JP2001335359A

JP2001335359A - セラミックス焼結体およびその製造方法

Info

Publication number: JP2001335359A
Application number: JP2000154858A
Authority: JP
Inventors: Norio Nakayama; 憲隆中山; Yoshiyuki Fukuda; 悦幸福田; Takayuki Naba; 隆之那波; Tatsuya Imaizumi; 辰弥今泉; Haruhiko Yamaguchi; 山口　　晴彦; Ikuko Kubo; 郁子久保
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electronic Engineering Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Development and Engineering Corp
Priority date: 2000-05-25
Filing date: 2000-05-25
Publication date: 2001-12-04
Anticipated expiration: 2020-05-25
Also published as: JP4469461B2

Abstract

(57)【要約】【課題】焼結体を構成するセラミックス粒子の一部を所
定方向に配向させることにより、破壊靱性値や疲労特性
を改善したセラミックス焼結体およびその製造方法を提
供する。【解決手段】少なくとも一部のセラミックス粒子が所定
方向に配向した組織を有するセラミックス焼結体１にお
いて、短径Ｄに対する長径Ｌの比（アスペクト比）Ｌ／
Ｄが２以上のセラミックス粒子２の長軸とセラミックス
焼結体１の中心軸Ｃとのなす角度θが±４０°以内であ
る配向セラミックス粒子２の面積割合が２０〜７０％で
あることを特徴とするセラミックス焼結体１である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はセラミックス焼結体
およびその製造方法に係り、特に焼結体を構成するセラ
ミックス粒子の一部を所定方向に配向させることによ
り、破壊靱性値や耐疲労特性を改善したセラミックス焼
結体およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＡｌＮ，ＳｉＣ，Ｓｉ_３Ｎ_４など窒化
物、炭化物、ほう化物、けい化物等のセラミックス原料
粉末を所定形状に成形してセラミックス成形体とした後
に、得られたセラミックス成形体を焼結したセラミック
ス焼結体は、一般に硬度、電気絶縁性、耐摩耗性、耐熱
性、耐腐食性等の諸特性が従来の金属材と比較して優れ
ているため、電子機器、精密機械部品、半導体装置の基
板材料など広い分野において使用されている。

【０００３】例えば、板状に形成したセラミックス焼結
体は、高出力トランジスタやパワーモジュール等の実装
に使用されるセラミックス回路基板の構成材として広く
使用されている。このセラミックス回路基板において
は、基板部分と回路部分との熱膨張係数の相違により、
繰り返して熱応力を受けるため、高い耐疲労強度が要求
される。また、各種電子機器や産業機械に搭載された場
合には、あらゆる方向から作用する応力に対しても割れ
等を発生させることがなく、高い信頼性が要求される。

【０００４】また、近年、セラミックス焼結体は、自動
車エンジンの構成部品などの高温構造材料や電子回路基
板等の伝熱性絶縁部品としての用途も拡大しており、こ
のような構造用材料としてのセラミックス焼結体では、
強度や熱伝導性に加えて、より靱性を高めることが要求
されている。しかしながら、セラミックス焼結体の中で
も高靱性材料と言われる窒化けい素焼結体においても、
その破壊靱性値（Ｋｃ）は、金属材料の１／１０以下で
あり、より靱性値が高いセラミックス焼結体が求められ
ている。

【０００５】従来、セラミックス焼結体を高靱性化させ
る方法として、焼結体組織中に球状の粒子を分散させる
分散強化法やＳｉＣなどの強化繊維を複合化させて焼結
体を高靱性化させる方法などが用いられている。これら
の方法は、いずれも分散粒子や強化繊維によって亀裂進
展を阻止したり、繊維の引抜効果を利用して高靱性化す
る方法である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな高靱性化方法では、組織中に分散させた粒子や繊維
自体が欠陥として作用する場合があり、高強度と高靱性
とを共に実現することは困難であった。

