JP2019218261A - セラミックス格子体 - Google Patents

Abstract

【課題】高温領域で繰り返し使用でき、且つ、厚みを薄くして熱容量を低くし、また通気性を高めても、充分な強度を有するセラミックス格子体を提供すること。【解決手段】セラミックス格子体（１）は、一方向に向けて延びるセラミックス製の複数の第１の線条部（１０）と、これと交差する方向に向けて延びるセラミックス製の複数の第２線条部（２０）とを有する。格子体（１）は、第１面（１ａ）、及びそれと反対側に位置する第２面（１ｂ）とを有する。第１の線条部（１０）と第２の線条部（２０）との交点においては、相対的に第１面（１ａ）側に位置する第１の線条部（１０）上に、相対的に第２面（１ｂ）側に位置する第２の線条部（２０）が配されている。格子体（１）は、第１面（１ａ）側における表面粗さＲａが１０μｍ以上３００μｍ以下であり、第２面（１ｂ）側における表面粗さＲａが０．０１μｍ以上２０μｍ以下である。【選択図】図１

Description

本発明はセラミックス製の格子体に関する。

セラミックス製の電子部品やガラスを焼成するときには、被焼成物を棚板や敷板などとも呼ばれるセッター上に載置して焼成を行うことが一般的である。被焼成物の脱脂・焼成時間を短くして、単位時間当たりの製造個数を増加させるためには、焼成工程を急熱及び急冷することが必要であるところ、従来のセラミックス製セッターはこれを急熱及び／又は急冷すると、割れ等の欠陥が生じやすくなる。また、繰り返しの使用によっても割れ等の欠陥が生じやすくなる。また、金属製セッターを用いた場合には、酸化雰囲気では使用できないという問題や、１２００℃以上の高温領域では、繰り返し使用すると、大きく変形するという問題が指摘されている。

上述の課題を解決することを目的として、二次元の網目状又は三次元の網目状のセッターが種々提案されている。例えば特許文献１には、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスより作られ、且つ表裏を貫通する多数の孔を持つ多孔板からなる加熱成型加工用セッターが記載されている。このセッターは、例えば井桁状の網目を有するものや、ハニカム状の網目を有するものである。

特許文献２には、セラミック長繊維の織物と、該織物の外周縁部を固定した枠体とからなり、該枠体が主にセラミック繊維とセラミック粒子を焼成して得られたセラミック繊維成形体からなる電子部品焼成用セラミックメッシュ治具が記載されている。特許文献３には、気孔率が７０容量％超〜９８容量％、気孔径が１００μｍ〜２０００μｍで、且つ開口面積率が２０％〜９０％である連続気孔を有し、三次元網目構造を有する多孔質セラミックスからなる脱脂・焼成用セッターが記載されている。

特許文献４には、外壁と部品載置面と炉内設置面とを有し、部品載置面と炉内設置面との間に０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍの厚さの隔壁で、互いに０．５ｍｍ〜５．０ｍｍのピッチで仕切られた複数の通気セルが貫通してなり、且つ外壁面にも外壁と外壁の間を貫通する通気孔を１個以上設けてなるハニカム構造体である焼成用セッターが記載されている。特許文献５には、ニッケル網からなり、底板とその全周に設けられた立ち上がり部とを有するさや本体、該さや本体の底面に互いに平行に配置された複数のセラミック製の棒、及び該棒を覆うとともに該さや本体の底面に溶接されて該棒をさや本体に支持させるニッケル網を備える焼成用さやが記載されている。

特開平６−２０７７８５号公報 特開２０００−３０４４５９号公報 特開２００２−２９３６５１号公報 特開２００４−１５０６６１号公報 特開２０１１−１１７６６９号公報

しかし、前記の各特許文献に記載の技術を用いても、被焼成物の急速な加熱及び冷却を、満足できるレベルにすることは容易でない。またセッターの強度を充分に高めることができない。

本発明の課題は、前述した従来技術が有する種々の欠点を解消し得るセラミックス格子体を提供することにある。

本発明は、一方向に向けて延びるセラミックス製の複数の第１の線条部と、該第１の線条部と交差する方向に向けて延びるセラミックス製の複数の第２線条部とを有するセラミックス格子体であって、
第１の線条部と第２の線条部との交点は、いずれの該交点においても、第１の線条部上に第２の線条部が配されており、
前記交点における厚みが、該交点以外の部位における第１の線条部の厚み及び第２の線条部の厚みのいずれよりも大きくなっている、セラミックス格子体を提供するものである。

本発明のセラミックス格子体は、高温領域で繰り返し使用でき、且つ、厚みを薄くして熱容量を低くし、また通気性を高めても、充分な強度を有するものである。

図１は、本発明のセラミックス格子体の一実施形態を示す斜視図である。 図２は、図１におけるII−II線断面図である。 図３は、図１におけるIII−III線断面図である。 図４は、図１におけるIV−IV線断面図である。 図５は、図１におけるV−V線断面図である。 図６は、図１に示すセラミックス格子体の平面図である。 図７は、実施例１で得られたセラミックス格子体を第１面側から観察したＳＥＭ写真である。 図８は、実施例１で得られたセラミックス格子体を第２面側から観察したＳＥＭ写真である。

以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。図１には、本発明のセラミックス格子体の一実施形態が示されている。同図に示すセラミックス格子体（以下、単に「格子体」ともいう。）１は、一方向Ｘに向けて延びるセラミックス製の複数の第１の線条部１０を有する。それぞれの第１の線条部１０は、互いに平行に延びている。またセラミックス格子体１は、Ｘ方向と異なる方向であるＹ方向に向けて延びるセラミックス製の複数の第２の線条部２０を有する。それぞれの第２の線条部２０は、互いに平行に延びている。Ｘ方向とＹ方向とは異なる方向なので、第１の線条部１０と第２の線条部２０とは交差している。両線条部１０，２０の交差角度は、セラミックス格子体１０の具体的な用途に応じて設定することができる。例えば第１の線条部１０に対して、第２の線条部２０の交差角度を９０度とすることができる。あるいは、第１の線条部１０に対する第２の線条部２０の交差角度を９０度±１０度の範囲で変更させることもできる。複数の第１の線条部１０と、複数の第２の線条部２０とが交差していることによって格子体１が形成される。

