專利名稱：電子部件用陶瓷的熱處理用夾具及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子部件用陶瓷的熱處理用夾具及其制造方法，更詳細(xì)地說，涉及適用于陶瓷電容器、陶瓷變壓器等的電子部件用陶瓷的熱處理或燒制工序的電子部件用陶瓷的熱處理用夾具及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，陶瓷大量用作電子材料，例如，鈦酸鋇等強(qiáng)電介質(zhì)陶瓷用于制作陶瓷電容器，又，軟磁鐵氧體(Mn-Zn系、Ni-Zn系等)壓電陶瓷用于制作陶瓷變壓器等，被作為電子部件的構(gòu)成材料。
前述電子部件用陶瓷，一般在1000～1700℃的溫度范圍進(jìn)行熱處理或燒制。因此，作為電子部件用陶瓷的熱處理用夾具，要采用Al2O3-SiO2質(zhì)、Al2O3-SiO2-MgO質(zhì)、MgO-Al2O3-ZrO2質(zhì)、SiC質(zhì)等耐熱性優(yōu)良的陶瓷。其中，特別是SiC質(zhì)陶瓷，因?yàn)槟蜔釓?qiáng)度及耐潛伸性優(yōu)良所以是最佳的材料。
但是，當(dāng)在上述熱處理用夾具上直接放置被處理物等使它們相互接觸時(shí)，根據(jù)其成分，在熱處理時(shí)，有時(shí)會(huì)與該熱處理用夾具的構(gòu)成材料發(fā)生反應(yīng)。這時(shí)，為了防止被處理物與該夾具之間的反應(yīng)，采用由反應(yīng)性差的ZrO2等陶瓷構(gòu)成夾具表面的設(shè)計(jì)。
例如，在進(jìn)行鈦酸鋇(BaTiO3)的熱處理時(shí)，使用ZrO2陶瓷材料，又，在進(jìn)行軟磁鐵氧體(Mn-Zn系、Ni-Zn系等)的熱處理時(shí)，采用Al2O3、ZrO2或與被處理物同樣組成的陶瓷，或者利用這些陶瓷覆蓋SiC質(zhì)陶瓷基材等的形式。
得到上述覆蓋材料，例如，可在涂抹所希望的陶瓷生料后，采用高溫?zé)臃椒?、CVD法、噴鍍法等形成。其中，特別是噴鍍法，是利用固著效果進(jìn)行物理密接的方法，由于覆蓋膜不易剝離，因此被較多采用。
作為這樣的覆蓋材料，例如在特開2001-278685號(hào)公報(bào)上，提出了在耐熱強(qiáng)度及耐潛伸性(creep)優(yōu)良的SiC質(zhì)陶瓷基材上噴鍍Al2O3、莫來石、ZrO2等的熱處理用部件。
上述部件，如圖2所示那樣，將SiC質(zhì)陶瓷基材11表面粗糙化，然后難以剝離地構(gòu)成由多層組成的噴鍍覆蓋膜12、13。
但是，上述部件，因?yàn)槭窃赟iC質(zhì)陶瓷基材11的表面上直接形成Al2O3、莫來石、ZrO2等的噴鍍覆蓋膜12、13的形式，所以，在用于電子部件用陶瓷的熱處理或燒制工序時(shí)，透過噴鍍覆蓋膜12、13的氧會(huì)使SiC質(zhì)陶瓷基材11的表面氧化而脆化。然后，隨著使用頻率的增加，噴鍍覆蓋膜12、13會(huì)從SiC質(zhì)陶瓷基板11表面剝離。
因此，即使在上述構(gòu)成的熱處理用夾具上，也不能說能充分防止噴鍍覆蓋膜的剝離，而是獲得了耐用壽命更長(zhǎng)的熱處理用夾具。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明，是為了解決上述技術(shù)課題的方案，目的在于提供可提高噴鍍覆蓋膜等覆蓋層的防剝離性，且耐熱強(qiáng)度、耐潛伸性及耐久性優(yōu)良，從而適用于陶瓷電容器、陶瓷變壓器等的電子部件用陶瓷的熱處理或燒制工序的電子部件用陶瓷的熱處理用夾具及其制造方法。
