JP2024023809A - 焼結システム及び焼結済み物品 - Google Patents

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    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
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    • H01L2224/85001—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector involving a temporary auxiliary member not forming part of the bonding apparatus, e.g. removable or sacrificial coating, film or substrate
    • H01L2224/85005—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector involving a temporary auxiliary member not forming part of the bonding apparatus, e.g. removable or sacrificial coating, film or substrate being a temporary or sacrificial substrate
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    • H01L2224/85399—Material
    • H01L2224/854—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/85401—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/85411—Tin (Sn) as principal constituent
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    • H01L2224/8538—Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/85399—Material
    • H01L2224/854—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/85401—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/85416—Lead (Pb) as principal constituent
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    • H01L2224/85399—Material
    • H01L2224/854—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/85438—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/85439—Silver (Ag) as principal constituent
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    • H01L2224/85438—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/85444—Gold (Au) as principal constituent
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    • H01L2224/85438—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/85447—Copper (Cu) as principal constituent
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    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/8538—Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/85399—Material
    • H01L2224/854—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/85438—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/85455—Nickel (Ni) as principal constituent
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    • H01L2224/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92—Specific sequence of method steps
    • H01L2224/922—Connecting different surfaces of the semiconductor or solid-state body with connectors of different types
    • H01L2224/9222—Sequential connecting processes
    • H01L2224/92242—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector
    • H01L2224/92247—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector the second connecting process involving a wire connector
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    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/02—Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L24/06—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of a plurality of bonding areas
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    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L24/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
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    • H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L24/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
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    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/27—Manufacturing methods
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    • H01L24/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
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Abstract

【課題】薄い、幅が広い、及び／又は長いテープ材料を、例えばロール・ツー・ロールプロセスで焼結するためのシステムの提供。【解決手段】素地テープ及びこれを支持するキャリアウェブを備えるテープ材料のソースであって、素地テープは結合剤中に無機材料の粒体を含み、キャリアウェブを巻き戻し方向に配向し、素地テープを巻き戻し方向とは異なる下流処理方向に配向するための、剥離器；及びテープ材料をソースから受承し、テープ材料を剥離器へと搬送するよう位置決め及び構成された、真空ドラムを備え、真空ドラムは、キャリアウェブへの張力の印加を促進するためにキャリアウェブに吸引力を印加する孔を備え、断面積あたりの力としてのキャリアウェブの張力は、テープ材料が真空ドラムから剥離器へと搬送される際の素地テープの張力より高く、これにより、素地テープをキャリアウェブから分離する間の、素地テープの変形が軽減されるテープ分離システム。【選択図】 図３

Description

優先権
本出願は、２０１６年１２月２１日出願の米国特許出願第６２／４３７，１５７号；２０１６年１２月２８日出願の米国特許出願第６２／４３９，６１３号；２０１７年３月１３日出願の米国特許出願第６２／４７０，５５０号；２０１６年１２月２８日出願の米国特許出願第６２／４３９，６０９号；２０１７年６月２９日出願の米国特許出願第６２／５２６，８０６号；２０１６年１２月２８日出願の米国特許出願第６２／４３９，５９８号；２０１７年４月１０日出願の米国特許出願第６２／４８３，７２６号；２０１７年４月１１日出願の米国特許出願第６２／４８４，１０６号；及び２０１７年９月１１日出願の米国特許出願第６２／５５６，７１２号の米国特許法１１９条に基づく優先権の利益を主張して２０１９年６月２４日に出願された国際出願の日本国へ国内移行された特願２０１９－５３３１５２号（出願日：２０１７年１２月１９日）の分割出願である特願２０２１－１９７０３１号（出願日：２０２１年１２月３日）の分割出願である。
本開示は一般に：焼結、例えば結合剤中で結合した多結晶質セラミック粒体又は他の無機粒子を含む素地テープの焼結のためのプロセス；並びに上記プロセスから作製されたセラミックシート、テープ又はセラミック片等の連続及び不連続焼結済み物品に関する。本開示は、セラミック又は他の無機材料の薄型シート、テープ、リボン又は片といった物品に関し、これらは多くの潜在的な用途を有し、例えば：セラミックが光透過性である場合には導波路として機能するか；コーティング又は積層でき、かつバッテリ及び他の構成部品内に組み込むことができる、基板として機能するか；又は電子部品パッケージ（例えばＬＥＤパッケージ）内の誘電体として機能する等のために、若しくは他の用途のために、基板として使用されるか若しくは基板と接合される。高い抵抗性、低い反応性、低い熱膨張係数といった、特にセラミック材料の様々な材料特性によって、上記物品は、幅広い用途において特に有用となる。
本開示のいくつかの態様は、焼結準備のためのテープ分離システムに関する。上記テープ分離システムは、素地テープ及び上記素地テープを支持するキャリアウェブを備える、テープ材料のソースを含む。上記素地テープは、結合剤中に、無機材料の粒体を含む。上記テープ分離システムは更に：上記キャリアウェブを巻き戻し方向に配向し、上記素地テープを上記巻き戻し方向とは異なる下流処理方向に配向するための、剥離器と；上記テープ材料を上記ソースから受承し、上記テープ材料を上記剥離器へと搬送するよう、位置決め及び構成された、真空ドラムとを含む。上記真空ドラムは、上記キャリアウェブへの張力の印加を促進するために上記キャリアウェブに吸引力を印加するための孔を備え、断面積あたりの力としての上記キャリアウェブの張力は、上記テープ材料が上記真空ドラムから上記剥離器へと搬送される際の上記素地テープの張力より高く、これにより、上記素地テープを上記キャリアウェブから分離する間の、上記素地テープの変形が軽減される。
本開示の他の態様は、焼結準備のためにテープを処理するためのシステムに関する。上記システムは：テープであって、上記テープの素地部分を備え、上記素地部分は、有機結合剤中の無機材料の粒体を有する、テープと；アクティブヒータを備える結合剤バーンアウトステーションとを備える。上記テープは、上記結合剤バーンアウトステーションを通って前進し、これにより、上記結合剤バーンアウトステーションが、上記テープの上記素地部分を受承して、上記テープの上記素地部分が上記ヒータからの熱に接する際に上記有機結合剤を炭化又は燃焼し、これにより、上記テープの上記無機材料の焼結のための準備ができた上記テープの第２の部分が形成される。いくつかの実施形態では、ある瞬間において、上記テープは同時に、上記結合剤バーンアウトステーションに向かって、上記結合剤バーンアウトステーションを通って、及び上記結合剤バーンアウトステーションから延在し、これにより、上記瞬間において、上記テープは、上記第２の部分に連続して接続された上記素地部分を含み、例えばここで、上記結合剤バーンアウトステーションは、上記無機材料の上記粒体を実質的に焼結することなく、上記テープの上記素地部分から、重量で少なくともほとんどの上記有機結合剤を炭化又は燃焼する。いくつかの実施形態では、焼結準備のためにテープを処理するためのシステムは更に、超低張力ダンサーを含み、これは、上記テープに有意な張力を印加することなく上記テープを再配向するための、軽量かつ低慣性のローラを含み、これにより、上記テープの上記第２の部分の張力は、断面１ｍｍ２あたり５００重量グラム未満となり、これにより、上記テープの上記第２の部分の破断の可能性が低減され、焼結のための上記テープの長い連続した長さを促進する。いくつかの実施形態では、焼結準備のためにテープを処理するためのシステムは、上記テープが上記結合剤バーンアウトステーションを通って前進する際に、上記テープ上にガスを吹き付け、及び／又は引き込み、上記結合剤バーンアウトステーションは、上記テープ上に吹き付けられる及び／又は引き込まれる上記ガスを用いずに上記有機結合剤が発火する温度より高い温度で、上記テープを加熱し、これにより、上記有機結合剤は炭化又は燃焼されるものの、上記テープは引火しない。
本開示の更なる態様は、テープを処理するための上記システムを備える製造ラインに関し、ここで、上記結合剤バーンアウトステーションは第１のステーションであり、上記製造ラインは更に、上記第１のステーションから離間した第２のステーションを備える。上記第２のステーションは、上記テープの上記第２の部分の無機材料を少なくとも部分的に焼結して、上記テープの第３の部分を形成し、ここである瞬間において、上記テープは、上記第２の部分を経由して上記第３の部分に連続して接続された素地部分を含む。例えば、いくつかのこのような実施形態では、上記テープの上記第３の部分は、上記第２の部分より大幅に曲がりやすく、これにより、上記第３の部分の非破断最小曲げ半径は、上記第２の部分の非破断最小曲げ半径の半分未満となり、また上記素地部分は、上記第２の部分より大幅に曲がりやすく、これにより、上記素地部分の非破断最小曲げ半径は、上記第２の部分の上記非破断最小曲げ半径の半分未満となる。上記製造ラインは更に、上述のテープ分離システムを含んでよい。
本開示のいくつかの態様は、無機材料の粒体を含むテープ材料と、焼結ステーションとを備える、焼結システムに関する。上記焼結ステーションは、入口、出口、及び上記入口と上記出口との間に延在するチャネルを含む。ある瞬間において、上記テープ材料は、上記焼結ステーションの上記入口内へ、上記チャネルを通って、そして上記出口から外へと延在する。上記チャネル内の熱によって上記無機材料は焼結され、これにより、上記無機材料は、上記入口における第１の多孔率と、上記出口における、上記第１の多孔率未満である第２の多孔率とを有する。更に、上記テープ材料には、上記テープ材料が上記焼結ステーションの上記チャネルを通過する際に正の張力が印加され、これにより、焼結ひずみが軽減される。いくつかの実施形態では、上記テープ材料は、少なくとも１インチ（２．５４ｃｍ）／分の速度で、上記焼結ステーションを通って移動する。いくつかの実施形態では、上記焼結ステーションの上記チャネルは、少なくとも２つの、独立して制御される加熱素子によって加熱され、上記加熱素子は、上記チャネルの温度が、上記焼結ステーションの上記入口から上記出口に向かう方向において、上記チャネルの長さに沿って上昇するような温度プロファイルを生成し、上記チャネル内の焼結温度は、８００℃超である。いくつかの実施形態では、上記焼結システムは更に、上記焼結ステーションの上記チャネルに沿って配置された曲面を含み、ここで上記テープ材料は、上記テープ材料が上記焼結ステーションを通って移動する際に、上記曲面の周囲において、上記テープ材料の幅方向軸に関して曲がり、これによって上記テープ材料の形状に影響を及ぼす。いくつかの実施形態では、上記焼結ステーションの上記出口及び上記入口は、１つの略水平な平面内にあり、従って、上記焼結ステーションの上記出口と上記入口との間に画定される、水平面に対する角度は、１０°未満となり、これにより、上記チャネルに対するガスの流れが少なくとも部分的に制御され；例えばいくつかのこのような実施形態では、上記焼結ステーションは更に、上記チャネルの下側表面を画定する、上向きチャネル表面と、上記チャネルの上側表面を画定する、下向きチャネル表面とを備え、ここで上記下向きチャネル表面は、上記テープ材料の上側表面付近に位置決めされ、これにより、上記テープ材料の上記上側表面と上記下向きチャネル表面との間の間隙は、０．５インチ（１．２７ｃｍ）未満となり、これによって上記チャネル内のガスの流れが少なくとも部分的に制御される。上記テープ材料は特に、幅が広く、長さが長く、また厚さが薄いものであってよく、５ミリメートル超の幅、３０センチメートル超の長さ、及び３マイクロメートル～１ミリメートルの厚さを有し、また上記テープの上記無機材料は、多結晶質セラミック材料及び合成鉱物のうちの少なくとも１つであってよい。
本開示の他の態様は、セラミックテープを製造するためのプロセスに関し、上記プロセスは、多結晶質セラミックを含むテープを、上記多結晶質セラミックの粒子を熱源に曝露して上記粒子間の焼結を誘発することにより、上記多結晶質セラミックの多孔率が２０体積％未満となるまで焼結するステップを含む。上記テープは特に薄型であり、上記テープの厚さは５００μｍ未満であり、これにより、熱浸透による迅速な焼結を促進する。更に、上記テープは、幅が少なくとも５ｍｍ、及び長さが少なくとも３００ｃｍである。いくつかの実施形態では、上記プロセスは更に、上記焼結するステップ中に上記テープに正の長さ方向の張力を印加するステップを含む。いくつかのこのような実施形態では、上記プロセスは更に、上記焼結するステップ中に、上記テープを、上記熱源に向かって、及びその後上記熱源から離すように、移動させるステップを含む。いくつかの実施形態では、上記焼結するステップの時間量は特に短く、合計２時間未満であり、これにより、上記セラミックテープ内での小さな粒体サイズの維持が補助され；例えばいくつかのこのような実施形態では、上記焼結するステップの合計時間は１時間未満であり、上記焼結するステップ後の上記多結晶質セラミックの密度は、体積で９５％超の密度であり、及び／又は上記テープは、上記焼結するステップの後、閉鎖された細孔を備える。いくつかの実施形態では、上記テープは、上記焼結するステップ中に気化する揮発性成分を含み、上記揮発性成分は無機性であり、また上記テープは、上記焼結するステップの後に比べて、上記焼結するステップの前に、上記揮発性成分を少なくとも１体積％多く含む。
本開示の更に他の態様は、互いに対して焼結された無機材料の粒体を含む本体を備える、テープに関する。上記本体は、第１の主表面と第２の主表面との間に延在し、ここで上記本体は、上記第１の主表面と上記第２の主表面との間の距離として定義される厚さ、上記厚さに対して垂直な上記第１の主表面の第１の寸法として定義される幅、並びに上記厚さ及び上記幅の両方に対して垂直な上記第１の主表面の第２の寸法として定義される長さを有する。上記テープは長く、約３００ｃｍ以上の長さを有する。上記テープは薄く、約３μｍ～約１ｍｍの厚さを有する。上記テープは特に幅が広く、約５ｍｍ以上の幅を有する。ある例示的実施形態によると、上記テープの幾何学的一貫性は、以下のようなものである：長さ方向において１ｍ離間した複数の場所で測定した場合の上記テープの幅の差は、１００μｍ未満であり；上記テープの幅方向の中央に沿った、長さ方向において１ｍ離間した複数の場所で測定した場合の、上記テープの厚さの差は、１０μｍ未満である。いくつかの実施形態では、上記テープは平坦であるか、又は平坦化でき、従って、平行な平坦表面の間で押圧された長さ１０ｃｍの上記テープは、破断することなく、上記平行な平坦表面との接触から０．０５ｍｍ以内まで平坦化され；例えばいくつかのこのような実施形態では、上記平行な平坦表面との接触から０．０５ｍｍ以内まで平坦化された場合、上記テープは、そのヤング率の１％以下の最大面内応力を示す。いくつかの実施形態では、上記テープの上記第１の主表面及び上記第２の主表面は粒体プロファイルを有し、ここでは上記粒体がセラミックであり、またここでは、上記セラミックの少なくともいくつかの独立した粒体が、中間の非晶質材料がほとんど又は全く存在しない状態で、互いに隣接し、従って２つの隣接する粒体の間の非晶質材料の厚さは５ｎｍ未満となる。いくつかの実施形態では、上記本体は、体積で１０％未満の多孔率を有し、及び／又は上記本体は、閉鎖された細孔を有する。いくつかの実施形態では、上記粒体はリチウムを含み、上記本体は、５×１０－５Ｓ／ｃｍ超のイオン伝導度を有する。いくつかの実施形態では、上記本体は、５μｍ以下という特に微細な粒体サイズを有する。いくつかの実施形態では、上記テープは更に、上記本体の上記第１の主表面に連結された導電性金属を含み、いくつかのこのような実施形態では、上記本体は、反復パターンのビアを備え、上記導電性金属は反復パターンで配設される。いくつかの実施形態では、上記第１の主表面及び上記第２の主表面は、粒体プロファイルを有し、上記テープは更に、上記第１の主表面の上記粒体プロファイルの上に重なるコーティングを含み、上記コーティングの外向き表面は、上記第１の表面の上記粒体プロファイルより粗度が低く、ここで、上記第１の主表面に連結された上記導電性金属は、上記コーティングの上記外向き表面への結合を介して連結される。いくつかの実施形態では、上記無機材料は、９００℃超の温度において１２．５ポアズの粘度を有する。
本開示の更なる態様は、上述の実施形態のうちのいずれか１つのテープのロールに関し、ここで上記テープは、それ自体の周りに巻かれてそれ自体の上に重なり、３０ｃｍ未満の半径まで曲げられる。
本開示の更に他の態様は、上述の実施形態のうちのいずれか１つのテープから切断された複数のシートに関する。
本開示のいくつかの態様は、互いに対して焼結されたセラミック粒体を含む本体を備える、テープに関し、上記本体は、第１の主表面と第２の主表面との間に延在し、ここで上記本体は、上記第１の主表面と上記第２の主表面との間の距離として定義される厚さ、上記厚さに対して垂直な上記第１の主表面の第１の寸法として定義される幅、並びに上記厚さ及び上記幅の両方に対して垂直な上記第１の主表面の第２の寸法として定義される長さを有し；ここでは上記テープは薄く、約３μｍ～約１ｍｍの厚さを有し；またここでは、上記テープの上記第１の主表面及び上記第２の主表面は、粒体プロファイルを有し、上記セラミックの少なくともいくつかの独立した粒体が、中間の非晶質材料がほとんど又は全く存在しない状態で、互いに隣接し、従って２つの隣接する粒体の間の非晶質材料の厚さは５ｎｍ未満となる。
本開示のいくつかの態様は、互いに対して焼結されたセラミック粒体を含む本体を備える、テープに関し、上記本体は、第１の主表面と第２の主表面との間に延在し、ここで上記本体は、上記第１の主表面と上記第２の主表面との間の距離として定義される厚さ、上記厚さに対して垂直な上記第１の主表面の第１の寸法として定義される幅、並びに上記厚さ及び上記幅の両方に対して垂直な上記第１の主表面の第２の寸法として定義される長さを有し；上記テープは薄く、約３μｍ～約１ｍｍの厚さを有し；上記テープの上記第１の主表面及び上記第２の主表面は、粒体プロファイルを有し；ここでは上記粒体はリチウムを含み、上記本体は、５×１０－５Ｓ／ｃｍ超のイオン伝導度を有する。
更なる特徴及び利点は、以下の「発明を実施するための形態」に記載され、またその一部は、当業者には「発明を実施するための形態」から容易に明らかとなり、又は本記載及び本出願の請求項、並びに添付の図面に記載された通りに実施形態を実践することにより認識されるだろう。
上述の「発明の概要」及び以下の「発明を実施するための形態」はいずれも単なる例示であり、請求項の性質及び特徴を理解するための概観又は枠組みを提供することを意図したものであることを理解されたい。
添付の図面は、更なる理解を提供するために含まれており、本明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成する。図面は、１つ以上の実施形態を図示しており、本記載と併せて、様々な実施形態の原理及び動作を説明する役割を果たす。
制御下の素地リボン張力印加及び本明細書に記載の他の技術等の、本明細書で開示される技術を用いずに形成された、ひずみが発生した焼結済みセラミックテープ材料の例 不均一な焼結を引き起こす温度プロファイル及びテープ速度を利用して生産された、ひずみが発生した焼結済みセラミックテープ材料の例 ある例示的実施形態による、焼結済み物品を生産するためのロール・ツー・ロールシステム ある例示的実施形態による、図３に示す分離システムのある実施形態の拡大図 ある例示的実施形態による、連続テープ材料の側面図 ある例示的実施形態による、真空ドラムの斜視図 ある例示的実施形態による、図６に示す真空ドラムの拡大図 ある例示的実施形態による、図４に示す剥離器の拡大図 ある例示的実施形態による、焼結のために素地テープを準備するための製造ラインのステーションの概念的な側面図 ある例示的実施形態による、図９のステーションの正面斜視図 ある例示的実施形態による、焼結のために素地テープを少なくとも部分的に準備するために、素地テープを処理するための方法のブロック図 ある例示的実施形態による、図３のシステムの結合剤除去ステーション及び焼結ステーションの詳細図 ある例示的実施形態による、図１２の焼結炉のチャネル内のテープ材料の詳細図 ある例示的実施形態による、焼結炉を出る焼結済みテープ材料 ある例示的実施形態による、加熱システムを示す、図１２の焼結ステーションの図 ある例示的実施形態による異なる複数のテープ輸送速度に関する、距離に対する予想熱プロファイル及びモデル化された焼結収縮のグラフ ある例示的実施形態による、焼結炉のチャネルに沿って投射された予想焼結温度プロファイル ある例示的実施形態による、インライン複数炉型の焼結ステーション ある例示的実施形態による、図１８の２つの焼結炉に関する予想温度プロファイル ある例示的実施形態による、２つの並列生産システムを有する焼結システム 各温度に関するデータに当てはめた曲線を含む、様々な温度及び温度における時間での、ジルコニアテープの焼結収縮のグラフ 様々な温度及び様々な温度における時間での、ジルコニアテープの焼結収縮の数学関数の曲線当てはめのグラフ 加熱ゾーンの個数と、パスの回数と、テープ幅の関数としてのテープ輸送速度との関数としての、焼結中のジルコニアテープの中心線におけるピーク応力のモデル化されたグラフ 加熱ゾーンの個数と、パスの回数と、テープ幅の関数としてのテープ輸送速度との関数としての、焼結中のジルコニアテープの縁部におけるピーク応力のモデル化されたグラフ ２つのテープ輸送速度に関する、単一の高温ゾーンを通る２回のパスを用いた焼結中のジルコニアテープの収縮のモデル化されたグラフ ２つのテープ輸送速度に関する、単一の高温ゾーンを通る２回のパスを用いた焼結中のジルコニアテープの応力のモデル化されたグラフ ２つのテープ輸送速度に関する、１０個の高温ゾーンを通る２回のパスを用いた焼結中のジルコニアテープの収縮のモデル化されたグラフ ２つのテープ輸送速度及び様々なテープ幅に関する、１０個の高温ゾーンを通る２回のパスを用いた焼結中のジルコニアテープの応力（ＭＰａ）のモデル化されたグラフ ある例示的実施形態による、焼結済み物品の一部分の斜視図 焼結済み物品の非研磨表面のデジタル画像 図３０Ａの焼結済み物品の概念的な側部プロファイル 焼結済み物品の研磨済み表面のデジタル画像 図３１Ａの焼結済み物品の概念的な側部プロファイル １つ以上の実施形態による、焼結済み物品の幅に沿った側面図 薄板曲げ応力の方程式を説明するための図 ある例示的実施形態による、ロール化済み焼結済み物品の側面斜視図 ある例示的実施形態による、図３４Ａのロール化済み焼結済み物品の断面図 平坦化用平面の上方において測定された高さを示す、平坦化される前の実施例５の焼結済み物品の高さプロファイル 平坦化用平面の上方において測定された高さを示す、平坦化される前の実施例６の焼結済み物品の高さプロファイル 平坦化用平面の上方において測定された高さを示す、平坦化される前の比較例７の焼結済み物品の高さプロファイル 平坦化用平面の上方において測定された高さを示す、平坦化される前の比較例８の焼結済み物品の高さプロファイル 実施例５～６及び比較例７～８それぞれの、平坦化用平面の上方における最大高さのプロット 実施例５～６及び比較例７～８の焼結済み物品を平坦化するために必要な力のプロット 実施例５～６及び比較例７～８の焼結済み物品を平坦化するために必要な圧力のプロット 実施例５～６及び比較例７～８の焼結済み物品の、平坦化後の最大面内応力のプロット 平坦化後の実施例５の焼結済み物品の底面の、測定された応力を示す変形プロット 平坦化後の実施例５の焼結済み物品の上面の、測定された応力を示す変形プロット 平坦化後の実施例６の焼結済み物品の底面の、測定された応力を示す変形プロット 平坦化後の実施例６の焼結済み物品の上面の、測定された応力を示す変形プロット 平坦化後の比較例７の焼結済み物品の底面の、測定された応力を示す変形プロット 平坦化後の比較例７の焼結済み物品の上面の、測定された応力を示す変形プロット 平坦化後の比較例８の焼結済み物品の底面の、測定された応力を示す変形プロット 平坦化後の比較例８の焼結済み物品の上面の、測定された応力を示す変形プロット ある例示的実施形態による、焼結済み物品を含むパッケージのセグメントの断面図 ある例示的実施形態による、焼結済み物品を含むパッケージのセグメントの長さ方向断面図 ある例示的実施形態による、焼結済み物品を含むパッケージのセグメントの別の断面図 ある例示的実施形態による、焼結済み物品を含むパッケージを作製するための例示的方法 ある例示的実施形態による、焼結済み物品を含むパッケージを作製するための別の例示的方法 ある例示的実施形態による、焼結済み物品及び「フリップチップ（ｆｌｉｐ‐ｃｈｉｐ）」構成を含むパッケージのセグメントの例示的な断面図 ある例示的実施形態による、焼結済み物品及び「フリップチップ」構成を含むパッケージのセグメントの別の例示的な断面図 ある例示的実施形態による、焼結済み物品及び「フリップチップ」構成を含むパッケージのセグメントの更に別の例示的な断面図 ある例示的実施形態による、焼結済み物品を含むパッケージのセグメントの別の断面図 ある例示的実施形態による、ある長さのスレッディング（ｔｈｒｅａｄｉｎｇ）材料を含む焼結済み物品を生産するためのロール・ツー・ロールシステム及び関連するプロセス ある例示的実施形態による、図５６のシステムにおけるある長さのスレッディング材料とテープ材料との間の結合を示す詳細図 ある例示的実施形態による、ある連続長さのテープ材料の長手方向に沿った湾曲を形成するよう構成された、焼結ステーションを含むロール・ツー・ロールシステム ある例示的実施形態による、焼結用チャネルの湾曲した下側表面を画定するインサートを含む焼結ステーションの詳細図 ある例示的実施形態による、焼結用チャネルを画定する、対向する湾曲した上側及び下側表面を有する、焼結ステーションのチャネルの側面図 ある例示的実施形態による、焼結用チャネルに沿って曲率半径を変動させる焼結ステーションの側面概略図 ある例示的実施形態による、焼結用チャネルの曲面を画定する湾曲した上側表面を有する、気体軸受 ある例示的実施形態による、焼結中にある連続長さのテープに長手方向の湾曲を形成するためのローラの配置 ある例示的実施形態による、焼結中にある連続長さのテープに複数の長手方向の湾曲を形成するための、複数のローラを含む構成 ある例示的実施形態による、焼結中にある連続長さのテープに長手方向の湾曲を形成するための、フリーループ構成 焼結中にテープが曲がる際に生成される平坦化を実証する、焼結済みテープのデジタル画像 ある例示的実施形態による、焼結済みセラミックテープのロールのデジタル画像 ある例示的実施形態による、焼結済みセラミックテープのロールのデジタル画像 別の実施形態による、焼結済みセラミックテープのロールのデジタル画像 更に別の実施形態による、焼結済みセラミックテープのロールのデジタル画像 ある例示的実施形態による、従来のバッチ焼成及び本開示の技術に関する焼結時間のグラフ 例示的実施形態による、焼結済み物品の表面の上面図 例示的実施形態による、焼結済み物品の表面の上面図 例示的実施形態による、焼結済み物品の表面の側面斜視図 例示的実施形態による、焼結済み物品の表面の側面斜視図 例示的実施形態による、焼結済み物品の粒界の顕微鏡写真 例示的実施形態による、焼結済み物品の粒界の顕微鏡写真 例示的実施形態による、焼結済み物品の粒界の顕微鏡写真 他の例示的実施形態による、焼結済み物品の粒界の顕微鏡写真 他の例示的実施形態による、焼結済み物品の粒界の顕微鏡写真 例示的実施形態による、焼結済み物品の表面の上面図 例示的実施形態による、焼結済み物品の表面の上面図 ある例示的実施形態による、焼結済み物品のテープのデジタル画像 例示的実施形態による、焼結済み物品の側面図 例示的実施形態による、焼結済み物品の側面図 ある例示的実施形態による、焼結済み物品の側面図 焼結材料が非晶質に見える別の例示的実施形態による、焼結済み物品の側面図 複数の組成のグラフ 例示的実施形態による、焼結済み物品の表面の側面斜視図 例示的実施形態による、焼結済み物品の表面の側面斜視図 例示的実施形態による、非焼結済み素地材料の表面の側面斜視図 例示的実施形態による、非焼結済み素地材料の表面の側面斜視図 例示的実施形態による、焼結済み材料の側面斜視図 例示的実施形態による、焼結済み材料の側面斜視図 様々な材料に関する、温度に対する粘度のグラフ ある例示的実施形態による、焼結炉を通した温度プロファイルのグラフ 図８８Ａの焼結炉の概略図 別の例示的実施形態による、焼結炉の概略図 別の例示的実施形態による、焼結炉を通した温度プロファイルのグラフ 図９０Ａの焼結炉の概略図 例示的実施形態による、焼結済み材料の側面斜視図 例示的実施形態による、焼結済み材料の側面斜視図 ある例示的実施形態による、焼結済み材料の側面図 ある例示的実施形態による、バッテリの形態の電子部品の概略図 例示的実施形態による、焼結スケジュールのグラフ 例示的実施形態による、焼結スケジュールのグラフ 例示的実施形態による、複数の焼結済み物品に関する、イオン伝導度に対する焼結温度のグラフ 例示的実施形態による、複数の焼結済み物品に関する、立方晶ガーネットのパーセンテージに対する焼結温度のグラフ 例示的実施形態による、焼結済み材料の表面の側面斜視図 例示的実施形態による、焼結済み材料の表面の側面斜視図 ある例示的実施形態による、焼結済み材料の一方の側部の表面の上面図 ある例示的実施形態による、焼結済み材料の一方の側部の表面の上面図 図１００Ａの焼結済み材料のもう一方の側部の表面の上面図 図１００Ｂの焼結済み材料のもう一方の側部の表面の上面図 ある例示的実施形態による、焼結済み材料の側面図 ある例示的実施形態による、平滑な表面を提供する層を有する焼結済み材料のデジタル画像 ある例示的実施形態による、焼結済み物品の積層体の形態の電子部品の概略図
図面を全体的に参照して、長さが長く、薄く、及び／又は幅が広い焼結済み物品を製造するためのシステム及びプロセスの様々な実施形態を図示及び説明する。ここで出願人は、用語「焼結する（ｓｉｎｔｅｒ）」によって、（例えば粉末化された又は粒体材料の）粒子又は粒体を、中実の又は多孔質の本体へと癒合させる（例えば互いに直接結合させる）プロセスであって、上記粒子又は粒体を、上記粒子又は粒体の結晶構造が癒合後の本体内に残るよう、上記粒子又は粒体を完全に液化させることなく、加熱することによって行われる、プロセスを指すが、本発明の技術の態様は、無機材料の処理の分野の当業者には直感的に分かるように、従来の製造技法を用いて処理するのが困難又は不可能であるもの等の、非晶質材料の製造にも使用できる。更に、出願人は、従来の技術を利用して達成することはこれまでできなかった本明細書に記載のシステム／プロセスを用いて、多様な特性を有する新規の焼結済み物品を形成できることを発見した。具体的には、出願人は、焼結済み物品の形成中に材料が経験する多様な条件／力の極めて正確なレベルの制御を実現でき、かつこの正確な制御／材料の取り扱いにより、従来のシステムでは達成できないと考えられてきた、長さが長く、薄く、及び／又は幅が広い焼結済み材料の生産を可能とする、材料取り扱いシステム及びプロセスを開発した。更に、本明細書で開示される技術を用いて製造される物品は、他の独特の品質、例えば：欠陥の個数が少ないことによるもの等であってよい、強度；制御された空気流及び焼結期間、並びに誘電率及び不浸透性等の純度に関連する特性によるもの等であってよい、純度；平坦性、厚さ、粗度、粒体サイズ等に関する、長さ方向及び／又は幅方向等に沿った一貫性；並びに他の独特の属性を有してよい。
一般に、本明細書に記載のシステムは、スプール又はリール上に巻き付けられた、ウェブ支持型素地テープの入力ロールを利用する。以下で更に詳細に説明するように、ウェブ支持型素地テープは、有機結合剤材料によって結合された無機材料の粒体（例えばセラミック材料の粒体、多結晶質セラミック材料の粒体、金属粒体、又は合成材料の粒体等）を含む素地テープ材料を含み、上記素地テープ材料はキャリアウェブ（例えばポリマー材料のシート）上で支持される。ウェブ支持型素地テープの入力ロールの巻きを解き、キャリアウェブ／裏張りを、素地テープ材料から注意深く分離させる。出願人は、素地テープからのキャリアウェブの分離を、素地テープの歪みをほとんど又は全く生じさせずに正確に制御することにより、その長さに沿って非常に一貫した／制御された様々な特性（例えば厚さ、平坦性、密度、形状等）を有する焼結済み物品を生産できることを発見した。そうは言っても、他の考えられる実施形態では、焼結前に例えば製造ラインに沿って直線状に形成される場合等においては、素地テープはウェブで支持されていなくてもよく、及び／又はロールでなくてもよい。
キャリアウェブの除去に続いて、（有機結合剤材料で支持された無機材料の粒体を含む）自立型素地テープを、結合剤除去ステーションを通して移動させる。一般に、結合剤除去ステーションは、結合剤除去ステーションを出るテープ材料が非結合テープ材料となるように有機結合剤を除去する又は有機結合剤を化学的に変化させる様式で、自立型素地テープに熱を印加する。出願人は、「非結合（ｕｎｂｏｕｎｄ）」によって、結合剤材料が除去されたことを表すが、非結合テープは依然として、例えば燃焼した結合剤のチャーによって、又は無機粒子間の織り込み若しくは結合によって、又は他の手段（例えば静電気力、空気圧）によって、一体に保持され得る。有機結合剤の除去後、非結合テープ材料を焼結ステーション内へと移動させ、この焼結ステーションは、非結合テープ材料に熱を印加し、この熱は、無機粒子を焼結して（例えば完全に焼結して、又は部分的に焼結して）焼結済み物品を形成し、この焼結済み物品は焼結ステーションを出る。
出願人は、驚くべきことに：有機結合剤が除去された後であっても、無機材料の粒体が、それ自体を非結合テープ材料として支持すること；及び／又は上述のようにテープが他の方法で支持され得ることを発見した。しかしながら、有機結合剤の除去後、非結合テープ材料は、焼結前には極めて繊細である、又は焼結前には極めて繊細であり得る。従って出願人は更に、繊細な支持されていないテープ材料を、極めて高品質の焼結済み物品の生産を実現できるような様式で取り扱うことを可能とする、新規の結合剤除去及び焼結ステーション構成を確認した。（出願人は、直前の文中の「支持されていない（ｕｎｓｕｐｐｏｒｔｅｄ）」によって、結合剤の除去又は燃焼後に有機結合剤によって支持されていないことを意味する。）特に、ロール・ツー・ロール方式の取り扱いに好適な、幅が広く、長さが長く、高品質な焼結済み物品を、有意な歪みを導入することなく、又は結合剤の除去若しくは焼結中に物品を破損させることなく、生産する。
特に、出願人は、結合剤除去ステーション及び／又は焼結ステーション内の空気流（例えば熱勾配によって生成された乱流空気流）が、テープ材料に衝突して、テープ材料の歪み又は破損をを引き起こし得ることを確認した。更に出願人は、結合剤除去ステーション及び／又は焼結ステーション内の、極めて水平な処理経路により、乱流空気流が低減又は排除され、これにより、有意な歪みを有しない焼結済み物品が生産される、又は生産され得ることを発見した。更に出願人は、空気流に基づく歪みの排除は、幅が広い焼結済み物品（例えば、幅５ｍｍ超の物品）の形成時に特に重要であると判断している。というのは、出願人は、テープ材料の幅が増大するに従って、空気流に基づく歪みの発生しやすさが上昇すると考えているためである。更に出願人は、空気流に基づく歪みの排除又は低減は、ロール・ツー・ロール処理を可能とするために特に重要であると判断している。というのは出願人は、わずかなレベルの歪みであっても、焼結済み物品の破損を引き起こし得る、又はそうでなくても、取り込みリール（テープアップリールとも呼ばれる）上での適切な巻き取りを不可能にすることを発見したためである。
結合剤の除去及び／又は焼結中のテープの水平方向位置決めの同定は、無機素地材料及び過去の焼結技術を考えると、驚くべき発見であった。例えば、いくつかのテープ材料焼結は、重力を利用して、繊細なテープ材料を、システムの加熱ステップを通して牽引するための手段として、テープ材料の下向きに傾斜した位置決め（例えば１２～２０°の下向き傾斜）を用いてよく、これは恐らく、テープ材料をプロセスの加熱ステップを通して牽引するための、テープ材料にわたる均一に分布した力の印加を目的としたものである。
しかしながら、出願人は、焼結システムの加熱部分を傾斜させて位置決めすると、高温空気が、テープ材料を保持する加熱システムのチャネルを通って上昇する際に、乱流空気流が形成され得ることを発見した。よって、この流れる空気がテープ材料に衝突し、場合によっては歪みを形成し、又はテープを破損させる可能性がある。更に出願人は、水平でない加熱構成を用いて形成された焼結済みテープ内に生成される歪みに基づく空気流の入射が、テープ材料の幅が増大するに従って増大し得ることを発見した。そうは言っても、本明細書で開示される技術の態様は、結合剤除去ステーション等の、水平でない加熱チャネル又はシステムを含むシステムと共に使用してもよい。更に、本明細書で開示される技術の態様、例えば独特の材料及び形状因子（例えばガーネット若しくは他の材料の薄型リボン、又は他の幾何学的形状）を、水平でない加熱チャネル又はシステムを用いて製造することもできる。
出願人は、傾斜構成を用いて、より幅が広いテープ（例えば幅５ｍｍ超のテープ、及び具体的には、厚さ２５マイクロメートル、幅３２ｍｍの、ジルコニア‐３モル％Ｙ２Ｏ３無機粒子を含む素地テープ）を焼結することを試みた。図１に示すように、１２５０℃で部分的に焼結した場合、形成された部分焼結済み物品は、テープの長さに沿って、有意な、かつ周期的な歪み又は気泡を有していた。歪みの高さは１ｍｍを超える程度のものであり、直径３～６インチ（７．６２～１５．２４ｃｍ）のコア上にテープを巻き付けるのを妨げるほどに大きかった。出願人は、テープの処理の昇温ステージ中に（例えば焼結及び結合剤の除去中に）、高温の空気が、テープの下側の傾斜した支持表面に上向きに吹き付けられるため、乱流空気流がテープを上向きに押す際に、上記気泡が形成されたと考えている。
空気流の制御に加えて、出願人は、高品質の焼結済み物品を形成するために、結合剤除去ステーション及び／又は焼結ステーション内の熱プロファイルの制御が重要である、又は重要となり得ることを確認した。特に、出願人は、幅が広いテープ材料を、本明細書に記載のもの等のロール・ツー・ロールプロセスで加熱する場合、特に焼結中にテープ材料が曝露される熱応力を正確に制御することによって、少なくともいくつかの薄く幅広の無機材料のテープといった本明細書で開示される少なくともいくつかの材料及び／又は形状に関して、上記制御を行わなければ、焼結中にテープが収縮／高密度化する際に発生し得る、歪み又は破損を制限する必要があることを発見した。図２に示す例のように、未焼結材料から焼結済み材料への遷移状態のテープの一部分を含む、セラミックテープ（具体的にはアルミナテープ）のセクションは、高温焼結ゾーン内で温度が急激に上昇するプロセスを用いて形成されたものとして示されている。図２に示すように、この急激な温度上昇は、焼結ゾーンでの急速な温度上昇に続いてテープが焼結される際のテープ材料内の応力によって、歪み又はウェブ横断方向の形状を引き起こす、又は引き起こし得る。そうは言っても、異なる材料（例えばリチウムガーネット）に関するもの等の他の実施形態では、酸化又は不純物への曝露の低減によるもの等の急激な温度上昇は有益であり得、また歪みを、例えば空気流の制御及びより狭いテープの幅といった、他の因子によって制御できる。
よって、以下で図示及び説明されるように、出願人は、独立して制御される複数の加熱ゾーンを有する焼結炉、及び／又は複数の独立して制御される焼結炉を利用することによって、幅が広く長さが長いテープ材料のセグメントを、有意な歪み及び／又は破損を伴わずに、高いプロセススループットレートで、焼結できると判断した。同様に、結合剤除去炉及び焼結炉は、テープが本明細書に記載のシステム内の異なる複数の昇温ゾーン間を移行する際にテープが曝露されるサーマルショック（例えば急激な温度勾配への曝露）を制限するよう、設計され、また互いに対して位置決めされる。
焼結に続いて、幅が広い焼結済みテープを、焼結済みテープ材料のロールを形成する取り込み用リール上に巻くか、又は巻くことができる。考えられる複数の実施形態では、上記ロールは円筒状であり、又は楕円、頂点が丸みを帯びた三角形等の非円形の幾何学的形状の周りに巻く場合等には、その他の形状である。本明細書に記載の１つ以上のシステムによって形成されるテープの高い品質（例えば歪みの少なさ）により、少なくともいくつかの実施形態では、焼結済みテープのロールを、後続の製造プロセスにおいて便利かつ効率的に使用できる、例えばロール・ツー・ロール製造プロセスにおいて下流の基板として使用できるような様式で、テープをロールへと巻くことができる。出願人は、本明細書に記載の１つ以上のシステムによって生産されるテープ又は他の物品の、幅、長さ、厚さ、形状及び／若しくは平坦性の高いレベルの一貫性、並びに／又は他の属性（純度、強度、不浸透性、誘電性能）により、取り込み用リール上へのテープの巻き付けが可能となることを発見した。対照的に、高いレベルの歪み又は不規則性を有するテープは、破損する、若しくは歪んで一貫性のないテープロールを形成することになるか、又はそのようになる傾向を有し得、焼結済みテープのロールを形成するためにリール上に取り込むには不適となり得る。そうは言っても、いくつかの考えられる水平でない焼結システム、特に本明細書で開示される技術を採用する焼結システムにより、例えば本明細書で開示されるように、空気流が制御され、テープが十分に薄く、かつ十分な張力を印加され、焼結の速度及び温度が制御される場合等には、歪みのないテープを実現できる。
最後に、いくつかの従来の焼結済み物品は、個別の未焼結片又は素地テープの片を、セッターボードと呼ばれる表面上に配置し、有機結合剤を燃焼させて無機粒体を焼結する炉の中に入れるシステムで形成される。出願人は、焼結済み物品のロール・ツー・ロール方式の形成が、個別の、従来のように焼結された物品では見られない、多数の利点を提供することを確認した。例えば、焼結済み物品の、幅が広い巻かれたロールを、高いスループット速度（例えば、６インチ（１５．２４ｃｍ）／分以上の速度）で形成できる。更に、本明細書に記載の１つ以上のシステム／プロセスは、幅が広く薄い焼結済み材料（例えば薄型セラミック及び／又は焼結済み物品）を形成し、これは、上記焼結済み物品を基板として使用して、小型かつ低コストのデバイス（例えば半導体デバイス、バッテリ等）を形成することを可能とする。同様に、焼結済み材料のロールを提供することにより、高スループットの下流の製造プロセスへの入力基板ロールとして焼結済み材料を使用することを可能とし、更に、本明細書に記載の焼結済み物品を利用して、下流の物品を高速及び／又は低コストで形成することを可能とする。
システムの概観
図３を参照すると、ある例示的実施形態による、焼結済みテープ物品を生産するためのシステム１０が図示されている。一般に、素地テープ材料は、入力側、分離システム１２においてシステム１０に供給され、そして上記素地テープ材料は、概ね処理方向１４に、システム１０を通って移動する。分離システム１２内には、連続テープ材料１８のソース１６（「連続（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ）」は、本明細書で開示されているような長い長さ、例えば３００ｃｍ以上を意味し、これはスプール又はベルトの形状で提供できる）が設けられ、システム１０の下流部分へと供給される。
一般に、連続テープ材料１８は、素地テープ材料２０の層を含み、これは、有機結合剤（例えばポリビニルブチラール、ジブチルフタレート、ポリアルキルカルボネート、アクリルポリマー、ポリエステル、シリコーン等）によって一体に結合された、無機性の焼結可能な材料の粒体を含む。連続テープ材料１８の素地テープ材料２０は、キャリアウェブ又は裏張り層２２上に支持されるか、又は支持できる。以下で更に詳細に記載されるように、具体的実施形態では、システム１０は、長さが長く、幅が広く、及び／又は薄い焼結済み物品を形成するよう構成され、このような実施形態では、システム１０に入ってくる素地テープ材料２０もまた、比較的長く、幅が広く、及び／又は薄い。例えば具体的実施形態では、素地テープ材料２０は、５ｍｍ超、１０ｍｍ超、４０ｍｍ超又は１２５ｍｍ超の幅を有する。具体的実施形態では、素地テープ材料２０は、１０メートル（ｍ）超、具体的には３０ｍ超、より具体的には６０ｍ超の長さを有する。具体的実施形態では、素地テープ材料２０は、３マイクロメートル～１ミリメートルの厚さを有する。更に、入ってくる素地テープ材料２０は、システム１０が生産する焼結済み物品の多孔率より高い多孔率を有する。他の考えられる実施形態では、素地テープ材料２０は、５ｍｍ未満、例えば少なくとも０．５ｍｍ、少なくとも１ｍｍ、少なくとも２．５ｍｍ、又はいくつかのこのような実施形態では０．５ｍｍ未満の幅を有してよい。同様に、テープは、別の厚さ及び／又は長さ及び／又は多孔率を有してよい。いくつかの実施形態では、テープ材料２０は、その長さに対して垂直な断面が長方形でなくてよく、例えば円形、楕円形、平行四辺形、ひし形等であってよく、ここで、このような実施形態の幅は、長さに対して垂直な最大断面寸法を指し、厚さは、長さに対して垂直な最小断面寸法である。
分離システム１２は、キャリアウェブ除去ステーション２４を含む。キャリアウェブ除去ステーション２４では、キャリアウェブ２２が素地テープ材料２０から分離され、除去されたキャリアウェブ２２は、取り込み用リール２６上に巻かれる、又は巻くことができる。一般に、キャリアウェブ除去ステーション２４は：真空ドラムを含むことができる張力遮断器２８と；素地テープ材料２０を歪ませず、又は圧縮せず、かつ取り込み用リール２６によって生成されるキャリアウェブ２２内の張力を素地テープ２０から遮断する様式で、キャリアウェブ２２を除去する、剥離器３０とを含む。キャリアウェブ２２からの分離に続いて、素地テープ２０は、有機結合剤材料によって支持された無機材料の粒体を含むものの、システム１０を通した下流の処理中にテープ材料を一体に保持するためのキャリアウェブ又は他の支持構造体を含まない、自立型素地テープとなる、又は自立型素地テープとなることができる。
自立型素地テープ２０は、超低張力制御システム３２内へと移動する、又は移動できる。一般に、自立型素地テープ２０は、比較的繊細な構造体であり、これは、様々なスプール、リール、ローラ等の動作によって、システム１０を通して牽引されている。この牽引作用は、自立型素地テープ２０に張力を印加する。出願人は、均一で低レベル（テープのサイズ及び結合剤の強度に応じて、例えばグラムを単位とするレベル；０．１グラムから１ｋｇ未満；少なくとも１グラム、少なくとも５グラム、及び／又は１００グラム以下）の張力を自立型素地テープ２０に印加することが、有利である、又は有利であり得ることを発見した。というのは、これにより、最終的な焼結済み物品の横幅形状及び平坦性といった様々な特性が改善されるためである。しかしながら、自立型素地テープ２０の繊細な性質（これは以下で更に詳細に説明するように、結合剤の除去後に更に繊細になる）のために、テープ２０の結合剤除去／焼結中の歪みを制限するために十分な張力をテープ２０に供給しながら、テープ２０が破損しないことを保証するために最大張力を制限するように、上記低レベルの張力を正確に制御する。そうは言っても、他の考えられる実施形態では、例えばより強靭なテープに対してはより高い張力を、又はテープ自体の重量による張力以外にはゼロである張力を、印加する。
１つ以上の実施形態では、図３に示すように、張力制御システム３２は、低重量かつ低慣性の炭素繊維ローラを利用する超低張力ダンサー３３を含む。超低張力ダンサー３３は、空気軸受を含んでよく、これは張力ダンサー３３の炭素繊維ローラの低摩擦回転を促進する。他の実施形態では、材料のフリーループ又は真空ボックスを利用して、テープ２０に、一貫した、グラムを単位とするレベルの張力を提供できる。
張力制御システム３２に続いて、自立型素地テープ２０は、結合剤除去ステーション３４内へと移動する。一般に、結合剤除去ステーション３４は、このステーション３４によって形成されるチャネルに熱を送達する、１つ以上の加熱素子を含む。結合剤除去ステーション３４内の熱は、自立型素地テープ２０の有機結合剤材料の少なくとも一部分を、化学的に変化させ、及び／又は除去し、これにより、非結合テープ３６が結合剤除去ステーション３４を出る。一般に、非結合テープ３６は、有機結合剤がほとんど又は全く残留しない状態で、無機材料の粒体を含む。出願人は、非結合テープ３６が、有機結合剤の不在下であっても、張力制御、空気流制御、焼結ステーション３８に対する結合剤除去ステーション３４の近接度、及びこれらの間の温度制御、図３に示すようなテープとステーション３４、３８との配向及び位置合わせを利用して、非結合テープ３６を焼結ステーション３８内へと移動させることができるような様式で、それ自体を一体として保持することを発見した。
一般に、結合剤除去ステーション３４は、テープ２０が結合剤除去ステーション３４を横断する際に、テープ２０に小さな歪みしか提供しないよう、配設及び制御される。更に、結合剤除去ステーション３４は加熱素子を含んでよく、これにより、あまりに多くの熱をあまりに急速に印加することなく（そうでなければ有機結合剤の化合物を点火してしまう恐れがある）、揮発性有機化合物を除去できる。点火は、空気流によって制御することもできる。
更に、結合剤除去ステーション３４は、結合剤除去ステーション３４から焼結ステーション３８内への移動中に非結合テープ３６が曝露されるサーマルショック又は温度勾配が小さくなるように、焼結ステーション３８に対して位置決めされる（例えば離間しているものの、直線状に位置合わせされた経路と、互いに位置合わせされた並びに／又は互いに１ｍ以内、１０ｃｍ以内、２ｃｍ以内、及び／若しくはそれ以下に近接したそれぞれの開口とを備える）。出願人は、非結合テープ３６の繊細な性質により、ステーション３４とステーション３８との間でテープ３６が経験するサーマルショックを制限すると、ステーション３４とステーション３８との間で経験される温度勾配によって発生することになる歪みが制限／排除されるため、平坦な、一貫した、及び／又は歪みのない、焼結済みテープの生産が更に提供されることを発見した。
様々な実施形態では、ステーション３４内の温度を正確に制御することにより、ステーション３４を出るテープ３６の所望の特性を達成する。様々な実施形態では、ステーション３４内の温度は、２００セルシウス度（℃）（又は約２００℃）～５００℃（又は約５００℃）であり、ステーション３４を加熱することによって、結合剤除去ステーション３４を出るテープ材料内に結合剤がごくわずかしか又は全く残らないような温度プロファイルを、その長さに沿って提供する。更に、いくつかの実施形態では、無機材料の粒体のある程度の焼結（例えば収縮、密度の上昇、多孔率の低下等）が、結合剤除去ステーション３４の通過中に発生し得る。
ステーション３４における結合剤の除去に続いて、非結合テープ３６は、焼結ステーション３８内へと移動する。一般に、焼結ステーション３８は、１つ以上の加熱素子（例えば以下の加熱素子及びそのタイプに関する更なる記載を参照）を含み、これは、焼結ステーション３８を、非結合テープ３６の無機材料の粒体の焼結を引き起こす、５００℃超（例えば５００℃（又は約５００℃）～３２００℃（又は約３２００℃、例えば３２００℃±１０％））に加熱する。一般に、無機材料の多孔率は焼結中に低下する。この多孔率の低下は、例えば焼結ステーション３８内で材料を焼結する際に、テープ材料の収縮（例えば幅、厚さ、長さ等の減少）も引き起こし得る。一部の材料では、多孔率の有意な減少又は有意な収縮を伴わずに、焼結中に弾性率が上昇し得、強度が上昇し得、多孔率の形態が変化し得る。いくつかの実施形態では、焼結ステーション３８は、テープ３６を、完全にではないが部分的に焼結された素焼き材料へと変換する。
出願人は、非結合テープ３６が焼結ステーション３８を通過する際に、非結合テープ３６が、非結合テープ３６が焼結中に遭遇する様々な力によって引き起こされ得る変形又は破損を受けやすいことを発見した。特に上述のように、出願人は、焼結ステーション３８を通る乱流空気流によって引き起こされる力が、有意な変形の１つの原因であることを発見し、また出願人は、焼結中のテープ３６内の応力が、変形の別の有意な潜在的原因であることを発見した。これらの発見に基づいて、出願人は、許容可能な低いレベルの歪みを有する焼結済み物品を生産するためにこれらの力を制限するよう、多様な方法で焼結ステーション３８を配設又は構成した。
特に図３に示すように、焼結ステーション３８は、略水平な配置で配設され、これにより、非結合テープ３６は、略水平な配向でステーション３８を通過する。出願人は、焼結ステーション３８の略水平な配置を維持することによって、乱流空気流を低減又は最小化でき、これが、焼結ステーション３８の出力における、低いレベルの変形を有する、低いレベルのテープ横断方向形状を有する、及び／又は平坦である、焼結済みテープ材料の形成につながることを発見した。様々な実施形態では、出願人は、様々な幅広のテープ材料に関して、乱流の小ささ及びその結果としての歪みの小ささは、水平面に対するテープ材料の処理経路の角度を１０°未満、具体的には３°未満、更に具体的には１°未満に維持することによって達成できると考えている。いくつかの実施形態では、テープは、以下に記載されるように、概ね水平な円弧状の経路上を移動してよい。更に他の実施形態では、焼結ステーション３８を通る経路は、上述のように、水平線の上方に１０°より大きく傾斜していてよい。
図３の実施形態において示されているように、結合剤除去ステーション３４はまた、略水平な位置に位置決めされ、これにより、乱流空気流は、結合剤除去ステーション３４を用いた加熱中に、歪み、破損等を引き起こさない。同様に、結合剤除去ステーション３４は、焼結ステーション３８と垂直方向に（即ちそれぞれの開口が位置合わせされ、互いに対面するように）位置合わせされ、これにより、非結合テープ３６は、テープ３６が結合剤除去ステーション３４から焼結ステーション３８へと移動する際、水平位置に保たれる。