【０００７】また、従来のセラミックス焼結体は、一般
的にセラミックス原料粉末に焼結助剤やセルロース系粘
結剤（バインダー）などの添加剤を混合し、この混合体
を一軸プレスで成形し、得られた成形体を脱脂後、焼結
して製造されているため、焼結体を構成するセラミック
ス粒子に配向性はなく、抗折強度に代表される機械的特
性についても方向性は存在しない。そのため、強度を向
上させるためには、セラミックス焼結体の組成変更が必
須であったが、用途別に要求される熱伝導性や電気的特
性を損うことなく強度を高めることは極めて困難であっ
た。

【０００８】一方、焼結助剤や粘結剤（バインダー）等
を添加したセラミックス原料混合体を押出成形後、焼結
することにより、ほぼ全部のセラミックス粒子を所定方
向に配向させたセラミックス焼結体が得られることが知
られている。

【０００９】しかしながら、上記のように全部のセラミ
ックス粒子が所定方向に配向したセラミックス焼結体に
おいては、配向面との関係で所定方向に作用する応力や
熱にどに対しては優れた耐性が実現されるが、配向面と
は異なる面方向においては却って特性が低下し、あらゆ
る方向から応力等が作用する環境で焼結体が使用される
場合には、セラミックス焼結体全体として耐性が低下し
寿命が短くなるという問題点もあった。

【００１０】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、焼結体を構成するセラミックス粒子の一
部を所定方向に配向させることにより、破壊靱性値や疲
労特性を改善したセラミックス焼結体およびその製造方
法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願発明者らはセラミックス焼結体の機械的強度特性や
熱伝導性を損うことなく、破壊靱性値を高める方法を鋭
意研究した。その結果、平均分子量が５万以上２０万以
下のアクリル系樹脂バインダーを３〜５０重量％添加し
たセラミックス原料混合体を、一定方向から圧力を作用
させながら所定形状に成形し、得られた成形体を脱脂し
た後に焼結したときに、アスペクト比が大きな針状形状
のセラミックス粒子が形成され、またこれらのセラミッ
クス粒子を所定の割合で一定の方向に配向させることが
可能になり、破壊靱性値を効果的に改善できるという知
見を得た。

【００１２】また、上記のようなアクリル系樹脂バイン
ダーを選定するとともに、その添加量を適正に設定する
ことにより、窒化物系セラミックス原料粉末を使用した
場合においても、容易に基板状に成形でき、この成形体
をドクターブレード法等によってシート状に成形するこ
とにより、窒化物系セラミックス粒子のアスペクト比が
大きくなり、針状のセラミックス粒子が基板平面方向に
配向し、配向方向に直交する方向の強度を大幅に上昇さ
せることができるという知見も得られた。本発明は上記
知見に基づいて完成されたものである。

【００１３】すなわち、本発明に係るセラミックス焼結
体は、少なくとも一部のセラミックス粒子が所定方向に
配向した組織を有するセラミックス焼結体において、短
径に対する長径の比（アスペクト比）が２以上のセラミ
ックス粒子の長軸とセラミックス焼結体の中心軸とのな
す角度が±４０°以内である配向セラミックス粒子の面
積割合が２０〜７０％であることを特徴とする。

【００１４】また、前記セラミックス焼結体は窒化けい
素を主成分とすることが望ましい。さらに、前記セラミ
ックス焼結体の配向面と直交する平面で組織を観察した
場合に配向セラミックス粒子の面積割合が３０％以下で
あることが好ましい。また、前記セラミックス焼結体の
破壊靱性値が５ＭＰａ／ｍ^０．５以上であることが好ま
しい。

【００１５】さらに上記セラミックス焼結体から摺動部
材および半導体用基板を構成することが望ましい。

【００１６】また、本発明に係るセラミックス焼結体の
製造方法は、セラミックス原料粉末に、平均分子量が５
万以上２０万以下のアクリル系樹脂バインダーを３〜５
０重量％と焼結助剤とを添加して原料混合体を調製し、
得られた原料混合体に一定方向から圧力を作用させなが
ら所定形状に成形し、得られた成形体を脱脂した後に焼
結することを特徴とする。

