TW201930236A

TW201930236A - 燒成用承燒板

Info

Publication number: TW201930236A
Application number: TW108100032A
Authority: TW
Inventors: 古宮山常夫; 水野貴博; 松葉浩臣
Original assignee: 日商日本碍子股份有限公司; 日商Ｎｇｋ阿德列克股份有限公司
Priority date: 2018-01-10
Filing date: 2019-01-02
Publication date: 2019-08-01
Also published as: KR102582472B1; CN110015910A; KR20190085482A; JP6811196B2; JP2019120467A; TWI763965B; CN110015910B

Abstract

本發明一些實施例提供一種能抑制塗層剝離的燒成用承燒板。燒成用承燒板在基材上具備塗層。塗層暴露於燒成用承燒板的表面。此燒成用承燒板中，在400μm×400μm面內的任意剖面中，塗層的最小厚度部分的厚度T1和最大厚度部分的厚度T2滿足下式（1）： T1/T2≦0.4···（1）。

Description

燒成用承燒板

本說明書係關於一種燒成用承燒板的技術。

在對被燒成物進行燒成時，為了載置被燒成物而使用承燒板等燒成用治具。專利文獻1的燒成用承燒板（燒成用容器）在基材表面形成有鋁質、氧化鋯質的塗層，以便抑制基材與被燒成物發生反應。專利文獻1中，將粒徑較大的塗層材料塗布於基材，使塗層的氣孔率變大，由此，抑制了由基材與塗層的熱膨脹差所引起的兩者的剝離。另外，專利文獻1中，通過使用粒徑較大的塗層材料而使得塗層的表面粗糙度Ra變大，因此，在形成塗層後，對塗層的表面進行了研磨。現有技術文獻專利文獻

專利文獻1：日本特開2007-45641號公報

關於專利文獻1，對塗層的表面進行研磨，使塗層的表面變得平滑。換言之，關於專利文獻1，使塗層的厚度變得均勻。專利文獻1不僅限制能夠使用的塗層材料的粒徑，還必須有形成塗層後的研磨步驟。使用原料（塗層材料）的限制較少、能夠簡單地製造、且塗層剝離被抑制的燒成用承燒板是必要的。本說明書的目的在於，基於以往沒有的技術思想，提供能抑制塗層剝離的新穎燒成用承燒板。

本發明的發明人對塗層剝離的原因進行了研究，結果發現，塗層的表面平滑（塗層的厚度均勻）促進了塗層剝離。亦即、明白以往為了抑制塗層剝離而實施的技術結果促進了塗層剝離。本發明的發明人藉由採用與以往的技術常識相反的方法，成功抑制了塗層剝離。本說明書中記載的燒成用承燒板是基於上述見解而完成的。

本說明書中記載的燒成用承燒板在基材上具備塗層。此燒成用承燒板中，塗層暴露於燒成用承燒板的表面，在400μm×400μm面內，任意剖面中的塗層的最小厚度部分的厚度T1和最大厚度部分的厚度T2可以滿足下式（1）。在此，所謂“在基材上具備塗層”，包括：基材和塗層直接接觸的形態、以及在基材與塗層之間設置有其它層的形態。 T1/T2≦0.4···（1）

簡單來講，上述燒成用承燒板在微小的範圍內（400μm×400μm面內的任意剖面），塗層的表面不平滑。即，上述燒成用承燒板中，塗層刻意設成在微小範圍內沿厚度方向有偏差（高低差）。具體而言，在400μm×400μm面內，在任意剖面中，塗層的最小厚度部分的厚度T1為最大厚度部分的厚度T2的40%以下（高低差比例為40%以下）。換言之，厚度T2為厚度T1的2.5倍以上。對於上述燒成用承燒板，由於塗層具有高低差，所以，在塗層熱膨脹時，能夠緩和在表面方向（與厚度方向正交的方向）產生的應力（塗層拉伸基材的應力）。由於在基材與塗層之間產生的拉伸應力得到緩和，所以能夠抑制塗層自基材剝離。此外，上述燒成用承燒板設成在微小的範圍內於塗層有高低差，作為燒成用承燒板整體，不需要在表面設有凹凸。

