(57)【要約】【課題】  セラミックグリーンシートの全面に渡って均一に乾燥させることができ、厚さばらつきを小さくすることができるセラミックグリーンシートの乾燥方法及び乾燥装置を提供する。【解決手段】  セラミックグリーンシートの乾燥装置１では、初期乾燥段階の乾燥ゾーンにて上面側からの熱風を微量としたことによって、十分に乾いていないグリーンシート５０の表面が風で乱れてしまうことがなく、また下面側からの熱風の流量を幅方向で振り分けて制御することによって、幅方向に対して均等に乾燥させることができる。従って、乾燥工程でグリーンシート５０の板厚がばらつくのを防止できると共に、焼成工程での収縮ばらつきを小さく抑えることができる。【選択図】  図１
2005271366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックグリーンシートを、内部に熱風が供給される加熱チャンバー上で搬送しつつ熱伝導により乾燥させるセラミックグリーンシートの乾燥方法であって、
少なくとも初期乾燥段階では、前記加熱チャンバー内における熱風の速度をセラミックグリーンシートの幅方向中央部で大きく、両端部に向かって熱風の速度が徐々に小さくなるように制御して、セラミックグリーンシートを下面側から幅方向に対して均等に乾燥させると共に、セラミックグリーンシート上面側に微風を流して揮発した溶剤成分を装置外へ排出することを特徴とするセラミックグリーンシートの乾燥方法。
【請求項２】
セラミックグリーンシートを、内部に熱風が供給される加熱チャンバー上で搬送しつつ熱伝導により乾燥させるセラミックグリーンシートの乾燥装置であって、
少なくとも初期乾燥段階の加熱チャンバー内には、熱風の速度をセラミックグリーンシートの幅方向中央部で大きく、両端部に向かって熱風の速度が徐々に小さくなるように制御してセラミックグリーンシートを下面側から幅方向に対して均等に乾燥させるための熱風の風量調整機構を設け、セラミックグリーンシート上面側には、揮発した溶剤成分を装置外へ排出するための微風を供給することができる給排気設備を設けたことを特徴とするセラミックグリーンシートの乾燥装置。
【請求項３】
前記加熱チャンバー内に前記セラミックグリーンシートの幅方向に並ぶ複数の熱風吹き出しノズルを設け、該吹き出しノズルに風量調整用のダンパを設けて、熱風の速度をセラミックグリーンシートの幅方向中央部で大きく、両端部に向かって熱風の速度が徐々に小さくなるように制御して、セラミックグリーンシート下面側にて幅方向に対して均等に乾燥を行うことを特徴とする請求項２に記載のセラミックグリーンシートの乾燥装置。
【請求項４】
前記複数の熱風吹き出しノズル間に、コンベアの長さ方向に延びる仕切り板を各々設けたことを特徴とする請求項３に記載のセラミックグリーンシートの乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックグリーンシートの乾燥装置及び乾燥方法に関し、詳細には、シートの上面側及び下面側からセラミックグリーンシートを乾燥させるようにしたセラミックグリーンシートの乾燥装置及び乾燥方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ドクターブレード法によるセラミックグリーンシートの製造方法では、ダムに供給されたセラミックを含むスラリをドクターブレードにより一定の厚さにしてキャリアフィルム上面に塗布した後、グリーンシートを乾燥装置内に形成された搬送路上を搬送しながら乾燥させるようになっており、シートの乾燥はその上面側及び下面側に設けられたヒータ及びファン等から供給される熱風によって行われるようになっている。セラミックグリーンシートはその幅方向中央部が幅方向端部に比べて乾燥されにくく、幅方向において乾燥ムラ、膜割れ等が生じる可能性があるため、従来からシートの乾燥装置及び乾燥方法に関し様々な技術が開示されている。例えば、特許文献１に係るセラミックグリーンシートの製造方法では、シートに上面側から熱風を吹き付けて乾燥を行っており、シートの幅方向中央部で熱風の流速を速く、そこから幅方向端部に向かって熱風の流速を徐々に遅くして、それによりシートの幅方向端部よりも中央部を先に乾燥させている。
