JP2007064545A - 整列・搬送ジグ - Google Patents

Abstract

【課題】被加熱物を高温炉内部で高温環境にすることで接着剤の硬化やアニール処理をする場合に用いられる、被加熱物を搭載し高温炉に供給するための熱伝達効率の高い整列・搬送ジグを提供する。
【解決手段】一度に複数もの被加熱物をロットで処理する高温炉や連続して被加熱物を搬送する手段を持つ連続式の高温炉を用いて被加熱物の接着剤の硬化やアニールを行うにあたり、周囲に複数の孔２もしくは溝を形成した整列・搬送ジグ１に被加熱物を搭載して、加熱手段としてハロゲンランプを用いた高温炉にこの整列・搬送ジグを投入する。この整列・搬送ジグを使用することによって、被加熱物が効率良く設定された高温環境温度になり、熱効率が改善できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、被加熱物を高温炉内部に放置し高温環境にすることを目的とした、整列・搬送ジグ自体の熱伝達効率を高めるジグの形状に関する。

例えば導電性接着剤を用いた圧電素子、圧電部品（振動子や発振器）の固定と硬化に高温度炉が用いられている。この温度炉は１ロットや一定量を一度に処理するバッチ方式で硬化する方法と、ロット管理や処理量に関係なく硬化処理を連続で処理する方法を一般的に用いている。

前者の場合は、高温槽とよばれる槽内温度を一定の温度に設定した槽内に硬化処理する被加熱物を一定時間置くことで硬化作業をするもので、いわゆるバッチ処理と呼ばれた硬化作業を重点に考えた作業である。それに対して後者の場合は、２〜８メートルの長さの炉であって、炉の内部には複数ものヒータを配置し炉は一方向で被加熱物を搬送する機構を有しており前記のバッチ処理に対して連続のインライン処理の硬化作業を重点に考えた作業である。

上述の被加熱物を高温環境にする作業は硬化作業に加えて、アニール処理の場合もある。アニール処理とは被加熱物に対して、通常使用する温度より高い温度環境に放置することで、被加熱物の材料や組織を安定化することを目的とするものである。

一方上述までの一連の内容は、圧電素子や圧電部品に対して高温環境によって硬化作業やアニール処理を行うものであるが、ここで言う圧電素子や圧電部品が今日では非常に小型化しているのが現状にある。一例としては水晶振動子や水晶発振器では、外形寸法が３．２ｍｍ×２．５ｍｍであったり、更には２．５ｍｍ×２．０ｍｍと寸法的には扱うことも難しいほどの小型化の製品になっている現状にある。

従って、バッチ方式で硬化する方法や、連続式で硬化する方法に用いる高温炉に関係なく、小型化の製品を前述の高温炉に投入するには、直接投入することができないために、整列と搬送を意図したいわゆる整列・搬送ジグに被加熱物を並べて投入、供給することになる。

この整列・搬送ジグは一般的に用いられるものであるが、一般には金属材料として例えばステンレス鋼などの薄板を使用して、この薄板を一体ものから化学エッチング処理により被加熱物の形状にあった外形に見合った位置穴を適当に配置し、この位置穴に被加熱物を搭載して高温環境則ち、高温度炉中に投入するものである。

以上のような高温層、高温炉などを使用して、被加熱物に塗布した接着剤の硬化や、被加熱物自体のアニール処理を行う場合には整列・搬送ジグを用いて行う方法が採られているのが今日までの手法である。

なお以下に示す特許文献はトンネル炉のひとつの形態に関する内容であるが、本発明のように炉の内部に投入して使用する整列・搬送ジグに直接関連した先行技術文献を本件出願時までに発見するに至らなかった。
特開２００５−４９０７２号公報

前述のように、高温層、高温炉などを使用して、被加熱物に塗布した接着剤の硬化や、被加熱物自体のアニール処理を行う場合には整列・搬送ジグを用いて行う方法が採られていることと、昨今の圧電素子や圧電部品の小型化が急激に進んでいることから、被加熱物に対する整列・搬送ジグの熱伝導率や熱容量との差が大きくなっている傾向にある。

そのために、上述する加熱手段である高温槽や高温炉あるいは整列・搬送ジグでは、被加熱物に対する加熱方法が間接加熱であることや、高温度環境にあるにもかかわらず整列・搬送ジグに搭載する被加熱物の温度上昇時間が、整列・搬送ジグに対する温度上昇に要する熱が必要なために、本来加熱対象となる被加熱物を所望とする温度環境にまで加熱するのに大きく熱源量と時間を必要とすることになっている。

そして、仮に上記の加熱環境が真空雰囲気であった場合には、熱伝導による加熱手段でしか無くなることから、被加熱物を加熱するには更に時間が必要となってしまう。一方、ジグに対する熱伝導効率を優先しジグの板厚みを薄くするとジグの製作加工時あるいは、加熱処理時にジグが反ってしまうことも考えられ実際の使用には不向きである。

以上のように整列・搬送ジグの熱容量に対して、この整列・搬送ジグに搭載する被加熱物に対する加熱量との差が開いてしまっているために、短時間で効率良く被加熱物を高温環境にするための改善策を講じなければならないと言った課題がある。

