JP2017088423A - セラミック部材およびセラミック部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】セラミックパイプなどの末端を、強度および気密性を確保しつつ封止することができるセラミック部材およびセラミック部材の製造方法を提供する。【解決手段】セラミック部材１０を構成するセラミックパイプ２０、底板３０、封止材４０がともにセラミックからなり、封止材４０で封止されているので、封止材４０とセラミックパイプ２０との接合強度を高くすることができ、かつ十分な気密性を得ることができる。また、底板３０を有しているので、底板３０よりも奥の内部空間２６への封止材４０の形成を防止することができ、セラミックパイプ２０の内部に良好な形状の内部空間２６を形成することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、セラミック部材およびセラミック部材の製造方法に関する。

セラミックは、高温でも耐酸化性、耐クリープ、耐熱衝撃、熱伝導性に優れ、更に高硬度、高強度である。このため、工業炉の耐熱部品の他、半導体ウエハを熱処理する際に用いられるウエハボート、プラズマエッチャー装置用部品、半導体製造装置用部品、化学プラント用部品などのセラミック部材として様々な分野で広く使われている。

このようなセラミック部材は、様々な形状に対応するため、それぞれ複数のパーツに分割して構成し、それぞれのパーツを組み合わせて製造されることがある。

特許文献１では、複数のセラミック部品が接合されて得られる高強度のセラミック接合体として、第１の面を有する第１のセラミック部品と、第２の面を有する第２のセラミック部品と、該第１の面と該第２の面とが向き合う領域を充填するＣＶＤセラミックからなる接合部と、からなるセラミック接合体が提案されている。

特開２０１４−２０５５９０号公報

しかしながら、特許文献１で提案されたセラミック接合体は、それぞれ作成されたセラミック部品同士を単純に接合するものであって、パイプの末端などの大きな開口を強度、気密性を確保しつつ封止するものではない。

本発明では、前記課題を鑑み、セラミックパイプなどの末端を、強度および気密性を確保しつつ封止することができるセラミック部材およびセラミック部材の製造方法を提供することを目的とする。

（Ａ１）前記課題を解決するために本発明のセラミック部材は、セラミックパイプと、前記セラミックパイプの内部に挿入されたセラミックからなる底板と、前記底板と前記セラミックパイプの内面とが構成する末端空間を埋めるセラミックからなる封止材と、からなる。

本発明のセラミック部材によれば、セラミックパイプ、底板、封止材がともにセラミックからなり封止材で封止されているので、封止材とセラミックパイプとの接合強度を高くすることができ、かつ十分な気密性を得ることができる。また、底板を有しているので、底板よりも奥の内部空間への封止材の形成を防止することができ、セラミックパイプの内部に良好な形状の内部空間を形成することができる。
また、セラミック部材を封止するために、ロウ材、溶接など金属の溶融を利用した封止方法を利用すると、セラミックの耐熱性を十分に発揮することができない。しかしながら、本発明では、耐熱性を有するセラミックからなる封止材を用いているので、高い耐熱性を得ることができる。

また、本発明のセラミック部材は、以下の態様であることが望ましい。

（Ａ２）前記底板は、前記セラミックパイプと部分的に接する突起部を周囲に有する。
底板は、セラミックパイプと部分的に接する突起部を周囲に有しているので、底板において突起部の間の部分は凹部となり、封止材が突起部を囲むように延びている。このため、底板とセラミックパイプとの間の封止材が到達する先端までの距離が場所によって異なり、先端が波状になるので、封止材とセラミックパイプとの間に力が加わっても力が分散し、破損しにくくすることができる。

（Ａ３）前記底板は、セラミック繊維の積層体である。
底板がセラミック繊維の積層体であると、セラミック繊維の積層体に封止材が部分的に浸透し、傾斜的な領域が形成される。また、底板自体は軟らかい素材である。このため、封止材とセラミックパイプとの間に力が加わっても力が分散し、破損しにくくすることができる。

（Ａ４）前記セラミックパイプと、前記底板と、前記封止材とは、同一材質のセラミック材料からなる。
セラミックパイプと、底板と、封止材とが同一材質のセラミック材料であるため、材質の違いによる熱膨張差がなくなり、内部応力の発生を小さくすることができる。これにより、より破損しにくくすることができる。

（Ａ５）前記セラミック材料は、ＳｉＣである。
ＳｉＣはセラミックの中でも熱伝導率が高く熱膨張係数が低いので、セラミックパイプと、底板と、封止材との間に発生する熱応力を小さくすることができる。
なお、セラミック部材を封止するために、ロウ材、溶接など金属の溶融を利用した封止方法を用いると、ＳｉＣの耐熱性を十分に発揮することができないが、本発明では、耐熱性を有するＳｉＣからなる封止材を用いているので、高い耐熱性を得ることができる。