更に、出願人は、非結合テープ３６が、急激な温度上昇／下降を有する、焼結ステーション３８の長さに沿った温度プロファイルに曝露される場合、高レベルの応力がテープ３６内で生成され、又は生成され得、これは、焼結中にテープ３６の変形又は破損を引き起こす、又は引き起こし得ることを発見した。更に、出願人は、焼結応力が、テープ３６の幅が増大するに従って、変形のリスクを上昇させることを発見した。よって、これらの発見に基づいて、出願人は、焼結ステーション３８を、複数の独立して制御可能な加熱素子（及び場合によっては複数の焼結炉）と共に利用することによって、テープ３６による応力をある閾値未満に維持する、焼結ステーション３８の長さに沿った温度プロファイルを生成できると判断した。この閾値は、出願人が、特定のテープ構成に基づいて変形又は破損を引き起こす傾向があると発見したものである。
焼結ステーション３８の通過に続いて、部分的に又は完全に焼結されたテープ材料４０は、焼結ステーション３８を出て、出力側の取り込みシステム４２に入る。焼結済みテープ材料４０は、取り込み用リール４４上に巻き付けられる。層間支持材料４６は、リール４８から繰り出される。支持材料４６は取り込み用リール４４に巻き付けられ、これにより、支持材料４６の層は、取り込み用リール４４上において、焼結済みテープ材料４０の各層又は少なくともいくつかの層の間に位置する、又は位置してよい。この配置は、支持された焼結済みテープ材料のロール又はスプール５０を形成する。一般に、支持材料４６は、焼結済みテープ材料４０を比較的低い巻き付け張力で取り込み用リール４４上に保持することを可能とする、適合性の、比較的高摩擦の材料である。支持材料４６の適合性により、テープ４０（焼結済みテープ材料４０）内に存在し得るウェブ横断方向の形状を補償できる。支持材料４６はまた、リール４４上のテープ４０（焼結済みテープ材料４０）の隣接する層間の摩擦を増大させ、これは、テープ４０（焼結済みテープ材料４０）がリール４４から滑る／伸縮するのを制限する。出願人は、支持材料４６を用いなければ、焼結済みテープ材料４０は、スプール５０から滑り落ちる（例えば伸縮する）傾向があると考えており、これは少なくとも部分的には、焼結済みテープ４０（焼結済みテープ材料４０）の弾性が比較的高く、これが、テープ４０（焼結済みテープ材料４０）の、巻き付け張力下で引き伸ばされる可能性を制限し、これがロールの一体性を悪化させる傾向がある、又は悪化させ得るためである。
本明細書に記載されているように、システム１０は、焼結済み物品の幅及び／又は長さにもかかわらず、低レベルの歪み、低レベルの破損リスク、その長さに沿って一貫した特性等を有する焼結済みテープ材料４０を形成するよう構成される。出願人が発見したように、システム１０の様々なステージにおけるテープの歪み及び破損のリスクは、特にテープの幅が増大するに従って上昇し得る。例えば、具体的実施形態では、焼結済みテープ４０（焼結済みテープ材料４０）は、５ｍｍ超、１０ｍｍ超、４０ｍｍ超、又は１２５ｍｍ超の幅を有し、また本明細書に記載のシステム１０の様々な構成は、テープ材料の幅にかかわらず、変形又は破損のリスクを制限する。他の実施形態では、焼結済みテープは、５ｍｍ未満及び／又は少なくとも０．５ｍｍ、例えば少なくとも１ｍｍ、例えば少なくとも２ｍｍの幅を有する。
更に、システム１０の１つ以上の様々な材料取り扱い及び加熱機構により、焼結済みテープ４０（焼結済みテープ材料４０）を高いスループットレートで形成できる。具体的実施形態では、システム１０のロール・ツー・ロール処理により、従来のトンネルキルン処理等の、少なくともいくつかの場合におけるトンネルキルン処理のような他の焼結プロセスより有意に速いと考えられる速度で、焼結済みテープを生産できる。具体的実施形態では、システム１０は、焼結済みテープ４０を、少なくとも６インチ（１５．２４ｃｍ）／分、少なくとも８インチ（２０．３２ｃｍ）／分、少なくとも１９インチ（４８．２６ｃｍ）／分、少なくとも２９インチ（７３．６６ｃｍ）／分、及び少なくとも５９インチ（１４９．８６ｃｍ）／分の速度で生産するよう構成される。更なる追加の具体的実施形態では、システム１０は、焼結済みテープ４０を、幅５０ｍｍ超の素地テープ２０に関して少なくとも３インチ（７．６２ｃｍ）／分、幅３５ｍｍ～５０ｍｍの素地テープ２０に関して少なくとも５インチ（１２．７ｃｍ）／分、幅１５ｍｍ～３５ｍｍの素地テープ２０に関して少なくとも９インチ（２２．８６ｃｍ）／分、及び幅５ｍｍ～１５ｍｍの素地テープ２０に関して少なくとも１０インチ（２５．４ｃｍ）／分の速度で生産するよう構成される。更なる具体的実施形態では、システム１０は、焼結済みテープ４０を、幅５０ｍｍ超の素地テープ２０に関して少なくとも１インチ（１．５４ｃｍ）／分（ｉｐｍ）、幅３５ｍｍ～５０ｍｍの素地テープ２０に関して少なくとも１．５インチ（３．８１ｃｍ）／分、幅１５ｍｍ～３５ｍｍの素地テープ２０に関して少なくとも２インチ（５．０８ｃｍ）／分、及び幅５ｍｍ～１５ｍｍの素地テープ２０に関して少なくとも３インチ（７．６２ｃｍ）／分の速度で生産するよう構成される。
支持ウェブ除去ステーション
本明細書に記載の焼結済み物品の実施形態の形成は、焼結の前及び後に、素地テープ材料に均一なウェブ張力を印加するステップを含む。本開示の１つ以上の実施形態による分離システムは、素地テープが支持用キャリアウェブから分離される際に、このような均一なウェブ張力を、均一な速度と共に、素地テープに印加するよう設計される。従って、本明細書で開示されているようなウェブの支持の除去は、素地テープ材料の形状の一貫性を実現でき、これは、素地テープのネッキング又は収縮の事例を削減又は排除し、また、素地テープに対して設備の表面の特徴が刻印される事例を削減又は排除する。そうしなければ、これらの事例は、焼結済みテープにおいても存在し得ることになる。そうは言っても、本明細書で開示される技術を、支持ウェブ除去ステーションを用いずに使用して、本明細書で開示されているような新規の焼結済みテープを生産でき、ここでは、テープは、支持ウェブ除去ステーションが存在しないことに起因する特徴、例えば厚さの変化、刻印された表面特徴の繰り返し等を有し得る。
上述のように、システム１０は、一般にはシステム１０の入力側に、支持ウェブ除去ステーションを含む。支持ウェブ除去ステーションの一態様は、分離システム１２を含む。図４を参照すると、分離システム１２は、素地テープ材料２０を下流で処理できるように、素地テープ材料２０をキャリアウェブ２２から分離させるよう構成される。１つ以上の実施形態では、分離される連続テープ材料１８のソース１６が設けられる。図５に更に分かりやすく図示されているように、連続テープ材料１８は、キャリアウェブ２２上に支持された素地テープ材料２０を含む。図４では、ソース１６はスプールの形態で設けられ、これは連続テープ材料１８を、（張力遮断器２８及び剥離器３０を含む）キャリアウェブ除去ステーション２４に向かって解く。１つ以上の実施形態では、ソース１６は、連続テープ材料を供給するために、ベルト又は他の形態を含んでよい。他の考えられる実施形態では、素地テープ材料のソースは、製造ライン上の別のステーションであってよく、これは、素地材料を連続的に生産する、又は連続的に生産でき、素地テープを、本明細書で開示される１つ以上のシステム内での後続の取り扱いのために、形成及び調整できる。更に他の考えられる実施形態は、有機材料によって隔てられた素地テープ材料を有してよく、上記有機材料は、本明細書で開示される結合剤除去ステーション等によって、燃焼されるか、又は他の方法で除去される。
ある例示的実施形態によると、素地テープ材料２０は、（本明細書に記載の）無機材料の粒体を含み、上記粒体は焼結可能であり、また有機結合剤によって一体に結合される。キャリアウェブ２２は、ポリマー、紙、又はポリマーと紙材料との組み合わせを含んでよい。いくつかの実施形態では、素地テープ材料は、キャリアウェブ２２のポリマー含有量未満の量のポリマーを含み、ここでポリマー含有量は、各材料の体積パーセントを単位とする。ある例示的実施形態によると、素地テープ材料２０及びキャリアウェブ２２はそれぞれ、例えば長方形又は楕円形である連続した断面の幾何学的形状を有する素地テープ（例えば焼結後に縁部を除去して直線状の側部を形成できる場合）に関して：第１の主表面と第２の主表面との間の距離として定義されるそれぞれの厚さ（ｔ）；上記厚さに対して垂直な、第１又は第２の表面のうちの一方の第１の寸法として定義されるそれぞれの幅（Ｗ）；並びに上記厚さ及び上記幅の両方に対して垂直な、第１又は第２の表面のうちの一方の第２の寸法として定義されるそれぞれの長さ（Ｌ）を有する。他の考えられる実施形態では、無機性の焼結可能な材料のテープを、システム１０での処理後に焼結済みテープの一部となる無機結合剤等の無機結合剤によって、一体に保持してよい。更に他の考えられる実施形態では、例えば本明細書で開示されているように、素地テープではなく、部分的に焼結された素焼きテープを用いる等して、無機材料をそれ自体に結合させることにより、無機材料のテープを一体に保持してよい。
本明細書に記載するように、ある例示的実施形態によると、キャリアウェブ２２は、分離システム１２を通して連続テープ材料を搬送するため、特にキャリアウェブ除去ステーション２４を通して連続テープ材料を搬送するための、一次接触面を提供する、又は提供できる。換言すれば、少なくともいくつかのこのような実施形態では、キャリアウェブ２２が主に接触され、素地テープ材料２０は、実質的に接触されない状態で残され、従って接触によって生成される又は生成され得る欠陥又は傷を実質的に含まず、上記欠陥又は傷は例えば、完成品の焼結済み製品において検出可能であり得るテープの素地材料に対する、ホイール又はローラの表面による刻印による、反復する表面特徴である。他の実施形態は、本明細書で開示される技術の態様を、例えばキャリアウェブ除去ステーション２４を用いずに使用した場合等には、このような欠陥又は傷を含んでよい
ソース１６がスプールである場合、連続テープ材料は、（本明細書中で更に説明されるように）比較的低い第１の張力を有し、また連続材料が一定の低い張力に保持されている場合であっても、巻かれた状態から比較的高速で解ける傾向を有する。分離システム１２は、連続テープ材料がソース１６から解かれる速度を低減する、又は他の様式で制御若しくは制限するためのブレーキとして機能する、又は機能してよい。
少なくともいくつかのこのような例示的実施形態によると、キャリアウェブ除去ステーション２４は、ソース１６の付近かつ下流に位置決めされた張力遮断器２８と、張力遮断器２８の下流に位置決めされた剥離器３０とを含む。張力遮断器２８及び剥離器３０は、素地テープ材料を損傷することなく、キャリアウェブ２２を素地テープ材料２０から分離する。特に、張力遮断器２８は、キャリアウェブを把持して、分離システムを通る連続テープ材料の速度を整えるために、設計及び使用される。１つ以上の実施形態では、キャリアウェブ２２を素地テープ材料から分離した後、素地テープ材料２０からの分離後のキャリアウェブ２２を回収する速度を制御して、キャリアウェブ２２内、従って連続素地テープ材料２０内に一定の張力を維持する。１つ以上の実施形態では、張力遮断器２８は、素地テープ材料２０からのキャリアウェブ２２の分離を、ソース１６から入ってくる素地テープ材料２０の品質から隔離する。張力遮断器２８を用いない場合、連続テープ材料の巻きの品質のいずれの又は一部の不連続性（即ち、巻きを解く間、又は剥離器３０への供給の間にシンチングを招く恐れがある、巻きの過剰な緩さ）が、剥離器３０における張力及び速度の変動を引き起こし得る。
ある例示的実施形態によると、連続テープ材料１８は、第１の張力で張力遮断器２８に供給され、１つ以上の実施形態の張力遮断器は、連続テープ材料１８を剥離器３０へと搬送する際に、連続テープ材料１８の第１の張力より大きな第２の張力をキャリアウェブ２２に印加するための構造を有するか、又はそのように構成される。いくつかの実施形態では、第２の張力（即ち引張力）は、第１の張力より少なくとも２０％大きく、及び／又は少なくとも２５ミリニュートン（ｍＮ）、例えば少なくとも１００ｍＮ、例えば少なくとも２００ｍＮ大きい。いくつかのこのような実施形態によると、第２の張力はキャリアウェブ２２に印加されるが、素地テープ材料には全く印加されないか、又は少なくとも実質的に印加されない。１つ以上の実施形態では、素地テープ材料２０は、連続テープ材料を遮断器２８に沿って移動させる際に、第１の張力を維持する。１つ以上の実施形態では、連続テープ材料を張力遮断器２８に沿って移動させる際に、素地テープ材料は、張力を備えないか若しくは有さず、又はその自重を支持するための張力を超える張力を備えないか若しくは有さず、又は実質的にその自重を支持するための張力を超える張力、例えばその自重を支持するための張力を１ニュートン（Ｎ）未満だけ超える張力を実質的に備えないか若しくは有しない。従って、張力遮断器２８は、張力遮断器２８とソース１６との間に第１の張力ゾーン１７を生成し、また張力遮断器２８と剥離器３０との間に第２の張力ゾーン１９を生成する。第１の張力ゾーン１７においてキャリアウェブ２２に印加される張力は、第２の張力ゾーン１９においてキャリアウェブ２２に印加される張力未満である。１つ以上の実施形態では、第２の張力ゾーン１９においてキャリアウェブ２２に印加される張力（即ち引張応力）は、約２．５ポンド毎（直線）インチ（ＰＬＩ）（４４６．４５ｇ／ｃｍ）以下である。例えば、１つ以上の実施形態では、キャリアウェブ２２に印加される張力は、約２．４ＰＬＩ（４２８．５９２ｇ／ｃｍ）以下、約２．３ＰＬＩ（４１０．７３４ｇ／ｃｍ）以下、約２．２ＰＬＩ（３９２．８７６ｇ／ｃｍ）以下、約２．１ＰＬＩ（３７５．０１８ｇ／ｃｍ）以下、約２ＰＬＩ（３５７．１６ｇ／ｃｍ）以下、約１．８ＰＬＩ（３２１．４４４ｇ／ｃｍ）以下、約１．６ＰＬＩ（２８５．７２８ｇ／ｃｍ）以下、約１．５ＰＬＩ（２６７．８７ｇ／ｃｍ）以下、約１．４ＰＬＩ（２５０．０１２ｇ／ｃｍ）以下、約１．２ＰＬＩ（２１４．２９６ｇ／ｃｍ）以下、又は約１ＰＬＩ（１７８．５８ｇ／ｃｍ）以下である。１つ以上の実施形態では、第１の張力は、第２の張力の約５０％以下（例えば、約４５％以下、約４０％以下、約３５％以下、約３０％以下、又は約２５％以下）である。いくつかの実施形態では、第２の張力ゾーン１９においてキャリアウェブ２２に印加される張力（即ち引張力）は、第１の張力ゾーン１７においてキャリアウェブ２２に印加される張力より少なくとも２０％大きく、及び／又は少なくとも２５ミリニュートン（ｍＮ）、例えば少なくとも１００ｍＮ、例えば少なくとも２００ｍＮ大きい。１つ以上の実施形態では、キャリアウェブ２２に対する張力の印加によって素地テープ材料に印加される張力以外に、（わずかな）追加の張力が素地テープ材料に印加される。このような実施形態では、キャリアウェブは、キャリアウェブに対する張力の印加等によって引き伸ばされる場合があり、これは素地テープ材料に対する多少の張力を生成し、例えばここで、張力のうちの相当な部分がキャリアウェブによって支えられる。
１つ以上の実施形態では、張力遮断器２８は、素地テープ材料２０に印加される張力より大きな張力をキャリアウェブ２２に印加する。いくつかの実施形態では、張力遮断器は、連続テープ材料がソース１６から剥離器３０へと移動される際に、素地テープ材料に印加される張力の約２倍以上の張力を、キャリアウェブに印加する。いくつかの実施形態では、張力遮断器２８は、素地テープ材料２０に印加される張力より少なくとも２０％大きな、及び／又は少なくとも２５ミリニュートン（ｍＮ）、例えば少なくとも１００ｍＮ、例えば少なくとも２００ｍＮ大きな張力を、キャリアウェブ２２に印加する。直感的に理解できるように、本明細書において使用される「張力（ｔｅｎｓｉｏｎ）」は一般に、材料の長さ方向又は軸方向の引き離しを指し、本明細書中で力の単位が与えられている場合には、張力は引張力を指し、応力の単位が与えられている場合には、張力は引張応力を指し、及び／又は張力は、ポンド毎直線インチ若しくはメートル法での等量といった他の単位を与えられて、別の関連するパラメータを指す場合がある。
図４に示す実施形態では、張力遮断器２８は真空ドラム２５を含んでよい。図６に示すように、１つ以上の実施形態では、軸受ハウジング２９によって真空ドラムに接続された駆動モータ入力２７によって、真空ドラム２５を回転させて連続テープ材料を移動させる。図７に示すように、真空ドラムは、均一な分布で配置された複数の真空孔７を含む外面を含んでよい。真空孔７は、真空孔７において互いに交差する複数の軸方向溝８及び／又は径方向溝に沿って形成してよい。真空は、真空ソース（例えば真空ブロワー）を介して真空ドラム２５に供給され、これは真空孔７を通してキャリアウェブ２２を把持し、それにより、本明細書に記載されるようなキャリアウェブへの張力印加を促進する。１つ以上の実施形態では、真空孔７の分布、並びに（直径及び使用される真空力を含む）真空ドラムの構成は、キャリアウェブの幅に沿って、キャリアウェブに均一な張力を印加するか、又は上記印加を補助する。この作用及び構成により、真空ドラムは、キャリアウェブが分離システム１２を通って移動する際のキャリアウェブの（従って連続テープ材料の）速度を整える。１つ以上の実施形態では、張力遮断器は、第１の張力ゾーン１７に沿って、連続テープ材料をソースから牽引する。ソース１６から剥離器３０への素地テープ材料の送達におけるいずれの又は一部の不連続性、例えば（ソースから剥離器への搬送中にシンチングを招く恐れがある）緩い巻きは、分離プロセスに影響を及ぼさないか、又は及ぼし得ない。真空ドラム２５は、テープ材料（例えばキャリアウェブ）と真空ドラム２５との間に、張力に比例する垂直方向の力及び摩擦に加えて、結合力又は牽引力を提供し、従って、テープ材料の張力を増大させる必要なしに、結合力又は牽引力を増大させる。少なくともこの利点を理由として、出願人は、キャリアウェブから素地テープを分離するステップ中に、テープ材料とローラ（即ち真空ドラム）との間の結合力又は牽引力を制御するために真空ドラムを使用することが、特に繊細なものであり得る素地テープの形状の保護及び制御のための、独特で効果的なプロセスであると考えている。そうは言っても、本技術の態様を用いて、本明細書で開示されているような真空ドラムを使用しない分離の印、例えばローラ由来の反復的な欠陥、テープ厚さの変化、テープの長さがより短くなること等を有しないテープ等の、新規の焼結済み製品を生成してよい。
１つ以上の実施形態では、張力遮断器２８は、連続テープ材料が剥離器３０へと搬送されるに従って、第２の張力ゾーン１９に沿って、連続テープ材料の（より詳細には、キャリアウェブの、又は主にキャリアウェブの）張力を増大させる。図４に示す実施形態では、分離システム１２は、キャリアウェブに対する張力を維持するための荷重コントローラ２１を含む。１つ以上の実施形態では、荷重コントローラ２１は、張力遮断器２８に対する取り込み用リール２６の速度を調整するためにも使用される。
１つ以上の実施形態では、剥離器３０は、張力遮断器２８の下流に配置され、図８に示すように、キャリアウェブ２２を巻き戻し方向Ａに配向し、素地テープ材料２０を、巻き戻し方向Ａとは異なる下流処理方向Ｂに配向する。１つ以上の実施形態では、巻き戻し方向Ａと上記下流処理方向とは、約９０°超（例えば９５°以上、１００°以上、１１０°以上、又は役１２０°以上）である角度Ｃを形成する。
１つ以上の実施形態では、剥離器３０は、先端３１として示されている角度Ｃの頂点又は頂点付近等において、素地テープ材料内に分離線を生成するための、鋭利なナイフ又はエッジを含む。１つ以上の実施形態では、鋭利なナイフ又はエッジは、図８に示すように、先端３１の直前又は先端３１の付近において、素地テープ材料内に分離線を生成するものの、キャリアウェブ内には生成しない。１つ以上の実施形態では、上記先端は、約０．０５インチ（１．２７ｍｍ）以下（例えば、約０．０４インチ（１．０１６ｍｍ）以下、約０．０３５インチ（０．８８９ｍｍ）以下、約０．０３１２５インチ（０．７９３７５ｍｍ）以下、約０．０３インチ（０．７６２ｍｍ）以下、又は約０．０２５インチ（０．６３５ｍｍ）以下）の半径を有する。
連続テープ材料が先端３１を通過する際、先端３１は、キャリアウェブ２２を素地テープ材料２０から分離する。１つ以上の実施形態では、先端３１は、キャリアウェブを巻き戻し方向Ａに配向し、かつ素地テープ材料を下流処理方向Ｂに配向する前に、キャリアウェブ２２を素地テープ材料２０から分離する。１つ以上の実施形態では、先端３１は、キャリアウェブ２２を巻き戻し方向Ａに配向し、かつ素地テープ材料２０を下流処理方向Ｂに配向するのと同時に、キャリアウェブ２２を素地テープ材料２０から分離する。
図４に示すように、分離システム１２は、分離されたキャリアウェブ２２を回収するための取り込み用リール２６を含む。図示されている実施形態では、任意のアイドルローラ２３を用いて、キャリアウェブ２２の張力を更に制御及び維持できる。１つ以上の実施形態では、分離システムを通して連続テープ材料をより多く搬送するに従って、ソース１６の直径が減少して取り込み用リール２６の直径が増大する際に、キャリアウェブの張力を制御及び維持するために、センサ１５も使用してよい。
支持ウェブ除去ステーションの別の態様は、２つの材料（例えば素地テープ材料及びキャリアウェブ）を分離するための方法に関する。１つ以上の実施形態では、上記方法は：連続テープ材料１８を張力遮断器２８に供給するステップ；張力遮断器を用いて素地テープ材料２０に印加される張力より高い張力を、キャリアウェブ２２に印加するステップ；及び本明細書に記載されているように、巻き戻し方向に移動するようにキャリアウェブを配向し、上記巻き戻し方向とは異なる下流処理方向に素地テープ材料を配向するステップを含む。１つ以上の実施形態では、上記方法は：キャリアウェブを巻き戻し方向に配向し、かつ素地テープ材料を下流処理方向に配向する前に、キャリアウェブを素地テープ材料から分離するステップを含む。１つ以上の実施形態では、上記方法は：キャリアウェブを巻き戻し方向に配向し、かつ素地テープ材料を下流処理方向に配向するのと同時に、キャリアウェブを素地テープ材料から分離するステップを含む。上で教示されているように、本方法の実施形態は、真空ドラムに接触するキャリアウェブを有する。他の実施形態では、テープ材料は、テープの両側にキャリアウェブを有してよく、また分離ステーションの要素は、両方のキャリアウェブを除去するために、反復させ、使用できる。
１つ以上の実施形態では、本方法は、素地テープ材料に張力を全く、又はほとんど全く、又は（上で開示されているように）ごくわずかしか、印加しないことを含む。１つ以上の例示的実施形態では、上記方法は、連続テープ材料が第１の張力ゾーン１７に沿ってソース１６から張力遮断器２８に移動する際に、素地テープ材料に張力を全く、又はほとんど全く、又はごくわずかしか、印加しないことを含む。１つ以上の例示的実施形態では、上記方法は、連続テープ材料が第２の張力ゾーン１９に沿って張力遮断器２８から剥離器３０に移動する際に、素地テープ材料に張力を全く、又はほとんど全く、又はごくわずかしか、印加しないことを含む。１つ以上の実施形態では、上記方法は、連続テープ１８が（第１の張力ゾーンに沿って）ソース１６から張力遮断器２８に、そして（第２の張力ゾーンに沿って）剥離器３０に移動する際に、素地テープ材料２０に張力を全く、又はほとんど全く、又はごくわずかしか、印加しないことを含む。１つ以上の実施形態では、上記方法は、（分離システム１２に沿ったいずれの点において）素地テープ材料２０に印加される張力の少なくとも２倍大きな張力をキャリアウェブ２２に印加することを含む。低い弾性を有するキャリアウェブを選択することにより、テープ材料に印加される張力の大部分をキャリアウェブに支えさせるのを促進できる。
１つ以上の実施形態では、上記方法は、キャリアウェブ２８に対する張力の印加によって素地テープ材料に印加される張力以外の更なる張力を、素地テープ材料に印加しないことを含む。このような実施形態では、上述のようなキャリアウェブに対する張力の印加によってキャリアウェブを引き伸ばすことができ、これは、素地テープ材料に対するある程度の張力を生成する。１つ以上の例示的実施形態では、上記方法は、連続テープ材料が第１の張力ゾーン１７に沿ってソース１６から張力遮断器２８へと移動する際に、素地テープ材料に更なる張力を印加しないことを含む。１つ以上の例示的実施形態では、上記方法は、連続テープ材料が第２の張力ゾーン１９に沿って張力遮断器２８から剥離器３０へと移動する際に、素地テープ材料に更なる張力を印加しないことを含む。１つ以上の実施形態では、上記方法は、連続テープ１８が（第１の張力ゾーンに沿って）ソース１６から張力遮断器２８に、そして（第２の張力ゾーンに沿って）剥離器３０に移動する際に、素地テープ材料２０に更なる張力を印加しないことを含む。
１つ以上の実施形態では、２つの材料（即ち素地テープ材料及びキャリアウェブ）を分離するための上記方法は：連続テープ材料を張力遮断器に供給して、第１の張力をキャリアウェブに印加するステップ；第１の張力より大きな第２の張力をキャリアウェブに印加するステップ；及び巻き戻し方向に移動するようにキャリアウェブを配向し、上記巻き戻し方向とは異なる下流処理方向に素地テープ材料を配向するステップを含む。１つ以上の実施形態では、第１の張力を印加するステップは、本明細書で開示されるように、張力を全く又はほとんど印加しないことを含む。１つ以上の実施形態では、第１の張力を印加するステップは、連続テープ材料が第１の張力ゾーンに沿ってソース１６から張力遮断器２８へと移動する際に、キャリアウェブに張力を全く又はほとんど印加しないことを含む。１つ以上の実施形態では、第２の張力は約２．５ＰＬＩ（４４６．４５ｇ／ｃｍ）以下である。例えば、１つ以上の実施形態では、キャリアウェブ２２に印加される張力は、約２．４ＰＬＩ（４２８．５９２ｇ／ｃｍ）以下、約２．３ＰＬＩ（４１０．７３４ｇ／ｃｍ）以下、約２．２ＰＬＩ（３９２．８７６ｇ／ｃｍ）以下、約２．１ＰＬＩ（３７５．０１８ｇ／ｃｍ）以下、約２ＰＬＩ（３５７．１６ｇ／ｃｍ）以下、約１．８ＰＬＩ（３２１．４４４ｇ／ｃｍ）以下、約１．６ＰＬＩ（２８５．７２８ｇ／ｃｍ）以下、約１．５ＰＬＩ（２６７．８７ｇ／ｃｍ）以下、約１．４ＰＬＩ（２５０．０１２ｇ／ｃｍ）以下、約１．２ＰＬＩ（２１４．２９６ｇ／ｃｍ）以下、又は約１ＰＬＩ（１７８．５８ｇ／ｃｍ）以下である。１つ以上の実施形態では、第１の張力は、第２の張力の約５０％以下（例えば約４５％以下、約４０％以下、約３５％以下、約３０％以下、又は約２５％以下）である。
１つ以上の実施形態では、上記方法は、素地テープ材料をキャリアウェブ２２から分離した後に、（焼結ステーションに関連して本明細書中で更に詳細に記載されるように）素地テープ材料を少なくとも部分的に焼結するステップを含む。１つ以上の実施形態では、上記方法は、キャリアウェブ２２を素地テープ材料２０から分離した後に、キャリアウェブ２２を取り込み用リール２６上に巻き取るステップを含む。１つ以上の実施形態では、上記方法は、第２の張力ゾーンに沿って、上記キャリアウェブが取り込み用リール上に巻き取られるまで、キャリアウェブ２２上の張力を連続的に維持するステップを含む。
結合剤除去ステーション
図３に関して上述したように、システム１０は、結合剤材料を素地テープ２０から除去するよう構成された加熱ステーションを含み、上記素地テープ２０は、少なくともいくつかの実施形態では、焼結ステーションとは別にアクティブに独立して加熱される。本明細書で開示されるような素焼きテープの焼成を伴うもの等の他の実施形態では、加熱ステーションは存在しなくてもよい。出願人は、結合剤の除去専用のステーションを、焼結炉内のヒータとは独立した、それ自体の制御可能な熱源を用いてアクティブに加熱することにより、結合剤除去プロセスをより良好に制御でき、素地テープの結合剤中の揮発性物質の燃焼の可能性が低減され、これは特に、幅広の素地テープ（例えば、少なくとも５ｍｍ、少なくとも１０ｍｍ、少なくとも３０ｍｍ、少なくとも５０ｍｍ）にとって有益である。他の実施形態は、本明細書で開示される、パッシブに加熱される結合剤除去ステーションを含み、上記ステーションは、隣接する焼結炉から放出される熱を使用する。
ある例示的実施形態によると、図３に示すように、結合剤除去ステーション３４は、分離ステーション１２から素地テープ２０を受承し、次に素地テープ２０は、結合剤除去ステーション３４を通って前進する。ここで図９を参照すると、システム１０の結合剤除去ステーション３４の詳細図が、更に詳細に図示及び説明されている。
上述のように、素地テープ２０は、本明細書で開示されているような、有機結合剤等の結合剤によって結合された無機材料の粒体を含む。結合剤除去ステーション３４は、素地テープ２０を受承し、結合剤を化学的に変化させること、及び／又は無機材料の粒体を残して結合剤を素地テープ２０から除去することによって、素地テープ２０を焼結のために準備し、これにより、自立型非結合テープ３６が形成され、これは、以下で更に詳細に記載されるように、焼結ステーション３８に向かって処理方向１４に移動させることができる。ある例示的実施形態によると、ある瞬間（即ち時間的に一瞬）において、素地テープ２０は同時に、ステーション３４に向かって、ステーション３４内へ、ステーション３４を通って、ステーション３４内で、ステーション３４に隣接して、及び／又はステーション３４から離れるように、延在する。従って、理解されるように、システム１０内で処理されるテープ材料は、テープ材料が結合剤除去ステーション３４を通過する際、非結合テープ３６に連続的に接続された素地テープ２０を同時に含む。
ある例示的実施形態によると、素地テープ２０の結合剤は、ポリマー結合剤であってよく、上記結合剤は化学的に変化し、及び／又は結合剤を加熱して結合剤を燃焼若しくは炭化させることによって素地テープ２０から除去される。ある例示的実施形態によると、結合剤除去ステーション３４は、無機材料の粒体を焼結することなく、素地テープ２０の第１の部分から、重量で少なくともほとんどの有機結合剤を炭化又は燃焼させ、これは、ステーション３４における結合剤除去前の素地テープと、素地テープ形成前の無機材料とを計量し、続いて結合剤除去ステーション３４の動作後に非結合テープ３６を計量し、これらの差を比較することによって測定できる。結合剤の残部、例えば炭素が残っている場合、出願人は、これに続いて更に高い温度で焼結することによって、これらの残部を概ね除去できると考えている。他の考えられる実施形態では、焼結前に結合剤除去ステーションにおいて素地テープに送達された別の材料（例えば触媒、ガス）と化学的に反応するよう選択された材料から形成されたもの等の結合剤を、化学的に除去できる。更に他の考えられる実施形態では、結合剤は、焼結前のステーションにおいて、蒸発又は気化させて、素地テープ２０からガスとして放出できる。
引き続き図９を参照すると、ある例示的実施形態によると、結合剤除去ステーション３４は、素地テープ２０が結合剤除去ステーション３４と接し、（例えば：素地テープ２０の、焼結されることになる無機材料ではない部分の重量を、５０％超、例えば７０％超、例えば９０％超だけ低減することによって；素地テープ２０の全体の重量を、３０％超、例えば５０％超だけ低減することによって）非結合テープ３６を形成する際に、素地テープ２０から有機結合剤の少なくともほとんどを炭化又は燃焼させるための、アクティブヒータ５１２０を備える。アクティブヒータ５１２０は、素地テープ２０に熱エネルギを提供して、結合剤をバーンアウトさせる。いくつかの実施形態では、ヒータ５１２０は、誘導性若しくは抵抗性加熱素子といった電子加熱素子であるか、又はこれを含む。他の実施形態では、ヒータ５１２０は、ガス加熱素子といった燃焼加熱素子であるか、又はこれを含む。更に他の実施形態では、ヒータ５１２０は、マイクロ波及び／若しくはレーザ若しくは他の加熱素子であるか、又はこれを含む。このような加熱素子は、焼結ステーション３８でも使用できるが、本明細書で開示されるような様々な温度まで加熱を行う。
ある例示的実施形態によると、結合剤除去ステーション３４のアクティブヒータ５１２０は、ゾーン５１２０Ａ、５１２０Ｂ、５１２０Ｃ、５１２０Ｄ等の加熱ゾーンを含み、これにより、素地テープ２０が結合剤除去ステーション３４を通って前進する際に、素地テープ２０が受ける熱エネルギの量が増大する。いくつかの実施形態では、素地テープ２０が受ける熱エネルギの量は、非線形様式で増大し、例えば初めは結合剤が崩壊して燃焼可能なガス状副産物を放出する際にゆっくりと増大し、続いて素地テープ２０に着火する可能性が低下する際に、より速く増大する。この高温ゾーンのアプローチ、より具体的には非線形アプローチは、システム１０等の製造ラインを一定の速度で移動できる、本明細書で開示されるようなテープの焼結のために特に有用であり得る。ある例示的実施形態によると、結合剤除去ステーション３４内で素地テープ２０が経験する温度は、少なくとも２００℃、例えば少なくとも２５０℃、及び／又は素地テープ２０が担持する無機粒体の焼結温度未満、例えば１２００℃未満、例えば９００℃未満であってよい。考えられる実施形態では、本明細書で開示される少なくともいくつかの材料に関して、結合剤除去ステーション３４は、少なくともある程度まで、テープの無機材料を焼結でき、例えば恐らく、個々の粒体を互いに結合させ、これにより、テープの引張強度を上昇させることができる。
ある例示的実施形態によると、結合剤除去ステーション３４は、素地テープ２０が結合剤除去ステーション３４を通って前進する際に、素地テープ２０の上及び／又は下（例えば上及び下）に対して、ガスを吹き付ける、及び／又はガスを引き込む。いくつかの実施形態では、ヒータ５１２０は、高温空気の流れを提供して、プレナムから壁を通るノズルのアレイを通して、又は多孔質壁部材料を通して送達できる熱エネルギの一部又は全てを素地テープ２０に伝達できる。他の実施形態では、ガスの流れは、結合剤除去ステーション３４に隣接するファン又はポンプ、例えば図９に示すファン５１２２によって促進される。加圧ガスのタンクを、テープ上に吹き付けられるガスを供給するためのソースとして使用してもよい。いくつかの実施形態では、上記ガスは空気である。他の実施形態では、上記ガスは、アルゴン等の不活性ガスである。
いくつかの実施形態では、ガスは、素地テープ２０の上側及び下側の両方に対して吹き付けられる及び／又は引き込まれるが、他の実施形態では、ガスは上側又は下側のみに対して配向される。いくつかのこのような実施形態では、素地テープ２０は、気体軸受及び／又は下層の表面によって直接支持され、この表面に対して移動する。例えば素地テープ２０は、ステンレス鋼製の表面等の下層の表面に沿って摺動し、接触してよい。いくつかの実施形態では、上記ガスは、テープ上に吹き付けられる又は引き込まれる前に、室温を超える温度、例えば少なくとも１００℃まで加熱され、出願人は、この温度が、素地テープ２０のサーマルショックの防止を補助できることを発見しており、これは、得られる焼結済み材料の特性に影響を及ぼし得、例えば表面の不規則性及び応力の集中の部位の個数が少ないことにより、強度又は平坦性の上昇を提供する。
ガス、特に空気、又は酸素を含有するガスを、素地テープ２０上にアクティブに吹き付ける、又は引き込むことは、当業者にとって直感的なものではない場合がある。というのは、酸素は、テープの着火を刺激及び促進すると予測でき、これが、テープ２０がステーション３４を通過する際に、素地テープ２０の形状を歪ませ得る、及び／又は素地テープ２０の品質を損ない得るためである。しかしながら、出願人は、結合剤除去ステーション３４を通して素地テープ２０を搬送する際、いくつかの実施形態では空気を含むガスを、素地テープ２０上に吹き付ける及び／又は引き込むことにより、実際には、テープが着火しないようにすることを補助することを発見した。例えば、出願人は、結合剤は、結合剤除去ステーション３４によって、着火することなく除去される及び／又は炭化させられるものの、空気を素地テープ２０上に吹き付けない場合、同一の速度でステーション３４を通して移動すると、テープは着火することを発見した。出願人は、素地テープ２０が着火するリスクは：結合剤除去ステーション３４を通して素地テープ２０をよりゆっくりと移動させること；高温ゾーン５１２０Ａ、５１２０Ｂ、５１２０Ｃ、５１２０Ｄを更に離間させること；結合剤中に難燃剤を使用すること；及び結合剤除去ステーション３４の換気を増大させること；並びに／又はこれらの技術の組み合わせによっても、低減及び／又は排除できると考えている。
素地テープ２０及び／又は非結合テープ３６上にガスをアクティブに吹き付ける及び／又は引き込むことができるが、出願人は、ガスがどのように流れるかに応じて、非結合テープ３６が特に、振動及び／又は面外の曲げによる損傷を受けやすい場合があることを発見した。従っていくつかの実施形態では、結合剤除去ステーション３４を通って流れるガスは、層流である、及び／又は層流を含む。空気の流れは拡散してよく、及び／又は非結合テープ３６へと配向されなくてよい。いくつかの実施形態では、ガスのソース又はモチベータ（例えばファン、ポンプ、加圧供給源）は、結合剤除去ステーション３４を通して、例えば通路５１２８（図１０を参照）を通して、少なくとも１リットル／分のガスを送達する。
いくつかの実施形態によると、素地テープ２０は、結合剤除去ステーション３４を通って、垂直ではなく水平に前進する。テープを水平に配向すると、例えば「煙突効果」（この場合、高温のガスが結合剤除去ステーション３４を通って上昇し、あまりに多くの空気を引き込み、非結合テープ３６を振動させる）を低減すること等によって、結合剤除去ステーション３４を通る空気流の制御を補助できる。他の考えられる実施形態では、空気ポンプ、ファン、及び周囲環境の空気の条件（例えば高い温度）は、結合剤除去ステーション３４を通して素地テープ２０を水平に配向することなく、煙突効果を相殺及び／又は制御する。
ある例示的実施形態によると、非結合テープ３６は、素地テープ２０がステーション３４を通って前進する際、正の長さ方向張力下にある。素地テープ２０の張力は、素地テープ２０が、更なる処理のために、製造システムの別のステーション、例えば焼結ステーション３８内へと移動する場合等に、素地テープ２０を平坦な配向に保持するのを補助できる。結合剤を用いない場合（例えばステーション３４内での結合剤の除去に続いて）、非結合テープ３６は、素地テープ材料２０より弱くてよく、例えば、半分以下、１／４以下等、より低い極限引張強度を有する。ある例示的実施形態によると、非結合テープ３６の長さ方向の張力（即ち引張応力）は、断面１ｍｍ２あたり５００重量グラム未満である。出願人は、素地テープ２０が非結合テープ３６より大幅に曲がりやすく、従って素地テープ２０が破断しない最小曲げ半径は、ＡＳＴＭ規格（Ｅ２９０を参照）によって測定した場合に、非結合テープ３６の最小曲げ半径の半分未満（例えば１／４未満、１／８未満）である。このＡＳＴＭ規格では、曲げ半径は、素地テープ２０の各部分を破断させることなく円筒の周りで曲げることができる、最小内側半径である。
少なくともいくつかの実施形態では、結合剤除去ステーション３４を通した処理の後、非結合テープ３６は、非結合テープ３６の無機材料を少なくとも部分的に焼結して焼結済みテープ４０を形成する（以下で詳細に記載される）焼結ステーション３８内に移動する。従って、連続処理に関して、ある瞬間において、素地テープ２０は、非結合テープ３６によって焼結済みテープ４０に連続的に接続される。
いくつかのこのような実施形態では、結合剤除去ステーション３４は焼結ステーション３８に近接しており、これらの間の距離は１０ｍ未満であり（例えば、結合剤除去ステーション３４の出口開口と焼結ステーション３８の入口開口１０６（図１２を参照）との間が、１０ｍｍ未満、２．５ｃｍ未満、５ｃｍ未満、１０ｃｍ未満、２５ｃｍ未満、１００ｃｍ未満、５ｍ未満等であり）、これにより、非結合テープ３６がステーション３４とステーション３８との間の空隙で経験し得るサーマルショックが軽減される。このサーマルショックは、得られる焼結済み材料の特性に影響を及ぼし得、例えば表面の不規則性及び応力の集中の部位の個数が少ないことにより、強度又は平坦性の上昇を提供する。考えられる実施形態では、結合剤除去ステーション３４は、焼結ステーション３８に直接接触して隣接しており、及び／又はこれと共通のハウジングの下にあるが、少なくともいくつかのこのような実施形態では、中間通気孔が、煙霧、又は結合剤除去の他の副産物を取り除く。
ここで図１０を参照すると、結合剤除去ステーション３４は、通路５１２８を画定する壁部５１２６を含み、この通路５１２８は、通路５１２８の対向する端部に入口開口５１３０及び出口開口５１３２を有する。上記通路は、入口開口５１３０と出口開口５１３２との間の長さＬを有し、これはいくつかの実施形態では、少なくとも５ｃｍ、例えば少なくとも１０ｃｍ、及び／又は１０ｍ以下である。ある例示的実施形態によると、出口開口５１３２及び／又は入口開口５１３０は細長く、例えば高さＨ及び高さＨに対して垂直な幅を有し、ここで高さＨは、幅Ｗの半分未満、例えば幅Ｗの１／５未満、例えば幅Ｗの１／１０未満である。いくつかのこのような実施形態では、高さＨは、５ｃｍ未満、例えば２ｃｍ未満、例えば１ｃｍ未満であり、及び／又は少なくとも処理対象の素地テープ２０の厚さより大きく、少なくとも本明細書で開示される素地テープの厚さより大きく、例えば少なくとも２０μｍより大きい。出願人は、１つ以上の狭い開口を有することにより、入口開口５１３０及び出口開口５１３２におけるガス（例えば周囲環境の空気流）の循環を制限することによって、結合剤除去ステーション３４の性能が改善されることを発見した。いくつかの実施形態では、通路５１２８は直線であるが、他の実施形態では、上記通路は緩やかに湾曲し、例えば１ｍより大きな曲率半径を有し、この場合、テープの湾曲及び対応する曲率は、テープの成形及び平坦化を補助できる。
図１１を参照すると、テープを処理する方法５２１０は、製造システム（例えば、本明細書で開示される結合剤除去ステーション３４又は他の製造システム）を通ってテープを前進させるステップ５２１２を含み、例えばここで、テープは、結合剤によって結合された無機材料の粒体を有する第１の部分（素地テープ２０）を含む。上記方法は更に、結合剤を化学的に変化させること、及び／又は結合剤をテープの第１の部分から除去し、無機材料の粒体を残すことにより、テープの第２の部分を形成することによって、テープの第２の部分（例えば非結合テープ３６）を製造システムのステーションにおいて形成することにより、テープを焼結のために準備するステップ５２１４を含む。
いくつかのこのような実施形態では、テープを焼結のために準備するステップ５２１４は更に、無機材料の粒体を同時に焼結しながら、又は焼結せずに、（例えば上述のように）テープの第１の部分から結合剤の少なくともほとんどを炭化又は燃焼させることを含む。いくつかの実施形態では、製造システムのステーションは、第１のステーションであり、処理の方法５２１０は更に、第２のステーションにおいてテープの第２の部分を受承するステップ５２１８、並びに第２のステーションのテープの第２の部分の無機材料を少なくとも部分的に及び／又は更に焼結して、テープの第３の部分を形成するステップ５２２０を含む。
いくつかの実施形態では、処理の方法５２１０は更に、テープを前進させるステップ５２１２の際にテープの第２の部分に正の張力を印加することを含む。いくつかのこのような実施形態では、正の張力の印加は、テープの第２の部分の長さ方向の張力（即ち引張応力）が、断面１ｍｍ２あたり５００重量グラム未満となるようなものである。いくつかの実施形態では、処理の方法５２１０は更に、テープを焼結のために準備するステップ５２１４の間に、テープ上にガスを吹き付ける、及び／又は引き込むことを含む。いくつかの実施形態では、テープを前進させるステップ５２１２は更に、ステーションを通してテープを水平に前進させること、並びに／又はテープを気体軸受及び／若しくは下層の表面によって直接支持し、テープをこの表面に対して及び／若しくは開口５１２８に対して移動させるステップを含む。
結合剤の除去の例
出願人は、結合剤除去ステーション３４に類似した結合剤バーンアウト炉を用いて、焼結前に素地テープから結合剤を除去した。一例として、素地テープは、幅約４２ｍｍ及び厚さ約２５μｍのリボンを形成する、ポリマー結合剤が装入されたテープキャストジルコニアセラミック粒体であった。この素地テープを、水平６高温ゾーン型結合剤バーンアウト炉を通して、２０インチ（５０．８ｃｍ）／分で供給した。結合剤バーンアウト炉は、入口において３２５℃に設定され、出口の４７５℃まで、他の４個の高温ゾーンは、０～２５℃の増分で温度が段階的に上昇する。０～２５０℃の約７．５リットル／分の空気流も提供した。この空気流は、結合剤バーンアウト炉の両側の間で分割された。炉は長さ３６インチ（９１．４４ｃｍ）であり、１８インチ（４５．７２ｃｍ）の高温ゾーンを有していた。
焼結ステーション
図１２～図２０を参照すると、焼結ステーション３８が更に詳細に図示及び説明されている。一般に、結合剤除去ステーション３４内で結合剤材料を素地テープ２０から除去した後、非結合テープ３６は焼結ステーション３８内に移動する。
少なくとも１つの具体的実施形態では、焼結ステーション３８は焼結炉１００を含む。焼結炉１００は断熱ハウジング１０２を含む。一般に、断熱ハウジング１０２は、入口開口１０６として示されている入口と、出口開口１０８として示されている出口との間に、焼結炉１００を通って延在するチャネル１０４を画定する、複数の内壁を含む。結合剤除去ステーション３４は入口開口１０６に隣接して配置され、これにより、素地テープ材料２０は、上述のように結合剤除去ステーション３４を通過して、非結合テープ材料３６を生産する。非結合テープ材料３６は、入口開口１０６内へ移動し、チャネル１０４を通過する。チャネル１０４内にある間に、（以下で更に詳細に説明される；様々なタイプの加熱素子に関して上述した）ヒータによって生成された熱が、非結合テープ３６の焼結を引き起こして焼結済みテープ４０を形成し、焼結済みテープ４０は、図３に示すような更なる処理又は取り込みのために、出口開口１０８を通過して外に出る。非結合テープ３６が焼結中に曝露される温度プロファイルに応じて、テープ４０は、焼結炉１００を出ると、完全に焼結されていてよく、又は部分的に焼結されていてよい。テープ４０が部分的に焼結されているか完全に焼結されているかにかかわらず、テープ４０の多孔率は、炉１００内で発生する焼結により、素地テープ２０の多孔率未満となる。同様に、いくつかの実施形態では、テープ４０の幅は素地テープ２０の幅未満である。いくつかのこのような実施形態、及び更に他の実施形態では、テープ４０の厚さ、幅及び／又は長さが素地テープ２０の厚さ未満となるように、焼結中に非結合テープ３６の収縮を制御してよい。
図１２において確認できるように、また個別の片をベースとした典型的な焼結システムとは対照的に、非結合テープ３６は、炉１００を完全に通って延在する、材料の連続した長さである。この構成では、非結合テープ３６の単一の連続した長さが、入口１０６に入り、チャネル１０４を通り、出口１０８から出るように延在する。理解されるように、非結合テープ３６は炉１００を通して連続しているため、その左側縁部、その右側縁部、及びその中心線（例えば、上記左側縁部及び上記右側縁部に対して平行かつこれらから等距離に位置する長手方向の線）もまた、入口１０６と出口１０８との間の炉１００を通る全距離にわたって延在する、又は延在してよい。参考までに、図１４は、焼結炉１００を出た後の上述の縁部を、縁部１３０及び１３２として示す。連続テープ３６と炉１００との間のこの関係は、本明細書に記載のロール・ツー・ロール焼結プロセスに固有のものであると考えられ、焼結のためのトンネルキルン処理（この処理では、材料の個別の片が、セッターボードで支持された炉を通って移動し、上記セッターボードは、焼結中の片を共に炉を通って移動する）の物理的構成とは異なる。例えばいくつかの実施形態では、テープは、炉１００のチャネル１０４を通って、１つ以上の表面（例えば下側表面１２６）に対して及び／又はこれに沿って摺動し、セッター又はコンベアで運ばれないため、セッター、静止摩擦又は動摩擦、並びに接着に関連する、上記テープに対する結合及び上記テープの接着の摩耗を低減できる。
上述のように、出願人は、チャネル１０４の、及び／又はチャネル１０４内の非結合テープ３６の高いレベルの水平度により、焼結中のテープ３６に対する乱流空気流の影響が低減されることを発見した。図１２に示すように、チャネル１０４、入口１０６、及び出口１０８は、略水平な平面内にある。具体的実施形態では、チャネル１０４、入口１０６及び出口１０８の中心軸によって画定される経路は、略水平な平面、及び／又は（例えば少なくとも１ｍの曲率半径を有する）緩やかな湾曲若しくは曲線を画定する。同様に、このような実施形態では、非結合テープ３６はまた、チャネル１０４内の、略水平な平面及び／又は緩やかな湾曲若しくは曲線内にあってもよい（例えば図１３に示すテープ３６の上側表面１２４及び／又は下側表面１２６は、略水平な平面内にある）。本明細書中で使用される場合、テープ３６の、チャネル１０４、入口１０６及び出口１０８によって画定される略水平な平面は、水平基準平面に対して１０°以内の角度を形成するものである。他の具体的実施形態では、チャネル１０４、入口１０６及び出口１０８、並びに／又はチャネル１０４内のテープ３６は、更に水平な平面、例えば水平基準平面に対して３°以内の角度を形成する平面、より具体的には水平基準平面に対して１°以内の角度の平面内にある。他の実施形態では、チャネル１０４がこのように配向されていない場合、対応する焼結済みテープは、例えばチャネル１０４を通る空気流が乱流であれば、「煙突効果」又は不規則な加熱に関連する印（例えばうねる表面の円丘又は隆起）を有し得る。
システム１０のテープ材料がシステム１０を通過する間に曝露される乱流空気流を更に制御又は制限するために、テープ２０及び３６が結合剤除去ステーション３４及び焼結ステーション３８を通過する際に、テープ材料（例えば結合剤除去ステーション内の素地テープ材料２０、及び焼結ステーション内の非結合テープ材料３６）を略水平位置に維持するような様式で、結合剤除去ステーション３４を焼結ステーション３８に対して位置決めしてよい。このような実施形態では、焼結用チャネル１０４の水平な位置決めと同様に、結合剤除去ステーション３４もまた、略水平な位置に配向され、又は配向でき、例えばここで、開口１１６、１１８は、水平の１０°以内の線をその間に形成するように位置合わせされる。
このような実施形態では、結合剤除去ステーション３４は、結合剤バーンアウト炉１１０を含む。結合剤バーンアウト炉１１０は断熱ハウジング１１２を含む。一般に、断熱ハウジング１１２は複数の内壁を含み、これらは、入口開口１１６と出口開口１１８との間で結合剤バーンアウト炉１１０を通って延在するチャネル１１４を画定する。
図１２に示すように、結合剤バーンアウト炉１１０を参照すると、チャネル１１４、入口１１６、及び出口１１８は、略水平な平面内にある。具体的実施形態では、チャネル１１４、入口１１６及び出口１１８の中心軸によって画定される経路は、略水平な平面を画定する。同様に、このような実施形態では、素地テープ２０はまた、チャネル１１４内の、略水平な平面内にあってもよい。本明細書中で使用される場合、素地テープ２０の、並びにチャネル１１４、入口開口１１６及び出口開口１１８の、略水平な平面は、水平基準平面に対して１０°以内の角度を形成するものである。他の具体的実施形態では、チャネル１１４、入口開口１１６及び出口開口１１８、並びに／又はチャネル１１４内の素地テープ２０は、更に水平な平面、例えば水平基準平面に対して３°以内の角度、を形成する平面、より具体的には水平基準平面に対して１°以内の角度の平面内にある。更に他の実施形態では、これらの特徴部分はこのように水平に位置合わせされていなくてもよい。
素地テープ２０及び非結合テープ３６の、それぞれ結合剤バーンアウト炉１１０及び焼結炉１００内における水平度を維持することに加えて、非結合テープ３６が結合剤バーンアウト炉１１０から焼結炉１００へと移行する際に非結合テープ３６が水平位置を維持するように、結合剤バーンアウト炉１１０（結合剤除去ステーションとも呼ばれる）及び焼結炉１００を互いに対して位置合わせする。出願人は、この移行点において、非結合テープ３６が様々な力（例えば乱流空気流によって引き起こされる力）による変形又は破損を特に受けやすいことを発見した。これは、有機結合剤のほとんどを除去すると、非結合テープ３６の非焼結済み無機粒体が比較的弱い力（例えばファンデルワールス力、静電気的な相互作用、少量の残留した有機結合剤、隣接する粒子間の摩擦相互作用／係合、結合剤中に担持された低いレベルの無機物、可塑化剤、液体ビヒクル、場合によっては何らかの粒子間結合等）によって一体に保持され、従って、非結合テープ３６と相互作用する乱流空気流によって引き起こされるもの等の比較的弱い力でさえ、変形又は破損を引き起こし得るためである。
よって図１２に示すように、乱流空気流を制限するために、結合剤バーンアウト炉１１０のチャネル１１４は、焼結炉１００のチャネル１０４と垂直方向に位置合わせされる。焼結炉１００及び結合剤バーンアウト炉１１０を通るテープ経路に続いて、素地テープ２０は、（図３に示す）入力ロールから結合剤バーンアウト炉入口１１６へ、そして結合剤バーンアウト炉チャネル１１４を通って結合剤バーンアウト炉出口１１８から出るように、水平方向に移動する。チャネル１１４内にある間に、炉１１０のヒータによって生成された熱が、素地テープ２０の有機結合剤材料の少なくとも一部分を化学的に変化させ、及び／又は除去し、これは「バーンアウト」と呼ばれる。更に、結合剤バーンアウト炉１１０及び焼結炉１００の相対的な位置決めは、上述のような水平位置又は概ね水平な位置を保っている間に、非結合テープ３６が全て結合剤バーンアウト炉１１０から焼結炉１００内へと移動するようなものである。よって、チャネル１０４とチャネル１１４との間の垂直方向の位置合わせにより、少なくともいくつかの実施形態では、非結合テープ３６は、テープ材料が炉１００及び１１０の両方を通過する際、略同一の水平な平面内に留まる（即ち炉１１０と炉１００との間で上又は下方向に変位しない）。
出願人は、水平な結合剤除去及び／又は水平な焼結の便益は、テープ材料の幅が増大するに従って更に重要となると判断している。というのは、テープ材料は幅が広いほど、空気流の乱流による変形を受けやすいためである。よって出願人は、焼結炉１００及び／又は結合剤バーンアウト炉１１０の水平な配置により、従来のシステムを用いて達成できないと考えられていた、有意な変形又は破損のない、幅がより広い及び／又はより長い焼結済みテープ材料の生産が可能となると考えている。
図１３及び図１４を参照すると、結合剤バーンアウト炉１１０、焼結炉１００並びに炉内のテープ材料（例えば、素地テープ２０及び非結合テープ３６）の水平な位置決めに加えて、出願人は、乱流空気流を、焼結用チャネル１０４に比較的小さな高さ寸法（これは非結合テープ３６に対する比較的小さなクリアランスに関連する）を提供することによって制限できることも発見した。出願人は、チャネル１０４内の超高温空気によって発生し得る乱流空気流を、熱勾配が生じ得、そして上記熱勾配が空気を移動させ得る領域の容積を低減することによって、制限できることを発見した。
図１３及び１２に示すように、チャネル１０４は、水平で全体として上方を向いた表面１２０によって少なくとも部分的に画定され、上記表面１２０は、チャネル１０４の下側表面の少なくとも一部分を画定する。同様に、チャネル１０４は、水平で全体として下方を向いた表面１２２によっても、少なくとも部分的に画定され、上記表面１２２は、チャネル１０４の上側表面の少なくとも一部分を画定する。Ｇ１として示されている第１の空隙は、上向き表面１２０と下向き表面１２２との間の垂直方向距離であり、Ｇ２は、下向き表面１２２と、非結合テープ３６の上側表面１２４との間の垂直方向距離又はクリアランスである。
上述のように、様々な実施形態では、Ｇ１及びＧ２は、乱流空気流が制限されるよう、比較的小さいものの、Ｇ１及びＧ２は一般に、様々な処理ステップ（例えばチャネル１０４のスレッディング）を可能とするために十分な大きさでなければならない。様々な実施形態では、Ｇ２は、０．５インチ未満（１２．７ｍｍ未満）、具体的には０．３７５インチ未満（９．５ｍｍ未満）、より具体的には０．２５インチ（約６．３５ｍｍ）である。理解されるように、Ｇ１は、Ｇ２と非結合テープ３６の厚さＴ１との和に概ね等しい。従って様々な実施形態では、Ｔ１は比較的小さく、例えば、３マイクロメートル～１ミリメートルであるため、Ｇ１は１インチ未満（２５．４ｍｍ未満）、具体的には０．７５インチ未満（１９ｍｍ未満）であり、また薄型テープ材料に関しては０．５インチ未満（１２．７ｍｍ未満）であってよく、また超薄型テープ材料に関しては０．３７５インチ未満（９．５ｍｍ未満）であってよい。
図１４は、焼結炉１００の出口１０８を示し、ある例示的実施形態によるテープ４０に対する小さなクリアランスＧ２を図示する。様々な実施形態では、Ｇ１及びＧ２は、関連する表面間の最大間隙距離を表してよく、また別の実施形態では、Ｇ１及びＧ２は、チャネル１０４の長さに沿って測定された関連する表面間の平均間隙距離を表してよい。
具体的実施形態では、表面１２０及び／又は表面１２２はまた、炉１００の入口１０６と出口１０８との間に延在する（上述のような）略水平な表面である。従ってこのような実施形態では、表面１２０及び１２２は、略水平なチャネル１０４を画定する。いくつかの具体的実施形態では、表面１２０及び／又は１２２は、炉１００の入口１０６と出口１０８との間の距離全体にわたって延在する、平坦かつ平面状の水平表面であってよい。他の具体的実施形態では、表面１２０及び／又は１２２は、結合剤除去ステーションについてもそうなり得るように、上述のように徐々に湾曲するか又は曲線を描いてよい。具体的実施形態では、表面１２０及び／又は１２２は、これらの表面が水平基準平面に対して１０°未満、具体的には３°未満、更に具体的には１°未満の角度を形成するよう、略水平である。
図１３に示すように、非結合テープ３６の下側表面１２６は、上向き表面１２０に接触し、これにより、非結合テープ３６の下側表面１２６は、非結合テープ３６が炉１００を通って前進する際に、上向き表面１２０に沿って又は上向き表面１２０に対して摺動する。特定の実施形態では、焼結中の下側表面１２６と上向き表面１２０との間の摺動接触は、上側表面１２４ではなく下側表面１２６に形成される、様々な長手方向特徴部分（例えば長手方向に延在するマーク、トラフ、隆起等）を生成する、又は生成し得る。従って具体的実施形態では、下側表面１２６上の表面特徴部分は、焼結中に対向する表面と接触しない上側表面１２４の表面特徴部分とは異なる。特に、この摺動接触は、セラミック材料をセッターボードに載せて、これら両方が共に焼結炉を通って移動するトンネルキルンプロセス等の、いくつかの焼成プロセスにおける構成とは大幅に異なる。具体的実施形態では、表面１２０及び１２２は、チャネル１０４を画定するアルミナチューブの内面等のアルミナであり、又はアルミナを含む。
上述の位置的構成及び空気流制御構成に加えて、出願人は、非結合テープ３６が曝露される、炉１００を通した温度プロファイルの制御が、テープの変形又は破損を制限するために重要であることも発見し、またこのテープの変形又は破損は、温度上昇が速すぎる（例えば焼結速度が速すぎる、又はテープのあまりに短い距離にわたるものである）場合に発生し得ることを、出願人が発見した。図１５を全体的に参照すると、炉１００は、テープ３６が炉１００を通過する際に、非結合テープ３６の焼結を引き起こすためにチャネル１０４に熱を送達するよう位置決めされた、複数の独立して制御される加熱素子１４０を含んでよい。最大及び最小焼結温度は、テープ３６が担持する無機材料粒体のタイプに少なくとも部分的に基づいて変動することになるが、一般に、加熱素子１４０は、チャネル１０４の少なくとも一部分に沿って少なくとも５００°の温度を生成するよう構成される。いくつかの実施形態では、例えばＴｈＯ２（トリア）及び／又はＴｉＯ２（チタニア）の焼結に関して、チャネル１０４は３１００℃を超える最大温度まで加熱してよい。３２００℃を超える融点を有するいくつかの材料、例えばカーバイド、タングステンが存在し、いくつかのこのような実施形態では、ヒータ１４０が生成する温度範囲は、５００℃からより高い温度、例えば３５００℃又は３６００℃までである。具体的実施形態では、加熱素子１４０は、Ｕ字型の二ケイ化モリブデン加熱素子、及び／又は本明細書で開示される他の加熱素子であってよい。
