JPWO2018047784A1 - 焼成用セッター - Google Patents

Abstract

焼成用セッターは、セラミックス製であり、表面層と中間層と裏面層を備えている。中間層は、ハニカム構造を有しており、表面層及び裏面層より低密度である。また、表面層は、平板状であり、厚みが５０μｍ以上２０００μｍ以下である。さらに、表面層は、開気孔率が５％以上５０％以下である。

Description

本明細書は、焼成用セッターに関する技術を開示する。特に、セラミックス製の焼成用セッターに関する技術を開示する。

被焼成物を焼成する際、被焼成物をセラミックス製のセッター上に載置し、セッターを焼成炉内に配置する。セッターは、被焼成物とともに焼成炉内で加熱される。炉内温度の変化に良好に追従するために、熱容量が小さいセッターが必要とされる。実開平１−１６７６００号公報（以下、特許文献１と称する）は、セッターをハニカム構造とし、セッターの熱容量を小さくする技術を開示している。特許文献１は、ハニカム構造のセッターを用いることにより、被焼成物の上面（セッターと接触しない面）と下面（セッターと接触する面）の加熱ムラを抑制している。

上記したように、セッターをハニカム構造とすると、セッターの密度が小さくなり、セッターの熱容量を小さくすることができる。しかしながら、典型的に、密度が小さくなると、強度が低下する。そのため、セッターを繰り返し使用することにより、セッターが変形したり、破損することが起こり得る。単にセッターをハニカム構造としただけは、セッターの耐久性が低下する。熱容量の低減と耐久性の向上はトレードオフの関係にあると言える。熱容量が小さく耐久性が高いセッターが必要とされている。本明細書は、熱容量を小さく維持しながら、耐久性が高いセッターを実現する技術を提供する。

本明細書で開示する焼成用セッターは、セラミックス製であり、表面層と中間層と裏面層を備えている。中間層は、ハニカム構造を有しており、表面層及び裏面層より低密度である。また、上記焼成用セッターでは、表面層は、平板状であり、厚みが５０μｍ以上２０００μｍ以下であるとともに開気孔率が５％以上５０％以下である。

まず、本明細書でいう「表面層」及び「裏面層」について説明する。「表面層」とは、被焼成物が載置される面を含み、中間層に隣接し、中間層より高密度に形成されている層状部分のことである。「裏面層」とは、中間層に対して表面層とは反対側で中間層に隣接し、中間層より高密度に形成されている層状部分のことである。なお、焼成用セッターの表裏面を被焼成物の載置面として利用する場合、「表面層」，「裏面層」という表現は、焼成の際の相対的位置を示すにすぎない。この場合、「表面層」と「裏面層」の双方が、上記「表面層」と同様の構造的特徴を有する。

上記焼成用セッターでは、中間層が、表面層及び裏面層より低密度である。換言すると、表面層及び裏面層は、中間層より高密度である。低密度の中間層を設けることにより、焼成用セッター全体の熱容量は低下する。高密度の表面層及び裏面層を設けることにより、焼成用セッター全体の強度を維持することができる。

また、表面層の厚みを５０μｍ以上２０００μｍ以下に調整することにより、表面層の強度が確保され、被焼成物の重量を支えることが可能となる。また、表面層の強度を確保することにより、被焼成物を積載したり取り出したりするときの衝撃による表面層の割れや欠けを抑制することができるとともに、焼成工程においてセッターが変形することが抑制される。その結果、被焼成物がセッター表面に確実に保持される。例えば、比較的小サイズの被焼成物を焼成する場合、表面層の割れや欠けが抑制されることにより、被焼成物が遺失することが防止される。また、比較的大サイズの被焼成物を焼成する場合、セッターの変形が抑制されることにより、被焼成物が変形することが防止される。また、表面層を上記厚みに調整することにより、表面層の熱容量が過大になることが抑制され、昇降温の際のセッターと被焼成物との温度差を小さくすることができる。

なお、一般的に、表面層の密度を高くすると、表面層の気孔率が低下する。表面層の気孔（特に開気孔率）が減少すると、被焼成物と表面層の接触部分において被焼成物から生じるガスが抜け難くなったり、炉内雰囲気ガスが表面層に浸透しにくくなって被焼成物とセッターの温度差が大きくなったりする。上記焼成用セッターでは、表面層の開気孔率を５％以上とすることにより、被焼成物から生じるガスが抜け難くなることを防止し、炉内雰囲気ガスが表面層に浸透し易くなることで炉内温度とセッターの温度差を小さくできる。また、開気孔率を５０％以下とすることにより、表面層の強度が低下することも防止できる。なお、「開気孔率」とは、多孔質体が有する気孔のうち、多孔質体の外部空間に通じている気孔（開孔）を多孔質体の体積で除したものである。

第１実施例の焼成用セッターの斜視図を示す。 図１のII−II線に沿った断面の部分拡大図を示す。 第１実施例の焼成用セッターの変形例を示す。 第１実施例の焼成用セッターの変形例を示す。 第１実施例の焼成用セッターの変形例を示す。 第１実施例の焼成用セッターの変形例を示す。 第１実施例の焼成用セッターの変形例を示す。 第２実施例の焼成用セッターの斜視図を示す。 図８のIＸ−IＸ線に沿った断面の部分拡大図を示す。 第２実施例の焼成用セッターの製造工程を説明する図を示す。 第２実施例の焼成用セッターの変形例を示す。 第２実施例の焼成用セッターの変形例を示す。 第３実施例の焼成用セッターの斜視図を示す。 第４実施例の焼成用セッターの斜視図を示す。 第５実施例の焼成用セッターの断面の部分拡大図を示す。 第５実施例の焼成用セッターの部分平面図を示す。 コーティング層の厚みと各特性の関係を示す。

