材料
に関して化学的に不活性であり、そしてそれが強制層中
のセラミック体中のセラミック固体と非金属固体に関連
する適当な物理的特性を持つ限りそれ自身が直接臨界的
であることはない。
無機バインダーの組成も、それがシステム中の他の材料
に関して化学的に不活性であり、そしてそれが強制層中
のセラミック体中のセラミック固体と非金属固体に関連
する適当な物理的特性を持つ限りそれ自身が直接臨界的
であることはない。
【００４１】特に、焼成の間セラミック体の無機バイン
ダー成分の強制層への浸透は５０μｍを越えず、好まし
くは２５μｍを越えないことが必要不可欠である。浸透
が約５０μｍを越える場合、強制層の除去が困難になる
ように見える。本発明はこれらの温度に限定されるもの
ではないが、焼成は通常８００〜９５０℃のピーク温度
で行い、そしてピーク温度に少なくとも１０分間保持す
る。本発明の方法に使用するセラミック体中の無機バイ
ンダーとして好ましい基礎的物理的特性は（１）それら
がセラミック体中のセラミック固体の焼結温度より低い
それを持つこと、及び（２）使用する焼成温度で粘稠相
焼結を受けること、及び（３）無機バインダーの湿潤角
と粘度は焼成の間強制層中にかなりの程度には浸透しな
いことである。
ダー成分の強制層への浸透は５０μｍを越えず、好まし
くは２５μｍを越えないことが必要不可欠である。浸透
が約５０μｍを越える場合、強制層の除去が困難になる
ように見える。本発明はこれらの温度に限定されるもの
ではないが、焼成は通常８００〜９５０℃のピーク温度
で行い、そしてピーク温度に少なくとも１０分間保持す
る。本発明の方法に使用するセラミック体中の無機バイ
ンダーとして好ましい基礎的物理的特性は（１）それら
がセラミック体中のセラミック固体の焼結温度より低い
それを持つこと、及び（２）使用する焼成温度で粘稠相
焼結を受けること、及び（３）無機バインダーの湿潤角
と粘度は焼成の間強制層中にかなりの程度には浸透しな
いことである。
【００４２】通常はガラスである無機バインダーのぬれ
特性は強制層に含まれる無機固体の平滑表面上の焼結済
み無機バインダーの接触角を測定することにより求めら
れる。この方法は後に説明する。
特性は強制層に含まれる無機固体の平滑表面上の焼結済
み無機バインダーの接触角を測定することにより求めら
れる。この方法は後に説明する。
【００４３】無機バインダーが少なくとも６０℃の接触
角を持つ場合本発明に使用する非ぬれ特性（non-wettin
g）として十分である。それにもかかわらずガラスの接
触角は少なくとも７０°であるのが好ましい。本発明の
方法の状況においては、接触角が高いほど強制層の離型
特性が良い。
角を持つ場合本発明に使用する非ぬれ特性（non-wettin
g）として十分である。それにもかかわらずガラスの接
触角は少なくとも７０°であるのが好ましい。本発明の
方法の状況においては、接触角が高いほど強制層の離型
特性が良い。
【００４４】通常そうであるようにセラミック未焼成テ
ープの無機バインダー成分がガラスの場合、それは前記
焼成条件で結晶するか又は結晶しないガラスのいずれで
あっても良い。
ープの無機バインダー成分がガラスの場合、それは前記
焼成条件で結晶するか又は結晶しないガラスのいずれで
あっても良い。
【００４５】無機バインダーの粒子サイズと粒子サイズ
分布は同様に狭く臨界的なものではなく、この粒子サイ
ズは通常０.５〜２０ミクロンである。しかしながら、
無機バインダーの大きい粒子と小さい粒子の両方が等重
量部と定義される５０％の点は、セラミック体のそれと
等しいか又は少ないのが望ましい。焼結速度は無機バイ
ンダーのセラミック固体に対する比率に直接関係する
が、無機バインダーのガラス転移温度（Ｔｇ）及び粒子
とは逆の関係である。
分布は同様に狭く臨界的なものではなく、この粒子サイ
ズは通常０.５〜２０ミクロンである。しかしながら、
無機バインダーの大きい粒子と小さい粒子の両方が等重
量部と定義される５０％の点は、セラミック体のそれと
等しいか又は少ないのが望ましい。焼結速度は無機バイ
ンダーのセラミック固体に対する比率に直接関係する
が、無機バインダーのガラス転移温度（Ｔｇ）及び粒子
とは逆の関係である。
【００４６】ポリマーバインダー ガラスと耐火性無機固体がその中に分散されている有機
媒質はポリマーバインダーからなるが、場合により他の
材料例えば可塑剤、離型剤、分散剤、剥離剤、防汚剤及
び湿潤剤をその中に溶解させる。
媒質はポリマーバインダーからなるが、場合により他の
材料例えば可塑剤、離型剤、分散剤、剥離剤、防汚剤及
び湿潤剤をその中に溶解させる。
【００４７】より良い結合効率を得るためには９５重量
％のセラミック固体に対して少なくとも５重量％のポリ
マーバインダーを使用するのが好ましい。しかしなが
ら、８０重量％のセラミック固体中に２０重量％以下の
ポリマーバインダーを使用するのが更に好ましい。この
限界内で熱分解で除かなければならない有機物の量を減
少させ、そして焼成時収縮の減少をもたらすよりよい粒
子充填を実現するため固体に対して可及的少量のバイン
ダーを使用するのが望ましい。
％のセラミック固体に対して少なくとも５重量％のポリ
マーバインダーを使用するのが好ましい。しかしなが
ら、８０重量％のセラミック固体中に２０重量％以下の
ポリマーバインダーを使用するのが更に好ましい。この
限界内で熱分解で除かなければならない有機物の量を減
少させ、そして焼成時収縮の減少をもたらすよりよい粒
子充填を実現するため固体に対して可及的少量のバイン
ダーを使用するのが望ましい。
【００４８】過去において種々なポリマー材料がセラミ
ックテープ用バインダーと使用されており、例えばポリ
（ビニルブチラール）、ポリ（ビニルアセテート）、ポ
リ（ビニルアルコール）、セルロース系ポリマー例えば
メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチ
ルセルロース、メチルヒドロキシエチルセルロース、ア
タクチックポリプロピレン、ポリエチレン、シリコンポ
リマー例えばポリ（メチルシロキサン）、ポリ（メチル
フェニルシロキサン）、ポリスチレン、ブタジエン／ス
チレンコポリマー、ポリスチレン、ポリ（ビニルピロリ
ドン）、ポリアミド、高分子ポリエーテル、エチレンオ
キシドとプロピレンオキシドとのコポリマー、ポリアク
リルアミド、及び種々なアクリルポリマー例えばナトリ
ウム・ポリアクリレート、ポリ（低級アルキルアクリレ
ート）、ポリ（低級アルキルメタクリレート）及び低級
アルキルアクリレートとメタクリレートとの種々なコポ
リマー及びマルチポリマーである。エチルメタクリレー
トとメチルメタクリレートとのコポリマー及びエチルア
クリレート、メチルメタクリレート及びメタクリル酸の
ターポリマーはスリップ流し込み（slip casting）材料
用バインダーとして以前使用された。
ックテープ用バインダーと使用されており、例えばポリ
（ビニルブチラール）、ポリ（ビニルアセテート）、ポ
リ（ビニルアルコール）、セルロース系ポリマー例えば
メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチ
ルセルロース、メチルヒドロキシエチルセルロース、ア
タクチックポリプロピレン、ポリエチレン、シリコンポ
リマー例えばポリ（メチルシロキサン）、ポリ（メチル
フェニルシロキサン）、ポリスチレン、ブタジエン／ス
チレンコポリマー、ポリスチレン、ポリ（ビニルピロリ
ドン）、ポリアミド、高分子ポリエーテル、エチレンオ
キシドとプロピレンオキシドとのコポリマー、ポリアク
リルアミド、及び種々なアクリルポリマー例えばナトリ
ウム・ポリアクリレート、ポリ（低級アルキルアクリレ
ート）、ポリ（低級アルキルメタクリレート）及び低級
アルキルアクリレートとメタクリレートとの種々なコポ
リマー及びマルチポリマーである。エチルメタクリレー
