CN105588447B - 烧成用夹具及烧成用夹具的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及烧成用夹具和烧成用夹具的制造方法。提供一种烧成用夹具，其防止微细的被烧成物嵌入到结构体表面所形成的气孔。烧成用夹具(100)由用于载放被烧成物并烧成的陶瓷的结构体(1)构成，在结构体(1)的内部形成多个气孔(2)，此外，在结构体(1)的表面露出多个气孔(2)，利用与结构体(1)的主要成分相同种类的陶瓷(3)来填充结构体(1)的表面所露出的气孔(2)的至少一部分。烧成用夹具(100)形成有气孔(2)，能实现轻量化，而被烧成物不会嵌入到结构体(1)的表面所露出的气孔(2)。

Description

烧成用夹具及烧成用夹具的制造方法

技术领域

本发明涉及用于放置并烧成被烧成物的盒子、定型器等烧成用夹具，更具体地涉及露出表面的气孔不会嵌入有微细的被烧成物的烧成用夹具。

此外，本发明涉及适合于制造上述烧成用夹具的烧成用夹具的制造方法。

背景技术

如今，电子设备大量使用特性优异、小型且重量轻的电容器、热敏电阻、线圈等陶瓷电子元器件。

陶瓷电子元器件的制造工序中，元件的烧成工序是必须的，此时，一般而言，使用如下方法：在各烧成用夹具上放置大量元件的基础上，将多个烧成用夹具重叠并放入到烧成炉，从而进行烧成。

匣子或定型器等烧成用夹具而言，它们本身是由陶瓷构成的结构体，分别具有某种程度的质量。如上所述，将多个烧成用夹具重叠并处理，因此，若考虑操作效率、操作者的安全等，则将各烧成用夹具的质量减小成为重要问题。

作为减小烧成用夹具的质量的方法，已知的方法有：在烧成并制造烧成用夹具时，将通过热处理消失的造孔剂预先混合到作为主要成分的陶瓷粉末中的方法。

具体地，首先，例如，将由丙烯酸树脂、酚醛树脂等构成的微珠等的造孔剂混合到以氧化锆等为主要成分的陶瓷粉体，从而得到混合粉末。接着，将该混合粉末成型为期望的形状，并得到成型体。接着，对该成型体进行烧成，完成烧成用夹具。

烧成时，造孔剂消失，因此，在烧成用夹具的内部形成大量气孔。其结果是，能实现烧成用夹具的轻量化。然而，气孔不仅在烧成用夹具的内部形成，还在烧成用夹具的表面露出并形成。即，作为烧成用夹具的轻量化的代价，损失了烧成用夹具的表面平坦性。

此外，如上所述那样推进陶瓷电子元器件的小型化。为了实现电子设备的高功能化，必须实现电子电路的高功能化，还需要使用大量的陶瓷电子元器件，然而电子设备的壳体容积是受限的，因此，要求尽可能减小陶瓷电子元器件。若实现陶瓷电子元器件的小型化，则能实现轻量化，还能抑制所使用的材料费用，具有能降低成本的效果。

如今，由最小为125μm×125μm×250μm的长方体所构成的陶瓷电子元器件(层叠陶瓷电容器)已得到实际应用。此外，将200μm×200μm×400μm的长方体所构成的陶瓷电子元器件、300μm×300μm×600μm的长方体所构成的陶瓷电子元器件广泛用作为通用产品。

然而，陶瓷电子元器件进行烧成时存在收缩的情况。

例如，对于成品尺寸为125μm×125μm×250μm的长方体所构成的某一陶瓷电子元器件在烧成前的最短边尺寸为120μm，对其进行烧成则会以约0.8的收缩率进行收缩，烧成后的最短边尺寸(外部电极形成前)成为96μm。因而，若上述那样实现轻量化的烧成用夹具的表面所露出的气孔直径大于96μm，尽管是局部，这种陶瓷电子元器件有可能嵌入到气孔中。

此外，对于成品尺寸为200μm×200μm×400μm的某一陶瓷电子元器件，烧成后的最短边尺寸(外部电极形成前)有可能成为176μm左右，在该情况下，若气孔直径大于176μm，则该陶瓷电子元器件有可能嵌入到气孔中。

