KR20200045558A - Alumina sintered body and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 알루미나질 소결체 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 예를 들면, 플라즈마 처리 장치, 반도체·액정 표시 장치 제조용 에처, CVD 장치 등에 사용되는 부재 등에 적합하게 이용되거나, 혹은 또한 코팅되는 내플라즈마성 부재의 기재 등에 적합하게 이용되는 알루미나질 소결체 및, 상기 알루미나질 소결체의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an alumina sintered body and a method for manufacturing the same, for example, a plasma-resistant member that is suitably used for, or coated with, a plasma processing device, a material used for manufacturing a semiconductor / liquid crystal display device, a member used in a CVD device, or the like. The present invention relates to an alumina sintered compact suitably used for a substrate, and a method for manufacturing the alumina sintered compact.
Description
본 발명은 알루미나질(質) 소결체 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 예를 들면, 플라즈마 처리 장치, 반도체·액정 표시 장치 제조용 에처(etcher), CVD 장치 등에 사용되는 부재 등에 적합하게 이용되거나, 혹은 또한 코팅되는 내(耐)플라즈마성 부재의 기재 등에 적합하게 이용되는 알루미나질 소결체 및, 상기 알루미나질 소결체의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an alumina sintered body and a method for manufacturing the same, for example, it is suitably used for a plasma processing apparatus, an etcher for manufacturing a semiconductor / liquid crystal display device, a member used in a CVD apparatus, or the like, or The present invention relates to an alumina sintered compact suitable for use as a substrate for a plasma-resistant member to be coated, and a method for manufacturing the alumina sintered compact.
알루미나질 소결체는, 내열성, 내약품성, 내플라즈마성이 우수하고, 또한 고주파 영역에서의 유전 정접(tanδ)이 작은 점에서, 예를 들면, 플라즈마 처리 장치, 반도체·액정 표시 장치 제조용 에처, CVD 장치 등에 사용되는 부재 등, 또한 코팅되는 내플라즈마성 부재의 기재 등에 이용되고 있다.The alumina sintered compact is excellent in heat resistance, chemical resistance, and plasma resistance, and has a small dielectric tangent (tanδ) in a high-frequency region. For example, a plasma processing device, a semiconductor-liquid crystal display device manufacturing agent, a CVD device It is used for the materials used for etc., the base material of the plasma-resistant member to be coated, etc.
그리고 또한, 이 알루미나질 소결체에 있어서의 내식성, 유전 정접(유전 손실)을 향상시키기 위해, 여러 가지의 제안이 이루어지고 있다.In addition, various proposals have been made to improve corrosion resistance and dielectric loss tangent (dielectric loss) in the alumina sintered body.
예를 들면, 특허문헌 1에서는, 높은 내식성을 가지면서, Na의 산화물을 함유하면서도 유전 정접이 낮은 알루미나질 소결체 및 반도체 제조 장치용 부재 그리고 액정 패널 제조 장치용 부재를 제공하는 것을 목적으로 하여, 전체 구성 성분 100질량％ 중, Na를 Na2O 환산한 함유량이 30ppm 이상 500ppm 이하이고, Al을 Al2O3 환산한 함유량이 99.4질량％ 이상이고, 8.5㎓에 있어서의 유전 정접의 값이, Na를 Na2O 환산한 함유량의 값의 0.5배 이하인 알루미나질 소결체가 제안되어 있다.For example,
또한, 특허문헌 2에서는, 위치의 상위에 따른 유전 정접의 불균일을 도모할 수 있는 알루미나질 소결체 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하여, Al2O3 함유량이 99.4∼99.8질량％의 범위에 포함되고, Si 함유량이 SiO2 환산으로 0.11질량％∼0.38질량％의 범위에 포함되고, 표층부 및 내부의 각각에 있어서의 결정 입자경의 편차가 0.06㎛ 이하이고, 또한, 표층부 및 내부의 각각에 있어서의 6.5㎛ 이상의 입자경을 갖는 결정의 점유율의 편차가 0.6％ 이하인 알루미나질 소결체가 제안되어 있다.In addition, in
또한, 특허문헌 3에서는, 가공 용이성의 향상을 도모하면서, 안정적으로 유전 정접의 저하를 도모할 수 있는 알루미나질 소결체 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하여, Al2O3의 순도가 99.3wt％ 이상으로서, Al2O3 결정 입자 내에 Ti가 TiO2 환산으로 0.08wt％∼0.20wt％의 범위에서 고용(固溶)되고, Si가 SiO2 환산으로 소결체에 0.05wt％∼0.40wt％의 범위로 함유되어 있는 알루미나질 소결체가 제안되어 있다.In addition,
또한, 특허문헌 4에서는, 내플라즈마 부재에 있어서, 보다 염가 또는 기재의 강도가 요구되는 경우에는, 알루미나 세라믹스 기재의 표면에, Y2O3 또는 YAG로 이루어지는 내플라즈마성을 갖는 막을 형성하는 것이 제안되어 있다.In addition, Patent Document 4 proposes that a film having a plasma resistance made of Y 2 O 3 or YAG is formed on the surface of the alumina ceramic substrate when a low cost or strength of the substrate is required for the plasma resistant member. It is done.
또한, 막 형성에 관하여, 예를 들면, 특허문헌 5에는, 반도체 제조 장치를 구성하기 위한 기부재(基部材)의 표면에, 두께 200㎛ 이하 세라믹의 용사(溶射) 피막을 형성하는 것이 나타나 있다. 또한, 특허문헌 5에는 용사막의 기공률이 5％∼10％인 것이 나타나 있다.In addition, regarding the film formation, for example, Patent Document 5 shows that a thermal spray coating of a ceramic having a thickness of 200 μm or less is formed on the surface of a base material constituting the semiconductor manufacturing apparatus. . In addition, Patent Document 5 shows that the porosity of the thermal sprayed film is 5% to 10%.
그런데, 특허문헌 4, 5에 나타내는 바와 같은 세라믹 용사 피막이 코팅된 반도체 제조 장치용 부재에 있어서는, 용사 피막은 200㎛ 정도의 두께를 갖고, 용사막의 기공률이 5％∼10％이기 때문에, 플라즈마 폭로하에서 사용하면, 용사 피막이 박리하여, 파티클을 발생시킬 우려가 있었다.By the way, in the member for a semiconductor manufacturing apparatus coated with a ceramic thermal spray coating as shown in Patent Documents 4 and 5, the thermal spray coating has a thickness of about 200 µm and the porosity of the thermal spray coating is 5% to 10%, thus exposing the plasma. When used underneath, there was a fear that the thermal spray coating peeled off and generated particles.
한편, 최근에는 성막 기술의 다양화에 의해, 용사 막두께가 수 ㎛정도로 보다 박막화하는 경향이 있어, 기재에 박막화한 용사막을 성막했을 때, 기재에 존재하는 기공에 의해, 균일한 성막이 방해된다는 과제가 있었다.On the other hand, in recent years, with the diversification of the film formation technology, the sprayed film tends to be thinner to a thickness of about several μm, and when the sprayed film formed into a thin film is deposited on the substrate, uniform film formation is hindered by the pores present in the substrate. There was a task.
그러나, 특허문헌 1∼3에 나타내는 바와 같이, 알루미나질 소결체의 내식성, 유전 정접(유전 손실)에 대해서는 몇 가지의 제안이 있기는 하지만, 본 출원인이 아는 한, 치밀한 용사막을 균일하게 성막할 수 있는 알루미나질 소결체에 대해서는 제안되어 있지 않다.However, as shown in
본 발명자들은, 상기 상황을 감안하여, 코팅되는 내플라즈마성 부재의 기재로서 적합한 알루미나질 소결체를 예의 연구했다. 그리고, 내식성을 가짐과 함께, 저(低)유전 손실 특성을 갖는 알루미나질 소결체로서, 치밀한 막을 균일하게 성막할 수 있는 기재로서의 알루미나질 소결체에 도달하여, 본 발명을 완성했다.In view of the above situation, the present inventors have studied the alumina sintered compact suitable as a substrate for a plasma-resistant member to be coated. Then, the alumina sintered body having corrosion resistance and low dielectric loss characteristics was reached to the alumina sintered body as a substrate capable of uniformly forming a dense film, thereby completing the present invention.
본 발명은, 내식성을 가짐과 함께, 저유전 손실 특성을 갖고, 또한 치밀한 막을 균일하게 성막할 수 있는 알루미나질 소결체 및, 그 알루미나질 소결체의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.An object of the present invention is to provide an alumina sintered compact having corrosion resistance, low dielectric loss characteristics, and capable of uniformly forming a dense film, and a method for manufacturing the alumina sintered compact.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 제1 측면으로서, Al을 Al2O3 환산한 함유량이 70wt％ 이상인 알루미나질 소결체로서, 상기 알루미나질 소결체 중의 Zr을 ZrO2 환산한 함유량이 30wt％ 이하, Si를 SiO2 환산한 함유량이 170ppm 이상 600ppm 이하, Na를 Na2O 환산한 함유량이 27ppm 이하인 알루미나질 소결체를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a first aspect, wherein the content of Al in terms of Al 2 O 3 is 70 wt% or more, and the content of Zr in the alumina sintered body in terms of ZrO 2 is 30 wt% or less, An alumina sintered body having a content of Si in terms of SiO 2 of 170 ppm or more and 600 ppm or less and a content of Na in terms of Na 2 O of 27 ppm or less is provided.
본 발명의 제1 측면에 따른 특정 구성을 갖는 알루미나질 소결체는, 내식성을 가짐과 함께, 저유전 손실 특성을 갖고 있다.The alumina sintered compact having a specific configuration according to the first aspect of the present invention has corrosion resistance and low dielectric loss characteristics.
구체적으로는, 유전 정접(tanδ)이 10－3 이하이고, 또한 알루미나질 소결체의 기공이 적어, 표면에 막을 성막했을 때, 박막 표면의 200㎛×200㎛ 정도의 범위에 있어서의 보이드 개수가 100개 이하, 평균 지름을 5㎛ 이하로 이룰 수 있어, 기재에 균일한 치밀한 막을 성막할 수 있다.Specifically, when the dielectric loss tangent (tanδ) is 10-3 or less, and the pores of the alumina sintered body are small and a film is formed on the surface, the number of voids in the range of about 200 μm × 200 μm on the surface of the thin film is 100. The average diameter can be 5 µm or less, and a uniform dense film can be formed on the substrate.
또한, 제1 측면에 따른 알루미나질 소결체는 굽힘 강도가 크고, 구체적으로는, 3점 굽힘 강도가, 320㎫ 이상의 강도를 갖고 있다.In addition, the alumina sintered body according to the first aspect has a large bending strength, and specifically, a three-point bending strength has a strength of 320 MPa or more.
여기에서, 상기 알루미나질 소결체 중의 Al2O3 결정의 평균 결정 입경이 3㎛ 이상 15㎛ 이하인 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the average crystal grain size of Al 2 O 3 crystals in the alumina sintered body is 3 μm or more and 15 μm or less.
알루미나질 소결체의 표면에 균일한 막을 성막할 수 있다.A uniform film can be formed on the surface of the alumina sintered compact.
또한, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 제2 측면으로서, Al을 Al2O3 환산한 함유량이 70wt％ 이상인 알루미나질 소결체로서, 상기 알루미나질 소결체 중의 Zr을 ZrO2 환산한 함유량이 30wt％ 이하, Y를 Y2O3 환산한 함유량이 1wt％ 이상 10wt％ 이하, Si를 SiO2 환산한 함유량이 170ppm 이상 600ppm 이하, Na를 Na2O 환산한 함유량이 27ppm 이하이고, 또한 상기 Y를 Y2O3 환산한 함유량이 상기 Zr을 ZrO2 환산한 함유량 이하인 알루미나질 소결체를 제공한다.In addition, the present invention, in order to achieve the above object, as a second aspect, the content in terms of Al 2 O 3 in terms of Al 2 O 3 is 70 wt% or more, the content of Zr in the alumina sintered body in terms of ZrO 2 is 30 wt% Hereinafter, the content of Y in terms of Y 2 O 3 is 1 wt% or more and 10 wt% or less, the content of Si in SiO 2 is 170 ppm or more and 600 ppm or less, the content of Na in terms of Na 2 O is 27 ppm or less, and Y is Y An alumina sintered body having a content in terms of 2 O 3 that is equal to or less than the content of Zr in terms of ZrO 2 is provided.
본 발명의 제2 측면에 따른 특정의 구성을 갖는 알루미나질 소결체는, 내식성을 가짐과 함께, 저유전 손실 특성을 갖고 있다.The alumina sintered compact having a specific configuration according to the second aspect of the present invention has corrosion resistance and low dielectric loss characteristics.
구체적으로는, 유전 정접(tanδ)이 10－3 이하이고, 또한 알루미나질 소결체의 기공이 적어, 표면에 막을 성막했을 때, 박막 표면의 200㎛×200㎛ 정도의 범위에 있어서의 보이드 개수가 100개 이하, 평균 지름을 5㎛ 이하로 이룰 수 있어, 기재에 균일한 치밀한 막을 성막할 수 있다.Specifically, when the dielectric loss tangent (tanδ) is 10-3 or less, and the pores of the alumina sintered body are small and a film is formed on the surface, the number of voids in the range of about 200 μm × 200 μm on the surface of the thin film is 100. The average diameter can be 5 µm or less, and a uniform dense film can be formed on the substrate.
또한, 알루미나질 소결체는 굽힘 강도가 크고, 구체적으로는, 3점 굽힘 강도가, 320㎫ 이상의 강도를 갖고 있다.Moreover, the alumina sintered compact has a large bending strength, and specifically, a three-point bending strength has a strength of 320 MPa or more.
