TW201826877A - 燒成用固定器 - Google Patents

Abstract

燒成用固定器10為陶瓷製，包括表面層2、中間層4和背面層6。中間層4具有蜂巢結構，密度低於表面層和背面層。再者，表面層2為平板狀，厚度為50μm以上、2000μm以下。進一步而言，表面層2的開氣孔率為5%以上、50%以下。

Description

燒成用固定器

本發明揭露有關於燒成用固定器(setter)的技術。特別是，揭露有關於陶瓷製的燒成用固定器的技術。

在燒成被燒成物時，將被燒成物載置於陶瓷製的固定器上，並將固定器放置在燒成爐內。固定器與被燒成物一起在燒成爐內被加熱。為了良好地追蹤爐內溫度的變化，需要熱容量小的固定器。日本實開平第1-167600號公報(以下稱為專利文獻1)，揭露了一種將固定器設置為蜂巢(honeycomb)結構而減少固定器的熱容量的技術。在專利文獻1中，藉由使用蜂巢結構的固定器，抑制了被燒成物的上表面(與固定器無接觸的表面)和下表面(與固定器接觸的表面)的加熱不均勻。

如以上所述，當將固定器設置為蜂巢結構時，固定器的密度變小，能夠降低固定器的熱容量。然而，通常密度變小則強度降低。因此，可能由於重複使用固定器，而發生固定器變形或破損的情形。只單純將固定器設置為蜂巢結構，會降低固定器的耐久性。可以說，熱容量的降低與耐久性的提高之間存在權衡(trade off)關係。有必要尋求熱容量小且耐久性高的固定器。本說明書提供了在維持熱容量小的同時實現耐 久性高的固定器的技術。

本說明書所揭露的燒成用固定器為陶瓷製，包括表面層、中間層和背面層。中間層具有蜂巢結構，密度低於表面層和背面層。再者，在上述燒成用固定器中，表面層為平板狀，厚度為50μm以上、2000μm以下，且同時表面層的開氣孔率為5%以上、50%以下。

首先，對本說明書中提及的「表面層」和「背面層」進行說明。所謂「表面層」是指包含載置有被燒成物的表面、與中間層鄰接、且以高於中間層的密度所形成的層狀部分。所謂「背面層」是指以與表面層位於中間層的相對側的方式鄰接中間層、且以高於中間層的密度所形成的層狀部分。此外，在將燒成用固定器的表面和背面作為被燒成物的載置面使用的情況下，「表面層」和「背面層」的表述方式，僅表示燒成時的相對位置。在此情況下，「表面層」和「背面層」兩者都具有與上述「表面層」相同的結構特徵。

在上述燒成用固定器中，中間層的密度低於表面層和背面層。換言之，表面層和背面層的密度高於中間層。藉由設置低密度的中間層，燒成用固定器整體的熱容量降低。藉由設置高密度的表面層和背面層，能夠維持燒成用固定器整體的強度。

再者，藉由將表面層的厚度調整為50μm以上、2000μm以下，可以確保表面層的強度能支撐被燒成物的重量。再者，藉由確保表面層的強度，能夠抑制由於在負載或取 出被燒成物時的衝擊造成表面層的龜裂或破碎，同時也抑制了在燒成製程時固定器的變形。結果，被燒成物可穩固地保持在固定器表面上。例如，在燒成尺寸相對較小的被燒成物的情況下，藉由抑制表面層的龜裂或破碎，可防止被燒成物的丟失。再者，在燒成尺寸相對較大的被燒成物的情況下，藉由抑制固定器的變形，可防止被燒成物變形。再者，藉由將表面層調整成上述的厚度，抑制了表面層的熱容量變得過大，能夠減少升溫和降溫時固定器與被燒成物之間的溫度差。

此外，通常表面層的密度提高，則表面層的開氣孔率降低。當表面層的氣孔(特別是開氣孔率)減少，則在被燒成物與表面層的接觸部分從被燒成物產生的氣體變得難以逸出，或爐內氣氛氣體變得難以滲透到表面層而造成被燒成物與固定器之間的溫度差變大。在上述燒成用固定器中，藉由將表面層的開氣孔率設定為5%以上，可防止從被燒成物產生的氣體變得難以逸出，且因為爐內氣氛氣體變得容易滲透到表面層，能夠減少爐內溫度與固定器之間的溫度差。再者，藉由將開氣孔率設定為50%以下，也能夠防止表面層的強度降低。此外，所謂「開氣孔率」是指多孔質體具有的氣孔之中，連通到多孔質體的外部空間的氣孔(開孔)除以多孔質體的體積。

