JPH09188569A - セラミックス成形体の脱脂方法および脱脂装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の方法は単位規模および単位時間当たり
の生産性が低く、有機バインダの酸化分解や金属粉体の
酸化膨張によって製品の欠陥が発生する。 【解決手段】 セラミックス粉体と内部電極の金属粉体
と有機バインダで構成されるセラミックス成形体２１を
加熱し、セラミックス成形体２１より有機バインダを除
去するに際し、セラミックス成形体中の金属粉体の酸化
還元平衡酸素分圧より低い酸素分圧の非酸化性雰囲気ガ
スＡを事前に予熱ヒータ１２で加熱し、セラミックス成
形体２１を支持する支持容器１１に対して、一方向から
送風して再循環させることなく排出させ、非酸化性雰囲
気ガスの０℃、１気圧の１分あたりの換算流量が、セラ
ミックス成形体２１を支持する支持容器１１の全空間体
積以上に設定して脱脂する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックス成形
体の有機バインダ（結合剤，可塑剤，潤滑剤など）を加
熱により分解揮発させる脱脂方法および脱脂装置に関す
るものであり、より具体的に説明すると、積層セラミッ
クスコンデンサなど、電極とセラミックスの一体焼結タ
イプの電子部品の脱脂方法およびそれに用いられる脱脂
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ラジオ，マイクロカセットレコー
ダ，電子チューナー，ビデオカメラ等の電子機器が超小
型，薄型軽量に伴い、回路素子として使用される電子部
品の小型，大容量化が強く要求されるようになってき
た。

【０００３】これらの要求を満足させる、電極とセラミ
ックスの一体焼結タイプのセラミックス電子部品とし
て、例えば積層セラミックスコンデンサが知られてい
る。積層セラミックスコンデンサの製造方法は、まず始
めに誘電体粉末，バインダ，可塑剤および有機溶剤から
なるスラリーを用いて、ドクターブレード法により有機
フィルム上に厚さ数十μｍのセラミックス誘電体グリー
ンシートを成形する。次に、このセラミックス誘電体グ
リーンシート上に内部電極を印刷し、有機フィルムを取
り除いたものを複数枚数積み重ねた後、圧着により積層
成形体を製作する。さらに、この積層成形体をチップ状
に切断し、脱脂し、焼結の後、外部電極を取り付けて製
造は終了する。

【０００４】ところで、従来の技術は、セラミックス成
形体の脱脂方法に通常大気が用いられている。大気を用
いて脱脂を行った場合、有機バインダが急激に酸化分解
によって発熱して熱暴走し、かつセラミックス成形体中
の金属粉体が酸化膨張する。このため、製品の内部構造
に欠陥が誘発される。

【０００５】この製品の内部構造の欠陥を抑制するた
め、従来の方法は、装置内のセラミックス成形体の温度
分布を均一にかつ時間をかけて温度を上昇させていた。
例えば、積層セラミックスコンデンサの場合、４００℃
の熱処理温度に達するまでに４０時間を必要としていた
（１０℃／ｈの昇温速度）。しかも、この昇温過程での
セラミックス成形体の温度分布は、±１０℃程度以内に
調整する必要があるのが一般的である。

【０００６】また、この脱脂のプロセスには、通常、温
度均一を目的としてセラミックス成形体を支持する支持
容器が間隔を開けて配置され、装置内のガスをモータフ
ァン等で攪袢する内部循環式脱脂装置が設けられてい
る。なお、この内部循環式脱脂装置の詳細は図１０に基
づいて後に説明する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の脱脂方法および脱脂装置は、単位規模および
単位時間当たりの生産性が低く、強いては製品の製造コ
ストを増加させるという問題点を有している。また、従
来の装置内のガスをモータファン等で攪袢する内部循環
式脱脂装置を用いて脱脂を行う方法は、加熱によりセラ
ミックス成形体から分解揮発した脱脂排気ガスがセラミ
ックス成形体表面に再び接触して化合し、製品の構造上
の欠陥等を誘発するという問題を有している。

【０００８】本発明の目的は、製品の欠陥の発生を抑止
し、良質の製品を生産性高く製造することが可能な脱脂
方法及び脱脂装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項１記載のセラミックス成形体の脱脂方
法は、セラミックス粉体と内部電極としての金属粉体と
有機バインダで構成されるセラミックス成形体を加熱
し、セラミックス成形体より有機バインダを除去するに
際し、セラミックス成形体中の内部電極の金属粉体の酸
化還元平衡酸素分圧より低い酸素分圧の非酸化性雰囲気
ガスを所定の温度に加熱し、このガスをセラミックス成
形体を支持する支持容器に対して一方向より送風して再
循環させずに排出し、かつ非酸化性雰囲気ガスの０℃，
１気圧の１分あたりの換算流量が、前記容器の全空間体
積以上の流量に設定されたことを特徴とする。

【００１０】また本発明の請求項２記載のセラミックス
成形体の脱脂方法は、請求項１記載の脱脂方法におい
て、非酸化性雰囲気ガスの露点が４０℃以上であること
を特徴とする。

