CN105021033A - 烧结炉 - Google Patents

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李哲承
河汶洙
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Abstract

本发明提供了一种烧结炉，所述烧结炉可以包括：烧结炉主体，具有从入口到出口的预定长度的内通道；传送辊，安装在内通道的中心部分中，以通过驱动单元沿出口侧方向被转动；上加热器和下加热器，分别安装在内通道的上部和下部中；分隔件，被安装为使得内通道针对每个区域具有边界。至少一个分隔件被形成为厚度比其它分隔件的厚度厚的厚壁部。

Description

烧结炉
本申请要求于2014年4月28日在韩国知识产权局提交的第10-2014-0050767号韩国专利申请的权益，该申请的公开通过引用包含于此。
技术领域
本公开涉及一种烧结炉。
背景技术
在制造多层陶瓷电子组件时，内电极和介电层在烧结过程中具有不同的烧结温度。首先在低温区域中烧结由金属形成的内电极，随后在高温区域中烧结电介质。
这样，因为内电极和介电层的烧结温度彼此不同，所以会出现由于内电极在高温区域中的过度烧结而引起的诸如电极聚结的缺陷。另外，在烧结时，由于内电极(金属)与电介质(陶瓷)之间的收缩率不同，应力会集中在单个点上，从而引起诸如竖直裂纹(vertical crack)的缺陷。
具体地，在使用超细的粉末来制造高容量产品的情况下，上述问题变成重要因素。
同时，在根据现有技术的用于多层陶瓷电子组件的烧结炉中，将多层陶瓷电子组件设置在辊子上，多层陶瓷电子组件移动到具有预定温度的区域中，在穿过在每个过程中具有设定温度的区域的同时，多层陶瓷电子组件经历升温、保温和冷却的过程，从而完成烧结。
在这种情况下，由于在烧结炉内的升温区域中的升温速率较低，因此会在彼此不同的温度区域内执行内电极的烧结和电介质的烧结，从而有很大的可能性会出现诸如电极聚结等的缺陷。然而，由于根据现有技术的烧结炉存在限制，烧结炉的可实现的最大升温速率为大约30℃/min，因此存在诸如电极聚结等的缺陷的问题。
[现有技术文献]
第2011-0003168号韩国特开公开
发明内容
本公开中的示例性实施例可以提供一种烧结炉，该烧结炉能够通过快速升温使得内电极与电介质之间同时烧结，并且能够防止出现诸如电极聚结等的缺陷。
根据本公开中的示例性实施例，一种烧结炉可以包括：烧结炉主体，具有预定长度为从入口到出口的内通道；传送辊，安装在内通道的中心部分中，以通过驱动单元沿出口侧方向被转动；上加热器和下加热器，分别安装在内通道的上部和下部中；分隔件，被安装为允许内通道针对每个区域具有边界，其中，至少一个分隔件被设置为厚度比其它分隔件的厚度大的厚壁部。
厚壁部可以设置为具有50mm至180mm的厚度，在内通道中安装有厚壁部的区域可以提供快速升温区域，快速升温区域从分隔件前的区域到分隔件后的区域的升温速率比在内通道中安装有其它分隔件的区域的升温速率大。
根据本公开中的示例性实施例，一种烧结炉可以包括：烧结炉主体，具有预定长度为从入口到出口的内通道；传送辊，安装在内通道的中心部分中，以通过驱动单元沿出口侧方向被转动；上加热器和下加热器，分别安装在内通道的上部和下部中；以及分隔件，被安装为使得内通道具有针对每个区域的边界，其中，在内通道中具有至少一个分隔件的区域为快速升温区域，快速升温区域的从分隔件前的区域到分隔件后的区域的升温速率比在内通道中具有其它分隔件的区域的升温速率大。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本公开的上述和其它方面、特征和其它优点将会被更清楚地理解，在附图中：
图1是示出根据本公开的示例性实施例的烧结炉的结构的剖视图；
图2是示出根据本公开的另一示例性实施例的烧结炉的示意性结构的剖视图；
图3是示出根据本公开的示例性实施例的在厚壁部的厚度为50mm的情况下的升温速率的曲线图；
