JPH07174467A - Actuator, sintering jig of ceramic board and sintering method for the board - Google Patents
Actuator, sintering jig of ceramic board and sintering method for the boardInfo
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- JPH07174467A JPH07174467A JP5343619A JP34361993A JPH07174467A JP H07174467 A JPH07174467 A JP H07174467A JP 5343619 A JP5343619 A JP 5343619A JP 34361993 A JP34361993 A JP 34361993A JP H07174467 A JPH07174467 A JP H07174467A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、気体圧力で作動するガ
ス漏れ防止をしたアクチュエータ、アクチュエータを用
いたセラミック基板の焼結治具および該焼結治具による
にセラミック基板の焼結方法に係る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an actuator which is actuated by gas pressure to prevent gas leakage, a ceramic substrate sintering jig using the actuator, and a method for sintering a ceramic substrate by the sintering jig. .
【０００２】[0002]
【従来の技術】空気圧等、気体圧力を用いて作動させる
アクチュエータにおいては、円筒状のシリンダと、その
内部で移動するピストンとの間隙からの気体の漏れを防
止するためにパッキンが用いられている。日本規格協会
発行「ＪＩＳに基づく機械システム設計便覧」（１９８
６年１２月１８日発行）によれば、パッキンの性能によ
ってアクチュエータの性能が決まるため、その設計は非
常に重要である。パッキンがなければ、シリンダとピス
トンとの間隙に比例して、加圧気体が大量に漏れてしま
い（例えば、シリンダ内径がφ２００で、間隙が５０μ
ｍ二直径差で１００μｍの場合、気体圧力が３気圧で約
２００〜４００ｌ／ｍｉｎ）、ピストンを動作させよう
としても所望の圧力が得られず、ピストンからの力が得
られない。これを防止するために、パッキンを用いる。
通常室温で使用する場合には、パッキンとしてゴムのＯ
リングを使用することが多い。しかし、ピストンを高温
（例えば２００〜１０００°Ｃ）で使用したい場合に
は、ゴムのＯリングは耐熱性がないため使用できない。
これに代る有効なパッキンがないことから、これまでは
高温で使えるようなアクチュエータは、実用化されてい
なかった。しかし、気体圧力を利用するアクチュエータ
は、加圧力を簡便に得られることから非常に便利であ
り、高温でも使用可能なパッキンの開発が望まれてい
た。高温で使用する一つの適用分野として、セラミック
基板または電子回路用セラミック基板の焼結工程があ
る。すなわち、特開平５−２２６７１号公報に記載され
ているように、電子回路用セラミック基板を焼結すると
きに生ずる基板収縮を抑制するためには、焼結工程中に
厚さ方向に荷重を負荷しておくのが非常に有効である。
また、グリーンシート中に含まれるバインダの除去（脱
バインダ）を短時間で行うために、脱バインダ気体をセ
ラミック基板上に常に流しながら行う方法も記載されて
いる。しかし、そのための具体的な方法は提供されてい
ない。2. Description of the Related Art In an actuator that operates by using gas pressure such as air pressure, packing is used to prevent gas from leaking from a gap between a cylindrical cylinder and a piston that moves inside the cylinder. . "Mechanical System Design Handbook based on JIS" published by Japan Standards Association (198
(December 18, 2006), the performance of the packing determines the performance of the actuator, so the design is very important. Without packing, a large amount of pressurized gas would leak in proportion to the gap between the cylinder and the piston (for example, the cylinder inner diameter is φ200 and the gap is 50μ.
When the difference in m2 diameter is 100 μm, the gas pressure is about 200 to 400 l / min at 3 atm, and even if the piston is operated, the desired pressure cannot be obtained and the force from the piston cannot be obtained. To prevent this, packing is used.
When used normally at room temperature, rubber O
Rings are often used. However, when it is desired to use the piston at a high temperature (for example, 200 to 1000 ° C.), the rubber O-ring cannot be used because it has no heat resistance.
An actuator that can be used at high temperatures has not been put into practical use so far because there is no effective packing to replace it. However, an actuator that utilizes gas pressure is very convenient because it can easily obtain a pressing force, and development of a packing that can be used even at high temperatures has been desired. One field of application for high temperature applications is the sintering of ceramic substrates or ceramic substrates for electronic circuits. That is, as described in JP-A-5-22671, in order to suppress the shrinkage of the substrate that occurs when sintering the ceramic substrate for electronic circuits, a load is applied in the thickness direction during the sintering process. It is very effective to do so.
