JP2009137830A - 接合剤及びセラミック接合体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内部に空洞部を有するか或いは接合面側の表面の一部に凹部を有する未焼成セラミック体Aと、他の未焼成セラミック体Bとを接合するために用いられる接合剤1である。接合剤1は、これを焼成収縮率の差が1%以内である上記未焼成セラミック体Aと上記未焼成セラミック体Bとの間の接合部に厚み10〜25μmで塗布し、上記未焼成セラミック体Aと上記未焼成セラミック体Bとを上記接合部で接合して得られる接合体を焼成してセラミック接合体3を得るために用いられる。接合剤1は、無機粉末、有機バインダ、及び有機溶剤を含有し、上記未焼成セラミク体Aの焼成収縮率をX、上記未焼成セラミク体Bの焼成収縮率をY、上記接合剤の焼成収縮率をZとすると、0≦X−Z≦2.6かつ0≦Y−Z≦2.6という式を満足する。
【選択図】図2
Description
積層型ガスセンサ素子においては、固体電解質を含むセラミック体と、非測定ガス室を形成するためのセラミック体とが接合されている(特許文献1〜特許文献4参照)。
即ち、まず、セラミック粉末、バインダ、及び可塑剤、溶剤等を混合、成形してなる未焼成シートの表面に、電極パターンやヒータパターン等を形成するための導体ペーストを印刷する。そして、上記未焼成シートを複数枚積層し、熱圧着させた後、焼成することにより、積層構造のセラミックシートからなるガスセンサ素子が得られる。
即ち、図7(a)に示すごとく、例えば素子内部に空洞を形成するために、表面に凹部を有する未焼成セラミック体91と、他の未焼成セラミック体92とを熱圧着により接合させると、接合によって形成される空洞部90が変形しやすくなる。その結果、焼成時の収縮応力によりクラックが発生しやすくなるという問題があった。
かかる方法においては、熱圧着のように大きな応力を加える必要がなくなるため、空洞部90の変形を抑制することができる。
上記接合剤は、未焼成セラミック体Aの焼成収縮率をX(%)、未焼成セラミック体Bの焼成収縮率をY(%)とすると、|X−Y|≦1である上記未焼成セラミック体Aと上記未焼成セラミック体Bとの間の接合部に厚み10〜25μmで塗布し、上記未焼成セラミック体Aと上記未焼成セラミック体Bとを上記接合部で接合して得られる接合体を焼成してセラミック接合体を得るために用いられ、
上記接合剤は、無機粉末、有機バインダ、及び有機溶剤を含有し、上記接合剤の焼成収縮率をZ(%)とすると、0≦X−Z≦2.6かつ0≦Y−Z≦2.6という式を満足することを特徴とする接合剤にある(請求項1)。
かかる上記接合剤を上記未焼成セラミック体Aと上記未焼成セラミック体Bとの接合に用いると、焼成後の上記接合部における上記接合剤にボイドが発生し難くなる。また、焼成後の上記接合部にデラミネーションが発生することを防止することができる。よって、優れた強度で接合された上記セラミック接合体を得ることができる。
上記未焼成セラミック体A及び上記未焼成セラミック体Bのうち少なくとも一方の接合面に、厚み10〜25μmで、接合剤を塗布する塗布工程と、
該塗布工程後の上記未焼成セラミック体Aと上記未焼成セラミック体Bとを接合し、接合体を作製する接合工程と、
上記接合体を焼成して上記セラミック接合体を作製する焼成工程とを有し、
上記未焼成セラミック体A及び上記未焼成セラミック体Bとしては、上記未焼成セラミック体Aの焼成収縮率をX(%)とし、上記未焼成セラミック体Bの焼成収縮率をY(%)とすると、|X−Y|≦1を満足するものを採用し、
上記接合剤としては、無機粉末、有機バインダ、及び有機溶剤を含有し、上記接合剤の焼成収縮率をZ(%)とすると、0≦X−Z≦2.6かつ0≦Y−Z≦2.6という式を満足するものを採用することを特徴とするセラミック接合体の製造方法にある(請求項8)。
そのため、上記焼成工程後の上記セラミック接合体の接合部にボイドやデラミネーションが発生することを抑制することができる。それ故、優れた強度で接合された上記セラミック接合体を得ることができる。
