立体形成部制造方法

摘要

本发明提供一种立体形成部制造方法，在该立体形成部制造方法中，准备形成有凹部(13)的模具(10)，该凹部(13)正面看按照规定的形状，将浆料(20)涂布、填充到该凹部(13)内。接着，将填充有浆料(20)的模具(10)配置在多孔质基板即陶瓷生片(30)的上表面上。此时，通过吸引用连通管(51)和烧结金属(40)使陶瓷生片(30)内低压化。而且，利用加热板(60)对陶瓷生片(30)进行加热。由此，使浆料(20)中所含有的溶剂浸透并被吸收到陶瓷生片(30)的细孔内，并且蒸发。其结果，能够使干燥前的立体形成部(浆料(20))不产生变形地干燥。

权利要求

1.一种立体形成部制造方法，其特征在于，包括：

模具准备工序，准备致密模具，所述模具具有，从平板状的基部突出的多个凸部，以及形成在所述多个凸部之间的且从正面看形成有规定形状的凹部；

浆料准备工序，其准备浆料，该浆料含有主原料的粒子、该粒子的溶剂、有机材料；

基板准备工序，其准备能够使气体通过的多孔质基板；

干燥前立体形成部形成工序，以该模具的凹部充填所述浆料的状态，将所述模具配置在所述多孔质基板的一个表面侧；以及干燥后立体形成部形成工序，其在将所述模具配置在所述多孔质基板的一个表面侧的状态下，使所述浆料中所含有的所述溶剂从所述模具的形成有所述凹部的表面侧浸入该多孔质基板的细孔内，从而使所述干燥前的立体形成部干燥，形成干燥后的立体形成部。

2.如权利要求1所述的立体形成部制造方法，其特征在于，所述多孔质基板是陶瓷生片，

所述主原料的粒子是陶瓷粉末，

所述立体形成部制造方法还包括烧制工序，该烧制工序在所述干燥后立体形成部形成工序之后，对所述多孔质基板和所述干燥后的立体形成部进行烧制而使所述多孔质基板和所述干燥后的立体形成部一体化。

3.如权利要求2所述的立体形成部制造方法，其特征在于，形成所述陶瓷生片的陶瓷粒子与所述主原料的粒子为同一种陶瓷。

4.如权利要求2所述的立体形成部制造方法，其特征在于，所述立体形成部制造方法包括层叠工序，该层叠工序在所述干燥后立体形成部形成工序后、所述烧制工序前，在所述干燥后的立体形成部上进一步载置其它陶瓷生片，从而形成具有空洞部的烧制前结构体，所述烧制工序是对所述烧制前结构体进行烧制而使所述干燥后立体形成部和被层叠的所述其他陶瓷生片一体化的工序。

5.如权利要求1～4中任一项所述的立体形成部制造方法，其特征在于，所述干燥前立体形成部形成工序是如下的工序：

包括凹部内浆料填充工序，该凹部内浆料填充工序将所述浆料填充到所述模具的凹部内，在将该浆料填充到该凹部内后，将形成有该凹部的表面配置成与所述多孔质基板的一个表面相对，从而形成所述干燥前的立体形成部，所述干燥后立体形成部形成工序包括脱模工序，该脱模工序使所述模具从所述干燥后的立体形成部脱离。

6.如权利要求1～4中任一项所述的立体形成部制造方法，其特征在于，所述干燥前立体形成部形成工序包括按压工序，该按压工序在使所述浆料在所述多孔质基板的一个表面上形成为层状后，将所述模具的形成有凹部的表面与该多孔质基板的一个表面相对地配置，并将该模具向该多孔质基板按压，所述干燥后立体形成部形成工序包括脱模工序，该脱模工序使所述模具从所述干燥后的立体形成部脱离。

7.如权利要求1～4中任一项所述的立体形成部制造方法，其特征在于，所述干燥前立体形成部形成工序包括：

凹部内浆料填充工序，其将所述浆料填充到所述模具的凹部内；以及浆料层形成工序，其在所述多孔质基板的一个表面上将所述浆料形成为层状，所述干燥前立体形成部形成工序是如下的工序：在将所述浆料填充到所述模具的凹部内并在所述多孔质基板的一个表面上将所述浆料形成为层状后，将所述模具的形成有凹部的表面与该多孔质基板的一个表面相对地配置，从而形成所述干燥前的立体形成部，所述干燥后立体形成部形成工序包括脱模工序，该脱模工序使所述模具从所述干燥后的立体形成部脱离。

8.如权利要求1～4中任一项所述的立体形成部制造方法，其特征在于，所述干燥后立体形成部形成工序，通过使所述多孔质基板的内部成为低于大气压的低压，从而有助于所述溶剂浸入所述多孔质基板的细孔内。

9.如权利要求1～4中任一项所述的立体形成部制造方法，其特征在于，所述干燥后立体形成部形成工序，通过对所述多孔质基板的至少一部分进行加热，从而有助于所述溶剂蒸发以及所述立体形成部干燥。

10.如权利要求3所述的立体形成部制造方法，其特征在于，所述立体形成部制造方法包括层叠工序，该层叠工序在所述干燥后立体形成部形成工序后、所述烧制工序前，在所述干燥后的立体形成部上进一步载置其它陶瓷生片，从而形成具有空洞部的烧制前结构体，所述烧制工序是对所述烧制前结构体进行烧制而使所述干燥后立体形成部和被层叠的所述其他陶瓷生片一体化的工序。

11.如权利要求10所述的立体形成部制造方法，其特征在于，所述干燥前立体形成部形成工序是如下的工序：

包括凹部内浆料填充工序，该凹部内浆料填充工序将所述浆料填充到所述模具的凹部内，在将该浆料填充到该凹部内后，将形成有该凹部的表面配置成与所述多孔质基板的一个表面相对，从而形成所述干燥前的立体形成部，所述干燥后立体形成部形成工序包括脱模工序，该脱模工序使所述模具从所述干燥后的立体形成部脱离。

12.如权利要求10所述的立体形成部制造方法，其特征在于，所述干燥前立体形成部形成工序包括按压工序，该按压工序在使所述浆料在所述多孔质基板的一个表面上形成为层状后，将所述模具的形成有凹部的表面与该多孔质基板的一个表面相对地配置，并将该模具向该多孔质基板按压，所述干燥后立体形成部形成工序包括脱模工序，该脱模工序使所述模具从所述干燥后的立体形成部脱离。

