JPH09508580A

JPH09508580A - 高効率金属膜ゲッター素子及びその製造方法

Info

Publication number: JPH09508580A
Application number: JP8502567A
Authority: JP
Inventors: ティー．スノウ，ジェイムズ; プラーンテ，ウォルター; エス．ゼラー，ロバート
Original assignee: ミリポアコーポレイション
Priority date: 1994-06-22
Filing date: 1995-06-20
Publication date: 1997-09-02
Anticipated expiration: 2017-10-21
Also published as: WO1995035146A1; ATE169513T1; DE69504075D1; TW326001B; KR970703797A; EP0766589A1; DE69504075T2; CN1151125A; JP3336344B2; CN1067600C; EP0766589B1; KR100355968B1; US5456740A

Abstract

(57)【要約】焼結可能なゲッター材と焼結可能な金属フィルタ材から成り、実質的に連続した細孔のマトリックスを画定するゲッター／フィルタ複合膜素子。ゲッター／フィルタ複合膜素子は、第１焼結可能ゲッター材層と第２焼結可能金属フィルタ材層の少くとも３層で構成し、第１焼結可能ゲッター材層と第２焼結可能金属フィルタ材層とは、第１焼結可能ゲッター材層が第２焼結可能金属フィルタ材層の間に挟まれるようにして交互に積層する。第２焼結可能金属フィルタ材層は、第１ゲッター材層を保持するとともに、ゲッター粒子を保持する働きをする。ゲッター／フィルタ素子を製造する方法も開示されている。

Description

【発明の詳細な説明】高効率金属膜ゲッター素子及びその製造方法技術分野本発明は、ガス濾過及びガス浄化に関し、特に、半導体加工ガスのためのポイント・オブ・ユース（使用地点）用ゲッター兼フィルタとして使用することを可能にする高効率、低ガス発生量、優れた浄化特性を備えた新規な一体の全金属製ガスフィルタ兼浄化器に関する。技術背景半導体の製造は、純度の限界によって制約される。ドーピング剤原子をシリコンに化学蒸着する場合、その工程中、均質又は不均質不純物が存在しないことが重要な要件である。例えば、微小粒子、微量酸素又は水分等の不純物が存在すると、シリコンウエハ全体を著しく損傷することになり、最終製品の製造コストを大幅に増大させるおそれがある。従って、半導体業界は、製造中半導体に接触するおそれのあるガスを濾過し浄化することに関して多大の関心を払ってきた。ＨＥＰＡ（高効率粒子除去器）フィルタを備えた「クリーンルーム」は、最初の防御線である。加工装置は、慎重に濾過された空気で満たされたクリーンルーム内に配置される。装置自体の設計は、粒子飛散、ガス発生、及び、アルゴン、窒素、シラン、アルシン、塩酸及びフォスフィン等の高純度ガスを搬送送給するのに用いられる物質からの汚染を最少限にすることを企図している。ガスの送給における重要な機器は、粒子汚染ガスが加工物上に対して排出される地点（即ち、ポイント・オブ・ユース）にまで到達しないようにするフィルタである。この種のフィルタは、粒状物質を除去するだけでなく、高純度のガスに対して如何なるガスによる汚染をも回避することができるものでなければならない。更に、ガス送給装置は、粒状物汚染（粒状物による汚染）であれ、ガス汚染（ガスによる汚染）であれ、ガス送給装置の設置、あるいは、使用に伴って生じる通常の摩耗に基因する汚染を排除するためにできるだけコンパクトにしなければならない。従って、この種のフィルタは、粒状物を除去することができるものであり、かつ、ガス状不純物をも生じさせないものでなければならないばかりでなく、できるだけコンパクトで、小さい内容積及びフィルタ容積を有するものでなければならない。粒状物汚染の面で超高度の清潔度を保証するために上述したようなガス状流体を濾過するためのいろいろなフィルタが用いられている。そのようなフィルタとしては、有機膜フィルタ、セラミックフィルタ、多孔性金属材製フィルタ、金属繊維製フィルタ等がある。これらのいろいろな濾材のうちの幾つかは、粒状物汚染を１ｐｐｍ未満又はｐｐｍのレベルまで制御することができるが、それらは、大きいフィルタ面積を必要とするという欠点がある。濾材による粒状物の捕捉を確実にするためにガス流を適当な圧力に維持し、ガス流の低い面速度を維持するためにフィルタ面積を大きくする必要があるので、水分、酸素、特に炭化水素等のガス状不純物が往々にして検出可能レベル（ｐｐｍレベル）でフィルタに存在する。このような汚染は、フィルタの製造中、又はフィルタの設置中高純度ガス以外の大気に露呈されたときに生じることがあり、あるいは、フィルタを包装する包装材からのガス発生の結果として生じることさえある。更に、フィルタ容積が大きいので、フィルタを収容するためにハウジングを大きくしなければならず、従って、設置及び使用中に汚染を起す可能性が大きいばかりでなく、大きいフィルタに適合する大きいガス送給装置を必要とする。現在の金属製フィルタは、ステンレス鋼、ニッケル、又はニッケル合金焼結粉ウルトラメット−Ｌ（米国パル・コーポレーシヨン社製）及びモットガスシールド^TM（米国モット・メタラジカル・コーポレーシヨン社製）（米国特許５，１１４，４４７参照）、等から製造されている。それらのフィルタは、全体が金属製であるから、ガス発生量が低く、高い濾過効率、耐蝕性、耐熱性を有し、多孔度及びガス透過率の低い、高い構造的強度を有する。低多孔度は、依然として、典型的な焼結金属粉末製のフィルタ素子の欠点である。これらの各フィルタの多孔度は、せいぜい４０〜４４％の範囲であり、フィルタの貫流特性を制限する。この低多孔度は、焼結金属粉末でフィルタを製造するのに用いられる製造工程に必然的に随伴するものである。その製造工程においては、金属粉末を金型内へ装入して突固めて「生の成形物」（未焼結成形物）を成形し、次いで、金属粉末を焼結して所要の構造的強度を付与する。最終フィルタ素子（「膜」即ち「メンブレン」と称される）は、焼結された金属粉末の平坦なシートから切断することによって、あるいは、更なる成形工程で最終形状に成形することによって得られる。金属粉末を焼結させるときの焼結温度は、最終フィルタ素子の多孔度を決定する上での決定的な要因である。焼結温度を高くすれば、強度が高くなるが、多孔度が低くなる。反対に、焼結温度を低くすれば、多孔度は高くなるが、強度が低下する。今日までのところ、焼結金属粉末法においては最終多孔度は、最高約４５％に制限されている。微量汚染ガスの除去も、半導体製造における問題の１つである。マイクロエレクトロニクス産業において用いられている現行のガス浄化器は、１つのパッケージにまとめられた２つの別個のモジュールから成っている。