JP2009152476A - チップ状電子部品の熱処理用冶具 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量で、ガス抜けが良く、かつ、満足し得る機械的強度を確保し得る熱処理用治具を提供すること。
【解決手段】チップ状電子部品を積載する受け部材２は、多数の貫通孔を開口させた積載面２０を有する。積載面２０は、山折P及び谷折Vの繰返しによる凹凸面である。
【選択図】図２

Description

本発明は、チップ状電子部品の熱処理に用いられる熱処理用冶具に関する。

例えば、チップ状セラミックコンデンサなどの内部電極を有するチップ状電子部品は、内部電極と導通する端子電極（外部電極）を、基体の両端部に設ける必要がある。端子電極の形成にあたっては、まず、Ｃｕなどの導電性粉体と、有機バインダと、溶剤とを混合した電極ペーストをセラミック基体に塗布し、焼付処理を行って、下地電極膜を形成する。この焼付処理において、有機バインダ及び溶剤などの有機成分が揮発して発散し、セラミック基体には、Ｃｕを主成分とする下地電極膜が形成される。

次に、電気めっき処理を行い、下地電極膜の上に、Niめっき膜及びSnめっき膜を形成する。これにより、端子電極が完成する。

従来、下地電極膜の焼き付けに当たっては、電極ペーストの塗布されたチップ状電子部品を、ステンレス鋼線でなるメッシュで作製された冶具にランダムにばら積みし、この冶具をステンレス鋼線でなる枠に載置して、メッシュベルトに載せ、トンネル焼成炉を通過させていた。

この場合に用いられる冶具としては、一般的に、特許文献１にあるように、金属フレームに金属製網体を張る構造のものが用いられていた。

しかし、金属フレームに金属製網体を張る構造では、充分な機械的強度を確保することができず、繰り返し使用すると、金属製網体の底部が撓んだり、変形したりし、チップ状電子部品に付着を生じてしまう虞がある。

機械的強度向上のために、金属製網体を二重に張る構造のものも知られているが、この場合には、強度的には満足するものの、揮発するガスの抜けが悪く、雰囲気制御できない場合や、還元される場合などがあり、電子部品の特性に悪影響を与える虞がある。

機械的強度向上の手段として、特許文献２に開示されているように、熱処理用治具のメッシュの底部に、金属フレームを配置する構造のものも知られている。さらには、金属フレームとメッシュをスポット溶接等により溶接して固定するものも存在する。

しかし、金属フレームとメッシュをスポット溶接等により溶接して固定する場合には、溶接部において、部品の付着やガスの抜けができない等の問題があり、やはり、電子部品の特性劣化を招きかねない。

特に、チップ状電子部品の外形形状は、近年、極限まで小型化、薄型化されており、メッシュの孔径もそれに対応して、著しく小さくなっており、ガスが抜けにくいから、ガス抜け対策は、電子部品の特性維持のために、極めて重要な事項である。
特開２０００−１６９２４３ 特開２００５−１９６９８

本発明の課題は、軽量で、ガス抜けが良く、かつ、満足し得る機械的強度を確保し得る熱処理用治具を提供することである。

上述した課題を解決するため、本発明に係る熱処理用冶具は、チップ状電子部品の熱処理に用いられるものであって、チップ状電子部品を積載する受け部材を含む。前記受け部材は、多数の貫通孔を開口させた積載面を有する。前記積載面は、山折及び谷折の繰返しによる凹凸面である。

本発明に係る熱処理用冶具は、Ｃｕなどの導電性粉体と、有機バインダと、溶剤とを混合した電極ペーストをセラミック基体に塗布して、下地電極膜を形成したチップ状電子部品において、下地電極膜の焼付処理を行うプロセスにおいて用いられる。

焼付処理において、焼付未処理の下地電極膜を有するチップ状電子部品を、本発明に係る熱処理用冶具に、ランダムにばら積みする。そして、この熱処理用冶具を、ステンレス鋼線でなる枠に載置して、メッシュベルトに載せトンネル焼成炉を通過させる。熱処理用冶具が、トンネル焼成炉を通過する間に、セラミック基体に塗布された下地電極膜中の有機バインダ及び溶剤が揮発して発散し、セラミック基体に、Ｃｕを主成分とする下地電極膜が形成される。

