JPH05124870A - セラミツク焼成用容器 - Google Patents

セラミツク焼成用容器

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JPH05124870A
JPH05124870A JP3286555A JP28655591A JPH05124870A JP H05124870 A JPH05124870 A JP H05124870A JP 3286555 A JP3286555 A JP 3286555A JP 28655591 A JP28655591 A JP 28655591A JP H05124870 A JPH05124870 A JP H05124870A
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JP
Japan
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ceramic
container
firing
firing container
aluminum nitride
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Pending
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JP3286555A
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English (en)
Inventor
Masakazu Hatori
雅一 羽鳥
Seiji Katsube
成二 勝部
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、製造コストが安くかつ耐久性
に優れ、さらに高密度および高品質の焼結体を形成する
ことが可能なセラミック焼成用容器を提供することにあ
る。 【構成】本発明に係るセラミック焼成用容器1は、セラ
ミック成形体を内部に収容した状態で所定温度に加熱す
ることにより、セラミック成形体を焼成し、セラミック
焼結体を形成する焼成工程で使用されるセラミック焼成
用容器1において、セラミック焼成用容器を実質的に窒
化アルミニウムによって形成して構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はセラミック成形体を焼成
する際に使用するセラミック焼成用治具に係り、特に製
造コストが安価であり、かつ耐久性に優れ、さらに高密
度および高品質の焼結体を形成することが可能なセラミ
ック焼成用容器に関する。
【0002】
【従来の技術】窒化けい素(Si3 4 )、アルミナ
(Al2 3 )、窒化アルミニウム(AlN)、炭化け
い素(SiC)等のセラミックスから成る製品は、例え
ば粉体状あるいは泥漿状の原料を成形プレス機や成形用
型等で所定の形状に成形し、しかる後にこの成形体を焼
成して得られる。焼成工程では、製品の酸化や変質を防
止するために、通常は水素や窒素雰囲気に調整し、かつ
上記成形体を焼成用容器(匣)内に収容した状態で10
00〜1800℃の高温度に加熱して実施される。
【0003】ところで前記のように多種類に及ぶセラミ
ックの中でも、特に高い熱伝導性を有する窒化アルミニ
ウム焼結体が高集積度半導体用基板や高出力トランス用
基板などの放熱板またはメタライズ用基板材料として、
近年広く実用化されている。このような窒化アルミニウ
ム焼結体は、例えば窒化アルミニウム原料粉末に有機性
バインダーおよび焼結助剤等を添加して混合し、得られ
た混合粉をプレス成形機等によって圧粉成形し、さらに
得られた成形体をアルミナ(Al2 3 )製の焼成用容
器内に収容した状態で容器全体を加熱し、脱脂操作を経
た後に成形体を焼結せしめて製造されている。
【0004】このように焼成工程において成形体を焼成
用容器内に収容しているため、成形体と外部雰囲気とが
遮断され、特にAlN粉末と酸素との接触が防止され、
酸化や変質が少ない焼結体が得られる。また焼成用容器
を構成するアルミナ(Al2 3 )原料粉は価格も安
く、焼結性も優れているため、焼成用容器の製造コスト
が極めて低いという利点を有している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらアルミナ
(Al2 3 )製の焼成用容器を使用して、窒化アルミ
ニウム成形体を焼結する場合、窒化アルミニウムの焼結
温度が1900〜2000℃と通常のセラミックの焼結
温度(1600〜1800℃)と比較して高温であるた
め、焼成工程において2〜3回の使用だけで焼成用容器
が損傷して使用不能になるなど極めて耐久性が低い欠点
がある。
【0006】また反応性が高い窒化物である窒化アルミ
ニウムと酸化物であるアルミナ(Al2 3 )とが高温
度で反応し易く、窒化アルミニウムが本来備えている高
い熱導率が損なわれるなど焼結体の物性が低下する問題
点もある。
【0007】さらに、従来の焼成用容器は一般に灰皿状
に形成した容器本体の上面開口部を蓋で覆って、ほぼセ
ラミック成形体を密封するような構造で形成されている
ため、主としてセラミック原料粉末に添加した有機性バ
