CN1517962A - 基板的热处理方法以及热处理炉 - Google Patents

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CN1517962A CNA2004100019767A CN200410001976A CN1517962A CN 1517962 A CN1517962 A CN 1517962A CN A2004100019767 A CNA2004100019767 A CN A2004100019767A CN 200410001976 A CN200410001976 A CN 200410001976A CN 1517962 A CN1517962 A CN 1517962A
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Abstract

本发明提供一种基板的热处理方法以及热处理炉，在炉的加热室内进行含有膜形成坯料的基板的热处理时，抑制因来自室内的平均温度不同的其他相邻的加热室的热影响而在基板内产生温度分布，均匀地对基板整体进行热处理。在被热处理体的运送方向上划分的多个加热室(25、26、27、)中室内的平均温度和邻接的加热室的至少一个不同加热室中，将设置在该加热室内的各加热用电气加热器(14)的设定温度控制成在被热处理体(22)的运送方向上为不同的值，并且在该加热室中，将上述基板(基板22)的运送方向的入口一侧和出口一侧的温度维持在具有比该基板(22)内的目标温度分布大的分布，均匀地对基板(22)进行热处理。

Description

基板的热处理方法以及热处理炉
技术领域
本发明涉及一种以等离子显示板用的玻璃基板为代表的含有膜形成坯料的基板的热处理方法以及用于其中的热处理炉。
背景技术
近年来，作为壁挂式电视机或多媒体用显示器而利用的大屏幕平面显示器(以下称为「FPD」)的实用化逐步发展。作为这种大屏幕FPD，最具竞争力的可列举出等离子显示板(以下称为「PDP」)，因其是自发光型而具有大的视角，兼有品质显示良好的品质方面的优点和制作工艺简单、容易大型化的制造上的优点。
PDP的制造例如如图3所示，在称为前面玻璃、背面玻璃的大型玻璃基板的表面上，通过重复数次印刷、干燥、烧成工序的厚膜法，逐次形成电极、感应体、荧光体等各种部件，最终将前面玻璃和背面玻璃密封而进行。
这种PDP用玻璃基板那样含有膜形成坯料的基板的热处理在基板相对于基板的运送方向前后的温度差不太重要的工序中被连续运送。另一方面，在基板相对于基板的运送方向前后的温度差重要的工序中，通常是具备在被热处理体的运送方向上划分的多个加热室和用于间歇地向邻接的加热室运送被热处理体的运送机构，通过对各加热室分别地进行温度控制，沿着规定的温度曲线进行升温、保温、以及降温的方法进行的。
由这样划分的加热室进行热处理是为了尽可能地使基板表面的温度均匀。当在基板表面的温度分布大的状态下进行热处理时，在基板或形成在基板上的部件(膜)上产生应变，进而产生破裂，破损等缺陷。各加热室通常具有内装一片放置了基板的载放器的大小，并设置有在被热处理体的运送方向(炉的长度方向)以及炉的宽度方向上分割成若干个的加热机构。这些分割的加热机构通常能够由独立的控制系统分别地进行温度控制，在以往的含有膜形成坯料的基板的热处理中，各加热机构的温度控制使划分的各加热室的温度(氛围温度)分别为一定(例如参照专利文献1)。
【专利文献1】专利第3011366号公报
