JPH0720558Y2 - セラミック電子部品用雰囲気焼成炉 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、改善された雰囲気ガス供給手段を有する雰囲
気焼成炉に関する。

［従来の技術］ 各種セラミクスを利用した電子部品として、磁器コンデ
ンサ、バリスタ、フェライト等があり、現在では広範に
民生用機器や産業用機器に使用されるため、大量に生産
されている。

これらの各種セラミクスを焼成するためには、一般にト
ンネル炉が用いられている。

一方、前記各種セラミクスを利用した電子部品のうち、
半導体磁器コンデンサや卑金属電極多層配線基板等のよ
うに、所望の特性を得るために、還元性あるいは中性等
の雰囲気ガス中で焼成する必要のあるものもあり、種々
の雰囲気トンネル炉の構造が考案されている。

具体的には、例えば第３図に示すように、アルミナ磁器
等からなる棚板を複数段積み重ね、これらの棚板上に第
４図に示すようにそれぞれ被焼成物を配置した構造が提
案されている。

この場合、雰囲気ガスの流入は炉外から炉室内に炉壁を
貫通した雰囲気ガス供給パイプ11により行われる。

ところが、前記のように複数段積み重ねられた棚板上に
被焼成物を配置した場合、棚板の位置によっては、被焼
成物に新鮮な雰囲気ガスが供給されにくいという欠点が
あった。

そこで実開昭59−115300号には、第５図の焼成炉断面図
に見られるように、各棚板上に配置された被焼成物に対
し、新鮮な雰囲気ガスがより多く供給されるように、炉
１の上方より穴の開いたガス供給パイプ11を挿入し、そ
のパイプ11に設けた細孔13が被焼成物に向かうようセッ
トされたものが提案されている。

［考案が解決しようとする課題］ 前記還元性あるいは中性といった雰囲気ガス中の焼成に
おいて、炉室３内に供給された雰囲気ガスは、炉内雰囲
気ガスとの比重差等により、炉室３の上方、あるいは下
方を層流となって、炉入口方向に流動しやすく、また被
焼成物と反応してガスを発生させたりするため、せっか
くの新鮮な高純度雰囲気ガスも台板または棚板上の全て
の被焼成物を包囲せず、被焼成物の品質にバラツキを生
じる欠点がある。

したがって、本考案の目的は、雰囲気焼成炉における上
記課題を解決して、被焼成物に最適条件で雰囲気ガスが
供給できるような、すなわちより速い流速で雰囲気ガス
が供給されるとともに、段積みの各段毎に適正な量の雰
囲気ガスが供給できるような焼成炉を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段および作用］ 本考案者は、上記目的を達成すべく研究の結果、第３図
に示されている従来方式の焼成炉では各棚板上の被焼成
物に均一に新鮮な雰囲気ガスが供給されないことに鑑
み、また従来方式の改良型として知られている第５図の
方式の焼成炉でも各段毎のガス流量を調節できないこと
から、各段毎に、雰囲気ガス供給パイプを直接配置した
焼成炉を使用するようにすれば、上記課題が解決される
ことを見い出し、本考案に到達した。

すなわち、本考案は、（１）（イ）炉壁に囲まれた焼成
空間である炉室、（ロ）該炉室内を所定温度に加熱・保
温するための発熱体および（ハ）炉壁を貫通する複数の
パイプからなる雰囲気ガス供給手段の各員を有し、かつ
炉室内には（ニ）被焼成物を配置する為の複数の棚板を
台板上に順次積み重ねて組み立てられた移動可能な焼成
用架台、が配置されプッシャーにより順次搬送されて焼
成が行われる構造のセラミクス電子部品雰囲気焼成炉で
あって、前記雰囲気ガス供給手段は、前記各棚板上に配
置された被焼成物に対向するように、高さ方向の異なる
位置に配置された先端開口部を持つ複数のパイプからな
り、かつこれらパイプはそれぞれ独立して雰囲気ガス流
量を調節できる手段を有していることを特徴とするセラ
ミクス電子部品用雰囲気焼成炉；および上記パイプの先
端開口部は雰囲気ガスの流速を高め得るように、中間部
よりも縮小された断面を有している上記の雰囲気焼成炉
を提供するものである。

本考案の焼成炉を用いる焼成では、無機質耐火性の足無
しまたは足付き棚板上に、未焼成の誘電体磁器成型体な
どを配置し、これを数段重ねて所望の雰囲気ガス中で焼
成する際、それぞれの段の中間の被焼成物に直接新鮮な
雰囲気ガスが当たるように、雰囲気ガス供給パイプが配
置されているので製品のバラツキなどの不都合を生じる
ことがなく、しかも、それぞれのパイプのガス量を独立
して変えることができるので、各位置ごとに最適流量で
雰囲気ガスを供給することができる。

以下、実施例ならびに比較例により本考案をさらに説明
する。

［実施例］ 半導体磁器コンデンサの焼成工程を含む製法について、
本考案の一例である焼成炉を用いた焼成における雰囲気
ガスの供給方法を示した第１図を参照して説明する。

まず、チタン酸ストロンチウムを主成分とするセラミク
ス材料粉末にポリビニルアルコール等の公知のバインダ
ーを加えて混合・造粒したのち、乾式成型プレスを用い
て円板状に加圧成型した。その後、300℃の温度で２時
間加熱し、バインダーを除去した未焼成の成型体試料を
用意した。

次に、上記試料を積載する架台を組み立てるため、一辺
が250mmの正方形で厚み20mmのアルミナを主成分とする
台板７を、さらに一辺が220mmの正方形で厚みが5mm程度
の板状体アルミナを主成分とする足無し棚板８およびそ
の四隅にそれぞれ足部を設けた足付き棚板９を用意し
た。

