(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
その内部の温度およびＯ2 の量の少なくとも１種をコントローラによってコントロールするように構成された焼成炉内で、セラミック電子部品を焼成する方法であって、
焼成されるべきセラミック電子部品に含まれているバインダの焼成操作中における熱分解反応の進行度合いを示す残留カーボン量と前記焼成炉内のＣＯ2 、ＣＯおよびＯ2 の少なくとも１種の量との相関関係を予め求めておくとともに、残留カーボン量を所定量だけ減少させるのに必要な前記焼成炉内の温度およびＯ2 の量の少なくとも１種についての条件を予め求めておき、
実際の焼成操作において、前記焼成炉内のＣＯ2 、ＣＯおよびＯ2 の少なくとも１種の量を検出し、
検出された前記ＣＯ2 、ＣＯおよびＯ2 の少なくとも１種の量から、前記相関関係に基づき、焼成操作中のセラミック電子部品に含まれている残留カーボン量を求め、
求められた前記残留カーボン量を目的とする残留カーボン量と比較して、前記目的とする残留カーボン量とするため、前記条件に基づき、前記焼成炉内の温度およびＯ2 の量の少なくとも１種を前記コントローラによってコントロールすることを特徴とする、セラミック電子部品の焼成方法。
【請求項２】
前記相関関係は、前記残留カーボン量と前記焼成炉内のＣＯ2 量との相関関係であり、前記コントローラによってコントロールされるのは前記焼成炉内の温度である、請求項１に記載のセラミック電子部品の焼成方法。
【請求項３】
前記セラミック電子部品の焼成方法において、セラミック電子部品に含まれるセラミックが焼成される工程を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載のセラミック電子部品の焼成方法。
【請求項４】
前記セラミック電子部品の焼成方法において、セラミック電子部品の外表面上に形成される外部電極が焼成される工程を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載のセラミック電子部品の焼成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、セラミック電子部品を焼成炉内で焼成する方法に関するもので、特に、脱バインダ工程の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば積層セラミックコンデンサのようなセラミック電子部品を製造しようとする場合、セラミック電子部品に含まれるセラミックを焼成するための焼成工程やセラミック電子部品の外表面上に形成される外部電極を焼成するための焼成工程が実施される。
【０００３】
上述のような焼成工程は、たとえば、図２に図解的に示すようなバッチ式の焼成炉１を用いて実施される。焼成炉１内には、焼成台２が置かれ、その上に、焼成されるべき複数のセラミック電子部品３が置かれる。なお、図２では、複数のセラミック電子部品３が極めて概略的に図示されている。
【０００４】
焼成炉１は、その内部の焼成雰囲気、具体的には、温度ならびにガスの種類および量がコントローラ４から与えられるコントロール信号５によってコントロールされるように構成されている。
【０００５】
コントローラ４には、セラミック電子部品３の焼成に適した焼成プロファイル６が予め設定されていて、コントローラ４は、この焼成プロファイル６に基づいて、焼成炉１内の温度ならびにガスの種類および量、さらには時間のファクタを加えて、これらの条件が付与される時間や昇温速度などをコントロールするように構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、特定の焼成プロファイル６に従って、焼成炉１内の焼成雰囲気を一律的にコントロールしながら、セラミック電子部品３の焼成操作を実施することは、量産的には優れているが、時として、良好な焼成結果が得られないことがある。
【０００７】
その原因として考えられることに、焼成炉１内へのセラミック電子部品３のチャージ数のばらつきや、各セラミック電子部品３に含まれるバインダ成分量のばらつきがある。たとえば、特定の焼成プロファイル６における脱バインダ工程で予定されていた量より多いバインダが、複数のセラミック電子部品３全体として含まれている場合には、すべてのバインダを十分に熱分解することができないため、カーボンが残留し、セラミック電子部品３においてデラミネーション等の構造欠陥が脱バインダ工程後の本焼成工程において生じることがある。
【０００８】
そこで、この発明の目的は、上述したような問題を解決し得る、セラミック電子部品の焼成方法を提供しようとすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、その内部の温度およびＯ2 の量の少なくとも１種をコントローラによってコントロールするように構成された焼成炉内で、セラミック電子部品を焼成する方法に向けられるものであって、焼成されるべきセラミック電子部品に含まれているバインダの焼成操作中における熱分解反応の進行度合いを示す残留カーボン量と焼成炉内のＣＯ2 、ＣＯおよびＯ2 の少なくとも１種の量との間には一定の相関関係が存在するとともに、残留カーボン量を所定量だけ減少させるのに必要な焼成炉内の温度およびＯ2 の量の少なくとも１種についての一定の条件が存在することを見出し、このような知見に基づき、この発明をなすに至ったものである。