即ち、分子状汚染物（不純物）を除去するための上流側浄化器（ゲッター合金、有機金属又は無機樹脂系物質、又は反応性マイクロマトリックス材を有する）と、粒子を除去するための下流側浄化器とが一体的に結合されたものである。これらの粒子は、ガス流内に始めから包含されている場合もあり、あるいは、浄化器によって発生されたものもある。この種の浄化器の代表的な例としては、ＳＡＥＳピュアガス社、ウルトラピュア社、セミガス社及びミリポア社から販売されているものがある。例ス用フィルタを販売している。このフィルタは、２つの別個の部材、即ち、少量の浄化用物質とステンレス鋼製フィルタから成り、長さ５ｉｎ（１２．７ｃｍ）、直径１ｉｎ（２．５４ｃｍ）の単一のステンレス鋼製のハウジング内に収容されている。これより大きい浄化器の場合は、上流側と下流側に直列に連結された２つの別個のハウジング内に収容された浄化用物質と適当なガスフィルタで構成されている。しかしながら、別個の上流側浄化モジュールと下流側フィルタモジュールから成る浄化器は、パッケージの態様に関係なく、１方向の流れ方向でしか適正に作動することができない。逆方向の流れや、急激な逆方向拡散が生じると、微小粒子が上流側の浄化床（浄化モジュール）からその浄化床（フリット）を通してガス搬送導管内へ放出されることになる。ゲッターは、酸素、一酸化炭素、水素及び水分等の微量ガスを吸収し、あるいはそれらのガスと化学的に結合して密封デバイス内に真空を維持するために、又、不活性ガスを浄化する目的で、従来から使用されている。従来は、ジルコニウムやチタンのスポンジがゲッターとして使用されているが、それらは、高い温度（７００〜９００°Ｃ）下で作動させなければならない。１２５μｍ未満の微小合金粉末又はその水素化物から作られる、作動温度の低い（３５０°Ｃ）非蒸発性のゲッター合金が開発されている。このタイプの合金粉末は、コラム内に充填されて支持床と混合され、微量ガスを吸収するか、触媒作用により除去するためにインラインで使用される。しかしながら、このような充填床（合金粉末を充填された浄化床）は、通常の圧力変動及び流量変動の条件下で生じる粒子の機械的摩剥作用により微粉が発生するという大きな欠点を有する。この種のゲッター合金としては、Ｚｒ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｔｈ，Ｈｆ，Ｎｂ及びウラン等がある。米国特許４，３１２，６６９は、ペレットの形にプレス成形するか、あるいは、支持体に付設するか、あるいは、化学的に結合して焼結することができるＺｒ−Ｎｉ−Ｆｅの三元合金を開示している。あるいは又、微細合金粉末を特定の構造体として鋳造又はプレス成形するか、米国特許５，２４２，５５９におけるように支持体と組合せてもよい。米国特許５，２４２，５５９は、ゲッター合金粉末を焼結防止剤と組合せて金属ワイヤ又はストリップ又は金属被覆セラミック等の支持体に電解作用によって結合させた後、その結合されたゲッター合金粉末と焼結防止剤と支持体を真空下で熱処理して（焼結させて）多孔性の表面コーチングとしたゲッターを開示している。しかしながら、この多孔性表面コーチングは、支持体表面を有するという限定条件を有するのでフィルタタイプの構造体を形成するのには適さない。更に、焼結助剤として結合剤（バインダ）が添加されているので、ポイント・オブ・ユースでの使用中結合剤の一部が剥落し、やはり、プロセス流体の流れ内に流入する微粉を生じるおそれがある。この分野における最近の改善は、反応性金属を有し、層の形で用いられるガス濾過兼浄化用反応性炭素／セラミック膜（メンブレン）の開発である。例えば、米国特許５，１９６，３８０は、ガスから均質及び不均質不純物を除去するための反応性膜を開示している。この米国特許の反応性膜は、多孔性のセラミック又は炭素基材と、その上に被着された炭素層と、その炭素層の上に積層された少くとも１層の反応性還元金属から成る。この金属は、マンガン系金属又はアルカリ金属から選択されたものであり、最初に還元されていない形で炭素層の上に被覆され、爾後に還元される。炭素及び金属を被着させる方法として化学蒸着法と、溶液被着法が教示されている。しかしながら、この反応性膜は、以下のような製造上並びに性能上の問題を有している。膜の出発材料（膜材）として用いられる多孔性フィルタ素子の細孔寸法は、最終製品のそれより僅かに大きくなければならない。なぜなら、出発材料（膜材）に幾層かの材料が積層されることにより細孔寸法が小さくなるからである。しかも、そのような積層工程は、再現精度を維持する上で製造上の困難を伴うとともに、目詰まり（細孔が積層材料で詰まること）を起す可能性がある。更に、膜材の、濾過すべきガス流に対して下流側の部分は、積層材料を被覆しないままにしておかなければならない。なぜなら、下流側部分に反応性金属を被覆したとすると、その被覆された金属がオキシダント（不純物）と反応し、膜支持体に対する付着特性が劣化することになるからである。その結果、粒子の飛散や粉末化を起すことになる。又、膜材の不被覆下流側部分は、粒子を濾過する働きをするが、不被覆下流側部分の細孔寸法は、上述した理由により最適細孔寸法より大きいので、小さい粒子を捕捉することはできない。活性物質の負荷レベルを減少させることによって細孔寸法の均一性を高めようとすれば、その結果として、フィルタの不純物除去能力を不十分なものとする。この特許の膜の効率及びその他の特性については、同特許の明細書に記載されていない。従って、当該技術分野において、良好な多孔度とガス処理量（通し容量）を有する全金属製のフィルタ内に統合されたガスフィルタ兼浄化器を求める要望がある。ゲッター浄化器とガスフィルタとを一体的に統合すれば、単一のポイント・オブ・ユース用装置内に、高多孔率金属フィルタのすべての有利な面と、ゲッターのガス不純物除去能力を実現し、しかも、ガス発生量を少なくし、粒子飛散問題を軽減することが可能となる。本発明によれば、フィラメント状金属粉末とゲッター材との組合せから、既存のフィルタのフィルタ容積の何分の一かですみ、しかも、選択された所定のガス中の微量不純物を除去することができる高多孔率、高流量のゲッター／フィルタ装置（「ゲッター／フィルタ」、「フィルタ兼浄化器」又は「フィルタ／浄化器」又は単に「フィルタ」とも称する）を製造することができることが認められた。本発明のフィルタ／浄化器は、既存のフィルタにみられる高度の粒状物除去効率（粒状物の通過量１ｐｐｍ未満）を保持し、かつ、微量汚染ガスを掃去することができる。しかも、本発明のゲッター／フィルタは、内部容積が極めて小さく、非常にコンパクトであるから、高純度のガス以外の大気に対する露出と、使用に伴っての摩耗に基因する汚染物の発生を最少限にすることができる。その上、本発明は、多孔性金属フィルタのその他の特性、即ち、良好な機械的特性及び熱特性を合わせもつので、高い温度及び高い圧力差での作動を可能にし、長期間使用しても粒子の飛散を生じることがない。