JP2577560B2 - Ceramics powder processing furnace - Google Patents
Ceramics powder processing furnaceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、角ばったセラミックス粉末を球状粒子に
するためのセラミックス粉末処理炉に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a ceramic powder processing furnace for converting angular ceramic powder into spherical particles.
従来の技術 LSIの集積度向上に伴う配線の微細化とチップサイズ
の大型化により、樹脂クラックなどの新しい問題が発生
し、プラスチック封止LSIの信頼性は、封止用エポキシ
樹脂をどこまで低応力化できるかが決め手となってき
た。Conventional technology Miniaturization of wiring and increase in chip size due to the increase in integration of LSIs have caused new problems such as resin cracks, and the reliability of plastic-encapsulated LSI Has become a decisive factor.
使用環境の温度や、チップ自体に印加される電力が頻
繁に変化するような条件下では、各材料の熱膨脹係数の
差によって材料間の応力が発生する。低応力化の一つの
対策として、封止樹脂とSiチップとの熱膨脹係数αの差
を小さくする方法がある。すなわち、αの大きいエポキ
シ樹脂にαの小さいセラミックス粉末たとえばシリカガ
ラスや石英ガラスの粉末フィラーをより多く配合し、封
止樹脂のαをSiチップのαに近づけることである。Under conditions in which the temperature of the use environment or the power applied to the chip itself frequently changes, stress between the materials is generated due to the difference in the coefficient of thermal expansion of each material. As one measure for reducing the stress, there is a method of reducing the difference in the thermal expansion coefficient α between the sealing resin and the Si chip. That is, a ceramic powder having a small α, such as a silica glass or a quartz glass powder filler, is mixed more with an epoxy resin having a large α to bring α of the sealing resin closer to α of the Si chip.
ところが、たとえば従来のシリカガラスのフィラー
は、溶融シリカのインゴットを粉砕機で粉砕したもので
あるため、粒子は角ばっている。このため、ガラスフィ
ラーを合成樹脂中に充填する場合、粘度が上昇し、作業
性が悪く、成型性の低下が問題となる。このため同じ成
型性においてより高いフィラーの配合率を得るために
は、球状化した流動性のよいフィラーを使用することが
有効である。However, for example, a conventional silica glass filler is obtained by pulverizing an ingot of fused silica with a pulverizer, so that the particles are square. For this reason, when the glass filler is filled in the synthetic resin, the viscosity increases, the workability is poor, and the moldability is reduced. Therefore, in order to obtain a higher compounding ratio of the filler with the same moldability, it is effective to use a spheroidized filler having good fluidity.
発明が解決しようとする問題点 そこで、角ばったシリカ粉末を球状化する装置が、特
開昭58−145613号公報及び特開昭59−152215号公報に開
示されている。これら従来の装置では、角ばったシリカ
粉末を炉体又は燃焼室内に供給し炉体又は燃焼室中のガ
スの火炎中で焼成あるいは溶融してシリカを球状にし、
そのあと冷却している。Problems to be Solved by the Invention Therefore, an apparatus for spheroidizing an angular silica powder is disclosed in JP-A-58-145613 and JP-A-59-152215. In these conventional devices, the silica powder is supplied into a furnace body or a combustion chamber and calcined or melted in a flame of a gas in the furnace body or a combustion chamber to form silica into a spherical shape.
Then it cools down.
しかし、このような装置では、炉体又は燃焼室は耐熱
性の優れたSiC管、石英ガラス管、金属管などの通気性
のない炉材で作られている。このため、角ばったシリカ
粉末が炉体又は燃焼室中を移動する際に、シリカ粉末が
炉内壁又は燃焼室内壁に大量に付着してしまう。この移
動又は通過するシリカ粉末がガラス粉の場合、特に付着
した粉末は溶融されガラスの塊となって炉内壁又は燃焼
室に融着する。これは石英ガラス粉末でも同じである。
このため、炉内壁又は燃焼室の内寸法がせばめられる。
また、炉内壁又は燃焼室が異状に高温となり熱疲労が多
く寿命が短い。このため炉壁の肉厚を厚くしなければな
らず炉体が重くなる。However, in such an apparatus, the furnace body or the combustion chamber is made of a non-breathable furnace material such as a SiC tube, a quartz glass tube, and a metal tube having excellent heat resistance. For this reason, when the angular silica powder moves in the furnace body or the combustion chamber, a large amount of the silica powder adheres to the furnace inner wall or the combustion chamber wall. When the moving or passing silica powder is glass powder, the powder that has adhered is particularly melted to form a lump of glass and fused to the furnace inner wall or the combustion chamber. This is the same for quartz glass powder.