上述燒成用承燒板中，塗層的厚度T1（最小厚度部分的厚度）和厚度T2（最大厚度部分的厚度）還可以滿足下式（2）。 0.05≦T1/T2···（2）

通過滿足上式（2），能夠防止塗層的最小厚度部分（厚度T1）過薄（不足最大厚度部分的5%）。能夠防止塗層重複熱膨脹而使得基材（或者、介於塗層與基材之間的中間層）暴露出來。結果，能夠防止被燒成物與塗層以外的其它層（基材或中間層）相接觸，能夠防止被燒成物與其它層發生反應。

作為表示塗層具有高低差的指標，還可以舉出以下的指標。本說明書中記載的燒成用承燒板可以滿足上式（1）、或、上式（1）及（2）、以及以下的指標。即、在下述矩形範圍內，塗層所佔的比例可以為70%以下（塗層的面積比例可以為70%以下），此矩形範圍包括：第一平面，與塗層的厚度方向正交，且包括最小厚度部分的塗層的背面；以及第二平面，與塗層的厚度方向正交，且包括最大厚度部分的塗層的表面。

在塗層完全平坦（沒有高低差）的情況下，在上述矩形範圍內，塗層所佔的比例為100%。藉由滿足上式（1）、或、上式（1）及（2）、以及上述指標，容易對塗層設有高低差，能夠定量地得到可抑制塗層剝離的燒成用承燒板。

上述燒成用承燒板中，可以在基材與塗層之間設置有中間層，此中間層的熱膨脹率比基材的熱膨脹率大，且比塗層的熱膨脹率小。藉由設置像這樣的中間層，使得中間層作為應力緩和層發揮作用，能夠進一步抑制塗層剝離。

（燒成用承燒板）本說明書中記載的燒成用承燒板用於在對電子零部件、陶瓷部件等被燒成物進行燒成時載置被燒成物。燒成用承燒板的表面（載置面）形狀可以為三角形、四邊形等多邊形，也可以為圓形、橢圓形等外緣具有曲面的形狀。另外，在燒成用承燒板的端部（載置被燒成物的載置部的外側）可以具備加強筋。燒成用承燒板具備基材和將基材被覆的塗層。

（基材）基材以碳化矽（SiC）和矽（Si）為主成分。即、SiC和Si的質量的合計可以佔基材的質量的50質量%以上。SiC和Si在基材中可以包含60質量%以上，也可以包含70質量%以上，也可以包含80質量%以上，也可以包含90質量%以上，也可以包含95質量%以上。基材還可以包含SiC和Si以外的微量元素。作為微量元素，可以舉出：鐵（Fe）、鈣（Ca）、鈉（Na）、鎂（Mg）、鉀（K）、以及鋁（Al）等。各微量元素在基材中可以包含0.01～3質量%，另外，基材中的微量元素的合計可以為0.01～3質量%。在此，對於基材，可以將C粉體、SiC粉體以及有機質黏合劑混合、成形，得到成形體，在金屬Si存在下，將該成形體配置在減壓的惰性氣體環境或真空中，使金屬Si含浸於成形體中，進行成形。

（塗層）塗層設置在基材上，且暴露於燒成用承燒板的表面。塗層可以構成與被燒成物相接觸的接觸面。塗層可以將燒成用承燒板的整面被覆，也可以僅將燒成用承燒板的表面（載置被燒成物的面）被覆。對於塗層，可以在基材表面塗布塗層材料後，在1100～1400度下進行燒成，使其固定於基材表面。塗布塗層材料後的燒成溫度可以為1200度以上，也可以為1250度以上，還可以為1300度以上。

塗層可以以鋯（Zr）化合物為主成分。即、Zr化合物可以佔塗層的質量的50質量%以上。Zr化合物在塗層中可以包含60質量%以上，也可以包含70質量%以上，也可以包含80質量%以上，也可以包含90質量%以上，也可以包含95質量%以上。作為Zr化合物，可以舉出：用氧化鈣（CaO）或三氧化二釔（Y₂ O₃ ）進行了穩定化的穩定氧化鋯、氧化鋁與氧化鋯的共晶物、BaZrO₃ 、以及CaZrO₃ 等。另外，塗層還可以包含Zr化合物以外的微量元素。即、在塗層內，可以包含3質量%以下的Zr化合物以外的元素。作為微量元素，可以舉出：Fe、Si、Ca、Na、Mg、K、以及Al等，塗層內可包含這些元素中的1種以上。