より具体的には、0≦X−Z≦2.6かつ0≦Y−Z≦2.6とすることにより、上記焼成工程における上記接合剤の収縮を上記未焼成セラミック体A及び上記未焼成セラミック体Bの収縮と同程度以下にすることができる。そのため、上記接合剤は、上記焼成工程において、上記未焼成セラミック体A及び上記未焼成セラミック体Bに引張られるように収縮することができる。これにより、上述のごとく接合部にボイドが発生したり、デラミネーションが起こったりすることを抑制することができる。
従来においては、上記未焼成セラミック体同士の接合には、0≦X−Z≦2.6かつ0≦Y−Z≦2.6という式を満足しない接合剤が用いられていたため、上述のごとく接合部にボイドやデラミネーションが発生していた。
上記接合剤は、未焼成セラミック体Aの焼成収縮率をX(%)、未焼成セラミック体Bの焼成収縮率をY(%)とすると、|X−Y|≦1、即ち焼成収縮率の差が1%以内である上記未焼成セラミック体Aと上記未焼成セラミック体Bとの接合に用いられる。上記接合剤は、上記未焼成セラミック体Aと上記未焼成セラミック体Bとの間の接合部に厚み10〜25μmで塗布し、上記未焼成セラミック体Aと上記未焼成セラミック体Bとを接合して得られる接合体を焼成してセラミック接合体を得るために用いられる。
上記未焼成セラミック体Aと上記未焼成セラミック体Bとの焼成収縮率差が1%を超える場合には、焼成時の収縮により、接合界面でデラミネーションが起こり易くなるおそれがある。
これらの式の範囲から外れる場合には、いずれの場合においても、焼成後の接合部にボイドが発生しやすくなるおそれがある。また、X−Z及びY−Zが2.6を大きく超えると、焼成後の接合部にデラミネーションが発生しやすくなる。
即ち、上記接合剤は、0≦X−Z≦2.6かつ0≦Y−Z≦2.6という上述の式を満足すると共に、さらに、0≦X−Z≦1.7又は0≦X−Z≦1.7の少なくとも一方の式を満足することがよい。
この場合には、上記接合部のボイド及びデラミネーションの発生をより抑制することができる。
即ち、所定形状の上記未焼成セラミック体A、上記未焼成セラミック体B、及び上記接合剤の焼成前の寸法(基準寸法)を測定する。次いで、焼成後のそれぞれの寸法(収縮寸法)を測定する。収縮率は、収縮率(%)=収縮寸法/基準寸法×100という式により算出することができる。
この場合には、上記未焼成セラミック体Aと上記未焼成セラミック体Bとの接合部にボイドやデラミネーションをほとんど発生させることなく接合できるという上記接合剤の優れた特徴を十分に生かすことができる。ガスセンサ素子においては、素子内部にガスを導入するための通路を形成する必要があるため、内部に空洞部を有するか或いは接合面側の表面の一部に凹部を有する未焼成セラミック体ともう一方の未焼成セラミック体とを接合剤によって接合させる必要があるからである。
この場合には、上記接合剤の焼成収縮率を上記未焼成セラミック体A及び上記未焼成セラミック体Bの焼成収縮率に近づけることが容易になり、上述の0≦X−Z≦2.6かつ0≦Y−Z≦2.6という式を満足する組成に調整することが容易になる。
この場合には、上記接合剤を用いて、上記ガスセンサ素子に適した上記セラミック接合体を得ることができる。
上記未焼成セラミック体A及び上記未焼成セラミック体Bは、いずれもがアルミナ又はジルコニアからなっていてもよいし、一方がアルミナ、他方がジルコニアからなっていてもよい。また、上記未焼成セラミック体A及び/又は上記未焼成セラミック体Bは、アルミナとジルコニアとの混合物からなっていてもよい。
この場合には、上記未焼成セラミック体A及び上記未焼成セラミック体Bの焼成収縮率に、上記接合剤の焼成収縮率を近づけることが容易になる。そのため、上述の0≦X−Z≦2.6かつ0≦Y−Z≦2.6という式を満足させることが容易になる。
上記接合剤の粘度が15Pa・s未満の場合には、上記接合剤の塗布時に濡れ広がり、均一な厚みで塗布することが困難になるおそれがある。一方、150Pa・sを越える場合には、塗布時に、表面に凹凸が発生し、この場合にも均一な厚みで塗布することが困難になるおそれがある。より好ましくは、上記接合剤の粘度は20〜90Pa・sがよい。
