KR20010052627A - 탄화규소소결체 및 그 제조방법 - Google Patents
탄화규소소결체 및 그 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20010052627A KR20010052627A KR1020007013850A KR20007013850A KR20010052627A KR 20010052627 A KR20010052627 A KR 20010052627A KR 1020007013850 A KR1020007013850 A KR 1020007013850A KR 20007013850 A KR20007013850 A KR 20007013850A KR 20010052627 A KR20010052627 A KR 20010052627A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- silicon carbide
- green body
- silicon
- powder
- carbon
- Prior art date
Links
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 175
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 104
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 86
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 31
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 113
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 110
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 91
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 71
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 70
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 70
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 55
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 32
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 28
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 28
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 18
- 150000002894 organic compounds Chemical group 0.000 claims description 15
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 14
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 12
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 12
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 12
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 10
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims description 10
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 9
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 7
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 claims description 7
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 22
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 14
- VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N hexamethylenetetramine Chemical compound C1N(C2)CN3CN1CN2C3 VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 13
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 8
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 6
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- LBLYYCQCTBFVLH-UHFFFAOYSA-N 2-Methylbenzenesulfonic acid Chemical compound CC1=CC=CC=C1S(O)(=O)=O LBLYYCQCTBFVLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 239000007849 furan resin Substances 0.000 description 4
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 4
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 3
- 238000007088 Archimedes method Methods 0.000 description 3
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- -1 ethyl alcohol) Chemical class 0.000 description 3
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 3
- 238000013001 point bending Methods 0.000 description 3
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 2
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 2
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000002772 conduction electron Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- CWAFVXWRGIEBPL-UHFFFAOYSA-N ethoxysilane Chemical compound CCO[SiH3] CWAFVXWRGIEBPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 2
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- ZWLPBLYKEWSWPD-UHFFFAOYSA-N o-toluenecarboxylic acid Natural products CC1=CC=CC=C1C(O)=O ZWLPBLYKEWSWPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 2
- LPNBBFKOUUSUDB-UHFFFAOYSA-N p-toluic acid Chemical compound CC1=CC=C(C(O)=O)C=C1 LPNBBFKOUUSUDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 235000019422 polyvinyl alcohol Nutrition 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 229920003987 resole Polymers 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 2
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 2
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 2
- 239000011269 tar Substances 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Natural products OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100371219 Pseudomonas putida (strain DOT-T1E) ttgE gene Proteins 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 1
- ZZHNUBIHHLQNHX-UHFFFAOYSA-N butoxysilane Chemical compound CCCCO[SiH3] ZZHNUBIHHLQNHX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 description 1
- 229910052798 chalcogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011294 coal tar pitch Substances 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009760 electrical discharge machining Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- HDNHWROHHSBKJG-UHFFFAOYSA-N formaldehyde;furan-2-ylmethanol Chemical compound O=C.OCC1=CC=CO1 HDNHWROHHSBKJG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 description 1
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 description 1
- ARYZCSRUUPFYMY-UHFFFAOYSA-N methoxysilane Chemical compound CO[SiH3] ARYZCSRUUPFYMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 150000002772 monosaccharides Chemical class 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000013034 phenoxy resin Substances 0.000 description 1
- 229920006287 phenoxy resin Polymers 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- ZMYXZXUHYAGGKG-UHFFFAOYSA-N propoxysilane Chemical compound CCCO[SiH3] ZMYXZXUHYAGGKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002296 pyrolytic carbon Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 239000011863 silicon-based powder Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 230000009974 thixotropic effect Effects 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
- C04B35/565—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
- C04B35/565—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
- C04B35/573—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide obtained by reaction sintering or recrystallisation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
본 발명은, 탄화규소 분말과, 적어도 1종 이상의 질소원으로 이루어지는 유기물질과, 적어도 1종 이상의 탄소원으로 이루어지는 유기물질 또는 탄소분말을 용매중에서 용해, 분산하여 슬러리상의 혼합분체를 제조하는 공정과, 상기 슬러리상의 혼합분체를 성형틀에 흘려 넣고, 건조하여 그린체를 제조하는 공정과, 상기 그린체를 진공분위기 또는 불활성가스 분위기하에서 1450∼1700℃로 가열하여 용융한 고순도 금속실리콘중에 침지하고, 모세관현상에 의해 그린체 중의 기공으로 빨려 올려진 실리콘과 그린체 중의 유리탄소를 반응시켜 탄화규소를 생성시켜 그린체 중의 기공을 메우는 공정을 갖는 탄화규소 소결체의 제조방법, 및 반응소결법에 의해 얻어지며, 밀도가 2.90g/cm3이상, 체적저항값이 100Ω·cm이하이고, 또한 질소를 150ppm이상 함유하는 탄화규소 소결체를 제공한다.
Description
종래 탄화규소는 1000℃를 넘는 고온하에 있어서도 양호한 강도, 내열성, 내열충격성, 내마모성을 가지므로 고온영역에서 사용되는 재료로서 주목받고 있으며, 최근 반도체의 제조도구로서 석영의 대체재료로서 사용되고 있다.
상기한 탄화규소로 이루어지는 소결체를 제조하는 방법의 하나로서, 반응소결법이 있다. 이러한 반응소결법은, 먼저, 탄화규소 분말과 탄소원으로 이루어지는 유기물질 또는 탄소분말을 용매중에 용해, 분산하여, 슬러리상의 혼합분체를 제조한다. 이어서, 얻어진 혼합분체를 주입 성형틀, 압출 성형틀, 프레스 성형틀 등에 흘려 넣고 건조시켜 그린체를 얻는다. 이어서 얻어진 그린체를 진공분위기 또는 불활성가스 분위기하에서 가열하고, 용융한 금속 실리콘중에 침지하고, 그린체 중의 유리탄소와 모세현상에 의해 그린체 중으로 빨려 올려진 실리콘을 반응시킴으로써 탄화규소 소결체를 얻는다.
그러나, 상기 제조된 탄화규소 소결체는, 일반적으로 전기절연성이므로 방전가공을 행할 수 없어 가공상의 제한이 있었다. 특히 1mm이하의 박막부품을 제작하는 경우, 그린체의 취급이 곤란하므로, 통상 수mm의 그린체를 제조하고, 소결체를 제조한 다음, 밀링(fraise) 가공 등에 의해 규정의 두께까지 연삭가공할 필요가 있어 경제적 불이익이 컸다.
본 발명은 반도체 제조장치용 부품, 전자정보기기용 부품, 진공장치 등의 구조용 부품으로서 유용한 고밀도이고, 또한 도전성을 가지며, 방전가공이 가능한 탄화규소 소결체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
도 1은 탄화규소 소결체의 입계근방을 흐르는 전류의 모식도이고,
도 2a는 실시예 4 및 비교예 3에서 사용한 주입틀을 나타낸 평면도이고, 도 2b는 그 측면도이다.
본 발명의 목적은, 고밀도이고, 또한, 도전성을 가지며, 방전가공이 가능한 탄화규소 소결체 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명자들은, 예의검토한 결과, 이러한 목적에 적합한 탄화규소 소결체를 제조할 수 있다는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하였다. 즉,
본 발명은, 반응소결법에 의해 얻어지며, 밀도가 2.90g/cm3이상, 체적저항값이 100Ω·cm이하이고, 또한 질소를 150ppm이상 함유하는 탄화규소 소결체를 제공한다.