インダに起因する炭化成分が脱脂焼成時において焼成用
容器内部に残留して、焼結に必要なガーネットなどの液
相の生成を阻害する問題点もあった。そのため焼結が十
分に進行せず、最終製品としての窒化アルミニウムの密
度が上昇せず、また焼結体に色むらを生じて製品として
の価値を喪失したり、半田付け強度を低下させたり、板
状焼結体においては、うねりなどの変形を生じたりし
て、製品の歩留りを大幅に低下させる原因にもなってい
た。
【0008】上記問題点を解決するために、窒化ホウ素
(BN)の焼結体で形成した焼成用容器も近時試用され
ている。この窒化ホウ素製焼成用容器においては、アル
ミナ製焼成用容器と比較して耐久性は著しく高く改善さ
れるが、窒化ホウ素原料粉末が極めて高価であり、また
難焼結性を有するため、焼成用容器の製造コストが高騰
してしまう問題点や反り発生または緻密化が難しい等の
問題点があり、いずれにしても焼結体の製造コストを大
きく引上げる原因となっている。
【0009】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたものであり、特に製造コストが安くかつ耐久性に
優れ、さらに高密度および高品質の焼結体を形成するこ
とが可能なセラミック焼成用容器を提供することを目的
とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明に係るセラミック焼成用容器は、セラミック成形
体を内部に収容した状態で所定温度に加熱することによ
り、セラミック成形体を焼成し、セラミック成形体を形
成する焼成工程で使用されるセラミック焼成用容器にお
いて、セラミック焼成用容器を実質的に窒化アルミニウ
ムによって形成したことを特徴とする。
【0011】また、セラミック焼成用容器の内部と外部
とを連通する通気孔をセラミック焼成用容器の側壁に穿
設して構成することもできる。
【0012】さらにセラミック焼成用容器を構成する窒
化アルミニウムの純度を98重量%以上に設定するとよ
い。
【0013】
【作用】本発明に係る焼成用容器は、例えば下記の工程
を経て製造される。すなわち、まず窒化アルミニウム原
料粉末に有機性バインダおよび焼結助剤としてのイット
リア(Y2 3 )を添加し、均一に混合して混合粉を形
成する。ここで使用する原料粉末の純度は98重量%以
上、好ましくは99%以上とする。ここで原料粉末に対
して、焼結助剤等の添加量は焼結体の変形を防止するた
めに、可及的に少ない方が好ましく、1重量%以下が好
ましく、出来れば無添加で高温度焼結によって容器を形
成することが望ましい。次に混合粉を圧縮成形して所定
形状のセラミック成形体を形成し、温度500〜600
℃で脱脂後、1900℃程度で焼結した後に、さらに所
定形状に機械加工して製造される。
【0014】本発明に係るセラミック焼成用容器は、非
酸化物であり、高温耐性に優れた窒化アルミニウム焼結
体で形成されているため、耐久性が極めて高く、また被
焼成セラミックと反応することが少ないため、焼成セラ
ミック焼成体の物性を損うことがなく、色むらや変形の
発生も効果的に防止することができる。
【0015】またセラミック焼成用容器の内部と外部と
を連通する直径1〜2mm程度の連通孔を容器の側壁に穿
設することにより、被焼成セラミック成形体の脱脂時お
よび焼成初期において、成形体等から発生した炭素分を
上記連通孔を経由して容器外部に放出することができ
る。従って焼結に寄与する液相成分が容器内部の炭素分
によって奪われることが少なくなり、その結果、十分に
緻密なセラミック成形体を形成することができる。
【0016】さらに窒化アルミニウム粉末は窒化ホウ素
と比較して原料コストが安価であり、かつ焼結性も優れ
ているため、焼成用容器の製造コストも低く、製品焼結
体の製造コストも低減することができる。
【0017】
【実施例】次に本発明に係るセラミック焼成用容器につ
いて、より具体的な実施例および比較例に基づいて、そ
の効果等を説明する。
【0018】実施例1,比較例1,2 実施例1として重量%で、Alを65%、Nを33%、
Yを0.8%、Siを0.1%、Caを0.1%、Cを
0.1%、Feを0.1%、V,Crなどの遷移金属を
100ppm 含有する窒化アルミニウム原料粉末に有機性
バインダを添加して均一に混合し、しかる後に混合粉を
プレス成形機の金型に充填して加圧圧縮し、グリーン密
度が1.9g/cm3 の容器本体および蓋を成形した。次
に得られた成形体を500℃で2時間脱脂した後に、温
度1900℃で5時間焼成して、密度比99.9%の焼
結体を得た。次に焼結体の各角部を研磨加工によって丸
く仕上げるとともに容器本体側面に通気孔を穿設して図
1に示すセラミック焼成用容器1を形成した。この焼成
用容器1は、1辺が100mmで高さが25mmの四角筒状
の容器本体2と、容器本体2の上下面にそれぞれ着脱自
在に装着される蓋3および底板4とから成り、容器本体
2の各側面中央部には、直径1.5mmの通気孔5がそれ
ぞれ穿設されている。
【0019】一方、被焼成セラミックとして、純度99
重量%の窒化アルミニウム粉末に有機バインダを2重量
%添加して均一に混合し、得られた造粒粉をプレス成形
機に充填してグリーン密度1.9g/cm3 のセラミック
成形体を多数用意した。