トとメチルメタクリレートとのコポリマー及びエチルア
クリレート、メチルメタクリレート及びメタクリル酸の
ターポリマーはスリップ流し込み（slip casting）材料
用バインダーとして以前使用された。
【００４９】より最近になり、Usalaは米国特許第4,53
6,535号において０〜１００重量％のＣ1〜Ｃ8アルキル
メタクリレート、１００〜０重量％のＣ1〜Ｃ8アルキル
アクリレート及び０〜５重量％のアミンのエチレン性不
飽和カルボン酸の相溶性マルチポリマーの混合物である
有機バインダーを開示した。このポリマーは最小量のバ
インダーと最大量の誘電体固体の使用を許容するので、
それらを本発明の誘電体組成物と共に使用することが好
ましい。この理由から上述のUsalaの特許の開示を参考
例としてここに組み入れる。
6,535号において０〜１００重量％のＣ1〜Ｃ8アルキル
メタクリレート、１００〜０重量％のＣ1〜Ｃ8アルキル
アクリレート及び０〜５重量％のアミンのエチレン性不
飽和カルボン酸の相溶性マルチポリマーの混合物である
有機バインダーを開示した。このポリマーは最小量のバ
インダーと最大量の誘電体固体の使用を許容するので、
それらを本発明の誘電体組成物と共に使用することが好
ましい。この理由から上述のUsalaの特許の開示を参考
例としてここに組み入れる。
【００５０】しばしば、ポリマーバインダーはバインダ
ーポリマーに関して小量の可塑剤を含むこともでき、こ
のものはバインダーポリマーのガラス転移温度（Ｔｇ）
を下げる働きをする。可塑剤の選択は、もちろん主とし
て改質されるべきポリマーによって決まる。種々なバイ
ンダー系に使用された可塑剤にはジエチルフタレート、
ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、ブチルベ
ンジルフタレート、アルキルホスフェート、ポリアルキ
レングリコール、グリセリン、ポリ（エチレンオキシ
ド）、ヒドロキシエチル化アルキルフェノール、ジアル
キルジチオホスホネート及びポリ（イソブチレン）があ
る。これらの内、ブチルベンジルフタレートが最もしば
しばアクリルポリマー系に使用され、これはそれが比較
的小さい濃度で有効に使用されるからである。
ーポリマーに関して小量の可塑剤を含むこともでき、こ
のものはバインダーポリマーのガラス転移温度（Ｔｇ）
を下げる働きをする。可塑剤の選択は、もちろん主とし
て改質されるべきポリマーによって決まる。種々なバイ
ンダー系に使用された可塑剤にはジエチルフタレート、
ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、ブチルベ
ンジルフタレート、アルキルホスフェート、ポリアルキ
レングリコール、グリセリン、ポリ（エチレンオキシ
ド）、ヒドロキシエチル化アルキルフェノール、ジアル
キルジチオホスホネート及びポリ（イソブチレン）があ
る。これらの内、ブチルベンジルフタレートが最もしば
しばアクリルポリマー系に使用され、これはそれが比較
的小さい濃度で有効に使用されるからである。
【００５１】テープ製造 未焼成テープはバインダーポリマー、可塑剤及び溶剤の
溶液に分散させた誘電体粒子及び無機バインダーのスラ
リーを支持体例えばポリプロピレン、ＭｙｌａｒRポリ
エステルフィルム又はステンレス鋼の上に流延させ、次
いで流延スラリーをドクターブレードを通過させて流延
フィルムの厚さを調節することにより製造する。かくし
て本発明に使用するテープはそのような慣用的な方法で
作ることができ、これはUsalaに対する米国特許第4,53
6,535号に極めて詳細に記述されている。
溶液に分散させた誘電体粒子及び無機バインダーのスラ
リーを支持体例えばポリプロピレン、ＭｙｌａｒRポリ
エステルフィルム又はステンレス鋼の上に流延させ、次
いで流延スラリーをドクターブレードを通過させて流延
フィルムの厚さを調節することにより製造する。かくし
て本発明に使用するテープはそのような慣用的な方法で
作ることができ、これはUsalaに対する米国特許第4,53
6,535号に極めて詳細に記述されている。
【００５２】本発明の方法に使用する未焼成テープはし
ばしば層の電気的相互接続のためのバイア、位置決め孔
及び装置とチップ付属品を受け入れるためのその他の穿
孔を含むことがあるのは言うまでもない。それにもかか
わらず、この方法はテープがそのような穿孔を含む場合
においてもＸ−Ｙ収縮を減少させる有効性を残している
ことを見出した。
ばしば層の電気的相互接続のためのバイア、位置決め孔
及び装置とチップ付属品を受け入れるためのその他の穿
孔を含むことがあるのは言うまでもない。それにもかか
わらず、この方法はテープがそのような穿孔を含む場合
においてもＸ−Ｙ収縮を減少させる有効性を残している
ことを見出した。
【００５３】ある場合においては、テープは焼成済みテ
ープに特別な性質例えば熱伝導性又は引っ張り強さを付
与するため充填剤例えばセラミックフェイバーを含むこ
とができる。本発明は主としてセラミックテープの層で
作ったセラミック体の焼成の条件において開発され上で
説明したが、本発明は異形の非平面的物品例えば流延又
は成形したセラミック部品の焼成の間のＸ−Ｙ収縮を減
少させるためにも使用できることを理解できるであろ
う。
ープに特別な性質例えば熱伝導性又は引っ張り強さを付
与するため充填剤例えばセラミックフェイバーを含むこ
とができる。本発明は主としてセラミックテープの層で
作ったセラミック体の焼成の条件において開発され上で
説明したが、本発明は異形の非平面的物品例えば流延又
は成形したセラミック部品の焼成の間のＸ−Ｙ収縮を減
少させるためにも使用できることを理解できるであろ
う。
【００５４】強制層 本発明の方法に使用する強制層は固体有機ポリマーバイ
ンダーに分散させた非金属粒子からなる。上述のよう
に、強制層中の非金属粒子は焼成条件下で焼成される基
体の無機バインダーより低い焼結速度を持つこと、及び
強制層上の無機バインダーの湿潤角と無機バインダーの
粘度は強制層中へのバインダー浸透が前述の限界内にあ
るようなそれであることが好ましい。従って強制層の無
機固体成分の組成は上述の基準に適合する限り同様に臨
界的ではない。如何なる非金属無機材料もそれが焼成の
間焼結を受けず、そして無機バインダーが焼成工程の間
に焼結を受けるとき、強制テープ上の焼成されるセラミ
ック体（部品）中の無機バインダーの湿潤角とセラミッ
ク体中の無機バインダーの粘度とが強制層中への無機バ
インダー浸透の好ましい限界内にある限り使用すること
ができる。強制層に使用する無機非金属固体はセラミッ
ク体に使用するそれと同じであっても良いが、ムライ
ト、石英、Ａｌ2Ｏ3、ＣｅＯ2、ＳｎＯ2、ＭｇＯ、Ｚｒ
Ｏ2、ＢＮ及びそれらの混合物が好ましい。しかしなが
ら、ガラス状材料もそれらの軟化点が十分に高く、それ
らが本発明により焼成される場合焼結を受けなければ使
用することができる。
ンダーに分散させた非金属粒子からなる。上述のよう
に、強制層中の非金属粒子は焼成条件下で焼成される基
体の無機バインダーより低い焼結速度を持つこと、及び
強制層上の無機バインダーの湿潤角と無機バインダーの
粘度は強制層中へのバインダー浸透が前述の限界内にあ
るようなそれであることが好ましい。従って強制層の無
機固体成分の組成は上述の基準に適合する限り同様に臨
界的ではない。如何なる非金属無機材料もそれが焼成の
間焼結を受けず、そして無機バインダーが焼成工程の間
に焼結を受けるとき、強制テープ上の焼成されるセラミ
ック体（部品）中の無機バインダーの湿潤角とセラミッ
ク体中の無機バインダーの粘度とが強制層中への無機バ
インダー浸透の好ましい限界内にある限り使用すること
ができる。強制層に使用する無機非金属固体はセラミッ
ク体に使用するそれと同じであっても良いが、ムライ
ト、石英、Ａｌ2Ｏ3、ＣｅＯ2、ＳｎＯ2、ＭｇＯ、Ｚｒ
Ｏ2、ＢＮ及びそれらの混合物が好ましい。しかしなが