여기에서, 상기 알루미나질 소결체 중의 Al2O3 결정의 평균 결정 입경이 3㎛ 이상 15㎛ 이하인 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the average crystal grain size of Al 2 O 3 crystals in the alumina sintered body is 3 μm or more and 15 μm or less.
알루미나질 소결체의 표면에 균일한 막을 성막할 수 있다.A uniform film can be formed on the surface of the alumina sintered compact.
또한, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 제3 측면으로서, Al을 Al2O3 환산한 함유량이 99.8wt％ 이상인 알루미나질 소결체로서, 상기 알루미나질 소결체 중의 Si를 SiO2 환산한 함유량이 170ppm 이상 600ppm 이하, Na를 Na2O 환산한 함유량이 27ppm 이하이고, 또한 상기 알루미나질 소결체 밀도가 3.96g/㎤ 이상인 알루미나질 소결체를 제공한다.In addition, the present invention, in order to achieve the above object, as a third aspect, the content of Al 2 O 3 in terms of Al 2 O 3 is more than 99.8wt% alumina sintered body, the content of Si in the alumina sintered body in terms of SiO 2 is 170ppm An alumina sintered body having a content of not less than 600 ppm and a Na equivalent to Na 2 O of 27 ppm or less and a density of the alumina sintered body of 3.96 g /
본 발명의 제3 측면에 따른 특정의 구성을 갖는 알루미나질 소결체는, 내식성을 가짐과 함께, 저유전 손실 특성을 갖고 있다. 또한, 알루미나질 소결체의 밀도가 3.96g/㎤ 이상이고, 치밀성을 갖고 있다. 그 결과, 알루미나질 소결체의 기공이 적어, 표면에 막을 성막했을 때, 기재에 균일한 치밀한 막을 성막할 수 있다.The alumina sintered compact having a specific configuration according to the third aspect of the present invention has corrosion resistance and low dielectric loss characteristics. Moreover, the density of the alumina sintered compact is 3.96 g /
본 발명의 제3 측면에 있어서, 상기 알루미나질 소결체 중의 Mg를 MgO 환산한 함유량 비율이, 상기 Si를 SiO2 환산한 함유량에 대하여, 1.0 이상 4.0 이하인 것이 바람직하다.In the third aspect of the present invention, the content ratio of Mg in MgO in terms of MgO in the alumina sintered body is preferably 1.0 or more and 4.0 or less with respect to the content of Si in terms of SiO 2 .
또한, 상기 알루미나질 소결체 중의 Ca를 CaO 환산한 함유량 비율이, 상기 Si를 SiO2 환산한 함유량에 대하여, 3.0 이하인 것이 바람직하다.In addition, the alumina sintered body wherein the content ratio of Ca to CaO in terms of a, relative to the SiO 2 in terms of the Si content is preferably not more than 3.0.
또한, 상기 알루미나질 소결체의 평균 기공경이 5㎛ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 상기 알루미나질 소결체 중의 Al2O3 결정의 평균 결정 입경이 3㎛ 이상 40㎛ 이하인 것이 바람직하다.Further, it is preferable that the average pore diameter of the alumina sintered compact is 5 µm or less. Moreover, it is preferable that the average crystal grain size of Al 2 O 3 crystals in the alumina sintered body is 3 μm or more and 40 μm or less.
추가로, 상기 알루미나질 소결체의 적어도 일부에 내식막 또는 내식층이 형성되어도 좋다.Further, a corrosion-resistant film or a corrosion-resistant layer may be formed on at least a part of the alumina-sintered body.
또한, 본 발명에 따른 알루미나질 소결체는, 원료 분말을 조립(造粒)하고, 성형하여 얻은 성형체를 수소 분위기 중 1600℃∼1900℃에서 소성함으로써 제조된다.In addition, the alumina sintered body according to the present invention is produced by granulating raw material powder and firing the obtained molded body at 1600 ° C to 1900 ° C in a hydrogen atmosphere.
본 발명에 의하면, 내식성을 가짐과 함께, 저유전 손실 특성을 갖는 알루미나질 소결체를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 알루미나질 소결체의 표면에 막을 형성했을 때, 치밀한 막을 균일하게 형성할 수 있는 알루미나질 소결체를 얻을 수 있다.According to the present invention, an alumina sintered body having corrosion resistance and low dielectric loss characteristics can be obtained. Further, according to the present invention, when a film is formed on the surface of an alumina sintered compact, an alumina sintered compact capable of uniformly forming a dense film can be obtained.
도 1은, 실시예 1A에 따른 단면 사진을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a cross-sectional photograph according to Example 1A.
(발명을 실시하기 위한 형태)(Form for carrying out the invention)
본 발명의 제1 측면에 따른 제1 실시 형태의 알루미나질 소결체에 대해서 설명한다.The alumina sintered compact of the first embodiment according to the first aspect of the present invention will be described.
제1 실시 형태의 알루미나질 소결체는, Al을 Al2O3 환산한 함유량이 70wt％ 이상인 알루미나질 소결체로서, 상기 알루미나질 소결체 중의 Zr을 ZrO2 환산한 함유량이 30wt％ 이하, Si를 SiO2 환산한 함유량이 170ppm 이상 600ppm 이하, Na를 Na2O 환산한 함유량이 27ppm 이하인 것을 특징으로 하고 있다.The alumina sintered body of the first embodiment is an alumina sintered body in which the content of Al in terms of Al 2 O 3 is 70 wt% or more, the content of Zr in the alumina sintered body in terms of ZrO 2 is 30 wt% or less, and Si is converted into SiO 2 It is characterized in that one content is 170 ppm or more and 600 ppm or less, and the content of Na in terms of Na 2 O is 27 ppm or less.
이 알루미나질 소결체는, 굽힘 강도가 크고, 내식성을 가짐과 함께, 저유전 손실 특성을 갖고, 균일한 치밀한 막을 성막할 수 있는 기재로 되는 점에 특징이 있다.This alumina sintered compact is characterized by a large bending strength, corrosion resistance, low dielectric loss characteristics, and a base material capable of forming a uniform dense film.
이 알루미나질 소결체에 있어서의, Al을 Al2O3 환산한 함유량은 70wt％ 이상이다. 또한, Zr을 ZrO2 환산한 함유량은 30wt％ 이하이다.The content of Al in terms of Al 2 O 3 in the alumina sintered body is 70 wt% or more. In addition, the content of Zr in terms of ZrO 2 is 30 wt% or less.
이 알루미나질 소결체에 있어서는, 상기 Al2O3의 주결정의 외에, ZrO2의 결정상이 형성된다. 이 ZrO2의 결정상은 기공의 감소에 작용하여, 이상립(異常粒) 성장이 억제되어 입경이 작기 때문에, 고강도를 증가시키는 방향으로 작용한다.In this alumina sintered compact, in addition to the main crystal of Al 2 O 3 , a crystal phase of ZrO 2 is formed. The crystal phase of ZrO 2 acts on the reduction of pores, and since abnormal grain growth is suppressed and the particle size is small, it acts in the direction of increasing high strength.
그러나, Zr을 ZrO2 환산한 함유량이 30wt％를 초과하면, Al을 Al2O3 환산한 함유량이 70wt％ 미만으로 되어, 반응성이 높은 할로겐계 부식 가스나 그들의 플라즈마에 대하여 높은 내식성이 얻어지지 않기 때문에, 바람직하지 않다.However, when the content of Zr in terms of ZrO 2 exceeds 30 wt%, the content of Al in terms of Al 2 O 3 becomes less than 70 wt%, and high corrosion resistance cannot be obtained for highly reactive halogen-based corrosion gases or plasmas thereof. Therefore, it is not preferable.
또한, Zr을 ZrO2 환산한 함유량이 30wt％를 초과하면, ZrO2의 결정상의 존재량이 증가하고, 그에 따라 알루미나질 소결체의 강도가 저하한다. 또한 유전 정접(tanδ)이 10－3을 초과하기 때문에, 바람직하지 않다. In addition, when the content of Zr in terms of ZrO 2 exceeds 30 wt%, the amount of the ZrO 2 crystal phase increases, and accordingly, the strength of the alumina sintered body decreases. Moreover, since the dielectric loss tangent (tanδ) exceeds 10-3 , it is not preferable.
따라서, Al을 Al2O3 환산한 함유량은 70wt％ 이상이고, Zr을 ZrO2 환산한 함유량은, 30wt％ 이하이다.Therefore, the content of Al in terms of Al 2 O 3 is 70 wt% or more, and the content of Zr in ZrO 2 is 30 wt% or less.
상기 알루미나질 소결체에 함유되는 Al2O3, ZrO2 이외의 성분은, 알루미나 제조 공정에 있어서 불가피적으로 혼입되는 물질이고, 예를 들면, Si, Mg, Na, Ca 등의 물질을 들 수 있다.Components other than Al 2 O 3 and ZrO 2 contained in the alumina sintered body are materials inevitably incorporated in the alumina production process, and examples include materials such as Si, Mg, Na, and Ca. .
이 알루미나질 소결체에 있어서의, Si를 SiO2 환산한 함유량은 170ppm 이상 600ppm 이하이다.In this alumina sintered body, the content of Si in terms of SiO 2 is 170 ppm or more and 600 ppm or less.
Si를 SiO2 환산한 함유량이 170ppm 미만인 경우에는, 저유전 손실 특성의 발현에 필요한 규산염이 균일하게 형성되지 않기 때문에 유전 손실이 커져, 성(省)전력화의 효과가 얻어지지 않기 때문에, 바람직하지 않다.When the content of Si in terms of SiO 2 is less than 170 ppm, the dielectric loss is large because the silicate necessary for the expression of the low dielectric loss property is not uniformly formed, and the effect of increasing the power is not obtained, which is not preferable. .
한편, Si를 SiO2 환산한 함유량이 600ppm을 초과하는 경우에는, 알루미나질 소결체의 밀도가 작아, 치밀하게 되지 않기 때문에, 바람직하지 않다.On the other hand, when the content of Si in terms of SiO 2 exceeds 600 ppm, it is not preferable because the density of the alumina sintered compact is small and not dense.
또한, 제1 실시 형태에 따른 알루미나질 소결체에 있어서의, Na를 Na2O 환산한 함유량은 27ppm 이하이다. Na를 Na2O 환산한 함유량이 27ppm을 초과하면, 유전 손실이 커져, 성 전력화의 효과가 얻어지지 않기 때문에, 바람직하지 않다.In addition, in the alumina sintered compact according to the first embodiment, the content of Na in terms of Na 2 O is 27 ppm or less. When the content of Na in terms of Na 2 O exceeds 27 ppm, the dielectric loss becomes large and the effect of increasing the power is not obtained, which is not preferable.
또한, 제1 실시 형태에 따른 알루미나질 소결체에 있어서의, Mg를 MgO 환산한 함유량 비율은, 상기 Si를 SiO2 환산한 함유량에 대하여, 1.0 이상 4.0 이하인 것이 바람직하다.Moreover, in the alumina sintered compact according to the first embodiment, the content ratio of Mg in terms of MgO is preferably 1.0 to 4.0 in terms of the content of Si in terms of SiO 2 .
Mg를 MgO 환산한 함유량 비율이 상기 Si를 SiO2 환산한 함유량에 대하여, 1.0 이상 4.0 이하임으로써 알루미나질 소결체의 입계에 규산염을 형성할 수 있기 때문에, 고밀도, 저유전 손실의 알루미나질 소결체를 얻을 수 있다.The content ratio of Mg in terms of MgO is 1.0 to 4.0 with respect to the content of Si in terms of SiO 2 , so that silicate can be formed at the grain boundary of the alumina sintered body, thereby obtaining a high density, low dielectric loss alumina sintered body. You can.
또한, 제1 실시 형태에 따른 알루미나질 소결체에 있어서의, Ca를 CaO 환산한 함유량 비율은, 상기 Si를 SiO2 환산한 함유량에 대하여, 3.0 이하인 것이 바람직하다.Moreover, in the alumina sintered compact according to the first embodiment, the content ratio of Ca in terms of CaO is preferably 3.0 or less with respect to the content of Si in terms of SiO 2 .
Ca를 CaO 환산한 함유량 비율이 상기 Si를 SiO2 환산한 함유량에 대하여, 3.0 이하임으로써, 입계에 규산염이 형성되기 때문에, 저유전 손실의 알루미나질 소결체를 얻을 수 있다.When the content ratio of Ca in terms of CaO is 3.0 or less with respect to the content of Si in terms of SiO 2 , silicates are formed at grain boundaries, so that a low dielectric loss alumina sintered body can be obtained.
제1 실시 형태에 따른 알루미나질 소결체 중의 Al2O3 결정의 평균 결정 입경은 3㎛ 이상 15㎛ 이하인 것이 바람직하다.The average crystal grain size of Al 2 O 3 crystals in the alumina sintered body according to the first embodiment is preferably 3 μm or more and 15 μm or less.
알루미나질 소결체 중의 Al2O3 결정의 평균 결정 입경이 3㎛ 이상 15㎛ 이하이면, 알루미나질 소결체의 기공의 존재를 적게 할 수 있어 보다 높은 밀도의 소결체를 얻을 수 있음과 함께, 3점 굽힘 강도가 320㎫ 이상인 알루미나질 소결체를 얻을 수 있다.When the average crystal grain size of the Al 2 O 3 crystals in the alumina sintered body is 3 μm or more and 15 μm or less, the presence of pores in the alumina sintered body can be reduced, and a higher density sintered body can be obtained, and the three-point bending strength An alumina sintered compact having a size of 320 MPa or more can be obtained.
또한, 제1 실시 형태에 따른 알루미나질 소결체의 흡수율은, 0.2％ 이하인 것이 바람직하다. 이 흡수율이 작을수록, 알루미나질 소결체의 기공률은 작고, 즉, 흡수율이 작을수록, 치밀한 것을 의미하고 있다.Moreover, it is preferable that the absorption rate of the alumina sintered compact which concerns on 1st Embodiment is 0.2% or less. The smaller the water absorption rate, the smaller the porosity of the alumina sintered body, that is, the smaller the water absorption rate, the denser it is.
