JP2000169234A - 炭化珪素焼結体、その製造方法、それを用いたマイクロ波吸収体及びそれを用いた電力用抵抗体 - Google Patents
炭化珪素焼結体、その製造方法、それを用いたマイクロ波吸収体及びそれを用いた電力用抵抗体Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＢとＣを焼結助剤とした常圧焼結炭化珪素焼
結体と同程度の密度及び機械的特性を有し、かつ電気抵
抗率を小さくすると共に、製造及び取り扱いを容易にな
し得る炭化珪素焼結体を提供する。 【解決手段】 アルミニウムを７００〜３５００ｐｐｍ
固溶し、かつ比表面積が１５ｍ2 ／ｇ以上の炭化珪素粉
末に、焼結助剤として硼素換算で０．１〜０．２５ｗｔ
％の炭化硼素、及び上記炭化珪素粉末中に含まれる遊離
炭素との総量が炭素換算で３．０〜６．０ｗｔ％の炭素
となる熱処理過程で炭化可能な有機物を添加混合して成
形し、成形体を不活性ガス雰囲気において２１００〜２
２８０℃の温度で焼成してなり、かさ密度が３．０５ｇ
／ｃｍ3 以上で、電気抵抗率が１×１０〜１×１０3 Ω
・ｃｍである。
結体と同程度の密度及び機械的特性を有し、かつ電気抵
抗率を小さくすると共に、製造及び取り扱いを容易にな
し得る炭化珪素焼結体を提供する。 【解決手段】 アルミニウムを７００〜３５００ｐｐｍ
固溶し、かつ比表面積が１５ｍ2 ／ｇ以上の炭化珪素粉
末に、焼結助剤として硼素換算で０．１〜０．２５ｗｔ
％の炭化硼素、及び上記炭化珪素粉末中に含まれる遊離
炭素との総量が炭素換算で３．０〜６．０ｗｔ％の炭素
となる熱処理過程で炭化可能な有機物を添加混合して成
形し、成形体を不活性ガス雰囲気において２１００〜２
２８０℃の温度で焼成してなり、かさ密度が３．０５ｇ
／ｃｍ3 以上で、電気抵抗率が１×１０〜１×１０3 Ω
・ｃｍである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、常圧焼結による炭
化珪素焼結体、その製造方法、それを用いたマイクロ波
吸収体及びそれを用いた電力用抵抗体に関する。
化珪素焼結体、その製造方法、それを用いたマイクロ波
吸収体及びそれを用いた電力用抵抗体に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭化珪素焼結体は、耐熱性、耐酸化性、
耐食性、耐摩耗性及び電気的特性等に優れた材料であ
り、現在では構造用部材やマイクロ波吸収体、電力用抵
抗体等として様々な分解で用いられている。従来、常圧
焼結による炭化珪素（ＳｉＣ）焼結体としては、密度を
理論密度（３．２１ｇ／ｃｍ3 ）の９５％以上とするた
め、焼結助剤として硼素（Ｂ）と炭素（Ｃ）を用いたも
の（特開昭５０−７８６０９号公報、特開昭５１−１４
８７１２号公報、特開昭５２−６７１６号公報、特開昭
５５−１１６６６４号公報参照）、アルミニウム（Ａ
ｌ）を用いたもの（特開昭５７−１５６３７７号公報、
特開昭５８−１４０３７４号公報参照）、及びベリリウ
ム（Ｂｅ）を用いたもの（特開昭６１−２６５６５号公
報、特開昭６１−２６５６６号公報参照）が知られてい
る。ＢとＣを焼結助剤として用いた炭化珪素焼結体は、
軽量、高硬度、室温から１４００℃の高温においても曲
げ強さが低下しない等の優れた特性を有している。その
ため、室温では勿論のこと加熱雰囲気においても幅広く
実用化されている。Ａｌを焼結助剤として用いた炭化珪
素焼結体は、ＢとＣを焼結助剤としたものより室温での
曲げ強さが高く、低温での焼結が可能である等の利点が
ある。
耐食性、耐摩耗性及び電気的特性等に優れた材料であ
り、現在では構造用部材やマイクロ波吸収体、電力用抵
抗体等として様々な分解で用いられている。従来、常圧
焼結による炭化珪素（ＳｉＣ）焼結体としては、密度を
理論密度（３．２１ｇ／ｃｍ3 ）の９５％以上とするた
め、焼結助剤として硼素（Ｂ）と炭素（Ｃ）を用いたも
の（特開昭５０−７８６０９号公報、特開昭５１−１４
８７１２号公報、特開昭５２−６７１６号公報、特開昭
５５−１１６６６４号公報参照）、アルミニウム（Ａ
ｌ）を用いたもの（特開昭５７−１５６３７７号公報、
特開昭５８−１４０３７４号公報参照）、及びベリリウ
ム（Ｂｅ）を用いたもの（特開昭６１−２６５６５号公
報、特開昭６１−２６５６６号公報参照）が知られてい
る。ＢとＣを焼結助剤として用いた炭化珪素焼結体は、
軽量、高硬度、室温から１４００℃の高温においても曲
げ強さが低下しない等の優れた特性を有している。その
