KR100535260B1 - 세라믹 성형품의 열처리 방법 및 열처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열처리 과정에 있어서의 세라믹 성형품으로부터 휘발된 유기 성분을 확실하게 검출할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다. 또한, 그 검출 결과에 의해, 세라믹 성형품에 대하여 정확한 열처리를 행할 수 있고, 양품율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 구성에 따르면, 열처리로(2) 내의 세라믹 성형품에 대한 열처리 과정에 있어서, 상기 열처리로(2) 내의 가스를 시료료서 추출하고, 상기 시료 중의 탄소 성분을 특정의 탄소 화합물로 변환하는 변환 공정과, 변환된 특정의 탄소 화합물에 기초한 상기 시료 중에 있어서의 탄소 성분 비율을 검출하는 탄소 성분 비율 검출 공정을 구비한다. 또한, 상기 탄소 성분 비율의 검출 결과에 기초하여, 상기 열처리로(2)에서의 열처리를 제어하는 제어 공정을 구비하여 열처리의 제어를 행할 수 있는 것으로 하여도 된다.

Description

세라믹 성형품의 열처리 방법 및 열처리 장치{Thermal processing method of ceramic molded article and thermal processing apparatus}

본 발명은, 예를 들면 탈지 처리 등을 행하기 위한 세라믹 성형품의 열처리 방법 및 열처리 장치에 관한 것이다.

세라믹 전자 부품과 같은 세라믹 성형품의 제조공정에서는, 세라믹 분말에 유기 결합제, 유기 가소제 등을 첨가하여 유동성을 부여한 상태에서 성형하는 성형 공정이 있다. 그 때문에, 성형 후에는 불필요하게 된 유기 결합제를 소결 등의 고온 처리 전에 제거(탈지)하는 공정이 필요하게 된다.

이러한 탈지 시에는, 세라믹 성형품의 크랙이나 팽창이나 표층의 박리와 같은 문제가 발생하지 않도록 탈지 속도를 제어하는 것이 중요하다.

그리고, 이러한 탈지에는 유기 결합제 등을 연소시킴으로써 탈지하는 방법이나, 유기 결합제 등을 증발 연소시킴으로써 탈지하는 방법이 있다.

유기 결합제 등의 연소를 도모하는 탈지의 경우, 탈지 속도에 따라 로 내의 일산화탄소의 발생량이나 산소 성분 비율의 변화가 있기 때문에, 로 내 중에 있어서의 일산화탄소의 발생량의 관리에 따라 연소 온도나 연소 분위기의 제어를 행함으로써 탈지 속도를 제어하는 것(예를 들면, 일본 특허공고 평7-76132호 공보)이나, 로 내에 있어서의 연소에 필요한 산소의 성분 비율 관리에 따라 연소 온도나 연소 분위기의 제어를 행함으로써 탈지 속도를 제어하는 기술(예를 들면, 일본 특허공개 평3-230090호 공보)이 알려져 있다.

그러나, 이들의 탈지 속도 제어에서는 탈지 처리의 초기에 있어서, 일산화 탄소로 로 내에서 변화되기 이전부터 유기 성분이 휘발하기 시작하거나, 휘발한 유기 성분으로부터 예를 들면 아세트산이나 아세트알데히드, 알코올 등의 중간 생성물이 생성되거나 함에도 불구하고, 일산화탄소에 대해서는 그 검출이 없다는 점으로부터 아직 탈지가 진행되지 않은 것으로 판단해 버리는 경우가 있다. 그 경우 탈지가 촉진되도록, 로 내 온도를 그 상태에 있어서의 탈지를 위한 적정 온도보다도 고온 측으로 상승시켜 버리는 제어를 행할 우려가 있었다. 이러한 제어가 이루어진 경우, 탈지가 급속하게 진행되게 되므로, 결합제나 가소제의 세라믹 성형품으로부터의 급격한 소실에 의해, 성형품에 크랙이 발생하는 등의 문제가 생길 우려가 있었다.

따라서, 단지 휘발이나 증발한 유기 성분에 대해서도 그 검출을 정확하게 행하는 것이 바람직한 것으로 되어 있었다.

본 발명은 상기 실상을 감안하여 이루어진 것으로서, 열처리 과정에 있어서의 세라믹 성형품으로부터 휘발된 유기 성분을 확실하게 검출하여 정확한 열처리를 세라믹 성형품에 대하여 행할 수 있으며, 양품율을 향상시킬 수 있는 세라믹 성형품의 열처리 방법 및 열처리 장치의 제공을 해결하고자 하는 것을 과제로 하고 있다.

본 발명에 따른 제 1 세라믹 성형품의 열처리 방법은, 열처리로 내에서 세라믹 성형품에 대하여 열처리하는 과정에 있어서, 상기 열처리로 내의 분위기 가스를 시료로서 추출하고, 상기 시료 중의 탄소 성분을 특정의 탄소 화합물로 변환하는 변환 공정과, 변환된 특정의 탄소 화합물의 상기 시료 중에 있어서의 성분 비율을 검출하는 성분 비율 검출 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.

