JP2953429B2 - Method of firing ceramic element - Google Patents

Method of firing ceramic element

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JP2953429B2
JP2953429B2 JP9130072A JP13007297A JP2953429B2 JP 2953429 B2 JP2953429 B2 JP 2953429B2 JP 9130072 A JP9130072 A JP 9130072A JP 13007297 A JP13007297 A JP 13007297A JP 2953429 B2 JP2953429 B2 JP 2953429B2
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ceramic element
ceramic
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firing
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晋 斉藤
竜夫 坂口
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック素子の
製造方法に関し、特に素子の形状寸法精度を必要とする
セラミック素子の焼成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic element, and more particularly, to a method for firing a ceramic element which requires a high degree of dimensional accuracy of the element.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来例に係るセラミック素子の焼成方法
は、所定の形状に打ち抜いたセラミックシートをプレス
してセラミック素子1を得た後に、図2のようにマグネ
シウムやジルコニア,アルミナ磁器のセッター4上にセ
ラミック素子1を載せ、必要に応じて支柱2bを用いて
セッター4を積み重ねて千数百℃で焼成していた。
2. Description of the Related Art In a conventional method for firing a ceramic element, a ceramic sheet 1 punched into a predetermined shape is pressed to obtain a ceramic element 1, and then a setter 4 made of magnesium, zirconia, or alumina porcelain as shown in FIG. The ceramic element 1 was mounted thereon, and if necessary, the setters 4 were stacked using the columns 2b and fired at a temperature of a thousand and several hundred degrees Celsius.

【0003】特開平1−282157号には、形状を枠
状としセッター4と同材質等のセラミックスを用いた支
柱2bによりセラミック素子1を囲って焼成する方法が
開示されている。
[0003] Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-282157 discloses a method in which a ceramic element 1 is surrounded by a column 2b having a frame shape and made of ceramics such as the same material as the setter 4, and firing is performed.

【0004】また、特開昭62−128973号には図
3に示すように、セラミック素子1の焼結収縮率よりも
大きな焼結収縮率を持つセラミック支柱2cが収縮する
ことで、重し板5によりセラミック素子1に荷重を付加
し、セラミック素子1の反りを改善する方法が開示され
ている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-128973 discloses that as shown in FIG. 3, a ceramic column 2c having a sintering shrinkage greater than the sintering shrinkage of a ceramic element 1 is shrunk, so that a weight plate is formed. 5 discloses a method for applying a load to the ceramic element 1 to improve the warpage of the ceramic element 1.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来の焼成方法では、
セラミック素子の下面側(セッター面側)と上面側で雰
囲気が異なってしまうため、セラミック素子に反りが発
生していた。この反りは、セラミック素子が大きくなれ
ばなるほど顕著になるため、製造できるセラミック素子
の寸法に限界があった。
In the conventional firing method,
Since the atmosphere is different between the lower surface side (setter surface side) and the upper surface side of the ceramic element, the ceramic element is warped. Since the warpage becomes more remarkable as the size of the ceramic element increases, the dimensions of the ceramic element that can be manufactured are limited.

【0006】この反りを改善する方法として、セラミッ
ク素子上に重し板を載せた状態で焼成を行う方法も検討
されているが、セラミック素子の反りを十分に抑えるの
に必要な重量の板を載せた場合には、焼成時に均一な収
縮の阻害となり、このことがセラミック素子の形状不良
すなわち、寸法精度の不良をきたすという問題があっ
た。
As a method of improving the warpage, a method of firing with a weight plate placed on the ceramic element has been studied. However, a plate having a weight necessary to sufficiently suppress the warpage of the ceramic element is considered. When mounted, uniform shrinkage during sintering is hindered, which causes a problem in that the shape of the ceramic element is poor, that is, the dimensional accuracy is poor.

【0007】また、この欠点を回避する方法として特開
昭62−128973号において、図3のように収縮率
がセラミック素子1より大きく、収縮開始温度がセラミ
ック素子1よりも高いセラミック支柱2cを用い、重し
板5による荷重の付加タイミングを調整する方法が開示
されている。
As a method for avoiding this drawback, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-128973 discloses a method of using a ceramic column 2c having a shrinkage ratio larger than that of the ceramic element 1 and a shrinkage start temperature higher than that of the ceramic element 1 as shown in FIG. A method of adjusting the timing of applying a load by the weight plate 5 is disclosed.