【００１１】また本発明の請求項５記載のセラミックス
成形体の脱脂装置は、セラミックス粉体と内部電極とし
ての金属粉体と有機バインダとで構成されるセラミック
ス成形体を加熱し、セラミックス成形体より有機バイン
ダを除去する際に用いる脱脂装置であって、セラミック
成形体を支持する支持容器が収納された脱脂装置本体
と、この脱脂装置本体に、０℃、１気圧の１分あたりの
換算流量で、前記セラミック成形体を支持する支持容器
の全空間体積以上の雰囲気ガスを供給する機構と、雰囲
気ガスを事前に所定の温度に加熱する機構と、非酸化性
雰囲気ガスを一方向より送風して再循環させずに排出さ
せる機構とを備えたことを特徴とする。

【００１２】また本発明の請求項６記載のセラミックス
成形体の脱脂装置は、請求項５記載の脱脂装置に雰囲気
ガスを加湿する機構を備えたことを特徴とする。また本
発明の請求項７記載のセラミックス成形体の脱脂装置
は、脱脂装置本体が円筒形に形成され、この脱脂装置本
体の内部にセラミック成形体を支持する扇形の支持容器
が円柱状に積層されていることを特徴とする。本発明の
セラミックス成形体の脱脂方法および脱脂装置が対象と
したセラミックス成形体の成形方法としては、シート積
層法，射出成形法，押し出し成形法等の従来の成形方法
を用いることができる。

【００１３】またセラミックス粉体としては、チタン酸
バリウム，酸化チタン，酸化バリウム等の酸化物，窒化
珪素，窒化アルミニウム等の窒化物，炭化珪素，炭化チ
タン等炭化物およびこれら化合物の混合物を従来通り用
いることができる。

【００１４】有機バインダとしては、ブチラール樹脂，
アクリル樹脂，スチレン樹脂等の従来から用いられてき
ている樹脂およびそれら樹脂に可塑剤を加えた混合物を
用いることができる。

【００１５】本発明のセラミックス成形体の脱脂方法で
は，まず第一に雰囲気ガスは、セラミックス成形体中の
金属粉体の酸化還元平衡酸素分圧より低い酸素分圧の非
酸化性雰囲気ガスが用いられたことを特徴とする。

【００１６】一般に脱脂プロセス中に酸素分圧を低くす
るほど、セラミックス成形体中の有機バインダの分解
は、酸化分解よりも、吸熱反応である熱分解が支配的に
なり、有機バインダの酸化分解の発熱による熱暴走を原
理的に抑制することができる。また金属粉体の酸化還元
平衡酸素分圧より低い酸素分圧の非酸化性雰囲気ガスを
用いることで金属粉体の酸化膨張が原理的に無くなっ
た。

【００１７】また、低酸素分圧下での脱脂処理において
は、露点が４０℃以上の雰囲気ガスを用いると脱脂効率
がより向上する。この結果、製品の内部構造欠陥を抑制
しつつ、従来法よりも昇温速度を速くすることがでる。
しかも、温度分布の影響は従来法にくらべ、さほど考慮
する必要がないため、より多くのセラミックス成形体を
支持する支持容器を装置内に配置することができる。し
たがって、単位規模および単位時間当たりの生産性を著
しく向上させることができる。

【００１８】さらに従来の方法で脱脂を行った場合に発
生する亀裂，膨れ等の内部構造欠陥の発生原因の内、前
述の有機バインダの酸化分解の発熱による熱暴走、およ
びセラミックス成形体中の金属粉体の酸化膨張以外の原
因について、本発明者等は詳細に研究を行った結果、以
下の結論を得た。

【００１９】セラミックス成形体を非酸化性雰囲気ガス
下で加熱を行うとセラミックス成形体中の有機バインダ
は主に熱分解により、反応性の高い低分子の有機物の形
で揮発する。さらにこの低分子の有機物はセラミックス
粉体表面に対して特に反応性が高く、通常の循環式脱脂
装置を用いると循環気流により運ばれたこの低分子の有
機物が高い確率でセラミックス粉体表面に再付着するこ
とになる。低分子の有機物が表面に再付着し、化合する
とセラミックス成形体は固く、もろくなり、その結果、
その後の焼結処理により亀裂や膨れといった不良が発生
する確率が高くなる結果をもたらす。したがって、この
揮発した低分子の有機物、言い換えれば脱脂排気ガス
が、セラミックス成形体表面に再付着する確率をできる
だけ低くすることが良質の製品を得る意味において、必
要かつ重要であるといえる。

【００２０】そこでこの課題に対して本発明において
は、前述の脱脂排気ガスがセラミックス成形体の表面へ
再付着する確率をできるだけ低減する具体的手段とし
て、まず、非酸化性雰囲気ガスを、セラミックス成形体
を支持する支持容器に一方向より送風して排出し、雰囲
気ガスが脱脂装置本体内部で再循環しないようにした。
また、雰囲気ガスを所定の温度に事前に調節し、脱脂装
置本体内を強制的に通過させることで加熱を行うと同時
に装置内の自然対流を極力抑制した。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１（ａ）は第１の実施の形態の
脱脂装置の概略正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ−
Ｙ線断面図を示している。

【００２２】本発明による脱脂方法に用いた脱脂装置
は、内部にセラミックス成形体支持容器１１を配置し、
外周に予熱ヒータ１３を備えた脱脂装置本体Ｂと、窒素
ガスボンベ１５と水素ガスボンベ１６から流出したガス
の流量を調節するガス流量調節器１４と、前記ガスを予
熱するガス予熱ヒータ１２とから構成されている。本実
施の形態において、ガス流量調節器１４として具体的に
はマスフローメータを用いた。

