(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品載置面を有する本体と、複数積み重ねたセッター間に空間を形成するための支柱となる脚部とを有する電子部品焼成用セッターを、ゲルキャスト法により、一体成形する製造方法であって、
粒度がサブミクロン〜数１０μｍかつ純度が９０％以上のアルミナ原料を主成分とするスラリーを、焼成後の板厚が２ｍｍ以下となるように薄肉成形したのち、気孔率が１％以下となるまで焼結することを特徴とする電子部品焼成用セッターの製造方法。
【請求項２】
アルミナ原料の純度が９５％以上であることを特徴とする請求項１記載の電子部品焼成用セッターの製造方法。
【請求項３】
アルミナ原料の純度が９９．５％以上であることを特徴とする請求項１記載の電子部品焼成用セッターの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の方法で製造された電子部品焼成用セッターであって、気孔率が１％以下で、曲げ強度が２５０ＭPa以上であることを特徴とする電子部品焼成用セッター。
【請求項５】
請求項４記載の電子部品焼成用セッターを基材とし、その被焼成物と接する表面層に安定化ジルコニアを主成分とするコート層を持つことを特徴とする電子部品焼成用セッター。
【請求項６】
請求項５記載の電子部品焼成用セッターにおいて、基材と表面層との間に、１層または複数層の中間層を持つことを特徴とする電子部品焼成用セッター。
【請求項７】
電子部品載置面のＲａが５以上５０以下の粗面であることを特徴とする請求項４〜６の何れかに記載の電子部品焼成用セッター。
【請求項８】
電子部品載置面を有する本体と、複数積み重ねたセッター間に空間を形成するための支柱となる脚部とを有するものであることを特徴とする請求項４〜７の何れかに記載の電子部品焼成用セッター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子部品焼成用セッター及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
セラミックコンデンサー等の電子部品は、主に携帯電話の内蔵部品として用いられるものであり、酸化チタンやチタン酸バリウムなどのセラミックスシートとNiなどの櫛形電極を交互に積み重ねた構造をしている。このような構造を有するセラミックコンデンサー等の電子部品を焼成するために用いるセッターは、一般的なセラミック焼成セッターに求められる機械的強度、耐熱性の各特性を具備することに加え、セッター外表面とコンデンサー等の電子部品間で反応が誘起をされないものであること、及び電子部品焼成用セッターに含有される不純物が発散、放出しないことが必要である。
【０００３】
従来、このような性質を有するセラミックコンデンサー等の電子部品を焼成するためのセッターとしては、Ａｌ２Ｏ３質鉱物及びＡｌ２Ｏ３―ＳｉＯ２質鉱物を骨材とする基材の上面にＺｒＯ２層等の表層コート層を設けた焼成用セッターが用いられてきた。
【０００４】
電子部品等焼成用セッターでは、実使用時の耐熱衝撃性を高めることが重要となる。一般に、耐熱衝撃性を高めるには基材の高強度化が有効であるが、前記Ａｌ２Ｏ３質鉱物及びＡｌ２Ｏ３―ＳｉＯ２質鉱物を骨材とする基材は、基材中の骨材粒子が数１００μｍ〜数ｍｍと比較的大きいためクラックを生じ易く、強度が低くなる傾向がある。このような強度が低い材質において、耐熱衝撃性を高めるには、基材中に気孔をある程度含有させ、クラック進展を阻害し耐熱衝撃性を高めようとするのが一般的であり、前記の従来セッターにおいても、その基材の気孔率を２０％前後とすることで耐熱衝撃性を高めていた。（特許文献１）。
【０００５】
なお、前記表層コート層として用いるＺｒＯ２層は約２０％の気孔率を有するため、コンデンサー由来の化学物質はセッター表層から基材へと透過しうる。このため、前記構造からなるセッターを用いてコンデンサーを焼成する際には、セッターの基材において、コンデンサー由来の化学物質との間で化学反応が誘起され、表層の剥離が生じ、セッターの耐用期間が短くなるという問題があった。
【０００６】
また、近年の携帯電話の小型化および高機能化の傾向に伴い、セラミックコンデンサー等の電子部品も小型高性能化を求められている。このような小型で軽量な電子部品を焼成するために用いるセッターは焼成窯効率の観点から、セッターを薄肉化して熱容量を小さくすることが望まれる。
【０００７】
