特許 7366551 複合グリーンシート、セラミック部材、複合グリーンシートの製造方法及びセラミック部材の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-13

(45)【発行日】2023-10-23

(54)【発明の名称】複合グリーンシート、セラミック部材、複合グリーンシートの製造方法及びセラミック部材の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B28B 1/30 20060101AFI20231016BHJP

   B28B 11/02 20060101ALI20231016BHJP

   C04B 35/111 20060101ALI20231016BHJP

   C04B 37/02 20060101ALI20231016BHJP

   H05K 1/03 20060101ALI20231016BHJP

【ＦＩ】

B28B1/30 101

B28B11/02

C04B35/111

C04B37/02 C

H05K1/03 610D

H05K1/03 630G

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2019019124

(22)【出願日】2019-02-05

(65)【公開番号】P2020124867

(43)【公開日】2020-08-20

【審査請求日】2022-01-05

(73)【特許権者】

【識別番号】000190688

【氏名又は名称】新光電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】堀内 道夫

(72)【発明者】

【氏名】峯村 知剛

【審査官】末松 佳記

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－１８６９０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２４９７５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２１１５０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１３０７２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２６９８２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第９１／００１９５４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０１１７２９０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】韓国公開特許第１０－２００７－００５９４８４（ＫＲ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２００９－０００２５７６（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開２００５－０９６３９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２８Ｂ １／００－１／５４

Ｂ２８Ｂ １１／００－１９／００

Ｃ０４Ｂ ３５／００－３５／８４

Ｃ０４Ｂ ３７／００－３７／０４

Ｃ２３Ｃ １４／００－１４／５８

Ｈ０１Ｃ ７／００－７／２２

Ｈ０５Ｋ １／０３－１／０５

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３－２１／６８７

Ｈ０１Ｇ ４／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

グリーンシートと、
前記グリーンシート上に設けられた金属箔と、
を有し、
前記金属箔は、
前記グリーンシートに接する第１面と、
前記第１面とは反対側の第２面と、
を有し、
前記第２面は外部に露出しており、
前記金属箔の融点は、焼成によって前記グリーンシートの相対密度が９０％以上となる温度より低いことを特徴とする複合グリーンシート。

【請求項2】

前記金属箔は、アルミニウム又はアルミニウム合金の箔であることを特徴とする請求項１に記載の複合グリーンシート。

【請求項3】

前記アルミニウム合金は、Ａｌ－Ｃｕ系合金、Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系合金、Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ系合金、Ａｌ－Ｓｉ系合金、Ａｌ－Ｍｇ系合金、Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ系合金又はＡｌ－Ｍｎ系合金であることを特徴とする請求項２に記載の複合グリーンシート。

【請求項4】

前記金属箔は、銅又は銅合金の箔であることを特徴とする請求項１に記載の複合グリーンシート。

【請求項5】

前記銅合金は、Ｃｕ－Ｎｉ系合金、Ｃｕ－Ｚｎ系合金、Ｃｕ－Ｚｎ－Ｎｉ系合金、Ｃｕ－Ｍｎ－Ｎｉ系合金又はＣｕ－Ｓｎ系合金であることを特徴とする請求項４に記載の複合グリーンシート。

【請求項6】

前記グリーンシートを構成するセラミックのうち９６質量％以上が酸化アルミニウムであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の複合グリーンシート。

【請求項7】

セラミックの焼結体と、
前記焼結体内に設けられた金属の箔の溶融及び凝固により形成された導電部材と、
を有し、
前記金属は、アルミニウム又はアルミニウム合金であり、
前記焼結体に前記導電部材まで達する孔が形成されており、
前記焼結体の相対密度は９０％以上であることを特徴とするセラミック部材。

【請求項8】

セラミックの焼結体と、
前記焼結体内に設けられた金属の箔の溶融及び凝固により形成された導電部材と、
を有し、
前記金属は、銅又は銅合金であり、
前記焼結体に前記導電部材まで達する孔が形成されており、
前記焼結体の相対密度は９０％以上であることを特徴とするセラミック部材。

【請求項9】

前記孔が形成された部分を除き、前記導電部材の全体が前記焼結体により覆われていることを特徴とする請求項７又は８に記載のセラミック部材。

【請求項10】

前記セラミックのうち９６質量％以上が酸化アルミニウムであることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載のセラミック部材。

