(57)【要約】【課題】  焼成物の脱脂性と平坦性とを両立させる焼成用セッターとして好適な板状構造体およびその製造方法を提供する。【解決手段】  微細な連通気孔を備えた多孔質の板状部１２の一面に柱状突起１６が突設されることによって外周縁に連通する通気路３２が形成されていることから、焼成用セッター１０には、その板状部１２内をその他面から一面側に厚み方向に通り抜け、且つ通気路３２を経由して外周縁に至る気体の通路が形成される。そのため、シート状成形体２８の載置される他面が平坦であるにも拘わらず、脱脂ガスが好適に排出されると共に、温度分布の一様性が高められる。すなわち、脱脂性と平坦性とを両立させることが可能となる。【選択図】                    図４
2006029611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面から平坦な他面に連通する多数の微細連通孔を備えた多孔質の板状部と、
先端面が前記他面に平行な一平面上に位置するように前記一面上に突設されることにより外周縁から内周部に連通する所定形状の通気路をその一面全体に形成する複数の支持部と
を、含むことを特徴とする通気路を備えた板状構造体。
【請求項２】
前記他面に平行且つ平坦な第１面を有し且つその裏面側の第２面において前記複数本の支柱の先端に接続された第２板状部を備えたものである請求項１の板状構造体。
【請求項３】
前記複数の支持部の先端面を通る平面と前記板状部の一面との間の通気断面積の最小値が0.004(mm2)以上である請求項１の板状構造体。
【請求項４】
薄板状セラミック成形体を焼成するための焼成用セッターとして用いられるものである請求項１の板状構造体。
【請求項５】
所定のセラミック原料を用いてグリーンシートを作製するシート成形工程と、
そのグリーンシートの一面に前記所定のセラミック原料を用いて複数本の突部を形成することによりその一面に外周縁から内周部に連通する所定形状の凹所を形成する突部形成工程と、
前記複数本の突部が形成された前記グリーンシートを焼成することにより前記一面から他面に連通する多数の微細連通孔を備えた多孔質の板状部をそのグリーンシートから生成すると同時にその一面にそれら複数本の突部から複数の支持部を生成する焼成工程と
を、含むことを特徴とする板状構造体の製造方法。
【請求項６】
前記突部形成工程の後に、前記複数本の突部上に前記グリーンシートと同様に作製された他のグリーンシートを積層する積層工程を含むものである請求項５の板状構造体の製造方法。
【請求項７】
一方の長辺が直線で構成された長孔部とその長孔部の他方の長辺の複数箇所からその他方の長辺に平行な一直線上に先端が位置するように形成された複数本の枝状孔部とを先端面に備えた口金から所定のセラミック原料の坏土を押出成形することにより、板状部の一面に互いに平行な複数本の突条を備え且つ平坦な他面を有する板状成形体を得る成形工程と、
前記板状成形体を焼成することにより、多孔質の板状部とその一面に突設された複数本の突条とを生成する焼成工程と
を、含むことを特徴とする板状構造体の製造方法。
【請求項８】
前記成形工程は、前記長孔部と平行且つ前記複数本の枝状孔部の先端に接続された第２長孔部を備えた口金で前記所定のセラミック原料の坏土を押出成形するものである請求項７の板状構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼成用セッターに好適な多孔質の板状構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、板状のセラミックスを製造するに際しては、セラミック原料粉末を所定の平面形状を備えた板状に成形して焼成処理が施される。このような粉体焼結の技術によれば、緻密なセラミックスや所望の気孔率を有する多孔質のセラミックスを得ることが容易であると共に、その形状の自由度が高い利点がある。
【０００３】
板状成形体の成形は、例えば、適当な合成樹脂(すなわち成形用バインダー)を溶剤に溶解したものとセラミック原料粉末とを混合して調製した粉体、泥漿(スラリー)、坏土、ペースト等を用いて、プレス成形、泥漿鋳込み、射出成形、押出成形、スクリーン印刷等の種々の方法で行われる。また、粉体や泥漿等を調製するに際しては、成形用バインダーの他に、分散剤、可塑剤、潤滑剤等が適宜用いられるが、これらの多くは有機物であり、成形体には多量の有機物が含まれる。
【０００４】
