JPH0625031B2 - How to make powder sinter - Google Patents
How to make powder sinterInfo
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- JPH0625031B2 JPH0625031B2 JP1331018A JP33101889A JPH0625031B2 JP H0625031 B2 JPH0625031 B2 JP H0625031B2 JP 1331018 A JP1331018 A JP 1331018A JP 33101889 A JP33101889 A JP 33101889A JP H0625031 B2 JPH0625031 B2 JP H0625031B2
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、粉体からの焼結体の作成方法に関し、特に、
粉体、フラックス(焼成助剤)、結合剤及び溶剤を混合
して、スラリーを作成して、そのスラリーからグリーン
シートを形成し、そのグリーンシートを焼成して、焼結
体を作成する方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a sintered body from powder, and in particular,
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method of mixing a powder, a flux (firing aid), a binder and a solvent to form a slurry, forming a green sheet from the slurry, and firing the green sheet to form a sintered body. .
[従来の技術及び発明が解決しようとする問題点] アルミナ基板の大型化、高精度化が急速に進んでいる。
厚膜ハイブリッドICやパッケージの製造の自動化に不
可欠であるためである。従来のアルミナ基板では、寸法
精度は±0.8%程度で、反りは0.2mm/25mm以下
であった。一方、これに比べて大型、高精度アルミナ基
板(100×100mm以上)の場合、寸法精度は±0.
3%以下、反りは0.1mm/25mm以下のものが要求さ
れている。一般に、セラミックス焼結体、例えばアルミ
ナ基板は、原料のαアルミナとフラックス(焼結助剤)
を混合し、これに結合剤として有機樹脂(バインダー)
及び溶剤を混合して、スラリーとし、ドクターブレード
法でグリーンシートに成形し、焼成して作成される。こ
のとき、グリーンシートは、通常では、40〜50%の
体積収縮を生じ、それに伴い反りが発生する。体積収縮
量はグリーンシートの粉体充填率と密接していると考え
られるが、実際には大きな変動が見られる。[Problems to be Solved by Conventional Techniques and Inventions] The size and accuracy of alumina substrates are rapidly increasing.
This is because it is indispensable for automation of manufacturing thick film hybrid ICs and packages. In the conventional alumina substrate, the dimensional accuracy was about ± 0.8%, and the warpage was 0.2 mm / 25 mm or less. On the other hand, in the case of a large, high-precision alumina substrate (100 x 100 mm or more), the dimensional accuracy is ± 0.
3% or less and warpage of 0.1 mm / 25 mm or less are required. Generally, a ceramics sintered body, for example, an alumina substrate, has a raw material α-alumina and a flux (sintering aid).
And the organic resin (binder) as a binder
It is prepared by mixing a solvent and a solvent to form a slurry, forming a green sheet by a doctor blade method, and firing it. At this time, the green sheet usually causes a volume contraction of 40 to 50%, and accordingly, a warp occurs. The volume shrinkage is considered to be closely related to the powder filling rate of the green sheet, but in reality, a large fluctuation is seen.
本発明は、収縮率異方性が低く、変形や反り、亀裂等の
少ない、粉体からの焼結体の作成方法を提供することを
目的とする。It is an object of the present invention to provide a method for producing a sintered body from powder, which has a low shrinkage anisotropy and is less likely to be deformed, warped, or cracked.
[発明の構成] [問題点を解決するための手段] 本発明の要旨とするものは、酸化物粉体或いは金属粉体
を成形し、該成形体を焼成して、焼結体を作成する方法
において、該粉体で該成形体を成形するに際し、該粉体
が作る空隙の体積に相当する量のバインダーを含有せし
めることを特徴とする前記焼結体の作成方法である。そ
して、その場合、前記のバインダー含有量は、18重量
%以上にし、該粉体の充填率は、60容量%以上に制御
することが好適である。[Structure of the Invention] [Means for Solving the Problems] The gist of the present invention is to form an oxide powder or a metal powder and fire the formed body to form a sintered body. The method for producing a sintered body according to the method is characterized in that, when the formed body is formed of the powder, a binder is contained in an amount corresponding to the volume of voids formed by the powder. In that case, it is preferable that the content of the binder is set to 18% by weight or more and the filling rate of the powder is controlled to 60% by volume or more.
