JPWO2012014835A1 - Rack for baking - Google Patents
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Abstract
複数枚の平板状セッターをセッター保持手段により垂直方向に多段に保持して、電子セラミック素子を多段焼成するための焼成用ラックである。セッター保持手段が、0.01〜30%のSiを含有するSi−SiC、再結晶SiC、Si3N4−SiCの何れかの材質からなり、該セッター保持手段は、各平板状セッターをその外周側面の70〜100%を露出させた状態で保持する。これによりエネルギー効率や量産効率に優れ、かつ、多段焼成における各段の均熱性に優れた焼成用ラックとなる。This is a firing rack for firing a plurality of stages of an electronic ceramic element by holding a plurality of flat setters in multiple stages in the vertical direction by a setter holding means. The setter holding means is made of any material of Si-SiC containing 0.01 to 30% Si, recrystallized SiC, Si3N4-SiC, and the setter holding means attaches each flat plate-like setter to the outer peripheral side surface. Hold 70 to 100% exposed. Thereby, it becomes a rack for baking excellent in energy efficiency and mass production efficiency, and excellent in the soaking | uniform-heating property of each step | level in multistage baking.
Description
本発明は、主に電子セラミック素子の多段焼成に適した焼成用ラックに関するものである。 The present invention mainly relates to a firing rack suitable for multi-stage firing of electronic ceramic elements.
一般に電子セラミック素子は、主原料となるセラミックスの微粉体に焼結助材や成形助剤を加えて混合した後、成形により未焼成素子とし、該未焼成素子をセッターと呼ばれるセラミック製の板に載置して焼成炉に装入し、炉内を所定の温度と雰囲気条件に制御しながら焼成して製造される。 In general, an electronic ceramic element is obtained by adding a sintering aid and a molding aid to a ceramic fine powder as a main raw material and mixing them, and then forming an unfired element by molding. The unfired element is formed into a ceramic plate called a setter. It is mounted and placed in a firing furnace, and is fired and manufactured while controlling the interior of the furnace at a predetermined temperature and atmospheric conditions.
セッターは複数段に積み重ねて使用されるのが通常であり、複数段重ねられるセッター間に、各々空間を形成する構造として、例えば、図9に示すように、上面周縁に突起部8を形成したトレーに、平板状セッターを嵌合させたものを積み重ねていく構造(特許文献1)が開示されている。その他、セッター自体の上面周縁に、段積みに耐えうる強度を確保するように形成された周壁部を形成して皿状とし、この皿状セッターを積層する構造も知られている(特許文献2)。 The setter is usually used by being stacked in a plurality of stages, and as a structure for forming a space between the setters stacked in a plurality of stages, for example, as shown in FIG. A structure (Patent Document 1) is disclosed in which a flat plate-like setter is stacked on a tray. In addition, a structure is also known in which a peripheral wall portion formed so as to ensure strength enough to withstand stacking is formed on the upper surface periphery of the setter itself to form a dish shape, and this dish-like setter is laminated (Patent Document 2). ).
しかし、図9に示すようにトレーにセッターを完全に嵌め込んだ構造では、セッターの外周側面がトレーにより覆われてしまう。しかもセッターを段積みしていく場合、突起部8により炉内ガスの流れが阻害されるうえ、最下段のセッターの下面全面が、炉体と、直接或いはトレーを介して接触し、炉体からの熱伝導の影響を大きく受けるため、各段における均熱化が困難であり、例えば、最下段のセッターで熱処理を施された電子セラミック素子は、上段で熱処理を施された電子セラミック素子に比べて、製品の歩留まりが悪いという問題があった。
However, in the structure in which the setter is completely fitted into the tray as shown in FIG. 9, the outer peripheral side surface of the setter is covered with the tray. Moreover, when stacking the setters, the flow of the gas in the furnace is obstructed by the
また、特許文献2のように周囲に皿状セッターを段積みしていく場合、周壁部により炉内ガスの流れが阻害されるうえ、段積みに耐えうる強度を確保するように形成された周壁部がセッター全体に対して占める重量や体積が、エネルギー効率や量産効率の高効率化を妨げているという問題があった。 Further, when stacking a plate-like setter around the periphery as in Patent Document 2, the peripheral wall is formed so that the flow of the gas in the furnace is inhibited by the peripheral wall and the strength to withstand the stacking is ensured. There is a problem that the weight and volume that the part occupies with respect to the entire setter hinders high efficiency in energy efficiency and mass production efficiency.
