JPH01219083A

JPH01219083A - メタルグレーズ焼付用治具

Info

Publication number: JPH01219083A
Application number: JP4833688A
Authority: JP
Inventors: Kunio Nagaya; 長屋　邦男
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1988-02-29
Filing date: 1988-02-29
Publication date: 1989-09-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、チップ抵抗器、チップコンデンサー等のセラ
ミックス電子部品のメタルグレーズ焼付用治具に関する
ものである。

〔従来の技術〕

最近の情報、エレクトロニクス産業において、チップ抵
抗器、チップコンデンサー等のセラミックス電子部品は
メタルグレーズが施されたものが使用されている。

ところで、このような部品に施されるメタルグレーズは
、溶融されて焼付けられるため、焼付時にこの部品を保
持するためのメタルグレーズ焼付用治具は、焼付処理中
にメタルグレーズが溶着しないような材質のものを使用
するか、あるいはメタルグレーズ焼付処理部が焼付用治
具に接触しないように保持することができるものである
ことが必要である。このような要請に対し、従来はメタ
ルグレーズ焼付用治具として、コージェライト質、ムラ
イト質、あるいはアルミナ質の耐火物治具や、ステンレ
ス鋼（以下ＳＵＳと称す）で得られたＳＵＳ製治具が用
いられていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、メタルグレーズ焼付用の耐火物治具は、
熱容量が大きいために、治具自体を加熱するために多量
のエネルギーが必要で、焼成スピードを上げるとワーク
の焼はムラが生じたり、熱スポーリングで割れたりする
欠点があった。

また、ＳＵＳ製治具は、メタルグレーズ処理温度の熱履
歴を何回も繰り返すと、熱歪みにより冶具自体の形状変
化により、使用不可能となったり、表面の酸化による不
具合があり、短い繰り返ししか使用出来なかった。また
、金属の加工には長時間を要し、高価なものとなってし
まう欠点を有していた。

ところで、本発明者は、先に軽量焼成治具に係る発明を
し、特願昭６１−２５８７７８号として提案している。

そとで、本発明者は、前記軽量焼成治具をメタルグレー
ズ焼付用治具としての適用を試合た。メタルグレーズ焼
付用治具は、被処理部品のメタルグレーズ部が治具と接
触しないように、保持することが必要であり、例えば、
第１図に示すように、一部の箇所で被処理部品を保持す
るのであるが、前記軽量焼成治具は、多孔質のため強度
的に不充分であり、保持部が欠は易く、繰り返し使用が
困難であるという問題があった。

このような実情に鑑み、本発明者は、さらに種々研究し
た結果、前記軽量耐熱治具の少なくとも被処理部品の保
持部に釉薬を塗布し、ガラス層を形成せしめることによ
り前述の問題点を解決し得ることに想到し本発明を完成
した。

〔問題点を解決するための手段〕

以上の問題点を解決するために本発明が採った手段は、
多数の空隙を有する耐熱無機質繊維と耐火性粉末と無機
結合剤とからなる焼結体の表面の少なくとも一部に釉薬
を塗布後、熱処理せしめて成ることを特徴とするメタル
グレーズ焼付用治具である。

耐熱無機質繊維は、／１．０．が４０〜６０ｗｔ％、お
よびＳｉｎ、が４０〜６０ｗｔ％とから成る非晶質のシ
リカ・アルミナ繊維、あるいは、Ａ　１　ｚ　Ｏｚが７
０〜９９ｗｔ％、およびＳｉｎｇが１〜３０ｗｔ％とか
ら成り、その結晶がγ−１η−０δ−１θ−型の遷移状
のアルミナから成る結晶質アルミナ繊維のいずれか１種
又は２種以上である。

