JP7307578B2 - 焼成治具 - Google Patents

Description

本明細書は、焼成治具に関する技術を開示する。

特許文献１に、網目状の骨格を有する焼成用治具（複合耐火物）が開示されている。特許文献１の焼成用治具は、その骨格構造によって高い通気性が確保されるので、セラミックス電子部品等の焼成に適している。なお、特許文献１は、複数の網目状構造体を積層した焼成用治具も開示している。具体的には、比較的厚い（三次元構造の）第１網目状構造体の表面にシート状の比較的薄い（二次元構造の）第２網目構造体が積層された焼成用治具が開示されている。積層する構造体がいずれも網目状構造体なので、通気性が損なわれることが抑制されている。

特開２０１６－８４２５５号公報

上記したように、特許文献１の焼成用治具は、高い通気性を確保することに成功している。しかしながら、特許文献１の焼成用治具は、その骨格構造（網目状構造）の特徴により、強度（機械的強度）を向上させることが難しい。高い通気性を維持したまま強度を向上させることができれば、高耐久性（長寿命）の焼成用治具を実現したり、薄肉の焼成用治具を実現することができる。本明細書は、焼成用治具の強度を向上させる技術を提供することを目的とする。

本明細書で開示する焼成用治具は、無機質の網目状構造体と、網目状構造体の表面に設けられている無機質のシート状構造体を備えていてよい。この焼成治具では、シート状構造体は表面から裏面に至る貫通孔を複数有しており、各貫通孔は他の貫通孔から独立していてよい。

上記焼成用治具は、網目状構造体と貫通孔を有するシート状構造体とが積層されているので、高い通気性が確保される。また、シート状構造体に設けられている貫通孔が他の貫通孔から独立している。そのため、シート状構造体は、貫通孔が設けられていない部分の密度を高くすることができ（空隙を少なくすることができ）、網目状構造体と比較して強度を高くすることができる。すなわち、上記焼成用治具は、シート状構造体と網目状構造体を併用することにより、網目状構造体のみで作製された焼成用治具と比較して、通気性を維持したまま強度（機械的強度）を高くすることができる。

また、本明細書では、焼成用治具の製造方法も開示する。その製造方法は、無機質であり、表面から裏面に至る貫通孔を複数有しており、各貫通孔が他の貫通孔から独立しているシート状構造体を、無機質の網目状構造体の表面に張り合わせる工程を有する。

焼成用治具の断面を模式的に示す。 焼成用治具（シート状構造体）の表面を模式的に示す。 焼成用治具（網目状構造体）の断面のＳＥＭ写真を示す。 焼成用治具の変形例を模式的に示す。 シート状構造体に設ける貫通孔の変形例を示す。 焼成用治具の製造工程のフローチャートを示す。 実施例のまとめを示す。

本明細書では、無機質の網目状構造体と、網目状構造体の表面に設けられている無機質のシート状構造体を備えた焼成用治具を開示する。焼成用治具は、セラミックスコンデンサ等の小サイズの被焼成物（電子部品）を焼成するために用いられてよい。

（網目状構造体）
網目状構造体は、表面から裏面に至る連通孔を複数備えていてよい。具体的には、網目状構造体は、骨格が厚み方向（表裏面を結ぶ方向）及び面方向（厚み方向に直交する方向）に三次元的に伸び、三次元網目構造を構成していてよい。骨格が三次元的に伸びることにより、骨格以外の部分（空隙）が連通孔を構成する。なお、網目状構造体の場合、網目状構造体の表面（裏面）に複数の開口（骨格で囲まれた空間）が露出する。１つの開口に着目すると、その開口は、網目状構造体の内部で別の開口と連通している。網目状構造体は、気体が内部を移動し易く、通気性に優れるという特徴を備えている。なお、網目状構造体は、骨格が複数の開口を形成しながら主に面方向に伸び、面方向に広がったシート状の骨格が、厚み方向で部分的に繋がった構造であってもよい。このような網目状構造体は、実質的に、二次元網目構造と捉えることができる。