発明の概要従って、本発明は、焼結可能なゲッター材と焼結可能な金属フィルタ材から成り、実質的に連続した（互いに連結した）細孔のマトリックス（配列）を画定するゲッター／フィルタ複合膜素子（以下、「ゲッター／フィルタ膜素子」又は「ゲッター／フィルタ膜」又は「ゲッター／フィルタ素子」又は「ゲッター／フィルタ」又は単に「フィルタ素子」又は「膜素子」又は「膜」とも称する）を提供することを企図する。本発明の膜素子は、その好ましい実施形態では、第１焼結可能ゲッター材層と第２焼結可能金属フィルタ材層を交互に積層した少くとも３層で構成し、第１ゲッター材層を第２金属フィルタ材層の間に挟み、第２金属フィルタ材層が第１ゲッター材層を保持するとともに、ゲッター粒子を保持する働きをするように構成する。本発明は、又、ゲッター／フィルタ複合膜素子を製造する方法であって、焼結ゲッター素子を製造してそれを金型内に装入し、該ゲッター素子の一方の面の上に焼結樹枝状金属層を積層して２層複合素子を形成し、該２層複合素子を裏返して前記ゲッター素子の他方の面を積層可能な状態に露呈し、該ゲッター素子の他方の面に第２の金属層を形成することから成る多層ゲッター／フィルタ複合膜素子製造方法を提供する。本発明の目的は、半導体産業においてポイント・オブ・ユースでのゲッター／フィルタとして使用することができる浄化器兼高効率高多孔率金属膜フィルタ素子を提供することである。本発明は、そのコンパクト性により、プロセス装置に必要とされるスペースを大幅に縮小し、内部表面積の縮小によりガス発生量を減少させ、フィルタの全長に亙って圧力降下を小さくすることができる。本発明の他の目的は、フィルタハウジング内に収容するためにいろいろな任意の形状に形成することができるゲッター／フィルタ複合膜素子を提供することである。図面の簡単な説明本発明の上記及びその他の目的並びに特徴、及びそれらを達成する態様は、以下に添付図を参照して述べる本発明の実施形態の説明から一層明かになろう。図１は、本発明のゲッター／フィルタ複合膜の走査電子顕微鏡写真である。図２(a)〜(f)は、図１のゲッター／フィルタ素子を製造する工程の概略図である。図３は、本発明のゲッター／フィルタ複合膜の断面の顕微鏡写真である。図４は、本発明に従って製造されたゲッター／フィルタ素子の作動におけるガス流の流量と入口圧力との関係を示すグラフであり、両者が直線関係にあることを示す。図５は、本発明に従って製造されたゲッター／フィルタ素子の作動において、供給ガス中の酸素濃度を一定（１０５ｐｐｂ）とした場合の時間経過に対する出口酸素濃度の変化を示すグラフである。好ましい実施形態の説明本発明は、高効率、高多孔率の全金属製ゲッター／フィルタ複合膜素子及びその製造方法を開示する。本発明の膜を組入れたゲッター／フィルタ装置は、高い流体処理量（通し容量）を有し、圧力損失が小さく、ガス発生量が少なく、小型で、構造が簡単であり、しかも、微量のガス状不純物を吸収又は化学的に除去する能力を有する。これらの特徴の故に、このゲッター／フィルタは、半導体及びその関連産業においてポイント・オブ・ユース用ガスフィルタ／浄化器として理想的な装置となる。ここでいう「多孔率」とは、膜素子の総容積に対する細孔容積の割合をいう。従って、百分率の多孔率は、細孔容積を膜素子の総容積で割り、それに１００をかけた値である。「金属」とは、金属を含有したあらゆる物質を意味し、例えば、純粋金属、メタロイド、金属酸化物、金属合金、金属水素化物、及び化学及び冶金分野の当業者に周知の他の金属化合物等を含む。「膜素子」とは、本発明に従って製造されたウエハ状の製品のことをいい、高い内部細孔容積率を有し、優れた構造的合成及び強度を有し、流体、特にガスを通したときの圧力降下が低いという特徴を有する。「マトリックス」とは、相互に連関した細孔又は割れ目状区域のネットワークから成る物理的構造をいう。マトリックスは、通常は均一な構造であるが、必ずしも１００％均一ではない。幾つかの細孔が他の細孔に完全に連結しておらず、従って、マトリックスに連結していない場合がある。従って、「実質的に連続した」とは、せべての細孔のうち５０％以上の数の細孔が、少くとも１つの他の細孔に接触しているか、それと共有する部分を有し、他の細孔との間の連通を可能にしていることを意味する。「樹枝状」とは、金属粒子が示す分枝（樹枝状突起）のことをいう。金属粒子のこの樹枝状特性は、分枝同志の相互作用により非樹枝状金属粉末に比べて細孔面積を大きくする（多孔率を高くする）ことができる。本発明においては、樹枝状にされた、又は樹枝状にすることができる他のいろいろな金属粉末を用いることができる。「生の成形物」とは、焼結技術において周知の用語であり、焼結される前の圧縮された金属粉末成形物のことをいう。生の成形物は、焼結された完成膜より高い多孔率を有するが、非常に脆弱である。「焼結可能な樹枝状物質」とは、個々の粒子が高度に分枝した外表面を有する焼結可能な任意の物質又は材料を意味する。粒子又は粉末の低密度床に関して用いられる「実質的に均一」という用語は、「空気敷きつめ」された床の密度にほとんど又は全く局部的なむらがないことを意味する。本発明は、焼結可能なゲッター材と焼結可能な金属フィルタ材から成り、実質的に連続した細孔のマトリックスを画定するゲッター／フィルタ複合膜素子を提供する。本発明のゲッター／フィルタは、図１に示されるように、実質的に均質にみえるウエハ状の膜であるが、この膜は、図３に示されるように、それぞれ個別に敷設された少くとも３つの個別層から成っている。図２は、個々の層を「空気敷きつめ」するための方法を示す。この方法は、１９９３年６月４日に出願された米国特許願第０８／０７１，５５４号「高効率金属膜素子、フィルタ及びその製造方法」に詳細に記載されている方法に関連した空気敷きつめ法である。「空気敷きつめ」の定義については後述する。本発明の浄化器／フィルタ装置は、２つの除去能力、即ち、分子状不純物除去能力と粒子不純物除去能力を単一の複合素子内に統合したものであり、性能を高め、表面積のより効率的な利用を可能にする。しかも、本発明の浄化器／フィルタ装置は、不純物の反応性壁への拡散距離を短くすることにより質量輸送の効率を高める。従来の樹脂による浄化器においては、総不純物除去率が質量輸送に対する抵抗によって制限される。そのような質量輸送に対する抵抗の大部分は、支持ビードの細孔内の不純物が活性座席へ拡散することに基因する。これに対して本発明のゲッター／フィルタにおいては、全部のガスが細孔を通って流れるので、不純物は対流による質量輸送によって反応性表面に近接する位置へもたらされる。従って、不純物分子は、細孔の１半径に相当する最大限の距離を移動して拡散しなければならない。このことは、理論的に、総除去効率を高め、不純物の出口濃度を低くする効果をもたらす。本発明は、反応性金属を不活性の膜支持体上に被着することによってではなく、本質的にガス不純物に対して反応性を有する金属、金属水酸化物、合金又はそれらの混合物から製造されたゲッター／フィルタ素子にある。本発明のゲッター／フィルタ素子は、保護用の酸化物被膜によって周囲条件下では不反応性とされているが、高められた温度下においては、あるいは、昇温活性化工程の後の室温下においては分子状不純物に対するゲッターとして動作するゲッター合金又は純粋金属から製造される。