JP2004060964A - 焼成用セッター及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】対象物である未焼成または半焼成のセラミックス成形体のバインダの蒸散を良好に行う焼成用セッター及びその製造方法を提供する。
【解決手段】焼成用セッターは、未焼成または半焼成のセラミックス成形体で形成された対象物が載置される載置面をもつ緻密なセラミックス焼成体を基材とする。これは、載置面１０をもつセッター本体１と、セッター本体１の載置面１０に形成され対象物１００の焼成時に発生したバインダガスを逃がす溝状または貫通孔状をなすガス逃がし路２と具備する。対象物の焼成時に対象物からバインダガスが発生したとしても、そのバインダガスをガス逃がし路２から外方に逃がすことができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はセラミックス系の電子材料部品等の対象物を焼成する際に用いられる焼成用セッターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧電セラミックスの焼成を例にとって従来技術について説明する。ＰＺＴ（ＰｂＺｒＴｉＯ３）等を原料とする圧電セラミックスは、次のように形成されている。即ち、原料粉末をバインダと共に成形して未焼成のセラミックス成形体からなる対象物を形成し、この未焼成の対象物を焼成用セッターの載置面に載置する。そして、対象物を焼成用セッターの載置面に載置した状態で、焼成用セッターを焼成炉に装入し、高温の焼成温度（例えば８００〜１４００℃）で所定時間加熱保持して焼成することによって、圧電セラミックスは製造されている。上記した焼成用セッターは、アルミナ製のセラミックス焼成体で形成されており、未焼成のセラミックス成形体からなる焼成用の対象物を載せるための載置面を有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記した対象物である未焼成または半焼成のセラミックス成形体は樹脂系等のバインダを含んでいる。このバインダの蒸散が良好でないと、対象物の焼成は良好でなくなるおそれがある。本発明は上記した実情に鑑みなされたものであり、対象物である未焼成または半焼成のセラミックス成形体のバインダの蒸散を良好に行う焼成用セッター及びその製造方法を提供することを課題とするにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る焼成用セッターは、未焼成または半焼成のセラミックス成形体で形成された対象物が載置される載置面をもつ緻密なセラミックス焼成体を基材とする焼成用セッターであって、載置面をもつセッター本体と、セッター本体の載置面に形成され対象物の焼成時に発生したバインダガスを逃がす溝状または貫通孔状をなすガス逃がし路と具備することを特徴とするものである。対象物の焼成時に対象物からバインダガスが発生したとしても、そのバインダガスをガス逃がし路から外方に逃がすことができる。このため対象物の焼成を良好に行うことができる。
【０００５】
本発明に係る焼成用セッターの製造方法は、セラミックス粉末と焼失可能物質とを含む板状の圧粉体を形成し、圧粉体を焼成して焼失可能物質を焼失させて溝状または貫通孔状をなすガス逃がし路を形成することを特徴とするものである。圧粉体の焼成時に焼失可能物質を焼失させて溝状または貫通孔状をなすガス逃がし路を形成するため、ガス逃がし路を低コストで容易に形成することができる。殊に、ガス逃がし路が薄いときや微小のときであっても、ガス逃がし路をセッター本体に容易に形成することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
セッター本体の基材は酸化物系でも、窒化物系でも、炭化物系でもよいが、一般的には、ジルコニア、アルミナ、マグネシア、ムライトのうちの少なくとも１種を基材とすることができる。ジルコニアは立方晶のジルコニア、あるいは、立方晶及び正方晶が混在するジルコニアとすることができる。焼成用セッターが立方晶のジルコニアを基材とする場合には、立方晶のジルコニアは極めて安定であるため、未焼成または半焼成の対象物を焼成する際に、対象物と焼成用セッターとの反応を極めて少なくできる。このため焼成用セッターのセッター本体は、長期間にわたり対象物との反応が抑えられ、安定して使用できる。特に、ＰＺＴ成形体等（Ｐｂを含む成形体）で形成された対象物を焼成する場合に極めて適しており、焼成用セッターはＰＺＴ等で形成された対象物との反応が少なくなり、耐汚染性が向上し、ＰＺＴ成形体等で形成された対象物の寿命、セッター本体の寿命が長くなる。これは、ジルコニアの相変態が起こりにくいためである。