專利名稱：燒結(jié)爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燒結(jié)爐，更具體而言，涉及一種在其中燒結(jié)坯塊(compact)的燒結(jié)爐。
背景技術(shù)：
通常，用于諸如液晶顯示器(IXD)、等離子顯示器(PDP)或電致發(fā)光顯示器(ELD)的平板顯示器的電極材料或用于光伏電池的透明導電氧化物(TCO)薄膜由氧化銦錫(ITO)、氧化錫(SnO2)、氧化鋅(ZnO)等制成。特別地，ITO薄膜被廣泛用于平板顯示裝置的透明電極、用于光伏電池的電極和用于防止靜電的導電薄膜，這是因為其具有優(yōu)良的特性，例如，透明性、導電性、對基板的粘附力等，并且能夠通過刻蝕被機械制造。形成ITO薄膜的方法可包括諸如噴霧熱分解法、化學蒸汽沉積(CVD)等的化學工藝，以及諸如電子束沉積、濺射沉積等的物理工藝。在這些工藝中，濺射沉積工藝被廣泛用在各種領(lǐng)域中，這是因為其容易適用于大尺寸并且能夠有效地形成高性能薄膜。濺射沉積工藝通過將諸如氬(Ar)氣的工藝氣體吹入真空室中并且向包括ITO靶材的陰極應用直流電(DC)功率或射頻(RF)功率而產(chǎn)生輝光放電從而在基板上形成沉積薄膜。

為了通過濺射沉積工藝形成高質(zhì)量的ITO薄膜，需要高密度的ITO靶材。通過利用選自冷擠壓、流鑄、壓濾、冷等靜壓壓制、凝膠澆注、離心沉降和重力沉降中的方法將具有特定尺寸和成分的氧化銦粉末模制到ITO坯塊中，將該坯塊裝載在燒結(jié)爐中，隨后以1500° C或更高的高溫燒結(jié)坯塊，從而制造這種高密度的ITO靶材。在燒結(jié)ITO坯塊的過程中，具有高蒸汽壓力的In2O3和SnO2在高溫范圍中揮發(fā)。當In2O3和SnO2揮發(fā)時，不可能產(chǎn)生高密度的ITO靶材。另外，在燒結(jié)過程中，脫膜粉典型地應用在ITO坯塊和ITO坯塊所安置的板之間，從而有利于ITO坯塊的收縮，同時將燒結(jié)爐中ITO坯塊所安置的板與ITO坯塊之間的反應最小化。脫膜粉可實施為例如除了諸如Al2O3的高溫材料粉末之外的ITO粉末和In2O3和SnO2粉末。然而，所有這些粉末在高溫下蒸發(fā)。已蒸發(fā)的蒸發(fā)物質(zhì)被沉積在燒結(jié)爐的上部中的排放口的內(nèi)壁上，逐漸增大，隨后掉落到燒結(jié)爐中，從而導致ITO燒結(jié)體上具有裂縫。另外，這種現(xiàn)象導致對設置在燒結(jié)爐內(nèi)的耐火材料的逐漸污染，并且導致在燒結(jié)環(huán)境下的坯塊的濃度不均勻，從而導致質(zhì)量離差。本發(fā)明背景技術(shù)部分中公開的信息僅用于增強對本發(fā)明背景的理解，而不應被認為或以任何形式建議該信息形成本領(lǐng)域技術(shù)人員已經(jīng)知曉的現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明各方面提供一種燒結(jié)爐，其能夠減少已經(jīng)從坯塊蒸發(fā)的蒸汽凝結(jié)在燒結(jié)爐的排放口上。在本發(fā)明一方面中，提供一種燒結(jié)爐，包括:腔室，已經(jīng)被裝載在該腔室中的坯塊在該腔室中被燒結(jié)；設置在所述腔室的上部中的排放口，所述排放口允許所述腔室的內(nèi)部與所述腔室的外部連通；和防止凝結(jié)單元，該防止凝結(jié)單元加熱所述排放口或者將所述排放口保持溫熱。所述防止凝結(jié)單元可被實施為加熱器或絕緣構(gòu)件，所述加熱器加熱所述排放口，所述絕緣構(gòu)件圍繞所述排放口并將所述排放口保持溫熱。所述燒結(jié)爐還可包括:設置在所述排放口上以便打開和關(guān)閉所述排放口的開/關(guān)單元；和控制器，所述控制器通過根據(jù)所述腔室內(nèi)的溫度來控制所述開/關(guān)單元從而調(diào)節(jié)所述排放口被打開或關(guān)閉的程度。所述燒結(jié)爐還可包括測量所述腔室內(nèi)的所述溫度的溫度傳感器。所述排放口可包括在與所述開/關(guān)單元接合的端部上的減震材料,所述減震材料吸收當與所述開/關(guān)單元接合時的沖擊。所述控制器可通過控制所述開/關(guān)單元的移動來控制所述排放口被打開或關(guān)閉的程度。