JP7185099B2 - セラミック板の製造方法、セッターの製造方法、及びセッターの再生方法 - Google Patents

Description

本開示は、セラミック板の製造方法、セッターの製造方法、及びセッターの再生方法に関する。

自動車、電鉄、産業用機器、及び発電関係等の分野には、大電流を制御するパワーモジュールが用いられている。パワーモジュールに搭載される回路基板は、絶縁性のセラミック板を有する。セラミック板の製造方法としては、例えば特許文献１に記載されるような以下の製造方法が知られている。すなわち、セラミックの粉末を焼結助剤等と混合した後にシート状に押出成形する工程と、打抜加工してセラミックグリーンシートを形成する工程と、セラミックグリーンシートを焼成する工程とが行われることで、セラミック板が製造される。セラミックグリーンシートの焼成工程では、セッターの上に１０～２０枚程度のセラミックグリーンシートが積層された状態でセラミックグリーンシートの焼成が行われる。

特開平３－６０４６９号公報

セラミックグリーンシートの焼成工程で用いられたセッターは、資源の有効活用の観点から、使用後に再生して再利用することが好ましい。そこで、本開示では、セッターを再生することによって、セラミック板の生産効率を向上することが可能なセラミック板の製造方法を提供する。また、資源を有効活用することが可能なセッターの製造方法及びセッターの再生方法を提供する。

セラミックグリーンシートの焼成にセッターを繰り返し使用すると、焼成前のセッターの対向面が平滑であっても、セラミック板の表面に凹凸が発生する場合がある。本発明者らの検討によれば、セッターに付着していた、セラミックグリーンシート又はセラミック板の含有成分に起因する微小な異物が、焼成によって成長して粗大粒子となり、この粗大粒子の形状が転写されてセラミック板の表面に凹凸を生じさせることが分かった。

そこで、本開示の一側面に係るセラミック板の製造方法は、セッターと第１セラミックグリーンシートとが互いに接触するように積層して焼成しセラミック板を得る第１焼成工程と、第１セラミックグリーンシートとのセッターの接触面の少なくとも一部が露出した状態でセッターを加熱する加熱工程と、セッターと第２セラミックグリーンシートとが上記接触面の少なくとも一部において互いに接触するように積層して焼成しセラミック板を得る第２焼成工程と、を有する。

上述の製造方法では、第１セラミックグリーンシートと接触していた、セッターの接触面の少なくとも一部が露出した状態で当該セッターを加熱している。このようにセッターを加熱することで、第１セラミックグリーンシートに由来する微小な異物が低減され、第２焼成工程で得られるセラミック板に凹凸が生じることを抑制できる。このように、セッターを繰り返し使用してもセラミック板の歩留まりを維持できることから、セラミック板の生産効率を向上することができる。

加熱工程では、上記接触面に付着する、セッターの含有成分とは異なる成分を含む異物が分解する温度以上に加熱してもよい。これによって、接触面に付着する異物を十分に低減し、セラミック板の表面に発生する凹凸を十分に低減することができる。したがって、セラミック板の歩留まりを一層向上することができる。本開示における「セッターの含有成分」とは、セラミック板の製造方法に用いられる前から、元々セッターに含まれていた成分をいう。すなわち、未使用のセッターに含まれる成分（構成成分）である。例えば、窒化ホウ素焼結体で構成されるセッターの含有成分は、窒化ホウ素である。

第１焼成工程では、上記セッターを含む複数のセッターと、上記第１セラミックグリーンシートを含む複数の第１セラミックグリーンシートと、がそれぞれ接触するように積層して焼成してよい。このとき、加熱工程では、複数のセッターの、第１セラミックグリーンシートと接触していた接触面同士を互いに離した状態で複数のセッターを加熱してもよい。これによって、複数のセッターを一緒に加熱して再生することができる。したがって、セラミック板の生産効率を一層向上することができる。

第１セラミックグリーンシートは窒化ケイ素を含み、加熱工程では、不活性ガス雰囲気中でセッターを１４５０～２０００℃で加熱してもよい。これによって、異物に含まれる窒化ケイ素の分解が円滑に進行し、加熱工程の所要時間を短縮することができる。また、セッターの接触面における異物を十分に低減し、第２焼成工程で得られるセラミック板の表面に発生する凹凸を一層低減できる。