網目状構造体の空隙率は、網目状構造体を構成する骨格のサイズを調整することによって容易に調整することができる。網目状構造体の空隙率は、特に制限されないが、例えば電子部品の焼成用治具として用いる場合、２０体積％以上９０体積％以下であってよい。空隙率が２０体積％以上であれば、通気性が確保され、例えば焼成の際に電子部品から生じるガスを速やかに排出することができる。また、空隙率が９０体積％以下であれば、網目状構造体が破損することが抑制され、焼成用治具の耐久性（長寿命）を確保することができる。より好ましくは、５０体積％以上９０体積％以下である。なお、網目状構造体を構成する骨格自体は、空隙率が１体積％未満であってよい。骨格自体の強度が増大し、結果として網目状構造体の強度が増大する。

網目状構造体の骨格は、アルミナ質、ムライト質、ジルコニア質、イットリア質、ＳｉＣ質又はＳｉ－ＳｉＣ質を主成分とする材料で構成されていてよい。「主成分とする」とは、対象材料が骨格の構成材料全体に占める質量割合が、５０質量％超であることを意味する。網目状構造体の骨格は、実質的に（不可避不純物を除き）、アルミナ質、ムライト質、ジルコニア質、イットリア質、ＳｉＣ質又はＳｉ－ＳｉＣ質のみで構成されていてもよい。この場合、網目状構造体の骨格は、アルミナ質、ムライト質、ジルコニア質、イットリア質、ＳｉＣ質又はＳｉ－ＳｉＣ質のうちの一種で構成されていてもよいし、複数種で構成されていてもよい。特に、ＳｉＣ質及びＳｉ－ＳｉＣ質は、耐熱性に優れ、熱伝導率が良好なため、焼成用治具の構成部材（網目状構造体）の材料として有用である。なお、Ｓｉ－ＳｉＣ質においては、ＳｉＣの割合が５０質量％以上であってよい。Ｓｉ－ＳｉＣ質は、ＳｉＣの割合が増大する程、強度が増大する。

網目状構造体は、例えば、モールドキャスト法によって作製することができる。モールドキャスト法では、骨格を構成する原料を溶媒に分散させたスラリーにゲル化剤を添加し、原料スラリーをウレタンフォーム等の多孔質体に含浸させた後、乾燥・焼成を経て網目状構造体が作製される。モールドキャスト法は、原料スラリーを含浸させる多孔質体を選択することによって網目状構造体の特性（空隙率等）を容易に調整することができるので、網目状構造体の作製方法として有用である。なお、モールドキャスト法は公知であるため、詳細な説明は省略する。

（シート状構造体）
シート状構造体は、表面から裏面に至る複数の貫通孔を有していてよい。具体的には、各貫通孔が、シート状構造体は表面から裏面に筒状に伸び、他の貫通孔から独立していてよい。すなわち、シート状構造体に設けられている貫通孔は、網目状構造体に設けられている連通孔と形状が異なる。このような貫通孔は、シート状構造体の原料をシート状に成形してシート材を作製した後、シート材の焼成（硬化）前、または、焼成後に形成することができる。なお、焼成後のシート材（貫通孔を形成する前のシート状構造体）の空隙率は、１体積％未満であってよい。

シート状構造体は、アルミナ質、ムライト質、ジルコニア質、イットリア質、ＳｉＣ質又はＳｉ－ＳｉＣ質を主成分とする材料で構成されていてよい。例えば、シート状構造体の主成分は、ＳｉＣ質、又は、ＳｉＣの割合が５０質量％以上のＳｉ－ＳｉＣ質であってよい。あるいは、シート状構造体の主成分は、アルミナ質、ムライト質、ジルコニア質、イットリア質の一種又は複数種であってよい。シート状構造体は、実質的に（不可避不純物を除き）、アルミナ質、ムライト質、ジルコニア質、イットリア質、ＳｉＣ質又はＳｉ－ＳｉＣ質のみで構成されていてもよい。この場合、シート状構造体は、ＳｉＣ質、ＳｉＣの割合が５０質量％以上のＳｉ－ＳｉＣ質、あるいは、アルミナ質、ムライト質、ジルコニア質、イットリア質の一種又は複数種で構成されていてよい。シート状構造体は、網目状構造体の骨格と同一の材料で構成されていてもよいし、異なる材料で構成されていてもよい。

シート状構造体は、例えば、ドクターブレードを用いたシート成形法によって作製することができる。シート成形法では、シート状構造体を構成する原料を溶媒に分散させたスラリーを、下面シートとドクターブレードの隙間を通過させて所望厚の原料シートを形成した後、乾燥・焼成を経てシート状構造体が作製される。なお、焼成前、あるいは、焼成後に、穴あけポンチ等を用いてシート状構造体を加工することにより、シート状構造体に貫通孔が形成される。シート成形法は、下面シートとドクターブレードの隙間を調整することにより厚み調整を容易に行うことができるので、シート状構造体の作製方法として有用である。シート成形法は公知であるため、詳細な説明は省略する。

