碳化硅质材料热处理用夹具制造技术

本发明专利技术提供了一种热处理用夹具，可以控制夹具自体随时间变形及因弯曲使热处理中的玻璃基板的变形，在具有稳定性和适宜的刚性的同时，具有可在比较短时间内高效率地进行玻璃基板的均匀热处理的优良热传导性，改善了更大型玻璃基板的载置或卸出时的操作性。玻璃基板在进行热处理时，为载置该玻璃基板而使用的板状热处理用夹具。该夹具的主相由碳化硅构成，在其表面设置有凹凸形状，表面的算术平均粗糙度Ｒａ为０．０１－２００ｍ，凹凸的平均间隔Ｓｍ与Ｒａ的比（Ｓｍ／Ｒａ）为５００以下。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种平面显示板用的玻璃基板等的较大型的玻璃基板进行热处理时，用于载置该玻璃板所使用的板状夹具。但是，结晶化玻璃质的热处理用夹具，由于反复使用结晶相会发生变化，产生弯曲变形，所以，在使用较短的时间期间后就不能再使用。另外，结晶化玻璃质热处理用夹具，由于其刚性率低到80Gpa，在将夹具多段地塔组进行玻璃基板的热处理时，在2段以上的段中，夹具的中央部分向下弯曲，存在处理的玻璃基板产生变形的情况。而且，结晶化玻璃质热处理用具，热传导率低至1W/mK，升温时和降温时在夹具内易产生温度分布，在这种温度分布大时，玻璃基板在热处理中生成处理斑纹，所以，升温和降温都需要足够长的时间，限制了处理速度的提高。因此，最近，以前在烧制卫生陶器或瓷砖等的比较小型的制品时，使用的主相由碳化硅构成的热处理用夹具，也试图应用于在前述的玻璃基板的热处理中。然而，以前在卫生陶器或瓷砖等的比较小型的制品在烧成时，使用的主相是由碳化硅构成的热处理用夹具通常面积在0.7米2以下，表面的平均算术粗糙度Ra超过200μm，对于夹具的弯曲等变形，在面积为0.7米2的情况下，允许3毫米的强度，但是，在使用平面显示板等的玻璃基板的热处理时，面积更大，表面更光滑，要求变形更小。例如，作为平面显示板一种的等离子体显示板用的玻璃基板，因为基板自体推进大型化，其热处理用的夹具也使用面积为0.9米2以上的大型化夹具，而允许弯曲等的变形为1毫米以下。而且，如果在热处理时，由于玻璃基板与热处理用夹具的热膨胀差使两者的接触面产生磨擦，热处理用夹具的表面粗糙度象现有技术的那样大的话，会因这种磨擦擦伤玻璃基板。这种擦伤的发生，随着热处理用夹具的加大而更显著。主相由碳化硅构成的热处理用夹具为了满足前述玻璃基板热处理的必要标准，通常需要对其表面进行研磨、溶射、施釉等的表面加工以提高平面度。对于主相由碳化硅构成的材质，仅考虑提高其平面度而实施研磨加工时，进行直到其表面成为镜面状的研磨，表面的粗糙度变得非常小。这种倾向，在对由碳化硅粒子构成的成形体，在其气孔中含浸金属硅烧成得到的含浸硅的碳化硅进行研磨时特别显著。但是，将玻璃基板载置在这种表面研磨成镜面状的热处理用夹具上时，由于玻璃基板在夹具上滑动定位费时，同时热处理后玻璃基板与热处理用夹具紧密接触，难以将其分离，由于紧密接触，在热处理中玻璃基板会发生断裂、列纹等损伤。另外，作为改善平面度的方法，在表面溶射或施釉与玻璃层热膨胀一致后，通过研磨加工提高平面度。但是，在这种情况下，由于考虑提高平面度进行研磨加工表面加工成镜面状，会产生与上述相同的问题。而且，进行溶射，表面近旁的气孔被溶射膜覆盖，使平面度提高，通过调整溶射原料的粒度可以控制平面度。但是，使用粒度大的溶射原料，由于原料的粒度的起因使溶射膜产生凸部，不仅不能改善表面粗糙度，相反擦伤了玻璃基板表面。由于热处理结束后，玻璃基板从夹具上的卸出从操作效率观点考虑，通常通过设置吸盘等的吸着部件的自动机进行，需要能够使用自动机进行取出操作。假若为面积在0.7米2以下的热处理用夹具上载置的比较小型的玻璃基板，用自动机可能进行卸出紧密接触的夹具，但是，卸出时，紧密接触部分会产生微小的缺陷。另外，必须在面积为0.7米2以上的热处理用夹具上载置比较大型的玻璃基板时，紧密接触程度增加，难以用自动机进行卸出操作。而且，在热处理用夹具上必须载置面积为0.9米2以上的比较大型的玻璃基板时，紧密接触程度增加更大，不仅不能用自动机进行卸出操作，而且在卸出时会发生断裂、裂纹等重大缺陷。作为其对策，试图在热处理用夹具上加工空气流通用的孔，以防止紧密接触，但会有降低夹具的刚性，加大弯曲的问题。