(57)【要約】  基材と保護層とが剥離しにくくなる電子部品焼成用治具の製造方法を提供する。  本発明の電子部品焼成用治具の製造方法は、基材上に保護層を形成した電子部品焼成用治具の製造方法であって、予備焼成した基材上に保護層を形成した後に、本焼成を行なう工程を備えたことを特徴とする。  前記予備焼成の温度は、６００℃以上１４００℃未満とし、前記本焼成温度は、１４００℃以上２０００℃以下とするのが好ましい。【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に保護層を備えた電子部品焼成用治具の製造方法であって、予備焼成した基材上に保護層を形成した後、本焼成を行なう工程を備えた電子部品焼成用治具の製造方法。
【請求項２】
前記予備焼成の温度は、６００℃以上１４００℃未満であり、前記本焼成温度は、１４００℃以上２０００℃以下である請求項１に記載の電子部品焼成用治具の製造方法。
【請求項３】
基材上に保護層を形成した電子部品焼成用治具であって、予備焼成した基材上に保護層を形成して本焼成をした電子部品焼成用治具。
【請求項４】
前記予備焼成の温度は、６００℃以上１４００℃未満であり、前記本焼成温度は、１４００℃以上２０００℃以下である請求項３に記載の電子部品焼成用治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体、積層コンデンサ、セラミックコンデンサ、圧電素子、サーミスタ等の電子部品を焼成する際に用いる、セッター、棚板、匣鉢等の電子部品焼成用治具の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子部品焼成用治具の製造方法としては、焼成した基材上にジルコニアコーティング材などを付着させて、これを焼成することが一般的であった。
これに対し、焼成することなく乾燥したのみの基材の表面にジルコニアを含有してなるコーティング材を噴霧後、同時焼成により、基材表面にコーティング材を付着させる方法が開示されている（下記特許文献１の[請求項１]等参照）。【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３６２９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記製法により製造した電子部品焼成用治具は、基材上にコーティング材などで形成した保護層が形成してあり、焼成時に、基材と保護層は膨張率や収縮率が相違するため、保護層が剥離してしまうことがあった。
本発明者は、この原因を鋭意研究した結果、基材と保護層とを同時に焼成すると保護層が剥離しやすいことを見出した。【０００５】
そこで、本発明の目的は、基材と保護層とが剥離しにくく、また、保護層に亀裂が入りにくい電子部品焼成用治具の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電子部品焼成用治具の製造方法は、基材上に保護層を備えた電子部品焼成用治具の製造方法であって、予備焼成した基材上に保護層を形成した後、本焼成を行なう工程を備えたことを特徴とする。【０００７】
このような工程を備えることにより、基材と保護層とが剥離しにくい電子部品焼成用治具を製造することができる。
これは、従来では、基材を焼成する際、高温で焼成すると、基材が焼き締まり、基材表面が平滑になりやすく、この上に保護層を形成していたため、基材から保護層が剥離しやすくなっていたが、本発明では、基材を予備焼成することにより、基材からバインダーのみが除去され、基材表面上に無数の窪みができ、この窪み内に保護層材料が入り込み焼結されるので、保護層が基材に楔を打ち込んだような形状となり、保護層が基材から剥離しにくくなる。【０００８】
また、本発明は、上記製造方法により製造した電子部品焼成用治具も対象とする。【０００９】