【請求項11】

セラミックの焼結体と、
前記焼結体内に設けられた金属の箔の溶融及び凝固により形成された導電部材と、
を有し、
前記金属は、アルミニウム又はアルミニウム合金であり、
前記セラミックのうち９６質量％以上が酸化アルミニウムであり、
前記焼結体の相対密度は９０％以上であることを特徴とするセラミック部材。

【請求項12】

セラミックの焼結体と、
前記焼結体内に設けられた金属の箔の溶融及び凝固により形成された導電部材と、
を有し、
前記金属は、銅又は銅合金であり、
前記セラミックのうち９６質量％以上が酸化アルミニウムであり、
前記焼結体の相対密度は９０％以上であることを特徴とするセラミック部材。

【請求項13】

金属箔上にセラミックのスラリーを塗布する工程と、
前記スラリーを乾燥させてグリーンシートを形成する工程と、
を有し、
前記金属箔の融点は、焼成によって前記グリーンシートの相対密度が９０％以上となる温度より低いことを特徴とする複合グリーンシートの製造方法。

【請求項14】

請求項１乃至６のいずれか１項に記載の複合グリーンシートにおいて、前記金属箔のパターニングを行う工程と、
前記複合グリーンシートの前記グリーンシートと第２のグリーンシートとで前記金属箔を挟み込む工程と、
前記金属箔の融点以上の温度で前記グリーンシート及び前記第２のグリーンシートの焼成を行ってセラミックの焼結体を得る工程と、
を有し、
前記第２のグリーンシートの前記金属箔と接する面の一部に空隙が設けられていることを特徴とするセラミック部材の製造方法。

【請求項15】

前記焼成を酸化性雰囲気中で行うことを特徴とする請求項１４に記載のセラミック部材の製造方法。

【請求項16】

前記焼成を大気雰囲気中で行うことを特徴とする請求項１５に記載のセラミック部材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複合グリーンシート、セラミック部材、複合グリーンシートの製造方法及びセラミック部材の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

静電チャック、配線基板及び圧電アクチュエータ等のセラミック部材の製造に、セラミックのグリーンシートを用いることがある。セラミック部材の製造においては、先ず、セラミックを焼成する温度より高い融点を有する金属の粉末をペースト化して、セラミックのグリーンシートの表面に塗布する。このようなグリーンシートを複数準備し、これらを互いに積層し、還元雰囲気中で焼成する。このようにして、セラミック部材を製造することができる。このような方法は、特許文献１～４等に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００７－２９４７９５号公報

【文献】特開２００２－３７３８６２号公報

【文献】特開２００２－４３４８１号公報

【文献】特開２０００－１８８４５３号公報

【文献】特開２０１６－１４１５７２号公報

【文献】特開２００９－２０３０９７号公報

【文献】特開２００８－４７６０４号公報

【文献】特開２００７－２２７４７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記のような方法で製造されるセラミック部材においては、金属粉末の焼結体から構成される導電部材の厚さにばらつきが生じやすい。

【0005】

本発明は、導電部材の厚さのばらつきを抑制することができる複合グリーンシート、セラミック部材、複合グリーンシートの製造方法及びセラミック部材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】

【0006】

本開示の一形態によれば、グリーンシートと、前記グリーンシート上に設けられた金属箔と、を有し、前記金属箔は、前記グリーンシートに接する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、を有し、前記第２面は外部に露出しており、前記金属箔の融点は、焼成によって前記グリーンシートの相対密度が９０％以上となる温度より低い複合グリーンシートが提供される。

【発明の効果】

【0007】

開示の技術によれば、導電部材の厚さのばらつきを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１の実施形態に係る複合グリーンシートを示す図である。

