JP3268423B2

JP3268423B2 - 多層セラミック焼結体の製造装置

Info

Publication number: JP3268423B2
Application number: JP31803395A
Authority: JP
Inventors: 靖夫大曽根; 茂樹平沢; 文一田上; 朗小野澤; 崇弘大黒
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-12-06
Filing date: 1995-12-06
Publication date: 2002-03-25
Anticipated expiration: 2015-12-06
Also published as: JPH09157039A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は多層セラミック焼結
体の製造装置に係り、特に、高寸法精度、高信頼性を確
保するための、装置内温度分布の小さい多層セラミック
焼結体の製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】セラミックスの多層化技術は、近年、特
に電子産業部門において、欠かすことのできない技術と
なってきている。例えば、積層セラミックコンデンサ、
圧電素子等の電子セラミックデバイスの小型化、高性能
化や、半導体素子等の高密度実装化に不可欠な、セラミ
ック多層基板などへの技術があげられる。これらのセラ
ミック焼結体は、現在、グリーンシート法と呼ばれる方
法で作製されているが、セラミックスは焼結時に大きな
寸法変化（収縮）を伴い、これは原材料やプロセスのバ
ラツキなどの影響を受けやすい。

【０００３】したがって、加熱焼成後の寸法精度を高く
保つことは、非常に高度な技術を要する。特に多層配線
基板として用いる場合には、半導体素子を搭載し、素子
との接続を形成しなければならないため、基板表面に形
成する配線の位置精度（表面の寸法精度）が高いことが
要求される。さらに、これらのセラミック基板には、後
工程で、めっき、ピン付け、または薄膜層の形成等の作
業が必要で、これらの作業工程での機械的な信頼性も重
要な要件になってくる。

【０００４】また、これらのセラミック基板上に、後工
程で薄膜多層配線層を形成することが必要な場合などに
は、セラミック基板を、精度良く薄膜回路作製装置に配
置することなども重要な要件になってくる。一般にこの
ような場合には、基板の外周部を基準とすることから、
焼結体の外形寸法（最大寸法）および外周形状が高精度
であることが必要となる。

【０００５】上記した多層セラミック積層体の焼結方法
としては、積層体に何も荷重をかけない状態で焼成（無
加圧焼成）するのが一般的である。この方法は、簡便
で、コストも安いというメリットがあるが、焼成収縮の
バラツキを避けられず、その寸法精度を高く安定させる
ことが非常に難しい。特に内部に複雑な導体層を有する
場合には、その寸法精度を確保することが難しく、さら
に、反り、剥離、ふくれ等の発生も大きな問題となって
いる。この焼成収縮のバラツキの原因としては、加熱焼
成装置内および積層体内の温度分布の不均一性、加圧す
る治具と積層体間の熱変形や熱膨張率の差、バインダ分
解ガス除去性の悪さ、雰囲気ガスの供給不足あるいは不
均一性などが考えられる。

【０００６】これらの問題に対しては、例えば特開平５
−２８３２７２号公報において、荷重を焼成時に積層体
に与える方法が開示されている。この技術においては、
積層体の焼成収縮を阻害しないで、加圧力の向きと垂直
な面方向の収縮や、積層体の反りの発生を低減すること
ができる。しかしながら上記従来技術においては、加熱
焼成装置内および積層体内の温度分布の不均一性に関
し、何ら対策が開示されておらず、加圧力の向きと垂直
な面内の収縮を低減したり、積層体の反りを防ぐことは
できても、温度分布の不均一に起因する熱応力の発生に
より、加熱焼成中に、積層体にクラックが入ったり、温
度分布の違いのため、積層体のある部分ではバインダの
分解がまだ終わっていないうちに、他の部分ではセラミ
ックスの溶解が始まってしまい、製品の寸法精度が所定
の範囲内に届かない、などの重大な問題点があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、積
層体に荷重を負荷する治具を接触させるために、積層体
内に大きな温度分布が生じるという問題点がある。例え
ば、積層体内の荷重に垂直な面に温度分布の不均一性が
生じた場合には、熱応力の発生やバインダ分解反応の段
階が、積層体内で異なってしまうことにより、寸法精度
が低下したり積層体にクラックが入ってしまうという問
題があった。

【０００８】一方、複数の積層体を荷重方向に積み重ね
て、同時に加熱焼成しようとする場合には、荷重と平行
な方向の温度分布が大きくなり、積層体ごとに大きな温
度差が生じてしまうという問題点があった。特に積層体
の絶縁層内に、異種セラミックスとしてガラス成分が含
まれる場合には、ガラスが溶融する温度範囲が狭いため
に、積層体内、あるいは積層体間で、ガラス成分が溶融
するタイミングが一致せず、高寸法精度を維持しなが
ら、積層体を破損することなく加熱焼成することが難し
いという問題点があった。