そのため、上記のような成形体に焼成処理を施すに際しては、例えば600(℃)程度までの低温で有機成分を蒸発或いは分解して除去すなわち脱脂した後、連続的に或いは別工程で、原料に応じた高温に保持して焼結させる。上記脱脂工程においては、先ず、可塑剤等の高沸点化合物が揮散させられ、次いで、高分子化合物が熱分解させられ或いは熱重合させられる。低分子化合物は、一般にそのまま揮散して消失させられ、重合物はタール化後に炭化され更に高温で酸化して炭酸ガスとなって消失させられる。したがって、焼結体に無用な有機成分を確実に除去すると共に均一な収縮を得るためには、有機成分が均一且つ速やかに成形体から抜け出ることが必要となる。
【０００５】
上記のような板状成形体を焼成するための焼成用セッターとして、焼成物の載置面に相互に独立した多数の陥没部(すなわち凹所)を設けたものが知られている(例えば特許文献１、３、７等参照)。このセッターによれば、成形体の載置面を実質的に平坦に保ちながら、焼成物とセッターとの接触面積が小さくなるので、焼成温度が高くなってもそれらが接着し難い利点がある。また、載置面に多数の溝を設けると共にその溝の底面に裏面に貫通する貫通孔を設けたものがある(例えば特許文献２等参照)。このセッターによれば、焼成時における成形体内の温度ばらつきが抑制されるので反り等が生じ難くなるとされている。また、載置面に縦横に多数の溝を設けたものもある(例えば特許文献４等参照)。このセッターによれば、成形体から発生した分解ガス等が溝内を通って抜け出るので、ガス抜きが十分に行われて焼成物に割れが発生することを防止できるとされている。また、ＰＤＰ用のガラス基板の焼成処理用であるが、平坦な載置面に貫通孔を設けたものもある(例えば特許文献５等参照)。このセッターによれば、熱容量が小さくなるので基板の加熱・冷却が容易になるものとされている。また、載置面に多数の微細な直線状の貫通孔を設けたものもある(例えば特許文献６等参照)。このセッターによれば、その直線状の貫通孔を通って分解ガス等が好適に排出されるとされている。また、多孔質セラミック板にその載置面から裏面に貫通する多数の貫通孔を設けたものもある(例えば特許文献８等参照)。このセッターによれば、軽量で通気性に優れるので、繰返しの熱サイクルによる割れや亀裂が生じ難いとされている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−０７９８５２号公報
【特許文献２】実開平５−０１０９９８号公報
【特許文献３】特開平９−２７８５１７号公報
【特許文献４】特開２００３−２２１２８１号公報
【特許文献５】特開２０００−３０４４５８号公報
【特許文献６】特開２００２−１４５６７２号公報
【特許文献７】特開平１１−３３５１７９号公報
【特許文献８】特開２００２−２６５２８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、板状成形体を焼成するに際しては、一般に、焼成効率を高める目的で積層して焼成炉に投入される。一の積層形態は、積層される成形体の各々の表面に微細なアルミナ粒子等から成る目砂(敷砂)を敷くものであり、この目砂によって、成形体が相互に接合することが防止されると共に、成形体相互間に脱脂のための空間が確保される。しかしながら、成形体の載置面の平坦性を確保するためには目砂を均一に散布する必要があって著しく手間がかかり、目砂仮固定用のバインダーが必要となるので塗布の手間もかかると共に有機物量が増加し、目砂が焼成物表面に付着するのでその表面が荒れると共に付着した目砂を除去する作業が必要となり、目砂の多くは使い捨てられるため焼成コストの増加につながり、目砂が焼成物表面に凹みを作るのでその表面が一層荒くなり、更に、脱脂を容易にするために粒子径の大きな目砂を用い且つ目砂相互の間隔を大きくすると、載置面が実質的に凹凸面になることから焼成物の平坦度が低下するので、脱脂性と平坦性とを両立させられない等の不都合があった。また、この結果、段積み数を増加するほど不均一な反りやうねりが大きくなるので、積層数が制限される問題もあった。
【０００８】
これに対して、例えば溝を設けることにより分解ガスの排出性を改善した前記特許文献４のセッターや、多孔質セラミックスから成る前記特許文献８のセッター等を介して成形体を積層する方法が考えられる。しかしながら、前者のセッターでは、溝が成形体の載置面に大きな凹凸を形成することとなるため、目砂を用いる場合と同様に、脱脂性と平坦性とを両立させ得ない。また、後者のセッターでは、載置面が略平坦であることから焼成物の平坦性が確保されるが、成形体が両面から略平坦なセッターに挟まれることとなるので、分解ガス等の流通経路が、セッターの表面とその外周端面との間にその内部を経由して形成される。そのため、内周部から外周端面までの流通抵抗が著しく高くなることから、積層した場合の脱脂性は不十分である。
