(57)【要約】　【課題】熱処理過程におけるセラミック成形体から揮発した有機成分を確実に検出できるようにする。また、その検出結果により、的確な熱処理をセラミック成形体に対して行うことができ、良品率を向上させる。　【解決手段】有機成分を含有するセラミック成形体を熱処理するための第１の熱処理空間３と、第１の熱処理空間３から取り出された所定量の雰囲気ガスに含まれる炭素成分を、特定の炭素化合物に変換する変換部４と、雰囲気ガス中における特定の炭素化合物の成分比率を検出する検出部５と、を備える熱処理装置。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
　有機成分を含有するセラミック成形体を熱処理するための第１の熱処理空間と、
　前記第１の熱処理空間から取り出された所定量の雰囲気ガスに含まれる炭素成分を、特定の炭素化合物に変換する変換部と、
　前記雰囲気ガス中における前記特定の炭素化合物の成分比率を検出する検出部と、
　を備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
　前記検出部での成分比率検出結果に基づいて、前記第１の熱処理空間における熱処理条件をフィードバック制御する制御部をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項３】
　前記変換部は、前記第１の熱処理空間内部に配置されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の熱処理装置。
【請求項４】
　前記変換部は、前記雰囲気ガスを収納する第２の熱処理空間と、前記第２の熱処理空間に収納された前記雰囲気ガスを加熱する加熱手段と、を有することを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱処理装置。
【請求項５】
　前記第２の熱処理空間内部に酸素を供給する酸素供給手段をさらに備えることを特徴とする、請求項４に記載の熱処理装置。
【請求項６】
　前記第２の熱処理空間内部から前記雰囲気ガスを外部に排出する排ガス手段をさらに備えることを特徴とする、請求項４または請求項５に記載の熱処理装置。
【請求項７】
雰囲気ガス中において、有機成分を含有するセラミック成形体を熱処理する際に、
　所定量の前記雰囲気ガスを試料として取り出し、前記試料中の炭素成分を特定の炭素化合物に変換する変換工程と、
　前記試料中における前記特定の炭素化合物の成分比率を検出する検出工程と、
　を有することを特徴とする雰囲気ガス中の炭素成分検出方法。
【請求項８】
　前記特定の炭素化合物は二酸化炭素であり、前記変換工程において、前記試料を完全燃焼させ、前記試料中の炭素成分を二酸化炭素に変換することを特徴とする、請求項７に記載の雰囲気ガス中の炭素成分検出方法。
【請求項９】
　所定の時間間隔をおいて前記変換工程を経て得られた前記特定の炭素化合物の成分比率から求めたそれぞれの炭素成分重量と、前記所定の時間間隔をおいて熱処理中の前記セラミック成形体の重量検出によって得られたそれぞれの離脱有機成分重量とから、前記所定時間間隔をおいた状態での前記セラミック成形体からの炭素成分減少速度と有機成分減少速度とを求めることを特徴とする、請求項７または請求項８に記載の雰囲気ガス中の炭素成分検出方法。
【請求項１０】
　請求項７または請求項８に記載の雰囲気ガス中の炭素成分検出方法により検出された前記試料中における前記特定の炭素化合物の成分比率が、前記特定の炭素化合物の成分比率の目標値に近づくように、熱処理条件をフィードバック制御して、セラミック成形体を熱処理する工程を含むことを特徴とする、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、セラミック電子部品となるセラミック成形体の脱脂処理などを行うための熱処理装置、雰囲気ガス中の炭素成分検出方法、およびセラミック電子部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
　セラミック電子部品となるセラミック成形体の製造工程では、セラミック粉末に有機結合剤、有機可塑剤等を添加して流動性を付与した状態で成形する成形工程がある。そのため、成形後には不要となった有機結合剤を焼結などの高温処理前に除去（脱脂）する工程が必要となっている。
【０００３】
　そして、このような脱脂には、有機結合剤等を燃焼させることにより脱脂する方法や、有機結合剤等を蒸発燃焼させることにより脱脂する方法がある。
【０００４】
　このような脱脂に際しては、セラミック成形体の割れや膨れや表層の剥離といった不具合が発生しないようにその脱脂速度を制御することが重要である。
【０００５】