本開示の一側面に係るセッターの製造方法は、第１セッターとセラミックグリーンシートとが互いに接触するように積層して焼成し、セラミックグリーンシートとの接触面に第１セッターの含有成分とは異なる成分を含む異物が付着した第２セッターを得る焼成工程と、上記接触面の少なくとも一部が露出した状態で第２セッターを加熱して、上記接触面における異物を低減する加熱工程と、を有する。

上述の製造方法では、焼成工程においてセラミックグリーンシートとの接触面に異物が付着した第２セッターを加熱する加熱工程を有する。加熱工程では、接触面の少なくとも一部が露出した状態で第２セッターを加熱して、接触面における異物を低減している。異物を低減して得られるセッター（第３セッター）は、再びセラミックグリーンシートと接触するように積層して焼成することができる。このように上記セッターの製造方法では、異物が付着した第２セッターから、異物が低減されたセッター（第３セッター）を製造することによってセッターの廃棄量を低減し、資源を有効活用することができる。

加熱工程では、異物が分解する温度以上に加熱してもよい。これによって、接触面に付着していた異物を十分且つ円滑に低減することができる。したがって、効率よくセッターを製造することができる。

焼成工程では、上記第１セッターを含む複数の第１セッターと、上記セラミックグリーンシートを含む複数のセラミックグリーンシートとがそれぞれ接触するように積層して焼成し、上記第２セッターを含む複数の第２セッターを得てもよい。このとき、加熱工程では、複数の第２セッターの、セラミックグリーンシートと接触していた接触面同士を互いに離した状態で複数の第２セッターを加熱してもよい。これによって、複数の第２セッターを一緒に加熱して複数のセッターを同時に製造することができる。したがって、セッターの生産効率を向上することができる。

上記セラミックグリーンシートは窒化ケイ素を含み、加熱工程では、不活性ガス雰囲気中で第２セッターを１４５０～２０００℃で加熱してもよい。これによって、異物に含まれる窒化ケイ素の分解が円滑に進行し、加熱工程の所要時間を短縮することができる。また、異物が十分に低減されたセッターを得ることができる。

本開示の一側面に係るセッターの再生方法は、第１セッターとセラミックグリーンシートとが互いに接触するように積層して焼成し、セラミックグリーンシートとの接触面に第１セッターの含有成分とは異なる成分を含む異物が付着した第２セッターを得る焼成工程と、接触面の少なくとも一部が露出した状態で第２セッターを加熱して、接触面における異物を低減する加熱工程と、を有する。

上述の再生方法では、焼成工程においてセラミックグリーンシートとの接触面に異物が付着した第２セッターを加熱する加熱工程を有する。加熱工程では、接触面の少なくとも一部が露出した状態で第２セッターを加熱して、接触面における異物を低減している。異物を低減して得られるセッター（第３セッター）は、再びセラミックグリーンシートと接触するように積層して焼成することができる。このように上記セッターの再生方法では、異物が付着した第２セッターから、異物が低減されたセッター（第３セッター）を再生することによってセッターの廃棄量を低減し、資源を有効活用することができる。

本開示によれば、セッターを再生することによって、セラミック板の生産効率を向上することが可能なセラミック板の製造方法を提供することができる。また、資源を有効活用することが可能なセッターの製造方法及びセッターの再生方法を提供することができる。

積層体の焼成工程の一例を説明する図である。 窒化ホウ素焼結体で構成されるセッターの接触面に付着した異物（窒化ホウ素粒子）の例を示すＳＥＭ写真である。 加熱工程の一例を示す図である。 実施例１で用いたセッターの主面（焼成前）を示すＳＥＭ写真である。 図４よりも高い倍率で撮影された、図４の主面を示すＳＥＭ写真である。 実施例１の第１焼成工程後のセッターの接触面を示すＳＥＭ写真である。 図６よりも高い倍率で撮影された、図６の接触面を示すＳＥＭ写真である。 実施例１の加熱工程後のセッターの接触面を示すＳＥＭ写真である。 図８よりも高い倍率で撮影された、図８の接触面を示すＳＥＭ写真である。 比較例１の加熱工程後のセッターの接触面を示すＳＥＭ写真である。 図１１よりも高い倍率で撮影された、図１０の接触面を示すＳＥＭ写真である。 窒化ケイ素板の表面における凸部の例を示す写真である。

