KR101726912B1

KR101726912B1 - 소성용 랙

Info

Publication number: KR101726912B1
Application number: KR1020137001813A
Authority: KR
Inventors: 츠네오 고미야마; 히로유키 홋타; 노부히로 마츠모토
Original assignee: 엔지케이 인슐레이터 엘티디; 엔지케이 어드렉 가부시키가이샤
Priority date: 2010-07-26
Filing date: 2011-07-25
Publication date: 2017-04-13
Also published as: CN103097845A; KR20130130676A; JP5722897B2; MY184778A; JPWO2012014835A1; CN103097845B; TWI528013B; TW201224382A; WO2012014835A1

Abstract

복수 매의 평판형 세터를 세터 유지 수단에 의해 수직 방향으로 다단으로 유지하여, 전자 세라믹 소자를 다단 소성하기 위한 소성용 랙이다. 세터 유지 수단이, 0.01∼30%의 Si를 함유하는 Si-SiC, 재결정 SiC, Si₃N₄-SiC 중 어느 하나의 재질로 이루어지고, 이 세터 유지 수단은, 각 평판형 세터를 그 외주측면의 70∼100%를 노출시킨 상태로 유지한다. 이에 따라, 에너지 효율이나 양산 효율이 우수하고, 또한, 다단 소성에 있어서의 각 단의 균열성이 우수한 소성용 랙으로 된다.

Description

소성용 랙{RACK FOR FIRING}

본 발명은, 주로 전자 세라믹 소자의 다단 소성에 알맞은 소성용 랙에 관한 것이다.

일반적으로, 전자 세라믹 소자는, 주원료로 되는 세라믹스의 미분체에 소결 조제나 성형 조제를 첨가하여 혼합한 후, 성형에 의해 미소성 소자로 하고, 해당 미소성 소자를 세터라고 불리는 세라믹제의 판에 얹어 놓고 소성로에 장입하고, 노 내를 소정의 온도와 분위기 조건으로 제어하면서 소성함으로써 제조된다.

세터는 통상적으로 복수 단으로 중첩하여 사용되며, 복수 단 중첩되는 세터 사이에, 각각의 공간을 형성하는 구조로서, 예컨대, 도 9에 도시한 바와 같이, 상면 주연부에 돌기부(8)를 형성한 트레이에, 평판형 세터를 감합시킨 것을 중첩해가는 구조(특허문헌 1)가 개시되어 있다. 그 외에, 세터 자체의 상면 주연부에, 단쌓기를 견딜 수 있는 강도를 확보하도록 형성된 주벽부를 형성하여 접시형으로 하고, 이 접시형 세터를 적층하는 구조도 알려져 있다(특허문헌 2).

그러나 도 9에 도시한 바와 같이 트레이에 세터를 완전히 감입한 구조에서는, 세터의 외주측면이 트레이에 의해 덮여지게 된다. 아울러 세터를 단쌓기하여 가는 경우, 돌기부(8)에 의해 노내 가스의 흐름이 저해될 뿐 아니라, 최하단의 세터의 하면 전면이, 노체와 직접 또는 트레이를 통해 접촉하여, 노체로부터의 열전도의 영향을 크게 받기 때문에, 각 단에 있어서의 균열화가 곤란하며, 예컨대, 최하단의 세터에서 열처리를 실시한 전자 세라믹 소자는, 상단에서 열처리를 실시한 전자 세라믹 소자에 비해서, 제품의 수율이 나쁘다고 하는 문제가 있었다.