通常，在各加热室之间设置有用于防止来自邻接的加热室的热的影响的隔壁等，但温度设定不同的邻接的加热室中，完全防止相互间的热影响很困难。因此，如上所述，即使有意识地使各加热室内的温度为一定地对加热机构的温度进行控制，在其加热室内接受了规定时间的热处理的基板的温度因来自邻接的其他加热室的热的影响而在运送方向上不同，存在不能够获得均匀的热处理品质的问题。
而且，被热处理体向邻接的加热室的运送即使采用辊式输送机、链式输送机、摇梁等任一种运送机构，由于需要数十秒至数分钟的时间，所以在设定温度不同的邻接的加热室之间运送基板时，在先向移动目的地的加热室运送的运送方向的前部(基板的靠近炉出口一侧的部位)比后运送的后部(基板的靠近炉入口一侧的部位)终究在受热过程中产生差异，其结果，存在基板内产生温度分布的问题。
本发明是鉴于上述以往的情况而提出的，其目的在于提供一种基板的热处理方法，在加热室内进行含有膜形成坯料的基板的热处理时，抑制因来自室内的平均温度不同的邻接的加热室的热的影响而在基板内产生温度分布，可均匀地对基板整体进行热处理。而且本发明的目的还在于提供一种能够适用于该热处理方法中的热处理炉。
发明内容
根据本发明，提供一种基板的热处理方法，采用热处理炉对含有膜形成坯料的基板进行热处理，所述热处理炉包括：在被热处理体的运送方向上划分的多个加热室，用于向邻接的加热室运送被热处理体的运送机构，在各加热室内至少在被热处理体的运送方向上分割成若干个、可分别由独立的控制系统单独地进行温度控制的加热机构，其特征是，上述多个加热室中室内的平均温度和邻接的加热室的至少一个不同加热室中，将设置在该加热室内的各加热机构的设定温度控制成在被热处理体(基板)的运送方向上为不同的值，并且在该加热室中，将上述基板的运送方向的入口一侧和出口一侧的氛围温度维持在具有比该基板内的目标温度分布大的分布，均匀地对上述基板进行热处理。
而且，根据本发明，提供一种热处理炉，包括：在被热处理体的运送方向上划分的多个加热室，用于向邻接的加热室运送被热处理体的运送机构，在各加热室内至少在被热处理体的运送方向上分割成若干个、可分别由独立的控制系统单独地进行温度控制的加热机构，其特征是，具备：将设置在上述加热室中的各加热机构的设定温度控制成在被热处理体(基板)的运送方向上为不同的值的温度控制装置，在上述加热室内、作为上述基板的运送方向的入口一侧和出口一侧的温度中较低一侧的加热机构、主要产生辐射热的辐射加热器，不使上述加热室内的温度(氛围温度)分布均等，通过在室内温度较低一侧的加热上采用上述辐射加热器的辐射热，对均匀地上述基板进行热处理。
如以上所说明的，根据本发明，在加热室内对含有膜形成坯料的基板进行热处理时，可抑制因来自室内的平均温度不同的邻接的加热室的热的影响而在基板上产生温度分布，能够均匀地对基板整体进行热处理。而且，在本发明的热处理方法以及热处理炉中，由于能够抵消邻接的其他加热室的热影响，所以多少牺牲一些加热室和邻接的加热室之间热的分割程度，可同时具有能够迅速、高效地进行基板从加热室向邻接的加热室运送的优点。
附图说明
图1为表示本发明的热处理方法的实施方式一例的说明图，(a)表示加热机构的大致结构，(b)表示平坦设定时加热机构的设定温度，(c)表示梯度设定时加热机构的设定温度，(d)表示作为被热处理体的玻璃基板和设置在该基板上的温度计的位置。
图2为表示加热室内各加热机构的设定温度分布、加热室内温度分布(氛围温度分布)、以及基板内的温度分布的说明图。
图3为表示PDP的制造工序的工序图。
图4为表示Si含浸SiC的红外线照射率的曲线图。
图5为具体地表示本发明的热处理炉的一实施例的与基板运送方向为垂直方向的剖视图。
图6为图5所示的实施例的与基板运送方向平行的横向剖视图。
具体实施方式
