(57)【要約】【課題】セラミック製品用焼成炉及びこれを利用した焼成方法が提供される。【解決手段】本発明の一実施形態によると、本発明は、内部に断熱材が内入された炉本体と、前記炉本体の内部に配置され、セラミック成形体が上部に積載されたセッターと、前記断熱材の上部に配置される排気口と、前記セラミック成形体の周辺に少なくとも１つ配置される発熱体と、前記炉本体の内部が均一な温度勾配を維持するように前記セラミック成形体の周辺に少なくとも１つ配置され、金属、合金、酸化物及び窒化物の中から選ばれる少なくとも１つからなるメッシュとを含むセラミック製品用焼成炉及びこれを利用した焼成方法を提供する。本発明の実施形態によると、焼成炉の内部の温度偏差を最小化することによって焼成時の温度勾配の差によるセラミック製品の特性の変化を防止することができるセラミック製品用焼成炉及びこれを利用した焼成方法を提供することができる。【選択図】図１ａ
2011202940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に断熱材が内入された炉本体と、
前記断熱材の下部に配置され、セラミック成形体が上部に積載されたセッターと、
前記断熱材の上部に配置される排気口と、
前記セラミック成形体の周辺に少なくとも１つ配置される発熱体と、
前記炉本体の内部が均一な温度勾配を維持するように前記セラミック成形体の周辺に少なくとも１つ配置され、金属、合金、酸化物及び窒化物の中から選ばれる少なくとも１つからなるメッシュと、
を含むセラミック製品用焼成炉。
【請求項２】
前記メッシュは、前記排気口の内部に配置され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炉。
【請求項３】
前記メッシュは、前記排気口と前記セラミック成形体との間に配置され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炉。
【請求項４】
前記メッシュは、高熱容量を有する第１のメッシュ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炉。
【請求項５】
前記メッシュは、前記排気口側から高熱容量を有する第１のメッシュと高熱伝導率を有する第２のメッシュとを含む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炉。
【請求項６】
前記第１のメッシュと前記第２のメッシュとの間に、前記第１のメッシュと前記第２のメッシュとの中間の熱伝導率と熱容量を有する第３のメッシュをさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のセラミック製品用焼成炉。
【請求項７】
前記第１のメッシュは、Ａｌ、Ｓｉ、ｉｎｃｏｎｅｌ（登録商標）の中から選ばれる少なくとも１つからなる金属、酸化物、窒化物及びこれらの合金の中から選ばれる少なくとも１つを含み、前記第２のメッシュは、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｗの中から選ばれる少なくとも１つからなる金属、酸化物、窒化物及びこれらの合金の中から選ばれる少なくとも１つを含み、前記第３のメッシュは、第１のメッシュ及び第２のメッシュの中から選ばれる少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項６に記載のセラミック製品用焼成炉。
【請求項８】
内部に断熱材が内入された炉本体を設けるステップと、
前記断熱材の下部にセッターを配置するステップと、
前記セッター上にセラミック成形体を積載するステップと、
前記断熱材の上部に排気口を設けるステップと、
前記セラミック成形体の周辺に少なくとも１つの発熱体を配置するステップと、
前記炉本体の内部が均一な温度勾配を維持するように前記セラミック成形体の周辺に少なくとも１つのメッシュを配置するステップと、
前記セラミック成形体を焼成するステップと、
を含むセラミック製品用焼成炉を利用した焼成方法。
【請求項９】
前記メッシュを配置するステップにおいて、前記メッシュは、前記排気口の内部に配置されることを特徴とする請求項８に記載のセラミック製品用焼成炉を利用した焼成方法。
【請求項１０】
前記メッシュを配置するステップにおいて、前記メッシュは、前記排気口と前記セラミック成形体との間に配置されることを特徴とする請求項８に記載のセラミック製品用焼成炉を利用した焼成方法。
【請求項１１】
前記メッシュを配置するステップにおいて、前記メッシュは、高熱容量を有する第１のメッシュを含むように配置されることを特徴とする請求項８に記載のセラミック製品用焼成炉を利用した焼成方法。
