(57)【要約】【課題】誘電体成形体の焼成においてセッターとの接触部で接着や、反応の発生がなく、誘電体基板のコストアップとならない誘電体基板焼成用セッター及びその製造方法を提供する。【解決手段】誘電体原料から略球形の造粒粉にした誘電体粉体材料をプレス成形して形成された誘電体成形体１１を載置して焼成して誘電体基板を作成するのに用いられる平板状の誘電体基板焼成用セッター１０において、誘電体成形体１１形成用の誘電体粉体材料と実質的に同じ造粒粉１７が用いられ、造粒粉１７の形状を維持しながら焼成収縮されて形成されるポーラス状の焼成体１２からなり、しかも焼成体１２の誘電体成形体１１が載置される面の反対面が絶縁物からなる支持体１３に焼き付けられている。【選択図】図１
2005263597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体原料から略球形の造粒粉にした誘電体粉体材料をプレス成形して形成された誘電体成形体を載置して焼成して誘電体基板を作成するのに用いられる平板状の誘電体基板焼成用セッターにおいて、
前記誘電体成形体形成用の前記誘電体粉体材料と実質的に同じ前記造粒粉が用いられ、該造粒粉の形状を維持しながら焼成収縮されて形成されるポーラス状の焼成体からなり、しかも該焼成体の前記誘電体成形体が載置される面の反対面が絶縁物からなる支持体に焼き付けられていることを特徴とする誘電体基板焼成用セッター。
【請求項２】
請求項１記載の誘電体基板焼成用セッターにおいて、前記支持体が酸化アルミニウム基板からなることを特徴とする誘電体基板焼成用セッター。
【請求項３】
請求項１又は２記載の誘電体基板焼成用セッターにおいて、前記焼成体の気孔率が４０％〜６０％を有し、前記誘電体成形体が載置される前記焼成体表面の表面粗度が中心線平均粗さでＲａ３μｍ〜Ｒａ６μｍであることを特徴とする誘電体基板焼成用セッター。
【請求項４】
プレス成形された誘電体成形体を載置して焼成するために用いられる平板状の誘電体基板焼成用セッターの製造方法において、
前記誘電体成形体形成用の原料と実質的に同じ誘電体原料である一次粒子材とバインダーを用いて、前記一次粒子材の集合体からなる略球形の造粒粉を作成する工程と、
前記造粒粉を前記誘電体成形体の焼成温度より高い温度で焼成されている絶縁物からなる支持体上に載置し、大気中で前記誘電体成形体の焼成温度で焼成して焼成体を形成すると共に、該焼成体を前記支持体に焼き付けて一体化する工程と、
前記焼成体の外表面を削り落として平面状に形成する工程を有することを特徴とする誘電体基板焼成用セッターの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体基板の焼成前の誘電体成形体を焼成するために用いられる焼成用治具である誘電体基板焼成用セッター及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コンデンサーや、同軸共振器や、マイクロ波誘電体等の誘電体基板は、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、希土類元素の酸化物等の酸化物、又はこれらの複合物を構成原料としている。これらの構成原料から成形された誘電体成形体は、誘電体基板焼成用セッター上に載置され、大気中の焼成炉に入れて構成原料の焼成温度で焼成されている。ここで用いられる誘電体基板焼成用セッターは、一般的な酸化アルミニウム（アルミナ）製や、ムライト製等の酸化物系の耐火物セッターが用いられてきたが、この耐火物セッターに載置されて焼成される誘電体成形体は、焼成後の誘電体基板がセッターとの接触部で接着したり、セッターとの接触部で誘電体成形体の構成原料に反応が発生して誘電体基板表面に変質が発生したりする問題を抱えていた。そこで、誘電体基板焼成用セッターには、誘電体基板の接着や、反応の少ないジルコニア製や、マグネシア製等の酸化物系の耐火物セッターが用いられている。しかしながら、ジルコニア製や、マグネシア製等の耐火物セッターは、未だ焼成時に誘電体基板がセッターとの接触部に若干の反応の発生が認められ、例えば、誘電体基板にＡｇ等の電極部を形成するのに方向性を考慮しなければならないという問題を抱えている。また、ジルコニア製や、マグネシア製等の耐火物セッターは、高価であり、誘電体基板のコストアップにもなっている。そこで、図３に示すように、誘電体成形体５１は、アルミナ製耐火物セッター５２の上にジルコニア粉末や、誘電体成形体５１の構成原料と同質の誘電体原料である一次粒子材の粉末５３を敷き、耐火容器５４に入れて焼成している。