セラミックス格子体１は、第１の線条部１０と第２の線条部２０とが交差することによって格子をなし、該格子によって画成される複数の貫通孔３を有する板状の形状をしている。セラミックス格子体１は、図２ないし図５に示すとおり、第１面１ａと、これに対向する第２面１ｂとを有している。

第１の線条部１０は、両線条部１０，２０の交点２以外の位置において、平面視して一定の幅Ｗ１（図２参照）を有している。第１の線条部１０の厚み方向での断面形状は、図２及び図３に示すとおり、セラミックス格子体１の第１面１ａ側に位置する第１面１０ａと、セラミックス格子体１の第２面１ｂ側に位置する第２面１０ｂとで画成される。第１の線条部１０の第１面１０ａは、該線条部１０の厚み方向での断面が平坦面になっている。該平坦面は、セラミックス格子体１の面内方向と略平行になっている。一方、第１の線条部１０の第２面１０ｂは、該線条部１０の厚み方向での断面が、セラミックス格子体１の第１面１ａから第２面１ｂに向けた凸の曲線形状をしている。

第１の線条部１０と同様に、第２の線条部２０も、両線条部１０，２０の交点２以外の位置において、平面視して一定の幅Ｗ２（図５参照）を有しているが、場合によっては第２の線条部２０の延びる方向に沿って幅Ｗ２が変化していてもよい。幅Ｗ２は、第１の線条部１０の幅Ｗ１と同じであってもよく、あるいは異なっていてもよい。第２の線条部２０の厚み方向での断面形状は、図４及び図５に示すとおり、セラミックス格子体１の第１面１ａ側に位置する第１面２０ａと、セラミックス格子体１の第２面１ｂ側に位置する第２面２０ｂとで画成される。第２の線条部２０の第１面２０ａは、該線条部２０の厚み方向での断面が平坦面になっている。該平坦面は、セラミックス格子体１の面内方向と略平行になっている。一方、第２の線条部２０の第２面２０ｂは、該線条部２０の厚み方向での断面が、セラミックス格子体１の第１面１ａから第２面１ｂに向けた凸の曲線形状をしている。この曲線形状は、第１の線条部１０における曲線形状と同じであってもよく、あるいは異なっていてもよい。

図３及び図４に示すとおり、第１の線条部１０の第１面１０ａと、第２の線条部２０の第１面２０ａとは、面一になっており、両面１０ａ，２０ａ間に段差は生じていない。両面１０ａ，２０ａは、セラミックス格子体１における第１面１ａをなすものであるから、両面１０ａ，２０ａが面一になっていることは、該格子体１における第１面１ａが平坦面になっていることを意味する。したがってセラミックス格子体１を、その第１面１ａが、平坦な載置面と当接するように載置した場合には、該第１面１ａの全域が載置面と接することとなる。

一方、セラミックス格子体１における第２面１ｂは、凸の曲面形状になっている第１の線条部１０の第２面１０ｂと、同じく凸の曲面形状になっている第２の線条部２０の第２面２０ｂとから構成されているので、平坦面ではなく、凹凸面となっている。

セラミックス格子体１における第１の線条部１０と第２の線条部２０との交点２において、両線条部１０，２０は一体化している。「一体化している」とは、交点２の断面を観察において、両線条部１０，２０間が、セラミックスとして連続した構造体となっていることをいう。両線条部１０，２０の交差によってセラミックス格子体１に形成されている各貫通孔３は同寸法であり、且つ同形をしている。各貫通孔３は略矩形をしている。貫通孔３は規則的に配置されている。

図１、図３及び図４に示すとおり、第１の線条部１０と第２の線条部２０との交点２は、いずれの交点２においても、第１の線条部１０上に第２の線条部２０が配されている。そして、交点２における厚みが、該交点以外の部位における第１の線条部の厚み及び第２の線条部の厚みのいずれよりも大きくなっている。つまり、両線条部１０，２０の交点２以外の位置における第１の線条部１０の厚みをＴ１とし（図２参照）、両線条部１０，２０の交点２以外の位置における第２の線条部２０の厚みをＴ２とし（図５参照）、更に交点における厚みをＴｃとしたとき（図４参照）、Ｔｃ＞Ｔ１であり、Ｔｃ＞Ｔ２である。したがって、セラミックス格子体１の第２面１ｂにおいては、両線条部１０，２０の交点の位置が最も高くなっている。

第１の線条部１０と第２の線条部２０との交点２においては、格子体１の２つの面１ａ，１ｂのうち、相対的に第１面側１ａに位置する第１の線条部１０上に、相対的に第２面１ｂ側に位置する第２の線条部２０が配されている。格子体１における交点２以外の部位においては、第１及び第２の線条部１０，２０の厚み方向断面を観察したとき、これらの線条部１０，２０は、それらの第１面１０ａ，２０ａ側が、上述したとおり、格子体１の第１面１ａに平行な平坦形状となっている。これとともに、それらの第２面１０ｂ，２０ｂ側が、格子体１の第１面１ａから第２面１ｂに向けて凸の曲面形状となっている。

図４に示すとおり、第１の線条部１０における第２面１０ｂの最高位置、すなわち頂部の位置は、第１の線条部１０の延びる方向に沿って同じになっている。これとは対照的に、図３に示すとおり、第２の線条部２０における第２面２０ｂの最高位置、すなわち頂部の位置は、第１の線条部１０の延びる方向に沿って周期的に変化している。詳細には、頂部の位置は、交点２において最も高く、隣り合う交点の中点の位置において最も低く、交点２から中点Ｍに向けて頂部の位置が漸次低くなっている。そして、中点Ｍから交点２に向けて頂部の位置が漸次高くなっている。

