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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- JP2968891B2 JP2968891B2 JP26787592A JP26787592A JP2968891B2 JP 2968891 B2 JP2968891 B2 JP 2968891B2 JP 26787592 A JP26787592 A JP 26787592A JP 26787592 A JP26787592 A JP 26787592A JP 2968891 B2 JP2968891 B2 JP 2968891B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐熱性に優れたシリカ
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。
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。
【０００２】
【従来の技術】従来、石英ガラスは、高い純度を有し、
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。
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。
【０００３】上記汚染や失透を防止するため、四塩化ケ
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。
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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記事情に鑑み、本発
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。
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。
【０００５】すなわち、本発明は、耐熱性に優れると共
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。
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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
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。
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。
【０００７】上記スピネルを主成分とするセラミックス
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。
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。
【０００８】本発明のスピネルセラミックス強化シリカ
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。
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。
【０００９】ここで「存在させる」とは、スピネルを主
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。
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。
【００１０】上記シリカガラスマトリックス中にスピネ
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。
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。
【００１１】本発明のスピネルセラミックス強化シリカ
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。
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。
【００１２】以下に実施例を示しさらに本発明を詳細に
説明する。
説明する。
【実施例】純度９９．９９９ｗｔ％以上の合成シリカガ
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。
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。
【００１３】一方、粒径０．５〜５μｍ、純度９９ｗ
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。
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。
【００１４】得られたスピネルセラミックス強化シリカ
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。
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。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【発明の効果】上記に示すように本発明のスピネルセラ
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。
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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C03C 14/00
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 |
Family
ID=17450845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| 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
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0692686A (ja) | 1994-04-05 |
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