JP2013056793A - Aluminum oxide sintered body, and method for producing the same - Google Patents

Aluminum oxide sintered body, and method for producing the same Download PDF

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紀子 齋藤
Tomoyuki Ogura
知之 小倉
Hiroaki Nakamura
中村  浩章
Tomoyuki Miura
友幸 三浦
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aluminum oxide sintered body producible comparatively inexpensively, having a low dielectric loss tangent, and excellent in processability, and to provide a method for producing the same.SOLUTION: In this aluminum oxide sintered body in which the purity of aluminum oxide is ≥99.0 wt.%, titanium oxide and silicon dioxide are contained in as much as ≥0.2 wt.% to ≤0.8 wt.% in total, and the average particle size in the lengthy direction of aluminum oxide particles is ≥20 μm. Thus, since titanium oxide is contained, aluminum oxide particles are coarsened, and the grain boundary between each aluminum oxide particle is reduced, thus lowering the dielectric loss tangent. On the other hand, since silicon oxide is contained, the dielectric loss tangent can be lowered stably. Further, since the particles are coarsened, processability can be improved. Furthermore, cost can be reduced, because an extremely high purity of aluminum oxide is unnecessary.

Description

本発明は、酸化アルミニウムの純度が99.0重量%以上の酸化アルミニウム焼結体およびその製造方法に関する。   The present invention relates to an aluminum oxide sintered body having a purity of aluminum oxide of 99.0% by weight or more and a method for producing the same.

Al質焼結体は、機械的強度、耐熱性および耐食性等に優れており、半導体製造装置のようにマイクロ波や特に高周波を使用し、ClやFなどの腐食性ガスを用いるような環境下に置かれる装置に用いられている。AlはClやFといった腐食ガスに対して耐食性が高く、安価であるため、上記のような部材に採用されることが多い。 The Al 2 O 3 sintered body is excellent in mechanical strength, heat resistance, corrosion resistance, etc., and uses a microwave or particularly high frequency like a semiconductor manufacturing apparatus, and uses a corrosive gas such as Cl or F. It is used in devices that are placed in difficult environments. Since Al 2 O 3 has high corrosion resistance against corrosion gases such as Cl and F and is inexpensive, it is often used for the above-described members.

ただし、高周波が用いられる環境には低tanδの素材が用いられるのが好ましい。Al質焼結体の誘電正接を低く抑えるには、低アルカリの高純度原料を用いる方法、アルカリ土類金属の化合物を添加する方法等が挙げられる。例えば、特許文献1記載の誘電体磁器組成物は、Ca化合物および二酸化ケイ素を添加して酸化アルミニウム焼結体を生成することで誘電率のバラツキを低減させようとしている。また、特許文献2記載のアルミナ質焼結体は、アルカリ土類金属を添加して酸化アルミニウム焼結体を生成することで、誘電正接を小さくしようとしている。 However, it is preferable to use a low tan δ material in an environment where high frequency is used. In order to suppress the dielectric loss tangent of the Al 2 O 3 sintered body to a low level, a method using a low-alkali high-purity raw material, a method of adding an alkaline earth metal compound, and the like can be given. For example, the dielectric ceramic composition described in Patent Document 1 attempts to reduce variations in dielectric constant by adding a Ca compound and silicon dioxide to produce an aluminum oxide sintered body. Moreover, the alumina sintered body described in Patent Document 2 attempts to reduce the dielectric loss tangent by adding an alkaline earth metal to produce an aluminum oxide sintered body.

特開2006−124217号公報JP 2006-124217 A 特開2009−203088号公報JP 2009-203088 A

しかしながら、低アルカリの高純度原料を用いる方法は、高純度であるためコスト高を招き、必ずしも好ましくない。また、アルカリ土類金属の化合物を添加する方法は、近年の半導体のデザインルールの微細化により、イオン半径の大きいアルカリ土類金属などは敬遠される傾向が強くなっており、必ずしも好ましくない。   However, the method using a low-purity, high-purity raw material is not preferable because it has a high purity and is expensive. In addition, the method of adding an alkaline earth metal compound is not necessarily preferable because alkaline earth metals having a large ionic radius are strongly avoided due to recent refinement of semiconductor design rules.

