JP5450059B2 - マグネトロン用ステムおよびそれを用いたマグネトロン並びにマグネトロン用ステムの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子レンジ等のマイクロ波加熱機器に用いられるマグネトロン用ステム等のマグネトロンに用いられるセラミックス部品およびそれを用いたマグネトロン並びにその製造方法に関する。

従来、マグネトロンの陰極支持部に用いるステムとして、図１に示すものが知られている（特公平４−７５６１８号公報（特許文献１））。図中、符号１はセラミックスからなるステム本体部で、このステム本体部１には両端面間に貫通する貫通孔２が形成されている。ステム本体部１の両方の側面には座金接合面３が形成され、且つ一方の側面には座金接合面３の周囲に段差をもたせてエンベローブ接合面４が形成されている。ステム本体部１の貫通孔２には陰極支持棒としてリード部５，６が挿通され、これらリード部５，６と、ステム本体部１の座金接合面３にろう付けにより接合した座金７，７とは、ろう付けを施して接合封着されている。なお、リード部５，６は高温下で使用されるため高温強度にすぐれたＭｏで形成されている。ステム本体部１のエンベロープ接合面４には、金属エンベロープ８がろう付けにより接合封着してある。前記ステム本体部１の座金接合面３とエンベロープ接合面４とには、それぞれメタライズ層９および１０が形成され、座金７および金属エンベロープ８がろう付けされている。

また、リード部５，６と座金７との接合部はステム本体部１の外気に対する封止部となる。このため、リード部５，６と座金７との接合部には、ろう材ののりを良くし接合封着性を高めるために、メタライズ層９および１０の表面にＮｉメッキが施されている。なお、図中、符号１１は陰極フイラメント、符号１２，１３は陰極フイラメント１１をリード部５，６に保持するエンドシールドである。

従来、ステム本体部１にはアルミナ焼結体、メタライズ層９にはＭｏ単独のメタライズ層が用いられていた。しかし、Ｍｏメタライズ層はＮｉメッキとの接合強度が弱いことから、近年はＭｏ−Ｍｎ系メタライズ層が用いられている（特開２００２−５６７８３号公報（特許文献２））。これによりメタライズ層とＮｉメッキの接合強度が高くなり、さらにＮｉメッキ層と座金との接合強度、機密性が高くなるため封止効果が向上している。

前述のように、Ｍｏ−Ｍｎ系メタライズ層を形成すると、Ｍｏメタライズ層を形成する場合に比べて接合強度は向上する。しかし、Ｍｏ−Ｍｎ系メタライズ層を形成するメタライズ工程はＭｏメタライズ層を形成する場合に比べて煩雑になるため、歩留まりという点では十分改善されていなかった。また、Ｍｏ−Ｍｎ系メタライズ層と座金との接合性を向上させるにはＭｏ−Ｍｎ系メタライズ層へのＮｉメッキが必須であったが、メッキの歩留まりについても十分改善されていなかった。

特許文献１：特公平４−７５６１８号公報
特許文献２：特開２００２−５６７８３号公報

[発明の開示]
本発明は、メタライズ層の接合強度が高いマグネトロン用ステムを提供することを目的とする。また、本発明は、歩留まりが大幅に向上するマグネトロン用ステムの製造方法を提供することを目的とする。

本発明のマグネトロン用ステムは、アルミナ焼結体からなるセラミックス本体部と、このセラミックス本体部の一部の表面上に設けられたＭｏ−Ｍｎメタライズ層とを有するマグネトロン用ステムにおいて、前記セラミックス本体部は、Ｍｎを含む粒界相を有しＭｎ含有量が１〜５質量％のアルミナ焼結体であり、前記セラミックス本体部と前記Ｍｏ−Ｍｎメタライズ層との間にＭｎリッチ相を具備し、前記メタライズ層の接合強度が３９２Ｎ／ｃｍ（４０ｋｇｆ／ｃｍ）以上であることを特徴とするものである。

前記Ｍｎリッチ相は平均厚さ２〜１５μｍであることが好ましい。Ｍｎリッチ相はガラス相を主相とすることが好ましい。

前記メタライズ層の接合強度は、好ましくは５８８Ｎ／ｃｍ（６０ｋｇｆ／ｃｍ）以上である。

前記セラミックス本体部のうち前記メタライズ層が形成されるメタライズ層形成部は表面粗さＲａが０．１μｍ以上であることが好ましい。前記セラミックス本体部のうち前記メタライズ層が形成されるメタライズ層形成部は表面粗さＲａが０．４〜３．０μｍであることが好ましい。セラミックス本体部のうち前記メタライズ層が形成されるメタライズ層形成部は、焼結上がり面であることが好ましい。前記アルミナ焼結体の色がＸＹＺ色度図においてｘ＝０．４４０±０．０２０、ｙ＝０．３５０±０．０２０の範囲内であることが好ましい。

また、本発明のマグネトロンは、上記マグネトロン用ステムを用いたことを特徴とするものである。

さらに、本発明のマグネトロン用ステムの製造方法は、アルミナ焼結体からなるセラミックス本体部と、このセラミックス本体部上に形成されたメタライズ層とを有するマグネトロン用ステムの製造方法において、Ｍｎを含む粒界相を有しＭｎ含有量が１〜５質量％のアルミナ焼結体からなるセラミックス本体部を用意する工程と、Ｍｏ−Ｍｎ系ペーストを前記セラミックス本体部の一部に塗布し、還元雰囲気中１３５０〜１５００℃で焼成することにより、接合強度が３９２Ｎ／ｃｍ（４０ｋｇｆ／ｃｍ）以上のメタライズ層を形成する工程と、を具備することを特徴とするものである。

前記メタライズ層を形成する工程は、前記Ｍｏ−Ｍｎ系ペーストを前記セラミックス本体部の一部に塗布した後、４０〜１２０℃で乾燥させた後、還元雰囲気中１３５０〜１５００℃で焼成することが好ましい。

前記メタライズ層を形成する工程は、前記セラミックス本体部の色が変化するまで行うことが好ましい。前記変化した後のセラミックス本体部の色がＸＹＺ色度図においてｘ＝０．４４０±０．０２０、ｙ＝０．３５０±０．０２０の範囲内であることが好ましい。前記メタライズ層を形成する工程は、前記セラミックス本体部の色がＸＹＺ色度図において、ｘ＝０．４４０±０．０２０、ｙ＝０．３５０±０．０２０の範囲内になるまで焼成することが好ましい。

前記メタライズ層を形成する工程は、還元性雰囲気ガスの流量が１００リットル／分以上であることが好ましい。前記セラミックス本体部を構成するアルミナ焼結体の粒界相はガラス相であることが好ましい。

前記Ｍｏ−Ｍｎ系ペーストは、平均粒径０．５〜１０μｍのＭｏ粉末と平均粒径０．５〜１０μｍのＭｎ粉末とのそれぞれについて４０時間以上の解砕処理を施した後、バインダーと混合して調製されたものであることが好ましい。Ｍｏ−Ｍｎ系ペーストは平均粒径０．５〜１．０μｍのＭｏ粉末と平均粒径１．３μｍ以上のＭｏ粉末とを混合したＭｏ粉末と、Ｍｎ粉末と、バインダーとを混合して調製されたものであることが好ましい。

前記メタライズ層を形成する工程の後、リード部を挿入する工程またはメタライズ層上にＮｉメッキを施す工程の少なくとも一方を有することが好ましい。前記Ｎｉメッキを施す工程は、マグネトロン用ステムと金属製ダミー部材とを混合してバレル式電解メッキ法を行うことが好ましい。前記セラミックス本体部はステム本体部であり、このセラミックス本体部と前記メタライズ層との間にはガラス相からなる析出層が形成されていることが好ましい。前記メタライズ層を形成する工程は、焼成する際に還元性雰囲気を循環させることが好ましい。

