TW587995B - SiC jig for use in heat treatment - Google Patents

Description

587995 ~___案號90126057___年月日 修正_ 五、發明說明（1) 技術領域 本發明涉及一種熱處理用工具，該工具用於在電漿顯 示板用玻璃基板之類的表面形成具有一定功能的薄膜的玻 璃材料板進行熱處理時放置該玻璃材料板用。 背景技術 月匕夕，m 巩牛來’肌π扣^下傅τ %祝以及夕铄體用顯示器的；

螢幕平板顯示器（以下，稱為，’ FPD”）的應用推廣正穩步 而順利地進行。作為這樣的大螢幕FPD，可以將電漿顯示 板^以下，稱為” PDP”）列為最具競爭力的產品之一。因 ^它兼備有如下優良性能：即：在品質方面的優點是由戈 疋自動發光型而具有廣的視角，顯示質量優良在製 面的優點是由於製作工藝簡單使大型化心良在氣心 、後玻璃& 燒成工序 螢光體等 PDP的製造過程大致如下：在稱為前玻璃 、—型破璃基板的表面上，通過將印刷、乾燥、 ，數次的厚膜法，依次形成具有電極、電减、 疋功能=膜，最終將前玻璃和後玻璃封死二 能的t : 用j璃基板之類的表面上形成具有-定， 後玻；板，為了製膜，除去玻璃的變形、將 這此:i 4萬在5GG-9G(rc進行熱處理，*而在進 k些熱處理時，必須使用為 …、而在進，

爐内運送的被m &认 载“玻螭材質板並在熱處 、士 的被％為給定裝置的熱處理 ^ 坆樣的熱處理用工呈，通當 ，、。至々，作 質製成。 /、 吏用乳化叙材質或晶體玻螭 發明内容

587995 --室號90126057_年月日 修正 五、發明說明（2) 然而’氧化鋁材質的熱處理用工具因其熱膨脹係數大 到約8X 1 〇 °C，由於熱處理時的反復加熱、冷卻，經長 0守間後工具本身產生魏曲而喪失平直度，其結果，出現了 使被熱處理的玻璃材質板產生翹曲或者使在玻璃材質板的 表面所形成的膜產生缺陷等問題。這種問題隨著玻璃材質 板的大型化而變得愈加嚴重。例如，上述的pDp，由於同 過去的陰極射線管等的顯示裝置不同，比42 —6〇英寸左右 更大尺寸的製品已被成批生產，從而就容易產生源於這種 工具本身勉曲的缺陷。

另外’ b曰體玻璃材質的熱處理用工具，雖因敎膨脹十 數小到-0.4X『八而難於產生工具本身的麵曲、，但因 用於上述PDP用玻璃基板之類的FpD的玻璃材質板具有約$ =°c這樣大的熱膨脹係數，由於兩者的熱膨脹係數 = ί熱處1里中產生摩· ’如果不充分地進行均熱， 1二在”、、處理爐的前進方向上出現玻璃材質板產生 餐 傳導Μ玻璃材質的熱處理工具因其索 得導率低到約1瓦/公尺· *吒许 工且上的玻璃鉍所4 砒氏度（w/mk)，為了對承載在索 及冷卻的時間，其效率極低。 ^々有充足的升挪

幾近mi:材！的熱處理用工具，其表觀氣孔率 璃材質板時:為了、> i = :PDP用玻璃基板之類的fpd的破 為了决义玻璃材質板在工且上的湣韌仞罟希 質的熱處理用工具上取ΐ夕二將玻璃材質板由晶體玻璃材 下之際，由於吸附作用作業難於進

