(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミナセラミックス焼結体間を接合層により接合したアルミナセラミックス接合体であって、
前記接合層は、アルミナを主材とし、チタン含有率が０．０３０質量％〜０．３００質量％であり、
前記接合層のアルミナの平均粒子径が３〜２０μｍの範囲の値であり、
前記接合層の厚さが５０μｍ〜２００μｍで、前記接合層の気孔の平均径が５μｍ以下で、前記接合層に対する前記気孔の存在割合が３％以下であ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】
請求項１記載のアルミナセラミックス接合体であって、
接合強度が２５０ＭＰａ以上であ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３】
アルミナセラミックス焼結体の間に、アルミナを主材とし、チタニア換算で０．０５質量％〜０．５０質量％の範囲のチタン化合物を添加材として含有する接合材を介在させて、前記アルミナセラミックス焼結体の接合面に０．９８ＭＰａ〜２．９４ＭＰａの範囲の圧力を加えると共に１３００℃〜１５００℃の範囲の 温度で加熱し、前記接合材からなる接合層における気孔径が５μｍ以下で、前記接合層に対する前記気孔の存在割合が３％以下で、接合強度が２５０ＭＰａ以上であるアルミナセラミックス接合体を形成する工程を備えることを特徴とする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接合体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミナセラミックス焼結体は、耐熱性、絶縁性、耐磨耗性に優れ、半導体製造装置など各種装置の構造用部材として用いられている。アルミナセラミックス焼結体を構造用部材として使用する場合、形状によっては分割した形状の焼結体を接合したアルミナセラミックス接合体とすることが必要となる。
【０００３】
アルミナセラミックス部材間に接合材を介在させないで接合し、アルミナセラミックス接合体を製造する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１１９２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された製造方法では、接合面の表面粗さＲａが、０．１μｍ超える場合、アルミナ焼成体からなる部品を直接接合することができない。そのため、接合面の表面粗さＲａを０．１μｍ以下に調整する鏡面研磨が必要となる。
【０００６】
しかしながら、鏡面研磨は、鏡面研磨機によって研磨可能な形状には制約があり、特に大型品の研磨は困難であるという問題がある。また、鏡面研磨は、非常に長い時間とコストを必要とするという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、接合面を鏡面研磨することなくアルミナセラミックス焼結体を接合でき、接合強度が優れたアルミナセラミックス接合体及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を行った結果、アルミナセラミックス焼結体間にチタニア等のチタン化合物を含有した接合材を用いて、アルミナセラミックス接合体の接合層を形成することにより、接合面の表面粗さＲａを０．１μｍ以下に調整するための鏡面研磨をすることなく、接合強度が向上、すなわち、接合層中の空隙率を低減することを見出し、本発明を完成した。
【０００９】
すなわち、本発明のアルミナセラミックス接合体を製造する方法は、アルミナセラミックス焼結体の間に、アルミナを主材とし、チタニア換算で０．０５質量％〜０．５０質量％の範囲のチタン化合物を添加材として含有する接合材を介在させて、前記アルミナセラミックス焼結体の前記接合面に０．９８ＭＰａ〜２．９４ＭＰａの範囲の圧力を加えると共に１３００℃〜１５００℃の範囲の温度で加熱し、前記接合材からなる接合層における気孔径が５μｍ以下で、前記接合層に対する前記気孔の存在割合が３％以下で、接合強度が２５０ＭＰａ以上であるアルミナセラミックス接合体を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明のアルミナセラミックス接合体を製造する方法によれば、接合面を鏡面研磨することなくアルミナセラミックス焼結体が接合され、接合強度が２５０ＭＰａ以上である優れたアルミナセラミックス接合体を製造することができる。
