JP3395549B2 - 電子部品焼成用治具 - Google Patents
電子部品焼成用治具Info
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- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
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- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/5025—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with ceramic materials
- C04B41/5042—Zirconium oxides or zirconates; Hafnium oxides or hafnates
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- C04B2111/00482—Coating or impregnation materials
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- Structural Engineering (AREA)
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- Inorganic Chemistry (AREA)
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- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はセラミックコンデン
サ、圧電素子、サーミスタなどの電子部品、特に副原料
成分としてＣａＯを含有する電子部品を焼成する際に用
いる匣鉢、棚板、セッターなどの治具に関するものであ
る。 【０００２】 【従来の技術】電子部品焼成用の治具は使用条件に応じ
た耐熱性と機械的強度を備えていなければならないが、
そのほかに重要な課題として焼成するセラミック電子部
品と反応しないことが要求される。すなわち電子部品が
焼成用治具と接触部分において反応すると変色や融着を
起こしたり、組成変動によって特性が低下するなどの不
都合を生じるため、いかなる反応も好ましくない。 【０００３】通常はこれら治具の基材には耐熱衝撃性に
富むアルミナ・シリカ系の高アルミナ材料が使用され
る。そして被焼成部品と基材成分との反応を防止する目
的で、高温での化学的安定性に優れるジルコニア製のセ
ッターを載置したり、ジルコニア粉末の焼結層や溶射層
を形成させる方法が実施されている。この際に使用され
るジルコニアはＣａＯ、Ｙ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＣｅＯ2など
の安定化剤を含む安定化ジルコニアである。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかし、電子部品の中
には副原料成分としてＣａＯ成分を含有するものがあ
り、このような電子部品を前述のような治具で焼成した
場合、電子部品と治具表面のジルコニア層が反応し、電
子部品の電気特性が損なわれたり、治具のコーティング
層が早期に剥離するなどの問題があった。 【０００５】本発明者等は、副原料成分としてＣａＯを
含有する電子部品の焼成用治具について鋭意検討した結
果、基材の電子部品と接触する表面に完全安定化量以上
のＣａＯを含有するジルコニアのコーティング層を形成
させることにより、該電子部品焼成時に反応を著しく抑
制することに成功し本発明を完成させたものである。即
ち、本発明はコランダム−ムライト質基材の表面に主に
ＣａＺｒＯ ３ としてＣａＯを１０〜３３重量％含有す
るジルコニアのコーティング層を形成させることを特徴
とする電子部品焼成用治具である。特に、このジルコニ
アのコーティング層が溶射によって形成されたものが優
れた耐用を発揮するものである。 【０００６】主にＣａＺｒＯ ３ としてＣａＯを１０〜
３３重量％含有するジルコニアのコーティング層の形成
は、溶射による方法や焼結層を形成する方法が一般的で
ある。また、基材表面に主にＣａＺｒＯ ３ としてＣａ
Ｏを１０〜３３重量％含有するジルコニア粉末を敷く方
法も可能である。要するに被焼成物である電子部品と接
触する部位が主にＣａＺｒＯ ３ としてＣａＯを１０〜
３３重量％含有するジルコニアのコーティング層で形成
されていれば、本発明の効果が得られるものである。 【０００７】電子部品の主成分としては一般にチタン酸
バリウムやチタン酸ストロンチウム等が使用されるが、
本発明による電子部品焼成用治具はこのような主成分と
