JPH0269381A - 電子部品焼成用治具 - Google Patents

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、バリスター、サーミスタ、圧電素子あるいは
コンデンサー等の電子部品焼成用治具に関し、特に鉛や
ビスマス等の反応性の高い酸化物を含有している電子部
品の焼成に遺した電子部品焼成用治具に関する。

（従来の技術） 主として耐熱性無機質繊維と耐火性粉末とからなる成形
体は、軽量（多孔質）で耐熱性に優れており、従来から
電子部品焼成用治具として広く使用されてきている。

ところで、これらの電子部品焼成用治具のうち、チタン
酸バリウ去やチタン酸ストロンチウムなどを主成分とす
るコンデンサーやフェライトなどを焼成する電子部品焼
成用治具は、電子部品焼成用治具の主成分である耐熱性
無機質繊維が焼成中にコンデンサーやフェライトと反応
するため、前記治具の表面には、反応を防止するために
ジルコニア、アルミナ、マグネシア等のセラミック粉末
をスラリー状にして刷毛塗り、スプレー塗布あるいは浸
漬等の方法で塗布した後焼成するごとにより、コーティ
ング層が施されていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前述の如きコーティング層が施された電
子部品焼成用治具はある程度の効果は認められるものの
、いずれも焼成時の反応を完全に防止することが困難で
あり、通常数回の使用で実質的に使用不能となった。

さらに、最近になって前記電子部品の製造コストを低減
することを目的として、鉛やビスマス等の低融点酸化物
を含有させることにより、焼成温度を低めようとする試
みもなされているが、このような低融点酸化物を含有す
る電子部品を焼成することのできる電子部品焼成用治具
は知られていなかった。

本発明者は、前述の如き被焼成物と焼成用治具との反応
について種々研究した結果、従来焼成用治具に施されて
いたコーティング層は比較的低密度で連通気孔が存在し
ており、この気孔を介して被焼成物中の酸化物が浸透移
動することにより、前記反応が生起していることを知見
するに到り、前記コーティング層を高密度化することに
より、被焼成物中の酸化物が前記コーティング層を浸透
移動することを防止し、焼成用治具と被焼成物である電
子部品との反応を防止することができることに想到した
。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、主として耐熱性無機質繊維と耐火性粉末とか
らなる多数の空隙を有する成形体の表面に、気孔率が２
０％以下、厚さが１０〜２００μｍのセラミックコーテ
ィング層を有してなることを特徴とする電子部品焼成用
治具である。

（発明の作用） 本発明の電子部品焼成用治具は、前記上として耐熱性無
機質繊維と耐火性粉末とからなる多数の空隙を有する成
形体の表面に、気孔率が２０％以下、厚さが１０〜２０
０μｍのセラミックコーティング層を有してなるもので
あることが必要である。前記セラミックコーティング層
の気孔率が２０％以下であることが必要な理由は、気孔
率が２０％よりも大きいと被焼成物中の酸化物が前記セ
ラミンクコーティング層を浸透することを防止すること
ができず、焼成治具と電子部品との反応を防止すること
ができないからであり、なかでも１５％以下であること
が有利である。また前記セラミックコーティング層の厚
さが１０〜２００ｔＩｍであることが必要な理由は、前
記厚さが１０μｍより薄いと実質的に被焼成物中の酸化
物が前記を浸透することを防止することが困難であり、
一方２００μｍより厚いと使用時の熱膨張収縮により成
形体から剥離したり、セラミックコーティング層中に亀
裂が発生し易いからである。

前記セラミックコーティング層は、結晶粒径が１〜９０
μｍの溶射コーティング層であることが好ましい。

前記溶射コーティング層の結晶粒径が１〜９０μｍであ
ることが好ましい理由は、結晶粒径が１μｍよりも小さ
いと溶射コーティング層にクラックが生じやすくなるる
からであり、一方９０μｍより粗いと膜強度が弱くなり
易く、しかも前記成形体との密着力が弱く剥離し易いか
らである。

前記セラミ、クコ−ティング層は、プラズマ溶射コーテ
ィング層であることが好ましい。その理由は、プラズマ
溶射コーティング層は、セラミンク粉末を熱プラズマ内
にて溶融噴射され、溶融した粒子同志が互いに融着した
後、冷却固化するため粒子間の空隙の少ない高密度の皮
膜を形成することができるからである。

前記セラミンクコーティング層を形成するためのセラミ
ック粉末はマグネシア、ジルコニア、アルミナ、あるい
はマグネシア−鉄スピネルが使用できるが、なかでも反
応性の面からジルコニアがより好適である。