또한, 특허문헌 2와 같이 주위에 접시형 세터를 단쌓기하여 가는 경우, 주벽부에 의해 노내 가스의 흐름이 저해될 뿐 아니라, 단쌓기를 견딜 수 있는 강도를 확보하도록 형성된 주벽부가 세터 전체에 대하여 차지하는 중량이나 체적이, 에너지 효율이나 양산 효율의 고효율화를 방해한다고 하는 문제가 있었다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 2000-74571호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 2009-227527호 공보

따라서 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하여, 전자 세라믹 소자를 다단 소성할 때의 에너지 효율이나 양산 효율이 우수하고, 또한 다단 소성에 있어서의 각 단의 균열성이 우수한 소성용 랙을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 본 발명의 소성용 랙은, 복수 매의 평판형 세터를 세터 유지 수단에 의해 수직 방향으로 다단으로 유지하는 소성용 랙으로서, 상기 세터 유지 수단이, 0.01∼30 wt%의 Si를 함유하는 Si-SiC, 재결정 SiC, Si₃N₄-SiC 중 어느 하나의 재질로 이루어지고, 상기 세터 유지 수단은, 구멍의 주변부에 복수의 단쌓기용 돌기와, 이보다 낮은 위치 결정용 돌기가 돌출되어 마련된 프레임형의 평판 부재로 이루어지고, 평판형 세터를 유지시킨 상태로 다단으로 적층되고, 각 평판형 세터를 그 외주측면의 70∼100%를 노출시킨 상태로 유지하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 세터 유지 수단을 구성하는 부재가 0.01∼30 wt%의 Si를 함유하는 Si-SiC로 이루어지는 경우에는, 그 화학 조성은 SiC: 70∼99 wt%, Si: 1∼30 wt%이고, SiC + Si를 100 wt%로 할 때, Al: 0.01∼0.2 wt%, Fe: 0.01∼0.2 wt%, Ca: 0.01∼0.2 wt%를 더 함유하는 것이 바람직하다. 청구항 7에 기재된 바와 같이, 평판형 세터의 재질도 또한 0.01∼30 wt%의 Si를 함유하는 Si-SiC인 것이 바람직하다.

또한 세터 유지 수단을 구성하는 부재가 재결정 SiC로 이루어지는 경우에는, 그 화학 조성은 SiC: 99∼100 wt%이고, SiC를 100 wt%로 할 때, Al: 0.01∼0.2 wt%, Fe: 0.01∼0.2 wt%, Ca: 0.01∼0.2 wt%를 더 함유하는 것이 바람직하다.

또한 세터 유지 수단을 구성하는 부재가 Si₃N₄-SiC로 이루어지는 경우에는, 그 화학 조성은 SiC: 70∼80 wt%, Si₃N₄: 20∼30 wt%이고, SiC + Si₃N₄를 100 wt%로 할 때, Al: 0.1∼0.5 wt%, Fe: 0.1∼0.5 wt%, Ca: 0.01∼0.2 wt%를 더 함유하는 것이 바람직하다.

본 발명의 소성용 랙은, 0.01∼30 wt%의 Si를 함유하는 Si-SiC, 재결정 SiC, Si₃N₄-SiC 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 세터 유지 수단에 의해서, 복수 매의 평판형 세터를, 그 외주측면의 70∼100%를 노출시킨 상태로 유지하는 것이다. 이들 재질로 이루어지는 세터 유지 수단은 일반적으로 이용되고 있는 알루미나 등에 비하여 열복사율이 크고, 아울러 평판형 세터의 외주측면의 70∼100%를 노출시키고 있기 때문에, 평판형 세터 상의 전자 세라믹 소자에 노내의 분위기 온도를 조속히 전달할 수 있다. 따라서 다단 소성에 있어서의 각 단의 균열성이 우수하다.

또한, 이들 재질로 이루어지는 세터 유지 수단은 일반적으로 이용되고 있는 알루미나 등에 비하여 고온 조건 하에서 강도가 크고, 그 만큼 소형 경량화를 도모할 수 있다. 따라서 전자 세라믹 소자를 다단 소성할 때의 에너지 효율이나 양산 효율이 우수하다.