（Ａ６）前記封止材は、ＣＶＤ法で形成されたＣＶＤ材である。
ＣＶＤ材は、原料ガスの熱分解によって形成されるので、気孔のない緻密な素材が得られる。このため、封止材にＣＶＤ材を用いることにより、気密性が高く高強度の封止材が得られ、気密性が高く高強度の封止構造を有するセラミック部材を得ることができる。

（Ａ７）前記セラミックパイプは、セラミック繊維を骨材とするセラミック／セラミック複合材である。
セラミックパイプがセラミック繊維を骨材とするセラミック／セラミック複合材であると、高強度のセラミックパイプが得られるので、高強度のセラミック部材を得ることができる。

（Ｂ１）前記課題を解決するための本発明のセラミック部材の製造方法は、セラミックパイプの内部にセラミックからなる底板を保持させる準備工程と、前記セラミックパイプおよび前記底板をＣＶＤ炉内に導入し、原料ガス中で前記底板に光線を照射し、前記セラミックパイプの内面および前記底板が構成する末端空間に封止材を形成するＣＶＤ工程と、からなる。

本発明のセラミック部材の製造方法は、セラミックパイプの内部にセラミックからなる底板を保持する準備工程と、セラミックパイプおよび底板をＣＶＤ炉内に導入し、原料ガス中で底板に光線を照射し、セラミックパイプの内壁および底板が構成する末端空間に封止材を形成するＣＶＤ工程と、からなる。このため、セラミック部材は、耐熱性の劣る溶接やロウ材などを用いることなく、耐熱性を有するセラミックのみで封止構造を形成することができるので、高い耐熱性を得ることができる。

また、原料ガス中で底板に光線を照射し、光ＣＶＤ法で、セラミックパイプの内壁および底板が構成する末端空間に封止材を形成するので、セラミックパイプの内壁および底板が構成する末端空間以外の部分では原料ガスの分解生成物の付着を防止することができ、目的の箇所のみに封止材を形成することができる。
さらに、セラミックパイプ、底板、封止材がともにセラミックからなり封止材で封止されているので、封止材とセラミックパイプとの接合強度を高くすることができ、かつ十分な気密性を得ることができる。また、底板を有しているので、底板よりも奥の内部空間への封止材の形成を防止することができ、セラミックパイプの内部に良好な形状の内部空間を形成することができる。

また、本発明のセラミック部材の製造方法は、以下の態様であることが望ましい。

（Ｂ２）前記ＣＶＤ工程は、製膜温度が８００〜１５００℃である。
ＣＶＤ工程の炉内温度が８００℃以上であると、ＣＶＤ工程で励起に必要なエネルギーが小さくなり、光線の光エネルギーが小さくても効率よく封止材を形成することができる。
また、ＣＶＤ工程の炉内温度が１５００℃以下であると、熱エネルギーだけでは原料ガスを十分に分解することができず、光線の補助的な光エネルギーが加わって原料ガスの分解が起こる。このため、余分な部位にはＣＶＤ材が形成されず、目的の箇所に効率よく封止材を形成することができる。

（Ｂ３）前記光線は、レーザ光線である。
光線が、レーザ光線であると、他の部位に照射することなく底板に集中的に照射することができるので、目的の箇所に効率よく封止材を形成することができる。

（Ｂ４）前記底板は、前記セラミックパイプと部分的に接する突起部を周囲に有する。
底板は、セラミックパイプと部分的に接する突起部を周囲に有しているので、底板において突起部の間の部分は凹部となり、封止材が突起部を囲むように延びている。このため、底板とセラミックパイプとの間の封止材が到達する先端までの距離が場所によって異なり、先端が波状になるので、封止材とセラミックパイプとの間に力が加わっても力が分散し、破損しにくくすることができる。

（Ｂ５）前記底板は、セラミック繊維の積層体である。
底板がセラミック繊維の積層体であると、セラミック繊維の積層体に封止材が部分的に浸透し、傾斜的な領域が形成される。また、底板自体は軟らかい素材である。このため、封止材とセラミックパイプとの間に力が加わっても力が分散し、破損しにくくすることができる。