　有機結合剤等の燃焼を図る脱脂の場合、脱脂速度に応じて炉内の一酸化炭素の発生量や酸素成分比率の変化があるので、炉内中における一酸化炭素の発生量の管理に従って燃焼温度や燃焼雰囲気の制御を行うことにより脱脂速度を制御するもの（例えば、特許文献１参照）や、炉内における燃焼に必要な酸素の成分比率管理に従って、燃焼温度や燃焼雰囲気の制御を行うことによって脱脂速度を制御する技術（例えば、特許文献２参照）が知られている。
【特許文献１】特公平７−７６１３２号（全頁、全図）
【特許文献２】特開平３−２３００９０号（全頁、全図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
　しかしながら、これらの脱脂速度制御では、脱脂処理の初期において、一酸化炭素に炉内で変化される以前から有機成分が揮発しはじめていたり、その揮発した有機成分から例えば酢酸やアセトアルデヒド、アルコールなどの中間生成物が生じたりしているにもかかわらず、一酸化炭素についてはその検出がないことから、まだ脱脂が進行していないものと判断してしまうことがある。その場合脱脂が促進されるよう、炉内温度をその状態における脱脂のための適正温度よりも高温側に上昇させてしまう制御を行うおそれがあった。このような制御がなされた場合、脱脂が急速に進行することになるから、結合剤や可塑剤のセラミック成形体からの急激な消失により、その成形品にクラックが発生するなどの不具合が生じるおそれがあった。
【０００７】
　したがって、単に揮発や蒸発した有機成分に関してもその検出を的確に行うことが望ましいものとなっていた。
【０００８】
　本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであって、熱処理過程におけるセラミック成形体から揮発した有機成分を確実に検出して、的確な熱処理をセラミック成形体に対して行うことができ、良品率を向上させることのできる熱処理装置、雰囲気ガス中の炭素成分検出方法、およびセラミック電子部品の製造方法の提供を解決しようとする課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
　（１）本発明に係る熱処理装置は、有機成分を含有するセラミック成形体を熱処理するための第１の熱処理空間と、前記第１の熱処理空間から取り出された所定量の雰囲気ガスに含まれる炭素成分を、特定の炭素化合物に変換する変換部と、前記雰囲気ガス中における前記特定の炭素化合物の成分比率を検出する検出部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
　ここで、雰囲気ガス中の炭素成分とは、主としてセラミック成形体から揮発して第１の熱処理空間の雰囲気ガス中に含まれるようになった有機成分などにおける炭素成分である。雰囲気ガス中の炭素成分を特定の炭素化合物に変換するとは、主に各種有機化合物として雰囲気ガス中に存在する有機成分を構成する炭素をたとえば完全燃焼させる過程を経ることにより、その炭素成分のほとんどが特定の炭素化合物としてのみ存在する状態に化学的に変換することをいう。
【００１１】
　本発明によれば、熱処理に伴って発生する有機成分における炭素成分を特定の炭素化合物に変換することによって、その特定の炭素化合物の雰囲気ガス中における成分比率を検出し、その成分比率の検出結果に基づいて、セラミック成形体から揮発や蒸発した有機成分について確実性高くその量や、揮発速度などを換算することができるので、セラミック成形体からの有機成分の実際の離脱状況を高精度に把握できる。
【００１２】
　本発明に係る熱処理装置は、前記検出部での成分比率検出結果に基づいて、前記第１の熱処理空間における熱処理条件をフィードバック制御する制御部をさらに備えることが好ましい。この場合、セラミック成形体からの有機成分の熱処理による実際の離脱状況が正しいプロセスから外れていると判明すると、そのプロセスに合わせた熱処理条件となるように熱処理時の温度や、処理時間、雰囲気など条件をフィードバック制御することになって、セラミック成形体に対して適正な熱処理を自動的に調整しながら行うことができる。
【００１３】
　また、本発明に係る熱処理装置において、前記変換部は、前記第１の熱処理空間内部に配置されていることが好ましい。この場合、変換部が第１の熱処理空間の外部に配置されるものでないから、熱処理装置全体をコンパクトに構成できる。
【００１４】
　また、本発明に係る熱処理装置において、前記変換部は、前記雰囲気ガスを収納する第２の熱処理空間と、前記第２の熱処理空間に収納された前記雰囲気ガスを加熱する加熱手段と、を有することが好ましい。
【００１５】
　また、本発明に係る熱処理装置は、前記第２の熱処理空間内部に酸素を供給する酸素供給手段をさらに備えることが好ましい。この場合、例えば第１の熱処理空間における熱処理が低酸素分圧下での脱脂処理のとき、雰囲気ガスの含有炭素成分をその雰囲気ガスのままの状態で酸化処理などにより二酸化炭素に特定する変換しようとしても、酸素分圧が小さいため、変換処理が不十分となるが、別途酸素供給して含有炭素成分を酸化処理することによって二酸化炭素に完全に変換した状態にすることができ、その状態で二酸化炭素濃度の検出など成分比率検出を行うことによってセラミック成形体から離脱した有機成分量や炭素成分減少速度などを精度良く検出できる。
