JP4259647B2

JP4259647B2 - Ceramic firing jig and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP4259647B2
Application number: JP24447198A
Authority: JP
Inventors: 洋平吹野
Original assignee: Isolite Insulating Products Co Ltd
Current assignee: Isolite Insulating Products Co Ltd
Priority date: 1998-08-31
Filing date: 1998-08-31
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2018-08-31
Also published as: JP2000074572A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック電子部品などを焼成する際に、被焼成物を載せたセラミックセッターを保持するために使用するセラミック製の焼成用治具、及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、セラミックコンデンサ、アルミナ基板、フェライト、圧電素子、サーミスタ、バリスタ、ＩＣのラミネートパッケージなどのセラミック電子部品を焼成する場合、セラミック製の台盤などの窯道具又は治具の上にセラミック製のセッターを載せ、このセラミックセッターの上に被焼成物を載置して焼成を行っている。
【０００３】
上記台盤などの焼成用治具は、Ａｌ₂Ｏ₃質、ＳｉＣ質、ＺｒＯ₂質、又はムライト質などからなり、かさ密度が２.０〜４.０ｇ／ｃｍ³の範囲の緻密なセラミック焼結体である。一方、この台盤に載せるセラミックセッターとしては、台盤と同質の緻密なセラミック焼結体からなるものと、かさ密度が０.６〜１.５ｇ／ｃｍ³の範囲のセラミックファイバー成形体からなる軽量なものとがある。
【０００４】
しかし、台盤などのセラミック製の焼成用治具とセラミックセッターは共に平板状であり、互いの表面が広い面積で密着するため、高温の焼成炉内でセッターと治具が反応したり、或はセッターの両面（被焼成物載置側と台盤側）の加熱が不均一になって、セッターが変形したりする危険があった。特に、被焼成物がセラミック電子部品の場合には、焼成中にセラミック電子部品が治具と反応して特性が劣化しやすいという問題もあった。
【０００５】
また、従来の焼成用治具は熱容量の大きい緻密なセラミック焼結体からなるため、軽量なセラミックセッターと組合せしても全体の軽量化にはならないうえ、焼成用治具の昇温に多くの熱エネルギーを必要とし、また昇温及び降温に時間がかかるなど、温度コントロールも容易ではなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、このような問題点を解決するため、特願平９−３３６８１５号において、平行に配置した２枚のセラミック側板の間に複数のセラミック棒を固着した新しい構造のセラミック製焼成用治具を提案した。
【０００７】
このセラミック製焼成用治具は、軽量で取り扱いやすいうえ、セラミック電子部品などを焼成する際に、セッターや被焼成物を均一に加熱でき、セッターや被焼成物との反応を防ぐことができると共に、省エネルギー化が可能で且つ温度コントロールが容易である等の利点を備えている。しかしながら、このセラミック製焼成用治具においては、セラミック棒上のセッターにセラミック電子部品などの被焼成物を載せて焼成する際に、被焼成物からの脱バインダーが不十分になりやすいという欠点があった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、セッターや被焼成物を均一に加熱でき、セッターや被焼成物との反応を防ぐことができ、省エネルギー化が可能で且つ温度コントロールが容易であるうえ、被焼成物からの脱バインダーが容易なセラミック製焼成用治具、及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明が提供するセラミック製焼成用治具は、上端縁部及び下端縁部にそれぞれ対向する少なくとも１カ所の切欠部を有する平行な２枚のセラミック側板と、該２枚のセラミック側板の間に並列し且つ両端部が各セラミック側板の支持孔内に固着された複数のセラミック棒とを備え、前記セラミック側板は、セラミック平板の上端縁と下端縁にそれぞれ２個以上のセラミック板片を互いに対向するように固着したものであって、その互いに対向しているセラミック板片はセラミック側板の支持孔を通る直線上に位置していることを特徴とする。
【００１０】
上記本発明のセラミック製焼成用治具の製造方法は、２枚のセラミック平板の上端縁と下端縁にそれぞれ対向させて２個以上のセラミック板片を無機接着剤を用いて焼成固着することにより、上端縁部及び下端縁部にそれぞれ対向する少なくとも１カ所の切欠部を有する２枚のセラミック側板を作製する工程と、平行に対向させた２枚の前記セラミック平板又はセラミック側板の各支持孔にそれぞれセラミック棒を固定する工程とを備え、前記セラミック平板の上端縁と下端縁の互いに対向するセラミック板片をセラミック平板又はセラミック側板の支持孔を通る直線上に位置せしめることを特徴とする。
【００１１】
このセラミック製焼成用治具の好ましい製造方法としては、２枚の矩形のセラミックファイバー成形体又はセラミック粉末成形体を平行に対向させ、その各支持孔にセラミック棒の両端部をそれぞれ挿入し、焼成して２枚のセラミック平板を得ると同時に、その支持孔にセラミック棒を固着させた後、各セラミック平板の上端縁と下端縁にそれぞれ２個以上のセラミック板片を対向させ、且つ互いに対向するセラミック板片をそれぞれセラミック平板の支持孔を通る直線上に位置せしめ、無機接着剤を介して載置し、焼成により固着して、上端縁部及び下端縁部にそれぞれ対向する少なくとも１カ所の切欠部を有するセラミック側板とする方法がある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明のセラミック製焼成用治具は、図１及び図２に示すように、上端縁部と下端縁部にそれぞれ少なくとも１カ所の切欠部５を有する平行な２枚のセラミック側板１と、２枚のセラミック側板１の間に並列して固着された複数のセラミック棒２とからなる。上記セラミック側板１は、矩形のセラミック平板３の上端縁及び下端縁に固着された２個以上のセラミック板片４によって、上端縁部と下端縁部にそれぞれ少なくとも１カ所の切欠部５が形成されている。各セラミック板片４の位置は、セラミック平板３の割れ防止の観点から、後述する支持孔３ａを通る直線上にあることが好ましい。
