本发明专利技术涉及一种硅铝氧氮陶瓷烧结体、其制法、复合基板及电子器件。本发明专利技术的硅铝氧氮陶瓷烧结体由Si6‑zAlzOzN8‑z(0＜z≤4.2)表示，开口气孔率为0.1％以下，相对密度为99.9％以上，且X射线衍射图中，硅铝氧氮陶瓷以外的各成分的最大峰的强度的总和相对于硅铝氧氮陶瓷的最大峰的强度的比值为0.005以下。
Sialon sintered body, manufacturing method thereof, composite substrate and electronic device
The present invention relates to a sintered Sialon body and its preparing method, composite substrate and electronic device. Sintered Sialon body of the invention by Si6 zAlzOzN8 Z (0 < Z < 4.2), the porosity is below 0.1%, the relative density is above 99.9%, and the X ray diffraction pattern, the sum of the maximum peak components other than Sialon the intensity relative to the ratio of the maximum peak of silicon the strength of alumina ceramic nitrogen was below 0.005.
【技术实现步骤摘要】
硅铝氧氮陶瓷烧结体、其制法、复合基板及电子器件
本专利技术涉及硅铝氧氮陶瓷烧结体、其制法、复合基板及电子器件。
技术介绍
硅铝氧氮陶瓷为由通式：Si6-zAlzOzN8-z(0＜z≤4.2)表示的物质的总称，是陶瓷材料中兼具有高强度、高杨氏模量、低热膨胀、高绝缘性的材料。将该陶瓷材料用作弹性波元件的复合基板的支撑基板的情况下，为了使其接合，要求为没有气孔、表面平坦性较高、整面均匀的组成。如专利文献1所示，制造硅铝氧氮陶瓷一般使用烧结助剂进行烧成。另一方面，还已知在制造硅铝氧氮陶瓷时不使用烧结助剂进行烧成的方法。例如，专利文献2中公开以下方法，即，将β-硅铝氧氮陶瓷用氮化硅和BN的粉末覆盖，在N2气体气氛下进行烧成。另外，专利文献3中公开如下方法，即，在氮化硅粉末中加入烷醇铝，水解后，过滤，将得到的粉末于600～900℃进行预烧，于1700～1900℃进行加压烧结，得到β-硅铝氧氮陶瓷烧结体。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平1－264973号公报专利文献2：日本特开昭61－141671号公报专利文献3：日本特开昭60－108371号公报
技术实现思路
但是，如果像专利文献1那样在硅铝氧氮陶瓷的制造时使用烧结助剂，则存在如下问题：组成不均匀，导致异相成分增多，或者气孔增多。如果异相成分增多，则研磨的难易度在硅铝氧氮陶瓷与异相成分之间有所不同，因此，存在表面平坦性不够高的问题。例如可以举出：在异相成分比硅铝氧氮陶瓷硬的情况下，异相成分不易被研磨，所以，容易残留为凸状；在异相成分较软的情况下，异相成分容易被研磨，从而容易变成孔。另外，如果材料内气孔较多，则即便研磨也会残留有源自于气孔的凹部分，因此，存在表面平坦性不够高的问题。另外，像专利文献2、3那样在硅铝氧氮陶瓷的制造时不使用烧结助剂进行常压烧成的情况下，由于硅铝氧氮陶瓷为难烧结性的材料，所以气孔不会完全排出到外部，容易残留在内部，不易使相对密度充分提高。本专利技术是为了解决该课题而实施的，其目的是提供一种将表面研磨成镜面状时的表面平坦性较高的硅铝氧氮陶瓷烧结体。本专利技术的硅铝氧氮陶瓷烧结体由Si6-zAlzOzN8-z(0＜z≤4.2)表示，开口气孔率为0.1％以下，相对密度为99.9％以上，且X射线衍射图中，硅铝氧氮陶瓷以外的各成分的最大峰的强度的总和相对于硅铝氧氮陶瓷的最大峰的强度的比值为0.005以下。该硅铝氧氮陶瓷烧结体的开口气孔率较低，相对密度较高，异相较少，因此，将表面研磨成镜面状时的表面平坦性提高。本专利技术的硅铝氧氮陶瓷烧结体的制法如下：按Si：Al：O：N＝(6－z)：z：z：(8－z)(其中0＜z≤4.2)，从纯度均为99.8质量％以上的氮化硅、氮化铝、氧化铝及二氧化硅的成分中选择组成，并且，确定质量比例，将各成分混合，制作原料粉末，将该原料粉末成型为规定形状后，以烧成温度1725～1900℃、压制压力100～300kgf/cm2进行热压烧成，由此，得到硅铝氧氮陶瓷烧结体。该制法通过压力将气孔排出，并且，促进致密化，因此，适合制造上述的本专利技术的硅铝氧氮陶瓷烧结体。本专利技术的复合基板是将支撑基板和功能性基板接合而得到的复合基板，其中，所述支撑基板为上述的本专利技术的硅铝氧氮陶瓷烧结体。该复合基板的支撑基板为上述的本专利技术的硅铝氧氮陶瓷烧结体，因此，接合界面中实际接合的面积的比例增大，显示出良好的接合性。本专利技术的电子器件利用了上述的本专利技术的复合基板。该电子器件中，作为支撑基板的硅铝氧氮陶瓷烧结体的热膨胀系数为3.0ppm/K(40－400℃)以下，因此，作为弹性表面波器件时的频率温度依赖性、过滤器性能得到大幅改善。