JP6554573B1

JP6554573B1 - 焼成用セッター

Info

Publication number: JP6554573B1
Application number: JP2018050987A
Authority: JP
Inventors: 聡尾崎; 壮太清水; 誠大森
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2018-03-19
Filing date: 2018-03-19
Publication date: 2019-07-31
Anticipated expiration: 2038-03-19
Also published as: JP2019163877A

Abstract

【課題】載置面を簡便に識別可能な焼成用セッターを提供する。【解決手段】焼成用セッター１０は、基材１１と、被覆層１２とを備える。基材１１は、セラミックスを主成分とする。被覆層１２は、基材１１上に形成される。被覆層１２は、セラミックスを主成分とし、基材に含まれない遷移元素及び基材に含まれない希土類元素の少なくとも一方を含有する。被覆層１２における遷移元素ないし希土類元素の含有率は、１０ｗｔ％以上である。【選択図】図２

Description

本発明は、焼成用セッターに関する。

従来、セラミック製の焼成用セッターが広く使用されている。焼成用セッターとは、焼成対象である被焼成物を電気炉等で焼成する際に、被焼成物を載置するためのトレーである（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−２７８５２６号公報

焼成用セッターは、板状に形成されており、被焼成物が載置される載置面と、載置面の反対に設けられる裏面とを有する。しかしながら、載置面と裏面とを目視で識別することは必ずしも容易ではない。

本発明は、載置面を簡便に識別可能な焼成用セッターを提供することを目的とする。

焼成用セッターは、基材と、被覆層とを備える。基材は、セラミックスを主成分とする。被覆層は、基材上に形成される。被覆層は、セラミックスを主成分とし、基材に含まれない遷移元素及び基材に含まれない希土類元素の少なくとも一方を含有する。被覆層における遷移元素及び希土類元素の含有率は、１０ｗｔ％以上である。

本発明によれば、載置面を簡便に識別可能な焼成用セッターを提供することができる。

焼成用セッターの斜視図図１のＡ−Ａ断面図

（焼成用セッター１０の構成）
図１は、焼成用セッター１０の斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。

焼成用セッター１０は、焼成対象である被焼成物（不図示）を電気炉等で焼成する際に、被焼成物を載置するためのトレーである。被焼成物は特に限られないが、被焼成物としては、セラミック電子部品（例えば、セラミックコンデンサー、多層セラミック基板など）の一部を構成する成形体が挙げられる。成形体は、単層又は多層のグリーンシートによって構成されていてもよい。

焼成用セッター１０は、基材１１と、被覆層１２とを備える。

基材１１は、板状に形成される。基材１１は、第１主面１１Ｓ、第２主面１１Ｔ、及び側面１１Ｕを有する。第１主面１１Ｓは、第２主面１１Ｔの反対側に設けられる。第１主面１１Ｓ上には、被覆層１２が配置される。第２主面１１Ｔは、焼成用セッター１０の裏面である。側面１１Ｕは、第１主面１１Ｓ及び第２主面１１Ｔそれぞれの外縁に連なる。

基材１１を平面視した場合の形状及びサイズは特に制限されず、被焼成物の形状及びサイズに対応していればよい。基材１１の厚みは特に制限されず、被焼成物の重量に応じて設定することができる。

基材１１は、セラミックスを主成分とする。本実施形態において、組成物Ｘが物質Ｙを“主成分とする”とは、組成物Ｘ全体のうち、物質Ｙが７０ｖｏｌ％以上を占めることを意味する。

基材１１を構成するセラミックスとしては、酸化物セラミックス又は非酸化物セラミックスを用いることができる。酸化物セラミックスとしては、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、ムライト（３Ａｌ_２Ｏ_３−２ＳｉＯ_２）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、及びイットリア（Ｙ_２Ｏ_３）などが挙げられる。非酸化物セラミックスとしては、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、及び窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などが挙げられる。

基材１１は、緻密体または多孔質体である。基材１１の気孔率は特に制限されないが、例えば０％以上６０％以下とすることができる。基材１１の気孔率は、アルキメデス法によって測定することができる。

基材１１は、焼結助材として酸化物、ガラスを含有していてもよい。

被覆層１２は、基材１１上に配置される。本実施形態において、被覆層１２は、基材１１の第１主面１１Ｓの全部を覆うように配置されている。ただし、被覆層１２は、基材１１の第１主面１１Ｓのうち一部のみを覆うように配置されていてもよい。また、被覆層１２は、基材１１の第１主面１１Ｓだけでなく、側面１１Ｕの全部又は一部を覆っていてもよい。