【００１７】さらに、前記成形体がシート成形法によっ
て成形される場合において、原料混合体に添加されるア
クリル系樹脂バインダーの添加量が１０〜３０重量％で
あることが好ましい。また、前記成形体がプレス成形法
によって成形される場合において、原料混合体に添加さ
れるアクリル系樹脂バインダーの添加量が３〜１０重量
％であることが好ましい。さらに、前記セラミックス原
料粉末の平均粒径が１μｍ以下であるとともに、累積粒
径値Ｄ９０が２μｍ以下であることが好ましい。

【００１８】本発明に係るセラミックス焼結体を構成す
るセラミックスは特に限定されるものではないが、アス
ペクト比が大きい長大な柱状に結晶粒子が成長する窒化
けい素を主成分とすることが好ましい。

【００１９】また、本発明に係るセラミックス焼結体に
おいて、短径に対する長比の比（アスペクト比）が２以
上のセラミックス粒子の長軸とセラミックス焼結体の中
心軸とのなす角度が±４０°以内である配向セラミック
ス粒子の面積割合は、セラミックス焼結体の破壊靱性値
や耐疲労性に大きく影響し、本発明では２０〜７０％の
範囲とされる。

【００２０】上記配向セラミックス粒子の面積割合が２
０％未満の場合には、セラミックス焼結体の破壊靱性値
および耐疲労性の改善効果が少ない一方、７０％を超え
ると、配向面と直角方向の強度が増加するが、他の方向
における強度が低下してしまい、セラミックス焼結体全
体としての強度が不十分となり信頼性が低下する。した
がって、配向セラミックス粒子の面積割合（配向度）は
２０〜７０％とされるが、３０〜６０％の範囲がより好
ましい。

【００２１】ここで上記配向度を定めるセラミックス粒
子は、図２に示すように短径Ｄに対する長径上の比（ア
スペクト比）Ｌ／Ｄが２以上のセラミックス粒子２を対
象とする。そして、図１および図２に示すように、セラ
ミックス粒子２の長軸とセラミックス焼結体１の中心軸
Ｃとがなす角度θが±４０°以内にあるセラミックス粒
子２の面積割合を画像解析等の手段により測定して配向
度が求められる。

【００２２】上記配向度の測定は、配向面（焼結体平板
面）に沿って縦１００μｍ×横１００μｍの正方形領域
を任意の３ヶ所に設定し、その３領域における配向度の
平均値を、当該セラミックス焼結体のセラミックス粒子
の配向度と定める方法を簡易的に用いてもよい。なお、
当然ながら焼結体全体の配向度を調べた値を配向度とし
てよいことは言うまでもない。

【００２３】上記のように、セラミックス粒子を一定方
向に配向させることにより、セラミックス結晶が一方向
に配向し、熱伝導時に抵抗となる結晶粒界が配向方向に
対して減少することにより、配向方向の熱伝導性が上昇
する。このような配向組織ではセラミックス焼結体の強
度および靱性を向上させる上で好ましいものであり、機
械的強度と熱伝導性とを同時に高めることが可能とな
る。ちなみに、セラミックス焼結体の破壊靱性値は５Ｍ
Ｐａ／ｍ^０．５以上に達し、さらには６ＭＰａ／ｍ
^０．５以上に達する焼結体も得られる。

【００２４】また、セラミックス焼結体の配向面と直交
する平面で組織を観察した場合に配向セラミックス粒子
の面積割合が３０％以下であることが好ましく、さらに
は各セラミックス粒子が特定の方向に配向せずにセラミ
ックス粒子の長軸がランダムに伸びるように配置されて
いることが好ましい。このランダムな配置により、配向
面と直交する平面側の強度も高く維持でき、セラミック
ス焼結体全体の強度特性を向上させることができる。

【００２５】本発明に係るセラミックス焼結体は、例え
ば以下のような手順で製造される。すなわち、セラミッ
クス原料粉末に、平均分子量が５万以上２０万以下のア
クリル系樹脂バインダーを３〜５０重量％と焼結助剤
と、必要に応じて界面活性剤，可塑剤，有機溶媒とを添
加して原料混合体を調製し、得られた原料混合体に一定
方向から圧力を作用させながら所定形状に成形し、得ら
れた成形体を脱脂した後に焼結して製造される。

