JP2000302557A - セラミック焼成体の製造方法 - Google Patents

セラミック焼成体の製造方法

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JP2000302557A
JP2000302557A JP11114438A JP11443899A JP2000302557A JP 2000302557 A JP2000302557 A JP 2000302557A JP 11114438 A JP11114438 A JP 11114438A JP 11443899 A JP11443899 A JP 11443899A JP 2000302557 A JP2000302557 A JP 2000302557A
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JP
Japan
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powder
firing
green sheet
sio
fired body
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JP11114438A
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English (en)
Inventor
Atsushi Inuzuka
敦 犬塚
Goji Himori
剛司 檜森
Koji Shimoyama
浩司 下山
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は寸法精度の優れたセラミック焼成体
を得ることを目的とするものである。 【解決手段】 原料粉末にSiO2粉末を含むセラミッ
ク焼成体で、SiO2粉末をSi粉末に置換することに
よって、焼成収縮率を制御して目標寸法を得るセラミッ
ク焼成体の製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は各種電子部品などに
用いられるセラミック焼成体の製造方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来からセラミックの焼成体は、以下の
ようにして作られている。まず、原料となるセラミック
粉末を有機バインダーとともに混合・分散し、所望の形
状に成形する。このようにして得られた成形体を原料粉
末が焼結する温度以上、かつ融点以下で焼成する。
【0003】この焼成過程で、粉末の焼結に伴う寸法収
縮が生じるので、焼成後に所望の寸法になるように成形
体は焼成形よりも大きく設計される。具体的には、通常
用いられる96アルミナ焼成体においては、セラミック
粉末として約96%のAl23粉末に、MgO粉末、C
aCO3粉末、SiO2粉末を所定の配合比で配合し、こ
れにブチラール樹脂などの有機バインダーとメチールエ
チールケトンや酢酸ブチルなどの有機溶剤を混合・分散
してドクターブレード法などの手法でグリーンシートも
しくは成形体を作成する。得られた成形体は約1600
℃で焼成してアルミナ焼成体が得られる。
【0004】この際の焼成過程で線収縮として約15%
から20%の寸法収縮が生じるため、成形体を作成する
ための金型寸法はこの寸法収縮を考慮して焼成体より大
きく設計される。この金型寸法の設計の際に用いる寸法
収縮率の値は、原料粉末の表面性、粒度分布、分散程
度、成形体の密度などからの影響を強く受ける。したが
って、大量に焼成する前に先行焼成して寸法収縮率を測
定し、寸法の異なる数種類の相似形の金型の中から得ら
れた寸法収縮率の値に合う金型を選択して大量に成形し
た後に焼成して量産品を得る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなセラミック焼成体の製造方法では、要求される寸法
精度が高くなるにしたがって準備する金型の数が多くな
り、金型管理の複雑化、製品コストの増大という課題を
有していた。
【0006】本発明は焼成過程での寸法変化の変動に合
わせた金型の切り替えをすることなく、一つの金型を用
いて寸法精度の高いセラミック焼成体を得ることを目的
とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、原料粉末にSi化合物粉末を含むグリーン
シートもしくは成形体を形成する第1工程と、この第1
工程で得られたグリーンシートもしくは成形体を焼成す
る第2工程とを少なくとも有し、第1工程におけるSi