一般に、焼結体の作成において、原料の粉体に、フラッ
クス(焼成助剤)、結合剤及び溶剤を混合して、スラリ
ーを作成して、そのスラリーからグリーンシートを成形
し、乾燥して、各種のグリーンシートが得られる。この
グリーンシートを焼成して、得られる焼成シートの収縮
率は、原料粉体の粒度の他に、グリーンシートにおける
粉体充填率に依存すると考えた。Generally, in the production of a sintered body, a powder of a raw material is mixed with a flux (firing aid), a binder and a solvent to produce a slurry, and a green sheet is molded from the slurry and dried. Various green sheets can be obtained. It was considered that the shrinkage rate of the fired sheet obtained by firing this green sheet depends not only on the particle size of the raw material powder but also on the powder filling rate in the green sheet.
即ち、発明者らは、焼成収縮率と粉体充填率との関係
(式)は、次のように、考えた。That is, the inventors considered the relationship (formula) between the firing shrinkage rate and the powder filling rate as follows.
見掛け比重ρ3は、 ρ3=W3/V1……A 但し、ρ3は、粉体が示す見掛けの密度、W3は、グリー
ンシート中の粉体重量、V1は、グリーンシートの体積で
ある。Apparent specific gravity ρ 3 is ρ 3 = W 3 / V 1 ...... A where ρ 3 is the apparent density of the powder, W 3 is the powder weight in the green sheet, and V 1 is the green sheet It is the volume.
体積が、V1である基板の重量をWとすると基板の論理密
度ρは、次式で示される。The logical density ρ of the substrate is expressed by the following equation, where W is the weight of the substrate whose volume is V 1 .
ρ=W/V1……B 粉体充填率は、A、B式より次式Cで示される。ρ = W / V 1 ... B The powder filling rate is expressed by the following formula C from formulas A and B.
ρ3/ρ=(W3/V1)/(w/v1)=W3/W……C グリーンシートのX、Y、Z方向の焼成線収縮率を
αX、αY、αZとすると基板の焼結密度ρrは、D式
で示される。ρ 3 / ρ = (W 3 / V 1 ) / (w / v 1 ) = W 3 / W …… C The firing linear shrinkage in the X, Y, Z directions of the green sheet is α X , α Y , α Z Then, the sintered density ρ r of the substrate is expressed by the D equation.
(ρf/ρ)= (ρ3/ρ)/{(1−αX)×(1−αY)×(1−αZ)}
……D 従って、粉末充填率(σ3/ρ)は、 (ρ3/ρ)= (ρf/ρ)/{(1−αX)×(1−αY)×(1−αZ)}
……E ここで、(ρf/ρ)は論理密度に対する焼結密度の相
対比である。グリーンシートの焼成収縮が等方性であれ
ば、αX=αY=αZであり、以下のようになる。即ち、 従って、粉体充填率及び相対密度が、定まれば、線収縮
率が一義的に得られることが分かる。(Ρ f / ρ) = (ρ 3 / ρ) / {(1-α X ) × (1-α Y ) × (1-α Z )}
...... D Therefore, the powder filling rate (σ 3 / ρ) is (ρ 3 / ρ) = (ρ f / ρ) / ((1-α X ) × (1-α Y ) × (1-α Z )}
...... E Here, (ρ f / ρ) is the relative ratio of the sintered density to the logical density. If the firing shrinkage of the green sheet is isotropic, α X = α Y = α Z and the following is obtained. That is, Therefore, it is understood that the linear shrinkage ratio can be uniquely obtained if the powder filling rate and the relative density are determined.