此外，对于成品尺寸为300μm×300μm×600μm的某一陶瓷电子元器件，烧成后的最短边尺寸(外部电极形成前)有可能成为272μm左右，在该情况下，若气孔直径大于272μm，则该陶瓷电子元器件有可能嵌入到气孔中。

这样，若在烧成时陶瓷电子元器件的元件嵌入到烧成用夹具的表面所露出的气孔中，则元件被异常地烧成，有可能导致特性不良。此外，从嵌入的气孔脱离时，有可能发生裂缝或缺口，造成外观不良。进一步地，若嵌入到气孔的元件未脱离气孔一直残留，则对下一批次使用该烧成用夹具时会作为异物混入其中，有可能对下一批次的烧成工序本身产生不利影响。

为了防止上述问题的发生，提出有如下方法：在使用烧成用夹具前，将烧成用夹具的表面所露出的气孔进行填埋。在探讨上述方法时，参考了例如如下的现有技术文献。

专利文献1(日本专利特开2000-264758号公报)公开了如下烧成用夹具(陶瓷定型器)的制造方法：对锆石、作为烧结助剂的金属氧化物、以及氧化硅的混合原料中添加纤维来制作成型体，将其烧成来制作陶瓷结构体，并对该结构体浸渍液状氧化硅。制造出的烧成用夹具在内部形成线状空洞，具有低热膨胀性、低吸水性、高弯曲强度等特性。另外，为了确保耐热冲击性而需要低热膨胀性，而且，为了即使被烧成物产生污染也能用水清洗而需要低吸水性。

此外，专利文献2(日本专利特开平7-120168号公报)公开了如下烧成用夹具的制作方法：包含粗骨料来制作的结构体(匣钵、架板等)的表面浸渍无机溶胶、或玻璃溶液。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2000-264758号公报

专利文献2：日本专利特开平7-120168号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

如上所述，为了防止在烧成陶瓷电子元器件的元件时元件嵌入到露出于烧成用夹具表面的气孔，考虑对露出于烧成用夹具表面的气孔进行填埋的方法。

然而，若不慎重地选择用何种材质、如何填埋气孔，有可能产生各种新问题。

上述专利文献1所公开的烧成用夹具的制造方法对所制作的结构体浸渍液状氧化硅，但其目的与本发明截然不同。即，专利文献1所公开的烧成用夹具的制造方法中，为了使烧成用夹具呈现低热膨胀性、高弯曲强度，将纤维加入到原料中，在烧成后的陶瓷结构体内部形成线状的空洞。认为对结构体浸渍液状氧化硅是为了呈现低吸水性，作为其根据，在其(权利要求1)中记载了“至少该空洞内壁被氧化硅所覆盖”。

若将专利文献1所公开的浸渍液状氧化硅的方法应用于本发明以用于填埋烧成用夹具的表面露出的气孔，则在使用烧成用夹具时，氧化硅有可能与被烧成物进行反应，因此，具有无法在高温下使用的问题。例如，若超过1000℃，则氧化硅有可能与被烧成物进行反应，因此，无法在高温烧成中使用。此外，专利文献1的(0026)段记载了烧成用夹具的制造，且记载为“加热温度为150～1100℃，优选为600～1000℃。若超过1100℃，则氧化硅开始发生结晶化，强度下降，热膨胀率增加，因此不优选。”，可明确得知专利文献1的烧成用夹具无法在超过1000℃的高温下使用。

此外，上述专利文献2所公开的烧成用夹具的制造方法对所制作的结构体浸渍无机溶胶或玻璃溶液，但其目的与本发明截然不同。即，专利文献2的烧成用夹具为了增大热冲击性，使由陶瓷等构成的结构体包含100～5000μm的粗骨料，为了防止其粗骨料从表面脱落，而浸渍无机溶胶或玻璃溶液。推测认为专利文献2的方法用于防止粗骨料脱落，但考虑到在粗骨料周围自然形成的微细的气孔(若考虑粗骨料的大小，则为直径小于100μm的微细气孔)被无机成分填充，并对其进行烧成，能提高强度。

专利文献2所公开的浸渍无机溶胶等的方法中，能对自然形成的微细气孔进行填埋，但无法对本发明那样特意形成的、直径例如为100～2000μm那么大的气孔完全填埋。此外，如果无法完全填埋结构体的表面所露出的气孔，则被烧成物有可能嵌入到气孔中。