按照本专利技术，提供的热处理用夹具的特征是，用于在玻璃基板进行热处理时，载置该玻璃基板使用的板状热处理用夹具，主相由碳化硅构成，在表面上设置有凹凸形状，表面的算术平均粗糙度Ra为0.01-200m，凹凸的平均间隔Sm与算术平均粗糙度Ra的比(Sm/Ra)为500以下。而且，在本专利技术中，(算术平均粗糙度Ra)和(凹凸的平均间隔Sm)都是按JIS B 0601-1994定义的值。本专利技术的热处理用夹具的主相由碳化硅构成的碳化硅质热处理用夹具。碳化硅与以前作为玻璃基板的热处理用夹具的材料广泛使用的结晶化玻璃相比，由于其刚性高，即使多段地的塔组弯曲也较小，可以抑制由夹具的弯曲引起的热处理中玻璃基板的变形。具体地说，刚性率优选在130Gpa以上，如果在200Gpa以上，弯曲更小是最优选的。此外，由于碳化硅质夹具热传导率比结晶化玻璃夹具显著地高，进行升温和降温的时间短，夹具内的温度分布小，玻璃基板在热处理中不易生成斑纹(ムラ)。因此，与以前相比，可短时间高效率地进行热处理。具体地说，热传导率优选为80W/mK以上。而且，碳化硅质夹具也具有象结晶化玻璃质夹具那样的生成颗粒成长的结日晶相，夹具自体随时间变形小，可以长期稳定地使用。本专利技术用于那种载置发生紧密接触和微小缺陷，通过自动机卸出困难的比较大型的玻璃基板，具有0.7米2以上面积的热处理用夹具上有效特别是用于载在卸出时有可能发生断裂、裂纹等的重大损伤比将特大型的玻璃基板，具有0.9米2以上的面积的热处理用夹具上更好，这样的大型玻璃基板在近年推进大型化的等离子体显示板等的平板显示中主要使用的。在本专利技术中，为防止玻璃基板的紧密接触，表面具有凹凸形状，表面的算术平均粗糙度Ra为0.01-200m优选0.1-20m，更优选0.1-10m，凹凸的平均间隔Sm与算术平均粗糙度Ra的比(Sm/Ra)为500以下。通过控制这种夹具表面的凹凸，在夹具与玻璃基板之间通过形成微细的空隙，可使空气等气体有流通的路径，防止两者的紧密接触。另外，由于有这样的表面状态，玻璃基板载置在夹具上时玻璃基板在夹具上移动滑动而引起的位置偏移，因此容易定位。此外，在夹具表面算术平均粗糙度Ra小于0.01m时，与凹凸的平均间隔Sm与算术平均粗糙度Ra的比(Sm/Ra)无关，由于玻璃基板与夹具的接触部分紧密接触，玻璃基板的一部分与夹具紧固，因此，卸出玻璃基板时，压着部分残留在夹具上，造成微小缺陷。在夹具表面的算术平均粗糙度Ra大于0.01m的情况下，由于凹凸的平均间隔Sm与算术平均粗糙度Ra的比(Sm/Ra)在500以下，可防止玻璃基板与夹具紧密接触，可防止发生上述那样的微小缺陷。而且，夹具表面的算术平均粗糙度Ra大于0.1m，能够缩短在夹具上设置玻璃基板时决定位置所要求的时间，在低温处理时，可以减小夹具移动时玻璃基板的位置的偏移。一方面，夹具表面的算术平均粗糙度Ra大于200m，热处理时夹具与玻璃基板的温度差使两者发生磨擦，会擦伤玻璃基板。另外，凹凸的平均间隔Sm与算术平均粗糙度Ra的比(Sm/Ra)超过500，热处理时，意味着玻璃基板与夹具接触增多，但是，在这种情况下，当该接触部分紧密接触时，玻璃基板的一部分紧固在夹具上，卸出玻璃基板时压着部分会残留在夹具上，发生微小缺陷。而且，玻璃基板越大卸出玻璃基板就越困难，玻璃基板容易产生断裂、裂纹损伤。夹具表面的凹凸，可通过将碳化硅粒子做主要原料烧成的成形体而得到的烧成体表面用平面研磨盘等研磨后，通过进行喷砂处理形成，其算术平均粗糙度Ra可通过碳化硅原料的粒度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玻璃基板进行热处理时，为载置该玻璃基板所使用的热处理用夹具，其特征是主相由碳化硅构成，在其表面具有凹凸形状，表面的算术平均粗糙度Ｒａ为０．０１－２００ｍ，凹凸的平均间隔Ｓｍ与算术平均粗糙度Ｒａ的比（Ｓｍ／Ｒａ）为５００以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：木下寿治，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，NGK阿德列克株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]