上記接合工程においては、上記未焼成セラミック体Aと上記未焼成セラミック体Bとを上記接合剤を塗布した接合面で貼り合わせ、温度40℃以下、圧力0.80〜6.5MPaという条件下で接合部を加圧する第1接合工程と、温度70℃〜120℃で接合部を乾燥させる第2接合工程とを行うことが好ましい(請求項9)。
この場合には、上記第1接合工程において、低温(40℃以下)かつ高圧力(0.80〜6.5MPa)条件下で接合を行うことにより、上記未焼成セラミック体Aと上記未焼成セラミック体Bとを変形させることなく、接合させ、次いで、上記第2接合工程において、高温(70℃〜120℃)条件下で上記接合部を乾燥し、上記接合剤を完全に固化させることにより、上記未焼成セラミック体Aと上記未焼成セラミック体Bとを高強度に接合させることができる。即ち、この場合には、上記未焼成セラミック体A及び上記未焼成セラミック体Bを変形させることなく、充分に高強度に接合させることができる。
また、上記第2接合工程における温度が70℃未満の場合には、完全に乾燥固化させることが困難になる。また、乾燥時間が長くなり、生産性が低下するおそれがある。一方120℃越える場合には、上記未焼成セラミック体A及び/又は上記未焼成セラミック体Bに含まれるバインダー等の有機成分が軟化し、上記未焼成セラミック体A及び/又は上記未焼成セラミック体Bが変形してしまうおそれがある。
上記第2接合工程は、例えば0.60MPa以下という低い加圧でも充分に上記未焼成セラミック体Aと上記未焼成セラミック体Bとを接合させることができる。接合には、例えば重石を用いることができる。上記第2接合工程における加圧圧力が0.60MPaを越える場合には、70℃〜120℃という高温条件下にあるため、上記未焼成セラミック体A及び/又は上記未焼成セラミック体Bが変形してしまうおそれがある。
この場合には、上記第1接合工程を所謂真空に近い状態、即ち真空度の高い状態で行うことがきるため、上記未焼成セラミック体Aと上記未焼成セラミック体Bとの接合部のエアーを排除することができる。そのため、上記接合部におけるボイドの発生をより抑制することができる。
また、上記第1接合工程においては、上記未焼成セラミック体Aと上記セラミック体Bとを上記接合剤を塗布した接合面で貼り合わせた後に、上記のごとく、気圧0.6MPa以下の状態にすることが好ましい。
上記未焼成セラミック体Aと上記セラミック体Bとを貼り合わせる前に真空状態にすると、接合面の上記接合剤が乾燥し、接合力が低下するおそれがある。
また、上記第2接合工程は、大気圧条件下、又は上述と同様の真空度の高い状態(気圧0.6MPa以下)で行うことができる。
次に、本発明の実施例につき、説明する。
本例の接合剤は、内部に空洞部を有するか或いは接合面側の表面の一部に凹部を有する未焼成セラミック体Aと、他の未焼成セラミック体Bとを接合するために用いられる。
上記接合剤は、該接合剤を焼成収縮率の差が1%以内である上記未焼成セラミック体Aと上記未焼成セラミック体Bとの間の接合部に厚み10〜25μmで塗布し、上記未焼成セラミック体Aと上記未焼成セラミック体Bとを上記接合部で接合して得られる接合体を焼成してセラミック接合体を得るために用いられる。
また、上記接合剤は、上記未焼成セラミク体Aの焼成収縮率をX、上記未焼成セラミック体Bの焼成収縮率をY、上記接合剤の焼成収縮率をZとすると、0≦X−Z≦2.6かつ0≦Y−Z≦2.6という式を満足する。
図1〜図4に示すごとく、本例のガスセンサ素子(セラミック接合体)3は、センサ層330として、酸素イオン伝導性の固体電解質体33と、該固体電解質体33の一方の面に設けた被測定ガス側電極34と、固体電解質体33の他方の面に形成した基準ガス側電極35とを有する。基準ガス側電極35には、リード部351が電気的に接続されている。
また、第1絶縁層311は、その一方の表面から他方の表面に貫通する空洞部315を有している。空洞部315は、ガスセンサ素子3における排ガスの進入経路を形成する。
