JPH02239173A

JPH02239173A - 軽量耐熱トレイ

Info

Publication number: JPH02239173A
Application number: JP4019290A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Ito; 淳伊藤; Kunio Nagaya; 長屋　邦男
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1990-02-20
Filing date: 1990-02-20
Publication date: 1990-09-21
Also published as: JPH0319194B2

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、セラミックス、ガラス、各種金属酸化物の薄
板状成形物の焼成用の軽量耐熱トレイに関するものであ
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、センサー
、コンデンサー　ＩＣ基板等の機能部品はセラミック化
へ移行している。中でもアルミナ質、窒化珪素質等のフ
ァインセラミックやチタン酸バリウム等の誘電素子や、
鉄、バリウムまたはストロンチウム等の複合酸化物の磁
性体等が有望視されている。

これらのセラミック、および金属酸化物は、電気絶縁性
、半導性、耐熱性、耐摩耗性、高強度、高磁力性の性質
にすぐれ、その用途は今後ますます拡大されつつある。

これらの機能部品は、原料混合後、押し出し成形法、射
出成形法、鋳込成形法、プレス成形法等により各種形状
に成形された後、焼成トレイに載せて焼成され製品化さ
れる。

この焼成トレイは、ムライト質、アルミナ質、ジルコニ
ア質、コージエライト質、炭化硅素質およびシリカ質の
耐火物が使用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来、前記セラミックス等の機能部品の焼成用トレイは
、いずれもプレス等の方法で成形され、さらに高温で焼
成されたものである。しかしながら、従来使用されてい
る焼成１・レイはカサ密度が高いため、そのもの自体を
加熱するのに多量のエネルギーが必要であること、また
重いことから多段に積んで焼成する場合、積み重ねるの
に限界があった。さらに、焼成スピードを上げるとか、
冷熱サイクルを早くすると、焼成用トレイが割れたりし
て生産性が低かった。

一方、セラミックファイバー等の耐熱性無機質繊維と無
機バインダー（例えば、シリカゾル、粘土、セビオライ
ト等）を混合して成形した軽量な成形品が知られている
。しかしながら、この成形品は多孔質のものであるため
取扱い時に粉化しやすく、作業環境性を悪化させたり、
平滑性を要求されるＩＣ基板等の焼成には不向きであっ
た。また、前記成形品はアルミナとシリカを主成分とす
るため、チタン酸バリウムや鉄、バリウムまたはスト・
ロンチウム等の複合酸化物等とは焼成時に反応しやすく
使用できなかった。

以上のように、従来の耐熱性の耐火物から成る焼成トレ
イは、エネルギーコストや消耗品コストが製品に対して
大きなウェイトを占めるという問題点があり、また、耐
熱性無機質繊維と無機バインダーから成る焼成トレイは
、取扱い時に粉化しやすく、表面の平滑性を要求される
機能部品を焼成するには問題があった。

本発明は、これらの問題点を解決し、省エネルギータイ
プで、軽量でかつ耐熱衝撃性に優れ、ＴＣ基板やコンデ
ンザあるいはフエライト等の機能部品焼成用の軽量耐熱
トレイを提供することを目的とする。

すなわち、従来のセンサー　コンデンサーＩＣ基板等の
各種機能部品は、ムライト質、アルミナ質、ジルコニア
質、コージエライ１・質、炭化硅素質およびシリカ質の
耐火れんがに載せて焼成され製品化されている。この耐
火れんがは、気孔率の低い高強度品で熱伝導率が非常に
高い。また、被焼成物に比べて厚く重いものであるため
焼成に必要なエネルギーは、ほとんどこれらの耐火れん
がを加熱するのに使用されていた。特に、焼成時の生産
性を向上させコストを低減させるには、低熱伝導率で軽
いれんがが要望されていた。

一方、耐火れんがにアルミナやムライトの中空球、Ｎａ
＊ＣＯｓ、Ｃ　ａ　Ｃ　Ｏ　ｓ等の発泡材あるいは、も
みがら、有機樹脂等の加熱揮発分を混合して焼成した軽
量断熱れんがが各種工業炉炉材として汎用されているが
、前記機能部品を焼成するには、空隙が大きすぎ、表面
平滑度の不足から実用化されていなかった。