ため、室温では勿論のこと加熱雰囲気においても幅広く
実用化されている。Ａｌを焼結助剤として用いた炭化珪
素焼結体は、ＢとＣを焼結助剤としたものより室温での
曲げ強さが高く、低温での焼結が可能である等の利点が
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の常圧焼
結による炭化珪素焼結体におけるＢとＣを焼結助剤とし
て用いたものでは、他の焼結助剤を用いたものより高密
度の焼結体が得られ易いが、一般に低靱性となるので、
機械的、熱的衝撃が加わる用途には不向きである。又、
電気抵抗率が１０5 〜１０7 Ω・ｃｍと高いので、電力
用抵抗体としては不向きである。一方、マイクロ波を吸
収し易いが、吸収されたマイクロ波が熱に変換されて高
発熱し、焼結体、時には装置までも冷却する必要があ
り、かつ高出力のマイクロ波を吸収する場合、急発熱に
よる熱衝撃で破損することもあって、マイクロ波吸収体
としては不向きである。加えて、摺動用部材として利用
する場合、帯電を生じて摩耗粉やダストを吸着する不具
合がある。一方、Ａｌを焼結助剤として用いたもので
は、ＢとＣを焼結助剤として用いたものより高靱性とな
るが、高温での曲げ強さが低くなり、高温構造用部材と
しては好ましくない。又、ＢとＣを焼結助剤として用い
たものより低抵抗であるため、マイクロ波の吸収率は若
干低下するが、その分発熱量は小さくなり、焼結体や装
着の冷却の必要はないものの、液相が関与した焼結とな
るため、焼成時の温度及び雰囲気の制御が難しく、製造
が面倒となる不具合がある。更に、Ａｌの添加量が多い
場合には、炭化珪素粒子の粒界にＡｌが残存することと
なり、電気抵抗率のばらつき、マイクロ波吸収率の変化
を生ずる不具合がある。他方、Ｂｅを焼結助剤として用
いたものでは、ＢとＣを焼結助剤として用いたものに比
べて高密度の焼結体が得られ難いため機械的特性が劣
る。又、製品としては、Ｂｅの毒性がその取り扱い上の
不具合となる。更に、電気抵抗率が１０9 〜１０13Ω・
ｃｍと、ＢとＣを焼結助剤として用いたものより高いた
め、電力用抵抗体やマイクロ波吸収体、摺動用部材とし
て利用した場合、前述したような不具合がある。そこ
で、本発明は、ＢとＣを焼結助剤として用いた常圧焼結
炭化珪素焼結体と同程度の密度及び機械的特性を有し、
かつ電気抵抗率を小さくすると共に、製造及び取り扱い
を容易になし得る炭化珪素焼結体、その製造方法、それ
を用いたマイクロ波吸収体及びそれを用いた電力用抵抗
体を提供することを目的とする。
結による炭化珪素焼結体におけるＢとＣを焼結助剤とし
て用いたものでは、他の焼結助剤を用いたものより高密
度の焼結体が得られ易いが、一般に低靱性となるので、
機械的、熱的衝撃が加わる用途には不向きである。又、
電気抵抗率が１０5 〜１０7 Ω・ｃｍと高いので、電力
用抵抗体としては不向きである。一方、マイクロ波を吸
収し易いが、吸収されたマイクロ波が熱に変換されて高
発熱し、焼結体、時には装置までも冷却する必要があ
り、かつ高出力のマイクロ波を吸収する場合、急発熱に
よる熱衝撃で破損することもあって、マイクロ波吸収体
としては不向きである。加えて、摺動用部材として利用
する場合、帯電を生じて摩耗粉やダストを吸着する不具
合がある。一方、Ａｌを焼結助剤として用いたもので
は、ＢとＣを焼結助剤として用いたものより高靱性とな
るが、高温での曲げ強さが低くなり、高温構造用部材と
しては好ましくない。又、ＢとＣを焼結助剤として用い
たものより低抵抗であるため、マイクロ波の吸収率は若
干低下するが、その分発熱量は小さくなり、焼結体や装
着の冷却の必要はないものの、液相が関与した焼結とな
るため、焼成時の温度及び雰囲気の制御が難しく、製造
が面倒となる不具合がある。更に、Ａｌの添加量が多い
場合には、炭化珪素粒子の粒界にＡｌが残存することと
なり、電気抵抗率のばらつき、マイクロ波吸収率の変化
を生ずる不具合がある。他方、Ｂｅを焼結助剤として用
いたものでは、ＢとＣを焼結助剤として用いたものに比
べて高密度の焼結体が得られ難いため機械的特性が劣
る。又、製品としては、Ｂｅの毒性がその取り扱い上の
不具合となる。更に、電気抵抗率が１０9 〜１０13Ω・
ｃｍと、ＢとＣを焼結助剤として用いたものより高いた
め、電力用抵抗体やマイクロ波吸収体、摺動用部材とし
て利用した場合、前述したような不具合がある。そこ
で、本発明は、ＢとＣを焼結助剤として用いた常圧焼結
炭化珪素焼結体と同程度の密度及び機械的特性を有し、