【請求項１２】
前記メッシュを配置するステップにおいて、前記メッシュは、前記排気口側から高熱容量を有する第１のメッシュ及び高熱伝導率を有する第２のメッシュを含むように配置されることを特徴とする請求項８に記載のセラミック製品用焼成炉を利用した焼成方法。
【請求項１３】
前記第１のメッシュと前記第２のメッシュとの間に、前記第１のメッシュと前記第２のメッシュとの中間の熱伝導率と熱容量を有する第３のメッシュをさらに配置することを特徴とする請求項１２にセラミック製品用焼成炉を利用した焼成方法。
【請求項１４】
前記第１のメッシュは、Ａｌ、Ｓｉ、ｉｎｃｏｎｅｌの中から選ばれる少なくとも１つからなる金属、酸化物、窒化物及びこれらの合金の中から選ばれる少なくとも１つを含み、前記第２のメッシュは、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｗの中から選ばれる少なくとも１つからなる金属、酸化物、窒化物及びこれらの合金の中から選ばれる少なくとも１つを含み、前記第３のメッシュは、第１のメッシュ及び第２のメッシュの中から選ばれる少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１３に記載のセラミック製品用焼成炉を利用した焼成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック製品用焼成炉及びこれを利用した焼成方法に関し、より具体的には、焼成炉の内部の温度偏差を最小化することによって、焼成時の温度勾配の差によるセラミック製品の特性の変化を防止することができるセラミック製品用焼成炉及びこれを利用した焼成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、積層セラミックキャパシタ、フェライト、圧電体等のようなセラミック電子製品は、セラミック原料を所定の形状に成形し、成形体に製造された後、焼成炉で脱バインダー工程、焼成工程及び冷却工程を順に経て、積層セラミック成形体の製作が完了する。
【０００３】
このようなセラミック成形体を製造する工程は、ＢａＴｉＯ３、ＣａＣａ３、ＭｎＯ、ガラスフリット（Ｇｌａｓｓ Ｆｒｉｔ）等の原料粉末に有機物成分であるバインダーを加えてスラリーを製造し、上記スラリーを誘電体シートとするセラミックシートが成形され、上記セラミックシートの表面にＡｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｐｄ／Ａｇ素材の金属成分である内部電極をパターン印刷して、上記内部電極が印刷されたセラミックシートが多層に積層されることにより積層シートが製造され、上記積層シートを５００〜１３００kgｆ／ｃｍ２の圧力で圧着した後、圧着された積層シートを所定の長さに切断することによって、セラミック成形体が製造される。
【０００４】
また、上記セラミック成形体は、焼成炉で２３０℃〜４５０℃の温度でベークアウト（ｂａｋｅ−ｏｕｔ）されたバインダー成分が除去される脱バインダー工程、８００℃〜１３００℃の温度で１０〜２４時間焼成する焼成工程、及び焼成完了後に低温に冷却する冷却工程を連続的に経るようになり、上記焼成炉で焼成されたセラミック成形体は、その外周面に外部電極及び端子電極の塗布によるメッキ処理を行うことによってセラミック製品が完成する。
【０００５】
しかし、従来技術によって電子素子が内蔵される多層セラミック基板を製造する場合、チップ形態のセラミック部品を製作する場合とは異なり、基板の大面積化によって焼成工程中にセラミック基板に曲がりまたは歪み等の問題が頻繁に発生している。
【０００６】
上記のような現象が起きる原因としてはさまざまなものが挙げられるが、代表的には、対流焼成方式における熱流が円滑ではないため焼成炉の上下部の温度勾配が発生したり、実際の昇温時、焼成炉の下部の昇温速度が焼成炉の上部の昇温速度より相対的に遅いため温度勾配が発生し、セラミック基板全体にわたって焼成挙動が変わるようになるといった問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記のような問題点を解決するためのもので、本発明の目的は、焼成炉の内部の温度偏差を最小化することによって、焼成時の温度勾配の差によるセラミック製品の特性の変化を防止することができるセラミック製品用焼成炉及びこれを利用した焼成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の一実施形態は、内部に断熱材が内入された炉本体と、上記炉本体の内部に配置され、セラミック成形体が上部に積載されたセッターと、上記断熱材の上部に配置される排気口と、上記セラミック成形体の周辺に少なくとも１つ配置される発熱体と、上記炉本体の内部が均一な温度勾配を維持するように上記セラミック成形体の周辺に少なくとも１つ配置され、金属、合金、酸化物及び窒化物の中から選ばれる少なくとも１つからなるメッシュとを含むセラミック製品用焼成炉を提供する。