粉体材料の焼結特性は、その材料の粉体特性及び材料本
来の性質に依存する。即ち、粉体特性では、その粒径、
粒径分布、形状等に依存する。グリーンシートの製造時
の粉体の凝集なども大きな影響を及ぼす。また、材料本
来の性質である焼結温度、反応性などが考えられる。粉
体の粒径や形状については、球状の単分散球の作成方法
を既に開発し、粉体の凝集についても単分散球の作成の
他、解粒分散法を用いて、凝集を解粒した。このような
ことから、粉体の粒径を制御することにより、材料の焼
結特性は、制御し得ることが、容易に推察できる。ま
た、粉体充填率を上げることが可能である。同一径の真
球状の原料であれば、粉体充填率は系の大きさに拘わら
ず、常に最密充填をとることも可能である。The sintering properties of a powder material depend on the powder properties of the material and the natural properties of the material. That is, in the powder characteristics, the particle size,
Depends on particle size distribution, shape, etc. Agglomeration of powder during the production of green sheets also has a significant effect. In addition, the sintering temperature and reactivity, which are the original properties of the material, are considered. Regarding the particle size and shape of the powder, we have already developed a method for creating spherical monodisperse spheres, and also for the aggregation of powder, in addition to creating monodisperse spheres, the disaggregation method was used to disaggregate the aggregates. . From this, it can be easily inferred that the sintering characteristics of the material can be controlled by controlling the particle size of the powder. Further, it is possible to increase the powder filling rate. If the raw material is a spherical material having the same diameter, the powder packing rate can always be the closest packing regardless of the size of the system.
本発明は、このような焼結制御技術を駆使して、焼結体
を得るものである。その手段として、粉体充填率を制御
したグリーンシートを作成するものである。The present invention makes use of such a sintering control technique to obtain a sintered body. As a means for this, a green sheet with a controlled powder filling rate is prepared.
即ち、セラミックスのグリーンシートの粉体充填率は実
際には変動が見られる、特に、Z軸方向での粉体充填率
変動が大きい。例えば、ドクターブレード法による成形
法では、ブレード面と中央部及びフィルム面で各々の粉
体充填率は中央部が最も高く、ブレード面、フィルム面
の順に小さくなる。先に述べたように、粉体充填率の差
から、焼成収縮率が各々のグリーンシートの層で異なっ
てくるために反りを生じ、寸法精度も悪くなる。That is, the powder filling rate of the ceramic green sheet actually varies, and in particular, the powder filling rate variation in the Z-axis direction is large. For example, in the molding method by the doctor blade method, the powder filling rate of each of the blade surface, the central portion and the film surface is highest in the central portion, and decreases in the order of the blade surface and the film surface. As described above, due to the difference in the powder filling rate, the firing shrinkage rate is different in each green sheet layer, so that warpage occurs and the dimensional accuracy also deteriorates.
以上のような粉体の焼結技術において、粉体を成形し、
得られた成形体を焼成して、焼結体を得るときに、その
特性の評価、測定は次のようにして行なった。In the powder sintering technology as described above, the powder is molded,
When the obtained molded body was fired to obtain a sintered body, its characteristics were evaluated and measured as follows.
[評価方法] 成形体の粉体充填率は、以下の手順で計算した。成形体
を金型で打抜き、その重量(W1)を測定した。更にこの
試料の水中重量(W2)を測定し、試料の体積(V1)をV1
=(W1−W1)×(水の密度)より求めた。次に、800
℃で1時間焼成してバインダーと可塑剤を除去し、この
重量(W3:アルミナとガラスフラックスの重量の和)を
測定した。アルミナとガラスフラックスの真密度はアル
キメデス法で測定した。以上より、成形体中のアルミナ
とガラスフラックスの体積V2=(0.96×W3)/3.97及びV3
=0.04×W3)/2.68を求め、(1)式から粉体充填率を計算
した。[Evaluation Method] The powder filling rate of the molded body was calculated by the following procedure. The molded body was punched with a mold and its weight (W 1 ) was measured. Further, the underwater weight (W 2 ) of this sample was measured, and the volume (V 1 ) of the sample was measured by V 1
= (W 1 −W 1 ) × (water density) Then 800
The binder and the plasticizer were removed by firing at 1 ° C. for 1 hour, and the weight (W 3 : sum of the weight of alumina and glass flux) was measured. The true densities of alumina and glass flux were measured by the Archimedes method. From the above, the volume of alumina and glass flux in the compact V 2 = (0.96 × W 3 ) /3.97 and V 3
= 0.04 × W 3 ) /2.68 was calculated, and the powder filling rate was calculated from the equation (1).