周囲条件下において酸化物被膜によって与えられる保護の度合は、使用される金属又は合金の種類によって異る。金属又は合金は、酸化物被膜によって保護されているので周囲大気へ周期的に露呈されても差し支えないがが、できるだけ不活性条件下で取扱うべきである。本発明に用いるのに適する合金としては、例えば、Ｚｒ８４％とＡｌ（ＳＡＥＳＳｔ１０１）１６％の二元合金、又は、Ｚｒ−Ｔｉ−Ｎｉの三元合金があり、それらは企業内で調製されるものであっても、あるいは市販されているものであってもよい。本発明に用いるのに適する純粋金属としては、アルミニウム、カルシウム、ハフニウム、マグネシウム、マンガン、ストロンチユウム、チタン、バナジウム、ジルコニウム等がある。そのような全体反応性金属に保護用の酸化物被膜を被覆する。ゲッター材として好ましいのは、Ｚｒ、Ｔｉ、及びそれらの合金である。ここで、「全体（ｂｕｌｋ）金属」とは、表面だけではなく、厚みを有する金属の内部を含む金属全体を意味する。本発明のフィルタ素子は、本明細書及び上記米国特許願第０８／０７１，５５４号に開示される態様で製造される。同米国特許願には、最適の粒子除去を達成するように選択された細孔寸法を有する全ニッケル製焼結素子の製造方法が記載されている。本発明のゲッター／フィルタ素子は、既存の又は改変された既存の焼結法を用いて微細粉末から製造する。これらの方法によって製造されたゲッター／フィルタ素子は、０．１μｍという最も一般的な粒子寸法の場合で、面速度を各応用例における最大限の面速度として、９９．９９９９９９９％（９ＬＲＶ）以上の効率でガスから粒子を除去することができることが認められた。このゲッター／フィルタ素子を金属製ハウジング内に溶接し、得られるゲッター／フィルタ装置にはポリマーシールが存在しないようにする。このハウジングの素材は、マイクロエレクトロニクス産業において現在用いられているフィルタ装置及び浄化器にみられる３１６Ｌステンレス鋼、ニッケル又はハステロイ等であってよい。本発明のゲッター／フィルタ装置には、マイクロエレクトロニクス産業においてガス供給装置に一般に用いられている入口コネクタ及び出口コネクタの任意のものを設けることができる。本発明のゲッター／フィルタは、反応性フィルタ（米国特許５，１１４，４４７）に随伴する製造上の問題を回避し、活性化される前に周期的に空気中で取扱うことができる。金属の表面に被覆された酸化物被膜が、室温下でフィルタを製造し、工場に設置することを可能にする。フィルタを工場のガス導管に接続し、パージ操作を行ったならば、フィルタを、粒子の除去動作を継続したまま分子状不純物の除去を行うことができるように活性化のための所望の温度にまで加熱する。このゲッター／フィルタは、分子状汚染物をフィルタの全体金属内へ拡散させるので、たとえ圧力降下の変化が生じたとしても粒子の飛散を起すことがない。このように本発明によれば全体金属が不純物の除去に利用されるので、反応が表面積だけに限定される従来の反応性フィルタより大きい処理容量が得られる。更に、本発明のゲッター／フィルタは、どちらの流れ方向においても作動することができ、分子状又は粒子状不純物の逆方向拡散を防止する。それによって、上述したように既存の浄化器が有する技術的制約を解決する。フィルタの長時間の加熱を行うことができないような用途においては、フィルタを室温で作動させ、吸着されたフィルタの表面不純物をフィルタ内部へ拡散させるために適宜高温での活性化を実施することができる。金属粒子、特に反応性のゲッター粒子は、ｃａ．３２５メッシュ以下の粒子寸法のものでは自然発火性を有するので取扱いが困難である。しかるに、良好な焼結フィルタを形成するには、１５μｍ未満の微小粒子を用いる必要がある。フィルタを製造するとき自然発火するおそれのある金属ゲッター粒子を室温の空気中で取扱うことは、不可能では内にしても困難である。従って、自然発火性の金属粒子を用いてフィルタを商業的に製造することには問題があることはいうまでもない。本発明者等は、そのような金属粒子に表面酸化物被膜を被覆すれば、金属粒子の反応を防止し、室温の空気中での取扱いを可能にするとを見出した。しかしながら、ゲッター材の加工に精通している当業者には、このような小粒子寸法のゲッター材は、一旦不動態化される（被膜で保護されると）と、浄化能力を完全に喪失してしまうと考えられるであろう。ところが驚くべきことに、実際はそうではなく、ゲッター材は、フィルタ材を製造するためのすべての加工工程を終えた後でも、有意の浄化能力を保持している。図２は、本発明に従って金属製ゲッター／フィルタ膜素子を製造する工程を示す概略図である。本発明の好ましい実施形態の方法によれば、いろいろな新規な操作にを用いることによって多孔度の高い金属製ゲッター／フィルタ膜素子が得られる。通常、本発明の方法の工程は、まず、ゲッター粉末（ゲッター材の粉末）を混合した金属粉末の均一な床を空気敷きつめによって堆積させ、非常に均一な極めて低密度の粉末床を形成すること（図２（ａ））から始まる。この粉末床の見掛け密度は、その粉末容器から排出されたときの粉末の見掛け密度に等しいか、それ未満である。次の工程は、そのような粉末床を低圧でプレスして、高多孔度の半自立性の生の成形物を形成すること（図２（ｂ））であり、次いで、この生の成形物を焼結して５５％を越える多孔度を有する自立性高多孔度金属ゲッター膜を製造する（図２（ｃ））。図２（ｄ）に示される工程（ｄ）は、上記焼結された素子を更に突固める二次加工である。工程（ｅ）は、金属だけの追加の層を積層する工程である。この後、素子を金型から取り出して裏返しにし、第３の最終金属層を被覆して複合膜を形成する。ゲッター粉末と金属粉末のその他の組合せ又は混合も可能であり、そのような組合せ又は混合は、ゲッター粉末だけを用いることを含めて、当業者には周知である。詳述すれば、（図２（ａ））は、本発明の方法の第１工程である空気敷きつめ工程（ａ）を示す。上述したように、この工程では、空気敷きつめ法を用いることにより、非常に均一な極めて低密度の粉末床を形成することができる。ここでいう「空気敷きつめ」とは、所定の質量の粉末１０をスクリーン篩２０を通して振りかけ、重力によって落下させ、下の定容積金型（一定の容積を有する金型）３０内に堆積又は敷きつめることをいう。粉末は浮遊粒子の「雲」のように「ふんわりふくらまされる」ので、その密度が容器内に収容されていたときより低くなる。粉末が下の金型に接触するまでに落下する距離は、金型の面積及び形状によって異る。目標とする製品の最終形状及びサイズに応じていろいろな個別金型を用いることができる。例えば、１３ｃｍ径の円形金型の場合は、ゲッター／フィルタの素材としてフィラメント状ニッケル粉末が使用されるとすると、実質的に均一な厚さ及び密度の粉末床４０を確実に得るには、少くとも２５ｃｍの落下距離を必要とする。金型の直径が大きいほど、落下距離を長くしなければならない。当業者であれば、ここに記載された具体例を与えられれば、この粉末落下距離即ち高さを機械的な実験を用いて決定することができる。