(57)【要約】【課題】スプラッシュの低減を可能としたボートを提供する。【解決手段】二硼化チタンと窒化硼素及び／又は窒化アルミニウムを主成分とするセラミックス焼結体からなり、金属蒸発面の通電方向に対する垂直方向の算術平均粗さ（Ｒａ）の比が０．７〜１．３であるか、又は金属蒸発面の通電方向に対する垂直方向の最大高さ（Ｒｍａｘ）の比が０．７〜１．３であることを特徴とする金属蒸発発熱体である。この場合において、通電方向及び通電方向に対して垂直方向の算術平均粗さ（Ｒａ）がいずれも２〜５μｍであり、また通電方向及び通電方向に対して垂直方向の最大高さ（Ｒｍａｘ）がいずれも３０〜６０μｍであること、算術平均粗さ（Ｒａ）又は最大高さ（Ｒｍａｘ）の調整が、サンドブラスト処理によって行われていること、及び金属蒸発面にキャビティを有すること、の実施態様から選ばれた少なくとも一つを備えていることが好ましい。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
二硼化チタンと窒化硼素及び／又は窒化アルミニウムを主成分とするセラミックス焼結体からなり、金属蒸発面の通電方向に対する垂直方向の算術平均粗さ（Ｒａ）の比が０．７〜１．３であるか、又は金属蒸発面の通電方向に対する垂直方向の最大高さ（Ｒｍａｘ）の比が０．７〜１．３であることを特徴とする金属蒸発発熱体。
【請求項２】
通電方向及び通電方向に対する垂直方向の算術平均粗さ（Ｒａ）がいずれも２〜５μｍであり、また通電方向及び通電方向に対する垂直方向の最大高さ（Ｒｍａｘ）がいずれも３０〜６０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の金属蒸発発熱体。
【請求項３】
算術平均粗さ（Ｒａ）又は最大高さ（Ｒｍａｘ）の調整が、サンドブラスト処理によって行われていることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属蒸発発熱体。
【請求項４】
金属蒸発面にキャビティを有することを特徴とする請求項１〜３に記載のいずれかの金属蒸着発熱体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属蒸着発熱体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属蒸発発熱体（以下、「ボート」ともいう。）としては、例えば二硼化チタン（以下、「ＴｉＢ２」ともいう。）と窒化ホウ素（以下、「ＢＮ」ともいう。）及び／又は窒化アルミニウム（以下、「ＡｌＮ」ともいう。）を主成分とするセラミックス焼結体が知られており、上面にキャビティを形成させたものもある。市販品の一例に電気化学工業社製商品名「ＢＮコンポジットＥＣ」がある。使用方法の一例を示せば、通電加熱されたボート上面にアルミニウムなどの金属ワイヤーを連続的に供給しながら蒸発させ、その上部空間で、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート等のフィルムを巻き取りながらフィルム表面に金属を蒸着させ、金属蒸着フィルムを製造する方法である。蒸着フィルムは、食品包装材、フィルムコンデンサー等に用いられる。
【０００３】
ボート寿命は、蒸着した金属の膜厚、膜厚分布、ピンホール数によって総合的に判断される。膜厚及び膜厚分布は、溶融金属に対するボートの耐食性に依存していることが知られているので、その更なる改善によって対応が可能である。一方、ピンホールについては、発生原因が複雑であるので対応が容易ではないが、原因の一つに、ボート上面における溶融金属のスプラッシュ（飛散）があることを本発明者は見いだしている。通電加熱方式でないルツボでは、ルツボ内に遮蔽板を設けてスプラッシュを低減することの提案（特許文献１）があるが、通電加熱方式のボートでは有効なスプラッシュの低減法はなく、またその提案もなかった。
【特許文献１】特開昭６０−１１６７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、通電加熱方式に使用されるボートにあって、そのスプラッシュの低減を可能としたボートを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、二硼化チタンと窒化硼素及び／又は窒化アルミニウムを主成分とするセラミックス焼結体からなり、金属蒸発面の通電方向に対する垂直方向の算術平均粗さ（Ｒａ）の比が０．７〜１．３であるか、又は金属蒸発面の通電方向に対する垂直方向の最大高さ（Ｒｍａｘ）の比が０．７〜１．３であることを特徴とする金属蒸発発熱体である。