所述開/關(guān)單元可通過沿豎直或水平方向滑動而打開或關(guān)閉所述排放口。所述開/關(guān)單元可具有與所述排放口的端部對應的形狀。所述控制器可通過向所述開/關(guān)單元發(fā)送信號而完全打開所述排放口，同時所述腔室內(nèi)的所述溫度在室溫到10 00° C的范圍內(nèi)增加，通過所述開/關(guān)單元發(fā)送信號而部分地打開所述排放口從而將所述腔室的內(nèi)部保持為正壓力，同時所述腔室內(nèi)的所述溫度在1000° C至1600° C的范圍內(nèi)增加或保持，并且通過向所述開/關(guān)單元發(fā)送信號而完全打開所述排放口，同時所述腔室的所述溫度在從1600° C到室溫范圍中下降。所述燒結(jié)爐還可包括連接到所述排放口的抽吸單元，所述抽吸單元吸收當燒結(jié)所述坯塊時已從所述坯塊蒸發(fā)的揮發(fā)物質(zhì)。所述排放口可由氧化鋁制成。所述坯塊可由氧化銦錫制成。根據(jù)本發(fā)明實施例，可以防止已經(jīng)從坯塊蒸發(fā)的揮發(fā)物質(zhì)凝結(jié)在所述排放口上或者在排放口上結(jié)晶和生長。因此可以防止在燒結(jié)體上形成裂縫并且提高燒結(jié)體的質(zhì)量。另外，可以通過在燒結(jié)坯塊時控制腔室內(nèi)的壓力同時通過調(diào)節(jié)燒結(jié)爐的排放口被打開和關(guān)閉的程度來制造高質(zhì)量的燒結(jié)體。本發(fā)明的方法和裝置具有其它特征和優(yōu)點，這些特征和優(yōu)點將根據(jù)合并于此的附圖而變得明顯或者在附圖中更為詳細地提出，附圖一起用于解釋本發(fā)明的特定理論。


圖1和圖2為示出根據(jù)本發(fā)明實施例的燒結(jié)爐的示意性剖視圖；圖3為示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的燒結(jié)爐的示意性剖視圖。
具體實施例方式現(xiàn)在將詳細參照本發(fā)明的燒結(jié)爐，其實施例例示在附圖中并且在下面進行描述。在整個文件中，應該參照附圖，附圖中，在不同附圖中的相同的附圖標記和符號用于指代相同或相似的部件。在本發(fā)明下面的描述中，當所包括的已知的部件和功能使本發(fā)明的主題不清楚時，將省略它們的詳細描述。圖1和圖2為示出根據(jù)本發(fā)明實施例的燒結(jié)爐的示意性剖視圖。參照圖1和圖2，根據(jù)本實施例的燒結(jié)爐包括腔室110、排放口 120和防止凝結(jié)單元。防止凝結(jié)單元被實施為加熱器130 (圖1)或絕緣構(gòu)件140 (圖2)。根據(jù)本實施例，加熱器130和絕緣構(gòu)件140被示出。腔室110限定燒結(jié)爐的外部形狀，已經(jīng)被裝載在腔室110中的坯塊將要在腔室110中被燒結(jié)。這里，坯塊可由氧化銦錫(ITO)制成。

腔室110可在其側(cè)壁中具有輸入口和排放口，坯塊通過輸入口被裝載，通過燒結(jié)坯塊而生產(chǎn)的燒結(jié)體通過排放口被排放。典型地，一個部件形成輸入口和排放口，從而防止熱損失。燒結(jié)空間形成在腔室110內(nèi)，已經(jīng)被裝載在該燒結(jié)空間中的坯塊將要在該燒結(jié)空間中燒結(jié)。另外，具有優(yōu)良高溫穩(wěn)定性的多個MoSi2W熱元件(未示出)能夠設置在腔室110內(nèi)，從而對坯塊進行熱處理。腔室110的內(nèi)部被填充有耐火材料，耐火材料的實例可包括耐火磚、耐火漿泥、耐火塑料、耐火漿料等。將要被裝載在腔室110中并且在腔室110中燒結(jié)的坯塊被放置在由氧化鋁或碳制成的坩堝或板中。這里，脫膜粉可應用在坩堝或板與坯塊之間，以便有利于在燒結(jié)之后將坯塊與坩堝或板分離，防止坯塊與坩堝或板之間的反應，并且有利于在燒結(jié)期間坯塊的收縮。脫膜粉可由與坩堝或板相同的成分制成。該粉末往往在高溫下?lián)]發(fā)，并且得到的氣體將在腔室Iio的上部或者在排放口 120中沉積或者生長。然而，本發(fā)明通過排放口 120有效地排放該氣體并且盡可能地防止晶體生長，從而防止燒結(jié)體上的裂縫，該裂縫會隨著結(jié)晶顆粒掉落而出現(xiàn)。