JPH09208330A - セラミック製品の加熱用トレーの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱処理後にセラミック粒子がセラミック製
品に付着せず、更に加熱用トレーにセラミック製品を載
せた状態でも、搬送中にセラミック製品が移動し難い構
造の加熱用トレーを製造する。 【解決手段】 セラミック製のトレー本体１０の表面
に、薄く且つ均一にセラミックスラリー１２を塗布し、
その上からスラリー塗布厚よりも大きな粒径のセラミッ
ク造粒粉１４を均一に散布した後、焼付け処理を行うこ
とでセラミック造粒粉が焼結したセラミック粒子をトレ
ー本体に溶着させ一体化する。トレー本体は厚さが０．
５〜１mmの薄平板でよく、アルミナが好適である。セラ
ミックスラリーはセラミック粉末とガラス粉末と有機バ
インダーと溶剤を混合したもの、またセラミック造粒粉
は、セラミック粉末とガラス粉末と有機バインダーと溶
剤を混合して粒径１０〜１００μｍ程度に造粒したもの
が好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック製品を
製造する際に、未処理のセラミック製品を載せて加熱炉
等に搬送するための加熱用トレーに関するものである。
更に詳しく述べると本発明は、セラミック製のトレー本
体の表面にセラミック粒子が均一に分散し且つ各セラミ
ック粒子がトレー本体に溶着されていて、それによって
微細な多数の突部が一体的に形成されている構造の加熱
用トレーを製造する方法に関するものである。この加熱
用トレーは、例えば積層誘電体チップフィルタのような
各種のセラミック製の電子部品を焼成したり、その表面
に導体焼付けを行う場合に特に有用である。

【０００２】

【従来の技術】電子機器の小型化に伴って、それに組み
込む電子部品も一層の小型化が要求されており、表面実
装が可能な各種のチップ部品が製造されている。これに
は、所定構造の内部電極を有する未焼成のセラミック部
品チップを、焼成と同時に外面に導体焼付けを行った
り、焼成後に別工程で外面に導体焼付けを行うという方
法が採用されている。

【０００３】例えば誘電体フィルタにおいては一部で積
層チップ構造が採用されている。この積層誘電体チップ
フィルタの製造は、例えば次のような手順で行われてい
る。まず多数の誘電体グリーンシートを積層し、積層時
それらの内部に挾まれるように表面に多数の共振器内導
体パターンを縦横に規則的に配列形成した誘電体グリー
ンシートを組み入れる。次に、一方の最外層に外面アー
スパターンを有する誘電体グリーンシートを、他方の最
外層に外面アースパターン及び入出力電極パターンを有
する誘電体グリーンシートをそれぞれ配置して圧着一体
化し、積層ブロックとする。そして、その積層ブロック
を縦横に切断して一個一個の誘電体チップに分離し、チ
ップ側面に必要な導体材料を付着した後、焼成と同時に
導体焼付けを行うことで、積層誘電体チップフィルタが
得られる。

【０００４】このようなセラミック製品を製造するに際
しては、製造途中において、乾燥、バインダー飛ばし、
焼成、導体焼付け等の各種の加熱処理が行われる。特に
焼成あるいは導体焼付けの工程は、電気炉等を用いて数
百〜千数百度といった高温で行われる。実際には、多数
のセラミック製品（例えば積層誘電体チップフィルタの
未焼成品等）を加熱用トレー（セラミック製の匣鉢ある
いは平板等）の上に配列し、電気炉等の加熱炉内に搬入
し、所定の温度で焼成あるいは導体焼付け等を行うこと
になる。

