JPH0989469A

JPH0989469A - 焼成用治具

Info

Publication number: JPH0989469A
Application number: JP7266525A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Niwa; 茂樹丹羽; Yutaka Okada; 裕岡田; Taiji Okiyama; 泰治沖山; Toshiyuki Suzuki; 利幸鈴木
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 1995-09-20
Filing date: 1995-09-20
Publication date: 1997-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】耐ベンド性を低下させることなく、亀裂の発
生や伸展を抑制し得る焼成用治具を提供する。【解決手段】所要面に、厚さ方向に貫通しない円形，
楕円形又は多角形の窪みにして、径が３〜２０mm、深さ
が厚さの３０〜８０％、中心間距離が径の２〜６倍の窪
み３を多数形成していることにより、どの個所が使用条
件によって亀裂の起点となり易い条件となっても、貫通
していない多数の窪みにより応力を緩和させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品等の機能
性セラミックス、あるいは各種の粉末冶金成形品等の焼
成に用いる板状の棚板，台板，セッター、あるいは底部
と側枠部とからなる箱状の匣鉢等の焼成用治具に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】機能性セラミックス等の焼成条件は、年
々急速加熱，急速冷却化し、焼成用治具の使用条件とし
ては、亀裂や割れの発生し易い、過酷な条件となってい
る。従来、かかる使用条件に対処する焼成用治具として
は、熱応力を緩和して亀裂や割れを緩和するため、一部
にスリットを設けた匣鉢（実開昭５５−２２０７６号公
報，特開昭６１−１３０７７７号公報，実開平１−１２
９２３８号公報参照）や棚板（実公昭５０−３５０９４
号公報参照）が知られている。又、積載される被焼成物
のスリットからの落下防止、スリットを介しての外部と
の雰囲気のやりとりの遮断、あるいはスリットによる治
具自体の強度低下防止等の理由により、スリットを設け
ることが困難な場合には、溝状の窪みを設け、同様の効
果を得る匣鉢（実公昭６０−２６４００号公報参照）や
棚板（実開昭５８−７１８４８号公報参照）が知られて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
焼成用治具では、スリットにしろ溝状の窪みにしろ、通
常、これらのスリットや窪みは、シミュレーションや経
験を基に、亀裂や割れを防止すべく熱応力を緩和するに
最も効果的な個所に所要数設けられるが、製造技術上の
制約の他、スリットの場合、被焼成物積載量が減るとい
う欠点から、治具のごく限られた局部的にしか設けられ
ない。つまり、局所的な亀裂防止対策として行われてい
る。ところが、焼成用治具の亀裂や割れというものは、
同一のものでも使用時の条件によりその発生部位が変わ
るものである。例えば、被焼成物の積み方や量、焼成炉
の構造と多段積み時の段数や位置、焼成炉でのガス吹き
込みの位置やそのガスの流れ、その他多様なコンディシ
ョンに大きく依存する。又、治具自体の製造上のばらつ
きにも影響され、例えば、密度むらができたりすると、
亀裂の入り方が変わったりする。従って、これらの全て
のコンディションをクリアするスリットあるいは溝状の
窪みを設けるのは事実上不可能で、どうしても形成個所
以外からの亀裂や割れの発生は避けられなかった。又、
一旦亀裂が入ると、スリットや溝状の窪みは局部的に設
けられているのみであるので、伸展を抑制する効果が小
さかった。更に、スリットは、多く設けると、治具自体
の耐ベンド性が大幅に低下するため、この点からも形成
位置や数に限界があり、亀裂を抑える点で問題があり、
かつスリット端部からのぼろ振り（治具成分の一部が落
下したり雰囲気に混じって舞う現象）による被焼成物へ
の付着や被焼成物の特性の劣化も起こり問題であった。
そこで、本発明は、耐ベンド性を低下させることがない
と共に、亀裂の発生や伸展を抑制し得、ひいては耐用性
を大幅に延ばし得る焼成用治具を提供することを目的と
する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第１の焼成用治具は、所要面に、厚さ方向
に貫通しない円形，楕円形（長円形）又は多角形の窪み
にして、径が３〜２０mm、深さが厚さの３０〜８０％、
中心間距離が径の２〜６倍の窪みを多数形成したことを
特徴とする。第２の焼成用治具は、第１のものにおい
て、前記多数の窪みが、所要面の全面に形成されている
ことを特徴とする。第３の焼成用治具は、第１又は第２
のものにおいて、前記多数の窪みが、径，深さ及び中心
間距離をそれぞれ一定とすることを特徴とする。第４の
焼成用治具は、第３のものにおいて、前記多数の窪み
が、所要面の外形に対して正格子状又は斜格子状に配置
されていることを特徴とする。第５の焼成用治具は、第
１のものにおいて、前記多数の窪みが、所要面の一部に
形成されていることを特徴とする。第６の焼成用治具
は、第５のものにおいて、前記所要面の一部が、亀裂の
発生し易い個所の近傍であることを特徴とする。第７の
焼成用治具は、第５又は第６のものにおいて、前記多数
の窪みが、径，深さ及び中心間距離をそれぞれ一定とす
ることを特徴とする。