【００１０】
すなわち、この発明は、前述した技術的課題を解決するため、焼成されるべきセラミック電子部品に含まれているバインダの焼成操作中における熱分解反応の進行度合いを示す残留カーボン量と焼成炉内のＣＯ2 、 ＣＯおよびＯ2 の少なくとも１種の量との相関関係を予め求めておくとともに、残留カーボン量を所定量だけ減少させるのに必要な焼成炉内の温度およびＯ2 の量の少なくとも１種についての条件を予め求めておき、実際の焼成操作において、焼成炉内のＣＯ2 、ＣＯおよびＯ2 の少なくとも１種の量を検出し、検出されたＣＯ2 、ＣＯおよびＯ2 の少なくとも１種の量から、前記相関関係に基づき、焼成操作中のセラミック電子部品に含まれている残留カーボン量を求め、求められた残留カーボン量を目的とする残留カーボン量と比較して、この目的とする残留カーボン量とするため、前記条件に基づき、焼成炉内の温度およびＯ2 の量の少なくとも１種をコントローラによってコントロールしようとすることを特徴としている。
【００１１】
上述したこの発明に係るセラミック電子部品の焼成方法は、より特定的な実施態様では、次のように実施される。
【００１２】
すなわち、この実施態様では、前記相関関係として、残留カーボン量と焼成炉内のＣＯ2 量との相関関係が用いられ、コントローラによってコントロールされるのは焼成炉内の温度とされる。
【００１３】
この発明に係るセラミック電子部品の焼成方法は、セラミック電子部品に含まれるセラミックを焼成する工程を含む場合においても、セラミック電子部品の外表面上に形成される外部電極を焼成する工程を含む場合においても適用することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１には、この発明の一実施形態によるセラミック電子部品の焼成方法を実施するための焼成炉１１およびコントローラ１２が図解的に示されている。
【００１５】
図１を参照して、焼成炉１１内には、焼成台１３が置かれ、その上に複数のセラミック電子部品１４が置かれる。なお、図２の場合と同様、図１においても、複数のセラミック電子部品１４は極めて概略的に図示されている。
【００１６】
コントローラ１２には、焼成プロファイル１５が設定されていて、この焼成プロファイル１５に基づき、コントロール信号１６が焼成炉１１に与えられ、それによって、コントローラ１２は、焼成炉１１の内部の焼成雰囲気、具体的には、温度ならびにガスの種類および量、さらに時間のファクタを加えて、これらの条件が付与される時間や昇温速度などをコントロールするように構成されている。
【００１７】
また、焼成炉１１には、その内部のＣＯ2 、 ＣＯおよびＯ2 の少なくとも１種の量を検出するためのセンサ（図示せず。）が設けられていて、これらガスの量の検出結果がモニタ信号１７としてコントローラ１２に与えられるように構成されている。
【００１８】
このような焼成炉１１およびコントローラ１２を用いてセラミック電子部品１４の焼成を実施するにあたり、まず、焼成されるべきセラミック電子部品１４に含まれているバインダの焼成操作中における熱分解反応の進行度合いを示す残留カーボン量と焼成炉１１内のＣＯ2 、ＣＯおよびＯ2 の少なくとも１種の量との相関関係が求められる。
また、残留カーボン量を所定量だけ減少させるのに必要な焼成炉１１内の温度およびＯ2 の量の少なくとも１種についての条件が予め求められる。
【００１９】
そして、実際の焼成操作においては、焼成炉１１内のＣＯ2 、 ＣＯおよびＯ2 の少なくとも１種の量がセンサによって検出され、この検出された量に対応するモニタ信号１７がコントローラ１２に与えられる。
【００２０】
コントローラ１２においては、上述のように検出されたＣＯ2 、ＣＯおよびＯ2 の少なくとも１種の量から、前述の相関関係に基づき、焼成操作中のセラミック電子部品に含まれている残留カーボン量が求められ、この求められた残留カーボン量を目的とする残留カーボン量と比較して、必要に応じて、バインダを十分に熱分解させ、目的とする残留カーボン量とするべく、前述の条件に基づき、焼成プロファイル１５がたとえば修正され、この修正された焼成プロファイル１５に従って、コントロール信号１６が焼成炉１１に与えられ、焼成炉１１内の温度およびＯ2 の量の少なくとも１種が適正な値となるようにコントロールされる。
【００２１】
極めて具体的な実施例について説明すると、たとえば、ポリビニルブチラールからなるバインダが３００℃の温度で熱分解する際の焼成炉１１内のＣＯ2 量とセラミック電子部品１４側に残留するカーボンの量との相関関係を実験により求めたところ、以下の式（１）のように表わすことができたとする。