化合物粉末の一部もしくはすべてをSi粉末に置換する
セラミック焼成体の製造方法である。
【0008】この本発明によれば、寸法精度の高いセラ
ミック焼成体を焼成過程での寸法変化の変動に合わせた
金型の切り替えをすることなく一つの金型を用いて得る
ことができる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、原料粉末にSi化合物粉末を含むグリーンシートも
しくは成形体を形成する第2工程とを少なくとも有し、
第1工程におけるSi化合物粉末の一部もしくはすべて
をSi粉末に置換するセラミック焼成体の製造方法であ
り、Si化合物粉末とSi粉末の配合比を変化させるこ
とにより焼成過程での寸法変化を制御することができる
ために、セラミック焼成体の寸法を高精度にできるとい
う作用を有する。
【0010】本発明の請求項2に記載の発明は、原料粉
末にAl23粉末、SiO2粉末、MgO粉末、CaO
もしくはCaCO3粉末を含むグリーンシートもしくは
成形体を形成する第1工程と、この第1工程で得られた
グリーンシートもしくは成形体を酸化雰囲気で1500
℃以上で焼成する第2工程とを少なくとも有し、第1工
程におけるSiO2粉末の一部もしくはすべてをSi粉
末に置換するセラミック焼成体の製造方法であり、Si
2粉末とSi粉末の配合比を変化させることにより焼
成過程での寸法変化を制御することができるために、ア
ルミナからなるセラミック焼成体の寸法を高精度にでき
るという作用を有する。
【0011】本発明の請求項3に記載の発明は、原料粉
末にAl23粉末、SiO2粉末、CuOもしくはMn
2もしくはMnO粉末、TiO2粉末を含むグリーンシ
ートもしくは成形体を形成する第1工程と、この第1工
程で得られたグリーンシートもしくは成形体を酸化雰囲
気で1200℃以上で焼成する第2工程とを少なくとも
有し、第1工程におけるSiO2粉末の一部もしくはす
べてをSi粉末に置換するセラミック焼成体の製造方法
であり、TiO2粉末とCuOもしくはMnO2もしくは
MnO粉末を加えることで低温焼成でSiO2粉末とS
i粉末の配合比を変化させることにより焼成過程での寸
法変化を制御することができるために、低温焼成アルミ
ナからなるセラミック焼成体の寸法を高精度にできると
いう作用を有する。
【0012】本発明の請求項4に記載の発明は、原料粉
末にAl23粉末、SiO2粉末を含むグリーンシート
もしくは成形体を形成する第1工程と、この第1工程で
得られたグリーンシートもしくは成形体を酸化雰囲気で
1400℃以上で焼成する第2工程とを少なくとも有
し、第1工程におけるSiO2粉末の一部もしくはすべ
てをSi粉末に置換するセラミック焼成体の製造方法で
あり、SiO2粉末とSi粉末の配合比を変化させるこ
とにより焼成過程での寸法変化を制御することができる
ために、ムライトからなるセラミック焼成体の寸法を高
精度にできるという作用を有する。
【0013】以下、本発明の実施の形態について説明す
る。
【0014】(実施の形態1)本発明の第1の実施の形
態におけるセラミック焼成体としてのアルミナ焼成体
は、Al23:MgO:CaCO3:(SiO2+Si)
粉末を96:1.0:0.5:2.5(SiO2換算)
の重量比で混合した原料粉末とブチラール樹脂、可塑
剤、溶剤を混合・分散して得られたスラリーからドクタ
ーブレード法によりグリーンシートを形成する第1工程
と、この第1工程で得られたグリーンシートを緻密焼成
体が得られる1550℃で焼成する第2工程とを有して
おり、第1工程で用いられるSiO2粉末をSi粉末で
置換して得られる。
【0015】このようにして得られた本発明では、図1
に示すように焼成収縮率が15.4%から16.8%ま
で制御することが可能となり、焼成過程での寸法変化率
を16.1%で設計した金型のみを用いて、SiO2
末とSi粉末の配合比を変化させることにより±0.7
%の寸法変動要因を有する成形体から高寸法精度のアル
ミナ焼結体を得られることがわかる。
【0016】そこで、SiO2粉末の50%をSi粉末
に置換し、かつ16.1%の焼成収縮を見込んだ金型を
用いて、アルミナ粉末の製造ロットの異なる場合のアル
ミナ焼成体の焼成による寸法収縮率(比較)と、それぞ
れの製造ロットに対応して、Si粉末の置換量を(表1)
中の値を用いて調整した場合の焼成による寸法収縮率
(本発明)を比較して(表1)に示す。
【0017】
【表1】
【0018】(表1)から本発明によれば、寸法収縮率
のバラツキが少なくなり、Si粉末への置換量を変化さ
せることにより一つの金型から高寸法精度のアルミナ焼
成体が得られることがわかる。