【００１６】
　（２）本発明に係る雰囲気ガス中の炭素成分検出方法は、雰囲気ガス中において、有機成分を含有するセラミック成形体を熱処理する際に、所定量の前記雰囲気ガスを試料として取り出し、前記試料中の炭素成分を特定の炭素化合物に変換する変換工程と、記試料中における前記特定の炭素化合物の成分比率を検出する検出工程と、を有することを特徴とする。
【００１７】
　この場合、熱処理に伴って発生する有機成分における炭素成分を特定の炭素化合物に変換することによって、その特定の炭素化合物の雰囲気ガス中における成分比率を検出し、その成分比率の検出結果に基づいて、セラミック成形体から揮発や蒸発した有機成分について確実性高くその量や、揮発速度などを換算することができるので、セラミック成形体からの有機成分の実際の離脱状況を高精度に把握できる。
【００１８】
　また、本発明に係る雰囲気ガス中の炭素成分検出方法は、前記特定の炭素化合物は二酸化炭素であり、前記変換工程において、前記試料を完全燃焼させ、前記試料中の炭素成分を二酸化炭素に変換することが好ましい。この場合、成分検出を簡易に行うことのできる二酸化炭素に変換するから、雰囲気ガス中の炭素成分含有率などを簡易に求めることができる。
【００１９】
　また、本発明に係る雰囲気ガス中の炭素成分検出方法は、所定の時間間隔をおいて前記変換工程を経て得られた前記特定の炭素化合物の成分比率から求めたそれぞれの炭素成分重量と、前記所定の時間間隔をおいて熱処理中の前記セラミック成形体の重量検出によって得られたそれぞれの離脱有機成分重量とから、前記所定時間間隔をおいた状態での前記セラミック成形体からの炭素成分減少速度と有機成分減少速度とを求めることが好ましい。この場合、セラミック成形体からの有機成分の減少速度と、特定の炭素化合物に変換して求められたセラミック成形体からの炭素成分減少速度とから、セラミック成形体の重量減少の各段階における炭素成分の減少の状態を求めることができるなどにより、きめ細かく有機成分の離脱状態が把握でき、熱処理条件の自動的な調整などもきめ細かく行うことができる。
（３）本発明に係るセラミック電子部品の製造方法は、請求項７または請求項８に記載の雰囲気ガス中の炭素成分検出方法により検出された前記試料中における前記特定の炭素化合物の成分比率が、前記特定の炭素化合物の成分比率の目標値に近づくように、熱処理条件をフィードバック制御して、セラミック成形体を熱処理する工程を含むことを特徴とする。
【００２０】
　このセラミック電子部品の製造方法によれば、セラミック成形体からの有機成分の熱処理による実際の離脱状況が正しいプロセスから外れていると判明すると、そのプロセスに合わせた熱処理条件となるように熱処理条件をフィードバック制御することになって、セラミック成形体に対して適正な熱処理を自動的に行うことができ、品質の良いセラミック電子部品を得ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
　以上説明したように、本発明によれば、熱処理に伴って発生する有機成分における炭素成分を特定の炭素化合物に変換することによって、その特定の炭素化合物の試料中における成分比率を検出し、その成分比率の検出結果に基づいて、セラミック成形体から揮発や蒸発した有機成分について確実性高くその量や、揮発速度などを換算することができるので、セラミック成形体からの有機成分の実際の離脱状況を高精度に把握でき、その把握した結果に基づいて熱処理の制御を行うことにより、セラミック成形体にクラックなどを発生させることなく良品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
　以下、本発明の詳細を図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００２３】
　図１ないし図５は、図１は、本発明の実施形態に係る熱処理装置を示す概略説明図、図２は、熱処理空間内の温度と検出される二酸化炭素濃度との関係を示すグラフ、図３は、熱処理の経過時間における熱処理空間内の温度および雰囲気中の二酸化炭素濃度を示すグラフ、図４は、熱処理の経過時間における二酸化炭素濃度の制御プロファイルとそれに従って制御された熱処理空間内の温度を示すグラフ、図５は、熱処理工程を示すフローチャートである。
【００２４】
　図１には、例えば、積層セラミックコンデンサなどのセラミック成形体の脱脂処理を行うための熱処理装置を示している。
【００２５】
