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      用于電子元件的燒成夾具的制作方法

      文檔序號:1940241閱讀:239來源:國知局
      專利名稱:用于電子元件的燒成夾具的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及用于電子元件的燒成夾具(后面也簡單地稱為“燒成夾具”),更具體地說,涉及能夠縮短被燒成體的燒成時(shí)間而且壽命長的用于電子元件的燒成夾具。
      背景技術(shù)
      以前,陶瓷電容、熱敏電阻、鐵氧體等由陶瓷構(gòu)成的電子元件的燒成是把電子元件放置在氧化鋁材質(zhì)的燒成夾具(例如定位器、燒盆、平板)上進(jìn)行。這種燒成是多個燒成夾具堆放在一起進(jìn)行的,而且燒成夾具多次使用。
      這種燒成夾具由礬土硅石材質(zhì)和/或碳化硅材質(zhì)的基體材料和氧化鋯材質(zhì)表層構(gòu)成,或者由礬土硅石材質(zhì)和/或氧化鋯材質(zhì)的基體材料、礬土硅石材質(zhì)的中間層和氧化鋯材質(zhì)的表層構(gòu)成(見平10-158081號特許公開公報(bào)、平11-263671號特許公開公報(bào)等)。
      這些燒成夾具中由于基體材料使用礬土硅石材質(zhì)、碳化硅材質(zhì)、及氧化鋯材質(zhì)的材料,對以前的電子元件的燒成速度很有承受力,若為了縮短電子元件的燒成時(shí)間,升溫和降溫速度比以前提高,就存在抗裂性不夠,燒成夾具發(fā)生裂縫的問題。
      本發(fā)明就是針對以前的這種問題提出的。本發(fā)明的目的是提供一種用于電子元件的燒成夾具,抗裂性比以前的提高,能夠縮短電子元件的燒成時(shí)間而且壽命長。

      發(fā)明內(nèi)容
      即,根據(jù)本發(fā)明,提供了一種用于電子元件的燒成夾具,用于把由陶瓷構(gòu)成的被燒成體裝載在上面,燒成該被燒成體制作電子元件,其特征在于由含有堇青石、或者堇青石和氧化鋁和/或富鋁紅柱石的基體材料、至少為1層的中間層、和與上述被燒成體反應(yīng)性低的材料形成的表層構(gòu)成。
      此時(shí),理想的是由含有雜質(zhì)量占質(zhì)量2.5%以下的堇青石、或者雜質(zhì)量占質(zhì)量2.5%以下的堇青石和氧化鋁和/或富鋁紅柱石的基體材料、至少為1層的中間層、和與被燒成體反應(yīng)性低的材料形成的表層構(gòu)成。含有雜質(zhì)是氧化鐵(Fe2O3)時(shí),理想的是堇青石中含有的氧化鐵(Fe2O3)量占質(zhì)量1%以下。而且,含有雜質(zhì)是氧化鐵(Fe2O3)、氧化納(Na2O)及氧化鉀(K2O)時(shí),理想的是堇青石中含有的氧化鐵(Fe2O3)、氧化納(Na2O)及氧化鉀(K2O)量占質(zhì)量2%以下。
      此時(shí),理想的是基體材料含有的上述堇青石占質(zhì)量50%以上;理想的是中間層含有選自氧化鋁、富鋁紅柱石、氧化鋁和氧化鋯的共晶物、及氧化鋁和富鋁紅柱石的混合物所構(gòu)成的組中的一種以上;表層含有氧化鋯。而且,理想的是中間層通過噴鍍法或者噴涂法形成;理想的是表層通過噴鍍法或者噴涂法形成。理想的是噴鍍法是水穩(wěn)定化等離子體噴鍍法。
      具體實(shí)施例方式
      本發(fā)明的用于電子元件的燒成夾具,用于把由陶瓷構(gòu)成的被燒成體裝載在上面,燒成該被燒成體而制作電子元件,由含有堇青石、或者堇青石和氧化鋁和/或富鋁紅柱石的基體材料、至少為1層的中間層、和與上述被燒成體反應(yīng)性低的材料形成的表層構(gòu)成。
      此時(shí),理想的是由含有雜質(zhì)量占質(zhì)量2.5%以下的堇青石、或者雜質(zhì)量占質(zhì)量2.5%以下的堇青石及氧化鋁和/或富鋁紅柱石的基體材料、至少為1層的中間層、和與上述被燒成體反應(yīng)性低的材料形成的表層構(gòu)成。