【００１３】
２枚のセラミック側板１の間に並列した複数のセラミック棒２は、セラミック側板１のうちのセラミック平板３に設けた各支持孔３ａに両端部が挿入固着されている。セラミック棒２の支持孔３ａへの固着は、通常の無機接着剤によっても可能であるが、セラミック平板３の熱収縮により固着することもできる。特に熱収縮による固着では、無機接着剤などのが表面に付着することがないので美麗な外観を有すると共に、高温下で繰り返し使用してもセラミック棒２の固着力に全く変化がないので好ましい。
【００１４】
このセラミック製焼成用治具を用いて被焼成物を焼成する際には、図２に示すように、２枚のセラミック側板１の間の複数のセラミック棒２の上にセラミックセッター６を載置し、このセラミックセッター６の上にセラミック電子部品などの被焼成物（図示せず）を載せ、炉内において適当な温度で焼成を行う。
【００１５】
従って、セラミックセッター６の両面を均一に加熱することができ、セラミックセッター６の変形を防止できると共に、被焼成物を均一に焼成することができる。しかも、セラミック側板１の上端縁部と下端縁部にはそれぞれ切欠部５が形成してあるので、２枚のセラミック側板１の内側と外側との間にガスの流通が行われやすくなり、焼成時に被焼成物から脱離したバインダーが内側に停滞せず切欠部５を通って外側に逃げるため、脱バインダーを容易に且つ完全に行うことができる。
【００１６】
本発明のセラミック製焼成用治具においては、セラミック平板３とセラミック板片４からなるセラミック側板１の材質は、従来から焼成用治具に使用されていきたセラミックであれば特に制限はないが、その中でもアルミナ質のものが好ましい。また、セラミック側板１を構成するセラミック平板３とセラミック板片４とは、同一の材質であっても、異なる材質であってもよい。一方、セラミック棒２は、中実であっても中空であってもよく、十分な耐熱性を有する限り材質は限定されないが、通常はセラミック側板１の主成分と同じアルミナ質のほか、ムライト質、ジルコニア質などであってよい。
【００１７】
セラミック製焼成用治具におけるセラミック側板としては、アルミナ質ファイバーと、アルミノシリケート質ファイバーと、耐火粒子を主成分とするセラミックファイバー成形体か、又はアルミナを主成分とするセラミック焼結体が好ましい。このセラミック側板を構成する好ましいセラミックファイバー成形体としては、５〜５０重量％のアルミナ質ファイバーと、５〜４０重量％のアルミノシリケート質ファイバーと、２０〜８０重量％の平均粒径０.２〜１５μｍの耐火粒子を主成分とするセラミックファイバー成形体がある。
【００１８】
アルミナ質ファイバーはＡｌ₂Ｏ₃：ＳｉＯ₂の重量比が９７〜７０：３〜３０の範囲にあり、例えばイギリスＩＣＩ社の商品名サフィル、三菱化学(株)の商品名マフテックバルクファイバーなどがある。また、アルミノシリケート質ファイバーは、アルミナ質ファイバーよりもＳｉＯ₂が多いものであり、具体的にはイソライト工業(株)の商品名イソウールなどがある。更に、耐火粒子としては、アルミナ、ムライト、チタン酸アルミニウム、ジルコニアなどがある。
【００１９】
アルミナ質ファイバーは、融点が１８００℃以上であり、セラミック側板の高温耐熱性を高めるために、５重量％以上含まれることが好ましい。しかし、アルミナ質ファイバーは互いに焼結しにくく且つ熱収縮率が小さいので、添加量が５０重量％を越えると焼結困難となってセラミック側板の強度が低下し、また熱収縮によるセラミック棒の固着力も弱くなる。従って、アルミナ質ファイバーの含有量は、５〜５０重量％の範囲が好ましく、１０〜３０重量％の範囲が更に好ましい。
【００２０】
アルミノシリケート質ファイバーは、ＳｉＯ₂含有量が多いため、耐熱性が低いものの、熱収縮率が大きく且つ焼結し易いという特徴がある。このアルミノシリケート質ファイバーをアルミナ質ファイバーに５重量％以上混合することによって、ファイバー同士の接着が促進されてセラミック側板の強度が増し、且つ熱収縮が大きくなるため、セラミック側板へのセラミック棒の固着をより強固にすることができる。しかし、添加量が４０重量％を越えると耐熱性が低下すると共に、熱収縮が大きくなり過ぎてセラミック側板が変形する恐れがあるので、アルミノシリケート質ファイバーの含有量は、５〜４０重量％の範囲が好ましく、１５〜３０重量％の範囲が更に好ましい。
【００２１】
尚、セラミック電子部品の焼成においては、セラミック電子部品との反応を避けるために、セラミック製焼成用治具中のＳｉ含有量を少なくすることが好ましい。この点からも、アルミノシリケート質ファイバーの量を４０重量％以下とすることが望ましい。また、同じ趣旨から、後述する耐火粒子としてＳｉＯ₂やＳｉＣを使用する場合、その含有量は数％重量以下、具体的には８重量％以下に抑えることが望ましい。
【００２２】
耐火粒子としては、平均粒径０.２〜１５μｍのものが好ましいが、平均粒径０.５〜６μｍの容焼結性粒子が更に好ましい。粒子の大きさはセラミックファイバー成形体の収縮率及び強度に影響し、平均粒径が小さいほど収縮率が大きく、強度も高くなる。しかし、平均粒径が０.２μｍ未満では分散が難しく、凝集体となりやすいため、セラミック側板の強度の増加が得られない。逆に、平均粒径が１５μｍを越えると、収縮率が小さくなるためセラミック棒の固着力が低下し、強度も低下する。
【００２３】
また、耐火粒子の含有量は２０〜８０重量％の範囲が好ましく、４０〜６０重量％の範囲が更に好ましい。耐火粒子が２０重量％未満ではファイバーと粒子との結合接点が少なすぎるうえ、収縮率も小さくなり、セラミック棒の固着力が低下する。また、８０重量％を越えると、逆に収縮率が大きくなりすぎるため、セラミック側板が変形しやすくなる。
【００２４】