以下、本明細書で開示される技術の特徴を整理する。なお、以下に記す事項は、各々単独で技術的な有用性を有している。

本明細書で開示するセッターは、被焼成物を焼成する際に、被焼成物を載置するために用いられる。本明細書で開示するセッターは、セラミックス製である。特に限定されるものではないが、セッターの材料は、コージュライト質、ムライト質、アルミナ質、ジルコニア質、窒化珪素質、炭化珪素質を用いることができる。材料自体が比較的低密度であり、熱膨張係数が低いという観点より、セッターの材料はコージュライト質であることが好ましい。

セッターは、表面層と中間層と裏面層を備えている。表面層には、被焼成物が載置される。表面層は、平板状である。具体的には、表面層は、メッシュ構造、ハニカム構造等のような開口を備えておらず、ソリッドであり、表層部分が平面である。表面層を平板状とすることにより、比較的小さな被焼成物（例えば電子部品等）を確実にセッター上に載置することができる。

表面層の厚みは、５０μｍ以上２０００μｍ以下である。表面層の厚みを５０μｍ以上とすることにより、表面層の強度が確保され、被焼成物の重量を支えることが可能となる。表面層の強度を確保することにより、被焼成物を積載したり取り出したりするときの衝撃による表面層の割れや欠けを抑制することができる。また、表面層の強度を確保することにより、焼成工程においてセッターが変形することが抑制される。その結果、被焼成物がセッター表面に確実に保持される。例えば、比較的小サイズの被焼成物を焼成する場合、表面層の割れや欠けが抑制されることにより、被焼成物が遺失することが防止される。比較的大サイズの被焼成物を焼成する場合、セッターの変形が抑制されることにより、被焼成物が変形することが防止される。また、表面層の厚みを２０００μｍ以下とすることにより、表面層の熱容量が過大になることが抑制され、中間層を流れる炉内雰囲気ガスの熱が表面層を介して被焼成物に伝わり易くなる。その結果、昇降温の際のセッターと被焼成物との温度差を小さくすることができる。特に限定されるものではないが、表面層の厚みは、好ましくは１００μｍ以上であり、より好ましくは１５０μｍ以上である。また、表面層の厚みは、好ましくは１０００μｍ以下であり、より好ましくは５００μｍ以下であり、さらに好ましくは２５０μｍ以下であり、特に好ましくは２００μｍ以下である。

表面層の開気孔率は、５％以上５０％以下である。表面層の開気孔率を５％以上とすることにより、被焼成物から生じるガスが抜け難くなることが防止される。また、炉内雰囲気ガスが表面層に浸透し易くなって、炉内温度とセッターの温度差が小さくなる。被焼成物のセッターとの接触面の温度が炉内温度によく追従し、被焼成物全体を均一に加熱することができる。また、開気孔率を５０％以下とすることにより、表面層の強度が低下することを防止できる。特に限定されるものではないが、表面層の開気孔率は、好ましくは１０％以上であり、より好ましくは２０％以上であり、特に好ましくは３０％以上である。また、表面層の開気孔率は、好ましくは４５％以下であり、より好ましくは４０％以下であり、特に好ましくは３５％以下である。

裏面層は、表面層と同様に、平板状であってよい。それにより、裏面層の表面も被焼成物を載置する面として利用することができる。この場合、裏面層の厚みは、表面層の厚みと同じであってよい。また、裏面層の厚みを表面層の厚みより厚くし、裏面層をセッターの強度を確保する層として利用することもできる。この場合、裏面層の厚みは、１００μｍ以上２０００μｍ以下であってよい。厚みを１００μｍ以上とすることにより、被焼成物及びセッター自身の荷重でセッターに反りが生じることを防止することができる。すなわち、耐久性の高いセッターが得られる。表面層及び裏面層の厚みを１００μｍ以上とすれば、表面層及び裏面層を被焼成物の載置面として利用できるとともに、耐久性の高いセッターを実現することができる。高い耐久性を実現するという観点より、裏面層の厚みは、好ましくは２００μｍ以上であり、より好ましくは３００μｍ以上である。また、裏面層の厚みは、好ましくは１０００μｍ以下であり、より好ましくは５００μｍ以下であり、さらに好ましくは４００μｍ以下であり、特に好ましくは３５０μｍ以下である。

裏面層の開気孔率は、表面層と同様に、５％以上５０％以下であってよい。表面層と裏面層は、同じ材料で構成されていてよい。裏面層の開気孔率を５％以上とすることにより、裏面層を被焼成物の載置面として利用する際、被焼成物から生じるガスが抜け難くなることが防止される。また、開気孔率を５０％以下とすることにより、裏面層の強度を確保することができる。特に限定されるものではないが、裏面層の開気孔率は、好ましくは１０％以上であり、より好ましくは２０％以上であり、特に好ましくは３０％以上である。また、裏面層の開気孔率は、好ましくは４５％以下であり、より好ましくは４０％以下であり、特に好ましくは３５％以下である。

