金属蒸発発熱体及び金属の蒸発方法
溶融金属に対する濡れ性を改善し、長寿命化を達成することができる金属蒸発ボート及びそれを用いた金属の蒸発方法を提供する。
二硼化チタン（ＴｉＢ２）及び／又は二硼化ジルコニウム（ＺｒＢ２ ）と窒化硼素（ＢＮ）を含有してなるセラミックス焼結体の上面に、通電方向と平行でない方向に、溝の１又は２以上を有してなることを特徴とする金属蒸発発熱体。この場合において、通電方向と平行でない方向が、通電方向に対して２０〜１６０度であること、セラミックス焼結体がキャビティを有し、その底面に溝を形成させてなること、セラミックス焼結体の上面及び／又はキャビティ上面に複数の溝によって所望の模様が描かれていることが好ましい。また、この金属蒸発発熱体を用い、その溝の一部分又は全部と金属とを接触させた状態で、真空中、加熱することを特徴とする金属の蒸発方法。
二硼化チタン（ＴｉＢ２）及び／又は二硼化ジルコニウム（ＺｒＢ２ ）と窒化硼素（ＢＮ）を含有してなるセラミックス焼結体の上面に、通電方向と平行でない方向に、溝の１又は２以上を有してなることを特徴とする金属蒸発発熱体。この場合において、通電方向と平行でない方向が、通電方向に対して２０〜１６０度であること、セラミックス焼結体がキャビティを有し、その底面に溝を形成させてなること、セラミックス焼結体の上面及び／又はキャビティ上面に複数の溝によって所望の模様が描かれていることが好ましい。また、この金属蒸発発熱体を用い、その溝の一部分又は全部と金属とを接触させた状態で、真空中、加熱することを特徴とする金属の蒸発方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属蒸着発熱体及び金属の蒸発方法に関する。
【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、例えば窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、及び二硼化チタン（ＴｉＢ２）を主成分とする導電性セラミックス焼結体の上面にキャビティを形成させたものが知られている（特公昭５３−２０２５６号公報）。その市販品の一例として電気化学工業社製商品名「ＢＮコンポジットＥＣ」がある。
【０００３】
ボートの使用方法は、ボートの両端をクランプで電極につなぎ電圧を印加して発熱させ、キャビティに入れられたＡｌ線材等の金属を溶融・蒸発させて蒸着膜を得、冷却される。このような操作は、繰り返し行われ、その間に冷熱サイクルと溶融金属による浸食を受けて寿命となる。
【０００４】
ボート寿命は、ボートに対する溶融金属の濡れ性に大きく関係しており、濡れ性が悪いと、溶融金属は局在化しボート本来の蒸着効率が得られないばかりか、ボートに対する溶融金属の腐食の進行速度を速め、ボート寿命が短くなる。そこで、ボートの濡れ性を確保するため、レーザー照射をする（特開２０００−９３７８８号公報）などの種々の工夫が行われているが、十分なる長寿命化は達成できていない。また、レーザー照射には多大な装置・設備が必要となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、溶融金属に対する濡れ性を改善し、長寿命化を達成することができる金属蒸発発熱体（ボート）及びそれを用いた金属の蒸発方法を提供することである。
（１）二硼化チタン（ＴｉＢ２）及び／又は二硼化ジルコニウム（ＺｒＢ２）と、
窒化硼素（ＢＮ）と、を含有してなるセラミックス焼結体の上面に、通電方向と平行でない方向に、１又は２以上の溝を有し、かつ溝の幅が０．１〜１．５ｍｍ、深さ０．０３〜１ｍｍ、長さ１ｍｍ以上であることを特徴とする金属蒸発発熱体。
（２）溝を２ｍｍ以下の間隔で２以上を有してなることを特徴とする上記（１）に記載の金属蒸発発熱体。
（３）溝の数が１０以上であることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の金属蒸発発熱体。
（４）通電方向と平行でない方向が、通電方向に対して２０〜１６０度であることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の金属蒸発発熱体。
（５）交差点が少なくとも一カ所あるように溝同士を交差させてなることを特徴とする上記（４）に記載の金属蒸発発熱体。
（６）セラミックス焼結体がキャビティを有するものであり、キャビティ底面及び／又はセラミックス焼結体の上面に、溝を有してなることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の金属蒸発発熱体。
（７）キャビティ底面及び／又はセラミックス焼結体の上面に、複数の溝によって模様が描かれていることを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれかに記載の金属蒸発発熱体。
（８）模様の占有面積率が、キャビティを有するものについてはキャビティ底面積に対して、キャビティを有しないものについてはセラミックス焼結体の上面面積に対して、それぞれ３０％以上であることを特徴とする上記（７）に記載の金属蒸発発熱体。
（９）模様の占有面積率が、５０％以上であることを特徴とする上記（８）記載の金属蒸発発熱体。
（１０）模様の占有面積率が、８０％以上であることを特徴とする上記（８）記載の金属蒸発発熱体。
（１１）一つの溝において、又は異なる溝の溝同士間において、溝の深さに有意差を設けてなることを特徴とする上記（１）〜（１０）のいずれかに記載の金属蒸発発熱体。
（１２）溝の深さの有意差が１０％以上であることを特徴とする上記（１１）に記載の金属蒸発発熱体。
（１３）複数の溝のうち、最深部を有する溝を、セラミックス焼結体の長手方向に対して中心部又はその近傍に設けることを特徴とする上記（１１）又は（１２）に記載の金属蒸発発熱体。
（１４）複数の溝のうち、最浅部を有する溝を、セラミックス焼結体の長手方向に対して一端又は両端に設けることを特徴とする上記（１１）〜（１３）のいずれかに記載の金属蒸発発熱体。
（１５）（溝の最深部の深さ−溝の最浅部の深さ）が、０．００５ｍｍ以上であることを特徴とする上記（１１）〜（１４）のいずれかに記載の金属蒸発発熱体。
（１６）上記（１）〜（１０）のいずれかに記載の金属蒸発発熱体を用い、その溝の一部分又は全部に金属を接触させた状態で、真空中、加熱することを特徴とする金属の蒸発方法。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明のボートの一例を示す斜視図。
【図２】本発明のボートの一例を示す斜視図。
【図３】本発明のボートの一例を示す斜視図。
【図４】本発明のボートの一例を示す斜視図。
【図５】本発明のボートの一例を示す斜視図。
【図６】本発明のボートの一例を示す斜視図。
【図７】本発明のボートの一例を示す斜視図。
【図８】本発明のボートの一例を示す斜視図。
【図９】本発明のボートの一例を示す斜視図。