【００２３】雰囲気ガスを供給する窒素ガスボンベ１５
と水素ガスボンベ１６から流出した非酸化性雰囲気ガス
Ａは、ガス流量調節器１４によって流量が調整され、図
１（ａ）の右側から左側に流れる。次に流量調節された
非酸化性雰囲気ガスＡは、ガス予熱ヒータ１２により所
定の温度に加熱、調整される。所定の流量および温度に
調整された非酸化性雰囲気ガスＡは、その後、脱脂装置
本体Ｂの内部に配置されたセラミックス成形体を支持す
る支持容器１１〔以下、支持容器１１と称す〕の一端よ
り流入し、再循環することなく、他端から排出される。

【００２４】なお脱脂装置本体Ｂ内に配置された予備ヒ
ータ１３は、所定の温度および加熱速度条件によってガ
ス予熱ヒータ１２の容量が不十分な場合、補助として用
いるものであり、原理的にはなくても構わない。

【００２５】第１の実施の形態における支持容器１１
は、図１（ｃ）に示したように高さ方向に９段、長さ方
向に５段そして幅方向に３段にわたって段積みされ、計
１３５個の支持容器１１が脱脂装置本体Ｂ内部に隙間な
く積層されている。

【００２６】個々の支持容器１１は、図２に示すように
形成されている。支持容器１１の縦断面はチャネル状に
なっており、脱脂を行う対象であるセラミックス成形体
２１を積載した後、図１（ｃ）に示すように積み上げた
際も、非酸化性雰囲気ガスＡが流れるための流路が確保
されるように工夫されている。

【００２７】この実施の形態で用いた支持容器１１は、
幅１０ｃｍ×長さ１５ｃｍ×高さ３ｃｍのアルミナ製の
ものである。しかし、支持容器１１は、前述のセラミッ
クス成形体２１を積載した後、積み上げても雰囲気ガス
が通過する流路が確保されるという条件を満たすもので
あれば、大きさ，数量、形，および材質は限定されない
ことは、言うまでもない。

【００２８】〔実験例１〕次に上記脱脂装置を用いた実
験例１について説明する。まず、脱脂の対象となるセラ
ミックス成形体２１について説明する。成形体２１の製
造に際して、粒径約１．５μｍのチタン酸バリウムを主
成分とする誘電体粉末と、ブチラール樹脂を主成分とす
る有機バインダとからなる誘電体スラリーを用いて、ド
クターブレード法により乾燥厚みが３０μｍのシートが
作成された。さらに、その上にスクリーン印刷法によ
り、市販のＮｉ電極ペーストを用いて乾燥厚み３μｍの
内部電極を印刷し、グリーンシートを得た。このグリー
ンシートを２０枚積み重ねた後、圧着し、さらに２ｍｍ
×４ｍｍの形状に切断してセラミックス成形体を得た。
このセラミックス成形体に含まれる有機バインダ成分は
１０ｗｔ％であった。本実験例においては、このＮｉを
内部電極とする積層セラミックスコンデンサチップ（以
下、Ｎｉ積層チップと称す）のセラミックス成形体２１
である。

【００２９】この実験例１では、１つの支持容器１１に
前述Ｎｉ積層チップを１００ｇ積載し、図１（ｃ）に示
したように高さ方向に９段、長さ方向に５段そして幅方
向に３段、計１３５個を脱脂装置本体Ｂに隙間なく配置
して脱脂を実施した。

【００３０】なお、本発明におけるセラミックス成形体
２１を支持する容器１１の全空間体積とは、支持容器１
１それ自体が実際にしめる体積と、セラミックス成形体
２１自体の体積と、雰囲気ガスが流通する空間の体積と
の総和を意味するものであり、この実験例における支持
容器１１の全空間体積は、６０７５０ｃｍ³ （＝１０ｃ
ｍ×１５ｃｍ×３ｃｍ×１３５個＝６０．７５リット
ル）となる。

【００３１】この試料に対して、内部電極の主成分であ
るＮｉ金属の酸化還元平衡酸素分圧より低い酸素分圧の
非酸化性雰囲気ガスを流した。この非酸化性雰囲気ガス
は、窒素ガスを１００リットル／ｍｉｎと水素ガスを１
リットル／ｍｉｎの混合ガスで、５０℃／ｈの速度で４
００℃まで昇温して２時間維持した。このガス中でセラ
ミックス成形体２１の脱脂を試みた。したがって、この
実験例１において供給した非酸化性雰囲気ガスＡの流量
は、１秒あたり支持容器１１の全空間体積の約１．７倍
と計算できる。 〔比較例１〕〔比較例２〕上記の実験例１と比較のため
に、図１０に従来の脱脂方法でよく用いられる内部循環
式脱脂装置の構成を示す。

【００３２】この内部循環式脱脂装置は、供給口Ｄから
雰囲気ガスＡを供給し、排出口Ｅから放出する。脱脂装
置の内部ではモータファン４１によって雰囲気ガスＡが
循環する。循環中の雰囲気ガスＡは、脱脂装置内部に設
置されたヒータ４２によって所定温度に加熱される。