一般に、各加熱素子１４０は、制御システム１４２の制御下であってよく、この制御システム１４２は、焼結中の変形を制限しながら、焼結済みテープ４０内の所望のレベルの焼結を提供するための温度プロファイルをチャネル１０４の長さに沿って生成するために、炉１００の個々の加熱素子１４０を独立して制御するよう構成（例えば物理的配設、プログラム等）される。いくつかの実施形態では、制御システム１４２は、チャネル１０４内の温度を検出する１つ以上の温度センサ１４４と通信してよい。このような実施形態では、制御システム１４２は、センサ１４４から受信した入力信号に基づいて、連続非結合テープ３６の連続的な焼結中に所望の温度プロファイルを維持するよう、加熱素子１４０を制御してよい。いくつかの実施形態では、制御システム１４２はまた、テープ移動速度、位置、収縮及び張力を示す入力信号を受信して、これらの信号又はこれらの若しくは他のテープの特性に関連し得る他の信号に基づいて、温度及び／又は運動速度を制御してよい。
以下に記載の焼結炉の実施例に関連して実証されるように、出願人は、チャネル１０４の長さに沿った焼結温度プロファイルの適用が、焼結中のテープ材料の変形を低レベル又は制御されたレベルに維持するために重要となる、又は重要となり得ることを発見した。特に、出願人は、非結合テープ３６が焼結中に曝露される温度の上昇が大きすぎる場合（例えば温度プロファイルの勾配が急峻すぎる場合）、材料が焼結されて収縮するに従って、許容できない高いレベルの応力がテープ３６内に形成され、又は形成され得、これは図２に示すもののような、テープ３６の面外変形をもたらすことを発見した。特に、出願人は、焼結中に、縁部１３０及び１３２における、並びに又はテープ３６の中心線に沿った応力を制御することによって、焼結中のテープ３６の変形を制御できることを発見した。同様のテープ３６に対する潜在的に有害な影響は、システム１０の昇温部分から（例えば炉１００から出る際の）システム１０の室温部分への移行があまりにも急激に行われる場合に発生し得る。そうは言っても、本出願の技術を用いて、このような温度制御又はプロファイルを伴わずにテープを焼結することもでき、この場合、得られる新規のテープ又は他の焼結済み物品は、上述のような特徴的な変形又は他の欠陥を有し得る。
図１６及び図１７を参照すると、例示的実施形態による、焼結用チャネル１０４の長さに沿って加熱素子１４０が生成する温度プロファイル１６０及び１７０が示されている。図１６を参照すると、温度プロファイル１６０は、チャネル１０４内の温度が概して、チャネル１０４の長さに沿って処理方向１４に上昇することを示している。プロファイル１６０は、以下の少なくとも３つのセクションを含む：入口開口１０６に隣接するチャネル１０４の領域内の温度を表す、第１のセクション１６２；チャネル１０４の長さの大部分（例えば、少なくとも５０％、少なくとも７５％等）に沿った温度を表す、第２のセクション１６４；及び出口開口１０８に隣接するチャネル１０４の領域内の温度を表す、第３のセクション１６６。
図１６に示すように、第１のセクション１６２の平均勾配は、第２のセクション１６４の平均勾配より大きく、これは、入口開口１０６に隣接するチャネル１０４内における、相対的に急速な温度上昇を示す。第２のセクション１６４の平均勾配は、相対的に低い（及び第１のセクション１６２の平均勾配よりも小さい）。第２のセクション１６４の低い平均勾配は、テープ３６がチャネル１０４の長さの大半に沿って移動する際にテープ３６が経験する温度の漸増を表す。以下に記載されるように、この漸増は、テープ３６内の応力を、所望のレベル未満の変形を維持する所定の閾値未満に維持するために選択される。第３のセクション１６６の平均勾配は、出口開口１０８に隣接するチャネル１０４内の冷却セクションを表す、負の勾配であり、これは、炉１００から出る際にテープ３６が経験するサーマルショックを制限する。
様々な実施形態において、セクション１６４の小さな勾配が表す漸進的な温度上昇は、チャネル１０４の長さに沿った温度上昇速度を制御することによって達成できる。様々な実施形態では、図１６のプロットのｘ軸によって表されるように、チャネル１０４の長さは、少なくとも１メートル、少なくとも５０インチ（１２７ｃｍ）、少なくとも６０インチ（１５２．４ｃｍ）又はそれ以上等、比較的大きくてよい。図１６においてモデル化され図示されている特定の焼結炉では、加熱されるチャネル１０４は６４インチ（１６２．５６ｃｍ）である。
様々な実施形態において、プロファイル１６０は、焼結中のテープ３６内の圧縮応力を許容可能な低いレベルに維持するように成形され、これにより、望ましくない変形が回避される。出願人は、テープの変形が、本明細書に記載されるように制御されない場合、特に幅広のテープ材料及び高スループット焼結システムに関して課題となることを発見した。特に、テープの幅が広いほど、このタイプの変形を受けやすく、また更に、幅方向の変形により、取り込み用リール上での巻き取りが困難若しくは不可能となる、又はなり得る。そうは言っても、本開示の技術の態様（例えばキャリアの分離、張力の制御、結合剤の除去等）は、上記温度プロファイルを用いずに新規の材料及び製品を生成するために実行及び使用してよく、例えばここで、得られる製品の幅が比較的狭い、及び／又は得られる製品がこのような処理の欠陥若しくは変形特性を有する。
従って、様々な実施形態において、プロファイル１６０は、焼結中の非結合テープ３６の左側縁部１３０及び／又は右側縁部１３２における圧縮応力が、縁部応力閾値未満のままとなり、また焼結中の非結合テープ３６の中心線における圧縮応力が、中心線応力閾値未満のままとなるように、成形される。一般に、縁部応力閾値及び中心線応力閾値は、それを超えると非結合テープ３６が焼結中に１ｍｍ超の面（長さ‐幅平面）外変形を発生させる、圧縮応力として定義される。出願人は、少なくともいくつかの材料及びテープ幅に関して、縁部圧縮応力及び中心線圧縮応力を、１００ＭＰａ、具体的には７５ＭＰａ、より具体的には６０ＭＰａの閾値未満に維持することによって、焼結中に面外変形を１ｍｍ未満に制限できることを発見した。ある具体的実施形態では、本出願人は、少なくともいくつかの材料及びテープ幅に関して、中心線圧縮応力を１００ＭＰａ、具体的には７５ＭＰａ、より具体的には６０ＭＰａの閾値未満に維持することによって、及び縁部応力を３００ＭＰａ、具体的には２５０ＭＰａ、より具体的には２００ＭＰａの閾値未満に維持することによって、焼結中に面外変形を１ｍｍ未満に制限できることを発見した。
ある具体的実施形態では、セクション１６２及び１６６の勾配を制御することにより、炉１００への入口及び炉１００からの出口において、特に低いテープ応力を提供できる。このような一実施形態では、制御システム１４２は、セクション１６２及び１６６内の温度プロファイルを、炉１００を通るテープの速度の制御と組み合わせて制御するよう構成される。このような実施形態では、セクション１６２及び１６６内の温度の制御と速度制御とのこのような組み合わせにより、焼結中に、テープ３６内において、均一な焼結収縮（焼結歪み）、従って低い応力及び小さな変形が得られる。
図１７を参照すると、別の例示的な温度プロファイル１７０が、チャネル１０４の図に沿って投影されて図示されている。図示されているように、プロファイル１７０は、チャネル１０４の全長のおよそ少なくとも７５％にわたるゾーン１７２における、最高温度への上昇を示す。特定の実施形態では、ウェブ横断（テープ／シート）幅方向の温度勾配を低下させるために、焼結炉１００を高熱伝導性材料（例えば鋼鉄又は高伝導性セラミック）製とすることができる。図１７に示すように、幅方向には温度の変動はほとんど又は全く存在しない。一般に理解されるように、ある特定の焼結システムに関する温度プロファイルは、材料のタイプ、無機粒子のサイズ、粒子の密度、粒子サイズ分布、多孔率、細孔サイズ、細孔サイズ分布、焼結雰囲気、上述のような部品に関する応力閾値／許容可能な変形、チャネル１０４の長さ、スループット速度等、並びに所望の成果に基づくものとなる。
図１８を参照すると、ある例示的実施形態による、焼結ステーション３８の別の実施形態が示されている。この実施形態では、焼結ステーション３８は、互いに直列に位置決めされた２つの炉１８０及び１８２を含む。一般に、炉１８０及び１８２は、少なくともいくつかの実施形態において炉１８０の温度プロファイルが炉１８２内の温度プロファイルとは異なる点を除いて、上述の炉１００と略同一である。この構成では、非結合テープ３６は炉１８０の入口１０６に入る。炉１８０内では、非結合テープ３６は部分的に焼結されて、部分焼結済みテープ１８４を形成し、これは出口１０８を通って炉１８０を出る。次に、部分焼結済みテープ１８４は、入口１０６を通って第２の炉１８２に入り、更なる焼結が炉１８２のチャネル１０４の長さに沿って発生し、これにより、焼結済みテープ４０が、上述のようなリールでの取り込みのために、出口１０８を通って炉１８２を出る。
様々な実施形態において、各炉１８０及び１８２は、複数の独立して制御可能な加熱素子を含み、これにより、各炉１８０及び１８２内において、異なる独立した温度プロファイルを形成できる。いくつかの実施形態では、２つの熱的に隔離された炉、例えば炉１８０及び１８２を利用することにより、炉１８０と炉１８２との合計チャネル長さに等しいチャネル長さを有する単一の長い炉に比べて、焼結中にテープ材料が曝露される温度プロファイルのより精密な制御を提供できる。他の考えられる実施形態では、更なる焼結のために、テープを、同一の炉を通して、ただし異なる経路に沿って戻るように移動させることができ、及び／又は異なる温度プロファイルに曝露できる。
更に、いくつかの実施形態では、炉１８０と炉１８２との間で異なる張力を印加することが望ましい場合がある。このような実施形態では、張力制御システム１８６は、炉１８０及び１８２のチャネル１０４によって画定される焼結経路に沿って配置される。具体的実施形態では、張力制御システム１８６は炉１８０と炉１８２との間に配置され、部分焼結済みテープ１８４に、第２の炉１８２内のテープ１８４の張力が炉１８０内の非結合テープ３６の張力より大きくなるように、張力を印加する。様々な実施形態において、第２の焼結炉内の張力を増大させることは、炉１８２内での最終的な又は後続の焼結中に、改善された平坦性又は変形の低減を提供するために、望ましい場合がある。更に、この増大した張力は、部分焼結済みテープ１８４への印加に好適となり得る。というのは、部分焼結は、炉１８０内での非結合テープ３６の相対的に低い引張強度に比べて、テープ１８４の引張強度を増大させるためである。
図１９を参照すると、ある例示的実施形態による、炉１８０及び１８２内での予想温度プロファイルが示されている。図１９に示すように、炉１８０の加熱素子を制御することによって、温度プロファイル１９０が生成され、また炉１８２の加熱素子を制御することによって、温度プロファイル１９２が生成される。以下で記載するように、プロファイル１９０及び１９２はいずれも、上述の温度プロファイル１６０の漸進的な温度上昇と同様の漸進的な温度上昇を有し、これは同一の小さな応力を生成する。しかしながら、プロファイル１９２は、プロファイル１９０より上に位置し（例えばプロファイル１９０より高い平均温度を有し）、これにより、部分焼結済みテープ１８４が炉１８２を通過する際に発生する、より高いレベルの焼結（例えば更なる収縮、更なる多孔率の低下）が引き起こされる。
図２０を参照すると、ある例示的実施形態による、高スループット焼結システム２００が示されている。一般に、システム２００は２つの並列のシステム１０を含み、これらはそれぞれテープ材料を焼結する。システム２００は、図１８の構成と同様に、単一のタイプの焼結済みテープ材料の出力を増大させるよう、動作できる。あるいは、システム２００の各システム１０は、異なる焼結済みテープ材料を出力してもよい。様々な実施形態において、システム２００は、焼結済みテープ材料の出力を更に増大させるために、３個、４個、５個等のシステム１０を並列に含んでよい。
焼結ステーションの例及びモデル
図２１～図２８を参照すると、様々な焼結試験及び焼結モデルが説明されており、これらは、本明細書に記載の焼結における関係、例えば温度プロファイルと収縮率との関係、温度プロファイルとテープ材料の応力との関係、応力とテープの変形との関係、及びテープ幅と焼結変形のリスクとの関係を実証するものである。
物理的な焼結試験の例１
ある例では、アクティブに制御される複数のゾーン結合剤バーンアウト炉を有する、水平な炉を試験した。この試験では、幅４２ｍｍ及び厚さ約２５マイクロメートルのテープキャスト「素地」ジルコニアセラミックリボン（ポリマー結合剤が装入されたセラミック）を、（上述の炉３８及び結合剤除去ステーション３４と同様の）マルチゾーン型結合剤バーンアウト炉を有する水平な装置を通して、２０インチ（５０．８ｃｍ）／分で供給した。上記結合剤バーンアウト炉は、入口において３２５℃に設定され、出口の４７５℃まで、４個の中央高温ゾーンは、０～２５℃の増分で温度を段階的に上昇させた。約０～約２５０℃の温度範囲の約７．５リットル／分の空気流も提供した。この空気流は、バーンアウト炉の両側の間で分割された。焼結炉は長さ３６インチ（９１．４４ｃｍ）であり、１８インチ（４５．７２ｃｍ）の長さの高温ゾーンを有していた。テープをアルミナ「Ｄ」チューブ上で摺動させることによって、テープを焼結炉内で輸送し、張力は２０グラムであり、炉は１２２５℃に設定した。その結果としての１０～２０フィート（３．０４８～６．０９６ｍ）の焼結済みジルコニアテープを作製し、直径３インチ（７．６２ｃｍ）の取り込み用リール上に巻き付けた。幅にわたる焼結収縮は、約１２％であった。
焼結モデル１
図２１及び図２２を参照すると、時間及び温度の関数としての、ジルコニアの焼結収縮が示されている。図２１は、様々な温度及び温度における時間での、ジルコニアテープの焼結収縮のグラフを示す。図２２は、様々な温度及び温度における時間での、ジルコニアテープの焼結収縮の数学関数によって生成された曲線のグラフを示す。
図２１に示されているデータ点を生成するために、幅１５ｍｍ及び厚さ約２５マイクロメートルのテープキャスト「素地」ジルコニアセラミックリボン（ポリマー結合剤が装入されたセラミック）を、上述の「物理的な焼結試験の例１」で説明した装置内で、８インチ（２０．３２ｃｍ）／分で１２００℃まで「素焼き」焼成した。このようにして生産された、種焼き焼成済みのテープを、１２５０℃、１３００℃、１３５０℃、１４００℃、１４５０℃、及び１５００℃において、３０秒間、１分間、２分間、３分間及び５分間、高温ゾーンが狭い炉内に投入して焼成した。焼結収縮を測定し、これらのデータを図２１に示す。
この焼結データから、焼結収縮を温度及び時間の関数として記述する数学的曲線を当てはめ、実際に試験したものよりも低い温度及び中間の温度に外挿した。この曲線当てはめ及び外挿を図２２に示す。図２１及び図２２に示した試験及び曲線当てはめに基づいて、ジルコニアに関する焼結収縮、焼結時間、及び温度の関係を決定した。出願人は、この情報を用いて、所望の収縮率を達成するため及び応力を上述の変形閾値未満に低減するための、ジルコニアに関する焼結温度プロファイルを得ることができると考えている。
ある具体的実施形態では、このデータを用いて、図１６に示す６４インチ（１６２．５６ｃｍ）の焼結炉及び温度プロファイルをモデル化した。図１６に示すように、熱勾配／プロファイル１６０は、１２５０℃で始まり、１４５０℃で終了した。モデル化された温度は、炉内の０インチ（０ｃｍ）から８インチ（２０．３２ｃｍ）までで１２５０℃から１３００℃まで上昇し、８インチ（２０．３２ｃｍ）から１６インチ（４０．６４ｃｍ）までで１３００℃から１３１２．５℃まで上昇し、１６インチ（４０．６４ｃｍ）から２４インチ（６０．９６ｃｍ）までで１３１２．５℃から１３２５℃まで上昇し、２４インチ（６０．９６ｃｍ）から３２インチ（８１．２８ｃｍ）まで１３２５℃に維持され、３２インチ（８１．２８ｃｍ）から４０インチ（１０１．６ｃｍ）までで１３２５℃から１３７５℃まで上昇し、４０インチ（１０１．６ｃｍ）から４８インチ（１２１．９２ｃｍ）までで１３７５℃から１４００℃まで上昇し、４８インチ（１２１．９２ｃｍ）から５６インチ（１４２．２４ｃｍ）までで１４００℃から１４５０℃まで上昇し、５６インチ（１４２．２４ｃｍ）から６４インチ（１６２．５６ｃｍ）まで１４５０℃に維持され、その後、６４インチ（１６２．５６ｃｍ）以降で１０００℃未満まで冷却された。
収縮は、テープ輸送速度の関数としてモデル化された。図１６に示すように、このモデルは、２０インチ（５０．８ｃｍ）／分（ｉｐｍ）という比較的速い輸送速度が、高温ゾーンの長さにわたって、より均一な焼結収縮をもたらしたことを示した。よって、このモデル化は、焼結歪み／収縮が発生する距離が短いほど、テープの応力が大きくなり、折れ及び面外塑性変形の傾向が大きくなるため、比較的長い長さにわたる均一な収縮が望ましいことを実証している。
焼結モデル２
図２３及び１６を参照すると、焼結応力を有限要素解析（ＦＥＡ）及び閉形式（ＣＦ）解によってモデル化した。図２３及び図２４で実証されているように、焼結されるテープの幅が広くなるに従って、１００ｍｍ幅の静止テープ（単一の高温ゾーン）、高温ゾーンが２つしか存在しない場合の１００ｍｍ幅のテープ、並びに８インチ（２０．３２ｃｍ）及び１６インチ（４０．６４ｃｍ）／分で輸送されるテープに関して、－１０００ＭＰａを超える極限焼結応力が算出される。対照的に、９個の高温ゾーンを２回の焼結パスで使用した場合（これは単回パスでの１８個の高温ゾーンと同等である）、約－２００ＭＰａ未満の縁部応力が、１５０ｍｍ幅のシートに関してモデル化された。単一の高温ゾーン及び４個の高温ゾーンに関する試験では、各高温ゾーンは、炉が９００ｍｍ（３６インチ）であである状態で４５０ｍｍ（１８インチ）の長さを有するようにモデル化され、従ってこれら２つのモデル化の例では、追加の高温ゾーンはより長い高温ゾーンに等しい。例えば１ゾーン／２パスの高温ゾーンは一般に、合計９００ｍｍ（３６インチ）の長さの１つの高温ゾーンに等しい。しかしながら、９ゾーン／２パスの高温ゾーンは、合計３６６０ｍｍ（１４４インチ）（長さ）の１つの高温ゾーンに等しい。よって図２３及び図２４は、高温ゾーンの個数（例えば焼結用高温ゾーンの合計長さ）、テープが曝露される温度プロファイル、及び高温ゾーンを通るテープの移動速度を制御することによって、ますます幅広のテープ（例えば５０ｍｍ超、１００ｍｍ、１５０ｍｍ、２００ｍｍ、２５０ｍｍ等）に対応でき、焼結応力を、変形、折れ又は破損の生成を回避するために十分に低いレベルに維持できることを実証している。
焼結モデル３
図２５及び図２６は、急峻な温度勾配を有する単一の高温ゾーンを２回通過する素焼きジルコニアテープ（即ち部分焼結済みテープ）のモデルを示す。高温ゾーンは、第１のパスでは１２５０℃に設定され、続いて第２のパスでは１４００℃に設定された。８インチ（２０．３２ｃｍ）及び１６インチ（４０．６４ｃｍ）／分のテープ輸送速度が入力であった。テープは、厚さ２０マイクロメートル、並びに幅１５ｍｍ及び４０ｍｍとなるようにモデル化された。図２５は、高温ゾーンを通した収縮を示し、図２６は、急速な焼結歪みによって、（８ｉｐｍにおいて、４０ｍｍ幅のテープに関して）９０ＭＰａ超、及び（１６ｉｐｍにおいて、４０ｍｍ幅のテープに関して）１２０ＭＰａという相当な圧縮応力がテープ内で生成されることを示している。これは、これらの幅及び厚さを有するテープに関して、折れ及び面外変形につながると考えられる。
焼結モデル４
図２７及び図２８は、モデルが、１０個の高温ゾーンを有する複数ゾーン型の炉、及び２回のパス（ここで第２のパスは第１のパスより高い温度に設定される）を使用した場合の結果を示す。モデル化された応力は、図２６に示されている応力に比べて、テープ輸送速度及びテープ幅の両方に関して、大きさが１桁降下している。この低い応力は、はるかに平坦なテープ、例えばはるかに小さな変形につながると考えられる。更にこのモデルは、焼結中の制御された焼結温度プロファイル又は漸進的な温度上昇の、応力に対する、及びその結果として変形に対する影響を実証している。
物理的な焼結試験の例２
別の試験の例では、厚さ約２５マイクロメートル及び幅１５ｃｍのテープキャスト「素地」ジルコニアセラミックリボン（ポリマー結合剤が装入されたセラミック）を、焼結温度１１００℃で、垂直方向に配向された焼結装置で作製した。約５０フィート（１５．２４ｍ）を作製し、直径３インチ（７．６２ｃｍ）の取り込み用リール上に巻き付けた。幅にわたる素焼き焼結収縮は、約１０％であった。
続いて、この１１００℃「素焼き」テープを、図１２に示されているものと略同一の水平焼結炉に通し、速度は約３インチ（７．６２ｃｍ）／分、１０インチ（２５．４ｃｍ）／分、２０インチ（５０．８ｃｍ）／分、３０インチ（７６．２ｃｍ）／分、６０インチ（１５２．４ｃｍ）／分及び７５インチ（１９０．５ｃｍ）／分であり、また炉は１５５０℃に設定した。結果としての長さが４０フィート（１２．１９２ｍ）の焼結済みテープを作製し、直径３インチ（７．６２ｃｍ）の取り込み用リール上に巻き付けた。焼結中のテープの張力は、７５インチ（１９０．５ｃｍ）／分でさえも１０グラム程度であり、またテープは約１５秒未満だけ高温ゾーン内にあり、２０％未満の多孔率が達成された。速度が遅いほど、密度が高い材料が得られた。従ってこの試験は、焼結炉が長いほど、焼結済みテープにおいて高い密度／低い多孔率がもたらされること、及び温度が高いほど、焼結済みテープにおいて高い密度／低い多孔率がもたらされることを実証している。
物理的な焼結試験の例３
別の試験の例では、厚さ約５０マイクロメートルのテープキャスト「素地」アルミナセラミックリボン（ポリマー結合剤が装入されたセラミック）を、図３に示されているものと略同一のシステムを通して、４～６インチ（１０．１６～１５．２４ｃｍ）／分で供給した。結合剤バーンアウト炉は、入口において３２５℃に設定され、出口の４７５℃まで、４個の中央高温ゾーンは、０～２５℃の増分で温度を段階的に上昇させた。約０～約２５０℃の５～７．５リットル／分の空気流を使用した。焼結炉は長さ３６インチ（９１．４４ｃｍ）であり、１８インチ（４５．７２ｃｍ）の長さの高温ゾーンは１３００℃に設定された。素地テープを、この１８インチ（４５．７２ｃｍ）の１３００℃の焼結用高温ゾーンに通し、部分焼結済み「素焼き」テープを生産した。上記部分焼結済みテープの幅は、素地テープの幅より７％小さかった。
続いて、この１３００℃「素焼き」テープを再び、２インチ（５．０８ｃｍ）／分で焼結炉に通し、ここで焼結炉は１５５０℃に設定され、これにより、約２０フィート（６．０９６ｍ）の完全焼結済みアルミナテープが生産された。上記テープを、直径６インチ（１５．２４ｃｍ）の取り込み用リール上に巻き付けた。テープの張力は、焼結中において約１００グラムであり、第２のパスに関する幅にわたる焼結収縮は約１５％であった。焼結後、テープは半透明であり、ほとんど透明であった。文書の上に上記テープを配置した場合、上記テープを通して文書を読むことができた。粒体のサイズは約２マイクロメートル未満であり、材料は約１％未満の多孔率を有していた。
試験の例４
別の試験の例では、厚さ約５０マイクロメートルのテープキャスト「素地」ジルコニアセラミックリボン（ポリマー結合剤が装入されたセラミック）を、図３に示されているものと略同一のシステムを通して、６インチ（１５．２４ｃｍ）／分で供給した。結合剤バーンアウト炉は３００～４７５℃に設定され、～７．５リットル／分の、２００～２５０℃の空気流を含んでいた。焼結炉は長さ３６インチ（９１．４４ｃｍ）であり、１８インチ（４５．７２ｃｍ）の高温ゾーンを有していた。温度勾配は、９インチ（２２．８６ｃｍ）未満において２５℃～１２２５℃であり、３～４（７．６２～１０．１６ｃｍ）インチにわたって１０００℃～１２２５℃であった。約３／８インチ（０．９５２５ｃｍ）だけ離間した２個のＤチューブを用いて、空気の循環を制限し、温度勾配を低下させた。テープの張力は２０～６０グラムであり、焼結炉は１２２５℃に設定された。結果としての長さが５０フィート（１５．２４ｍ）の焼結済みジルコニアを作製し、直径３インチ（７．６２ｃｍ）の取り込み用リール上に巻き付けた。幅にわたる素焼き焼結収縮は、約１２％であった。
小さな温度勾配を有する炉を物理的にモデル化するために、１２２５℃焼結済み「素焼き」テープを、単一ゾーン型の炉に、温度を徐々に高めながら３回通した。これにより、焼結収縮は各パスに関して低下し、面外変形が低減された。具体的には、続いて１２２５℃「素焼き」テープを再び、６インチ（１５．２４ｃｍ）／分で炉に通し、ここで炉は１３２５℃に設定した。このプロセスにより、４５フィート（１３．７１６ｍ）の焼結済みジルコニアテープを作製し、直径３インチ（７．６２ｃｍ）の取り込み用リール上に巻き付けた。焼結中のテープの張力は１００～２５０グラムであり、このパスに関する幅にわたる焼結収縮は５～６％であった。
続いて、この１３２５℃テープを更にもう一度（３回目）、６インチ（１５．２４ｃｍ）／分で焼結炉に通し、ここで焼結炉は１４２５℃に設定した。約４０フィート（１２．１９２ｍ）の焼結済みジルコニアテープを作製し、直径３インチ（７．６２ｃｍ）の取り込み用リール上に巻き付けた。焼結中のテープの張力は１００～２５０グラムであり、このパスに関する幅にわたる焼結収縮は５～６％であった。この１４２５℃のパスの後、テープは半透明であり、ほとんど透明であった。文書の上に上記テープを配置した場合、上記テープを通して文書を読むことができた。
続いて、この１４２５℃テープを更にもう一度（４回目）、３～６インチ（７．６２～１５．２４ｃｍ）／分で焼結炉に通し、ここで焼結炉は１５５０℃に設定した。１５５０℃で焼結済みの数フィートのテープを作製し、直径３インチ（７．６２ｃｍ）の取り込み用リール上に巻き付けた。焼結中のテープの張力は１００～３００グラムであり、このパスに関する焼結収縮（幅）は０～２％であった。
焼結済み物品
これより、本明細書に記載のシステム及びプロセスを用いて形成される焼結済み物品の実施形態について説明する。焼結済み物品は、焼結済みテープ（即ち連続焼結済みテープ）又は個別の１つ以上の焼結済み物品の形態で提供できる。特段の指示がない限り、用語「焼結済み物品（ｓｉｎｔｅｒｅｄ ａｒｔｉｃｌｅ）」は、連続焼結済み物品及び個別の１つ以上の焼結済み物品の両方を指すことを意図している。更に、「焼結済み（ｓｉｎｔｅｒｅｄ）」は、部分焼結済み物品及び完全焼結済み物品の両方を指す。一態様では、焼結済み物品の実施形態は、これまで達成できなかった寸法を備える。１つ以上の実施形態では、焼結済み物品は、これらの寸法に沿って、特定の特性の均一性も示す。別の態様によると、焼結済み物品の実施形態は、平坦化可能性を示し、これは、焼結済み物品に有意な応力を印加することなく、焼結済み物品を平坦化でき、又は平坦化に供することができ、これにより焼結済み物品を下流のプロセスで良好に使用できることを示す。別の態様は、ロール化済み焼結済み物品の実施形態に関し、更に別の態様は、複数の個別の焼結済み物品の実施形態に関する。また更に他の態様は、材料の新規の組成物、又は新規の微小構造、例えば独特な粒界に関する新規の微小構造を有する組成物を含む。
図２９を参照すると、１つ以上の実施形態による焼結済み物品１０００は、第１の主表面１０１０、この第１の主表面の反対側の第２の主表面１０２０、及び上記第１の主表面と上記第２の主表面との間に延在する本体１０３０を含む。本体１０３０は、上記第１の主表面と上記第２の主表面との間の距離として定義される厚さ（ｔ）、上記厚さに対して垂直な上記第１及び第２の主表面のうちの一方の第１の寸法として定義される幅（Ｗ）、並びに上記厚さ及び上記幅の両方に対して垂直な上記第１又は第２の主表面のうちの一方の第２の寸法として定義される長さ（Ｌ）を有する。１つ以上の実施形態では、上記焼結済み物品は、幅（Ｗ）を画定する、対向する小面１０４０を含む。具体的実施形態では、本発明の技術のいくつかのテープは図２９に示されているテープより長くなり得るものの、本明細書に記載の焼結済み物品１０００は、システム１０を用いて生産される焼結済みテープ４０の一例である。
１つ以上の実施形態では、焼結済み物品は、約５ｍｍ以上の幅、約３μｍ～約１ｍｍの厚さ、及び約３００ｃｍ以上の長さを有する、連続焼結済み物品である。他の実施形態では、幅は上述のように５ｍｍ未満である。
１つ以上の実施形態では、焼結済み物品は、約５ｍｍ～約２００ｍｍ、約６ｍｍ～約２００ｍｍ、約８ｍｍ～約２００ｍｍ、約１０ｍｍ～約２００ｍｍ、約１２ｍｍ～約２００ｍｍ、約１４ｍｍ～約２００ｍｍ、約１５ｍｍ～約２００ｍｍ、約１７ｍｍ～約２００ｍｍ、約１８ｍｍ～約２００ｍｍ、約２０ｍｍ～約２００ｍｍ、約２２ｍｍ～約２００ｍｍ、約２４ｍｍ～約２００ｍｍ、約２５ｍｍ～約２００ｍｍ、約３０ｍｍ～約２００ｍｍ、約４０ｍｍ～約２００ｍｍ、約５０ｍｍ～約２００ｍｍ、約６０ｍｍ～約２００ｍｍ、約７０ｍｍ～約２００ｍｍ、約８０ｍｍ～約２００ｍｍ、約９０ｍｍ～約２００ｍｍ、約１００ｍｍ～約２００ｍｍ、約５ｍｍ～約１５０ｍｍ、約５ｍｍ～約１２５ｍｍ、約５ｍｍ～約１００ｍｍ、約５ｍｍ～約７５ｍｍ、約５ｍｍ～約５０ｍｍ、約５ｍｍ～約４０ｍｍ、約５ｍｍ～約３０ｍｍ、約５ｍｍ～約２０ｍｍ、又は約５ｍｍ～約１０ｍｍの幅を有する。
いくつかの実施形態では、焼結済み物品は、少なくとも０．５ｍｍ、例えば少なくとも１ｍｍ、例えば少なくとも２ｍｍ、例えば少なくとも５ｍｍ、例えば少なくとも８ｍｍ、例えば少なくとも１０ｍｍ、例えば少なくとも１５ｍｍ、例えば少なくとも２０ｍｍ、例えば少なくとも３０ｍｍ、例えば少なくとも５０ｍｍ、例えば少なくとも７５ｍｍ、例えば少なくとも１０ｃｍ、例えば少なくとも１５ｃｍ、例えば少なくとも２０ｃｍ、及び／又は２ｍ以下、例えば１ｍ以下、例えば５０ｃｍ以下、例えば３０ｃｍ以下の幅Ｗを有する。他の実施形態では、焼結済み物品は、異なる幅Ｗを有する。
１つ以上の実施形態では、焼結済み物品は、約３μｍ～約１ｍｍ、約４μｍ～約１ｍｍ、約５μｍ～約１ｍｍ、約６μｍ～約１ｍｍ、約７μｍ～約１ｍｍ、約８μｍ～約１ｍｍ、約９μｍ～約１ｍｍ、約１０μｍ～約１ｍｍ、約１１μｍ～約１ｍｍ、約１２μｍ～約１ｍｍ、約１３μｍ～約１ｍｍ、約１４μｍ～約１ｍｍ、約１５μｍ～約１ｍｍ、約２０μｍ～約１ｍｍ、約２５μｍ～約１ｍｍ、約３０μｍ～約１ｍｍ、約３５μｍ～約１ｍｍ、約４０μｍ～約１ｍｍ、約４５μｍ～約１ｍｍ、約５０μｍ～約１ｍｍ、約１００μｍ～約１ｍｍ、約２００μｍ～約１ｍｍ、約３００μｍ～約１ｍｍ、約４００μｍ～約１ｍｍ、約５００μｍ～約１ｍｍ、約３μｍ～約９００μｍ、約３μｍ～約８００μｍ、約３μｍ～約７００μｍ、約３μｍ～約６００μｍ、約３μｍ～約５００μｍ、約３μｍ～約４００μｍ、約３μｍ～約３００μｍ、約３μｍ～約２００μｍ、約３μｍ～約１００μｍ、約３μｍ～約９０μｍ、約３μｍ～約８０μｍ、約３μｍ～約７０μｍ、約３μｍ～約６０μｍ、約３μｍ～約５０μｍ、約３μｍ～約４５μｍ、約３μｍ～約４０μｍ、約３μｍ～約３５μｍ、約３μｍ～約３０μｍ、又は約３μｍ～約３０μｍの厚さ（ｔ）を有する。
いくつかの実施形態では、焼結済み物品は、少なくとも３μｍ、例えば少なくとも５μｍ、例えば少なくとも１０μｍ、例えば少なくとも１５μｍ、例えば少なくとも２０μｍ、例えば少なくとも２５μｍ、例えば少なくとも０．５ｍｍ、例えば少なくとも１ｍｍ、及び／又は５ｍｍ以下、例えば３ｍｍ以下、例えば１ｍｍ以下、例えば５００μｍ以下、例えば３００μｍ以下、例えば１００μｍの厚さｔを有する。他の実施形態では、焼結済み物品は、異なる厚さｔを有する。
１つ以上の実施形態では、焼結済み物品は連続しており、約３００ｃｍ～約５００ｍ、約３００ｃｍ～約４００ｍ、約３００ｃｍ～約２００ｍ、約３００ｃｍ～約１００ｍ、約３００ｃｍ～約５０ｍ、約３００ｃｍ～約２５ｍ、約３００ｃｍ～約２０ｍ、約３５０ｃｍ～約５００ｍ、約４００ｃｍ～約５００ｍ、約４５０ｃｍ～約５００ｍ、約５００ｃｍ～約５００ｍ、約５５０ｃｍ～約５００ｍ、約６００ｃｍ～約５００ｍ、約７００ｃｍ～約５００ｍ、約８００ｃｍ～約５００ｍ、約９００ｃｍ～約５００ｍ、約１ｍ～約５００ｍ、約５ｍ～約５００ｍ、約１０ｍ～約５００ｍ、約２０ｍ～約５００ｍ、約３０ｍ～約５００ｍ、約４０ｍ～約５００ｍ、約５０ｍ～約５００ｍ、約７５ｍ～約５００ｍ、約１００ｍ～約５００ｍ、約２００ｍ～約５００ｍ、又は約２５０ｍ～約５００ｍの長さＬを有する
いくつかの実施形態では、焼結済み物品は、少なくとも５ｍｍ、例えば少なくとも２５ｍｍ、例えば少なくとも１ｃｍ、例えば少なくとも１５ｃｍ、例えば少なくとも５０ｃｍ、例えば少なくとも１ｍ、例えば少なくとも５ｍ、例えば少なくとも１０ｍ、及び／又は５ｋｍ以下、例えば３ｋｍ以下、例えば１ｋｍ以下、例えば５００ｍ以下、例えば３００ｍ以下、例えば１００ｍ以下の、連続した切れ目のない長さＬを有する。他の実施形態では、焼結済み物品は、異なる長さＬを有する。特に本明細書で開示されている材料及び品質の、このような連続した長い長さは、制御下での分離、張力制御、焼結ゾーン、結合剤除去技法等の本明細書で開示される技術を有しない当業者にとって、驚くべきものであり得る。
１つ以上の実施形態では、焼結済み物品の本体は、焼結済み無機材料を含む。１つ以上の実施形態では、無機材料は、約１ｍｍ未満の主境界面寸法を有する境界面を含む。本明細書中で使用される場合、用語「境界面（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）」は、無機材料に関して使用される場合には、化学的不均質性、又は結晶構造の不均質性、又は化学的不均質性及び結晶構造の不均質性の両方を含むこととして定義される。
例示的な無機材料としては、セラミック材料、ガラスセラミック材料等が挙げられる。いくつかの実施形態では、無機材料は、圧電材料、熱電材料、焦電材料、可変抵抗材料、又は光電材料のうちのいずれの１つ以上を含んでよい。無機材料の具体例としては、ジルコニア（例えば、イットリア安定化ジルコニア）、アルミナ、スピネル、ガーネット、リチウムランタンジルコニウム酸化物（ＬＬＺＯ）、コーディエライト、ムライト、ペロブスカイト、パイロクロア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ホウ素、チタン酸ビスマスナトリウム、チタン酸バリウム、二ホウ化チタン、窒化ケイ素アルミナ、酸窒化アルミニウム、又は反応性セラミック化ガラスセラミック（ガラスフリットと１つ以上の反応物粉体との間のインサイチュでの反応を含む、化学反応と失透との組み合わせによって形成されたガラスセラミック）が挙げられる。
１つ以上の実施形態では、焼結済み物品は、ある特定の面積にわたって組成の均一性を示す。１つ以上の具体的実施形態では、焼結済み物品は、長さに沿って、ある組成（即ち重量パーセント（％）を単位とする化学物質の相対量）を有する少なくとも１０平方ｃｍの面積を含み、ここで上記組成の少なくとも１つの成分は、上記面積にわたって、約３重量％未満（例えば約２．５重量％以下、約２重量％以下、約１．５重量％以下、約１重量％以下、又は約０．５重量％以下）のばらつきを有する。例えば上記無機材料がアルミナを含む場合、アルミナの量は、少なくとも１０平方ｃｍの面積にわたって、約３重量％未満（例えば、約２．５重量％以下、約２重量％以下、約１．５重量％以下、約１重量％以下、又は約０．５重量％以下）だけばらつき得る。このような組成の均一性は、少なくとも部分的には、独立して制御される複数の要素を備えた炉の加熱ゾーン、素地テープの注意深く繊細な取り扱い、連続テープ処理の安定した状態等といった、本明細書で開示されている新規の独特なプロセスによるものであり得る。他の実施形態では、本明細書で開示される少なくともいくつかの技術の、新規の独創的なテープ又は他の製品は、このような組成の均一性を有しなくてもよい。
１つ以上の実施形態では、焼結済み物品は、ある特定の面積にわたって、結晶構造の均一性を示す。１つ以上の具体的実施形態では、焼結済み物品は、その長さに沿って、ある結晶構造を有する少なくとも１０平方ｃｍの面積を含み、上記結晶構造は、上記面積にわたって百分率にして約５未満だけ変動する重量％を有する、少なくとも１つの相を有する。単なる例示として、焼結済み物品は、上記焼結済み物品の２０重量％を構成する少なくとも１つの相を含んでよく、この相の量は、上記少なくとも１０平方ｃｍの面積にわたって、約１５重量％～約２５重量％である。１つ以上の実施形態では、焼結済み物品は、その長さに沿って、ある結晶構造を有する少なくとも１０平方ｃｍの面積を含み、上記結晶構造は、上記面積にわたって百分率にして約４．５未満、百分率にして約４未満、百分率にして約３．５未満、百分率にして約３未満、百分率にして約２．５未満、百分率にして約２未満、百分率にして約１．５未満、百分率にして約１未満、又は百分率にして約０．５未満だけ変動する重量％を有する、少なくとも１つの相を有する。このような結晶構造の均一性は、少なくとも部分的には、独立して制御される複数の要素を備えた炉の加熱ゾーン、素地テープの注意深く繊細な取り扱い、連続テープ処理の安定した状態等といった、本明細書で開示されている新規の独特なプロセスによるものであり得る。他の実施形態では、本明細書で開示される少なくともいくつかの技術の、新規の独創的なテープ又は他の製品は、このような結晶構造の均一性を有しなくてもよい。
１つ以上の実施形態では、上記焼結済み物品は、ある特定の面積にわたって、多孔率の均一性を示す。１つ以上の具体的実施形態では、焼結済み物品は、その長さに沿って、約２０％未満だけ多孔率が変動する少なくとも１０平方ｃｍの面積を含む。本明細書中で使用される場合、用語「多孔率（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）」は体積パーセント（例えば少なくとも１０体積％、又は少なくとも３０体積％）として記述され、ここで「多孔率」は、焼結済み物品の体積の、無機材料が占有していない部分を指す。従って一例として、焼結済み物品は、１０体積％の多孔率を有し、この多孔率は、少なくとも１０平方ｃｍの面積にわたって、約８体積％超から約１２体積％未満までの範囲内である。１つ以上の具体的実施形態では、焼結済み物品は、長さに沿って、少なくとも１０平方ｃｍの面積であって、上記面積にわたって１８％以下、１６％以下、１５％以下、１４％以下、１２％以下、１０％以下、８％以下、６％以下、５％以下、４％以下又は約２％以下だけ変動する多孔率を有する、面積を備える。このような多孔率の均一性は、少なくとも部分的には、独立して制御される複数の要素を備えた炉の加熱ゾーン、素地テープの注意深く繊細な取り扱い、連続テープ処理の安定した状態等といった、本明細書で開示されている新規の独特なプロセスによるものであり得る。他の実施形態では、本明細書で開示される少なくともいくつかの技術の、新規の独創的なテープ又は他の製品は、このような多孔率の均一性を有しなくてもよい。
１つ以上の実施形態では、焼結済み物品は粒体プロファイルを示し、これは例えば、顕微鏡下で視認した場合に、このような粒体プロファイル構造の例としての図３０Ａのデジタル画像に図示され、かつ図３０Ｂの側面図に概念的に図示されているように、本体１０３０から概ね外向きに突出した粒体１０３４を含み、この粒体１０３４が、粒体１０３４間の境界１０３２の表面の凹状部分に対して少なくとも２５ナノメートル（ｎｍ）及び／又は１５０マイクロメートル（μｍ）以下の高さＨ（例えば平均高さ）を有するような、粒体プロファイルである。１つ以上の実施形態では、高さＨは、約２５ｎｍ～約１２５μｍ、約２５ｎｍ～約１００μｍ、約２５ｎｍ～約７５μｍ、約２５ｎｍ～約５０μｍ、約５０ｎｍ～約１５０μｍ、約７５ｎｍ～約１５０μｍ、約１００ｎｍ～約１５０μｍ、又は約１２５ｎｍ～約１５０μｍである。１つ以上の実施形態では、高さＨは、約２５ｎｍ～約１２５ｎｍ、約２５ｎｍ～約１００ｎｍ、約２５ｎｍ～約７５ｎｍ、約２５ｎｍ～約５０ｎｍ、約５０ｎｍ～約１５０ｎｍ、約７５ｎｍ～約１５０ｎｍ、約１００ｎｍ～約１５０ｎｍ、又は約１２５ｎｍ～約１５０ｎｍである。他の実施形態では、高さＨは他のサイズであってもよい。更に他の実施形態では、処理条件（例えば時間、温度）は、焼結済み材料の高さＨが略ゼロとなるようなものであってよい。いくつかの実施形態では、本明細書で開示される材料及び製造に関して、製品（例えばテープ）は、少なくとも２５ｎｍ、例えば少なくとも５０ｎｍ、例えば少なくとも７５ｎｍ、例えば少なくとも１００ｎｍ、例えば少なくとも１２５ｎｍ、例えば少なくとも１５０ｎｍ、及び／又は２００μｍ以下、例えば１５０μｍ以下、例えば１００μｍ以下、例えば７５μｍ以下、例えば５０μｍ以下の、粒体の高さＨを含む。このような微小構造のサイズ及び形状は、炉を通した搬送の速度、炉の１つ以上の温度及び温度プロファイル、素地テープ中の無機材料の組成、粒子／粒体サイズ及び密度、並びに本明細書で開示される他の因子といった、本明細書で開示される技術を用いて制御できる。
粒体プロファイルは、焼結済み物品１０００を形成するために使用される製造プロセスのインジケータである、又はインジケータとなり得る。特に、粒体プロファイルは、物品１０００がブールから切断されたものではなく、薄型連続物品として（即ちシート又はテープとして）焼結されたこと、及び各表面１０１０、１０２０が実質的に研磨されていないことの、インジケータである、又はインジケータとなり得る。更に、研磨済み表面に比べて、粒体プロファイルは、ディスプレイのバックライトユニットに関する光の散乱、コーティングの接着を高めるため又は培養増殖のための表面積の増大といったいくつかの用途において、焼結済み物品１０００に便益を提供できる。考えられる実施形態では、表面１０１０、１０２０は、焼結済み物品の長さに沿った一次元における１０ｍｍの距離にわたって、約１０ｎｍ～約１０００ｎｍ、例えば約１５ｎｍ～約８００ｎｍの粗度を有する。考えられる実施形態では、表面１０１０、１０２０のうちの一方又は両方は、単一の軸に沿った１ｃｍの距離にわたって、約１ｎｍ～約１０μｍの粗度を有する。
１つ以上の実施形態では、一方又は両方の表面１０１０、１０２０を研磨してよく、ここで、粒体の境界の溝及び粒体の粗さ（又は小さな隆起）は、研磨によって概ね除去される。考えられる実施形態では、本明細書で開示されるプロセスによって製造された焼結済み物品１０００は、例えば目的とする物品の特定の用途に応じて、例えば図３１Ａ～３１Ｂに示されている表面と同様の表面を有するように、研磨してよい。例えば焼結済み物品１０００を基板として使用するには、極度に平滑な平面は必要とされない場合があり、図３０Ａ～３０Ｂの非研磨表面で十分となり得るが、物品を鏡として、又はレンズとして使用するには、図３１Ａ～３１Ｂに示すような研磨が必要となり得る。しかしながら、本明細書で開示されるように、研磨は、特に薄い物品、又は薄くかつ大きな表面積を有する物品に関しては困難となり得る。示されているように、本明細書で開示される基板は、平滑度等の表面品質を変化させることができるコーティングを受承してもよい。
理論によって束縛されるものではないが、ブールから切断された焼結済みセラミック又は他の材料のシートは、図３０Ａ～３０Ｂの物品とは対照的に、その表面上に、容易に識別可能な粒界が存在しない場合がある。理論によって束縛されるものではないが、ブールから切断された物品は典型的には、摩擦に由来する溝等を有する、切断に由来する粗い表面を補正するために研磨され得るが、表面の研磨は、焼結済みセラミック又は他の材料の極めて薄い物品に関しては、特に困難となり得るか、又は煩雑となり得、その困難の度合は、物品が薄くなるほど、及び上記物品の表面積が大きくなるほど上昇する。しかしながら、本開示の技術によって製造された焼結済み物品は、このような制約による制限が少なくなり得る。というのは、本技術によって製造された物品は、長さが長いテープとして連続して製造できるためである。更に、本明細書で開示されるような炉システムの寸法を、本明細書に記載の幅広の物品を収容して焼結させるように、拡大縮小できる。
焼結済み物品１０００がシート又はテープの形態である場合等のいくつかの実施形態では、表面の一貫性は、第１の表面１０１０及び第２の表面１０２０のうちの一方又は両方がわずかな表面欠陥しか有しないようなものである。この文脈において、表面欠陥は、各表面に沿って少なくとも１５μｍ、１０μｍ、及び／又は５μｍの寸法を有する摩擦及び／又は接着である。１つ以上の実施形態では、第１の主表面１０１０及び第２の主表面１０２０のうちの一方又は両方は、１５μｍ超、１０μｍ超、及び／又は５μｍ超の寸法を有する表面欠陥を、１平方センチメートルあたり１５個未満、１０個未満、及び／又は５個未満だけ有する。一例として、第１の主表面１０１０及び第２の主表面１０２０のうちの一方又は両方は、このような表面欠陥を、平均して１平方センチメートルあたり３個未満、又は１個未満だけ有する。１つ以上の実施形態では、第１の主表面及び第２の主表面のうちの一方又は両方は、接着又は摩擦に由来する５μｍ超の寸法の表面欠陥を１００個未満だけ有する、少なくとも１０平方センチメートルの面積を有する。あるいは、又は更に、第１及び第２の主表面のうちの一方は、接着又は摩擦に由来する５μｍ超の寸法の表面欠陥を１００個未満だけ有する、少なくとも１０平方センチメートルの面積を有し、その一方で、第１の主表面及び第２の主表面のうちのもう一方は、接着又は摩擦に由来する５μｍ超の寸法の表面欠陥を備える。従って、本明細書で開示される本発明の技術によって製造された焼結済み物品は、比較的高く一貫した表面品質を有することができる。出願人は、焼結済み物品１０００の、この高く一貫した表面品質が、応力集中及び／又は割れ開始の部位を減少させることにより、物品１０００の強度の上昇を促進すると考えている。
焼結済み物品は、単一の軸に沿った（例えば焼結済み物品の長さ又は幅等に沿った）１ｃｍの距離にわたって、約０．１μｍ（１００ｎｍ）～約５０μｍの平坦性を有するものとして記述できる。いくつかの実施形態では、上記平坦性は、約０．２μｍ～約５０μｍ、約０．４μｍ～約５０μｍ、約０．５μｍ～約５０μｍ、約０．６μｍ～約５０μｍ、約０．８μｍ～約５０μｍ、約１μｍ～約５０μｍ、約２μｍ～約５０μｍ、約５μｍ～約５０μｍ、約１０μｍ～約５０μｍ、約２０μｍ～約５０μｍ、約２５μｍ～約５０μｍ、約３０μｍ～約５０μｍ、約０．１μｍ～約４５μｍ、約０．１μｍ～約４０μｍ、約０．１μｍ～約３５μｍ、約０．１μｍ～約３０μｍ、約０．１μｍ～約２５μｍ、約０．１μｍ～約２０μｍ、約０．１μｍ～約１５μｍ、約０．１μｍ～約１０μｍ、約０．１μｍ～約５μｍ、又は約０．１μｍ～約１μｍであってよい。このような平坦性を、本明細書で開示された材料の表面品質、表面の一貫性、大きな面積、薄い厚さ、及び／又は材料特性と組み合わせると、シート、基板、焼結済みテープ、物品等を、ディスプレイ用の強固なカバーシート、高温基板、可撓性セパレータ及び他の用途といった様々な用途に特に有用なものとすることができる。そうは言っても、実施形態はこのような平坦性を有しなくてもよい。平坦性は、各国の規格（例えばＡＳＴＭ Ａ１０３０）を用いて測定される。
１つ以上の実施形態では、焼結済み物品は、図３２に示すように、幅寸法に沿った線条付きプロファイルを示す。１つ以上の実施形態では、本体１０３０は、幅に沿って略一定の厚さを有する線条付きプロファイルを有する。例えば、全幅に沿った厚さは、約０．９ｔ～約１．１ｔ（例えば、約０．９５ｔ～約１．１ｔ、約０．１ｔ～約１．１ｔ、約０．１０５ｔ～約１．１ｔ、約０．９ｔ～約１．０５ｔ、約０．９ｔ～約ｔ、又は約０．９ｔ～約０．９５ｔ）であり、ここでｔは、本明細書で開示される厚さの値である。図３２に示すように、線条付きプロファイルは、幅に沿って２つ以上のうねりを含む。本明細書中で使用される場合、「うねり（ｕｎｄｕｌａｔｉｏｎ）」は、完全な周期を意味する。いくつかの実施形態では、線条付きプロファイルは、全幅に沿って３個以上のうねり、４個以上のうねり、５個以上のうねり又は１０個以上のうねりを含み、うねりの上限は、全幅に沿って約２０個のうねり未満である。１つ以上の実施形態では、線条は、光学歪みに関して測定できる。１つ以上の実施形態では、焼結済み物品を、ゼブラボードの付近に配置してよく、上記ゼブラボードは、このボードを横断して対角線上に配置された直線状の黒色のストライプを有する白色のボードからなる。焼結済み物品を通してゼブラボードを視認すると、黒色のストライプの歪みを視覚的に確認でき、また当該技術分野で公知の方法及びツールを用いて測定できる。一例として、この歪みは、ＡＳＴＭ Ｃ１０４８に従って測定してよい。本明細書で開示される研磨された又はその他の様式で形成された物品を用いる場合等の他の実施形態では、歪みはより少ないか、又は全く存在しなくてよい。更に他の実施形態では、歪みの量及び／又は大きさが大きくなり得る。
１つ以上の実施形態では、焼結済み物品は平面であってよい。１つ以上の実施形態では、焼結済み物品の一部分、又は（本明細書中で説明されるような）個別の焼結済み物品は、３次元形状を有してよい。例えば、１つ以上の実施形態では、焼結済み物品の一部分、又は個別の焼結済み物品は、（幅に沿った凸形状及び長さに沿った凹形状、又は幅に沿った凹形状及び長さに沿った凸形状を有する）サドル形状を有してよい。１つ以上の実施形態では、焼結済み物品の一部分、又は個別の焼結済み物品は、（長さに沿った単一の凸形状を有する）Ｃ字型を有してよい。１つ以上の実施形態では、形状の大きさ（これは、焼結済み物品の一部分又は個別の焼結済み物品の、これが配置されている平面から測定した最大高さを意味する）は、約０．７５ｍｍ未満（例えば、約０．７ｍｍ以下、０．６５ｍｍ以下、０．６ｍｍ以下、０．５５ｍｍ以下、０．５ｍｍ以下、０．４５ｍｍ以下、０．４ｍｍ以下、０．３５ｍｍ以下、０．３ｍｍ以下、０．２５ｍｍ以下、０．２ｍｍ以下、０．１５ｍｍ以下、又は０．１ｍｍ以下）である。
別の態様によると、焼結済み物品の実施形態を、平坦化可能性、即ち標準的な室温（２３℃）条件において、物品を平坦化のために軟化させるために焼結済み物品を融点又は焼結温度付近まで加熱することなく、平坦化できることに関して記述できる。いくつかの実施形態では、焼結済み物品の一部分が平坦化可能である。平坦化可能な焼結済み物品の一部分は、約１０ｃｍ以下の長さを有してよい。いくつかの実施形態では、焼結済み物品は、本明細書中の他の箇所に記載された寸法を有してよく（例えば幅は約５ｍｍ以上であり、厚さは約３μｍ～約１ｍｍであり、長さは約３００ｃｍ以上であり）、平坦化可能な焼結済み物品の一部分は、約１０ｃｍ以下の長さを有する。例えば焼結済み物品が個別の焼結済み物品であるいくつかの実施形態では、焼結済み物品全体が平坦化可能である。
本明細書中で使用される場合、平坦化可能性は：焼結済み物品（若しくは焼結済み物品の一部分）を２つの剛性の平行な表面の間で締め付けることにより、焼結済み物品を平坦化することによって；又は焼結済み物品の第１の主表面１０１０上の表面圧力を剛性表面に対して印加して、平坦化用平面に沿って焼結済み物品（若しくは焼結済み物品の一部分）を平坦化することによって、決定される。平坦化可能性の測定値は、焼結済み物品（又は焼結済み物品の一部分）を２つの剛性の平行な表面の間で締め付ける場合、焼結済み物品（又は焼結済み物品の一部分）を平坦化用平面から０．０５ｍｍ、０．０１ｍｍ又は０．００１ｍｍ以内の距離まで平坦に締め付けるために必要な力として表現できる。あるいは、平坦化可能性の測定値は、焼結済み物品（又は焼結済み物品の一部分）を剛性表面に対して押し付ける場合、焼結済み物品（又は焼結済み物品の一部分）を平坦化用平面から０．００１ｍｍ以内の距離まで平坦に押圧するために第１の主表面１０１０に印加される表面圧力として表現できる。平坦化可能性の測定値は、焼結済み物品（又は焼結済み物品の一部分）を、いずれかの平坦化方法（即ち２つの剛性の平行な表面の間での締め付け、又は剛性表面に対する押し付け）を用いて、平坦化用平面から０．０５ｍｍ、０．０１ｍｍ又は０．００１ｍｍ以内の距離まで平坦化する場合、焼結済み物品（又は焼結済み物品の一部分）に対する平面表面応力（圧縮又は引張）の絶対最大値として表現できる。この応力は、薄板曲げ応力の方程式：σｘ＝Ｅｔ／２Ｒ（１－ν２）を用いて決定できる。
この薄板曲げ応力の方程式は、以下の式：σｘ＝［Ｅ／（１－ν２）］・（εｘ＋νεｙ）から導出され、ここでＥは弾性率であり、νはポアソン比であり、εｘ及びεｙは、各方向における歪みである。偏向がビーム厚さよりはるかに小さい、厚いビームの場合、εｘは厚さの２乗に比例する。しかしながら、ビーム厚さが曲げ半径より大幅に小さい場合（例えば焼結済み物品が約２０μの厚さを有してよく、ミリメートルレベルの大きさの曲げ半径まで曲げられる場合）、εｙ＝０を適用できる。図３３に示すように、薄型のプレート（又は焼結済み物品）が扇形に曲げられることが想定され、ここで中立軸の長さＬ０はΘ×Ｒ（ただしΘはラジアンであり、Ｒは曲げ半径である）であり、外側のファイバの長さＬ１はΘ×（Ｒ＋ｔ／２）（ただしΘはラジアンであり、Ｒは曲げ半径であり、ｔは厚さである）であり、外側ファイバにおけるεｘは（Ｌ１－Ｌ０）／Ｌ０であり、従ってεｘ＝［Θ×（Ｒ＋ｔ／２）－（Θ×Ｒ）］×１／（Θ×Ｒ）＝ｔ／２Ｒである。方程式σｘ＝［Ｅ／（１－ν２）］・ｔ／２Ｒは、上述の薄板曲げ応力の方程式（σｘ＝Ｅｔ／２Ｒ（１－ν２））となる。
１つ以上の実施形態では、焼結済み物品又は焼結済み物品の一部分は、少なくとも上述の程度まで平坦化されると、上記焼結済み物品の曲げ強度（これは２点曲げ強度によって測定される）の２５％以下の最大面内応力（これは、薄板曲げ応力の方程式によって決定される応力の、この応力が圧縮応力であるか引張応力であるかにかかわらず、最大絶対値として定義される）を示す。例えば、焼結済み物品又は焼結済み物品の一部分の最大面内応力は、上記焼結済み物品の曲げ強度の２４％以下、２２％以下、２０％以下、１８％以下、１６％以下、１５％以下、１４％以下、１２％以下、１０％以下、５％以下、又は４％以下であってよい。
１つ以上の実施形態では、焼結済み物品又は焼結済み物品の一部分は、本明細書に記載されているように平坦化する際に、上記焼結済み物品又は焼結済み物品の一部分が、上記焼結済み物品のヤング率の１％以下の最大面内応力を示すように、平坦化可能である。１つ以上の実施形態では、焼結済み物品の最大面内応力は、焼結済み物品のヤング率の０．９％以下、０．８％以下、０．７％以下、０．６％以下、０．５％以下、０．４％以下、０．３％以下、０．２％以下、０．１％以下、又は０．０５％以下であってよい。
１つ以上の実施形態では、焼結済み物品又は焼結済み物品の一部分は、上記焼結済み物品又は焼結済み物品の一部分が約４０μｍ～約８０μｍの厚さ（又は本明細書で開示されている他の厚さ）を有し、かつ０．０３ｍ超の曲げ半径まで曲げられる場合に、上記焼結済み物品又はその一部分が、上記物品の曲げ強度の２５％以下の最大面内応力を示すように、平坦化可能である。１つ以上の実施形態では、焼結済み物品又は焼結済み物品の一部分は、上記焼結済み物品又は焼結済み物品の一部分が約２０μｍ～約４０μｍの厚さ（又は本明細書で開示されている他の厚さ）を有し、かつ０．０１５ｍ超の曲げ半径まで曲げられる場合に、上記焼結済み物品又は焼結済み物品の一部分が、上記物品の（２点曲げ強度によって測定された）曲げ強度の２５％以下の最大面内応力を示すように、平坦化可能である。１つ以上の実施形態では、焼結済み物品が約３μｍ～約２０μｍの厚さ（又は本明細書で開示されている他の厚さ）を有し、かつ０．００７５ｍ超の曲げ半径まで曲げられる場合に、上記焼結済み物品又は焼結済み物品の一部分は、上記物品の（２点曲げ強度によって測定された）曲げ強度の２５％以下の最大面内応力を示す。
１つ以上の実施形態では、焼結済み物品又は焼結済み物品の一部分は、上記焼結済み物品又は焼結済み物品の一部分が約８０μｍの厚さ（又は本明細書で開示されている他の厚さ）を有し、かつ０．０３ｍ超の曲げ半径まで曲げられる場合に、上記焼結済み物品又はその一部が、上記物品の曲げ強度の２５％以下の最大面内応力を示すように、平坦化可能である。１つ以上の実施形態では、焼結済み物品又は焼結済み物品の一部分は、上記焼結済み物品又は焼結済み物品の一部分が約４０μｍの厚さ（又は本明細書で開示されている他の厚さ）を有し、かつ０．０１５ｍ超の曲げ半径まで曲げられる場合に、上記焼結済み物品又は焼結済み物品の一部分が、上記物品の（２点曲げ強度によって測定された）曲げ強度の２５％以下の最大面内応力を示すように、平坦化可能である。１つ以上の実施形態では、焼結済み物品が約２０μｍの厚さ（又は本明細書で開示されている他の厚さ）を有し、かつ０．００７５ｍ超の曲げ半径まで曲げられる場合に、上記焼結済み物品又は焼結済み物品の一部分は、上記物品の（２点曲げ強度によって測定された）曲げ強度の２５％以下の最大面内応力を示す。
１つ以上の実施形態では、焼結済み物品又はその一部分は、いずれかの平坦化方法（即ち２つの剛性の平行な表面の間での締め付け、又は剛性表面に対する押し付け）を用いて、平坦化用平面から０．０５ｍｍ、０．０１０ｍｍ又は０．００１ｍｍ以内の距離まで平坦化した場合に、上記焼結済み物品又はその一部分が２５０ＭＰａ未満の最大面内応力を示すように、平坦化可能である。１つ以上の実施形態では、上記最大面内応力は、約２２５ＭＰａ以下、２００ＭＰａ以下、１７５ＭＰａ以下、１５０ＭＰａ以下、１２５ＭＰａ以下、１００ＭＰａ以下、７５ＭＰａ以下、５０ＭＰａ以下、２５ＭＰａ以下、１５ＭＰａ以下、１４ＭＰａ以下、１３ＭＰａ以下、１２ＭＰａ以下、１１ＭＰａ以下、１０ＭＰａ以下、９ＭＰａ以下、８ＭＰａ以下、７ＭＰａ以下、６ＭＰａ以下、５ＭＰａ以下、又は４ＭＰａ以下であってよい。
１つ以上の実施形態では、焼結済み物品又はその一部分は、２つの剛性の平行な表面の間での締め付けによって、平坦化用平面から０．０５ｍｍ、０．０１０ｍｍ又は０．００１ｍｍ以内の距離まで上記焼結済み物品又はその一部分を平坦化するために、８Ｎ未満（又は７Ｎ以下、６Ｎ以下、５Ｎ以下、４Ｎ以下、３Ｎ以下、２Ｎ以下、１Ｎ以下、０．５Ｎ以下、０．２５Ｎ以下、０．１Ｎ以下、若しくは０．０５Ｎ以下）の力が必要となるように、平坦化可能である。
１つ以上の実施形態では、焼結済み物品又はその一部分は、上記焼結済み物品又は焼結済み物品の一部分を剛性表面に対して押し付ける場合に、平坦化用平面から０．０５ｍｍ、０．０１０ｍｍ又は０．００１ｍｍ以内の距離まで上記焼結済み物品（又は焼結済み物品の一部分）を平坦に押圧するために、０．１ＭＰａ以下の圧力が必要となるように、平坦化可能である。いくつかの実施形態では、上記圧力は、約０．０８ＭＰａ以下、約０．０６ＭＰａ以下、約０．０５ＭＰａ以下、約０．０４ＭＰａ以下、約０．０２ＭＰａ以下、約０．０１ＭＰａ以下、約０．００８ＭＰａ以下、約０．００６ＭＰａ以下、約０．００５ＭＰａ以下、約０．００４ＭＰａ以下、約０．００２ＭＰａ以下、約０．００１ＭＰａ以下、又は０．０００５ＭＰａ以下であってよい。
別の態様によると、焼結済み物品は、図３４Ａに示すようなロール化済み焼結済み物品へと巻かれた焼結済みテープであってよい。このような実施形態では、ロール化済み焼結済み物品は、コア１１００と、このコアの周りに巻き付けられた（本明細書に記載の１つ以上の実施形態による）焼結済み物品１２００とを含む。１つ以上の実施形態では、上記コアは円筒状であり、６０ｃｍ（即ち約２０インチ）未満の直径１２４０を有する。例えば上記コアは、約５５ｃｍ以下、５０ｃｍ以下、約４８ｃｍ以下、約４６ｃｍ以下、約４５ｃｍ以下、約４４ｃｍ以下、約４２ｃｍ以下、約４０ｃｍ以下、約３８ｃｍ以下、約３６ｃｍ以下、約３５ｃｍ以下、約３４ｃｍ以下、約３２ｃｍ以下、約３０ｃｍ以下、約２８ｃｍ以下、約２６ｃｍ以下、約２５ｃｍ以下、約２４ｃｍ以下、約２２ｃｍ以下、約２０ｃｍ以下、約１８ｃｍ以下、約１６ｃｍ以下、約１５ｃｍ以下、約１４ｃｍ以下、約１２ｃｍ以下、約１０ｃｍ以下、約８ｃｍ以下、約６ｃｍ以下、約５ｃｍ以下、約４ｃｍ以下、又は約２ｃｍ以下の直径を有してよい。他の実施形態では、上記コアはその他の形状であり、ロールは、上述の直径寸法に対応する湾曲で、コアの周りで曲げられる。
１つ以上の実施形態では、コアの周りに巻き付けられた焼結済み物品は連続しており、本明細書中の他の箇所に記載されている寸法（例えば５ｍｍ以上の幅、約３μｍ～約１ｍｍの厚さ、及び約３０ｃｍ以上の長さ）を有する。
コア上への連続焼結済み物品（特にセラミック等の連続焼結済み無機材料）の巻き付けは、いくつかの困難を提示する。というのは、焼結済み物品はウェブ横断方向形状を有し、特に結合剤バーンアウト及び素焼き状態において焼結済み物品が耐えられるウェブ張力は極めて低い（例えばグラム単位のレベルの大きさの張力である）ためである。更に、焼結済み物品の弾性率は極めて高い（例えば最大で約２１０ＧＰａ）場合があり、従って焼結済み物品は張力下で引き伸ばされず、コアの周りに巻きつけると、結果として得られた巻き付け後のロールの一体性は劣悪なものとなり得る。連続した複数の巻きを取り扱う間に、連続焼結済み物品は容易に伸縮し得る（即ち、連続した複数の巻きは位置合わせされていない状態に移動し得る）。