图4是示出根据本公开的示例性实施例的在厚壁部的厚度为180mm的情况下的升温速率的曲线图；以及
图5是示出根据本公开的示例性实施例的在厚壁部的厚度为200mm的情况下的升温速率的曲线图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细地描述本公开的实施例。然而，本公开可以以许多不同的形式来体现，并且不应该被解释为局限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并将把本公开的范围充分地传达给本领域技术人员。在附图中，为了清晰起见，可以夸大元件的形状和尺寸，并将始终使用相同的附图标记来表示相同或相似的元件。
烧结炉
图1是示出根据本公开的示例性实施例的烧结炉的结构的剖视图。
参照图1，根据本公开的示例性实施例的烧结炉可以包括：烧结炉主体110，具有预定长度为从入口到出口的内通道120；传送辊130，安装在内通道120的中心部分中，以通过驱动单元沿出口侧方向被转动；上加热器150和下加热器160，分别安装在内通道120的上部和下部中；分隔件210和220，被安装为使得内通道120对于每个区域具有边界。
另外，根据本公开的示例性实施例的烧结炉可以包括：托盘140，安放在传送辊130上以执行以预定速度朝向出口侧的运动；气体供应单元170，被设置为穿过烧结炉主体110的下部的一侧以向内通道120的内部供应环境气体；气体排放单元180，被设置为穿过烧结炉主体110的上部的另一侧，以允许通过气体供应单元170供应到内通道120的环境气体被排放到外部。
在将要被烧结的产品安放在托盘140上的状态下，当托盘140通过传送辊向出口侧传送时，将要被烧结的产品可以通过分别安装在传送辊130的上部和下部中的上加热器150和下加热器160供应的热以及通过安装为穿过烧结炉主体110的下部的气体供应单元170供应的环境气体来烧结。
通过气体供应单元170供应到内通道120的内部的环境气体可以通过固定地安装在烧结炉主体110的上部的另一侧的气体排放单元180被排放到烧结炉主体110的外部。
在这种情况下，在托盘140通过传送辊130沿出口侧方向被移动的同时，安放在托盘140上的将要被烧结的产品可以经过烧结炉内的具有不同温度和环境条件的区域，从而经历升温操作、保温操作以及冷却操作。
为了通过控制内通道120的各个区域中的环境气体的流动或热交换来针对每个区域不同地控制内部温度和环境条件，可以竖直并且成排地安装多个分隔件210和220。
当将要被烧结的产品被传送到具有不同内部温度或环境条件的操作时，分隔件210和220可用作隔离件，防止在先操作的内通道中的空气被传送到将要被烧结的产品被传送之后的操作的内通道。
分隔件210和220不受具体限制，只要它们可以控制各个区域的环境气体的流动或热交换即可。例如，分隔件210和220可以由氧化锆-氧化铝复合材料构成。
分隔件可以包括安装在内通道120的上部中的上分隔件210和安装在内通道120的下部中的下分隔件220。
上分隔件210和下分隔件220可以被安装为彼此间隔开预定距离。
在托盘140通过传送辊130沿着上分隔件210与下分隔件220之间的空间移动时，安放在托盘140上的将要被烧结的产品可以被传送。
图2是示出根据本公开的另一示例性实施例的烧结炉的示意性结构的剖视图。
参照图2，当上分隔件210与下分隔件220之间的间隔被定义为Dw时，根据本公开的示例性实施例，上分隔件210和下分隔件220可被设置为使得Dw为30mm或更小。
由于上分隔件210与下分隔件220之间的间隔Dw被形成为30mm或更小，因此可以更有效地控制每个区域的温度和环境气体。
由于在控制每个区域的温度和环境气体的同时，需要确保通过传送辊130使托盘140移动的空间，因此上分隔件210与下分隔件220之间的间隔Dw的范围可以为20mm至30mm。
当将要被烧结的产品通过烧结炉烧结时，与升温操作对应的区域可以施加比在先操作的区域的热度高的热度，以提高内部温度。
在这种情况下，在升温操作区域中所包括的分隔件之前和之后来升高温度。这里，在升温速率较低的情况下，可以在彼此不同的温度区域内执行内电极的烧结和电介质的烧结，这样可能出现诸如电极聚结等的缺陷。