このようなセラミックファイバー成形体からなるセラミック側板は、７０ｋｇ／ｃｍ²以上の十分な強度を持ち、かさ密度が０.６〜１.５ｇ／ｃｍ³と小さく、且つ熱容量も小さい。従って、治具全体としても非常に軽量であり、取り扱いが容易であると同時に、短時間で加熱昇温することができ、省エネルギー化を達成することができる。
【００２５】
セラミック製焼成用治具におけるセラミック側板は、前記したようにセラミック焼結体であってもよく、中でもアルミナを主成分とする焼結体は好ましい。この場合の焼結体は、主成分のアルミナ以外に、ムライトやジルコニアなど他の成分を含むこともできる。焼結体の製造に使用するアルミナ粉末の粒径に特に制限はないが、製造上は５〜３０μｍの平均粒径が好ましく、特に針状のアルミナ粒子が好ましい。また、焼成時の熱収縮を調整するために、炭化ケイ素粉末などを添加することもできる。尚、この場合も、セラミック電子部品との反応を避けるために、ＳｉＯ₂、ＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄などの粉末は数重量％以下、具体的には８重量％以下の含有量にとどめることが好ましい。
【００２６】
次に、本発明のセラミック製焼成用治具の製造方法について説明する。一般的に、セラミック側板としては、図３に示すように、上端縁部と下端縁部に予め凹部１０ａと凸部１０ｂを一体的に形成したセラミック側板１０用いることも可能である。しかしながら、成形を初めとする加工が難しくなるうえ、製造工程におけるセラミック棒２を固着するための焼成中などに凹部１０ａが変形しやすい。また、このようにして製造した治具は、被焼成物の焼成中に凹部１０ａの角部Ａに亀裂が発生しやすく、強度的にも同じ角部Ａで折れやすい。
【００２７】
そこで、本発明におけるセラミック製焼成用治具の製造方法では、例えば図１及び図２に示すように、矩形のセラミック片３の上端縁と下端縁にセラミック板片４を固定することにより、１カ所以上の切欠部５を有するセラミック側板１を作製する。即ち、本発明のセラミック製焼成用治具の製造方法は、セラミック平板３の上端縁と下端縁にそれぞれ２個以上のセラミック板片４を無機接着剤を用いて焼成固着する工程と、２枚のセラミック平板３又はこれにセラミック板片４を固着したセラミック側板１を平行に対向させ、各セラミック平板３又はセラミック側板１の各支持孔３ａにそれぞれセラミック棒２を固定する工程とを備えている。尚、セラミック板片４はセラミック平板３の上端縁及び下端縁であって、セラミック平板３に設けた各支持孔３ａを通る直線上にそれぞれ位置せしめることが好ましい。
【００２８】
好ましいセラミック製焼成用治具の製造方法を、セラミック側板がセラミックファイバー成形体からなる場合について具体的に説明する。まず、アルミナ質ファイバーと、アルミノシリケート質ファイバーと、耐火粒子を含むスラリーを調整し、澱粉などの凝集剤を加えて凝集させ、矩形の平板状に吸引成形した後、８００〜１１００℃の温度で１次焼成する。この１次焼成によりファイバーや粒子が互いに軽度に結合し、セラミックファイバー成形体が得られる。
【００２９】
このセラミックファイバー成形体を、そのまま又は所定の寸法に切断加工した後、複数の支持孔を形成する。尚、支持孔は吸引成形の際に形成することも可能である。その後、２枚のセラミックファイバー成形体を平行に対向させて、その各支持孔にセラミック棒の両端部を挿入した後、１２００℃以上、好ましくは１３００〜１４００℃の温度で２次焼成する。この２次焼成によって、セラミックファイバー成形体が熱収縮し、得られるセラミック側板の支持孔にセラミック棒を強固に固着させることができる。尚、セラミック棒は無機接着剤を用いて、焼成により支持孔に固着することもできる。
【００３０】
この２次焼成でのセラミックファイバー成形体の収縮率は、セラミック棒に対して直角な高さ方向で２〜１５％の範囲に、好ましくは５〜１０％の範囲に調整することが好ましく、同じく長さ方向で７％以下に調整することが望ましい。特にセラミックファイバー成形体の高さ方向の収縮は、収縮率が少なくてもセラミック棒を求心方向に押えて強固に固着することができる。しかし、この高さ方向にの収縮率が１５％を越えたり、セラミック棒に対して直角なセラミックファイバー成形体の長さ方向の収縮率が７％を越えると、セラミック側板が変形しやすくなるので好ましくない。
【００３１】
セラミックファイバー成形体の収縮率は、アルミノシリケート質ファイバーの含有率、耐火粒子の平均粒径とその含有率、２次焼成の温度などによって変えることができる。また、セラミックファイバー成形体中のセラミックファイバーの配向方向を、セラミックファイバー成形体（セラミック側板）の長さ方向と一致させることによって、即ちセラミックファイバーの積層方向をセラミックファイバー成形体の高さ方向と一致させることによって、セラミックファイバー成形体の高さ方向の収縮率をより大きくすることが可能である。
【００３２】
最後に、各セラミック平板の上端縁と下端縁に、それぞれ２個以上の別に作製したセラミック板片を載せ、両者の間に通常の無機接着剤を介在させて、無機接着剤に応じた温度で３次焼成することにより固着する。無機接着剤としては、イソライト工業（株）製のイソタップ、坂井化学工業（株）製のベッタク、東亜合成（株）製のアロンセラミックなどを用いることができる。
【００３３】
一方、セラミック側板がセラミック焼結体からなるセラミック製焼成用治具の好ましい製造方法では、例えばアルミナ粉末に、ＭｇＯ、ＳｉＯ₂、ＣａＯなどの焼結助剤を添加し、更にＰＶＡやパラフィンなどの有機バインダーを加えて混合する。この混合粉末をプレス成形などにより矩形の平板状に成形し、同時に又はその後、粉末成形体に複数の支持孔を形成する。次に、平行に対向させた２枚の粉末成形体の各支持孔にセラミック棒の両端部をそれぞれ挿入し、１３００℃以上の温度で焼成する。この焼成によって、粉末成形体は焼結されると同時に熱収縮するので、得られた焼結体からなるセラミック平板の支持孔にセラミック棒を強固に固着させることができる。
【００３４】
このセラミック焼結体からなるセラミック平板の場合においても、前記セラミックファイバー成形体の場合と同様の理由により、セラミック棒に対して直角な粉末成形体の高さ方向の収縮率を２〜１５％の範囲に、好ましくは５〜１０％の範囲に、同じく長さ方向の収縮率を７％以下に調整することが好ましい。また、粉末成形体における針状のアルミナ粒子の配向方向を、粉末成形体の長さ方向と一致させることが好ましい。更に、粉末成形体をプレス成形により作製する場合には、そのプレス方向を粉末成形体に形成する支持孔の軸方向と一致させることが好ましい。尚、粉末成形体の焼成による熱収縮も、粉末成形体の組成や粉末の粒径、焼成温度などによって調整することができ、例えばＳｉＣ粉末の添加により熱収縮を抑制することが可能である。