【図2】第１の実施形態に係る複合グリーンシートの製造方法を示す図である。

【図3】第２の実施形態に係るセラミック部材を示す図である。

【図4】第２の実施形態に係るセラミック部材の製造方法を示す平面図（その１）である。

【図5】第２の実施形態に係るセラミック部材の製造方法を示す平面図（その２）である。

【図6】第２の実施形態に係るセラミック部材の製造方法を示す平面図（その３）である。

【図7】第２の実施形態に係るセラミック部材の製造方法を示す断面図（その１）である。

【図8】第２の実施形態に係るセラミック部材の製造方法を示す断面図（その２）である。

【図9】第２の実施形態に関する実験でのセラミック部材の製造方法を示す平面図（その１）である。

【図10】第２の実施形態に関する実験でのセラミック部材の製造方法を示す平面図（その２）である。

【図11】第２の実施形態に関する実験でのセラミック部材の製造方法を示す断面図（その１）である。

【図12】第２の実施形態に関する実験でのセラミック部材の製造方法を示す断面図（その２）である。

【図13】第３の実施形態に係る静電チャックを示す断面図である。

【図14】第４の実施形態に係るインダクタを示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施形態について添付の図面を参照しながら具体的に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省くことがある。

【0010】

（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態について説明する。第１の実施形態は複合グリーンシートに関する。図１は、第１の実施形態に係る複合グリーンシートを示す図である。図１（ａ）は平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）中のＩ－Ｉ線に沿った断面図である。

【0011】

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、第１の実施形態に係る複合グリーンシート３０は、グリーンシート３１と、グリーンシート３１上に設けられたバルク状の金属膜３２と、を有する。

【0012】

複合グリーンシート３０がバルク状の金属膜３２を含んでいるため、金属粉末のペーストを塗布せずに、複合グリーンシート３０をセラミック部材の製造に用いることができる。金属粉末のペーストを用いる場合、ペーストを均一な厚さで塗布することは困難である。また、焼成中にペースト中の有機成分が除去されるため、導電部材の嵩は塗布されたペーストの嵩よりも小さくなる。これらの要因で金属粉末のペーストから構成した焼結金属からなる導電部材の厚さにばらつきが生じやすい。これに対し、厚さのばらつきが小さいバルク状の金属膜３２は容易に入手できる。このため、複合グリーンシート３０を用いることで、セラミック部材中の導電部材の厚さのばらつきを抑制することができる。

【0013】

また、焼結金属は焼成中に介在物を取り込むが、バルク状の金属膜３２は溶融及び凝固の際に介在物を取り込みにくい。このため、複合グリーンシート３０を用いることで、介在物の混入に伴う電気抵抗率の上昇及び熱伝導率の低減を避けることができる。

【0014】

更に、複合グリーンシート３０は可撓性を有しており、また、容易に切断することができるため、種々の用途に用いることができ、汎用性が高い。

【0015】

複合グリーンシート３０は、例えばドクターブレード法により製造することができる。ここで、ドクターブレード法による複合グリーンシート３０の製造方法について説明する。図２は、第１の実施形態に係る複合グリーンシート３０の製造方法を示す図である。

【0016】

この製造方法では、フィルムロール５１に金属膜３２をキャリアフィルムとして巻き付けておき、フィルムロール５１から金属膜３２を巻き解きながらブレード５２の下方を一定の速度で通過させる。ブレード５２の、金属膜３２の進行方向後方に側板５３が設けられており、ブレード５２と側板５３との間にグリーンシート３１の原料のスラリー５０を供給する。スラリー５０はブレード５２と側板５３との間の隙間から金属膜３２上に塗布される。その後、金属膜３２上に塗布されたスラリー５０を乾燥機５５により乾燥する。乾燥後のスラリー５０がグリーンシート３１となる。グリーンシート３１は可撓性を備えており、排出側のロールに巻き取ることができる。スラリー５０の乾燥は自然乾燥としてもよい。

【0017】

このようにして、複合グリーンシート３０を製造することができる。複合グリーンシート３０は、用途に応じた形状に切断してもよい。

【0018】

スラリー５０の組成は限定されない。例えば、スラリー５０は、セラミックの粉末、成形用有機成分及び有機溶剤を含む。セラミックの例として、例えば、アルミナ、タルク、珪石及び炭酸カルシウムが挙げられる。成形用有機成分は、例えば、ポリビニルブチラール等のバインダー成分、及びフタル酸ジブチル等の可塑剤成分等を含む。

【0019】

金属膜３２の材料は限定されない。金属膜３２の融点は、焼成によってグリーンシート３１の相対密度が９０％以上となる温度より低いことが好ましい。相対密度が９０％以上となれば、十分なセラミックの焼結体が得られる。金属膜３２の融点がこのような温度より低ければ、十分な焼結体を得る過程で、金属膜３２の溶融及び凝固が生じる。このため、溶融金属が濡れ広がる範囲を制限しておくことで、所望の形状の導電材料を含むセラミック部材を製造することができる。