本发明的热处理方法中使用的热处理炉具备在被热处理体的运送方向上划分的多个加热室，以及用于向邻接的加热室运送被热处理体的运送机构。各加热室中设置有至少在被热处理体的运送方向上分割成若干个的加热机构。这些分割的加热机构可分别由独立的控制系统单独地进行温度控制。
另外，上述运送机构优选地采用向邻接的加热室间歇地运送被热处理体的间歇送进方式的运送机构。在此，「间歇地运送」表示重复进行在从炉的入口一侧开始第n个加热室中使被热处理体静止，进行规定时间的热处理后，将该被热处理体尽快地移动到从邻接的炉的入口一侧开始第n+1个加热室中，再次使被热处理体静止，进行规定时间的热处理的运送方法。这种运送方法在可能的情况下，对运送机构的种类并未有特别的限定，例如，可以采用摇梁，或者间歇地驱动辊式输送机、链式输送机。
在本发明的热处理方法中，上述那样划分的多个加热室中，室内的平均温度与邻接的其他加热室的至少一个(与炉的入口一侧方向邻接的加热室和与炉的出口一侧方向邻接的加热室的任一个或者两个)不同的加热室中，通过将设置在该加热室内的各加热机构控制成设定温度在被热处理体的运送方向上为不同的值，在该加热室内，容许上述基板的运送方向入口一侧和出口一侧的氛围温度具有比该基板内的目标温度分布大的分布，换言之，不使加热室内的温度(氛围温度)分布均等，在室内温度低的一侧的基板的加热上采用辐射加热器等加热机构的辐射热，抵消邻接的其他加热室的热对在该加热室内热处理的含有膜形成坯料的基板的影响。
即，PDP用玻璃基板那样含有膜形成坯料的基板通常是一边顺序地在各加热室内移动，一边经过按照所希望的温度曲线升温、保温、降温(冷却)的工序进行热处理，但在例如进行基板的降温的降温区域的加热室中，由于越靠近炉的出口一侧室内温度设定得越低，所以在降温区域的加热室内运送的基板在靠近炉的入口一侧的部位上受到来自邻接的室内平均温度高的加热室的热的影响，基板的温度容易高于目标值，相反，在靠近炉的出口一侧的部位上受到来自邻接的室内平均温度低的加热室的热的影响，基板的温度容易低于目标值。
因此，即使象以往那样将加热机构的温度控制成各加热室内的温度分别为一定，由于邻接的其他加热室对基板的热影响，在基板内产生运送方向的温度分布，成为基板或形成在基板上的膜的应变、破裂、破损等缺陷的原因。
因此，在本发明的热处理方法中，关于对因邻接的其他加热室的热的影响而基板温度容易低于目标值的部位进行加热的加热机构，将设定温度控制成较高的值，使该部位周边的氛围温度上升，以抵消其热的影响而产生的温度降低，相反，关于对因邻接的其他加热室的热的影响而基板温度容易高于目标值的部位进行加热的加热机构，将设定温度控制成较低的值，使该部位周边的氛围温度降低，以抵消其热的影响而产生的温度上升，因而控制成使设置在同一加热室中的各加热机构的设定温度在被热处理体(基板)的运送方向上为不同的值。而且，不使加热室内的温度(氛围温度)分布均等，在室内温度(氛围温度)低的一侧的基板的加热上更多地利用辐射加热器等的加热机构的辐射热，从而能够均匀地对基板进行热处理。
例如，在与邻接的加热室的室内平均温度差值为30℃的降温区域的加热室的上部(炉顶部)上，如图1(a)所示那样设置分割成A～I的9个加热机构，可分别由独立的控制系统单独地进行温度控制，在进行40英寸的PDP用玻璃基板的加热的情况下，当如图1(b)所示，分割的加热机构A～I的设定温度均相同(平坦设定)，以及如图1(c)所示，相对于中央部的加热机构D～F的设定温度(510℃)，使入口一侧的加热机构G～I的设定温度为较低的值(500℃)，使出口一侧的加热机构A～C的设定温度为较高的值(530℃)时(梯度设定)，调查加热了规定时间后的基板的温度分布，如图1(d)所示，在①～⑨的9处设置了温度计的玻璃基板的各该设置部位的温度和其偏差如表1所示，与平坦设定时相比，梯度设定时的基板内的温度分布小。此时，同样地，作为加热室内的温度(氛围温度)，测定了图1(d)的①～⑨的上方50cm处的温度，如表2所示，加热室内的温度分布比基板的温度分布大。