2‧‧‧表面層

4‧‧‧中間層

6‧‧‧背面層

10‧‧‧固定器

第1圖係表示第1實施例之燒成用固定器的立體圖。

第2圖係表示沿著第1圖中的II-II線的斷面的局部放大圖。

第3圖係表示第1實施例之燒成用固定器的變化例。

第4圖係表示第1實施例之燒成用固定器的變化例。

第5圖係表示第1實施例之燒成用固定器的變化例。

第6圖係表示第1實施例之燒成用固定器的變化例。

第7圖係表示第1實施例之燒成用固定器的變化例。

第8圖係表示第2實施例之燒成用固定器的立體圖。

第9圖係表示沿著第8圖中的IX-IX線的斷面的局部放大圖。

第10圖係說明第2實施例之燒成用固定器的製造過程的示意圖。

第11圖係表示第2實施例之燒成用固定器的變化例。

第12圖係表示第2實施例之燒成用固定器的變化例。

第13圖係表示第3實施例之燒成用固定器的立體圖。

第14圖係表示第4實施例之燒成用固定器的立體圖。

第15圖係表示第5實施例之燒成用固定器的斷面的局部放大圖。

第16圖係表示第5實施例之燒成用固定器的局部平面圖。

第17圖係表示塗佈層的厚度與各種特性的關係。

以下，對本說明書中揭露的技術的特徵進行總結。此外，以下所記載事項，各自單獨具有技術實用性。

在本說明書中揭露的固定器，用於在燒成被燒成物時載置被燒成物。在本說明書中揭露的固定器為陶瓷製。雖然沒有特別限定，但是固定器的材料可以使用堇青石 (cordierite)材質、莫來石(mullite)材質、氧化鋁(alumina)材質、氧化鋯(zirconia)材質、氮化矽材質、碳化矽材質。從材料本身密度相對較低且熱膨脹係數低的觀點來看，固定器的材料以堇青石材質為佳。

固定器包括表面層、中間層和背面層。表面層載置有被燒成物。表面層為平板狀。具體而言，表面層不包括像網孔(mesh)結構、蜂巢結構等的開口，表面層為固體，表層部分是平面的。藉由將表面層設置為平板狀，能夠將相對較小的被燒成物(例如電子部件等)穩固地載置於固定器上。

表面層的厚度為50μm以上、2000μm以下。藉由將表面層的厚度設定為50μm以上，可以確保表面層的強度能支撐被燒成物的重量。藉由確保表面層的強度，能夠抑制由於在負載或取出被燒成物時的衝擊造成表面層的龜裂或破碎。再者，藉由確保表面層的強度，也抑制了在燒成製程時固定器的變形。結果，被燒成物可穩固地保持在固定器表面上。例如，在燒成尺寸相對較小的被燒成物的情況下，藉由抑制表面層的龜裂或破碎，可防止被燒成物損失。在燒成尺寸相對較大的被燒成物的情況下，藉由抑制固定器的變形，可防止被燒成物變形。再者，藉由將表面層的厚度設定為2000μm以下，抑制了表面層的熱容量變得過大，流經中間層的爐內氣氛氣體的熱變得容易通過表面層而傳遞到被燒成物。結果，能夠減少升溫和降溫時固定器與被燒成物之間的溫度差。雖然沒有特別限定，但是表面層的厚度，以100μm以上為佳，以150μm以上為較佳。再者，表面層的厚度，以1000μm以下為佳，以 500μm以下為較佳，以250μm以下為更佳，以200μm以下為特佳。

表面層的開氣孔率為5%以上、50%以下。藉由將表面層的開氣孔率設定為5%以上，可防止從被燒成物產生的氣體變得難以逸出。再者，爐內氣氛氣體變得容易滲透到表面層，能夠減少爐內溫度與固定器之間的溫度差。被燒成物與固定器接觸的表面的溫度很接近爐內溫度，能夠對被燒成物整體均一地加熱。再者，藉由將開氣孔率設定為50%以下，能夠防止表面層的強度降低。雖然沒有特別限定，但是表面層的開氣孔率，以10%以上為佳，以20%以上為較佳，以30%以上為特佳。表面層的開氣孔率，以45%以下為佳，以40%以下為較佳，以35%以下為特佳。

背面層可以跟表面層一樣是平板狀。因此，背面層的表面也可以作為載置被燒成物的表面使用。在此情況下，背面層的厚度可以相同於表面層的厚度。再者，也可以將背面層的厚度設置為比表面層的厚度更厚，將背面層作為確保固定器的強度的膜層使用。在此情況下，背面層的厚度可以為100μm以上、2000μm以下。藉由將厚度設定為100μm以上，能夠防止由於被燒成物和固定器本身的負重所引起的固定器翹曲。亦即，可以獲得耐久性高的固定器。如果將表面層和背面層的厚度設定為100μm以上，則可以將表面層和背面層作為被燒成物的載置面使用，同時能夠實現耐久性高的固定器。從實現高耐久性的觀點來看，背面層的厚度以200μm以上為佳，以300μm以上為較佳。再者，背面層的厚度以1000μm 以下為佳，以500μm以下為較佳，以400μm以下為更佳，以350μm以下為特佳。