這將在后面詳細描述。當待燒結(jié)以形成燒結(jié)體的坯塊是原料粉末時，特別是ITO坯塊時，其可通過使用選自但不限于冷擠壓、流鑄、壓濾、冷等靜壓壓制、凝膠澆注、離心沉降、重力沉降和濕擠壓的方法模制In2O3粉末和SnO2粉末而制成。當原料粉末被模制時，能夠添加諸如聚乙烯醇縮丁醛(PVB)和聚乙烯醇(PVA)的有機物質(zhì)，從而有利于模制。這些有機物質(zhì)在脫脂過程中被去除，在脫脂過程中，在低于燒結(jié)坯塊的燒結(jié)溫度的溫度下對坯塊進行熱處理。排放口 120被設置在腔室110的上部中，并且形成腔室110的內(nèi)部與腔室110的外部連通的路徑。另外，當坯塊是ITO坯塊時，在用于對坯塊進行燒結(jié)的熱處理期間蒸發(fā)的任何物質(zhì)，例如In2O3或SnO2，通過排放口 120被排出。排放口 120可由氧化鋁制成，并且被耐火材料圍繞。加熱器130或絕緣構(gòu)件140被設置在將腔室110的內(nèi)部連通到外部的排放口 120的一部分中，具體地，設置在排放口 120的從腔室110突出的一部分中。加熱器130加熱排放口 120的從腔室110突出的該部分，并且絕緣構(gòu)件140圍繞排放口 120的從腔室110突出的該部分并將該部分保持溫熱。以此方式，可以通過使用從燒結(jié)爐產(chǎn)生的熱來加熱排放口 120的從腔室110突出的部分或?qū)⒃摬糠直３譁責幔瑥亩乐挂呀?jīng)從坯塊蒸發(fā)的物質(zhì)由于可能導致結(jié)晶和生長的溫差而在排放口 120上凝結(jié)。更詳細地描述，腔室110的內(nèi)部由于燒結(jié)坯塊的熱處理因此是高溫，然而腔室110的外部是室溫。在燒結(jié)坯塊期間在腔室Iio內(nèi)已經(jīng)蒸發(fā)的物質(zhì)通過排放口 120被排出到外部的過程中，由于腔室110的內(nèi)部與外部之間的溫差，已經(jīng)蒸發(fā)的物質(zhì)在排放口 120的暴露到室溫的部分上凝結(jié)和結(jié)晶。結(jié)晶物質(zhì)掉落到燒結(jié)體上，從而在燒結(jié)體上形成裂縫。這也導致在燒結(jié)環(huán)境中對應成分的濃度不均勻，從而導致燒結(jié)體的質(zhì)量離差。然而，根據(jù)本發(fā)明，通過使用加熱器來加熱排放口 120的突出部分或使排放口 120的突出部分周圍圍繞有絕緣材料，可以減小腔室110的內(nèi)部與排放口 120的從腔室110突出的部分之間的溫差。因此，可以防止已經(jīng)蒸發(fā)的物質(zhì)凝結(jié)在排放口 120的暴露在外部的部分上，從而制造高質(zhì)量的燒結(jié)體。圖3為示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的燒結(jié)爐的示意性剖視圖。參照圖3，根據(jù)本實施例的燒結(jié)爐進一步包括開/關(guān)單元150和控制器(未示出)。開/關(guān)單元150被設置在排放口 120上以便打開和關(guān)閉排放口。控制器(未示出)通過根據(jù)腔室110內(nèi)的溫度來控制開/關(guān)單元150的移位，從而調(diào)節(jié)排放口 120被打開或關(guān)閉的程度。開/關(guān)單元150被設置在排放口 120的上部，并且被電連接到控制器(未示出)。開/關(guān)單元150通過響應從控制器(未示出)應用的信號而滑動(即移動)來打開和關(guān)閉排放口120。開/關(guān)單元150可具有與排放口 120的上端的內(nèi)周界對應的形狀，例如圓形或方形形狀。另外，開/關(guān)單元150通過控制器(未示出)而沿豎直或水平方向滑動。由于開/關(guān)單元150具有與排放口 120的上端的內(nèi)周界對應的形狀，因而當開/關(guān)單元移動時，在開/關(guān)單元150與排放口 120的上端之間形成間隙。因此，已經(jīng)從坯塊蒸發(fā)的揮發(fā)物質(zhì)通過該間隙被排出到外部。當開/關(guān)單元150向排放口 120移動并且與排放口 120接合以便關(guān)閉排放口 120時，可能產(chǎn)生沖擊。