なお、前記セラミックコーティング層は、表面粗さ７０
〜５００μｍであることが被焼成物との反応性、取り仮
性から好ましい。

本発明の電子部品焼成用治具を構成する成形体は、主と
して耐熱性無機質繊維と耐火性粉末とからなるものであ
ることが必要である。その理由は、主として耐熱性無機
質繊維と耐火性粉末とからなる成形体は、内部に多数の
空隙を有しているため、熱容量が小さく、急熱急冷に強
く、軽量でしかも極めて高強度であり電子部品焼成用治
具として極めて適しているからである。

前記耐熱性無機質繊維としては、種々のものが使用でき
るが、なかでも非晶質のシリカ・アルミナ繊維、アルミ
ナ結晶質繊維の少なくとも一種であることが有効である
。前記シリカ・アルミナ繊維は通常Ａ　１２　ｚ　Ｏｘ
が４０〜６０ｗＬ％、５ｉｆｔが４０〜６０ｗｔ％とか
ら成るものであり９００℃付近でムライトの結晶が、１
２００°Ｃ付近でクリストバライトの結晶が析出して粒
成長が生じ、耐火性粉末および、または無機結合剤との
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Ａｌ寥０、
が７０〜９９ｗｔ％、Ｓｉｎ、がｌ〜３０ｗＬ％とから
成るものであり、η−２γ−９δ−２θ−型の遷移状の
アルミナやα−型の安定なアルミナあるいはムライトで
構成されている。前記遷移状のアルミナは１４００℃付
近の焼成によりα型へと転移して粒成長を生じ、またα
−型アルミナやムライト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成促進剤としての働きが
期待でき好ましいものである。

ただし、これらの耐熱性無機質繊維は、成形体表面の平
滑性をなくす上で、非繊維状物の含有量を２０重量％以
下のものを使用することが有利である。

前記耐火性粉末は、耐熱性無機質繊維間に存在し、焼成
時に焼結作用を呈し、強固な構造物たる成形体となすた
めに配合される。

前記耐火性粉末としては、例えばアルミナ質、アルミナ
・シリカ質、ジルコニア質、マグネシア賞、チタニア質
とから選ばれるいずれか１種又は２種以上が耐火温度が
高く好適である。具体的には、アルミナ、ムライト、カ
オリンナイト、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、チタニア等が有利である。

本発明の成形体は、前記耐熱性態Ｉｌ繊維と耐火性粉末
の他に、より高強度の成形体を得ることを目的として、
無機結合剤を含有することができる。

前記無機結合剤としては、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種又は２種以上を使用することができる。具体的な物
質としては、例えば、長石、マイカ粉末、ホウ酸、石灰
石、ペタライト、ガラス粉末、珪石等が列挙される。

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
温度で焼結する組成に配合された後、ボールミル等の粉
砕機でおよそ５０ｔＩｍ以下の粒径。

にまで粉砕して使用することが有利である。なお、無機
結合剤は特に微粉末であることが好ましく、１μｍ以下
のものが最適である。

次に、本発明の電子部品焼成用治具の製造方法の一例を
簡単に述べる。

本発明の電子部品焼成用治具は、耐熱性１報賞繊維と耐
火性粉末と必要により添加される無機結合剤とを所定量
配合後、混線あるいは水中に分散させてから成形し、次
いで焼成した後表面にセラミック粉末をプラズマ溶射す
ることにより、製造される。

前記セラミック粉末としては、粒子径が１０〜９０μｍ
のものを使用することが有利である。その理由は、セラ
ミックの粒子径が９０μｍより粗いと、膜強度が弱くな
るとともに前記成形体である繊維質材料との密着力が弱
く剥離し易くなるからであり、さらに溶融、固化した粒
子が大きくなりすぎるため成形されたコーティング層の
表面粗さを必要以上に粗くし、前記粒子間の空隙の少な
い高密度のコーティング層を形成することができないか
らである。

また、１０μｍより細かいとコーティング層にクラック
が生じやすくなるとともに溶射により融着固化された粒
子が成長しない為、高密度化されないので好適でない０
粒子径が２０〜５０ＩＩｍになる粒度において最も良い
コーティング層が得られる。

以下、本発明の実施例について比較例と併せて説明する
。

裏癒斑上 耐熱性無機質繊維として、水中で分級することにより、
非繊維状物の含を世を６重量％に制御した平均長さ１．
８ｍｍ、平均アスペクト比１０００のアルミナ・シリカ
ファイバー６００ｇと耐火性粉末として平均粒径３μｍ
のアルミナ粉末１１００ｇおよび平均二次粒子径６３ｍ
の末節粘土３００ｇと、無機結合材として平均二次粒子
径３μｍのモンモリロナイト１５０ｇとを配合して万能
ミキサーの中に入れ、水１４００ｇとを機成形助材およ
び繊維処理剤（ワックス、ポリアクリルアミン酢酸塩）
３００ｇとを添加してから５分間混練した。混練物を真
空中で脱気した後、エポキシ樹脂からなる多孔質の型に
入れプレス成形して、１５０Ｘ１５０Ｘ５’　ｍｍの成
形体を製造した。