以上の構成を有するセラミックス格子体１は、これを例えば被焼成体の焼成用セッターとして用いた場合、該格子体１の第２面１ｂに被焼成体を載置すれば、被焼成体は、該格子体１の第２面１ｂにおける前記の交点２においてのみ該格子体１と接触することになる。その結果、格子体１と被焼成体との接触面積が大幅に低減し、それによって被焼成体の急激な加熱及び冷却を行いやすくなる。また、格子体１は第１及び第２の線条部１０，２０の交差によって形成されており複数の貫通孔３が形成されているので、熱容量が小さく、その点からも被焼成体の急激な加熱及び冷却を行いやすい。更に格子体１は、複数の貫通孔３が存在していることに起因して通気性が良好なので、このことによっても被焼成体の急激な冷却を行いやすい。しかも格子体１においては、第１及び第２の線条部１０，２０が交点２において一体化しているので、充分な強度を有するものである。

上述した各種の有利な効果を一層顕著なものとする観点から、交点以外の部位においては、第１の線条部１０の厚みＴ１よりも、第２の線条部２０の厚みＴ２の方が大きくなっていることが好ましい。つまりＴｃ＞Ｔ２＞Ｔ１の関係が満たされることが好ましい。なお、上述のとおり、第２の線条部２０における第２面２０ｂの位置は、隣り合う２つの交点２，２間において様々であるところ、第２の線条部２０の厚みＴ２とは、第２の線条部２０における第２面２０ｂの位置のうち最も低い位置での値とする。図３に示す例では、２つの交点２，２間での中点Ｍの位置における第２の線条部２０の厚みをもってＴ２とする。

Ｔ２がＴ１よりも大きいことが好ましいことは上述のとおりであるところ、Ｔ１に対するＴ２の比率であるＴ２／Ｔ１の値は、１．１以上１０以下であることが好ましく、１．５以上３以下であることが更に好ましい。Ｔ１の値そのものに関しては、５０μｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましく、７５μｍ以上５００μｍ以下であることが更に好ましい。一方、Ｔ２の値そのものに関しては、Ｔ１の値よりも大きいことを条件として、７５μｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、８０μｍ以上５ｍｍ以下であることが更に好ましい。

また交点２における厚みＴｃが、Ｔ１及びＴ２よりも大きいことは上述のとおりであるところ、Ｔ１に対するＴｃの比率であるＴｃ／Ｔ１の値は、１．１以上３以下であることが好ましく、１．２以上２．５以下であることが更に好ましい。また、Ｔ２に対するＴｃの比率であるＴｃ／Ｔ２の値は、１以上２以下であることが好ましく、１．１以上１．５以下であることが更に好ましい。Ｔｃの値そのものに関しては、０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましく、０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることが更に好ましい。なお、交点２における厚みＴｃは、Ｔ１及びＴ２の総和であるＴ１＋Ｔ２よりも小さくなっている。

第１の線条部１０及び第２の線条部２０は、それらの表面のうち第１面１０ａ，２０ａが平滑であることが好ましい。これらの線条部１０，２０の第１面１０ａ，２０ａが平滑であることによって、セラミックス格子体１上に被焼成体を載置したときに、該被焼成体に傷がつきにくくなるという利点がある。また被焼成体の焼成によって得られた焼成体が、セラミックス格子体１に引っ掛かりにくくなり、取り出し性が良好になるという利点もある。更に、被焼成体が基板などの薄肉のテープ成形体であれば、セッター表面状態が被焼成体の底面に転写されるため、被焼成体底面がより平滑に仕上がりやすくなるメリットもある。一方で、表面粗さが大きいと、被焼成体を載置したときに、被焼成体下のガスの流れがよくなるため、脱脂がスムーズに進みやすくなるという利点がある。また、通常凹凸が大きければ、表面の鋭利な凸部により、該被焼成体に傷がつきやすくなるが、１０ｂ、２０ｂでは、凹凸の頂点が円弧となっているため、該被焼成体に傷がつきにくいという利点がある。これらの観点から、第１の線条部１０の第１面１０ａ及び第２の線条部２０の第１面２０ａの表面粗さＲａは、０．０１μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましく、０．０１μｍ以上１０μｍ以下であることが更に好ましい。一方、第１の線条部１０の第２面１０ｂ及び第２の線条部２０の第２面２０ｂの表面粗さＲａは、１０μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以上１００μｍ以下であることが更に好ましい。表面粗さＲａは、具体的には、次の方法で測定される。カラー３Ｄレーザー顕微鏡（（株）キーエンス製、ＶＫ―８７１０）を用いて、撮影倍率を２００倍として測定した。第１面に関しては、第１面１０ａ又は２０ａの中線に沿って、表面粗さを測定し、２０個の測定値から平均値を算出し、Ｒａとした。一方、第２面１０ｂ，２０ｂでは、該第２面１０ｂ，２０ｂの中線に沿って、第２の線条部２０を跨いで、再度第２面１０ｂ，２０ｂの中線に戻る方向（図１中、Ｘ方向）に沿って表面粗さを測定し、２０個の測定値から平均値を算出し、Ｒａとした。

線条部の第１面１０ａ、２０ａの表面粗さＲａの値を小さくするためには、例えば、該線条部の形成に用いられるペーストを塗布する基板として表面粗さの小さいものを用いたり、あるいは該ペーストとして低粘度のものを用いたりすればよい。一方、線条部の第２面の１０ｂ、２０ｂの表面粗さＲａの値を大きくするためには、例えば、該ペーストとして、高粘度のものを用いたり、吐出させるノズル径を大きくしたりすればよい。場合によっては、セラミックス格子体１の第１面１ａ及び／又は第２面１ｂを研磨して所定の表面粗さとなるように加工してもよい。なお、後述するようにセラミックス格子体１は、該格子体１を複数用い、それらを積層して用いてもよいが、その場合の線条部１０の第１面１０ａ，２０ａとは、積層された格子体における最も１ａ面側に位置する該線条部１０の第１面１０ａ，２０ａのことであり、その粗さとは、該線条部１０の第１面１０ａ，２０ａのことである。同様に、線条部１０の第２面１０ｂ，２０ｂとは、積層された格子体における最も１ｂ面側に位置する該線条部１０の第１面１０ｂ，２０ｂのことであり、その粗さとは、該線条部１０の第１面１０ｂ，２０ｂのことである。