本發(fā)明的電子部件用陶瓷的熱處理用夾具，其特征在于在作為SiC質(zhì)陶瓷基板的第1層的上下面上，具有從Al2O3、Al2O3-SiO2質(zhì)、Al2O3-SiO2-MgO質(zhì)、MgO-Al2O3-ZrO2質(zhì)中選取的至少1種陶瓷構(gòu)成的第2層，并且，在前述第2層的表面的一部分或全部，具有含從Al2O3、莫來石、ZrO2、Y2O中選取的至少任何1種的單層或多層的噴鍍覆蓋膜層構(gòu)成的第3層。
這樣，通過在SiC質(zhì)陶瓷基板與噴鍍覆蓋膜層之間設(shè)置由上述陶瓷構(gòu)成的第2層而構(gòu)成，可抑制由于SiC質(zhì)陶瓷基板表面的氧化而引起的噴鍍覆蓋膜的剝離。
前述第2層的上下面的各厚度在1mm以上7mm以下，并且，最好在前述第1層與第2層的分界部分，存在SiC質(zhì)陶瓷和構(gòu)成第2層的陶瓷混合的層。
通過將第1層和第2層設(shè)計(jì)為上述那樣的構(gòu)成，可更有效地阻止穿過噴鍍覆蓋膜層的氧到達(dá)SiC質(zhì)陶瓷基板，從而防止從第1層與第2層的分界部分上的剝離，并且，可防止裂紋和破損，賦予其優(yōu)良的耐熱性。
又，前述第2層各表面的中心線平均粗糙度Ra最好在3μm以上20μm以下。
從防止自第1層與第2層的分界部分上的剝離，并防止第2層的裂紋和破損，且均勻而適度地形成具有光滑表面的噴鍍覆蓋膜層的觀點(diǎn)出發(fā)，第2層最好設(shè)計(jì)為上述表面粗糙度。
又，前述第3層的膜厚最好在50μm以上500μm以下。
通過設(shè)計(jì)為上述范圍的膜厚，可得到不易剝離的第3層，并且，在熱處理或燒制工序中，可充分防止該夾具和與之接觸的被處理物的反應(yīng)。
又，本發(fā)明的電子部件用陶瓷的熱處理用夾具的制造方法，其特征在于在SiC質(zhì)粒子層的上下面上，配置從Al2O3、Al2O3-SiO2質(zhì)、Al2O3-SiO2-MgO質(zhì)、MgO-Al2O3-ZrO2質(zhì)中選取的至少1種構(gòu)成的粒子層，成型、燒制后，在得到的板狀陶瓷的表面的一部分或全部形成含有從Al2O3、莫來石、ZrO2、Y2O中選取的至少任何1種的單層或多層的噴鍍覆蓋膜層。
這樣，通過同時(shí)成型、燒制SiC質(zhì)陶瓷(第1層)和從Al2O3、Al2O3-SiO2質(zhì)、Al2O3-SiO2-MgO質(zhì)、MgO-Al2O3-ZrO2質(zhì)中選取的至少1種陶瓷(第2層)，可使兩層強(qiáng)固地?zé)Y(jié)接合，因此可防止該分界部分上的剝離。
在上述制造方法中，最好在前述SiC質(zhì)粒子層與從Al2O3、Al2O3-SiO2質(zhì)、Al2O3-SiO2-MgO質(zhì)、MgO-Al2O3-ZrO2質(zhì)中選取的至少1種構(gòu)成的粒子層的分界部分上，通過成型時(shí)使該分界附近的粒子粗糙，形成SiC質(zhì)粒子與從Al2O3、Al2O3-SiO2質(zhì)、Al2O3-SiO2-MgO質(zhì)、MgO-Al2O3-ZrO2質(zhì)中選取的至少1種構(gòu)成的粒子混合的陶瓷層。
通過在上述分界部分形成構(gòu)成兩層的粒子混合的層，可使該分界部分上的燒結(jié)接合更加強(qiáng)固，從而使兩層更難以剝離。
又，前述噴鍍覆蓋膜層最好利用等離子噴鍍形成。
