(57)【要約】  【課題】炉内での酸素分圧のバラツキを抑制することができる焼成炉、及びこの焼成炉を使用して積層セラミック電子部品間で焼結性のバラツキを抑制することが可能な積層セラミック電子部品の製造方法を実現する。  【解決手段】炉内壁面１に断熱材２が配設された焼成炉において、金属製の板状部材４が前記炉内壁面１の内周に沿って前記断熱材２中に突出するように設けられている。前記板状部材は、投影視全周に亙って形成する。積層セラミック電子部品は、上記焼成炉を使用し、所定の酸素分圧下で焼成処理を行って製造する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内壁面に断熱材が配設された焼成炉において、金属製の板状部材が前記炉内壁面の内周に沿って前記断熱材中に突出するように設けられていることを特徴とする焼成炉。
【請求項２】
前記板状部材は、投影視全周に亙って形成されていることを特徴とする請求項１記載の焼成炉。
【請求項３】
セラミックグリーンシートと卑金属材料を主成分とする導電パターンとを交互に積層してセラミック積層体を作製し、該積層体に焼成処理を施して内部電極が埋設されたセラミック素体を形成し、該セラミック素体の外表面に外部電極を形成して積層セラミック電子部品を製造する積層セラミック電子部品の製造方法において、
前記焼成処理を、請求項１又は請求項２記載の焼成炉を使用し、所定の酸素分圧下で行うことを特徴とする積層セラミック電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼成炉、及びこの焼成炉を使用した積層セラミック電子部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
積層セラミックコンデンサ等の積層セラミック電子部品は、内部電極が埋設されたセラミック素体の外表面に外部電極が形成されている。そして、この種の積層セラミック電子部品は、通常、セラミック素原料から混合・粉砕・仮焼等を経てセラミックグリーンシートを作製した後、該セラミックグリーンシートの表面に導電性ペーストを塗布して導電パターンを形成し、その後導電パターンの形成されたセラミックグリーンシートを積層してセラミック積層体を作製し、しかる後、セラミック積層体に焼成処理を施してセラミックグリーンシートと導電パターンとを共焼結し、内部電極の埋設されたセラミック素体を作製した後セラミック素体の外表面に外部電極を形成している。
【０００３】
ところで、内部電極材料にＮｉ等の卑金属材料を使用した場合は、内部電極材料の酸化を防止するために、焼成雰囲気の酸素分圧を調整する必要がある。
【０００４】
そこで、従来より、加湿したＮ２、Ｈ２の混合ガスを焼成炉に供給し、酸素分圧を９．８×１０-3Ｐａ（１０-7atm）以下として焼成処理を施すようにした積層セラミックコンデンサの製造方法が提案されている（特許文献１）。
【０００５】
一方、焼成処理に使用される焼成炉では、炉壁外表面からの放熱を防止して熱効率を向上させるべく、図８に示すように、炉壁１０１の内面に断熱材１０２が配設されている（特許文献２）。
【０００６】
また、この特許文献２では、スタッドピン１０３の炉壁近傍に貫設孔（不図示）を設け、これによりスタッドピン１０３の熱伝導面積を少なくして放熱量を減少させ、断熱効率の向上を図っている。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−２８３２７８号公報
【特許文献２】実開平７−２６６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に開示された焼成炉を使用してセラミック積層体に焼成処理を施した場合、焼成炉の内部に供給された加湿混合ガス中の水分が断熱材を通して炉壁内面に接触すると、炉壁１０１の温度は比較的低いことから結露が生じ易く、特に、炉内温度が未だ高温でない段階では結露が生じ易い。