かつ電気抵抗率を小さくすると共に、製造及び取り扱い
を容易になし得る炭化珪素焼結体、その製造方法、それ
を用いたマイクロ波吸収体及びそれを用いた電力用抵抗
体を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の炭化珪素焼結体は、アルミニウムを７００
〜３５００ｐｐｍ固溶し、かつ比表面積が１５ｍ2 ／ｇ
以上の炭化珪素粉末に、焼結助剤として硼素換算で０．
１〜０．２５ｗｔ％の炭化硼素、及び上記炭化珪素粉末
中に含まれる遊離炭素との総量が炭素換算で３．０〜
６．０ｗｔ％の炭素となる熱処理過程で炭化可能な有機
物を添加混合して成形し、成形体を不活性ガス雰囲気に
おいて２１００〜２２８０℃の温度で焼成してなり、か
さ密度が３．０５ｇ／ｃｍ3 以上で、電気抵抗率が１×
１０〜１×１０3 Ω・ｃｍであることを特徴とする。前
記炭化珪素焼結体は、ｐ型半導体特性を有していること
が好ましい。又、炭化珪素焼結体の製造方法は、アルミ
ニウムを７００〜３５００ｐｐｍ固溶し、かつ比表面積
が１５ｍ2 ／ｇ以上の炭化珪素粉末に、焼結助剤として
硼素換算で０．１〜０．２５ｗｔ％の炭化硼素、及び上
記炭化珪素粉末中に含まれる遊離炭素との総量が炭素換
算で３．０〜６．０ｗｔ％の炭素となる熱処理過程で炭
化可能な有機物を添加混合して成形し、成形体を不活性
ガス雰囲気において２１００〜２２８０℃の温度で焼成
することを特徴とする。前記炭化珪素粉末は、α型を主
体とすることが好ましい。更に、マイクロ波吸収体は、
前記炭化珪素焼結体をマイクロ波の吸収に利用すること
を特徴とする。更に又、電力用抵抗体は、前記炭化珪素
焼結体を電力用の抵抗に利用することを特徴とする。
め、本発明の炭化珪素焼結体は、アルミニウムを７００
〜３５００ｐｐｍ固溶し、かつ比表面積が１５ｍ2 ／ｇ
以上の炭化珪素粉末に、焼結助剤として硼素換算で０．
１〜０．２５ｗｔ％の炭化硼素、及び上記炭化珪素粉末
中に含まれる遊離炭素との総量が炭素換算で３．０〜
６．０ｗｔ％の炭素となる熱処理過程で炭化可能な有機
物を添加混合して成形し、成形体を不活性ガス雰囲気に
おいて２１００〜２２８０℃の温度で焼成してなり、か
さ密度が３．０５ｇ／ｃｍ3 以上で、電気抵抗率が１×
１０〜１×１０3 Ω・ｃｍであることを特徴とする。前
記炭化珪素焼結体は、ｐ型半導体特性を有していること
が好ましい。又、炭化珪素焼結体の製造方法は、アルミ
ニウムを７００〜３５００ｐｐｍ固溶し、かつ比表面積
が１５ｍ2 ／ｇ以上の炭化珪素粉末に、焼結助剤として
硼素換算で０．１〜０．２５ｗｔ％の炭化硼素、及び上
記炭化珪素粉末中に含まれる遊離炭素との総量が炭素換
算で３．０〜６．０ｗｔ％の炭素となる熱処理過程で炭
化可能な有機物を添加混合して成形し、成形体を不活性
ガス雰囲気において２１００〜２２８０℃の温度で焼成
することを特徴とする。前記炭化珪素粉末は、α型を主
体とすることが好ましい。更に、マイクロ波吸収体は、
前記炭化珪素焼結体をマイクロ波の吸収に利用すること
を特徴とする。更に又、電力用抵抗体は、前記炭化珪素
焼結体を電力用の抵抗に利用することを特徴とする。
【０００５】かさ密度が、３．０５ｇ／ｃｍ3 未満であ
ると、機械的特性がＢとＣを焼結助剤として用いた常圧
焼結炭化珪素焼結体より劣るようになり、かつ熱伝導率
等の熱的特性も低下する。かさ密度は、構造用部材とし
て、３．０５ｇ／ｃｍ3 以上、摺動用部材として、３．
１０ｇ／ｃｍ3 以上が望ましい。電気抵抗率が、１×１
０Ω・ｃｍ未満であると、抵抗体として十分な抵抗が得
られ難くなり、１×１０3 Ω・ｃｍを超えると、高抵抗
となり帯電し易くなる。電気抵抗率は、マイクロ波吸収
体として、１０3 〜１０3 Ω・ｃｍ、電力用抵抗体とし
て、１０〜１０2 Ω・ｃｍ、摺動用部材として、１０3
Ω・ｃｍ以下が望ましい。炭化珪素焼結体がｐ型半導体
特性を有することにより、その各部における各種の特性
が均一になる。
ると、機械的特性がＢとＣを焼結助剤として用いた常圧
焼結炭化珪素焼結体より劣るようになり、かつ熱伝導率
等の熱的特性も低下する。かさ密度は、構造用部材とし
て、３．０５ｇ／ｃｍ3 以上、摺動用部材として、３．
１０ｇ／ｃｍ3 以上が望ましい。電気抵抗率が、１×１
０Ω・ｃｍ未満であると、抵抗体として十分な抵抗が得
られ難くなり、１×１０3 Ω・ｃｍを超えると、高抵抗
となり帯電し易くなる。電気抵抗率は、マイクロ波吸収
体として、１０3 〜１０3 Ω・ｃｍ、電力用抵抗体とし
