(57)【要約】【課題】各匣に載置された電子部品が、匣の位置に関係なく均一に焼成される容易な方法の電子部品の焼成方法を提供する。【解決手段】それぞれに複数の電子部品９０を載置した複数の匣をスペーサ４０を介してそれぞれ積層して複数の匣柱２０１〜２０８を構成し、これら複数の匣柱２０１〜２０８を、焼成炉１００内に円筒状に配置する。隣り合う匣柱同士はそれぞれの匣柱を構成する各匣の高さが一致しないように配置されており、隣り合う匣柱の各層間で雰囲気ガスが分流したり合流したりするので、雰囲気ガスが常に混合、撹拌して、匣の位置に関係なく雰囲気ガスの組成が略均一になる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼成されるべき複数のセラミック電子部品を載置した匣をそれぞれ複数層に積み重ねて複数の匣柱を構成し、前記セラミック電子部品に所定の熱を与える熱処理炉内に前記複数の匣柱を配置することにより、前記セラミック電子部品を焼成するセラミック電子部品の焼成方法であって、
前記匣柱を構成する各匣の高さが、互いに隣り合う匣柱同士で異な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】
前記熱処理炉は前記複数の匣柱を順次水平方向へ一定の速度で移動させながら熱処理を行うことで、前記セラミック電子部品を焼成する請求項１に記載のセラミック電子部品の焼成方法。
【請求項３】
前記熱処理炉は前記複数の匣柱を順次水平方向へ一定の角速度で回転移動させながら熱処理を行うことで、前記セラミック電子部品を焼成する請求項１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の焼成方法、特に、焼成されるべきセラミック電子部品を載置した匣を複数層積み重ねた匣柱を熱処理炉内に設置してセラミック電子部品を焼成する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のセラミック電子部品の焼成方法について図を参照しながら説明する。
【０００３】
図５は匣を多層に積層した匣柱を焼成炉で焼成する状態を表す概要図である。
【０００４】
図５において、３０は焼成されるべき複数の電子部品９０を載置した匣、４０は多層に積層させる匣３０間に所定の間隔を与えるスペーサ、３００は複数の匣３０をスペーサ４０を介して積層した匣柱である。また、図中の矢印は、匣柱３００の搬送方向を示す。なお、図５において、匣３０、スペーサ４０，および電子部品９０は、それぞれ略同じ形状および集合体であるので、代表箇所に記号を附し、他の箇所の記号は省略している。
【０００５】
図５に示すように、焼成されるべき複数の電子部品９０は匣３０上に載置されており、匣３０の各角部には所定の高さのスペーサ４０が配置されている。このスペーサ４０を介して、同様に電子部品９０を積層した匣３０が所定層積み重ねられることで匣柱３００が構成されている。このような匣柱３００を複数構成し、焼成炉１５０に設けられた搬送路１５１に設置することで、匣柱３００の匣３０上に載置された電子部品９０は順に焼成炉１５０内に投入される。焼成炉１５０内には電子部品９０を焼成するための熱源（図示せず）やガス供給手段（図示せず）が配置されており、焼成炉１５０内の温度および雰囲気が所定の状態となるように管理されている。このような焼成炉１５０内を、投入された匣柱１０が搬送路１５１に乗って水平方向に一定の速度で移動することで、匣３０に載置された電子部品９０は焼成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前述のような従来のセラミック電子部品の焼成方法には次に示す解決すべき課題があった。
【０００７】
図６は、図５に示した匣柱３００の配置方法における焼成炉１５０内での雰囲気ガスの流れを示した図である。図中の破線で示した矢印が雰囲気ガスの流れを示している。なお、図６において、匣に載置されている電子部品は省略している。
【０００８】
図６に示すように、匣柱３００に流入された雰囲気ガスは、匣柱３００が移動すると、この移動方向と逆の方向に流れる。
【０００９】
また、全ての匣柱３００が同じ構成であることから、各匣柱３００を構成する各匣３０の高さは同じである。
【００１０】
