(57)【要約】【課題】  従来の電子部品焼成用治具は中間層と表面層との間の密着性が不十分で、表面層が中間層から剥離するなど長期耐久性に欠けていた。本発明は表面層の金属の種類を調節することにより、長期耐久性が改良された電子部品焼成用治具を提供することを目的とする。【解決手段】    基材、該基材表面に被覆された金属酸化物から成る中間層、及び該中間層上に形成された安定化ジルコニア表面層を含んで成る電子部品焼成用治具において、安定化ジルコニア表面層及び中間層がイットリア安定化ジルコニアである電子部品焼成用治具。中間層又は部分溶融中間層及び表面層ともイットリア安定化ジルコニアとしているため、つまり、接合すべき両層が同じ成分を含むため親和力が格段に向上し、長期耐久性がより以上に改善され、長期に亘って電子部品焼成用治具として使用できる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材、該基材表面に被覆された中間層、及び該中間層上に形成された表面層を含んで成る電子部品焼成用治具において、中間層及び表面層がイットリア安定化ジルコニアであることを特徴とする電子部品焼成用治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体、積層コンデンサ、セラミックコンデンサ、圧電素子、サーミスタ等の電子部品を焼成する際に用いる、セッター、棚板、匣鉢等の電子部品焼成用治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品焼成用治具は、耐熱性や機械的強度の他に、焼成するセラミック電子部品と反応しないことが要求される。誘電体等の電子部品ワークが焼成用治具と接触し反応すると、融着したり、ワークの組成変動によって特性低下が生ずる等の問題点がある。
通常はこれらの電子部品焼成用治具の基材として、熱間強度が高く、熱スポーリング性の良好なアルミナ・ムライト系基材が頻繁に使用される。しかしこのアルミナ・ムライト系基材は電子部品ワークとの反応が起こり易く、この反応を防止するために、基材表面にジルコニアを被覆する方法が採用されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ジルコニアは基材との反応性は低いが、該基材との熱膨張係数の差が大きいため繰り返し熱サイクルが生ずる使用環境下では治具の被覆に亀裂が生じたり、剥離するといった問題がある。更にジルコニアは〜1100℃近傍で単斜晶から正方晶への相変化が起こる。その結果繰り返し熱サイクルによる相変態に伴う熱膨張係数の変化により、ジルコニアの被覆層が脱離しやすいという問題点がある。なお未安定化ジルコニアを表面層として使用する場合には、相変態に伴う粉化が生ずるという問題点もある。
【０００４】
このような問題点を解決するために、ジルコニア表面層と基材の間にアルミナから成る中間層を存在させた電子部品焼成用治具が提案されている。しかしこの電子部品焼成用治具では、アルミナの燒結性が悪く、アルミナとジルコニア表面層と密着性が不十分で表面層と基材との中間層として適切でなく、更に剥離が満足できるレベルで防止できないことがあるという欠点がある。
従って本発明は、従来のアルミナ単独の中間層に代えて、各種特性特に耐剥離性及び強度に優れた中間層を有する電子部品焼成用治具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】
【０００５】
本発明は、基材、該基材表面に被覆された中間層、及び該中間層上に形成された表面層を含んで成る電子部品焼成用治具において、中間層及び表面層がイットリア安定化ジルコニアであることを特徴とする電子部品焼成用治具である。
【０００６】
以下本発明を詳細に説明する。
本発明の電子部品焼成用治具は、基材―中間層―表面層から成り、表面層及び中間層ともにイットリア安定化ジルコニアを使用する。