換言すれば、本発明の好ましい形態によれば、焼成用セッターは、安定化剤としてＹ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＭｇＯ、希土類元素（Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ等）のうちの少なくとも１種を４〜１０ｍｏｌ％含む安定化ジルコニアまたは部分安定化ジルコニアを基材とする形態を採用することができる。この場合一般的にはジルコニアが９６〜９０ｍｏｌ％となる。即ち、ジルコニアに、安定化剤としてＹ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＭｇＯ、あるいは希土類元素を４〜１０ｍｏｌ％混合して所定の形状に成形した後に焼成して、焼成用セッターは形成される。これにより立方晶系のジルコニアが９０％以上を占めるようになり、安定化ジルコニア、殊に完全安定化ジルコニアとなり易い。安定化剤の混合量は０．１〜１０ｍｏｌ％、１〜１０ｍｏｌ％、殊に６〜１０ｍｏｌ％を例示できる。希土類元素としてはＣｅが好ましい。ジルコニアにＣｅを混合したとき、より良好な安定化ジルコニアが得られる。
【０００７】
好ましくは、セッター本体の載置面には段差が形成されていると共に、段差には脚部が載せられており、脚部を介してセッター本体を複数段に積層する方式を採用することができる。
【０００８】
【実施例】
（第１実施例）本発明に係る第１実施例を図１，図２を参照して具体的に説明する。本実施例に係る焼成用セッターは、未焼成または半焼成のセラミックス成形体で形成された対象物１００（例えばＰＺＴ成形体）が載置される載置面１０をもつ。焼成用セッターは、対象物１００を載置する載置面１０をもつ緻密な焼結セラミックスで形成されたセッター本体１と、セッター本体１の載置面１０である上面１０ａに設けられた溝状のガス逃がし路２とを有する。ガス逃がし路２の深さｈ１（図１参照）は例えば０．１〜２ｍｍとすることができ，溝巾Ｄ１は例えば１〜５ｍｍ）とすることができる。セッター本体１は非多孔質体であり、緻密構造であるため、高い強度をもち、薄肉化されており、例えば、安定化剤（例えばＹ_２Ｏ_３）を１〜１０ｍｏｌ％含む安定化ジルコニア等のセラミックスを基材として形成されている。この場合、立方晶系のジルコニアが９０％以上を占める。セッター本体１は、載置面１０である互いに平行な上面１０ａおよび下面１０ｂとをもつ。セッター本体１の厚みｔ（図１参照）は例えば厚み１．５〜３ｍｍにできるが、これに限定されるものではない。
【０００９】
セッター本体１の載置面１０である上面１０ａ及び下面１０ｂの周縁領域には、それぞれ凹状の段差１５（凹状の係合部）が背向するように複数個形成されている。段差１５は、平坦な底面１５ｍと、内側面１５ｎとで形成されている。セッター本体１のうち凹状の段差１５が形成されている部分は、それだけ薄肉とされている。段差１５には、支柱として機能できる脚部１７が着脱可能に載せられており、脚部１７を介してセッター本体１を複数段に上下方向に積層する方式が採用されている。なお脚部１７の端面１７ｍは平坦面とされている。
【００１０】
本実施例では、図１に示すように、セッター本体１の載置面１０である上面１０ａ及び下面１０ｂの双方に凹状の段差１５が背向するように形成されているため、複数のセッター本体１を上下方向に積層したとき、凹状の段差１５が形成されていない場合に比較して、凹状の段差１５の深さに相当する量、セッター本体１の積層構造体の高さＨＫ寸法を低くするのに貢献できる。故に、焼成用の加熱炉の炉室の高さが制約されているときであっても、多数のセッター本体１を上下方向に積層することができる。更に、セッター本体１を上下方向に複数段に積層するとき、脚部１７とセッター本体１との係合性を凹状の段差１５により高めることができ、セッター本体１を上下方向に複数段に積層するのに有利となる。
【００１１】
図１に示すように、段差１５の幅ＤＡ（図１参照）は、脚部１７の幅ＤＢよりも多少大きく設定されており、脚部１７の周りに隙間１７ｘが設けられている。即ち、段差１５の底面１５ｍの投影面積は、隙間１７ｘを形成するように、脚部１７の投影面積よりも大きくされている。このため、隙間１７ｘの隙間幅を増減する方向に、セッター本体１の載置面１０に対して載置面１０の面方向にそって脚部１７の位置調整を行うことができる。本実施例では、セッター本体１の載置面１０である上面１０ａ及び下面１０ｂの双方に、段差１５が背向するように形成されているため、セッター本体１の表裏を反転させて使用することもできる。このようにセッター本体１の表裏を反転させて使用すれば、使用に伴うセッター本体１の微視的な撓みの矯正にも貢献できる。
【００１２】