【００３３】実験例１とほぼ同じ大きさの内部循環式脱
脂装置を用いて、実験例１における試料の１／５数量、
すなわち前述Ｎｉ積層チップを各１００ｇづつ積載した
支持容器１１を２７個、を対象として脱脂を試みた。

【００３４】比較例１においては、雰囲気ガスＡとして
大気を１０１リットル／ｍｉｎ供給し、また、比較例２
においては、窒素ガスを１００リットル／ｍｉｎと水素
ガスを１リットル／ｍｉｎを流した。そして、比較例１
と比較例２は、実験例１と同様に雰囲気ガスを５０℃／
ｈの速度で４００℃まで昇温し、この状態を２時間維持
して脱脂を試みた。

【００３５】この比較例１、比較例２および実験例１の
３通りの脱脂方法で脱脂を行ったＮｉ積層チップをその
後、１３００℃、酸素分圧１×１０^-10 気圧の雰囲気下
で２時間で焼成を行った。欠陥の発生率をついて比較を
行うと下記の表１のようになった。

【００３６】

【表１】

【００３７】この表１の結果から明らかなように、比較
例１では全試料、比較例２では約１／５の試料に欠陥が
発生したのに対して、本発明による脱脂方法および脱脂
装置による実験例１においては、処理量が５倍であるに
もかかわらず欠陥は一切発生しなかった。このことから
本発明による脱脂方法および脱脂装置は、有機バインダ
の酸化分解による発熱を抑制する効果と、金属粉体の酸
化膨張を無くする効果と、さらにセラミックス成形体か
らの脱脂排気ガスがセラミックス成形体表面に再付着す
る確率を低く抑える効果があった。この結果、本発明の
脱脂方法および脱脂装置は、欠陥の発生を低減すること
ができ、かつ著しく生産性を向上させることが可能であ
ることが判る。

【００３８】本実験例において、ガス流量調節器１４と
して具体的には、マスフローメータを用いたが、ガス流
量を調節する目的が達成できるならば、例えばローター
メータ等の他の機器を用いても構わない。

【００３９】この実験例において非酸化性雰囲気ガスと
して、窒素ガスおよび水素ガスの混合ガスを用いたが、
脱脂処理の対象であるセラミックス成形体中の金属粉体
が酸化しない酸素分圧を有するガスであれば、窒素ガ
ス，炭酸ガス，水素ガスの単体もしくはこれらの２つ以
上を組み合わせた混合ガス等を用いてもよいことは言う
までもない。

【００４０】またこの実施例において、脱脂処理の対象
としたセラミックス成形体中の金属粉体はＮｉである
が、供給する雰囲気ガスに酸化されないという条件を満
たせば、セラミックス成形体中の金属粉体は、Ｎｉを主
成分とする合金，Ｐｄ，Ｐｄを主成分とする合金，Ｃ
ｕ，Ｃｕを主成分とする合金等の他の金属でもよいこと
は言うまでもない。

【００４１】〔実験例２〕次に、供給する非酸化性雰囲
気ガスの０℃、１気圧の１分あたりの換算流量が、支持
容器の全空間体積以上に流された実験例を説明する。

【００４２】この実験例の脱脂装置本体Ｂ、脱脂装置の
内部構造、支持容器１１およびセラミックス成形体２１
は、形状および量において実験例１と全く同様であっ
た。すなわち、幅１０ｃｍ×長さ１５ｃｍ×高さ３ｃｍ
のアルミナ製の支持容器１１にＮｉ積層チップがそれぞ
れ１００ｇづつ積載され、この支持容器１１が図１
（ｃ）に示したように高さ方向に９段、長さ方向に５段
そして幅方向に３段、計１３５個、脱脂装置本体Ｂに隙
間なく配置されて試料とした。したがって、実験例１と
同様にこの支持容器全体の全空間体積は、６０７５０ｃ
ｍ³ （＝１０ｃｍ×１５ｃｍ×３ｃｍ×１３５個＝６
０．７５リットル）である。

【００４３】この試料を５組用意し、１％の水素ガスを
含む窒素ガスを下記の表２に示す５通りの条件の流量
（０℃、１気圧の換算流量）で流して脱脂を試みた。

【００４４】

【表２】

【００４５】５通りの脱脂方法で脱脂を行ったＮｉ積層
チップがその後、１３００℃、酸素分圧１×１０^-10 気
圧の雰囲気下で２時間焼成され、欠陥の発生率について
比較を行うと下記の表３のようになった。

【００４６】

【表３】

【００４７】この表３から明らかなように、非酸化性雰
囲気ガスが０℃、１気圧の換算流量で１分あたり、支持
容器１１の全空間体積以下の流量で流された条件１およ
び条件２で脱脂を行った場合、セラミック成形体２１に
多くの割合で欠陥の発生が認められた。他方、非酸化性
雰囲気ガスが０℃、１気圧の換算流量で１分あたり、支
持容器１１の全空間体積以上の流量で流された条件３、
条件４および条件５で脱脂を行った場合、セラミック成
形体２１に欠陥が一切発生しなかった。

【００４８】これらのことから本発明による脱脂方法お
よび脱脂装置を用いれば、有機バインダの酸化分解によ
る発熱を抑制する効果と、金属粉体の酸化膨張を無くす
る効果があった。さらに非酸化性雰囲気ガスの０℃、１
気圧の換算流量を１分あたり支持容器の全空間体積以上
にすることにより、セラミックス成形体からの脱脂排気
ガスを効率良く排出させることが可能となり、その結
果、脱脂排気ガスがセラミックス成形体表面に再付着す
る確率を低くする効果があった。これらの効果により、
セラミックス成形体２１の欠陥の発生を低減することが
できることが判った。