出願人は、連続焼結済み物品をコア上に巻きつける際に、適合性の層間支持材料を使用することによって、１つ以上の実施形態のロール化済み焼結済み物品が優れた一体性を有することを発見した。１つ以上の実施形態では、連続焼結済み物品は層間支持材料上に配置され、連続焼結済み物品及び層間支持材料をコアの周りに巻くことにより、連続焼結済み物品の連続した複数の巻きがそれぞれ、層間支持材料によって互いから隔てられる。図３を参照して上述したように、焼結済み物品（又は焼結済みテープ材料）４０は取り込み用リール４４上に巻き付けられる。層間支持材料４６は、リール４８から繰り出され、又は繰り出すことができ、そして層間支持材料４６は、取り込み用リール４４上の連続焼結済み物品１０００の各層、大半の層又は少なくともいくつかの層（例えば焼結済み物品１２００又は焼結済みテープ材料４０）の間に位置するように、取り込み用リール４４上に巻き付けられる、又は巻き付けことができる。この配置により、ロール化済み焼結済み材料５０が形成される。
図３４Ｂを参照すると、ある例示的実施形態による図３４Ａのロール化済み焼結済み物品１２００の詳細断面図が示されており、ここで焼結済み物品１２００は、コア１１００の周りに２回巻き付けられ、層間支持材料４６は、焼結済み物品１２００とコア１１００との間、そして焼結済み物品１２００の連続した複数の巻きの間に位置決めされる。図３４Ｂから直感的に理解できるように、端部から見た場合、焼結済み物品１２００（この場合はテープ）及び層間支持材料４６は、交互になった渦巻きをコア１１００の周りに形成する。他の考えられる実施形態では、焼結済み物品を個別のシートに切断してよく、また依然としてコア上に巻き付けられ、連続した層間支持材料４６によって隣接する巻きから隔てられた状態としてよく、例えばここで、複数のシートを一体に合計した正味の長さは、本明細書に記載されているような長さＬである。図３４Ｂに示すように、様々な実施形態において、ある例示的実施形態による、ロール化済み焼結済み物品（例えば、焼結済み物品１０００、焼結済み物品１２００又は焼結済みテープ材料４０）の各層の間に層間支持材料４６を含むロール化済み焼結済み物品が示されている。様々な実施形態において、層間支持材料は：第１の主表面、及び上記第１の主表面の反対側の第２の主表面；第１の主表面と第２の主表面の間の距離として定義される、層間厚さ（ｔ）；上記層間厚さに対して垂直な第１及び第２の表面のうちの一方の第１の寸法として定義される、層間幅；並びに上記層間支持材料の上記層間厚さ及び上記層間幅の両方に対して垂直な、第１及び第２の表面のうちの一方の第２の寸法として定義される、層間長さを備える。１つ以上の例示的実施形態では、層間厚さは、焼結済み物品の厚さより大きい。１つ以上の実施形態では、層間幅は、ロール化済み焼結済み物品の幅より大きくてよい。
１つ以上の実施形態では、層間支持材料４６は、ロードセルによって測定した場合に、連続焼結済み物品に対する張力より大きな張力を含む（又は張力下である）。１つ以上の実施形態では、層間支持材料は、（焼結済み物品と比較して）相対的に低い弾性率を有し、従って小さな張力下で引き伸ばされる。これにより、より高い層間ロール圧力が生成され、これが巻かれたロールの一体性を改善すると考えられる。更に、いくつかの実施形態では、巻かれたロールの張力は、層間支持材料に印加される張力を制御することによって制御され、またこの張力は、巻かれたロールの直径の関数として傾斜していてよい。いくつかのこのような実施形態では、層間支持材料４６は張力下であり、焼結済み物品（例えばテープ）は圧縮下である。
１つ以上の実施形態では、層間支持材料は厚さ適合性である（即ち、主表面に圧力を印加することによって厚さを低減でき、従って、焼結プロセスによって生成される焼結済み物品のウェブ横断方向形状又は厚さの変動を補償できる）。いくつかのこのような実施形態では、側面から見た場合に、焼結済み物品は、層間支持材料によってロールの中に隠れていてよく、ここで層間支持材料は、層間支持材料の隣接する巻きと接触し、少なくともある程度、焼結済み物品を遮蔽して隔離し、例えばここで、層間支持材料は、図３４Ｂに示すように焼結済み物品より幅広く、焼結済み物品（例えばテープ）の幅方向の両縁部を超えて延在する。
図３４Ａを参照すると、１つ以上の実施形態では、ロール化済み物品は円筒状コア上にあり、略一定の直径１２２０及び側壁幅１２３０を有する。層間支持材料により、ロール化済み物品の側壁幅を増大させる恐れのある伸縮を引き起こすことなく、連続又は不連続焼結済み物品をコアの周りに巻くことができる。いくつかの実施形態では、コアは、周と、この周に沿ったコア中心線とを備え、連続焼結済み物品は、長さ方向に沿った物品中心線を備え、コア中心線と物品中心線との間の距離は、連続又は不連続焼結済み物品の長さの少なくとも９０％又は全体に沿って、２．５ｍｍ以下である。
１つ以上の実施形態では、ロール化済み物品は、層間支持材料と連続又は不連続焼結済み物品との間に摩擦力を備え、この摩擦力は、層間支持材料に極めて小さな張力が印加されている場合であっても、巻かれたロールの連続した複数の巻きの側方への伸縮に耐えるために十分なものである。一定の張力を層間支持材料に印加してよいが、ロール化済み物品のコアに向かう内側部分に対して印加される張力は、ロール化済み物品のコアから離れる外側部分に印加される張力より大きくなり得る。これは、より多くの層間支持材料及び連続焼結済み物品がコアの周りに巻き付けられるに従って、ロール化済み物品の直径が、コアから上記外側部分に向かって増大するためである。これはロール化済み物品を圧縮し、又は圧縮し得、この圧縮は、層間支持材料と連続焼結済み物品との間の摩擦と結びつくと、焼結済み物品表面間の伸縮及び相対移動を、少なくとも欠陥の防止を補助するために防止又は制限する。
１つ以上の実施形態では、層間支持材料は、ポリマー及び紙のうちのいずれの一方又は両方を含む。いくつかの実施形態では、層間支持材料は、ポリマーと紙との組み合わせである。１つ以上の実施形態では、層間支持材料は、発泡ポリマーを含んでよい。いくつかの実施形態では、発泡ポリマーは閉鎖セルである。
別の態様によると、本明細書に記載の焼結済み物品は、上で開示され、図３５及び図３６で図示されているような、複数の個別の焼結済み物品として提供できる。１つ以上の実施形態では、個別の焼結済み物品は、本明細書に記載されているように、ロール化済み焼結済み物品又は連続焼結済み物品から形成してよい。例えば、個別の焼結済み物品は、（シート又はテープ形状であってよい）より大きな焼結済み物品からレーザカットしてよく、又は他の方法で分離してよい。１つ以上の実施形態では、複数の個別の焼結済み物品はそれぞれ、上記複数の個別の焼結済み物品のうちの他のいくつか又は全てに対する均一性又は一貫性を有するが、これは、本明細書に記載の改善されたプロセス及び材料特性によるものであり得る。１つ以上の実施形態では、複数の個別の焼結済み物品はそれぞれ、第１の主表面、上記第１の主表面の反対側の第２の主表面、及び上記第１の表面と上記第２の表面との間に延在する本体を含む。上記本体は、焼結済み無機材料と：第１の主表面と第２の主表面の間の距離として定義される、厚さ（ｔ）；上記厚さに対して垂直な第１及び第２の表面のうちの一方の第１の寸法として定義される、幅；並びに上記厚さ及び上記幅の両方に対して垂直な、上記第１及び第２の表面のうちの一方の第２の寸法として定義される、長さとを含む。直感的に理解できるように、より長いテープから切断又は形成された、個別のシート又は他の焼結済み物品は、上で開示されているような均一で一貫した組成、均一で一貫した結晶構造、均一で一貫した厚さ、欠陥のレベル、並びに本明細書で開示される本発明の設備及びプロセスを用いて製造されたテープ又は他の細長い物品中に存在する又は存在し得る本明細書に記載の他の特性を有する。
１つ以上の実施形態では、複数の焼結済み物品のうちの一部、大半、又は各焼結済み物品は、本明細書に記載されているように平坦化可能である。１つ以上の実施形態では、複数の焼結済み物品のうちの一部、大半、又は各焼結済み物品は、平坦化されると、上記焼結済み物品の曲げ強度（これは２点曲げ法によって測定される）の２５％以下の最大面内応力（これは、薄板曲げ応力の方程式によって決定される応力の、この応力が圧縮応力であるか引張応力であるかにかかわらず、最大絶対値として定義される）を示す。例えば、複数の焼結済み物品のうちの一部、大半、又は各焼結済み物品の最大面内応力は、上記焼結済み物品の曲げ強度の２４％以下、２２％以下、２０％以下、１８％以下、１６％以下、１５％以下、１４％以下、１２％以下、１０％以下、５％以下、又は４％以下であってよい。
１つ以上の実施形態では、複数の焼結済み物品のうちの一部、大半、又は各焼結済み物品は、本明細書に記載されているように平坦化する際に、上記複数の焼結済み物品のうちの一部、大半、又は各焼結済み物品が、上記焼結済み物品のヤング率の１％以下の最大面内応力を示すように、平坦化可能である。１つ以上の実施形態では、複数の焼結済み物品のうちの一部、大半、又は各焼結済み物品の最大面内応力は、各焼結済み物品のヤング率の０．９％以下、０．８％以下、０．７％以下、０．６％以下、０．５％以下、０．４％以下、０．３％以下、０．２％以下、０．１％以下、又は０．０５％以下であってよい。
１つ以上の実施形態では、複数の焼結済み物品のうちの一部、大半、又は各焼結済み物品は、上記焼結済み物品が約４０μｍ～約８０μｍの厚さ（又は本明細書で開示されている他の厚さ）を有し、かつ０．０３ｍ超の曲げ半径まで曲げられる場合に、上記焼結済み物品が、上記物品の曲げ強度の２５％以下の最大面内応力を示すように、平坦化可能である。１つ以上の実施形態では、複数の焼結済み物品のうちの一部、大半、又は各焼結済み物品は、上記焼結済み物品が約２０μｍ～約４０μｍの厚さ（又は本明細書で開示されている他の厚さ）を有し、かつ０．０１５ｍ超の曲げ半径まで曲げられる場合に、上記焼結済み物品が、上記物品の（２点曲げ強度によって測定された）曲げ強度の２５％以下の最大面内応力を示すように、平坦化可能である。１つ以上の実施形態では、複数の焼結済み物品のうちの一部、大半、又は各焼結済み物品は、上記焼結済み物品が約３μｍ～約２０μｍの厚さ（又は本明細書で開示されている他の厚さ）を有し、かつ０．００７５ｍ超の曲げ半径まで曲げられる場合に、上記焼結済み物品が、上記物品の（２点曲げ強度によって測定された）曲げ強度の２５％以下の最大面内応力を示すように、平坦化可能である。
１つ以上の実施形態では、複数の焼結済み物品のうちの一部、大半、又は各焼結済み物品は、上記焼結済み物品が約８０μｍの厚さ（又は本明細書で開示されている他の厚さ）を有し、かつ０．０３ｍ超の曲げ半径まで曲げられる場合に、上記焼結済み物品が、上記物品の曲げ強度の２５％以下の最大面内応力を示すように、平坦化可能である。１つ以上の実施形態では、複数の焼結済み物品のうちの一部、大半、又は各焼結済み物品は、上記焼結済み物品が約４０μｍの厚さ（又は本明細書で開示されている他の厚さ）を有し、かつ０．０１５ｍ超の曲げ半径まで曲げられる場合に、上記焼結済み物品が、上記物品の（２点曲げ強度によって測定された）曲げ強度の２５％以下の最大面内応力を示すように、平坦化可能である。１つ以上の実施形態では、複数の焼結済み物品のうちの一部、大半、又は各焼結済み物品は、上記焼結済み物品が約２０μｍの厚さ（又は本明細書で開示されている他の厚さ）を有し、かつ０．００７５ｍ超の曲げ半径まで曲げられる場合に、上記焼結済み物品が、上記物品の（２点曲げ強度によって測定された）曲げ強度の２５％以下の最大面内応力を示すように、平坦化可能である。
１つ以上の実施形態では、複数の焼結済み物品のうちの一部、大半、又は各焼結済み物品は、いずれかの平坦化方法（即ち２つの剛性の平行な表面の間での締め付け、又は剛性表面に対する押し付け）を用いて、平坦化用平面から０．０５ｍｍ、０．０１ｍｍ又は０．００１ｍｍ以内の距離まで平坦化した場合に、上記焼結済み物品が２５０ＭＰａ未満の最大面内応力を示すように、平坦化可能である。１つ以上の実施形態では、上記最大面内応力は、約２２５ＭＰａ以下、２００ＭＰａ以下、１７５ＭＰａ以下、１５０ＭＰａ以下、１２５ＭＰａ以下、１００ＭＰａ以下、７５ＭＰａ以下、５０ＭＰａ以下、２５ＭＰａ以下、１５ＭＰａ、１４ＭＰａ以下、１３ＭＰａ以下、１２ＭＰａ以下、１１ＭＰａ以下、１０ＭＰａ以下、９ＭＰａ以下、８ＭＰａ以下、７ＭＰａ以下、６ＭＰａ以下、５ＭＰａ以下、又は４ＭＰａ以下であってよい。
１つ以上の実施形態では、複数の焼結済み物品のうちの一部、大半、又は各焼結済み物品は、２つの剛性の平行な表面の間での締め付けによって、平坦化用平面から０．０５ｍｍ、０．０１０ｍｍ又は０．００１ｍｍ以内の距離まで上記焼結済み物品を平坦化する際に、上記焼結済み物品又はその一部分それぞれを平坦化するために８Ｎ未満（又は７Ｎ以下、６Ｎ以下、５Ｎ以下、４Ｎ以下、３Ｎ以下、２Ｎ以下、１Ｎ以下、０．５Ｎ以下、０．２５Ｎ以下、０．１Ｎ以下、若しくは０．０５Ｎ以下）の力が必要となるように、平坦化可能である。
１つ以上の実施形態では、複数の焼結済み物品のうちの一部、大半、又は各焼結済み物品は、上記焼結済み物品を剛性表面に対して押し付ける場合に、平坦化用平面から０．０５ｍｍ、０．０１ｍｍ又は０．００１ｍｍ以内の距離まで上記焼結済み物品を平坦に押圧するために、０．１ＭＰａ以下の圧力が必要となるように、平坦化可能である。いくつかの実施形態では、上記圧力は、約０．０８ＭＰａ以下、約０．０６ＭＰａ以下、約０．０５ＭＰａ以下、約０．０４ＭＰａ以下、約０．０２ＭＰａ以下、約０．０１ＭＰａ以下、約０．００８ＭＰａ以下、約０．００６ＭＰａ以下、約０．００５ＭＰａ以下、約０．００４ＭＰａ以下、約０．００２ＭＰａ以下、約０．００１ＭＰａ以下、又は０．０００５ＭＰａ以下であってよい。
１つ以上の実施形態では、複数の焼結済み物品のうちの一部、大半、又は各焼結済み物品の厚さは、約０．７ｔ～約１．３ｔ（例えば、約０．８ｔ～約１．３ｔ、約０．９ｔ～約１．３ｔ、約ｔ～約１．３ｔ、約１．１ｔ～約１．３ｔ、約０．７ｔ～約１．２ｔ、約０．７ｔ～約１．１ｔ、約０．７ｔ～約１ｔ、又は約０．９ｔ～約１．１ｔ）であり、ここでｔは、本明細書で開示されている厚さの値である。
１つ以上の実施形態では、複数の焼結済み物品のうちの一部、大半、又は各焼結済み物品は、組成の均一性を示す。１つ以上の実施形態では、複数の焼結済み物品の少なくとも５０％（例えば約５５％以上、約６０％以上、又は約７５％以上）が、ある面積及びある組成であって、（本明細書に記載の）上記組成の少なくとも１つの成分が上記面積にわたって約３重量％未満だけ変動する、面積及び組成を備える。いくつかの実施形態では、上記組成の少なくとも１つの成分は、上記面積にわたって、約２．５重量％以下、約２重量％以下、約１．５重量％以下、約１重量％以下、又は約０．５重量％以下だけ変動する。１つ以上の実施形態では、上記面積は、上記焼結済み物品の約１平方センチメートルであり、又は上記面積は、上記焼結済み物品の全表面積である。
１つ以上の実施形態では、複数の焼結済み物品のうちの一部、大半、又は各焼結済み物品は、結晶構造の均一性を示す。１つ以上の実施形態では、複数の焼結済み物品の少なくとも５０％（例えば約５５％以上、約６０％以上、又は約７５％以上）は、ある面積と、上記面積にわたって（本明細書に記載されているように）百分率にして約５未満だけ変動する重量パーセントを有する少なくとも１つの相を有する結晶構造とを備える。単なる例示として、複数の焼結済み物品のうちの一部、大半、又は各焼結済み物品は、上記焼結済み物品の２０重量％、及び上記複数の焼結済み物品の少なくとも５０％（例えば約５５％以上、約６０％以上、又は約７５％以上）を構成する少なくとも１つの相を含んでよく、この相は、上記面積にわたって、約１５重量％～約２５重量％の量で存在する。１つ以上の実施形態では、複数の焼結済み物品のうちの一部、大半、又は各焼結済み物品の少なくとも５０％（例えば約５５％以上、約６０％以上、又は約７５％以上）は、ある面積と、上記面積にわたって百分率にして約４．５未満、百分率にして約４未満、百分率にして約３．５未満、百分率にして約３未満、百分率にして約２．５未満、百分率にして約２未満、百分率にして約１．５未満、百分率にして約１未満、又は百分率にして約０．５未満だけ変動する重量パーセントを有する少なくとも１つの相を有する結晶構造とを備える。１つ以上の実施形態では、上記面積は、上記焼結済み物品の約１平方センチメートルであり、又は上記面積は、上記焼結済み物品の全表面積である。
１つ以上の実施形態では、複数の焼結済み物品の少なくとも５０％（例えば約５５％以上、約６０％以上、又は約７５％以上）は、ある面積と、約２０％未満だけ変動する（本明細書に記載の）多孔率とを備える。従って一例として、複数の焼結済み物品のうちの一部、大半、又は各焼結済み物品は、１０体積％の多孔率を有し、この多孔率は、上記複数の焼結済み物品の少なくとも５０％の上記面積にわたって、約８体積％超から約１２体積％未満までの範囲内である。１つ以上の実施形態では、上記複数の焼結済み物品の少なくとも５０％は、ある面積を有し、また上記面積にわたって１８％以下、１６％以下、１５％以下、１４％以下、１２％以下、１０％以下、８％以下、６％以下、５％以下、４％以下又は約２％以下だけ変動する多孔率を有する。１つ以上の実施形態では、上記面積は、上記焼結済み物品の約１平方センチメートルであり、又は上記面積は、上記焼結済み物品の全表面積である。
実施例５～６及び比較例７～８
実施例５～６及び比較例７～８は、正方晶又はテトラジルコニア多結晶質材料の連続焼結済み物品から形成された、個別の焼結済み物品である。実施例５～６は、本明細書に記載のプロセス及びシステムによって形成され、比較例７～８は、本開示の技術（例えば張力制御、ゾーン形成された焼結炉、空気流の制御）のうちの少なくともいくつかを含まない、他のプロセス及びシステムを用いて形成された。実施例５～６及び比較例７～８はそれぞれ、５５．８８ｍｍの長さ、２５．４ｍｍの幅、０．０４ｍｍの厚さ、及び２ｍｍの隅部半径を有していた。実施例５～６及び比較例７～８はそれぞれ、２１０ＧＰａのヤング率、０．３２のポアソン比（ν）、及び６ｇ／ｃｍ３の密度（ρ）を有していた。
実施例５は、図３５に示すような、形状寸法が０．３５０ｍｍのＣ字型であった。実施例６は、図３６に示すような、形状寸法が０．３５０ｍｍのサドル形状であった。比較例７は、図３７に示すような、形状寸法が０．３５０ｍｍのガルウィング形状であった。比較例８は、図３８に示すような、形状寸法が０．７５０ｍｍのガルウィング形状であった。平坦化前における、平面に関する各焼結済み物品の形状寸法を、図３９において比較した。
これらの実施例の平坦化可能性を、本明細書中の他の箇所に記載した２つの荷重印加法（即ち２つの剛性の平行な表面間での焼結済み物品の締め付け、又は焼結済み物品を剛性表面に対して押し付けて、平坦化用平面に沿って焼結済み物品を平坦化するための、焼結済み物品の１つの主表面への表面圧力の印加）を用いて評価した。
図４０は、２つの剛性の平行な表面間での締め付けによって、実施例５～６及び比較例７～８の各焼結済み物品を平坦化用表面から０．００１ｍｍ以内の距離まで平坦に締め付けるために必要な力（単位：Ｎ）を示す。図４０に示すように、実施例５～６は、焼結済み物品の平坦化のために必要な力が有意に少なく、これはより良好な平坦化可能性を示す。更に、焼結済み物品をこのような小さな力で平坦化できることは、このような物品を、破断、破損又は他の欠陥の形成を伴わずに、下流の処理において操作できる、又は下流の処理に供することができることを示す。下流の処理としては、例えば、導電性又は非導電性コーティングを含むコーティングの塗布が挙げられる。剛性表面に対する焼結済み物品の押し付けによって、実施例５～６及び比較例７～８の各焼結済み物品を平坦化用表面から０．００１ｍｍ以内の距離まで平坦に押圧するために必要な圧力を測定した場合にも、これと同じ平坦化可能性が示される。結果が図４１に示されており、これは、比較例７～８と比較した場合に、実施例５～６は平坦化のために必要とする圧力が大幅に少ないことを実証している。図４２は、実施例５～６及び比較例７～８の平坦化された焼結済み物品における、最大面内表面応力を示す。実施例５～６は１１ＭＰａ未満の応力を示すが、比較例７～８はこの応力の２０倍を超える応力を示し、これは、比較例７～８の焼結済み物品が、下流の処理中に破断する、破損する又は欠陥を有する可能性が高いことを示している。実施例５における応力の位置を、図４３Ａ（平坦化時の底面の応力）及び４３Ｂ（平坦化時の上面の応力）に示す。実施例６における応力の位置を、図４４Ａ（平坦化時の底面の応力）及び４４Ｂ（平坦化時の上面の応力）に示す。比較例７における応力の位置を、図４５Ａ（平坦化時の底面の応力）及び４５Ｂ（平坦化時の上面の応力）に示す。比較例７では、底面において、中央部分が２０８．６ＭＰａの引張応力を示し、これは－２５４．６ＭＰａの圧縮応力で両側から挟まれている。これに対応して、前面では、中央部分は約－２０８．６ＭＰａの圧縮応力下にあり、２５４．６ＭＰａの引張応力で両側から挟まれている。比較例８における応力の位置を、図４６Ａ（平坦化時の底面の応力）及び４６Ｂ（平坦化時の上面の応力）に示す。比較例８では、底面において、中央部分が３９９．０１ＭＰａの引張応力を示し、これは－４７３．６３ＭＰａの圧縮応力で両側から挟まれている。これに対応して、前面では、中央部分は約－３９９．０８ＭＰａの圧縮応力下にあり、４７３．６０ＭＰａの引張応力で両側から挟まれている。比較例７～８の点Ｘにおける高い応力は、これらの焼結済み物品が高応力の場所に沿って破断しやすいことを示している。
いくつかの半導体パッケージ、及び同様の発光ダイオード（ＬＥＤ）内包パッケージでは、上記パッケージに又は上記パッケージを通して供給される電気エネルギの大半が、熱エネルギとして失われるか、又は放散され得る。これらの及び同様の半導体パッケージの熱放散能力は、パッケージを通して更なる電気エネルギ（又は電流）を供給しようとする際に、制限因子となり得る。また、少なくともいくつかのＬＥＤ内包パッケージでは、ＬＥＤ内包パッケージの熱放散能力によって、ＬＥＤの輝度が制限され得る。半導体パッケージ内の構成部品の温度を、例えば約７５℃～約８５℃に低減して維持することが望ましい場合がある。
１つ以上の実施形態では、図４７を参照すると、本明細書に記載の焼結済み物品（例えば（焼結済み物品１０００、焼結済み物品１２００、又は焼結済みテープ材料４０）を、直接的又は間接的に、基板１５００に対して接合する、結合する、接続する、又はその他の方法で取り付けることによって、パッケージ２０００を形成する。焼結済み物品１０００は、パッケージ２０００内において誘電体として機能できる。いくつかの実施形態では、パッケージ２０００は、半導体パッケージ、電気パッケージ、送電パッケージ、発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージ等である。本開示のパッケージ２０００は、従来のパッケージに比べて改善された性能（例えば熱放散能力、より低い熱抵抗等）を提供する。他のこのような実施形態では、本明細書に記載の焼結済み物品（例えば焼結済み物品１０００、焼結済み物品１２００、又は焼結済みテープ材料４０）は、基板１５００である、又は基板１５００でもある。
いくつかの実施形態では、パッケージ２０００は、基板１５００と焼結済み物品１０００との間の中間層１３００を含む。中間層１３００は、基板１５００と焼結済み物品１０００とを接合する、結合する、接続する、又は他の方法で取り付ける、若しくはこれらの取り付けを促進する材料を含んでよい。中間層１３００は、接合されて又は一体に接合されて中間層１３００を形成する、複数の個別の層を含んでよい。いくつかの実施形態では、中間層１３００は、高い熱伝導率特性を有する材料であり、これにより、電子構成部品（例えば半導体デバイス若しくはチップ）又は金属ベース層が生成した熱が、中間層１３００を通して基板１５００に伝導される。いくつかの実施形態では、中間層１３００は、焼結済み物品１０００の熱伝導率より高い熱伝導率を含む。いくつかの実施形態では、中間層１３００は、基板１５００未満の熱伝導率を含む。中間層１３００は、約８Ｗ／ｍ・Ｋ超～約２０Ｗ／ｍ・Ｋ、約８Ｗ／ｍ・Ｋ超～約１６Ｗ／ｍ・Ｋ、又は約８Ｗ／ｍ・Ｋ超～約１３Ｗ／ｍ・Ｋ、又は約９Ｗ／ｍ・Ｋ超～約１２Ｗ／ｍ・Ｋ、例えば８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、又は２０Ｗ／ｍ・Ｋ（これらの間の全ての範囲及び部分範囲を含む）の熱伝導率を有してよい。いくつかの実施形態では、中間層１３００は、接着剤様材料である。いくつかの実施形態では、中間層１３００は、変形するよう、並びに／又はパッケージ２０００の加熱及び冷却の結果として発生する、基板１５００と焼結済み物品１０００との間の熱膨張係数（ＣＴＥ）の差に由来するせん断力に耐えるよう構成された、適合性材料である。
いくつかの実施形態では、中間層１３００は、ポリイミド、エポキシ、又はこれらの組み合わせのマトリクスを含む。いくつかの実施形態では、中間層１３００のマトリクスは、非導電性粒子（例えば窒化ホウ素）、導電性材料（例えば銀、銅等）、又はこれらの組み合わせを含んでよい。上記導電性及び／又は非導電性粒子は、中間層１３００のマトリクス全体にわたって均質に又は不均質に分布してよい。いくつかの実施形態では、中間層１３００は、金属ベース層１３５０及び構成部品１４０１（図５０（ｅ））から熱を伝導し、伝導した熱を基板１５００に伝達する。いくつかの実施形態では、中間層１３００は、基板１５００及び／又は焼結済み物品１０００のうちの一方又は両方と略同様の長さ（Ｌ）及び幅（Ｗ）を有してよい。いくつかの実施形態では、中間層は、約０．１μｍ～約１００μｍ、又は約１０μｍ～約７５μｍ、又は約１５μｍ～約３５μｍ、又は更には約２０μｍ～約４０μｍ、例えば５、１０、１５、２０、２５、３０、３５又は４０μｍ（これらの間の全ての範囲及び部分範囲を含む）の厚さ（ｔ２）を有してよい。
１つ以上の実施形態では、基板１５００は、第１の主表面１５１０、上記第１の主表面の反対側の第２の主表面１５２０、及び第１の主表面１５１０と第２の主表面１５２０との間に延在する本体１５３０を含む。焼結済み物品１０００は、基板１５００の第１の主表面１５１０又は第２の主表面１５２０に、直接的又は間接的に、接合、結合、接続、又はその他の方法で取り付けてよい。本体１５３０は：第１の主表面１５１０と第２の主表面１５２０との間の距離として定義される、厚さ（ｔ１）；上記厚さに対して垂直な上記第１又は第２の表面のうちの一方の第１の寸法として定義される、幅（Ｗ１）；並びに上記厚さ及び上記幅の両方に対して垂直な、第１又は第２の表面のうちの一方の第２の寸法として定義される、長さを有する。１つ以上の実施形態では、基板１５００は、幅Ｗ１を画定する、対向する小面１５４０を含む。いくつかの実施形態では、焼結済み物品１０００及び基板１５００長さ及び幅はそれぞれ、略同等（即ち互いの５％以内の側方寸法）である。いくつかの実施形態では、基板１５００の厚さ（ｔ１）は、焼結済み物品１０００の厚さ（ｔ）、例えば焼結済み物品１０００に関して本明細書で開示されている厚さ（ｔ）より大きい。いくつかの実施形態では、基板１５００の厚さ（ｔ１）は、焼結済み物品１０００の厚さ（ｔ）より、約２５％、約５０％、約７５％、約１００％、約２００％、約５００％、又はそれ以上大きい。いくつかの実施形態では、基板１５００の厚さ（ｔ１）は、約０．５ｍｍ～約５．０ｍｍ、又は約１．０ｍｍ～約２．０ｍｍ、又は約１．０ｍｍ～約１．６ｍｍ、又は更には約１．２ｍｍ～約１．５ｍｍである。いくつかの実施形態では、基板１５００は、パッケージ２０００のためのヒートシンクとして機能する。いくつかの実施形態では、基板１５００は、アルミニウム、銅又はこれらの組み合わせといった導電性金属を含む。
図４７及び４８は、中間層１３００が基板１５００を焼結済み物品１０００に接合している、例示的なパッケージ２０００のあるセグメントの断面図を提供する。金属ベース層１３５０は、焼結済み物品１０００の、中間層１３００に結合されている主表面の反対側の主表面上に設けてよい。即ち焼結済み物品１０００は、一方の主表面上に中間層１３００を、そして反対側の主表面上に金属ベース層１３５０を含んでよい。中間層１３００は、基板１５００及び焼結済み物品１０００のうちの一方又は両方に適用してよい。その後、基板１５００及び焼結済み物品１０００を、これらそれぞれの主表面の間の中間層１３００を用いて、組み立てる、又は一体に接合してよい。中間層１３００を、熱エネルギ、化学線波長、圧力、又は他の同様の方法で活性化して、基板１５００を焼結済み物品１０００に、中間層１３００を介して接合、結合、接続、又は他の方法で取り付けてよい。
図４７に示すように、基板１５００の主表面１５１０、１５２０のうちの一方又は両方は、溝１３２５を含むようにパターン形成してよい。溝１３２５は、基板１５００への中間層１３００の接合を支援できる。溝１３２５はまた、基板１５００と焼結済み物品１０００との間のＣＴＥの差の結果として中間層１３００が受けるせん断応力を最小化するのを補助することもできる。いくつかの実施形態では、溝１３２５は、基板１５００の主表面の少なくとも一部分をカバーする。溝１３２５は、基板１５００の主表面において、約０．１μｍ～約１ｍｍ、又は約１０μｍ～約５０μｍの深さを有してよい。中間層１３００は、基板１５００の溝１３２５内に少なくとも部分的に延在してよい。溝１３２５は、長方形、正方形、円形、三角形、又は他の同様の形状若しくは複数の形状の組み合わせの断面を有してよく、また焼結済み物品１０００の主表面上で連続していても、破線状になっていても、又はその他の様式で延在していてもよい。
金属ベース層１３５０は、電気めっき、印刷、物理蒸着、化学蒸着、スパッタリング、又は他の同様の技法によって、焼結済み物品１０００に直接的又は間接的に接合してよい。金属ベース層１３５０は、パッケージ２０００を横断して及び通って、電気エネルギ（又は電流）を伝導又は供給できる、導電性材料である。いくつかの実施形態では、金属ベース層は、その長さにわたる電気抵抗及び熱生成を最小化するよう構成される。いくつかの実施形態では、金属ベース層１３５０は、銅、ニッケル、金、銀、真ちゅう、鉛、スズ及びこれらの組み合わせを含む。金属ベース層１３５０は、シード層１３７５を介して、焼結済み物品１０００に間接的に接合してよい。即ち、シード層１３７５は、金属ベース層１３５０を焼結済み物品１０００に接合するための基礎を提供できる。いくつかの実施形態では、金属ベース層１３５０を焼結済み物品１０００に接合するシード層１３７５を、リフロー炉内で「リフロー（ｒｅｆｌｏｗ）」させて、金属ベース層１３５０を、パッケージ２０００内の他の電子構成部品に電気的に接続する。いくつかの実施形態では、シード層１３７５は、スズ、チタン、タングステン、鉛、又はこれらの組み合わせを含む。シード層１３７５は、電気めっき、印刷、物理蒸着、化学蒸着、スパッタリング、又は他の同様の技法によって、焼結済み物品１０００の主表面に適用してよい。
いくつかの実施形態では、金属ベース層１３５０は、焼結済み物品１０００を基板１５００に接合する前、間又は後に、焼結済み物品１０００に直接的又は間接的に接合してよい。いくつかの実施形態では、金属ベース層１３５０は、焼結済み物品１０００の主表面上の、連続、半連続、若しくは不連続アレイ、又は「回路（ｃｉｒｃｕｉｔ）」である。いくつかの実施形態では、金属ベース層１３５０及び／又はシード層１３７５を焼結済み物品１０００上に適用する前に、焼結済み物品１０００の主表面のうちの一方又は両方の複数の部分をマスキング又は被覆して、金属ベース層１３５０及び／又はシード層１３７５が、焼結済み物品１０００の上記マスキングされた部分に適用されるのを防止してよい。即ち、焼結済み物品１０００の一方又は両方の主表面のマスキング部分を用いて、焼結済み物品１０００の主表面上に、金属ベース層１３５０及び／又はシード層１３７５の連続、半連続、若しくは不連続アレイ、又は「回路（ｃｉｒｃｕｉｔ）」を形成できる。金属ベース層１３５０を、焼結済み物品１０００の主表面のマスキングされていない部分に適用した後、マスキングを除去して、マスキングが存在していた主表面の部分（これはその上に金属ベース層及び／又はシード層を有しない）を露出させてよい。図４７及び４９は、焼結済み物品の主表面上のアレイとしての、金属ベース層１３５０の例を提供する。金属ベース層１３５０は、約０．１μｍ～約１ｍｍ、又は約２μｍ～約１００μｍ、約５μｍ～約７０μｍ、又は更には約５μｍ～約５０μｍの厚さ（ｔ３）を含む。
１つ以上の実施形態では、パッケージ２０００は、半導体デバイス又はチップ１４００を含む。いくつかの実施形態では、半導体デバイス１４００は、焼結済み物品１０００の第１の主表面１０１０又は第２の主表面１０２０に、直接的又は間接的に、接合される、結合される、接続される、又はその他の方法で取り付けられる。半導体デバイス１４００は、図４９に示すように、シード層１３７５を介して焼結済み物品１０００に間接的に接合してよい。半導体デバイス１４００は、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含んでよい。いくつかの実施形態では、半導体デバイス１４００は、１つ以上のリード１４５０によって金属ベース層１３５０に接続される。リード１４５０は、半導体デバイス１４００と金属ベース層１３５０とを電気的に接続する、剛性又は可撓性の、ワイヤ又は（例えば金属ベース層１３５０と同様の）電気コネクタであってよい。図４７及び４９は、リード１４５０を、半導体デバイス１４００と金属ベース層１３５０との間の距離に架かるものとして示す。当然のことながら、リード１４５０は、１つ以上の実施形態では、焼結済み物品１０００の表面に沿って延在するか、又は上記表面に接触してよい。リード１４５０は、金属ベース層１３５０と半導体デバイス１４００との間に電気エネルギを供給できる。いくつかの実施形態では、金属ベース層１３５０を通過する電気エネルギは、リード１４５０を通して半導体デバイス１４００へと伝達される。いくつかの実施形態では、半導体デバイス１４００に供給された電気エネルギは、その上のＬＥＤに給電し、ＬＥＤは１つ以上の光波長（λ）を発する。半導体デバイス１４００は、その上のＬＥＤからの光を増強するための１つ以上のレンズ１４０５を含んでよい。半導体デバイス１４００は燐光体材料１４７５も含んでよく、これは、これを通して、ＬＥＤから発せられた波長（λ）から特定の波長（λ）をフィルタリングして伝達するためのものである。
１つ以上の実施形態では、パッケージ２０００の作製方法は、焼結済み物品１０００を提供するステップを含む。焼結済み物品１０００は、直径が６０ｃｍ未満の丸みを帯びた又は円筒状のコアを含むロールであってよく、連続焼結済み物品は上記コアの周りに巻き付けられている。焼結済み物品１０００は、個別の平坦化された複数の長さとして提供することもできる。１つ以上の実施形態では、パッケージ２０００の作製方法は、キャリア又は仮基板１４９９（図５０）を提供するステップを含み、これはロール、又は大型の平坦なシートであってよい。いくつかの実施形態では、ある長さの焼結済み物品１０００を、ある長さのキャリア又は仮基板１４９９に接合して、結合して、接続して、又は他の方法で取り付けて、パッケージ先行物１９９９を形成する。キャリア又は仮基板１４９９は、焼結済み物品１０００を、後でコア上に巻きつけるために支持してよい。いくつかの実施形態では、キャリア又は仮基板１４９９は、基板１５００を損傷、劣化又は破損させる恐れがある後続のプロセス中に、焼結済み物品１０００を支持してよい。いくつかの実施形態では、キャリア又は仮基板１４９９は、ガラス、ポリマー、又はこれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、キャリア又は仮基板１４９９は、ポリアミドテープ等のポリマー性物質である。
いくつかの実施形態では、パッケージ先行物１９９９は、焼結済み物品１０００と仮基板１４９９との間に中間層先行物１２９９（図５０）を含む。中間層先行物１２９９は、仮基板１４９９と焼結済み物品１０００とを接合する、結合する、接続する、又は他の方法で取り付ける材料を含んでよい。いくつかの実施形態では、中間層先行物１２９９は、高温耐性接着剤である。中間層先行物１２９９を、熱エネルギ、化学線波長、圧力、又は他の同様の方法で活性化して、仮基板１４９９を焼結済み物品１０００に接合する、結合する、接続する、又は他の方法で取り付けることができる。いくつかの実施形態では、中間層先行物１２９９を、活性化のための手段と同様の又は異なる手段で不活性化してよく、これにより、焼結済み物品１０００を仮基板１４９９から取り外す、又は接続解除することができる。いくつかの実施形態では、中間層先行物１２９９及び仮基板１４９９は、金属ベース層１３５０、シード層１３７５、半導体デバイス１４００、リード１４５０、及び／又は他の同様の構成部品の適用を含む、パッケージ先行物１９９９の後続の処理中に持ちこたえる（劣化しない）ように構成される。
図５０は、パッケージ先行物１９９９からパッケージ２０００を形成する方法を示す。図５０のステップ（ａ）は、焼結済み物品１０００の、中間層先行物１２９９と接合された表面の反対側の主表面に、金属ベース層１３５０を適用した後の、パッケージ先行物１９９９を示す。図５０のステップ（ａ）は、（例えば金属ベース層１３５０の間において）焼結済み物品１０００からマスキングを除去した後のパッケージ先行物１９９９も示す。ステップ（ａ）の前又は後に、シード層１３７５を焼結済み物品１０００に適用してよい。図５０のステップ（ｂ）は、構成部品１４０１の部品（即ち半導体デバイス１４００及びリード１４５０）を焼結済み物品１０００に適用して、半導体デバイス１４００及び金属ベース層１３５０を電気的に接続するステップを示す。いくつかの実施形態では、キャリア又は仮基板１４９９、及び中間層先行物１２９９は、焼結済み物品１０００を支持し、また高温（例えば３２０℃以上）で実行される場合がある図５０に示すステップ（ａ）及び（ｂ）の間に劣化又は変形しないように構成される。図５０のステップ（ｃ）は、（金属ベース層１３５０、半導体デバイス１４００及びリード１４５０をその上に含む）焼結済み物品１０００を、仮基板１４９９から分離するステップを示す。いくつかの実施形態では、ステップ（ｃ）は、中間層先行物１２９９を、熱エネルギ、化学線波長、牽引、又は他の同様の方法で不活性化することによって実行してよい。いくつかの実施形態では、（金属ベース層１３５０、半導体デバイス１４００及びリード１４５０をその上に含む）焼結済み物品１０００を、機械で、又は手で、仮基板１４９９から引き離す。いくつかの実施形態では、ステップ（ｃ）は、シード層１３７５又ははんだによって構成部品１４０１の部品を電気的に接続する間に、リフロー炉内で行われる。中間層先行物１２９９は、焼結済み物品１０００、仮基板１４９９、又はこれら両方（それぞれの一部分）に転写され得る。図５０のステップ（ｃ）は、中間層先行物１２９９が仮基板１４９９に転写される実施形態を示す。いくつかの実施形態では、中間層先行物１２９９は、後続の処理（例えば加熱）において、又は基板１５００の結合若しくは接触によって、中間層１３００となることができる。図５０のステップ（ｄ）は、焼結済み物品１０００と基板１５００とを、これらの間の中間層１３００を用いて接合するステップを示す。いくつかの実施形態では、中間層先行物１２９９は、中間層１３００と同一であってよい。図５０のステップ（ｅ）は、構成部品１４０１の追加の部品（例えばレンズ１４０５及び燐光体１４７５）を、焼結済み物品１０００に適用するステップを示す。いくつかの実施形態では、構成部品１４０１の構築を実行する間に中間層１３００及び基板１５００を劣化又は変形させないように、構成部品１４０１の部品を、比較的低温（例えば＜１５０℃）で適用してよい。図５０のステップ（ｅ）に示すパッケージ２０００は、１つ以上の構成部品１４０１を含んでよい。
図５１は、パッケージ先行物１９９９によってパッケージ２０００を形成する、別の例示的な方法を提供する。図５１のステップ（ａ）は、巻かれたコアから、平坦化された焼結済み物品１０００を、平坦化されたシート等として提供するステップを示す。図５１のステップ（ｂ）は、平坦化された焼結済み物品１０００とキャリア又は仮基板１４９９とを接合して、パッケージ先行物１９９９を形成するステップを示す。中間層先行物１２９９、又はこれと同様のこのような層を、焼結済み物品１０００とキャリア又は仮基板１４９９との間に配置してよい。パッケージ先行物１９９９は、後続の処理のために、コアに巻きつける、保管する、輸送する、又は販売することができる。図５１のステップ（ｃ）は、金属ベース層１３５０と、発光用構成部品１４０１の部品（例えば半導体デバイス１４００、リード１４５０、レンズ１４０５、燐光体１４７５等）とを、焼結済み物品１０００に適用するステップを示す。ステップ（ｃ）は、金属ベース層１３５０を、焼結済み物品１０００上の半導体デバイス１４００及びその上のいずれのＬＥＤと、電気的に接続する、複数の段階を含んでよい。ステップ（ｃ）はまた、構成部品１４０１の全ての部品を電気的に接続するための、リフロー炉内でのはんだリフロー作業を含んでよい。図５１のステップ（ｄ）は、（構成部品１４０１を含む）焼結済み物品１０００と仮基板１４９９とを引き離す、又は分離させるステップを示す。ステップ（ｄ）は、（構成部品１４０１を含む）焼結済み物品１０００を、機械で、又は手で、仮基板１４９９から引き離すことによって達成してよい。ステップ（ｄ）は、熱、化学線波長への曝露、冷却、溶媒への曝露、又は他の同様の方法によって触媒され得る。当然のことながら、中間層先行物１２９９は（それが存在する場合には）、焼結済み物品１０００、仮基板１４９９、又はこれら両方（それぞれの一部分）に転写され得る。図５１のステップ（ｅ）は、（構成部品１４０１を含む）焼結済み物品１０００と基板１５００とを接合して、パッケージ２０００を形成するステップを示す。いくつかの実施形態では、（構成部品１４０１を含む）焼結済み物品１０００と基板１５００とを、これらの間の中間層１３００又は同様の層によって接合して、パッケージ２０００を形成してよい。図５１のステップ（ｆ）は、パッケージ２０００を、その長さＬ４に沿った複数の点で、複数のセグメント２００１に切断するステップを示す。パッケージ２０００は、局所的な切断圧力、レーザエネルギ（例えばＵＶアブレーションレーザ）、又は同様の技法を用いて、その長さＬ４に沿って複数のセグメント２００１に切断してよい。いくつかの実施形態では、各セグメント２００１は、少なくとも１つ以上の構成部品１４０１を含む。パッケージ２０００のセグメント２００１は、電球のフィラメント、電子デバイス、ハンドヘルドデバイス、ヘッドアップディスプレイ、車両計器パネル等を含む多様な用途に使用できる。
図５２～５４は、焼結済み物品１０００と、半導体デバイス１４００の「フリップチップ」構成とを含む、パッケージ２０００の断面図を示す。これらの実施形態では、パッケージ２０００のセグメントは、基板１５００にアパーチャ１５０１を含んでよい。アパーチャ１５０１は、基板１５００の一部を穿孔、切削又は除去することによって形成してよい。アパーチャ１５０１はまた、基板１５００の２つの部分を焼結済み物品１０００の１つの主表面から離間させることによって形成してもよい。いくつかの実施形態では、金属ベース層１３５０は、基板１５００と同一の焼結済み物品１０００の主表面に、接合する、結合する、接続する、又は他の方法で取り付けることができる。
図５２は、基板１５００と接合された焼結済み物品１０００を含むパッケージ２０００のセグメントの、例示的な断面図を示す。いくつかの実施形態では、金属ベース層１３５０はアパーチャ１５０１内に設けられる。即ち金属ベース層１３５０は、基板１５００と同一の焼結済み物品１０００の主表面上に接合される。いくつかの実施形態では、シード層１３７５が、金属ベース層１３５０に適用され、また金属ベース層１３５０に結合される。シード層１３７５は、金属ベース層１３５０と半導体デバイス１４００とを「フリップチップ」構成で結合するのを支援できる。１つ以上の実施形態では、シード層１３７５は、スズ、チタン、タングステン、鉛、又はこれらの合金を含む。いくつかの実施形態では、シード層１３７５は導電性であり、金属ベース層と半導体デバイス１４００とを電気的に接続するためのリードの必要性を排除できる。いくつかの実施形態では、焼結済み物品１０００と半導体デバイス１４００との間に容積１４８５を形成してよい。容積１４８５は、金属ベース層１３５０及び／又はシード層１３７５によって、焼結済み物品１０００と半導体デバイス１４００との間に封止され得る。いくつかの実施形態では、半導体デバイス１４００上のＬＥＤは、容積１４８５の反対側かつアパーチャ１５０１内にある。いくつかの実施形態では、半導体デバイス１４００上のＬＥＤは、容積１４８５内にある。燐光体材料１４７５を容積１４８５内に設けてよい。図５２及び５３では、焼結済み物品１００は半透明又は略透明であってよく、これにより、半導体デバイス１４００上のＬＥＤから発せられた光波長（λ）は、焼結済み物品１０００を透過する。いくつかの実施形態では、焼結済み物品１０００は、ＬＥＤから発せられた、又は燐光体材料１４７５を透過した可視光波長（λ）の一部、大半又は全ての、約３５％～約９５％、又は約４５％～約８５％、又は約５５％～約７５％、例えば３５％、４０％、５０％、６０％、６５％、７５％、８５％、９０％、９５％、又は最高９９％（これらの間の全ての範囲及び部分範囲を含む）を透過してよい。
焼結済み物品１０００を透過した光の合計（Ｔ）は、以下の式１によって定義できる：
（１）Ｔ＝Φｅ ｔ／Φｅ ｉ
ここで：
Φｅ ｔは、この表面を透過する放射束であり；
Φｅ ｉは、この表面が受ける放射束である。
これらの量の測定は、ＡＳＴＭ標準試験方法Ｄ１００３‐１３に記載されている。
図５３は、図５２と同様であるが、焼結済み物品１０００と基板１５００との間の中間層１３００を示す。図５３は更に、（図５２に示す）アパーチャ１５０１の少なくとも一部分が基板１５００で塞がれる実施形態を示しており、この基板１５００は、基板１５００の隣接する部分から隔離されていても、隣接する部分に接続されていてもよい。他の実施形態では、アパーチャ１５０１の少なくとも一部分を、フィラー材料（例えばエポキシ、プラスチック、ポリマー材料等）で塞いで、チップ１４００及び金属ベース層１３５０をパッケージ２０００内に封止する。図５３では、基板１５００は半導体デバイス１４００に接触して、電気エネルギがパッケージ２０００に供給されたときに生成される半導体デバイス１４００からの熱を伝導する。いくつかの実施形態では、焼結済み物品１０００は、その厚さを貫通する孔１４９０を含む。図５３及び５５に示すように、焼結済み物品１０００の孔１４９０は、容積１４８５と交差する。孔１４９０によって、容積１４８５内の燐光体材料１４７５を、大気の対流によって冷却できるようにすることができる。また、孔１４９０によって、容積１４８５内のＬＥＤからの光波長（λ）を、パッケージ２０００から発するようにすることができる。図５４に示すように、半導体デバイス１４００上のＬＥＤから発せられた光波長（λ）を増強又は反射するために、容積１４８５及び／又は孔１４９０内に反射材１４８０を含めてよい。反射材１４８０は、円錐形、半円形、先細、又は湾曲形状を有してよい。いくつかの実施形態では、反射材１４８０をコーティングで被覆することにより、半導体デバイス１４００上のＬＥＤから発せられた光波長（λ）を増強してよい。図５５は、別の可能な構成を示す。
１つ以上の実施形態では、本明細書に記載の焼結済み物品は、マイクロエレクトロニクス用途又は物品に使用してよい。例えば、このようなマイクロエレクトロニクス物品としては、第１の主表面、及び上記第１の主表面の反対側の第２の主表面を含む、（本明細書に記載の１つ以上の実施形態による）焼結済み物品が挙げられる。１つ以上の実施形態では、マイクロエレクトロニクス物品としては、連続（例えば本明細書に記載の長いテープ）又は個別の（例えばテープから切断若しくは個片化されたシート）焼結済み物品が挙げられる。１つ以上の実施形態では、マイクロエレクトロニクス物品としては、約１ｍｍ以上、約１ｃｍ以上、約５ｃｍ以上、又は約１０ｃｍ以上の幅を有する、連続又は個別の焼結済み物品が挙げられる。１つ以上の実施形態では、マイクロエレクトロニクス物品としては、約１ｍ以上、５ｍ以上、又は約１０ｍ以上の長さを有する、焼結済み物品が挙げられる。１つ以上の実施形態では、マイクロエレクトロニクス物品としては、１ｍｍ未満、約０．５ｍｍ以下、約３００マイクロメートル以下、約１５０マイクロメートル以下、又は約１００マイクロメートル以下の厚さを有する、連続又は個別の焼結済み物品が挙げられる。１つ以上の実施形態では、マイクロエレクトロニクス物品としては、約１０体積％以上、約２５体積％以上、５０体積％以上、約７５体積％以上、又は約９０体積％以上の結晶質セラミック含有量を有する焼結済み物品が挙げられる。
１つ以上の実施形態では、焼結済み物品は、焼結済み物品の第１の主表面の所与の領域に沿って配置された、１つ以上のビア（例えば、孔、アパーチャ、ウェル、パイプ、通路、連結部；図５３の孔１４９０を参照）を含む。１つ以上の実施形態では、上記ビアは、焼結済み物品の厚さの一部又は全体を通って延在する。１つ以上の実施形態では、上記ビアは、反復型であっても周期的であってもよいパターンで配置でき、例えばここで、ビアは、連続ロール・ツー・ロールプロセスでテープに沿って形成され、その後でテープを個片化して、半導体又は他の電子装置のための複数の独立した構成部品を形成してよい。１つ以上の実施形態では、ビアは、ビア間（即ち少なくとも、一部のビア、大半のビア、又は各ビアと、最も近接したビアとの間）に約０．５ｍ以下、１０ｃｍ以下、又は５ｃｍ以下の距離が存在するように、互いから離間させてよい。いくつかの実施形態では、このビアの間隔は、１ｍｍ未満、約０．５ｍｍ以下、約３００マイクロメートル以下、約１５０マイクロメートル以下、又は約１００マイクロメートル以下の厚さを有する焼結済み物品内に存在してよい。１つ以上の具体的実施形態では、このビアの間隔は、約５０マイクロメートル以下の厚さを有する焼結済み物品内に存在してよい。ビアは、レーザ、マスク及びエッチング液、パンチ、又は他の方法によって、例えば焼結の前、焼結中（例えば部分焼結時）、又は焼結の後に切断してよい。焼結後にビアを形成すると、ビアの配置及びサイズ設定の正確さを補助できるが、本明細書に記載のプロセス及び材料の一貫性により、ビアは、例えば素地テープ又は部分焼結済みテープにも形成でき、配置、サイズ設定、壁部の幾何学的形状等の精度は、一部の用途に関する所望の許容範囲内とすることができる。
１つ以上の実施形態では、焼結済み物品は、第１の主表面、第２の主表面、又は第１の主表面及び第２の主表面の両方に配置された、導電層（例えば銅、アルミニウム又は他の導電層；概して図４７の層１３５０を参照）を含む。１つ以上の実施形態では、導電層は、これが配置されている主表面の一部又は全体をカバーし、例えば各表面の少なくとも２０％、少なくとも４０％、少なくとも６０％、少なくとも８０％に重なる。換言すれば、導電層は、これが配置された表面の全領域上に連続層を形成でき、又はこれが配置された表面上に不連続層を形成できる。導電層は、テープ上に形成された、まだ個片化されていない半導体構成部品等のために、反復型であっても周期的であってもよいパターンを形成してよい。１つ以上の実施形態では、焼結済み物品は、導電層の上若しくは導電層と焼結済み物品との間に配置された、及び／又は導電層とテープ（若しくは本明細書に記載の他の焼結済み物品）との中間の、１つ以上の追加の層を含んでよい。このような１つ以上の追加の層は、例えば導電層に関して上述したパーセンテージに従って、これが配置された表面（即ち焼結済み物品の主表面又は導電層）の一部又は全体をカバーしてよい。換言すれば、１つ以上の追加の層は、これが配置された表面の全領域上に連続層を形成でき、又はこれが配置された表面上に不連続層を形成できる。１つ以上の追加の層は、反復型であっても周期的であってもよいパターンを形成してよい。いくつかの実施形態では、１つ以上の追加の層は、導電層、誘電層、封止層、接着層、表面平滑化層、又は他の機能性の層であってもよい。いくつかの実施形態では、導電層、及び任意に１つ以上の追加の層は、１ｍｍ未満、約０．５ｍｍ以下、約３００マイクロメートル以下、約１５０マイクロメートル以下、約１００マイクロメートル以下、又は約５０マイクロメートル以下の厚さを有する焼結済み物品内に存在してよい。従って、これらの層及び焼結済み物品は可撓性であってよく、及び／又は本明細書に記載されているように、ロール若しくはスプールに巻き付けることができる。
いくつかの実施形態では、焼結済み物品は、複数のビア、導電層、及び１つ以上の追加の層のうちの２つ以上を含んでよい。
１つ以上の実施形態では、焼結済みテープ物品を生産するためのシステム１０は、本明細書に記載の素地テープ、部分焼結済み物品、及び／又は焼結済み物品を、マイクロエレクトロニクス物品内で使用するために更に処理するための、製作システムを含んでよい。１つ以上の実施形態では、製作システムは、結合剤バーンアウト炉１１０の下流に、ただし結合剤を含まないテープを処理するためには焼結ステーション３８の上流に、又は部分焼結済み物品を処理するためには焼結ステーション３８の後に、又は本明細書中の他の箇所に記載されているように後で焼結されることになる素地テープを処理するためには炉１１０の前に、配置してよい。１つ以上の実施形態では、製作システムは、焼結ステーション３８の下流に、ただし焼結済み物品を処理するために取り込みシステム４２の上流に、配置してよい。１つ以上の実施形態では、製作システムは、取り込み用リール４４の下流に、ただし焼結済み物品を処理するために、リール４８の上流に、配置してよい。１つ以上の実施形態では、製作システムは、焼結済み物品を処理するために、リール４８から下流に配置してよい。このような実施形態では、製作システムは、素地テープ材料、部分焼結済み物品、又は焼結済み物品を、連続した（個別でない）状態のときに処理する。個別の物品としての焼結済み物品を処理するために、他の構成も可能である。
１つ以上の実施形態では、製作システムは、素地テープ材料、部分焼結済み物品又は焼結済み物品の少なくとも一部分を、ビアを形成するための機構、例えばレーザエネルギ又はドリルに対して露出してよい。レーザエネルギを用いてビアを形成する１つ以上の実施形態の製作システムは、ある曲率を有する表面を有するハグドラム（概して図６の真空ドラム２５を参照）を含んでよく、このハグドラムは、素地テープ材料、部分焼結済み物品、又は焼結済み物品を、その曲率に一致するように牽引することにより、焼結済み物品の主表面上のビアの形成を促進する。１つ以上の実施形態では、ハグドラムは、素地テープ材料、部分焼結済み物品、又は焼結済み物品の主表面上でのレーザビームの集束を促進する。
１つ以上の実施形態では、ビアは、機械的手段によって形成してよい。例えば、製作システムは、素地テープ材料、部分焼結済み物品、又は焼結済み物品の一部分が一時的に固定される、平坦なプレートを含んでよい。これにより、素地テープ材料、部分焼結済み物品、又は焼結済み物品の１つの主表面が、上記平坦なプレートに接触する。製作システムへの素地テープ材料、部分焼結済み物品、又は焼結済み物品の搬送には、焼結済み物品の一部分を上記平坦なプレートに一時的に固定できるようにするために、段階な反復運動、加速若しくは減速、又は連続した速度を用いてよい。１つ以上の実施形態では、素地テープ材料、部分焼結済み物品、又は焼結済み物品の一部分を上記平坦なプレートに一時的に固定するために、真空を用いてよい。
１つ以上の実施形態では、製作システムは、素地テープ材料、部分焼結済み物品、又は焼結済み物品の一部分を機械的に分離させることによって、ビアを形成してよい。１つ以上の実施形態では、製作システムは、素地テープ材料、部分焼結済み物品、又は焼結済み物品の一部分を除去するための、溶媒又は酸を用いたフォトリソグラフィの使用を含んでよい。このような実施形態では、製作システムを素地テープ材料又は部分焼結済み物品に適用する場合、製作システムは、素地テープ材料又は部分焼結済み物品を完全に焼結したときの収縮による、ビアの拡大縮小及びビアのパターンの拡大縮小を制御するための、制御機構を含んでよい。例えば、制御機構は、ビア間の距離及びビアの間隔を測定して、この情報を調整のために製作システムにフィードバックするセンサを、焼結ステーション３８の出口に含んでよい。例えば、製作システムが、直径約７５マイクロメートル、ビア間の距離又はピッチ５００マイクロメートルのビアを形成しており、かつ素地テープ材料から焼結済み物品への完全焼結収縮が２５％であるものと仮定される場合、製作システムは、素地テープ材料のビアを、６６７マイクロメートルのピッチ及び約１００マイクロメートルの直径を有するように形成するために、調整を行う、又は調整を行うことができる。処理後、完全焼結収縮は２３％であるものと測定されると、製作システムは続いて、２３％の完全焼結収縮に対応するために、素地テープ材料のビアに関する正しい間隔が６４９マイクロメートルとなるように、更なる調整を行うことができる。いくつかの実施形態のビアは、少なくとも２５０ｎｍ、例えば少なくとも１μｍ、例えば少なくとも１０μｍ、例えば少なくとも３０μｍ、例えば少なくとも５０μｍ、及び／又は１ｍｍ未満、例えば５００μｍ未満、例えば１００μｍ未満の、（シート又はテープの表面と共面の）最大幅断面寸法を有する。いくつかの実施形態では、ビアは、銅、金、アルミニウム、銀、これらの合金、又は他の材料といった導電性材料で充填される。ビアは、レーザ切削されてよく、レーザ及びエッチング液で形成されてよく、機械的に穿孔されてよく、又は他の方法で形成されてよい。ビアは、後で複数の独立した電子装置構成部品に個片化できるシート又はテープに沿って、反復パターンで配設してよい。
図１０４は、ビア８１４が金属層８１５まで延在した、セラミックシート８１２の積層構成８１０の例の断面を示す。基準８１８は、シート８１２の位置合わせを補助できる。
本明細書に記載のシステム１０は、焼結プロセス中にビアの間隔を制御するための他の方法を提供する。例えば、焼結中の処理方向１４の張力は、焼結中の物品を引き伸ばし、焼結収縮を偏向させることができる。この張力は、ビアの間隔を処理方向１４において増大させることができ、処理方向１４の焼結収縮を効果的に低減できる。処理方向１４に対して垂直な方向とは対照的に、処理方向１４において焼結の差異が観察され、これは張力を印加した場合には約２％～約３％となり得る。従って、これがなければ円形であるいくつかのビアは、楕円形又は長円形となり得る。
ビアのサイズ及び形状は、処理方向１４に対して平行な方向に沿った焼結収縮、処理方向１４に対して垂直な方向にわたる焼結収縮、これら２つの方向における張力、及び焼結ステーション３８の形状の組み合わせによって、並びに／又は素地テープ材料、部分焼結済み物品若しくは焼結済み物品を焼結中又は高温である間に輸送するための空気軸受の使用によって、制御及び調整できる。
１つ以上の実施形態では、セラミック材料をいずれのステップにおいてシステム１０内に加えることにより、焼結収縮を低減してよい。セラミック材料は、インクジェット印刷ヘッドによって加えることができ、このインクジェット印刷ヘッドは、上記セラミック材料を、多孔質の部分焼結済み物品又は焼結済み物品に対して、これらの物品が開放気孔率を有したまま、均一に適用できる。１つ以上の実施形態では、印刷によって、少量のセラミック材料を、多孔質の部分焼結済み物品又は焼結済み物品に加えることができる。レーザ、フォトリソグラフィ、インクジェット、原子層堆積、並びにいくつかの印刷及びその他の処理手段を、湾曲した空気軸受の内半径によって、又は部分焼結済み物品若しくは焼結済み物品を処理設備に対して露出させるための開放領域を有する、複数のセクションに分割されたハグドラム（ｈｕｇ ｄｒｕｍ）を用いて、達成できる。従って、本明細書で開示されるようなテープ又は他の物品は、２つ以上の同時に焼成される無機材料（例えばセラミック若しくは相）からなるものであってよく、又は上記同時に焼成される無機材料からなる一部分を含んでよく、例えばこの場合、上記材料のうちの一方が、他方の材料の細孔に浸透する、又は他方の材料の細孔を充填する。考えられる実施形態では、充填／浸透材料は、多孔質材料と化学的に同一であってよいが、結晶含有量（例えば粒体サイズ、相）に関して区別できるものであってよい。