For this reason, the inner dimensions of the furnace inner wall or the combustion chamber are reduced.
Further, the inner wall of the furnace or the combustion chamber becomes unusually high in temperature, causing a large amount of thermal fatigue and a short life. For this reason, the thickness of the furnace wall must be increased, and the furnace body becomes heavy.
発明の目的 この発明は上記問題点を解消するためになされたもの
であり、セラミックス粉末の付着あるいは融着を少なく
して炉自体の寿命を伸ばし長時間運転ができかつ軽量化
も図れるセラミックス粉末処理炉を提供することを目的
とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and a ceramic powder treatment capable of extending the life of the furnace itself by reducing the adhesion or fusion of the ceramic powder, enabling long-time operation and reducing the weight. It is intended to provide a furnace.
発明の要旨 この発明はセラミックス粉末原料を火炎中で溶融して
セラミックスの球状粒子を生成するセラミックス粉末処
理炉において、前記処理炉の中に通気性を有する耐火物
の炉壁材を設けたことを特徴とするセラミックス粉末処
理炉を要旨としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a ceramic powder processing furnace for melting ceramic powder raw materials in a flame to produce ceramic spherical particles, wherein a furnace wall material of a refractory having air permeability is provided in the processing furnace. The gist is a characteristic ceramic powder processing furnace.
問題点を解決するための手段 第１図を参照する。Means for Solving the Problem Reference is made to FIG.
処理炉１の中に炉壁材２を設ける。この炉壁材２は通
気性を有する耐火物からなる。A furnace wall material 2 is provided in a processing furnace 1. The furnace wall material 2 is made of a refractory having air permeability.
作用 炉壁材２の外から炉壁材２の中に炉壁材２を通して空
気の流れを作ることにより、炉壁材２にセラミックス粉
末の原料が付着するのを防ぐ。The air flow from the outside of the furnace wall material 2 into the furnace wall material 2 through the furnace wall material 2 prevents the raw material of the ceramic powder from adhering to the furnace wall material 2.
実施例 第１図を参照する。第１図はこの発明のセラミックス
粉末処理炉の好適な実施例を示している。この処理炉１
は下噴き炉であり、クリーンユニットに収容されてい
る。溶融炉ともいう処理炉１はその中に炉壁材２が設け
てある。処理炉１と炉壁材２はともにこの実施例では円
筒形状である。処理炉１と炉壁材２は同軸状に配置され
これらの間にはすき間３が設けてある。処理炉１はたと
えばSiCで作られている。又、炉壁材２はたとえば通気
性の良好なセラミックフォームで作られている。この多
孔性セラミックとしてはたとえば、溶融シリカやアルミ
ナ等の材質からなりその空隙率は80〜90（％）である。
この炉壁材２の内径はたとえば200mmである。EXAMPLE Referring to FIG. FIG. 1 shows a preferred embodiment of the ceramic powder processing furnace of the present invention. This processing furnace 1
Is a lower blow furnace, which is housed in a clean unit. A processing furnace 1 also called a melting furnace has a furnace wall material 2 provided therein. The processing furnace 1 and the furnace wall material 2 are both cylindrical in this embodiment. The processing furnace 1 and the furnace wall material 2 are coaxially arranged, and a gap 3 is provided between them. The processing furnace 1 is made of, for example, SiC. The furnace wall material 2 is made of, for example, a ceramic foam having good air permeability. The porous ceramic is made of, for example, a material such as fused silica or alumina, and has a porosity of 80 to 90 (%).