粉体充填率=(V2+V3)/V1= [{(0.96×W3)/3.97}+{(0.04×W3)/2.68}]/V1 ……(1) 成形体に含まれるバインダーと可塑剤の総含有量(w)は
つぎのように算出した。先ず、成形体の重量(W1)及び80
0℃で1時間焼成した後の重量(W3)を測定し,重量差(W1
-W3)より計算した。Powder filling rate = (V 2 + V 3 ) / V 1 = [{(0.96 × W 3 ) /3.97} + {(0.04 × W 3 ) /2.68}] / V 1 …… (1) The total content (w) of the binder and the plasticizer contained was calculated as follows. First, the weight of the compact (W 1 ) and 80
The weight (W 3 ) after firing at 0 ° C for 1 hour was measured, and the weight difference (W 1
-W 3 ).
成形体に含有するガラスフラックスの組成は螢光X線分
析法で定量した。フラックス中のSiO2、MgO及び
CaOは組成比が既知の試料で検料線を作成し、比較定
量した。The composition of the glass flux contained in the molded body was quantified by a fluorescent X-ray analysis method. For SiO 2 , MgO, and CaO in the flux, a sample curve having a known composition ratio was prepared and a comparative curve was quantified.
アルミナとガラスフラックスの粒度分布は、ミクロフル
オートサイザー(セイシン企業製、モデルSKN−50
0)で測定した。平均粒径は粒度分布曲線の50%値と
した。The particle size distribution of alumina and glass flux is Micro Full Autosizer (manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd., model SKN-50).
It was measured in 0). The average particle size was 50% of the particle size distribution curve.
アルミナとガラスフラックスの比表面積は、BET法の
比表面積自動測定装置(島津製作所製、モデル220
0)で測定した。The specific surface area of alumina and glass flux is measured by BET specific surface area automatic measuring device (manufactured by Shimadzu Corporation, model 220).
It was measured in 0).
焼成収縮率は、(2)式より計算した。試料は、34.7
3×42.26mmの大きさに成形体を金型で打抜いた。
(2)式のL1、L2は、測定試料10個の焼成前後の長辺方
向の長さの平均値である。The firing shrinkage was calculated from the equation (2). The sample is 34.7.
The molded body was die-cut into a size of 3 × 42.26 mm.
L 1 and L 2 in the equation (2) are average values of the lengths in the long side direction before and after firing of 10 measurement samples.
即ち、 焼成収縮率(%)={(L1−L2/L1}×100……(2) 反りは、先ず焼成基板を2枚の定盤で挾んだときの定盤
の間隔(t1)と焼成基板の厚さ(t2)を測定し、(t1-t2)を
求め単位長さ当りに換算した。反りの方向は、成形体の
キャリヤフィルム(マイラフィルム)と接していた面
(フィルム面と略称)が、内側に反る場合をプラス反
り、フィルム面の反対側(ブレード面と略称)に反る場
合をもマイナス反りと定義した。That is, firing shrinkage (%) = {(L 1 −L 2 / L 1 } × 100 ... (2) Warp is the distance between the platens when the baked substrates are sandwiched between two platens ( t 1 ) and the thickness (t 2 ) of the fired substrate were measured, and (t 1 -t 2 ) was calculated and converted per unit length.The direction of warpage was in contact with the carrier film (mylar film) of the molded product. The surface (abbreviated as a film surface) that warped inward was defined as a positive warp, and the surface opposite to the film surface (abbreviated as a blade surface) was defined as a negative warp.
スラリーから形成した成形体或いはグリーンシートを焼
成する場合に、作成した焼結体の精度、反り、焼成収縮
率は、原料粉体の組成、フラックス組成比、酸化物粉末
の粒度分布等のパラメータが影響すると考えられている
が、本発明によれば粉体充填率の変動による要因が最も
大きい。即ち、粉体焼結体の作成方法では、原料粉体の
成形体での粉体充填率の変動は、粉体充填率をほぼ60
容量%以上に制御することにより、小さくなる。本発明
では、更に粉体粒子が作る空隙に相当するバインダー量
を混合することにより、粉体充填率の差は、ほぼ零とな
り、反りのほとんど生じなく、焼成シートを得る作成方
法を見出したものである。When firing a formed body or green sheet formed from a slurry, parameters such as the composition of the raw material powder, the flux composition ratio, and the particle size distribution of the oxide powder are used for the accuracy, warpage, and firing shrinkage of the produced sintered body. Although it is considered to have an influence, according to the present invention, the factor due to the fluctuation of the powder filling rate is the largest. That is, in the method for producing the powder sintered body, the variation of the powder filling rate in the raw material powder compact is about 60%.