또한, 본 발명에 따르면, 세터 유지 수단이 구멍의 주변부에 복수의 단쌓기용 돌기와, 이보다 낮은 위치 결정용 돌기가 돌출되어 마련된 프레임형의 평판 부재로 이루어지고, 평판형 세터를 유지시킨 상태로 다단으로 적층한 구성으로 했기 때문에, 세터 유지 수단의 열용량을 작게 하여 전자 세라믹 소자를 다단 소성할 때의 에너지 효율이나 양산 효율을 높일 수 있다. 또한, 노내 가스와의 접촉성이 우수하여, 다단 소성에 있어서의 각 단의 균열성이 우수하다.

도 1은 제1 참조 형태의 소성용 랙을 도시하는 전체 사시도이다.
도 2는 평판형 세터를 소성용 랙에 삽입한 상태를 도시하는 사시도이다.
도 3은 제1 참조 형태의 변형예를 도시하는 전체 사시도이다.
도 4는 본 발명의 세터 유지 수단을 구성하는 Si-SiC의 열복사율의 그래프이다.
도 5는 본 발명의 소성용 랙을 도시하는 전체 사시도이다.
도 6은 평판형 세터를 소성용 랙에 삽입한 상태를 도시하는 측면도이다.
도 7은 제2 참조 형태의 소성용 랙을 도시하는 전체 사시도이다.
도 8은 평판형 세터를 소성용 랙에 삽입한 상태를 도시하는 측면도이다.
도 9는 종래의 세터를 복수 단으로 중첩한 상태의 설명도이다.

이하에, 본 발명의 실시형태를, 참조 형태와 함께 설명한다.
(제1 참조 형태)

도 1 및 도 2는 본 발명의 제1 참조 형태를 도시하는 것이다. 본 참조 형태의 소성용 랙(1)은 대략 입방체 형상을 갖고, 세터 유지 수단은, 네 모서리의 수직 변을 구성하는 4개의 각부 수직 지주(2)와, 이들 4개의 각부 수직 지주(2; 2a, 2b, 2c, 2d)의 하단부를 지지하는 대략 "ㅁ"자형의 하단 지지 프레임(4)과, 상기 4개의 수직 지주(2)의 상단부를 지지하는 대략 "ㅁ"자형의 상단 지지 프레임(3)으로 구성되어 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 해당 소성용 랙(1)은, 평판형 세터(7)를 삽입하여 사용하는 것이다.

각각의 각부(角部) 수직 지주(2)의 내측면에는, 해당 평판형 세터(7)의 삽입 방향에 대하여 평행하게 수평 홈부(21)가 형성되어, 세터 유지 기구를 구성하고 있다. 평판형 세터(7)는, 해당 수평 홈부(21) 위치에 삽입되어 유지된다. 해당 수평 홈부(21)는 복수 형성되어 있고, 각 수평 홈부(21)에 복수의 평판형 세터(7)를 유지시킴으로써, 도 2에 도시한 바와 같은, 다단 소성용 소성 지그를 구성할 수 있다. 이와 같이, 랙에 평판형 세터를 삽입하여 다단 소성용 소성 지그를 구성함으로써, 종래의 각 세터 사이에 돌기부에 의해 공간을 형성하면서 세터를 단쌓기하여 가는 구성에 비해서, 에너지 효율이나 양산 효율의 고효율화를 도모할 수 있다. 세터 유지 기구의 형태는, 상기 수평 홈부(21)에 한정되지 않으며, 기타, 각부 수직 지주(2)의 내측면에 형성한 복수의 오목부 또는 볼록부, 또는 평판형 세터를 사이에 두고 대면하는 각부 수직 지주(2) 사이에 걸쳐진 빔 등의 형상을 채용하더라도 좋다.