또한, 본 발명은, 탄화규소 분말과, 적어도 1종 이상의 질소원으로 이루어지는 유기물질과, 적어도 1종 이상의 탄소원으로 이루어지는 유기물질 또는 탄소분말을 용매중에서 용해, 분산하여 슬러리상의 혼합분체를 제조하는 공정과, 상기 슬러리상의 혼합분체를 성형틀에 흘려 넣고, 건조하여 그린체를 제조하는 공정과, 상기 그린체를 진공분위기 또는 불활성가스 분위기하에서 1450∼1700℃로 가열하여 용융한 고순도 금속실리콘중에 침지하고, 모세관현상에 의해 그린체 중의 기공으로 빨려 올려진 실리콘과 그린체 중의 유리탄소를 반응시켜 탄화규소를 생성시켜 그린체 중의 기공을 메우는 공정을 갖는 탄화규소 소결체의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 적어도 1종 이상의 규소화합물을 포함하는 규소원과, 적어도 1종 이상의 가열에 의해 탄소를 생성하는 유기화합물을 포함하는 탄소원과, 적어도 1종 이상의 질소원으로 이루어지는 유기물질과, 중합 또는 가교촉매를 용매중에서 용해하고, 건조한 다음, 얻어진 분말을 비산화성 분위기하에서 소성하여 질소를 함유하는 탄화규소 분말을 제조하는 공정과, 상기 질소를 함유하는 탄화규소 분말과, 적어도 1종 이상의 탄소원으로 이루어지는 유기물질 또는 탄소분말을 용매중에서 용해, 분산하여 슬러리상의 혼합분체를 제조하는 공정과, 상기 슬러리상의 혼합분체를 성형틀에 흘려 넣고, 건조하여 그린체를 제조하는 공정과, 상기 그린체를 진공분위기 또는 불활성가스 분위기하에서 1450∼1700℃로 가열하여 용융한 고순도 실리콘중에 침지하고, 모세관현상에 의해 그린체 중의 기공으로 빨려 올려진 실리콘과 그린체 중의 유리탄소를 반응시켜 탄화규소를 생성시켜 그린체 중의 기공을 메우는 공정을 갖는 탄화규소 소결체의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 탄화규소 소결체는 반응소결법에 의해 얻어지며, 밀도가 2.90g/cm3이상, 체적저항값이 100Ω·cm이하이며, 또한 질소를 150ppm이상 함유한다. 또한, 본 발명의 탄화규소 소결체는, 구부림강도가 240MPa이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 탄화규소 소결체가 도전성을 갖는 것은, 본 출원인이 앞서 출원한 일본특허공개 평9-23140호, 및 일본특허공개 평9-231471호에 기재되어 있는 현상과 거의 동일한 형상이 일어나고 있다고 추정하고 있다. 즉, 본 발명의 탄화규소 소결체는, 질소를 150ppm이상 고용상태에서 함유하기 때문에, 입계에 발생되는 공간전하층의 배리어가 약 0.15eV이하로 되어, 양호한 도전성이 달성된다. 이 때의 탄화규소 소결체의 체적저항율은 100Ω·cm 이하를 나타낸다. 질소의 함유량이 200ppm이상이면, 입계의 공간전하층의 배리어가 0.026eV이하로 되고, 상온(300K)에서도 이 배리어를 열여기로 뛰어 넘을 수 있어 열여기전도를 발현할 뿐만 아니라, 터널전도도 일어난다.
일반적으로 반도체의 체적저항의 온도의존성은, 온도상승에 따라 감소한 다음(NTC영역), 상승으로 바뀐다(PTC영역)는 것이 알려져 있다. 이 때, 체적저항율의 온도변화가 작을수록, 통전발열체로서 사용하였을 경우의 온도제어는 용이해진다. 여기서, 탄화규소 소결체에 포함되는 질소고용량이 많을수록, NTC영역과 PTC영역의 변국(變局)온도는 저온측으로 이동한다. 즉, 본 발명의 탄화규소 소결체는, 질소의 함유량을 150ppm이상, 바람직하기로는 200ppm이상으로 함으로써, 체적저항율의 변화가 가장 큰 저온부에 있어서의 NTC영역을 작게 할 수 있으며, 이에 따라 상온에서 고온까지의 온도변화에 의한 체적저항율 변화량을 감소시킬 수 있다.
이와 같은 작용기구를 모식도를 이용하여 설명하기로 한다. 도 1은, 탄화규소 소결체의 입계근방을 흐르는 전류의 모식도로서, Ev-Ec는 탄화규소의 밴드갭, Ed-Ec는 도너레벨, 그리고 산모양으로 되어 있는 부분이 입계배리어이다. 탄화규소 소결체(다결정계)의 도전기구는, 실온부근에서는 도전캐리어인 전자에 입계배리어를 뛰어 넘을 만큼의 열에너지가 부족하기 때문에, 전자가 터널효과에 의해 입계 배리어를 빠져나가는 전도가 지배적이며, 500∼700℃이상의 고온역에서는 열여기에 의해 입계 배리어를 뛰어 넘는 전도가 지배적이다. 고온에서의 저항온도특성을 정특성으로 하기 위해서는, 고용된 질소가 방출하는 전자가 모두 입계 배리어를 뛰어 넘을만큼의 열에너지를 얻은 상태(반도체 이론에서 말하는 도너고갈과 같은 상태)에서 또한, 격자진동에 의한 페논산란에 의해 이동도가 저하하여, 저항이 증가하는 상태로 될 필요가 있다. 따라서, 탄화규소 소결체는 실온부근에서는 단결정과 거의 같은 도전성을 나타낸다. 즉, 탄화규소 소결체의 실온저항(R)은 하기식(1)로 나타내어진다.
식(1)
R=1/(e·n·μ)
(e:전자의 전하량, n:질소의 고용량, μ:전자의 이동도)
상기식(1) 중에서, e는 물리상수이므로 일정하다. μ는 온도에 의해 변화하나 실온에서는 일정하다. 따라서, 실온부근에서의 탄화규소 소결체의 실온저항(R)이 질소의 함유량에 지배되게 된다. 즉, 질소를 보다 많이 고용하면 탄화규소 소결체의 실온저항(R)이 낮아지며, 바람직한 도전성을 달성하기 위해서는 소결체중의 질소의 함유량은 150ppm이상, 바람직하기로는 200ppm이상이고, 안정성의 관점에서 질소는 고용상태에서 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 탄화규소 소결체는, 불순물 원소의 총 함유량이 바람직하기로는 10ppm미만, 더욱 바람직하기로는 5ppm미만의 탄화규소 소결체인 것이 바람직하다. 본 발명의 탄화규소 소결체의 불순물 함유량은 10ppm미만이 바람직하나, 화학적인 분석에 의한 불순물 함유량은, 참고치로서의 의미를 갖는 것에 지나지 않는다. 실용적으로는, 불순물이 균일하게 분포되어 있는지, 국소적으로 편재되어 있는지에 따라서도 평가가 달라진다. 따라서, 당업자는 일반적으로 실용장치를 이용하여 소정의 가열조건하에서 불순물이 어느 정도 탄화규소 소결체를 오염하는가를 각종 수단에 의해 평가하고 있다. 또한, 여기서 불순물 원소란, 1989년 IUPAC 무기화학명명법 개정판의 주기율표에 있어서의 1족으로부터 16족 원소에 속하며, 또한, 원자번호 3이상이고, 원자번호 6∼8 및 원자번호 14의 원소를 제외한 원소를 말한다.
본 발명의 탄화규소 소결체는, 밀도 2.9g/cm3이상인 고밀도의 탄화규소 소결체이다. 본 발명의 탄화규소 소결체는, 2.9g/cm3이상의 밀도를 가짐으로써, 도전성을 발현하는 다결정 반도체로 되는 경향이 있다. 즉, 전기전도에 기여하는 전도전자는, 입계를 사이에 두고 탄화규소 결정사이를 흐르기 때문에, 입계상과 탄화규소의 접합부도 도전성의 발현에 중요하다. 전도전자의 이동특성은, 터널전도와 열여기전도로 나뉘어진다.
본 발명의 탄화규소 소결체는,이상의 탄력성값을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 탄화규소 소결체의 그 밖의 바람직한 물성에 대하여 검토하기로 한다. 본 발명의 탄화규소 소결체는, 예컨대 실온에 있어서의 구부림강도는 240∼600MPa, 1500℃에 있어서의 구부림강도는 55.0∼80.0MPa, 영률은 3.0×105∼4.0×105MPa, 비커스경도는 1.9×105MPa이상, 쁘아종비는 0.14∼0.21, 열팽창계수는 3.8×10-6∼4.2×10-6(℃-1), 열전도율은 100W/m·k이상, 비열(比熱)은 0.15∼0.18cal/g·℃, 내열충격성은 400∼600ΔT℃인 것이 바람직하다.
본 발명의 탄화규소 소결체는, 반응소결법에 의해 얻어진다. 이하, 바람직한 반응소결법에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
상기 반응소결법은, 탄화규소 분말을 제조하는 공정과, 탄화규소 분말로 이루어지는 슬러리상의 혼합분체를 제조하는 공정과, 슬러리상의 혼합분체로부터 그린체를 제조하는 공정과, 그린체으로부터 탄화규소 소결체를 제조하는 공정을 갖는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서, 그린체가란, 슬러리상의 혼합분체로부터 용매를 제거하여 얻어지는, 많은 기공이 내재하는 반응소결전의 탄화규소 성형체를 말한다.
상기 반응소결법에 의해 얻어지는 탄화규소 소결체는 질소를 함유하는 것이 특징이며, 질소를 도입하는 방법으로는, 탄화규소 분말을 제조하는 공정, 또는 탄화규소 분말로부터 슬러리상의 혼합분체를 제조하는 공정에 있어서, 적어도 1종 이상의 질소원으로 이루어지는 유기물질을 첨가함으로써 도입하는 것이 바람직하다.