【００３５】
また、このセラミック焼結体からなるセラミック平板に上端縁と下端縁には、それぞれ２個以上の別に作製したセラミック板片を載せ、両者の間に通常の無機接着剤を介在させて、無機接着剤に応じた温度で焼成することにより固着する。セラミック板片は同じくセラミック焼結体からなるものでも、セラミックファイバー成形体からなるものでもよい。また、使用する無機接着剤も、前記セラミックファイバー成形体からなるセラミック側板の製造の場合と同様に、通常使用されているものであってよい。
【００３６】
【実施例】
実施例１
アルミナ質ファイバー（イギリスＩＣＩ社製のサフィルＨＡ、Ａｌ₂Ｏ₃含有量９７重量％）２０重量％と、アルミノシリケート質ファイバー（イソライト工業(株)製のイソウールＡｌ₂Ｏ₃：ＳｉＯ₂＝４７：５３）３０重量％と、Ａｌ₂Ｏ₃粒子（平均粒径７μｍ）４５重量％と、ＳｉＯ₂ゾル（日産化学(株)製のＳＴ−４０、ＳｉＯ₂含有率４０重量％）５重量％（固形分）とを２５リットルの水に添加し、撹拌しながら分散させてスラリーとした。
【００３７】
このスラリーに凝集剤として固形分２重量％の澱粉水溶液を加えて凝集させ、吸引加圧成形を行って矩形平板状の成形体を得た。この成形体を９０℃で乾燥させ、１０００℃にて１時間の１次焼成を行った。１次焼成により得られたセラミックファイバー成形体を、ファイバーの配向方向が長さ方向と一致するように、長さ１５０×高さ３０×厚さ１５ｍｍに加工した。更に、このセラミックファイバー成形体を厚さ方向に貫通させた直径８.１ｍｍの支持孔を、長さ方向に沿い一直線上に３個形成した。
【００３８】
得られたセラミックファイバー成形体からなるセラミック平板２枚を支持孔が対向するように平行に位置させ、各支持孔に中空のセラミック棒（ニッカトー(株)製、直径８ｍｍ×長さ１７０ｍｍ）の端部を挿入した。尚、セラミック棒の長さ方向はファイバーの配向方向及び積層方向とそれぞれ直角になっている。その後、１４００℃にて２時間の２次焼成を行った。この２次焼成によって、セラミックファイバー成形体は６％熱収縮し、セラミック棒を収縮した支持孔内に強く固着することができた。
【００３９】
一方、上記と同様の方法により、セラミックファイバー成形体からなる長さ１６×幅１４×厚さ８ｍｍのセラミック板片を作製した。このセラミック板片を、セラミック棒を固着した各セラミック平板の上端縁と下端縁に、それぞれ３個ずつセラミック棒の上方に位置せしめて、両者の間に無機接着剤イソタップを介在させて、１４００℃で２時間の３次焼成を行った。これにより、上端縁部及び下端縁部にそれぞれ４カ所の切欠部を有するセラミック側板を有するセラミック製焼成用治具が得られた。
【００４０】
かくして得られたセラミック製焼成用治具の２枚のセラミック側板に固着された複数のセラミック棒上に、セラミックファイバー製の軽量セッターを載せ、そのセッターの上に被焼成物であるセラミック多層基板を載置した。このセラミック製焼成用治具を４段積みにし、１１００℃×２時間の条件で３０回繰り返して焼成を行った。その結果、各セラミック棒とセラミック側板とは強く固着していて、全く緩みが生じなかった。また、セラミックセッター及び被焼成物は、セラミック棒やセラミック側板と全く反応せず、変形も起こらなかった。また、セラミック多層基板は十分脱バインダーができ、基板表面には変色及び亀裂が全く認められなかった。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、セラミックファイバー成形体又はセラミック焼結体からなるセラミック側板に、複数のセラミック棒を固着させることにより、セラミック電子部品などの焼成用として好適で、軽量で強度にも優れ、長寿命のセラミック製焼成用治具を提供することができる。
【００４２】
また、本発明のセラミック製焼成用治具は、セラミックセッター及びその上に載置されたセラミック電子部品などの被焼成物を均一に加熱でき、セラミックセッターの変形を防ぐと共に、熱容量が小さいため省エネルギー化を図ることができる。しかも、セラミック側板に切欠部を設けてあるので、被焼成物からの脱バインダーを支障なく完全に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセラミック製焼成用治具の一具体例を示す概略の斜視図である。
【図２】本発明のセラミック製焼成用治具の一具体例を示す概略の断面図である。
【図３】セラミック側板が一体に形成された焼成用治具を示す概略の断面図である。
【符号の説明】
１セラミック側板
２セラミック棒
３セラミック平板
３ａ支持孔
４セラミック板片
５切欠部
６セラミックセッター[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a ceramic firing jig used for holding a ceramic setter on which an object to be fired is placed when firing a ceramic electronic component or the like, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when firing ceramic electronic parts such as ceramic capacitors, alumina substrates, ferrites, piezoelectric elements, thermistors, varistors, IC laminate packages, etc., ceramic ceramic components such as ceramic bases are placed on ceramic tools or jigs. A setter is placed, and an object to be fired is placed on the ceramic setter for firing.