以下、場合により図面を参照して、本開示の実施形態を説明する。ただし、以下の実施形態は、本開示を説明するための例示であり、本開示を以下の内容に限定する趣旨ではない。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、説明に使用される上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。

本開示の一側面に係るセラミック板の製造方法は、セッターとセラミックグリーンシート（第１セラミックグリーンシート）とが互いに接触するように積層された積層体（第１積層体）を焼成してセラミック板を得る第１焼成工程と、第１積層体を、セッターとセラミック板とに分別し、セラミックグリーンシートと接触していたセッターの接触面の少なくとも一部が露出した状態でセッターを加熱する加熱工程と、セッターとセラミックグリーンシート（第２セラミックグリーンシート）とが上記接触面の少なくとも一部において互いに接触するように積層された積層体（第２積層体）を焼成しセラミック板を得る第２焼成工程と、を有する。

第１セラミックグリーンシート及び第２セラミックグリーンシートは、セッターに接触するように積層されるセラミックグリーンシートである。第１焼成工程及び第２焼成工程でセッターと接触するように積層される第１セラミックグリーンシート及び第２セラミックグリーンシートは、例えば以下の手順で製造する。まず、セラミック粉末、焼結助剤及びバインダを含む原料スラリーを形成する。セラミックとしては、特に制限されず、例えば、炭化物、酸化物及び窒化物等が挙げられる。具体的には、炭化ケイ素、アルミナ、窒化ケイ素、窒化アルミニウム及び窒化ホウ素等が挙げられる。バインダは有機成分を含むものが挙げられる。

原料スラリーをドクターブレード法、カレンダー法、又は押し出し法等によって離型フィルム上に所定の厚みで塗布する。その後、塗布された原料スラリーを乾燥させて離型フィルムから剥がすことによって、第１セラミックグリーンシート及び第２セラミックグリーンシートが得られる。第１セラミックグリーンシート及び第２セラミックグリーンシートは、例えば切断等によって所望の形状に加工してよい。第１セラミックグリーンシート及び第２セラミックグリーンシートの材質及び形状は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。

セッターは、例えば市販のセラミック焼結体を購入してもよいし、公知の方法で製造してもよい。セッターは、例えば、窒化ホウ素、炭化ケイ素、アルミナ、ジルコニア、グラファイト、及び窒化ケイ素からなる群より選ばれる少なくとも一種を含むものが挙げられる。これらのうち、窒化ホウ素製のセッターは、耐熱性と良好な切削性を兼ね備えるため、好適に用いられる。なお、焼成後のセッターとセラミック板との接着を抑制する観点から、セッターの材質は、セラミック板の材質とは異なるものであってよい。

セッターとして、窒化ホウ素焼結体を用いる場合、以下の手順で製造することができる。まず、原料として、六方晶窒化ホウ素粉末を用いて成形体を作製する。必要に応じて、成形前に六方晶窒化ホウ素粉末に焼結助剤を配合してもよい。焼結助剤としては、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等のアルカリ土類酸化物、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化イットリウム等の希土類酸化物、及び、スピネル等の複合酸化物が挙げられる。成形は、一軸加圧成形とＣＩＰ成形を行ってよい。一軸加圧成形は３～２０ＭＰａで行ってよい。ＣＩＰ成形は、５０～３００ＭＰａで行ってよい。

得られた成形体の焼成を行って窒化ホウ素焼結体を得る。焼成は、非酸化性雰囲気下、昇温速度を１５０℃／ｈｒ以下、最高温度を１８００～２２００℃、この温度範囲における保持時間を５時間以上の条件で行ってよい。非酸化性雰囲気としては、例えば窒素、アンモニア等の窒化性ガス雰囲気が挙げられる。窒化ホウ素焼結体の密度は１６００ｋｇ／ｍ^３以上であってよい。なお、窒化ホウ素焼結体の製造方法は上述の方法に限定されない。例えば、ホットプレス法によって製造してもよい。窒化ホウ素焼結体以外のセラミック焼結体は公知の方法で製造することができる。