使用の際には、対象物１００を上面１０ａに載せたセッター本体１を、脚部１７を介して複数段に上下方向に積層した状態で、焼成用の加熱炉に装入する。これによりセッター本体１と共に対象物１００を高温に加熱して対象物１００を焼成する。焼成時に対象物１００から発生したバインダガスをガス逃がし路２から外方に逃がすことができ、対象物１００の焼成を良好に行うことができる。ガス逃がし路２はセッター本体１の上面１０ａ及び下面１０ｂの双方に形成されているため、表裏反転して使用することができる。
【００１３】
図２に示すように、ガス逃がし路２は、多数の縦路２ａ及び多数の横路２ｂからなる碁盤の目状に形成されている。上面１０ａ及び下面１０ｂのうち、ガス逃がし路２以外の載置面１０には、高さｈ２（図２参照）が１００μｍ以下、特に５０μｍ以下の微小凹凸３が連続して形成されている。微小凹凸３からのガス抜けも期待することができる。微小凹凸３はショット粒、グリッド粒、砂粒等の粒子を上面１０ａ及び下面１０ｂにブラスト処理して形成する方法を例示できる。
【００１４】
ガス逃がし路２は、図３（Ａ）に示すように、セッター本体１が本焼成される前の状態において、つまりセッター本体１が未焼成または半焼成の状態のときに、ピン状の型押圧具１０５で押圧したり、あるいは、ドリル等の切削工具１１０の回転で浅く切削したりすることにより形成できる。また図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、焼成用セッターの焼成前の圧粉体１ｒを成形するとき、圧粉体１ｒの表面に焼失可能物質１ｗ（例えば紙シート、わら等の有機系物質）を配置する。即ち、セラミックス粉末を主要成分とすると共に焼失可能物質１ｗを含む板状の圧粉体１ｒを形成する。そして、圧粉体１ｒの焼成時に焼失可能物質１ｗを焼失させて、ガス逃がし路２を形成することができる。焼失可能物質１ｗが紙等のようにシート状であれば、浅いガス逃がし路２をセッター本体１に容易に形成することができる。
【００１５】
なお、仮にセッター本体が多孔質であるときには、バインダガスがセッター本体に浸透し、セッター本体の劣化、変形が生じ、最終的には破損（破壊）に繋がる不具合が生じる。この点本実施例では、セッター本体１は緻密なセラミックス焼成体であるため、バインダガスがセッター本体１に浸透することが抑制され、上記したセッター本体１の劣化、変形等の不具合が抑えられる。なお本実施例では、セッター本体１を構成する緻密なセラミックス焼成体の気孔率は１０％以下が好ましく、更に５％以下、３％以下、１％以下がより好ましく、限りなく０％に近いことが更に好ましい。
【００１６】
（他の実施例）
以下に示す他の実施例は基本的には第１実施例と同様の構成であり、同様の作用効果を奏する。以下、相違する部分を中心として説明する。図５に示す実施例では、ガス逃がし路２Ｃの平面形状は放射状されており、放射方向に形成された通路路２１０で形成されている。図６に示す実施例では、ガス逃がし路２Ｄの平面形状は、複数の同心円状の通路２２０と、通路２２０に連通する放射状の通路２３０で形成されている。また図示はしないものの、ガス逃がし路の平面形状は渦巻き状とすることもできる。
【００１７】
図７に示す実施例では、複数の焼成用セッターのセッター本体１で対象物１００を挟んだ状態で、高温の焼成温度に加熱して対象物１００を焼成する。複数のセッター本体１で対象物１００を挟んでいるにもかかわらず、焼成時に対象物１００から発生したバインダガスを、上側のセッター本体１のガス逃がし路２Ｅと下側のセッター本体１のガス逃がし路２Ｅの双方から外方に逃がすことができ、対象物１００の焼成を良好に行うことができる。
【００１８】
図７に示すように、ガス逃がし路２Ｅはセッター本体１の上面１０ａ及び下面１０ｂの双方に形成されているため、セッター本体１を表裏反転して使用することができる。図７に示す実施例では、ガス逃がし路２Ｅは、セッター本体１の厚み方向に貫通する貫通孔状の通路３００と、通路３００の貫通方向の一端または両端に形成された浅溝状の通路３１０（深さｈ３：例えば３００μｍ以下にできるが、これに限定されるものではない）とで形成されている。対象物１００からのバインダガスのガス抜け性を向上させるべく、通路３１０の溝幅Ｌは、貫通孔状の通路３００の内径よりも大きくされている。
【００１９】
図８に示す実施例では、ガス逃がし路２Ｆはセッター本体１の厚み方向に貫通する貫通孔状（内径ＤＣ：例えば０．１〜５ｍｍ程度）とされており、間隔を隔ててセッター本体１に分散して多数個形成されている。ガス逃がし路２Ｆは、セッター本体１が本焼成される前の状態において、つまりセッター本体１が未焼成または半焼成の状態のときに、ドリル等の切削工具で切削したり、またはピン状の型押圧具で押圧したりすることにより形成できる。また焼成用セッターの焼成前の圧粉体を成形するときに、圧粉体の厚み方向に延びる焼失可能物質（紙質、わら等の有機系物質）を配置し、圧粉体の焼成時に焼失可能物質を焼失させることにより、貫通孔状のガス逃がし路２Ｆを形成することができる。