従来より、電子部品焼成用セッターの成形は、強度確保の観点から鋳込み成形によるものが一般的であった。しかし、鋳込み成形では、注泥過程において泥奬中の水分が石膏型により吸着されスラリー粘度が高まり、流動性が失われてしまうため、肉薄化を図ると成形が困難になるという問題があった。  また、一般的なプレス成形により均質な成形体を得るには、５ｍｍ以上の肉厚が必要であるため、基材の骨材粒径が数１００μｍ〜数ｍｍである従来セッターにおいてはプレス成形により充分な肉薄化を図ることが困難であった。
【０００８】
なお、薄肉化技術として、例えばステンレス板上に溶射により形成した膜を熱膨張率の差により剥離し薄肉セッターを製造する技術が開示されている。しかし、この方法によると、溶射時に電極成分が溶射膜に付着し不純物となり、被焼成物と接触する表面部分の純度は、投入原料の純度よりかなり低下するため、原料純度を維持した基材作成は困難であるという問題がある。（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００２−１４５６７２号公報
【特許文献２】特開平１０−４７８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題解決するために、セラミックコンデンサー等の電子部品焼成用セッター内部での化学反応によるセッターの変質を抑制し、耐用性を向上させた電子部品焼成用セッター及びその製造方法を提供することである。
【００１０】
また、本発明の目的は、上記の耐用性を損なうことなく肉薄化を図り、熱容量を小さくすることができる電子部品焼成用セッター及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の電子部品焼成用セッターの製造方法は、電子部品載置面を有する本体と、複数積み重ねたセッター間に空間を形成するための支柱となる脚部とを有する電子部品焼成用セッターを、ゲルキャスト法により、一体成形する製造方法であって、粒度がサブミクロン〜数１０μｍかつ純度が９０％以上のアルミナ原料を主成分とするスラリーを、焼成後の板厚が２ｍｍ以下となるように薄肉成形したのち、気孔率が１％以下となるまで焼結することを特徴とするものである。なお、請求項２記載の発明は、請求項１記載の電子部品焼成用セッターの製造方法において、アルミナ原料の純度が９５％以上であることを特徴とするものであり、請求項３記載の発明は、請求項１記載の電子部品焼成用セッターの製造方法において、アルミナ原料の純度が９９．５％以上であることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項４記載の電子部品焼成用セッターは、請求項１〜３の何れかに記載の方法で製造された電子部品焼成用セッターであって、気孔率が１％以下で、曲げ強度が２５０ＭPa以上であることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の電子部品焼成用セッターを基材とし、その被焼成物と接する表面層に安定化ジルコニアを主成分とするコート層を持つことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の電子部品焼成用セッターにおいて、基材と表面層との間に、１層または複数層の中間層を持つことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項７記載の発明は、請求項４〜６の何れかに記載の電子部品焼成用セッターにおいて、電子部品載置面のＲａが５以上５０以下の粗面であることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項８記載の発明は、請求項４〜７の何れかに記載の電子部品焼成用セッターにおいて、電子部品載置面を有する本体と、複数積み重ねたセッター間に空間を形成するための支柱となる脚部とを有するものであることを特徴とするものである。
【００１７】
【００１８】
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、電子部品載置面を有する本体と、複数積み重ねたセッター間に空間を形成するための支柱となる脚部とを有する電子部品焼成用セッターを製造するに際し、粒度がサブミクロン〜数１０μｍかつ純度が９０％以上のアルミナ原料を主成分とするスラリーを、ゲルキャスト法により、焼成後の板厚が２ｍｍ以下となるように一体成形したのち、気孔率が１％以下となるまで焼結する構成により、電子部品焼成時の化学反応によるセッタ―内部の変質を抑制して耐用性の向上を図ると同時に、肉薄化を実現可能としている。また、セッターの製造工程を単純化することにより、生産効率の向上を実現している。