【０００９】
そして、この結露した水分は、図９の矢印で示すように、炉壁１０１の内表面を伝って底面に達するが、炉内温度が上昇すると炉壁１０１の温度も上昇するため、結露水は再気化する。このとき、炉内底面近傍に結露水が溜まると、結露水は解離して酸素を生成することから、炉内での酸素濃度は上方と下方とで差異が生じる。このため同一の焼成条件で焼成処理を行っても焼成炉の上方に配されたセラミック積層体と焼成炉の下方に配されたセラミック積層体とでは、焼結の程度が異なり、電気的特性にもバラツキが生じるという問題点があった。
【００１０】
しかも、特許文献２は、スタッドピン１０３に貫設孔を設けて熱伝導面積を減少させ、これにより炉壁１０１への熱伝導を小さくして炉壁温度を低くしていることから、結露水の生成を助長する結果となり、炉内での酸素分圧のバラツキが顕著になるという問題点があった。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、炉内での酸素分圧のバラツキを抑制することができる焼成炉、及びこの焼成炉を使用して積層セラミック電子部品間で焼結性のバラツキを抑制することが可能な積層セラミック電子部品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明に係る焼成炉は、炉内壁面に断熱材が配設された焼成炉において、金属製の板状部材が前記炉内壁面の内周に沿って前記断熱材中に突出するように設けられていることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明の焼成炉は、前記板状部材が、投影視全周に亙って形成されていることを特徴としている。
【００１４】
さらに、本発明に係る積層セラミック電子部品は、セラミックグリーンシートと卑金属材料を主成分とする導電パターンとを交互に積層してセラミック積層体を作製し、該積層体に焼成処理を施して内部電極が埋設されたセラミック素体を形成し、該セラミック素体の外表面に外部電極を形成して積層セラミック電子部品を製造する積層セラミック電子部品の製造方法において、前記焼成処理を、上記焼成炉を使用し、所定の酸素分圧下で行うことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の焼成炉によれば、炉内壁面に断熱材が配設された焼成炉において、金属製の板状部材が前記炉内壁面の内周に沿って前記断熱材中に突出するように設けられているので、焼成炉に加湿混合ガスを供給して焼成処理を行う場合、加湿混合ガスが温度の比較的低い炉壁内面に接触して結露しても、炉内上部で結露した結露水は炉内底面に達せずに前記板状部材で堰き止められる。したがって、結露水は底面に集中的に溜まるのを防止することができ、さらに炉内温度が上昇して結露水が再気化する場合においても下部の結露水のみならず板状部材で堰き止められた結露水も略同時に再気化することから、結露水は炉内で略均等に再気化されることとなり、これにより酸素分圧が上部と下部でバラツキが生じるのを抑制することができ、炉内における焼成雰囲気の均一性を確保することができる。
【００１６】
また、前記板状部材が、投影視全周に亙って形成されているので、複数段の板状部材が焼成炉の上下方向に設けられた構成とすることができ、これにより、結露水を各段の板状部材で堰き止めることができ、炉内温度が高くなったときの再気化も略均等に行なわれ、炉内での酸素分圧のより一層の均一化を図ることができる。
【００１７】
また、本発明の積層セラミック電子部品によれば、焼成処理を、上記焼成炉を使用し、所定の酸素分圧下で行うので、酸素分圧が炉内で略均一とされた焼成炉で焼成処理を行うことが可能となり、焼結性のバラツキを抑制することができ、所望の電気的特性を有する積層セラミック電子部品を高効率で製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳説する。
【００１９】