【０００９】
ここで、上記メッシュは、上記排気口の内部に配置されることができる。
【００１０】
また、上記メッシュは、上記排気口と上記セラミック成形体との間に配置されることができる。
【００１１】
ここで、上記メッシュは、高熱容量を有する第１のメッシュであることができる。
【００１２】
また、上記メッシュは、上記排気口側から高熱容量を有する第１のメッシュと高熱伝導率を有する第２のメッシュとを含むことができる。
【００１３】
そして、上記第１のメッシュと上記第２のメッシュとの間に、上記第１のメッシュと上記第２のメッシュとの中間の熱伝導率と熱容量を有する第３のメッシュをさらに含むことができる。
【００１４】
ここで、上記第１のメッシュは、Ａｌ、Ｓｉ、ｉｎｃｏｎｅｌ（登録商標）の中から選ばれる少なくとも１つからなる金属、酸化物、窒化物及びこれらの合金の中から選ばれる少なくとも１つを含み、上記第２のメッシュは、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｗの中から選ばれる少なくとも１つからなる金属、酸化物、窒化物及びこれらの合金の中から選ばれる少なくとも１つを含み、上記第３のメッシュは、第１のメッシュ及び第２のメッシュの中から選ばれる少なくとも１つを含むことができる。
【００１５】
上記の目的を達成するために、本発明の他の実施形態は、内部に断熱材が内入された炉本体を設けるステップと、上記断熱材の下部にセッターを配置するステップと、上記セッター上にセラミック成形体を積載するステップと、上記断熱材の上部に排気口を設けるステップと、上記セラミック成形体の周辺に少なくとも１つの発熱体を配置するステップと、上記炉本体の内部が均一な温度勾配を維持するように上記セラミック成形体の周辺に少なくとも１つのメッシュを配置するステップと、上記セラミック成形体を焼成するステップとを含むセラミック製品用焼成炉を利用した焼成方法を提供する。
【００１６】
上記メッシュを配置するステップにおいて、上記メッシュは、上記排気口の内部に配置されることができる。
【００１７】
上記メッシュを配置するステップにおいて、上記メッシュは、上記排気口と上記セラミック成形体との間に配置されることができる。
【００１８】
上記メッシュを配置するステップにおいて、上記メッシュは、高熱容量を有する第１のメッシュを含むように配置されることができる。
【００１９】
上記メッシュを配置するステップにおいて、上記メッシュは、上記排気口側から高熱容量を有する第１のメッシュ及び高熱伝導率を有する第２のメッシュを含むように配置されることができる。
【００２０】
上記第１のメッシュと上記第２のメッシュとの間に、上記第１のメッシュと上記第２のメッシュとの中間の熱伝導率と熱容量を有する第３のメッシュをさらに配置することができる。
【００２１】
ここで、上記第１のメッシュは、Ａｌ、Ｓｉ、ｉｎｃｏｎｅｌの中から選ばれる少なくとも１つからなる金属、酸化物、窒化物及びこれらの合金の中から選ばれる少なくとも１つを含み、上記第２のメッシュは、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｗの中から選ばれる少なくとも１つからなる金属、酸化物、窒化物及びこれらの合金の中から選ばれる少なくとも１つを含み、上記第３のメッシュは、第１のメッシュ及び第２のメッシュの中から選ばれる少なくとも１つを含むことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、焼成炉の内部の温度偏差を最小化することによって、焼成時の温度勾配の差によるセラミック製品の特性の変化を防止することができるセラミック製品用焼成炉及びこれを利用した焼成方法を提供することができる。
【００２３】
また、焼成炉内の円滑な熱源の供給と不活性ガスの投入により、焼成時に物理的、化学的結合をせずに、金属焼成と同時に残留結晶相が形成されない単結晶セラミック製品の製作が可能であるため、誘電定数、非抵抗、キャパシタ等に誤差が少ない、即ち優れた電気的特性を有するセラミック製品とそのモジュールの製作も可能である。
【００２４】
そして、脱バインダーと溶媒の除去が容易で、大型基板の上下位置の差に関係なく焼成結晶化及び緻密化が可能であるため、焼成セラミック製品の脱色が無く、高強度セラミック製品の製作が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１ａ】本発明の第１の実施形態によるセラミック製品用焼成炉を概略的に示す断面図である。
