JPH0717405B2 - セラミツクス−ガラス複合体の強化方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 ガラス−セラミックス材料をリチウム塩溶融浴に浸漬し
て、ガラス中のナトリウムをリチウムに置換し、さらに
この材料を加熱してリチウム、アルミニウムおよびけい
素の複合酸化物を生成させ、これを急冷して低熱膨張性
結晶をガラス相に析出させる。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、電子セラミックス材料として使用できるガラ
ス−セラミックス複合体の強化方法に関する。

〔従来の技術〕

ガラス−セラミックス複合体は約1000℃の比較的低温で
焼成することができる利点を有し、誘電率が約５と低い
ので、電子材料、とくにLSI実装用基板として有望であ
る。しかし、第２図に示すように脆いガラス相を含むの
で、全体としての強度が弱いことが欠点である。

従来の強化方法としては、第３図に示すように、セラミ
ックス結晶を微細化するか、または第４図に示すよう
に、ガラス相に対するセラミックス粒子の量を多くする
ことが行なわれる。前者はガラス相のクラックの伝搬を
多方向に分散させて、エネルギーの吸収を大きくする
が、十分には強化することができない。また後者はガラ
ス成分が少なくなるので、1000℃付近で焼結することが
できず、低温焼成可能という特徴が失なわれる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ガラス−セラミックス複合体は、ガラス相にクラックが
入り易いので、全体としての強度が弱い。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は、ガラス−セラミックス複合体の強化方法
であって、この複合体をリチウム塩溶融浴に浸漬して、
ガラス中のナトリウムをリチウムにイオン交換し、さら
に酸化リチウム、酸化アルミニウムおよび酸化けい素を
成分とする複合酸化物の低熱膨張性結晶をガラス相に析
出させ、これによってガラス相を強化することを特徴と
する方法によって解決することができる。

〔作用〕

本発明の方法によれば、第１図に示すようにガラス−セ
ラミックス複合体のガラス相にリチウム、アルミニウ
ム、けい素の複合酸化物を析出するときに、この析出物
は熱膨張係数がマトリックスガラスに比べて小さいの
で、ガラス相に圧縮力を作用させ、かつ析出が無作為に
分散して行なわれるので衝撃エネルギーを吸収しやすく
なり、外力に対して強くなる。なお、ガラス相およびア
ルミナの熱膨張係数が４×10^-6／℃および７×10^-6／℃
であるのに対して、この複合酸化物は熱膨張係数が0.5
×10^-6／℃であるので、加熱によるクラックの発生に対
しても強い。

〔実施例〕

ガラス−セラミックス基板は、アルミナ50重量％と、主
成分がNa₂O4％、Al₂O₃ 5％、SiO₂80％のガラス50重量％
との焼結体であった。これを700℃の塩化リチウム溶融
浴に約20時間浸漬した。浴から取出した基板を700℃で
２時間、次に950℃で２時間加熱してリチウム・アルミ
ニウム・けい素の複合酸化物β−スポジューメンを生成
させ、炉内または大気中で冷却して複合酸化物の結晶を
析出させた。得られた強化基板は曲げ強さが250MPaであ
り、処理前の150MPaより高い強度を示した。また加熱に
よるクラックの発生も防止できた。

〔発明の効果〕

本発明の方法によれば、ガラス−セラミックス複合体の
焼成温度を高めることなく、機械的および熱的強度を高
めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による強化ガラス−セラミックス複合体
の断面図であり、 第２図は通常のガラス−セラミックス複合体の断面図で
あり、 第３図は従来の強化ガラス−セラミックス複合体の断面
図であり、 第４図は他の従来の強化ガラス−セラミックス複合体の
断面図である。 １……ガラス相、２……セラミックス結晶、３……リチ
ウム・アルミニウム・けい素の複合酸化物の結晶。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガラス−セラミックス複合体の強化方法で
   あって、この複合体をリチウム塩溶融浴に浸漬して、ガ
   ラス中のナトリウムをリチウムにイオン交換し、さらに
   酸化リチウム、酸化アルミニウムおよび酸化けい素を成
   分とする複合酸化物の低熱膨張性結晶をガラス相に析出
   させ、これによってガラス相を強化することを特徴とす
   る方法。
2. 【請求項２】前記複合酸化物がβ−スポジューメンであ
   る、特許請求の範囲第１項記載の方法。