JP5374061B2 - 電子部品用焼成炉とその炉圧制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、焼成時にバインダーガスを放出する電子部品を焼成するためのバッチ式の電子部品用焼成炉とその炉圧制御方法に関するものである。

例えば、セラミックチップコンデンサー等の電子部品を焼成するのに、従来からバッチ式の電子部品用焼成炉が広く用いられている（特許文献１、特許文献２を参照）。このような焼成炉においては、炉内の雰囲気を均一化するために、炉内圧力を例えば２ＫＰａに制御しながら焼成を行っている。この場合、炉内を所定のガス濃度とするように雰囲気ガスの供給を行っており、このため定常的に排気を行い、この排気量によって炉内圧力の調整をしている。なお、従来の焼成炉においては、炉内圧力調整用の排気バルブが天井部に１個だけ設置されているのが普通である。

しかしながら、炉内の焼成温度は最大１４５０℃と非常に高温であるため、比較的早い時期において、排気バルブが熱膨張してセンタリングできなくなったり、あるいは熱衝撃で破損して排気バルブによる完全なシールができなくなる等の問題が生じていた。更には、電子部品焼成の際にバインダーガスが放出されるが、これがタールとなって排気バルブに付着し、シール機能を低下させたり、排気バルブを形成する耐火物を侵食して割れ等を発生させるという問題もあった。

このように、従来のタイプでは排気バルブの損傷等が比較的早い時期に発生してしまうため、炉内圧力を所定値となるように長期間にわたって制御することが難しく、頻繁に排気バルブ等の交換を強いられることとなり、作業効率に劣るという問題点や生産コストが高くなるという問題点に繋がっていた。従って、長期間にわたり安定して炉内圧力を制御することができる新たな焼成炉、および炉圧制御方法の開発が求められていた。
特開２００３−１１４０９２号公報 特開２００３−９７８８８号公報

本発明は上記のような問題点を解決して、長期間にわたり安定して炉内圧力を制御することができる電子部品用焼成炉とその炉圧制御方法を提供することを目的として完成されたものである。

上記課題を解決するためになされた本発明は、焼成炉本体の天井部に、ガス流量調整用のダンパー機構を備えた脱バインダー処理の終了前でバインダーガスを含んだ排ガス放出用の排気ダクトと、熱交換器に通じて脱バインダー処理の終了後でバインダーガスを含まない排ガス搬送用の連結ダクトを設け、この連結ダクトを通じて導入されたバインダーガスを含まない焼成炉本体の排ガスを熱交換器で冷却した後、この冷却したガスを再び焼成炉本体に戻す循環路を形成するとともに、この循環路には炉圧制御器を設けたことを特徴とする電子部品用焼成炉である。

また、ダンパー機構が、炉圧調整弁と排出口シール弁を有する２段構造となっていることが好ましく、これを請求項２に係る発明とする。

更に、前記の電子部品用焼成炉の炉圧を制御する方法であって、起動時から脱バインダー処理が終了するまでは、循環路への排ガスの流入を止めて排気ダクトの排気のみで炉圧の制御を行い、次いで、脱バインダー処理が終了した後は、排気ダクトへの排ガスの流入を止めて循環路の流通のみで炉圧の制御を行うことを特徴とする電子部品用焼成炉の炉圧制御方法を請求項３に係る発明とする。

本発明の電子部品用焼成炉は、焼成炉本体の天井部に、ガス流量調整用のダンパー機構を備えた排ガス放出用の排気ダクトと、熱交換器に通じる連結ダクトを設け、熱交換器で冷却したガスを再び焼成炉本体に戻す循環路を形成するとともに、この循環路には炉圧制御器を設けたので、従来のように天井部の排気ダクトのみですべての排ガスを放出することがなく、排気ダクトと循環路に分けるので、排気ダクトの損傷等を防止して長期間にわたり安定して炉内圧力を制御することができる。

また、請求項２に係る発明では、ダンパー機構が、炉圧調整弁と排出口シール弁を有する２段構造となっているものとしたので、シール部の耐久性を大幅に向上させることが可能となる。