【図１０】本発明のボートの一例を示す斜視図。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明で用いるセラミックス焼結体の組成は、二硼化チタン及び／又は二硼化ジルコニウムの導電物質と、窒化硼素の絶縁物質と、を少なくとも必須成分として含有するものである。窒化チタン、炭化珪素、炭化クロム等の導電物質や、窒化アルミニウム、窒化珪素、アルミナ、シリカ、酸化チタン等の絶縁物質は適宜含有させることができる。中でも、二硼化チタン及び／又は二硼化ジルコニウムと、窒化硼素と、を主成分とするか、又は二硼化チタン及び／又は二硼化ジルコニウムと、窒化硼素と、窒化アルミニウムと、を主成分とするものであることが好ましい。特に好ましくは、二硼化チタン及び／又は二硼化ジルコニウム３０〜６０％（以下、特に断りのない限り、％は質量％を表す。）と、窒化硼素７０〜４０％と、を含むか、又は二硼化チタン及び／又は二硼化ジルコニウム３５〜５５％と、窒化硼素２５〜４０％と、窒化アルミニウム５〜４０％とを含むものが好適である。このような組成であると、セラミックス焼結体の加工が極めて容易となる。
【０００８】
また、セラミックス焼結体の相対密度は好ましくは９０％以上、特に９３％以上であることが好適である。相対密度が９０％未満であると、溶融金属がセラミックス焼結体の気孔に浸食し、浸食が促進される。９０％以上の相対密度の実現は、上記組成に１０％を超えない範囲で後述の焼結助剤を添加すれば容易となる。なお、セラミックス焼結体の相対密度は、焼結体を所定の寸法の直方体に加工し、その外寸及び質量より求めた実測密度を理論密度で除することにより求められる。
【０００９】
本発明で用いるセラミックス焼結体は、二硼化チタン及び／又は二硼化ジルコニウムの導電物質と、窒化硼素の絶縁物質とを含む混合原料粉末を成形後焼結することによって製造することができる。
【００１０】
原料の二硼化チタン粉末としては、金属チタンとの直接反応やチタニア等の酸化物の還元反応を利用した方法等いずれの製造法によって得られたものでよい。平均粒子径は５〜２５μｍであることが好ましい。
【００１１】
窒化硼素粉末としては、六方晶窒化硼素又はアモルファス窒化硼素、又はこれらの混合物であることが好ましい。これは、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。更には、窒化硼素粉末を窒素雰囲気中で高温加熱し、結晶性を高めたものであってもよい。窒化硼素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。
【００１２】
窒化アルニミウム粉末は、直接窒化法、アルミナ還元法などで製造されたものでよく、平均粒子径は１０μｍ以下、特に７μｍ以下であることが好ましい。
【００１３】
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なる群から選ばれる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。
【００１４】
上記成分を含む混合原料粉末は、好ましくは造粒されてから、成形し焼結される。成形・焼結条件の一例をあげると、０．５〜２００ＭＰａの一軸加圧又は冷間等方圧加圧した後、１８００〜２２００℃の温度における常圧焼結又は１ＭＰａ以下の低圧焼結である。更に好ましい条件の例としては、１８００〜２２００℃、１〜１００ＭＰａのホットプレス又は熱間等方圧プレスである。
【００１５】
焼結は、黒鉛製容器、窒化硼素製容器、又は窒化硼素で内張した容器などに収納して行うことが望ましい。ホットプレス法では、黒鉛又は窒化硼素製スリーブ、窒化硼素で内張したスリーブなどを用いて焼結することが好ましい。
【００１６】
セラミックス焼結体からボートを製造するには、例えば機械加工等によって適宜形状に加工することによって行うことができる。また、本発明のボートは、セラミックス焼結体の上面のほぼ中央部にキャビティを設けることもできる。ボート形状の一例を示せば、全体寸法が縦１００〜２００ｍｍ、幅（横）２５〜３５ｍｍ、厚み８〜１２ｍｍの板状体である。キャビティが設けられる場合、キャビティの例は、縦９０〜１２０ｍｍ、幅（横）２０〜３２ｍｍ、深さ０．５〜２ｍｍの直方形状である。
【００１７】
本発明のボートは、セラミックス焼結体の上面に、また、キャビティを有するものにあってはキャビティ底面及び／又はセラミックス焼結体の上面に、通電方向（すなわち電極と電極を結ぶ方向）と平行でない方向、すなわち、図１に示されるように、セラミックス焼結体の長手方向である通電方向に対して、所定の角度αをもって、１又は２以上の溝を有するものである。これによって、通電方向と平行方向の濡れ拡がり性を更に抑制し、通電方向と直交方向への濡れ拡がり性が助長され、濡れ性が一段と向上する。
【００１８】
通電方向と平行でない方向の好適な角度αは、図１〜図１０にも示されるように、通電方向に対して好ましくは２０〜１６０度、特に好ましくは６０〜１２０度である。溝は、好ましくは、幅が０．１〜１．５ｍｍ、深さが０．０３〜１ｍｍ、長さが１ｍｍ以上であり、特には、幅が０．３〜１ｍｍ、深さが０．０５〜０．２ｍｍ、長さが１０ｍｍ以上の断面が矩形である線状形状が好ましい。溝の数は、１つであっても溶融金属に対する濡れ性を改善することができるが、好ましくは２以上、特に１０以上、更には３０以上である。２以上の溝を有するものにあっては、溝の間隔は好ましくは２ｍｍ以下、特には０．５〜１．５ｍｍであることが好ましい。
【００１９】
これらの中にあっても、溝同士を交差させ、その交差点を少なくとも一カ所、好ましくは溝の数と同数以上の交差点を形成させるか、又はセラミックス焼結体の上面及び／又はキャビティ底面に、例えば円形、楕円形、菱形、矩形、月形、格子、放射状等の各種模様（平面模様）を、溝によって描くことが好ましい。模様の占有面積率としては、キャビティを有するものについてはキャビティ底面積に対して、キャビティを有しないものについてはセラミックス焼結体の上面面積に対して、それぞれ好ましくは３０％以上、特に５０％以上、更には８０％以上であることが好適である。なお、ここで、模様の占有面積率とは、模様を形成する最も外側に位置する溝同士を結ぶことによって形成された面積をセラミックス焼結体の上面面積又はキャビティの底面積で除した値の百分率として定義される。模様の占有面積率に代わりに、溝の占有面積率で表わすと、セラミックス焼結体の上面面積又はキャビティの底面積あたりの溝の占有面積率は、好ましくは１０％以上、特に３０％以上、更には５０％以上であることが好適である。
【００２０】
更に、本発明においてセラミックス焼結体に設けられる溝は、一つの溝において、又は異なる溝の溝同士間において、溝の深さに有意差をつけることが好ましい。これによって溶融金属の濡れ性を更に助長させることができる。本発明で、溝の深さの有意差（％）は、下記の式で表示される。なお、下記の式における、溝の最深部の深さを測定するのに用いる溝と、溝の最浅部の深さを測定するのに用いる溝は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
（溝の最深部の深さ−溝の最浅部の深さ）×１００／（溝の最深部の深さ）
【００２１】
本発明において、上式による溝の有意差は、好ましくは１０％以上、より好ましくは２０％以上、特には３０％以上が好適である。また、上式に関係なく、又は上式に関係させて、溝の深さは、（溝の最深部の深さ−溝の最浅部の深さ）が、好ましくは０．００５ｍｍ以上、特に好ましくは０．１ｍｍ以上であるのが好適である。
【００２２】
本発明において、溝の深さに有位差を設ける方法には、（イ）複数の溝のうち、その少なくとも一つの溝において、溝の深さに有意差を設ける、（ロ）２以上の溝間において、溝の深さに有位差を設ける、又は（ハ）両者の組合せによって行われる。
【００２３】