等離子噴鍍法可形成比較光滑的外表面，可形成耐熱性也更優(yōu)良的覆蓋膜，從這些方面來看，是合適的噴鍍覆蓋膜形成法。
如上那樣，如果采用本發(fā)明的電子部件用陶瓷的熱處理用夾具，在將耐熱強(qiáng)度、耐潛伸性優(yōu)良的SiC質(zhì)陶瓷用作基材的熱處理用夾具上，可防止表面的噴鍍覆蓋膜層及中間的陶瓷層的剝離，可望提高耐久性。
因此，上述熱處理用夾具，可提高陶瓷電容器、陶瓷變壓器等的電子部件用陶瓷的熱處理或燒制工序中的成品率。
又，如果采用本發(fā)明的制造方法，可有效獲得上述電子部件用陶瓷的熱處理用夾具。
圖面的簡(jiǎn)單說明

圖1是本發(fā)明的電子部件用陶瓷的熱處理用夾具的構(gòu)成的模式斷面圖。
圖2是現(xiàn)有的噴鍍覆蓋膜SiC基板構(gòu)成的模式斷面圖。
1、11 SiC質(zhì)陶瓷基板(第1層)2、陶瓷(第2層)3、噴鍍覆蓋膜層(第3層)4、陶瓷混合層12、13噴鍍覆蓋膜發(fā)明的實(shí)施形式以下，參照附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明。
圖1所示是本發(fā)明的電子部件用陶瓷的熱處理用夾具的構(gòu)成的一例。圖1所示的熱處理用夾具，在作為SiC質(zhì)陶瓷基板1的第1層的上下面上，具有從Al2O3、Al2O3-SiO2質(zhì)、Al2O3-SiO2-MgO質(zhì)、MgO-Al2O3-ZrO2質(zhì)中選取的至少1種陶瓷構(gòu)成的第2層，并且，在前述第2層的表面的一部分或全部具有第3層，第3層由含有從Al2O3、莫來石、ZrO2、Y2O中選取的至少任何1種的單層或多層的噴鍍覆蓋膜層構(gòu)成。
而且，在前述第1層與第2層之間的分界部分，存在SiC質(zhì)陶瓷1和構(gòu)成第2層的陶瓷2混合的層(陶瓷混合層)4。
這樣，在本發(fā)明中，在作為第1層的SiC質(zhì)陶瓷基板1的表面上，不直接形成噴鍍覆蓋膜層，而是利用作為第2層的從Al2O3、Al2O3-SiO2質(zhì)、Al2O3-SiO2-MgO質(zhì)、MgO-Al2O3-ZrO2質(zhì)中選取的至少1種陶瓷2覆蓋該SiC質(zhì)陶瓷基板1的表面之后，在其表面上，形成作為第3層的含有從Al2O3、莫來石、ZrO2、Y2O中選取的至少任何1種的單層或多層的噴鍍覆蓋膜層3。
通過設(shè)計(jì)為具有這樣的第2層的構(gòu)成，可抑制因SiC質(zhì)陶瓷基板1的表面的氧化導(dǎo)致的噴鍍覆蓋膜層3的剝離。
第1層，雖然是利用SiC質(zhì)陶瓷基板構(gòu)成，但其耐熱強(qiáng)度及耐潛伸性優(yōu)良，所以可作為耐熱性基材使用。
該SiC質(zhì)陶瓷基板的厚度，可根據(jù)大小、荷重等確定，但通常形成3～10mm左右。
又，構(gòu)成第2層及第3層的材料，在該熱處理用夾具的熱處理或燒制工序中使用的時(shí)候，對(duì)應(yīng)作為與該夾具接觸的被處理物的電子部件用陶瓷的材質(zhì)、處理溫度等，從上述材料中選擇使用。這時(shí)，該夾具必須選擇不與被處理物反應(yīng)的材料。
覆蓋前述第1層地形成的第2層的厚度，最好在1mm以上7mm以下。
厚度不到1mm時(shí)，不能充分起到防止穿過噴鍍覆蓋膜層的氧到達(dá)SiC質(zhì)陶瓷基板的作用，隨著SiC的氧化，往往產(chǎn)生從SiC質(zhì)陶瓷基板(第1層)與第2層的分界部分的剝離。