【０００９】本発明は、これらの問題を解決し、装置内
および積層体内の温度分布を高精度に制御することので
きる多層セラミック焼結体の製造装置を提供することを
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、セラミック絶縁層を有する積層体の外表面
に、加圧力を与えながら加熱焼成して多層セラミック焼
結体を製造する製造装置において、前記加熱焼成を行う
領域内で前記積層体に前記加圧力を与える加圧部材と、
領域外にある加圧手段とを連結する連結部材が、前記加
圧部材より熱伝導率の小さい材料で構成されていること
を特徴とするものである。

【００１１】また、セラミック絶縁層を有する一個また
は複数個の積層体の外表面の少なくとも一部に、加圧力
を与えながら高温に加熱焼成して多層セラミック焼結体
を製造する製造装置において、前記積層体が、前記加熱
焼成を行う領域内で、前記加圧力を与える加圧部材によ
ってはさまれ、前記加圧力を与える手段の少なくとも一
部が、前記加熱焼成を行う領域の外部に露出しており、
かつ、前記加熱焼成を行う領域内にある加圧手段の一部
と、領域外にある加圧手段の一部とを連結する連結部材
が、前記加圧部材より熱伝導率の小さい材料で構成され
ていることを特徴とするものである。また、前記連結部
材の断面形状が、中空の円形、あるいは、中実または中
空の多角形、または円筒形の断面形状であることを特徴
とする。

【００１２】また、セラミック絶縁層を有する積層体の
外表面の少なくとも一部に、加圧力を与えながら加熱焼
成して多層セラミック焼結体を製造する製造装置におい
て、前記加熱焼成を行う領域がほぼ円筒形状をなし、前
記加熱領域の内周壁にほぼ円筒形の加熱ヒータを設け、
前記加熱領域の外部から前記積層体に加圧力を与える部
材のうち、前記加熱領域内にあって、前記加熱ヒータか
ら放射伝熱により直接加熱される部材の長さが、前記加
熱ヒータの直径以上であることを特徴とするものであ
る。

【００１３】また、セラミック絶縁層を有する積層体の
外表面に、加圧力を与えながら加熱焼成して多層セラミ
ック焼結体を製造する製造装置において、前記加熱焼成
する領域の内周壁にほぼ鉛直円筒形の加熱手段を設け、
前記加熱手段によって前記加圧力を与える加圧部材が加
熱され、前記加圧部材の前記加熱領域内にある長さが、
前記ほぼ円筒形の加熱手段の直径のほぼ１／２倍以上で
あることを特徴とするものである。

【００１４】また、セラミック絶縁層を有する積層体の
外表面の少なくとも一部に、加圧力を与えながら加熱焼
成して多層セラミック焼結体を製造する製造装置におい
て、前記加熱焼成を行う領域が鉛直円筒形状であり、前
記加熱領域の内周壁にほぼ円筒形の加熱ヒータを設け、
一個または複数個の積層体を積み重ねた状態で鉛直方向
に加圧力を与え、かつ、前記加熱ヒータが鉛直方向に少
なくとも３分割され、各分割部の加熱量を個別に制御で
きる構成となっており、前記分割部の一つは主として前
記積層体を、他の二つは主として前記加圧力を与える部
材を加熱する構成であり、前記加圧力が与えられる部材
のうち、前記加熱領域内にあって、前記加熱ヒータから
の放射伝熱により直接加熱される長さが、前記円筒形の
加熱ヒータの直径のほぼ１／２倍以上であることを特徴
とするものである。

【００１５】また、セラミック絶縁層を有する積層体の
外表面の少なくとも一部に、加圧力を与えながら加熱焼
成して多層セラミック焼結体を製造する製造装置におい
て、前記加熱焼成を行う加熱源により構成される空間の
重心と、前記積層体の重心とが、実質的に等しい位置に
くるように、前記積層体を設置することを特徴とするも
のである。

【００１６】また、セラミック絶縁層を有する積層体の
外表面の少なくとも一部に、加圧力を与えながら加熱焼
成して多層セラミック焼結体を製造する製造装置におい
て、前記加熱焼成を行う加熱源および前記積層体を含
み、前記加圧力を与える方向と垂直な方向の装置断面
で、前記加熱源が、前記積層体の重心をその中心とする
円周上の複数の位置に配置されていることを特徴とする
ものである。

【００１７】また、セラミック絶縁層を有する積層体の
外表面の少なくとも一部に、加圧力を与えながら加熱焼
成して多層セラミック焼結体を製造する製造装置におい
て、前記加熱焼成を行う加熱源および前記積層体を含
み、前記加圧力を与える方向と垂直な方向の装置断面
で、前記加熱源が、前記積層体の重心とその重心が等し
い位置にある正多角形の、各辺の少なくとも１点以上の
位置に配置されていることを特徴とするものである。ま
た、前記装置断面が長方形状をしており、前記加熱源が
前記長方形断面の長辺の内壁に設けられ、前記長方形断
面の長辺の長さが、短辺の長さの２倍以上であることを
特徴とする。