시료 중의 탄소 성분이란, 주로 시료 중에 포함되는 유기 성분 등에 있어서의 탄소 성분이다. 시료 중의 탄소 성분을 특정의 탄소 화합물로 변환한다는 것은, 주로 각종 유기 화합물로서 시료 중에 존재하는 유기 성분을 구성하는 탄소를 예를 들면 완전 연소시키는 과정을 거침으로써, 그 탄소 성분의 대부분이 특정의 탄소 화합물로서만 존재하는 상태로 화학적으로 변환하는 것을 말한다.

본 발명에 따르면, 열처리에 따라 발생하는 유기 성분에 있어서의 탄소 성분을 특정의 탄소 화합물로 변환함으로써, 그 특정의 탄소 화합물의 시료 중에 있어서의 성분 비율을 검출하고, 성분 비율의 검출 결과에 기초하여 세라믹 성형품으로부터 휘발이나 증발된 유기 성분에 대하여 확실성 높게 그 양이나 휘발 속도 등을 환산할 수 있기 때문에, 실제의 유기 성분의 세라믹 성형품으로부터의 이탈 상황을 높은 정밀도로 파악할 수 있다.

본 발명에 따른 제 2 세라믹 성형품의 열처리 방법은, 열처리로 내에서 세라믹 성형품에 대하여 열처리하는 과정에 있어서, 상기 열처리로 내의 분위기 가스를 시료로서 추출하고, 상기 시료 중의 탄소 성분을 특정의 탄소 화합물로 변환하는 변환 공정과, 변환된 특정의 탄소 화합물의 상기 시료 중에 있어서의 성분 비율을 검출하는 성분 비율 검출 공정과, 상기 성분 비율의 검출 결과에 기초하여 상기 열처리로에서의 열처리를 제어하는 제어 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 열처리에 따라 발생하는 유기 성분에 있어서의 탄소 성분을 특정의 탄소 화합물로 변환함으로써, 그 특정의 탄소 화합물의 시료 중에 있어서의 성분 비율을 검출하고, 성분 비율의 검출 결과에 기초하여 세라믹 성형품으로부터 휘발이나 증발된 유기 성분에 대하여 확실성 높게 그 양이나 휘발 속도 등을 환산할 수 있기 때문에, 실제의 유기 성분의 세라믹 성형품으로부터의 이탈 상황을 파악할 수 있음과 동시에, 실제의 유기 성분의 세라믹 성형품으로부터의 이탈 상황에 기초하여 세라믹 성형품에 대한 적정한 열처리 제어를 행할 수 있다.

본 발명에 따른 제 1 및 제 2 세라믹 성형품의 열처리 방법은, 바람직하게는 상기 특정의 탄소 화합물은 이산화탄소임과 동시에, 상기 변환 공정은 상기 시료를 완전 연소시켜서 상기 시료 중의 탄소 성분을 이산화탄소로 변환하는 공정이다. 이 경우, 시료 중에 포함되는 이산화탄소 농도의 검출 결과에 기초하여, 열처리로 내의 분위기 가스 중에 포함되는 휘발한 유기 성분량의 환산이 도모되기 때문에, 열처리로 내의 세라믹 성형품으로부터 휘발된 유기 성분량이나 그 휘발 속도 등을 정밀도 좋게, 또한 간이(簡易)하게 검출할 수 있다.

본 발명에 따른 제 2 세라믹 성형품의 열처리 방법은, 바람직하게는 상기 제어 공정에 있어서의 열처리의 제어는 온도 제어이다. 이 경우, 온도 제어를 행함으로써, 세라믹 성형품으로부터의 유기 성분의 이탈에 관하여 정밀도 좋게 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 제 2 세라믹 성형품의 열처리 방법은, 바람직하게는 상기 제어 공정에 있어서의 열처리의 제어는 분위기 가스 성분 비율의 제어이다. 이 경우, 분위기 가스 성분 비율의 제어를 행함으로써, 세라믹 성형품으로부터의 유기 성분의 이탈에 관하여 정밀도 좋게 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 제 2 세라믹 성형품의 열처리 방법은, 바람직하게는 상기 제어 공정은 상기 탄소 화합물 성분 비율의 검출 결과에 기초하여 순차적으로 소정의 탄소 화합물 성분 비율이 되도록 상기 열처리를 피드백 제어한다. 이 경우, 세라믹 성형품으로부터의 유기 성분의 이탈에 관하여 정밀도 좋게 또한 응답성 좋게 피드백 제어할 수 있고, 고품질의 세라믹 성형품의 대량 생산이 가능해진다.

본 발명에 따른 제 1 세라믹 성형품의 열처리 장치는, 세라믹 성형품을 열처리하는 열처리로와, 이 열처리로 내로부터 열처리 중에 있어서의 분위기 가스를 시료로서 추출하고, 상기 시료 중의 탄소 성분을 특정의 탄소 화합물로 변환하는 변환부와, 이 변환부에서 변환된 특정의 탄소 화합물의 상기 시료 중에 있어서의 성분 비율을 검출하는 성분 비율 검출부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 세라믹 성형품의 열처리 장치에 따르면, 열처리에 따라 발생하는 유기 성분에 있어서의 탄소 성분을 특정의 탄소 화합물로 변환함으로써, 그 특정의 탄소 화합물의 시료 중에 있어서의 성분 비율을 검출하고, 성분 비율의 검출 결과에 기초하여 세라믹 성형품으로부터 휘발이나 증발된 유기 성분에 대하여 확실성 높게 그 양이나 휘발 속도 등을 환산할 수 있기 때문에, 실제의 유기 성분의 세라믹 성형품으로부터의 이탈 상황을 높은 정밀도로 파악할 수 있다.