なお、本発明でいう「予備焼成」とは、基材のバインダーを除去でき、かつ、基材の強度を保持できるが、本焼成ほど焼き締まらない温度で焼成することをいう。例えば、基材の材質にもよるが、６００℃以上１４００℃未満で焼成することが予備焼成の好ましい一形態として挙げられる。また、本発明でいう「本焼成」とは、基材が焼き締まる温度で焼成することをいう。例えば、基材の材質にもよるが、１４００℃以上２０００℃以下で焼成することが本焼成の好ましい一形態として挙げられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を説明する。なお、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。【００１１】
本発明の一実施形態の電子部品焼成用治具の製造方法は、基材を予備焼成した後、その上に保護層を形成して本焼成をする工程を備えたものである。
なお、本実施形態は、一層の保護層としてあるが、本発明は、これに限定するものではなく、二層や三層以上の保護層とすることもできる。【００１２】
基材材料としては、従来公知の材料を用いることができ、例えば、アルミナ系材料、アルミナ−ムライト系材料、ムライト系材料、アルミナ−マグネシア系スピネル材料、アルミナ−ムライト−コーディエライト系材料、又はこれらの組み合わせによる材料などを使用することができる。【００１３】
基材材料の平均粒径は、特に限定するものではないが、０．１μｍ〜５０００μｍ、好ましくは０．２μｍ〜３０００μｍとし、また、ランダムな粒径の基材材料で基材を構成してもよい。例えば、平均粒径１００μｍ〜５０００μｍ、好ましくは２００μｍ〜３０００μｍの粗粒子と平均粒径０．１μｍ〜１００μｍ、好ましくは０．２μｍ〜５０μｍの微粒子を混合したものを、基材材料とすることもできる。【００１４】
これら材料に、セルロース系、糖類系、でんぷん系などの結合剤、可塑剤、湿潤剤、離型剤等を混合して結合させ、予備焼成を行い基材を形成することができる。
基材の厚さは、特に限定するものではないが、１ｍｍ〜１００ｍｍ、好ましくは２ｍｍ〜５０ｍｍに形成することができる。【００１５】
予備焼成は、基材のバインダーを除去でき、かつ、基材の強度を保持できるが、本焼成ほど焼き締まらない温度で行い、例えば、６００℃以上１４００℃未満、好ましくは７００℃以上１３００℃以下で行なうことができ、後述する本焼成の温度より、３００℃以上、特に５００℃以上低くするのが好ましい。【００１６】
この予備焼成した基材上に、保護層の材料をスプレーコートし、１００℃で乾燥させて保護層を形成することができる。
この材料としては、従来公知の材料を用いることができ、例えば、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化ジルコニウム（ジルコニア）、酸化イットリウム（イットリア）、二酸化ケイ素（シリカ）、酸化カルシウム（カルシア）、酸化マグネシウム（マグネシア）、酸化ストロンチウム（ストロンチア）、ムライト及びＭｇＡｌ2Ｏ4などのアルミナ・マグネシアスピネル複合酸化物、又はこれらの組み合わせによる材料を使用することができる。【００１７】
この材料の平均粒径は、特に限定するものではないが、０．１μｍ〜５００μｍ、好ましくは０．２μｍ〜３００μｍとし、また、ランダムな粒径の材料で保護層を構成してもよい。例えば、平均粒径２０μｍ〜５００μｍ、好ましくは５０μｍ〜３００μｍの粗粒子と平均粒径０．１μｍ〜５０μｍ、好ましくは０．２μｍ〜３０μｍの微粒子を混合したものを、材料とすることもできる。
なお、本発明でいう平均粒径は、平均粒径が５０μｍ以上のものについては、振動篩いを用いるロータップ法にて測定し、平均粒径が５０μｍ未満のものについては、レーザー回折法により測定することができる。【００１８】
コートは、例えば、塗布−熱分解法、スプレーコート、ディップコート、結着法等により行なうことができる。
塗布−熱分解法では、上記材料の硝酸塩等の金属塩水溶液を基材上に塗布し、熱分解により変換して保護層を形成することができる。