ら、ガラス状材料もそれらの軟化点が十分に高く、それ
らが本発明により焼成される場合焼結を受けなければ使
用することができる。
【００５５】強制層は可撓性テープ、厚膜ペースト、噴
霧、浸漬、ロールなどの形で適用することができる。層
を適用する形態の如何にかかわらず、層がセラミック体
表面との密接な一致を実現するために可撓性であり、好
ましくは強制層／セラミック体界面におけるいずれかの
ギャップ（きず）の大きさを最小にし、そして界面にお
ける臨界応力値を増加させることが必要不可欠である。
一般に未焼成セラミックテープに適当な同じバインダー
ポリマーはそれをテープとして適用する場合強制層に対
しても適当である。
霧、浸漬、ロールなどの形で適用することができる。層
を適用する形態の如何にかかわらず、層がセラミック体
表面との密接な一致を実現するために可撓性であり、好
ましくは強制層／セラミック体界面におけるいずれかの
ギャップ（きず）の大きさを最小にし、そして界面にお
ける臨界応力値を増加させることが必要不可欠である。
一般に未焼成セラミックテープに適当な同じバインダー
ポリマーはそれをテープとして適用する場合強制層に対
しても適当である。
【００５６】ここで使用する用語「厚膜」と「厚膜ペー
スト」は有機媒質中の微粉砕固体の分散物を表し、この
分散物は慣用的スクリーン印刷により適用することを可
能とするペースト稠度とレオロジーを持っている。噴
霧、浸漬又はロール塗布に適した稠度とレオロジーを持
つ他の分散物も使用することができる。そのようなペー
スト用の有機媒質は通常溶剤に溶解させた液体バインダ
ーポリマーと種々なレオロジー剤からなり、それらのす
べてが焼成工程の間完全に熱処理可能である。そのよう
なペーストは性質が抵抗性又は導電性のいずれかである
ことができ、ある場合には誘電性でさえあり得る。その
ような組成物は機能性固体が焼成の間焼結されるか又は
されないかにより無機バインダーを含んでも含まなくて
も良い。厚膜ペーストに使用する種類の慣用的な有機媒
質は強制層用としても適当である。適当な有機媒質材料
に関するより詳細な議論はUsalaに付与された米国特許
第4,536,535号に見出すことができる。
スト」は有機媒質中の微粉砕固体の分散物を表し、この
分散物は慣用的スクリーン印刷により適用することを可
能とするペースト稠度とレオロジーを持っている。噴
霧、浸漬又はロール塗布に適した稠度とレオロジーを持
つ他の分散物も使用することができる。そのようなペー
スト用の有機媒質は通常溶剤に溶解させた液体バインダ
ーポリマーと種々なレオロジー剤からなり、それらのす
べてが焼成工程の間完全に熱処理可能である。そのよう
なペーストは性質が抵抗性又は導電性のいずれかである
ことができ、ある場合には誘電性でさえあり得る。その
ような組成物は機能性固体が焼成の間焼結されるか又は
されないかにより無機バインダーを含んでも含まなくて
も良い。厚膜ペーストに使用する種類の慣用的な有機媒
質は強制層用としても適当である。適当な有機媒質材料
に関するより詳細な議論はUsalaに付与された米国特許
第4,536,535号に見出すことができる。
【００５７】ポリマー分解生成物の逃げの通路を作る目
的で強制層中に相互連結された多孔性の形成を確実にす
るため、強制層中の個々の粒子の間のポアエスケープチ
ャンネル（pore escape channel）（空隙又は孔の構
造）は昇温の間十分な大きさと残存開口部とを持たなけ
ればならない。昇温の間ポアチャンネルに開口部を残す
ためには前に議論したように強制層材料の焼結速度が焼
成されるセラミック部品の焼結速度より小さくなければ
ならない。強制層の孔の構造は層中の特徴的な粒子の配
列又は組立てにより決まる。層中の粒子の配列又は充填
はいくつかの要因、例えば固体の容積画分、固体の粒子
サイズ、サイズ分布及び形、最初の流延における粒子の
分散の程度、流延の乾燥特性、層適用がスラリー浸漬又
は噴霧のいずれによるか、及び層が如何に適用されるか
により影響される。更にポリマーマトリックスを含むテ
ープ、噴霧又は浸漬層中の孔又は空隙の構造はポリマー
を熱処理した後の層中で差異があることは極めてありそ
うなことである。前述の条件を考慮しながら、粒子を９
０容量％固体のバルク密度まで充填することが可能であ
る。一方、１０容量％固体のバルク密度を下限とするこ
とが層のＸ−Ｙ圧縮応力能力の重大な低落と層中へのガ
ラスの著しい浸透を伴うことなく十分に大きなポアチャ
ンネルを作るために実用的であろう。
的で強制層中に相互連結された多孔性の形成を確実にす
るため、強制層中の個々の粒子の間のポアエスケープチ
ャンネル（pore escape channel）（空隙又は孔の構
造）は昇温の間十分な大きさと残存開口部とを持たなけ
ればならない。昇温の間ポアチャンネルに開口部を残す
ためには前に議論したように強制層材料の焼結速度が焼
成されるセラミック部品の焼結速度より小さくなければ
ならない。強制層の孔の構造は層中の特徴的な粒子の配
列又は組立てにより決まる。層中の粒子の配列又は充填
はいくつかの要因、例えば固体の容積画分、固体の粒子
サイズ、サイズ分布及び形、最初の流延における粒子の
分散の程度、流延の乾燥特性、層適用がスラリー浸漬又
は噴霧のいずれによるか、及び層が如何に適用されるか
により影響される。更にポリマーマトリックスを含むテ
ープ、噴霧又は浸漬層中の孔又は空隙の構造はポリマー
を熱処理した後の層中で差異があることは極めてありそ
うなことである。前述の条件を考慮しながら、粒子を９
０容量％固体のバルク密度まで充填することが可能であ
る。一方、１０容量％固体のバルク密度を下限とするこ
とが層のＸ−Ｙ圧縮応力能力の重大な低落と層中へのガ
ラスの著しい浸透を伴うことなく十分に大きなポアチャ
ンネルを作るために実用的であろう。
【００５８】工程の変数 本発明の方法の必要不可欠な特徴は強制層を基体表面に
密接に一致させることである。強制層を可撓性シートと
して適用する場合、密接な一致はシートを未焼成誘電体
テープパッケージに積層させることにより達成すること
ができる。
密接に一致させることである。強制層を可撓性シートと
して適用する場合、密接な一致はシートを未焼成誘電体
テープパッケージに積層させることにより達成すること
ができる。
【００５９】本発明の方法の焼成周期はセラミック体と
強制層の両方に含まれる固体の物理的性質の影響を受
け、更に材料が焼成される炉又は窯の加熱速度能力によ
り制限される。多くの適用に使用することができる代表
的バッチ式炉焼成周期は集成体を３℃／分の速度で６０
０℃まで、次いで５℃／分で８５０℃のピーク温度に至
らせ、集成体をピーク温度に３０分間保ち、次いで炉を
消して集成体を冷却することである。代表的な商業的設
備においては、材料の焼成特性を利用する炉又は窯の動
作特性に適するように選ばれる。焼成はもちろんバッチ
式、断続式又は連続式のいずれによっても実行すること
ができる。
強制層の両方に含まれる固体の物理的性質の影響を受
け、更に材料が焼成される炉又は窯の加熱速度能力によ
り制限される。多くの適用に使用することができる代表
的バッチ式炉焼成周期は集成体を３℃／分の速度で６０
０℃まで、次いで５℃／分で８５０℃のピーク温度に至
らせ、集成体をピーク温度に３０分間保ち、次いで炉を
消して集成体を冷却することである。代表的な商業的設
備においては、材料の焼成特性を利用する炉又は窯の動
作特性に適するように選ばれる。焼成はもちろんバッチ
式、断続式又は連続式のいずれによっても実行すること
ができる。
【００６０】焼成が完了すると、強制層はその粒子がフ
ァンデルワールスカのみにより弱く結合する乾燥した多
孔質層の形体になり、なぜなら焼成の間に有機バインダ
ーは揮発し、又層の粒子は焼結されないからである。こ
の層は小さな一体化強さを持つので、ブラッシングによ
り容易に除くことができる。それでも焼成済み強制層の