従って本発明の目的は前記した従来の問題点を解決し、電子セラミック素子を多段焼成する際のエネルギー効率や量産効率に優れ、かつ、多段焼成における各段の均熱性に優れた焼成用ラックを提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and to provide a firing rack that is excellent in energy efficiency and mass production efficiency when multi-stage firing of an electronic ceramic element and excellent in heat uniformity of each stage in multi-stage firing. Is to provide.
上記課題を解決するためになされた本発明の焼成用ラックは、複数枚の平板状セッターをセッター保持手段により垂直方向に多段に保持する焼成用ラックであって、該セッター保持手段が、0.01〜30%のSiを含有するSi−SiC、再結晶SiC、Si3N4−SiCの何れかの材質からなり、該セッター保持手段は、各平板状セッターをその外周側面の70〜100%を露出させた状態で保持するものであることを特徴とするものである。The firing rack of the present invention made to solve the above-mentioned problems is a firing rack that holds a plurality of flat plate setters in multiple stages in the vertical direction by setter holding means, and the setter holding means has a structure of 0. It is made of any material of Si-SiC containing 01-30% Si, recrystallized SiC, Si 3 N 4 -SiC, and the setter holding means sets each flat plate-like setter to 70-100% of its outer peripheral side surface. Is held in an exposed state.
請求項2記載の発明は、請求項1に記載の焼成用ラックにおいて、セッター保持手段が、セッター保持機構を備えた複数本の垂直支柱と、該垂直支柱の下端部を支持する下端支持枠と、該垂直支柱の上端部を支持する上端支持枠を有し、該セッター保持機構が、垂直支柱の内側面に形成した複数の凹部または凸部、あるいは、平板状セッターを挟んで対面する垂直支柱間に渡した梁、の少なくとも何れかからなることを特徴とするものであり、請求項3に記載のように、垂直支柱が、その4隅の垂直辺を構成する角部垂直支柱、および、該角部垂直支柱間に垂直配置された中間垂直支柱からなるようにしてもよい。
The invention according to claim 2 is the firing rack according to
請求項4記載の発明は、請求項1に記載の焼成用ラックにおいて、セッター保持手段が、周辺部に複数の段積み用突起を備えた枠状の平板部材からなり、平板状セッターを保持させた状態で多段に積層されたことを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the firing rack according to the first aspect, the setter holding means comprises a frame-shaped flat plate member having a plurality of stacking protrusions in the peripheral portion, and holds the flat setter. It is characterized in that it is laminated in multiple stages.
請求項5に記載の発明は、請求項1に記載の焼成用ラックにおいて、セッター保持手段が、複数の段積み用突起を備え対向配置された一対の直線部材と、各段積み用突起の上部凹面間に掛け渡された梁とからなり、これらの梁の上に平板状セッターを保持させた状態で多段に積層されたことを特徴とするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the firing rack according to the first aspect, the setter holding means includes a pair of linear members arranged to face each other with a plurality of stacking protrusions, and upper portions of the stacking protrusions. It consists of beams spanned between concave surfaces, and is laminated in multiple stages in a state where a flat plate-like setter is held on these beams.
なお、セッター保持手段を構成する部材が0.01〜30%のSiを含有するSi−SiCからなる場合には、その化学組成はSiC:70〜99%、Si:1〜30%であり、SiC+Siを100%としてさらにAl:0.01〜0.2%、Fe:0.01〜0.2%、Ca:0.01〜0.2%を含有するものであることが好ましい。請求項11に記載のように、平板状セッターの材質もまた0.01〜30%のSiを含有するSi−SiCであることが好ましい。
In addition, when the member which comprises a setter holding means consists of Si-SiC containing 0.01-30% Si, the chemical composition is SiC: 70-99%, Si: 1-30%, It is preferable that SiC + Si is 100% and further contains Al: 0.01 to 0.2%, Fe: 0.01 to 0.2%, and Ca: 0.01 to 0.2%. As described in
またセッター保持手段を構成する部材が再結晶SiCからなる場合には、その化学組成はSiC:99〜100%であり、SiCを100%としてさらにAl:0.01〜0.2%、Fe:0.01〜0.2%、Ca:0.01〜0.2%を含有するものであることが好ましい。 Further, when the member constituting the setter holding means is made of recrystallized SiC, the chemical composition is SiC: 99 to 100%, SiC is set to 100%, Al: 0.01 to 0.2%, Fe: It is preferable to contain 0.01 to 0.2% and Ca: 0.01 to 0.2%.