図１は本発明に係る焼成炉の一実施の形態（第１の実施の形態）を示す要部断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。尚、図２では断熱材を省略して図示している。
【００２０】
すなわち、本焼成炉は円筒状に形成されると共に、炉内壁面１にはグラスウールやロックウール等からなる断熱材２が配設されている。具体的には、炉内壁面１からは複数のスタッドピン３が突設され、先端がナット４で螺合されて断熱材２は炉内壁面１に取り付けられている。
【００２１】
そして、スタッドピン３とスタッドピン３との間には、鉄等の金属からなるリング状の板状部材５が炉内壁面１の内周に沿って前記断熱材２中から突出するように設けられている。
【００２２】
このように形成された焼成炉では、Ｎ２−Ｈ２−Ｈ２Ｏ等の加湿混合ガスを焼成炉に供給して被焼成物の焼成処理を施す場合に、比較的温度の低い炉壁内面１に加湿混合ガスが接触すると結露するが、斯かる場合であっても、図２の矢印に示すように、結露水は板状部材４で堰き止められて炉内底面に集中的に溜まることはない。そして、炉内温度が上昇すると炉内壁面１の温度も上昇することから、板状部材４に付着し、或いは板状部材４上に滞留している結露水が再気化する。すなわち、結露水は底面に集中的に滞留することもなく、また、炉内温度が上昇すると、炉内下部近傍のみならず、板状部材４近傍からも再気化することから、炉内雰囲気、すなわち炉内の酸素分圧を常に略均一に保持することが可能となる。
【００２３】
すなわち、上述した加湿混合ガスが炉内に供給されると、炉内温度が低い時期に前記加湿混合ガスが炉内壁面１に接触すると結露する。そして、この結露で生じた結露水は炉内壁面１を伝って下方に落下するが、炉内温度が上昇すると炉内壁面１の温度も上昇するため、結露水は再気化する。この時、結露水が焼成炉の底面付近に溜まってくると、結露水は解離して酸素を生成することから、炉内下方での酸素分圧が大きくなって炉内上方との雰囲気に差異が生じ、その結果焼成雰囲気に差異が生じ、被焼成物の焼結性が炉内の配設位置によって異なることとなる。
【００２４】
そこで、本第１の実施の形態では、炉内壁面１から板状部材４を突設させることにより、炉内壁面１で生じた結露水を板状部材１で堰き止めているので、結露水が炉体壁面１の下方に集中的に溜まるのを防止することができ、しかも炉内壁面１が温度上昇して結露水が再気化する際には上方と下方とで再気化量にバラツキが生じるのが抑制されて略均等に再気化することができる。そして、これにより炉内雰囲気を常に略均一に保持しながら焼成処理を行うことができ、焼結性にバラツキのない所望の焼結体を得ることができる。
【００２５】
図３は本発明に係る焼成炉の第２の実施の形態を示す要部断面図であり、図４は図３のＢ−Ｂ断面図である。尚、図４は断熱材を省略して図示している。
【００２６】
本第２の実施の形態では、スタッドピン３と炉内底面１ａとの間、及びスタッドピン３間に鉄等の金属からなる第１〜第３の板状部材６ａ〜６ｃが設けられている。
【００２７】
すなわち、該第１〜第３の板状部材６ａ〜６ｃは、炉内上下方向に複数段に設けられ、投影視全周に亙って形成されている。具体的には、第１〜第３の板状部材６ａ〜６ｃは所定長さＬを有して略湾曲状に形成されると共に、一定間隔Ｈを有して炉内壁面１から突設され、さらに互いに対向している第１〜第３の板状部材６ａ〜６ｃの各端部が平面視オーバーラップ長Ｔでもって重なり合うように配設されている。
【００２８】
このように形成された焼成炉では、炉内温度が比較的低いときに前記加湿混合ガスが炉内壁面１に接触すると、図５に示すように、炉体壁面１に沿って結露が発生し、該結露水は炉内壁面１に沿って滴下するが、該結露水は第１〜第３の板状部材６ａ〜６ｃによって堰き止められる。そして、炉内温度が上昇すると板状部材４に付着し、又は板状部材４上に滞留している結露水が再気化する。そして、第１〜第３の板状部材６ａ〜６ｃを設けていることから，第１の実施の形態と同様、再気化する際には上方と下方とで再気化量のバラツキが抑制され、略均等に再気化させることができる。そしてこれにより炉内雰囲気を常に略均一に保持しながら焼成処理を行うことができ、焼結性にバラツキのない所望の焼結体を得ることができる。