The inner diameter of the furnace wall material 2 is, for example, 200 mm.
炉壁材２と処理炉１の下にはバーナ４が設けてある。
このバーナ４は２重構造であり、内管５と外管６を有し
ている。セラミックス粉末原料（たとえば石英ガラス粉
末）と支燃ガス（たとえばＯ2ガス）は、パイプ７を介
してバーナ４の内管５に送られる。また、燃料（たとえ
ばＨ2ガス）はパイプ８を介してバーナ４の外管６に送
られる。A burner 4 is provided below the furnace wall material 2 and the processing furnace 1.
The burner 4 has a double structure, and has an inner tube 5 and an outer tube 6. The ceramic powder raw material (for example, quartz glass powder) and the supporting gas (for example, O 2 gas) are sent to the inner tube 5 of the burner 4 via the pipe 7. Further, fuel (for example, H2 gas) is sent to the outer tube 6 of the burner 4 via the pipe 8.
なお、炉壁材２と処理炉１との間は、下端において部
材９によりとじてある。In addition, the space between the furnace wall material 2 and the processing furnace 1 is closed by a member 9 at the lower end.
一方、炉壁材２の上端はダクト10に接続されている。
このダクト10は図示しない回収装置に接続されている。On the other hand, the upper end of the furnace wall material 2 is connected to the duct 10.
This duct 10 is connected to a collecting device (not shown).
次に、角ばったセラミックス粉末原料として石英ガラ
ス粉末を用いこれを球状化する場合について説明する。
この角ばった原料の石英ガラス粉末は粒径が好ましくは
150μｍより小さく、たとえば100〜0.1μｍである。Next, a case in which quartz glass powder is used as a raw material of a square ceramic powder and is made spherical is described.
The quartz glass powder of this angular raw material preferably has a particle size.
It is smaller than 150 μm, for example, 100 to 0.1 μm.
図示しないコントローラによりＨ2ガスとＯ2ガスが制
御される。Ｈ2ガスは直接バーナ４を通して炉壁材２内
へ供給される。Ｏ2ガスは石英ガラス粉末と混合されて
バーナ４を通して炉壁材２内へ吹上げ供給される。石英
ガラス粉末は、炉壁材２内で生じたＨ2−Ｏ2炎により溶
融され、表面張力によって球状粒子となる。H2 gas and O2 gas are controlled by a controller (not shown). H2 gas is supplied directly into the furnace wall material 2 through the burner 4. The O2 gas is mixed with the quartz glass powder and blown up and supplied into the furnace wall material 2 through the burner 4. The quartz glass powder is melted by the H2-O2 flame generated in the furnace wall material 2, and becomes spherical particles due to surface tension.
生成した球状粒子と排ガスは、回収装置の吸引により
回収され装置内へ吸引される。このとき、排ガスと球状
粒子の混合流体を希釈冷却するため、処理炉１の周辺の
空気も同時に吸引する。回収装置へ吸引された球状粒子
と排ガスの混合流体は、耐熱フィルター（図示せず）に
より分離される。排ガスは屋外へ排気され球状粒子は受
け容器へ蓄積する。得られた石英ガラス球状粒子粒径は
たとえば原料の石英ガラス粉末にほぼ等しく100〜0.1μ
ｍである。The generated spherical particles and exhaust gas are collected by suction of the collecting device and sucked into the device. At this time, in order to dilute and cool the mixed fluid of the exhaust gas and the spherical particles, the air around the processing furnace 1 is also sucked at the same time. The mixed fluid of the spherical particles and the exhaust gas sucked into the recovery device is separated by a heat resistant filter (not shown). The exhaust gas is exhausted outside and the spherical particles accumulate in the receiving container. The obtained quartz glass spherical particle diameter is, for example, approximately equal to the raw material quartz glass powder, and is 100 to 0.1 μm.
m.
