(57)【要約】【課題】  アルミナセラミックスの接合方法は、大型部材や形状が複雑なものを製造する際の重要な技術的検討課題である。本発明により、アルミナセラミックス部材同士を大気炉で簡便に接合でき、高い接合強度が得られる接合方法を提供する。【解決手段】  酸化アルミニウム１０〜３０ｖｏｌ％、酸化ケイ素３０〜５０ｖｏｌ％、酸化カルシウム３０〜５０ｖｏｌ％からなる混合粉末を含む接合材をアルミナセラミックス部材の接合面に塗布し、１３００〜１４５０℃で熱処理して接合してアルミナセラミックス接合体を製造する。この方法によれば、アルミナセラミックス部材同士を大気炉で簡便に接合でき、実用上十分に高い接合強度が得られる。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミナセラミックス部材同士を、酸化アルミニウム１０〜３０ｖｏｌ％、酸化ケイ素３０〜５０ｖｏｌ％、酸化カルシウム３０〜５０ｖｏｌ％からなる接合材で接合してなることを特徴とするアルミナセラミックス接合体。
【請求項２】
酸化アルミニウム１０〜３０ｖｏｌ％、酸化ケイ素３０〜５０ｖｏｌ％、酸化カルシウム３０〜５０ｖｏｌ％からなる混合粉末を含む接合材をアルミナセラミックス部材の接合面に塗布し、１３００〜１４５０℃で熱処理して接合してなることを特徴とする請求項１に記載のアルミナセラミックス接合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミナセラミックスを基材とする接合体に関し、特に、アルミナセラミックス部材同士を、接合材で接合してなることを特徴とするアルミナセラミックス接合体およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アルミナセラミックスで複雑形状品を製造する場合、製品の最大形状に合わせて成形体を作製した後に生加工して製品形状とし、焼成後に仕上げ加工する方法が一般的に採用されている。
しかし近年、アルミナセラミックスは半導体製造装置用部材としても用いられおり、装置の大型化、高速移動化に伴い、部材の軽量化が要求されている。軽量化の手段としては、部材を中空構造にすることが行われるが、この際に、内部をくり抜いたセラミックス同士を接合することで内部空間を確保する方法が採用されている。これにより大幅な重量減少を図ることができる。
また、この種の部材として形状が複雑なものを製造する場合、複数の部品に分けて製造し、最終的に各々の部品を接合する方法が採用される。この方法によれば、一体ものでは加工が困難な形状のものでも製造することができる。
このように、アルミナセラミックスの接合方法は、大型部材や形状が複雑なものを製造する際の重要な技術的検討課題である。
【０００３】
アルミナセラミックスの接合方法としては、合金ろう材による方法があるが、この方法では真空中で処理する必要があり、特殊炉を使用するために大型品の接合は容易ではないという課題がある。（例えば、特許文献１参照）。
また、大気中で熱処理可能な方法としてはホウケイ酸ガラスによる接合が一般的に用いられるが、ホウケイ酸ガラスを用いた場合には接合強度が低く、アルミナセラミックスの特長を生かすことができなくなるという課題がある。
【０００４】
接合強度を高める方法としては、ジルコニアの超塑性を利用した方法があるが、非常に高い圧力が必要であり、実用的ではない。（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平４−３３８１７５号
【特許文献２】特開平１１−９２２４５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したように、従来のアルミナセラミックス部材の接合技術は十分に満足いくものではなく、真空中で処理したり、あるいは、接合強度が低いという課題があった。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、アルミナセラミックス部材同士を大気炉で簡便に接合でき、高い接合強度が得られる方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討して本発明を完成したものであり、本発明の目的は下記する手段により達成される。