본 참조 형태의 소성용 랙(1)은, 인접하는 각부 수직 지주 사이(2a와 2b 사이, 그리고 2c와 2d 사이)에 수직 배치된 중간 수직 지주(5; 5a와 5b)를, 평판형 세터(7)를 사이에 두는 대면 위치에 쌍으로 구비하고 있다. 상기 한 쌍의 중간 수직 지주(5a와 5b)는, 각각의 내측면에 복수의 수평 구멍부(51)를 갖고, 평판형 세터(7)를 사이에 두는 대면 위치에서 쌍을 이루는 수평 구멍부(51) 사이에는 빔(6)이 걸쳐져 있다. 이 빔(6)의 높이는, 각 수평 홈부(21)에 유지되는 평판형 세터(7)의 중앙부를 하면에서 지지하도록 배치되어 있다. 이에 따라, 세터를 보다 안정적으로 유지할 수 있으므로, 세터의 박육화를 도모할 수 있다. 또한, 상기 빔을 통해, 각 단의 세터의 중앙부에의 열전도가 행해지기 때문에, 각부 수직 지주(2)로부터의 열전도의 영향을 받는 세터의 가장자리와의 균열화를 도모할 수 있다. 다만, 예컨대 도 3에 도시한 바와 같이, 중간 수직 지주(5)를 구비하지 않는 소성용 랙(1)으로 할 수도 있다.

각각의 각부 수직 지주(2)의 내측면에 형성된 수평 홈부(21)에 유지된 평판형 세터(7)의 외주 측면 길이를, 예컨대 도 2에 도시한 바와 같이, (L1+L2)×2라고 하면, 본 참조 형태에서는, 각부 수직 지주(2)의 폭 s와, 중간 수직 지주((5)의 폭 t에 의해서 피복되는 외주 측면의 비율이, {(s+t)×4}/{(L1+L2)×2}×100= 5∼30%가 되고, 평판형 세터(7)의 외주 측면의 70∼95%는, 소성로 내에서 노출되는 구조를 갖고 있다. 이에 따라, 각 단의 세터 전면에서의 양호한 노내 가스 흐름을 확보할 수 있다.

또한, 도 9에 도시하는 종래예에서와 같이, 각 세터 사이에 돌기부(8)에 의해 공간을 형성하면서, 세터를 복수 단으로 단쌓기하여 가는 경우, 최하단의 세터의 하면 전면이, 소성로의 노체와, 직접 또는 트레이를 통해 접촉하여, 노체로부터의 열전도의 영향을 크게 받기 때문에, 예컨대, 최하단의 세터에서 열처리를 실시한 전자 세라믹 소자는, 상단에서 열처리를 실시한 전자 세라믹 소자에 비해서 제품의 수율이 나쁜 등, 각 단에서의 균열화가 곤란하다는 문제가 있었지만, 본 발명에서는, 복수 개의 각부 수직 지주(2) 및 중간 수직 지주(5; 이하, 수직 지주라 함)와, 상기 수직 지주의 하단부를 지지하는 하단 지지 프레임(4)과, 상기 수직 지주의 상단부를 지지하는 상단 지지 프레임(3)을 갖고, 상기 세터 유지 기구는, 상기 수직 지주의 내측면에 형성된 복수의 수평 홈부(21)로 이루어지는 구성을 채용함으로써, 최하단의 세터의 하부면과 노체의 사이에도 공간이 형성되어, 노체로부터의 열전도의 영향을 저감할 수 있다.

또한, 소성용 랙 자체가 기운 때에도 세터를 안정적으로 유지해 두는 관점에서, 수직 지주(2, 5)의 하단부 및 상단부는, 각각, 하단 지지 프레임(4) 및 상단 지지 프레임(3)에 형성된 감합부와 감합되어 고정되고, 소성 랙 전체를 수평인 바닥면에 대하여 30도 경사지게 했을 때, 하단 지지 프레임에 대한 수직 지주의 경사 각도가 2° 이하인 것이 바람직하다. 경사 각도가 2° 이상인 경우, 사용 시의 진동이 커져, 소성 시의 노내 반송에 따른 진동으로 피소성물이 손상되는 문제가 생길 위험성이 있지만, 본 발명의 상기 구성에 따르면, 이러한 문제를 효과적으로 회피할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 구성에 따르면, 소성로의 노체로부터의 열전도의 영향이 저감되고, 또한, 양호한 공기 흐름이 확보되기 때문에, 각 단을 구성하는 세터에의 열전달이 보다 균일하게 되어, 각 단에 있어서의 균열화를 도모할 수 있다.