スプレーコートでは、上記材料を溶媒に懸濁させた溶液を基材上に噴射し、かつ、溶媒を飛散させて基材上に保護層を形成することができる。
ディップコートでは、上記材料を溶解又は懸濁させた溶液に、基材を浸して上記材料を含有する液層を基材表面に形成した後、乾燥して溶媒を除去して保護層を形成することができる。
結着法では、所定の粒径分布を有する上記材料を、バインダーを使用して互いに結合させるとともに基材に結着させて保護層を形成することができる。
保護層の厚さは、特に限定するものではないが、３０μｍ〜５００μｍ、好ましくは５０μｍ〜３００μｍに形成することができる。【００１９】
このように、基材上に保護層を形成したものを本焼成し、電子部品焼成用治具を製造することができる。
この本焼成は、基材が焼き締まる温度で行い、例えば、１４００℃以上２０００℃以下、好ましくは１６００℃以上１８５０℃以下で行なうことができる。なお、本焼成は、基材と保護層とが焼き締まる温度で行なうのが好ましい。【００２０】
このように製造した電子部品焼成用治具は、基材と保護層とが強固に固着し、熱サイクル環境下でも剥離しにくいものである。
これは、基材を予備焼成したため、基材表面からバインダーのみが除去されて窪みができ、その後、その基材表面上に保護層の材料を塗布することにより、保護層の材料が窪みに入り込み、その状態で本焼成を行なうため、保護層が基材上に楔を打ち込んだような状態になり、基材と保護層とが強固に固着し、剥離しにくくなる。【００２１】
また、本発明は、二層以上の保護層とすることもでき、例えば、上記保護層上に、さらに、保護層の材料をコートし、乾燥させて二層以上の保護層とすることもできる。
保護層を、二層以上とする場合は、全ての層を形成した後に本焼成を行なうことや、少なくとも一層を形成した後に本焼成を行い、その上に残りの層を形成することができる。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明の実施例を説明する。但し、本発明は、この実施例に限定されるものではない。【００２３】
（実施例１）
実施例１の電子部品焼成用治具は、以下のように形成した。
基材材料は、電融アルミナと電融ムライトとの混合物（平均粒径２００μｍ、重量比率１：１）７０重量％と、シリカと仮焼アルミナとの混合物（平均粒径４μｍ、重量比率１：５）３０重量％とを用いた。これら材料を混合した後、水とバインダー（ポリビニルアルコール）を添加して均一になるように、さらに混合してスラリーとし、このスラリーを、油圧成形機を用い、プレスして板状とし、これを１０００℃で予備焼成して厚さ５ｍｍのアルミナ−ムライト系基材を形成した。【００２４】
保護層の材料は、平均粒径１５０μｍのイットリア安定化ジルコニア９６重量％と、平均粒径１μｍのイットリア安定化ジルコニア４重量％とを用いた。これら材料を混合した後、水とバインダー（ポリビニルアルコール）を添加して均一になるように、さらに混合してスラリーとし、このスラリーを前記第一保護層表面上にスプレーコートし、約１００℃で乾燥させて厚さ１５０μｍのイットリア安定化ジルコニア層を形成した。【００２５】
このように、基材上に、保護層を形成し、１８００℃で本焼成し、実施例１の電子部品焼成用治具を形成した。【００２６】
（実施例２）
実施例２の電子部品焼成用治具は、基材上に、保護層となるアルミナ層を形成した以外は、実施例１と同様に形成した。
アルミナ層の材料は、平均粒径５０μｍのアルミナ９６重量％と、平均粒径４μｍのアルミナ４重量％とを用いた。これら材料を混合した後、水とバインダー（ポリビニルアルコール）を添加して均一になるように、さらに混合してスラリーとし、このスラリーを前記基材表面上にスプレーコートし、約１００℃で乾燥させて厚さ１００μｍのアルミナ層を形成した。【００２７】
（実施例３）
実施例３の電子部品焼成用治具は、予備焼成温度を７００℃とした以外は、実施例２と同様に形成した。【００２８】
（実施例４）
実施例４の電子部品焼成用治具は、予備焼成温度を１３００℃とした以外は、実施例２と同様に形成した。【００２９】