（Ｂ６）前記セラミックパイプと、前記底板と、前記原料ガスの分解物である封止材とは、同一材質のセラミック材料からなる。
セラミックパイプと、底板と、封止材とが同一材質のセラミック材料であるため、材質の違いによる熱膨張差がなくなり、内部応力の発生を小さくすることができる。これにより、より破損しにくくすることができる。

（Ｂ７）前記セラミック材料は、ＳｉＣである。
ＳｉＣはセラミックの中でも熱伝導率が高く熱膨張係数が低いので、セラミックパイプと、底板と、封止材との間に発生する熱応力を小さくすることができる。
なお、セラミック部材を封止するために、ロウ材、溶接など金属の溶融を利用した封止方法を用いると、ＳｉＣの耐熱性を十分に発揮することができないが、本発明では、耐熱性を有するＳｉＣからなる封止材を用いているので、高い耐熱性を得ることができる。

（Ｂ８）前記セラミックパイプは、セラミック繊維を骨材とするセラミック／セラミック複合材である。
セラミックパイプがセラミック繊維を骨材とするセラミック／セラミック複合材であると、高強度のセラミックパイプが得られるので、高強度のセラミック部材を得ることができる。

本発明によれば、セラミックパイプ、底板、封止材がともにセラミックからなり封止材で封止されているので、封止材とセラミックパイプとの接合強度を高くすることができ、かつ十分な気密性を得ることができる。

（Ａ）は実施形態１のセラミック部材の断面図であり、（Ｂ）はセラミックパイプの端末部の断面を示す斜視図である。 実施形態１のセラミック部材の製造方法の工程図であり、（Ａ）は準備工程の断面図であり、（Ｂ）は準備工程の底板をセラミックパイプに挿入した状態の断面図であり、（Ｃ）はＣＶＤ工程によって封止材を形成した状態の断面図である。 ＣＶＤ工程における光線の照射方法の説明図であり、（Ａ）は小さな照射面積のレーザ光を移動させる場合であり、（Ｂ）は底板の面積に対応した照射面積のレーザ光を照射する場合であり、（Ｃ）は封止材を形成しない場所にマスクして電球の光線を照射する場合である。 （Ａ）〜（Ｄ）はセラミックパイプ、底板、封止材の変形例を示す断面図であり、（Ａ）は変形例１、（Ｂ）は変形例２、（Ｃ）は変形例３、（Ｄ）は変形例４である。 （Ａ）は図４（Ａ）に示したセラミックパイプの平面図であり、（Ｂ）は断面形状を示す斜視図である。 （Ａ）は底板が、セラミックパイプと部分的に接する突起部を周囲に有する実施形態２のセラミック部材を示す平面図であり、（Ｂ）は底板を示す斜視図であり、（Ｃ）は（Ａ）中Ｃ−Ｃ位置の断面図であり、（Ｄ）は（Ａ）中Ｄ−Ｄ位置の断面図である。 （Ａ）は底板としてセラミック繊維の積層体を用いた実施形態３のセラミック部材を示す平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）中Ｂ−Ｂ位置の断面図である。 セラミックパイプに段差面を設けない実施形態４のセラミック部材を示す断面図である。

本発明の実施形態にかかるセラミック部材およびセラミック部材の製造方法について説明する。

（Ａ１）前記課題を解決するために本発明のセラミック部材は、セラミックパイプと、前記セラミックパイプの内部に挿入されたセラミックからなる底板と、前記底板と前記セラミックパイプの内面とが構成する末端空間を埋めるセラミックからなる封止材と、からなる。

本発明のセラミック部材によれば、セラミックパイプ、底板、封止材がともにセラミックからなり封止材で封止されているので、封止材とセラミックパイプとの接合強度を高くすることができ、かつ十分な気密性を得ることができる。また、底板を有しているので、底板よりも奥の内部空間への封止材の形成を防止することができ、セラミックパイプの内部に良好な形状の内部空間を形成することができる。
また、セラミック部材を封止するために、ロウ材、溶接など金属の溶融を利用した封止方法を利用すると、セラミックの耐熱性を十分に発揮することができない。しかしながら、本発明では、耐熱性を有するセラミックからなる封止材を用いているので、高い耐熱性を得ることができる。

また、本発明のセラミック部材は、以下の態様であることが望ましい。

（Ａ２）前記底板は、前記セラミックパイプと部分的に接する突起部を周囲に有する。
底板は、セラミックパイプと部分的に接する突起部を周囲に有しているので、底板において突起部の間の部分は凹部となり、封止材が突起部を囲むように延びている。このため、底板とセラミックパイプとの間の封止材が到達する先端までの距離が場所によって異なり、先端が波状になるので、封止材とセラミックパイプとの間に力が加わっても力が分散し、破損しにくくすることができる。