      本發(fā)明的燒成夾具,特征在于基體材料使用高純度的堇青石。堇青石純度高了,就變成溫度變化和承重性能強(qiáng)的基體材料,使用這種高純度堇青石基體材料的本發(fā)明的燒成夾具,與以前比較,具有耐快速升溫、降溫的強(qiáng)抗裂性,能夠縮短電子元件的燒成時(shí)間。而且,本發(fā)明的燒成夾具,在耐受迅速燒成時(shí)抗彎曲性強(qiáng),由于能夠抑制燒成溫度和電子元件的加壓產(chǎn)生的變形,而且由于能夠防止燒成夾具彎曲和表面剝離,因此壽命長。
      這里,堇青石的化學(xué)組成為2MgO-2Al2O3-5SiO2,具有熱膨脹小、抗熱沖擊性強(qiáng)、高度耐酸性、耐堿性、高溫和高頻電絕緣性高等優(yōu)點(diǎn)?;旌细邘X土、菱鎂礦、粘土等天然原料或者氧化鋁、氧化鎂、硅石等人造原料在1300℃至1400℃燒成制作。
      而且,“彎曲”是指如果燒成夾具反復(fù)使用,由于燒成溫度和被燒成體的加壓燒成夾具變形下垂的方便的說法。如果這種彎曲性大,由于燒成夾具變形大,被燒成體即制品發(fā)生變形。而且,通常燒成夾具堆積使用,但是變得不能堆放了,即使能夠堆放,燒成夾具變得不穩(wěn)定,容易發(fā)生在燒成爐內(nèi)坍塌的事故。
      下面更詳細(xì)地說明本發(fā)明,但是本發(fā)明并不限于下面的實(shí)施例。
      (1)用于電子元件的燒成夾具在本說明書中,說起“用于電子元件的燒成夾具”時(shí)是指燒成陶瓷電容、熱敏電阻、鐵氧體等由陶瓷構(gòu)成的電子元件時(shí)使用的部件,具體是包括用于放置被燒成體的定位器、燒盆、平板等。
      (2)基體材料本發(fā)明的燒成夾具,由含有堇青石、或者堇青石及氧化鋁和/或富鋁紅柱石的基體材料、至少為1層的中間層、和與上述被燒成體反應(yīng)性低的材料形成的表層構(gòu)成。
      此時(shí),理想的是基體材料由含有雜質(zhì)量占質(zhì)量2.5%以下的堇青石、或者雜質(zhì)量占質(zhì)量2.5%以下的堇青石及氧化鋁和/或富鋁紅柱石構(gòu)成。雜質(zhì)為氧化鐵(Fe2O3)時(shí),理想的是堇青石中含有的氧化鐵(Fe2O3)量占質(zhì)量1%以下。如果氧化鐵(Fe2O3)量超過質(zhì)量的1%以上,玻璃成分的生成變強(qiáng),這是表層耐剝離性下降的原因。而且,作為雜質(zhì),理想的是堇青石中含有氧化鐵(Fe2O3)、氧化納(Na2O)及氧化鉀(K2O)量占質(zhì)量2%以下。
      堇青石中含有的雜質(zhì)主要是氧化鐵(Fe2O3)、氧化納(Na2O)及氧化鉀(K2O),雖然此外含有氧化鈣(CaO)、氧化鈦(TiO2),但是在本發(fā)明中作為雜質(zhì)稱為AL2O3、SiO2、MgO以外的成分。這樣的成分容易形成低融物,燒成時(shí)容易在燒成夾具中生成液相。如果堇青石中含有這樣的雜質(zhì)多,基體材料的抗彎曲性和中間層與基體材料的抗剝離性下降,而且給被燒成體的特性帶來不良影響。
      因此,必須使用這種雜質(zhì)少的堇青石,高純度堇青石與低純度堇青石比較抗彎曲性強(qiáng),而且,與氧化鋁和富鋁紅柱石比較抗裂性提高,能夠提高抗裂性和抗彎曲性。堇青石中的雜質(zhì)量如同后面的實(shí)施例所示,雜質(zhì)總量占質(zhì)量2.5%以下,作為主要雜質(zhì)的氧化鐵(Fe2O3)、氧化納(Na2O)及氧化鉀(K2O)占質(zhì)量2%以下就可以了。
      而且,所述雜質(zhì)的測定使用一般的濕式分析等就可以完成,例如以日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)R2212(1991)為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行就可以了。