따라서, 흡수율이 0.2％ 이하인 알루미나질 소결체의 표면에, 박막을 형성한 경우, 상기 박막을 균일하게 형성할 수 있다.Therefore, when a thin film is formed on the surface of an alumina sintered body having an absorption rate of 0.2% or less, the thin film can be uniformly formed.
또한, 제1 실시 형태에 따른 알루미나질 소결체의 평균 기공경이 5㎛ 이하인 것이 바람직하다. 알루미나질 소결체의 평균 기공경이 5㎛ 이하임으로써, 알루미나질 소결체의 표면에 박막을 보다 균일하게 형성할 수 있다.Moreover, it is preferable that the average pore diameter of the alumina sintered compact according to the first embodiment is 5 µm or less. When the average pore diameter of the alumina sintered body is 5 µm or less, a thin film can be more uniformly formed on the surface of the alumina sintered body.
제1 실시 형태에 따른 알루미나질 소결체는, 그 자체로 이용해도 좋지만, 상기 알루미나질 소결체의 표면에 치밀한 막을 형성한 것을 이용해도 좋다.The alumina sintered body according to the first embodiment may be used by itself, but a dense film formed on the surface of the alumina sintered body may be used.
이 막은, 예를 들면, 에어로졸 디포지션법이나 PVD법을 이용하여 이트리어 재료를, 상기 알루미나질 소결체에 성막함으로써 얻어진다. 이와 같이 이트리어 재료를 성막한 알루미나질 소결체는, 내플라즈마성이 높고, 저발진성(發塵性)이 우수하고, 또한 기재의 저유전 손실 특성에 의해 성 전력화 등을 달성할 수 있다.This film is obtained, for example, by depositing an ETRI material on the alumina sintered compact using an aerosol deposition method or a PVD method. The alumina sintered body in which the ETRI material has been formed in this way has high plasma resistance, excellent low dust generation property, and can be used to achieve power conversion due to the low dielectric loss characteristics of the substrate.
또한, 상기한 바와 같이, 흡수율이 0.2％ 이하이면, 알루미나질 소결체의 표면에, 박막을 형성한 경우, 상기 박막을 균일하게 형성할 수 있다.In addition, as described above, if the absorption rate is 0.2% or less, when a thin film is formed on the surface of the alumina sintered compact, the thin film can be uniformly formed.
특히, 알루미나질 소결체의 평균 기공경이 5㎛ 이하인 경우에는, 알루미나질 소결체의 표면에 이트리어의 박막을 보다 균일하게 성막할 수 있다.In particular, when the average pore diameter of the alumina sintered body is 5 µm or less, a thin film of Etrier can be more uniformly formed on the surface of the alumina sintered body.
또한, 상기 알루미나질 소결체의 표면에 형성되는 막은, 이트리어 재료에 한정되는 것이 아니라, 산화 이트륨과 산화 알루미늄의 복합 산화물(YAG), 산화 에르븀, 그 외의 희토류 산화물 또는 희토류 산화물을 포함하는 복합 산화물 등이라도 좋다.In addition, the film formed on the surface of the alumina sintered body is not limited to an ETRI material, but is a composite oxide of yttrium oxide and aluminum oxide (YAG), erbium oxide, other rare earth oxides, or a complex oxide including rare earth oxides, etc. May be
막이 형성되는 알루미나질 소결체의 표면의 표면 거칠기(Ra)는, 0.1㎛ 미만인 것이 바람직하다. 막 형성 전에, 알루미나질 소결체의 표면을 경면 연마함으로써, 0.1㎛ 미만의 표면 거칠기로 해도 좋다. 즉, 막이 형성되는 알루미나질 소결체는, 그의 표면의 평균 기공경이 5㎛ 이하이고, 표면 거칠기(Ra)가 0.1㎛ 미만인 것이 바람직하다.The surface roughness (Ra) of the surface of the alumina sintered body on which the film is formed is preferably less than 0.1 μm. Before the film formation, the surface of the alumina sintered body may be mirror polished to have a surface roughness of less than 0.1 µm. That is, it is preferable that the alumina sintered compact on which the film is formed has an average pore diameter of 5 µm or less on its surface and a surface roughness (Ra) of less than 0.1 µm.
이러한 표면을 갖는 알루미나질 소결체에 있어서는, 박막을 보다 균일하게 형성할 수 있어, 박막의 박리가 억제되어, 파티클의 발생을 억제할 수 있다.In the alumina sintered body having such a surface, the thin film can be formed more uniformly, and peeling of the thin film is suppressed, and generation of particles can be suppressed.
또한, 상기 알루미나질 소결체의 표면에 형성되는 막은, 알루미나질 소결체의 표면의 일부에 형성되는 것이라도 좋다. 막두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 1㎛∼20㎛이면 바람직하다.Moreover, the film formed on the surface of the alumina sintered body may be formed on a part of the surface of the alumina sintered body. The film thickness is not particularly limited, but is preferably 1 μm to 20 μm.
또한, 알루미나질 소결체는, 알루미나질 소결체의 일반적인 제조 방법에 의해 제조할 수 있는데, 일 예를 들면 이하의 방법으로 제조할 수 있다.In addition, the alumina sintered compact can be produced by a general production method of an alumina sintered compact, for example, it can be produced by the following method.
우선, 소정의 메디안 지름을 갖는 Al2O3 분말에, ZrO2 분말 혹은 그의 수용액을 첨가하고, 바인더 등(예를 들면, PVA)이 더해져 원료 분말이 조제된다. 이 원료 분말을 믹서에 의해 교반, 혼합하여 얻은 원료 슬러리를 조립한다.First, a ZrO 2 powder or an aqueous solution thereof is added to an Al 2 O 3 powder having a predetermined median diameter, and a binder or the like (for example, PVA) is added to prepare a raw material powder. The raw material slurry obtained by stirring and mixing this raw material powder with a mixer is granulated.
이 조립분을 성형함으로써, 성형체가 제작된다. 성형법으로서는, 1축 프레스 성형, CIP 성형, 습식 성형, 가압 주조 등의 여러 가지의 방법을 이용할 수 있다.A molded body is produced by molding this granulated powder. As the molding method, various methods such as uniaxial press molding, CIP molding, wet molding, and pressure casting can be used.
그리고, 상기 성형체를 1600∼1900℃의 온도 범위에서 6시간 이상에 걸쳐 수소 분위기 중에서 소성함으로써, 알루미나질 소결체가 얻어진다.Then, the alumina sintered compact is obtained by firing the molded product in a hydrogen atmosphere over a period of 6 hours or more in a temperature range of 1600 to 1900 ° C.
이와 같이, 수소 분위기 중에서 1600∼1900℃에서 소성함으로써, 높은 밀도의 알루미나질 소결체를 얻을 수 있다.As described above, by firing at 1600 to 1900 ° C in a hydrogen atmosphere, a high-density alumina sintered body can be obtained.
다음으로, 본 발명의 제2 측면에 따른 제2 실시 형태의 알루미나질 소결체에 대해서 설명한다.Next, the alumina sintered compact of the second embodiment according to the second aspect of the present invention will be described.
제2 실시 형태에 따른 알루미나질 소결체는, Al을 Al2O3 환산한 함유량이 70wt％ 이상인 알루미나질 소결체로서, 상기 알루미나질 소결체 중의 Zr을 ZrO2 환산한 함유량이 30wt％ 이하, Y를 Y2O3 환산한 함유량이 1wt％ 이상 10wt％ 이하, Si를 SiO2 환산한 함유량이 170ppm 이상 600ppm 이하, Na를 Na2O 환산한 함유량이 27ppm 이하이고, 또한 상기 Y를 Y2O3 환산한 함유량이 상기 Zr을 ZrO2 환산한 함유량 이하인 것을 특징으로 하고 있다.The alumina sintered body according to the second embodiment is an alumina sintered body in which the content of Al in terms of Al 2 O 3 is 70 wt% or more, and the content of Zr in the alumina sintered body in terms of ZrO 2 is 30 wt% or less, Y is Y 2 The content in terms of O 3 is 1 wt% or more and 10 wt% or less, the content of Si in SiO 2 is 170 ppm or more and 600 ppm or less, the content of Na in Na 2 O conversion is 27 ppm or less, and the content of Y in Y 2 O 3 conversion. It is characterized in that the Zr is less than or equal to the content of ZrO 2 .
제2 실시 형태에 따른 알루미나질 소결체는, 굽힘 강도가 크고, 내식성을 가짐과 함께, 저유전 손실 특성을 갖고, 균일한 치밀한 막을 성막할 수 있는 기재로 되는 점에 특징이 있다.The alumina sintered compact according to the second embodiment is characterized in that it has a large bending strength, has corrosion resistance, has low dielectric loss characteristics, and is a base material capable of forming a uniform dense film.
제2 실시 형태에 따른 알루미나질 소결체에 있어서의, Al을 Al2O3 환산한 함유량은 70wt％ 이상이다. 또한, Zr을 ZrO2 환산한 함유량은 30wt％ 이하이다. 또한, Y를 Y2O3 환산한 함유량이 1wt％ 이상 10wt％ 이하이다.The content of Al in terms of Al 2 O 3 in the alumina sintered body according to the second embodiment is 70 wt% or more. In addition, the content of Zr in terms of ZrO 2 is 30 wt% or less. In addition, the content of Y in terms of Y 2 O 3 is 1 wt% or more and 10 wt% or less.
제2 실시 형태에 따른 알루미나질 소결체에 있어서는, 상기 Al2O3의 주결정 외에, ZrO2의 결정상이 형성된다. 이 ZrO2의 결정상은 기공의 감소에 작용하여, 이상립 성장이 억제되어 입경이 작기 때문에, 고강도를 증가시키는 방향으로 작용한다.In the alumina sintered compact according to the second embodiment, in addition to the main crystal of Al 2 O 3 , a crystalline phase of ZrO 2 is formed. The crystal phase of ZrO 2 acts on the reduction of pores, and since abnormal grain growth is suppressed and the particle size is small, it acts in the direction of increasing high strength.
그러나, Zr을 ZrO2 환산한 함유량이 30wt％를 초과하면, Al을 Al2O3 환산한 함유량이 70wt％ 미만으로 되어, 반응성이 높은 할로겐계 부식 가스나 그들의 플라즈마에 대하여 높은 내식성이 얻어지지 않기 때문에, 바람직하지 않다.However, when the content of Zr in terms of ZrO 2 exceeds 30 wt%, the content of Al in terms of Al 2 O 3 becomes less than 70 wt%, and high corrosion resistance cannot be obtained for highly reactive halogen-based corrosion gases or plasmas thereof. Therefore, it is not preferable.
또한, Zr을 ZrO2 환산한 함유량이 30wt％를 초과하면, ZrO2의 결정상의 존재량이 증가하고, 그에 따라 알루미나질 소결체의 강도가 저하한다. 또한 유전 정접(tanδ)이 10－3을 초과하기 때문에, 바람직하지 않다.In addition, when the content of Zr in terms of ZrO 2 exceeds 30 wt%, the amount of the ZrO 2 crystal phase increases, and accordingly, the strength of the alumina sintered body decreases. Moreover, since the dielectric loss tangent (tanδ) exceeds 10-3 , it is not preferable.
따라서, Al를 Al2O3 환산한 함유량은 70wt％ 이상이고, Zr을 ZrO2 환산한 함유량은, 30wt％ 이하이다.Therefore, the content of Al in terms of Al 2 O 3 is 70 wt% or more, and the content of Zr in ZrO 2 is 30 wt% or less.
추가로, 이 실시 형태에서는, Y를 Y2O3 환산한 함유량이 1wt％ 이상 10wt％ 이하이다.Further, in this embodiment, the content of Y in terms of Y 2 O 3 is 1 wt% or more and 10 wt% or less.
상기한 Zr의 첨가량이 많은 경우에는, 상 전위의 영향으로 알루미나질 소결체에 크랙이 발생하는 경우가 있다. 이 Y는, Zr의 첨가에 의한 크랙의 발생을 억제하는 효과가 있다.When the amount of Zr added is large, cracks may occur in the alumina sintered compact under the influence of the phase potential. This Y has an effect of suppressing the occurrence of cracks due to the addition of Zr.
Y의 첨가량은, Y를 Y2O3 환산한 함유량이 1wt％ 미만에서는, 크랙 억제 효과가 적고, 또한 10wt％를 초과하면, Y가 Al2O3와 소성 과정에서 반응하여, YAG를 생성한다. 이 YAG의 존재량이 많은 경우에는, 3점 굽힘 강도가 저하하기 때문에, 10wt％ 이하이다.When the content of Y is Y 2 O 3 in terms of Y is less than 1 wt%, the crack suppressing effect is small, and when it exceeds 10 wt%, Y reacts with Al 2 O 3 in the firing process to produce YAG. . In the case where the amount of YAG present is large, the three-point bending strength decreases, so it is 10 wt% or less.
또한, 상기 Y를 Y2O3 환산한 함유량이, 상기 Zr을 ZrO2 환산한 함유량보다도 큰 경우에는, 3점 굽힘 강도가 작아지기 때문에, 바람직하지 않다.Moreover, when the content of Y in Y 2 O 3 conversion is larger than the content of Zr in ZrO 2 conversion, the three-point bending strength becomes small, which is not preferable.
따라서, Y를 Y2O3 환산한 함유량이 상기 Zr을 ZrO2 환산한 함유량 이하인 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable that the content of Y in terms of Y 2 O 3 is equal to or less than the content of Zr in terms of ZrO 2 .