ここで、本発明に係る熱処理用冶具を構成する受け部材は、多数の貫通孔を開口させた積載面を有しているから、この積載面に、下地電極膜を形成したチップ状電子部品を、ランダムにばら積み収容することができる。

チップ状電子部品がばら積みされる積載面は、山折及び谷折の繰返しによる凹凸面であるから、山折及び谷折の繰返しによる機械的強度補強効果が得られる。このため、受け部材を薄型化し、熱処理用冶具全体としての重量を軽量化することができる。

しかも、山折及び谷折の繰返しによる機械的強度補強効果が得られるから、金属製網体を二重に張る構造、メッシュの底部に金属フレームを配置する構造、さらには、金属フレームとメッシュをスポット溶接等により溶接して固定する構造などを採用する必要がない。このため、従来問題となっていたガス抜け障害がなくなり、ガス抜けが促進される結果、特性の安定したチップ状電子部品を得ることができる。

さらに、積載面は、山折及び谷折の繰返しによる凹凸面であるから、積載面の表面積が拡大される。このため、積載面にばら積みされるチップ状電子部品の量を一定化した条件下では、積載面におけるチップ状電子部品の積載密度が低下し、熱処理工程において、電極ペースト中から有機バインダ及び溶剤が揮発して発散する作用（ガス抜け）が促進される。

また、積載面は、山折及び谷折の繰返しによる凹凸面であるから、凹凸面が、積載面の上方又は下方から供給される雰囲気ガスに対して、その流れ方向を多様化し、攪拌する作用をもたらす。このため、ガス抜けが更に促進される。

受け部材は金属経線と金属緯線とを織り込んだ網状体で構成することもできるし、多数の貫通孔を高密度で設けた多孔薄板を用いて構成することもできる。

また、積載面は、山折の両側に谷折を有する断面山形状であってもよいし、断面鋸歯状であってもよい。断面山形状、断面鋸歯状の何れの場合も、上述した作用効果を奏する。特に、断面鋸歯状の場合は、ほぼ垂直に立ち上がる部分があるので、この部分の上部を、チップ状電子部品によっては埋められない開口領域として利用し、上方及び下方から供給される雰囲気ガスの両者を通過させ、それによって雰囲気ガスの衝突、乱流、攪拌を生じさせることにより、ガス抜け作用を更に促進することができる。

以上述べたように、本発明によれば、軽量で、ガス抜けが良く、かつ、機械的強度も満たしえる熱処理用治具を提供することができる。

本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。但し、添付図面は、単なる例示に過ぎない。

図１は本発明に係る熱処理用冶具の一実施の形態を示す斜視図、図２は図１の２‐２線拡大断面図である。図示された熱処理用冶具は、チップ状セラミックコンデンサやチップ状インダクタなど、チップ状電子部品の熱処理に用いられるもので、支持部材１と、受け部材２とを含む。

支持部材１は、四角形の外枠を構成している。支持部材１の材質としては、下地電極膜焼付を７００℃〜９００℃の温度範囲にて行うことを前提にした場合、この温度範囲で安定性のある材料、例えばSUS304（Fe-18Cr-Ni）、MN(63Ni−30Ｃｕ）、Ha（Ni-Cr-Mo)及びチタン等が好適である。

受け部材２は、支持部材１の内側に配置され、その周辺が支持部材１に固定され、支持されている。受け部材２も、支持部材１と同様の金属材料によって構成することができる。この受け部材２は、多数の貫通孔を開口させた積載面２０を有する。積載面２０は、山折P及び谷折Vの繰返しによる凹凸面である。