耐火性粉末は、アルミナ質、アルミナ・シリカ質、ジル
コニア質、マグネシア質、チタニア質とから選ばれるい
ずれか１種又は２種以上である。

無機結合剤は、粘土、ガラスフリット、ケイ酸ソーダ、
ホウ酸カルシウム、珪石、アルミナゾル、シリカゾルと
から選ばれるいずれか１種又は２種以上である。

これら前記耐熱無機質繊維、耐火性粉末および無機結合
剤から構成された焼結体は、それぞれ耐熱無機質繊維２
０〜８５重量％と前記耐火性粉末１５〜８５重量％と前
記無機結合剤１〜３０重量％とから成りこれらの合計量
が１００重量％に構成されたものである。

釉薬は、ゼーゲルコーン、　５Ｋ−０５ａ　（溶倒温度
１０００℃）以上５Ｋ−１４以下（溶倒温度１４１０″
Ｃ）のものを用い、固形分換算で０．００４〜０．０４
ｇ／ｃＩｉの量を焼結体に塗布後、表面がガラス化する
温度で熱処理し膜厚１０μｍ−１５０＃ｍのガラス層を
形成することを特徴とするメタルグレーズ焼付用治゛具
を提供するものである。

〔作用〕

従って、本発明においては、前記耐熱性無機質繊維を主
成分とするため、成形体中に多数の空隙が存在してその
軽量化を実現することができる。

また、耐熱性無機質繊維の繊維間に耐火粉末および、ま
たは無機結合剤を充填し、これらの耐火性粉末および、
または無機結合剤を焼成せしめることにより、より強固
な構造物たる成形体を得ることができる。

さらに、本発明は成形体表面に５Ｋ−０５ａ以上５Ｋ−
１４ａ以下の釉薬を固形換算で０．００４〜０．０４ｇ
／ｃｄの量を焼結体裁材に塗布後、１０００°Ｃ〜１４
００℃で熱処理し膜厚１０〜１５０　μｍのガラス層を
形成することによりチップ抵抗器、チップコンデンサー
等電子部品焼付用治具としての耐久性を向上させること
ができる。

まず、本発明に使用する耐熱無機質繊維は、非晶質のシ
リカ・アルミナ繊維、アルミナ結晶質繊維の少なくとも
一種が有効である。前記シリカ・アルミナ繊維は、通常
Ａ　Ｉ−ｔ　Ｏｓカ４０〜６０ｗｔ％、ＳｉＯ□が４０
〜６０ｉｉｔ％とから成るものであり、１０００°Ｃ付
近でムライトの結晶が１２００°Ｃ付近では、クリスト
バライトの結晶が析出して粒成長を生じ耐火性粉末およ
び、または無機結合材との焼結を促進させるので本発明
においては特に好ましいものである。

また、前記アルミナ結晶質繊維は、Ａｆ、Ｏ，が７０〜
９９ｗｔ％、Ｓｔｏｗが１〜３０１１ｃ％とから成るも
のであり、７−、η−９δ−１θ−型の遷移状のアルミ
ナやα−型の安定なアルミナで構成されている。

前記遷移状のアルミナは１４００　’Ｃ付近の焼成によ
りα−型へと転移し、α−型アルミナも粒成長を生ずる
ので、前記シリカ・アルミナ繊維と同様に焼結促進剤と
しての働きが期待でき本発明において好ましい材料であ
る。これらのうちシリカ・アルミナ質繊維は低コストで
繊維が細いのでより微細な空隙を形成できるためより好
適なものである。

また、本発明のメタルグレーズ焼付用治具の基材として
は、前記耐熱無機質繊維中の非繊維状物は、２０重量％
以下にする必要がある。その理由は、これらの耐熱無機
質繊維中の非繊維状物は、成形体表面の平滑性をなくす
ばかりでなく、重量的に重くなってしまうからである。

また、これらの耐熱無機質繊維は少なくとも２０〜８５
重量％が必要である。その理由は、２０重量％未満の場
合、相対的に無機結合剤が多くなって空隙が少なくなっ
て重（なり、本目的とする熱容量の小さいものを得られ
ないばかりでなく、熱衝撃による割れが生じやすくなる
。また、８５重量％を越えると軽くはなるが強度が弱く
、変形が生じてしまうからである。なお、前記耐熱無機
質繊維は好適には３０〜６０重景％で重量。