またセッター保持手段を構成する部材がSi3N4−SiCからなる場合には、その化学組成はSiC:70〜80%、Si3N4:20〜30%であり、SiC+Si3N4を100%としてさらにAl:0.1〜0.5%、Fe:0.1〜0.5%、Ca:0.01〜0.2%を含有するものであることが好ましい。Also when the members constituting the setter holding means comprises a Si 3 N 4 -SiC, the chemical composition SiC: 70~80%, Si 3 N 4: is 20~30%, SiC + Si 3 N 4 100 It is preferable to further contain Al: 0.1 to 0.5%, Fe: 0.1 to 0.5%, and Ca: 0.01 to 0.2%.
本発明の焼成用ラックは、0.01〜30%のSiを含有するSi−SiC、再結晶SiC、Si3N4−SiCの何れかの材質からなるセッター保持手段によって、複数枚の平板状セッターを、その外周側面の70〜100%を露出させた状態で保持するものである。これらの材質からなるセッター保持手段は一般的に用いられているアルミナ等に比較して熱輻射率が大きく、しかも平板状セッターの外周側面の70〜100%を露出させているため、平板状セッター上の電子セラミック素子に炉内の雰囲気温度を速やかに伝達することができる。従って多段焼成における各段の均熱性に優れる。Firing rack of the present invention, Si-SiC containing 0.01 to 30% Si, recrystallization SiC, by setter holding means composed of any of the material of the Si 3 N 4 -SiC, a plurality of plate-shaped The setter is held in a state where 70 to 100% of the outer peripheral side surface is exposed. The setter holding means made of these materials has a higher heat emissivity than the generally used alumina and the like, and 70 to 100% of the outer peripheral side surface of the flat plate setter is exposed. The atmosphere temperature in the furnace can be quickly transmitted to the upper electronic ceramic element. Therefore, it is excellent in the soaking | uniform-heating property of each stage in multistage baking.
また、これらの材質からなるセッター保持手段は一般的に用いられているアルミナ等に比較して高温条件下における強度が大きく、その分だけ小型軽量化を図ることができる。従って電子セラミック素子を多段焼成する際のエネルギー効率や量産効率に優れる。 Further, the setter holding means made of these materials has a higher strength under high-temperature conditions than that of generally used alumina or the like, and the size and weight can be reduced accordingly. Therefore, it is excellent in energy efficiency and mass production efficiency when the electronic ceramic element is fired in multiple stages.
また従来、各セッター間に突起部で空間を形成しながら、セッターを複数段に段積みしていく場合、段積みに耐えうる強度を確保するように形成された突起部が占める重量や体積が、エネルギー効率や量産効率の高効率化を妨げている問題があったが、請求項2の発明の焼成用ラックは、複数本の垂直支柱と、該垂直支柱の下端部を支持する下端支持枠と、該垂直支柱の上端部を支持する上端支持枠を有し、複数枚の平板状セッターを垂直方向で多段に保持するセッター保持機構を備える構造であり、段積みに耐えうる強度を確保するように形成された突起部が不要となり、従来に比べて、エネルギー効率や量産効率の高効率化を図ることができる。 Conventionally, when the setters are stacked in multiple stages while forming spaces between the setters, the weight and volume occupied by the protrusions formed to ensure the strength to withstand the stacking are However, the firing rack according to the invention of claim 2 has a plurality of vertical struts and a lower end support frame that supports the lower end portions of the vertical struts. And a structure including a setter holding mechanism for holding a plurality of flat plate-like setters in multiple stages in the vertical direction, and having an upper end support frame that supports the upper end portion of the vertical column, and ensuring strength that can withstand stacking. Thus, the projecting portion formed as described above becomes unnecessary, and energy efficiency and mass production efficiency can be improved as compared with the conventional case.
また、従来、各セッター間に突起部で空間を形成しながら、セッターを複数段に段積みしていく場合、最下段のセッターの下面全面が、炉体と、直接或いはトレーを介して接触し、炉体からの熱伝導の影響を大きく受けるため、例えば、最下段のセッターで熱処理を施された電子セラミック素子は、上段で熱処理を施された電子セラミック素子に比べて製品の歩留まりが悪い等、各段における均熱化が困難である問題があったが、請求項2の発明の焼成用ラックによれは、最下段のセッターの下部面と炉体との間にも空間が形成され、炉体からの熱伝導の影響を低減するとともに、該セッター保持機構は、各平板状セッターの外周側面の70〜100%を各垂直支柱の間から露出させる。これにより、焼結に有害なバインダー分解ガスの排出等、炉内ガスの流れが阻害されにくくなり、各段を構成するセッターへの熱伝達がより均一になるので、各段における均熱化を図ることができる。 Conventionally, when the setters are stacked in multiple stages while forming spaces between the setters with protrusions, the entire lower surface of the lowermost setter contacts the furnace body directly or via a tray. In order to be greatly affected by the heat conduction from the furnace body, for example, an electronic ceramic element subjected to heat treatment with the lowermost setter has a lower product yield than an electronic ceramic element subjected to heat treatment at the upper stage, etc. In addition, there was a problem that it is difficult to perform soaking at each stage, but according to the rack for firing of the invention of claim 2, a space is also formed between the lower surface of the lowermost setter and the furnace body, While reducing the influence of heat conduction from the furnace body, the setter holding mechanism exposes 70 to 100% of the outer peripheral side surface of each flat plate-like setter from between each vertical column. This makes it difficult for the flow of gas in the furnace, such as the discharge of binder decomposition gas harmful to sintering, to be disturbed, and the heat transfer to the setters that make up each stage becomes more uniform. Can be planned.
