JP2001181039A

JP2001181039A - 複合焼結体およびその製造方法

Info

Publication number: JP2001181039A
Application number: JP37417699A
Authority: JP
Inventors: Yuji Katsuta; 祐司勝田; Masaaki Masuda; 昌明桝田; Yatsuyo Akai; 八代赤井; Tomio Suzuki; 富雄鈴木
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2001-07-03
Also published as: US20010031334A1

Abstract

(57)【要約】【課題】導電性の高いガラス代替材料を提供する。【解決手段】ガラス粉末と導電性酸化物粉末との複合焼
結体を提供する。ガラス相と、ガラス相中に分散する導
電性酸化物相とを有しており、導電性酸化物相が三次元
的に連結しており、複合焼結体の体積抵抗値が１００Ｍ
Ω・ｃｍ以下である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導電性を有する複
合焼結体、その製造方法、およびこの複合焼結体からな
る電子デバイス用部品に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ハードディスクドライブの記録密
度の向上が急激に進んでいる。記録密度を高くするため
には、磁気記録媒体（メディア）に記録された信号のト
ラック幅を狭くし、あるいは、ビット長を短くする必要
がある。これは、メディア表面に記録された磁場が、非
常に弱くなってきていることを意味している。この記録
密度向上の背景には、弱い信号でも読み出せる、感度の
高い、磁気抵抗効果型ヘッド（ＭＲヘッド）や巨大磁気
抵抗効果型ヘッド（ＧＭＲヘッド）に代表される磁気ヘ
ッド技術の改良がある。また、トラック幅やビット長を
小さくしても大きな磁場を残せるような、磁気特性の高
い磁性膜を形成する技術に代表されるメディアの改良が
ある。更に、弱い信号を読み書きするために、ハードデ
ィスクドライブ動作時の、磁気ヘッドとメディアとの距
離（ヘッド浮上量）を小さくすることも、不可欠な技術
となっている。例えば、最近では、ヘッド浮上量５０ｎ
ｍ、メディア表面の突起物の最大高さ２５ｎｍのスペッ
クのハードディスクドライブが使用され始めてきてい
る。

【０００３】ヘッド浮上量の減少に対応するため、各種
のガラス基板が提案されている。しかし、一般的に、ガ
ラス基板には導電性がないため、基板の表面に静電気が
たまり易い傾向がある。このため、磁気ディスクを生産
する際に、基板表面にゴミが付着し、メディアの収率が
低下することがある。

【０００４】また、アルミニウム製基板の場合には、基
板上に磁性膜をスパッタリングする時に、バイアス電圧
を印加できる。しかし、ガラス基板の場合には、このと
きにバイアス電圧を印加できない。そして、バイアス電
圧を印加した場合には、バイアス電圧を印加しない場合
よりも、得られる磁性膜の磁気特性が良好であるので、
導電性のあるガラス基板が求められる。

【０００５】また、磁気抵抗素子（ＭＲ素子）や巨大磁
気抵抗素子（ＧＭＲ素子）を使用する場合、メディア表
面に静電気がたまると、これらの素子が静電破壊してし
まうので、メディア表面は、アースを取る必要がある。
メディア表面は、スペーサー、クランプハブ材を介して
アースされる。従って、スペーサー、クランプハブ用の
材料には、導電性が求められる。その値は比抵抗値で１
００ＭΩ・ｃｍ以下である。このため、アルミナ等、導
電性のないセラミックスは、特殊な用途を除いて使用さ
れていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】こうした背景から、導
電性を有するガラスないしセラミックスが求められてい
るが、現在のところ適当な材料がない。このため、導電
性を有するガラスの代替材料が求められている。

【０００７】本発明の課題は、例えば電子デバイスのア
ース用部品としては充分な導電性を有するガラス代替材
料を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ガラス粉末と
導電性酸化物粉末との複合焼結体であって、ガラス相
と、このガラス相中に分散する導電性酸化物相とを有し
ており、導電性酸化物相が三次元的に連結しており、か
つ複合焼結体の体積抵抗値が１００ＭΩ・ｃｍ以下であ
ることを特徴とする、複合焼結体に係るものである。

【０００９】また、本発明は、前記複合焼結体からなる
ことを特徴とする、電子デバイス用導電性部品に係るも
のである。

【００１０】本発明者は、ガラス粉末と導電性酸化物粉
末との混合粉末を成形して成形体を得、この成形体を加
熱することでガラス粉末を焼結させ、ガラス相と、この
ガラス相中に分散する導電性酸化物相とを生成させるこ
とによって、複合焼結体を製造することに成功した。こ
の複合焼結体の微構造においては、ガラス粉末が焼結し
て複合焼結体の全体骨格を形成しているの共に、導電性
酸化物粉末が互いに接触し、連続相を生成していた。こ
の結果、強化ガラス的な物性と、比較的に高い導電性と
を兼ね備えていることが分かった。

【００１１】複合焼結体中において、導電性酸化物相は
三次元的に連結し、連続していることが必要であり、こ
れによって導電性が発現する。一方、ガラス相は、原則
として絶縁体であり、導電性を担う必要はなく、導電性
酸化物相の接着剤として作用する。