【０００５】ここで、所要面とは、焼成用治具が板状の
棚板や台板の場合、好ましくは被焼成物の積載面と反対
側の面（積載裏面）を指すが、積載面あるいは積載面と
積載裏面の両面を指すこともある。又、箱状の匣鉢の場
合、底部と側枠部の内面及び外面の少なくとも一面を指
す。多数の窪みの径が３mm未満、深さが厚さの３０％未
満、中心間距離が窪み径の６倍を超すものは、窪みの形
成による亀裂の発生抑制や伸展抑制の効果が小さい。多
数の窪みの径が３mmより小さくなると、後述の理由で製
造も困難で、又、径が２０mmより大きくなると、治具寸
法に比べて窪み径が相対的に大きくなりすぎ、効果が小
さい。多数の窪みの深さが厚さの８０％を超すと、残り
の厚さが少なくなるので、窪みから穴が貫通しないよう
にする製造技術上の問題がある他、実使用時に摩耗やハ
ンドリング時の誤りによって穴が開いてしまうおそれも
あり好ましくない。又、金型法での成形の場合、残りの
厚さ部分の圧縮率が大きくなるため、焼成時に窪み周辺
に亀裂を生じ易く、歩留まりが悪くなる傾向がある。
又、多数の窪みの中心間距離が径の２倍より小さいもの
は、薄肉の窪み部分が増すことによる治具自体の強度低
下があり、かつ隣り合う窪み同士が近すぎて窪みでない
部分が欠け易く、製造が難しくなる。又、強度的に劣る
窪みを伝っての亀裂の伝播が起こり易く、亀裂発生の低
減及び亀裂伸展の抑制効果が極めて低下する。一方、亀
裂の発生し易い個所とは、主に匣鉢の場合において、底
部と側枠部，側枠部同士の稜線部付近や隅部、ガス抜き
用の切り欠き付近等をいう。なお、多数の窪みは、好ま
しくは径が５〜１０mm、深さが厚さの４０〜６０％、中
心間距離が径の２〜５倍である。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の焼成用治具
に係る実施の一形態を示す棚板の斜視図である。この棚
板１は、母材成分としてＡｌ₂Ｏ₃８７wt％、ＳｉＯ₂
１２wt％、不可避成分１wt％を含み、形状が縦３１０m
m、横２７０mm、厚さ１５mmの板状をなす焼結体２から
なるもので、その被焼成物の積載裏面（図１においては
上面）に、厚さ方向へ貫通しない截頭円錐形の窪みにし
て、径が３〜２０mm、深さが厚さの３０〜８０％、中心
間距離が径の２〜６倍の範囲でそれぞれ一定な窪み３
を、周辺部の所要幅を除き、外形に対して正格子状に多
数形成して構成されており、各窪み３の周面と底面の境
界は、曲面（アール）状に設けられている。上記構成の
棚板は、金型式一軸プレスの下型に母材を収容し、截頭
円錐体状で、かつ頂部の円周稜部を若干の曲面（アー
ル）とする多数の突起を付設した上型で母材をプレスし
て片面に多数の窪みを有する成形体を得、この成形体を
定法に従って乾燥、焼成して製造した。この製造に際
し、窪み径が２mmの場合に、厚さに対する深さの割合が
５０％以上となると、窪みが極めて長細くなるので製造
しづらかった。又、周縁から８mm以内への窪みの形成
は、製造が難しく、従って窪みは、その分布範囲の最外
部が、周縁から８mmの位置に揃うようにした。