このような球状化作業中、石英ガラス粉末は炉壁材２
に付着しにくい。これは、作業中炉壁材２の外又は処理
炉１の外から炉壁材２の内部に対して炉壁材２の多数の
孔を通して空気の流れができることによるもので、この
空気の流れが石英ガラス粉末の付着を防ぐのである。During such a spheroidizing operation, the quartz glass powder is used for the furnace wall material 2.
Difficult to adhere to This is because air flows from the outside of the furnace wall material 2 or from outside the processing furnace 1 to the inside of the furnace wall material 2 through many holes of the furnace wall material 2 during the operation. It prevents the adhesion of quartz glass powder.
ここで、後掲の表−１を参照する。 Here, reference is made to Table 1 below.
表−１は通気性のない石英ガラス管製の従来の処理炉
と、この発明の通気性を有する耐火物により作られた炉
壁材を有する処理炉とにおける石英ガラス粉末の付着量
と石英ガラスの球状粉の回収率を比較している。Table 1 shows the adhesion amount of quartz glass powder and quartz glass in a conventional processing furnace made of a quartz glass tube having no air permeability and a processing furnace having a furnace wall material made of a breathable refractory of the present invention. The recovery rates of spherical powders are compared.
この時のＨ2ガスの流量は８m3/hで、Ｏ2ガスの流量は
４m3/hである。また石英ガラス粉末の供給量は約3.0kg
である。また球状粉末の回収率（％）とは、次式で示さ
れる。At this time, the flow rate of the H2 gas is 8 m 3 / h, and the flow rate of the O 2 gas is 4 m 3 / h. The supply of quartz glass powder is about 3.0 kg
It is. The recovery rate (%) of the spherical powder is represented by the following equation.
回収率＝（回収装置内の回収量＋フィルタ付着量）／
供給量 表−１から明らかなように、従来の処理炉に比べてこ
の発明の処理炉では炉壁材への付着量が大幅にへり、そ
れと反対に回収率が大幅に向上しているのが判る。Recovery rate = (recovery amount in recovery device + filter adhesion amount) /
As is clear from Table 1, the amount of adhesion to the furnace wall material in the processing furnace of the present invention is significantly lower than that of the conventional processing furnace, and conversely, the recovery rate is significantly improved. I understand.
次に表−２を参照する。表−２は炉壁材の素材のちが
いによる回収率の変化が示してある。Next, Table 2 will be referred to. Table 2 shows the change in the recovery rate due to the difference in the material of the furnace wall material.
従来のように処理炉の炉壁材が通気性のないSiC管で
ある場合、炉壁材に石英ガラス粉末およびガラス塊の著
しい付着が認められ、球状粉末の回収率は70.1％程度に
とどまる。ところが、この発明のように通気性の良好な
セラミックフォーム製又は孔あき石英管で作ると、炉壁
材へのガラス塊の付着は防止され、ガラス粉の付着は減
少し球状粉の回収率は90〜99.8％と大幅に向上するので
ある。なお、同じ通気性のある炉壁材においても、その
内径が大きいほど、炉壁材の内壁へのセラミックス粉末
の付着が減少し、球状粉の回収率が向上する。これは、
炉の径を大きくすることにより、噴き上げられたＨ2−
Ｏ2炎とガラス粉が、炉壁材の内壁へ接触しにくくなる
ためと考えられる。When the furnace wall material of the processing furnace is a non-permeable SiC tube as in the past, remarkable adhesion of quartz glass powder and glass lumps to the furnace wall material is observed, and the recovery rate of the spherical powder is only about 70.1%. However, when made of a ceramic foam or a perforated quartz tube having good air permeability as in the present invention, adhesion of glass lumps to the furnace wall material is prevented, adhesion of glass powder is reduced, and the recovery rate of spherical powder is reduced. That is a significant improvement of 90-99.8%. In addition, even with the same permeable furnace wall material, as the inner diameter is larger, the adhesion of the ceramic powder to the inner wall of the furnace wall material is reduced, and the recovery rate of the spherical powder is improved. this is,
By increasing the diameter of the furnace, the H2-
It is considered that the O2 flame and the glass powder hardly come into contact with the inner wall of the furnace wall material.