また、裏面層をセッターの強度を確保する層として利用する場合、裏面層に微粉砕したコージェライトセルベン、微粒ムライト、微粒アルミナ、微粒ジルコニア、微粒窒化珪素、微粒炭化珪素等を含浸させて焼成することにより、裏面層の強度を向上させてもよい。裏面層の厚みを増加させずに裏面層の強度を確保することができ、軽量で高強度のセッターが得られる。

中間層は、表面層及び裏面層より低密度である。なお、表面層及び裏面層は、同じ密度であってもよいし、異なる密度であってもよい。中間層は、ハニカム構造を有している。中間層を構成しているハニカム構造の開口率は、５０％以上９５％以下であってよい。すなわち、開口が伸びる方向に直交する断面において、開口を画定している隔壁の面積が５％以上５０％以下であり、隔壁以外の部分（空隙）が５０％以上９５％以下であってよい。なお、隔壁の開気孔率は、表面層及び／又は裏面層と同様に、５％以上５０％以下であってよい。表面層及び／又は裏面層と同様の理由により、隔壁の開気孔率は、好ましくは１０％以上であり、より好ましくは２０％以上であり、特に好ましくは３０％以上である。また、裏面層の開気孔率は、好ましくは４５％以下であり、より好ましくは４０％以下であり、特に好ましくは３５％以下である。

ハニカム構造の開口を画定している隔壁の厚みが、５０μｍ以上２０００μｍ以下であってよい。隔壁の厚みを５０μｍ以上とすることにより、隔壁の強度が確保され、ハニカム構造体としての強度を確保することが可能となる。隔壁の厚みを２０００μｍ以下とすることにより、セッターの熱容量が増加することを抑制することができる。ハニカム構造体の強度を確保しながら熱容量の増加を抑制するという観点より、隔壁の厚みは、好ましくは６０μｍ以上であり、より好ましくは８０μｍ以上である。また、隔壁の厚みは、好ましくは１０００μｍ以下であり、より好ましくは５００μｍ以下であり、さらに好ましくは２００μｍ以下であり、特に好ましくは１００μｍ以下である。なお、隔壁の厚みは、表面層及び／又は裏面層の厚みと同じであってもよい。隔壁の厚みが表面層及び裏面層と同一であれば、セッターを構成する部位の全てが同一厚みとなり、製造を容易とすることができる。

隔壁によって画定されている開口の水力直径は、０．３ｍｍ以上７ｍｍ以下であってよい。水力直径を０．３ｍｍ以上とすることにより、中間層の内部を雰囲気ガスが通過し易くなる。雰囲気ガスによって、セッターが内部から加熱又は冷却されるので、セッターの温度変化が炉内雰囲気の温度変化に追従し易くなり、焼成の際の昇降温速度を速く設定することができる。水力直径を７ｍｍ以下とすることにより中間層の構造体としての強度を高く維持することができる。水力直径は、好ましくは０．４ｍｍ以上であり、より好ましくは０．５ｍｍ以上であり、特に好ましくは０．６ｍｍ以上である。また、水力直径は、好ましくは３ｍｍ以下であり、より好ましくは２ｍｍ以下であり、特に好ましくは１．５ｍｍ以下である。

中間層は、表面層と裏面層の間に設けられている。換言すると、中間層を介して、表面層と裏面層が接合されている。表面層、中間層及び裏面層は、一体に成形されたものであってよい。具体的には、表面層と中間層の隔壁が連続しており、裏面層と中間層の隔壁が連続しており、表面層と中間層と裏面層が一体であってよい。この場合、表面層と中間層と裏面層は、同じ材料で構成される。このような構造のセッターは、例えば押出成形により製造することができる。

中間層の開口は、表面層と裏面層を結ぶ方向（すなわち、厚み方向）に伸びていてよい。あるいは、開口は、表面層と裏面層を結ぶ方向に直交する方向（すなわち、表面または裏面に平行な方向）に伸びていてよい。以下、厚み方向を第１方向と称し、第１方向に直交する方向を第２方向と称することがある。

開口が第１方向に伸びる形態は、厚み方向の強度（圧縮強度）を高くすることができ、重量の重い被焼成物を焼成するためのセッターとして好適である。また、開口が第２方向に伸びる形態は、押出成形において表面層及び裏面層の厚みを容易に制御できるので、一体成型が容易という点で有利である。なお、開口が第２方向に伸びる形態において、第１方向において、開口が１回だけ現れてもよいし、複数回現れてもよい。すなわち、表面層と裏面層の間に、ハニカムセル（隔壁で囲まれた開口）が１セル以上現れてよい。この場合、ハニカムセルは、１セル以上６セル以下であってよい。ハニカムセルの数は、所望するセッターの厚み、水力直径等に基づいて適宜調整することができる。

本明細書が開示するセッターは、熱膨張係数が２．０ｐｐｍ／℃以下であってよく、好ましくは１．５ｐｐｍ／℃以下であり、より好ましくは１．０ｐｐｍ／℃以下である。なお、「セッターの熱膨張係数」とは、表面層，中間層（ハニカム構造層），裏面層を含み、中間層がハニカムセルを１セル以上含む試料について、室温から８００℃まで測定したときの値である。なお、プレス成型等で形成したバルク品の熱膨張係数が２．０ｐｐｍ／℃を超える材料を用いた場合であっても、押出成形によってハニカム構造層（中間層）を備えたセッターを形成することによって、熱膨張係数が２．０ｐｐｍ／℃以下のセッターを得ることができる。