【００２６】セラミックス原料粉末としては、全ての市
販品を使用できるが、特に酸素含有量が０．５〜１．５
重量％であり、またハロゲン元素含有量が１００ｐｐｍ
以下の高純度セラミックス原料粉末を用いることが、焼
結体の強度および熱伝導率を高くする上で有効である。

【００２７】特にセラミックス原料粉末として窒化けい
素粉末を用いる場合には、イミド熱分解法や直接窒化法
で製造された窒化けい素原料粉末を用いることが好まし
い。

【００２８】また、粗大なセラミックス原料粉末を用い
ると焼結性が悪化し易く、またセラミックス粒子のアス
ペクト比も小さくなる。そこで本発明に係るセラミック
ス焼結体の結晶組織を微細化するとともに均一にして高
強度特性を発揮させるために、粒子径分布が揃った微細
なセラミックス原料粉末を使用することが好ましい。具
体的には、セラミックス原料粉末の平均粒径が１μｍ以
下であるとともに、累積粒径分布図における９０％累積
粒径値（Ｄ９０）が２μｍ以下であることが望ましい。

【００２９】本発明方法で用いられるバインダーとして
は、ポリメチルアクリレート，ポリエチルアクリレー
ト，ポリブチルアクリレート，ポリアクリレート等の平
均分子量が５万以上２０万以下の直鎖状の高分子アクリ
ル系樹脂バインダーが使用される。上記高分子アクリル
系樹脂バインダーを用いることにより、成形時に針状の
セラミックス原料粒子を部分的に配向させることが可能
となり、配向度の高い焼結体を形成することができる上
に、成形操作時において成形割れが発生することが少な
く加工性が良好なグリーンシートを量産することができ
る。

【００３０】上記バインダーとなるアクリル系樹脂バイ
ンダーの平均分子量が５万未満の場合には、セラミック
ス粒子を部分的に配向させる作用が不十分となる一方、
平均分子量が２０万を超える場合には、配向作用が過度
に進行するため好ましくない。また、バインダーの平均
分子量が５万未満の場合には、バインダーによる成形体
の保形作用が不十分となるため、成形中または乾燥中に
成形体にクラックが発生し易くなる。一方、平均分子量
が２０万より大きくなると、より高い保形効果が得られ
るが、セラミックス原料粉末間の距離よりもバインダー
の直鎖の長さが長くなるため、成形体の密度が低下して
しまう。したがって、アクリル系樹脂バインダーの平均
分子量は５万以上２０万以下の範囲とされるが、８万以
上１０万以下の範囲がより好ましい。

【００３１】また、界面活性剤としては、ポリオキシエ
チレンアルキルアミン，カルボキシル化トリオキシエチ
レントリジシルエーテル，ジグリセリンモノオレエー
ト，ジグリセリンモノオレエート等があり、これらの１
種または２種以上混合して使用される。

【００３２】可塑剤としてはＤＥＰ，ＤＢＰ，ＤＯＴ，
ＤＮＰ，ＤＤＰ，ＰＥＧ等の各種可塑剤が使用でき、セ
ラミックス成形体に柔軟性を付与することが可能にな
り、成形性を改善できる。

【００３３】また、有機溶媒としては、ケトン類では、
例えばアセトン，ＭＥＫ，ＭＩＢＫ等があり、アルコー
ル類では、メタノール，エタノール，プロパノール，ブ
タノール等があり、これらの１種または２種以上混合し
て使用される。

【００３４】なお、前記アクリル系樹脂バインダーの添
加量は、成形体の成形方法によって好適な範囲が異な
る。例えば前記成形体がドクターブレード法などのシー
ト成形法によって成形される場合において、原料混合体
に添加されるアクリル系樹脂バインダーの添加量は１０
〜３０重量％であることが好ましい。

【００３５】一方、前記成形体がプレス成形法によって
成形される場合において、原料混合体に添加されるアク
リル系樹脂バインダーの添加量は３〜１０重量％である
ことが好ましい。

【００３６】上記各成形法においてアクリル系樹脂バイ
ンダーの添加量が下限値未満の場合には、セラミックス
粒子の配向作用が不十分となると共に成形体の形状保持
が困難になり、ハンドリング性が低下する一方、添加量
が上限値を超える場合には、成形体の脱脂時に多量のバ
インダーが抜けるため、割れが発生したり、ポアが形成
され易く、焼結体の品質が低下し易く、また脱脂時間が
長くなるためコスト高になると共に製造歩留りが悪化す
る。