このようにして形成された床４０は、スクリーン篩２０を通して落とされる前の粉末１０の見掛け密度に等しいか、好ましくはそれ未満の密度を有する。見掛け密度は、ＡＳＴＭＢ３２９に規定された手順にしたが測定される。約１．０ｇ／ｃｃの見掛け密度を有するフィラメント状ニッケル粉末の場合、空気敷きつめにより堆積される床の見掛け密度は、０．７ｇ／ｃｃにまで低くすることができる。ゲッター／金属混合粉末の金属粉末に対するゲッター粉末の組成範囲（百分率割合）は、十分な不純物除去能力を可能にし、かつ、十分な構造的支持力を有する限り、任意の範囲とすることができるが、好ましい範囲は、ゲッター粉末の割合を２５重量％〜５０重量％とする範囲であり、極めて好ましいのは、ゲッター粉末を２５重量％とすることである。次に、図２（ｂ）に示される工程（ｂ）において、上述の空気敷きつめ粉末床４０を圧縮手段５０によって比較的低い圧力で所望の厚さにまでプレスし、生の成形物６０を形成する。得られる生の成形物６０の多孔率は、８０〜９０％である。必要とされる圧力の大きさは、３つの変数、即ち、空気敷きつめ粉末床４０の密度、床４０の厚さ、及びプレスによって得られる生の成形物６０の目標厚さに依存する。例えば、密度０．７ｇ／ｃｃ、厚さ０．６ｃｍの粉末床４０から厚さｃｍの生の成形物６０を得るには、３０Ｋｇ／ｃｍ²（４３０ｐｓｉ）の圧力が必要である。得られた生の成形物６０の密度は、１．３ｇ／ｃｃとなり、多孔率は８５％である。この生の成形物６０は、注意して金型から取り出せば、崩れることなくその形状を保持する程度に自立性である。ただし、生の成形物６０に比較的小さな応力でも加えれば、構造的一体性が失われる（崩れる）ことがある。次に、図２（ｃ）に示される工程（ｃ）において、自立性の生の成形物６０に焼結加工によってな追加の構造的強度を付与する。一般に、焼結は、焼結オーブン７０内で不活性又は還元性雰囲気中で又は真空中で金属粉末をその融点より低い温度にまで加熱することによって行われる。当業者であれば、焼結を行うべき周囲雰囲気の条件を決定することができる。この焼結工程の温度、及び、時間（温度ほど重要ではない）は、金属膜の最終寸法、従って、多孔率を決定する２つの重要な要素である。焼結された成形物８０の多孔率は、通常、７０〜８０％にまで低下している。これは、粉末粒子の焼結結合と、膜全体の収縮の結果である。焼結温度を低くし、時間を短くすれば、焼結結合及び収縮の度合の低い膜が得られる。例えば、８０％の多孔率を有する生の成形物６０を９５０°Ｃの温度で５分間焼結すると、５８％の多孔率を有する膜が得られる。これと同じ生の成形物６０を８００°Ｃの温度で５分間焼結すると、７２％の多孔率を有する膜が得られる。このように、焼結温度を下げれば、多孔率が増大する。本発明者らは、８００°Ｃより更に低い温度でも焼結することが可能であることを見出した。ただし、金属は十分な熱を与えられない限り焼結しないから、その意味で焼結温度に下限が存在する。２〜３μｍのフィッシャーサイズを有するフィラメント状ニッケル粉末を焼結するための焼結温度の下限は、一般に、約５００〜６００°Ｃであることが判明している。本発明の好ましい実施形態では、約６７５〜７２５ °Ｃの焼結温度を用いる。そのような焼結温度と、適正に形成された空気敷きつめ床及び生の成形物とを組合せれば、膜の好適な多孔率と寸法が得られる。本発明において極めて好ましい焼結温度は、６７５°Ｃである。次の工程（ｄ）は、図２（ｄ）に示されるように、焼結された成形物８０を圧縮手段５０を用いてプレスし、最終目標の寸法とすることである。この圧縮工程は、焼結成形物８０は生の成形物に比べてはるかに高い剛性を有しているので、通常、最初の圧縮工程（図２（ｂ））より高い圧力で実施される。この工程において通常用いられる圧力は、約４２〜７７Ｋｇ／ｃｍ²（約６００〜１１００ｐｓｉ）である。好ましい実施形態では、焼結ずみ成形物８０を７０．３Ｋｇ／ｃｍ²（１０００ｐｓｉ）より高い圧力でプレスする。このプレス工程により成形物８０の多孔率をその最終多孔率にまで減少させ、ゲッター素子即ちゲッター層９０を得る。最終多孔率は、通常、５５％より高い値とし、好ましくは６５％より高い値とする。図２（ｅ）に示される工程（ｅ）は、第１ゲッター層９０の上に第２層を形成する工程である。この第２層は、樹枝状焼結可能金属、好ましくはニッケル（ＩＮＣＯ２５５型）で形成される。この工程は、先に製造した第１ゲッター層９０を金型３０に装填して実施され、そのゲッター層９０の一方の面に直接第２層を形成して複合層１００を得る。複合層１００は、上述した工程（ａ）〜（ｄ）を反復することによって形成される。得られた複合層即ち２層素子（第１ゲッター層９０と第２層の積層体）１００を金型内で裏返し、ゲッター層９０の反対側の面に第２層と同様の方法で第３層（ニッケル）を形成する。これによって、ゲッター層９０をサンドイッチ状に２つの金属層の間に挟む（図３参照）。かくして、３層積層体から成る金属製膜素子シート１１０（図２（ｆ）参照）が得られる。工程（ｅ）におけるゲッター材のための焼結温度は、選択されたゲッター材の種類に応じて決定される。例えば、後述する例１におけるようにＺｒ（８２）：Ｔｉ（１０）：Ｎｉ（５）：Ｏ（３）（各元素の括弧内の数字は重量％）から成るゲッター材が用いられる場合は、７７５〜８２５°Ｃ、好ましくは８０５° Ｃの温度で約２０分間焼結される。キャリア材だけを焼結するには、６５０〜７５０°Ｃの温度範囲で約２０分間焼結すればよい。図２（ｆ）に示されるように、金属製膜素子シート１１０を特定の用途のためのフィルタ装置を製造するのに適する個別形態（この例では、ニッケル製膜素子１３０）に切断することができる。この切断工程には、ワイヤカット放電加工（ＥＤＭ）法を用いることが好ましい。ワイヤカット放電加工法とは、高電流を通電される細いワイヤ１２０を用いて金属を切断する方法である。金属製膜素子シート１１０を所定の形状に切断する方法としては、ワイヤカット放電加工法が最良であるが、他の切断方法を用いることも当業者には明らかであろう。例えば、砥石車又はレーザーを用いて切断することもかのうでる。好ましい実施形態では、ニッケル製膜素子１３０のサイズは、直径約１．２ｃｍ、厚さ０．２５ｃｍである。膜素子１３０は、その製造工程中に取り込まれた揮発性物質を除去するために低温真空下で焼成される。この温度は、通常、２００°Ｃ未満とする。例例１：焼結ゲッター／フィルタ素子の形成ゲッター材：ゲッター合金（例えば、Ｚｒ８２重量％：Ｔｉ１０重量％：Ｎｉ５重量％：Ｏ３重量％）から製造された微小（直径＜２０μｍ）粉末キャリア材：低圧（＜７０．３Ｋｇ／ｃｍ²（１０００ｐｓｉ））で生の成形物を容易に形成することができる適当な樹枝状金属材（例えば、ＩＮＣＯニッケル２５５型）以下の工程によってゲッター／フィルタ素子を形成した。Ａ）ゲッター粉末／キャリア粉末混合物（ゲッター粉末２５〜５０重量％）を上記米国特許５，１１４，４４７に記載され、本発明によって多層素子の製造に適するように改変された方法に従って金型内へ空気敷きつめした。Ｂ）上記粉末混合物を低圧プレスにかけて、ほぼ３５〜１０５Ｋｇ／ｃｍ²（５００〜１５００ｐｓｉ）で生の成形物を形成した。