【0008】しかしながら、これらの方法は、焼結過程
や一旦硬質化したセラミック素子1に重し板5を載せて
強制的に反りを強制するため、セラミック素子1にクラ
ックが発生したり、均一に収縮せずにセラミック素子の
形状寸法精度がでにくいという問題があった。
However, in these methods, since the warp is forcibly forced by placing the weight plate 5 on the ceramic element 1 once hardened in the sintering process, cracks are generated in the ceramic element 1 or the ceramic element 1 is uniformly deformed. There is a problem that the shape and dimensional accuracy of the ceramic element are hardly obtained without shrinkage.

【0009】本発明の目的は、クラックの発生や反りな
どの素子変形をなくしたセラミック素子のない焼成方法
を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a firing method without a ceramic element, which eliminates element deformation such as generation of cracks and warpage.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るセラミック素子の焼成方法は、セラミ
ック素子をセッター上に多段積みに搭載して焼成するセ
ラミック素子の焼成方法であって、焼成過程におけるセ
ラミック素子の収縮特性と同じ焼結収縮特性を有する未
焼結セラミックを支柱としてセラミック素子の周りに配
置し、前記セラミック素子と上方に位置するセッター間
に前記セラミック支柱により一定の空隙を設けてセラミ
ック素子を焼成するものである。
In order to achieve the above object, a method of firing a ceramic element according to the present invention is a method of firing a ceramic element in which ceramic elements are mounted on a setter in multiple stages and fired. Unsintered ceramic having the same sintering shrinkage characteristic as that of the ceramic element in the firing process is disposed around the ceramic element as a support, and a certain gap is formed by the ceramic support between the ceramic element and an upper setter. And firing the ceramic element.

【0011】また前記セラミック素子と上方に位置する
セッター間の空隙は、0<(空隙間隔)≦100μmの
範囲に設定する。
The gap between the ceramic element and the upper setter is set in the range of 0 <(gap gap) ≦ 100 μm.

【0012】またセラミック素子を搭載するセッターと
して、多孔質セッターと緻密質セッターを組み合わせた
ものを用いる。
As a setter for mounting a ceramic element, a combination of a porous setter and a dense setter is used.

【0013】[0013]

【作用】セラミック支柱として、セラミック素子の焼成
収縮特性と同じ特性を持つものを用いることにより、セ
ラミック素子と該素子の上方に位置するセッターとの空
隙間隔が焼成中一定値に保つ。また、前記空隙を100
μm以下の微小間隔に設定し、かつ前記素子を搭載する
セッターの材質に多孔質のものを採用することにより、
セラミック素子のセッター面側とセラミック素子上面側
の違いを少なくすることができ、結果としてセラミック
素子の反りが改善できる。また、上方に位置するセッタ
ーはセラミック素子と直かに接していないため、前記上
方のセッターが焼結収縮を阻害することがなく、セラミ
ック素子の変形を引き起こすことがない。
By using a ceramic support having the same characteristics as the firing shrinkage characteristics of the ceramic element, the gap between the ceramic element and the setter located above the element is kept constant during firing. In addition, the gap is 100
μm or less, and by adopting a porous material as the material of the setter on which the element is mounted,
The difference between the setter surface side and the ceramic element upper surface side of the ceramic element can be reduced, and as a result, the warpage of the ceramic element can be improved. Also, since the upper setter is not in direct contact with the ceramic element, the upper setter does not hinder sintering shrinkage and does not cause deformation of the ceramic element.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0015】(実施形態1)図1は、本発明の実施形態
に係るセラミック素子の焼成方法を示す構成図である。
図1において、1は、PZT系セラミックス粉末をバイ
ンダーとしてポリビニルアルコールと混合・造粒した
後、プレス圧1ton/cm2で成型したセラミック素
子(長さL50mm×幅W10mm×厚みT1.5m
m)である。2aは、セラミック素子1と同じPZT系
セラミックス粉末をセラミック素子1と同様にプレス成
型したセラミック支柱である。3は、セラミック素子を
直接搭載する気孔率18%の多孔質マグネシアセッター
である。4は、雰囲気制御のために多孔質マグネシアセ
ッター3と組み合わせて使用する気孔率0%の緻密質の
マグネシアセッターである。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a configuration diagram showing a method for firing a ceramic element according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a ceramic element (length L50 mm × width W10 mm × thickness T1.5 m) formed by mixing and granulating PZT-based ceramic powder with polyvinyl alcohol as a binder, and then molding the mixture under a press pressure of 1 ton / cm 2.
m). Reference numeral 2a denotes a ceramic pillar formed by pressing the same PZT-based ceramic powder as the ceramic element 1 in the same manner as the ceramic element 1. Reference numeral 3 denotes a porous magnesia setter having a porosity of 18% on which a ceramic element is directly mounted. Reference numeral 4 denotes a dense magnesia setter having a porosity of 0% and used in combination with the porous magnesia setter 3 for controlling the atmosphere.