【０００７】図２，図３は本発明の焼成用治具に係る実
施の他の形態を示す匣鉢の平面図，縦断面図である。こ
の匣鉢４は、棚板１と同様に母材成分としてＡｌ₂Ｏ₃
８７wt％、ＳｉＯ₂１２wt％、不可避成分１wt％を含
み、形状が縦２８５mm、横２３５mm、高さ１００mm、厚
さ１１mmの箱状をなす焼結体５からなるもので、その被
焼成物の積載面となる底部６の内面に、厚さ方向へ貫通
しない円形の窪みにして、径が３〜２０mm、深さが厚さ
の３０〜８０％、中心間距離が径の２〜６倍の範囲でそ
れぞれ一定な窪み７を、周辺部の所要幅を除き、外形に
対して斜格子状に多数形成して構成されており、各窪み
７の底部は、半球状に凹設されている。図２，図３にお
いて８はガス抜き用の切り欠きで、側枠部９の上縁の中
間に形成されているものである。上記構成の匣鉢は、図
１の棚板と同様に金型式一軸プレスで母材を成形した
後、成形体を定法に従って乾燥，焼成して製造した。

【０００８】なお、上述した実施の各形態においては、
積載面又は積載裏面のいずれかに多数の窪みを形成する
場合について説明したが、これに限定されるものではな
く、積載面と積載裏面の両面に設けるようにしてもよ
く、又、匣鉢の場合、底部と側枠部の内面及び外面の少
なくとも一面に設けるようにしてもよい。又、多数の窪
みは、所要面の全面に形成する場合に限らず、主に匣鉢
の場合、所要面の一部、特に亀裂の発生し易い底部と側
枠部、側枠部同士の稜線部付近や隅部、ガス抜き用の切
り欠き付近に設けるようにしてもよい。更に、窪みは、
円形に限らず、楕円形又は多角形でもよく、かつ周面が
ストレートでもテーパ付きでもよい。又、成形方法は、
金型式一軸成形方法に限らず、キャスティング法，振動
成形法その他の成形方法でもよい。

【０００９】

【実施例】次に、本発明の実施の一形態の実施例１〜２
７を比較例１〜３６と共に説明する。先ず、母材成分と
してＡｌ₂Ｏ₃８７wt％、ＳｉＯ₂１２wt％、不可避成
分１wt％を含み、形状が縦３１０mm、横２７０mm、厚さ
１５mmの板状をなし、金型式一軸成形により、片面に、
表１〜７に示すように、直径が２，３，１０，２０，３
０mm、深さが４．５，７．５，１２，１３．５mm、中心
間距離が４，４．５，６，１２，１５，１８，２０，２
４，３０，４０，６０，８０，１２０，１６０mmの円形
の窪みを、外形に対して正格子状に多数形成した焼結体
からなる実施例１〜２７、比較例４〜３６の棚板を得た
（図１参照）。又、同様の母材成分を含み、かつ同様の
板状をなす焼結体に、図４，図５に示すように、比較的
短いスリット１０（幅約３mm、長さ９０mm）、比較的長
いスリット１１（幅約３mm、長さ１８０mm）をそれぞれ
相対向する辺からダイヤモンド式カッターによって切り
込んで形成してなる比較例２の棚板１２、比較例３の棚
板１３を得た。なお、スリット１０，１１の中心線と棚
板１２，１３の短辺との距離は、いずれも７７．５mmで
ある。更に、同様の母材成分を含み、かつ同様の板状を
なし、金型式一軸成形により、図６に示すように、幅約
８mm、長さ１５０mm、深さ１０mmの溝状の窪み１４を片
面に形成した焼結体からなる比較例１の棚板１５を得
た。なお、溝状の窪み１４の中心線と棚板１５の短辺と
の距離は、７７．５mmである。次いで、実施例１〜２７
及び比較例１〜３６の棚板を、Ｍｎ−Ｚｎ系ソフトフェ
ライト焼成用治具として実機使用を繰り返し、平均耐用
回数を比較した結果、表１〜７に示すようになった。実
機使用に際し、棚板は、台板上に支柱を介して４段に積
まれ、その間にフェライト製品しら地を１段当り約５kg
相当載せ、プッシャー炉にて最高温度１３５０℃で焼成
した。実施例１〜２７及び比較例１，４〜３６の棚板に
ついては、窪みあるいは溝状の窪みの形成面が被焼成物
の積載裏面である下面となるようにし、又、比較例２，
３の棚板については、スリット上に被焼成物が載らない
ように積載した。