【００２２】
Ｙ＝０．５３９９Ｘ＋０．０１１９    …（１）
ただし、Ｙは、セラミック電子部品１４内に残留するカーボンの量（重量％）であり、Ｘは、焼成炉１１内のＣＯ2 量（体積％）である。
【００２３】
したがって、式（１）を用いると、焼成炉１１内のＣＯ2 量がわかれば、セラミック電子部品１４に残留するカーボンの量を求めることができる。
【００２４】
そして、この残留カーボン量より、その後のたとえば適正焼成温度を決定して、これをコントロール信号１６として焼成炉１１にフィードバックをかけるように焼成炉１１をコントロールすることが行なわれる。
【００２５】
なお、この具体的な実施例では、ある焼成温度と残留カーボン量との間には、以下の式（２）に示すような相関関係が存在しているとする。
【００２６】
ｄＹ／ｄＴ＝−０．０００２    …（２）
ただし、Ｔは、焼成温度（℃）を示している。
【００２７】
式（２）から、焼成温度を１０℃上げるごとに、０．００２重量％ずつ残留カーボン量が減少していくことがわかる。たとえば、前述した３００℃における焼成炉１１内のＣＯ2 量が０．０２５体積％であった場合、セラミック電子部品１４内の残留カーボン量は、式（１）から０．０２５４重量％であると推定できる。したがって、最終的な残留カーボン量をたとえば０．０１５％にしたい場合には、残留カーボン量を０．０１重量％減らさなければならず、そのため、脱バインダのための最終的な焼成温度は、３００℃から５０℃だけ高くした３５０℃に設定されるべきであり、この温度条件が焼成プロファイル１５に与えられ、この焼成プロファイル１５に従ってコントロール信号１６が焼成炉１１内の温度を３５０℃とするようにコントロールされる。
【００２８】
なお、上述した実施例では、焼成操作中におけるバインダの熱分解反応の進行度合いを、焼成炉１１内のＣＯ2 の量に基づいて読み取ったが、ＣＯ2 以外に、ＣＯまたはＯ2 の量についても、バインダの熱分解反応の進行度合いとの間で特定の相関関係を有しており、したがって、バインダの熱分解反応の進行度合いを、ＣＯまたはＯ2 の量に基づいて読み取るようにしてもよい。
【００２９】
また、上述した実施例では、バインダの熱分解反応の進行度合いに応じて、焼成炉１１内の温度をコントローラ１２によってコントロールすることを行なったが、たとえば、焼成炉１１内にＯ2 を供給すればバインダの熱分解反応が促進されることから、焼成炉１１内のＯ2 の量をコントローラ１２によってコントロールするようにしてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、焼成されるべきセラミック電子部品に含まれているバインダの焼成操作中における熱分解反応の進行度合いを示す残留バインダ量と焼成炉内のＣＯ2 、ＣＯおよびＯ2 の少なくとも１種の量との相関関係を予め求めておくとともに、残留カーボン量を所定量だけ減少させるのに必要な焼成炉内の温度およびＯ2 の量の少なくとも１種についての条件を予め求めておき、実際の焼成操作において、焼成炉内のＣＯ2 、ＣＯおよびＯ2 の少なくとも１種の量を検出し、検出されたＣＯ2 、ＣＯおよびＯ2 の少なくとも１種の量から、前記相関関係に基づき、焼成操作中のセラミック電子部品に含まれている残留カーボン量を求め、求められた残留カーボン量を目的とする残留カーボン量と比較して、この目的とする残留カーボン量とするため、前記条件に基づき、焼成炉内の温度およびＯ2 の量の少なくとも１種をコントローラによってコントロールするようにしているので、焼成炉内へのセラミック電子部品のチャージ数や各セラミック電子部品に含まれるバインダ成分量のばらつきに左右されることなく、脱バインダ工程を過不足なく実施することができる。その結果、バインダの残留によるデラミネーションのような構造欠陥、あるいはバインダの熱分解反応の過度の進行による電気的特性の不所望な変動のないセラミック電子部品を安定して得ることができる。
【００３１】
この発明において、バインダの焼成操作中における熱分解反応の進行度合いを、焼成炉内のＣＯ2 量に基づいて読み取るようにし、また、バインダの熱分解反応の進行度合いに応じて焼成炉内の温度をコントロールするようにすれば、より簡単にかつより安定した状態で、バインダの熱分解反応の進行度合いに応じたコントロールを焼成操作中に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態によるセラミック電子部品の焼成方法を実施するための焼成炉１１およびコントローラ１２を図解的に示す図である。
【図２】従来のセラミック電子部品の焼成方法を実施するための焼成炉１およびコントローラ４を図解的に示す図である。
【符号の説明】
１１  焼成炉
１２  コントローラ
１４  セラミック電子部品
１５  焼成プロファイル
１６  コントロール信号
１７  モニタ信号
【図１】
0003640554.tif 000002
【図２】
0003640554.tif 000003