因此，已經(jīng)在排放口內(nèi)壁等上結(jié)晶并且生長的揮發(fā)物質(zhì)可能掉落，從而在被制造的燒結(jié)體上形成裂縫。為了防止該現(xiàn)象，吸收當與開/關(guān)單元接合時的沖擊的減震材料(未示出)能夠被設置在與開/關(guān)單元接合的排放口的上端上。當然，該減震材料(未示出)必須由耐熱和耐用的材料制成?？刂破?未示出)通過響應腔室110內(nèi)的溫度變化來控制開/關(guān)單元150，從而調(diào)節(jié)腔室內(nèi)的壓力。為此，控制器(未示出)被電連接到開/關(guān)單元，從而能夠通過豎直地或水平地移動開/關(guān)單元150而調(diào)節(jié)排放口 120被打開或關(guān)閉的程度?？刂破?未示出)的操作將在后面更詳細地描述。另外，根據(jù)本發(fā)明的燒結(jié)爐可具有測量腔室110內(nèi)的溫度的溫度傳感器(未示出)?？刂破?未示出)基于由溫度傳感器(未示出)已測量的腔室110內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)來控制開/關(guān)單元150。另外，盡管未示出，根據(jù)本發(fā)明實施例的燒結(jié)爐可包括抽吸單元(未示出)。抽吸單元(未示出)被連接到排放口 120，并且在燒結(jié)坯塊的同時吸收從坯塊蒸發(fā)的氣體。為此，抽吸單元(未示出)能 夠被設置為與排放口 120的上部分相鄰。抽吸單元(未示出)直接吸收已經(jīng)蒸發(fā)并且有待被排出的揮發(fā)物質(zhì)，同時吸收已經(jīng)凝結(jié)在排放口的上內(nèi)壁上的揮發(fā)物質(zhì)的結(jié)晶體，從而防止揮發(fā)物質(zhì)的結(jié)晶體掉落到燒結(jié)體中上者在燒結(jié)體上形成裂縫。下面將描述根據(jù)本發(fā)明實施例的燒結(jié)爐的操作。當已經(jīng)被放置在坩堝或板中的ITO坯塊被裝載在腔室110中時，通過向設置在腔室110內(nèi)的多個MoSi2W熱元件(未示出)應用電功率，腔室110內(nèi)的溫度增加。此時，通過向開/關(guān)單元150發(fā)送信號，控制器(未示出)導致開/關(guān)單元150滑動，從而排放口 120被完全打開，同時腔室110內(nèi)的溫度在室溫至1000° C的范圍內(nèi)增加。也就是，排放口 120與開/關(guān)單元150之間的間隙的尺寸最大。該溫度范圍是脫脂范圍，在該脫脂范圍中，被添加到ITO坯塊中用于增強可模制性的聚乙烯醇縮丁醛(PVB)或聚乙烯醇(PVA)燃燒。以此方式，已經(jīng)被燃燒的有機物質(zhì)通過完全打開的排放口 120被排出到外部。之后，通過增加多個MoSi2W熱元件(未示出)的功率，腔室110內(nèi)的溫度增加到ITO的燒結(jié)溫度。此時，通過向已經(jīng)完全打開排放口 120的開/關(guān)單元150發(fā)送信號，控制器(未示出)導致開/關(guān)單元150滑動，從而排放口 120被部分打開，同時腔室110內(nèi)的溫度在1000° C至1600° C的范圍內(nèi)增加。在此情況下，排放口 120與開/關(guān)單元150之間的間隙被調(diào)節(jié)到大約(最大打開程度的)80%。以此方式，當排放口 120被部分打開時，腔室110內(nèi)的壓力變?yōu)檎龎毫?。這能夠減小InOx和SnOx的蒸發(fā)，從而生產(chǎn)高密度的ITO燒結(jié)體。最后，停止向多個MoSi2加熱元件(未示出)供應功率，并且燒結(jié)體被冷卻到室溫。此時，控制器(未不出)通過向開/關(guān)單兀150發(fā)送信號而完全打開排放口 120。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的燒結(jié)爐通過使用加熱器130來加熱排放口 120的從腔室110突出的部分，或者利用絕緣構(gòu)件140圍繞排放口 120的從腔室110突出的部分而利用燒結(jié)爐產(chǎn)生的熱來保持突出部分溫熱，從而防止已經(jīng)從ITO坯塊蒸發(fā)的物質(zhì)在排放口上凝結(jié)或者在排放口上結(jié)晶和生長。