【0020】

金属膜３２は、例えば、アルミニウム若しくはアルミニウム合金の箔又は銅若しくは銅合金の箔である。アルミニウム合金の例として、Ａｌ－Ｃｕ系合金、Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系合金、Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ系合金、Ａｌ－Ｓｉ系合金、Ａｌ－Ｍｇ系合金、Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ系合金及びＡｌ－Ｍｎ系合金が挙げられる。銅合金の例として、Ｃｕ－Ｎｉ系合金、Ｃｕ－Ｚｎ系合金、Ｃｕ－Ｚｎ－Ｎｉ系合金、Ｃｕ－Ｍｎ－Ｎｉ系合金及びＣｕ－Ｓｎ系合金が挙げられる。アルミニウム合金及び銅合金が用いられる場合、金属膜３２は、例えば抵抗素子に用いることができる。

【0021】

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態はセラミック部材に関する。図３は、第２の実施形態に係るセラミック部材を示す図である。図３（ａ）は平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）中のＩ－Ｉ線に沿った断面図であり、図３（ｃ）は図３（ａ）中のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。

【0022】

図３（ａ）～図３（ｃ）に示すように、第２の実施形態に係るセラミック部材１００は、セラミックの焼結体１１０と、焼結体１１０内に設けられたバルク状の金属の導電部材１１１と、を有する。焼結体１１０に、導電部材１１１に到達する孔１０２Ａが形成されていてもよい。バルク状の金属は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅又は銅合金である。

【0023】

このように構成されたセラミック部材１００では、導電部材１１１の電気抵抗率を、タングステン又はモリブデンの粉末のペーストを用いて形成された導電部材の電気抵抗率よりも低くすることができる。また、導電部材１１１の熱伝導率を、タングステン又はモリブデンの粉末のペーストを用いて形成された導電部材の熱伝導率よりも高くすることができる。例えば、タングステンの電気抵抗率は５２．８ｎΩｍであり、熱伝導率は１７３Ｗ／（ｍＫ）であるのに対し、アルミニウムの電気抵抗率は２８．２ｎΩｍであり、熱伝導率は２３７Ｗ／（ｍＫ）である。また、銅の電気抵抗率は１６．８ｎΩｍであり、熱伝導率は４０１Ｗ／（ｍＫ）である。

【0024】

更に、後述の方法によれば、セラミック部材１００は長時間の脱脂及び焼成を行わずに製造することができ、コストの増加を抑制することができる。

【0025】

焼結体１１０の相対密度は、好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上である。焼結体１１０の相対密度が９０％未満では、連続気孔が形成される確率が高くなり、導電部材１１１の材料のペネトレーションや気化損失が生じやすくなる。

【0026】

焼結体１１０は導電部材１１１の材料との化学的反応が進みにくい材料から構成されていることが好ましい。例えば、導電部材１１１にアルミニウム又はアルミニウム合金が用いられる場合、焼結体１１０は、９６質量％以上の酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を含んでいることが好ましく、９９質量％以上の酸化アルミニウムを含んでいることがより好ましい。酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）及び酸化カルシウム（ＣａＯ）は、酸化アルミニウムよりも、アルミニウム又はアルミニウム合金と化学的反応が生じやすい。従って、酸化シリコン、酸化マグネシウム及び酸化カルシウムの総量は焼結体１１０の４質量％以下であることが好ましく、１質量％以下であることがより好ましい。

【0027】

銅又は銅合金は、アルミニウム又はアルミニウム合金と比べてセラミックと反応しにくい。このため、導電部材１１１に銅又は銅合金が用いられる場合、アルミニウム又はアルミニウム合金が用いられる場合と比べて、焼結体１１０が、酸化シリコン、酸化マグネシウム及び酸化カルシウムを多く含有していてもよい。

【0028】

次に、第２の実施形態に係るセラミック部材１００の製造方法について説明する。図４～図６は、第２の実施形態に係るセラミック部材の製造方法を示す平面図であり、図７～図８は、第２の実施形態に係るセラミック部材の製造方法を示す断面図である。図７～図８は、図４～図６中のＩ－Ｉ線に沿った断面図に相当する。