상기 탄화규소 분말을 제조하는 공정은, 적어도 1종 이상의 규소화합물을 포함하는 규소원과, 적어도 1종 이상의 가열에 의해 탄소를 생성하는 유기화합물을 포함하는 탄소원과, 중합 또는 가교촉매를 용매중에서 용해하고, 건조한 다음, 얻어진 분말을 비산화성 분위기하에서 소성하는 공정이다.
상기 탄화규소 분말로부터 슬러리상의 혼합분체를 제조하는 공정은, 탄화규소 분말과, 적어도 1종 이상의 탄소원으로 이루어지는 유기물질 또는 탄소분말을 용매중에 용해, 분산하여 슬러리상의 혼합분체를 제조하는 공정이다. 용매중에 용해, 분산시, 충분히 교반혼합함으로써 슬러리상의 혼합분체로부터 그린체를 제조하는 공정으로, 그린체 중에 균일하게 기공을 분산시킬 수 있다.
상기 슬러리상의 혼합분체로부터 그린체를 제조하는 공정은, 슬러리상의 혼합분체를 성형틀에 흘려 넣고, 건조하여 그린체를 제조하는 공정이다.
상기 그린체으로부터 탄화규소 소결체를 제조하는 공정은, 그린체를 진공분위기 또는 불활성가스 분위기하에서 1450∼1700℃로 가열하여 용융한 고순도 실리콘중에 침지하고, 모세관현상에 의해 실리콘을 그린체 중의 기공으로 빨아 올리고, 실리콘과 그린체 중의 유리탄소를 반응시켜 탄화규소로 하고, 그린체 중의 기공을 메우는 공정이다. 이러한 공정에 의해, 그린체를 반응소결시켜 탄화규소 소결체가 얻어진다.
질소를 도입하는 방법에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
질소도입공정을 갖는 반응소결법에 있어서, 탄화규소 소결체에 질소를 도입하는 방법으로는, 상기 탄화규소 분말을 제조하는 공정에 있어서, 규소원, 탄소원과 동시에 적어도 1종 이상의 질소원으로 이루어지는 유기물질을 첨가하는 방법, 또는 탄화규소 분말로부터 슬러리상의 혼합분체를 제조하는 공정에 있어서, 탄화규소 분말과 적어도 1종의 탄소원으로 이루어지는 유기물질 또는 탄소분말을 용매중에 용해, 분산할 때, 적어도 1종 이상의 질소원으로 이루어지는 유기물질을 동시에 용매중에 첨가하고, 용해, 분산하는 방법을 들 수 있다.
상기 질소원으로 이루어지는 유기물질로는, 가열에 의해 질소를 발생하는 물질이 바람직하며, 예컨대 고분자화합물(구체적으로는, 폴리이미드수지, 및 나일론수지 등), 유기아민(구체적으로는 헥사메틸렌테트라아민, 암모니아, 트리에틸아민 등, 및 이들의 화합물, 염류)의 각종 아민류를 들 수 있고, 이들 중에서도, 헥사메틸렌테트라아민이 바람직하다. 또한, 헥사아민을 촉매로서 합성한 페놀수지로서, 그 합성공정에 유래하는 질소를 수지 1g에 대하여 2.0mmol 이상 함유하는 페놀수지도 질소원으로서 바람직하게 이용할 수 있다. 이들 질소원으로 이루어지는 유기물질은 단독으로 사용하여도 좋고, 2 이상 병용하여도 좋다.
상기 질소원으로 이루어지는 유기물질의 첨가량으로는, 탄화규소 분말을 제조하는 공정시, 규소원과 탄소원과 동시에 첨가하는 경우, 규소원 1g당 질소가 1mmol이상 함유하는 것이 바람직하므로, 규소원 1g에 대하여 80㎍∼1000㎍이 바람직하며, 또한 탄화규소 분말로부터 슬러리상의 혼합분체를 제조하는 공정시, 탄화규소 분말과 적어도 1종 이상의 탄소원으로 이루어지는 유기물질 또는 탄소분말과 동시에 첨가하는 경우, 탄화규소 분말 1g당 질소가 0.7mmol이상 함유하는 것이 바람직하므로, 탄화규소분말 1g에 대하여 200㎍∼2000㎍이 바람직하며, 1500㎍∼2000㎍이 더욱 바람직하다.
탄화규소 분말을 제조하는 공정을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
상기 반응소결법에 있어서, 탄화규소 소결체의 원료로서 사용되는 탄화규소 분말은, α형, β형, 비정질 혹은 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 또한, 고순도의 탄화규소 소결체를 얻기 위해서는, 원료인 탄화규소분말로서, 고순도의 탄화규소분말을 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 β형 탄화규소 분말의 등급에는 특별히 제한은 없으며, 예컨대 일반적으로 시판되고 있는 β형 탄화규소분말을 사용할 수 있다.
탄화규소 분말의 입경은, 고밀도화의 관점에서 작은 것이 바람직하며, 구체적으로는 0.01∼10㎛정도, 더욱 바람직하기로는 0.05∼5㎛이다. 입경이 0.01㎛미만이면, 계량, 혼합 등의 처리공정에 있어서의 취급이 곤란해지기 쉽고, 10㎛를 초과하면 비표면적이 작고, 즉 인접하는 분말과의 접촉면적이 작아져 고밀도화하기 어려워지기 때문에 바람직하지 않다.
고순도의 탄화규소 분말은, 예컨대 적어도 1종 이상의 규소화합물을 포함하는 규소원과, 적어도 1종 이상의 가열에 의해 탄소를 생성하는 유기화합물을 포함하는 탄소원과, 중합 또는 가교촉매를 용매중에서 용해하고, 건조한 다음, 얻어진 분말을 비산화성 분위기하에서 소성하는 공정에 의해 얻을 수 있다.
상기 규소화합물을 포함하는 규소원(이하, 적절히 규소원이라 칭한다)로는, 액상인 것과 고체인 것을 병용할 수 있는데, 적어도 1종은 액상인 것으로부터 선택되어야 한다. 액상인 것으로는, 알콕시실란(모노, 디, 트리, 테트라) 및 테트라알콕시실란의 중합체가 이용된다. 알콕시실란중에서는 테트라알콕시실란이 바람직하게 이용되며, 구체적으로는 메톡시실란, 에톡시실란, 프로폭시실란, 부톡시실란 등을 들 수 있는데, 취급의 관점에서는 에톡시실란이 바람직하다. 또한, 테트라알콕시실란의 중합체로는, 중합도가 2∼15정도인 저분자량 중합체(올리고머) 및 중합도가 더 높은 규산폴리머로서 액상인 것을 들 수 있다. 이들과 병용가능한 고체상의 것으로는, 산화규소를 들 수 있다. 상기 반응소결법에 있어서 산화규소란, SiO외에, 실리카졸(콜로이드상 초미세 실리카함유액, 내부에 OH기나 알콕실기를 포함한다), 이산화 규소(실리카겔, 미세실리카, 석영분말) 등을 포함한다. 이들 규소원은 단독으로 사용하여도 좋고, 2종 이상 병용하여도 좋다.
이들 규소원 중에서도, 균일성이나 취급성이 양호한 점에서, 테트라에톡시실란의 올리고머 및 테트라에톡시실란의 올리고머와 미세 분말 실리카와의 혼합물 등이 바람직하다. 또한, 이들 규소원은 고순도의 물질이 사용되며, 초기의 불순물 함유량이 20ppm이하인 것이 바람직하고, 5ppm이하인 것이 더 바람직하다.
상기 가열에 의해 탄소를 생성하는 유기화합물을 포함하는 탄소원(이하, 적절히 탄소원이라 한다)로는, 액상인 것 외에, 액상인 것과 고체인 것을 병용할 수 있으며, 탄소잔존율이 높고, 또한 촉매 또는 가열에 의해 중합 또는 가교하는 유기화합물, 구체적으로 예를 들면, 페놀수지, 퓨란수지, 폴리이미드, 폴리우레탄, 폴리비닐알콜 등의 수지의 모노머나 프리폴리머가 바람직하며, 그 밖에 셀룰로오스, 자당, 피치, 타르 등의 액상물을 들 수 있고, 특히 레졸형 페놀수지가 바람직하다. 이들 탄소원은 단독으로 사용하여도 좋고, 2이상 병용하여도 좋다. 또한, 그 순도는 목적에 따라 적절히 제어선택이 가능한데, 특히 고순도의 탄화규소 분말이 필요한 경우에는 각 금속을 5ppm이상 함유하고 있지 않은 유기화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
고순도의 탄화규소분말의 제조에 사용되는 중합 및 가교촉매로는 탄소원에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 탄소원이 페놀수지나 퓨란수지인 경우, 톨루엔술폰산, 톨루엔카르복실산, 초산, 옥살산, 황산 등의 산류를 들 수 있다. 이들 중에서도, 톨루엔술폰산이 바람직하게 사용된다.