［発明の効果］
本発明によれば、メタライズ層の接合強度が向上し、マグネトロン用セラミックス部品の信頼性が向上する。また、本発明によれば、マグネトロン用ステム等のマグネトロン用セラミックス部品の歩留まりが大幅に向上する。

本発明のマグネトロン用セラミックス部品とは図１に示したマグネトロン用ステム以外にも、マグネトロンの陰極の先端部等に用いられるリング形状の絶縁性封着部材にも適用できる。つまり、マグネトロンの陰極支持部において金属部材との絶縁性を保ちかつメタライズ層を利用して封着し気密性を維持するための部材であればリング形状、ステム形状など様々な部材に適用可能である。

本発明のマグネトロン用セラミックス部品の製造方法は、アルミナ焼結体からなるセラミックス本体部、本体部上に形成されたメタライズ層を有するマグネトロン用セラミックス部品の製造方法において、Ｍｎを含む粒界相を含有するアルミナ焼結体からなる本体部を用意する工程、Ｍｏ−Ｍｎ系ペーストを前記本体部の一部に塗布し、還元雰囲気中１３５０〜１５００℃で焼成することによりメタライズ層を形成する工程、を具備することを特徴とするものである。また、Ｍｏ−Ｍｎ系ペースト塗布後、４０〜１２０℃で乾燥させる工程を行うことも有効である。

（セラミックス本体部を用意する工程）
はじめに、Ｍｎを含む粒界相を有するアルミナ焼結体からなるセラミックス本体部を用意する工程を行う。

本発明で用いられるセラミックス本体部は、Ｍｎを含有するアルミナ焼結体からなる。アルミナ焼結体のＭｎの含有量は、好ましくは１〜５質量％、さらに好ましくは１．５〜３．５質量％である。アルミナ焼結体は、Ｍｎを含有することにより、焼結性が向上すると共にメタライズ層との濡れ性が良くなるのでＭｏ−Ｍｎメタライズ層との接合強度が向上する。Ｍｎ含有量が１質量％未満では、組織が緻密化せず、Ｍｏ−Ｍｎメタライズ層との接合強度が十分に向上しないおそれがある。一方、５質量％を越えるとアルミナ焼結体を緻密化できないおそれがある。

Ｍｎを含有するアルミナ焼結体は茶色に着色している。この茶色のアルミナ焼結体は後述のメタライズ工程においてピンク色に変色するため、メタライズ工程の完了度合いを目視により確認することができる点でも好ましい。

Ｍｎを含有するアルミナ焼結体は、アルミナ（酸化アルミニウム）粉末と、酸化マンガン、炭酸マンガン等のＭｎ化合物とを混合し、成形、焼結することにより得られる。なお、リード部を挿通するための穴やメタライズ層を形成するための凸部（段差）は、焼成後に形成するには研削等の工程が必要となり、製造性が悪くなるため、成形の際に設けておいた方がよい。

また、Ｍｎを含有するアルミナ焼結体は、特定の焼結助剤を配合してから焼成することにより、アルミナ焼結体中にガラス相からなる粒界相を形成することができる。粒界相がガラス相であると後述のメタライズ層形成時の焼成工程においてガラス相が表面に析出し易くなるため好ましい。

本発明で用いられる焼結助剤としては、酸化珪素（ＳｉＯ_２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）等が挙げられる。焼結助剤は、アルミナ焼結体中で、Ｓｉ、ＭｇおよびＣａの少なくとも１種が金属元素単体換算で合計１〜１０質量％含有されるように配合することが好ましい。

添加した焼結助剤はＭｎ化合物と反応し、アルミナ焼結体中にＭｎＯ−ＳｉＯ_２−ＭｇＯ、ＭｎＯ−ＳｉＯ_２、ＭｎＯ−ＭｇＯ等のガラス相からなる粒界相を形成する。アルミナ焼結体はこの粒界相により緻密化される。また、アルミナ焼結体中のガラス相は、Ｍｏ−Ｍｎメタライズ層を焼成する際にＭｏ−Ｍｎメタライズ層の空隙に入り込んでいきメタライズ層を強化する。このため、アルミナ焼結体中にガラス相からなる粒界相が形成されると、アルミナ焼結体からなるセラミックス本体部とＭｏ−Ｍｎメタライズ層との接合強度が向上する。本発明で用いられるアルミナ焼結体は、アルミナ焼結体中にＭｎが含有されているため元々Ｍｏ−Ｍｎメタライズ層とのなじみが良いが、焼結助剤を配合してアルミナ焼結体中にガラス相からなる粒界相を形成することにより、Ｍｏ−Ｍｎメタライズ層とのなじみをより良くすることができる。

なお、アルミナ焼結体の粒界相がガラス相であるか否かはＸ線回折により確認することができる。具体的にはガラス相は結晶性を有さないため、Ｘ線回折を行った粒界相にピークが検出されない場合は、粒界相がガラス相であることが分かる。

セラミックス本体部のサイズと形状は特に限定されないが、例えばステムに用いる場合は直径１０〜２０ｍｍ、長さ７〜１５ｍｍ程度の円柱形状のものが挙げられる。また、セラミックス本体部がリング形状のセラミックス部材である場合は、外径１０〜２０ｍｍ、高さ５〜２０ｍｍ、肉厚は０．８〜３ｍｍ程度が好ましい。肉厚は求められる絶縁性により適宜設定する。

アルミナ焼結体からなるセラミックス本体部の表面のうち、メタライズ層が設けられるメタライズ層形成部は、ダイヤモンド砥石を用いた機械研磨を行った面であってもよいし、焼成後に研磨を施さない研磨レス面（焼結上がり面）であっても良い。

すなわち、従来、メタライズ層の接合強度を上げるためにアルミナ焼結体の表面を機械研磨し表面粗さＲａを０．１μｍ未満の平坦面に研磨加工していたが、本発明のアルミナ焼結体およびメタライズ層は接合強度が十分に高く、機械研磨の必要がないからである。このように本発明のアルミナ焼結体とメタライズ層との接合強度が高い理由は、アルミナ焼結体およびメタライズ層がいずれもＭｎを含み、アルミナ焼結体中の粒界相がメタライズ層中に析出して、アルミナ焼結体とメタライズ層との界面にＭｎを多く含んだＭｎリッチ相を形成することによると考えられる。

このため、セラミックス本体部のメタライズ層形成部は、表面粗さＲａ（中心線平均粗さ）を、通常０．１μｍ以上、好ましくは０．４〜３．０μｍのように粗いままとすることができる。

メタライズ層形成部は、一般的に表面粗さが小さいほどメタライズ層との接合強度が高くなるが、本発明では表面粗さＲａが上記範囲内のように粗い場合であってもメタライズ層との接合強度が十分に高いため、機械研磨を施さなくて済み、製造コストの低減を図ることができる。なお、本発明では、ばり取りのためのバレル研磨は施しても良い。

（メタライズ層を形成する工程）
次に、Ｍｏ−Ｍｎ系ペーストを前記セラミックス本体部の一部に塗布し、４０〜１２０℃で乾燥させた後、１３５０〜１５００℃で焼成することによりメタライズ層を形成する工程を行う。メタライズ層を形成する場所は任意であり、通電させたい箇所、Ｎｉメッキ等を介して封着したい箇所などを適宜選択する。