本発明に使用される耐火性粉末は、アルミナ質、アルミ
ナ・シリカ質、ジルコニア質、マグネシア質、チタニア
貨から選ばれるいずれか１種又は２種以上の耐火、温度
の高いものを使用する。具体的には、アルミナ、ムライ
ト、カオリナイト、木節粘土、蛙目粘土、シリマナイト
、ステアタイト、フォルステライト、ジルコニア、マグ
ネシア、スピネル、チタニア等が好ましく、配合量は１
５〜８０重量％が好適である。その理由は、配合量が１
５重量％未満だと成形体の結合力が弱くなり、又８０重
量％を越えると重（なって熱容量が大きくなり、割れを
生じることになってしまうからである。

さらに、本発明に使用される無機結合剤はシリカ・ソー
ダ　系、ホウ酸カルシウム系、シリカ系のフリットから
選ばれるいずれか１！又は２種以上を使用する。たとえ
ば、長石、マイカ粉末、ホウ酸、石灰石、ペタライト、
ガラス粉、珪石等が好ましく、配合量は１〜３０重量％
が好適である。

その理由は、１重量％未満だと結合剤としての作用を失
い、また、３０重量％を越えると成形体の耐火温度が低
くなってしまうからである。

これらの耐火性粉末及び無機結合剤はあらかじめ所定の
温度で焼結する配合に混合された後、ボールミル等の粉
砕機でおよそ５０μｍ以下の粒径にまで粉砕して使用す
る。特に無機結合剤は微粉にした方が好ましく１μｍ以
下が最適である。

また、前記耐熱性無機質繊維と前記耐火性粉末及び、ま
たは前記無機結合剤とを所定量配合後、混練あるいは水
中に分散させてから成形し、その後、焼成することによ
り本発明の焼成用治具基材を形成することができる。

すなわち、本発明のメタルグレーズ焼付用治具の基材は
耐熱無機質繊維が用いられているために、従来の耐火物
と比較して空隙が多（、軽量であるので、熱容量も小さ
くワークの焼はムラの心配もなく、熱衝撃に対しても強
いという優れた特徴を有するものである。また、従来の
ＳＵＳ製の治具のように、精密な加工を施す場合にあっ
ては、その加ニスピードは前記金属の１０倍以上で切削
可能であり、加工性および加工コストについても優れた
ものである。しかしながら、メタルブレース焼付用治具
、としては前記基材を使用するとともに、さらに表面処
理を付加する必要がある。

この種の焼付用治具にあっては、前記熱特性に優れてい
ることは当然であるが、機械的強度も必要となるのであ
る。すなわち、搬送途中での衝撃によるエツジ部の欠１
す、割れ、および摺些こずれによる粉塵の発生、被焼成
物固定の際の治具の割れをも防止しなければ焼付用治具
としては使用しえないのである。

そこで、本発明のメタルグレーズ焼付用治具では、それ
を防止するために５Ｋ−０５ａ以上Ｓに一１４以下の）
客側温度をもつ釉薬を用いて表面にガラス層を設けて、
強度ｕｐをはかったのである。

まず、本発明において釉薬を用いた理由は、基材に影響
をおよぼすことなく表面層のみにガラス層を形成しえる
からである。例えば、耐熱性に優れたシリカゾルを使用
し表面層を形成した場合にあっては、塗布後焼成した場
合表面より基材に浸透した前記シリカゾルは焼成時に収
縮作用を起こし基材のソリを発生させることとなり、治
具としての機能を失なってしまうものである。すなわち
、寸法精度を維持することができなく困難な後加工を必
要とすることとなる。