【００１８】また、セラミック絶縁層を有する積層体の
外表面に、加圧力を与えながら加熱焼成して多層セラミ
ック焼結体を製造する製造装置において、前記加熱領域
内で前記積層体を挟持する加圧部材と、前記加熱領域外
の加圧手段とを連結する連結部材が、少なくとも前記加
熱領域内では、前記加圧部材より熱伝導率材の小さい材
料からなるとともに、中空にして熱抵抗を大きくするこ
とにより、前記加熱領域外への熱の流出を低減し、か
つ、前記加熱領域内の連結部材を加熱して流熱分を補償
する加熱手段を設けたことを特徴とするものである。ま
た、これらの製造装置において、前記積層体と、前記積
層体に加圧力を与える加圧部材との間に、熱伝導率の小
さい部材を挿入する構成であることを特徴とする。

【００１９】そして、このような構成を採用することに
より、治具の熱抵抗を大きくし、治具を伝わって加熱領
域外部へ流出する熱量を低減することができる。さら
に、加熱領域内の治具を直接放射伝熱によって加熱する
ことにより、治具を伝わって加熱領域外部へ流出する熱
を補うことができ、積層体における温度分布を低減化す
ることができるので、積層体の寸法精度を高く維持でき
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、図面
を参照して説明する。図１、図２、図３および図４によ
り、本発明の一実施形態を説明する。図１と図３には、
加熱焼成領域の、加圧力と平行で加圧力を伝達する部材
の中心を通る垂直断面のみを示す。図４は図１のＡ部の
水平断面図を示す。

【００２１】図１に示す本発明による多層セラミック焼
結体の製造装置は、積層体１１を載せて加圧力を加える
プレス盤１２、加圧力を加熱焼成領域外部より伝達する
プレス軸１３、加熱源であるヒ−タ１４、断熱材１５に
より構成されている。この二つのプレス盤１２の間に、
図２に示すように、積層体１１をセッタ１６と呼ぶ多孔
質体の間に挟み込んだ形で配置し、プレス軸１３から圧
力を加えながら、ヒ−タ１４により放射伝熱および熱伝
導により積層体１１を多層セラミック焼結体に加熱焼成
する。

【００２２】プレス軸１３の外側には柱１７と加圧機１
８がある。加熱領域内に温度センサ１９があり、外部の
温度制御装置２０につながり、ヒ−タ１４の発熱量を制
御する。プレス軸１３のうち、炉内挿入部分１３ａは熱
伝導率が小さく耐熱性の優れた材料（例えば耐熱合金）
とし、その他の部分１３ｂは熱伝導率が小さく強度のあ
る材料（例えばステンレス鋼）とする。炉内挿入部分１
３ａは中空の円筒形状になっている。

【００２３】図４に、プレス軸１３の炉内挿入部分１３
ａの水平断面を示す。プレス盤１２は、熱伝導率の大き
な材料（例えば炭化ケイ素ＳｉＣ）になっている。本装
置で積層体を焼成する手順を示す。加圧機１８により、
上下のプレス軸１３とプレス盤１２とを移動して上下に
開く。積層体１１とセッタ１６とをプレス盤１２の間に
はさみ加圧する。この際に、装置の一部にとびらがあ
り、積層体１１の出し入れが可能である。次に、ヒ−タ
１４を発熱させ、約１０００℃に加熱し、焼成する。こ
の際に、処理ガスを装置の内部に導入する。その後、冷
却し、完成した積層体１１を取り出す。

【００２４】図１は積層体１１を一個だけ焼成する場合
を示すが、複数個の積層体１１を同時に加熱焼成する場
合は、図３に示すような構成をとる。すなわち、セッタ
１６で挟み込んだ積層体１１を加圧力と平行な方向に積
み重ね、隣合う２つのセッタ１６の間にはスペ−サ２１
を挿入し、ヒ−タ１４により一個の積層体１１を加熱焼
成する場合と同様に、放射伝熱または熱伝導により、積
層体１１を多層セラミック焼結体に加熱焼成するのであ
る。図３では積層体１１を鉛直方向に積み重ね、加圧力
も鉛直方向に加える場合を示しているが、各部材の位置
を保持することが可能であれば、積層体１１を積み重ね
る方向や加圧力の方向は、鉛直方向でなくとも構わな
い。

