JP4068917B2 - 焼成用セッター - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はセラミックス系の電子材料部品等の対象物を載せて焼成する際に用いられる焼成用セッターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧電セラミックスの焼成を例にとって、従来技術について説明する。ＰＺＴ（ＰｂＺｒＴｉＯ3）等を原料とする圧電セラミックスは、次のように形成されている。即ち、原料粉末を成形して未焼成のセラミックス成形体からなる対象物を形成し、この未焼成の対象物を焼成用セッターの載置面に載置する。そして、対象物を載置した焼成用セッターを焼成炉に装入し、焼成温度（例えば８００〜１４００℃）で所定時間加熱保持して焼成することによって、圧電セラミックスは製造されている。上記した焼成用セッターは、未焼成のセラミックス成形体からなる対象物を載せるための載置面を有する焼成セラミックス体で形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
産業界では、上記した圧電セラミックスを焼成するにあたり、生産性を一層向上させることが一層要請されている。本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、生産性を高めるべく、焼成用セッターを上下方向に積層させるのに有利であり、しかも突出係合部をセッター本体に組み付ける組み付け工数を低減することができる焼成用セッターを提供することを課題とするにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る焼成用セッターは、焼成処理が行われるセラミックス成形体で形成された対象物が載置される載置面をもつセラミックス焼成体を基材とする焼成用セッターであって、載置面をもつセッター本体と、セッター本体から一体的に突出する凸状の突出係合部と、凸状の突出係合部に背向するように形成され他のセッターの突出係合部の先端部に係合可能な凹状部とをもち、突出係合部および凹状部を介して複数の焼成用セッターを上下方向に積層でき、且つ、凹状部の範囲内において他のセッターの凸状の突出係合部をセッター本体の面方向において位置調整できるように設定されており、突出係合部の突出方向の先端部は、先端に向かうにつれて横断面積が小さくなるように設定されており、突出係合部は、円錐形状または角錐形状を有することを特徴とするものである。突出係合部および凹状部を介して複数の焼成用セッターを上下方向に積層できる。突出係合部は、セッター本体と一体的に形成されているため、突出係合部をセッター本体に逐一組み付ける組み付け工数を低減できる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
突出係合部の突出方向の先端部としては、先端に向かうにつれて横断面積が小さくなるように設定されている。この場合、突出係合部の根元部を厚肉にでき、強化できる。突出係合部は、円錐形状または角錐形状（例えば四角錐形状、三角錐形状）を有する。セッター本体には、突出係合部の先端部に係合可能な凹状部が突出係合部に背向するように形成されている。凹状部としては、深さが互いに異なるように複数個形成されている形態を例示できる。焼成用セッターのセッター本体の基材は酸化物系でも、窒化物系でも、炭化物系でもよいが、一般的には、ジルコニア、アルミナ、マグネシア、ムライトのうちの少なくとも１種を基材とすることができる。ジルコニアは立方晶のジルコニア、あるいは、立方晶及び正方晶が混在するジルコニアとすることができる。焼成用セッターが立方晶のジルコニアを基材とする場合には、立方晶のジルコニアは極めて安定であるため、未焼成または半焼成の対象物を焼成する際に、対象物と焼成用セッターとの反応を極めて少なくできる。このため焼成用セッターのセッター本体は、長期間にわたり対象物との反応が抑えられ、安定して使用できる。特に、ＰＺＴ成形体等（Ｐｂを含む成形体）で形成された対象物を焼成する場合に極めて適しており、焼成用セッターはＰＺＴ等で形成された対象物との反応が少なくなり、耐汚染性が向上し、ＰＺＴ成形体等で形成された対象物の寿命、セッター本体の寿命が長くなる。これはジルコニアの相変態が起こりにくいためである。