【００１１】
また、アルミナセラミックス焼結体の間に、アルミナを主材とし、チタニア換算で０．０５質量％〜０．５質量％の範囲のチタン化合物を添加材として含有する接合材を介在させて熱処理を行うことから、Ｔｉ源がアルミナ粒内へ固溶し、母材であるアルミナセラミックス焼結体の接合面付近のアルミナの融点を下げることができ、熱処理温度を下げることができる。従って、アルミナ単体の焼結温度（約１６００℃）以下の１３００℃〜１５００℃の範囲の温度で熱処理を行うことができ、アルミナセラミックス焼結体の変形量を抑制することにより、アルミナセラミックス接合体の変形量を抑制することができる。尚、Ｔｉ源は固溶せずに、極少量のチタン酸アルミニウムとしてアルミナ粒界に存在しても良い。
【００１２】
チタン化合物として、例えば、チタニア、チタン炭酸塩、あるいは、チタン硝酸塩等が挙げられる。
【００１３】
また、本発明のアルミナセラミックス接合体は、アルミナセラミックス焼結体間を接合層により接合したアルミナセラミックス接合体であって、前記接合層は、アルミナを主材とし、チタン含有率が０．０３０質量％〜０．３００質量％であり、前記接合層のアルミナの平均粒子径が３〜２０μｍの範囲の値であり、前記接合層の厚さが５０μｍ〜２００μｍで、前記接合層の気孔の平均径が５μｍ以下で、前記接合層に対する前記気孔の存在割合が３％以下であることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、接合層となる接合材に所定割合のチタンを含有することで、アルミナセラミックス焼結体の接合面を鏡面研磨することなく、接合強度に優れたアルミナセラミックス接合体を形成することができる。
【００１５】
尚、チタン含有率が０．０３０質量％未満の場合、アルミナセラミックス焼結体の接合面付近のアルミナの融点を下げられず、接合層中におけるアルミナの十分な粒成長が起きないため、接合が不十分となり、接合強度が低下する。また、チタン含有率が０．３００質量％を超える場合、接合層において、チタン化合物が残存したアルミナ粒子の粒界相の存在により脆弱性を生じ、接合強度が低下する。
【００１６】
本発明において、前記接合層は、前記アルミナセラミックス焼結体間に接合材を介して接合した状態で焼結して形成され、前記接合材は、アルミナを主材とし、チタニア換算で０．０５質量％〜０．５０質量％の範囲のチタン化合物を添加材として含有することが好ましい。尚、チタン化合物として、例えば、チタニア、チタン炭酸塩、あるいはチタン硝酸塩等が挙げられる。
【００１８】
さらに、本発明において、接合強度が２５０ＭＰａ以上であることが好ましい。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、アルミナセラミックス接合体の製造方法について説明する。
【００２０】
まず、粒度１．０μｍ以下純度９９％以上のアルミナ粉末を用いて、アルミナ成形部材を形成する工程が行われる。
【００２１】
アルミナ成形部材の形成は、２次原料を得るために、上記アルミナ粉末に、焼結助剤、添加剤、バインダー、分散剤等を添加したものを攪拌混合してスラリーを得た後、スラリーを噴霧造粒法（スプレードライ法）により噴霧乾燥し、２次原料が造粒される。焼結助剤として、例えば、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ケイ素が挙げられる。添加剤として、例えば、色調調整や高強度化用のものが挙げられる。
【００２２】
造粒された２次原料は、所定形状のゴム型内へ投入され、静水圧プレス成形法（ラバープレス法）により成形された後、アルミナ成形体がゴム型から取り外され、所定形状となるように切削加工が行われ、アルミナ成形部材が形成される。なお、成形型として金型を用いてもよい。
【００２３】
次に、アルミナ成形部材を焼成してアルミナセラミックス焼結体を形成する工程が行われる。
【００２４】