【特許文献１】特許第２５０７５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の特許文献１に係るような従来技術では、シートの上面側から熱風を吹き付けて乾燥を行っているので、十分に乾燥していないシートに風が当たってシート表面が乱れてしまい、シート厚を均一にするのが困難であるという問題があった。また、シート厚が均一でないと焼成時の収縮ばらつきに影響が出る可能性があり、例えば、高周波素子回路基板用低温焼成基板等を製造する場合のように、シートの板厚に２％以下の高精度を要求される場合には、その要求に対応できないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、セラミックグリーンシートの全面に渡って均一に乾燥させることができ、厚さばらつきを小さくすることができるセラミックグリーンシートの乾燥方法及び乾燥装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載のセラミックグリーンシートの乾燥方法は、セラミックグリーンシートを、内部に熱風が供給される加熱チャンバー上で搬送しつつ熱伝導により乾燥させる方法であって、少なくとも初期乾燥段階では、前記加熱チャンバー内における熱風の速度をセラミックグリーンシートの幅方向中央部で大きく、両端部に向かって熱風の速度が徐々に小さくなるように制御して、セラミックグリーンシートを下面側から幅方向に対して均等に乾燥させると共に、セラミックグリーンシート上面側に微風を流して揮発した溶剤成分を装置外へ排出することを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２に記載のセラミックグリーンシートの乾燥装置は、セラミックグリーンシートを、内部に熱風が供給される加熱チャンバー上で搬送しつつ熱伝導により乾燥させるものであって、少なくとも初期乾燥段階の加熱チャンバー内には、熱風の速度をセラミックグリーンシートの幅方向中央部で大きく、両端部に向かって熱風の速度が徐々に小さくなるように制御してセラミックグリーンシートを下面側から幅方向に対して均等に乾燥させるための熱風の風量調整機構を設け、セラミックグリーンシート上面側には、揮発した溶剤成分を装置外へ排出するための微風を供給することができる給排気設備を設けたことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項３に記載のセラミックグリーンシートの乾燥装置は、請求項２に記載のセラミックグリーンシートの乾燥装置の構成に加えて、前記加熱チャンバー内に前記セラミックグリーンシートの幅方向に並ぶ複数の熱風吹き出しノズルを設け、該吹き出しノズルに風量調整用のダンパを設けて、熱風の速度をセラミックグリーンシートの幅方向中央部で大きく、両端部に向かって熱風の速度が徐々に小さくなるように制御して、セラミックグリーンシート下面側にて幅方向に対して均等に乾燥を行うことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項４に記載のセラミックグリーンシートの乾燥装置では、請求項３に記載のグリーンシートの乾燥装置の構成に加えて、前記複数の熱風吹き出しノズル間に、コンベアの長さ方向に延びる仕切り板を各々設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るセラミックグリーンシートの乾燥方法では、セラミックグリーンシートを、内部に熱風が供給される加熱チャンバー上で搬送しつつ熱伝導により乾燥させるに当たり、少なくとも初期乾燥段階では、前記加熱チャンバー内における熱風の速度をセラミックグリーンシートの幅方向中央部で大きく、両端部に向かって熱風の速度が徐々に小さくなるように制御して、セラミックグリーンシートを下面側から幅方向に対して均等に乾燥させると共に、セラミックグリーンシート上面側に微風を流して揮発した溶剤成分を装置外へ排出するようにした。これにより、乾燥はシートの下面側から主に行うことができ、上面側からの熱風がシートの未乾燥の表面に影響してシート厚が上下してしまうようなことがない。また、シートの下面側で熱風の速度を制御することによりシートを幅方向で均一に乾燥させることができ、シートの厚みを一定にすることができる。従って、板厚に関して高精度を要求された場合にも対応することができる。
【００１０】