て、１０〜１０2 Ω・ｃｍ、摺動用部材として、１０3
Ω・ｃｍ以下が望ましい。炭化珪素焼結体がｐ型半導体
特性を有することにより、その各部における各種の特性
が均一になる。
【０００６】炭化珪素粉末に対するアルミニウムの固溶
量が、７００ｐｐｍ未満であると、焼結体の電気抵抗率
が１×１０3 Ω・ｃｍを超える高抵抗となる。一方、３
５００ｐｐｍを超えると、アルミニウム以外の金属不純
物量及び遊離炭素量が大幅に増加し、焼結性が低下して
緻密な焼結体が得られない。上記アルミニウムを固溶し
た炭化珪素粉末の比表面積が、１５ｍ2 ／ｇ未満である
と、焼結性が低下し、緻密な焼結体が得られない。アル
ミニウムを固溶した炭化珪素粉末は、アチソン法による
粉末合成時に炭化珪素の結晶格子中にアルミニウムが炭
素と置換固溶したものを粉砕して得られる。工業的に生
産される炭化珪素粉末には、グリーンタイプ（通称）と
ブラックタイプ（通称）があるが、アルミニウムがより
多く固溶しているのは、ブラックタイプの炭化珪素粉末
であり、固溶したアルミニウムは、酸・アルカリ洗浄で
は溶解し難い。焼結助剤としての炭化硼素（Ｂ4 Ｃ）が
硼素換算で、０．１ｗｔ％未満であると、焼結助剤とし
ての効果が無くなる。一方、０．２５ｗｔ％を超える
と、硼素が炭化珪素の粒界及びその３重点に偏析し易く
なり、その結果、機械的強度が低下したり、電気抵抗率
の低下度合が小さくなる等の不具合が生ずる。又、焼結
助剤としての、熱処理過程で炭化可能な有機物の添加混
合量は、前記炭化珪素粉末中に含まれる遊離炭素量との
総量が、炭素換算で３．０ｗｔ％未満、あるいは６．０
ｗｔ％超であると、焼結性が低下し、緻密な焼結体が得
られない。成形体の成形は、ＣＩＰ(Cold Isostatic Pr
ess)、一軸プレス、ドクターブレート、射出成形、スリ
ップキャスト等の通常の方法によって行われる。成形体
の焼成雰囲気としては、アルゴンガス、Ｎ2 ガス、真空
中等の不活性ガス雰囲気が適用される。成形体の焼成温
度が、２１００℃未満であると、数時間の保持で十分に
緻密化させることが困難となる。一方、２２８０℃を超
えると、炭化珪素の異常粒成長が起こり、機械的強度、
耐スポーリング性等の特性が低下する。成形体の好まし
い焼成温度は、２１５０〜２２５０℃である。一方、ア
ルミニウムを固溶した炭化珪素粉末は、α型を主体（５
０ｗｔ％以上）とすることが好ましいが、β型であって
もよい。
量が、７００ｐｐｍ未満であると、焼結体の電気抵抗率
が１×１０3 Ω・ｃｍを超える高抵抗となる。一方、３
５００ｐｐｍを超えると、アルミニウム以外の金属不純
物量及び遊離炭素量が大幅に増加し、焼結性が低下して
緻密な焼結体が得られない。上記アルミニウムを固溶し
た炭化珪素粉末の比表面積が、１５ｍ2 ／ｇ未満である
と、焼結性が低下し、緻密な焼結体が得られない。アル
ミニウムを固溶した炭化珪素粉末は、アチソン法による
粉末合成時に炭化珪素の結晶格子中にアルミニウムが炭
素と置換固溶したものを粉砕して得られる。工業的に生
産される炭化珪素粉末には、グリーンタイプ（通称）と
ブラックタイプ（通称）があるが、アルミニウムがより
多く固溶しているのは、ブラックタイプの炭化珪素粉末
であり、固溶したアルミニウムは、酸・アルカリ洗浄で
は溶解し難い。焼結助剤としての炭化硼素（Ｂ4 Ｃ）が
硼素換算で、０．１ｗｔ％未満であると、焼結助剤とし
ての効果が無くなる。一方、０．２５ｗｔ％を超える
と、硼素が炭化珪素の粒界及びその３重点に偏析し易く
なり、その結果、機械的強度が低下したり、電気抵抗率
の低下度合が小さくなる等の不具合が生ずる。又、焼結
助剤としての、熱処理過程で炭化可能な有機物の添加混
合量は、前記炭化珪素粉末中に含まれる遊離炭素量との
総量が、炭素換算で３．０ｗｔ％未満、あるいは６．０
ｗｔ％超であると、焼結性が低下し、緻密な焼結体が得
られない。成形体の成形は、ＣＩＰ(Cold Isostatic Pr
ess)、一軸プレス、ドクターブレート、射出成形、スリ
ップキャスト等の通常の方法によって行われる。成形体
の焼成雰囲気としては、アルゴンガス、Ｎ2 ガス、真空
中等の不活性ガス雰囲気が適用される。成形体の焼成温
度が、２１００℃未満であると、数時間の保持で十分に
緻密化させることが困難となる。一方、２２８０℃を超
えると、炭化珪素の異常粒成長が起こり、機械的強度、
耐スポーリング性等の特性が低下する。成形体の好まし
い焼成温度は、２１５０〜２２５０℃である。一方、ア
ルミニウムを固溶した炭化珪素粉末は、α型を主体（５
