CN110315631A - 分隔物及利用该分隔物的多个生片单元的烧制方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种分隔物及利用该分隔物的多个生片单元的烧制方法，所述方法能够将较薄的厚度生片层叠而一次性地进行烧制。根据所述方法，将一面形成有凸出部的碳分隔物以使所述凸出部接触至生片的两面的方式进行压制，形成生片组件后，在烧制设置件上装载多个生片组件，并使碳分隔物以设定温度进行热分解而蒸发，随后将生片烧制之后，分离单位陶瓷片。

Description

分隔物及利用该分隔物的多个生片单元的烧制方法
技术领域
本发明涉及一种分隔物及利用该分隔物的多个生片(green sheets)单元的烧制方法，尤其涉及一种将生片单元通过夹设分隔物而层叠从而能够一次性地进行烧制的技术。
背景技术
在相比于宽度和长度而言以较薄的厚度制造所烧制的陶瓷片的情况下，防止在制造过程中烧制生片时发生弯曲、裂纹或破碎的现象的技术较为困难，尤其不层叠生片的情况下以单层烧制生片时，由于受限于提供高温的昂贵的烧制炉的承载面积，难以通过一次的烧制工序制造大量陶瓷片。
为了解决上述问题，最近正在努力这样的尝试：利用承载膜制造生片，并承载多张生片而进行烧制。然而，在承载多张生片而进行烧制时，存在上下层叠的生片在烧制时相互粘贴的缺点，或者在承载生片而进行烧制的过程中产生的气体对陶瓷片产生不良影响，因此存在降低产品可靠性的问题。
并且，如果将多个生片层叠而进行烧制，则烧制后会发生弯曲、裂纹或破碎的问题。
为了解决上述问题，韩国公开专利第2015-0029281号公开了一种压纹型的承载烧制生片制造用承载膜，其用于垂直承载及烧制多个生片的承载烧制型的生片制造用承载膜，其特征在于，包括：基材，及硅胶粘贴图案，多个硅胶粘贴图案以岛状相隔而形成于所述基材。
根据上述构造，利用承载膜制造具有凹凸的生片的情况下具有如下优点：进行承载烧制时，上下配置的生片彼此之间的接触面积因凹凸而减少，从而降低粘贴强度，基于这样的效果可最小化生片彼此之间粘贴，不仅如此，每个生片所具有的凹凸作为使在进行承载烧制时产生的气体容易向垂直层叠的生片的外部排出的通道而发挥作用。
然而，层叠利用了这样的承载膜且具有凹凸的生片而进行烧制时，发生如下问题。
首先，需要利用承载膜在机械强度较低的生片形成凹凸后，以多层层叠形成有凹凸的生片，因此在层叠过程中凹凸未能正确排列的情况下，烧制后有可能发生弯曲、裂纹或破碎等变形。
并且，形成有凹凸且机械强度较低的生片在以物理方式层叠的状态下进行处理，因此在处理、加工或烧制工序中容易发生物理变形。
并且，如果凹凸部分重叠在一起，则生片内会发生密度差异，因此在烧制过程中会产生弯曲、裂纹或破碎等变形。
并且，由于使用形成有专门的凹凸的承载膜，因此需追加昂贵的承载膜，并且需追加执行在生片形成凹凸后去除承载膜的专门的工序，而且去除了承载膜的生片的机械强度较低，因而不便于处理及加工。
发明内容
因此，本发明的目的在于在大小有限的烧制炉中，经济且可靠地制造多个陶瓷片单元。
本发明的另一目的在于提供一种夹设于生片单元之间，并在烧制生片单元的过程中完全被热分解的分隔物。
本发明的另一目的在于提供一种具有可靠的性能且价格低廉、易于制造的夹设于生片单元之间的分隔物。
本发明的另一目的在于提供一种易于与生片单元接合，从而易于处理和加工的分隔物。
本发明的另一目的在于提供一种烧制后易于使层叠的陶瓷片单元彼此分离的分隔物。
本发明的另一目的在于提供一种对烧制的陶瓷片单元的固有性能给予较小影响的分隔物。
本发明的另一目的在于提供一种层叠生片单元并进行烧制后，易于使层叠的陶瓷片单元彼此分离烧制方法。
本发明的另一目的在于提供一种易于排出烧制过程中产生的气体的分隔物及使用此分隔物的烧制方法。