乾燥後、大気雰囲気下、１５００°Ｃで３時間焼成した
。得られた成形体は、密度が１．１ｇ／ｃｍ開放気孔率
が６６％であった。

次いで、この成形体の表面に、Ｙ２Ｏ３を２０％含存す
る平均粒径が４５μｍの安定化ジルコニア粉末をプラズ
マ溶射して、約１００μｍのセラミックコーティング層
を形成した。プラズマｌ容射は、Ａ　ｒ　／　Ｈ，ガス
プラズマ中へ安定化ジルコニア粉末を４５ｇ／ｍｉｎの
速度で供給し、成形体の表面とプラズマガンの間隔は約
７０ｍｍとした。

溶射中の成形体の表面温度は常に２００　′Ｃ以下に保
たれており、割れなどは発生しなかった。

プラズマ溶射は、１回に約５０μｍの被膜を形成する処
理を２回行った。

前記ジルコニア粉末の付着効率は約５５％であった。

コーティング層厚は成形体断面を光学顕微鏡で観察し写
真から測定し、この場合は１００μｍであった。また、
コーティング層の密度は約４．２ｇ／ｃｌであった。

こうしてできた本発明の実施例にあたる成形体にチップ
状で焼成前のバリスター、圧電素子等をその表面に載せ
てその後、１１００°Ｃで３時間焼成してから冷却し、
反応の有無を確認後、新しい千ノブを載せかえ、前記操
作を繰返した。本発明の実施例の場合は、前記操作を１
０回繰返したが被焼成物との反応は生じなかった。

ル較斑上 実施例１と同様の方法で、かさ密度１．０ｇ／ｃｄ、１
５０Ｘ１５０Ｘ５’　ｍｍの平板を製造した。

続いて、市販の部分安定化ジルコニア（日本研磨材工業
（株）製、ＺｒＣｈ９３ｗｔ％、ｙ、ｏ。

６ｗｔ％、粒度３２５メツシユド）を、２隻Ｌ％メチル
セルロース水溶液中に分散させ、数滴のイソプロピルア
ルコールを消泡のため添加後、スプレーで塗布し乾燥さ
せてから、１５００°Ｃで焼成してジルコニアコーティ
ングを焼付は本発明の比較例とした。コーティング層厚
は同様に測定し１６０μｍであった。また、コーティン
グ層の密度は約２．５ｇ／Ｃｄであった。

実施例１で使用したものと同一のチップ状のバリスター
、圧電素子等を同様の載せて反応性についての比較試験
を同じ条件下で行った。その結果、バリスターについて
は５回目で、圧電素子については３回目で、被焼成物が
反応し、コーティング層の剥離が生じた。

止較炎又 実施例１と同様の方法で、嵩密度１．０ｇ／ｃｄ、１５
０ｘ１５０Ｘ５’　ｍｍの平板を製造した。

続いて、市販のアルミナ（住友化学（株）製、Ａ２□０
３９３．９ｗｔ％　粒度３２５メンシユ下）を、２ｗｔ
％メチルセルロース水溶液、に分散液イソプロピルアル
コールで消泡後、スプレーで塗布し乾燥させてから、１
６００℃で焼成してアルミナコーティングを焼付は本発
明の比較例とした。コーティング層厚は１７０μｍであ
り、層密度は２．５ｇ／ｃ４であった。

比較例１と同様にして反応性の比較試験を行った。その
結果、バリスターについては４回目で、圧電素子につい
ては５回目で、被焼成物が反応し、コーティング層の剥
離が生じた。

（発明の効果） 以上の様に本発明の電子部品焼成用治具は、特にバリス
ター、サーミスタ、圧電素子、セラミックコンデンサー
等の電子部品は、勿論のこと、低融点酸化物を含有する
電子部品をも極めて効率よく焼成できるものであり、焼
成スピードのアップによる生産性の向上、および省エネ
による製品のコストダウンという大きな効果があられれ
るものである。

以上

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）主として耐熱性無機質繊維と耐火性粉末とからな
   る多数の空隙を有する成形体の表面に、気孔率が２０％
   以下、厚さが１０〜２００μｍのセラミックコーティン
   グ層を有してなることを特徴とする電子部品焼成用治具
   。
2. （２）前記セラミックコーティング層は、結晶粒径が１
   〜９０μｍの溶射コーティング層である請求項１記載の
   電子部品焼成用治具。
3. （３）前記セラミックコーティング層は、マグネシア、
   ジルコニア、アルミナ、マグネシア−鉄スピネルから選
   択されるいずれか少なくとも一種であることを特徴とす
   る請求項１記載の電子部品焼成用治具。