【００４９】この実施例において非酸化性雰囲気ガスと
して、窒素ガスおよび水素ガスの混合ガスを用いたが、
脱脂処理の対象であるセラミックス成形体中の金属粉末
が酸化しない酸素分圧を有するガスであれば、窒素ガ
ス、炭酸ガス、水素ガスの単体もしくはこれらの２つ以
上を組み合わせた混合ガス等を用いてもよいことは言う
までもない。

【００５０】またこの実施例において、脱脂処理の対象
としたセラミックス成形体中の金属粉体はＮｉである
が、供給する雰囲気ガスに酸化されないという条件を満
たせば、セラミックス成形体中の金属粉体は、Ｎｉを主
成分とする合金、Ｐｄ、Ｐｄを主成分とする合金、Ｃ
ｕ、Ｃｕを主成分とする合金等の他の金属でもよいこと
は言うまでもない。 ［実験例３］次に、非酸化性雰囲気ガスの露点が４０℃
以上に限定された実験例を説明する。この実験例３は図
３に示した第２の実施の形態の脱脂装置（図３）を用い
た。この脱脂装置は、第１の実施の形態の脱脂装置（図
１（ａ））に加湿器３１を加えたものである。

【００５１】先に説明した実験例１では、１つの支持容
器１１にセラミックス成形体２１としてＮｉ積層チップ
を１００ｇ積載して脱脂したが、この実験例３では、１
つの支持容器１１にセラミックス成形体２１としてＮｉ
積層チップを２００ｇ積載した。この支持容器１１を図
１（ｃ）に示したように高さ方向に９段、長さ方向に５
段そして幅方向に３段、計１３５個を図３に示した脱脂
装置本体Ｂに隙間なく積み上げて試料とした。また、非
酸化性雰囲気ガスは、窒素ガスを９９リットル／ｍｉｎ
と水素ガスを２リットル／ｍｉｎの合計１０１リットル
／ｍｉｎの混合ガスである。このガスを図３に示した加
湿器３１を用いて、露点が４０℃以上になるように加湿
し、５０℃／ｈの速度で４００℃まで昇温し、２時間維
持して脱脂した。その他の条件は実験例１と同じにし
た。

【００５２】実験例３との比較のため、比較例３として
以下の実験を行った。すなわち先の比較例２と同じ内部
循環式脱脂装置を用い、Ｎｉ積層チップを２００ｇづつ
積載した支持容器１１を２７個配置し、窒素ガスを９９
リットル／ｍｉｎと水素ガスを２リットル／ｍｉｎの混
合ガスを流し、５０℃／ｈの速度で４００℃まで昇温
し、２時間維持して脱脂した。

【００５３】２通りの脱脂方法で脱脂を行ったＮｉ積層
チップをその後１３００℃，酸素分圧１×１０^-10 気圧
の雰囲気下で２時間の焼成を行い、欠陥の発生率につい
て比較を行うと下記の表４のようになった。

【００５４】

【表４】

【００５５】表４の結果より明らかなように、先の比較
例２では欠陥の発生率が２１％であるのに対して、比較
例２に比べ、処理量を２倍にした比較例３では欠陥の発
生率が３４％であって、脱脂が難しくなっている。他
方、本発明による脱脂方法および脱脂装置を用いた実験
例３では比較例３と比較して処理量がさらに５倍に増え
たにもかかわらず欠陥は一切発生しなかった。

【００５６】これらのことから本発明による脱脂方法お
よび脱脂装置は、有機バインダの酸化分解による発熱を
抑制する効果や金属粉体の酸化膨張を無くする効果があ
った。しかも、セラミックス成形体からの脱脂排気ガス
を効率良く排出させることが可能となり、その結果、脱
脂排気ガスがセラミックス成形体表面に再付着する確率
を低くする効果があった。このような効果によって、セ
ラミックス成形体の欠陥の発生を低減することができ、
かつ著しく生産性を向上させることが可能となることが
判った。

【００５７】この実験例は非酸化性雰囲気ガスとして、
窒素ガスおよび水素ガスの混合ガスを用いたが、本発明
はこの混合ガスに限定されない。即ち、脱脂処理の対象
であるセラミックス成形体中の金属粉末が酸化しない酸
素分圧を有するガスでかつ露点が４０℃以上であれば、
窒素ガス，炭酸ガス，水素ガスの単体もしくはこれらの
２つ以上を組み合わせた混合ガス等を用いてもよいこと
は言うまでもない。

【００５８】またこの実施例において、脱脂処理の対象
としたセラミックス成形体中の金属粉体はＮｉである
が、供給する雰囲気ガスに酸化されないという条件を満
たせば、セラミックス成形体中の金属粉体は、Ｎｉを主
成分とする合金，Ｐｄ，Ｐｄを主成分とする合金，Ｃ
ｕ，Ｃｕを主成分とする合金等の他の金属でもよいこと
は言うまでもない。

【００５９】〔実験例４〕この実験例４でおいて用いた
脱脂装置の内部構造、セラミックス成形体支持容器およ
びセラミックス成形体は、形状および量において実験例
３と全く同じものである。