【０００６】
【実施例】
（第１実施例）
本発明に係る第１実施例を図１を参照して具体的に説明する。本実施例に係る焼成用セッターは、未焼成または半焼成のセラミックス成形体で形成された対象物１００（例えばＰＺＴ成形体）が載置される載置面１０をもつ。焼成用セッターは、安定化剤としてＹ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＭｇＯ、希土類元素（Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ等）の少なくとも１種を所定量（例えば４〜１０ｍｏｌ％）含む安定化ジルコニアまたは部分安定化ジルコニアを基材とする緻密な焼成セラミックス体で形成されている。焼成セッターは、対象物１００を載置する載置面１０をもつ焼結セラミックス体で形成された平板状のセッター本体１と、セッター本体１の片面（載置面１０）に設けられた凸状の突出係合部２（焼成セッターの積層方向における突出高さ：Ｈ１）と、セッター本体１の他の片面に背向するように設けられ他のセッター本体１の突出係合部２の先端部が嵌まって係合する凹状部３（深さ：Ｍ１）とを有する。突出係合部２及び凹状部３は、セッター本体１にそれぞれ複数個一体的に成形されており、互いに背向して背中合わせとなるように形成されている。突出係合部２はセッター本体１の縁部に複数個（少なくとも３個）形成されている。凹状部３もセッター本体１の縁部に複数個（少なくとも３個）形成されている。
【０００７】
図１に示すように、一のセッター本体１の凸状の突出係合部２と、他のセッター本体１の凹状部３との係合により、複数個のセッター本体１は上下方向に積層できるようにされている。そしてＰＺＴ成形体等の対象物１００を載置面１０に載せた状態で複数個の焼成セッターを上下方向に積層する。そして、焼成セッター上の対象物１００を加熱炉により高温領域に加熱して焼成処理する。上記したように複数の焼成用セッターを上下に重ねて使用することにより、上側の焼成用セッターで、下側の焼成用セッターの載置面１０上の空間２００が蓋をされて閉じた空間または閉じた空間に近くなるので、対象物１００がＰｂ等の蒸散しやすい元素を含むセラミックス成形体（例えば未焼成のＰＺＴ成形体）などであっても、その元素の蒸散量が抑えられる利点が期待される。即ち、載置面１０上方の空間２００が狭いので、対象物１００を焼成する際に対象物１００からの僅かの蒸散で、載置面１０上方の空間２００内は飽和蒸気圧に達し易く、それ以上の蒸散が抑制されるので、焼成後の対象物１００（ＰＺＴ）は組成変化が少なく、良好な圧電特性を示すのに有利となる
本実施例では、突出係合部２の突出方向（つまり焼成用セッターの積層方向）の先端部は、先端に向かうにつれて横断面積（つまり積層方向と直交する方向に沿った断面積）が小さくなるように設定されている。具体的には、突出係合部２は、先端に向かうにつれて幅狭となるように傾斜する外壁面２０を有すると共に、外壁面２０の先端に設けられ凸状の丸みを帯びる先端丸み部２１を有する。外壁面２０は、円錐形状または疑似円錐形状に沿った形状とされている。凹状部３は、セッター本体１において、突出係合部２の先端部に係合可能な底面視で円形状をなす凹状空間を有する平坦な凹底面３ｘを備えており、突出係合部２に背向して背中合わせとなるように形成されている。なお、突出係合部２の製造に際しては、セッター本体１及び突出係合部２となる部分を有する圧密体を一体的に成形し、その後、焼成しても良い。あるいは、セッター本体１となる圧密体と、突出係合部２となる圧密体とを予め個別に形成し、両者を一体的に加圧圧着し、その後、焼成しても良い。
【０００８】
以上の説明から理解できるように本実施例によれば、焼成セッターを上下に積層するため、多数個の対象物１００の焼成をまとめて良好に行うことができる。殊に突出係合部２がセッター本体１と一体的に形成されているため、多数の突出係合部２を焼成用セッターに逐一組み付ける組み付け工数が低減される。仮に、突出係合部がセッター本体と別体であると、突出係合部の数は多いため、多数の突出係合部を焼成用セッターに逐一組み付ける組み付け工数がかなり要請され、生産性が低下する。
【０００９】