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行。為了解決這個問題，有必要在 先開出供流入空氣的小孔。隨著破链、處理用工具上例如事 個問題也成了更大的問題。^材質板的大型化，這 鑒於如上所述的現有狀況，太 德舳考诚田T目 —a 士立 尽發明的目的就在於提供 -種熱處理用工具。匕具有適當的熱膨脹係數，使 制工具本身長期使用後的輕曲以及進由^處/時，能夠抑 Λ久由於敎處理過程中的麼 擦產生的玻璃材質板的變形；同時具有優良的導敎性，從 =能以較短的時間高效地進行玻璃材質板的均心 再則改善玻璃材質板的裝載以及卸下時的操作性能。 本發明提供的第一種熱處理用miC材質的熱處 具，它是在對其表面形成具有-定功能的膜的玻璃 材貝板進行熱處理時用於承載該玻璃材質板的熱處理工 具’其特徵疋·所含由S 1 C組成的相為5 〇〜【〇 〇重量％，熱 ，f率為10〜14〇瓦/公尺•凱氏度（w/mk)，表觀氣孔率為 0.2-2 5%，熱膨脹係數為 3·8χ i〇_6/ct _5 5χ 。 另外’本發明提供的第二種熱處理用工具是Si C材質 ”、、處理：工具’它是在對其表面形成具有一定功能的膜的 進，熱處理時，用於承載該玻璃材質板的熱處 理工具’曰其特徵是：含有粒徑在3· 5匪以下的Si C粒子為50 1 〇 〇重蓋心熱傳導率為1 0〜1 4 0瓦/公尺·飢氏度 (W/mk) ’表觀氣孔率為〇· 2- 25°/。，熱膨脹係數為3· 8X 1〇-/ C -5.5X 1〇-6/〇。。 再有’本發明提供的第三種熱處理用工具是Si C材質 ^ 用 具’它是在對其表面形成具有一定功能的膜的 587995 i 號 9m?RnR7 五、發明說明（4) 曰 修正 破螭材質板進行熱處理時，用於 理工具，其特徵是：含有由1亥玻璃材質板的熱處 %’熱傳導率為10〜140瓦/公尺、•凱為50〜1〇0重量 二率為3-25%’熱膨脹係數為3 表觀氣

C 〇 u / C —5·5X 併進一步，本發明提供的第四種埶 2處理用工具，t是在對其表觀开;以；：S1C村 :坡璃材質板進㈣處理日夺，用疋功能的勝 ^理工具’含有粒經在35 二質板的熱 4熱傳導率為1〇〜“。瓦/公尺？ =7上5 ?〇〇重 =孔率為3_25%，熱膨脹係數3.8X 10-6/^ _5 1Q表^ 發明的實施方式 過將熱膨脹係處具，通 的加熱、冷卻產生的工具：身%:時於 另卜，通過將熱膨脹係數控制在3 · 8χ i 〇 艺以 使用的晶體玻璃材質的工具相比，同用於FpD的玻 璃材貝板的熱膨脹之差減小，因&，源於該玻璃材質板和 工具之間的熱膨脹之差而在熱處理中形成的摩擦也減小， 可以抑制玻璃材質板呈梯形狀的變形。再有，通過將埶傳 導率控制在1〇〜140瓦/公尺•凱氏度（w/mk)，由於工具本 身均勻加熱變得容易，可以縮短對玻璃材質板進行均勻熱 處理的升溫時間及冷卻時間，從而提高了生產效率。 另外’通過將第一種和第二種熱處理用工具的表觀氣

案號 90126057 曰 修正 五、發明說明.（5) |孔率控制在0 . 2 - 2 5 %，而將第：縣 μ I具的表觀氣孔率控制在3〜25%了可σ = = f的熱處理用工 丨果，即：可以將裝載玻螭材質板時的乍用效 ，出以極快地確定位置，同時在將破璃；迅速地排 於可由氣孔供給空氣而使拆卸變得、p下之際，由 I三種及第四種熱處理用工呈的表觀于，了易:再有，通過將第 由於可減少在磨削加工時磨呈法制在3 2W， I果可？短加工時間，從4提：Π產向：磨削阻力，其結 〜lot會一Λ及ίίΐ熱處理工具含有由Sic組成的相為50 00重罝如^樣通過將Sic作為主要結構 舳穑道安Μ拍老熟處恰具有合適的熱膨脹係數 匕熱傳導率的熱處理工具。由Sic組成的相，是由網目狀 構成的連，續的多孔狀結構，它既可以是由Sic粒？本身經 再結晶反應而成為自己結合的狀態，A可以是通過C和Si 1的反應而構成的S i C相。 f則.作為S i [以外的結構成分，最好含有作為副相 ，金、S i由於έ有作為副相的s i，可以用金屬s i來充填 丨^^以改善熱傳導率。另外，通過控制金屬Si向氣孔的充 |填1 L可以將表觀氣孔率控制在規定值。 、第種及第四種的熱處理用工具是含有粒徑在3. 5mm j 了的s 1 c粒子為5 0〜1 〇 〇重量％，由於將同上述第一種及 =一種…、處理用工具同樣的s i。作為主要結構成分，可以 在ί Ϊ # f板熱處a時具有適合的熱膨脹係數和熱傳 丨導率的熱處理工月 .