      而且,本發(fā)明中,理想的是基體材料含有的上述堇青石占質(zhì)量50%以上??沽研院涂箯澢詮?qiáng),如果基體材料含有雜質(zhì)總量占質(zhì)量2.5%以下、作為主要雜質(zhì)的氧化鐵(Fe2O3)、氧化納(Na2O)及氧化鉀(K2O)占質(zhì)量2%的堇青石占質(zhì)量50%以上,如同后面的實(shí)施例所示,基體材料的抗裂性顯著提高,即使反復(fù)燒成也不容易發(fā)生裂縫,能夠?qū)崿F(xiàn)燒成夾具壽命長。
      (3)中間層本發(fā)明中所說的中間層,是位于基體材料和表層之間的層,它的熱膨脹率在基體材料的熱膨脹率和表層的熱膨脹率之間。
      如果形成中間層,基體材料和表層之間的熱膨脹率差被緩解,具有能夠防止表層剝離的優(yōu)點(diǎn)。
      本發(fā)明中的燒成夾具中,理想的是中間層含有選自氧化鋁、富鋁紅柱石、氧化鋁和氧化鋯的共晶物、及氧化鋁和富鋁紅柱石的混合物所構(gòu)成的組中的一種以上。
      而且,如果考慮對被燒成體的特性的影響,理想的是與表層相連的中間層的SiO2量占質(zhì)量20%以下。
      本發(fā)明中的中間層如果使用上述化合物作為材料,使用以前的噴鍍法或者噴涂法層疊在基體材料表面上就可以了。例如,如果使用氣體等離子體噴鍍法,最好中間層的膜厚為50μm~100μm水平,如果使用水穩(wěn)定化等離子體噴鍍法,最好中間層的膜厚為100μm~150μm水平。
      而且,如果使用噴涂法,理想的是中間層的膜厚為50μm~500μm水平。
      而且,本發(fā)明中,構(gòu)成為中間層是多層、使熱膨脹率緩慢變化也可以。例如,在1000C°時(shí)的熱膨脹率,堇青石為0.2%,富鋁紅柱石為0.4%,氧化鋁為0.8%,氧化鋯為0.9%,如果燒成夾具按照這樣的順序?qū)盈B,能夠把熱膨脹率的差抑制在最小限度內(nèi),在燒成時(shí)能夠緩解層與層之間的剝離應(yīng)力。
      這里,所謂共晶物是指從熔融體中同時(shí)析出的2種以上的物質(zhì)的混合物。它的各種組成成分形成為細(xì)微混合組織。共晶物如同其他純粹物那樣只是凝固、熔融點(diǎn)與混合物不同,具有熔點(diǎn)在各構(gòu)成成分的混合物系中為最小的優(yōu)點(diǎn)。
      例如,含有共晶物的噴鍍覆膜能夠?qū)χw材料和中間層的表面,利用噴鍍含有共晶物的噴鍍材料的方法形成,但是共晶物與各構(gòu)成成分比較熔點(diǎn)低,容易溶解,在噴鍍時(shí),進(jìn)一步浸入基體材料和中間層表面的凸凹處。因此,含有共晶物的噴鍍覆膜與基體材料和中間層的結(jié)合性提高,難以發(fā)生剝離。
      本發(fā)明中,雖然使用氧化鋁和氧化鋯的共晶物,氧化鋁(mp,2015℃)和氧化鋯(mp,2677℃,共晶物中的氧化鋯是指沒有穩(wěn)定化的氧化鋯)在其質(zhì)量比為57.4∶42.6時(shí)獲得最小熔點(diǎn)1710℃,在該質(zhì)量比附近(40∶60~80∶20水平)共晶物變換。
      (4)表層本發(fā)明中的表層,是指基體材料的表面或者中間層的表面上形成的層、構(gòu)成與作為被燒成體的電子元件的接觸面。如果形成表層,防止基體材料和中間層中含有的反應(yīng)性物質(zhì)與電子元件材料接觸。本發(fā)明的燒成夾具中,理想地是表層中含有與被燒成體之間反應(yīng)性低的材料氧化鋯。
      雖然表層必須是與被燒成體之間反應(yīng)性低的材料,但是根據(jù)電子元件的種類它的材料不同。例如用于由鈦酸鋇構(gòu)成的陶瓷電容,理想地是選擇與鈦酸鋇反應(yīng)性低的氧化鋯。
      表層中的氧化鋯除了未穩(wěn)定化的氧化鋯之外,還包含有由氧化鈣(CaO)、三氧化二釔(Y2O3)等穩(wěn)定化的穩(wěn)定化氧化鋯。因此,考慮上述反應(yīng)性適當(dāng)選擇最合適的氧化鋯就可以了。
      而且,根據(jù)電子元件的種類,也可以使用含有氧化鋁和氧化鋯的共晶物的噴鍍覆膜作為表層。