アルミナセラミックス焼結体を形成する工程は、常圧焼結やホットプレス法（熱間加圧法）を含む加圧焼結、反応焼結等の焼結方法を用いて行うことが可能であり、アルミナセラミックス焼結体に求められる特性に適した焼結方法を用いればよい。例えば、ホットプレス焼結では脱脂不良や色ムラが生じるおそれがあるので、ホットプレス焼結以外の常圧焼結などで焼結を行うことが好ましい。
【００２５】
アルミナセラミックス焼結体の純度は９９％以上で、平均粒子径は３〜２０μｍ以下で、密度は３．９０ｇ／ｃｍ３以上あることが好ましい。この好ましい平均粒子径は、後工程であるホットプレス焼結の条件と、接合材の条件とに依存する。
【００２６】
次に、アルミナセラミックス焼結体を所定の形状及び寸法に研削する機械加工が行われる。
【００２７】
アルミナセラミックス焼結体の機械加工は、アルミナセラミックス焼結体の接合面の表面粗さＲａ（ＪＩＳＢ０６０１−２００１）が２．０μｍ以下、平面度が直径３００ｍｍの円板形状に対して２０μｍ以下になるように砥石やブラシ等を用いた通常の平面研削機で研削することにより行われる。従って、鏡面仕上げを行う必要はない。
【００２８】
次に、アルミナセラミックス焼結体の間に、アルミナを主材とし、チタン化合物を添加材として含有する接合材を介在させて熱処理を行うことにより、アルミナセラミックス接合体を形成する工程が行われる。尚、チタン化合物としては、例えば、チタニア、チタン炭酸塩、あるいはチタン硝酸塩等が挙げられる。
【００２９】
接合材の主材として用いられるアルミナは、平均粒子径１．０μｍ以下、純度９９．５％以上、より好ましくは９９．９％以上である。平均粒子径が１．０μｍを超える場合、アルミナセラミックス焼結体の接合面の表面粗さに由来する凹部にアルミナ粒子が入り込まず、接合強度が低下する。また、純度が９９．５％未満の場合、チタニア等のチタン化合物を含有する接合材によりアルミナセラミックス焼結体の接合面付近のアルミナの融点が過度に下がるため、接合温度も過度に下がり、接合制御がし難くなり、変形する場合がある。
【００３０】
また、接合材の添加材として用いられるチタン化合物は、平均粒子径１．０μｍ以下、純度９９．０％以上、チタニア換算で添加率０．０５質量％〜０．５質量％であることが好ましい。チタン化合物の含有率が０．０５質量％未満の場合、アルミナセラミックス焼結体の接合面付近のアルミナの融点を下げられず、接合層中におけるアルミナの十分な粒成長が起きないため、接合が不十分となり、接合強度が低下する。また、チタン化合物の含有率が０．５質量％を超える場合、接合層において、チタン酸アルミニウムがアルミナ粒子の粒界相に多量に存在するため、脆弱性を生じ、接合強度が低下する。
【００３１】
接合材は種々の形態を取ることができる。例えば、これらの粉末に、分散媒、分散剤及びバインダーを加えて混合しペースト状にしたものや、粉末と分散媒等と混練した混合物を押し出し成形等により成形したグリーンシート等を用いることができる。分散媒、分散剤等の配合は、所望性状のペーストやグリーンシートを得るために調整できる。
【００３２】
熱処理は、アルミナセラミックス焼結体の間に、上記接合材を介在させて、アルミナセラミックス焼結体を接合した状態で、ホットプレス装置内に収容した後、ホットプレス焼結することにより行われる。ホットプレス焼結は、酸化を防止するため、アルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ２）等の不活性雰囲気や真空雰囲気下で行うことが好ましい。不活性雰囲気は、例えば、アルゴン９８％程度の状態である。真空化雰囲気は、１３．３Ｐａ〜１．３×１０−２Ｐａ程度の真空状態である。
【００３３】
そして、アルミナセラミックス焼結体の接合面に対して、０．９８ＭＰａ〜２．９４ＭＰａ、より好ましくは１．４７ＭＰａ〜１．９６ＭＰａの圧力で加圧し、１３００℃〜１５００℃に加熱する。加圧加熱状態は、３時間〜６時間保持する。
【００３４】
熱処理圧力が０．９８ＭＰａ未満の場合、接合層を介したアルミナセラミックス焼結体同士の接合が不十分となり、また、接合層における高い気孔存在割合により接合強度が低下する。一方、２．９４ＭＰａを超える場合、アルミナセラミックス接合体の変形量が大きく、また接合強度も低下し、さらには接合層の一部で接合が不十分となり、剥離が発生する場合がある。
【００３５】
また、熱処理温度が１３００℃未満の場合、接合材とアルミナセラミックス焼結体との溶融不足となり、接合が不十分となり、剥離が発生する場合がある。一方、１５００℃を超える場合、アルミナセラミックス焼結体の変形量が大きく、また接合強度も低下する。