【図１ｂ】本発明の第１の実施形態によるセラミック製品用焼成炉を概略的に示す断面図である。
【図１ｃ】本発明の第１の実施形態によるセラミック製品用焼成炉を概略的に示す断面図である。
【図２ａ】本発明の第２の実施形態によるセラミック製品用焼成炉を概略的に示す断面図である。
【図２ｂ】本発明の第２の実施形態によるセラミック製品用焼成炉を概略的に示す断面図である。
【図２ｃ】本発明の第２の実施形態によるセラミック製品用焼成炉を概略的に示す断面図である。
【図３ａ】本発明の実施形態による金属メッシュの形状を概略的に示す上部平面図である。
【図３ｂ】本発明の実施形態による金属メッシュの形状を概略的に示す上部平面図である。
【図４】セラミック製品用焼成炉を利用したセラミック製品の焼成工程を概略的に示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付の図面を参照し、本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００２７】
しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲が以下で説明する実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態は当業界において平均的な知識を有する者に本発明をさらに完全に説明するために提供されるものである。従って、図面における要素の形状及びサイズ等はより明確な説明のために誇張されることもあり、図面上の同一の符号で表示される要素は同一の要素である。
【００２８】
以下では図１ａから図２ｃを参照し、本発明の実施形態による焼成炉について説明する。
【００２９】
図１ａから図１ｃは、本発明の第１の実施形態によるセラミック製品用焼成炉を概略的に示す断面図である。
【００３０】
本発明の第１の実施形態によるセラミック製品用焼成炉１は、内部に断熱材１１が内入された炉本体１０と、上記断熱材１１の下部に配置され、セラミック成形体Ｃが上部に積載されたセッターＳと、上記断熱材１１の上部に配置される排気口１７と、上記セラミック成形体Ｃの周辺に少なくとも１つ配置される発熱体１３と、上記炉本体１０の内部が均一な温度勾配を維持するように上記セラミック成形体Ｃの周辺に少なくとも１つ配置され、金属、合金、酸化物及び窒化物の中から選ばれる少なくとも１つからなるメッシュ１５とを含んで構成される。
【００３１】
上記断熱材１１は、壁体がアルミナ系セラミック繊維製ボードで構成され、底体はムライト耐火物の耐火断熱材で構成され、上記断熱材１１の壁体を貫通して多数の発熱体１３が結合されることにより密閉されたチャンバー型の断熱材１１の内部が発熱体１３の加熱により８００℃〜１７００℃内外の温度に昇温される。ここで、断熱材１１を構成する物質はこれに限定されるものではない。
【００３２】
また、上記断熱材１１の下部にはセラミック成形体Ｃが上部に積載されたセッターＳが配置されており、上記断熱材１１の上部のセラミック成形体Ｃ上には排気口１７が配置され焼成中に発生した有機物を含んだバインダー及びその他不純物を外部に排出する。
【００３３】
ここで、上記セラミック成形体Ｃの周辺にはメッシュ１５が配置される。
【００３４】
図１ａから図１ｃを参照すると、本発明の第１の実施形態による金属メッシュ１５は、上記排気口１７と上記セラミック成形体Ｃとの間に配置される。
【００３５】
図１ａを参照すると、本発明の第１の実施形態によるメッシュ１５は、高熱容量を有する第１のメッシュ１５ａであることができる。ここで、第１のメッシュ１５ａが高熱容量を有するため、発熱体１３から発生した熱により高温の炉本体１０の内部に外気が流入され、相対的に低温の排気口１７との間の急激な温度差を補正することができる。これにより炉本体１０の内部は均一な温度勾配を維持することができる。
【００３６】
図１ｂを参照すると、本発明の第１の実施形態によるメッシュ１５は、上記排気口１７側から高熱容量を有する第１のメッシュ１５ａと、高熱伝導率を有する第２のメッシュ１５ｂとを含むように構成されることができる。ここで、第１のメッシュ１５ａは高熱容量を有し、第２のメッシュ１５ｂは高熱伝導率を有するため、発熱体１３から発生した熱により高温の炉本体１０の内部に外気が流入され、相対的に低温の排気口１７との間の急激な温度差を補正することができる。これにより炉本体１０の内部は均一な温度勾配を維持することができる。
【００３７】