본 발명에 따른 제 2 세라믹 성형품의 열처리 장치는, 세라믹 성형품을 열처리하는 열처리로와, 이 열처리로 내로부터 열처리 중에 있어서의 분위기 가스를 시료로서 추출하고, 상기 시료 중의 탄소 성분을 특정의 탄소 화합물로 변환하는 변환부와, 이 변환부에서 변환된 특정의 탄소 화합물의 상기 시료 중에 있어서의 성분 비율을 검출하는 성분 비율 검출부와, 상기 성분 비율 검출부에서의 성분 비율 검출 결과에 기초하여 상기 열처리로에서의 열처리를 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 세라믹 성형품의 열처리 장치에 따르면, 열처리에 따라 발생하는 유기 성분에 있어서의 탄소 성분을 특정의 탄소 화합물로 변환함으로써, 그 특정의 탄소 화합물의 시료 중에 있어서의 성분 비율을 검출하고, 성분 비율의 검출 결과에 기초하여 세라믹 성형품으로부터 휘발이나 증발된 유기 성분에 대하여 확실성 높게 그 양이나 휘발 속도 등을 환산할 수 있기 때문에, 실제의 유기 성분의 세라믹 성형품으로부터의 이탈 상황을 높은 정밀도로 파악할 수 있음과 동시에, 그 이탈 상황에 기초하여 세라믹 성형품에 대한 적정한 열처리 제어를 행할 수 있다.

또한, 열처리 중의 세라믹 성형품으로부터의 탈지 상황을 파악하기 위하여, 세라믹 성형품의 중량을 측정하는 수단도 종래부터 제안되어 있지만, 그 경우 실제로 가동하기 위한 시설에 그러한 중량 측정 수단을 형성하면, 설비로서는 대형화되거나 높은 비용을 초래하는 문제가 있는데 비하여, 본 발명의 열처리 장치에서는 설비로서 소형화가 도모되는 등의 이점이 있다.

본 발명에 따른 제 1 및 제 2 세라믹 성형품의 열처리 장치는, 바람직하게는 상기 특정의 탄소 화합물은 이산화탄소임과 동시에, 상기 변환부는 상기 시료를 완전 연소시켜서 상기 시료 중의 탄소 성분을 이산화탄소로 변환하도록 구성되어 있다. 이 경우, 상기 시료 중에 포함되는 이산화탄소 농도의 검출 결과에 기초하여 열처리로 내의 분위기 가스 중에 포함되는 휘발한 유기 성분량의 환산이 도모되기 때문에, 열처리로 내의 세라믹 성형품으로부터 휘발된 유기 성분량이나 그 휘발 속도 등을 정밀도 좋게, 또한 간이하게 검출할 수 있다.

본 발명에 따른 제 1 및 제 2 세라믹 성형품의 열처리 장치는, 바람직하게는 상기 변환부는 상기 열처리로에 있어서의 열처리 공간 내에 배치되어 있다. 이 경우, 변환부를 열처리로의 외부에 배치하는 것과 비교하여, 열처리 공간 내의 열도 예열로서 이용하여 유기 성분의 이산화탄소로의 변환을 도모하기 때문에, 그 변환을 위한 가열 처리에 있어서 에너지를 절약할 수 있다. 또한, 열처리로로부터 변환부로 시료를 인도하는 구조 등도 간이한 것으로 할 수 있다. 또한, 외부에 변환부를 형성한 경우, 열처리 공간으로부터 변환부로 시료를 이송하기 위한 관로의 도중에서 분위기 가스 온도가 저하됨으로써 그 관로에 분위기 가스의 일부가 결로(結露)될 우려가 있으며, 이 결로에 의해 이산화탄소 농도의 검출 정밀도가 낮아진다고 하는 문제도, 고온 환경 하에 변환부 등이 배치되어 있음으로써 상기 결로의 발생도 피할 수 있으므로, 이산화탄소 농도의 검출을 높은 정밀도로 행할 수 있다.

본 발명에 따른 제 2 세라믹 성형품의 열처리 장치는, 바람직하게는 상기 제어부는 열처리에 있어서의 온도 제어를 행하는 온도 제어 수단을 구비한다. 이 경우, 온도 제어를 행함으로써 세라믹 성형품으로부터의 유기 성분의 이탈에 관하여 정밀도 좋게 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 제 2 세라믹 성형품의 열처리 장치는, 바람직하게는 상기 제어부는 상기 탄소 화합물 성분 비율의 검출 결과에 기초하여 순차적으로 소정의 탄소 화합물 성분 비율이 되도록 상기 열처리를 피드백 제어하는 수단을 구비한다. 이 경우, 분위기 가스 성분 비율의 제어에 기초하여 순차적으로 소정의 탄소 화합물 성분 비율이 되도록 행함으로써, 세라믹 성형품으로부터의 유기 성분의 이탈에 관하여 정밀도 좋게 제어할 수 있다.