この場合において、通電方向及び通電方向に対して垂直方向の算術平均粗さ（Ｒａ）がいずれも２〜５μｍであり、また金属蒸発面の通電方向に対する垂直方向の最大高さ（Ｒｍａｘ）がいずれも３０〜６０μｍであること、算術平均粗さ（Ｒａ）又は最大高さ（Ｒｍａｘ）の調整が、サンドブラスト処理によって行われていること、更には金属蒸発面にキャビティを有すること、の実施態様から選ばれた少なくとも一つを備えていることが好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、スプラッシュの低減を可能としたボート、特に通電加熱方式に使用されるボートが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明のボートは、ＴｉＢ２とＢＮ及び／又はＡｌＮを必須成分とするセラミックス焼結体から構成されている。セラミックス焼結体は、ＴｉＢ２を３５〜６０質量％、ＢＮ及び／又はＡｌＮを１０〜６５質量％含有することが好ましい。窒化珪素、アルミナ、シリカ、酸化チタン等の絶縁性物質や窒化チタン、炭化珪素、炭化クロム等の導電性物質は、合計で５質量％以内で含有させることができる。このようなセラミックス焼結体で構成されたボートは、溶融金属に対する耐食性が高いので、蒸着された金属の膜厚や膜厚分布が変化すること少なくなり、ボート寿命を延長させることができる。
【０００８】
セラミックス焼結体は、ＴｉＢ２とＢＮ及び／又はＡｌＮとを含み、必要に応じて焼結助剤を含ませた原料粉末を成型した後、焼結することによって製造することができる。
【０００９】
ＴｉＢ２粉末としては、金属チタンの直接硼化反応、チタニア等の酸化物の還元反応などの方法によって製造されたものが用いられ、平均粒子径は５〜２０μｍであることが好ましい。
【００１０】
ＢＮ粉末としては、六方晶窒化硼素粉末、アモルファス窒化硼素粉末又はこれらの混合粉末を用いることが好ましい。ＢＮ粉末は、硼砂と尿素の混合物をアンモニア雰囲気中、８００℃以上で加熱する方法、硼酸又は酸化硼素と燐酸カルシウムの混合物をアンモニウム、ジシアンジアミド等の含窒素化合物を１３００℃以上に加熱する方法などによって製造することができる。得られたＢＮ粉末を、窒素雰囲気中で加熱し結晶性を高めてから使用することもできる。ＢＮ粉末の平均粒子径は、１０μｍ以下、特に５μｍ以下であることが好ましい。
【００１１】
ＡｌＮ粉末は、直接窒化法、アルミナ還元法などで製造されたものが用いられ、平均粒子径は１０μｍ以下、特に８μｍ以下であることが好ましい。
【００１２】
焼結助剤としては、アルカリ土類金属酸化物、希土類元素酸化物及び加熱によってこれらの酸化物となる化合物から選ばれた一種又は二種以上の粉末が用いられる。具体的には、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｃｅ２Ｏ３、Ｐｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｐｍ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｔｂ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｔｍ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３など、更にはＣａ（ＯＨ）２等の水酸化物や、ＭｇＣＯ３等の炭酸塩等、加熱によってこれらの酸化物となる化合物などを例示することができる。焼結助剤の平均粒子径は５μｍ以下、特に１μｍ以下であることが好ましい。
【００１３】
原料粉末は、好ましくは造粒してから成形・焼結される。焼結方法の一例を示せば、０．５〜２００ＭＰａの一軸加圧又は冷間等方圧加圧した後に、１７００〜２２００℃の温度で常圧焼結するか、又は１６５０〜２０００℃、１〜１００ＭＰａのホットプレス又は熱間等方圧プレスである。
【００１４】
焼結は、原料粉末の成型体を、黒鉛製容器、ＢＮ製容器又はＢＮで内張した容器等に収納して行うことが望ましく、特にホットプレス法では、黒鉛製又はＢＮ製のスリーブ、ＢＮで内張されたスリーブを用いることが望ましい。
【００１５】
ボートは、セラミックス焼結体を適宜形状に機械加工することによって製造することができる。ボート形状の一例を示せば、全体寸法が、長さ８０〜１８０ｍｍ×幅１６〜５０ｍｍ×厚み６．５〜１１ｍｍであり、キャビティを有するものにあってはその寸法が、長さ７０ｍｍ〜１７０ｍｍ×幅１２〜４６ｍｍ×深さ０．５〜２．５ｍｍである。長さ方向が通電方向となる。
【００１６】
本発明のボートで採用されたスプラッシュの低減法は、金属蒸発面の通電方向に対する垂直方向の算術平均粗さ（以下、「Ｒａ」ともいう。）の比を０．７〜１．３とするか、又は金属蒸発面の通電方向に対する垂直方向の最大高さ（以下、「Ｒｍａｘ」ともいう。）の比を０．７〜１．３としたこと、すなわち金属蒸発面の全体を粗面にしてできるだけ均一面にしたことである。これによって、スプラッシュの著大な低減効果を発現したことは全くの驚きである。従来のボートは、セラミックス焼結体をフライス盤加工、ダイヤモンドホイル等の機械加工を行って製造されたいたので、一方向あるいは特定方向に加工傷が残ってしまい、Ｒａの比が６．０程度、Ｒｍａｘの比が２．５程度であったものである。