Further, there is also described a method of removing the binder contained in the green sheet (removing the binder) in a short time while constantly flowing the binder removal gas over the ceramic substrate. However, no specific method for doing so is provided.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記方法を実施するた
めには、通常は、プレス付きの大掛かりな電気炉（価格
数億円）を用いる方法などが検討されている。しかしな
がら、プレス機能付き電気炉などは非常に高価であり、
また大型になるため大きなスペースも必要である。本発
明によるアクチュエータをこのような分野に適用すれ
ば、加圧焼結は非常に簡便になるものである。本発明の
目的は、高温で使用できるパッキンを設けた高温でも使
用可能アクチュエータを提供することにある。本発明の
他の目的は、セラミックスを加圧しながら焼結するため
のセラミック基板の焼結治具を提供することにある。本
発明のさらに他の目的は、上記焼結治具によるセラミッ
ク基板の焼結方法を提供することにある。In order to carry out the above-mentioned method, a method using a large-scale electric furnace with a press (price of several hundred million yen) is usually studied. However, electric furnaces with press functions are very expensive,
Moreover, since it becomes large, a large space is required. When the actuator according to the present invention is applied to such a field, pressure sintering becomes very simple. It is an object of the present invention to provide an actuator that can be used even at high temperatures, provided with a packing that can be used at high temperatures. Another object of the present invention is to provide a ceramic substrate sintering jig for sintering ceramics under pressure. Still another object of the present invention is to provide a method for sintering a ceramic substrate using the above-mentioned sintering jig.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、シリンダ内でピストンを作動させる構
造のアクチュエータにおいて、金属材料からなりドーナ
ツ状の天板部分と該天板部分の外周部に連続して形成さ
れた円筒状のフランジ部分からなるパッキンを天板部分
の孔をピストンの端部の突起部分に嵌め込むことにより
ピストンに装着し、パッキンの円筒状のフランジ部分を
シリンダ内壁面に接するようにして、空気圧が掛かった
とき空気圧によるパッキンの弾性変形を利用して空気漏
れを防止するようにしている。また、上記パッキンの内
側にヒータを設け、該ヒータに掛る電源容量を調節する
ことによりパッキンの熱膨張量を制御可能とし、気体の
漏れを防止できるようにしている。また、アクチュエー
タのシリンダ延長部分に側壁部が設けられ、該側壁部上
部に受圧板が設けられ、該受圧板とアクチュエータのピ
ストンの間に一対の加圧板に挾まれた焼結サンプルを配
置し、アクチュエータにより焼結サンプルに圧力を作用
させつつ焼結するセラミック基板の焼結治具において、
アクチュエータとして上記パッキンを設けたアクチュエ
ータまたは更にパッキン内側にヒータを設けたアクチュ
エータを適用してセラミック基板の焼結治具としてい
る。さらに、上記セラミック基板の焼結治具において、
受圧板および／または加圧板に脱バインダ用気体を焼結
サンプルに吹きかけるための通気孔を設けるようにして
いる。また、上記セラミック基板の焼結治具２台を受圧
板を共通にして上下に配置し、受圧板に上下のアクチュ
エータの加圧力が対向して作用する構造としている。さ
らに、この受圧板を共通にしたセラミック基板の焼結治
具において、受圧板および／または加圧板に脱バインダ
用気体を焼結サンプルに吹きかけるための通気孔を設け
るようにしている。また、上記のパッキンの内側にヒー
タを設けたアクチュエータを適用したセラミック基板の
焼結治具によりセラミック基板の焼結をするとき、アク
チュエータ内の圧力をモニタし、圧力が所定の値より低
下したときには、パッキンの内側のヒータに掛かる電源
容量を調節してパッキンからの気体の漏れを防止するよ
うにしている。In order to achieve the above object, according to the present invention, in an actuator having a structure for operating a piston in a cylinder, a donut-shaped top plate portion made of a metal material and an outer peripheral portion of the top plate portion are formed. The packing that consists of a cylindrical flange part that is continuously formed on the piston is attached to the piston by fitting the hole in the top plate part into the projection part at the end of the piston, and the cylindrical flange part of the packing is attached to the cylinder inner wall surface. The air leakage is prevented by utilizing the elastic deformation of the packing due to the air pressure when the air pressure is applied. Further, a heater is provided inside the packing, and the amount of thermal expansion of the packing can be controlled by adjusting the power supply capacity applied to the heater, so that gas leakage can be prevented. Further, a side wall portion is provided on the cylinder extension portion of the actuator, a pressure receiving plate is provided on the upper side wall portion, and a sintered sample sandwiched between a pair of pressure plates is arranged between the pressure receiving plate and the piston of the actuator. In a ceramic substrate sintering jig that sinters while applying pressure to the sintered sample with an actuator,
As an actuator, an actuator provided with the above packing or an actuator provided with a heater inside the packing is applied as a sintering jig for a ceramic substrate. Furthermore, in the above-mentioned ceramic substrate sintering jig,
The pressure receiving plate and / or the pressure plate are provided with ventilation holes for blowing the binder removal gas onto the sintered sample. Further, the two sintering jigs for the ceramic substrate are arranged vertically with the pressure receiving plate in common, and the pressures of the upper and lower actuators act on the pressure receiving plate so as to face each other. Further, in the ceramic substrate sintering jig having the pressure receiving plate in common, the pressure receiving plate and / or the pressure plate are provided with ventilation holes for blowing the binder removal gas onto the sintered sample. Also, when sintering the ceramic substrate with a ceramic substrate sintering jig to which an actuator having a heater inside the packing is applied, the pressure inside the actuator is monitored, and when the pressure falls below a predetermined value. The power supply capacity applied to the heater inside the packing is adjusted to prevent gas leakage from the packing.