また、本発明において特に５Ｋ−０５ａ以上５Ｋ−１４
以下の溶削温度をもつ釉薬を用いる理由は、メタルグレ
ーズの熱処理温度は、−船釣に８００〜８５０°Ｃであ
るので、釉薬の溶削温度が５Ｋ−０５ａ未満であると、
ワークとの融着等の問題が新たに発生し、使用出来なく
なるからである。一方釉薬の溶削温度が５Ｋ−１４を越
えて、基材の熱処理温度を越えると基材の焼結収縮が進
行、寸法精度を維持する事が困難となるばかりか、熱処
理コストの面からも好ましくないからである。すなわち
、前記釉薬は基材の焼成温度以下の熱処理温度でガラス
層を形成することができ、なおかつ、メタルグレーズの
熱処理温度において融着しないものを使用することが重
要である。また、本発明によればこの釉薬によるガラス
層は固形分換算で０．００４〜０．０４ｇ／ｄを焼結体
上に塗布し１０μｍ〜１５０μｍのガラス層とする必要
がある。その理由は、０．００４ｇ／ｃａのより少ない
と、強度ｕｐに必要な１０μｍ〜１５０ＩＩｍの層厚が
形成されず効果が発揮出来ず、又０．０４ｇ／ｃＪより
多いとガラス層が厚くなりガラス層表面にクラックが入
りやすくなり、好ましくないからである。なお、前記ガ
ラス層の形成は必ずしも全面に処理する必要はなく使用
時に衝撃、摩耗が発生する箇所にのみ処理しても十分で
ある。

〔実施例〕

本発明のメタルグレーズ焼付用治具について、以下実施
例に基いて詳細に説明する。

実施例１アルミナ繊！ｆｆ４００ｇと焼成アルミナ２２５ｇと長
石４０ｇとを混練機の中に入れ、水６００ｇと有機成形
助剤（ワックス、ポリアクリルアミン酢酸塩）　２００
ｇとを添加してから１０分間混練した。混線物を脱気後
、石膏型に入れ、平板（２００’Ｘ　１５　ｔ　ｍｅ）
の成形品を製造した。乾燥後、１４００°Ｃで１２Ｈｒ
焼成してから、超硬エンドミルを用いて加工を施した。

次に、５Ｋ−０５ａの釉薬１００ｇをエチルセルロース
０．５％水溶液３００ｇ中に分散させ、前記加工面に対
して固形分換算で０．００４ｇ／ｃｄをスプレー塗布し
、乾燥後１０００　’Ｃで３Ｈｒ熱処理を施した。成形
体表面には１５μｍのガラス層が形成されていた。得ら
れた成形体のエツジ部の強度は、鉛筆硬度６Ｈより硬い
かどうかにより判定した。次に、ワークを成形体上にの
せて、８５０°Ｃ，３Ｈｒの熱処理を行った後のワーク
との融着を観察した。

さらに、室温３０分、８５０°Ｃに保った電気炉中３０
分のサイクルを操り返し、熱衝撃（スポーリング）テス
トを行い、クラック・ソリの観察を行った。

これらの、試験結果については、第１表に示す如きであ
った。尚、前記それぞれの観察結果をもとに総合評価も
付記した。

実施例２シリカ・アルミナ繊維４００ｇとムライト３００ｇとホ
ウ酸１８５ｇとガラス粉１１５ｇを混練機の中に入れ、
水６２０ｇと有機成形助剤２１５ｇとを添加してから１
０分間混練した。得られた混線物を脱気後、石膏型に入
れ、平板（２００’Ｘ　１５　ｔ　ｍ＋＊）の成形品を
製造した。

乾燥後、１４００″Ｃで１２Ｈｒ焼成してから、超硬エ
ンドミルを用いて加工を施した。

次に、５Ｎ−０１８の釉１１００ｇをエチルセルロース
０．５％水溶液３００ｇ中に分散させ、前記加工面に対
して固形分換算で０．００７ｇ／ｃ４をスプレー塗布し
、乾燥後１０８０℃で３）Ｉｒ熱処理を施した。