請求項3の発明によれば、セッターをより安定的に保持することができる。また、特に、中間垂直支柱間に梁を渡す構成によれば、該梁を介して各段のセッターの中央部への熱伝導が行われるため、角部垂直支柱からの熱伝導の影響を受けるセッターの縁部との均熱化を図ることができる。
According to invention of
請求項4の発明によれば、セッター保持手段が周辺部に複数の段積み用突起を備えた枠状の平板部材からなり、平板状セッターを保持させた状態で多段に積層した構成としたので、セッター保持手段の熱容量を小さくして電子セラミック素子を多段焼成する際のエネルギー効率や量産効率を高めることができる。また、炉内ガスとの接触性に優れ、多段焼成における各段の均熱性に優れる。
According to the invention of
請求項5記載の発明によれば、セッター保持手段が複数の段積み用突起を備え対向配置された一対の直線部材と、各段積み用突起の上部凹面間に掛け渡された梁とからなり、これらの梁の上に平板状セッターを保持させた状態で多段に積層した構成としたので、請求項4の発明と同様の効果を得ることができる。
According to the invention described in claim 5, the setter holding means comprises a pair of linear members provided with a plurality of stacking protrusions and arranged opposite to each other, and a beam spanned between the upper concave surfaces of the stacking protrusions. Since the multi-layered structure in which the flat setter is held on these beams is used, the same effect as that of the invention of
(第1の実施形態)
図1と図2は本発明の第1の実施形態を示すものである。本実施形態の焼成用ラック1は略立方体形状を有し、セッター保持手段は、4隅の垂直辺を構成する4本の角部垂直支柱2と、該4本の角部垂直支柱2(2a、2b、2c、2d)の下端部を支持する略ロ字状の下端支持枠4と、該4本の垂直支柱2の上端部を支持する略ロ字状の上端支持枠3から構成されている。図1に示すように、該焼成用ラック1は、平板状セッター7を挿入して使用するものである。(First embodiment)
1 and 2 show a first embodiment of the present invention. The
各角部垂直支柱2の内側面には、該平板状セッター7の挿入方向に対して平行に水平溝部21が形成され、セッター保持機構を構成している。平板状セッター7は、該水平溝部21位置に挿入されて保持される。該水平溝部21は複数形成されており、各水平溝部21に複数の平板状セッター7を保持させることにより、図2に示すような、多段焼成用焼成治具を構成することができる。このように、ラックに平板状セッターを挿入して多段焼成用焼成治具を構成することにより、従来の各セッター間に突起部で空間を形成しながらセッターを段積みしていく構成に比べて、エネルギー効率や量産効率の高効率化を図ることができる。セッター保持機構の形態は、該水平溝部21に限定されず、その他、角部垂直支柱2の内側面に形成した複数の凹部または凸部、あるいは、平板状セッターを挟んで対面する角部垂直支柱2間に渡した梁等の形状を採用してもよい。
A
本実施形態の焼成用ラック1は、隣接する角部垂直支柱間(2aと2b間、及び、2cと2d間)に垂直配置された中間垂直支柱5(5aと5b)を、平板状セッター7を挟む対面位置に対で備えている。該一対の中間垂直支柱(5aと5b)は、各々の内側面に複数の水平孔部51を有し、平板状セッター7を挟む対面位置で対をなす水平孔部51間には梁6が渡されている。該梁6の高さは、各水平溝部21に保持される平板状セッター7の中央部を下面から支持するように、配置されている。これにより、セッターをより安定的に保持することができるため、セッターの薄肉化を図ることができる。また、該梁を介して、各段のセッターの中央部への熱伝導が行われるため、角部垂直支柱2からの熱伝導の影響を受けるセッターの縁部との均熱化を図ることができる。ただし、例えば図3に示すように、中間垂直支柱5を備えない焼成用ラック1とすることもできる。
The
各角部垂直支柱2の内側面に形成された水平溝部21に保持された平板状セッター4の外周側面長さを、例えば図2に示すように、(L1+L2)×2とすると、本実施形態では、角部垂直支柱2の幅sと、中間垂直支柱5の幅tによって被覆される外周側面の割合が、{(s+t)×4} / {(L1+L2)×2}×100=5〜30%となり、平板状セッター4の外周側面の70〜95%は、焼成炉内で露出される構造を有している。これにより、各段のセッター全面における良好な炉内ガス流れを確保することができる。
If the outer peripheral side surface length of the flat plate-