【0019】なお、絶縁抵抗の測定結果によれば、14
00℃以上の焼成温度で1014Ω・cmとなり、焼成温
度は少なくともSi粉末が酸化する温度である1400
℃以上であることが望ましい。
【0020】(実施の形態2)本発明の第2の実施の形
態におけるセラミック焼成体としてのアルミナ焼成体
は、Al23:MnO2:TiO2:(SiO2+Si)
粉末を94:2.0:2.0:2.0(SiO2換算)の
重量比で混合した原料粉末とブチラール樹脂、可塑剤、
溶剤を混合・分散して得られたスラリーからドクターブ
レード法によりグリーンシートを形成する第1工程と、
この第1工程で得られたグリーンシートを緻密焼成体が
得られる1200℃以上で焼成する第2工程とを少なく
とも有しており、第1工程で用いられるSiO2粉末を
Si粉末で置換して得られる。
【0021】このようにして得られた本発明では、図2
に示すように焼成収縮率を15.6%から17.2%ま
で制御することが可能になり、焼成過程での寸法変化率
を16.4%で設計した金型のみを用いて、SiO2
末とSi粉末の配合比を変化させることにより±0.7
%の寸法変動要因を有する成形体から高寸法精度のアル
ミナ焼結体を得られることがわかる。
【0022】そこで、SiO2粉末の50%をSi粉末
に置換し、かつ16.4%焼成収縮を見込んだ金型を用
いて、アルミナ粉末の製造ロットの異なる場合のアルミ
ナ焼成体の焼成による寸法収縮率(比較)と、それぞれ
の製造ロットに対応して、Si粉末の置換量を(表2)中
の値を用いて調整した場合の焼成による寸法収縮率(本
発明)を比較して(表2)に示す。
【0023】
【表2】
【0024】(表2)から本発明によれば、寸法収縮率
のバラツキが少なくなり、Si粉末への置換量を変化さ
せることにより一つの金型から高寸法精度のアルミナ焼
成体が得られることがわかる。
【0025】なお、絶縁抵抗の測定結果によれば、11
00℃以上の焼成温度で1014Ω・cmとなり、MnO
2、TiO2の添加によりSi粉末の酸化温度が低下する
という効果が得られた。したがって焼成温度は少なくと
もSi粉末が酸化する温度である1100℃以上である
ことが望ましい。
【0026】また、MnO2の代わりにMnO、CuO
粉末を添加した場合にも同様の効果が得られ、これらの
3種類の粉末は、1.0から3.0%の配合範囲であれ
ば焼成温度の低温化は可能であった。また、Mn酸化物
粉末の代わりにMn炭酸化合物粉末を混合した場合も同
様の効果が得られた。
【0027】(実施の形態3)本発明の第3の実施の形
態におけるセラミック焼成体としてのムライト焼成体
は、Al23:(SiO2+Si)粉末を73.3:2
6.3(SiO2換算)の重量比で混合した原料粉末とブ
チラール樹脂、可堕剤、溶剤を混合・分散して得られた
スラリーからドクターブレード法によりグリーンシート
を形成する第1工程と、この第1工程で得られたグリー
ンシートを緻密焼成体が得られる1200℃で焼成する
第2工程とを有しており、第1工程で用いられるSiO
2粉末をSi粉末で置換して得られる。
【0028】このようにして得られた本発明では、図3
に示すように焼成収縮率が14.8%から16.2%ま
で制御することが可能となり、焼成過程での寸法変化率
を15.5%で設計した金型のみを用いて、SiO2
末とSi粉末の配合比を変化させることにより±0.7
%の寸法変動要因を有する成形体から高寸法精度のアル
ミナ焼結体を得られることがわかる。
【0029】そこで、SiO2粉末の10%をSi粉末
に置換し、かつ15.5%焼成収縮を見込んだ金型を用
いて、アルミナ粉末の製造ロットの異なる場合のムライ
ト焼成体の焼成による寸法収縮率(比較)と、それぞれ
の製造ロットに対応して、Si粉末の置換量を(表3)中
の値を用いて調整した場合の焼成による寸法収縮率(本
発明)を比較して(表3)に示す。
【0030】
【表3】
【0031】(表3)から本発明によれば、寸法収縮率
のバラツキが少なくなり、Si粉末への置換量を変化さ
せることにより一つの金型から高寸法精度のムライト焼
成体が得られることがわかる。
【0032】なお、絶縁抵抗の測定結果によれば、14
00℃以上の焼成温度で1014Ω・cmとなり、焼成温
度は少なくともSi粉末が酸化する温度である1100
℃以上であることが望ましい。またSiO2粉末の置換
量は多くなると焼成体の変形が生じるため、5%までが
限界であった。また、Al23粉末に対する(SiO 2
+Si)粉末の配合比が少ない場合でも、ムライト焼成
体中のアルミナが分散されるのみで、焼成過程での寸法
変化の制御は可能であった。