得られた成形体は、実施例１と同様の方法でエツジ部の
強度およびワークとの融着および熱衝撃テストを行い観
察した。

実施例３〜８実施例２と同様であるが耐熱無ｉ質繊維、耐火性粉末、
無機結合剤の種類および添加量、基材焼成温度、基材焼
結時間、釉薬の種類添加量、釉薬熱処理温度をそれぞれ
表の如き適宜かえて実施し、エツジ部強度、ワークとの
融着、熱衝撃テストを同様に観察し、総合評価も併せて
付記した。

比較例１〜２市販の５ＵＳ３０４にて作製した治具（２００’ｘ１５
ｔｍｍ）を使用した場合（比較例１）高純度アルミナ質
耐火物（Ａｌ、０．９２％ＳｉＯ□８％含有）で作製し
た治具（２００’Ｘ１５ｔｍｍ）を使用した場合（比較
例２）を実施例と同様に、エツジ部強度、ワークとの融
着、スポーリングテストを行って比較し表に示した。

比較例３〜５実施例１と同様であるが釉薬として溶削温度の低い５Ｋ
−０１８のものを使用し、塗布量０．０２ｇ／ｃ４とし
釉薬処理温度６８０°Ｃで３Ｈｒ処理した場合（比較例
３）実施例２と同様であるが釉薬として５Ｋ−１０のものを
使用し、塗布量０．０８ｇ／ｃｊと多くし釉薬処理温度
１３００°Ｃで３Ｈｒ処理した場合（比較例４）実施例
３と同様であるが釉薬として５Ｋ６ａのものを使用し、
塗布量０．００１ｇ／ｃ＋ｉと少なくし、釉薬処理温度
１２００℃で３Ｈｒ処理した場合（比較例５）、それぞ
れエツジ部強度、ワークとの融着、スポーリングテスト
を実施観察し表にまとめて示した。

表より明らかなように、本発明のメタルグレーズ焼付用
治具はエツジ部の強度、ワークとの融着及び耐スポーリ
ング性に優れクランク、ソリの発生のないものであった
。これに対し比較例はＳＯ３製および高純度アルミナ質
耐火物製においては、耐スポーリングにおいて弱くソリ
、クラックが発生し寿命が短い。また、本発明の条件以
外のものについては、いずれもエツジ部の強度、ワーク
との融着、および耐スポーリングに欠陥を有し満足すべ
きものではなかった。

〔発明の効果〕

本発明のメタルグレーズ焼付用治具は、［耐熱無機’ｌ
ａ維・と耐火性粉末と無機結合剤とからなる多孔質焼結
体とその表面の少なくとも一部に釉薬を塗布し、熱処理
せしめることによりガラス層を形成してなること」に特
徴があり、軽量にすることができるとともに、熱容量の
小さいものとすることができたまた、熱スポーリング性
においても優れていることから加熱スピードをあげるこ
とができ生産性を向上させることができる。

また、加工性すぐれていることから、安価であり使用時
においてもエツジ部の欠け、割れおよびクランク、ソリ
のない耐久性のあるものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るメタルグレーズ焼（；ｊ用治具を
示す斜視図、第２図は第１図のメタルグレーズ焼付用治
具を示す平面図、第３図は第２図のＡ−Ａ線に沿ってみ
たメタルグレーズ焼付電子部品搭載状態を示す断面図で
ある。符号の説明１０−−−−−一・−メタルグレーズ焼付用治具１１−
−−−−−−−−メタルグレーズ焼付電子部品２１−・
−・〜・−基材２２−　・−−ｍ−・−ガラス層

Claims

【特許請求の範囲】

耐熱無機質繊維と耐火性粉末と無機結合剤とからなる多
孔質焼結体の表面の少なくとも一部に釉薬を塗布し、熱
処理せしめることにより、ガラス層を形成してなるメタ
ルグレーズ焼付用治具。