13.如权利要求10所述的立体形成部制造方法，其特征在于，所述干燥前立体形成部形成工序包括：

凹部内浆料填充工序，其将所述浆料填充到所述模具的凹部内；以及浆料层形成工序，其在所述多孔质基板的一个表面上将所述浆料形成为层状，所述干燥前立体形成部形成工序是如下的工序：在将所述浆料填充到所述模具的凹部内并在所述多孔质基板的一个表面上将所述浆料形成为层状后，将所述模具的形成有凹部的表面与该多孔质基板的一个表面相对地配置，从而形成所述干燥前的立体形成部，所述干燥后立体形成部形成工序包括脱模工序，该脱模工序使所述模具从所述干燥后的立体形成部脱离。

14.如权利要求10所述的立体形成部制造方法，其特征在于，所述干燥后立体形成部形成工序，通过使所述多孔质基板的内部成为低于大气压的低压，从而有助于所述溶剂浸入所述多孔质基板的细孔内。

15.如权利要求10所述的立体形成部制造方法，其特征在于，所述干燥后立体形成部形成工序，通过对所述多孔质基板的至少一部分进行加热，从而有助于所述溶剂蒸发以及所述立体形成部干燥。

说明书

立体形成部制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种立体形成部制造方法，该方法使用例如陶瓷生片等“可使气体通过的多孔质基板”、以及含有主原料的粒子、溶剂、有机材料的浆料，在基板上形成具有规定形状的立体形成部。

背景技术

[0002] 以往，已知有在内部具有“流路和加压室等”空洞部(空间)的陶瓷层叠体。这种陶瓷层叠体作为例如喷墨打印机的执行元件和燃料喷射装置等“流体喷射用执行元件”、燃料电池(SOFC)、开关元件、以及传感器等应用于广泛的领域。

[0003] 一般来说，这种陶瓷层叠体通过如下的顺序进行制造(参考例如日本特开2004-190653号公报(第0047段、图5)、日本特许2005-285421号公报(第0464段至第
0472段、图32)、以及日本特开平8-155935号公报(第0004段))。

[0004] (1)采用“冲压工具和冲模”对陶瓷生片进行冲孔，从而在陶瓷生片上形成窗部。该窗部的侧面(断裂面)后来构成空洞部的侧面。

[0005] (2)以不具有窗部的两片陶瓷生片夹住具有窗部的陶瓷生片的状态对这些陶瓷生片进层叠。

[0006] (3)对所层叠的多片陶瓷生片进行烧制、一体化。

[0007] 然而，使用冲压工具和冲模的冲孔加工是利用断裂形成窗部的。因此，当对陶瓷生片进行冲孔时，向该陶瓷生片施加较大的力。其结果，当冲孔间距(窗部和与该窗部相邻的窗部之间的距离等)较小时或当陶瓷生片的厚度较大时，窗部附近和断裂面会产生变形，或断裂面面粗糙，或在断裂部上产生裂纹和毛刺。随着空洞部的细微化，这些变形、毛刺和裂纹等会给空洞部的形状精度带来较大的不良影响。此外，由于“冲压工具和冲模”需要具有可经受住冲孔加工的硬度，因此它们由硬度较高的材质形成。由于采用硬度较高的材质来制作小型的“冲压工具和冲模”是很困难的，因此“冲压工具和冲模”的小型化受到限制。

发明内容

[0008] 因此，发明人进行了各种研究，结果得到了如下的发现：由于将“具有窗部的陶瓷生片”载置在“作为基板的陶瓷生片”上的层叠体，与将“具有所需图案的立体形成部(凸状部)”形成在该“作为基板的陶瓷生片”上的结构体具有相同的结构，因此不依赖冲孔加工就能在陶瓷生片上形成细微的立体形成部(凸状部)，这样的话就能解决冲孔加工所存在的问题。即，本发明的目的之一在于，提供一种立体形成部制造方法，其能够利用多孔质基板的特性将“具有所需的细微图案等形状的立体形成部(凸状部)”“高精度且容易地形成”在多孔质基板的一个表面侧。

[0009] 更具体地说，为了达到上述目的，本发明的立体形成部制造方法包括：模具准备工序、浆料准备工序、基板准备工序、干燥前立体形成部形成工序、干燥后立体形成部形成工序。另外，下述的各工序的实施顺序在不产生矛盾的范围内可以调换。

[0010] 模具准备工序是准备模具的工序，该模具在一个表面侧形成有凹部。该凹部正面看模具时按照着规定的形状形成。

[0011] 浆料准备工序是准备浆料的工序，该浆料包括“主原料的粒子”、“该粒子的溶剂(溶媒)”、“有机材料”。

[0012] 基板准备工序是准备多孔质基板的工序，该多孔质基板可使气体通过。这种多孔质基板的代表例有陶瓷生片、多孔质陶瓷基板、多孔质膜、多孔质金属(例如：烧结金属)基板、催化剂载体、纸、形成在基材上的陶瓷膜、以及电极膜等。只要是具有通气性的基板即可，对作为基板的材料不做限制。

[0013] 这些准备工序按照怎样的顺序实施都可以。

[0014] 干燥前立体形成部形成工序是如下的工序：以该模具的凹部充填所述浆料的状态，将所述模具配置在所述多孔质基板的一个表面侧。但是，在本说明书和权利要求书中，“多孔质基板的一个表面侧”意味着“多孔质基板的两个表面中的一个表面侧”，例如是“多孔质基板的上方(上部侧)”。此时，如后所述，在将所述浆料预先填充到所述模具的凹部内的状态下，可以将该模具配置在多孔质基板的一个表面侧，也可以通过将所述模具向预先存在在多孔质基板的一个表面侧的浆料按压，从而将所述浆料填充在该模具的凹部内。即，所述干燥前立体形成工序是“在将所述浆料填充在所述 模具的凹部内的状态下，将该模具配置在所述多孔质基板的一个表面侧的工序”。

[0015] 干燥后立体形成部形成工序是如下的工序：在将所述模具配置在所述多孔质基板的一个表面侧的状态下，使“所述浆料中所含有的所述溶剂”“从所述模具的形成有所述凹部的表面侧浸入所述多孔质基板的细孔内”，从而使所述干燥前的立体形成部干燥，由此形成“干燥后的立体形成部”。

