特開 2015-210072 焼成炉

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-210072(P2015-210072A)

(43)【公開日】2015年11月24日

(54)【発明の名称】焼成炉

(51)【国際特許分類】

   F27B 9/02 20060101AFI20151027BHJP

   F27B 9/24 20060101ALI20151027BHJP

   F27B 9/04 20060101ALI20151027BHJP

   F27B 9/36 20060101ALI20151027BHJP

   F27D 5/00 20060101ALI20151027BHJP

【ＦＩ】

   F27B9/02

   F27B9/24 R

   F27B9/04

   F27B9/36

   F27D5/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】18

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2014-149593(P2014-149593)

(22)【出願日】2014年7月23日

(31)【優先権主張番号】10-2014-0050767

(32)【優先日】2014年4月28日

(33)【優先権主張国】KR

(71)【出願人】

【識別番号】594023722

【氏名又は名称】サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド．

(74)【代理人】

【識別番号】100088605

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 公延

(74)【代理人】

【識別番号】100166420

【弁理士】

【氏名又は名称】福川 晋矢

(72)【発明者】

【氏名】チャ・ベーム・ハ

(72)【発明者】

【氏名】イ・チュル・スン

(72)【発明者】

【氏名】ハ・ムン・ス

(72)【発明者】

【氏名】ユン・ビュン・クォン

(72)【発明者】

【氏名】キム・サン・ヒョク

【テーマコード（参考）】

4K050

4K055

【Ｆターム（参考）】

4K050AA04

4K050BA07

4K050BA16

4K050CA13

4K050CC07

4K050CG04

4K055AA08

4K055NA01

(57)【要約】      （修正有）

【課題】被処理物をローラー搬送により一定温度領域に移動させ、領域毎に温度が設定されている各領域を通過しながら、昇温、保持、冷却過程を経て焼成が完了する焼成炉において、昇温速度が大きい急昇温領域を設ける。
【解決手段】入口から出口まで一定長さの内部通路１２０を有する焼成炉本体１１０と、上記内部通路の中央部に駆動手段によって出口側方向に回転するように設けられる搬送ローラー１３０と、上記内部通路の上部と下部にそれぞれ設けられる上部ヒーター１５０及び下部ヒーター１６０と、上記内部通路が区域別に境界を有するように設けられる隔壁と、を含み、上記隔壁のうち少なくとも一つの隔壁は、他の隔壁より厚い厚壁部２５０である焼成炉。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

入口から出口まで一定長さの内部通路を有する焼成炉本体と、
前記内部通路の中央部に駆動手段によって出口側方向に回転するように設けられる搬送ローラーと、
前記内部通路の上部と下部にそれぞれ設けられる上部ヒーター及び下部ヒーターと、
前記内部通路が区域別に境界を有するように設けられる隔壁と、を備え、
前記隔壁のうち少なくとも一つの隔壁は、他の隔壁より厚い厚壁部である焼成炉。