さらに、Al焼結体は一般的に難加工性であり、大型品や加工箇所が多い複雑形状を目的とする際には多くの加工が必要となり、結果、加工費が嵩みやすい。 Furthermore, the Al 2 O 3 sintered body is generally difficult to process, and a large amount of processing is necessary when aiming at a large shape or a complicated shape with many processed parts, and as a result, the processing cost tends to increase.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、比較的低コストで製造でき、低い静電正接を有し、加工性に優れた酸化アルミニウム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。   The present invention has been made in view of such circumstances, and provides an aluminum oxide sintered body that can be manufactured at a relatively low cost, has a low electrostatic tangent, and is excellent in workability, and a method for manufacturing the same. For the purpose.

(1)上記の目的を達成するため、本発明の酸化アルミニウム焼結体は、酸化アルミニウムの純度が99.0重量%以上の酸化アルミニウム焼結体であって、酸化チタンおよび二酸化ケイ素が合計で0.2重量%以上0.8重量%以下含有され、酸化アルミニウム粒子の長尺方向の平均粒径が20μm以上であることを特徴としている。   (1) In order to achieve the above object, the aluminum oxide sintered body of the present invention is an aluminum oxide sintered body having a purity of aluminum oxide of 99.0% by weight or more, and titanium oxide and silicon dioxide in total. The aluminum oxide particles are contained in an amount of 0.2 wt% or more and 0.8 wt% or less, and the average particle size in the longitudinal direction of the aluminum oxide particles is 20 μm or more.

このように、酸化チタンが含有されることで、酸化アルミニウム粒子が粗大化し、酸化アルミニウム粒子同士の粒界が少なくなるため、誘電正接を低下させることができる。一方で、二酸化ケイ素が含有されるため、安定的に誘電正接を低下させることができる。また、粒子が粗大化することによって加工性を向上させることができる。また、極端に高い酸化アルミニウムの純度は不要であり、低コスト化できる。   Thus, by containing titanium oxide, the aluminum oxide particles are coarsened and the grain boundaries between the aluminum oxide particles are reduced, so that the dielectric loss tangent can be lowered. On the other hand, since silicon dioxide is contained, the dielectric loss tangent can be stably reduced. Moreover, workability can be improved by coarsening the particles. In addition, the extremely high purity of aluminum oxide is unnecessary, and the cost can be reduced.

(2)また、本発明の酸化アルミニウム焼結体は、前記含有される酸化チタンおよび二酸化ケイ素がそれぞれ、酸化チタン含有率0.1重量%以上0.4重量%以下、二酸化ケイ素含有率0.1重量%以上0.5重量%以下で含有されることを特徴としている。これにより、焼結性が向上し、たとえば肉厚の焼結体であっても焼結体内部まで焼結するため、誘電正接tanδを酸化アルミニウム焼結体全体で均一に低くすることができる。   (2) Moreover, in the aluminum oxide sintered body of the present invention, the titanium oxide and silicon dioxide contained in the titanium oxide each have a titanium oxide content of 0.1 wt% or more and 0.4 wt% or less, and a silicon dioxide content of 0. It is characterized by being contained in an amount of 1 to 0.5% by weight. As a result, the sinterability is improved and, for example, even a thick sintered body is sintered to the inside of the sintered body, so that the dielectric loss tangent tan δ can be uniformly lowered throughout the aluminum oxide sintered body.

(3)また、本発明の酸化アルミニウム焼結体は、誘電正接tanδが1×10−3より小さいことを特徴としている。これにより、高周波の電気エネルギー損失を低減できる。その結果、高周波を使用する環境下で用いられる部品に効果的に酸化アルミニウム焼結体を用いることができる。 (3) The aluminum oxide sintered body of the present invention is characterized in that the dielectric loss tangent tan δ is smaller than 1 × 10 −3 . Thereby, high-frequency electrical energy loss can be reduced. As a result, the aluminum oxide sintered body can be effectively used for parts used in an environment where high frequency is used.

