JP3999107B2

JP3999107B2 - 焼成用補助治具

Info

Publication number: JP3999107B2
Application number: JP2002335106A
Authority: JP
Inventors: ▲吉▼宏安永; 浩吏大塚; 裕之安田
Original assignee: TYK Corp
Current assignee: TYK Corp
Priority date: 2002-11-19
Filing date: 2002-11-19
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2022-11-19
Also published as: JP2004168582A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は焼成対象物を載せて焼成する安定化ジルコニア（立方晶）を基材とする焼成用補助治具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子部品や半導体デバイス等の焼成対象物を焼成するとき、焼成用セッターとも呼ばれることがあるアルミナ系の焼成用補助治具を用い、焼成用補助治具の載置面に焼成対象物を載せた状態で焼成炉で高温に加熱維持し、焼成対象物を焼成する技術が知られている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１４５６７２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように焼成対象物を焼成するとき、焼成対象物同士の反応を抑えることができる。
【０００５】
本発明は上記した焼成用補助治具をさらに進めたものであり、焼成対象物の高い品質を維持するのに有利な安定化ジルコニア（立方晶）を基材とする焼成用補助治具を提供することを課題とするにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る焼成用補助治具は、焼成対象物を焼成させる際に使用され、焼成対象物を載せる載置面をもち且つ安定化ジルコニア（立方晶）の焼成緻密体のセラミックスを基材とする焼成用補助治具であって、厚みが５〜３００μｍの撓み性を発揮する薄板シート状をなしていることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明に係る焼成用補助治具は、厚みが極薄の薄板シート状をなしているため、熱容量が少なく済む。このため同一の熱量を伝達させたとき、焼成対象物を早期に加熱させることができる。しかも本発明に係る焼成用補助治具における温度ムラも早期に低減される。故に焼成対象物の品質の安定化に寄与できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る焼成用補助治具は、好ましくは、厚みが３００μｍ以下,２００μｍ以下，あるいは１００μｍ以下を採用することができる。また、焼成用補助治具について、平面視における最大長さをＬとし、厚みをＴとすると、好ましくは、Ｌ／Ｔ=１０〜１００００に設定されている。この場合、Ｌ／Ｔとしては、殊に５０〜１０００、なかでも１００〜２００に設定することができる。本発明に係る焼成用補助治具、厚みがかなり薄く、Ｌ／Ｔの値が大きいときには、セラミックスでありながらも、撓み性を発揮することができ、焼成対象物に対する支持性を高めることができる。なお、本発明に係る焼成用補助治具の平面形状としては、特に限定されず、四角形状、円盤形状等を適宜例示できる。
【０００９】
本発明に係る焼成用補助治具としては、好ましくは、焼成対象物を複数個多段に積層して焼成させる際に使用され、上下の焼成対象物に挟まれるように配置される。また本発明に係る焼成用補助治具としては、好ましくは、焼成対象物を載せる焼成用セッターの上に設置される。この場合、焼成用補助治具を着脱可能に設置しても良いし、固定的に設置しても良い。本発明に係る焼成用補助治具を薄いシート状に形成し、基台として機能する焼成用セッターの設置面に敷設する形態としても良い。
【００１０】
本発明に係る焼成用補助治具としては、焼成用セッターの上に設置されるとき、焼成用セッターの係合部に一体的にまたは着脱可能に係合する被係合部をもつことが好ましい。係合部としては凹状または凸状を採用でき、被係合部としては凸状または凹状を採用できる。本発明に係る焼成用補助治具の表面及び裏面は、平坦状でも良いし、あるいは、微小凹凸を有していても良い。微小凹凸の表面粗さとしては、焼成用補助治具の厚み、大きさ等によっても相違するものの、０．５〜１００μｍ程度、１〜７０μｍ程度に設定することができる。但しこれに限定されるものではない。