【００１２】本発明の複合焼結体の電気抵抗率は１００
ＭΩ・ｃｍ以下であるが、１０ＭΩ・ｃｍ以下であるこ
とが特に好ましい。また、この下限は特にないが、導電
性酸化物の単独での電気抵抗率よりは高く、通常は１０
Ω・ｃｍ以上であることが多い。

【００１３】ガラス粉末を焼結させる際には、成形体を
ガラスの軟化点近くの温度まで加熱する。ガラスの軟化
点をＴｇとしたとき、加熱温度を（Ｔｇ−１５０）℃以
上とすることが好ましく、（Ｔｇ−１００）℃以上とす
ることが更に好ましい。また、加熱温度の上限は特に限
定されないが、ガラスが結晶化しない場合には、加熱温
度の上限をＴｇとすることが好ましく、（Ｔｇ−１０）
℃とすることが更に好ましい。これによってガラスの発
泡を防止することができる。一方、ガラスの少なくとも
一部が結晶化する場合には、加熱温度の上限がＴｇを超
えても良い。

【００１４】本発明の一実施形態においては、ガラス相
の少なくとも一部が結晶化している。これによって複合
焼結体のヤング率が一層向上する。

【００１５】特に好ましくは、導電性酸化物相の含有量
が複合焼結体の２０重量％以上である。これによって、
複合焼結体の導電性を更に高くすることができる。一般
的には、導電性酸化物相の割合が少ないと、導電性酸化
物の粒子が互いに接触、連結せず、このために所望の導
電性が発現しにくい傾向がある。こうした観点からは、
導電性酸化物相の含有量が、複合焼結体の２５重量％以
上であることが更に好ましい。

【００１６】また、ガラス相の割合が少なくなると、ヤ
ング率や強度などの物性が低下する傾向があることか
ら、導電性酸化物相の複合焼結体における割合は８０重
量％以下であることが好ましく、７０重量％以下である
ことが更に好ましい。

【００１７】本発明の複合焼結体の用途は特に制限され
ないが、電子デバイス用用途、特にアース部品用途は好
適であり、特に磁気ディスク用基板やスペーサー、クラ
ンプハブなどの磁気記録装置用途に好適である。本発明
の複合焼結体は、一般に強度、ヤング率、導電性が高い
からである。

【００１８】また、好ましくは、複合焼結体の開気孔率
が０．５％以上である。これによって、パーティクルの
発生が忌避されるような用途、例えば電子デバイス用途
に良好に適用できる。

【００１９】また、ガラス相や導電性酸化物相の各材質
を選択することによって、複合焼結体の熱膨張係数を調
節することが可能である。特に、熱膨張係数を６ｐｐｍ
／Ｋ以上、１０ｐｐｍ／Ｋ以下に調節した複合焼結体
は、ハードディスク用基板、スペーサー、クランプハブ
等の磁気記録装置用途に特に好適である。熱膨張係数を
３ｐｐｍ／Ｋ以上、５ｐｐｍ／Ｋ以下に調節した複合焼
結体は、半導体製造装置用途および半導体用の電子部品
用途に対して好適である。

【００２０】また、複合焼結体のヤング率は１００ＧＰ
ａ以上であることが好ましい。

【００２１】導電性酸化物の選択は特に限定されない
が、一般的には、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｃ
ｒ、Ｎｂ、Ｖ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕの酸化物
を主相とすることが好ましい。

【００２２】これらの酸化物の中では、更に、ＳｎＯ
₂ 、ＺｎＯ、Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、Ｉｎ₂ Ｏ₃ 、ＣｒＯ₂ 、Ｖ₂
Ｏ₃ 、Ｆｅ₃ Ｏ₄ 、ＭｎＯ₂ 、Ｍｎ₃ Ｏ₄ 、ＣｏＯ、Ｃ
ｏ₃ Ｏ₄ 、ＺｎＦｅ₂ Ｏ₄ 、ＮｉＯおよびＢａＴｉＯ₃
からなる群より選ばれた一種以上の金属酸化物が好まし
く、更にはＳｎＯ₂ 、Ｉｎ₂ Ｏ₃ 、Ｆｅ₃ Ｏ ₄ 、ＭｎＯ
₂ 、ＣｏＯ、ＺｎＦｅ₂ Ｏ₄ 、ＮｉＯおよびＢａＴｉＯ
₃ からなる群より選ばれた一種以上の金属酸化物が好ま
しい。更には、ＳｎＯ₂ 、Ｉｎ₂ Ｏ₃、ＭｎＯ₂ 、Ｆｅ₃
Ｏ₄ 、ＺｎＦｅ₂ Ｏ₄ およびＢａＴｉＯ₃ からなる群
より選ばれた一種以上の金属酸化物が好ましい。

【００２３】この場合には、導電性酸化物相に、金属酸
化物に対して固溶し、かつ金属酸化物を構成する金属元
素の原子価よりも大きい原子価を有する他の金属元素の
酸化物をも含有させ、固溶されることができる。こうし
た、相異なる原子価を有する二種類以上の金属酸化物を
固溶させることによって、導電性酸化物相における導電
性を一層高くすることができる。即ち、一般的には、ｎ
型の半導体特性を示す金属酸化物に対しては、これより
も大きい原子価を有する金属酸化物の添加、固溶によっ
て、導電性が向上する。