另一方面，厚度超過7mm時(shí)，該熱處理用夾具太重，操作不方便，并且，易產(chǎn)生裂紋或破損，導(dǎo)致耐熱強(qiáng)度下降。
又，前述第2層表面的中心線平均粗糙度Ra，最好在3μm以上20μm以下。
當(dāng)表面的中心線平均粗糙度Ra不到3μm時(shí)，第2層與噴鍍覆蓋膜層之間的密接力不夠，往往產(chǎn)生從分界部分的剝離。
另一方面，當(dāng)表面的中心線平均粗糙度Ra超過20μm時(shí)，隨著熱環(huán)境的變化，在第2層上易導(dǎo)致裂紋或破損，并且，在第2層的表面上難以均勻且適度地形成具有光滑表面的噴鍍覆蓋膜層。
又，作為第3層的噴鍍覆蓋膜層的膜厚，最好在50μm以上500μm以下。
當(dāng)膜厚不到50μm時(shí)，膜厚過小，在熱處理或燒制工序中，不能充分防止該夾具和與之接觸的被處理物的反應(yīng)。
另一方面，當(dāng)膜厚超過500μm時(shí)，噴鍍時(shí)膜自身的熱應(yīng)力增大，從而容易剝離。
前述噴鍍覆蓋膜層可以是單層，也可是多層，但該噴鍍覆蓋膜層的最外層，在熱處理或燒制工序中，最好利用不與作為被處理物的電子部件用陶瓷發(fā)生反應(yīng)的材料形成。
又，在設(shè)計(jì)為多層的時(shí)候，最好將熱膨脹系數(shù)具有介于構(gòu)成最外層及第2層的材料之間的值的材料的噴鍍覆蓋膜層作為基底而形成。通過設(shè)計(jì)為這樣的構(gòu)成，可抑制隨著熱環(huán)境的變化的噴鍍覆蓋膜層的剝離。
以下，說明本發(fā)明的電子部件用陶瓷的熱處理用夾具的制造方法。
上述電子部件用陶瓷的熱處理用夾具，首先，在SiC質(zhì)粒子層的上下面上，配置從Al2O3、Al2O3-SiO2質(zhì)、Al2O3-SiO2-MgO質(zhì)、MgO-Al2O3-ZrO2質(zhì)中選取的至少1種構(gòu)成的粒子層，成型、燒制后，得到板狀陶瓷。
然后，通過在得到的板狀陶瓷的表面的一部分或全部形成含有從Al2O3、莫來石、ZrO2、Y2O中選取的至少任何1種的單層或多層的噴鍍覆蓋膜層，得到熱處理用夾具。
這樣，通過同時(shí)成型、燒制作為第1層的SiC質(zhì)陶瓷和作為第2層的從Al2O3、Al2O3-SiO2質(zhì)、Al2O3-SiO2-MgO質(zhì)、MgO-Al2O3-ZrO2質(zhì)中選取的至少1種陶瓷，可使第1層與第2層強(qiáng)固地?zé)Y(jié)接合，因此可防止該分界部分上的剝離。
這時(shí)，最好在前述第1層與第2層的分界部分上，通過在成型時(shí)使該分界附近的粒子適當(dāng)粗糙化，構(gòu)成上述圖1所示那樣的SiC質(zhì)陶瓷1和構(gòu)成第2層的陶瓷2混合的層4。
與預(yù)先形成SiC燒結(jié)體基板后在其上下面上成型、燒結(jié)而形成第2層的方法相比，通過在第1層與第2層的分界部分存在這樣的層的狀態(tài)下燒結(jié)，可使該分界部分上的燒結(jié)接合更加強(qiáng)固，可更有效地防止剝離。
另外，在第1層與第2層的成型、燒結(jié)方面，為了充分燒結(jié)，最好在燒結(jié)這些陶瓷材料時(shí)適當(dāng)添加通常使用的助燒結(jié)劑。
通過在上述那樣形成的第2層的表面上形成噴鍍覆蓋膜層，可防止氧從外表面到達(dá)作為第1層的SiC質(zhì)陶瓷。
前述噴鍍覆蓋膜層，雖然可以不特別限于采用火焰噴鍍法、爆發(fā)噴鍍法、等離子噴鍍法等各種噴鍍法，但從可形成比較光滑的外表面，且可形成耐熱性更加優(yōu)良的覆蓋膜等角度出發(fā)，最好采用等離子噴鍍法形成。