【０００５】その場合、従来技術においては、セラミッ
ク製の加熱用トレーの表面に、加熱処理するセラミック
製品と同系統の材質のセラミック粒子（これを「とも
粉」と称している）を均一に散布しておき、その上にセ
ラミック製品を載せることで、セラミック製品を加熱用
トレーの表面から浮かせた状態で焼成等を行っている。
これは、セラミック粒子を敷かないで直接セラミック製
品を加熱用トレーに載せると、セラミック製品そのも
の、あるいはセラミック製品の外面に付着している銀等
の導体が面で密着し加熱用トレーに固着してしまうから
である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】加熱用トレーの表面に
セラミック粒子を敷くと、セラミック製品と加熱用トレ
ーの間にセラミック粒子が介在するため、セラミック製
品と加熱用トレーとの固着を防止できる。しかし、加熱
処理（焼成あるいは導体焼付け等）が完了した時点で、
セラミック製品の表面に前記セラミック粒子が付着する
ため、それらを除去しなければならない。付着したセラ
ミック粒子は、紙あるいは布で擦ることで簡単に取れる
が、チップ部品など最近のセラミック製品は非常に小型
化が進んでおり、それらを一個一個紙や布で擦って付着
しているセラミック粒子を除去する作業は極めて煩瑣で
あり、自動化できないため生産効率は悪い。

【０００７】またセラミック粒子が敷かれていると、そ
の上に整列したセラミック製品は、加熱炉等への搬送中
に移動し易い。セラミック粒子は自由に転がることがで
きるために、摩擦抵抗が非常に小さいからである。その
ため、搬送中にセラミック製品が移動して互いに接触す
る場合もしばしば生じる。もしセラミック製品同士が接
触したままの状態で焼成等の加熱処理がなされると、互
いに溶着してしまい不良品となる。つまり、製造の歩留
りが悪化する。

【０００８】これらの欠点を解消するためには、機械加
工等によって加熱用トレーの表面に凹凸を形成し、でき
るだけ小さな面積の接触でセラミック製品を支持するこ
とが考えられる。しかし、加熱用トレーの肉厚が厚い場
合には表面を粗く加工することができるが、肉厚が薄い
場合には脆いためにそのような加工は困難である。チッ
プ部品のような小さなセラミック製品の場合には、表面
に形成する凹凸は微細でなければならない。また正確な
温度制御を行うためには速やかな温度上昇と均一な温度
分布を実現しなければならない。そのためには、加熱用
トレーの熱容量を小さくする必要があり、薄肉の加熱用
トレーが必要となる。しかし、前記のように薄肉の加熱
用トレーの表面に機械加工によって微細な凹凸を形成す
ることは極めて困難であり、それらの事情から、従来技
術ではやむを得ずセラミック粒子（とも粉）を散布した
上にセラミック製品を載せると言う方法を採らざるを得
なかったのである。

【０００９】本発明の目的は、上記のような従来技術の
欠点を解消し、セラミック粒子をセラミック製のトレー
本体の表面に溶着して一体化することによって、加熱処
理後にセラミック粒子がセラミック製品に付着せず、更
に加熱用トレーにセラミック製品を載せた状態でも、搬
送中にセラミック製品が移動し難い構造の加熱用トレー
を製造する方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、セラミック製
のトレー本体の表面に、薄く且つ均一にセラミックスラ
リーを塗布し、その上からスラリー塗布厚よりも大きな
粒径のセラミック造粒粉を均一に散布した後、焼付け処
理を行うことで前記セラミック造粒粉が焼結したセラミ
ック粒子を前記トレー本体に溶着させ一体化するセラミ
ック製品の加熱用トレーの製造方法である。セラミック
製のトレー本体は、厚さが０．５〜１mm程度の薄平板で
あってもよい。材質は、例えば耐熱性に優れ且つ安価で
あるアルミナが好適である。セラミックスラリーとして
は、セラミック粉末とガラス粉末と有機バインダーと溶
剤を混合したものを用いる。またセラミック造粒粉は、
セラミック粉末とガラス粉末と有機バインダーと溶剤を
混合して粒径１０〜１００μｍ程度のほぼ球形に造粒し
たものが好ましい。なお、このセラミック造粒粉として
は、加熱処理するセラミック製品と同種の（同系統の材
質の）材料を用いるのが好ましい。