本发明是为了解决上述那样的现有问题而完成的。即，本发明的目的在于提供一种烧成用夹具，其能完全填埋结构体表面上露出的直径较大的气孔，能防止被烧成物嵌入到气孔。此外，本发明的目的在于提供一种烧成用夹具，其无需为了对结构体表面上露出的气孔进行填埋的物质而使结构体原本具有的可使用温度的上限降低。

解决技术问题所采用的技术方案

为了解决上述那样的现有问题，本发明的烧成用夹具由用于载放并烧成被烧成物的陶瓷的结构体构成，在结构体的内部形成多个气孔，且在结构体的表面露出多个气孔，将与结构体的主要成分相同种类的陶瓷填充于结构体的表面所露出的气孔的至少一部分。

填充于气孔的陶瓷通过如下步骤得到：填充与结构体的主要成分相同种类的陶瓷粉体，接着浸渍含有与结构体的主要成分相同种类的成分的溶胶并干燥、烧成。根据该方法，通过溶胶所含的与结构体的主要成分相同种类的成分所呈现出的固定效果，填充于气孔的陶瓷粉体形成为一体，进一步与构成结构体的陶瓷形成为一体，因此，即便反复使用烧成用夹具，所填充的陶瓷也不会从气孔脱落。

或者，填充于气孔的陶瓷通过如下步骤得到：填充与结构体的主要成分相同种类的陶瓷粉体，接着浸渍与结构体的主要成分相同种类的陶瓷粉体以及含有与结构体的主要成分相同种类的成分的溶胶的分散剂并干燥、烧成。根据该方法，通过溶胶所含的与结构体的主要成分相同种类的成分所呈现出的固定效果，填充于气孔的陶瓷粉体形成为一体，进一步与构成结构体的陶瓷形成为一体，因此，即便反复使用烧成用夹具，填充的陶瓷也不会从气孔脱落。

结构体的主要成分例如为氧化锆，与结构体的主要成分相同种类的陶瓷粉体是氧化锆粉体，含有与结构体的主要成分相同种类的成分的溶胶是氧化锆溶胶。在该情况下，结构体的主要成分即氧化锆在通常对陶瓷电子元器件的元件进行烧成所需的800～1400℃左右的温度下使用，即便这样也不与被烧成物发生反应。此外，填埋结构体的表面露出的气孔的物质也是氧化锆，因此，通过填埋气孔，从而烧成用夹具的可使用温度的上限不会降低。

填充有陶瓷的气孔的至少一个可以是直径为100～2000μm的气孔。根据本发明，即便气孔具有这么大的直径，也能完全将气孔填埋。

填充于气孔的陶瓷可被烧结。在该情况下，填充的陶瓷进行一体化，此外，填充的陶瓷与构成结构体的陶瓷也进行一体化，因此，即便反复使用烧成用夹具，填充的陶瓷也不会从气孔脱落。

本发明的烧成用夹具用于烧成微细的陶瓷电子元器件的元件。

为了解决上述那样的现有问题，本发明的烧成用夹具的制造方法包括如下工序：调制至少包含作为主要成分的陶瓷粉体、以及通过热处理而消失的造孔剂在内的混合粉末的工序；对混合粉末进行成型来得到成型体的工序；对成型体进行烧成来制作表面有气孔露出的陶瓷的结构体的工序；以及填充工序，在该填充工序中，向结构体的表面所露出的气孔的至少一部分填充与结构体的主要成分相同种类的陶瓷粉体，接着浸渍于含有与结构体的主要成分相同种类的成分的溶胶并干燥、烧成，或者，填充与结构体的主要成分相同种类的陶瓷粉体，接着浸渍于与结构体的主要成分相同种类的陶瓷粉体以及含有与结构体的主要成分相同种类的成分的溶胶的分散剂并干燥、烧成，从而在气孔内填充与结构体的主要成分相同种类的陶瓷。

发明效果

本发明的烧成用夹具对结构体设置气孔来实现轻量化，但将结构体的表面所露出的气孔完全填埋，因此，能防止被烧成物嵌入到气孔。而且，表面露出的气孔由与结构体的主要成分相同种类的陶瓷来填充，因此，无需为了填埋气孔的物质而将结构体原本所具有的可使用温度的上限降低。