本発明に係る電子部品焼成用治具の基材の材質は、従来と同様で良く、例えばアルミナ系材料、アルミナ−ムライト系材料、アルミナ−マグネシア系スピネル材料、アルミナ−ムライト−コージェライト系材料、又はこれらの組合せによる材料が使用される。
【０００７】
この基材上に形成される中間層又は部分溶融中間層（本発明では以下これらを合わせて中間層という）は、イットリア安定化ジルコニアで構成する。このイットリア安定化ジルコニアは、少量のイットリアを添加したランダムな粒径のジルコニアを焼成することにより形成しても良い。
この中間層を構成するイットリア安定化ジルコニアの粒径は特に限定されずランダムな粒径のイットリア安定化ジルコニアで中間層を構成しても良いが、ジルコニア粗粒子とジルコニア微粒子を混合して、例えば平均粒径30〜500μｍの粗粒子と平均粒径0.1 〜10μｍの微粒子を混合して存在させると、気孔率の大きい粗粒子ジルコニアにより中間層中に空隙が形成され、表面層と中間層間、及び中間層と基材間の熱膨張率の差を吸収し緩和することができ、急熱及び急冷を繰り返す熱サイクル環境下で使用しても、比較的長期間剥離することなく使用できる。但し中間層全体に対する粗粒子の量は90重量％以下とする。
【０００８】
前記中間層は塗布−熱分解法、スプレー法、ディップコート法及び結着法等により基材表面に形成できる。塗布−熱分解法はジルコニウムの硝酸塩等の金属塩水溶液を基材表面に塗布し熱分解により対応するジルコニアに変換し基材表面に被覆する方法である。スプレー法は所定の粒径のジルコニア粒子を溶媒に懸濁させてこの溶媒を基材表面に噴射しかつ溶媒を飛散させてジルコニアを基材表面に被覆する方法である。又ディップコート法はジルコニアを溶解又は懸濁させた溶液に基材を浸してジルコニアを含有する液層を基材表面に形成しかつ乾燥して溶媒を除去してジルコニア層を形成する方法であり、結着法は所定の粒径分布を有するジルコニア粒子をバインダーを使用して互いに結合させるとともに基材表面層に結着させる方法である。
塗布−熱分解法及びディップコート法は生成するジルコニア粒子の粒径を調節しにくく、所望の粒径分布のジルコニア、例えば前述のジルコニア粗粒子とジルコニア微粒子から成るジルコニアの中間層を形成する場合には所定の粒径のジルコニア粒子を直接噴霧するスプレー法、又は所定の粒径のジルコニア粒子を結着させる結着法によることが望ましい。
【０００９】
中間層の厚さは特に限定されないが、イットリア安定化ジルコニアの微粒子のみで形成する場合は10〜200 μｍが好ましく、各製造法における基材へのジルコニウムやジルコニアの噴霧量又はジルコニウムやジルコニアの溶液の被覆量及び除去される溶媒量を考慮することにより、形成される中間層の厚さを任意に調節できる。
中間層の焼成温度は実際に電子部品を焼成する温度より高い温度にして本発明の電子部品焼成用治具が使用時に劣化しないようにすることが望ましい。通常の電子部品の焼成温度は1200〜1400℃であるので、中間層焼成温度は1300〜1600℃程度とすることが好ましい。なお中間層の焼成は表面層を形成した後に該表面層の焼成と同時に行っても良く、それにより焼成工程の回数を減らすことができる。
【００１０】
このように形成される中間層上にジルコニア表面層を形成する。該ジルコニア表面層を構成する物質はイットリア安定化ジルコニアとする。
表面層は、電子部品と直接接触するため、該電子部品に悪影響を与えるものであってはならず、従って本発明ではイットリア安定化ジルコニアを使用する。ジルコニアは室温では単斜晶系であり、温度上昇とともに、単斜晶系→（〜1170℃）→正方晶系→（〜2370℃）→立方晶系の相変態が起こるが、ジルコニアにイットリア等の部分溶融結合材（安定化剤）を固溶させることにより、高温相である正方晶や立方晶を室温下で「安定化」できる。
前記表面層の製法は前記中間層と同様に、塗布−熱分解法、スプレー法、ディップコート法及び結着法等がある。
【００１１】
