JP2968891B2 - スピネルセラミックス強化シリカガラス - Google Patents
スピネルセラミックス強化シリカガラスInfo
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Description
ガラス複合材料、特に半導体熱処理治具用として優れた
合成シリカガラス複合材料および放電管用として優れた
透明合成シリカガラス複合材料に関する。
熱膨張率が極めて小さく耐急熱急冷性に優れるところか
ら、半導体工業用、あるいは照明工業用ガラスとして用
いられてきた。前者の用途としては、シリコンウエハー
ボート、電気炉内ガラスチャンバー等の熱処理治具とし
て、また後者の用途としては、水銀ランプ用バルブ、メ
タルハライドランプ用バルブ等の放電管用バルブとして
用いられてきた。これらの用途に使用される石英ガラス
はその原料を天然の水晶等に求めている。ところが、こ
の天然の水晶等を溶融して得た溶融石英ガラス(以下溶
融石英ガラスという)には微量な不純物が含まれてお
り、それがウエハーの汚染をもたらしたり、あるいは高
温においてシリカガラスの再結晶あるいは結晶成長を起
こす原因となり、放電管用チューブを失透させる等の欠
点を有していた。
イ素等のケイ素化合物を原料として合成された高純度の
シリカガラス(以下合成シリカガラスという)の使用が
図られたが、この合成シリカガラスは、前記溶融石英ガ
ラスに比べ、高温における粘度が低いため、大型化し、
重量も大きくなった半導体シリコンウエハーの熱処理治
具用素材あるいは高温、高圧下で発光させる放電管用バ
ルブ用素材とした時、熱変形を起すという欠点を有して
いた。
明者等は、最近の半導体工業や照明工業の要望に応えた
シリカガラスを提供すべく鋭意研究を重ねたところ、合
成シリカガラス内にスピネルを主成分とするセラミック
スを存在させることにより高純度の合成シリカガラスの
性質を保持する共に、溶融石英ガラス以上の耐熱性を有
し、熱処理時やランプ発光時の変形がなく、しかも可視
域において透明な新規なシリカガラス複合材を発見し、
本発明を完成するに到ったものである。
に、透明性も高い新規なシリカガラス複合体を提供する
ことをその目的とする。
明は、シリカガラスマトリックス中にスピネルを主成分
とするセラミックスを存在させることを特徴とする、高
温度下における粘度を向上させたスピネルセラミックス
強化シリカガラスに係る。
は、MgO・Al2O3の組成を有する鉱物であり、その
純度は95重量%以上でなければならない。この純度以
下では、ガラス化時に反応ガスが発生したり、その後の
再結晶化により白色失透化が起こる。スピネルはその溶
融点を2135℃とし、室温から約1800℃付近まで
強度低下が起こらず、また変質も起こらない非常に耐熱
性の高い物質である。前記スピネルを主成分とするセラ
ミックスはシリカガラスマトリックス中に0.01〜3
0wt.%の範囲で存在させるのがよい。前記範囲以上
では、スピネルとシリカガラスの熱膨張率の差により、
サーマルッショック性が悪くなりクラックが発生しやす
くなる。また前記範囲以下では耐熱性の向上が認められ
ない。
ガラスを半導体用治具として用いる場合には、99w
t.%以上の高純度のスピネルを主成分とするセラミッ
クスを用いる必要がある。前記範囲以下の純度では、ウ
エハーの汚染が起こる。他方、本発明のスピネルセラミ
ックス強化シリカガラスを放電管用バルブとして用いる
場合には、前記の高純度は必ずしも必要でなく、多少の
不純物が混入してもよい。
成分とするセラミックスが繊維状、粒子状でシリカガラ
スマトリックス中に均一に分散した状態をいう。
ルを存在させ加熱溶融すると、加熱温度条件にもよるが
シリカとスピネルとが反応溶融し、微量なムライト(3
Al2O3・2SiO2),コーデイライト(2MgO・
2Al2O3・5SiO2)、フォルステライト(2Mg
O・SiO2)、クルストバライト、トリデイマイトお
よびクオルツ(SiO2)等の鉱物が形成される場合が
ある。これら鉱物の存在はむしろ高温下におけるシリカ
ガラスの粘度の向上に役立つ。
ガラスは、例えば原料のシリカガラスを粉砕し、その粒
度を調整し、これに予め長さ等を調整したスピネルセラ
ミックス粉を均一に混合し、加熱溶融しガラス化するこ
とにより製造できる。
説明する。
ラスを微粉砕し、粒度#100〜400(タイラーメッ
シュ、149〜37μm)のシリカガラス粉を得た。こ
の合成シリカガラス粉のOH基含有量は10wt.pp
m以下であった。
t.%以上の不定形スピネル多結晶粒子(組成、MgA
l2O4)を用意し、これと前記シリカガラス粒とをV型
ミキサーで混合し、次いで電気炉で加熱溶融し透明ガラ
ス化した。
ガラスの物性値を表1に示す。表中の各物性値は、次の
測定法で求めた数値である。 粘度測定 : ASTMのNo.C598に準じビー
ムベンデイング法により1100℃における粘度を測定
する。 失透テスト : 高純度アルミナブロックを保温材と
し、二ケイ化モリブデンをヒーター材とする電気炉にサ
ンプルを投入し、1100℃に100時間保持する。そ
の後、室温にて採り出し、目視にて白色失透化の有無を
判断する。
ミックス強化シリカガラスは、溶融石英ガラスであるH
eraluxと同程度以上の耐熱性を有し、かつ光透過
率にも優れている。このように高温における耐熱性が高
く、かつ透明性にも優れているところから、半導体用熱
処理治具としても、また照明工業用ガラス、特にメタル
ハライドランプ用チューブ等の放電管用チューブとして
有用である。
Claims (2)
- 【請求項1】シリカガラスマトリックス中にスピネルを
主成分とするセラミックスが、シリカガラスマトリック
スに対して0.1〜30wt%存在し、1100℃にお
ける粘度が10 13.5 ポアズ以上であることを特徴とする
スピネルセラミックス強化シリカガラス。 - 【請求項2】請求項1記載のスピネルセラミックス強化
シリカガラスからなることを特徴とする放電管用透明シ
リカガラスチューブ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26787592A JP2968891B2 (ja) | 1992-09-11 | 1992-09-11 | スピネルセラミックス強化シリカガラス |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26787592A JP2968891B2 (ja) | 1992-09-11 | 1992-09-11 | スピネルセラミックス強化シリカガラス |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0692686A JPH0692686A (ja) | 1994-04-05 |
JP2968891B2 true JP2968891B2 (ja) | 1999-11-02 |
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ID=17450845
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP26787592A Expired - Fee Related JP2968891B2 (ja) | 1992-09-11 | 1992-09-11 | スピネルセラミックス強化シリカガラス |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2968891B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110407459B (zh) * | 2019-08-26 | 2022-02-08 | 中国建筑材料科学研究总院有限公司 | 一种弥散强化的视窗玻璃及其制备方法 |
-
1992
- 1992-09-11 JP JP26787592A patent/JP2968891B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
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JPH0692686A (ja) | 1994-04-05 |
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