本发明的另一目的在于提供一种在烧制过程中可最小化弯曲、裂纹或破碎的分隔物及使用此分隔物的烧制方法。
根据本发明的一侧面提供一种分隔物，所述分隔物夹设于层叠的生片单元之间以利用于所述生片单元的烧制，其中，所述分隔物以混合有碳粉末和有机粘合剂及溶剂的浆料形态流延成型并干燥而制成，所述分隔物为片形状，在所述分隔物夹设于所述生片单元之间的状态下，所述碳粉末在所述烧制过程中被蒸发。
优选地，所述碳粉末为80nm～100nm的微细粒子，并在600℃～750℃下热分解，从而变换为二氧化碳(CO2)。
优选地，所述分隔物的至少一面可借由所述碳粉末具备凹凸不平的表面，所述凹凸不平的表面可由形成于所述一面的整个表面的凸出部而形成，所述凸出部，所述凸出部通过所述碳粉末的凝结而形成。
根据本发明的另一侧面提供一种生片单元的层叠烧制方法，其特征在于，包括如下步骤：在一对生片单元之间夹设至少包括碳粉末的片形状的分隔物而装载并进行压制，从而形成单一主体的层叠体；对所述层叠体进行粘合剂的烘干；以设定温度加热所述层叠体，从而借由热分解蒸发所述分隔物；烧制所述层叠体；从所述层叠体分离所烧制的单位陶瓷片单元。
根据本发明的另一侧面提供一种生片单元的层叠烧制方法，其特征在于，包括如下步骤：分隔物的至少一面具有凹凸不平的表面且形成为包括碳粉末的片形状，将所述分隔物以使所述表面接触至生片单元之后进行压制，从而形成生片单元组件；以在中间夹设所述分隔物的方式装载所述生片单元组件和另外的生片单元之后进行压制，从而形成层叠体；对所述层叠体进行粘合剂的烘干；以设定温度加热所述层叠体，从而借由热分解蒸发所述分隔物；烧制所述层叠体；从所述层叠体分离所烧制的单位陶瓷片单元。
优选地，所述分隔物的厚度与所述生片单元的厚度相同或薄于所述生片单元的厚度。
优选地，使用于所述分隔物的有机粘合剂及溶剂的材料与使用于所述生片单元的有机粘合剂及溶剂的材料相同或类似。
优选地，所述设定温度为600℃～750℃，形成于所述分隔物的至少一面的整个表面的凸出部借由所述分隔物的蒸发而形成空腔，从而使所述生片单元相互点接触。
优选地，所述方法还包括步骤：振动筛分完成所述烧制的层叠体，从而物理分离所述单位陶瓷片单元。
优选地，所述蒸发在氧化气氛下进行。
根据本发明，生片单元通过夹设分隔物而层叠并在烧制后进行分离，因此可经济且可靠地制造多个陶瓷片。
并且，分隔物为包括有碳粉和有机粘合剂及溶剂的成分，因此在生片单元的干燥、粘合剂的烘干及烧制过程中可完全挥发或热分解。
并且，对包括有碳粉末和有机粘合剂及溶剂的液态的浆料进行流延成型后，制造干燥的片形状的分隔物，然后借由热和压力接合于生片单元，从而可靠地且易于接合，其结果易于于与生片单元形成单一主体，据此易于之后处理及加工单一主体。
并且，分隔物使用碳粉末以及与使用于生片单元的有机粘合剂及溶剂相同或类似的有机粘合剂及溶剂而制造，从而具有可靠性的性能且价格低廉，并易于制造。
并且，通过分隔物的烧制过程，碳粉末可完全热分解，即，与空气氧化从而变为二氧化碳排出，因此分隔物对烧制的陶瓷的固有性能给以较小的影响，并且烧制后层叠的陶瓷层叠体易于相互分离。
生片单元与分隔物接合，并彼此借由凹凸而点接触，从而烧制后可易于分离，并且通过凹凸之间易于排出烧制过程中产生的气体。
并且，生片单元和分隔物借由凹凸而相互点接触，从而防止了烧制后陶瓷的弯曲、裂纹或破碎。
并且，由于是平面的生片单元与具有凹凸的分隔物接合的构造，因此可防止凹凸的出错的排列(mis-alignment)。
附图说明
图1是示出根据本发明的分隔物的截面图。
图2是碳粉末的TGA分析曲线图。
图3是示出分隔物的表面的照片图像。
图4是说明根据本发明的烧制方法的流程图。
图5a-图5d是示出根据本发明一实施例的烧制方法的工序图。
图6a-图6c是示出根据本发明另一实施例的烧制方法的工序图。
图7是烧制工序的温度廓线的曲线图的一例。
符号说明