表1
                                      测定值(℃) 偏差
  ①   ②   ③   ④   ⑤   ⑥   ⑦   ⑧   ⑨
  平坦温度   527   529   522   511   520   510   504   510   508   25
  梯度温度   518   520   517   517   519   515   514   515   514   6
表2
                                      测定值(℃) 偏差
  ①   ②   ③   ④   ⑤   ⑥   ⑦   ⑧   ⑨
平坦温度   515  514   511   497   505   500   487   492  485   29
梯度温度   512  513   513   503   508   505   498   502  496   17
在本发明的热处理方法中，如上所述，在相同的加热室内，控制成使分割的各加热机构的设定温度在被热处理体(基板)的运送方向上为不同的值，在该加热室内，使上述基板的运送方向入口一侧和出口一侧的温度为比该基板内的目标温度分布大的分布，例如，如图2所示，通过将各加热机构的设定温度控制成在入口一侧和出口一侧具有Δ30℃的温度差，作为加热室内的温度(氛围温度)分布，容许入口一侧和出口一侧为约Δ17℃的温度差，即，不使加热室内的温度(氛围温度)分布均等，另一方面，为了均匀地加热基板，在室内温度较低一侧的基板的加热上，与其他部位的加热机构相比，多利用辐射加热器等的辐射热，从而使该基板的最高温度部位和最低温度部位的温度差ΔT为6℃以下，抵消邻接的其他加热室的热影响。
在此，为了使基板的最高温度部位和最低温度部位的温度差ΔT为6℃以下，即使在室内温度较低一侧基板的加热上多利用辐射热，作为加热室内的温度(氛围温度)分布，优选地使加热室内的温度差为Δ7℃～Δ20℃的范围，更优选地为Δ8℃～Δ15℃的范围。而且，上述表1、表2的结果是作为大致的标准带有温度差的情况，基板运送方向的前后温度差、相同宽度方向的温度差当然也可通过加热机构的设定温度的微调而进一步缩小。
在本发明的热处理方法中，由于能够象上述那样抵消邻接的其他加热室的热影响，换言之，由于能够多少牺牲一些加热室和邻接的加热室之间热的分割程度，所以同时具有能够迅速、高效地进行基板从加热室向邻接的加热室运送的优点。
在发明的热处理方法中，当为了使加热室内的温度(氛围温度)分布均等(Δ6℃以内)，而将室内温度较低一侧的加热机构的设定温度进一步增高到大于30℃的温度差时，则对邻接的加热室的热影响过大，这是所不希望的。另外，对于进行基板升温的升温区域的加热室，将入口一侧的加热机构的设定温度控制在较高的值，将出口一侧的加热机构的设定温度控制在较低的值，使其与上述的例子相反，从而能够达到基板的均热化。
而且，在因来自炉壁等的热影响，在炉的宽度方向上也产生基板的温度分布的情况下，不仅在被热处理体的运送方向(炉的长度方向)上分割加热机构，在炉的宽度方向上也分割，将各加热机构的设定温度控制成在该宽度方向上为不同的值，从而能够抵消上述热的影响，可进行更均匀的热处理。