【0016】図1において、マグネシアセッタ4上に多
孔質マグネシアセッタ3を積み重ね、多孔質マグネシア
セッタ3上にセラミック素子1をセットする。さらに多
孔質マグネシアセッタ3の周辺部にセラミック支柱2a
を立上げ、セラミック支柱2aに上段のマグネシアセッ
タ4を支持させる。同様にセラミック素子1をセットす
る。
In FIG. 1, a porous magnesia setter 3 is stacked on a magnesia setter 4 and the ceramic element 1 is set on the porous magnesia setter 3. Further, a ceramic support 2a is provided around the porous magnesia setter 3.
And the upper magnesia setter 4 is supported by the ceramic pillar 2a. Similarly, the ceramic element 1 is set.

【0017】セラミック素子1とセラミック素子1の上
方に位置する緻密質マグネシアセッター4との間の空隙
部間隔Sをセラミック支柱2aの高さを変えることによ
り、0〜120μmの範囲で変更し、セラミック素子1
を1200℃で焼成した後、セラミック素子1に生じた
反りの値を表1に示す。比較として、焼成時に収縮する
ことのないマグネシア材質のものを支柱として用いた従
来方法による焼成結果とセラミック素子を搭載するセッ
ターに気孔率0%の緻密質マグネシアセッターを用いた
場合の結果も示す。
The gap S between the ceramic element 1 and the dense magnesia setter 4 located above the ceramic element 1 is changed in the range of 0 to 120 μm by changing the height of the ceramic support 2a. Element 1
Is fired at 1200 ° C., and the value of the warpage generated in the ceramic element 1 is shown in Table 1. For comparison, the result of firing by a conventional method using a magnesia material that does not shrink during firing as a support and the result when a dense magnesia setter with a porosity of 0% is used as a setter on which a ceramic element is mounted are also shown.

【0018】セラミック素子1の表面に印刷法により外
部電極を形成するときに反りが50μmを越えると安定
した印刷厚を得ることができないため、反りが50μm
以下になることを条件として調査した。空隙間隔Sが、
本発明による指定範囲より大きい(空隙間隔>100μ
m)場合、セラミック素子1の反りの目標値である50
μm以下を満たすことができなかった。また、空隙間隔
Sを0にした場合、焼結収縮が不均一となり、セラミッ
ク素子1に変形が見られた。
When the external electrodes are formed on the surface of the ceramic element 1 by a printing method, if the warpage exceeds 50 μm, a stable printing thickness cannot be obtained, so that the warpage is 50 μm.
The research was conducted on the condition that the following conditions were satisfied. The air gap S is
Larger than specified range according to the present invention (air gap> 100 μ)
m), the target value of the warpage of the ceramic element 1 is 50
μm or less could not be satisfied. In addition, when the air gap S was set to 0, the sintering shrinkage became uneven, and the ceramic element 1 was deformed.

【0019】次に、収縮しないセラミック支柱を用いた
場合は、焼結収縮する支柱を用いたものより、セラミッ
ク素子の反りの改善効果が少なかった。また、セラミッ
ク素子を搭載するセッターに緻密質のものを用いた場合
は、セラミック素子の反りの抑制効果が小さかった。
Next, when the non-shrinking ceramic pillar was used, the effect of improving the warpage of the ceramic element was smaller than that of the sintering shrinking pillar. Further, when a dense setter was used for mounting the ceramic element, the effect of suppressing the warpage of the ceramic element was small.

【0020】本実施形態1では、セラミック支柱とセラ
ミック素子の間隔は反り発生に影響を与えていなかっ
た。
In the first embodiment, the distance between the ceramic pillar and the ceramic element does not affect the warpage.

【0021】[0021]

【表1】 [Table 1]

【0022】(実施形態2)Pb(Mg1/2W1/
2)03−PbTiO3系セラミックス粉末を用いて実
施形態1と同様にセラミック素子1(L50mm×W1
0mm×T1.5mm)とセラミック支柱2aをプレス
成型にて得た後、実施形態1と同様にセラミック素子1
を直ちに搭載する気孔率22%の多孔質マグネシアセッ
ター3と多孔質セッター3の下方に敷く気孔率0%の緻
密質マグネシアセッター4を用い、セラミック素子1を
1000℃にて焼成し、焼結後のセラミック素子1に生
じた反りの値を表2に示す。
(Embodiment 2) Pb (Mg1 / 2W1 /
2) Ceramic element 1 (L50 mm × W1) as in Embodiment 1 using 03-PbTiO3 ceramic powder
0 mm × T1.5 mm) and the ceramic column 2 a were obtained by press molding, and then the ceramic element 1 was formed in the same manner as in the first embodiment.
The ceramic element 1 is fired at 1000 ° C. using a porous magnesia setter 3 having a porosity of 22% and a dense magnesia setter 4 having a porosity of 0% spread below the porous setter 3 immediately after the sintering. Table 2 shows the values of the warpage that occurred in the ceramic element 1 of FIG.

