JP2004115324A

JP2004115324A - セラミック製品用焼成台

Info

Publication number: JP2004115324A
Application number: JP2002281928A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Moriyama; 森山　勉
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】セラミック製品の変形及び収縮不足を格段に改善し、焼成治具の製作、使用の必要がない焼成台を提供する。
【解決手段】セラミック製品１を焼成する際に載置する焼成台３であって、カーボンからなり、その両主面５、６に複数の溝４が交互に形成されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
半導体製造装置用部品、液晶製造装置用部品、加工機、ポンプバルブ、粉砕機等のセラミック製品の焼成時に使用する焼成台に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、セラミック製品を焼成する際には、図３（ａ）に示すようにカーボンからなる平板の焼成台１３にセラミック製品１１及びその収縮を助ける同素材の平板からなる焼成治具１２を置いて焼成していた。
【０００３】
上記焼成台１３としては、図３（ｂ）のようにその表面に小さな凹凸を多数設けることにより、セラミック成形体からの脱バインダーを容易にすることが示されている（特許文献１参照）。
【０００４】
さらに、図３（ｃ）のように外縁部分から内側に向けて延びる溝１４を設け、溝１４のうち外縁部側の端部に該溝１４の両側を連結する連結部が形成されていることが示されている（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６０−２４３４８３号公報
【特許文献２】
特許第２８２８７３０号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記焼成治具１２及びセラミック製品１１もこれに倣って反ってしまい、歩留まり、研削加工の効率等に悪影響を及ぼしていた。
【０００７】
また、比較的容易な形状の製品を焼成するにあたってもこの焼成治具１２が必要で、その作製における原料使用量や切削加工時間がムダであった。
【０００８】
また、焼成治具１２が単なる平板であったことから、焼成台１３が反っているとその上にある焼成治具１２及びセラミック製品１１も反り、歩留まり及び加工時間の効率が低下するという問題があった。
【０００９】
本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであってその目的は、カーボン製の焼成台を使用することにより、溝の間を均一にガスが流れ、変形及び収縮不足が格段に改善され、焼成治具を製作、使用する必要がなくなるものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のセラミック製品用焼成台は、セラミック製品を焼成する際に載置する焼成台であって、カーボンからなり、その両主面に複数の溝が交互に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のセラミック製品用焼成台は、上記溝の幅が焼成台の全長に対し２〜４％、深さが焼成台の厚みに対し２２〜４４％で底部が曲面状であることを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明の上記セラミック製品が窒化珪素質セラミックスからなることを特徴とする。
【００１３】
これにより、従来使用していた変形及び収縮不足防止のために用いていた焼成治具を使用する必要がなくなり、それにかかる切削加工時間及び原料使用量を削減できる。
【００１４】
また、上記焼成台はカーボン製で、特性として耐高温・耐強度に優れ、施されている溝により炉内のガスの流れが均一になり、製品の変形や収縮不足を抑えることができ、また、両面に溝が施されていることで両面交互に使用することができる為、焼成台の反りを修正でき、製品の反りを抑えることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１（ａ）は、本発明のセラミック製品用焼成台３を示す正面図、（ｂ）はその側面図であり、セラミック製品１を焼成する際に載置するためのものである。
【００１７】
本発明の焼成台３は、カーボンからなり、各主面５、主面６に複数の溝４がそれぞれ交互に形成されており、図２に示すように焼成台３の主面５上にセラミック製品１を載置して焼成炉内で焼成するものである。
【００１８】
上記焼成台３の溝４が各主面５、６にそれぞれ交互に施されていることにより、炉内のガスの流れが均一になり、セラミック製品１の変形や収縮不足を抑えることができる。また、主面５、６に溝４が施されていることで両面を交互に使用することができ、焼成台３の反りを修正できるとともに、セラミック製品１の反りを抑えることができる。