【００３７】また、良好なセラミックス焼結体を製造す
るために界面活性剤はセラミックス原料粉末１００重量
部に対して０．１〜１０重量部、好ましくは０．３〜
０．５重量部の割合で添加するとよい。さらに可塑剤は
バインダー１００重量部に対して２５〜１００重量部、
好ましくは５０〜７５重量部の割合で添加するとよい。
また、有機溶媒はセラミックス原料粉末１００重量部に
対して、４０〜１００重量部、好ましくは５０〜９０重
量部の割合で添加するとよい。

【００３８】上記のように調製された原料混合体によれ
ば、短時間で十分に解砕が実施され、有機溶媒量が削減
できるため、成形・乾燥工程でのセラミックス粒子間の
収縮率が小さくなり、成形体のクラック発生を効果的に
防止できる。

【００３９】そして、上記のように調製した原料混合体
に一定方向から圧力を作用させることにより、所定形状
の成形体が形成される。原料混合体に対する加圧力は、
プレス成形法の場合には６０ＭＰａ以上とする一方、シ
ート成形法の場合は原料混合体の押出速度（ずり速度）
が５０ｃｍ／ｍｉｎ以下、さらには２０ｃｍ／ｍｉｎ以
下となるような加圧力を作用させることが好ましい。シ
ート成形法においては、上記押出速度が５０ｃｍ／ｍｉ
ｎより速いと、押出方向への配向度が必要以上に高くな
ってしまうために好ましくない。

【００４０】上記のような成形操作において、アクリル
系樹脂バインターの平均分子量とその添加量と、原料混
合体に作用させる成形圧力とを適正に調節することによ
り、セラミックス粒子が部分的に所定方向に配向したセ
ラミックス成形体が得られる。そして得られた成形体を
脱脂した後に、窒素などの非酸化性雰囲気中で１５００
〜１９００℃の温度範囲で１〜１０時間焼結することに
より、本発明に係るセラミックス焼結体が得られる。

【００４１】上記のように調製下セラミックス焼結体
は、セラミックス結晶粒子が部分的に所定方向に配向し
ており、配向面と直交する方向の破壊靱性値を大幅に向
上させることができる。このような、セラミックス焼結
体は、ローラ軸受のローラ，回転式コンプレッサ用ベー
ン，バルブ，各種自動車部品などの構造材や摺動部材と
して使用された場合に、優れた耐久性および信頼性を発
揮する。また、半導体用基板などの電子用部材として用
いた場合には、破壊靱性に優れ、熱伝導率の向上も実現
するため、耐久性および放熱性に優れた半導体装置や電
子機器が得られる。

【００４２】上記構成に係るセラミックス焼結体および
その製造方法によれば、アクリル系樹脂バインダーを所
定量添加した原料混合体に一定方向から圧力を作用させ
ながら成形した後に、脱脂・焼結して製造されているた
め、セラミックス粒子が部分的に所定方向に配向されて
おり、破壊靱性値が改善されたセラミックス焼結体を簡
便かつ低コストで製造することができる。

【００４３】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態について、
以下の実施例および比較例を参照しながら、より具体的
に説明する。

【００４４】実施例１〜１０シリコンイミドの熱分解法によって生成した窒化けい素
原料粉末（平均粒子径およびＤ９０値は表１に示す通り
である。）に対して、焼結助剤としてのＹ_２Ｏ _３粉末を
５重量％と、表１に示す平均分子量を有するアクリル系
樹脂バインダーとを所定量添加し、さらに界面活性剤と
してのポリオキシエチレンアルキルアミンを原料粉末１
００重量部に対して１重量部と可塑剤としてのＤＥＰを
２０重量部と、有機溶媒としてのエタノールを４０重量
部とを添加して均一に混合し、各実施例用の原料混合体
を調製した。