【0029】

先ず、第１の実施形態に係る複合グリーンシート３０を製造する。例えば、金属膜３２としてアルミニウム又はアルミニウム合金の箔を用い、スラリー５０のセラミックとしてアルミナを用いる。次いで、図４（ａ）及び図７（ａ）に示すように、複合グリーンシート３０を、例えば４枚のセラミック部材１００が取れる大きさ及び形状に打ち抜く。つまり、打ち抜き後の複合グリーンシート３０は、セラミック部材１００に対応する構造体が形成される４つの領域を有している。これらの領域は、後に切断線１５１に沿った切断により分割される。後述の第２のグリーンシート１０２及び第３のグリーンシート１０３についても同様である。その後、金属膜３２の導電部材１１１を形成する領域上にマスクを形成し、金属膜３２のエッチングを行う。続いて、マスクを除去する。これらの一連の処理により、グリーンシート３１から第１のグリーンシート１０１が得られ、金属膜３２から金属膜１１１Ａが得られる。

【0030】

その後、図４（ｂ）及び図７（ｂ）に示すように、金属膜１１１Ａに到達する孔１０２Ａが形成された第２のグリーンシート１０２を第１のグリーンシート１０１上に設ける。

【0031】

続いて、図５（ａ）及び図７（ｃ）に示すように、第３のグリーンシート１０３を第２のグリーンシート１０２上に設ける。第３のグリーンシート１０３により孔１０２Ａが塞がれる。本実施形態では、第２のグリーンシート１０２と第３のグリーンシート１０３との積層体が、請求項における第２のグリーンシートの一例であり、孔１０２Ａが空隙の一例である。この空隙が閉塞されるように複合グリーンシートのグリーンシート及び第２のグリーンシートが互いに積層される。

【0032】

次いで、図５（ｂ）及び図８（ａ）に示すように、加熱及び加圧により第１のグリーンシート１０１、第２のグリーンシート１０２及び第３のグリーンシート１０３を一体化する。その後、焼成を行うことにより、焼結体１１０を得る。この焼成の際に、金属膜１１１Ａが溶融、凝固して導電部材１１１が得られる。

【0033】

焼成によって第１のグリーンシート１０１、第２のグリーンシート１０２及び第３のグリーンシート１０３が略等方的に緻密化するため、焼結体１１０の体積は第１のグリーンシート１０１、第２のグリーンシート１０２及び第３のグリーンシート１０３の総体積よりも小さくなる。その一方で、導電部材１１１の体積はバルク状の金属膜１１１Ａの体積と同等である。本実施形態では、第２のグリーンシート１０２に孔１０２Ａが形成されており、金属膜１１１Ａが溶融している間に、焼結体１１０の収縮が完了する。従って、溶融金属の一部が孔１０２Ａに入り込んで凝固する。この結果、焼結体１１０の収縮に伴う内部応力の発生を避けることができる。

【0034】

焼成の後、図６（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、焼結体１１０の研削及び研磨を行うことで、孔１０２Ａを露出させる。

【0035】

次いで、図６（ｂ）及び図８（ｃ）に示すように、切断線１５１に沿って焼結体１１０を切断し、個片化する。

【0036】

このようにして、第２の実施形態に係るセラミック部材１００を製造することができる。

【0037】

この製造方法によれば、一体化した第１のグリーンシート１０１、第２のグリーンシート１０２及び第３のグリーンシート１０３の焼成の際に、金属膜１１１Ａから導電部材１１１を得ることができる。つまり、長時間の脱脂及び焼成等の、導電部材１１１を得るための特別な処理は必要とされない。このため、製造コストの増加を抑制することができる。また、第２のグリーンシート１０２に孔１０２Ａが形成されているため、焼成に伴うセラミックの体積収縮が生じても内部応力の発生を避けることができる。

【0038】

更に、従来の金属粉末のペーストを用いる方法では、導電部材に介在物が混入するが、この製造方法では、バルク状の金属膜１１１Ａを用いることができるため、介在物の混入に伴う電気抵抗率の上昇及び熱伝導率の低減を避けることができる。