已經(jīng)參照某些實施例和附圖呈現(xiàn)了本發(fā)明具體示例性實施例的前述描述。它們不是排外性的或者將本發(fā)明限制于公開的精確形式，明顯的是，在看到上述教導之后，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠進行很多修改和變`型。因此，本發(fā)明的范圍并非意在限于前述實施例，而是由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種燒結(jié)爐包括: 腔室，已經(jīng)被裝載在該腔室中的坯塊在該腔室中被燒結(jié)； 設置在所述腔室的上部中的排放口，所述排放口允許所述腔室的內(nèi)部與所述腔室的外部連通；和 防止凝結(jié)單元，該防止凝結(jié)單元加熱所述排放口或者將所述排放口保持溫熱。
2.如權(quán)利要求1所述的燒結(jié)爐，其中所述防止凝結(jié)單元包括加熱器或絕緣構(gòu)件，所述加熱器加熱所述排放口，所述絕緣構(gòu)件圍繞所述排放口并將所述排放口保持溫熱。
3.如權(quán)利要求1或2所述的燒結(jié)爐，進一步包括: 設置在所述排放口上以便打開和關(guān)閉所述排放口的開/關(guān)單元；和 控制器，所述控制器通過根據(jù)所述腔室內(nèi)的溫度來控制所述開/關(guān)單元，從而調(diào)節(jié)所述排放口被打開或關(guān)閉的程度。
4.如權(quán)利要求3所述的燒結(jié)爐，進一步包括測量所述腔室內(nèi)的所述溫度的溫度傳感器。
5.如權(quán)利要求3所述的燒結(jié)爐，其中所述排放口在與所述開/關(guān)單元接合的端部上具有減震材料，所述減震材料吸收當與所述開/關(guān)單元接合時的沖擊。
6.如權(quán)利要求3所述的燒結(jié)爐，其中所述控制器通過控制所述開/關(guān)單元的移動來控制所述排放口被打開或關(guān)閉的程度。
7.如權(quán)利要求6所述·的燒結(jié)爐，其中所述開/關(guān)單元通過沿豎直或水平方向滑動而打開或關(guān)閉所述排放口。
8.如權(quán)利要求7所述的燒結(jié)爐，其中所述開/關(guān)單元具有與所述排放口的端部對應的形狀。
9.如權(quán)利要求3所述的燒結(jié)爐，其中所述控制器通過向所述開/關(guān)單元發(fā)送信號而完全打開所述排放口，同時所述腔室內(nèi)的所述溫度在室溫到1000° C的范圍內(nèi)增加，通過向所述開/關(guān)單元發(fā)送信號而部分地打開所述排放口從而將所述腔室的內(nèi)部保持為正壓力，同時所述腔室內(nèi)的所述溫度在1000° C至1600° C的范圍內(nèi)增加或保持，并且通過向所述開/關(guān)單元發(fā)送信號而完全打開所述排放口，同時所述腔室的所述溫度在1600° C到室溫的范圍中下降。
10.如權(quán)利要求1或2所述的燒結(jié)爐，進一步包括連接到所述排放口的抽吸單元，所述抽吸單元吸收當燒結(jié)所述坯塊時已從所述坯塊蒸發(fā)的揮發(fā)物質(zhì)。
11.如權(quán)利要求1或2所述的燒結(jié)爐，其中所述排放口由氧化鋁制成。
12.如權(quán)利要求1或2所述的燒結(jié)爐，其中所述坯塊由氧化銦錫制成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種燒結(jié)爐，坯塊在該燒結(jié)爐中被燒結(jié)。燒結(jié)爐包括腔室，已經(jīng)被裝載在該腔室中的坯塊在該腔室中被燒結(jié)；設置在所述腔室的上部中的排放口，所述排放口允許所述腔室的內(nèi)部與所述腔室的外部連通；和防止凝結(jié)單元，該防止凝結(jié)單元加熱所述排放口或者將所述排放口保持溫熱。
文檔編號F27D1/00GK103245193SQ201310043599
公開日2013年8月14日 申請日期2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月3日
發(fā)明者李恩暻, 康洙男, 樸薰, 權(quán)世姬, 樸炯律, 表世薰 申請人:三星康寧精密素材株式會社