【００３６】
形成されたアルミナセラミックス接合体は、アルミナセラミックス焼結体間に接合層を有するように形成されている。そして、接合強度が２５０ＭＰａ以上であり、アルミナセラミックス焼結体を鏡面研磨することなく、一体成形されたアルミナセラミックスと同程度の機械的強度を得ることができる。
【００３７】
接合層は、接合層中の気孔径が５μｍ以下で、接合層に対する気孔の存在割合が３％以下である。また、厚さが５０μｍ〜２００μｍで、接合体の変形率は接合層の厚み方向に１．０％以下である。接合焼結時に収縮がほとんど生じず、良好な寸法精度を維持している。
【００３８】
ここで、接合層におけるアルミナの平均粒子径は、３μｍ〜２０μｍである。接合層における平均粒子径はアルミナの粒成長の度合いを示し、接合層におけるアルミナの平均粒子径が３μｍ未満の場合、アルミナの粒成長が不十分であり、接合強度が低下し、一体成形されたアルミナセラミックスと同程度の機械的強度を得ることができない。また、接合層におけるアルミナの平均粒子径が２０μｍを超える場合も、接合強度が低下し、一体成形されたアルミナセラミックスと同程度の機械的強度を得ることができない。これは、アルミナが異常粒成長したことから、接合材中のアルミナが過剰であり、チタン酸アルミニウム、チタニア等が残存したアルミナ粒子の粒界相の存在により脆弱性を生じ、接合強度が得られなかったと考えられる。
【００３９】
以下、実施例及び比較例を示して説明する。
【００４０】
（実施例１）
［アルミナセラミックス焼結体の作製］
原料となるアルミナ粉末に、イソプロピルアルコール及び有機バインダーと可塑剤を添加混合し、スプレードライをすることでアルミナ顆粒を得た。この顆粒をＣＩＰ成形し、所定の焼成温度で６時間の常圧焼成することで、純度９９％以上、密度３．９０ｇ／ｃｍ３以上、φ３００×１０ｍｍの円板形状のアルミナセラミックス焼結体を形成した。形成された焼結体に研削する機械加工を施して、平面度が２０μｍ、接合面の表面粗さＲａが２．０μｍ以下となるようにした。
［接合材の作製］
接合材の主材であるアルミナに対して、添加材であるチタニアの含有率が、０．０５質量％となるように調製した。具体的には、主材であるアルミナ粉末（Ａｌ２Ｏ３：純度９９．５％）と添加材であるチタニア粉末（ＴｉＯ２：純度９９．０％）に、エタノール、分散剤、及び有機バインダーを添加、混合し、ペーストを作製した。
［接合］
２つの板状のアルミナセラミックス焼結体を用意し、一方の焼結体の面にペーストを塗布し、もう一方の焼結体の面をはり合わせた。これを大気中４８０℃で１時間保持して脱脂した後、ホットプレス焼成炉を用いて、０．１ＭＰａの９８％のアルゴン雰囲気中で、接合面に１．９６ＭＰａの圧力を加えながら、１４００℃で熱処理した。そして、アルミナセラミックス接合体を形成した。
［評価］
得られた接合体から、接合層が中央に位置するように曲げ試験片を切り出して４点曲げ試験（ＪＩＳＲ１６０１）により接合強度を測定した。また、接合体の変形率を測定した。
また、アルミナセラミックス接合体を切断し、切断断面を鏡面研磨した後、エッチング処理を施し、走査型電子顕微鏡により接合層を観察し、接合層におけるチタン含有率（質量％）、接合層の厚み（μｍ）、アルミナの平均粒子径（μｍ）、気孔の平均径（μｍ）、及び、気孔の存在割合（％）を測定した。
【００４１】
（実施例２）
接合材における添加材であるチタニアの含有率を０．１質量％としたほかは、実施例１と同一条件で実施例２のアルミナセラミックス接合体を製造した。
【００４２】
（実施例３）
接合材における添加材であるチタニアの含有率を０．５質量％としたほかは、実施例１と同一条件で実施例３のアルミナセラミックス接合体を製造した。
【００４３】
（実施例４）
接合材における添加材であるチタニアの含有率を０．１質量％とし、焼成温度を１３００℃としたほかは、実施例１と同一条件で実施例４のアルミナセラミックス接合体を製造した。
【００４４】
（実施例５）
接合材における添加材であるチタニアの含有率を０．１質量％とし、焼成温度を１５００℃としたほかは、実施例１と同一条件で実施例５のアルミナセラミックス接合体を製造した。
【００４５】
（実施例６）