背面層的開氣孔率可以跟表面層一樣，為5%以上、50%以下。表面層和背面層可以由相同材料所構成。藉由將背面層的開氣孔率設定為5%以上，在將背面層作為被燒成物的載置面使用時，可防止從被燒成物產生的氣體變得難以逸出。再者，藉由將開氣孔率設定為50%以下，能夠確保背面層的強度。雖然沒有特別限定，但是背面層的開氣孔率，以10%以上為佳，以20%以上為較佳，以30%以上為特佳。背面層的開氣孔率，以45%以下為佳，以40%以下為較佳，以35%以下為特佳。

再者，在將背面層作為確保固定器的強度的膜層使用的情況下，也可以藉由將背面層浸在細磨的堇青石、莫來石微粒、氧化鋁微粒、氧化鋯微粒、氮化矽微粒、碳化矽微粒等，並進行燒成，進而提升背面層的強度。能夠不增加背面層的厚度而確保背面層的強度，可獲得輕量而高強度的固定器。

中間層的密度低於表面層和背面層。此外，表面層和背面層可以是相同密度，也可以是不同密度。中間層具有蜂巢結構。構成中間層的蜂巢結構的開口率，可以為50%以上、95%以下。亦即，在與開口延伸方向正交的斷面，定義出開口的間隔壁的面積為5%以上、50%以下，間隔壁以外的部分(空隙)可以為50%以上、95%以下。此外，間隔壁的開氣孔率可以跟表面層及/或背面層一樣，為5%以上、50%以下。相同於表面層及/或背面層的理由，間隔壁的開氣孔率，以10 %以上為佳，以20%以上為較佳，以30%以上為特佳。再者，背面層的開氣孔率，以45%以下為佳，以40%以下為較佳，以35%以下為特佳。

定義出蜂巢結構的開口的間隔壁的厚度可以為50μm以上、2000μm以下。藉由將間隔壁的厚度設定為50μm以上，能夠確保間隔壁的強度，而確保作為蜂巢結構體的強度。藉由將間隔壁的厚度設定為2000μm以下，能夠抑制固定器的熱容量的增加。從確保蜂巢結構體的強度同時抑制熱容量的增加的觀點來看，間隔壁的厚度，以60μm以上為佳，以80μm以上為較佳。再者，間隔壁的厚度，以1000μm以下為佳，以500μm以下為較佳，以200μm以下為更佳，以100μm以下為特佳。此外，間隔壁的厚度也可以相同於表面層及/或背面層的厚度。如果間隔壁的厚度相同於表面層及背面層的厚度，則構成固定器的所有部分變成同一厚度，能夠易於製造。

藉由間隔壁定義出的開口的水力直徑，可以為0.3mm以上、7mm以下。藉由將水力直徑設定為0.3mm以上，氣氛氣體變得容易通過中間層的內部。藉由氣氛氣體，固定器從內部被加熱或冷卻，因此固定器的溫度變化變得容易跟隨爐內氣氛的溫度變化，進而能夠快速地設定燒成時的升降溫速度。藉由將水力直徑設定為7mm以下，能夠維持作為中間層的結構體的高強度。水力直徑，以0.4mm以上為佳，以0.5mm以上為較佳，以0.6mm以上為特佳。水力直徑，以3mm以下為佳，以2mm以下為較佳，以1.5mm以下為特佳。

中間層設置在表面層與背面層之間。換言之，表面層和背面層透過中間層接合。表面層、中間層和背面層也可以為一體成型者。具體而言，表面層與中間層的間隔壁為連續的，背面層與中間層的間隔壁為連續的，表面層、中間層和背面層也可以為一體化。在此情況下，表面層、中間層和背面層由相同材料構成。這種結構的固定器，可以藉由例如擠出成型而製造。

中間層的開口可以延伸於連接表面層和背面層的方向(即，厚度方向)。或者，開口可以延伸於與連接表面層和背面層的方向正交的方向(即，與表面或背面平行的方向)。以下，有時會將厚度方向稱為第1方向，或將與第1方向正交的方向稱為第2方向。

開口延伸於第1方向的形態，能夠提高厚度方向上的強度(壓縮強度)，適合作為用於燒成重量重的被燒成物的固定器。再者，開口延伸於第2方向的形態，因為能夠在擠出成型時容易控制表面層及背面層的厚度，所以有利於容易一體成型。此外，在開口延伸於第2方向的形態中，開口可以在第1方向上僅出現1次，或者也可以出現多次。亦即，在表面層與背面層之間，可以出現1個單元以上的蜂巢單元(由間隔壁所包圍的開口)。在此情況下，蜂巢單元可以為1個單元以上、6個單元以下。蜂巢單元的數量可以基於固定器所需的厚度、水力直徑等適當地調整。

本說明書中揭露的固定器，熱膨脹係數可以為2.0ppm/℃以下，以1.5ppm/℃以下為佳，以1.0ppm/℃以下為 較佳。此外，所謂「固定器的熱膨脹係數」是指對包含表面層、中間層(蜂巢結構層)、背面層且中間層含有1個單元以上的蜂巢單元之樣品，從室溫到800℃的溫度下所測量的數值。此外，即使是在使用了藉由壓製成型等方法形成的塊材(bulk)部品的熱膨脹係數超過2.0ppm/℃之材料的情況下，藉由使用擠出成型形成包括蜂巢結構層(中間層)的固定器，也能夠得到熱膨脹係數為2.0ppm/℃以下的固定器。