Sic粒子，可維持,°姓另外’由於使用粒徑在3.5mm以下的 _^得燒結體的強度，可製造壁厚標準的薄到

第8頁 587995 案號 90126057 五、發明說明（6) -7mm的熱處理用工具 前述S i C粒子也可以作成使用由氧化物、氮化物、氮 氧化物或者金屬矽組成的副相使S i C粒子間結合的狀態。 例如’作為副相，含有S i 0材料者以及含有S i 3n材料及 Si AN材料者在製造時’同上述第一種或第三種熱處理用 工具的通過S i C粒子本身的再結晶反應而成為自身結合狀 態者或者由金屬石夕同C反應構成者相比較，可以在低溫下 形成S i C粒子間相互結合，有利於提高成品率，降低成 ° 另外’在别述弟一種及第三種熱處理用工具中通過含 有作為副相的Si 0材料以及Si π材料及Si 2〇N材料並控制 該S i 0材料相的含量以及s i π材料及s i 2〇N材料相的含 量，可以用副相來堵塞氣孔而使其達到設計值， 处而可膏 現表觀氣孔率的控制。 、 S i C粒子相互之間通過再結晶反應而自身結合的熱产 理用工具，可以通過例如將S i c粉末成形為所定的曰、处 ^ 狀’將所得到的成形體在氬氣等惰性保護氣體中於 、 2 0 0 0--2 40 0°c的高溫下燒結製造。即，若在這樣高的、w产 下進行燒結，s i c成分將由s i C粒子表面蒸發，這樣，:二 在顆粒間的接觸部（頸部）進行再結晶，可以使該顯 ^ 大而成結合狀態。 、° 含有作為副相的S i 0材料的熱處理用工具，可以通過 以下方法製造，即：例如根據需要將添加劑同作為s丨〇来 源的粘土等添加到S i C粉末中並混合，然後將混合得到的 成形原料成形為給定的工具形狀，再將所得到的成形體於 587995 修正 案號 9012(^57 五、發明說明（Ό 大氣中在1 3 0 0 - 1 5 0 0°C的溫度下燒結而成。 另外’含有作為副相的S i SN材料及S i 2〇N材料的熱處 理用工具’可以通過如下方方法製造，即：例如根據需要 將各種助劑同S i添加到S丨c粉末中並混合，然後將混合得 到的成形原料成形為給定的工具形狀，再將所得到的成形 體在N保護氣體中於1 3 〇 〇 — — 1 5 0 0°C的溫度下燒結而成。 即·成形體中的S i的大部分被氮化而成s丨a鉤同時，其一 部分被含在成形體中的氧生成S i 2〇N 2，並通過這些副相將 作為骨架的S i C粒子結合在一起。 含有作 方法製造， 然後將所得 惰性氣體保 邊浸滲金屬 形體中的金 粒子結合的 金屬Si的填 另外， 其他的製造 子通過再結 骨架在金屬 者真空中燒 中充填金屬 為副相 即：例 到的成 護下或Si，一 屬Si填 同時， 充量來 作為含 方法运 晶反應 S i存在 結從而 S卜 如將S : 形體在 者真空 邊燒結 充到氣 使成形 控制表 有作為 可以歹I】 使其自 的條件 在上述

Si的熱處理用工具可以通過如1 C粉末成形為所定的工具形狀， 金屬S i存在的條件下，於負壓#

中，在 而成。 孔中， 體緻密 觀氣孔 副相的 舉如下 身結合 下，於 那樣的 1450--180 〇°c 的溫度下一 在燒結中熔化而浸滲到成 從而在將作為骨架的SiC 化。另外，可以通過控制 率〇 金屬Si的熱處理用工具的 方法，即：預先將S i C粒 ’然後將這樣得到的S i C 負壓的惰性氣體保護下或 再結晶的S i C骨架的氣孔

