JPH08239272A - セラミック成形体の焼成方法および焼成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 セラミック成形体を焼成するに際し、匣内に
堆積されているセラミック成形体の量が増しても、全て
のセラミック成形体の表面に一定の酸素濃度の雰囲気ガ
スが供給され、かつ雰囲気ガスの排出を容易にできる、
セラミック成形体の焼成方法を得る。 【構成】 多数のセラミック成形体を内部に堆積した匣
を、炉内に入れ、前記匣は、外筒と、この外筒の内部に
位置する内筒と、外筒および内筒の一方端に渡って設け
られた底壁とからなり、前記外筒、内筒、底壁は通気性
を有し、その匣の外筒の外側、内筒の内側および底壁の
下側から雰囲気ガスを導入することを特徴とするセラミ
ック成形体の焼成方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品などに用いら
れるセラミック成形体を焼成するための方法および装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】セラミック電子部品などの量産に際して
は、通常、多数のセラミック成形体を、次のような例え
ばバッチ式の焼成炉を用いて焼成することが案出されて
いる。図３の（ａ）および（ｂ）に示すように、上方に
開孔１１ａを有する角筒状のセラミックからなる容器本
体１２を有し、その容器本体１２の下方には、底面１２
ａに開いたガス導入口１３ａを有するようにガス導入筒
１３が設けられた匣１１を用いる。また、ガス導入口１
３ａに臨む部分には、多数のガス導入経路を構成するた
めの貫通孔１４ａが形成された目皿１４が配置されてい
る。そして、この匣１１を備えた、図４に示すバッチ式
の焼成炉を用いて焼成する。焼成に際しては、上記匣１
１内に、多数のセラミック成形体を堆積して集合体２０
を形成し、その匣１１を図４に示す焼成炉１７内の焼成
空間１８に配置する。焼成炉１７では、下面に雰囲気ガ
スを導入するための導入流路１７ａが形成されており、
この導入流路１７ａに匣１１の雰囲気ガス導入筒１３が
連結されており、それによって、雰囲気ガスを図４の矢
印Ｙで示す方向に供給して焼成を行っていた。

【０００３】上記匣１１を用いた焼成方法は、ガス導入
口１３ａから上方に、直接セラミック成形体の集合体２
０に雰囲気ガスを供給するものであるため、匣１１内部
に堆積されているセラミック成形体の量が少ない場合
は、雰囲気ガスが各セラミック成形体の表面に供給さ
れ、かつ各セラミック成形体間に供給された雰囲気ガス
は滞留することなく排出される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記匣
１１内部に堆積されているセラミック成形体の量が増し
て、焼成処理量を多くすると、多数のガス導入経路を有
する目皿１４の近辺の位置のセラミック成形体に接触す
る雰囲気ガスと目皿１４から離れた位置のセラミック成
形体に接触する雰囲気ガスとの酸素濃度に差が生じる。
それは、セラミック成形体の有機バインダが燃焼されて
生じた排気ガスが、目皿１４から離れた位置にいくに従
って多くなり、目皿１４から離れた位置のセラミック成
形体に接触する雰囲気ガスの酸素濃度が低くなるためで
ある。その結果、目皿１４から離れた位置のセラミック
成形体は焼結不十分な焼結体になり易く、焼結体の電気
特性が劣化したりすることがあった。

【０００５】本発明は、上記の問題を解決するために、
セラミック成形体を焼成するに際し、匣１１内部に堆積
されているセラミック成形体の量が増しても、全てのセ
ラミック成形体の表面に一定の酸素濃度の雰囲気ガスが
供給され、かつ雰囲気ガスの排出を容易にできる、セラ
ミック成形体の焼成方法および焼成装置を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するため手段】本願の請求項１の記載の発
明は、多数のセラミック成形体を内部に堆積した匣を、
炉内に入れて焼成するセラミック成形体の焼成方法にお
いて、前記匣は、外筒と、この外筒の内部に位置する内
筒と、外筒および内筒の一方端に渡って設けられた底壁
とからなり、前記外筒、内筒、底壁は通気性を有し、そ
の匣の外筒の外側、内筒の内側および底壁の下側から雰
囲気ガスを導入することを特徴とするセラミック成形体
の焼成方法である。

【０００７】また、請求項２に記載の発明のセラミック
成形体の焼成装置は、内部にセラミック成形体を焼成す
るための焼成空間を有する焼成炉と、前記焼成炉の焼成
空間内に配置し、かつ外筒と、この外筒の内部に位置す
る内筒と、外筒および内筒の一方端に渡って設けられた
底壁とからなる通気性を有する匣と、前記焼成炉の焼成
空間内に設けられ、かつ前記匣の外筒の外側、内筒の内
側および底壁の下側から匣内に雰囲気ガスを導入するた
めのガス導入管とを備えていることを特徴とする、セラ
ミック成形体の焼成装置である。

