专利名称：烧制物质的方法
技术领域：
本发明涉及烧制陶瓷之类物质的方法，具体涉及烧制含有铅、铋等挥发性组分的物质的方法。
在烧结用于电子器件的含有铅、铋等挥发性组分的陶瓷材料时，通常将待烧制的物质(它是陶瓷压制件，以下称为工件)放在由氧化铅或氧化锆制成的箱状烧制工具材料(以下称为装窑窑具)的装料表面上烧制，以获得烧结的陶瓷压制件。但是，在烧制含有这些挥发性物质的陶瓷材料时，要使这类挥发性物质的挥发少，而且装窑窑具的变质或变形小，就要求装窑窑具具有高纯度和高密度。但使用这种窑具，工件与窑具之间可能发生反应，从而影响工件的特性。
为了防止工件与装窑窑具之间的反应，可在烧制操作中将氧化铝粉末或氧化锆粉末散布在窑具内，而将工件放置于其上。
此外，在另一种烧制操作中，是将片状的烧结压制件散布在窑具内，而将工件放置于其上。
但是，前一种烧制方法具有以下问题1.粉末难以分布成均匀的厚度，从而使烧成产品的特性不规则。
2.需要大量的粉末来防止工件与装窑窑具之间的反应，从而使成本增加。
3.每烧制一个工件都要在装窑窑具内散布粉末，从而使工时增加。
后一种烧制方法则具有以下问题1.由于片状烧结压制件易于开裂，需要小心处理。而且，片状烧结压制件的碎片可能粘附在工件上并使其烧坏。
2.片状烧结压制件的翘曲会使工件产生翘曲。
本发明提供了一种烧制方法，该方法能抑制工件的不规则性或翘曲，并提高陶瓷烧结压制件的生产效率。
本发明烧制工件方法的第一方面，是在烧制操作中使用由陶瓷材料和粘合剂组分构成的陶瓷坯片，所述坯片散布在具有装料表面的烧制工具材料的装料表面上，再将工件放在陶瓷坯片上。
由于陶瓷坯片放置在烧制工具材料与每一工件之间，可防止工件与烧制工具材料粘结。由于可使用刮片法等使陶瓷坯片具有均匀的厚度，工件置放于其上的烧制环境是均匀的。结果，可以抑制烧结压紧工件之间的特性不规则性，从而提高成品率。此外，由于陶瓷坯片是挠性的，因此不易开裂或产生碎屑，比较易于处理，从而可提高烧制工作的效率。
再者，由于陶瓷坯片可吸附包含在烧结压紧材料中的粘合剂中的挥发性或类似的物质，可抑制挥发性物质向外部扩散。
陶瓷坯片内所含陶瓷材料的平均颗粒尺寸为30μm或更小，陶瓷坯片的厚度较好为30-500μm。
根据颗粒平均尺寸和厚度，对挥发性组分的吸收可更为有效。此外，根据其厚度，可更有效地抑制工件与装窑窑具之间的反应。
陶瓷材料较好是选自氧化铝、氧化锆或氧化镁。
根据所用的陶瓷材料，工件与坯片之间的反应可进一步受到抑制。
此外，较好是在陶瓷坯片的表面上形成一层氧化锆。将待烧制的物质置放在其上。
根据这样的结构，可抑制工件与陶瓷坯片粘结，并且可廉价地提供陶瓷坯片。
在本发明的烧制工件的方法中，烧制操作中将陶瓷坯片散布在装窑窑具内，再将工件置放在陶瓷坯片上。
这里较好是使用由氧化铝。氧化锆或相似材料构成的装窑窑具，它们具有优良的耐热性和抗震性，并且与工件基本不反应。为了抑制工件中所含挥发性组分的过度挥发，装窑窑具的开口部分可用盖子材料打开或关闭。
可使用氧化铝。氧化锆和氧化镁作为上述的陶瓷坯片。坯片的厚度较好为30-500μm。此外，陶瓷坯片中所用陶瓷材料的平均颗粒尺寸较好为30μm或更小(但不包括0)。根据该厚度，在坯片中所吸附的由工件散出的挥发性组分的数量，可足以使所述挥发性组分吸附到不影响工件电性能的程度。此外，根据陶瓷材料的平均颗粒尺寸，坯片可能被较好地烧结，使工件与装窑窑具之间的反应被充分抑制。
此外，陶瓷坯片在与工件接触的表面上可具有氧化锆层，它基本上不会粘结在工件上。氧化锆与其它材料比较，不易与工件粘结，但却较昂贵。因此，可将它与其它材料结合使用，以便在利用其特性的同时降低成本。
图1是显示装窑窑具结构的分解透视图。
从下参照实施例进一步详细说明本发明。实施例1下面说明本发明烧制工件的方法中所用的陶瓷坯片。
制备99％纯度的Al2O3作为陶瓷材料。将Al2O3粉碎至预定的颗粒大小后，在每100份重量陶瓷中，加入10份重量水溶性丙烯酸树脂作为粘合剂组份，0.2份重量羧酸铵作为分散剂，和6份重量纯水，并混合，得到陶瓷桨料。