(세터 유지 수단의 재질)

본 발명의 소성용 랙은 통상, 불활성 가스 분위기 하에서, 1300∼1450℃ 정도의 고온 조건하에서 사용된다. 이 때문에 본 발명에 있어서는, 세터 유지 수단이 0.01∼30 wt%의 Si를 함유하는 Si-SiC, 재결정 SiC, Si₃N₄-SiC 중 어느 하나의 재질로 구성된다.

Si-SiC는 SiC의 입자 사이에 Si를 함침시킨 Si 함침 SiC로 불리는 재질이다. 그 화학 조성으로서, SiC를 70∼99 wt%, Si를 1∼30 wt%, 아울러, 미량 성분으로서 외(外)비율로(SiC+Si를 100 wt%로 하고, 추가로) Al을 0.01∼0.2 wt%, Fe를 0.01∼0.2 wt%, Ca를 0.01∼0.2 wt% 함유하는 것이 바람직하다. Si의 함유율이 30 wt%를 넘으면, 강도의 저하나 열복사율의 저하를 초래하기 때문에 바람직하지 않다.

또한, 산술 평균에 의한 표면 거칠기가 Ra=0.1∼30 ㎛, 탄성률이 200∼400 GPa, 강도가 100∼400 MPa이며, 실온에서의 열전도율이 150∼240 W/mㆍk, 기공률이 1% 이하인 것이 바람직하다. 이러한, 화학 조성 및 물성을 갖는 재질로 함으로써, 소성용 랙(1)의 경량화 또한 고강도화 및 장기 수명화를 도모할 수 있다.

이 Si-SiC로 이루어지는 세터 유지 수단의 열복사율은, 도 4의 그래프에 실선으로 도시한 바와 같이, 파장 8 ㎛에서 80∼100%, 파장 12 ㎛에서 20∼40%, 파장 19 ㎛에서 60∼80%인 것이 바람직하다. 열복사율은, 화학 조성과 표면 거칠기에 의해 규정할 수 있고, 본 발명에서는 상기한 바와 같이, 화학 조성으로서, SiC를 70∼99 wt%, Si를 1∼30 wt%, 아울러, 미량 성분으로서 외비율로 Al을 0.01∼0.2 wt%, Fe를 0.01∼0.2 wt%, Ca를 0.01∼0.2 wt% 함유하는 구성을 채용하고, 표면 거칠기를 Ra=0.1∼30 ㎛, 보다 바람직하게는, Ra=10∼30 ㎛으로 하는 구성을 채용함으로써, 상기 열복사율을 실현하고 있다. 도 4의 파선은, 화학 조성으로서, 종래의 세터의 주성분으로서 일반적으로 사용되는 알루미나를 채용한 경우의 열복사율이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 종래의 세터의 주성분으로서 일반적으로 사용되는 알루미나 대신에 Si-SiC를 이용함으로써, 각 구성 부재(2, 5, 3, 4)의 열복사율을 높여, 노내에서의 각 구성 부재(2, 3, 4)로부터의 복사열을 효과적으로 이용하여 에너지 효율이 높은 소성을 가능하게 하고 있다.

세터 유지 수단을 구성하는 각 구성 부재(2, 5, 3, 4)의 표층에는, 화학 조성으로서 SiO₂를 90 wt% 이상 함유하는 두께 1∼10 ㎛의 피막을 갖는 것이 바람직하다. 이 피막에 의해, 분위기 가스에 의한 각 구성 부재(2, 5, 3, 4)의 반응 열화를 억제하여, 소성용 랙의 장기 수명화를 도모할 수 있다.

상기한 Si-SiC 외에, 재결정 SiC 또는 Si₃N₄-SiC을 이용할 수도 있다. 재결정 SiC은 SiC의 입자 사이를 재결정 조작에 의해 융착시켜 치밀화한 것으로, 그 화학 조성은 SiC: 99∼100 wt%이다. 그러나 SiC를 100 wt%로 할 때, Al: 0.01∼0.2 wt%, Fe: 0.01∼0.2 wt%, Ca: 0.01∼0.2 wt%를 미량 성분으로서 더 함유한다.

