JP3109433B2 - セラミック成形体の焼成方法および焼成装置 - Google Patents

セラミック成形体の焼成方法および焼成装置

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JP3109433B2 JP08066454A JP6645496A JP3109433B2 JP 3109433 B2 JP3109433 B2 JP 3109433B2 JP 08066454 A JP08066454 A JP 08066454A JP 6645496 A JP6645496 A JP 6645496A JP 3109433 B2 JP3109433 B2 JP 3109433B2
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    • F27B5/06Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、電子部品などに
用いられるセラミック成形体を焼成するための方法およ
び焼成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】セラミック電子部品などの量産に際して
は、通常、セラミック成形体を焼成する場合、図4に示
すバッチ式の焼成装置を用いて焼成することが案出され
ている。図4は、バッチ式の焼成装置1aの縦断面図で
ある。焼成装置1aは、内部にセラミック成形体を焼成
するための焼成空間3aを有する炉体2aを含んでい
る。この炉体2aは、天井と側壁とからなる炉壁4a
と、炉床であるステージ10aと、炉体2a内の、炉壁
4aの側壁側の周辺に設けられたヒータ5aと、炉体2
aの天井に設けられたガス給気管6aおよびガス排気管
7aとから構成されている。また、炉床であるステージ
10aの下側に、ステージ10aを上昇させたり、降下
させたりして移動することのできる昇降機9aが取り付
けられている。符号11aは炉体2aを支える炉脚であ
る。
【0003】上記焼成装置1aを用いてセラミック成形
体を焼成する際には、まず、例えば多数のセラミック成
形体を装填した匣8aをステージ10aの上に載置して
炉体2a内の焼成空間3aに配置する。次に、ヒータ5
aで焼成空間3aを昇温し、ガス給気管6a、ガス排気
管7aにより所定のガスの給排気を行いセラミック成形
体の焼成を行う。その後、炉体2a内の温度を所定の温
度に低下させた後、ステージ10を昇降機9で降下さ
せ、焼成されたセラミック成形体を取り出す。
【0004】ところで、高温に焼成されたセラミック成
形体を室温に冷却するのには長時間要することから、そ
の冷却を短時間に行うために、焼成されたセラミック成
形体を、高温の状態のまま、ステージ10を昇降機9で
降下させて外気に直接さらして冷却することが考えられ
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような方法で焼成されたセラミック成形体の冷却を急速
に行うと、その冷却時の雰囲気が不安定になり、焼成し
て得られた電子部品の電気特性が劣化し、電気特性にバ
ラツキが生じることがある。
【0006】そこで、本発明は、上記の問題を解決すべ
くなされたものであって、焼成されたセラミック成形体
の冷却を急速に行っても、その雰囲気を安定化すること
のできるセラミック成形体の焼成方法および焼成装置を
提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するため手段】上記目的を達成するため、
本願請求項1に記載の発明は、炉体内に設けられた熱伝
導性の良い材料からなる焼成用内管内に、セラミック成
形体を装填した匣を実質的に封止して配置し、次いで、
前記セラミック成形体を焼成し、その後、焼成用内管の
外表面を外気に直接さらして焼成されたセラミック成形
体の冷却を行った後に、その焼成用内管内から前記匣を
取り出すことを特徴とする、セラミック成形体の焼成方
法である。また、請求項2に記載の発明のセラミック成
形体の焼成装置は、それぞれが独立して移動する第1ス
テージおよび第2ステージを含む炉床を有する炉体と、
その炉体内の側壁との間に一定の間隔の空間部を有して
配置され、上端部が炉体内の天井に固定して取り付けら
れ、下端部が、前記セラミック成形体を装填した匣を載
置した前記炉床の第1ステージの上に、前記匣を実質的
に封止するように載置されるとともに、内部にセラミッ
ク成形体を焼成するための焼成空間を有し、かつ、熱伝
導性の良い材料で形成された焼成用内管とを備えた、セ
ラミック成形体の焼成装置である。本発明の請求項に記
載の焼成方法および焼成装置によれば、熱伝導性の良い
材料からなる焼成用内管内に、セラミック成形体を内部
に装填した匣を実質的に封止して配置し、セラミック成
形体を焼成した後、焼成されたセラミック成形体を、焼
成用内管の外表面を外気に直接さらすことにより冷却が
行われる。よって、このような焼成されたセラミック成
形体の冷却方法は、焼成用内管内の焼成空間の雰囲気が