【００２４】例えば、４価の原子価を有する金属の酸化
物、例えばＳｎＯ₂ に対しては、５価の原子価を有する
金属の酸化物の添加、および５価で固溶する酸化物の添
加が好ましい。こうした他の金属酸化物としては、Ｓｂ
₂ Ｏ₃ 、Ｓｂ₂ Ｏ ₅ 、Ｔａ₂ Ｏ₅ およびＮｂ₂ Ｏ₅ から
なる群より選ばれた一種以上の金属酸化物が好ましい。

【００２５】また、好適な実施形態においては、導電性
酸化物相が、ＮｉＯおよびＣｏＯからなる群より選ばれ
た一種以上の金属酸化物を主相とする。この場合には、
これらの金属酸化物に対して固溶し、かつ金属酸化物を
構成する金属元素の原子価よりも小さい原子価を有する
他の金属元素の酸化物を含有させることで、原子制御を
行う。一般的には、ｐ型の半導体特性を示す金属酸化物
に対しては、これよりも小さい原子価を有する金属酸化
物の添加、固溶が導電性向上に有効である。こうした他
の金属酸化物としては、ＬｉＯ₂ がある。

【００２６】主相を構成する金属酸化物の量を１００重
量部としたとき、他の金属酸化物の量は、１００重量部
未満であれば特に制限されない。しかし、一般的には３
０重量％以下が好ましく、２０重量部以下が特に好まし
い。また、原子価制御によって導電性酸化物相の抵抗を
低下させるという観点からは、０．１重量部以上が好ま
しい。

【００２７】この実施形態において特に好ましくは、導
電性酸化物相の主相がＳｎＯ₂ であり、他の金属酸化物
が、Ｓｂ₂ Ｏ₃ 、Ｓｂ₂ Ｏ₅ 、Ｔａ₂ Ｏ₅ およびＮｂ₂
Ｏ₅ からなる群より選ばれた一種以上の金属酸化物であ
る。

【００２８】また、特にハードディスク用部品に対して
本発明を適用する場合には、更に高温、高湿条件下にお
けるアルカリ金属の部品の表面への溶出を抑制する必要
がある。この観点からは、ガラス相中のアルカリ金属元
素酸化物の量が１５重量％以下であることが好ましく、
１０重量％以下であることが一層好ましい。

【００２９】また、特に、Ｌｉは溶出度合いが高いた
め、ガラス相中の酸化リチウムの量が１重量％以下であ
ることが好ましい。

【００３０】好ましくは、複合焼結体を８０℃の純水５
０ｍｌ中に２４時間浸漬した後の純水中へのアルカリ金
属元素の総溶出量が、複合焼結体の単位表面積当たり
５．０μｇ／ｃｍ² 以下である。

【００３１】また、電子デバイス用部品の純水中での超
音波印加試験による２μｍ以上のパーティクルの発生数
が、複合焼結体の単位表面積当たり１００個／ｃｍ² 以
下であることが好ましい。

【００３２】電子デバイス用の部品、例えばスペーサー
の場合には、中心線平均表面粗さを０．５μｍ以下とす
ることが好ましい。本発明の複合焼結体は、気孔率が低
いため、精密研磨加工が容易であり、その中心線平均表
面粗さを０．５μｍ以下とすることが可能であり、かつ
研磨の際の加工くずが付着しにくい。

【００３３】本発明で使用するガラスは、特に限定され
ない。一般的には、少なくともアルミナおよびシリカを
含有するガラスが好ましく、ＳｉＯ₂ −Ａｌ₂ Ｏ ₃ −ア
ルカリ金属酸化物系、ＳｉＯ₂ −Ａｌ₂ Ｏ₃ −アルカリ
土類金属酸化物系、ＳｉＯ₂ −Ａｌ₂ Ｏ₃ −アルカリ金
属酸化物−アルカリ土類金属酸化物系、ＳｉＯ₂ −Ａｌ
₂ Ｏ₃ −Ｂ₂ Ｏ₃ 系の各ガラスが特に好ましい。

【００３４】シリカ（ＳｉＯ₂ ）は、ガラスを形成する
骨格成分である。ガラスを成形する際の粘性を増加さ
せ、複合焼結体の強度を向上させ、かつ化学的耐久性を
付与するために、シリカの割合は３０重量％以上である
ことが好ましい。また、シリカの割合を７０重量％以下
とすることによって、ガラスの溶解温度を低くすること
ができる。

【００３５】アルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）は、ガラスを安定
化させ、成形時の失透を防ぎ、かつ製品に強度を付与す
るために、１重量％以上とすることが好ましい。また、
アルミナの量を２０重量％以下とすることによって、ガ
ラスの溶解が容易になる。

【００３６】Ｌｉ₂ Ｏは、ガラスの粘性を下げる効果が
あるので、この観点からは５重量％以上添加することが
好ましい。しかし、前述したアルカリ溶出の防止の観点
からは、１重量％以下であることが好ましく、実質的に
含有しないことが更に好ましい。

