JP2015210072A - Calcination furnace - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、焼成炉に関する。 The present invention relates to a firing furnace.
積層型セラミック電子部品の製造において、内部電極と誘電体は焼成時の焼成温度が異なる。金属である内部電極が低温領域で先に焼成され、その後、高温領域で誘電体が焼成される。 In the production of a multilayer ceramic electronic component, the firing temperature during firing differs between the internal electrode and the dielectric. The metal internal electrode is first fired in the low temperature region, and then the dielectric is fired in the high temperature region.
このように、内部電極と誘電体の焼成温度が異なるため、高温領域での内部電極の過度な焼成により、電極凝集等の不良が発生する。また、焼成時の内部電極(金属)/誘電体(セラミック)間の収縮率差によって応力が一箇所に集中して垂直クラック等の不良も発生する。 As described above, since the firing temperatures of the internal electrode and the dielectric are different, defects such as electrode aggregation occur due to excessive firing of the internal electrode in a high temperature region. In addition, due to the difference in shrinkage between the internal electrode (metal) / dielectric (ceramic) during firing, stress concentrates in one place, and defects such as vertical cracks also occur.
特に、高容量製品の製造のために超微粒粉末を適用するようになってから、このような問題がより多く発生している。 In particular, since the use of ultrafine powder for the production of high-capacity products, such a problem has occurred more frequently.
一方、従来の積層型セラミック電子部品の焼成炉は、焼成する積層型セラミック電子部品をローラー上に位置させて一定温度領域に移動させ、領域毎に温度が設定されている各領域を通過しながら、昇温、保持、冷却過程を経て焼成が完了する。 On the other hand, a conventional firing furnace for multilayer ceramic electronic components moves the multilayer ceramic electronic component to be fired to a certain temperature region by moving it on a roller, while passing through each region where the temperature is set for each region. The firing is completed through the temperature raising, holding and cooling processes.
この際、焼成炉内の昇温領域における昇温速度が低いほど、内部電極と誘電体は異なる温度領域で焼成され、電極凝集等の不良が発生する可能性が高くなる。しかし、従来の焼成炉は、発現可能な最大昇温速度が約30℃/minと限定的であるため、電極凝集等の不良が発生するという問題があった。 At this time, the lower the rate of temperature rise in the temperature raising region in the firing furnace, the higher the possibility that the internal electrode and the dielectric are fired in different temperature regions and defects such as electrode aggregation occur. However, the conventional firing furnace has a problem that defects such as electrode aggregation occur because the maximum temperature increase rate that can be expressed is limited to about 30 ° C./min.
本発明の一実施形態の目的は、急速昇温により内部電極と誘電体の同時焼成を誘導し、電極凝集等の不良発生を防止する焼成炉を提供することである。 An object of one embodiment of the present invention is to provide a firing furnace that induces simultaneous firing of an internal electrode and a dielectric by rapid temperature rise and prevents occurrence of defects such as electrode aggregation.
上述した課題を解決すべく、本発明の一実施形態は、入口から出口まで一定長さの内部通路を有する焼成炉本体と、上記内部通路の中央部に駆動手段によって出口側方向に回転するように設けられる搬送ローラーと、上記内部通路の上部と下部にそれぞれ設けられる上部ヒーター及び下部ヒーターと、上記内部通路が区域別に境界を有するように設けられる隔壁と、を含み、上記隔壁のうち少なくとも一つの隔壁は、他の隔壁より厚い厚壁部である焼成炉を提供する。 In order to solve the above-described problems, an embodiment of the present invention is configured so that a firing furnace main body having an internal passage having a certain length from an inlet to an outlet, and rotating in the outlet side direction by a driving means at the center of the internal passage. A transport roller, an upper heater and a lower heater respectively provided at an upper part and a lower part of the internal passage, and a partition provided so that the internal passage has a boundary for each area, and at least one of the partitions One partition provides a firing furnace that is a thicker wall than the other partition.
上記厚壁部の厚さは50mm〜180mmであってもよく、厚壁部の領域は他の隔壁が設けられた領域に比べて、隔壁の前の領域から隔壁の後の領域への昇温速度が大きい急昇温領域である。 The thickness of the thick wall portion may be 50 mm to 180 mm, and the temperature of the thick wall portion is increased from the region before the partition to the region after the partition as compared with the region where the other partition is provided. This is a rapid temperature rise region where the speed is high.
