JP2008081341A - アルミナ−ムライト質焼成用道具材 - Google Patents

Abstract

【課題】高速焼成時における耐ベンド性および耐熱衝撃性に優れ、電子部品の焼成用道具材として好適に用いることができるアルミナ−ムライト質焼成用道具材を提供する。
【解決手段】アルミナ粉末６０〜８０重量％および粒度１００〜６００μｍのムライト粉末２０〜４０重量％を原料とし、１５５０〜１７５０℃で焼成された焼成体であって、原料粉末の粒度組成を、粒度４５μｍ超〜６００μｍが４０〜６０重量％、粒度１０μｍ超〜４５μｍが２０〜４０重量％、粒度１０μｍ以下が２０〜４０重量％であり、かつ、粒度４５μｍ以下の原料粉末をアルミナ粉末とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、セラミックコンデンサ、ソフトフェライト等の電子部品用セラミックスの焼成、熱処理工程において使用されるセッタ、棚板、匣鉢等の電子部品のアルミナ−ムライト質焼成用道具材に関する。

電子部品用セラミックスの焼成は、一般に、１０００〜１７００℃の温度範囲で行われるため、その焼成用道具材としては、耐熱性に優れていることが求められる。このため、アルミナ−シリカ質、アルミナ−シリカ−マグネシア質、炭化ケイ素質等のセラミックスが使用されている。

しかしながら、上記のようなセラミックス焼成用道具材上に、電子部品となる被焼成物を直接載せたりして接触させたりすると、前記道具材成分が該被焼成物と反応し、融着や電子部品の特性の低下等を招きやすいという課題を有していた。
また、焼成時において、道具材の変質や変形、破損等を生じる場合もあった。

これに対しては、ムライトが、アルミナに比べて、熱膨張係数が小さく、耐熱衝撃性に優れ、高温での強度特性にも優れていることから、アルミナ−ムライト質セラミックスからなる焼成用道具材が提案されている。
例えば、特許文献１に、被焼成物の焼成時における変形が少なく、変質もほとんどないアルミナ−ムライト質セラミックスからなる焼成用道具材が開示されている。
また、特許文献２には、アルミナおよびムライトからなる粒径１０〜１５０μｍの骨材成分と、焼成後にアルミナとムライトになるような組成比で混合したアルミナとシリカ微粉を含む結合材とからなる特定の気孔率を有するアルミナ−ムライト質シート状耐火物は、高温でのたわみ抵抗性が改善されることが記載されている。
特開２００３−２５２６７７号公報 特開２００１−２２０２５９号公報

ところで、電子部品用セラミックスの焼成においては、その特性および生産性の向上等の観点から、高速焼成の要求が強く、このため、焼成用道具材に対しては、耐ベンド性を保持しつつ、さらなる耐熱衝撃性の向上を図ることが求められている。

しかしながら、上記特許文献１，２に記載されているような従来の原料配合組成の焼成体からなるアルミナ−ムライト質の焼成用道具材は、高速焼成等における熱衝撃の大きい条件下での使用時においては、割れが生じやすいという課題を有していた。

本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、高速焼成時における耐ベンド性および耐熱衝撃性に優れ、電子部品用セラミックスの焼成用道具材として好適に用いることができるアルミナ−ムライト質焼成用道具材を提供することを目的とするものである。

本発明に係るアルミナ−ムライト質焼成用道具材は、アルミナ粉末６０〜８０重量％および粒度１００〜６００μｍのムライト粉末２０〜４０重量％を原料とし、１５５０〜１７５０℃で焼成された焼成体からなり、原料粉末の粒度組成が、粒度４５μｍ超〜６００μｍが４０〜６０重量％、粒度１０μｍ超〜４５μｍが２０〜４０重量％、粒度１０μｍ以下が２０〜４０重量％であり、かつ、粒度４５μｍ以下の原料粉末はアルミナ粉末であることを特徴とする。
上記のような配合組成の原料を用いた焼成体からなる道具材によれば、電子部品用セラミックスの高速焼成時においても、割れや欠落を生じない、耐ベンド性および耐熱衝撃性に優れたものとすることができる。