(4)また、本発明の酸化アルミニウム焼結体は、研削抵抗が17kgf以下であることを特徴としている。このように、本発明の酸化アルミニウム焼結体は研削抵抗が小さく、加工性に優れていることから、大型品や加工箇所が多い複雑形状の製品へ効果的に適用でき、加工費の低減も可能になる。   (4) Further, the aluminum oxide sintered body of the present invention is characterized in that the grinding resistance is 17 kgf or less. Thus, the aluminum oxide sintered body of the present invention has low grinding resistance and excellent workability, so it can be effectively applied to large-sized products and products with complex shapes with many processed parts, and also reduces processing costs. It becomes possible.

(5)また、本発明の酸化アルミニウム焼結体の製造方法は、酸化アルミニウムの純度が99.0重量%以上の酸化アルミニウム焼結体の製造方法であって、酸化アルミニウムの純度が99.8重量%以上の酸化アルミニウム粉末に酸化チタンおよび二酸化ケイ素を合計で0.2重量%以上0.8重量%以下混合し、原料粉末を生成する工程と、前記原料粉末を成形する工程と、前記成形により得られた成形体を1400℃以上で3時間以上焼成する工程と、を含むことを特徴としている。これにより、製造された酸化アルミニウム焼結体について安定的に誘電正接を低下させることができ、加工性を向上させることができる。   (5) Moreover, the manufacturing method of the aluminum oxide sintered compact of this invention is a manufacturing method of the aluminum oxide sintered compact whose purity of aluminum oxide is 99.0 weight% or more, Comprising: The purity of aluminum oxide is 99.8. Mixing titanium oxide and silicon dioxide in a total amount of 0.2% by weight or more and 0.8% by weight or less with aluminum oxide powder of weight% or more, forming raw material powder, forming the raw powder, and forming And a step of firing the molded body obtained at 1400 ° C. or more for 3 hours or more. Thereby, about the manufactured aluminum oxide sintered compact, a dielectric loss tangent can be reduced stably and workability can be improved.

本発明によれば、酸化アルミニウム粒子が粗大化し、酸化アルミニウム粒子同士の粒界が少なくなり、安定的に誘電正接を低下させることができる。また、粒子が粗大化することによって加工性を向上させることができる。また、極端に高い酸化アルミニウムの純度は不要であり、低コスト化できる。   According to the present invention, the aluminum oxide particles are coarsened, the grain boundaries between the aluminum oxide particles are reduced, and the dielectric loss tangent can be stably reduced. Moreover, workability can be improved by coarsening the particles. In addition, the extremely high purity of aluminum oxide is unnecessary, and the cost can be reduced.

本発明の酸化アルミニウム焼結体に適した酸化チタンおよび二酸化ケイ素の含有量を示す図である。It is a figure which shows content of the titanium oxide and silicon dioxide suitable for the aluminum oxide sintered compact of this invention.

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[酸化アルミニウム焼結体の構成]
本発明の酸化アルミニウム焼結体は、酸化アルミニウム(Al)の純度が99.0重量%以上である。一方、酸化チタン(TiO)および二酸化ケイ素(SiO)が合計で0.2重量%以上0.8重量%以下含有されている。酸化チタンが含有されることで、酸化アルミニウム粒子が粗大化し、酸化アルミニウム粒子同士の粒界が少なくなるため、誘電正接を低下させることができる。また、二酸化ケイ素が含有されるため、安定的に誘電正接を低下させることができる。また、粒子が粗大化することによって加工性を向上させることができる。また、酸化チタンや二酸化ケイ素の含有の効果により、焼結性が向上するため、肉厚の焼結体であっても焼結体内部まで焼結し、焼結体全体で均一な低tanδ値を得られる。
[Configuration of sintered aluminum oxide]
In the aluminum oxide sintered body of the present invention, the purity of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is 99.0% by weight or more. On the other hand, titanium oxide (TiO 2 ) and silicon dioxide (SiO 2 ) are contained in a total of 0.2 wt% to 0.8 wt%. By containing titanium oxide, the aluminum oxide particles are coarsened and the grain boundaries between the aluminum oxide particles are reduced, so that the dielectric loss tangent can be lowered. Further, since silicon dioxide is contained, the dielectric loss tangent can be stably reduced. Moreover, workability can be improved by coarsening the particles. In addition, since the sinterability is improved by the effect of containing titanium oxide and silicon dioxide, even a thick sintered body is sintered to the inside of the sintered body, and a uniform low tan δ value throughout the sintered body Can be obtained.