　この熱処理装置は、連続炉を備えるものでもよいとともに、バッチ式の熱処理炉を備えるものでもよい。ここでは、バッチ式の熱処理炉を備えるものについて説明する。図１を参照して、熱処理装置１は、バッチ式の熱処理炉２と、この熱処理炉２の第１の熱処理空間としての熱処理空間３から雰囲気ガスを試料として取り出して試料中の有機成分等における炭素成分を二酸化炭素に変換する変換部としての雰囲気ガス燃焼装置４と、雰囲気ガス燃焼装置４で二酸化炭素に変換された状態の試料から二酸化炭素濃度を検出する検出部としてのガス濃度計５と、このガス濃度計５で検出された二酸化炭素の濃度に基づいて、熱処理空間３内の温度制御等を行う制御部としての制御装置６とを備えて構成されている。
【００２６】
　熱処理炉２は、断熱壁７で上下前後左右のほぼ全方位で囲まれた熱処理空間３を有するように構成されている。この熱処理空間３内には、積層セラミックコンデンサを多数積載可能な匣８が上下に複数段に積載された状態で炉床の台９に設けられている。熱処理空間３内には、加熱手段としてのヒータ１０が配備されているとともに、炉内温度検出のための温度センサ１１が配備されている。熱処理空間３内で雰囲気ガスが匣８を通過して循環可能（図１において雰囲気ガスの循環する様子を白抜きの矢印で一例として示している）とするため、送風ファンなどの雰囲気ガス循環装置が設けられていてもよい。さらに、図示しないが、熱処理空間内へ例えば空気などの新鮮な雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給装置を設けている。
【００２７】
　雰囲気ガス燃焼装置４は、試料として取り入れた雰囲気ガスを燃焼させる熱処理を行う第２の熱処理空間を有する。そして、雰囲気ガス燃焼装置４は、熱処理を行っている際、所定時間（例えば１０分）ごとに熱処理空間３内における雰囲気ガスを試料として管路を通して所定量取り出し、図示しないヒータでその試料を加熱させて有機成分等を燃焼させる装置である。雰囲気ガス燃焼装置４において、その燃焼は、例えば、温度が１０００℃であり、その燃焼時間が約１秒間である。なお、雰囲気ガス燃焼装置４での燃焼のための加熱手段としては、電気的に加熱するヒータに限定されるものではなく、ガス加熱を行うものなどでもよい。ガス加熱の場合燃料ガス等が雰囲気ガスと混合されることがないよう間接的に加熱される。また、燃焼時の加熱温度、及び時間も上記に限定されない。この燃焼処理により、燃焼後の試料では、一酸化炭素濃度が１００ｐｐｍ以下であることが判明しており、上記燃焼条件でほぼ完全に有機成分における炭素成分が二酸化炭素に変換されている。
【００２８】
　雰囲気ガス燃焼装置４で燃焼処理された試料ガスは管路を通してガス濃度計５に供給され、ガス濃度計５に備えられている赤外線式の二酸化炭素濃度計により試料ガス中における二酸化炭素濃度が測定される。その測定結果の二酸化炭素濃度情報は電気信号に変換されて、制御装置６に伝送される。
【００２９】
　制御装置６では、ガス濃度計５から入力された二酸化炭素濃度情報に基づいて、予め実験等により作成されている温度制御プロファイル（図２参照）と比較して、熱処理空間３内の温度がこの温度制御プロファイルにおける二酸化炭素濃度に対応する最適温度となるように、温度センサ１１からの検出温度とも比較してヒータへの電力を制御する。あるいは、制御装置６では、ガス濃度計５から入力された二酸化炭素濃度情報に基づいて、予め実験等により作成されている二酸化炭素濃度制御プロファイル（図４参照）と比較して、熱処理空間３内の二酸化炭素濃度がこの二酸化炭素濃度制御プロファイルにおける二酸化炭素濃度に対応する最適温度となるように、温度制御プロファイルにも従うように温度センサ１１からの検出温度とも比較してヒータへの電力を制御する。これらの制御については後にさらに説明する。
【００３０】
　次に、熱処理装置１を利用して、所望のセラミックコンデンサのセラミック成形体について脱脂処理を行うときの制御目標となる温度制御プロファイルまたは二酸化炭素濃度制御プロファイルを作成する工程について図３に基づいて説明する。
【００３１】
　所望の積層セラミックコンデンサのセラミック成形体について脱脂処理を実際の製品を生産する際の脱脂工程と同様な状態に段取りして、熱処理炉２内の匣８にそのセラミック成形体のワークを収納しておく。次いで、予め適宜設定された温度プロファイルにしたがって熱処理空間３における温度制御を開始する。図３では、横軸は、原点が脱脂の熱処理開始時点とされる経過時間を示しており、縦軸は、揮発した有機成分中の炭素成分を二酸化炭素に換算したその二酸化炭素濃度、および、熱処理空間内の雰囲気ガス温度を示している。この場合の温度プロファイルは、図３において細線で示されているように、従来セラミック成形体からの有機成分の離脱速度が速過ぎて欠陥が生じていたと思われる温度制御の初期の単位時間当たりの温度上昇率を比較的低く設定し、所定時間経過後にその温度上昇率を上げた昇温を行い、次いで、所定時間経過後に一定温度を保つように設定されている。その温度プロファイルにしたがって温度制御したときに、所定時間（例えば１０分）ごとに、熱処理空間３内の雰囲気ガスを試料として取り出し、雰囲気ガス燃焼装置４で完全燃焼した試料におけるガス濃度計５で測定する。