JP6746827B1 - セラミックス構造体 - Google Patents

Abstract

セラミックス構造体（１）は、一方向に向けて延びるセラミックス製の複数の第１の線条部（１０）と、第１の線条部（１０）と交差する方向に向けて延びるセラミックス製の複数の第２の線条部（２０）と、第１の線条部（１０）と第２の線条部（２０）とが交差することで画成される四辺形の対角線上を通るセラミックス製の第３の線条部（３０）とを有する。第１の線条部（１０）、第２の線条部（２０）及び第３の線条部（３０）によって画成される複数の三角形の貫通孔が形成されている。

Description

本発明は、セラミックス製の線条部を組み合わせて形成された構造体に関する。

本出願人は先に、一方向に向けて延びるセラミックス製の複数の第１の線条部と、該第１の線条部と交差する方向に向けて延びるセラミックス製の複数の第２の線条部とを有するセラミックス格子体を提案した（特許文献１及び２参照）。このセラミックス格子体における第１の線条部と第２の線条部との交差部は、いずれの該交差部においても、第１の線条部上に第２の線条部が配された状態になっており、平面視において矩形の貫通孔を有している。

特開２０１８−１８４３０４号公報 特開２０１８−１９３２７４号公報

特許文献１及び２に記載のセラミックス格子体は、その格子構造に起因して、高強度で且つ耐スポーリング性に優れたものとなる。特に、格子と平行な方向に沿う強度は極めて高いものとなる。しかし、格子の対角線方向に関しては、更なる強度の向上が求められる場合がある。

したがって本発明の課題は、セラミックス製の複数の線条部から構成される構造体の改良にあり、更に詳しくは該構造体を一層高強度で且つ高耐熱衝撃性を有するものにすることにある。

本発明は、一方向に向けて延びるセラミックス製の複数の第１の線条部と、該第１の線条部と交差する方向に向けて延びるセラミックス製の複数の第２の線条部と、第１の線条部と第２の線条部とが交差することで画成される四辺形の対角線上を通るセラミックス製の第３の線条部とを有し、
第１の線条部、第２の線条部及び第３の線条部によって画成される複数の三角形の貫通孔が形成されている、板状のセラミックス構造体を提供することによって前記の課題を解決したものである。

図１は、本発明のセラミックス構造体の一実施形態を示す平面図である。 図２は、図１に示すセラミックス構造体を上面側から見た斜視図である。 図３は、図１に示すセラミックス構造体を下面側から見た斜視図である。 図４は、図１におけるＡ−Ａ線断面図である。 図５は、図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。 図６は、図１に示すセラミックス構造体における第３の線条部の横断面図である。 図７（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、図１に示すセラミックス構造体における第１の線条部及び第２の線条部の横断面図である。 図８（ａ）は、本発明のセラミックス構造体の別の一実施形態を示す平面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。 図９（ａ）は、本発明のセラミックス構造体の更に別の一実施形態を示す平面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。

以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。図１ないし図７には、本発明のセラミックス構造体の一実施形態が示されている。これらの図に示すセラミックス構造体（以下、単に「構造体」ともいう。）１は平板状のものであり、第１面１ａと、これに対向する第２面１ｂとを有している。

本実施形態の構造体１は、一方向Ｘに向けて延びるセラミックス製の複数の第１の線条部１０を有する。それぞれの第１の線条部１０は、ほぼ直線をしており互いに平行に延びている。隣り合う第１の線条部１０の間隔はほぼ等しくなっている。

構造体１は、Ｘ方向と異なる方向であるＹ方向に向けて延びるセラミックス製の複数の第２の線条部２０を有する。それぞれの第２の線条部２０は、直線をしており互いに平行に延びている。隣り合う第２の線条部２０の間隔はほぼ等しくなっている。Ｘ方向とＹ方向とは異なる方向なので、第１の線条部１０と第２の線条部２０とは交差している。両線条部１０，２０の交差角度は、セラミックス構造体１の具体的な用途に応じて設定することができる。例えば第１の線条部１０に対して、第２の線条部２０の交差角度を９０度とすることができる。あるいは図１に示すとおり、第１の線条部１０を基準として反時計回りの方向に沿って見たときに、第１の線条部１０と第２の線条部２０とのなす交差角度θを６０度±４０度、あるいは９０度±４０度の範囲で変更させることもできる。複数の第１の線条部１０と、複数の第２の線条部２０とが交差していることによって、構造体１の平面視において、四辺形の開孔部を有する格子が形成される。図１では、菱形の形状をした開孔部を有する格子が、第１の線条部１０と第２の線条部２０との交差によって形成された状態が示されているが、形状は菱形のほかの四辺形、例えば図示しない長方形や正方形も取り得る。

構造体１は、更に、セラミックス製の複数の第３の線条部３０も有する。それぞれの第３の線条部３０は、直線をしており互いに平行に延びている。第３の線条部３０は、第１の線条部１０の延びる方向Ｘ及び第２の線条部２０の延びる方向Ｙのいずれとも異なる方向であるＺ方向に沿って延びている。それぞれの第３の線条部３０は、第１の線条部と第２の線条部とが交差することで画成される四辺形の対角線上を通るように配置されている。その結果、本実施形態の構造体１には、第１の線条部１０、第２の線条部２０及び第３の線条部３０によって画成される複数の三角形の貫通孔３が形成されている。図１では、略正三角形の貫通孔３が形成されている状態が示されている。

上述のとおり、構造体１においては、第３の線条部３０が、第１の線条部と第２の線条部とが交差することで画成される四辺形の対角線上を通るように配置されているので、構造体１の平面視において第１ないし第３の線条部１０，２０，３０は必ず１つの交差部２で交差していることが好ましい。換言すれば、３つの線条部１０，２０，３０のうち、２つの線条部のみが交差している交差部は構造体１には実質的に存在していないことが好ましい。