Ｃ）上記生の成形物を、そのキャリア材を完全に焼結させ、ゲッター材を部分焼結（不完全焼結）させるのに適する温度、例えば７７５〜８２５°Ｃ、好ましくは８０５°Ｃの温度で約２０分間真空焼結工程にかけた。Ｄ）次いで、焼結された成形物を高圧プレスにかけて約１７６〜３５２Ｋｇ／ｃｍ²（２５００〜５０００ｐｓｉ）の圧力で圧縮し、所望の厚さとした。Ｅ）得られた焼結ずみゲッター／キャリア材を金型に戻し、そのゲッター／キャリア材の上に下記の工程によって第２、第３の層を形成した。 −低圧プレス（約３５〜１７６Ｋｇ／ｃｍ²（５００〜２５００ｐｓｉ）で生の成形物を形成した。 −キャリア材だけを焼結させる温度（６５０〜７５０°Ｃ）で２０分間の真空焼結工程にかけた。 −焼結された成形物を高圧プレス（１７６〜３５２Ｋｇ／ｃｍ²（２５００〜５０００ｐｓｉ））にかけて所望の厚さとした。 −得られた金属製膜素子シートをワイヤカット放電加工（ＥＤＭ）法で切断し、個々のフィルタ素子を得た。例２−ゲッター／フィルタ装置の製造例１のフィルタ素子をステンレス鋼製ハウジング内に溶接し、高純度ガススタ接した。このハウジングをテストスタンドに設置し、パージのためにアルゴンガスを１．２ｓｌｐｍ（リットル／分、標準状態）の調整された流量で該フィルタ浄化器を用いて予備浄化されたものである。アルゴンガスを該フィルタを通して通流させた後、フィルタの下流のＨ₂Ｏ及びＯ₂濃度をそれぞれＭｅｅｃｏＡｑｕａｍａｔｉｃＰｌｕｓ^TM水分分析器及びハーシュ／大阪酸素の微量酸素分析器ＭＫ３／Ｙ型を用いて測定した。詳述すれば、フィルタ装置を設置し、アルゴリズムガスで１昼夜パージした後、フィルタ装置のハウジングを加熱テープで４００°Ｃにまで加熱した。１００〜１０５ｐｐｂのテスト用酸素を発生させるためのＫｉｎ−ＴｅｋＳｐａｎＰａｃ^TM２７１ＡＴＭ酸素発生器を用いて、１０５ｐｐｂのテスト用酸素の導入を開始し、１時間継続した。フィルタ下流の微量酸素分析器によって検出したところ、図５のグラフに示されるように、この１時間の間は、０ｐｐｂのベースライン酸素レベル（濃度）に変化が検出されなかった。例３：フィルタ素子の流量／△Ｐこの実験は、ガスを既知の入口圧力でゲッター／フィルタに導入した場合の流量／△Ｐ（圧力降下）の結果を示す。図４のグラフは、約２．１３ｃｍ²の流れ面積を有する典型的なゲッター／フィルタにおける大気圧に対する圧力降下を示す。このテストは、空気を既知の入口圧力Ｐ１でフィルタに通すことによって行われた。出口圧力は大気圧Ｐ２であり、圧力降下△Ｐは、Ｐ１−Ｐ２として算出される。Ｐ２は大気圧即ち０ｐｓｉｇ（ゲージ圧）であるから、流量を一定とした場合の圧力降下は、単純に入口圧力である。この実験では入口圧力Ｐ１を変化させ、それに伴う流量の変化を測定した。圧力の測定は、標準圧力計を用いて行った。流量の測定は、空気に関して校正された標準質量流量計を用いて行った。図４に見られるように、このゲッター／フィルタは、同じ流量で用いた場合の単純なフィルタに非常に近い、優れた流量／圧力降下特性を示した。例４：例２のフィルタ及びハウジングを不活性アルゴンガス流の下で室温にまで冷却させた。１時間後、１０５ｐｐｂのテスト用酸素の導入を再開した。１０分間はＯ₂濃度の増大はほとんど観察されなかった。図５に示されるように、１０分後、Ｏ₂濃度は６時間に亙って増大し、１０５ｐｐｂの入力（導入）レベルに達した。例５：例４のフィルタ及びハウジングをアルゴンガスでパージし、再び４００°Ｃにまで加熱した。１０５ｐｐｂのテスト用酸素の導入を再開した。６日間以上フィルタの下流にＯ₂は検出されなかった。この期間中、Ｈ₂Ｏの濃度は、最初の４０ｐｐｂから９ｐｐｂに減少した。以上、本発明を実施形態に関連して説明したが、本発明は、ここに例示した実施形態の構造及び形態に限定されるものではなく、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、いろいろな実施形態が可能であり、いろいろな変更及び改変を加えることができることを理解されたい。

【手続補正書】【提出日】１９９７年２月１２日【補正内容】（１）本出願の特許請求の範囲の記載を別紙の通り補正する。（２）明細書第９頁第１行の「意味する。」の後に『ここで「空気敷きつめ」とは、粉末又は粒状物を空気中に浮かせて、即ち空気を媒介として重力だけで沈下堆積させることをいう。』を加入する。『２．特許請求の範囲１．焼結可能なゲッター材と焼結可能な金属フィルタ材から成り、実質的に連続した細孔のマトリックスを画定するゲッター／フィルタ複合膜素子。２．前記金属は、ニッケルであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のゲッター／フィルタ複合膜素子。３．該複合膜素子は、生の成形物の状態において結合剤を含有していないことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のゲッター／フィルタ複合膜素子。４．前記焼結可能なゲッター材は、焼結可能な金属を含有していることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のゲッター／フィルタ複合膜素子。５．前記焼結可能なゲッター材は、Ｚｒ８２重量％、Ｔｉ１０重量％、Ｎｉ５重量％、Ｏ３重量％、から成ることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のゲッター／フィルタ複合膜素子。６．ゲッター／フィルタ複合膜素子であって、第１焼結可能ゲッター材層と第２焼結可能金属フィルタ材層の少くとも３層から成り、該第１焼結可能ゲッター材層と該第２焼結可能金属フィルタ材層とは、第１焼結可能ゲッター材層が第２焼結可能金属フィルタ材層の間に挟まれるようにして交互に積層されており、該複合膜素子全体に亙って実質的に連続した細孔のマトリックスを画定するゲッター／フィルタ複合膜素子。７．前記金属は、ニッケルであることを特徴とする請求の範囲第６項に記載のゲッター／フィルタ複合膜素子。８．前記焼結可能なゲッター材は、焼結可能な金属を含有していることを特徴とする請求の範囲第６項に記載のゲッター／フィルタ複合膜素子。９．前記焼結可能なゲッター材は、Ｚｒ８２重量％、Ｔｉ１０重量％、Ｎｉ５重量％、Ｏ３重量％、から成ることを特徴とする請求の範囲第６項に記載のゲッター／フィルタ複合膜素子。１０．一体的に結合された焼結可能なゲッター材と焼結可能な金属フィルタ材から成るゲッター／フィルタ複合膜素子と、流体流路を画定し、前記ゲッター／フィルタ複合膜素子を保持するケーシングから成るハウジングと、該ケーシングを濾過すべき流体に接続するための手段と、から成り、前記ゲッター／フィルタ複合膜素子は、前記ケーシングの側壁に密封状態に結合され、該前記ケーシング内に該ゲッター／フィルタ複合膜素子を挟んで上流側と下流側を画定するように構成されているゲッター/フィルタ。１１．