（Ａ３）前記底板は、セラミック繊維の積層体である。
底板がセラミック繊維の積層体であると、セラミック繊維の積層体に封止材が部分的に浸透し、傾斜的な領域が形成される。また、底板自体は軟らかい素材である。このため、封止材とセラミックパイプとの間に力が加わっても力が分散し、破損しにくくすることができる。セラミック繊維の積層体とは、例えばマット、抄造体、織布などの形態が挙げられる。

（Ａ４）前記セラミックパイプと、前記底板と、前記封止材とは、同一材質のセラミック材料からなる。
セラミックパイプと、底板と、封止材とが同一材質のセラミック材料であるため、材質の違いによる熱膨張差がなくなり、内部応力の発生を小さくすることができる。これにより、より破損しにくくすることができる。

（Ａ５）前記セラミック材料は、ＳｉＣである。
ＳｉＣはセラミックの中でも熱伝導率が高く熱膨張係数が低いので、セラミックパイプと、底板と、封止材との間に発生する熱応力を小さくすることができる。
なお、セラミック部材を封止するために、ロウ材、溶接など金属の溶融を利用した封止方法を用いると、ＳｉＣの耐熱性を十分に発揮することができないが、本発明では、耐熱性を有するＳｉＣからなる封止材を用いているので、高い耐熱性を得ることができる。

（Ａ６）前記封止材は、ＣＶＤ法で形成されたＣＶＤ材である。
ＣＶＤ材は、原料ガスの熱分解によって形成されるので、気孔のない緻密な素材が得られる。このため、封止材にＣＶＤ材を用いることにより、気密性が高く高強度の封止材が得られ、気密性が高く高強度の封止構造を有するセラミック部材を得ることができる。

（Ａ７）前記セラミックパイプは、セラミック繊維を骨材とするセラミック／セラミック複合材である。
セラミックパイプがセラミック繊維を骨材とするセラミック／セラミック複合材であると、高強度のセラミックパイプが得られるので、高強度のセラミック部材を得ることができる。
セラミック／セラミック複合材とは、セラミック繊維の織布のパイプ、フィラメントワインディング、組紐体などの基材に、セラミックのマトリックスを形成したものが挙げられる。セラミックマトリックスは、基材にＣＶＤ法、前駆体法など形成することができる。

（Ｂ１）前記課題を解決するための本発明のセラミック部材の製造方法は、セラミックパイプの内部にセラミックからなる底板を保持させる準備工程と、前記セラミックパイプおよび前記底板をＣＶＤ炉内に導入し、原料ガス中で前記底板に光線を照射し、前記セラミックパイプの内面および前記底板が構成する末端空間に封止材を形成するＣＶＤ工程と、からなる。

本発明のセラミック部材の製造方法は、セラミックパイプの内部にセラミックからなる底板を保持する準備工程と、セラミックパイプおよび底板をＣＶＤ炉内に導入し、原料ガス中で底板に光線を照射し、セラミックパイプの内壁および底板が構成する末端空間に封止材を形成するＣＶＤ工程と、からなる。このため、セラミック部材は、耐熱性の劣る溶接やロウ材などを用いることなく、耐熱性を有するセラミックのみで封止構造を形成することができるので、高い耐熱性を得ることができる。

また、原料ガス中で底板に光線を照射し、光ＣＶＤ法で、セラミックパイプの内壁および底板が構成する末端空間に封止材を形成するので、セラミックパイプの内壁および底板が構成する末端空間以外の部分では原料ガスの分解生成物の付着を防止することができ、目的の箇所のみに封止材を形成することができる。
さらに、セラミックパイプ、底板、封止材がともにセラミックからなり封止材で封止されているので、封止材とセラミックパイプとの接合強度を高くすることができ、かつ十分な気密性を得ることができる。また、底板を有しているので、底板よりも奥の内部空間への封止材の形成を防止することができ、セラミックパイプの内部に良好な形状の内部空間を形成することができる。

また、本発明のセラミック部材の製造方法は、以下の態様であることが望ましい。

（Ｂ２）前記ＣＶＤ工程は、製膜温度が８００〜１５００℃である。
ＣＶＤ工程の炉内温度が８００℃以上であると、ＣＶＤ工程で励起に必要なエネルギーが小さくなり、光線の光エネルギーが小さくても効率よく封止材を形成することができる。
また、ＣＶＤ工程の炉内温度が１５００℃以下であると、熱エネルギーだけでは原料ガスを十分に分解することができず、光線の補助的な光エネルギーが加わって原料ガスの分解が起こる。このため、余分な部位にはＣＶＤ材が形成されず、目的の箇所に効率よく封止材を形成することができる。