【０００９】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであって、その目的は、焼成物の脱脂性と平坦性とを両立させる焼成用セッターとして好適な板状構造体およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
斯かる目的を達成するため、第１発明の板状構造体の要旨とするところは、(ａ)一面から平坦な他面に連通する多数の微細連通孔を備えた多孔質の板状部と、(ｂ)先端面が前記他面に平行な一平面上に位置するように前記一面上に突設されることにより外周縁から内周部に連通する所定形状の通気路をその一面全体に形成する複数の支持部とを、含むことにある。
【００１１】
また、第２発明の板状構造体の製造方法の要旨とするところは、(ａ)所定のセラミック原料を用いてグリーンシートを作製するシート成形工程と、(ｂ)そのグリーンシートの一面に前記所定のセラミック原料を用いて複数本の突部を形成することによりその一面に外周縁から内周部に連通する所定形状の凹所を形成する突部形成工程と、(ｃ)前記複数本の突部が形成された前記グリーンシートを焼成することにより前記一面から他面に連通する多数の微細連通孔を備えた多孔質の板状部をそのグリーンシートから生成すると同時にその一面にそれら複数本の突部から複数の支持部を生成する焼成工程とを、含むことにある。
【００１２】
また、第３発明の板状構造体の製造方法の要旨とするところは、(ａ)一方の長辺が直線で構成された長孔部とその長孔部の他方の長辺の複数箇所からその他方の長辺に平行な一直線上に先端が位置するように形成された複数本の枝状孔部とを先端面に備えた口金から所定のセラミック原料の坏土を押出成形することにより、板状部の一面に互いに平行な複数本の突条を備え且つ平坦な他面を有する板状成形体を得る成形工程と、(ｂ)前記板状成形体を焼成することにより、多孔質の板状部とその一面に突設された複数本の突条とを生成する焼成工程とを、含むことにある。
【発明の効果】
【００１３】
前記第１発明によれば、微細連通孔を備えた多孔質の板状部の一面に支持部が突設されることによって外周縁に連通する通気路が形成されていることから、板状構造体には、その板状部内をその他面から一面側に厚み方向に通り抜け、且つ通気路を経由して外周縁に至る気体の通路が形成される。すなわち、他面側で発生した気体等が一面側から速やかに排出される板状構造体が得られる。
【００１４】
上記により、例えば、板状構造体の平坦な他面に板状成形体を密接させた状態で焼成処理を施せば、成形体から抜け出た脱脂ガス等は板状構造体を厚み方向に透過して、その一面上を流れて外周縁から排出される。そのため、板状成形体の載置面が平坦であるにも拘わらず、脱脂ガスを好適に排出し得る焼成用セッターが得られる。また、このように板状部の一面側において良好な気体の流通状態が得られるので、温度分布の一様性が高められる。
【００１５】
したがって、板状構造体を焼成用セッターとして用いて、その他面と他のセッターの平坦面とによって板状成形体を挟んでこれを積層すれば、脱脂性と平坦性とを両立させることが可能となる。なお、板状部の他面には微細連通孔が開口するが、その大きさを焼成物に要求される平坦性や焼成開始から焼結に至る過程における焼成物の柔らかさの程度に応じて十分に微細な寸法に定めれば、焼成物の平坦性には何ら影響しないのである。
【００１６】
また、板状成形体の表面において熱重合により生成されたタールは、平坦な表面に開口する微細練通孔内に毛細管現象で吸い込まれるので液溜りを発生させず、一面側において容易に分解される。
【００１７】
また、通気路を形成するために一面の全面に複数の支持部が分布することことから、板状部は、外周縁部および内周部の何れにおいてもその支持部で支持される。そのため、板状部の機械的強度や平坦性を確保するためにこれを厚くする必要がないので、板状部を薄くすることができ、延いては板状構造体全体の厚さ寸法を薄くすることができる。したがって、焼成用セッターとして用いた場合に、窯詰め効率が高められる利点がある。
【００１８】
なお、前記他のセッターは、同一形状の板状構造体であってもよいが、平坦な薄板であっても差し支えない。後者の場合には、多孔質のものが好ましいが、緻密質のものも用い得る。
【００１９】
また、前記第２発明によれば、シート成形工程においてグリーンシートが作製されると、突部形成工程においてその一面に複数の突部が形成されるので、これを焼成すれば、多孔質の板状部の一面に複数の支持部を備えた板状構造体すなわち前記第１発明の板状構造体が得られる。
【００２０】