接合材における添加材であるチタニアの含有率を０．１質量％とし、焼結時、接合面を０．９８ＭＰａの圧力で加圧したほかは、実施例１と同一条件で実施例６のアルミナセラミックス接合体を製造した。
【００４６】
（実施例７）
接合材における添加材であるチタニアの含有率を０．１質量％とし、焼結時、接合面を２．９４ＭＰａの圧力で加圧したほかは、実施例１と同一条件で実施例７のアルミナセラミックス接合体を製造した。
【００４７】
（比較例１）
接合材における添加材であるチタニアの含有率を０．０４質量％としたほかは、実施例１と同一条件で比較例１のアルミナセラミックス接合体を製造した。
【００４８】
（比較例２）
接合材における添加材であるチタニアの含有率を０．６質量％としたほかは、実施例１と同一条件で比較例２のアルミナセラミックス接合体を製造した。
【００４９】
（比較例３）
接合材における添加材であるチタニアの含有率を０．１質量％とし、焼成温度を１２５０℃としたほかは、実施例１と同一条件で比較例３のアルミナセラミックス接合体を製造した。
【００５０】
（比較例４）
接合材における添加材であるチタニアの含有率を０．１質量％とし、焼成温度を１５５０℃としたほかは、実施例１と同一条件で比較例４のアルミナセラミックス接合体を製造した。
【００５１】
（比較例５）
接合材における添加材であるチタニアの含有率を０．１質量％とし、焼結時、接合面を０．９０ＭＰａの圧力で加圧したほかは、実施例１と同一条件で比較例５のアルミナセラミックス接合体を製造した。
【００５２】
（比較例６）
接合材における添加材であるチタニアの含有率を０．１質量％とし、焼結時、接合面を３．００ＭＰａの圧力で加圧したほかは、実施例１と同一条件で比較例６のアルミナセラミックス接合体を製造した。
【００５３】
（比較例７）
接合材に添加材としてチタニアを含有しなかった以外は、実施例１と同一条件で比較例７のアルミナセラミックス接合体を製造した。
【００５４】
（比較例８）
接合材を用いることなく、実施例１と同一条件で比較例８のアルミナセラミックス接合体を製造した。
【００５５】
母材であるアルミナセラミックス焼結体の接合面の表面粗さＲａ（μｍ）と、接合材の主材、添加材及び添加材含有率（質量％）と、熱処理条件（焼成温度（℃）と接合面加圧圧力（ＭＰａ））とを、表１に示す。表１中、「※」は本実施形態の好適範囲外の値を示す。
【００５６】
【表１】
0005805556.tif 000002
【００５７】
接合層におけるチタン含有率（質量％）、接合層の厚み（μｍ）、アルミナの平均粒子径（μｍ）、接合層における気孔の平均径（μｍ）、気孔の存在割合（％）、接合強度（ＭＰａ）、及び変形率（％）を表２に示す。表２中、「※」は本実施形態の好適範囲外の値を示す。尚、Ｔｉ含有率はＩＣＰ分析にて測定した。
【００５８】
【表２】
0005805556.tif 000003
【００５９】
表１のアルミナセラミックス焼結体は、その接合面に対する表面粗さＲａが２．０μｍであり、研削する機械加工を施すだけで、鏡面研磨を必要としないことがわかる。表１及び表２の実施例１〜実施例７から、アルミナを主材とし、０．０５質量％〜０．５質量％の範囲のチタニアを添加材として含有する接合材を介在させて、アルミナセラミックス焼結体の接合面に０．９８ＭＰａ〜２．９４ＭＰａの範囲の圧力を加えると共に１３００℃〜１５００℃の範囲の温度で加熱する熱処理を行うことにより、接合強度が２５０ＭＰａ以上のアルミナセラミックス接合体を形成されることがわかる。さらに、形成されたアルミナセラミックス接合体の変形率は１．０％以下であることがわかる。
【００６０】
比較例１は、接合層中のＴｉ含有率が０．０３質量％未満の０．０２４質量％（接合材のチタニアの含有率が０．０５質量％未満の０．０４質量％）であったため、アルミナセラミックス焼結体の接合面付近のアルミナの融点を下げられず、接合層中におけるアルミナの十分な粒成長が起きない。そのため、アルミナ平均粒子径が３μｍ未満の２μｍで、気孔平均径が５μｍを超え、気孔存在割合が３％を超えるアルミナセラミックス接合体が得られた。従って、接合が不十分となり、接合強度は２３０ＭＰａに低下した。
【００６１】