図１ｃを参照すると、本発明の第１の実施形態によるメッシュ１５は、上記排気口１７側から高熱容量を有する第１のメッシュ１５ａと、高熱伝導率を有する第２のメッシュ１５ｂと、上記第１のメッシュ１５ａと上記第２のメッシュ１５ｂとの間に上記第１のメッシュ１５ａと上記第２のメッシュ１５ｂとの中間の熱伝導率と熱容量を有する第３のメッシュ１５ｃとを含むように構成されることができる。ここで、第１のメッシュ１５ａは高熱容量を有し、第２のメッシュ１５ｂは高熱伝導率を有し、第３のメッシュ１５ｃは上記第１のメッシュ１５ａと上記第２のメッシュ１５ｂとの中間の熱伝導率と熱容量を有するため、発熱体１３から発生した熱により高温の炉本体１０の内部に外気が流入され、相対的に低温の排気口１７との間の急激な温度差を補正することができる。これにより炉本体１０の内部は均一な温度勾配を維持することができる。
【００３８】
ここで、高熱容量を有する第１のメッシュ１５ａは、Ａｌ、Ｓｉ、ｉｎｃｏｎｅｌの中から選ばれる少なくとも１つからなる金属、酸化物、窒化物及びこれらの合金の中から選ばれる少なくとも１つを含み、高熱伝導率を有する第２のメッシュ１５ｂは、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｗの中から選ばれる少なくとも１つからなる金属、酸化物、窒化物及びこれらの合金の中から選ばれる少なくとも１つを含み、上記第１のメッシュ１５ａと上記第２のメッシュ１５ｂとの中間の熱伝導率と熱容量を有する第３のメッシュ１５ｃは、第１のメッシュ１５ａ及び第２のメッシュ１５ｂの中から選ばれる少なくとも１つを含むことができる。
【００３９】
発熱体１３が近接配置されたセラミック成形体Ｃは、発熱体１３が相対的に離れて配置されたセラミック成形体Ｃに比べて、焼成収縮開始が早く発生し、発熱体１３が相対的に離れて配置されたセラミック成形体Ｃとの焼成収縮開始が不均衡に発生することにより、セラミック成形体Ｃに曲がり、歪みまたはクラック等の様々な変形が発生することがある。
【００４０】
しかし、本発明の第１の実施形態のように、上記排気口１７と上記セラミック成形体Ｃとの間にメッシュ１５を配置することによって、発熱体１３から発生した熱により高温の炉本体１０の内部に外気が流入され、相対的に低温の排気口１７との間の急激な温度差を補正することができる。これにより炉本体１０の内部は均一な温度勾配を維持することができ、上記のような焼成収縮開始の不均衡を補完することで、セラミック成形体Ｃに発生し得る上記のような変形を防止することができる。
【００４１】
ここで、第１のメッシュ１５ａ、第２のメッシュ１５ｂ及び第３のメッシュ１５ｃは、図３ａに示したように、格子状のメッシュであってもよく、図３ｂに示したようにハニカム状のメッシュであってもよいが、これに限定されるものではない。
【００４２】
図２ａから図２ｃを参照すると、本発明の第２の実施形態によるメッシュ２５は、上記排気口２７の内部に配置される。
【００４３】
図２ａを参照すると、本発明の第２の実施形態によるメッシュ２５は、高熱容量を有する第１のメッシュ２５ａであることができる。ここで、第１のメッシュ２５ａが高熱容量を有するため、発熱体２３から発生した熱により高温の炉本体２０の内部に外気が流入され、相対的に低温の排気口２７との間の急激な温度差を補正することができる。これにより炉本体２０の内部は均一な温度勾配を維持することができる。
【００４４】
図２ｂを参照すると、本発明の第２の実施形態によるメッシュ２５は、上記排気口２７側から高熱容量を有する第１のメッシュ２５ａと、高熱伝導率を有する第２のメッシュ２５ｂとを含むように構成されることができる。ここで、第１のメッシュ２５ａは高熱容量を有し、第２のメッシュ２５ｂは高熱伝導率を有するため、発熱体２３から発生した熱により高温の炉本体２０の内部に外気が流入され、相対的に低温の排気口２７との間の急激な温度差を補正することができる。これにより炉本体２０の内部は均一な温度勾配を維持することができる。
【００４５】
図２ｃを参照すると、本発明の第２の実施形態によるメッシュ２５は、上記排気口２７側から高熱容量を有する第１のメッシュ２５ａと、高熱伝導率を有する第２のメッシュ２５ｂと、上記第１のメッシュ２５ａと上記第２のメッシュ２５ｂとの間に上記第１のメッシュ２５ａと上記第２のメッシュ２５ｂとの中間の熱伝導率と熱容量を有する第３のメッシュ２５ｃとを含むように構成されることができる。ここで、第１のメッシュ２５ａは高熱容量を有し、第２のメッシュ２５ｂは高熱伝導率を有し、第３のメッシュ２５ｃは上記第１のメッシュ２５ａと上記第２のメッシュ２５ｂとの中間の熱伝導率と熱容量を有するため、発熱体２３から発生した熱により高温の炉本体２０の内部に外気が流入され、相対的に低温の排気口２７との間の急激な温度差を補正することができる。これにより炉本体２０の内部は均一な温度勾配を維持することができる。