除去は極めて小さな機械的エネルギーのみを必要とする
ことにより特徴付けられ、そして熱間圧縮を使用する従
来技術の方法にある研削（grinding）はもちろん必要と
しない。
ァンデルワールスカのみにより弱く結合する乾燥した多
孔質層の形体になり、なぜなら焼成の間に有機バインダ
ーは揮発し、又層の粒子は焼結されないからである。こ
の層は小さな一体化強さを持つので、ブラッシングによ
り容易に除くことができる。それでも焼成済み強制層の
除去は極めて小さな機械的エネルギーのみを必要とする
ことにより特徴付けられ、そして熱間圧縮を使用する従
来技術の方法にある研削（grinding）はもちろん必要と
しない。
【００６１】本発明はその上に厚膜の電気的機能性パタ
ーン例えば抵抗器または導電性ラインまたはその両方が
印刷されている１つまたは複数の誘電体層を含むより複
雑な多層部分を作るためにしばしば使用される。この場
合、誘電体及び電気的機能性層を順次または同時焼成す
ることができる。その上、多重部品を垂直に積み重ねて
単一のモノリスとし、同時焼成することができる。その
ようなモノリスにおいては、図３に示すように強制層は
各部品の間及びモノリスの上部と底部にあり、各部品は
上部と底部のセラミック表面に密接に一致させた強制層
を持つ。モノリスに集成された単一の多層部品又は多重
の多層部品のいずれを焼成するかの如何にかかわらず、
焼成温度輪郭及び／又は誘電体層と電気的機能性層の成
分はすべての層の有機媒質を完全に揮発させ、そしてそ
れぞれの層の無機バインダーが十分に焼結されるように
選ばれなければならない。ある場合において、その上厚
膜金属化の導電相を焼結することが必要になることがあ
る。これらの相対的特性を持つ成分の選択は、もちろん
厚膜に関する技術分野で公知である。
ーン例えば抵抗器または導電性ラインまたはその両方が
印刷されている１つまたは複数の誘電体層を含むより複
雑な多層部分を作るためにしばしば使用される。この場
合、誘電体及び電気的機能性層を順次または同時焼成す
ることができる。その上、多重部品を垂直に積み重ねて
単一のモノリスとし、同時焼成することができる。その
ようなモノリスにおいては、図３に示すように強制層は
各部品の間及びモノリスの上部と底部にあり、各部品は
上部と底部のセラミック表面に密接に一致させた強制層
を持つ。モノリスに集成された単一の多層部品又は多重
の多層部品のいずれを焼成するかの如何にかかわらず、
焼成温度輪郭及び／又は誘電体層と電気的機能性層の成
分はすべての層の有機媒質を完全に揮発させ、そしてそ
れぞれの層の無機バインダーが十分に焼結されるように
選ばれなければならない。ある場合において、その上厚
膜金属化の導電相を焼結することが必要になることがあ
る。これらの相対的特性を持つ成分の選択は、もちろん
厚膜に関する技術分野で公知である。
【００６２】又本発明は硬質予備焼成済み基体上の多重
誘電体テープ層と厚膜導電性ペーストからなる多層部品
の焼成も可能にする。これらの部品の層は誘電体層にお
けるすぐれたＸ−Ｙ寸法安定性が保ちながら、上で議論
したように一工程で同時焼成するか又は逐次焼成するこ
とができる。
誘電体テープ層と厚膜導電性ペーストからなる多層部品
の焼成も可能にする。これらの部品の層は誘電体層にお
けるすぐれたＸ−Ｙ寸法安定性が保ちながら、上で議論
したように一工程で同時焼成するか又は逐次焼成するこ
とができる。
【００６３】硬質基体上で誘電体テープの多重層を同時
焼成する能力はいくつかの理由から魅力的である。硬質
基体が高い強度の材料例えばアルミナで作られている場
合、それは機械的支持を提供する。硬質基体が高い熱伝
導度の材料例えばＡｌＮ又はベリリアで作られている場
合、電子パッケージから熱を除く方法を提供する。他の
材料例えばＳｉ又は他の誘電体材料で作られた硬質基体
も非常に魅力的である。多重層を同時焼成し得ることも
焼成工程数を減らすことにより原価を低減させる。
焼成する能力はいくつかの理由から魅力的である。硬質
基体が高い強度の材料例えばアルミナで作られている場
合、それは機械的支持を提供する。硬質基体が高い熱伝
導度の材料例えばＡｌＮ又はベリリアで作られている場
合、電子パッケージから熱を除く方法を提供する。他の
材料例えばＳｉ又は他の誘電体材料で作られた硬質基体
も非常に魅力的である。多重層を同時焼成し得ることも
焼成工程数を減らすことにより原価を低減させる。
【００６４】硬質基体上へ誘電体テープを同時焼成する
能力は他の基体上テープ（ＴＯＳ）法を上回る利点を持
ち、なぜならパッケージの多重層テープ誘電体部分は慣
用的な方法で形成させることができるからである。誘電
体層の切断、導電体又は他の誘電体材料を用いる印刷、
バイアの充填、層の積み重ねと積層は慣用的な多重層法
による。次いで強制層を未焼成の誘電体テープの表面に
適用する。次いで強制層を未焼成誘電体テープの表面に
適用する。強制層をテープの形で使用する場合、これが
好ましい方法であるが、強制層テープを未焼成誘電体テ
ープの露出した表面に積層させ、誘電体テープと強制層
の間に緊密な接触と密接な一致が得られるようにする。
誘電体テープ、硬質基体及び強制層テープは一度に同時
積層させるか又は逐次積層させることができる。逐次積
層の場合誘電体テープ層を最初に硬質基体に積層させ、
次いで強制層テープをあらかじめ積層させた硬質基体／
誘電体テープ積層体に積層させる。同時積層の場合、硬
質基体、誘電体テープ及び強制層テープを一工程で積層
させる。強制層をペースト又は噴霧形体で適用する場
合、誘電体テープと硬質基体を最初に積層させ、次いで
強制層材料を適当な形体で適用する。他の積み重ねと積
層方法も可能であり、当該技術分野で明白なことであ
る。
能力は他の基体上テープ（ＴＯＳ）法を上回る利点を持
ち、なぜならパッケージの多重層テープ誘電体部分は慣
用的な方法で形成させることができるからである。誘電
体層の切断、導電体又は他の誘電体材料を用いる印刷、
バイアの充填、層の積み重ねと積層は慣用的な多重層法
による。次いで強制層を未焼成の誘電体テープの表面に
適用する。次いで強制層を未焼成誘電体テープの表面に
適用する。強制層をテープの形で使用する場合、これが
好ましい方法であるが、強制層テープを未焼成誘電体テ
ープの露出した表面に積層させ、誘電体テープと強制層
の間に緊密な接触と密接な一致が得られるようにする。
誘電体テープ、硬質基体及び強制層テープは一度に同時
積層させるか又は逐次積層させることができる。逐次積
層の場合誘電体テープ層を最初に硬質基体に積層させ、
次いで強制層テープをあらかじめ積層させた硬質基体／
誘電体テープ積層体に積層させる。同時積層の場合、硬
質基体、誘電体テープ及び強制層テープを一工程で積層
させる。強制層をペースト又は噴霧形体で適用する場
合、誘電体テープと硬質基体を最初に積層させ、次いで
強制層材料を適当な形体で適用する。他の積み重ねと積
層方法も可能であり、当該技術分野で明白なことであ
る。
【００６５】積層後、全硬質基体、誘電体テープパッケ
ージ及び強制層をこの方法に合う一工程で焼成する。バ
イア充填はこの方法の結果ではない。
ージ及び強制層をこの方法に合う一工程で焼成する。バ
イア充填はこの方法の結果ではない。
【００６６】逐次焼成するパッケージの場合、硬質基
体、誘電体テープ及び強制層複合体を組み立て、そして
上述のように焼成するが、しかしながら追加の誘電体テ
ープの層を既に焼成済みのパッケージに付加し積層させ
ることもできる。この場合あらかじめ焼成した硬質基体
／誘電体テープパッケージが硬質基体として働き、その
上に誘電体テープと強制層材料が適用され、追加の誘電
体テープの層が作られる。
体、誘電体テープ及び強制層複合体を組み立て、そして
上述のように焼成するが、しかしながら追加の誘電体テ
ープの層を既に焼成済みのパッケージに付加し積層させ
ることもできる。この場合あらかじめ焼成した硬質基体