【請求項2】

前記厚壁部の厚さが５０ｍｍ以上である、請求項１に記載の焼成炉。

【請求項3】

前記厚壁部の厚さが５０ｍｍ〜１８０ｍｍである、請求項１に記載の焼成炉。

【請求項4】

前記隔壁は、前記内部通路の上部に設けられる上部隔壁と前記内部通路の下部に設けられる下部隔壁を含む、請求項１に記載の焼成炉。

【請求項5】

前記上部隔壁と下部隔壁は、３０ｍｍ以下の間隔を置いて離隔して設けられる、請求項４に記載の焼成炉。

【請求項6】

前記厚壁部は、対向する少なくとも一対の上部厚壁部と下部厚壁部を含む、請求項１に記載の焼成炉。

【請求項7】

前記上部厚壁部及び下部厚壁部の厚さはともに５０ｍｍ以上である、請求項６に記載の焼成炉。

【請求項8】

前記厚壁部が設けられた領域は、他の隔壁が設けられた領域に比べて、隔壁の前の領域から隔壁の後の領域への昇温速度が大きい急昇温領域である、請求項１に記載の焼成炉。

【請求項9】

前記急昇温領域は、昇温速度が３５０℃／ｍｉｎ以上である、請求項８に記載の焼成炉。

【請求項10】

前記隔壁は、前記内部通路の各区域の温度と雰囲気条件が異なるように制御するようにする、請求項１に記載の焼成炉。

【請求項11】

前記隔壁はジルコニア−アルミナ複合体からなる、請求項１に記載の焼成炉。

【請求項12】

入口から出口まで一定長さの内部通路を有する焼成炉本体と、
前記内部通路の中央部に駆動手段によって出口側方向に回転するように設けられる搬送ローラーと、
前記内部通路の上部と下部にそれぞれ設けられる上部ヒーター及び下部ヒーターと、
前記内部通路が区域別に境界を有するように設けられる隔壁と、を備え、
前記隔壁のうち少なくとも一つの隔壁が設けられた領域は、他の隔壁が設けられた領域に比べて、隔壁の前の領域から隔壁の後の領域への昇温速度が大きい急昇温領域である焼成炉。

【請求項13】

前記急昇温領域は昇温速度が３５０℃／ｍｉｎ以上である、請求項１２に記載の焼成炉。

【請求項14】

前記急昇温領域に設けられた隔壁は、厚さが５０ｍｍ〜２００ｍｍである、請求項１２に記載の焼成炉。

【請求項15】

前記隔壁は、前記内部通路の上部に設けられる上部隔壁と前記内部通路の下部に設けられる下部隔壁を含む、請求項１２に記載の焼成炉。

【請求項16】

前記上部隔壁と下部隔壁は、３０ｍｍ以下の間隔を置いて離隔して設けられる、請求項１２に記載の焼成炉。

【請求項17】

前記急昇温領域は対向する少なくとも一対の上部厚壁部と下部厚壁部を含み、前記上部厚壁部及び下部厚壁部の厚さはともに５０ｍｍ以上である、請求項１２に記載の焼成炉。

【請求項18】

前記隔壁はジルコニア−アルミナ複合体からなる、請求項１２に記載の焼成炉。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、焼成炉に関する。

【背景技術】

【0002】

積層型セラミック電子部品の製造において、内部電極と誘電体は焼成時の焼成温度が異なる。金属である内部電極が低温領域で先に焼成され、その後、高温領域で誘電体が焼成される。

【0003】

このように、内部電極と誘電体の焼成温度が異なるため、高温領域での内部電極の過度な焼成により、電極凝集等の不良が発生する。また、焼成時の内部電極（金属）／誘電体（セラミック）間の収縮率差によって応力が一箇所に集中して垂直クラック等の不良も発生する。

【0004】

特に、高容量製品の製造のために超微粒粉末を適用するようになってから、このような問題がより多く発生している。

【0005】

一方、従来の積層型セラミック電子部品の焼成炉は、焼成する積層型セラミック電子部品をローラー上に位置させて一定温度領域に移動させ、領域毎に温度が設定されている各領域を通過しながら、昇温、保持、冷却過程を経て焼成が完了する。

【0006】

この際、焼成炉内の昇温領域における昇温速度が低いほど、内部電極と誘電体は異なる温度領域で焼成され、電極凝集等の不良が発生する可能性が高くなる。しかし、従来の焼成炉は、発現可能な最大昇温速度が約３０℃／ｍｉｎと限定的であるため、電極凝集等の不良が発生するという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】韓国公開特許第２０１１−０００３１６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の一実施形態の目的は、急速昇温により内部電極と誘電体の同時焼成を誘導し、電極凝集等の不良発生を防止する焼成炉を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上述した課題を解決すべく、本発明の一実施形態は、入口から出口まで一定長さの内部通路を有する焼成炉本体と、上記内部通路の中央部に駆動手段によって出口側方向に回転するように設けられる搬送ローラーと、上記内部通路の上部と下部にそれぞれ設けられる上部ヒーター及び下部ヒーターと、上記内部通路が区域別に境界を有するように設けられる隔壁と、を含み、上記隔壁のうち少なくとも一つの隔壁は、他の隔壁より厚い厚壁部である焼成炉を提供する。

【0010】

上記厚壁部の厚さは５０ｍｍ〜１８０ｍｍであってもよく、厚壁部の領域は他の隔壁が設けられた領域に比べて、隔壁の前の領域から隔壁の後の領域への昇温速度が大きい急昇温領域である。