【００４６】
ここで、高熱容量を有する上記第１のメッシュ２５ａは、Ａｌ、Ｓｉ、ｉｎｃｏｎｅｌの中から選ばれる少なくとも１つからなる金属、酸化物、窒化物及びこれらの合金の中から選ばれる少なくとも１つを含み、上記第２のメッシュ２５ｂは、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｗの中から選ばれる少なくとも１つからなる金属、酸化物、窒化物及びこれらの合金の中から選ばれる少なくとも１つを含み、上記第３のメッシュ２５ｃは第１のメッシュ２５ａ及び第２のメッシュ２５ｂの材料の中から選ばれる少なくとも１つを含むことができる。
【００４７】
発熱体２３が近接配置されたセラミック成形体Ｃ’は、発熱体２３が相対的に離れて配置されたセラミック成形体Ｃ’に比べて、焼成収縮開始が早く発生し、発熱体２３が相対的に離れて配置されたセラミック成形体Ｃ’との焼成収縮開始が不均衡に発生することにより、セラミック成形体Ｃ’に曲がり、歪みまたはクラック等の様々な変形が発生することがある。
【００４８】
しかし、本発明の第２の実施形態のように、上記排気口２７と上記セラミック成形体Ｃ’との間にメッシュ２５を配置することによって、発熱体２３から発生した熱により高温の炉本体２０の内部に外気が流入され、相対的に低温の排気口２７との間の急激な温度差を補正することができる。これにより炉本体２０の内部は均一な温度勾配を維持することができ、上記のような焼成収縮開始の不均衡を補完することで、セラミック成形体Ｃ’に発生し得る上記のような変形を防止することができる。
【００４９】
ここで、第１のメッシュ２５ａ、第２のメッシュ２５ｂ及び第３のメッシュ２５ｃは、図３ａに示したように、格子状のメッシュであってもよく、図３ｂに示したようにハニカム状のメッシュであってもよいが、これに限定されるものではない。
【００５０】
以下では図１ａから図４を参照し、本発明の実施形態によるセラミック製品用焼成炉を利用したセラミック製品の焼成工程について説明する。
【００５１】
図１ａから図１ｃは、本発明の第１の実施形態によるセラミック製品用焼成炉を概略的に示す断面図であり、図３ａ及び図３ｂは、本発明の一実施形態による金属メッシュの形状を概略的に示す上部平面図であり、図４は、本発明の一実施形態によるセラミック製品用焼成炉を利用したセラミック製品の焼成工程を概略的に示す流れ図である。
【００５２】
本発明の第１の実施形態によるセラミック製品用焼成炉１を利用したセラミック製品の焼成方法は、内部に断熱材１１が内入された炉本体１０を設けるステップ（Ｓ１）と、上記断熱材１１の下部にセッターＳを配置するステップ（Ｓ２）と、上記セッターＳ上にセラミック成形体Ｃを積載するステップ（Ｓ３）と、上記断熱材１１の上部に排気口１７を設けるステップ（Ｓ４）と、上記セラミック成形体Ｃの周辺に少なくとも１つの発熱体１３を配置するステップ（Ｓ５）と、上記炉本体１０の内部が均一な温度勾配を維持するように上記セラミック成形体Ｃの周辺に少なくとも１つのメッシュ１５を配置するステップ（Ｓ６）と、上記セラミック成形体Ｃを焼成するステップ（Ｓ７）とを含む。
【００５３】
先ず、壁体がアルミナ系セラミック繊維製ボードで構成され、底体はムライト耐火物の耐火断熱材で構成された断熱材１１が内入された炉本体１０を設ける。ここで、断熱材１１を構成する物質はこれに限定されるものではない。
【００５４】
多数の発熱体１３が断熱材１１の壁体を貫通して結合されることにより密閉されたチャンバー型の断熱材１１の内部は発熱体１３の加熱により８００℃〜１７００℃内外の温度に昇温される。
【００５５】
次に、上記炉本体１０の内部にセッターＳを配置し、上記セッターＳ上にセラミック成形体Ｃを積載する。
【００５６】
また、上記断熱材１１の上部のセラミック成形体Ｃ上には排気口１７を配置し、焼成中に発生した有機物を含んだバインダー及びその他不純物を外部に排出させる。
【００５７】
次に、上記セラミック成形体Ｃの周辺にメッシュ１５を配置する。
【００５８】
ここで、図１ａから図１ｃを参照すると、本発明の第１の実施形態によるメッシュ１５は、上記排気口１７と上記セラミック成形体Ｃとの間に配置する。
【００５９】
図１ａを参照すると、本発明の第１の実施形態によるメッシュ１５は高熱容量を有する第１のメッシュ１５ａで構成されることができる。ここで、第１のメッシュ１５ａが高熱容量を有するため、発熱体１３から発生した熱により高温の炉本体１０の内部に外気が流入され、相対的に低温の排気口１７との間の急激な温度差を補正することができる。これにより炉本体１０の内部は均一な温度勾配を維持することができる。
【００６０】