その測定により得られた二酸化炭素濃度が図３において太線で示されている。これにより、脱脂工程における温度と、その温度におけるセラミック成形体から離脱した有機成分における炭素成分を二酸化炭素濃度に換算したものとの関係が図２に示すように得られる。また、予め設定された温度プロファイルにしたがって温度制御した場合に得られる脱脂工程での二酸化炭素濃度の変動状況に基づいて、図４に太線で示すような、実際に製品を生産する際の脱脂工程における脱脂処理開始時点からの二酸化炭素濃度の制御プロファイルが作成される。この作成はコンピュータを用いて自動的に作成しても良いとともに、人手作業により作成しても良い。上記のように熱処理装置１を利用して、セラミック成形体について脱脂処理を行うことに関して、熱処理炉内の雰囲気ガスについて特定の炭素化合物、この実施形態の場合は燃焼などにより二酸化炭素に変換する工程を経てからその炭素化合物の試料中の成分比率を検出する工程を含む熱処理方法は、請求項７に係る発明に相当する。
【００３２】
　次に、上記のようにして得られた温度制御プロファイルおよび二酸化炭素濃度の制御プロファイルにしたがって脱脂工程の熱処理を制御する熱処理方法について図２、図４および図５のフローチャートに基づいて説明する。
【００３３】
　所望の積層セラミックコンデンサのセラミック成形体について脱脂処理を行うための脱脂処理温度と、脱脂処理に伴いセラミック成形体から離脱する有機成分中の炭素成分を二酸化炭素に変換した場合のその二酸化炭素の雰囲気中での濃度との関係の制御プロファイルの一例を図２に示している。この図２は、横軸を熱処理空間内の雰囲気温度とし、縦軸を二酸化炭素濃度としている。そして、図２においては、従来の制御プロファイルも破線で例示している。本発明の実施形態の場合の制御プロファイルについては、図２において実線で示されている。従来の場合は、熱処理炉における雰囲気中の二酸化炭素濃度に対応する制御プロファイルとなっている。従来においては、およそ１２０℃から２００℃までの間での雰囲気温度では、実際にはセラミック成形体から有機成分が揮発する状態となっているにもかかわらず検出されていないため、その検出されていない雰囲気温度でのセラミック成形体からの有機成分の離脱について制御されない。本実施形態では、従来検出されていなかった揮発有機成分を二酸化炭素の成分比率として確実に検出できているから、検出された二酸化炭素濃度に応じて熱処理温度を適宜に抑制する制御を行える。
【００３４】
　その制御の過程が、図４に示されている。図４において、横軸は、原点が脱脂の熱処理開始時点とされる経過時間を示しており、縦軸は、揮発した有機成分中の炭素成分を二酸化炭素に換算したその二酸化炭素濃度、および、熱処理空間内の雰囲気ガス温度を示している。そして、図４において、太線は、脱脂工程の開始時点からの経過時間にしたがった二酸化炭素濃度の制御プロファイルを示し、細線は、この二酸化炭素濃度の制御プロファイルと、図２に示す温度制御プロファイルにしたがって温度制御したときの熱処理空間３内における温度の変化の様子を示している。脱脂工程の初期は予め設定された単位時間当たりの温度上昇率で熱処理空間３内を昇温させていき、その後、二酸化炭素濃度の制御プロファイルにしたがって温度制御を行う。その温度制御を行ったときの熱処理空間３内における温度については、図４に示すように、二酸化炭素制御プロファイルの二酸化炭素濃度が０％である間は所定の温度上昇率で昇温させ、制御プロファイルの二酸化炭素濃度が比較的緩い一定増加率で増加する領域においては、その一定増加率で二酸化炭素濃度が増加していく軌跡を描くように、実際の試料から得られる二酸化炭素濃度と、その軌跡上の二酸化炭素濃度とを比較し、その偏差が小さくなるように、実際の試料から得られる二酸化炭素濃度をフィードバック制御する。同様に、所定時間経過後の二酸化炭素濃度からはそれ以前の二酸化炭素濃度の増加率よりも大きい予め設定された増加率で二酸化炭素濃度が増加していく軌跡を描くように、実際の試料から得られる二酸化炭素濃度と、その軌跡上の二酸化炭素濃度とを比較し、その偏差が小さくなるように、実際の試料から得られる二酸化炭素濃度をフィードバック制御する。さらに、所定時間経過後は制御プロファイルの二酸化炭素濃度は急速に低下していく過程となるが、その過程ではあらかじめ設定された温度を維持する制御が行われ、さらに所定時間経過後に温度制御を停止して、冷却処理が行われる。
【００３５】
　以上のように、本発明によれば、セラミック成形体を脱脂する熱処理工程において、その工程初期における有機成分の揮発や蒸発したものについても、熱処理空間中の雰囲気ガスを試料として取り出し、試料中の有機成分における炭素成分のほぼすべてを二酸化炭素に変換してその二酸化炭素濃度を測定し、その測定結果に基づいて、熱処理空間の温度制御などによる二酸化炭素濃度制御などを行うものであるから、脱脂が不当に急速に行われるような不具合を回避できるものとなっている。したがって、脱脂処理されたセラミック成形体の脱脂処理に伴う不良品発生率が従来に比して低くなっている。