【０００３】
誘電体成形体を誘電体基板焼成用セッターに載置して焼成する方法には、誘電体成形体の載置部をアルミナ、ベリリア、マグネシア、又はジルコニアからなる多孔質体とし、その下に誘電体成形体の構成原料と同質の誘電体原料の粉末を敷いて構成した誘電体基板焼成用セッターで焼成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、誘電体成形体の焼成に用いられる誘電体基板焼成用セッターには、安定化ジルコニア等の耐火物セッターの表面に、誘電体成形体の焼成物を構成する主成分を含むもので構成される保護部を誘電体成形体の載置部に設けたものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。更には、誘電体成形体の焼成に用いられる誘電体基板焼成用セッターには、アルミナ・シリカ質基材の表面にジルコニアを主体とする溶射層を設けたものが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平１０−２９８７２号公報
【特許文献２】特開２００３−２８６０８４号公報
【特許文献３】特開２００３−２２６５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述したような従来の誘電体基板焼成用セッター及びその製造方法は、次のような問題がある。
（１）誘電体成形体をジルコニア粉末や、誘電体成形体の構成原料と同質の誘電体原料の粉末を敷きつめた上で焼成する場合には、焼成後の誘電体基板に粉末が焼き付き、例えば、誘電体同軸共振器等のような孔が空いたものの孔の中に粉末がくっ付き、それを取り除くことが困難となっている。また、ジルコニア粉末は、高価であるので、誘電体基板のコストアップとなっている。
（２）誘電体成形体をアルミナ、ベリリア、マグネシア、又はジルコニア等の多孔質体を介して焼成する場合には、誘電体成形体の載置部が誘電体成形体の構成原料と異なる原料である限り、接触部での接着や、反応を完全に解消することが難しい。
（３）誘電体成形体を安定化ジルコニア等の耐火物上に誘電体成形体の焼成物を構成する主成分を含むもので構成される保護部上で焼成する場合には、保護部が緻密な表面となっているので、接触部での接着が発生しやすい。また、安定化ジルコニア等の耐火物は、高価であるので、誘電体基板のコストアップとなっている。
（４）誘電体成形体をアルミナ・シリカ質基材の表面に設けたジルコニアを主体とする溶射層上で焼成する場合には、例え溶射層であっても誘電体成形体の載置部が誘電体成形体の構成原料と異なる原料である限り、接触部での接着や、反応を完全に解消することが難しい。また、溶射法を用いたジルコニア膜では、ジルコニアが高価であるのに加えて溶射法にコストが掛かり、誘電体基板のコストアップとなっている。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、誘電体成形体の焼成においてセッターとの接触部で接着や、反応の発生がなく、誘電体基板のコストアップとならない誘電体基板焼成用セッター及びそ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】
【０００５】
前記目的に沿う本発明に係る誘電体基板焼成用セッターは、誘電体原料から略球形の造粒粉にした誘電体粉体材料をプレス成形して形成された誘電体成形体を載置して焼成して誘電体基板を作成するのに用いられる平板状の誘電体基板焼成用セッターにおいて、誘電体成形体形成用の誘電体粉体材料と実質的に同じ造粒粉が用いられ、造粒粉の形状を維持しながら焼成収縮されて形成されるポーラス状の焼成体からなり、しかも焼成体の誘電体成形体が載置される面の反対面が絶縁物からなる支持体に焼き付けられている。
ここで、誘電体基板焼成用セッターは、支持体が酸化アルミニウム基板からなるのがよい。
また、誘電体基板焼成用セッターは、焼成体の気孔率が４０％〜６０％を有し、誘電体成形体が載置される焼成体表面の表面粗度が中心線平均粗さでＲａ３μｍ〜Ｒａ６μｍであるのがよい。
【０００６】
