燒制物質的方法
2023-09-23 18:49:20
專利名稱：燒制物質的方法
技術領域：
本發明涉及燒制陶瓷之類物質的方法，具體涉及燒制含有鉛、鉍等揮發性組分的物質的方法。
在燒結用於電子器件的含有鉛、鉍等揮發性組分的陶瓷材料時，通常將待燒制的物質(它是陶瓷壓製件，以下稱為工件)放在由氧化鉛或氧化鋯製成的箱狀燒制工具材料(以下稱為裝窯窯具)的裝料表面上燒制，以獲得燒結的陶瓷壓製件。但是，在燒制含有這些揮發性物質的陶瓷材料時，要使這類揮發性物質的揮發少，而且裝窯窯具的變質或變形小，就要求裝窯窯具具有高純度和高密度。但使用這種窯具，工件與窯具之間可能發生反應，從而影響工件的特性。
為了防止工件與裝窯窯具之間的反應，可在燒制操作中將氧化鋁粉末或氧化鋯粉末散布在窯具內，而將工件放置於其上。
此外，在另一種燒制操作中，是將片狀的燒結壓製件散布在窯具內，而將工件放置於其上。
但是，前一種燒制方法具有以下問題1.粉末難以分布成均勻的厚度，從而使燒成產品的特性不規則。
2.需要大量的粉末來防止工件與裝窯窯具之間的反應，從而使成本增加。
3.每燒制一個工件都要在裝窯窯具內散布粉末，從而使工時增加。
後一種燒制方法則具有以下問題1.由於片狀燒結壓製件易於開裂，需要小心處理。而且，片狀燒結壓製件的碎片可能粘附在工件上並使其燒壞。
2.片狀燒結壓製件的翹曲會使工件產生翹曲。
本發明提供了一種燒制方法，該方法能抑制工件的不規則性或翹曲，並提高陶瓷燒結壓製件的生產效率。
本發明燒制工件方法的第一方面，是在燒制操作中使用由陶瓷材料和粘合劑組分構成的陶瓷坯片，所述坯片散布在具有裝料表面的燒制工具材料的裝料表面上，再將工件放在陶瓷坯片上。
由於陶瓷坯片放置在燒制工具材料與每一工件之間，可防止工件與燒制工具材料粘結。由於可使用刮片法等使陶瓷坯片具有均勻的厚度，工件置放於其上的燒制環境是均勻的。結果，可以抑制燒結壓緊工件之間的特性不規則性，從而提高成品率。此外，由於陶瓷坯片是撓性的，因此不易開裂或產生碎屑，比較易於處理，從而可提高燒制工作的效率。
再者，由於陶瓷坯片可吸附包含在燒結壓緊材料中的粘合劑中的揮發性或類似的物質，可抑制揮發性物質向外部擴散。
陶瓷坯片內所含陶瓷材料的平均顆粒尺寸為30μm或更小，陶瓷坯片的厚度較好為30-500μm。
根據顆粒平均尺寸和厚度，對揮發性組分的吸收可更為有效。此外，根據其厚度，可更有效地抑制工件與裝窯窯具之間的反應。
陶瓷材料較好是選自氧化鋁、氧化鋯或氧化鎂。
根據所用的陶瓷材料，工件與坯片之間的反應可進一步受到抑制。
此外，較好是在陶瓷坯片的表面上形成一層氧化鋯。將待燒制的物質置放在其上。
根據這樣的結構，可抑制工件與陶瓷坯片粘結，並且可廉價地提供陶瓷坯片。
在本發明的燒制工件的方法中，燒制操作中將陶瓷坯片散布在裝窯窯具內，再將工件置放在陶瓷坯片上。
這裡較好是使用由氧化鋁。氧化鋯或相似材料構成的裝窯窯具，它們具有優良的耐熱性和抗震性，並且與工件基本不反應。為了抑制工件中所含揮發性組分的過度揮發，裝窯窯具的開口部分可用蓋子材料打開或關閉。
可使用氧化鋁。氧化鋯和氧化鎂作為上述的陶瓷坯片。坯片的厚度較好為30-500μm。此外，陶瓷坯片中所用陶瓷材料的平均顆粒尺寸較好為30μm或更小(但不包括0)。根據該厚度，在坯片中所吸附的由工件散出的揮發性組分的數量，可足以使所述揮發性組分吸附到不影響工件電性能的程度。此外，根據陶瓷材料的平均顆粒尺寸，坯片可能被較好地燒結，使工件與裝窯窯具之間的反應被充分抑制。
此外，陶瓷坯片在與工件接觸的表面上可具有氧化鋯層，它基本上不會粘結在工件上。氧化鋯與其它材料比較，不易與工件粘結，但卻較昂貴。因此，可將它與其它材料結合使用，以便在利用其特性的同時降低成本。
圖1是顯示裝窯窯具結構的分解透視圖。
從下參照實施例進一步詳細說明本發明。實施例1下面說明本發明燒制工件的方法中所用的陶瓷坯片。
製備99％純度的Al2O3作為陶瓷材料。將Al2O3粉碎至預定的顆粒大小後，在每100份重量陶瓷中，加入10份重量水溶性丙烯酸樹脂作為粘合劑組份，0.2份重量羧酸銨作為分散劑，和6份重量純水，並混合，得到陶瓷槳料。