塗層可以在特定的微小範圍內具有高低差（厚度偏差）。具體而言，在俯視燒成用承燒板時的400μm×400μm面內的任意剖面中的塗層的最小厚度部分的厚度T1和最大厚度部分的厚度T2可以滿足下式（1）。 T1/T2≦0.4···（1）

厚度T2（最大厚度部分的厚度）可以為10～100μm。厚度T2可以為20μm以上，也可以為30μm以上，也可以為40μm以上，也可以為50μm以上。另外，厚度T2可以為90μm以下，也可以為80μm以下，也可以為70μm以下。

厚度T1（最小厚度部分的厚度）可以為0～40μm。厚度T1優選為1μm以上。厚度T1可以為3μm以上，也可以為5μm以上，也可以為10μm以上，也可以為20μm以上。另外，厚度T1可以為30μm以下，也可以為25μm以下。在厚度T1不是0μm的情況下，厚度T1和厚度T2可以滿足上式（1），同時滿足下式（2）。 0.05≦T1/T2···（2）

作為表示塗層在厚度方向上具有高低差的指標，還可以用塗層在特定的範圍內所佔的比例（面積比例）來表示。即，可以將在下述矩形範圍內塗層所佔的比例為70%以下作為具有高低差的指標，此矩形範圍包括：第一平面，其與塗層的厚度方向正交且包括最小厚度部分的塗層的背面；以及第二平面，其與塗層的厚度方向正交且包括最大厚度部分的塗層的表面。塗層的面積比例可以為65%以下，也可以為60%以下，也可以為55%以下，也可以為50%以下，也可以為45%以下，也可以為35%以下，也可以為25%以下。另外，塗層的面積比例可以為10%以上，也可以為15%以上，也可以為20%以上。在特定的範圍（矩形範圍）內所佔的面積比例越小，矩形範圍內不存在塗層的區域越多，越容易在塗層的厚度方向上產生高低差。

（中間層）可以在塗層與基材之間設置有中間層。中間層可以與塗層以及基材接合。即、中間層可以將塗層和基材接合。中間層的主成分可以為Al化合物。Al化合物在中間層中可以包含50質量%以上，也可以包含60質量%以上，也可以包含70質量%以上，也可以包含80質量%以上，也可以包含90質量%以上，也可以包含95質量%以上。作為Al化合物，可以舉出多鋁紅柱石（矽酸鋁）。另外，中間層除了包含Al化合物以外，還可以包含Fe、Si、Ca、Na、Mg、以及K等中的1種或2種以上作為微量成分。

中間層的熱膨脹率可以比基材的熱膨脹率大、且比塗層的熱膨脹率小。即、中間層可以作為緩和在塗層與基材之間產生的熱應力（熱膨脹差）的應力緩和層發揮作用。中間層的厚度可以為50～200μm。中間層的厚度可以為60μm以上，也可以為70μm以上，也可以為80μm以上，也可以為100μm以上。另外，中間層的厚度可以為180μm以下，也可以為160μm以下。中間層的厚度可以比塗層的厚度厚。

（評價方法）對塗層的測定方法、以及、待測定的樣品的取得位置進行說明。圖1示意性地顯示將燒成用承燒板切斷而取得的樣品1的剖面。樣品1的長度（表面方向長度）L1為400μm。可以利用SEM（Scanning Electron Microscope）等來觀察樣品1。樣品1具備基材2和設置在基材2上的塗層4。塗層4具有高低差。藉由利用SEM等，能夠測定在燒成用承燒板的400μm×400μm面內任意剖面中的塗層4的最小厚度部分4a的厚度T1和最大厚度部分4b的厚度T2。具體而言，厚度T1為在塗層4的最小厚度部分4a中、從塗層4的表面至塗層4的背面（與基材2相接觸的接觸面）為止的距離。同樣地，厚度T2為在塗層4的最大厚度部分4b中、從塗層4的表面至塗層4的背面（與基材2相接觸的接觸部分）為止的距離。藉由使用所測定的厚度T1和厚度T2，能夠判定是否滿足上式（1）、（2）。