また、本発明に係るセラミックグリーンシートの乾燥装置では、その少なくとも初期乾燥段階の加熱チャンバー内に、熱風の速度をセラミックグリーンシートの幅方向中央部で大きく、両端部に向かって熱風の速度が徐々に小さくなるように制御してセラミックグリーンシートを下面側から幅方向に対して均等に乾燥させるための熱風の風量調整機構を設け、セラミックグリーンシート上面側には、揮発した溶剤成分を装置外へ排出するための微風を供給することができる給排気設備を設けた。従って、板厚に関して高精度を要求された場合にも対応することができる。
【００１１】
加えて、加熱チャンバー内にシート幅方向に並ぶ複数の熱風吹き出しノズルを設け、該吹き出しノズルに風量調整用のダンパを設けて、熱風の速度をセラミックグリーンシートの幅方向中央部で大きく、両端部に向かって熱風の速度が徐々に小さくなるように制御して、さらに、複数の熱風吹き出しノズル間にコンベアの長さ方向に延びる仕切り板を各々設けたので、各仕切り板に挟まれた領域毎に熱風の速度を確実に制御することができ、シートを幅方向で均一に乾燥させてシートの厚みを一定にすることができる。従って、板厚に関して高精度を要求された場合にも対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を具体化したセラミックグリーンシートの乾燥装置及び乾燥方法の一実施形態について図を参照して説明する。まず、図１を参照して、セラミックグリーンシートの製造工程について簡単に説明する。図１に示すように、セラミックグリーンシートは、ダム１９にスラリ２０を供給し、回転可能な複数のローラ１５０に張架されたコンベアベルト８０と共にキャリアフィルム７０を図中右方向（以下、「搬送方向」という。）に移動させ、ダム１９に設けられたドクターブレード２１とキャリアフィルム７０との隙間をスラリ２０が通過するようにして、該スラリ２０をキャリアフィルム７０上に一定の厚みとなるように塗布した後、乾燥装置１内にて溶剤を蒸発させることによって乾燥されることになる。尚、本実施の形態では、図中左側を搬送方向上流側即ち初期乾燥段階側、右側を搬送方向下流側即ち後期乾燥段階側とし、これら初期及び後期乾燥段階の中間部を中期乾燥段階としている。
【００１３】
乾燥装置１は、コンベアベルト８０の長さ方向（図中左右方向）に長く延びる箱体形状であり、その長さ方向に沿って複数の乾燥ゾーン１１〜１３に区切られている。これら複数の乾燥ゾーン１１〜１３に渡って、乾燥装置１の上下方向中間部をコンベアベルト８０及びキャリアフィルム７０が通過しており、コンベアベルト８０の搬送方向への移動に伴って、キャリアフィルム７０上のグリーンシート５０が各乾燥ゾーン１１〜１３で乾燥されつつ搬送方向に移動するようになっている。各乾燥ゾーン１１〜１３には、コンベアベルト８０、キャリアフィルム７０及びグリーンシート５０を挟んで上下にそれぞれ空間が形成されており、該箇所には、グリーンシート５０を乾燥させるための熱風を供給するヒータ１１０及びファン１１１が設けられている。これにより、乾燥装置１ではグリーンシート５０の上面側及び下面側の両側から熱風を吹き付けて乾燥を行うようにしており、上面側からの熱風はグリーンシート５０に直接当たることになるが、下面側からの熱風は直接的にはコンベアベルト８０に当たるので、下面側においてはグリーンシート５０は風によって乾燥されるのではなく熱伝導によって乾燥されることになる。尚、コンベアベルト８０として樹脂系材料からなるメッシュ状のものを用いることができ、各乾燥ゾーンにおいて熱風は図中の塗り潰し矢印の方向に向かって流れることになる。
【００１４】
また、乾燥装置１では、初期及び中期乾燥段階の乾燥ゾーン１１、１２においては、上面側からの熱風を直接吹き付けることによる乾燥を積極的には行っておらず、下面側からの熱伝導による乾燥を積極的に行っている。詳しくは、初期及び中期乾燥段階の乾燥ゾーン１１、１２においては上面側からの熱風は微量とし、その熱風をもって下面側からの熱風により上面側に揮発した溶剤成分を装置外へ排出するようにしている。後述するが、初期及び中期乾燥段階の乾燥ゾーンにて上面側からの熱風を乾燥に使用しないのは、グリーンシート５０がまだ十分に乾燥していない状態でシートの表面に直接熱風を吹き付けるとシート表面が熱風の影響を受けてシート厚が不均一になる可能性があるからである。