外気により不安定になることなく、安定にして急冷でき
ることになる。
【0008】
【発明の実施の形態】次に、本発明を図面に示す実施例
により説明する。
【0009】図1の(a)は、本発明の一実施例である
バッチ式の焼成装置1の縦断面図である。また、図1の
(b)は、図1の(a)のA−A線上における横断面図
である。この図1の(b)には、図1の(a)のヒータ
5が図示されていない。焼成装置1は、炉体2と、その
炉体2内の天井に取り付けられた、セラミック成形体を
焼成するための焼成空間3を有する焼成用内管14を含
んでいる。この炉体2は、天井および側壁とからなる炉
壁4と、それぞれが独立して移動する、中央部に位置す
る第1ステージ10およびその第1ステージ10の周囲
に隙間なく設けられたリング状の第2ステージ12とか
らなる炉床と、炉体2内の、炉壁4の側壁側の周辺に設
けられたヒータ5と、前記焼成用内管14の上端部の天
井に設けられたガス給気管6およびガス排気管7とから
構成されている。この焼成用内管14は、炉体2内の、
炉壁4の側壁との間に、一定の間隔の空間部13を有し
て配置されている。また、焼成用内管14の一方の上端
部は、炉体2の天井に、例えば嵌合などにより、固定し
て取り付けられており、また、他方の下端部は、セラミ
ック成形体を焼成する際に、そのセラミック成形体を装
填した匣8を載置した第1ステージ10の上に、隙間が
ないように設置して前記匣8を封止して配置されてい
る。この焼成用内管14は、熱伝導性の良い材料で形成
されている。例えば、アルミナ、炭化ケイ素などから形
成されている。より好ましくは、熱伝導性や熱的機械強
度の優れた炭化ケイ素がよい。また、炉床を構成する第
1ステージ10、第2ステージ12のそれぞれの下側
に、それらのステージを上昇させたり、下降させたりし
てそれぞれが独立して移動することのできる昇降機9、
15が取り付けられている。符号11は、炉体2を支え
る炉脚である。
【0010】次に、上記焼成装置1を用いたセラミック
成形体の焼成方法を図1、図2および図3を用いて説明
する。
【0011】まず、図1に示すように、昇降機9を用い
て、第1ステージ10の上に載置された、多数のセラミ
ック成形体を内部に装填した匣8を、炉体2内の焼成用
内管14の焼成空間3に配置する。これにより、匣8が
焼成用内管14内の焼成空間3に封止された状態にな
る。このとき、、第2ステージ12も昇降機15を用い
て、炉体2を封止する位置に配置されている。次に、ヒ
ータ5で焼成空間3を昇温し、ガス給気管6、ガス排気
孔7により所定のガスの給排気を行いセラミック成形体
の焼成を行う。
【0012】その後、図2に示すように、焼成用内管1
4を封止したまま、先に、第2ステージ12を炉体2の
下側の矢印x方向に昇降機15で移動させる。これによ
り、第2ステージ12がある炉床の部分に隙間を形成す
る。その隙間から外気を、炉体2内(炉壁4の側壁と焼
成用内管14の間の空間部13)に流入させて焼成用内
管14の外側を外気に直接さらし、その焼成用内管14
とともに、その内側にある焼成されたセラミック成形体
を冷却する。冷却に長時間要する場合には、ファンで冷
風を直接、焼成用内管14の外側にあてたりしてもよ
い。そして、焼成されたセラミック成形体をほぼ室温ま
で下げる。
【0013】その後、図3に示すように、第1ステージ
10を炉体2の下側の矢印x方向に昇降機9で移動さ
せ、第1ステージ10の上に載置された匣8とともに、
その内部に装填されている、焼成されたセラミック成形
体を取り出す。
【0014】このようなセラミック成形体の焼成方法に
よれば、焼成されたセラミック成形体を急冷するため
に、炉体2内に外気を流入させても、その冷却期間中の
雰囲気がほぼ均一に保たれているので、この焼成された
セラミック成形体から得られた電子部品の電気特性は劣
化しない。
【0015】なお、上記焼成用内管14内の焼成空間3
の封止状態は、焼成されたセラミック成形体の冷却の際
に、炉体2内に外気を流入させても、焼成空間3の雰囲
気が不安定にならない程度であればよい。
【0016】次に、本発明の焼成方法を、L寸1.6m
m、W寸0.8mm、T寸0.8mmのサイズの、10
0nFの容量の積層セラミックコンデンサの焼成に適用
した具体的な実験例を説明する。まず、炉体2内に、炭
化ケイ素で形成された焼成用内管14を設けた上記実施
例の焼成装置1を用い、第1ステージ10の上に、多数
のセラミック成形体を装填したアルミナ匣を載置する。
次に、セラミック成形体を焼成用内管14内で最高温度
1300℃で焼成した後、そのままの状態で炉体2内の
温度を下げる。その後、第2ステージを移動させて炉体
2内に外気を流入させ、焼成されたセラミック成形体
を、1000℃の高温から、冷却速度を約10℃/分と
して冷却し、ほぼ室温まで下げる。次に、第1ステージ
10を下降させ、匣8から焼成されたセラミック成形体
を取り出し、積層セラミックコンデンサを得た。比較の
ために、図4に示す従来の焼成装置1aを用い、上記と
同様にして焼成し、その後、1000℃の高温からステ
ージ10aを移動させ、焼成されたセラミック成形体を