また、図9に示す従来例のように、各セッター間に突起部8で空間を形成しながら、セッターを複数段に段積みしていく場合、最下段のセッターの下面全面が、焼成炉の炉体と、直接或いはトレーを介して接触し、炉体からの熱伝導の影響を大きく受けるため、例えば、最下段のセッターで熱処理を施された電子セラミック素子は、上段で熱処理を施された電子セラミック素子に比べて製品の歩留まりが悪い等、各段における均熱化が困難である問題があったが、本発明では、複数本の角部垂直支柱2および中間垂直支柱5(以下、垂直支柱という)と、該垂直支柱の下端部を支持する下端支持枠4と、該垂直支柱の上端部を支持する上端支持枠3を有し、該セッター保持機構は、該垂直支柱の内側面に形成した複数の水平溝部21からなる構成を採用することにより、最下段のセッターの下部面と炉体との間にも空間が形成され、炉体からの熱伝導の影響を低減することができる。
Further, as in the conventional example shown in FIG. 9, when the setters are stacked in a plurality of stages while forming spaces between the setters with the
なお、焼成用ラック自体が傾いた際にもセッターを安定保持しておく観点から、垂直支柱2、5の下端部および上端部は、各々、下端支持枠4および上端支持枠3に形成された嵌合部と嵌合して固定され、焼成ラック全体を水平な床面に対して30度傾斜させた際、下端支持枠に対する垂直支柱の傾斜角度が2°以下であることが好ましい。傾斜角度が2°以上の場合、使用時の振動が大きくなり、焼成時の炉内搬送に伴う振動で秘焼成物が損傷する問題が生じる危険性があるが、本発明の前記構成によれば、当該問題を効果的に回避することができる。
From the viewpoint of stably holding the setter even when the firing rack itself is tilted, the lower ends and the upper ends of the vertical support columns 2 and 5 are formed on the
上記のように、本発明の構成によれば、焼成炉の炉体からの熱伝導の影響が低減され、かつ、良好な空気流れが確保にされるため、各段を構成するセッターへの熱伝達がより均一になり、各段における均熱化を図ることができる。 As described above, according to the configuration of the present invention, since the influence of heat conduction from the furnace body of the firing furnace is reduced and a good air flow is ensured, the heat to the setter constituting each stage Transmission becomes more uniform, and soaking can be achieved at each stage.
(セッター保持手段の材質)
本発明の焼成用ラックは通常、不活性ガス雰囲気下で、1300〜1450℃程度の高温条件下で使用される。このため本発明においては、セッター保持手段が0.01〜30%のSiを含有するSi−SiC、再結晶SiC、Si3N4−SiCの何れかの材質から構成される。(Material of setter holding means)
The firing rack of the present invention is usually used under a high temperature condition of about 1300 to 1450 ° C. in an inert gas atmosphere. Therefore, in the present invention, Si-SiC setter holding means contains 0.01 to 30% Si, recrystallization SiC, Si 3
Si−SiCはSiCの粒子間にSiを含浸させたSi含浸SiCと呼ばれる材質である。その化学組成として、SiCを70〜99%、Siを1〜30%、更に、微量成分として外配で(SiC+Siを100%としてさらに)Alを0.01〜0.2%、Feを0.01〜0.2%、Caを0.01〜0.2%含有することが好ましい。Siの含有率が30%を超えると、強度の低下や熱輻射率の低下を招くので好ましくない。 Si-SiC is a material called Si-impregnated SiC in which Si is impregnated between SiC particles. As its chemical composition, SiC is 70 to 99%, Si is 1 to 30%, Al is 0.01 to 0.2%, Fe is 0.1 to 0.2%, and Fe is 0.1 to 0.2% as a trace component (with SiC + Si as 100%). It is preferable to contain 01 to 0.2% and Ca to 0.01 to 0.2%. If the Si content exceeds 30%, the strength and the heat radiation rate are lowered, which is not preferable.