本発明の一実施形態によると、急速昇温により内部電極と誘電体の同時焼成を容易にし、区域別の雰囲気条件を容易に制御して、電極凝集等の不良発生を防止することができる。 According to an embodiment of the present invention, simultaneous firing of the internal electrode and the dielectric can be facilitated by rapid temperature increase, and the atmospheric conditions for each region can be easily controlled to prevent occurrence of defects such as electrode aggregation.
以下では、添付の図面を参照し、本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention can be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. In addition, the embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art. The shape and size of elements in the drawings may be exaggerated for a clearer description.
焼成炉
図1は、本発明の一実施形態による焼成炉の構造を示した断面図である。
Firing Furnace FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a firing furnace according to an embodiment of the present invention.
図1を参照すると、本発明の一実施形態による焼成炉には、入口から出口まで一定長さの内部通路120を有する焼成炉本体110と、上記内部通路120の中央部に駆動手段によって出口側方向に回転するように設けられる搬送ローラー130と、上記内部通路120の上部と下部にそれぞれ設けられる上部ヒーター150及び下部ヒーター160と、上記内部通路120が区域別に境界を有するように設けられる隔壁210、220と、が備えられる。
Referring to FIG. 1, a firing furnace according to an embodiment of the present invention includes a firing furnace
また、上記搬送ローラー130の上部に載置されて一定速度で出口側方向に移動するトレイ140と、内部通路120の内部に雰囲気ガスを供給するために焼成炉本体110の下部一側に貫通して設けられるガス供給部170と、上記ガス供給部170により内部通路120に供給された雰囲気ガスが外部に排出されるために焼成炉本体110の上部他側に貫通して設けられるガス排出部180と、が備えられる。
In addition, the
上記トレイ140に焼成製品が置かれた状態で上記トレイ140が搬送ローラー130によって出口側方向に移送されるとき、上記搬送ローラー130の上部及び下部にそれぞれ設けられている上部ヒーター150及び下部ヒーター160から供給される熱源と、焼成炉本体110の下部に貫通して設けられているガス供給部170を介して供給される雰囲気ガスによって焼成製品の焼成が行われる。
When the baked product is placed on the
上記ガス供給部170を通じて内部通路120の内部に供給された雰囲気ガスは、焼成炉本体110の上部他側に固設されているガス排出部180を介して焼成炉本体110の外部に排出される。
The atmospheric gas supplied to the inside of the
このとき、トレイ140に置かれた焼成製品は、上記トレイ140が搬送ローラー130によって出口側方向に移動しながら、焼成炉内の温度や雰囲気条件の異なる領域を通過することにより、昇温段階、保持段階及び冷却段階を経るようになる。
At this time, the baked product placed on the
上記内部通路120の各区域の熱交換や雰囲気ガスの流れを制御して各区域別の内部温度及び雰囲気条件が異なるように制御するために、隔壁210、220が垂直に複数連続して配置される。
In order to control the heat exchange and the flow of atmospheric gas in each area of the
上記隔壁210、220は、焼成製品が内部温度や雰囲気条件の異なる段階に搬送される際、前段階の内部通路の空気が焼成製品が搬送された後の段階の内部通路に伝達されないようにするセパレータ(Separator)の役割を担う。
The
上記隔壁210、220は、各区域の熱交換や雰囲気ガスの流れを制御することができるものであれば特に制限されず、例えば、ジルコニア−アルミナ複合体からなってもよい。
The
上記隔壁は、内部通路120の上部に設けられる上部隔壁210と、内部通路120の下部に設けられる下部隔壁220と、を含む。
The partition includes an
上記上部隔壁210及び下部隔壁220は、一定間隔離隔して設けられる。
The
上記上部隔壁210と下部隔壁220の間の空間に、搬送ローラー130によってトレイ140が移動しながらトレイ140に置かれた焼成製品が搬送される。
The fired product placed on the
図2は、本発明の他の一実施形態による焼成炉の概略的な構造を示した断面図である。 FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a schematic structure of a firing furnace according to another embodiment of the present invention.