反応しないことはもちろん、副成分として含まれるＣａ
Ｏに対しても反応を生じないものである。これは治具の
使用面となるジルコニアのコーティング層中にＣａＺｒ
Ｏ3としてＣａＯ成分がすでに安定に存在しているため
である。また、コーティング層中のＣａＯ成分は、電子
部品に含まれるその他の微量成分がコーティング層中に
浸入した場合には浸入成分と作用して、電子部品の共材
的に働き電子部品の特性に影響を与えない効果も有す
る。従って、本発明による電子部品焼成用治具は副成分
としてＣａＯを含有する電子部品焼成時に優れた反応防
止特性を有するが、該電子部品の焼成用として限定され
るものではなく、コーティング層中のＣａＯ成分が悪影
響を及ぼさない電子部品であればその焼成にも使用可能
である。 【０００８】 【発明の実施の形態】治具の基材となるコランダム−ム
ライト質材料は熱衝撃に強く、通常の耐火れんがや匣鉢
等に使用されるものであり、Ａｌ2Ｏ3および３Ａｌ2Ｏ3
・２ＳｉＯ2を主成分とするもので、不可避的不純物は
通常の耐火物の範囲で許される。このコランダム−ムラ
イト質基材はＡｌ2Ｏ3含有量が７２重量％以上のものを
使用する。Ａｌ2Ｏ3含有量が７２重量％未満の場合は、
必然的にＳｉＯ2量が増え、基材中に遊離のＳｉＯ2成分
が存在するようになり、ジルコニアのコーティング層中
に移動拡散することにより、電子部品の特性に悪影響を
及ぼすため好ましくない。特に、ＳｉＯ2との反応性が
強い電子部品を焼成する場合には、ＳｉＯ2成分の少な
い高Ａｌ2Ｏ3成分の基材を用いるのが望ましい。 【０００９】基材表面のコーティング層の形成には主に
ＣａＺｒＯ ３ としてＣａＯを１０〜３３重量％含有す
るジルコニアを使用する。ＣａＯ含有量が１０重量％未
満の場合はコーティング層中にＣａＺｒＯ３ 鉱物以外
のＣａＯ安定化ＺｒＯ２ の割合が高くなるため副成分
としてＣａＯを含有する電子部品との反応が抑えられな
い。また、ＣａＯ量が３３重量％を超えると、遊離のＣ
ａＯが存在するようになり大気中の水分と反応し、いわ
ゆる消化現象を起こし、コーティング層の組織が劣化す
るため好ましくない。 【００１０】ジルコニアのコーティング層は溶射層や焼
結層を形成する方法が一般的である。溶射層を形成する
場合は通常のセラミック溶射法が使用できる。焼結層を
形成する場合は例えばジルコニア粉末を水等の適当な溶
媒と混合しペースト状としたものを基材表面に塗布、あ
るいはジルコニア粉末を水等の搬送材を用いて基材表面
に吹き付けし、乾燥後１２００〜１４００℃で焼成して
焼結コーティング層を得る。このほか、基材表面にジル
コニア粉末を敷き詰める方法も可能である。 【００１１】本発明者らの検討ではジルコニアのコーテ
ィング層は基材との接着性、コーティング層の物性等か
ら溶射により形成されたものが最も優れた性能を示し
た。溶射によるコーティング層と比較すると、焼結によ
るコーティング層は焼結時の収縮率が大きいため基材と
の接着性に劣り、コーティング層の緻密さも低い。ま
た、基材表面にジルコニア粉末を敷く方法は作業工程上
の煩雑さを伴う。このような点で溶射による方法が最も
好ましい。溶射には通常のセラミック溶射が適用できる
が、溶射材となるジルコニアの融点から考えてプラズマ
溶射が、特に作業効率の点から水プラズマ溶射が好適で
ある。 【００１２】ジルコニアのコーティング層の厚みは０．
０１ｍｍ以上、好ましくは０．０５ｍｍ以上が望まし
い。コーティング層の厚みが０．０１ｍｍ未満の場合
は、基材中のＳｉＯ２ 成分が拡散しやすくなるため、
コーティング層によるＳｉＯ２と電子部品との反応抑制
効果が不十分となる。ジルコニアのコーティング層は必
要に応じて二層以上の多層構造とすることもできる。例
えば基材表面に安定化ジルコニアのコーティング層を形
成し、さらにその上に主にＣａＺｒＯ ３ としてＣａＯ
を１０〜３３重量％含有するジルコニアのコーティング
層を形成しても良い。 【００１３】本発明において、基材表面にジルコニアの
コーティング層を形成する場合に、基材とコーティング
層の接着性を強固にするために、ブラスト処理等によっ
て基材表面をあらかじめ粗面化しておくことが望まし
い。あるいは、ジルコニアのコーティング層を形成する
前に基材表面にアルミナを溶射し、その上にジルコニア
のコーティング層を形成すればコーティング層と基材と
の接着性が非常に強固なものとなり、使用中の剥離等が
起こりにくいため治具の耐用を大幅に向上させることが
できる。この場合は、基材表面にブラスト処理を行わ
ず、焼き上がったまま、または加工したままの基材を用
いてもコーティング層の剥離などは起こりにくいが、基
材との接着を特に強固にする必要がある場合には、アル
ミナの溶射に先立ちブラスト処理により基材表面を粗面
化しても良い。 【００１４】本発明におけるコーティング層は治具の被
焼成部品が載置される接触面はもちろんのこと、この接