【００１９】
また、上記焼成台３の溝４の幅Ｈは、焼成台３の全長Ｌに対し２〜４％、深さＶが焼成台３の厚みＴに対し２２〜４４％であることが好ましい。
【００２０】
これにより、従来使用していた変形及び収縮不足防止の為の焼成治具の作製、使用の必要がなくなり、それにかかる切削加工時間及び原料使用量を削減できる。また、上記溝４の幅Ｈ、溝４の深さＶ寸法であればガスの流れがスムーズになり、変形、収縮不足が少ない。また、セラミック製品１と焼成台３の接地面積が十分に確保され、変形・垂れは少なくなり、機械的強度の低下も解消される。
【００２１】
ここで、溝４の幅Ｈが焼成台３の全長Ｌに対し２％未満となると、炉内のガスの流れが不均一になり、焼成台上のセラミック製品１が変形し、また収縮不足になる。
【００２２】
また、溝４の幅Ｈが焼成台３の全長Ｌに対し４％を超えると、セラミック製品１と焼成台３の接地面積が小さくなり、接していない部分、つまり溝の上にある部分が垂れてしまい反りが発生する。
【００２３】
さらに、溝４の深さＶが焼成台３の厚みＴに対し２２％未満となると、上記溝４の幅Ｈが焼成台３の全長Ｌに対し２％未満である場合と同じように炉内のガスの流れが悪くなるため、セラミック製品１の変形及び収縮不足という結果を引き起してしまう。
【００２４】
また、溝４の深さＶが焼成台３の厚みＴに対し４４％を超えると、焼成台３の両面に溝４があるという構造上、焼成台３の強度が低下し寿命が短くなってしまう。
【００２５】
さらに、上記溝４の底部１ａが曲面状を成すことが好ましい。これにより、炉内のガスはセラミック製品１と焼成台３との間を滑らかに流れ、変形及び収縮不足をより効果的に防止することができる。
【００２６】
このような焼成台３を用いることによって、窒化珪素質セラミックスからなるセラミック製品１においても変形及び収縮不足をより効果的に防止することができる。窒化珪素質セラミックスは、脱バインダーが難しくクラック等が生じやすい画、焼成台３とセラミック製品１との間にガスがスムーズに流れることから、収縮過程が円滑に行われるためである。
【００２７】
上述のようなセラミック製品用の焼成台３を製造するには、先ず、単なる平板焼成台１３に溝加工を施し、その後、真空炉にて二度焼き込みを行うことによって得られる。
【００２８】
焼成台３はカーボンからなり、例えば最大粒子径が２．３ｍｍ、かさ比重１．７ｇ／ｃｍ^３、熱膨張係数３．６Ｍ／Ｋ、熱伝導率１８６Ｗ／ｍＫの特性のものが好ましい。
【００２９】
そして、先ず平板に溝４を加工した後、真空炉にて二度、焼き込みを行う。これは、焼き込みを一度もしないまま焼成台３として用いると、窒化珪素質セラミックス等のセラミック製品となるセラミック成形体を焼成する際にカーボンからなる焼成台３とが反応してしまいセラミック製品１が焼結しない。これに対し、焼成台３に二度の焼き込みを行うことで焼成炉内の窒化珪素の雰囲気によりカーボンからなる焼成台３の表面がコーティングされ、特に窒化珪素質セラミックスからなるセラミック製品１と焼成台３の反応を極力抑えることができるためである。
【００３０】
また、焼成台３の大きさはセラミック製品１の大きさに対し１２０％程度の大きさとすることが好ましく、セラミック製品１となるセラミック成形体の端部が焼成台３から垂れて反りを発生することなく高精度なセラミック製品１を得ることができる。
【００３１】
さらに、焼成台３の主面５、６は、その表面粗さが（Ｒａ）１．６〜６．３μｍであることが好ましく、セラミック製品１となるセラミック成形体の表面に影響を及ぼすことなく、色むら等を防止できる。
【００３２】
なお、本発明のセラミック製品用焼成台３は、上述の実施形態に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。
【００３３】
【実施例】
本発明による焼成台３の効果を確認するため以下の試験を実施した。
【００３４】
先ず、本発明の焼成台３を作製するため、図１に示すような格子状の溝を有する焼成台を用意する。
【００３５】
先ず、最大粒子径が２．３ｍｍ、かさ比重１．７ｇ／ｃｍ^３、熱膨張係数３．６Ｍ／Ｋ、熱伝導率１８６Ｗ／ｍＫのカーボンを用いて平板を形成し、切削工具にて溝加工を施す。その後、真空炉にて二度、焼き込みを行う。
【００３６】
溝は焼成台３の全長Ｌに対し幅２〜４％、焼成台３の厚みＴに対し深さＶが２２％〜４４％とし、底部を曲面状とした。
【００３７】
比較例として、図３（ａ）に示すような焼成台１３を同様なカーボンから作製し、窒化珪素質セラミックスからなる焼成治具を用意した。
【００３８】
そしてこれらの焼成台、焼成治具上に窒化珪素質セラミックスからなる成形体を載置して１７００〜１８００℃にて４８時間焼成した。
【００３９】
その後、得られたセラミック焼結体に研削加工を施し、４５０ｍｍ角のセラミック製品を２０個作製した。
【００４０】
焼成治具の切削加工時間、原料使用量、及び得られたセラミック製品の反り、研削加工時間の平均値及び歩留まりを調査した。
【００４１】
結果を表１に示す。
【００４２】
【表１】