（Ｂ３）前記光線は、レーザ光線である。
光線が、レーザ光線であると、他の部位に照射することなく底板に集中的に照射することができるので、目的の箇所に効率よく封止材を形成することができる。

（Ｂ４）前記底板は、前記セラミックパイプと部分的に接する突起部を周囲に有する。
底板は、セラミックパイプと部分的に接する突起部を周囲に有しているので、底板において突起部の間の部分は凹部となり、封止材が突起部を囲むように延びている。このため、底板とセラミックパイプとの間の封止材が到達する先端までの距離が場所によって異なり、先端が波状になるので、封止材とセラミックパイプとの間に力が加わっても力が分散し、破損しにくくすることができる。

（Ｂ５）前記底板は、セラミック繊維の積層体である。
底板がセラミック繊維の積層体であると、セラミック繊維の積層体に封止材が部分的に浸透し、傾斜的な領域が形成される。また、底板自体は軟らかい素材である。このため、封止材とセラミックパイプとの間に力が加わっても力が分散し、破損しにくくすることができる。セラミック繊維の積層体とは、例えばマット、抄造体、織布などの形態が挙げられる。

（Ｂ６）前記セラミックパイプと、前記底板と、前記原料ガスの分解物である封止材とは、同一材質のセラミック材料からなる。
セラミックパイプと、底板と、封止材とが同一材質のセラミック材料であるため、材質の違いによる熱膨張差がなくなり、内部応力の発生を小さくすることができる。これにより、より破損しにくくすることができる。

（Ｂ７）前記セラミック材料は、ＳｉＣである。
ＳｉＣはセラミックの中でも熱伝導率が高く熱膨張係数が低いので、セラミックパイプと、底板と、封止材との間に発生する熱応力を小さくすることができる。
なお、セラミック部材を封止するために、ロウ材、溶接など金属の溶融を利用した封止方法を用いると、ＳｉＣの耐熱性を十分に発揮することができないが、本発明では、耐熱性を有するＳｉＣからなる封止材を用いているので、高い耐熱性を得ることができる。

（Ｂ８）前記セラミックパイプは、セラミック繊維を骨材とするセラミック／セラミック複合材である。
セラミックパイプがセラミック繊維を骨材とするセラミック／セラミック複合材であると、高強度のセラミックパイプが得られるので、高強度のセラミック部材を得ることができる。
セラミック／セラミック複合材とは、セラミック繊維の織布のパイプ、フィラメントワインディング、組紐体などの基材に、セラミックのマトリックスを形成したものが挙げられる。セラミックマトリックスは、基材にＣＶＤ法、前駆体法など形成することができる。

≪実施形態１≫
次に、図に基づいて実施形態１のセラミック部材１０について説明する。図１（Ａ）に示すように、実施形態１のセラミック部材１０は、セラミックパイプ２０と、底板３０と、封止材４０とからなる。
図１（Ｂ）にも示すように、セラミックパイプ２０は、円筒部材であり、端部は開口（開口２１）している。セラミックパイプ２０は、セラミック繊維を骨材とするセラミック／セラミック複合材であり、具体的にはＳｉＣ繊維を骨材とするＳｉＣ／ＳｉＣ複合材である。セラミックパイプ２０の内面２２は、端部において拡径しており（拡径部２３）、拡径部２３と一般部との境界には、段差面（突起部）２４が設けられている。段差面２４は、内面２２に直交してセラミックパイプ２０の厚さ方向に設けられている。

従って、段差面２４よりも先端側（図１（Ａ）において上側）は、段差面２４よりも中央側（図１（Ａ）において下側）に比してセラミックパイプ２０の内径が大きく、末端空間２５が形成される。また、段差面２４よりも中央側には、内部空間２６が形成される。

底板３０はセラミック繊維を骨材とするセラミック／セラミック複合材であり、拡径部２３に挿入される。具体的にはＳｉＣ繊維を骨材とするＳｉＣ／ＳｉＣ複合材である。底板３０の外径は、拡径部２３の内径と略同等であり、拡径部２３に挿入されると、段差面２４に当接して支持される。従って、底板３０は、内側面３１（図１（Ａ）において下面）の外周縁部３２が段差面２４に当接して支持される。
このため、底板３０よりも奥（図１（Ａ）において下方）の内部空間２６への封止材４０の形成を防止することができ、セラミックパイプ２０の内部に良好な形状の内部空間２６を形成することができる。