【００２０】
図８に示す実施例においても、セッター本体１の載置面１０である上面１０ａ及び下面１０ｂの周縁領域には、それぞれ凹状の段差１５が背向するように形成されている。段差１５には脚部１７が着脱可能に載せられており、脚部１７を介してセッター本体１を複数段に上下方向に積層する方式が採用されている。
【００２１】
図９に示す実施例では、ガス逃がし路２Ｈは、多数の縦路２ａ及び多数の横路２ｂからなる碁盤の目状として形成されている。上面１０ａ及び下面１０ｂである載置面１０のうち、ガス逃がし路２Ｈ以外の部分には、高さｈ２（図９参照）が１００μｍ以下、５０μｍ以下、２０μｍ以下の微小凹凸３が形成されている。微小凹凸３からのガス抜けも期待することができる。更に図９に示すように、セッター本体１の厚み方向に貫通する貫通孔状のガス逃がし路２Ｋが間隔を隔てて分散して多数個形成されている。
【００２２】
本発明は上記し且つ図面に示した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。上記した記載から次の技術的思想も把握できる。
（付記項１）未焼成または半焼成のセラミックス成形体で形成された対象物が載置される載置面をもつセラミックス焼成体を基材とする焼成用セッターであって、載置面をもつセッター本体をもち、セッター本体の載置面には凹状の段差が形成されていると共に、段差には、支柱として機能する脚部が載せられており、脚部を介してセッター本体を複数段に上下方向に積層することを特徴とする焼成用セッター。この場合、脚部を介してセッター本体を複数段に上下方向に積層することができ、加熱炉の炉室の高さが制約されているときであっても、多数の対象物を焼成できる。
（付記項２）付記項１において、セッター本体の載置面に形成され対象物の焼成時に発生したバインダガスを逃がす溝状または貫通孔状をなすガス逃がし路がセッター本体に設けられていることを特徴とする焼成用セッター。対象物の焼成時に発生したバインダガスをガス逃がし路を経て逃がすことができる。
（付記項３）付記項１または２において、凹状の段差は、セッター本体の表裏に形成されていることを特徴とする焼成用セッター。
【図面の簡単な説明】
【図１】焼成用セッターを複数個上下方向に積層する状態を分解して示す断面図である。
【図２】焼成用セッターの要部の平面図である。
【図３】焼成用セッターのガス抜き路の製造過程の一例を示す構成図である。
【図４】焼成用セッターのガス抜き路の製造過程の一例を示す構成図である。
【図５】他の実施例に係るガス抜き路の要部の平面図である。
【図６】他の実施例に係るガス抜き路の要部の平面図である。
【図７】複数の焼成用セッターで対象物を挟んでいる状態の断面図である。
【図８】他の実施例に係る焼成用セッターを複数個上下方向に積層した状態を分解して示す断面図である。
【図９】他の実施例に係る焼成用セッターの要部の平面図である。
【符号の説明】
図中、１はセッター本体、２はガス逃がし路、１００は対象物、１５は段差、１７は脚部を示す。

Claims (6)

1. 未焼成または半焼成のセラミックス成形体で形成された対象物が載置される載置面をもつ緻密なセラミックス焼成体を基材とする焼成用セッターであって、載置面をもつセッター本体と、セッター本体の載置面に形成され対象物の焼成時に発生したバインダガスを逃がす溝状または貫通孔状をなすガス逃がし路と具備することを特徴とする焼成用セッター。
2. 請求項１において、ガス逃がし路はセッター本体の載置面に碁盤の目状、十文字状、複数同心円状、渦巻き状、放射状から選ばれた一つのまたは２以上の組み合せの形態で形成されていることを特徴とする焼成用セッター。
3. 請求項１または請求項２において、セッター本体の載置面には、高さが１００μｍ以下の微小凹凸が形成されていることを特徴とする焼成用セッター。
4. 請求項１〜請求項３のうちいずれか一項において、セッター本体の載置面には段差が形成されていると共に、段差には脚部が載せられており、脚部を介してセッター本体を複数段に積層することを特徴とする焼成用セッター。
5. 請求項１〜請求項４のうちいずれか一項において、セッター本体はジルコニア、アルミナ、マグネシア、ムライトの少なくとも１種を基材としていることを特徴とする焼成用セッター。
6. セラミックス粉末を主要成分とすると共に焼失可能物質を含む板状の圧粉体を形成し、圧粉体を焼成して焼失可能物質を焼失させて溝状または貫通孔状をなすガス逃がし路を形成することを特徴とする焼成用セッターの製造方法。

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