そこで、本発明者らは、耐熱性無機質繊維と耐火粉末を
混合することにより、小さな空隙を均一に分散させ、軽
量で高強度であり、かつ熱伝導率が小さく耐熱衝撃性に
も優れるという耐熱基材を堤供し、ジルコニア、チタニ
ア、トリアを主体としたコーティング層を前記耐熱基材
の表面に形成させることにより、各種機能部品と反応せ
ず、粉化を防止して作業環境を改善した、軽量耐熱トレ
イを提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち、本発明の軽量耐熱トレイは、以下の如くであ
る。

［耐熱性無機質繊維２０〜８５重量％と、アルミナ質、
アルミナ−シリカ質、ジルコニア質、あるいはマグネシ
ア質の耐火粉末、またはシリカ−ソーダ質、ホウ酸カル
シウム質、あるいはシリカフリットの易焼結性助剤から
選ばれる何れか１種または２種以上の無機結合剤１５〜
８０重量％とを焼結せしめて成る焼結体と、この焼結体の表面に形成されて、これに含浸または塗布
したジルコニア、カルシア・イットリア等により安定化
されたジルコニア、チタニア、およびトリアから選ばれ
る何れか１種または２種以上の耐火粉末を焼結せしめた
膜厚５〜５００μｍのコーティング層とから成る軽量耐
熱トレイ」に関するものである。

〔発明の作用〕

以下、本発明の構成要因のそれぞれの作用について説明
する。

本発明に使用される耐熱性無機質繊維は、シリカ・アル
ミナ繊維（以下ＣＦと略す）、アルミナ結晶質繊維（以
下ＡＦと略す）、ムライト質結晶化繊維（以下ＭＦと略
す）等の少なくとも一種が有効である。ただし、これら
の耐熱性無機質繊維中の非繊維状物は、成形品の表面平
滑性を損なうばかりでなく重くなるため、耐熱性無機質
繊維中の非繊維状物配合量は２０重量％以下にする好ま
しい。これらの耐熱性無機質繊維は、本発明の軽量耐熱
１・レイ中に繊維間の絡み合いを利用して均一な空隙を
形成させることを主な作用とし、できるだけ細く長い繊
維が好適である。したがって、前記繊維の中ではＣＦが
最適である。

この耐熱性無機質繊維の配合量は、２０〜８５重量％が
必要で、望ましくは３０〜４０重量％が好適である。２
０重量％未満の場合、相対的に繊維量が減少することか
ら、重量が重くなり耐熱衝撃性に劣るようになる。一・
方、８５重量％を超えると結合力が弱くなり、軽くはな
るが強度不足となって好ましくない。

また、本発明の無機結合剤は、耐火粉末または易焼結性
助剤の少なくとも１種類以上を組合せて使用する。耐火
粉末としては、シリカ・アルミ六系、あるいはアルミナ
質、ジルコニア質、マグネシア質の粘土、カオリン、ア
ルミナ、ジルコニア、ムライト、スビネル等があり、ま
た易焼結性助剤としては、長石、ホウ酸、水ガラス、石
灰石、ベタライト、ホウケイ酸ガラス粉、ガラスフリッ
ト、硅石等がある。これら無機結合剤は、高温で焼成さ
れることにより焼結し、軽量耐熱トレイに構造物として
の強度と硬さを与える。ＣＦＳＡＦＳＭＦ等繊維との配
合にはできるだけ微粉が好まし《５０μｍ以下にボール
ミル等の粉砕機で粉砕して使用される。

また、この無機結合剤の配合量は１５〜８０重量％が必
要で、前述した耐熱性無機質繊維との合計で１００重量
％とする。配合量が１５重量％未満だと充分な結合強度
を得ることができず、８０重量％を超えると耐熱衝撃性
に劣るようになって好ましくない。

前記耐熱性無機質繊維と無機結合剤は従来通り混練して
プレスするか、スラリー液にして吸引成形、流し込み成
形、抄造成形等の方法によりシート化成形されるが、好
ましくはスラリー液を作成し抄造によりシート化成形す
る方法が、繊維を均一に分散でき好ましいものである。

