JPH0131718B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ラジオ受信機、テレビ受像機、ビデ
オープレコーダー、通信機器等に利用可能な厚膜
回路の焼成方法およびその装置に関するものであ
る。

従来例の構成とその問題点 第１図は厚膜回路の一例を示す断面図である。
厚膜回路は一般にアルミナセラミツク製基板１０
０の上に銀−パラジウム系等の導体ペーストをス
クリーン印刷法により所望の形状に塗布し、導体
ペースト中の有機溶剤を比較的低い温度で加熱す
ることにより乾燥する。次にこの基板は焼成と呼
ばれる工程で熱処理される。すなわち比較的高い
温度で加熱することにより、導体ペースト中の樹
脂成分の焼失を行うとともに、銀−パラジウム粉
末の焼結および含有するガラス質によりアルミセ
ラミツクス製基板１００への接着を行ない、導体
１０１を形成する。次いで、導体１０１を形成し
たアルミナセラミツク製基板１００の導体１０１
にその一部が重なるようにRuO₂系抵抗体ペース
トを塗布し乾燥する。この塗布および乾燥の方法
は前記の導体ペーストと同様にして行う。しかる
のちにこの基板を焼成することにより導体ペース
トと同様に抵抗１０２が形成される。

従来、導体１０１の焼成の場合も抵抗体１０２
の焼成の場合も基板を最高800〜900℃の温度ゾー
ンをもつトンネル炉中を通過させ、毎分30〜70℃
で昇温し、800〜900℃で約10分加熱し、毎分50〜
60℃で降温する温度プロフアイルで行われてい
た。これらの条件は公知であり、例えば「工業加
熱Vol.18、No.１、58〜68頁」に詳しく記載されて
いる。この従来の方法では焼成に約１時間を要
し、生産性、設置スペース、消費エネルギーの点
で問題となつていた。

これに対し、特開昭58−16591号公報は厚膜回
路等を搬送して加熱室を通加させながら、加熱ゾ
ーンにおいて赤外線エネルギー源からこの厚膜電
子回路に直接照射を行う厚膜回路等の焼成法を提
案している。この方法は、赤外線に対し強い吸収
スペクトルをもつ物質は赤外線エネルギーの直接
照射により急速に加熱され易いという従来からあ
る赤外線による加熱の原理を厚膜回路に応用した
ものであり、焼成時間を速めるものである。

しかしながらこの赤外線エネルギー源からの直
接照射により厚膜回路を焼成する方法では、基板
が急速に加熱または冷却されるため、基板の面内
または表裏に温度差が生じやすく、比較的大きな
面積の基板において分割用溝を有する場合に基板
に破断またはひび割れが生ずる場合が多かつた。

発明の目的 本発明はかかる従来の欠点を改良し、生産性よ
く、また基板の破断、ひび割れもなく厚膜回路を
焼成できるようにするものである。

発明の構成 本発明は前記目的を達成するために、加熱焼成
部内で近赤外線エネルギーを直接基板に照射する
前に、予め基板を昇温させておき、かつ、加熱焼
成部内で近赤外線エネルギーを直接基板に照射し
た後に基板を徐冷し、しかる後に冷却するように
している。すなわち、本発明は厚膜ペーストを印
刷したセラミツク基板を、予熱する工程と、前記
セラミツク基板を近赤外線により加熱焼成する工
程と、前記セラミツク基板を冷却する工程と、前
記セラミツク基板を徐冷する工程と、前記セラミ
ツク基板を室温付近まで冷却する工程とからなる
厚膜回路の焼成方法である。また本発明の厚膜回
路の焼成方法を実現するのに都合の良い装置は、
予熱部と加熱焼成部と、徐冷部と、冷却部と基板
搬送部とからなり、前記加熱焼成部は外壁と外壁
に内接する断熱層と近赤外線ランプとを具備し、
前記予熱部は前記加熱焼成部に隣接し、外壁で囲
われ、かつ排気口を具備しており、前記徐冷部
は、前記加熱焼成部に隣接し、外壁で囲われ、か
つ前記加熱焼成部により加熱された空気が導入さ
れる給気口を具備しており、前記冷却部は空冷フ
アンまたは水冷ジエケツトを具備し、前記基板搬
送部は鎖状または帯状コンベアを具備し、かつ該
コンベアはエンドレスとなつており前記予熱部と
前記加熱部と、前記徐冷部と前記冷却部を順次貫
通する構造となつている厚膜回路の焼成装置であ
る。