前記金属は、ニッケルであることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載のゲッター／フィルタ。１２．前記複合膜素子は、生の成形物の状態において結合剤を含有していないことを特徴とする請求の範囲第１０項に記載のゲッター／フィルタ。１３．前記焼結可能なゲッター材は、焼結可能な金属を含有していることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載のゲッター／フィルタ。１４．前記焼結可能なゲッター材は、Ｚｒ８２重量％、Ｔｉ１０重量％、Ｎｉ５重量％、Ｏ３重量％、から成ることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載のゲッター／フィルタ。１５．多層ゲッター／フィルタ複合膜素子を製造する方法であって、ａ．焼結ゲッター素子を製造し、ｂ．該焼結ゲッター素子を金型内に装入し、該ゲッター素子の一方の面の上に焼結樹枝状金属材を積層して２層複合素子を形成し、ｃ．該２層複合素子を裏返して、前記ゲッター素子の他方の面を積層可能な状態に露呈し、ｄ．該ゲッター素子の他方の面に第２の金属層を形成すること、から成る多層ゲッター／フィルタ複合膜素子製造方法。１６．焼結ゲッター素子を製造する前記工程は、ａ．焼結可能なゲッター材の実質的に均一な低密度床を、それに圧縮力を加えるのに適する金型内に堆積させ、ｂ．該焼結可能なゲッター材の低密度床を圧縮して生のゲッター成形物を形成し、ｃ．該生のゲッター成形物を第１の温度で焼結し、ｄ．該焼結されたゲッター成形物を第１の圧力で圧縮して焼結ゲッター素子を形成することから成ることを特徴とする請求の範囲第１５項に記載の多層ゲッター／フィルタ複合膜素子製造方法。１７．２層複合素子を製造する前記工程は、ａ．圧縮力を加えるのに適する金型内に前記焼結ゲッター素子を装入し、該焼結ゲッター素子の一方の面に焼結可能な樹枝状金属材の実質的に均一な低密度床を堆積させ、ｂ．該焼結可能な樹枝状金属材の低密度床を該焼結ゲッター素子の一方の面に対して圧縮して生の２層複合素子成形物を形成し、ｃ．該生の２層複合素子成形物を第２の温度で焼結し、ｄ．該焼結された２層複合素子成形物を第２の圧力で圧縮して２層複合素子を形成することを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の多層ゲッター／フィルタ複合膜素子製造方法。１８．第２の金属層を形成する前記工程は、ａ．前記金型内に装入された前記２層複合素子の他方の面に焼結可能な樹枝状金属材の実質的に均一な低密度床を堆積し、ｂ．該焼結可能な樹枝状金属材の低密度床を該２層複合素子の他方の面に対して圧縮して生の３層複合素子成形物を形成し、ｃ．該生の３層複合素子成形物を第２の温度で焼結し、ｄ．該焼結された３層複合素子成形物を第２の圧力で圧縮して３層複合素子を形成することを特徴とする請求の範囲第１５項に記載の多層ゲッター／フィルタ複合膜素子製造方法。１９．前記実質的に均一な低密度床を堆積させる工程は、焼結可能な樹枝状金属材を、それに圧縮力を加えるのに適する金型内に空気敷きつめによって堆積させ、該樹枝状金属材の密度より低い、又はそれに等しい密度を有する空気敷きつめ床を形成することから成ることを特徴とする請求の範囲第１５項に記載の多層ゲッター／フィルタ複合膜素子製造方法。２０．焼結可能な樹枝状金属材の前記実質的に均一な低密度床を圧縮する工程は、約３５〜１０５Ｋｇ／ｃｍ²（約５００〜１５００ｐｓｉ）の圧力で行われることを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の多層ゲッター／フィルタ複合膜素子製造方法。２１．前記生の複合素子成形物を約７７５°Ｃ〜約８２５°Ｃの温度で焼結することを特徴とする請求の範囲第１５項に記載の多層ゲッター／フィルタ複合膜素子製造方法。２２．前記焼結複合素子成形物を第２のより高い圧力で圧縮し、該素子に追加の構造的剛性を付与することを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の多層ゲッター／フィルタ複合膜素子製造方法。２３．前記焼結複合素子成形物を所定サイズの個別フィルタ素子に分断することを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の多層ゲッター／フィルタ複合膜素子製造方法。２４．前記分断は、ワイヤカット放電加工法によって行うことを特徴とする請求の範囲第２３項に記載の多層ゲッター／フィルタ複合膜素子製造方法。２５．前記焼結複合素子成形物は、結合剤を含まないことを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の多層ゲッター／フィルタ複合膜素子製造方法。２６．前記焼結可能な樹枝状金属材は、ニッケルから成ることを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の多層ゲッター／フィルタ複合膜素子製造方法。２７．ゲッター／フィルタ複合膜素子を製造する方法であって、ａ．焼結可能な金属材の実質的に均一な低密度床を、それに圧縮力を加えるのに適する金型内に堆積させ、ｂ．該焼結可能な金属材の低密度床を圧縮して生の第１金属成形物を形成し、ｃ．前記金属材に代えて焼結可能なゲッター材を使用し、前記工程ａ．及びｂ．を反復して前記第１金属成形物の上に焼結可能なゲッター材の生の成形物を形成し、ｄ．前記工程ａ．及びｂ．を反復して前記ゲッター材の生の成形物の上に生の第２金属成形物を形成して生の３層複合成形物を形成し、ｅ．該３層複合成形物を取り出し、ｆ．該３層複合成形物を焼結すること、から成るゲッター／フィルタ複合膜素子製造方法。２８．請求の範囲第１５〜２７項のいずれかに記載の方法によって製造された製品。』

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ゼラー，ロバートエス. アメリカ合衆国 02118 マサチューセッツ，ボストン，マサチューセッツアベニューナンバー5548

Claims