110：基膜
20：分隔物
22：凸出部(emboss)
24：空腔
30、40：生片单元
42：槽
60：生片单元组件
50、100：层叠体
130、140、230、240：陶瓷片单元
具体实施方式
本发明中使用的技术术语仅用于描述特定的实施例，须知其并非旨在限定本发明。并且，除非在本发明中特别定义为其他含义，否则本发明中使用的技术术语应当解释为本发明所属的技术领域中具备基本知识的人员通常能够理解的含义，不应解释为过度涵盖的含义或过度缩小的含义。而且，当本发明中使用的技术术语无法准确表达本发明的思想的错误的技术术语时，应当替换为本领域技术人员可正确理解的术语加以理解。并且，对于本发明中使用的一般性术语而言，须遵照词典中定义的含义或者上下文来解释，不应解释为过度缩小的含义。
以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。
图1示出根据本发明的分隔物的截面图。
分隔物(separator)20起到将多层层叠的生片单元物理分离的作用的部件，图1示出利用基膜110制造分隔物20的过程。
以下，生片单元可以为：未具备内部电极的生片，例如，烧制后用于多种器具用途的陶瓷片，如铝片，铁氧体片或氧化锆片；或具备内部电极的生片，例如，烧制后用于多种电气用途的陶瓷片，如变阻器(varister)、电容器或电热调节器。并且，陶瓷片单元意为烧制的生片单元。
在此，生片单元可以由单张生片构成，也可以由层叠有多个生片的多层生片构成。
分隔物20以如下方式制造：以将微细粒子的碳粉末和有机粘合剂(PVB等)及溶剂等液态溶剂混合的液态浆料形态在PET等基膜110上流延成型，并使溶剂干燥，从而制造成片状形态。
基膜110可以为PET或PP等塑料膜或纸，并且具有离型性，而且表面为平面。
因此，分隔物20以片状层压至基膜110上的状态下被供给或销售。
对于分隔物20而言，相比于厚度，其宽度和长度非常大。
有机粘合剂及溶剂与使用于以下描述的生片单元的有机粘合剂及溶剂的材料相同或类似，但是在添加的量方面，可能会有所不同。如上所述，由于使用与生片单元材料相同或类似的有机粘合剂及溶剂，因此在对生片单元和分隔物20进行压制、粘合剂的烘干以及烧制的工序中对陶瓷片单元的固有性能影响较小或不会造成影响。
考虑到作业性和成本，分隔物20的厚度为0.005mm至0.04mm，与生片单元的厚度相同或比生片单元薄。
碳粉末为如80nm～100nm的微细粒子，如图2的TGA分析曲线图所示，在600℃～750℃的氧化条件下热分解而变换为二氧化碳(CO2)。
在分隔物20的表面，流延成型的干燥过程中，溶剂蒸发且碳粉末凝结，从而如图1的圆圈内所示由微细粒子形成的多个凸出部22均匀地形成在整个表面。
一实施例中，凸出部22大致形成为半球形，然而并非局限于此，如凸出部22的直径可以为0.1mm～1mm左右。
凸出部22形成于整个表面，因此碳分隔物20的表面具有凹凸不平的表面。
尤其，虽未作限定，碳粉末、有机粘合剂及溶剂的重量比可以为20％至55％，15％至40％，以及15％至50％。
为了均匀的混合及作业性，分隔物20中可另行混合增塑剂或分散剂等。
凸出部22的大小与分布根据碳粉末、有机粘合剂、溶剂及添加剂的种类及量而变得不同，因此可根据实验结果选择适合于生片单元的上述物质而使用。
不同于该一实施例，即便不是凸出部22，显然也可以在制造过程中以物理方法形成凹凸不平的表面。
另一实施例中，凸出部22未形成或较少形成的情况下，与凸出部22形成较多且均匀地形成的情形相比，烧制时气体难以被排出，并且烧制后不便于分离陶瓷片单元，而且有可能发生弯曲、裂纹或破碎的现象较多，然而，在凸出部22未形成或较少形成的情况下也可具有本发明的一部分优点，因此本发明并非局限于必须形成凸出部22。
以下，对利用分隔物20的生片单元的接合及烧制方法进行说明。