【００３６】
　以上の熱処理工程について、図５のフローチャートに基づいて簡単に説明する。ヒータ１０を温度上昇させて熱処理を開始すると、所定時間ごとに、現時点での制御対象ガス濃度としてガス濃度計５で得られる二酸化炭素濃度と、温度センサ１１で得られる熱処理空間３内の温度とを制御装置６に読み込む（図５のステップＳ１参照）。次いで、その読み込みされた温度が、予め設定されている制御が実際に行われる状態の制御対象温度の範囲内となっているか否かを判断し（図５のステップＳ２参照）、それが範囲内であれば、その時点での二酸化炭素濃度制御プロファイルで設定されている二酸化炭素濃度を目標として設定する（図５のステップＳ３参照）。実測の二酸化炭素濃度と目標の二酸化炭素濃度との偏差からこの偏差を小さくするように温度制御するためのヒータ出力を演算し（図５のステップＳ４参照）、その演算結果に基づいてヒータの出力を制御する（図５のステップＳ５参照）。以上を所定時間ごと繰り返し、所定の二酸化炭素濃度制御プロファイルに従った制御により、脱脂が完了したものとされる時点（図５のステップＳ６参照）で熱処理工程を終了する。
【００３７】
　次に、上記とは別の実施形態について、図６を参照して簡単に説明する。なお、上記実施形態と同様の構成については説明を省略し、図中の符号も上記実施形態と同様の構成については同じ符号をつける。この別の実施形態では、熱処理炉２における熱処理空間３内に変換部としての雰囲気ガス燃焼装置１４を設けている。この雰囲気ガス燃焼装置１４には、図示しないが熱処理空間３内から試料として得た雰囲気ガスを燃焼させるためのヒータが設けられている。そして、雰囲気ガス燃焼装置１４は熱処理空間３内の高温環境下に配置されているから、雰囲気ガスの試料が結露することなくサンプリングでき、したがって、この場合は、結露による測定誤差も抑制される。
【００３８】
　本発明は、上述の実施の形態に限定されず、種々な変形が可能である。
【００３９】
　(１)熱処理中の雰囲気ガスから取り出した試料についてその有機成分等から炭素成分を二酸化炭素に変換するものを上記実施形態では示したが、二酸化炭素以外の炭素化合物でも成分比率分析が可能なものであり、かつその変換がほぼ完全に行えるものであれば、二酸化炭素に限定されるものではない。
【００４０】
　(２) 熱処理中の雰囲気ガスから取り出した試料についてその有機成分等から炭素成分を二酸化炭素に変換するものにおいて本発明ではその変換を試料の燃焼により行うものを示したが、その変換手段としては、燃焼以外の化学変化により有機成分等の炭素成分を二酸化炭素に変換できる手段などを採用してもよい。
【００４１】
　(３)上記各実施形態では、熱処理による脱脂工程でのセラミック成形体から離脱する有機成分を二酸化炭素に変換し、その二酸化炭素濃度に基づいて熱処理の温度制御を行う場合を示したが、温度制御のみならず、熱処理空間への雰囲気ガスの供給量の制御も組み合わせて行ってもよい。すなわち、有機成分の揮発などセラミック成形体からの有機成分の離脱の難易を新たな雰囲気ガスの供給などにより制御するのである。また、雰囲気ガスの供給量制御のみ行い、温度制御を行わない場合でもよい。
【００４２】
　（４）上記各実施形態では、セラミック成形体として積層セラミックコンデンサを示したが、本発明は、セラミック成形体として、これに限定されるものではなく、その他各種のセラミック成形体に適用できる。
【実施例１】
【００４３】
　次に、本発明者が上記熱処理を実際に行うことにより、３．２ｍｍ×１．６ｍｍ×１．８ｍｍの寸法（これは焼成後の寸法である）を有する１μＦの積層セラミックコンデンサについて脱脂処理したものと、同種のセラミックコンデンサについて従来方法で脱脂処理したものとにおけるデラミネーション（階層剥離）発生率を表１に示す。
【００４４】
【表１】
2004123524.tif 000003
　本発明方法と従来方法とでそれぞれ検査個数１００００個についてデラミネーションの発生の有無を検査したところ、従来方法におけるデラミネーション発生率は０．５％であったのに対して、本発明方法では、０％であった。
【実施例２】
【００４５】
　次に、二酸化炭素濃度の測定により、実施例１と同じサイズの積層セラミックコンデンサ成形体（含有有機成分は１０ｗｔ％）の脱脂中の重量減少モニタリング方法について例を挙げる。本実施例２では、熱処理炉としての脱脂炉２１内からその熱処理空間内の雰囲気ガスを試料として取り出したサンプリングガスを完全燃焼させ、これの二酸化炭素濃度を重量減少速度に換算する方法について示す。
【００４６】