제2 실시 형태에 따른 알루미나질 소결체에 함유되는 Al2O3, ZrO2, Y2O3 이외의 성분은, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 알루미나 제조 공정에 있어서 불가피적으로 혼입되는 물질이고, 예를 들면, Si, Mg, Na, Ca 등의 물질을 들 수 있다.Components other than Al 2 O 3 , ZrO 2 , and Y 2 O 3 contained in the alumina sintered body according to the second embodiment are materials inevitably incorporated in the alumina production process, as in the first embodiment, For example, materials, such as Si, Mg, Na, and Ca, are mentioned.
상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 이 알루미나질 소결체에 있어서의, Si를 SiO2 환산한 함유량은 170ppm 이상 600ppm 이하이다. 또한 Na를 Na2O 환산한 함유량은 27ppm 이하이다. Mg를 MgO 환산한 함유량 비율은, 상기 Si를 SiO2 환산한 함유량에 대하여, 1.0 이상 4.0 이하인 것이 바람직하다.In the same manner as in the first embodiment, the content of Si in SiO 2 in terms of SiO 2 is 170 ppm or more and 600 ppm or less. The content of Na in terms of Na 2 O is 27 ppm or less. The content ratio of Mg in terms of MgO is preferably 1.0 or more and 4.0 or less with respect to the content of Si in terms of SiO 2 .
또한, Ca를 CaO 환산한 함유량 비율은, 상기 Si를 SiO2 환산한 함유량에 대하여, 3.0 이하인 것이 바람직하다.The content ratio Ca in terms of CaO is, relative to the SiO 2 in terms of the Si content is preferably not more than 3.0.
제2 실시 형태에 있어서의 알루미나질 소결체 중의 Al2O3 결정의 평균 결정 입경은, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 3㎛ 이상 15㎛ 이하인 것이 바람직하다.The average crystal grain size of the Al 2 O 3 crystals in the alumina sintered body in the second embodiment is preferably 3 μm or more and 15 μm or less, as in the first embodiment.
또한, 제2 실시 형태에 있어서의 알루미나질 소결체의 흡수율은, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 0.2％ 이하인 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable that the absorption rate of the alumina sintered compact in 2nd Embodiment is 0.2% or less like 1st Embodiment.
또한, 이 알루미나질 소결체의 평균 기공경이 5㎛ 이하인 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable that the average pore diameter of this alumina sintered compact is 5 µm or less.
상기한 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제2 실시 형태에 따른 알루미나질 소결체는, 그 자체로 이용해도 좋지만, 상기 알루미나질 소결체의 표면에 치밀한 막을 형성한 것을 이용해도 좋다.As in the above-described first embodiment, the alumina-sintered body according to the second embodiment may be used by itself, but a dense film formed on the surface of the alumina-sintered body may be used.
이 막은, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 예를 들면, 에어로졸 디포지션법이나 PVD법을 이용하여 이트리어 재료를, 상기 알루미나질 소결체에 성막함으로써 얻어진다.This film is obtained by depositing an ETRI material into the alumina sintered compact by using, for example, an aerosol deposition method or a PVD method.
또한, 상기한 바와 같이, 흡수율이 0.2％ 이하이면, 알루미나질 소결체의 표면에, 박막을 형성한 경우, 상기 박막을 균일하게 형성할 수 있다.In addition, as described above, if the absorption rate is 0.2% or less, when a thin film is formed on the surface of the alumina sintered compact, the thin film can be uniformly formed.
특히, 알루미나질 소결체의 평균 기공경이 5㎛ 이하인 경우에는, 알루미나질 소결체의 표면에 이트리어의 박막을 보다 균일하게 성막할 수 있다.In particular, when the average pore diameter of the alumina sintered body is 5 µm or less, a thin film of Etrier can be more uniformly formed on the surface of the alumina sintered body.
또한, 상기 알루미나질 소결체의 표면에 형성되는 막은, 이트리어 재료에 한정되는 것이 아니라, 산화 이트륨과 산화 알루미늄의 복합 산화물(YAG), 산화 에르븀, 그 외의 희토류 산화물 또는 희토류 산화물을 포함하는 복합 산화물 등이라도 좋다.In addition, the film formed on the surface of the alumina sintered body is not limited to an ETRI material, but is a composite oxide of yttrium oxide and aluminum oxide (YAG), erbium oxide, other rare earth oxides, or a complex oxide including rare earth oxides, etc. May be
또한, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 막이 형성되는 알루미나질 소결체의 표면의 표면 거칠기(Ra)는, 0.1㎛ 미만인 것이 바람직하다. 막 형성 전에, 알루미나질 소결체의 표면을 경면 연마함으로써, 0.1㎛ 미만의 표면 거칠기로 해도 좋다. 즉, 막이 형성되는 알루미나질 소결체는, 그의 표면의 평균 기공경이 5㎛ 이하이고, 표면 거칠기(Ra)가 0.1㎛ 미만인 것이 바람직하다.In addition, as in the first embodiment, the surface roughness (Ra) of the surface of the alumina sintered body on which the film is formed is preferably less than 0.1 μm. Before the film formation, the surface of the alumina sintered body may be mirror polished to have a surface roughness of less than 0.1 µm. That is, it is preferable that the alumina sintered compact on which the film is formed has an average pore diameter of 5 µm or less on its surface and a surface roughness (Ra) of less than 0.1 µm.
이러한 표면을 갖는 알루미나질 소결체에 있어서는, 박막을 보다 균일하게 형성할 수 있고, 박막의 박리가 억제되어, 파티클의 발생을 억제할 수 있다.In the alumina sintered body having such a surface, the thin film can be formed more uniformly, peeling of the thin film is suppressed, and generation of particles can be suppressed.
또한, 상기 알루미나질 소결체의 표면에 형성되는 막은, 알루미나질 소결체의 표면의 일부에 형성되는 것이라도 좋다. 막두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 1㎛∼20㎛이면 바람직하다.Moreover, the film formed on the surface of the alumina sintered body may be formed on a part of the surface of the alumina sintered body. The film thickness is not particularly limited, but is preferably 1 μm to 20 μm.
또한, 알루미나질 소결체는, 제1 실시 형태에서 서술한 바와 같이, 알루미나질 소결체의 일반적인 제조 방법에 의해 제조할 수 있지만, 일 예를 들면 이하의 방법으로 제조할 수 있다.Further, the alumina sintered compact can be produced by a general method for manufacturing an alumina sintered compact, as described in the first embodiment, but can be produced by, for example, the following method.
우선, 소정의 메디안 지름을 갖는 Al2O3 분말에, ZrO2 분말과 Y2O3 분말 혹은 그들의 수용액을 첨가하고, 바인더 등(예를 들면, PVA)이 더해져 원료 분말이 조제된다. 이 원료 분말을 믹서에 의해 교반, 혼합하여 얻은 원료 슬러리를 조립한다.First, to the Al 2 O 3 powder having a predetermined median diameter, ZrO 2 powder and Y 2 O 3 powder or an aqueous solution thereof are added, and a binder or the like (for example, PVA) is added to prepare a raw material powder. The raw material slurry obtained by stirring and mixing this raw material powder with a mixer is granulated.
이 조립분을 성형함으로써, 성형체가 제작된다. 성형법으로서는, 1축 프레스 성형, CIP 성형, 습식 성형, 가압 주조 등의 여러 가지의 방법을 이용할 수 있다.A molded body is produced by molding this granulated powder. As the molding method, various methods such as uniaxial press molding, CIP molding, wet molding, and pressure casting can be used.
그리고, 상기 성형체를 1600℃∼1900℃의 온도 범위에서 6시간 이상에 걸쳐 수소 분위기 중에서 소성함으로써, 알루미나질 소결체가 얻어진다.Then, the alumina sintered compact is obtained by firing the molded product in a hydrogen atmosphere over a period of 6 hours or more in a temperature range of 1600 ° C to 1900 ° C.
이와 같이, 수소 분위기 중에서 1600∼1900℃에서 소성함으로써, 3점 굽힘 강도가 320㎫ 이상, Al2O3 결정의 평균 결정 입경이 3㎛∼15㎛, 흡수율이 0.2％ 이하인 알루미나질 소결체가 얻어진다. 또한, 본 알루미나질 소결체는, 10㎒∼20㎒에 있어서의 유전 정접(tanδ)의 값이 10－3 이하를 나타내는 저유전 손실 특성을 갖는 알루미나질 소결체를 얻을 수 있다.As described above, by firing at 1600 to 1900 ° C in a hydrogen atmosphere, an alumina sintered body having a three-point bending strength of 320 MPa or more, an average crystal grain size of Al 2 O 3 crystals of 3 μm to 15 μm, and an absorption rate of 0.2% or less is obtained. . Moreover, this alumina sintered compact can obtain an alumina sintered compact having low dielectric loss characteristics in which the value of dielectric tangent (tanδ) at 10 MHz to 20 MHz is 10 -3 or less.
본 발명의 제3 측면에 따른 제3 실시 형태의 알루미나질 소결체에 대해서 설명한다.The alumina sintered compact of the third embodiment according to the third aspect of the present invention will be described.
제3 실시 형태에 따른 알루미나질 소결체는, Al을 Al2O3 환산한 함유량이 99.8wt％ 이상인 알루미나질 소결체로서, 상기 알루미나질 소결체 중의 Si를 SiO2 환산한 함유량이 170ppm 이상 600ppm 이하, Na를 Na2O 환산한 함유량이 27ppm 이하이고, 또한 상기 알루미나질 소결체 밀도가 3.96g/㎤ 이상인 것을 특징으로 하고 있다.The alumina sintered body according to the third embodiment is an alumina sintered body in which the content of Al in terms of Al 2 O 3 is 99.8 wt% or more, and the content of Si in the alumina sintered body in terms of SiO 2 is 170 ppm or more and 600 ppm or less and Na It is characterized in that the content in terms of Na 2 O is 27 ppm or less, and the density of the alumina sintered body is 3.96 g /
제3 실시 형태에 따른 알루미나질 소결체는, 내식성을 가짐과 함께, 저유전 손실 특성을 갖고, 균일한 치밀한 막을 성막할 수 있는 기재로 되는 점에 특징이 있다.The alumina sintered compact according to the third embodiment is characterized by having corrosion resistance, low dielectric loss characteristics, and being a substrate capable of forming a uniform dense film.
제3 실시 형태의 알루미나질 소결체에 있어서의, Al을 Al2O3 환산한 함유량은 99.8wt％ 이상이다. Al을 Al2O3 환산한 함유량이 99.8wt％ 미만인 경우에는, 반응성이 높은 할로겐계 부식 가스나 그들의 플라즈마에 대하여 높은 내식성이 얻어지기 않기 때문에, 바람직하지 않다.The content of Al in terms of Al 2 O 3 in the alumina sintered body of the third embodiment is 99.8 wt% or more. When the content of Al in terms of Al 2 O 3 is less than 99.8 wt%, it is not preferable because high corrosion resistance to highly reactive halogen-based corrosion gases or plasmas thereof is not obtained.
제3 실시 형태의 알루미나질 소결체에 함유되는 Al2O3 이외의 성분은, 알루미나 제조 공정에 있어서 불가피적으로 혼입되는 물질이고, 예를 들면, Si, Mg, Na, Ca 등의 물질을 들 수 있다.Components other than Al 2 O 3 contained in the alumina sintered body of the third embodiment are substances inevitably incorporated in the alumina production process, and examples include substances such as Si, Mg, Na, and Ca. have.
제3 실시 형태의 알루미나질 소결체에 있어서의, Si를 SiO2 환산한 함유량은 170ppm 이상 600ppm 이하이다.The content of Si in terms of SiO 2 in the alumina sintered body of the third embodiment is 170 ppm or more and 600 ppm or less.
Si를 SiO2 환산한 함유량이 170ppm 미만인 경우에는, 저유전 손실 특성의 발현에 필요한 규산염이 균일하게 형성되지 않기 때문에 유전 손실이 커져, 성 전력화의 효과가 얻어지지 않기 때문에, 바람직하지 않다.When the content of Si in terms of SiO 2 is less than 170 ppm, it is not preferable because the silicate required for the expression of the low dielectric loss property is not uniformly formed, and thus the dielectric loss is increased, and the effect of increasing the power is not obtained.
한편, Si를 SiO2 환산한 함유량이 600ppm을 초과하는 경우에는, 알루미나질 소결체의 밀도가 작아, 치밀하게 되지 않기 때문에, 바람직하지 않다.On the other hand, when the content of Si in terms of SiO 2 exceeds 600 ppm, it is not preferable because the density of the alumina sintered compact is small and not dense.
구체적으로는, 제3 실시 형태에 따른 알루미나질 소결체의 밀도는 3.96g/㎤ 이상이다.Specifically, the density of the alumina sintered body according to the third embodiment is 3.96 g /
또한, 제3 실시 형태에 따른 알루미나질 소결체에 있어서의, Na를 Na2O 환산한 함유량은 27ppm 이하이다. Na를 Na2O 환산한 함유량이 27ppm을 초과하면, 유전 손실이 커져, 성 전력화의 효과가 얻어지지 않기 때문에, 바람직하지 않다.In addition, in the alumina sintered compact according to the third embodiment, the content of Na in terms of Na 2 O is 27 ppm or less. When the content of Na in terms of Na 2 O exceeds 27 ppm, the dielectric loss becomes large and the effect of increasing the power is not obtained, which is not preferable.
또한, 제3 실시 형태에 따른 알루미나질 소결체에 있어서의, Mg를 MgO 환산한 함유량 비율은, 상기 Si를 SiO2 환산한 함유량에 대하여, 1.0 이상 4.0 이하인 것이 바람직하다.In addition, in the alumina sintered body according to the third embodiment, the content ratio of Mg in terms of MgO is preferably 1.0 to 4.0 in terms of the content of Si in terms of SiO 2 .
