JP2009012994A - 高周波用低損失誘電体材料、その製造方法及び部材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】窒化ケイ素を主体とし、周期律表第3a族化合物、及び、不純物的酸素を含有する窒化ケイ素質焼結体からなり、該焼結体の粒界が結晶化され、かつ2GHzと3GHzにおける誘電損失が2×10−4以下であり、熱伝導率が90W・m−1・K−1以上の高周波用低損失誘電体材料、その製造方法及び部材。
【効果】2GHzと3GHzにおける誘電損失が2×10−4以下で、かつ熱伝導率が90W・m−1・K−1以上である高熱伝導・低誘電損失の高周波用低損失緻密質誘電体材料及び部材等を提供することができる。
【選択図】なし
Description
(1)窒化ケイ素を主体とし、周期律表第3a族元素化合物、不純物的酸素を含有する窒化ケイ素質焼結体からなり、相対密度97%以上の緻密な焼結体であり、2GHzと3GHzにおける誘電損失が2×10−4より低く、かつ熱伝導率が90W・m−1・K−1より高いことを特徴とする高周波用低損失誘電体材料。
(2)焼結体中に含有される周期律表第3a族元素化合物(RE)の割合が、酸化物換算(RE2O3)で少なくとも16重量%であり、酸窒化ケイ素化合物結晶相を含有する、前記(1)に記載の高周波用低損失誘電体材料。
(3)酸窒化ケイ素化合物が、RE4Si2N2O7で示される化合物である、前記(2)に記載の高周波用低損失誘電体材料。
(4)焼結体中に含有される周期律表第3a族元素が、Yb、Y、Dy、Er、Tm、Lu又はScである、前記(1)に記載の高周波用低損失誘電体材料。
(5)焼結体中の粒界相が主にRE−Si−O−N化合物からなり、結晶化している、前記(1)に記載の高周波用低損失誘電体材料。
(6)Al含有量が、酸化物換算(Al2O3)で0.1重量%以下である、前記(1)に記載の高周波用低損失誘電体材料。
(7)前記(1)から(6)のいずれかに記載の高周波用低損失誘電体材料からなる部材であって、電気部品の製造装置に適用される高周波透過用部材であることを特徴とする高周波透過用部材。
(8)部材が、半導体製造装置、又は液晶製造装置に適用される高周波透過用部材である、前記(7)に記載の高周波透過用部材。
(9)前記(1)に記載の材料を製造する方法であって、周期律表第3a族元素化合物の存在量が、酸化物換算で少なくとも7モル%であり、酸化ケイ素(SiO2)とのモル比(RE2O3/SiO2)が、1.0〜1.5の範囲にある出発原料を用いて、成形、焼成することを特徴とする高周波用低損失誘電体材料の製造方法。
(10)少なくとも400MPaの静水圧プレス成形により、52%以上の相対密度を有する成形体を作製し、これを焼成する、前記(9)に記載の高周波用低損失誘電体材料の製造方法。
本発明は、低誘電損失と高熱伝導率の両者を満たす高周波用低損失誘電体材料であって、窒化ケイ素を主体とし、周期律表第3a族元素化合物、不純物的酸素を含有する窒化ケイ素質焼結体からなり、相対密度97%以上の緻密な焼結体であり、2GHzと3GHzにおける誘電損失が2×10−4より低く、かつ熱伝導率が90W・m−1・K−1より高いことを特徴とするものである。
(1)2GHzと3GHzにおける誘電損失が2×10−4以下で、かつ熱伝導率が90W・m−1・K−1以上である高熱伝導・低誘電損失の高周波用低損失緻密質誘電体材料を提供することができる。
(2)本発明の誘電体材料は、例えば、半導体製造工程などにおいて、2.45GHzでの高周波を用いてプラズマを発生させて処理を行う装置内で好適に使用される。
(3)本発明の誘電体材料を用いることで、高周波を十分に透過できるのみならず、処理材の温度分布が平坦化されて均一な反応が促進され、製品の歩留まりの向上が図れる。
(4)誘電体材料では、熱伝導率が高いことから、耐熱衝撃性に優れることが一般に予想されるが、本発明の誘電体材料を用いることで、耐熱衝撃性が改善され、部材の長寿命化や、急速な昇温や降温といったより苛酷な条件下での利用が可能となる。
(5)本発明の誘電体材料は、機械的特性に優れる窒化ケイ素を主成分とすることから、本発明の誘電体材料を用いることで、機械的特性が改善され、薄肉の部材でも強度を維持できるようになり、それにより、部材の軽量化を図ることができる。
(6)本発明の製造方法によれば、製造コストのかさむホットプレス焼結を使わないでガス圧焼結のみで誘電体材を製造でき、粒界ガラス相の結晶化のための熱処理工程が不要であることから、製造コストの低減を図ることができる。
Claims (10)
- 窒化ケイ素を主体とし、周期律表第3a族元素化合物、不純物的酸素を含有する窒化ケイ素質焼結体からなり、相対密度97%以上の緻密な焼結体であり、2GHzと3GHzにおける誘電損失が2×10−4より低く、かつ熱伝導率が90W・m−1・K−1より高いことを特徴とする高周波用低損失誘電体材料。
- 焼結体中に含有される周期律表第3a族元素化合物(RE)の割合が、酸化物換算(RE2O3)で少なくとも16重量%であり、酸窒化ケイ素化合物結晶相を含有する、請求項1に記載の高周波用低損失誘電体材料。
- 酸窒化ケイ素化合物が、RE4Si2N2O7で示される化合物である、請求項2に記載の高周波用低損失誘電体材料。
- 焼結体中に含有される周期律表第3a族元素が、Yb、Y、Dy、Er、Tm、Lu又はScである、請求項1に記載の高周波用低損失誘電体材料。
- 焼結体中の粒界相が主にRE−Si−O−N化合物からなり、結晶化している、請求項1に記載の高周波用低損失誘電体材料。
- Al含有量が、酸化物換算(Al2O3)で0.1重量%以下である、請求項1に記載の高周波用低損失誘電体材料。
- 請求項1から6のいずれかに記載の高周波用低損失誘電体材料からなる部材であって、電気部品の製造装置に適用される高周波透過用部材であることを特徴とする高周波透過用部材。
- 部材が、半導体製造装置、又は液晶製造装置に適用される高周波透過用部材である、請求項7に記載の高周波透過用部材。
- 請求項1に記載の材料を製造する方法であって、周期律表第3a族元素化合物の存在量が、酸化物換算で少なくとも7モル%であり、酸化ケイ素(SiO2)とのモル比(RE2O3/SiO2)が、1.0〜1.5の範囲にある出発原料を用いて、成形、焼成することを特徴とする高周波用低損失誘電体材料の製造方法。
- 少なくとも400MPaの静水圧プレス成形により、52%以上の相対密度を有する成形体を作製し、これを焼成する、請求項9に記載の高周波用低損失誘電体材料の製造方法。
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