堇青石烧结体、其制法、复合基板以及电子器件制造技术

本发明专利技术的堇青石烧结体，在X射线衍射图中，除了堇青石成分以外的各成分的最大峰的强度的总和相对于堇青石的(110)面的峰顶强度的比为0.0025以下。该堇青石烧结体中，除了堇青石成分以外的异相极其少，因而在将表面研磨成镜面状时的表面平整度高。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及堇青石烧结体、其制法、复合基板以及电子器件。
技术介绍
堇青石烧结体是耐热性高且热膨胀系数小的材料，因而作为热冲击性高的材料而广为人知，特别是被烧结成多孔质状的结构体广泛地用作汽车等的废气净化用催化剂载体、过滤器。对于致密的堇青石烧结体，还利用低热膨胀性和轻量性的特点，近年来正在推进将其用作曝光装置等的载物台用部件(专利文献1)、超精密的镜用基材(专利文献2)。在专利文献1中，特别是为了获得高的刚性，进行了如下改良：将堇青石烧结体中的CaO含量设为0.2～0.8质量％，且含有预定量的Al2O3作为亚晶。CaO具有通过促进堇青石的晶粒生长和烧结性而提高杨氏模量的效果，Al2O3具有抑制堇青石的异常晶粒生长并使其致密化的效果。在专利文献2中，以在高刚性的基础上减小表面粗糙度作为课题，通过添加预定量的特定的稀土金属成分作为烧结助剂，从而制作致密的堇青石烧结体。所获得的烧结体中，不包含除了堇青石以外的晶相，含稀土金属的成分作为非晶相而沿堇青石颗粒的粒界以膜状存在。可认为由于没有除了堇青石以外的结晶成分，从而可避免因不同颗粒间的研磨特性的差异而导致的凹凸的产生。作为不添加烧结助剂而制作致密的堇青石烧结体的例子，有专利文献3。在该例子中，通过对平均粒径0.7μm以下的堇青石粉末进行单轴模具冲压成形而获得成形体，将该成形体在氮气气氛下在1400℃烧成12小时，制作了具有如下特征的堇青石烧结体，所述特征为：堇青石含量97.6质量％、体积密度2.54g/cm3、开口气孔率0％、总气孔率0.1％，在异相中具有莫来石、尖晶石、假蓝宝石，等等(实施例1)。该烧结体中，基于总气孔率以及开口气孔率，可知闭口气孔率为0.1％，并且，基于图2所示的研磨面的热蚀刻后的照片可知，在约20μm2的面中存在20个左右的长径为0.2～0.5μm左右的闭口气孔。另一方面，近年来，作为弹性表面波元件，正在开发一种将主基板与辅助基板接合而得的结构的元件。例如，在专利文献4中示出了如下弹性表面波元件，其通过将包含钽酸锂、铌酸锂等的主基板与包含玻璃或硅的辅助基板直接接合而得到。在该弹性表面波元件中，辅助基板的热膨胀系数比主基板的热膨胀系数小，辅助基板的厚度比主基板厚。通过将这样的主基板与辅助基板进行组合，从而在基板的温度升高时压缩应力作用在主基板的表面附近，使热膨胀变得比主基板原本的热膨胀小。结果说明了主基板的弹性表面波元件的频率温度依赖性得到改善。另外还说明了，在辅助基板为玻璃时的热膨胀系数为4.5ppm/℃，通过玻璃的非晶性，与作为单晶的主基板的接合变得容易。但是，对供给于接合的主基板以及辅助基板的表面状态没有详细的记载。在专利文献5中，与专利文献4同样地记载了弹性表面波元件的温度依赖性改良技术。压电基板(主基板)为钽酸锂、铌酸锂中的任一种，支持基板(辅助基板)为蓝宝石、氧化铝、氮化铝、氮化硅(热膨胀系数2.6ppm/℃)中的任一种，通过直接接合而制作接合基板。但是，关于支持基板等所需要的表面状态没有记载。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010-173878号公报专利文献2：日本特开2012-87026号公报专利文献3：日本特开2005-314215号公报专利文献4：日本特开平11-55070号公报专利文献5：日本专利第3774782号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题在专利文献1、2中记载的堇青石烧结体中，由于除了堇青石成分以外还含有预定量的烧结助剂成分，因而除了堇青石以外的相要么作为晶相存在，要么作为非晶相存在，烧结体组织成为堇青石相与其他相的混合形态。由于这些相的化学性质、物理性质不同，因而在进行表面研磨等加工时，在相之间的研磨容易度上产生差异。特别是，在使用酸性、碱性的浆料进行化学机械研磨(CMP)的情况下，其差异变得显著，成为表面的凹凸的原因。由此，在专利文献1、2那样的堇青石烧结体中，提高表面平整度是非常难的。