【０００５】[0005]
【作用】アクチュエータにおいて、パッキンは、高圧室
側では高圧に、その反対側は大気圧に保たれることか
ら、その差圧分がパッキンに負荷され、パッキンは弾性
変形してそのつば部がシリンダ内壁に強く接触し、この
部分で気体の漏れを防止することができる。また、パッ
キンをステンレス材などで製作することにより、加熱に
たいしても十分な耐熱性を有するようにできる。また、
パッキンの内側にヒータを設けることにより、シリンダ
とパッキンの熱膨張率の違いにより生ずる気体の漏れを
防止することができる。また、セラミック基板の焼結治
具に上記のパッキンを設けたアクチュエータを適用する
ことにより、サンプルに十分な加圧力を作用させて焼結
することができ、焼結中に生ずるセラミック基板の収縮
を抑制することを可能にしている。また、焼結中に脱バ
インダ用気体を焼結サンプルに吹きかけることにより、
脱バインダに要する時間を短縮することを可能にしてい
る。また、受圧板を共通にして二つの焼結治具を備えた
構成とすることにより、生産能率を向上している。ま
た、アクチュエータ内の圧力に応じてパッキンの内側の
ヒータに掛かる電源容量を調節するため、パッキンから
の気体の漏れが防止される。In the actuator, since the packing is kept at high pressure on the high pressure chamber side and is kept at atmospheric pressure on the opposite side, the differential pressure is applied to the packing, the packing is elastically deformed, and the flange portion is in the cylinder. It makes strong contact with the inner wall and prevents gas from leaking at this part. Further, by making the packing from a stainless material or the like, it is possible to have sufficient heat resistance against heating. Also,
By providing the heater inside the packing, it is possible to prevent gas leakage caused by the difference in coefficient of thermal expansion between the cylinder and the packing. Also, by applying the actuator provided with the above-mentioned packing to the sintering jig of the ceramic substrate, it is possible to apply sufficient pressure to the sample to sinter it, and to reduce the shrinkage of the ceramic substrate that occurs during sintering. It is possible to suppress. Also, by blowing a binder removal gas on the sintered sample during sintering,
This makes it possible to reduce the time required for binder removal. Further, the production efficiency is improved by adopting a configuration in which the pressure receiving plate is shared and two sintering jigs are provided. Further, since the power supply capacity applied to the heater inside the packing is adjusted according to the pressure inside the actuator, leakage of gas from the packing is prevented.
【０００６】[0006]
【実施例】以下、実施例を用いて、本発明を詳細に説明
する。 （実施例１）図１は本発明のアクチュエータの実施例の
構成を示す図である。図１に示すように、アクチュエー
タのシリンダ３の内側に挿入されたピストン１の、高圧
室６側の端部に金属材料で作られたパッキン２を取り付
ける。パッキン２は図１、図２から明らかなように、ド
ーナツ状の天板部分２４とこの天板部分の外周部に連続
して形成されたフランジ部分２５からなり、天板部分２
４の孔をピストン１の端部の突起部分１１に嵌め込むよ
うにされ、フランジ部分２５がシリンダ３の内壁面に接
する寸法にされている。これらの部材は、全てステンレ
ス材で製した。ピストン１の端部には、パッキン２より
高い突起部分１１を設けてあり、ピストンが一番下に降
下してもパッキンが異常な力を受けたり、損傷すること
はない。空気は、導入孔４を通って高圧室６内へ送給さ
れる。パッキン２から漏れた空気は、排気孔１２を通っ
て排気されることから、パッキンの背圧は常にほぼ大気
圧に保たれる。すなわち、パッキン２は、高圧室６側で
は高圧（例えば２〜７ｋｇｆ／ｃｍ2）に、その反対側
は大気圧に保たれることから、その差圧分がパッキンに
負荷され、パッキンは弾性変形してそのつば部２１がシ
リンダ内壁に強く接触し、この部分で漏れを防止する。
このパッキンはステンレス材で製作されており、１００
０°Ｃ迄加熱しても十分な耐熱性を有している。なお、
パッキンの材質はステンレスには限らず、例えばチタン
や超耐熱性合金等、種々の材質が適用可能である。EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples. (Embodiment 1) FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the actuator of the present invention. As shown in FIG. 1, a packing 2 made of a metal material is attached to an end portion of a piston 1 inserted inside a cylinder 3 of an actuator on the high pressure chamber 6 side. As is apparent from FIGS. 1 and 2, the packing 2 includes a donut-shaped top plate portion 24 and a flange portion 25 formed continuously on the outer peripheral portion of the top plate portion.
The holes 4 are fitted into the protrusions 11 at the end of the piston 1, and the flange portion 25 is sized to contact the inner wall surface of the cylinder 3. All these members were made of stainless steel. A protruding portion 11 higher than the packing 2 is provided at the end of the piston 1 so that even if the piston descends to the bottom, the packing is not subjected to abnormal force or damaged. The air is fed into the high pressure chamber 6 through the introduction hole 4. Since the air leaking from the packing 2 is exhausted through the exhaust hole 12, the back pressure of the packing is always maintained at about atmospheric pressure. That is, since the packing 2 is maintained at a high pressure (for example, 2 to 7 kgf / cm 2 ) on the high pressure chamber 6 side and is maintained at the atmospheric pressure on the opposite side, the differential pressure is loaded on the packing, and the packing is elastically deformed. Then, the flange portion 21 makes strong contact with the inner wall of the cylinder to prevent leakage at this portion.
This packing is made of stainless steel and is 100
It has sufficient heat resistance even when heated to 0 ° C. In addition,
The material of the packing is not limited to stainless steel, and various materials such as titanium and super heat resistant alloy can be applied.