此外，根据本发明的烧成用夹具的制造方法，能容易制造出具有上述效果的烧成用夹具。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1所涉及的烧成用夹具的局部剖视图。

具体实施方式

下面，对用于实施本发明的方式进行说明。

[实施方式1]

图1示出本发明的实施方式1所涉及的烧成用夹具100的局部剖视图。

烧成用夹具100例如为匣子或定型器。烧成用夹具100例如在陶瓷电子元器件的元件等、微细的被烧成物的烧成中使用。

烧成用夹具100包括由陶瓷构成的结构体1。在本实施方式中，陶瓷的主要成分是氧化锆。

在结构体1的内部和表面，形成多个气孔2。气孔2的直径没有限制，例如为100～2000μm的大小。

对结构体1的表面露出的气孔2填充与结构体1的主要成分相同种类的陶瓷3。在本实施方式中，陶瓷3也是氧化锆。

本实施方式的烧成用夹具100对结构体1设置气孔2，因此，实现了轻量化。而且，由陶瓷3完全填埋了结构体1的表面上露出的气孔2，因此，被烧成物不会嵌入到气孔2。而且，对表面上露出的气孔2进行填埋的陶瓷3是与结构体1的主要成分为相同种类的陶瓷，因此，无需为了填埋气孔2的物质而将结构体1原本所具备的可使用温度的上限降低。根据本实施方式所涉及的烧成用夹具100，例如烧成前尺寸为120μm×120μm×260μm(成品尺寸125μm×125μm×250μm)的常方体所构成的微细陶瓷电子元器件的元件在800～1400℃或更高温度下进行烧成而不会嵌入到气孔2。

具有上述结构的本实施方式所涉及的烧成用夹具100例如能用下述方法来制造。

首先，调制至少包含作为主要成分的陶瓷粉体、以及通过热处理消失的造孔剂在内的混合粉末。另外，可根据需要，向混合粉末添加烧结助剂等。在本实施方式中，作为陶瓷粉体，使用平均粒径(D50)为50μm的氧化锆粉体。此外，作为造孔剂，使用平均粒径(D50)为400μm且由丙烯酸树脂构成的微珠。其中，微珠可以是酚醛树脂等其它材质，以取代丙烯酸树脂。此外，微珠可以是内部填充的实心体，也可以是内部中空的中空体。

接着，对混合粉末进行成型，以得到成型体。可通过直接压缩混合粉末来进行成型。或者，将混合粉末分散在溶剂并混合，在形成黏土状或浆状后进行成型。

接着，对成型体进行烧成，从而制作陶瓷结构体1。在结构体1的内部，形成多个气孔2。此外，结构体1的表面露出有多个气孔2。

接着，对结构体1的表面露出的气孔2的至少一部分填充氧化锆粉体，该氧化锆粉体是与结构体1的主要成分相同种类的陶瓷粉体。例如可以将氧化锆粉体置于结构体1的表面，以刮刀等均匀地将粉体刮入到气孔，从而进行填充。

对于氧化锆粉体的平均粒径(D50)不作限制，但例如能使用0.001～100μm左右的粉体。另外，对于氧化锆粉体，可使用在混合粉末中作为主要成分的陶瓷粉体而使用的氧化锆粉体相同的粉体，也可使用另外准备的氧化锆粉体。

接着，对结构体1的表面所露出的气孔2进行填充的氧化锆粉体浸渍含有与结构体1的主要成分相同种类的成分的溶胶，即浸渍氧化锆溶胶。氧化锆溶胶所包含的氧化锆成分例如为平均粒径(D50)是1nm(0.001μm)～100000nm(100μm)左右的氧化锆粉体。

氧化锆溶胶所包含的氧化锆成分在后述的烧成后呈现出固定效果，发挥如下功能：与填充气孔2的氧化锆粉体进行一体化，此外，填充于气孔2的氧化锆粉体与构成结构体1的陶瓷进行一体化。氧化锆溶胶包含的氧化锆成分(粉体)粒径越小，填充至气孔2的氧化锆粉体、构成结构体1的陶瓷的反应性越高，固定效果更佳，因此优选。