Mg를 MgO 환산한 함유량 비율이 상기 Si를 SiO2 환산한 함유량에 대하여, 1.0 이상 4.0 이하임으로써 알루미나질 소결체의 입계에 규산염을 형성할 수 있기 때문에, 고밀도, 저유전 손실의 알루미나질 소결체를 얻을 수 있다.The content ratio of Mg in terms of MgO is 1.0 to 4.0 with respect to the content of Si in terms of SiO 2 , so that silicate can be formed at the grain boundary of the alumina sintered body, thereby obtaining a high density, low dielectric loss alumina sintered body. You can.
또한, 제3 실시 형태에 따른 알루미나질 소결체에 있어서의, Ca를 CaO 환산한 함유량 비율은, 상기 Si를 SiO2 환산한 함유량에 대하여, 3.0 이하인 것이 바람직하다.In addition, in the alumina sintered compact according to the third embodiment, the content ratio of Ca in terms of CaO is preferably 3.0 or less with respect to the content of Si in terms of SiO 2 .
Ca를 CaO 환산한 함유량 비율이 상기 Si를 SiO2 환산한 함유량에 대하여, 3.0 이하임으로써, 입계에 규산염이 형성되기 때문에, 저유전 손실의 알루미나질 소결체를 얻을 수 있다.When the content ratio of Ca in terms of CaO is 3.0 or less with respect to the content of Si in terms of SiO 2 , silicates are formed at grain boundaries, so that a low dielectric loss alumina sintered body can be obtained.
제3 실시 형태의 알루미나질 소결체 중의 Al2O3 결정의 평균 결정 입경은 3㎛ 이상 40㎛ 이하인 것이 바람직하고, 10㎛ 이상 25㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하다.The average crystal grain size of the Al 2 O 3 crystals in the alumina sintered body of the third embodiment is preferably 3 μm or more and 40 μm or less, more preferably 10 μm or more and 25 μm or less.
알루미나질 소결체 중의 Al2O3 결정의 평균 결정 입경이 3㎛ 이상 40㎛ 이하이면, 알루미나질 소결체의 기공의 존재를 적게 할 수 있어 보다 높은 밀도의 소결체를 얻을 수 있음과 함께, 3점 굽힘 강도가 250㎫ 이상인 알루미나질 소결체를 얻을 수 있다.When the average crystal grain size of the Al 2 O 3 crystals in the alumina sintered body is 3 μm or more and 40 μm or less, the presence of pores in the alumina sintered body can be reduced, and a higher density sintered body can be obtained. An alumina sintered body having a thickness of 250 MPa or more can be obtained.
또한, 제3 실시 형태의 알루미나질 소결체의 평균 기공경이 5㎛ 이하인 것이 바람직하다. 알루미나질 소결체의 평균 기공경이 5㎛ 이하임으로써, 알루미나질 소결체의 표면에 박막을 균일하게 형성할 수 있다.Moreover, it is preferable that the average pore diameter of the alumina sintered compact of the third embodiment is 5 µm or less. When the average pore diameter of the alumina sintered body is 5 μm or less, a thin film can be uniformly formed on the surface of the alumina sintered body.
제3 실시 형태에 따른 알루미나질 소결체는, 그 자체로 이용해도 좋지만, 상기 알루미나질 소결체의 표면에 치밀한 막을 형성한 것을 이용해도 좋다.The alumina sintered body according to the third embodiment may be used by itself, but a dense film formed on the surface of the alumina sintered body may be used.
이 막은, 예를 들면, 에어로졸 디포지션법이나 PVD법을 이용하여 이트리어 재료를, 상기 알루미나질 소결체에 성막함으로써 얻어진다. 이와 같이 이트리어 재료를 성막한 알루미나질 소결체는, 내플라즈마성이 높고, 저발진성이 우수하고, 또한 기재의 저유전 손실 특성에 의해 성 전력화 등을 달성할 수 있다.This film is obtained, for example, by depositing an ETRI material on the alumina sintered compact using an aerosol deposition method or a PVD method. The alumina sintered body in which the ETRI material has been formed in this way has high plasma resistance, excellent low dust generation properties, and can achieve electrical power conversion and the like due to the low dielectric loss characteristics of the substrate.
또한, 상기한 바와 같이, 알루미나질 소결체의 평균 기공경이 5㎛ 이하이면, 알루미나질 소결체의 표면에 이트리어의 박막을 균일하게 성막할 수 있다.Further, as described above, if the average pore diameter of the alumina sintered body is 5 µm or less, a thin film of Etrier can be uniformly formed on the surface of the alumina sintered body.
또한, 상기 알루미나질 소결체의 표면에 형성되는 막은, 이트리어 재료에 한정되는 것이 아니라, 산화 이트륨과 산화 알루미늄의 복합 산화물(YAG), 산화 에르븀, 그 외의 희토류 산화물 또는 희토류 산화물을 포함하는 복합 산화물 등이라도 좋다.In addition, the film formed on the surface of the alumina sintered body is not limited to an ETRI material, but is a composite oxide of yttrium oxide and aluminum oxide (YAG), erbium oxide, other rare earth oxides, or a complex oxide including rare earth oxides, etc. May be
또한, 막이 형성되는 알루미나질 소결체의 표면의 표면 거칠기(Ra)는, 0.1㎛ 미만인 것이 바람직하다. 막 형성 전에, 알루미나질 소결체의 표면을 경면 연마함으로써, 0.1㎛ 미만의 표면 거칠기로 해도 좋다. 즉, 막이 형성되는 알루미나질 소결체는, 그의 표면의 평균 기공경이 5㎛ 이하이고, 표면 거칠기(Ra)가 0.1㎛ 미만인 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable that the surface roughness (Ra) of the surface of the alumina sintered body on which the film is formed is less than 0.1 µm. Before the film formation, the surface of the alumina sintered body may be mirror polished to have a surface roughness of less than 0.1 µm. That is, it is preferable that the alumina sintered compact on which the film is formed has an average pore diameter of 5 µm or less on its surface and a surface roughness (Ra) of less than 0.1 µm.
이러한 표면을 갖는 알루미나질 소결체에 있어서는, 박막을 보다 균일하게 형성할 수 있고, 박막의 박리가 억제되어, 파티클의 발생을 억제할 수 있다.In the alumina sintered body having such a surface, the thin film can be formed more uniformly, peeling of the thin film is suppressed, and generation of particles can be suppressed.
또한, 상기 알루미나질 소결체의 표면에 형성되는 막은, 알루미나질 소결체의 표면의 일부에 형성되는 것이라도 좋다. 막두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 1㎛∼20㎛이면 바람직하다.Moreover, the film formed on the surface of the alumina sintered body may be formed on a part of the surface of the alumina sintered body. The film thickness is not particularly limited, but is preferably 1 μm to 20 μm.
또한, 알루미나질 소결체는, 알루미나질 소결체의 일반적인 제조 방법에 의해 제조할 수 있는데, 일 예를 들면 이하의 방법으로 제조할 수 있다.In addition, the alumina sintered compact can be produced by a general production method of an alumina sintered compact, for example, it can be produced by the following method.
우선, 소정의 메디안 지름을 갖는 Al2O3 분말에, 바인더 등(예를 들면, PVA)이 더해져 원료 분말이 조제된다. 이 원료 분말을 믹서에 의해 교반, 혼합하여 얻은 원료 슬러리를 조립한다.First, a binder or the like (for example, PVA) is added to the Al 2 O 3 powder having a predetermined median diameter to prepare a raw material powder. The raw material slurry obtained by stirring and mixing this raw material powder with a mixer is granulated.
이 조립분을 성형함으로써, 성형체가 제작된다. 성형법으로서는, 1축 프레스 성형, CIP 성형, 습식 성형, 가압 주조 등의 여러 가지의 방법을 이용할 수 있다.A molded body is produced by molding this granulated powder. As the molding method, various methods such as uniaxial press molding, CIP molding, wet molding, and pressure casting can be used.
그리고, 상기 성형체를 1600∼1900℃의 온도 범위에서 6시간 이상에 걸쳐 수소 분위기 중에서 소성함으로써, 알루미나질 소결체가 얻어진다.Then, the alumina sintered compact is obtained by firing the molded product in a hydrogen atmosphere over a period of 6 hours or more in a temperature range of 1600 to 1900 ° C.
이와 같이, 수소 분위기 중에서 1600∼1900℃에서 소성함으로써, 높은 밀도의 알루미나질 소결체를 얻을 수 있다.As described above, by firing at 1600 to 1900 ° C in a hydrogen atmosphere, a high-density alumina sintered body can be obtained.
(실시예)(Example)
이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be specifically described based on Examples, but the present invention is not limited by these Examples.
(실험 1A)(Experiment 1A)
표 1에 나타내는 바와 같이, 물을 용매로 하여, 메디안 지름 2㎛ 이하의 알루미나 분말에, ZrO2 분말을 첨가하고, PVA를 더하여 원료 분말을 조제했다. 그리고, 이 원료 분말을 16시간 이상, 교반, 혼합하여, 원료 슬러리를 얻었다. 그리고, 이 원료 슬러리를 조립하여, 그 조립분을 성형형(型) 내에 충전하고, 성형 압력 1.5ton으로 CIP 성형을 행했다.As shown in Table 1, ZrO 2 powder was added to alumina powder having a median diameter of 2 µm or less using water as a solvent, and PVA was added to prepare a raw material powder. Then, the raw material powder was stirred and mixed for 16 hours or more to obtain a raw material slurry. Then, the raw material slurry was assembled, and the granulated powder was filled into a molding die, and CIP molding was performed at a molding pressure of 1.5 tons.
추가로, 이 성형체를 대기 분위기하에서의 탈지 공정을 거쳐, 수소 분위기 중 1600℃에서 소성함으로써, 실시예 1A∼7A, 비교예 1A∼6A의 각 시료를 제작했다.Further, each of the samples of Examples 1A to 7A and Comparative Examples 1A to 6A was produced by firing this molded body through a degreasing step in an atmospheric atmosphere at 1600 ° C in a hydrogen atmosphere.
또한, 필요에 따라서 소결체의 Si, Na의 각 함유량이 본 발명의 범위가 되도록 SiO2, Na2O를 첨가했다.In addition, SiO 2 and Na 2 O were added as necessary so that the contents of Si and Na in the sintered body were within the scope of the present invention.
그리고, 실시예 1A∼7A, 비교예 1A∼6A의 각 시료에 대해서, 흡수율, Al2O3 결정의 평균 결정 입경, 유전 정접(tanδ), 3점 굽힘 강도에 대해서 평가했다. 그들 결과를 표 1에 나타낸다.Then, for each sample of Examples 1A to 7A and Comparative Examples 1A to 6A, the water absorption rate, the average crystal grain size of the Al 2 O 3 crystal, the dielectric loss tangent (tanδ), and the three-point bending strength were evaluated. Table 1 shows the results.
이 알루미나 결정 입자의 평균 결정 입경은, 샘플 단면을 경면 연마하고, 서멀 에칭을 실시한 후, 주사형 전자 현미경(SEM)에 의해 단면 사진을 촬영하여, 화상 해석에 의해 산출했다.The average crystal grain size of the alumina crystal grains was calculated by image analysis after mirror polishing of the sample cross-section and thermal etching was performed to take a cross-sectional photograph by a scanning electron microscope (SEM).
또한, 실시예 1A에 있어서의 주사형 전자 현미경(SEM)에 의한 단면 사진을 도 1에 나타낸다.1 is a cross-sectional photograph of a scanning electron microscope (SEM) in Example 1A.
또한, 3점 굽힘 강도는 JIS R 1601：2008에 의해, 소결체 순도는 ICP 발광 분석에 의해 측정했다. 또한 10㎒∼20㎒의 주파수에 있어서의 유전 정접(tanδ) 측정은 임피던스 애널라이저를 이용하여 측정했다.In addition, the three-point bending strength was measured by JIS R 1601: 2008, and the purity of the sintered body was measured by ICP emission analysis. The dielectric tangent (tanδ) measurement at a frequency of 10 MHz to 20 MHz was measured using an impedance analyzer.
또한, 흡수율은 JIS R 1634:1998의 기재와 마찬가지의 방법으로 건조 중량 W1, 수중(水中) 중량 W2를 구하여, 하기식에 의해 산출했다.In addition, the water absorption rate was calculated by the following formula by obtaining the dry weight W1 and the water weight W2 in the same manner as described in JIS # R # 1634: 1998.
흡수율(％)＝(W2－W1)/W1×100Absorption rate (%) = (W2-W1) / W1 x 100
추가로, 상기에서 얻어진 실시예 1A∼7A, 비교예 1A∼6A의 각 시료(알루미나질 소결체) 표면을 Ra＜0.1㎛가 되도록 경면 연마하여, 연마면에 대하여 에어로졸 디포지션법을 이용하여 산화 이트륨 재료를 1㎛ 코팅했다.Further, the surface of each sample (alumina sintered body) of Examples 1A to 7A and Comparative Examples 1A to 6A obtained above was mirror polished to Ra <0.1 µm, and yttrium oxide was applied to the polished surface using an aerosol deposition method. The material was coated 1 μm.
또한, 성막은, 성막 재료의 전(前) 처리로서 270℃에서 12시간 이상의 건조를 행하여, 이하의 조건으로 에어로졸 분사를 행했다.In addition, as a pretreatment of the film-forming material, the film was dried at 270 ° C for 12 hours or more, and aerosol spraying was performed under the following conditions.