[0016] 由此，“构成干燥前的立体形成部的浆料”中所含有的溶剂浸透并被吸收到多孔质基板的细孔内，并且从多孔质基板的未封闭的端面扩散(蒸发)。因此，能够容易地在多孔质基板的一个表面侧形成具有规定形状且主原料的粒子为主要构成成分的“干燥后的立体形成部(自身可维持形状的立体形成部)”。这时，由于没有像采用冲压工具和冲模的冲孔加工那样对多孔质基板施加较大的载荷，因此多孔质基板不易变形。并且，由于没有利用断裂来形成立体形成部的侧面，因此立体形成部的侧面不会粗糙且不会产生毛刺。此外，由于能够使模具的硬度小于“冲孔加工所使用的模具”的硬度，因此容易在模具上形成“具有细微图案(形状)的凹部”。其结果，能够容易地使立体形成部的正面看的形状细微化，并且使得干燥后的立体形成部的形状精度良好。

[0017] 所述多孔质基板可以是陶瓷生片，所述主原料的粒子也可以是陶瓷粉末。 [0018] 此时，本发明的立体形成部制造方法最好包括烧制工序，该烧制工序在所述干燥后立体形成部形成工序之后，对所述多孔质基板和所述干燥后的立体形成部(即至少包含所述多孔质基板和所述干燥后的立体形成部的烧制前的中间结构体)进行烧制而使所述多孔质基板和所述干燥后的立体形成部一体化。

[0019] 陶瓷生片是“可使气体通过的多孔质基板”。因此，如果所述主原料的粒子是“陶瓷粉末”，则能够在陶瓷生片上容易地形成具有所需的“正面看的形状”的“以陶瓷粉末为主要成分的立体形成部”。如果对该“包含陶瓷生片和立体形成部的中间结构体”进行烧制的话，则能够容易地在“致密的陶瓷基板”上制造具备“具有所需的正面看的形状的致密的立体形成部”的“陶瓷的最终结构体”。此外，如后所述，如果在该中间结构体的立体形成部上载置“其它陶瓷生片”并对它们进行烧制而一体化的话，则能够容易地制造“具有所需形状的空洞部的致密的陶瓷结构体”。

[0020] 此外，这时，“形成所述陶瓷生片的陶瓷粒子”与“所述浆料的所述主原料的粒子(所述陶瓷粉末)最好为同一种陶瓷。

[0021] 由此，在烧制工序中，对“多孔质基板”和“烧制前的立体形成部(干燥后的立体形成部)”进行烧制时，能够使两者的收缩程度相近。因此，能够减小烧制所带来的两者的变形。其结果，能够容易地制造具有目标形状且不会产生裂纹的“陶瓷结构体”。 [0022] 此外，当所述多孔质基板为陶瓷生片、所述主原料的粒子为陶瓷粉末时，所述立体形成部制造方法最好包括层叠工序，该层叠工序在所述干燥后立体形成部形成工序后、所述烧制工序前，在所述干燥后的立体形成部(所述干燥后的立体形成部的另一表面侧，即所述干燥后的立体形成部的所述多孔质基板的相反侧)上进一步载置其它陶瓷生片，从而形成具有空洞部的烧制前结构体，所述烧制工序是对所述烧制前结构体进行烧制而使所述干燥后立体形成部和被层叠的所述其他陶瓷生片一体化的工序。

[0023] 由此，能够容易地制造具有细微的空洞部(流路和加压室等)的陶瓷结构体。另外，在这种情况下，上述其它陶瓷生片最好由与“构成所述浆料的主原料的粒子的陶瓷粉末”相同种类的陶瓷构成。

[0024] 而且，在本发明的立体形成部制造方法中，所述多孔质基板可以是陶瓷生片，所述主原料的粒子也可以是导电材料、以及陶瓷粉末与导电材料的混合物等。 [0025] 由此，能够容易地在陶瓷基板上形成导体图案、以及导体和陶瓷粉末混合物的图案等。即，采用本发明，利用含有粒子的糊状物质，能够在陶瓷基板上容易地形成以该粒子为主的图案。

[0026] 此外，所述干燥前立体形成部形成工序最好是如下的工序：包括凹部内浆料填充工序，该凹部内浆料填充工序将所述浆料填充到所述模具的凹部内，在将该浆料填充到该凹部内后，将“形成有该凹部的表面(凹部形成面)”配置成与“所述多孔质基板的一个表面(一个表面侧的面)”相对，从而形成所述“干燥前的立体形成部”，所述干燥后立体形成部形成工序最好包括脱模工序，该脱模工序使所述模具从“所述干燥后的立体形成部”脱离。 [0027] 此时，所述模具的用于形成凹部的凸部(所述凹部形成面的端面)可以与所述多孔质基板的一个表面接触，所述凹部形成面的端面也可以从所述多孔质基板的一个表面略微离开。

[0028] 由此，不对陶瓷生片等多孔质基板施加较大的载荷也能形成立体形成部。因此，能够避免多孔质基板变形。而且，由于不需要对模具施加较大的载荷，因此模具的强度和耐久性不需要非常高。其结果，可以减少模具的材质的限制，并且，能够用硬度相对较小的材质制作模具，因此能够容易地在模具上形成细微的图案。

[0029] 作为替代，所述干燥前立体形成部形成工序可以包括按压工序，该按压工序在使所述浆料在所述多孔质基板的一个表面(一个表面侧的面)上形成为层状后，将“所述模具的形成有凹部的表面”与“所述多孔质基板的一个表面”相对地配置，并将该模具向所述多孔质基板按压，所述干燥后立体形成部形成工序也可以包括脱模工序，该脱模工序使所述模具从所述干燥后的立体形成部脱离。

