JPH0243846Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は電子部品や機械部品などの金属又はセ
ラミツクス部材をガラス封着するために使用され
る耐熱性セラミツクス治具に関し、特に本考案は
実質的に収縮させることなく焼結させた多孔質炭
化珪素焼結体を基材とするガラス封着用セラミツ
クス治具に関する。

〔従来の技術〕

従来、電子部品や機械部品などの金属又はセラ
ミツクス部材をガラス封着するために使用される
治具は、高純度で製品を汚染することがなく、当
該部材に加えられる熱や各種の応力などに十分耐
え得る基材であつて、部材を強固に支える強度を
有し、かつ加工品の位置決め精度や固定精度を必
要とする。

ところで、従来前記ガラス封着するために使用
されれる治具としては、高純度に精製された炭化
珪素粉末および電子工業用の高純度シリコンから
製造された再結晶炭化珪素材料や黒鉛質材料の表
面を炭化珪素で被覆した炭化珪素被覆黒鉛材料な
どによつて製造されたものが知られている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前記炭化珪素質の材料のうち前
者の再結晶炭化珪素材料は、炭化珪素の粗粒と微
粒を有機質バインダーで固め、これを2000〜2400
℃の再結晶化温度域で焼成して微粒の炭化珪素を
再結晶化せしめ、結合作用を発揮させることによ
つて粗粒と粗粒とを結合させることによつて製造
されるものであり、2000〜2400℃と極めて高い焼
成温度を必要とするばかりでなく、出発原料とし
て粗粒を使用するため、表面の面粗度が大きく、
特に高い寸法精度の焼結体を格別の機械加工を施
すことなく製造することは困難であり、また前記
炭化珪素質の材料のうち後者の炭化珪素被覆黒鉛
材料は黒鉛質材料の表面をSiOガスと反応させて
SiC化せしめることにより製造されるものであ
り、炭化珪素被覆層の厚さを制御することが困難
で高い寸法精度の要求される用途への適用は困難
であつた。

さらにまた、前記炭化珪素質の材料はいずれも
ガラスと濡れ易く、作業時にガラスが付着し易い
欠点を有するものであり、作業性に劣るばかりで
なく、付着が著しい場合には治具あるいは電子材
料を破損させることなく取外すことが困難であつ
た。

前述の如く、従来ガラス付着の用途に適した電
子工業用のガラス封着用セラミツク治具は知られ
ていない。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

本考案者は、前述の如き従来知られた材料の欠
点が除去改善された電子工業用のガラス封着用セ
ラミツク治具を提供することを目的とし、種々研
究を積重ねた結果、通常の常圧焼結法に使用され
るセラミツク粉末を出発原料とし、実質的な焼成
収縮を生じさせることなく焼結することによつ
て、寸法精度の極めて優れた高強度のセラミツク
焼結体を製造することができ、さらに前記セラミ
ツク焼結体の表面に溶融ガラスに濡れ難い耐熱性
非酸化物層を形成することによつて前記目的を達
成することのできることに想到した。

すなわち、本考案者らは先に炭化珪素焼結体な
ぞの焼結時に収縮の極めて少ない方法を新規に知
見し、特願昭59−267006号および特願昭59−
267007号などにより「寸法精度の優れた耐熱性治
具用炭化珪素質焼結体」および「寸法精度の優れ
た窒化物焼結体および寸法精度の優れた耐熱性治
具用窒化物焼結体」に係る特許出願を提案してい
る。

上記発明は、生成形体の焼成雰囲気を制御する
ことのできる耐熱性容器内に各種形状の治具の所
望形状に成形した生成形体を装入し、焼成時の生
成形体の主成分である非酸化物系セラミツクス主
成分、例えば炭化珪素又は窒化珪素などの揮散率
を５％以下位に制御し、焼成時に実質的に収縮さ
せることなく、少なくとも２％以下の収縮率の各
種非酸化物系セラミツクスの焼結体を得ることに
より、所望の複雑形状の治具であつても、焼成後
に格別の機械加工を施すこともなく、殆んど生成
形体の形状のままの治具を得ることができるの
で、高い寸法精度を要求される治具であつても安
価にしかも簡易迅速に耐熱性、耐酸化性、耐摩耗
性および寸法精度の優れた治具部材を得ることが
できる。

