(57)【要約】  【課題】  ガラス層との界面に空隙が残留しにくいセラミック基板を提供する。  【解決手段】  本開示のセラミック基板は、ガラス層で被覆される表面を有する板状体である。そして、この表面は、粗さ曲線から求められる平均山高さＲｐｍが０．０５μｍ以上０．４５μｍ以下である。このような構成を満足していることで、本開示のセラミック基板は、ガラスペーストを印刷した際に、表面の谷部における空気の残留が少なく、仮に谷部に空気が残留しても、熱処理時に、谷部から空気が抜け出し、ガラスペースト内を通って外部へ排出されやすく、ガラス層との界面に空隙が残留しにくい。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックスからなり、ガラス層で被覆される表面を有する板状体であり、
前記表面は、粗さ曲線から求められる平均山高さＲｐｍが０．０５μｍ以上０．４５μｍ以下であるセラミック基板。
【請求項２】
前記表面は、粗さ曲線から求められる山部頂点の平均間隔Ｓが１０μｍ以上１６μｍ以下である請求項１に記載のセラミック基板。
【請求項３】
前記表面は、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが１°以上３°以下である請求項１または請求項２に記載のセラミック基板。
【請求項４】
前記表面は、粗さ曲線から求められる十点平均粗さＲｚが０．１μｍ以上１．０μｍ以下である請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のセラミック基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、セラミック基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年では、副流煙が発生しにくいという利点から、加熱式タバコの普及が進んでいる。ここで、加熱式タバコは、絶縁性の基板と、この基板の表面を被覆するガラス層と、ガラス層上に形成された、タバコの葉を加熱するための抵抗発熱体を備えている。
【０００３】
そして、絶縁性の基板としては、優れた耐熱性および機械的強度を有することから、セラミックスからなる基板（以下、セラミック基板と記載する）が用いられている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１５−５２４２６１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ガラス層は、ガラスペーストをセラミック基板の表面に印刷し、熱処理することで形成される。ここで、ガラスペーストを印刷する際に、セラミック基板およびガラスペーストの間に空気が巻き込まれ、熱処理後においても、セラミック基板とガラス層との界面に空隙として残留する場合がある。
【０００６】
そして、空隙が多く残留すれば、加熱式タバコの使用に伴い、加熱および冷却が繰り返されたときに、空隙を起点としてガラス層に亀裂が発生し、加熱式タバコの信頼性が損なわれるおそれがあった。
【０００７】
本開示は、このような事情に鑑みて案出されたものであり、ガラス層との界面に空隙が残留しにくいセラミック基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示のセラミック基板は、ガラス層で被覆される表面を有する板状体である。そして、この表面は、粗さ曲線から求められる平均山高さＲｐｍが０．０５μｍ以上０．４５μｍ以下である。
【発明の効果】
【０００９】
本開示のセラミック基板は、ガラス層との界面に空隙が残留しにくい。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本開示のセラミック基板について詳細に説明する。
【００１１】
本開示のセラミック基板は、セラミックスからなり、ガラス層で被覆される表面（以下、単に表面とも記載する。）を有する板状体である。ここで、セラミックスとしては、例えば、酸化アルミニウム質セラミックス、窒化珪素質セラミックス、窒化アルミニウム質セラミックス、炭化珪素質セラミックスまたはコージェライト質セラミックス等が挙げられる。特に、セラミックスの中でも、本開示のセラミック基板がジルコニア質セラミックスからなるならば、熱伝導率が低いことから、加熱式タバコを構成する他の部材に熱を伝
えにくく、安全に使用することができる。また、ジルコニア質セラミックスは、機械的強度が高く、ガラス層に対する化学的安定性に優れることから、長期間に亘って使用することが可能となる。
【００１２】
ここで、例えば、ジルコニア質セラミックスとは、ジルコニア質セラミックスを構成する全成分１００質量％のうち、ジルコニアが７０質量％以上を占めるものである。そして、本開示のセラミック基板の材質は、以下の方法により確認することができる。まず、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）を用いて、セラミック基板を測定し、得られた２θ（２θは、回折角度である。）の値よりＪＣＰＤＳカードを用いて同定する。次に、ＩＣＰ発光分光分析装置（ＩＣＰ）を用いて、セラミック基板を構成する各成分の定量分析を行なう。ここで、ＸＲＤにおいて、ジルコニアの存在が確認され、ＩＣＰで測定したジルコニウム（Ｚｒ）の含有量からジルコニア（ＺｒＯ２）に換算した含有量が７０質量％以上であれば、ジルコニア質セラミックスである。なお、他のセラミックスについても同様である。
【００１３】
そして、本開示のセラミック基板における表面は、粗さ曲線から求められる平均山高さＲｐｍが０．０５μｍ以上０．４５μｍ以下である。ここで、平均山高さＲｐｍとは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（１９９４）に規定された最大山高さＲｐを用いたものであり、粗さ曲線から平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、基準長さを５等分に区切った区間において、各区間に含まれる最も高い山部の平均高さから頂までの高さをＲｐｉとした際、この５つの区間におけるＲｐｉの平均値のことである。
【００１４】