本明細書で開示するセッターは、全体として平板状であってよいし、面内端部にリブが設けられていてもよい。平板状のセッターは、製造を容易とすることができる。セッターにリブを設けることにより、セッターの強度を補うことができる。また、リブを設けることにより、焼成炉内に複数のセッターを積載するときに、各セッター間に隙間を確保するためのスペーサを不要とすることができる。

また、本明細書で開示するセッターは、表面及び／又は裏面に、コーティング層が設けられていてもよい。コーティング層により、被焼成物とセッターの間で化学反応が生じることを防止することができる。コーティングを施すことにより、セッターの材質、あるいは、被焼成物の種類の選択肢を増加させることができる。また、コーティングを施すことにより、セッター表面の平滑性を向上させることもできる（表面粗さを小さくすることができる）。

なお、コーティング層は、開気孔を有していることが好ましい。被焼成物から生じるガスが抜け難くなることが防止される。特に限定されるものではないが、上記した表面層及び裏面層と同様の理由により、コーティング層の開気孔率は、５％以上７０％以下であってよく、好ましくは２０％以上であり、より好ましくは３０％以上であり、特に好ましくは４０％以上である。また、コーティング層の開気孔率は、好ましくは５０％以下であり、より好ましくは４５％以下であり、さらに好ましくは４０％以下であり、特に好ましくは３５％以下である。

コーティング層を設ける場合、コーティング層の厚みは、５００μｍ以下であってよい。コーティング層が厚すぎると、繰り返し焼成することによって、コーティング層が剥離することが起こり得る。また、コーティング層が厚すぎると、セッターのコストが増大する。剥離の抑制，高コスト化の抑制という観点より、コーティング層の厚みは、５００μｍ以下であってよく、４００μｍ以下であってよく、３００μｍ以下であってよく、２５０μｍ以下であってよく、２００μｍ以下であってよく、１５０μｍ以下であってよく、１００μｍ以下であってよく、５０μｍ以下であってよい。

また、コーティング層を設ける場合、被焼成物とセッターの間の化学反応を効果的に防止するという観点より、コーティング層の厚みは、５μｍ以上であってよい。なお、被焼成物とセッターの間の化学反応を長期間に亘り防止するという観点より、コーティング層の厚みは、好ましくは１０μｍ以上であり、より好ましくは２０μｍ以上であり、特に好ましくは５０μｍ以上である。

コーティング層は、例えば、ガスプラズマ溶射、水プラズマ溶射、スプレーコート、流し込み等により形成することができる。良好な開気孔率が得られるという観点より、コーティング層は、スプレーコート又は流し込みにより形成することが好ましい。コーティング層は、セッターの材料、コーティング層の形成方法により、種々の材料を選択することができる。一例として、コーティング層の材料は、ムライト質、アルミナ質、アルミナ−ジルコニア質、Ｙ_２Ｏ_３安定化ジルコニア質、ＣａＯ安定化ジルコニア質、ＣａＯ／Ｙ_２Ｏ_３安定化ジルコニア質、スピネル質である。良好な開気孔率が得られ、被焼成物との化学反応を抑制するという観点より、コーティング層の材料は、アルミナ質、又は、アルミナ−ジルコニア質であることが好ましい。

本明細書で開示するセッターの一例として、電子部品を焼成するためのセラミックスセッターが挙げられる。本明細書で開示するセッターは、セッターと接する面が０．１ｍｍ×０．２ｍｍ程度のサイズの電子部品の焼成に好適に用いることができる。特に限定されるものではないが、本明細書で開示する技術は、一例として、幅５０〜５００ｍｍ、長さ５０〜２５０ｍｍ、厚さ０．５〜１０ｍｍのセラミックスセッターに好適に適用することができる。

（第１実施例）
図１及び図２を参照し、セッター１０について説明する。図１に示すように、セッター１０は、表面層２と中間層４と裏面層６を備えている。中間層４は、表面層２と裏面層６の間に設けられている。表面層２と中間層４と裏面層６の材料は、コージェライトである。表面層２の表面及び裏面層６の表面（裏面）は平坦である。すなわち、表面層２及び裏面層６は平板状である。そのため、セッター１０自身が平板状である。

中間層４はハニカム構造を有しており、表面層２及び裏面層６より低密度である。詳細は後述するが、中間層４の開口は、厚み方向に直交する方向（図１の矢印２０方向）に伸びている。中間層４の開口は、矢印２０方向に、セッター１０の一端から他端まで連通して伸びている。セッター１０の側面には、側壁８が設けられている。側壁８は、中間層４の開口が伸びる方向には設けられていない。すなわち、側壁８は、セッター１０の側面のうち、矢印２０方向に直交する２面に設けられている。側壁８は、セッター１０の厚み方向に伸びている（表面層２及び裏面層６に直交している）。

図２に示すように、中間層４は、隔壁１４と、隔壁１４によって囲まれた空間（開口部）１２を備えている。そのために、中間層４は、表面層２及び裏面層６より低密度である。表面層２の厚みｔ２は１００μｍであり、中間層４の厚みｔ４は８００μｍであり、裏面層６の厚みｔ６は１００μｍである。セッター１０の厚みｔ１０は１ｍｍである。