【0039】

金属膜１１１Ａにアルミニウム又はアルミニウム合金の膜を用いる場合、第１のグリーンシート１０１、第２のグリーンシート１０２及び第３のグリーンシート１０３のそれぞれについて、グリーンシートを構成するセラミックのうち酸化アルミニウムの割合は、好ましくは９６質量％以上であり、より好ましくは９９質量％以上である。セラミックとアルミニウム又はアルミニウム合金との化学的反応を抑制するためである。

【0040】

銅又は銅合金は、アルミニウム又はアルミニウム合金と比べてセラミックと反応しにくい。このため、金属膜３２に銅又は銅合金の膜を用いる場合、アルミニウム又はアルミニウム合金の膜を用いる場合と比べて、グリーンシートを構成するセラミックが、酸化シリコン、酸化マグネシウム及び酸化カルシウムを多く含有していてもよい。

【0041】

焼結体１１０を得る焼成の温度は金属膜１１１Ａの融点以上であればよく、例えば７００℃以上であることが好ましい。第１のグリーンシート１０１、第２のグリーンシート１０２及び第３のグリーンシート１０３の材料にもよるが、焼成温度は１３００℃以上であることが好ましい。また、焼成温度が１６００℃超では、溶融金属とセラミックとの間で化学的反応が生じやすくなる。このため、焼成温度は１６００℃以下であることが好ましい。

【0042】

焼結体１１０を得る焼成の雰囲気は大気雰囲気等の酸化性雰囲気であることが好ましい。固体のアルミニウム又はアルミニウム合金の表面には不動態膜ともよばれる緻密な酸化膜が形成されている。ところが、アルミニウム又はアルミニウム合金が融点以上に加熱されると、アルミニウム又はアルミニウム合金の溶融に伴って酸化膜が破れ、真空雰囲気中又は還元性雰囲気中では、温度の上昇に伴って溶融金属の蒸発が進む。特に、１２００℃以上では蒸気圧上昇が大きく、蒸発損失が大きい。これに対し、大気雰囲気等の酸化性雰囲気中では、酸化膜が破れても、速やかに新たな酸化膜が形成される。このため、アルミニウム又はアルミニウム合金の蒸発損失を抑制することができる。

【0043】

本実施形態では、このような酸化膜の破壊及び再形成は、主として金属膜１１１Ａの孔１０２Ａに露出する部分で生じ得る。酸化膜の破壊及び再形成が生じる範囲が広いほど金属の酸化損失が増加するが、本実施形態では、酸化膜の破壊及び再形成が生じる範囲が限定的であるため、アルミニウム又はアルミニウム合金の酸化損失を抑制することもできる。

【0044】

焼成を大気雰囲気で行うことで、第１のグリーンシート１０１、第２のグリーンシート１０２及び第３のグリーンシート１０３に含まれる有機成分を速やかに除去することができる。有機成分の除去により、残留カーボンのセラミック特性への影響を抑制することができる。また、大気雰囲気での焼成には、水素、窒素、アンモニア分解ガス等の雰囲気制御ガスが不要である。更に、大気雰囲気には、真空雰囲気及び還元性雰囲気よりも管理が容易であり、設備コストが低いという利点もある。

【0045】

第１のグリーンシート１０１、第２のグリーンシート１０２及び第３のグリーンシート１０３の積層体から得られるセラミック部材１００の数は４に限定されない。例えば、第１のグリーンシート１０１、第２のグリーンシート１０２及び第３のグリーンシート１０３の積層体を切断せずに、１つのセラミック部材１００を製造してもよい。

【0046】

最終製品のセラミック部材１００において孔１０２Ａが露出している必要はなく、セラミック部材１００のユーザにて導電部材１１１との導通経路を形成するようにしてもよい。導電部材１１１との間の静電容量を用いた通信を行ってもよい。また、孔１０２Ａが導電材料又はセラミック材料等により埋められていてもよい。

【0047】

ここで、本発明者らが行った第２の実施形態に関する実験について説明する。図９～図１０は、第２の実施形態に関する実験でのセラミック部材の製造方法を示す平面図である。図１１～図１２は、第２の実施形態に関する実験でのセラミック部材の製造方法を示す断面図である。図１１～図１２は、図９～図１０中のＩ－Ｉ線に沿った断面図に相当する。