被覆層１２は、被焼成物を載置するための載置面１０Ｓを形成する。載置面１０Ｓは、焼成用セッター１０の表面である。本実施形態において、被覆層１２は、載置面１０Ｓの全部を形成している。ただし、被覆層１２は、載置面１０Ｓの一部のみを形成していてもよい。被覆層１２が載置面１０Ｓの一部のみを形成する場合、載置面１０Ｓの残りの部分は基材１１によって形成される。このように、載置面１０Ｓの少なくとも一部は、被覆層１２によって形成されている。このことは、被覆層１２が載置面１０Ｓの少なくとも一部に露出しているといってもよい。なお、被覆層１２が載置面１０Ｓの一部にのみ露出する場合であっても、載置面１０Ｓは平面状に形成されることが好ましい。

被覆層１２は、セラミックスを主成分とする。被覆層１２を構成するセラミックスとしては、基材１１の主成分として用いることのできるセラミックスを使用することができる。被覆層１２を構成するセラミックスの基本組成は、基材１１を構成するセラミックスの組成と同じであってもよいし、異なっていてもよい。

被覆層１２は、基材１１に含まれない遷移元素（以下、「遷移元素」と略称する場合がある。）及び基材１１に含まれない希土類元素（以下、「希土類元素」と略称する場合がある。）の少なくとも一方を含有する。遷移元素としては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、鉄(Ｆｅ)、クロム（Ｃｒ）、銅(Ｃｕ)、及びチタン(Ｔｉ)などが挙げられるが、これに限られるものではない。希土類元素としては、例えば、ランタン（Ｌａ）、セリウム(Ｃｅ)、及びガドリニウム(Ｇｄ)などが挙げられるが、これに限られるものではない。

本明細書において、「基材１１に含まれない」とは、対象物質が全く含まれていない場合（すなわち、対象物質がＥＤＳ分析で全く検出されない場合）だけでなく、対象物質を不可避的に不純物として含む場合を包含する概念である。具体的には、０ｗｔ％より大きく０．５ｗｔ％未満の範囲で対象物質を含む場合、当該対象物質は「基材１１に含まれない」ということができる。

被覆層１２は、遷移元素及び希土類元素の一方のみを含有していてもよいし、遷移元素及び希土類元素の両方を含有していてもよい。被覆層１２は、遷移元素を１種のみ含有していてもよいし、２種以上の遷移元素を含有していてもよい。被覆層１２は、希土類元素を１種のみ含有していてもよいし、２種以上の希土類元素を含有していてもよい。被覆層１２は、遷移元素及び希土類元素の少なくとも一方を化合物として含有していてもよい。遷移元素及び希土類元素の少なくとも一方は、主成分のセラミックスと固溶体を形成していてもよいし、主成分のセラミックスとともに化合物を構成していてもよい。

被覆層１２における基材１１に含まれない遷移元素及び基材１１に含まれない希土類元素の含有率は、１０ｗｔ％以上である。これによって、載置面１０Ｓに露出する被覆層１２の色合いを基材１１と異ならせることができる。具体的には、Ｌ*ａ*ｂ*色空間（JIS8781-4：2013）において、被覆層１２の色合い（ΔＬ*_１, Δａ*_１, Δｂ*_１）と基材１１の色合い（ΔＬ*_２, Δａ*_２, Δｂ*_２）との色差ΔＥ*ａｂ≧０．５とすることができる。この時、色差ΔＥ*ａｂは下記の式（１）で与えられる。

ΔＥ*ａｂ=[(ΔＬ*)^2+(Δａ*)^2+(Δｂ*)^2]^(1/2) ・・・（１）

式（１）において、ΔＬ*、Δａ*、Δｂ*は、以下の通り定義される。
ΔＬ*=ΔＬ*_１-ΔＬ*_２
Δａ*=Δａ*_１-Δａ*_２
Δｂ*=Δｂ*_１-Δｂ*_２

色合いの測定方法については、分光測色計（例えばＣＭ−７００ｄ、コニカミノルタ製）を用い、基材１１および被覆層１２の色合いをＬ*ａ*ｂ*色空間において測定し、任意の各５点においてＬ*、ａ*、ｂ*を各々算術平均した値を該当部の色合いとする。色差ΔＥ*ａｂは、測定した色合いから、上記式により求められる。