[0030] 此时，所述凹部形成面的端面可以与所述多孔质基板的一个表面接触，所述凹部形成面的端面也可以从所述多孔质基板的一个表面略微离开。

[0031] 此时，与对陶瓷生片等硬度相对较高的板体进行冲孔的情况不同，仅通过利用“具有凹部的模具”对“容易变形的浆料”进行成型，就能够形成立体形成部。因此，在所述按压工序中，“不需要向模具施加较大的载荷”，因此模具的强度和耐久性不需要非常高。其结果，可以减少模具的材质的限制，并且，能够用硬度相对较小的材质制作模具，因此能够容易地在模具上形成细微的图案。此外，可以使多孔质基板的变形最小化。 [0032] 此外，作为替代，所述干燥前立体形成部形成工序可以包括：凹部内浆料填充工序，其将所述浆料填充到所述模具的凹部内；以及浆料层形成工序，其在所述多孔质基板的一个表面上将所述浆料形成为层状，所述干燥前立体形成部形成工序可以是如下的工序：在将所述浆料填充到所述模具的凹部内并在所述多孔质基板的一个表面上将所述浆料形成为层状后，将所述模具的形成有凹部的表面与该多孔质基板的一个表面相对地配置，从而形成所述干燥前的立体形成部，所述干燥后立体形成部形成工序可以包括脱模工序，该脱模工序使所述模具从所述干燥后的立体形成部脱离。

[0033] 此时，所述凹部形成面的端面可以与所述多孔质基板的一个表面接触，所述凹部形成面的端面也可以从所述多孔质基板的一个表面略微离开。

[0034] 由此，可以将所述浆料更可靠地填充到所述模具的凹部内。另外，在将所述模具的形成有凹部的表面与所述多孔质基板的一个表面相对地配置后，也可以将所述模具向所述多孔质基板按压。

[0035] 在本发明的立体形成部制造方法中，所述干燥后立体形成部形成工序，最好通过使所述多孔质基板的内部成为低于大气压的低压(即真空化)，从而有助于所述溶剂浸入所述多孔质基板的细孔内。

[0036] 由此，由于“所述浆料中所含有的所述溶剂”被向多孔质基板的细孔内吸引，因此能够使所述溶剂在短时间内浸入多孔质基板的细孔内。其结果，能够缩短干燥后立 体形成部形成工序所需的时间。另外，只要溶剂被吸收到多孔质基板的细孔内，立体形成部所占的面积(立体形成部的形成面积)相对于多孔质基板的一个表面(形成有立体形成部的表面)的面积的比例就没有限制。因此，通过增大该比例，能够增大例如有效面积，能够利用一块基板制作多个制品。即，采用本发明能够提供一种生产性优良的立体形成部制造方法。 [0037] 此外，在本发明的立体形成部制造方法中，所述干燥后立体形成部形成工序，最好通过对所述多孔质基板的至少一部分进行加热，从而有助于所述溶剂蒸发以及所述立体形成部干燥。另外，通过适当地调整溶剂的溶度，能够减少所述立体形成部的干燥时的收缩量。

[0038] 由此，能够使浸入到多孔质基板的细孔内的溶剂在短时间内蒸发。其结果，能够缩短干燥后立体形成部形成工序所需的时间。此外，当多孔质基板是陶瓷生片时，也可以利用对该陶瓷生片的加热使陶瓷生片的温度达到玻璃化转变温度以上。此时，由于陶瓷生片软化，能够增大陶瓷生片与浆料的粘合力。

附图说明

[0039] 图1(A)是在本发明第1实施形态的立体形成部制造方法中所使用的模具的主视图，图1(B)是该模具的剖面图。

[0040] 图2是用于说明本发明第1实施形态的立体形成部制造方法的干燥前立体形成部形成工序的图。

[0041] 图3是图2所示的陶瓷生片的剖面图。

[0042] 图4是用于说明本发明第1实施形态的立体形成部制造方法的干燥前立体形成部形成工序和干燥后立体形成部形成工序的图。

[0043] 图5是用于说明本发明第1实施形态的立体形成部制造方法的干燥后立体形成部形成工序的脱模工序的图。

[0044] 图6是用于说明本发明第1实施形态的立体形成部制造方法的层叠工序的图。 [0045] 图7是表示用于确认本发明第1实施形态的效果的实验结果的图。 [0046] 图8是采用本发明第1实施形态的制造方法制造的“具有圆柱状凸部(圆柱状的立体形成部)的结构体”的表面的照片。

[0047] 图9是采用本发明第1实施形态的制造方法制造的“具有形成圆柱状凹部的立体形成部的结构体)”的表面的照片。

[0048] 图10是采用本发明第1实施形态的制造方法制造的“具有形成直线状凹部的多个直线状凸部(立体形成部)的结构体”的表面的照片。

[0049] 图11是采用本发明第1实施形态的制造方法制造的“具有形成圆柱状凹部的立体形成部的结构体”的表面的照片。

[0050] 图12是采用本发明第1实施形态的制造方法制造的“具有形成直线状凹部的多个直线状凸部(立体形成部)的其它结构体”的表面的照片。

[0051] 图13是用于制造图8所示的具有多个圆柱状凸部的立体形成部的模具的概要立体图。

[0052] 图14是用于制造图9和图11所示的具有多个圆柱状凹部的立体形成部的模具的概要立体图。

[0053] 图15是用于说明本发明第2实施形态的立体形成部制造方法的各工序的图。 [0054] 图16是在本发明第1实施形态和第2实施形态的立体形成部制造方法中所使用的其它模具的剖面图。

[0055] 图17是采用图16所示的模具、根据第1实施形态制造的结构体的表面的照片。 [0056] 图18是用于说明本发明各实施形态的变形例的立体形成部制造方法的干燥前立体形成部形成工序和干燥后立体形成部形成工序的图。

[0057] 图19是用于说明本发明各实施形态的其它变形例的立体形成部制造方法的干燥前立体形成部形成工序和干燥后立体形成部形成工序的图。

具体实施方式

[0058] 下面，参照附图，按照工序顺序对本发明各实施形态的“立体形成部制造方法”进行说明。但是，各工序的实施顺序在不发生矛盾的范围内可以调换。

[0059] 该制造方法例如适用于内部具有细微的“流路和加压室等”的空洞部(空间)的“陶瓷层叠体”的制造。这种陶瓷层叠体作为例如喷墨打印机的执行元件和燃料喷射装置等的“流体喷射用执行元件”、固体氧化物形燃料电池(SOFC)、开关元件、以及传感器等使用。但是，本发明的立体形成部制造方法也适用于制造在基板上具有“按照规定图案的立体形成部”的装置。这种装置例如是配线用基板。此外，本发明的立体形成部制造方法也可以用于制造LTCC基板(Low-Temperature Co-fired Ceramics)和HTCC基板(High-Temperature Co-fired Ceramics)等陶瓷层叠基板。LTCC基板和HTCC基板等是例如用于电介体层叠过滤器、多层电介体天线、电介体耦合器、电介 体复合模块以及混合波导联结IC等电子设备的陶瓷层叠基板。此外，采用本发明的立体形成部制造方法，如后所述，也能够容易地制造将多个凹部(孔部)配置在规定位置的结构体和将多个凸部(点部)配设在规定位置的结构体。