圖2顯示將樣品1的塗層4用矩形區域6包圍得到的圖。矩形區域6包括：第一平面6a，其與塗層4的厚度方向正交且包括最小厚度部分4a的塗層4的背面（最小厚度部分4a中的塗層4與基材2的接觸部分）；以及第二平面6b，其與塗層4的厚度方向正交且包括最大厚度部分4b的塗層4的表面。藉由建立矩形區域6並利用ImageNos等圖像解析軟體，能夠測定矩形區域6內的塗層4所佔的比例（面積比例）。

此外，如圖3所示的樣品1a那樣、在塗層4與基材2之間設置有中間層3的情況下，也測定最小厚度部分4a中的從塗層4的表面至塗層4的背面（基材與中間層3的接觸部分）為止的距離，由此得到距離T1。測定最大厚度部分4b處的從塗層4的表面至塗層4的背面（基材與中間層3的接觸部分）為止的距離，由此得到距離T2。在最小厚度部分4a處的塗層4的背面（最小厚度部分4a處的塗層4與中間層3的接觸部分），建立與塗層4的厚度方向正交的平面，由此，得到第一平面6a。

圖4中，作為燒成用承燒板的一例，顯示四邊形（正方形）的燒成用承燒板10。在塗層的狀態為標準狀態的位置進行樣品1、1a的取得。即、避開塗層的狀態有可能為特異狀態的位置進行測定樣品的取得。具體而言，在距燒成用承燒板10的側面12為距離D12的位置設定為測定區域14，將處於最遠離燒成用承燒板10的重心20（圖4的情況下，與燒成用承燒板10的中心相同）的位置的測定區域14設定為遠部14a，將重心20與遠部14a的中點作為測定位置22。在燒成用承燒板10的情況下，存在4處測定位置22。從測定位置22取得樣品1、1a。在此，即便燒成用承燒板的形狀為四邊形以外的多邊形、圓形、橢圓形等外緣具有曲面的形狀，也利用同樣的方法來確定取得位置。此外，在從燒成用承燒板的重心至側面為止的距離為50mm以上的情況下，距離D12為20mm。另外，在從重心至側面為止的距離不足50mm的情況下，距離D12為從重心至側面為止的距離的20%。實施例

以各種條件在基材表面形成塗層，製作燒成用承燒板，對製作的燒成用承燒板實施重複加熱試驗，對塗層的狀態（有無剝離、膨脹）進行評價。

圖5顯示塗層的形成條件、得到的塗層的高低差比例（厚度T1/厚度T2×100）、面積比例、以及重複加熱試驗的結果。在此，對於高低差比例，將用SEM觀察到的區域（1200μm）分割為3個區域，針對各區域計算出高低差比例，顯示計算出的各區域的高低差比例的平均值（也參照圖6）。

關於塗層，使用噴塗法在基材表面塗布塗層材料（塗布用漿料），在1300℃下進行2小時燒成，由此，使其固定於基材表面。在此，作為塗布用漿料，使用包含粒徑10～20μm的Zr化合物的漿料。使用噴槍（阿耐思特岩田（株）制W-101），將塗層材料噴於基材，形成塗層。

對於實施例1～7，為了對塗層設有高低差，使從基材至噴槍的噴出口為止的距離（施工距離）變大（100mm以上）來形成塗層。另外，實施例1～7中，使塗布用漿料的噴出量、空氣量發生變化，來使塗層的狀態（高低差比例）發生變化。在此，以噴嘴的轉速來調整塗布用漿料的噴出量以及空氣量（圖5所示的轉速越快，噴出量、空氣量越增加）。對於比較例1～3，為了形成高低差較小的（表面平滑的）塗層，使從基材至噴槍的噴出口為止的距離變小（50mm）來形成塗層。比較例1～3中，使塗布用漿料的噴出量發生變化，來使塗層的狀態（高低差比例）發生變化。此外，圖6示出實施例1以及比較例1的燒成用承燒板的SEM圖像。由圖6可知：實施例1的樣品與比較例1的樣品相比較，塗層的高低差較大。在此，雖然省略圖示，但確認到：實施例2～7的樣品的塗層的高低差也較大，比較例2以及3的樣品的塗層的高低差較小。