このようにして得られたセッターと第１セラミックグリーンシートとが互いに接触するように積層して積層体を作製する。積層体を構成するセッター及びセラミックグリーンシートの枚数に特に制限はない。積層体は、例えば、一対のセッターの間に、第１セラミックグリーンシートを含む複数枚（例えば５０～１００枚）のセラミックグリーンシートを挟んでいてよい。また、１枚のセッターと第１セラミックグリーンシートを含む複数枚のセラミックグリーンシートとが交互に並んでいてもよい。このように、複数枚のセラミックグリーンシートを第１焼成工程で焼成することによって、複数のセラミック板を同時に製造することができる。

第１セラミックグリーンシートとともに積層されるセラミックグリーンシートの材質及び形状は、第１セラミックグリーンシートと同一であってもよいし、異なっていてもよい。セラミックグリーンシート（第１セラミックグリーンシート）の主面には、焼成の際に隣り合うセラミックグリーンシート同士が接着することを抑制するため、離型剤が塗布されていてもよい。また、セッターの第１セラミックグリーンシートの主面との対向面にも、離型剤が塗布されていてもよい。離型剤の含有成分としては、窒化ホウ素等のセラミック粉末、黒鉛粉末、及びバインダ等が挙げられる。

図１は、積層体の第１焼成工程の一例を説明する図である。積層体５０は、３枚のセッター１０と、複数のセラミックグリーンシート３０を含む。複数のセラミックグリーンシート３０は、３枚のセッター１０に隣接する４枚の第１セラミックグリーンシート３０ａを含む。３枚のセッター１０のうち、一対のセッター１０Ａ，１０Ｂは、積層体５０の最下部と最上部に積層されている。したがって、セッター１０Ａ、１０Ｂでは、一方の主面が第１セラミックグリーンシート３０ａと接触している。残りのセッター１０Ｃは、積層体５０の中央部に積層されている。したがって、セッター１０Ｃは、両方の主面が第１セラミックグリーンシート３０ａと接触している。このように、第１セラミックグリーンシート３０ａとセッター１０とが接触するセッター１０の接触面は、一方又は両方の主面に含まれる。

図１に示すように、積層体５０を、脱脂炉２０に収容し、例えば３００℃～７００℃に加熱する。これによって、セラミックグリーンシート３０に含まれるバインダが除去される。続いて、脱脂された積層体５０を焼成炉２５に収容して、１６００℃～２０００℃に加熱する。これによって、セラミックグリーンシートが焼成され、セラミック板が得られる。なお、脱脂で用いる脱脂炉２０と焼成で用いる焼成炉２５は同一炉であってもよいし、異なる炉であってもよい。また、加熱の温度、時間及び雰囲気は、セラミックグリーンシートの組成に応じて適宜調整してよい。

加熱工程では、第１焼成工程で焼成した積層体（第１積層体）を、セラミック板とセッターに分別する。得られたセラミック板は必要に応じて加工を行って、例えば回路基板にしてもよい。分別したセッターの第１セラミックグリーンシート３０ａ（セラミック板）と接触していた接触面には、セッターの含有成分とは異なる成分を含む粒状の異物が付着している。異物に含まれる成分としては、例えば、セラミックグリーンシート又はセラミック板の含有成分、及び、これらの含有成分とセッターの含有成分との反応生成物が挙げられる。異物の粒径は、セッターを構成する粒子よりも大きくてよい。すなわち、異物は粗粒であってもよい。

図２は、窒化ホウ素焼結体で構成されるセッターの接触面に付着した異物（窒化ホウ素粒子）の例を示すＳＥＭ写真である。異物の組成は、ＥＤＳ分析によって測定することができる。セッターが窒化ホウ素焼結体で構成され、異物が窒化ケイ素粒子である場合、両者の色が近似しているため、肉眼では異物を見つけることが難しい。このような場合、図２に示すとおりＳＥＭ観察を高倍率（例えば５００倍以上）で行うことによって異物の有無を判断することができる。

