JPH11201659A - 熱処理治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐用性に優れ、かつ、熱容量の大幅な増大を
招かず、速やかに昇降温させることが可能で、しかも、
材料費の大幅な増大を招くことがなく、経済性に優れた
熱処理治具を提供する。 【解決手段】 密度の異なる少なくとも２種類の材料
Ａ，Ｂを用いて形成する。また、上面に被熱処理物２が
載置された状態で、スペーサ３を介して、複数枚積み重
ねられ、被熱処理物２とともに所定の温度にまで加熱さ
れる熱処理治具１の、スペーサ３と当接する位置及びそ
の近傍を、他の部分より密度の大きい材料Ａを用いて形
成する。また、熱処理治具を構成する材料として複数種
類のセラミック系材料を配合して用い、その配合比率を
調整することにより密度差を持たせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、セラミック電子
部品を構成するセラミック素子などの被熱処理物を熱処
理する場合に用いられる熱処理治具に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】セラミ
ックコンデンサなどのセラミック電子部品は、通常、セ
ラミック素子を所定の条件で熱処理する工程を経て製造
されている。

【０００３】ところで、従来の熱処理（焼成）工程にお
いては、例えば、図３に示すように、上面にセラミック
素子などの被熱処理物２２が載置されたセラミック製の
熱処理治具２１を、スペーサ２３を介して複数枚積み重
ね、全体を熱処理炉に入れて熱処理を行っている。

【０００４】しかし、セラミック製の熱処理治具２１
の、スペーサ２３を介在させた位置の近傍には、機械的
ストレスが集中するため、繰り返して熱処理を行うと、
図４に示すように、スペーサ２３を介在させた位置の近
傍にクラック２４が発生する場合があり、耐用性が不十
分であるという問題点がある。

【０００５】そこで、かかる問題点を解決する方法とし
て、密度が高くて熱的、機械的ストレスに強く、クラッ
クなどの発生しにくい緻密質のセラミック材料からなる
熱処理治具を用いる方法があるが、この方法には、熱
処理治具の熱容量が大きくなり、昇温に要する熱エネル
ギーが増大するとともに、昇温及び降温に要する時間が
長くなる、重量が増大して、下段側熱処理治具にかか
るストレスが増大するため、熱処理治具の強度を増大さ
せた効果が損なわれてしまう、材料費が増大し、コス
トの増大を招くというような問題点がある。

【０００６】本願発明は、上記問題点を解決するもので
あり、耐用性に優れ、かつ、熱容量の大幅な増大を招か
ず、速やかに昇降温させることが可能で、しかも、材料
費の大幅な増大を招くことがなく、経済性に優れた熱処
理治具を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願発明（請求項１）の熱処理治具は、上面に被熱
処理物が載置された状態で、被熱処理物とともに所定の
温度にまで加熱される熱処理治具であって、密度の異な
る少なくとも２種類の材料を用いて形成されていること
を特徴としている。

【０００８】密度の異なる少なくとも２種類の材料を用
い、機械的ストレスのかかりやすい部分に密度の大きい
材料を用いることにより、全体としての重量や熱容量の
大幅な上昇を招くことなく、耐用性に優れた熱処理治具
を得ることが可能になる。なお、全体としての熱容量の
増大を回避することが可能になるため、昇降温速度の低
下を防止することができるようになるとともに、材料費
が大幅に増大することを防止して、十分な経済性を確保
することが可能になる。

【０００９】また、本願発明（請求項２）の熱処理治具
は、上面に被熱処理物が載置された状態で、スペーサを
介して、複数枚積み重ねられ、被熱処理物とともに所定
の温度にまで加熱される熱処理治具であって、スペーサ
と当接する位置及びその近傍が、他の部分より密度の大
きい材料を用いて形成されていることを特徴としてい
る。

【００１０】上面に被熱処理物が載置され、スペーサを
介して、複数枚積み重ねた状態で使用される熱処理治具
において、スペーサと当接する位置及びその近傍を、他
の部分より密度の大きい材料を用いて形成することによ
り、機械的ストレスが集中しやすい部分の強度を向上さ
せ、全体としての耐用性を効率よく向上させることが可
能になる。なお、その他の点においても、上記請求項１
記載の熱処理治具の場合と同様の作用を奏する。

【００１１】また、請求項３の熱処理治具は、熱処理治
具を構成する材料として、複数種類のセラミック系材料
を配合して用い、その配合比率を調整することにより密
度差を持たせるようにしたことを特徴としている。