１つ以上の実施形態では、片側又は両側の導電体層のパターンを有する焼結済み物品上にビアを形成できる。１つ以上の導電体層は、ビアの形成及び最終焼結の後で、印刷又はパターン形成（スクリーン印刷、無電解めっき等）できる。しかしながら、１つ以上の実施形態では、１つ以上の導電体層を、焼結済み物品の最終的な焼成の前に印刷する又は堆積させることもできる。個別の片である（連続リボンではない）小型の（例えば約２０ｃｍ×２０ｃｍの長さ及び幅寸法を有する）シートしか焼結しないいくつかの焼結プロセスでは、１つ以上の導電体層を、ビアの形成後に、及び／又は素地テープ上にのみ、印刷する。多層基板に関して、ここの素地テープ層は、位置合わせ及び積層され、又は位置合わせ及び積層でき、ここでいくつかの多層基板は、３０～４０個もの素地テープ層を用いる。タングステン、モリブデン又は白金導電体を備えたアルミナを同時焼結して、銅をベースとした導電体を用いて、コーディエライト（ガラスセラミック）をベースとした低焼成（ｌｏｗ ｆｉｒｉｎｇ）セラミックパッケージを形成してよい。本明細書に記載のいくつかの実施形態では、１つ以上の導電層を最終焼結ステップの前に（例えば印刷又は堆積によって）形成してよく、本明細書で開示される技術は、焼結ステップ中のビア及び導電体パターンの寸法の制御を補助できる。
更に、連続焼結プロセス及びシステム１０は、ビアの間隔及びパターン並びに１つ以上の導電層のパターンを焼結プロセス中の間隔に関して制御するための手段を提供する。焼結中の処理方向の張力は、上で開示されているように、素地テープ材料、部分焼結済み物品、若しくは焼結済み物品を引き伸ばすことができ、及び／又は焼結収縮を偏向させることができる。この張力は、ビアの間隔及びパターン並びに１つ以上の導電層のパターンを処理方向において増大させることができ、処理方向の焼結収縮を効果的に低減できる。処理方向に対して垂直な方向に対する、処理方向の焼結の差異は、約２％～約３％となり得、例えばこの場合、テープは処理方向、即ち長さ方向に引き伸ばされる。
曲率が制御された焼結ステーション３８、又は湾曲した空気軸受を用いて、素地テープ材料、部分焼結済み物品又は焼結済み物品を処理方向１４に輸送でき、また素地テープ材料、部分焼結済み物品又は焼結済み物品が、上記素地テープ材料、部分焼結済み物品又は焼結済み物品の幅にわたって過剰な曲率を有するのを防止できる。リボン又はシート横断方向の曲率が緩やかである場合、処理方向に対して平行な方向の張力は、処理方向に対して垂直な方向にある程度の張力を提供でき、これにより歪みが制御又は制限される。
処理方向１４に対して垂直な方向に張力を提供するのは、特に焼結済み物品が塑性変形可能である、及び／又は焼結され塑性変形可能である温度では、困難であり得る。システム１０（又は特に焼結ステーション３８）のこのような領域において、処理方向１４に対して平行な方向から離れるように角度を付けられたローラ（例えば図８８Ｂを参照）は、処理方向１４に対して垂直に（例えばテープの幅方向に）ある程度の張力を印加できる。この張力は、処理方向１４に対して垂直なビアの間隔を増大させることができ、これは、処理方向１４に対して垂直な焼結収縮を効果的に低減する。
位置合わせのための基準マークは、レーザ、機械的手段、化学的手段、例えば視認可能な結果をもたらすわずかな組成の変更によって、作製できる。これらのマークは、導電体印刷、パターン形成及び／又は積層といった更なる処理ステップの位置合わせを補助する。
本開示の別の態様は、約１ｍｍ以上、１ｃｍ以上、５ｃｍ以上、１０ｃｍ以上、又は２０ｃｍ以上の幅を、１ｍ以上、３ｍ以上、５ｍ以上、１０ｍ以上、又は３０ｍ以上の長さと共に有する、多層焼結済み物品に関し、ここで上記焼結済み物品は、１ｍｍ未満、約０．５ｍｍ未満、約３００マイクロメートル未満、約１５０マイクロメートル未満、約１００マイクロメートル未満の厚さを有する。１つ以上の実施形態では、焼結済み物品は、１０体積％超、２５体積％超、５０体積％超、７５体積％超、又は９０体積％超の結晶質セラミック含有量を有する。この物品は少なくとも２層の焼結済み物品を有し、４０個超のこのような層を有してもよい。焼結済み物品の層は、１５０マイクロメートル以下、１００マイクロメートル以下、７５マイクロメートル以下、５０マイクロメートル以下、２５マイクロメートル以下、２０マイクロメートル以下、１５マイクロメートル以下、１０マイクロメートル以下、５マイクロメートル以下、及び／又は例えば少なくとも３マイクロメートルの厚さを有してよい。１つ以上の実施形態では、焼結済み物品の複数の層は同一の組成である必要はなく、いくつかの上記層はガラスを含む。いくつかの実施形態では、このようなガラス層は、１００％ガラス、例えば少なくとも１００％非晶質シリケートガラスを含んでよい。
１つ以上の実施形態では、多層焼結済み物品は、複数のビア、１つ以上の導電層、及び／又はマイクロエレクトロニクス物品に関して上述したような任意の追加の層を含む。
１つ以上の実施形態では、システム１０は、このような多層焼結済み物品を作製するためのプロセス及び装置を含んでよい。上記多層は、素地テープ材料の（即ちセラミック粒子をポリマー結合剤と共に含む）複数の層を、互いの上にキャスティング又はウェブコーティングすることによって作製できる。次に、この多層素地テープ材料構造体を、本明細書に記載のシステム１０を通して処理してよい。１つ以上の実施形態では、多層素地テープ材料構造体は、セラミック粒子を含む複数の素地テープを、室温付近の温度で、連続的に積層し、続いて積層したテープをシステム１０に供給することによって、形成することもできる。部分焼結済み物品を、焼結ステーション３８内において、弱い圧力によって一体に積層することもできる。この圧力は、部分焼結済み物品がその中を横断するように牽引される焼結ステーション３８に、緩やかな曲率を設けることによって、発生させることができる。部分焼結済み物品はそれぞれ、固有の張力印加及び繰り出し速度制御手段を有することができる。部分焼結済み物品はそれぞれ、物品の位置合わせを支援するための基準マークを有することができる。張力及び繰り出し速度を用いて、焼結収縮を複数の物品間で一致させ、ビアと導電体とを複数の物品間で位置合わせすることができる。多層物品が炉を出る際に基準マークが位置合わせされていない場合、層の繰り出し速度及び／又は張力を調整して、これらの層を位置合わせされた状態まで戻すことができる。多層物品の長さ及び幅に対して垂直な追加の圧力を、上述のような高温のローラによって提供できる。
多層電気基板内の導電体及びセラミック材料は、同一の熱膨張係数を有していない場合があるため、いくつかの設計は、多層焼結済み物品の「上部（ｔｏｐ）」側に関して、「底部（ｂｏｔｔｏｍ）」側に対する全体的な応力の低減（平衡化）を提供できる。このような設計は、例えば各積層内の中央平面に関して層を鏡像とすることにより、多層の上部及び底部に同等の量の金属又はセラミックを有する。薄いセラミック層内において、応力／ＣＴＥが平衡化されていない構造体は、セラミックの変形、及び／又は積層構造体全体の反りを受ける場合がある。
１つ以上の実施形態では、電子装置のための回路基板は、その上にパターン形成された導電体を有する、本明細書に記載の焼結済み物品を備える。回路基板用の導電体は、素地テープ材料、部分焼結済み物品若しくは焼結済み物品上に直接印刷してよく、並びに／又は素地テープ材料、部分焼結済み物品若しくは焼結済み物品に結合された１つ以上のコーティング若しくは１つ以上の層、例えば接着促進層、表面平滑化層及び／若しくは他の機能性の層上に印刷してよい。印刷は：直接スクリーン印刷；無電解めっき及びパターン形成；リソグラフィ；パターン形成とグラビアパターン形成ローラ及び／又は他のプロセスによる焼結済み物品上へのパターンの適用との間のシリコーンキャリア介在物の使用によるものとすることができる。
回路基板用の導電体は、中間焼成ステップの後であるが最終焼結の前に、部分焼結済み物品上に直接印刷でき、及び／又は部分焼結済み物品上のコーティングに印刷できる。部分焼結済み物品又は焼結済み物品の多孔率により、導電体の印刷又はパターンの接着性を改善できる。印刷は：直接スクリーン印刷；リソグラフィ；パターン形成とグラビアパターン形成ローラ又は他のプロセスによるセラミック上へのパターンの適用との間のシリコーンキャリア介在物の使用によるものとすることができる。
プロセス及び装置の一態様は、長さが長い連続した多孔質セラミックリボン又はシートにパターン形成しながら同時に、ハグドラムを使用することであってよい。ハグドラムは、セラミックリボン又はシートを牽引して、曲率をドラムの表面に一致させ、これにより導電体パターンの印刷の困難さを低減する。フォトリソグラフィは、最終焼結前の素地リボン又はシート上の導電体パターンの一部をエッチング又は洗浄除去するための溶媒又は酸と共に使用することもでき、フォトリソグラフィは、ハグドラム上で達成できる。最終焼結前に導電体をパターン形成する場合、焼結収縮によるパターン、サイズ、拡大縮小、又はピッチを制御するための手段を用いるのが賢明である。残念ながら、セラミックリボン又はシートの焼結収縮は素地リボン（又はシート）毎に、場合によっては単一の素地リボン又はシート内でさえ、１％以上変動し得る。導電体パターンの正確な間隔を保証するための１つの方法は、最終焼結ステップの出口にセンサを設け、導電体パターンの間隔の距離を測定することである。この情報をパターン印刷手段（例えばレーザ、穿孔、パンチ、エッチングシステム）、フォトリソグラフィ露出手段（例えば放射線源又は光源、マスク）に供給して、最終焼結前のリボン又はシートの導電体パターンを、現在の焼結収縮に一致するように調整できる。（測定手段と「パターン形成」手段との間のリボン又はシートの長さは完璧に正確でない場合があるが、単独窯による又はトンネルキルンの使用によるバッチ焼結（この場合、例えば最終製品のうちの多くを精度の低さによって失うことになり得る）よりは正確なものとすることができる。）
連続焼結（例えばロール・ツー・ロール焼結、連続焼成セラミック）は、焼結プロセス中のビアの間隔を制御するための別の手段を提供する。焼結中に提供される、ウェブ輸送方向（即ちテープに関する長さ方向）の張力は、焼結されている物品（例えばリボン若しくはシート）を引き伸ばすことができ、及び／又は焼結収縮を偏向させることができる。この張力は、導電体パターンの間隔をリボン又はシート輸送方向において増大させることができ、リボン輸送方向方向の焼結収縮を効果的に低減できる。リボン輸送方向に対して垂直な方向に対する、リボン輸送方向の焼結の差異が観察され、これは張力を印加した場合には最大約２％～約３％である。
フォトリソグラフィ、インクジェット、原子層堆積、いくつかの印刷及びその他の処理手段を、湾曲した空気軸受の内半径によって、又はセラミックリボン若しくはテープを導電体パターン形成処理設備に対して露出させるための開放領域を有する、複数のセクションに分割されたハグドラムを用いて、達成できる。
タングステン、モリブデン又は白金導電体を備えたアルミナを、本明細書で開示された他の無機材料と同時焼結して、銅をベースとした導電体を用いて、コーディエライト（ガラスセラミック）をベースとした低焼成セラミックパッケージを形成してよい。
導電体パターンを有するセラミックリボン又はウェブがその中を通って又はその上を通って牽引される、曲率が制御された窯又は湾曲した空気軸受は、導電体パターンを有するセラミックリボン又はシートが、いくつかのこのような実施形態ではリボン輸送方向に対して垂直な、リボンの短い方の長さにわたって、過剰な曲率を有しないようにする。
リボン輸送方向に対して垂直な方向（ウェブ横断方向）に張力を提供するのは、特に導電体パターンを有するセラミックリボンが塑性変形可能である、又は焼結され塑性変形可能である温度では、困難であり得る。炉の高温ゾーンにおいて、リボン輸送方向に対して平行な方向から離れるように角度を付けられたローラは、リボン輸送方向に対して垂直にある程度の張力を印加できる。この張力は、リボン輸送方向に対して垂直なビアの間隔を増大させることができ、これは、リボン輸送方向に対して垂直な焼結収縮を効果的に低減する。導電体パターンのサイズ及びピッチは、リボン輸送方向（セラミックリボンの長い長さ）に対して平行な方向に沿った焼結収縮、リボン輸送方向に対して垂直な方向にわたる焼結収縮、上記２方向の張力、並びにセラミックリボン又はシートが焼結中又は高温時にその上にある炉及び／又は空気軸受の形状の組み合わせによって、制御及び調整できる。
位置合わせのための基準マークは、レーザ、機械的手段、化学的手段、例えば視認可能な結果をもたらすわずかな組成の変更によって、作製できる。これらのマークは、導電体印刷、パターン形成及び積層といった更なる処理ステップの位置合わせを補助する。
セラミック及び導電体を有する多層構造体は、最終焼結済みの導電体と、より少数の層のセラミックシート又はリボンとから、更には単一のセラミックのみを有するシートと導電体層とから、高温で結合させることができる。
セラミック絶縁体層を有する薄い回路基板は、上部と底部との間の応力の平衡から利益を得る。これは、熱膨張係数ＣＴＥ又は熱膨張に関連する導電体とセラミックとの間の応力（及び場合によっては導電体とセラミックとの間の焼結による応力の差異）を緩和できる、所望の導電体パターンとは反対側に印刷された材料のパッチ又はパターンを有することによって、達成できる。これは、ボードの底部の、同様の厚さ及び質量の材料を有する第２の導電体層の形態を取ってよく、これは、上部と底部との間のＣＴＥによる応力（及び焼結による応力の差異）を平衡化し、これにより、回路基板は反ることなく、ほとんど平坦なままとなる。
多層構造体及び／又は回路基板が厚くなるほど、これは完全な焼結後に高い剛性を有するものとなる。特に、１ｍｍ、０．５ｍｍ、及び２５０マイクロメートルの厚さのセラミック及び導電体の構造体を用いる場合、直径３０～７．５の小さなロールに物品を巻き付けることが問題となり得る。連続焼結済み物品を、レーザ、ダイヤモンドソー、研磨剤噴射、水噴射、及び他の技法によって切断するための手段を、連続焼結装置に適合させることができ、例えばここで、個々の構造体、又は構造体の群をシートに切断できる。切断装置を、最終焼結炉の出口に追加してよく、切断手段は、例えば長さが長い物品が炉を出る間、移動する、又はこの物品に接触する。
図５６及び５７を参照すると、ある例示的実施形態による、焼結済みテープ物品を生産するためのシステム１５００Ａの結合剤除去ステーション３４Ａ及び焼結ステーション３８Ａを通した、素地テープ２０Ａの焼結及びスレッディングの開始のためのプロセスが示されている。一般に、システム１５００Ａは、分離システム１２Ａ、張力制御システム３２Ａ及び取り込みシステム４２Ａ内でのわずかに異なる代替的なリールの配置／位置決めを除いて、上述のシステム１０と略同一であり、また同様に機能する。
ソースリール１６Ａから取り込み用リール４４Ａへのテープ材料のリール間移動を開始するために、結合剤除去ステーション３４Ａのチャネル及び焼結ステーション３８Ａを通して素地テープ２０Ａをスレッディングすることによって、素地テープ２０Ａを、結合剤除去ステーション３４Ａ及び焼結ステーション３８Ａを通して素地テープを牽引するための張力を印加する取り込み用リール４４Ａに接続する必要がある。同様に、結合剤除去ステーション３４Ａ及び焼結ステーション３８Ａの動作中にテープ材料が破損した場合（これは結合剤除去後に発生し得る）、これらのステーションが十分な動作温度である間に、結合剤除去ステーション３４Ａ及びこれに続いて焼結ステーション３８Ａを通して、テープ材料をスレッディングする必要がある。出願人は、特に結合剤除去ステーション３４Ａ及び焼結ステーション３８Ａが高温である場合のスレッディングが、結合剤除去後の焼結ステーション３８Ａを通した（図３に示す）非結合テープ３６（即ち有機結合剤除去後の自立型テープ材料）のスレッディングが困難であることにより、特に困難となり得ると判断した。よって、本明細書中でのスレッディングプロセス及びシステムに関する説明は、主に素地テープ２０Ａのスレッディングに関するものであるものの、このスレッディングプロセスは、システム１０又はシステム１５００Ａといった焼結システムを通して、（図３に示す）非結合テープ３６及び／又は部分焼結済みテープ材料を含む多様なテープ材料をスレッディングするために使用できることを理解されたい。
以下で更に詳細に記載されるように、出願人は、スレッディング材料又はリーダ（ｌｅａｄｅｒ）を利用して、上述のリール間処理を開始するために結合剤除去ステーション３４Ａ及び焼結ステーション３８Ａを通して素地テープ２０Ａを牽引するプロセスを開発した。このような実施形態では、スレッディング材料は焼結ステーション３８Ａ及び結合剤除去ステーション３４Ａを通過し、リーダは、結合剤除去ステーション３４Ａの上流、即ち入口側において素地テープ２０Ａに連結される。
次に、取り込み用リール４４Ａからリーダを通して素地テープ２０Ａに張力を印加して、結合剤除去ステーション３４Ａ及び焼結ステーション３８Ａを通して素地テープ２０Ａを移動させるプロセスを開始させる。結合剤除去ステーション３４Ａ及び焼結ステーション３８Ａを通して素地テープをスレッディングするための種々のアプローチにより、素地テープの焼結を達成できる（例えば手動スレッディング）が、出願人は、本明細書に記載のリーダをベースとしたスレッディングプロセスにより、焼結済み材料の前端縁部においてさえ、高い品質／小さな反りが提供されると判断した。この改善された製品品質により、生産廃棄物が削減され、素地テープの反りを有するセクションの取り扱いの必要の削減／上記セクションの除去によってプロセス効率が改善され、また、焼結済みテープ材料の長さに沿った形状の一貫性によって、取り込み用リール４４Ａ上の焼結済み材料の巻きの一体性が改善される。更に、高温スレッディング（例えば結合剤除去ステーション３４Ａ及び焼結ステーション３８Ａが高温である場合のスレッディング）の文脈において、出願人は、本明細書に記載のリーダをベースとしたプロセスの使用により、結合剤除去ステーション３４Ａから出た後、焼結ステーション３８Ａの通過中に焼結が行われるまで、テープ材料（例えば図３に図示され、上に記載された非結合テープ３６）の繊細な非結合部分の前端縁部を支持及び牽引するための効率的な方法が提供されることを発見した。
図５６及び５７に示す実施形態では、リーダ１５０２Ａとして図示されているスレッディング材料は、取り込み用リール４４Ａから、焼結ステーション３８Ａ及び結合剤除去ステーション３４Ａ両方のチャネルを通して逆方向にスレッディングされ、これにより、端部セクション１５０４Ａとして示されているリーダ１５０２Ａの第１のセクションが、結合剤除去ステーション３４Ａの入口開口１１６Ａの外側に位置決めされる。この配置では、図５６に示すように、リーダ１５０２Ａは、リーダ１５０２Ａが取り込み用リール４４Ａから焼結ステーション３８Ａ及び結合剤除去ステーション３４Ａ全体を通る距離全体にわたって延在するように位置決めされた、材料の単一の連続片である。
素地テープ２０Ａは、ソースリール１６Ａから（例えば上述のリールから素地テープ２０Ａの巻きを解くことによって）結合剤除去ステーション３４Ａの入口開口１１６Ａに向かって移動され、これにより、素地テープ２０Ａの前端セクション１５０６Ａは、リーダ１５０２Ａの端部セクション１５０４Ａに隣接し、また端部セクション１５０４Ａに重なるように配置される。図５７に示すように、素地テープ２０Ａの前端セクション１５０６Ａ及びリーダ１５０２Ａの端部セクション１５０４Ａを互いに隣接して位置決めした後、素地テープ２０Ａの前端セクション１５０６Ａ及び端部セクション１５０４Ａを、結合剤除去ステーションの上流（例えば処理方向１４Ａにおいて結合剤除去ステーションの入口開口１１６Ａとソースリール１６Ａとの間）で、一体に連結又は結合する。これにより、リーダ１５０２Ａと素地テープ２０Ａと間の重なったセクションにおいて、接合部又は結合部が形成される。
リーダ１５０２Ａを素地テープ２０Ａに連結した後、結合剤除去ステーション３４Ａ及び焼結ステーション３８Ａの外側（例えば下流）に位置するリーダ１５０２Ａの一部分に対して力を印加し、これにより、リーダ１５０２Ａ及び素地テープ２０Ａを、結合剤除去ステーション３４Ａ及び焼結炉３８Ａを通して処理方向１４Ａに牽引する。図５６に示す具体的実施形態では、リーダ１５０２Ａの第２の端部又は下流端部１５０８Ａを取り込み用リール４４Ａに連結し、取り込み用リール４４Ａの回転によって生成された力は、リーダ１５０２Ａ及び素地テープ２０Ａを、結合剤除去ステーション３４Ａ及び焼結炉３８Ａを通して移動させる／牽引するための力を提供する。いくつかの実施形態では、出願人は、スレッディングプロセス中に、約３インチ（７．６２ｃｍ）／分の処理速度（例えばシステム１５００Ａを通してテープ材料を移動させる速度）が使用され、この速度は、リーダ１５０２Ａと素地テープ２０Ａとの間の接合部が結合剤除去ステーション３４Ａ及び焼結炉３８Ａを通過した後、焼結処理に関して約６インチ（１５．２４ｃｍ）／分まで上昇させることができることを発見した。
よって、リーダ１５０２Ａの使用により、システム１５００Ａの下流側、即ち再巻き取り側をまず、システム１５００Ａの上流側、即ち巻きを解く側に連結し、これにより、素地テープ２０Ａの材料のリール間焼結を開始させることができる。更に、焼結処理中に素地テープ２０Ａを前進させる上記と同一の巻きを解くシステムと取り込みシステムとの間の接続による、結合剤除去ステーション３４Ａ及び焼結ステーション３８Ａのこのような初期スレッディングを提供することによって、本明細書に記載のリーダをベースとするスレッディングプロセスは、結合剤除去ステーション３４Ａ及び焼結ステーション３８Ａを通過する素地テープ２０Ａの全長（重なった位置における素地テープ２０Ａの前端セクション１５０６Ａを含む）にわたって適切な張力及び速度を確立できる。更に、リーダ１５０２Ａを通して水平方向の牽引力を提供することにより、本明細書に記載のリーダをベースとするプロセスは、結合剤除去ステーション３４Ａ及び焼結ステーション３８Ａの水平方向に配向されたチャネルを通したスレッディングを実現できる。これは（特に結合剤除去後のテープ材料の性質が繊細である場合には）困難となり得る。
システム１０に関して既に詳細に記載したように、結合剤除去ステーション３４Ａを加熱することにより、素地テープ２０Ａから結合剤を除去し又は燃焼させ、焼結ステーション３８Ａを加熱することにより、素地テープ２０Ａの無機材料の焼結を引き起こす。本明細書に記載のスレッディングプロセスのある潜在的な用途において、結合剤除去ステーション３４Ａ及び／又は焼結ステーション３８Ａは、リーダ１５０２Ａをスレッディングするときには既にそれぞれの動作温度となっている。これは、リーダ１５０２Ａを、リール間焼結中の材料の破損後に素地テープ２０Ａをスレッディングするために使用する場合である。本明細書に記載のスレッディングプロセスの別の潜在的な用途において、結合剤除去ステーション３４Ａ及び／又は焼結ステーション３８Ａは、リーダ１５０２Ａをスレッディングする際に低温（例えばそれぞれの動作温度未満、室温でのオフ状態等）である。これは、リーダ１５０２Ａを、システム１５００Ａの最初の始動中に素地テープ２０Ａをスレッディングするために使用する場合である。
既に更に詳細に記載したように、リーダ１５０２Ａと素地テープ２０Ａの前端セクション１５０６Ａとの間の接合部又は重なり部の、結合剤除去ステーション３４Ａ及び焼結炉３８Ａを通る最初の移動の後、素地テープ２０Ａは、ソース１６Ａから連続的に解かれ、ステーション３４Ａ及び３８Ａを通して移動させられて、上述のような、ある長さの焼結済み材料を形成する。焼結後、焼結済み材料を取り込み用リール４４Ａに巻き付ける。一実施形態では、リーダ１５０２Ａは、素地テープ２０Ａの前端セクション１５０６Ａが焼結ステーション３８Ａから出た後、かつ焼結済みテープ材料を取り込み用リール４４Ａに巻き付ける前に、焼結済みテープ材料から連結解除される。別の実施形態では、リーダ１５０２Ａを、焼結済み材料を含むリールの最も内側の層を形成する焼結済みテープ材料と共に、取り込み用リール４４Ａに巻き付ける。
様々な実施形態において、リーダ１５０２Ａは、結合剤除去ステーション３４Ａ及び焼結ステーション３８Ａの高温に耐えることができる、細長い可撓性の材料の片である。図５７に示す連結プロセスでは、素地テープ２０Ａの前端セクション１５０６Ａは、リーダ１５０２Ａの端部セクション１５０４Ａと重なって、重なりセクション１５１２Ａを形成する。この配置では、素地テープ２０Ａの下側表面は、リーダ１５０２Ａの上側表面に対面して接触する。この配置では、素地テープ２０Ａをリーダ１５０２Ａの上部に位置決めすることにより、リーダ１５０２Ａは、結合剤除去ステーション３４Ａ及び焼結炉３８Ａを通して素地テープ２０Ａの前端セクション１５０６Ａを支持するよう機能する。
いくつかの実施形態では、接着材料１５１０Ａを用いて、リーダ１５０２Ａを素地テープ２０Ａに接合する結合部を形成する。図５７に示すように、いくつかのこのような実施形態では、接着材料１５１０Ａは、リーダ１５０２Ａの上側表面上に配置され、素地テープ２０Ａの下側表面に対する結合部を形成する。以下で更に詳細に記載されるように、様々な実施形態において、出願人は、様々な特性（例えば接着剤１５１０Ａ、リーダ１５０２Ａ及び素地テープ２０Ａを形成する材料の熱膨張係数（ＣＴＥ）を一致させることにより、特に焼結ステーション３８Ａの高温を通過する間の、リーダ１５０２Ａとテープ材料との間の結合部の維持が促進されることを確認した。更に、リーダ１５０２Ａと素地テープ２０Ａとの間の強力な結合部により、所望のレベルの張力をリーダ１５０２Ａに印加でき、また接着剤１５１０Ａによって提供される素地テープ２０Ａへの結合部を通して伝達できる。本明細書に記載されているように、出願人は、焼結中に、テープ材料に対して小さい（例えばグラム単位のレベルである）ものの一定である張力を印加することにより、焼結中にテープの幅にわたって形成され得る反りが低減されることを発見した。
様々な実施形態において、出願人は、使用される接着材料１５１０Ａの体積、及びリーダ１５０２Ａに対して適用される接着材料１５１０Ａの形状が、リーダ１５０２Ａと素地テープ２０Ａとの間に形成される結合部の特性に影響すると判断した。具体的実施形態では、接着材料１５１０Ａの体積は小さい（例えば約０．１ｍＬのアルミナ系接着剤）。一実施形態では、接着剤１５１０Ａを用いて、リーダ１５０２Ａを、焼結されていない素地テープ材料２０Ａに結合し、このような実施形態では、出願人は、接着剤１５１０Ａの円形のドットが良好に機能することを発見した。出願人は、この円形の幾何学的形状が、セメント及びテープ収縮並びに（存在する場合は）リーダ１５０２Ａ、接着剤１５１０Ａ及び素地テープ２０Ａの材料間のＣＴＥミスマッチによって誘発される熱応力及び機械的応力の分散を補助すると仮説を立てている。別の実施形態では、接着剤１５１０Ａを用いて、リーダ１５０２Ａを部分焼結済み材料に結合し、このような実施形態では、出願人は、リーダ１５０２Ａの幅にわたって延在する接着剤１５１０Ａの線が良好に機能すると考えている。出願人は、この線状の幾何学的形状が、ウェブが焼結ステーションを通って移動する際に、ウェブに均一な圧迫を印加するよう作用すると仮説を立てている。
具体的実施形態では、結合剤除去ステーション３４Ａは、リーダ１５０２Ａと素地テープ２０Ａとの間の重なりセクション１５１２Ａが結合剤除去ステーション３４Ａを横断する際に、着剤１５１０Ａから（及び素地テープ２０Ａから）液体及び／又は有機成分を除去するよう動作する。出願人は、接着材料１５１０Ａ及び素地テープ２０Ａの様々な特性が、接着材料１５１０Ａによって形成された結合剤が結合剤除去ステーション３４Ａ及び焼結ステーション３８Ａの通過中に破損する可能性に関連すると考えている。出願人は、結合剤除去ステーション３４Ａを通した温度プロファイルにより、素地テープ２０Ａ中の有機材料を、テープから放出される前に軟化させ、更には溶融させることができ、これにより、個々の構成要素が収縮及び熱膨張によって形状／サイズを変化させ始める際に、セメント接合部の周りの応力の強度を制限するのを補助できると仮説を立てている。出願人は、素地テープがその弾性／可塑性を失う前に、接着剤１５１０Ａの位置の周りで素地テープを「変形させる」又は再成形することにより、欠陥の減少を補助でき、接着剤１５１０Ａによって形成される結合部の品質が改善されると仮説を立てている。同様に、この弾性／可塑性により、接着剤１５１０Ａから、リーダ１５０２Ａと素地テープ２０Ａとの間の圧力の上昇を引き起こし得る液体及び有機材料を発散させることもできる。この圧力の上昇は、結合部の破損を引き起こし得、又はガスの蓄積が素地テープ２０Ａを断裂させ得る。
具体的実施形態では、リーダ１５０２Ａと素地テープ２０Ａとの間の重なりセクション又は接合部を牽引するプロセス中に印加される張力は、重なりセクション１５１２Ａが結合剤除去ステーション３４Ａ及び／又は焼結ステーション３８Ａを通過する際に変化及び／又は増大し得る。ある具体的実施形態では、重なりセクション１５１２Ａが結合剤除去ステーション３４Ａを通過する間に、例えば２５グラム未満の低いレベルの張力をまず供給し、その後、重なりセクション１５１２Ａが焼結ステーション３８Ａを通過する際に、張力を増大させる。ある具体的実施形態では、重なりセクション１５１２Ａ及び接着材料１５１０Ａが焼結ステーション３８Ａの中央に到達した後で、２５グラム程度以上の張力を印加する。出願人は、素地テープ２０Ａの材料の焼結がこの点で発生しているため、この点における張力を、リーダ１５０２Ａと素地テープ２０Ａとの間の結合部を分離することなく増大させることができると考えている。出願人は、高いレベルの張力を、強度が成長する機会を得る前にあまりに早く印加すると、一般に、接着剤１５１０Ａによって形成された結合部の破損につながると考えている。
様々な実施形態において、リーダ１５０２Ａと素地テープ２０Ａとの間の結合及び／又は支持は、リーダ１５０２Ａと素地テープ２０Ａとの間の様々なレベルの重なりによって増強される。図５７において確認できるように、リーダ１５０２Ａと素地テープ２０Ａとの間の重なりが大きいほど、リーダ１５０２Ａによって素地テープ２０Ａに供給される支持の量が大きくなる。同様に、リーダ１５０２Ａと素地テープ２０Ａとの間の重なりのレベルは、接着剤１５１０Ａによって提供される結合を補うことができる、リーダ１５０２Ａと素地テープ２０Ａとの間の摩擦に基づく連結の量に関連する。接着剤１５１０Ａを利用する実施形態では、出願人は、処理方向１４Ａにおいて測定された、１～５インチ（２．５４～１２．７ｃｍ）の長さを有する重なりセクション１５１２Ａが、良好に機能することを発見した。いくつかの実施形態では、リーダ１５０２Ａと素地テープ２０Ａとの間の連結は、摩擦のみによって（例えば接着剤１５１０Ａを用いずに）提供してよく、このような場合、処理方向１４Ａの重なりセクション１５１２Ａの長さは、５インチ（１２．７ｃｍ）超、例えば１０インチ（２５．４ｃｍ）超、１０インチ（２５．４ｃｍ）～３０インチ（７６．２ｃｍ）、約２４インチ（６０．９６ｃｍ）等であってよい。
様々な実施形態において、出願人は、本明細書に記載のスレッディング特性／機能性を提供する、リーダ１５０２Ａ、素地テープ２０Ａ、及び接着剤１５１０Ａに関する多数の材料の組み合わせを同定した。一般に、リーダ１５０２Ａは、素地テープ２０Ａとは少なくとも１つの態様において異なる材料から形成される。いくつかのこのような実施形態では、リーダ１５０２Ａは、素地テープ２０Ａの無機粒体と同一の材料タイプから形成されるが、素地テープ２０Ａの無機材料とは異なる（例えばより高い）焼結の程度を有する。いくつかのこのような実施形態では、リーダ１５０２Ａは、焼結済みセラミック材料の細長いテープであり、素地テープ２０Ａは、同一のタイプのセラミック材料の、焼結されていない、又は焼結の程度が低い粒体を支持する。
他のいくつかの実施形態では、リーダ１５０２Ａは、素地テープ２０Ａの無機粒体の材料タイプとは異なる無機材料から形成される。ある具体的実施形態では、リーダ１５０２Ａは、素地テープ２０Ａの無機粒体のセラミック材料タイプとは異なるセラミック材料タイプから形成される。他のいくつかの実施形態では、リーダ１５０２Ａは金属材料から形成され、その一方で素地テープ２０Ａの無機粒体は、セラミック無機材料である。
出願人は、図５７に図示され、かつ本明細書に記載されている連結構成が、結合解除の大きなリスク無しに、リーダ１５０２Ａから素地テープ２０Ａへの力／張力の良好な伝達を可能とするような、リーダ１５０２Ａと素地テープ２０Ａとの間の連結のレベルを提供することを発見した。更に出願人は、熱膨張係数（ＣＴＥ）が互いに比較的同等であるような、リーダ１５０２Ａ、接着剤１５１０Ａ、及び素地テープ２０Ａの無機粒体材料のための材料を選択することによって、焼結中に引き起こされる結合解除及び反りのリスクを低減できることを発見した。様々な実施形態において、リーダ１５０２Ａの材料のＣＴＥは、素地テープ２０Ａの無機材料のＣＴＥの±５０パーセント以内、具体的には素地テープ２０Ａの無機材料のＣＴＥの±４０パーセント以内、より具体的には素地テープ２０Ａの無機材料のＣＴＥの±３５パーセント以内である。同様に、様々な実施形態において、リーダ１５０２Ａの材料のＣＴＥは、接着材料１５１０ＡのＣＴＥの±５０パーセント以内、具体的には接着材料１５１０ＡのＣＴＥの±４０パーセント以内、より具体的には接着材料１５１０ＡのＣＴＥの±３５パーセント以内である。
リーダ１５０２Ａは、様々な好適な材料から形成できる。いくつかの実施形態では、リーダ１５０２Ａは焼結済みセラミック材料から形成され、他の実施形態では、リーダ１５０２Ａは金属材料から形成される。いくつかの実施形態では、出願人は、リーダ１５０２Ａに多孔質セラミック材料を使用することにより、接着材料１５１０Ａの、リーダ１５０２Ａに結合する能力が向上することを発見した。出願人は、リーダ１５０２Ａの多孔率により、リーダがより多孔率の低い表面又は研磨済み表面を有する場合に比べて、接着材料１５１０Ａを容易に結合させることができると考えている。具体的実施形態では、リーダ１５０２Ａは、白金リボン、又は完全焼結済みセラミック材料、例えばアルミナ若しくはイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）であってよい。
具体的実施形態では、リーダ１５０２Ａは、取り扱い及び素地テープ２０Ａへの結合が可能となるようにサイズ設定される。具体的実施形態では、リーダ１５０２Ａは、素地テープ２０Ａの幅に略一致する（例えば±１０％の）幅を有する。具体的実施形態では、リーダ１５０２Ａは、５μｍ～５００μｍの厚さ、より具体的には２０～４０μｍの範囲内の厚さを有する。更に、リーダ１５０２Ａは、取り込み用リール４４Ａから焼結ステーション３８Ａ及び結合剤除去ステーション３４Ａの両方を通って延在するために十分な長さを有し、従ってリーダ１５０２Ａの長さは、システム１５００Ａのサイズと共に変動する。
図５６及び５７は概して、焼結済みセラミック材料の長く薄い平坦なセクションとしてリーダ１５０２Ａを図示しているが、リーダ１５０２Ａは他の形状を取ることもできる。例えば一実施形態では、リーダ１５０２Ａは、素地テープにセメント接合された長い白金ワイヤを有するセラミックボードであってよい。別の実施形態では、リーダ１５０２Ａは、ある長さのセラミック繊維ロープ又はセラミック繊維撚り糸であってよい。
接着材料１５１０Ａは、様々な好適な材料から形成できる。いくつかの実施形態では、接着材料１５１０Ａはセラミック接着材料である。具体的実施形態では、接着材料１５１０Ａは、Ｚｉｒｃａｒ Ｃｅｒａｍｉｃｓから入手可能なアルミナ系接着剤＃Ｃ４００２等の、アルミナ系接着材料である。
図５８～６５を参照すると、焼結中に非結合テープ３６Ｂを長手又は長さ方向に曲げるための、様々なシステム及びプロセスが図示及び説明されている。全体として、出願人は、幅広で薄い、連続した複数の長さの非結合テープ３６Ｂを焼結する際の、予期せぬ課題の１つは、最終焼結済みテープ４０Ｂが高いレベルの幅横断方向平坦性を有することを保証することであると判断した。高いレベルの幅横断方向平坦性は、本明細書に記載の焼結済みテープ材料を、薄膜回路構成、厚膜回路構成、ソリッドステートリチウムイオンバッテリ等のための基板といった多数の用途で使用する際に望ましい。
いくつかの連続テープ焼結プロセスは、焼結中のテープ材料内の面内応力の生成によって形成されるものと考えられる、一定の平坦性の歪み（例えば幅横断方向の屈曲、縁部のしわ、気泡形成等）を受けやすい場合がある。例えば、出願人は、非結合テープ３６Ｂ中のセラミック粒子密度の変動、システムの長さに沿った、テープ材料内の大きな温度差（例えば本明細書に記載のシステム及びプロセスの連続的な性質により、１０００℃超となり得る）、処理速度等の様々な因子が、焼結中の面内応力の生成に寄与し、これは、これらの面内応力の解放を実現できるような方法で、相反する力を印加しなければ、折れを誘発し得ることを発見した。
例えば、本明細書に記載のシステムによる連続焼結を受けるアルミナテープは、同時に、室温の領域と最大焼結温度の領域とを有し得る。また、焼結プロセスが開始される、収縮が最小であるテープの領域と、収縮が略完了したテープの領域とが存在し得、収縮は直線を基準として８％超、又は１０％超にもなる。収縮及び温度の勾配は、複雑な２軸応力の原因となり得、これは、焼結ステーションに入る、あるレベルの平坦性を有するテープにおいてさえも、反り及びしわ等の歪みを誘発し得る。そしてこのような歪みは冷却後に焼結済みテープ内に固着され得、これによって焼結済みテープの潜在的な用途が制限される。
以下で更に詳細に記載されるように、出願人は、平坦性の歪みを引き起こし得る応力を、焼結中にテープに長さ又は長手方向の湾曲を誘発することによって、少なくとも部分的に相殺できると判断した。焼結中、テープ材料は塑性的に弛緩して、誘発された長さ方向の曲げの形状へと変形し、これはテープ材料内に力を生成し、この力は、発生し得る面内応力を低減させる傾向を有し、結果として、高いレベルの幅横断方向の平坦性を有する焼結済みテープを生産できる。出願人は、焼結中に長さ方向の曲げを利用することにより、素地テープの粒子密度の変動及び高い生産速度にもかかわらず、より平坦な焼結済みテープを生産できると考えている。
更に、少なくともいくつかの実施形態では、本明細書に記載の平坦化プロセスは、焼結中に材料をカバープレート間で押圧する際に発生し得るもの等の接触／圧力をベースとした平坦化デバイスにおいては一般的な、表面の接触、並びにその結果としての表面の欠陥及び擦過傷を回避／制限しながら、平坦で薄い焼結済み物品を生産する。以下に示すように、出願人は、焼結中にテープの少なくとも１つの主表面を未接触のままとする長手方向の曲げを誘発するための、多数のシステム及びプロセス、並びに焼結中にテープの上側及び下側（主）面の両方を未接触のままとするいくつかのプロセスを開発した。出願人は、他のセラミック焼結プロセスは、連続焼結プロセスにおいて、又は本明細書に記載のシステム及びプロセスが提供する、限定された程度の表面接触を用いて、高いレベルの幅横断方向の平坦性を達成できないと考えている。
図５８を参照すると、高い平坦性を有する焼結済み連続テープを生産するためのプロセス及びシステムが示されている。具体的には、図５８は、ある例示的実施形態による、焼結済みテープ物品を生産するためのシステム１６００Ｂを示す。全体として、システム１６００Ｂは、システム１６００Ｂが、焼結ステーション３８Ｂ内に配置された曲げシステム１６０２Ｂを含む焼結ステーション３８Ｂを含む点を除いて、上述のシステム１０と同一であり、システム１０と同様に機能する。一般に、曲げシステム１６０２Ｂは、テープ３６Ｂが焼結ステーション３８Ｂ内において高温（例えば５００℃超）で焼結されている間に、非結合テープ３６Ｂの長さ又は長手方向軸に沿ってある曲率半径を誘発するよう構成又は配設される。出願人は、焼結中の曲げによってテープ材料に長手方向の湾曲を誘発することにより、本明細書に記載の機構による最終焼結済みテープ４０Ｂの幅横断方向形状を改善できると判断した。
図５８に示す具体的実施形態では、曲げシステム１６０２Ｂは、焼結ステーション３８Ｂを通る下側チャネル表面の少なくとも一部分を画定する、上向きの凸状曲面１６０４Ｂを含む。上向きの凸状曲面１６０４Ｂは、Ｒ１Ｂとして示されている少なくとも１つの曲率半径を画定し、具体的実施形態では、Ｒ１Ｂは、０．０１ｍ～１３，０００ｍの範囲内の曲率半径であるか、又はこのような曲率半径を含む。一般に、非結合テープ３６Ｂが上述のように焼結ステーション３８Ｂを通って移動する際、重力及び／又はテープ内の牽引力により、テープは、曲面１６０４Ｂに少なくとも部分的に一致するように曲げられ、これは、昇温下での焼結中に、テープに長手方向の曲げを誘発する。具体的実施形態では、非結合テープ３６Ｂに印加される張力は、非結合テープ３６Ｂの直線幅１インチ（２．５４ｃｍ）あたり少なくとも０．１重量グラムであり、非結合テープ３６Ｂは、焼結ステーション３８Ｂを通して、テープ長さ１インチ（２．５４ｃｍ）～１００インチ（２５４ｃｍ）／分の速度で移動する。
図５８に示すように、曲面１６０４Ｂは、非結合テープ３６Ｂの幅方向軸に対して平行な（及び図５８の視野平面に対して垂直な）軸の周りで湾曲する。よってこのような実施形態では、非結合テープ３６Ｂは、チャネル１０４Ｂによって概ね画定される、焼結ステーション３８Ｂを通る経路をたどり、凸状曲面１６０４Ｂは、焼結ステーション３８Ｂを通る上記経路の湾曲セクションを画定する。この曲げは、非結合テープ３６Ｂが凸状曲面１６０４Ｂによって画定された上記経路の上記湾曲セクションを通過する際に、曲面１６０４Ｂと一致するように成形されることによって、非結合テープ３６Ｂ内に誘発される。
図５８に示す具体的実施形態では、曲面１６０４Ｂは、単一の曲率半径を有する連続曲面を形成し、これは、焼結ステーション３８Ｂの入口と出口との間の、チャネル１０４Ｂの全長にわたって延在する。このような実施形態では、表面１６０４Ｂの曲率半径は、十分なレベルの曲げを達成する必要があり、また焼結ステーションの長さに応じて変動し得る焼結ステーション３８Ｂの長さ全体にわたって延在する必要があった。従って、曲面１６０４Ｂの所与の最大隆起Ｈ１Ｂ（図６０に図示）に関して、短い焼結ステーション３８Ｂは、長い焼結ステーション３８Ｂよりも小さなＲ１Ｂを有していてよい。具体例として、長さが（少なくとも）１ｍの焼結ステーション３８Ｂは、１ｍ～１３０ｍのＲ１Ｂを有する曲面１６０４Ｂを有してよい。具体例として、長さが（少なくとも）３ｍの焼結ステーション３８Ｂは、１０ｍ～１１３０ｍのＲ１Ｂを有する曲面１６０４Ｂを有してよい。具体例として、長さが（少なくとも）６ｍの焼結ステーション３８Ｂは、４０ｍ～４５００ｍのＲ１Ｂを有する曲面１６０４Ｂを有してよい。具体例として、長さが（少なくとも）１０ｍの焼結ステーション３８Ｂは、１２０ｍ～１３，０００ｍのＲ１Ｂを有する曲面１６０４Ｂを有してよい。このような実施形態では、長さにかかわらず、Ｈ１Ｂは１ｍｍ～１０ｃｍであってよく、これは上に示したＲ１Ｂの範囲をもたらす。
システム１０に関して上述したように、焼結ステーション３８Ｂは、焼結ステーションの入口及び出口を横切る平面が、水平面に対して１０°未満の角度を形成するように配設される。上述のように、この概ね水平な焼結構成により、非結合テープ３６Ｂを、概ね水平位置の焼結ステーション３８Ｂを通して移動させることができる。このような実施形態では、曲面１６０４Ｂは、テープ３６Ｂが焼結ステーション３８Ｂの入口と出口との間において通過する経路の下側表面を画定する。出願人は、（空気流に基づく熱勾配を低減するものとして上述されている）この水平な焼結構成を、焼結中のテープに長手方向に湾曲した形状を形成することと組み合わせると、他の焼結システムよりはるかに速い高速で、本明細書に記載の高いレベルの平坦性を有する焼結済みテープを生産できる、及び／又は生産し得ると考えている。出願人は、焼結中の曲げと、水平な焼結ステーション３８Ｂとの組み合わせにより、高いレベルの平坦性が提供されると考えているものの、他の実施形態では、焼結ステーション３８Ｂを、水平から垂直までのいずれの角度で配設してよいことを理解されたい。このような水平でない実施形態では、曲面１６０４Ｂの寸法及び位置決めは、所望のレベルの平坦性を達成するために十分なものとすることができる。
図５８に示すように、このシステム１６００Ｂの処理構成では、非結合テープ３６Ｂ等のある連続した長さのテープ材料を、焼結ステーション３８Ｂ等の加熱ステーション内へと移動させる。この構成では、非結合テープ３６Ｂとして図示されている連続テープの一部分は、焼結ステーション３８Ｂへの入口１０６Ｂの上流に位置する。焼結後、焼結済みテープ４０Ｂ等の、上記連続テープの焼結済み部分は、焼結ステーション３８Ｂの出口１０８Ｂの下流に位置する。一般に理解されるように、いずれの所与の時点において、連続テープは、焼結ステーション３８Ｂ内でそのときに焼結中である、テープの第３の部分を含む。この連続テープの第３の部分は、焼結ステーション３８Ｂの上流の、未結合の焼結されていないテープ３６Ｂと、焼結ステーション３８Ｂの下流の、連続テープの焼結済み部分４０Ｂとの間に位置する。テープ部分１６０６Ｂとして示された、連続テープの現在焼結中である部分は、それが所望の焼結温度（例えば５００℃超の温度）まで加熱される際に、焼結ステーション３８Ｂ内に位置する。
一般に、テープ部分１６０６Ｂは、処理方向において（例えば図５８の配向において右から左へと）、減少する多孔率及び上昇する焼結の程度を有する。図５８に示すように、テープ部分１６０６Ｂは、上向きの凸状曲面１６０４Ｂと一致するように曲げられ、これにより、テープ部分１６０６Ｂは、Ｒ１Ｂに一致する曲率半径を有する湾曲形状に概ね適合する。上述のように、長手方向の張力を連続テープに印加することによって、テープ部分１６０６Ｂを、上向きの凸状曲面１６０４Ｂに一致するように曲げることができる。
上述のシステム１０の、巻きを解く部分及び取り込み部分に関する説明から概ね理解されるように、システム１６００Ｂは、ある長い連続した長さのテープの、連続したリール・ツー・リール処理を提供する。このようにして、処理されるテープの連続した長さ全体を、焼結ステーション３８Ｂを通して連続的に順次移動させることができ、これにより、処理されるテープの連続した長さ全体が、焼結ステーション３８Ｂの通過中に、上向きの凸状曲面１６０４Ｂの曲率Ｒ１Ｂまで曲げられる。
図５９を参照すると、ある例示的実施形態による、曲げシステム１６０２Ｂを含む焼結ステーション３８Ｂの詳細図が示されている。図５９に示す実施形態では、焼結ステーションチャネル１０４Ｂは、部分的に、（上述のアルミナチューブ等の）チューブ１６０８Ｂによって画定される。この実施形態では、上向きの凸状曲面１６０４Ｂは、チューブ１６０８Ｂ内に配置された部品又はインサート１６１０Ｂの上向きの表面によって画定される。図５９に示すように、部品１６１０Ｂの長さは、チャネル１０４Ｂの長さの少なくとも８０％、具体的には少なくとも９０％、より具体的には少なくとも９５％である。いくつかの実施形態では、部品１６１０Ｂの長さはチャネル１０４Ｂの長さより大きく、これにより、テープの、入ってくる及び出てゆくセクションは、焼結ステーション３８Ｂに入る際及び焼結ステーション３８Ｂから出る際に、上向きの凸状曲面１６０４Ｂ上に支持される。
概ね理解されるように、様々な実施形態において、連続した凸状曲面１６０４Ｂを画定する曲率半径は、表面１６０４Ｂの最大隆起Ｈ１Ｂ及び長手方向長さＬ２Ｂ（例えば図６０の水平方向における距離）の関数である。凸状曲面１６０４Ｂが焼結ステーション３８Ｂの全長にわたって延在する具体的実施形態では、表面１６０４Ｂの長手方向長さは、焼結ステーション３８Ｂの長手方向長さと略同一である。よってこのような実施形態では、凸状曲面１６０４Ｂの曲率半径Ｒ１Ｂは、Ｒ１Ｂ＝Ｈ１Ｂ＋（Ｌ２Ｂ＾２）／Ｈ１Ｂとして定義され、様々な実施形態において、０．１ｍｍ＜Ｈ１Ｂ＜１００ｍｍ、及び０．１ｍ＜Ｌ２Ｂ＜１００ｍである。他の考えられる実施形態、部品１６１０Ｂの一部分のみが円弧を形成し、上記表面は、部品１６１０ＢのＲ１Ｂに関して本明細書中で開示された範囲内の、（より複雑な幾何学的形状の中での）曲率半径又は最大曲率半径を有する、別の幾何学的形状を有してよい。
具体的実施形態では、インサート１６１０Ｂはチャネル１０４Ｂから着脱可能であり、またチューブ１６０８Ｂに着脱可能に連結されるか、又はチューブ１６０８Ｂによって着脱可能に支持される。このような実施形態では、これによって、異なる曲面１６０４Ｂを有する異なる複数のインサート１６１０Ｂを、焼結ステーション３８Ｂ内に配置でき、これにより、ある特定のプロセス又はテープ材料のタイプ、厚さ、焼結の速度等に関して所望のレベルの平坦化を提供するために必要な、特定の曲げ半径を提供できる。
図６０を参照すると、様々な実施形態において、焼結ステーション３８Ｂを通るチャネル１０４Ｂの下側表面は、上向きの凸状曲面１６０４Ｂによって画定され、またチャネル１０４Ｂの上側表面は、下向きの凹状曲面１６１２Ｂによって画定される。具体的実施形態では、下向きの凹状曲面１６１２Ｂの曲率半径又は上記曲率半径は、上向きの凸状曲面１６０４Ｂの曲率半径又は上記曲率半径に概ね一致し（例えば１％以内、１０％以内等であり）、例えば垂直方向に位置合わせされた対応する曲率半径である。この曲率の一致により、チャネル１０４Ｂの高さが、焼結ステーションを通るその長さに沿って略一定のままとなることが保証される。少なくともいくつかの設計では、一定の高さ、及び焼結中のテープに対する比較的小さなクリアランスを有することにより、熱勾配によるチャネル１０４Ｂ内での空気の垂直移動を低減でき、これは、最終焼結済みテープの形状及び平坦性を改善すると考えられる。
いくつかの実施形態では、下向きの凹状曲面１６１２Ｂは、インサート１６１４Ｂの表面である。このような実施形態では、インサート１６１４Ｂは、チューブ１６０８Ｂに着脱可能に連結されるか、又はチューブ１６０８Ｂによって着脱可能に支持され、これにより、ある特定のプロセス又は材料タイプのために使用され得るような下側の部品１６１０Ｂの曲率に一致するように、インサート１６１４Ｂを選択できる。
図６１を参照すると、様々な実施形態において、焼結ステーション３８Ｂを通るチャネル１０４Ｂの下側表面は、湾曲セクション１６２０Ｂ、１６２２Ｂ及び１６２４Ｂとして示されている２つ以上の湾曲セクションを有する、上向きの凸状曲面１６０４Ｂによって画定される。換言すれば、表面１６０４Ｂの曲率は、偏向点、不連続、非円弧形状等を含み得る。例えば図６１に示すように、湾曲セクション１６２０Ｂは第１の曲率半径Ｒ１Ｂ’を有し、湾曲セクション１６２２Ｂは第２の曲率半径Ｒ２Ｂを有し、湾曲セクション１６２４Ｂは第３の曲率半径Ｒ３Ｂを有する。この実施形態では、焼結ステーション３８Ｂを通るテープの経路はＲ１Ｂ’、Ｒ２Ｂ及びＲ３Ｂによって画定され、焼結中のテープは、焼結ステーション３８Ｂ内で加熱される間に、各半径Ｒ１Ｂ’、Ｒ２Ｂ及びＲ３Ｂへと順次曲げられる。様々な実施形態において、Ｒ１Ｂ’、Ｒ２Ｂ及びＲ３Ｂは、０．０１ｍ～１０ｍの曲率半径であるか、又はこのような曲率半径を含む。具体的実施形態では、Ｒ１Ｂ’、Ｒ２Ｂ及び／又はＲ３Ｂは互いに異なる。
更に、図６１に示すように、いくつかの実施形態では、焼結ステーション３８Ｂは、異なる湾曲セクション１６２０Ｂ、１６２２Ｂ及び１６２４Ｂを通過するテープ３６Ｂを、異なる温度まで加熱する。ある具体的実施形態では、テープ３６Ｂが加熱される温度は、テープ３６Ｂが曲げられる曲率半径に反比例する。
図６２を参照すると、少なくとも１つの実施形態では、上向きの凸状曲面１６０４Ｂは、気体軸受１６３０Ｂの上側表面である。気体軸受１６３０Ｂはガス供給チャネル１６３２Ｂを含み、これは加圧ガス（例えば空気、窒素、ヘリウム、アルゴン等）をチャネル１０４Ｂ（図６０参照）に送達する。このようにして、加圧ガスは、焼結ステーション３８Ｂの横断中にテープ３６Ｂを支持し、これにより、表面１６０４Ｂとの接触の必要なしに、又は表面１６０４Ｂとの接触をより少なくして、テープを表面１６０４Ｂの曲率半径に曲げることができる。
図６３及び６４を参照すると、様々な実施形態において、曲げシステム１６０２Ｂは１つ以上のマンドレル又はローラを含み、その外面は凸状曲面を画定し、テープ３６Ｂは、焼結ステーション３８Ｂ内での焼結中、上記凸状曲面の周りで曲げられる。
テープ３６Ｂをローラ１６４２Ｂ等の湾曲構造体の周りで曲げることによって提供される平坦化について、図６３に関連して更に詳細に説明する。図６３に示すように、ローラ１６４２Ｂの上流に位置するテープ３６Ｂの一部分１６４０Ｂは、湾曲した破線１６４４Ｂで表される幅横断方向の屈曲として示される、折れ、又は平坦性の歪みを有し得る。この欠陥は上述のように、焼結中にテープ３６Ｂ内で生成される複雑な２軸応力によって引き起こされ得る。テープ３６Ｂが焼結ステーション３８Ｂを通して搬送されるに従って、テープ３６Ｂは、曲率半径ρｍを有するローラ１６４２Ｂに近づく。テープ３６Ｂはローラ１６４２Ｂの周りで曲がり、平坦な形状となる。テープ３６Ｂは、この平坦な構成において、テープ３６Ｂが幅横断方向の屈曲１６４４Ｂを有する場合の剛性よりも低い剛性を有し得る。その効果は、逆折れの形成であるか、又は折れの変化を低減する。曲げられた状態において、幅横断方向の屈曲１６４４Ｂを有するテープ３６Ｂは、その表面において、搬送方向に対して垂直な方向に、応力σｄを受け、これは、幅横断方向の屈曲１６４４Ｂの曲率κｄに正比例するため、以下のようになる：
Figure 2024023809000002
ここでｔはテープの厚さであり、Ｅは弾性率である。この技法は、縁部の反り又は気泡形成といった他の平坦性の歪みの低減を補助し、その結果、局所的な応力は局所的な曲率に比例したものとなり得る。よって、上述のようなローラ１６４２Ｂの周りでの、又は表面１６０４Ｂに沿った曲げは、多数の欠陥タイプにわたって平坦化を支援する。図６５を参照して以下で更に詳細に説明されるように、曲げによる平坦化は、それに対抗してテープが牽引される表面を必要としないため、フリーループ構成による曲げによっても平坦化を達成できる。
しかしながら、上述のようなローラ１６４２Ｂの外面又は表面１６０４Ｂ等の曲面を利用することは、荷重付きダンサー１６８０Ｂ（図５８）のようなデバイスによってテープに外から引張力を印加できる点で有利である。このような実施形態では、力Ｆ（図６３）が、テープを、ローラ１６４２Ｂの外面又は表面１６０４Ｂに対抗して牽引して、テープの平坦化を支援するための第２の応力を生成する。曲面の周りでの曲げの間に印加された引張力に由来する応力σＦは：
Figure 2024023809000003
によって定義され、ここでｗはテープの幅であり、θｗは、曲面（ローラ１６４２Ｂの外面又は表面１６０４Ｂのいずれであってもよい）とテープ３６Ｂとの間の接触の角度であり、これはラップ角度（ｗｒａｐ ａｎｇｌｅ）と呼ばれる場合もある。
様々な実施形態において、ローラ１６４２Ｂを固定し、回転できないようにすることができる。他の実施形態では、ローラ１６４２Ｂは自由に回転してよい。更に他の実施形態では、ローラ１６４２Ｂの回転の速度を制御して、テープの搬送速度を一致させる、又は搬送を駆動する若しくは遅延させることができる。様々な実施形態において、ローラ１６４２Ｂは、ラップ角度を変更するために、テープに対して垂直に上下移動するよう、構成してもよい。
図６４に示すように、いくつかの実施形態では、曲げシステム１６０２Ｂは複数のローラを含んでよく、焼結中にテープ３６Ｂをこれらのローラに対抗して牽引して、平坦化を提供する。図６４に示す具体的実施形態では、曲げシステム１６０２Ｂは、１対の上側ローラ１６５０Ｂと、単一の下側ローラ１６５２Ｂとを含む。このローラ構成を通してテープ３６Ｂを牽引するに従って、テープ３６Ｂは、ローラ１６５０Ｂ及び１６５２Ｂの外面との接触により、長手方向に曲げられる。同様の気体軸受の構成を使用してよく、この場合、図６４に示すローラ‐テープ間の境界面のうちの１つ以上は、図６２に示すような、各気体軸受の外向きに吹き付ける表面に対応する。
図６５を参照すると、様々な実施形態において、テープ３６Ｂが焼結ステーション３８Ｂを通過する湾曲又は曲げ形成経路は、フリーループセグメント１６６０Ｂによって形成される。この実施形態では、テープ３６Ｂのあるセクションが、重力の影響下で吊り下がり、本明細書に記載されているような長手方向の曲げを生成する。このような実施形態では、曲げシステム１６０２Ｂは、互いから離間した１つ以上の支持体１６６２Ｂを含む。支持体１６６２Ｂの間隔は、支持体の間で重力によってテープ３６Ｂを下向きに吊り下げることができる間隙を画定し、これにより、上述のような曲率半径Ｒ１Ｂ’’を有するフリーループセグメント１６６０Ｂが形成される。この特定の実施形態では、非接触のフリーループセグメント１６６０Ｂによって形成される曲率半径Ｒ１Ｂ’’は、本明細書に記載の様々な接触に基づく曲げシステムに比べて、最終焼結済みテープ４０Ｂの表面品質を改善できる。例えば、フリーループセグメント１６６０Ｂを利用することにより、接触に基づくシステムで形成され得る擦過傷が排除又は削減される。別の例として、フリーループセグメント１６６０Ｂを利用することにより、接触に基づくシステム内で焼結中のテープが接触し得る表面に由来する化学成分の拡散が排除又は低減される。
出願人は、様々な連続テープ材料の焼結中の長手方向の曲げが、平坦性の歪みを低減することを実証する試験を実施した。これらの試験からのいくつかの結果を図６６に示す。例えば図６６に示すように、３モルパーセントのイットリアドープジルコニア（左）及び酸化チタン（右）の、厚さ４０μｍのテープを、焼結中に曲げた。これらのテープを平坦な表面上にキャスティングし、アルミナロッド上で湾曲した形状に再成形した。より具体的には、テープを、直径９．５ｍｍのアルミナロッドをまたぐように掛け、１００℃／時間で１１５０℃まで加熱した。滞留時間は５分であった。アルミナロッドをまたいで曲げられたテープの領域は、（幅方向に）ある縁部から隣の縁部まで局所的に平坦である。対照的に、ロッドの曲面によって支持されていないテープの領域は、収縮のミスマッチ及び平坦性の歪みの形成に対して自由に反応した。具体的には、ジルコニアテープのしわが視認でき、これは黒色の点線で強調されている。画像はテープの可塑性も示し、ここでロッド上への応力平坦化を誘発する。
ここで図６７Ａ及び６７Ｂを参照すると、上述の製品の例が示されている。より具体的には、多結晶質セラミックテープのロールは、ＺｒＯ２及び３モル％Ｙ２Ｏ３という成分を含む１体積％のイットリア安定化ジルコニアを含む、アルミナを含む。多結晶質セラミックテープは、厚さ７０マイクロメートル、幅３６ミリメートル、及び長さ８．５ｍ以上である。このテープを、１６５０℃の焼結温度、及び製造ラインに沿って約１０ｃｍ／分の速度で、上述の設備を用いて上述のプロセスで焼結した。ロールは、直径３～６インチ（７．６２～１５．２４ｃｍ）のコアを有する。テープは平坦であるか、又は上述のように平坦化可能である。
図６８は、百万分の３００部の酸化マグネシウムを含むアルミナである、多結晶質セラミックテープのロールの例を示す。図６８のテープは、厚さ７７マイクロメートル、幅３６ｍｍ、及び長さ８ｍ超である。このテープを、１６５０℃の焼結温度、及び製造ラインに沿って約１０ｃｍ／分の速度で、上述の設備を用いて上述のプロセスで焼結した。ロールは、直径３～６インチ（７．６２～１５．２４ｃｍ）のコアを有する。テープは平坦であるか、又は上述のように平坦化可能である。
図６９は、イットリア安定化ジルコニア（３モル％のＹ２Ｏ３を含むＺｒＯ２）である、多結晶質セラミックテープのロールの例を示す。図６９のテープは、幅３３ｍｍ、及び長さ約１メートルである。このテープを、１５７５℃の焼結温度、及び製造ラインに沿って約１５～２３ｃｍ／分の速度で、上述の設備を用いて上述のプロセスで焼結した。ロールは、直径３～６インチ（７．６２～１５．２４ｃｍ）のコアを有する。テープは平坦であるか、又は上述のように平坦化可能である。