【０００７】このパッキンにおいて漏れ防止効果を高め
るためには、空気圧が負荷されたときに弾性変形が起こ
りやすい形状にするのが有利である。そのためのパッキ
ンとピストン端部との構造を、図２に示す。図２の
（１）は、ピストン１に傾斜１３を受けた場合、（２）
はパッキン側に傾斜２２を設けた場合、（３）はパッキ
ンの内周側に突起２３を設けた場合、（４）はパッキン
の天板２４とフランジ２５との間に、薄肉のヒンジ部２
６を設けた場合をそれぞれ示している。いずれの場合
も、ピストンの最外周において、パッキンとの間隙Ｓが
０．３ｍｍ以上になるようにし、（１）から（３）は、
パッキン２が空気圧を受けたときに、いずれも図２の
（１）の破線にて示したように変形をしようとし、その
結果つば部２１がシリンダ３の内周に押し付けられて漏
れ防止効果を発揮する。一方、（４）は、空気圧によっ
てフランジ２５が破線のように外周方向に変形する結
果、漏れ防止を行うものである。In order to enhance the leakage prevention effect of this packing, it is advantageous to make it into a shape that is easily elastically deformed when air pressure is applied. The structure of the packing and the piston end for that purpose is shown in FIG. (1) of FIG. 2 shows (2) when the piston 1 receives the inclination 13.
Is provided with an inclination 22 on the packing side, (3) is provided with a protrusion 23 on the inner peripheral side of the packing, and (4) is provided between the top plate 24 and the flange 25 of the packing, and the thin hinge portion 2 is provided.
The case where 6 is provided is shown. In any case, the gap S with the packing is 0.3 mm or more at the outermost circumference of the piston, and (1) to (3) are
When the packing 2 is subjected to air pressure, they both try to deform as shown by the broken line in (1) of FIG. 2, and as a result, the flange portion 21 is pressed against the inner circumference of the cylinder 3 to prevent leakage. Demonstrate. On the other hand, (4) is to prevent leakage as a result of the flange 25 being deformed by air pressure in the outer peripheral direction as shown by the broken line.
【０００８】なお、これらの構造において、パッキン２
は、圧縮空気を高圧室６内へ送給したときに自動的にピ
ストン１へ押し付けられるため、必ずしもピストン１に
固定しておく必要はない。しかし、動作をより確実にす
るためには、図２（２）のように、板８を介してボルト
７で固定しておく方が望ましい。また、気体の漏れ防止
効果は、パッキンとシリンダとの間では上記のように行
われるが、パッキンとピストンの間でも、パッキンの内
周部がピストンと接触する結果、シール効果が保たれ
る。なお、ピストンとパッキンとのシール効果は、板８
とボルト７とを用いた締め付けによって、より確実にな
る。In these structures, the packing 2
Is not necessarily fixed to the piston 1 because it is automatically pressed against the piston 1 when the compressed air is fed into the high pressure chamber 6. However, in order to make the operation more reliable, it is desirable to fix it with the bolt 7 via the plate 8 as shown in FIG. Further, the effect of preventing gas leakage is performed as described above between the packing and the cylinder, but as a result of the inner peripheral portion of the packing coming into contact with the piston, the sealing effect is maintained even between the packing and the piston. The sealing effect between the piston and packing is
The tightening with the bolts 7 and the bolt 7 makes it more reliable.
【０００９】上記シール効果を確実に行わせるために
は、パッキンとシリンダとの位置関係をより正確に保つ
ことが重要である。この点を考慮すれば、ピストンはシ
リンダとの間の間隙を大きめ（例えば半径にして０．１
〜０．２ｍｍ）にし、パッキンとシリンダとの間隙は小
さめ（例えば半径にして０．０１〜０．０２ｍｍ）にす
るのが好適である。なお、パッキンの厚さは、シリンダ
径がφ２００ｍｍの場合、０．５〜１．５ｍｍ位が適当
であった。これより薄い場合には耐久性に劣り、逆に厚
い場合は剛性が大きすぎてシール効果が発生しにくくな
る傾向がある。また、シール効果をより確実にするため
には、パッキンのつば部２１の角部を若干Ｒ（丸み）を
つけてていねいに仕上げることが重要である。In order to ensure the above-mentioned sealing effect, it is important to maintain the positional relationship between the packing and the cylinder more accurately. In consideration of this point, the piston has a large gap between the piston and the cylinder (for example, a radius of 0.1 mm).
It is preferable that the gap between the packing and the cylinder is small (for example, the radius is 0.01 to 0.02 mm). In addition, as for the thickness of the packing, when the cylinder diameter was 200 mm, 0.5 to 1.5 mm was suitable. If it is thinner than this range, the durability is poor, and if it is thicker, on the other hand, the rigidity is too high and the sealing effect tends not to occur easily. Further, in order to secure the sealing effect more securely, it is important to finish the corners of the flange portion 21 of the packing with a slight R (roundness) so as to finish them carefully.
【００１０】このようなシリンダ構造を電気炉内に入れ
て加熱する場合、炉の輻射熱はシリンダ３の外側から内
側へ伝わる結果、シリンダ３の方が熱膨張を起こし易
く、パッキン２との密着性が阻害される方向になる。こ
れを防ぐ構成として、図３の（１）に示すように、パッ
キン２の内側にヒータ９（パッキンの内周全面に沿う形
態が望ましい）を入れ、熱膨張差を補正する方法が効果
的である。また、加圧空気を送給する前に、炉の温度以
上に予熱した状態で高圧室６の中へ送給することも同様
な効果を発揮する。なお、これらの効果を更に確実に発
生させる構成として、図３の（２）に示したように、パ
ッキン２（ステンレス製）の内側に、熱膨張率がより大
きな素材（例えば銅）で製作したリング２７を密着、又
は接合しておくのも有効である。When such a cylinder structure is put in an electric furnace for heating, the radiant heat of the furnace is transferred from the outside to the inside of the cylinder 3, so that the cylinder 3 is more likely to undergo thermal expansion and adheres to the packing 2. Will be hindered. As a configuration for preventing this, as shown in (1) of FIG. 3, a method of inserting a heater 9 (preferably along the entire inner circumference of the packing) inside the packing 2 and correcting the thermal expansion difference is effective. is there. Further, the same effect can be obtained by sending the pressurized air into the high-pressure chamber 6 in a state of being preheated to the temperature of the furnace or higher before sending the pressurized air. In order to more reliably generate these effects, as shown in (2) of FIG. 3, the packing 2 (stainless steel) is made of a material having a larger coefficient of thermal expansion (eg, copper) inside. It is also effective to close or bond the ring 27.