前記目的に沿う本発明に係る誘電体基板焼成用セッターの製造方法は、プレス成形された誘電体成形体を載置して焼成するために用いられる平板状の誘電体基板焼成用セッターの製造方法において、誘電体成形体形成用の原料と実質的に同じ誘電体原料である一次粒子材とバインダーを用いて、一次粒子材の集合体からなる略球形の造粒粉を作成する工程と、造粒粉を誘電体成形体の焼成温度より高い温度で焼成されている絶縁物からなる支持体上に載置し、大気中で誘電体成形体の焼成温度で焼成して焼成体を形成すると共に、焼成体を支持体に焼き付けて一体化する工程と、焼成体の外表面を削り落として平面状に形成する工程を有する。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１〜３のいずれか１項記載の誘電体基板焼成用セッターは、誘電体成形体形成用の誘電体粉体材料と実質的に同じ造粒粉が用いられ、造粒粉の形状を維持しながら焼成収縮されて形成されるポーラス状の焼成体からなり、しかも焼成体の誘電体成形体が載置される面の反対面が絶縁物からなる支持体に焼き付けられているので、セッターの材料に誘電体基板と同じものを使用して造粒粉の略球形を維持したポーラス状の焼成体のセッターにでき、誘電体成形体との接触面を少なくして焼成後の誘電体成基板のセッターへの接着や、セッターとの反応を防止することができる。また、焼成体がポーラス状であるので、支持体との接合応力を緩和させることができ、誘電体基板焼成用セッターの寿命を長くすることができる同時に、支持体との反応進行を長期間化できる。また、誘電体成形体とセッターの間には、ジルコニア粉末や、誘電体成形体の構成原料と同質の誘電体原料の粉末を敷きつめることがないので、誘電体基板への粉末の焼き付きを防止することができる。更に、セッターに高価な材料を使用する必要がないので、セッターを安価にすることができ、誘電体基板のコストアップを防止することができる。
特に、請求項２記載の誘電体基板焼成用セッターは、支持体が酸化アルミニウム基板からなるので、支持体に安価な酸化アルミニウム基板を用いて、セッターを安価にし、誘電体基板のコストアップを防止することができる。
また、請求項３記載の誘電体基板焼成用セッターは、焼成体の気孔率が４０％〜６０％を有し、誘電体成形体が載置される焼成体表面の表面粗度が中心線平均粗さでＲａ３μｍ〜Ｒａ６μｍであるので、セッター表面が、適当な平坦性と、空隙が確保でき、誘電体成形体との接着や、反応を防止することができる。
【０００８】
請求項４記載の誘電体基板焼成用セッターの製造方法は、誘電体成形体形成用の原料と実質的に同じ誘電体原料である一次粒子材とバインダーを用いて、一次粒子材の集合体からなる略球形の造粒粉を作成する工程と、造粒粉を誘電体成形体の焼成温度より高い温度で焼成されている絶縁物からなる支持体上に載置し、大気中で誘電体成形体の焼成温度で焼成して焼成体を形成すると共に、焼成体を支持体に焼き付けて一体化する工程と、焼成体の外表面を削り落として平面状に形成する工程を有するので、セッターを安価にして、誘電体基板のコストアップを防止できるセッターの製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る誘電体基板焼成用セッターの説明図、耐火容器内に収納された状態の説明図、図２（Ａ）〜（Ｅ）はそれぞれ同誘電体基板焼成用セッターの製造方法の説明図である。
【００１０】
図１（Ａ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る誘電体基板焼成用セッター１０は、例えば、高誘電率を有する酸化物誘電体セラミック原料の一例である、ＢａＯ−ＴｉＯ２−Ｂｉ２Ｏ３−Ｎｄ２Ｏ３−Ｇｄ２Ｏ３系等の誘電体原料とバインダー等を混練させたスラリーをスプレードライヤーで乾燥させながら略球形の造粒粉に形成された誘電体紛体材料を用いてプレス成形機で所望の形状に成形された誘電体成形体１１を載置して焼成し、誘電体基板を作製するために用いられる。誘電体基板焼成用セッター１０上で焼成されて作製される誘電体基板は、例えば、誘電率（εｒ）がεｒ＝９２程度の高誘電率を有している。この誘電体基板焼成用セッター１０には、誘電体成形体１１形成に用いられた誘電体紛体材料と実質的に同じ、例えば、高誘電率を有する酸化物誘電体セラミック原料の一例である、ＢａＯ−ＴｉＯ２−Ｂｉ２Ｏ３−Ｎｄ２Ｏ３−Ｇｄ２Ｏ３系等の誘電体原料とバインダー等を混練させたスラリーをスプレードライヤーで乾燥させながら作製された略球形の造粒粉が用いられている。誘電体基板焼成用セッター１０は、この造粒粉を焼成した焼成体１２と、この焼成体１２の下面が焼き付けられて接合している支持体１３とで構成されている。この焼成体１２は、造粒粉の略球形の形状を維持しながら焼成収縮されて形成されるポーラス状となっている。また、支持体１３は、例えば、アルミナや、マグネシアや、ジルコニア等の絶縁物の焼成済み基板で形成されている。