本実施形態のように、３種類の線条部を組み合わせて用い、三角形の貫通孔が形成された構造体１は、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の３方向に沿う強度が高いものとなる。したがって、２方向に沿う強度が高い特許文献１及び２に記載の格子体に比べて、強度低下の異方性が少なくなる。特に、図１に示すとおり貫通孔３が略正三角形である場合、該正三角形の各辺は、その長さはほぼ等しく、且つ第１ないし第３の線条部１０，２０，３０のうちのいずれか一つで形成されているので、強度的にほぼ等価である。したがって、強度低下の異方性が一層少なくなり、すべての方向において概ね等しい強度を示す。

その上、本実施形態の構造体によれば、特許文献１及び２に記載の格子体に比べて小さな貫通孔を容易に形成することができる。したがって、本実施形態の構造体を、例えば被焼成体を焼成するときに用いられる、棚板や敷板などとも呼ばれるセッターとして用いる場合には、一層小さなサイズの被焼成体を該構造体上に載置することが可能である。このことは、焼成によってチップ積層セラミックコンデンサ（ＭＬＣＣ）を製造する場合に特に有利である。

しかも、本実施形態の構造体は、特許文献１及び２に記載の格子体と同等の強度を発現させる場合に、該格子体よりも質量を軽くすることができる。その結果、本実施形態の構造体をセッターとして用いると、焼成時に、該構造体中での温度むらが少なくなり、耐熱衝撃性が向上するという利点もある。

図４及び図５に示すとおり、構造体１においては、第１面１ａ側に第３の線条部３０が位置しており、第２面１ｂ側に第１の線条部１０が位置している。そして、第３の線条部３０上に第２の線条部２０が配置され、且つ第２の線条部２０上に第１の線条部１０が配置されている。更に、図１ないし図５に示すとおり、第３の線条部３０と第２の線条部２０とは、いずれの交差部２においても、第３の線条部３０上に第２の線条部２０が配されている。つまり、交差部２においては、構造体１の２つの面１ａ，１ｂのうち、相対的に第１面１ａ側に位置する第３の線条部３０上に、相対的に第２面１ｂ側に位置する第２の線条部２０が配されている。これに加えて、第２の線条部２０と第１の線条部１０とは、いずれの交差部２においても、第２の線条部２０上に第１の線条部１０が配されている。つまり、交差部２においては、構造体１の２つの面１ａ，１ｂのうち、相対的に第１面１ａ側に位置する第２の線条部２０上に、相対的に第２面１ｂ側に位置する第１の線条部１０が配されている。

交差部２における厚みは、該交差部以外の部位における第１の線条部１０の厚み、第２の線条部２０の厚み及び第３の線条部３０の厚みの総和よりも大きくなっていてもよい。あるいは、交差部２における厚みは、該交差部以外の部位における第１の線条部１０の厚み、第２の線条部２０の厚み及び第３の線条部３０の厚みの総和と同じであるか、又は該総和よりも小さくなっていてもよい。したがって、構造体１の最大厚み部は、交差部２に存在しているか、又は交差部以外の部位に存在している。

図６に示すとおり、第３の線条部３０は、交差部２以外の位置において、平面視して一定の幅Ｗ３を有している。第３の線条部３０は、その長手方向に直交する方向での厚み方向に沿った断面形状が、図６に示すとおり、セラミックス構造体１の第１面１ａ側に位置する第１面３０ａと、セラミックス構造体１の第２面１ｂ側に位置する第２面３０ｂとで画成される。詳細には、第３の線条部３０は、その長手方向に直交する方向での厚み方向に沿った断面が、交差部２以外の部位において、直線部３０Ａと、該直線部３０Ａの両端部を端部とする凸形の曲線部３０Ｂとから構成される形状を有している。その結果、第３の線条部３０の第１面３０ａは、該線条部３０の厚み方向での断面が平坦面になっている。該平坦面は、セラミックス構造体１の面内方向と略平行になっている。一方、第３の線条部３０の第２面３０ｂは、該線条部３０の厚み方向での断面が、セラミックス構造体１の第１面１ａから第２面１ｂに向けた凸の曲面形状をしている。

第３の線条部３０と同様に、図７（ａ）及び（ｂ）に示すとおり、第１の線条部１０及び第２の線条部２０も、交差部２以外の位置において、平面視して一定の幅Ｗ１，Ｗ２を有している。幅Ｗ１，Ｗ２は、互いに同じでもよく、あるいは異なっていてもよい。また、幅Ｗ１，Ｗ２は、第３の線条部３０の幅Ｗ３と同じであってもよく、あるいは異なっていてもよい。構造体１の製造上は、Ｗ１、Ｗ２及びＷ３は同一とすることが簡便である。第１の線条部１０及び第２の線条部２０は、その長手方向に直交する方向での厚み方向に沿った断面形状が、図７（ａ）及び（ｂ）に示すとおり、セラミックス構造体１の第１面１ａ側に位置する第１面１０ａ，２０ａと、セラミックス構造体１の第２面１ｂ側に位置する第２面１０ｂ，２０ｂとで画成される。第１の線条部１０及び第２の線条部２０の第１面１０ａ，２０ａは、厚み方向での断面が、セラミックス構造体１の第２面１ｂから第１面１ａに向けた凸の曲面形状になっている。一方、第１の線条部１０及び第２の線条部２０の第２面１０ｂ，２０ｂは、厚み方向での断面が、セラミックス構造体１の第１面１ａから第２面１ｂに向けた凸の曲面形状をしている。この曲面形状は、第３の線条部３０における曲面形状と同じであってもよく、あるいは異なっていてもよい。本実施形態においては、第１の線条部１０及び第２の線条部２０の第１面１０ａ，２０ａと第２面１０ｂ，２０ｂとは対称形になっており、その結果、第１の線条部１０及び第２の線条部２０は、その長手方向に直交する方向での厚み方向に沿った断面形状が、円形又は楕円形になっている。

図５に示すとおり、第３の線条部３０における直線部３０Ａ、すなわち第１面１０ａを載置面として平面Ｐ上に載置したとき、各第１面３０ａはすべて平面Ｐ上に位置する。第１面３０ａは、セラミックス構造体１における第１面１ａをなすものであるから、各第１面３０ａがすべて平面Ｐ上に位置することは、構造体１における第１面１ａが平坦面になっていることを意味する。したがって構造体１を、その第１面１ａが、平坦な載置面と当接するように載置した場合には、該第１面１ａの全域が載置面と接することとなる。

