JPH0818887B2 - 耐熱性治具用炭化珪素質焼結体 - Google Patents
耐熱性治具用炭化珪素質焼結体Info
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- JPH0818887B2 JPH0818887B2 JP61145063A JP14506386A JPH0818887B2 JP H0818887 B2 JPH0818887 B2 JP H0818887B2 JP 61145063 A JP61145063 A JP 61145063A JP 14506386 A JP14506386 A JP 14506386A JP H0818887 B2 JPH0818887 B2 JP H0818887B2
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、寸法精度が優れ、かつダストの発生が極め
て少ない耐熱性治具用炭化珪素質焼結体に関し、特に本
発明は、電子工業用の耐熱性治具例えば半導体の拡散酸
化処理、ダイオードの接合、ガラス封着およびパッケー
ジのリードフレームのロー付などの用途に適した寸法精
度の優れた耐熱性治具用炭化珪素質焼結体に関する。
て少ない耐熱性治具用炭化珪素質焼結体に関し、特に本
発明は、電子工業用の耐熱性治具例えば半導体の拡散酸
化処理、ダイオードの接合、ガラス封着およびパッケー
ジのリードフレームのロー付などの用途に適した寸法精
度の優れた耐熱性治具用炭化珪素質焼結体に関する。
電子工業用の耐熱性治具は、主として半導体等の高純
度製品を取扱う用途に使用されるものであり、高純度で
製品汚染のないこと、耐摩耗性に優れていること、およ
び寸法精度に優れていることが重要である。
度製品を取扱う用途に使用されるものであり、高純度で
製品汚染のないこと、耐摩耗性に優れていること、およ
び寸法精度に優れていることが重要である。
前記電子工業用の耐熱性治具としては、多くは黒鉛材
料、窒化ホウ素焼結体あるいは高純度シリコンから製造
された反応焼結炭化珪素材料、黒鉛の表面を炭化珪素で
被覆した材料が知られている。
料、窒化ホウ素焼結体あるいは高純度シリコンから製造
された反応焼結炭化珪素材料、黒鉛の表面を炭化珪素で
被覆した材料が知られている。
しかしながら、黒鉛材料、窒化ホウ素焼結体あるいは
炭化珪素被覆黒鉛質材料は、前記半導体製造中に摩耗し
易く、ダストが発生し、前記半導体中に付着し、絶縁不
良や接着不良等多くの不良の原因となり易いものであっ
た。また、低強度であるため、耐久性がなく、寸法精度
を長く維持できない欠点を有している。
炭化珪素被覆黒鉛質材料は、前記半導体製造中に摩耗し
易く、ダストが発生し、前記半導体中に付着し、絶縁不
良や接着不良等多くの不良の原因となり易いものであっ
た。また、低強度であるため、耐久性がなく、寸法精度
を長く維持できない欠点を有している。
また、前記反応焼結炭化珪素材料は、電子工業用の高
純度シリコンを出発原料の一部とするため高価である
し、また出発原料の他の一部として比較的粗粒の炭化珪
素を使用するため表面の面粗度が大きく、高い寸法精度
の要求される耐熱性治具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る欠点を有しており、一方前
記炭化珪素被覆黒鉛質材料は、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、炭化珪素被覆層は比較的ポーラスであるた
め、耐酸化性および耐摩耗性に劣る欠点を有していた。
純度シリコンを出発原料の一部とするため高価である
し、また出発原料の他の一部として比較的粗粒の炭化珪
素を使用するため表面の面粗度が大きく、高い寸法精度
の要求される耐熱性治具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る欠点を有しており、一方前
記炭化珪素被覆黒鉛質材料は、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、炭化珪素被覆層は比較的ポーラスであるた
め、耐酸化性および耐摩耗性に劣る欠点を有していた。
本発明は、電子工業用の主として半導体等の製造に係
わる工程に使用される高精度の耐熱性治具用炭化珪素質
焼結体に関し、高強度であって耐摩耗性に優れ、ダスト
の発生が極めて少なく、しかも容易に製造することので
きる耐熱性治具用炭化珪素質焼結体である。
わる工程に使用される高精度の耐熱性治具用炭化珪素質
焼結体に関し、高強度であって耐摩耗性に優れ、ダスト
の発生が極めて少なく、しかも容易に製造することので
きる耐熱性治具用炭化珪素質焼結体である。
本発明者は炭化珪素焼結体のさまざまな研究の結果、
先に発明した特願昭59−267006号公報記載の実質的に収
縮させることなく、焼結せしめた高強度の多孔質炭化珪
素焼結体に、さらにその空孔中にガラスを含浸し、再度
焼結することによってさらに高強度で、粒子の脱離性が
