JPH0421330B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はセラミツクコンデンサーやサーミスタ
ーなどの電子部品を歪なく焼成するに適した焼成
用治具の製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、セラミツクコンデンサーやサーミスター
などの電子部品の焼成工程においては、アルミナ
質の焼成用治具の上にジルコニア粉末を敷き、そ
の上に電子部品を載せて焼成している。この際、
アルミナ質の治具中のSiO₂成分による電子部品
の特性への影響を防ぐため、なるべくAI₂O₃含有
量の多い、例えばAI₂O₃含有量99.5％以上の治具
が要求される場合もある。しかし、治具中のアル
ミナの含有量が多くなるほど、熱膨脹係数も大き
くなり、治具は熱衝撃に弱くなる。そのため大型
形状のものでは使用回数が重なると治具に亀裂が
入り使用できなくなるので、やむを得ず焼成能率
の悪い小型のものを使用しているのが現状であ
る。

熱衝撃に強く、大型形状の焼成用治具として、
アルミナ・シリカ質基材の表面にジルコニアを溶
射した治具が提案されている（特開昭61−12017
号および特開昭61−24225号）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

溶射よつて治具を製造する場合には、溶射層と
基材との接着をよくして剥離を防ぐため、溶射に
先立つてブラストなどにより基工表面を粗面化し
ている。特にジルコニアを溶射する場合には表面
を粗面化しないと、溶射層と基材が剥離して使用
に耐えない。

しかしながら、溶射層と基材との接着性をよく
しようとすれば、表面の凹凸を大きくせねばなら
ず、必然的に溶射後の表面が平滑とはならないた
め、電子部品の焼成に際して、被焼成物が治具表
面の凹凸の影響を受けて変形して焼成される危険
性があつたり、被焼成物を一定間隔で立てて並べ
るような時に支障をきたす場合がある。

この表面の凹凸による被焼成物の変形は治具の
上にジルコニア粉末などを敷くことにより防止で
きるが、ジルコニア粉末を敷くことは自動化の妨
げとなり、溶射法により製造した治具を用いる効
果が半減する。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等は、上述のブラストによる治具表面
が凹凸となる欠点を解消するため溶射法による焼
成用治具の開発を鋭意研究し、アルミナ・シリカ
質基材にブラスなどで表面を粗面化することな
く、まずアルミナ質の溶射をし、次いでジルコニ
アを含有する材料の溶射を１層以上行なうことに
よつて表面が平滑で、しかも繰り返しの使用によ
つても溶射層が剥離することもない大型形状の焼
成用治具を得るとに成功したものである。

〔発明の構成および作用〕

基材となるアルミナ・シリカ質材料は熱衝撃に
強い、通常の耐火れんがや匣鉢として使用される
ものであり、AI₂O₃とSiO₂とを主成分とするもの
で、不可避的不純物は通常の耐火物の範囲内で許
される。このアルミナ・シリカ質基材中のAI₂O₃
含有量は65重量％以上のものを使用する。AI₂O₃
の含有量が65重量％以下場合は、アルミナ・シリ
カ質基材の構成鉱物は通常ムライトおよびクリス
トバライトが安定相であり、この基材にアルミナ
を溶射コーテイングすると、基材構成鉱物である
クリストバライト中のSi成分が溶射層に拡散し、
アルミナと反応しムライトとなるため、剥離など
の原となつたり、サーミスタと反応するなどのた
め好ましくない。

溶射には通常の溶射方法を用いることができる
が、溶射材料であるアルミナの融点から考えてプ
ラズマ溶射が、特に大型形状の治具への溶射には
水プラズマ溶射が好ましい。

溶射は通常のセラミツク溶射法で行なわれ、溶
射粉末の粒径は150μm以下を用い、溶射層の厚み
各層が0.05mm以上、好ましくは0.1〜0.5mmが望ま
しい。これは0.5mm以下では均質な溶射層が形成
出来ないのに加え、Siの拡散の防止ができないた
めである。

本発明の製造方法においては、溶射に先立つて
ブラストなどは施さず、焼き上がつたまま、また
は加工したままの基材を用いる。まず第一層とし
て基材になるべく不純物の少ないアルミナを用い
基材に溶射する。次いでその表面にジルコニアの
溶射を行なう。

第一層としては、アルミナの他に、アルミナと
安定化ジルコニアとの混合粉末を用いることもで
きる。安定化ジルコニアとしてはCaOを安定化剤
とするものが望ましく、アルミナとの混合割合い
は安定化ジルコニアを50重量％以下とする。

第二層の溶射に用いるジルコニアも治具使用中
のジルコニアの変態による剥離を防ぐため安定化
ジルコニアあるいは部分安定化ジルコニアを用い
るが、これもCaOを安定化剤とするもので安定化
剤の含有量が８〜３％のものが望ましい。安定化
剤の含有量が８％以上では、CaOと電子部品との
反応の心配がある。また、３％以下ではジルコニ
アの変態によつて剥離が起こつたり、基材にも亀
裂が生じたりする。