上記塗布工程においては、上記未焼成セラミック体A及び上記未焼成セラミック体Bのうち少なくとも一方の接合面に、厚み10〜25μmで、接合剤を塗布する。
また、上記接合工程においては、上記塗布工程後の上記未焼成セラミック体Aと上記未焼成セラミック体Bとを接合し、接合体を作製する。
次いで、上記焼成工程においては、上記接合体を焼成して上記セラミック接合体を作製する。
そして、上記未焼成セラミック体A及び上記未焼成セラミック体Bとしては、上記未焼成セラミック体Aの焼成収縮率をX(%)とし、上記未焼成セラミック体Bの焼成収縮率をY(%)とすると、|X−Y|≦1を満足するものを採用する。また、上記接合剤としては、無機粉末、有機バインダ、及び有機溶剤を含有し、上記接合剤の焼成収縮率をZ(%)とすると、0≦X−Z≦2.6かつ0≦Y−Z≦2.6という式を満足するものを採用する。
上記第1接合工程においては、上記未焼成セラミック体Aと上記セラミック体Bとを上記接合剤を塗布した接合面で貼り合わせ、温度40℃以下、圧力0.80〜6.5MPaという条件下で接合部を加圧する。また、上記第2接合工程においては、温度70℃〜120℃で接合部を乾燥させる。
本例のガスセンサ素子3の製造方法においては、図2に示すごとく、多孔質拡散抵抗領域313や基準ガス空間形成層36等を形成するための未焼成セラミック体を製造する。そして、未焼成セラミック体の状態で接合して構成した接合体を焼成することによりガスセンサ素子(セラミック接合体)3を得る。
例えば、セラミック粉末としてのアルミナ粉末100gに対して、バインダとしてポリビニルブチラール(PVB)樹脂を12g、可塑剤としてベンジルブチルフタレート(BBP)を9g、分散剤としてソルビタントリオレエートを2g、さらにエタノール、2−ブタノール、及び酢酸イソペンチルからなる混合溶媒等を所定量加えて混合し、スラリーを作製する。このスラリーを用いて、例えば、ドクターブレード法によりヒータ基板38用のシート状の未焼成セラミック体を作製する。
さらに、ヒータ基板38用の未焼成セラミック体の表面における発熱部37用等の導体ペーストのない部分に、発熱部37用等の導体ペーストと同一膜厚となるように絶縁ペーストを逆パターンにより形成する。これにより、発熱部37用等の導体ペーストの段差をなくすことができる。次いで、上記未焼成セラミック体を温度80℃で30分間乾燥させる。
また、外部端子部373、374用及びリード線371用の導体ペーストは、例えば、アルミナ粉末1gに白金15gを混合したものに対して、バインダ、溶媒等を所定量加えて混合したものを用いることができる。
基準ガス空間形成層36用の未焼成セラミック体は、例えば、ヒータ基板38用の未焼成セラミック体と同材料、同様の方法で作製することができる。そして、基準ガス空間形成層36用のシート状の未焼成セラミック体を複数枚積層する。
次いで、基準ガス空間形成層36用の未焼成セラミック体(積層体)と、ヒータ基板38用の未焼成セラミック体とを、WIP(Warm Isostatic Press)装置を用いた熱圧着(温度80℃、50MPa、30分間)により圧着させ、さらに基準ガス空間形成層36用の未焼成セラミック体の表面に切削加工を施し、凹部を形成する。なお、熱圧着には、WIP装置の代わりに、未焼成セラミック体を型に嵌めた後プレス機により押圧する装置を用いることもできる。
このようにして、ヒータ基板38用の未焼成セラミック体と基準ガス空間形成層36用の未焼成セラミック体とが一体となった未焼成セラミック体(未焼成セラミック体A)を得ることができる。未焼成セラミック体Aは、その表面に、基準ガス空間360を構成するための凹部を有している。
なお、基準ガス空間形成層36は、厚みが大きい一枚の基準ガス空間形成層36用の未焼成セラミック体により構成することもできる。