図2を参照すると、上記上部隔壁210と下部隔壁220の間隔をDwとすると、本発明の一実施形態は、上記Dwが30mm以下を満たすように上部隔壁210と下部隔壁220が備えられる。
Referring to FIG. 2, if the distance between the
上部隔壁210と下部隔壁220の間隔Dwが30mm以下に備えられることにより、各区域別の温度及び雰囲気をより効果的に制御することができる。
By providing the distance Dw between the
各区域別の温度及び雰囲気を制御しながら、搬送ローラー130によりトレイ140が移動する空間を確保しなければならないため、上部隔壁210と下部隔壁220の間隔Dwは、20mm〜30mmであることがより好ましい。
Since the space for moving the
上記焼成炉により焼成製品を焼成するとき、昇温段階に該当する区域では、内部温度を上昇させるために、その前段階の区域より高い熱を加える。 When the baked product is baked in the baking furnace, in the zone corresponding to the temperature rising stage, heat higher than that in the previous stage is applied in order to increase the internal temperature.
この際、昇温段階に該当する区域に備えられた隔壁を前後にして温度上昇が起き、昇温速度が低いと、内部電極と誘電体は異なる温度領域で焼成が起きてしまい、電極凝集等の不良が発生する可能性が高くなる。 At this time, the temperature rises before and after the partition provided in the area corresponding to the temperature rising stage, and if the temperature rising rate is low, the internal electrode and the dielectric are baked in different temperature regions, and the electrode aggregation, etc. There is a high possibility that defects will occur.
そこで、本発明の一実施形態は、上記隔壁のうち昇温段階に該当する区域に備えられた隔壁を、他の隔壁210、220より厚い厚壁部250にした。
Therefore, according to an embodiment of the present invention, the partition wall provided in the area corresponding to the temperature rising stage among the partition walls is a
上記厚壁部250が設けられた領域は、他の隔壁210、220が設けられた領域に比べて、隔壁の前の領域から隔壁の後の領域への昇温速度が大きい急昇温領域Yとなる。
The region where the
即ち、本発明の一実施形態は、他の隔壁210、220より厚い厚壁部250を備えることにより、急昇温が可能となり、急昇温を通じて内部電極と誘電体を同時に焼成させることができる。そのため、電極凝集等の不良発生を防止することができる。
That is, according to the embodiment of the present invention, the
上記厚壁部250は、他の隔壁210、220と同様に、ジルコニア−アルミナ複合体からなることができる。
The
上記厚壁部250は、対向する少なくとも一対の上部厚壁部251と下部厚壁部252を含む。
The
昇温段階に該当する区域に備えられた対向する上部隔壁及び下部隔壁をともに、他の隔壁210、220より厚くして、対向する一対の上部厚壁部251及び下部厚壁部252にする。
The opposing upper partition wall and lower partition wall provided in the region corresponding to the temperature rising stage are both thicker than the
対向する一対の上部厚壁部251及び下部厚壁部252を備えることにより、急昇温をより効果的に具現することができる。
By providing the pair of opposed upper
上記厚壁部250の厚さは50mm以上であってもよい。
The
厚壁部250の厚さを50mm以上にすることで、昇温速度を向上させて急昇温領域を具現することができ、これにより、内部電極と誘電体の同時焼成を誘導し、電極凝集等の不良発生を防止することができる。
By increasing the thickness of the
図3は、本発明の一実施形態による厚壁部の厚さが50mmのときの昇温速度を説明するためのグラフである。 FIG. 3 is a graph for explaining the rate of temperature increase when the thickness of the thick wall portion is 50 mm according to an embodiment of the present invention.
図3を参照すると、厚壁部Iの厚さが50mmの場合であり、厚壁部Iの前の区域の設定温度は700℃で、上記厚壁部Iの後の区域の設定温度は1200℃である。 Referring to FIG. 3, when the thickness of the thick wall portion I is 50 mm, the set temperature in the area before the thick wall portion I is 700 ° C., and the set temperature in the area after the thick wall portion I is 1200 ° C. ° C.
上記厚壁部Iを前後にして温度上昇が起きるが、図3の場合は、A地点とB地点の間から昇温が始まる。 Although the temperature rises before and after the thick wall portion I, in the case of FIG. 3, the temperature rise starts between the points A and B.
厚壁部Iを通りながら継続的に昇温し、D地点を過ぎた地点で厚壁部Iの後の区域の設定温度である1200℃となり、昇温が終了する。 The temperature rises continuously while passing through the thick wall portion I, reaches 1200 ° C., which is the set temperature of the area after the thick wall portion I, at a point past the point D, and the temperature rise ends.