用刮片法将上述所得到的陶瓷桨料形成片状，得到陶瓷坯片。
以下说明工件的烧制步骤。图1是说明工件烧制状态的分解透视图。
如图1所示，将上述所得的陶瓷坯片1铺在箱形的装窑窑具2中，窑具的上部敞开，并在其上放置含有钛酸锆作为主要组分的未烧制压制工件4。
在装窑窑具2的开口部分盖上封盖材料3后，在烧制炉中进行热处理。在500℃对工件4进行脱粘合剂处理，然后将工件4在1200℃烧制5小时使其烧结。实施例2按与实施例1相同的步骤烧制工件，但使用由不同颗粒尺寸的Al2O3制得的陶瓷坯片，坯片的厚度也与实施例1不同。检验每一坯片的成片和烧结状态。并检查每一工件是否发生与装窑窑具反应的缺陷以及其机械品质系数Qm。结果如表1所示。机械品质系数Qm要求在400-500的范围内。它按以下方法计算。
Qm＝fa2×109/{2π·fr·Cx·Zr·(fa2-fr2)}其中fr共振频率(kHz)fa反共振频率(kHz)Cx电容量(pF)Zr反共振电阻(欧姆)关于与窑具的反应缺陷，考察其反应缺陷面积比(％)。反应缺陷面积比为50％或更大的工件以“×”标示，而缺陷面积比小于50％(不包括0)的以“△”标示，等于0％者以“○”标示。对比例是以氧化锆粉末代替陶瓷坯片而得到的。
表1
如表1所示，在烧制工件时使用本发明的陶瓷坯片，与不使用陶瓷坯片的情况相比，可有效地抑制工件与装窑窑具之间的反应。
当Al2O3平均颗粒尺寸为30μm或更小时，陶瓷坯片可在工件与窑具之间较好地烧结，从而有效地抑制工件与窑具之间的反应。
陶瓷坯片的厚度较好是在30-500μm。厚度为30μm或更大时，可形成不带针孔或柔状缺陷的坯片。而厚度为500μm或更小时，从工件吸附的PbO的数量可受到适当的限制，使烧结的压紧工件的机械品质系数Qm为500或更小。实施例3按实施例1方法制备厚度为150μm的陶瓷坯片，不同的是用颗粒尺寸为3μm的ZrO2和MgO代替Al2O3作为陶瓷坯片中的陶瓷材料。使用所述陶瓷坯片来烧制工件。结果如表2所示。
表2
如表2所示，可知用上述陶瓷材料制备陶瓷坯片时，也可防止工件与装窑窑具之间的反应。实施例4按实施例1的方法，用平均颗粒尺寸为3μm的Al2O3制得厚度为80μm的陶瓷坯片。然后，在该坯片的一侧涂覆ZrO2桨料，使其干燥，以得到具有双层结构的多层坯片。将多层坯片铺在装窑窑具的装料表面上，形成ZrO2层的表面朝上。将工件装在其上，进行烧制。此外，作为对比例，使用未涂覆ZrO2浆料而制得的坯片在相同条件下进行烧制。
工件烧制后，检验它与每种坯片的粘结比。对多层坯片的粘结比为0％。而对未涂施ZrO2桨料的坯片的粘结比为20％。从这结果可知，使用有ZrO2形成在工件装料表面上的陶瓷坯片，可降低工件对陶瓷坯片的粘结比。
权利要求
1.一种烧制物质的方法，烧制时使用由陶瓷材料与粘合剂组分制成的陶瓷坯片，所述坯片铺在具有装料表面的烧制工具材料的装料表面上，而工件放在陶瓷坯片上；陶瓷坯片中所含陶瓷材料的平均颗粒尺寸为30μm或更小，陶瓷坯片的厚度为30-500μm。
2.如权利要求1所述的烧制物质的方法，其特征还在于所述的陶瓷材料是选自氧化铝。氧化锆或氧化镁。
3.如权利要求1所述的烧制物质的方法，其特征还在于在陶瓷坯片装放待烧制物质的表面上形成有氧化锆层。
4.如权利要求2所述的烧制物质的方法，其特征还在于在陶瓷坯片装放待烧制物质的表面上形成有氧化锆层。
全文摘要
本发明提供了一种烧制方法,这种烧制方法可抑制工件特性不规则性或翘曲,并且改进了操作效率。烧制工件时使用由陶瓷材料和粘合剂组分制成的陶瓷坯片,该坯片铺在具有装料表面的装窑窑具的装料表面上,而工件放在陶瓷坯片上。陶瓷坯片中所含陶瓷材料的平均颗粒大小为30μm或更小(但不包括0),陶瓷坯片的厚度为30—500μm。
文档编号C04B35/491GK1250040SQ9912100
公开日2000年4月12日 申请日期1999年9月29日 优先权日1998年10月5日
发明者滩研一, 木田雅隆, 高村明修 申请人:株式会社村田制作所