なお、前記孔あき石英管は、たとえば長さ200mm、内
径122mmの透明石英管に、レーザー光を用いて直径2mmの
孔を約540個あけて通気性を持たせたものを５〜６個つ
なげたものである。The perforated quartz tube is, for example, a transparent quartz tube having a length of 200 mm and an inner diameter of 122 mm, in which about 540 holes each having a diameter of 2 mm are opened using a laser beam so as to have 5 to 6 holes. It is a thing.
ところで、炉壁材として多孔質の耐火物を使用するの
で、セラミックス粉末原料の付着の増減は、炉内ガスの
吸引量に左右される。回収装置の吸引量が少なすぎる
と、炉壁材の外から炉壁材の内部への空気などのガスの
移動流入が生じず、セラミックス粉末原料の付着防止効
果はない。また吸引量が多すぎると、炉壁材内部へガス
が大量に流入し、炉壁材の内部気流が乱れてしまう。By the way, since a porous refractory is used as the furnace wall material, the increase or decrease of the adhesion of the ceramic powder raw material depends on the amount of the gas in the furnace. If the amount of suction of the recovery device is too small, the movement of gas such as air from the outside of the furnace wall material to the inside of the furnace wall material does not occur, and there is no effect of preventing the ceramic powder raw material from adhering. On the other hand, if the suction amount is too large, a large amount of gas flows into the inside of the furnace wall material, and the gas flow inside the furnace wall material is disturbed.
多孔質の炉壁材の通気率と、炉内ガスの吸引量とを調
整することにより、効果的に原料の付着を防止できる。By adjusting the air permeability of the porous furnace wall material and the suction amount of the gas in the furnace, the adhesion of the raw material can be effectively prevented.
セラミックス粉末原料の通路と炉壁材との間の距離を
保つことにより、付着防止効果はさらに高まる。By keeping the distance between the passage of the ceramic powder raw material and the furnace wall material, the adhesion preventing effect is further enhanced.
第２図はこの発明の別の実施例を示している。この実
施例は上噴き型の処理炉である。この処理炉101は、炉
壁材102が設けてある。処理炉101と炉壁材102は前の実
施例の処理炉１と炉壁材２と実質的に同じであるが、上
下が入れかわっている。FIG. 2 shows another embodiment of the present invention. This embodiment is a processing furnace of a top spray type. This processing furnace 101 is provided with a furnace wall material 102. The processing furnace 101 and the furnace wall material 102 are substantially the same as the processing furnace 1 and the furnace wall material 2 of the previous embodiment, but are upside down.
処理炉101と炉壁材102の上部にはバーナ104が設けら
れている。また炉壁材102の下部にはダクト110が設けて
ある。この実施例のものではセラミックス粉末原料は炉
の頂部より落下させるのである。A burner 104 is provided above the processing furnace 101 and the furnace wall material 102. A duct 110 is provided below the furnace wall material 102. In this embodiment, the ceramic powder raw material is dropped from the top of the furnace.
なお、下噴き型の処理炉は、バーナが炉底に設置され
ているため、バーナが過熱されることはない。さらに、
重力に逆らってセラミックス粉末原料を噴き上げるた
め、上噴き炉に比べて、粉末を長い時間火炎中に滞留で
き、熱を受けやすいという利点もある。In the lower-spray type processing furnace, since the burner is installed at the furnace bottom, the burner is not overheated. further,
Since the ceramic powder raw material is blown up against the gravity, the powder can stay in the flame for a long time and has an advantage that it is easily susceptible to heat, as compared with the upper blowing furnace.
また、この発明の処理炉は上述したたて型のものだけ
でなく横型のものでもよい。Further, the processing furnace of the present invention may be not only the vertical type described above but also a horizontal type.
この発明は上記実施例に限定されない。 The present invention is not limited to the above embodiment.
