JP2007093093A - 焼成用治具 - Google Patents

Abstract

【課題】使用回数が多くなっても変形が生じ難く、かつ亀裂や破壊等が生じ難く、しかも被焼成物と反応しない焼成用治具を提供する。
【解決手段】鉄以上の機械的強度と耐熱性を有するＳＵＳ４３０の薄板に、多数の小孔４・・・が形成された治具本体２と、この治具本体２の表面に形成されたセラミック被覆層３とを備えた構成とする。治具本体２がＳＵＳ４３０の薄板によって構成されているので、使用回数が多くなっても、織物に比して、変形が生じ難く、かつ、亀裂や破壊等も生じ難い。また、治具本体２の表面にセラミック被覆層３が形成されているので、被焼成物と反応しない。
【選択図】図１

Description

本発明は、セラミックコンデンサ等の電子部品である被焼成物を焼成する際に使用される焼成用治具に関する。

例えば、積層セラミックコンデンサなどの電子部品の製造工程においては、２００〜５００℃の低温で被焼成物中（電子部品）に含有している有機物（バインダ）を放散させるための脱バインダ工程と、この脱バインダ工程の後に８００℃以上の高温で被焼成物（電子部品）を焼成するための焼成工程とがある。

このような工程では、電子部品（被焼成物）を焼成用治具に載置したうえで、バッチ炉や連続炉に入れている。焼成用治具は、使用条件に応じた機械的強度と耐熱性を備えていなければならないのは勿論のこと、被焼成物である電子部品と反応しないという特性が要求される。
このような焼成用治具の一例として特許文献１に記載のものが知られている。この特許文献１に記載されている焼成用治具は、セラミック長繊維の織物と、該織物の外周縁部を固定したセラミックの枠体とからなるものであり、織物の外周縁部と枠体とは、耐熱性無機接着剤で固定されている。
このような焼成用治具は、織物であり通気性が良好であるため、この焼成用治具に載置された電子部品（被焼成物）は焼成時に所定の雰囲気ガスで覆われ、均一に焼成される。
特開２０００−３０４４５９号公報

しかしながら、前記従来の焼成用治具は織物であるため、使用回数が多くなると次第に変形（反り等）していき、この変形が大きくなると、被焼成物の載置を良好に行えなくなり、焼成用治具として使用不能なものとなる。
また、焼成用治具はセラミック長繊維の織物であるため、金属繊維等の織物に比して靭性が低く、比較的大きな衝撃が作用すると亀裂や破壊が生じ易いという問題もある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、使用回数が多くなっても変形が生じ難く、かつ亀裂や破壊等が生じ難く、しかも被焼成物と反応しない焼成用治具を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、被焼成物を焼成する際に該被焼成物が載置される焼成用治具において、
鉄以上の機械的強度と耐熱性を有する金属製の薄板に、多数の小孔が形成された治具本体と、
この治具本体の少なくとも前記被焼成物が載置される載置面に形成されたセラミック被覆層とを備えたことを特徴とする。

ここで、前記金属製の薄板としては、ＳＵＳ４３０等のステンレス製の薄板が好適に使用されるが、薄板の材料はこれに限るものではない。例えば、インコネル、ハステロイ等の耐熱性金属を使用してもよいし鉄を使用してもよい。耐熱温度としては１０００℃程度が望ましい。
また、薄板の厚さは、０．６ｍｍ程度に設定するのが好ましいが、これに限るものではない。厚さが厚いほど機械的強度は向上するが、その反面、重量増大となり、作業性が低下したり、熱容量が大きくなって、焼成効率が低下することを考慮すると、薄板の厚さは０．３ｍｍ〜１．０ｍｍ程度が望ましい。

また、前記小孔の形状は、円形が好適であるが、これに限ることはない。例えば、楕円形、長円形、三角形、四角形、菱形、多角形等でもよい。また、小孔の直径は、載置する電子部品（被焼成物）の大きさによって適宜設定するが、載置する電子部品（被焼成物）より大きいと、電子部品（被焼成物）が小孔から落下したり、電子部品（被焼成物）とほぼ等しいか、若干大きいと、電子部品（被焼成物）が小孔に嵌り込んだりするので好ましくない。
さらに、セラミック被覆層は、例えばアルミナを溶射によって被覆形成するが、これ以外の方法で被覆形成してもよく、また、アルミナ以外のセラミック、例えばジルコニア等で被覆形成してもよい。
また、セラミック被覆層は、治具本体の少なくとも載置面に形成するが、治具本体の表面全体に形成するのが好ましい。