図１ｂを参照すると、本発明の第１の実施形態によるメッシュ１５は、上記排気口１７側から高熱容量を有する第１のメッシュ１５ａと、高熱伝導率を有する第２のメッシュ１５ｂとを含むように構成されることができる。ここで、第１のメッシュ１５ａは高熱容量を有し、第２のメッシュ１５ｂは高熱伝導率を有するため、発熱体１３から発生した熱により高温の炉本体１０の内部に外気が流入され、相対的に低温の排気口１７との間の急激な温度差を補正することができる。これにより炉本体１０の内部は均一な温度勾配を維持することができる。
【００６１】
図１ｃを参照すると、本発明の第１の実施形態によるメッシュ１５は、上記排気口１７側から高熱容量を有する第１のメッシュ１５ａと、高熱伝導率を有する第２のメッシュ１５ｂと、上記第１のメッシュ１５ａと上記第２のメッシュ１５ｂとの間に上記第１のメッシュ１５ａと上記第２のメッシュ１５ｂとの中間の熱伝導率と熱容量を有する第３のメッシュ１５ｃとを含むように構成されることができる。ここで、第１のメッシュ１５ａは高熱容量を有し、第２のメッシュ１５ｂは高熱伝導率を有し、第３のメッシュ１５ｃは上記第１のメッシュ１５ａと上記第２のメッシュ１５ｂとの中間の熱伝導率と熱容量を有するため、発熱体１３から発生した熱により高温の炉本体１０の内部に外気が流入され、相対的に低温の排気口１７との間の急激な温度差を補正することができる。これにより炉本体１０の内部は均一な温度勾配を維持することができる。
【００６２】
ここで、高熱容量を有する第１のメッシュ１５ａは、Ａｌ、Ｓｉ、ｉｎｃｏｎｅｌの中から選ばれる少なくとも１つからなる金属、酸化物、窒化物及びこれらの合金の中から選ばれる少なくとも１つを含み、高熱伝導率を有する第２のメッシュ１５ｂは、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｗの中から選ばれる少なくとも１つからなる金属、酸化物、窒化物及びこれらの合金の中から選ばれる少なくとも１つを含み、上記第１のメッシュ１５ａと上記第２のメッシュ１５ｂとの中間の熱伝導率と熱容量を有する第３のメッシュ１５ｃは、第１のメッシュ１５ａ及び第２のメッシュ１５ｂの中から選ばれる少なくとも１つを含むことができる。
【００６３】
発熱体１３が近接配置されたセラミック成形体Ｃは、発熱体１３が相対的に離れて配置されたセラミック成形体Ｃに比べて、焼成収縮開始が早く発生し、発熱体１３が相対的に離れて配置されたセラミック成形体Ｃとの焼成収縮開始が不均衡に発生することにより、セラミック成形体Ｃに曲がり、歪みまたはクラック等の様々な変形が発生することがある。
【００６４】
しかし、本発明の第１の実施形態のように、上記排気口１７と上記セラミック成形体Ｃとの間にメッシュ１５を配置することによって、発熱体１３から発生した熱により高温の炉本体１０の内部に外気が流入され、相対的に低温の排気口１７との間の急激な温度差を補正することができる。これにより炉本体１０の内部は均一な温度勾配を維持することができ、上記のような焼成収縮開始の不均衡を補完することで、セラミック成形体Ｃに発生し得る上記のような変形を防止することができる。
【００６５】
ここで、第１のメッシュ１５ａ、第２のメッシュ１５ｂ及び第３のメッシュ１５ｃは、図３ａに示したように、格子状のメッシュであってもよく、図３ｂに示したようにハニカム状のメッシュであってもよいが、これに限定されるものではない。
【００６６】
図２ａから図２ｃを参照すると、本発明の第２の実施形態によるメッシュ２５は、上記排気口２７の内部に配置する。
【００６７】
図２ａを参照すると、本発明の第２の実施形態によるメッシュ２５は、高熱容量を有する第１のメッシュ２５ａで構成されることができる。ここで、第１のメッシュ２５ａが高熱容量を有するため、発熱体２３から発生した熱により高温の炉本体２０の内部に外気が流入され、相対的に低温の排気口２７との間の急激な温度差を補正することができる。これにより炉本体２０の内部は均一な温度勾配を維持することができる。
【００６８】
図２ｂを参照すると、本発明の第２の実施形態によるメッシュ２５は、上記排気口２７側から高熱容量を有する第１のメッシュ２５ａと、高熱伝導率を有する第２のメッシュ２５ｂとを含むように構成されることができる。ここで、第１のメッシュ２５ａは高熱容量を有し、第２のメッシュ２５ｂは高熱伝導率を有するため、発熱体２３から発生した熱により高温の炉本体２０の内部に外気が流入され、相対的に低温の排気口２７との間の急激な温度差を補正することができる。これにより炉本体２０の内部は均一な温度勾配を維持することができる。
【００６９】