これらの匣柱３００をそれぞれ近接させて焼成炉１５０に投入するので、先行する匣柱３００の一つの層（積層された上下２つの匣３０の間）に流入した雰囲気ガスは、隣り合う、後行する匣柱３００の同じ高さにある層にのみ流れ込む。例えば、図６に示すように先行する匣柱３００において上から２番目の匣３０と３番目の匣３０との間の層に流入した雰囲気ガス（矢印７ｃ）は、続いて移動する匣柱３００の同じ層にしか流入しない（矢印８ｃ）。すなわち、連続する匣柱の同じ高さにある層には、常にその層単独で同じ雰囲気ガスが流れ続け、上下に隣り合う層との間で、雰囲気ガスの交換が行われない。
【００１１】
ところで、電子部品が焼成される場合、例えば積層セラミックコンデンサの積層体が焼成される場合、積層体に含まれているバインダ等が炭化したカーボンが燃焼する。焼成炉は通常匣柱の搬送方向に所定の間隔で雰囲気ガスを供給するガス供給孔が設けられているので、新たにガス供給孔から雰囲気ガスが供給されてから、次のガス供給孔位置まで搬送される間に、前述のカーボンの燃焼により徐々に雰囲気ガスの組成が変化していく。ここで、ある層において他の層よりもバインダが多く気化するなどして、雰囲気ガスの組成が層間で異なって変化した場合、各層間で電子部品の焼成度が異なってしまう。また、同一層内においては、雰囲気ガスの濃度勾配が発生することがあり、この場合、同一層内でも電子部品の焼成度が異なってしまう。
【００１２】
このように焼成度が安定しないと、電子部品の特性バラツキが大きくなってしまう。この問題を解決する方法として、雰囲気ガスの供給方法を変更する方法があるが、ガスの供給位置を変更する等、焼成炉の内部構造を変えることとなるため、時間とコストとを要することとなる。
【００１３】
この発明の目的は、各匣に載置された電子部品が、匣の位置に関係なく均一に焼成される容易な電子部品の焼成方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、焼成されるべき複数の電子部品を載置した匣をそれぞれ複数層に積み重ねて複数の匣柱を構成し、各匣の高さを互いに隣り合う匣柱同士で異ならせることを特徴としている。
【００１５】
この構成では、匣柱の各層における雰囲気ガスは、隣り合う匣柱における前記層に近接する２つの層から前記雰囲気ガスが流入するので、異なる組成の雰囲気ガスが混合する。
【００１６】
またこの発明は、熱処理炉で複数の匣柱を順次水平方向へ一定の速度で移動させながら熱処理を行うことを特徴としている。
【００１７】
この構成では、１つの匣柱に流入された雰囲気ガスが、この匣柱の移動により、該移動方向に逆行する方向に流れ、次の匣柱に流入される。この際、先行する匣柱の１つの層から、後行する匣柱における前記先行する匣柱の１つの層に近接する２つの層に、雰囲気ガスが分離して流入する。後行する匣柱の各層では、先行する匣柱の近接する２つの層からそれぞれ雰囲気ガスが流入するので、異なる組成の雰囲気ガスが混合される。また、この混合により、同一層内における濃度勾配がなくなる。
【００１８】
また、この発明は、熱処理炉で複数の匣柱を略円状に配し、該円状に配された複数の匣柱を順次水平方向へ一定の角速度で回転させながら熱処理を行うことを特徴としている。
【００１９】
この構成では、１つの匣柱に流入された雰囲気ガスは、この匣柱の回転移動により、回転移動方向に逆行する方向に流れて、次の匣柱に流入する。この際、回転方向に先行する匣柱の１つの層から、後行する匣柱における前記先行する匣柱の１つの層に近接する２つの層に、雰囲気ガスが分離して流入する。後行する匣柱の各層では、先行する匣柱の近接する２つの層からそれぞれ雰囲気ガスが流入するので、異なる組成の雰囲気ガスが混合される。さらに、匣柱が焼成炉の中央を中心として一定の角速度運動をしているので雰囲気ガスに転向力が作用し、匣外から新たな雰囲気ガスが流入するので、匣柱の各層の雰囲気ガスが均一になる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態に係るセラミック電子部品の焼成方法について、図を参照して説明する。　本実施形態では、電子部品の一例として積層セラミックコンデンサを用いて説明する。
図１は本発明の熱処理装置に対応する焼成炉の概要図であり、（ａ）は上面断面図、（ｂ）は側面断面図、（ｃ）は側面断面の部分拡大図である。
図２は匣柱における雰囲気ガスの流れを示した概要図であり、（ａ）は上面断面図、（ｂ）は側面断面図である。なお、（ａ）は匣柱２０１の匣２１ａ，２１ｂ間の層と、匣柱２０２の匣２２ｂ，２２ｃ間の層とを切断する平面をみた断面図である。