固体電解質体33は、例えば、セラミック粉末としてジルコニア粉末100gに対して、有機バインダとしてポリビニルブチラール(PVB)樹脂を7g、可塑剤としてベンジルブチルフタレートを13g、さらにエタノール、2−ブタノール、及び酢酸イソペンチルからなる混合溶媒を所定量加えて混合したスラリーを用いて作製することができる。このスラリーを用いて、上述のヒータ基板38用の未焼成セラミック体と同様にしてドクターブレード法により固体電解質体33用のシート状の未焼成セラミック体を作製する。
また、リード部341用のペーストは、アルミナ粉末1.6gに白金20gを混合したものに対して、バインダ、溶媒等を所定量加えて混合したものである。
そして、第1絶縁層311用の未焼成セラミック体の表面に導電性を有するリード部341用の導体ペーストを印刷する。
セラミック粉末として、例えば、平均粒径0.3μm、タップ密度1.4g/ccのアルミナ粉末と、平均粒径0.4μm、タップ密度0.81g/ccのアルミナ粉末とを1:9の割合で混合したアルミナ混合粉末100gに対して、バインダとしてポリビニルブチラール(PVB)樹脂を22g、可塑剤としてブチルベンジルフタレートを8g、分散剤としてソルビタントリオレエレートを2g、さらにエタノール、2−ブタノール、及び酢酸イソアミルからなる混合溶媒を所定量加えて混合したスラリーを用いることができる。このスラリーを用いて、ドクターブレード法により多孔質拡散抵抗領域313用の未焼成セラミック体を作製する。
次いで、上述のヒータ基板38用の未焼成セラミック体と同材料、同様の方法で作製した非拡散領域314用の2つの未焼成セラミック体を多孔質拡散抵抗領域313と同じ厚みで作製し、図2に示すごとく、多孔質拡散抵抗領域313用の未焼成セラミック体を間に挟むように2つの非拡散領域314用の未焼成セラミック体を並列に並べて配置し、これを第2絶縁層312用の未焼成セラミック体とする。
次いで、第3絶縁層317用の未焼成セラミック体の表面に、導電性を有する外部端子部345、355用の導体ペーストをそれぞれ印刷する。
また、外部端子部345、355用の導体ペーストは、例えば、アルミナ粉末1gに白金15gを混合したものに対して、バインダ、溶媒等を所定量加えて混合したものを用いることができる。
接合剤印刷膜厚に対して未焼成セラミック体の凸部が高いと膜厚が局所的に不均一になり、接合不良を招くおそれがある。
具体的には、まず、未焼成セラミク体Bの接合面に接合剤をスクリーン印刷により厚さ
18μmで塗布し(上記塗布工程)、この接合面において、未焼成セラミック体Aと未焼成セラミック体Bとを貼り合わせた。そして、真空度の高い条件下、即ち気圧0.085MPaという条件下で、温度25℃、3MPaで240秒間圧着させた(上記第1接合工程)。その後、大気圧条件下で、接合部に0.3MPaの圧力を加えながら温度85℃で30分間乾燥させた(上記第2接合工程)。そして、室温(25℃)まで冷却させて接合体を得た。
このように本例においては、接合時に、まず真空度の高い条件下で、低温及び高圧による接合(第1接合工程)を行い、次いで、大気圧条件下で高温及び低圧による接合(第2接合工程)を行った。なお、第2接合工程は、真空度の高い条件下で行うこともできる。
上記接合剤を塗布してから、上記未焼成セラミック体A及び上記未焼成セラミック体Bとを貼り合わせるまでの時間は、上記接合剤の印刷による塗布後20分以内とした。これ以上長時間放置すると、上記接合剤が乾燥し、接合力が低下するおそれがある。
即ち、まず、有機溶剤(テレピネール)を撹拌しながら、該有機溶剤中に有機バインダ(ポリビニルブチラール(PVB)樹脂)を少量ずつ添加し、有機バインダが完全に溶解するまで混合する。このとき、有機溶剤と有機バインダとの混合比(重量比)は、有機溶剤:有機バインダ=75:25とする。次いで、有機溶剤と有機バインダとの混合液に無機粉体(アルミナ粉末)を混合する。アルミナ粉末は、該アルミナ粉末100重量部に対して、混合液中の有機バインダ量が10重量部となる割合で混合液に添加する。次いで、さらに有機溶剤を適量加え、均一な状態になるまで3本ローラにより混練を行う。混練後、グラインドゲージによる粒径10μm以上の粗粒がないことを確認し、有機溶剤による粘度調整を行う。このようにして接合剤を作製することができる。