上述する課題を解決するために本発明は、一度に複数もの被加熱物をロットで処理する高温炉あるいは、炉室の入口から出口にかけて連続して被加熱物を搬送する手段を持つ連続式の高温炉に用いる被加熱物を保持する整列・搬送ジグにおいて、被加熱物を保持する周囲に複数の孔もしくは、溝を形成した整列・搬送ジグである。

また、前述する整列・搬送ジグに形成する孔もしくは溝は、非貫通あるいは、貫通のいずれかの形状であり、ハロゲンランプを熱源として孔あるいは溝はジグの両端部に集中した整列・搬送ジグから成ものである。このことによりジグの厚みを確保しながら熱伝導効率も向上することができる。

要するに、例えば高温環境にするために、加熱手段にハロゲンランプを用いて、バッチ方式で硬化する方法あるいは、連続式で硬化する方法と炉の形態に関係なく、小型化の製品を前述の高温炉に投入し被加熱物の接着剤の硬化やアニールを行うにあたり、被加熱物を整列・搬送ジグに搭載して、この整列・搬送ジグを高温炉に投入することにより、被加熱物に対して加熱を行う場合に、ジグの端部で被加熱物が効率良く高温設定温度になるように、整列・搬送ジグの熱効率を改善することが本発明の最大の特徴である。

本発明の整列・搬送ジグを使うことによって、特にハロゲンランプを熱源に使用した高温炉の場合には、ハロゲンランプから放射される熱源が平行照射による熱伝達であることにより、ハロゲンランプと被加熱物の位置関係によってランプ部の中央では温度が高く、ランプ中央部以外では温度が低いという傾向を改善し、整列・搬送ジグに搭載する被加熱物全体が均一温度になるように整列・搬送ジグを改善することで、加熱工程による作業効率を向上し、製造歩留まりを上げることで製造コストの低減を実現できる。またジグの板厚を厚くすることができることで、ジグ自身の反りも解消できる。

以下、添付図面に従ってこの発明の実施例を説明する。なお、各図において同一の符号は同様の対象を示すものとする。本実施例のひとつとして、例えばトンネル炉は予熱帯、焼成帯、冷却帯を連続して行うトンネル式の連続炉であり、この中の焼成帯に注目してハロゲンランプなどの熱源によるヒートビームを照射した箇所で特に効果を上げることができる。当然ながらトンネル炉式では無く、バッチ処理での恒温槽式の温度炉であっても構わない。なお、両端部の端部とは図中に示す箇所を言う。

図１に示すのはステンレス鋼材などからなる整列・搬送用の板状ジグ１の概念を示す図である。図１（ａ）の側面図に示すように板状ジグ１上に被加熱物を載せて、ハロゲンランプなどの熱源の下で被加熱物に対して加熱処理を行うもので、図１（ｂ）に示す平面図に示すように、被加熱物を搭載する箇所以外の板状ジグ１両端部付近に孔２を多数掘ることでジグ１の表面積を増やしヒートビームの熱効率を上げることができる。図に示すようにジグ１の中心部に対して両端部に孔形状を形成することによりジグ１の両端側との温度差を縮めることができジグ１上の被加熱物に対する温度バラツキを解消できる。

また図１に示す孔２に代えて溝３形状であっても同様の効果がある。溝３形状の概念については、図２に概念図を示す側面図（ａ）と平面図（ｂ）からも分かるように、板ジグ１の両端側の初期温度上昇速度が改善され、ジグ１の板厚を薄くすることもできる。その結果ジグ１全体の温度伝達分布も改善できる。また、孔２や溝３の形状、寸法、深さは、一枚のジグ１の中で色々と組合せることも効果的である。また、孔２、溝３形状に関係なく非貫通、貫通のいずれかの形状であれば本発明の目的は達成できる。

上述する孔２、溝３加工を形成するにあたり、加工寸法や孔２、溝３の形成間隔には特に制約を受けるものではなく、現時点の加工技術で加工できる範囲であれば全く問題は無い。また本実施例では板状ジグ１をステンレス鋼材として記述しているが、高温環境でも形状変形が少なく、熱収縮や熱膨張による反りの少ない材質とし、例えばチタン金属、アルミ金属、セラミックなどの鉱物であっても同様に使えることは言うまでも無い。なお、加熱雰囲気については、常圧でも真空環境でもその状態については関係無い。

本発明の板状ジグの概念図である。 本発明の他の実施例の板状ジグの概念図である。

符号の説明

１ 整列・搬送板状ジグ
２ 孔
３ 溝

Claims (2)

1. 一度に複数もの被加熱物をロットで処理する高温炉あるいは、炉室の入口から出口にかけて連続して被加熱物を搬送する手段を持つ連続式の高温炉に用いる被加熱物を保持する整列・搬送ジグにおいて、
   被加熱物を保持する周囲に複数の孔もしくは、溝を形成したことを特徴とする整列・搬送ジグ。
2. 請求項１記載の孔もしくは、ハロゲンランプを熱源とし溝は非貫通、貫通のいずれかの形状で、前記ジグの両端部に集中していることを特徴とする整列・搬送ジグ。

Images