図６には、セラミックス格子体１の平面図が示されている。同図に示すとおり、格子体１には、複数の第１の線条部１０と複数の第２の線条部２０とが略直交することで、該格子体の平面視において略矩形状の複数の貫通孔３が形成されている。略矩形形状をなす貫通孔３は、対向する一組の辺である第１辺３ａ，３ａを有している。これとともに貫通孔３は、対向する別の一組の辺である第２辺３ｂ，３ｂを有している。第１辺３ａ，３ａは、第１の線条部１０の両側縁１１，１１（図２参照）に対応する辺である。一方、第２辺３ｂ，３ｂは、第２の線条部２０の両側縁２１，２１（図５参照）に対応する辺である。貫通孔３は、これらの四辺によって画定されている。そして図６に示すとおり、対向する第２辺３ｂ，３ｂは、互いに近接するように内向きに湾曲している。第２辺３ｂ，３ｂがこのように内向きに湾曲していることで、セラミックス格子体１の強度が一層向上するという利点がある。なお、第１辺３ａ，３ａに関しては、該辺３ａ，３ａは直線となっているが、該辺３ａ，３ａも第２辺３ｂと同様に、互いに近接するように内向きに湾曲していてもよい。こうすることで、セラミックス格子体１の強度が更に一層向上する。第２辺３ｂを内向きに湾曲させるためには、例えば後述する方法で格子体１を製造すればよい。

第１辺３ｂの内向きの程度は、曲率で表して５０μｍ以上５０００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以上１５００μｍ以下であることが更に好ましい。対向する２つの第２辺３ｂの曲率は同じであってもよく、あるいは異なっていてもよい。
また第１辺３ａは直線であることが好ましい。あるいは曲率で表して５０μｍ以上５０００μｍ以下、特に１００μｍ以上１５００μｍ以下の内向きの曲線であってもよい。対向する２つの第２辺３ａが内向きの曲線である場合、それらの曲率は同じであってもよく、あるいは異なっていてもよい。
なお、いずれの曲率も次に述べる方法で測定される。セラミックス格子体１の外観を、その第２面側からＳＥＭ観察してＳＥＭ写真を撮影する。このＳＥＭ写真に基づき、湾曲部の弧に接線を引き、測定する辺の両端部と接点を互いに線で結び、両端部同士の距離を正弦Ｌ、両端部間の中点と接点との距離を正弦ｄとしたときに、{（Ｌ／２）^２＋ｄ^２／２ｄ}にて曲率半径を算出した。

セラミックス格子体１に形成された貫通孔３は、その面積が１００μｍ^２以上１００ｍｍ^２以下、特に２５００μｍ^２以上１ｍｍ^２以下であることが、格子体１の熱容量を低下させる点や、通気性を向上させる点、及び格子体１の強度維持の点から好ましい。また、平面視におけるセラミックス格子体１の見かけの面積に対する貫通孔３の面積の総和の割合は、１％以上８０％以下であることが好ましく、３％以上７０％以下であることが更に好ましく、１０％以上７０％以下であることが最も好ましい。この割合は、セラミックス格子体１を平面視して、任意の大きさの矩形に切り取り、その矩形内に含まれる貫通孔３の面積の総和を算出し、その総和を矩形の面積で除し１００を乗じて算出される。また、各貫通孔３の面積は、格子体１の顕微鏡観察像を画像解析することで測定できる。

貫通孔３の面積に関連して、第１の線条部１０の幅Ｗ１は５０μｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、７５μｍ以上１ｍｍ以下であることが更に好ましい。一方、第２の線条部２０の幅Ｗ２は５０μｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、７５μｍ以上１ｍｍ以下であることが更に好ましい。なお、幅Ｗ１，Ｗ２が、線条部１０，２０の延びる方向に沿ってみたときに均一でない場合に、最狭部の幅をもって幅Ｗ１，Ｗ２と定義する。

第１及び第２の線条部１０，２０の幅Ｗ１，Ｗ２との関連において、隣り合う第１の線条部１０間のピッチＰ１は、１００μｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、１５０μｍ以上５ｍｍ以下であることが更に好ましい。一方、隣り合う第２の線条部２０間のピッチＰ２は、１００μｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、１５０μｍ以上５ｍｍ以下であることが更に好ましい。

セラミックス格子体１を構成するセラミックス素材としては、種々のものを用いることができる。例えば、アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニア、ムライト、ジルコン、コージェライト、チタン酸アルミニウム、チタン酸マグネシウム、マグネシア、二硼化チタン、窒化ホウ素などが挙げられる。これらのセラミックス素材は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。特に、アルミナ、ムライト、コージェライト、ジルコニア又は炭化ケイ素を含むセラミックスからなることが好ましい。セラミックス格子体１を急激な加熱及び冷却に付す場合には、セラミックス素材として炭化ケイ素を用いることが特に好ましい。なお炭化ケイ素は、被焼成体との反応の懸念があることから、セラミックス素材として炭化ケイ素を用いる場合には、表面をジルコニア等の反応性の低いセラミックス素材でコートすることが好ましい。第１の線条部１０を構成するセラミックス素材と、第２の線条部２０を構成するセラミックス素材とは同じでもよく、あるいは異なっていてもよい。交点２における第１及び第２の線条部１０，２０の一体性を高くする観点からは、両線条部１０，２０を構成するセラミックス素材は同じであることが好ましい。

次に、本実施形態のセラミックス格子体１の好適な製造方法について説明する。本製造方法においては、まずセラミックス素材の原料粉を用意し、該原料粉を、水等の媒体及び結合剤と混合して線条部製造用のペーストを調製する。ペーストにおけるセラミックス素材の原料粉の割合は、３０質量％以上７５質量％以下であることが好ましく、４０質量％以上６０質量％以下であることが更に好ましい。ペーストにおける媒体の割合は、１５質量％以上６０質量％以下であることが好ましく、２０質量％以上５５質量％以下であることが更に好ましい。ペーストにおける結合剤の割合は、１質量％以上４０質量％以下であることが好ましく、５質量％以上２５質量％以下であることが更に好ましい。