【００２０】
ここで、純度がアルミナ純度が９０％未満であるとセッター使用時に基材が自重及び製品荷重により変形してしまう。よって、純度は高いほど有効である。  また、純度が高いほど被焼成物との反応が抑制されるため有効である。  具体的には、純度としては９０％以上が必要であるが、好ましくは９５％以上であり、さらに好ましくは９９．５％以上である。ここで基材を前記の９９．５％以上のアルミナの単一材料とすると、基材由来のＳｉＯ２がセラミックコンデンサーの特性を劣化させる汚染源となった問題が回避可能となり、更に、セラミックコンデンサー焼成時の反応抑制目的のために設けられた、中間層や、表層が不必要となり、セッター製造工程の短縮が可能となる。
【００２１】
また、気孔率が１％以下となるように緻密化させることにより高強度化が図られる。なお、強度は２５０ＭＰａ以上が望ましい。これ以下であると熱衝撃により破損する頻度が高くなる。好ましくは３００ＭＰａ以上である。高強度化により耐熱衝撃性の向上が期待され、更に、セッターの薄肉化が可能となる。具体的には、セッターの板厚を２ｍｍ以下とすることにより、セッター熱容量が低下し、焼成窯効率の改善される結果、ＣＯ２排出量削減やコストダウンが可能となる。
【００２２】
請求項５に記載の発明によれば、基材の純度が９９．５％以下の場合に基材由来のＳｉＯ２がセラミックコンデンサーの特性を劣化させる汚染源となった問題が回避可能となる。具体的には、純度が９９．５％より低い場合、主な不純物はＳｉＯ２であるが、この基材由来のＳｉＯ２はセラミックコンデンサーの誘電体として用いられるチタン酸バリウムの特性を劣化させる汚染源となりうる。そこで、請求項２に記載の発明にかかるコート層を設けることで、基材中の不純物と被焼成物とが直接接触することを防ぎ、被焼成物の品質を保つことが可能となる。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、基材のアルミナ純度が低い場合に、基材由来のＳｉＯ２がセラミックコンデンサーの特性を劣化させる汚染源となった問題が回避可能となる。具体的には、中間層としてＡｌ２Ｏ３層を設けることにより基材由来ＳｉＯ２をブロックし、更に表層としてＹ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯにより安定化された安定化ＺｒＯ２層を設けることによりセラミックコンデンサー焼成時の反応制御が可能となる。
【００２４】
請求項７に記載の発明によれば、電子部品載置面のＲａを５以上５０以下の粗面とすることで、Ｒａが５以下の場合には、焼成する電子部品とセッターが密着し、焼成時に脱バインダー不足等の不具合が生じ、特性が満足されない問題が解消され、一方、Ｒａ５０以上である場合には、電子部品の脱バインダーの効率の観点から好ましくなく、更に、セッターの生産上、セッター表面がもげる等の不良率が上昇し、コストが高くなってしまう問題が解消可能となる。
【００２５】
請求項８に記載の発明によれば、電子部品焼成時に支柱を別途必要とせず、焼成時の作業性向上が図られる。
【００２６】
【００２７】
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明に係るセッターは、主に携帯電話の内蔵部品として用いられるセラミックコンデンサー等の電子部品を製造するために用いられるものである。なかでもセラミックコンデンサーは小型で軽量な電子部品であり、高い機能性が要求されるものである。従って、本発明に係るセッターは、セラミックコンデンサーがセッター材料と反応することを完全に防止する必要がある。一方、生産性の向上や、経済性に優る製品への需要、ひいては環境的配慮から、焼成窯効率の改善が要求される。これに対し、本発明のセッタ―は、その形成材料及び形状を改良することにより、上記課題を解決するものである。
【００２９】
以下、本発明の構成について詳細に説明する。
上記したように、本発明のセッターは純度が９０％以上であり、気孔率が１％以下であり、曲げ強度が２５０ＭＰa以上であるアルミナ焼結体からなる。このアルミナ焼結体は、緻密質であるため、反応物が拡散しにくい性質を有する。また、このアルミナ焼結体は、緻密質であり、更にアルミナ純度の低いセッタ―に比べて高い強度を有するため、例えば載置面の板厚を２ｍｍ以下とした場合であっても、機械的強度に優れ、かつ高寿命であるセッターを得ることができる。
【００３０】