上記（イ）の方法の場合、一つの溝の最深部は、溝の長手方向における、好ましくは長さ１０〜８０％の中央部分、特に好ましくは長さ４０〜６０％の中央部分に設け、最浅部は長手方向の残りの端部部分に設けるのが好適である。
【００２４】
上記（ロ）の方法の場合には、「溝の最深部」を求めた溝と、「溝の最浅部」を求めた溝とは、同じであってもよいし、異なってもよい。さらには、深さの異なる均一な深さを有する複数の溝であってもよいし、複数の溝の少なくとも一つの溝が、（イ）のように不均一深さの溝であってもよい。また、上記（ハ）の場合は、均一深さを有する溝と不均一深さを有する溝とが組み合わされた態様である。
【００２５】
また、上記（ロ）又は（ハ）の場合において、深さが大きい溝（最深部を有する溝を含む）と、深さが小さい溝（最浅部を有する溝を含む）とは、例えば、交互に設ける、二つ以上置きに設ける、ランダムに設けるなど、全く自由である。しかし、深差が大きい溝（最深部を有する溝を含む）は、セラミックス焼結体の長手方向における中心部又はその近傍に設けることが好ましい。ここで、セラミックス焼結体の長手方向における中心部又はその近傍とは、セラミックス焼結体の全長の好ましくは２０〜８０％の中央領域、より好ましくは３０〜７０％の中央領域、特には４０〜６０％の中央領域であることが好適である。そして、これらの中央領域以外の端部領域には、深い溝（最深部を有する溝を含む）よりも深さの浅い溝を設けることが好ましい。特に、セラミックス焼結体の長手方向における一端又は両端領域では、最も端になる溝が最浅部であることが好ましい。
【００２６】
本発明では、なかでも、幅０．１〜１．５ｍｍ、長さ１ｍｍ以上、深さ０．０３〜１．０ｍｍである複数の溝からなり、溝の深さの有位差が、１０％以上であり、かつ、（溝の最深部の深さ−溝の最浅部の深さ）が０．００５ｍｍ以上であることが特に好ましい。
【００２７】
本発明のセラミックス焼結体における溝の加工は、例えば機械加工、サンドブラスト、ウォータージェット等の方法によって行うことができる。
【００２８】
本発明のボートは、溝の形成によって通電方向と平行方向の溶融金属の濡れ性が抑制される。これによって、従来の溝のないボートに比べて電極への溶融金属の到達を著しく低減することができ、金属蒸発の安定化と高効率化が可能となる。
【００２９】
従来のボートは、アルミニウムなどの溶融金属が側面から零れ落ちることを防止するためにキャビティが形成されているが、本発明ではキャビティとは、
そのサイズや機能が異なる溝を施したものである。従って、本発明においてはキャビティは必ずしも必要ではないが、それを有するものにあっては、溝又は溝による模様は少なくともキャビティ底面に形成するのが好ましい。本発明のボートの一例を示す斜視図を図１〜図１０に示す。
【００３０】
図１のものは実施例１、図２のものは実施例３、図３のものは実施例４、図４のものは実施例５によって製造されたものである。いずれも溝によって模様が描かれており、模様の占有面積率は、図１、図２がキャビティ底面積に対しそれぞれ６４％、７６％であり、図３、図４がセラミックス焼結体の上面面積に対しそれぞれ３９％、５５％である。
【００３１】
図５のものは、キャビティ底面に、最大長さ２４ｍｍ、幅１ｍｍ、深さ０．１５ｍｍの溝５０本を、長さを変え、１ｍｍ間隔幅で、通電方向に対して９０度にして、楕円模様に機械加工により形成されたものである。模様の占有面積率は、キャビティ底面積に対し５０％である。
【００３２】
図６のものは、キャビティ底面に、幅１ｍｍ、深さ０．１５ｍｍの溝４４本を、１ｍｍ間隔幅で、通電方向に対して４５度、又は１３５度の「くの字」状に機械加工したものである。模様の占有面積率は、キャビティ底面積に対し６６％である。
【００３３】
図７のものは、キャビティ底面に、幅１ｍｍ、深さ０．１５ｍｍの溝５０本を、１ｍｍ間隔幅で、通電方向に対して９０度、又は１８０度の格子状に機械加工したものである。模様の占有面積率は、キャビティ底面積に対し６０％である。
【００３４】
図８のものは、キャビティ底面に、幅１ｍｍ、深さ０．１５ｍｍの溝２０本を、ボート中心部からボート端に向けて放射状に機械加工することにより形成したものである。模様の占有面積率は、キャビティ底面積に対し６１％である。
【００３５】
図９のものは、キャビティ底面およびキャビティ外のボート上面に、長さ２０ｍｍ、幅１ｍｍ、深さ０．１５ｍｍの溝６０本を、通電方向に対して９０度にして、１．５ｍｍ間隔で機械加工により形成したものである。模様の占有面積率は、キャビティ底面積に対し７７％、セラミックス焼結体の上面面積に対し６７％である。
【００３６】
図１０のものは、セラミックス焼結体の上面面積に、幅１ｍｍ、深さ０．１５ｍｍの溝（長さ：両端部は２７ｍｍ、中間部は２３ｍｍ、中央部は１９ｍｍ）６0本を、通電方向に対して９０度、１．５ｍｍ間隔で形成し、かつ通電方向に並行な方向には、幅１ｍｍ、深さ０．１５ｍｍ、長さ１３０ｍｍの溝を両縁部にそれぞれ1本、その内側中央部に、幅１ｍｍ、深さ０．１５ｍｍ、長さ６５ｍｍの溝を形成したものである。模様の占有面積率は、セラミックス焼結体の上面面積に対し８９％である。
【００３７】
本発明の金属の蒸発方法は、本発明のボートの溝部の一部分又は全部（溝が１本の場合には、その溝の一部である場合を含む。）に接触させてＡｌ線材等の金属を供給し、加熱して、溶融金属と溝とを接触させながら加熱を続けるものである。これによって、対象物質に金属蒸着膜が形成される。真空加熱の条件の一例を示せば、真空度が好ましくは１×１０−１１×１０−３Pa、温度が好ましくは１４００〜１６００℃である。
【００３８】
実施例
実施例１
二硼化チタン 粉末（平均粒子径１２μｍ）４５質量％、窒化硼素粉末（平均粒子径０．７μｍ）、３０質量％及び窒化アルミニウム粉末（平均粒子径１０μｍ）２５質量％の混合原料粉末を黒鉛製のダイスに充填し、温度１７５０℃でホットプレスを行ってセラミックス焼結体（相対密度９４．５％、直径２００ｍｍ×高さ２０ｍｍ）を製造した。このセラミックス焼結体から、長さ１５０mm×幅３０mm×厚み１０ｍｍの直方角柱体を切り出し、その上面中央部に幅２６ｍｍ×深さ１ｍｍ×長さ１２０ｍｍのキャビティを機械加工により設けた。このキャビティ底面に、幅１ｍｍ、深さ０．１５ｍｍ、長さ２０ｍｍの溝を１ｍｍ間隔幅、通電方向に対して９０度にして、５０本機械加工し、ボートを製造した。その概略を示す斜視図を図１に示す。
【００３９】
実施例２
溝の寸法を、幅０．５ｍｍ、深さ０．１ｍｍ、長さ２０ｍｍ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。
【００４０】
実施例３
ボートのキャビティ底面に、通電方向に対して４５度にした、幅１ｍｍ、深さ０．１５ｍｍ、長さ２８ｍｍの溝を１ｍｍ間隔に３５本機械加工し、さらにこの溝と直交する通電方向に対して１３５度の傾きをもつ同形状の溝を３５本交差させて機械加工したこと以外は、実施例１と同様にしてボートを製造した。その概略を示す斜視図を図２に示す。
【００４１】
実施例４
直方角柱体の上面中央部に、キャビティを形成させることなく、直接、幅１．５ｍｍ、深さ０．２ｍｍ、長さ６４５ｍｍの連続する直線状の溝１本により、通電方向に対して９０度の傾きを持つ縞状模様に加工したこと以外は、実施例１と同様にしてボートを製造した。その概略を示す斜視図を図３に示す。
【００４２】
実施例５
直方角柱体の上面中央部に、キャビティを形成させることなく、直接、幅１．０ｍｍ、深さ０．１５ｍｍ、長さ２５ｍｍの溝を１ｍｍ間隔で５０本の溝を通電方向に対して９０度にして機械加工により形成したこと以外は、実施例１と同様にしてボートを製造した。その概略を示す斜視図を図４に示す。