【００１１】
図１（Ｂ）に示すように、焼成体１２と支持体１３とで形成される誘電体基板焼成用セッター１０は、誘電体成形体１１を焼成体１２上に載置して焼成する場合には、アルミナ等の箱型の絶縁物からなる耐火容器１４内に載置されて用いられる。この耐火容器１４によって、誘電体基板焼成用セッター１０が保護されると同時に、耐火容器１４は複数個を容易に積み上げることができて焼成効率を向上でき、しかも箱の内部を誘電体焼成に適した雰囲気にできて誘電体基板の誘電率を安定化できる。また、誘電体基板焼成用セッター１０は、支持体１３の厚さが薄い基板であっても、耐火容器１４によって保護されるので、焼成による加熱が繰り返し行われても支持体１３に反り等の変形を発生させることが防止できる。
【００１２】
誘電体基板焼成用セッター１０の支持体１３には、アルミナからなる基板を用いるのがよい。このアルミナ基板は、焼成する前のセラミックグリーンシートを所望する大きさに形成し、約１５００〜１６００℃の高温で焼成されて形成されている。誘電体基板は、誘電体基板焼成用セッター１０の支持体１３がアルミナ基板で形成されていても、誘電体成形体１１の誘電体紛体材料と実質的に同じ共材からなる焼成体１２で保護されるので、接着や反応の発生を防止することができる。また、アルミナ基板は、比較的安価に作製することができるので、誘電体基板焼成用セッター１０を安価に形成でき、誘電体基板のコストアップを抑えることができる。なお、アルミナ基板は、焼成体１２との接合面に多少の反りや、うねりや、曲がりがあっても、上面に接合される焼成体１２が容易に表面を削り落として平面状にすることができるので、形状や、取扱いに特段の配慮を必要としない。
【００１３】
誘電体基板焼成用セッター１０の焼成体１２は、気孔率が４０％〜６０％で、誘電体成形体１１が載置される表面の表面粗度が中心線平均粗さでＲａ３μｍ〜Ｒａ６μｍであるポーラス状になっているのがよい。焼成体１２は、上記のようなポーラス状となっていることで、支持体１３との接合応力を緩和させることができ、誘電体基板焼成用セッター１０の寿命を長くすることができる。また、焼成体１２は、ポーラス状となっていることで、支持体１３にアルミナ基板を用いたとしても、焼成体１２との反応に長期間要し、誘電体基板焼成用セッター１０の寿命を長くすることができる。更に、焼成体１２は、ポーラス状となっていることで、焼成体１２の誘電体成形体１１との載置面を造粒粉の略球形状を維持させながら容易に削り落として平面状とし、誘電体基板の反りを防止することができる。ここで、焼成体１２の気孔率は、４０％を下まわると、焼成体１２の緻密化となってポーラス性が小さくなるので、支持体１３との接合応力の増大や、焼成体１２との反応の増加によって誘電体基板焼成用セッター１０の寿命が短くなると共に、焼成体１２の表面を造粒粉の形状を維持させながら平面状に削り落とすことが難しくなる。また、気孔率は、６０％を超えると、焼成体１２の表面から焼成収縮した造粒粉の欠片が剥離し易くなる。焼成体１２表面の中心線平均粗さは、Ｒａ３μｍを下まわると、焼成体１２の緻密化となってポーラス性が小さくなるので、支持体１３との接合応力の増大や、焼成体１２との反応の増加によって誘電体基板焼成用セッター１０の寿命が短くなると共に、焼成体１２の表面を造粒粉の形状を維持させながら平面状に削り落とすことが難しくなる。また、中心線平均粗さは、Ｒａ６μｍを超えると、焼成体１２の表面の平面性が低下するので、誘電体基板の反りが大きくなる。
【００１４】
なお、誘電体基板焼成用セッター１０の焼成体１２の厚さは、特に限定されるものではないが、０．５ｍｍ以上有するのが好ましい。誘電体基板焼成用セッター１０の焼成体１２は、焼成体１２の厚さが０．５ｍｍを下まわると、支持体１３との反応が焼成体１２の誘電体成形体１１載置面まで進行し易くなるので、誘電体基板への反応が発生し易くなる。
【００１５】
次いで、図２（Ａ）〜（Ｅ）を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る誘電体基板焼成用セッターの製造方法を説明する。