상기 반응소결법에 사용되는 원료분말인 고순도 탄화규소분말을 제조하는 공정에 있어서의 탄소와 규소의 비(이하, C/Si비라고 약칭한다)는, 혼합물을 1000℃에서 탄화하여 얻어지는 탄화물 중간체를 원소분석함으로써 정의된다. 화학양론적으로는, C/Si비가 3.0일 때 생성탄화규소중의 유리탄소가 0%가 되어야 하는데, 실제로는 동시에 생성되는 SiO가스의 휘산에 의해 낮은 C/Si비에 있어서 유리탄소가 발생한다. 이러한 생성탄화규소 분말중의 유리탄소량이 소결체 등의 제조용도에 적절한 양이 되도록 미리 배합을 결정하는 것이 중요하다. 통상, 1기압근방에서 1600℃이상의 소성에서는, C/Si비를 2.0∼2.5로 하면 유리탄소를 억제할 수 있어, 이 범위를 바람직하게 이용할 수 있다. C/Si비를 2.5이상으로 하면 유리탄소가 현저하게 증가하는데, 이러한 유리탄소는 입자성장을 억제하는 효과를 갖기 때문에, 입자형성의 목적에 따라 적절히 선택하여도 좋다. 다만, 대기의 압력을 저압 또는 고압으로 하는 경우에는, 순수한 탄화규소를 얻기 위해 C/Si비는 변동하므로, 이러한 경우에는 반드시 상기 C/Si비의 범위에 한정되는 것은 아니다.
상기 반응소결법에 있어서, 규소원과 가열에 의해 탄소를 생성하는 유기화합물을 포함하는 탄소원을 용매중에 용해하고, 건조하여 분말을 얻기 위하여, 규소원과 상기 유기화합물을 포함하는 탄소원과의 혼합물을 경화하여 분말로 하는 것도 필요에 따라 행해진다. 경화의 방법으로는, 가열에 의해 가교하는 방법, 경화촉매에 의해 경화하는 방법, 전자선이나 방사선에 의한 방법을 들 수 있다. 경화촉매로는 탄소원에 따라 적절히 선택할 수 있는데, 페놀수지나 퓨란수지인 경우에는, 톨루엔술폰산, 톨루엔카르복실산, 초산, 옥살산, 염산, 황산, 말레인산 등의 산류, 헥사아민등의 아민류 등을 사용한다. 이들 혼합촉매를 용매에 용해 또는 분산시켜 혼합시킨다. 용매로는, 저급알콜(예컨대 에틸알콜 등), 에틸에테르, 아세톤 등을 들 수 있다.
규소원과 가열에 의해 탄소를 생성하는 유기화합물을 포함하는 탄소원을 용매중에 용해하여 건조한 분말은 가열탄화된다. 이는 질소 또는 아르곤 등의 비산화성 분위기중에서 800℃∼1000℃에서 30분∼120분간 상기 분말을 가열함으로써 행해진다.
또한, 이러한 탄화물을 아르곤 등의 비산화성 분위기중에서 1350℃∼2000℃에서 가열함으로써 탄화규소가 생성된다. 소성온도와 시간은 원하는 입경 등의 특성에 따라 적절히 선택할 수 있는데, 보다 효율적인 생성을 위해서는 1600℃∼1900℃에서의 소성이 바람직하다.
또한, 보다 고순도의 탄화규소분말을 필요로 할 때에는, 상술한 소성시 2000∼2100℃에서 5∼20분간 가열처리를 실시함으로써 불순물을 더 제거할 수 있다.
이상으로부터, 특히 고순도의 탄화규소분말을 얻는 방법으로는, 본원 출원인이 앞서 출원한 일본특허공개 평 9-48605호의 단결정의 제조방법에 기재된 원료분말의 제조방법, 즉, 고순도의 테트라알콕시실란, 테트라알콕시실란 중합체로부터 선택되는 1종이상을 규소원으로 하고, 가열에 의해 탄소를 생성하는 고순도 유기화합물을 탄소원으로 하여, 이들을 균질하게 혼합하여 얻어진 혼합물을 비산화성 분위기하에 있어서 가열소성하여 탄화규소분말을 얻는 탄화규소 생성과정과, 얻어진 탄화규소분말을 1700℃이상 2000℃미만의 온도로 유지하고, 그 온도의 유지중에, 2000℃∼2100℃의 온도에 있어서 5∼20분간에 걸쳐 가열하는 처리를 적어도 1회 행하는 후처리공정을 포함하며, 상기 두 공정을 행함으로써, 각 불순물 원소의 함유량이 0.5ppm이하인 탄화규소분말을 얻는 것을 특징으로 하는 고순도 탄화규소 분말의 제조방법 등을 이용할 수 있다. 이와 같이 하여 얻어진 탄화규소 분말은 크기가 불균일하기 때문에, 해분(解粉), 분급에 의해 상기 입자 크기에 적합하도록 처리한다.
탄화규소분말을 제조하는 공정에 있어서 질소를 도입하는 경우에는, 먼저 규소원과, 탄소원 및 질소원으로 이루어지는 유기물질과, 중합 또는 가교 촉매를 균질하게 혼합하는데, 상술한 바와 같이, 페놀수지 등의 탄소원과 헥사메틸렌테트라아민 등의 질소원으로 이루어지는 유기물질과, 톨루엔술폰산 등의 중합 또는 가교 촉매를 에탄올 등의 용매에 용해할 때, 테트라에톡시실란의 올리고머 등의 규소원과 충분히 혼합하는 것이 바람직하다.
탄화규소 분말로부터 슬러리상의 혼합분체를 제조하는 공정에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
탄화규소 분말로부터 슬러리상의 혼합분체를 제조하는 공정은, 탄화규소분말과, 적어도 1종 이상의 탄소원으로 이루어지는 유기물질 또는 탄소분말을 용매중에 용해 또는 분산하여 슬러리상의 혼합분체를 제조하는데, 용매중에 용해, 분산시 충분히 교반혼합함으로써 그린체 중에 균일하게 기공을 분산시킬 수 있다.
탄화규소분말로부터 슬러리상의 혼합분체를 제조하는 공정에 있어서, 상기 탄화규소분말과 함께 사용되는 탄소원으로 이루어지는 유기물질로는, 가열에 의해 탄소를 생성하는 소위 탄소원이라 칭해지는 물질이 이용되며, 가열에 의해 탄소를 생성하는 유기화합물을 들 수 있다. 탄소원으로 이루어지는 유기물질은 단독으로 사용하여도 좋고, 2종 이상 병용하여도 좋다.
가열에 의해 탄소를 생성하는 유기화합물로는, 도전성이 부여되어 있는 것이 바람직하며, 구체적으로는 탄소잔존율이 높은 콜타르피치, 피치타르, 페놀수지, 퓨란수지, 에폭시수지, 페녹시수지나 글루코스 등의 단당류, 자당 등의 소당류, 셀룰로오스, 전분 등의 다당류 등의 각종 당류를 들 수 있다. 이들은 탄화규소 분말과 균질하게 혼합하기 위해, 상온에서 액상인 것, 용매에 용해되는 것, 열가소성 혹은 열용해성과 같이 가열함으로써 연화되는 것 혹은 액상이 되는 것이 바람직하게 이용되는데, 그 중에서도, 얻어지는 성형체의 강도가 높은 페놀수지, 특히 레졸형 페놀수지가 바람직하다.
탄화규소분말로부터 슬러리상의 혼합분체를 제조하는 공정에 있어서, 상기 탄화규소 분말과 함께 사용되는 탄소분말로는, 카본블랙, 아세틸렌블랙 등의 열분해 카본, 흑연, 활성탄 및 수분산성 카본을 들 수 있으며, 바람직하기로는 도전성이 부여되어 있는 것으로부터 선택한다. 이들 중에서도 도전성이 부여된 카본블랙이 특히 바람직하다.
탄화규소분말로부터 슬러리상의 혼합분체를 제조하는 공정에 있어서, 탄화규소분말과, 탄소원으로 이루어지는 유기물질 또는 탄소분말을 용매중에서 용해, 분산하여 슬러리상의 혼합분체를 제조하는데, 용매로는 물이어도 좋으나, 예컨대 바람직한 가열에 의해 탄소를 생성하는 유기화합물인 페놀수지에 대하여는 에틸알콜 등의 저급알콜류나 에틸에테르, 아세톤 등을 들 수 있다. 또한, 이러한 탄소원으로 이루어지는 유기물질, 탄소분말, 및 용매에 대하여도 불순물의 함유량이 낮은 것을 사용하는 것이 바람직하다.