【００１１】（実施例２）上記実施例１のアクチュエー
タを用いて、セラミック基板または電子回路用セラミッ
ク基板を厚さ方向に加圧しながら焼結した例について述
べる。Example 2 An example in which the actuator of Example 1 is used to sinter a ceramic substrate or a ceramic substrate for electronic circuits while pressurizing in the thickness direction will be described.
【００１２】図４に、セラミック基板の焼結に使用した
治具の構造を示す。シリンダ３の内側に円板状のピスト
ン１が挿入されており、その下面にパッキン２が固定さ
れている。ピストン３の上には、焼結サンプル１０１を
中央に配置し、その上下に多孔質板１０２、加圧板１０
６を挾んだ状態の一式が載せられる。ガイド１０４は、
加圧板などの位置決めをするために設けられている。高
圧室６内に高圧ガス（空気には限らず、窒素等、焼結の
必要に応じてガスを適宜選択可）を送給したとき、ピス
トン１がせり上り、上の加圧板１０６が受圧板１０３に
ぶつかった状態で停止する。この状態で焼結しようとし
ているサンプル１０１には所望の加圧力が作用する（加
圧力は、送給するガス圧力を適宜調整すれば良い）。こ
の構造において、ピストン１がせり上って受圧板１０３
にぶつかって停止した状態で、パッキン２がシリンダ３
から外れないような寸法になっていることが必要であ
り、少なくもこの範囲において、シリンダとパッキンと
は円筒状になっていることが要求される。しかし、それ
より上部は円筒状である必要はなく、四角でも良い。焼
結サンプル１０１から加圧板１０６迄の一式を出し入れ
するには、横方向に窓があいていた方が好都合である。
また、受圧板１０３が受ける加圧力を支えるためには、
受圧板１０３が横方向にスライド可能になっており、そ
のガイド用Ｔ溝部１０７で加重を支持するのが好都合で
ある。FIG. 4 shows the structure of the jig used for sintering the ceramic substrate. A disc-shaped piston 1 is inserted inside the cylinder 3, and a packing 2 is fixed to the lower surface thereof. A sintered sample 101 is arranged in the center on the piston 3, and a porous plate 102 and a pressure plate 10 are arranged above and below the sintered sample 101.
A complete set of 6 is placed. The guide 104 is
It is provided for positioning the pressure plate and the like. When a high-pressure gas (not limited to air, but nitrogen or the like can be appropriately selected depending on the sintering need) is fed into the high-pressure chamber 6, the piston 1 rises and the upper pressure plate 106 is a pressure receiving plate. It stops when it hits 103. A desired pressing force acts on the sample 101 to be sintered in this state (the pressing force may be adjusted by appropriately adjusting the pressure of the gas to be fed). In this structure, the piston 1 rises and the pressure receiving plate 103
Packing 2 is in cylinder 3 when stopped by bumping against
The size of the cylinder and the packing are required to be cylindrical in at least this range. However, the upper portion thereof need not be cylindrical and may be square. In order to take in and out the set from the sintered sample 101 to the pressure plate 106, it is convenient to have a window in the lateral direction.
Further, in order to support the pressure applied to the pressure receiving plate 103,
The pressure receiving plate 103 is slidable in the lateral direction, and it is convenient that the weight is supported by the guide T groove portion 107.
【００１３】焼結サンプルに所望の加圧力が作用した状
態で加熱を開始する。このとき、孔１０５からグリーン
シート内のバインダを除去（加熱分解、燃焼）させるた
めの気体（例えば空気）を送給すれば、気体は１０５か
ら加圧板の孔を通って多孔質板（セラミック板等）１０
２に達して焼結サンプル１０１の全表面に拡散する。更
に、焼結サンプル内を貫通したのち、下の多質板を通
り、下の加圧板に達し、その孔１０８を通ってガス排気
孔４２から外部へ放出される。この気孔によって、脱バ
インダに要する時間は、強制的に気体を流さない場合に
比較して、約半分に短縮される。また、１０８から真空
で強制排気すれば、脱バインダ時間は更に短縮され、１
／３から１／１０になることさえある。なお、加圧板１
０６と多孔質板１０２との間で、脱バインダ気体が滞り
なく受授されるためには、加圧板１０６の多孔質板１０
２との接触面に、気体を伝播させる溝１０９を設けてお
くのも効果的である。その形状としては、例えば幅×深
さが０．５×０．５ｍｍの溝を５ｍｍ間隔の格子状に配
置する、などがある。Heating is started in the state where a desired pressure is applied to the sintered sample. At this time, if a gas (for example, air) for removing the binder in the green sheet (heating decomposition, combustion) is fed from the hole 105, the gas passes from the hole 105 through the hole of the pressure plate to the porous plate (ceramic plate). Etc.) 10
It reaches 2 and diffuses over the entire surface of the sintered sample 101. Further, after penetrating the inside of the sintered sample, it passes through the lower porous plate, reaches the lower pressure plate, and is discharged to the outside from the gas exhaust hole 42 through the hole 108. The pores reduce the time required for binder removal by about half as compared with the case where gas is not forced to flow. Further, if the vacuum is forcibly evacuated from 108, the binder removal time is further shortened, and
It can even go from / 3 to 1/10. The pressure plate 1
In order for the binder removal gas to be smoothly transferred between the porous plate 10 and the porous plate 102, the porous plate 10 of the pressure plate 106
It is also effective to provide a groove 109 for propagating gas on the contact surface with 2. As the shape, for example, grooves having a width of 0.5 mm and a depth of 0.5 mm are arranged in a grid pattern with an interval of 5 mm.