この場合にも、前記ＡＦＳＭＦは折れやすく取扱いが困
難であるが、ＣＦにすると長い繊維状態で利用でき好ま
しい。

前記方法によって成形された成形体は、乾燥後１０００
〜１６００℃にて焼成され構造物として使用可能な結合
強度を生ずるようになる。この焼成温度は、無機結合剤
の種類により異なるが、１３００〜１５００℃が最も好
ましいものである。１０００℃未満だと充分な結合強度
を得ることができず、１６００℃を超えると過剰なエネ
ルギーを消費することや、コストがかかりすぎるなど問
題があって好ましくない。

焼成が終了した焼結体は多孔質であること、シリカ・ア
ルミナ質であることから、被焼成物との反応性に劣る高
融点酸化物で前記基材の表面を被覆する。この高融点酸
化物は、常温で正方晶のジルコニア、カルシアやイット
リア等で安定化されたジルコニア、チタニア、およびト
リアから選ばれる何れか１種または２種以上の耐火粉末
であることが好ましく、正方品のジルコニア、部分安定
化ジルコニア、および安定化ジルコニアが特に好ましい
ものである。

これら耐火粉末は、水、アルコール、トルエン等の溶媒
中に分散後、含浸または塗布するか、ポリビニルアルコ
ール、メチルセルロース、粉末ノくルブ、カルボキシメ
チルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等の有機
バインダーに混合後、スプレー、または塗布することに
より前記基材表面に接着され乾燥後、１０００〜１６０
０℃で焼成して焼結コーティングされる。１０００℃未
満だとコーティング層の結合が弱く好ましくない。また
、１６００℃を超えると焼結が進みすぎ割れが生じて好
ましくない。

コーティング層の厚さは５〜５００μｍである必要があ
り、より好ましくは５０〜１５０μｍが良好である。５
μｍ未満だと、被焼成物と前記基材との反応を防止する
ことができず、また５００μｍを超えると実質的に厚く
なって有効でないからである。

〔実施例〕

第１図は、本発明による平板状の軽量耐熱トレイの横断
面を示す模式図である。この第１図中、符号１は耐熱性
無機質繊維と無機結合剤とから成る焼結体、符号２はコ
ーティング層、符号３はチタン酸バリウム系の積層セラ
ミックコンデンサである。

第２図は、断面がコの字形の軽量耐熱トレイの使用例を
示すもので、３段に積んで使用しているものである。符
号１は焼結体、符号２はコーティング層、符号３はチタ
ン酸バリウム系の積層セラミックコンデンサである。

第３図は、コーティング層の断面を拡大したものであり
、符号１は焼結体、符号４はコーティング層を形成する
ジルコニア粒子である。

〔発明の効果〕

以上述べた如く本発明によれば従来の焼成トレイに比べ
て、以下の様な効果が生ずる。

（１）軽量で熱エネルギーコストが安くなる。

（２）耐熱衝撃性に優れ急熱急冷に耐える。

（３）被焼成物との反応がなくなり生産性が向上する。

（４）基材からの粉末の飛散を防止し、作業環境の改善
と高純度部品の焼成ができる。

（５）表面平滑性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明による軽量耐熱トレイの断
面を示す模式図、第３図はコーティング層の拡大図であ
る。符　　号　　の　　説　　明１・・・焼結体、２・・・コーティング層、３・・・セ
ラミックコンデンサ、４・・・コーティング層を形成す
るジルコニア粒子。以　　上

Claims

【特許請求の範囲】耐熱性無機質繊維２０〜８５重量％と、アルミナ質、アルミナ−シリカ質、ジルコニア質、ある
いはマグネシア質の耐火粉末、またはシリカ−ソーダ質
、ホウ酸カルシウム質、あるいはシリカフリットの易焼
結性助剤から選ばれる何れか１種または２種以上の無機
結合剤１５〜８０重量％とを焼結せしめて成る焼結体と
、この焼結体の表面に形成されて、これに含浸または塗布
したジルコニア、カルシア・イットリア等により安定化
されたジルコニア、チタニア、およびトリアから選ばれ
る何れか１種または２種以上の耐火粉末を焼結せしめた
膜厚５〜５００μｍのコーティング層とから成る軽量耐
熱トレイ。