本実施例によれば、焼成セッターを上下に積層しているとき、図１に示すように、一方のセッター本体１の凸状の突出係合部２と他方のセッター本体１の凹状部３とが嵌まって互いに係合しているため、突出係合部２の離脱が抑えられ、積層構造が安定化する。従って、多数の焼成セッターを上下方向に積層したときであっても、積層されている焼成セッターの離脱が抑えられ、対象物１００の焼成を良好に行うことができる。
【００１０】
本実施例によれば、突出係合部２は、円錐形状または疑似円錐形状をなす外壁面２０を有するため、突出係合部２のうちセッター本体１側の根元部は厚肉とされており、セッター本体１から突出係合部２が折損することが抑制されており、突出係合部２の耐久性の向上に有利である。また突出係合部２の先端には先端丸み部２１が形成されているため、突出係合部２の先端丸み部２１と他のセッター本体１との接触面積を小さく抑えることができる。故に、対象物１００を焼成する焼成処理の温度がかなり高温であり、仮に、突出係合部２と他のセッター本体１とが熱影響で結着するようなときであっても、焼成終了後に突出係合部２を他のセッター本体１から容易に分離させることができる。
【００１１】
なお、図１に示すように、凹状部３の内径Ｄ１（内寸法）は突出係合部２の先端に形成されている先端丸み部２１の外径Ｄ２（外寸法）よりもかなり大きいため、先端丸み部２１をセッター本体１の面方向（矢印Ｘ１,Ｘ２方向）に沿って位置調整することができる。即ち、先端丸み部２１を凹状部３の内径Ｄ１の範囲内において位置調整することができる。なお、本実施例によれば、突出係合部２及び凹状部３は互いに背向するように背中合わせで形成されているため、必要に応じて、焼成セッターを上下逆に反転させて積層させることもできる。故に、対象物１００の重量の影響でセッター本体１に反りが仮に発生したときであっても、上下に反転させれば、その反りを矯正できる。
【００１２】
（他の実施例）
図２は第２実施例を示す。本実施例は基本的には第１実施例と同様の構成であり、同様の作用効果を奏する。図２に示す実施例では、セッター本体１には、突出係合部２の先端部に係合可能な凹状部３Ｂが突出係合部２にほぼ背向するように形成されている。凹状部３Ｂは深さが互いに異なる複数の凹状の部分で形成されている。つまり、凹状部３Ｂは、深さがＭ２を有する平坦な凹底面３１ｘをもつ第１凹状部３１と、深さがＭ２よりも深いＭ３を有する平坦な凹底面３２ｘをもつ第２凹状部３２とで形成されている（Ｍ３＞Ｍ２）。上のセッター本体１と下のセッター本体１との間隔Ｋを広くするとき、突出係合部２の先端部を第１凹状部３１に係合させる。セッター本体１を上下方向に積層するとき、上のセッター本体１と下のセッター本体１との間隔Ｋを狭くするとき、突出係合部２の先端部を第２凹状部３２に係合させる。これにより間隔Ｋを調整でき、対象物１００の厚みの変化に対処できる。このように凹状部３Ｂは、上のセッター本体１と下のセッター本体１との間隔Ｋを調整するセッター間隔調整手段として機能できる。突出係合部２は断面で山形状に形成されており、突出係合部２の頂部が幅狭のため、突出係合部２が嵌合する第１凹状部３１と第２凹状部３２とを接近させることができ、セッター本体１の載置面１０の設置スペースを確保するのに有利となる。
【００１３】
図３は他の実施例および参考例を示す。図３（Ａ）に示す例では、突出係合部２Ｃは、積層方向に沿った断面で、台形形状または疑似台形形状とされている。この場合にも、突出係合部２Ｃと他のセッター本体１との接触面積を小さく抑えることができる。故に、焼成処理の温度がかなり高温であっても、突出係合部２Ｃと他のセッター本体１とが過剰に結着することを抑制することができる。図３（Ｂ）に示す例では、突出係合部２Ｄは三角錐形状または疑似三角錐形状とされている。この場合にも、突出係合部２Ｄと相手のセッター本体１との接触面積を小さくできるため、焼成温度が高温であっても、突出係合部２Ｄと相手のセッター本体１との過剰結着を抑えることができる。
【００１４】