【００４５】得られた各原料混合体を、表１に示すよう
にプレス成形法またはシート成形法によって成形し、各
実施例用のセラミックス成形体を調製した。なお、プレ
ス成形時の成形圧およびシート成形時の押出速度は表１
に示す値とした。

【００４６】次に得られた各セラミックス成形体を温度
９０℃で１２時間乾燥した後に、温度５００℃で２時間
の脱脂処理を行った。さらに、１ＭＰａの窒素ガス雰囲
気中で温度１８００℃で６時間焼結することにより、各
実施例に係るセラミックス焼結体としての窒化けい素焼
結体をそれぞれ調製した。各窒化けい素焼結体の寸法
は、縦５０ｍｍ×横５０ｍｍ×厚さ５ｍｍとした。

【００４７】比較例１〜３一方、比較例１として、アクリル系樹脂バインダーに代
えてメチルセルロースを２０重量％含有する原料混合体
を用いた点以外は実施例１と同一条件で成形，脱脂，焼
結して比較例１に係る窒化けい素焼結体を調製した。

【００４８】また、比較例２として、平均分子量が１万
と過小なアクリル系樹脂バインダーを４０重量％含有す
る原料混合体を用いた点以外は実施例１と同一条件で成
形，脱脂，焼結して比較例２に係る窒化けい素焼結体を
調製した。

【００４９】一方、比較例３として平均分子量が１万と
過小なアクリル系樹脂バインダーを３０重量％含有する
原料混合体をシート成形法によって成形した点以外は比
較例２と同一条件で脱脂，焼結して比較例３に係る窒化
けい素焼結体を調製した。

【００５０】上記のように調製した各実施例および比較
例に係る窒化けい素焼結体の特性を比較評価するため
に、各窒化けい素焼結体の配向面（成形圧力付加方向
面）における窒化けい素結晶粒子の配向度とその配向度
と直交する面における配向度とを測定するとともに、配
向面と直交する方向の破壊靱性値と配向面に沿った熱伝
導率を測定した。

【００５１】なお、配向度の測定は下記のように実施し
た。すなわち、図１および図２に示すように、窒化けい
素結晶粒子のうち短径Ｄに対する長径Ｌの比（アスペク
ト比）Ｌ／Ｄが２以上の窒化けい素粒子２のみを測定の
対象とし、窒化けい素粒子２の長軸と窒化けい素焼結体
１の中心軸Ｃとのなす角度が±４０°以内にあるセラミ
ックス粒子２の面積割合を画像解析により測定した。こ
の測定操作を、配向面（焼結体平板面）およびそれと直
交する面に沿って設定した縦１００μｍ×横１００μｍ
の３ヶ所の正方形領域について、それぞれ実施し、その
３領域における各配向度の平均値を当該測定面における
配向度とした。また、破壊靱性は日本工業規格ＪＩＳ−
Ｒ−１６０７に基づくＩＦ法により測定し、熱伝導率
（２５℃）はレーザフラッシュ法を用いて測定した。各
測定結果を下記表１にまとめて示す。

【００５２】

【表１】

【００５３】上記表１に示す結果から明らかなように、
所定の平均分子量を有するアクリル系樹脂バインダーを
含有する原料混合体をプレス成形法またはシート成形法
によって成形後、脱脂・焼結して調製した各実施例に係
る窒化けい素焼結体においては、窒化けい素結晶粒子が
部分的に一定方向に配向しているため、高い破壊靱性値
と熱伝導率とが得られることが判明した。なお、アクリ
ル系樹脂バインダーを５０ｗｔ％添加した実施例５およ
び実施例１０については配向度は上がるものの焼結体と
しては気孔が発生し易いことから破壊靱性および熱伝導
率は他の実施例と比較して低下する傾向が確認できた。

【００５４】一方、アクリル系樹脂バインダーを使用せ
ず、従来のメチルセルロース系バインダーを使用した比
較例１に係る窒化けい素焼結体および本発明で規定する
範囲外の平均分子量を有するバインダーを使用した比較
例２〜３に係る窒化けい素焼結体においては、いずれの
組織面においても配向度が、本発明で規定する範囲外で
あり、破壊靱性値および熱伝導率の改善効果は少ないこ
とが判明した。なお、表１には記載していないが、本実
施例に係る各セラミックス焼結体の配向面の破壊靱性値
は、いずれも５ＭＰａ／ｍ^０．５以上と高い値を示して
いた。