[0060] <第1实施形态>

[0061] (模具准备工序)

[0062] 首先，准备如图1所示的模具(压模、印模)10。图1(A)是模具10的主视图。图1(B)是在图1(A)中用沿着1-1线的平面剖开模具10的剖面图。模具10由金属(例如超硬合金或普通合金)等致密材质构成。模具10具有多个从平板状的基部11突出的凸部
12。凸部12具有大致长方体形状。多个凸部12被配置成长度方向互相平行。因此，在相邻的一对凸部12、12之间形成有凹部13。该凹部13形成“最终形成在基板上的立体形成部即凸状部(后述)”的图案。即，模具10在一个表面(凹部形成面)侧具有“正面看按照规定图案(规定形状)的凹部”。

[0063] 模具10的凸部12和凹部13的表面最好被脱模剂覆盖。此时，为了提高模具10与脱模剂的粘合力，最好在将脱模剂涂布在模具10上之前进行模具10的清洗。该清洗可以通过超声波清洗、酸清洗以及紫外线臭氧清洗等进行。通过该清洗，最好能够将模具10的涂布脱模剂的一表面(清洗表面)清洁到原子级。脱模剂的一个例子是大金工业株式会社制造的“OPTOOL DSX”(含氟表面防污涂层)等氟类脱模剂。脱模剂也可以是硅类或蜡类脱模剂。在利用浸渍、喷涂、刷涂等涂布好脱模剂后，通过干燥和清洗等各工序使脱模剂在模具10的表面形成膜状。也可以采用DLC(类金刚石)涂层的无机膜处理来覆盖模具的表面。

[0064] 在本例中，凸部12的宽度W为50μm、高度H为100μm、相邻的一对凸部12、12的中心线距离P为90μm。因此，凹部13的宽度D为40μm。凸部12和凹部13的长度方向的长度L为870μm。这些尺寸和图案只是一个例子，不做特别的限定。最好宽度W为10～80μm、高度H为0～200μm(但不包括0μm)、P为60～120μm。

[0065] 另外，如果采用以往的“冲孔加工”，则难以避免产生在边缘部的毛刺、基板的变形和裂缝等。而且如果不非常严格地管理基板的机械特性则无法稳定地形成具有所需形状的窗部。因此，目前，难以采用“冲孔加工”来高精度地形成“宽度D为40μm、宽度W为50μm、高度H为100μm的窗部”。

[0066] (浆料准备工序)

[0067] 接下来，准备浆料20(参考图2)。浆料20由作为主原料的粒子的陶瓷粉末、陶瓷粉末的溶剂、有机材料以及可塑剂构成。它们的重量比例如为陶瓷粉末∶溶剂∶有机材料∶可塑剂＝100∶50～100∶5～10∶2～5。在本例中，陶瓷粉末由氧化铝和氧化锆等构成，溶剂由甲苯和异丙醚等构成。有机材料由聚乙烯醇缩丁醛构成。可塑剂为邻苯二甲酸丁基系列。各材料及重量比不限于此。并且，该浆料的粘性最好为0.1～100Pa·sec。 [0068] (基板准备工序)

[0069] 一方面，另外准备好如图2所示的陶瓷生片30。陶瓷生片30由构成浆料20的材料中“除了溶剂以外的材料”形成。即，陶瓷生片30由种类与浆料20中所使用的陶瓷粉末相同的陶瓷粉末、有机材料和可塑剂构成。它们的重量比例如为陶瓷粉末∶有机材料∶可塑剂＝100∶7～8∶3～4。陶瓷生片30通过公知的方法制作。例如，陶瓷生片30通过如下的方法制作：制作上述浆料20，对该浆料实施脱泡处理，接着利用刮板法和逆转辊涂布法等公知的板成型法制成。

[0070] 图3是陶瓷生片30的剖面图。如图所示，陶瓷生片30在粒子fp之间具有大量的细孔h。即，陶瓷生片30是“可使气体(流体)通过的多孔质基板”。但是，陶瓷生片30的细孔径(平均细孔径)比上述浆料的陶瓷粉末的粒径(平均粒子直径)小，比溶剂的分子直径当然大。陶瓷生片30的气孔率为5～30vol％，最好为12～23vol％。而且，此时生片30的厚度最好为10～500μm。所使用的陶瓷粉末的平均粒子直径最好为0.2～1.0μm。 [0071] (干燥前立体形成部形成工序)

[0072] 接下来，如图2所示，通过涂布将浆料20填充到模具10的凹部13内。该工序也称为“浆料填充(涂布)工序或凹部内浆料填充工序”。浆料20也可以通过涂布以外的适当方法(例如浸渍、刮浆、刷涂、以及采用分液器的填充等)填充到凹部13内。此外，为了提高浆料填充率，在将浆料20填充到凹部13内时也可以向模具10施加超声波振动，或者进行真空排气以去除残存在模具10内的气泡。

[0073] 接下来，如图4所示，将模具10配置(载置)在陶瓷生片30的上部(一个表面侧)，并使“模具10的形成有凹部13的一表面”与“陶瓷生片(多孔质基板)30的上表面(一个表面)”相对。由此，浆料干燥前的立体形成部即“干燥前立体形成部(干燥前凸状部)12”就形成在陶瓷生片30上。另外，在本例中，模具10的形成凹部13的凸部12的端面(也就是，模具10的“形成凹部13的表面侧”的端面即“凹部形成面的端面”)P12与陶瓷生片30的上表面U30接触。但是，模具10也可以配 置成凹部形成面的端面P12从“陶瓷生片30的上表面U30”离开微小的距离(例如0～0.5mm)。另外，当将模具10载置在陶瓷生片30上时，最好采用基准孔和对准标记等，从而提高立体形成部的形成位置的精度。 [0074] 即，该干燥前立体形成部形成工序是这样一种工序：将模具10配置在陶瓷生片30的一个表面侧，以在多孔质基板即陶瓷生片30的一个表面侧(此时为上方或上表面侧)利用模具10的凹部13形成由浆料20构成且按照“凹部13的规定图案”的“干燥前的立体形成部”。