【発明の効果】

【0011】

本発明の一実施形態によると、急速昇温により内部電極と誘電体の同時焼成を容易にし、区域別の雰囲気条件を容易に制御して、電極凝集等の不良発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態による焼成炉の構造を示した断面図である。

【図2】本発明の他の一実施形態による焼成炉の概略的な構造を示した断面図である。

【図3】本発明の一実施形態による厚壁部の厚さが５０ｍｍのときの昇温速度を説明するためのグラフである。

【図4】本発明の一実施形態による厚壁部の厚さが１８０ｍｍのときの昇温速度を説明するためのグラフである。

【図5】本発明の一実施形態による厚壁部の厚さが２００ｍｍのときの昇温速度を説明するためのグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下では、添付の図面を参照し、本発明の好ましい実施形態について説明する。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、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。

【0014】

焼成炉
図１は、本発明の一実施形態による焼成炉の構造を示した断面図である。

【0015】

図１を参照すると、本発明の一実施形態による焼成炉には、入口から出口まで一定長さの内部通路１２０を有する焼成炉本体１１０と、上記内部通路１２０の中央部に駆動手段によって出口側方向に回転するように設けられる搬送ローラー１３０と、上記内部通路１２０の上部と下部にそれぞれ設けられる上部ヒーター１５０及び下部ヒーター１６０と、上記内部通路１２０が区域別に境界を有するように設けられる隔壁２１０、２２０と、が備えられる。

【0016】

また、上記搬送ローラー１３０の上部に載置されて一定速度で出口側方向に移動するトレイ１４０と、内部通路１２０の内部に雰囲気ガスを供給するために焼成炉本体１１０の下部一側に貫通して設けられるガス供給部１７０と、上記ガス供給部１７０により内部通路１２０に供給された雰囲気ガスが外部に排出されるために焼成炉本体１１０の上部他側に貫通して設けられるガス排出部１８０と、が備えられる。

【0017】

上記トレイ１４０に焼成製品が置かれた状態で上記トレイ１４０が搬送ローラー１３０によって出口側方向に移送されるとき、上記搬送ローラー１３０の上部及び下部にそれぞれ設けられている上部ヒーター１５０及び下部ヒーター１６０から供給される熱源と、焼成炉本体１１０の下部に貫通して設けられているガス供給部１７０を介して供給される雰囲気ガスによって焼成製品の焼成が行われる。

【0018】

上記ガス供給部１７０を通じて内部通路１２０の内部に供給された雰囲気ガスは、焼成炉本体１１０の上部他側に固設されているガス排出部１８０を介して焼成炉本体１１０の外部に排出される。

【0019】

このとき、トレイ１４０に置かれた焼成製品は、上記トレイ１４０が搬送ローラー１３０によって出口側方向に移動しながら、焼成炉内の温度や雰囲気条件の異なる領域を通過することにより、昇温段階、保持段階及び冷却段階を経るようになる。

【0020】

上記内部通路１２０の各区域の熱交換や雰囲気ガスの流れを制御して各区域別の内部温度及び雰囲気条件が異なるように制御するために、隔壁２１０、２２０が垂直に複数連続して配置される。

【0021】

上記隔壁２１０、２２０は、焼成製品が内部温度や雰囲気条件の異なる段階に搬送される際、前段階の内部通路の空気が焼成製品が搬送された後の段階の内部通路に伝達されないようにするセパレータ（Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）の役割を担う。

【0022】

上記隔壁２１０、２２０は、各区域の熱交換や雰囲気ガスの流れを制御することができるものであれば特に制限されず、例えば、ジルコニア−アルミナ複合体からなってもよい。

【0023】

上記隔壁は、内部通路１２０の上部に設けられる上部隔壁２１０と、内部通路１２０の下部に設けられる下部隔壁２２０と、を含む。

【0024】

上記上部隔壁２１０及び下部隔壁２２０は、一定間隔離隔して設けられる。

【0025】

上記上部隔壁２１０と下部隔壁２２０の間の空間に、搬送ローラー１３０によってトレイ１４０が移動しながらトレイ１４０に置かれた焼成製品が搬送される。

【0026】

図２は、本発明の他の一実施形態による焼成炉の概略的な構造を示した断面図である。

【0027】

図２を参照すると、上記上部隔壁２１０と下部隔壁２２０の間隔をＤｗとすると、本発明の一実施形態は、上記Ｄｗが３０ｍｍ以下を満たすように上部隔壁２１０と下部隔壁２２０が備えられる。