このとき、測定される昇温速度は、約350℃/minである。 At this time, the measured temperature increase rate is about 350 ° C./min.
図4は、本発明の一実施形態による厚壁部の厚さが180mmのときの昇温速度を説明するためのグラフである。 FIG. 4 is a graph for explaining the rate of temperature increase when the thickness of the thick wall portion is 180 mm according to an embodiment of the present invention.
図4を参照すると、厚壁部IIの厚さが180mmの場合であり、図3と同様に、厚壁部IIの前の区域の設定温度は700℃で、上記厚壁部IIの後の区域の設定温度は1200℃である。 Referring to FIG. 4, the thickness of the thick wall portion II is 180 mm. Similarly to FIG. 3, the set temperature in the area before the thick wall portion II is 700 ° C. The set temperature of the zone is 1200 ° C.
上記厚壁部IIを前後にして温度上昇が起きるが、図4の場合は、A地点を過ぎてB地点から昇温が始まる。 Although the temperature rises before and after the thick wall portion II, in the case of FIG. 4, the temperature rise starts from the point B past the point A.
図3と同様に、厚壁部IIを通りながら継続的に昇温し、D地点を過ぎた地点で厚壁部IIの後の区域の設定温度である1200℃となり、昇温が終了する。 As in FIG. 3, the temperature is continuously increased while passing through the thick wall portion II, and reaches a set temperature of 1200 ° C. in the area after the thick wall portion II at a point past the point D, and the temperature increase ends.
厚さが50mmの厚壁部Iに比べて、厚さが180mmの厚壁部IIの場合、厚壁部とより隣接する地点から昇温が始まり、同一地点で昇温が終了するため、厚さが180mmとより厚い厚壁部IIのときに昇温速度がさらに向上する。 In the case of the thick wall part II having a thickness of 180 mm as compared with the thick wall part I having a thickness of 50 mm, the temperature rise starts from a point more adjacent to the thick wall part, and the temperature rise ends at the same point. When the thickness is 180 mm and the thicker wall portion II, the rate of temperature rise is further improved.
厚さが180mmの厚壁部IIのときに測定される昇温速度は、約500℃/minである。 The heating rate measured when the thickness of the thick wall part II is 180 mm is about 500 ° C./min.
図5は、本発明の一実施形態による厚壁部の厚さが200mmのときの昇温速度を説明するためのグラフである。 FIG. 5 is a graph for explaining the rate of temperature increase when the thickness of the thick wall portion is 200 mm according to an embodiment of the present invention.
図5を参照すると、厚壁部IIIの厚さが200mmの場合であり、図3と同様に、厚壁部IIIの前の区域の設定温度は700℃で、上記厚壁部IIIの後の区域の設定温度は1200℃である。 Referring to FIG. 5, the thickness of the thick wall portion III is 200 mm. Similarly to FIG. 3, the set temperature in the area before the thick wall portion III is 700 ° C. The set temperature of the zone is 1200 ° C.
図5の場合、図3及び図4と同様に、D地点を過ぎた地点で厚壁部IIIの後の区域の設定温度である1200℃となり、昇温が終了する。 In the case of FIG. 5, similarly to FIGS. 3 and 4, the temperature reaches 1200 ° C., which is the set temperature in the area after the thick wall portion III, at the point after the point D, and the temperature rise ends.
しかし、厚壁部IIIの前のB地点からはむしろ温度が下降し、厚壁部IIIを通る領域でも温度降下が起きる。 However, the temperature rather decreases from the point B in front of the thick wall part III, and a temperature drop also occurs in a region passing through the thick wall part III.
この場合、厚壁部IIIの前後の昇温速度を測定すると、昇温速度は向上するが、厚壁部IIIの前のB地点から厚壁部IIIを通りながら温度降下が発生するため、焼成には適さない。 In this case, if the temperature increase rate before and after the thick wall part III is measured, the temperature increase rate is improved, but a temperature drop occurs from the point B before the thick wall part III through the thick wall part III. Not suitable for.