Ｍｏ−Ｍｎ系ペーストはＭｏ粉末とＭｎ粉末と有機バインダーとを混合したものである。本発明で用いられる有機バインダーとしては乾燥工程や焼成工程により焼失するものであればよく特に限定されるものではない。Ｍｎ粉末はＭｎ単体の粉末であってもよいしＭｎＯ等のＭｎ化合物粉末であってもよい。有機バインダーの好ましい一例としてはエチルセルロースが挙げられる。

Ｍｏ−Ｍｎ系ペーストの調製は、平均粒径０．５〜１０μｍのＭｏ粉末と平均粒径０．５〜１０μｍのＭｎ粉末とのそれぞれについて４０時間以上の解砕処理を施した後、バインダーと混合して調製されたものであることが好ましい。Ｍｏ−Ｍｎ系ペーストにおけるＭｏとＭｎの比率はＭｏとＭｎの合計を１００質量％としたときＭｎが４〜１２質量％、好ましくは６〜８質量％である。Ｍｏ−Ｍｎ系ペーストを調整する一連の工程は窒素等の不活性雰囲気で行うことが好ましい。特にＭｎは活性な金属であるので不活性雰囲気中で処理することが好ましい。

一般的にＭｏ−Ｍｎメタライズ層を形成するとメタライズ層に空隙が形成され易い。この空隙は有機バインダーが焼失する際に形成される隙間が主であり、Ｍｏ粉末およびＭｎ粉末の粒径が大きいと隙間が大きくなり易い。従って、メタライズ層に空隙を形成させないためには、微細で均一なＭｏ粉末、Ｍｎ粉末を用意することが必要である。

本発明では、メタライズ層に空隙を形成させないため、平均粒径０．５〜１０μｍのＭｏ粉末と平均粒径０．５〜１０μｍのＭｎ粉末とのそれぞれについて４０時間以上の解砕処理して得られたＭｏ粉末およびＭｎ粉末を用いることが好ましい。Ｍｏ粉末とＭｎ粉末とを別々に解砕することにより、より均一な粉末にすることができる。

解砕時間は４０時間以上のように長時間とすることが好ましい。この理由は、Ｍｏは比重が重く硬い金属であることから短時間で解砕しようとすると解砕機への負荷が大きく、解砕機の寿命を低下させることになり、返って製造コストを増大させるからである。また、Ｍｎは活性な金属であることから、短時間で細かく解砕しようとすると発火のおそれがあるからである。解砕時間の上限は特に限定されるものではないが、あまり時間が長いと製造時間が長くなるので１００時間以下が好ましい。

解砕処理のより好ましい態様は、Ｍｏ粉末およびＭｎ粉末としてそれぞれ平均粒径が１〜４μｍのものを用い、別々に６０〜８０時間解砕することである。解砕方法は乾式、湿式どちらでも良いが湿式の方がＭｎの発火特性を抑制できるため好ましい。解砕後のＭｏ粉末およびＭｎ粉末は乾燥することが好ましい。解砕処理にはアルミナボール等の硬質メディアを使って行っても良い。解砕処理は、解砕後のＭｏ粉末およびＭｎ粉末の平均粒径がそれぞれ０．２〜２．０μｍ程度になるまで行うことが好ましい。

また、Ｍｏ粉末として、平均粒径０．５〜１．０μｍのＭｏ粉末と平均粒径１．３μｍ以上のＭｏ粉末との２種類のＭｏ粉末を用いる方法も有効である。平均粒径の異なる２種類の粉末を用いることによりＭｏ粒子同士の隙間（粒界の隙間）を小さくできるため、樹脂バインダーが焼失した際の隙間も小さくできる。また、Ｍｎ成分がガラス相となりＭｏ粒子同士の隙間に入り込みメタライズ層を強化することができる。なお、平均粒径の異なる２種類のＭｏ粉末を用いる場合、混合したＭｏ粉末が平均粒径０．７〜２．０μｍになるように混合する。解砕処理は、混合後に行っても良いし、行わなくても良い。

平均粒径０．５〜１．０μｍのＭｏ粉末と平均粒径１．３μｍ以上のＭｏ粉末との２種類のＭｏ粉末を用いる場合、解砕処理したＭｏ粉末を篩い分けして平均粒径０．５〜１．０μｍと平均粒径１．３μｍ以上の２種類のＭｏ粉末を調製しても良い。

Ｍｏ粉末およびＭｎ粉末の解砕処理の後、Ｍｏ粉末とＭｎ粉末を所定量量り取り有機バインダーと混合する。Ｍｏ粉末とＭｎ粉末と有機バインダーとの混合方法としては、容器に入れて混合した後、三本ロール等の負荷の高い混合方法を用いることが好ましい。有機バインダーとの混合は１０〜３０時間混合することが好ましい。

このように調製したＭｏ−Ｍｎ系ペーストは、Ｍｏ粉末とＭｎ粉末が均一に混合され、さらには適度な粘性を有していることからセラミックス本体部に塗布しても流れ落ちるといった不具合が発生し難い。このため、表面に加え裏面にペーストを塗布してもペーストが流れ落ちないので、一度の乾燥工程ですべてのメタライズ層を乾燥させることができる。

Ｍｏ−Ｍｎ系ペーストの塗布は、スクリーン印刷法を用いると量産性が上がるため好ましい。Ｍｏ−Ｍｎ系ペーストの塗布厚さは１０〜４０μｍが好ましい。塗布厚さが１０μｍ未満であるとメタライズ層形成後、Ｍｏ層の厚さにバラツキができ接合強度を低下させるおそれがある。一方、４０μｍを越えると所定値以上の接合強度の向上がみられず、経済的でない。

乾燥工程での乾燥温度は、通常４０〜１２０℃、好ましくは５０〜１００℃、さらに好ましくは５０〜８０℃である。乾燥工程で用いられる乾燥雰囲気としては、大気、不活性雰囲気（窒素、アルゴン等）または還元雰囲気が挙げられる。還元雰囲気のうちでは、水素含有雰囲気が好ましく、より好ましくは水素を１０〜２０ｖｏｌ％含有した不活性ガス（アルゴン、窒素等）である。乾燥時間は５〜３０分、好ましくは１０〜２０分である。乾燥工程を行うとＭｏ−Ｍｎ系ペースト中の不要なバインダーを予め除去できるため、メタライズ層を形成する焼成時にメタライズ層の隙間にガラス相が入り込み易くて好ましい。

なお、乾燥工程を還元雰囲気中で行うことにより、アルミナ焼結体およびＭｏ−Ｍｎペースト中のＭｎ酸化物が還元される。Ｍｎ酸化物が還元されると、焼成工程において、Ｍｎと、他の酸化物、例えばＳｉＯ_２、ＭｇＯ等の焼結助剤とでガラス相を形成する反応が顕著になり、メタライズ層中の空隙にガラス相が入り込み易くなる。この結果、メタライズ層の接合強度が向上するため好ましい。

乾燥工程後は、焼成工程を行う。焼成温度は１３５０〜１５５０℃、好ましくは１４００〜１４８０℃である。焼成時間は３０分〜５時間の範囲内が好ましい。雰囲気としては還元性雰囲気が用いられる。

焼成時間は好ましくは１時間以上である。１時間以上焼成すると、アルミナ焼結体中のガラス相がアルミナ焼結体の表面に均一に析出してなる析出層が形成され易いため好ましい。ガラス相からなる析出層はアルミナ焼結体の表面とＭｏ−Ｍｎメタライズ層との間に析出するとともに、メタライズ層の空隙に入り込んで空隙を少なくするため、メタライズ層が緻密化され、アルミナ焼結体からなるセラミックス本体部と、メタライズ層との接合強度が向上する。