在本說明書中揭露的固定器，可以整體為平板狀，或者也可以在平面內的端部設置肋部(rib)。平板狀的固定器，能夠易於製造。藉由在固定器上設置肋部，能夠補償固定器的強度。再者，藉由設置肋部，當在燒成爐內堆載多個固定器時，可以不需要用於確保各個固定器之間的間隙的間隔件(spacer)。

再者，在本說明書中揭露的固定器，也可以在表面及/或背面上設置塗佈層。藉由塗佈層，能夠防止被燒成物與固定器之間發生化學反應。藉由施加塗佈，能夠增加固定器的材料或被燒成物的種類的選擇性。再者，藉由施加塗佈，也能夠提升固定器表面的平滑性(能夠降低表面粗糙度)。

此外，塗佈層以具有開氣孔為佳。可防止從被燒成物產生的氣體變得難以逸出。雖然沒有特別限定，但是相同於上述表面層及背面層的理由，塗佈層的開氣孔率可以為5%以上、70%以下，以20%以上為佳，以30%以上為較佳，以40%以上為特佳。再者，塗佈層的開氣孔率，以50%以下為佳，以45%以下為較佳，以40%以下為更佳，以35%以下為特佳。

在設置塗佈層的情況下，塗佈層的厚度可以為500μm以下。如果塗佈層太厚，則可能會由於重複進行燒成而發生塗佈層的剝離。再者，如果塗佈層太厚，則固定器的成本會增加。從抑制剝離和抑制高成本化的觀點來看，塗佈層的厚度可以為500μm以下，可以為400μm以下，可以為300μm以下，可以為250μm以下，可以為200μm以下，可以為150μm以下，可以為100μm以下，可以為50μm以下。

再者，在設置塗佈層的情況下，從有效地防止被燒成物與固定器之間的化學反應的觀點來看，塗佈層的厚度可以為5μm以上。此外，從長時間地持續防止被燒成物與固定器之間的化學反應的觀點來看，塗佈層的厚度，以10μm以上為佳，以20μm以上為較佳，以50μm以上為特佳。

塗佈層可以藉由例如氣體電漿噴塗、水電漿噴塗、噴塗塗佈、澆注等方法形成。從獲得良好的開氣孔率的觀點來看，以藉由噴塗塗佈或澆注形成塗佈層為佳。塗佈層可以根據固定器的材料、塗佈層的形成方法來選擇各種的材料。作為範例，塗佈層的材料可為莫來石材質、氧化鋁材質、氧化鋁-氧化鋯材質、Y₂O₃安定化的氧化鋯材質、CaO安定化的氧化鋯材質、CaO/Y₂O₃安定化的氧化鋯材質、尖晶石(spinel)材質。從獲得良好的開氣孔率且抑制與被燒成物之間的化學反應的觀點來看，塗佈層的材料以氧化鋁材質或氧化鋁-氧化鋯材質為佳。

作為在本說明書中揭露的固定器的一個範例，可舉出用於燒成電子部件的陶瓷固定器。在本說明書中揭露的固 定器，能夠適用於與固定器之接觸面的尺寸大約為0.1mm×0.2mm的電子部件之燒成。雖然沒有特別限定，但是在本說明書中揭露的技術，作為範例，能夠適用於寬度為50~500mm、長度為50~250mm、厚度為0.5~10mm的陶瓷固定器。

[實施例]

(第一實施例)

參照第1圖及第2圖，對固定器10進行說明。如第1圖所示，固定器10包括表面層2、中間層4和背面層6。中間層4設置在表面層2與背面層6之間。表面層2、中間層4和背面層6的材料為堇青石。表面層2的表面及背面層6的表面(背面)為平坦的。亦即，表面層2及背面層6為平板狀。因此，固定器10本身為平板狀。

中間層4具有蜂巢結構，且密度低於表面層2及背面層6。細節將於後續描述，中間層4的開口延伸於與厚度方向正交的方向(第1圖中的箭頭20的方向)。中間層4的開口延伸於箭頭20的方向，並從固定器10的一端連通到另一端。在固定器10的側面上，設置有側壁8。側壁8不設置在中間層4的開口延伸的方向上。亦即，側壁8設置在固定器10的側面之中與箭頭20的方向正交的2個表面上。側壁8延伸於固定器10的厚度方向(與表面層2及背面層6正交)。

如第2圖所示，中間層4包括間隔壁14和、被間隔壁14所包圍的空間(開口部)12。因此，中間層4的密度低於表面層2及背面層6。表面層2的厚度t2為100μm，中 間層4的厚度t4為800μm，背面層6的厚度t6為100μm。固定器10的厚度t10為1mm。