（実施例５）
実施例５の電子部品焼成用治具は、予備焼成温度を７００℃とし、本焼成温度を１６００℃とした以外は、実施例２と同様に形成した。【００３０】
（実施例６）
実施例６の電子部品焼成用治具は、保護層の材料を、平均粒径５０μｍのイットリア７０重量％と、平均粒径４μｍのイットリア３０重量％とし、基材本焼成温度を１８５０℃とした以外は、実施例１と同様に形成した。【００３１】
（実施例７）
実施例７の電子部品焼成用治具は、保護層の材料を、平均粒径５０μｍのスピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）６５重量％と、平均粒径４μｍのスピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）３５重量％とし、本焼成温度を１７００℃とした以外は、実施例１と同様に形成した。【００３２】
（実施例８）
実施例８の電子部品焼成用治具は、保護層の材料を、平均粒径５０μｍのアルミナ７０重量％と、アルミナとシリカとの混合物３０重量％（平均粒径４μｍ，重量比率４：１）とし、本焼成温度を１８５０℃とした以外は、実施例１と同様に形成した。【００３３】
（実施例９）
実施例９の電子部品焼成用治具は、保護層の材料を、平均粒径５０μｍのアルミナ７０重量％と、アルミナとジルコニアとの混合物３０重量％（平均粒径４μｍ，重量比率４：１）とした以外は、実施例１と同様に形成した。【００３４】
（実施例１０）
実施例１０の電子部品焼成用治具は、保護層の材料を、平均粒径５０μｍのアルミナ７５重量％と、アルミナとイットリアとの混合物２５重量％（平均粒径４μｍ，重量比率４：１）とし、本焼成温度を１８５０℃とした以外は、実施例１と同様に形成した。【００３５】
（実施例１１）
実施例１１の電子部品焼成用治具は、保護層の材料を、平均粒径５０μｍのアルミナ７０重量％と、アルミナとカルシアとの混合物３０重量％（平均粒径４μｍ，重量比率４：１）とし、本焼成温度を１７００℃とした以外は、実施例１と同様に形成した。【００３６】
（実施例１２）
実施例１２の電子部品焼成用治具は、保護層の材料を、平均粒径５０μｍのアルミナ７０重量％と、アルミナとマグネシアとの混合物３０重量％（平均粒径４μｍ，重量比率４：１）とした以外は、実施例１と同様に形成した。【００３７】
（実施例１３）
実施例１３の電子部品焼成用治具は、保護層の材料を、平均粒径５０μｍのアルミナ７０重量％と、アルミナと酸化ストロンチウムとの混合物３０重量％（平均粒径４μｍ，重量比率４：１）とした以外は、実施例１と同様に形成した。【００３８】
（実施例１４）
実施例１４の電子部品焼成用治具は、保護層の材料を、平均粒径５０μｍのアルミナ７０重量％と、アルミナとスピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）との混合物３０重量％（平均粒径４μｍ，重量比率４：１）とした以外は、実施例１と同様に形成した。【００３９】
（実施例１５）
実施例１５の電子部品焼成用治具は、保護層の材料を、平均粒径１５０μｍのカルシア安定化ジルコニア７０重量％と、平均粒径１μｍのカルシア安定化ジルコニア３０重量％とした以外は、実施例１と同様に形成した。【００４０】
（実施例１６）
実施例１６の電子部品焼成用治具は、保護層の材料を、平均粒径１５０μｍのマグネシア安定化ジルコニア７０重量％と、平均粒径１μｍのマグネシア安定化ジルコニア３０重量％とした以外は、実施例１と同様に形成した。【００４１】
（実施例１７）
実施例１７の電子部品焼成用治具は、本焼成温度を１８５０℃とした以外は、実施例１と同様に形成した。【００４２】
（実施例１８）
実施例１８の電子部品焼成用治具は、本焼成温度を１８５０℃とした以外は、実施例１と同様に形成した。【００４３】
（実施例１９）
実施例１９の電子部品焼成用治具は、保護層の材料を、平均粒径５０μｍのアルミナ７０重量％と、アルミナとシリカとジルコニアとの混合物３０重量％（平均粒径４μｍ，重量比率８：１：１）とした以外は、実施例１と同様に形成した。【００４４】