メタライズ層の厚さは平均値が、通常１０〜１００μｍ、好ましくは２０〜５０μｍである。１０μｍ未満であると接合強度が不十分となりやすい。１００μｍを超えるとメタライズ層の隙間にガラス相の析出がいきわたり難くなるので接合強度のバラツキが大きくなりやすい。

本発明ではアルミナ焼結体とＭｏメタライズ層の両方がＭｎ成分を含有しているため、ガラス相がアルミナ焼結体表面に析出する際にＭｏメタライズ層中のＭｎを取込み、Ｍｎを多く含んだガラス質のＭｎリッチ相を形成することができる。Ｍｎを多く含む相を形成することにより、アルミナ焼結体からなるセラミックス本体部と、Ｍｏメタライズ層との接合強度を向上させることができる。

Ｍｎリッチ相は、アルミナ焼結体とメタライズ層との接合断面をＥＰＭＡを用いた面分析（１０００倍程度の倍率）によりＭｎの分布を調べたときにＭｎの分布が相状に見えることで存在を確認することができる。Ｍｎリッチ相の厚さは平均値で２〜１５μｍが好ましい。２μｍ未満では接合強度の向上が小さく、１５μｍを超えるとガラス相の量が多すぎてメタライズ層の表面の平坦性を損なうおそれがある。メタライズ層の表面の平坦性が損なわれると、メタライズ層の表面のＮｉメッキ層の接合強度にバラツキが出てマグネトロンに組み込んだ際に気密性に悪影響がでる。また、Ｍｎリッチ相の横方向の長さは接合界面一面に連続して存在するのが最も好ましいが、５μｍ以下であれば隙間（Ｍｎの割合が少ない領域）があってもよい。

焼成時には還元性雰囲気を循環させることが好ましい。還元雰囲気で焼成すると主にセラミックス本体部中のガラス質の粒界相が還元される。粒界相に由来する還元された酸素は水素と反応して水になる。焼成雰囲気は１３５０℃以上の高温であるため水は水蒸気となるが、あまり水蒸気が残存するとメタライズ層に悪影響を与える。このため、焼成時には還元性雰囲気を循環させて水蒸気を除去することが好ましい。

還元性雰囲気ガスの流量は、通常１００Ｌ／ｍｉｎ（＝リットル／分）以上、好ましくは１００〜３００Ｌ／ｍｉｎ、さらに好ましくは１３０〜２５０Ｌ／ｍｉｎである。還元性雰囲気ガスの流量が１００Ｌ／ｍｉｎ未満であると還元反応により生じた水蒸気を除去させ難いため好ましくない。一方、上記流量が３００Ｌ／ｍｉｎを超えると供給装置の管理に負荷がかかり、還元性雰囲気とセラミックス本体部の反応にバラツキが生じ易いため好ましくない。

焼成工程を行う焼成炉は連続炉、バッチ炉どちらでもよい。セラミックス本体部を搭載する部材としてはＭｏボードを用いることが好ましい。焼成炉の連続稼動によりメタライズ工程を行う場合は還元性雰囲気ガスの流量管理を行うことが好ましい。

焼成によりメタライズ層が完成するとアルミナ焼結体の色が変化する。例えば、茶色だったものがピンク色に変化する。これはアルミナ焼結体中のＭｎ酸化物が還元されたことを示すものである。Ｍｎ酸化物が還元されると他の焼結助剤と反応して生成したガラス相がメタライズ層の空隙に入り込む効果が得られる。特に焼成工程により高温に晒されるとガラス相がアルミナ焼結体の内部から表面側に析出し、さらに、メタライズ層中メタライズ層中の隙間を埋めるようになる。このように、本発明のアルミナ焼結体は焼成の際に色の変化を伴いメタライズの進行状況が目視により確認できるためメタライズ不良の有無を確認し易い。なお、前述のピンク色は綺麗なピンク色から曇ったピンク色（小豆色）までを含む概念である。

メタライズ層形成後のアルミナ焼結体のピンク色はＸＹＺ色度図において、ｘ＝０．４４０±０．０２０、ｙ＝０．３５０±０．０２０の範囲内であることが好ましい。ＸＹＺ色度図はＣＩＥ（国際照明委員会）にて定められた表色系である。日本ではＪＩＳ−Ｚ−８７０１で規定されている。測定条件についてはＪＩＳ−Ｚ−８７２２に準じた色差計を用いて測定することが好ましい。

メタライズ層形成後のアルミナ焼結体のピンク色がＸＹＺ色度図において、ｘ＝０．４４０±０．０２０、ｙ＝０．３５０±０．０２０の範囲内になっているとメタライズ層の接合強度が向上する。アルミナ焼結体のピンク色の発色は、ガラス相がメタライズ層とアルミナ焼結体の間に析出して析出層を形成することに起因する。ガラス相の析出に伴いマンガン酸化物が還元されマンガン酸化物の酸素量が減るため色が変化するのである。このため、アルミナ焼結体の色の変化をガラス相の析出した度合いを測る目安とすることにより、逆にメタライズの進行度合いを目視的に確認することが可能となる。言い換えると、メタライズ層形成後のアルミナ焼結体の色が、ＸＹＺ色度図において、ｘ＝０．４４０±０．０２０、ｙ＝０．３５０±０．０２０の範囲内になるように焼成することが好ましい。なお、メタライズ工程前のアルミナ焼結体は前述のように茶色であることが好ましくＸＹＺ色度表においてｘ＝０．４５０±０．０２０、ｙ＝０．４００±０．０２０が好ましい。つまり、茶色（ｘ＝０．４５０±０．０２０、ｙ＝０．４００±０．０２０）のアルミナ焼結体をピンク色（ｘ＝０．４４０±０．０２０、ｙ＝０．３５０±０．０２０）になるまで熱処理してメタライズすることが好ましい工程である。

（リード部を挿通する工程）
メタライズ工程が終わった後、セラミックス本体部に、必要に応じてリード部を挿通する工程を行う。リード部はＭｏ等の高融点金属やステンレスからなるものが好ましい。リード部の長さは任意である。なお、マグネトロン用ステムを製造する場合は、リード部の挿通・固定工程を行う。挿通・固定工程とは、リード部の挿通と固定とを順次行う工程を意味する。マグネトロン用ステム以外のものを製造する場合はリード部の挿通・固定工程は無くても良く、必要に応じ後述のメッキ工程を行う。リード部の固定は、Ｎｉメッキ後に行っても良い。

リード部は、セラミックス本体部の穴に挿通した後、ろう材で固定する。ろう材はＡｇ系ろう材が好ましい。Ａｇ系ろう材としては、Ａｇ、Ａｇ−Ｃｕ、Ａｇ−Ｓｎなどが挙げられる。特に好ましいＡｇ系ろう材は、Ａｇを７１〜７３質量％、Ｃｕを２７〜２９質量％含み共晶組成にしたものである。ろう付け温度は通常７００〜９００℃である。電子レンジ等のマグネトロンのステム部は一般的に４００℃以下の温度までしか上昇しないが、耐熱性のマージンを確保するためろう材の融点は７００℃以上のものを用いることが好ましい。

（Ｎｉメッキを施す工程）
リード部を挿通した後は、メタライズ層上にＮｉメッキを施す工程を行う。Ｎｉメッキの厚さは１〜５μｍの範囲が好ましい。

Ｎｉメッキを施す工程をバレル式電解メッキで行うと、マグネトロン用セラミックス部品の量産性を向上させることができるため好ましい。バレル式電解メッキを用いると、回転容器中に電解液とセラミックス部品（例えばリード付きステム）を均一に混合できるため、一度に１０００個以上のセラミックス部品をメッキすることができる。なお、アルミナは絶縁体であるため、セラミックス本体部にはＮｉメッキされない。Ｎｉメッキは、導電体であるメタライズ層やリード部に行われる。