０ｗｔ％以上）とすることが好ましいが、β型であって
もよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て具体的な実施例及び比較例を参照して説明する。 実施例１〜６、比較例１〜９ 先ず、表１に示すように、アルミニウム固溶量及び比表
面積の異なるα型を主体とした炭化珪素粉末に、焼結助
剤として平均粒径約２．５μｍのＢ4 Ｃを所定量（表１
においては、Ｂ量に換算して示す）、及び残炭量約５０
ｗｔ％のフェノールレジン（レゾールタイプ）を所定量
（表１においては、炭素換算して炭化珪素粉末中に含ま
れる遊離炭素量との総量で示す）添加し、エタノール溶
媒中で約２０時間湿式粉砕混合してそれぞれのスラリー
を得た。次に、各スラリーを乾燥後、３００μｍの篩通
しを行って造粒し、しかる後に成形圧力３０ＭＰａにて
金型を用いて一次成形し、更に１４７ＭＰａの成形圧力
にてＣＩＰ成形し、それぞれ約５０×５０×２５ｍｍの
成形体を得た。次いで、アルミニウム固溶量の等しい成
形体を同じカーボンケースに充填し、それぞれ表１に示
す温度で焼成して各焼結体を得た。なお、焼成時の雰囲
気は、室温から１２００℃までの温度ではフェノールレ
ジンの熱分解を考慮し真空中とし、それ以降はアルゴン
ガス雰囲気（常圧）とした。又、最高温度における保持
時間は、炭化珪素の異常粒成長を避けるため、１．５時
間に統一した。得られた各焼結体の外表面を約０．５ｍ
ｍ研磨後、かさ密度（アルキメデス法、ｎ＝１）、
室温での曲げ強さ（ＪＩＳ Ｒ１６０１に準拠、ｎ＝１
０：未測定の試料もあり）、電気抵抗率（４端子法、
必要に応じて２端子法、ｎ＝１）を測定したところ、表
１に示すようになった。
て具体的な実施例及び比較例を参照して説明する。 実施例１〜６、比較例１〜９ 先ず、表１に示すように、アルミニウム固溶量及び比表
面積の異なるα型を主体とした炭化珪素粉末に、焼結助
剤として平均粒径約２．５μｍのＢ4 Ｃを所定量（表１
においては、Ｂ量に換算して示す）、及び残炭量約５０
ｗｔ％のフェノールレジン（レゾールタイプ）を所定量
（表１においては、炭素換算して炭化珪素粉末中に含ま
れる遊離炭素量との総量で示す）添加し、エタノール溶
媒中で約２０時間湿式粉砕混合してそれぞれのスラリー
を得た。次に、各スラリーを乾燥後、３００μｍの篩通
しを行って造粒し、しかる後に成形圧力３０ＭＰａにて
金型を用いて一次成形し、更に１４７ＭＰａの成形圧力
にてＣＩＰ成形し、それぞれ約５０×５０×２５ｍｍの
成形体を得た。次いで、アルミニウム固溶量の等しい成
形体を同じカーボンケースに充填し、それぞれ表１に示
す温度で焼成して各焼結体を得た。なお、焼成時の雰囲
気は、室温から１２００℃までの温度ではフェノールレ
ジンの熱分解を考慮し真空中とし、それ以降はアルゴン
ガス雰囲気（常圧）とした。又、最高温度における保持
時間は、炭化珪素の異常粒成長を避けるため、１．５時
間に統一した。得られた各焼結体の外表面を約０．５ｍ
ｍ研磨後、かさ密度（アルキメデス法、ｎ＝１）、
室温での曲げ強さ（ＪＩＳ Ｒ１６０１に準拠、ｎ＝１
０：未測定の試料もあり）、電気抵抗率（４端子法、
必要に応じて２端子法、ｎ＝１）を測定したところ、表
１に示すようになった。
【０００８】
【表１】
【０００９】表１からわかるように、実施例１〜６の炭
化珪素焼結体は、ＢとＣを焼結助剤として用いた常圧焼
結炭化珪素焼結体のかさ密度及び曲げ強さと同程度のか
さ密度及び曲げ強さを有し、かつその電気抵抗率が１×
１０〜１×１０3 Ω・ｃｍと低い。
化珪素焼結体は、ＢとＣを焼結助剤として用いた常圧焼
結炭化珪素焼結体のかさ密度及び曲げ強さと同程度のか
さ密度及び曲げ強さを有し、かつその電気抵抗率が１×
１０〜１×１０3 Ω・ｃｍと低い。
【００１０】又、実施例１及び３、比較例１及び３の焼
結体のマイクロ波吸収性評価を簡易的に家庭用電子レン
ジを用いて実施したところ、表２に示すようになった。
マイクロ波吸収性評価は、同一形状の試料に表２に示す
ように所定時間照射し、照射直後の表面温度を接触式表
面温度計を用いて測定した。なお、照射前の試料表面の
温度は、いずれも約１７℃（室温）であり、マイクロ波
は、周波数２４５０ＭＨｚ、定格出力５００Ｗとした。
結体のマイクロ波吸収性評価を簡易的に家庭用電子レン
ジを用いて実施したところ、表２に示すようになった。
マイクロ波吸収性評価は、同一形状の試料に表２に示す
ように所定時間照射し、照射直後の表面温度を接触式表