또한 Si₃N₄-SiC은 Si₃N₄을 본드로 하는 SiC이며, Si-SiC보다 더욱 고온 영역에서 사용하기에 적당하다. 그 화학 조성은 SiC: 70∼80 wt%, Si₃N₄: 20∼30 wt%이며, SiC+Si₃N₄를 100 wt%로 할 때, Al: 0.1∼0.5 wt%, Fe: 0.1∼0.5 wt%, Ca: 0.01∼0.2 wt%를 더 함유한다. 이들 3 종류의 재질은 이하에 설명하는 제2 및 제3 실시형태에 관해서도 마찬가지로 채용된다.

또한, 평판형 세터(7)의 재질은 특별히 한정되지 않지만, 사용 온도에 견디기 위해서는 세터 유지 수단과 동일한 재질인 것이 바람직하며, 특히 0.01∼30 wt%의 Si를 함유하는 Si-SiC인 것이 바람직하다. 그 이유는, 이 재질이 고온 강도가 커서, 세터의 박육화를 도모할 수 있기 때문이다. 평판형 세터(7)의 형상을 반드시 평탄한 판으로 할 필요는 없으며, 예컨대 허니컴형으로 하거나, 메쉬 형상으로 하는 것도 가능하다. 이들 형상으로 하면, 평판형 세터(7)를 관통하여 노내 가스가 흐르기 때문에, 보다 균열화를 도모할 수 있다. 또 소성 온도가 비교적 저온인 경우에는, 티탄 등의 내열 금속제의 메쉬를 채용할 수도 있다.

(본 발명의 실시형태)

도 5 및 도 6은, 본 발명의 실시형태를 도시하는 것이다. 본 실시형태의 소성용 랙(1)은, 세터 유지 수단이, 주변부에 복수의 단쌓기용 돌기(11)를 갖춘 프레임형의 평판 부재(10)로 이루어지는 것이다. 도 5의 실시형태에서는, 직사각형의 평판 부재(10)가 좌우 양측에 사각형의 구멍(12)을 갖고, 이 부분에 평판형 세터(7)가 놓인다. 평판 부재(10)의 한 변의 좌우 양단과 대향하는 변의 중앙부에는 단쌓기용 돌기(11)가 돌출 설치되고, 구멍(12)을 둘러싸는 위치에는 단쌓기용 돌기(11)보다 낮은 위치 결정용 돌기(13)가 돌출 설치되어 있다.

도 6은 이 세터 유지 수단에 평판형 세터(7)를 유지시켜, 다단으로 적층한 상태의 측면도이며, 평판형 세터(7)는 점선으로 표시되어 있다. 이와 같이 본 실시형태에 있어서도, 평판형 세터(7)의 외주측면의 70% 이상은, 소성로 내에서 노출된다. 또한 그 재질은 열복사율이 높은 Si-SiC, 재결정 SiC, Si₃N₄-SiC 중 어느 하나이므로, 제1 참조 형태와 같이 우수한 균열성을 확보할 수 있다. 또한, 세터 유지 수단에 평판형 세터(7)를 유지시킨 후에 단쌓기를 할 수 있기 때문에, 제1 참조 형태에 비교하여 취급성이 우수하다는 이점이 있다.

(제2 참조 형태)

도 7 및 도 8은, 본 발명의 제2 참조 형태를 도시하는 것이다. 본 참조 형태의 소성용 랙(1)은, 세터 유지 수단이, 복수의 단쌓기용 돌기(15)를 가지며 대향 배치된 한 쌍의 직선 부재(16)와, 각 단쌓기용 돌기(15)의 상부 오목면(17) 사이에 걸쳐진 빔(18)을 포함한다. 단쌓기용 돌기(15)는 산형의 돌기이며, 그 아래쪽에는 오목부(19)가 형성되어 있다. 빔(18)은 단면 각형의 봉형체이며, 그 양단이 단쌓기용 돌기(15)의 상부 오목면(17)에 감입되고, 그 위에 평판형 세터(7)가 놓인다.