極めて少ない、耐摩耗性の治具を製造することができる
ことを新規に知見するに至り本発明を完成した。
先に発明した特願昭59−267006号公報記載の実質的に収
縮させることなく、焼結せしめた高強度の多孔質炭化珪
素焼結体に、さらにその空孔中にガラスを含浸し、再度
焼結することによってさらに高強度で、粒子の脱離性が
極めて少ない、耐摩耗性の治具を製造することができる
ことを新規に知見するに至り本発明を完成した。
本発明は、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にSiO2、PbO、Al2O3、BeO、CaO、B2
O3、TiO2、MgO、SrO、ZrO2、CuO、ZnO、Fe2O3、Na2O、K
2O、Li2O、Y2O3から選ばれるいずれか少なくとも１種が
前記多孔質体の気孔の容積の少くとも５容積％含まれて
なる耐熱性治具用炭化珪素質焼結体である。
孔質炭化珪素焼結体にSiO2、PbO、Al2O3、BeO、CaO、B2
O3、TiO2、MgO、SrO、ZrO2、CuO、ZnO、Fe2O3、Na2O、K
2O、Li2O、Y2O3から選ばれるいずれか少なくとも１種が
前記多孔質体の気孔の容積の少くとも５容積％含まれて
なる耐熱性治具用炭化珪素質焼結体である。
本発明の治具を構成する多孔質炭化珪素焼結体は製造
時に、実質的に収縮させることなく焼結させた炭化珪素
焼結体よりなるものであることが必要である。その理由
は、焼結時に収縮させた通常の常圧焼結法による炭化珪
素焼結体は強度および耐摩耗性の面では好ましいが、収
縮を伴う焼結法によって製造される焼結体の寸法は、生
成形体の密度および焼結時の収縮量に大きく影響を受け
るため、寸法精度に優れた焼結体を製造するためには、
焼結時の収縮を均一に生起させなければならない。とこ
ろで、前述の如き収縮を均一に生起させるためには均一
な密度を有する生成形体を得ることが重要であるが、そ
のような均一な密度を有する生成形体を得ることは極め
て困難であり、本発明の目的とする極めて寸法精度の優
れた焼結体を焼成収縮を生起させて製造することが困難
であるからである。
時に、実質的に収縮させることなく焼結させた炭化珪素
焼結体よりなるものであることが必要である。その理由
は、焼結時に収縮させた通常の常圧焼結法による炭化珪
素焼結体は強度および耐摩耗性の面では好ましいが、収
縮を伴う焼結法によって製造される焼結体の寸法は、生
成形体の密度および焼結時の収縮量に大きく影響を受け
るため、寸法精度に優れた焼結体を製造するためには、
焼結時の収縮を均一に生起させなければならない。とこ
ろで、前述の如き収縮を均一に生起させるためには均一
な密度を有する生成形体を得ることが重要であるが、そ
のような均一な密度を有する生成形体を得ることは極め
て困難であり、本発明の目的とする極めて寸法精度の優
れた焼結体を焼成収縮を生起させて製造することが困難
であるからである。
なお、本発明の実質的に収縮させることなく焼結させ
た炭化珪素焼結体の焼成収縮率は、２％以下であること
が有利であり、なかでも１％以下であることがより好適
である。
た炭化珪素焼結体の焼成収縮率は、２％以下であること
が有利であり、なかでも１％以下であることがより好適
である。
次いで、この多孔質炭化珪素焼結体の気孔中にSiO2、
PbO、Al2O3、BeO、CaO、B2O3、TiO2、MgO、SrO、ZrO2、
CuO、ZnO、Fe2O3、Na2O、K2O、Li2O、Y2O3から選ばれる
いずれか少なくとも１種が含まれていることが必要であ
る。これらの化合物は、再度300〜1900℃に加熱するこ
とによって溶融し、前記多孔質炭化珪素焼結体の構成粒
子を被覆し、強固に結合するため、炭化珪素結晶の脱離
を抑制することができるからである。中でも、炭化珪素
結晶の脱離をより効果的に抑制するものとして、SiO2、
BeO、B2O3、Al2O3、Y2O3、PbO、CuOが使用できる。な
お、これらの化合物はあらかじめ混合し、溶融した混合
物あるいは化合物の状態で含まれていても良い。また、
前記化合物は前記多孔質炭化珪素焼結体の気孔に少なく
とも５容積％充填されていることが必要である。その理
由は、５容積％よりも小さいと、炭化珪素焼結体の構成
粒子を被覆しても膜厚が薄く、炭化珪素粒子の脱離を抑
制することが困難であるからである。なかでも、15容積
％以上含まれていることがより好適な結果を与える。
PbO、Al2O3、BeO、CaO、B2O3、TiO2、MgO、SrO、ZrO2、
CuO、ZnO、Fe2O3、Na2O、K2O、Li2O、Y2O3から選ばれる
いずれか少なくとも１種が含まれていることが必要であ
る。これらの化合物は、再度300〜1900℃に加熱するこ
とによって溶融し、前記多孔質炭化珪素焼結体の構成粒
子を被覆し、強固に結合するため、炭化珪素結晶の脱離
を抑制することができるからである。中でも、炭化珪素
結晶の脱離をより効果的に抑制するものとして、SiO2、
BeO、B2O3、Al2O3、Y2O3、PbO、CuOが使用できる。な