【００３７】結晶化ガラスの場合は、酸化チタン、酸化
ジルコニウムおよび酸化リンからなる群より選ばれた一
種以上の核形成成分を含有させることができる。この核
形成成分を添加する場合には、原ガラスの２重量％以上
とすることが好ましく、これによって微細な結晶粒子を
多数均一に生成させることができ、粗大な結晶の生成を
抑制できる。この三種類の核形成成分の中では、微細な
結晶粒子を生成させる上で酸化チタンが最も効果的であ
る。

【００３８】また、ガラスには、酸化マグネシウム、酸
化バリウムおよび酸化カルシウムからなる群より選ばれ
た一種以上のアルカリ土類金属酸化物を含有させること
ができる。

【００３９】酸化マグネシウムを添加することによっ
て、ガラスの強度と化学的耐久性とを増大させる効果が
ある。酸化マグネシウムの量を２２重量％以下とするこ
とによって、成形時の失透を防止できる。

【００４０】酸化バリウムは、ガラスの熱膨張係数を増
大させ、成形時の失透を防止する効果がある。酸化バリ
ウムの量を４０重量％以下とすることによって、ガラス
を成形しやすくなる。

【００４１】酸化カルシウムは、熱処理する前のガラス
の強度を増大させ、熱膨張係数を大きくし、かつ成形時
の失透を防止する効果がある。酸化カルシウムの量を５
０重量％以下とすることによって、ガラスの粘性の著し
い低下を防止できる。

【００４２】酸化カリウムは、ガラスの熱膨張係数を増
大させる効果を有するので、この観点からは、磁気ディ
スクドライブ用部材用途、特に磁気ディスク基板用途に
対して好適であるので、５重量％以上添加できる。ま
た、酸化カリウムの量は、前述の理由から３重量％以下
が好ましい。

【００４３】酸化ナトリウムも酸化カリウムとほぼ同様
の効果を有するので、本発明のガラスに添加してもよ
い。この場合には、酸化カリウムと酸化ナトリウムとの
合計量を、１０重量％以下とすることが、前述した理由
から好ましい。また、特に酸化ナトリウムを実質的に含
有しないことが一層好ましい。

【００４４】また、この観点からは、ガラスがナトリウ
ムおよびリチウムを実質的に含有していないことが特に
好ましい。ここで、ガラスがナトリウムおよびリチウム
を実質的に含有していないとは、他の酸化物の原料内に
含まれる不可避的不純物までは許容することを意味して
いる。

【００４５】本発明のガラスにおいては、ＺｎＯを０〜
３重量％含有させることができる。ＺｎＯは、原ガラス
の溶解温度を低下させる。ＺｎＯの量が３重量％を超え
ると、ガラスが失透しやすい。更に好ましくは、ＺｎＯ
の量は、１．５重量％以下である。

【００４６】また、Ｓｂ₂ Ｏ₃ を０−２重量％含有させ
ることができる。Ｓｂ₂Ｏ₃ は、ガラスを脱泡させる。
Ｓｂ₂ Ｏ₃ の量は２重量％では飽和する。更に好ましく
は、Ｓｂ₂ Ｏ₃ の量は、０．１重量％以上、１重量％以
下である。

【００４７】Ｎｂ₂ Ｏ₅ を０−６重量％含有させること
ができる。Ｎｂ₂ Ｏ₅ を添加すると、結晶化温度が変動
したときに、熱膨張係数の変動が小さくなる。Ｎｂ₂ Ｏ
₅ の量が６重量％を超えると、結晶粒子が粗大化する。
更に好ましくは、Ｎｂ₂ Ｏ₅ の量は、２重量％以下であ
る。

【００４８】また、Ａｓ₂ Ｏ₃ を０〜２重量％含有させ
ることができる。これはガラス溶融の際の清澄剤であ
る。また、Ｂ₂ Ｏ₃ を０〜３重量％含有させることもで
きる。

【００４９】ガラス相中に微量の遷移金属を添加するこ
とによって、複合焼結体を所望の色彩、色調に着色する
ことができる。これは、添加された遷移金属が、ガラス
中に金属イオンとして溶解することにより、金属イオン
の電子が光を吸収して遷移するからである。こうした遷
移金属としては、コバルト、クロム、マンガン、チタ
ン、バナジウム、鉄、ニッケル、銅、モリブデン等が好
ましい。

【００５０】これによって、極めて類似した複合焼結体
間において、微量の遷移金属の種類を変更することによ
り、それぞれ色彩、色調を変化させ、容易に分別可能と
できる。特に、電子デバイス用部品に適用した場合に
は、部品が小さいことから、通常各部品の分別に時間が
かかる。この際、各電子デバイス用部品の色彩を互いに
異ならせることによって、種類の異なる電子デバイス用
部品を容易に分別できる。