なお、本例においては、無機粉体としてアルミナ粉末を用いているが、固体電解質と同じジルコニア粉末を用いることもできる。また、アルミナ粉末とジルコニア粉末との混合粉末を用いることもできる。
未焼成セラミック体A、未焼成セラミック体B、接合剤の焼成収縮率は、これらに相当するテストピースをそれぞれ作製し、該テストピースについての焼成収縮率を算出することにより求めることができる。
また、接合剤のテストピースとしては、接合剤を離型シート上に均一に塗布、成形し、触指できる状態にまで乾燥後、直径φ2mmの樹脂棒に巻き取る。次いで、樹脂棒から外した後、温度100℃で30分間乾燥する。これにより、直径φ4mm、長さ15mmのテストピースを得る。
試料X1の作製に用いた未焼成セラミック体A、未焼成セラミック体B、及び接合剤の焼成収縮率の結果等を後述の表1に示す。
表1には、接合剤の焼成収縮率の他に、乾燥後(上記接合工程後)の接合剤の体積量100に対する無機粉末の体積量(vol%)を併記している。無機粉末の体積量V(vol%)は、上記接合工程後(ただし、焼成工程前)の無機粉末の体積量をV1、有機バインダの体積をV2としたとき、V=V1/(V1+V2)×100という式から算出できる。
また、表1には、接合剤中における無機粉末100重量部に対する有機バインダの量(wt%)についても併記した。有機バインダの量W(wt%)は、無機粉末の重量をW1、有機バインダの量をW2とすると、W=W2/W1×100という式から算出できる。
さらに、表1には、各接合剤の粘度を示した。粘度は、ブルックフィールド社製の回転粘度計(HBDV−II+)で測定した。測定条件は、温度25℃、回転速度10rpmとした。
これらのガスセンサ素子は、未焼成セラミック体A及び/又は未焼成体セラミック体Bにおける有機バインダ量を適宜変更することにより作製した。その他の点については、上記試料X11と同様にして作製した。これらのガスセンサ素子についても、上述の試料X1〜試料X15と同様に、未焼成セラミック体A及び未焼成セラミック体Bの焼成収縮率、及び両者の焼成収縮率差、接合剤の無機粉末の体積量、有機バインダ量、粘度、焼成収縮率等を測定し、その結果を後述の表2に示す。
即ち、まず、各試料のガスセンサ素子を積層方向に切断し、その接合部(接合剤層)を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察する。その一例(SEM写真)を図5に示す。また、図6に、接合部におけるボイドの状態の模式図を示す。図6は、固体電解質体33と基準ガス空間形成層36との間に形成された接合剤層1にボイド9が含まれる様子を模式的に示してある。
同図に示すごとく、ボイド率の測定にあたっては、接合部の長さ(Z)を測定し、さらに、接合部において接着材層1中に含まれる、各ボイド9の長さ(接合部の長さと平行な方向におけるボイドの最大の長さ、図6におけるA、B、C)をそれぞれ測定する。そして、各ボイドの長さの合計をSとすると、ボイド率R(%)は、R=S/Z×100という式で算出できる。
各試料のボイド率を表1〜4に示す。
また、上述のSEM観察により、接合部におけるデラミネーションの有無を観察した。その結果を表1〜4に示す。
各表においては、ボイド率が3%以下でかつデラミネーションが観察されなかった場合を◎として評価し、ボイド率が10%以下でかつデラミネーションが観察されなかった場合○とおして評価し、ボイド率が10%を越えるか、又はデラミネーションが観察された場合を×として評価した。
3 セラミック接合体(ガスセンサ素子)
Claims (16)
- 内部に空洞部を有するか或いは接合面側の表面の一部に凹部を有する未焼成セラミック体Aと、他の未焼成セラミック体Bとを接合するために用いられる接合剤であって、
上記接合剤は、未焼成セラミック体Aの焼成収縮率をX(%)、未焼成セラミック体Bの焼成収縮率をY(%)とすると、|X−Y|≦1である上記未焼成セラミック体Aと上記未焼成セラミック体Bとの間の接合部に厚み10〜25μmで塗布し、上記未焼成セラミック体Aと上記未焼成セラミック体Bとを上記接合部で接合して得られる接合体を焼成してセラミック接合体を得るために用いられ、