このような構成を満足していることで、ガラスペーストを印刷した際に、表面の谷部における空気の残留が少なく、仮に谷部に空気が残留しても、熱処理時に、谷部から空気が抜け出し、ガラスペースト内を通って外部へ排出されやすい。よって、本開示のセラミック基板は、ガラス層との界面に空隙が残留しにくい。
【００１５】
なお、表面における平均山高さＲｐｍが０．０５μｍ未満であれば、加熱および冷却が繰り返されたときに、ガラス層がセラミック基板から剥がれ、空隙が発生しやすい。また、表面における平均山高さＲｐｍが０．４５μｍより大きければ、ガラスペーストを印刷した際に、表面の谷部における空気の残留が多くなりやすい。
【００１６】
また、本開示のセラミック基板における表面は、粗さ曲線から求められる山部頂点の平均間隔Ｓが１０μｍ以上１６μｍ以下であってもよい。ここで、山部頂点の平均間隔Ｓとは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（１９９４）に規定されており、隣り合う山部の頂点同士の間隔の平均値を示す指標である。
【００１７】
そして、このような構成を満足するならば、ガラスペーストを印刷した際に、表面の谷部における空気の残留がより少なくなるとともに、熱処理時に、谷部から空気がより抜け出しやすくなることから、本開示のセラミック基板は、ガラス層との界面に空隙がより残留しにくくなる。
【００１８】
また、本開示のセラミック基板における表面は、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが１°以上３°以下であってもよい。ここで、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑとは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（２０１３）に規定されており、山部の傾きのなだらかさを示す指標である。
【００１９】
そして、このような構成を満足するならば、熱処理時に、山部の傾斜に沿って、谷部から空気がより抜け出しやすくなることから、本開示のセラミック基板は、ガラス層との界面に空隙がより残留しにくくなる。
【００２０】
また、本開示のセラミック基板における表面は、粗さ曲線から求められる十点平均粗さ
Ｒｚが０．１μｍ以上１．０μｍ以下であってもよい。ここで、十点平均粗さＲｚとは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（１９９４）に規定されており、粗さ曲線から平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の粗さ曲線において、最大山高さから５番目までの山となる部分の高さの平均と、最深谷深さから５番目までの谷となる部分の深さの平均との和を表したものである。
【００２１】
このような構成を満足するならば、ガラスペーストを印刷する際に、表面の谷部の底までガラスペーストが入り込みやすい表面性状となり、表面の谷部における空気の残留がより少なくなることから、本開示のセラミック基板は、ガラス層との界面に空隙がより残留しにくくなる。
【００２２】
そして、セラミック基板のガラス層で被覆される表面における、平均山高さＲｐｍ、山部頂点の平均間隔Ｓおよび十点平均粗さＲｚはＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（１９９４）に準拠して、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（２０１３）に準拠して測定することにより求めることができる。なお、測定条件としては、例えば、測定長さを４ｍｍ、カットオフ値を０．８ｍｍとし、触針半径が２μｍの触針を用い、走査速度を１ｍｍ／秒に設定すればよい。そして、セラミック基板のガラス層で被覆される表面において、少なくとも３ヵ所以上測定し、その平均値を求めればよい。なお、セラミック基板の表面がガラス層に被覆されている場合は、ガラス層を溶剤等で溶かし、セラミック基板の表面を露出させればよい。
【００２３】
次に、本開示のセラミック基板の製造方法の一例について説明する。なお、以下では、セラミック基板が、ジルコニア質セラミックスからなる場合について説明する。
【００２４】
まず、主原料として、平均粒径が０．３μｍ以上１．０μｍ以下であるジルコニア粉末を用意する。なお、ジルコニア粉末には、ジルコニアを安定化させる成分の酸化物、すなわち安定化剤成分および酸化ハフニウムを含有するものであってもよい。例えば、ジルコニア粉末に含まれる安定化剤成分がイットリアであれば、イットリアの含有量は、ジルコニアとイットリアとの合計１００モル％のうち、１．５モル％以上６．０モル％以下である。
【００２５】
そして、このジルコニア粉末に溶媒を添加し、ボールミルまたはビーズミル等を用いて平均粒径が０．２μｍ以上０．５μｍ以下となるまで粉砕することで、スラリーを得る。なお、焼結助剤として酸化アルミニウム粉末および酸化珪素粉末等を用意し、ジルコニア粉末１００質量部に対して、焼結助剤の含有量が０．２質量部以上５質量部以下となるように添加してから粉砕しても構わない。
【００２６】
次に、得られたスラリーにバインダーを添加した後、スプレードライヤーを用いて、噴霧乾燥して顆粒とする。
【００２７】
次に、この顆粒を用いて、メカプレス法、ＣＩＰ（冷間等方圧成型）法、ロールコンパクション法等を用いて成形体を得る。または、スラリーを用いてドクターブレード法で成形体を得ても構わない。
【００２８】
そして、得られた成形体を、例えば、大気雰囲気中において、１３８０℃以上１５００℃以下の最高温度で焼成し、焼結体を得る。なお、最高温度での保持時間は０．５時間以上８時間以下とすればよい。
【００２９】
そして、得られた焼結体から所望の形状に切り出し、ガラス層で被覆される表面を研磨する。研磨条件としては、例えば、番手が＃１００以上＃２０００以下のダイヤモンドま
たは炭化珪素からなる砥粒を用い、上定盤に加える圧力を０．０２ｋｇｆ／ｃｍ２以上０．４ｋｇｆ／ｃｍ２以下とし、下定盤の周速を５０ｍｍ／ｓ以上１８００ｍｍ／ｓ以下とする。そして、上記数値範囲内で研磨条件を適宜変化させることで、平均山高さＲｐｍ、山部頂点の平均間隔Ｓ、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑ、十点平均粗さＲｚが任意の値となるように調整し、本開示のセラミック基板を得る。