[0003]
The firing jig such as the above-mentioned base plate is a dense ceramic made of Al ₂ O ₃ , SiC, ZrO ₂ , mullite or the like and having a bulk density of 2.0 to 4.0 g / cm ^3. It is a sintered body. On the other hand, the ceramic setter to be placed on the base is made of a dense ceramic sintered body having the same quality as the base and a ceramic fiber molded body having a bulk density in the range of 0.6 to 1.5 g / cm ^3. Some are lightweight.
[0004]
However, the ceramic firing jig such as a base plate and the ceramic setter are both flat and the surfaces of the ceramic setter are in close contact with each other over a wide area, so that the setter and the jig react in a high-temperature firing furnace, or There is a risk that the setter may be deformed due to uneven heating of both sides of the setter (the object-to-be-fired mounting side and the base side). In particular, when the object to be fired is a ceramic electronic component, there is also a problem that the ceramic electronic component reacts with the jig during firing and the characteristics are likely to deteriorate.
[0005]
In addition, since the conventional firing jig is made of a dense ceramic sintered body with a large heat capacity, it does not reduce the overall weight even when combined with a lightweight ceramic setter. Temperature control is not easy because heat energy is required and it takes time to raise and lower the temperature.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In order to solve such problems, the present inventor proposed in Japanese Patent Application No. 9-336815 a ceramic firing treatment having a new structure in which a plurality of ceramic rods are fixed between two ceramic side plates arranged in parallel. Suggested ingredients.
[0007]
This ceramic firing jig is lightweight and easy to handle, and when firing ceramic electronic parts and the like, it can uniformly heat the setter and the material to be fired, and can prevent reaction with the setter and the material to be fired. It has advantages such as energy saving and easy temperature control. However, in this ceramic firing jig, there is a disadvantage that the binder from the fired product tends to be insufficient when firing the fired product such as a ceramic electronic component on the setter on the ceramic rod. there were.
[0008]
In view of such circumstances, the present invention can uniformly heat the setter and the object to be fired, can prevent reaction with the setter and the object to be fired, can save energy, and is easy to control the temperature. It is an object of the present invention to provide a ceramic firing jig that can be easily removed from the material to be fired, and a method for producing the same.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a ceramic firing jig provided by the present invention includes two parallel ceramic side plates each having at least one notch facing each of an upper edge and a lower edge, A plurality of ceramic rods arranged in parallel between the ceramic side plates and having both end portions fixed in the support holes of each ceramic side plate, the ceramic side plates having two or more at the upper edge and the lower edge of the ceramic plate, respectively. The ceramic plate pieces are fixed so as to face each other, and the ceramic plate pieces facing each other are positioned on a straight line passing through the support holes of the ceramic side plates .
[0010]
The method for manufacturing a ceramic firing jig according to the present invention includes two or more ceramic plate pieces that are fired and fixed using an inorganic adhesive so as to face the upper and lower edges of two ceramic flat plates , respectively. A step of producing two ceramic side plates having at least one notch portion respectively opposed to the upper edge portion and the lower edge portion, and each supporting hole of the two ceramic flat plates or ceramic side plates opposed in parallel. And fixing the ceramic rods, respectively, wherein the opposing ceramic plate pieces at the upper and lower edges of the ceramic flat plate are positioned on a straight line passing through the support holes of the ceramic flat plate or the ceramic side plate .
[0011]
As a preferable manufacturing method of this ceramic firing jig, two rectangular ceramic fiber molded bodies or ceramic powder molded bodies are faced in parallel, and both ends of the ceramic rod are inserted into the respective support holes, and fired. As a result, two ceramic flat plates are obtained, and at the same time, a ceramic rod is fixed to the support hole, and then two or more ceramic plate pieces are opposed to the upper edge and the lower edge of each ceramic flat plate , and are opposed to each other. The ceramic plate pieces are positioned on a straight line passing through the support holes of the ceramic flat plate, placed through an inorganic adhesive, fixed by firing, and at least one notch facing each of the upper edge and the lower edge. There is a method of making a ceramic side plate having a portion.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As shown in FIGS. 1 and 2, the ceramic firing jig of the present invention includes two parallel ceramic side plates 1 each having at least one notch portion 5 at the upper edge portion and the lower edge portion, and 2 It consists of a plurality of ceramic rods 2 fixed in parallel between the ceramic side plates 1. In the ceramic side plate 1, at least one notch portion 5 is formed at each of an upper end edge portion and a lower end edge portion by two or more ceramic plate pieces 4 fixed to an upper end edge and a lower end edge of a rectangular ceramic flat plate 3. ing. The position of each ceramic plate piece 4 is preferably on a straight line passing through a support hole 3a described later from the viewpoint of preventing cracking of the ceramic flat plate 3.
[0013]
The plurality of ceramic rods 2 arranged in parallel between the two ceramic side plates 1 are inserted and fixed at both end portions into the respective support holes 3 a provided in the ceramic flat plate 3 of the ceramic side plates 1. The ceramic rod 2 can be fixed to the support hole 3a with a normal inorganic adhesive, but can also be fixed by thermal contraction of the ceramic flat plate 3. In particular, fixing by heat shrinkage is preferable because an inorganic adhesive or the like does not adhere to the surface so that it has a beautiful appearance and the fixing force of the ceramic rod 2 does not change at all even when used repeatedly at high temperatures.
[0014]
When firing an object to be fired using this ceramic firing jig, ceramic setters 6 are placed on a plurality of ceramic rods 2 between two ceramic side plates 1 as shown in FIG. Then, an object to be fired (not shown) such as a ceramic electronic component is placed on the ceramic setter 6 and fired at an appropriate temperature in a furnace.
[0015]
Therefore, both surfaces of the ceramic setter 6 can be heated uniformly, the deformation of the ceramic setter 6 can be prevented, and the object to be fired can be fired uniformly. In addition, since the notch portions 5 are formed in the upper edge portion and the lower edge portion of the ceramic side plate 1, gas is easily circulated between the inner side and the outer side of the two ceramic side plates 1, and firing is performed. Sometimes, the binder detached from the object to be fired does not stagnate inside but escapes to the outside through the notch 5, so that the binder can be removed easily and completely.