面温度計を用いて測定した。なお、照射前の試料表面の
温度は、いずれも約１７℃（室温）であり、マイクロ波
は、周波数２４５０ＭＨｚ、定格出力５００Ｗとした。
【００１１】
【表２】
【００１２】表２からわかるように、比較例１では実施
例１及び３に比べて表面温度が上昇し、マイクロ波吸収
性としては良い結果が得られている。しかしながら、５
００Ｗという低出力であっても照射開始後１分間でΔＴ
＝２８６℃（３０３℃−１７℃）の温度上昇があること
から、放射光加速器（ダミーロード）等の高出力のマイ
クロ波で使用されると、熱衝撃（急発熱）で破損してし
まう。それに対し、実施例の炭化珪素焼結体は、適当な
マイクロ波吸収性を示し、熱衝撃で破損するおそれはな
い。
例１及び３に比べて表面温度が上昇し、マイクロ波吸収
性としては良い結果が得られている。しかしながら、５
００Ｗという低出力であっても照射開始後１分間でΔＴ
＝２８６℃（３０３℃−１７℃）の温度上昇があること
から、放射光加速器（ダミーロード）等の高出力のマイ
クロ波で使用されると、熱衝撃（急発熱）で破損してし
まう。それに対し、実施例の炭化珪素焼結体は、適当な
マイクロ波吸収性を示し、熱衝撃で破損するおそれはな
い。
【００１３】実施例７，８、比較例１０，１１ 先ず、表３に示すように、アルミニウム固溶量の異なる
α型を主体とする炭化珪素粉末（平均粒径０．６μｍ
（比表面積１５ｍ2 ／ｇ））に、焼結助剤として平均粒
径１．５μｍのＢ4 ＣをＢ換算で０．１ｗｔ％、及び残
炭量約５０ｗｔ％のフェノールレジン（レゾールタイ
プ）を炭素換算して炭化珪素粉末中に含まれる遊離炭素
量との総量で４．０ｗｔ％添加し、実施例１〜６、比較
例１〜９と同様にしてスラリーを得、乾燥造粒後成形
し、かつアルゴンガス雰囲気において２１００℃の温度
で焼成して各焼結体を得た。得られた各焼結体の外表面
を約０．５ｍｍ研磨後、実施例１〜６、比較例１〜９と
同様にしてかさ密度及び電気抵抗率を測定し、かつ耐熱
衝撃温度（ΔＴｃ）を測定したところ、表３に示すよう
になった。
α型を主体とする炭化珪素粉末（平均粒径０．６μｍ
（比表面積１５ｍ2 ／ｇ））に、焼結助剤として平均粒
径１．５μｍのＢ4 ＣをＢ換算で０．１ｗｔ％、及び残
炭量約５０ｗｔ％のフェノールレジン（レゾールタイ
プ）を炭素換算して炭化珪素粉末中に含まれる遊離炭素
量との総量で４．０ｗｔ％添加し、実施例１〜６、比較
例１〜９と同様にしてスラリーを得、乾燥造粒後成形
し、かつアルゴンガス雰囲気において２１００℃の温度
で焼成して各焼結体を得た。得られた各焼結体の外表面
を約０．５ｍｍ研磨後、実施例１〜６、比較例１〜９と
同様にしてかさ密度及び電気抵抗率を測定し、かつ耐熱
衝撃温度（ΔＴｃ）を測定したところ、表３に示すよう
になった。
【００１４】
【表３】
【００１５】表３からわかるように、実施例７，８の炭
化珪素焼結体は、ＢとＣを焼結助剤として用いた炭化珪
素焼結体と比べ、電気抵抗率が小さく、又、耐スポーリ
ング性に優れている。
化珪素焼結体は、ＢとＣを焼結助剤として用いた炭化珪
素焼結体と比べ、電気抵抗率が小さく、又、耐スポーリ
ング性に優れている。
【００１６】なお、上述した実施の形態においては、炭
化珪素焼結体をマイクロ波吸収体及び電力用抵抗体とし
て利用する場合について説明したが、これらに限定され
るものではなく、構造用部材としては勿論、一般的な摺
動用部材の他、シリコンウェーハ移載用フォーク（静電
気によるダスト付着防止）、精密、機械部品（Ｘ−Ｙス
ライダー、ステージ等）、ＥＢＭ装置用セラミックス部
材（チャージアップ防止）、ＣＶＤ装置用サセプター等
に利用ができ、又、これらの製品には純度的にも十分に
対応可能である。又、本発明に係る炭化珪素焼結体は、
電気抵抗率が低いことから、放電加工法の適用が可能で
ある。
化珪素焼結体をマイクロ波吸収体及び電力用抵抗体とし
て利用する場合について説明したが、これらに限定され
るものではなく、構造用部材としては勿論、一般的な摺
動用部材の他、シリコンウェーハ移載用フォーク（静電
気によるダスト付着防止）、精密、機械部品（Ｘ−Ｙス
ライダー、ステージ等）、ＥＢＭ装置用セラミックス部
材（チャージアップ防止）、ＣＶＤ装置用サセプター等
に利用ができ、又、これらの製品には純度的にも十分に
対応可能である。又、本発明に係る炭化珪素焼結体は、
電気抵抗率が低いことから、放電加工法の適用が可能で
ある。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の炭化珪素