バレル式電解メッキを行う際に、メッキ浴槽中に金属製ダミー部材を混合させると、Ｎｉメッキの歩留まりを向上させることができるため好ましい。

金属製ダミー部材は、メッキ浴槽中に混合することにより電解液の通電性を向上させメッキ効率を上げる金属製の部材である。また、金属製ダミー部材は、クッション代わりになるためセラミックス本体部同士が衝突して破損することを抑制できる。このため、バレル式電解メッキを行う際に金属製ダミー部材を用いると、Ｎｉメッキの歩留まりが向上し、かつＮｉメッキの接合強度も上がる。

金属製ダミー部材の材質としては、たとえば、鉄、ステンレス等の金属単体や合金が挙げられる。

金属製ダミー部材の形状としては、たとえば、図２（ａ）、（ｂ）、図３、図４に示した形状が挙げられる。

図２（ａ）は金属製ダミー部材の一例の正面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に示す金属製ダミー部材の斜視図である。図３は金属製ダミー部材の他の一例の正面図である。図４は金属製ダミー部材のさらに他の一例の正面図である。また、図中、ｄ１はハトメ形状部の外径、ｄ２はダミー部材の本体部内径、Ｌは金属製ダミー部材の長さを示す。

図２（ａ）および図２（ｂ）に示す金属製ダミー部材２０は、円柱状の本体部２１の長手方向の一方端にハトメ形状部２２が設けられたものである。ここでハトメ形状部とは、リング状に形成された部分を意味する。図３に示す金属製ダミー部材２０Ａは、円柱状の本体部２１の長手方向の両端にハトメ形状部２２、２２が設けられたものである。図４に示す金属製ダミー部材２０Ｂは、円柱状の本体部２１のみからなるものである。

金属製ダミー部材の形状としては、図４に示す金属製ダミー部材２０Ｂのような単純な円柱状のものから、図２および図３に示す金属製ダミー部材２０、２０Ａのような円柱状の本体部にハトメ形状部を設けたものまで様々なものが挙げられる。なお、本体部２１の形状は円柱状に限られるものではなく四角柱、多角柱、三角柱、三角錐、球形であってもよい。本体部２１の形状は、これらのうち、円柱や球形のように角ばった部分が無いものがセラミックス本体部を傷つけないため好ましい。

金属製ダミー部材は、セラミックス本体部より小さなものが好ましく、具体的には、金属製ダミー部材の体積をセラミックス本体部の体積で除した（金属製ダミー部材の体積／セラミックス本体部の体積）比が０．０１〜０．２となるものがよい。（金属製ダミー部材の体積／セラミックス本体部の体積）比が０．０１未満であると金属製ダミー部材が小さすぎるため大量にダミー部材を投入する必要があるとともに、リード部間に挟まる等の問題も生じるため好ましくない。一方、（金属製ダミー部材の体積／セラミックス本体部の体積）比が０．２を越えて大きいと電解液中に占めるダミー部材の割合が大きくなりすぎて処理できるセラミックス本体部の量が減り、製造効率が下がるため好ましくない。

金属製ダミー部材は、メッキ浴槽中に、セラミックス本体部の総体積に対し、５〜３０ｖｏｌ％混合されていることが好ましい。５ｖｏｌ％未満では混合の効果が十分得られず、３０ｖｏｌ％を超えると一度に処理できるステムの量が減るため好ましくない。なお、リード付きステムをメッキする場合の金属製ダミー部材の混合割合も、リード部の体積を除いたセラミックス本体部の総体積で計算する。

金属製ダミー部材のうち、金属製ダミー部材の体積／セラミックス本体部の体積）比が０．０１〜０．２になる具体例としては、ｄ１が２〜５ｍｍ、ｄ２が１〜３ｍｍ、Ｌが３〜６ｍｍのものが挙げられる。

電解浴槽の温度は通常４０〜７０℃程度であり、メッキ時間は通常３０〜６０分である。

上記のバレル式電解メッキ法を用いると、一度に１０００個以上、さらには２５００個以上のセラミックス本体部やリード付きステムを３０〜６０分の処理時間で処理した場合でも、Ｎｉメッキの歩留まりを９０％以上、さらには９５％以上とすることができる。一度に処理することができるセラミックス本体部の個数は電解浴槽のサイズ、リード部のサイズ等によるが２５００〜３５００個のリード付きステムを処理したとしても歩留まりを９０％以上、さらには９５％以上にすることができる。

以上のマグネトロン用セラミックス部品の製造方法によれば歩留まりを大幅に改善することができる。具体的には、メタライズ層の形成、リードの固定、Ｎｉメッキの形成と言った複雑な工程を経て製造した場合でも歩留まりを９０％以上と大幅に改善することができる。また、メタライズ層やＮｉメッキの接合強度をも向上させることができる。このため、マグネトロンに装着した際の封着性の良い信頼性の高いマグネトロンを製造することができる。

マグネトロン用ステムの製造方法の一例として図１のような形状を有するマグネトロン用ステムを製造する工程を用いて本実施例の効果を確認した。以下の実施例等において用いられるステム本体部は、直径１５ｍｍ×長さ１０ｍｍのアルミナ焼結体の先端に、メタライズ層を形成するための凸部（段差）を設けたものである。また、メタライズ層形成面として焼結上がり面（表面粗さＲａ１．２５μｍ）を用いた。

［実施例１、比較例１〜３、参考例１］
実施例１、比較例１〜３、参考例１は、以下の工程でマグネトロン用ステムを製造したものである。

実施例１：工程Ａ１→工程Ｂ１→工程Ｃ１→工程Ｄ１→工程Ｅ１→工程Ｆ１
比較例１：工程Ａ２→工程Ｂ１→工程Ｃ１→工程Ｄ１→工程Ｅ１→工程Ｆ１
比較例２：工程Ａ１→工程Ｂ２→工程Ｃ２→工程Ｄ１→工程Ｅ１→工程Ｆ１
比較例３：工程Ａ１→工程Ｂ１→工程Ｃ１→工程Ｄ２→工程Ｅ１→工程Ｆ１
参考例１：工程Ａ１→工程Ｂ１→工程Ｃ１→工程Ｄ１→工程Ｅ１→工程Ｆ２
各工程は、以下のとおりである。

工程Ａ１：アルミナに、焼結助剤として、Ｍｎ酸化物（ＭｎＯ_２）、酸化珪素および酸化マグネシウムを添加して焼成したアルミナ焼結体を、ステム本体部として用いた。アルミナ焼結体中のＭｎ含有量はＭｎ単体換算で３．０ｗｔ％、Ｓｉ単体換算で１．９ｗｔ％、Ｍｇ単体換算で２．４ｗｔ％であった。また、アルミナ焼結体中の粒界相の成分をＸ線回折法で分析したところ結晶ピークは検出されずガラス相であることが分かった。

工程Ａ２：Ｍｎを含有しない以外は工程Ａ１と同じアルミナ焼結体を用意した。

工程Ｂ１：平均粒径２μｍのＭｏ粉末と、平均粒径２μｍのＭｎ粉末とをそれぞれボールミルを用いて７５時間解砕した。Ｍｏ粉末およびＭｎ粉末を乾燥した後、Ｍｏ粉末と、Ｍｎ粉末と、バインダーとしてのエチルセルロースとを混合した。混合は単ロール法により１０時間混合した後、三本ロール法により１７．５時間混合した。この工程によりＭｎを７質量％含有するＭｏ−Ｍｎ系ペーストを調製した。本工程は窒素雰囲気中で行った。