【００６０】すなわち、幅１０ｃｍ×長さ１５ｃｍ×高
さ３ｃｍのアルミナ製の１つの支持容器１１にセラミッ
クス成形体２１として前述Ｎｉ積層チップが２００ｇ積
載された。この支持容器１１を図１（ｃ）に示したよう
に高さ方向に９段、長さ方向に５段そして幅方向に３
段、計１３５個を脱脂装置本体Ｂに隙間なく配置して試
料とした。

【００６１】したがって、実験例１と同様にこのセラミ
ックス成形体支持容器の全空間体積は、６０７５０ｃｍ
³ （＝１０ｃｍ×１５ｃｍ×３ｃｍ×１３５個＝６０．
７５リットル）である。

【００６２】この試料を５組用意し、それぞれの試料
は、２％の水素ガスを含む窒素ガスを露点４０℃以上に
加湿し、下記の表５に示す５通りの流量（０℃、１気圧
の換算流量）で脱脂が試みられた。

【００６３】

【表５】

【００６４】５通りの脱脂方法で脱脂を行ったＮｉ積層
チップをその後、１３００℃，酸素分圧１×１０^-10 気
圧の雰囲気下で２時間の焼成を行い、欠陥の発生率につ
いて比較を行うと下記の表６のようになった。

【００６５】

【表６】

【００６６】この表６の結果から明らかなように、Ｎｉ
積層チップは、非酸化性雰囲気ガスを０℃，１気圧の換
算流量で１分あたり、支持容器１１の全空間体積以下の
流量で流通させた条件１および条件２で脱脂を行った場
合、多くの割合で欠陥の発生が認められた。他方、Ｎｉ
積層チップは、非酸化性雰囲気ガスを０℃、１気圧の換
算流量で１分あたり、支持容器１１の全空間体積以上の
流量で流通させた条件３、条件４および条件５で脱脂を
行った場合、欠陥が一切発生しなかった。

【００６７】これらのことから本発明による脱脂方法お
よび脱脂装置は、有機バインダの酸化分解による発熱を
抑制する効果や金属粉体の酸化膨張を無くする効果があ
った。しかも、非酸化性雰囲気ガスの０℃，１気圧の換
算流量を１分あたり支持容器の全空間体積以上にしたこ
とにより、セラミックス成形体からの脱脂排気ガスを効
率良く排出させることが可能となり、その結果、脱脂排
気ガスがセラミックス成形体表面に再付着する確率を低
くする効果もあった。このような効果によってセラミッ
クス成形体の欠陥の発生を低減することができることが
判った。

【００６８】この実験例は非酸化性雰囲気ガスとして、
窒素ガスおよび水素ガスの混合ガスを用いたが、本発明
はこの混合ガスに限定されない。即ち、脱脂処理の対象
であるセラミックス成形体中の金属粉末が酸化しない酸
素分圧を有するガスでかつ露点が４０℃以上であれば、
窒素ガス，炭酸ガス，水素ガスの単体もしくはこれらの
２つ以上を組み合わせた混合ガス等を用いてもよいこと
は言うまでもない。

【００６９】またこの実験例において、脱脂処理の対象
としたセラミックス成形体中の金属粉体はＮｉである
が、供給する雰囲気ガスに酸化されないという条件を満
たせば、セラミックス成形体中の金属粉体は、Ｎｉを主
成分とする合金，Ｐｄ，Ｐｄを主成分とする合金，Ｃ
ｕ，Ｃｕを主成分とする合金等の他の金属でもよいこと
は言うまでもない。

【００７０】〔実験例５〕この実験例５において用いた
脱脂装置の内部構造、セラミックス成形体支持容器およ
びセラミックス成形体は、形状および量において実験例
３と全く同じものである。

【００７１】すなわち、幅１０ｃｍ×長さ１５ｃｍ×高
さ３ｃｍのアルミナ製の１つの支持容器１１にセラミッ
クス成形体２１として前述Ｎｉ積層チップが２００ｇ積
載された。この支持容器１１を図１（ｃ）に示したよう
に高さ方向に９段，長さ方向に５段そして幅方向に３
段，計１３５個を脱脂装置本体Ｂに隙間なく配置し試料
とした。

【００７２】したがって、実験例１と同様にこのセラミ
ックス成形体支持容器の全空間体積は、６０７５０ｃｍ
³ （＝１０ｃｍ×１５ｃｍ×３ｃｍ×１３５個＝６０．
７５リットル）である。

【００７３】この試料を３組用意し、それぞれの試料
は、露点を５℃，４０℃および５０℃に調整した１００
リットル／ｍｉｎの２％の水素ガスを含む窒素ガス（０
℃，１気圧の換算流量）を流して脱脂が試みられた。

【００７４】３つの加湿条件で脱脂を行ったＮｉ積層チ
ップをその後、１３００℃，酸素分圧１×１０^-10 気圧
の雰囲気下で２時間の焼成を行い、欠陥の発生率につい
て比較を行うと下記の表７のようになった。