請求項１に記載の発明によれば、治具本体が鉄以上の機械的強度と耐熱性を有する金属製の薄板によって構成されているので、使用回数が多くなっても、織物に比して、変形が生じ難く、かつ、亀裂や破壊等も生じ難い。
また、治具本体の少なくとも被焼成物が載置される載置面にセラミック被覆層が形成されているので、治具本体に被焼成物が直接接触することがなく、よって、被焼成物と反応しないという特性を満たす。
さらに、治具本体に多数の小孔が形成されており、通気性が良好であるため、この治具本体に載置された被焼成物は焼成時に所定の雰囲気ガスで覆われ、かつバインダが放出し易いので、均一に焼成することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の焼成用治具において、前記セラミック被覆層は、アルミナを前記治具本体に溶射することによって形成されていることを特徴とする。

溶射方法としては、プラズマジェットやプラズマアークを熱源とするプラズマ式溶射法が好適に使用される。また、溶射するアルミナの粒子直径は、１０μｍ〜８０μｍ程度が望ましい。特に、アルミナの粒径が８０μｍ程度の大きなものであると、当該アルミナ粒子を溶射されてなるセラミック被覆層の表面の粗さが比較的粗くなって、この表面と被焼成物との間に隙間が形成されるので、さらに均一な焼成を行うことができる。

請求項２に記載の発明によれば、アルミナを治具本体に溶射することによって、セラミック被覆層を容易に形成することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の焼成用治具において、前記治具本体は、前記被焼成物が載置される平板状の載置板と、この載置板の周囲に設けられた立上り部とを備え、
前記立上り部にもアルミナが溶射されてなるセラミック被覆層が形成されていることを特徴とする。

ここで、前記平板状の載置板は、矩形状のものが好ましいが、これに限ることなく、例えば、円形、長円形、菱形、多角形等でもよい。
また、立上り部は、載置板の周囲に連続して設けられてもよく、所定間隔で設けられてもよい。また、立上り部の高さは、載置板に載置される被焼成物より高く設定するのが望ましい。
さらに、立上り部の横断面形状は矩形状が好ましい、つまり立上り部を壁状に形成するのが好ましいが、これに限ることはない。例えば、立上り部の横断面形状を半円形状、三角形状やその他の異形の断面形状としてもよい。
また、立上り部にセラミック被覆層を形成する場合、少なくとも載置板の内側を向く部位に形成するのが望ましい。

請求項３に記載の発明によれば、被焼成物が載置される載置板の周囲には、立上り部が設けられているので、この立上り部によって被焼成物のこぼれ落ちを防止できる。
また、焼成用治具を上下に積み重ねた際に、上下に隣り合う載置板間に立上り部の高さの分だけの隙間を形成できるので、載置板に載置された被焼成物と、上方の載置板との間に通気層を形成できる。よって、被焼成物が所定の雰囲気ガスで覆われ、かつバインダが放出し易いので、均一に焼成することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の焼成用治具において、前記立上り部は壁状に形成されており、この立上り部と前記載置板とのなす角度が９０度以上であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、立上り部と載置板とのなす角度が９０度以上であるので、立上り部の、載置板の内側を向く面にセラミック被覆層を容易に形成できる。すなわち、立上り部と載置板とのなす角度が９０度を超えると、立上り部の載置板の内側を向く面（内側面）が、斜め上方側にも向くので、この内側面に容易にアルミナを溶射できる。また、立上り部と載置板とのなす角度が９０度である場合は、９０度を超える場合よりアルミナの溶射を行い難いが、溶射ノズルを斜めに向けることによって、立上り部の内側面に容易にアルミナの溶射を行える。

本発明によれば、治具本体が鉄以上の機械的強度と耐熱性を有する金属製の薄板によって構成されているので、使用回数が多くなっても、織物に比して、変形が生じ難く、かつ、亀裂や破壊等も生じ難い。また、治具本体の少なくとも載置面にセラミック被覆層が形成されているので、治具本体に被焼成物が直接接触することがなく、よって、被焼成物と反応しない。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１〜図５は本発明に係る焼成用治具の第１の実施の形態を示すもので、図１は焼成用治具の斜視図、図２は焼成用治具の角部の斜視図、図３は焼成用治具の側面図、図４は焼成用治具の載置板の断面図、図５は治具本体の展開図である。
これらの図において、符号１は焼成用治具を示す。この焼成用治具１は、治具本体２と、この治具本体２の表面全体に形成されたセラミック被覆層３（図４参照）とを備えている。