【００１２】熱処理治具を構成する材料として、複数種
類のセラミック系材料を配合して用いるようにした場
合、その配合比率を調整することにより、容易に密度差
を持たせることが可能になる。したがって、機械的スト
レスが集中しやすい部分（例えば、スペーサと当接する
位置及びその近傍など）の密度を高くして、容易に耐用
性に優れた熱処理治具を確実に得ることが可能になる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態を示
してその特徴とするところをさらに詳しく説明する。な
お、この実施形態においては、セラミックとしてチタン
酸バリウムを主成分とするセラミックを用い、内部電極
としてニッケルを使用した積層セラミックコンデンサの
製造工程で、セラミック素子を焼成する場合に用いられ
る、シリカ・アルミナ系耐火物を材料とする熱処理治具
を例にとって説明する。

【００１４】図１は、本願発明の一実施形態にかかる熱
処理治具を示す斜視図である。この熱処理治具１はセラ
ミック製で、平面形状が略正方形のプレート状の形状を
有しており、図２に示すように、上面に複数個のセラミ
ック素子（被熱処理物）２を載置した状態で、スペーサ
３を介して複数枚積み重ね、全体を熱処理炉に入れて熱
処理する場合に用いられるものである。

【００１５】そして、この実施形態の熱処理治具１は、
図１及び図２に示すように、熱処理治具１の、スペーサ
３（図２）と当接する位置及びその近傍（すなわち、こ
の実施形態では熱処理治具１の４つのコーナ部）４が、
他の部分より密度（比重）の大きい材料を用いて形成さ
れている。すなわち、この実施形態においては、熱処理
治具１のコーナ部４が、アルミナ粉末とシリカ粉末を重
量比で９０：１０の割合で配合した、比重３．８のセラ
ミック材料Ａから形成されている。

【００１６】一方、熱処理治具１の他の部分（被熱処理
物２が載置される中央部）５は、アルミナ粉末とシリカ
粉末を重量比で８０：２０の割合で配合した、比重３．
３のセラミック材料Ｂから形成されており、比重３．８
のセラミック材料Ａから形成されるコーナ部４よりも比
重が小さくなっている。

【００１７】また、比較のため、アルミナ粉末とシリカ
粉末を重量比で８０：２０の割合で配合した、比重３．
３のセラミック材料からなる熱処理治具（比較例１）及
び、アルミナ粉末とシリカ粉末を重量比で、９０：１０
の割合で配合した、比重３．８のセラミック材料からな
る熱処理治具（比較例２）を作製した。

【００１８】そして、上記実施形態の熱処理治具及び比
較例１，２の熱処理治具を用いて、繰り返して被熱処理
物の熱処理を行い、その耐用性を比較した。なお、実験
条件は、次の通りである。 熱処理治具の形状（平面形状） ：正方形 スペーサ配設位置 ：熱処理治具の４つのコーナ部 熱処理工程の温度条件 最高温度 ：１３００℃ 最高温度での保持時間 ：２時間

【００１９】上記の条件で熱処理を行った結果、比較例
１の熱処理治具（比重３．３）を用いた場合、一回の熱
処理で、３０枚の熱処理治具のうちの５枚以上にクラッ
クの発生が認められた。

【００２０】また、比較例２の熱処理治具（比重３．
８）を用いた場合、５回目の熱処理を行った後に、３０
枚の熱処理治具のうちの５枚以上にクラックの発生が認
められた。

【００２１】これに対して、本願発明の実施形態にかか
る熱処理治具を用いた場合、３０枚の熱処理治具のうち
の５枚以上にクラックの発生が認められるまでに、７回
の熱処理を行うことができた。

【００２２】なお、比較例２の熱処理治具は、全体とし
て比重が大きいセラミック材料を用いており、その分だ
け機械的強度も増しているにもかかわらず、耐用性が本
願発明の実施形態の熱処理治具より低くなっている。こ
れは、比較例２の熱処理治具の場合、重量の増加が大き
く、下段側熱処理治具にかかる重量によるストレスが増
大するため、比重の大きいセラミック材料を用いて機械
的強度を増大させた効果が相殺されたものと考えられ
る。