【００２５】また、図１および図３に示す２個のプレス
盤１２の向い合った面は、高い平行度を有することが望
ましい。さらに、積層体１１、セッタ１６、スペ−サ２
１のそれぞれの加圧力と垂直な面は平行であることが望
ましい。本発明では、これらの部材を加圧力と同じ方向
に積み重ね、かつ、プレス軸１３、プレス盤１２、積み
重ねた積層体１１、セッタ１６およびスペ−サ２１等の
重心が、同一直線上にあるように配置することにより、
加圧力をムラなく均等に積層体１１に伝え、高寸法精度
を維持して多層セラミック焼結体を製造することができ
る。

【００２６】一方、ヒ−タ１４から発生する熱は放射伝
熱により、プレス盤１２、プレス軸１３、加熱領域の内
壁である断熱材１５、および積層体１１とセッタ１６、
スペ−サ２１などに入射し、各部材の昇温に費やされた
後、一部は断熱材１５の外側から、それ以外の分は主と
してプレス軸１３から加熱領域外に流出する。積層体１
１内の温度分布は、このプレス軸１３の熱抵抗に大きく
依存する。

【００２７】図５に、積層体１１内の温度分布を、コン
ピュ−タによる数値シミュレ−ションした結果を示す。
例えば、一個の積層体１１を加熱焼成する場合で、プレ
ス軸１３の直径が１００ｍｍで、加熱領域内部の天井と
床との間の高さが５００ｍｍの寸法としたとき、積層体
１１中心の温度が約１０００℃となる条件では、プレス
軸１３の材料を、加熱領域の外部まで、熱伝導率の大き
い、すなわち熱抵抗の小さいＳｉＣとした場合（図５の
Ｂの線）と、プレス軸１３全体をＳｉＣと比較して、熱
伝導率が１／３程度であるステンレス鋼とした場合（図
５のＣの線）の積層体１１の中心温度を基準とした、積
層体１１内のプレス軸１３と垂直な面内の温度分布は、
図５に示すようになり、積層体１１中心から１００ｍｍ
の位置で、ＳｉＣの場合１０℃、ステンレス鋼の場合
２.７℃となる。

【００２８】したがって、可及的小寸法の製造装置で、
高寸法精度を維持しながら前記積層体１１を加熱焼成す
るためには、本発明では、プレス軸１３の材料を、ステ
ンレス鋼やＮｉを主成分とする耐熱合金のような熱伝導
率の小さい材料としたため、積層体１１内の温度分布を
小さくし、高寸法精度を維持して前記積層体１１を加熱
焼成することができる。

【００２９】また、プレス軸１３の材料としてステンレ
ス鋼を採用し、水蒸気を含む反応ガスを加熱領域内に流
しながら積層体１１を加熱焼成する場合には、プレス軸
１３の腐食が進んでしまうという問題点が存在するが、
本発明では、このプレス軸１３の材料として、例えばハ
ステロイのようなＮｉ系の耐熱合金を採用することも可
能であるため、プレス軸１３を腐食させることなく、繰
り返し使用可能な量産性の高い多層セラミック焼結体の
製造装置を提供することができる。

【００３０】さらに、本発明では、プレス軸１３の断面
形状を中空とすることにより、プレス軸１３の外周の形
状が等しく、かつ、同じ材料を使用している場合と比較
して、プレス軸１３の熱抵抗を大きくすることができ
る。このため、積層体１１内の温度分布を低減し、高寸
法精度を維持しながら多層セラミック焼結体を製造する
ことができる。特に、断面積が等しい場合には、加圧力
が最大となるときに、プレス軸１３が座屈等の破損を被
らない十分な強度を保てる範囲で、プレス軸１３の肉厚
を薄くすることにより、プレス軸１３の外形を大きくす
ることができる。これによりプレス盤１２の平行度を高
くすることができるので、積層体１１に対するプレス盤
１２の片当りや応力の偏りがなくなり、本発明による多
層セラミック焼結体の製造装置では、高寸法精度を維持
して積層体１１を加熱焼成することができる。

【００３１】また、プレス盤１２とプレス軸１３との間
に、プレス盤１２やプレス軸１３の材料よりも熱伝導率
の小さい部材をはさむと、積層体１１に生じる温度分を
さらに低減できる。

【００３２】図６を用いて、本発明における多層セラミ
ック焼結体の製造装置の他の実施形態を説明する。本実
施形態における多層セラミック焼結体の製造装置は、図
１に示した実施形態と同様に、積層体１１を載せて加圧
力を加えるプレス盤１２、加圧力を加熱焼成領域外部よ
り伝達するプレス軸１３、加熱源であるヒ−タ１４、断
熱材１５により構成されている。

【００３３】図６に示す本実施形態と、図１に示した実
施形態とでは、プレス軸１３と平行な方向のヒ−タ１４
の長さが異なる。図６の本実施形態では、加熱領域の長
さを加圧力の方向に大きくすることにより、ヒ−タ１４
から発生する熱のうち、放射伝熱により直接プレス軸１
３を加熱する割合を高めることができる。この結果、プ
レス軸１３から加熱領域外部に流出する熱量を補償する
ことができるため、積層体１１内の温度分布を低減する
ことができる。