【００２９】
因みに、第２の実施の形態の焼成炉と従来の焼成炉（図８及び図９）について、最高焼成温度を１３００℃に設定してＮ２−Ｈ２―Ｈ２Ｏ系ガス（Ｎ２：１５０ＬＭ、Ｈ２：１０００ＣＣＭ、Ｈ２Ｏ：２４ＣＣＭ）を供給し、各焼成炉内の酸素分圧をジルコニア式酸素センサで測定したところ、従来の焼成炉では、酸素分圧は上部で３．２４×１０-9ＭＰａ、下部で４．０９×１０-9ＭＰａとなり、上部と下部とで０．８５×１０-9ＭＰａの差異が生じたのに対し、本第２の実施の形態の焼成炉では、酸素分圧は上部で３．１２×１０-9ＭＰａ、下部で３．５０×１０-9ＭＰａであり、上部と下部とで酸素分圧の差異は０．２８×１０-9ＭＰａとなり、本第２の実施の形態の焼成炉は従来の焼成炉に比べ、焼成炉内の上下間で酸素分圧のバラツキが大幅に低減されることが分かった。
【００３０】
また、第２の実施の形態と従来例との再気化量を比較したところ、再気化量も大幅に低減されることも分かった。
【００３１】
図６は、本第２の実施の形態の焼成炉と従来の焼成炉（図８及び図９）について、最高焼成温度を１３００℃に設定してＮ２−Ｈ２―Ｈ２Ｏ系ガス（Ｎ２：１５０ＬＭ、Ｈ２：１０００ＣＣＭ、Ｈ２Ｏ：２４ＣＣＭ）を供給し、再気化量の経時変化をジルコニア式酸素センサで測定したものである。■印が本第２の実施の形態（本発明）、▲印が従来例を示している。尚、横軸が経過時間（ｈｒ）、縦軸が起電力（Ｖ）である。
【００３２】
この図６から明らかなように、従来例では結露水は底面に集中的に溜まるため、再気化量が多いのに対し、本第２の実施の形態では、結露水は底面まで落下せず、中間で第１〜第３の板状部材６ａ〜６ｃによって堰き止められるので、結露水は量的にも減少し、再気化量も大幅に低減できる（図中、ΔＶは低減量を示す。）すなわち、第１〜第３の板状部材６ａ〜６ｃを炉内壁面１から突設させるだけで、結露に起因する焼成雰囲気の外乱を緩和することができ、炉内をより安定した均質状態とすることが可能となる。
【００３３】
また、炉内壁面１に取付けられた板状部材６の熱伝導率は、断熱材２の熱伝導率よりも高いため、焼成炉内の熱が、炉内壁面１に伝導し易く、その結果、炉内温度が低温域であっても、炉内壁面１の温度は、より露点に近くなり、結露量も低減される。すなわち、炉内温度が高くなくても、再気化量を低減することができ、炉内雰囲気を均一にすることが可能となる。
【００３４】
次に、本焼成炉を使用した積層セラミック電子部品の製造方法を説明する。
【００３５】
図７は本発明の製造方法で製造された積層セラミック電子部品としての積層セラミックコンデンサの一実施の形態を模式的に示した断面図である。
【００３６】
該積層セラミックコンデンサは、セラミック材料の焼結体からなるセラミック素体１１に内部電極１２（１２ａ〜１２ｆ）が埋設されると共に、該セラミック素体１１の両端部には外部電極１３ａ、１３ｂが形成され、さらに該外部電極１３ａ、１３ｂの表面には第１のめっき皮膜１４ａ、１４ｂ及び第２のめっき皮膜１５ａ、１５ｂが形成されている。
【００３７】
具体的には、各内部電極１２ａ〜１２ｆは積層方向に並設されると共に、内部電極１２ａ、１２ｃ、１２ｅは外部電極１３ａと電気的に接続され、内部電極１２ｂ、１２ｄ、１２ｆは外部電極１３ｂと電気的に接続されている。そして、内部電極１２ａ、１２ｃ、１２ｅと内部電極１２ｂ、１２ｄ、１２ｆとの対向面間で静電容量を形成している。
【００３８】
次に、上記積層セラミックコンデンサの製造方法を詳述する。
【００３９】