結合剤としては、この種のペーストに従来用いられたものと同様のものを用いることができる。その例としてはポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、デキストリン、リグニンスルホン酸ソーダ及びアンモニウム、カルボキシメチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、アルギン酸ナトリウム及びアンモニウム、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アラビアゴム、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸及びポリアクリルアミドなどのアクリル系ポリマー、キサンタンガム及びグアガムなどの増粘多糖体類、ゼラチン、寒天及びペクチンなどのゲル化剤、酢酸ビニル樹脂エマルジョン、ワックスエマルジョン、並びにアルミナゾル及びシリカゾルなどの無機バインダーなどが挙げられる。これらのうちの２種類以上を混合して用いてもよい。ペーストの粘度は、塗布時の温度において１Ｐａ・ｓ以上１００００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、５０Ｐａ・ｓ以上５０００Ｐａ・ｓ以下であることが更に好ましい。ペーストの粘度は、コーンプレート型回転式粘度計又はレオメーターを用いて測定される。この際、粘性調整剤として、増粘剤、凝集剤、チクソトロピック剤などを用いることができる。増粘剤の例としては、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、アルキルアリルスルホン酸、アルキルアンモニウム塩、エチルビニルエーテル・無水マレン酸コポリマー、フュームドシリカ、アルブミンなどのタンパク質などが挙げられる。多くの場合、結合剤は、増粘効果があるため、増粘剤に分類されることがあるが、更に厳密な粘性調整が必要とされる場合には、別途、結合剤に分類されない増粘剤を用いることができる。凝集剤の例として、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸エステル、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウムなどが挙げられる。チクソトロピック剤の例として、脂肪酸アマイド、酸化ポリオレフィン、ポリエーテルエステル型界面活性剤などが挙げられる。ペースト調製用の溶媒としては、水以外にも、アルコール、アセトン及び酢酸エチルなどが用いられ、これらを２種類以上混合してもよい。また吐出量を安定させるために、可塑剤、潤滑剤、分散剤、沈降抑制剤、ＰＨ調整剤などを添加してもよい。可塑剤には、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコールなどのグリコール系、グリセリン、ブタンジオール、フタル酸系、アジピン酸系、リン酸系などが挙げられる。潤滑剤には、流動パラフィン、マイクロワックス、合成パラフィンなどの炭化水素系、高級脂肪酸、脂肪酸アミドなどが挙げられる。分散剤には、ポリカルボン酸ナトリウム若しくはアンモニウム塩、アクリル酸系、ポリイチレンイミン、リン酸系などが挙げられる。沈降抑制剤には、ポリアマイドアミン塩、ベントナイト、ステアリン酸アルミニウムなどが挙げられる。ＰＨ調整剤には、水酸化ナトリウム、アンモニア水、シュウ酸、酢酸、塩酸などが挙げられる。

得られたペーストを用い、平坦な基板上に、複数条の線条第１塗工体を互いに平行に形成する。線条第１塗工体は、目的とする格子体１における第１の線条部１０に対応するものである。線条第１塗工体の形成には、種々の塗布装置を用いることができる。例えばディスペンサを用いることができる。

線条第１塗工体が形成されたら、次いで、該線条第１塗工体と交差するように、複数条の線条第２塗工体を互いに平行に形成する。線条第２塗工体は、目的とする格子体１における第２の線条部２０に対応するものである。線条第２塗工体の形成には、線条第１塗工体と同様の塗布装置を用いることができる。このように線条第１塗工体と線条第２塗工体とを順次形成することで、第１の線条部１０上に第２の線条部２０が位置する格子体１が首尾よく得られる。また格子体１における貫通孔３の第２辺３ｂを内向きに湾曲させることができる。

このようにして、２種類の線条塗工体によって形成された格子状前駆体が得られる。この格子状前駆体を乾燥させて、保形性を発現させる。乾燥は、例えば大気下に４０℃以上８０℃以下の温度で格子状前駆体を加熱することで行われる。加熱時間は、例えば０．５時間以上１２時間以下とすることができる。

乾燥後の格子状前駆体は、これを基板から剥離して脱脂炉内にて脱脂の後、焼成炉内に載置して焼成を行う。この脱脂及び焼成によって目的とするセラミックス格子体１が得られる。脱脂及び焼成は一般に大気下で行うことができるが、割れを発生させずに、スムーズに脱脂させる観点から、加熱装置として、大気を循環させる脱脂炉やマイクロ波炉を用いることが好ましい。またセッターは、通気性の高い多孔質形状である方が好ましい。更にその他の脱脂方法として、過熱水蒸気に接触させて加熱する方法や、超臨界二酸化炭素脱脂方法を適用することも、脱脂を促進させる観点で望ましい。焼成温度は、セラミックス素材の原料粉の種類に応じて適切な温度を選択すればよい。焼成温度に関しても同様である。

以上の方法によって、目的とするセラミックス格子体１が得られる。このセラミックス格子体１は、棚板や敷板など、セラミックス製品の脱脂又は焼成用セッターとして好適に用いられるほか、セッター以外の窯道具、例えば匣やビームとしても用いることができる。更に、窯道具以外の用途、例えばフィルタ、触媒担体などの各種の治具や各種構造材として用いることもできる。この場合、格子体１における凹凸面である第２面１ｂ上に被焼成体を載置することが一般的であるが、被焼成体の種類によっては、平坦面である第１面１ａ上に被焼成体を載置してもよい。例えば積層セラミックスコンデンサ（ＭＬＣＣ）の製造過程における焼成工程を行う場合には、被焼成体を、平坦面である第１面１ａ上に載置することが好ましい。

以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に制限されない。例えば前記実施形態のセラミックス格子体１は、第１の線条部１０と第２の線条部２０とが略直交するように交差していたが、両線条部１０，２０の交差角度は９０度に限られない。

また、前記実施形態のセラミックス格子体１は、第１の線条部１０及び第２線条部２０の２種類の線条部を用いていたが、これに加えて第３の線条部（図示せず）を用いてもよい。