      本發(fā)明中的表層,以上述的化合物作為材料,利用以前的噴鍍或者噴涂方法在基體材料的表面或者中間層的表面上層疊就可以了。本發(fā)明中,不特別限于能夠確保上述效果的表層膜厚。
      如上所述,本發(fā)明的燒成夾具,特別理想地是基體材料含有的上述堇青石占質(zhì)量50%以上;中間層含有選自氧化鋁、富鋁紅柱石、氧化鋁和氧化鋯的共晶物、及氧化鋁和富鋁紅柱石的混合物所構(gòu)成的組中的一種以上;表層含有氧化鋯。
      (5) 制造方法本發(fā)明的燒成夾具能夠通過如下方式制造,即利用噴鍍法或者噴涂法,在所希望形狀的基體材料表面上形成中間層、然后形成表層。
      所謂噴鍍法是把金屬或陶瓷細(xì)微粉末(下面稱為“噴鍍材料”)加熱成半熔融狀態(tài),噴鍍在鍍膜對象的表面上形成噴鍍覆膜的方法。根據(jù)加熱方法不同存在使用燃燒焰的氣體噴鍍法、使用電弧的電弧噴鍍法等各種方法,但是本發(fā)明中最好通過使用等離子體噴嘴的等離子體噴鍍法形成噴鍍覆膜。
      本發(fā)明中,等離子體噴鍍法中的水穩(wěn)定化等離子體噴鍍法更為理想。利用氣體等離子體噴鍍法,噴鍍覆膜的最小膜厚為20μm~50μm水平,但是利用水穩(wěn)定化等離子體噴鍍法能夠形成最小膜厚為100μm水平的厚覆膜。而且,水穩(wěn)定化等離子體噴鍍法能夠把比較多孔的表面形成為粗糙覆膜,因此在提高對中間層表面的表面結(jié)合力方面是優(yōu)選的。
      所謂噴涂法,是指把陶瓷粉末制成漿噴鍍在基體表面上、漿在基體表面上流動然后燒形成噴涂覆膜的方法。噴涂法與噴鍍法比較容易形成厚膜,而且噴鍍法中能夠使用粒度在100μm至200μm水平的材料,噴涂法能夠使用粒度在數(shù)微米至500μm更寬范圍的材料。因此,噴涂法與噴鍍法比較,所述覆膜能夠獲得氣孔率、硬度和表面粗糙度等優(yōu)良的特性。而且,噴涂法與噴鍍法比較,還有成本不高的優(yōu)點(diǎn)。
      下面,利用實(shí)施例更詳細(xì)地說明根據(jù)本發(fā)明的燒成夾具。
      (實(shí)施例1~3,比較例1~3)
      在實(shí)施例1~3和比較例1~3中,對根據(jù)本發(fā)明的燒成夾具的基體材料進(jìn)行評價(jià)。實(shí)施例1~3和比較例1~3中的基體材料,通過如下方式制成使用(a)和(b)作為原料,(a)含(Fe2O3)占質(zhì)量0.1%、氧化納(Na2O)及氧化鉀(K2O)占質(zhì)量0.3%、其他雜質(zhì)含量占質(zhì)量0.3%的堇青石;(b)含(Fe2O3)量占質(zhì)量2.7%、含氧化納(Na2O)及氧化鉀(K2O)量占質(zhì)量1.4%、其他雜質(zhì)含量占質(zhì)量1.7%的堇青石,把它們混合,在輪碾機(jī)上混勻后,通過油壓機(jī)在1噸/cm2壓力下形成為長150mm×寬150mm×厚4mm,在1300℃燒成3小時(shí)作成。而且,堇青石基體材料中含的雜質(zhì)量通過適當(dāng)混合上述(a)、(b)原料進(jìn)行調(diào)整。
      根據(jù)實(shí)施例1~3和比較例1~3對抗裂性和抗彎曲性的評價(jià)結(jié)果在表1中示出。抗裂性的評價(jià)是以如下方式進(jìn)行,即在制作的基體材料中央部分放置大小為所述基體材料65%大小的氧化鋯材質(zhì)的燒成夾具,然后放置在小型電爐內(nèi),從350℃開始每次升溫50℃,直到1000℃,然后觀察放置在常溫下時(shí)有無裂縫。在各個溫度下,加熱1小時(shí)。表1中,不滿600℃時(shí)發(fā)生裂縫的為×,從600℃開始至不滿700℃時(shí)范圍內(nèi)發(fā)生裂縫的為△,從700℃開始至不滿800℃時(shí)發(fā)生裂縫的為○,在800℃時(shí)沒有發(fā)生裂縫的為◎。
      抗彎曲性的評價(jià)通過如下方式完成,即在制作的基體材料中央部分加載4kg/cm2在1200℃下保持5小時(shí),然后去掉加載時(shí),觀察從加載前開始發(fā)生的彎曲量。表1中彎曲量大于1.5mm的為×,彎曲量小于1.5mm大于1.0mm的為△,彎曲量小于1.0mm大于0.5mm的為○,彎曲量小于0.5mm的為◎。