【００１１】
本発明に係る焼成用補助治具としては、安定化ジルコニア（立方晶）を基材とする。この場合、反応結着性を抑えるのに有利となる。安定化剤としてＹ_２Ｏ_３，ＣａＯ，ＭｇＯ、希土類元素（Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｄ）の酸化物（ＣｅＯ_２等）のうちの少なくとも１種を例えば０．３〜１５ｍｏｌ％、殊に０．５〜１０ｍｏｌ％、１〜６ｍｏｌ％含むことができる。なお、焼成対象物としては、電子部品等に使用される小物品または微小部品を例示でき、圧電体、誘電体等を例示することもできる。
【００１２】
【実施例】
（第１実施例）以下、本発明の第１実施例について図１,図２を参照して説明する。本実施例に係る焼成用補助治具１は平板形状であり、薄板シート状をなしており、紙シートのごとくかなり薄くされており、載置面として機能できる表面１ｓ及び裏面１ｒをもつ。焼成用補助治具１の厚みＴは焼成用補助治具１の平面サイズもよるが、一般的には５〜２００μｍまたは１０〜１００μｍに設定されている。焼成用補助治具１の平面視における最大長さをＬとし、厚みをＴとすると、Ｌ／Ｔ=１０〜１００００、殊に５０〜１０００、または１００〜２００に設定されている。但しＴの値，Ｌ／Ｔの値としてはこれに限定されるものではない。
【００１３】
焼成用補助治具１の表面１ｓ及び裏面１ｒは、平坦状でも良いし、あるいは、微小凹凸１ｅを有していても良い。微小凹凸１ｅの表面粗さとしては、焼成用補助治具１を構成するセラミックス粒子のサイズ、焼成用補助治具１の大きさ等によっても相違するものの、１〜１００μｍ程度、殊に１〜５０μｍ程度、１〜２０μｍ程度に設定することができる。但しこれに限定されるものではない。微小凹凸１ｅは焼成用補助治具１と焼成対象物３との結着を抑えるのに有効である。なお、微小凹凸１ｅとしては微小なショットを投射させるショットピーニング、あるいは、成形型の型面の表面粗さを転写させること等により形成できる。
【００１４】
焼成用補助治具１は、焼成対象物３との反応結着性を抑えるために、ジルコニア焼成緻密体（真密度に対して９３％以上）を基材としている。ジルコニア焼成緻密体は、安定化ジルコニア（立方晶）が基材とされている。この場合、安定化剤としてＹ_２Ｏ_３を１〜１０ｍｏｌ％含む。
【００１５】
焼成用補助治具１は次のようにして製造できる。図２に示すように、ジルコニア系のセラミックスの微小の粉末粒子とバインダ（有機バインダまたは無機バインダ）と溶媒（例えば水、アルコール等）とを主要成分とする液状混合物９０と、矢印Ａ１方向に移動可能な移動体９２とを用いる。液状混合物９０には可塑剤、分散剤等を配合させることができる。そして混合物９０を移動体９２の表面９２ｓの上に供給して薄膜状のセラミックス膜９３を形成する。その後ブレード９４の先端９４ａによりセラミックス膜９３の上部を掻き取って薄くし、極薄の厚みをもつシート状成形体９６を形成する。その後、シート状成形体９６について乾燥、焼成を適宜行い、極薄の厚みをもつ焼成用補助治具１を形成する。なお、必要に応じて、焼成用補助治具１に研削や研磨を施して焼成用補助治具１の厚みを更に薄くしても良い。
【００１６】
焼成用補助治具１は、図１に示すように、焼成対象物３を複数個多段に積層して焼成させる際に使用される。焼成用補助治具１は、上下の焼成対象物３に接触しつつ、上下の焼成対象物３に挟まれるように配置される。そして上記したように焼成用補助治具１を挟みつつ上下に積層されている焼成対象物３を焼成炉にて高温領域（８００〜１４００℃）に加熱し、焼成対象物３を焼成する。なお焼成対象物３の厚みは、薄板シート形状の焼成用補助治具１の厚みよりも遥かに厚い。焼成対象物３の焼成の際に、焼成用補助治具１はスペーサ的機能を果たす。故に焼成対象物３同士の反応を抑え、複数の焼成対象物３を上下多段に積層したとしても、焼成対象物３の電気的特性または機械的特性等が良好に確保される。焼成が終えれば、焼成用補助治具１を焼成対象物３から分離させる。
【００１７】