图4为说明根据本发明的一实施例的接合及烧制方法的流程图，图5a至图5d示出根据本发明的一实施例的接合及烧制方法的工序图。
一对生片单元30、40之间夹设图1中制作的分隔物20之后装载至烧制设置件(setter for firing)10，并在80℃左右的温度下冲压或等压压制而形成层叠体50(步骤S41)。
此时，在需要的情况下，可通过冲制(punching)或切割将层叠体50切割成所期望的大小。
生片单元30、40的材料和厚度相同或非常相似，从而在烧制后不发生弯曲、裂纹及破碎等且无需进行筛选，而且可以以分隔物20为中心构成上下对称。
在本实施例中，虽然举出了承载一对生片单元30、40的示例，然而，显然也可以以在一对生片单元之间夹设有碳分隔物的结构承载多张。
如此，通过构成单个层叠体50，从而在进行烧制之前容易对生片单元30、40和分隔物20进行处理及加工，而且可以防止在处理过程中有可能发生的凸出部22的出错的排列(mis-alignment)。
例如，如图5b所示，通过压制形成的层叠体50中，与分隔物20的凸出部22接触的生片单元40中形成与凸出部22对应的槽42，因而难以形成出错的排列。
为使烧制的陶瓷片单元130、140易于分离，分隔物20的大小可以与生片单元30、40的大小相同或大于生片单元30、40的大小。如果在较小的情况下，生片单元30、40在边缘部由于烧制而粘合在一起，从而存在不易于分离的缺点。
随后，层叠体50通过粘合剂的烘干工序蒸发包括于层叠体50的有机粘合剂及有机物(步骤S42)。
有机粘合剂及有机物蒸发后，夹设于生片单元30、40之间的分隔物20中主要存在碳粉末。
随后，若果将层叠体50装至烧制设置件10并以包括可热分解分隔物20的温度的已设定的温度廓线(temperature profile)来烧制，则分隔物20因热分解而蒸发，而生片单元30、40被烧制成陶瓷片单元130、140(步骤S43)。
包括于分隔物20的碳粉末在600℃～750℃的氧化气氛下热分解并变换为二氧化碳(CO2)从而蒸发，由于该温度低于烧制温度，因此烧制开始之前碳粉末将被空气氧化而全部蒸发。
如上所述，由于碳粉末以凸出部22形态存在，因此易于蒸发为二氧化碳。
参见图5c的圆圈，由于分隔物20的碳粉末的蒸发，从而在原本填充有碳粉末的部分形成如半球形的空腔24，使得生片单元30、40相互点接触，从而使烧制的陶瓷片单元130、140易于分离，并通过空腔24排出在烧制过程中产生的气体。
如此，借助分隔物20的热分解的蒸发和层叠体的烧制以设定的温度廓线在相同的烧制炉中一次性地进行。
如图7的烧制工序的温度廓线的曲线图的一个示例，在分隔物20的碳粉末可热分解的温度600℃～750℃下维持4小时左右，从而使碳粉末因氧化而全部被热分解而蒸发为二氧化碳，接着在750℃以上的温度进行烧制，从而将生片单元30、40制造成陶瓷片单元130、140。
结束烧制后，对层叠体50如通过振动而执行筛分(步骤S44)，从而物理分解以点接触较弱地结合的陶瓷片单元130、140。
随后，将由生片单元30、40烧制而构成的单位陶瓷片单元130、140完全分离，从而使其拆离(步骤S45)。
如图5d，烧制结束后的片状的较薄的单位陶瓷片单元130、140相互形成点接触，尤其通过振动筛分等工序易于分离。
图6a至图6c示出根据本发明的另一实施例的烧制方法的工序图。
首先，如图6a，对于一面具有凹凸不平的表面的分隔物20，将该表面接触至生片单元30并进行压制，从而形成生片单元组件60。
随后，如图6b，在烧制设置件10上装载多个生片单元组件60，并在最上部装载其他的生片单元40并进行压制，从而形成层叠体100。
此时，分隔物20始终装载成位于生片单元30、40之间，从而形成单一主体。
随后，对于单一主体，通过粘合剂的烘干工序去除有机粘合剂、溶剂及添加剂。
