JP7715397B2

JP7715397B2 - セラミック焼成用治具の製造方法

Info

Publication number: JP7715397B2
Application number: JP2022100270A
Authority: JP
Inventors: 研吾西山; 和磨光山; 祐吾西山; 雅彦坂口; 和也筒井; 諒樹江口
Original assignee: 共立エレックス株式会社
Priority date: 2022-06-22
Filing date: 2022-06-22
Publication date: 2025-07-30
Anticipated expiration: 2042-06-22
Also published as: JP2024001545A

Description

本発明は、セラミック基板の表面に複数の突起状のセラミックをコーティングするためのセラミックコーティング方法及び同方法を用いたセラミック焼成用治具の製造方法に関するものである。

従来より、シート状（板状）に焼成されたセラミックスは、電子部品を実装するための回路基板や発光ダイオードから照射させる光を反射させるための反射板などの他に、被焼成物を焼成する際にセッターとして使用されるセラミック焼成用治具などに広く用いられている。

従来のセラミック焼成用治具などにおいては、焼成時に被焼成物等から発生するガスを逃がすためなどを目的として、被焼成物に応じて焼成後のセラミック基板の表面の気孔率や表面粗さが好適となる素材や組成のセラミックグリーンシートを用いている（たとえば、特許文献１参照。）。

特開２０１０－２２９００３号公報

ところが、上記従来のセラミック焼成用治具などにおいては、被焼成物に応じて焼成後のセラミック基板の表面の気孔率や表面粗さが好適となる素材や組成のセラミックグリーンシートを用いているために、高価なセラミックグリーンシートを用いる必要があり、汎用性が無く、また、焼成後のセラミック基板の表面の気孔率や表面粗さだけでは、焼成時に被焼成物等から発生するガスを良好に逃がすことが困難であった。

そこで、請求項１に係る本発明では、被焼成物を焼成する際にセッターとして使用するセラミック焼成用治具の製造方法において、セラミックグリーンシートからなるセラミック基板の表裏両面に印刷によって前記セラミックグリーンシートよりも粘度の高いセラミックペーストを突起状に点在させ、セラミックペーストのレベリングを施すことによってセラミックペーストの上端を半球状に形成し、セラミックペーストを乾燥させてセラミックペーストの上端を半球状に硬化させ、その後、セラミックペーストを焼成することによって、セラミック基板の表裏両面に複数の半球状の突起状のセラミックをコーティングしたセラミック焼成用治具を製造することにした。
また、請求項２に係る本発明では、前記請求項１に係る本発明において、前記レベリングは、振動により強制的に施すことにした。
また、請求項３に係る本発明では、前記請求項１又は請求項２に係る本発明において、前記表裏両面に突起状に点在させたセラミックペーストは、突起のパターンや高さやサイズを表裏で異ならせることにした。

そして、本発明では、以下に記載する効果を奏する。

すなわち、本発明では、セラミックコーティング方法において、セラミック基板の表面に印刷によってセラミックペーストを突起状に点在させ、セラミックペーストのレベリングによってセラミックペーストの上端を半球状に形成し、その後、セラミックペーストを焼成することによって、セラミック基板の表面に複数の突起状のセラミックをコーティングすることにしているために、印刷によってセラミック基板の表面に様々なパターン（模様）の複数の突起状のセラミックを形成することができ、用途に応じて汎用性のあるセラミックコーティングしたセラミック基板を安価かつ容易に製造することができる。

特に、前記セラミック基板としてセラミックグリーンシートを用い、印刷したセラミックペーストを乾燥させて上端を半球状に硬化させた後に、セラミックグリーンシート及びセラミックペーストを同時に焼成することにした場合には、焼成前のハンドリング（取扱い性）が良好となり、より一層、セラミックコーティングしたセラミック基板を安価かつ容易に製造することができる。

また、前記セラミック基板の表裏両面にセラミックペーストを突起状に印刷することにした場合には、セラミック基板の表裏両面に様々なパターン（模様）の複数の突起状のセラミックを形成することができ、用途に応じて汎用性のあるセラミックコーティングしたセラミック基板を安価かつ容易に製造することができる。