【００１５】
下面側からの乾燥は、下面側に設けられたヒータ１１０及びファン１１１から供給される熱風によって行われることになるが、ヒータ１１０及びファン１１１には、図２及び３に示すように熱風を吹き出すための吹き出しノズル２５が接続されている。ここで、図２は、１つの乾燥ゾーンを平面視した状態を示す概略図であり、ノズル２５の構造と、コンベアベルト８０、キャリアフィルム７０及びグリーンシート５０に対するノズル２５の位置関係とを示しており、また図３は、１つの乾燥ゾーンを搬送方向下流側から見た状態を示す概略図であり、図２と同様にノズル２５の構造等を示している。吹き出しノズル２５は、コンベアベルト８０よりも僅かに幅広形状でグリーンシート５０の幅方向において均等に１０分割されており、その先端に１０個の吹き出し口が形成されている。１０分割されたノズル２５の吹き出し口間には、それぞれ搬送方向に延びる仕切り板２７が設けられており、この仕切り板２７によって独立した１０個の熱風流路３１〜４０が形成されている。熱風流路３１〜４０のノズル２５とは反対側の端部には、ノズル２５から供給された熱風を循環させるための排気ダクト１２５が設けられており、ノズル２５、仕切り板２７及び排気ダクト１２５は、コンベアベルト８０の直下に設けられた略直方体の筐体形状を有する加熱チャンバー１３０内に収容されている。
【００１６】
１０分割されたノズル２５の各吹き出し口には、吹き出される熱風の流量を制御するためのダンパ２６がそれぞれ設けられており、各熱風流路３１〜４０における熱風の流量は、ダンパ２６によって図４に示すような流速分布となるように制御されている。ここで、図４中の矢印の長さは流速の大きさを示している。詳しくは、図４に示すように、幅方向中央部の２つの流路では流量を多くしており、それに伴い幅方向中央部では熱風の流速が速くなっている。即ち、グリーンシート５０は、比較的乾燥しにくい自身幅方向中央部に大きな熱量を受けることになる。そして、この幅方向中央部から幅方向の各端部に向かって流量を徐々に少なくしており、それに伴い幅方向各端部では熱風の流速が遅くなっている。即ち、グリーンシート５０は、比較的乾燥しやすい自身幅方向エッジ部分には小さな熱量を受けることになる。従って、幅方向中央部での流速を幅方向端部より大きくすることで、グリーンシート５０を幅方向において均一に乾燥させることができ、乾燥ムラが生じるのを防止している。
【００１７】
また、詳しく図示しないが、上面側に設けられたヒータ１１０及びファン１１１にも、ノズル２５と同じような幅方向に並ぶ複数個の吹き出し口を備えた熱風供給用のノズルが接続されており、該ノズルからの熱風によって上面側に揮発した溶剤成分の排出、及び上面側からのグリーンシート５０の乾燥が行われることになる。
【００１８】
また、後期乾燥段階の乾燥ゾーン１３では、グリーンシート５０に対してその搬送方向下流側から上流側に向かって熱風を吹き付けるカウンターフローを採用しており、これによりグリーンシート５０の長さ方向での乾燥ムラの発生を防止して、幅方向のみならず長さ方向でも均一な乾燥を実現できる。尚、グリーンシート５０の下面側においては、初期及び中期乾燥段階の乾燥ゾーン１１、１２のみならず後期乾燥段階の乾燥ゾーン１３においても熱風を上述のような速度分布としてグリーンシート５０に吹き付けることが可能であるが、必ずしも全乾燥ゾーンに渡って同じような速度分布とする必要はない。
【００１９】
次に、以上説明した乾燥装置１を用いた乾燥方法について図を参照して説明する。図１に示すように、乾燥装置１内でスラリ２０を乾燥させてグリーンシート５０を成形するにあたり、まず、乾燥装置１の初期及び中期乾燥段階の乾燥ゾーン１１、１２にてグリーンシート５０の下面側から熱風を吹き付けて乾燥を行う。このとき、上面側ではシートには直接熱風を吹き付けず、微量の熱風をもって下面側から上面側に揮発した溶剤成分を装置外へ排出する。初期及び中期乾燥段階の乾燥ゾーン１１、１２のシートの下面側においては、シートの幅方向中央部での流速が大きく、端部での流速が小さくなるように熱風を吹き付けて、シートが幅方向で均等に乾燥するようにする。
【００２０】