시료 온도: 실온, 분말 용기 온도: 150℃, 감아올림/반송 가스: He, 분말 감아올림 유량: 3L/min, 분말 반송 유량: 10L/min, 분말 충돌 각도: 60°, 노즐 개구 형상: 5×0.3mm, 시료·노즐 간 거리: 5mm, 시료 이동 속도: 200mm/min, 성막 pass수: 10passSample temperature: room temperature, powder container temperature: 150 ° C, hoist / carry gas: He, powder hoist flow rate: 3L / min, powder transfer flow rate: 10L / min, powder impact angle: 60 °, nozzle opening shape: 5 × 0.3mm, sample-nozzle distance: 5mm, sample moving speed: 200mm / min, film formation pass number: 10pass
상기에서 얻어진 박막이 형성된 실시예 1A∼7A, 비교예 1A∼6A의 각 시료에 대해서, 주사형 전자 현미경을 이용하여 200㎛×200㎛ 정도의 범위에서 표면을 관찰하고, 얻어진 화상으로부터 화상 해석 소프트웨어를 이용하여 보이드의 지름 및 개수를 계측했다. 그리고, 표 1에 기재한 바와 같이, 보이드의 개수가 100개 이하를 충족하는 경우에는 균일한 막 형성이 이루어진 것으로 하여 A, 충족하지 않는 경우에는 불균일한 막 형성인 것으로 하여 B를 붙였다.For each sample of Examples 1A to 7A and Comparative Examples 1A to 6A on which the thin film obtained above was formed, a surface was observed in a range of about 200 μm × 200 μm using a scanning electron microscope, and image analysis software was obtained from the obtained image. The diameter and number of voids were measured using. Then, as shown in Table 1, when the number of voids satisfies 100 or less, uniform film formation was made, and if not, B was assumed as uneven film formation.
표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 1A∼7A는, 3점 굽힘 강도가 320㎫ 이상, tanδ가 10－3 미만을 나타내고, 알루미나 결정 입자의 평균 결정 입경이 3㎛∼15㎛, 흡수율이 0.2％ 이하이고, 강도가 크고, 치밀하고 저유전 손실 특성을 갖는 알루미나질 소결체인 것이 확인되었다.As shown in Table 1, in Examples 1A to 7A, the three-point bending strength was 320 MPa or more, and the tanδ was less than 10-3 , and the average crystal grain size of the alumina crystal grains was 3 µm to 15 µm, and the water absorption was 0.2%. Below, it was confirmed that the alumina sintered body having high strength, dense and low dielectric loss characteristics.
또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 알루미나 결정 입자의 사이에, 소경인 ZrO2 결정 입자가 들어가, 기공의 존재를 억제하고 있는 것이 확인된다.Moreover, as shown in FIG. 1, it is confirmed that small-diameter ZrO 2 crystal particles enter between the alumina crystal particles and suppress the presence of pores.
또한 박막 표면의 200㎛×200㎛ 정도의 범위에 있어서의 보이드의 수가 100개 이하, 평균 지름이 5㎛ 이하이고, 균일한 막을 형성할 수 있는 것이 확인되었다.In addition, it was confirmed that the number of voids in the range of about 200 μm × 200 μm on the surface of the thin film was 100 or less, and the average diameter was 5 μm or less, and a uniform film could be formed.
또한, 비교예 1A, 2A에서는, Zr의 함유량이 많기 때문에, 3점 굽힘 강도가 작고, 또한, tanδ가 10－3을 초과했다. 추가로, 이 알루미나질 소결체에 크랙이 발생해 있었다.In addition, in Comparative Examples 1A and 2A, since the content of Zr was large, the three-point bending strength was small, and tanδ exceeded 10-3 . In addition, cracks were generated in the alumina sintered body.
또한, 비교예 3A에서는, Si 함유량이 많기 때문에, 3점 굽힘 강도가 작고, 또한 알루미나질 소결체 중의 Al2O3 결정의 평균 결정 입경이 커, 알루미나질 소결체의 표면에 균일한 막을 형성하는 것이 곤란한 것이 판명되었다.In addition, in Comparative Example 3A, since the Si content was high, the three-point bending strength was small, and the average crystal grain size of Al 2 O 3 crystals in the alumina sintered body was large, and it was difficult to form a uniform film on the surface of the alumina sintered body. Turned out to be
또한, 비교예 4A에서는, Si, Na 함유량이 많기 때문에, 3점 굽힘 강도가 작고, tanδ가 10－3을 초과했다. 또한 알루미나질 소결체 중의 Al2O3 결정의 평균 결정 입경이 커, 알루미나질 소결체의 표면에 균일한 막을 형성하는 것이 곤란한 것이 판명되었다.In addition, in Comparative Example 4A, since the Si and Na contents were high, the three-point bending strength was small, and tan δ exceeded 10 -3 . Moreover, it turned out that it is difficult to form a uniform film on the surface of the alumina sintered compact because the average crystal grain size of the Al 2 O 3 crystal in the alumina sintered compact is large.
또한, 비교예 5A에서는, Si 함유량이 적기 때문에, tanδ가 10－3을 초과하고, 또한 알루미나질 소결체의 표면에 균일한 막을 형성하는 것이 곤란한 것이 판명되었다.In addition, in Comparative Example 5A, since the Si content was small, it was found that tan δ exceeded 10 -3 and it was difficult to form a uniform film on the surface of the alumina sintered body.
또한, 비교예 6A에서는, Na 함유량이 많기 때문에, tanδ가 10－3을 초과하여, 유전 손실 특성에 있어서 뒤떨어지는 것이 판명되었다.In addition, in Comparative Example 6A, since the Na content was large, it was found that tan δ exceeded 10 -3 and was inferior in dielectric loss characteristics.
(실험 2A) (Experiment 2A)
다음으로, 표 2에 나타내는 바와 같이, 물을 용매로 하여, 메디안 지름 2㎛ 이하의 알루미나 분말에, ZrO2 분말과 Y2O3 분말을 첨가하고, PVA를 더하여 원료 분말을 조제했다. 그리고, 이 원료 분말을 16시간 이상, 교반, 혼합하여, 원료 슬러리를 얻었다. 그리고, 이 원료 슬러리를 조립하여, 그 조립분을 성형형 내에 충전하고, 성형 압력 1.5ton으로 CIP 성형을 행했다.Next, as shown in Table 2, ZrO 2 powder and Y 2 O 3 powder were added to alumina powder having a median diameter of 2 µm or less using water as a solvent, and PVA was added to prepare a raw material powder. Then, the raw material powder was stirred and mixed for 16 hours or more to obtain a raw material slurry. Then, the raw material slurry was assembled, and the granulated powder was filled into a molding die, and CIP molding was performed at a molding pressure of 1.5 tons.
추가로, 이 성형체를 대기 분위기하에서의 탈지 공정을 거쳐, 수소 분위기 중 1600℃에서 소성함으로써, 실시예 8A∼12A, 비교예 7A, 8A의 각 시료를 제작했다.Further, each of the samples of Examples 8A to 12A and Comparative Examples 7A and 8A was produced by firing this molded body under a degreasing step in an atmospheric atmosphere at 1600 ° C in a hydrogen atmosphere.
또한 필요에 따라서 소결체의 Si, Na의 각 함유량이 본 발명의 범위가 되도록 SiO2, Na2O를 첨가했다.In addition, SiO 2 and Na 2 O were added as necessary so that the contents of Si and Na in the sintered body were within the scope of the present invention.
그리고, 실험 1A와 마찬가지로, 실시예 8A∼12A, 비교예 7A, 8A의 각 시료에 대해서, 흡수율, Al2O3 결정의 평균 결정 입경, 유전 정접(tanδ), 3점 굽힘 강도에 대해서 평가했다. 그들 결과를 표 2에 나타낸다.Then, in the same manner as in Experiment 1A, for each sample of Examples 8A to 12A, Comparative Examples 7A, and 8A, the water absorption rate, the average crystal grain size of Al 2 O 3 crystals, dielectric loss tangent (tanδ), and three-point bending strength were evaluated. . Table 2 shows the results.
추가로, 실험 1A와 마찬가지로, 상기에서 얻어진 실시예 8A∼12A, 비교예 7A, 8A의 각 시료(알루미나질 소결체) 표면을 Ra＜0.1㎛가 되도록 경면 연마하고, 연마면에 대하여 에어로졸 디포지션법을 이용하여 산화 이트륨 재료를 1㎛ 코팅했다. 또한, 성막은, 성막 재료의 전 처리로서 270℃에서 12시간 이상의 건조를 행하여, 실시예 1A와 동일한 조건으로 에어로졸 분사를 행했다.Further, as in Experiment 1A, the surface of each sample (alumina sintered body) of Examples 8A to 12A and Comparative Examples 7A and 8A obtained above was mirror polished to Ra <0.1 µm, and an aerosol deposition method was applied to the polished surface. The yttrium oxide material was coated with 1 μm. In addition, as a pretreatment of the film forming material, the film was dried at 270 ° C for 12 hours or more, and aerosol spraying was performed under the same conditions as in Example 1A.
상기에서 얻어진 박막이 형성된 실시예 8A∼12A, 비교예 7A, 8A의 각 시료에 대해서, 실험 1A와 마찬가지로, 주사형 전자 현미경을 이용하여 200㎛×200㎛ 정도의 범위에서 표면을 관찰하고, 얻어진 화상으로부터 화상 해석 소프트웨어를 이용하여 보이드의 지름 및 개수를 계측했다. 그리고, 표 2에 기재한 바와 같이, 실험 1A와 마찬가지로, 보이드의 개수가 100개 이하를 충족하는 경우에는 균일한 막 형성이 이루어진 것으로 하여 A, 충족하지 않는 경우에는 불균일한 막 형성인 것으로 하여 B를 붙였다.For each sample of Examples 8A to 12A and Comparative Examples 7A and 8A on which the thin film obtained above was formed, as in Experiment 1A, the surface was observed in a range of about 200 μm × 200 μm using a scanning electron microscope to obtain The diameter and number of voids were measured from the image using image analysis software. And, as shown in Table 2, as in Experiment 1A, if the number of voids satisfies 100 or less, it is assumed that uniform film formation has been made. Attached.
표 2에 나타내는 바와 같이, 실시예 8A∼12A는, 3점 굽힘 강도가 320㎫ 이상, tanδ가 10－3 미만을 나타내고, 알루미나 결정 입자의 평균 결정 입경이 4㎛∼10㎛, 흡수율이 0.2％ 이하이고, 강도가 크고, 치밀하고 저유전 손실 특성을 갖는 알루미나질 소결체인 것이 확인되었다.As shown in Table 2, in Examples 8A to 12A, the three-point bending strength was 320 MPa or more, and the tan δ was less than 10-3 , and the average crystal grain size of the alumina crystal particles was 4 µm to 10 µm, and the absorption rate was 0.2% Below, it was confirmed that the alumina sintered body having high strength, dense and low dielectric loss characteristics.
또한 박막 표면의 200㎛×200㎛ 정도의 범위에 있어서의 보이드의 수가 100개 이하, 평균 지름이 5㎛ 이하이고, 균일한 막을 형성할 수 있는 것이 확인되었다.In addition, it was confirmed that the number of voids in the range of about 200 μm × 200 μm on the surface of the thin film was 100 or less, and the average diameter was 5 μm or less, and a uniform film could be formed.
또한, 비교예 7A, 8A에서는, Y의 함유량이 많기 때문에, 알루미나질 소결체 중의 Al2O3 결정의 평균 결정 입경이 크고, 또한, 3점 굽힘 강도가 작은 알루미나질 소결체인 것이 판명되었다.In addition, in Comparative Examples 7A and 8A, since the content of Y was large, it was found that the average crystal grain size of the Al 2 O 3 crystals in the alumina sintered body was large and the three-point bending strength was small.
(실험 1B) (Experiment 1B)
표 3에 나타내는 바와 같이, 순도 99.7wt％∼99.9wt％, 메디안 지름 2㎛ 이하의 알루미나 분말에, PVA를 더하여 원료 분말을 조제했다. 그리고, 이 원료 분말을 16시간 이상, 교반, 혼합하여, 원료 슬러리를 얻었다. 그리고, 이 원료 슬러리를 조립하여, 그 조립분을 성형형 내에 충전하고, 성형 압력 1.5ton으로 CIP 성형을 행했다.As shown in Table 3, raw material powder was prepared by adding PVA to alumina powder having a purity of 99.7 wt% to 99.9 wt% and a median diameter of 2 µm or less. Then, the raw material powder was stirred and mixed for 16 hours or more to obtain a raw material slurry. Then, the raw material slurry was assembled, and the granulated powder was filled into a molding die, and CIP molding was performed at a molding pressure of 1.5 tons.
또한, 이 성형체를 대기 분위기하에서의 탈지 공정을 거쳐, 수소 분위기 중 1800℃(실시예 1B∼4B, 7B, 비교예 1B∼4B), 1700℃(실시예 5B, 비교예 5B), 1900℃(실시예 6B, 비교예 6B)에서 소성함으로써, 실시예 1B∼7B, 비교예 1B∼6B의 각 시료를 제작했다.Further, this molded product was subjected to a degreasing step in an atmospheric atmosphere, and in a hydrogen atmosphere, 1800 ° C (Examples 1B to 4B, 7B, Comparative Examples 1B to 4B), 1700 ° C (Example 5B, Comparative Example 5B), and 1900 ° C (implemented By firing in Example 6B and Comparative Example 6B), samples of Examples 1B to 7B and Comparative Examples 1B to 6B were produced.
또한, 필요에 따라서 소결체의 Si, Na의 각 함유량이 본 발명의 범위가 되도록 SiO2, Na2O를 첨가했다. 또한, 소결체의 밀도가 본 발명의 범위가 되도록 알루미나 분말의 메디안 지름을 변화시켰다.In addition, SiO 2 and Na 2 O were added as necessary so that the contents of Si and Na in the sintered body were within the scope of the present invention. In addition, the median diameter of the alumina powder was changed so that the density of the sintered body was within the scope of the present invention.
그리고, 실시예 1B∼7B, 비교예 1B∼6B의 각 시료의 밀도, 유전 정접(tanδ)에 대해서 평가했다. 그들 결과를 표 3에 나타낸다.Then, the density and dielectric loss tangent (tanδ) of each sample of Examples 1B to 7B and Comparative Examples 1B to 6B were evaluated. Table 3 shows the results.