工程Ｂ２：解砕処理をしない以外は工程Ｂ１と同じ工程を用いてＭｏ−Ｍｎ系ペーストを調製した。

工程Ｃ１：Ｍｏ−Ｍｎ系ペーストをステム本体部の所定の位置に塗布厚２０μｍでスクリーン印刷し、還元雰囲気（水素１５ｖｏｌ％含有の不活性雰囲気）下で７０℃で１５分乾燥させた。また、還元性雰囲気ガスの流量は１９５Ｌ／ｍｉｎとした。

工程Ｃ２：乾燥を大気中６５℃で行った以外は工程Ｃ１と同じ乾燥工程を行った。

工程Ｄ１：還元雰囲気（水素１５ｖｏｌ％含有の不活性雰囲気）下で１４２５℃で２．５時間熱処理することによりメタライズ層を形成した。なお、熱処理は、還元性雰囲気を循環させながら行った。また、還元性雰囲気ガスの流量は１９５Ｌ／ｍｉｎとした。

工程Ｄ２：熱処理を大気中で行った以外は工程Ｄ１と同じ方法によりメタライズ層を形成した。

工程Ｅ１：Ｍｏ製リード部をステム本体部の貫通孔に挿通し、Ａｇ−Ｃｕ（Ａｇ７３ｗｔ％、Ｃｕ２７ｗｔ％）系ろう材によりステム本体部の座金にろう付けした。

工程Ｆ１：３０００個のリード付きステムに対し、体積比１０ｖｏｌ％になるように鉄を主成分とする金属製ダミー部材（図２に示した一方にハトメ形状部を設けた形状でｄ１が２ｍｍ、ｄ２が１ｍｍ、Ｌが４ｍｍ）となるよう投入し、バレル式電解メッキを５０℃で４０分行った。

工程Ｆ２：金属製ダミー部材を用いない以外は工程Ｆ１と同じ方法でバレル式電解メッキを行った。

各工程を組合せて下記の実施例および比較例でマグネトロン用ステムを製造し、歩留まりおよびメタライズ層の接合強度を求めた。歩留まりは３０００個のマグネトロン用ステム本体部を用意し、最終的にマグネトロン用ステムとして製造できた個数を３０００個で除した割合として求めた。メタライズ層の接合強度として、Ｎｉメッキを施したメタライズ層にコバール板をろう付けし、コバール板を引き剥がすことにより引張り強度（ｋｇｆ／ｃｍ）を求めた。この作業をマグネトロン用ステム１００個について行い引張り強度の平均値を平均接合強度（ｋｇｆ／ｃｍ）とした。また引張り強度の中で最も低い値を最低接合強度（ｋｇｆ／ｃｍ）とした。メタライズ工程（工程Ｃ〜工程Ｄ）において、ステム本体部を構成するアルミナ焼結体の色の変化の有無を観察した。また、アルミナ焼結体の色についても測定した。アルミナ焼結体とメタライズ層の間における、ガラス相からなる析出層の生成の有無も観察した。析出層の有無は接合界面の断面を見ることで判断した。結果を表１に示す。

表から分かる通り、実施例１は歩留まりが高い。また、接合強度も高い値が得られた。表には示していないが実施例１は、接合強度の最大値が１０２ｋｇｆ／ｃｍであった。

一方、比較例１は外見上の歩留まりは高かったがアルミナ焼結体中にＭｎを含有していないのでメタライズ層の接合強度は低かった。比較例２はペーストの調製や乾燥工程が不十分であるためメタライズ層の接合強度は低かった。

比較例３はメタライズ工程を還元性雰囲気で行っていないためアルミナ焼結体のＭｎ酸化物が還元されないためガラス相の移動が少なくメタライズ層の接合強度が低下した。参考例１はメッキ工程で金属製ダミー部材を使用していないことからメッキ不良が多く歩留まりが低下した。

また、実施例１のアルミナ焼結体の色はすべてＸＹＺ色度図で（ｘ＝０．４４０±０．０２０、ｙ＝０．３５０±０．０２０）の範囲内であった。一方、比較例１のものはすべて上記範囲外であった。比較例２および比較例３には一部に上記範囲外となる色を示すものがあり、色が上記範囲外のものはメタライズ層の接合強度が低かった。

［実施例２〜５］
工程Ｂ１を表２のように変えた以外は実施例１と同様の方法でマグネトロン用ステムを製造し、同様の測定を行った。結果を表２に示す。

表から分かる通り、解砕時間の短い実施例４や、Ｍｏ粉末およびＭｎ粉末が好ましい範囲を超えて大きい実施例５は、歩留まりおよび接合強度が低下する傾向にあることが分かった。なお、表には示さないが、実施例２〜５のいずれもメタライズ工程においてアルミナ焼結体の色の変化が確認された。

また、実施例２〜５のいずれもアルミナ焼結体の色はすべてＸＹＺ色度図で（ｘ＝０．４４０±０．０２０、ｙ＝０．３５０±０．０２０）の範囲内であった。

［実施例６〜８］
工程Ｆ１を表３のように変えた以外は実施例１と同様の方法でマグネトロン用ステムを製造し、同様の測定を行った。結果を表３に示す。

表から分かる通り、実施例６のように金属性ダミー部材の添加量が５ｖｏｌ％未満であると通電性の改善効果が小さいのでメッキ不良の改善効果は小さい。また、実施例７のようにメッキ時間が短い場合もメッキ不良の原因となる。

一方、実施例８、実施例９および実施例１を歩留まりの良い順に並べると実施例８、実施例１、実施例９の順番で前者ほど良い。この比較から考えると金属製ダミー部材にはハトメ形状部があった方が歩留まりが向上すると言える。これはハトメ形状部がクッション代わりとなりステム同士のぶつかり合いを抑制できるためであると考えられる。

［実施例１０〜１３］
次に実施例１と同様の方法を用いて処理するステム量を表４のように変えて歩留まりを測定した。結果を表４に示す。

表から分かる通り、ステムの個数が増えても高い歩留まりを示すことが確認された。

以上のように本実施例にかかるマグネトロン用ステムの製造方法は歩留まりが良く、得られるステムのメタライズ層の接合強度も高い。このため、信頼性の高いマグネトロン用ステムを製造でき、その結果、それを用いたマグネトロンの信頼性も向上させることができる。

［実施例１４〜１７、比較例４〜５］
次に実施例１の工程Ｄ１の条件を表５のように変えたものを実施例１４〜１７、比較例４〜５とした。各マグネトロン用ステムに対し、析出層の有無、接合強度の平均値、最小値を求めた。結果を表６に示す。

表から分かる通り、実施例１５〜１７のように焼成時間が１時間以上であるとガラス相からなる析出層が層状に存在することが確認された。これに対し、実施例１４のように焼成時間が４０分の場合は、析出層は縞状にまだらに析出し、層状にはなっていなかった。

また、比較例４のように焼成温度が低すぎるものは析出層が不十分でありメタライズ層に空隙が見られた。このため比較例４の接合強度は非常に低かった。一方、比較例５のように焼成温度が高すぎるものはガラス相の析出量が多くなりすぎるためメタライズ層にフクレが確認され返って接合強度が低下した。

［実施例１Ｂ、実施例１８〜２０、比較例１Ｂ〜３Ｂ］
実施例１および比較例１〜３の製造工程により得られたマグネトロン用ステムを用意し、メタライズ層の接合間にのＭｎリッチ相の有無、および接合強度を測定した。また、製造工程を以下のように変えたものを実施例１８〜２０として用意し同様の測定を行った。なお、メタライズ層形成面として焼結上がり面（表面粗さＲａ１．２５μｍ）を用いた。