      表1

      *A氧化鐵(Fe2O3)*B氧化納(Na2O)+氧化鉀(K2O)
      (評價(jià))從1可以知道,雜質(zhì)總量占質(zhì)量2.5%以上,而且作為主要雜質(zhì)的氧化鐵(Fe2O3)、氧化納(Na2O)及氧化鉀(K2O)占質(zhì)量2%以上的堇青石基體材料,在800℃以下不發(fā)生裂縫,抗裂性良好,但是彎曲量大于1.0mm,表明抗彎曲性不夠。雜質(zhì)總量占質(zhì)量2.5%以下,而且作為主要雜質(zhì)的氧化鐵(Fe2O3)、氧化納(Na2O)及氧化鉀(K2O)占質(zhì)量2%以下的堇青石基體材料,結(jié)果抗裂性和抗彎曲性都很好。而且,實(shí)施例1~3和比較例1~3中,獲得即使在1000℃時(shí)也不發(fā)生裂縫的結(jié)果。
      (實(shí)施例4~9,比較例4、5)實(shí)施例4~9和比較例4、5與實(shí)施例1~3一樣,對根據(jù)本發(fā)明的燒成夾具的基體材料進(jìn)行評價(jià)。實(shí)施例4~9的基體材料,通過如下方式制成使用上述(a)、(b)的堇青石和(c)、(d)、(e)作為原料,(c)最大粒子直徑為250μm及44μm的電融氧化鋁(d)最大粒子直徑為150μm及44μm的電融富鋁紅柱石(e)平均粒子直徑為3μm的煅燒氧化鋁為原料,成型為與實(shí)施例1~3相同的形狀,在1450℃燒成5小時(shí)作成。而且,基體材料中含的氧化鋁量、富鋁紅柱石量及雜質(zhì)量通過適當(dāng)混合上述(a)~(e)原料進(jìn)行調(diào)整。比較例4、5的基體材料,除了以上述(c)、(d)、(e)為原料外,與實(shí)施例1~3相同方式制作。根據(jù)實(shí)施例4~9和比較例4、5對抗裂性和抗彎曲性的評價(jià)結(jié)果在表2中示出??沽研院涂箯澢缘脑u價(jià)是以與實(shí)施例1~3相同方式完成的。
      表2

      *A氧化鐵(Fe2O3)*B氧化納(Na2O)+氧化鉀(K2O)
      (評價(jià))如表2所示,可以知道雜質(zhì)總量占質(zhì)量2.5%以下,而且作為主要雜質(zhì)的氧化鐵(Fe2O3)、氧化納(Na2O)及氧化鉀(K2O)占質(zhì)量2%以下的堇青石含量在50%以上的基體材料,抗裂性和抗彎曲性同時(shí)獲得良好結(jié)果。氧化鋁和富鋁紅柱石構(gòu)成的基體材料雖然抗彎曲性良好,但是在600℃以下就發(fā)生裂縫,因此可以知道抗裂性不夠。
      (實(shí)施例10~19,比較例6~8)通過實(shí)施例10~19,比較例6~8,對根據(jù)本發(fā)明的燒成夾具進(jìn)行評價(jià)。實(shí)施例10~19以及比較例6~8是在與實(shí)施例1~3相同方式制作的基體材料的表面上,通過水穩(wěn)定化等離子體噴鍍法或者噴涂法形成中間層、然后形成表層制作燒成夾具。中間層及表層的膜厚均為100μm。
      中間層水穩(wěn)定化等離子體噴鍍法的材料使用粒度為75μm~150μm的電融氧化鋁和電融富鋁紅柱石,膜壓通過噴鍍次數(shù)進(jìn)行調(diào)整。而且,中間層的噴涂材料使用易燒結(jié)氧化鋁、45μm以下的電融氧化鋁及45μm以下的電融富鋁紅柱石,在1400℃下燒5小時(shí)。
      表層水穩(wěn)定化等離子體噴鍍的材料使用粒度為75μm~150μm的電融三氧化二釔穩(wěn)定化氧化鋯,膜壓通過噴鍍次數(shù)進(jìn)行調(diào)整。而且,表層的噴涂材料使用44μm以下的三氧化二釔穩(wěn)定化氧化鋯,在1400℃下燒5小時(shí)。