更に、請求項３に係る発明では、前記の電子部品用焼成炉の炉圧を制御する方法であって、起動時から脱バインダー処理が終了するまでは、循環路への排ガスの流入を止めて排気ダクトの排気のみで炉圧の制御を行い、次いで、脱バインダー処理が終了した後は、排気ダクトへの排ガスの流入を止めて循環路の流通のみで炉圧の制御を行うようにしたので、バインダーガスによるシール機能の低下や、耐火物の侵食などを確実に防止できることとなる。

以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を示す。
図１は、本発明の実施の形態を示す概略フロー図である。図において、１は電気炉からなる電子部品を焼成するためのバッチ式の焼成炉本体である。この焼成炉本体１の天井部２には、ガス流量調整用のダンパー機構５を備えた排ガス放出用の排気ダクト３と、熱交換器７に通じる連結ダクト４が設けられている。

また、熱交換器７と焼成炉本体１との間には循環路８が形成されており、熱交換器７で冷却したガスを再び焼成炉本体１に戻すよう構成されている。そして、この循環路８には焼成炉の炉圧を一定値（例えば、２ＫＰａ）にするための炉圧制御器９が設けられている。この炉圧制御器９は、焼成炉本体１からの炉内圧力値のデータに基いて、循環路８内を流通するガス量を調整し、焼成炉の炉圧を一定にするように制御する。
なお、１０は循環路８に設けられたブロワー、１１は循環路８の開閉弁である。

また前記ダンパー機構５は、図２に示されるように、例えばバタフライ弁のような炉圧調整弁５ａと、キャップ式の排出口シール弁５ｂを有する２段構造となっており、シール部の耐久性を向上させている。即ち、後述するように、このダンパー機構５には起動時から脱バインダー処理が終了するまでの比較的温度の低い排ガスのみが導入されるようにすることで、熱破壊の影響をなくしており、また圧調整弁５ａにステンレス鋼のような耐熱性金属を使用することで耐久性を向上させるのである。
なお、６ａは前記炉圧調整弁５ａを稼動するためのモータ、６ｂは排出口シール弁５ｂを稼動するためのモータである。

次に、このような焼成炉を用いて電子部品を焼成する工程について説明する。
本発明では、例えばセラミックチップコンデンサー等の電子部品をバッチ式で焼成する。この際、炉内の雰囲気を均一化するために、炉内圧力を例えば２ＫＰａに制御しながら焼成を行うため、炉内を所定のガス濃度とするように雰囲気ガスの供給を行っている。そして、定常的に排気を行い、この排気量によって炉内圧力の調整をする点は従来の焼成方法と基本的には同じである。

本発明では、起動時（約３０℃）から脱バインダー処理が終了する（約８００℃）までは、循環路８への排ガスの流入を止めて排気ダクト３の排気のみで炉圧の制御を行う。これにより、バインダーガスを含んだ比較的低温度の排ガスは排気ダクト３を通じて外部へ放出されることとなる。この時、開閉弁１１は閉じられている。
次いで、脱バインダー処理が終了した後は、ダンパー機構５を閉じ、排気ダクト３への排ガスの流入を止めて循環路の流通のみで炉圧の制御を行う。即ち、８００℃以上の高温度の排ガスは、連結ダクト４を通じて全て熱交換器７へ導入されることとなり、ここで約６０℃まで冷却処理され、その後は循環路８を通じて再び焼成炉本体１に循環供給される。この間、炉圧制御器９は、焼成炉本体１からの炉内圧力値のデータに基いて、循環路内を流通するガス量を調整し、焼成炉本体１の炉圧を一定にするように制御することとなる。この場合、熱交換器７に導入される排ガスにはバインダーガスを含まないため、熱交換器内にタールが発生することがなく、熱交換率を落とすこともない。
焼成が終了したら、焼成炉本体１から電子部品を取り出し、次の新たな被焼成品を入れて、同様にバッチ式処理で焼成する。