また、算術平均による表面粗さがRa=0.1〜30μm、弾性率が200〜400GPa、強度が100〜400MPaで、室温における熱伝導率が150〜240W/m・k、気孔率が1%以下であることが好ましい。このような、化学組成および物性を有する材質とすることにより、焼成用ラック1の軽量化かつ高強度化および長寿命化を図ることができる。
In addition, the arithmetic average surface roughness is Ra = 0.1-30 μm, the elastic modulus is 200-400 GPa, the strength is 100-400 MPa, the thermal conductivity at room temperature is 150-240 W / m · k, and the porosity is 1%. The following is preferable. By using a material having such a chemical composition and physical properties, it is possible to reduce the weight, increase the strength, and extend the life of the
このSi−SiCからなるセッター保持手段の熱輻射率は、図4のグラフ中に実線に示すように、波長8μmで80〜100%、波長12μmで20〜40%、波長19μmで60〜80%であることが好ましい。熱輻射率は、化学組成と表面粗さにより規定することができ、本発明では前記のように、化学組成として、SiCを70〜99%、Siを1〜30%、更に、微量成分として外配でAlを0.01〜0.2%、Feを0.01〜0.2%、Caを0.01〜0.2%含有する構成を採用し、表面粗さをRa=0.1〜30μm、より好ましくは、Ra=10〜30μmとする構成を採用することにより、当該熱輻射率を実現している。なお、図4の破線は、化学組成として、従来のセッターの主成分として一般的に使用されるアルミナを採用した場合の熱輻射率である。図4に示すように、従来のセッターの主成分として一般的に使用されるアルミナに変えてSi−SiCを用いることにより、各構成部材(2、5、3、4)の熱輻射率を高め、炉内における各構成部材(2、3、4)からの輻射熱を効果的に利用してエネルギー効率の高い焼成を可能としている。 As shown by the solid line in the graph of FIG. 4, the thermal emissivity of the setter holding means made of Si—SiC is 80 to 100% at a wavelength of 8 μm, 20 to 40% at a wavelength of 12 μm, and 60 to 80% at a wavelength of 19 μm. It is preferable that The thermal emissivity can be defined by the chemical composition and the surface roughness. In the present invention, as described above, as the chemical composition, SiC is 70 to 99%, Si is 1 to 30%, and the trace component is external. The composition containing 0.01 to 0.2% Al, 0.01 to 0.2% Fe, and 0.01 to 0.2% Ca is adopted, and the surface roughness is Ra = 0.1. The thermal radiation rate is realized by adopting a configuration of Ra = 10-30 μm, more preferably Ra = 10-30 μm. In addition, the broken line of FIG. 4 is a heat radiation rate at the time of employ | adopting the alumina generally used as a main component of the conventional setter as a chemical composition. As shown in FIG. 4, the heat emissivity of each component (2, 5, 3, 4) is increased by using Si-SiC instead of alumina which is generally used as a main component of a conventional setter. The radiant heat from each constituent member (2, 3, 4) in the furnace is effectively used to enable firing with high energy efficiency.
セッター保持手段を構成する各構成部材(2、5、3、4)の表層には、化学組成としてSiO2を90%以上含有する厚さ1〜10μmの被膜を備えることが好ましい。該被膜により、雰囲気ガスによる各構成部材(2、5、3、4)の反応劣化を抑制し、焼成用ラックの長寿命化を図ることができる。It is preferable that the surface layer of each constituent member (2, 5, 3, 4) constituting the setter holding means is provided with a coating having a thickness of 1 to 10 μm containing 90% or more of SiO 2 as a chemical composition. With this coating, reaction deterioration of each component (2, 5, 3, 4) due to the atmospheric gas can be suppressed, and the lifetime of the firing rack can be extended.
上記したSi−SiCの他に、再結晶SiCまたはSi3N4−SiCを用いることもできる。再結晶SiCはSiCの粒子間を再結晶操作により融着させて緻密化したもので、その化学組成はSiC:99〜100%である。しかしSiCを100%としてさらにAl:0.01〜0.2%、Fe:0.01〜0.2%、Ca:0.1〜0.2%を微量成分として含有するものである。In addition to the Si—SiC described above, recrystallized SiC or Si 3 N 4 —SiC can also be used. Recrystallized SiC is obtained by fusing and densifying SiC particles by a recrystallization operation, and its chemical composition is SiC: 99 to 100%. However, SiC is 100% and further contains Al: 0.01 to 0.2%, Fe: 0.01 to 0.2%, and Ca: 0.1 to 0.2% as trace components.