【００５１】

【実施例】（実施例１−１３）実施例１−１３の各複合
焼結体を製造し、各特性を表１−表４に示した。

【００５２】（実施例１）ＳｉＯ₂ ：７６．１重量％、
Ｌｉ₂ Ｏ：９．９重量％、Ａｌ₂ Ｏ₃ ：５．１重量％、
Ｋ₂ Ｏ：２．８重量％、ＺｒＯ₂ ：４．０重量％、Ｐ₂
Ｏ₅ ：１．９重量％、Ｓｂ₂ Ｏ₃ ：０．２重量％の組成
になるように、各種成分の炭酸塩、硝酸塩、酸化物等の
原料粉末を秤量し、混合し、調合物を得た。調合物をル
ツボに入れ、１３００℃でラフメルトさせた後、溶融し
たガラスをルツボから流水中に投入し、粗粒状のカレッ
トを得た。このカレットを再度ルツボに入れ、１４００
℃で攪拌しながら再溶融し、ガラスを均質に溶解した
後、粉砕し、平均粒径６．５μｍの粉末を得た。「ヒー
ティングマイクロ」によってガラスの軟化温度を測定し
たところ、９２０℃であった。

【００５３】平均粒径１μｍ以下のＳｎＯ₂ 粉末（１０
０重量部）とＳｂ₂ Ｏ₃粉末（５重量部）とを混合した
（Ｓｂ₂ Ｏ₃ 粉末の割合は４．７重量％）。この混合粉
末を、大気中、１０００℃で４時間熱処理し、Ｓｂが固
溶したＳｎＯ₂ 粉末を得た。

【００５４】上記ガラス粉末と導電性酸化物粉末とを、
重量比で６５：３５となるように秤量した。これらの粉
末を、溶媒としてイソプロピルアルコールを使用し、玉
石として直径５ｍｍのジルコニア粒子を使用し、ポット
ミル中で５時間湿式混合した。混合後、スラリーを取り
出し、乾燥機中で溶媒を蒸発させ、乾燥物をふるい分け
し、混合粉末を得た。

【００５５】この混合粉末の成形体を、一軸プレス乾燥
機によって作製した。プレス圧力を２０ＭＰａとした。
成形体の形状は円盤状とし、寸法は直径３０ｍｍ、厚さ
８ｍｍとした。次いで、この成形体を大気中、９００℃
で２時間加熱処理し、焼結体を得た。昇温速度は３００
℃／時間とし、９００℃から５００℃までの降温速度を
３００℃／時間とした。得られた焼結体について、以下
の評価を行った。

【００５６】（密度および開気孔率）焼結体の密度と開
気孔率をアルキメデス法によって測定した。媒体として
水を使用した。（電気抵抗率）複合焼結体より、寸法４ｍｍ×３ｍｍ×
２０ｍｍの試験片を作製し、四端子法により室温での電
気抵抗率を測定した。（熱膨張係数）複合焼結体より寸法４ｍｍ×３ｍｍ×２
０ｍｍの試験片を作製し、押し棒式熱膨張計により、４
０℃から３００℃におるけ熱膨張係数を測定した。（ヤング率、強度）複合焼結体より、寸法２ｍｍ×１．
５ｍｍ×２０ｍｍの試験片を作製し、この引張面を♯８
００砥石で研磨し、Ｃ面取りした。四点曲げ試験機を使
用し、ヤング率および強度を測定した。（アルカリ溶出量）純水５０ｍｌを収容したテフロン製
容器に、寸法４ｍｍ×３ｍｍ×２０ｍｍの試験片を入
れ、容器を密閉し、８０℃で２４時間保持した。純水中
に溶解したリチウム、ナトリウム、カリウムの各量を原
子吸光法によって定量し、複合焼結体の単位表面積当た
りの溶出量を算出した。（色調）目視により観測した。（結晶相）複合焼結体を粉砕し、粉末Ｘ線回折法によっ
て結晶相を同定した。

【００５７】（実施例２）実施例１において、焼結温度
を９００℃とし、９００℃での保持時間を１０時間とし
た。これ以外は実施例１と同様にして複合焼結体を作製
した。この焼結体においては、実施例１の焼結体に比べ
て、ガラス相中に結晶相（未同定）が多く析出してお
り、かつ焼結体の熱膨張係数が小さくなっている。従っ
て、未同定の結晶相が低い熱膨張係数を有しているもの
と考えられる。

【００５８】（実施例３）下記のガラスを使用し、焼結
温度を７００℃とし、７００℃での保持時間を４時間と
した。これ以外は実施例１と同様にして複合焼結体を製
造した。ガラスの組成は、ＳｉＯ₂ ：７２．４重量％、
Ａｌ₂ Ｏ₃ ：２．０量％、ＣａＯ：８．０重量％、Ｍｇ
Ｏ：３．２重量％、Ｎａ₂ Ｏ：１４．０重量％、Ｋ₂
Ｏ：０．４重量％とした。ガラス粉末の平均粒径は６．
１μｍであった。「ヒーティングマイクロ」で測定した
このガラスの軟化点は、８００℃であった。

【００５９】（実施例４）ガラス粉末と導電性酸化物粉
末との混合比率および条件を、下記のように変更した。
これ以外は実施例３と同様にして複合焼結体を製造し
た。実施例３のガラス粉末と導電性酸化物粉末とを、７
０重量部：３０重量部の比率となるように秤量した。媒
体としてイソプロピルアルコールを使用し、玉石として
直径５ｍｍのジルコニア粒子を使用し、ポットミル中で
５時間湿式混合した。