また、図１（ｂ），（ｃ）においては所定の匣上の積層体を除き記号を省略しており、図２においては匣上に載置されている積層体は省略している。また、図１（ｂ）においては、各匣およびスペーサの記号を省略している。
【００２１】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、円筒状の焼成炉１００の内部には、それぞれ所定枚数の匣をスペーサを介して積層した匣柱２０１〜２０８が円筒状に配置されており、各匣上には、焼結されることでセラミック焼結体となる積層体の集合体（以下、単に「積層体」という。）９０が載置されている。この円筒状に配置された匣柱２０１〜２０８は、その中心軸と円筒状の焼成炉１００の中心軸とが略一致するように配置されている。また、円筒状に配置された匣柱２０１〜２０８と焼成炉１００の内壁との間と、匣柱２０１〜２０８の中心軸側とに、積層体９０を焼成するための雰囲気ガスを焼成炉１００内に供給するガス管１０１がそれぞれ２本配置されている。これら４本のガス管１０１は、匣柱２０１〜２０８の外側（焼成炉１００の内壁側）に配置された２本を含む平面と、匣柱２０１〜２０８の内側（中心軸側）に配置された２本を含む平面とが直交するように配置されている。
【００２２】
匣柱２０１〜２０８は、図１（ｂ）に示すように、それぞれ隣り合う匣柱同士における各匣の高さが異なるように構成されている。例えば、図１（ｃ）に示すように、匣柱２０２の１番目の匣２２ａと２番目の匣２２ｂとの中間の位置に匣柱２０３の１番目の匣２３ａが位置するように配置されている。さらには、匣柱２０２の１番目の匣２２ａの下面の位置が、匣柱２０３の１番目の匣２３ａの上面の位置よりも高く、且つ匣柱２０２の２番目の匣２２ｂの上面の位置が、匣柱２０３の１番目の匣２３ａの下面よりも低くなるように、各匣が配置されている。同様に、匣２２ｂと匣２２ｃとの中間位置に匣２３ｂが、匣２２ｃと匣２２ｄとの中間位置に匣２３ｃが位置するように、順に各匣が配置されている。これらの匣の間隔は、それぞれの匣の各角部に設けたスペーサ４０により保持されており、これを実現するため、スペーサ４０の高さは匣の厚みよりも大きく形成されている。
【００２３】
次に、積層セラミックコンデンサの焼成方法を含む製造方法について説明する。
積層セラミックコンデンサは、誘電体層と内部電極層とを順に積層したマザー基板を個々の積層体に切断して焼結することでセラミック焼結体を形成し、この外面に内部電極に導通する外部電極を設けてなり、その製造方法は次の通りである。まず、誘電体グリーンシート表面に導電ペーストが所定のパターンで塗布され、同様に導電ペーストが塗布された誘電体グリーンシートを所定枚数積層し、圧着してマザー基板が形成される。次に、マザー基板がそれぞれ単体のコンデンサとなる大きさの積層体に切り出され、この積層体が焼成されることでセラミックグリーンシートから成る誘電体層と導電ペーストパターンからなる内部電極層とが積層されたセラミック焼結体が形成される。そして、セラミック焼結体の外面に導電ペーストが塗布、焼結されることで、内部電極に導通する外部電極が形成され、積層セラミックコンデンサが形成される。
【００２４】
このような積層セラミックコンデンサにおける、誘電体層と内部電極層との積層体の焼成を前述の焼成炉を用いて行う。
積層体９０が載置された匣がスペーサ４０を介して積層された匣柱２０１〜２０８を焼成炉１００内に配置し、水平方向に所定の角速度で回転移動させるとともに、ガス管１０１に設けられたガス供給口１１１から炉内に所定の組成からなる雰囲気ガスを流入させ、さらに加熱源（図示せず）にて加熱することで炉内温度を焼成を行う温度にコントロールする。ここで、予め定めた温度プロファイルで積層体９０を焼成することで、各積層体９０に含まれるバインダやカーボン等の不純物を燃焼させてセラミック焼結体を形成する。
【００２５】
この場合の雰囲気ガスの流れについて、図２を参照して説明する。
【００２６】
図２に示すように、ガス管のガス供給孔から供給された雰囲気ガスは水平方向に一定の角速度で回転移動している匣柱２０１に流れ込み、回転方向に逆行する方向に流れる（矢印１ａ，１ｂ，・・・）。匣柱２０１の各層を通過した雰囲気ガスは、回転方向に後行する匣柱２０２に流入して各層を流れる（矢印２ａ，２ｂ，・・・）。なお、ここに示す層とは、各匣柱の最上部の匣の上を第１層として、最上部の匣と上から２番目の匣との間を第２層とし、以下順に第３層、第４層、・・・としたものである。例えば匣柱２０１において、匣２１ａ上を第１層、匣２１ａ，２１ｂ間を第２層、匣２１ｂ，２１ｃ間を第３層としたものである。