因此，根据本公开的示例性实施例，在分隔件中的包括在升温操作区域中的分隔件被设置为厚度比其它分隔件210和220的厚度大的厚壁部250。
可以在其中安装有厚壁部250的区域内实现快速升温区域Y，与其中安装有其它分隔件210和220的区域相比，快速升温区域Y从分隔件前的区域至分隔件后的区域具有大的升温速率。
例如，根据本公开的示例性实施例，设置厚度比其它分隔件210和220的厚度大的厚壁部250，使得可以实现快速升温并可以同时烧结内电极和电介质。因此，可以防止出现诸如电极聚结等缺陷。
与其它分隔件210和220相似，厚壁部250可以由氧化锆-氧化铝复合材料构成。
厚壁部250可以包括至少一对彼此相对的上厚壁部251和下厚壁部252。
包括在升温操作区域中的彼此相对的上分隔件和下分隔件都被设置为比其它分隔件210和220厚，从而形成彼此相对的一对上厚壁部251和下厚壁部252。
通过设置彼此相对的一对上厚壁部251和下厚壁部252，可以更有效地实现快速升温。
厚壁部250的厚度可以为50mm或更大。
设置厚度为50mm或更大的厚壁部250，从而提高升温速率，由此可以实现快速升温区域。因此，可以同时烧结内电极和电介质并且可防止出现诸如电极聚结等的缺陷。
图3是示出根据本公开的示例性实施例的在厚壁部的厚度为50mm的情况下的升温速率的曲线图。
参照图3，厚度为50mm的厚壁部I之前的区域可以具有700℃的设定温度，厚壁部I之后的区域可以具有1200℃的设定温度。
在厚壁部I之前和之后，温度会升高。在图3的情况下，从点A与点B之间的点开始，温度会升高。
在通过厚壁部I的同时，温度可以持续地升高，并且在通过点D的点处在厚壁部I之后的区域中，温度可以达到1200℃的设定温度，由此可以结束升温。
在这种情况下，测得的升温速率可以为大约350℃/min。
图4是示出根据本公开的示例性实施例的在厚壁部的厚度为180mm的情况下的升温速率的曲线图。
参照图4，厚壁部II的厚度为180mm。与图3相似，厚壁部II之前的区域可以具有700℃的设定温度，厚壁部II之后的区域可以具有1200℃的设定温度。
在厚壁部II之前和之后，温度会升高。在图4的情况下，从通过点A之后的点B开始，温度会升高。
与图3相似，在通过厚壁部II的同时温度可以持续地升高，并且在通过点D的点处在厚壁部II之后的区域中，温度可以达到1200℃的设定温度，由此可以结束升温。
与厚度为50mm的厚壁部I相比，在厚度为180mm的厚壁部II的情况下，由于从接近于厚壁部的点开始升温并且在与厚壁部I相同的点结束升温，因此在厚度为180mm的更厚的厚壁部II的情况下，可以进一步提高升温速率。
在厚度为180mm的厚壁部II的情况下，测得的升温速率可以为大约500℃/min。
图5是示出根据本公开的示例性实施例的在厚壁部的厚度为200mm的情况下的升温速率的曲线图。
参照图5，厚壁部III的厚度为200mm。与图3相似，厚壁部III之前的区域可以具有700℃的设定温度，厚壁部III之后的区域可以具有1200℃的设定温度。
在图5的情况下，与图3和图4相似，温度可以在通过点D的点处在厚壁部III之后的区域达到1200℃的设定温度，由此可以结束升温。
然而，温度从厚壁部III之前的点B会降低，甚至会在通过厚壁部III的区域内降低。
在这种情况下，当测量厚壁部III之前和之后的升温速率时，升温速率似乎可以提高，但却不适合烧结，因为在从厚壁部III之前的点B通过厚壁部III期间，温度下降。
例如，根据本公开的示例性实施例的厚壁部250的厚度可以为50mm至180mm。
当厚壁部250的厚度小于50mm时，升温速率较低，从而在彼此不同的温度区域中执行内电极的烧结和电介质的烧结时，可能出现诸如电极聚结等的缺陷，当厚壁部250的厚度大于180mm时，由于厚壁部过厚导致会出现温度降低区域。
一对彼此相对的上厚壁部251和下厚壁部252都可以分别具有50mm或更大的厚度，上厚壁部251和下厚壁部252都可以分别具有50mm至180mm的厚度。