セラミックパイプ２０の拡径部２３と底板３０から形成される末端空間２５には、セラミック製の封止材４０が充填される。封止材４０は、ＣＶＤ法で形成されたＣＶＤ−ＳｉＣ材であり、底板３０の外側面３３（図１（Ａ）において下面）の外側に形成される。
セラミックパイプ２０と、底板３０と、封止材４０とは、同一材質のセラミック材料から形成されている。また、セラミック材料は、ＳｉＣである。

次に、実施形態１のセラミック部材１０の製造方法について説明する。
この製造方法は、準備工程と、ＣＶＤ工程とを有する。
準備工程では、図２（Ａ）に示すように、セラミックパイプ２０の拡径部２３に底板３０を挿入し、図２（Ｂ）に示すように、底板３０をセラミックパイプ２０の段差面２４で保持する。

ＣＶＤ法としては、熱エネルギーによって原料ガスを分解する熱ＣＶＤ法が知られているが、高温による材質、形状の制限等があるため、低温膜生成プロセスが好ましい。ここでは、光化学反応を利用した光ＣＶＤ法を用いる。
図２（Ｃ）に示すように、ＣＶＤ工程では、底板３０が挿入されたセラミックパイプ２０をＣＶＤ炉（図示省略）内に導入し、原料ガス中で底板３０にレーザ光線ＬＢを照射する（図３参照）。これにより、原料ガスを励起させ、熱分解を併用して、セラミックパイプ２０の拡径部２３および底板３０で構成される末端空間２５に、封止材４０を形成する。
このとき、ＣＶＤ工程においては、製膜温度が８００〜１５００℃となるように制御することが好ましい。

ＣＶＤ工程では、レーザ光ＬＢの照射の仕方として、種々のものが考えられる。
図３（Ａ）に示すＣＶＤ工程では、照射面積が小さなレーザ光ＬＢを底板３０に照射しながら移動して、底板３０の全面に封止材４０を形成する。
また、図３（Ｂ）に示すＣＶＤ工程では、底板３０の全面に対応する広さの照射面積を有するレーザ光ＬＢを照射して、底板３０の全面に封止材４０を形成する。
あるいは、図３（Ｃ）に示すＣＶＤ工程では、セラミックパイプ２０の端面等の封止材４０を形成しない部分にマスク４１を設けて、電球の光線ＬＢを照射して、底板３０の全面に封止材４０を形成する。

セラミックパイプ２０と、底板３０と、原料ガスの分解物である封止材４０とは、同一材質のセラミック材料からなり、いずれもＳｉＣである。
なお、いずれの場合にも、光線ＬＢを照射する際に、ヒータ４２を用いてセラミックパイプ２０の端部を昇温させるのが望ましい（図３（Ｂ）参照）。

次に、実施形態１のセラミック部材１０の作用、効果について説明する。
実施形態１のセラミック部材１０によれば、セラミックパイプ２０、底板３０、封止材４０がともにセラミックからなり、封止材４０で封止されているので、封止材４０とセラミックパイプ２０との接合強度を高くすることができ、かつ十分な気密性を得ることができる。また、底板３０を有しているので、底板３０よりも奥の内部空間２６への封止材４０の形成を防止することができ、セラミックパイプ２０の内部に良好な形状の内部空間２６を形成することができる。
また、セラミック部材１０を封止するために、ロウ材、溶接など金属の溶融を利用した封止方法を利用すると、セラミックの耐熱性を十分に発揮することができない。しかしながら、実施形態１では、耐熱性を有するセラミックからなる封止材４０を用いているので、高い耐熱性を得ることができる。

＜変形例１＞
本発明のセラミック部材およびセラミック部材の製造方法は、前述した実施形態１に限定されるものでなく、適宜な変形、改良等が可能である。
図４（Ａ）には、セラミックパイプ２０Ａに凸部２７を設けた変形例１のセラミック部材１０Ａが示されている。この場合、図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すように、セラミックパイプ２０Ａの内面２２全周にわたって例えば矩形断面の凸部２７が設けられており、底板３０Ａは凸部２７の上面に当接して支持される。このため、封止材４０Ａに接するセラミックパイプ２０Ａの上端は十分な肉厚を確保することができ、十分な強度を確保することができる。
なお、底板３０Ａおよび封止材４０Ａは、前述した実施形態１と同様である。