焼結体とその製造方法によれば、アルミニウムを所要量
固溶した炭化珪素粉末をＢとＣを焼結助剤として固相焼
結したものであるので、ＢとＣを焼結助剤として用いた
ものと同程度の密度及び機械的特性を有し、かつ電気的
抵抗率を小さくすることができると共に、焼成時の温度
及び雰囲気制御の困難さもなく、製造及び取り扱いを容
易になすことができ、その上、電気抵抗率のばらつきも
ない。又、本発明の炭化珪素焼結体をマイクロ波吸収体
として使用すると、マイクロ波吸収体及び周辺部材の冷
却の必要がなく、かつ急発熱による熱衝撃で破損するこ
とがない。更に、本発明の炭化珪素発熱体を電力用抵抗
体として使用すると、抵抗体として十分な抵抗値を有
し、かつ熱伝導性、耐スポーリング性に優れたものとす
ることができる。
焼結体とその製造方法によれば、アルミニウムを所要量
固溶した炭化珪素粉末をＢとＣを焼結助剤として固相焼
結したものであるので、ＢとＣを焼結助剤として用いた
ものと同程度の密度及び機械的特性を有し、かつ電気的
抵抗率を小さくすることができると共に、焼成時の温度
及び雰囲気制御の困難さもなく、製造及び取り扱いを容
易になすことができ、その上、電気抵抗率のばらつきも
ない。又、本発明の炭化珪素焼結体をマイクロ波吸収体
として使用すると、マイクロ波吸収体及び周辺部材の冷
却の必要がなく、かつ急発熱による熱衝撃で破損するこ
とがない。更に、本発明の炭化珪素発熱体を電力用抵抗
体として使用すると、抵抗体として十分な抵抗値を有
し、かつ熱伝導性、耐スポーリング性に優れたものとす
ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 裕 愛知県刈谷市小垣江町南藤１番地 東芝セ ラミックス株式会社刈谷製造所内 (72)発明者 脇田 保 愛知県刈谷市小垣江町南藤１番地 東芝セ ラミックス株式会社刈谷製造所内 (72)発明者 福岡 聖一 愛知県刈谷市小垣江町南藤１番地 東芝セ ラミックス株式会社刈谷製造所内 (72)発明者 酒井 幸文 愛知県刈谷市小垣江町南藤１番地 東芝セ ラミックス株式会社刈谷製造所内 (72)発明者 近藤 宏樹 山形県西置腸郡小国町大字小国町378番地 東芝セラミックス株式会社小国製造所内 (72)発明者 辻 直樹 山形県西置腸郡小国町大字小国町378番地 東芝セラミックス株式会社小国製造所内 Ｆターム(参考） 4G001 BA22 BA23 BA67 BA78 BB22 BB23 BB60 BB67 BC12 BC13 BC52 BC54 BC56 BC62 BD04 BD14 BD21 BD22 BE33 5J013 AA00
Claims (6)
- 【請求項１】 アルミニウムを７００〜３５００ｐｐｍ
固溶し、かつ比表面積が１５ｍ2 ／ｇ以上の炭化珪素粉
末に、焼結助剤として硼素換算で０．１〜０．２５ｗｔ
％の炭化硼素、及び上記炭化珪素粉末中に含まれる遊離
炭素との総量が炭素換算で３．０〜６．０ｗｔ％の炭素
となる熱処理過程で炭化可能な有機物を添加混合して成
形し、成形体を不活性ガス雰囲気において２１００〜２
２８０℃の温度で焼成してなり、かさ密度が３．０５ｇ
／ｃｍ3 以上で、電気抵抗率が１×１０〜１×１０3 Ω
・ｃｍであることを特徴とする炭化珪素焼結体。 - 【請求項２】 前記炭化珪素焼結体が、ｐ型半導体特性
を有していることを特徴とする請求項１記載の炭化珪素
焼結体。 - 【請求項３】 アルミニウムを７００〜３５００ｐｐｍ
固溶し、かつ比表面積が１５ｍ2 ／ｇ以上の炭化珪素粉
末に、焼結助剤として硼素換算で０．１〜０．２５ｗｔ
％の炭化硼素、及び上記炭化珪素粉末中に含まれる遊離
炭素との総量が炭素換算で３．０〜６．０ｗｔ％の炭素
となる熱処理過程で炭化可能な有機物を添加混合して成
形し、成形体を不活性ガス雰囲気において２１００〜２
２８０℃の温度で焼成することを特徴とする炭化珪素焼
結体の製造方法。 - 【請求項４】 前記炭化珪素粉末が、α型を主体とする
ことを特徴とする請求項３記載の炭化珪素焼結体の製造
方法。 - 【請求項５】 請求項１又は請求項２記載の炭化珪素焼
結体をマイクロ波の吸収に利用することを特徴とするマ
イクロ波吸収体。 - 【請求項６】 請求項１又は２記載の炭化珪素焼結体を
電力用の抵抗に利用することを特徴とする電力用抵抗