図５に示すとおり、第３の線条部３０における直線部３０Ａ、すなわち第１面３０ａを載置面として平面Ｐ上に載置したとき、第１の線条部１０及び第２の線条部２０は、隣り合う２つの交差部２の間において平面Ｐから離間する形状をしている。したがって、隣り合う２つの交差部２の間において、第１の線条部１０及び第２の線条部２０と平面Ｐとの間には空間Ｓが形成される。

一方、構造体１における第２面１ｂは、図７（ａ）に示すとおり凸の曲面形状になっている第１の線条部１０の第２面１０ｂから構成されているので、平坦面ではなく、凹凸面となっている。

構造体１における交差部２において、３種類の線条部１０，２０，３０は一体化している。「一体化している」とは、交差部２の断面を観察において、３種類の線条部１０，２０，３０間が、セラミックスとして連続した構造体となっていることをいう。３種類の線条部１０，２０，３０の交差によって構造体１に形成されている各貫通孔３は同寸法であり、且つ同形をしている。貫通孔３は規則的に配置されている。

第３の線条部３０は、交差部２以外の部位において、該第３の線条部３０における第２面３０ｂの最高位置、すなわち頂部の位置が、該第３の線条部３０の延びる方向に沿って同じになっている。
第２の線条部２０に関しては、交差部２以外の部位において、該第２の線条部２０における第２面２０ｂの最高位置は、該第２の線条部２０の延びる方向に沿って互いに同じ位置になっている。第２の線条部２０における第１面２０ａの最低位置は、交差部２以外の部位において、該第２の線条部２０の延びる方向に沿って互いに同じ位置になっている。
更に、第１の線条部１０に関しては、該第１の線条部１０における第２面１０ｂの最高位置は、交差部２の位置及び交差部２以外の位置のいずれにおいても、第１の線条部１０の延びる方向に沿って互いに同じ位置になっている。第１の線条部１０における第１面１０ａの最低位置は、交差部２以外の部位において、第１の線条部１０の延びる方向に沿って互いに同じ位置になっている。

図４及び図５に示すとおり、構造体１の交差部２を縦断面視したときに、第３の線条部３０と第２の線条部２０とは、第３の線条部３０における凸形の曲線部３０Ｂの頂部と、第２の線条部２０における円形又は楕円形における下向きに凸の曲線の頂部、すなわち第１面２０ａの頂部のみが接触している。換言すれば、第３の線条部３０と第２の線条部２０とは点接触又は点接触に近い面接触をした状態になっている。第２の線条部２０と第１の線条部１０とは、第２の線条部２０における円形又は楕円形における上向きに凸の曲線の頂部、すなわち第２面２０ｂの頂部と、第１の線条部１０における円形又は楕円形における下向きに凸の曲線の頂部、すなわち第１面１０ａの頂部のみが接触している。３種類の線条部１０，２０，３０がこのような接触状態になっていることで、構造体１はその耐スポーリング性が高まることが本発明者の検討の結果判明した。この理由は、３種類の線条部１０，２０，３０が点接触又はそれに近い面接触をして結合していることで、これらの線条部１０，２０，３０が過度に強固に結合しにくくなり、そのことに起因して急速な加熱及び／又は冷却時に生じる体積変化を緩和できるからであると考えられる。この観点から、交差部２は、その厚みＴｃが、交差部２以外の位置における第１の線条部１０の厚みＴ１と、交差部２以外の位置における第２の線条部２０の厚みＴ２と、交差部２以外の位置における第３の線条部３０の厚みＴ３との和である（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３）に対して、好ましくは０．５以上１．０以下、更に好ましくは０．８以上１．０以下、一層好ましくは０．９以上１．０以下となるような程度の点接触状態となっている。

第１の線条部１０と第２の線条部２０と第３の線条部３０とを、点接触又は点接触に近い面接触をした状態にするためには、例えば後述する方法で構造体１を製造すればよい。

以上の構成を有するセラミックス構造体１は、これを例えば被焼成体の焼成用セッターとして用いた場合、該構造体１の第１面１ａに被焼成体を載置すれば、該第１面１ａは平坦面であることから、平坦性を求められる被焼成体の載置に好適なものとなる。平坦性を求められる被焼成体としては、例えば積層セラミックコンデンサ等の小型のチップ状電子部品などが挙げられる。これらの小型電子部品は、焼成工程においてセッターに引っ掛からないことが必要とされるので、構造体１の第１面１ａが平坦であることは有利である。また、被焼成体は、第１面１ａを構成する部材である第１の線条部１０のみ接触するので、構造体１と被焼成体との接触面積が大幅に低減し、それによって被焼成体の急激な加熱及び冷却を行いやすくなる。また、構造体１は３種類の線条部１０，２０，３０の交差によって形成されており複数の貫通孔３が形成されているので、熱容量が小さく、その点からも被焼成体の急激な加熱及び冷却を行いやすい。更に構造体１は、複数の貫通孔３が存在していることに起因して通気性が良好なので、このことによっても被焼成体の急激な冷却を行いやすい。良好な通気性は、隣り合う交差部２どうしの間において第２の線条部２０が浮いていることによって一層顕著なものとなる。しかも構造体１においては、３種類の線条部１０，２０，３０が交差部２において一体化しているので、充分な強度を有するものである。

一方、構造体１の第２面１ｂには、ｍｍオーダーの被焼成体を載置することが有利である。第２面１ｂは、第１の線条部１０の曲面に起因する凹凸面となっているところ、このオーダーのサイズの電子部品は、それが載置される面に凹凸を有することが、脱脂性を高める観点から有利だからである。

このように本実施形態の構造体１は、その一方の面が平坦であり、他方の面が凹凸面になっていることから、被焼成体の種類に応じて載置面を使い分けることができるという点で有利である。

上述した各種の有利な効果を一層顕著なものとする観点から、Ｔ３の値は、５０μｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましく、２００μｍ以上２ｍｍ以下であることが更に好ましい。一方、Ｔ１及びＴ２の値は、それぞれ独立に、５０μｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましく、２００μｍ以上２ｍｍ以下であることが更に好ましい。Ｔ１とＴ２とＴ３との値の大小関係に特に制限はない。