【００１４】加熱中にパッキンが正常に作用して所望の
圧力が作用しているかどうかをチェックする方法とし
て、圧力モニタポ−ト４１に圧力計を取り付け、圧力を
チェックするのが最も簡便でかつ確実な方法である（た
だし、このポ−トから高圧ガスが漏れないように配管す
ることが必要である）。モニタでチェックした場合、パ
ッキンが良好に作動しているときには、モニタ圧力は送
給圧力より僅かに低い程度（例えば２気圧の送給圧に対
してモニタ圧が１．７〜１．９気圧）であり、漏れ量
（圧力を保持するために必要な高圧ガスの流量）は２〜
５ｌ／ｍｉｎ以下と小さかった。しかし、温度が上昇す
るに従って、特に２００〜３００°Ｃでは、シリンダと
パッキンとの温度差が発生し易く、熱膨張のために両者
の間隙が増す結果、漏れ量が３０〜５０ｌ／ｍｉｎに増
大することもあった。（漏れ量が小さいほど、シール効
果が大きいことを示している。）この場合には、送給圧
力が例えば２気圧でも、モニタ圧力は０．５〜１気圧な
どと、送給圧力より大幅に減少してしまい、所望の加圧
力を得られないことがわかった。これを防止するには、
パッキン２の内周にヒータ９を挿入し、電源９１の電圧
を制御しながらパッキンを適度に熱膨張させ、漏れ量を
減少させるのが極めて好適であった。また、このような
作用をさせるのに更に好都合な方法として、パッキンの
材質を、シリンダの材質より熱膨張係数αの大きなもの
にする方法もある。例えば、シリンダをＳＵＳ６３１
（ステンレス鋼ＪＩＳ規格）（α≒１２．８×１０~6／
℃）やインコネル（α≒１３．３×１０~6／℃）で製作
し、パッキンをＳＵＳ３０４（α≒１８．４×１０~6／
℃）やＢｅの青銅（α≒１７×１０~6／℃、ただし温度
が７００℃以下で使用する場合）等の組合せで製作すれ
ばよい。As a method for checking whether the packing normally operates during heating and whether a desired pressure is applied, it is the simplest and surest way to check the pressure by attaching a pressure gauge to the pressure monitor port 41. (However, it is necessary to install piping to prevent high pressure gas from leaking from this port). When checked by the monitor, when the packing is operating properly, the monitor pressure is slightly lower than the feed pressure (for example, the monitor pressure is 1.7 to 1.9 atm for the feed pressure of 2 atm). And the leak rate (the flow rate of high-pressure gas required to maintain the pressure) is 2 to
It was as small as 5 l / min or less. However, as the temperature rises, especially at 200 to 300 ° C., a temperature difference between the cylinder and the packing tends to occur, and the gap between the two increases due to thermal expansion. As a result, the leakage amount increases to 30 to 50 l / min. There was also something to do. (The smaller the leak amount, the greater the sealing effect.) In this case, even if the feed pressure is 2 atm, the monitor pressure is 0.5 to 1 atm, which is much larger than the feed pressure. It was found that the pressure was reduced and the desired pressure could not be obtained. To prevent this,
It was extremely suitable to insert the heater 9 in the inner circumference of the packing 2 and to appropriately thermally expand the packing while controlling the voltage of the power supply 91 to reduce the leakage amount. Further, as a more convenient method for performing such an operation, there is a method in which the material of the packing has a larger thermal expansion coefficient α than the material of the cylinder. For example, the cylinder is SUS631
(Stainless steel JIS standard) (α≈12.8 × 10 ~ 6 /
℃) or Inconel (α ≈ 13.3 × 10 ~ 6 / ℃), the packing is SUS304 (α ≈ 18.4 × 10 ~ 6 /
° C.) and Be bronze (α ≒ 17 × 10 ~ 6 / ℃, but the temperature may be produced by a combination of such cases) used in the 700 ° C. or less.