このような異物が接触面に付着しているセッターを、接触面が露出した状態で加熱する。これによって接触面に付着している異物を揮発又は分解して低減することができる。加熱は、不活性ガス雰囲気中で行ってよい。不活性ガスとしては、例えば、窒素ガス、及びアルゴンガスが挙げられる。加熱工程における加熱温度は、第１焼成工程における焼成温度よりも高くてよく、異物が分解する温度以上であってよい。

具体的な加熱温度は、例えば、１４５０℃以上であってよく、１６００℃以上であってよく、１７００℃以上であってもよい。加熱温度を高くすることによって、異物の分解を促進し、異物が十分に低減された主面（接触面）を有するセッターを得ることができる。このような加熱温度であれば、セラミック板として窒化ケイ素板を製造する場合に、セッターの接触面に異物として付着する窒化ケイ素粒子を十分に低減することできる。加熱温度は、例えば、２０００℃以下であってよく、１９５０℃以下であってよく、１９００℃以下であってもよい。これによって過剰な加熱を抑制してセッターのダメージを低減するとともに、エネルギー効率を向上することができる。上記加熱温度における加熱時間は、例えば０．５～１０時間であってよく、１～５時間であってもよい。

図３は、加熱工程の一例を説明する図である。加熱炉２８中には、底板１３の上に、複数のセッター１１が積み上げられている。上下方向に隣り合うセッター１１の間にはスペーサ１２が配置されている。これによって、隣り合うセッター１１の接触面同士は所定の間隔で離れるようにして配置される。その結果、セッター１１の主面に含まれる接触面の一部又は全部は、露出した状態で加熱炉２８中において加熱される。加熱炉２８は、図１の焼成炉２５と同一のものを用いてもよく、異なるものを用いてもよい。加熱炉２８において複数のセッター１１を同時に加熱することによって、複数のセッター１１を同時に再生することができる。

図３のように複数のセッター１１を同時に加熱することは必須ではなく、セッター１１を１枚ずつ加熱してもよい。また、スペーサ１２を用いることは必須ではなく、各セッター１１の接触面が露出した状態で加熱できればよい。例えば、セッター１１を支持する支持部を有する枠体を用いて、複数のセッターを接触面同士が互いに離れるように水平方向又は鉛直方向に沿って並べた状態で加熱してもよい。

第２焼成工程では、加熱工程で異物が低減されたセッターの接触面の少なくとも一部に第２セラミックグリーンシートが接触するように、セッターと第２セラミックグリーンシートとを積層して積層体（第２積層体）を作製する。この第２積層体を、脱脂炉及び焼成炉で加熱してセラミック板を得る。脱脂炉及び焼成炉は、第１焼成工程で用いたものと同じであってよく、異なっていてもよい。第２積層体は、第１焼成工程で作製した第１積層体５０と同じ積層構造を有していてもよいし、異なる積層構造を有していてもよい。第２焼成工程では、第１焼成工程と同様に脱脂及び焼成を順次行ってセラミック板を得ることができる。

第２積層体において、セッターは、異物が低減された接触面において第２セラミックグリーンシートと接触する。このため、第２セラミックグリーンシートとセッターの接触面における異物が低減されている。したがって、第２焼成工程で得られるセラミック板に凹凸が生じることを抑制できる。このように、第１焼成工程で使用済みのセッターを再利用しても、セラミック板の歩留まりを維持することができる。したがって、セラミック板の生産効率を向上することができる。

第２焼成工程の後、加熱工程及び第２焼成工程を繰り返し行ってよい。繰り返し回数は１回でも複数回でもよい。セッターは、積層体として一度焼成される毎に、第２セラミックグリーンシートとの接触面を露出させた状態で加熱してもよいし、積層体の作製、積層体の焼成及びセラミック板とセッターの分別を複数回繰り返した後に加熱工程を行ってもよい。加熱工程の頻度は、接触面における異物の有無又は異物の量に応じて調整してよい。いずれにしても、セッターを繰り返して再生し使用することで資源の有効活用を図るとともに、セラミック板の製造コストを低減することができる。

上述の製造方法の第１焼成工程と第２焼成工程で得られるセラミック板は、同等の表面品質を有する。このため、同様の用途に用いることができる。セラミック板は、例えば、一方又は両方の主面に金属層で構成される電気回路を形成して回路基板としてよい。