      而且,在實(shí)施例12~15中,中間層的材料使用氧化鋁和富鋁紅柱石的混合物。所述混合在中間層使用噴鍍法的實(shí)施例14~15中,把粒度為150μm~75μm的氧化鋁和富鋁紅柱石在振動混合機(jī)上混合5分鐘完成。而且,在中間層使用噴涂法的實(shí)施例12、13中,把粒度為45μm以下的富鋁紅柱石粉末、易燒結(jié)氧化鋁、以及粒度為45μm以下的電融氧化鋁適當(dāng)調(diào)和,在制漿時(shí)混合。
      實(shí)施例19中的中間層材料使用氧化鋁和氧化鋯的共晶物。該共晶物利用氧化鋁和氧化鋯以1∶1比例混合,是細(xì)微結(jié)晶的混合組織物質(zhì)。
      根據(jù)實(shí)施例10~19和比較例6~8對抗剝離性和抗反應(yīng)性的評價(jià)結(jié)果在表3中示出。抗剝離性的評價(jià)是以如下方式進(jìn)行,即在制作的燒成夾具上涂抹作為電介質(zhì)的鈦酸鋇溶液后,在1400℃、2小時(shí)條件下反復(fù)在小型電爐中燒成,測定直到發(fā)生中間層或表層從基體材料上剝離時(shí)的次數(shù)。表3中,不滿3次時(shí)發(fā)生剝離的為×,從3次開始至不滿5次范圍內(nèi)發(fā)生剝離的為△,從5次開始至不滿8次發(fā)生剝離的為○,到8次沒有發(fā)生剝離的為◎。
      抗反應(yīng)性的評價(jià)通過與抗剝離性同樣方式反復(fù)燒成,然后在不加熱時(shí),觀察燒成夾具自加熱前開始的撓曲量。表3中,撓曲量大于2mm的為×,小于2mm大于1mm的為△,小于1mm大于0.5mm的為○,小于0.5mm的為◎。
      表3

      *A氧化鐵(Fe2O3)*B氧化納(Na2O)+氧化鉀(K2O)(注)噴涂噴涂法(注)噴鍍水穩(wěn)定化等離子體噴鍍法
      (評價(jià))如表3所示,可以知道使用雜質(zhì)總量占質(zhì)量2.5%以上,而且作為主要雜質(zhì)的氧化鐵(Fe2O3)、氧化納(Na2O)及氧化鉀(K2O)占質(zhì)量2%以上的堇青石基體材料的燒成夾具,抗剝離性和抗反應(yīng)性都不夠,特別是如果雜質(zhì)量多時(shí),結(jié)果基體材料與中間層的層間容易發(fā)生剝離。
      使用雜質(zhì)總量占質(zhì)量2.5%以下,而且作為主要雜質(zhì)的氧化鐵(Fe2O3)、氧化納(Na2O)及氧化鉀(K2O)占質(zhì)量2%以下的堇青石基體材料的燒成夾具,結(jié)果抗剝離性和抗反應(yīng)性都良好,中間層分別使用氧化鋁、氧化鋁和富鋁紅柱石的混合物以及氧化鋁和氧化鋯的結(jié)晶物通過水穩(wěn)定化等離子體噴鍍法或者噴涂法形成,而且表層使用氧化鋯通過水穩(wěn)定化等離子體噴鍍法或者噴涂法形成,也能夠發(fā)揮很好的性能。特別是,在表層通過噴涂法形成的情況下,抗剝離性和抗反應(yīng)性獲得優(yōu)良結(jié)果。這里,通過噴涂法形成的層與通過水穩(wěn)定化等離子體噴鍍法形成的層比較含有更多的細(xì)小氣孔,這種氣孔能夠吸收殘留膨脹,因此認(rèn)為這是表面上看通過噴涂法形成的表層熱膨脹小的原因。
      (實(shí)施例20~25,比較例9、10)通過實(shí)施例20~25,比較例9、10,對根據(jù)本發(fā)明的燒成夾具進(jìn)行評價(jià)。實(shí)施例20~25是在與實(shí)施例4~9相同方式制作的基體材料的表面上,以氧化鋁為原料通過噴涂法形成中間層,然后以氧化鋯為原料通過水穩(wěn)定化等離子體噴鍍法形成表層,制成燒成夾具。中間層和表層的形成與實(shí)施例10~19相同方式完成。比較例9、10是在與實(shí)施例4、5相同方式制作的基體材料的表面上,通過與實(shí)施例20~25相同方式形成中間層和表層,制成燒成夾具。中間層和表層的膜厚均為100μm。根據(jù)實(shí)施例20~25以及比較例9、10對抗剝離性和抗反應(yīng)性的評價(jià)結(jié)果在表4中示出??箘冸x性和抗反應(yīng)性的評價(jià)以與實(shí)施例10~19同樣方式進(jìn)行。
      表4