また、前記第３発明によれば、長孔部と複数の枝状孔部とを備えた口金から押し出される成形体は、板状部の一面に互いに平行な複数本の突条を備えたものとなるので、これを焼成することにより、多孔質の板状部の一面に複数本の突条を備えた板状構造体すなわち前記第１発明の板状構造体が得られる。
【００２１】
ここで、好適には、前記第１発明の板状構造体は、前記他面に平行且つ平坦な第１面を有し且つその裏面側の第２面において前記複数本の支柱の先端に接続された第２板状部を備えたものである。このようにすれば、それぞれ平坦且つ互いに平行な他面および第１面が備えられ且つそれらの間に所定形状の通気路が備えられる。したがって、板状構造体の両面が平坦に構成されているので、他のセッター等を何ら必要とすることなく板状成形体を積層して焼成することが可能である。しかも、支持部の両端部が板状部および第２板状部にそれぞれ接続された構造となるので、第２板状部が備えられていない場合に比較して支持部が破損し難くなる利点もある。
【００２２】
なお、上記態様において、第２板状部は、第１面から第２面に連通させられた多数の微細連通孔を備えた多孔質体であることが望ましいが、緻密質であっても差し支えない。
【００２３】
また、好適には、前記第１発明の板状構造体は、前記複数の支持部の先端面を通る平面と前記板状部の一面との間の通気断面積の最小値が0.004(mm2)以上である。このようにすれば、通気断面積が十分に大きくされているので(すなわち、支持部の大きさおよび密度がそのように定められているので)、焼成セッターとして用いられた場合に、脱脂ガス等が一層容易に排出される。一層好適には、通気断面積の最小値は0.04(mm2)以上であり、更に好適には、0.1(mm2)以上である。
【００２４】
また、好適には、薄板状セラミック成形体を焼成するための焼成用セッターとして用いられるものである。
【００２５】
また、好適には、前記第２発明の板状構造体の製造方法は、前記突部形成工程の後に、前記複数本の突部上に前記グリーンシートと同様に作製された他のグリーンシートを積層する積層工程を含むものである。このようにすれば、積層されたグリーンシートが一体化させられることにより、板状成形体を焼成するに際して、これと密接させることの可能な平坦面を両面に備えた板状構造体が得られる。
【００２６】
また、好適には、前記第３発明の板状構造体の製造方法において、前記成形工程は、前記長孔部と平行且つ前記複数本の枝状孔部の先端に接続された第２長孔部を備えた口金で前記所定のセラミック原料の坏土を押出成形するものである。このようにすれば、平坦な板状部が突条で接合された板状構造体の成形体が得られるので、これを焼成することにより、内部に前記通気路を備え且つ両面が平坦な板状構造体が得られる。
【００２７】
また、前記板状部や前記第２板状部に備えられる微細連通孔の大きさや分布密度は、通気性と機械的強度との兼ね合いを考慮して適宜定められる。すなわち、微細連通孔の孔径を小さく或いは分布密度を小さくすれば、高い機械的強度が得られる反面で通気性は低下する。この場合には、例えば板状部を薄くすることで通気性を可及的に高めることが望ましい。一方、孔径を大きく或いは分布密度を大きくすれば、高い通気性が得られる反面で機械的強度は低下する。この場合には、例えば板状部を厚くすることで機械的強度を可及的に高めることが望ましい。なお、板状部の厚さ寸法は、他面の面積や構成材料の機械的強度等に応じて定められるものであるが、例えば0.05〜1(mm)程度の範囲が好適である。
【００２８】
また、好適には、前記板状部および前記第２板状部は、アルミナ、ムライト、ジルコニア、マグネシア、希土類金属の酸化物等の各種酸化物セラミックス、炭素、炭化珪素等の各種金属炭化物、炭化硼素、各種金属の硼化物、窒化硼素、窒化珪素等の各種金属の窒化物、タングステン、モリブデン、白金、イリジウム等の高融点金属、これらの混合物や化合物或いは複合物等で構成される。
【００２９】
また、好適には、前記板状部の気孔率は15〜50(%)の範囲内、平均細孔径は0.5〜10(μm)の範囲内である。これらの下限値より小さくなると、タールの吸着や脱脂促進効果が不十分となる。また、上限値よりも大きくなると、機械的強度が不十分になる。一層好適には、気孔率が30〜45(%)の範囲内である。
【００３０】
なお、前記微細連通孔は、板状部の構成粒子相互の空隙によって形成することができるが、前記他面の平坦性が損なわれない範囲で穿孔形成してもよい。また、空隙によって形成される連通孔を制御する目的で、加熱分解により消失する気孔形成剤を添加することもできる。
【００３１】
また、好適には、前記板状部の構成粒子の平均径は1〜50(μm)の範囲である。この下限値よりも小さくなると連通孔の制御が困難になり、上限値よりも大きくなると板状部の表面粗さが粗くなると共に強度も低下する。