또한, 실험 1B 및, 하기 실험 2B∼4B에 있어서, 밀도는, JIS R 1634:1998에 의해 측정했다. 또한, 10㎒∼20㎒의 주파수에 있어서의 tanδ 측정은 임피던스 애널라이저를 이용하여 측정했다. 추가로, 알루미나 결정 입자의 평균 결정 입경은, 샘플 단면을 경면 연마하고, 서멀 에칭을 실시한 후, 주사형 전자 현미경(SEM)에 의해 단면 사진을 촬영하여, 화상 해석에 의해 산출했다. 또한, 3점 굽힘 강도는 JIS R 1601:2008에 의해, 소결체 순도는 ICP 발광 분석에 의해 측정했다.In addition, in experiment 1B and the following experiments 2B to 4B, the density was measured by JIS R 1634: 1998. In addition, tanδ measurement at a frequency of 10 MHz to 20 MHz was measured using an impedance analyzer. In addition, the average crystal grain size of the alumina crystal grains was calculated by image analysis after mirror-polishing the sample cross-section and performing thermal etching to take a cross-sectional photograph by a scanning electron microscope (SEM). In addition, the three-point bending strength was measured by JIS R 1601: 2008, and the purity of the sintered body was measured by ICP emission analysis.
추가로, 상기에서 얻어진 실시예 1B∼7B, 비교예 1B∼6B의 각 시료(알루미나질 소결체) 표면을 Ra＜0.1㎛가 되도록 경면 연마하고, 연마면에 대하여 에어로졸 디포지션법을 이용하여 산화 이트륨 재료를 1㎛ 코팅했다.Further, the surface of each sample (alumina sintered body) of Examples 1B to 7B and Comparative Examples 1B to 6B obtained above was mirror-polished to Ra <0.1 µm, and yttrium oxide was applied to the polished surface using an aerosol deposition method. The material was coated 1 μm.
또한, 성막은, 성막 재료의 전 처리로서 270℃에서 12시간 이상의 건조를 행하여, 이하의 조건으로 에어로졸 분사를 행했다.In addition, as a pretreatment of the film forming material, the film was dried at 270 ° C for 12 hours or more, and aerosol spraying was performed under the following conditions.
시료 온도: 실온, 분말 용기 온도: 150℃, 감아올림/반송 가스: He, 분말 감아올림 유량: 3L/min, 분말 반송 유량: 10L/min, 분말 충돌 각도: 60°, 노즐 개구 형상: 5×0.3mm, 시료·노즐 간 거리: 5mm, 시료 이동 속도: 200mm/min, 성막 pass수: 10passSample temperature: room temperature, powder container temperature: 150 ° C, hoist / carry gas: He, powder hoist flow rate: 3L / min, powder transfer flow rate: 10L / min, powder impact angle: 60 °, nozzle opening shape: 5 × 0.3mm, sample-nozzle distance: 5mm, sample moving speed: 200mm / min, film formation pass number: 10pass
상기에서 얻어진 박막이 형성된 실시예 1B∼7B, 비교예 1B∼6B의 각 시료에 대해서, 주사형 전자 현미경을 이용하여 200㎛×200㎛ 정도의 범위에서 표면을 관찰하고, 얻어진 화상으로부터 화상 해석 소프트웨어를 이용하여 보이드의 지름 및 개수를 계측했다. 그리고, 표 3에 기재한 바와 같이, 보이드의 개수가 100개 이하를 충족하는 경우에는 균일한 막 형성이 이루어진 것으로 하여 A, 충족하지 않는 경우에는 불균일한 막 형성인 것으로 하여 B를 붙였다. 또한 특히, 바람직한 경우로서, 보이드의 평균 지름이 5㎛ 이하, 보이드의 개수가 80개 미만인 경우에 AA를 붙였다. 따라서, A는, 보이드의 개수가 80개 이상, 100개 이하이다. 또한, AA, A, B의 표기의 기준은, 이하의 표 4∼표 6에 있어서도 마찬가지이다.For each sample of Examples 1B to 7B and Comparative Examples 1B to 6B on which the thin film obtained above was formed, a surface was observed in a range of about 200 μm × 200 μm using a scanning electron microscope, and image analysis software was obtained from the obtained image. The diameter and number of voids were measured using. And, as shown in Table 3, when the number of voids satisfies 100 or less, uniform film formation was made, and if not, B was assumed as uneven film formation. Moreover, as a particularly preferable case, AA was attached when the average diameter of the voids was 5 µm or less and the number of voids was less than 80. Therefore, A has 80 or more voids and 100 or less voids. In addition, the standard of notation of AA, A, and B is the same also in Tables 4-6 below.
표 3에 나타내는 바와 같이, 실시예 1B∼7B는, 밀도가 3.96g/㎤ 이상, tanδ가 10－3 미만을 나타내고, 치밀하고 저유전 손실 특성을 갖는 알루미나질 소결체인 것이 확인되었다.As shown in Table 3, it was confirmed that Examples 1B to 7B were alumina sintered compacts having a density of 3.96 g /
또한, 비교예 1B에서는, Na의 함유율이 많기 때문에, 밀도가 3.96g/㎤ 미만을 나타냈다. 또한, tanδ가 10－3을 초과했다. 그 결과, 치밀성, 유전 손실 특성에 있어서 뒤떨어지는 것이 판명되었다.In addition, in Comparative Example 1B, since the Na content was large, the density was less than 3.96 g /
또한, 비교예 2B에서는, Si 함유량이 적고, 또한 Na 함유량이 많기 때문에, tanδ가 10－3을 초과했다. 즉, 이 알루미나질 소결체는, 유전 손실 특성에 있어서 뒤떨어지는 것이 판명되었다.In addition, in Comparative Example 2B, since the Si content was small and the Na content was high, tan δ exceeded 10 -3 . That is, it was found that this alumina sintered compact was inferior in dielectric loss characteristics.
또한, 비교예 3B에서는, Si 함유량이 많아, 밀도가 3.96g/㎤ 미만을 나타냈다. 즉, 이 알루미나질 소결체는, 치밀성에 있어서 뒤떨어지는 것이 판명되었다.In addition, in Comparative Example 3B, the Si content was high and the density was less than 3.96 g /
비교예 4B에서는, Si 함유량이 과잉이기 때문에 치밀화가 저해되어, 밀도가 3.96g/㎤ 미만이었다. 즉, 이 알루미나질 소결체는, 치밀성이 뒤떨어져, 알루미나질 소결체의 표면에 치밀한 막을 형성하는 것이 곤란한 것이 판명되었다.In Comparative Example 4B, because the Si content was excessive, densification was inhibited, and the density was less than 3.96 g /
비교예 5B에서는, 알루미나 순도가 낮고, 밀도는 3.96g/㎤ 미만이고, tanδ가 10－3을 초과했다. 즉, 이 알루미나질 소결체는, 치밀성이 뒤떨어지는 것이 판명되었다.In Comparative Example 5B, the alumina purity was low, the density was less than 3.96 g /
비교예 6B에서는, 알루미나 순도가 낮고, 밀도는 3.96g/㎤ 미만이고, tanδ가 10－3을 초과했다. 즉, 이 알루미나질 소결체는, 치밀성이 뒤떨어지는 것이 판명되었다.In Comparative Example 6B, the alumina purity was low, the density was less than 3.96 g /
또한, 실시예 1B∼7B, 비교예 2B의 각 시료에 형성된 박막의 표면 상태는 보이드의 평균 지름이 5㎛ 이하, 200㎛×200㎛ 정도의 범위에 있어서의 보이드의 수가 100개 이하(80개 미만)이고, 균일한 막을 형성할 수 있는 것이 판명되었다.In addition, in the surface states of the thin films formed on the samples of Examples 1B to 7B and Comparative Example 2B, the average diameter of the voids was 5 µm or less, and the number of voids in the range of about 200 µm × 200 µm was 100 or less (80. Less), and it has been found that a uniform film can be formed.
(실험 2B) (Experiment 2B)
다음으로, 표 4에 나타내는 바와 같이, 순도 99.8wt％∼99.9wt％, 메디안 지름 2㎛ 이하의 알루미나 분말에, PVA를 더하여 원료 분말을 조제했다. 그리고, 이 원료 분말을 16시간 이상, 교반, 혼합하여, 원료 슬러리를 얻었다. 그리고, 이 원료 슬러리를 조립하여, 그 조립분을 성형형 내에 충전하고, 성형 압력 1.5ton으로 CIP 성형을 행했다.Next, as shown in Table 4, raw material powder was prepared by adding PVA to alumina powder having a purity of 99.8 wt% to 99.9 wt% and a median diameter of 2 µm or less. Then, the raw material powder was stirred and mixed for 16 hours or more to obtain a raw material slurry. Then, the raw material slurry was assembled, and the granulated powder was filled into a molding die, and CIP molding was performed at a molding pressure of 1.5 tons.
추가로, 이 성형체를 대기 분위기하에서의 탈지 공정을 거쳐, 수소 분위기 중 1800℃에서 소성함으로써, 실시예 9B, 11B, 13B, 15B의 각 시료를 제작했다. 또한, 이 성형체를 대기 분위기하에서의 탈지 공정을 거쳐, 수소 분위기 중 1900℃에서 소성함으로써, 실시예 8B, 10B, 12B, 14B의 각 시료를 제작했다.Further, each of the samples of Examples 9B, 11B, 13B, and 15B was produced by firing this molded body under a degreasing step in an atmospheric atmosphere at 1800 ° C in a hydrogen atmosphere. Further, each sample of Examples 8B, 10B, 12B, and 14B was produced by firing the molded body at 1900 ° C in a hydrogen atmosphere through a degreasing step in an atmosphere.
또한, 표 4에 나타내는 바와 같이, 소결체의 Si, Na의 각 함유량이 본 발명의 범위가 되도록 SiO2, Na2O를 첨가하고, 추가로 Mg를 MgO 환산한 함유량 비율이, 상기 Si를 SiO2 환산한 함유량에 대하여, 0.9 이상 4.1 이하가 되도록 MgO를 첨가하고, 또한, 소결체의 밀도가 본 발명의 범위가 되도록 알루미나 분말의 메디안 지름을 변화시켰다.In addition, the, Si, each content of SiO 2, the addition of Na 2 O, and the content ratio of the additional terms of the Mg MgO as to the scope of the invention the Na of the sintered body. As shown in Table 4, the Si to SiO 2 With respect to the converted content, MgO was added so that it was 0.9 or more and 4.1 or less, and the median diameter of the alumina powder was changed so that the density of the sintered body was within the scope of the present invention.
그리고, 실시예 8B∼15B의 각 시료의 밀도, 유전 정접(tanδ)에 대해서 평가했다. 그들의 결과를 표 4에 나타낸다.Then, the density and dielectric loss tangent (tanδ) of each sample of Examples 8B to 15B were evaluated. Table 4 shows their results.
표 4의 실시예 8B, 9B, 12B, 13B에 나타내는 바와 같이, 소결체의 밀도가 3.99g/㎤, 4.00g/㎤로, 보다 고밀도의 소결체가 얻어지는 것이 판명되었다.As shown in Examples 8B, 9B, 12B, and 13B of Table 4, it was found that the sintered compacts have a density of 3.99 g /
또한, 실험 1B와 마찬가지로, 실시예 8B∼15B의 각 시료(알루미나질 소결체) 표면을 Ra＜0.1㎛가 되도록 경면 연마하고, 연마면에 대하여 에어로졸 디포지션법을 이용하여 산화 이트륨 재료를 1㎛ 코팅하여, 그의 박막 표면의 상태를 관찰했다. 그 결과를 표 4에 나타낸다.In addition, as in Experiment 1B, the surface of each sample (alumina sintered body) of Examples 8B to 15B was mirror-polished to Ra <0.1 µm, and the yttrium oxide material was coated on the polished surface using an aerosol deposition method. Thus, the state of the surface of the thin film was observed. Table 4 shows the results.
표 4에 나타내는 바와 같이, 실시예 8B∼15B의 각 시료에 형성된 박막의 표면 상태는 보이드의 평균 지름이 5㎛ 이하, 200㎛×200㎛ 정도의 범위에 있어서의 보이드의 수가 100개 이하(80개 미만)이고, 균일한 막을 형성할 수 있는 것이 판명되었다.As shown in Table 4, the surface states of the thin films formed on the samples of Examples 8B to 15B showed that the average diameter of the voids was 5 µm or less and the number of voids in the range of about 200 µm × 200 µm was 100 or less (80 It was found that it can form a uniform film.
(실험 3B)(Experiment 3B)
다음으로, 표 5에 나타내는 바와 같이, 순도 99.8wt％∼99.9wt％, 메디안 지름 2㎛ 이하의 알루미나 분말에, PVA를 더하여 원료 분말을 조제했다. 그리고, 이 원료 분말을 16시간 이상, 교반, 혼합하여, 원료 슬러리를 얻었다. 그리고, 이 원료 슬러리를 조립하여, 그 조립분을 성형형 내에 충전하고, 성형 압력 1.5ton으로 CIP 성형을 행했다.Next, as shown in Table 5, PVA was added to alumina powder having a purity of 99.8 wt% to 99.9 wt% and a median diameter of 2 µm or less to prepare a raw material powder. Then, the raw material powder was stirred and mixed for 16 hours or more to obtain a raw material slurry. Then, the raw material slurry was assembled, and the granulated powder was filled into a molding die, and CIP molding was performed at a molding pressure of 1.5 tons.
추가로, 이 성형체를 대기 분위기하에서의 탈지 공정을 거쳐, 수소 분위기 중 1600℃에서 소성함으로써, 실시예 16B, 17B, 18B, 19B의 각 시료를 작성했다.Further, each of the samples of Examples 16B, 17B, 18B, and 19B was prepared by firing this molded body under a degreasing step in an atmospheric atmosphere at 1600 ° C in a hydrogen atmosphere.