／誘電体テープパッケージが硬質基体として働き、その
上に誘電体テープと強制層材料が適用され、追加の誘電
体テープの層が作られる。
【００６７】熱伝導性硬質基体と高力硬質基体はハイブ
リッド適用用として極めて魅力的である。高出力ＩＣチ
ップ適用のための魅力的な配置は誘電体テープのキャビ
ティー（cavity）を置き、本発明に適合する硬質ＡｌＮ
基体上にキャビティー配置を同時焼成し、次いで一体化
させた回路チップを直接ＡｌＮ上でキャビティー中には
め込むことである。次いで気密性を得るため蓋をキャビ
ティーに取り付ける。硬質ＡｌＮ基体は機械的支持を与
え、パッケージから熱を除く働きをする。誘電体材料の
キャビティー又は壁を作ってその中にチップをはめ込む
思想はそれがパッケージ集積化の水準を増すことから魅
力的である。
リッド適用用として極めて魅力的である。高出力ＩＣチ
ップ適用のための魅力的な配置は誘電体テープのキャビ
ティー（cavity）を置き、本発明に適合する硬質ＡｌＮ
基体上にキャビティー配置を同時焼成し、次いで一体化
させた回路チップを直接ＡｌＮ上でキャビティー中には
め込むことである。次いで気密性を得るため蓋をキャビ
ティーに取り付ける。硬質ＡｌＮ基体は機械的支持を与
え、パッケージから熱を除く働きをする。誘電体材料の
キャビティー又は壁を作ってその中にチップをはめ込む
思想はそれがパッケージ集積化の水準を増すことから魅
力的である。
【００６８】硬質基体上で誘電体テープの層を同時焼成
する能力は硬質基体、誘電体テープ、及び強制層材料の
熱膨張不適合により制限される。積層された複合体の材
料の間の熱膨張不適合が大きいと材料間の界面における
欠陥が加熱の間に起こり、それがしわ形成につながるこ
とがある。又、ハイブリッド適用のためには本方法にお
いて硬質基体の少なくとも片側が平面であり、テープ層
が平面に付着できることが必要である。
する能力は硬質基体、誘電体テープ、及び強制層材料の
熱膨張不適合により制限される。積層された複合体の材
料の間の熱膨張不適合が大きいと材料間の界面における
欠陥が加熱の間に起こり、それがしわ形成につながるこ
とがある。又、ハイブリッド適用のためには本方法にお
いて硬質基体の少なくとも片側が平面であり、テープ層
が平面に付着できることが必要である。
【００６９】本発明の３つの態様を図１〜３に示す。こ
れらの態様は本発明の集成体を例示するものであって限
定するものではない。
れらの態様は本発明の集成体を例示するものであって限
定するものではない。
【００７０】図１は可撓性強制層をセラミックテープ部
品の両側に付着させた本発明の方法の構成部品の配置の
略図である。
品の両側に付着させた本発明の方法の構成部品の配置の
略図である。
【００７１】未焼成セラミックテープ部品５の両側（金
属化されているかされていない）を可撓性強制層３と３
ａで積層させて強制層を部品の表面に密接に一致させ
る。このように積層させたセラミック部品を炉ベルト１
の上に集成体を置くことにより慣用的な炉で焼成するこ
とができる。
属化されているかされていない）を可撓性強制層３と３
ａで積層させて強制層を部品の表面に密接に一致させ
る。このように積層させたセラミック部品を炉ベルト１
の上に集成体を置くことにより慣用的な炉で焼成するこ
とができる。
【００７２】図２は可撓性強制層をセラミックテープ部
分の片側にのみ付着させた本発明の方法の構成部品の配
置の略図である。
分の片側にのみ付着させた本発明の方法の構成部品の配
置の略図である。
【００７３】予備焼成済みセラミック基体７（金属化し
てあるかしていないかの）と未焼成セラミックテープ部
分（金属化してあるかしていない）５とが整列され同時
積層されている。可撓性強制層３を別にセラミックテー
プ部分５の露出した表面に積層させるか、又はすべての
３つの構成部品すなわち強制層３、テープ部分５及び予
備焼成した基体７を同時積層させることができる。次い
で集成体を炉ベルト１の上に置くことにより慣用的な炉
で焼成する。
てあるかしていないかの）と未焼成セラミックテープ部
分（金属化してあるかしていない）５とが整列され同時
積層されている。可撓性強制層３を別にセラミックテー
プ部分５の露出した表面に積層させるか、又はすべての
３つの構成部品すなわち強制層３、テープ部分５及び予
備焼成した基体７を同時積層させることができる。次い
で集成体を炉ベルト１の上に置くことにより慣用的な炉
で焼成する。
【００７４】図３は多重（ｎ個）セラミック部品（金属
化してあるかしていないかの）をｎ＋１個の強制層と交
互にしてモノリスを形成させた本発明の種々な構成部品
の配置の略図である。この図でｎは３である。しかしｎ
は任意の正の整数であることができる。
化してあるかしていないかの）をｎ＋１個の強制層と交
互にしてモノリスを形成させた本発明の種々な構成部品
の配置の略図である。この図でｎは３である。しかしｎ
は任意の正の整数であることができる。
【００７５】未焼成セラミックテープ部品（金属化して
あるかしていないかの）５ａ、５ｂ及び５ｃは可撓性強
制層３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと交互に整列されてい
る。全集成体は同時積層させるか、副集成部品（subass
emblies）を積層させて全集成体を形成させることがで
きる。例えばセラミックテープ部品５ａと強制層３ａを
積層させることができる。次いで強制層３ｂと集成体の
他の層を順々に副集成部品に積層させることができる。
もしくは副集成部品例えばセラミックテープ部品５ａ及
び強制層３ａと３ｂを整列させ積層させることができ
る。第二の副集成部品例えばセラミックテープ部品５ｂ
と５ｃ及び強制層３ｃと３ｄを整列させ積層させること
ができる。次に第一の副集成部品と第二の副集成部品を
整列させ積層させることができる。積層後、モノリスを
炉ベルト１の上に置くことにより集成体又はモノリスを
慣用的炉の中で焼成する。
あるかしていないかの）５ａ、５ｂ及び５ｃは可撓性強
制層３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと交互に整列されてい
る。全集成体は同時積層させるか、副集成部品（subass
emblies）を積層させて全集成体を形成させることがで
きる。例えばセラミックテープ部品５ａと強制層３ａを
積層させることができる。次いで強制層３ｂと集成体の
他の層を順々に副集成部品に積層させることができる。
もしくは副集成部品例えばセラミックテープ部品５ａ及
び強制層３ａと３ｂを整列させ積層させることができ
る。第二の副集成部品例えばセラミックテープ部品５ｂ
と５ｃ及び強制層３ｃと３ｄを整列させ積層させること
ができる。次に第一の副集成部品と第二の副集成部品を
整列させ積層させることができる。積層後、モノリスを
炉ベルト１の上に置くことにより集成体又はモノリスを
慣用的炉の中で焼成する。
【００７６】
【実施例】実施例１〜９ 次の一組の実験は本発明の方法が焼成の間半径方向収縮
(すなわちＸ−Ｙ収縮)をなくし、そしてきつい寸法許容
度を持つ多層パッケージを作る手段を提供することを示
すために行った。この実施例はこの方法により作られる
正確な線寸法制御を示す。研究の中で測定した試料はDu
Pont Green TapeTM（誘電率〜６）から調製した。焼成
の間の線寸法変化の測定に使用した方法も概説する。
(すなわちＸ−Ｙ収縮)をなくし、そしてきつい寸法許容
度を持つ多層パッケージを作る手段を提供することを示
すために行った。この実施例はこの方法により作られる
正確な線寸法制御を示す。研究の中で測定した試料はDu
Pont Green TapeTM（誘電率〜６）から調製した。焼成
の間の線寸法変化の測定に使用した方法も概説する。
【００７７】試料は標準の多層Du Pont Green TapeTM処
理法により調製したが、この方法はセラミックテープの