図1は、本発明の酸化アルミニウム焼結体に適した酸化チタンおよび二酸化ケイ素の含有量を示す図である。図1に示すように、酸化チタンの含有率をx重量%、二酸化ケイ素の含有率をy重量%と表すと以下の(a)〜(c)の関係を満たすことが好ましい。これにより、焼結性が向上し、たとえば肉厚の焼結体であっても焼結体内部まで焼結するため、誘電正接tanδを酸化アルミニウム焼結体全体で均一に低くすることができる。
(a)0.1≦x≦0.4
(b)0.1≦y≦0.5
(c)x+3y≦1.6
また、酸化アルミニウム焼結体は、上記のように粒子が粗大化した構成により、その誘電正接tanδが1×10−3より小さいことが好ましい。これにより、高周波の電気エネルギー損失を低減できる。その結果、高周波を使用する環境下で用いられる部品に効果的に酸化アルミニウム焼結体を用いることができる。
FIG. 1 is a view showing the contents of titanium oxide and silicon dioxide suitable for the aluminum oxide sintered body of the present invention. As shown in FIG. 1, when the content of titanium oxide is represented by x wt% and the content of silicon dioxide is represented by y wt%, it is preferable that the following relationships (a) to (c) are satisfied. As a result, the sinterability is improved and, for example, even a thick sintered body is sintered to the inside of the sintered body, so that the dielectric loss tangent tan δ can be uniformly lowered throughout the aluminum oxide sintered body.
(A) 0.1 ≦ x ≦ 0.4
(B) 0.1 ≦ y ≦ 0.5
(C) x + 3y ≦ 1.6
Moreover, it is preferable that the dielectric loss tangent tanδ is smaller than 1 × 10 −3 in the aluminum oxide sintered body due to the configuration in which the particles are coarsened as described above. Thereby, high-frequency electrical energy loss can be reduced. As a result, the aluminum oxide sintered body can be effectively used for parts used in an environment where high frequency is used.

また、酸化アルミニウム焼結体を構成する酸化アルミニウム粒子は、長尺方向の平均粒径が20μm以上であることが好ましい。このように、特に長尺方向に粒子が粗大化していることにより、酸化アルミニウム焼結体の加工性が向上する。研削加工は、ミクロでみると砥石がワークを叩くことで加工され、砥石の当たる向きが、長尺方向に垂直である場合には加工が進みやすい。   Moreover, it is preferable that the aluminum oxide particle which comprises an aluminum oxide sintered compact has an average particle diameter of a longitudinal direction of 20 micrometers or more. Thus, the processability of the aluminum oxide sintered body is improved by the coarsening of the particles particularly in the longitudinal direction. Grinding is processed by hitting the workpiece with a grindstone when viewed microscopically, and when the direction of contact with the grindstone is perpendicular to the long direction, the processing is likely to proceed.

酸化アルミニウム焼結体は、上記のような構成を有する結果、研削抵抗が17kgf以下であることが好ましい。このように、研削抵抗が小さく、加工性に優れていることから、酸化アルミニウム焼結体を大型品や加工箇所が多い複雑形状の製品へ効果的に適用でき、加工費の低減も可能になる。   As a result of having the above configuration, the aluminum oxide sintered body preferably has a grinding resistance of 17 kgf or less. In this way, since the grinding resistance is small and the workability is excellent, the aluminum oxide sintered body can be effectively applied to large-sized products and products with complex shapes with many processed parts, and the processing cost can be reduced. .