一実施形態に係るセッターの製造方法（再生方法）は、第１セッターとセラミックグリーンシートとが互いに接触するように積層された積層体を焼成し、セラミックグリーンシートとの接触面に第１セッターの含有成分とは異なる成分を含む異物が付着した第２セッターを得る焼成工程（第１焼成工程）と、上記積層体を第２セッターとセラミック板とに分別し、上記接触面の少なくとも一部が露出した状態で第２セッターを加熱して、上記接触面における異物を低減する加熱工程と、を有する。

焼成工程は、上述の第１焼成工程と同様にして行うことができる。すなわち、第１セッターは、市販のセラミック焼結体を購入してもよいし、公知の方法で製造してもよい。セッターは、例えば、窒化ホウ素、炭化ケイ素、アルミナ、ジルコニア、グラファイト、及び窒化ケイ素からなる群より選ばれる少なくとも一種で構成されるものが挙げられる。第１セッターとして窒化ホウ素焼結体を用いる場合の製造手順は、上述したとおりであってよい。焼成工程は、図１に示すような積層体を焼成炉２５に収容して加熱してよい。本実施形態では、焼成工程（第１焼成工程）で焼成される前のセッターを「第１セッター」、焼成工程で焼成されて接触面に異物が付着したセッターを「第２セッター」と称している。

加熱工程では、焼成工程で得られた積層体を、セラミック板と第２セッターに分別し、第２セッターのセラミックグリーンシート（セラミック板）との接触面の少なくとも一部が露出した状態で第２セッターを加熱する。これによって、接触面に付着していた異物が揮発又は分解し、異物を低減することができる。このように加熱工程によって異物が低減されたセッターを「第３セッター」と称する場合もある。

加熱工程における加熱条件は、上述のセラミック板の製造方法の実施形態における加熱工程と同じであってよい。加熱工程によって得られるセッター（第３セッター）の表面に付着する異物は十分に低減されている。このセッター（第３セッター）は、例えば、第１セッターと同等の表面品質を有していてよい。このように加熱工程を経て得られるセッター（第３セッター）を、第１セッターに代えて焼成工程（第２焼成工程）で用いてもよい。これによって、セラミック板とともに、接触面に異物が付着した第２セッターが再び得られる。この後、再び加熱工程を行ってよい。

このように、本実施形態のセッターの製造方法（再生方法）によれば、使用済みの第２セッターを第３セッターとして再生し、第２セッターの廃棄量を低減することができる。これによって、資源の有効利用を図ることができる。第２焼成工程と加熱工程は、複数回繰り返して行ってよい。この場合、第２セッターから第３セッターの再生と、第３セッター用いたセラミック板の生産（第２セッターの生成）と、が繰り返し行われることとなる。したがって、資源の有効利用を一層図ることができる。

なお、本実施形態のセッターの製造方法は、焼成工程で使用された使用済みの第２セッターを加熱し、表面における異物が低減されたセッター（第３セッター）を新しく作り出している点で、セッターの製造方法に該当する。別の観点からすると、使用済みのセッターの表面処理を行って、使用済みのセッターを再生していることから、セッターの表面処理方法、又は、セッターの再生方法ということもできる。

以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、セラミック板、セラミックグリーンシート及びセッターは、直方体形状以外の形状を有していてもよい。これらは角部において面取りが施されていてもよい。また、セッターは、積層体の下方にのみ配置されてもよい。

［セラミック板の製造及びセッターの再生］
（実施例１）
＜第１焼成工程＞
窒化ケイ素粉末と焼結助剤（酸化マグネシウム粉末、酸化イットリウム粉末及び二酸化ケイ素粉末）を含む原料粉末を一軸加圧成形して成形体（シート材）を作製した。このシート材を、切断装置を用いて打ち抜いて、直方体形状を有する６８枚のセラミックグリーンシートを形成した。これとは別に、直方体形状を有する窒化ホウ素製のセッター（デンカ株式会社製、商品名：ＮＢ－１０００）を３枚準備した。図４は、セッターの主面（焼成前）のＳＥＭ写真（１００倍）である。図５は、図４よりも高い倍率で撮影したセッターの主面（焼成前）のＳＥＭ写真（５００倍）である。図４及び図５に示すように、焼成前のセッター（第１セッター）の主面には異物は検出されなかった。以下では、この主面とセラミックグリーンシートとが接触するようにして積層体を作製した。