【００２３】なお、上記実施形態では、アルミナ粉末と
シリカ粉末を配合したセラミック材料を用いるととも
に、アルミナ粉末とシリカ粉末の配合割合を変えること
により、スペーサと当接する位置及びその近傍と、他の
部分の比重を異ならせるようにした場合について説明し
たが、他の種類のセラミック材料を組み合わせて用いる
ことも可能である。また、用いるセラミック材料の種類
数にも特別の制約はなく、３種類以上のセラミック材料
を組み合わせて使用することも可能である。

【００２４】さらに、比重の異なる２種類のセラミック
材料を用い、スペーサと当接する位置及びその近傍に比
重の大きい１種類のセラミック材料を用い、他の部分に
もう１種類の比重の小さいセラミック材料を用いるよう
に構成することも可能である。

【００２５】また、場合によっては、一種類のセラミッ
ク材料のみを用い、その粒度を調整することにより、所
定の比重差を持たせるようにすることも可能である。

【００２６】また、上記実施形態では、熱処理治具の形
状が正方形である場合を例にとって説明したが、熱処理
治具の形状に特別の制約はなく、平面形状が長方形、台
形、円形、その他種々の形状である場合にも本願発明を
適用することが可能である。

【００２７】本願発明は、さらにその他の点においても
上記実施形態に限定されるものではなく、熱処理治具の
寸法、積み段数（枚数）、熱処理温度、スペーサの形状
や配設位置などに関し、発明の要旨の範囲内において、
種々の応用、変形を加えることが可能である。

【００２８】

【発明の効果】上述のように、本願発明の熱処理治具
は、密度の異なる少なくとも２種類の材料を用い、機械
的ストレスのかかりやすい部分に密度の大きい材料を用
いるようにしているので、全体としての重量や熱容量の
大幅な上昇を招くことなく、耐用性に優れた熱処理治具
を得ることが可能になる。なお、全体としての熱容量の
増大を回避することが可能になるため、昇降温速度の低
下を防止することができるようになるとともに、材料費
が大幅に増大することを防止して、十分な経済性を確保
することが可能になる。

【００２９】また、本願発明（請求項２）の熱処理治具
のように、上面に被熱処理物が載置され、スペーサを介
して、複数枚積み重ねた状態で使用される熱処理治具に
おいて、スペーサと当接する位置及びその近傍を、他の
部分より密度の大きい材料を用いて形成するようにした
場合、機械的ストレスが集中しやすい部分の強度を向上
させ、全体としての耐用性を効率よく向上させることが
可能になる。また、その他の点においても、上記請求項
１記載の熱処理治具の場合と同様の効果を得ることがで
きる。

【００３０】また、請求項３の熱処理治具のように、熱
処理治具を構成する材料として、複数種類のセラミック
系材料を配合して用いるようにした場合、その配合比率
を調整することにより密度差を持たせることが可能にな
る。したがって、機械的ストレスが集中しやすい部分
（例えば、スペーサと当接する位置及びその近傍など）
の密度を高くして、容易に耐用性に優れた熱処理治具を
得ることが可能になり、本願発明をより実効あらしめる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の一実施形態にかかる熱処理治具を示
す斜視図である。

【図２】本願発明の一実施形態にかかる熱処理治具を積
み重ねた状態を示す図である。

【図３】従来の熱処理治具を積み重ねた状態を示す図で
ある。

【図４】従来の熱処理治具にクラックが入った状態を示
す図である。

【符号の説明】

１ 熱処理治具 ２ 被熱処理物 ３ スペーサ ４ コーナ部 ５ 中央部 Ａ 熱処理治具のコーナ部を構成するセラミッ
ク材料 Ｂ 熱処理治具の中央部を構成するセラミック
材料

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上面に被熱処理物が載置された状態で、被
   熱処理物とともに所定の温度にまで加熱される熱処理治
   具であって、 密度の異なる少なくとも２種類の材料を用いて形成され
   ていることを特徴とする熱処理治具。
2. 【請求項２】上面に被熱処理物が載置された状態で、ス
   ペーサを介して、複数枚積み重ねられ、被熱処理物とと
   もに所定の温度にまで加熱される熱処理治具であって、
   スペーサと当接する位置及びその近傍が、他の部分より
   密度の大きい材料を用いて形成されていることを特徴と
   する熱処理治具。
3. 【請求項３】熱処理治具を構成する材料として、複数種
   類のセラミック系材料を配合して用い、その配合比率を
   調整することにより密度差を持たせるようにしたことを
   特徴とする請求項１又は２記載の熱処理治具。