[酸化アルミニウム焼結体の製造方法]
まず、酸化アルミニウムの粉末を準備する。酸化アルミニウムは、必ずしも高純度のものでなくてもよく、安価なものを用いることができる。ただし、誘電正接を低下させ加工性を向上させるためには、高純度の酸化アルミニウム粉末を用いることが望ましい。その純度は、好ましくは99.8重量%以上、より好ましくは99.9%重量以上である。極端に高い酸化アルミニウムの純度は不要であり、低コスト化が可能である。酸化アルミニウム粉末の平均粒径は0.5μm以下であることが好ましい。さらに好ましい粒径の範囲は、0.1μm以上0.5μm以下である。
[Method for producing aluminum oxide sintered body]
First, aluminum oxide powder is prepared. Aluminum oxide is not necessarily high-purity and can be inexpensive. However, in order to reduce the dielectric loss tangent and improve the workability, it is desirable to use high-purity aluminum oxide powder. The purity is preferably 99.8% by weight or more, more preferably 99.9% by weight or more. An extremely high purity of aluminum oxide is not necessary, and the cost can be reduced. The average particle size of the aluminum oxide powder is preferably 0.5 μm or less. A more preferable range of the particle diameter is 0.1 μm or more and 0.5 μm or less.

このような酸化アルミニウムの粉末に、酸化チタンおよび二酸化ケイ素を合計で0.2重量%以上0.8重量%以下添加する。酸化チタンは、0.1重量%以上0.4重量%以下、二酸化ケイ素は、0.1重量%以上0.5重量%以下添加することが好ましい。添加する二酸化ケイ素としては、二酸化ケイ素粉末、シリカゾル、シリカゲル、ケイ素ハロゲン化物もしくはケイ素のアルコキシド、または水ガラスなどが挙げられる。粉末で添加する場合は、平均粒径が1.0μm以下のものを用いることが好ましく、0.5μm以下がより好ましい。   To the aluminum oxide powder, titanium oxide and silicon dioxide are added in a total amount of 0.2 wt% or more and 0.8 wt% or less. It is preferable to add 0.1 to 0.4% by weight of titanium oxide and 0.1 to 0.5% by weight of silicon dioxide. Examples of silicon dioxide to be added include silicon dioxide powder, silica sol, silica gel, silicon halide or silicon alkoxide, and water glass. When added as a powder, it is preferable to use one having an average particle size of 1.0 μm or less, and more preferably 0.5 μm or less.

なお、酸化チタンは、粉末で添加されることが好ましいが、これに限定されず、大気中での焼結後に酸化物を生成する塩化物、有機チタン化合物等の種々の形態で添加されても良い。このような酸化チタン粉末を用いることで、加工性に優れた酸化アルミニウム焼結体を得ることができる。   Titanium oxide is preferably added as a powder, but is not limited to this, and may be added in various forms such as chlorides and organic titanium compounds that generate oxides after sintering in the atmosphere. good. By using such a titanium oxide powder, an aluminum oxide sintered body excellent in workability can be obtained.

原料中において、除去しきれないMgOやCaOといったアルカリ土類金属酸化物等の不純物総合計は0.2重量%以下であることが好ましい。不純物には、アルカリ土類金属酸化物に限らず、アルカリ金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属等も含まれる。   The total amount of impurities such as alkaline earth metal oxides such as MgO and CaO that cannot be removed in the raw material is preferably 0.2% by weight or less. Impurities include not only alkaline earth metal oxides but also alkali metals, alkali metal oxides, alkaline earth metals, and the like.

酸化アルミニウム粉末、二酸化ケイ素粉末および酸化チタン粉末の混合は、ボールミル混合等の公知の方法により行なうことができる。その際には、適宜、分散剤やバインダー等を加える。このようにして原料粉末を作製する。   Mixing of the aluminum oxide powder, silicon dioxide powder and titanium oxide powder can be performed by a known method such as ball mill mixing. In that case, a dispersing agent, a binder, etc. are added suitably. In this way, the raw material powder is produced.