      *A氧化鐵(Fe2O3)*B氧化納(Na2O)+氧化鉀(K2O)(注)噴涂噴涂法(注)噴鍍水穩(wěn)定化等離子體噴鍍法
      (評價(jià))如表4所示,可以知道使用雜質(zhì)總量占質(zhì)量2.5%以下,而且作為主要雜質(zhì)的氧化鐵(Fe2O3)、氧化納(Na2O)及氧化鉀(K2O)占質(zhì)量2%以下的堇青石含量為質(zhì)量50%以上的基體材料的燒成夾具,抗剝離性和抗反應(yīng)性結(jié)果都良好。在使用氧化鋁和富鋁紅柱石構(gòu)成的基體材料的燒成夾具中,同樣抗剝離性和抗反應(yīng)性結(jié)果都良好。可是,如同表2所示一樣,該基體材料存在抗裂性不夠的缺點(diǎn)。
      (實(shí)施例26~29,比較例11、12)實(shí)施例26、27以及比較例11是在與實(shí)施例1~3相同方式制作的基體材料的表面上,使用如表5所示的材料,通過水穩(wěn)定化等離子體噴鍍法或者噴涂法形成2層的中間層,然后以氧化鋯為原料通過水穩(wěn)定化等離子體噴鍍法或者噴涂法形成表層,制成燒成夾具。實(shí)施例28、29與是在實(shí)施例4~9相同方式制作的基體材料的表面上,使用如表5所示的材料,通過與實(shí)施例26、27相同方式形成中間層和表層,制成燒成夾具。比較例12是在與比較例4相同方式制作的基體材料的表面上,使用如表5所示的材料,通過與實(shí)施例26、27相同方式形成中間層和表層,制成燒成夾具。
      而且,中間層通過水穩(wěn)定化等離子體噴鍍法形成2層,是在第一層噴鍍完成后直接換成第二層的材料在第一層的表面上噴鍍形成。另外,中間層通過噴涂法形成為二層,在第一層噴涂完成后,在80℃下干燥5小時(shí)去掉噴涂層的水分,然后在第一層的表面上噴涂第二層的材料,燒成第二層的表面。
      而且,表層的形成與實(shí)施例10~19相同方式完成。第一個中間層的膜厚為50μm,第二個中間層的膜厚為100μm,表層的膜厚為100μm。根據(jù)實(shí)施例26~29以及比較例11、12,評價(jià)抗剝離性、抗反應(yīng)性的結(jié)果在表5中示出??箘冸x性、抗反應(yīng)性的評價(jià)以與實(shí)施例10~19同樣方式進(jìn)行。
      表5

      (注)噴涂噴涂法(注)噴鍍水穩(wěn)定化等離子體噴鍍法*中間層(第一層和第二層)上一行(從左按順序)第一層的基體材料、施工方法、厚度(μm)下一行(從左按順序)第二層的基體材料、施工方法、厚度(μm)
      (評價(jià))如表5所示,可以知道使用雜質(zhì)總量占質(zhì)量2.5%以下,而且作為主要雜質(zhì)的氧化鐵(Fe2O3)、氧化納(Na2O)及氧化鉀(K2O)占質(zhì)量2%以下的堇青石基體材料、中間層形成為兩層的燒成夾具,抗剝離性和抗反應(yīng)性結(jié)果都良好。中間層分別使用氧化鋁、富鋁紅柱石通過水穩(wěn)定化等離子體噴鍍法或者噴涂法形成,而且表層使用氧化鋯通過水穩(wěn)定化等離子體噴鍍法或者噴涂法形成,也能夠發(fā)揮很好的性能。
      使用雜質(zhì)總量占質(zhì)量2.5%以下,而且作為主要雜質(zhì)的氧化鐵(Fe2O3)、氧化納(Na2O)及氧化鉀(K2O)占質(zhì)量2%以下的堇青石含量占質(zhì)量50%以上的基體材料、中間層形成為兩層的燒成夾具,同樣抗剝離性和抗反應(yīng)性結(jié)果都良好。
      可以知道使用雜質(zhì)總量占質(zhì)量2.5%以上,而且作為主要雜質(zhì)的氧化鐵(Fe2O3)、氧化納(Na2O)及氧化鉀(K2O)占質(zhì)量2%以上的堇青石基體材料、中間層形成為兩層的燒成夾具,抗剝離性和抗反應(yīng)性結(jié)果都不夠好。在雜質(zhì)總量占質(zhì)量2.5%以上,而且作為主要雜質(zhì)的氧化鐵(Fe2O3)、氧化納(Na2O)及氧化鉀(K2O)占質(zhì)量2%以上情況下、即使中間層形成為兩層,也不能獲得良好特性。