【００４３】
実施例６
溝の加工をサンドブラストで行ったこと以外は、実施例１と同様にしてボートを製造した。
【００４４】
実施例７
溝の加工をウォータージェットで行い、ボートを真空乾燥機で乾燥したこと以外は、実施例１と同様にしてボートを製造した。
【００４５】
比較例１
直方角柱体に溝を形成させ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。
【００４６】
比較例２
溝の寸法を、幅２．０ｍｍ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。
【００４７】
比較例３
溝の寸法を、深さ２．０ｍｍ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。
【００４８】
比較例４
溝の間隔を、３．０ｍｍ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。
【００４９】
上記の実施例及び比較例のボートの溶融金属に対する濡れ性を評価するため、ボート端部をクランプで電極につなぎ、ボート中央部の温度が１５５０℃となるように印加電圧を設定した。次いで、ボートに電圧を印加して加熱し、真空度２×１０−２Paの真空下、アルミニウムワイヤーを毎分６．５ｇ／分の速度で５分間、溝部に供給し加熱を続けた。アルミニウム供給開始５分後のボート上面を写真撮影し、赤熱部と溶融金属部の対比から濡れ面積を求めた。次いで、該濡れ面積をキャビティを有するボートについてはキャビティ底面積で、キャビティを有しないボートについてはセラミックス焼結体の上面面積で割って濡れ面積率（％）を算出した。それらの結果を表１に示す。
【００５０】
また、ボート寿命を評価した。すなわち、ボート中央部の温度を１５００℃とし、真空度２×１０−２Paの真空中、アルミニウムワイヤーを６．５ｇ／分の割合で供給しながら４０分間を単位サイクルとして蒸発試験を行い、この操作を繰り返し行った。そして、ボートのアルミニウム蒸発面上の浸食深さが最大３ｍｍになったときの繰り返し回数をボートの寿命とした。それらの結果を表１に示す。
【００５１】
【表１】
【００５２】
実施例８〜１０
実施例１における均一であった溝（総数５０本）に代わって、５０本の溝を、表２に示されるように、ボートの長さ方向の一端から他端に向って、所定の本数づつそれぞれ異なる深さを有し、かつ中央領域の溝が最深になるように設けたこと以外は、実施例１と同様にしてボートを製造した。
【００５３】
実施例１１〜１３
ボート表面にキャビティを形成させなかったこと以外は、それぞれ実施例８、９又は１０と同様にしてボートを製造した。
【００５４】
実施例１４
実施例１において、５０本の全ての溝のそれぞれが、溝の長手方向における中央１／３の位置の部分の溝の深さを０．１５ｍｍに、その両側端の溝の深さ０．１０ｍｍとなるように設けたこと以外は、実施例１と同様にしてボートを製造した。
【００５５】
実施例８〜１４のボートについて、実施例１〜７と同様にして、ボートのアルミニウム蒸発面上の浸食深さが最大３ｍｍになったときの繰り返し回数をボートの寿命として測定した。また、以下に従って溶融金属の濡れ広がりを測定した。それらの結果を表２に示す。
【００５６】
溶融金属の濡れ広がり試験
ボート端部をクランプで電極につなぎボート中央部の温度が１６００℃となるように印加電圧を決定し設定した。ついで、ボートに電圧を印加して加熱し、真空度１×１０−２Ｐａの真空下、アルミニウムワイヤーを毎分６．５ｇ／分の速度で５分間、溝部に供給し加熱を続けた。アルミニウム供給開始５分後のボート上面を写真撮影し、溶融金属部の拡がりについて、中央部の幅(ｍｍ)と最大長(ｍｍ)を測定した。それらの結果を表２に示す。
【００５７】
【表２】
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明のボート及び金属の蒸発方法は、各種金属を例えばフイルム等に蒸着するのに用いられる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属蒸着発熱体及び金属の蒸発方法に関する。
【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、例えば窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、及び二硼化チタン（ＴｉＢ２）を主成分とする導電性セラミックス焼結体の上面にキャビティを形成させたものが知られている（特公昭５３−２０２５６号公報）。その市販品の一例として電気化学工業社製商品名「ＢＮコンポジットＥＣ」がある。
【０００３】
ボートの使用方法は、ボートの両端をクランプで電極につなぎ電圧を印加して発熱させ、キャビティに入れられたＡｌ線材等の金属を溶融・蒸発させて蒸着膜を得、冷却される。このような操作は、繰り返し行われ、その間に冷熱サイクルと溶融金属による浸食を受けて寿命となる。
【０００４】
ボート寿命は、ボートに対する溶融金属の濡れ性に大きく関係しており、濡れ性が悪いと、溶融金属は局在化しボート本来の蒸着効率が得られないばかりか、ボートに対する溶融金属の腐食の進行速度を速め、ボート寿命が短くなる。そこで、ボートの濡れ性を確保するため、レーザー照射をする（特開２０００−９３７８８号公報）などの種々の工夫が行われているが、十分なる長寿命化は達成できていない。また、レーザー照射には多大な装置・設備が必要となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、溶融金属に対する濡れ性を改善し、長寿命化を達成することができる金属蒸発発熱体（ボート）及びそれを用いた金属の蒸発方法を提供することである。
（１）二硼化チタン（ＴｉＢ２）及び／又は二硼化ジルコニウム（ＺｒＢ２）と、
窒化硼素（ＢＮ）と、を含有してなるセラミックス焼結体の上面に、通電方向と平行でない方向に、１又は２以上の溝を有し、かつ溝の幅が０．１〜１．５ｍｍ、深さ０．０３〜１ｍｍ、長さ１ｍｍ以上であることを特徴とする金属蒸発発熱体。
（２）溝を２ｍｍ以下の間隔で２以上を有してなることを特徴とする上記（１）に記載の金属蒸発発熱体。
（３）溝の数が１０以上であることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の金属蒸発発熱体。
（４）通電方向と平行でない方向が、通電方向に対して２０〜１６０度であることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の金属蒸発発熱体。
（５）交差点が少なくとも一カ所あるように溝同士を交差させてなることを特徴とする上記（４）に記載の金属蒸発発熱体。
（６）セラミックス焼結体がキャビティを有するものであり、キャビティ底面及び／又はセラミックス焼結体の上面に、溝を有してなることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の金属蒸発発熱体。
（７）キャビティ底面及び／又はセラミックス焼結体の上面に、複数の溝によって模様が描かれていることを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれかに記載の金属蒸発発熱体。