また、前記実施形態のセラミックス格子体１の強度を向上させる目的で、該格子体１の外周に外枠を設けてもよい。詳細には、複数の第１の線状部１０の２つの端部のうちの少なくとも一方、及び／又は、複数の第２の線状部２０の２つの端部のうちの少なくとも一方が、外枠と連設されていてもよい。好ましくは、複数の第１の線状部１０の両端部が第１の外枠と連設されているか、又は複数の第２の線状部２０の両端部が第２の外枠と連設されている。更に好ましくは、複数の第１の線状部１０の両端部が２つの第１の外枠とそれぞれ連設されており、且つ複数の第２の線状部２０の両端部が２つの第２の外枠とそれぞれ連設されている。この場合には、各第１の外枠の各端部と、各第２の外枠の各端部とが連設されていることが好ましい。

外枠は、第１の線条部１０及び又は第２の線条部２０と同じ材料からなることができる。第１の線条部１０及び又は第２の線条部２０と一体的に形成されていてもよい。すなわち外枠は格子体１と同じ材料から一体的に形成してもよく、あるいは格子体１とは別途製造しておき、所定の接合手段で接合してもよい。このような形態とすることで、後述するように格子体１の強度が増し、特に耐スポーリング性や耐熱衝撃性が向上する。その結果、格子体１は被焼成物の迅速焼成などの用途に特に適したものとなる。

外枠は、第１の線条部１０又は第２の線条部２０の平面視での幅と同じであるか、又は当該幅よりも大きいか若しくは小さい。特に、外枠の幅は第１の線条部１０及び第２の線条部２０の幅よりも大きいことが好ましい。とりわけ、耐スポーリング性を効果的に向上させるためには、外枠の幅は３ｍｍ以上であることが好ましく、６ｍｍ以上であることが更に好ましい。外枠は、その幅が大きいほど、格子体１の強度の向上や耐スポーリング性の向上に寄与する。尤も、外枠の幅が過度に大きくなると、全体に占める格子体１の割合が低下し、そのことに起因して格子体１による通気効果が減殺される。この観点から外枠の幅は７０ｍｍ以下とすることが好ましく、５０ｍｍ以下とすることが更に好ましい。複数の第１の線状部１０の両端部が２つの第１の外枠とそれぞれ連設されており、且つ複数の第２の線状部２０の両端部が２つの第２の外枠とそれぞれ連設されている形態の場合には、２つの第１の外枠の幅は同じであってもよく、あるいは異なっていてもよい。同様に、２つの第２の外枠の幅は同じであってもよく、あるいは異なっていてもよい。また、第１の外枠の幅と第２の外枠の幅とは同じであってもよく、あるいは異なっていてもよい。

外枠はその厚みが、第１の線条部１０又は第２の線条部２０の厚みと同じであるか、又は当該厚みよりも大きいか若しくは小さい。外枠の厚みは、特に、耐スポーリング性の向上の観点から０．３ｍｍ以上であることが好ましく、０．５ｍｍ以上であることが更に好ましい。外枠は、その厚みが大きいほど、格子体１の強度の向上や耐スポーリング性の向上に寄与する。尤も外枠の厚みが過度に大きくなると、格子体１による通気効果が低下する傾向にある。この観点から、外枠はその厚みを１０ｍｍ以下にすることが好ましく、２ｍｍ以下にすることが更に好ましい。外枠の厚みが格子体１の厚みよりも小さい場合であっても、外枠の厚みには、格子体１の厚みは含まれない。

また、前記実施形態のセラミックス格子体１は単層構造、すなわち複数の第１の線条部１０と複数の第２の線条部２０とが略直交したのみのものであったが、これに代えて該格子体１を複数用い、それらを積層して用いてもよい。こうして積層する場合には、格子体１それぞれのＴｃ、Ｔ１及びＴ２などの寸法や組成は、同一であってもよく、あるいは異なるものであっても良い。尤も、積層された格子体の接合強度や耐熱衝撃強度をより高めるためには、積層する各格子体１に用いるセラミックスの組成は互いに同一のものとすることが望ましい。

更に、前記実施形態においては、第１の線条部１０の厚みＴ１よりも、第２の線条部２０の厚みＴ２の方が大きかったが、これに代えて、厚みＴ２よりも厚みＴ１を大きくしてもよい。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。しかしながら本発明の範囲は、かかる実施例に制限されない。特に断らない限り、「部」は「質量部」を意味する。

〔実施例１〕
（１）線条塗工体形成用のペーストの調製
平均粒径０．５μｍのアルミナ粉５５．６部と、水系結合剤としてポリビニルアルコール（平均重合度５００）１１．１部と、ポリエチレングリコール（平均分子量２００）１１．１部と、水２２．２部とを混合し、脱泡してペーストを調製した。
（２）線条塗工体の形成
前記のペーストを原料とし、ディスペンサを用いて樹脂基板上に線条第１塗工体を形成し、引き続きそれに交差する線条第２塗工体を形成した。両線条塗工体の交差角度は９０度とした。このようにして格子状前駆体を得た。この格子状前駆体を５０℃で１時間にわたり乾燥させた。
（３）脱脂工程
乾燥後の格子状前駆体を樹脂基板から剥離した後、脱脂炉内に載置した。脱脂温度は、６００℃とし、昇温速度は室温から３００℃までは５℃／時、３００℃から６００℃までは２．５℃／時とし、６００℃にて３時間保持した。
（４）焼成工程
脱脂後の格子状前駆体を、大気焼成炉内に載置した。この焼成炉内で焼成を行い、図１ないし図６に示す形状のセラミックス格子体を得た。焼成温度は１６００℃とし、焼成時間は３時間とした。得られた格子体における諸元を以下の表１に示す。得られた格子体においては、図６に示すとおり、対向する第２辺３ｂ，３ｂが互いに近接するように内向きに湾曲していた。湾曲の曲率半径はいずれの辺においても６５０μｍであった。得られた格子体のＳＥＭ写真を図７及び図８に示す。

〔実施例２〕
格子体の寸法等を表１に示す値に設定した以外は、実施例１と同様にして図１ないし図６に示す形状の格子体を得た。得られた格子体においては、図６に示すとおり、対向する第２辺３ｂ，３ｂが互いに近接するように内向きに湾曲していた。湾曲の曲率半径はいずれの辺においても３３０μｍであった。