治具本体２は、鉄以上の機械的強度と耐熱性を有する金属製の薄板に、多数の小孔４・・・が形成されたものである。金属製の薄板の材質は、ＳＵＳ４３０のステンレスであり、その厚さは０．６mm程度である。
小孔４は平面視円形状に形成されており、その直径は０．５mm程度ある。また、小孔４・・・は、碁盤の目状に配置されており、縦横に隣り合う小孔４，４は、０．５mm程度の距離を隔てている。なお、多数の小孔４・・・は、前記薄板にエッチング加工を施すことによって形成されるが、これに限ることなく、薄板に小孔４・・・を機械的加工によって形成してもよい。なお、図４において、小孔４はストレート孔であるが、小孔４をエッチング加工によって形成する場合、実際はストレートではなく、孔の上下端部で直径が若干異なり、また、孔の上下中間部で小径部が形成される場合が多い。

治具本体２は、長方形板状の載置板５と、この載置板５の周囲に設けられた立上り部６とを備えている。載置板５は長方形板状に形成されており、立上り部６は載置板５の周囲に連続して形成された壁状のものであり、以下のようにして形成されている。
すなわち、立上り部６は長方形薄板の外周縁部を所定の幅で折り曲げて立て起こすことで形成されている。図５に示すように、治具本体２は展開された状態では長方形薄板状に形成されており、その外周縁部には、溝８が矩形環状に形成されている。平面視において溝８の４つの角部には、それぞれ切込み９が長辺に向けて該長辺と直角に形成されている。また、溝８の４つの角部には、それぞれ溝１０が前記切込み９と直角にかつ前記溝８の延長線上に形成されている。
そして、図２および図３に示すように、長方形薄板の外周縁部を溝８から直角に折り曲げて立て起こすことによって、載置板５の周囲に壁状の立上り部６を形成し、さらに、短辺両側の耳部９ａを溝１０から長辺側に折り曲げて長辺側の立上り部６に重ね合わせ、スポット溶接によって接合することによって、載置板５の周囲に壁状の立上り部６が連続して形成された治具本体２が形成される。なお、載置板５と立上り部６とには、多数の小孔４・・・が形成されているが、該小孔４・・・は立上り部６を折り曲げる前に予め、長方形薄板全体に形成しておく。なお、前記耳部９ａとこの耳部９ａが重ね合わされる部位にも小孔４・・・が形成されている。

前記セラミック被覆層３は、載置板５の周囲に壁状の立上り部６が連続して形成されてなる治具本体２に以下のようにして形成される。
すなわち、治具本体２をプラズマ溶射装置にセットし、治具本体２の表面全体にノズルからアルミナを溶射することによって、セラミック被覆層３を形成する。溶射するアルミナの粒径は１０μｍ〜８０μｍ程度であり、形成されたセラミック被覆層３の厚さは５０μｍ〜８０μｍ程度である。また、セラミック被覆層３は載置板５の上面と下面、立上り部６の外側面と内側面の他に、前記小孔４の内周面にも形成される。
なお、セラミック被覆層３は、治具本体２の表面全体にアルミナを溶射して形成したが、該セラミック被覆層３は、少なくとも治具本体２に載置される電子部品（被焼成物）が接触する部位に形成すればよい。具体的には、治具本体２の載置板５の上面、小孔４の入口近傍の内周面、立上り部６の内側面にアルミナを溶射して形成すればよい。

上記のような焼成用治具１は、その載置板５の上面に、電子部品（被焼成物）を多数載置したうえで、焼成炉に入れられる。この場合、焼成用治具１は上下に複数段積み重ねられて焼成炉に入れられる。焼成炉にて焼成された電子部品（被焼成物）は焼成用治具１から取り除かれ、該焼成用治具１は、再び次の電子部品（被焼成物）が載置されて焼成炉に入れられる。つまり、焼成用治具１は繰り返し何回も使用される。

本実施の形態の発明によれば、治具本体２がＳＵＳ４３０のステンレス製であり、鉄以上の機械的強度と耐熱性を有するので、使用回数が多くなっても、従来の織物で形成されたものに比して、変形が生じ難く、かつ、亀裂や破壊等も生じ難い。
また、治具本体２の表面にセラミック被覆層３が形成されているので、治具本体２に電子部品（被焼成物）が直接接触することがなく、よって、電子部品（被焼成物）と反応しないという特性を満たす。
さらに、治具本体２に多数の小孔４・・・が形成されており、通気性が良好であるため、この治具本体２に載置された電子部品（被焼成物）は焼成時に所定の雰囲気ガスで覆われ、かつバインダが放出し易いので、均一に焼成することができる。