도 8은 이들 빔(18)의 위에 평판형 세터(7)를 유지시키고, 다단으로 적층한 상태의 측면도이며, 평판형 세터(7)는 점선으로 표시되어 있다. 도 8에서와 같이, 아래쪽의 오목부(19)는 빔(18)의 상측에 감입되어, 적층 상태를 안정시킨다.

도 8에 도시한 바와 같이, 제2 참조 형태에 있어서는, 평판형 세터(7)의 외주측면의 약 100%를 소성로 내에서 노출시킬 수 있다. 또한 그 재질은 열복사율이 높은 Si-SiC, 재결정 SiC, Si₃N₄-SiC 중 어느 것이므로, 제1 참조 형태에서와 마찬가지로 우수한 균열성을 확보할 수 있다. 제2 참조 형태의 것도, 세터 유지 수단에 평판형 세터(7)를 유지시킨 후에 단쌓기 할 수 있기 때문에, 제1 참조 형태에 비교하여 취급성이 우수하다는 이점이 있다.

실시예

본 발명의 소성용 랙에, 150 ㎜×150 ㎜×2 ㎜의 평판형 세터를 삽입하고, 15단 쌓은 구조의 소성 지그를 구성한 것(실시예 1)과, 150 ㎜×150 ㎜×5 ㎜의 세터로서 상면 주연부에 15 mm의 돌기부를 갖는 것을 15단으로 쌓아 올려 구성한 것(비교예 1)을 사용하여, 동일한 소성 조건 하에서, 세라믹 콘덴서의 소성(1300℃, 10시간)을 행했다. 표 1에는, 각 단에 있어서의 제품 수율을 조사한 결과(「제품 수율(%)」), 각 단을 구성하는 세터의 단부와 중앙부의 온도차를 측정한 결과(「세터 온도차(℃)」), 최상단의 세터 중앙부의 온도와 각 단을 구성하는 세터 중앙부의 온도차(「세터 중앙 온도차(℃)」를 각각 나타내고 있다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 소성용 랙을 사용함으로써, 각 단에 있어서의 균열화를 도모하여, 제품 수율을 향상시킬 수 있다.

재질의 영향을 조사하기 위해서, 표 2에 도시하는 각 성분비로, 본 발명의 청구항 1에 따른 소성용 랙을 구성하고(실시예 2∼6, 비교예 2∼4), 150 ㎜×150 ㎜×2 ㎜의 평판형 세터를 삽입하여, 15단 쌓기 구조의 소성 지그를 구성했다. 이것을 사용하여, 동일한 소성 조건하에서, 세라믹 콘덴서의 소성(1300℃, 10시간)을 행했다. 표 2에는, 실시예 2∼6, 비교예 2∼4에 따른 소성용 랙의 물성(탄성률, 벤딩 강도, 열전도율, 기공률, 복사율)을 측정한 결과, 중단(中段)의 제품 수율을 조사한 결과, 소성용 랙 자체의 수명(「다단 선반 조립체의 수명(회)」)을, 각각 나타내고 있다.

표 2에 나타내는 실시예 2, 3, 4는 0.01∼30 wt%의 Si를 함유하는 Si-SiC, 실시예 5는 재결정 SiC, 실시예 6은 Si₃N₄-SiC이며, 비교예 2는 Si 함유율이 과잉인 Si-SiC, 비교예 3은 알루미나, 비교예 4는 알루미나-실리카이다. 표 2에 나타낸 바와 같이, 0.01∼30 wt%의 Si를 함유하는 Si-SiC, 재결정 SiC, Si₃N₄-SiC 중 어느 재질로 청구항 1에 따른 소성용 랙을 구성함으로써, 제품 수율의 향상 및 소성용 랙의 장기 수명화를 도모할 수 있다. 한편, 비교예 2∼4의 화학 조성을 갖는 부재로, 본 발명의 청구항 1에 따른 소성용 랙을 구성한 경우, 제품 수율의 악화와 함께, 특히 선반 조립체의 수명의 현저한 저하가 관찰되었다.