其中安装有厚壁部250的快速升温区域Y可具有350℃/min或更大的升温速率。
当升温速率被提高到350℃/min或更高时，内电极和电介质可以同时被烧结，并且可以防止诸如电极聚结等的缺陷的出现。
下面的表1包含通过根据升温速率的提高来观察内电极连通性而获得的结果。
根据针对各个尺寸的将要被烧结的产品的升温速率，观察内电极连通性，并且示出了基于升温速率为30℃/min时的内电极连通性的改善水平。
[表1]
作为观察根据升温速率的内电极连通性的结果，当升温速率较低时，电极连通性劣化，当升温速率被提高到350℃/min或更高时，电极连通性提高了大约2.0％至大约5.0％。
根据本公开的示例性实施例，通过快速升温以及容易地控制针对每个区域的气氛条件，促进了内电极与电介质之间的同时烧结，从而可以防止诸如电极聚结等缺陷的发生。
虽然已经在上面示出和描述了示例性实施例，但本领域技术人员将清楚的是，在不脱离通过权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下，可以做出修改和变化。

Claims (18)

1.一种烧结炉，所述烧结炉包括：
烧结炉主体，具有预定长度为从入口到出口的内通道；
传送辊，安装在内通道的中心部分中，以通过驱动单元沿出口侧方向被转动；
上加热器和下加热器，分别安装在内通道的上部和下部中；以及
分隔件，被安装为使得内通道具有针对每个区域的边界，
其中，至少一个分隔件被设置为厚度比其它分隔件的厚度厚的厚壁部。
2.根据权利要求1所述的烧结炉，其中，厚壁部的厚度为50mm或更大。
3.根据权利要求1所述的烧结炉，其中，厚壁部的厚度为50mm至180mm。
4.根据权利要求1所述的烧结炉，其中，分隔件包括安装在内通道的上部中的上分隔件以及安装在内通道的下部中的下分隔件。
5.根据权利要求4所述的烧结炉，其中，上分隔件和下分隔件被安装为彼此间隔开30mm或更小的距离。
6.根据权利要求1所述的烧结炉，其中，厚壁部包括至少一对彼此相对的上厚壁部和下厚壁部。
7.根据权利要求6所述的烧结炉，其中，上厚壁部和下厚壁部都分别具有50mm或更大的厚度。
8.根据权利要求1所述的烧结炉，其中，内通道中具有厚壁部的区域提供快速升温区域，快速升温区域从分隔件前的区域到分隔件后的区域的升温速率比内通道中具有其它分隔件的区域的升温速率大。
9.根据权利要求8所述的烧结炉，其中，快速升温区域的升温速率为350℃/min或更高。
10.根据权利要求1所述的烧结炉，其中，分隔件使得内通道的各个区域的温度和环境条件被不同地控制。
11.根据权利要求1所述的烧结炉，其中，分隔件由氧化锆-氧化铝复合材料构成。
12.一种烧结炉，所述烧结炉包括：
烧结炉主体，具有预定长度为从入口到出口的内通道；
传送辊，安装在内通道的中心部分中，以通过驱动单元沿出口侧方向被转动；
上加热器和下加热器，分别安装在内通道的上部和下部中；以及
分隔件，被安装为使得内通道具有针对每个区域的边界，
其中，在内通道中具有至少一个分隔件的区域为快速升温区域，快速升温区域的从分隔件前的区域到分隔件后的区域的升温速率比在内通道中具有其它分隔件的区域的升温速率大。
13.根据权利要求12所述的烧结炉，其中，快速升温区域的升温速率为350℃/min或更高。
14.根据权利要求12所述的烧结炉，其中，安装在快速升温区域中的分隔件的厚度为50mm至180mm。
15.根据权利要求12所述的烧结炉，其中，分隔件包括安装在内通道的上部中的上分隔件以及安装在内通道的下部中的下分隔件。
16.根据权利要求15所述的烧结炉，其中，上分隔件和下分隔件被安装为彼此间隔开30mm或更小的距离。
17.根据权利要求12所述的烧结炉，其中，快速升温区域包括至少一对彼此相对的上厚壁部和下厚壁部，上厚壁部和下厚壁部都分别具有50mm或更大的厚度。
18.根据权利要求12所述的烧结炉，其中，分隔件由氧化锆-氧化铝复合材料构成。
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