（８）模様の占有面積率が、キャビティを有するものについてはキャビティ底面積に対して、キャビティを有しないものについてはセラミックス焼結体の上面面積に対して、それぞれ３０％以上であることを特徴とする上記（７）に記載の金属蒸発発熱体。
（９）模様の占有面積率が、５０％以上であることを特徴とする上記（８）記載の金属蒸発発熱体。
（１０）模様の占有面積率が、８０％以上であることを特徴とする上記（８）記載の金属蒸発発熱体。
（１１）一つの溝において、又は異なる溝の溝同士間において、溝の深さに有意差を設けてなることを特徴とする上記（１）〜（１０）のいずれかに記載の金属蒸発発熱体。
（１２）溝の深さの有意差が１０％以上であることを特徴とする上記（１１）に記載の金属蒸発発熱体。
（１３）複数の溝のうち、最深部を有する溝を、セラミックス焼結体の長手方向に対して中心部又はその近傍に設けることを特徴とする上記（１１）又は（１２）に記載の金属蒸発発熱体。
（１４）複数の溝のうち、最浅部を有する溝を、セラミックス焼結体の長手方向に対して一端又は両端に設けることを特徴とする上記（１１）〜（１３）のいずれかに記載の金属蒸発発熱体。
（１５）（溝の最深部の深さ−溝の最浅部の深さ）が、０．００５ｍｍ以上であることを特徴とする上記（１１）〜（１４）のいずれかに記載の金属蒸発発熱体。
（１６）上記（１）〜（１０）のいずれかに記載の金属蒸発発熱体を用い、その溝の一部分又は全部に金属を接触させた状態で、真空中、加熱することを特徴とする金属の蒸発方法。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明のボートの一例を示す斜視図。
【図２】本発明のボートの一例を示す斜視図。
【図３】本発明のボートの一例を示す斜視図。
【図４】本発明のボートの一例を示す斜視図。
【図５】本発明のボートの一例を示す斜視図。
【図６】本発明のボートの一例を示す斜視図。
【図７】本発明のボートの一例を示す斜視図。
【図８】本発明のボートの一例を示す斜視図。
【図９】本発明のボートの一例を示す斜視図。
【図１０】本発明のボートの一例を示す斜視図。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明で用いるセラミックス焼結体の組成は、二硼化チタン及び／又は二硼化ジルコニウムの導電物質と、窒化硼素の絶縁物質と、を少なくとも必須成分として含有するものである。窒化チタン、炭化珪素、炭化クロム等の導電物質や、窒化アルミニウム、窒化珪素、アルミナ、シリカ、酸化チタン等の絶縁物質は適宜含有させることができる。中でも、二硼化チタン及び／又は二硼化ジルコニウムと、窒化硼素と、を主成分とするか、又は二硼化チタン及び／又は二硼化ジルコニウムと、窒化硼素と、窒化アルミニウムと、を主成分とするものであることが好ましい。特に好ましくは、二硼化チタン及び／又は二硼化ジルコニウム３０〜６０％（以下、特に断りのない限り、％は質量％を表す。）と、窒化硼素７０〜４０％と、を含むか、又は二硼化チタン及び／又は二硼化ジルコニウム３５〜５５％と、窒化硼素２５〜４０％と、窒化アルミニウム５〜４０％とを含むものが好適である。このような組成であると、セラミックス焼結体の加工が極めて容易となる。
【０００８】
また、セラミックス焼結体の相対密度は好ましくは９０％以上、特に９３％以上であることが好適である。相対密度が９０％未満であると、溶融金属がセラミックス焼結体の気孔に浸食し、浸食が促進される。９０％以上の相対密度の実現は、上記組成に１０％を超えない範囲で後述の焼結助剤を添加すれば容易となる。なお、セラミックス焼結体の相対密度は、焼結体を所定の寸法の直方体に加工し、その外寸及び質量より求めた実測密度を理論密度で除することにより求められる。
【０００９】
本発明で用いるセラミックス焼結体は、二硼化チタン及び／又は二硼化ジルコニウムの導電物質と、窒化硼素の絶縁物質とを含む混合原料粉末を成形後焼結することによって製造することができる。
【００１０】
原料の二硼化チタン粉末としては、金属チタンとの直接反応やチタニア等の酸化物の還元反応を利用した方法等いずれの製造法によって得られたものでよい。平均粒子径は５〜２５μｍであることが好ましい。
【００１１】
窒化硼素粉末としては、六方晶窒化硼素又はアモルファス窒化硼素、又はこれらの混合物であることが好ましい。これは、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。更には、窒化硼素粉末を窒素雰囲気中で高温加熱し、結晶性を高めたものであってもよい。窒化硼素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。
【００１２】
窒化アルニミウム粉末は、直接窒化法、アルミナ還元法などで製造されたものでよく、平均粒子径は１０μｍ以下、特に７μｍ以下であることが好ましい。
【００１３】
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なる群から選ばれる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。
【００１４】
上記成分を含む混合原料粉末は、好ましくは造粒されてから、成形し焼結される。成形・焼結条件の一例をあげると、０．５〜２００ＭＰａの一軸加圧又は冷間等方圧加圧した後、１８００〜２２００℃の温度における常圧焼結又は１ＭＰａ以下の低圧焼結である。更に好ましい条件の例としては、１８００〜２２００℃、１〜１００ＭＰａのホットプレス又は熱間等方圧プレスである。
【００１５】
焼結は、黒鉛製容器、窒化硼素製容器、又は窒化硼素で内張した容器などに収納して行うことが望ましい。ホットプレス法では、黒鉛又は窒化硼素製スリーブ、窒化硼素で内張したスリーブなどを用いて焼結することが好ましい。
【００１６】
セラミックス焼結体からボートを製造するには、例えば機械加工等によって適宜形状に加工することによって行うことができる。また、本発明のボートは、セラミックス焼結体の上面のほぼ中央部にキャビティを設けることもできる。ボート形状の一例を示せば、全体寸法が縦１００〜２００ｍｍ、幅（横）２５〜３５ｍｍ、厚み８〜１２ｍｍの板状体である。キャビティが設けられる場合、キャビティの例は、縦９０〜１２０ｍｍ、幅（横）２０〜３２ｍｍ、深さ０．５〜２ｍｍの直方形状である。
【００１７】
本発明のボートは、セラミックス焼結体の上面に、また、キャビティを有するものにあってはキャビティ底面及び／又はセラミックス焼結体の上面に、通電方向（すなわち電極と電極を結ぶ方向）と平行でない方向、すなわち、図１に示されるように、セラミックス焼結体の長手方向である通電方向に対して、所定の角度αをもって、１又は２以上の溝を有するものである。これによって、通電方向と平行方向の濡れ拡がり性を更に抑制し、通電方向と直交方向への濡れ拡がり性が助長され、濡れ性が一段と向上する。
【００１８】
通電方向と平行でない方向の好適な角度αは、図１〜図１０にも示されるように、通電方向に対して好ましくは２０〜１６０度、特に好ましくは６０〜１２０度である。溝は、好ましくは、幅が０．１〜１．５ｍｍ、深さが０．０３〜１ｍｍ、長さが１ｍｍ以上であり、特には、幅が０．３〜１ｍｍ、深さが０．０５〜０．２ｍｍ、長さが１０ｍｍ以上の断面が矩形である線状形状が好ましい。溝の数は、１つであっても溶融金属に対する濡れ性を改善することができるが、好ましくは２以上、特に１０以上、更には３０以上である。２以上の溝を有するものにあっては、溝の間隔は好ましくは２ｍｍ以下、特には０．５〜１．５ｍｍであることが好ましい。