【００６０】（実施例５）下記のガラスを使用し、焼結
温度を９２５℃とし、９２５℃での保持時間を２時間と
した。これ以外は実施例１と同様にして複合焼結体を製
造した。ガラスの組成は、ＳｉＯ₂ ：６０．０重量％、
Ａｌ₂ Ｏ₃ ：１４．４量％、ＣａＯ：２３．９重量％、
ＭｇＯ：０．２重量％、Ｎａ₂ Ｏ：１．５重量％とし
た。ガラス粉末の平均粒径は６．８μｍであった。「ヒ
ーティングマイクロ」で測定したこのガラスの軟化点
は、９７０℃であった。

【００６１】（実施例６）下記のガラスを使用し、焼結
温度を８６５℃とし、８６５℃での保持時間を２時間と
した。また、ガラス粉末と導電性酸化物粉末との混合比
率を重量比で７０：３０とした。これ以外は実施例１と
同様にして複合焼結体を製造した。ガラスの組成は、Ｓ
ｉＯ₂ ：４９．０重量％、Ａｌ₂ Ｏ₃ ：１４．０量％、
ＣａＯ：３５．０重量％、ＭｇＯ：０．５重量％、Ｎａ
₂ Ｏ：１．５重量％とした。ガラス粉末の平均粒径は
６．５μｍであった。「ヒーティングマイクロ」で測定
したこのガラスの軟化点は、９４０℃であった。

【００６２】（実施例７）焼結温度を８７５℃とし、８
７５℃での保持時間を４時間とした以外は、実施例６と
同様にして複合焼結体を製造した。

【００６３】（実施例８）焼結温度を９００℃とし、９
００℃での保持時間を４時間とした。これ以外は実施例
６と同様にして複合焼結体を製造した。

【００６４】（実施例９）ガラス粉末と導電性酸化物粉
末との混合比率を重量比で７５：２５とし、焼結温度を
８５０℃とし、８５０℃での保持時間を４時間とした。
これ以外は実施例６と同様にして複合焼結体を製造し
た。

【００６５】（実施例１０）下記の導電性酸化物を使用
した以外は、実施例６と同様にして複合焼結体を製造し
た。平均粒径１μｍ以下のＳｎＯ₂ 粉末とＳｂ₂ Ｏ₃ 粉
末とを、重量比で１００：２の割合で混合し、大気中、
１０００℃で４時間熱処理することによって、Ｓｂが固
溶したＳｎＯ₂ 粉末を得た。

【００６６】（実施例１１）ＳｎＯ₂ 粉末とＳｂ₂ Ｏ₃
粉末との混合比率を、重量比率で１００：１７．５とし
た。これ以外は実施例１０と同様にして複合焼結体を製
造した。

【００６７】（実施例１２）下記の方法によって着色し
たガラスを使用した以外は、実施例６と同様にして複合
焼結体を製造した。実施例６のガラス組成１００重量部
に対して、着色剤としてＣｏＯを０．５重量部添加し、
濃青色に着色したガラスを作製した。このガラスを粉砕
し、平均粒径６．１μｍのガラス粉末を得た。ガラスの
軟化点は９４０℃であった。

【００６８】（実施例１３）下記の方法によって着色し
たガラスを使用した以外は、実施例６と同様にして複合
焼結体を製造した。実施例６のガラス組成１００重量部
に対して、着色剤としてＭｎＯ₂ を１重量部添加し、赤
紫色に着色したガラスを作製した。このガラスを粉砕
し、平均粒径６．１μｍのガラス粉末を得た。ガラスの
軟化点は９４０℃であった。

【００６９】（実施例１４）下記の方法によって着色し
たガラスを使用した以外は、実施例６と同様にして複合
焼結体を製造した。実施例６のガラス組成１００重量部
に対して、着色剤としてＣｒ₂ Ｏ₃ を０．１５重量部添
加し、黄緑色に着色したガラスを作製した。このガラス
を粉砕し、平均粒径６．１μｍのガラス粉末を得た。ガ
ラスの軟化点は９４０℃であった。

【００７０】

【表１】

【００７１】

【表２】

【００７２】

【表３】

【００７３】

【表４】

【００７４】（実施例１５：スペーサーリングへの応
用）実施例６と同様のガラス粉末および導電性酸化物粉
末を使用した。媒体として純水を使用し、バインダーと
してポリビニルアルコールを使用し、これに可塑剤を添
加し、湿式混合してスラリーを得た。このスラリーか
ら、スプレードライヤーを用いて、平均粒径８０μｍの
造粒粉末を製造した。この造粒粉末を金型プレス成形し
てリング状の成形体を得た。この成形体を大気中で８６
５℃で４時間熱処理し、焼結体を得た。昇温時には、室
温から５００℃までは１００℃／時間で昇温し、５００
℃で２時間保持し、次いで８６５℃まで３００℃／時間
で昇温した。８６５℃で４時間保持し、５００℃まで３
００℃／時間で冷却した。

【００７５】得られたリング状の焼結体の両面を研磨加
工し、内側のエッジ面と外側のエッジ面とを加工し、か
つそれぞれＣ面取りを行った。外形２３．６ｍｍ、内径
２０．２ｍｍ、厚さ１．６６ｍｍのリング状の試験片を
得た。この試験片の色は薄青色であった。得られた試験
片について、次の測定結果を得た。