【0020】そして実施例1で調製したセラミック焼成
体容器1内に上記セラミック成形体を収容し、蓋3を容
器本体2上部に載置した状態で容器1全体を500℃で
2時間加熱して、セラミック成形体を脱脂した後に温度
1900℃で3時間加熱して焼成する操作を繰り返して
実施し、得られた各セラミック焼結体の密度比を測定す
るとともに、セラミック焼成用容器が破損するまでに可
能な焼成サイクル数を耐久性として測定した。
【0021】また比較例1として、純度96重量%のア
ルミナ(Al2 3 )原料粉末を使用して実施例1と同
一寸法を有するセラミック焼成用容器を調製し、実施例
1で用意した窒化アルミニウム製のセラミック成形体を
容器内部に収容して、同様の脱脂焼結条件で焼成操作を
繰り返して、生成した各セラミック焼結体の密度比を測
定するとともに、焼成用容器の耐久性を測定した。
【0022】また比較例2として、純度99重量%の窒
化ホウ素粉末を使用して、実施例1の焼成用容器と同一
寸法の焼成用容器を調製し、実施例1と同一の窒化アル
ミニウム成形体を焼成し、得られた各焼結体の密度比お
よび容器の耐久性を同様に測定した。
【0023】さらに上記実施例1および比較例1〜2に
おいて調製した各焼成用容器の原料コストについて調査
し、AlNの場合を基準値100として相対的に評価し
た。以上の測定評価結果を下記表1に示す。
【0024】
【表1】
【0025】表1に示す結果から明らかなように、Al
N製の焼成用容器を使用した実施例1においては、焼結
体の密度比が改善される傾向にあり、焼結性が良好であ
ることが実証されている。しかしながら顕著な効果とし
ては、やはり従来のアルミナ製容器(比較例1)を使用
した場合と比較して、焼成用容器自体の耐久性が著しく
向上していることがわかる。また実施例1の容器は比較
例1のAl2 3 製容器と比較して、原料費および製造
コストの大幅な増加はなく、耐久性をも勘案した場合、
極めて有利であることが判明した。
【0026】一方比較例2で示すBN製の焼成用容器に
おいては、被焼成セラミックの焼結性および耐久性では
実施例1とほぼ同等の特性を発揮するが、原料コストお
よび製造コストが高いため、実用性が乏しいことが判明
する。
【0027】実施例2,比較例3 次に実施例2および比較例3によって、通気孔の有無に
よる効果の差異について説明する。
【0028】実施例2として実施例1で調製した直径
1.5mm通気孔を有するAlN製の焼成用容器を使用し
て、1辺が2.38インチで厚さが0.75mm,グリー
ン密度が1.9g/cm3 の板状の窒化アルミニウム成形
体を焼成用容器内に収容し、実施例1と同様の脱脂焼結
条件で焼成する操作を繰り返し、1辺が2インチで厚さ
が0.635mmの板状焼結体を調製し、得られた各焼結
体の密度比、うねり、外観等を測定観察した。
【0029】一方比較例3として、通気孔を穿設しない
点以外は実施例2と全く同一の条件で焼成用容器を形成
し、実施例2と同一の脱脂焼結条件で窒化アルミニウム
成形体を焼成し、得られた各焼結体の特性を同様に測定
した。
【0030】なお、特性値のうち、うねりは板状に形成
した焼結体の長さ1インチ当りの弯曲高さを測定する一
方、外観は、焼結体表面に色むらが発生したか否かによ
って評価した。
【0031】この測定評価結果を下記表2に示す。
【0032】
【表2】
【0033】表2に示す結果から明らかなように通気孔
を形成した焼成用容器を使用した場合には、セラミック
成形体にバインダとして含有していた炭素分が、脱脂時
および焼結初期に通気孔を通り焼成用容器外部に排出さ
れるため、焼結に寄与する液相成分が残留する炭素分と
の反応によって失なわれることが少ないため、密度比が
高い焼結体が得られる。
【0034】また炭素分の反応に起因するうねりなどの
変形量も比較例3と比べて少なく寸法精度が高い。さら
に色むらの発生もなく、装飾品としての価値が損われる
ことも少なく、半田付け性が低下して基板の特性を損な
うおそれも少ない。
【0035】
【発明の効果】以上説明の通り、本発明に係るセラミッ
ク焼成用容器は、非酸化物であり、高温耐性に優れた窒
化アルミニウム焼結体で形成されているため、耐久性が
極めて高く、また被焼成セラミックと反応することが少
ないため、焼成セラミック焼成体の物性を損うことがな
く、色むらや変形の発生も効果的に防止することができ
る。
【0036】またセラミック焼成用容器の内部と外部と
を連通する連通孔を容器の側壁に穿設することにより、
被焼成セラミック成形体の脱脂時および焼成初期におい
て、成形体等から発生した炭素分を上記連通孔を経由し
て容器外部に放出することができる。従って焼結に寄与
する液相成分が容器内部の炭素分によって奪われること
が少なくなり、その結果、十分に緻密なセラミック成形
体を形成することができる。
【0037】さらに窒化アルミニウム粉末は窒化ホウ素
と比較して原料コストが安価であり、かつ焼結性も優れ
ているため、焼成用容器の製造コストも低く、製品焼結
体の製造コストも低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るセラミック焼成用容器の一実施例
を示す斜視図。
【符号の説明】
1 セラミック焼成用容器 2 容器本体 3 蓋 4 底板 5 通気孔