受け部材２は、図３に図示するように、基体２１に多数の貫通孔２２を高密度で設けた多孔薄板を用いて構成することもできるし、図４に図示するように、金属経線２４と金属緯線２３とを織り込んだ網状体で構成することもできる。図３に示した多孔薄板及び図４に示した網状体に折り曲げ加工を施すことにより、図１及び図２に示した受け部材２を得ることができる。

貫通孔２２（図３）や、網状体（図４）の「目」の大きさ及び分布密度は、チップ状電子部品が抜け出ることがなく、しかも、チップ状電子部品を均一に、かつ、効率よく加熱できるように設定される。この種のチップ状電子部品には、例えば、長さ０．６ｍｍ、幅０．３ｍｍのいわゆる「０６０３」タイプなどのように、小型化、薄型化が著しく進展したものも見られる。このようなチップ状電子部品にも対応でき、しかも、ガス抜きが効率的に行われるよう、貫通孔２２の孔径及び分布密度が設定される。

図５は、本発明に係る熱処理用冶具に積載されるチップ状電子部品を示している。チップ状電子部品３は、焼付け前の状態にあり、未焼成の下地電極膜３１、３２が付与されている。下地電極膜３１、３２は、例えば、Ｃｕ等の金属粉を主成分とする導電成分と、有機バインダとを含み、これらを混合してペースト状に調整したものを、セラミック基体３０に塗布し、乾燥させることによって得られる。

チップ状電子部品３が、例えばチップ状セラミックコンデンサであれば、下地電極膜３１、３２は、セラミック基体３０の長手方向の両端に塗布される。セラミック基体３０の内部には多数の内部電極膜３３が埋設されており、隣接する２つの内部電極３３、３３の相反する一端が、下地電極膜３１、３２のそれぞれに接続されている。他のタイプのチップ状電子部品では、端子電極がセラミック基体の３辺又は４辺に設けられることもある。このようなタイプの場合は、端子電極の形成位置に対応して下地電極膜が形成される。

本発明に係る熱処理用冶具は、図５に図示するように、下地電極膜３１、３２を塗布・乾燥したチップ状電子部品について、未焼成の下地電極膜３１、３２の焼付処理を行うプロセスにおいて用いられる。

この焼付処理において、図６に図示するように、多数のチップ状電子部品群３を、熱処理用冶具にランダムにばら積み収容する。そして、この熱処理用冶具をステンレス鋼線でなる枠に載置して、メッシュベルトに載せ、トンネル焼成炉を通過させる。熱処理用冶具が、トンネル焼成炉を通過する間に、未焼成の下地電極膜３１、３２中の有機バインダ及び溶剤が揮発して発散し、セラミック基体３０には、Ｃｕを主成分とする焼付済みの下地電極膜３１、３２が形成される。

ここで、本発明に係る熱処理用冶具を構成する受け部材２は、多数の貫通孔２２を開口させた積載面２０を有しているから、この積載面２０に、未焼成の下地電極膜３１、３２を有するチップ状電子部品３を、ランダムにばら積みすることができる。

チップ状電子部品がばら積みされる積載面２０は、山折P及び谷折Vの繰返しによる凹凸面であるから、山折P及び谷折Vの繰返しによる機械的強度補強効果が得られる。このため、受け部材２を薄型化し、熱処理用冶具全体としての重量を軽量化しながら、積載されたチップ状電子部品群３の荷重に耐えることができる。

しかも、山折P及び谷折Vの繰返しによる機械的強度補強効果が得られるから、金属製網体を二重に張る構造、メッシュの底部に金属フレームを配置する構造、さらには、金属フレームとメッシュをスポット溶接等により溶接して固定する構造などを採用する必要がない。このため、従来問題となっていたガス抜け障害がなくなり、ガス抜けが促進される。

さらに、積載面２０は、山折P及び谷折Vの繰返しによる凹凸面であるから、積載面２０の表面積が拡大される。このため、積載面２０にばら積みされるチップ状電子部品３の量を一定化した条件下では、積載面２０におけるチップ状電子部品３の積載密度が低下し、熱処理工程において、下地電極膜３１、３２の内部から、有機バインダ及び溶剤が揮発して発散する作用（ガス抜け）が促進される。