従って、本開示の態様は、上述のように、図６７Ａ及び６７Ｂにおけるようなアルミナテープ等の、本明細書で開示又は記載された材料の多結晶質セラミック又は合成鉱物テープの、平坦な又は平坦化可能なロールに関し、上記テープは、多結晶質セラミック又は合成鉱物の粒体が互いに融着するよう、少なくとも部分的に焼結され、上記多結晶質セラミック又は合成鉱物テープは、５００マイクロメートル以下の厚さ、上記厚さの少なくとも１０倍大きな幅、及び上記幅が長さの１／１０未満となるような長さを備え、ここで上記多結晶質セラミック又は合成鉱物テープの長さは、少なくとも１メートルである。いくつかのこのような実施形態では、多結晶質セラミック又は合成鉱物の幅は少なくとも５ミリメートルであり、また多結晶質セラミック又は合成鉱物テープの幅は、多結晶質セラミック又は合成鉱物テープの長さの１／２０未満であり、例えばここで、多結晶質セラミック若しくは合成鉱物テープの厚さは少なくとも１０マイクロメートルであり、及び／又は多結晶質セラミック若しくは合成鉱物テープの厚さは、２５０マイクロメートル以下であり、例えば多結晶質セラミック若しくは合成鉱物テープの厚さは１００マイクロメートル以下であり、及び／又は多結晶質セラミック若しくは合成鉱物テープの厚さは５０マイクロメートル以下である。いくつかのこのような実施形態では、多結晶質セラミック又は合成鉱物テープは、多結晶質セラミック又は合成鉱物テープを通過する、断面積が少なくとも１平方マイクロメートルのピンホールを、多結晶質セラミック又は合成鉱物テープの全表面にわたる平均で、表面１平方ミリメートルあたり１０個未満だけ有する。いくつかのこのような実施形態では、多結晶質セラミック又は合成鉱物テープは、多結晶質セラミック又は合成鉱物テープを通過する、断面積が少なくとも１平方マイクロメートルのピンホールを、多結晶質セラミック又は合成鉱物テープの全表面にわたる平均で、表面１平方ミリメートルあたり１個未満だけ有する。いくつかのこのような実施形態では、多結晶質セラミック又は合成鉱物テープの長さは、少なくとも１０メートルであり、多結晶質セラミック又は合成鉱物テープの幅は、少なくとも１０ミリメートルであり、例えばここで、多結晶質セラミック若しくは合成鉱物テープの幅は２０センチメートル以下であり、並びに／又は多結晶質セラミック若しくは合成鉱物テープは、上記多結晶質セラミック若しくは合成鉱物テープの第１及び第２の表面がいずれも、５マイクロメートル未満の寸法の接着又は摩擦による表面欠陥を１０個未満だけ有する、少なくとも１平方センチメートルの面積を有するような、高い表面品質を有し、この高い表面品質は、焼結済み物品の強度を促進する。いくつかのこのような実施形態では、多結晶質セラミック若しくは合成鉱物テープは、１キログラム超の重量を、破断することなく支持し、及び／又は多結晶質セラミック若しくは合成鉱物テープは、約２０メガパスカルの張力を、破断することなく支持し、例えばここで、多結晶質セラミック又は合成鉱物テープの幅は少なくとも５０ミリメートルである。いくつかのこのような実施形態では、多結晶質セラミック若しくは合成鉱物テープは、約３００ｎｍ～約８００ｎｍの波長において少なくとも３０％の全透過率を有し、及び／又は多結晶質セラミック若しくは合成鉱物テープは、約３００ｎｍ～約８００ｎｍの波長において、少なくとも約１０％かつ最大約６０％の、多結晶質セラミック若しくは合成鉱物テープを通した拡散透過率を有し、及び／又は多結晶質セラミック若しくは合成鉱物テープは、多結晶質セラミック若しくは合成鉱物テープに接触させたテキストを、この多結晶質セラミック若しくは合成鉱物テープを通して読むことができるような、半透明のものである。いくつかの実施形態では、ロールは、マンドレル又はスプールを更に備え、ここで多結晶質セラミック又は合成鉱物テープは、直径１メートル以下のマンドレル又はスプールの周りで曲げられ、例えばここで、多結晶質セラミック又は合成鉱物テープは、スプール上に巻き付けられ、例えばここで、スプールは、少なくとも０．５センチメートルかつ１メートル以下の直径を有する。いくつかのこのような実施形態では、多結晶質セラミック又は合成鉱物テープは完全に焼結され、密度が高く、１％未満の多孔率を有し、例えばここで、多結晶質セラミック又は合成鉱物テープは０．５％未満の多孔率を有する。いくつかのこのような実施形態では、多結晶質セラミック又は合成鉱物テープは、多結晶質セラミック又は合成鉱物テープがある粒体プロファイルを有するよう、略未研磨であり、例えばここで、粒体プロファイルは、各粒体間の境界における表面の凹部に対して２５ナノメートル～１５０マイクロメートルの高さを有する粒体を含み、及び／又は粒体プロファイルは、各粒体間の境界における表面の凹部に対して２５ナノメートル～１００マイクロメートルの高さを有する粒体を含み、及び／又は粒体プロファイルは、各粒体間の境界における表面の凹部に対して少なくとも５０ナノメートルの高さを有する粒体を含み、及び／又は粒体プロファイルは、各粒体間の境界における表面の凹部に対して８０マイクロメートル以下の高さを有する粒体を含む。いくつかのこのような実施形態では、略未研磨ではあるものの、上記テープの少なくとも１つの表面は、上記表面に沿って長さ方向に１センチメートルの距離にわたり、１ナノメートル～１０マイクロメートルの粗度を有する。
ある例示的実施形態によると、物品（例えば本明細書で開示されるような焼結済みセラミックのテープ）は：５０マイクロメートル未満の厚さ、又は本明細書で開示される他の厚さと；全表面にわたる平均で、表面１平方ミリメートルあたり１０個未満のピンホール（即ち少なくとも１平方マイクロメートル及び／又は１平方ミリメートル以下の断面積を有する、本体を第１の主表面から第２の主表面まで通過する通路又は開口）（又は表面積が１平方ミリメートル未満の場合は全表面にわたって；あるいは物品の、１メートル超、５メートル超といった長い長さにわたる平均で、１０個未満のピンホール）とを有する。ピンホールは、例えば導電性材料で充填されることになる、典型的には反復的な幾何学的形状（例えば円形、直線状）のパターンで、目的に合わせて切断されたビア、又は例えばロール・ツー・ロール処理における位置合わせを基準マークとして補助できる、反復的な幾何学的形状のパターンで形成された打ち抜き孔とは区別される。
図７０は、本明細書で開示されるプロセスを用いた、セラミック（例えばアルミナ）の焼結のための焼結スケジュールを、セッター及び積層された複数の素地セラミックプレートを用いた、窯内での従来のバッチ焼成と比較している。上で開示した炉システムによる、複数回のパス（例えば、２、３、４回のパス）を含む複数の焼結温度での処理に関する合計時間は、１時間未満とすることができる。従来の焼結は２０時間かかり得る。出願人は、本開示の「高速」焼結と従来のものとの間の、例えば本技術によって製造されるセラミックの微小構造等に関する、測定可能かつ同定可能な差を発見した。より具体的には、出願人は、上で開示されているような、薄型の非積層テープの高速焼成では、個々の粒子又は粒体の互いに対する混合又は結合が少ないことを発見した。本技術の結果として得られる焼結済み粒体のサイズは大幅に小さく、元の素地状態の粒体サイズ又は粒子サイズに近い。従来の焼結では、元の粒子サイズの１０倍の焼結済み粒子がもたらされる場合があるが、本明細書で開示される高速焼結スケジュールで製造された多結晶質セラミックの粒体は、元の素地状態の粒体又は粒子のサイズの５倍未満、例えば平均３倍未満の焼結済み粒体サイズを有することができる。更に、驚くべきことに、本技術によって製造された物品はまた、これに対応して高い密度、例えば少なくとも９０％の相対密度、少なくとも９５％の相対密度、少なくとも９８％の相対密度も有することができ、この高い相対密度は、すぐ上に記載したような、比較的小さな粒体サイズによって達成され、この粒体サイズは、開始時の粒子のサイズ、並びに例えばアルミナ、キュービックジルコニア、フェライト、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、及び本明細書で開示されている技術を用いてテープ、シート等に加工できる他の無機材料に関する組成に応じて、平均粒子サイズ１０マイクロメートル未満、例えば５マイクロメートル未満、例えば３マイクロメートル未満であってよい。
いくつかの実施形態は、同一の物品（例えばテープ）を焼結するために、１つの炉を通して複数回のパス、例えば有機結合剤を除去した後にテープの強度を増大させるための第１のパス（「素焼きパス」）、テープを部分的に焼結するための第２のパス、テープを更に焼結するための第３のパス、及び最終的な密度まで焼結するための第４のパスを使用してよい。複数回のパス、又は一連の複数の炉若しくは高温ゾーンの使用は、焼結中のテープ材料の収縮によるテープ内の応力の制御を補助できる。例えば、一部の焼結用の炉は、長さ１２～１４インチ（３０．４８～３５．５６ｃｍ）であってよく、他の炉は、長さ４０～４５インチ（１０１．６～１１４．３ｃｍ）であってよく、更に他の炉は他の長さであってよい。比較的短い炉に関しては、複数回のパス、又は複数の炉の直列配置は、収縮の程度が比較的大きな無機材料の焼結に特に有用となり得る。また、比較的長い炉、又は複数の炉の直列配置は、素地テープの移動の速度をより速くすることができるが、これは、このような比較的速い速度におけるソーク（ｓｏａｋ）時間（即ち焼結条件への曝露）が増大するためである。
ある焼結温度（例えば１６５０℃）において高速（例えば４インチ（１０．１６ｃｍ）／分の速度）で焼結された、本明細書に記載されているように特に薄い（例えば厚さ２０～７７マイクロメートルの）試料を分析すると、本開示の技術で作製された、本明細書で開示されるアルミナ又は他の材料は、以下の属性を有し得る：少なくとも９０体積％、例えば少なくとも９５体積％、例えば少なくとも９９体積％の材料純度。ここで高純度は、本明細書に記載の因子の中でも特に、空気流の狭い通路及び制御、焼結の時間の制御、結合剤除去の効率、並びに開始成分によって得ることができる；３０ｍｍの走査で測定した場合に、ツヤあり面に関して１００ナノメートル未満、例えば６０ナノメートル未満、例えば約４０ナノメートル、及び／又はツヤ無し面に関して１５０ナノメートル未満、例えば１００ナノメートル未満、例えば約６０ナノメートルの、ＡＦＭで測定された表面粗度。ここでツヤ無し面は、焼結炉の床との接触によって、ツヤあり面より粗度が高い；断面において約１ｍｍの粒体サイズ、又は本明細書で開示される他の粒体サイズ；焼結済み物品に関して１０体積％未満、例えば５体積％未満、例えば３体積％未満、例えば１体積％未満、例えば０．５体積％未満でさえある、多孔率。これは部分的には、高速焼成プロセスによるものであり得、この高速焼成プロセスは、上で開示されているように小さな粒体／粒子サイズを維持することによって、従来のバッチ焼結及び比較的長い焼成プロセスに関する特徴的な制約となり得たような、粒体内でのガスの捕捉（本明細書で開示される焼結プロセスによって克服できる、「細孔／境界面分離」として知られる制約的な現象）の可能性を低くすることができる。本明細書で開示される技術によって製造されるアルミナテープは、以下を有する：ＡＳＴＭ Ｅ１２６９標準試験プロトコル／方法によって測定した場合に、２０℃において少なくとも約０．８Ｊ／ｇＫ及び／又は約０．８Ｊ／ｇＫ以下、並びに１００℃において少なくとも１．０Ｊ／ｇＫ及び／又は約１．０Ｊ／ｇＫ以下の、比熱容量；例えば少なくとも約４０μｍ及び／若しくは約４０μｍ以下の厚さのアルミナテープ、並びに／又は本明細書で開示されている他のテープ若しくはシートサイズにおいて、微小押込みによって測定された、少なくとも約２３．５ＧＰａ及び／又は約２３．５ＧＰａ以下の室温（２３℃）での硬度；例えば空隙の制御及び比較的小さな粒体サイズを少なくとも部分的な原因とする、少なくとも約６３０ＭＰａ及び／又は約６３０ＭＰａ以下の２点曲げ強度；３点曲げに関する動的機械分析（ＤＭＡ）で測定した場合に、少なくとも約３９４ＧＰａ及び／又は約３９４ＧＰａ以下の弾性率；２５～３００℃の範囲にわたる平均で少なくとも約６．７ｐｐｍ／℃及び／又は約６．７ｐｐｍ／℃以下、２５～６００℃の範囲にわたる平均で少なくとも約７．６ｐｐｍ／℃及び／又は約７．６ｐｐｍ／℃以下、２５～３００℃の範囲にわたる平均で少なくとも約８．０ｐｐｍ／℃及び／又は約８．０ｐｐｍ／℃以下の、熱膨張係数；例えば少なくとも約４０μｍ及び／又は約４０μｍ以下の厚さのアルミナテープにおいて、ＡＳＴＭ Ｄ１４９標準試験プロトコル／方法による、２５℃で少なくとも約１２４．４ｋＶ／ｍｍの絶縁耐力；ＡＳＴＭ Ｄ２５２０標準試験プロトコル／方法による、５ＧＨｚにおいて少なくとも約９．４及び／又は約９．４以下、並びに１０ＧＨｚにおいて少なくとも約９．３及び／又は約９．３以下の誘電率（Ｄｋ）；ＡＳＴＭ標準試験プロトコル／方法（Ｄ２５２０）による、５ＧＨｚにおいて少なくとも約８×１０－５及び／又は約８×１０－５以下、並びに１０Ｇｚにおいて少なくとも約１×１０－４及び／又は約１×１０－４以下の、誘電損失／誘電正接；Ｄ２５７による、２５において少なくとも約３×１０１５オーム・センチメートル及び／若しくは約３×１０１５オーム・センチメートル以下、Ｄ１８２９による、３００において少なくとも約４×１０１４オーム・センチメートル及び／若しくは約４×１０１４オーム・センチメートル以下、並びに／又はＤ１８２９による、５００において少なくとも約１×１０１３オーム・センチメートル及び／若しくは約１×１０１３オーム・センチメートル以下の、体積抵抗；例えば少なくとも約４０μｍ及び／若しくは約４０μｍ以下の厚さのアルミナテープ、並びに／又は本明細書で開示される他のテープ若しくはシートサイズにおいて、約４００～７００ナノメートルのうちの１つ、ほとんど、及び／又は全ての波長に関して少なくとも約５０％、例えば少なくとも約６０％、例えば少なくとも約７０％の透過率；例えば少なくとも約４０μｍ及び／若しくは約４０μｍ以下の厚さのアルミナテープ、並びに／又は本明細書で開示される他のテープ若しくはシートサイズにおいて、約２～７マイクロメートル及び／又は約２～７ミリメートルのうちの１つ、ほとんど、及び／又は全ての波長に関して少なくとも約５０％、例えば少なくとも約６５％、例えば少なくとも約８０％の透過率；並びに２００℃においてＧＣ‐ＭＳで測定した場合に１００ｐｐｍ未満、例えば５０ｐｐｍ未満、例えば１０ｐｐｍ未満の脱ガス。
ここで図７１Ａ及び７１Ｂを参照すると、焼結時間及び温度の影響を実証するために、アルミナの２つの試料が横に並べて示されている。図７１Ａのアルミナは、上で開示された製造システムによって、４インチ（１０．１６ｃｍ）／分の速度で、１６５０℃の焼結温度に対する４分の高温「ソーク」又は曝露を用いて処理され、図７１Ｂのアルミナは、８インチ（２０．３２ｃｍ）／分の速度で、１６００℃での２分のソークを用いて製造された。確認できるように、粒体サイズは焼結時間が増大するに従って大幅に増大しているが、多孔率は両方の図において低く、例えば５体積％未満である。図７２Ａ及び７２Ｂは、対応するプロセス：図７２Ａでは１６５０℃において８インチ（２０．３２ｃｍ）、並びに図７２Ｂでは１６００℃において４インチ（１０．１６ｃｍ）／分で作製された、セラミックテープの断面デジタル画像を示す。
図７３Ａ、７３Ｂ、及び７３Ｃは、本技術によって製造されたアルミナの粒界を、倍率を増大させて示す。関心対象となるのは、本技術によって製造された物品の粒界が特に無傷であることである。図７３Ｃに示すように、隣接する結晶粒体（結晶格子）の分子のアレイは、５ｎｍ未満の中間非晶質材料、例えば３ｎｍ未満の中間非晶質材料、例えば１ｎｍ未満の中間非晶質材料しか存在しないように、基本的には互いに直接接触する。出願人は、この結晶粒体の境界面は、本明細書で開示される高速焼結、ガス流の制御、及び結合剤燃焼技術に、少なくとも部分的に帰することができると考えている。図７４及び７５は、本技術による多結晶質セラミック又は合成鉱物の物品の他の粒界を示す。出願人は、このような物品の気密性及び／又は強度が、粒体間にある程度以上の非晶質材料を有するセラミックに対して特に有利となり得ると考えている。図７３～７５の画像は、透過電子顕微鏡によって集められたものである。
図７６及び７７は、異なる材料に関する同様の微小構造を示す。図７６は、４インチ（１０．１６ｃｍ）／分及び１６５０℃で処理された、１体積％のイットリア安定化ジルコニア（３モル％のＹ２Ｏ３を含むＺｒＯ２）を含むアルミナに対応する。同様に、図７７は、４インチ（１０．１６ｃｍ）／分及び１５５０℃で処理された、１体積％の酸化チタン（ＴｉＯ２）を含むアルミナの研磨済み断面を示す。
図７８は、本明細書で開示される素地テープ中で結合した緩いシリカ粒子から製造された、高純度溶融シリカのリボンのデジタル画像である。シリカ粒子は無機物であるが、結晶質又は合成鉱物でなくてよい。従って、出願人は、本明細書で開示される技術を用いて、多結晶質セラミック及び合成鉱物に関して本明細書で開示される幾何学的形状を有するものの、非晶質であってよい無機材料（例えば少なくとも１０００℃のガラス転移点等の高い融点及び／又は高い粘度を有するシリカ又は他のガラスといった、フロート成形又はフュージョン成形プロセスでの製造が困難なガラス）を含む、上記無機材料から本質的になる、又は上記無機材料からなる、テープを製造できることを発見した。
図７９Ａ及び７９Ｂは、粒体プロファイルを有するシリカの焼結済みテープの研磨済み断面を示す。図７９Ａ及び７９Ｂのテープは、１１５０℃の焼結温度で製造された。個々の粒子、即ちシリカを一体に融着させて、テープを形成した。図７９Ｂに示すように、粒子は概ね球形であり、１マイクロメートル未満の断面を有する。対照的に、図８０は、１２５０℃で焼結させた、本明細書で開示される技術によって製造されたシリカテープを示す。粒体プロファイルは依然として存在するものの、図７９Ｂのシリカに比べて目立たない。図８１は、本開示に従って１３００℃で焼結させた、完全に高密度化された非晶質シリカを示す。出願人は、粒体プロファイルを有するシリカテープが、光の散乱又は他の用途において有用となり得ると考えている。従って、図７９～８１は、本開示の組成物が、十分に高い温度で処理される場合には、テープ等の非晶質物品の形態であってよいことを実証している。そうは言っても、出願人は、テープを加熱しすぎると、テープの取り扱いが困難になり得、及び／又はテープが形状を失い得ることを発見した。
ここで図８２を参照すると、無機テープ等の高速熱処理及び連続焼結を用いて、リチウムバッテリの薄型カソード構造体として使用する等のために、上述のようにリチウム含有材料を生産できる。例えば出願人は、マンガン酸リチウムスピネル（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、ＬｉＣｏＯ２又はＬｉＦｅＰＯ４といったリチウム含有材料が、カソード構造体の良好な候補であると考えている。予想外に、出願人は、本開示の技術が、高い蒸気圧によるリチウムの損失を軽減し、並びに／又は加熱時の遷移金属酸化物の価数の還元の変化及び酸素の放出を軽減することを発見した。例えば図８２は、本開示の技術を用いて１２５０℃で６分間にわたって高速焼結されたＬｉＭｎ２Ｏ４粉体（Ｎｏｖａｒｉａｌｓ、Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｇｅｌｏｎ、Ｍｔｉｘｔｌ、及び／又はその他から市販）、並びに１２５０℃で４時間にわたって従来の方法で焼結されたＬｉＭｎ２Ｏ４粉体を含有する、同様の３０μｍの厚さのテープに関する、粉体Ｘ線回折トレースを示す。図８２に示すように、高速焼結済み材料は依然として、ＬｉＭｎ２Ｏ４のピーク強度及び位置を有する、単相のスピネルである。リチウムは保持され、従ってマンガン酸イオンに関して３．５の平均価数を有する。従って、本開示の技術によって焼結された、このようなリチウム含有物品（例えばテープ、シート）は、カソードで支持されるバッテリに関する最小限の化学的要件及び相に関する要件を満たすことができる。対照的に、従来の方法で焼結されたテープは、図８２に示すように大半がＭｎ３Ｏ４であり、ＬｉＭｎ２Ｏ４の残存量が少ない。リチウムの大量の損失が発生しており、マンガン酸の平均価数は２．６７まで下降した。
また出願人は、本開示の焼結システムが、例えばＬｉＭｎ２Ｏ４等のリチウム含有無機材料及び／又は揮発性成分の気化を起こしやすい他の材料の高速焼結時に、焼結中の細孔の除去に有利となり得ることも発見した。従来の焼結技法の場合、粒体の成長は、細孔を比較的大きな粒体内に捕捉する等により、細孔の除去を制限し得る。
比較を目的として、出願人は、１３００℃で焼結された、ダイ成形ＬｉＭｎ２Ｏ４のピルを製造した。表面張力を増強して細孔の除去を促進するために、このピルの作製に用いた粉体の平均粒子直径は０．５μｍであった。リチウムの損失及びＭｎ価数の変化は、３つの方法で制御した、又は遅延させた。第１に、余剰材料を提供するために、ピルのサイズを、直径２５ｍｍ超及び厚さ５ｍｍという大きなものとした。第２に、焼結をカバーの下で実施した。第３に、ピルを白金上で支持した。粉体Ｘ線回折により、得られたピルが単相のマンガン酸リチウムスピネルであることが確認され、化学分析は、最初の材料に対して無視できる程度のリチウムの損失、及びＭｎの平均価数が３．５であることを示す。焼結済みピルの平均粒体サイズは約４０μｍであり、多孔率は１５％超である。
本開示の技術に戻ると、焼結済み材料の多孔率は制限でき、又は特に低くすることができ、また粒体は特に小さくすることができ、これはカソード支持体等の用途において有益となり得る。対照的に、過剰な多孔率及び大きな粒体は、大半のセラミックの強度にとって有害となり得る。更に出願人は、本明細書で開示される技法及び設備を用いた高速熱焼結が、粒体の成長にわたる細孔の除去を促進することを発見した。図８３及び８４を参照すると、高速焼結済みＬｉＭｎ２Ｏ４テープ（図８３：１２５０℃で６分間焼結；及び図８４：１３５０℃で３分間焼結）の、焼結後すぐの表面が示されている。初期の平均粒子直径は、上述のピルの例と同様に、０．５μｍであった。細孔の量は、従来の方法で焼結されたピルの例よりはるかに低い。より具体的には、細孔は閉鎖され、５％未満の量となっているように見える。粒体もまた、上述のピルの例より小さい。より具体的には、粒体は、図８３及び８４においてそれぞれ約１０μｍ及び２５μｍである。換言すれば、リチウム含有焼結済み材料（例えばマンガン酸リチウム）の多孔率は、１５％未満、例えば１０％未満、例えば７％未満、例えば５％未満であり、及び／又は粒体は４０μｍ未満、例えば３０μｍ未満である。これもまたリチウム含有材料の従来の焼結とは異なり、本技術は、体積が大きなピル又はブールではなく、本明細書で開示される薄いシート又はテープを使用し、これは：高速焼結；周囲の蒸気圧の制御を伴う又は伴わない焼結時間の削減による揮発性成分の損失の制御を促進する。出願人は、高速熱焼結を含む本開示の焼結システムが、低温においてさえ、焼結を促進でき、及び／又は本明細書で開示される連続プロセスにおけるアルミナ若しくは他の低コストの支持体上での焼結を促進できると考えている。
ＬｉＣＯ２及びＬｉＦｅＰＯ４は、本開示の技術を用いて焼結でき、かつカソード材料として、又は他の用途のために有用となり得る、リチウム含有無機材料の他の例である。より一般的には、本開示の技術を用いて、酸素の損失を最小とした、他の遷移金属酸化物の焼結が可能である。
ここで図８５Ａ及び８５Ｂを参照すると、素地テープの断面が２つの異なる倍率で示されている。より具体的には、素地テープのためのスリップを：約４７．３５重量％の、組成Ｌｉ６．５Ｌａ３Ｚｒ１．５Ｔａ０．５Ｏ１２を有するガーネット粉体；６．４５重量％の炭酸リチウム；３１．７４重量％のプロピオン酸ｎ‐プロピル；１．３０重量％のトリオレイン酸グリセリル；３．５６重量％のステアリン酸ｎ‐ブチル；及び９．６０重量％のＬｕｃｉｔｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｖａｃｉｔｅ ２０４６（高分子量イソブチル／ｎ‐ブチルメタクリレートコポリマー）で作製した。スリップの混合物を１８時間にわたって振動粉砕した。スリップを、１０ミルのブレードを用いてテフロン(登録商標)キャリアフィルム上にキャスティングし、一晩乾燥させた。得られた乾燥済みテープは、厚さが約８５～９０μｍであり、粒子は平均０．６μｍであった。図８５Ａ及び８５Ｂでは、素地テープはキャリアフィルムからはがされている。
この例では続いて、図８５Ａ及び８５Ｂの素地テープから結合剤を４００℃で燃焼させたが、ここでこの燃焼のための環境は、アルゴンガスとなるように制御され、また結合剤の燃焼のための時間は３０分であった。次に、燃焼／炭化させた結合剤を含むテープを、本明細書で開示される連続焼結炉内で、空気中において１２００℃で１５分間焼成した。焼成済みテープは、図８６Ａ及び８６Ｂに示すように、少なくとも約５０～５５μｍ及び／又は約５０～５５μｍ以下の厚さであり、また粒体サイズの平均は少なくとも約２～３μｍ及び／又は約２～３μｍ以下であった。得られたテープは、少なくとも約３．７×１０－４～３．８×１０－４Ｓ／ｃｍ及び／又は約３．７×１０－４～３．８×１０－４Ｓ／ｃｍ以下の導電率を有し、ここでＳはシーメンスである。焼成済みの試料は、少なくとも約９６～９８重量％及び／又は約９６～９８重量％以下の立方晶ガーネット相であった。
本開示の技術を用いる場合、いくつかの実施形態は、特に密度が高いガーネットテープ又は他の物品を形成するための、高いリチウム含有量の使用を含む。素地テープ中の過剰なリチウム（「過剰（ｅｘｃｅｓｓ）」とは、焼結済み物品の化学量論に従ったリチウムよりも多い：例えば焼結済み物品中の化学量論的量より少なくとも１体積％過剰、少なくとも１０体積％過剰、少なくとも２０体積％過剰、少なくとも５０％体積％、及び／又は１００体積％以下だけ多いという意味である）により、密度が高いガーネットテープの焼結を促進でき、及び／又は焼結中のリチウムの損失を補償できることを発見した。素地テープ中で使用するための、このような高リチウム含有量粉体は、ガーネット粉体の調製において原材料中の過剰量のリチウム前駆物質をバッチ処理することによって、及び／又は化学量論的に過剰な、若しくはわずかに過剰な（最終的な物品の化学量論に対して５０体積％以下だけ過剰な）リチウムガーネット粉体を作製し、テープのキャスティングのためのスリップの調製中に、より多くのリチウム前駆物質中に添加することによって、調製してよい。後者のアプローチのいくつかの利点としては、リチウム含有量が高いと吸湿性となって粉砕が困難となり得るため、リチウム含有量が低いバッチはより容易に調製できること、及び／又は異なる複数の処理条件を補償するために、過剰なリチウムの量を容易に調製できることが挙げられる。スリップ調製中にこのような過剰なリチウムを添加するためのリチウム前駆物質の例としては、Ｌｉ２ＣＯ３、ＬｉＯＨ、ＬｉＮＯ３、ＬｉＣｌ等が挙げられる。すぐ上に記載したような、過剰なリチウムを添加する方法としては、リチウム前駆物質とガーネット粉体との混合物を約１～５時間にわたって約９００～約９５０℃まで加熱すること等によって、リチウム前駆物質をガーネット粉体と予備反応させることが挙げられる。あるいは、予備反応を行うことなく、過剰なリチウムを、前駆物質の微小粉体として、及び／又はセラミック中に細孔が残るのを防止するために、粒子サイズを、例えば３マイクロメートル未満、例えば１マイクロメートル未満の前駆物質粉体粒子サイズまで低減するための十分な粉砕を提供することによって、添加してもよい。出願人は、過剰なリチウムの量が、上述の技術による焼結に十分なものであるものの、焼結済み物品中に過剰なリチウムを残す、又は正方晶相の形成を引き起こすほど多すぎないものとなることを発見した。従って：少なくとも約１０００℃及び／又は約１０００℃以下で少なくとも約３分及び／又は約３分以下だけ焼結されるガーネット（例えば、低リチウム含有量ガーネット）に関して、ガーネット１モルあたり少なくとも約５．８～９モル及び／又は約５．８～９モル以下の合計リチウム；少なくとも約１１５０℃及び／又は約１１５０℃以下で少なくとも約３分及び／又は約３分以下だけ焼結されるガーネットに関して、ガーネット１モルあたり少なくとも約７～９モル及び／又は約７～９モル以下の合計リチウムとなる。そうは言っても、ガーネット、特にテープキャスティング用スリップ中で使用される有機物に対する反応性が高い場合がある高リチウム含有量ガーネットに関して、ガーネットを安定化するために、粉体を：過酢酸（ペルオキシ酢酸、ＰＡＡ）、クエン酸、ステアリン酸、塩酸、酢酸等の酸処理を用いて；イソプロピルアルコール、ＰＡ、ＰＰといった非水含有溶媒等の溶媒を用いて；上で開示されているように過剰なリチウム前駆物質と予備反応したガーネット粉体であってもよいガーネット粉体を、固体装入率約５０％で、１～５重量％の酸／溶媒溶液に２時間浸漬した後、溶媒を乾燥させる処理によって、事前に処置してよい。あるいは、低リチウム含有量ガーネット粉体に、Ｌｉ２ＣＯ３等の不活性リチウム前駆物質を加えたものを、キャスティング用スリップの作製に直接使用してよい。
酸処理の少なくとも１つの実施形態は、１００グラムのＭＡＡ（Ｌｉ５．３９Ｌａ３Ｚｒ１．７Ｗ０．３Ｇａ０．５Ｏｘ、リチウムガーネット又は立方晶ＬＬＺＯ（例えばＬｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２）、低リチウム含有量ガーネット粉体）に、１０．７グラムのＬｉ２ＣＯ３、２．２グラムのクエン酸、及び１００グラムのイソプロピルアルコールを加えたものの、３時間にわたるボールミル粉砕、及び６０℃でのオーブン乾燥を含む。テープキャスティング用スリップの製造の少なくとも１つの実施形態は、１００グラムの酸処理済みＭＡＡに、１０．７重量％のＬｉ２ＣＯ３、８４．６７グラムの酢酸メトキシプロピル溶媒、１２．１４グラムのＰＶＢ Ｂｕｔｖａｒ Ｂ‐７９結合剤、及び２．４グラムのフタル酸ジブチル可塑化剤を加えたものの、２時間にわたる摩擦粉砕を含む。テープキャスティング用スリップの製造の別の実施形態は、１００グラムの酸処理済みＭＡＡに、３０分間の乱流混合及び９００℃での１時間のか焼で予備反応させた８．４重量％のＬｉ２ＣＯ３、６６．６７グラムのエタノール及び３３．３３グラムのブタノール溶媒、１２グラムのＰＶＢ Ｂｕｔｖａｒ Ｂ‐７９結合剤、並びに１０グラムのフタル酸ジブチル可塑化剤を加えたものの、２時間にわたる摩擦粉砕を含む。テープキャスティング用スリップの製造の別の実施形態は、１００グラムのＧＰ（Ｌｉ６．１Ｌａ３Ｚｒ２Ａｌ０．３Ｏ１２、リチウムガーネット又は立方晶ＬＬＺＯ）に、予備反応させた（３０分間混合し、１時間にわたって９００℃まで加熱された）８．４重量％のＬｉ２ＣＯ３、６６．６７グラムのエタノール及び３３．３３グラムのブタノール溶媒、１２グラムのＰＶＢ Ｂｕｔｖａｒ Ｂ‐７９結合剤、並びに１０グラムのフタル酸ジブチル可塑化剤を加えたものを含む。出願人は、上述のような過剰なリチウムの前駆物質としてのＬｉ２ＣＯ３を含む、低リチウム含有量ガーネットは、酸処理；例えば、１００グラムのＭＡＡと、１０．７％のＬｉ２ＣＯ３、８４．６７グラムの酢酸メトキシプロピル溶媒、２．０８グラムの魚油（Ｚ１）分散剤、１２．１４グラムのＰＶＢ Ｂｕｔｖａｒ Ｂ‐７９結合剤、及び２．４グラムのフタル酸ジブチル可塑化剤との、２時間にわたる摩擦粉砕を必要としないものとすることができることを発見した。あるいは、例えば１００グラムのＭＡＡと、１０．７％のＬｉ２ＣＯ３、２：１の比の１０４グラムのＥｔＯＨ及びＢｕＯＨ溶媒、分散剤としての１グラムのクエン酸、結合剤としての１６グラムのＰＶＢ Ｂ‐７９、並びに可塑化剤としての１４グラムのフタル酸ジブチルとの、２時間にわたるアップミリング（ｕｐ‐ｍｉｌｌｉｎｇ）等によって、酸系分散剤をスリップに添加してよい。
本開示の態様は、粘度が比較的高く、かつ処理温度が比較的高いガラス、例えば溶融シリカ又は超低膨張（非晶質）ガラス組成物の焼結に関し、これらは、フュージョンドロー、フロートガラス、又は他の通常のガラスタンク溶融器といった他の方法で、高粘度ガラステープのロールとして製造すること、及び／又はシートへと切断することが、困難又は不可能であり得る。従って、本明細書で開示される幾何学的形状（例えば厚さ、ロールのフォーマット、長さ、幅）及び属性（例えば平坦性、小さな焼結ひずみ）を有する無機材料は、本技術で製造される、粘度が比較的高く、かつ処理温度が比較的高いガラスを含む。本技術の更なる便益としては、異なる複数の規模の組成のばらつきにつながり得る火炎堆積技法ではなく、焼結中の制御された空気流、テープの張力制御、及びスラリー中で混合された粉体の使用による、短い長さの規模（ミリメートル未満）及び長い長さの規模（ミリメートルから数センチメートルまで変動）における組成の均質性が挙げられる。更に、粘度が比較的高く、かつ処理温度が比較的高いガラスの、ロール又はシートを、アニーリングしてよい。出願人は、高温ゾーンを有する炉を含む本開示の技法が、焼結を可能とするだけでなく、ガラステープを、その形成中に、及び／又は１つ以上の比較的低温の炉のセットによって、連続的にアニーリングする能力も実現できることを発見した。アニーリングされたガラス内の、上記に対応する低く均一な応力場は、後焼成中の均一な寸法変化を促進し、これは、アニーリングされていない物品に比べて、薄型で後処理済みのアニーリングされたシートの焼結ひずみを少なくする。更に、（典型的には２１００℃超の温度での火炎堆積に比べて）比較的低温での処理、及び（バッチ焼結に比べて）高速の焼結を含む、本明細書で開示される技術は、ホウ素及びリンといった揮発性ドーパントの、これらの無機材料（例えば粘性かつ高温の非晶質ガラス）の０．５重量％超のレベルでの組み込みも促進し、上記揮発性ドーパントは、火炎堆積された材料では添加が困難又は不可能となり得る。そうは言っても、本明細書で開示される設備は、素地又は部分焼結済み材料を、従来の焼結プロセスで典型的に使用される比較的高い温度まで加熱するために使用してもよく、この場合、ソーク時間が短いことにより、粒体の成長が制限され、細孔の除去が加速される。
出願人は、素地テープを、ゾルゲル、押出成形、又はキャスティングプロセス等において、スラリー形態で混合されたガラス粉体を用いて作製し、焼結を上述のように実施した場合に、粘性かつ高温の非晶質ガラス物品において高いレベルの組成均質性を発見した。より具体的には、出願人は、１ｍｍの空間変動で±２．５ｐｐｍ未満、及び３ｃｍ以内の距離で±５ｐｐｍ未満の、水酸化物（ＯＨ）、重水素（ＯＤ）、塩素（Ｃｌ）及びフッ素（Ｆ）の変動を発見し、これらは例えば、１ｍｍ未満の周波数で±１ｐｐｍ未満、及び３ｃｍ未満の周波数で±３ｐｐｍ未満の変動を有する。いくつかの実施形態では、組成の均質性は、チタニア含有ガラスにおいて１ｍｍの距離で±０．２重量％未満、例えば±０．１重量％未満のチタニアの化学的変動、及びゲルマニア含有ガラスにおいて１ｍｍの距離で１０重量％未満のゲルマニアレベルの変動を伴う。いくつかの実施形態では、混合成分ガラスを使用する場合、ＸＲＦ技法（重量％金属）によって測定した場合に１０ｐｐｍ未満、例えば５ｐｐｍ未満の屈折率変動が発生する。
ここで図８７を参照すると、本技術で作製された粘性かつ高温の非晶質ガラスの例は実線で示されており、従来の技法で作製されたものは点線で示されており（ソーダライムガラス（ＳＬＧ）及び混合バリウムボロシリケートガラス）、これらは粘度が低く、またこれらのガラスは、通常の窓ガラス等の多数のソーダライムガラスを生産する場合のフロートガラスプロセスといった、従来のガラスに関する方法によって処理してよい。図８７はまた、７．５重量％のチタニアを含むシリカ、溶融シリカ、百万分の約６０部のＯＨを含むシリカ、約１４重量％のＧｅＯ２を含むシリカ、約１ｐｐｍのＯＨを含むシリカ、約１５０ｐｐｍのＣｌを含むシリカ、３．１重量％のＢ２Ｏ３及び１０．７重量％のＴｉＯ２を含むシリカといった、多くの高温ガラスの粘度の挙動（実線）を同定する。本明細書で開示される技術で独自に処理できるガラスの特性は：８００℃超のアニール点（１０１３ポアズの粘度）及び／又は８５重量％超のシリカ（ＳｉＯ２）含有量であり、例えば９５体積％超の非晶質若しくは５堆積％未満の結晶が存在し、例えば結晶が存在しない（非晶質である）。このようなガラスは、高温アニーリング済みガラスのロールの形態とすることができる。いくつかのこのような実施形態に関して、約４００μｍ未満（例えば２００μｍ未満）のガラス厚さは、数メートル未満、例えば１ｍ未満、例えば０．５ｍ未満の直径にガラスを巻くことができるようにするのを促進する。
出願人は、空気流の差、空気流の乱流、及び周囲の炉の環境又は部品構成からの放射冷却又は加熱の差に起因する、冷却速度の差により、ガラスをアニール点未満の温度まで冷却する際に、ガラス内に局在化した応力の差異が生成される場合があり、これはガラス内に固定される。組成のばらつきは、ガラスの粘度にも影響を及ぼす場合があり、これらの組成の差異は、異なる応力、仮想温度、屈折率、熱膨張をもたらし得る。続いてガラスを、自立したガラスが変形し得る温度まで再加熱する場合、制限されていないガラスの焼結ひずみが発生し得る。このような再加熱は、例えば薄膜堆積等のための下流の処理において必要となり得、しわの形成は望ましくない場合がある。しかしながら、出願人は、本明細書で開示されるプロセスによって製造されたガラスを、複数ゾーン型の炉内での制御された冷却によって、又は（結合剤バーンアウトシステムとは異なり）焼結の後にアニーリング用の炉を通過することによって、アニーリングすると、ガラスが巻かれている間の物品（例えばシート）の幅にわたる張力の差異の軽減が補助され、及び／又はガラス内に捕捉されて残っている異なる複数の応力レベルのインスタンスの軽減が補助されることを発見した。ロールから取り出して自立させたままとしたガラスでは、低く均一な応力レベルが同定される。より具体的には、テープを平坦な表面上に自由な状態で載置した場合、物品（例えばシート又はテープ）にわたる変動が±５ＭＰａ未満の、１０ＭＰａ未満の絶対応力レベル、例えば変動が±２ＭＰａ未満の、５ＭＰａ未満の絶対応力レベル、例えば変動が±１ＭＰａ未満の、２ＭＰａ未満の絶対応力場が同定される。本開示のいくつかの実施形態は、仮想温度に関して比較的均一な構造を有する上述のようなガラスを含み、例えば各物品の幅にわたってＦＴＩＲで測定した場合に、変動は±２０℃未満、例えば±１０°未満、例えば±５°未満である。仮想温度に関して均一な構造は、ガラスの光又は熱膨張等のガラスの特性に影響を及ぼし得、例えばここで、より良好な膨張性は、均一でより低い仮想温度によって得ることができる。
上述のように、本技術は、粘性かつ高温の非晶質ガラスの薄いリボン又はシートを処理するために独自に適したものとなり得る。このようなガラスは：９００℃を超える温度においてのみ、１２．５ポアズの粘度を有することができ、より低い温度では粘度は１２．５より高く；例えば図８７に示すように、９００℃を超える温度においてのみ、例えば１０００℃を超える温度においてのみ、１３ポアズの粘度を有することができる。他の実施形態では、（粘性かつ高温の非晶質ガラスに限定されない）ガラスを、本明細書で開示されるプロセスによって、粒体プロファイルを有するように製造でき、例えばここで、焼結温度は、上で図７９Ａ、７９Ｂ及び８０においてシリカについて示されているように、個々の粒体又はその部分が残るように十分に低い。粒体プロファイルは、例えば光の散乱に有用となり得る。更に他の実施形態は、カルコゲナイド等のガラス、即ちシリカをほとんど又は全く含まないガラスを含んでよく、これは粘性かつ高温のガラスであってよい。
素地テープのスラリー及び本明細書で開示される焼結システムの使用により、精製プロセスによる低い固体包有レベル、及び低いシード又は低いガス包有レベルを有するガラスの作製を補助できる。例えばキャスティング前のスラリーの液体ろ過は、１つのこのようなプロセスであり、例えばここで、溶媒中で混合されたサブミクロンレベルの（例えば２２ｍ２／ｇ）粉体を、異なるサイズの複数のフィルタ例えば４０～２００μｍのふるい）を通してろ過することにより、固体酸化物デブリ又は毛髪等の有機デブリといった、比較的大きなサイズの固体欠陥を捕捉できる。また、懸濁液中の異なる沈降速度によってデブリを除去してよく、例えばここで、密度が高い凝集した粒子は、分散したシリカより速く沈降し、比較的軽い有機不純物は表面に浮上する。そして、中間の８０％等の中間パーセンテージをキャスティングに使用してよい。遠心分離によって沈降又は浮上プロセスを加速してもよい。
極めて均一で一貫したテープを形成するために、キャスティング前に完全に脱ガス（又は脱気）された、均一で一貫したろ過済みのスラリーは、シードのレベルの最小化を支援できる。屈折率適合テープもまた、シード及び固体包有物両方の検出を促進できる。有機物を除去するための上述の結合剤バーンアウトステップは、７００℃未満の温度で行ってよく、昇温下の酸素は、炭素の最終的な残留物（これは捕捉され、又はシリカと反応して、ＣＯ若しくはＣＯ２等のガスとＳｉＯとを生成し得る）の除去を補助できる。
本明細書に記載の少なくともいくつかの物品の、特に薄い形態は、ガスの短い浸透経路を有し、これは、空気を使用した場合であっても、極めて少量のガスの捕捉しかもたらさない。アルゴン、窒素、及び（程度は低いものの）酸素といった不溶性ガスの捕捉を更に最小化するために、空気非含有雰囲気中、例えば真空及び／又はヘリウム若しくは水素を含む真空、又は雰囲気ヘリウム若しくは水素若しくはこれらの混合物中での固結を使用してよい。固結したガラスがこれらのガス（ヘリウム又は水素）を捕捉した場合、これらのガスは、１０００℃超のいずれの合理的な温度において、数分又は数秒以内に構造体の外へと浸透して、ガスが存在しない真空又はシードを残すことができる。そしてシードは、ガラスの変形が発生する温度において、大気圧と毛細管応力との組み合わせによって崩壊し得る。ほとんどの場合、シードの最小化は、好ましくはアニーリングの前の固結操作中に発生する。しかしながら、ガラスを再加熱することによって、捕捉されたガスを脱ガスし、シードを破壊した後、アニーリングしてもよい。従って、少なくともいくつかの実施形態は、捕捉されたガスをほとんど又は全く、例えば５体積％未満、３体積％未満、１体積％未満しか含まない、ガラス物品（例えばロール、テープ、シート）を含む。
上で開示されているような、本発明のいくつかの実施形態は、焼結中の物品（例えばテープ又はリボン）の張力、速度、変形又は他の属性を制御するために、焼結炉内でローラを使用してよい。いくつかの実施形態によると、ローラは、例えば各物品の収縮に応じて、互いに異なる速度で回転する。例えば少なくとも１つの実施形態では、炉は少なくとも２つのローラを含み、第１のローラは、物品の、焼結の程度が低い部分に接触し、第２のローラは、物品の、焼結の程度が高い部分に接触する。第２のローラは、第１のローラより遅い速度で回転する。いくつかのこのような実施形態では、炉内での１つ以上のローラの回転は、焼結されている各物品の自由体焼結速度に対応するか、又は物品の平坦化若しくはしわの制御等のために物品中に張力を印加するよう、わずかに速い速度を有する。ローラは、耐火材料製であってよい。静止型の支持体（例えば炉の床）は、炉内のローラの間に位置してよい。考えられる実施形態では、出力を増大させるため、及び／又は炉内の空気流を制御するために、炉内の異なる複数のレベルにある、ローラの複数の列を使用してよい。このようなローラは、ロッド又はシートといった、長さのある剛性材料と共に使用できる。
図８８Ａ～８８Ｂは、このような焼結システムのある実施形態を示す。より具体的には、図８８Ａは、イットリア安定化ジルコニアを焼結するための図８８Ｂの炉を通る距離に対する、焼結温度を示す。物品（例えばリボン、テープ）は、炉を通って左から右へと、未焼成シート（又は焼結の程度が低いシート）としての第１のロールから、焼結済みセラミックシート（又は焼結の程度が高いシート）としての第２のロールまで移動する。炉を通して、ローラの形態の複数の回転表面が存在し、これらローラは、イットリア安定化ジルコニアの収縮の速度に応じて、１．０～０．７８という正規化された速度で回転する。図８９は、中間ローラを、図８８Ａ及び８８Ｂに示したように、ただし複数のレベルに有する炉を示す。いくつかの実施形態では、本明細書で開示される焼結ステーション又は他の炉は、炉を同時に通過する２つ以上のテープ又はリボンを含む。図９０Ａ及び９０Ｂを参照すると、他の考えられる実施形態では、上で開示されているローラ以外の、炉内の移動（例えば回転）表面として、ベルト、トラック、又は他の要素が挙げられる。いくつかの実施形態は、単一のベルト、又はトラックのループを含んでよい。
図９１Ａ及び９１Ｂを参照すると、物品（例えば上述のようなテープ、シート等）は、リチウム含有セラミック、具体的には上で開示されている技術を用いて製造された焼結済みのＬｉ６．１Ｌａ３Ｚｒ２Ａｌ０．３Ｏ１２を含む。（例えばＥｌｖａｃｉｔｅ製の）アクリル結合剤に６ミルでキャスティングされた６．７重量％のＬｉ２ＣＯ３の形態の、過剰なリチウムの源を、それぞれ１８０、２２５、２８０、３５０、及び４２５℃の温度の５つの高温ゾーンを有する結合剤バーンアウト炉内で、４インチ（１０．１６ｃｍ）／分の速度で処理した。次に物品を１１２５℃で焼結した。図９１Ａ及び９１Ｂに示すような、得られた焼結済み物品は、Ｘ線回折で測定した場合に８０重量パーセント（重量％）超の立方晶リチウムガーネット結晶、例えば９０重量％超、例えば９５重量％超、例えば約９９重量％の立方晶リチウムガーネット結晶からなっていた。密閉されたるつぼ内でのバッチ焼結といった、リチウムガーネットの焼結の従来のアプローチは、典型的には、より高いパーセンテージの非立方晶結晶をもたらす。図９１Ａ及び９１Ｂに示すような、得られた焼結済み物品は、複素インピーダンス解析によって測定した場合に、５×１０－５Ｓ／ｃｍ超、例えば１×１０－５Ｓ／ｃｍ超、例えば約１．７２×１０－５Ｓ／ｃｍ超のイオン伝導度を有していた。図９１Ａ及び９１Ｂに示すような、得られた焼結済み物品は、１０体積パーセント（体積％）未満の多孔率、例えば５体積％未満の多孔率、及び／又は少なくともある程度、ほとんど、少なくとも８０％、少なくとも９０％の閉鎖気孔率（これは細孔が完全に密閉されていることを意味する）に対応する多孔率を有していた。出願人は、このような特徴が、高速焼成、張力制御、空気流制御、及び本明細書で開示される他の技術によるものであると考えている。
図９２を参照すると、物品は、リチウム含有セラミック、具体的には、アクリル結合剤に１２ミル（「ミル」は１インチの１／１０００である）でキャスティングされた１０．７重量％のＬｉ２ＣＯ３に由来する「過剰な」リチウムを含み、かつ上述の技術によって１０５０℃で焼結させた、焼成済みのＬｉ５．３９Ｌａ３Ｚｒ１．７Ｗ０．３Ｇａ０．５Ｏｘを含む。図９２の画像は研磨されていないが、閉鎖気孔率、及び「プル・アウト（ｐｕｌｌ‐ｏｕｔ）」粒体を示す。出願人は、密閉されたるつぼ内での「ピル」の従来の焼結と比較した場合、本開示の焼結システムによって、焼結済みリチウム含有セラミック（ガーネット）中においてより小さな粒体を得ることができることを観察した。例えば、本開示のリチウム含有ガーネットのいくつかの物品は、５μｍ以下、例えば３μｍ以下の粒体サイズを有する。出願人は、「粒体サイズ（ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ）」という語によって、基本的な線形切断法（第１２、１３及び１９節）を用いた、並びに平均粒体サイズは粒体形状を球形と想定した場合の平均切断長の１．５倍であるという等式Ａ２．９（段落Ａ２．３．１）を用いた、ＡＳＴＭ Ｅ‐１１２‐１３「平均粒体サイズを決定するための標準試験方法（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ Ａｖｅｒａｇｅ Ｇｒａｉｎ Ｓｉｚｅ）」を参照している。粒体のサイズが小さいほど、テープ又は他の物品の強度が高くなり、これらのテープ又は他の物品は、本明細書で開示されるコアの直径上に、破断することなく巻き付けることができる。そうは言っても、例えばより大きな粒体を用いて開始する、又は焼結時間を増加させることにより、本明細書で開示される技術を用いて、リチウム含有セラミックのテープ又は他の物品を、より大きな粒体サイズで生産できる。
いくつかの実施形態では、本開示のリチウム含有ガーネット物品（例えばシート、テープ）を、電子機器、例えばソリッドステートリチウムバッテリに、アノードとカソードとの間に位置決めされる電解質として組み込むことができ、これは例えば図９３に示されているように、例えばアノード及び／又はカソードを経由して、リチウム含有ガーネット物品に連結された（例えば結合された、重ねられた）導電性金属集電体を有する。パッケージ化された部品構成等の、他の電子機器では、金属層を、上で開示されているセラミック物品に、直接接触させて直接結合してよい。考えられる実施形態では、アノード及び／又はカソードは、素地テープとしてテープキャストして、電解質と共に同時焼成してよく、これは、電解質とアノード及び／又はカソードとの（１つ以上の）境界面を増強することにより、電子機器の性能を改善できる。従って、本明細書で開示される物品は、素地テープから焼結され、互いに直接接触して重なり、上で開示されているように例えば薄型同時焼成済みテープとして焼成された、本明細書で開示される２つ以上の異なる無機材料の各層に関して上述の厚さ（例えば１層あたり１００μｍ以下）を有する、複数の層を備えてよい。電子機器内のリチウム含有ガーネットは、閉鎖された細孔を有し、（上で開示されているように）欠陥が少なく、ピンホールが少ないか若しくは存在せず、（上で開示されているような）イオン伝導度を有し、及び／又は（上で開示されているような）小さな粒体サイズを有する。
図９４及び９５を参照すると、リチウム含有セラミックのための２つの例示的な焼成サイクルが示されている。このような温度対時間のプロファイルは、本明細書で開示されているような、本開示の焼結システムを通して物品を移動させる速度によって、及びこのような加熱を提供するためにシステム内の高温ゾーンを制御することによって、実装できる。あるいは、長さが比較的短い物品を、本明細書で開示される炉内へ及び炉から外へと移動させることができ、また例えば焼結時間を制御するために上記炉内で静止状態に保持できる。図９３及び９４に示すように、焼結時間（即ち焼結を誘発する温度となっている時間）は、１サイクルあたり２０００秒未満といった、比較的短いものである。いくつかの実施形態では、１つの物品を複数のサイクルで、例えば第１のレベルの張力及び第１のピーク温度の、第１のサイクルと、これに続く、異なる張力、温度及び／又はサイクル時間の第２のサイクルとで焼結してよく、これにより、焼結中の収縮による物品の歪みの制御を補助できる。
出願人は、「過剰な」揮発性成分（例えばリチウム）を素地材料中に使用することにより、結果として得られるセラミックテープが大幅に改善されることを発見した。例えば過剰なリチウムを用いない場合、気化によってガーネットから失われたリチウムは、Ｌａ２Ｚｒ２Ｏ７「パイロクロア」等の第２相材料をもたらす場合があり、これは絶縁体として機能して、焼結を妨げる恐れがある。従って、パイロクロアを含むセラミックは、多孔率が高く、機械的に弱く、及び／又は導電率が低い、材料をもたらし得る。換言すれば、出願人は、立方晶相、焼結の程度及び密度（多孔率の逆数）、強度、並びにイオン伝導度の全てが、リチウムの損失等に由来するパイロクロア相の増大に従って低下すると考えている。
図９６及び９７は、図９４に示すように３分の焼結時間、又は図９５に示すように１５分の焼結時間を用いた、予備反応（「ＰＲ」）させた又はさせていない、上述のように過剰なリチウムの源として１０．７重量％のＬｉ２ＣＯ３を含むＬｉ５．３９Ｌａ３Ｚｒ１．７Ｗ０．３Ｇａ０．５Ｏｘに関する、イオン伝導度（図９６）、及び立方晶ガーネットの重量パーセンテージを示す。図９６の白丸は、内挿されたものである。図９６の各例は、５×１０－５Ｓ／ｃｍ超のイオン伝導度を有し、また一部は２×１０－４Ｓ／ｃｍ超、例えば３×１０－４Ｓ／ｃｍ超のイオン伝導度を有していた。驚くべきことに、焼結時間が短いほど、一般に高いイオン伝導度が得られ、これは、生産効率と相乗的となり得る。図９７を参照すると、各例は、９０重量％超の立方晶ガーネット、例えば９３重量％超の立方晶ガーネットを有し、一部は９５重量％超の立方晶ガーネットを有していた。比較すると、アクリル結合剤に６ミルでキャスティングされ、１０３０℃で焼結された、６．７重量％のＬｉ２ＣＯ３を過剰なリチウムの源として含むＡｌ０．３Ｏ１２は、３３重量％の立方晶及び３．８４×１０－６Ｓ／ｃｍの導電率をもたらした。
他の例では、１０ミルのブレードでキャスティングしたテープキャストのスリップに１１．９８重量％のＬｉ２ＣＯ３を添加したＬｉ６．５Ｌａ３Ｚｒ１．５Ｔａ０．５Ｏ１２を、アルゴン雰囲気下で結合剤を燃焼させ、その後、本明細書で開示される技術を用いて、空気中で１５又は８分間焼結した。図８５Ａ及び８５Ｂは、１１．９８重量％Ｌｉ２ＣＯ３を含むＬｉ６．５Ｌａ３Ｚｒ１．５Ｔａ０．５Ｏ１２の素地テープを示し、ここで、未焼成の中央粒子サイズ（Ｄ５０）は約０．６０マイクロメートルであり、テープ厚さは約８５～８８マイクロメートル、スリップは約１８体積％の固体であった。図９８及び９９は、約１２００℃で１５分間焼結した後の、対応する焼結済みテープの顕微鏡写真を示す。図９８及び９９の焼結済みテープは、約３７～３８％の収縮により、厚さが約５４マイクロメートルである。図９９で確認できるように、テープは、いくつかの閉鎖された細孔を含むものの、ピンホールは含まない。図１００Ａ及び１００Ｂは、図９８及び９９の焼結済みテープの第１の主表面の顕微鏡写真を示し、図１０１Ａ及び１０１Ｂは第２の主表面を示す。これらの表面は、粒体プロファイルを有する。粒体サイズは平均約１～５マイクロメートルであり、一部の粒体は約１０マイクロメートルもの大きさである。イオン伝導度は、標準的な複素インピーダンス解析を用いて、３．８３×１０－４Ｓ／ｃｍであるものと測定された。相の定量化により、９６重量％の立方晶ガーネットが示された。これと同様であるが８分間焼結した試料に関しては、約１００重量％の立方晶ガーネットが示された。６．７％の過剰なＬｉ２ＣＯ３を添加して１１５０℃で３分間焼結した、別のＬｉ６．５Ｌａ３Ｚｒ１．５Ｔａ０．５Ｏ１２の試料では、導電率は約１．１８×１０－４Ｓ／ｃｍであった。いくつかのリチウム含有セラミックは、素地テープに添加されたシリコーンを含み、これは焼成済み物品中ではシリカとなり、出願人は、これが焼結済み物品を強化でき、例えば２重量％のＭ９７Ｅシリコーン（ＳＩＬＲＥＳ（登録商標））を１０．７重量％のＬｉ２ＣＯ３を含むＭＭＡに添加して、１０５０℃で３分間焼結すると、２．３８×１０－４Ｓ／ｃｍの導電率が得られると考えている。１１００℃で３分間焼結すると、同一の材料の組み合わせは、２．５９×１０－４Ｓ／ｃｍの導電率を有した。別の例では、７重量％のＬｉＯＨ過剰リチウム源をＭＭＡに添加し、１２００℃で３分間焼成して、１．９７×１０－４Ｓ／ｃｍの導電率を得た。
上述のように、本技術（例えば複数の高温ゾーン及び空気流制御、張力制御等を備えた、結合剤バーンオフ、焼結ステーション）を用いて、素地材料（テープ又は他の物品）を焼結することにより、本明細書で開示される構造、幾何学的形状及び特性／属性を得ることができ、上記素地材料は例えば、有機結合剤（例えばポリビニルブチラール、フタル酸ジブチル、カルボン酸ポリアルキル、アクリルポリマー、ポリエステル、シリコーン等）を含む素地材料であり、上記有機結合剤は、無機材料の粒子を支持し、上記無機材料は例えば、多結晶質セラミック、合成鉱物、ロール・ツー・ロール製造に関して薄いテープ又はリボン構造体への加工が困難であり得る粘性ガラス、又は他の無機材料（例えば金属、粘性が低いガラス）である。例えば無機材料は：ジルコニア（例えばイットリア安定化ジルコニア、ニッケル‐イットリア安定化ジルコニアサーメット（ＮｉＯ／ＹＳＺ））；アルミナ；スピネル（例えばＭｇＡｌ２Ｏ４、亜鉛フェライト、ＮｉＺｎスピネルフェライト、又は立方晶として結晶化でき、かつＡ２＋Ｂ２ ３＋Ｏ４ ２－という配合を含む他の無機物（ここでＡ及びＢは陽イオンであり、マグネシウム、亜鉛、アルミニウム、クロム、チタン、ケイ素であってよく、またここで酸素は、チオスピネル等のカルコゲナイドを除いて陰イオンである））；ガーネット（例えば式Ｘ３Ｚ２（ＴＯ４）３（ここでＸはＣａ、Ｆｅ等であり、ＺはＡｌ、Ｃｒ等であり、ＴはＳｉ、Ａｓ、Ｖ、Ｆｅ、Ａｌである）のリチウムガーネット又はリチウム含有ガーネット）、リチウム‐ランタン‐ジルコニウム酸化物（ＬＬＺＯ）、コーディエライト、ムライト、ペロブスカイト（例えば多孔質ペロブスカイト構造セラミック）、パイロクロアといった、ケイ酸塩鉱物；炭化ケイ素；窒化ケイ素；炭化ホウ素；チタン酸ビスマスナトリウム；チタン酸バリウム（例えばドープチタン酸バリウム）；酸化チタンマグネシウム；チタン酸バリウムネオジム；二ホウ化チタン；窒化ケイ素アルミナ；窒化アルミニウム；窒化ケイ素；酸窒化アルミニウム；反応性セラム化ガラスセラミック（ガラスフリットと１つ以上の反応物粉体との間のその場での反応を含む、化学反応と失透との組み合わせによって形成されたガラスセラミック）；シリカ；ドープシリカ；フェライト（例えば、ＮｉＣｕＺｎＦｅＯフェライト、ＢａＣＯフェライト）マンガン酸リチウム、酸化リチウムを含む、リチウム含有セラミック；高融点ガラス、標準大気圧において１０００℃超のＴｇを有するガラスといった、粘性ガラス；高純度溶融シリカ；ＳｉＯ２含有量が少なくとも９９体積％のシリカ；粒体プロファイルを備えるシリカ；テープの幅にわたって延在する波又は線条の反復パターンを有しない、シリカテープ；硫化鉄；圧電セラミック；ニオブ酸カリウム；炭化ケイ素；サファイア；イットリア；サーメット；ステアタイト；フォルステライト；リチウム含有セラミック（例えばγ‐ＬｉＡｌＯ２）；遷移金属酸化物（例えばスピネルであってもよいマンガン酸リチウム、フェライト）；上述の揮発性成分を含む材料（例えば（ここでもまた）マンガン酸リチウム）；酸化鉛；ガーネット；アルカリ含有材料；酸化ナトリウム；ガラスセラミック粒子（例えばＬＡＳ（リチウムアルミノシリケート））、並びに本明細書又は他で開示されている他の無機材料を含む。
考えられる実施形態では、例えばテープを強化するために、コロイド状シリカ、アルミナ、ジルコニア、及びこれらの水和物といった無機結合剤を、本明細書で開示される有機結合剤の代わりに、又は本明細書で開示される有機結合剤と組み合わせて、使用してよい。出願人は、テープが強いほど、安定性に関して、またより高い張力といった、より広いプロセス空間へのアクセスに関して、焼結プロセスはより堅牢になることを発見した。いくつかの実施形態では、本明細書で使用される素地材料（例えば素地テープ）は、無機結合剤を含む。例えば、テープ材料のソースは、素地テープ、及び上記素地テープを支持するキャリアウェブを備えてよく、上記素地テープは、無機材料及び無機結合剤の粒体を有機結合剤中に含む。いくつかの実施形態では、無機結合剤等の無機粒子は、Ｄ５０粒子サイズで約５ｎｍ～約１００マイクロメートルの粒子を含む。
考えられる実施形態では、本明細書で開示されるセラミック等の材料を焼成することにより、２０体積％超、例えば５０％超、例えば７０％超という高い程度の多孔率を得ることができ、及び／又は材料をその後、ポリマー充填剤で充填できる。本明細書で開示されるような部分焼結済み無機材料の使用は、複合材料中の緩い無機材料を上回る利点を有することができる。というのは、部分焼結済み無機材料は、ポリマー充填剤が軟化する温度において複合材料の形状を保持するための剛性の骨格として機能できるためである。従っていくつかの実施形態は、部分焼結済みセラミックの、上で開示されている寸法を有する複合材料テープを含み、ここで（少なくともいくつかの、ほとんどの、略全ての）セラミックの粒子は、互いに対して焼結され、及び／又はセラミックの細孔は、少なくとも部分的に、ほとんど、若しくは全て、ポリマー充填剤によって充填される。
上述のように、いくつかの実施形態では、本明細書で開示される技術を用いて、異なる複数の無機材料、例えば異なる無機材料の個別の層（例えばソリッドステートバッテリのアノード及び電解質）を同時焼成してよく、又は他の構成では、２つ以上の無機材料の均一に分布した混合物を同時焼成してよく、これにより、結果として得られる物品の熱膨張係数、強度、又は他の特性に影響を及ぼすことができる。いくつかの実施形態では、ガラス及びセラミックを同時焼成してよく、例えばこの場合、ガラス相をセラミックの粒子と混合する。例えば、図１０２は、テープが炉の壁／床と直接接触することなく焼成されるように空気軸受を備える焼結ステーションを用いて１０００℃で焼結された、低温同時焼成済みセラミックテープ（ガラス及びアルミナ）を示す。