同様の観点から、交差部２における厚みＴｃは、（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３）に対して、好ましくは０．５以上１．０以下であることを条件として、２０μｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以上２ｍｍ以下であることが更に好ましい。

また、第１の線条部１０及び第２の線条部２０の厚み方向での断面形状（図７（ａ）及び（ｂ）参照）が楕円形である場合、楕円形の短軸が構造体１の厚み方向に一致し、且つ楕円形の長軸が構造体１の平面方向に一致することが、被焼成体の載置を首尾よく行える点から好ましい。この場合、長軸／短軸の比率は、それぞれ独立に、１以上５以下であることが好ましく、１以上３以下であることが更に好ましい。また、第１の線条部１０及び第２の線条部２０の厚み方向での断面形状が楕円形又は円形であることは、構造体１の強度向上にも寄与している。

セラミックス構造体１に形成された三角形の貫通孔３は、その面積が１００μｍ^２以上１００ｍｍ^２以下、特に２５００μｍ^２以上１ｍｍ^２以下であることが、構造体１の熱容量を低下させる点や、通気性を向上させる点、及び構造体１の強度維持の点から好ましい。また、平面視におけるセラミックス構造体１の見かけの面積に対する貫通孔３の面積の総和の割合は、１％以上８０％以下であることが好ましく、３％以上７０％以下であることが更に好ましく、１０％以上７０％以下であることが一層好ましい。この割合は、セラミックス構造体１を平面視して、任意の大きさの矩形に切り取り、その矩形内に含まれる貫通孔３の面積の総和を算出し、その総和を矩形の面積で除し１００を乗じて算出される。また、各貫通孔３の面積は、構造体１の顕微鏡観察像を画像解析することで測定できる。

貫通孔３の面積に関連して、第３の線条部３０の幅Ｗ３は５０μｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、７５μｍ以上１ｍｍ以下であることが更に好ましい。一方、第１の線条部１０及び第２の線条部２０の幅Ｗ１，Ｗ２は、それぞれ独立に、５０μｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、７５μｍ以上１ｍｍ以下であることが更に好ましい。Ｗ１とＷ２とＷ３との値の大小関係に特に制限はない。

第１、第２及び第３の線条部１０，２０，３０の幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３との関連において、隣り合う第３の線条部３０間の距離Ｄ３は、１００μｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、１５０μｍ以上５ｍｍ以下であることが更に好ましい。一方、隣り合う第１の線条部１０間の距離Ｄ１及び第２の線条部２０間の距離Ｄ２は、それぞれ独立に、１００μｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、１５０μｍ以上５ｍｍ以下であることが更に好ましい。Ｄ１、Ｄ２及びＤ３は、互いに同じであってもよく、あるいは異なっていてもよい。構造体１の製造上は、Ｄ１、Ｄ２及びＤ３は同一とすることが簡便である。

セラミックス構造体１を構成するセラミックス素材としては、種々のものを用いることができる。例えば、アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニア、ムライト、ジルコン、コージェライト、チタン酸アルミニウム、チタン酸マグネシウム、マグネシア、二硼化チタン、窒化ホウ素などが挙げられる。これらのセラミックス素材は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。特に、アルミナ、ムライト、コージェライト、ジルコニア又は炭化ケイ素を含むセラミックスからなることが好ましい。ジルコニアを含むセラミックスを用いる場合には、構造体１を高温焼成での使用により適したものとするため、イットリア添加により完全安定化したジルコニアなどを用いることができる。セラミックス構造体１を急激な加熱及び冷却に付す場合には、セラミックス素材として炭化ケイ素を用いることが特に好ましい。なお炭化ケイ素は、被焼成体との反応の懸念があることから、セラミックス素材として炭化ケイ素を用いる場合には、表面をジルコニア等の反応性の低いセラミックス素材でコートすることが好ましい。構造体１を構成するセラミックス素材の原料粉としては、ペーストにした場合の粘性や焼結されやすさを考慮すると、０．１μｍ以上２００μｍ以下の粒径のものを用いることが好ましい。３種類の線条部１０，２０，３０を構成するセラミックス素材は同じでもよく、あるいは異なっていてもよい。交差部２における３種類の線条部１０，２０，３０の一体性を高くする観点からは、各線条部１０，２０，３０を構成するセラミックス素材は同じであることが好ましい。

次に、本実施形態のセラミックス構造体１の好適な製造方法について説明する。本製造方法においては、まずセラミックス素材の原料粉を用意し、該原料粉を、水等の媒体及び結合剤と混合して線条部製造用のペーストを調製する。

結合剤としては、この種のペーストに従来用いられたものと同様のものを用いることができる。その例としてはポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、デキストリン、リグニンスルホン酸ソーダ及びアンモニウム、カルボキシメチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、アルギン酸ナトリウム及びアンモニウム、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アラビアゴム、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸及びポリアクリルアミドなどのアクリル系ポリマー、キサンタンガム及びグアガムなどの増粘多糖体類、ゼラチン、寒天及びペクチンなどのゲル化剤、酢酸ビニル樹脂エマルジョン、ワックスエマルジョン、並びにアルミナゾル及びシリカゾルなどの無機バインダーなどが挙げられる。これらのうちの２種類以上を混合して用いてもよい。

ペーストの粘度は、塗布時の温度において高粘度であることが、本実施形態の構造を有する構造体１を首尾よく製造し得る点から好ましい。詳細には、ペーストの粘度は、塗布時の温度において、１．５ＭＰａ・ｓ以上５．０ＭＰａ・ｓ以下であることが好ましく、１．７ＭＰａ・ｓ以上３．０ＭＰａ・ｓ以下であることが更に好ましい。ペーストの粘度は、コーンプレート型回転式粘度計又はレオメーターを用いて、回転数０．３ｒｐｍにて測定開始後４分時の測定値を用いた。

ペーストにおけるセラミックス素材の原料粉の割合は、２０質量％以上８５質量％以下であることが好ましく、３５質量％以上７５質量％以下であることが更に好ましい。ペーストにおける媒体の割合は、１５質量％以上６０質量％以下であることが好ましく、２０質量％以上５５質量％以下であることが更に好ましい。ペーストにおける結合剤の割合は、１質量％以上４０質量％以下であることが好ましく、５質量％以上２５質量％以下であることが更に好ましい。