[0016]
In the ceramic firing jig of the present invention, the material of the ceramic side plate 1 composed of the ceramic flat plate 3 and the ceramic plate piece 4 is not particularly limited as long as it is a ceramic that has been conventionally used in firing jigs. Of these, alumina is preferred. The ceramic flat plate 3 and the ceramic plate piece 4 constituting the ceramic side plate 1 may be the same material or different materials. On the other hand, the ceramic rod 2 may be solid or hollow, and the material is not limited as long as it has sufficient heat resistance. Usually, it is the same as the main component of the ceramic side plate 1 but also mullite. It may be zirconia or the like.
[0017]
The ceramic side plate in the ceramic firing jig is preferably an alumina fiber, an aluminosilicate fiber, a ceramic fiber molded body mainly composed of refractory particles, or a ceramic sintered body mainly composed of alumina. As a preferable ceramic fiber molded body constituting the ceramic side plate, 5 to 50% by weight of alumina fiber, 5 to 40% by weight of aluminosilicate fiber, and an average particle diameter of 0.2 to 80% by weight of 0.2 to There is a ceramic fiber molded body mainly composed of 15 μm refractory particles.
[0018]
The alumina fiber has an Al ₂ O ₃ : SiO ₂ weight ratio in the range of 97 to 70: 3 to 30. For example, the product name Safil of UK ICI, the product name MAFTEC bulk fiber of Mitsubishi Chemical Corporation, etc. is there. Further, the aluminosilicate fiber has more SiO ₂ than the alumina fiber, and specifically, there is the product name Isowool of Isolite Industry Co., Ltd. Furthermore, examples of the refractory particles include alumina, mullite, aluminum titanate, and zirconia.
[0019]
The alumina fiber has a melting point of 1800 ° C. or higher, and is preferably contained in an amount of 5% by weight or more in order to increase the high temperature heat resistance of the ceramic side plate. However, since the alumina fibers are difficult to sinter each other and the thermal shrinkage rate is small, if the added amount exceeds 50% by weight, it becomes difficult to sinter and the strength of the ceramic side plate is reduced. The wearing power also becomes weak. Therefore, the content of the alumina fiber is preferably in the range of 5 to 50% by weight, and more preferably in the range of 10 to 30% by weight.
[0020]
Since the aluminosilicate fiber has a high SiO ₂ content, the heat resistance is low, but the heat shrinkage ratio is large and it is easy to sinter. By admixing 5% by weight or more of this aluminosilicate fiber with alumina fiber, the adhesion between the fibers is promoted, the strength of the ceramic side plate is increased, and the thermal shrinkage is increased, so that the ceramic rod is fixed to the ceramic side plate. Can be made stronger. However, if the added amount exceeds 40% by weight, the heat resistance is lowered and the thermal shrinkage becomes too large and the ceramic side plate may be deformed. Therefore, the content of the aluminosilicate fiber is 5 to 40% by weight. The range is preferable, and the range of 15 to 30% by weight is more preferable.
[0021]
In firing ceramic electronic components, it is preferable to reduce the Si content in the ceramic firing jig in order to avoid reaction with the ceramic electronic components. Also from this point, it is desirable that the amount of aluminosilicate fiber is 40% by weight or less. For the same purpose, when SiO ₂ or SiC is used as the refractory particles to be described later, the content is preferably suppressed to several percent by weight or less, specifically 8 percent by weight or less.
[0022]
As the refractory particles, particles having an average particle diameter of 0.2 to 15 μm are preferable, but sinterable particles having an average particle diameter of 0.5 to 6 μm are more preferable. The size of the particles affects the shrinkage rate and strength of the ceramic fiber molded body. The smaller the average particle size, the higher the shrinkage rate and the higher the strength. However, when the average particle size is less than 0.2 μm, it is difficult to disperse and easily form an aggregate, and thus the strength of the ceramic side plate cannot be increased. On the other hand, when the average particle diameter exceeds 15 μm, the shrinkage rate is reduced, so that the fixing force of the ceramic rod is lowered and the strength is also lowered.
[0023]
Further, the content of the refractory particles is preferably in the range of 20 to 80% by weight, and more preferably in the range of 40 to 60% by weight. If the refractory particles are less than 20% by weight, there are too few bonding contacts between the fibers and the particles, the shrinkage rate is reduced, and the adhesion of the ceramic rod is reduced. On the other hand, if it exceeds 80% by weight, the shrinkage rate becomes too large, so that the ceramic side plate is easily deformed.
[0024]
The ceramic side plate made of such a ceramic fiber molded body has a sufficient strength of 70 kg / cm ² or more, a bulk density as small as 0.6 to 1.5 g / cm ³ and a small heat capacity. Therefore, the jig as a whole is very lightweight and easy to handle, and at the same time, the temperature can be raised by heating in a short time, and energy saving can be achieved.
[0025]
The ceramic side plate in the ceramic firing jig may be a ceramic sintered body as described above, and among them, a sintered body mainly composed of alumina is preferable. The sintered body in this case can also contain other components such as mullite and zirconia in addition to the main component alumina. The particle size of the alumina powder used for the production of the sintered body is not particularly limited, but an average particle size of 5 to 30 μm is preferable for production, and acicular alumina particles are particularly preferable. Moreover, in order to adjust the thermal shrinkage at the time of baking, silicon carbide powder etc. can also be added. In this case as well, in order to avoid a reaction with the ceramic electronic component, the content of SiO ₂ , SiC, Si ₃ N _4, etc. may be limited to a few wt% or less, specifically 8 wt% or less. preferable.
[0026]
Next, the manufacturing method of the ceramic firing jig of the present invention will be described. Generally, as the ceramic side plate, as shown in FIG. 3, it is also possible to use a ceramic side plate 10 in which a concave portion 10a and a convex portion 10b are integrally formed in advance at an upper edge portion and a lower edge portion. However, processing such as molding becomes difficult, and the recess 10a is easily deformed during firing for fixing the ceramic rod 2 in the manufacturing process. In addition, the jig manufactured in this way is likely to crack at the corner A of the recess 10a during firing of the object to be fired, and is easily broken at the same corner A in terms of strength.