用刮片法將上述所得到的陶瓷槳料形成片狀，得到陶瓷坯片。
以下說明工件的燒制步驟。圖1是說明工件燒制狀態的分解透視圖。
如圖1所示，將上述所得的陶瓷坯片1鋪在箱形的裝窯窯具2中，窯具的上部敞開，並在其上放置含有鈦酸鋯作為主要組分的未燒制壓制工件4。
在裝窯窯具2的開口部分蓋上封蓋材料3後，在燒制爐中進行熱處理。在500℃對工件4進行脫粘合劑處理，然後將工件4在1200℃燒制5小時使其燒結。實施例2按與實施例1相同的步驟燒制工件，但使用由不同顆粒尺寸的Al2O3製得的陶瓷坯片，坯片的厚度也與實施例1不同。檢驗每一坯片的成片和燒結狀態。並檢查每一工件是否發生與裝窯窯具反應的缺陷以及其機械品質係數Qm。結果如表1所示。機械品質係數Qm要求在400-500的範圍內。它按以下方法計算。
Qm＝fa2×109/{2π·fr·Cx·Zr·(fa2-fr2)}其中fr共振頻率(kHz)fa反共振頻率(kHz)Cx電容量(pF)Zr反共振電阻(歐姆)關於與窯具的反應缺陷，考察其反應缺陷面積比(％)。反應缺陷面積比為50％或更大的工件以「×」標示，而缺陷面積比小於50％(不包括0)的以「△」標示，等於0％者以「○」標示。對比例是以氧化鋯粉末代替陶瓷坯片而得到的。
表1
如表1所示，在燒制工件時使用本發明的陶瓷坯片，與不使用陶瓷坯片的情況相比，可有效地抑制工件與裝窯窯具之間的反應。
當Al2O3平均顆粒尺寸為30μm或更小時，陶瓷坯片可在工件與窯具之間較好地燒結，從而有效地抑制工件與窯具之間的反應。
陶瓷坯片的厚度較好是在30-500μm。厚度為30μm或更大時，可形成不帶針孔或柔狀缺陷的坯片。而厚度為500μm或更小時，從工件吸附的PbO的數量可受到適當的限制，使燒結的壓緊工件的機械品質係數Qm為500或更小。實施例3按實施例1方法製備厚度為150μm的陶瓷坯片，不同的是用顆粒尺寸為3μm的ZrO2和MgO代替Al2O3作為陶瓷坯片中的陶瓷材料。使用所述陶瓷坯片來燒制工件。結果如表2所示。
表2
如表2所示，可知用上述陶瓷材料製備陶瓷坯片時，也可防止工件與裝窯窯具之間的反應。實施例4按實施例1的方法，用平均顆粒尺寸為3μm的Al2O3製得厚度為80μm的陶瓷坯片。然後，在該坯片的一側塗覆ZrO2槳料，使其乾燥，以得到具有雙層結構的多層坯片。將多層坯片鋪在裝窯窯具的裝料表面上，形成ZrO2層的表面朝上。將工件裝在其上，進行燒制。此外，作為對比例，使用未塗覆ZrO2漿料而製得的坯片在相同條件下進行燒制。
工件燒制後，檢驗它與每種坯片的粘結比。對多層坯片的粘結比為0％。而對未塗施ZrO2槳料的坯片的粘結比為20％。從這結果可知，使用有ZrO2形成在工件裝料表面上的陶瓷坯片，可降低工件對陶瓷坯片的粘結比。
權利要求
1.一種燒制物質的方法，燒制時使用由陶瓷材料與粘合劑組分製成的陶瓷坯片，所述坯片鋪在具有裝料表面的燒制工具材料的裝料表面上，而工件放在陶瓷坯片上；陶瓷坯片中所含陶瓷材料的平均顆粒尺寸為30μm或更小，陶瓷坯片的厚度為30-500μm。
2.如權利要求1所述的燒制物質的方法，其特徵還在於所述的陶瓷材料是選自氧化鋁。氧化鋯或氧化鎂。
3.如權利要求1所述的燒制物質的方法，其特徵還在於在陶瓷坯片裝放待燒制物質的表面上形成有氧化鋯層。
4.如權利要求2所述的燒制物質的方法，其特徵還在於在陶瓷坯片裝放待燒制物質的表面上形成有氧化鋯層。
全文摘要
本發明提供了一種燒制方法,這種燒制方法可抑制工件特性不規則性或翹曲,並且改進了操作效率。燒制工件時使用由陶瓷材料和粘合劑組分製成的陶瓷坯片,該坯片鋪在具有裝料表面的裝窯窯具的裝料表面上,而工件放在陶瓷坯片上。陶瓷坯片中所含陶瓷材料的平均顆粒大小為30μm或更小(但不包括0),陶瓷坯片的厚度為30—500μm。
文檔編號C04B35/491GK1250040SQ9912100
公開日2000年4月12日 申請日期1999年9月29日 優先權日1998年10月5日
發明者灘研一, 木田雅隆, 高村明修 申請人:株式會社村田製作所