【００３２】
また、前記板状部の厚さ寸法ｔ(mm)と、その一面に形成される気体通路のその一面に沿った方向における最大幅ｗ(mm)との関係は、ｗ／ｔ≦30であることが好ましい。この比がこれよりも大きくなると、他面が撓むと共に板状部の機械的強度が不十分になる。一層好適には、ｗ／ｔの値は、20以下である。
【００３３】
また、好適には、前記支持部の隣接するものとの相互間隔すなわち通気路の幅寸法は、0.05〜2(mm)の範囲内である。0.05(mm)よりも小さくなるとガス流通が阻害され、2(mm)より大きくなると支持部の強度が不十分になって板状部にうねりが生ずる。
【００３４】
また、好適には、前記支持部は、アスペクト比(断面の差渡し寸法、例えば直径に対する高さ寸法の比)が２以下である。アスペクト比が２を超えると支持部の強度が不十分になる。また、支持部の高さ寸法すなわち通気路の高さ寸法は、0.02〜1.0(mm)の範囲が好ましい。0.02(mm)よりも小さくなるとガス流通の妨げとなり、1.0(mm)を超えると支持部が折れ易くなる。
【００３５】
また、前記支持部は、気体の流通経路が好適に形成されるように適宜の形状とすることができるが、一面上の各方向において断続する形状としては、円柱状や角柱状等の柱状、高さ方向において断面積が連続的または段階的に変化する円錐台や角錐台等の錘台状等が好適である。また、一面上の一方向に沿って連続する形状としては、その長手方向に垂直な断面が矩形や台形等を成す突条が好適である。また、何れの場合にも、一方向に沿って一定の中心間隔で設けられることが好ましい。また、好適には、前記支持部は前記一面に一体的に突設される。
【００３６】
また、前記支持部は、板状部と同様に多孔質であってもよいが、気体の通路としての機能は無用であるので、機械的強度が可及的に高くなるように緻密質に構成することが好ましい。
【００３７】
また、前記支持部は、前記板状部とは異なる材料で構成することもできるが、熱膨張の相違に起因する応力を可及的に小さくするために同一或いは同質の材料で構成することが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。
【００３９】
図１は、本発明の板状構造体の一例である焼成用セッター１０の全体を示す図である。焼成用セッター１０は、例えばアルミナから成るものであって、板状部１２とその一面１４に突設された多数の柱状突起１６とから構成されている。本実施例においては、この柱状突起１６が支持部に相当する。
【００４０】
上記板状部１２は、例えば、0.2(mm)程度の厚さ寸法を備えた60×80(mm)程度の大きさの矩形薄板である。この板状部１２は、例えば、図２に断面を拡大して模式的に示すように、構成粒子１８が相互間に空隙を有したまま焼結させられたものであって、一面１４からその裏面すなわち他面２０に連通する多数の微細な連通気孔２２を備えている。そのため、板状部１２は、気孔率が例えば35(%)程度の多孔質体であり、平均細孔径は1.9(μm)程度であるが、その他面２０は略平滑且つ平坦である。なお、図１においては、板状部１２の縦横寸法に対してその厚さ寸法や柱状突起１６の大きさ、ピッチ等を誇張して描いており、図２においては空隙を誇張して描いている。
【００４１】
また、上記柱状突起１６は、例えば、直径が0.5(mm)程度、高さ寸法が0.1(mm)程度の円柱形状を成すものであり、板状部１２の縁に沿って格子状配列で設けられている。柱状突起１６の中心間隔は、縦横何れの方向においても例えば1.0(mm)程度である。柱状突起１６の気孔率は略0(%)であり、緻密質に構成されている。なお、柱状突起１６は、その先端面２４が一面１４に平行な一平面上に位置している。また、上記各数値から明らかなように、柱状突起１６が形成されている空間内における空隙率は例えば78(%)程度である。
【００４２】
上記焼成用セッター１０は、例えば、図３に示される工程に従って製造される。図３において、シート成形工程Ｐ１では、別途調製したスラリーを用いて、シートキャスティング法によってグリーンシートを成形する。なお、グリーンシートの厚さ寸法は、焼成収縮を考慮して、焼成後の厚みが0.2(mm)程度および0.3(mm)程度となるよう２通りとした。以下、前者をグリーンシートＡ、後者をグリーンシートＢという。後述する説明から明らかなように、グリーンシートＢは、焼成用セッター１０を構成するものではなく、これと同時に使用されるものである。上記スラリーは、例えば、平均粒径が7(μm)程度のアルミナ粉体を100重量部と、平均粒径が0.2(μm)程度のアルミナ粉体を5重量部と、タルクを1重量部とを混合し、混合粉体と例えばポリアクリレート系バインダとを例えばアルコール系溶剤中に分散させ、例えば4(Pa・s)程度の粘度に調製したものである。