このようにして、台板７および足無しおよび足付き棚板
８、９の用意ができたら、上記円板状試料をほぼ１ない
し３層になるように主面いっぱいに積載した棚板８、９
を台板７上に積み重ね、試料を積載しない足付き棚板９
をさらにその上に載せ架台６を組み立てた。

さらに、炉壁２から、形状が15〜20mm径の円筒状でその
先端口に１〜3mm径の開口部を設けた炭化珪素製の８本
の雰囲気ガス供給パイプ11を装着し、このパイプから流
速５〜10m/sの99vo1.％N₂−1vo1.％H₂弱還元性の混合雰
囲気ガスを炉室３内の各棚板の間に供給するようにし
た。

そして、発熱体で最高1,350〜1,480℃に加熱されたプッ
シャー式トンネル炉１内で、プッシャーによって炉内に
搬送し、焼成を行った。なお、パイプ内の雰囲気ガスの
流速は、最上段のみ５〜6m/sとし、その他のパイプにお
いては９〜10m/sとした。

このようにして直径8mm、厚さ0.4mmの半導体磁器試料を
得た。

次に、酸化ビスマス粉末5mgを上記試料の表面にそれぞ
れ付着させ、これらを酸化性雰囲気中で1,300℃で２時
間熱処理して上記半導体磁器試料の結晶粒界に拡散させ
て、該結晶粒界を絶縁化したのち、この試料の両対向主
面に各々銀電極を塗布、焼付けしてコンデンサ試料とし
た。

このようにして作製したコンデンサ試料について静電容
量ならびに誘電損失tanδを1kHzで測定した後、DC50V1
分間印加後の絶縁抵抗を測定し、さらに、絶縁破壊電圧
を測定し、前記静電容量から公知の算出式を用いて比誘
電率を算出し、得られた結果を第１表に記載した。

第１表において、試料番号１ないし４の欄には本考案の
雰囲気焼成炉を用い、各段の雰囲気ガス供給パイプから
の噴出ガス流出速度を最適に調節して焼成した試料を棚
板の段位置（１〜４）ごとに採取して測定した電気的特
性を示す。比誘電率60,000ないし62,000、tanδ0.7％以
下、絶縁抵抗140,000MΩ、破壊電圧1,300ないし1,400V/
mmという特性が示されている。

同様に、試料番号５ないし８の欄には、すべての雰囲気
ガス供給パイプからの噴出ガス流速を９ないし10m/sと
したこと以外は上記第１の実験と同様に焼成した場合の
各段の試料についての測定結果を示す。１段目の焼成物
は比誘電率が高く、絶縁抵抗が低くなってしまい、品質
のバラツキが生じていた。

試料番号９の欄には、下に述べる比較例の結果を示し
た。

第１表から明らかであるように、従来の焼成炉で製造し
た半導体磁器コンデンサに比べ、誘電率、tanδが極め
て改善されており、コンデンサの有用性を著しく高める
ことができる。

［比較例］ 前記第３図に示す従来の構造の雰囲気ガス供給手段を持
つトンネル炉により雰囲気ガス焼成により作製した試料
の電気的特性を測定したところ、第１表に示すように、
比誘電率、絶縁抵抗、破壊電圧とも、低かった。

［考案の効果］ 以上の実施例にも示される通り、本考案の焼成炉によれ
ば、被焼成物を段積みで焼成する場合でも、各段の被焼
成物に対してそれぞれ最適の流速で雰囲気ガスを供給す
ることができるので、被焼成物の品質にバラツキが生じ
にくく、製品収率が向上し、また、棚板の段の位置に応
じて雰囲気ガス量のコントロールが可能であるため、適
正なガス量で操炉できるなど経済的効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の一実施例である雰囲気焼成炉の模式
的横断面図である。 第２図は、本考案の他の実施例である雰囲気焼成炉の模
式的横断面図である。 第３図は、従来の雰囲気焼成炉の模式的横断面図であ
る。 第４図は、雰囲気焼成炉における被焼成物の焼成用架台
部を拡大して示す模式的断面図である。 第５図は、第３図の雰囲気ガス供給手段の改良型として
知られている供給手段を具備した従来の雰囲気焼成炉の
模式的横断面図である。 符号の説明 １……トンネル炉、２……炉壁 ３……炉室、４……発熱体 ５……炉床板、６……焼成用架台 ７……台板、８……足無し棚板 ９……足付き棚板、10……被焼成物 11……雰囲気ガス供給パイプ 12……調節バルブ、13……細孔

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】（イ）炉壁に囲まれた焼成空間である炉
   室、（ロ）該炉室内を所定温度に加熱・保温するための
   発熱体および（ハ）炉壁を貫通する複数のパイプからな
   る雰囲気ガス供給手段の各員を有し、かつ炉室内には
   （ニ）被焼成物を配置する為の複数の棚板を台板上に順
   次積み重ねて組み立てられた移動可能な焼成用架台、が
   配置されプッシャーにより順次搬送されて焼成が行われ
   る構造のセラミック電子部品用雰囲気焼成炉であって、
   前記雰囲気ガス供給手段は、前記各棚板上に配置された
   被焼成物に対向するように、高さ方向の異なる位置に配
   置された先端開口部を持つ複数のパイプからなり、かつ
   これらパイプはそれぞれ独立して雰囲気ガス流量を調節
   できる手段を有していることを特徴とするセラミック電
   子部品用雰囲気焼成炉。
2. 【請求項２】上記パイプの先端開口部は雰囲気ガスの流
   速を高め得るように、中間部よりも縮小された断面を有
   している請求項１記載の雰囲気焼成炉。