ペーストには、粘性調整剤として、増粘剤、凝集剤、チクソトロピック剤などを含有させることができる。増粘剤の例としては、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、アルキルアリルスルホン酸、アルキルアンモニウム塩、エチルビニルエーテル・無水マレイン酸コポリマー、フュームドシリカ、アルブミンなどのタンパク質などが挙げられる。多くの場合、結合剤は、増粘効果があるため、増粘剤に分類されることがあるが、更に厳密な粘性調整が必要とされる場合には、別途、結合剤に分類されない増粘剤を用いることができる。凝集剤の例として、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸エステル、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウムなどが挙げられる。チクソトロピック剤の例として、脂肪酸アミド、酸化ポリオレフィン、ポリエーテルエステル型界面活性剤などが挙げられる。ペースト調製用の溶媒としては、水以外にも、アルコール、アセトン及び酢酸エチルなどが用いられ、これらを２種類以上混合してもよい。また吐出量を安定させるために、可塑剤、潤滑剤、分散剤、沈降抑制剤、ｐＨ調整剤などを添加してもよい。可塑剤には、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコールなどのグリコール系、グリセリン、ブタンジオール、フタル酸系、アジピン酸系、リン酸系などが挙げられる。潤滑剤には、流動パラフィン、マイクロワックス、合成パラフィンなどの炭化水素系、高級脂肪酸、脂肪酸アミドなどが挙げられる。分散剤には、ポリカルボン酸ナトリウム若しくはアンモニウム塩、アクリル酸系、ポリイチレンイミン、リン酸系などが挙げられる。沈降抑制剤には、ポリアマイドアミン塩、ベントナイト、ステアリン酸アルミニウムなどが挙げられる。ＰＨ調整剤には、水酸化ナトリウム、アンモニア水、シュウ酸、酢酸、塩酸などが挙げられる。

得られたペーストを用い、平坦な基板上に、複数条の線条第３塗工体を互いに平行に且つ直線状に形成する。線条第３塗工体は、目的とする構造体１における第３の線条部３０に対応するものである。線条第３塗工体の形成に用いられるペーストである第３ペーストは、上述したセラミックス素材の第３原料粉、媒体及び結合剤を含むものである。第３ペーストを用いた線条第３塗工体の形成には、小型押し出し機や印刷機などの種々の塗布装置を用いることができる。

線条第３塗工体から媒体が除去されたら、次いで、第２ペーストを用い、該線条第３塗工体と交差するように、複数条の線条第２塗工体を互いに平行に且つ直線状に形成する。線条第２塗工体は、目的とする構造体１における第２の線条部２０に対応するものである。第２ペーストとしては、第３ペーストと同様の組成のものを用いることができ、セラミックス素材の第２原料粉、媒体及び結合剤を含むものである。線条第２塗工体の形成には、線条第３塗工体と同様の塗布装置を用いることができる。線条第２塗工体が形成されたら、次いで該線条第２塗工体から媒体を除去して乾燥させ、該線条第２塗工体の粘度を一層高める操作を行う。この操作は、線条第３塗工体に対して行う操作と同様に行うことができる。

線条第２塗工体から媒体が除去されたら、次いで、第１ペーストを用い、線条第２塗工体及び線条第３塗工体と交差するように、複数条の線条第１塗工体を互いに平行に且つ直線状に形成する。線条第１塗工体は、目的とする構造体１における第１の線条部１０に対応するものである。第１ペーストとしては、第２ペースト及び／又は第３ペーストと同様の組成のものを用いることができ、セラミックス素材の第１原料粉、媒体及び結合剤を含むものである。線条第１塗工体の形成には、線条第２塗工体及び線条第３塗工体と同様の塗布装置を用いることができる。線条第１塗工体が形成されたら、次いで該線条第１塗工体から媒体を除去して乾燥させ、該線条第１塗工体の粘度を一層高める操作を行う。この操作は、線条第２塗工体及び／又は線条第３塗工体に対して行う操作と同様に行うことができる。このように、線条第３塗工体の形成及び媒体の除去と、線条第２塗工体の形成及び媒体の除去と、線条第１塗工体の形成及び媒体の除去とを順次行うことで、第３の線条部３０上に第２の線条部２０が位置し、且つ第２の線条部２０上に第１の線条部１０が位置する構造体１が首尾よく得られる。

このようにして得られた焼成前構造体は、これを基板から剥離して焼成炉内に載置して焼成を行う。この焼成によって目的とするセラミックス構造体１が得られる。焼成は一般に大気下で行うことができる。焼成温度は、セラミックス素材の原料粉の種類に応じて適切な温度を選択すればよい。焼成時間に関しても同様である。

以上の方法によって、目的とするセラミックス構造体１が得られる。このセラミックス構造体１は、棚板や敷板など、セラミックス製品の脱脂又は焼成用セッターとして好適に用いられるほか、セッター以外の窯道具、例えば匣やビームとしても用いることができる。更に、窯道具以外の用途、例えばフィルター、触媒担体などの各種の治具や各種構造材として用いることもできる。この場合、構造体１における凹凸面である第２面１ｂ上に被焼成体を載置することが一般的であるが、被焼成体の種類によっては、平坦面である第１面１ａ上に被焼成体を載置してもよい。例えばチップ積層セラミックコンデンサ（ＭＬＣＣ）や積層セラミックインダクタ等の電子部品の製造過程における焼成工程を行う場合には、被焼成体を、平坦面である第１面１ａ上に載置することが好ましい。被焼成体を載置したセッターは、該被焼成体を焼成させることもあれば、被焼成体が飛散しないように更にその上に別のセラミックス構造体１や蓋体となり得る別の構造体を載置して焼成させてもよい。また、焼成工程の効率化のため、被焼成体を載置したセラミックス構造体１を複数段に重ねて焼成してもよいし、複数段に重ねたセラミックス構造体１どうしの間にブロック状のスペーサを置いて焼成してもよい。その他、セラミックス構造体１は、該セラミックス構造体１を、別のセラミックストレイの搭載部に載置し、該セラミックス構造体１上に被焼成体を載置して、これと１ユニットとし、複数のユニットを積み重ねた状態下に焼成する態様などにも適用可能である。