また、本発明では、被焼成物を焼成する際にセッターとして使用するセラミック焼成用治具の製造方法において、セラミック基板の表面に印刷によってセラミックペーストを突起状に点在させ、セラミックペーストのレベリングによってセラミックペーストの上端を半球状に形成し、その後、セラミックペーストを焼成することによって、セラミック基板の表面に複数の突起状のセラミックをコーティングしたセラミック焼成用治具を製造することにしているために、印刷によってセラミック基板の表面に様々なパターン（模様）の複数の突起状のセラミックを形成することができ、用途に応じて汎用性のあるセラミック焼成用治具を安価かつ容易に製造することができる。

セラミック焼成用治具を示す平面説明図。同部分拡大平面説明図（ａ）、同部分拡大Ａ－Ａ矢視断面説明図（ｂ）。

以下に、本発明に係るセラミックコーティング方法及び同方法を用いたセラミック焼成用治具の製造方法の具体的な構成について図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、本発明に係るセラミック焼成用治具１は、被焼成物を焼成する際にセッターとして使用される治具であり、本発明に係るセラミックコーティング方法によってセラミック基板２の表面をセラミックでコーティングしたものである。

ここでは、セラミック基板２として、焼成前のセラミックグリーンシートを用い、表面（上面）の所定領域（焼成時に被焼成物を載置するワーク領域３）にセラミックコーティングを施している。

セラミックコーティングは、セラミック基板２の表面（ワーク領域３）にスクリーン印刷等の印刷によって所定のパターン（形状）でセラミックペーストを突起状に点在させる。

印刷後に、セラミックペーストの粘性によってセラミック基板２の表面でセラミックペーストがレベリングされ、セラミックペーストの上端が半球状に形成される。なお、レベリングは、自然に施されるようにしてもよく、振動等で強制的に施してもよい。

その後、印刷したセラミックペーストを乾燥させて、セラミック基板２の表面でセラミックペーストの上端を半球状に硬化させる。

その後、セラミック基板２（セラミックグリーンシート）とセラミックペーストとを同時に所定温度で焼成する。

これにより、セラミック基板２の表面に複数の突起状のセラミックをコーティングすることができ、図２に示すように、セラミック基板２の表面に複数の上端が半球状のセラミックの突起４を形成したセラミック焼成用治具１を製造することができる。

このようにして製造されたセラミック焼成用治具１では、セラミック基板２の表面に形成されたセラミックの突起４によって、焼成時に被焼成物等から発生するガスを良好に逃がすことができ、被焼成物の収縮を阻害することなく均等に収縮させることができ、被焼成物の全面をむらなく均一に焼成することができ、さらには、焼成後に被焼成物がセラミック焼成用治具１に付着することなく容易に離脱させることができるのでセラミック焼成用治具１の表面の剥離などが生ずることがなくセラミック焼成用治具１の長寿命化を図ることができる。

上記セラミックコーティング方法においては、印刷に用いるスクリーン（孔版）によって突起状に点在させたセラミックペーストのパターン（形状）やサイズや高さなどを適宜設定することができる。

セラミックペーストは、アルミナ99等のセラミック基板２と同一の素材及び組成のものを用いてもよく、ジルコニアやイットリア等のセラミック基板２とは異なる素材及び組成のものを用いてもよい。特に、セラミック焼成用治具１などにおいては、比較的安価な素材（たとえば、アルミナ等）のセラミック基板２を用いて、比較的高価なセラミック（たとえば、ジルコニア等）を突起状にコーティングすることができ、セラミック焼成用治具１などのコストを低減することができる。

また、セラミックペーストは、レベリングによって上端が半球状の突起４が形成されればよく、セラミック基板２よりも粘性が高い粘度１００～２５０Pasのものを用いるのが好ましい。なお、レベリング後の突起４の下端周辺部（裾野部分）が隣接する突起４の下端周辺部に接するようにしてセラミック基板２（ワーク領域３）の表面全体をセラミックでコーティングしてもよい。

上記セラミックコーティング方法においては、セラミック基板２の表面だけにセラミックコーティングを施しているが、セラミック基板２の表裏両面にセラミックコーティングを施してもよく、その際に、グリーンシートの表面にセラミックペーストを印刷した後に、グリーンシートの裏面にセラミックペーストを印刷し、乾燥後にグリーンシートと表裏のセラミックペーストとを同時に焼成するようにしてもよい。