重複加熱試驗如下：將各樣品以升溫速度100℃/小時加熱至1350℃，在1350℃下保持2小時，然後，自然冷卻至室溫，將該步驟作為1個循環，實施5個循環。各循環結束後，觀察燒成用承燒板的外觀，對塗層有無剝離、膨脹進行評價。將完全沒有確認到塗層剝離、膨脹的情形評價為“A”，將沒有觀察到剝離、膨脹、但具有剝離、膨脹的跡象的情形評價為“B”，將確認到剝離、膨脹的情形評價為“C”。

如圖5所示，塗層的高低差比例為40%以下的樣品（實施例1～7）即便實施5個循環的重複加熱試驗，也沒有確認到塗層的剝離、膨脹。但是，比較例1～3的樣品（高低差比例57%、66%、52%）在1個循環結束時均確認到塗層剝離、膨脹的跡象，實際上確認到剝離、膨脹。此外，當面積比例超過70%時，發現高低差比例也變大的傾向。由本實施例的結果確認到：微小範圍內（在400μm×400μm面內、任意剖面）中的塗層的高低差比例（厚度T1/厚度T2）為40%以下的燒成用承燒板不易因重複加熱試驗而發生塗層的剝離、膨脹。

以上，雖然對本發明的具體例詳細地進行了說明，但是，這些具體例只不過是示例，並不限定申請專利範圍書。在申請專利範圍書中記載的技術中包含對以上例示的具體例進行各種各樣的變形、變更得到的技術。另外，本說明書或附圖中說明的技術要素單獨或者通過各種組合來發揮出技術的有用性，並不受申請時申請專利範圍中記載的組合的限定。另外，本說明書或附圖中例示的技術能夠同時達成多個目的，達成其中的一個目的的技術自身具有技術的有用性。

1‧‧‧樣品

2‧‧‧基材

4‧‧‧塗層

4a‧‧‧最小厚度部分

4b‧‧‧最大厚度部分

6‧‧‧矩形區域

6a‧‧‧第一平面

6b‧‧‧第二平面

10‧‧‧燒成用承燒板

12‧‧‧側面

14‧‧‧測定區域

14a‧‧‧遠部

20‧‧‧重心

22‧‧‧測定部分

D12‧‧‧距離

L1‧‧‧長度

T1‧‧‧厚度

T2‧‧‧厚度

圖1顯示對測定塗層的高低差比例的方法進行說明的圖。圖2顯示對測定塗層的面積比例的方法進行說明的圖。圖3顯示具備中間層的燒成用承燒板的示意圖。圖4顯示用於對評價樣品的取得位置進行說明的示意圖。圖5顯示實施例的燒成用承燒板的特徵以及重複加熱試驗的結果。圖6顯示實施例的燒成用承燒板的SEM圖像。

Claims

一種燒成用承燒板，是在基材上具備塗層的燒成用承燒板，其中，塗層暴露於燒成用承燒板的表面，在400μm×400μm面內，任意剖面中的塗層的最小厚度部分的厚度T1和最大厚度部分的厚度T2滿足下式（1）， T1/T2≦0.4···（1）。
如申請專利範圍第1項所述的燒成用承燒板，其中，還滿足下式（2）， 0.05≦T1/T2···（2）。
如申請專利範圍第1項所述的燒成用承燒板，其中，在一矩形範圍內，塗層所佔的比例為70%以下，上述矩形範圍包括：第一平面，與塗層的厚度方向正交，且包括最小厚度部分的塗層的背面；以及第二平面，與塗層的厚度方向正交，且包括最大厚度部分的塗層的表面。
如申請專利範圍第2項所述的燒成用承燒板，其中，在一矩形範圍內，塗層所佔的比例為70%以下，上述矩形範圍包括：第一平面，與塗層的厚度方向正交，且包括最小厚度部分的塗層的背面；以及第二平面，與塗層的厚度方向正交，且包括最大厚度部分的塗層的表面。
如申請專利範圍第1至4項中的任一項所述的燒成用承燒板，其中，在上述基材與塗層之間設置有中間層，上述中間層的熱膨脹率比基材的熱膨脹率大，且比塗層的熱膨脹率小。