ＢａＣＯ３、ＳｒＣＯ３、ＣａＣＯ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２等のセラミック素原料を所定量秤量し、次いで、これら主成分原料をボールミルに投入して湿式で混合・粉砕し、その後、乾燥工程を経て所定条件下仮焼処理を行ない、セラミック原料粉末を得る。
【００４０】
次に、このセラミック原料粉末に、バインダ及び有機溶剤を加えてボールミル内で湿式混合し、セラミックスラリーを作製した後、このセラミックスラリーをドクターブレード法等の成形法を使用して成形加工し、その後所定寸法に切断して矩形状のセラミックグリーンシートを得る。
【００４１】
次いで、ＣｕやＮｉ等の卑金属材料を主成分とした内部電極用導電性ペーストを用意し、スクリーン印刷法等を使用してセラミックグリーンシート上に前記内部電極用導電性ペースト塗布し、導電パターンを形成する。その後、導電パターンが形成されたセラミックグリーンシートを所定方向に複数枚積層し、導電パターンの形成されていないセラミックグリーンシートで挟持し、圧着してセラミック積層体を作製する。
【００４２】
そしてこの後、上記焼成炉を使用し、所定条件下加熱してバインダを燃焼させ、さらに上記焼成炉にＮ２−Ｈ２−Ｈ２Ｏを供給して酸素分圧が２．０×１０-8        ＭＰａ以下の還元雰囲気下、８５０〜１０００℃の温度で焼成処理を施し、これにより内部電極２が埋設されたセラミック素体１１を得る。
【００４３】
次に、このセラミック素体１１をバレル研磨してセラミック素体１１の端面から内部電極１２を露出させ、その後、セラミック素体１１の両端部に外部電極用導電性ペーストを塗布し、乾燥させた後、所定条件下、焼付け処理を行ない、外部電極１３ａ、１３ｂを形成する。
【００４４】
そしてこの後、電解めっきを施して外部電極１３ａ、１３ｂの表面にＮｉ、Ｃｕ等からなる第１のめっき皮膜１４ａ、１４ｂを形成し、さらに該第１のめっき皮膜１４ａ、１４ｂの表面にＳｎやはんだ等からなる第２のめっき皮膜１５ａ、１５ｂを形成し、これにより積層セラミックコンデンサが製造される。
【００４５】
このように本積層セラミックコンデンサは、上記焼成炉を使用してセラミック積層体に焼成処理を施しているので、酸素分圧が略均一な焼成炉で焼成処理が行われることとなり、焼結性の程度が略均質で電気的特性の良好な積層セラミックコンデンサを高効率で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る焼成炉の第１の実施の形態の要部断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明に係る焼成炉の第２の実施の形態の要部断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】上記第２の実施の形態の作用を説明するための説明図である。
【図６】上記第２の実施の形態における起電力（再気化量）の経時変化を示した図である。
【図７】上記焼成炉を使用して製造される積層セラミック電子部品としての積層セラミックコンデンサの一実施の形態を示す断面図である。
【図８】従来の焼成炉の一例を示す要部断面図である。
【図９】図８のＸ−Ｘ断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  炉内壁面
２  断熱材
５  板状部材
６ａ〜６ｃ  板状部材
１１  セラミック素体
１２ａ〜１２ｆ  内部電極
１３ａ、１３ｂ  外部電極
【図１】
2006349196.tif 000003
【図２】
2006349196.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006349196.tif 000006
【図５】
2006349196.tif 000007
【図６】
2006349196.tif 000008
【図７】
2006349196.tif 000009
【図８】
2006349196.tif 000010
【図９】
2006349196.tif 000011