またSi3N4−SiCはSi3N4をボンドとするSiCであり、Si−SiCよりも更に高温領域での使用に適する。その化学組成はSiC:70〜80%、Si3N4:20〜30%であり、SiC+Si3N4を100%としてさらにAl:0.1〜0.5%、Fe:0.1〜0.5%、Ca:0.01〜0.2%を含有するものである。なおこれらの3種類の材質は以下に説明する第2、第3の実施形態についても同様に採用される。Si 3 N 4 —SiC is SiC having Si 3 N 4 as a bond, and is more suitable for use in a higher temperature region than Si—SiC. Its chemical composition SiC: 70~80%, Si 3 N 4: 20 to 30%, even Al and SiC + Si 3 N 4 as 100%: 0.1~0.5%, Fe: 0.1~0 0.5%, Ca: 0.01-0.2% is contained. These three types of materials are similarly adopted in the second and third embodiments described below.
なお、平板状セッター7の材質は特に限定されるものではないが、使用温度に耐えるためにはセッター保持手段と同じ材質であることが好ましく、特に0.01〜30%のSiを含有するSi−SiCであることが好ましい。この材質は高温強度が大きいため、セッターの薄肉化を図ることができるからである。平板状セッター7の形状は必ずしも平坦な板とする必要はなく、例えばハニカム状としたり、メッシュ状としたりすることも可能である。これらの形状とすれば平板状セッター7を貫通して炉内ガスが流れるので、より均熱化を図ることができる。なお焼成温度が比較的低温である場合には、チタンなどの耐熱金属製のメッシュを採用することもできる。
The material of the
(第2の実施形態)
図5と図6は、本発明の第2の実施形態を示すものである。本実施形態の焼成用ラック1は、セッター保持手段が、周辺部に複数の段積み用突起11を備えた枠状の平板部材10からなるものである。図5の実施形態では、長方形の平板部材10は左右両側に四角形の孔12を備え、この部分に平板状セッター7が載せられる。平板部材10の一辺の左右両端と対向する辺の中央部には段積み用突起11が突設され、孔12を囲む位置には段積み用突起11よりも低い位置決め用突起13が突設されている。(Second Embodiment)
5 and 6 show a second embodiment of the present invention. In the
図6はこのセッター保持手段に平板状セッター7を保持させ、多段に積層した状態の側面図であり、平板状セッター7は点線で表示してある。このようにこの実施形態においても、平板状セッター7の外周側面の70%以上は、焼成炉内で露出される。またその材質は熱輻射率の高いSi−SiC、再結晶SiC、Si3N4−SiCの何れかであるから、第1の実施形態と同様に優れた均熱性を確保することができる。また、セッター保持手段に平板状セッター7を保持させた上で段積みすることができるので、第1の実施形態に比較して取り扱い性に優れる利点がある。FIG. 6 is a side view showing a state in which the setter holding means holds the
(第3の実施形態)
図7と図8は、本発明の第3の実施形態を示すものである。本実施形態の焼成用ラック1は、セッター保持手段が、複数の段積み用突起15を備え対向配置された一対の直線部材16と、各段積み用突起15の上部凹面17間に掛け渡された梁18とからなるものである。段積み用突起15は山型の突起であり、その下側には凹部19が形成されている。梁18は断面角型の棒状体であり、その両端が段積み用突起15の上部凹面17に嵌め込まれ、その上に平板状セッター7が載せられる。(Third embodiment)
7 and 8 show a third embodiment of the present invention. In the
図8はこれらの梁18の上に平板状セッター7を保持させ、多段に積層した状態の側面図であり、平板状セッター7は点線で表示してある。図8のように下側の凹部19は梁18の上側に嵌め込まれ、積層状態を安定させる。
FIG. 8 is a side view showing a state in which the flat plate-
図8に示したように、この実施形態においては、平板状セッター7の外周側面の約100%を焼成炉内で露出させることができる。またその材質は熱輻射率の高いSi−SiC、再結晶SiC、Si3N4−SiCの何れかであるから、第1の実施形態と同様に優れた均熱性を確保することができる。第3の実施形態のものも、セッター保持手段に平板状セッター7を保持させた上で段積みすることができるので、第1の実施形態に比較して取り扱い性に優れる利点がある。As shown in FIG. 8, in this embodiment, about 100% of the outer peripheral side surface of the
本発明の焼成用ラックに、150mm×150mm×2mmの平板状セッターを挿入して、15段積み構造の焼成治具を構成したもの(実施例1)と、150mm×150mm×5mmのセッターで上面周縁に15mmの突起部を有するものを15段に積み上げて構成したもの(比較例1)を使用して、同一の焼成条件下で、セラミックコンデンサーの焼成(1300℃、10時間)を行った。表1には、各段における製品歩留まりを調べた結果(「製品歩留まり(%)」)、各段を構成するセッターの端部と中央部の温度差を測定した結果(「セッター温度差(℃)」)、最上段のセッター中央部の温度と各段を構成するセッター中央部の温度差(「セッター中央温度差(℃)」を、各々示している。 A plate setter of 150 mm × 150 mm × 2 mm was inserted into the baking rack of the present invention to form a baking jig having a 15-layer structure (Example 1), and a setter of 150 mm × 150 mm × 5 mm A ceramic capacitor was fired (1300 ° C., 10 hours) under the same firing conditions using a structure (Comparative Example 1) in which 15 mm protrusions on the periphery were stacked in 15 steps. Table 1 shows the results of examining the product yield at each stage (“Product Yield (%)”), and the results of measuring the temperature difference between the end and the center of the setter constituting each stage (“Setter temperature difference (° C. ) "), The temperature of the center of the uppermost setter and the temperature difference of the center of the setter constituting each stage (" setter central temperature difference (° C) ".