【0048】

この実験では、先ず、複合グリーンシート３０の製造方法に準じて、第１のグリーンシート１とその上のアルミニウム箔とを有する複合グリーンシートを製造した。アルミニウム箔の厚さは約１２μｍである。第１のグリーンシート１の原料のスラリーとしては、平均粒径が１μｍ以下のアルミナ粉末と、ポリビニルブチラールと、フタル酸ジブチルと、２－プロパノールと、酢酸エチルとをボールミルにて混合したスラリーを用いた。第１のグリーンシート１の厚さは約０．５ｍｍである。次いで、アルミニウム箔の一部上にマスクを形成し、塩化第二鉄を主成分とするエッチング液を用いてアルミニウム箔のエッチングを行った。続いて、マスクを除去した。これらの一連の処理により、平面形状が３０ｍｍ×１０ｍｍの矩形のアルミニウム箔１１Ａを第１のグリーンシート１上に残存させた。

【0049】

その後、図９（ｂ）及び図１１（ｂ）に示すように、アルミニウム箔１１Ａに到達する孔２Ａが２箇所に形成された第２のグリーンシート２を第１のグリーンシート１上に設けた。孔の直径は３ｍｍである。

【0050】

続いて、図１０（ａ）及び図１１（ｃ）に示すように、第３のグリーンシート３を第２のグリーンシート２上に設け、第３のグリーンシート３により孔２Ａを塞いだ。

【0051】

次いで、図１２（ａ）に示すように、加熱及び加圧により第１のグリーンシート１、第２のグリーンシート２及び第３のグリーンシート３を一体化し、その後、大気雰囲気中で、約１５００℃にて焼成を行うことにより、焼結体１０を得た。この焼成の際に、アルミニウム箔１１Ａが溶融、凝固して導電部材１１が得られた。

【0052】

続いて、図１０（ｂ）及び図１２（ｂ）に示すように、焼結体１０の研削及び研磨を行うことで、孔２Ａを露出させた。

【0053】

そして、接触抵抗を含む二端子式の簡易抵抗テスタを用いて、導電部材１１の電気抵抗を測定した。導電部材１１の電気抵抗は０．３ｍΩと十分に低かった。

【0054】

なお、アルミニウム箔のエッチング液の成分は限定されず、アルミニウム箔のエッチングに、種々のアルカリ系エッチング液又は酸系エッチング液を用いることができる。例えば、市販のアルミニウムエッチング液及び化学研磨液を用いることができる。アルミニウム合金、銅又は銅合金の箔を用いる場合のエッチング液の成分も限定されない。

【0055】

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態はセラミック部材を含む静電チャックに関する。図１３は、第３の実施形態に係る静電チャックを示す断面図である。

【0056】

図１３に示すように、第３の実施形態に係る静電チャック２００は、セラミックの焼結体２１０と、焼結体２１０内に設けられたバルク状の金属からなる静電電極２２０と、焼結体２１０内に設けられたバルク状の金属からなる静電電極２３０と、を有する。焼結体２１０の一方の面２１０Ａに、静電電極２２０に到達する孔２０２Ａと、静電電極２３０に到達する孔２０３Ａと、が形成されている。孔２０２Ａ内に静電電極２２０に接続されたビア導体２２１が設けられ、孔２０３Ａ内に静電電極２３０に接続されたビア導体２３１が設けられている。バルク状の金属は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅又は銅合金である。

【0057】

このように構成された静電チャック２００では、ビア導体２２１及び２３１を通じて、静電電極２２０又は２３０の一方に正の電圧が印加され、他方に負の電圧が印加される。この結果、孔２０２Ａ及び２０３Ａが形成された面２１０Ａとは反対側の面２１０Ｂが帯電し、この面２１０Ｂ上に半導体ウェハ等の対象物が吸着される。

【0058】

静電チャック２００では、静電電極２２０及び２３０の電気抵抗率を、タングステン又はモリブデンの粉末のペーストを用いて形成された静電電極の電気抵抗率よりも低くすることができる。また、静電電極２２０及び２３０の熱伝導率を、タングステン又はモリブデンの粉末のペーストを用いて形成された導電部材の熱伝導率よりも高くすることができる。更に、静電電極２２０及び２３０の厚さのばらつきを抑制することができる。

【0059】

更に、セラミック部材１００と同様に、静電チャック２００は長時間の脱脂及び焼成を行わずに製造することができ、コストの増加を抑制することができる。

【0060】

焼結体２１０の相対密度は、好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上である。焼結体２１０の相対密度が９０％未満では、連続気孔が形成される確率が高くなり、静電電極２２０及び２３０の材料のペネトレーションや気化損失が生じやすくなる。