【００５５】このように本発明のセラミックス焼結体は
所定の配向度を満たすことにより、配向面および配向面
に直交する面の破壊靱性を強化したものである。このよ
うなセラミックス焼結体は、様々な方向から応力が作用
する状態で使用される各種摺動部材、並びに温度変化が
激しい半導体用基板として最適である。

【００５６】これに対して比較例のように特定方向に配
向度が偏ったセラミックス焼結体では、破壊靱性値が低
い面が形成されてしまうため、必ずしも優れたセラミッ
クス焼結体とは言えないものである。

【００５７】

【発明の効果】以上説明の通り、本発明に係るアクリル
系樹脂バインダーを所定量添加した原料混合体に一定方
向から圧力を作用させながら成形した後に、脱脂・焼結
して製造されているため、セラミックス粒子が部分的に
所定方向に配向されており、破壊靱性値が改善されたセ
ラミックス焼結体を簡便かつ低コストで製造することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るセラミックス焼結体の結晶組織を
例示する断面図。

【図２】セラミックス粒子の形状例を示す断面図。

【符号の説明】

１セラミックス焼結体（Ｓｉ_３Ｎ_４焼結体）２セラミックス粒子（粒子）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者福田悦幸神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者那波隆之神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者今泉辰弥神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者山口晴彦神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者久保郁子神奈川県川崎市川崎区日進町７番地１東芝電子エンジニアリング株式会社内Ｆターム(参考） 4G001 BA32 BB32 BC14 BC17 BC23 BC26 BD03 BD16 BE12 4G030 AA52 BA12 BA19 CA02 GA19 4G054 AA06 BA02 BA62 BC01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一部のセラミックス粒子が所
定方向に配向した組織を有するセラミックス焼結体にお
いて、短径に対する長径の比（アスペクト比）が２以上
のセラミックス粒子の長軸とセラミックス焼結体の中心
軸とのなす角度が±４０°以内である配向セラミックス
粒子の面積割合が２０〜７０％であることを特徴とする
セラミックス焼結体。
【請求項２】前記セラミックス焼結体は窒化けい素を
主成分とすることを特徴とする請求項１記載のセラミッ
クス焼結体。
【請求項３】前記セラミックス焼結体の配向面と直交
する平面で組織を観察した場合に配向セラミックス粒子
の面積割合が３０％以下であることを特徴とする請求項
１または２記載のセラミックス焼結体。
【請求項４】前記セラミックス焼結体の破壊靱性値が
５ＭＰａ／ｍ^０．５以上であることを特徴とする請求項
１ないし３のいずれかに記載のセラミックス焼結体。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれかに記載され
たセラミックス焼結体から成ることを特徴とする摺動部
材。
【請求項６】請求項１ないし４のいずれかに記載され
たセラミックス焼結体から成ることを特徴とする半導体
用基板。
【請求項７】セラミックス原料粉末に、平均分子量が
５万以上２０万以下のアクリル系樹脂バインダーを３〜
５０重量％と焼結助剤とを添加して原料混合体を調製
し、得られた原料混合体に一定方向から圧力を作用させ
ながら所定形状に成形し、得られた成形体を脱脂した後
に焼結することを特徴とするセラミックス焼結体の製造
方法。
【請求項８】前記成形体がシート成形法によって成形
される場合において、原料混合体に添加されるアクリル
系樹脂バインダーの添加量が１０〜３０重量％であるこ
とを特徴とする請求項７記載のセラミックス焼結体の製
造方法。
【請求項９】前記成形体がプレス成形法によって成形
される場合において、原料混合体に添加されるアクリル
系樹脂バインダーの添加量が３〜１０重量％であること
を特徴とする請求項７記載のセラミックス焼結体の製造
方法。
【請求項１０】前記セラミックス原料粉末の平均粒径
が１μｍ以下であるとともに、累積粒径値Ｄ９０が２μ
ｍ以下であることを特徴とする請求項７記載のセラミッ
クス焼結体の製造方法。