この第二層の溶射は２層以上とすることも可能
である。例えば、第一層にアルミナを溶射した後
に第二層としてアルミナと安定化ジルコニアの混
合粉を溶射し、第三層として安定化ジルコニアを
溶射してもよい。

この第一層としてアルミナを主成分とする材料
を溶射すれば、基材表面にブラスト処理を施さな
くても剥離しない理由は次のようなことが複合し
ているものと推察される。即ち、アルミナの熱膨
脹係数がアルミナ・シリカ質基材の熱膨脹係数と
安定化ジルコニアのそれとの中間にあることと、
溶融体のアルミナ・シリカ質基材との接着力が安
定化ジルコニアよりアルミナの方が大きいためと
考えられる。また、このアルミナ層の存在のため
に、安定性ジルコニア中に固溶しているCaOが基
材中に拡散することを防止して、安定化ジルコニ
アが安定した結晶形を維持することも考えられ
る。さらに第一層に溶射したアルミナはその表面
が均一な平滑平面であるけれども、微視的に見れ
ば適度に荒れており（表面粗度50〜100μm）、こ
の粗さのために、ジルコニアは平滑な基材面より
はアルミナ溶射層面に対する接着力が強くなるこ
ともあと考えられる。

〔実施例〕

以下この発明を実施例にて詳細に説明する。

実施例 １ AI₂O₃90重量％、SiO₂8重量％、その他残部が
不可避不純物よりなるアルミナ・シリカ質基材を
250×250×10mmに切り出し、その表面にブラスト
処理を行なわずに、まずAI₂O₃純度99.6％、平均
粒径45μmのアルミナ粉末を水プラズマ溶射装置
により0.15mm厚さに溶射した。次いで平均粒径
50μm、CaO含有量５重量％の安定化ジルコニア
粉を水プラズマ溶射装置により約0.5mm厚さに溶
射した。

この治具をセラミツクコンデンサーの焼成に使
用したところ、1400℃、4hrの焼成を20回繰り返
しても剥離は発生せず使用可能であり、コンデン
サーの特性も一定していた。

実施例 ２ 第一層の溶射材料を実施例１のアルミナ粉末と
CaO含有量８重量％の安定化ジルコニア粉末との
等量混合粉末を使用した以外は実施例１と同様に
行なつて得た治具をやはりセラミツクコンデンサ
の焼成に使用したところ、焼成を20回繰り返して
も剥離は発生しなかつた。

実施例 ３ 第一層のアルミナ粉末、第二層をアルミナ粉末
とCaO含有量５重量％の安定化ジルコニア粉末と
の等量混合粉を第三層としてCaO含有量５重量％
の安定ジルコニア粉末を使用した以外は実施例１
と同様に行なつて得た治具をやはりセラミツクコ
ンデンサの焼成に使用したところ、焼成を20回繰
り返しても剥離は発生しなかつた。

実施例 ４ 第一層のアルミナ0.07mm、第二層をCaO含有量
５重量％の安定化ジルコニア0.5mmを溶射した以
外は実施例１と同様に行なつて治具を得た。これ
は焼成を15回になつて端の部分が少し浮き上がつ
た。

比較例 １ 第一層としてCaO含有量８重量％の安定化ジル
コニア粉末、第二層としてCaO含有量５重量％の
安定ジルコニア粉末を使用した以外は実施例１と
同様に行なつて得た治具をサーミスタの焼成使用
したところ、焼成２回目で溶射層と基材との間が
全面にわたり剥離した。

〔発明の効果〕

実施例にみられるように、本発明のアルミナ・
シリカ質基材上に第一層としてアルミナまたはア
ルミナとジルコニアとの混合粉末を溶射し、第二
層としてジルコニア粉末を溶射して製造した焼成
用治具では繰り返しての使用に際しても溶射層の
剥離もなく希望の特性を持つた製品の焼成が可能
であつた。しかし、第一層としてジルコニアのみ
を溶射したものは剥離してしまい使用に耐えなか
つた。

このように本発明の焼成用治具の製造方法では
治具の表面が平滑であるため、被焼成物は変形な
く焼成でき、またセツターの必要がないため、自
動化など焼成工程の合理化に貢献できる。さらに
被焼成物が基材のSiO₂と反応しやすい材質であ
つても、純アルミナのアンダーコーの存在のため
Siの拡散を防止できるなどの利点があり、電子部
品製造に大きく貢献するものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ AI₂O₃含有量が65重量％以上であるアルミ
   ナ・シリカ質基材の焼きあがつたまま、または加
   工したままの表面にアルミナを溶射し、さらにそ
   の上にジルコニアを含有する溶射層を１層以上形
   成することを特徴とする電子部品焼成用治具の製
   造方法。