It becomes smaller by controlling the capacity to be more than%. In the present invention, by further mixing the binder amount corresponding to the voids formed by the powder particles, the difference in the powder filling rate becomes almost zero, and the production method for obtaining a fired sheet with almost no warpage is found. Is.
更に、以上のように、原料粉体の充填率は、できるなら
ば、60容量%以上に制御することが、より好適であ
る。Furthermore, as described above, it is more preferable to control the filling rate of the raw material powder to 60% by volume or more if possible.
本発明者らは、次のような実験を行なって、本発明の要
旨を見出したものである。The present inventors have conducted the following experiments and found out the gist of the present invention.
即ち、先ず、成形体(グリーンシート)を焼成する際に
発生する、焼結基板の反りは、原料粉体(アルミナ、フ
ラックス)の粉体物性や成形体の特性に影響されると考
え、次の実験を行なった。That is, first, it is considered that the warpage of the sintered substrate, which occurs when firing the molded body (green sheet), is influenced by the powder physical properties of the raw material powder (alumina, flux) and the characteristics of the molded body. The experiment was conducted.
先ず、粉体充填率が異なる2種類のグリーンシートは、
フラックスの比表面積を変えることにより作成した。First, two types of green sheets with different powder filling rates are
It was created by changing the specific surface area of the flux.
粉体充填率が57容量%と61容量%のグリーンシート
を、1550℃で焼成した。そのときのX方向の反りの
形状を示した。Green sheets with powder filling rates of 57% by volume and 61% by volume were fired at 1550 ° C. The shape of the warp in the X direction at that time is shown.
粉体充填率が61容量%のグリーンシートは、比表面積
が20m2/gのガラスフラックスを用いて作成した。A green sheet having a powder filling rate of 61% by volume was prepared by using a glass flux having a specific surface area of 20 m 2 / g.
また、57容量%の粉体充填率のグリーンシートは、比
表面積が364m2/gのガラスフラックスを用いて製造
した。その結果、反りはいずれも基板の端部ほど大きく
なった。その反りは、いずれも、フィルム面を巻き込む
方向に発生していた。また、ブレード面を下にして焼成
すると、上にして焼成した場合の1/2以下になった。
粉体充填率が高いグリーンシート、即ち、比表面積が、
20m2/gのガラスフラックスを使用したものの場合、
反りは、0.03mm/cmであった。基板の反りは、グリ
ーンシートのフィルム面とブレード面の焼成収縮率の差
により発生すると考えられる。Further, a green sheet having a powder filling rate of 57% by volume was manufactured using a glass flux having a specific surface area of 364 m 2 / g. As a result, the warpage became larger toward the edge of the substrate. All of the warps occurred in the direction in which the film surface was rolled up. Moreover, when the blade surface was baked down, the amount was 1/2 or less of that when the blade surface was baked up.
A green sheet with a high powder filling rate, that is, a specific surface area,
In the case of using 20 m 2 / g of glass flux,
The warpage was 0.03 mm / cm. It is considered that the warp of the substrate occurs due to the difference in firing shrinkage between the film surface of the green sheet and the blade surface.
以上の説明されるグリーンシートの作成において、スラ
リー中の溶媒が蒸発すると、表面に溶媒に相当する空隙
が成形され、この空隙(毛細管)に沿って、毛管現象に
より、バインダー溶液が移動(ケミカルサクション)さ
れ、その結果、全空隙の39.55重量%よりもバイン
ダー量が少ないと、フィルム面のバインダー含有量がブ
レード面より少なくなり、充填率に差が生じることにな
る。バインダーが、以下に実施例に示すように、空隙容
積に相当する18重量%以上では、空隙がバインダーで
埋められ、これを防ぐことができる。In the preparation of the green sheet described above, when the solvent in the slurry evaporates, a void corresponding to the solvent is formed on the surface, and the binder solution moves along this void (capillary tube) due to the capillary phenomenon (chemical suction). As a result, when the binder amount is less than 39.55% by weight of all the voids, the binder content on the film surface becomes smaller than that on the blade surface, resulting in a difference in filling rate. As shown in the examples below, when the binder is 18% by weight or more, which corresponds to the void volume, the voids are filled with the binder, which can be prevented.