　図７を参照にして、積層セラミックコンデンサ成形体２２について、天秤２３つきの脱脂炉２１を用い、窒素雰囲気中（流量１０リットル／ｍｉｎ）、４００℃まで昇温することにより脱脂した。積層セラミックコンデンサ成形体２２の投入重量は１ｋｇである。その積層セラミックコンデンサ成形体２２の脱脂中の重量を天秤２３で測定した。また、脱脂炉２１内からガスを１（リットル／ｍｉｎ）抜き取り、このガスを１（リットル／ｍｉｎ）のエア、すなわち空気が図示しない酸素供給手段、例えばエアポンプにより供給されている小型燃焼炉２４を用いて８００℃で熱処理し、この熱処理した後のガス中における二酸化炭素濃度を二酸化炭素濃度計２５によって測定した。積層セラミックコンデンサ成形体２２の脱脂中の重量および二酸化炭素濃度は、１分間に１回の割合で測定した。天秤２３が測定した重量減少速度と二酸化炭素濃度測定結果を図８のグラフに示す。図８は、温度を横軸にとり、脱脂中の二酸化炭素濃度、脱脂中の積層セラミックコンデンサ成形体２２の重量減少率、および、脱脂中の積層セラミックコンデンサ成形体２２の重量減少速度を縦軸にとったグラフであって、脱脂時の温度変化に伴なう二酸化炭素濃度、重量減少率、重量減少速度の状態を示している。図８のグラフにおける実線は二酸化炭素濃度を示し、一点鎖線は重量減少率を示し、破線は重量減少速度を示す。なお、二酸化炭素濃度から炭素成分の重量減少速度が求められる。その求め方の詳細は以下の通りである。
【００４７】
　脱脂炉２１内投入ガス流量：Ａ（リットル／ｍｉｎ）、完全燃焼させるための小型燃焼炉投入ガス（エア）流量：Ｂ （リットル／ｍｉｎ）、脱脂炉内から小型燃焼炉へのガスサンプリング量：Ｃ（リットル／ｍｉｎ）、検出された二酸化炭素濃度：ａ（ｖｏｌ％）とする。
【００４８】
　小型燃焼炉２４で空気による希釈分を除いた二酸化炭素濃度ｂは、
　ａ×（Ｂ＋Ｃ）／Ｃ（ｖｏｌ％）＝ｂ（ｖｏｌ％）と表す。
【００４９】
　１分間当たりに発生した二酸化炭素量は、ｂＡ／１００（リットル）＝ｂＡ／２２４０（ｍｏｌ／ｍｉｎ）である。
【００５０】
　よって、（１分間当たりに減少した炭素量）は、（ｂＡ／２２４０）×１２＝５．３５７ｂＡ×１０−３（ｇ／ｍｉｎ）である。
【００５１】
　積層セラミックコンデンサ成形体２２のチャージ重量をＤ（ｇ）とすると、（炭素の重量減少速度）＝５．３５７ｂＡ×１０−１／Ｄ（ｗｔ％／ｍｉｎ）……式（１）
　例えば、本実施例２において重量減少率４（ｗｔ％）の時点での炭素減少速度は、図８に基づく数値の算出および計算で求められる。重量減少率４ｗｔ％のときの温度は、およそ２２０℃であり、そのときの二酸化炭素濃度は、図８のグラフから０．６（ｖｏｌ％）として得られる。図８において、重量減少率４ｗｔ％の目盛り位置から横軸に平行に補助線（図では二点鎖線）を引き、その補助線と重量減少率のグラフとの交点位置から縦軸に平行に補助線（図では二点鎖線）を引き、その補助線と、二酸化炭素濃度のグラフ、重量減少速度のグラフおよび横軸との交点がそれぞれそのときの二酸化炭素濃度値、重量減少速度値および温度となる。それらの得られた数値を、ｂを求める式に代入すると、ｂ＝０．６×（１＋１）／１＝１．２（ｖｏｌ％）が求まる。Ａ＝１０（リットル／ｍｉｎ）、Ｄ＝１０００（ｇ）を式（１）に代入し、０．００６４（ｗｔ％／ｍｉｎ）と求めることができた。この時、実際の重量減少速度（天秤２３による重量測定結果に基づく）は０．０１（ｗｔ％／ｍｉｎ）であることから、脱有機成分中の炭素重量比は、０．００６４／０．０１＝０．６４である。
【００５２】
　このようにして、重量減少率毎に、脱有機成分中の炭素重量比を求めた（表２参照）。なお、本実施例２では、サンプリングガスは高温で処理したが、触媒などを用いて処理しても構わない。
【００５３】
【表２】
2004123524.tif 000004
　その効果としては、脱脂炉内から雰囲気ガスを抜き取り、これを燃焼させてガス中の有機成分を二酸化炭素まで分解し、この二酸化炭素濃度を測定することにより、脱脂中の炭素重量減少速度が検出できる。
【００５４】
　また、小型燃焼炉に酸素（空気）を投入することにより、窒素雰囲気中などの低酸素雰囲気環境下で脱脂を行った場合でも、脱脂中の炭素重量減少速度を検出することができる。
【００５５】
　また、予め重量減少率毎の脱有機成分中の炭素重量比を求めておくことにより、天秤の備わっていない脱脂炉での脱脂中の重量減少速度を二酸化炭素濃度から求めることもできる。
【実施例３】
【００５６】
　次に、二酸化炭素濃度の測定により、実施例１と同じサイズの積層セラミックコンデンサ成形体（含有有機成分１０ｗｔ％）の脱脂中の重量減少モニタリングについて別の例を挙げる。この実施例３では、排ガス処理炉３３で燃焼処理された後のガスの二酸化炭素濃度を重量減少速度に換算する方法について説明する。
【００５７】