Ｍｎリッチ相の分析に関しては、アルミナ焼結体とメタライズ層の接合断面を横１００μｍ×縦７０μｍ程度の視野でＭｎについてＥＰＭＡ面分析を行った。ＥＰＭＡ面分析結果を画像解析することによりＭｎリッチ相の平均厚さ、最小厚さ、最大厚さを測定した。この作業を任意の３箇所について行い、その平均値、３箇所の中で最も小さな値を最小厚さ、最も大きな厚さを最大厚さとして表に示した。

実施例１Ｂ、実施例１８〜２０、比較例１Ｂ〜３Ｂは、以下の工程でマグネトロン用ステムを製造したものである。

実施例１Ｂ：実施例１と同様の工程
比較例１Ｂ：比較例１と同様の工程
比較例２Ｂ：比較例２と同様の工程
比較例３Ｂ：比較例３と同様の工程
実施例１８：工程Ａ３→工程Ｂ１→工程Ｃ２→工程Ｄ１→工程Ｅ２→工程Ｆ１→工程Ｅ３
実施例１９：工程Ａ３→工程Ｂ３→工程Ｃ２→工程Ｄ１→工程Ｅ２→工程Ｆ１→工程Ｅ３
実施例２０：工程Ａ３→工程Ｂ４→工程Ｃ２→工程Ｄ１→工程Ｅ２→工程Ｆ１→工程Ｅ３
工程Ａ３：アルミナに、焼結助剤として、Ｍｎ炭酸塩（ＭｎＣＯ_３）、酸化珪素および酸化マグネシウムを添加して焼成したアルミナ焼結体を、ステム本体部として用いた。アルミナ焼結体中のＭｎ含有量はＭｎ単体換算で２．８ｗｔ％、Ｓｉ単体換算で１．８ｗｔ％、Ｍｇ単体換算で２．５ｗｔ％であった。また、アルミナ焼結体中の粒界相の成分をＸ線回折法で分析したところピークは検出されずガラス相であることが分かった。

工程Ｂ３：平均粒径０．８μｍのＭｏ粉末と平均粒径１．５μｍのＭｏ粉末とを質量比で５０：５０になるように混合した混合Ｍｏ粉末を用意した。また、平均粒径１．８μｍのＭｎ粉末をボールミルを用いて７０時間解砕した。混合Ｍｏ粉末およびＭｎ粉末を乾燥した後、混合Ｍｏ粉末と、Ｍｎ粉末と、バインダーとしてのエチルセルロースとを混合した。混合は単ロール法により１３時間混合した後、三本ロール法により２０時間混合した。この工程によりＭｎを７質量％含有するＭｏ−Ｍｎ系ペーストを調製した。本工程は窒素雰囲気中で行った。

工程Ｂ４：平均粒径０．９μｍのＭｏ粉末と平均粒径１．４μｍのＭｏ粉末とを質量比で５０：５０になるように混合した混合Ｍｏ粉末を用意した。また、平均粒径１．６μｍのＭｎ粉末を用意した。混合Ｍｏ粉末とＭｎ粉末とをそれぞれボールミルを用いて６５時間解砕した。その後、混合Ｍｏ粉末およびＭｎ粉末を乾燥し、混合Ｍｏ粉末と、Ｍｎ粉末と、バインダーとしてのエチルセルロースとを混合した。混合は単ロール法により２０時間混合した後、三本ロール法により２５時間混合した。この工程によりＭｎを７質量％含有するＭｏ−Ｍｎ系ペーストを調製した。本工程は窒素雰囲気中で行った。

工程Ｅ２：Ｍｏ製リード部をステム本体部の貫通孔に挿通し、リード部のろう付け固定は行わなかった。

工程Ｅ３：工程Ｆ１（メッキ処理）の後、ステム本体部の貫通孔に挿通したＭｏ製リード部を、工程Ｅ１と同様にしてろう付けした。

表から分かる通り、実施例１Ｂ、実施例１８〜２０、比較例２Ｂ〜３Ｂにかかるマグネトロン用ステムは、アルミナ焼結体とメタライズ層の間にＭｎリッチ相が確認された。実施例１Ｂと実施例１８を比較すると、工程Ｃ２において還元雰囲気中で乾燥しているため実施例１Ｂの方がＭｎリッチ相が均一であった。

図５に実施例１８の接合界面を含む断面におけるＥＰＭＡ分析（Ｍｎ面分析）の結果の一例を示す。図６に実施例１９の接合界面を含む断面におけるＥＰＭＡ分析のＭｎ面分析結果の一例を示す。図７に実施例１９の接合界面を含む断面におけるＥＰＭＡ分析のＭｏ面分析結果の一例を示す。図８に実施例１９の接合界面を含む断面におけるＥＰＭＡ分析のＳｉ面分析結果の一例を示す。図９に比較例１Ｂの接合界面を含む断面におけるＥＰＭＡ分析（Ｍｎ面分析）の結果を示す。

図５〜図９中、符号３１はセラミックス本体部（アルミナ焼結体）、符号３２はＭｎリッチ相、符号３３はＭｏ−Ｍｎメタライズ層を示す。

実施例１９および実施例２０より、平均粒径が２種類のＭｏ粉末を用いたものはＭｏ粉末同士の隙間を小さくできるためＭｎリッチ相の厚さを均一にし易く、接合強度が向上することが分かった。実施例１Ｂ、実施例１８〜２０のＭｎリッチ相はいずれもガラス相であった。実施例１Ｂ、実施例１８〜２０、比較例２Ｂ〜３ＢのＭｎリッチ相中にはＭｎ以外の成分（焼結助剤として添加したＳｉ、Ｍｇ）のリッチ相は確認されなかった。つまり、Ｍｎ以外の焼結助剤成分はリッチ相を形成せずメタライズ層中に均一分散していた。

一方、比較例１Ｂはアルミナ焼結体中にＭｎを含有していないためＭｎリッチ相は確認されなかった。また、比較例２ＢはＭｎリッチ相の最大厚さが大きかった。これはＭｏ粉末を解砕していないことによりＭｏ粉末同士の隙間が大きくなったためであると考えられる。さらに、比較例３Ｂはメタライズ工程（工程Ｄ２）を還元性雰囲気中で行っていないためアルミナ焼結体からのＭｎを含むガラス相の析出量が少なかったために生じた結果と考えられる。

また、比較例２Ｂおよび比較例３Ｂは、Ｍｎリッチ相同士の最大隙間が大きかった。ここでＭｎリッチ相同士の最大隙間とは、Ｍｎリッチ相の広がり方向、すなわち厚さ方向の垂直方向に、Ｍｎリッチ相が不連続な隙間部分が生じた場合において、この隙間部分の断面写真で測定した最大幅を意味する。比較例２Ｂおよび比較例３Ｂの結果からＭｎリッチ相の析出形態が不十分であるとメタライズ層の接合強度が低下することが分かった。

また、実施例１Ｂおよび実施例１８〜２０のアルミナ焼結体の色はいずれもすべてＸＹＺ色度図で（ｘ＝０．４４０±０．０２０、ｙ＝０．３５０±０．０２０）の範囲内であった。

［実施例２１〜２３］
実施例２１〜２３は、以下の工程でマグネトロン用ステムを製造したものである。

実施例２１：工程Ａ３→工程Ｂ１→工程Ｃ３→工程Ｄ１→工程Ｅ２→工程Ｆ１→工程Ｅ３
実施例２２：工程Ａ３→工程Ｂ１→工程Ｃ２→工程Ｄ３→工程Ｅ２→工程Ｆ１→工程Ｅ３
実施例２３：工程Ａ３→工程Ｂ１→工程Ｃ３→工程Ｄ３→工程Ｅ２→工程Ｆ１→工程Ｅ３
工程Ｃ３：乾燥を大気中６０℃で２０分乾燥させた。