【特許請求の範囲】１．焼結可能なゲッター材と焼結可能な金属フィルタ材から成り、実質的に連続した細孔のマトリックスを画定するゲッター／フィルタ複合膜素子。２．前記金属は、ニッケルであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のゲッター／フィルタ複合膜素子。３．前記焼結可能なゲッター材及び金属フィルタ材は、生の成形物の状態において結合剤を含有していないことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のゲッター／フィルタ複合膜素子。４．前記焼結可能なゲッター材は、随意選択として焼結可能な金属を含有していることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のゲッター／フィルタ複合膜素子。５．前記焼結可能なゲッター材は、Ｚｒ８２重量％、Ｔｉ１０重量％、Ｎｉ５重量％、Ｏ３重量％、から成ることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のゲッター／フィルタ複合膜素子。６．ゲッター／フィルタ複合膜素子であって、第１焼結可能ゲッター材層と第２焼結可能金属フィルタ材層の少くとも３層から成り、該第１焼結可能ゲッター材層と該第２焼結可能金属フィルタ材層とは、第１焼結可能ゲッター材層が第２焼結可能金属フィルタ材層の間に挟まれるようにして交互に積層されており、該複合膜素子全体に亙って実質的に連続した細孔のマトリックスを画定するゲッター／フィルタ複合膜素子。７．前記金属は、ニッケルであることを特徴とする請求の範囲第６項に記載のゲッター／フィルタ複合膜素子。８．前記焼結可能なゲッター材は、随意選択として焼結可能な金属を含有していることを特徴とする請求の範囲第６項に記載のゲッター／フィルタ複合膜素子。９．前記焼結可能なゲッター材は、Ｚｒ８２重量％、Ｔｉ１０重量％、Ｎｉ５重量％、Ｏ３重量％、から成ることを特徴とする請求の範囲第６項に記載のゲッター／フィルタ複合膜素子。１０．一体的に結合された焼結可能なゲッター材と焼結可能な金属フィルタ材から成るゲッター／フィルタ複合膜素子と、流体流路を画定し、前記ゲッター／フィルタ複合膜素子を保持するケーシングから成るハウジングと、該ケーシングを濾過すべき流体に接続するための手段と、から成り、前記ゲッター／フィルタ複合膜素子は、前記ケーシングの側壁に密封状態に結合され、該前記ケーシング内に該ゲッター／フィルタ複合膜素子を挟んで上流側と下流側を画定するように構成されているゲッター/フィルタ。１１．前記金属は、ニッケルであることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載のゲッター／フィルタ。１２．前記焼結可能なゲッター材及び金属フィルタ材は、生の成形物の状態において結合剤を含有していないことを特徴とする請求の範囲第１０項に記載のゲッター／フィルタ。１３．前記焼結可能なゲッター材は、随意選択として焼結可能な金属を含有していることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載のゲッター／フィルタ。１４．前記焼結可能なゲッター材は、Ｚｒ８２重量％、Ｔｉ１０重量％、Ｎｉ５重量％、Ｏ３重量％、から成ることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載のゲッター／フィルタ。１５．多層ゲッター／フィルタ複合膜素子を製造する方法であって、ａ．焼結ゲッター素子を製造し、ｂ．該焼結ゲッター素子を金型内に装入し、該ゲッター素子の一方の面の上に焼結樹枝状金属層を積層して２層複合素子を形成し、ｃ．該２層複合素子を裏返して、前記ゲッター素子の他方の面を積層可能な状態に露呈し、ｄ．該ゲッター素子の他方の面に第２の金属層を形成すること、から成る多層ゲッター／フィルタ複合膜素子製造方法。１６．焼結ゲッター素子を製造する前記工程は、ａ．焼結可能なゲッター材の実質的に均一な低密度床を、それに圧縮力を加えるのに適する金型内に堆積させ、ｂ．該焼結可能なゲッター材の低密度床を圧縮して生のゲッター成形物を形成し、ｃ．該生のゲッター成形物を第１の温度で焼結し、ｄ．該焼結されたゲッター成形物を第１の圧力で圧縮して焼結ゲッター素子を形成することから成る多層ゲッター／フィルタ複合膜素子製造方法。１７．２層複合素子を製造する前記工程は、ａ．圧縮力を加えるのに適する金型内に前記焼結ゲッター素子を装入し、該焼結ゲッター素子の一方の面に焼結可能な樹枝状金属材の実質的に均一な低密度床を堆積させ、ｂ．該焼結可能な樹枝状金属材の低密度床を該焼結ゲッター素子の一方の面に対して圧縮して生の２層複合素子成形物を形成し、ｃ．該生の２層複合素子成形物を第２の温度で焼結し、ｄ．該焼結された２層複合素子成形物を第２の圧力で圧縮して２層複合素子を形成することを特徴とする請求の範囲第１５項に記載の多層ゲッター／フィルタ複合膜素子製造方法。１８．第２の金属層を形成する前記工程は、ａ．前記金型内に装入された前記２層複合素子の他方の面に焼結可能な樹枝状金属材の実質的に均一な低密度床を堆積し、ｂ．該焼結可能な樹枝状金属材の低密度床を該２層複合素子の他方の面に対して圧縮して生の３層複合素子成形物を形成し、ｃ．該生の３層複合素子成形物を第２の温度で焼結し、ｄ．該焼結された３層複合素子成形物を第２の圧力で圧縮して３層複合素子を形成することを特徴とする請求の範囲第１５項に記載の多層ゲッター／フィルタ複合膜素子製造方法。１９．前記実質的に均一な低密度床を堆積させる工程は、焼結可能な樹枝状金属材を、それに圧縮力を加えるのに適する金型内に空気敷きつめによって堆積させ、該樹枝状金属材の密度より低い、又はそれに等しい密度を有する空気敷きつめ床を形成することから成ることを特徴とする請求の範囲第１５項に記載の多層ゲッター／フィルタ複合膜素子製造方法。２０．焼結可能な樹枝状金属材の前記実質的に均一な低密度床を圧縮する工程は、約３５〜１０５Ｋｇ／ｃｍ²（約５００〜１５００ｐｓｉ）の圧力で行われることを特徴とする請求の範囲第１５項に記載の多層ゲッター／フィルタ複合膜素子製造方法。２１．前記生の複合素子成形物を約７７５°Ｃ〜約８２５°Ｃの温度で焼結することを特徴とする請求の範囲第１５項に記載の多層ゲッター／フィルタ複合膜素子製造方法。２２．前記焼結された複合素子成形物を第２のより高い圧力で圧縮し、該素子に追加の構造的剛性を付与することを特徴とする請求の範囲第１５項に記載の多層ゲッター／フィルタ複合膜素子製造方法。２３．前記焼結された複合素子成形物を所定サイズの個別フィルタ素子に分断することを特徴とする請求の範囲第１５項に記載の多層ゲッター／フィルタ複合膜素子製造方法。２４．前記分断は、ワイヤカット放電加工法によって行うことを特徴とする請求の範囲第２３項に記載の多層ゲッター／フィルタ複合膜素子製造方法。２５．前記焼結された複合素子成形物は、結合剤を含まないことを特徴とする請求の範囲第１５項に記載の多層ゲッター／フィルタ複合膜素子製造方法。２６．前記焼結可能な樹枝状金属材は、ニッケルから成ることを特徴とする請求の範囲第１５項に記載の多層ゲッター／フィルタ複合膜素子製造方法。２７．ゲッター／フィルタ複合膜素子を製造する方法であって、ａ．焼結可能な金属材の実質的に均一な低密度床を、それに圧縮力を加えるのに適する金型内に堆積させ、ｂ．該焼結可能な金属材の低密度床を圧縮して生の第１金属成形物を形成し、ｃ．前記金属材に代えて焼結可能なゲッター材を使用し、前記工程ａ．及びｂ．を反復して前記第１金属成形物の上に焼結可能なゲッター材の生の成形物を形成し、ｄ．前記工程ａ．及びｂ．を反復して前記ゲッター材の生の成形物の上に生の第２金属成形物を形成して生の３層複合成形物を形成し、ｅ．該３層複合成形物を取り出し、ｆ．該３層複合成形物を焼結すること、から成るゲッター／フィルタ複合膜素子製造方法。２８．請求の範囲第１５〜２７項のいずれかに記載の方法によって製造された製品。