【００４３】
次いで、焼成工程Ｐ２では、上記グリーンシートＡ，Ｂを例えば1630(℃)程度の温度で焼成する。これにより、グリーンシートＡ，Ｂの有機成分が焼失させられると共にアルミナ粒子等が焼結させられて、それぞれから多孔質の平坦なアルミナ板が得られる。すなわち、前記多孔質の板状部１２を構成する多孔質アルミナ板Ａ、およびこれと厚さ寸法が異なる他は同一構成の後述する第２セッター３０を構成する多孔質アルミナ板Ｂが得られる。
【００４４】
次いで、突部形成工程Ｐ３では、別途調製した印刷インクを用いて、上記多孔質アルミナ板Ａの表面に柱状突起を厚膜スクリーン印刷する。各々の柱状突起は直径が0.5(mm)程度、高さ寸法が0.1(mm)程度(何れも焼成後の値)の円柱形状で、矩形の多孔質アルミナ板Ａの縦横のそれぞれに沿って1.0(mm)程度の中心間隔で並ぶ格子状配列で設けた。印刷積層回数は例えば５回とした。上記印刷インクは、例えば、平均粒径が0.3(μm)程度のアルミナ粉末を99(重量%)と、焼結助剤であるシリカ、マグネシア、およびカルシア粉末合計1(重量%)とを混合し、混合粉体とエチルセルロース系バインダとを例えばブチルカルビトールアセテート溶剤中に分散させ、例えば200(Pa・s)程度の粘度に調製したものである。
【００４５】
次いで、焼成工程Ｐ４では、上記多孔質アルミナ板Ａ上に設けた突起を、その多孔質アルミナ板Ａの焼成温度よりも低い例えば1580(℃)程度の温度で焼成する。これにより、突起の有機成分が焼失させられると共にアルミナ粒子等が焼結させられて、多孔質の板状部１２上に緻密質の柱状突起１６が突設された前記焼成用セッター１０が得られる。なお、上記焼成温度は、多孔質アルミナ板Ａの変形や突起組成物との反応等が生じないように、その多孔質アルミナ板Ａの焼成温度よりも低い温度に定められている。
【００４６】
図４は、上記の焼成用セッター１０の使用状態の一例を説明する断面図である。焼成用セッター１０は、例えば柱状突起１６の先端面２４が下側に向かう向きで焼成炉の台板２６上に配置される。焼成用セッター１０の他面２０上には、焼成物であるシート状成形体２８が載せられており、そのシート状成形体２８上には、更に、第２セッター３０が載せられている。第２セッター３０は、前述したように前記グリーンシートＢから生成されたものであって、厚さ寸法が0.3(mm)程度の平坦な多孔質板である。台板２６上には、このような焼成用セッター１０，シート状成形体２８，および第２セッター３０を一組として、例えば３段積みで焼成物が載せられている。このため、台板２６と焼成用セッター１０との間、第２セッター３０と焼成用セッター１０との間には、柱状突起１６の高さ寸法に等しい高さの空間すなわち通気路３２が形成されている。なお、焼成用セッター１０および第２セッター３０の上下は反対であっても差し支えない。
【００４７】
このようにして焼成処理を施すと、加熱されることによってシート状成形体２８の表面に生成したタールは、その表面に接するセッター１０，３０に毛細管現象によって吸われるので、それらの間に液溜まりが発生しない。また、連通気孔２２内に入ったタールは、通気路３２内にしみ出し、その広い空間内で容易に分解される。また、シート状成形体２８から発生したガス成分も連通気孔２２を通って通気路３２内に流れる。そのため、シート状成形体２８から発生した分解ガス等は、全てその通気路３２内に送り込まれるが、この通気路３２すなわち柱状突起１６相互間の空隙は、前記図１に示されるように、一面１４の内周部から外周縁まで連続して形成され、板状部１２の外周縁において開放されているので、通気路３２内に流れ込んだガスは、図１、図４に矢印で示すように、全て速やかに焼成用セッター１０の外側に排出される。すなわち、シート状成形体２８が接している板状部１２の他面２０が平坦に構成されているにも拘わらず、脱脂が速やかに行われる。
【００４８】
また、このように分解ガス等が排出されると同時に、焼成炉内の雰囲気ガスが通気路３２内に入り込むので、焼成用セッター１０の内周部と外周縁部との温度差が緩和され、良好な温度分布が得られる。なお、上記説明から明らかなように、本実施例においては、一面１４上に上面が開放された通気路３２が形成されている。
【００４９】
このようにして焼成用セッター１０を用いて、シート状成形体２８を焼成した結果を説明する。焼成物は、例えばガラスとセラミック粉体が混合された調合の低温焼成基板と称されるグリーンシートであって、60×80×0.2(mm)程度の寸法を備えたものを例えば３枚積層したものである。この積層シートの内部および表面にはCu配線が形成されているが、図４では省略されている。これを空気中200(℃)程度の温度で脱脂後、非酸化雰囲気中940(℃)程度の温度で焼成することにより、Cu配線低温焼成基板が得られる。焼成に当たり、上記のシート状成形体２８を、焼成用セッター１０を用いて焼成したところ、白色の色調で平坦な基板を得ることができた。