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミック成形体を内部に収容した状態
    で所定温度に加熱することにより、セラミック成形体を
    焼成し、セラミック焼結体を形成する焼成工程で使用さ
    れるセラミック焼成用容器において、セラミック焼成用
    容器を実質的に窒化アルミニウムによって形成したこと
    を特徴とするセラミック焼成用容器。
  2. 【請求項2】 セラミック焼成用容器の内部と外部とを
    連通する通気孔をセラミック焼成用容器の側壁に穿設し
    たことを特徴とする請求項1記載のセラミック焼成用容
    器。
  3. 【請求項3】 セラミック焼成用容器を構成する窒化ア
    ルミニウムの純度を98重量%以上に設定したことを特
    徴とする請求項1記載のセラミック焼成用容器。
JP3286555A 1991-10-31 1991-10-31 セラミツク焼成用容器 Pending JPH05124870A (ja)

Priority Applications (1)

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JP3286555A JPH05124870A (ja) 1991-10-31 1991-10-31 セラミツク焼成用容器

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JP3286555A JPH05124870A (ja) 1991-10-31 1991-10-31 セラミツク焼成用容器

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JP3286555A Pending JPH05124870A (ja) 1991-10-31 1991-10-31 セラミツク焼成用容器

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JP (1) JPH05124870A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016033092A (ja) * 2014-07-30 2016-03-10 住友金属鉱山株式会社 酸化物焼結体とその製造方法、および、この酸化物焼結体を用いたスパッタリングターゲット
JP2016051556A (ja) * 2014-08-29 2016-04-11 株式会社島津製作所 高周波電源装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016033092A (ja) * 2014-07-30 2016-03-10 住友金属鉱山株式会社 酸化物焼結体とその製造方法、および、この酸化物焼結体を用いたスパッタリングターゲット
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