另外，在兰姆波元件、薄膜谐振器(FBAR)、LED器件、光波导器件、开关器件、半导体器件等中，支撑基板的热膨胀系数也非常小，由此，性能提高。此外，通过调整硅铝氧氮陶瓷的组成(前述的z值)，能够在热膨胀系数为3.0ppm/K以下的状态下调整杨氏模量，从而能够进行作为复合基板时的功能性基板的性能的微调整及最大化。附图说明图1是复合基板10的立体图。图2是使用复合基板10制作的电子器件30的立体图。符号说明10-复合基板；12-压电基板；14-支撑基板；30-电子器件；32、34-IDT电极；36-反射电极。具体实施方式以下，对本专利技术的实施方式具体地进行说明，但是，本专利技术并不限定于以下的实施方式，应当理解可以在不脱离本专利技术的主旨的范围内基于本领域技术人员的通常知识适当加以变更、改良等。本实施方式的硅铝氧氮陶瓷烧结体由Si6-zAlzOzN8-z(0＜z≤4.2)表示，开口气孔率为0.1％以下，相对密度为99.9％以上(优选为99.95％以上)，且X射线衍射图中，硅铝氧氮陶瓷以外的各成分(异相成分)的最大峰的强度的总和相对于硅铝氧氮陶瓷的最大峰的强度的比值为0.005以下。应予说明，X射线衍射图的测定条件如下：CuKα、40kV、40mA、2θ＝10－70°。该硅铝氧氮陶瓷烧结体的开口气孔率较低，相对密度较高，异相较少，因此，将表面研磨成镜面状时的表面平坦性提高。如果开口气孔率较高、或者相对密度较低，则即便研磨，也会残留有源自于气孔的凹部分，因此，表面平坦性不够高。另外，如果异相成分较多，则研磨的难易度在硅铝氧氮陶瓷与异相成分之间有所不同，导致表面平坦性不够高。特别是异相成分不易被研磨的情况下，异相部容易以凸部的形式残留下来，与功能性基板的接合变得困难。作为异相成分，例如可以举出：Al2O3、Si2ON2、Si3Al6O12N2、多铝红柱石等。根据本实施方式的硅铝氧氮陶瓷烧结体，能够减少研磨加工后的表面存在的气孔数。研磨加工后的表面的每100μm×100μm的面积中存在的最大长度0.5μm以上且深度0.08μm以上的气孔数优选为10个以下，更优选为5个以下，进一步优选为3个以下。对于本实施方式的硅铝氧氮陶瓷烧结体的表面平坦性，例如优选满足：研磨加工成镜面状的表面的100μm×140μm的测定范围内的中心线平均粗糙度Ra为1.0nm以下、以及同一测定范围内的最大峰高与最大谷深的高度差Pt为30nm以下中的至少1个。Ra更优选为0.8nm以下。Pt更优选为25nm以下。本实施方式的硅铝氧氮陶瓷烧结体的杨氏模量优选为180GPa以上，更优选为200GPa以上，进一步优选为220GPa以上。本实施方式的硅铝氧氮陶瓷烧结体中，z的值优选为0.5≤z≤4.0。如果在该范围内，则能够使上述的气孔数进一步减少。z的值更优选为0.5≤z≤3.2。如果在该范围内，则能够使上述的气孔数更进一步减少。接下来，对硅铝氧氮陶瓷烧结体的制造方法的实施方式进行说明。硅铝氧氮陶瓷烧结体的制造流程包括：制作硅铝氧氮陶瓷原料粉末的工序和制作硅铝氧氮陶瓷烧结体的工序。(硅铝氧氮陶瓷原料粉末的制作)原料粉末使用杂质金属元素含量为0.2质量％以下、平均粒径为2μm以下的市场上销售的氮化硅、氮化铝、氧化铝及二氧化硅粉末。使用这些原料，按Si：Al：O：N＝(6－z)：z：z：(8－z)(其中0＜z≤4.2)，选择组成，并且，确定质量比例，将各成分混合，制作原料粉末。z的值优选为0.5≤z≤4.0，更优选为0.5≤z≤3.2。各粉末优选较细，优选平均粒径为0.5～1.5μm，以便致密地本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种硅铝氧氮陶瓷烧结体，其中，所述硅铝氧氮陶瓷烧结体由Si6‑zAlzOzN8‑z表示，其中，0＜z≤4.2，开口气孔率为0.1％以下，相对密度为99.9％以上，且X射线衍射图中，硅铝氧氮陶瓷以外的各成分的最大峰的强度的总和相对于硅铝氧氮陶瓷的最大峰的强度的比值为0.005以下。
【技术特征摘要】
2016.09.20 JP PCT/JP2016/077627;2017.06.30 JP 20171.一种硅铝氧氮陶瓷烧结体，其中，所述硅铝氧氮陶瓷烧结体由Si6-zAlzOzN8-z表示，其中，0＜z≤4.2，开口气孔率为0.1％以下，相对密度为99.9％以上，且X射线衍射图中，硅铝氧氮陶瓷以外的各成分的最大峰的强度的总和相对于硅铝氧氮陶瓷的最大峰的强度的比值为0.005以下。2.根据权利要求1所述的硅铝氧氮陶瓷烧结体，其中，所述硅铝氧氮陶瓷烧结体的表面的、100μm×140μm的测定范围内的中心线平均粗糙度Ra为1.0nm以下。3.根据权利要求1或2所述的硅铝氧氮陶瓷烧结体，其中，所述硅铝氧氮陶瓷烧结体的表面的、100μm×140μm的测定范围内的最大峰高与最大谷深的高度差Pt为30nm以下。4.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：野本祐辉，井上胜弘，田中启，胜田祐司，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP
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