【００５０】
これに対して、第２セッター３０でシート状成形体２８を挟んで段積み焼成をしたところ、焼成物の色調は灰色を呈し、脱脂が不十分であった。灰色を呈したのは基板表面に極微量の炭素が付着したためであるが、この炭素は基板表面の絶縁抵抗を低下させると共に表面への部品搭載等の後工程に有害なものである。また、セッター１０，３０を用いないで、シート状成形体２８の相互間に例えば0.1(mm)程度の平均粒径の目砂を敷いて焼成したところ、白色の焼成物が得られたが、その表面に目砂が多量に付着しており、液体ホーニングによる目砂除去処理が必要であった。また、表面の凹凸が大きく、平坦性が不十分であった。
【００５１】
また、シート状成形体２８として、(La,Ca)MnO3の厚さ寸法が0.8(mm)程度のグリーンシートを用意し、同様に1320(℃)程度の温度で焼成処理を施して評価した。焼成用セッター３４を用いたものは良好な焼成物が得られたが、目砂を用いたものは表面粗さが悪く、第２セッター３０でシート状成形体２８を挟んだものでは、バインダーの燃え抜け不良と思われる小さな孔が多数観察された。なお、焼成後の色調は何れも濃灰色で差異が無かった。
【００５２】
要するに、本実施例によれば、微細な連通気孔２２を備えた多孔質の板状部１２の一面１４に柱状突起１６が突設されることによって外周縁に連通する通気路３２が形成されていることから、焼成用セッター１０には、その板状部１２内をその他面２０から一面１４側に厚み方向に通り抜け、且つ通気路３２を経由して外周縁に至る気体の通路が形成される。そのため、シート状成形体２８の載置される他面２０が平坦であるにも拘わらず、脱脂ガスが好適に排出されると共に、温度分布の一様性が高められる。すなわち、脱脂性と平坦性とを両立させることが可能となる。
【００５３】
次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において前述した実施例と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略する。
【００５４】
図５は、焼成用セッター１０に代えて焼成用セッター３４を用いてシート状成形体２８を段積みしたものである。焼成用セッター３４は、焼成用セッター１０と第２セッター３０とを一体化したものに相当する。すなわち、一対の板状部３６，３６が多数の柱状連結部３８によって相互に連結された形状を備えている。板状部３６，３６は、前記板状部１２と同様に構成されたものである。また、柱状連結部３８は、前記の柱状突起１６と同様に構成されたものである。そのため、板状部３６，３６の相互に対向する内面４０，４０間には、前記実施例において焼成時に形成されたものと同様な通気路４２が形成されている。本実施例においては、この柱状連結部３８が支持部に相当する。
【００５５】
このように構成された焼成用セッター３４を用いた場合にも、板状部３６，３６が一体化させられている他は焼成用セッター１０と同様に構成されているので、焼成用セッター１０を用いた場合と同様な効果が得られる。なお、板状部３６，３６の厚さ寸法は例えば0.2(mm)程度、柱状連結部３８の高さ寸法は例えば0.1(mm)程度であり、セッター３４全体の厚さ寸法は例えば0.5(mm)程度である。すなわち、セッター１０，３０を重ねて用いる場合よりも、0.1(mm)程度すなわち16(%)程度薄くなっており、窯詰め効率が一層高められる。しかも、セッター３４と焼成物とを交互に重ねるだけで足りるので、段積みの手間が少なくなる利点もある。
【００５６】
図６は、上記セッター３４の製造方法を説明する工程図であるが、工程Ｒ１〜Ｒ３、Ｒ５は、前記図３に示される工程Ｐ１〜Ｐ４と略同一であり、相違点のみを説明する。シート成形工程Ｒ１においては、前記グリーンシートＡのみを成形し、焼成工程Ｒ２では、そのグリーンシートＡのみを焼成して、前記板状部３６を構成するための多孔質アルミナ板Ａを得る。突部形成工程Ｒ３に続く積層工程Ｒ４では、多孔質アルミナ板Ａの上に形成した柱状突起の上に他の多孔質アルミナ板Ａをもう一枚重ね、その状態で焼成工程Ｒ５において焼成処理を施す。これにより、その柱状突起が緻密化させられる過程で生じる液相によって柱状突起と一対の多孔質アルミナ板Ａとが相互に接合され、上記のセッター３４が得られる。積層処理に際しては、柱状突起の先端面と積層する板状部１２の内面とに例えばターピネオール等の溶剤を塗布し、重ねた状態で低圧で加圧することにより仮接合する。