[0075] 陶瓷生片30被载置在多孔质烧结金属40的上表面(烧结金属40的两个表面中的一个表面)上。烧结金属40收容在由“致密且具有导热性的材质”构成的框体50内。即，烧结金属40的除了上表面以外的周围(侧表面及下表面)被框体50覆盖。在框体50的侧部插入有吸引用连通管51。吸引用连通管51与未图示的真空泵连接。

[0076] 框体50载置在加热板(加热装置)60上。加热板60在通电时发热，通过框体50和烧结金属40对陶瓷生片30的下表面(另一个表面、即陶瓷生片30的一部分)进行加热。

[0077] (干燥后立体形成部形成工序)

[0078] 接下来，在干燥后立体形成部形成工序中，如图4的箭头所示，“保持在模具10的凹部13内的浆料20”中所含有的溶剂“通过自重和毛细管现象”浸入陶瓷生片30的细孔内(浸透)。干燥后立体形成部形成工序持续规定时间(例如5分钟)。即，干燥后立体形成部形成工序是在处于不移动状态下的“多孔质基板(陶瓷生片30)”上、将“在凹部13内收容有浆料20的模具10”以“凹部13的开放部与多孔质基板30相对地载置、固定的状态”放置规定时间的工序。由此，浆料20干燥而固化。其结果，在凹部13内也就是在陶瓷生片30的一个表面侧(上方)形成“干燥后的立体形成部”。另外，上述干燥后立体形成部形成工序也可以是这样一种工序：一边使“多孔质基板(陶瓷生片30)”移动，一边将“在凹部13内收容有浆料20的模具10”载置成凹部13的开放部与多孔质基板30相对，从而形成“干燥后的立体形成部”。

[0079] 此外，在干燥后立体形成部形成工序中，通过驱动上述真空泵而将存在于陶瓷生片30内的气体排出(参考空心箭头)。因此，陶瓷生片30的内部压力比大气压低(例如为比大气压低80kPa的压力)。由此，浆料20中所含有的溶剂能够高效地透过并被吸引到陶瓷生片30的细孔内(浸入)。此时，真空度(陶瓷生片30的内部压力)为0～-100kPa较好，-80～-100kPa则更好。

[0080] 而且，在干燥后立体形成部形成工序中，加热板60被通电。因此，陶瓷生片30的温度上升，所以浸入细孔内的溶剂易于蒸发(扩散)。由此，浆料20能够在更短的时间内干燥而固化。

[0081] 如上所述，干燥后立体形成部形成工序是这样一种工序：在将模具10配置在多孔质基板即陶瓷生片30的一个表面侧(此时为上表面)的状态下，使浆料20中所含有的溶剂浸入陶瓷生片30的细孔内，从而使凹部13内的“干燥前的立体形成部(浆料20)”干燥，在凹部13内形成“干燥后的立体形成部”。

[0082] 另外，由真空泵进行的陶瓷生片30的细孔内的低压化是可选的。因此，烧结金属40和框体50也可以被替换为简单的基台。此外，采用加热板60进行的陶瓷生片30的加热也是可选的。因此，加热板60也可以省略。而且，在本例中，填充有浆料20的模具10仅载置在陶瓷生片30上。即，在模具10上没有施加任何载荷。

[0083] 然后，如图5所示，当浆料20干燥而形成了“干燥后的立体形成部21”时，使“陶瓷生片30和干燥后的立体形成部21”冷却，接下来，将模具10从“陶瓷生片30和干燥后的立体形成部21”取下。即，实施脱模工序。

[0084] 在该脱模工序中最好也驱动真空泵，使烧结金属40的内部压力低压化。由此，在使模具10脱离(脱模)时，能够利用烧结金属40稳定地保持陶瓷生片30。其结果，由于防止了陶瓷生片30上浮，因此能够避免陶瓷生片30的变形和干燥后立体形成部21的变形(图案的损坏)。

[0085] 此外，在干燥后立体形成部形成工序的用于上述脱模的冷却前，利用加热板60的加热使陶瓷生片30的温度达到玻璃化转变温度以上。由此，陶瓷生片30软化，从而能够增大陶瓷生片30与浆料20的粘合力。其结果，能够更可靠地避免脱模时的干燥后立体形成部21的变形(图案的损坏)。

[0086] (层叠工序)

[0087] 接下来，如图6所示，在干燥后的立体形成部21上进一步载置“其它陶瓷生片31”。然后，相对于干燥后的立体形成部21对该陶瓷生片31进行加热、压合。其结果，形成具有空洞部SP的烧成前结构体32。另外，该层叠工序是可选的。也可以在载置陶瓷生片31之前或在层叠陶瓷生片31之后，通过激光加工及采用冲压工具的加工等对干燥后的立体形成部21施加附加的加工。此外，也可以在陶瓷生片31的层叠后实施印刷工序、切断和分割工序等。

[0088] (烧制工序)

[0089] 接着，加热上述烧制前结构体32而进行烧制。也可以在烧制后，利用激光加工等，对所烧制的结构体施加附加的加工。此外，也可以对所烧制的结构体实施切断和分割等工序。其结果，制造出具有空洞部SP的陶瓷结构体。如上所述，层叠工序是可选的。因此，可以说该烧制工序是在干燥后立体形成部形成工序之后、对至少包含“多孔质基板即陶瓷生片30和干燥后的立体形成部21”的中间结构体进行烧制而一体化的工序。 [0090] 如上所述，采用本发明第1实施形态的立体形成部制造方法，“构成干燥前的立体形成部的浆料20”中所含有的溶剂浸入(浸透、被吸收进)多孔质基板(陶瓷生片30)的细孔内且从多孔质基板的未封闭的端面扩散(蒸发)。因此，能够容易地在多孔质基板的一个表面侧(此时为上表面)形成具有规定图案(正面看的规定形状)且主原料的粒子为主要构成成分的“干燥后的立体形成部(自身可维持形状的凸状部)21”。