在中間層4中，藉由間隔壁14，構成了桁架(truss)結構16。桁架結構16為蜂巢結構的一個範例。在固定器10中，在表面層2與背面層6之間設置有1階的蜂巢單元。桁架結構16的開口12之一邊的長度D16為0.92mm。間隔壁14的厚度t14為100μm。亦即，在固定器10中，表面層2的厚度t2、背面層6的厚度t6及間隔壁14的厚度t14為相等的。固定器10的開口率為70%、水力直徑為0.53mm。此外，在中間層4的端部(開口12的一部分藉由側壁8所定義的部分)中，開口12的面積為其他的開口12的面積的大約一半。

間隔壁14與表面層2、背面層6及側壁8為連續的。在固定器10中，表面層2、中間層4、背面層6及側壁8由相同的材料(堇青石)一體地形成。表面層2、中間層4、背面層6及側壁8具有開氣孔，開氣孔率為35%。再者，固定器10的熱膨脹係數為0.9ppm/℃。此外，塊材(結構無取向的狀態)之堇青石的熱膨脹係數為2.2~2.8ppm/℃。固定器10，由於中間層4藉由擠出成型而具有蜂巢結構，因此與固體的固定器相比能夠大幅地降低熱膨脹係數。

如以上所述，固定器10包括平面狀的表面層2及背面層6和、設置在表面層2及背面層6之間的蜂巢狀的中間層4。固定器10，藉由具有蜂巢狀的中間層4，與固體的固定器相比能夠減輕重量。固定器10，可以降低熱容量，且能夠良好地跟隨爐內溫度的變化。再者，中間層4的開口12的水力 直徑為0.53mm，爐內氣體能夠在中間層4內良好地移動。固定器10，可以從外部及內部(中間層4內)被加熱，且能夠更良好地跟隨爐內溫度的變化。

再者，充分地確保表面層2及背面層6的厚度(100μm)，不論是否具有蜂巢結構，仍然能表現出充分的強度。通常，當表面層的厚度增厚時，在被燒成物與表面層接觸的部分，從被燒成物產生的氣體的移動受到阻礙。然而，在固定器10中，表面層2具有開氣孔，開氣孔率調整為35%。因此，即使是在被燒成物與固定器10接觸的部分，從被燒成物產生的氣體可以確實地移動到被燒成物的外部，進而能夠良好地燒成被燒成物。再者，爐內氣體從固定器10的外部及開口12(中間層4)滲透到表面層2，表面層2的溫度良好地跟隨爐內溫度。進一步而言，由於側壁8與表面層2及背面層6正交，因此能夠確保在固定器10的端部具有充分的壓縮強度。

固定器10，為體現在本說明書中揭露的技術的一個範例，且可以取得各種變化例。以下，將說明固定器10的幾種變化例。

在第3圖所示的固定器10a中，背面層6a的厚度t6a與固定器10不同。大致的外觀，可參照第1圖。對於固定器10a，與固定器10相同的結構使用與固定器10相同的標號，並省略其說明。

在固定器10a中，背面層6a的厚度t6a為300μm。固定器10a能夠比固定器10更加提高強度。此外，在固定器10中，除了背面層6之外，即使是增加表面層2或中間層4 的厚度也能夠提高強度。或者，不增加背面層6的厚度，而即使是增加表面層2或中間層4的厚度也能夠提高強度。然而，增加各層2、4及6的厚度，則增加了固定器的重量。固定器10a，藉由只增加最有助於提升強度的背面層的厚度，能夠在抑制重量的增加的同時提高強度。

在固定器10a中，與被燒成物接觸的表面層2及、間隔壁14的結構與固定器10相同。在固定器10a中，表面層2及表面層2附近的中間層4的熱容量，相對於固定器10無增加。因此，固定器10a在提升強度的同時，能夠與固定器10一樣地降低熱容量。

在第4圖所示的固定器10b中，間隔壁14a的厚度t14a與固定器10不同。大致的外觀，可參照第1圖。對於固定器10b，與固定器10相同的結構使用與固定器10相同的標號，並省略其說明。

在固定器10b中，間隔壁14a的厚度t14a為60μm。固定器10b能夠比固定器10更輕量化。再者，藉由使間隔壁14的厚度比固定器10薄，中間層4的開口率增加(中間層4的密度降低)，因此熱容量進一步降低。如以上所述，背面層最有助於固定器的強度。因此，即使間隔壁的厚度薄化，也不會顯著地造成固定器的強度降低。固定器10b，在抑制強度降低的同時，能夠達到輕量化且降低熱容量。

此外，在固定器10b中，背面層6的厚度也可以與固定器10a(第2圖)相同。換言之，在固定器10中，背面層6的厚度也可以比表面層2的厚度厚，或間隔壁14的厚度 也可以比表面層2的厚度薄。