本実施例によれば、上記したように焼成用補助治具１は厚みが極薄の薄板シート状をなしているため、熱容量が少なく済む。このため焼成対象物３の焼成の際に同一の熱量を伝達させたとき、焼成対象物３を早期に加熱させることができる。しかも焼成用補助治具１における温度ムラも低減される。故に焼成対象物３を良好に加熱して焼成でき、焼成対象物３の品質の安定化に寄与することができる。更に焼成用補助治具１は極く薄いシート状であるため、軽量であり、複数の焼成対象物３を上下方向に多段に積層させたとしても、下方に配置されている焼成対象物３に対する重量負荷となりにくい。このため生産性を高めるべく、焼成対象物３の積層数を増加させたとしても、焼成の際における下方の焼成対象物３の歪み変形を抑えることができ、焼成対象物３の特性を良好に確保することができる。更に焼成用補助治具１は厚みが極薄の薄板シート状をなしているため、セラミックスを基材しつつも撓み性を有する。このため焼成用補助治具１を焼成対象物３間に密接状態に配置させるのに有利であり、焼成対象物３に対する支持性を高めることができる。なお、焼成用補助治具１は、ジルコニア焼成緻密体を基材としている。
【００１８】
（第２実施例）第２実施例は第１実施例と基本的には同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏する。第２実施例は図１を準用する。本実施例に係る焼成用補助治具１Ｂは、焼成対象物３との反応結着性を抑えるために、ジルコニア焼成緻密体（真密度に対して９３％以上）を基材としている。本実施例に係る焼成用補助治具１Ｂは、安定化ジルコニア（立方晶）が基材とされており、薄板シート状をなしており、紙シートのごとく極薄に設定されており、厚みＴは５〜１００μｍ、特に５〜５０μｍに設定されている。
【００１９】
（第３実施例）図３（Ａ）に示す第３実施例は第１実施例と基本的には同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏する。本実施例に係る焼成用補助治具１Ｃは、焼成対象物３との反応結着性を抑えるために、ジルコニア焼成緻密体（真密度に対して９３％以上）を基材としている。本実施例に係る焼成用補助治具１Ｃは、安定化ジルコニア（立方晶）が基材とされており、薄板シート状をなしており、紙シートのごとく薄くされており、厚みは一般的には５〜２００μｍまたは１０〜１００μｍに設定されている。焼成用補助治具１Ｃの平面視における最大長さをＬとし、厚みをＴとすると、Ｌ／Ｔ=１０〜１００００、殊に５０〜１０００、または１００〜２００に設定されている。焼成用補助治具１Ｃの端部１１は焼成対象物３の外端から外方に突出しているため、焼成対象物３の位置ずれが生じたとしても、上下に積層されている焼成対象物３の端３ｃ同士の反応も確実に抑えることができる。
【００２０】
また図３（Ｂ）に示す例のように、焼成用補助治具１Ｃの端部１１を焼成対象物３の端３ｃよりも内方に退避させることにしても良い。この場合にも、焼成用補助治具１Ｃを上下の焼成対象物３に接触させつつ、上下の焼成対象物３に挟まれるように積層させる。この場合、上下で隣設する焼成対象物３の端３ｃ同士の間には隙間が形成されるため、端３ｃ同士の反応性を低減または回避することができる。このように焼成用補助治具１Ｃの端部１１を焼成対象物３の端３ｃよりも内方に退避させれば、焼成用補助治具１Ｃのサイズの小型化を図り得、焼成用補助治具１Ｃの材料を節約できる。なお、焼成用補助治具１Ｃを上下の焼成対象物３に挟まれるように配置するにあたり、図３（Ａ）に示す形態と、図３（Ｂ）に示す形態とを併用することもできる。
【００２１】
（第４実施例）図４に示す第４実施例は第１実施例と基本的には同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏する。図１に示すように、焼成用補助治具１Ｄは、上下の焼成対象物３の間において複数枚ずつ配置されている。
【００２２】
（第５実施例）図５に示す第５実施例は第１実施例と基本的には同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏する。本実施例に係る焼成用補助治具１Ｅは、焼成対象物３との反応結着性を抑えるために、ジルコニア焼成緻密体（真密度に対して９３％以上）を基材としている。本実施例に係る焼成用補助治具１Ｅは、安定化ジルコニア（立方晶）が基材とされており、薄板シート状をなしており、紙シートのごとく薄くされており、厚みは一般的には５〜２００μｍまたは１０〜１００μｍに設定されている。焼成用補助治具１Ｅの平面視における最大長さをＬとし、厚みをＴとすると、Ｌ／Ｔ=１０〜１００００、殊に５０〜１０００、または１００〜２００に設定されている。焼成用補助治具１Ｅの表面１ｓ及び裏面１ｒのうちの少なくとも一方には、発生したガスを外方に放出させる凹状のガス逃がし部１６が、焼成用補助治具１Ｅの焼成前の段階において圧印型等による圧印で形成されている。ガス逃がし部１６としては焼成用補助治具１Ｅの平面視において碁盤の目状に形成することができ、あるいはスパイラル状、放射状等に形成することもできる。
【００２３】