お、これらの化合物はあらかじめ混合し、溶融した混合
物あるいは化合物の状態で含まれていても良い。また、
前記化合物は前記多孔質炭化珪素焼結体の気孔に少なく
とも５容積％充填されていることが必要である。その理
由は、５容積％よりも小さいと、炭化珪素焼結体の構成
粒子を被覆しても膜厚が薄く、炭化珪素粒子の脱離を抑
制することが困難であるからである。なかでも、15容積
％以上含まれていることがより好適な結果を与える。
次に、前記多孔質炭化珪素焼結体の平均粒子径は、10
μｍ以下であることが好ましい。その理由は、10μｍよ
りも平均粒子径が大きいと、炭化珪素結晶のネック間の
結合力が小さくなる傾向があり、耐摩耗性に劣るように
なる。また、治具の表面粗さが大きくなり、高精度の治
具とするには再加工を要するようになるためである。
μｍ以下であることが好ましい。その理由は、10μｍよ
りも平均粒子径が大きいと、炭化珪素結晶のネック間の
結合力が小さくなる傾向があり、耐摩耗性に劣るように
なる。また、治具の表面粗さが大きくなり、高精度の治
具とするには再加工を要するようになるためである。
次に、前記多孔質炭化珪素焼結体の密度は、1.4〜2.6
g/cm3であることが好ましい。その理由は、1.4g/cm3よ
りも密度が小さいと、高強度の炭化珪素焼結体を得るこ
とができなくなるためである。
g/cm3であることが好ましい。その理由は、1.4g/cm3よ
りも密度が小さいと、高強度の炭化珪素焼結体を得るこ
とができなくなるためである。
一方2.6g/cm3より大きな焼結体は実際に製造する場合
には、それに見合った密度の生成形体が要求されるが、
2.6g/cm3よりも大きな密度を有する生成形体を得ること
は極めて困難であって現実的でないからである。
には、それに見合った密度の生成形体が要求されるが、
2.6g/cm3よりも大きな密度を有する生成形体を得ること
は極めて困難であって現実的でないからである。
次に、本発明を実施例および比較例について説明す
る。
る。
実施例１ 出発原料として使用した炭化珪素粉末は96重量％がβ
型結晶であり、0.29重量％の遊離炭素、0.17重量％の酸
素を主として含有し、0.28μｍの平均粒径を有してお
り、ホウ素は検出されなかった。前記炭化珪素粉末100
重量部に対し、ポリビニルアルコール５重量部、水300
重量部を配合し、ボールミル中で５時間混合した後乾燥
した。
型結晶であり、0.29重量％の遊離炭素、0.17重量％の酸
素を主として含有し、0.28μｍの平均粒径を有してお
り、ホウ素は検出されなかった。前記炭化珪素粉末100
重量部に対し、ポリビニルアルコール５重量部、水300
重量部を配合し、ボールミル中で５時間混合した後乾燥
した。
この乾燥混合物を適量採取し、顆粒化した後金属製押
し型を用いて3000kg/cm2の圧力で成型した。この生成形
体の寸法は250mm×250mm×30mmで、密度は2.0g/cm3（62
容積％）であった。
し型を用いて3000kg/cm2の圧力で成型した。この生成形
体の寸法は250mm×250mm×30mmで、密度は2.0g/cm3（62
容積％）であった。
前記生成形体を黒鉛製ルツボに装入し、タンマン型焼
成炉を使用して１気圧の主としてアルゴンガス雰囲気中
で焼成した。昇温過程は450℃／時間で2000℃まで昇温
し、最高温度2000℃で10分間保持した。
成炉を使用して１気圧の主としてアルゴンガス雰囲気中
で焼成した。昇温過程は450℃／時間で2000℃まで昇温
し、最高温度2000℃で10分間保持した。
得られた焼結体の密度は2.05g/cm3で、生成形体に対
する線収縮率はいずれの方向に対しても0.25±0.02％の
範囲内で、焼結体の寸法精度は±0.05mm以内であった。
また、この焼結体の平均曲げ強度は17.6kg・f/mm2と極
めて高い値を示した。
する線収縮率はいずれの方向に対しても0.25±0.02％の
範囲内で、焼結体の寸法精度は±0.05mm以内であった。
また、この焼結体の平均曲げ強度は17.6kg・f/mm2と極
めて高い値を示した。
次いで、この多孔質体に日産化学社製コロイダルシリ
カ・スノーテックス20（固形分濃度20％，粒子径100−2
00Å）を真空含浸し、100℃で乾燥した。この操作を３
回行った。次いで、このシリカを含浸した多孔質炭化珪
素焼結体を空気中で1400℃で１時間保持して、シリカを
焼結した。この結果得られた多孔質炭化珪素質焼結体の
気孔にはシリカが気孔の容積に対して45容積％含有され
ていた。
カ・スノーテックス20（固形分濃度20％，粒子径100−2
00Å）を真空含浸し、100℃で乾燥した。この操作を３
回行った。次いで、このシリカを含浸した多孔質炭化珪
素焼結体を空気中で1400℃で１時間保持して、シリカを
焼結した。この結果得られた多孔質炭化珪素質焼結体の
気孔にはシリカが気孔の容積に対して45容積％含有され
ていた。
この多孔質炭化珪素質焼結体に対して600＃のGC砥粒