【００１９】
これらの中にあっても、溝同士を交差させ、その交差点を少なくとも一カ所、好ましくは溝の数と同数以上の交差点を形成させるか、又はセラミックス焼結体の上面及び／又はキャビティ底面に、例えば円形、楕円形、菱形、矩形、月形、格子、放射状等の各種模様（平面模様）を、溝によって描くことが好ましい。模様の占有面積率としては、キャビティを有するものについてはキャビティ底面積に対して、キャビティを有しないものについてはセラミックス焼結体の上面面積に対して、それぞれ好ましくは３０％以上、特に５０％以上、更には８０％以上であることが好適である。なお、ここで、模様の占有面積率とは、模様を形成する最も外側に位置する溝同士を結ぶことによって形成された面積をセラミックス焼結体の上面面積又はキャビティの底面積で除した値の百分率として定義される。模様の占有面積率に代わりに、溝の占有面積率で表わすと、セラミックス焼結体の上面面積又はキャビティの底面積あたりの溝の占有面積率は、好ましくは１０％以上、特に３０％以上、更には５０％以上であることが好適である。
【００２０】
更に、本発明においてセラミックス焼結体に設けられる溝は、一つの溝において、又は異なる溝の溝同士間において、溝の深さに有意差をつけることが好ましい。これによって溶融金属の濡れ性を更に助長させることができる。本発明で、溝の深さの有意差（％）は、下記の式で表示される。なお、下記の式における、溝の最深部の深さを測定するのに用いる溝と、溝の最浅部の深さを測定するのに用いる溝は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
（溝の最深部の深さ−溝の最浅部の深さ）×１００／（溝の最深部の深さ）
【００２１】
本発明において、上式による溝の有意差は、好ましくは１０％以上、より好ましくは２０％以上、特には３０％以上が好適である。また、上式に関係なく、又は上式に関係させて、溝の深さは、（溝の最深部の深さ−溝の最浅部の深さ）が、好ましくは０．００５ｍｍ以上、特に好ましくは０．１ｍｍ以上であるのが好適である。
【００２２】
本発明において、溝の深さに有位差を設ける方法には、（イ）複数の溝のうち、その少なくとも一つの溝において、溝の深さに有意差を設ける、（ロ）２以上の溝間において、溝の深さに有位差を設ける、又は（ハ）両者の組合せによって行われる。
【００２３】
上記（イ）の方法の場合、一つの溝の最深部は、溝の長手方向における、好ましくは長さ１０〜８０％の中央部分、特に好ましくは長さ４０〜６０％の中央部分に設け、最浅部は長手方向の残りの端部部分に設けるのが好適である。
【００２４】
上記（ロ）の方法の場合には、「溝の最深部」を求めた溝と、「溝の最浅部」を求めた溝とは、同じであってもよいし、異なってもよい。さらには、深さの異なる均一な深さを有する複数の溝であってもよいし、複数の溝の少なくとも一つの溝が、（イ）のように不均一深さの溝であってもよい。また、上記（ハ）の場合は、均一深さを有する溝と不均一深さを有する溝とが組み合わされた態様である。
【００２５】
また、上記（ロ）又は（ハ）の場合において、深さが大きい溝（最深部を有する溝を含む）と、深さが小さい溝（最浅部を有する溝を含む）とは、例えば、交互に設ける、二つ以上置きに設ける、ランダムに設けるなど、全く自由である。しかし、深差が大きい溝（最深部を有する溝を含む）は、セラミックス焼結体の長手方向における中心部又はその近傍に設けることが好ましい。ここで、セラミックス焼結体の長手方向における中心部又はその近傍とは、セラミックス焼結体の全長の好ましくは２０〜８０％の中央領域、より好ましくは３０〜７０％の中央領域、特には４０〜６０％の中央領域であることが好適である。そして、これらの中央領域以外の端部領域には、深い溝（最深部を有する溝を含む）よりも深さの浅い溝を設けることが好ましい。特に、セラミックス焼結体の長手方向における一端又は両端領域では、最も端になる溝が最浅部であることが好ましい。
【００２６】
本発明では、なかでも、幅０．１〜１．５ｍｍ、長さ１ｍｍ以上、深さ０．０３〜１．０ｍｍである複数の溝からなり、溝の深さの有位差が、１０％以上であり、かつ、（溝の最深部の深さ−溝の最浅部の深さ）が０．００５ｍｍ以上であることが特に好ましい。
【００２７】
本発明のセラミックス焼結体における溝の加工は、例えば機械加工、サンドブラスト、ウォータージェット等の方法によって行うことができる。
【００２８】
本発明のボートは、溝の形成によって通電方向と平行方向の溶融金属の濡れ性が抑制される。これによって、従来の溝のないボートに比べて電極への溶融金属の到達を著しく低減することができ、金属蒸発の安定化と高効率化が可能となる。
【００２９】
従来のボートは、アルミニウムなどの溶融金属が側面から零れ落ちることを防止するためにキャビティが形成されているが、本発明ではキャビティとは、
そのサイズや機能が異なる溝を施したものである。従って、本発明においてはキャビティは必ずしも必要ではないが、それを有するものにあっては、溝又は溝による模様は少なくともキャビティ底面に形成するのが好ましい。本発明のボートの一例を示す斜視図を図１〜図１０に示す。
【００３０】
図１のものは実施例１、図２のものは実施例３、図３のものは実施例４、図４のものは実施例５によって製造されたものである。いずれも溝によって模様が描かれており、模様の占有面積率は、図１、図２がキャビティ底面積に対しそれぞれ６４％、７６％であり、図３、図４がセラミックス焼結体の上面面積に対しそれぞれ３９％、５５％である。
【００３１】
図５のものは、キャビティ底面に、最大長さ２４ｍｍ、幅１ｍｍ、深さ０．１５ｍｍの溝５０本を、長さを変え、１ｍｍ間隔幅で、通電方向に対して９０度にして、楕円模様に機械加工により形成されたものである。模様の占有面積率は、キャビティ底面積に対し５０％である。
【００３２】
図６のものは、キャビティ底面に、幅１ｍｍ、深さ０．１５ｍｍの溝４４本を、１ｍｍ間隔幅で、通電方向に対して４５度、又は１３５度の「くの字」状に機械加工したものである。模様の占有面積率は、キャビティ底面積に対し６６％である。
【００３３】
図７のものは、キャビティ底面に、幅１ｍｍ、深さ０．１５ｍｍの溝５０本を、１ｍｍ間隔幅で、通電方向に対して９０度、又は１８０度の格子状に機械加工したものである。模様の占有面積率は、キャビティ底面積に対し６０％である。
【００３４】
図８のものは、キャビティ底面に、幅１ｍｍ、深さ０．１５ｍｍの溝２０本を、ボート中心部からボート端に向けて放射状に機械加工することにより形成したものである。模様の占有面積率は、キャビティ底面積に対し６１％である。
【００３５】
図９のものは、キャビティ底面およびキャビティ外のボート上面に、長さ２０ｍｍ、幅１ｍｍ、深さ０．１５ｍｍの溝６０本を、通電方向に対して９０度にして、１．５ｍｍ間隔で機械加工により形成したものである。模様の占有面積率は、キャビティ底面積に対し７７％、セラミックス焼結体の上面面積に対し６７％である。
【００３６】
図１０のものは、セラミックス焼結体の上面面積に、幅１ｍｍ、深さ０．１５ｍｍの溝（長さ：両端部は２７ｍｍ、中間部は２３ｍｍ、中央部は１９ｍｍ）６0本を、通電方向に対して９０度、１．５ｍｍ間隔で形成し、かつ通電方向に並行な方向には、幅１ｍｍ、深さ０．１５ｍｍ、長さ１３０ｍｍの溝を両縁部にそれぞれ1本、その内側中央部に、幅１ｍｍ、深さ０．１５ｍｍ、長さ６５ｍｍの溝を形成したものである。模様の占有面積率は、セラミックス焼結体の上面面積に対し８９％である。