在第5圖所示的固定器10c中，側壁8a的形狀與固定器10不同。大致的外觀，可參照第1圖。對於固定器10c，與固定器10相同的結構使用與固定器10相同的標號，並省略其說明。在固定器10c中，側壁8a相對於厚度方向傾斜。具體而言，開口12的尺寸在中間層4的中央部和端部為相等的。結果，爐內氣體能夠均等地通過整個中間層4。固定器10c，能夠抑制在平面內發生溫度不均勻。

此外，讓側壁傾斜使得開口12的尺寸在中間層4的中央部和端部為相等的這樣的特徵，也可以適用於上述固定器10a及10b。

在第6圖所示的固定器10d中，中間層4的結構與固定器10不同。對於固定器10d，與固定器10相同的結構使用與固定器10相同的標號，並省略其說明。在固定器10d中，中間層4設置有2階的桁架結構(蜂巢單元)16a、16b。亦即，在連接表面層2和背面層6的方向(厚度方向)上，開口12出現了2次。此外，側壁8延伸於固定器10d的厚度方向(與表面層2及背面層6正交)。

固定器10d，可以不增加各個桁架結構的尺寸而將固定器的厚度增厚。如果桁架結構的尺寸增加過多，則固定器的強度可能會降低。藉由形成2階的桁架結構，在抑制強度降低的同時，能夠確保固定器的厚度。或者，固定器10d，也可以說是不增厚表面層2及背面層6的厚度而確保固定器的厚度。亦即，固定器10d，在抑制重量增加的同時，能夠確保厚 度。

此外，第6圖表示包括2階的桁架結構16a、16b的固定器10d，然而桁架結構的階數，也可以是2階以上。桁架結構的階數可以為2階以上、6階以下。再者，在固定器10d中，背面層6的厚度也可以比表面層2的厚度厚及/或、間隔壁14的厚度也可以比表面層2的厚度薄。

第7圖所示的固定器10e，可以說是固定器10d的變化例。對於固定器10e，與固定器10d相同的結構使用與固定器10d相同的標號，並省略其說明。在固定器10e中，側壁8b的結構與固定器10d不同。側壁8b的外表面具有曲線。藉由具有側壁8b，能夠使得固定器10e的端部難以發生碎裂。

(第二實施例)

參照第8圖及第9圖，對固定器210進行說明。固定器210為固定器10的變化例，對於與固定器10共通之處，使用與固定器10相同的標號，並省略其說明。

在固定器210中，表面層2側邊的端部34設置有肋部30。換言之，固定器210的中央部32的厚度比端部34薄。肋部30，沿著開口12延伸的箭頭20(與開口12延伸的方向平行)延伸。肋部30，在與開口12延伸的方向正交的方向上，設置於表面層2的兩端。藉由設置肋部30，在燒成被燒成物時，能夠將多個固定器210堆疊並進行燒成。被燒成物設置在藉由肋部30所形成的空間(堆載的固定器210與210之間所形成的空間)。

如第9圖所示，固定器210的端部34，包括4階 的桁架結構16a、16b、16c及16d。相對於此，中央部32包括2階的桁架結構16c及16d。如此一來，藉由利用桁架結構形成肋部30，能夠抑制固定器210的重量增加。再者，連接端部34和中央部32的壁面30a，相對於厚度方向傾斜。爐內氣體能夠均等地通過整個肋部30。

此外，準備包括第10圖所示之4階的桁架結構16a、16b、16c及16d的平板，藉由沿著虛線36去除形成中央部32的部分的桁架結構16a、16b，能夠容易地形成固定器210。亦即，在固定器210中，載置被燒成物的中央部32與肋部30為一體的結構。

第11圖表示固定器210a。固定器210a為固定器210的變化例。對於固定器210a，與固定器210相同的結構使用與固定器210相同的標號，並省略其說明。固定器210a的中央部32，設置有塗佈層40。塗佈層40，為氧化鋁材質，藉由噴塗塗佈形成於表面層2的表面上。塗佈層40的開氣孔率為30%，厚度為50微米。

此外，如第12圖所示之固定器210b，塗佈層40a也可以設置在固定器210b的中央部32及壁面30a上。再者，塗佈層40也可以設置在平板狀的固定器的表層上。亦即，也可以在上述固定器10、10a、10b、10c、10d及10e的表面層2的表面上設置塗佈層40。

(第三實施例)

參照第13圖，對固定器310進行說明。固定器310為固定器10及210的變化例，對於與固定器10及210共通之 處，使用與固定器10及210相同的標號，並省略其說明。

固定器310，相同於固定器210，在與開口12延伸的方向(箭頭20的方向)正交的方向上，表面層2的兩端設置有肋部330a。進一步而言，固定器310，在開口12延伸的方向的一端設置有肋部330b。肋部330a和肋部330b為一體的。因此，固定器310可以說是肋部330(肋部330a、330b)設置於表面層2的端部的三側。固定器310，相較於固定器210，在堆疊多個固定器310時，固定器310、310彼此在三側接觸。因此，能夠將固定器310、310彼此穩定地承載。再者，也能夠抑制被燒成物，固定器310的表面掉落。