本開示のいくつかの実施形態は、例えばアルミナ又はジルコニア等のセラミックといった無機材料の、物品（例えばシート、テープ又はリボン）を含み、これは粒体プロファイルと、例えば上記物品の１つの以上の主表面上の、上記粒体プロファイルの粗度を低減するために上記粒体プロファイルに重なった層（又はコーティング）とを有する。上記層は、スピンコート、スロットダイコート、スプレーコート、ディップコート又は他のプロセスにより、液体の形態で塗布できる。いくつかの実施形態では、上記層は、ガラス等の非晶質及び無機物であってよく、又は熱アニーリング若しくは硬化時に固体ガラスに変換できる。いくつかのこのような実施形態では、上記層は、大半がケイ素及び酸素であり、例えば多少のリン、ホウ素、炭素、窒素又は他の成分を含む。上記層は、Ｔｉ、Ｈｆ、及び／又はＡｌの酸化物も含んでよい。このような層は、結合剤バーンアウト及び焼結と同一の製造ラインの一部として塗布して硬化させてよく、結果として得られた物品（例えばテープ）はロールに巻くことができ、ロールに巻かれた場合に上記層を含むことができる。いくつかの実施形態では、上記層は、８５０℃以上の温度でアニーリングされ、極めて薄く、例えば１マイクロメートル未満、例えば５６０ｎｍ未満の実際の厚さを有する。いくつかの実施形態では、上記層の粗度は、粒体プロファイルの１／２未満、例えば１／３未満である。いくつかの実施形態では、上記層の粗度は、単一の軸に沿った１ｃｍの距離にわたって、１５ｎｍ未満、例えば約５ｎｍ未満の平均粗度（Ｒａ又はＲｑ）である。
イットリア安定化ジルコニア及びアルミナ物品を、３０×３０ｍｍ四方にレーザ切断し、スピン・オン・ガラス、スピンコーティング技法によってコーティングした。純シリカ溶液（Ｄｅｓｅｒｔ Ｓｉｌｉｃｏｎ ＮＤＧシリーズ）を、軽く（１０２１原子／ｃｍ３）ドープされたリンドープシリカ溶液（Ｄｅｓｅｒｔ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｐ‐２１０）と共に試験した。溶液を液体形態で塗布し、硬化時に固化させた。最終的なアニーリングによってガラスフィルムを高密度化した。溶液はスピンコーティングを用いて塗布した。次に試料を、１５０℃～２００℃のホットプレートで、又は１７０℃～２５０℃の真空オーブンで硬化させた。初期硬化後、試料を８５０℃～１０００℃の窒素雰囲気下でアニーリングした。１インチ（２．５４ｃｍ）四方のケイ素片をセラミック片と並列して処理して、「証拠（ｗｉｔｎｅｓｓ）」試料を提供し、これを、光学エリプソメータを用いてガラスフィルムの厚さを正確に測定するために使用した。
ある例では、厚さ４０μｍのアルミナのシートを、１５００回転／分（ｒｐｍ）で６０秒間、１３３ｒｐｍ／秒の加速を伴うスピンによって、リンドープシリカ（Ｄｅｓｅｒｔ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｐ２１０）でコーティングし、厚さが約３２０ｎｍ、片側のＲａが１５．３ｎｍ、Ｒｑが１２．１ｎｍ、Ｚｍａｘが１３０ｎｍ、並びにもう片側のＲａが２５．９ｎｍ、Ｒｑが２０ｎｍ、及びＺｍａｘが１９７ｎｍのコーティングが得られ、コーティングされた層は、８５０℃において炉でアニーリングした後、割れがなく、良好なフィルム品質を有していた。別の例では、厚さ４０μｍのアルミナのシートを、１５００回転／分（ｒｐｍ）で６０秒間、１３３ｒｐｍ／秒の加速を伴うスピンによって、非ドープシリカ（Ｄｅｓｅｒｔ Ｓｉｌｉｃｏｎ ＮＤＧ‐２０００）でコーティングし、厚さが約４４４ｎｍ、片側のＲａが１１ｎｍ、Ｒｑが８．８ｎｍ、Ｚｍａｘが７９．４ｎｍ、並びにもう片側のＲａが２２．６ｎｍ、Ｒｑが１７ｎｍ、及びＺｍａｘが１７５ｎｍのコーティングが得られ、ここでもまた、コーティングされた層は、８５０℃において炉でアニーリングした後、割れがなく、良好なフィルム品質を有していた。対照的に、別の例では、厚さ４０μｍのアルミナのシートを、４０００回転／分（ｒｐｍ）で６０秒間、３９９ｒｐｍ／秒の加速を伴うスピンによって、非ドープシリカ（Ｄｅｓｅｒｔ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｐ２１０）でコーティングし、厚さが約９４６ｎｍ、片側のＲａが５．１ｎｍ、Ｒｑが６．５ｎｍ、Ｚｍａｘが４８ｎｍ、並びにもう片側のＲａが１０．８ｎｍ、Ｒｑが１４ｎｍ、及びＺｍａｘが８９ｎｍのコーティングが得られ、ここでは、コーティングされた層は、８５０℃において炉でアニーリングした後、顕著な割れを有していた。
ある例では、厚さ４０μｍのイットリア安定化ジルコニアのシートを、２０００回転／分（ｒｐｍ）で６０秒間、１９９５ｒｐｍ／秒の加速を伴うスピンによって、非ドープシリカ（Ｄｅｓｅｒｔ Ｓｉｌｉｃｏｎ ＮＤＧ‐２０００）でコーティングし、厚さが約２５８ｎｍ、片側のＲａが５．９ｎｍ、Ｒｑが４．７ｎｍ、Ｚｍａｘが９２ｎｍのコーティングが得られ、コーティングされた層は、１０００℃において６０分間にわたって炉でアニーリングした後、割れがなく、良好なフィルム品質を有していた。別の例では、厚さ４０μｍのイットリア安定化ジルコニアのシートを、１５００回転／分（ｒｐｍ）で６０秒間、１３３ｒｐｍ／秒の加速を伴うスピンによって、リンドープシリカ（Ｄｅｓｅｒｔ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｐ２１０）でコーティングし、厚さが約３２０ｎｍ、片側のＲａが８．９ｎｍ、Ｒｑが１１．７ｎｍ、Ｚｍａｘが１３５ｎｍのコーティングが得られ、ここでもまた、コーティングされた層は、８５０℃において３０分間にわたって炉でアニーリングした後、割れがなく、良好なフィルム品質を有していた。対照的に、別の例では、厚さ４０μｍのイットリア安定化ジルコニアのシートを、１５００回転／分（ｒｐｍ）で６０秒間、１３３ｒｐｍ／秒の加速を伴うスピンによって、非ドープシリカ（Ｄｅｓｅｒｔ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｐ２１０）でコーティングし、厚さが約４４４ｎｍ、片側のＲａが７．７ｎｍ、Ｒｑが９．５ｎｍ、Ｚｍａｘが７５ｎｍのコーティングが得られ、ここでは、コーティングされた層は、８５０℃において炉でアニーリングした後、多少の割れを有していた。試料の表面形態を、１０マイクロメートルの視野において、原子間力顕微鏡を用いて測定した。例えば図１０３は、純シリカ（Ｄｅｓｅｒｔ Ｓｉｌｉｃｏｎ ＮＤＧ‐２０００）でコーティングされたイットリア安定化ジルコニアの電子顕微鏡画像を示す。シリカの層は厚さ約２５０ｎｍである。このような層は、テープの誘電特性を改善でき、及び／又は下層の材料への／下層の材料からの不純物の伝達を防止するためのバリア層として機能できる。例えばこのような層は、上で開示されているようにＬＥＤと、若しくは他の電子機器及びパッケージと共に使用してよく、並びに／又は焼結済みテープに適用して、本明細書で開示されているようにテープのロールとして巻いてよい。他の考えられる実施形態では、上記層は、例えば異なる用途のために、別の無機材料、又はポリマー材料であってよい。
本開示の態様は、（１）第１の主表面、（２）上記第１の主表面と反対側の第２の主表面、及び（３）上記第１の表面と上記第２の表面との間に延在する本体を備える、焼結済み物品に関し、ここで上記本体は焼結済み無機材料を含み、上記本体は：上記第１の主表面と上記第２の主表面との間の距離として定義される厚さ（ｔ）；上記厚さに対して垂直な上記第１又は第２の表面のうちの一方の第１の寸法として定義される、幅；並びに上記厚さ及び上記幅に対して垂直な、上記第１又は第２の表面のうちの一方の第２の寸法として定義される、長さを有し、上記幅は約５ｍｍ以上であり、上記厚さは約３μｍ～約１ｍｍであり、上記長さは約３００ｃｍ以上である。この焼結済み物品は、上記無機材料が、約１ｍｍ未満の主境界面寸法を有する境界面を含み、上記境界面は化学的不均質性及び結晶構造の不均質性のうちの一方又は両方を含み、また任意に、上記無機材料が、セラミック材料若しくはガラスセラミック材料を含み、及び／又は上記無機材料が、圧電材料、熱電材料、焦電材料、可変抵抗材料、又は光電材料のうちのいずれの１つを含むようなものであってよい。いくつかのこのような実施形態では、上記無機材料は、ジルコニア、アルミナ、スピネル、ガーネット、リチウム‐ランタン‐ジルコニウム酸化物（ＬＬＺＯ）、コーディエライト、ムライト、ペロブスカイト、パイロクロア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ホウ素、チタン酸ビスマスナトリウム、バリウムチタン酸、二ホウ化チタン、窒化ケイ素アルミナ、酸窒化アルミニウム、又は反応性セラム化ガラスセラミックのうちの１つを含む。上述の焼結済み物品のうちのいずれの１つにおいて：上記焼結済み物品は、長さに沿って、ある組成を有する少なくとも１０平方センチメートルの面積を含んでよく、上記組成の少なくとも１つの成分は、上記面積にわたって、約３重量％未満のばらつきを有し；並びに／又は上記焼結済み物品は、長さに沿って、ある結晶構造を有する少なくとも１０平方センチメートルの面積を含み、上記結晶構造は、上記面積にわたって、百分率にして約５未満のばらつきを有する重量パーセントを有する少なくとも１つの相を有し；並びに／又は焼結済み物品は、長さに沿って、約２０％未満のばらつきを有する多孔率を有する少なくとも１０平方センチメートルの面積を含み；並びに／又は上記第１の主表面及び上記第２の主表面のうちの一方若しくは両方は、粒体間の境界の各表面の凹状部分に対して２５ｎｍ～１５０μｍの高さを有する粒体を含む、粒体プロファイルを有し；並びに／又は上記第１の主表面及び上記第２の主表面のうちの一方若しくは両方は、上記長さ若しくは上記幅に沿った１センチメートルの距離にわたって、１００ｎｍ～５０μｍの平坦性を有し；並びに／又は上記第１の主表面及び上記第２の主表面のうちの一方若しくは両方は、寸法が５μｍ超の接着若しくは摩擦に由来する表面欠陥を１００個未満だけ有する、少なくとも１０平方センチメートルの面積を含み、例えばここで任意に、上記第１の主表面及び上記第２の主表面のうちのもう一方は、寸法が５μｍ超の接着若しくは摩擦に由来する表面欠陥を備え；及び／若しくは幅寸法に沿った線条付きプロファイルを更に備え、ここで上記厚さは約０．９ｔ～約１．１ｔであり、例えばここで上記線条付きプロファイルは、上記幅に沿って２回以上のうねりを含み、及び／若しくは上記線条付きプロファイルは、上記幅に沿って２０回未満のうねりを含む。
本開示の態様は、（１）第１の主表面、（２）上記第１の主表面と反対側の第２の主表面、及び（３）上記第１の表面と上記第２の表面との間に延在する本体を備える、焼結済み物品に関し、ここで上記本体は焼結済み無機材料を含み、上記本体は：上記第１の主表面と上記第２の主表面との間の距離として定義される厚さ（ｔ）；上記厚さに対して垂直な上記第１又は第２の表面のうちの一方の第１の寸法として定義される、幅；並びに上記厚さ及び上記幅に対して垂直な、第１又は第２の表面のうちの一方の第２の寸法として定義される、長さを有し、上記焼結済み物品の（少なくとも）一部分は平坦化可能である。いくつかのこのような焼結済み物品では、上記物品は、平坦化されると、上記物品の（２点曲げ強度によって測定された）曲げ強度の２５％以下の最大面内応力（薄板曲げ応力の方程式によって測定した場合の応力の絶対値）を示し；及び／又は上記物品は、平坦化されると、上記物品のヤング率の１％以下の最大面内応力（薄板曲げ応力の方程式によって測定した場合の応力の絶対値）を示す。いくつかのこのような実施形態では、上記物品が約８０μｍの厚さ及び０．０３ｍ超の曲げ半径を有する場合、上記物品は、上記物品の（２点曲げ強度によって測定された）曲げ強度の２５％以下の最大面内応力（薄板曲げ応力の方程式によって測定した場合の応力の絶対値）を示し；又は上記物品が約４０μｍの厚さ及び０．０１５ｍ超の曲げ半径を有する場合、上記物品は、上記物品の（２点曲げ強度によって測定された）曲げ強度の２５％以下の最大面内応力（薄板曲げ応力の方程式によって測定した場合の応力の絶対値）を示し；又は上記物品が約２０μｍの厚さ及び０．００７５ｍ超の曲げ半径を有する場合、上記物品は、上記物品の（２点曲げ強度によって測定された）曲げ強度の２５％以下の最大面内応力（薄板曲げ応力の方程式によって測定した場合の応力の絶対値）を示す。いくつかのこのような実施形態では、上記焼結済み物品の上記幅は約５ｍｍ以上であり、上記厚さは約３μｍ～約１ｍｍであり、上記長さは約３００ｃｍ以上であり、及び／又は平坦化可能な上記焼結済み物品の上記部分は、約１０ｃｍの長さを備える。いくつかのこのような実施形態では、上記第１の主表面及び上記第２の主表面のうちの一方又は両方は、上記長さ又は上記幅に沿った１センチメートルの距離にわたって、１００ｎｍ～５０μｍの平坦性を有する。いくつかのこのような実施形態では、上記無機材料は、セラミック材料若しくはガラスセラミック材料を含み、；上記無機材料は、圧電材料、熱電材料、焦電材料、可変抵抗材料、若しくは光電材料のうちのいずれの１つを含み；及び／又は上記無機材料は、ジルコニア、アルミナ、スピネル、ガーネット、リチウム‐ランタン‐ジルコニウム酸化物（ＬＬＺＯ）、コーディエライト、ムライト、ペロブスカイト、パイロクロア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ホウ素、チタン酸ビスマスナトリウム、バリウムチタン酸、二ホウ化チタン、窒化ケイ素アルミナ、酸窒化アルミニウム、若しくは反応性セラム化ガラスセラミックのうちの１つを含む。いくつかのこのような実施形態では：上記焼結済み物品は、長さに沿って、ある組成を有する少なくとも１０平方センチメートルの面積を含み、上記組成の少なくとも１つの成分は、上記面積にわたって、約３重量％未満のばらつきを有し；並びに／又は上記焼結済み物品は、長さに沿って、ある結晶構造を有する少なくとも１０平方センチメートルの面積を含み、上記結晶構造は、上記面積にわたって、百分率にして約５未満のばらつきを有する重量パーセントを有する少なくとも１つの相を有し；並びに／又は焼結済み物品は、長さに沿って、ある多孔率を有する少なくとも１０平方センチメートルの面積を含み、上記多孔率は、上記面積にわたって、約２０％未満のばらつきを有し；並びに／又は上記第１の主表面及び上記第２の主表面のうちの一方若しくは両方は、粒体間の境界の各表面の凹状部分に対して２５ｎｍ～１５０μｍの高さを有する粒体を含む、粒体プロファイルを有し；並びに／又は上記第１の主表面及び上記第２の主表面のうちの一方若しくは両方は、上記長さ若しくは上記幅に沿った１センチメートルの距離にわたって、１００ｎｍ～５０μｍの平坦性を有し；並びに／又は上記第１の主表面及び上記第２の主表面のうちの一方若しくは両方は、寸法が５μｍ超の接着若しくは摩擦に由来する表面欠陥を１００個未満だけ有する、少なくとも１０平方センチメートルの面積を含み、例えばここで、上記第１の主表面及び上記第２の主表面のうちのもう一方は、寸法が５μｍ超の接着若しくは摩擦に由来する表面欠陥を備え；並びに／又は上記焼結済み物品は、幅寸法に沿った線条付きプロファイルを更に備え、ここで上記厚さは約０．９ｔ～約１．１ｔであり、例えばここで上記物品はサドル形状を備え；及び／又は上記物品は、長さに沿って凹状のＣ字型を備える。
本開示の態様は、（１）６０ｃｍ未満の直径を有するコア、及び（２）上記コアの周りに巻き付けられた連続焼結済み物品を含む、ロール化済み焼結済み物品に関し、上記連続焼結済み物品は、（２ａ）第１の主表面、（２ｂ）上記第１の主表面と反対側の第２の主表面、（２ｃ）上記第１の表面と上記第２の表面との間に延在する本体を備え、ここで上記本体は焼結済み無機材料を含み、上記本体は：上記第１の主表面と上記第２の主表面との間の距離として定義される厚さ（ｔ）；上記厚さに対して垂直な上記第１又は第２の表面のうちの一方の第１の寸法として定義される、幅；並びに上記厚さ及び上記幅に対して垂直な、第１又は第２の表面のうちの一方の第２の寸法として定義される、長さを有し、上記幅は約５ｍｍ以上であり、上記厚さは約３μｍ～約１ｍｍであり、上記長さは約３０ｃｍ以上である。いくつかのこのような実施形態では、上記連続焼結済み物品は層間支持材料上に配置され、上記連続焼結済み物品及び上記層間支持材料を上記コアの周りに巻くことにより、上記連続焼結済み物品の連続的な複数の巻きがそれぞれ、上記層間支持材料によって互いから隔てられ、例えばここで上記層間支持材料は：第１の主表面、及び上記第１の主表面の反対側の第２の主表面；上記第１の主表面と上記第２の主表面の間の距離として定義される、層間厚さ（ｔ）；上記層間厚さに対して垂直な上記第１若しくは第２の表面のうちの一方の第１の寸法として定義される、層間幅；並びに上記層間支持材料の上記層間厚さ及び上記層間幅の両方に対して垂直な、上記第１及び第２の表面のうちの一方の第２の寸法として定義される、層間長さを備え、上記層間厚さは、上記焼結済み物品の厚さより大きく、並びに／又は上記層間支持材料は、ロードセルによって測定した場合に、上記連続焼結済み物品に対する張力より大きな張力を含み、並びに／又は上記ロール化済み物品は、略一定である直径及び側壁幅を備え、並びに／又は上記コアは、周と、上記周に沿ったコア中心線とを備え、上記連続焼結済み物品は、長さ方向に沿った物品中心線を備え、上記コア中心線と上記物品中心線との間の距離は、上記連続焼結済み物品の長さに沿って２．５ｍｍ以下であり、並びに／又は上記物品中心線は適合性であり、並びに／又は上記層間幅は、上記連続焼結済み物品の幅より大きく、並びに／又は上記層間支持材料は、ポリマー及び紙のうちのいずれの一方若しくは両方を含み、例えば上記ポリマーは発泡ポリマーを含み、例えば上記発泡ポリマーは閉鎖セルである。
本開示の態様は、（１）第１の主表面、（２）上記第１の主表面と反対側の第２の主表面、及び（３）上記第１の表面と上記第２の表面との間に延在する本体をそれぞれ備える、複数の焼結済み物品に関し、ここで上記本体は焼結済み無機材料を含み、上記本体は：上記第１の主表面と上記第２の主表面との間の距離として定義される厚さ（ｔ）；上記厚さに対して垂直な上記第１又は第２の表面のうちの一方の第１の寸法として定義される、幅；並びに上記厚さ及び上記幅に対して垂直な、第１又は第２の表面のうちの一方の第２の寸法として定義される、長さを有し、上記複数の焼結済み物品はそれぞれ、平坦化可能である。いくつかのこのような実施形態では、各上記物品は、平坦化されると、上記物品の（２点曲げ強度によって測定された）曲げ強度の２５％以下の最大面内応力（薄板曲げ応力の方程式によって測定した場合の応力の絶対値）を示し；及び／又は各上記物品は、平坦化されると、上記物品のヤング率の１％以下の最大面内応力（薄板曲げ応力の方程式によって測定した場合の応力の絶対値）を示す。いくつかのこのような実施形態では、各上記物品が約８０μｍの厚さ及び０．０３ｍ超の曲げ半径を有する場合、上記物品は、上記物品の（２点曲げ強度によって測定された）曲げ強度の２５％以下の最大面内応力（薄板曲げ応力の方程式によって測定した場合の応力の絶対値）を示し；並びに／又は各上記物品が約４０μｍの厚さ及び０．０１５ｍ超の曲げ半径を有する場合、上記物品は、上記物品の（２点曲げ強度によって測定された）曲げ強度の２５％以下の最大面内応力（薄板曲げ応力の方程式によって測定した場合の応力の絶対値）を示し；並びに／又は上記物品が約２０μｍの厚さ及び０．００７５ｍ超の曲げ半径を有する場合、上記物品は、上記物品の（２点曲げ強度によって測定された）曲げ強度の２５％以下の最大面内応力（薄板曲げ応力の方程式によって測定した場合の応力の絶対値）を示す。いくつかの実施形態では、上記複数の焼結済み物品の上記厚さは、約０．７ｔ～約１．３ｔであり；並びに／又は上記焼結済み物品の少なくとも５０％は、ある面積及びある組成であって、上記組成の少なくとも１つの成分が上記面積にわたって約３重量％未満だけ変動する、面積及び組成を備え；並びに／又は上記焼結済み物品の少なくとも５０％は、ある面積と、上記面積にわたって百分率にして約５未満だけ変動する重量パーセントを有する少なくとも１つの相を有する結晶構造とを備え；並びに／又は上記焼結済み物品の少なくとも５０％は、ある面積と、上記面積にわたって約２０％未満だけ変動する多孔率とを備える。
本開示の態様は、２つの材料を分離するための分離システムに関し、ここで上記分離システムは：素地テープ材料と、上記素地テープ材料を支持するキャリアウェブとを備える、連続テープ材料のソース；連続テープ材料の上記ソース付近に位置決めされ、上記ソースから連続材料を受け取って剥離器へと搬送するよう構成された、真空ドラムであって、上記真空ドラムは、連続ロールが上記剥離器へと搬送される際に、上記素地テープに印加される張力より大きな張力を、上記分離システムによって上記キャリアウェブに印加するのを促進するための、複数の真空孔を備える、真空ドラム；及び上記キャリアウェブを巻き戻し方向に配向し、上記素地テープ材料を、上記巻き戻し方向とは異なる下流処理方向に配向するための、剥離器を備える。いくつかのこのような実施形態では、連続テープ材料の上記ソースは、スプール又はベルトを備え、これはその上に巻き付けられた連続材料を含む。いくつかの実施形態では、上記巻き戻し方向及び上記下流処理方向は、その間に約９０°超の角度を形成する。このような実施形態のうちの少なくともいくつかにおいて、上記分離システムは、上記素地テープ材料に対して、（上記素地テープ自体の重量を除いて）張力を実質的に印加しない。このような実施形態のうちの少なくともいくつかにおいて、キャリアウェブに印加される上記張力は、上記素地テープ材料に印加される上記張力の少なくとも２倍大きい。このような実施形態のうちの少なくともいくつかにおいて、上記剥離器は、上記キャリアウェブを上記巻き戻し方向に配向し、上記素地テープ材料を、上記巻き戻し方向とは異なる上記下流処理方向に配向する前に、上記キャリアウェブを上記素地テープ材料から分離する、先端を備える。このような実施形態のうちの少なくともいくつかにおいて、上記剥離器は、上記キャリアウェブを上記巻き戻し方向に配向し、上記素地テープ材料を、上記巻き戻し方向とは異なる上記下流処理方向に配向するのと同時に、上記キャリアウェブを上記素地テープ材料から分離する、先端を備え、上記先端は、約０．０５インチ（１．２７ｍｍ）以下の半径を備えてよい。このような実施形態のうちの少なくともいくつかにおいて、上記分離システムは更に、上記素地テープ材料を焼結するための炉、上記キャリアウェブを巻き取るための取り込み用リール、及び／又は上記キャリアウェブの上記張力を維持するための荷重コントローラを備える。
本開示の他の態様は、２つの材料を分離するための分離システムに関し、ここで上記分離システムは：キャリアウェブ上に配置された素地テープ材料を備える、連続テープ材料のソースであって、上記キャリアウェブは第１の張力を含む、連続テープ材料のソース；上記ソース付近に位置決めされ、上記連続材料を剥離器に搬送する際に、上記キャリアウェブに上記第１の張力より大きな第２の張力を印加するよう構成された、張力遮断器；及び上記キャリアウェブを巻き戻し方向に配向し、上記素地テープ材料を、上記巻き戻し方向とは異なる下流処理方向に配向するための、剥離器を備える。このような実施形態のうちの少なくともいくつか（上述の実施形態のいずれの１つ以上）において、上記ソースは、上記連続材料を含むスプール又はベルトを備える。このような実施形態のうちの少なくともいくつかにおいて、上記巻き戻し方向及び上記下流処理方向は、その間に約９０°超の角度を形成する。このような実施形態のうちの少なくともいくつかにおいて、上記第２の張力は、幅１直線インチあたり約２．５ポンド（４４６．４５ｇ／ｃｍ）以下である。このような実施形態のうちの少なくともいくつかにおいて、上記第１の張力は、上記第２の張力の約５０％以下である。このような実施形態のうちの少なくともいくつかにおいて、上記剥離器は、上記キャリアウェブを上記巻き戻し方向に配向し、上記素地テープ材料を、上記巻き戻し方向とは異なる上記下流処理方向に配向する前に、上記キャリアウェブを上記素地テープ材料から分離する、先端；及び／又は上記キャリアウェブを上記巻き戻し方向に配向し、上記素地テープ材料を、上記巻き戻し方向とは異なる上記下流処理方向に配向するのと同時に、上記キャリアウェブを上記素地テープ材料から分離する、先端を備え；このような実施形態のいずれか又は両方において、上記先端は、約０．０５インチ（１．２７ｍｍ）以下の半径を備えても備えなくてもよい。このような実施形態のうちの少なくともいくつかにおいて、上記張力遮断器は、上記第２の張力を上記キャリアウェブに印加する複数の真空孔を備える、真空ドラムを備える。このような実施形態のうちの少なくともいくつかにおいて、上記分離システムは更に、上記素地テープ材料を焼結するための炉、上記キャリアウェブを巻き取るための取り込み用リール、及び／又は上記キャリアウェブの上記張力を維持するための荷重コントローラを備える。
本開示の態様は、２つの材料を分離するための方法に関し、上記方法は、必ずしも以下の順序でなくてよい以下のステップを含む：（１）連続材料を張力遮断器に供給するステップであって、上記連続材料は、キャリアウェブ上に配置された素地テープ材料を含む、ステップ；（２）上記張力遮断器によって上記素地テープ材料に印加される張力よりも大きな張力を、上記キャリアウェブに印加するステップ；及び（３）上記キャリアウェブを、巻き戻し方向に移動するよう配向し、上記素地テープ材料を、上記巻き戻し方向とは異なる下流処理方向に配向するステップ。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記方法は、上記キャリアウェブを上記巻き戻し方向に配向し、上記素地テープ材料を、上記巻き戻し方向とは異なる上記下流処理方向に配向する前に、上記キャリアウェブを上記素地テープ材料から分離するステップ、及び／又は上記キャリアウェブを上記巻き戻し方向に配向し、上記素地テープ材料を、上記巻き戻し方向とは異なる上記下流処理方向に配向するのと同時に、上記キャリアウェブを上記素地テープ材料から分離するステップを更に含み、ここで上記巻き戻し方向及び上記下流処理方向は、約９０°超の角度を形成する。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記方法は、上記素地テープ材料に張力を実質的に印加しないステップを更に含み、例えばここで、上記キャリアウェブに印加される上記張力は、上記素地テープ材料に印加される上記張力の少なくとも２倍大きい。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記方法は、上記素地テープ材料を少なくとも部分的に焼結するステップを更に含む。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記方法は、上記キャリアウェブを取り込み用リールに巻き取るステップを更に含む。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記方法は、上記キャリアウェブの上記張力を維持するステップを更に含む。
本開示の態様は、２つの材料を分離するための方法に関し、上記方法は、必ずしも以下の順序でなくてよい以下のステップを含む：（１）キャリアウェブ上に支持された素地テープを含む連続テープ材料を、張力遮断器に供給し、第１の張力を上記キャリアウェブに印加するステップ；（２）上記第１の張力よりも大きな第２の張力を、上記キャリアウェブに印加するステップ；及び（３）上記キャリアウェブを、巻き戻し方向に移動するよう配向し、上記素地テープ材料を、上記巻き戻し方向とは異なる下流処理方向に配向するステップ。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記方法は、上記キャリアウェブを上記巻き戻し方向に配向し、上記素地テープ材料を、上記巻き戻し方向とは異なる上記下流処理方向に配向する前に、上記キャリアウェブを上記素地テープ材料から分離するステップ、及び／又は上記キャリアウェブを上記巻き戻し方向に配向し、上記素地テープ材料を、上記巻き戻し方向とは異なる上記下流処理方向に配向するのと同時に、上記キャリアウェブを上記素地テープ材料から分離するステップを更に含み、ここで上記巻き戻し方向及び上記下流処理方向は、約９０°超の角度を形成する。少なくともいくつかのこのような実施形態では、第１の張力を印加する上記ステップは、張力を実質的に印加しない（即ち本明細書で開示されるように、極めてわずかな張力を印加する）ステップを含む。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記第２の張力は、幅１直線インチあたり約２．５ポンド（４４６．４５ｇ／ｃｍ）以下である。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記第１の張力は、上記第２の張力の約５０％以下である。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記方法は、上記素地テープ材料を少なくとも部分的に焼結するステップ、上記キャリアウェブを取り込み用リールに巻き取るステップ、及び／又は上記キャリアウェブの上記張力を維持するステップを更に含む。
本開示の態様は、ロール・ツー・ロール方式テープ焼結システムに関し、上記システムは：（１）無機材料の粒体を含むある長さのテープ材料の入力ロールであって、上記入力ロール上の上記テープ材料の上記無機材料は、第１の多孔率を有する、入力ロール；（２）焼結ステーションであって、（２ａ）入口、（２ｂ）出口、（２ｃ）上記入口と上記出口との間に延在するチャネル、及び（２ｄ）上記チャネルを５００℃超の温度まで加熱するヒータを備え、上記焼結ステーションの上記出口、上記入口、及び上記チャネルは、略水平な平面内にあり、従って、水平面に対して上記出口と上記入口との間に画定される角度は１０°未満となり、上記テープ材料は、上記入力ロールから、上記焼結ステーションの上記入口に入り、上記焼結ステーションの上記チャネルを通り、上記焼結ステーションの上記出口から出て、上記チャネル内の熱が上記テープ材料の上記無機材料を焼結する、焼結ステーション；並びに（３）上記焼結ステーションから出た後の上記テープ材料の上記長さを巻き取る、取り込み用ロールであって、上記取り込み用ロール上の上記テープ材料の上記無機材料は、上記第１の多孔率より低い第２の多孔率を有する、取り込み用ロールを備える。少なくともいくつかのこのような実施形態では、水平面に対して上記出口と上記入口との間に画定される上記角度は、１°未満である。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記入力ロール上の上記テープ材料は、５ｍｍ超の幅及び１０ｍ超の長さを有する。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記入力ロール上の上記テープ材料は、３マイクロメートル～１ミリメートルの厚さを有する。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記テープ材料は、６インチ（１５．２４ｃｍ）／分を超える高速で、上記焼結ステーションを通って移動する。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記入力ロール上の上記テープ材料は、無機材料の上記粒体を支持する有機結合剤材料を含み、また上記システムは、（４）上記入力ロールと上記焼結ステーションとの間に位置する結合剤除去ステーションを更に備え、上記結合剤除去ステーションは、（４ａ）入口、（４ｂ）出口、（４ｃ）上記入口と上記出口との間に延在するチャネル、及び（４ｄ）上記チャネルを２００℃～５００℃の温度まで加熱するヒータを備え上記結合剤ステーションの上記出口、上記結合剤ステーションの上記入口、及び上記結合剤ステーションの上記チャネルは、略水平な平面内にあり、従って、水平面に対して上記結合剤ステーションの上記出口と上記結合剤ステーションの上記入口との間に画定される角度は１０°未満となり、上記結合剤ステーションの上記チャネルは、上記焼結ステーションの上記チャネルと位置合わせされ、これにより、上記テープ材料は、略水平な方向に移動する間に、上記入力ロールから、上記結合剤除去ステーションの上記入口に入り、上記結合剤除去ステーションの上記チャネルを通り、上記結合剤除去ステーションの上記出口から出て、上記焼結ステーションの上記入口に入り、上記結合剤除去ステーションの上記チャネル内の熱は、上記テープ材料が上記焼結ステーションに入る前に、上記有機結合剤材料の少なくとも一部を化学的に変化させ、及び／又は除去する。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記焼結ステーションの上記ヒータは、少なくとも２つの独立して制御される加熱素子を含み、上記加熱素子は、上記焼結ステーションの上記チャネルの長さに沿って、上記チャネルに沿って上記入口から上記出口に向かう方向に上昇する温度プロファイルを生成し；いくつかのこのような実施形態では上記温度プロファイルは、焼結中の上記テープ材料の縁部における応力が、縁部応力閾値未満のままとなるよう、及び焼結中の上記テープ材料の中心線における応力が、中心線応力閾値未満のままとなるよう、成形され、ここで上記縁部応力閾値及び上記中心線応力閾値は、それを超えると上記テープ材料が上記縁部及び上記中心線それぞれにおいて１ｍｍ超の面外変形を起こす応力として定義され、例えばここで、上記縁部応力閾値は３００ＭＰａ未満であり、上記中心線応力閾値は１００ＭＰａ未満である。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記焼結ステーションの上記チャネルの長さは少なくとも１ｍである。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記焼結ステーションは：（２ｄ‐ｉ）第１の焼結炉であって、上記焼結ステーションの上記入口から上記第１の焼結炉の出口開口まで延在する、上記焼結ステーションチャネルの第１の部分を画定する、第１の焼結炉；（２ｄ‐ｉｉ）第２の焼結炉であって、上記第２の焼結炉の入口開口から上記焼結ステーションの上記出口まで延在する、上記焼結ステーションチャネルの第２の部分を画定する、第２の焼結炉；及び（２ｅ）上記第１の焼結炉と上記第２の焼結炉との間に位置する張力制御システムであっって、上記張力制御システムは、上記第１の焼結炉と上記第２の焼結炉との間で張力を分離するのを補助する、張力制御システムを備え、ここで上記第２の焼結炉内における上記テープ材料の張力は、上記第１の焼結炉内における上記テープ材料の張力より大きい。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記焼結ステーションは、（２ｆ）上記チャネルの下側表面を画定する上向きチャネル表面、及び（２ｇ）上記チャネルの上側表面を画定する下向きチャネル表面を備え、上記テープ材料の下側表面は、上記テープ材料が上記焼結ステーションの上記入口から上記出口へと移動する際に、上記上向き表面に接触して、上記上向き表面に沿って摺動し、上記下向きチャネル表面は、上記テープ材料の上側表面に近接して位置決めされ、これにより、上記テープ材料の上記上側表面と上記下向きチャネル表面との間の間隙は、０．５インチ（１．２７ｃｍ）未満となり、上記上向きチャネル表面の少なくとも一部分は、上記焼結ステーションの上記入口と上記出口との間で上記方向に測定した場合に、略水平であり、これにより、上記上向きチャネル表面の上記一部分は、上記水平面に対して３°未満の角度を形成する。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記テープの上記無機材料は、多結晶質セラミック材料及び合成鉱物のうちの少なくとも一方である。
本開示の態様は、製造用炉を含み、上記製造用炉は、以下を備える：（１）上流面及び下流面を有するハウジング；（２）上記上流面に形成された入口開口；（３）上記下流面内に画定された出口開口；（４）上記入口開口と上記出口開口との間に位置する、上向き表面；（５）上記入口開口と上記出口開口との間に位置する下向き平坦表面；（６）上記入口開口と上記出口開口との間に延在し、上記上向き表面と上記下向き表面との間に画定された、加熱用チャネル；（７）上記入口開口に入り、上記加熱用チャネルを通って上記出口開口から出るように延在する、ある連続した長さのテープであって、上記連続した長さのテープは（７ａ）無機材料の粒体、（７ｂ）上記加熱用チャネルを通って上記入口開口と上記出口開口との間の距離全体にわたって延在する、左側縁部、（７ｃ）上記加熱用チャネルを通って上記入口開口と上記出口開口との間の距離全体にわたって延在する、右側縁部、並びに（７ｄ）上記左側縁部及び上記右側縁部に対して平行であり、かつ上記左側縁部と上記右側縁部との間に位置する、中心線を備える、連続した長さのテープ；並びに（８）上記加熱用チャネルの長さに沿って温度プロファイルを生成する上記加熱用チャネルに熱を送達する、複数の独立して制御される加熱素子であって、上記温度プロファイルは、上記テープが上記加熱用チャネルを通って移動する際に上記テープの上記無機材料の収縮を引き起こすために十分な、５００℃超の温度を有し、上記温度プロファイルは、上記加熱用チャネルの長さの少なくとも一部分に沿って漸増し、これにより、上記左側及び右側縁部における、収縮中の上記テープ内の応力は、上記加熱用チャネルの全長に沿って、縁部応力閾値未満のままとなり、又は上記中心線において測定された、上記テープ材料内の応力は、上記加熱用チャネルの全長に沿って、中心線応力閾値未満のままとなる、複数の独立して制御される加熱素子。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記縁部応力閾値は１００ＭＰａ未満であり、上記中心線応力閾値は１００ＭＰａ未満である。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記連続した長さのテープは、５ｍｍ超の平均幅を有する。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記入口開口及び上記出口開口は、垂直方向において互いに位置合わせされ、これにより、上記上向き表面に沿って配置された直線が、水平面に対して１０°未満の角度を形成する。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記連続した長さのテープは、上記入口から上記出口への方向に移動し、上記テープの上記下側表面は、上記上向き表面に対して移動し、例えばここで、上記テープの上記下側表面は、上記上向き表面に接触し、上記上向き表面に対して摺動する。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記温度プロファイルは、第１の平均勾配を有する第１のセクション、第２の平均勾配を有する第２のセクション、及び第３の平均勾配を有する第３のセクションを含み、上記第１の平均勾配は上記第２の平均勾配より大きく、上記第１及び第２の平均勾配は正の勾配であり、上記第３の平均勾配は負の勾配であり、例えばここで、上記第１、第２及び第３のセクションは、互いに直接隣接し、この数字の順であり、また上記温度プロファイルのほとんど又は全体であり；例えば、少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記第２のセクションは、５００℃超の最低温度及び３２００℃未満の最高温度を有し、上記最低温度から上記最高温度まで、少なくとも５０インチ（１２７ｃｍ）の長さにわたって延在する。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記加熱用チャネルは幅が狭く、従って、その長さに沿った断面において、上記上向き表面と上記下向き表面との間の最大垂直距離は、１インチ（２．５４ｃｍ）未満となる。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記加熱用チャネルは、少なくとも第１の加熱セクション及び第２の加熱セクションに分割され、張力制御システムが、上記第１の加熱セクションと上記第２の加熱セクションとの間に位置し、上記張力制御システムは、上記テープ内の張力を少なくとも部分的に分離させ、これにより、上記第２の加熱セクション内における上記テープ材料の張力が、上記第１の加熱セクションにおける上記テープ材料内の張力より大きくなる。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記テープの上記無機材料は、多結晶質セラミック材料及び合成鉱物のうちの少なくとも一方である。
本開示の態様は、焼結済みテープ材料のスプールを形成するためのプロセスに関し、上記プロセスは、必ずしも以下の順序でなくてよい以下のステップを含む：（１）テープを入力リールから解くステップであって、上記テープは、無機材料の粒体を含み、５ｍｍ超の幅を備える、ステップ；（２）上記テープの解かれた長さを、加熱ステーションを通して移動させるステップ；（３）上記テープを上記加熱ステーション内で５００℃超まで加熱することにより、上記テープが上記加熱ステーションを通って移動する際に、上記テープの上記無機材料が焼結されるステップ；並びに（４）加熱及び焼結語に、上記テープを取り込み用リール上に巻くステップ。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記テープ材料は、加熱中、略水平な位置に保持される。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記入力リール上の上記テープ材料は、上記無機材料の粒体を支持する有機結合剤材料を更に含み、上記プロセスは、上記テープ材料を５００℃超まで加熱する上記ステップの前に、上記テープ材料を２００℃～５００℃の温度まで加熱して、上記結合剤材料を除去するステップを更に含む。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記テープ材料の幅は１０ｍｍ超であり、上記テープ材料の長さは１０ｍ超である。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記テープ材料は、少なくとも６インチ（１５．２４ｃｍ）／分の速度で解かれる。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記無機材料は、多結晶質セラミック材料及び合成鉱物のうちの少なくとも一方である。
本開示の態様は、製造システムに関し、上記製造システムは：上記製造システムを通って前進するテープであって、上記テープは、有機結合剤によって結合された無機材料の粒体を有する第１の部分を含む、テープ；及び上記テープの上記第１の部分を受承し、上記テープを焼結のために準備する、上記製造システムのステーションを備え、ここで、上記有機結合剤を化学的に変化させること、及び／又は上記有機結合剤を上記テープの上記第１の部分から除去して、上記無機材料の上記粒体を残すことによって、上記テープの第２の部分を形成し、これによって少なくとも部分的に、上記テープを焼結のために準備する。少なくともいくつかのこのような実施形態では、ある瞬間において、上記テープは同時に、上記ステーションに向かって、上記ステーションを通って、及び上記ステーションから延在し、これにより、上記瞬間において、上記テープは、上記第２の部分に連続的に接続された上記第１の部分を含む。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記ステーションは、上記無機材料の上記粒体を実質的に焼結することなく、上記テープの上記第１の部分から、重量で少なくともほとんどの上記有機結合剤を炭化又は燃焼させる。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記ステーションは、上記テープが上記ステーションと接触して、上記テープの上記第２の部分を形成する際に、上記テープの上記第１の部分から上記有機結合剤の少なくともほとんどを炭化又は燃焼させるための、アクティブヒータを備え、例えばここで、上記アクティブヒータは、温度が異なる複数の加熱ゾーンを含み、例えばここで、上記テープが受ける熱エネルギの量は、上記テープが上記ステーションを通って前進するに従って増大する。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記ステーションは第１のステーションであり、上記製造システムは、第２のステーションを更に備え、上記第２のステーションは、上記テープの上記第２の部分の上記無機材料を少なくとも部分的に焼結して、上記テープの第３の部分を形成し、例えばここで、ある瞬間において、上記テープは、上記第２の部分を経由して上記第３の部分に連続的に接続された上記第１の部分を含み、及び／又は上記第１のステーションは、上記第１のステーションと上記第２のステーションとの間の距離が１０ｍ未満となるよう、上記第２のステーションに近接し、これにより、上記テープの上記第２の部分のサーマルショックが軽減される。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記テープの上記第２の部分は、上記テープが前進する際、正の長さ方向張力下にあり、例えばここで、上記テープの上記第２の部分の上記長さ方向張力は、断面１ｍｍ２あたり５００重量グラム未満である。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記製造システムは、上記テープが上記ステーションを通って前進する際に、上記テープ上にガスを吹き付け、及び／又はガスを引き込み、例えばここで、上記ステーションは、上記テープを、上記テープ上に上記ガスを吹き付ける及び／若しくは引き込むことなく上記有機結合剤に着火する温度より高い温度まで加熱し、これにより上記有機結合剤は炭化若しくは燃焼するが、上記テープは着火せず、並びに／又は例えばここで、上記テープが上記ステーションを通って前進する際に上記テープ上に吹き付けられる及び／若しくは引き込まれる上記ガスの流れは、少なくとも上記テープの上記第２の部分上において層状となる。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記テープは上記ステーションを通って水平に前進し、いくつかのこのような実施形態では上記テープは、気体軸受及び／又は下層の表面によって直接支持され、上記テープが上記ステーションを通って前進する際に、上記表面に対して移動する。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記テープの上記第１の部分は、上記第２の部分よりも大幅に曲がりやすく、従って、上記第１の部分の、破断しない最小曲げ半径は、上記第２の部分の破断しない最小曲げ半径の半分未満である。
本技術の態様は、素地テープを焼結のために準備するための炉に関し、上記炉は、通路を画定する壁部を備え、上記通路は、上記通路の対向する端部に入口開口及び出口開口を有し、上記通路は、上記入口開口と上記出口開口との間に、少なくとも５ｃｍの長さを有し、上記出口開口は狭くかつ細長く、高さと、上記高さに対し垂直な幅とを有し、上記高さは上記幅の１／５未満であり、上記高さは２ｃｍ未満であり；上記炉は、上記通路に熱エネルギをアクティブに供給するためのヒータを更に含み、上記ヒータは、少なくとも２００℃の温度に達する。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記炉は、上記通路を通してガスを吹き付ける及び／又は引き込むガスモチベータを更に備え、例えばここで、上記ガスモチベータは、上記通路を通して少なくとも１リットル／分のガスを送達する。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記通路は、上述のように水平に配向される。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記ヒータは、上記入口から上記出口までの距離を有する上記通路に沿って温度が上昇する、複数の高温ゾーンを備える。
本技術の態様は、テープを処理するための方法に関し、上記方法は、以下のステップを含む：（１）製造システムを通してテープを前進させるステップであって、上記テープは、有機結合剤によって結合された無機材料の粒体を有する第１の部分を含む、ステップ；並びに（２）上記有機結合剤を化学的に変化させること、及び／又は上記テープの上記第１の部分から上記有機をを除去して、上記無機材料の上記粒体を残すことによって、上記製造システムのステーションにおいて、上記テープの第２の部分を形成することにより、上記テープを焼結のために準備するステップ。少なくともいくつかのこのような実施形態では、ある瞬間において、上記テープは、上記ステーションに向かって、上記ステーションを通って、及び上記ステーションから延在し、これにより、上記瞬間において、上記テープは、上記第２の部分に連続的に接続された上記第１の部分を含む。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記テープを焼結のために準備する上記ステップは、上記無機材料の上記粒体を（実質的に）焼結することなく、上記有機結合剤の少なくともほとんどを、上記テープの上記第１の部分から炭化又は燃焼させるステップを更に含む。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記テープの上記第１の部分は、上記第２の部分よりも大幅に曲がりやすく、従って、上記第１の部分の、破断しない最小曲げ半径は、上記第２の部分の破断しない最小曲げ半径の半分未満である。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記製造システムの上記ステーションは第１のステーションであり、上記処理方法は：第２のステーションにおいて上記テープの上記第２の部分を受承するステップ；及び上記第２のステーションにおいて上記テープの上記第２の部分の上記無機材料を少なくとも部分的に焼結して、上記テープの第３の部分を形成するステップを更に含み、例えばここで、少なくともいくつかのこのような実施形態では、ある瞬間において、上記テープは、上記第２の部分を経由して上記第３の部分に連続的に接続された上記第１の部分を含む。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記プロセスは、上記テープが前進する際に、上記テープの上記第２の部分に正の張力を印加するステップを更に含み、例えばここで、正の張力を印加する上記ステップは、上記テープの上記第２の部分の長さ方向の張力が、断面１ｍｍ２あたり５００重量グラム未満となるようなものである。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記プロセスは、上記テープが上記ステーションを通って前進する際に、上記テープ上にガスを吹き付ける及び／又は引き込むステップを更に含む。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記テープを前進させる上記ステップは、上記ステーションを通して上記テープを水平に前進させるステップを更に含む。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記プロセスは、上記テープを気体軸受及び／又は下層の表面によって直接支持し、上記表面に対して上記テープを移動させるステップを更に含む。
本開示の態様は、パッケージに関し、上記パッケージは：基板；第１の主表面と第２の主表面との間に延在する本体を備える焼結済み物品を備え、上記本体は焼結済み無機材料を含み、また：上記第１の主表面と上記第２の主表面との間の距離として定義される厚さ（ｔ）；上記厚さに対して垂直な上記第１又は第２の表面のうちの一方の第１の寸法として定義される、幅；並びに上記厚さ及び上記幅に対して垂直な、第１又は第２の表面のうちの一方の第２の寸法として定義される、長さを備え；上記焼結済み物品は上記基板に直接的又は間接的に接合される。いくつかのこのような実施形態では、上記本体の幅は約５ｍｍ以上、上記本体の厚さは約３μｍ～約１ｍｍであり、上記本体の長さは約３００ｃｍ以上である。いくつかのこのような実施形態では、上記焼結済み物品の一部分は平坦化可能であり、例えばここで、上記焼結済み物品は、平坦化されると、上記物品の（２点曲げ強度によって測定された）曲げ強度の２５％以下の最大面内応力（薄板曲げ応力の方程式によって測定した場合の応力の絶対値）を示し；及び／又は例えばここで、上記焼結済み物品は、平坦化されると、上記物品のヤング率の１％以下の最大面内応力（薄板曲げ応力の方程式によって測定した場合の応力の絶対値）を示す。いくつかのこのような実施形態では、上記物品は、約８０μｍの厚さ及び０．０３ｍ超の曲げ半径を有し、上記物品は、上記物品の（２点曲げ強度によって測定された）曲げ強度の２５％以下の最大面内応力（薄板曲げ応力の方程式によって測定した場合の応力の絶対値）を示し；又は上記物品は、約４０μｍの厚さ及び０．０１５ｍ超の曲げ半径を有し、上記物品は、上記物品の（２点曲げ強度によって測定された）曲げ強度の２５％以下の最大面内応力（薄板曲げ応力の方程式によって測定した場合の応力の絶対値）を示し；又は上記物品は、約２０μｍの厚さ及び０．００７５ｍ超の曲げ半径を有し、上記物品は、上記物品の（２点曲げ強度によって測定された）曲げ強度の２５％以下の最大面内応力（薄板曲げ応力の方程式によって測定した場合の応力の絶対値）を示す。いくつかのこのような実施形態では、平坦化可能な上記焼結済み物品の上記部分は、約１０ｃｍの長さを備える。いくつかのこのような実施形態では、上記焼結済み物品の上記第１の主表面及び上記第２の主表面のうちの一方又は両方は、上記長さ又は上記幅に沿った１センチメートルの距離にわたって、１００ナノメートル～５０マイクロメートルの平坦性を有する。いくつかのこのような実施形態では、上記焼結済み無機材料は、約１ｍｍ未満の主境界面寸法を有する境界面を含み、上記境界面は、化学的不均質性及び結晶構造の不均質性のうちの一方又は両方を含む。いくつかのこのような実施形態では、上記焼結済み無機材料は、セラミック材料又はガラスセラミック材料を含む。いくつかのこのような実施形態では、上記焼結済み無機材料は、圧電材料、熱電材料、焦電材料、可変抵抗材料、又は光電材料のうちのいずれの１つを含む。いくつかのこのような実施形態では、上記焼結済み無機材料は、ジルコニア、アルミナ、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、スピネル、ガーネット、リチウム‐ランタン‐ジルコニウム酸化物（ＬＬＺＯ）、コーディエライト、ムライト、ペロブスカイト、パイロクロア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ホウ素、チタン酸ビスマスナトリウム、バリウムチタン酸、二ホウ化チタン、窒化ケイ素アルミナ、酸窒化アルミニウム、若しくは反応性セラム化ガラスセラミックのうちの１つを含む。いくつかのこのような実施形態では：上記焼結済み物品は、長さに沿って、ある組成を有する少なくとも１０平方センチメートルの面積を含み、上記組成の少なくとも１つの成分は、上記面積にわたって、約３重量％未満のばらつきを有する。いくつかのこのような実施形態では、焼結済み物品は、長さに沿って、ある結晶構造を有する少なくとも１０平方センチメートルの面積を含み、上記結晶構造は、上記面積にわたって、百分率にして約５未満のばらつきを有する重量パーセントを有する少なくとも１つの相を有する。いくつかのこのような実施形態では、焼結済み物品は、長さに沿って、ある多孔率を有する少なくとも１０平方センチメートルの面積を含み、上記多孔率は、約２０％未満のばらつきを有する。いくつかのこのような実施形態では、上記焼結済み物品の上記第１の主表面及び上記第２の主表面のうちの一方又は両方は、粒体間の境界の各表面の凹状部分に対して２５ｎｍ～１５０μｍの高さを有する粒体を含む、粒体プロファイルを有する。いくつかのこのような実施形態では、上記焼結済み物品の上記第１の主表面及び上記第２の主表面のうちの一方又は両方は、上記長さ又は上記幅に沿った１センチメートルの距離にわたって、１００ｎｍ～５０μｍの平坦性を有する。いくつかのこのような実施形態では、上記焼結済み物品の上記第１の主表面及び上記第２の主表面のうちの一方又は両方は、寸法が５μｍ超の接着又は摩擦に由来する表面欠陥を１００個未満だけ有する、少なくとも１０平方センチメートルの面積を含む。いくつかのこのような実施形態では、上記焼結済み物品の上記第１の主表面及び上記第２の主表面のうちのもう一方は、焼結中に上記炉の表面に沿って摺動したこと等を原因とする、寸法が５μｍ超の接着若しくは摩擦に由来する表面欠陥を備える。いくつかのこのような実施形態では、上記基板は、導電性金属を含む。いくつかのこのような実施形態では、上記基板は、アルミニウム、銅、又はこれらの組み合わせを含む。いくつかのこのような実施形態では、上記基板は、適合性ポリマー材料を含む。いくつかのこのような実施形態では、上記基板は、ポリイミドを含む。いくつかのこのような実施形態では、上記基板に直接的又は間接的に接合された上記焼結済み物品は、コアの周りに少なくとも１回巻き付けられ、上記コアは、６０ｃｍ未満の直径を有する。いくつかのこのような実施形態では、上記パッケージは、上記焼結済み物品と上記基板とを接合する中間層を更に備え、例えばここで、上記中間層は４０μｍ未満の厚さを有し、及び／又は上記基板は、上記中間層に接触する溝を備える。いくつかのこのような実施形態では、上記パッケージは、上記焼結済み物品の上記第１の主表面及び上記第２の主表面のうちの一方又は両方の少なくとも一部分の上に、金属ベース層を更に備え、例えばここで、上記金属ベース層は、銅、ニッケル、金、銀、真ちゅう、鉛、スズ、若しくはこれらの組み合わせを含み、並びに／又は上記金属ベース層及び上記基板は、上記焼結済み物品の同一の主表面に接合され、並びに／又は上記金属ベース層は、上記基板内のアパーチャを通して、上記焼結済み物品に接合される。いくつかのこのような実施形態では、上記パッケージは、上記金属ベース層に電気的に接続された半導体デバイスを更に備え、例えばここで、上記半導体デバイス上のＬＥＤから発せられた光は、上記焼結済み物品の上記本体の厚さを通して伝達され、及び／又は上記焼結済み物品は、８Ｗ／ｍ・Ｋ超の熱伝導率を有する。
本開示の更なる態様は、すぐ上に記載した上記パッケージの一部又は全体を作製する方法に関し、上記方法は、基板を焼結済み物品の第１又は第２の主表面に直接的又は間接的に接合するステップを含む。いくつかのこのような実施形態では、上記基板は、適合性ポリマー材料を含む。いくつかのこのような実施形態では、上記基板は、導電性金属を含む。いくつかのこのような実施形態では、上記方法は、前駆物質中間層を上記基板及び上記焼結済み物品のうちの一方又は両方に適用するステップを更に含み、上記前駆物質中間層は、上記基板と上記焼結済み物品とを接合する。いくつかのこのような実施形態では、上記方法は、上記基板を上記焼結済み物品から分離するために、一時的接着剤を熱によって不活性化するステップを更に含む。いくつかのこのような実施形態では、上記方法は、金属ベース層を、上記焼結済み物品の上記第１の主表面及び上記第２の主表面のうちの一方又は両方の少なくとも一部分に結合させるステップを更に含み、上記方法は、半導体デバイスを上記金属ベース層に電気的に接続するステップを更に含んでよい。