初期及び中期乾燥段階の乾燥ゾーン１１、１２にてある程度乾燥したグリーンシート５０は、コンベアベルト８０及びキャリアフィルム７０上を搬送方向に搬送されて、後期乾燥段階の乾燥ゾーン１３でさらに乾燥される。尚、グリーンシート５０の下面側においては、初期及び中期乾燥段階の乾燥ゾーン１１、１２のみならず後期乾燥段階の乾燥ゾーン１３においても熱風を上述のような速度分布としてグリーンシート５０に吹き付けることが可能であるが、必ずしも全乾燥ゾーンに渡って下面側から供給される熱風を同じような速度分布とする必要はない。
【００２１】
実際に、様々な条件の下で乾燥を行ったところ、焼成工程における収縮ばらつきに差を確認することができた。表１に、板厚１５０μｍ、幅１ｍのセラミックグリーンシートシートを、本実施形態の乾燥装置１と同じ３つの乾燥ゾーンを持つ乾燥装置内にて、様々な条件下で乾燥させたときの結果を示す。ここで、条件１では、初期乾燥段階の乾燥ゾーンにて上面側の熱風速度を０．２ｍ／ｓ以上とし、下面側からは、シートの幅方向中央部と左右端部との温度差（加熱ばらつき）が３℃になるように加熱して、条件２では、初期乾燥段階の乾燥ゾーンにて上面側の熱風速度を０．２ｍ／ｓ以下とし、下面側からの加熱ばらつきが２℃になるように加熱して、また条件３では、初期乾燥段階の乾燥ゾーンにて上面側の熱風速度を０．２ｍ／ｓ以下とし、下面側からの加熱ばらつきが１℃になるように加熱した状態で、それぞれシートを乾燥させている。
【００２２】
【表１】
2005271366.tif 000003
【００２３】
表１から明らかなように、初期乾燥段階の乾燥ゾーンにて上面側から熱風を積極的にシートに吹き付けた場合と、初期乾燥段階の乾燥ゾーンにて上面側からの熱風を微風にした場合とでは、後者の方が厚みばらつきが小さくなることが分かる。また、初期乾燥段階の乾燥ゾーンにて上面側の熱風を微量にして、かつ下面側で熱風の風量分布を制御してシートを幅方向において均等に乾燥すると、厚みばらつきはより小さくなり、さらに初期乾燥段階の乾燥ゾーンにて上面側微風の条件の下、下面側の熱風の風量分布をより細かく制御してさらなる均一化を図ることにより、厚みばらつきをより小さくすることができる。
【００２４】
以上説明したように、本発明のセラミックグリーンシートの乾燥装置及び乾燥方法では、初期乾燥段階の乾燥ゾーンにて上面側からの熱風を微量としたことによって、十分に乾いていないグリーンシートの表面が風で乱れてしまうことがなく、また下面側からの熱風の流量を幅方向で振り分けて制御することによって、幅方向に対して均等に乾燥させることができる。従って、乾燥工程でシート板厚のばらつきを防止できると共に、焼成工程での収縮ばらつきを小さくすることができる。
【００２５】
尚、本発明は上記実施の形態に限られるものではなく、各種の変形が可能である。例えば、本実施の形態では、初期及び中期乾燥段階以降はカウンターフローを用いて乾燥を行っているが、カウンターフローもしくは熱量の大きい熱風を供給できるノズルによる乾燥もしくはその組合せを連続的に採用してもよい。また、本実施の形態ではグリーンシートの乾燥ゾーンを３つに分けたが、４つ以上の乾燥ゾーンから乾燥装置を構成してもよく、また各乾燥ゾーンにおいてグリーンシート直下のチャンバー内のノズルを１０分割したが、ノズルはそれ以上もしくはそれ以下の分割数に分割してもよいことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】乾燥装置１の全体構成を模式的に示す図である。
【図２】１つの乾燥ゾーンを平面視した状態を示す概略図である。
【図３】１つの乾燥ゾーンを搬送方向下流側から見た状態を示す概略図である。
【図４】グリーンシート５０の下面側における熱風の流速分布を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１    乾燥装置
１１，１２，１３    乾燥ゾーン
１９    ダム
２０    スラリ
２１    ドクターブレード
２５    ノズル
２６    ダンパ
２７    仕切り板
３１〜４０    熱風流路
５０    セラミックグリーンシート
７０    キャリアフィルム
８０    コンベアベルト
１１０    ヒータ
１１１    ファン
【図１】
2005271366.tif 000004
【図２】
2005271366.tif 000005
【図３】
2005271366.tif 000006
【図４】
2005271366.tif 000007