作为对结构体1的表面所露出的气孔2进行填充的氧化锆粉体浸渍包含与结构体1的主要成分相同种类的成分的氧化锆溶胶的方法，使用如下各种方法：将结构体1浸渍于氧化锆溶胶、向结构体1的表面以刷子涂布氧化锆溶胶、对结构体1的表面以喷雾方式喷洒氧化锆溶胶等。

最终，氧化锆粉体填充于表面所露出的气孔2，进一步地，将浸渍氧化锆溶胶的结构体1烧成，完成本实施方式所涉及的烧成用夹具100。其结果是，在结构体1的表面露出的气孔2由与结构体1的主要成分相同种类的陶瓷3来填充。

上面，对实施方式1所涉及的烧成用夹具100的结构、以及制造方法的一个示例进行了说明。然而，本发明并不限于上述内容，只要遵循发明的要点，能够进行种种改变。

例如，在实施方式1所涉及的烧成用夹具100中，作为结构体1的主要成分使用了氧化锆，但对结构体1的主要成分不做限定。结构体1的主要成分可以是例如氧化铝等。

[实施方式2]

在实施方式2所涉及的烧成用夹具的制造工序中，对上述实施方式1所涉及的烧成用夹具100的制造方法的一个示例的、使得对结构体1的表面露出的气孔2进行填充的氧化锆粉体浸渍于氧化锆溶胶的工序进行改变。实施方式2的其它工序与实施方式1相同。

在实施方式1所涉及的烧成用夹具100的制造方法的一个示例中，使填充于气孔2的氧化锆粉体仅浸渍于氧化锆溶胶。

与此不同，在实施方式2中，使填充于气孔2的氧化锆粉体浸渍于与结构体的主要成分相同种类的陶瓷粉体即氧化锆粉体、以及含有与结构体的主要成分相同种类的成分的溶胶即氧化锆溶胶的分散剂中。

预先填充于气孔2的氧化锆粉体的粒径较大的情况下，如实施方式1那样仅用氧化锆溶胶填充时，有可能无法充分填埋预先填充的氧化锆粉体间的间隙。

对此，在实施方式2中，浸渍于氧化锆粉体和氧化锆溶胶的分散剂，因此，能充分填埋预先填充的氧化锆粉体间的间隙。另外，对分散剂包含的氧化锆粉体的粒径、量等不做特别限定。然而，从填埋间隙的观点来看，分散剂包含的氧化锆粉体的粒径优选小于预先填充至气孔2的氧化锆粉体的粒径。

【标号说明】

1···陶瓷结构体

2···气孔

3···填充于气孔2的陶瓷

Claims (6)

1.一种烧成用夹具的制造方法，该烧成用夹具由用于载放被烧成物并进行烧成的陶瓷的结构体构成，该烧成用夹具的制造方法的特征在于，具有：

制作所述结构体的工序，所述结构体在内部形成有多个气孔，且在表面露出多个气孔；以及

将与所述结构体的主要成分相同种类的陶瓷粉体填充于所述结构体的表面所露出的所述气孔的至少一部分，接着浸渍于含有与所述结构体的主要成分相同种类的成分的溶胶并干燥、烧成的工序。

2.如权利要求1所述的烧成用夹具的制造方法，其特征在于，

制作所述结构体的工序具有：

调制至少包含作为主要成分的陶瓷粉体、以及通过热处理而消失的造孔剂在内的混合粉末的工序；

对混合粉末进行成型来得到成型体的工序；以及

对所述成型体进行烧成的工序。

3.如权利要求1或2所述的烧成用夹具的制造方法，其特征在于，

所述结构体的主要成分是氧化锆，与所述结构体的主要成分相同种类的陶瓷粉体是氧化锆粉体，含有与所述结构体的主要成分相同种类的成分的溶胶是氧化锆溶胶。

4.如权利要求1或2所述的烧成用夹具的制造方法，其特征在于，

填充有所述陶瓷的所述气孔的至少一个的直径是100～2000μm。

5.如权利要求1或2所述的烧成用夹具的制造方法，其特征在于，

填充于所述气孔的所述陶瓷粉体经过烧结。

6.如权利要求1或2所述的烧成用夹具的制造方法，其特征在于，

所述被烧成物是陶瓷电子元器件。