たとえば炉壁材の外部又は処理炉の外部から炉壁材の
孔を通して燃料ともいう可燃ガス（たとえばＨ2ガス）
を入れ、バーナ側から支燃ガス（たとえばＯ2ガス）と
セラミックス粉末原料を入れて反応させて熱を発生する
ようにしてもよい。又、逆に炉壁材の孔を通して支燃ガ
スを入れ、バーナ側から可燃ガスを入れるようにしても
よい。For example, a combustible gas (for example, H2 gas) also referred to as fuel from the outside of the furnace wall material or from outside the processing furnace through a hole in the furnace wall material.
And a support gas (for example, O2 gas) and a ceramic powder raw material may be charged from the burner side and reacted to generate heat. Conversely, combustion gas may be introduced through holes in the furnace wall material, and combustible gas may be introduced from the burner side.
支燃ガスはＯ2ガスに限らない。また可燃ガスは、Ｈ2
ガスに限らずプロパンや他の炭化水素系の気体燃料、そ
の他に灯油、重油などの液体燃料などがある。The supporting gas is not limited to O2 gas. The combustible gas is H2
Not only gas but also propane and other hydrocarbon gas fuels, as well as liquid fuels such as kerosene and heavy oil.
さらにセラミックス粉末原料はシリカガラス、石英ガ
ラスに限らない。Further, the ceramic powder raw material is not limited to silica glass and quartz glass.
発明の効果 以上説明したように、処理炉内に通気性を有する耐火
物よりなる炉壁材を設けたので、回収装置の吸引により
炉壁材を通して気体の流れが生じ、セラミックス粉末原
料の付着及び融着を大巾に減少させることができる。こ
のため、炉壁材とその外の処理炉が異状に加熱されず、
疲労が少なく長時間運転ができる。Effect of the Invention As described above, since the furnace wall material made of a refractory having air permeability is provided in the processing furnace, a gas flow is generated through the furnace wall material by suction of the recovery device, and adhesion of the ceramic powder raw material and Fusing can be greatly reduced. For this reason, the furnace wall material and the other processing furnace are not heated abnormally,
Long-term operation with less fatigue.
またセラミックス粉末原料の付着量や融着量が大巾に
少なくなり、通気性のある耐火物の炉壁材自体は軽く、
しかも処理炉自体の肉厚を厚くする必要がないので、炉
の軽量化が図れる。In addition, the amount of adhesion and fusion of the ceramic powder raw material is greatly reduced, and the furnace wall material itself of breathable refractory is light,
Moreover, since it is not necessary to increase the thickness of the processing furnace itself, the weight of the furnace can be reduced.
第１図はこの発明のセラミックス粉末処理炉の実施例を
示す図、第２図は別の実施例を示す図である。 １……処理炉 ２……炉壁材 ３……すき間 ４……バーナFIG. 1 is a view showing an embodiment of a ceramic powder processing furnace according to the present invention, and FIG. 2 is a view showing another embodiment. 1 ... processing furnace 2 ... furnace wall material 3 ... gap 4 ... burner
Claims (1)
セラミックスの球状粒子を生成するセラミックス粉末処
理炉において、前記処理炉の中に通気性を有する耐火物
の炉壁材を設けたことを特徴とするセラミックス粉末処
理炉。1. A ceramic powder processing furnace for melting ceramic powder raw materials in a flame to form ceramic spherical particles, wherein a furnace wall material of a refractory having air permeability is provided in the processing furnace. Ceramic powder processing furnace.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9987687A JP2577560B2 (en) | 1987-04-24 | 1987-04-24 | Ceramics powder processing furnace |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP9987687A JP2577560B2 (en) | 1987-04-24 | 1987-04-24 | Ceramics powder processing furnace |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63267882A JPS63267882A (en) | 1988-11-04 |
| JP2577560B2 true JP2577560B2 (en) | 1997-02-05 |
Family
ID=14259007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9987687A Expired - Lifetime JP2577560B2 (en) | 1987-04-24 | 1987-04-24 | Ceramics powder processing furnace |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2577560B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0576934B1 (en) * | 1992-06-23 | 1998-09-16 | TDK Corporation | Calcination furnace |
-
1987
- 1987-04-24 JP JP9987687A patent/JP2577560B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPS63267882A (en) | 1988-11-04 |
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