次に、原料粉末を成形する。原料粉末の成形は、一軸プレス成形、CIP成形、湿式成形、加圧鋳込みや廃泥鋳込み等種々の成形方法で行なうことができる。粉末を混合する際には、十分な時間を確保して混合することが好ましい。例えば、混合時間18時間以上とすることができる。このように十分に混合することで、分散が均一なスラリーを得ることができる。   Next, the raw material powder is formed. The raw material powder can be molded by various molding methods such as uniaxial press molding, CIP molding, wet molding, pressure casting and waste mud casting. When mixing the powder, it is preferable to ensure sufficient time for mixing. For example, the mixing time can be 18 hours or longer. By sufficiently mixing in this way, a slurry with uniform dispersion can be obtained.

このようにして得られた成形体は、1400℃以上で3時間以上、大気中で焼成する。なお、1500℃以上で3時間以上焼成するのが好ましく、1500℃以上で5時間以上焼成することがさらに好ましい。また、この昇温速度は、300℃/h以下であることが好ましい。昇温速度が速すぎると、表面と内部で温度差ができやすくなり、微構造が異なることで部位による加工性の差異が発生するところ、このような加工性にムラのある焼結体の生成を防止するためである。特に、焼結後の厚みが10mm以上のものを焼成するには、上記の原料の条件および焼成条件で焼成することが好適である。   The molded body thus obtained is fired in the air at 1400 ° C. or higher for 3 hours or longer. In addition, it is preferable to bake at 1500 degreeC or more for 3 hours or more, and it is more preferable to bake at 1500 degreeC or more for 5 hours or more. Moreover, it is preferable that this temperature increase rate is 300 degrees C / h or less. If the heating rate is too high, a temperature difference between the surface and the interior tends to occur, and the difference in workability due to the difference in microstructure causes the production of a sintered body with uneven workability. It is for preventing. In particular, in order to fire a sintered material having a thickness of 10 mm or more, it is preferable to fire under the above-described raw material conditions and firing conditions.

[実施例、比較例]
(試料作製)
原料として、純度99.8重量%の酸化アルミニウム粉末に純度99.9重量%以上、粒径0.4μm以下のルチル化率80%以上の酸化チタン粉末、純度99.9重量%、粒径0.5μmのシリカゾルを添加したものを用いた。このような酸化アルミニウム粉体に、適切な配合で、溶媒、有機バインダーおよび分散剤を添加し、ミル混合した。このようにして得られた混合物をスプレードライヤーで顆粒化した。そして、顆粒をCIP成形し、150×150×20mmの板状の成形体を作製した。さらに、これを1400℃以上で3時間焼成した。
[Examples and Comparative Examples]
(Sample preparation)
As raw materials, aluminum oxide powder with a purity of 99.8% by weight, titanium oxide powder with a purity of 99.9% by weight or more and a particle size of 0.4 μm or less and a rutile ratio of 80% or more, a purity of 99.9% by weight, a particle size of 0 The one added with 5 μm silica sol was used. In such an aluminum oxide powder, a solvent, an organic binder, and a dispersant were added in an appropriate formulation and mill mixed. The mixture thus obtained was granulated with a spray dryer. And the granule was CIP-molded and the plate-shaped molded object of 150x150x20 mm was produced. Furthermore, this was baked at 1400 degreeC or more for 3 hours.