＜変形例２＞
また、図４（Ｂ）には、底板３０Ｂとして、上側に凸の断面形状を有する変形例２のセラミック部材１０Ｂが示されている。この底板３０Ｂでは、段差面２４に当接して支持される支持部３３１と、支持部３３１の内側端から上方に設けられた立壁部３３２と、立壁部３３２の上端に設けられた蓋部３３３を有する。このため、内部空間２６Ｂを大きくすることができる。

また、底板３０Ｂの上に形成される封止材４０Ｂの外周縁４３は、底板３０Ｂの立壁部３３２とセラミックパイプ２０Ｂの拡径部２３（図１（Ｂ）参照）の内壁との間に形成される。このため、底板３０Ｂと封止材４０Ｂとの接触面積が大きくなるので、底板３０Ｂと封止材４０Ｂとの密着性が増す。
なお、セラミックパイプ２０Ｂは、前述した実施形態１のセラミックパイプ２０と同様である。

＜変形例３＞
また、図４（Ｃ）には、底板３０Ｃの外周面３４が傾斜しているセラミック部材１０Ｃが示されている。外周面３４は、上方に向かって細くなるように内側に傾斜している。このため、底板３０Ｃの上側に形成される封止材４０Ｃは、底板３０Ｃの外周面３４とセラミックパイプ２０Ｃの拡径部２３（図１（Ｂ）参照）の内壁との間にも形成される。このため、底板３０Ｃと封止材４０Ｃとの接触面積が大きくなるので、底板３０Ｃと封止材４０Ｃとの密着性が増す。
なお、セラミックパイプ２０Ｃは、前述した実施形態１のセラミックパイプ２０と同様である。

＜変形例４＞
また、図４（Ｄ）には、底板３０Ｄの外周面３５が傾斜しているセラミック部材１０Ｄが示されている。外周面３５は、上方に向かって外側に拡径するように傾斜している。これに伴い、セラミックパイプ２０Ｄの段差面２９も同様に傾斜している。このため、底板３０Ｄは、セラミックパイプ２０Ｄの段差面２９に沿って下降するので、底板３０Ｄをセラミックパイプ２０Ｄの中心に容易に保持することができ、底板３０Ｄとセラミックパイプ２０Ｄとの密着性が増す。
なお、封止材４０Ｄは、前述した実施形態１の封止材４０Ｄと同様である。

≪実施形態２≫
次に、図６（Ａ）〜図６（Ｄ）に基づいて実施形態２のセラミック部材１０Ｅについて説明する。図６（Ａ）は底板が、セラミックパイプと部分的に接する突起部を周囲に有する実施形態２のセラミック部材を示す平面図であり、図６（Ｂ）は底板を示す斜視図であり、図６（Ｃ）は図６（Ａ）中Ｃ−Ｃ位置の断面図であり、図６（Ｄ）は図６（Ａ）中Ｄ−Ｄ位置の断面図である。

図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、実施形態２のセラミック部材１０Ｅは、歯車状に形成した凸部２８が設けられた底板３０Ｅが使用されている。それ以外は、実施形態１の変形例１と同じである。

図６（Ａ）〜図６（Ｄ）に示す本実施形態２のセラミック部材１０Ｅでは、底板３０Ｅの周囲に、歯車状に形成した突起部２８１が設けられている。すなわち、突起部２８１は、セラミックパイプ２０Ｅの内面２２または内面２２の近傍まで突出している。
図６（Ｂ）に示すように、本実施形態２のセラミック部材１０によれば、底板３０Ｅは、セラミックパイプ２０Ｅと部分的に接する突起部２８１を有しているので、底板３０Ｅにおいて突起部２８１に接する以外の部分は凹部２８２となり、封止材４０Ｅが突起部２８１を囲むように延びている。このため、図６（Ｃ）および図６（Ｄ）に示すように、底板３０Ｅとセラミックパイプ２０Ｅとの間の封止材４０Ｅが到達する先端までの距離（Ｌ１、Ｌ２）が場所によって異なり、先端が波状になる。

言い換えると、突起部２８１では封止材４０Ｅの高さがＬ１、凹部２８２では封止材４０Ｅの高さがＬ２であり、突起部２８１と凹部２８２が交互に形成されているので、封止材４０Ｅの周囲の高さは、交互にＬ１、Ｌ２が交代する波状の形状を形成する。このため、封止材４０Ｅとセラミックパイプ２０Ｅとの間に力が加わっても力が分散し、破損しにくくすることができる。

≪実施形態３≫
次に、図７（Ａ）および図７（Ｂ）に基づいて実施形態３のセラミック部材１０Ｆについて説明する。図７（Ａ）は、底板３０Ｆとしてセラミック繊維の積層体を用いたセラミック部材１０Ｆが示されている。セラミックパイプ２０Ｆは、内側に段差のないストレートパイプである。