【００５７】
なお、柱状突起が板状部３６と同一材料すなわち互いに同様な気孔率の多孔質材料となるように調製されたスラリーおよび印刷インクで構成される場合には、両者の焼成収縮率が略同一になるため、焼成工程Ｒ２は不要である。すなわち、未焼成のグリーンシートＡの上に柱状突起を印刷し、他のグリーンシートＡを積層後、一括して焼成することができる。前述した焼成用セッター１０の場合も同様である。上述したように柱状突起のみが緻密質に構成される場合には、その柱状突起の焼成収縮率が相対的に大きいため、同時に焼成するとグリーンシートＡに収縮応力が作用し、平坦性が得られなくなる。そのため、前記の図３、図６に示される工程では別々に焼成しているのである。
【００５８】
図７は、更に別の実施例の焼成用セッター４４を示す図である。この焼成用セッター４４の板状部４６の一面４８には、前記の柱状突起１６に代えて、板状部４６の一辺に沿って伸びる複数本の突条５０が、互いに平行に一定の中心間隔で設けられている。
【００５９】
上記板状部４６は、例えば0.2(mm)程度の厚さ寸法を備えたものであって、例えば板状部１２と同様な気孔率および平均細孔径を備えている。また、その上に形成された突条５０は、0.3(mm)程度の高さ寸法と、0.3(mm)程度の幅寸法とを備え、0.3(mm)程度の中心間隔で設けられ、その両端は板状部４６の外周縁上に位置する。したがって、セッター４４の全体の厚さ寸法は0.7(mm)程度である。
【００６０】
上記セッター４４は、例えば、前記グリーンシートを成形したものよりはバインダー量および溶剤量を少なくした押出成形用の坏土を用意し、押出成形した成形体を焼成処理することによって製造される。このとき、押出成型機の口金は、突条５０の先端が位置するセッター４４の図７における左側端面の形状を備えたものが用いられる。すなわち、図８に示されるように、横方向に伸びる長孔部５４と、その一辺の複数箇所からその一辺に垂直に伸びる同一長さ寸法の複数の枝状孔部５６とを備えた口金５８を用いて成形される。
【００６１】
このように構成されたセッター４４は、セッター１０と同様に平坦な第２セッター３０と重ねられることにより、突条５０の相互間に直線状の通気路５２を形成した状態で用いられる。そのため、多孔質の板状部４６を通って通気路５２内に入ったガスはその通気路５２内を通って突条５０の両端側から排出されることになる。したがって、本実施例によれば、セッター１０に比較して通気路５２の開口面が限定されているが、前述した各数値から明らかなように各通気路５２の開口面積が大きくされているため、十分な脱脂性が得られる。
【００６２】
なお、上記のセッター４４は、図７に一点鎖線で示されるように、板状部４６と同様に構成される板状部６０が一体的に形成されたものであってもよい。このようなセッターは、図９に示されるように、枝状孔部５６の先端側に長孔部６２が備えられた口金６４を用いて押出成形することができる。この口金６４において、枝状孔部５６の相互間の部分は、押出成形用の口金で一般に行われるように、多数の微細な貫通孔を設けられた裏板によって背面側で連結される。
【００６３】
以上、本発明を図面を参照して詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施でき、その主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の板状構造体の一例である焼成用セッターを示す斜視図である。
【図２】図１の焼成用セッターの要部断面を拡大して示す図である。
【図３】図１の焼成用セッターの製造方法を説明する工程図である。
【図４】図１の焼成用セッターの使用状態を説明する断面図である。
【図５】本発明の他の実施例の焼成用セッターの使用状態を説明する図４に対応する断面図である。
【図６】図５の焼成用セッターの製造方法を説明する工程図である。
【図７】本発明の更に他の実施例の焼成用セッターを示す斜視図である。
【図８】図７の焼成用セッターを押出成形するための口金の一例の正面図である。
【図９】図７の焼成用セッターを押出成形するための口金の他の例の正面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０：焼成用セッター、１２：板状部、１４：一面、１６：柱状突起、２０：他面、２２：連通気孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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