６８枚のセラミックグリーンシートを一対のセッターで上下に挟むとともに、中央部にセッターを配置して、３枚のセッター（３枚の第１セッター）と６８枚のセラミックグリーンシートが積層された積層体を得た。この積層体では、下側のセッターと中央部のセッターとの間、及び中央部のセッターと上側のセッターとの間のそれぞれに、３４枚のセラミックグリーンシートが積み重ねられていた。積層体を作製するにあたり、セラミックグリーンシートとのセッターの接触面、及び、各セラミックグリーンシートの一方の主面には、離型用のスラリーを塗布した。脱脂炉及び焼成炉を用い、作製した積層体の脱脂及び焼成を行った。脱脂温度は５００℃、脱脂時間は３０時間とした。また、焼成温度は１８００℃、焼成時間は３０時間とした。焼成後、焼成炉から積層体を取り出し、積層体からセラミック板を取り除いて一対のセッターを回収した。

セラミックグリーンシートとのセッターの接触面（セラミックグリーンシートと対向していた主面）を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。図６は、積層体から回収されたセッターの接触面のＳＥＭ写真（１００倍）である。図７は、図６よりも高い倍率で撮影したセッターの接触面のＳＥＭ写真（５００倍）である。目視では、異物の存在が確認できなかったものの、図７に示すようにＳＥＭを用いて接触面を高倍率（約５００倍）で観察すると、異物４０が付着していることが確認された。この異物のＥＤＳ分析を行ったところ、ＳｉとＮが検出された。このことから、セッターの接触面には、セラミックグリーンシート（セラミック板）の含有成分である窒化ケイ素粒子が異物として存在していたことが確認された。

＜加熱工程＞
接触面に異物が付着していることが確認された３枚のセッター（３枚の第２セッター）を、図３に示すように、スペーサを介して積み重ねて、焼成炉内に配置した。接触面のうち異物が付着した部分は、スペーサと接触せずに焼成炉内の空間に露出するようにした。焼成炉を用いて、窒素ガス雰囲気中において３枚のセッターを１８５０℃で２時間加熱した。

図８は、加熱工程で加熱した後のセッターの接触面のＳＥＭ写真（１００倍）である。図９は、図８よりも高い倍率で撮影したセッターの接触面のＳＥＭ写真（５００倍）である。図９は図７と同じ倍率で拡大されたセッターの接触面を示している。図９に示すとおり、加熱工程によって、接触面に付着していた異物が十分に低減されていた。

（比較例１）
実施例１と同様にして焼成工程を行い、接触面に異物が付着する３枚のセッター（３枚の第２セッター）を得た。３枚のセッターの接触面同士が接触するように積み重ねて焼成炉で加熱したこと以外は、実施例１と同様にして加熱工程を行った。すなわち、３枚のセッターの接触面が焼成炉内の空間に露出しないようにして３枚のセッターを焼成した。

図１０は、加熱工程で加熱した後のセッターの接触面のＳＥＭ写真（１００倍）である。図１１は、図１０よりも高い倍率で撮影したセッターの接触面のＳＥＭ写真（５００倍）である。図１０及び図１１に示すとおり、セッターの接触面には、加熱工程で粒成長して粗大化した異物４２が存在していた。

［セッターの再利用及びセラミック板の評価］
（実施例１及び比較例１）
＜第２焼成工程＞
実施例１及び比較例１の上記加熱工程で得られたセッター（第３セッター）をそれぞれ用いて、第２焼成工程を行った。第２焼成工程の積層体の作製手順及び焼成条件は、上記第１焼成工程と同様にした。第２焼成工程で得られた各セラミック板（窒化ケイ素板）の表面における凹凸の有無を評価した。図１２は、第２焼成工程で得られた窒化ケイ素板の表面における凸部の例を示す写真である。図１２では、窒化ケイ素板の主面の中央部に形成された凸部６０が示されている。

