KR20150079145A - 세라믹기판 소성장치 - Google Patents

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Abstract

세라믹기판 소성장치가 개시된다. 내부에 복수의 세라믹기판을 수용하여 상기 세라믹기판에 열을 공급하는 소성로; 상기 세라믹기판 하면을 지지하기 위하여 상기 소성로 내에 상하로 이격되게설치되는 복수의 세터; 복수의 세터 간의 간격이 유지되도록 상기 세터를 지지하는 지주; 및 상기 소성로에 환원가스를 공급하도록 상기 소성로에 형성되는 가스투입부를 포함하고, 상기 지주에는 상기 환원가스가 통과하도록 복수의 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 세라믹기판 소성장치가 제공된다.

Description

세라믹기판 소성장치{APPARATUS FIRING CERAMIC SUBSTRATE}
본 발명은 세라믹기판 소성장치에 관한 것이다.
세라믹 제품을 제작하기 위해서는 소성 공정이 반드시 진행되어야 한다. 세라믹 제품은 LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics) 또는 HTCC(High Temperature Co-fired Ceramics)에 의하여 제조될 수 있다. LTCC에 의하면 세라믹 적층체가 1000℃ 이하의 온도에서 소성되고, HTCC에 의하면 세라믹 적층체가 1200℃ 이상의 온도에서 소성된다.
세라믹 제품 소성 시, 전극의 산화를 막기 위한 가스를 투입하여 환원 분위기에서 소성이 진행되도록 한다. 따라서, 소성로 내의 상기와 같은 가스의 분압 제어는 중요하다. 상기 가스가 제품에 균일하게 퍼지지 않으면 소성할 세라믹 제품 간에 특성에 차이가 나고, 공정의 재현성 확보도 어렵게 된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0045572호(2013.05.06 공개, 세라믹 기판 소성 장치 및 이를 이용한 세라믹 기판 소성 방법)에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은, 환원가스가 지주를 통과하는 세라믹기판 소성장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 복수의 세라믹기판을 수용하여 상기 세라믹기판에 열을 공급하는 소성로; 상기 세라믹기판 하면을 지지하기 위하여 상기 소성로 내에 상하로 이격되게설치되는 복수의 세터; 복수의 세터 간의 간격이 유지되도록 상기 세터를 지지하는 지주; 및 상기 소성로에 환원가스를 공급하도록 상기 소성로에 형성되는 가스투입부를 포함하고, 상기 지주에는 상기 환원가스가 통과하도록 복수의 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 세라믹기판 소성장치가 제공된다.
상기 지주는 복수의 상기 세터에 삽입될 수 있다.
상기 세라믹기판은 상기 세터의 내측에 안착되고, 상기 지주는 상기 세터의 모서리측을 지지할 수 있다.
상기 지주는 서로 끼움결합 가능한 복수의 단위체로 이루어질 수 있다.
상기 단위체는, 상면에 형성되는 돌출부와 하면에 상기 돌출부와 상응하는 수용부를 포함할 수 있다.
상기 가스투입부와 연결되도록, 상기 소성로의 바닥과 최하층의 상기 세터 사이에 개재되어 상기 환원가스를 저장하는 가스저장부; 및 상기 가스저장부를 통과하는 상기 환원가스가 상기 지주 측으로 배출되도록 상기 가스저장부에 형성되는 배출구를 더 포함할 수 있다.
상기 지주는 상기 환원가스가 이동하도록 상기 지주의 내부에 길이방향으로 연장되는 가스이동로를 포함하고, 상기 관통홀은 상기 가스이동로를 관통할 수 있다.
상기 배출구는 상기 가스이동로와 대응하는 위치에 형성될 수 있다.
상기 세터 간의 간격은 상기 세라믹기판의 두께보다 크게 형성될 수 있다.
상기 소성로에는 상기 세라믹기판에 열을 가하는 히터가 형성될 수 있다.
상기 환원가스는 질소 또는 수소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 환원가스가 상기 소성로 외부로 배출되도록 상기 소성로에 형성되는 가스배출부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 환원가스가 지주를 통과함으로써 소성로 내부에 균일하게 확산됨에 따라 세라믹기판의 소성이 균일하게 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹기판 소성장치를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹기판 소성장치의 세터와 지주를 나타낸 도면.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹기판 소성장치의 지주를 나타낸 도면.
본 발명에 따른 세라믹기판 소성장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.
또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹기판 소성장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹기판 소성장치의 세터와 지주를 나타낸 도면이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹기판 소성장치의 지주를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹기판 소성장치(100)는, 소성로(110), 세터(120), 관통홀(131)이 형성된 지주(130), 가스투입부(140)를 포함하고, 가스저장부(150), 배출구(160), 가스배출부(170)를 더 포함할 수 있다.
소성로(110)는 내부에 복수의 세라믹기판(10)을 수용하는 공간이 마련되며, 세라믹기판(10)에 열을 공급하는 챔버이다. 소성로(110)에는 히터(111)가 설치될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 히터(111)는 소성로(110)의 내측벽에 설치될 수 있다.
세터(120)는 세라믹기판(10)의 하면을 지지하는 받침대이다. 세터(120)는 복수로 이루어지며, 각각의 세터(120)는 각각의 세라믹기판(10)을 지지한다. 복수의 세터(120)는 상하로 이격되게 설치될 수 있다. 복수의 세터(120)에 의하면, 복수의 세라믹기판(10)을 한꺼번에 소성시킬 수 있다.