【００３４】例えば、プレス軸１３の材質を全てステン
レス鋼にした場合の、一個積みの積層体１１内の最高温
度の点と最低温度の点との温度差は、コンピュ−タによ
る数値シミュレ−ションの結果、ヒ−タ１４の長さに対
して、図７に示すようになり、積層体１１内の温度分布
を±１℃以内にするためには、ヒ−タ１４の長さを約４
５０ｍｍ以上とすることが望ましい。

【００３５】この場合、積層体１１およびセッタ１６の
厚さを除くと４３０ｍｍ以上となり、ヒ−タ１４の直径
４００ｍｍ以上にすることが望ましいと言える。同様
に、図３に示すような、一度に５個の積層体１１を積み
重ねて加熱焼成する場合の温度分布は、コンピュ−タに
よる数値シミュレ−ションの結果、図８に示すようにな
る。図８のＤの線が５個の積層体全体の温度差、Ｅの線
が各積層体の中に生じる温度差の最大値である。

【００３６】この場合はヒ−タ１４の長さを約８００ｍ
ｍ以上とすることが望ましい。この場合、積層体１１、
セッタ１６、スペ−サ２１等の厚さを除くと５００ｍｍ
以上となり、同様にヒ−タ１４の直径４００ｍｍ以上に
することが望ましいと言える。本実施形態においては、
加熱領域のプレス軸１３方向の寸法が若干大きめになる
ものの、低コストで高性能な製造装置を提供することが
できる。

【００３７】図９を用いて、本発明における多層セラミ
ック焼結体の製造装置の他の実施形態を説明する。本実
施形態における多層セラミック焼結体の製造装置は、図
１に示した実施形態と同様に、積層体１１を載せて加圧
力を加えるプレス盤１２、加圧力を加熱焼成領域外部よ
り伝達するプレス軸１３、加熱源であるヒ−タ１４、断
熱材１５により構成されている。

【００３８】図９では、積層体１１を５個、加圧力方向
に積み重ねた場合を示したが、一度に積み重ねて加熱焼
成する積層体１１の個数は、１個でも、また５個より多
い複数個でも、あるいは、少ない複数個でも構わない。
本実施形態においては、ヒ−タ１４を加圧力と平行な方
向に、少なくとも３個の部分１４ａ、１４ｂ、１４ｃに
分割し、各々に温度センサ１９ａ、１９ｂ、１９ｃを設
けて個別に制御することにより、加熱領域のプレス軸１
３方向の寸法を肥大化させることなく、積層体１１の温
度分布を低減し、高寸法精度を維持して積層体１１を加
熱焼成することができる。

【００３９】なお、図９のように、上下側ヒ−タ１４
ａ、１４ｃの制御は、ヒ−タの構成する空間の重心と積
層体１１の重心とが一致するように、積層体１１を配置
した場合は一括して行っても構わないが、積層体１１の
位置が、加熱領域内の偏った位置に配置されてしまうよ
うな場合には、個別に制御することが望ましい。図９に
示すような構成で、一度に５個の積層体１１を積み重ね
て加熱焼成する場合で、中央部ヒ−タ１４ｂの長さが３
００ｍｍとした場合では、上下側ヒ−タ１４ａ、１４ｃ
の長さに対する積層体１１間の温度分布は、コンピュ−
タによる数値シミュレ−ションの結果、図１０のように
なる。

【００４０】５段重ねの場合、プレス盤１２よりの積層
体１１内の温度分布が最も大きく、積層体１１間の温度
分布とほぼ一致する。このため、定常発熱時の積層体１
１内の温度分布を±１℃以内、積層体１１間の温度分布
を±２.５℃以内とするためには、上下側ヒ−タ１４
ａ、１４ｃの長さは、概ね１００ｍｍ以上であることが
望ましい。この場合、上下側ヒ−タの長さの和は２００
ｍｍ以上となり、ヒ−タ１４の直径４００ｍｍの１／２
以上にすることが望ましいと言える。この場合、加熱領
域のプレス軸１３方向の寸法は５００ｍｍ程度となり、
コンパクトな寸法で低温度分布を実現することができ
る。

【００４１】なお、図９に示すように、本実施形態にお
いては、上下側ヒ−タ１４ａと断熱材１５内壁との距離
を、中央部ヒ−タ１４ｂと内壁間の距離と等しくしなく
ても構わない。ヒ−タの発熱密度の上限を超えない範囲
であれば、上下側ヒ−タ１４ａ、１４ｃを、よりプレス
軸１３に近づけてもよいし、あるいは、図中の断熱材１
５の上下の縁、すなわち天井と床とに配置しても構わな
い。このような場合は、プレス軸１３のストロ−クを狭
めるという問題点も生じるが、プレス軸１３を近傍から
直接加熱できるため、積層体１１内、積層体１１間の温
度分布を、一層低減することができる。