탄화규소 분말로부터 슬러리상의 혼합분체를 제조하는 공정에 있어서, 유기결합제를 첨가하여도 좋다. 유기결합제로는, 해교제, 분체점착제 등을 들 수 있으며, 해교제로는 도전성을 부여하는 효과를 더욱 높인다는 점에서 질소계의 화합물이 바람직하며, 예컨대 암모니아, 폴리아크릴산 암모늄염 등이 바람직하게 이용된다. 분체점착제로는, 폴리비닐알콜, 우레탄수지(예컨대 수용성 폴리우레탄) 등이 바람직하게 사용된다.
또한, 그 밖에 소포제를 첨가하여도 좋다. 소포제로는, 실리콘 소포제 등을 들 수 있다.
탄화규소 분말과 혼합되는 탄소원으로 이루어지는 유기물질의 첨가량은, 탄소량으로서 10%∼50%가 바람직하며, 더욱 바람직하기로는 15%∼40%이다. 10%미만이면 그린체으로부터 탄화규소 소결체를 제조하는 공정에서 실리콘을 침투시켜 SiC로 전화시킬 때 탄소가 부족하고, 반응에 관여하지 않는 Si가 기공내에 5%이상 남게 되기 때문에 도전성이 얻어지기 어려워진다. 또한, 50%를 초과하면 슬러리의 틱소트로픽이 커지기 쉬워 성형성이 떨어지는 경향이 있기 때문에, 실용상 실시할 수 없는 경우가 있다.
상기 반응소결법에 있어서, 각 공정의 교반혼합은 공지의 교반혼합수단, 예컨대 믹서, 유성볼밀 등에 의해 행할 수 있다. 교반혼합은 10∼30시간, 특히 16∼24시간에 걸쳐 행하는 것이 바람직하다.
슬러리상의 혼합분체로부터 그린체를 제조하는 공정에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
슬러리상의 혼합분체를 틀에 흘려 넣어 성형하기 위해서는, 일반적으로 주입 성형이 바람직하게 사용된다. 슬러리상의 혼합분체를 주입 성형시의 성형틀에 흘려 놓고, 방치, 탈형한 다음, 50∼60℃의 온도조건하에서 가열건조 또는 자연건조하여 용매를 제거함으로써 규정크기의 그린체를 얻을 수 있다.
그린체으로부터 탄화규소 소결체를 제조하는 공정에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
상기 공정을 거쳐 제조된 그린체를 진공분위기 또는 불활성가스 분위기하에서 고순도 금속실리콘의 융점 이상, 구체적으로는 1450∼1700℃까지 가열하여 용융한 고순도 금속실리콘중에 침지한다. 그린체를 용융금속실리콘중에 침지함으로써, 액상이 된 실리콘이 모세관현상에 의해 그린체 중의 기공에 침투하고, 이 실리콘과 그린체 중의 유리탄소가 반응한다. 이러한 반응에 의해 탄화규소가 생성하고, 그린체 중의 기공이 생성된 탄화규소에 의해 충전된다.
실리콘과 유리탄소와의 반응은 탄화규소분말을 제조하는 공정에서 나타낸 바와 같이 1420∼2000℃정도에서 일어나므로, 1450∼1700℃까지 가열된 용융 고순도 금속실리콘이 그린체 중에 침투한 단계에서 유리탄소와의 반응이 진행된다.
또한, 그린체를 용융금속 실리콘중에 침지하는 시간은 특별히 한정되지 않으며, 크기나 그린체 중의 유리탄소의 양에 의해 적절히 결정한다.
고순도 금속실리콘은, 1450∼1700℃까지, 바람직하기로는 1550∼1650℃까지 가열하여 용융시키는데, 이 용융온도가 1450℃미만에서는 고순도 금속실리콘의 점성이 상승하기 때문에 모세관 현상에 의해 그린체에 침투하지 않게 되고, 또한 1700℃를 초과하면 발열이 현저해져 로(爐) 등에 손상을 주게 된다.
고순도 금속실리콘으로는, 분말, 과립, 덩어리진 금속실리콘 등을 들 수 있으며, 2∼5mm의 덩어리진 금속 실리콘이 바람직하게 사용된다. 본 발명에 있어서, 고순도란, 불순물의 함유량이 1ppm미만인 것을 의미한다.
상기와 같이 질소를 함유한 그린체 중에 포함되는 유리탄소와 실리콘을 반응시켜 생성한 탄화규소가 그린체 중의 기공을 메움으로써, 고밀도인 또한 양호한 전기적특성을 갖는 탄화규소 소결체가 얻어진다.
높은 구부림강도를 갖는 탄화규소 소결체를 얻기 위해서는, 상기 소성전에 그린체를 하소(calcination)하는 것이 바람직하다. 이러한 하소공정에 의해, 건조만으로는 완전히 제거할 수 없었던 미량의 수분, 및 해교제, 결합제 등의 유기성분을 완전히 제거할 수 있다.
하소의 온도는 1200∼2400℃, 바람직하기로는 1450∼2000℃이다. 1200℃미만이면 그린체 중의 탄화규소 분체간의 접촉이 충분히 촉진되지 않고 접촉강도가 부족하여 취급이 불편해지고, 또한 2400℃를 초과하면 그린체 중의 탄화규소분체의 분체성장이 현저해져 그 후의 용융고순도 실리콘의 침투가 불충분해진다.
상기 하소의 승온속도는 800℃까지는 1∼3℃/분이 바람직하고, 800℃부터 최고온도까지는 5∼8℃/분이 바람직하나, 그린체의 형상, 크기 등을 고려하여 적절히 결정하는 것이 좋다.
상기 하소의 최고온도 유지시간은 10∼120분이 바람직하며, 20∼60분이 보다 바람직하나, 그린체의 형상, 크기 등을 고려하여 적절히 결정하는 것이 좋다.
상기 하소는 산화방지의 관점에서 진공분위기 또는 불활성가스 분위기하에서 행하는 것이 바람직하다.
이러한 하소에 의해, 실온에 있어서의 구부림강도가 300MPa이상의 소결체를 얻을 수 있다. 또한, 복잡한 형상에서도 크랙, 금이 감 등의 결함이 없는 소결체를 얻는 것이 가능해진다.
이상의 반응소결법에 의해 고순도, 고밀도, 고탄력성이면서 또한 도전성을 가지며, 방전가공이 가능한 탄화규소 소결체를 얻을 수 있다.
상기 반응소결법에 있어서, 본 발명의 상기 가열조건을 만족할 수 있는 것이면, 특히 제조장치 등에 제한은 없으며, 공지의 가열로내나 반응장치를 사용할 수 있다.
본 발명의 탄화규소 소결체는 사용목적에 따라 가공, 연마, 세정 등의 처리가 행해진다. 본 발명의 제조방법으로 얻어진 탄화규소 소결체는 방전가공에 의해 반도체 제조부품, 전자정보기기용 부품 등의 사용에 제공되는 것이 바람직하다.
＜실시예＞
이하 실시예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명하는데, 본 발명의 주요 요지를 벗어나지 않는 한 본 실시예에 한정되지 않는다.
(실시예 1)
탄화규소 분말로서, 중심입경 1.1㎛의 고순도 탄화규소 분말(일본특허공개 평 9-48605호에 기재된 제조방법에 준하여 제조된 불순물 함유량 5ppm이하의 탄화규소:1.5중량%의 실리카를 함유)850g을 탄소원으로 이루어지는 유기물질로서 카본블랙(신닛카세(新日化製)「#SL200」)150g과, 질소원으로 이루어지는 유기물질로서 헥사메틸렌테트라아민 8.5g과, 해교제로서 폴리아크릴산 암모늄 9g을 용해한 물 500g에 넣고 6시간 볼밀로 분산혼합한 다음, 분체점착제로서 수용성 폴리우레탄(산요카세(三洋化成) 제「유코트」)30g과, 실리콘 소포제(신에츠(新越)화학(주)제 「KM72A」)10g을 첨가하고, 10분간 볼밀로 더 분산혼합하여 점도 3포이즈의 슬러리상의 혼합분체를 제조하였다.
이 슬러리상의 혼합분체를 길이 100mm, 폭 50mm, 두께 5mm의 석고 몰드에 부어 넣고, 24시간 자연건조(22℃)시켜 유리탄소를 갖는 그린체를 제조하였다.