本発明のセッターの形状は、図１に示したように、電子部品載置面を有する本体に、複数積み重ねたセッター間に空間を形成するための支柱となる脚部が一体成型により接合された足付きプレート形状からなる。本発明は、ゲルキャスト法によりセッター成形を行うことにより、このような複雑な形状への一体成型加工を可能にしたものである。
【００３１】
ここで、ゲルキャスト法について詳細に説明する。ゲルキャスト法とは、同出願人の発明にかかる粉体成形方法であり、セラミック、ガラス、あるいは金属から選ばれた一種以上の粉体を、分散剤を用いて分散媒に分散させて作製したスラリーに、分散剤と反応して分散剤の分散機能を消失もしくは低下させる反応物質を添加することにより、スラリーを硬化させ、任意形状の粉体成形体を得る方法である。
【００３２】
ゲルキャスト法とは泥奬鋳込と似ているが、泥奬鋳込は石膏型への溶媒が吸収されることにより流動性を失い固化するのに対しゲルキャストは時硬性の樹脂を添加し成形体中の溶媒が抜けずに固化する点で異なる。  ゲルキャスト法によれば注泥の際、流動性が確保されるため成形体は忠実に金型から転写される。よって、成形体の形状につき自由度が高いという利点がある。
【００３３】
【００３４】
本発明では、前記方法の採用により、従来製法では困難であった、薄肉かつ足付きプレート形状の電子部品焼成用セッターの一体成型による製造を可能としている。
【００３５】
また、電子部品載置面のＲａは５以上５０以下の粗面とすることが好ましいが、粗面はゲルキャスト成形に用いる金型により加工されたものでも、セッタ―焼成後に粗面加工したものでもよい。
【００３６】
ここで、放電加工法とは、銅、グラファイトなどの比較的加工し易い導電性材料を工具電極とし、銅、超硬合金などの被加工物材料との間に６０〜３００Ｖ程度のインパルス電圧を印加しながら、間欠的火花放電を行わせ、その際に発生する異常消耗現象を利用した加工法である。
【００３７】
以下に、本発明に係るセッターを製造するのに好適な製造方法について説明する。
先ず、セッターの形成材料としては、純度９０％から９９．９９％の高純度アルミナ原料を用いる。
【００３８】
本発明に係るセッターは、ゲルキャスト法により成形されるため、まず成形用スラリーを調整する。成形用スラリーは、分散媒に粉体を分散してスラリーとした後、ゲル化剤を添加することにより、或いは、分散媒に粉体及びゲル化剤を同時に添加して分散することにより調整すればよい。
【００３９】
分散媒はゲル化剤と化学結合し、スラリーを固化可能な液状物質であり、注型が容易な高流動性のスラリーを形成できる液状物質であればよい。即ち、ゲル化剤と化学結合をするための反応性官能基を少なくとも一つの有する物質であればよく、一方、高流動性のスラリー形成のためには可能な限り粘性の低い液状物質を使用することが好ましい。特に、本発明では、全体の炭素数が２０以下のエステルを使用することが好ましい。
【００４０】
ゲル化剤は分散媒と化学結合し、スラリーを固化可能な物資であればよい。ゲル化剤としては、分子内に分散媒と化学反応し得る反応性官能基を有するものであればよく、モノマー、ポリマー、プレポリマー等のいずれであってもよい。ただし、本発明のゲル化剤は、スラリー流動性を確保する観点から、粘性の低いもの、具体的には２０℃における粘度が３０００ｃｐｓ以下の物質を使用することが好ましい。特に、本発明では、ＭＤＩ（４，４´―ジフェニルメタンジイソシアナート）系イソシアナート（樹脂）を使用するが好ましい。尚、ここでの「粘度」とは、ゲル化剤自体の粘度（ゲル化剤が１００％の時の粘度）を意味し、市販のゲル化剤希釈溶液の粘度を意味するものではない。
【００４１】
成形用スラリー粘度は、注型時の作業性を考慮すると２０℃で３００００ｃｐｓ以下であることが好ましく、２００００ｃｐｓ以下であることがより好ましい。スラリーの粘度は、分散媒やゲル化剤の粘度の他、スラリー濃度（スラリー全体体積に対する粉体％）によっても調整できる。通常は、スラリー濃度が２５〜７５％体積のものが好ましく、乾燥収縮によるクラックを少なくすることを考慮すると、３５〜７５％体積のものが更に好ましい。
【００４２】
成形用スラリーは、予め本発明に係るセッターの形状に加工された金型で注型した後、スラリーをゲル化させて固化し成形体を得るものである。本発明のセッターの載置面のＲａは５以上５０以下の粗面とするために、予め金型表面を放電加工する方法を用いることができる。
【００４３】