此外，在固定器310中，表面層2及/或、肋部330的壁面上，也可以設置塗佈層(一併參照第11圖及第12圖)。在肋部330設置塗佈層的情況下，也可以在肋部330a的壁面設置塗佈層，而不在肋部330b的壁面設置塗佈層。或者，也可以在肋部330a的壁面和肋部330b的壁面兩者皆設置塗佈層。在肋部330b的壁面上設置塗佈層的情況下，在確保開口12的同時，在間隔壁14的端面上設置塗佈層。藉此，在防止被燒成物和固定器表面之間的反應的同時，由於爐內氣體通過肋部330b的開口14，因此使得表面層2的溫度能夠良好地跟隨內氣氛。

(第四實施例)

參照第14圖，對固定器410進行說明。固定器410為固定器10、210及310的變化例，對於與固定器10、210及310共通之處，使用與固定器10、210及310相同的標號，並 省略其說明。

在固定器410中，表面層2的端部的全部周邊由肋部430所包圍。換言之，在固定器410中，中央部32為凹陷的。詳細而言，在與開口12延伸的方向(箭頭20的方向)正交的方向上，表面層2的兩端設置有肋部430a。再者，在開口12延伸的方向的兩端，設置有肋部430b。肋部430a和肋部430b為一體的。在固定器410中，表面層2及/或、肋部430的壁面上，也可以設置塗佈層。在肋部430設置塗佈層的情況下，也可以只在肋部430a的壁面設置塗佈層，而不在肋部430b的壁面設置塗佈層。或者，也可以在肋部430a的壁面和肋部430b的壁面兩者皆設置塗佈層。在肋部430b的壁面上設置塗佈層的情況下，在確保開口12的同時，在間隔壁14的端面上設置塗佈層。藉此，在防止被燒成物和固定器表面之間的反應的同時，由於爐內氣體通過肋部430b的開口14，因此使得表面層2的溫度能夠良好地跟隨爐內氣氛。

(第五實施例)

參照第15圖及第16圖，對固定器510進行說明。第15圖繪示出固定器310的斷面的一部份，相當於在固定器10中表示於第2圖的部分。再者，第16圖為從表面層2之側觀察固定器310的圖式，中間層的形狀以虛線表示。

在固定器510中，中間層4(桁架結構)的開口12，延伸於連接表面層2和背面層6的方向(箭頭50的方向)。亦即，在固定器510中，間隔壁14在平行於箭頭50的方向上延伸。因此，固定器510，能夠增加在厚度方向上的壓縮強度。 再者，如同固定器10、210等(參照第1圖及第8圖)，在開口12延伸於箭頭20的方向的情況下，為了確保開口12的水力直徑大，有必要將中間層4的厚度加厚。然而，在固定器510的情況下，中間層4的厚度薄化(亦即，固定器510的厚度薄化)的同時，能夠增加開口12的水力直徑。

固定器510可以藉由各自分別地形成表面層2、中間層4和背面層6，且使用陶瓷膏(ceramic paste)將各層2、4、6貼合，並以預定溫度進行燒成而製造。具體而言，例如藉由擠出成型，形成包括蜂巢結構且開口12出現在表面和背面的中間層4。再者，與中間層4分別，例如藉由擠出成型，形成片材狀的表面層2、背面層6。之後，將表面層2及背面層6貼合至中間層4上，藉由進行燒成而能夠形成固定器510。藉由各自分別地形成表面層2、中間層4和背面層6，各層2、4、6的材料及/或、開氣孔率可以不同。例如，中間層4的間隔壁14的開氣孔率，可以比表面層2的開氣孔率小。能夠確保表面層2維持原本的開氣孔率，並進一步提升中間層4的強度。此外，在固定器510中，也可以在表面層2的表面上設置塗佈層。

(塗佈層的厚度的研究)

在固定器10(參照第1圖)的表面上形成塗佈層，進行固定器10本身的加熱實驗及、與被燒成物的反應性實驗。此外，使用堇青石作為固定器10的材料。塗佈材料為，在100份的平均粒徑為20~100μm之粒狀陶瓷中添加0.5份的親水性之有機接合劑(binder)，進一步添加60份的離子交換水並將混合物加入放置有陶瓷玉石的容器內，使用鍋磨機(pot mill) 研磨且混合，進而製作出的漿料(slurry)。此外，離子交換水是為了將塗佈材料(漿料)調整成容易塗佈的黏度。再者，作為陶瓷玉石，例如，可以使用氧化鋁玉石。也可以使用滾筒篩(trommel)替代鍋磨機。使用噴槍(spray gun)在固定器10的表面上塗佈所製作的塗佈材料(原料漿料)，以形成塗佈層。此外，調整塗佈時間，在固定器10的表面上形成5~600μm的塗佈層(樣品1-12)。再者，使用電漿噴塗機在固定器10的表面上噴塗平均粒徑為20~100μm之粒狀陶瓷，在固定器10的表面上形成100μm的塗佈層(樣品13)。進一步，在固定器10的表面上澆注上述塗佈材料(原料漿料)，在固定器10的表面上形成100μm的塗佈層(樣品14)。作為上述的粒狀陶瓷，例如，可以使用氧化鋯、莫來石、氧化鋁等。此外，也對未設置塗佈層的固定器10進行加熱實驗及、反應性實驗(樣品15)。實驗條件及結果顯示於第17圖。