【0033】なお、以上の説明では原料粉末からグリー
ンシートを得ているが、形状によっては原料粉末を造粒
後、金型による粉体成形をして成形体を得ても本発明の
本質からはずれることはない。
【0034】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、原料粉末
にSi化合物粉末を含むグリーンシートもしくは成形体
を形成する第1工程と、この第1工程で得られたグリー
ンシートもしくは成形体を焼成する第2工程とを少なく
とも有し、第1工程におけるSi化合物粉末の一部もし
くは全てをSi粉末に置換することを特徴とするセラミ
ック焼成体の製造方法であり、SiO2粉末とSi粉末
の配合比を変化させることにより焼成過程での寸法変化
を制御することができるために、焼成体寸法を高精度に
するという作用を有することによって、寸法精度の高い
セラミック焼成体を焼成過程での寸法変化の変動に合わ
せた金型の切り替えをすることなく得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のSiO2粉末をSi粉末に置換したと
きのアルミナ焼成体の寸法収縮率の変化を示した図
【図2】本発明のSiO2粉末をSi粉末に置換したと
きの低温焼成アルミナ焼成体の寸法収縮率の変化を示し
た図
【図3】本発明のSiO2粉末をSi粉末に置換したと
きのムライト焼成体の寸法収縮率の変化を示した図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下山 浩司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 4G030 AA07 AA16 AA25 AA36 AA37 AA64 CA08 GA14 GA15 GA16 GA20 GA23 GA25 GA27

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原料粉末にSi化合物粉末を含むグリー
    ンシートもしくは成形体を形成する第1工程と、この第
    1工程で得られたグリーンシートもしくは成形体を焼成
    する第2工程とを少なくとも有し、第1工程におけるS
    i化合物粉末の一部もしくはすべてをSi粉末に置換す
    るセラミック焼成体の製造方法。
  2. 【請求項2】 原料粉末にAl23粉末、SiO2
    末、MgO粉末、CaOもしくはCaCO3粉末を含む
    グリーンシートもしくは成形体を形成する第1工程と、
    この第1工程で得られたグリーンシートもしくは成形体
    を酸化雰囲気で1500℃以上で焼成する第2工程とを
    少なくとも有し、第1工程におけるSiO 2粉末の一部
    もしくはすべてをSi粉末に置換するセラミック焼成体
    の製造方法。
  3. 【請求項3】 原料粉末にAl23粉末、SiO2
    末、CuOもしくはMnO2もしくはMnO粉末、Ti
    2粉末を含むグリーンシートもしくは成形体を形成す
    る第1工程と、この第1工程で得られたグリーンシート
    もしくは成形体を酸化雰囲気で1200℃以上で焼成す
    る第2工程とを少なくとも有し、第1工程におけるSi
    2粉末の一部もしくはすべてをSi粉末に置換するセ
    ラミック焼成体の製造方法。
  4. 【請求項4】 原料粉末にAl23粉末、SiO2粉末
    を含むグリーンシートもしくは成形体を形成する第1工
    程と、この第1工程で得られたグリーンシートもしくは
    成形体を酸化雰囲気で1400℃以上で焼成する第2工
    程とを少なくとも有し、第1工程におけるSiO2粉末
    の一部もしくはすべてをSi粉末に置換するセラミック
    焼成体の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102803181A (zh) * 2009-12-24 2012-11-28 法商圣高拜欧洲实验及研究中心 含氧化锆粒料的粉末

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102803181A (zh) * 2009-12-24 2012-11-28 法商圣高拜欧洲实验及研究中心 含氧化锆粒料的粉末
CN102803181B (zh) * 2009-12-24 2014-11-12 法商圣高拜欧洲实验及研究中心 含氧化锆粒料的粉末

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