【００１１】本発明において加熱用トレーの「トレー」
とは、その上にセラミック製品を載せて各種の加熱処理
を行う用具をいい、形状としては匣鉢のみならず、周囲
に枠などの無い単なる平板なども含まれる。また加熱用
トレーの「加熱用」とは、主としてセラミックの焼成及
び導体焼付けの処理用を意味しているが、それ以外に乾
燥あるいはバインダー飛ばし等、全ての加熱処理工程で
も用い得ることを意味している。

【００１２】

【発明の実施の形態】焼付け処理は、セラミック造粒粉
及びセラミックスラリーの完全焼結温度以上の温度で行
う。これによってセラミック造粒粉は完全焼結してセラ
ミック粒子になると共に、セラミックスラリーを塗布し
た層が接着剤的な機能を果たし、セラミックス粒子をト
レー本体に溶着し一体化する。セラミック造粒粉の粒径
は、塗布したスラリーの厚さよりも大きいから、突出し
ており、そのまま焼結することで微細な突部が均一に分
散形成されることになる。このようにして製造した加熱
用トレーの上にセラミック製品を整列させて焼成あるい
は導体焼付けを行うと、セラミック製品は突出している
セラミック粒子で支えられるため、トレー本体から浮い
た状態となり、表面に付着している銀等の導体がトレー
本体に固着するような事態は生じない。またセラミック
粒子はセラミック本体に固着されているために、その上
のセラミック製品は摩擦抵抗が大きく、加熱用トレーを
搬送しても位置ずれは生じ難い。またセラミック粒子に
セラミック製品と同種の材料を使用していれば、高温で
熱処理する際に互いに反応することはなく、悪影響が及
ぼされる虞れもない。

【００１３】加熱処理したセラミック製品は、加熱用ト
レーを傾けるだけで、簡単に取り出すことができる。セ
ラミック粒子の付着していない綺麗なセラミック製品が
取り出せる。また、加熱処理に際して加熱用トレーに載
せる際には、セラミック粒子（とも粉）をその都度散布
する煩瑣な作業も不要となる。

【００１４】

【実施例】図１は本発明によるセラミック製品の加熱用
トレーの製造方法の一例を示す斜視図であり、図２はそ
の拡大断面図である。平板状のセラミック製のトレー本
体１０の表面に、薄く且つ均一にセラミックスラリー１
２を塗布し、その上からスラリー塗布厚よりも大きな粒
径のセラミック造粒粉１４を均一に（できるだけ重なら
ないように、セラミック製品を支持できるように十分な
密度で）散布する。その後、焼付け処理を行うことで前
記セラミック造粒粉１４が焼結したセラミック粒子を前
記トレー本体１０に溶着させ一体化する。

【００１５】ここで使用したトレー本体１０は、厚さ
０．８mmのアルミナ製の矩形の薄平板である。アルミナ
は耐熱性に優れ且つ安価であることから、加熱用トレー
として一般に用いられている。セラミックスラリー１２
は、セラミック粉末（ここではチタン酸バリウム系の積
層誘電体チップフィルタを加熱処理するためのものであ
るので、それと同じ系統の誘電体材料粉を用いた：具体
的には例えばＢａＯ−ＴｉＯ₂ −Ｎｄ₂ Ｏ₃ −Ｂｉ₂ Ｏ
₃ −Ａｌ₂ Ｏ₃ 系の誘電体材料粉）とガラス粉末（例え
ばＺｎＯ−Ｂ₂ Ｏ₃ −Ａｌ₂ Ｏ₃ 系）と有機バインダー
（例えばＰＶＢ：ポリビニルブチラール）と溶剤（例え
ばエチルアルコールを主成分とするアルコール系溶剤）
を混合したものを用いた。セラミック造粒粉は、上記セ
ラミックスラリーと同種の材料を用いており、セラミッ
ク粉末とガラス粉末と有機バインダーと溶剤を混合して
粒径１０〜１００μｍの球形に造粒したものである。ガ
ラス粉末は、セラミック粉末に対して１〜数容積％混入
したものであり、より低い温度で完全焼結できるように
するために含有させている。従って、ガラス粉末を適量
混入することが好ましいが、使用するセラミック粉末や
各種の焼付け条件等によってはガラス粉末を含有しない
セラミックスラリーあるいはセラミック造粒粉でもよ
い。