底板３０Ｆの外径は、セラミックパイプ２０Ｆの内径よりも大きいものが用いられる。従って、底板３０Ｆをセラミックパイプ２０Ｆの端部から挿入すると、底板３０Ｆの外周縁部３６は、図７（Ｂ）に示すように、セラミックパイプ２０Ｆの内面２２からの反発力で圧縮され保持される。これにより、セラミックパイプ２０Ｆに段差面２４等を設けることなく底板３０Ｆを保持することができ、封止材（図示省略）を形成することができる。

本実施形態３セラミック部材１０によれば、底板３０Ｆがセラミック繊維の積層体であるので、セラミック繊維の積層体に封止材４０Ｆが部分的に浸透し、傾斜的な領域が形成される。また、底板３０自体は軟らかい素材である。このため、封止材４０Ｆとセラミックパイプ２０Ｆとの間に力が加わっても力が分散し、破損しにくくすることができる。

≪実施形態４≫
また、図８に示す実施形態４のセラミック部材１０Ｇは、セラミックパイプ２０Ｇが有底円筒部材である点以外は前述した実施形態１と基本的に同様な構造を有する。

なお、前述した各実施形態にける底板の保持方法は限定するものではなく、どのようにして保持してもよい。例えば、セラミックパイプを横向きすることによって凸部あるいは、段差を設けることなく底板を保持できる。これにより、セラミックパイプの製造が容易になる。

１０ セラミック部材
２０ セラミックパイプ
２２ 内面
２４ 段差面（突起部）
２５ 末端空間
３０ 底板
４０ 封止材
ＬＢ レーザ光（光線）

Claims (15)

1. セラミックパイプと、
   前記セラミックパイプの内部に挿入されたセラミックからなる底板と、
   前記底板と前記セラミックパイプの内面とが構成する末端空間を埋めるセラミックからなる封止材と、
   からなることを特徴とするセラミック部材。
2. 前記底板は、前記セラミックパイプと部分的に接する突起部を周囲に有することを特徴とする請求項１に記載のセラミック部材。
3. 前記底板は、セラミック繊維の積層体であることを特徴とする請求項１に記載のセラミック部材。
4. 前記セラミックパイプと、前記底板と、前記封止材とは、同一材質のセラミック材料からなることを特徴とする請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載のセラミック部材。
5. 前記セラミック材料は、ＳｉＣであることを特徴とする請求項４に記載のセラミック部材。
6. 前記封止材は、ＣＶＤ法で形成されたＣＶＤ材であることを特徴とする請求項１〜請求項５のうちのいずれか１項に記載のセラミック部材。
7. 前記セラミックパイプは、セラミック繊維を骨材とするセラミック／セラミック複合材であることを特徴とする請求項１〜請求項６のうちのいずれか１項に記載のセラミック部材。
8. セラミックパイプの内部にセラミックからなる底板を保持させる準備工程と、
   前記セラミックパイプおよび前記底板をＣＶＤ炉内に導入し、原料ガス中で前記底板に光線を照射し、前記セラミックパイプの内面および前記底板が構成する末端空間に封止材を形成するＣＶＤ工程と、
   からなることを特徴とするセラミック部材の製造方法。
9. 前記ＣＶＤ工程は、製膜温度が８００〜１５００℃であることを特徴とする請求項８に記載のセラミック部材の製造方法。
10. 前記光線は、レーザ光線であることを特徴とする請求項８または請求項９に記載のセラミック部材の製造方法。
11. 前記底板は、前記セラミックパイプと部分的に接する突起部を周囲に有することを特徴とする請求項８〜請求項１０のうちのいずれか１項に記載のセラミック部材の製造方法。
12. 前記底板は、セラミック繊維の積層体であることを特徴とする請求項８〜請求項１０のうちのいずれか１項に記載のセラミック部材の製造方法。
13. 前記セラミックパイプと、前記底板と、前記原料ガスの分解物である封止材とは、同一材質のセラミック材料からなることを特徴とする請求項８〜請求項１２のうちのいずれか１項に記載のセラミック部材の製造方法。
14. 前記セラミック材料は、ＳｉＣであることを特徴とする請求項１３に記載のセラミック部材の製造方法。
15. 前記セラミックパイプは、セラミック繊維を骨材とするセラミック／セラミック複合材であることを特徴とする請求項８〜請求項１４のうちのいずれか１項に記載のセラミック部材の製造方法。

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