加えて、前記セラミック被覆層３は、アルミナを治具本体２に溶射することによって形成されているので、セラミック被覆層３を容易に形成することができる。
また、電子部品（被焼成物）が載置される載置板５の周囲には、立上り部６が設けられているので、この立上り部６によって電子部品（被焼成物）のこぼれ落ちを防止できる。
さらに、焼成用治具１を上下に積み重ねた際に、上下に隣り合う載置板５，５間に立上り部６の高さの分だけの隙間を形成できるので、載置板５に載置された電子部品（被焼成物）と、上方の載置板５との間に通気層を形成できる。よって、電子部品（被焼成物）が所定の雰囲気ガスで覆われ、かつバインダが放出し易いので、均一に焼成することができる。

（第２の実施の形態）
図６〜図９は本発明に係る焼成用治具の第２の実施の形態を示すもので、図６は焼成用治具の斜視図、図７は焼成用治具の角部の拡大斜視図、図８は焼成用治具の側面図、図９は治具本体の展開図である。
これらの図に示す焼成用治具１１が、前記第１の実施の形態の焼成用治具１と異なる点は、載置板５と立上り部６とのなす角度が１２０度である点であり、その他の構成は焼成用治具１と共通しているので、共通構成には同一符号を付して、その説明を省略または簡略化する。

図６〜図９に示すように、立上り部６は長方形薄板の外周縁部を所定の幅で折り曲げて立て起こすことで形成されている。図９に示すように、治具本体２は展開された状態では長方形薄板状に形成されており、その外周縁部には、溝８が矩形環状に形成されている。平面視において溝８の４つの角部には、それぞれ切込み１２が短辺に向けて該短辺と直角に形成されている。また、溝８の４つの角部には、それぞれ溝１３が前記切込み１２と所定の角度（６０度）をもって形成されている。さらに、前記長方形薄板の角部には傾斜辺１４が長辺に対して１２０度に傾斜して形成されている。
そして、図６〜図８に示すように、長方形薄板の外周縁部を溝８から６０度折り曲げて立て起こすことによって、載置板５の周囲に載置板５に対して１２０度傾斜する壁状の立上り部６を形成し、さらに、長辺両側の耳部９ｂを溝１４から短辺側に折り曲げて短辺側の立上り部６に重ね合わせ、スポット溶接によって接合することによって、載置板５の周囲に壁状の立上り部６が連続して形成された治具本体２が形成される。この場合、立上り部６と載置板５とのなす角度は１２０度となっており、９０度以上である。したがって、本実施の形態の焼成用治具１１は、立上り部６が外側に傾斜しており、この点が前記第１の実施の形態の焼成用治具１とは異なる。

また、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、セラミック被覆層３は、載置板５の周囲に壁状の立上り部６が連続して形成されてなる治具本体２に、アルミナのプラズマ溶射によって形成される。
この場合、立上り部６と載置板５とのなす角度が１２０度であるので、立上り部５の、載置板５の内側を向く面にセラミック被覆層３を容易に形成できる。すなわち、立上り部６の載置板５の内側を向く面（内側面）が、斜め上方側にも向くので、この内側面に容易にアルミナを溶射できる。

なお、本実施の形態においても、前記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができるのは言うもでもないことである。

本発明に係る焼成用治具の第１の実施の形態を示すもので、焼成用治具の斜視図である。 同、焼成用治具の角部の斜視図である。 同、焼成用治具の側面図である。 同、焼成用治具の断面図である。 同、治具本体の展開図である。 本発明に係る焼成用治具の第２の実施の形態を示すもので、焼成用治具の斜視図である。 同、焼成用治具の角部の斜視図である。 同、焼成用治具の側面図である。 同、治具本体の展開図である。

符号の説明

・ １１ 焼成用治具
２ 治具本体
３ セラミック被覆層
４ 小孔
５ 載置板
６ 立上り部

Claims (4)

1. 被焼成物を焼成する際に該被焼成物が載置される焼成用治具において、
   鉄以上の機械的強度と耐熱性を有する金属製の薄板に、多数の小孔が形成された治具本体と、
   この治具本体の少なくとも前記被焼成物が載置される載置面に形成されたセラミック被覆層とを備えたことを特徴とする焼成用治具。
2. 前記セラミック被覆層は、アルミナを前記治具本体に溶射することによって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の焼成用治具。
3. 前記治具本体は、前記被焼成物が載置される平板状の載置板と、この載置板の周囲に設けられた立上り部とを備え、
   前記立上り部にもアルミナが溶射されてなるセラミック被覆層が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の焼成用治具。
4. 前記立上り部は壁状に形成されており、この立上り部と前記載置板とのなす角度が９０度以上であることを特徴とする請求項３に記載の焼成用治具。

Images