即ち、本発明の一実施形態による厚壁部250の厚さは、50mm〜180mmであることがより好ましい。
That is, the thickness of the
厚壁部250の厚さが50mm未満では、昇温速度が低くて、内部電極と誘電体が異なる温度領域で焼成され、電極凝集等の不良が発生する可能性が高くなり、厚壁部250の厚さが180mmを超えると、厚すぎる厚壁部のために温度下降区間が発生して好ましくない。
When the thickness of the
対向する一対の上部厚壁部251及び下部厚壁部252の厚さはともに50mm以上であってもよいが、上部厚壁部251及び下部厚壁部252の厚さはともに50mm〜180mmであることがより好ましい。
The thickness of the pair of opposing upper
上記厚壁部250が設けられた急昇温領域Yは、昇温速度が350℃/min以上であることができる。
The rapid temperature increase region Y provided with the
昇温速度が350℃/min以上に向上することにより、内部電極と誘電体の同時焼成を誘導し、電極凝集等の不良発生を防止することができる。 By increasing the rate of temperature increase to 350 ° C./min or more, simultaneous firing of the internal electrode and the dielectric can be induced, and occurrence of defects such as electrode aggregation can be prevented.
下表1は、昇温速度の向上による内部電極の連結性を観察した結果である。 Table 1 below shows the results of observing the connectivity of the internal electrodes by increasing the temperature rising rate.
焼成製品のサイズ毎に昇温速度による内部電極の連結性を観察し、昇温速度が30℃/minのときを基準に内部電極の連結性の向上程度を示した。 The connectivity of the internal electrodes due to the heating rate was observed for each size of the baked product, and the degree of improvement in the connectivity of the internal electrodes was shown based on the temperature rising rate of 30 ° C./min.
昇温速度による内部電極の連結性を観察した結果、昇温速度が低いほど、電極の連結性が低下し、昇温速度が350℃/min以上に向上した場合、電極の連結性が約2.0%〜5.0%向上した。 As a result of observing the connectivity of the internal electrode by the temperature rising rate, the lower the temperature rising rate, the lower the electrode connectivity, and when the temperature rising rate is improved to 350 ° C./min or more, the electrode connectivity is about 2 Improved by 0.0% to 5.0%.
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。 The embodiment of the present invention has been described in detail above, but the scope of the present invention is not limited to this, and various modifications and variations can be made without departing from the technical idea of the present invention described in the claims. It will be apparent to those having ordinary knowledge in the art.
110 焼成炉本体
120 内部通路
130 搬送ローラー
140 トレイ
150 上部ヒーター
160 下部ヒーター
170 ガス供給部
180 ガス排出部
210 上部隔壁
220 下部隔壁
250 厚壁部
251 上部厚壁部
252 下部厚壁部
Y 急昇温領域
110
Claims (18)
前記内部通路の中央部に駆動手段によって出口側方向に回転するように設けられる搬送ローラーと、
前記内部通路の上部と下部にそれぞれ設けられる上部ヒーター及び下部ヒーターと、
前記内部通路が区域別に境界を有するように設けられる隔壁と、を備え、
前記隔壁のうち少なくとも一つの隔壁は、他の隔壁より厚い厚壁部である焼成炉。 A firing furnace body having an internal passage of a certain length from the inlet to the outlet;
A transport roller provided at the center of the internal passage so as to rotate in the direction of the outlet side by a driving means;
An upper heater and a lower heater provided respectively in the upper part and the lower part of the internal passage;
A partition provided so that the internal passage has a boundary for each area, and
A firing furnace in which at least one of the partition walls is a thick wall portion thicker than the other partition walls.
前記内部通路の中央部に駆動手段によって出口側方向に回転するように設けられる搬送ローラーと、
前記内部通路の上部と下部にそれぞれ設けられる上部ヒーター及び下部ヒーターと、
前記内部通路が区域別に境界を有するように設けられる隔壁と、を備え、
前記隔壁のうち少なくとも一つの隔壁が設けられた領域は、他の隔壁が設けられた領域に比べて、隔壁の前の領域から隔壁の後の領域への昇温速度が大きい急昇温領域である焼成炉。 A firing furnace body having an internal passage of a certain length from the inlet to the outlet;
A transport roller provided at the center of the internal passage so as to rotate in the direction of the outlet side by a driving means;
An upper heater and a lower heater provided respectively in the upper part and the lower part of the internal passage;
A partition provided so that the internal passage has a boundary for each area, and
The region provided with at least one of the partition walls is a rapid heating region where the rate of temperature increase from the region before the partition to the region after the partition is higher than the region provided with the other partition. There is a firing furnace.
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