このように、被覆層１２の色合いと基材１１の色合いとの色差ΔＥ*ａｂを０．５以上にすることにより、焼成時、作業者が載置面１０Ｓを容易に識別することができるので、効率的に焼成作業を行うことができる。

被覆層１２における基材１１に含まれない遷移元素及び基材１１に含まれない希土類元素の含有率は、３５ｗｔ％以上であることがより好ましい。これにより、被覆層１２の色合いと基材１１の色合いとの色差ΔＥ*ａｂを３．５以上にできるため、載置面１０Ｓが更に容易に識別しやすくなる。

本明細書において、「被覆層１２における基材１１に含まれない遷移元素及び基材１１に含まれない希土類元素の含有率」とは、被覆層１２が含有する基材１１に含まれない遷移元素の含有率と、被覆層１２が含有する基材１１に含まれない希土類元素の含有率とを足し合わせた合計含有率である。従って、例えば、基材１１に含まれない遷移元素を被覆層１２が含有していない場合、「被覆層１２における基材１１に含まれない遷移元素及び基材１１に含まれない希土類元素の含有率」は、被覆層１２が含有する基材１１に含まれない希土類元素の含有率と同じである。

また、「被覆層１２が含有する基材１１に含まれない遷移元素の含有率」とは、被覆層１２が２種以上の遷移元素を含有する場合、すべての遷移元素の含有率を足し合わせた合計含有率である。同様に、「被覆層１２が含有する基材１１に含まれない希土類元素の含有率」とは、被覆層１２が２種以上の希土類元素を含有する場合、すべての希土類元素の含有率を足し合わせた合計含有率である。

被覆層１２における基材１１に含まれない遷移元素及び基材１１に含まれない希土類元素の含有率は、被覆層１２の断面をＥＤＳで解析することによって取得することができる。具体的には、被覆層１２を厚み方向に５等分する４箇所において、基材１１に含まれない遷移元素及び基材１１に含まれない希土類元素の含有率をＥＤＳで測定し、その測定値の平均値を被覆層１２における基材１１に含まれない遷移元素及び基材１１に含まれない希土類元素の含有率とする。

なお、被覆層１２は、焼結助材として酸化物、ガラスを含有していてもよい。

被覆層１２の厚みは特に制限されないが、例えば３μｍ以上３００μｍ以下とすることができる。被覆層１２の気孔率は特に制限されないが、例えば０％以上６０％以下とすることができる。被覆層１２の気孔率は、アルキメデス法によって測定することができる。

ここで、図２に示すように、被覆層１２が形成する載置面１０Ｓは、凹凸を有することが好ましい。これによって、焼成時に載置面１０Ｓと被焼成物との間に微小な隙間を設けることができるため、効率的に被焼成物を脱脂することができる。

凸部の高さＨ１は、３μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。凸部間のピッチＨ２は、１０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。厚み方向に垂直な面方向における１ｍｍ当たりの凸部の個数は、１０個以上１００個以下であることが好ましい。凸部の高さＨ１及び凸部間のピッチＨ２は、被覆層１２の断面を示すＳＥＭ画像において無作為に選出した５個の凸部についての測定値を算術平均することによって取得される。面方向における１ｍｍ当たりの凸部の個数は、被覆層１２の断面を示すＳＥＭ画像を５箇所で取得し、各ＳＥＭ画像を観察して得られる１ｍｍ当たりの凸部の個数を算術平均することによって取得される。

（焼成用セッター１０の製造方法）
基材１１は、プレス成形法によって作製することができる。具体的には、まず、主成分としてのセラミックス粉末とバインダー（ポリビニルアルコール）と水を混練して坏土を得る。次に、坏土を油圧プレスで加圧（例えば、１０ＭＰａ〜１００ＭＰａ）することによって、基材１１の成形体を形成する。

基材１１は、鋳込み成型法によっても作製することができる。具体的には、まず、主成分としてのセラミックス粉末と酸化物系分散剤と水を混合してスラリーを得る。次に、スラリーを石膏型で鋳込成形することによって、基材１１の成形体を形成する。

基材１１は、テープ成型法によっても作製することができる。具体的には、まず、主成分としてのセラミックス粉末と分散剤と水を混合してスラリーを得る。次に、スラリーをドクターブレード法でテープ成形することによって、基材１１の成形体を形成する。