〔比較例１〕
本比較例は、格子体としてニッケル網を用いた例である。このニッケル網は、太さ３１５μｍのニッケル線材を平織りして形成された３２メッシュにジルコニア溶射コートしたものであり、厚みは０．６ｍｍである。

〔比較例２〕
本比較例は、格子体としてアルミナクロス（ニチビ製ニチビアルク１１１１−Ｐ）を用いた例である。このアルミナクロスは、太さ７μｍのアルミナ繊維を平織りしてメッシュ構造を形成されたものであり、厚みは０．７ｍｍである。

〔比較例３〕
ゼラチンを湯に溶解させて得られた溶液（ゼラチンの濃度は水に対して３％）を用意し、この溶液を、予め調製しておいたアルミナスラリーと混合した。混合は、混合液におけるアルミナと水との質量比が１０：９０になるように行った。この混合液を冷蔵庫内に静置してゲル化させた。このゲルをエタノール凍結機によって凍結させた。凍結させたゲルを乾燥（凍結乾燥）した後、得られた乾燥体を脱脂し、１６００℃にて３時間焼成した。このようにして得られた格子体は、気孔率は８０％、気孔径は５０μｍで、厚み方向に気孔が配向した構造が形成されたものであった。

〔比較例４〕
本比較例は、格子体の代わりにセラミックフォームフィルタ（以下「ＣＦＦ」という。）を用いた例である。このＣＦＦは、ＳＥＬＥＥ製ＣＳ−Ｘグレード３０であり、気孔径が８１５−１０１０μｍ、空孔率７５％のものである。強度が比較的低く、気孔径が大きいため、厚み２ｍｍに加工することが困難であったため、厚み５ｍｍとした。

〔比較例５〕
本比較例は、格子体の代わりにアルミナ製の正六角形ハニカム構造体を用いた例である。このハニカム構造体は、厚み２ｍｍ、開口率は７２％、セル密度が８２０ＣＰＳＩ、セル壁厚みは１３５μｍである。

〔評価〕
実施例及び比較例で得られた格子体について、高温繰り返し試験、曲げ強度、通気性及び耐スポーリング性の評価並びに総合評価を以下の方法で行った。それらの結果を以下の表２に示す。

〔高温繰り返し試験の評価〕
まず、縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ２ｍｍ〜５ｍｍのサンプルを用意した。４辺のうち対向する２辺に２０ｍｍスパンでＶ型溝を入れたレンガ質枠に、１０φアルミナ棒を架け渡して、その上にサンプルを設置した。Ａｒ雰囲気下において、２００℃／時間にて昇温し、１３００℃にて３時間保持し、炉冷する焼成試験を５回実施し、サンプルの状態を外観観察により以下の基準で評価した。
Ａ：大きな外観変化がなく、更に続けて使用できる状態。
Ｂ：形状や色に一部変化があり、続けて使用するのに支障を来す状態。
Ｃ：形状や色に大きく変化があり、続けて使用するのが困難な状態。

〔曲げ強度の評価〕
各サンプルを１０ｍｍ幅で加工し、スパン３０ｍｍにて、３点曲げ試験を実施し、１０点の平均値を用いて、曲げ強度とし、以下の基準で評価した。曲げ強度の算出には、破断部の断面観察により測長した厚みの値を用いた。
Ａ：１０ＭＰａ以上、ハンドリングにて割れが発生する確率が低い。
Ｂ：５−１０ＭＰａ、ハンドリングにて割れが発生する確率がやや高い。
Ｃ：５ＭＰａ以下、ハンドリングにて割れが発生する確率が極めて高い。

〔通気性の評価〕
西華産業製パームポロメータを用いて、格子体の通気性を評価した。直径３０ｍｍのサンプルを用意し、差圧０．１ｋＰａ（ガス透過試験、ｄｒｙモード）でのエアーの通気量（Ｌ／秒）を測定し、通気性の指標とした。そして以下の基準で通気性を評価した。
Ａ：５０Ｌ／秒以上：脱脂性改善が期待できる。
Ｂ：１０−５０Ｌ／秒：脱脂性改善がやや期待できる。
Ｃ：１０Ｌ／秒以下：脱脂性改善はあまり期待できない。

〔耐スポーリング性の評価〕
縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ２ｍｍ〜５ｍｍのサンプルを用意した。台盤上に４点の支柱を置いて、その上にサンプルをセットし、アルミナ質板（嵩比重３．１６、縦６５ｍｍ×横６５ｍｍ×厚み２ｍｍ）を上に乗せ、大気焼成炉にて高温加熱して１時間以上所望の温度に保持した後に、電気炉から取り出して室温に晒し、肉眼にてサンプルの割れの有無を評価した。アルミナクロスのように、材質に剛性がなく、サンプルがセットできない場合は、４点端に重しを置いて、保持できるようにした。設定温度を２５０℃から６００℃まで５０℃ずつ昇温させながら変更し、割れの生じない温度の上限を「耐スポーリング性（１）」とし、以下の基準で評価した。
Ａ：６００℃以上、製品の積載量によらず、スポーリング割れが発生する可能性が比較的低い。
Ｂ：４００−５５０℃、製品の積載量次第ではスポーリング割れが発生する可能性が高い。
Ｃ：３５０℃以下、製品の積載量に関係なくスポーリング割れが発生する可能性が高い。

〔総合評価〕
各種評価を基に、迅速焼成用治具としての適性を総合的に以下の基準で評価した。
Ａ：各種評価において、全てがＡの場合。
Ｂ：各種評価において、Ｂが一つでもある場合。
Ｃ：各種評価において、Ｃが一つでもある場合。

表２に示す結果から明らかなとおり、各実施例で得られた格子体は、各比較例に比べて強度が高く、しかも急冷・急熱の特性が良好であることが判る。更に通気性も充分であることが判る。

〔実施例３〕
本実施例は、アルミナに代えてジルコニアを用い、且つ格子体の外周に外枠を設けた例である。そして、格子体の寸法等を表３に示す値に設定する以外は実施例１と同様とした。各格子体の外周には幅１０ｍｍ、厚さ１．８ｍｍの矩形の外枠を設けた。この格子体を２個用意し、それらにおける各線条部の方向が一致するように積層して２層構造にした。このようにして２層構造を有する外枠付きの格子体を得た。