本発明においては、次に、上記のようにして得た成形物を、６０℃〜１００℃程度の温度で２時間乾燥し、乾燥後の成形物を脱脂速度が６００℃まで５０℃／ｈｒ、最高温度１６５０℃で焼成することが好ましい。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。但し、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４５】
本実施例１では、形成材料に、平均粒径０．９μｍの高純度アルミナ粉末（純度９９．９９％）、焼結助剤は平均粒径０．５μｍの酸化マグネシウム（純度９９．０％）を用いた。  また、分散媒にはトリアセチレン：グルタル酸ジメチルの質量比が１０：９０である混合物（以下「エステル」という。粘度（２０℃）：２４ｃｐｓ）を使用した。ゲル化剤にはＭＤＩ（４，４´―ジフェニルメタンジイソシアナート）変性物（商品名：ＳＢＵ０７７５：住友バイエルウレタン製）（以下「ＭＤＩ変性物」という）を使用した。分散剤にはポリマレインサン共重合体Ａ：商品名：フローレンＧ７００：共栄社化学製）（以下「分散剤Ａ」という）。
【００４６】
成形用スラリーは室温下（２０℃前後）、分散媒（「エステル」）（２４）質量％に、分散剤（「分散剤Ａ」）（１．８）質量％を添加・混合した後、高純度アルミナ粉末（１００）質量％および酸化マグネシウム（０．０２）質量％を添加・分散してスラリーとし、更にゲル化剤（１．９）質量％を添加・分散することにより調製した。
【００４７】
調製した成形用スラリーは、成形型に注型後、10分放置しゲル化させて固化することにより成形体とした。成形体寸法は２００ｘ２００ｘ２ｔであった。成形型は、2枚のアルミニウム板に放電加工を施して、加工後の2枚のアルミニウム板を接合させた接合空間に本発明に係るセッターの形状が形成されるようにしたものである。
【００４８】
本発明では、2枚のアルミニウム板のうち一枚のアルミニウムへ施した金型加工は、セッターの表面即ち電子部品が積載される載置面に転写され、もう一枚のアルミニウムの金型平面はセッターの裏面に転写される。したがって、本発明にかかるセッターを脚部が一体成形されたセッターとする場合には、セッターの表面に転写される一枚のアルミニウムに脚部分の窪み加工を施すことで、脚部が一体成形されたセッターを容易に得ることができる。また、セッターの電子部品載置面をＲａが５以上５０以下の粗面とする場合にも、セッターの表面に転写される一枚のアルミニウム表面に放電加工を予め施すことで、セッター成形と粗面加工を同一工程で容易にすることができる。
【００４９】
上記過程によりゲル化した硬化体を金型から取り出して、６０〜１００℃の大気中で2時間乾燥させた後、電気炉にて、脱脂速度が６００℃まで５０℃／ｈｒ、最高温度１６５０℃で焼成して本発明にかかる電子部品焼成用セッターが得られた。得られたセッターの電子部品が積載される載置面の板厚を測定したところ、板厚は２ｍｍ以下であり、曲げ強度を測定したところ、２８０ＭＰａの曲げ強度を有するものであった。
【００５０】
【００５１】
実施例３では形成材料に、アルミナ粉末（純度９９．５％）を用いた。以下は実施例１と同様である。
【００５２】
実施例４では形成材料に、アルミナ粉末（純度９５％）を用いた。以下は実施例１と同様である。
【００５３】
実施例５では形成材料に、アルミナ粉末（純度９０％）を用いた。以下は実施例１と同様である。
【００５４】
比較例1では形成材料に、アルミナ粉末（純度８５％）を用いた。以下は実施例１と同様である。
【００５５】
比較例2では特許文献２と同様の製法を用いて実施を行った。
【００５６】
各実施例で得られた焼成体をＩＣＰにより不純物量を定量した後、同ロットのサンプルを１３５０℃の電気炉内で自重による変形量を確認した結果を下記の［表１]に示す。
【００５７】
【表１】
0004818300.tif 000002
【００５８】
上記結果より、アルミナ純度が９０％以下の物は変形量が特に大きくなり使用に適さないことが判明した。また、特許文献２の製法で製作した比較例２においては、焼成後の純度が下がってしまい、高純度の冶具が必要とされる環境下においては、元原料の純度をもとに、焼成後の純度をコントロールすることが難しいことが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本体に脚部が接合された電子部品焼成用セッターの断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  Ｒａが５以上５０以下の粗面である電子部品載置面
２  電子部品焼成用セッター
３  純度が９９．９％以上のアルミナからなる緻密質単層構造
４  電子部品焼成用セッターの脚部
【図１】
0004818300.tif 000003