지주(130)는 복수의 세터(120) 간의 간격이 유지되도록 세터(120)를 지지하는 기둥이다. 지주(130)는 세터(120)에 삽입될 수 있다. 이 경우, 세터(120)가 지지되도록 지주(130)에 스토퍼가 형성될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 지주(130)는 세터(120)의 모서리측을 지지할 수 있다. 이 경우, 세라믹기판(10)은 세터(120)의 내측에 안착될 수 있다. 세터(120)의 모서리측을 지지하는 지주(130)에 의하면, 지주(130)가 세터(120)를 안정적으로 지지할 수 있다.
세터(120) 간의 간격은 세라믹기판(10)의 두께보다 크게 형성될 수 있다. 세터(120) 간의 간격이 작아 세라믹기판(10)과 세터(120) 간의 간격이 지나치게 작게 형성되면, 환원가스(20)의 이동에 방해가 될 수 있다.
가스투입부(140)는 소성로(110)에 형성되어 소성로(110) 내에 환원가스(20)를 공급한다. 여기서, 환원가스(20)는 반응성이 낮은 기체로서, 수소기체(H2) 또는 질소기체(N2)를 포함할 수 있다. 가스투입부(140)는 소성로(110)의 일측면의 하부에 형성될 수 있다. 이에 따라, 환원가스(20)가 가벼운 경우에 환원가스(20)의 확산이 효율적으로 될 수 있다.
지주(130)에는 복수의 관통홀(131)이 형성될 수 있다. 복수이 관통홀(131)은 환원가스(20)가 지주(130)를 통과하여 세라믹기판(10)으로 퍼지게 한다. 관통홀(131)이 없는 경우, 환원가스(20)는 지주(130)의 방해를 받아 세라믹기판(10)에 충분히 도달하지 못할 수 있다.
그러나, 지주(130)에 관통홀(131)이 있는 경우에는 환원가스(20) 확산에 대한 지주(130)의 방해가 감소될 수 있다. 궁극적으로는 환원가스(20)의 분압이 소성로(110) 내부에서 균일해짐에 따라, 세라믹기판(10)의 소성이 잘 이루어질 수 있다.
가스저장부(150)는 가스투입부(140)로 공급되는 환원가스(20)를 저장할 수 있다. 가스저장부(150)는 가스투입부(140)와 연결되며, 소성로(110)의 바닥과 최하층에 위치한 세터(120) 사이에 개재될 수 있다. 즉, 세터(120)는 가스저장부(150) 상에 형성될 수 있다.
배출구(160)는 가스저장부(150)에 형성되어 환원가스(20)가 지주(130) 측으로 배출되도록 한다. 가스저장부(150)와 배출구(160)에 의하여, 환원가스(20)가 소성로(110)의 하측에서 상측으로 이동하고, 지주(130)의 관통홀(131)을 통과하면서 세라믹기판(10)으로 균일하게 확산될 수 있다.
이 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 지주(130)는 내부에 가스이동로(132)를 포함할 수 있다.
가스이동로(132)는 배출구(160)를 통하여 배출된 환원가스(20)가 지주(130) 내부를 통과할 수 있도록 마련되는 가스 이동통로이다. 가스이동로(132)는 지주(130) 내부에 지주(130)의 길이방향으로 연장되도록 형성될 수 있다. 여기서, 배출구(160)는 가스이동로(132)와 대응하는 위치에 형성될 수 있다. 즉, 지주(130)의 가스이동로(132)와 가스저장부(150)의 배출구(160)는 직접 연결될 수 있다.
지주(130)의 관통홀(131)은 가스이동로(132)를 관통할 수 있다. 이에 의하면, 환원가스(20)는, 가스투입부(140), 가스저장부(150), 배출구(160), 가스이동로(132)를 순차적으로 통과하며 관통홀(131)을 통하여 소성로(110) 내부로 확산될 수 있다.
상술한 가스이동로(132)에 의하면, 환원가스(20)가 지주(130)를 타고 올라가면서 관통홀(131)을 통하여 배출되어, 세라믹기판(10) 측으로 효율적으로 확산될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 지주(130)는 서로 끼움결합이 가능한 복수의 단위체(130a, 130b)로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 지주(130)는 소성로(110) 내부의 상하로 연장되는 봉 형상을 가질 수 있으나, 이는 복수의 단위체(130a, 130b)가 결합된 것일 수 있다.
도 3을 참조하면, 단위체(130a, 130b)는 돌출부(133)와 수용부(134)를 포함할 수 있다. 돌출부(133)는 단위체(130a, 130b)의 상면에 형성되는 볼록한 돌기이며, 수용부(134)는 단위체(130a, 130b)의 하면에 형성되는 오목한 홈이다. 돌출부(133)와 수용부(134)는 서로 맞물림이 가능한 형상을 가질 수 있으며, 제1의 단위체(130a)의 수용부(134)는 제2의 단위체(130b)의 돌출부(133)를 수용할 수 있다.
이러한 복수의 단위체(130a, 130b)로 이루어지는 지주(130)에 의하면, 지주(130)의 교체, 운반, 세척 등이 용이해질 수 있다.
한편, 가스배출부(170)는 소성로(110)에 투입된 환원가스(20)가 외부로 배출되는 부분이다. 가스배출부(170)는 소성로(110)의 일측면의 상부에 형성될 수 있다. 환원가스(20)가 가벼운 기체인 경우, 소성로(110) 하측에 형성된 가스투입부(140)로 공급된 환원가스(20)는 소성로(110) 내에서 상부로 확산되어 소성로(110) 상측에 형성된 가스배출부(170)로 배출될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹기판 소성장치에 의하면, 환원가스의 확산이 균일하게 이루어질 수 있으므로, 각각의 세터 층 간에 온도 차이가 발생하지 않으며, 궁극적으로 세라믹기판의 소성이 균일하게 이루어질 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
10: 세라믹기판
20: 환원가스
100: 세라믹기판 소성장치.
110: 소성로
111: 히터
120: 세터
130: 지주
130a, 130b: 단위체
131: 관통홀
132: 가스이동로
133: 돌출부
134: 수용부
140: 가스투입부
150: 가스저장부
160: 배출구
170: 가스배출부