      而且,使用氧化鋁和富鋁紅柱石構(gòu)成的基體材料、中間層形成為兩層的燒成夾具,抗剝離性和抗反應(yīng)性結(jié)果都良好。但是,如表2所示,這種基體材料存在抗裂性不夠的缺點(diǎn)。
      如上所述,本發(fā)明的用于電子元件的燒成夾具,通過提高抗裂性,能夠縮短電子元件的燒成時(shí)間,同時(shí)能夠延長壽命。
      權(quán)利要求
      1.一種用于電子元件的燒成夾具,用于把由陶瓷構(gòu)成的被燒成體裝載在上面,燒成該被燒成體制作電子元件,其特征在于由含有堇青石、或者堇青石和氧化鋁和/或富鋁紅柱石的基體材料、至少為1層的中間層、和與上述被燒成體反應(yīng)性低的材料形成的表層構(gòu)成。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電子元件的燒成夾具,其特征在于由含有雜質(zhì)量占質(zhì)量2.5%以下的堇青石、或者雜質(zhì)量占質(zhì)量2.5%以下的堇青石和氧化鋁和/或富鋁紅柱石的基體材料、至少為1層的中間層、和與上述被燒成體反應(yīng)性低的材料形成的表層組成。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于電子元件的燒成夾具,其特征在于上述雜質(zhì)中含有氧化鐵(Fe2O3),上述堇青石中含有的氧化鐵(Fe2O3)量占質(zhì)量1%以下。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)所述的用于電子元件的燒成夾具,其特征在于上述雜質(zhì)含有氧化鐵(Fe2O3)、氧化納(Na2O)及氧化鉀(K2O),上述堇青石中含有的氧化鐵(Fe2O3)、氧化納(Na2O)及氧化鉀(K2O)量占質(zhì)量2%以下。
      5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任何一項(xiàng)所述的用于電子元件的燒成夾具,其特征在于上述基體材料含有的上述堇青石占質(zhì)量50%以上。
      6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任何一項(xiàng)所述的用于電子元件的燒成夾具,其特征在于上述中間層含有選自氧化鋁、富鋁紅柱石、氧化鋁和氧化鋯的共晶物、及氧化鋁和富鋁紅柱石的混合物所構(gòu)成的組中的一種以上,上述表層含有氧化鋯。
      7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任何一項(xiàng)所述的用于電子元件的燒成夾具,其特征在于上述中間層通過噴鍍法或者噴涂法形成,上述表層通過噴鍍法或者噴涂法形成。
      8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任何一項(xiàng)所述的用于電子元件的燒成夾具,其特征在于上述噴鍍法是水穩(wěn)定化等離子體噴鍍法。
      全文摘要
      提供一種用于電子元件的燒成夾具,能夠縮短被燒成體的燒成時(shí)間,而且使用壽命長。電子元件用燒成夾具是用于把由陶瓷構(gòu)成的被燒成體裝載在上面,燒成該被燒成體制作電子元件,由含有堇青石、或者堇青石和氧化鋁和/或富鋁紅柱石的基體材料、至少為1層的中間層、和與上述被燒成體反應(yīng)性低的材料形成的表層構(gòu)成。
      文檔編號C04B41/80GK1381424SQ0210582
      公開日2002年11月27日 申請日期2002年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月13日
      發(fā)明者二本松浩明, 森笹真司, 中西泰久 申請人:日本礙子株式會社, Ngk阿德列克株式會社
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