図１に示す焼成炉により、電子部品をバッチ式で焼成処理した。
炉内圧力は、１．２ＫＰａとなるように設定し、起動時（約３０℃）から脱バインダー処理が終了（約８００℃）するまでは、循環路８への排ガスの流入を止め、また開閉弁１１は閉じて排気ダクト３の排気のみで炉圧の制御を行った。次いで、脱バインダー処理が終了した後は、ダンパー機構５を閉じ、排気ダクト３への排ガスの流入を止めて循環路の流通のみで炉圧の制御を行った。これにより、高温度の排ガスは、連結ダクト４を通じて全て熱交換器７へ導入されることとなり、ここで約６０℃まで冷却処理され、その後は循環路８を通じて再び焼成炉本体１に循環供給されるようにした。
炉内圧力と焼成時間の関係のデータを採った結果は、図３の新方式として示すとおり、炉内圧力は、設定値である１．２ＫＰａにほとんど一致し、長期間にわたり安定して炉内圧力を制御することができることが確認できた。
なお、炉内圧力調整用の排気バルブが天井部に１個だけ設置されている従来の焼成炉によって同一の温度条件および同一の雰囲気ガス給気条件で焼成した場合の、炉内圧力と焼成時間の関係のデータを採った結果は、図３の従来方式として示すとおり、設定値の１．２ＫＰａに対して大きくバラツキがあり、炉内圧力の制御が不安定であることが確認できた。

以上の説明からも明らかなように、本発明は成炉本体の天井部に、ガス流量調整用のダンパー機構を備えた排ガス放出用の排気ダクトと、熱交換器に通じる連結ダクトを設け、熱交換器で冷却したガスを再び焼成炉本体に戻す循環路を形成するとともに、この循環路には炉圧制御器を設けた電子部品用焼成炉であり、シンプルな構造で長期間にわたり安定して炉内圧力を制御することが可能となる。また、起動時から脱バインダー処理が終了するまでは、循環路への排ガスの流入を止めて排気ダクトの排気のみで炉圧の制御を行い、次いで、脱バインダー処理が終了した後は、排気ダクトへの排ガスの流入を止めて循環路の流通のみで炉圧の制御を行うようにした電子部品用焼成炉の炉圧制御方法では、バインダーガスの影響を受けることなく効率的な焼成処理が可能となる。

本発明の実施の形態を示す概略フロー図である。 本発明のダンパー機構を示す正面図である。 炉内圧力と焼成時間の関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 焼成炉本体
２ 天井部
３ 排気ダクト
４ 連結ダクト
５ ダンパー機構
５ａ 圧調整弁
５ｂ 排出口シール弁
７ 熱交換器
８ 循環路
９ 炉圧制御器
１０ ブロワー

Claims (3)

1. 焼成炉本体の天井部に、ガス流量調整用のダンパー機構を備えた脱バインダー処理の終了前でバインダーガスを含んだ排ガス放出用の排気ダクトと、熱交換器に通じて脱バインダー処理の終了後でバインダーガスを含まない排ガス搬送用の連結ダクトを設け、この連結ダクトを通じて導入されたバインダーガスを含まない焼成炉本体の排ガスを熱交換器で冷却した後、この冷却したガスを再び焼成炉本体に戻す循環路を形成するとともに、この循環路には炉圧制御器を設けたことを特徴とする電子部品用焼成炉。
2. ダンパー機構が、炉圧調整弁と排出口シール弁を有する２段構造となっている請求項１に記載の電子部品用焼成炉。
3. 請求項１に記載の電子部品用焼成炉の炉圧を制御する方法であって、起動時から脱バインダー処理が終了するまでは、循環路への排ガスの流入を止めて排気ダクトの排気のみで炉圧の制御を行い、次いで、脱バインダー処理が終了した後は、排気ダクトへの排ガスの流入を止めて循環路の流通のみで炉圧の制御を行うことを特徴とする電子部品用焼成炉の炉圧制御方法。

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