[0027]
Therefore, in the method for manufacturing a ceramic firing jig according to the present invention, for example, as shown in FIGS. 1 and 2, the ceramic plate pieces 4 are fixed to the upper and lower edges of a rectangular ceramic piece 3 by 1 A ceramic side plate 1 having at least five notches 5 is produced. That is, the method for manufacturing a ceramic firing jig of the present invention includes a step of firing and fixing two or more ceramic plate pieces 4 to the upper end edge and the lower end edge of the ceramic flat plate 3 using an inorganic adhesive. The ceramic flat plate 3 or the ceramic side plate 1 to which the ceramic plate piece 4 is fixed is opposed in parallel, and the ceramic rod 2 is fixed to the support holes 3a of the ceramic flat plate 3 or the ceramic side plate 1 respectively. . The ceramic plate pieces 4 are preferably positioned at the upper and lower edges of the ceramic flat plate 3 on straight lines passing through the support holes 3a provided in the ceramic flat plate 3, respectively.
[0028]
A preferred method for producing a ceramic firing jig will be specifically described in the case where the ceramic side plate is formed of a ceramic fiber molded body. First, a slurry containing alumina fiber, aluminosilicate fiber, and refractory particles is prepared, aggregated by adding a flocculant such as starch, sucked into a rectangular flat plate, and then at a temperature of 800 to 1100 ° C. Primary firing. By this primary firing, fibers and particles are lightly bonded to each other to obtain a ceramic fiber molded body.
[0029]
After this ceramic fiber molded body is cut as it is or into a predetermined size, a plurality of support holes are formed. The support hole can also be formed at the time of suction molding. Thereafter, the two ceramic fiber molded bodies are made to face each other in parallel, and both ends of the ceramic rod are inserted into the respective support holes, and then subjected to secondary firing at a temperature of 1200 ° C. or higher, preferably 1300 to 1400 ° C. By this secondary firing, the ceramic fiber molded body is thermally contracted, and the ceramic rod can be firmly fixed to the support hole of the obtained ceramic side plate. The ceramic rod can be fixed to the support hole by firing using an inorganic adhesive.
[0030]
The shrinkage rate of the ceramic fiber molded body in the secondary firing is preferably adjusted to a range of 2 to 15%, preferably 5 to 10% in the height direction perpendicular to the ceramic rod. It is desirable to adjust to 7% or less in the length direction. Particularly, the shrinkage in the height direction of the ceramic fiber molded body can be firmly fixed by pressing the ceramic rod in the centripetal direction even if the shrinkage rate is small. However, if the shrinkage ratio in the height direction exceeds 15% or the shrinkage ratio in the length direction of the ceramic fiber molded body perpendicular to the ceramic rod exceeds 7%, the ceramic side plate is likely to be deformed. It is not preferable.
[0031]
The shrinkage ratio of the ceramic fiber molded body can be changed depending on the content ratio of the aluminosilicate fiber, the average particle diameter of the refractory particles and the content ratio thereof, the secondary firing temperature, and the like. Also, by making the orientation direction of the ceramic fiber in the ceramic fiber molded body coincide with the length direction of the ceramic fiber molded body (ceramic side plate), that is, the stacking direction of the ceramic fibers coincides with the height direction of the ceramic fiber molded body. By doing so, it is possible to further increase the shrinkage ratio in the height direction of the ceramic fiber molded body.
[0032]
Finally, two or more separately prepared ceramic plate pieces are placed on the upper edge and the lower edge of each ceramic plate, respectively, and a normal inorganic adhesive is interposed between them, at a temperature according to the inorganic adhesive. It is fixed by third firing. As the inorganic adhesive, Isotap Kogyo Co., Ltd. Isotap, Sakai Chemical Industry Co., Ltd. Bettak, Toa Gosei Co., Ltd. Aron Ceramics, etc. can be used.
[0033]
On the other hand, in a preferable manufacturing method of a ceramic firing jig in which the ceramic side plate is made of a ceramic sintered body, for example, a sintering aid such as MgO, SiO ₂ , CaO is added to alumina powder, and further, PVA, paraffin and the like are added. Add organic binder and mix. The mixed powder is formed into a rectangular flat plate shape by press molding or the like, and simultaneously or thereafter, a plurality of support holes are formed in the powder compact. Next, both ends of the ceramic rod are inserted into the respective support holes of the two powder compacts facing each other in parallel, and fired at a temperature of 1300 ° C. or higher. By this firing, the powder compact is thermally contracted at the same time as being sintered, so that the ceramic rod can be firmly fixed to the support hole of the ceramic flat plate made of the obtained sintered compact.
[0034]
Also in the case of a ceramic flat plate made of this ceramic sintered body, the shrinkage ratio in the height direction of the powder molded body perpendicular to the ceramic rod is 2 to 15% for the same reason as in the case of the ceramic fiber molded body. Similarly, it is preferable to adjust the shrinkage rate in the length direction to 7% or less in the range, preferably in the range of 5 to 10%. Moreover, it is preferable to make the orientation direction of the acicular alumina particles in the powder compact coincide with the length direction of the powder compact. Furthermore, when producing a powder compact by press molding, it is preferable to make the press direction correspond with the axial direction of the support hole formed in a powder compact. The thermal shrinkage due to the firing of the powder molded body can also be adjusted by the composition of the powder molded body, the particle size of the powder, the firing temperature, etc. For example, the thermal shrinkage can be suppressed by adding SiC powder.
[0035]
In addition, two or more separately prepared ceramic plate pieces are placed on the upper and lower edges of the ceramic flat plate made of the ceramic sintered body, respectively, and an ordinary inorganic adhesive is interposed between the two, thereby providing an inorganic adhesive. It sticks by baking at the temperature according to the agent. The ceramic plate piece may be made of a ceramic sintered body or a ceramic fiber molded body. Moreover, the inorganic adhesive to be used may also be a normally used thing like the case of the ceramic side plate which consists of said ceramic fiber molded object.