【００７５】

【表７】

【００７６】この表７の結果から明らかなように、Ｎｉ
積層チップは、非酸化性雰囲気ガスの露点を５℃とした
場合、多くの割合で欠陥の発生が認められた。これら欠
陥が発生した試料を詳細に調べた結果、脱脂後の試料に
は、脱脂が不十分なことに起因して有機成分が多く残存
していた。そして、この残存有機成分がその後の１３０
０℃、２時間の焼成処理中にガス化し、膨れを発生させ
たことが明らかになった。他方、露点を４０℃および５
０℃とした場合においては、欠陥が一切発生しなかっ
た。

【００７７】これらのことから本発明による脱脂方法お
よび脱脂装置は、有機バインダの酸化分解による発熱を
抑制する効果や金属粉体の酸化膨張を無くする効果があ
った。しかも、非酸化性雰囲気ガスの０℃，１気圧の換
算流量を１分あたり支持容器の全空間体積以上にしたこ
とにより、セラミックス成形体からの脱脂排気ガスは効
率良く排出させることが可能となり、その結果、脱脂排
気ガスがセラミックス成形体表面に再付着する確率を低
くできた効果があった。さらに、低酸素分圧下での脱脂
処理において、露点が４０℃以上の雰囲気ガスを用いる
ことで脱脂効率が向上する効果もあった。これらの効果
により、Ｎｉ積層チップの欠陥の発生を低減することが
できることが判った。

【００７８】この実験例は非酸化性雰囲気ガスとして、
窒素ガスおよび水素ガスの混合ガスを用いたが、本発明
はこの混合ガスに限定されない。即ち、脱脂処理の対象
であるセラミックス成形体中の金属粉末が酸化しない酸
素分圧を有するガスでかつ露点が４０℃以上であれば、
窒素ガス，炭酸ガス，水素ガスの単体もしくはこれらの
２つ以上を組み合わせた混合ガス等を用いてもよいこと
は言うまでもない。

【００７９】またこの実施例において、脱脂処理の対象
としたセラミックス成形体中の金属粉体はＮｉである
が、供給する雰囲気ガスに酸化されないという条件を満
たせば、セラミックス成形体中の金属粉体は、Ｎｉを主
成分とする合金，Ｐｄ，Ｐｄを主成分とする合金，Ｃ
ｕ，Ｃｕを主成分とする合金等の他の金属でもよいこと
は言うまでもない。

【００８０】図４（ａ）は本発明における脱脂装置の第
３の実施の形態の構成を示す断面図、（ｂ）は（ａ）に
おけるＸ−Ｙ線断面図、（ｃ）は本発明のセラミックス
成形体の支持容器の配置の斜視図である。

【００８１】この脱脂装置は、窒素ガスボンベ１５と水
素ガスボンベ１６から流出したガスの流量を調節するガ
ス流量調節器１４と、前記ガスを予熱するガス予熱ヒー
タ１２とは前記図１の脱脂装置と同じであるが、脱脂装
置本体Ｂが相違する。この脱脂装置本体Ｂは図に示すよ
うに円筒状に形成され、その内部には図５に示すよう
に、扇形基板の両側に立上片が立設したセラミックス成
形体支持容器１１が、ドーナツ状に８枚組み合わされ、
円柱状に積み重ねられている。そして、予熱ヒータから
伸びたパイプは脱脂装置本体Ｂの外周部に接続してい
る。

【００８２】この脱脂装置は、非酸化性雰囲気ガスＡが
支持容器１１の円柱状の積層体の外周部から中心部に向
かって送風され、再循環されずに中心部から排出され
る。この脱脂装置は、製品の品質が維持でき、しかも装
置全体の省スペース化が可能となり、かつ、生産性が向
上するという効果がある。

【００８３】図６（ａ）は本発明における脱脂装置の第
４の実施の形態の構成を示す断面図、（ｂ）は（ａ）に
おけるＸ−Ｙ線断面図である。この第４の実施例は、第
３の実施例と構造的には殆ど同じであるが、予熱ヒータ
から伸びたパイプが脱脂装置本体の中心部に接続されて
いる。このため、非酸化性雰囲気ガスＡは支持容器１１
の円柱状の積層体の中心部から外周部に向かって送風さ
れ、再循環されずに排出される。この脱脂装置も製品の
品質が維持でき、しかも装置全体の省スペース化が可能
となり、かつ、生産性が向上するという効果がある。

【００８４】図８（ａ）は本発明における脱脂装置の第
５の実施の形態の構成を示す断面図、（ｂ）は（ａ）に
おけるＸ−Ｙ線断面図である。図９（ａ）は本発明にお
ける脱脂装置の第６の実施の形態の構成を示す断面図、
（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｙ線断面図である。

【００８５】この第５の実施の形態の脱脂装置は、前記
第３の実施の形態のそれとよく似た構成であるが、予備
ヒータ１２とガス流量調節器１４の間に加湿器３１が設
けられた点が異なる。この第５の実施の形態の非酸化性
雰囲気ガスＡは、第３の実施の形態と同じように脱脂装
置本体Ｂの外周部から中心部に向かって送風され、再循
環されずに中心部から排出される。

【００８６】第６の実施の形態の脱脂装置は、前記第４
の実施の形態のそれとよく似た構成であるが、前記と同
様に加湿器３１を設けた点が異なる。この第６の実施例
の非酸化性雰囲気ガスＡは、第４の実施の形態と同じよ
うに脱脂装置本体Ｂの中心部から外周部に向かって送風
される。