特に、セラミック焼成用治具１においては、セラミック基板２の表裏両面に突起状のセラミックをコーティングすることで、被焼成物の焼成時にセラミック焼成用治具１の両面を使用することができ、セラミック焼成用治具１の寿命（使用回数）を伸ばすことができ、また、セラミック基板２の表裏の突起のパターンや高さやサイズなどを異ならせることで、被焼成物に応じてセラミック焼成用治具１の表裏を使い分けることができる。

また、上記セラミックコーティング方法においては、セラミック基板２として焼成前のグリーンシートを用いてグリーンシートとセラミックペーストとを同時に焼成することで焼成工程が少なくなり製造コストを下げることができるが、これに限られず、焼成後のセラミック基板２に印刷を施してもよい。

また、上記セラミックコーティング方法においては、表面（上面）の所定領域（ワーク領域３）にセラミックコーティングを施しているが、表面全面にセラミックコーティングを施してもよい。

以上に説明したように、上記セラミックコーティング方法は、セラミック基板２の表面に印刷によってセラミックペーストを突起状に点在させ、セラミックペーストのレベリングによってセラミックペーストの上端を半球状に形成し、その後、セラミックペーストを焼成することによって、セラミック基板２の表面に複数の突起状のセラミック（突起４）をコーティングする構成となっている。

そのため、上記構成のセラミックコーティング方法では、印刷によってセラミック基板２の表面に様々なパターン（模様）の複数の突起状のセラミックを形成することができ、用途に応じて汎用性のあるセラミックコーティングしたセラミック基板２を安価かつ容易に製造することができる。

また、上記セラミックコーティング方法は、セラミック基板２としてセラミックグリーンシートを用い、印刷したセラミックペーストを乾燥させて上端を半球状に硬化させた後に、セラミックグリーンシート及びセラミックペーストを同時に焼成する構成となっている。

そのため、上記構成のセラミックコーティング方法では、焼成前のハンドリング（取扱い性）が良好となり、より一層、セラミックコーティングしたセラミック基板２を安価かつ容易に製造することができる。

また、上記セラミックコーティング方法は、セラミック基板２の表裏両面にセラミックペーストを突起状に印刷する構成となっている。

そのため、上記構成のセラミックコーティング方法では、セラミック基板２の表裏両面に様々なパターン（模様）の複数の突起状のセラミック（突起４）を形成することができ、用途に応じて汎用性のあるセラミックコーティングしたセラミック基板２を安価かつ容易に製造することができる。

さらに、上記セラミック焼成用治具１の製造方法は、セラミック基板２の表面に印刷によってセラミックペーストを突起状に点在させ、セラミックペーストのレベリングによってセラミックペーストの上端を半球状に形成し、その後、セラミックペーストを焼成することによって、セラミック基板２の表面に複数の突起状のセラミック（突起４）をコーティングしたセラミック焼成用治具１を製造する構成となっている。

そのため、上記構成のセラミック焼成用治具１の製造方法では、印刷によってセラミック基板２の表面に様々なパターン（模様）の複数の突起状のセラミック（突起４）を形成することができ、用途に応じて汎用性のあるセラミック焼成用治具１を安価かつ容易に製造することができる。

１セラミック焼成用治具
２セラミック基板
３ワーク領域
４突起

Claims

被焼成物を焼成する際にセッターとして使用するセラミック焼成用治具の製造方法において、
セラミックグリーンシートからなるセラミック基板の表裏両面に印刷によって前記セラミックグリーンシートよりも粘度の高いセラミックペーストを突起状に点在させ、セラミックペーストのレベリングを施すことによってセラミックペーストの上端を半球状に形成し、セラミックペーストを乾燥させてセラミックペーストの上端を半球状に硬化させ、その後、セラミックペーストを焼成することによって、セラミック基板の表裏両面に複数の半球状の突起状のセラミックをコーティングしたセラミック焼成用治具を製造することを特徴とするセラミック焼成用治具の製造方法。
前記レベリングは、振動により強制的に施すことを特徴とする請求項１に記載のセラミック焼成用治具の製造方法。
前記表裏両面に突起状に点在させたセラミックペーストは、突起のパターンや高さやサイズを表裏で異ならせたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のセラミック焼成用治具の製造方法。