【００１５】この構造において、受圧板１０３が薄いと
加圧力によって弾性変形し、焼結したサンプルに厚さの
ばらつきが生じたり、ときには破壊さえも生ずる可能性
がある。これを防止するには、受圧板１０３をできるだ
け厚くし、また材質として耐熱性に優れたものを選ぶな
どか必要である。これに代る他の構造として、図５に示
すように、受圧板を挾んで上下に加圧ユニットを配置す
るのは、極めて有効である。すなわち、図４のように片
方だけから加圧した場合に生ずる変形を、両側から加圧
することによって相殺することが可能となるものであ
る。これによれば、一回に２枚のセラミックを焼結する
ことが可能となり、能率の向上も一挙に達成することが
できる。なお、これらの治具に、ヒータも埋め込めば、
昇温途中の温度分布を改善できるようになる。更に、断
熱材を覆えば、電気炉に入れなくても高温加熱が可能に
なり、焼結を非常に簡便に行えるようになる。また、図
５の上側のサンプルを出し入れするときに、ピストンが
自重で降下して操作しにくいが、これをやり易くする方
法として、空気導入孔４に真空をつなげばピストン１が
上方に引き上げられる。下部のピストンでも、パッキン
が固く上下しにくいときには、この方法は有効である。In this structure, if the pressure receiving plate 103 is thin, it may be elastically deformed by the applied pressure, resulting in variations in thickness of the sintered sample, or even destruction thereof. In order to prevent this, it is necessary to make the pressure receiving plate 103 as thick as possible and to select a material having excellent heat resistance. As another structure instead of this, as shown in FIG. 5, it is extremely effective to sandwich the pressure receiving plate and arrange the pressure units up and down. That is, it is possible to cancel the deformation that occurs when pressure is applied from only one side as shown in FIG. 4 by applying pressure from both sides. According to this, it becomes possible to sinter two ceramics at a time, and the efficiency can be improved at once. In addition, if a heater is embedded in these jigs,
It becomes possible to improve the temperature distribution during the temperature rise. Furthermore, if the heat insulating material is covered, it becomes possible to perform high temperature heating without putting it in an electric furnace, and it becomes possible to perform sintering very easily. Further, when the sample on the upper side of FIG. 5 is taken in and out, the piston is lowered due to its own weight and it is difficult to operate, but as a method for facilitating this, if a vacuum is connected to the air introduction hole 4, the piston 1 is pulled up. . This method is effective even when the packing is firm and difficult to move up and down even with the lower piston.
【００１６】[0016]
【発明の効果】本発明によれば、高温でもパッキンから
のガス漏れを防止でき、高温下でも使用可能なガス圧作
動型のアクチュエータを得ることができ、さらにアクチ
ュエータの機構の設計に大きな自由度を与えることがで
きる。また、焼結中に厚さ方向に加圧保持した状態での
焼結が可能なセラミック基板の焼結治具を得ることがで
き、該焼結治具により、焼結中に生ずるセラミック基板
の収縮を抑制することができる。また、上記焼結治具に
より、焼結のために大規模な装置を使用しなくても済
み、セラミック基板の生産において大きな経済的な効果
が得られる。また、二つのアクチュエータを対抗させた
焼結治具により、１回に２倍の生産が可能になる。ま
た、脱バインダに要する時間を短縮することが可能にな
る。アクチュエータ内の圧力をモニタしてパッキンの内
側のヒータに掛かる電源容量を調節することにより、気
体の漏れ防止をさらに向上することができる。According to the present invention, gas leakage from the packing can be prevented even at high temperatures, a gas pressure actuated actuator that can be used even at high temperatures can be obtained, and the actuator mechanism can be designed with a high degree of freedom. Can be given. Further, it is possible to obtain a sintering jig for a ceramic substrate that can be sintered while being pressed and held in the thickness direction during sintering, and the sintering jig can be used to remove a ceramic substrate generated during sintering. Contraction can be suppressed. In addition, the above-mentioned sintering jig does not require the use of a large-scale apparatus for sintering, and a great economical effect can be obtained in the production of the ceramic substrate. Further, the sintering jig in which two actuators are opposed to each other enables double production at one time. Further, it becomes possible to shorten the time required for binder removal. By monitoring the pressure inside the actuator and adjusting the power supply capacity applied to the heater inside the packing, it is possible to further improve the prevention of gas leakage.
【図１】実施例のアクチュエータの基本的構造を示す断
面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a basic structure of an actuator of an embodiment.
【図２】パッキンの弾性変形を発生させるための構成を
示す部分拡大断面図である。FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view showing a configuration for causing elastic deformation of the packing.
【図３】パッキンを局部的に変形させる構成を示す部分
拡大断面図である。FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view showing a structure for locally deforming the packing.
【図４】セラミック基板を焼結するための治具の構造例
を示した断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a structural example of a jig for sintering a ceramic substrate.
【図５】セラミック基板を焼結するための治具の他の構
造例を示した断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing another structural example of a jig for sintering a ceramic substrate.
１ ピストン ２ パッキン ３ シリンダ ４ 空気導入孔 ５ フタ ６ 高圧室 ７ ボルト ８ 板 ９ ヒータ １１ 突起 １２ 排気孔 ２１ つば部 ２４ 天板 ２５ フランジ ２６ ヒンジ ４１ 圧力モニタポート ４２ ガス排気孔 ９１ 電源 １０１ 焼結サンプル １０２ 多孔質板 １０３ 受圧板 １０４ ガイド １０５、１０８ 孔 １０６ 加圧板 １０７ Ｔ溝 １０９ 気体拡散溝 1 Piston 2 Packing 3 Cylinder 4 Air introduction hole 5 Lid 6 High pressure chamber 7 Bolt 8 Plate 9 Heater 11 Protrusion 12 Exhaust hole 21 Flange 24 Top plate 25 Flange 26 Hinge 41 Pressure monitor port 42 Gas exhaust hole 91 Power source 101 Sintered sample 102 porous plate 103 pressure receiving plate 104 guides 105, 108 holes 106 pressure plate 107 T groove 109 gas diffusion groove
Claims (4)
のアクチュエータにおいて、金属材料からなりドーナツ
状の天板部分と該天板部分の外周部に連続して形成され
た円筒状のフランジ部分からなるパッキンを前記天板部
分の孔を前記ピストンの端部の突起部分に嵌め込むこと
によりピストンに装着し、前記パッキンの円筒状のフラ
ンジ部分をシリンダ内壁面に接するようにし、空気圧に
よるパッキンの弾性変形を利用して空気漏れを防止する
ことを特徴とするアクチュエータ。1. An actuator having a structure for operating a piston in a cylinder, the packing comprising a donut-shaped top plate portion made of a metal material and a cylindrical flange portion continuously formed on an outer peripheral portion of the top plate portion. Is attached to the piston by fitting the hole of the top plate portion into the projection portion of the end portion of the piston, and the cylindrical flange portion of the packing is brought into contact with the inner wall surface of the cylinder to prevent elastic deformation of the packing due to air pressure. An actuator characterized by utilizing it to prevent air leakage.