【００２７】
匣柱２０１の各層から流出した雰囲気ガス（矢印１ａ，１ｂ，・・・）は、匣柱２０２を構成する匣２２ａ，２２ｂ，・・・により上下方向２つの流れに分離される（矢印１２ａ，１２ｂ，・・・）。そして、匣柱２０２の各層には、匣柱２０１の異なる２層から流出して分離した２つの雰囲気ガスの流れが合流して流入する（矢印２ａ，２ｂ，・・・）。例えば、匣柱２０２における雰囲気ガスの流れ（矢印２ｃ）は、匣柱２０１における雰囲気ガスの流れ（矢印１ｂ，１ｃ）からそれぞれ分離した雰囲気ガスの流れ（矢印１２ｄ，１２ｅ）が合流してできた流れ（矢印２ｃ）となる。また、匣柱が焼成炉の中央を中心として一定の角速度で回転していることにより、各層を流れる雰囲気ガスに転向力が作用して回転の中心から遠ざかる方向への雰囲気ガスの流れ（矢印３ｂ）が発生する。これにより、匣柱２０１，２０２の外部（焼成炉の中心方向）から新たに雰囲気ガスが流入し（矢印４）、各層の雰囲気ガスと合流することで各層の雰囲気ガスが更に混合する。
【００２８】
本実施形態に係る焼成方法と従来の焼成方法のそれぞれによる焼成結果を表１に示す。表１は、同じ外径（体積）の積層体を焼成し、積層体の体積を基準にした場合のセラミック焼結体の体積の割合（体積収縮率）と、そのばらつきに関する変数３ｃｖを算出した結果である。ここで、３ｃｖとは異なる３つ以上の体積収縮率結果のグループの標準偏差σの３倍（３σ）の平均値である。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
表１から判るように、本実施形態に示した焼成方法で積層体を焼成することで、体積収縮率が従来方法と比較して殆ど変化せず、バラツキである３ｃｖ値が低下する。すなわち、焼成炉内での位置（匣）に依存することなく均一に焼成することができる。
【００３１】
これは、匣柱の各層を流れる雰囲気ガスが、この層と隣り合う匣柱の上下２つの層から流入して混ざり合うことで、層内の雰囲気ガスが撹拌され、各層間での雰囲気ガスの組成の不均一を抑制することができると同時に、同一層内での雰囲気ガスの濃度勾配の発生を抑制することができることによる。これにより、載置される匣によって積層体の焼成状態のばらつきが生じることを抑制でき、安定して積層セラミックコンデンサを製造することができる。
【００３２】
さらに、匣柱を一定の角速度で回転移動させることで、転向力により匣柱外部から匣柱内に新たな雰囲気ガスを引き込むことができるので、ガスの供給構造に関係なく新たな雰囲気ガスを匣柱内に供給することができ、さらに焼成が安定する。
【００３３】
次に、第２の実施形態に係る電子部品の焼成方法について、図を参照して説明する。本実施形態においても電子部品として積層セラミックコンデンサを例に説明する。
【００３４】
図３は本実施形態に係る焼成炉での匣柱の流動状態を示す概要図である。また、図４はその状態での雰囲気ガスの流れを示した図である。
【００３５】
図３に示すように、複数の匣をスペーサ４０を介して積層した匣柱３０１〜３０４は、焼成炉１５０に設けられた搬送路１５１に順に設置され、焼成炉１５０内を一定の速度で直線的に移動する。焼成炉１５０内には、炉内を加熱する熱源（図示せず）と雰囲気ガスを供給するガス管（図示せず）とが設置されており、焼成炉１５０内を所定の温度と所定の雰囲気に維持する。匣柱３０１〜３０４の各匣には積層体９０が載置されており、匣柱３０１〜３０４が焼成炉１５０内を通過する事で焼成されて、セラミック焼結体を形成する。
【００３６】
ここで、連続して設置される匣柱３０１〜３０４は、隣り合う匣柱同士でそれぞれの層を構成する匣の高さが異なるように構成されている。
【００３７】
このような構造とすることで、例えば、図４に示すように、先行する匣柱３０２の各層から流出する雰囲気ガス（矢印５ａ，５ｂ，・・・）は、これに続いて移動する匣柱３０３の各匣（３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，・・・）によりそれぞれ上下方向に分離される（矢印５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，・・・）。これにより、後行する匣柱３０３の各層には、これに隣接する先行する匣柱３０２の上下２層から雰囲気ガスが合流して流入するので（矢印６ａ，６ｂ，６ｃ，・・・）、各層の雰囲気ガスが撹拌され、各層間での雰囲気ガスの組成の不均一を抑制すると同時に同一層内での雰囲気ガスの濃度勾配を抑制することができる。このようにトンネル式の連続焼成炉であっても、匣の位置によることなく積層体を均一に焼成することができる。