(발명의 실시형태)

이하, 본 발명의 상세를 도면에 나타낸 실시형태에 기초하여 설명한다.

도 1 내지 도 5는, 도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 열처리 장치를 나타내는 개략 설명도, 도 2는 열처리 공간 내의 온도와 검출되는 이산화탄소 농도의 관계를 나타내는 그래프, 도 3은 열처리의 경과 시간에 있어서의 열처리 공간 내의 온도 및 분위기 중의 이산화탄소 농도를 나타내는 그래프, 도 4는 열처리의 경과 시간에 있어서의 이산화탄소 농도의 제어 프로파일과 그것에 따라 제어된 열처리 공간 내의 온도를 나타내는 그래프, 도 5는 열처리 공정을 나타내는 플로우차트이다.

도 1을 참조하여, 예를 들면 적층 세라믹 커패시터 등의 세라믹 성형품의 탈지 처리를 행하기 위한 열처리 장치를 나타내고 있다.

이 열처리 장치는 연속로를 구비한 것이여도 되고, 배치(batch)식의 열처리로를 구비한 것이여도 된다. 여기에서는, 배치식의 열처리로를 구비한 것에 대하여 설명한다. 도 1을 참조하여, 열처리 장치(1)는 배치식의 열처리로(2)와, 이 열처리로(2)의 열처리 공간(3)으로부터 분위기 가스를 시료로서 추출하고, 시료 중의 유기 성분 등에 있어서의 탄소 성분을 이산화탄소로 변환하는 변환부로서의 분위기 가스 연소 장치(4)와, 분위기 가스 연소 장치(4)에서 이산화탄소로 변환된 상태의 시료로부터 이산화탄소 농도를 검출하기 위한 성분 비율 검출부로서의 가스 농도계(5)와, 이 가스 농도계(5)에서 검출된 이산화탄소의 농도에 기초하여, 열처리 공간(3) 내의 온도 제어 등을 행하는 제어부로서의 제어 장치(6)를 구비하여 구성되어 있다.

열처리로(2)는, 단열벽(7)으로 상하 전후 좌우의 거의 모든 방위에서 둘러싸인 열처리 공간(3)을 구비하도록 구성되어 있다. 이 열처리 공간(3) 내에는, 적층 세라믹 커패시터를 다수 적재 가능한 박스(8)가 상하로 복수단으로 적재된 상태로 로의 받침대(9)에 형성되어 있다. 열처리 공간(3) 내에는, 가열 수단으로서의 히터(10)가 구비되어 있음과 동시에, 로 내 온도 검출을 위한 온도 센서(11)가 구비되어 있다. 열처리 공간(3) 내에서 분위기 가스가 박스(8)를 통과하여 순환 가능(도 1에 있어서 분위기 가스가 순환하는 모습을 흰 화살표로 일례로서 나타내고 있다)하게 하기 위하여, 송풍팬 등의 분위기 가스 순환 장치가 형성되어 있어도 된다. 또한, 도시하고 있지 않지만, 열처리 공간 내로 예를 들면 공기 등의 신선한 분위기 가스를 공급하는 분위기 가스 공급 장치를 형성하고 있다.

분위기 가스 연소 장치(4)는, 열처리를 행하고 있을 때, 소정 시간(예를 들면 10분) 마다 열처리 공간(3) 내에 있어서의 분위기 가스를 시료로서 관로를 통하여 소정량 추출하고, 도시하지 않은 히터로 그 시료를 가열시켜서 유기 성분 등을 연소시키는 장치이다. 분위기 가스 연소 장치(4)에 있어서, 그 연소는 온도가 1000℃이고, 연소 시간이 약 1초간이다. 한편, 분위기 가스 연소 장치(4)에서의 연소를 위한 가열 수단으로서는, 전기적으로 가열하는 히터에 한정되는 것이 아니고, 가스 과열을 행하는 것 등이여도 된다. 가스 가열의 경우, 연료 가스 등이 분위기 가스와 혼합되는 일이 없도록 간접적으로 가열된다. 또한, 연소 시의 가열 온도 및 시간도 상기에 한정되지 않는다. 이 연소 처리에 의해, 연소 후의 시료에서는 일산화탄소 농도가 100ppm 이하인 것이 판명되어 있고, 상기 연소 조건에서 거의 완전히 유기 성분에 있어서의 탄소 성분이 이산화탄소로 변환되어 있다.

분위기 가스 연소 장치(4)에서 연소 처리된 시료 가스는 관로를 통하여 가스 농도계(5)에 공급되고, 가스 농도계(5)에 구비되어 있는 적외선식의 이산화탄소 농도계에 의해 시료 가스 중에 있어서의 이산화탄소 농도로서의 이산화탄소 농도가 측정된다. 측정 결과의 이산화탄소 농도 정보는 전기 신호로 변환되어 제어 장치(6)에 전송된다.