(評価方法)
得られた酸化アルミニウム焼結体に対して、各種の測定を行なった。酸化チタンおよび二酸化ケイ素のそれぞれの含有量は、ICP−MSによって測定した。平均粒子径は焼結体表面を鏡面研磨後、研磨面を熱腐食し、結晶粒界を析出させたあとにSEM観察を行なって評価した。誘電正接は、目黒電波測器社製Qメータを用いて測定した。加工性の評価は、平面研削抵抗の測定によって行なった。表1に平面研削加工の具体的条件を示している。平面研削プランジ加工時の砥石の切込量を60μmとした場合の研削抵抗を測定した。研削抵抗は、精密平面研削盤(ナガセ製SGC-104PCNC)のテーブル面に工具動力計(キーエンス社製 AFT-ZM型)を取り付け、被削材料を同動力計に固定し、プランジ研削を行ない評価した。
(Evaluation method)
Various measurements were performed on the obtained aluminum oxide sintered body. The respective contents of titanium oxide and silicon dioxide were measured by ICP-MS. The average particle size was evaluated by performing SEM observation after the surface of the sintered body was mirror-polished, the polished surface was thermally corroded, and crystal grain boundaries were precipitated. The dielectric loss tangent was measured using a Q meter manufactured by Meguro Radio Co., Ltd. The workability was evaluated by measuring the surface grinding resistance. Table 1 shows specific conditions of the surface grinding process. Grinding resistance was measured when the cutting depth of the grindstone during surface grinding plunge processing was 60 μm. Grinding resistance is evaluated by attaching a tool dynamometer (AFT-ZM type, manufactured by Keyence) to the table surface of a precision surface grinder (SGC-104PCNC manufactured by Nagase), fixing the work material to the dynamometer, and performing plunge grinding did.

Figure 2013056793
Figure 2013056793

表2は、各試料の組成、粒径、誘電正接の測定結果、研削抵抗を示している。表2に示すように、試料1〜8は、実施例であり、試料9〜14は、比較例である。誘電正接tanδの覧には、誘電正接tanδが1×10−3より小さい場合には○を、誘電正接tanδが1×10−3以上である場合には×を記載している。 Table 2 shows the composition, particle size, dielectric loss tangent measurement result, and grinding resistance of each sample. As shown in Table 2, Samples 1 to 8 are examples, and Samples 9 to 14 are comparative examples. In the list of dielectric loss tangent tan δ, ◯ is described when the dielectric tangent tan δ is smaller than 1 × 10 −3, and × when the dielectric loss tangent tan δ is 1 × 10 −3 or more.

Figure 2013056793
Figure 2013056793

表2に示すように、試料1〜8についてはいずれも酸化アルミニウムの純度が99.0重量%以上であり、酸化チタンおよび二酸化ケイ素の合計の含有率が0.2重量%以上0.8重量%以下の範囲にある。そして、誘電正接tanδは、1MHz、10MHzのいずれについても1×10−3より小さく、研削抵抗は、一番大きいものでも17kgfである。 As shown in Table 2, the purity of aluminum oxide is 99.0% by weight or more for Samples 1 to 8, and the total content of titanium oxide and silicon dioxide is 0.2% by weight or more and 0.8% by weight. % Or less. The dielectric loss tangent tan δ is smaller than 1 × 10 −3 for both 1 MHz and 10 MHz, and the grinding resistance is 17 kgf at the largest.

一方、試料9、11、14については、酸化アルミニウムの純度は99.0重量%以上であるものの、酸化チタンおよび二酸化ケイ素の合計の含有率が0.2重量%より小さい。そのため、1MHz、10MHzのいずれかの測定で誘電正接tanδが1×10−3以上となっている。試料12については、酸化アルミニウムの純度が99.0重量%以上であり、酸化チタンおよび二酸化ケイ素の合計の含有率が0.2重量%以上0.8重量%以下の範囲にある。そして、誘電正接tanδは、1MHz、10MHzのいずれについても1×10−3より小さい。しかし、粒径が20μm以下であり、研削抵抗が20kgfを超えている。また、試料10、13については、酸化アルミニウムの純度が99.0重量%未満であり、誘電正接tanδは、1×10−3より小さく基準を満たすものの、研削抵抗がいずれも18kgfを超えている。 On the other hand, for samples 9, 11, and 14, the purity of aluminum oxide is 99.0% by weight or more, but the total content of titanium oxide and silicon dioxide is less than 0.2% by weight. Therefore, the dielectric loss tangent tan δ is 1 × 10 −3 or more in any measurement of 1 MHz and 10 MHz. For sample 12, the purity of aluminum oxide is 99.0% by weight or more, and the total content of titanium oxide and silicon dioxide is in the range of 0.2% by weight to 0.8% by weight. The dielectric loss tangent tan δ is smaller than 1 × 10 −3 for both 1 MHz and 10 MHz. However, the particle size is 20 μm or less, and the grinding resistance exceeds 20 kgf. For samples 10 and 13, the purity of aluminum oxide is less than 99.0% by weight, and the dielectric loss tangent tan δ is smaller than 1 × 10 −3 and satisfies the standard, but the grinding resistance exceeds 18 kgf. .