【０００８】

【作用】本願の請求項１、２に記載の発明の焼成方法お
よび焼成装置では、匣の外筒の外側、内筒の内側および
底壁の下側から雰囲気ガスが導入され、匣の内部に堆積
された多数のセラミック成形体の集合体に供給される。
このため、セラミック成形体の集合体内に雰囲気ガスが
多方向から供給され、かつセラミック成形体の有機バイ
ンダが燃焼されて生じた排気ガスが、匣の上方だけでな
く、外筒や内筒の通気壁面を通して容易に排出される。
よって、全てのセラミック成形体の表面に一定の酸素濃
度の雰囲気ガスが供給できる。

【０００９】

【実施例】次に、本発明を図面に示す実施例により説明
する。

【００１０】図１の（ａ）および（ｂ）は本発明に用い
られる匣の一実施例の断面図および斜視図である。図１
に示すように、匣１は、外筒２ｂと、この外筒２ｂの内
部に位置する内筒２ｃと、外筒２ｂおよび内筒２ｃの一
方端に渡って設けられた底壁２ａが形成されている。す
なわち、匣１は中央部に貫通孔１ｂがあり、上方に開孔
１ａを有し、下方に底壁２ａを有する円形の環状の容器
２である。また匣１の底壁２ａ、外筒２ｂ、内筒２Ｃは
通気性を有するものからなる。例えば、ジルコニアなど
のセラミック粉末を成形し、焼成して形成された通気性
のよい多孔質なセラミック匣やニッケルなどの金属線を
編んで形成された通気性のよい網匣などがある。

【００１１】次に、上記匣１を用いた焼成方法を図２を
用いて説明する。焼成に際しては、まず、上記匣１内
に、ランダムに堆積された多数のセラミック成形体を収
納してセラミック成形体の集合体６を用意する。

【００１２】次に、多数のセラミック成形体を収納した
匣１を、図２の（ａ）に示すバッチ式の焼成炉３内の焼
成空間４に配置する。焼成炉３内では、図２の（ａ）の
ＡーＡ線上における横断面図である図２の（ｂ）に示す
ように、上記匣１の内筒２ｃの内側に１本のガス導入管
５と、匣１の外筒の外側の外周に沿って、４本のガス導
入管５０が等間隔に配置されている。なお、匣１の外側
のガス導入管５は４本に限らず、匣１の大きさや形状な
どから、適宜の本数選択すればよい。

【００１３】ガス導入管５の周囲には、匣１の内筒２ｃ
の内側に雰囲気ガスを導入するための貫通孔（図示せ
ず）が多数開いている。ガス導入管５０にもまた、匣１
の外筒の外周に雰囲気ガスを導入するための貫通孔（図
示せず）が多数開いている。匣１の下面には、図２の
（ａ）に示すように、匣１の底壁２ａに渡って目皿７が
配置され、その目皿の下側には、匣１の底壁２ａに雰囲
気ガスを導入するためのガス導入口５１ａを持った環状
のガス導入管５１が配置されている。そして、各ガス導
入管５、５０、５１によって、雰囲気ガスが図１の
（ａ）の矢印Ｑで示す方向に導入される。なお、ガス導
入管５、５０、５１のそれぞれは焼成炉の内側あるいは
外側で連結されていてもよい。また、９はヒータを示
し、焼成空間４内を昇温するために設けられている。

【００１４】焼成に際しては、矢印Ｑ方向に雰囲気ガス
を導入し、ヒータ９により焼成空間４内を昇温する。そ
の結果、雰囲気ガスが、図２の矢印Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３で
示す方向に、上記ガス導入管５、５０の貫通孔（図示せ
ず）やガス導入管５１の上の目皿７の貫通孔７ａを介し
て匣１の外筒２ｂの外壁、内筒２ｃの内壁や底壁２ａか
ら導入され、そして匣１の内部に堆積された多数のセラ
ミック成形体の集合体６に供給される。このようにし
て、セラミック成形体の集合体６内に雰囲気ガスが多方
向から供給され、かつセラミック成形体の有機バインダ
が燃焼されて生じた排気ガスが、匣１の上方だけでな
く、外筒２ｂや内筒２ｃの通気壁面を通して容易に排出
される。このため、全てのセラミック成形体の表面に一
定の酸素濃度の雰囲気ガスが供給でき、焼結不足になら
ない。なお、上記実施例では、匣１の形状を円形のもの
で示したが、角形でもよく、形状に限定されることはな
い。また、匣１は１段に限らず、複数の匣１を多段積み
してもよい。