제어 장치(6)에서는, 가스 농도계(5)로부터 입력된 이산화탄소 농도 정보에 기초하여, 미리 실험 등에 의해 작성되어 있는 온도 제어 프로파일(도 2 참조)과 비교하여, 열처리 공간(3) 내의 온도가 이 온도 제어 프로파일에 있어서의 이산화탄소 농도에 대응하는 최적 온도가 되도록, 온도 센서(11)로부터의 검출 온도와도 비교하여 히터로의 전력을 제어한다. 또는, 제어 장치(6)에서는, 가스 농도계(5)로부터 입력된 이산화탄소 농도 정보에 기초하여, 미리 실험 등에 의해 작성되어 있는 이산화탄소 농도 제어 프로파일(도 4 참조)과 비교하여, 열처리 공간(3) 내의 이산화탄소 농도가 이 이산화탄소 농도 제어 프로파일에 있어서의 이산화탄소 농도에 대응하는 최적 온도가 되도록, 온도 제어 프로파일에도 따르도록 온도 센서(11)로부터의 검출 온도와도 비교하여 히터로의 전력을 제어한다. 이들의 제어에 대해서는 후에 다시 설명한다.

다음으로, 열처리 장치(1)를 이용하여 원하는 세라믹 커패시터의 세라믹 성형체에 대하여 탈지 처리를 행할 때의 제어 목표가 되는 온도 제어 프로파일 또는 이산화탄소 농도 제어 프로파일을 작성하는 공정에 대하여 도 3에 기초하여 설명한다.

원하는 적층 세라믹 커패시터의 세라믹 성형체에 대하여 탈지 처리를 실제 제품을 생산할 때의 탈지 공정과 동일한 상태로 준비하고, 열처리로(2) 내의 박스(8)에 그 세라믹 성형체의 워크를 수납해 둔다. 이어서, 미리 적절히 설정된 온도 프로파일에 따라서 열처리 공간(3)에 있어서의 온도 제어를 개시한다. 도 3에는, 횡축은 원점이 탈지의 열처리 개시 시점이 되는 경과 시간을 나타내고 있고, 종축은 휘발한 유기 성분 중의 탄소 성분을 이산화탄소로 환산한 그 이산화탄소 농도로서의 이산화탄소 농도 및 열처리 공간 내의 분위기 가스 온도를 나타내고 있다. 이 경우의 온도 프로파일은, 도 3에 있어서 가는 선으로 나타내는 바와 같이, 종래 세라믹 성형체로부터의 유기 성분의 이탈 속도가 너무 빨라서 결함이 생겼다고 생각되는 온도 제어의 초기의 단위 시간 당 온도 상승율을 비교적 낮게 설정하고, 소정 시간 경과 후에 온도 상승율을 올린 승온을 행하고, 이어서 소정 시간 경과 후에 일정 온도를 유지하도록 설정되어 있다. 그 온도 프로파일에 따라서 온도 제어하였을 때에, 소정 시간(예를 들면 10분)마다 열처리 공간(3) 내의 분위기 가스를 시료로서 추출하고, 분위기 가스 연소 장치(4)에서 완전 연소된 시료에 있어서의 가스 농도계(5)로 측정한다. 그 측정에 의해 얻어진 이산화탄소 농도가 도 3에 있어서 굵은 선으로 나타나 있다. 이것에 의해, 탈지 공정에 있어서의 온도와, 그 온도에 있어서의 세라믹 성형체로부터 이탈한 유기 성분에 있어서의 탄소 성분을 이산화탄소 농도로 환산한 것과의 관계가 도 2에 나타낸 바와 같이 얻어진다. 또한, 미리 설정된 온도 프로파일에 따라서 온도 제어한 경우에 얻어지는 탈지 공정에서의 이산화탄소 농도의 변동 상황에 기초하여, 도 4에 굵은 선으로 나타낸 바와 같은 실제로 제품을 생산할 때의 탈지 공정에 있어서의 탈지 처리 개시 시점으로부터의 이산화탄소 농도의 제어 프로파일이 작성된다. 이 작성은 컴퓨터를 이용하여 자동적으로 작성하여도 되고, 수작업에 의해 작성하여도 된다. 상기와 같이 열처리 장치(1)를 이용하여 세라믹 성형체에 대하여 탈지 처리를 행하는 것에 관하여, 열처리로 내의 분위기 가스에 대하여 특정의 탄소 화합물, 이 실시형태의 경우에는 이산화탄소로 연소 등에 의해 변환되는 공정을 거치고나서 그 탄소 화합물의 시료 중의 성분 비율을 검출하는 공정을 포함하는 열처리 방법은 본 발명에 따른 발명에 해당한다.

이어서, 상기와 같이 하여 얻어진 온도 제어 프로파일 및 이산화탄소 농도의 제어 프로파일에 따라서 탈지 공정의 열처리를 제어하는 열처리 방법에 대하여 도 2, 도 4 및 도 5의 플로우차트에 기초하여 설명한다.