体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10353985A JP2000169234A (ja) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | 炭化珪素焼結体、その製造方法、それを用いたマイクロ波吸収体及びそれを用いた電力用抵抗体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10353985A JP2000169234A (ja) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | 炭化珪素焼結体、その製造方法、それを用いたマイクロ波吸収体及びそれを用いた電力用抵抗体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000169234A true JP2000169234A (ja) | 2000-06-20 |
Family
ID=18434554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10353985A Pending JP2000169234A (ja) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | 炭化珪素焼結体、その製造方法、それを用いたマイクロ波吸収体及びそれを用いた電力用抵抗体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000169234A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003004540A (ja) * | 2001-06-19 | 2003-01-08 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 焼却炉用の熱電対保護管 |
| JP2004055849A (ja) * | 2002-07-19 | 2004-02-19 | Taiko Rozai Kk | 炭化珪素系ｐ型熱電変換材料及びその製造方法 |
| JP2015089862A (ja) * | 2013-11-06 | 2015-05-11 | 東海高熱工業株式会社 | 電気抵抗の低い常圧焼結ＳｉＣセラミックス |
| JP2015525196A (ja) * | 2012-06-15 | 2015-09-03 | サン−ゴバン サントル ドゥ ルシェルシェ エ デトゥードゥ ユーロペン | 炭化ケイ素製の遮蔽用製品 |
| CN110520943A (zh) * | 2017-04-21 | 2019-11-29 | Tdk电子股份有限公司 | 薄膜电阻和薄膜传感器 |
-
1998
- 1998-11-27 JP JP10353985A patent/JP2000169234A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003004540A (ja) * | 2001-06-19 | 2003-01-08 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 焼却炉用の熱電対保護管 |
| JP2004055849A (ja) * | 2002-07-19 | 2004-02-19 | Taiko Rozai Kk | 炭化珪素系ｐ型熱電変換材料及びその製造方法 |
| JP2015525196A (ja) * | 2012-06-15 | 2015-09-03 | サン−ゴバン サントル ドゥ ルシェルシェ エ デトゥードゥ ユーロペン | 炭化ケイ素製の遮蔽用製品 |
| JP2015089862A (ja) * | 2013-11-06 | 2015-05-11 | 東海高熱工業株式会社 | 電気抵抗の低い常圧焼結ＳｉＣセラミックス |
| CN110520943A (zh) * | 2017-04-21 | 2019-11-29 | Tdk电子股份有限公司 | 薄膜电阻和薄膜传感器 |
| CN110520943B (zh) * | 2017-04-21 | 2021-07-16 | Tdk电子股份有限公司 | 薄膜电阻和薄膜传感器 |
| US11177059B2 (en) | 2017-04-21 | 2021-11-16 | Tdk Electronics Ag | Film resistor and thin-film sensor |
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