1 소성용 랙
2(2a, 2b, 2c, 2d) 각부 수직 지주
21 수평 홈부
3 상단 지지 프레임
4 하단 지지 프레임
5(5a와 5b) 중간 수직 지주
51 수평 구멍부
6 빔
7 평판형 세터
8 돌기부
10 평판 부재
11 단쌓기용 돌기
12 4각형의 구멍
13 위치 결정용 돌기
15 단쌓기용 돌기
16 직선 부재
17 상부 오목면
18 빔
19 오목부

Claims

복수 매의 평판형 세터를 세터 유지 수단에 의해 수직 방향으로 다단으로 유지하는 소성용 랙으로서, 상기 세터 유지 수단이, 0.01∼30 wt%의 Si를 함유하는 Si-SiC, 재결정 SiC, Si₃N₄-SiC 중 어느 하나의 재질로 이루어지고, 상기 세터 유지 수단은, 구멍의 주변부에 복수의 단쌓기용 돌기와, 상기 복수의 단쌓기용 돌기와 별도로 상기 구멍 각각을 둘러싸는 위치에 구비되며 상기 복수의 단쌓기용 돌기보다 낮은 위치 결정용 돌기가 돌출되어 마련된 프레임형의 평판 부재로 이루어지고, 평판형 세터를 유지시킨 상태로 다단으로 적층되고, 각 평판형 세터를 그 외주측면의 70∼100%를 노출시킨 상태로 유지하는 것을 특징으로 하는 소성용 랙.
제1항에 있어서, 세터 유지 수단을 구성하는 부재는 Si-SiC로 이루어지고, 그 화학 조성은 SiC: 70∼99 wt%, Si: 1∼30 wt%이고, SiC + Si를 100 wt%로 할 때, Al: 0.01∼0.2 wt%, Fe: 0.01∼0.2 wt%, 및 Ca: 0.01∼0.2 wt%를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 소성용 랙.
제1항에 있어서, 세터 유지 수단을 구성하는 부재의 열복사율이, 파장 8 ㎛에서 80∼100%, 파장 12 ㎛에서 20∼40%, 파장 19 ㎛에서 60∼80%인 것을 특징으로 하는 소성용 랙.
제1항에 있어서, 세터 유지 수단을 구성하는 부재의 산술 평균에 의한 표면 거칠기가 Ra=0.1∼30 ㎛, 탄성률이 200∼400 GPa, 강도가 100∼400 MPa이고, 실온에서의 열전도율이 150∼240 W/mㆍk, 기공율이 1% 이하인 것을 특징으로 하는 소성용 랙.
제1항에 있어서, 세터 유지 수단을 구성하는 부재가 재결정 SiC로 이루어지고, 그 화학 조성은 SiC: 99∼100 wt%이고, SiC를 100 wt%로 할 때, Al: 0.01∼0.2 wt%, Fe: 0.01∼0.2 wt%, 및 Ca: 0.01∼0.2 wt%를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 소성용 랙.
제1항에 있어서, 세터 유지 수단을 구성하는 부재가 Si₃N₄-SiC로 이루어지고, 그 화학 조성은 SiC: 70∼80 wt%, Si₃N₄: 20∼30 wt%이고, SiC + Si₃N₄를 100 wt%로 할 때, Al: 0.1∼0.5 wt%, Fe: 0.1∼0.5 wt%, 및 Ca: 0.01∼0.2 wt%를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 소성용 랙.
제1항에 있어서, 평판형 세터의 재질이, 0.01∼30 wt%의 Si를 함유하는 Si-SiC인 것을 특징으로 하는 소성용 랙.
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