次に、本発明のセラミックス構造体の別の実施形態について図８（ａ）及び（ｂ）並びに図９（ａ）及び（ｂ）を参照しながら説明する。これらの実施形態については、先に述べた実施形態と異なる点についてのみ説明し、特に説明しない点については、先に述べた実施形態についての説明が適宜適用される。また、図８（ａ）及び（ｂ）並びに図９（ａ）及び（ｂ）において、図１ないし図７と同じ部材には同じ符号を付してある。

図８（ａ）及び（ｂ）に示す実施形態のセラミックス構造体１Ａは、第１、第２及び第３の線条部１０，２０，３０の積層の仕方が、図１に示す実施形態と相違している。詳細には、第１の線条部１０上に第２の線条部２０が配置され、第２の線条部２０上に第３の線条部３０が配置されている。第３の線条部３０は、第１の線条部と第２の線条部とが交差することで画成される四辺形の対角線上を通るように配置されている。

第１の線条部１０、第２の線条部２０及び第３の線条部３０は１つの交差部２で交差している。そして、いずれの交差部２においても、第１の線条部１０上に第２の線条部２０が配されている。更に、いずれの交差部２においても、第２の線条部２０上に第３の線条部３０が配されている。

図８（ｂ）に示すとおり、第１の線条部１０は、その長手方向に直交する方向での厚み方向に沿った断面形状が、セラミックス構造体１の第１面１ａ側に位置する第１面１０ａと、セラミックス構造体１の第２面１ｂ側に位置する第２面１０ｂとで画成される。詳細には、第１の線条部１０は、その長手方向に直交する方向での厚み方向に沿った断面が、交差部２以外の部位において、直線部１０Ａと、該直線部１０Ａの両端部を端部とする凸形の曲線部１０Ｂとから構成される形状を有している。その結果、第１の線条部１０の第１面１０ａは、該線条部１０の厚み方向での断面が平坦面になっている。該平坦面は、セラミックス構造体１の面内方向と略平行になっている。一方、第１の線条部１０の第２面１０ｂは、該線条部１０の厚み方向での断面が、セラミックス構造体１の第１面１ａから第２面１ｂに向けた凸の曲面形状をしている。一方、第２の線条部２０及び第３の線条部３０に関しては、それらの断面が、交差部２以外の部位において、円形又は楕円形の形状を有している。

図９（ａ）及び（ｂ）に示す実施形態のセラミックス構造体１Ｂも、図８（ａ）及び（ｂ）に示す実施形態のセラミックス構造体１Ａと同様に、第１、第２及び第３の線条部１０，２０，３０の積層の仕方が、図１に示す実施形態と相違している。詳細には、第２の線条部２０上に第３の線条部３０が配置され、第３の線条部３０上に第１の線条部１０が配置されている。第３の線条部３０は、第１の線条部と第２の線条部とが交差することで画成される四辺形の対角線上を通るように配置されている。

第１の線条部１０、第２の線条部２０及び第３の線条部３０は１つの交差部２で交差している。そして、いずれの交差部２においても、第２の線条部２０上に第３の線条部３０が配されている。更に、いずれの交差部２においても、第３の線条部３０上に第１の線条部１０が配されている。

図９（ｂ）に示すとおり、第２の線条部２０は、その長手方向に直交する方向での厚み方向に沿った断面形状が、セラミックス構造体１の第１面１ａ側に位置する第１面２０ａと、セラミックス構造体１の第２面１ｂ側に位置する第２面２０ｂとで画成される。詳細には、第２の線条部２０は、その長手方向に直交する方向での厚み方向に沿った断面が、交差部２以外の部位において、直線部２０Ａと、該直線部２０Ａの両端部を端部とする凸形の曲線部２０Ｂとから構成される形状を有している。その結果、第２の線条部２０の第１面２０ａは、該線条部２０の厚み方向での断面が平坦面になっている。該平坦面は、セラミックス構造体１の面内方向と略平行になっている。一方、第２の線条部２０の第２面２０ｂは、該線条部２０の厚み方向での断面が、セラミックス構造体１の第１面１ａから第２面１ｂに向けた凸の曲面形状をしている。第２の線条部３０及び第１の線条部１０に関しては、それらの断面が、交差部２以外の部位において、円形又は楕円形の形状を有している。

以上の図８（ａ）及び（ｂ）並びに図９（ａ）及び（ｂ）に示す実施形態によっても、図１ないし図７に示す実施形態と同様の効果が奏される。

次に、上述した各実施形態に共通する事項について説明する。上述した各実施形態のセラミックス構造体は、平面視での形状に特に制限はなく、例えば円形、楕円形又は矩形などであり得る。あるいは、直線と曲線とを組み合わせた輪郭を有していてもよい。セラミックス構造体がその輪郭の少なくとも一部に直線辺部を有する場合には、第１、第２及び第３の線条部１０，２０，３０のうちのいずれか一つの線条部が、直線辺部と平行に配置されていることが、セラミックス構造体の直線辺部近傍の対衝撃性をより強固に保持する観点から好ましい。また、直線辺部は、該直線辺部のいずれかの位置で前記の交差部と交わることが、セラミックス構造体の端部におけるチッピングに起因する欠けを防止する観点から好ましい。

特に、図１に示す実施形態のセラミックス構造体１の場合には、第１の線条部１０又は第３の線条部３０が、直線辺部と平行に配置されていることが好ましい。この場合、第２の線条部２０は、直線辺部と１０度以上８０度以下又は１００度以上１７０度以下、特に２０度以上７０度以下又は１１０度以上１６０度以下、とりわけ３０度以上６０度以下又は１０５度以上１５０度の角度で交わっていることが、セラミックス構造体１に生じたクラック等の欠陥の伝播を効果的に阻止する観点から好ましい。
図８（ａ）に示す実施形態のセラミックス構造体１Ａの場合には、第１の線条部１０又は第３の線条部３０が、直線辺部と平行に配置されていることが好ましい。この場合、第２の線条部２０は、直線辺部と上述の角度で交わっていることがセラミックス構造体１Ａに生じたクラック等の欠陥の伝播を効果的に阻止する観点からより好ましい。
図９（ａ）に示す実施形態のセラミックス構造体１Ｂの場合には、第３の線条部３０が、直線辺部と平行に配置されていることが好ましい。この場合、第２の線条部は、直線辺部と上述の角度で交わっていることがセラミックス構造体１Ｂに生じたクラック等の欠陥の伝播を効果的に阻止する観点から好ましい。