【００３８】
【発明の効果】
この発明によれば、焼成されるべき複数の電子部品を載置した匣を複数層に積み重ねて複数の匣柱を構成し、各匣の高さを、隣り合う匣柱同士で異ならせることで、雰囲気ガスが流入される匣柱の各層では、雰囲気ガスを流出する匣柱の近接する２つの層からそれぞれ雰囲気ガスが流入されるので、雰囲気ガスが混合し、撹拌されるので、全体として雰囲気ガスの組成や濃度が均一化される。これにより、匣の位置による電子部品の焼成状態の不均一性を抑制することができ、所望の特性を有する電子部品を安定して製造することができる。
【００３９】
また、この発明によれば、熱処理炉に、連続する匣柱同士をそれぞれの匣の高さを異ならせて流動し、これらを順次水平方向へ一定速度で移動させながら熱処理を行うことで、先行する匣柱の各層に流入された雰囲気ガスが、これに続き移動する匣柱の各匣にぶつかり複数の層に分離されて流入される。すなわち、後行する匣柱の各層では、先行する匣柱の近接する２つの層からそれぞれ雰囲気ガスが流入する。これにより、異なる組成の雰囲気ガスが混合し、撹拌されて、全体として雰囲気ガスの組成や濃度が均一化されて、匣の位置による焼成状態の不均一性を抑制することができ、所望の特性を有する電子部品を安定して製造することができる。
【００４０】
また、この発明によれば、熱処理炉内に互いに隣り合う匣柱同士を、それぞれの匣の高さを異ならせて円筒状に配置し、水平方向へ一定の角速度で回転移動させながら熱処理を行うことで、移動方向に先行する匣柱に流入された雰囲気ガスが、回転移動方向に逆行する方向に流れ、後行する匣柱の匣にぶつかり分離して匣柱の各層に流入される。このように、後行する匣柱の各層には、先行する匣柱の近接する２つの層からそれぞれ雰囲気ガスが流入するので、雰囲気ガスが混合される。さらに、転向力によって匣柱外部から新たな雰囲気ガスが流入されるため、各層の雰囲気がさらに撹拌されて、全体として雰囲気ガスが均一になる。これにより匣の位置による焼成状態の不均一性を抑制することができ、所望の特性を有する電子部品を安定して製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る焼成炉の概要を示す上面断面図、側面断面図、および側面断面の部分拡大図
【図２】第１の実施形態に係る雰囲気ガスの流れを示す概念図
【図３】第２の実施形態に係る焼成炉の概要を示す側面断面図
【図４】第２の実施形態に係る雰囲気ガスの流れを示す概念図
【図５】従来の焼成炉の概要を示す側面断面図
【図６】従来の雰囲気ガスの流れを示す概念図
【符号の説明】
１００，１５０−焼成炉
１０１−ガス管
１１１−ガス供給孔
１５１−搬送路
２０１〜２０８，３００〜３０４−匣柱
２１ａ，２１ｂ，・・・，２２ａ，２２ｂ，・・・，２３ａ，２３ｂ，・・・，３０ａ，３０ｂ，・・・，３１ａ，３１ｂ，・・・，３２ａ，３２ｂ，・・・，３３ａ，３３ｂ，・・・，３４ａ，３４ｂ，・・・−積層体９０を載置する匣
４０−スペーサ
１ａ，１ｂ，・・・−匣柱２０１の各層における雰囲気ガスの気流
２ａ，２ｂ，・・・−匣柱２０２の各層における雰囲気ガスの気流
３ｂ，４−転向力による雰囲気ガスの気流
５ａ，５ｂ，・・・−匣柱３０２の各層における雰囲気ガスの気流
６ａ，６ｂ，・・・−匣柱３０３の各層における雰囲気ガスの気流
７ａ，７ｂ，・・・−匣柱３０３の各層における雰囲気ガスの気流
１２ａ，１２ｂ，・・・−匣柱２０１から匣柱２０２に流入する雰囲気ガスの流れ
５６ａ，５６ｂ，・・・−匣柱３０２から匣柱３０３に流入する雰囲気ガスの流れ
９０−電子部品（積層体）
【図１】
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【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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