〔実施例４〕
実施例３において、外枠の幅を１０ｍｍとし、厚さを１．２ｍｍとした。これ以外は実施例３と同様にして、２層構造を有する外枠付きの格子体を得た。

〔実施例５〕
本実施例では、実施例３において外枠を設けなかった。それ以外は実施例３と同様として、２層構造を有する格子体を得た。

〔評価〕
実施例及び比較例で得られた格子体について、耐スポーリング性の評価、並びに中央域及び周縁域最高温度の測定を以下の方法で行った。それらの結果を以下の表３に示す。

〔耐スポーリング性の評価〕
縦１５０ｍｍ×横１５０ｍｍ×厚み１．４ｍｍの格子体に外枠を設けたサンプルを用意し、４点の支柱を置いて、その上にサンプルをセットした。予め、目開き１０００μｍ及び５００μｍの篩によって粒度調整されたＡｌ_２Ｏ_３骨材を、密度が０．３５ｇ／ｃｍ^２になるように秤量し、外枠を上にした状態で、サンプル上に、周囲から５ｍｍを除いた中央部１４０ｍｍ×１４０ｍｍに均質に敷いて、大気焼成炉内にセットした。このＡｌ_２Ｏ_３骨材は、ＭＬＣＣなどの小型電子部品を想定したものである。次に、大気焼成炉によって高温加熱して１時間以上所望の温度に保持した。その後、電気炉からサンプルを取り出して室温に晒した。そして、肉眼によってサンプルの割れの有無を評価した。サンプルの加熱の設定温度を２５０℃から６００℃まで５０℃ずつ昇温させながら変更し、サンプルに割れの生じない温度の上限を「耐スポーリング性（２）」とした。

〔中央域及び周縁域最高温度の測定〕
実施例及び比較例で得られた格子体を加熱した。加熱は、炉内温度が５００℃になるように行った。十分に炉内温度が安定したことを確認した後に、加熱された格子体を、加熱炉から大気中に取り出し急冷を行った。格子体の平面視における中央部の温度が約４００℃に冷却されるまでの時間を測定した。また、格子体の平面視における中央部の温度が約４００℃になったときの、該格子体の平面視における周縁部における最低温度を測定した。温度の測定は、サーモグラフィー（チノー製ＣＰＡ−６４０Ａ）によって行った。その結果を以下の表３に示す。なお、表３においてＴｃ、Ｔ１及びＴ２は、２層ある格子体の場合には、底面側、すなわち１ａ面側から１層目、２層目と数えてそれぞれの層における値を測定し記載した。

表３に示す結果から明らかなとおり、実施例３及び４で得られた格子体は、実施例５に比べて耐スポーリング性の尺度となる加熱温度が高く、急冷・急熱の特性が良好であることが判る。この理由は、表３に示すとおり、外枠を有する実施例３及び４では、外枠を有さない実施例５に比べて周辺域最高温度が高く、中央域最高温度との温度差が小さいことが原因と推定される。
また、実施例３と実施例４との対比から明らかなとおり、外枠の厚みが大きい実施例３は、同実施例よりも外枠の厚みが小さい実施例４に比べて、中央域最高温度と周辺域最高温度との温度差が小さいことが判る。

Claims (11)

1. 一方向に向けて延びるセラミックス製の複数の第１の線条部と、該第１の線条部と交差
   する方向に向けて延びるセラミックス製の複数の第２線条部とを有するセラミックス格子
   体であって、
   前記格子体は、第１面、及びそれと反対側に位置する第２面とを有し、
   第１の線条部と第２の線条部との交点においては、相対的に第１面側に位置する第１の
   線条部上に、相対的に第２面側に位置する第２の線条部が配されており、
   前記格子体は、第１面側における表面粗さＲａが１０μｍ以上３００μｍ以下であり、第２面側における表面粗さＲａが０．０１μｍ以上２０μｍ以下である、セラミックス格子体。
2. 第１の線条部と第２の線条部との交点は、いずれの該交点においても、第１の線条部上に第２の線条部が配されており、
   前記交点における厚みが、該交点以外の部位における第１の線条部の厚み及び第２の線条部の厚みのいずれよりも大きくなっている請求項１に記載のセラミックス格子体。
3. 前記交点以外の部位において、第１及び第２の線条部の厚み方向断面を観察したとき、第１の線条部は、それらの第１面側が、該第１面に平行な平坦形状となっているとともに、それらの第２面側が、第１面から第２面に向けて凸の曲面形状となっている請求項１又は２に記載のセラミックス格子体。
4. 複数の第１の線条部と複数の第２の線条部とが略直交することで、前記格子体には、該格子体の平面視において略矩形状の複数の貫通孔が形成されており、
   前記矩形形状においては、対向する二辺が、その長手方向中央域において、互いに近接するように内向きに湾曲している請求項１ないし３のいずれか一項に記載のセラミックス格子体。
5. 前記交点以外の部位において、第１の線条部の厚みよりも、第２の線条部の厚みの方が大きくなっている請求項１ないし４のいずれか一項に記載のセラミックス格子体。
6. アルミナ、ムライト、コージェライト、ジルコニア、窒化ケイ素又は炭化ケイ素を含むセラミックスからなる請求項１ないし５のいずれか一項に記載のセラミックス格子体。
7. 表面にジルコニアがコートされている請求項６に記載のセラミックス格子体。
8. セラミックス製品の焼成用セッターとして用いられる請求項１ないし７のいずれか一項に記載のセラミックス格子体。
9. 外周に外枠を設けた請求項１ないし８のいずれか一項に記載のセラミックス格子体。
10. 前記外枠は、第１の線条部及び又は第２の線条部と同じ材料からなり、第１の線条部及び又は第２の線条部と一体的に形成されている請求項９に記載のセラミックス格子体。
11. 前記格子体を複数用い、それらを積層して２層以上の複層構造とした請求項１ないし１０のいずれか一項に記載のセラミックス格子体。