前記アルミナ−ムライト質焼成用道具材においては、耐熱衝撃性の観点から、原料のアルミナ粉末が焼結アルミナであることが好ましい。

上述したとおり、本発明に係るアルミナ−ムライト質焼成用道具材によれば、電子部品用セラミックスの高速焼成や熱処理等の熱衝撃の大きい条件下での使用時においても、割れや欠落を生じることがなく、耐ベンド性および耐熱衝撃性の向上が図られる。
したがって、前記アルミナ−ムライト質焼成用道具材を用いれば、電子部品用セラミックスの特性を低下させることなく、生産性の向上を図ることができる。

以下、本発明をより詳細に説明する。
本発明に係るアルミナ−ムライト質焼成用道具材は、アルミナ粉末６０〜８０重量％および粒度１００〜６００μｍのムライト粉末２０〜４０重量％を原料とした焼成体からなるものである。
すなわち、本発明においては、アルミナ粉末に比べて、粒度の大きいムライト粉末を骨材として用いる。

前記ムライト粉末の配合比率が２０重量％未満である場合、耐ベンド性が大きく低下する。
一方、前記ムライト粉末の配合比率が４０重量％を超える場合、耐熱衝撃性が不十分となる。

また、アルミナ粉末およびムライト粉末からなる前記原料粉末全体の粒度組成は、粒度４５μｍ超〜６００μｍが４０〜６０重量％、粒度１０μｍ超〜４５μｍが２０〜４０重量％、粒度１０μｍ以下が２０〜４０重量％である。
粒度４５μｍ以下の粒子が４０重量％未満である場合、得られる焼成体の強度が不十分となる。
一方、粒度４５μｍ以下の粒子が６０重量％を超える場合、焼成体に反りや変形を生じやすくなる。

さらに、本発明においては、前記原料粉末のうち、粒度４５μｍ以下の粒子は、すべてアルミナ粉末とする。
ムライト粉末を粒度４５μｍ以下とした場合は、耐熱衝撃性が低下する。
アルミナは、骨材であるムライトに比べて熱膨張率の大きいため、焼成後の冷却工程において、上記のような粒度４５μｍ以下のアルミナ微粒子の収縮率は大きく、骨材との収縮率の差に起因して生じるマイクロクラック等によって熱衝撃が吸収、緩和され、耐熱衝撃性が向上すると考えられる。

また、粒度４５μｍ以下の前記アルミナ微粒子のうち、粒度１０μｍ以下の超微粒子を２０〜４０重量％配合することにより、アルミナ粉末の熱膨張を抑制することができ、耐熱衝撃性の向上を図ることができる。
粒度１０μｍ以下のアルミナ超微粒子の配合比率が２０重量％未満である場合は、十分な耐熱衝撃性向上の効果が得られない。
一方、粒度１０μｍ以下のアルミナ超微粒子の配合比率が４０重量％を越える場合は、得られる焼成体に反りや変形が生じやすくなる。

本発明においては、前記アルミナ粉末には、焼結アルミナを用いることが好ましい。
電融アルミナに比べて、焼結アルミナを用いる方が、耐熱衝撃性により優れた焼成体が得られる。
また、骨材原料であるムライト粉末には、耐ベンド性向上のため、電融ムライトを用いることが好ましい。

本発明に係るアルミナ−ムライト質焼成用道具材は、上記のような配合組成からなる原料を用いて、１５５０〜１７５０℃で焼成された焼成体からなるものである。
前記焼成温度が１５５０℃未満である場合、得られる焼成体の耐ベンド性に劣る。
一方、前記焼成温度が１７５０℃を超える場合は、得られる焼成体の耐熱衝撃性が不十分となる。

なお、本発明に係るアルミナ−ムライト質焼成用道具材を製造する際は、前記原料の混合時に、均一分散性、成形性等の向上のため、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等の有機結合剤、ポリエチレングリコール等の分散剤、水等を必要に応じて、適宜添加して差し支えない。