[0091] 该立体形成部制造方法不使用采用冲压工具和冲模进行的冲孔加工。因此，没有向多孔质基板施加较大的载荷。其结果，多孔质基板不易变形。并且，由于没有利用断裂形成立体形成部21的侧面，因此立体形成部21的侧面不会粗糙，且不会产生毛刺。此外，由于能够使模具10的硬度小于“冲孔加工所使用的模具”的硬度，因此能够容易地在模具10上形成细微的图案。其结果，能够容易地在多孔质基板的一个表面侧(此时为上表面)形成“具有细微且所需的图案的立体形成部21”。

[0092] 另外，采用该制造方法，在陶瓷生片30上，能够容易地形成具有所需图案的“以陶瓷粉末为主要成分的立体形成部21”。并且，通过烧制该“由陶瓷生片30和立体形成部21构成的中间结构体”，能够容易地制造“陶瓷的最终结构体”，该“陶瓷的最终结构体”在“致密的陶瓷基板上”具有“按照所需图案的致密的立体形成部”。此外，实际上，在烧制工序的前一阶段，将“其它陶瓷生片31”载置在中间结构体的立体形成部上，然后再对它们进行烧制。因此，能够容易地制造“具有所需形状的空洞部的致密的陶瓷结构体”。 [0093] 并且，“多孔质基板即陶瓷生片30”与“烧制前的立体形成部21”由同一种陶瓷形成。因此，当这两者被烧制和一体化时，能够使两者的收缩程度相近。因此，能够防止烧制所带来的两者的变形，并且能够避免龟裂等的产生。其结果，能够容易地制造具有目标形状的陶瓷结构体。

[0094] 另外，在干燥前立体形成部形成工序中，当将“填充有浆料20的模具10”载置 在“陶瓷生片30”上时，也可以利用“朝向陶瓷生片30的规定的按压载荷”来按压该模具10。但是，该按压载荷与在采用“冲压工具和冲模”进行的冲孔加工中冲压工具所施加的载荷相比非常小。由此，能够增加陶瓷生片30与浆料20的粘合力。其结果，能够更可靠地避免脱模时的干燥后立体形成部21的变形(图案的损坏)。

[0095] <与直接压模制造法的比较>

[0096] 图7是表示上述本发明第1实施形态的立体形成部制造方法(反向印记法)与直接压模制造法(直接印记法)的比较实验结果的图表。直接压模制造方法是指不用浆料、仅将模具直接按压在陶瓷生片上而形成立体形成部的方法。具体地说，直接压模制造法包括以下的步骤。

[0097] 步骤1：按照上述模具准备工序准备图1所示的模具10(但其强度比模具10高)。 [0098] 步骤2：按照上述基板准备工序准备陶瓷生片30。

[0099] 步骤3：将陶瓷生片30载置在加热板上，对陶瓷生片30进行加热，使陶瓷生片30的温度(S.G.的温度)达到“图7所示的规定温度”。

[0100] 步骤4：以“图7所示的规定的按压载荷”将模具10向陶瓷生片30按压。 [0101] 步骤5：脱模。

[0102] 从图7可知，本实施形态的立体形成部制造方法的实施例即使在室温下且不对模具10施加载荷，也能形成具有40μm以上高度的立体形成部。与此相反，如果采用直接压模制造法，例如，只有陶瓷生片30的温度为100℃且以7kN(700kgf)左右的载荷按压模具10才能形成具有40μm左右高度的立体形成部。从这一点也可以看出，本实施形态的立体形成部制造方法不会引起陶瓷生片30变形，而且不要求模具10具有高强度，是一种优良的方法。

[0103] 采用该制造方法，能够在基板上形成具有各种形状的立体形成部(各种形状的凸部，换句话说，就是具有各种形状的凹部的部分)。图8至图10是采用由氧化锆构成的陶瓷生片、氧化锆的浆料、市场上出售的由硅构成的模具并利用第1实施形态的制造方法分别形成并烧制成“多个点(多个圆柱状凸部)、多个孔(多个圆柱状凹部)、以及多个线和空间(形成多个直线状凹部的多个直线状凸部)”的结构体的照片。

[0104] 在图8所示的例子中，点(圆柱状凸部)的直径为3.5μm，高度为7.8μm，某个点的中心轴和与该点相邻的点的中心轴之间的距离为7.8μm。

[0105] 在图9所示的例子中，孔(圆柱状凹部)的直径为3.5μm，高度为7.8μm，某个孔的中心轴和与该孔相邻的孔的中心轴之间的距离为7.8μm。

[0106] 在图10所示的例子中，线(直线状凸部)的宽度和高度分别是3.6μm和8.3μm。 [0107] 图11和图12是采用由氧化锆构成的陶瓷生片、氧化锆的浆料、市场上出售的由硅构成的其它模具并利用第1实施形态的制造方法分别形成并烧制成“多个孔(多个圆柱状凹部)、以及多个线和空间(形成多个直线状凹部的多个直线状凸部)”的结构体的照片。 [0108] 在图12所示的例子中，线(直线状凸部)的宽度和高度分别是0.8μm和1.4μm。相邻的两根线的长度方向的中心线间的距离是1.4μm。

[0109] 另外，例如，图8所示的具有多个圆柱状凸部的立体形成部，由在图13中表示概要立体图的“具有多个圆柱状凹部H的模具”制造，图9和图11所示的具有多个圆柱状凹部的立体形成部，由在图14中表示立体图的“具有多个圆柱状凸部P的模具”制造。 [0110] <第2实施形态>

[0111] 接下来，按照工序顺序对本发明第2实施形态的“立体形成部制造方法”进行说明。但是，各工序的实施顺序在不发生矛盾的范围内可以调换。

[0112] (模具准备工序)

[0113] 准备图15(A)所示的模具10。该模具准备工序与前面所说明的模具准备工序相同。

[0114] (基板准备工序)

[0115] 准备图15(B)所示的陶瓷生片30。该基板准备工序也与前面所说明的基板准备工序相同。

[0116] (浆料准备工序)

[0117] 准备如图15(C)所示的浆料20。该浆料准备工序也与前面所说明的浆料准备工序相同。

[0118] (干燥前立体形成部形成工序)