実施例の説明 次に本発明の実施例を第２図により説明する。
第２図は厚膜回路焼成装置の一例の断面図であ
る。メツシユベルトコンベア１は予熱室２、加熱
焼成室３、徐冷室４、冷却室５を通過し、超音波
洗浄槽６を通つて再び元にもどるようになつてい
る。メツシユベルトコンベア１は電動機により減
速機、駆動ドラムを介して駆動されている。予熱
室２の入口にはエアー吹出口７がありエアーカー
テンの作用をしている。予熱室２の上部には、排
気筒８が設けられ、焼成時に発生するガスを排出
するようになつている。予熱室２の長さはアルミ
ナ基板の長さと略等しくしてある。加熱焼成室３
内にはメツシユベルトコンベア１をはさんで上下
に近赤外線ランプ９ａ，９ｂとエアーノズル１０
ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが設けられ、周囲を
断熱壁１１で覆つている。加熱焼成室３は長さ方
向に６ゾーンに分割され電力を制御されている。
各ゾーンには温度制御用としてJISC1602のＲ種
熱伝対（図示せず）が上部より挿入されている。
近赤外線ランプの電力は公知のPID制御方式によ
り制御されSCR電源（図示せず）より供給され
ている。近赤外線ランプ９ａ，９ｂは各ゾーンと
もメツシユベルトコンベア１の上下からはさみこ
むように設けられ、メツシユベルトコンベア１の
上面は、その上下に位置する近赤外線ランプ９ａ
と９ｂの概ね中間に位置し、近赤外線ランプ９ａ
と９ｂの距離は100mmとしてある。近赤外線ラン
プ９ａ，９ｂはタングステンブイラメントを不活
性ガスとともに石英ガラス管に封入したものを用
いているが、近赤外線ランプ出力の安定化のため
ハロゲンランプを用いても良い。エアーノズル１
０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは厚膜ペースト中
の樹脂成分の完全燃焼と抵抗体RuO₂の安定化に
必要な除湿空気を加熱焼成室３内に送り込んでい
る。この除湿乾燥空気は、加熱焼成室３内の温度
分布を良好にし、基板への熱ひずみを少なくし割
れを防止するため焼成の熱を利用して予め300℃
以上に熱せられている。徐冷室４には焼成の熱を
利用して予め300℃以上に熱せられた除湿空気が
吹き出すホツトエア吹き出し口１２ａ，１２ｂが
設けられている。ここで基板は再び熱気にさらさ
れ、加熱焼成室３の出口付近で生ずる基板内の温
度分布を少なくしている。徐冷室４の長さは基板
の長さの約２倍としている。冷却室５には上部に
強制空冷用の電動扇１３があり、基板に直接空気
を当て冷却するようにしている。

さて、この焼成装置で次のようにして厚膜回路
を焼成した。

まず、厚膜ペースト（図示せず）をスクリーン
印刷法により第３図に示すアルミナセラミツク基
板（サイズ90mm×90mm厚さ0.8mm）上に塗布した
後、予め有機溶剤を乾燥しておき、メツシユベル
トコンベア１上に載置した。基板は予熱室で約
150℃〜200℃に予熱され加熱焼成室３に送られ
た。ここで基板は約600℃／分で昇温し、850℃で
約５分間保持される。さらに基板は約200℃／分
で冷却され、約500℃で徐冷室４に送り込まれた。
次いで自然空冷された後、冷却室５に送り込まれ
電動扇１３よりの風により強制的に室温付近まで
冷却された。

このようにして焼成したアルミナセラミツク基
板の破断、ひび割れは20枚中１枚もなかつた。次
に、比較のため予熱室３と後加熱室４を取りはず
し、排気筒８を加熱焼成室３の入口側の上部に設
け、同様にして第３図に示すアルミナセラミツク
基板は20枚中13枚のひび割れが発生した。ひび割
れは基板の分割用溝に沿つて生じていた。

なお実施例では基板の予熱を加熱焼成室から出
る熱気流を利用し、また徐冷も加熱焼成室で予熱
された加熱空気を利用したが、いずれも他の加熱
方法を用いることも可能である。他の加熱方法と
して、予熱室または徐冷室にカートリツジヒータ
ー、シースヒーター、セラミツク材に埋込まれた
ニクロム線ヒーター等があげられ、要は近赤外線
のような高エネルギーの熱源ではなく、遠赤外線
ヒーターによるゆるやかな放射加熱もしくは、加
熱された空気による対流、伝導による加熱が好ま
しいのである。近赤外線ランプを用いる場合は基
板から遠ざけるか、フイラメント表面温度を1100
〓以下にする必要がある。

発明の効果 以上のように本発明は、近赤外線による厚膜回
路の焼成において、セラミツク基板を予熱する工
程と、加熱焼成する工程と、徐冷する工程と、冷
却する工程の採用もしくは製造装置を使用してい
るため、厚膜回路を短時間に焼成できるばかりで
はなく、基板分割用溝のある大きな基板を焼成し
ても基板の破断、ひび割れ等を生ずることなく、
信頼性の高い厚膜回路を製造できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は厚膜回路の一例を示す断面図、第２図
は本発明の実施例における厚膜回路焼成装置の断
面図、第３図ａは本発明の実施例に用いたアルミ
ナセラミツク基板の平面図、第３図ｂは同側面図
である。 １……メツシユベルトコンベア、２……予熱
室、３……加熱焼成室、４……後加熱室、５……
冷却室、９ａ，９ｂ……近赤外線ランプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 厚膜ペーストを印刷したセラミツク基板を予
   熱する工程と、前記セラミツク基板を近赤外線に
   より加熱焼成する工程と、前記セラミツク基板を
   冷却する工程と、前記セラミツク基板を徐冷する
   工程と、前記セラミツク基板を室温付近まで冷却
   する工程とからなる厚膜回路の焼成方法。 ２ 予熱部と、加熱焼成部と、徐冷部と、冷却部
   と、基板搬送部とからなり、前記加熱焼成部は外
   壁とこの外壁に内接する断熱層と近赤外線ランプ
   とを具備し、前記予熱部は前記加熱焼成部に隣接
   し、外壁で囲われ、かつ排気口を具備しており、
   前記徐冷部は、前記加熱焼成部に隣接し、外壁で
   囲われ、かつ前記加熱焼成部により加熱された空
   気が導入される給気口を具備しており、前記冷却
   部は空冷フアンまたは水冷ジエケツトを具備し、
   前記基板搬送部は鎖状または帯状コンベアを具備
   し、かつ該コンベアはエンドレスとなつており、
   前記予熱部と前記加熱部と、前記徐冷部と前記冷
   却部を順次貫通する構造となつている厚膜回路の
   焼成装置。