원하는 적층 세라믹 커패시터의 세라믹 성형체에 대하여 탈지 처리를 행하기 위한 탈지 처리 온도와, 탈지 처리에 따라 세라믹 성형체로부터 이탈한 유기 성분 중의 탄소 성분을 이산화탄소로 변환한 경우의 그 이산화탄소의 분위기 중에서의 농도와의 관계의 제어 프로파일의 일례를 도 2에 나타내고 있다. 도 2는, 횡축을 열처리 공간 내의 분위기 온도로 하고, 종축을 이산화탄소 농도로 하고 있다. 그리고, 도 2에 있어서는 종래의 제어 프로파일도 점선으로 예시하고 있다. 본 발명의 실시형태의 경우의 제어 프로파일에 대해서는, 도 2에 있어서 실선으로 나타내고 있다. 종래의 경우에는 열처리로에 있어서의 분위기 중의 이산화탄소 농도에 대응하는 제어 프로파일로 되어 있다. 종래에 있어서는 대략 120℃부터 200℃까지 사이의 분위기 온도에서는, 실제로는 세라믹 성형체로부터 유기 성분이 휘발한 상태로 되어 있음에도 불구하고 검출되어 있지 않기 때문에, 그 검출되지 않은 분위기 온도에서의 세라믹 성형체로부터의 유기 성분의 이탈에 대하여 제어되지 않는다. 본 실시형태에서는 종래 검출되지 않았던 휘발 유기 성분을 이산화탄소의 성분 비율로서 확실하게 검출할 수 있기 때문에, 검출된 이산화탄소 농도에 따라서 열처리 온도를 적절히 억제하는 제어를 행할 수 있다.

그 제어 과정이 도 4에 나타나 있다. 도 4에 있어서, 횡축은 원점이 탈지의 열처리 개시 시점이 되는 경과 시간을 나타내고 있고, 종축은 휘발한 유기 성분 중의 탄소 성분을 이산화탄소로 환산한 그 이산화탄소 농도 및 열처리 공간 내의 분위기 가스 온도를 나타내고 있다. 그리고, 도 4에 있어서 굵은 선은 탈지 공정의 개시 시점으로부터의 경과 시간에 따른 이산화탄소 농도의 제어 프로파일을 나타내고, 가는 선은 이 이산화탄소 농도의 제어 프로파일과, 도 2에 나타낸 온도 제어 프로파일에 따라서 온도 제어하였을 때의 열처리 공간(3) 내에 있어서의 온도 변화의 모습을 나타내고 있다. 탈지 공정의 초기는 미리 설정된 단위 시간 당 온도 상승율로 열처리 공간(3) 내를 승온시켜 가고, 그 후 이산화탄소 농도의 제어 프로파일에 따라 온도 제어를 행한다. 온도 제어를 행하였을 때의 열처리 공간(3) 내에 있어서의 온도에 대해서는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 이산화탄소 제어 프로파일의 이산화탄소 농도가 0%인 동안은 소정의 온도 상승율로 승온시키고, 제어 프로파일의 이산화탄소 농도가 비교적 완만한 일정 증가율로 증가하는 영역에 있어서는, 그 일정 증가율로 이산화탄소 농도가 증가해가는 궤적을 그리도록, 실제의 시료로부터 얻어지는 이산화탄소 농도와, 그 궤적 상의 이산화탄소 농도를 비교하여, 편차가 작아지도록, 실제의 시료로부터 얻어지는 이산화탄소 농도를 피드백 제어한다. 마찬가지로, 소정 시간 경과 후의 이산화탄소 농도로부터는 그 이전의 이산화탄소 농도의 증가율보다도 큰 미리 설정된 증가율로 이산화탄소 농도가 증가해가는 궤적을 그리도록, 실제의 시료로부터 얻어지는 이산화탄소 농도와, 그 궤적 상의 이산화탄소 농도를 비교하여, 편차가 작아지도록, 실제의 시료로부터 얻어지는 이산화탄소 농도를 피드백 제어한다. 또한, 소정 시간 경과 후에는 제어 프로파일의 이산화탄소 농도는 급속하게 저하되어 가는 과정이 되는데, 그 과정에서는 미리 설정된 온도를 유지하는 제어가 행해지고, 또한 소정 시간 경과 후에 온도 제어를 정지하고, 냉각 처리가 행해진다.

이상과 같이, 본 발명에 따르면 세라믹 성형품을 탈지하는 열처리 공정에 있어서, 그 공정 초기에 있어서의 유기 성분의 휘발이나 증발한 것에 대해서도, 열처리 공간 중의 분위기 가스를 시료로서 추출하고, 시료 중의 유기 성분에 있어서의 탄소 성분의 거의 모두를 이산화탄소로 변환하여 그 이산화탄소 농도를 측정하고, 측정 결과에 기초하여 열처리 공간의 온도 제어를 행하는 것이기 때문에, 탈지가 부당하게 급속히 행해지는 것과 같은 문제를 피할 수 있게 된다. 따라서, 탈지 처리된 세라믹 성형품의 탈지 처리에 따른 불량품 발생율이 종래에 비하여 낮아지고 있다.