このように、比較例は、誘電正接tanδが大きすぎるか、研削抵抗が大きすぎるため、たとえば半導体製造装置用の部材には適していない。これに対し、実施例の酸化アルミニウム焼結体は、低い静電正接を有し、加工性に優れていることが実証された。   Thus, since the dielectric loss tangent tan δ is too large or the grinding resistance is too large, the comparative example is not suitable for a member for a semiconductor manufacturing apparatus, for example. On the other hand, it was demonstrated that the aluminum oxide sintered body of the example has a low electrostatic tangent and is excellent in workability.

Claims (5)

酸化アルミニウムの純度が99.0重量%以上の酸化アルミニウム焼結体であって、
酸化チタンおよび二酸化ケイ素が合計で0.2重量%以上0.8重量%以下含有され、酸化アルミニウム粒子の長尺方向の平均粒径が20μm以上であることを特徴とする酸化アルミニウム焼結体。
An aluminum oxide sintered body having an aluminum oxide purity of 99.0% by weight or more,
An aluminum oxide sintered body characterized in that titanium oxide and silicon dioxide are contained in a total amount of 0.2% by weight or more and 0.8% by weight or less, and the average particle size in the longitudinal direction of the aluminum oxide particles is 20 μm or more.
前記含有される酸化チタンおよび二酸化ケイ素はそれぞれ、酸化チタン含有率0.1重量%以上0.4重量%以下、二酸化ケイ素含有率0.1重量%以上0.5重量%以下で含有されることを特徴とする請求項1記載の酸化アルミニウム焼結体。   The titanium oxide and silicon dioxide contained are each contained in a titanium oxide content of 0.1 wt% to 0.4 wt% and a silicon dioxide content of 0.1 wt% to 0.5 wt%. The aluminum oxide sintered body according to claim 1. 誘電正接tanδが1×10−3より小さいことを特徴とする請求項1または請求項2記載の酸化アルミニウム焼結体。 3. The aluminum oxide sintered body according to claim 1, wherein the dielectric loss tangent tan δ is smaller than 1 × 10 −3 . 研削抵抗が17kgf以下であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の酸化アルミニウム焼結体。   The aluminum oxide sintered body according to any one of claims 1 to 3, wherein a grinding resistance is 17 kgf or less. 酸化アルミニウムの純度が99.0重量%以上の酸化アルミニウム焼結体の製造方法であって、
酸化アルミニウムの純度が99.8重量%以上の酸化アルミニウム粉末に酸化チタンおよび二酸化ケイ素を合計で0.2重量%以上0.8重量%以下混合し、原料粉末を生成する工程と、
前記原料粉末を成形する工程と、
前記成形により得られた成形体を1400℃以上で3時間以上焼成する工程と、を含むことを特徴とする酸化アルミニウム焼結体の製造方法。
A method for producing an aluminum oxide sintered body having a purity of aluminum oxide of 99.0% by weight or more,
A step of mixing a total of 0.2 wt% and 0.8 wt% of titanium oxide and silicon dioxide with aluminum oxide powder having an aluminum oxide purity of 99.8 wt% or more, and generating raw material powder;
Forming the raw material powder;
And a step of firing the molded body obtained by the molding at 1400 ° C. or higher for 3 hours or longer.
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