　図９を参照して、積層セラミックコンデンサ成形体３２について、天秤３５つきの熱処理炉としての脱脂炉３１を用い、窒素雰囲気中（流量１０（リットル／ｍｉｎ））、４００℃まで昇温することにより脱脂した。積層セラミックコンデンサ成形体３２の投入重量は１ｋｇである。その積層セラミックコンデンサ成形体３２の脱脂中の重量を天秤３５で測定した。脱脂炉３１に備わっている排ガス処理炉３３で脱脂炉３１から排ガスとされた雰囲気ガスを燃焼処理（有機物を二酸化炭素と水に分解）し、その処理後のガスの二酸化炭素濃度を二酸化炭素濃度計３４で測定した。排ガス処理炉へは１０（リットル／ｍｉｎ）の排ガスが脱脂炉内から送られており、排ガス処理炉には１０（リットル／ｍｉｎ）の図示しない酸素供給手段、例えばエアポンプにより空気を供給した。重量および二酸化炭素濃度は１分間に１回測定した。天秤３５が測定した重量減少速度と二酸化炭素濃度測定結果を図１０のグラフに示す。図１０は、温度を横軸にとり、脱脂中の二酸化炭素濃度、脱脂中の積層セラミックコンデンサ成形体３２の重量減少率、および、脱脂中の積層セラミックコンデンサ成形体３２の重量減少速度を縦軸にとったグラフであって、脱脂時の温度変化に伴なう二酸化炭素濃度、重量減少率、重量減少速度の状態を示している。図１０のグラフにおける実線は二酸化炭素濃度を示し、一点鎖線は重量減少率を示し、破線は重量減少速度を示す。この測定された二酸化炭素濃度から、炭素成分の重量減少速度が求められることになる。その求め方の詳細を以下に説明する。
【００５８】
　脱脂炉３１内投入ガス流量：Ａ（リットル／ｍｉｎ）、排ガス処理炉３３投入ガス（エア）流量：Ｂ（リットル／ｍｉｎ）、脱脂炉３１内から排ガス処理炉３３へのガスサンプリング量：Ｃ（リットル／ｍｉｎ）、検出された二酸化炭素濃度：ａ（ｖｏｌ％）とする。
【００５９】
　排ガス処理炉３３で空気による希釈分を除いた二酸化炭素濃度ｂは、
　ａ×（Ｂ＋Ｃ）／Ｃ（ｖｏｌ％）＝ｂ（ｖｏｌ％）と表す。
【００６０】
　１分間当たりに発生した二酸化炭素量は、ｂＡ／１００（リットル）＝ｂＡ／２２４０（ｍｏｌ／ｍｉｎ）である。
【００６１】
　よって、（１分間当たりに減少した炭素量）は、（ｂＡ／２２４０）×１２＝５．３５７ｂＡ×１０−３（ｇ／ｍｉｎ）である。
【００６２】
　積層セラミックコンデンサ成形体３２のチャージ重量をＤ（ｇ）とすると、（炭素の重量減少速度）＝５．３５７ｂＡ×１０−１／Ｄ（ｗｔ％／ｍｉｎ）……式（２）
　例えば、本実施例３において重量減少率４（ｗｔ％）の時点での炭素減少速度は、ｂ＝０．６×（１＋１）／１＝１．２（ｖｏｌ％）、Ａ＝１０（リットル／ｍｉｎ）、Ｄ＝１０００（ｇ）を式（２）に代入し、０．００６４（ｗｔ％／ｍｉｎ）と求めた。この時、実際の重量減少速度（図示しない天秤による測定重量測定結果に基づく）は０．０１（ｗｔ％／ｍｉｎ）であることから、脱有機成分中の炭素重量比は、０．００６４／０．０１＝０．６４である。
【００６３】
　このようにして、重量減少率毎に、脱有機成分中の炭素重量比を求めた（表３参照）。
【００６４】
【表３】
2004123524.tif 000005
　その効果としては、排ガス処理炉で処理されたガスの二酸化炭素濃度を測定することにより、脱脂中の炭素重量減少速度が検出できる。
【００６５】
　また、排ガス処理にはその処理のため空気が投入されるため、窒素雰囲気中などの低酸素雰囲気環境下で脱脂を行った場合でも、脱脂中の炭素重量減少速度を検出することができる。
【００６６】
　また、予め重量減少率毎の脱有機成分中の炭素重量比を求めておくことにより、天秤の備わっていない脱脂炉での脱脂中の重量減少速度を二酸化炭素濃度から求めることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施形態に係る熱処理装置を示す概略説明図
【図２】熱処理空間内の温度と検出される二酸化炭素濃度との関係を示すグラフ
【図３】熱処理の経過時間における熱処理空間内の温度および雰囲気中の二酸化炭素濃度を示すグラフ
【図４】熱処理の経過時間における二酸化炭素濃度の制御プロファイルとそれに従って制御された熱処理空間内の温度を示すグラフ
【図５】本発明の実施形態に係る熱処理の工程を簡単に示すフローチャート
【図６】本発明の別の実施形態に係る熱処理装置を示す概略説明図
【図７】本発明の実施例２に係る熱処理装置を示す概略説明図
【図８】実施例２における脱脂時の温度と、二酸化炭素濃度、セラミック成形体の重量減少率および重量減少速度との関係を示すグラフ
【図９】本発明の実施例３に係る熱処理装置を示す概略説明図
【図１０】実施例３における脱脂時の温度と、二酸化炭素濃度、セラミック成形体の重量減少率および重量減少速度との関係を示すグラフ
【符号の説明】
【００６８】
　１　　　熱処理装置
　２　　　熱処理炉
　３　　　熱処理空間（第１の熱処理空間）
　４　　　雰囲気ガス燃焼装置（変換部）
　５　　　ガス濃度計（検出部）
　６　　　制御装置（制御部）
【図１】
2004123524.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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