触面の裏側の面あるいは匣鉢形状での側壁内面部へも適
用できる。部品載置面以外へのコーティング層形成も接
触面と同様に部品の反応を抑制する上で得られる効果が
大きい。 【００１５】 【実施例】以下この発明を実施例によって詳細に説明す
る。表１に示すコランダム−ムライト質基材を１５０×
１５０×１０ｍｍに切り出し、その表面に同表に示す仕
様によりコーティング層を形成させた。比較のため表
２、表３に示す仕様の治具も同時に作成した。溶射には
水プラズマ装置を用いた。焼結によるコーティング層の
形成は、材料粉末をペースト状とし基材に塗布し、乾燥
後１４００℃で焼成し治具を得た。ジルコニアのコーテ
ィング層の厚さは溶射層、焼結層のいずれも２００μｍ
とした。また、アルミナの溶射層を形成する場合はすべ
て厚さ１００μｍとした。 【００１６】これらの治具をセラミックコンデンサの焼
成に繰り返し使用し、コンデンサとコーティング層の反
応、コーティング層の亀裂、剥離の発生状況を観察し
た。コンデンサの成分はチタン酸バリウム９２重量％、
ジルコン酸カルシウム５重量％、その他の低融成分３重
量％のものである。焼成温度は１３５０℃、焼成時間は
４時間とした。治具使用後の外観観察結果も表１、２、
３に合わせて示す。 【００１７】実施例に示した治具を用いて焼成した電子
部品は、治具との反応が少なく変色もない所望の電気特
性を有するものが得られた。また治具の使用回数も大幅
な向上が得られた。それに対し、比較例に示した治具を
用いて焼成した電子部品は、変色がみられ電気特性の低
下が認められた。また治具の使用可能回数も少ないもの
であった。 【００１８】 【表１】 【００１９】 【表２】 【００２０】 【表３】 【００２１】 【発明の効果】実施例に示すとおり、本発明の電子部品
焼成用治具を用いると、被焼成部品との反応が極めて少
なく良好な電気特性を有する電子部品が得られる。ま
た、亀裂や剥離が起こりにくいため、長期間の安定使用
が可能である。特に反応性に富む成分を含むセラミック
コンデンサの焼成用治具として好適と言える。 【００２２】 【表１】【００２３】 【表２】【００２４】 【表３】
サ、圧電素子、サーミスタなどの電子部品、特に副原料
成分としてＣａＯを含有する電子部品を焼成する際に用
いる匣鉢、棚板、セッターなどの治具に関するものであ
る。 【０００２】 【従来の技術】電子部品焼成用の治具は使用条件に応じ
た耐熱性と機械的強度を備えていなければならないが、
そのほかに重要な課題として焼成するセラミック電子部
品と反応しないことが要求される。すなわち電子部品が
焼成用治具と接触部分において反応すると変色や融着を
起こしたり、組成変動によって特性が低下するなどの不
都合を生じるため、いかなる反応も好ましくない。 【０００３】通常はこれら治具の基材には耐熱衝撃性に
富むアルミナ・シリカ系の高アルミナ材料が使用され
る。そして被焼成部品と基材成分との反応を防止する目
的で、高温での化学的安定性に優れるジルコニア製のセ
ッターを載置したり、ジルコニア粉末の焼結層や溶射層
を形成させる方法が実施されている。この際に使用され
るジルコニアはＣａＯ、Ｙ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＣｅＯ2など
の安定化剤を含む安定化ジルコニアである。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかし、電子部品の中
には副原料成分としてＣａＯ成分を含有するものがあ
り、このような電子部品を前述のような治具で焼成した
場合、電子部品と治具表面のジルコニア層が反応し、電
子部品の電気特性が損なわれたり、治具のコーティング
層が早期に剥離するなどの問題があった。 【０００５】本発明者等は、副原料成分としてＣａＯを
含有する電子部品の焼成用治具について鋭意検討した結
果、基材の電子部品と接触する表面に完全安定化量以上
のＣａＯを含有するジルコニアのコーティング層を形成
させることにより、該電子部品焼成時に反応を著しく抑
制することに成功し本発明を完成させたものである。即
ち、本発明はコランダム−ムライト質基材の表面に主に
ＣａＺｒＯ ３ としてＣａＯを１０〜３３重量％含有す
るジルコニアのコーティング層を形成させることを特徴
とする電子部品焼成用治具である。特に、このジルコニ
アのコーティング層が溶射によって形成されたものが優
れた耐用を発揮するものである。 【０００６】主にＣａＺｒＯ ３ としてＣａＯを１０〜
３３重量％含有するジルコニアのコーティング層の形成
は、溶射による方法や焼結層を形成する方法が一般的で
ある。また、基材表面に主にＣａＺｒＯ ３ としてＣａ
Ｏを１０〜３３重量％含有するジルコニア粉末を敷く方
法も可能である。要するに被焼成物である電子部品と接
触する部位が主にＣａＺｒＯ ３ としてＣａＯを１０〜