また、上述した各実施形態のセラミックス構造体は、その強度を向上させる目的で、該構造体の外周に外枠（図示せず）を設けてもよい。この外枠は該構造体と同じ材料から一体的に形成してもよく、あるいは該構造体とは別途製造しておき、所定の接合手段で接合してもよい。外枠は、その幅が一定であってもよく、あるいは幅が広い部位と狭い部位とを有していてもよい。外枠の幅が一定である場合、当該幅は、０．４ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。外枠の幅が一定でない場合、当該幅は、最も広い部位において１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、最も狭い部位において０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましい。

以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に制限されない。例えば、前記の各実施形態においては、第１、第２及び第３の線条部１０，２０，３０から構成される３種類の線条部を用いて、３層で一単位となる構造体が形成されていたが、これに代えて、第１、第２及び第３の線条部１０，２０，３０とから構成される繰り返し単位を２以上積層して構造体を形成してもよい。

また、図１に示す実施形態において、第３の線条部３０の下に第１の線条部１０を配置したり、第１の線条部１０上に第３の線条部を配置したりしてもよい。同様に、図８（ａ）に示す実施形態において、第１の線条部１０の下側に第３の線条部３０を配置したり、第３の線条部３０上に第１の線条部１０を配置したりしてもよい。更に同様に、図９（ａ）に示す実施形態において、第２の線条部２０の下側に第１の線条部１０を配置したり、第１の線条部１０上に第２の線条部２０を配置したりしてもよい。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。しかしながら本発明の範囲は、かかる実施例に制限されない。特に断らない限り、「部」は「質量部」を意味する。また、セラミックス構造体の形態、線条体の積層数、線条体間の距離、質量などは表１に示すとおりとした。

〔実施例１〕
本実施例では、図１に示す平板状のセラミックス構造体１を製造した。
（１）線条塗工体形成用のペーストの調製
平均粒径０．８μｍの８モル％イットリア添加完全安定化ジルコニア粉６５．３部と、水系結合剤としてメチルセルロース系バインダー５．０部と、可塑剤として、グリセリン２．５部と、ポリカルボン酸系分散剤（分子量１２０００）１．１部と、水２６．１部とを混合し、脱泡してペーストを調製した。ペーストの粘度は２５℃において２．０ＭＰａ・ｓであった。
（２）線条塗工体の形成
前記のペーストを原料とし、直径０．８ｍｍのノズルを有する小型押し出し機を用いて２５℃の環境下、樹脂基板上に線条第３塗工体を形成し、引き続きそれに交差する線条第２塗工体及び線条第１塗工体を形成した。線条第２塗工体と線条第１塗工体との交差角度は６０度とし、菱形の格子が形成されるようにした。線条第３塗工体は、菱形の対角線のうち、短い方の対角線上を通るようにした。このようにして焼成前構造体を得た。
（３）焼成工程
乾燥後の焼成前構造体を樹脂基板から剥離した後、大気焼成炉内に載置した。この焼成炉内で脱脂及び焼成を行い、図１に示す形状の矩形のセラミックス構造体を得た。焼成温度は１６００℃とし、焼成時間は３時間とした。得られた構造体における諸元を以下の表１に示す。この構造体においては、第３の線条部が、直線辺部と平行になっていた。
こうして得られた構造体における第１の線条部１０は、幅Ｗ１が４２５μｍ、厚みＴ１が４００μｍであり、該構造体における第２の線条部２０は、幅Ｗ２が４２０μｍ、厚みＴ２が４１０μｍであり、該構造体における第３の線条部３０は、幅Ｗ３が４２５μｍ、厚みＴ３が４１０μｍであった。交差部２の厚みＴｃは１１６０μｍであった。

〔実施例２〕
本実施例では、図８（ａ）に示す平板状のセラミックス構造体１Ａを製造した。
実施例１と同様のペーストを原料とし、直径０．８ｍｍのノズルを有する小型押し出し機を用いて２５℃の環境下、樹脂基板上に線条第１塗工体を形成し、引き続きそれに交差する線条第２塗工体及び線条第３塗工体を形成した。線条第２塗工体と線条第１塗工体との交差角度は６０度とし、菱形の格子が形成されるようにした。線条第３塗工体は、菱形の対角線のうち、短い方の対角線上を通るようにした。それ以外は実施例１と同様にして、図８（ａ）に示す形状の矩形のセラミックス構造体を得た。得られた構造体における諸元を以下の表１に示す。この構造体においては、第３の線条部が、直線辺部と平行になっていた。

〔実施例３〕
本実施例では、図９（ａ）に示す平板状のセラミックス構造体１Ｂを製造した。
実施例１と同様のペーストを原料とし、直径０．８ｍｍのノズルを有する小型押し出し機を用いて２５℃の環境下、樹脂基板上に線条第２塗工体を形成し、引き続きそれに交差する線条第３塗工体及び線条第１塗工体を形成した。線条第２塗工体と線条第１塗工体との交差角度は６０度とし、菱形の格子が形成されるようにした。線条第３塗工体は、菱形の対角線のうち、短い方の対角線上を通るようにした。それ以外は実施例１と同様にして、図９（ａ）に示す形状の矩形のセラミックス構造体を得た。得られた構造体における諸元を以下の表１に示す。この構造体においては、第３の線条部が、直線辺部と平行になっていた。