以下，对适用于本发明的热处理方法中的热处理炉加以说明。实施本发明的热处理方法的优选热处理炉如前所述，作为基本的结构，具备在被热处理体的运送方向上划分的多个加热室，以及用于向邻接的加热室运送被热处理体的运送机构。在各加热室中设置至少在被热处理体的运送方向上分割的加热机构，这些分割的加热机构可分别由独立的控制系统单独地进行温度控制。
而且，作为这种热处理炉的特征结构，具有可将设置在各加热室内的各加热机构的设定温度控制成在被热处理体(基板)的运送方向上为不同的值的温度控制装置，同时具备辐射加热器作为加热室内的温度较低一侧的加热机构，因此，不使加热室内的温度(氛围温度)分布均等，通过在室内温度较低一侧的加热上利用上述辐射加热器的辐射热，可达到均匀地对基板进行热处理的目的。
另外，在本发明中，虽然采用了通常的加热器作为加热机构，但作为加热室内温度较低一侧的加热机构，优选地采用以辐射热为主放射的类型的辐射加热器。这样一来，如上所述，即使加热室内的温度(氛围温度)分布不是均等的，也可以通过相对于室内温度较低一侧的基板的加热，由其他部位的加热机构也多利用辐射加热器等加热机构的辐射热，可抑制对邻接的加热室的热影响。实现将基板均匀地加热到该基板的最高温度的部位和最低温度的部位的温度差在6℃以下。
在加热机构和被热处理体的移动区域之间优选地配置马弗炉，该马弗炉的一部分或者全部优选地由红外线照射率高的材质构成。由于从加热机构发出的热一旦由马弗炉承受，则从马弗炉照射远红外线或近红外线，所以，能够更迅速地加热被热处理体。而且，通过由该马弗炉将加热机构和被热处理体的移动区域气密地隔开，还具有确保被热处理体的移动区域的清洁度的效果。
作为构成马弗炉的红外线照射率高的材质，优选地为含有SiC的烧结体，其中更优选地为Si含浸SiC。Si含浸SiC是通过将以碳化硅和碳为主要成分的成形体在金属硅存在的减压的惰性气体氛围或真空中，一边使金属硅含浸一边烧结而获得的，即使在与例如结晶化玻璃的比较上，也如图4所示表示出显著高的红外线照射率，而且，导热率也很高。
运送机构具有上述的间歇地运送被热处理体的间歇送进方式，和使被热处理体不在各加热室中静止，而是一边移动一边连续地运送的连续送进方式。在本发明中，虽然适用于间歇送进方式，但也可以是在进行被热处理体的升温的升温区域的加热室之间以及进行被热处理体的保温的保温区域的加热室之间的运送上采用连续送进方式的运送机构，在进行被热处理体的降温(冷却)的降温区域的加热室之间的运送上采用间歇送进方式的运送机构，根据区域而分别使用两者。
图5为具体地表示本发明的热处理炉一实施例的与基板运送方向为直角方向的剖视图，图6为该实施例的与基板运送方向平行的横向剖视图。
在图5和图6中，热处理炉10主要由钢板形成的炉壳体11和设置在其内侧的隔热层12，以及位于该隔热层12的内侧、配置在面对炉内空间的部位上的马弗炉13构成。另外，加热用电气加热器14设置在热处理炉10的上部以及下部上。而且，控制加热用电气加热器14的发热量的温度计(热电耦)15是其前端设置在与马弗炉接触的部位上。在炉壳体11的外部，在炉壳体11的下部配置运送被热处理体22的返回传送带16，在炉壳体11的侧部上配置控制板17和配线配管18，并将其整体覆盖地配置有装饰板19。
载放器21以及放置在载放器21上的作为被热处理体的PDP基板22通过沿着炉内运送面多个配列的运送辊20的旋转在炉10内移动，由上述加热用电气加热器14实施烧成处理。另外，在炉壳体11的外部设置承受上述运送辊20的负荷并自由地保持转动的可动承受部23，而且，在上述运送辊20的一端上配置有承受负荷并向运送辊20赋予旋转力的驱动部24。