이상의 열처리 공정에 대하여, 도 5의 플로우차트에 기초하여 간단하게 설명한다. 히터(10)를 온도 상승시켜서 열처리를 개시하면, 소정 시간마다 현 시점에서의 제어 대상 가스 농도로서 가스 농도계(5)로 얻어진 이산화탄소 농도와, 온도 센서(11)로 얻어진 열처리 공간(3) 내의 온도를 제어 장치(6)에 읽어들인다(도 5의 스텝 S1 참조). 이어서 읽어들여진 온도가, 미리 설정되어 있는 제어가 실제로 행해지는 상태의 제어 대상 온도의 범위 내로 되어 있는지를 판단하고(도 5의 스텝 S2 참조), 그것이 범위 내라면, 그 시점에서의 이산화탄소 농도 제어 프로파일에서 설정되어 있는 이산화탄소 농도를 목표로서 설정한다(도 5의 스텝 S3 참조). 실측의 이산화탄소 농도와 목표의 이산화탄소 농도와의 편차로부터 이 편차를 작게 하도록 온도 제어하기 위한 히터 출력을 연산하고(도 5의 스텝 S4 참조), 연산 결과에 기초하여 히터의 출력을 제어한다(도 5의 스텝 S5 참조). 이상을 소정 시간마다 반복하고, 소정의 이산화탄소 농도 제어 프로파일에 따른 제어에 의해, 탈지가 완료된 것이 되는 시점(도 5의 스텝 S6 참조)에서 열처리 공정을 종료한다.

다음으로, 본 발명자가 상기 열처리를 실제로 행함으로써, 3.2mm×1.6mm×1.8mm의 칫수를 갖는 1㎌의 적층 세라믹 커패시터에 대하여 탈지 처리한 것과, 같은 종류의 세라믹 커패시터에 대하여 종래 방법으로 탈지 처리한 것에 있어서의 델라미네이션(계층박리) 발생율을 표 1에 나타낸다.

델라미네이션 발생율(n=10000)
	종래예	실시예
델라미네이션 발생율(%)	0.5	0

검사 개수를 본 발명의 방법과 종래 방법으로 각각 10000개 델라미네이션의 발생 유무를 검사하였더니, 종래 방법에 있어서의 델라미네이션 발생율은 0.5%인 것에 비하여, 본 발명의 방법에서는 0%였다.

다음으로, 상기와는 별도의 실시형태에 대하여 도 6을 참조하여 간단하게 설명한다. 상기 실시형태와 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하고, 도면 중의 부호도 상기 실시형태와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여한다. 이 별도의 실시형태에서는, 열처리로(2)에 있어서의 열처리 공간(3) 내에 변환부로서의 분위기 가스 연소 장치(14)를 형성하고 있다. 이 분위기 가스 연소 장치(14)에는, 도시하지 않았지만 열처리 공간(3) 내로부터 시료로서 얻은 분위기 가스를 연소시키기 위한 히터가 형성되어 있다. 그리고, 분위기 가스 연소 장치(14)는 열처리 공간(3) 내의 고온 환경 하에 배치되어 있기 때문에, 분위기 가스의 시료가 결로되지 않고 샘플링할 수 있으며, 따라서 이 경우에는 결로에 의한 측정 오차도 억제된다.

본 발명은 상술의 실시형태에 한정되지 않고, 여러가지 변형이 가능하다.

열처리 중의 분위기 가스로부터 추출한 시료에 대하여 그 유기 성분 등으로부터 탄소 성분을 이산화탄소로 변환하는 것을 상기 실시형태에서는 나타내었지만, 이산화탄소 이외의 탄소 화합물로도 성분 비율 분석이 가능한 것이며, 또한 그 변환이 실질적으로 완전하게 행할 수 있는 것이라면, 이산화탄소에 한정되는 것은 아니다.

열처리 중의 분위기 가스로부터 추출한 시료에 대하여 그 유기 성분 등으로부터 탄소 성분을 이산화탄소로 변환하는 것에 있어서 본 발명에서는 그 변환을 시료의 연소에 의해 행하는 것을 나타내었지만, 그 변환 수단으로서는 연소 이외의 화학 변화에 의해 유기 성분 등의 탄소 성분을 이산화탄소로 변환할 수 있는 수단 등을 채용하여도 된다.

상기 각 실시형태에서는, 열처리에 의한 탈지 공정에서의 세라믹 성형체로부터 이탈하는 유기 성분을 이산화탄소로 변환하고, 그 이산화탄소 농도에 기초하여 열처리의 온도 제어를 행하는 경우를 나타내었으나, 온도 제어뿐만 아니라 열처리 공간으로의 분위기 가스의 공급량의 제어도 조합시켜서 행하여도 된다. 즉, 유기 성분의 휘발 등 세라믹 성형체로부터의 유기 성분의 이탈의 난이(難易)를 새로운 분위기 가스의 공급 등에 의해 제어하는 것이다. 또한, 분위기 가스의 공급량 제어만 행하고, 온도 제어를 행하지 않는 경우여도 된다.

상기 각 실시형태에서는, 세라믹 성형품으로서 적층 세라믹 커패시터를 나타내었지만, 본 발명은 세라믹 성형품으로서 이것에 한정되는 것이 아니고, 그 외 각종 세라믹 성형품에 적용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 열처리에 따라 발생하는 유기 성분에 있어서의 탄소 성분을 소정의 탄소 화합물로 변환함으로써, 그 특정의 탄소 화합물의 시료 중에 있어서의 성분 비율을 검출하고, 성분 비율의 검출 결과에 기초하여 세라믹 성형품으로부터 휘발이나 증발된 유기 성분에 대하여 확실성 높게 그 양이나 휘발 속도 등을 환산할 수 있기 때문에, 실제의 유기 성분의 세라믹 성형품으로부터의 이탈 상황을 높은 정밀도로 파악할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 열처리 장치를 나타내는 개략 설명도.