（焼成用治具）
焼成用治具は、網目状構造体とシート状構造体を備えている。シート状構造体は、網目状構造体の表面、及び／又は、裏面に設けられていてよい。換言すると、網目状構造体の厚み方向において、シート状構造体は、網目状構造体の一方の側にのみ設けられていてもよいし、両側に設けられていてもよい。シート状構造体は、網目状構造体の表面（裏面）に接合されていてよい。シート状構造体の構成材料と網目状構造体の構成材料が反応し、両者が直接接合されていてよい。あるいは、シート状構造体は、接着剤（接合材）によって網目状構造体に接合されていてよい。接着剤は無機質であってよく、一例として、ＳｉＣ質又はＳｉ－ＳｉＣ質を主成分として含む接着剤、あるいは、Ｓｉ_３Ｎ_４質、アルミナ質、ムライト質、ジルコニア質、イットリア質の一種あるいは複数種を主成分として含む接着剤が挙げられる。以下、図面を参照し、焼成用治具について具体的に説明する。

図１に示すように、焼成用治具１０は、網目状構造体２とシート状構造体４を備えている。シート状構造体４の裏面は、網目状構造体２の表面（厚み方向の一方の面）に接合されている。シート状構造体４の表面は、焼成用治具１０の表面を構成している。すなわち、シート状構造体４が、焼成用治具１０の露出面を構成している。電子部品等の被焼成物を焼成する際、被焼成物は、シート状構造体４の表面に載置される。複数の貫通孔６が、シート状構造体４の表面からシート状構造体４の裏面（網目状構造体２とシート状構造体４の接合面）まで伸びている。そのため、貫通孔６は、網目状構造体２の連通孔（網目状構造体２内の空隙）と連通している。その結果、焼成用治具１０の表面（シート状構造体４の表面）から裏面（シート状構造体４の裏面）に至るガス流路が形成される。被焼成物から生じたガスは、焼成用治具１０の内部を通過して、外気に排出される。

特に限定されないが、網目状構造体２の厚みは、シート状構造体４の厚みより厚くてよい。網目状構造体２の厚みは、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下に調整されてよい。網目状構造体２の厚みが０．５ｍｍ以上であれば、十分に通気量を確保することができる。厚みが５ｍｍ以下であれば、通気抵抗の増大を抑制することができる。より好ましくは、１．０ｍｍ以上５ｍｍ以下である。また、シート状構造体４の厚みは、０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下に調整されてよい。シート状構造体４の厚みが０．０５ｍｍ以上であれば、焼成用治具１０の機械的強度を高く維持することができる。厚みが１ｍｍ以下であれば、十分な通気量を確保することができるとともに、焼成用治具１０の重量を適正な範囲に留めることができる。より好ましくは、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。

図２は、各貫通孔６の開口形状が円形である例を示している。なお、詳細は後述するが、貫通孔６の開口形状は任意であり、例えば、不定形、楕円形、多角形であってもよい。貫通孔６の開口形状が円形である場合、外接円の直径が開口の直径に相当し、開口の直径は１０μｍ以上５０００μｍ以下であってよい。開口直径を１０μｍ以上５０００μｍ以下に調整することにより、シート状構造体４の通気量を十分に確保しながら、シート状構造体４の強度を維持することができる。なお、シート状構造体４の通気量及び強度は、貫通孔６の開口率（シート状構造体４の表面面積に対する全貫通孔６の開口部の合計面積の割合）によっても制御することができる。通気量の確保と強度の維持を両立するため、シート状構造体４に対する貫通孔６の開口部の開口率は、３０％以上７０％以下であってよい。より好ましくは、３０％以上６０％以下である。