【0023】空隙間隔Sを0にした場合、焼結収縮が不
均一となり、セラミック素子に変形が見られ、空隙間隔
Sが100μmを越えると、セラミック素子1の反りの
抑制効果が小さく50μmを越えてしまうことがわか
る。
When the air gap S is set to 0, the sintering shrinkage becomes uneven and the ceramic element is deformed. When the air gap S exceeds 100 μm, the effect of suppressing the warpage of the ceramic element 1 is small and exceeds 50 μm. You can see that

【0024】セッター4の材質を多孔質にすると、セラ
ミック素子1の反りの向きや大きさが安定しなくなるた
め、多孔質セッター3は雰囲気抑制のため緻密質セッタ
ー4と図1のように組み合わせて使う方が良い。
If the material of the setter 4 is made porous, the direction and size of the warpage of the ceramic element 1 become unstable, so that the porous setter 3 is combined with the dense setter 4 as shown in FIG. It is better to use.

【0025】[0025]

【表2】 [Table 2]

【0026】[0026]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、セラミッ
ク素子を焼成する際に、セラミック素子と同材質の未焼
結セラミック支柱を用いることにより、セラミック素子
と素子の上方に位置するセッター間の空隙間隔を焼成中
も一定に保つことができ、その空隙間隔を0より大きく
100μm以下に設定し焼成することで、反り、クラッ
クおよび変形の少ない焼結体を得ることができる。
As described above, according to the present invention, when a ceramic element is fired, a non-sintered ceramic column made of the same material as that of the ceramic element is used. Can be kept constant during firing, and the sintered body having less warpage, cracks and deformation can be obtained by setting the gap between 0 and 100 μm or less and firing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態に係るセラミック素子の焼成
方法を説明する構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a method for firing a ceramic element according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来例のセラミック素子の焼成方法を説明する
構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a conventional method of firing a ceramic element.

【図3】従来例のセラミック素子の焼成方法を説明する
構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a conventional method of firing a ceramic element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 セラミック素子 2a セラミック支柱 2b セラミック支柱 2c セラミック支柱 3 多孔質セッター 4 緻密質セッター 5 重し板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ceramic element 2a Ceramic support 2b Ceramic support 2c Ceramic support 3 Porous setter 4 Dense setter 5 Weight plate

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 セラミック素子をセッター上に多段積み
に搭載して焼成するセラミック素子の焼成方法であっ
て、 焼成過程におけるセラミック素子の収縮特性と同じ焼結
収縮特性を有する未焼結セラミックを支柱としてセラミ
ック素子の周りに配置し、 前記セラミック素子と上方に位置するセッター間に前記
セラミック支柱により一定の空隙を設けてセラミック素
子を焼成することを特徴とするセラミック素子の焼成方
法。
1. A method for firing a ceramic element in which ceramic elements are mounted on a setter in a multi-stage stack and fired, comprising: supporting a non-sintered ceramic having the same sintering shrinkage characteristic as that of a ceramic element in a firing process. A method for firing a ceramic element, comprising: disposing the ceramic element around a ceramic element; and providing a certain gap between the ceramic element and an upper setter by the ceramic support to fire the ceramic element.
【請求項2】 前記セラミック素子と上方に位置するセ
ッター間の空隙を、0<(空隙間隔)≦100μmの範
囲に設定することを特徴とする請求項1に記載のセラミ
ック素子の焼成方法。
2. The method of firing a ceramic element according to claim 1, wherein a gap between the ceramic element and a setter located above is set in a range of 0 <(gap) ≦ 100 μm.
【請求項3】 セラミック素子を搭載する前記セッター
として、多孔質セッターと緻密質セッターを組み合わせ
たものを用いることを特徴とする請求項1又は2に記載
のセラミック素子の焼成方法。
3. The method for firing a ceramic element according to claim 1, wherein a combination of a porous setter and a dense setter is used as the setter on which the ceramic element is mounted.
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