（第６実施例）図６に示す第６実施例は第１実施例と基本的には同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏する。本実施例に係る焼成用補助治具１Ｆは薄板シート状をなしており、紙のように薄くされている。基台としての焼成用セッター５の外縁部５１には、焼成用セッター５を上下に積み重ね可能な突出段部５２が上向きに突出している。突出段部５２には、互いに嵌合できる第１係合部としての係合凹部５３と第２係合部としての係合凸部５５とが互いに背向するように形成されている。第１係合部及び第２係合部の凹凸関係を逆にしても良い。焼成用セッター５は、反応結着性を抑えるためにジルコニア焼成緻密体を基材としており、薄板シート状の焼成用補助治具１Ｆの厚みよりも遥かに厚い厚みを有する。
【００２４】
図６（Ａ）から理解できるように、焼成用セッター５の設置面５０には積層体１００が配置される。図６（Ｂ）に示すように、積層体１００は、電子部品である上下の焼成対象物３間に焼成用補助治具１Ｆを挟みつつ、焼成対象物３を上下方向に積層させて構成されている。そして焼成炉にて高温領域（８００〜１４００℃）に加熱して焼成用セッター５上の積層体１００の焼成対象物３を焼成する。焼成の際、図６（Ａ）に示すように、焼成用セッター５の突出段部５２に別の焼成用セッター５が載せられ、複数の焼成用セッター５が上下多段に積み重ねられている。焼成用セッター５の係合凹部５３及び係合凸部５５が互いに嵌合されるため、上下多段に積み重ねても、焼成用セッター５の外れが防止される。なお、焼成用セッター５を上下多段に積み重ねるとき、上側の焼成用セッター５が蓋として機能するため、上下の焼成用セッター５間の隙間空間５８は容積が少ない偏平形状となり、焼成対象物３の成分の隙間空間５８への過剰な蒸散は抑えられる。
【００２５】
（第７実施例）図７に示す第７実施例に係る焼成用補助治具１Ｇは薄板シート状をなしており、薄くされており、厚みＴが５〜２００μｍとされている。図７に示すように、焼成用補助治具１Ｇには、焼成用補助治具１Ｇの焼成前にパンチング等で成形された複数個の穴状の被係合部１５が形成されている。穴状の被係合部１５を焼成用セッター５の設置面５０上の凸状の係合部５９にはめて着脱可能に係合させる。これにより基台としての焼成用セッター５の設置面５０の上に、焼成用補助治具１Ｇを着脱可能に敷設して設置する。図７に示す焼成用補助治具１Ｇの載置面である表面１ｓには、図６（Ｂ）に示す積層体１００あるいは焼成対象物３が載せられて焼成される。焼成用補助治具１Ｇは焼成対象物３や積層体１００を載せてこれらに直接的に触れるため、焼成の際に焼成対象物３との反応性を小さくできる材料で形成する。しかし焼成用セッター５は焼成対象物３や積層体１００に直接的に触れないため、焼成対象物３との反応性を小さくすることはあまり要請されず、コストの安い材料で形成できる。強度は基本的には基台である焼成用セッター５が負担するため、焼成用補助治具１Ｇの厚みを薄くできる。また、焼成用セッター５及び焼成用補助治具１Ｇのうちのいずれか一方が損傷しても、当該一方を交換するものの、他方を使用することができ、コスト低廉に有利である。なお、図７に示す本実施例によれば、焼成用セッター５の設置面５０に塗布される反応結着防止用のコーティング層を廃止することができる。
【００２６】
（第８実施例）図８に示す第８実施例は第７実施例と基本的には同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏する。本実施例に係る焼成用補助治具１Ｋは薄板シート状をなしており、厚みＴが５〜２００μｍとされている。焼成用補助治具１Ｋは外縁端状の被係合部１５をもつ。そして外縁端である凸状の被係合部１５を焼成対象物の設置面５０の凹状の係合部５９Ｈにはめて係合させる。これにより焼成用補助治具１Ｋを焼成用セッター５の設置面５０の上に着脱可能に載置する。そして、焼成対象物３、あるいは積層体１００（図６（Ｂ）参照）を、焼成用補助治具１Ｋの載置面である表面１ｓに載せて焼成させる。
【００２７】
焼成用補助治具１Ｋは焼成対象物３や積層体１００を載せてこれらに直接的に触れるため、焼成の際に焼成対象物３との反応性を小さくできる材料で形成する。しかし焼成用セッター５は基台として機能するものの、焼成対象物３や積層体１００に直接的に触れないため、焼成対象物３との反応性を小さくすることはあまり要請されず、コストの安い材料で形成できる。図８に示すように、焼成用セッター５の外縁部５１には、焼成用セッター５を上下に積み重ね可能な突出段部５２が上向きに突出している。突出段部５２には、互いに嵌合できる係合凹部５３及び係合凸部５５が背向するように形成されている。焼成の際には、突出段部５２に別の焼成用セッター５が載せられ、図８に示すように、複数の焼成用セッター５が上下多段に積み重ねられている。このように積層させても、強度は基本的には基台である焼成用セッター５が負担するため、焼成用補助治具１Ｋの厚みを薄くできる。また、焼成用セッター５及び焼成用補助治具１Ｋのうちのいずれか一方が損傷しても、当該一方を交換するものの、他方を使用することができ、コスト低廉に有利である。その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更できる。