実施例１及び比較例１の第２焼成工程で得られた各窒化ケイ素板の品質評価を行った。具体的には、窒化ケイ素板の主面を、株式会社キーエンス製のワンショット３Ｄ形状測定機（型式：ＶＲ－３０００）で観察し、表面の凹凸のサイズを調べた。高さ１１μｍ以上の凸部、又は深さ１１μｍ以上の凹部がある場合を不良品と判定した。その結果、比較例１に対して実施例１では、不良品の比率を１／３以下に低減することができた。

本開示によれば、セッターを再生することによって、セラミック板の生産効率を向上することが可能なセラミック板の製造方法を提供することができる。また、資源を有効活用することが可能なセッターの製造方法を提供することができる。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１１…セッター，１２…スペーサ，１３…底板，２０…脱脂炉，２５…焼成炉，２８…加熱炉，３０…セラミックグリーンシート、３０ａ…第１セラミックグリーンシート、４０，４２…異物，５０…積層体，６０…凸部。

Claims (9)

1. セッターと窒化ケイ素を含む第１セラミックグリーンシートとが互いに接触するように積層して焼成しセラミック板を得る第１焼成工程と、
   不活性ガス雰囲気中、前記第１セラミックグリーンシートとの前記セッターの接触面の少なくとも一部が露出した状態で、前記接触面に前記セッターの含有成分とは異なる成分であり、ケイ素と窒素を含む粒状の異物が付着した前記セッターを加熱する加熱工程と、
   前記セッターと第２セラミックグリーンシートとが前記接触面の少なくとも一部において互いに接触するように積層して焼成しセラミック板を得る第２焼成工程と、を有し、
   前記加熱工程では、前記セッターを１６００～２０００℃に加熱して、前記接触面における前記異物を低減する、セラミック板の製造方法。
2. 前記加熱工程では、前記異物が分解する温度以上に前記セッターを加熱する、請求項１に記載のセラミック板の製造方法。
3. 前記加熱工程における前記セッターの加熱温度は、前記第１焼成工程における焼成温度よりも高い、請求項１又は２に記載のセラミック板の製造方法。
4. 前記第１焼成工程では、複数のセッターと複数の第１セラミックグリーンシートとがそれぞれ接触するように積層して焼成し、
   前記加熱工程では、前記複数のセッターの、前記第１セラミックグリーンシートと接触していた接触面同士を互いに離した状態で前記複数のセッターを加熱する、請求項１～３のいずれか一項に記載のセラミック板の製造方法。
5. 第１セッターと窒化ケイ素を含むセラミックグリーンシートとが互いに接触するように積層して焼成し、前記セラミックグリーンシートとの接触面に前記第１セッターの含有成分とは異なる成分であり、ケイ素と窒素を含む粒状の異物が付着した第２セッターを得る焼成工程と、
   不活性ガス雰囲気中、前記接触面の少なくとも一部が露出した状態で前記第２セッターを加熱する加熱工程と、を有し、
   前記加熱工程では、前記第２セッターを１６００～２０００℃に加熱して、前記接触面における前記異物を低減する、セッターの製造方法。
6. 前記加熱工程では、前記異物が分解する温度以上に加熱する、請求項５に記載のセッターの製造方法。
7. 前記加熱工程における前記第２セッターの加熱温度は、前記焼成工程における焼成温度よりも高い、請求項５又は６に記載のセッターの製造方法。
8. 前記焼成工程では、複数の第１セッターと、複数のセラミックグリーンシートとがそれぞれ接触するように積層して焼成し複数の第２セッターを得て、
   前記加熱工程では、前記複数の第２セッターの、前記セラミックグリーンシートと接触していた接触面同士を互いに離した状態で前記複数の第２セッターを加熱する、請求項５～７のいずれか一項に記載のセッターの製造方法。
9. 第１セッターと窒化ケイ素を含むセラミックグリーンシートとが互いに接触するように積層して焼成し、前記セラミックグリーンシートとの接触面に前記第１セッターの含有成分とは異なる成分であり、ケイ素と窒素を含む粒状の異物が付着した第２セッターを得る焼成工程と、
   不活性ガス雰囲気中、前記接触面の少なくとも一部が露出した状態で前記第２セッターを加熱する加熱工程と、を有し、
   前記加熱工程では、前記第２セッターを１６００～２０００℃に加熱して、前記接触面における前記異物を低減する、セッターの再生方法。

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