具體實施方式

第10頁 587995 -^^90126057 年月 日 你 π： 五、發明說明（8) 么 -- 下面 通過實施例對本發明作更詳細地說明，但本發 明並不受這些實施例的限制。 又 實施例1 : 將平均粒禋100# m的SiC粒子50重量％和平均粒徑m 的SiC粒子5〇重量％混合，將多羧酸系的分散劑，聚丙烯酸 乳化W夕j儿系工v儿y 3 及離子交換水添加到混合得到的 私末中并成形為給定的工具形狀，然後將所得到的成形體 在4〇i的供乾機中乾燥1晚後，於氬氣保護氣氛中在2 2 0 0 C燒結1小時而製得實施例1的熱處理用工具。 實施例2 - 4 將上述實施例1的熱處理用工具在金屬S i存在的條件 下’於絕對壓力為50mBar的真空中，在1 5 0 0°C加熱1小 時’使其在氣孔中浸滲金屬S i，從而得到表觀氣孔率控制 在分別如表1所示的實施例2 - 4的熱處理用工具。 實施例5 將粒梭5 - 2 0 m m的S i C的小塊粉碎，將其進行筛分，取 最大粒徑在3· 5mm以下的SiC顆粒45%重量和平均粒徑10// m 的S 1 C粒子4 5重量％以及陶土 1 〇重量％混合再將甲基纖維素 和離子交換水添加到混合得到的粉末中并成形為給定的工 具'形狀’然後將所得到的成形體在4 0°C的烘乾機中乾燥1 晚後’於大氣中在1 4 0 0°C燒結1小時而得到實施例5的熱處 理用工具。 實施例6 將粒徑5 - 2 0 m m的S i C的小塊粉碎，將其進行篩分，取 最大粒徑在3· 5mm以下的Sic顆粒4〇重量％和平均粒徑1〇# m

第11頁 587995 銮號 90126057 曰 修正 五、發明說明（9) 的S i C粒子4 0重量％，陶土 1 0重量％以及金屬s i 1 0重量％混 合’再將甲基纖維素和離子交換水添加到混合得到的粉束 中并成形為給定的工具形狀，然後將所得到的成形體在4 〇 °C的烘乾機中乾燥1晚後，於n 2氣體保護下在1 4 0 0°C燒結 1小時而得到實施例6的熱處理用工具。 實施例7 將平均粒徑1 0 0 // m的S i C粒子5 〇重量％和平均粒徑1 v取 的SiC粒子4 9重量％以及平均粒徑^的碳粉1重量％混合， i再將多緩酸系分散劑，聚丙烯酸乳化劑及離子交換水添加 |到混合得到的粉末中並成形為給定的工具形狀，然後，將 所得到的成形體在4 0°C的烘乾機中乾燥1晚後，將用於堵 塞氣孔的足夠的S i粉置於成形體上，於氬氣保護下在丨8 〇 〇 |°C燒結1小時而得到實施例7的熱處理用工具。 |實施例8 將粒徑5 - 2 0 mm的S i C的小塊粉碎，將其進行筛分，取 最大粒徑在3· 5mm以下的Si C粒子25重量％，平均粒徑1 0// 的S i C粒子2 5重量％ ’陶土 2 0重量％以及平均粒徑丨〇 # ^的氣 |化铭粉3 0重量％混合’再將甲基纖維素和離子交換水添加 |到混合得到的粉末中并成形為給定的工具形狀，然後將所 I得到的成形體在40°c的烘乾機中乾燥1晚後，於大氣中在 1 4 0 0°C燒結1小時而得到實施例8的熱處理用工具。 實施例9 將粒徑5 - 2 0的S i C小塊粉碎，將其進行篩分，取最大 |粒徑在3· 5mm以下的Si C粒子25重量％，平均粒徑丨_ S i C粒子2 5重量％以及金屬S i 5 0重量％混合，再將曱基纖維 ΗΠΗ 第12頁 587995 _案號_ 90126〇ρ_年月日 修jE__ 五、發明說明（10) 素和離子交換水添加到混合得到的粉末中并成形為給定的 工具形狀’然後將所得到的成形體在4 0°C的烘乾機中乾燥 1晚後，於N 2氣體保護下在1 4 0 (TC燒結1小時而得到實施例 9的熱處理用工具。 實施例1 0