被覆層１２は、テープ成型法によって作製することができる。具体的には、まず、基材１１に含まれない遷移元素及び希土類元素の少なくとも一方を含む材料（例えば、遷移元素及び希土類元素の少なくとも一方を含む酸化物粉末）と分散剤と水を混合してスラリーを得る。この際、遷移元素の添加量を調整することによって、被覆層１２における遷移元素の含有率を調整することができる。次に、スラリーをドクターブレード法でテープ成形することによって、被覆層１２の成形体を形成する。

次に、被覆層１２の成形体を基材１１の成形体上に配置して焼成（１０００℃〜１７００℃、１時間〜１０時間）することによって、基材１１と被覆層１２とが形成される。

次に、被覆層１２の表面に凹凸を形成する場合には、被覆層１２の表面にレーザーを用いてエンボス加工を施す。

以下、本発明に係る焼成用セッターの実施例について説明するが、本発明は以下に説明する実施例には限定されない。

（実施例１〜１９）
まず、表１に示す基材の主成分としてのセラミックス粉末とバインダー（ポリビニルアルコール）と水を混練した坏土を油圧プレスで加圧（８０ＭＰａ）することによって、基材の成形体を形成した。なお、実施例３では、９ｗｔ％のＣｅを添加物として加えた。

次に、表１に示す被覆層用の酸化物粉末と分散剤と水を混合したスラリーをドクターブレード法でテープ成形することによって、被覆層の成形体を形成した。実施例２では、被覆層用の酸化物粉末として、基材の主成分と異なる基本組成を有する酸化物粉末を用いたが、実施例２以外では、基材の主成分と同じ基本組成を有する酸化物粉末を用いた。

次に、被覆層の成形体を基材の成形体上に配置して共に焼成（１５００℃、５時間）することによって、焼成用セッターを形成した。

（比較例１〜４）
比較例１〜４では、基材に含まれない遷移元素及び基材に含まれない希土類元素を含まない酸化物粉末を用いて被覆層を形成した以外は、実施例１〜１９と同じ手法で焼成用セッターを形成した。

（被覆層における基材に含まれない遷移元素及び希土類元素の含有率）
実施例１〜１９及び比較例１〜４について、被覆層の断面を厚み方向に５等分する４箇所において、基材に含まれない遷移元素及び基材に含まれない希土類元素の含有率をＥＤＳで測定し、その測定値の平均値を求めた。

被覆層における基材に含まれない遷移元素及び基材に含まれない希土類元素の含有率は、表１に示すとおり、被覆膜の材料として用いた酸化物に含まれる基材に含まれない遷移元素及び／又は希土類元素の含有率と同じであった。

（被覆層の色合いと基材の色合いとの色差）
実施例１〜１９及び比較例１〜４について、分光測色計（ＣＭ−７００ｄ、コニカミノルタ製）を用い、基材および被覆層の色合いをＬ*ａ*ｂ*色空間において測定し、任意の各５点においてＬ*、ａ*、ｂ*を各々算術平均した値を該当部の色合いとした。

そして、色差ΔＥ*ａｂを上述した式（１）から算出した。算出結果は、表１に示すとおりである。

表１に示すように、実施例１〜１９では、被覆層の色合いと基材の色合いとの色差ΔＥ*ａｂを０．５以上にすることができたため、焼成用セッターの載置面（本実施例では、被覆層の表面）を容易に識別することができた。このような結果が得られたのは、実施例１〜１９の被覆層に基材に含まれない遷移元素及び基材に含まれない希土類元素を１０ｗｔ％以上含有させたためである。

また、表１に示すように、実施例１〜１９のうち、基材に含まれない遷移元素及び基材に含まれない希土類元素を３５ｗｔ％以上含有させたものでは、被覆層の色合いと基材の色合いとの色差ΔＥ*ａｂを３．５以上にできたため、載置面を更に容易に識別することができた。

１０焼成用セッター
１０Ｓ載置面
１１基材
１２被覆層

Claims

セラミックスを主成分とする基材と、
前記基材上に形成されており、前記基材が主成分とする前記セラミックスを主成分とし、前記基材に含まれない遷移元素及び前記基材に含まれない希土類元素を含有する被覆層と、
を備え、
前記被覆層における前記遷移元素及び前記希土類元素の含有率は、１０ｗｔ％以上である、
焼成用セッター。
前記被覆層における前記遷移元素及び前記希土類元素の含有率は、３５ｗｔ％以上である、
請求項１に記載の焼成用セッター。
前記被覆層は、被焼成物を載置するための載置面を形成する、
請求項１又は２に記載の焼成用セッター。
前記載置面は、凹凸を有する、
請求項３に記載の焼成用セッター。