又，噴鍍覆蓋膜層，如上述那樣，因?yàn)槔霉讨ЧM(jìn)行物理結(jié)合而形成，所以，因?yàn)榭赏岣呓佑|面積來提高密接力，因此一般最好利用預(yù)噴砂等使作為被噴射基材的第2層的表面粗糙。
這時(shí)，如上述那樣，第2層表面的中心線平均粗糙度Ra最好在3μm以上20μm以下。
下面，利用實(shí)施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明，但本發(fā)明不限于下述的 在成為第1層的SiC質(zhì)粒子層的上下面上，配置成為第2層的Al2O3-SiO2質(zhì)(Al2O387wt％、SiO212wt％)的粒子層，成型、燒結(jié)，得到第1層厚度4mm、第2層厚度1.5mm、表面的中心線平均粗糙度Ra為4.8μm的300mm×300mm的板狀陶瓷。
在得到的板狀陶瓷的表面上，形成厚度150μm的Al2O3噴鍍覆蓋膜層，再在其表面上形成20μm的8wt％Y2O3-ZrO2噴鍍覆蓋膜層，制作了板狀的熱處理用夾具。
根據(jù)得到的板狀的熱處理用夾具，制作150mm×150mm的實(shí)驗(yàn)板，對(duì)該實(shí)驗(yàn)板進(jìn)行了熱循環(huán)試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)條件，是在1350℃下保持2小時(shí)之后冷卻，通過這樣反復(fù)操作來進(jìn)行。
其結(jié)果示于表1。
將第2層設(shè)計(jì)為表1的實(shí)施例2～4所示的厚度及表面的中心線平均粗糙度Ra，此外與實(shí)施例1同樣，制作了實(shí)驗(yàn)板。
對(duì)這些實(shí)驗(yàn)板，與實(shí)施例1一樣，進(jìn)行了熱循環(huán)試驗(yàn)。
它們的結(jié)果示于表1。
在300mm×300mm×4mm的SiC質(zhì)陶瓷基板表面上，直接形成厚度150μm的Al2O3噴鍍覆蓋膜層，再在其表面上形成厚度200μm的8wt％Y2O3-ZrO2噴鍍覆蓋膜層，制作了板狀的熱處理用夾具。
根據(jù)得到的板狀的熱處理用夾具，制作150mm×150mm的實(shí)驗(yàn)板，對(duì)該實(shí)驗(yàn)板，與實(shí)施例1一樣，進(jìn)行了熱循環(huán)試驗(yàn)。
其結(jié)果示于表1。
將第2層設(shè)計(jì)為表1的比較例2、3所示的厚度及表面的中心線平均粗糙度Ra，此外與實(shí)施例1同樣，制作了實(shí)驗(yàn)板。
對(duì)這些實(shí)驗(yàn)板，與實(shí)施例1一樣，進(jìn)行了熱循環(huán)試驗(yàn)。
它們的結(jié)果示于表1。


如表1所示那樣，當(dāng)?shù)?層的厚度在1mm以上7mm以下，并且，第2層表面的中心線平均粗糙度Ra在3μm以上20μm以下時(shí)(實(shí)施例1～5)，即使反復(fù)100次熱循環(huán)試驗(yàn)，各層也不剝離，確認(rèn)了耐熱性、耐久性優(yōu)良。
另一方面，當(dāng)不形成第2層，而直接在SiC質(zhì)陶瓷基板表面上形成Al2O3噴鍍覆蓋膜層時(shí)(比較例1)，及第2層表面的中心線平均粗糙度Ra不到3μm時(shí)(比較例2)，在分別進(jìn)行了20次及40次熱循環(huán)試驗(yàn)的時(shí)候，發(fā)生了噴鍍覆蓋膜層的剝離。