다음, 그린체를 내경 200mm, 높이 80mm의 흑연제 도가니내에서 아르곤분위기하에서 1550℃까지 승온하여 용융시킨 고순도 금속실리콘분말(고순도 화학연구소제)에 침지하고, 30분간 유지함으로써 그린체의 유리탄소와 모세관현상에 의해 그린체 중에 침투한 용융금속 실리콘을 반응시켜 생성된 탄화규소가 그린체 중의 기공을 충전하여 실시예 1의 탄화규소 소결체를 제조하였다.
(실시예 2)
탄화규소 분말을 850g에서 800g, 탄소원으로 이루어지는 유기물질을 150g에서 200g으로 바꾼 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 실시예2의 탄화규소 소결체를 제조하였다.
(비교예 1)
실시예 1에 있어서, 탄화규소 분말로서 아디슨법에 의해 얻어진 중심입경 2.5㎛의 탄화규소 분말을 이용하여 슬러리상의 혼합분체를 제조시에 헥사메틸렌테트라아민을 첨가하지 않는 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 비교예 1의 탄화규소 소결체를 제조하였다.
＜평가＞
얻어진 실시예 1∼2 및 비교예 1의 탄화규소 소결체에 대하여 각각 하기 평가, 아르키메데스법에 의한 밀도, 기공율의 측정, 3점구부림시험, 4단자법에 의한 체적저항율의 측정, 도전율 불균형지표(β값)의 측정, 탄력성값의 측정 및 방전가공시험을 행하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.
(아르키메데스법에 의한 밀도, 기공율의 측정법)
탄화규소 소결체의 밀도, 기공율의 측정은 JIS R1634에 따라 행하였다.
(3점 구부림시험)
탄화규소 소결체의 3점 구부림시험은 JIS R1601에 따라 행하였다.
(4단자법에 의한 체적저항율의 측정법)
탄화규소 소결체의 4단자법에 의한 체적저항율은 미쓰비시화학사제 「롤레스타 Ap」를 이용하여 측정하였다. 또한 측정조건은 핀간격 1mm, 샘플사이즈(길이 60mm, 폭 15mm, 두께 3mm)이다.
(탄력성값의 측정법)
탄화규소 소결체의 탄력성값은 JIS R1607의 SEPB법에 따라 측정하였다.
(방전가공 시험)
탄화규소 소결체의 방전가공시험은 미쓰비시전기사제「FX2D」를 이용하여 행하였다. 또한 가공조건은 최대피크전류 IP=53(A), 무부하전압 V0=8(v), 평균가공전압VG=7(V)이다. 평가기준은, 직경 200mm인 탄화규소 소결체를 단선없이 2mm의 두께로 가공할 수 있었을 때 O로 하고, 가공할 수 없었을 때 ×로 하였다.
표 1로부터, 실시예 1∼2의 탄화규소 소결체는, 상기 모든 측정에 대하여 양호하였다.
(실시예 3)
탄화규소 분말로서, 중심입경 0.8㎛의 고순도 탄화규소 분말(일본특허공개 평9-48605호에 기재된 제조방법에 준하여 제조된 불순물 함유량 5ppm이하의 탄화규소 : 1.5중량%의 실리카를 함유)850g과, 탄소원으로 이루어지는 유기물질로서 카본블랙(신닛카세(新日化製)「#SL200」)150g과, 질소원으로 이루어지는 유기물질로서 헥사메틸렌테트라아민 8g과, 해교제로서 폴리아크릴산 암모늄 9g을 용해한 물 500g에 넣고 16시간 볼밀로 분산혼합한 다음, 분체점착제로서 수용성 폴리우레탄(산요카세(三洋化成) 제「유코트」)30g과, 실리콘 소포제(신에츠(新越)화학(주)제 「KM72A」)1g을 첨가하고, 10분간 볼밀로 더 분산혼합하여 점도 0.9포이즈의 슬러리상의 혼합분체를 제조하였다.
이 슬러리상의 혼합분체를 길이 70mm, 지름 10mm의 석고 몰드에 부어 넣고, 6시간동안 방치한 다음, 탈형하여, 12시간동안 건조(50℃)시켜, 유리탄소를 포함하는 그린체를 제조하였다.
다음, 그린체를 1600℃에서 1시간 하소(승온은 800℃까지 1℃/분, 1600℃까지 5℃/분, 분위기는 진공이다)한 다음, 10분동안 유지하여 하소 그린체를 얻었다.
다음, 하소그린체를 내경 60mm, 높이 80mm의 카본 도가니내에서 아르곤분위기하에서 1550℃까지 승온하여 용융시킨 2∼5mm의 덩어리진 고순도 금속 실리콘(고순도 화학연구소제)에 침지하여 30분간 유지함으로써 하소 그린체의 유리탄소와 모세관현상에 의해 그린체 중에 침투한 용융금속 실리콘을 반응시키고, 생성된 탄화규소가 그린체 중의 기공을 충전하여 실시예 3의 탄화규소 소결체를 제조하였다.
(비교예 2)
슬러리상의 혼합분체를 제조시 헥사메틸렌테트라아민을 첨가하지 않고, 또한 그린체를 하소하지 않은 것 이외에는 실시예 3과 동일하게 하여 비교예 2의 탄화규소 소결체를 제조하였다.
＜평가＞
얻어진 실시예 3 및 비교예 2의 탄화규소 소결체에 대하여, 각각 실시예 1과 동일하게 아르키메데스법에 의한 부피비중, 기공율의 측정, 3점 구부림시험, 4단자법에 의한 체적저항율의 측정, 방전가공시험을 행하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
| 실시예 3 | 비교예 2 | ||
| 탄화규소분말(g) | 850 | 850 | |
| 탄소원(g) | 150 | 150 | |
| 질소원의 첨가 | 있음 | 없음 | |
| 가소의 유무 | 있음 | 없음 | |
| Si침투처리온도(℃) | 1580 | 1580 | |
| 탄화규소소결체의 제특성 | 부피비중 | 3.00 | 2.86 |
| 기공율(%) | 0.18 | 0.99 | |
| 구부림강도(MPa) | 339 | 295 | |
| 체적저항(Ω·cm) | 5.9×10-2 | 6.1×102 | |
| 방전가공 | ○ | × |
표 2로부터, 하소를 행한 탄화규소 소결체는 구부림강도가 향상되어 있음을 알 수 있다.
(실시예 4)
실시예 3에 있어서 제조한 슬러리상의 혼합분체를 도 2a 및 도 2b에 나타낸 형상의 주입틀에 부어 넣은 것 이외에는 실시예3과 동일하게 하여 실시예 4의 탄화규소 소결체를 제조하였다. 도 2a는 주입틀의 평면도를 나태내고, 도 2b는 주입틀의 측면도를 나타낸다.
(비교예 3)
비교예 2에 있어서 제조한 슬러리상의 혼합분체를 도 2a 및 도 2b에 나타낸 형상의 주입틀에 부어 넣은 것 이외에는 비교예 2와 동일하게 하여 비교예 3의 탄화규소 소결체를 제조하였다.
＜평가＞
얻어진 실시예 4 및 비교예 3의 탄화규소 소결체를 각각 하기, 실리콘 침투성, 외관에 대하여 평가하였다. 그 결과를 표 3에 나타내었다.
(실리콘 침투성)
얻어진 탄화규소 소결체를 길이방향으로 절단하고 단면을 관찰하여 실리콘이 침투되어 있는가를 확인하였다.
(외관)
얻어진 탄화규소 소결체의 외관을 관찰하여 표면의 크랙의 유무를 확인하였다.
| 실시예 4 | 비교예 3 | |
| 실리콘 침투성 | 침투 | 침투 |
| 외관 | 크랙없음 | a부분에서 크랙 |
표 3으로부터, 하소를 행하지 않았던 탄화규소 소결체는, 도 2a중의 a부분에 결함(크랙)이 발생되어 있으며, 이에 반하여, 하소를 행한 탄화 규소 소결체는 복잡한 형상으로 주입 성형하여도, 결함(크랙)이 발생하지 않고 양호한 외관으로 얻어짐을 알 수 있다.
Claims (8)
- 반응소결법에 의해 얻어지며, 밀도가 2.90g/cm3이상, 체적저항값이 100Ω·cm이하이고, 또한 질소를 150ppm이상 함유하는 탄화규소 소결체.
- 제 1항에 있어서, 구부림강도가 240MPa이상인 탄화규소 소결체.