また、混合方法は、一般的な方法を用いることができ、例えば、ミキサー、ボールミル、ジェットミル等により行うことができる。
また、成形方法も、特に限定されるものではなく、加圧成形、押出し成形、鋳込み成形等の一般的な方法を用いることができる。

以下、本発明を実施例に基づきさらに具体的に説明するが、本発明は下記の実施例により制限されるものではない。
［実施例１〜６、比較例１〜１１］
表１に示した各粒度および配合組成からなるアルミナ粉末およびムライト粉末を原料とし、有機結合剤としてＰＶＡ１重量％を加えて混合・成形した後、焼成し、実施例１〜６および比較例１〜１１の各焼成体（１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×３ｍｍ）を得た。

得られた各焼成体について、耐熱衝撃性および耐ベンド性を評価した。
耐熱衝撃性は、熱的スポーリング性の評価により行い、設定温度と室温との間で急熱急冷し、設定温度を５５０℃から５０℃ずつ上げて、クラックが発生した温度を耐熱温度とした。
また、耐ベンド性の評価は、１５０ｍｍ×４０ｍｍ×底厚３ｍｍの試料片について、４点曲げ換算でσ＝０．３（ＭＰａ）となるように荷重を設定し、１３５０℃で４０時間熱処理した後の反り変化（ベンド）量を測定することにより行った。
これらの結果を、実施例１〜６については表１に、比較例１〜５については表２に、比較例６〜１１については表３にまとめて示す。

表１に示したように、本発明に係る焼成体（実施例１〜６）はいずれも、焼成体も不良なものはなく、耐熱衝撃性および耐ベンド性にも優れたものであった。
なお、原料のアルミナ粉末に電融アルミナを用いた場合（実施例６）は、焼結アルミナを用いた場合（実施例１〜５）に比べて、焼成体の耐ベンド性は優れていたが、耐熱衝撃性が若干劣っていた。

表２に示したように、原料中の粒度４５μｍ超の粒子が６０重量％を超える場合（比較例１）、十分な強度を有する焼成体が得られなかった。一方、４０重量％未満である場合（比較例２）、焼成体に著しい反りが生じた。
また、原料中の粒度４５μｍ以下の粒子として電融ムライトを用いた場合（比較例３）、焼成体の耐ベンド性は向上したが、耐熱衝撃性は不十分であった。
また、焼成温度が１７５０℃を超える場合（比較例４）は、焼成体の耐ベンド性は向上したが、耐熱衝撃性は不十分であり、一方、焼成温度が１５５０℃未満である場合（比較例５）は、焼成体の耐熱衝撃性は十分であったが、耐ベンド性に劣るものであった。

表３に示したように、原料中の粒度１０μｍ以下のアルミナ超微粒子が２０重量％未満である場合（比較例６）は、焼成体の耐熱衝撃性は不十分であった。
また、原料中の粒度１０μｍ超〜４５μｍのアルミナ超微粒子が２０重量％未満である場合（比較例７）は、焼成体の反りが激しかった。
原料中のムライト粉末の配合比率が４０重量％を超える場合（比較例８）は、焼成体が欠落し、一方、１０重量％未満である場合（比較例９）は、焼成体の耐熱衝撃性および耐ベンド性ともに劣っていた。
また、原料中のムライト粉末の粒度が大きい場合（比較例１０）、焼成体が欠落し、一方、粒度が小さい場合（比較例１１）、焼成体の耐熱衝撃性および耐ベンド性ともに劣っていた。

Claims (2)

1. アルミナ粉末６０〜８０重量％および粒度１００〜６００μｍのムライト粉末２０〜４０重量％を原料とし、１５５０〜１７５０℃で焼成された焼成体からなり、原料粉末の粒度組成が、粒度４５μｍ超〜６００μｍが４０〜６０重量％、粒度１０μｍ超〜４５μｍが２０〜４０重量％、粒度１０μｍ以下が２０〜４０重量％であり、かつ、粒度４５μｍ以下の原料粉末はアルミナ粉末であることを特徴とするアルミナ−ムライト質焼成用道具材。
2. 前記アルミナ粉末が焼結アルミナであることを特徴とする請求項１記載のアルミナ−ムライト質焼成用道具材。