【００７６】（中心線平均表面粗さ）表面粗さ計によっ
て、リング状試験片の上面と下面との各中心線平均表面
粗さを測定したところ、０．２μｍであった。（密度および開気孔率）媒体として水を使用し、アルキ
メデス法によって測定したところ、密度は３．３０ｇ／
ｃｍ³ であり、開気孔率は０．５％であった。（電気抵抗率）リング状の試験片の上面と下面とにそれ
ぞれ銀電極を形成し、上面と下面との二端子の電気抵抗
を測定し、断面積および厚さより電気抵抗率を算出し
た。この結果、２．４×１０⁴ Ω・ｃｍであった。（熱膨張係数）リング状の試験片から長さ１０ｍｍの棒
状の試験片を切り出し、押し棒式熱膨張計で測定したと
ころ、７ｐｐｍ／Ｋであった。（ヤング率、強度）リング状の試験片を圧環試験に供し
た。この結果、ヤング率は１４０ＧＰａであり、圧環強
度は１６０ＭＰａであった。（アルカリ溶出量）純水５０ｍｌを入れたテフロン製容
器にリング状試験片を収容し、容器を密閉し、８０℃で
２４時間保持した。純水中に溶出したリチウム、カリウ
ム、ナトリウムの量を原子吸光法によって測定した。単
位表面積当たりの溶出量は、リチウム、カリウムが０．
０μｇ／ｃｍ² であり、ナトリウムは１．６μｇ／ｃｍ
² であった。

【００７７】（パーティクル測定）予めパーティクル数
を測定した純水５００ｍｌをパイレックス製ビーカーに
収容し、純水の中にリング状試験片をナイロン糸で宙づ
りにした。次いで、ビーカーを超音波洗浄機に収容し、
室温下で、３８ｋＨｚ、４００Ｗの超音波を１０分間印
加した。この後、液中に存在する２μｍ以上のパーティ
クルの数をパーティクルカウンター（リオン社製）で測
定し、この測定値から、最初の純水中のパーティクル数
の測定値を差し引き、パーティクルの発生数とした。こ
の結果、リング状試験片の単位表面積当たり、７０個／
ｃｍ² であった。

【００７８】（実施例１６）実施例１５と同様にして試
験を行った。ただし、実施例１５で使用したガラス組成
１００重量部に対して、ＣｏＯを０．５重量部添加し、
ガラスを濃青色に着色させた。

【００７９】この結果、リング状試験片は青紫色に着色
した。得られた試験片の密度は３．３０ｇ／ｃｍ³ であ
り、開気孔率は０．５％であった。電気抵抗率は８．９
×１０⁴ Ω・ｃｍであり、熱膨張係数は７ｐｐｍ／Ｋで
あり、ヤング率は１４５ＧＰａであり、圧環強度は１６
５ＭＰａであり、単位表面積当たりのリチウムの溶出量
は０．０μｇ／ｃｍ² であり、カリウムの溶出量は０．
０μｇ／ｃｍ² であり、ナトリウムの溶出量は１．５μ
ｇ／ｃｍ² であった。パーティクル発生数は、リング状
試験片の単位表面積当たり８５個／ｃｍ² であった。

【００８０】なお、実施例６により作製した複合焼結体
の研磨面の電子顕微鏡写真を図１に示す。図１におい
て、黒色に見える組織がガラス相であり、白色の組織が
ＳｎＯ₂ （導電性酸化物相）である。図１より、複合焼
結体にはほとんど気孔が存在せず、充分に緻密化してい
ることがわかる。導電性酸化物相は、ガラス相中に分散
しており、かつ連結していることが分かる。