- 제 1항에 있어서, 반응소결법이,탄화규소 분말과, 적어도 1종 이상의 질소원으로 이루어지는 유기물질과, 적어도 1종 이상의 탄소원으로 이루어지는 유기물질 또는 탄소분말을 용매중에서 용해, 분산하여 슬러리상의 혼합분체를 제조하는 공정과,상기 슬러리상의 혼합분체를 성형틀에 흘려 넣고, 건조하여 그린체를 제조하는 공정과,상기 그린체를 진공분위기 또는 불활성가스 분위기하에서 1450∼1700℃로 가열하여 용융한 고순도 금속실리콘중에 침지하고, 모세관현상에 의해 그린체 중의 기공으로 빨려 올려진 실리콘과 그린체 중의 유리탄소를 반응시켜 탄화규소를 생성시켜 그린체 중의 기공을 메우는 공정을 갖는 반응소결법인 탄화규소 소결체.
- 제 1항에 있어서, 반응소결법이,적어도 1종 이상의 규소화합물을 포함하는 규소원과, 적어도 1종 이상의 가열에 의해 탄소를 생성하는 유기화합물을 포함하는 탄소원과, 적어도 1종 이상의 질소원으로 이루어지는 유기물질과, 중합 또는 가교촉매를 용매중에서 용해하고, 건조한 다음, 얻어진 분말을 비산화성 분위기하에서 소성하여 질소를 함유하는 탄화규소 분말을 제조하는 공정과,상기 질소를 함유하는 탄화규소 분말과, 적어도 1종 이상의 탄소원으로 이루어지는 유기물질 또는 탄소분말을 용매중에서 용해, 분산하여 슬러리상의 혼합분체를 제조하는 공정과,상기 슬러리상의 혼합분체를 성형틀에 흘려 넣고, 건조하여 그린체를 제조하는 공정과,상기 그린체를 진공분위기 또는 불활성가스 분위기하에서 1450∼1700℃로 가열하여 융용한 고순도 실리콘중에 침지하고, 모세관현상에 의해 그린체 중의 기공으로 빨려 올려진 실리콘과 그린체 중의 유리탄소를 반응시켜 탄화규소를 생성시켜 그린체 중의 기공을 메우는 공정을 갖는 반응소결법인 탄화규소 소결체.
- 제 2항에 있어서, 반응소결법이,탄화규소분말과, 적어도 1종 이상의 질소원으로 이루어지는 유기물질과, 적어도 1종 이상의 탄소원으로 이루어지는 유기물질 또는 탄소분말을 용매중에서 용해, 분산하여 슬러리상의 혼합분체를 제조하는 공정과,상기 슬러리상의 혼합분체를 성형틀에 흘려 넣고, 건조하여 그린체를 제조하는 공정과,상기 그린체를 진공분위기 또는 불활성가스 분위기하에서 1450∼1700℃로 가열하여 용융한 고순도 금속실리콘중에 침지하고, 모세관현상에 의해 그린체 중의 기공으로 빨려 올려진 실리콘과 그린체 중의 유리탄소를 반응시켜 탄화규소를 생성시켜 그린체 중의 기공을 메우는 공정을 갖는 반응소결법인 탄화규소 소결체.
- 제 2항에 있어서, 반응소결법이,적어도 1종 이상의 규소화합물을 포함하는 규소원과, 적어도 1종 이상의 가열에 의해 탄소를 생성하는 유기화합물을 포함하는 탄소원과, 적어도 1종 이상의 질소원으로 이루어지는 유기물질과, 중합 또는 가교촉매를 용매중에서 용해하고, 건조한 다음, 얻어진 분말을 비산화성 분위기하에서 소성하여 질소를 함유하는 탄화규소 분말을 제조하는 공정과,상기 질소를 함유하는 탄화규소 분말과, 적어도 1종 이상의 탄소원으로 이루어지는 유기물질 또는 탄소분말을 용매중에서 용해, 분산하여 슬러리상의 혼합분체를 제조하는 공정과,상기 슬러리상의 혼합분체를 성형틀에 흘려 넣고, 건조하여 그린체를 제조하는 공정과,상기 그린체를 진공분위기 또는 불활성가스 분위기하에서 1450∼1700℃로 가열하여 용융한 고순도 실리콘중에 침지하고, 모세관현상에 의해 그린체 중의 기공으로 빨려 올려진 실리콘과 그린체 중의 유리탄소를 반응시켜 탄화규소를 생성시켜 그린체 중의 기공을 메우는 공정을 갖는 반응소결법인 탄화규소 소결체.
- 탄화규소 분말과, 적어도 1종 이상의 질소원으로 이루어지는 유기물질과, 적어도 1종 이상의 탄소원으로 이루어지는 유기물질 또는 탄소분말을 용매중에서 용해, 분산하여 슬러리상의 혼합분체를 제조하는 공정과,상기 슬러리상의 혼합분체를 성형틀에 흘려 넣고, 건조하여 그린체를 제조하는 공정과,상기 그린체를 진공분위기 또는 불활성가스분위기하에서 1450∼1700℃로 가열하여 용융한 고순도 금속 실리콘중에 침지하고, 모세관현상에 의해 그린체 중의 기공으로 빨려 올려진 실리콘과 그린체 중의 유리탄소를 반응시켜 탄화규소를 생성시켜 그린체 중의 기공을 메우는 공정을 갖는 탄화규소 소결체의 제조방법.
- 적어도 1종 이상의 규소화합물을 포함하는 규소원과, 적어도 1종 이상의 가열에 의해 탄소를 생성하는 유기화합물을 포함하는 탄소원과, 적어도 1종 이상의 질소원으로 이루어지는 유기물질과, 중합 또는 가교촉매를 용매중에서 용해하고 건조한 다음, 얻어진 분말을 비산화성 분위기하에서 소성하여 질소를 함유하는 탄화규소 분말을 제조하는 공정과,상기 질소를 함유하는 탄화규소 분말과, 적어도 1종 이상의 탄소원으로 이루어지는 유기물질 또는 탄소분말을 용매중에서 용해, 분산하여 슬러리상의 혼합분체를 제조하는 공정과,상기 슬러리상의 혼합분체를 성형틀에 흘려 넣고, 건조하여 그린체를 제조하는 공정과,상기 그린체를 진공분위기 또는 불활성가스 분위기하에서 1450∼1700℃로 가열하여 용융한 고순도 실리콘중에 침지하고, 모세관현상에 의해 그린체 중의 기공으로 빨려 올려진 실리콘과 그린체 중의 유리탄소를 반응시켜 탄화규소를 생성시켜 그린체 중의 기공을 메우는 공정을 갖는 탄화규소 소결체의 제조방법.