ブランク層の切断及び低い温度（例えば７０℃）と圧力
（例えば３０００psi）で層を積層させてモノリス未焼
成多層体の作成を含む。ある場合、下に示すように金属
導体ペーストを積層前テープ層の上にスクリーン印刷し
た。ある場合には、強制テープの層を積層前多層堆積の
上部と底部に付加した。他の場合、誘電体層を強制層な
しに最初に積層させた。これらの場合、強制層を単純に
積層済み誘電体層の上部と底部に付加し、そして全堆積
を追加の時間積層させて強制層を接着させた。
理法により調製したが、この方法はセラミックテープの
ブランク層の切断及び低い温度（例えば７０℃）と圧力
（例えば３０００psi）で層を積層させてモノリス未焼
成多層体の作成を含む。ある場合、下に示すように金属
導体ペーストを積層前テープ層の上にスクリーン印刷し
た。ある場合には、強制テープの層を積層前多層堆積の
上部と底部に付加した。他の場合、誘電体層を強制層な
しに最初に積層させた。これらの場合、強制層を単純に
積層済み誘電体層の上部と底部に付加し、そして全堆積
を追加の時間積層させて強制層を接着させた。
【００７８】表１の実施例１〜５の２″×２″試料を８
枚の３″×３″平面ブランクから調製した。金属化を示
していない試料については、８層の内２層又は６層のい
ずれかにDu Pont 6142 Ａｇ導体金属化を用いてクロス
ハッチ試験パターンをスクリーン印刷した。試験パター
ンは高密度導体パターンを複製してデザインした。実施
例５においては金属を各印刷済み層の表面の半分のみに
適用した。厚さ３ミルの強制テープの４層を各堆積の上
部と底部に、全部で合計１６層のテープを付加した。全
１６層を一緒に３０００psiと７０℃で１０分間積層さ
せた。次いで試料を２″×２″の大きさに切断した。未
焼成の強制層テープ／回路部品を平滑、無気孔のアルミ
ナセッター上に置き、２７５℃で１時間バーンアウト
（burn out）させた。それらをセッターから除かないで
部品をベルト炉を通過させ、８５０℃で焼結した。冷却
後強制層をダスチングにより除いた。
枚の３″×３″平面ブランクから調製した。金属化を示
していない試料については、８層の内２層又は６層のい
ずれかにDu Pont 6142 Ａｇ導体金属化を用いてクロス
ハッチ試験パターンをスクリーン印刷した。試験パター
ンは高密度導体パターンを複製してデザインした。実施
例５においては金属を各印刷済み層の表面の半分のみに
適用した。厚さ３ミルの強制テープの４層を各堆積の上
部と底部に、全部で合計１６層のテープを付加した。全
１６層を一緒に３０００psiと７０℃で１０分間積層さ
せた。次いで試料を２″×２″の大きさに切断した。未
焼成の強制層テープ／回路部品を平滑、無気孔のアルミ
ナセッター上に置き、２７５℃で１時間バーンアウト
（burn out）させた。それらをセッターから除かないで
部品をベルト炉を通過させ、８５０℃で焼結した。冷却
後強制層をダスチングにより除いた。
【００７９】図１の実施例６〜９の５″×５″試料を８
枚の５″×５″平面誘電体ブランクから作った。実施例
６と７において、強制テープの３層を積層前堆積の上部
と底部の両方に付加した。次いで１４層のテープを表示
の圧力で７０℃で１０分間積層させた。実施例８と９に
ついては、８層の誘電体層のみをそれぞれ３０００psi
及び１０００psiで７０℃で５分間積層させた。次いで
３層の強制テープを各々の上部と底部の両方に付加し、
そして二回目に１４層のテープ部品を７０℃、３０００
psiで更に積層させた。
枚の５″×５″平面誘電体ブランクから作った。実施例
６と７において、強制テープの３層を積層前堆積の上部
と底部の両方に付加した。次いで１４層のテープを表示
の圧力で７０℃で１０分間積層させた。実施例８と９に
ついては、８層の誘電体層のみをそれぞれ３０００psi
及び１０００psiで７０℃で５分間積層させた。次いで
３層の強制テープを各々の上部と底部の両方に付加し、
そして二回目に１４層のテープ部品を７０℃、３０００
psiで更に積層させた。
【００８０】多層パッケージに要求される許容度と調和
する焼成の間の線寸法を正確に測定するため、写真平板
法を使用してブランク誘電体テープ層の表面に１ミルの
線と交わる２５〜２８Ａｕの比較的高分解のパターンを
単純なマトリックス状に置いた。このように印を付けた
誘電体層が各試験部品の上部誘電体層になった。交差の
マトリックスを焼成の前後に自動移動顕微鏡で調査し
た。マトリックス内の個々の交差の位置をコンピュータ
ーメモリー中にディジタル化し記録した。コンピュータ
ーを使用して精密Ｘ−Ｙ表を駆動させてマトリックスの
像を作り、試料表面上のすべてにおける個々の交差の間
の直線距離を＋／−０.２ミルの精度で測定した。表１
に示す９つの試料配置の各々につき、全部で３００〜３
７８の直線距離変化を測定した。
する焼成の間の線寸法を正確に測定するため、写真平板
法を使用してブランク誘電体テープ層の表面に１ミルの
線と交わる２５〜２８Ａｕの比較的高分解のパターンを
単純なマトリックス状に置いた。このように印を付けた
誘電体層が各試験部品の上部誘電体層になった。交差の
マトリックスを焼成の前後に自動移動顕微鏡で調査し
た。マトリックス内の個々の交差の位置をコンピュータ
ーメモリー中にディジタル化し記録した。コンピュータ
ーを使用して精密Ｘ−Ｙ表を駆動させてマトリックスの
像を作り、試料表面上のすべてにおける個々の交差の間
の直線距離を＋／−０.２ミルの精度で測定した。表１
に示す９つの試料配置の各々につき、全部で３００〜３
７８の直線距離変化を測定した。
【００８１】表１は平均直線寸法変化△ｌ／ｌ0を示
し、ここで△ｌは焼成の結果としての２つの選択したク
ロスハッチの間の直線距離の変化であり、ｌ0はそれら
の間の最初の直線距離である。「交替させた」は試料の
中の個々のテープ層の方向付けを表す。ドクターブレー
ド流延の間に粒子は機械の流延方向に自身整列する傾向
があり、この整列は焼成の間に収縮に影響することが示
されている。従って流延効果を最小にするため個々のテ
ープ層の流延方向を交替させることがしばしば望まし
い。
し、ここで△ｌは焼成の結果としての２つの選択したク
ロスハッチの間の直線距離の変化であり、ｌ0はそれら
の間の最初の直線距離である。「交替させた」は試料の
中の個々のテープ層の方向付けを表す。ドクターブレー
ド流延の間に粒子は機械の流延方向に自身整列する傾向
があり、この整列は焼成の間に収縮に影響することが示
されている。従って流延効果を最小にするため個々のテ
ープ層の流延方向を交替させることがしばしば望まし
い。
【００８２】
【表１】 これらの部品で測定された僅かな寸法変化は大部分材料
の熱膨張効果と強制層コンパクション効果によるもので
あり、焼成に帰せられるのではない。この結果はいくつ
かの試料形状につき焼成の間の収縮が事実上なくなり、
線寸法を従来到達し得なかった正確さの程度まで制御で
きることを示している。この結果は試料幾何学と金属化
密度が収縮の性質に影響しないことを示している。比較
として通常の自由焼成（強制しない）した多層のDu Pon
t Green TapeTM部品は０.１２の（△ｌ／ｌ0）と＋０.
００２の標準偏差を示し、ここでは収縮が部品幾何学と
導電性金属密度により高度に影響される。この方法は処
理の間上述のようなきつい寸法許容度を示すから、寸法
制限はこの方法で多層部品を作る場合重要な問題ではな
い。
の熱膨張効果と強制層コンパクション効果によるもので
あり、焼成に帰せられるのではない。この結果はいくつ
かの試料形状につき焼成の間の収縮が事実上なくなり、
線寸法を従来到達し得なかった正確さの程度まで制御で
きることを示している。この結果は試料幾何学と金属化
密度が収縮の性質に影響しないことを示している。比較
として通常の自由焼成（強制しない）した多層のDu Pon
t Green TapeTM部品は０.１２の（△ｌ／ｌ0）と＋０.