中間層４には、隔壁１４によって、トラス構造１６が構成されている。トラス構造１６は、ハニカム構造の一例である。セッター１０では、表面層２と裏面層６の間に１段のハニカムセルが設けられている。トラス構造１６の開口１２の―辺の長さＤ１６は０．９２ｍｍである。隔壁１４の厚みｔ１４は１００μｍである。すなわち、セッター１０では、表面層２の厚みｔ２、裏面層６の厚みｔ６及び隔壁１４の厚みｔ１４が等しい。セッター１０は、開口率が７０％であり、水力直径が０．５３ｍｍである。なお、中間層４の端部（開口１２の一部が側壁８によって画定されている部分）では、開口１２の面積が他の開口１２の面積のおよそ半分である。

隔壁１４は、表面層２、裏面層６及び側壁８と連続している。セッター１０では、表面層２、中間層４、裏面層６及び側壁８は、同一の材料（コージェライト）で、一体に形成されている。表面層２、中間層４、裏面層６及び側壁８は、開気孔を有しており、開気孔率は３５％である。また、セッター１０の熱膨張係数は、０．９ｐｐｍ／℃である。なお、バルク（組織が配向性を有していない状態）のコージェライトの熱膨張係数は、２．２〜２．８ｐｐｍ／℃である。セッター１０は、中間層４が押出成形によるハニカム構造を有しているので、ソリッドなセッターと比較して、熱膨張係数を大幅に小さくすることができる。

上記したように、セッター１０は、平面状の表面層２及び裏面層６と、表面層２及び裏面層６の間に設けられたハニカム状の中間層４を備えている。セッター１０は、ハニカム状の中間層４を有することにより、ソリッドなセッターと比較して重量を低減することができる。セッター１０は、熱容量を低減することができ、炉内温度の変化に良好に追従することができる。また、中間層４の開口１２の水力直径が０．５３ｍｍであり、中間層４内を炉内ガスが良好に移動することができる。セッター１０は、外部及び内部（中間層４内）から加熱され、さらに炉内温度の変化に良好に追従することができる。

また、表面層２及び裏面層６の厚みが十分に確保されており（１００μｍ）、ハニカム構造を有しているにも関わらず、十分な強度を発揮することができる。典型的に、表面層の厚みを厚くすると、被焼成物と表面層が接触する部分において、被焼成物から発生するガスの移動が妨げられる。しかしながら、セッター１０では、表面層２が開気孔を有しており、開気孔率が３５％に調整されている。そのため、被焼成物とセッター１０が接触する部分においても、被焼成物から発生するガスが被焼成物の外部に確実に移動し、被焼成物を良好に焼成することができる。また、炉内ガスが、セッター１０の外部及び開口１２（中間層４）から表面層２に浸透し、表面層２の温度が炉内温度に良好に追従する。さらに、側壁８が表面層２及び裏面層６に直交しているので、セッター１０の端部において十分な圧縮強度を確保することができる。

セッター１０は、本明細書で開示する技術を具現化した一例であり、種々の変形例を取り得る。以下、セッター１０の変形例の幾つかを説明する。

図３に示すセッター１０ａは、裏面層６ａの厚みｔ６ａがセッター１０と異なる。大まかな外観は、図１を参照されたい。セッター１０ａについて、セッター１０と同じ構造については、セッター１０と同じ参照番号を付すことにより、説明を省略する。

セッター１０ａでは、裏面層６ａの厚みｔ６ａが３００μｍである。セッター１０ａは、セッター１０よりも強度を高くすることができる。なお、セッター１０において、裏面層６に加え、表面層２又は中間層４の厚みを増加させても強度を高くすることができる。あるいは、裏面層６の厚みは増加させず、表面層２又は中間層４の厚みを増加させても強度を高くすることができる。しかしながら、各層２，４及び６の厚みを増加させると、セッターの重量が増加する。セッター１０ａは、強度の向上に最も寄与する裏面層の厚みだけを増加させることにより、重量の増加を抑制しつつ、強度を高くすることができる。

セッター１０ａは、被焼成物に接触する表面層２、及び、隔壁１４の構造がセッター１０と同じである。セッター１０ａは、表面層２及び表面層２近傍の中間層４の熱容量が、セッター１０に対して増加しない。そのため、セッター１０ａは、強度を向上させながら、セッター１０と同様に熱容量を小さくすることができる。

図４に示すセッター１０ｂは、隔壁１４ａの厚みｔ１４ａがセッター１０と異なる。大まかな外観は、図１を参照されたい。セッター１０ｂについて、セッター１０と同じ構造については、セッター１０と同じ参照番号を付すことにより、説明を省略する。

セッター１０ｂでは、隔壁１４ａの厚みｔ１４ａが６０μｍである。セッター１０ｂは、セッター１０よりも軽量にすることができる。また、隔壁１４の厚みをセッター１０より薄くすることにより、中間層４の開口率が増加し（中間層４の密度が低下し）、熱容量がさらに低減する。上記したように、セッターの強度に最も寄与するのは裏面層である。そのため、隔壁の厚みを薄くしても、セッターの強度低下には大きく寄与しない。セッター１０ｂは、強度低下を抑制しつつ、軽量であり、熱容量を低減させることができる。

なお、セッター１０ｂにおいて、裏面層６の厚みをセッター１０ａ（図２）と同一にしてもよい。換言すると、セッター１０において、裏面層６の厚みを表面層２の厚みより厚くし、隔壁１４の厚みを表面層２より薄くしてもよい。

図５に示すセッター１０ｃは、側壁８ａの形状がセッター１０と異なる。大まかな外観は、図１を参照されたい。セッター１０ｃについて、セッター１０と同じ構造については、セッター１０と同じ参照番号を付すことにより、説明を省略する。セッター１０ｃでは、側壁８ａが、厚み方向に対して傾斜している。具体的には、開口１２のサイズが、中間層４の中央部と端部で等しい。その結果、中間層４の全体を、炉内ガスが均等に通過することができる。セッター１０ｃは、面内に温度ムラが生じることを抑制することができる。