３３重量％含有するジルコニアのコーティング層で形成
されていれば、本発明の効果が得られるものである。 【０００７】電子部品の主成分としては一般にチタン酸
バリウムやチタン酸ストロンチウム等が使用されるが、
本発明による電子部品焼成用治具はこのような主成分と
反応しないことはもちろん、副成分として含まれるＣａ
Ｏに対しても反応を生じないものである。これは治具の
使用面となるジルコニアのコーティング層中にＣａＺｒ
Ｏ3としてＣａＯ成分がすでに安定に存在しているため
である。また、コーティング層中のＣａＯ成分は、電子
部品に含まれるその他の微量成分がコーティング層中に
浸入した場合には浸入成分と作用して、電子部品の共材
的に働き電子部品の特性に影響を与えない効果も有す
る。従って、本発明による電子部品焼成用治具は副成分
としてＣａＯを含有する電子部品焼成時に優れた反応防
止特性を有するが、該電子部品の焼成用として限定され
るものではなく、コーティング層中のＣａＯ成分が悪影
響を及ぼさない電子部品であればその焼成にも使用可能
である。 【０００８】 【発明の実施の形態】治具の基材となるコランダム−ム
ライト質材料は熱衝撃に強く、通常の耐火れんがや匣鉢
等に使用されるものであり、Ａｌ2Ｏ3および３Ａｌ2Ｏ3
・２ＳｉＯ2を主成分とするもので、不可避的不純物は
通常の耐火物の範囲で許される。このコランダム−ムラ
イト質基材はＡｌ2Ｏ3含有量が７２重量％以上のものを
使用する。Ａｌ2Ｏ3含有量が７２重量％未満の場合は、
必然的にＳｉＯ2量が増え、基材中に遊離のＳｉＯ2成分
が存在するようになり、ジルコニアのコーティング層中
に移動拡散することにより、電子部品の特性に悪影響を
及ぼすため好ましくない。特に、ＳｉＯ2との反応性が
強い電子部品を焼成する場合には、ＳｉＯ2成分の少な
い高Ａｌ2Ｏ3成分の基材を用いるのが望ましい。 【０００９】基材表面のコーティング層の形成には主に
ＣａＺｒＯ ３ としてＣａＯを１０〜３３重量％含有す
るジルコニアを使用する。ＣａＯ含有量が１０重量％未
満の場合はコーティング層中にＣａＺｒＯ３ 鉱物以外
のＣａＯ安定化ＺｒＯ２ の割合が高くなるため副成分
としてＣａＯを含有する電子部品との反応が抑えられな
い。また、ＣａＯ量が３３重量％を超えると、遊離のＣ
ａＯが存在するようになり大気中の水分と反応し、いわ
ゆる消化現象を起こし、コーティング層の組織が劣化す
るため好ましくない。 【００１０】ジルコニアのコーティング層は溶射層や焼
結層を形成する方法が一般的である。溶射層を形成する
場合は通常のセラミック溶射法が使用できる。焼結層を
形成する場合は例えばジルコニア粉末を水等の適当な溶
媒と混合しペースト状としたものを基材表面に塗布、あ
るいはジルコニア粉末を水等の搬送材を用いて基材表面
に吹き付けし、乾燥後１２００〜１４００℃で焼成して
焼結コーティング層を得る。このほか、基材表面にジル
コニア粉末を敷き詰める方法も可能である。 【００１１】本発明者らの検討ではジルコニアのコーテ
ィング層は基材との接着性、コーティング層の物性等か
ら溶射により形成されたものが最も優れた性能を示し
た。溶射によるコーティング層と比較すると、焼結によ
るコーティング層は焼結時の収縮率が大きいため基材と
の接着性に劣り、コーティング層の緻密さも低い。ま
た、基材表面にジルコニア粉末を敷く方法は作業工程上
の煩雑さを伴う。このような点で溶射による方法が最も
好ましい。溶射には通常のセラミック溶射が適用できる
が、溶射材となるジルコニアの融点から考えてプラズマ
溶射が、特に作業効率の点から水プラズマ溶射が好適で
ある。 【００１２】ジルコニアのコーティング層の厚みは０．
０１ｍｍ以上、好ましくは０．０５ｍｍ以上が望まし
い。コーティング層の厚みが０．０１ｍｍ未満の場合
は、基材中のＳｉＯ２ 成分が拡散しやすくなるため、
コーティング層によるＳｉＯ２と電子部品との反応抑制
効果が不十分となる。ジルコニアのコーティング層は必
要に応じて二層以上の多層構造とすることもできる。例
えば基材表面に安定化ジルコニアのコーティング層を形
成し、さらにその上に主にＣａＺｒＯ ３ としてＣａＯ
を１０〜３３重量％含有するジルコニアのコーティング
層を形成しても良い。 【００１３】本発明において、基材表面にジルコニアの
コーティング層を形成する場合に、基材とコーティング
層の接着性を強固にするために、ブラスト処理等によっ
て基材表面をあらかじめ粗面化しておくことが望まし
い。あるいは、ジルコニアのコーティング層を形成する
前に基材表面にアルミナを溶射し、その上にジルコニア
のコーティング層を形成すればコーティング層と基材と
の接着性が非常に強固なものとなり、使用中の剥離等が
起こりにくいため治具の耐用を大幅に向上させることが
できる。この場合は、基材表面にブラスト処理を行わ
ず、焼き上がったまま、または加工したままの基材を用