【0028】

上部隔壁２１０と下部隔壁２２０の間隔Ｄｗが３０ｍｍ以下に備えられることにより、各区域別の温度及び雰囲気をより効果的に制御することができる。

【0029】

各区域別の温度及び雰囲気を制御しながら、搬送ローラー１３０によりトレイ１４０が移動する空間を確保しなければならないため、上部隔壁２１０と下部隔壁２２０の間隔Ｄｗは、２０ｍｍ〜３０ｍｍであることがより好ましい。

【0030】

上記焼成炉により焼成製品を焼成するとき、昇温段階に該当する区域では、内部温度を上昇させるために、その前段階の区域より高い熱を加える。

【0031】

この際、昇温段階に該当する区域に備えられた隔壁を前後にして温度上昇が起き、昇温速度が低いと、内部電極と誘電体は異なる温度領域で焼成が起きてしまい、電極凝集等の不良が発生する可能性が高くなる。

【0032】

そこで、本発明の一実施形態は、上記隔壁のうち昇温段階に該当する区域に備えられた隔壁を、他の隔壁２１０、２２０より厚い厚壁部２５０にした。

【0033】

上記厚壁部２５０が設けられた領域は、他の隔壁２１０、２２０が設けられた領域に比べて、隔壁の前の領域から隔壁の後の領域への昇温速度が大きい急昇温領域Ｙとなる。

【0034】

即ち、本発明の一実施形態は、他の隔壁２１０、２２０より厚い厚壁部２５０を備えることにより、急昇温が可能となり、急昇温を通じて内部電極と誘電体を同時に焼成させることができる。そのため、電極凝集等の不良発生を防止することができる。

【0035】

上記厚壁部２５０は、他の隔壁２１０、２２０と同様に、ジルコニア−アルミナ複合体からなることができる。

【0036】

上記厚壁部２５０は、対向する少なくとも一対の上部厚壁部２５１と下部厚壁部２５２を含む。

【0037】

昇温段階に該当する区域に備えられた対向する上部隔壁及び下部隔壁をともに、他の隔壁２１０、２２０より厚くして、対向する一対の上部厚壁部２５１及び下部厚壁部２５２にする。

【0038】

対向する一対の上部厚壁部２５１及び下部厚壁部２５２を備えることにより、急昇温をより効果的に具現することができる。

【0039】

上記厚壁部２５０の厚さは５０ｍｍ以上であってもよい。

【0040】

厚壁部２５０の厚さを５０ｍｍ以上にすることで、昇温速度を向上させて急昇温領域を具現することができ、これにより、内部電極と誘電体の同時焼成を誘導し、電極凝集等の不良発生を防止することができる。

【0041】

図３は、本発明の一実施形態による厚壁部の厚さが５０ｍｍのときの昇温速度を説明するためのグラフである。

【0042】

図３を参照すると、厚壁部Ｉの厚さが５０ｍｍの場合であり、厚壁部Ｉの前の区域の設定温度は７００℃で、上記厚壁部Ｉの後の区域の設定温度は１２００℃である。

【0043】

上記厚壁部Ｉを前後にして温度上昇が起きるが、図３の場合は、Ａ地点とＢ地点の間から昇温が始まる。

【0044】

厚壁部Ｉを通りながら継続的に昇温し、Ｄ地点を過ぎた地点で厚壁部Ｉの後の区域の設定温度である１２００℃となり、昇温が終了する。

【0045】

このとき、測定される昇温速度は、約３５０℃／ｍｉｎである。

【0046】

図４は、本発明の一実施形態による厚壁部の厚さが１８０ｍｍのときの昇温速度を説明するためのグラフである。

【0047】

図４を参照すると、厚壁部IIの厚さが１８０ｍｍの場合であり、図３と同様に、厚壁部IIの前の区域の設定温度は７００℃で、上記厚壁部IIの後の区域の設定温度は１２００℃である。