（１）アルミナセラミックス部材同士を、酸化アルミニウム１０〜３０ｖｏｌ％、酸化ケイ素３０〜５０ｖｏｌ％、酸化カルシウム３０〜５０ｖｏｌ％からなる接合材で接合してなることを特徴とするアルミナセラミックス接合体。
（２）酸化アルミニウム１０〜３０ｖｏｌ％、酸化ケイ素３０〜５０ｖｏｌ％、酸化カルシウム３０〜５０ｖｏｌ％からなる混合粉末を含む接合材をアルミナセラミックス部材の接合面に塗布し、１３００〜１４５０℃で熱処理して接合してなることを特徴とする（１）に記載のアルミナセラミックス接合体の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の接合材をアルミナセラミックス部材間に挟んで熱処理すると、Gehleniteおよび／またはAnorthiteが生成する作用がある。これらの生成物は溶融温度が低く、母材であるアルミナセラミックスとの濡れ性も良好であるため、欠陥のない、高強度の接合体が得られる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明について、更に詳しく説明する。
本発明では、アルミナセラミックス部材同士を、酸化アルミニウム１０〜３０ｖｏｌ％、酸化ケイ素３０〜５０ｖｏｌ％、酸化カルシウム３０〜５０ｖｏｌ％からなる接合材で接合してなることを特徴とするアルミナセラミックス接合体を提案している。（請求項1）
【００１０】
ここで、接合材の配合割合を酸化アルミニウム１０〜３０ｖｏｌ％、酸化ケイ素３０〜５０ｖｏｌ％、酸化カルシウム３０〜５０ｖｏｌ％からなる接合材とした理由は、この配合割合を外れる場合は、実用温度で加熱処理しても接合強度が低いか、接合界面に欠陥が発生するなどの不具合があり好ましくないからである。
【００１１】
また、本発明では、酸化アルミニウム１０〜３０ｖｏｌ％、酸化ケイ素３０〜５０ｖｏｌ％、酸化カルシウム３０〜５０ｖｏｌ％からなる混合粉末を含む接合材をアルミナセラミックス部材の接合面に塗布し、１３００〜１４５０℃で熱処理して接合してなることを特徴とする前記のアルミナセラミックス接合体の製造方法を提案している。（請求項2）
【００１２】
ここで、接合材の配合割合を、酸化アルミニウム１０〜３０ｖｏｌ％、酸化ケイ素３０〜５０ｖｏｌ％、酸化カルシウム３０〜５０ｖｏｌ％からなる混合粉末を含む接合材とする理由は、上記したとおりである。
【００１３】
次に、１３００〜１４５０℃で熱処理して接合する理由は、１３００℃より低い温度で熱処理するとGehleniteおよび／またはAnorthiteが生成しないため接合できないか接合強度が低くなるからであり、また、１４５０℃より高い温度で熱処理すると接合部に欠陥が入って好ましくないからである。
【００１４】
以下に、実施例により詳細に説明する。
（実施例）
酸化物換算で表１に示すような配合比（ｖｏｌ％）となるように、炭酸カルシウム、酸化珪素および酸化アルミニウム粉末を出発原料としてポットミルにて混合した。この混合粉末を無機分が３０ｖｏｌ％となるようにエチルセルロースの１５％α−テルピネオール溶液と混合し、三本ロールを用いてペースト状にして接合材を得た。
【００１５】
アルミナセラミックス部材を２０ｍｍ×３０ｍｍ×４０ｍｍの直方体に加工し、上記ペーストをスクリーンマスクを用いて部材の３０ｍｍ×４０ｍｍの面に厚さ５０μｍに印刷して接合材とした。
次に、アルミナセラミックス部材の接合面同士を合わせ、表１に示した加熱処理温度で大気炉で熱処理した。接合体から３×４×４０mmの試験片を切り出し、４点曲げ試験を行った結果を表１にまとめて示した。
【００１６】
【表１】
2006036552.tif 000002
【００１７】
表１の結果から明らかなように、得られたアルミナセラミックス接合体の曲げ強度は１５０ＭＰａ以上と、実用上十分に高い接合強度が得られた。さらに、接合部には欠陥は認められなかった。
また、実施例の接合部をＸ線解析により分析した結果、接合部にはいずれも、Gehleniteおよび／またはAnorthiteが生成していた。これらの生成物は溶融温度が低く、母材であるアルミナセラミックス部材との濡れ性も良好であるため、欠陥のない、高強度の接合体が得られたものと考察される。