【００３７】
本発明の金属の蒸発方法は、本発明のボートの溝部の一部分又は全部（溝が１本の場合には、その溝の一部である場合を含む。）に接触させてＡｌ線材等の金属を供給し、加熱して、溶融金属と溝とを接触させながら加熱を続けるものである。これによって、対象物質に金属蒸着膜が形成される。真空加熱の条件の一例を示せば、真空度が好ましくは１×１０−１１×１０−３Pa、温度が好ましくは１４００〜１６００℃である。
【００３８】
実施例
実施例１
二硼化チタン 粉末（平均粒子径１２μｍ）４５質量％、窒化硼素粉末（平均粒子径０．７μｍ）、３０質量％及び窒化アルミニウム粉末（平均粒子径１０μｍ）２５質量％の混合原料粉末を黒鉛製のダイスに充填し、温度１７５０℃でホットプレスを行ってセラミックス焼結体（相対密度９４．５％、直径２００ｍｍ×高さ２０ｍｍ）を製造した。このセラミックス焼結体から、長さ１５０mm×幅３０mm×厚み１０ｍｍの直方角柱体を切り出し、その上面中央部に幅２６ｍｍ×深さ１ｍｍ×長さ１２０ｍｍのキャビティを機械加工により設けた。このキャビティ底面に、幅１ｍｍ、深さ０．１５ｍｍ、長さ２０ｍｍの溝を１ｍｍ間隔幅、通電方向に対して９０度にして、５０本機械加工し、ボートを製造した。その概略を示す斜視図を図１に示す。
【００３９】
実施例２
溝の寸法を、幅０．５ｍｍ、深さ０．１ｍｍ、長さ２０ｍｍ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。
【００４０】
実施例３
ボートのキャビティ底面に、通電方向に対して４５度にした、幅１ｍｍ、深さ０．１５ｍｍ、長さ２８ｍｍの溝を１ｍｍ間隔に３５本機械加工し、さらにこの溝と直交する通電方向に対して１３５度の傾きをもつ同形状の溝を３５本交差させて機械加工したこと以外は、実施例１と同様にしてボートを製造した。その概略を示す斜視図を図２に示す。
【００４１】
実施例４
直方角柱体の上面中央部に、キャビティを形成させることなく、直接、幅１．５ｍｍ、深さ０．２ｍｍ、長さ６４５ｍｍの連続する直線状の溝１本により、通電方向に対して９０度の傾きを持つ縞状模様に加工したこと以外は、実施例１と同様にしてボートを製造した。その概略を示す斜視図を図３に示す。
【００４２】
実施例５
直方角柱体の上面中央部に、キャビティを形成させることなく、直接、幅１．０ｍｍ、深さ０．１５ｍｍ、長さ２５ｍｍの溝を１ｍｍ間隔で５０本の溝を通電方向に対して９０度にして機械加工により形成したこと以外は、実施例１と同様にしてボートを製造した。その概略を示す斜視図を図４に示す。
【００４３】
実施例６
溝の加工をサンドブラストで行ったこと以外は、実施例１と同様にしてボートを製造した。
【００４４】
実施例７
溝の加工をウォータージェットで行い、ボートを真空乾燥機で乾燥したこと以外は、実施例１と同様にしてボートを製造した。
【００４５】
比較例１
直方角柱体に溝を形成させ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。
【００４６】
比較例２
溝の寸法を、幅２．０ｍｍ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。
【００４７】
比較例３
溝の寸法を、深さ２．０ｍｍ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。
【００４８】
比較例４
溝の間隔を、３．０ｍｍ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。
【００４９】
上記の実施例及び比較例のボートの溶融金属に対する濡れ性を評価するため、ボート端部をクランプで電極につなぎ、ボート中央部の温度が１５５０℃となるように印加電圧を設定した。次いで、ボートに電圧を印加して加熱し、真空度２×１０−２Paの真空下、アルミニウムワイヤーを毎分６．５ｇ／分の速度で５分間、溝部に供給し加熱を続けた。アルミニウム供給開始５分後のボート上面を写真撮影し、赤熱部と溶融金属部の対比から濡れ面積を求めた。次いで、該濡れ面積をキャビティを有するボートについてはキャビティ底面積で、キャビティを有しないボートについてはセラミックス焼結体の上面面積で割って濡れ面積率（％）を算出した。それらの結果を表１に示す。
【００５０】
また、ボート寿命を評価した。すなわち、ボート中央部の温度を１５００℃とし、真空度２×１０−２Paの真空中、アルミニウムワイヤーを６．５ｇ／分の割合で供給しながら４０分間を単位サイクルとして蒸発試験を行い、この操作を繰り返し行った。そして、ボートのアルミニウム蒸発面上の浸食深さが最大３ｍｍになったときの繰り返し回数をボートの寿命とした。それらの結果を表１に示す。
【００５１】
【表１】
【００５２】
実施例８〜１０
実施例１における均一であった溝（総数５０本）に代わって、５０本の溝を、表２に示されるように、ボートの長さ方向の一端から他端に向って、所定の本数づつそれぞれ異なる深さを有し、かつ中央領域の溝が最深になるように設けたこと以外は、実施例１と同様にしてボートを製造した。
【００５３】
実施例１１〜１３
ボート表面にキャビティを形成させなかったこと以外は、それぞれ実施例８、９又は１０と同様にしてボートを製造した。
【００５４】
実施例１４
実施例１において、５０本の全ての溝のそれぞれが、溝の長手方向における中央１／３の位置の部分の溝の深さを０．１５ｍｍに、その両側端の溝の深さ０．１０ｍｍとなるように設けたこと以外は、実施例１と同様にしてボートを製造した。
【００５５】
実施例８〜１４のボートについて、実施例１〜７と同様にして、ボートのアルミニウム蒸発面上の浸食深さが最大３ｍｍになったときの繰り返し回数をボートの寿命として測定した。また、以下に従って溶融金属の濡れ広がりを測定した。それらの結果を表２に示す。
【００５６】
溶融金属の濡れ広がり試験
ボート端部をクランプで電極につなぎボート中央部の温度が１６００℃となるように印加電圧を決定し設定した。ついで、ボートに電圧を印加して加熱し、真空度１×１０−２Ｐａの真空下、アルミニウムワイヤーを毎分６．５ｇ／分の速度で５分間、溝部に供給し加熱を続けた。アルミニウム供給開始５分後のボート上面を写真撮影し、溶融金属部の拡がりについて、中央部の幅(ｍｍ)と最大長(ｍｍ)を測定した。それらの結果を表２に示す。
【００５７】
【表２】
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明のボート及び金属の蒸発方法は、各種金属を例えばフイルム等に蒸着するのに用いられる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二硼化チタン（ＴｉＢ２）及び／又は二硼化ジルコニウム（ＺｒＢ２ ）と、窒化硼素（ＢＮ）と、を含有してなるセラミックス焼結体の上面に、通電方向と平行でない方向に１又は２以上の溝を有し、かつ溝が、幅０．１〜１．５ｍｍ、深さ０．０３〜１ｍｍ、長さ１ｍｍ以上であることを特徴とする金属蒸発発熱体。
【請求項２】
溝を２ｍｍ以下の間隔で２以上を有してな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】
溝の数が１０以上であ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】