도 2는 열처리 공간 내의 온도와 검출되는 이산화탄소 농도의 관계를 나타내는 그래프.

도 3은 열처리의 경과 시간에 있어서의 열처리 공간 내의 온도 및 분위기 중의 이산화탄소 농도를 나타내는 그래프.

도 4는 열처리의 경과 시간에 있어서의 이산화탄소 농도의 제어 프로파일과 그것에 따라 제어된 열처리 공간 내의 온도를 나타내는 그래프.

도 5는 본 발명의 실시형태에 따른 열처리의 공정을 간단하게 나타내는 플로우차트.

도 6은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 열처리 장치를 나타내는 개략 설명도.

<도면내 주요부호의 설명>

1: 열처리 장치 2: 열처리로

4: 분위기 가스 연소 장치(변환 장치)

5: 가스 농도계(성분 비율 검출부) 6: 제어 장치

Claims (12)

1. 열처리로 내에서 세라믹 성형품에 대하여 탈지(脫脂)처리 하는 과정에 있어서, 상기 열처리로 내의 상기 세라믹 성형품으로부터 휘발(揮發)된 유기성분을 포함하는 분위기 가스를 시료로서 추출하고, 상기 시료 중의 탄소 성분을 특정의 탄소 화합물로 변환하는 변환 공정과,

   그 변환된 특정의 탄소 화합물의 상기 시료 중에 있어서의 성분 비율을 검출하는 성분 비율 검출 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 세라믹 성형품의 열처리 방법.
2. 열처리로 내에서 세라믹 성형품에 대하여 열처리하는 과정에 있어서, 상기 열처리로 내의 분위기 가스를 시료로서 추출하고, 상기 시료 중의 탄소 성분을 특정의 탄소 화합물로 변환하는 변환 공정과,

   그 변환된 특정의 탄소 화합물의 상기 시료 중에 있어서의 성분 비율을 검출하는 성분 비율 검출 공정과,

   상기 성분 비율의 검출 결과에 기초하여, 상기 열처리로에서의 열처리를 제어하는 제어 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 세라믹 성형품의 열처리 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 특정의 탄소 화합물은 이산화탄소임과 동시에, 상기 변환 공정은 상기 시료를 완전 연소시켜서 상기 시료 중의 탄소 성분을 이산화탄소로 변환하는 공정인 것을 특징으로 하는 세라믹 성형품의 열처리 방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 제어 공정에 있어서의 열처리의 제어는 온도 제어인 것을 특징으로 하는 세라믹 성형품의 열처리 방법.
5. 제2항에 있어서, 상기 제어 공정에 있어서의 열처리의 제어는 분위기 가스 성분 비율의 제어인 것을 특징으로 하는 세라믹 성형품의 열처리 방법.
6. 제2항에 있어서, 상기 제어 공정은 상기 탄소 화합물 성분 비율의 검출 결과에 기초하여 순차적으로 소정의 탄소 화합물 성분 비율이 되도록 상기 열처리를 피드백 제어하는 것을 특징으로 하는 세라믹 성형품의 열처리 방법.
7. 세라믹 성형품을 탈지(脫脂)처리 하는 열처리로와,

   이 열처리로 내로부터 열처리 중에 있는 상기 세라믹 성형품으로부터 휘발(揮發)된 유기성분을 포함하는 분위기 가스를 시료로서 추출하고, 상기 시료 중의 탄소 성분을 특정의 탄소 화합물로 변환하는 변환부와,

   이 변환부에서 변환된 특정의 탄소 화합물의 상기 시료 중에 있어서의 성분 비율을 검출하는 성분 비율 검출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 세라믹 성형품의 열처리 장치.
8. 세라믹 성형품을 열처리하는 열처리로와,

   이 열처리로 내로부터 열처리 중에 있어서의 분위기 가스를 시료로서 추출하고, 상기 시료 중의 탄소 성분을 특정의 탄소 화합물로 변환하는 변환부와,

   이 변환부에서 변환된 특정의 탄소 화합물의 상기 시료 중에 있어서의 성분 비율을 검출하는 성분 비율 검출부와,

   상기 성분 비율 검출부에서의 성분 비율 검출 결과에 기초하여, 상기 열처리로에서의 열처리를 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 세라믹 성형품의 열처리 장치.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 특정의 탄소 화합물은 이산화탄소임과 동시에, 상기 변환부는 상기 시료를 완전 연소시켜서 상기 시료 중의 탄소 성분을 이산화탄소로 변환하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 세라믹 성형품의 열처리 장치.
10. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 변환부는 상기 열처리로에 있어서의 열처리 공간 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 세라믹 성형품의 열처리 장치.
11. 제8항에 있어서, 상기 제어부는 열처리에 있어서의 온도 제어를 행하는 온도 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 세라믹 성형품의 열처리 장치.
12. 제8항에 있어서, 상기 제어부는 상기 탄소 화합물 성분 비율의 검출 결과에 기초하여 순차적으로 소정의 탄소 화합물 성분 비율이 되도록 상기 열처리를 피드백 제어하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 세라믹 성형품의 열처리 장치.