【００２８】
上記した記載から次の技術的思想も把握できる。
［付記項１］焼成対象物を焼成させる際に使用され、焼成対象物を載せる載置面をもち且つセラミックスを基材とする薄板シート形状をなす焼成用補助治具であって、焼成対象物を載せる焼成用セッターの設置面の上に設置されることを特徴とする焼成用補助治具。焼成用補助治具は薄い薄板シート状をなしているため、熱容量が少なく済む。このため焼成対象物を焼成させる際に熱量を伝達させたとき、焼成対象物を早期に加熱させることができる。しかも焼成用補助治具における温度ムラも早期に低減される。故に、焼成対象物の焼成の際に焼成対象物をできるだけ均一に加熱させるのに寄与できる。故に電子部品等に用いられる焼成対象物の品質の安定化に寄与することができる。
［付記項２］焼成対象物を焼成させる際に使用される焼成対象物を載せる焼成用セッターと、焼成用セッターの設置面に着脱可能または固定的に設置される薄板シート形状をなす焼成用補助治具とを具備する焼成補助装置。焼成用セッター及び焼成用補助治具のうちの一方が損傷しても、他方を使用することができる。また焼成用補助治具は焼成対象物や積層体を載せてこれらに直接的に触れるため、焼成の際に焼成対象物との反応性を小さくできる材料で形成する。しかし焼成用セッターは焼成対象物や積層体に直接的に触れないため、焼成対象物との反応性を小さくすることはあまり要請されず、コストの安い材料で形成できる。また焼成用補助治具は前述したように薄板シート状をなしているため、熱容量が少なく済む。このため焼成対象物を焼成させる際に熱量を伝達させたとき、焼成対象物をできるだけ早期に加熱させることができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明に係る安定化ジルコニア（立方晶）を基材とする焼成用補助治具によれば、薄い薄板シート状をなしているため、熱容量が少なく済む。このため焼成対象物を焼成させるときに熱量を伝達させたとき、焼成対象物を早期に加熱させることができる。しかも焼成用補助治具における温度ムラも早期に低減され、焼成対象物をできるだけ均一に加熱させるのに寄与できる。故に電子部品等に用いられる焼成対象物の品質の安定化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係る焼成用補助治具の使用状態説明図である。
【図２】焼成用補助治具の製造過程を示す模式図である。
【図３】第３実施例に係る焼成用補助治具の使用状態説明図である。
【図４】第４実施例に係る焼成用補助治具の使用状態説明図である。
【図５】第５実施例に係る焼成用補助治具の使用状態説明図である。
【図６】第６実施例に係る焼成用補助治具の使用状態説明図である。
【図７】第７実施例に係る焼成用補助治具の使用状態説明図である。
【図８】第８実施例に係る焼成用補助治具の使用状態説明図である。
【符号の説明】
図中、１は焼成用補助治具、１ｓは表面（載置面）、３は焼成対象物、５は焼成用セッターを示す。

Claims

焼成対象物を焼成させる際に使用され、焼成対象物を載せる載置面をもち且つ安定化ジルコニア（立方晶）の焼成緻密体を基材とする焼成用補助治具であって、厚みが５〜３００μｍの撓み性を発揮する薄板シート状をなしていることを特徴とする焼成用補助治具。
請求項１において、厚みが５〜２００μｍに設定されていることを特徴とする焼成用補助治具。
請求項１において、平面視における最大長さをＬとし、厚みをＴとすると、Ｌ／Ｔ=１０〜１００００に設定されていることを特徴とする焼成用補助治具。
請求項１〜請求項３のうちのいずれか一項において、焼成対象物を複数個多段に積層して焼成させる際に使用され、上下の焼成対象物に挟まれるように配置されることを特徴とする焼成用補助治具。
請求項１〜請求項４のうちのいずれか一項において、焼成対象物を載せる焼成用セッターの上に設置されることを特徴とする焼成用補助治具。
請求項５において、焼成用セッターの上に設置されるとき、焼成用セッターの係合部に一体的にまたは着脱可能に係合する被係合部をもつことを特徴とする焼成用補助治具。