【００８７】前記第５と第６の実施例の脱脂装置は、加
湿器３１を付け加えた構成であるので、セラミックス成
形体の品質を維持しつつ、装置全体の省スペース化が可
能となり、生産性がさらに向上する。

【００８８】

【発明の効果】以上のように本件発明のような方法およ
び構成によれば、セラミックス粉体と内部電極としての
金属粉体と有機バインダで構成されるセラミックス成形
体を加熱し、セラミックス成形体より有機バインダを除
去するに際し、セラミックス成形体を支持する支持容器
を脱脂装置内に隙間なく配置して生産性を向上しつつ、
効率のよい強制対流を実現し脱脂排気ガスの速やかな排
出が可能となった結果、セラミックス成形体の欠陥も著
しく低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明における脱脂装置の第１の実施
の形態の構成を示す断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ
−Ｙ線断面図、（ｃ）は本発明の支持容器の配置を示し
た斜視図である。

【図２】本発明におけるセラミックス成形体を支持する
支持容器の斜視図である。

【図３】本発明における脱脂装置の第２の実施の形態の
構成を示す断面図である。

【図４】（ａ）は本発明における脱脂装置の第３の実施
の形態の構成を示す断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ
−Ｙ線断面図、（ｃ）は本発明のセラミックス成形体を
支持する支持容器の配置の斜視図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態の支持容器の斜視図
である。

【図６】（ａ）は本発明における脱脂装置の第３の実施
の形態の構成を示す断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ
−Ｙ線断面図である。

【図７】本発明における第４の実施の形態の支持容器の
斜視図である。

【図８】（ａ）は本発明における脱脂装置の第５の実施
の形態の構成を示す断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ
−Ｙ線断面図である。

【図９】（ａ）は本発明における脱脂装置の第６の実施
の形態の構成を示す断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ
−Ｙ線断面図である。

【図１０】従来の内部循環式脱脂装置の断面図である。

【符号の説明】

１１ 支持容器 １２ 予熱ヒータ １３ 予熱ヒータ １４ ガス流量調節器 １５ 窒素ガスボンベ １６ 水素ガスボンベ ２１ セラミックス成形体 ３１ 加湿器 Ａ 非酸化性雰囲気ガス Ｂ 脱脂装置本体

フロントページの続き (72)発明者 倉光 秀紀 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミックス粉体と内部電極としての金
   属粉体と有機バインダとで構成されるセラミックス成形
   体を加熱し、セラミックス成形体から有機バインダを除
   去するセラミックス成形体の脱脂方法において、前記セ
   ラミックス成形体中の内部電極の金属粉体の酸化還元平
   衡酸素分圧より低い酸素分圧の非酸化性雰囲気ガスを所
   定の温度に加熱し、このガスをセラミックス成形体を支
   持する支持容器に対して一方向より送風して再循環させ
   ずに排出し、かつ非酸化性雰囲気ガスの０℃，１気圧の
   １分あたりの換算流量が、前記支持容器の全空間体積以
   上の流量に設定されたセラミックス成形体の脱脂方法。
2. 【請求項２】 非酸化性雰囲気ガスの露点が４０℃以上
   である請求項１記載のセラミックス成形体の脱脂方法。
3. 【請求項３】 非酸化性雰囲気ガスが、窒素ガス、炭酸
   ガス、水素ガスの単体もしくはそれらの２つ以上を組み
   合わせた混合ガスである請求項１又は請求項２記載のセ
   ラミックス成形体の脱脂方法。
4. 【請求項４】 内部電極が、ＰｄあるいはＰｄを主成分
   とする合金又は、ＮｉあるいはＮｉを主成分とする合金
   又は、ＣｕあるいはＣｕを主成分とする合金の何れかで
   ある請求項１又は請求項２又は請求項３記載のセラミッ
   クス成形体の脱脂方法。
5. 【請求項５】 セラミックス粉体と内部電極としての金
   属粉体と有機バインダとで構成されるセラミックス成形
   体を加熱し、セラミックス成形体より有機バインダを除
   去する際に用いる脱脂装置であって、セラミック成形体
   を支持する支持容器が収納された脱脂装置本体と、この
   脱脂装置本体に、０℃、１気圧の１分あたりの換算流量
   で、前記セラミック成形体を支持する支持容器の全空間
   体積以上の雰囲気ガスを供給する機構と、雰囲気ガスを
   事前に所定の温度に加熱する機構と、非酸化性雰囲気ガ
   スを一方向より送風して再循環させずに排出させる機構
   とを備えたことを特徴とする脱脂装置。
6. 【請求項６】 非酸化性雰囲気ガスを加湿する機構を備
   えたことを特徴とする請求項５記載の脱脂装置。
7. 【請求項７】 脱脂装置本体が円筒形に形成され、この
   脱脂装置本体の内部にセラミック成形体を支持する扇形
   の支持容器が円柱状に積層されていることを特徴とする
   請求項５又は請求項６記載の脱脂装置。
8. 【請求項８】 非酸化性雰囲気ガスが、円柱状に積層さ
   れた支持容器の外周部から中心部に流され、再循環され
   ずに中心部から排出されることを特徴とする請求項７記
   載の脱脂装置。
9. 【請求項９】 非酸化性雰囲気ガスが、円柱状に積層さ
   れた支持容器の中心部から外周部に流され、再循環され
   ずに外周部から排出されることを特徴とする請求項７記
   載の脱脂装置。