[0119] 接着，如图15(C)所示，将陶瓷生片30载置在层叠机的下板71上。层叠机的下板71通过通电而发热。

[0120] 接着，在陶瓷生片30的上表面(一个表面)U30上，将浆料20形成为层状(具有大致固定厚度的膜状)。该工序也称为浆料层形成工序。然后，如图15(D)所示，将“模具10的形成有凹部13的一表面(端面P12)”与“陶瓷生片30的一个表面(上 表面U30)”相对而配置。

[0121] 接下来，如图15(E)所示，将层叠机的上板72载置在模具10的未形成凹部13的一表面(与所述端面P12相对的另一表面)上。层叠机的上板72也通过通电而发热。在该状态下，向层叠机的上板72施加载荷，将模具10向陶瓷生片30按压。此时，从层叠机的下板71和上板72产生热量，对陶瓷生片30进行加热。该工序也称为“按压工序”。另外，在本例中，模具10的“凹部形成面的端面P12”也与陶瓷生片30的上表面U30接触。但是，模具10也可以配置成凹部形成面P12从“陶瓷生片30的上表面U30”稍微离开。 [0122] (干燥后立体形成部形成工序)

[0123] 将图15(E)所示的状态(按压工序)持续规定时间。由此，使“保持在模具10的凹部13内的浆料20”中所含有的溶剂“通过自重、毛细管现象以及模具10的按压所产生的加压力等”浸入陶瓷生片30的细孔内(浸透)。由此，浆料20被干燥而固化。其结果，在凹部13内也就是在陶瓷生片30的一个表面侧(此时为上表面U30侧)形成干燥后的立体形成部。然后，当浆料20干燥而形成了“干燥后的立体形成部”时，使“陶瓷生片30和干燥后的立体形成部”冷却，接着，将模具10从“陶瓷生片30和干燥后的立体形成部”取下。即，实施脱模工序。

[0124] (层叠工序和烧制工序)

[0125] 接着，与上述第1实施形态相同，将其它陶瓷生片层叠在“干燥后的立体形成部”上，然后对这些层叠体进行烧制和一体化。另外，此时也可以省略层叠工序。 [0126] 如上所述，采用本发明第2实施形态的立体形成部制造方法，“处于在凹部13内填充有浆料20的状态的模具10”由层叠机的下板71和上板72一边加热一边被向陶瓷生片30按压。因此，能够增大浆料20与陶瓷生片30的粘合力。其结果，能够避免脱模时的“干燥后立体形成部的变形(图案的损坏)”。

[0127] 如上所述，采用本发明各实施形态的立体形成部制造方法，能够在多孔质基板上形成具有细微图案(正面看的形状)的立体形成部。另外，在本发明的范围内可以采用各种变形例。

[0128] 例如，上述各实施形态的浆料20作为主原料的粒子使用陶瓷粉末。与之相对，也可以将主原料的粒子替换为“金属等导电材料的粉末”。由此，也可以在基板上形成电路图案等。

[0129] 此外，例如，在上述层叠工序中所层叠的“其它陶瓷生片31”也可以是另外形成 立体形成部的陶瓷生片。此外，也可以在其上再层叠其他的一个以上的陶瓷生片，构成多层的烧制前层叠体，对该烧制前层叠体进行烧制。

[0130] 而且，如图16所示，模具10的剖面也可以是在基部11上具有多个梯形的凸部12a的形状。此时，凹部13a为倒梯形。在图16所示的例子中，凸部12a的上底的宽度W1为50μm，凸部12a的下底的宽度W2为70μm，高度H为100μm，相邻的一对凸部12a、12a的中心线距离P为90μm。凹部13的最小宽度D1为20μm。凸部12a和凹部13a的长度方向的长度为870μm(最好W1为10～80μm，H为0～200μm，P为60～120μm)。这些尺寸只是一个例子，不做特别的限定。采用该模具实际制造的结构体的放大照片如图10所示。 [0131] 此外，如上所述且如图18所示，在本发明各实施形态的立体形成部制造方法的“干燥前立体形成部形成工序”和“干燥后立体形成部形成工序”中，模具10也可以在陶瓷生片30的上表面U30侧(一个表面侧)配置成，模具10的凹部形成面的端面(凸部12的上端面)P12与“陶瓷生片30的上表面U30”平行且离开“陶瓷生片30的上表面U30”微小的距离t。由此，在陶瓷生片30上形成“厚度t的板状部20a”，在该板状部20a上形成按照所述规定图案的“立体形成部20b”。

[0132] 此时，如图19(A)所示，将浆料20填充到模具10的凹部13内，如图19(B)所示，在陶瓷生片30的上表面(一个表面)U30上将浆料20形成为层状。然后，如图19(C)所示，将填充有浆料20的模具10按压在形成于陶瓷生片30的上表面U30的浆料20上即可。即，例如，在上述第1实施形态的干燥前立体形成部形成工序中，也可以像上述第2实施形态的干燥前立体形成部形成工序那样，在陶瓷生片30的上表面U30上将浆料20形成为层状，然后使模具10的形成有凹部13的一表面P12与陶瓷生片30的上表面相对地进行配置。此时，最好对模具10施加朝向陶瓷生片30的上表面U30的载荷。

[0133] 而且，模具10在其周部(外周部)整体上具有“从基部11突出且高度比凸部12高的框部14(例如参考图1)”。由此，能够更可靠且容易地将浆料20填充到凹部13内。 [0134] 此外，在上述各实施形态中，将模具10载置在陶瓷生片30的垂直方向的上方，但是也可以将模具10配置在陶瓷生片30的垂直方向的下方。即，也可以对于陶瓷生片30将模具10配置成模具10的凹部形成面P12与陶瓷生片30的下表面(位于上表面30的相反侧的表面)相对。此时，浆料20中所含有的溶剂利用毛细管现象浸入陶 瓷生片30内。而且，此时，如果通过使上述真空泵等动作，将陶瓷生片30的内部压力维持为低于大气压，则能够使浆料20中所含有的溶剂高效地透过且被吸引到陶瓷生片30的细孔内，并被干燥。如上所述，在本说明书和权利要求书中，“多孔质基板的上方(上部侧)”与“多孔质基板的两个表面中的一个表面侧”的含义相同，不一定意味着“垂直方向的上方”，也可以意味着多孔质基板的“垂直方向的下方”。