加熱實驗為，在大氣壓力下，在氮氣氣氛中，對沒有載置被加熱部件的固定器10(對固定器10本身)進行。加熱實驗為，以用升溫速度100℃/小時加熱至1350℃、在1350℃保持2小時、然後自然冷卻至室溫之循環作為1個循環，而進行5個循環。在第17圖中，在各個循環後的塗佈層中確認完全沒有異常的樣品標示為「A」、沒有發生剝離但確認變質(膨脹等)的樣品標示為「B」、確認剝離的樣品標示為「C」。

反應性實驗為，在大氣壓力下，在氮氣氣氛中，將100個被加熱部材(陶瓷製電容器(condenser))載置於固定器10上，以用升溫速度100℃/小時加熱至1200℃、在1200 ℃保持10分鐘、然後自然冷卻至室溫之循環作為1個循環，而進行5個循環。在第17圖中，在各個循環後，發生燒成不均勻的被加熱部材有0~2個之樣品標示為「A」、發生燒成不均勻的被加熱部材有3~4個之樣品標示為「B」、發生燒成不均勻的被加熱部材有5個以上之樣品標示為「C」。

如第17圖所示，在加熱實驗中，可證實如果塗佈層的厚度為500μm以下，能夠抑制塗佈層的異常(剝離、膨脹)。然而，如果塗佈層的厚度超過250μm，則隨著加熱實驗的循環次數的增加，發現有塗佈層發生異常的樣品。然而，可證實如果塗佈層的厚度為250μm以下，即使重複進行加熱實驗，塗佈層也沒有發生異常。再者，在反應性實驗中，可證實藉由設置塗佈層，改善了固定器和非加熱部件的反應所伴隨的燒成不均勻的發生(樣品1、15)。特別地，可證實如果塗佈層的厚度為20μm以上，即使循環次數增加，被加熱部材也不會發生燒成不均勻(全部評價為「A」)。此外，在本次的實驗中，可證實即使反應性實驗進行了5個循環，也沒有評價為「C」的樣品。從上述結果可證實，以將塗佈層的厚度調整為5~500μm為佳，特別地，藉由調整為20~250μm，能夠防止塗佈層發生異常，同時能夠防止被加熱部材發生燒成不均勻。此外，在本次的實驗中，可證實塗佈層的形成方法沒有造成差異(樣品5、13、14)。

在上述實施例中，對包括桁架形狀(三角形)作為蜂巢結構的固定器進行了說明。然而，蜂巢結構的形狀，也可以是四邊形(正方形、長方形)、六邊形等。

以上，詳細地說明了本發明的具體例，然而其僅為範例，並不限定申請專利範圍。申請專利範圍記載的技術，包含以上所列舉的具體例之各種變化、更改。再者，本說明書或圖式中所描述的技術元件，可藉由單獨或各種組合表現出技術上的實用性，並不限定於申請時申請專利範圍記載的組合。再者，本說明書或圖式中所列舉的技術，可以同時達成多個目的，而達成其中一個目的即本身具有技術上的實用性。

Claims (11)

1. 一種燒成用固定器，其係陶瓷製的燒成用固定器，包括表面層、中間層和背面層，中間層具有蜂巢結構，密度低於表面層和背面層，表面層係平板狀，厚度係50 μm以上、2000 μm以下，且同時開氣孔率係5%以上、50%以下。
2. 如申請專利範圍第1項所述之燒成用固定器，其中背面層係平板狀，厚度係100 μm以上、2000 μm以下。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之燒成用固定器，其中定義出中間層的蜂巢結構之開口的間隔壁的厚度係50 μm以上、2000 μm以下。
4. 如申請專利範圍第3項所述之燒成用固定器，其中上述開口的水力直徑係0.3mm以上、7mm以下。
5. 如申請專利範圍第3或4項所述之燒成用固定器，其中上述開口的開口率係50%以上、95%以下。
6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之燒成用固定器，其中上述開口朝向與連接表面層和背面層的第1方向正交的第2方向開口。
7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述之燒成用固定器，其中背面層的強度高於表面層和中間層。
8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項所述之燒成用固定器，其中熱膨脹係數係2.0ppm/℃以下。
9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之燒成用固定器，其中表面層與中間層的間隔壁為連續的， 背面層與中間層的間隔壁為連續的，表面層、中間層和背面層為一體成型。
10. 如申請專利範圍第1至9項中任一項所述之燒成用固定器，其中表面層上設置有塗佈層。
11. 如申請專利範圍第10項所述之燒成用固定器，其中塗佈層的厚度係5 μm以上、500 μm以下。