（実施例２０）
実施例２０の電子部品焼成用治具は、保護層の材料を、平均粒径５０μｍのアルミナ７０重量％と、アルミナとシリカとカルシアとの混合物３０重量％（平均粒径４μｍ，重量比率８：１：１）とした以外は、実施例１と同様に形成した。【００４５】
（実施例２１）
実施例２１の電子部品焼成用治具は、保護層の材料を、平均粒径５０μｍのアルミナ７０重量％と、アルミナとシリカとマグネシアとの混合物３０重量％（平均粒径４μｍ，重量比率８：１：１）とした以外は、実施例１と同様に形成した。【００４６】
（実施例２２）
実施例２２の電子部品焼成用治具は、保護層の材料を、平均粒径５０μｍのアルミナ７０重量％と、アルミナとジルコニアとイットリアとの混合物３０重量％（平均粒径４μｍ，重量比率８：１：１）とした以外は、実施例１と同様に形成した。【００４７】
（実施例２３）
実施例２３の電子部品焼成用治具は、保護層の材料を、平均粒径５０μｍのアルミナ７０重量％と、アルミナとジルコニアとカルシアとの混合物３０重量％（平均粒径４μｍ，重量比率８：１：１）とした以外は、実施例１と同様に形成した。【００４８】
（実施例２４）
実施例２４の電子部品焼成用治具は、保護層の材料を、平均粒径５０μｍのアルミナ７０重量％と、アルミナとジルコニアとマグネシアとの混合物３０重量％（平均粒径４μｍ，重量比率８：１：１）とし、予備焼成温度を８００℃とし、本焼成温度を１６００℃とした以外は、実施例１と同様に形成した。【００４９】
（実施例２５）
実施例２５の電子部品焼成用治具は、保護層の材料を、平均粒径５０μｍのアルミナ７０重量％と、アルミナとジルコニアとスピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）との混合物３０重量％（平均粒径４μｍ，重量比率８：１：１）とした以外は、実施例１と同様に形成した。【００５０】
（実施例２６）
実施例２６の電子部品焼成用治具は、保護層の材料を、平均粒径５０μｍのアルミナ７０重量％と、アルミナとイットリアとカルシアとの混合物３０重量％（平均粒径４μｍ，重量比率８：１：１）とした以外は、実施例１と同様に形成した。【００５１】
（実施例２７）
実施例２７の電子部品焼成用治具は、基材の材料を、平均粒径２００μｍの電融アルミナ７０重量％と、粘土と仮焼アルミナとの混合物（平均粒径４μｍ、重量比率１：５）３０重量％とした以外は、実施例２と同様に形成した。【００５２】
（実施例２８）
実施例２８の電子部品焼成用治具は、基材の材料を、電融アルミナとスピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）との混合物（平均粒径２００μｍ、重量比率１：１）７０重量％と、粘土と仮焼アルミナとの混合物（平均粒径４μｍ、重量比率１：５）３０重量％とした以外は、実施例２と同様に形成した。【００５３】
（実施例２９）
実施例２９の電子部品焼成用治具は、基材の材料を、電融アルミナとコーディエライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3・５ＳｉＯ3）との混合物（平均粒径２００μｍ、重量比率１：１）７０重量％と、粘土と仮焼アルミナとの混合物（平均粒径４μｍ、重量比率１：５）３０重量％とし、予備焼成温度を７００℃とし、本焼成温度を１６００℃とした以外は、実施例２と同様に形成した。【００５４】
（比較例１）
比較例１の電子部品焼成用治具は、基材及び保護層の材料として実施例２と同様の材料を用い、基材を予備焼成せず、１００℃で乾燥させて、その上に保護層を形成し、この基材及び保護層を１８００℃で焼成して形成した。【００５５】
（比較例２）
比較例２の電子部品焼成用治具は、基材及び保護層の材料として実施例２と同様の材料を用い、基材を予備焼成温度以上の１８００℃で焼成し、その上に保護層を形成し、さらに、この基材及び保護層を１８００℃で焼成して形成した。【００５６】