図３は、網目状構造体のＳＥＭ写真（３５倍）である。図３に示すように、網目状構造体は、３次元に伸びる骨格が部分的に繋がってバルク体を形成することによって構成されている。骨格が存在しない部分（空隙）が網目状構造体の連通路に相当する。上記したように、空隙率（１００-（骨格の体積率））は、任意に調整することができる。そのため、骨格の材料を変更したり、空隙率を調整することによって網目状構造体の強度を向上させることはできる。しかしながら、網目状構造体は、その構造上、強度の向上効果は限定的である。焼成用治具１０では、網目状構造体２の表面に、貫通孔６以外の部分が緻密な構造であるシート状構造体４を設けることにより、通気性を損なうことなく、焼成用治具１０の強度を向上させることができる。また、シート状構造体４は、シート成形体を形成した後に貫通孔６を形成するため、貫通孔６のサイズ、個数等を、被焼成物のサイズに併せて調整することができる。そのため、被焼成物が貫通孔６内に落下するといった不具合を抑制することもできる。

（変形例）
図４に示す焼成用治具２０では、シート状構造体４（４Ｓ，４Ｒ）が、網目状構造体２の両面に設けられている。網目状構造体２の両面にシート状構造体４を設けることにより、例えば焼成用治具１０のように網目状構造体２の片面にシート状構造体４を設ける形態を比較して、焼成用治具の強度を向上させることができる（図１を比較参照）。あるいは、網目状構造体の両面にシート状構造体を設けることにより、網目状構造体及びシート状構造体の空隙率を変化させることなく、焼成用治具の厚み（網目状構造体、及び／又は、シート状構造体の厚み）を薄くすることができる。焼成用治具の厚みを薄くすると、焼成用治具の重量が低減するとともに、焼成用治具内の通気抵抗を低減することができるので、焼成用治具の通気性が向上する。また、網目状構造体の両面にシート状構造体を設けることにより、焼成用治具２０の両面を、被焼成部材の載置面として利用することもできる。なお、焼成用治具２０では、網目状構造体２の両面に同一のシート状構造体４（４Ｓ，４Ｒ）を設けている。しかしながら、シート状構造体４Ｓとシート状構造体４Ｒは、厚み、貫通孔の開口率、空隙率、構成材料等が異なっていてもよい。

上記したように、シート状構造体４に設ける貫通孔６の開口形状は任意である。以下、図５を参照し、貫通孔６が多角形の場合における貫通孔６の好ましい形態について説明する。図５には、三角形、四角形、六角形の貫通孔６が示されている。貫通孔６の開口のサイズは、貫通孔６の開口に外接する外接円８を形成し、その外接円の直径を制御することによって調整可能である。貫通孔６が三角形、四角形、六角形等、円形以外の場合、貫通孔６の開口に外接する外接円８を形成し、その外接円の直径を１０μｍ以上５０００μｍ以下に調整する。開口直径を１０μｍ以上５０００μｍ以下に調整することにより、シート状構造体４の通気量を十分に確保しながら、シート状構造体４の強度を維持することができる。なお、貫通孔６が三角形、四角形、六角形等、円形以外の場合も、通気量の確保と強度の維持を両立するため、シート状構造体４に対する貫通孔６の開口部の開口率は、３０％以上７０％以下であってよい。なお、開口率は、上記で説明した開口率と同様に、シート状構造体４の表面面積に対する全貫通孔６の開口部の合計面積の割合である。

（焼成用治具の製造方法）
図６を参照し、焼成用治具１０の製造方法について説明する。なお、上記したように、シート状構造体４及び網目状構造体２の製造方法は公知なので、説明を省略する。以下では、シート状構造体４と網目状構造体２を張り合わる工程について説明する。まず、シート状構造体を形成するためのシート材を作製する（ステップＳ２）。シート材は、上述したシート成形法によって作製することができる。

次に、シート材を４０℃～１００℃で１２時間乾燥させ、ポンチを用いてシート材に貫通孔を形成する（ステップＳ４）。なお、焼成前のシート材に貫通孔を形成することにより、貫通孔を作成する際に割れ等が生じることを抑制することができる。

次に、シート材の裏面に接着剤を塗布し、網目状構造体（焼成体）にシート材を貼り合わせる（ステップＳ６）。なお、接着剤として、上記した無機材料（ＳｉＣ質，Ｓｉ－ＳｉＣ質，Ｓｉ_３Ｎ_４質，アルミナ質，ムライト質，ジルコニア質，イットリア質）を含むペーストを用いることができる。その後、４０℃～１００℃で１２時間乾燥させた後（ステップＳ８）、不活性ガス雰囲気において１４００～２２００℃で１時間焼成する（ステップＳ１０）ことにより、焼成用治具が完成する。なお、ステップＳ６において、必ずしもシート材の裏面に接着剤を塗布する必要はない。シート材が焼成する際、シート材の構成原料と網目状構造体が反応し、シート材（シート状構造体）と網目状構造体を接合することもできる。