【００４３】
表１の結果より、本発明は焼成治具を作製する必要が無いことから、従来それにかかっていた切削加工時間及び原料使用量が短縮できる。
【００４４】
また、得られたセラミック製品は、平均の反りが０．２ｍｍ、研削加工時間が０．７５時間と大幅に削減できており、歩留りも９６％と非常に高いことがわかる。
【００４５】
これに対し、従来の焼成台及び焼成治具を用いた場合には、焼成治具の加工２時間を要し、得られたセラミック製品の平均の反りが０．７ｍｍと大きく、研削加工時間が１．５時間と長時間を要し、その歩留りが８２％と低いものであった。
【００４６】
【発明の効果】
本発明のセラミック製品用焼成台によれば、セラミック製品を焼成する際に載置する焼成台であって、カーボンからなり、その両主面に複数の溝が交互に形成されていることから、耐高温・耐強度に優れたカーボンからなり、炉内のガスの流れが均一になり、製品の変形や収縮不足を抑えることができ、また、両面に溝が施されていることで両面交互に使用することができるため、焼成台の反りを修正でき、製品の反りを抑えることができる。
【００４７】
また、上記焼成台は、窒化珪素質セラミックス製品の焼成に用いられることにより、脱バインダーが難しくクラック等の入りやすいセラミック製品の焼結を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明のセラミック製品用焼成台の一実施形態を示す正面図であり、（ｂ）はＸ−Ｘ線における断面図である。
【図２】本発明のセラミック製品用焼成台の上にセラミック製品を載置した状態を示す側面図である。
【図３】（ａ）は従来の焼成台及び焼成治具を用いてセラミック製品を焼成する様子を示した側面断面図であり、（ｂ）は従来の焼成台を示す側面図、（ｃ）は従来の焼成台の他の例を示す正面図である。
【符号の説明】
１：セラミック製品
１ａ：溝底部
３：焼成台
４：溝
５：主面
６：主面
１１：セラミック製品
１２：焼成治具
１３：焼成台
１４：溝
Ｈ：溝幅
Ｖ：溝深さ
Ｌ：全長
Ｔ：厚み

Claims

セラミック製品を焼成する際に載置する焼成台であって、カーボンからなり、その両主面に複数の溝が交互に形成されていることを特徴とするセラミック製品用焼成台。
上記溝の幅が焼成台の全長に対し２〜４％、深さが焼成台の厚みに対し２２〜４４％で底部が曲面状であることを特徴とする請求項１に記載のセラミック製品用焼成台。
上記セラミック製品が窒化珪素質セラミックスからなることを特徴とする請求項１または２に記載のセラミック製品用焼成台。