随后，如上述一实施例，将层叠体100根据已设定的温度廓线烧制，从而将层叠体100的分隔物20的碳粉末借助热分解而蒸发为二氧化碳，从而完成烧制。
结束烧制后，对层叠体100执行通过振动的筛分，从而使每个生片单元30、40相互物理分离后，如图6c，将单位陶瓷片单元230、240分离，从而使其拆离。
如此，根据本发明，生片单元30、40之间夹设分隔物20并接合从而形成一个主体，并进行粘合剂的烘干及烧制后，可使陶瓷片单元130、140容易物理分离，从而在有限的烧制面积内经济且高效地提供大量的无弯曲、裂纹及破碎的陶瓷片单元130、140。
以上，虽然以本发明的实施例为中心进行了说明，然而在本领域技术人员的水平上显然能够加以多种多样的变更。因此，本发明的权利范围不能限定于上述实施例而解释，而是要根据所记载的权利要求书来解释。

Claims (15)

1.一种分隔物，其特征在于，所述分隔物具有片形状并夹设于层叠的生片单元之间而利用于所述生片单元的烧制，
其中，所述分隔物以混合有碳粉末和有机粘合剂及溶剂的浆料形态流延成型并干燥而制成，
在所述分隔物夹设于所述生片单元之间的状态下，所述碳粉末在所述烧制过程中被蒸发。
2.如权利要求1所述的分隔物，其特征在于，所述碳粉末在600℃～750℃下热分解，从而变换为二氧化碳。
3.如权利要求1所述的分隔物，其特征在于，所述分隔物的至少一面借由所述碳粉末具备凹凸不平的表面。
4.如权利要求3所述的分隔物，其特征在于，所述凹凸不平的表面由凸出部形成，所述凸出部形成于所述一面的整个表面。
5.如权利要求4所述的分隔物，其特征在于，所述凸出部通过所述碳粉末的凝结而形成。
6.一种生片单元的层叠烧制方法，其特征在于，包括如下步骤：
在一对生片单元之间夹设至少包括碳粉末的片形状的分隔物而装载并进行压制，从而形成单一主体的层叠体；
对所述层叠体进行粘合剂的烘干；
以设定温度加热所述层叠体，从而借由热分解蒸发所述分隔物；
烧制所述层叠体；
从所述层叠体分离所烧制的单位陶瓷片单元。
7.如权利要求6所述的生片单元的层叠烧制方法，其特征在于，还包括步骤：振动筛分完成所述烧制的层叠体，从而物理分离所述单位陶瓷片单元。
8.如权利要求6所述的生片单元的层叠烧制方法，其特征在于，所述蒸发在氧化气氛下进行。
9.如权利要求6所述的生片单元的层叠烧制方法，其特征在于，所述分隔物的宽度和长度等于或大于所述生片单元的宽度和长度。
10.如权利要求6所述的生片单元的层叠烧制方法，其特征在于，所述设定温度为600℃～750℃。
11.如权利要求6所述的生片单元的层叠烧制方法，其特征在于，形成于所述分隔物的至少一面的整个表面的凸出部借由所述分隔物的蒸发而形成空腔，从而使所述生片单元相互点接触。
12.如权利要求6所述的生片单元的层叠烧制方法，其特征在于，所述分隔物的厚度与所述生片单元的厚度相同或薄于所述生片单元的厚度。
13.如权利要求6所述的生片单元的层叠烧制方法，其特征在于，使用于所述分隔物的有机粘合剂及溶剂的材料与使用于所述生片单元的有机粘合剂及溶剂的材料相同。
14.一种生片单元的层叠烧制方法，其特征在于，包括如下步骤：
分隔物的至少一面具有凹凸不平的表面且形成为包括碳粉末的片形状，将所述分隔物以使所述表面接触至生片单元之后进行压制，从而形成生片单元组件；
以在中间夹设所述分隔物的方式装载所述生片单元组件和另外的生片单元之后进行压制，从而形成层叠体；
对所述层叠体进行粘合剂的烘干；
以设定温度加热所述层叠体，从而借由热分解蒸发所述分隔物；
烧制所述层叠体；
从所述层叠体分离所烧制的单位陶瓷片单元。
15.如权利要求14所述的生片单元的层叠烧制方法，其特征在于，装载多个所述生片单元组件。
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