なお、側壁を傾斜させて開口１２サイズを中間層４の中央部と端部で等しくするという特徴は、上記したセッター１０ａ及び１０ｂに適用することもできる。

図６に示すセッター１０ｄは、中間層４の構造がセッター１０と異なる。セッター１０ｄについて、セッター１０と同じ構造については、セッター１０と同じ参照番号を付すことにより、説明を省略する。セッター１０ｄは、中間層４が２段のトラス構造（ハニカムセル）１６ａ，１６ｂを備えている。すなわち、表面層２と裏面層６を結ぶ方向（厚さ方向）において、開口１２が２回現れている。なお、側壁８は、セッター１０ｄの厚み方向に伸びている（表面層２及び裏面層６に直交している）。

セッター１０ｄは、各々のトラス構造のサイズを大きくすることなく、セッターの厚みを厚くすることができる。トラス構造のサイズが増大しすぎると、セッターの強度が低下することがある。２段のトラス構造とすることにより、強度低下を抑制しつつ、セッターの厚みを確保することができる。あるいは、セッター１０ｄは、表面層２及び裏面層６の厚みを厚くすることなく、セッターの厚みを確保していると表現することもできる。すなわち、セッター１０ｄは、重量増加を抑制しつつ、厚みを確保することができる。

なお、図６は２段のトラス構造１６ａ，１６ｂを備えるセッター１０ｄを示しているが、トラス構造の段数は、２段以上であってもよい。トラス構造の段数は、２段以上６段以下であってよい。また、セッター１０ｄにおいて、裏面層６の厚みを表面層２の厚みより厚くし、及び／又は、隔壁１４の厚みを表面層２より薄くしてもよい。

図７に示すセッター１０ｅは、セッター１０ｄの変形例ということができる。セッター１０ｅについて、セッター１０ｄと同じ構造については、セッター１０ｄと同じ参照番号を付すことにより、説明を省略する。セッター１０ｅは、側壁８ｂの構造がセッター１０ｄと相違する。側壁８ｂの外面は、曲線を有している。側壁８ｂを有することにより、セッター１０ｅの端部を欠け難くすることができる。

（第２実施例）
図８及び図９を参照し、セッター２１０について説明する。セッター２１０は、セッター１０の変形例であり、セッター１０と共通する事項については、セッター１０と同じ参照番号を付すことにより説明を省略することがある。

セッター２１０は、表面層２側の端部３４に、リブ３０が設けられている。換言すると、セッター２１０の中央部３２は、端部３４より厚みが薄い。リブ３０は、開口１２が伸びる矢印２０に沿って（開口１２が伸びる方向と平行に）伸びている。リブ３０は、開口１２が伸びる方向に直交する方向において、表面層２の両端に設けられている。リブ３０を設けることにより、被焼成物を焼成する際、複数のセッター２１０を重ねて焼成することができる。被焼成物は、リブ３０によって形成された空間（積載されたセッター２１０，２１０間に形成される空間）に配置される。

図９に示すように、セッター２１０の端部３４は、４段のトラス構造１６ａ，１６ｂ，１６ｃ及び１６ｄを備えている。それに対して、中央部３２は、２段のトラス構造１６ｃ及び１６ｄを備えている。このように、トラス構造によってリブ３０を構成することにより、セッター２１０の重量が増加することが抑制される。また、端部３４と中央部３２を結ぶ壁面３０ａは、厚み方向に対して傾斜している。リブ３０の全体を、炉内ガスが均等に通過することができる。

なお、セッター２１０は、図１０に示す４段のトラス構造１６ａ，１６ｂ，１６ｃ及び１６ｄを備える平板を用意し、破線３６に沿って、中央部３２が形成される部分のトラス構造１６ａ，１６ｂを除去することによって容易に形成することができる。すなわち、セッター２１０は、被焼成物を載置する中央部３２とリブ３０が一体構造である。

図１１は、セッター２１０ａを示している。セッター２１０ａは、セッター２１０の変形例である。セッター２１０ａについて、セッター２１０と同じ構造については、セッター２１０と同じ参照番号を付すことにより、説明を省略する。セッター２１０ａの中央部３２には、コーティング層４０が設けられている。コーティング層４０は、アルミナ質であり、スプレーコートにより表面層２の表面に形成されている。コーティング層４０の開気孔率は３０％であり、厚みは５０μｍである。

なお、図１２に示すセッター２１０ｂのように、コーティング層４０ａをセッター２１０ｂの中央部３２及び壁面３０ａに設けてもよい。また、コーティング層４０は、平板状のセッターの表層に設けもよい。すなわち、上記したセッター１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ及び１０ｅの表面層２の表面にコーティング層４０を設けてもよい。

（第３実施例）
図１３を参照し、セッター３１０について説明する。セッター３１０は、セッター１０及び２１０の変形例であり、セッター１０及び２１０と共通する事項については、セッター１０及び２１０と同じ参照番号を付すことにより説明を省略することがある。