図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、先ず、誘電体成形体形成用の原料、例えば、ＢａＯ−ＴｉＯ２−Ｂｉ２Ｏ３−Ｎｄ２Ｏ３−Ｇｄ２Ｏ３系等の高誘電率を有する酸化物誘電体セラミック原料と実質的に同じ誘電体原料である平均粒径が０．５μｍ〜３μｍ程度の一次粒子材１５とバインダー１６を用いて液状に混合し、この混合液を回転ノズルから噴霧させながら加熱して乾燥するスプレードライヤーで、一次粒子材１５の集合体からなる略球形のφ５０μｍ〜φ１００μｍ程度の造粒粉１７を作成する。通常、このような造粒粉１７は、型に充填しプレスして成形体を形成する時、造粒粉１７の略球形によって造粒粉１７が型内に均一な密度で充填することができ、１〜１．５ｔｏｎ／ｃｍ２程度のプレス圧によって一次粒子の集合体が容易に潰れると同時に、バインダーを結合材とする成形体に形成するのに用いられている。造粒粉１７は、外部から圧力を掛けて集合体を潰さない限り、略球形の形状を保ったまま取り扱うことができる。
【００１６】
次に、図２（Ｃ）に示すように、造粒粉１７は、製品である誘電体成形体１１を焼成するための焼成温度より高い温度で焼成されて形成されている絶縁物、例えば、アルミナ基板等の支持体１３上に載置される。この造粒粉１７の載置に際しては、アルミナ等からなる箱型の耐火容器１４の内径内に丁度収まる程度の支持体１３を耐火容器１４内に載置させ、この支持体１３上に造粒粉１７を堆積し、耐火容器１４を軽打等して堆積体の密度を均一にさせている。そして、図２（Ｄ）に示すように、造粒粉１７は、大気中で誘電体成形体１１の焼成温度、例えば、１３００℃〜１４００℃程度の焼成温度で焼成して焼成体１２を形成すると共に、焼成体１２を支持体１３に焼き付けて一体化させている。焼成体１２は、造粒粉１７のそれぞれが焼成収縮し略球形の形状を維持しながら隣り合うどうしが誘電体粉体材料のガラス成分が溶融して結合し、内部に気孔の存在するポーラス状に形成されている。
【００１７】
次に、図２（Ｅ）に示すように、支持体１３と焼成体１２の接合体は、耐火容器１４から取り出され、焼成体１２の外表面を削り落として平面状に形成して誘電体基板焼成用セッター１０を作製している。この平面状に削り落とす方法は、例えば、２枚の支持体１３と焼成体１２の接合体の焼成体１２の外表面どうしを重ね合わせ、互いに擦りあわせて削り落とすことで容易に両方の外表面を平面状に仕上げることができる。焼成体１２の削り落とした後の外表面は、造粒粉１７のそれぞれが焼成収縮し略球形の形状を維持しながら隣り合うどうしを結合させている軟質なガラス成分部分で先に破壊されるので、造粒粉１７が焼成収縮した略球形の形状を破壊することなく、略球形の形状を維持した状態に形成されている。支持体１３と焼成体１２の接合体を取り出した後の耐火容器１４に結合するこぼれ落ちた造粒粉１７の焼成収縮物は、例えば、支持体１３や、耐火容器１４と同質の絶縁物を用いて削り落とすことで容易に除去することができる。除去が完了した耐火容器１４内には、再び、支持体１３と焼成体１２の接合体からなる平板状の誘電体基板焼成用セッター１０が載置され、更に、焼成体１２の外表面にプレス成形された誘電体成形体１１が載置されて、大気中雰囲気の焼成炉で加熱焼成して誘電体基板が作製される。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明の誘電体基板焼成用セッターは、コンデンサーや、同軸共振器や、マイクロ波誘電体等の誘電体基板を作製するための焼成用治具として用いることができる。また、本発明の誘電体基板焼成用セッターの製造方法は、この焼成用治具を用いて品質よく安価にコンデンサーや、同軸共振器や、マイクロ波誘電体等の誘電体基板を作製するための焼成用治具作製方法として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る誘電体基板焼成用セッターの説明図、耐火容器内に収納された状態の説明図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｅ）はそれぞれ同誘電体基板焼成用セッターの製造方法の説明図である。
【図３】は従来の誘電体基板焼成用セッターの説明図である。
【符号の説明】
【００２０】
１０：誘電体基板焼成用セッター、１１：誘電体成形体、１２：焼成体、１３：支持体、１４：耐火容器、１５：一次粒子材、１６：バインダー、１７：造粒粉
【図１】
2005263597.tif 000003
【図２】
2005263597.tif 000004
【図３】
2005263597.tif 000005