JP2000256069A - 連続焼結炉及びその構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】入口ガスカーテン部へのバインダの付着を妨げ
る連続焼結炉を提供する。 【解決手段】入口ガスカーテン部、及びガスカーテンの
上部を通る炉内への雰囲気ガス導入配管へのバインダの
付着を防止するため、ガスカーテン部の上下にヒーター
を設置する。更に雰囲気ガス導入配管を加熱するヒータ
ーを設置し、温度の高い雰囲気ガスをガスカーテンの上
部へ通すことで、セラミック基板へのバインダの付着を
防止し、品質を確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はセラミック基板の製
造工程における焼結方法に係り、特に焼結炉の構造に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般的なセラミック基板の製造工程はセ
ラミック粉体と焼結助剤及びバインダを混合し、グリー
ンシートを作製する。このグリーンシートに穴明けを行
い、導体ペーストを充填，シート表面にパターンを印刷
したシートを複数枚積層した後、ホットプレス等により
接着しセラミック基板を作製する。次にこの様な工程に
より作製されたセラミック基板を焼結する。セラミック
基板の焼結には常温から昇温し、シートに含まれるバイ
ンダを分解及び燃焼させ、焼結温度まで昇温し、焼結さ
せた後降温する温度プロファイルを用いる。

【０００３】従来、この焼結工程で用いる焼結炉のタイ
プにバッチ式焼結炉がある。このバッチ式焼結炉は任意
の焼結プロファイルを取ることが可能であるが、炉自体
を閉鎖する構造をしているため炉内に投入する基板数に
限界があり、通常1回の焼結を1バッチと称すが、1バッ
チ当たりの基板数は約５０〜７０枚がセラミック基板の
バインダの分解及び燃焼，焼結を行う上で最大である。
また、炉内の熱容量が大きいため、昇温及び降温に多大
な時間を要する。バッチ式焼結炉は前述のような特徴を
有するため短時間焼結及び大量生産は不可能である。

【０００４】一方、前述の焼結工程で用いる焼結炉のタ
イプに焼結時に使用するセッター（焼結時の台板）を投
入口から押し、次々に前にあるセッターを押すことでワ
ークを進行させるというプッシャー方式，焼結炉内でセ
ッターを側面からハンドリングし、持ち上げた状態で前
方に搬送するウォーキングビーム方式等の間欠型の連続
焼結炉は大量生産可能であるが、セッターを搬送する駆
動系を大規模にする必要があるため、装置が大型になり
安価に基板を焼結することができない。

【０００５】通常、ベルト式の連続焼結炉は炉の出入口
が開放されているので、炉の外部から炉内へ大気が流入
することにより温度低下が起こる。或いは炉内から炉の
外部へ排ガス等が流出することを防止するために、出入
口に炉内への導入ガスと同一のガスを用い、ガスカーテ
ンを設ける。従来の技術ではこのカーテン用のガス及び
炉内への導入ガスに常温のガスを用いていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】セラミック基板の焼結
において、炉体入口のガスカーテン部、及び炉内へ導入
する雰囲気ガスは常温のガスを用いるため、入口のガス
カーテン部、及び炉内への雰囲気ガス導入配管は、入口
では常温となる。炉の構造上、炉内の分解及び燃焼され
たバインダ成分を含む排ガスが完全に排気されずに炉体
入口のガスカーテン部に排気されてしまう（但し入口の
局所排気により排気され、外部への放出はない）ため、
約150℃の排ガスが炉体入口付近で冷却され、入口ガス
カーテン部、及びガスカーテンの上部を通る炉内への雰
囲気ガス導入配管に結露して付着し、タール状になる。
この付着したタール状のバインダ成分がセラミック基板
に落下し、付着したまま焼結を行うとバインダ濃度が高
い箇所が急激にガス化してセラミック基板のセラミック
部がはじけ飛ぶ現象が起こる。その結果として、製品が
不良になるという課題が存在する。

【０００７】従来、このような課題を解決するため、炉
体に関しては炉の入口に間接的なヒーターの取付け、或
いは炉体に近接したヒーターを設ける等の方法がある。
また、炉内への雰囲気ガス導入配管に関しては、バイン
ダの結露温度以下の領域は、ヒーターを用い加熱する方
法、簡易的な方法としては配管を炉体の温度の高い領域
を通し、加熱する方法等がある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明はメッシュベルト
等を用いた連続焼結炉によるセラミック基板焼結工程に
おいて入口付近での炉内からの排ガスの冷却を防止し、
より冷たい入口ガスカーテン部、及びガスカーテンの上
部を通る炉内への雰囲気ガス導入配管への分解及び燃焼
されたバインダ成分の付着を防止するため、ガスカーテ
ン部の上下に間接的なヒーターの如き第１の加熱手段を
設置し、ガスカーテン部を加熱する。雰囲気ガス導入配
管はヒーターの如き第２の加熱手段を用い、配管を加熱
することで、温度の高い雰囲気ガスを入口ガスカーテン
部の上部を通す。そして、バインダ成分を連続焼結炉か
ら外部へ排気するための排気手段を設ける。

【０００９】本発明の目的は、このように連続焼結炉の
構造を変更することで、セラミック基板へのバインダの
付着を防止し、基板の品質を確保する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下，本発明の実施例を図面を参
照しながら説明する。