００２の標準偏差を示し、ここでは収縮が部品幾何学と
導電性金属密度により高度に影響される。この方法は処
理の間上述のようなきつい寸法許容度を示すから、寸法
制限はこの方法で多層部品を作る場合重要な問題ではな
い。
【００８３】本発明の要旨およびその実施態様を以下に
要約して示す。 １．ａ） 揮発し得る固体ポリマーバインダー中に分散
させたセラミック固体と焼結性無機バインダーとの微粉
砕粒子の混合物からなる未焼成セラミック体を準備し、 ｂ） 未焼成セラミック体の表面に可撓性強制層を、前
記強制層を未焼成セラミック体に密接に一致させるよう
に適用し、ここで前記強制層は揮発し得るポリマーバイ
ンダー中に分散させた非金属無機固体の微粉砕粒子から
なり、セラミック体の焼結性無機バインダーの強制層へ
の浸透は５０μｍ以下であり、 ｃ） ポリマーバインダーをセラミック体と強制層の両
方から揮発させ、強制層中で相互連結された多孔性を形
成させ、そして無機バインダーをセラミック体中で焼結
するに十分な温度と時間で集成体を焼成し、 ｄ） 焼成済み集成体を冷却し、そして ｅ） 多孔質強制層を焼結済みセラミック体から除く各
工程から順次なるセラミック体の焼成の間Ｘ−Ｙ収縮を
減少させる方法。 ２． 無機バインダーが非晶質結晶性ガラスである前項
１記載の方法。 ３． 無機バインダーが非晶質ガラスである前項１記載
の方法。 ４． 強制層の非金属固体上の無機バインダーの接触角
が６０度以上である前項１記載の方法。 ５． 焼結性無機バインダーの粘度が少なくとも１×１
０５ポアズである前項１記載の方法。 ６． 焼成済み強制層の相互連結された孔の容積が焼成
済み強制層の全容積の少なくとも１０％である前項１記
載の方法。 ７． 強制層中の非金属無機固体の焼結温度がセラミッ
ク体中の無機バインダーの焼結温度より少なくとも５０
℃高い前項１記載の方法。 ８． セラミック体中の無機バインダーの焼結温度が６
００〜９００℃である前項７記載の方法。 ９． 強制層中の非金属無機固体がセラミック固体であ
る前項１記載の方法。 １０． 強制層中のセラミック固体がムライト、石英、
Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＳｎＯ２、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、
ＢＮ及びそれらの混合物から選ばれる前項９記載の方
法。 １１． セラミック体と強制層の両方の中のセラミック
固体が同じ材料である前項９記載の方法。 １２． 強制層を未焼成セラミック体に積層させる前項
１記載の方法。 １３． セラミック体が未焼成セラミックテープの１つ
又はそれより多い層からなる前項１２記載の方法。 １４． 未焼成セラミックテープ中のセラミック固体が
Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２並びにそれらの混合物及び前駆物
質から選ばれる前項１３記載の方法。 １５． 未焼成セラミックテープのセラミック固体と無
機バインダーの含有量が未焼成セラミックテープの３０
〜７０容量％を構成し、そして強制層の非金属無機固体
含有量が焼成済み強制層の１０〜９０容量％を構成する
前項１３記載の方法。 １６． 未焼成セラミックテープと強制層の中の固体の
平均粒子サイズが１〜２０ミクロンであり、そのような
粒子の３０容量％以下は１ミクロン以下の粒子サイズを
持つ前項１３記載の方法。 １７． 未焼成セラミックテープを焼成前に予備焼成済
み平面セラミック基体に積層させる前項１３記載の方
法。 １８． 未焼成セラミックテープを平面セラミック基体
の両側に積層させる前項１７記載の方法。 １９． 基体の少なくとも１つの表面が導電性パターン
を含む前項１７又は１８のいずれか一項記載の方法。 ２０． 予備焼成済み平面セラミック基体がＡｌ
２Ｏ３、ＡｌＮ及びＳｉからなる群より選ばれる材料か
らなる前項１９記載の方法。 ２１． 厚膜導電性パターンを焼成済みテープに強制層
を除いた後適用し、そしてパターンを焼成してそこから
有機媒質を揮発させ、その中の導電性固体を焼結する前
項１３記載の方法。 ２２． パターン中の導電性材料が貴金属又はその混合
物又は合金である前項２１記載の方法。 ２３． 貴金属が金、銀、パラジウム又はそれらの合金
である前項２２記載の方法。 ２４． パターン中の導電性材料が銅又はその前駆物質
である前項２１記載の方法。 ２５． 未焼成セラミックテープの少なくとも１つの層
はその上に厚膜の電気的機能性ペーストの未焼成パター
ンが印刷されてあり、そして集成体を同時焼成する前項
１３記載の方法。 ２６． 厚膜の電気的機能性ペーストが導電体である前
項２５記載の方法。 ２７． 厚膜の電気的機能性ペーストが抵抗器である前
項２５記載の方法。 ２８． ａ） ｎ個の未焼成セラミック体（ｎは正の整
数である）と、ｎ＋１個の可撓性強制層とを交互に有す
るモノリスを準備し、各未焼成セラミック体は揮発し得
る固体ポリマーバインダー中に分散させたセラミック固
体と焼結性無機バインダーとの微粉砕粒子の混合物から
なる１つ又は複数のセラミックテープの層からなり、各
強制層は揮発性ポリマーバインダー中に分散させた非金
属無機固体の微粉砕粒子からなり、そして各強制層は各
々の隣接するセラミック体の表面に密接に一致させてあ
るが、セラミック体の焼結性無機バインダーの強制層へ
の浸透は５０μｍ以下であるものとし、 ｂ） ポリマーバインダーを未焼成セラミック体（１つ
又は複数）と強制層から揮発させ、強制層中で相互連結
された多孔性を形成させ、そして該セラミック体（１つ
又は複数）中で無機バインダーを焼結するに十分な温度
と時間でモノリスを焼成し、 ｃ） 焼成済みモノリスを冷却し、そして ｄ） 多孔質強制層を焼結済みセラミック体（１つ又は
複数）の表面から除く各工程から順次なるセラミック体
の焼成の間Ｘ−Ｙ収縮を減少させる方法。 ２９． 揮発し得る固体ポリマーバインダー中に分散さ
せたセラミック固体と焼結性無機バインダーとの微粉砕
粒子の混合物からなる複合未焼成セラミック体であっ
て、前記複合未焼成セラミック体の表面には揮発し得る
ポリマーバインダー中に分散させた非金属無機固体の微
粉砕粒子からなる可撓性強制層を付着させ、そして密接
に一致させてあり、セラミック体の焼結性無機バインダ
ーの強制層への浸透は５０μｍ以下である複合未焼成セ
ラミック体。 ３０． ａ） 未焼成セラミック体の少なくとも１つの
表面に強制層を、前記強制層をセラミック体の表面（１
つ又は複数）に密接に一致させるように適用し、ここで
未焼成セラミック体は揮発性有機溶剤に溶解させた固体
ポリマーバインダーからなる揮発性有機媒質中に分散さ
せた非金属無機固体の微粉砕粒子からなり、強制層は揮
発し得るポリマーバインダー中に分散させた非金属無機
固体の微粉砕粒子からなり、そしてセラミック体の焼結
性無機バインダーの強制層への浸透は５０μｍ以下であ
るものとし、そして ｂ） 有機溶剤を蒸発により除く各工程から順次なる前
項２９記載の複合未焼成セラミック体の製造方法。 ３１． 強制層をセラミック体の表面（１つ又は複数）
に積層させる前項３０記載の方法。 ３２． その少なくとも１つの表面上に厚膜の電気的機
能性ペーストの未焼成パターンが印刷されている前項２
９記載の複合未焼成セラミック体。 ３３． 厚膜パターンがセラミック体の強制層の側（１
つ又は複数）に印刷されている前項３２記載の複合未焼
成セラミック体。 ３４． 厚膜パターンが導電性である前項３３記載の複
合未焼成セラミック体。 ３５． 厚膜パターンが抵抗器である前項３３記載の複
合未焼成セラミック体。 ３６． その上に印刷された抵抗器と導電体パターンの
両方を持つ前項３２又は３３のいずれか一項記載の複合
未焼成セラミック体。
要約して示す。 １．ａ） 揮発し得る固体ポリマーバインダー中に分散
させたセラミック固体と焼結性無機バインダーとの微粉
砕粒子の混合物からなる未焼成セラミック体を準備し、 ｂ） 未焼成セラミック体の表面に可撓性強制層を、前
記強制層を未焼成セラミック体に密接に一致させるよう
に適用し、ここで前記強制層は揮発し得るポリマーバイ
ンダー中に分散させた非金属無機固体の微粉砕粒子から
なり、セラミック体の焼結性無機バインダーの強制層へ
の浸透は５０μｍ以下であり、 ｃ） ポリマーバインダーをセラミック体と強制層の両
方から揮発させ、強制層中で相互連結された多孔性を形
成させ、そして無機バインダーをセラミック体中で焼結
するに十分な温度と時間で集成体を焼成し、 ｄ） 焼成済み集成体を冷却し、そして ｅ） 多孔質強制層を焼結済みセラミック体から除く各
工程から順次なるセラミック体の焼成の間Ｘ−Ｙ収縮を
減少させる方法。 ２． 無機バインダーが非晶質結晶性ガラスである前項
１記載の方法。 ３． 無機バインダーが非晶質ガラスである前項１記載
の方法。 ４． 強制層の非金属固体上の無機バインダーの接触角
が６０度以上である前項１記載の方法。 ５． 焼結性無機バインダーの粘度が少なくとも１×１
０５ポアズである前項１記載の方法。 ６． 焼成済み強制層の相互連結された孔の容積が焼成
済み強制層の全容積の少なくとも１０％である前項１記
載の方法。 ７． 強制層中の非金属無機固体の焼結温度がセラミッ
ク体中の無機バインダーの焼結温度より少なくとも５０