工程Ｄ３：還元雰囲気（水素１０ｖｏｌ％含有の不活性雰囲気）下で１４６０℃で１．５時間熱処理することによりメタライズ層を形成した。なお、熱処理は、還元性雰囲気を循環させながら行った。また、還元性雰囲気ガスの流量は１５０Ｌ／ｍｉｎとした。

実施例２１〜２３について実施例１８と同様の測定を行った。結果を表８に示す。

表から分かる通り、本実施例にかかるマグネトロン用セラミックス部品は良好な結果が得られた。

本発明に係るマグネトロン用セラミックス部品およびそれを用いたマグネトロンは、電子レンジ等のマイクロ波加熱機器に用いられるマグネトロン用ステム等のようなセラミックス部品、このセラミックス部品を用いてなるマグネトロン等に使用することができる。

また、本発明に係るマグネトロン用セラミックス部品の製造方法は、上記セラミックス部品の製造に使用することができる。

本発明のマグネトロン用ステムを用いたマグネトロンの一例を示す断面図。 本発明の金属製ダミー部材の一例を示した図。 本発明の金属製ダミー部材の他の一例を示した図。 本発明の金属製ダミー部材の他の一例を示した図。 実施例１８の接合界面のＥＰＭＡ（Ｍｎ面分析）結果の一例を示す図。 実施例１９の接合界面のＥＰＭＡ（Ｍｎ面分析）結果の一例を示す図。 実施例１９の接合界面のＥＰＭＡ（Ｍｏ面分析）結果の一例を示す図。 実施例１９の接合界面のＥＰＭＡ（Ｓｉ面分析）結果の一例を示す図。 比較例１Ｂの接合界面のＥＰＭＡ（Ｍｎ面分析）結果の一例を示す図。

Claims (22)

1. アルミナ焼結体からなるセラミックス本体部と、このセラミックス本体部の一部の表面上に設けられたＭｏ−Ｍｎメタライズ層とを有するマグネトロン用ステムにおいて、
   前記セラミックス本体部は、Ｍｎを含む粒界相を有しＭｎ含有量が１〜５質量％のアルミナ焼結体であり、
   前記セラミックス本体部と前記Ｍｏ−Ｍｎメタライズ層との間にＭｎリッチ相を具備し、
   前記メタライズ層の接合強度が３９２Ｎ／ｃｍ以上であることを特徴とするマグネトロン用ステム。
2. 前記Ｍｎリッチ相は平均厚さ２〜１５μｍであることを特徴とする請求項１記載のマグネトロン用ステム。
3. Ｍｎリッチ相はガラス相を主相とすることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載のマグネトロン用ステム。
4. 前記メタライズ層の接合強度が５８８Ｎ／ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のマグネトロン用ステム。
5. 前記セラミックス本体部のうち前記メタライズ層が形成されるメタライズ層形成部は、表面粗さＲａが０．１μｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のマグネトロン用ステム。
6. 前記セラミックス本体部のうち前記メタライズ層が形成されるメタライズ層形成部は、表面粗さＲａが０．４〜３．０μｍであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のマグネトロン用ステム。
7. 前記セラミックス本体部のうち前記メタライズ層が形成されるメタライズ層形成部は、焼結上がり面であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のマグネトロン用ステム。
8. 前記セラミックス本体部を構成するアルミナ焼結体の色がＸＹＺ色度図において、ｘ＝０．４４０±０．０２０、ｙ＝０．３５０±０．０２０の範囲内であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のマグネトロン用ステム。
9. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載のマグネトロン用ステムを用いたことを特徴とするマグネトロン。
10. アルミナ焼結体からなるセラミックス本体部と、このセラミックス本体部上に形成されたメタライズ層とを有するマグネトロン用ステムの製造方法において、
    Ｍｎを含む粒界相を有しＭｎ含有量が１〜５質量％のアルミナ焼結体からなるセラミックス本体部を用意する工程と、
    Ｍｏ−Ｍｎ系ペーストを前記セラミックス本体部の一部に塗布し、還元雰囲気中１３５０〜１５００℃で焼成することにより、接合強度が３９２Ｎ／ｃｍ以上のメタライズ層を形成する工程と、
    を具備することを特徴とするマグネトロン用ステムの製造方法。
11. 前記メタライズ層を形成する工程は、前記Ｍｏ−Ｍｎ系ペーストを前記セラミックス本体部の一部に塗布した後、４０〜１２０℃で乾燥させた後、還元雰囲気中１３５０〜１５００℃で焼成することを特徴とする請求項１０記載のマグネトロン用ステムの製造方法。
12. 前記メタライズ層を形成する工程は、前記セラミックス本体部の色が変化するまで行うことを特徴とする請求項１０または１１のいずれか１項に記載のマグネトロン用ステムの製造方法。
13. 前記変化した後のセラミックス本体部の色がＸＹＺ色度図において、ｘ＝０．４４０±０．０２０、ｙ＝０．３５０±０．０２０の範囲内であることを特徴とする請求項１２記載のマグネトロン用ステムの製造方法。
14. 前記メタライズ層を形成する工程は、前記セラミックス本体部の色がＸＹＺ色度図において、ｘ＝０．４４０±０．０２０、ｙ＝０．３５０±０．０２０の範囲内になるまで焼成することを特徴とする請求項１０または１１のいずれか１項に記載のマグネトロン用ステムの製造方法。
15. 前記メタライズ層を形成する工程は、還元性雰囲気ガスの流量が１００リットル／分以上であることを特徴とする請求項１０ないし１４のいずれか1項に記載のマグネトロン用ステムの製造方法。
16. 前記セラミックス本体部を構成するアルミナ焼結体の粒界相はガラス相であることを特徴とする請求項１０ないし１５のいずれか１項に記載のマグネトロン用ステムの製造方法。
17. 前記Ｍｏ−Ｍｎ系ペーストは、平均粒径０．５〜１０μｍのＭｏ粉末と平均粒径０．５〜１０μｍのＭｎ粉末とのそれぞれについて４０時間以上の解砕処理を施した後、バインダーと混合して調製されたものであることを特徴とする請求項１０ないし１６のいずれか１項に記載のマグネトロン用ステムの製造方法。
18. 前記Ｍｏ−Ｍｎ系ペーストは、平均粒径０．５〜１．０μｍのＭｏ粉末と平均粒径１．３μｍ以上のＭｏ粉末とを混合したＭｏ粉末と、Ｍｎ粉末と、バインダーとを混合して調製されたものであることを特徴とする請求項１０ないし１７のいずれか１項に記載のマグネトロン用ステムの製造方法。
19. 前記メタライズ層を形成する工程の後、リード部を挿入する工程またはメタライズ層上にＮｉメッキを施す工程の少なくとも一方を有することを特徴とする請求項１０ないし１８のいずれか１項に記載のマグネトロン用ステムの製造方法。
20. 前記Ｎｉメッキを施す工程は、マグネトロン用セラミックス部品と金属製ダミー部材とを混合してバレル式電解メッキ法を行うことを特徴とする請求項１９記載のマグネトロン用ステムの製造方法。
21. 前記セラミックス本体部はステム本体部であり、
    このステム本体部と前記メタライズ層との間にはガラス相からなる析出層が形成されていることを特徴とする請求項１０ないし２０のいずれか１項に記載のマグネトロン用ステムの製造方法。
22. 前記メタライズ層を形成する工程は、焼成する際に還元性雰囲気を循環させることを特徴とする請求項１０ないし２１のいずれか１項に記載のマグネトロン用ステムの製造方法。

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