Claims (12)

  1. 내부에 복수의 세라믹기판을 수용하여 상기 세라믹기판에 열을 공급하는 소성로;
    상기 세라믹기판 하면을 지지하기 위하여 상기 소성로 내에 상하로 이격되게설치되는 복수의 세터;
    복수의 세터 간의 간격이 유지되도록 상기 세터를 지지하는 지주; 및
    상기 소성로에 환원가스를 공급하도록 상기 소성로에 형성되는 가스투입부를 포함하고,
    상기 지주에는 상기 환원가스가 통과하도록 복수의 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 세라믹기판 소성장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지주는 복수의 상기 세터에 삽입되는 것을 특징으로 하는 세라믹기판 소성장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹기판은 상기 세터의 내측에 안착되고,
    상기 지주는 상기 세터의 모서리측을 지지하는 것을 특징으로 하는 세라믹기판 소성장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지주는 서로 끼움결합 가능한 복수의 단위체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 세라믹기판 소성장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 단위체는, 상면에 형성되는 돌출부와 하면에 상기 돌출부와 상응하는 수용부를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹기판 소성장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가스투입부와 연결되도록, 상기 소성로의 바닥과 최하층의 상기 세터 사이에 개재되어 상기 환원가스를 저장하는 가스저장부; 및
    상기 가스저장부를 통과하는 상기 환원가스가 상기 지주 측으로 배출되도록 상기 가스저장부에 형성되는 배출구를 더 포함하는 세라믹기판 소성장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 지주는 상기 환원가스가 이동하도록 상기 지주의 내부에 길이방향으로 연장되는 가스이동로를 포함하고,
    상기 관통홀은 상기 가스이동로를 관통하는 것을 특징으로 하는 세라믹기판 소성장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 배출구는 상기 가스이동로와 대응하는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 세라믹기판 소성장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 세터 간의 간격은 상기 세라믹기판의 두께보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 세라믹기판 소성장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 소성로에는 상기 세라믹기판에 열을 가하는 히터가 형성되는 것을 특징으로 하는 세라믹기판 소성장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 환원가스는 질소 또는 수소 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹기판 소성장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 환원가스가 상기 소성로 외부로 배출되도록 상기 소성로에 형성되는 가스배출부를 더 포함하는 세라믹기판 소성장치.
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