（比較例３）
比較例３の電子部品焼成用治具は、基材及び保護層の材料として実施例１と同様の材料を用い、基材を予備焼成せず、１００℃で乾燥させて、その上に保護層を形成し、この基材及び保護層を１８００℃で焼成して形成した。【００５７】
（比較例４）
比較例４の電子部品焼成用治具は、基材及び保護層の材料として実施例１と同様の材料を用い、基材を予備焼成温度以上の１８００℃で焼成し、その上に保護層を形成し、さらに、この基材及び保護層を１８００℃で焼成して形成した。【００５８】
（試験）
上記実施例１〜２９及び比較例１〜４の電子部品焼成用治具を用い、以下の評価試験を行なった。
まず、各電子部品焼成用治具を、３時間かけて３００℃から１４００℃に熱し、次いで、３時間かけて１４００℃から３００℃に冷やし、このような熱サイクル試験を１００回繰り返したものを評価用サンプルとして用いた。
このサンプルを用いて、上記と同様な熱サイクル試験をさらに繰り返し行い、２０サイクル毎に剥離の有無及び亀裂の発生を観察した。なお、剥離の有無は、目視により行い、亀裂の発生は、マイクロスコープを用いて行なった。
この試験の結果を、以下の表１に示した。【００５９】
【表１】
2008149656.tif 000002
【００６０】
（結果）
実施例１〜２９の電子部品焼成用治具は、剥離も、亀裂もなく、実使用上全く問題はなかった。
比較例１〜４の電子部品焼成用治具は、熱サイクル１００回で亀裂が発生し、１２０〜１４０回で剥離が発生した。【００６１】
また、保護層を二層とした下記実施例３０，比較例５，６の電子部品焼成用治具を作成した。【００６２】
（実施例３０）
実施例３０の電子部品焼成用治具は、基材上に、保護層として以下の二層を形成した以外は、実施例１と同様に形成した。
基材の直ぐ上の保護層は、材料として、平均粒径５０μｍのアルミナ９６重量％と、平均粒径４μｍのアルミナ４重量％とを用いた。これら材料を混合した後、水とバインダー（ポリビニルアルコール）を添加して均一になるように、さらに混合してスラリーとし、このスラリーを前記基材表面上にスプレーコートし、約１００℃で乾燥させて厚さ１００μｍの一層目の保護層を形成した。【００６３】
その上の保護層は、材料として、平均粒径１５０μｍのイットリア安定化ジルコニア９６重量％と、平均粒径１μｍのイットリア安定化ジルコニア４重量％とを用いた。これら材料を混合した後、水とバインダー（ポリビニルアルコール）を添加して均一になるように、さらに混合してスラリーとし、このスラリーを前記第一保護層表面上にスプレーコートし、約１００℃で乾燥させて厚さ１５０μｍの二層目の保護層を形成した。
このように、基材上に、二層の保護層を形成し、１８００℃で本焼成して、実施例３０の電子部品焼成用治具を形成した。【００６４】
（比較例５）
比較例５の電子部品焼成用治具は、基材及び保護層の材料として実施例３０と同様の材料を用い、基材を予備焼成せず、１００℃で乾燥させて、その上に保護層を形成し、この基材及び保護層を１８００℃で焼成して形成した。【００６５】
（比較例６）
比較例６の電子部品焼成用治具は、基材及び保護層の材料として実施例３０と同様の材料を用い、基材を予備焼成温度以上の１８００℃で焼成し、その上に保護層を形成し、さらに、この基材及び保護層を１８００℃で焼成して形成した。【００６６】
（結果）
実施例３０及び比較例５，６の電子部品焼成用治具を用い、上記と同様に評価試験を行ない、熱サイクル後の剥離の有無、亀裂の発生を観察した。
実施例３０の電子部品焼成用治具は、剥離も、亀裂もなく、実使用上全く問題はなかった。
比較例５の電子部品焼成用治具は、熱サイクル１００回で亀裂が発生し、１４０回で剥離が発生し、比較例６の電子部品焼成用治具は、熱サイクル１００回で亀裂が発生し、１２０回で剥離が発生した。
【国際調査報告】
2008149656.tif 000003
2008149656.tif 000004
2008149656.tif 000005