【００４２】図１１を用いて、本発明における多層セラ
ミック焼結体の製造装置の他の実施形態を説明する。本
実施形態における多層セラミック焼結体の製造装置は、
図１に示した実施形態と同様に、積層１１体を載せて加
圧力を加えるプレス盤１２、加圧力を加熱焼成領域外部
より伝達するプレス軸１３、加熱源であるヒ−タ１４、
断熱材１５により構成されている。ヒ−タ１４は装置の
天井側からつるすタイプのものである。

【００４３】本実施形態では、２個のプレス盤１２のう
ちの一方が固定されている場合など、積層体１１の位置
が、そのままでは加熱領域内の偏った位置に来てしまう
場合には、スペ−サ２１を、その厚みを調整して挿入す
ることにより、ヒ−タ１４が作る空間の重心の位置と、
積層体１１の重心の位置とが、実質的に等しい位置にく
るように積層体１１を配置するため、プレス軸１３から
加熱領域外部へ流出する熱量を、図１１の上下方向で、
ほぼ対称にすることができ、積層体１１内の温度分布を
低減できる。

【００４４】なお、図１１では、スペ−サ２１を積層体
１１の上側に挿入する場合のみを示したが、積層体１１
とプレス盤１２との位置関係に応じて、スペ−サ２１を
積層体１１の下側に挿入したり、あるいは積層体１１の
上下両側に挿入しても構わない。

【００４５】図１２を用いて、本発明における多層セラ
ミック焼結体の製造装置の他の実施形態を説明する。図
１２は、積層体１１を通って加圧力の方向と垂直な平面
による断面を示したものである。図１２では、加熱領域
の断面が長方形で、積層体１１の断面は正方形、プレス
盤１２は円形であり、また、ヒ−タ１４を内壁のうち、
２面に平行に配置した場合を示すが、加熱領域の断面は
軸対称形でも、あるいは多角形でも構わない。また、ヒ
−タ１４の配置も、断熱材１５内壁の各面に平行に配置
してもよいし、図１２のように、内壁のうちの複数の面
に平行に配置してもよいし、あるいは、内壁との位置関
係が全く独立した配置になっていても構わない。いずれ
の場合も、ヒ−タ１４が構成する空間の重心の位置に、
積層体１１の重心が来るように、積層体１１を配置する
ことにより、加圧力と垂直な方向の積層体１１内温度分
布を、他の位置に配置する場合よりも小さくすることが
できる。

【００４６】なお、図１２に示すように、ヒ−タ１４と
積層体１１とを配置した場合、図中Ｆの点の温度（Ｔ
１）と、Ｇの点の温度（Ｔ２）とは、ヒ−タ１４の配置
される長さが短い場合は対称にならず、一般には、ヒ−
タ１４に近い点の温度が高温になる（Ｔ１＜Ｔ２）。図
１２において、プレス盤１２の直径を３００ｍｍ、積層
体１１の一辺の長さを２００ｍｍ、ヒ−タ１４間の距離
を４００ｍｍ、ヒ−タ１４と断熱材１５内壁との距離を
３０ｍｍとした場合には、装置の水平断面の４角形の長
辺の長さに対して、Ｔ１とＴ２の温度差（Ｔ１−Ｔ２）
は、コンピュ−タによる数値シミュレ−ションの結果、
図１３に示すようになる。

【００４７】これより、４角形の長辺の長さをヒ−タ間
の距離の２倍以上にすれば、積層体に生じる、Ｔ１とＴ
２との温度差はほとんどなくなる。また、加圧力方向と
垂直な面内の加熱領域の断面形状は、ヒ−タ１４の位置
を含めて、軸対称であるか、あるいは少なくとも正多角
形であることが望ましい。

【００４８】また、図１４および図１５に示すように、
断面形状が八角形である場合、ヒ−タ１４と積層体１１
の配置方法には、例えば、図１４に示すように、ヒ−タ
１４もしくは断熱材１５の内壁の一辺と積層体１１の一
辺とが平行に配置する方法と、図１５に示すように、積
層体１１の対角線とヒ−タ１４もしくは断熱材１５の内
壁の対角線とが一致するように配置する方法とがある
が、これは図１５に示す配置方法の方がより好ましい。
ヒ−タ１４の配置箇所ごとに、熱の入射する積層体１１
の面が一対一の対応で定まるためである。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、プレス軸１３の材料を
低熱伝導率の材料とし、かつ、断面積を小さくし、ある
いは中空とすることによって、熱抵抗を大きくしている
ため、プレス軸１３から加熱領域外部へ流出する熱量を
低減することができる。