℃高い前項１記載の方法。 ８． セラミック体中の無機バインダーの焼結温度が６
００〜９００℃である前項７記載の方法。 ９． 強制層中の非金属無機固体がセラミック固体であ
る前項１記載の方法。 １０． 強制層中のセラミック固体がムライト、石英、
Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＳｎＯ２、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、
ＢＮ及びそれらの混合物から選ばれる前項９記載の方
法。 １１． セラミック体と強制層の両方の中のセラミック
固体が同じ材料である前項９記載の方法。 １２． 強制層を未焼成セラミック体に積層させる前項
１記載の方法。 １３． セラミック体が未焼成セラミックテープの１つ
又はそれより多い層からなる前項１２記載の方法。 １４． 未焼成セラミックテープ中のセラミック固体が
Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２並びにそれらの混合物及び前駆物
質から選ばれる前項１３記載の方法。 １５． 未焼成セラミックテープのセラミック固体と無
機バインダーの含有量が未焼成セラミックテープの３０
〜７０容量％を構成し、そして強制層の非金属無機固体
含有量が焼成済み強制層の１０〜９０容量％を構成する
前項１３記載の方法。 １６． 未焼成セラミックテープと強制層の中の固体の
平均粒子サイズが１〜２０ミクロンであり、そのような
粒子の３０容量％以下は１ミクロン以下の粒子サイズを
持つ前項１３記載の方法。 １７． 未焼成セラミックテープを焼成前に予備焼成済
み平面セラミック基体に積層させる前項１３記載の方
法。 １８． 未焼成セラミックテープを平面セラミック基体
の両側に積層させる前項１７記載の方法。 １９． 基体の少なくとも１つの表面が導電性パターン
を含む前項１７又は１８のいずれか一項記載の方法。 ２０． 予備焼成済み平面セラミック基体がＡｌ
２Ｏ３、ＡｌＮ及びＳｉからなる群より選ばれる材料か
らなる前項１９記載の方法。 ２１． 厚膜導電性パターンを焼成済みテープに強制層
を除いた後適用し、そしてパターンを焼成してそこから
有機媒質を揮発させ、その中の導電性固体を焼結する前
項１３記載の方法。 ２２． パターン中の導電性材料が貴金属又はその混合
物又は合金である前項２１記載の方法。 ２３． 貴金属が金、銀、パラジウム又はそれらの合金
である前項２２記載の方法。 ２４． パターン中の導電性材料が銅又はその前駆物質
である前項２１記載の方法。 ２５． 未焼成セラミックテープの少なくとも１つの層
はその上に厚膜の電気的機能性ペーストの未焼成パター
ンが印刷されてあり、そして集成体を同時焼成する前項
１３記載の方法。 ２６． 厚膜の電気的機能性ペーストが導電体である前
項２５記載の方法。 ２７． 厚膜の電気的機能性ペーストが抵抗器である前
項２５記載の方法。 ２８． ａ） ｎ個の未焼成セラミック体（ｎは正の整
数である）と、ｎ＋１個の可撓性強制層とを交互に有す
るモノリスを準備し、各未焼成セラミック体は揮発し得
る固体ポリマーバインダー中に分散させたセラミック固
体と焼結性無機バインダーとの微粉砕粒子の混合物から
なる１つ又は複数のセラミックテープの層からなり、各
強制層は揮発性ポリマーバインダー中に分散させた非金
属無機固体の微粉砕粒子からなり、そして各強制層は各
々の隣接するセラミック体の表面に密接に一致させてあ
るが、セラミック体の焼結性無機バインダーの強制層へ
の浸透は５０μｍ以下であるものとし、 ｂ） ポリマーバインダーを未焼成セラミック体（１つ
又は複数）と強制層から揮発させ、強制層中で相互連結
された多孔性を形成させ、そして該セラミック体（１つ
又は複数）中で無機バインダーを焼結するに十分な温度
と時間でモノリスを焼成し、 ｃ） 焼成済みモノリスを冷却し、そして ｄ） 多孔質強制層を焼結済みセラミック体（１つ又は
複数）の表面から除く各工程から順次なるセラミック体
の焼成の間Ｘ−Ｙ収縮を減少させる方法。 ２９． 揮発し得る固体ポリマーバインダー中に分散さ
せたセラミック固体と焼結性無機バインダーとの微粉砕
粒子の混合物からなる複合未焼成セラミック体であっ
て、前記複合未焼成セラミック体の表面には揮発し得る
ポリマーバインダー中に分散させた非金属無機固体の微
粉砕粒子からなる可撓性強制層を付着させ、そして密接
に一致させてあり、セラミック体の焼結性無機バインダ
ーの強制層への浸透は５０μｍ以下である複合未焼成セ
ラミック体。 ３０． ａ） 未焼成セラミック体の少なくとも１つの
表面に強制層を、前記強制層をセラミック体の表面（１
つ又は複数）に密接に一致させるように適用し、ここで
未焼成セラミック体は揮発性有機溶剤に溶解させた固体
ポリマーバインダーからなる揮発性有機媒質中に分散さ
せた非金属無機固体の微粉砕粒子からなり、強制層は揮
発し得るポリマーバインダー中に分散させた非金属無機
固体の微粉砕粒子からなり、そしてセラミック体の焼結
性無機バインダーの強制層への浸透は５０μｍ以下であ
るものとし、そして ｂ） 有機溶剤を蒸発により除く各工程から順次なる前
項２９記載の複合未焼成セラミック体の製造方法。 ３１． 強制層をセラミック体の表面（１つ又は複数）
に積層させる前項３０記載の方法。 ３２． その少なくとも１つの表面上に厚膜の電気的機
能性ペーストの未焼成パターンが印刷されている前項２
９記載の複合未焼成セラミック体。 ３３． 厚膜パターンがセラミック体の強制層の側（１
つ又は複数）に印刷されている前項３２記載の複合未焼
成セラミック体。 ３４． 厚膜パターンが導電性である前項３３記載の複
合未焼成セラミック体。 ３５． 厚膜パターンが抵抗器である前項３３記載の複
合未焼成セラミック体。 ３６． その上に印刷された抵抗器と導電体パターンの
両方を持つ前項３２又は３３のいずれか一項記載の複合
未焼成セラミック体。
【図１】焼成前の本発明の種々な構成部品の配置の略
図。
図。
【図２】焼成前の本発明の種々な構成部品の配置を示す
略図。
略図。
【図３】焼成前の本発明の種々な構成部品の配置を示す
略図。
略図。
【図４】強制層にしわができていないセラミック／強制
層界面の離層の略図。
層界面の離層の略図。
【図５】強制層にしわができたセラミック／強制層界面
の離層の略図。
の離層の略図。
【図６】無機バインダー浸透のバインダー粘度及び湿潤
角との相関グラフ。
角との相関グラフ。
１ 炉ベルト ３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 可撓性強制層 ５、５ａ、５ｂ、５ｃ 未焼成セラミックテープ部品 ７ 予備焼成済みセラミック基体
Claims (2)
- 【請求項１】 ａ） 揮発し得る固体ポリマーバインダ
ー中に分散させたセラミック固体と焼結性無機バインダ
ーとの微粉砕粒子の混合物からなる未焼成セラミック体
を準備し、 ｂ） 未焼成セラミック体の表面に可撓性強制層を、前
記強制層を未焼成セラミック体に密接に一致させるよう
に適用し、ここで前記強制層は揮発し得るポリマーバイ
ンダー中に分散させた非金属無機固体の微粉砕粒子から
なり、セラミック体の焼結性無機バインダーの強制層へ
の浸透は５０μｍ以下であり、 ｃ） ポリマーバインダーをセラミック体と強制層の両
方から揮発させ、強制層中で相互連結された多孔性を形
成させ、そして無機バインダーをセラミック体中で焼結
するに十分な温度と時間で集成体を焼成し、 ｄ） 焼成済み集成体を冷却し、そして ｅ） 多孔質強制層を焼結済みセラミック体から除く各
工程から順次なるセラミック体の焼成の間Ｘ−Ｙ収縮を
減少させる方法。 - 【請求項２】 揮発し得る固体ポリマーバインダー中に
分散させたセラミック固体と焼結性無機バインダーとの
微粉砕粒子の混合物からなる複合未焼成セラミック体で
あって、前記複合未焼成セラミック体の表面には揮発し
得る固体ポリマーバインダー中に分散させた非金属無機
固体の微粉砕粒子からなる可撓性強制層を付着させ、そ
して密接に一致させてあり、セラミック体の焼結性無機
バインダーの強制層への浸透は５０μｍ以下である複合
未焼成セラミック体。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/591,192 US5254191A (en) | 1990-10-04 | 1990-10-04 | Method for reducing shrinkage during firing of ceramic bodies |
| US591192 | 1990-10-04 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04243978A JPH04243978A (ja) | 1992-09-01 |
| JP2554415B2 true JP2554415B2 (ja) | 1996-11-13 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| DE (1) | DE69106830T2 (ja) |
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