Applications Claiming Priority (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22445198 | 1998-08-07 | ||
| JP10-224416 | 1998-08-07 | ||
| JP10-224451 | 1998-08-07 | ||
| JP22441698 | 1998-08-07 | ||
| JP10-295814 | 1998-10-16 | ||
| JP29581498 | 1998-10-16 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20010052627A true KR20010052627A (ko) | 2001-06-25 |
| KR100620493B1 KR100620493B1 (ko) | 2006-09-05 |
Family
ID=27330903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020007013850A KR100620493B1 (ko) | 1998-08-07 | 1999-08-06 | 탄화규소소결체 및 그 제조방법 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6695984B1 (ko) |
| EP (1) | EP1103532B1 (ko) |
| KR (1) | KR100620493B1 (ko) |
| CA (1) | CA2339649C (ko) |
| DE (1) | DE69923567T2 (ko) |
| WO (1) | WO2000007959A1 (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040051961A (ko) * | 2002-12-13 | 2004-06-19 | 삼화전자공업 주식회사 | 태양전지용 기판 및 그 제조방법 |
| KR101040761B1 (ko) * | 2009-05-28 | 2011-06-10 | 한국과학기술연구원 | 저저항 탄화규소 소결체, 이의 조성물 및 이의 제조방법 |
| KR20230072533A (ko) * | 2021-11-17 | 2023-05-25 | (주)삼양컴텍 | SiC-TiC 복합체 및 그 제조방법 |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002047066A (ja) * | 2000-08-02 | 2002-02-12 | Tokai Carbon Co Ltd | ＳｉＣ成形体およびその製造方法 |
| JP4700835B2 (ja) * | 2001-05-01 | 2011-06-15 | 株式会社ブリヂストン | 炭化ケイ素粉末及びその製造方法並びに炭化ケイ素焼結体 |
| WO2003033434A1 (fr) * | 2001-10-16 | 2003-04-24 | Bridgestone Corporation | Procede d'elaboration de carbure de silicium fritte, et carbure de silicium fritte resultant |
| JP4136380B2 (ja) * | 2001-12-21 | 2008-08-20 | 日本碍子株式会社 | 高熱伝導性含Ｓｉ材料及びその製造方法 |
| US6887421B2 (en) * | 2002-01-14 | 2005-05-03 | Redunndant Materials, Inc. | Method for making a silicon carbide resistor with silicon/silicon carbide contacts by induction heating |
| JPWO2003076363A1 (ja) * | 2002-03-11 | 2005-07-07 | 株式会社ブリヂストン | 炭化ケイ素焼結体治具の製造方法及び前記製造方法により得られる炭化ケイ素焼結体治具 |
| JP4261130B2 (ja) * | 2002-06-18 | 2009-04-30 | 株式会社東芝 | シリコン／炭化ケイ素複合材料 |
| TW200416208A (en) * | 2002-11-12 | 2004-09-01 | Bridgestone Corp | Silicon carbide sintered product and method for production the same |
| US6978469B2 (en) * | 2002-11-25 | 2005-12-20 | Brown Johnny L | Disc protector |
| WO2004097801A2 (en) * | 2003-04-25 | 2004-11-11 | Brown Johnny L | Disc protector |
| US7267741B2 (en) * | 2003-11-14 | 2007-09-11 | Lam Research Corporation | Silicon carbide components of semiconductor substrate processing apparatuses treated to remove free-carbon |
| JP2008501612A (ja) * | 2004-06-08 | 2008-01-24 | トライアンフ，オペレーティング アズ ア ジョイント ヴェンチャー バイ ザ ガバナーズ オブ ザ ユニバーシティ オブ アルバータ，ザ ユニバーシティ オブ ブリティッシュ コロンビア，カールトン | 複合セラミック対象物の形成方法 |
| FR2976917B1 (fr) | 2011-06-23 | 2013-06-28 | Thales Sa | Ensemble hybride d'au moins un panneau solaire. |
| KR101288342B1 (ko) * | 2011-09-05 | 2013-07-22 | 임광현 | 다공성 탄화규소 발열체의 제조방법 |
| RU2494043C1 (ru) * | 2012-02-09 | 2013-09-27 | Открытое Акционерное Общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" | Способ изготовления изделий из углерод-карбидокремниевого материала |
| RU2494962C1 (ru) * | 2012-02-09 | 2013-10-10 | Открытое Акционерное Общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" | Способ изготовления изделий из углерод-карбидокремниевого материала |
| JP6291446B2 (ja) * | 2015-03-26 | 2018-03-14 | 東京窯業株式会社 | 導電性炭化珪素質焼結体の製造方法 |
| DE102017217321A1 (de) * | 2017-09-28 | 2019-03-28 | Sgl Carbon Se | Keramisches Bauteil |
| JP7213607B2 (ja) * | 2018-03-28 | 2023-01-27 | 東京窯業株式会社 | 導電性炭化珪素質焼結体の製造方法及び導電性炭化珪素質焼結体 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5969473A (ja) * | 1982-10-06 | 1984-04-19 | 株式会社日立製作所 | 電気絶縁性焼結材用炭化けい素粉末組成物 |
| US5589116A (en) * | 1991-07-18 | 1996-12-31 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Process for preparing a silicon carbide sintered body for use in semiconductor equipment |
| JP2995692B2 (ja) * | 1991-07-30 | 1999-12-27 | バブコック日立株式会社 | 流動層ボイラの層高制御装置 |
| JP3131914B2 (ja) | 1992-05-12 | 2001-02-05 | 東海高熱工業株式会社 | 炭化けい素発熱体およびその製造方法 |
| US5322824A (en) * | 1993-05-27 | 1994-06-21 | Chia Kai Y | Electrically conductive high strength dense ceramic |
| JPH0789764A (ja) | 1993-09-21 | 1995-04-04 | Tokai Konetsu Kogyo Co Ltd | 炭化珪素発熱体 |
| JPH07165408A (ja) * | 1993-12-14 | 1995-06-27 | Tokai Konetsu Kogyo Co Ltd | 導電性炭化珪素微粉末および焼結体の製造方法 |
| JP3611345B2 (ja) | 1994-06-22 | 2005-01-19 | 東京窯業株式会社 | セラミック及びその用途 |
| US5801073A (en) * | 1995-05-25 | 1998-09-01 | Charles Stark Draper Laboratory | Net-shape ceramic processing for electronic devices and packages |
| JP3934695B2 (ja) | 1995-05-31 | 2007-06-20 | 株式会社ブリヂストン | 炭化ケイ素単結晶製造用高純度炭化ケイ素粉体の製造方法 |
| JPH0923140A (ja) | 1995-07-05 | 1997-01-21 | Hitachi Ltd | Ｍｏｓデバイス |
| JP3631837B2 (ja) | 1996-02-21 | 2005-03-23 | 東芝テック株式会社 | 商品発注管理装置 |
| US5955391A (en) * | 1996-03-29 | 1999-09-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Ceramic matrix composite and method of manufacturing the same |
| JP2001019552A (ja) * | 1999-07-09 | 2001-01-23 | Bridgestone Corp | 炭化ケイ素焼結体及びその製造方法 |
-
1999
- 1999-08-06 KR KR1020007013850A patent/KR100620493B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1999-08-06 EP EP99935095A patent/EP1103532B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-08-06 US US09/744,918 patent/US6695984B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-08-06 CA CA002339649A patent/CA2339649C/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-08-06 DE DE69923567T patent/DE69923567T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-08-06 WO PCT/JP1999/004274 patent/WO2000007959A1/ja active IP Right Grant
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040051961A (ko) * | 2002-12-13 | 2004-06-19 | 삼화전자공업 주식회사 | 태양전지용 기판 및 그 제조방법 |
| KR101040761B1 (ko) * | 2009-05-28 | 2011-06-10 | 한국과학기술연구원 | 저저항 탄화규소 소결체, 이의 조성물 및 이의 제조방법 |
| KR20230072533A (ko) * | 2021-11-17 | 2023-05-25 | (주)삼양컴텍 | SiC-TiC 복합체 및 그 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2339649C (en) | 2008-08-05 |
| DE69923567D1 (de) | 2005-03-10 |
| DE69923567T2 (de) | 2006-02-16 |
| KR100620493B1 (ko) | 2006-09-05 |
| EP1103532A1 (en) | 2001-05-30 |
| EP1103532B1 (en) | 2005-02-02 |
| EP1103532A4 (en) | 2003-01-15 |
| US6695984B1 (en) | 2004-02-24 |
| WO2000007959A1 (fr) | 2000-02-17 |
| CA2339649A1 (en) | 2000-02-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100620493B1 (ko) | 탄화규소소결체 및 그 제조방법 | |
| KR100487262B1 (ko) | 탄화규소 소결체 및 그의 제조방법 | |
| JP4589491B2 (ja) | 炭化ケイ素粉末、グリーン体の製造方法、及び炭化ケイ素焼結体の製造方法 | |
| JPWO2004043876A1 (ja) | 炭化ケイ素焼結体及びその製造方法 | |
| US7226561B2 (en) | Method of producing silicon carbide sintered body jig | |
| JP4260629B2 (ja) | 炭化ケイ素焼結体の製造方法 | |
| JP2001019552A (ja) | 炭化ケイ素焼結体及びその製造方法 | |
| EP1691398A1 (en) | Ceramic heater unit | |
| KR101152628B1 (ko) | 탄화규소/카본 복합분말과 그 복합분말을 이용하여 제조된 고순도 및 고강도의 반응소결 탄화규소 | |
| JP2008143748A (ja) | 反りのない炭化ケイ素焼結体及びその製造方法 | |
| JP4471043B2 (ja) | ウエハ支持具及びその製造方法 | |
| JPH1179840A (ja) | 炭化ケイ素焼結体 | |
| JP2000091171A (ja) | ウェハ | |
| JP2001130971A (ja) | 炭化ケイ素焼結体、及びその製造方法 | |
| KR20070003836A (ko) | 히터용 탄화규소 소결체의 제조 방법 | |
| JP4361989B2 (ja) | セラミックの製造方法、及び炭化ケイ素焼結体の製造方法 | |
| JP2000154063A (ja) | 炭化ケイ素焼結体の製造方法 | |
| JP2001048651A (ja) | 炭化ケイ素質焼結体及びその製造方法 | |
| JP2006151719A (ja) | ヒータ用炭化ケイ素焼結体の製造方法 | |
| JP4278802B2 (ja) | 炭化ケイ素焼結体の製造方法 | |
| JP2003081682A (ja) | シリコン含浸炭化ケイ素セラミックスの製造方法 | |
| JP2001019548A (ja) | 炭化ケイ素焼結体及びその製造方法 | |
| JP2014136662A (ja) | 炭化ケイ素焼結体及びその製造方法 | |
| JP2000169236A (ja) | セラミックス焼結体の成形方法 | |
| JP2001019551A (ja) | 炭化ケイ素焼結体及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20120802 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130819 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140822 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150821 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160819 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170818 Year of fee payment: 12 |
|
| EXPY | Expiration of term |