【0048】

上記厚壁部IIを前後にして温度上昇が起きるが、図４の場合は、Ａ地点を過ぎてＢ地点から昇温が始まる。

【0049】

図３と同様に、厚壁部IIを通りながら継続的に昇温し、Ｄ地点を過ぎた地点で厚壁部IIの後の区域の設定温度である１２００℃となり、昇温が終了する。

【0050】

厚さが５０ｍｍの厚壁部Ｉに比べて、厚さが１８０ｍｍの厚壁部IIの場合、厚壁部とより隣接する地点から昇温が始まり、同一地点で昇温が終了するため、厚さが１８０ｍｍとより厚い厚壁部IIのときに昇温速度がさらに向上する。

【0051】

厚さが１８０ｍｍの厚壁部IIのときに測定される昇温速度は、約５００℃／ｍｉｎである。

【0052】

図５は、本発明の一実施形態による厚壁部の厚さが２００ｍｍのときの昇温速度を説明するためのグラフである。

【0053】

図５を参照すると、厚壁部IIIの厚さが２００ｍｍの場合であり、図３と同様に、厚壁部IIIの前の区域の設定温度は７００℃で、上記厚壁部IIIの後の区域の設定温度は１２００℃である。

【0054】

図５の場合、図３及び図４と同様に、Ｄ地点を過ぎた地点で厚壁部IIIの後の区域の設定温度である１２００℃となり、昇温が終了する。

【0055】

しかし、厚壁部IIIの前のＢ地点からはむしろ温度が下降し、厚壁部IIIを通る領域でも温度降下が起きる。

【0056】

この場合、厚壁部IIIの前後の昇温速度を測定すると、昇温速度は向上するが、厚壁部IIIの前のＢ地点から厚壁部IIIを通りながら温度降下が発生するため、焼成には適さない。

【0057】

即ち、本発明の一実施形態による厚壁部２５０の厚さは、５０ｍｍ〜１８０ｍｍであることがより好ましい。

【0058】

厚壁部２５０の厚さが５０ｍｍ未満では、昇温速度が低くて、内部電極と誘電体が異なる温度領域で焼成され、電極凝集等の不良が発生する可能性が高くなり、厚壁部２５０の厚さが１８０ｍｍを超えると、厚すぎる厚壁部のために温度下降区間が発生して好ましくない。

【0059】

対向する一対の上部厚壁部２５１及び下部厚壁部２５２の厚さはともに５０ｍｍ以上であってもよいが、上部厚壁部２５１及び下部厚壁部２５２の厚さはともに５０ｍｍ〜１８０ｍｍであることがより好ましい。

【0060】

上記厚壁部２５０が設けられた急昇温領域Ｙは、昇温速度が３５０℃／ｍｉｎ以上であることができる。

【0061】

昇温速度が３５０℃／ｍｉｎ以上に向上することにより、内部電極と誘電体の同時焼成を誘導し、電極凝集等の不良発生を防止することができる。

【0062】

下表１は、昇温速度の向上による内部電極の連結性を観察した結果である。

【0063】

焼成製品のサイズ毎に昇温速度による内部電極の連結性を観察し、昇温速度が３０℃／ｍｉｎのときを基準に内部電極の連結性の向上程度を示した。

【0064】

【表1】

【0065】

昇温速度による内部電極の連結性を観察した結果、昇温速度が低いほど、電極の連結性が低下し、昇温速度が３５０℃／ｍｉｎ以上に向上した場合、電極の連結性が約２．０％〜５．０％向上した。

【0066】

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。

【符号の説明】

【0067】

１１０ 焼成炉本体
１２０ 内部通路
１３０ 搬送ローラー
１４０ トレイ
１５０ 上部ヒーター
１６０ 下部ヒーター
１７０ ガス供給部
１８０ ガス排出部
２１０ 上部隔壁
２２０ 下部隔壁
２５０ 厚壁部
２５１ 上部厚壁部
２５２ 下部厚壁部
Ｙ 急昇温領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】