図２ｃを参照すると、本発明の第２の実施形態によるメッシュ２５は、上記排気口２７側から高熱容量を有する第１のメッシュ２５ａと、高熱伝導率を有する第２のメッシュ２５ｂと、上記第１のメッシュ２５ａと上記第２のメッシュ２５ｂとの間に上記第１のメッシュ２５ａと上記第２のメッシュ２５ｂとの中間の熱伝導率と熱容量を有する第３のメッシュ２５ｃとを含むように構成されることができる。ここで、第１のメッシュ２５ａは高熱容量を有し、第２のメッシュ２５ｂは高熱伝導率を有し、第３のメッシュ２５ｃは上記第１のメッシュ２５ａと上記第２のメッシュ２５ｂとの中間の熱伝導率と熱容量を有するため、発熱体２３から発生した熱により高温の炉本体２０の内部に外気が流入され、相対的に低温の排気口２７との間の急激な温度差を補正することができる。これにより炉本体２０の内部は均一な温度勾配を維持することができる。
【００７０】
ここで、高熱容量を有する上記第１のメッシュ２５ａは、Ａｌ、Ｓｉ、ｉｎｃｏｎｅｌの中から選ばれる少なくとも１つからなる金属、酸化物、窒化物及びこれらの合金の中から選ばれる少なくとも１つを含み、上記第２のメッシュ２５ｂは、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｗの中から選ばれる少なくとも１つからなる金属、酸化物、窒化物及びこれらの合金の中から選ばれる少なくとも１つを含み、上記第３のメッシュ２５ｃは第１のメッシュ２５ａ及び第２のメッシュ２５ｂの材料の中から選ばれる少なくとも１つを含むことができる。
【００７１】
発熱体２３が近接配置されたセラミック成形体Ｃ’は、発熱体２３が相対的に離れて配置されたセラミック成形体Ｃ’に比べて、焼成収縮開始が早く発生し、発熱体２３が相対的に離れて配置されたセラミック成形体Ｃ’との焼成収縮開始が不均衡に発生することにより、セラミック成形体Ｃ’に曲がり、歪みまたはクラック等の様々な変形が発生することがある。
【００７２】
しかし、本発明の第２の実施形態のように、上記排気口２７の内部にメッシュ２５を配置することによって、発熱体２３から発生した熱により高温の炉本体２０の内部に外気が流入され、相対的に低温の排気口２７との間の急激な温度差を補正することができる。これにより炉本体２０の内部は均一な温度勾配を維持することができ、上記のような焼成収縮開始の不均衡を補完することで、セラミック成形体Ｃ’に発生し得る上記のような変形を防止することができる。
【００７３】
ここで、第１のメッシュ２５ａ、第２のメッシュ２５ｂ及び第３のメッシュ２５ｃは、図３ａに示したように、格子状のメッシュであってもよく、図３ｂに示したようにハニカム状のメッシュであってもよいが、これに限定されるものではない。
【００７４】
最後に、セラミック成形体Ｃ’を焼成する。焼成時、上記排気口２７を介して上記断熱材２１の内部に活性ガスをリフローし、上記焼成ステップを活性化してもよい。
【００７５】
本発明によると、焼成炉の内部の温度偏差を最小化することによって、焼成時の温度勾配の差によるセラミック製品の特性の変化を防止することができるセラミック製品用焼成炉及びこれを利用した焼成方法を提供することができる。
【００７６】
また、焼成炉内の円滑な熱源の供給と不活性ガスの投入により、焼成時に物理的、化学的結合をすることなく、金属焼成と同時に残留結晶相が形成されない単結晶セラミック製品の製作が可能であるため、誘電定数、非抵抗、キャパシタ等に誤差が少ない、即ち優れた電気的特性を有するセラミック製品とそのモジュールの製作も可能である。
【００７７】
そして、脱バインダーと溶媒の除去が容易で、大型基板の上下位置の差に関係なく焼成結晶化及び緻密化が可能であるため、焼成セラミック製品の脱色がない、高強度セラミック製品の製作が可能である。
【００７８】
本発明は上述した実施形態及び添付の図面により限定されるものではなく、添付の請求範囲により限定する。従って、請求範囲に記載された本発明の技術的思想を外れない範囲内で当技術分野の通常の知識を有する者により多様な形態の置換、変形及び変更が可能であり、これも本発明の範囲に属する。
【符号の説明】
【００７９】
１、２      セラミック製品用焼成炉
１０、２０  炉本体
１１、２１  断熱材
１３、２３  発熱体
１５、２５  メッシュ
１７、２７  排気口
Ｓ、Ｓ’    セッター
Ｃ、Ｃ’    セラミック成形体
【図１ａ】
2011202940.tif 000003
【図１ｂ】
2011202940.tif 000004
【図１ｃ】
2011202940.tif 000005
【図２ａ】
2011202940.tif 000006
【図２ｂ】
2011202940.tif 000007
【図２ｃ】
2011202940.tif 000008
【図３ａ】
2011202940.tif 000009
【図３ｂ】
2011202940.tif 000010
【図４】
2011202940.tif 000011