外気に直接さらし、その冷却速度を、上記と同様の10
℃/分として冷却し、積層セラミックコンデンサを得
た。
【0017】上記のような本発明および従来の焼成方法
に従って得られた積層セラミックコンデンサのうち、各
100個を取り出し、静電容量のバラツキを測定した。
その結果、従来の焼成方法で得られた積層セラミックコ
ンデンサは、静電容量の変動率(CV値)が13.8%
であるのに対し、本発明の焼成方法で得られた積層セラ
ミックコンデンサは、静電容量の変動率(CV値)が
4.9%と小さいことがわかった。従って、本発明の焼
成方法によれば、焼成用内管14内の焼成空間3の雰囲
気が外気により不安定になることなく、安定にして急冷
できることになる。
【0018】なお、本発明の焼成装置1は、上記に記載
した内容に限ることなく、本発明の趣旨に逸脱しない範
囲の変更は任意に行える。例えば、上記実施例では、第
2ステージ12の移動方向が上下のものについて例示し
たが、横方向でもよく、方向に限定されるものではな
い。
【0019】また、図1に示すように、炉体2およびそ
の内部の焼成空間の形状は、円柱に限るものではなく、
角柱でもよく、形状に限定されることはない。また、炉
体2内に配置された焼成用内管14の形状も同様、円筒
に限るものではなく、角筒でもよく、形状に限定される
ことはない。更に、第1ステージ10や第2ステージ1
2の形状も同様、円形や円形リングに限定されることは
なく、四角形や四角形リングであってもよい。また、第
2ステージ12はリング形状でなく、例えば、第1ステ
ージ10の周辺部に位置するように設けられておれば、
その形状に限定されるものではない。また、上記実験例
の第1ステージ10の上に載置される匣はアルミナ材か
らなるが、その材質に限るものではなく、例えば、ジル
コニア材などの他の材質であってもよい。また、本発明
の適用は積層セラミックコンデンサに限るものではな
く、セラミック成形体を焼成して形成される同様の他の
セラミック電子部品にも適用できる。
【0020】
【発明の効果】以上のように、本発明の焼成方法および
焼成装置によれば、炉体内に設けられた熱伝導性の良い
材料からなる焼成用内管内に、セラミック成形体を内部
に装填した匣を実質的に封止して配置し、セラミック成
形体を焼成した後、焼成されたセラミック成形体を、焼
成用内管の外表面を外気に直接さらすことにより冷却を
行なっても、焼成用内管内の焼成空間の雰囲気が外気に
より不安定になることなく、安定にして急冷できる。こ
のため、全てのセラミック成形体を良好に焼成でき、電
子部品にした場合の電気特性の劣化を防止できて電気特
性のバラツキを抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係わるセラミック成形体の
焼成装置の縦断面図(a)およびそのA−A線上におけ
る横断面図(b)である。
【図2】図1の焼成装置の、焼成されたセラミック成形
体の冷却工程を説明するための縦断面図である。
【図3】図1の焼成装置の、焼成されたセラミック成形
体を取り出す工程を説明するための縦断面図である。
【図4】従来のセラミック成形体の焼成装置の縦断面図
である。
【符号の説明図】
1・・・焼成炉 2・・・炉体 3・・・焼成空間 4・・・炉壁 5・・・ヒータ 6・・・ガス給気管 7・・・ガス排気管 8・・・匣 9、15・・・昇降機 10・・・第1ステージ 12・・・第2ステージ 13・・・空間部 14・・・焼成用内管

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炉体内に設けられた熱伝導性の良い材料
    からなる焼成用内管内に、セラミック成形体を装填した
    匣を実質的に封止して配置し、次いで、セラミック成形
    体を焼成し、その後、焼成用内管の外表面を外気に直接
    さらして焼成されたセラミック成形体の冷却を行った後
    に、その焼成用内管内から前記匣を取り出すことを特徴
    とする、セラミック成形体の焼成方法。
  2. 【請求項2】 セラミック成形体を焼成するための焼成
    装置であって、それぞれが独立して移動する第1ステー
    ジおよび第2ステージを含む炉床を有する炉体と、その
    炉体内の側壁との間に一定の間隔の空間部を有して配置
    され、上端部が炉体内の天井に固定して取り付けられ、
    下端部が、前記セラミック成形体を装填した匣を載置し
    た前記炉床の第1ステージの上に、前記匣を実質的に封
    止するように載置されるとともに、内部にセラミック成
    形体を焼成するための焼成空間を有し、かつ、熱伝導性
    の良い材料で形成された焼成用内管とを備えた、セラミ
    ック成形体の焼成装置。
JP08066454A 1996-03-22 1996-03-22 セラミック成形体の焼成方法および焼成装置 Expired - Lifetime JP3109433B2 (ja)

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