のサンドブラスト処理を行ったところ、摩耗量は13μm/
cm2・minであり、優れた耐摩耗性を有していた。
のサンドブラスト処理を行ったところ、摩耗量は13μm/
cm2・minであり、優れた耐摩耗性を有していた。
実施例２〜８ 比較例1,2 実施例１と同様であるが、出発原料の粒度を変えて、
多孔質炭化珪素質焼結体の炭化珪素結晶の粒子径を変え
た場合（実施例2,3）、含浸した化合物の種類を変えた
場合（実施例4,5,6）、化合物の含浸量を変えた場合
（実施例7,比較例１）、炭化珪素焼結体の密度を変化さ
せた場合（実施例8,比較例２）の耐摩耗性結果をまとめ
て示したのが表１である。以下に表１を示す。
多孔質炭化珪素質焼結体の炭化珪素結晶の粒子径を変え
た場合（実施例2,3）、含浸した化合物の種類を変えた
場合（実施例4,5,6）、化合物の含浸量を変えた場合
（実施例7,比較例１）、炭化珪素焼結体の密度を変化さ
せた場合（実施例8,比較例２）の耐摩耗性結果をまとめ
て示したのが表１である。以下に表１を示す。
（発明の効果） 以上述べた如く、本発明の耐熱性治具用炭化珪素質焼
結体は、寸法精度に優れ、しかも耐摩耗性が高く、その
結果、半導体製造工程中において半導体に異物を混入す
ることなく、半導体の収率の向上並びに特性向上に優れ
た効果を持たらすことのできる耐熱性治具用炭化珪素焼
結体である。
結体は、寸法精度に優れ、しかも耐摩耗性が高く、その
結果、半導体製造工程中において半導体に異物を混入す
ることなく、半導体の収率の向上並びに特性向上に優れ
た効果を持たらすことのできる耐熱性治具用炭化珪素焼
結体である。
また、本発明の耐熱性治具用炭化珪素質焼結体は光フ
ァイバ製造プロセスの用途に対しても使用可能である。
ァイバ製造プロセスの用途に対しても使用可能である。
Claims (4)
- 【請求項１】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の気孔中に、SiO2、PbO、Al2O3、Be
O、CaO、B2O3、TiO2、MgO、SrO、ZrO2、CuO、ZnO、Fe2O
3、Na2O、K2O、Li2O、Y2O3から選ばれるいずれか少なく
とも１種が前記多孔質体の気孔の容積の少なくとも５容
積％含まれてなる耐熱性治具用炭化珪素質焼結体。 - 【請求項２】前記多孔質炭化珪素焼結体の平均粒子径は
10μｍ以下である特許請求の範囲第１項記載の耐熱性治
具用炭化珪素質焼結体。 - 【請求項３】前記多孔質炭化珪素焼結体の密度は1.4〜
2.6g/cm3である特許請求の範囲第１項または第２項記載
の耐熱性治具用炭化珪素質焼結体。 - 【請求項４】前記多孔質炭化珪素焼結体の焼結に伴う収
縮率は２％以下である特許請求の範囲第１、２または３
項記載の耐熱性治具用炭化珪素質焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61145063A JPH0818887B2 (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 耐熱性治具用炭化珪素質焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61145063A JPH0818887B2 (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 耐熱性治具用炭化珪素質焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS632868A JPS632868A (ja) | 1988-01-07 |
| JPH0818887B2 true JPH0818887B2 (ja) | 1996-02-28 |
Family
ID=15376521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61145063A Expired - Lifetime JPH0818887B2 (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 耐熱性治具用炭化珪素質焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0818887B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61243164A (ja) * | 1985-04-19 | 1986-10-29 | Toshiba Corp | 耐熱被覆の形成方法 |
-
1986
- 1986-06-20 JP JP61145063A patent/JPH0818887B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS632868A (ja) | 1988-01-07 |
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