【００１５】次に、本発明の焼成方法をＬ寸２．０mm、
Ｗ寸０．８mm、Ｔ寸０．８mmのサイズの、１００ｎＦの
容量の積層セラミックコンデンサの焼成に適用した具体
的な実験例を説明する。この場合、セラミック成形体と
して、チタン酸バリウムを主成分とした材料からなるも
のを用いた。そして、成形して形成された多孔質のジル
コニアからなるセラミック匣１を図２に示した焼成装置
に配置し、雰囲気ガスとして空気を、匣１の中央側のガ
ス導入管５から０．５リットル／分、匣１の外側のガス
導入管５０から４．５リットル／分、匣１の下側のガス
導入管５１から０．５リットル／分、匣１に堆積される
多数のセラミック成形体に供給する。この匣１に堆積さ
れるセラミック成形体の数を、従来の匣１１内に堆積さ
れるセラミック成形体の数の２倍の４万個とし、１３０
０℃、２時間で焼成し、積層セラミックコンデンサを得
た。

【００１６】比較のために、図４に示す従来の焼成炉１
７内の焼成空間１８に、実施例と同様に、雰囲気ガスの
空気を、絶対量が同じ５．５リットル／分供給し、匣１
１内に堆積されるセラミック成形体の数を４万個とし、
１３００℃、２時間で焼成し、積層セラミックコンデン
サを得た。

【００１７】上記のような実施例および従来例の焼成方
法に従って得られた積層セラミックコンデンサのうち、
各１００個を取り出し、容量ばらつきを測定した。その
結果、従来法により得られた積層セラミックコンデンサ
では容量の変動率（ＣＶ）が９％であるのに対し、実施
例で得られた積層セラミックコンデンサでは容量の変動
率（ＣＶ）が２％とかなり小さいことがわかった。な
お、従来例の匣１１内に堆積されるセラミック成形体の
数を２万個とし、従来法で焼成した場合の積層セラミッ
クコンデンサの容量変動率は、本実施例の容量変動率と
ほぼ同じ値である。従って、本発明の実施例の焼成方法
によれば、導入された雰囲気ガスが、匣１内に堆積され
た多数のセラミック成形体の量が増しても、その集合体
６全体に供給され、かつセラミック成形体の有機バイン
ダが燃焼されて生じた排気ガスが、匣１の上方だけでな
く、外筒２ｂや内筒２ｃの通気壁面を通して容易に排出
される。よって、全てのセラミック成形体の表面に一定
の酸素濃度の雰囲気ガスが供給されていることがわか
る。

【００１８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、セラミ
ック成形体を焼成するに際し、匣１内部に堆積されてい
る多数のセラミック成形体の量が増しても、導入される
雰囲気ガスが多数のセラミック成形体の表面に安定に供
給され、かつ各セラミック成形体間に供給された雰囲気
ガスを滞留することなく排出できる。このため、全ての
セラミック成形体の焼成が良好となり、かつ焼結不足に
ならないで、電子部品とした場合の電気特性の劣化など
を効果的に防止できる。また、より多くのセラミック焼
結体を一つの匣内で一度に焼成することができ、セラミ
ック成形体の焼成効率を高めることも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に用いられる匣の縦断面図およ
び匣の上方から見た斜視図。

【図２】本発明の一実施例の焼成方法を説明するための
焼成装置の縦断面図および横断面図。

【図３】従来例で用いられる匣の縦断面図および匣を下
方から見た斜視図。

【図４】従来例の焼成方法を説明するための焼成装置の
縦断面図。

【符号の説明図】

１・・・匣 ３・・・焼成炉 ４・・・焼成空間 ５、５０、５１・・・ガス導入管 ６・・・セラミック成形体の集合体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 健一 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数のセラミック成形体を内部に堆積し
   た匣を、炉内に入れて焼成するセラミック成形体の焼成
   方法において、 前記匣は、外筒と、この外筒の内部に位置する内筒と、
   外筒および内筒の一方端に渡って設けられた底壁とから
   なり、前記外筒、内筒、底壁は通気性を有し、その匣の
   外筒の外側、内筒の内側および底壁の下側から雰囲気ガ
   スを導入することを特徴とするセラミック成形体の焼成
   方法。
2. 【請求項２】 セラミック成形体を焼成するための焼成
   装置であって、内部にセラミック成形体を焼成するため
   の焼成空間を有する焼成炉と、前記焼成炉の焼成空間内
   に配置し、かつ外筒と、この外筒の内部に位置する内筒
   と、外筒および内筒の一方端に渡って設けられた底壁と
   からなる通気性を有する匣と、前記焼成炉の焼成空間内
   に設けられ、かつ前記匣の外筒の外側、内筒の内側およ
   び底壁の下側から匣内に雰囲気ガスを導入するためのガ
   ス導入管とを備えていることを特徴とする、セラミック
   成形体の焼成装置。