本開示の態様は、焼結済みテープ材料を形成するためのプロセスに関し、上記プロセスは：（１）テープを加熱ステーションに向かって移動させるステップであって、上記テープは無機材料の粒体を含む、ステップ；（２）スレッディング材料の第１のセクションを、上記テープの前端セクションに連結するステップ；（３）上記加熱ステーションの外側に位置する上記スレッディング材料の第２のセクションに力を印加することによって、上記スレッディング材料の上記第１のセクション及び上記テープの上記前端セクションの両方を、上記加熱ステーションを通して牽引するステップ；並びに（４）上記加熱ステーション内にある上記テープの少なくとも一部分を、５００℃超の温度まで加熱することにより、上記テープが上記加熱ステーションを通って移動する際に上記テープの上記無機材料を焼結するステップを含む。いくつかのこのような実施形態では、上記加熱ステーションは入口及び出口を有し、上記プロセスは、上記スレッディング材料が上記加熱ステーションを通って延在し、上記スレッディング材料の上記第１のセクションが上記入口の上流に位置し、上記スレッディング材料の上記第２のセクションが上記出口の下流に位置するように、上記スレッディング材料を位置決めするステップを更に含み、上記連結するステップは、この位置決めするステップの後に実施される。いくつかのこのような実施形態では、上記スレッディング材料は、上記テープの上記無機材料とは異なる材料の、細長いストリップであり、例えばここで、上記スレッディング材料と上記テープの上記無機材料との間の違いは、材料のタイプの違い及び焼結の程度の違いのうちの少なくとも一方であり、並びに／又は上記テープの上記前端セクションは、上記テープの下側表面が上記スレッディング材料の上側表面に接触するように、上記スレッディング材料の上記第１のセクションに重なる。いくつかのこのような実施形態では、上記連結するステップは、接着材料を介して上記スレッディング材料を上記テープに結合するステップを含み、例えばここで、上記スレッディング材料の熱膨張係数は、上記テープの上記無機材料の熱膨張係数の±５０％以内であり、かつ上記接着材料の熱膨張係数の±５０％以内であり、並びに／又は上記テープの上記無機材料は、多結晶質セラミック材料及び合成鉱物のうちの少なくとも一方であり、上記接着材料はセラミック含有接着材料であり、上記スレッディング材料は、焼結済みセラミック材料及び金属材料のうちの少なくとも一方である。いくつかのこのような実施形態では、上記テープを上記加熱ステーションに向かって移動させる上記ステップは、上記テープを入力リールから解くステップを含み、上記スレッディング材料の上記第２のセクションは、取り込み用リールに連結され、上記力は、上記取り込み用リールの回転によって生成される。いくつかのこのような実施形態では、上記プロセスは：上記入力リールから解く上記ステップの後に、加熱ステーションを通して上記テープを移動させ続け、ある長さの上記テープの焼結済み無機材料を形成するステップ；並びに加熱及び焼結後に上記テープを取り込み用リールに巻き付ける別のステップを更に含み、例えばここで、上記テープは加熱中、略水平な位置に保持され、例えばここで、上記入力リール上の上記テープは、上記無機材料の粒体を支持する有機結合剤材料を更に含み、また上記プロセスは、上記テープを５００℃超の温度まで加熱する上記ステップの前に、上記結合剤材料を除去するために、上記テープを２００℃～５００℃の温度まで加熱するステップを更に含む。
本開示の態様は、焼結済みテープ材料のスプールを形成するためのプロセスに関し、上記プロセスは、以下のステップを含む：（１）テープを入力リールから解くステップであって、上記テープは無機材料の粒体を含む、ステップ；（２）スレッディング材料を、加熱ステーションのチャネルを通して、上記加熱ステーションの出口から上記加熱ステーションの入口に向かう方向に移動させることにより、スレッディング材料の第１のセクションを上記加熱ステーションの上記入口から外に延在させるステップ；（３）上記スレッディング材料の上記第１のセクションを、上記テープに連結するステップ；（４）上記スレッディング材料の第２のセクションを、上記加熱ステーションの上記出口の下流に位置する取り込み用リールに連結するステップ；（５）上記取り込み用リールによって上記スレッディング材料に張力を印加し、続いて上記張力が上記テープに印加されて、上記加熱ステーションを通して上記テープを牽引するよう、上記取り込み用リールを回転させるステップ；（６）上記加熱ステーション内の上記テープの少なくとも一部分を、５００℃超の温度まで加熱することにより、上記テープが上記加熱ステーションを通って移動する際に上記テープの上記無機材料を焼結するステップ；並びに（７）加熱及び焼結後に上記テープを取り込み用リールに巻き付けるステップ。いくつかのこのような実施形態では、以下のうちの少なくとも一方が成り立つ：（ｉ）上記スレッディング材料と、上記テープの上記無機材料とは、互いに異なっている；及び（ｉｉ）上記スレッディング材料の焼結の程度は、上記入力リール上の上記テープの上記無機材料の焼結の程度より高い。いくつかのこのような実施形態では、上記テープの上記前端セクションは、上記テープの下側表面が上記スレッディング材料の上側表面に接触するように、上記スレッディング材料の上記第１のセクションに重なり、また上記連結するステップは、接着材料を介して上記スレッディング材料を上記テープに結合するステップを含む。
本技術の態様は、ロール・ツー・ロール方式テープ焼結システムに関し、上記システムは：（１）無機材料の粒体を含むある長さのテープ材料の入力ロールであって、上記入力ロール上の上記テープ材料の上記無機材料は、第１の多孔率を有する、入力ロール；（２）焼結ステーションであって、（２ａ）入口、（２ｂ）出口、（２ｃ）上記入口と上記出口との間に延在するチャネル、及び（２ｄ）上記チャネルを５００℃超の温度まで加熱するヒータを備え、上記テープ材料は、上記入力ロールから、上記焼結ステーションの上記入口に向かって延在し、上記チャネル内の熱は、上記テープ材料の上記無機材料の焼結を引き起こす、焼結ステーション；（３）上記焼結ステーションから出た後の上記テープ材料の上記長さを巻き取る、取り込み用ロール；並びに（４）上記焼結ステーションの上記出口を通って上記入口の外へと延在する、ある長さのスレッディング材料を備え、上記スレッディング材料の第１の端部セクションは、上記焼結ステーションに入る前に、上記テープ材料の端部セクションに連結され、上記スレッディング材料の第２の端部セクションは、上記取り込み用ロールの周りに巻き付けられ、これにより、上記取り込み用ロールの巻きによって上記スレッディング材料に印加される張力が、上記テープ材料に印加される。いくつかのこのような実施形態では、以下のうちの少なくとも一方が成り立つ：（ｉ）上記スレッディング材料と、上記テープの上記無機材料とは、互いに異なっている；及び（ｉｉ）上記スレッディング材料の焼結の程度は、上記入力ロール上の上記テープの上記無機材料の焼結の程度より高い。いくつかのこのような実施形態では、上記テープの上記前端セクションは、上記テープの下側表面が上記スレッディング材料の上側表面に接触するように、上記スレッディング材料の上記第１のセクションに重なり、また上記スレッディング材料は、接着材料によって形成された結合を介して上記テープ材料に連結され、例えばここで、上記無機材料は、多結晶質セラミック材料及び合成鉱物のうちの少なくとも一方であり、上記接着材料はセラミック接着材料であり、上記スレッディング材料は、焼結済みセラミック材料及び金属材料のうちの少なくとも一方である。いくつかのこのような実施形態では、上記焼結ステーションの上記出口、上記入口、及び上記チャネルは、略水平な平面内にあり、従って、水平面に対して上記出口と上記入口との間に画定される角度は１０°未満である。
本開示の態様は、焼結済みテープ材料を形成するためのプロセスに関し、上記プロセスは、以下のステップを含む：（１）テープを入力リールから解くステップであって、上記テープは無機材料の粒体を含み、上記入力リール上の上記テープは、１マイクロメートル～１ミリメートルの平均厚さを有する、ステップ；（２）上記テープの解かれた長さを、第１の湾曲セクションを有する経路に沿って、加熱ステーションを通して移動させることにより、上記テープが、０．０１ｍ～１３，０００ｍの曲率半径に曲げられるステップ；（３）上記テープの解かれた長さを上記曲率半径に曲げたまま、上記加熱ステーション内の上記テープを５００℃超の温度まで加熱するステップであって、上記テープの上記無機材料は、上記テープが上記加熱ステーションを通って移動する際に焼結される、ステップ；並びに（４）加熱及び焼結の後に、上記テープを取り込み用リール上に巻き付けるステップ。考えられる実施形態では、このようなプロセスは更に幅広くてよく、上記解くステップ及び／又は巻き付けるステップを含まなくてもよい。いくつかのこのような実施形態では、上記加熱ステーションは、上記加熱ステーションの入口と出口との間に延在するチャネルを画定する、下側表面及び上側表面を含み、上記下側表面は、上記入口と上記出口との間に長手方向に延在する凸状曲面を含み、上記凸状曲面は、上記経路の上記第１の湾曲セクションを画定する。いくつかのこのような実施形態では、上記上側表面は、上記下側表面の上記凸状曲面に一致する凹状曲面を含み、これにより、上記チャネルの高さは、上記チャネルの長さの少なくとも一部分に沿って、一定のままとなる。いくつかのこのような実施形態では、上記凸状曲面は、気体軸受の上側表面であり、上記気体軸受は、加圧ガスを上記チャネルに送達することにより、上記テープが上記加熱ステーションを通って移動する際に、上記テープを上記凸状曲面の上方において支持する。いくつかのこのような実施形態では、上記凸状曲面は、上記入口と上記出口との間の長手方向長さ全体にわたって延在する連続した曲面であり、上記凸状曲面の最大隆起は１ｍｍ～１０ｃｍである。いくつかのこのような実施形態では、上記加熱ステーションを通る上記経路は、０．０１ｍ～１３，０００ｍの曲率半径を有する第２の湾曲セクションを有し、上記テープは、上記テープの解かれた長さを上記第２の湾曲セクションの上記曲率半径に曲げたまま、上記加熱ステーション内において５００℃超の温度まで加熱され、例えばここで、上記テープは、上記テープが上記第１の湾曲セクションを通過する際には第１の温度まで加熱され、上記テープが上記第２の湾曲セクションを通過する際には、上記第１の温度とは異なる上記第２の温度まで加熱される。いくつかのこのような実施形態では、上記経路の上記第１の湾曲セクションは、上記テープが重力下で１対の支持体の間に吊り下がることによって上記テープ内に上記曲率半径が形成される、フリーループセグメントによって画定される。いくつかのこのような実施形態では、上記加熱ステーションは、上記経路の上記第１の湾曲セクションを画定する、上記加熱ステーション内に位置する凸状曲面を有し、上記プロセスは、上記テープを上記凸状曲面と一致するように曲げるように、上記テープに張力を印加するステップを更に含み、例えばここで、上記凸状曲面は、マンドレル及びローラのうちの少なくとも一方の外面である。いくつかのこのような実施形態では、上記テープは、１分あたりテープの長さ１インチ（２．５４ｃｍ）～１００インチ（２５４ｃｍ）の速度で、上記加熱ステーションを通して移動される。いくつかのこのような実施形態では、張力は上記テープに長手方向に印加され、上記テープはある幅を有し、上記張力は、上記テープの幅１直線インチあたり少なくとも０．１重量グラムである。いくつかのこのような実施形態では、上記テープの上記無機材料は、多結晶質セラミック材料及び合成鉱物のうちの少なくとも一方である。
本開示の態様は、焼結済みテープ材料を形成するためのプロセスに関し、上記プロセスは：（１）連続した長さのテープの第１の部分が加熱ステーションの入口の上流に位置し、上記連続した長さのテープの第２の部分が上記加熱ステーションの出口の下流に位置し、上記連続した長さのテープの第３の部分が上記第１の部分と上記第２の部分との間に位置するように、上記連続した長さのテープを、上記加熱ステーションを通して移動させるステップであって上記連続した長さのテープは、無機材料の粒体を含む、ステップ；（２）上記加熱ステーション内の、上記連続した長さのテープの上記第３の部分を、５００℃超の温度まで加熱することによって、上記無機材料を上記加熱ステーション内で焼結するステップ；及び（３）上記加熱ステーション内を５００℃超の温度にしたまま、上記連続した長さのテープの上記第３の部分を、０．０１ｍ～１３，０００ｍの曲率半径まで曲げるステップを含む。少なくともいくつかのこのような実施形態では、上記曲げるステップは、上記第３の部分が、上記加熱ステーション内に位置する曲面の周りで曲げられるように、上記連続した長さのテープに対して長手方向の力を印加するステップを含む。少なくともいくつかの実施形態では、上記連続した長さのテープを、入力リールから解き、上記連続した長さのテープを、上記加熱ステーションを通して連続的にかつ順次移動させることにより、上記連続した長さのテープ全体が、上記加熱ステーションを通って移動する間に、０．０１ｍ～１３，０００ｍの曲率半径までの曲げを受け、上記連続した長さのテープは、上記曲げるステップ及び上記加熱するステップの後、取り込み用リール上に巻き付けられる。
本開示の態様は、ロール・ツー・ロールテープ焼結システムに関し、上記システムは以下を備える：（１）無機材料の粒体を含むある長さのテープ材料の入力ロールであって、上記入力ロール上の上記テープ材料の上記無機材料は、第１の多孔率を有する、入力ロール；（２）焼結ステーションであって、（２ａ）入口；（２ｂ）出口；（２ｃ）上記入口と上記出口との間に延在するチャネル；（２ｄ）上記チャネルを５００℃超の温度まで加熱するヒータを備え；上記テープ材料は、上記入力ロールから、上記焼結ステーションの上記入口に入り、上記焼結ステーションの上記チャネルを通って、上記焼結ステーションの上記出口の外へと通過し、上記チャネル内の熱は、上記テープ材料の上記無機材料の焼結を引き起こす、焼結ステーション；（３）上記テープ材料が上記加熱ステーションを通過する際に、上記テープ材料の長手方向軸に沿ってある曲率半径を誘発する、上記焼結ステーション内に位置する曲げシステムであって、上記曲率半径は０．０１ｍ～１３，０００ｍである、曲げシステム；及び（４）上記焼結ステーションから出た後の上記長さのテープ材料を巻き取る、取り込み用ロールであって、上記取り込み用ロール上の上記テープ材料の上記無機材料は、上記第１の多孔率未満の第２の多孔率を有する、取り込み用ロール。いくつかのこのような実施形態では、上記出口及び上記入口は、略水平な平面内にあり、従って、水平面に対して上記出口と上記入口との間に画定される角度は１０°未満であり、上記曲げシステムは、上記入口と上記出口との間の経路に沿って配置された凸状曲面を含み、上記テープは、上記テープが上記加熱ステーションを通って移動する際に、上記凸状曲面の周りで曲げられ、上記凸状曲面は上記曲率半径を画定し、かつ上記テープ材料の幅方向の軸に対して平行な軸の周りで湾曲する。いくつかのこのような実施形態では、上記凸状曲面は、マンドレル及びローラのうちの少なくとも一方の外面であり、並びに／又は上記凸状曲面は、上記焼結ステーションの上記チャネルを画定する上記焼結ステーションの下側表面であり、例えばここで、上記凸状曲面は、上記焼結ステーションの上記入口から上記出口まで、上記チャネルの全長にわたって延在する、連続した曲線を形成する。いくつかのこのような実施形態では、上記凸状曲面は、上記チャネルにガスを送達する気体軸受の上側表面であり、上記テープを、上記凸状曲面に接触させることなく、上記チャネル内で支持する。他のこのような実施形態では、上記曲げシステムは、上記焼結ステーションと共に配置された１対の支持構造体を含み、上記支持構造体は互いから離間して空隙を形成し、上記テープは、重力によって上記支持構造体の間に下向きに垂れ下がって、上記曲率半径を形成する。
本開示の態様は、ロール・ツー・ロールテープ焼結システムに関し、上記システムは以下を備える：（１）無機材料の粒体を含むある長さのテープ材料の入力ロールであって、上記入力ロール上の上記テープ材料の上記無機材料は、第１の多孔率を有する、入力ロール；（２）焼結ステーションであって、（２ａ）入口；（２ｂ）出口；（２ｃ）長手方向長さＬを有する、上記入口と上記出口との間に延在するチャネルであって、上記チャネルの下側表面は、上記長手方向長さＬにわたって延在する連続した曲面によって画定され、曲率半径Ｒ及び最大隆起Ｈを有し、Ｒ＝Ｈ＋（Ｌ＾２）／Ｈであり、０．１ｍｍ＜Ｈ＜１００ｍｍ及び０．１ｍ＜Ｌ２＜１００ｍである、チャネル；（３）上記チャネルを５００℃超の温度まで加熱するヒータであって、上記テープ材料は、上記入力ロールから、上記焼結ステーションの上記入口に入り、上記焼結ステーションの上記チャネルを通って、上記焼結ステーションの上記出口の外へと通過し、上記チャネル内の熱は、上記テープ材料の上記無機材料の焼結を引き起こす、ヒータ；並びに（４）上記焼結ステーションから出た後の上記長さのテープ材料を巻き取る、取り込み用ロールであって、上記取り込み用ロール上の上記テープ材料の上記無機材料は、上記第１の多孔率未満の第２の多孔率を有する、取り込み用ロール。
本開示のいくつかの態様は、上で開示され、かつ例えば図３、４、６、８に関して説明されているように、テープの部分を互いから分離させることによる、焼結準備のためのテープ分離システムに関する。より具体的には、上記テープ分離システムは、素地テープ及び上記素地テープを支持するキャリアウェブ（例えばポリマー基板）を備える、テープ材料のソース（例えば事前に作製されたロール、事前に作製された長いストリップ、インラインでの素地テープの製造）を含む。上記素地テープは、結合剤（例えば上で開示されている有機結合剤；無機結合剤を更に含んでもよい）中に、無機材料の粒体を含む。上記テープ分離システムは更に：上記キャリアウェブを巻き戻し方向に配向し、上記素地テープを、例えば図８の角度Ｃだけ上記巻き戻し方向とは異なる下流処理方向に配向するための、剥離器（図８を参照）と；上記テープ材料を上記ソースから受承し、上記テープ材料を上記剥離器へと搬送するよう、位置決め及び構成された、真空ドラムとを含む。上記真空ドラムは、上記キャリアウェブへの張力の印加を促進するために上記キャリアウェブに吸引力を印加するための孔を備える。例えば、上記真空ドラムの吸引は、上記テープに、上記重力及び摩擦力を超える引力を印加する。代替実施形態では、例えば磁性キャリアウェブに作用する磁力、静電気力等の、他の引力のソースを用いてよく、上記真空ドラムは、引力ドラムとしてより広く特徴づけることができる。ある例示的実施形態によると、断面積あたりの力としての上記キャリアウェブの張力は、上記テープ材料が上記真空ドラムから上記剥離器へと搬送される際の上記素地テープの張力より高く、これにより、上記素地テープを上記キャリアウェブから分離する間の、上記素地テープの変形が軽減される。上記キャリアウェブは、上記テープを移動させて制御するために使用される力を受ける。同様に、キャリアウェブを除去する上記剥離器は、上記素地テープの形状を保護するよう作用し、これは、幾何学的形状の一貫性に関して特に高品質な焼結済み物品の製造を容易にする。
本開示の他の態様は、例えば図９、１０、及び１２に示し、これらに関して説明したような、焼結準備のためにテープを処理するためのシステムに関する。上記システムは：テープであって、上記テープの素地部分を備え、上記素地部分は、有機結合剤中の無機材料の粒体を有する、テープと；アクティブヒータを備える結合剤バーンアウトステーションとを備える。上記テープは、上記結合剤バーンアウトステーションを通って前進し、これにより、上記結合剤バーンアウトステーションが、上記テープの上記素地部分を受承して、上記テープの上記素地部分が上記ヒータからの熱に接する際に上記有機結合剤を炭化又は燃焼し、これにより、上記テープの上記無機材料の焼結のための準備ができた上記テープの第２の部分が形成される。いくつかの実施形態では、ある瞬間において、上記テープは同時に、上記結合剤バーンアウトステーションに向かって、上記結合剤バーンアウトステーションを通って、及び上記結合剤バーンアウトステーションから延在し、これにより、上記瞬間において、上記テープは、上記第２の部分に連続して接続された上記素地部分を含み、例えばここで、上記結合剤バーンアウトステーションは、上記無機材料の上記粒体を実質的に焼結することなく、上記テープの上記素地部分から、重量で少なくともほとんどの上記有機結合剤を炭化又は燃焼する。このようなシステムは特に、有機結合剤が除去又は炭化され、またこれに関連して上記処理中にテープの寸法が変化したテープの、知覚される弱さを理由として、当業者にとって驚くべきものとなり得る。いくつかの実施形態では、焼結準備のためにテープを処理するためのシステムは更に、超低張力ダンサーを含み、これは、上記テープに有意な張力を印加することなく上記テープを再配向するための、軽量かつ低慣性のローラを含み、これにより、上記テープの上記第２の部分の張力は、断面１ｍｍ２あたり５００重量グラム未満となり、これにより、上記テープの上記第２の部分の破断の可能性が低減され、焼結のための上記テープの長い連続した長さを促進する。いくつかの実施形態では、焼結準備のためにテープを処理するためのシステムは、上記テープが上記結合剤バーンアウトステーションを通って前進する際に、上記テープ上にガスを吹き付け、及び／又は引き込み、上記結合剤バーンアウトステーションは、上記テープ上に吹き付けられる及び／又は引き込まれる上記ガスを用いずに上記有機結合剤が発火する温度より高い温度で、上記テープを加熱し、これにより、上記有機結合剤は炭化又は燃焼されるものの、上記テープは引火しない。
本開示の更なる態様は、テープを処理するための上記システムを備える製造ラインに関し、ここで、上記結合剤バーンアウトステーションは第１のステーションであり、上記製造ラインは更に、上記第１のステーションから離間した第２のステーションを備える。上記第２のステーションは、図１２に示すように、上記第１のステーションから離間していてよく、及び／又は共通のハウジングが存在してよく、離間は、例えばこれら２つのステーションに対する空気流を制御する中間換気システムによるものであってよい。上記第２のステーションは、上記テープの上記第２の部分の無機材料を少なくとも部分的に焼結して、上記テープの第３の部分を形成し、ここである瞬間において、上記テープは、上記第２の部分を経由して上記第３の部分に連続して接続された素地部分を含む。いくつかの実施形態では、上記テープの上記第３の部分は、上記第２の部分より大幅に曲がりやすく、これにより、上記第３の部分の非破断最小曲げ半径は、上記第２の部分の非破断最小曲げ半径の半分未満となり、また上記素地部分は、上記第２の部分より大幅に曲がりやすく、これにより、上記素地部分の非破断最小曲げ半径は、上記第２の部分の上記非破断最小曲げ半径の半分未満となる。他の実施形態では、上記焼結システムを用いて、より短い長さの物品しか処理しない場合等には、上記テープ又は他の物品は、このような３つの異なる部分を備えなくてよい。上記製造ラインは更に、例えば剥離器及び真空ドラムを用いた、上述のテープ分離システムを含んでよい。
本開示のいくつかの態様は、例えば図３に示し、これに関して上で説明したような、無機材料の粒体を含むテープ材料と、焼結ステーションとを備える、焼結システムに関する。上記焼結ステーションは、入口、出口、及び上記入口と上記出口との間に延在するチャネルを含む。ある瞬間において、上記テープ材料は、上記焼結ステーションの上記入口内へ、上記チャネルを通って、そして上記出口から外へと延在する。上記チャネル内の熱によって上記無機材料は焼結され、これにより、上記無機材料は、上記入口における第１の多孔率と、上記出口における、上記第１の多孔率未満である、例えば少なくとも１０体積％だけ低い、第２の多孔率とを有する。更に、上記テープ材料には、例えば上記低張力ダンサー、リールの巻き上げ／解き、方向性空気軸受、ローラ速度の変更、又は重力及び摩擦力を超える正の張力を上記テープ材料に印加するための、上記システムの他の構成部品によって印加された張力によって、上記テープ材料が上記焼結ステーションの上記チャネルを通過する際に正の張力が印加され、これにより、焼結ひずみが軽減される。いくつかの実施形態では、上記テープ材料は、少なくとも１インチ（２．５４ｃｍ）／分、例えば少なくとも１０インチ（２５．４ｃｍ）、少なくとも２０インチ（５０．８ｃｍ）、少なくとも４０インチ（１０１．６ｃｍ）／分の速度で、上記焼結ステーションを通って移動する。本明細書で開示される長いテープではなく、個別の物品に関して、上記物品は、上記焼結ステーション内で停止若しくは滞留してよく、又は異なる複数の速度で移動してよい。いくつかの実施形態では、上記焼結ステーションの上記チャネルは、少なくとも２つの、独立して制御される加熱素子によって加熱され、上記加熱素子は、上記チャネルの温度が、上記焼結ステーションの上記入口から上記出口に向かう方向において、上記チャネルの長さに沿って上昇するような温度プロファイルを生成し、上記チャネル内の焼結温度は８００℃超である（例えば図１９及び関連する上述の記述を参照）。いくつかの実施形態では、上記焼結システムは更に、上記焼結ステーションの上記チャネルに沿って配置された曲面を含み（例えば図５８及び関連する上述の記述を参照）、ここで上記テープ材料は、上記テープ材料が上記焼結ステーションを通って移動する際に、上記曲面の周囲において、上記テープ材料の幅方向軸に関して曲がり、これによって上記テープ材料の形状に影響を及ぼし、例えばテープ材料を平坦化する、及び／又は膨らみ若しくは他の歪みを防止する（例えば図１を参照）。いくつかの実施形態では、上記焼結ステーションの上記出口及び上記入口は、１つの略水平な平面内にあり、従って、上記焼結ステーションの上記出口と上記入口との間に画定される、水平面に対する角度は、１０°未満となり、これにより、上記チャネルに対するガスの流れが少なくとも部分的に制御される。出願人は、その代わりに、又はこれに加えて、通気口及びファンによって、並びに／又は上記テープを狭い空間に閉じ込めることによって、ガスの流れを制御できることを発見した。例えばいくつかのこのような実施形態では、上記焼結ステーションは更に、上記チャネルの下側表面を画定する、上向きチャネル表面と、上記チャネルの上側表面を画定する、下向きチャネル表面とを備え、ここで上記下向きチャネル表面は、上記テープ材料の上側表面付近に位置決めされ、これにより、上記テープ材料の上記上側表面と上記下向きチャネル表面との間の間隙は、０．５インチ（１．２７ｃｍ）未満となり、これによって上記チャネル内のガスの流れが少なくとも部分的に制御される。上記テープ材料は特に、幅が広く、長さが長く、また厚さが薄いものであってよく、５ミリメートル超の幅、３０センチメートル超の長さ、及び３マイクロメートル～１ミリメートルの厚さを有し、また上記テープの上記無機材料は、多結晶質セラミック材料及び合成鉱物のうちの少なくとも１つであってよい。他の実施形態では、上記テープ又は他の物品は、より狭い、より短い、及び／又はより厚い場合があるが、例えば、焼結は、焼結時間／エネルギコストに関して効率的でない場合があり、上記テープは上で開示されているように巻かれない、及び／又は平坦化されない場合がある。
本開示の他の態様は、セラミックテープを製造するためのプロセスに関し、上記プロセスは、多結晶質セラミックを含むテープを、上記多結晶質セラミックの粒子を熱源に曝露して上記粒子間の焼結を誘発することにより、上記多結晶質セラミックの多孔率が２０体積％未満となるまで焼結するステップを含む。上記テープは特に薄型であり、上記テープの厚さは５００μｍ未満であり、これにより、熱浸透による高速焼結を促進する。更に、上記テープは、幅が少なくとも５ｍｍ、及び長さが少なくとも３００ｃｍである。いくつかの実施形態では、上記プロセスは更に、上記焼結するステップ中に上記テープに正の長さ方向の張力を印加するステップを含む。いくつかのこのような実施形態では、上記プロセスは更に、上記焼結するステップ中に、例えば上記焼結ステーションの上記チャネルを通して、上記テープを、上記熱源に向かって、及びその後上記熱源から離すように、移動させるステップを含む。いくつかの実施形態では、上記焼結するステップの時間量は特に短く、上記テープのいずれの特定の部分に関して合計２時間未満であり、これにより、上記セラミックテープ内での小さな粒体サイズの維持が補助され、強度が改善され、多孔率が低減され、エネルギが節約され；例えばいくつかのこのような実施形態では、上記焼結するステップの合計時間は、例えば従来のバッチ焼結の２０時間に比べて１時間未満であり、上記焼結するステップ後の上記多結晶質セラミックの密度は、体積で９５％超の密度であり、及び／又は上記テープは、上記焼結するステップの後、例えば閉鎖された細孔を備え、ピンホールを全く備えず、表面の欠陥が少なく、幾何学的一貫性を備える。いくつかの実施形態では、上記テープは、リチウム等の、上記焼結するステップ中に気化する揮発性成分を含み、上記揮発性成分は無機性であり、また上記テープは、上記焼結するステップの後に比べて、上記焼結するステップの前に、上記揮発性成分を少なくとも１体積％（例えば少なくとも５％、少なくとも１０％、及び／又は２００％以下、例えば１００体積％以下だけ）多く含む。上記揮発性成分の一部は気化され得るものの、出願人は、本発明の焼結技術は、高い蒸気圧による上記揮発性成分の放出を防止するために、焼結されている材料を、上記揮発性成分を含有する砂の中で取り囲む、密閉されたるつぼを使用する従来のプロセスよりも、はるかに効率的であると考えている。出願人は、上記物品の焼結の速度及び幾何学的形状を用いて、このような揮発性材料を、上記揮発性成分があまりに多く逃げてしまう前に、迅速に焼結でき、また上で開示されているように、過剰な揮発性成分のソースを素地テープに添加して、結果として得られる焼結済み物品の特性を、立方晶結晶のパーセンテージ、小さな粒体サイズ、より低い多孔率、及びより高いイオン伝導度、気密性、強度等に関して大幅に改善できることを発見した。
本開示の更に他の態様は、互いに対して焼結された無機材料（セラミック、ガラスセラミック、ガラス、金属）の粒体を含む本体を備える、テープ（例えば図６７Ａ、６７Ｂ、６８、６９、及び関連する記述を参照；図２９及び７８、並びに上述の関連する記述も参照）又は他の物品（例えばシート）に関し、例えばここで、上記無機材料の粒子中の原子は、上記粒子の境界にわたって分散し、上記粒子を液体状態へと完全に融解させる等することなく、上記粒子を一体に融着させて１つの固体片を生成する。そうは言っても、実施形態は、非晶質の又は非晶質に近い材料の物品を含む（例えば図８１）。上記本体は、第１の主表面と第２の主表面との間に延在し、ここで上記本体は、上記第１の主表面と上記第２の主表面との間の距離として定義される厚さ、上記厚さに対して垂直な上記第１の主表面の第１の寸法として定義される幅、並びに上記厚さ及び上記幅の両方に対して垂直な上記第１の主表面の第２の寸法として定義される長さを有する。上記テープは長く、約３００ｃｍ以上の長さを有する。上記テープは薄く、約３μｍ～約１ｍｍの厚さを有する。上記テープは特に幅が広く、約５ｍｍ以上の幅を有する。他の実施形態では、上記テープ又は他の物品は、本明細書で開示されるような他の寸法を有してよい。
ある例示的実施形態によると、上記テープの幾何学的一貫性は、以下のようなものである：長さ方向においてある距離、例えば１０ｃｍ、５０ｃｍ、１ｍ、２ｍ、１０ｍだけ離間した複数の場所で測定した場合の上記テープの幅の差は、極めて小さな量、例えば２００μｍ未満、例えば１００μｍ未満、例えば５０μｍ未満、例えば１０μｍ未満であり；及び／又は上記テープの幅方向の中央に沿った（即ち上記テープの長さにわたって延在する中心線に沿った）、長さ方向においてある距離、例えば１０ｃｍ、５０ｃｍ、１ｍ、２ｍ、１０ｍだけ離間した複数の場所で測定した場合の、上記テープの厚さの差は、極めて小さな値、例えばいくつかのこのような実施形態では５０μｍ未満、例えば２０μｍ未満、例えば１０μｍ未満、例えば５μｍ未満、例えば３μｍ未満、例えば１μｍ未満である。レーザトリミングによって、上記テープの幅の幾何学的一貫性の改善を補助してよい。上記粒体プロファイルに重なった、図１０３に示すような層（例えばシリカ、５００℃超、８００℃超、１０００℃超の融点を有する材料）は、厚さの幾何学的一貫性を改善でき、及び／又は研磨されてよく、若しくは研磨の代替案を提供できる。
いくつかの実施形態では、上述のように、上記テープは平坦であるか、又は平坦化でき、従って、平行な平坦表面の間で押圧された長さ１０ｃｍの上記テープは、破断することなく、上記平行な平坦表面と接触するよう、又は上記平行な平坦表面との接触から０．２５ｍｍ以内、例えば０．１０ｍｍ以内、例えば０．０５ｍｍ以内、例えば０．０３ｍｍ以内、例えば０．０ｍｍ以内まで平坦化され；例えばいくつかのこのような実施形態では、上記平行な平坦表面との接触から０．０５ｍｍ以内まで平坦化された場合、上記テープは、そのヤング率の１０％以下、例えばそのヤング率の５％以下、例えばそのヤング率の２％以下、例えばそのヤング率の１％以下、例えばそのヤング率の０．５％以下の最大面内応力を示す。いくつかの実施形態では、上記テープの上記第１の主表面及び上記第２の主表面は粒体プロファイルを有し、例えばここで上記粒体はセラミックであり（例えば図３０Ｂ及び関連する記述を参照）、またここで、上記セラミックの少なくともいくつかの独立した粒体が、中間の非晶質材料がほとんど又は全く存在しない状態で、互いに隣接し、従って２つの隣接する粒体の間の非晶質材料の厚さは、５０ｎｍ未満、例えば１０ｎｍ未満、例えば５ｎｍ未満、例えば２ｎｍ未満となり、例えばここで、例えば透過電子顕微鏡で観察されるように（例えば図７３Ｃ、７４、７５及び関連する記述を参照）、隣接する粒体の結晶格子は互いに直接当接する。
いくつかの実施形態では、上記本体は、１０体積％未満の多孔率を有し、及び／又は上記本体は、例えば図８６Ｂ、９９Ｂ、１０２に示すように、閉鎖された細孔を有する。いくつかの実施形態では、上記粒体はリチウム及び／又は別の揮発性成分を含み、上記本体は、５×１０－５Ｓ／ｃｍ超のイオン伝導度、例えば１×１０－４Ｓ／ｃｍ超のイオン伝導度、例えば２×１０－４Ｓ／ｃｍ超のイオン伝導度、例えば３×１０－４Ｓ／ｃｍ超のイオン伝導度を有する。いくつかの実施形態では、上記本体は、上述のようにＡＳＴＭ規格で測定した場合に、１５μｍ以下、例えば１０μｍ以下、例えば５μｍ以下、例えば２μｍ以下である、特に微細な粒体サイズ（平均）を有する。
いくつかの実施形態では、上記テープは更に、上記本体の上記第１の主表面に連結された導電性金属を含み、いくつかのこのような実施形態では、上記本体は、反復パターンのビアを備え、上記導電性金属は反復パターンで配設される（全体として図５１及び１０４を参照）。いくつかの実施形態では、上記第１の主表面及び上記第２の主表面は、粒体プロファイルを有し、上記テープは更に、上記第１の主表面の上記粒体プロファイルの上に重なるコーティングを含み、上記コーティングの外向き表面は、上記第１の表面の上記粒体プロファイルより粗度が低く、例えば少なくとも半分であり（例えば図１０３を参照）、ここで、上記第１の主表面に連結された上記導電性金属は、上記コーティングの上記外向き表面への結合を介して連結される。いくつかの実施形態では、上記無機材料は、９００℃超の温度において１２．５ポアズの粘度を有する（例えば図７８及び８７を参照）。
本開示の更なる態様は、上述の実施形態のうちのいずれか１つのテープのロールに関し（例えば図６７Ａ、６７Ｂ、６８、６９を参照）、ここで上記テープは、それ自体の周りに巻かれてそれ自体の上に例えば渦巻き状に重なり、１ｍ未満、例えば３０ｃｍ未満、例えば２０ｃｍ未満、例えば１０ｃｍ未満の半径まで曲げられる。上記ロールのコアは、断面が円形であってよく、又は他の形状であってもよい。
本開示の更に他の態様は、上述の実施形態のうちのいずれか１つのテープから切断された複数のシートに関する（全体として図９３、１０４を参照）。ある例示的実施形態によると、上記シートは、上記シートが本明細書で開示される技術を用いて製造されたことを判定するために検出できる、互いに共通の属性を有する。例えば、上記共通の属性は、以下のうちの少なくとも１つであってよい：（ａ）共通の位置の表面の溝（ｂ）共通の溝のパターン；（ｃ）長さ方向に延在する、共通して存在する応力プロファイルの不規則性；（ｄ）共通の組成の不調和；及び（ｅ）共通の非対称な結晶相分布又は共通の結晶濃度パターン。
本開示のいくつかの態様は、互いに対して焼結されたセラミック粒体を含む本体を備える、テープに関し、上記本体は、第１の主表面と第２の主表面との間に延在し、ここで上記本体は、上記第１の主表面と上記第２の主表面との間の距離として定義される厚さ、上記厚さに対して垂直な上記第１の主表面の第１の寸法として定義される幅、並びに上記厚さ及び上記幅の両方に対して垂直な上記第１の主表面の第２の寸法として定義される長さを有し；ここでは上記テープは薄く、約３μｍ～約１ｍｍの厚さを有し；またここでは、上記テープの上記第１の主表面及び上記第２の主表面は、粒体プロファイルを有し、上記セラミックの少なくともいくつかの独立した粒体が、中間の非晶質材料がほとんど又は全く存在しない状態で、互いに隣接し、従って２つの隣接する粒体の間の非晶質材料の厚さは５ｎｍ未満となる。
本開示のいくつかの態様は、互いに対して焼結されたセラミック粒体を含む本体を備える、テープ又は他の焼結済み物品（例えばファイバ、チューブ、シート、ディスク）に関し、上記本体は、第１の主表面と第２の主表面との間に延在し、ここで上記本体は、上記第１の主表面と上記第２の主表面との間の距離として定義される厚さ、上記厚さに対して垂直な上記第１の主表面の第１の寸法として定義される幅、並びに上記厚さ及び上記幅の両方に対して垂直な上記第１の主表面の第２の寸法として定義される長さを有し；上記テープは薄く、約３μｍ～約１ｍｍの厚さを有し；上記テープの上記第１の主表面及び上記第２の主表面は、粒体プロファイルを有し；ここでは上記粒体はリチウムを含み、上記本体は、上で記載したように、５×１０－５Ｓ／ｃｍ超又はそれより高いイオン伝導度を有する。このような物品は、２つの隣接する粒体の間に、ある厚さの非晶質材料を有してよく、上記厚さは５ｎｍ未満である。いくつかの実施形態では、上記物品は、少なくとも９５％の密度及び１０μｍ未満の粒体サイズを有し、例えば少なくとも９７％の密度及び５μｍ未満の粒体サイズを有する。上記物品は、例えばソリッドステートバッテリの部品としてのアノード及び／又はカソード材料と共に同時焼成してよい。
特段の記載がない限り、本明細書に記載されたいずれの方法が、その複数のステップを特定の順序で実施することを要求するものとして解釈されることは、全く意図されていない。従って、ある方法クレームが、その複数のステップが従うべき順序を実際に記載していない場合、又はこれらのステップがある特定の順序に限定されるべきであることを、上記クレーム若しくは説明中で具体的に言明していない限り、いずれの特定の順序が推定されることは、全く意図されていない。更に、本明細書中で使用される場合、冠詞「ａ」は、１つ以上の構成要素又は要素を含むことを意図しており、ただ１つを意味するものとして解釈されることは意図されていない。同様に、本明細書で開示されている設備及びプロセスステップは、連続テープ以外の材料と共に使用できる。例えば、連続テープは、ロール・ツー・ロール方式の処理に関して特に効率的であり得るが、出願人は、ジルコニア又は他の耐火材料のスレッドを用いて、本明細書で開示される設備によって、材料の個別のシート又は他の物品をドロー加工できることを実証している。
本開示の実施形態の精神又は範囲から逸脱することなく、様々な修正及び変形を行うことができることは、当業者には明らかであろう。これらの実施形態の精神及び実体を組み込んだ、本開示の実施形態の修正、組み合わせ、部分的組み合わせ及び変形は、当業者には想起され得るものであるため、本開示の実施形態は、添付の請求項及びその均等物の範囲内の全てを含むものとして解釈されるものとする。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態１
焼結準備のためのテープ分離システムであって、
上記システムは：
素地テープ及び上記素地テープを支持するキャリアウェブを備える、テープ材料のソースであって、上記素地テープは、結合剤中に、無機材料の粒体を含む、テープ材料のソース；
上記キャリアウェブを巻き戻し方向に配向し、上記素地テープを上記巻き戻し方向とは異なる下流処理方向に配向するための、剥離器；及び
上記テープ材料を上記ソースから受承し、上記テープ材料を上記剥離器へと搬送するよう、位置決め及び構成された、真空ドラム
を備え、
上記真空ドラムは、上記キャリアウェブへの張力の印加を促進するために上記キャリアウェブに吸引力を印加するための孔を備え、
断面積あたりの力としての上記キャリアウェブの張力は、上記テープ材料が上記真空ドラムから上記剥離器へと搬送される際の上記素地テープの張力より高く、これにより、上記素地テープを上記キャリアウェブから分離する間の、上記素地テープの変形が軽減される、テープ分離システム。
実施形態２
焼結準備のためにテープを処理するためのシステムであって、
上記システムは：
テープであって、上記テープの素地部分を備え、上記素地部分は、有機結合剤中の無機材料の粒体を有する、テープ；及び
アクティブヒータを備える結合剤バーンアウトステーション
を備え、
上記テープは、上記結合剤バーンアウトステーションを通って前進し、これにより、上記結合剤バーンアウトステーションが、上記テープの上記素地部分を受承して、上記テープの上記素地部分が上記ヒータからの熱に接する際に上記有機結合剤を炭化又は燃焼し、これにより、上記テープの上記無機材料の焼結のための準備ができた上記テープの第２の部分が形成される、システム。
実施形態３
ある瞬間において、上記テープは同時に、上記結合剤バーンアウトステーションに向かって、上記結合剤バーンアウトステーションを通って、及び上記結合剤バーンアウトステーションから延在し、これにより、上記瞬間において、上記テープは、上記第２の部分に連続して接続された上記素地部分を含む、実施形態２に記載のシステム。
実施形態４
上記結合剤バーンアウトステーションは、上記無機材料の上記粒体を実質的に焼結することなく、上記テープの上記素地部分から、重量で少なくともほとんどの上記有機結合剤を炭化又は燃焼する、実施形態３に記載のシステム。
実施形態５
超低張力ダンサーを更に備え、上記超低張力ダンサーは、上記テープに有意な張力を印加することなく上記テープを再配向するための、軽量かつ低慣性のローラを含み、これにより、上記テープの上記第２の部分の張力は、断面１ｍｍ２あたり５００重量グラム未満となり、これにより、上記テープの上記第２の部分の破断の可能性が低減され、焼結のための上記テープの長い連続長さを促進する、実施形態２に記載のシステム。
実施形態６
上記システムは、上記テープが上記結合剤バーンアウトステーションを通って前進する際に、上記テープ上にガスを吹き付け、及び／又は引き込み、
上記結合剤バーンアウトステーションは、上記テープ上に吹き付けられる及び／又は引き込まれる上記ガスを用いずに上記有機結合剤が発火する温度より高い温度で、上記テープを加熱し、これにより、上記有機結合剤は炭化又は燃焼されるものの、上記テープは引火しない、実施形態２に記載のシステム。
実施形態７
実施形態２～６のいずれか１つに記載のシステムを備える、製造ラインであって、
結合剤バーンアウトステーションは第１のステーションであり、上記製造ラインは更に、上記第１のステーションから離間した第２のステーションを備え、
上記第２のステーションは、テープの第２の部分の無機材料を少なくとも部分的に焼結して、上記テープの第３の部分を形成し、
ある瞬間において、上記テープは、上記第２の部分を経由して上記第３の部分に連続して接続された素地部分を含む、製造ライン。
実施形態８
上記テープの上記第３の部分は、上記第２の部分より大幅に曲がりやすく、これにより、上記第３の部分の非破断最小曲げ半径は、上記第２の部分の非破断最小曲げ半径の半分未満となり、
上記素地部分は、上記第２の部分より大幅に曲がりやすく、これにより、上記素地部分の非破断最小曲げ半径は、上記第２の部分の上記非破断最小曲げ半径の半分未満となる、実施形態７に記載の製造ライン。
実施形態９
実施形態１に記載のシステムを更に備える、実施形態８に記載の製造ライン。
実施形態１０
無機材料の粒体を含むテープ材料；
焼結ステーション
を備える、焼結システムであって、
上記焼結ステーションは、入口、出口、及び上記入口と上記出口との間に延在するチャネルを備え、
ある瞬間において、上記テープ材料は、上記焼結ステーションの上記入口内へ、上記チャネルを通って、そして上記出口から外へと延在し、
上記チャネル内の熱によって上記無機材料は焼結され、これにより、上記無機材料は、上記入口における第１の多孔率と、上記出口における、上記第１の多孔率未満である第２の多孔率とを有し、
上記テープ材料には、上記テープ材料が上記焼結ステーションの上記チャネルを通過する際に正の張力が印加され、これにより、焼結ひずみが軽減される、焼結システム。
実施形態１１
上記テープ材料は、少なくとも１インチ（２．５４ｃｍ）／分の速度で、上記焼結ステーションを通って移動する、実施形態１０に記載の焼結システム。
実施形態１２
上記焼結ステーションの上記チャネルは、少なくとも２つの、独立して制御される加熱素子によって加熱され、
上記加熱素子は、上記チャネルの温度が、上記焼結ステーションの上記入口から上記出口に向かう方向において、上記チャネルの長さに沿って上昇するような温度プロファイルを生成し、
上記チャネル内の焼結温度は８００℃超である、実施形態１０に記載の焼結システム。
実施形態１３
上記焼結ステーションの上記チャネルに沿って配置された曲面を更に備え、
上記テープ材料は、上記テープ材料が上記焼結ステーションを通って移動する際に、上記曲面の周囲において、上記テープ材料の幅方向軸に関して曲がり、これによって上記テープ材料の形状に影響を及ぼす、実施形態１０に記載の焼結システム。
実施形態１４
上記焼結ステーションの上記出口及び上記入口は、１つの略水平な平面内にあり、従って、上記焼結ステーションの上記出口と上記入口との間に画定される、水平面に対する角度は、１０°未満となり、これにより、上記チャネルに対するガスの流れが少なくとも部分的に制御される、実施形態１０に記載の焼結システム。
実施形態１５
上記焼結ステーションは更に、上記チャネルの下側表面を画定する、上向きチャネル表面と、上記チャネルの上側表面を画定する、下向きチャネル表面とを備え、
上記下向きチャネル表面は、上記テープ材料の上側表面付近に位置決めされ、これにより、上記テープ材料の上記上側表面と上記下向きチャネル表面との間の間隙は、０．５インチ（１．２７ｃｍ）未満となり、これによって上記チャネル内のガスの流れが少なくとも部分的に制御される、実施形態１４に記載の焼結システム。
実施形態１６
上記テープ材料は、特に幅が広く、長さが長く、また厚さが薄いものであり、５ミリメートル超の幅、３０センチメートル超の長さ、及び３マイクロメートル～１ミリメートルの厚さを有し、
上記テープの上記無機材料は、多結晶質セラミック材料及び合成鉱物のうちの少なくとも１つである、実施形態１０～１５のいずれか１つに記載の焼結システム。
実施形態１７
セラミックテープを製造するためのプロセスであって、
上記プロセスは：
多結晶質セラミックを含むテープを、上記多結晶質セラミックの粒子を熱源に曝露して上記粒子間の焼結を誘発することにより、上記多結晶質セラミックの多孔率が２０体積％未満となるまで焼結するステップ
を含み、
上記テープは特に薄型であり、上記テープの厚さは５００μｍ未満であり、これにより、熱浸透による迅速な焼結を促進し、
上記テープは、幅が少なくとも５ｍｍ、及び長さが少なくとも３００ｃｍである、プロセス。
実施形態１８
上記焼結するステップ中に上記テープに正の長さ方向の張力を印加するステップを更に含む、実施形態１７に記載のプロセス。
実施形態１９
上記焼結するステップ中に、上記テープを、上記熱源に向かって、及びその後上記熱源から離すように、移動させるステップを更に含む、実施形態１７に記載のプロセス。
実施形態２０
上記焼結するステップの時間量は特に短く、合計２時間未満であり、これにより、上記セラミックテープ内での小さな粒体サイズの維持が補助される、実施形態１７～１９のいずれか１つに記載のプロセス。
実施形態２１
上記焼結するステップの合計時間は１時間未満であり、
上記焼結するステップ後の上記多結晶質セラミックの密度は、体積で９５％超の密度である、実施形態２０に記載のプロセス。
実施形態２２
上記テープは、上記焼結するステップの後、閉鎖された細孔を備える、実施形態２０に記載のプロセス。
実施形態２３
上記テープは、上記焼結するステップ中に気化する揮発性成分を含み、上記揮発性成分は無機性であり、
上記テープは、上記焼結するステップの後に比べて、上記焼結するステップの前に、上記揮発性成分を少なくとも１体積％多く含む、実施形態１７に記載のプロセス。
実施形態２４
テープであって、
上記テープは：
互いに対して焼結された無機材料の粒体を含む本体であって、上記本体は、第１の主表面と第２の主表面との間に延在する、本体
を備え、
上記本体は、上記第１の主表面と上記第２の主表面との間の距離として定義される厚さ、上記厚さに対して垂直な上記第１の主表面の第１の寸法として定義される幅、並びに上記厚さ及び上記幅の両方に対して垂直な上記第１の主表面の第２の寸法として定義される長さを有し、
上記テープは長く、約３００ｃｍ以上の長さを有し、
上記テープは薄く、約３μｍ～約１ｍｍの厚さを有し、
上記テープは特に幅が広く、約５ｍｍ以上の幅を有する、テープ。
実施形態２５
上記テープの幾何学的一貫性は：
長さ方向において１ｍ離間した複数の場所で測定した場合の上記テープの幅の差は、１００μｍ未満であり；
上記テープの幅方向の中央に沿った、長さ方向において１ｍ離間した複数の場所で測定した場合の、上記テープの厚さの差は、１０μｍ未満である
というものである、実施形態２４に記載のテープ。
実施形態２６
上記テープは平坦であるか、又は平坦化でき、従って、平行な平坦表面の間で押圧された長さ１０ｃｍの上記テープは、破断することなく、上記平行な平坦表面と接触するよう、及び／又は上記平行な平坦表面との接触から０．０５ｍｍ以内となるように平坦化される、実施形態２４に記載のテープ。
実施形態２７
上記平行な平坦表面と接触するよう、及び／又は上記平行な平坦表面との接触から０．０５ｍｍ以内となるように平坦化された場合、上記テープは、上記テープのヤング率の１％以下の最大面内応力を示す、実施形態２６に記載のテープ。
実施形態２８
上記テープの上記第１の主表面及び上記第２の主表面は、粒体プロファイルを有し、
上記粒体はセラミックであり、
上記セラミックの少なくともいくつかの独立した粒体は、中間の非晶質材料がほとんど又は全く存在しない状態で、互いに隣接し、従って２つの隣接する粒体の間の非晶質材料の厚さは５ｎｍ未満となる、実施形態２４に記載のテープ。
実施形態２９
上記本体は、体積で１０％未満の多孔率を有する、実施形態２４に記載のテープ。
実施形態３０
上記本体は、閉鎖された細孔を有する、実施形態２９に記載のテープ。
実施形態３１
上記粒体はリチウムを含み、上記本体は、５×１０－５Ｓ／ｃｍ超のイオン伝導度を有する、実施形態２９に記載のテープ。
実施形態３２
上記本体は、５μｍ以下という特に微細な粒体サイズを有する、実施形態２４に記載のテープ。
実施形態３３
上記テープは、上記本体の上記第１の主表面に連結された導電性金属を更に備える、実施形態２４に記載のテープ。
実施形態３４
上記本体は、反復パターンのビアを備え、
上記導電性金属は反復パターンで配設される、実施形態３３に記載のテープ。
実施形態３５
上記第１の主表面及び上記第２の主表面は、粒体プロファイルを有し、
上記テープは、上記第１の主表面の上記粒体プロファイルの上に重なるコーティングを更に備え、
上記コーティングの外向き表面は、上記第１の表面の上記粒体プロファイルより粗度が低く、
上記第１の主表面に連結された上記導電性金属は、上記コーティングの上記外向き表面への結合を介して連結される、実施形態３３に記載のテープ。
実施形態３６
上記無機材料は、９００℃超の温度において１２．５ポアズの粘度を有する、実施形態２４に記載のテープ。
実施形態３７
実施形態２４～３６のいずれか１つに記載のテープのロールであって、
上記テープは、上記テープ自体の周りに巻かれて上記テープ自体の上に重なり、３０ｃｍ未満の半径まで曲げられる、ロール。
実施形態３８
実施形態２４～３６のいずれか１つに記載のテープから切断された、複数のシート。
実施形態３９
テープであって、
上記テープは：
互いに対して焼結されたセラミック粒体を含む本体であって、上記本体は、第１の主表面と第２の主表面との間に延在する、本体
を備え、
上記本体は、上記第１の主表面と上記第２の主表面との間の距離として定義される厚さ、上記厚さに対して垂直な上記第１の主表面の第１の寸法として定義される幅、並びに上記厚さ及び上記幅の両方に対して垂直な上記第１の主表面の第２の寸法として定義される長さを有し；
上記テープは薄く、約３μｍ～約１ｍｍの厚さを有し；
上記テープの上記第１の主表面及び上記第２の主表面は、粒体プロファイルを有し、
上記セラミックの少なくともいくつかの独立した粒体は、中間の非晶質材料がほとんど又は全く存在しない状態で、互いに隣接し、従って２つの隣接する粒体の間の非晶質材料の厚さは５ｎｍ未満となる、テープ。
実施形態４０
テープであって、
上記テープは：
互いに対して焼結されたセラミック粒体を含む本体であって、上記本体は、第１の主表面と第２の主表面との間に延在する、本体
を備え、
上記本体は、上記第１の主表面と上記第２の主表面との間の距離として定義される厚さ、上記厚さに対して垂直な上記第１の主表面の第１の寸法として定義される幅、並びに上記厚さ及び上記幅の両方に対して垂直な上記第１の主表面の第２の寸法として定義される長さを有し；
上記テープは薄く、約３μｍ～約１ｍｍの厚さを有し；
上記テープの上記第１の主表面及び上記第２の主表面は、粒体プロファイルを有し；ここでは
上記粒体はリチウムを含み、上記本体は、５×１０－５Ｓ／ｃｍ超のイオン伝導度を有する、テープ。
実施形態４１
ソリッドステートバッテリ用に構成された材料のシートであって、
互いに焼結されたセラミック粒子を含む本体であって、前記粒体がリチウム、ランタン、ジルコニウムおよび酸素を含み、前記本体の重量の９５％超が立方晶リチウムガーネット結晶からなるものであり、
前記本体の第１の主面と第２の主面の間の厚さは３μｍ～５０μｍの範囲であり、前記本体の幅は５ｍｍ以上であり、
前記本体の前記第１の主面及び前記第２の主面は、研磨されていない粒体プロファイルを有し、前記粒体プロファイルは、各粒体間の境界における前記第１の主面及び前記第２の主面の凹状部分に対して、２５ｎｍ～１５０μｍの高さを有する前記第１の主面及び前記第２の主面から外向きに突出する粒体を含み、
前記互いに焼結された粒体の平均粒体サイズが３μｍ以下であり、かつ前記本体はイオン伝導度が１×１０－４Ｓ／ｃｍより大きいことを特徴とする、シート。
実施形態４２
前記本体は、閉鎖された多孔質を有する、実施形態４１に記載のシート。
実施形態４３
前記本体が、体積で１０％未満の多孔率を有する、実施形態４１に記載のシート。
実施形態４４
前記本体は、２３℃で前記本体を剛性のある平行な２つの面の間で押圧することにより、前記本体が平坦面に重なるか、平坦面から０．０５ｍｍ以内の距離となるように、破断することなく平坦化されている、実施形態４１に記載のシート。
実施形態４５
前記粒体がアルミニウムをさらに含む、実施形態４１に記載のシート。
実施形態４６
前記本体は、少なくとも１０ｍの長さを有する、実施形態４１に記載のシート。
実施形態４７
スプールに巻き付けられた、実施形態４６に記載のシートのロール。
７ 真空孔
８ 軸方向溝
１０ システム
１２ 分離システム
１２Ａ 分離システム
１４ 処理方向
１４Ａ 処理方向
１５ センサ
１６ ソース
１６Ａ ソースリール
１７ 第１の張力ゾーン
１８ 連続テープ材料、連続テープ
１９ 第２の張力ゾーン
２０ 素地テープ材料、素地テープ、自立型素地テープ
２０Ａ 素地テープ、素地テープ材料
２１ 荷重コントローラ
２２ キャリアウェブ、裏張り層
２３ アイドルローラ
２４ キャリアウェブ除去ステーション
２５ 真空ドラム
２６ 取り込み用リール
２７ 駆動モータ入力
２８ 張力遮断器
２９ 軸受ハウジング
３０ 剥離器
３１ 先端
３２ 張力制御システム
３２Ａ 張力制御システム
３３ 超低張力ダンサー
３４ 結合剤除去ステーション
３４Ａ 結合剤除去ステーション
３６ 非結合テープ、非結合テープ材料
３６Ｂ 非結合テープ、焼結されていないテープ
３８ 焼結ステーション
３８Ａ 焼結ステーション
３８Ｂ 焼結ステーション
４０ 焼結済みテープ材料、テープ、焼結済みテープ
４０Ｂ 最終焼結済みテープ、焼結済みテープ、焼結済み部分
４２ 取り込みシステム
４２Ａ 取り込みシステム
４４ 取り込み用リール、リール
４４Ａ 取り込み用リール
４６ 層間支持材料、支持材料
４８ リール
５０ 支持された焼結済みテープ材料のロール又はスプール、ロール化済み焼結済み材料
１００ 焼結炉
１０２ 断熱ハウジング
１０４ チャネル、焼結用チャネル
１０４Ｂ チャネル、焼結ステーションチャネル
１０６ 入口開口
１０６Ｂ 入口
１０８ 出口開口
１０８Ｂ 出口
１１０ 結合剤バーンアウト炉
１１２ 断熱ハウジング
１１４ チャネル、結合剤バーンアウト炉チャネル
１１６ 開口、入口、入口開口、結合剤バーンアウト炉入口
１１６Ａ 入口開口
１１８ 開口、出口、出口開口、結合剤バーンアウト炉出口
１２０ 上向き表面、表面
１２２ 下向き表面、表面
１２４ 上側表面
１２６ 下側表面
１３０ 縁部、左側縁部
１３２ 縁部、右側縁部
１４０ 加熱素子
１４２ 制御システム
１４４ 温度センサ
１６０ 温度プロファイル
１６２ 第１のセクション
１６４ 第２のセクション
１６６ 第３のセクション
１７０ 温度プロファイル
１７２ ゾーン
１８０ 炉
１８２ 炉、第２の炉
１８４ 部分焼結済みテープ
１８６ 張力制御システム
１９０ 温度プロファイル
１９２ 温度プロファイル
２００ 高スループット焼結システム、システム
８１０ 積層構成
８１２ セラミックシート
８１４ ビア
８１５ 金属層
１０００ 焼結済み物品
１０１０ 第１の主表面
１０２０ 第２の主表面
１０３０ 本体
１０３２ 境界
１０３４ 粒体
１０４０ 小面
１１００ コア
１２００ 焼結済み物品、ロール化済み焼結済み物品
１２２０ 直径
１２３０ 側壁幅
１２４０ コア１１００の直径
１２９９ 中間層先行物
１３００ 中間層
１３２５ 溝
１３５０ 金属ベース層
１３７５ シード層
１４００ 半導体デバイス、チップ
１４０１ 構成部品
１４０５ レンズ
１４５０ リード
１４７５ 燐光体材料、燐光体
１４８０ 反射材
１４８５ 容積
１４９０ 孔
１４９９ キャリア又は仮基板
１５００ 基板
１５００Ａ システム
１５０１ アパーチャ
１５０２Ａ リーダ
１５０４Ａ 端部セクション
１５０６Ａ 前端セクション
１５０８Ａ 第２の端部、下流端部
１５１０ 第１の主表面
１５１０Ａ 接着材料、接着剤
１５１２Ａ 重なりセクション
１５２０ 第２の主表面
１５３０ 本体
１５４０ 小面
１６００Ｂ システム
１６０２Ｂ 曲げシステム
１６０４Ｂ 上向きの凸状曲面
１６０６Ｂ テープ部分
１６０８Ｂ チューブ
１６１０Ｂ 部品、インサート
１６１２Ｂ 下向きの凹状曲面
１６１４Ｂ インサート
１６２０Ｂ 湾曲セクション
１６２２Ｂ 湾曲セクション
１６２４Ｂ 湾曲セクション
１６３０Ｂ 気体軸受
１６３２Ｂ ガス供給チャネル
１６４０Ｂ テープ３６Ｂの一部分
１６４２Ｂ ローラ
１６４４Ｂ 幅横断方向の屈曲
１６５０Ｂ 上側ローラ
１６５２Ｂ 下側ローラ
１６６０Ｂ フリーループセグメント
１６６２Ｂ 支持体
１６８０Ｂ 荷重付きダンサー
１９９９ パッケージ先行物
２０００ パッケージ
２００１ セグメント
５１２０ アクティブヒータ
５１２０Ａ 加熱ゾーン
５１２０Ｂ 加熱ゾーン
５１２０Ｃ 加熱ゾーン
５１２０Ｄ 加熱ゾーン
５１２６ 壁部
５１２８ 通路、開口
５１３０ 入口開口
５１３２ 出口開口

Claims (1)

  1. 焼結準備のためのテープ分離システムであって、
    上記システムは：
    素地テープ及び上記素地テープを支持するキャリアウェブを備える、テープ材料のソースであって、上記素地テープは、結合剤中に、無機材料の粒体を含む、テープ材料のソース；
    上記キャリアウェブを巻き戻し方向に配向し、上記素地テープを上記巻き戻し方向とは異なる下流処理方向に配向するための、剥離器；及び
    上記テープ材料を上記ソースから受承し、上記テープ材料を上記剥離器へと搬送するよう、位置決め及び構成された、真空ドラム
    を備え、
    上記真空ドラムは、上記キャリアウェブへの張力の印加を促進するために上記キャリアウェブに吸引力を印加するための孔を備え、
    断面積あたりの力としての上記キャリアウェブの張力は、上記テープ材料が上記真空ドラムから上記剥離器へと搬送される際の上記素地テープの張力より高く、これにより、上記素地テープを上記キャリアウェブから分離する間の、上記素地テープの変形が軽減される、テープ分離システム。
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