【００１０】

【表１】

【００１１】

【表２】

【００１２】

【表３】

【００１３】

【表４】

【００１４】

【表５】

【００１５】

【表６】

【００１６】

【表７】

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の焼成用治
具によれば、どの個所が種々の使用条件によって亀裂の
起点となり易い条件下に置かれたとしても、貫通してい
ない多数の窪みにより、応力が緩和されるので、従来の
ものに比べ耐ベンド性を低下させることがないと共に、
亀裂が発生し難くなる効果が得られる。この効果の理由
は明確ではないが、製造時の窪み周囲に形成される微妙
な密度むらが影響しているものと推定される。更に、一
旦亀裂が発生しても、応力緩和効果のある窪みが多数あ
るため、何かの窪み周辺にて亀裂の伸展が止まり易く、
亀裂の伸展を抑制することができる。従って、焼成用治
具の耐用性を大幅に延ばすことができる。又、本発明品
は、製造が容易で、積載できないところが生じず、被焼
成物の自動積載に対応することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の焼成用治具に係る実施の一形態を示す
棚板の斜視図である。

【図２】本発明の焼成用治具に係る実施の他の形態を示
す匣鉢の平面図である。

【図３】図２における III−III 線断面図である。

【図４】従来の棚板の斜視図である。

【図５】従来の他の棚板の斜視図である。

【図６】従来の更に他の棚板の斜視図である。

【符号の説明】

１棚板２焼結体３窪み４匣鉢５焼結体７窪み

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木利幸愛知県刈谷市小垣江町南藤１番地東芝セラミックス株式会社刈谷製造所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所要面に、厚さ方向に貫通しない円形，
楕円形（長円形）又は多角形の窪みにして、径が３〜２
０mm、深さが厚さの３０〜８０％、中心間距離が径の２
〜６倍の窪みを多数形成したことを特徴とする焼成用治
具。
【請求項２】前記多数の窪みは、所要面の全面に形成
されていることを特徴とする請求項１記載の焼成用治
具。
【請求項３】前記多数の窪みは、径，深さ及び中心間
距離がそれぞれ一定であることを特徴とする請求項１又
は２記載の焼成用治具。
【請求項４】前記多数の窪みが、所要面の外形に対し
て正格子状又は斜格子状に配置されていることを特徴と
する請求項３記載の焼成用治具。
【請求項５】前記多数の窪みは、所要面の一部に形成
されていることを特徴とする請求項１記載の焼成用治
具。
【請求項６】前記所要面の一部が、亀裂の発生し易い
個所の近傍であることを特徴とする請求項５記載の焼成
用治具。
【請求項７】前記多数の窪みは、径，深さ及び中心間
距離がそれぞれ一定であることを特徴とする請求項５又
は６記載の焼成用治具。