그리고, 실시예 16B, 17B, 18B, 19B의 각 시료의 밀도, Al2O3 결정의 평균 결정 입경, 유전 정접(tanδ), 3점 굽힘 강도에 대해서 평가했다. 또한, 전술의 실시예 8B, 10B, 12B, 14B의 각 시료의 Al2O3 결정의 평균 결정 입경 및 3점 굽힘 강도에 대해서도 평가했다. 그들의 결과를 표 5에 나타낸다.Then, the density of each sample of Examples 16B, 17B, 18B, and 19B, the average crystal grain size of Al 2 O 3 crystals, dielectric tangent (tanδ), and 3-point bending strength were evaluated. In addition, the average crystal grain size and three-point bending strength of the Al 2 O 3 crystals of each sample of Examples 8B, 10B, 12B, and 14B described above were also evaluated. Table 5 shows their results.
또한, 알루미나 결정 입자의 평균 결정 입경은, 샘플 단면을 경면 연마하고, 서멀 에칭을 실시한 후, 주사형 전자 현미경(SEM)에 의해 단면 사진을 촬영하고, 화상 해석에 의해 산출했다. 또한, 3점 굽힘 강도는 JIS R 1601: 2008에 의해, 소결체 순도는 ICP 발광 분석에 의해 측정했다.In addition, the average crystal grain diameter of the alumina crystal grains was calculated by image analysis, after cross-polishing the sample cross-section and performing thermal etching, and then taking a cross-sectional photograph by a scanning electron microscope (SEM). In addition, the three-point bending strength was measured by JIS R 1601: 2008, and the purity of the sintered body was measured by ICP emission analysis.
그 결과, 표 5의 실시예 8B, 16B, 실시예 12B, 18B에 나타내는 바와 같이, 소결체의 밀도가 3.97g/㎤ 이상이고, 또한 3점 굽힘 강도가 250㎫ 이상인 소결체가 얻어지는 것이 판명되었다.As a result, as shown in Examples 8B, 16B, Examples 12B, and 18B of Table 5, it was found that a sintered body having a density of 3.97 g /
또한, 실험 1B와 마찬가지로, 실시예 16B∼19B의 각 시료(알루미나질 소결체) 표면을 Ra＜0.1㎛가 되도록 경면 연마하고, 연마면에 대하여 에어로졸 디포지션법을 이용하여 산화 이트륨 재료를 1㎛ 코팅하여, 그의 박막 표면 상태를 관찰했다. 그 결과를 표 5에 나타낸다.In addition, as in Experiment 1B, the surface of each sample (alumina sintered body) of Examples 16B to 19B was mirror-polished so that Ra <0.1 µm, and the yttrium oxide material was coated on the polished surface using an aerosol deposition method. Then, the surface state of the thin film was observed. Table 5 shows the results.
표 5에 나타내는 바와 같이, 실시예 16B, 18B의 각 시료에 형성된 박막의 표면 상태는 보이드의 평균 지름이 5㎛ 이하, 200㎛×200㎛ 정도의 범위에 있어서의 보이드의 수가 100개 이하(80개 미만)이고, 균일한 막을 형성할 수 있는 것이 판명되었다. 또한, 실시예 17B, 19B의 각 시료에 형성된 박막의 표면 상태는 보이드의 평균 지름이 5㎛ 이하, 200㎛×200㎛ 정도의 범위에 있어서의 보이드의 수가 80개 이상 100개 이하이고, 균일한 막을 형성할 수 있는 것이 판명되었다.As shown in Table 5, in the surface states of the thin films formed on the samples of Examples 16B and 18B, the average diameter of the voids was 5 µm or less, and the number of voids in the range of about 200 µm × 200 µm was 100 or less (80 It was found that it can form a uniform film. In addition, the surface state of the thin films formed on the samples of Examples 17B and 19B had an average diameter of the voids of 5 µm or less and a number of voids in the range of about 200 µm × 200 µm, of 80 to 100, and uniform It has been found that a film can be formed.
(실험 4B)(Experiment 4B)
다음으로, 상기 실시예 18B와 마찬가지의 알루미나 순도, 메디안 지름의 알루미나 분말에, PVA를 더하여 원료 분말을 조제했다. 그리고, 이 원료 분말을 16시간 이상, 교반, 혼합하여, 원료 슬러리를 얻었다. 그리고, 이 원료 슬러리를 조립하여, 그 조립분을 성형형 내에 충전하고, 성형 압력 1.5ton으로 CIP 성형을 행했다.Next, PVA was added to the alumina powder having the same alumina purity and median diameter as in Example 18B to prepare a raw material powder. Then, the raw material powder was stirred and mixed for 16 hours or more to obtain a raw material slurry. Then, the raw material slurry was assembled, and the granulated powder was filled into a molding die, and CIP molding was performed at a molding pressure of 1.5 tons.
추가로, 이 성형체를 대기 분위기하에서의 탈지 공정을 거쳐, 표 6에 나타내는 조건하에서 소성함으로써, 실시예 20B∼22B, 비교예 7B∼10B의 각 시료를 제작했다.In addition, each of the samples of Examples 20B to 22B and Comparative Examples 7B to 10B was produced by firing the molded body under a degreasing step in an atmospheric atmosphere under conditions shown in Table 6.
그리고, 실시예 20B∼22B, 비교예 7B∼10B의 각 시료의 밀도, 유전 정접(tanδ)에 대해서 평가했다. 그 결과를 실시예 18B의 결과와 함께 표 6에 나타낸다.Then, the density and dielectric loss tangent (tanδ) of each sample of Examples 20B to 22B and Comparative Examples 7B to 10B were evaluated. The results are shown in Table 6 together with the results of Example 18B.
또한, 실험 1B와 마찬가지로, 실시예 20B∼22B, 비교예 7B∼10B의 각 시료(알루미나질 소결체) 표면을 Ra＜0.1㎛가 되도록 경면 연마하고, 연마면에 대하여 에어로졸 디포지션법을 이용하여 산화 이트륨 재료를 1㎛ 코팅하여, 그의 박막 표면 상태를 관찰했다. 그들의 결과를 실시예 18B의 결과와 함께 표 6에 나타낸다.Further, as in Experiment 1B, the surfaces of each sample (alumina sintered body) of Examples 20B to 22B and Comparative Examples 7B to 10B were mirror-polished to Ra <0.1 µm, and oxidized using aerosol deposition on the polished surface. The yttrium material was coated with 1 µm, and its thin film surface state was observed. Table 6 shows the results of Example 18B.
실시예 18B 및 20B∼22B로부터 알 수 있는 바와 같이, 수소 분위기 중 1600℃∼1900℃에서 소성하면 소결체 밀도가 3.96g/㎤ 이상, 유전 정접(tanδ)이 10－3 미만인 것이 판명되었다.As can be seen from Examples 18B and 20B to 22B, when fired at 1600 ° C to 1900 ° C in a hydrogen atmosphere, it was found that the sintered body density was 3.96 g /
또한, 표 6에 나타내는 바와 같이, 실시예 18B 및 20B∼22B의 각 시료에 형성된 박막의 표면 상태는 보이드의 평균 지름이 5㎛ 이하, 200㎛×200㎛ 정도의 범위에 있어서의 보이드의 수가 100개 이하(80개 미만)이고, 균일한 막을 형성할 수 있는 것이 판명되었다.In addition, as shown in Table 6, the surface states of the thin films formed on each sample of Examples 18B and 20B to 22B had an average diameter of voids of 5 µm or less and a number of voids in the range of about 200 µm × 200 µm. It turns out that it is less than (less than 80) and can form a uniform film.
본 출원은, 2017년 10월 5일 출원의 일본특허출원 2017-195292, 2018년 9월 25일 출원의 일본특허출원 2018-178652 및 2018년 9월 26일 출원의 일본특허출원 2018-180299에 기초하는 것이고, 그의 내용은 여기에 참조로서 도입된다.This application is based on Japanese Patent Application 2017-195292, filed October 5, 2017, Japanese Patent Application 2018-178652, filed September 25, 2018, and Japanese Patent Application 2018-180299, filed on September 26, 2018 The contents of which are incorporated herein by reference.
(산업상의 이용 가능성)(Industrial availability)
본 발명은 반도체 제조 분야, 액정 표시 장치 제조 분야의 제조 장치 등의 구성 부재에 이용된다. 예를 들면, 플라즈마 처리 장치, 반도체·액정 표시 장치 제조용 에처, CVD 장치 등에 사용되는 부재 등에 적합하게 이용된다. 또한, 본 발명에 따른 알루미나질 소결체는 그 자체로 이용해도 좋고, 혹은 또한 알루미나질 소결체를 기재로 하여, 표면의 전부 혹은 일부에 내플라즈마성의 내식막 또는 내식층을 형성하여, 내플라즈마 부재로서 이용해도 좋다.This invention is used for structural members, such as a semiconductor manufacturing field and a manufacturing apparatus in a liquid crystal display manufacturing field. For example, it is suitably used for a plasma processing apparatus, an aperture for manufacturing a semiconductor / liquid crystal display, a member used for a CVD apparatus, or the like. In addition, the alumina sintered body according to the present invention may be used by itself, or further, based on the alumina sintered body, a plasma resistant corrosion resistant film or corrosion resistant layer is formed on all or part of the surface, and used as a plasma resistant member. It is also good.
1 : Al2O3 결정 입자
2 : ZrO2 결정 입자
3 : 기공1: Al 2 O 3 crystal grain
2: ZrO 2 crystal particles
3: Pore
Claims (9)
상기 알루미나질 소결체 중의 Zr을 ZrO2 환산한 함유량이 30wt％ 이하, Si를 SiO2 환산한 함유량이 170ppm 이상 600ppm 이하, Na를 Na2O 환산한 함유량이 27ppm 이하인 것을 특징으로 하는 알루미나질 소결체.An alumina sintered body in which the content of Al in terms of Al 2 O 3 is 70 wt% or more,
The content of Zr in the alumina sintered body in terms of ZrO 2 is 30 wt% or less, the content of Si in SiO 2 is 170 ppm or more and 600 ppm or less, and the content of Na in terms of Na 2 O is 27 ppm or less.
상기 알루미나질 소결체 중의 Zr을 ZrO2 환산한 함유량이 30wt％ 이하, Y를 Y2O3 환산한 함유량이 1wt％ 이상 10wt％ 이하, Si를 SiO2 환산한 함유량이 170ppm 이상 600ppm 이하, Na를 Na2O 환산한 함유량이 27ppm 이하이고, 또한 상기 Y를 Y2O3 환산한 함유량이 상기 Zr을 ZrO2 환산한 함유량 이하인 것을 특징으로 하는 알루미나질 소결체.An alumina sintered compact having a content of Al in terms of Al 2 O 3 of 70 wt% or more,
The content of Zr in the alumina sintered body in terms of ZrO 2 is 30 wt% or less, the content of Y is Y 2 O 3 is 1 wt% or more and 10 wt% or less, the content of Si in SiO 2 is 170 ppm or more, 600 ppm or less, Na is Na An alumina sintered compact characterized in that the content in terms of 2 O is 27 ppm or less, and the content of Y in Y 2 O 3 is less than or equal to the content of Zr in ZrO 2 .
상기 알루미나질 소결체 중의 Al2O3 결정의 평균 결정 입경이 3㎛ 이상 15㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 알루미나질 소결체.The method according to claim 1 or 2,
An alumina sintered compact, wherein the average crystal grain size of Al 2 O 3 crystals in the alumina sintered compact is 3 μm or more and 15 μm or less.
상기 알루미나질 소결체 중의 Si를 SiO2 환산한 함유량이 170ppm 이상 600ppm 이하, Na를 Na2O 환산한 함유량이 27ppm 이하이고,
또한 상기 알루미나질 소결체 밀도가 3.96g/㎤ 이상인 것을 특징으로 하는 알루미나질 소결체.An alumina sintered body in which the content of Al in terms of Al 2 O 3 is 99.8 wt% or more,
The content of Si in the alumina sintered body in terms of SiO 2 is 170 ppm or more and 600 ppm or less, and the content of Na in terms of Na 2 O is 27 ppm or less,
In addition, the alumina sintered compact has a density of 3.96 g / cm 3 or more.
상기 알루미나질 소결체 중의 Mg를 MgO 환산한 함유량 비율이, 상기 Si를 SiO2 환산한 함유량에 대하여, 1.0 이상 4.0 이하인 것을 특징으로 하는 알루미나질 소결체.According to claim 4,
The alumina sintered body is characterized in that the content ratio of Mg in MgO in the alumina sintered body is 1.0 or more and 4.0 or less with respect to the content of Si in terms of SiO 2 .
상기 알루미나질 소결체 중의 Ca를 CaO 환산한 함유량 비율이, 상기 Si를 SiO2 환산한 함유량에 대하여, 3.0 이하인 것을 특징으로 한 알루미나질 소결체.The method of claim 4 or 5,
The content ratio of Ca in CaO in the alumina sintered compact is 3.0 or less with respect to the content of Si in terms of SiO 2 converted to 3.0 or less.
상기 알루미나질 소결체 중의 Al2O3 결정의 평균 결정 입경이 3㎛ 이상 40㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 알루미나질 소결체.The method according to any one of claims 4 to 6,
An alumina sintered compact, wherein the average crystal grain size of the Al 2 O 3 crystals in the alumina sintered compact is 3 µm or more and 40 µm or less.
상기 알루미나질 소결체의 적어도 일부에 내식막 또는 내식층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 알루미나질 소결체.The method according to any one of claims 4 to 7,
An alumina sintered compact, characterized in that a corrosion resistant film or a corrosion resistant layer is formed on at least a portion of the alumina sintered compact.
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