表1に示すように、本発明の焼成用ラックを使用することにより、各段における均熱化を図り、製品歩留まりを向上することができる。 As shown in Table 1, by using the firing rack of the present invention, it is possible to achieve a uniform temperature at each stage and improve the product yield.
材質の影響を調べるため、表2に示す各成分比で、本発明の請求項1に係る焼成用ラックを構成し(実施例2〜6、比較例2〜4)、150mm×150mm×2mmの平板状セッターを挿入して、15段積み構造の焼成治具を構成した。これを使用して、同一の焼成条件下で、セラミックコンデンサーの焼成(1300℃、10時間)を行った。表2には、実施例2〜6、比較例2〜4に係る焼成用ラックの物性(弾性率、曲げ強度、熱伝導率、気孔率、輻射率)を測定した結果、中断の製品歩留まり調べた結果、焼成用ラック自体の寿命(「多段棚組の寿命(回)」)を、各々示している。
In order to investigate the influence of the material, the racks for firing according to
表2に示す実施例2、3、4は0.01〜30%のSiを含有するSi−SiC、実施例5は再結晶SiC、実施例6はSi3N4−SiCであり、比較例2はSi含有率が過剰のSi−SiC、比較例3はアルミナ、比較例4はアルミナーシリカである。表2に示すように、0.01〜30%のSiを含有するSi−SiC、再結晶SiC、Si3N4−SiCの何れかの材質で請求項1に係る焼成用ラックを構成することにより、製品歩留まりの向上および、焼成用ラックの長寿命化を図ることができる。一方、比較例2〜4の化学組成を有する部材で、本発明の請求項1に係る焼成用ラックを構成した場合、製品歩留まりの悪化とともに、特に棚組み寿命の顕著な低下が観察された。Examples 2, 3, and 4 shown in Table 2 are Si-SiC containing 0.01 to 30% Si, Example 5 is recrystallized SiC, Example 6 is Si 3 N 4 -SiC, and Comparative Example 2 is Si-SiC having an excessive Si content, Comparative Example 3 is alumina, and Comparative Example 4 is alumina-silica. As shown in Table 2, configuring Si-SiC containing 0.01 to 30% Si, recrystallization SiC, the firing rack according to
1 焼成用ラック
2(2a、2b、2c、2d)角部垂直支柱
21 水平溝部
3 上端支持枠
4 下端支持枠
5(5aと5b)中間垂直支柱
51 水平孔部
6 梁
7 平板状セッター
8 突起部
10 平板部材
11 段積み用突起
12 四角形の孔
13 位置決め用突起
15 段積み用突起
16 直線部材
17 上部凹面
18 梁
19 凹部DESCRIPTION OF
Claims (11)
該セッター保持機構が、垂直支柱の内側面に形成した複数の凹部または凸部、あるいは、平板状セッターを挟んで対面する垂直支柱間に渡した梁、の少なくとも何れかからなることを特徴とする請求項1に記載の焼成用ラック。The setter holding means has a plurality of vertical columns provided with a setter holding mechanism, a lower end support frame that supports the lower end portion of the vertical column, and an upper end support frame that supports the upper end portion of the vertical column,
The setter holding mechanism is composed of at least one of a plurality of concave portions or convex portions formed on the inner surface of the vertical column, or a beam passed between the vertical columns facing each other across the flat plate-like setter. The firing rack according to claim 1.
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