【００８１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、導
電性の高いガラス代替材料を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例６により作製した複合焼結体の研磨面の
電子顕微鏡写真である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者赤井八代愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号日本碍子株式会社内 (72)発明者鈴木富雄愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号日本碍子株式会社内Ｆターム(参考） 4G030 AA10 AA16 AA20 AA21 AA25 AA27 AA28 AA29 AA32 AA34 AA39 AA42 BA02 CA01 4G062 EA02 HH08 HH10 HH12 NN05 NN24 NN40 5G301 DA23 DA34 DA39 DD10 DE03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス粉末と導電性酸化物粉末との複合焼
結体であって、ガラス相と、このガラス相中に分散する
導電性酸化物相とを有しており、前記導電性酸化物相が
三次元的に連結しており、かつ複合焼結体の体積抵抗値
が１００ＭΩ・ｃｍ以下であることを特徴とする、複合
焼結体。
【請求項２】前記ガラス相の少なくとも一部が結晶化し
ていることを特徴とする、請求項１記載の複合焼結体。
【請求項３】前記導電性酸化物相の含有量が前記複合焼
結体の１０重量％以上であることを特徴とする、請求項
１または２記載の複合焼結体。
【請求項４】開気孔率が０．５％以下であることを特徴
とする、請求項１−３のいずれか一つの請求項に記載の
複合焼結体。
【請求項５】熱膨張係数が３ｐｐｍ／Ｋ以上、１０ｐｐ
ｍ／Ｋ以下であることを特徴とする、請求項１−４のい
ずれか一つの請求項に記載の複合焼結体。
【請求項６】ヤング率が１００ＧＰａ以上であることを
特徴とする、請求項１−５のいずれか一つの請求項に記
載の複合焼結体。
【請求項７】前記導電性酸化物相が、ＳｎＯ₂ 、Ｉｎ₂
Ｏ₃ 、ＭｎＯ₂ 、Ｆｅ₃Ｏ₄ 、ＺｎＦｅ₂ Ｏ₄ およびＢ
ａＴｉＯ₃ からなる群より選ばれた一種以上の金属酸化
物を主相とすることを特徴とする、請求項１−６のいず
れか一つの請求項に記載の複合焼結体。
【請求項８】前記導電性酸化物相が、前記金属酸化物に
対して固溶し、かつ前記金属酸化物を構成する金属元素
の原子価よりも大きい原子価を有する他の金属元素の酸
化物を含有していることを特徴とする、請求項７記載の
複合焼結体。
【請求項９】前記導電性酸化物相が、ＮｉＯおよびＣｏ
Ｏからなる群より選ばれた一種以上の金属酸化物を主相
とすることを特徴とする、請求項１−６のいずれか一つ
の請求項に記載の複合焼結体。
【請求項１０】前記導電性酸化物相が、前記金属酸化物
に対して固溶し、かつ前記金属酸化物を構成する金属元
素の原子価よりも小さい原子価を有する他の金属元素の
酸化物を含有していることを特徴とする、請求項９記載
の複合焼結体。
【請求項１１】前記主相を構成する金属酸化物の量を１
００重量部としたとき、前記他の金属酸化物の量が０．
１重量部以上、２０重量部以下であることを特徴とす
る、請求項８または１０記載の複合焼結体。
【請求項１２】前記導電性酸化物相の主相がＳｎＯ₂ で
あり、かつ前記他の金属酸化物が、Ｓｂ₂ Ｏ₃ 、Ｓｂ₂
Ｏ₅ 、Ｔａ₂ Ｏ₅ およびＮｂ₂ Ｏ₅ からなる群より選ば
れた一種以上の金属酸化物であることを特徴とする、請
求項１１記載の複合焼結体。
【請求項１３】前記ガラス相中のアルカリ金属元素酸化
物の量が１５重量％以下であることを特徴とする、請求
項１−１２のいずれか一つの請求項に記載の複合焼結
体。
【請求項１４】前記ガラス相中の酸化リチウムの量が１
重量％以下であることを特徴とする、請求項１−１３の
いずれか一つの請求項に記載の複合焼結体。
【請求項１５】前記ガラス相中に微量の遷移金属が添加
されており、これによって前記複合焼結体が着色されて
いることを特徴とする、請求項１−１４のいずれか一つ
の請求項に記載の複合焼結体。
【請求項１６】前記複合焼結体を８０℃の純水５０ｍｌ
中に２４時間浸漬した後の純水中へのアルカリ金属元素
の総溶出量が、前記複合焼結体の単位表面積当たり５．
０μｇ／ｃｍ² 以下であることを特徴とする、請求項１
−１５のいずれか一つの請求項に記載の複合焼結体。
【請求項１７】請求項１−１６のいずれか一つの請求項
に記載の複合焼結体からなることを特徴とする、電子デ
バイス用導電性部品。
【請求項１８】アース部品であることを特徴とする、請
求項１７記載の電子デバイス用導電性部品。
【請求項１９】ハードディスク用スペーサーであること
を特徴とする、請求項１７または１８記載の電子デバイ
ス用導電性部品。
【請求項２０】磁気記録媒体用ディスクであることを特
徴とする、請求項１７記載の電子デバイス用導電性部
品。
【請求項２１】中心線平均表面粗さが０．５μｍ以下で
あることを特徴とする、請求項１７−２０のいずれか一
つの請求項に記載の電子デバイス用導電性部品。
【請求項２２】純水中での超音波印加試験による２μｍ
以上のパーティクルの発生数が、複合焼結体の単位表面
積当たり１００個／ｃｍ² 以下であることを特徴とす
る、請求項１７−２１のいずれか一つの請求項に記載の
電子デバイス用導電性部品。
【請求項２３】ガラス粉末と導電性酸化物粉末との混合
粉末を成形して成形体を得る工程と、この成形体を加熱
することで前記ガラス粉末を焼結させ、ガラス相と、こ
のガラス相中に分散する導電性酸化物相とを生成させる
工程とを有していることを特徴とする、複合焼結体の製
造方法。
【請求項２４】前記焼結時の温度が前記ガラスの軟化温
度よりも低いことを特徴とする、請求項２３記載の複合
焼結体の製造方法。
【請求項２５】前記導電性酸化物相の主相を構成する金
属酸化物の粉末と、この金属酸化物を構成する金属元素
の原子価とは異なる原子価を有する第二の金属元素の酸
化物の粉末とを混合し、焼成することによって、前記導
電性酸化物粉末を製造する工程を含むことを特徴とす
る、請求項２３または２４記載の複合焼結体の製造方
法。