【００５０】さらに、加熱領域内のプレス軸１３を直接
放射伝熱によって加熱することにより、あるいは、ヒ−
タ１４を分割して個別制御することにより、プレス軸１
３を通過して加熱領域外部へ流出する熱を補うことがで
きる。

【００５１】そのため、本発明では、積層体１１内およ
び積層体１１間の温度分布を低減化することができ、高
寸法精度を保ちながら、積層体１１を破損することな
く、多層セラミック焼結体に加熱焼成する、量産性の高
い製造装置を提供することができる。また、装置の省エ
ネルギ効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による多層セラミック焼結体製造装置の
基本的な構成を示す垂直断面図である。

【図２】本発明による多層セラミック焼結体のプレス盤
間への配置方法を示す図である。

【図３】本発明による多層セラミック焼結体製造装置の
積層体を複数個積み重ねて加熱焼成する場合を示す断面
図である。

【図４】図１のＡ部の水平断面図である。

【図５】本発明による多層セラミック焼結体製造装置の
プレス軸の材質と積層体内温度分布との関係を示す図で
ある。

【図６】本発明による多層セラミック焼結体製造装置の
他の実施形態の構成を示す断面図である。

【図７】本発明による多層セラミック焼結体製造装置の
ヒ−タの長さと積層体内温度分布との関係を示す図であ
る。

【図８】本発明による多層セラミック焼結体製造装置の
ヒ−タの長さと積層体内温度分布および積層体間温度分
布との関係を示す図である。

【図９】本発明による多層セラミック焼結体製造装置の
他の実施形態の構成を示す断面図である。

【図１０】本発明による多層セラミック焼結体製造装置
の上下側ヒ−タの長さと積層体間温度分布との関係を示
す図である。

【図１１】本発明による多層セラミック焼結体製造装置
の他の実施形態の構成を示す断面図である。

【図１２】本発明による多層セラミック焼結体製造装置
の他の実施形態の構成を示すプレス軸と垂直な平面によ
る断面図である。

【図１３】本発明による多層セラミック焼結体製造装置
のプレス軸と垂直な方向のヒ−タ配置区間の長さとプレ
ス盤内温度分布の関係を示す図である。

【図１４】本発明による多層セラミック焼結体製造装置
の他の実施形態の構成を示すプレス軸と垂直な平面によ
る断面図である。

【図１５】本発明による多層セラミック焼結体製造装置
の他の実施形態の構成を示すプレス軸と垂直な平面によ
る断面図である。

【符号の説明】

１１積層体１２プレス盤１３プレス軸１３ａ炉内挿入部１３ｂ炉内挿入部以外の部分１４ヒ−タ１４ａ上側ヒ−タ１４ｂ中央部ヒ−タ１４ｃ下側ヒ−タ１５断熱材１６セッタ１７柱１８加圧機１９、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ温度センサ２０温度制御装置２１スペ−サ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＨ０５Ｋ 3/46 Ｃ０４Ｂ 35/64 Ｎ (72)発明者小野澤朗神奈川県秦野市堀山下１番地株式会社日立製作所汎用コンピュータ事業部内 (72)発明者大黒崇弘神奈川県秦野市堀山下１番地株式会社日立製作所汎用コンピュータ事業部内 (56)参考文献特開平５−283272（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C04B 35/645 B30B 11/02 H01G 4/12,4/30,13/00 H05K 3/46