また、本発明について、本明細書、実施例では、ドクタ
ーブレード法により、説明するが、その他に、泥漿鋳込
法など、利用することができる。即ち、溶剤の移動(上
記のケミカルサクション)があれば、同様の充填率の変
動を生じる訳で、同様の適用が可能である。Further, although the present invention will be described by the doctor blade method in the present specification and examples, other methods such as a slurry casting method can be used. That is, if there is movement of the solvent (the above-mentioned chemical suction), the same variation of the filling rate occurs, and the same application is possible.
次に、本発明の粉体焼結体の作成方法を具体的な実施例
により、説明するが、本発明は、その説明により限定さ
れるものではない。Next, the method for producing the powder sintered body of the present invention will be described with reference to specific examples, but the present invention is not limited to the description.
[実施例1] アルミナ粉体として、昭和電工株式会社製のAL−45
Rのαアルミナ(純度99.5重量%、平均粒径1.1
μm)を96重量%を用い、フラックスとして、Al2
O36.1重量%、SiO261.9重量%、MgO2
8.6重量%、CaO3.4重量%の組成のガラス・フ
ラックス4重量%を用い、原料粉体の比表面積は、20
m2/gである。バインダーとして、ポリビニルブチラー
ル(積水化学製、タイプBL−2)を、無機物に対して
添加量:4、6、9、12、18及び19重量%で用い
て、6種類の配合試料を作成した。[Example 1] As an alumina powder, AL-45 manufactured by Showa Denko KK
R α-alumina (purity 99.5% by weight, average particle size 1.1
[mu] m) with 96% by weight, as a flux, Al 2
O 3 6.1% by weight, SiO 2 61.9% by weight, MgO 2
Using 4% by weight of glass flux having a composition of 8.6% by weight and CaO 3.4% by weight, the specific surface area of the raw material powder is 20%.
m 2 / g. As a binder, polyvinyl butyral (manufactured by Sekisui Chemical Co., type BL-2) was used at an addition amount of 4, 6, 9, 12, 18 and 19% by weight with respect to the inorganic substance to prepare 6 types of compounded samples.
可塑剤としては、ブチルベンジルフタレート(大八化学
製)を無機物に対して、3重量部添加した。これらの配
合物を溶剤とともに、ボールミルで混合し、次に、これ
をボールミルポットに採取し、凝集を解粒する分散混合
法で、トリクロロエチレン60重量%、テロラクロロエ
チレン23重量%及びn−ブタノール17重量%の混合
溶剤中で混合した。As the plasticizer, butylbenzyl phthalate (manufactured by Daihachi Chemical Co., Ltd.) was added in an amount of 3 parts by weight with respect to the inorganic substance. These compounds were mixed with a solvent in a ball mill, and then the mixture was collected in a ball mill pot and dispersed by a dispersion mixing method in which 60% by weight of trichlorethylene, 23% by weight of terrachlorethylene and n-butanol 17 were mixed. Mixed in wt% mixed solvent.
凝集を解粒する分散法は低粘性のスラリー中で凝集粒子
を一次粒子に解粒する第1段階と、シート成形に必要な
バインダー及び可塑剤を追加し、均一に分散させる第2
段階であり、バインダーと可塑剤を追加するのは、グリ
ーンシートに成形性とハンドリング性を付与するためで
ある。次に、このようなスラリーから、ドクターブレー
ド法により、幅500mm、厚さ0.6mmのグリーンシー
トを形成した。成形条件は、ブレードキャップ1.8m
m、成形速度;100mm/分、乾燥は常温及び加熱乾燥
の2条件とした。The dispersion method for disintegrating agglomerates is the first step in which agglomerated particles are disintegrated into primary particles in a low-viscosity slurry, and the second step in which a binder and a plasticizer necessary for sheet formation are added and uniformly dispersed.