上記接合剤は、無機粉末、有機バインダ、及び有機溶剤を含有し、上記接合剤の焼成収縮率をZ(%)とすると、0≦X−Z≦2.6かつ0≦Y−Z≦2.6という式を満足することを特徴とする接合剤。 - 請求項1において、上記セラミック接合体はガスセンサであることを特徴とする接合剤。
- 請求項1又は2において、上記接合剤は、上記無機粉末として、上記未焼成セラミック体A及び上記未焼成セラミック体Bの少なくとも一方と同じセラミック材料を含有することを特徴とする接合剤
- 請求項1〜3のいずれか一項において、上記未焼成セラミック体A及び上記未焼成セラミック体Bは、アルミナ及び/又はジルコニアからなることを特徴とする接合剤。
- 請求項4において、上記接合剤は、上記無機粉末として、少なくともアルミナ及び/又はジルコニアを含有することを特徴とする接合剤。
- 請求項1〜5のいずれか一項において、上記接合剤は、0≦X−Z≦1.7又は0≦X−Z≦1.7を満足することを特徴とする接合剤。
- 請求項1〜6のいずれか一項において、上記接合剤の粘度は15〜150Pa・sであることを特徴とする接合剤。
- 内部に空洞部、あるいは接合面側の表面の一部に凹部を有する未焼成セラミック体Aと、他の未焼成セラミック体Bとを接合し、その後焼成してセラミック接合体を製造する方法において、
上記未焼成セラミック体A及び上記未焼成セラミック体Bのうち少なくとも一方の接合面に、厚み10〜25μmで、接合剤を塗布する塗布工程と、
該塗布工程後の上記未焼成セラミック体Aと上記未焼成セラミック体Bとを接合し、接合体を作製する接合工程と、
上記接合体を焼成して上記セラミック接合体を作製する焼成工程とを有し、
上記未焼成セラミック体A及び上記未焼成セラミック体Bとしては、上記未焼成セラミック体Aの焼成収縮率をX(%)とし、上記未焼成セラミック体Bの焼成収縮率をY(%)とすると、|X−Y|≦1を満足するものを採用し、
上記接合剤としては、無機粉末、有機バインダ、及び有機溶剤を含有し、上記接合剤の焼成収縮率をZ(%)とすると、0≦X−Z≦2.6かつ0≦Y−Z≦2.6という式を満足するものを採用することを特徴とするセラミック接合体の製造方法。 - 請求項8において、上記接合工程においては、上記未焼成セラミック体Aと上記セラミック体Bとを上記接合剤を塗布した接合面で貼り合わせ、温度40℃以下、圧力0.80〜6.5MPaという条件下で接合部を加圧する第1接合工程と、温度70℃〜120℃で接合部を乾燥させる第2接合工程とを行うことを特徴とするセラミック接合体の製造方法。
- 請求項9において、上記第1接合工程は、気圧0.6MPa以下で行うことを特徴とするセラミック接合体の製造方法。
- 請求項8〜10のいずれか一項において、上記セラミック接合体はガスセンサであることを特徴とするセラミック接合体の製造方法。
- 請求項8〜11のいずれか一項において、上記接合剤は、上記無機粉末として、上記未焼成セラミック体A及び上記未焼成セラミック体Bの少なくとも一方と同じセラミック材料を含有することを特徴とするセラミック接合体の製造方法。
- 請求項8〜12のいずれか一項において、上記未焼成セラミック体A及び上記未焼成セラミック体Bは、アルミナ及び/又はジルコニアからなることを特徴とするセラミック接合体の製造方法。
- 請求項8〜13のいずれか一項において、上記接合剤は、上記無機粉末として、少なくともアルミナ及び/又はジルコニアを含有することを特徴とするセラミック接合体の製造方法。
- 請求項8〜14のいずれか一項において、上記接合剤は、0≦X−Z≦1.7又は0≦X−Z≦1.7を満足することを特徴とするセラミック接合体の製造方法。
- 請求項8〜15のいずれか一項において、上記接合剤の粘度は15〜150Pa・sであることを特徴とするセラミック接合体の製造方法。
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