表面層のイットリア安定化ジルコニアは、少量のイットリアを添加したランダムな粒径のジルコニアを焼成することにより形成しても良いが、前記中間層の場合と同様に粗粒子と微粒子を混合して、例えば平均粒径30〜500 μｍのジルコニア粗粒子と平均粒径0.1 〜10μｍのジルコニア微粒子を混合してイットリアと共に存在させると、気孔率の大きいジルコニア粗粒子により表面層に空隙が形成され、中間層又は部分溶融中間層による空隙形成能に加えてイットリア安定化ジルコニア表面層の空隙形成能によりイットリア安定化ジルコニア表面層と中間層又は部分溶融中間層との熱膨張率の差をより完全に吸収し緩和することができる。なおこの場合も粗粒子は全体に対して90重量％以下とすることが望ましい。
【００１２】
このように製造される本発明の電子部品焼成用治具は、表面層と中間層が同じイットリア安定化ジルコニアで構成され、両層が従来にない高い密着性を有していて、剥離等に強く長期耐久性に優れている。中間層を金属酸化物で構成し、加熱焼成時にそのうちの一部を溶融させて部分溶融中間層とすると、部分溶融により形成された液相が表面層及び基材の両者と反応し、これによって各層及び基材間の密着力が著しく改善され、換言すると表面層が基材から剥離しにくくなる。なお液相量が多過ぎると、液相が固化する際に収縮して膜や基材が変形することがあるため、加熱焼成の条件を適切に設定することが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、基材、該基材表面に被覆された中間層、及び該中間層上に形成された表面層を含んで成る電子部品焼成用治具において、中間層及び表面層がイットリア安定化ジルコニアであることを特徴とする電子部品焼成用治具（請求項１）であり、この電子部品焼成用治具では中間層又は部分溶融中間層及び表面層ともイットリア安定化ジルコニアとしているため、つまり、接合すべき両層が同じ成分を含むため親和力が格段に向上し、長期耐久性がより以上に改善され、長期に亘って電子部品焼成用治具として使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の電子部品焼成用治具の製造に関する実施例を記載するが、該実施例は本発明を限定するものではない。
【００１５】
実施例１
基材として、シリカ成分が約10重量％までのアルミナ−ムライト基材を使用した。
微粒子状のイットリア安定化ジルコニア粒子に水とバインダーであるポリビニルアルコールを加えてスラリーとした。このスラリーを前記基材表面にスプレーコートし約100 ℃で乾燥した。得られた中間層の厚さは約100 μｍであった。
次いでこの中間層の表面に、微粒子状のイットリア安定化ジルコニア粒子をスプレーコートし約100 ℃で乾燥した。ジルコニア―カルシア―アルミナ―イットリア表面層の厚さは約100 μｍであった。この積層体を1400〜1600℃で２時間保持し、前記中間層を部分溶融中間層に変換し電子部品焼成用治具を作製した。
【００１６】
この電子部品焼成用治具の表面層、部分溶融中間層及び基材との剥離を調べるために電気炉で500 ℃から1300℃まで３時間掛けて急熱し、次いで1300℃から500 ℃まで３時間掛けて急冷することを繰り返し、剥離までの熱サイクル数を調べた。その結果、150 サイクルを経ても剥離は生じなかった。その結果を表１に示した。
【００１７】
比較例１
中間層をイットリア安定化ジルコニアからアルミナに代えたこと以外は実施例１と同様にして電子部品焼成用治具を作製した。中間層及び表面層の厚さは、それぞれ150μｍ及び200μｍであった。
この電子部品焼成用治具の表面層、中間層及び基材との剥離を調べるために実施例１と同様の条件下で急熱及び急冷を繰り返し、剥離までの熱サイクル数を調べた。その結果、16サイクルを経て段階で剥離は生じ、それ以降は使用できなかった。その結果を表１に示した。
実施例１と比較例１を比較すること、中間層をアルミナから、表面層と同じイットリア安定化ジルコニアとすることにより、密着性が大きく向上したことが判る。
【００１８】
【表１】
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