The step is to add the binder and the plasticizer in order to impart moldability and handleability to the green sheet. Next, a green sheet having a width of 500 mm and a thickness of 0.6 mm was formed from the slurry by a doctor blade method. Molding conditions are blade cap 1.8m
m, molding speed; 100 mm / min, and drying was performed under two conditions of normal temperature and heat drying.
先ず、グリーンシートを34.73×42.26mmの寸
法に金型で打ち抜いて焼成試料とした。グリーンシート
の焼成は、高速昇温炉(カンタルガデリウス、RT−
2)で行なった。焼成に当って、最初450℃/時の昇
温速度で300℃まで昇温し、1時間保持した。この工
程でグリーンシートに含有されるバインダーは、60〜
70%除去される。次いで、900℃/時の昇温速度
で、1200℃まで昇温し、残存するバインダーを分解
残査を燃焼除去した。その後、4.5℃/分の昇温速度
で所定温度(1550℃)にまで昇温し、1時間保持し
て、焼結させた。冷却は炉内冷却(冷却速度;7℃/
分)とした。First, the green sheet was punched into a size of 34.73 × 42.26 mm with a die to obtain a fired sample. The green sheet is fired by a fast heating furnace (Cantal Gadelius, RT-
2). At the time of firing, the temperature was first raised to 300 ° C. at a heating rate of 450 ° C./hour and kept for 1 hour. The binder contained in the green sheet in this step is 60-
70% removed. Next, the temperature was raised to 1200 ° C. at a temperature rising rate of 900 ° C./hour, and the residual binder was decomposed and removed by burning. After that, the temperature was raised to a predetermined temperature (1550 ° C.) at a temperature rising rate of 4.5 ° C./min, and the temperature was maintained for 1 hour for sintering. Cooling is performed in the furnace (cooling rate; 7 ° C /
Minutes).
1200℃までの焼成プロフィルは、バインダーを除去
するときに、しばしば発生する基板の膨れ、変形、焼成
亀裂などのトラブルを回避するためである。The firing profile up to 1200 ° C. is for avoiding problems such as swelling, deformation, and firing cracks of the substrate that often occur when removing the binder.
以上のようにバインダー含有量を変化させ、それに対し
て、グリーンシートのフィルム面とブレード面でのバイ
ンダー含有を測定して、その差を縦軸にとって、第1図
のグラフに表わした。第1図のグラフより、バインダー
のフィルム面とブレード面での含有量差は、バインダー
含有量が増加するとともに減少し、そして、バインダー
含有量が18重量%となったところで消失した。The binder content was changed as described above, and the binder content on the film surface and the blade surface of the green sheet was measured, and the difference was plotted on the vertical axis and shown in the graph of FIG. From the graph of FIG. 1, the difference in the content of the binder between the film surface and the blade surface decreased as the binder content increased, and disappeared when the binder content reached 18% by weight.
更に、形成グリーンシートのフィルム面とブレード面で
のアルミナ粉体の充填率を、上記のような測定方法で測
定し、その測定値を、バインダー含有量に対してプロッ
トしたグラフが、第2図である。これらより、フィルム
面とブレード面との間の粉体充填率差は、バインダー量
が増加するとともに、減少した。そして、バインダー量
が、粉体粒子が8配位配列した場合に形成される空隙体
積に相当する量、即ち、18重量%に達した時に、フィ
ルム面とブレード面の粉体充填率の等しいグリーンシー
トを得ることが分かった。Further, the packing ratio of the alumina powder on the film surface and the blade surface of the formed green sheet was measured by the above-described measuring method, and the measured value was plotted against the binder content as shown in FIG. Is. From these, the difference in the powder filling rate between the film surface and the blade surface decreased as the binder amount increased. Then, when the amount of the binder reaches an amount corresponding to the void volume formed when the powder particles are arranged in eight coordination, that is, 18% by weight, the powder surface and the blade surface have the same powder filling rate of green. Turned out to get a sheet.
[実施例2] バインダー含有量を18重量%にし、粉体充填率を60
〜61重量%にしたグリーンシートを、厚さを変えて、
上記の同様に作成し、脱脂し、1550℃で焼成した。
その反りの結果を観察し、焼結体の厚との関係をグラフ
にプロットしたものが、第3図である。[Example 2] The binder content was set to 18% by weight, and the powder filling rate was set to 60.