上記したように、シート状構造体，網目状構造体及び接着剤の原料として種々の原料を用いることができる。以下、シート状構造体，網目状構造体及び接着剤の組み合わせの一例を示す。
（例１）
Ｓｉ－ＳｉＣ質の網目状構造体（１５０×１５０ｍｍ，厚み０．５ｍｍ）
Ｓｉ－ＳｉＣ質のシート状構造体（１５０×１５０ｍｍ，厚み０．０５ｍｍ）
Ｓｉ－ＳｉＣ質の接着剤
（例２）
Ｓｉ－ＳｉＣ質の網目状構造体（１５０×１５０ｍｍ，厚み２ｍｍ）
ＳｉＣ質のシート状構造体（１５０×１５０ｍｍ，厚み０．１ｍｍ）
イットリア質の接着剤
（例３）
アルミナ質の網目状構造体（１５０×１５０ｍｍ，厚み１ｍｍ）
アルミナ質のシート状構造体（１５０×１５０ｍｍ，厚み０．０５ｍｍ）
アルミナ質の接着剤
（例４）
Ｓｉ－ＳｉＣ質の網目状構造体（１５０×１５０ｍｍ，厚み１ｍｍ）
Ｓｉ－ＳｉＣ質のシート状構造体（１５０×１５０ｍｍ，厚み０．２ｍｍ）
窒化ケイ素質の接着剤
（例５）
Ｓｉ－ＳｉＣ質の薄型網目状構造体（１５０×１５０ｍｍ，厚み０．５ｍｍ）
Ｓｉ－ＳｉＣ質のシート状構造体（１５０×１５０ｍｍ，厚み０．２ｍｍ）
Ｓｉ－ＳｉＣ質の接着剤
（例６）
Ｓｉ－ＳｉＣ質の薄型網目状構造体（１５０×１５０ｍｍ，厚み０．５ｍｍ）を２層積層
Ｓｉ－ＳｉＣ質のシート状構造体（１５０×１５０ｍｍ，厚み０．２ｍｍ）
Ｓｉ－ＳｉＣ質の接着剤
（例７）
Ｓｉ－ＳｉＣ質の網目状構造体（３００×３００ｍｍ，厚み５ｍｍ）
Ｓｉ－ＳｉＣ質のシート状構造体（３００×３００ｍｍ，厚み１ｍｍ）
Ｓｉ－ＳｉＣ質の接着剤

（例１），（例３），（例５），（例６），（例７）は、シート状構造体，網目状構造体及び接着剤の原料が同質である。（例１），（例５），（例６），（例７）は各原料がＳｉ－ＳｉＣ質であり、（例３）は各原料がアルミナである。（例５），（例６）は、網目状構造体が薄型（実質的に２次元構造）である。（例５）は網目状構造体が一層であり、（例６）は網目状構造体が二層である。（例７）は他の焼成用治具より大型であり、シート状構造体及び網目状構造体の双方のサイズが、他の焼成用治具のシート状構造体及び網目状構造と比較して大きい。（例２）は、シート状構造体，網目状構造体及び接着剤の原料が全て異なる。また、（例２）は、同一の原料で作製されたシート状構造体及び網目状構造体を、シート状構造体及び網目状構造体と原料が異なる接着剤で接合する。このように、シート状構造体，網目状構造体及び接着剤は、必ずしも同じ原料ではなくてよい。なお、上記例には示していないが、接着剤を用いることなく、シート状構造体と網目状構造体を接合することもできる。