【００１１】図１は連続焼結炉の外観、図２は本発明に
よる連続焼結炉の構造、図３は図１に示す連続焼結炉の
焼結温度プロファイルである。

【００１２】セラミック基板１３の作製は、ガラス系グ
リーンシートをＮＣ穴明け機により穴明けして、穴明け
した穴にスクリーン印刷機により導体ペーストを穴埋め
印刷し、更にパターン配線印刷を行ったグリーンシート
を作製する。

【００１３】このグリーンシートを１０枚積層し、約２
００kg/cm²のプレス圧で接着する。接着後、型抜キープ
レスで外周部を切断することによりセラミック基板１３
を作製する。

【００１４】このセラミック基板１３をセッター１２上
に配置し、メッシュベルト等を用いた連続焼結炉１によ
り焼結を行う。

【００１５】本実施例での焼結条件は、焼結温度９５０
℃、焼結雰囲気エアー、焼結時間は昇温時間、バインダ
焼結、保持時間、冷却時間を含め、２０時間である。な
お、この焼結条件は、一例であり、本実施例はこの焼結
条件に限られるものではない。

【００１６】図３に示すように、セラミック基板の脱バ
インダは、昇温領域１７から起こりはじめ、脱バインダ
を行う領域１８の温度キープにより終了する。この間に
分解燃焼されたバインダ成分を含む排ガスが、炉内に発
生するが、この領域は、温度が十分に高いため、バイン
ダが結露することなく排気部４より排気される。また、
脱バインダ終了後、基板の焼結及び冷却を行う領域１９
では、脱バインダは終了しており、バインダ成分を含む
排ガスの発生がない。

【００１７】しかし、分解されたバインダの結露が起き
る領域１６すなわち入口カーテン部６付近は、温度が低
温であるため、バインダの結露が起きる。この入口カー
テン部６に分解燃焼されたバインダ成分を含む排ガスが
流出しないように排気口１４を入口カーテン部６よりも
炉体側に設置してあるが、排ガスを完全に排気する事が
出来ないため、入口カーテン部６付近の温度を上昇さ
せ、バインダ成分の結露の発生を抑える必要がある。

【００１８】セラミック基板１３を図１、図２に示す連
続焼結炉１により焼結する。セッター１２上に配置した
セラミック基板１３を入口部２から投入し、出口部３か
ら取り出す。また、炉の制御、及び操作は、操作盤５に
より行う。

【００１９】セラミック基板１３の焼結において、焼結
炉内で分解及び燃焼されたバインダ成分を含む排ガスが
排気部４において完全に排気されずに入口カーテン部６
付近に流出すると、分解及び燃焼されたバインダ成分が
結露して炉内への雰囲気ガス導入配管９、及びガスカー
テン１０に付着し、メッシュベルト１１上のセラミック
基板１３へと落下し、セラミック基板１３のセラミック
部がはじけ飛び不良となる。

【００２０】そこで、本発明では、炉内への導入ガス配
管の設備への接続位置から入口カーテン部６までの間に
加熱用ヒーター７を設置し、配管を約８０℃程度まで加
熱した。また、従来は低温のためバインダの結露が起き
ていたガスカーテン部１０の上下に加熱用ヒーター８を
設置した。この加熱用ヒーター８のセラミック基板１３
の加熱温度は、例えば100℃程度が好ましい。この様な
炉の構造変更を行い、セラミック基板焼結用温度プロフ
ァイル１５の分解されたバインダの結露が起きる領域１
６での温度を上昇させた。

【００２１】本発明により、連続焼結炉１によるセラミ
ック基板１３の焼結において炉内への雰囲気ガス導入配
管９、及び炉体入口のガスカーテン部１０に加熱用ヒー
タを設置し、構造を変更したことで、従来低温の入口の
ガスカーテン部１０で結露したバインダは結露せずに気
体の状態で排気口14より排気される。この結果、基板の
品質を確保することが出来る。

【００２２】

【発明の効果】本発明は、セラミック基板へのバインダ
の付着を防止し、基板の品質を確保する。

【図面の簡単な説明】

【図１】連続焼結炉の外観図である。

【図２】本発明によるセラミック基板の焼結に用いる連
続焼結炉のガス配管、及び入口ガスカーテン部の構造で
ある。

【図３】本発明によるセラミック基板の焼結に用いる連
続焼結炉の温度プロファイルである。

【符号の説明】

１…連続焼結炉本体 ２…入口部 ３…出口部 ４…排気部 ５…操作盤 ６…入口カーテン部 ７…本発明による炉内への導入ガス配管加熱用ヒーター ８…本発明による炉体入口のガスカーテン部加熱用ヒー
ター ９…炉内への雰囲気ガス導入配管 10…ガスカーテン部 11…メッシュベルト 12…セッター 13…セラミック基板 14…排気口 15…焼結用温度プロファイル 16…分解したバインダの結露が起きる領域 17…昇温領域 18…脱バインダを行う領域 19…脱バインダ終了後、基板の焼結及び冷却を行う領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セラミック基板を焼結させる連続焼結炉に
   おいて、前記連続焼結炉内の前記セラミック基板導入側
   を加熱する第１の加熱手段と、前記連続焼結炉内へ雰囲
   気ガスを導入する配管を加熱する第２の加熱手段と、前
   記セラミック基板導入側に設けられる排気手段とを有
   し、前記セラミック基板の焼結時に、前記セラミック基
   板から分離したバインダ成分の炉体への付着を防止する
   ことを特徴とする連続焼結炉。