將平均粒徑7 0 # m的S i C粒子4 0重量％，平均粒徑1 # m 的S i C粒子4 0重量％，陶土 5重量％以及金屬g丨1 5重量％混 合’再將甲基纖維素和離子交換水添加到混合得到的粉末 中并成形為給定的工具形狀，然後將所得到的成形體在4 〇 °C的烘乾機中乾燥1晚後，於N 2氣體保護下在1 4 0 〇°c燒結！ 小時，再在大氣中於1 3 0 0°C熱處理1小時而得到實施例i 〇 的熱處理用工具。 將測試上述實施例卜1 0的各熱處理用工具的特性的矣士 果示於表1。另外，作為比較，將測試過去使用的氣化銘" 質材料的熱處理用工具（比較例1)和晶體玻璃材料的熱 處理用工具（比較例2)的特性的結果也示於同表。〜

第13頁 587995 案號 90126057 五、發明說明（11) 修正 表1 ---------- —---- rrr,f -I 材 質 室溫強度 (MPa) 表觀 氣孔率 (%) 熱膨月鎌數 (xioVc) 難 導率 (W/mk) 法線方向 硏削（N) 實施例1 SiC材料 90 ~~ 25 3. 9 20 10 實施例2 SiC材料 __250 0.2 3.8 160 40 實施例3 SiC材料， ΤδΟ^ 3 9 120 25 [SiC材料 ---- Ο 頁兮 100 15 3.9 100 17 實方也例5 SiC材料 ρ 4.2 15 12 實施例6 SiC材料〜 0 7 4· 1 13 15 實施例7 SiC材料~ —0· 5一 3· 8 150 40 SiC材料~ 頁胞坎丨」ΰ n*r-ΑΛ— ΛίΓιΓ r\ 50 10 5.5 10 ~Π~ 實施例9 SiC材料 9 4.2 16 10 實施例10 SiC材料~ 120 0. 7 4.0 15 20 比較例1 氧化金呂材料 L280 2 21 比較例2 晶體玻璃材€ s---- _r__- 0 1

根據以上的說明，本發明的熱處理用工具有合適的熱 膨脹係數，從而能抑制由於工具自身長時間產生的翹曲， 熱處理中的摩擦導致的玻璃材/質板的變形。另外，由於熱 傳導性能優良，能夠以比較短的時間高效率地進行坡螭材 質板的均勻熱處理。再有，通過將表觀氣孔率控制在一定 的值，即使在工具上沒有開孔，也能容易=進破螭材 質板置於工具上的適當位置以及將破璃村質板工具上卸 下之類的操作。

第14頁 587995 案號 90126057 _R 修正

第15頁

Claims (1)

1. 587995 一一…··,一……·一…............. -rr M| . 為替換本 93. #0 6月 曰 皇號編2fin.R7 六、申請專利範圍 卜认 A· v U ' ▼ 卜^一種s i c材質熱處理用工面形成具有一定 功能的膜的玻璃材質板進行熱處理時，用於承載 質板的熱處理用工具，其特徵在於：含有由SlC組成玻的璃相材 為50 1㈣重塁％’其熱傳導率為1〇〜14 0瓦/公尺•凯氏 度，表觀氣孔率為0·2 —25%，熱膨脹係數為3 8χ 1〇 -5· 5X 1 〇 〇c 〇 、 2 ·如申請專利範圍第1項所述的S i C材 円 π ^ ^ 〇 I 其特徵在於：含有作為副相的金屬S卜 3· —種Si C材質熱處理用工具，是對在表面形成呈 a 的膜的玻璃材質板進行熱處理時，用於承❹ = 貝板的熱處理用工具，其特徵在於：纟有粒 ：f璃材 下的SlC粒子為50〜100重量％，其熱傳導率為^以 公尺•凱氏度，表觀氣孔率為〇2 —25%，熱 X 10_6/°C -5· 5X lOVt。 、係數為 3」 4 ·如申請專利範圍第3項所述的Sic材質熱處理用工呈 其特徵在於：含有作為副相的S i 〇材料。 /、 5 ·如申請專利範圍第3項所述的s丨c材質熱處理用工呈 其特徵在於：含有作為副相的s i sN材料及s丨2〇N材 6 ·如申請專利範圍第3項所述的s丨c材質熱處理用工呈 其特徵在於··含有作為副相的金屬S i。 ’、 7 ·如申請專利範圍第1項所述的s丨c材質熱處理用工呈 其特徵在於··其表觀氣孔率為3-25%。 8 ·如申請專利範圍第3項所述的siC材質熱處理用工呈 其特徵在於··其表觀氣孔率為3-25%。 ”