[發(fā)明專利]陶瓷接合體的制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110140673.3
• 申請(qǐng)日: 2011-05-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102276283A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 井出貴之;安藤正美
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: TOTO株式會(huì)社
• 主分類號(hào): C04B37/00
• 分類號(hào): C04B37/00
• 代理公司: 北京信慧永光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11290
• 代理人: 周善來(lái);李雪春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種使陶瓷燒結(jié)體彼此接合而成的陶瓷接合體的制造方法。

背景技術(shù)

陶瓷是與金屬、塑料等相比耐熱性、耐蝕性及耐磨損性高，即使在高溫環(huán)境、腐蝕環(huán)境這樣苛刻的條件下也能夠使用的材料。其中，由于碳化硅陶瓷具有高剛性、高導(dǎo)熱性及低熱膨脹性這樣的優(yōu)良特性，因此作為高溫結(jié)構(gòu)部件、半導(dǎo)體制造裝置用部件而被利用。

如此，雖然陶瓷尤其碳化硅陶瓷是能夠在苛刻的環(huán)境下使用的有用的材料，但是很難以一體成型的方式制作復(fù)雜形狀的部件、大型部件。如此，制作復(fù)雜形狀的部件、大型部件時(shí)，準(zhǔn)備多個(gè)較小的陶瓷燒結(jié)體，例如塊狀的陶瓷燒結(jié)體，通過(guò)使它們相互接合來(lái)制作復(fù)雜形狀的部件、大型部件。

作為使陶瓷燒結(jié)體彼此接合的方法，在下述專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)有通過(guò)碳進(jìn)行擴(kuò)散接合的方法。具體為，在一對(duì)陶瓷燒結(jié)體的至少一方的接合面上涂敷在高溫下分解而形成硬質(zhì)碳膜的有機(jī)物。而且，使一對(duì)陶瓷燒結(jié)體的接合面彼此抵接，在有機(jī)物的分解溫度以上且非氧化氣氛中進(jìn)行加熱。在利用了碳擴(kuò)散的該接合方法的情況下，存在如下課題，很難將接合層厚度控制為在整體上均勻且為所希望的厚度。

作為使陶瓷燒結(jié)體彼此接合的方法，為了使多個(gè)陶瓷燒結(jié)體彼此接合，還進(jìn)行在接合部分上形成含有碳化硅的區(qū)域的碳化硅接合。例如，在下述專利文獻(xiàn)2所述的方法中，首先用有機(jī)類粘結(jié)劑使一對(duì)碳化硅陶瓷燒結(jié)體彼此粘結(jié)，形成預(yù)制的陶瓷接合體。其后，在惰性氣體氣氛中將預(yù)制的陶瓷接合體加熱至1400℃以上，在加熱后的預(yù)制的陶瓷接合體及配有有機(jī)類粘結(jié)劑的接合部上浸滲熔融的硅從而進(jìn)行碳化硅接合。

但是，此時(shí)為了在接合部上浸滲熔融的硅，需要從外部供給熔融硅，接合方法變得復(fù)雜。而且，還存在如下課題，很難在接合部整體上同樣地含有從外部添加的熔融硅并使接合部整體均勻。

如此，作為減少?gòu)耐獠抗┙o熔融硅從而進(jìn)行碳化硅接合的方法，具有下述專利文獻(xiàn)3所公開(kāi)的方法。在下述專利文獻(xiàn)3中，通過(guò)由含有碳化硅微粒的熱固化性樹(shù)脂形成的膠粘劑，使利用反應(yīng)燒結(jié)法而制作的碳化硅陶瓷燒結(jié)體(燒結(jié)體)和多孔質(zhì)碳化硅陶瓷燒結(jié)體(多孔質(zhì)燒結(jié)體)重合。在多孔質(zhì)燒結(jié)體的上面重疊薄片狀硅，在硅熔融的溫度下對(duì)該重合狀態(tài)的物體進(jìn)行熱處理。

專利文獻(xiàn)1：日本國(guó)特開(kāi)昭60-127270號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本國(guó)特開(kāi)2005-22905號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本國(guó)特開(kāi)平03-112871號(hào)公報(bào)

在上述專利文獻(xiàn)3所述的方法中，使配置于多孔質(zhì)燒結(jié)體上面的薄片狀硅滲透至空孔內(nèi)，并使膠粘劑的熱固化性樹(shù)脂與碳化后的碳反應(yīng)。但是，此時(shí)也為了在接合工序中含有熔融的硅，而從外部添加硅。因此，對(duì)于接合方法復(fù)雜來(lái)說(shuō)沒(méi)有很大的改善。而且，從配置有薄片狀硅的位置至接合部位的浸滲距離長(zhǎng)，很難穩(wěn)定地供給硅。尤其在較厚的多孔質(zhì)燒結(jié)體的情況下，存在很難形成均勻的接合面的課題。而且，由于膠粘劑使用熱固化性樹(shù)脂，因此熱處理時(shí)膠粘劑層發(fā)生熱收縮，由此還存在如下課題，在接合面內(nèi)接合強(qiáng)度產(chǎn)生不均。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而進(jìn)行的，目的在于提供一種不從外部添加硅，防止在熱處理工序中伴隨接合層熱收縮的裂紋或起因于此的接合不良，從而高強(qiáng)度地進(jìn)行接合的陶瓷接合體的制造方法。

本發(fā)明所涉及的陶瓷接合體的制造方法是使陶瓷燒結(jié)體彼此接合而成的陶瓷接合體的制造方法，其特征在于，具備：準(zhǔn)備工序，準(zhǔn)備分別具有接合面的一對(duì)陶瓷燒結(jié)體，其中至少一方通過(guò)反應(yīng)燒結(jié)法而形成且含有游離硅；形成工序，形成微粒層，其是在所述一對(duì)陶瓷燒結(jié)體各自的接合面之間配置使含有碳元素的微粒分散在有機(jī)溶劑中的接合漿后干燥而成的；及接合工序，在以加壓的方式保持所述微粒層的狀態(tài)下，在惰性氣氛下加熱所述一對(duì)陶瓷燒結(jié)體，將所述游離硅導(dǎo)入所述微粒層，由此，形成至少含有碳化硅的接合層以進(jìn)行接合，從而成為陶瓷接合體。

作為本發(fā)明的準(zhǔn)備工序中準(zhǔn)備的陶瓷燒結(jié)體的一對(duì)陶瓷燒結(jié)體的至少一方是利用反應(yīng)燒結(jié)法而形成的。因此，陶瓷燒結(jié)體中含有游離硅。該游離硅在燒結(jié)體中以未構(gòu)成化合物的金屬元素的狀態(tài)存在，具有易于移動(dòng)的性質(zhì)。而且，在一對(duì)陶瓷燒結(jié)體的接合面之間形成由含有碳元素的微粒所生成的微粒層。在該狀態(tài)下加熱時(shí)，由碳及游離硅生成碳化硅。而且，將該碳化硅生成的反應(yīng)作為驅(qū)動(dòng)力，殘存的游離硅發(fā)生擴(kuò)散移動(dòng)，移動(dòng)至一對(duì)陶瓷燒結(jié)體之間的微粒層。如此，不必另外添加熔融硅便能形成含有碳化硅的牢固的接合層。