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミック絶縁層を有する積層体の外表
面に、加圧力を与えながら加熱焼成して多層セラミック
焼結体を製造する製造装置において、前記加熱焼成を行
う領域内で前記積層体に前記加圧力を与える加圧部材
と、領域外にある加圧手段とを連結する連結部材が、前
記加圧部材より熱伝導率の小さい材料で構成されている
ことを特徴とする多層セラミック焼結体の製造装置。
【請求項２】セラミック絶縁層を有する一個または複
数個の積層体の外表面の少なくとも一部に、加圧力を与
えながら高温に加熱焼成して多層セラミック焼結体を製
造する製造装置において、前記積層体が、前記加熱焼成
を行う領域内で、前記加圧力を与える加圧部材によって
はさまれ、前記加圧力を与える手段の少なくとも一部
が、前記加熱焼成を行う領域の外部に露出しており、か
つ、前記加熱焼成を行う領域内にある加圧手段の一部
と、領域外にある加圧手段の一部とを連結する連結部材
が、前記加圧部材より熱伝導率の小さい材料で構成され
ていることを特徴とする多層セラミック焼結体の製造装
置。
【請求項３】前記連結部材の断面形状が、中空の円
形、あるいは、中実または中空の多角形、または円筒形
の断面形状であることを特徴とする請求項２に記載の多
層セラミック焼結体の製造装置。
【請求項４】セラミック絶縁層を有する積層体の外表
面の少なくとも一部に、加圧力を与えながら加熱焼成し
て多層セラミック焼結体を製造する製造装置において、
前記加熱焼成を行う領域がほぼ円筒形状をなし、前記加
熱領域の内周壁にほぼ円筒形の加熱ヒータを設け、前記
加熱領域の外部から前記積層体に加圧力を与える部材の
うち、前記加熱領域内にあって、前記加熱ヒータから放
射伝熱により直接加熱される部材の長さが、前記加熱ヒ
ータの直径以上であることを特徴とする多層セラミック
焼結体の製造装置。
【請求項５】セラミック絶縁層を有する積層体の外表
面に、加圧力を与えながら加熱焼成して多層セラミック
焼結体を製造する製造装置において、前記加熱焼成する
領域の内周壁にほぼ鉛直円筒形の加熱手段を設け、前記
加熱手段によって前記加圧力を与える加圧部材が加熱さ
れ、前記加圧部材の前記加熱領域内にある長さが、前記
ほぼ円筒形の加熱手段の直径のほぼ１／２倍以上である
ことを特徴とする多層セラミック焼結体の製造装置。
【請求項６】セラミック絶縁層を有する積層体の外表
面の少なくとも一部に、加圧力を与えながら加熱焼成し
て多層セラミック焼結体を製造する製造装置において、
前記加熱焼成を行う領域が鉛直円筒形状であり、前記加
熱領域の内周壁にほぼ円筒形の加熱ヒータを設け、一個
または複数個の積層体を積み重ねた状態で鉛直方向に加
圧力を与え、かつ、前記加熱ヒータが鉛直方向に少なく
とも３分割され、各分割部の加熱量を個別に制御できる
構成となっており、前記分割部の一つは主として前記積
層体を、他の二つは主として前記加圧力を与える部材を
加熱する構成であり、前記加圧力が与えられる部材のう
ち、前記加熱領域内にあって、前記加熱ヒータからの放
射伝熱により直接加熱される長さが、前記円筒形の加熱
ヒータの直径のほぼ１／２倍以上であることを特徴とす
る多層セラミック焼結体の製造装置。
【請求項７】セラミック絶縁層を有する積層体の外表
面の少なくとも一部に、加圧力を与えながら加熱焼成し
て多層セラミック焼結体を製造する製造装置において、
前記加熱焼成を行う加熱源により構成される空間の重心
と、前記積層体の重心とが、実質的に等しい位置にくる
ように、前記積層体を設置することを特徴とする多層セ
ラミック焼結体の製造装置。
【請求項８】セラミック絶縁層を有する積層体の外表
面の少なくとも一部に、加圧力を与えながら加熱焼成し
て多層セラミック焼結体を製造する製造装置において、
前記加熱焼成を行う加熱源および前記積層体を含み、前
記加圧力を与える方向と垂直な方向の装置断面で、前記
加熱源が、前記積層体の重心をその中心とする円周上の
複数の位置に配置されていることを特徴とする多層セラ
ミック焼結体の製造装置。
【請求項９】セラミック絶縁層を有する積層体の外表
面の少なくとも一部に、加圧力を与えながら加熱焼成し
て多層セラミック焼結体を製造する製造装置において、
前記加熱焼成を行う加熱源および前記積層体を含み、前
記加圧力を与える方向と垂直な方向の装置断面で、前記
加熱源が、前記積層体の重心とその重心が等しい位置に
ある正多角形の、各辺の少なくとも１点以上の位置に配
置されていることを特徴とする多層セラミック焼結体の
製造装置。
【請求項１０】前記装置断面が長方形状をしており、
前記加熱源が前記長方形断面の長辺の内壁に設けられ、
前記長方形断面の長辺の長さが、短辺の長さの２倍以上
であることを特徴とする請求項８または９に記載の多層
セラミック焼結体の製造装置。
【請求項１１】セラミック絶縁層を有する積層体の外
表面に、加圧力を与えながら加熱焼成して多層セラミッ
ク焼結体を製造する製造装置において、前記加熱領域内
で前記積層体を挟持する加圧部材と、前記加熱領域外の
加圧手段とを連結する連結部材が、少なくとも前記加熱
領域内では、前記加圧部材より熱伝導率材の小さい材料
からなるとともに、中空にして熱抵抗を大きくすること
により、前記加熱領域外への熱の流出を低減し、かつ、
前記加熱領域内の連結部材を加熱して流熱分を補償する
加熱手段を設けたことを特徴とする多層セラミック焼結
体の製造装置。
【請求項１２】前記積層体と、前記積層体に加圧力を
与える加圧部材との間に、熱伝導率の小さい部材を挿入
する構成であることを特徴とする請求項１ないし１１の
うちいずれかに記載の多層セラミック焼結体の製造装
置。