【００１７】
本発明において、Ｒａの比が０．７未満であるか、又はＲｍａｘの比が０．７未満であると、通電方向の溶融金属の濡れ広がりが不十分となり、溶融金属に覆われていない部分が局所加熱されてスプラッシュが増加する傾向がある。一方、Ｒａの比が１．３をこえるか、又はＲｍａｘの比が１．３をこえると、溶融金属の濡れ広がりが旺盛となり、ボート端部の電極に溶融金属が到達し易くなり、これまたスプラッシュが増加する傾向となる。
【００１８】
Ｒａの比が０．７〜１．３又はＲｍａｘの比が０．７〜１．３の範囲にあっても、通電方向のＲａと、通電方向に対して垂直方向のＲａとをいずれも２〜５μｍとし、また通電方向のＲｍａｘと、通電方向に対して垂直方向のＲｍａｘとをいずれも３０〜６０μｍとすることによって、一段とスプラッシュの低減効果を助長させることができる。
【００１９】
Ｒａ又はＲｍａｘの調整は、サンドブラスト処理によって行われていることが好ましい。サンドブラスト処理条件の好ましい一例を示せば、アルミナ砥粒を用い、加工圧力０．１〜０．５ＭＰａ、処理時間１〜１０分である。
【００２０】
本発明のボートは、セラミックス焼結体の上面を溶融金属の蒸発面としてなるものであるが、金属蒸発面にキャビティを有させたものは溶融金属の這い上がりが小さくなるので好ましい。キャビティは、例えば機械加工、ウォータージェット等によって加工して形成することができる。
【００２１】
Ｒａの測定は、キャビティを有しないボートにあっては、ボート上面において、中心部と、端部から１ｍｍ内側の四隅との合計５カ所において走査距離を例えば４ｍｍで測定し、その平均値をＲａとする。キャビティを有するボートにあっては、キャビティ上面の中心部と、キャビティ加工面端部から１ｍｍ内側の四隅との合計５カ所において走査距離を例えば４ｍｍで測定し、その平均値をＲａとする。一方、Ｒｍａｘについても同様に測定した。測定は市販の表面粗さ計（例えば東京精密測機社製「サーフコム」）を用いて測定する。
【００２２】
本発明のボートを用いて金属を蒸発させるには、１×１０−１〜１×１０−３Ｐａの真空下、ボートを温度１４５０〜１６５０℃に抵抗加熱し、その上面に金属ワイヤーを１〜１２ｇ／分の速度で供給する。フィルムの巻き取り速度の一例は１〜１５ｍ／秒である。
【実施例】
【００２３】
実施例１
ＴｉＢ２  末（平均粒子径８．８μｍ、純度９９．９質量％以上）４４質量％、ＢＮ粉末（平均粒子径１．３μｍ、純度９９質量％以上）５５質量％及び酸化ストロンチウム粉末（平均粒子径 ７μｍ）１質量％の原料粉末を、窒素雰囲気下、ボールミルで１時間混合して調製した。これを黒鉛ダイスに充填し、温度１８５０℃のホットプレス焼結をしてセラミックス焼結体（相対密度９５．５％、直径２００ｍｍ×高さ１２ｍｍ）を製造し、その上面をアルミナ砥粒（１００メッシュ）を用いた加工圧力０．２５ＭＰａ、５分間のサンドブラスト処理をしてボートを作製した。
【００２４】
実施例２
セラミックス焼結体上面中央部に、長さ１２０ｍｍ×幅２７ｍｍ×深さ１ｍｍのキャビティをダイヤモンドホイルを用いて形成させた後、３分間のブラスト処理を行ったこと以外は、実施例１と同様にしてボートを製造した。
【００２５】
実施例３、４
ブラスト処理時間を１０分間としたこと（実施例３）、加工圧力を０．３０ＭＰａとしたこと（実施例４）以外は、実施例１と同様にしてボートを製造した。
【００２６】
比較例１
サンドブラスト処理を行わなかったこと以外は実施例１と同様にしてボートを製造した。
【００２７】
比較例２
キャビティ加工時にダイヤモンドホイルの研削砥粒番手を変えたこと、そしてサンドブラスト処理を行わなかったこと以外は実施例２と同様にしてボートを製造した。
【００２８】
比較例３
加工圧力を０．０５ＭＰａとしたこと以外は実施例１と同様にしてボートを製造した。
【００２９】
比較例４
ブラスト処理時間を０．５分間としたこと以外は実施例１と同様にしてボートを製造した。
【００３０】
得られたボートについて、上記に従いＲａ（走査距離は４ｍｍ）とＲｍａｘを測定した。また、スプラッシュ数を以下の方法で測定した。それらの結果を表１に示す。
【００３１】
スプラッシュ数の測定
ボートの１７．５ｃｍ上空に１００×１００ｍｍのＳＵＳ板を９枚設置し、５×１０−１Ｐａ以下の真空下で１５５０℃にボートを加熱しながら、ボート上面に５ｇ／分の速度で１分間アルミニウムワイヤーを連続的に供給した。ＳＵＳ板を取り出し、その表面を光学顕微鏡で観察して直径０．３ｍｍ以上のスプラッシュの数を数えた。
【００３２】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明のボートは、例えばフイルム等に金属を蒸着するための通電加熱方式ボートとして用いることができる。