また、積載面２０は、山折P及び谷折Vの繰返しによる凹凸面であるから、凹凸面が、積載面２０の上方又は下方から供給される雰囲気ガスF1、F2に対して、その流れ方向を多様化し、攪拌する作用をもたらす。このため、ガス抜けが更に促進される。

図示実施例の積載面２０は、山折Pの両側に谷折Vを有する断面山形状である。従って、積載面２０の上方又は下方から供給される雰囲気ガスF1、F2は、山折Pから谷折Vの方向に、その傾斜に従って流れ、それによって攪拌作用が生じる。この作用によって、ガス抜けが更に促進される。

図７は、本発明に係る熱処理用冶具の別の実施形態を示す斜視図、図８は、図７の８‐８線に沿った断面図である。図示の熱処理用冶具では、積載面２０は、山折P及び谷折Vの繰返しによる断面鋸歯状の凹凸面となっている。断面鋸歯状とは、一つの山折Pを基準にして、その両側の谷折Vに向かって下降傾斜する斜面の角度θ１、θ２の間に大きな差がある場合のその断面形状をいう。図７及び図８は、その典型的な例として、角度θ１が４５度よりも小さな角度で、角度θ２がほぼ９０度の場合を示してある。

図９は、図７及び図８に示した熱処理用冶具を用いた焼付処理を示す図で、多数のチップ状電子部品３を、熱処理用冶具にランダムにばら積みする。チップ状電子部品群３は、山折Pのほぼ真下にある谷折Vから別の山折Pに向かって上昇傾斜する斜面の上に積載されている。チップ状電子部品群３は、好ましくは、谷折Vと、そのほぼ真上の山折Pとの間に生じる壁面（図示の場合、ほぼ直角の壁面）の上部に、チップ状電子部品群３によっては閉塞されない開口領域が生じるように積載する。

このように、断面鋸歯状の場合は、ほぼ垂直に立ち上がる壁面があるので、この部分の上部を、チップ状電子部品３によっては埋められない開口領域として利用し、上方及び下方から供給される雰囲気ガスF1,F2の両者を通過させ、それによって雰囲気ガスF1,F2の衝突、乱流、攪拌を生じさせることにより、ガス抜け作用を更に促進することができる。

以上、好ましい実施例を参照して本発明を詳細に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、当業者であれば、その基本的技術思想および教示に基づき、種々の変形例を想到できることは自明である。

本発明に係る熱処理用冶具の一実施形態を示す斜視図である。 図１の２‐２線拡大断面図である。 本発明に係る熱処理用冶具の受け部材に用い得る多孔薄板の断面図である。 本発明に係る熱処理用冶具の受け部材に用い得る網状体の断面図である。 本発明に係る熱処理用冶具に積載されるチップ状電子部品の一例を示す拡大断面図である。 本発明に係る熱処理用冶具を用いた熱処理工程における作用を説明する図である。 本発明に係る熱処理用冶具の別の実施形態を示す斜視図である。 図７の８‐８線に沿った断面図である。 図７及び図８に示す熱処理用冶具を用いた熱処理工程における作用を説明する図である。

符号の説明

１ 支持部材
２ 受け部材
２０ 積載面
P 山折
V 谷折

Claims (4)

1. チップ状電子部品の熱処理に用いられる冶具であって、
   前記チップ状電子部品を積載する受け部材を含んでおり、
   前記受け部材は、多数の貫通孔を開口させた積載面を有し、前記積載面は、山折及び谷折の繰返しによる凹凸面である、
   熱処理用冶具。
2. 請求項１に記載された熱処理用冶具であって、前記受け部材は金属経線と金属緯線とを織り込んだ網状体である、熱処理用冶具。
3. 請求項１又は２に記載された熱処理用冶具であって、前記積載面は、山折の両側に谷折を有する断面山形状である、熱処理用冶具。
4. 請求項１又は２に記載された熱処理用冶具であって、前記積載面は、断面鋸歯状である、熱処理用冶具。

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