【0061】

焼結体２１０は静電電極２２０及び２３０を構成する金属との化学的反応が進みにくい材料から構成されていることが好ましい。例えば、静電電極２２０及び２３０にアルミニウム又はアルミニウム合金が用いられる場合、焼結体２１０は、９６質量％以上の酸化アルミニウムを含んでいることが好ましく、９９質量％以上の酸化アルミニウムを含んでいることがより好ましい。

【0062】

静電チャック２００の製造に当たっては、例えば、セラミック部材１００の製造方法に倣う方法により、孔２０２Ａ及び２０３Ａを露出させる焼結体２１０の研削及び研磨までの処理を行い、その後に、孔２０２Ａ内にビア導体２２１を形成し、孔２０３Ａ内にビア導体２３１を形成することができる。

【0063】

孔２０２Ａ及び２０３Ａのサイズによっては、セラミックの体積収縮で孔２０２Ａ及び２０３Ａに入り込んで凝固した金属をビア導体２２１及び２３１として用いることもできる。

【0064】

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。第４の実施形態はセラミック部材を含むインダクタに関する。図１４は、第４の実施形態に係るインダクタを示す平面図である。

【0065】

図１４に示すように、第４の実施形態に係るインダクタ３００は、セラミックの焼結体３１０と、焼結体３１０内に設けられたバルク状の金属からなる導電部材３１１と、を有する。導電部材３１１の平面形状は螺旋状となっている。焼結体３１０の一方の面に、導電部材３１１の一端に到達する孔３０２Ａと、導電部材３１１の他端に到達する孔３０２Ｂと、が形成されている。バルク状の金属は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅又は銅合金である。

【0066】

このように構成されたインダクタ３００は、孔３０２Ａ及び３０２Ｂを通じて外部の回路に電気的に接続することができる。

【0067】

インダクタ３００では、導電部材３１１の電気抵抗率を、タングステン又はモリブデンの粉末のペーストを用いて形成された静電電極の電気抵抗率よりも低くすることができる。また、導電部材３１１の熱伝導率を、タングステン又はモリブデンの粉末のペーストを用いて形成された導電部材の熱伝導率よりも高くすることができる。更に、導電部材３１１の厚さのばらつきを抑制することができる。

【0068】

更に、セラミック部材１００と同様に、インダクタ３００は長時間の脱脂及び焼成を行わずに製造することができ、コストの増加を抑制することができる。

【0069】

焼結体３１０の相対密度は、好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上である。焼結体３１０の相対密度が９０％未満では、連続気孔が形成される確率が高くなり、導電部材３１１の材料のペネトレーションや気化損失が生じやすくなる。

【0070】

焼結体３１０は導電部材３１１を構成する金属との化学的反応が進みにくい材料から構成されていることが好ましい。例えば、導電部材３１１にアルミニウム又はアルミニウム合金が用いられる場合、焼結体２１０は、９６質量％以上の酸化アルミニウムを含んでいることが好ましく、９９質量％以上の酸化アルミニウムを含んでいることがより好ましい。

【0071】

インダクタ３００の製造に当たっては、例えば、セラミック部材１００の製造方法に倣う方法により、孔３０２Ａ及び３０２Ｂを露出させる焼結体３１０の研削及び研磨までの処理を行うことができる。

【0072】

以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。

【0073】

例えば、第３の実施形態では、セラミック部材を静電チャックに応用し、第三の実施形態では、セラミック部材をインダクタに応用しているが、セラミック部材の用途は限定されない。例えば、セラミック部材をパワー半導体装置等の実装基板に用いてもよい。

【符号の説明】

【0074】

１、１０１ 第１のグリーンシート
２、１０２ 第２のグリーンシート
２Ａ、１０２Ａ 孔
３、１０３ 第３のグリーンシート
１０、１１０ 焼結体
１１、１１１ 導電部材
１１Ａ アルミニウム箔
１１１Ａ 金属膜
３０ 複合グリーンシート
３１ グリーンシート
３２ 金属膜
５０ スラリー
５２ ブレード
５５ 乾燥機
２００ 静電チャック
３００ インダクタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】