又，當(dāng)?shù)?層的厚度不到1mm時(shí)(比較例2)，在進(jìn)行了85次熱循環(huán)試驗(yàn)的時(shí)候，在第1層與第2層之間的分界部分發(fā)生了噴鍍覆蓋膜層的剝離。
權(quán)利要求
1.一種電子部件用陶瓷的熱處理用夾具，其特征在于在作為SiC質(zhì)陶瓷基板的第1層的上下面上，具有從Al2O3、Al2O3-SiO2質(zhì)、Al2O3-SiO2-MgO質(zhì)、MgO-Al2O3-ZrO2質(zhì)中選取的至少1種陶瓷構(gòu)成的第2層，并且，在前述第2層的表面的一部分或全部具有含從Al2O3、莫來石、ZrO2、Y2O中選取的至少任何1種的單層或多層的噴鍍覆蓋膜層構(gòu)成的第3層。
2.如權(quán)利要求1所述的電子部件用陶瓷的熱處理用夾具，其特征在于前述第2層的上下面的各厚度在1mm以上7mm以下，并且，在前述第1層與第2層之間的分界部分，存在SiC質(zhì)陶瓷和構(gòu)成第2層的陶瓷混合的層。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電子部件用陶瓷的熱處理用夾具，其特征在于前述第2層各表面的中心線平均粗糙度Ra在3μm以上20μm以下。
4.如權(quán)利要求1～3的任一項(xiàng)所述的電子部件用陶瓷的熱處理用夾具，其特征在于前述第3層的膜厚在50μm以上500μm以下。
5.一種電子部件用陶瓷的熱處理用夾具的制造方法，其特征在于在SiC質(zhì)粒子層的上下面上，配置從Al2O3、Al2O3-SiO2質(zhì)、Al2O3-SiO2-MgO質(zhì)、MgO-Al2O3-ZrO2質(zhì)中選取的至少1種構(gòu)成的粒子層，成型、燒制后，在得到的板狀陶瓷的表面的一部分或全部形成含有從Al2O3、莫來石、ZrO2、Y2O中選取的至少任何1種的單層或多層的噴鍍覆蓋膜層。
6.如權(quán)利要求5所述的電子部件用陶瓷的熱處理用夾具的制造方法，其特征在于在前述SiC質(zhì)粒子層與從Al2O3、Al2O3-SiO2質(zhì)、Al2O3-SiO2-MgO質(zhì)、MgO-Al2O3-ZrO2質(zhì)中選取的至少1種構(gòu)成的粒子層的分界部分上，通過成型時(shí)使該分界附近的粒子粗糙，形成SiC質(zhì)粒子與從Al2O3、Al2O3-SiO2質(zhì)、Al2O3-SiO2-MgO質(zhì)、MgO-Al2O3-ZrO2質(zhì)中選取的至少1種構(gòu)成的粒子混合的陶瓷層。
7.如權(quán)利要求5或6所述的電子部件用陶瓷的熱處理用夾具的制造方法，其特征在于前述噴鍍覆蓋膜層利用等離子噴鍍形成。
全文摘要
目的在于提供可提高噴鍍覆蓋膜等覆蓋層的防剝離性，且耐熱強(qiáng)度、耐潛伸性及耐久性優(yōu)良，從而適用于陶瓷電容器、陶瓷變壓器等的電子部件用陶瓷的熱處理或燒制工序的電子部件用陶瓷的熱處理用夾具及其制造方法。在作為SiC質(zhì)陶瓷基板1的第1層的上下面上，形成從Al
文檔編號(hào)H01G4/12GK1452191SQ0311060
公開日2003年10月29日 申請(qǐng)日期2003年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月12日
發(fā)明者山田和典 申請(qǐng)人:東芝陶瓷株式會(huì)社