〔比較例１〕
本比較例では格子状のセラミックス構造体を製造した。
実施例１と同様のペーストを原料とし、直径０．８ｍｍのノズルを有する小型押し出し機を用いて２５℃の環境下、樹脂基板上に線条第１塗工体を形成し、引き続きそれに直交する線条第２塗工体を形成した。その上に、線条第１塗工体及び線条第２塗工体を形成し、合計で４層の塗工体からなる格子状の焼成前構造体を得た。第１の線条部と第２の線条部は、９０°で直交する角度とし、直線辺部と各条部の交差角度は０°（平行）ないし９０°（直交）となるよう配置した。それ以外は実施例１と同様にして矩形のセラミックス構造体を得た。得られた構造体における諸元を以下の表１に示す。

〔比較例２〕
本比較例では格子状のセラミックス構造体を製造した。
実施例１と同様のペーストを原料とし、直径０．８ｍｍのノズルを有する小型押し出し機を用いて２５℃の環境下、樹脂基板上に線条第１塗工体を形成し、引き続きそれに直交する線条第２塗工体を形成した。その上に、線条第１塗工体を形成し、合計で３層の塗工体からなる格子状の焼成前構造体を得た。第１の線条部と第２の線条部は、９０°で直行する角度とし、辺部と各条部の交差角度は０°（平行）ないし９０°（直交）となるよう配置した。それ以外は実施例１と同様にして矩形のセラミックス構造体を得た。得られた構造体における諸元を以下の表１に示す。

〔実施例４ないし６並びに比較例３及び４〕
線条体の幅及び線条体間の距離を表１に示すとおりとする以外は、実施例１ないし３及び比較例２と同様にしてセラミックス構造体を得た。

〔評価〕
実施例及び比較例で得られたセラミックス構造体について、以下の方法で耐熱衝撃温度及び強度を測定した。それらの結果を表１に示す。

〔耐熱衝撃温度〕
焼成炉にセラミックス構造体を入れ、１時間保持後、一気に大気中に取り出し急冷する。室温までセラミックス構造体が戻った後の亀裂の有無を確認する。評価は２００℃から開始し、亀裂がない場合は更に焼成炉の設定温度を２５℃上げて、再度試験を繰り返す。亀裂が入らずに耐久を保持した炉の温度上限値を、耐熱衝撃温度とする。

〔強度評価１〕
得られたセラミックス構造体に対して、強度評価を行った。実施例で得られたセラミックス構造体に対しては、第３の線条部が交わる直線辺部に平行な方向に曲げたときの強度を求めた。比較例で得られたセラミックス構造体に対しては、２層備わった第１の線条部に直交する方向に曲げたときの強度を求めた。強度評価は４点曲げ試験を採用した。４点曲げ試験は、ＪＩＳ Ｒ１６０１：２００８ファインセラミックスの室温曲げ強さ試験方法に準拠した。この際、断面積は、構造体の幅及び厚さから計算した。

〔強度評価２〕
得られたセラミックス構造体に対して、実施例１と比較例２に対しては、強度評価１に対して直交する方向での強度も測定した。

表１に示す結果から明らかなとおり、線条体の幅及び間隔が実施例及び比較例で同じであるにもかかわらず、実施例の方が貫通孔の面積を小さくできることが判る。また、線条体の幅及び間隔が実施例及び比較例で同じであるにもかかわらず、実施例の方が質量を軽くできることも判る。しかも、実施例の方が、質量が軽いにもかかわらず、比較例よりも耐熱衝撃性及び強度に優れることも判る。
また、実施例１では強度評価１での強度に対し、強度評価２の強度は−２％という僅かな低下であったが、比較例２は−３５％も低下し、大きな異方性が観察された。したがって、実施例は強度異方性にも優れていることが判った。

本発明によれば、従来よりも強度が高いセラミックス構造体が得られる。また本発明によれば、従来よりも耐熱衝撃性が高いセラミックス構造体が得られる。

Claims (10)

1. 一方向に向けて延びるセラミックス製の複数の第１の線条部と、該第１の線条部と交差する方向に向けて延びるセラミックス製の複数の第２の線条部と、第１の線条部と第２の線条部とが交差することで画成される四辺形の対角線上を通るセラミックス製の第３の線条部とを有し、
   第１の線条部、第２の線条部及び第３の線条部によって画成される複数の三角形の貫通孔が形成されている、板状のセラミックス構造体。
2. 第３の線条部上に第２の線条部が配置され、第２の線条部上に第１の線条部が配置されている、請求項１に記載のセラミックス構造体。
3. 第１の線条部、第２の線条部及び第３の線条部は１つの交差部で交差しており、
   いずれの前記交差部においても、第３の線条部上に第２の線条部が配されており、
   いずれの前記交差部においても、第２の線条部上に第１の線条部が配されている、請求項２に記載のセラミックス構造体。
4. 第２の線条部は、その断面が、前記交差部以外の部位において、円形又は楕円形の形状を有しており、
   第１の線条部は、その断面が、前記交差部以外の部位において、円形又は楕円形の形状を有している、請求項３に記載のセラミックス構造体。
5. 第１の線条部上に第２の線条部が配置され、第２の線条部上に第３の線条部が配置されている、請求項１に記載のセラミックス構造体。
6. 第１の線条部、第２の線条部及び第３の線条部は１つの交差部で交差しており、
   いずれの前記交差部においても、第１の線条部上に第２の線条部が配されており、
   いずれの前記交差部においても、第２の線条部上に第３の線条部が配されている、請求項５に記載のセラミックス構造体。
7. 第２の線条部は、その断面が、前記交差部以外の部位において、円形又は楕円形の形状を有しており、
   第３の線条部は、その断面が、前記交差部以外の部位において、円形又は楕円形の形状を有している、請求項６に記載のセラミックス構造体。
8. 平面視での輪郭の少なくとも一部に直線辺部を有しており、
   第１の線条部、第２の線条部及び第３の線条部のうちのいずれか一つの線条部が前記直線辺部と平行に配置されている、請求項１ないし７のいずれか一項に記載のセラミックス構造体。
9. 第１の線条部又は第３の線条部が前記直線辺部と平行に配置されている、請求項８に記載のセラミックス構造体。
10. 第１の線条部、第２の線条部及び第３の線条部とから構成される繰り返し単位が２以上積層されている請求項１ないし９のいずれか一項に記載のセラミックス構造体。