另一方面，在专利文献3的堇青石烧结体中，未添加烧结助剂成分，但存在莫来石、尖晶石等没有堇青石化的成分的异相，并且，虽然致密化不断推进，但尽管那样，仍大量存在闭口气孔。因为这些异相和闭口气孔而导致无法获得充分的表面平整度。另外，在专利文献4、5的弹性表面波元件中，使用了氧化铝、氮化铝、氮化硅等多晶材料(烧结体)作为支持基板，但完全没有关于如上所述的异相、气孔的记载，表面平整度的程度不明。该弹性表面波元件中，频率温度依赖性越小，对环境温度变化的特性稳定性越高，成为性能高的元件。为了实现比以往的元件更高性能的元件，需要将元件的热膨胀抑制得进一步小。本专利技术是为了解决这样的课题而完成的，其主要目的在于提供一种在研磨成镜面状时的表面平整度高的堇青石烧结体。另外，另一目的在于提供一种以这样的堇青石烧结体作为支持基板的复合基板。用于解决课题的方法本专利技术的堇青石烧结体，在X射线衍射图中，除了堇青石成分以外的各成分的最大峰的强度的总和相对于堇青石的(110)面的峰顶强度的比为0.0025以下。该堇青石烧结体中，除了堇青石成分以外的异相极其少，因而将表面研磨成镜面状时的表面平整度高。本专利技术的堇青石烧结体的制法是通过在非活性气氛下，利用热压法对包含MgO成分、Al2O3成分以及SiO2成分的堇青石原料粉末进行烧结而制造堇青石烧结体的方法，所述堇青石原料粉末中，MgO/Al2O3的摩尔比为0.96～1.04，SiO2/Al2O3的摩尔比为2.46～2.54，MgO、SiO2以及Al2O3这3种成分在整体中所占的比例为99.9质量％以上，所述堇青石原料粉末的平均粒径D50为1μm以下，在利用所述热压法进行烧结时的条件是，冲压压力为20～300kgf/cm2、烧成温度为1410～1450℃。该制法适合于制造如上所述的本专利技术的堇青石烧结体。本专利技术的复合基板是将功能性基板与堇青石烧结体制的支持基板接合而得到的复合基板，接合界面中实际上相接合的面积的比例(接合面积比例)为80％以上。该复合基板中，在堇青石烧结体为如上所述的本专利技术的堇青石烧结体的情况下，如上那样接合面积比例变大，显示出良好的接合性。本专利技术的电子器件是利用了上述复合基板的电子器件。该电子器件中，作为支持基板的堇青石烧结体的热膨胀系数为1.1ppm/K(40～400℃)左右，非常小，因而制成弹性表面波器件时的频率温度依赖性得到大幅改善。另外，在光波导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种堇青石烧结体，其在X射线衍射图中，除了堇青石成分以外的各成分的最大峰的强度的总和相对于堇青石的(110)面的峰顶强度的比为0.0025以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.06 JP 2014-117926;2015.03.23 JP 2015-059871.一种堇青石烧结体，其在X射线衍射图中，除了堇青石成分以外的各
成分的最大峰的强度的总和相对于堇青石的(110)面的峰顶强度的比为0.0025
以下。
2.根据权利要求1所述的堇青石烧结体，MgO/Al2O3的摩尔比为0.96～1.04，
SiO2/Al2O3的摩尔比为2.46～2.54。
3.根据权利要求1或2所述的堇青石烧结体，MgO、Al2O3以及SiO2这
3种成分在整体中所占的比例为99.9质量％以上。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的堇青石烧结体，堇青石烧结颗粒的
平均粒径为1μm以下。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的堇青石烧结体，对波长550nm的光
的全透光率为60％以上。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的堇青石烧结体，对波长550nm的光
的直线透过率为50％以上。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的堇青石烧结体，具有研磨精加工成
镜面状的表面。
8.根据权利要求7所述的堇青石烧结体，所述表面中，10μm见方的测定
范围中的中心线平均表面粗糙度Ra为1nm以下。
9.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：矶田佳范，佐藤洋介，胜田佑司，
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