~ 61% by weight of the green sheet, changing the thickness,
Prepared as above, degreased and fired at 1550 ° C.
The results of the warpage are observed, and the relationship with the thickness of the sintered body is plotted in a graph in FIG.
第3図より、0.4mm以上のグリーンシートでも、反り
がほとんど生じなかった。As shown in FIG. 3, even with a green sheet of 0.4 mm or more, almost no warpage occurred.
これに対して、バインダー含有量が、6重量%で、粉体
充填率61%のグリーンシートを、同様に作成し、脱脂
し、1550℃で作成した。このときは、反りは、0.
03mm/cmであった。On the other hand, a green sheet having a binder content of 6% by weight and a powder filling rate of 61% was similarly prepared, degreased and prepared at 1550 ° C. At this time, the warp is 0.
It was 03 mm / cm.
[発明の効果] 本発明の粉体焼結体の作成方法は、次のような顕著な技
術効果を奏した。[Effects of the Invention] The method for producing a powder sintered body of the present invention has the following remarkable technical effects.
第1に、粉体原料を成形し、その成形体を焼成して作成
する場合に、特定のパラメータだけを制御すれば、反り
が生じることなく、粉体焼結体を作成する方法を提供で
きた。First, in the case of forming a powder raw material and firing the formed body, if only specific parameters are controlled, it is possible to provide a method for producing a powder sintered body without causing warpage. It was
第2に、酸化物セラミックスを、焼成するときの焼成収
縮率の非常に少ない作成方法を提供した。Secondly, a method for producing oxide ceramics with a very low firing shrinkage rate was provided.
第3に、従って、それにより、容易に、精度のすぐれた
セラミックス焼結体を作成することができる方法を提供
する。Thirdly, therefore, there is provided a method by which a highly accurate ceramics sintered body can be easily produced.
第1図は、本発明による焼成方法において、バインダー
量を変えたときの、グリーンシートの両側のバインダー
含有量の差の変化を示すグラフである。 第2図は、本発明による焼成方法において、バインダー
量を変えたときの、グリーンシートの両側の粉体充填率
の差の変化を示すグラフである。 第3図は、本発明による焼成方法において、グリーンシ
ート厚を変えたとき生じる反りをグラフで示したもので
ある。FIG. 1 is a graph showing changes in the difference in binder content on both sides of the green sheet when the binder amount is changed in the firing method according to the present invention. FIG. 2 is a graph showing changes in the difference in powder filling rate on both sides of the green sheet when the amount of binder is changed in the firing method according to the present invention. FIG. 3 is a graph showing the warpage that occurs when the thickness of the green sheet is changed in the firing method according to the present invention.
Claims (1)
形体を焼成して、焼結体を作成する方法において、 該粉体を、ドクターブレード法により、該成形体に成形
する際に、該粉体が作る空隙の体積に相当する量のバイ
ンダーを含有せしめることを特徴とする前記焼結体の作
成方法。1. A method of forming an oxide powder or a metal powder and firing the formed body to form a sintered body, wherein the powder is formed into the formed body by a doctor blade method. At this time, the method for producing a sintered body is characterized in that the binder is contained in an amount corresponding to the volume of voids formed by the powder.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1331018A JPH0625031B2 (en) | 1989-12-22 | 1989-12-22 | How to make powder sinter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1331018A JPH0625031B2 (en) | 1989-12-22 | 1989-12-22 | How to make powder sinter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03193660A JPH03193660A (en) | 1991-08-23 |
| JPH0625031B2 true JPH0625031B2 (en) | 1994-04-06 |
Family
ID=18238910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1331018A Expired - Lifetime JPH0625031B2 (en) | 1989-12-22 | 1989-12-22 | How to make powder sinter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0625031B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5301385B2 (en) * | 2008-10-29 | 2013-09-25 | ニホンハンダ株式会社 | Metal member bonding agent, metal member assembly manufacturing method, metal member assembly, and electric circuit connecting bump manufacturing method |
-
1989
- 1989-12-22 JP JP1331018A patent/JPH0625031B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03193660A (en) | 1991-08-23 |
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