比較例２は、接合層中のＴｉの含有率が０．３００質量％を超える０．３４０質量％（接合材のチタニアの含有率が０．５質量％を超える０．６質量％）であったため、接合層中のアルミナが異常粒成長し、アルミナ平均粒子径が２０μｍを超える３８μｍであるアルミナセラミックス接合体が得られた。また、アルミナの焼結体に対する濡れ性が大きくなり、気孔割合が２％と小さな値となったが、気孔平均径が５μｍを超えた。異常粒成長が起きたことから、接合材中のアルミナが過剰であり、チタン酸アルミニウム、チタニア等が残存したアルミナ粒子の粒界相の存在により脆弱性を生じる。従って、アルミナ粒子の粒界相の存在による脆弱性と、平均径が５μｍより大きい気孔の存在とにより、接合強度が１９０ＭＰａに低下した。
【００６２】
比較例３は、熱処理温度が１３００℃未満の１２５０℃であったため、接合材とアルミナセラミックス焼結体との溶融不足となり、接合が不十分となり、剥離が発生した。
【００６３】
比較例４は、熱処理温度が１５００℃を超える１５５０℃であるため、接合材の流動性がよくなり、接合材がアルミナセラミックス焼結体間から押し出され、接合層厚みが５０μｍ未満の３０μｍと薄いアルミナセラミックス接合体が得られた。
【００６４】
また、接合層の厚みが薄くなったため、焼結体の接合面付近のアルミナ粒子と接合材を構成するアルミナ粒子とのネッキングに関係する焼結体部分及び接合材の単位体積当りのチタニア含有率が上昇し、アルミナが異常粒成長し、アルミナ平均粒子径が２０μｍを超える３１μｍとなった。従って、比較例２と同様、アルミナ粒子の粒界相の存在による脆弱性により、接合強度が１６５ＭＰａに低下した。
【００６５】
比較例５は、接合面加圧圧力が０．９８ＭＰａ未満の０．９０ＭＰａであるため、接合面に対する加圧圧力不足により、接合層厚みが２００μｍを超える２２０μｍと厚くなり、接合層中の気孔存在割合が３％を超えるアルミナセラミックス接合体が得られた。従って、高い気孔存在割合により、接合強度が２１０ＭＰａに低下した。
【００６６】
比較例６は、接合面加圧圧力が２．９４ＭＰａを超える３．００ＭＰａであるため、接合層厚みが５０μｍ未満の４０μｍと薄い一方、変形率が１．５％と変形が大きなアルミナセラミックス接合体が得られた。また、高圧による接合層におけるアルミナ粒子間（粒界）の一部に亀裂状の欠陥が発生し、接合強度が５０ＭＰａに低下した。さらに、接合層の一部において、接合が不十分となり、剥離が発生した。
【００６７】
比較例７は、接合材の組成中にチタン化合物（チタニア）を含有していないため、接合材とアルミナセラミックス焼結体との溶融不足で、接合が不十分となり、剥離が発生した。
【００６８】
比較例８は、接合材自体を用いていないため、アルミナセラミックス焼結体の接合面の表面粗さＲａが２．０μｍと非平滑であるので、アルミナセラミックス焼結体の接合面同士の接触不足が生じ、接合が不十分となり、剥離が発生した。
【００６９】
本実施形態によれば、母材であるアルミナセラミックス焼結体の間に、アルミナを主材とし、チタニアを添加材として含有する接合材を介在させて接合した状態で焼結すると、接合材中の添加材であるチタニアにはアルミナの粒成長を促進する効果がある。従って、母材であるアルミナセラミックス焼結体の接合面付近のアルミナ粒子と接合材を構成するアルミナ粒子とのネッキングが促進され、さらに、接合材を構成するアルミナ粒子間のネッキングも促進された、優れた接合強度のアルミナセラミックス接合体を形成することができる。
【００７０】
また、上記接合材を用いることにより、アルミナセラミックス焼結体の接合面の表面粗さが２μｍ程度まで大きい場合でも、接合面の表面粗さに由来する凹部に接合材を埋め込むことができる。従って、接合層中の気孔率を減少させることができ、優れた接合強度のアルミナセラミックス接合体を形成することができる。
【００７１】
さらに、形成されたアルミナセラミックス接合体の接合層は、アルミナセラミックス焼結体と共材であるので、完全一体化できる。この結果、形成されたアルミナセラミックス接合体は、一体成形されたアルミナセラミックス焼結体と同程度の機械的強度を得ることができる。
【００７２】
尚、接合面の表面粗さに由来する凹部にチタニアを含有する接合材を埋め込むことができるので、母材であるアルミナセラミックス焼結体の接合面付近のアルミナの融点を下げることができる。従って、熱処理温度を下げることができ、アルミナセラミックス焼結体の変形量を抑制することにより、アルミナセラミックス接合体の変形量を抑制することができる。