セッター３１０は、セッター２１０と同様に、開口１２が伸びる方向（矢印２０方向）に直交する方向において、表面層２の両端にリブ３３０ａが設けられている。さらに、セッター３１０は、開口１２が伸びる方向の一端に、リブ３３０ｂが設けられている。リブ３３０ａとリブ３３０ｂは一体である。そのため、セッター３１０は、リブ３３０（リブ３３０ａ，３３０ｂ）が、表面層２の端部の三方に設けられているといえる。セッター３１０は、セッター２１０と比較して、複数のセッター３１０を重ねる際に、セッター３１０，３１０同士が三方で接触する。そのため、セッター３１０，３１０同士を安定して積載することができる。また、被焼成物が、セッター３１０の表面が落下することも抑制することができる。

なお、セッター３１０において、表面層２、及び／又は、リブ３３０の壁面に、コーティング層を設けてもよい（図１１及び１２も参照）。リブ３３０にコーティング層を設ける場合、リブ３３０ａの壁面にコーティング層を設け、リブ３３０ｂの壁面にコーティング層を設けなくてもよい。あるいは、リブ３３０ａの壁面とリブ３３０ｂの壁面の双方にコーティング層を設けてもよい。リブ３３０ｂの壁面にコーティング層を設ける場合、開口１２を確保しつつ、隔壁１４の端面にコーティング層を設ける。こうすることにより、被焼成物とセッター表面との反応を防止しつつ、炉内ガスがリブ３３０ｂの開口１４を通過するので表面層２の温度を内雰囲気によく追従させることができる。

（第４実施例）
図１４を参照し、セッター４１０について説明する。セッター４１０は、セッター１０、２１０及び３１０の変形例であり、セッター１０、２１０及び３１０と共通する事項については、セッター１０、２１０及び３１０と同じ参照番号を付すことにより説明を省略することがある。

セッター４１０では、表面層２の端部の全周をリブ４３０が囲っている。換言すると、セッター４１０は、中央部３２が窪んでいる。詳細には、開口１２が伸びる方向（矢印２０方向）に直交する方向において、表面層２の両端にリブ４３０ａが設けられている。また、開口１２が伸びる方向の両端に、リブ４３０ｂが設けられている。リブ４３０ａとリブ４３０ｂは一体である。セッター４１０においても、表面層２、及び／又は、リブ４３０の壁面に、コーティング層を設けてもよい。リブ４３０にコーティング層を設ける場合、リブ４３０ａの壁面にのみコーティング層を設け、リブ４３０ｂの壁面にはコーティング層を設けなくてもよい。あるいは、リブ４３０ａの壁面とリブ４３０ｂの壁面の双方にコーティング層を設けてもよい。リブ４３０ｂの壁面にコーティング層を設ける場合、開口１２を確保しつつ、隔壁１４の端面にコーティング層を設ける。こうすることにより被焼成物とセッター表面との反応を防止しつつ、炉内ガスがリブ４３０ｂの開口１４を通過するので表面層２の温度を炉内雰囲気によく追従させることができる。

（第５実施例）
図１５及び図１６を参照し、セッター５１０について説明する。図１５は、セッター３１０の断面の一部を示しており、セッター１０において図２に示した部分に相当する。また、図１６は、セッター３１０を表面層２側から観察した図を、中間層の形状を破線で示している。

セッター５１０は、中間層４（トラス構造）の開口１２が、表面層２と裏面層６を結ぶ方向（矢印５０方向）に伸びている。すなわち、セッター５１０では、隔壁１４が、矢印５０方向に平行に伸びている。そのため、セッター５１０は、厚さ方向の圧縮強度を増加させることができる。また、セッター１０，２１０等のように開口１２が矢印２０方向に伸びる場合（図１及び図８を参照）、開口１２が大きな水力直径を確保するためには、中間層４の厚みを厚くすることが必要である。しかしながら、セッター５１０の場合、中間層４の厚みを薄く（すなわち、セッター５１０の厚みを薄く）しながら、開口１２の水力直径を大きくすることができる。

セッター５１０は、表面層２と中間層４と裏面層６を各々別個に形成し、各層２，４，６をセラミックペーストで貼り合わせ、所定温度で焼成することにより製造することができる。具体的には、例えば押出成形により、ハニカム構造を備え、表裏面に開口１２が現れる中間層４を形成する。また、中間層４とは別に、例えば押出成形により、シート状の表面層２，裏面層６を形成する。その後、表面層２及び裏面層６を、中間層４に貼り合わせ、焼成することによりセッター５１０を形成することができる。表面層２と中間層４と裏面層６を各々別個に形成することにより、各層２，４，６の材料、及び／又は、開気孔率を異ならせることができる。例えば、中間層４の隔壁１４の開気孔率を、表面層２の開気孔率より小さくすることができる。表面層２の開気孔率を確保したまま、中間層４の強度をさらに向上させることができる。なお、セッター５１０においても、表面層２の表面にコーティング層を設けてもよい。