なかでも炭化珪素又は窒化珪素を主成分とする
多孔質の非酸化物系焼結体は、密度が1.4〜2.6
ｇ／cm²であつて、平均曲げ強度が７Kg／mm²以上の
実用的機械強度を有するので耐熱性治具用材料と
して好適であり、耐摩耗性、耐薬品性などが極め
て優れているほか、従来の治具の最大の欠点であ
る酸化消耗による寸法精度の低下を除去・改善す
ることができる。

ところで、炭化珪素質焼結体は前述のように高
い強度と優れた耐摩耗性、耐酸化性、耐食性およ
び良好な熱伝導率を有し、各種の耐熱構造材料と
して広く使用されているが、酸化性雰囲気の高温
中で長時間使用していると、その表面に極く薄い
SiO₂層の酸化された被膜が形成されることが認
められる。このSiO₂被膜は、ガラス質であるた
め、溶融ガラスとの相溶性やぬれ性が極めてよ
く、このままの状態で本考案の主要な使用目的で
あるガラス封着用の治具として使用すると、ガラ
スと直接に接触する部分が溶融ガラスにぬれて融
着したり付着するなどの不都合を生ずることにな
る。

そこで本考案者らは、前記多孔質炭化珪素焼結
体をガラス封着用治具として適用するに当つて、
その治具本体のうちガラスと直接に接触する部分
にガラスとの濡れ性が極めて少ない窒化ホウ素層
を形成したガラス封着用のセラミツクス治具を工
夫するに至り本考案を完成するに至つた。

以下、本考案を図面に示す実施例に基づいて具
体的に説明する。

第１図は、本考案のガラス封着用セラミツクス
治具の斜視図であり、１は多孔質炭化珪素焼結体
から成る治具本体である。この治具本体の寸法や
板厚はその使用目的に応じて定まるものである
が、予め生成形体の段階で所望の治具形状にして
おくことが有利である。その理由は、本考案の治
具本体に使用される多孔質炭化珪素焼結体は、特
に実質的に収縮させることなく焼結させたもので
あつて、焼結時の収縮率が２％以下であり、密度
が1.4〜2.6ｇ／cm²の実用的強度を有する焼結体を
有利に使用することができるので、焼結後に格別
の機械加工を施すことなく所望形状の寸法精度の
優れた耐熱性治具を提供することができるからで
ある。

２はガラスとの濡れ性の極めて少ない窒化ホウ
素（BN）であり、その厚さは少なくとも10μｍ
であることが有利である。

前記窒化ホウ素層を形成する方法としては、多
孔質炭化珪素焼結体の表面にTi、Zr，Ｖ，Cr，
Mn，Fe，Co，Ni等をスパツタリングあるいは
蒸着等の方法で被覆した後、窒化ホウ素粉末を塗
布し、1000〜2200℃の窒素ガス雰囲気中で熱処理
する方法を適用することが有利である。

〔考案の効果〕

以上のように、本考案によれば封着用のガラス
が付着し難く、また酸化消耗が少なくて耐久性に
優れ、しかも格別の機械仕上加工などを必ずしも
必要としない複雑形状のセラミツクス治具を安価
にかつ容易に提供することができ、この分野の産
業上極めて有用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のガラス封着用セラミツクス治
具の斜視図、第２図は本考案のガラス封着用セラ
ミツクス治具の一例を示す縦断面図である。 １……多孔質炭化珪素製の治具本体、２……窒
化ホウ素層、３……筒環体等の細孔。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 電子部品および機械部品などの金属又はセラミ
   ツクス部材をガラス封着するために使用された耐
   熱性セラミツクス製治具であつて、本体は主とし
   て密度が1.4〜2.6ｇ／cm³の炭化珪素焼結体から成
   り、前記治具のうちの封着用ガラスが直接に接触
   する部分にTi，Zr，Ｖ，Mn，CoおよびNiから
   選択されるいずれか少なくとも一種の層を介して
   窒化ホウ素層が形成されて成るガラス封着用セラ
   ミツクス製治具。