焼成用治具を幾つか作製し、強度及び通気性の評価を行った。作製した焼成用治具の特徴及び評価結果を、図７に示す。

まず、試料１について説明する。Ｓｉ－ＳｉＣ粒子（平均粒径０．５μｍ）を用いて、有機溶媒を用いたＳｉＣ粒子のスラリーを作製し、テープ成形法により縦横２５０×１０００ｍｍ，厚さ０．２ｍｍのテープ成形体を作製した。テープ成形体は、ドクターブレードを用いたテープ成形法によって作製した。そのテープ成形体から縦横１５０×１５０ｍｍ，厚さ０．２ｍｍのシート材（未焼成のシート状構造体）を切り出した。その後、穴あけポンチを用いて、シート材に直径５ｍｍの円形の貫通孔を６８８個形成した。貫通孔は、開口がシート材の表面にほぼ等間隔に現れるように、シート材の全体に形成した。シート材に対する貫通孔の開口部の開口率は６０％であった。次に、ＳｉＣ粒子（平均粒径０．５μｍ）を用いて有機溶媒を用いたスラリーを作製し、縦横１５０×１５０ｍｍ，厚さ５ｍｍのウレタンフォームにスラリーを浸漬し硬化させることにより成形体を作製した後、乾燥させた。なお、網目状構造体は、この成形体をアルゴン減圧下、１３５０℃で１時間焼成して得られたものである。また、シート材と網目状構造体の作製順は任意である

次に、Ｓｉ－ＳｉＣ粒子（平均粒径０．５μｍ）を１０ｇ（乾燥重量）秤量し、有機溶媒１００ｇを加えてペースト（接着剤）を作製した。そのペースト５０ｇをシート材の裏面に均一に塗布し、網目状構造体の表面に張り合わせた。その後、大気中、１３５０℃で１時間加熱した。その後、シート材と同じ重量の金属Ｓｉを秤量し、シート材上に載せ、窒素雰囲気、１３５０℃で２時間焼成し、焼成用治具を作製した。

なお、焼成用治具の作製と同時に、同条件で単体のシート状構造体と単体の網目状構造体を作製した。それらの試料についてアルキメデス法を用いて空隙率を測定した結果、両者とも空隙率は１体積％未満であった。すなわち、貫通孔を除くシート状構造体自体の空隙率、及び、網目状構造体を構成する骨格の空隙率は１体積％未満であった。また、体積及び重量から計算した結果、網目状構造体の空隙率は８０体積％であった。

試料２～６について説明する。以下の説明では、試料１と相違する条件について説明し、試料１と同条件については説明を省略する。試料２は、シート材のサイズが縦横１５０×１５０ｍｍ，厚さ０．０５ｍｍであり、シート材に直径（外接円の直径）０．０１ｍｍの四角形の貫通孔を、シート材に対する貫通孔の開口部の開口率が３０％となるように個数を制御して形成したことを除き、試料１と同条件でシート構造体及び網目状構造体を作製した。また、貫通孔の形成は、レーザ加工によって行った。なお、試料２では、シート材を２枚作製し、網目状構造体の表面と裏面に張り合わせた。

試料３では、アルミナ粒子（平均粒径２μｍ）を用いて、縦横１５０×１５０ｍｍ，厚さ０．０５ｍｍのシート材を２枚作製した。また、レーザ加工によって、シート材に直径０．０５ｍｍの四角形の貫通孔を、シート材に対する貫通孔の開口部の開口率が４０％となるように個数を制御して形成した。試料３では、貼り合わせの際、アルミナ粒子（平均粒径２μｍ，乾燥重量１０ｇ）を用いてペースト（接着剤）を作成し、シート材を網目状構造体の表面と裏面に張り合わせた。他の条件は、試料１と同条件とした。また、試料３では、貼り合わせ後の焼成の際に金属Ｓｉを用いていない。

試料４は、シート材のサイズを縦横１５０×１５０ｍｍ，厚さ０．５ｍｍとし、レーザ加工によって、シート材に直径０．２ｍｍの四角形の貫通孔を、シート材に対する貫通孔の開口部の開口率が３０％となるように個数を制御して形成した。他の条件は、試料１と同条件とした。

試料５は、シート材のサイズを縦横３００×３００ｍｍ，厚さ０．５ｍｍとし、レーザ加工によって、シート材に直径５ｍｍの四角形の貫通孔を、シート材に対する貫通孔の開口部の開口率が３０％となるように個数を制御して形成した。また、網目状構造体のサイズは、縦横３００×３００ｍｍ，厚さ０．５ｍｍとした。シート状構造体自体の空隙率、及び、網目状構造体を構成する骨格の空隙率は１体積％未満であり、網目状構造体の空隙率は８０体積％であった。

試料６は、試料１と同条件で作製した網目状構造体とした。すなわち、試料６は、網目状構造体の表裏面にシート状構造体が設けられていない。試料６は、上記試料１～５に対する比較例に相当する。