【００１６】上記の加熱用トレーを加熱炉に導入して１
３００〜１３５０℃（セラミックの完全焼結温度）まで
加熱することで焼付け処理を行った。これによって、セ
ラミック造粒粉はセラミック粒子となり、セラミックス
ラリーによってトレー本体に完全に溶着させることがで
きた。セラミック製トレー本体は、厚さ０．５〜１mm程
度の極く薄いものであっても変形せず（反り等が生じ
ず）良好な形状の加熱用トレーを製造することができ
た。

【００１７】このようにして製造した加熱用トレーは、
図３に示すようにセラミック粒子２４がトレー本体１０
の表面に均一に分散した状態にあり、且つ溶融したセラ
ミック層２２によってトレー本体１０に完全に固着した
状態となる。つまり分散している多数のセラミック粒子
２４がトレー本体１０の表面のセラミック層２２に部分
的に埋設した状態となって、強固に結合した一体化構造
が得られる。セラミック粒子２４の上部は、セラミック
層２２から突出しており、それによって微細な突部が多
数均一に形成されることになる。この上に、セラミック
製品２６（例えば未焼成の積層誘電体チップフィルタ）
を載せると、小さなセラミック製品２６は多数の微細な
セラミック粒子２４によって点接触で支えられ、トレー
本体１０からあるいはセラミック層２２から完全に浮い
た状態となる。この状態でセラミック製品２６の焼成を
行うと、その表面に銀等の導体が付着していても、セラ
ミック粒子２４で点接触により支えられているだけであ
るために、トレー本体１０に固着することはなく、綺麗
な状態で焼成あるいは導体焼付けが行われる。

【００１８】焼成等の加熱処理が完了した後は、この加
熱用トレーを傾ければ、簡単に各セラミック製品を取り
出すことができる。その際、セラミック粒子はトレー本
体に強固に溶着されているために、剥がれ落ちることは
無く、セラミック粒子が付着していない綺麗なセラミッ
ク製品が得られることになる。また、加熱用トレーは何
度でも繰り返し使用できるから、加熱処理に際して従来
のようにセラミック粒子を散布するといった煩瑣な工程
も不要となる。

【００１９】図４は本発明の他の実施例を示している。
ここではセラミック製のトレー本体３０は周囲に枠を有
する匣鉢である。上記実施例と同様、このトレー本体３
０の内部底面にセラミックスラリー１２を塗布し、その
上からスラリー塗布厚よりも大きな粒径のセラミック造
粒粉１４を均一に散布した後、焼付け処理を行う。側方
に設けた枠の部分は、例えば加熱用トレーを多段積みに
して加熱炉に搬入する場合などに有用である。勿論、こ
の枠の部分は周囲全てに設けられている必要はない。

【００２０】上記の実施例ではトレー本体の材質として
アルミナを使用しているが、それに限らず例えばジルコ
ニア等であてもよい。本発明は、トレー本体として薄肉
構造は無論のこと、厚肉構造の場合にも適用できること
は言うまでもない。セラミックスラリー及びセラミック
造粒粉の材質は、セラミック製品と同系統のものが望ま
しい。ここでは焼成及び導体焼付けを行うセラミック製
品として積層誘電体チップフィルタを想定しているため
に、その材料であるチタン酸バリウム系の材料を用いて
いる。同種の材料を用いることによって、セラミック製
品を焼成または導体焼付けを行う際に、支持しているセ
ラミック粒子との間で反応が生じず、悪影響が生じない
からである。しかし、相互に反応が生じない、あるいは
反応が生じ難いのであれば、必ずしも同種の材料を用い
なくてもよい。上記の実施例は積層誘電体チップフィル
タの製造の場合であったが、本発明の加熱用トレーは他
の任意のセラミック製品の製造に利用できる。その場
合、使用するセラミックスラリーやセラミック造粒粉の
材質などは、製造するセラミック製品の材質に応じて適
宜変更してよい。