いてもコーティング層の剥離などは起こりにくいが、基
材との接着を特に強固にする必要がある場合には、アル
ミナの溶射に先立ちブラスト処理により基材表面を粗面
化しても良い。 【００１４】本発明におけるコーティング層は治具の被
焼成部品が載置される接触面はもちろんのこと、この接
触面の裏側の面あるいは匣鉢形状での側壁内面部へも適
用できる。部品載置面以外へのコーティング層形成も接
触面と同様に部品の反応を抑制する上で得られる効果が
大きい。 【００１５】 【実施例】以下この発明を実施例によって詳細に説明す
る。表１に示すコランダム−ムライト質基材を１５０×
１５０×１０ｍｍに切り出し、その表面に同表に示す仕
様によりコーティング層を形成させた。比較のため表
２、表３に示す仕様の治具も同時に作成した。溶射には
水プラズマ装置を用いた。焼結によるコーティング層の
形成は、材料粉末をペースト状とし基材に塗布し、乾燥
後１４００℃で焼成し治具を得た。ジルコニアのコーテ
ィング層の厚さは溶射層、焼結層のいずれも２００μｍ
とした。また、アルミナの溶射層を形成する場合はすべ
て厚さ１００μｍとした。 【００１６】これらの治具をセラミックコンデンサの焼
成に繰り返し使用し、コンデンサとコーティング層の反
応、コーティング層の亀裂、剥離の発生状況を観察し
た。コンデンサの成分はチタン酸バリウム９２重量％、
ジルコン酸カルシウム５重量％、その他の低融成分３重
量％のものである。焼成温度は１３５０℃、焼成時間は
４時間とした。治具使用後の外観観察結果も表１、２、
３に合わせて示す。 【００１７】実施例に示した治具を用いて焼成した電子
部品は、治具との反応が少なく変色もない所望の電気特
性を有するものが得られた。また治具の使用回数も大幅
な向上が得られた。それに対し、比較例に示した治具を
用いて焼成した電子部品は、変色がみられ電気特性の低
下が認められた。また治具の使用可能回数も少ないもの
であった。 【００１８】 【表１】 【００１９】 【表２】 【００２０】 【表３】 【００２１】 【発明の効果】実施例に示すとおり、本発明の電子部品
焼成用治具を用いると、被焼成部品との反応が極めて少
なく良好な電気特性を有する電子部品が得られる。ま
た、亀裂や剥離が起こりにくいため、長期間の安定使用
が可能である。特に反応性に富む成分を含むセラミック
コンデンサの焼成用治具として好適と言える。 【００２２】 【表１】【００２３】 【表２】【００２４】 【表３】
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C04B 41/80 - 41/91
C04B 35/64
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 コランダム−ムライト質基材の表面に、
主にＣａＺｒＯ ３ としてＣａＯを１０〜３３重量％含
有するジルコニアのコーティング層を形成させたことを
特徴とする電子部品焼成用治具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30558896A JP3395549B2 (ja) | 1996-10-30 | 1996-10-30 | 電子部品焼成用治具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30558896A JP3395549B2 (ja) | 1996-10-30 | 1996-10-30 | 電子部品焼成用治具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10139572A JPH10139572A (ja) | 1998-05-26 |
| JP3395549B2 true JP3395549B2 (ja) | 2003-04-14 |
Family
ID=17946955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30558896A Expired - Lifetime JP3395549B2 (ja) | 1996-10-30 | 1996-10-30 | 電子部品焼成用治具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3395549B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4549091B2 (ja) * | 2004-03-31 | 2010-09-22 | 三井金属鉱業株式会社 | 電子部品焼成用治具 |
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1996
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