次に、焼成用治具の強度及び通気性の評価方法について説明する。焼成用治具の強度は、各試料を縦横５０×５０ｍｍの形状に加工し、精密万能試験機（商品名：オートグラフ，（株）島津製作所製）を用いた３点曲げ試験にて評価した。シート状構造体を接着する前の網目状構造体の３点曲げ試験における強度に対し、強度が１００％以下の測定結果が得られた試料を「Ｃ」、１００％超１５０％以下の測定結果が得られた試料を「Ｂ」、１５０％超の測定結果が得られた試料を「Ａ」とした。なお、比較対象である、シート状構造体を接着する前の網目状構造体についても、縦横５０×５０ｍｍの形状に加工し、上記の精密万能試験機を用いて強度を測定した。「Ａ」～「Ｃ」の評価は、熱衝撃性の優劣を示しているといえる。結果を図７に示す。

通気性は、ブロアーを用いて試料の表面（４００ｍｍ^２）に５０ｋＰａで空気を供給し、裏面の流量（圧力）を測定し、圧力損失を算出して評価した。圧力損失が１０ｋＰａ未満の試料を「Ａ」とし、１０ｋＰａ以上２０ｋＰａ未満の試料を「Ｂ」とし、３０ｋＰａ以上の試料を「Ｃ」とした。圧力損失が２０ｋＰａ未満であれば、使用上、特に問題ないレベルといえる。結果を図７に示す。

図７に示すように、網目状構造体にシート状構造体を貼り合わせた試料（試料１～５）は、何れも網目状構造体のみの試料（試料６）と比較して高強度であることが確認された。すなわち、３次元方向に伸びる骨格によって通気性を確保せず、互いに独立した貫通孔を形成して通気性を確保したシート状構造体を用いることにより、開口率を高くしても高い強度が得らえることが確認された（例えば試料１，４）。なお、開口率が比較的小さいシート状構造体を網目状構造体の表裏面に貼り合わせた試料（試料２，３）についても、十分に通気性が確保されることが確認された。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

Claims (12)

1. 骨格が三次元網目状構造を構成している無機質の網目状構造体と、
   網目状構造体の表裏面に設けられている無機質のシート状構造体と、を備え、
   前記シート状構造体は表面から裏面に至る貫通孔を複数有しており、各貫通孔は他の貫通孔から独立している、焼成用治具。
2. 前記シート状構造体が、焼成用治具の露出面を構成している請求項１に記載の焼成用治具。
3. 前記シート状構造体の厚みが、０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下である請求項１又は２に記載の焼成用治具。
4. 前記貫通孔の開口部の形状が、円形または多角形である請求項１から３のいずれか一項に記載の焼成用治具。
5. 前記貫通孔の開口部に外接する外接円を形成した場合において、その外接円の直径が１０μｍ以上５０００μｍ以下である請求項１から４のいずれか一項に記載の焼成用治具。
6. 前記シート状構造体に対する前記貫通孔の開口部の開口率が、３０％以上７０％以下である請求項１から５のいずれか一項に記載の焼成用治具。
7. 前記シート状構造体が、ＳｉＣ質、又は、ＳｉＣの割合が５０質量％以上のＳｉ－ＳｉＣ質を主成分として含む請求項１から６のいずれか一項に記載の焼成用治具。
8. 前記シート状構造体が、アルミナ質、ムライト質、ジルコニア質、イットリア質から選択されるいずれか一種以上を主成分として含む請求項１から６のいずれか一項に記載の焼成用治具。
9. 前記網目状構造体及び前記シート状構造体が、無機質の接着材によって接合されている請求項１から８のいずれか一項に記載の焼成用治具。
10. 前記接着材が、ＳｉＣ質、Ｓｉ－ＳｉＣ質、Ｓｉ３Ｎ４質、アルミナ質、ムライト質、ジルコニア質、イットリア質から選択されるいずれか一種以上を主成分として含む請求項９に記載の焼成用治具。
11. 前記網目状構造体及び前記シート状構造体が、前記シート状構造体と同質の接着材によって接合されている請求項７又は８に記載の焼成用治具。
12. 無機質であり、表面から裏面に至る貫通孔を複数有しており、各貫通孔が他の貫通孔から独立しているシート状構造体を、骨格が三次元網目状構造を構成している無機質の網目状構造体の表裏面に貼り合わせる工程を有する、焼成用治具の製造方法。

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