通電方向と平行でない方向が、通電方向に対して２０〜１６０度であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の金属蒸発発熱体。
【請求項５】
交差点が少なくとも一カ所あるように溝同士を交差させてなることを特徴とする請求項４に記載の金属蒸発発熱体。
【請求項６】
セラミックス焼結体がキャビティを有するものであり、キャビティ底面及び／又はセラミックス焼結体の上面に、溝を有してなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の金属蒸発発熱体。
【請求項７】
キャビティ底面及び／又はセラミックス焼結体上面に、複数の溝によって模様が描かれていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の金属蒸発発熱体。
【請求項８】
模様の占有面積率が、キャビティを有するものについてはキャビティ底面積に対して、キャビティを有しないものについてはセラミックス焼結体の上面面積に対して、それぞれ３０％以上であることを特徴とする請求項７に記載の金属蒸発発熱体。
【請求項９】
模様の占有面積率が、５０％以上であることを特徴とする請求項８に記載の金属蒸発発熱体。
【請求項１０】
模様の占有面積率が、８０％以上であることを特徴とする請求項８に記載の金属蒸発発熱体。
【請求項１１】
一つの溝において、又は異なる溝の溝同士間において、溝の深さに有意差を設けてなることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の金属蒸発発熱体。
【請求項１２】
溝の深さの有意差が１０％以上であることを特徴とする請求項１１記載の金属蒸発発熱体。
【請求項１３】
複数の溝のうち、最深部を有する溝を、セラミックス焼結体の長手方向に対して中心部又はその近傍に設けることを特徴とする請求項１１又は１２記載の金属蒸発発熱体。
【請求項１４】
複数の溝のうち、最浅部を有する溝を、セラミックス焼結体の長手方向に対して一端又は両端に設けることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の金属蒸発発熱体。
【請求項１５】
（溝の最深部の深さ−溝の最浅部の深さ）が、０．００５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１１〜１４いずれかに記載の金属蒸発発熱体。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれかに記載の金属蒸発発熱体を用い、その溝の一部分又は全部に金属を接触させた状態で、真空中、加熱することを特徴とする金属の蒸発方法。
【請求項１】
二硼化チタン（ＴｉＢ２）及び／又は二硼化ジルコニウム（ＺｒＢ２ ）と、窒化硼素（ＢＮ）と、を含有してなるセラミックス焼結体の上面に、通電方向と平行でない方向に１又は２以上の溝を有し、かつ溝が、幅０．１〜１．５ｍｍ、深さ０．０３〜１ｍｍ、長さ１ｍｍ以上であることを特徴とする金属蒸発発熱体。
【請求項２】
溝を２ｍｍ以下の間隔で２以上を有してな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】
溝の数が１０以上であ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】
通電方向と平行でない方向が、通電方向に対して２０〜１６０度であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の金属蒸発発熱体。
【請求項５】
交差点が少なくとも一カ所あるように溝同士を交差させてなることを特徴とする請求項４に記載の金属蒸発発熱体。
【請求項６】
セラミックス焼結体がキャビティを有するものであり、キャビティ底面及び／又はセラミックス焼結体の上面に、溝を有してなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の金属蒸発発熱体。
【請求項７】
キャビティ底面及び／又はセラミックス焼結体上面に、複数の溝によって模様が描かれていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の金属蒸発発熱体。
【請求項８】
模様の占有面積率が、キャビティを有するものについてはキャビティ底面積に対して、キャビティを有しないものについてはセラミックス焼結体の上面面積に対して、それぞれ３０％以上であることを特徴とする請求項７に記載の金属蒸発発熱体。
【請求項９】
模様の占有面積率が、５０％以上であることを特徴とする請求項８に記載の金属蒸発発熱体。
【請求項１０】
模様の占有面積率が、８０％以上であることを特徴とする請求項８に記載の金属蒸発発熱体。
【請求項１１】
一つの溝において、又は異なる溝の溝同士間において、溝の深さに有意差を設けてなることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の金属蒸発発熱体。
【請求項１２】
溝の深さの有意差が１０％以上であることを特徴とする請求項１１記載の金属蒸発発熱体。
【請求項１３】
複数の溝のうち、最深部を有する溝を、セラミックス焼結体の長手方向に対して中心部又はその近傍に設けることを特徴とする請求項１１又は１２記載の金属蒸発発熱体。
【請求項１４】
複数の溝のうち、最浅部を有する溝を、セラミックス焼結体の長手方向に対して一端又は両端に設けることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の金属蒸発発熱体。
【請求項１５】
（溝の最深部の深さ−溝の最浅部の深さ）が、０．００５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１１〜１４いずれかに記載の金属蒸発発熱体。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれかに記載の金属蒸発発熱体を用い、その溝の一部分又は全部に金属を接触させた状態で、真空中、加熱することを特徴とする金属の蒸発方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０４９８８１
【国際公開日】平成１７年６月２日（２００５．６．２）
【発行日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５１５６１３（Ｐ２００５−５１５６１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１７０２３
【国際出願日】平成１６年１１月１６日（２００４．１１．１６）
【出願人】（０００００３２９６）電気化学工業株式会社 (1,539)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１７年６月２日（２００５．６．２）
【発行日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１７０２３
【国際出願日】平成１６年１１月１６日（２００４．１１．１６）
【出願人】（０００００３２９６）電気化学工業株式会社 (1,539)
【Ｆターム（参考）】
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