図３（Ｃ）に示す参考例では、突出係合部２Ｅは半球形状または疑似半球形状とされている。この場合にも、突出係合部２Ｅと相手のセッター本体１との接触面積を小さくできるため、突出係合部２Ｅと相手のセッター本体１との過剰結着を抑えることができる。図３（Ｄ）に示す参考例では、突出係合部２Ｆは柱形状または疑似柱形状とされている。図３（Ｅ）に示す例では、突出係合部２Ｇは、柱形状または疑似柱形状の部分２３０と、先端に形成された断面三角形状または疑似三角形状の部分２３１とを有する。図３（Ｆ）に示す参考例では、突出係合部２Ｈは、柱形状または疑似柱形状の部分２４０と、先端部に形成された半球形状または疑似半球形状の部分２４１とで形成されている。この場合にも、突出係合部２Ｈと相手のセッター本体１との接触面積を小さくできるため、焼成温度が高温であっても、突出係合部２Ｈと相手のセッター本体１との過剰結着を抑えることができる。図３（Ｇ）に示す例では、突出係合部２Ｋに背向するように凹状部３Ｋが突出係合部２Ｋの内部に形成されている。突出係合部２Ｋは、円錐面または疑似円錐面形状の外壁面２５０をもつ。凹状部３Ｋは、円錐面または疑似円錐面形状の内壁面３５０をもつ。
【００１５】
上記した第１実施例では、突出係合部２及び凹状部３は、セッター本体１の外辺に沿って所定長さ連続的にまたは断続的に延設されている形態でも良い。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、セッター本体１の基材は安定化ジルコニアに限定されるものではなく、他のセラミックスでも良い等、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。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］焼成処理が行われるセラミックス成形体で形成された対象物が載置される載置面をもつセラミックス焼成体を基材とする焼成用セッターであって、載置面をもつセッター本体と、突出方向の先端に向かうにつれて横断面積が小さくなるように設定された突出係合部とをもち、突出係合部を介して複数の焼成用セッターを上下方向に積層できるようにしたことを特徴とする焼成用セッター。突出係合部の突出方向の先端部を、先端に向かうにつれて横断面積が小さくなるように設定できる。対象物を焼成する焼成温度が高いときであっても、突出係合部の過剰な結着を抑制できる。突出係合部は、円錐形状または角錐形状に沿った外壁面を有する形態にできる。突出係合部は、セッター本体と一体的であることが好ましいが、場合によっては別体とすることもできる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、多数の対象物を焼成すべく、上下方向に積層させるのに有利な焼成用セッターを提供することができる。殊に突出係合部がセッター本体と一体的に形成されているため、突出係合部を焼成用セッターに逐一組み付ける組み付け工数が軽減される。更に、セッター本体を積層させるとき、突出係合部をセッター本体の面方向に沿って位置調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係る焼成セッターを積層した状態を示す断面図である。
【図２】第２実施例に係る焼成セッターを積層した状態の要部を示す断面図である。
【図３】突出係合部の各変形例（参考例を含む）を示す断面図である。
【符号の説明】
図中、１はセッター本体、１０は載置面、２は突出係合部、２０は外壁面、２１は先端丸み部、３は凹状部、１００は対象物を示す。

Claims (2)

1. 焼成処理が行われるセラミックス成形体で形成された対象物が載置される載置面をもつセラミックス焼成体を基材とする焼成用セッターであって、載置面をもつセッター本体と、セッター本体から一体的に突出する凸状の突出係合部と、凸状の突出係合部に背向するように形成され他のセッターの突出係合部の先端部に係合可能な凹状部とをもち、突出係合部および凹状部を介して複数の焼成用セッターを上下方向に積層でき、且つ、凹状部の範囲内において他のセッターの凸状の突出係合部をセッター本体の面方向において位置調整できるように設定されており、突出係合部の突出方向の先端部は、先端に向かうにつれて横断面積が小さくなるように設定されており、突出係合部は、円錐形状または角錐形状を有することを特徴とする焼成用セッター。
2. 請求項１において、凹状部は、深さが互いに異なるように複数個形成されていることを特徴とする焼成用セッター。

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