热处理炉10如图6所示，具有在被热处理体22的运送方向上划分的多个加热室25、26、27、…，而且，在各加热室25、 26、27、…中设有在被热处理体22的运送方向上划分成三个的加热用电气加热器14。另外，30表示隔壁，设置在各加热室25、26、27、…之间，在加热室和邻接的加热室之间按照规定程度进行热的分割。
如上所述，由热电耦15测定的马弗炉13的温度输入到配备在控制板17内的温度调节计TIC，来自此处的控制输出输入到控制单元SSC。而且，在控制单元SSC中，向加热用电气加热器14供应必要的电力，将马弗炉13的温度维持在目标的温度。在此，温度调节计TIC或控制单元SSC按各加热用电气加热器14或者按多个加热用电气加热器14的每一组配置。这样一来，各加热室25、26、27、…中，可通过分别划分成三个的加热用电气加热器14，分别作为独立的控制系统单独地进行温度控制。

Claims (9)

1.一种基板的热处理方法，采用热处理炉对含有膜形成坯料的基板进行热处理，所述热处理炉包括：在被热处理体的运送方向上划分的多个加热室，用于向邻接的加热室运送被热处理体的运送机构，在各加热室内至少在被热处理体的运送方向上分割成若干个、可分别由独立的控制系统单独地进行温度控制的加热机构，其特征是，
上述多个加热室中室内的平均温度和邻接的加热室的至少一个不同加热室中，将设置在该加热室内的各加热机构的设定温度控制成在被热处理体(基板)的运送方向上为不同的值，并且在该加热室中，将上述基板的运送方向的入口一侧和出口一侧的氛围温度维持在具有比该基板内的目标温度分布大的分布，均匀地对上述基板进行热处理。
2.如权利要求1所述的热处理方法，其特征是，不使上述加热室内的温度(氛围温度)分布均等，通过在室内温度较低一侧的加热上采用上述加热机构的辐射热，对上述基板均匀地进行热处理。
3.如权利要求1或2所述的热处理方法，其特征是，上述运送机构是间歇地向邻接的加热室运送被热处理体的间歇送进方式的运送机构。
4.如权利要求1～3中任一项所述的热处理方法，其特征是，在以升温、保温、降温的工序对上述基板进行热处理的情况下，当上述基板存在于进行降温的加热室中时，将设置在加热室中的各加热机构的设定温度控制成该基板的最高温度的部位和最低温度的部位的温度差ΔT为6℃以下。
5.一种热处理炉，包括：在被热处理体的运送方向上划分的多个加热室，用于向邻接的加热室运送被热处理体的运送机构，在各加热室内至少在被热处理体的运送方向上分割成若干个、可分别由独立的控制系统单独地进行温度控制的加热机构，其特征是，
具备：将设置在上述加热室中的各加热机构的设定温度控制成在被热处理体(基板)的运送方向上为不同的值的控制装置，在上述加热室内、作为上述基板的运送方向的入口一侧和出口一侧的温度中较低一侧的加热机构、主要产生辐射热的辐射加热器，
不使上述加热室内的温度(氛围温度)分布均等，通过在室内温度较低一侧的加热上采用上述辐射加热器的辐射热，均匀地对上述基板进行热处理。
6.如权利要求5所述的加热炉，其特征是，在上述加热机构和被热处理体的移动区域之间配置马弗炉，该马弗炉的一部分或全部由红外线照射率高的材质构成。
7.如权利要求6所述的加热炉，其特征是，上述红外线照射率高的材质是含有SiC的烧结体。
8.如权利要求5～7中任一项所述的加热炉，其特征是，上述运送机构是间歇地向邻接的加热室运送被热处理体的间歇送进方式的运送机构。
9.如权利要求5～8中任一项所述的加热炉，其特征是，在进行被热处理体的升温的升温区域的加热室之间和进行被热处理体的保温的保温区域的加热室之间的运送上采用连续送进方式的运送机构，在进行被热处理体的降温的降温区域的加热室之间的运送上采用间歇送进方式的运送机构。
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