【００２１】

【発明の効果】本発明方法により製造した加熱用トレー
は、セラミック粒子がトレー本体に溶着し一体化してい
るために、その上にセラミック製品を載せて焼成して
も、セラミック製品にセラミック粒子が付着せず、その
除去作業が不要となるために後処理の工数を大幅に削減
できる。つまり加熱用トレーを傾けるだけで、綺麗なセ
ラミック製品のみを取り出すことが可能となる。また、
セラミック粒子がトレー本体に溶着しているために、そ
の上に載せたセラミック製品の摩擦抵抗が大きくなり、
搬送中にセラミック製品が移動し難くなる。つまり、搬
送中にセラミック製品同士が接触してそのまま焼成され
溶着するといった不都合が発生せず、その分搬送作業や
焼成作業を容易に行える。これらセラミック粒子の除去
作業が不要となることと、搬送し易くなること、焼成の
都度セラミック粒子を散布する必要が無いことのため
に、自動化ラインを容易に構成することが可能となり、
極めて効率良く且つ安価にセラミック製品を製造するこ
とが可能となる。

【００２２】本発明方法により製造するセラミック製品
の加熱用トレーは、トレー本体が薄くてもよいから、薄
いトレー本体を使用することで熱容量の低減化を図り、
速やかな温度上昇を図り且つ温度分布のばらつきが少な
くなるために、セラミック製品の焼成あるいは導体焼付
けの温度制御を精密に行うことができ、品質の安定した
良好な製品を歩留り良く製造することが可能となる。更
に、加熱用トレーに形成する微細な多数の突部は、機械
加工によるのではなく、スラリーの塗布と造粒粉の散布
及び焼付け処理で行うために、加熱用トレー自体の製造
も極めて容易であり、多数のトレーを安価に効率良く製
造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る加熱用トレーの製造方法の一例を
示す説明図。

【図２】その部分拡大断面図。

【図３】本発明方法による加熱用トレーを用いてセラミ
ック製品を焼成する状態を示す拡大説明図。

【図４】本発明の他の実施例を示す説明図。

【符号の説明】

１０ トレー本体 １２ セラミックスラリー １４ セラミック造粒粉 ２２ セラミック層 ２４ セラミック粒子 ２６ セラミック製品 ３０ トレー本体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミック製のトレー本体の表面に、薄
   く且つ均一にセラミックスラリーを塗布し、その上から
   スラリー塗布厚よりも大きな粒径のセラミック造粒粉を
   均一に散布した後、焼付け処理を行うことで、前記セラ
   ミック造粒粉が焼結したセラミック粒子を前記トレー本
   体に溶着させ一体化するセラミック製品の加熱用トレー
   の製造方法。
2. 【請求項２】 セラミック製のトレー本体は、厚さ０．
   ５〜１mmのアルミナ製の薄平板であり、セラミックスラ
   リーとしてセラミック粉末とガラス粉末と有機バインダ
   ーと溶剤を混合したものを用い、セラミック造粒粉はセ
   ラミック粉末とガラス粉末と有機バインダーと溶剤を混
   合して粒径１０〜１００μｍに造粒したものである請求
   項１記載のセラミック製品の加熱用トレーの製造方法。
3. 【請求項３】 セラミック造粒粉として、加熱処理する
   セラミック製品と同種の材料を用いる請求項１又は２記
   載のセラミック製品の加熱用トレーの製造方法。