[0036]
【Example】
Example 1
20% by weight of alumina fiber (Safir HA manufactured by ICI, UK, 97% by weight of Al ₂ O ₃ ) and aluminosilicate fiber (Iso wool Al ₂ O ₃ manufactured by Isolite Industry Co., Ltd.:SiO ₂ = 47: 53) 30 wt%, Al ₂ O ₃ particles (average particle size 7 μm) 45 wt%, SiO ₂ sol (ST-40 manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., SiO ₂ content 40 wt%) 5 wt% ( Solid content) was added to 25 liters of water and dispersed with stirring to form a slurry.
[0037]
A starch aqueous solution having a solid content of 2% by weight as a flocculant was added to the slurry to cause aggregation, and suction pressure molding was performed to obtain a rectangular flat plate shaped body. The molded body was dried at 90 ° C. and subjected to primary firing at 1000 ° C. for 1 hour. The ceramic fiber molded body obtained by the primary firing was processed into a length of 150 × height of 30 × thickness of 15 mm so that the fiber orientation direction coincided with the length direction. Further, three support holes having a diameter of 8.1 mm that penetrated the ceramic fiber molded body in the thickness direction were formed on a straight line along the length direction.
[0038]
Two ceramic flat plates made of the obtained ceramic fiber molded body are positioned in parallel so that the support holes face each other, and the end of a hollow ceramic rod (made by Nikkato Co., Ltd., diameter 8 mm × length 170 mm) is placed in each support hole. Inserted. The length direction of the ceramic rod is perpendicular to the fiber orientation direction and the lamination direction. Thereafter, secondary firing was performed at 1400 ° C. for 2 hours. By this secondary firing, the ceramic fiber molded body was heat-shrinked by 6%, and the ceramic rod could be firmly fixed in the contracted support hole.
[0039]
On the other hand, a ceramic plate piece of length 16 × width 14 × thickness 8 mm made of a ceramic fiber molded body was produced by the same method as described above. Three pieces of this ceramic plate piece are positioned above the ceramic rods at the upper edge and lower edge of each ceramic flat plate to which the ceramic rods are fixed, and an inorganic adhesive isotap is interposed between them, and 1400 ° C. Then, tertiary firing was performed for 2 hours. As a result, a ceramic firing jig having ceramic side plates each having four notches at the upper edge and the lower edge was obtained.
[0040]
A ceramic fiber lightweight setter is placed on a plurality of ceramic rods fixed to the two ceramic side plates of the ceramic firing jig thus obtained, and a ceramic multilayer substrate as a fired object is placed on the setter. Placed. The ceramic firing jigs were stacked in four stages, and firing was repeated 30 times under the condition of 1100 ° C. × 2 hours. As a result, each ceramic rod and the ceramic side plate were firmly fixed, and no looseness occurred. Further, the ceramic setter and the material to be fired did not react at all with the ceramic rod and the ceramic side plate, and no deformation occurred. Further, the ceramic multilayer substrate was sufficiently debindered, and no discoloration and cracks were observed on the substrate surface.
[0041]
【The invention's effect】
According to the present invention, by fixing a plurality of ceramic rods to a ceramic side plate made of a ceramic fiber molded body or a ceramic sintered body, it is suitable for firing ceramic electronic parts and the like, and is lightweight and excellent in strength and long. A long-life ceramic firing jig can be provided.
[0042]
In addition, the ceramic firing jig of the present invention can uniformly heat the ceramic setter and the ceramic electronic component and the like placed on the ceramic setter, prevents deformation of the ceramic setter and saves energy because of its small heat capacity. Can be achieved. And since the notch part is provided in the ceramic side plate, the binder removal from a to-be-fired thing can be performed completely without trouble.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a specific example of a ceramic firing jig of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a specific example of a ceramic firing jig of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a firing jig in which ceramic side plates are integrally formed.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ceramic side plate 2 Ceramic rod 3 Ceramic flat plate 3a Support hole 4 Ceramic plate piece 5 Notch 6 Ceramic setter

Claims

Two parallel ceramic side plates each having at least one notch facing each of the upper edge and the lower edge, and parallel between the two ceramic side plates, and both ends are in the support holes of the ceramic side plates. A plurality of ceramic rods fixed to each other, and the ceramic side plate is formed by fixing two or more ceramic plate pieces to the upper edge and the lower edge of the ceramic plate so as to face each other, and the ceramic side plates face each other. The ceramic baking piece is located on a straight line passing through a support hole of the ceramic side plate.

The ceramic plate is alumina fibers, aluminosilicate fibers, and characterized by comprising the ceramic fiber molded body or a ceramic sintered body composed mainly of refractory particles, Osamu for ceramic firing of claim 1 Ingredients.

3. The method for manufacturing a ceramic firing jig according to claim 1 or 2, wherein two or more ceramic plate pieces are fired using an inorganic adhesive so as to face the upper and lower edges of the two ceramic flat plates, respectively. The step of producing two ceramic side plates having at least one notch facing each of the upper edge and the lower edge by fixing, and the two ceramic flat plates or ceramic side plates opposed in parallel A ceramic rod is fixed to each support hole, and the ceramic plate pieces of the upper and lower edges of the ceramic plate facing each other are positioned on a straight line passing through the support holes of the ceramic plate or the ceramic side plate. A method for manufacturing a ceramic firing jig.

The method for manufacturing a ceramic firing jig according to claim 1 or 2, wherein two rectangular ceramic fiber molded bodies or ceramic powder molded bodies are opposed in parallel, and both ends of the ceramic rod are provided in the respective support holes. Each ceramic plate is inserted and fired to obtain two ceramic flat plates. At the same time, a ceramic rod is fixed to the support hole, and then two or more ceramic plate pieces are opposed to the upper and lower edges of each ceramic flat plate. The ceramic plate pieces facing each other are positioned on a straight line passing through the support holes of the ceramic flat plate, placed via an inorganic adhesive, fixed by firing, and opposed to the upper edge and the lower edge, respectively. A method for manufacturing a ceramic firing jig, wherein the ceramic side plate has at least one notch.