壁部が設けられ、該側壁部上部に受圧板が設けられ、該
受圧板とアクチュエータのピストンの間に一対の加圧板
に挾まれた焼結サンプルを配置し、アクチュエータによ
り焼結サンプルに圧力を作用させつつ焼結するセラミッ
ク基板の焼結治具において、前記アクチュエータとして
請求項１記載のアクチュエータを適用したことを特徴と
するセラミック基板の焼結治具。2. A side wall portion is provided on a cylinder extension portion of the actuator, a pressure receiving plate is provided on an upper portion of the side wall portion, and a sintered sample sandwiched between a pair of pressure plates is provided between the pressure receiving plate and the actuator piston. A ceramic substrate sintering jig, which is arranged and sintered while applying pressure to a sintered sample by an actuator, wherein the actuator according to claim 1 is applied as the actuator. .
具２台を、前記受圧板を共通にして上下に配置し、前記
受圧板に上下のアクチュエータの加圧力が対向して作用
する構造とし、前記受圧板および／または加圧板に脱バ
インダ用気体を焼結サンプルに吹きかけるための通風孔
を設けたことを特徴とするセラミック基板の焼結治具。3. A structure in which two sintering jigs for a ceramic substrate according to claim 2 are arranged vertically with the pressure receiving plate in common, and the pressures of the upper and lower actuators act on the pressure receiving plate in opposition. The ceramic substrate sintering jig is characterized in that the pressure receiving plate and / or the pressure plate is provided with ventilation holes for blowing the binder removal gas onto the sintered sample.
壁部が設けられ、該側壁部上部に受圧板が設けられ、該
受圧板とアクチュエータのピストンの間に一対の加圧板
に挾まれた焼結サンプルを配置し、アクチュエータによ
り焼結サンプルに圧力を作用させつつ焼結するセラミッ
ク基板の焼結治具における前記アクチュエータとして、
請求項１記載のアクチュエータを適用したセラミック基
板の焼結治具によるセラミック基板の焼結方法であっ
て、パッキンの内側にヒータを設けて該ヒータに掛る電
源容量を調節することによりパッキンの熱膨張量を制御
可能とすると共に、アクチュエータ内の圧力をモニタ
し、圧力が所定の値より低下したときには、前記パッキ
ンの内側のヒータに掛かる電源容量を調節してパッキン
からの気体の漏れを防止するようにしたことを特徴とす
るセラミック基板の焼結方法。4. A side wall portion is provided at a cylinder extension portion of the actuator, a pressure receiving plate is provided at an upper portion of the side wall portion, and a sintered sample sandwiched between a pair of pressure plates is provided between the pressure receiving plate and the piston of the actuator. As the actuator in the sintering jig of the ceramic substrate which is arranged and sintered while applying pressure to the sintered sample by the actuator,
A method of sintering a ceramic substrate using a ceramic substrate sintering jig to which the actuator according to claim 1 is applied, wherein a thermal expansion of the packing is provided by providing a heater inside the packing and adjusting a power supply capacity applied to the heater. In addition to making the amount controllable, the pressure inside the actuator is monitored, and when the pressure falls below a predetermined value, the power supply capacity applied to the heater inside the packing is adjusted to prevent gas leakage from the packing. A method for sintering a ceramic substrate, characterized in that
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5343619A JPH07174467A (en) | 1993-12-16 | 1993-12-16 | Actuator, sintering jig of ceramic board and sintering method for the board |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5343619A JPH07174467A (en) | 1993-12-16 | 1993-12-16 | Actuator, sintering jig of ceramic board and sintering method for the board |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07174467A true JPH07174467A (en) | 1995-07-14 |
Family
ID=18362935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5343619A Pending JPH07174467A (en) | 1993-12-16 | 1993-12-16 | Actuator, sintering jig of ceramic board and sintering method for the board |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07174467A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100738455B1 (en) * | 2006-06-16 | 2007-07-12 | (주)성광기연 | Oil booster |
| CN109179037A (en) * | 2018-08-13 | 2019-01-11 | 上海申和热磁电子有限公司 | It is a kind of for reduce DBC substrate single side sintering after buckling deformation presser device |
-
1993
- 1993-12-16 JP JP5343619A patent/JPH07174467A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100738455B1 (en) * | 2006-06-16 | 2007-07-12 | (주)성광기연 | Oil booster |
| CN109179037A (en) * | 2018-08-13 | 2019-01-11 | 上海申和热磁电子有限公司 | It is a kind of for reduce DBC substrate single side sintering after buckling deformation presser device |
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