（コーティング層の厚みの検討）
セッター１０（図１を参照）の表面にコーティング層を形成し、セッター１０自体の加熱試験、及び、被焼成物との反応性試験を行った。なお、セッター１０の材料として、コージュライトを用いた。コーティング材料は、平均粒子２０−１００μｍの粒状セラミックス１００部に親水性の有機バインダーを０．５部添加し、さらにイオン交換水を６０部添加した混合物を、セラミック玉石を入れた容器内に導入し、ポットミルを用いて粉砕，混合し、スラリーを作製した。なお、イオン交換水は、コーティング材料（スラリー）を塗布し易い粘度に調整するためのものである。また、セラミック玉石として、例えば、アルミナ玉石を用いることができる。ポットミルに代えて、トロンメルを用いることもできる。スプレーガンを用いて作製したコーティング材料（原料スラリー）をセッター１０の表面に塗布し、コーティング層を形成した。なお、コーティング時間を調整し、セッター１０の表面に５〜６００μｍのコーティング層を形成した（試料１−１２）。また、プラズマ溶射機を用いて平均粒径２０−１００μｍの粒状セラミックスをセッター１０の表面に溶射し、セッター１０の表面に１００μｍのコーティング層を形成した（試料１３）。さらに、上記コーティング材料（原料スラリー）をセッター１０の表面に流し込み、セッター１０の表面に１００μｍのコーティング層を形成した（試料１４）。上記した粒状セラミックスとして、例えば、ジルコニア、ムライト、アルミナ等を用いることができる。なお、コーティング層が設けられていないセッター１０についても、加熱試験、及び、反応性試験を行った（試料１５）。試験条件及び結果を図１７に示す。

加熱試験は、大気圧下、窒素雰囲気で、セッター１０に被加熱部材を載置しないで（セッター１０自体について）行った。加熱試験は、昇温速度１００℃／ｈｒで１３５０℃まで加熱し、１３５０℃で２時間保持し、その後室温まで自然冷却するサイクルを１サイクルとし、５サイクル実施した。図１７に、各サイクル後にコーティング層に全く異常が確認されなかった試料に「Ａ」、剥離は発生していないものの変質（ふくれ等）が確認された試料に「Ｂ」、剥離が確認された試料に「Ｃ」を付している。

反応性試験は、大気圧下、窒素雰囲気で、セッター１０に被加熱部材（セラミックス製コンデンサ）を１００個載置し、昇温速度１００℃／ｈｒで１２００℃まで加熱し、１２００℃で１０分間保持し、その後室温まで自然冷却するサイクルを１サイクルとし、５サイクル実施した。図１７に、各サイクル後に、焼ムラが生じた被加熱部材が０−２個の試料に「Ａ」、焼ムラが生じた被加熱部材が３−４個の試料に「Ｂ」、焼ムラが生じた被加熱部材が５個以上の試料に「Ｃ」を付している。

図１７に示すように、加熱試験においては、コーティング層の厚みが５００μｍ以下であれば、コーティング層の異常（剥離、ふくれ）を抑制できることが確認された。但し、コーティング層の厚みが２５０μｍを超えると、加熱試験のサイクル数が増えるに従って、コーティング層に異常が生じる試料が確認された。しかしながら、コーティング層の厚みが２５０μｍ以下であれば、繰り返し加熱試験を実施してもコーティング層に異常が生じないことが確認された。また、反応性試験においては、コーティング層を設けることにより、セッターと非加熱部材の反応に伴う焼成ムラの発生が改善されることが確認された（試料１，１５）。特に、コーティング層の厚みが２０μｍ以上であれば、サイクル数を増やしても、被加熱部材に焼ムラが生じないことが確認された（全て評価「Ａ」であった）。なお、今回の試験では、反応性試験を５サイクル実施しても、評価が「Ｃ」となる試料は確認されなかった。以上の結果より、コーティング層の厚みは５〜５００μｍに調整することが好ましく、特に、２０〜２５０μｍに調整することにより、コーティング層に異常が生じることを防止することができるとともに、被加熱部材に焼ムラが生じることを防止することができることが確認された。なお、今回の試験では、コーティング層の形成方法による差異は確認されなかった（試料５，１３及び１４）。

上記実施例では、ハニカム構造として、トラス形状（三角形形状）を備えるセッターについて説明した。しかしながら、ハニカム構造の形状は、四角形（正方形、長方形）、六角形等であってもよい。

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 (11)

1. セラミックス製の焼成用セッターであり、
   表面層と中間層と裏面層を備えており、
   中間層は、ハニカム構造を有しており、表面層及び裏面層より低密度であり、
   表面層は、平板状であり、厚みが５０μｍ以上２０００μｍ以下であるとともに開気孔率が５％以上５０％以下である、焼成用セッター。
2. 裏面層は、平板状であり、厚みが１００μｍ以上２０００μｍ以下である請求項１に記載の焼成用セッター。
3. 中間層のハニカム構造の開口を画定している隔壁の厚みが、５０μｍ以上２０００μｍ以下である請求項１又は２に記載の焼成用セッター。
4. 前記開口の水力直径が０．３ｍｍ以上７ｍｍ以下である請求項３に記載の焼成用セッター。
5. 前記開口の開口率が５０％以上９５％以下である請求項３又は４に記載の焼成用セッター。
6. 前記開口が、表面層と裏面層を結ぶ第１方向に直交する第２方向に向けて開口している請求項１から５のいずれか一項に記載の焼成用セッター。
7. 裏面層の強度が、表面層及び中間層より高い請求項１から６のいずれか一項に記載の焼成用セッター。
8. 熱膨張係数が、２．０ｐｐｍ／℃以下である請求項１から７のいずれか一項に記載の焼成用セッター。
9. 表面層と中間層の隔壁が連続しており、
   裏面層と中間層の隔壁が連続しており、
   表面層と中間層と裏面層が一体である請求項１から８のいずれか一項に記載の焼成用セッター。
10. 表面層に、コーティング層が設けられている請求項１から９のいずれか一項に記載の焼成用セッター。
11. コーティング層の厚みが、５μｍ以上５００μｍ以下である請求項１０に記載の焼成用セッター。