复合陶瓷粉末、密封材料以及复合陶瓷粉末的制造方法技术

本发明专利技术的复合陶瓷粉末的特征在于，包含β‑锂霞石或β‑石英固溶体作为主结晶析出的LAS系陶瓷粉末以及TiO2粉末和/或ZrO2粉末。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】复合陶瓷粉末、密封材料以及复合陶瓷粉末的制造方法
本专利技术涉及复合陶瓷粉末、密封材料以及复合陶瓷粉末的制造方法，特别涉及与玻璃粉末混合而使用的复合陶瓷粉末、密封材料以及复合陶瓷粉末的制造方法。
技术介绍
作为密封材料，一般使用包含玻璃粉末和陶瓷粉末的复合粉末材料。该密封材料与树脂系的粘结剂相比，化学耐久性、耐热性优异，而且适于确保气密性。作为密封用玻璃粉末，使用高膨胀的低熔点玻璃、例如PbO系玻璃、Bi2O3系玻璃等(参照专利文献1、2等)。另外，密封材料用于低膨胀基板、例如氧化铝基板、玻璃基板等的密封，但在该情况下，若密封材料的热膨胀系数过高，则存在密封后在密封材料层、低膨胀基板中产生不当的残留应变，而在密封材料层、低膨胀基板中产生裂纹，以至于气密泄露等的风险。因此，在被密封物为低膨胀的情况下，使密封材料的热膨胀系数降低变得重要。特别是使用Bi2O3系玻璃作为玻璃粉末的情况下，使Bi2O3系玻璃的热膨胀系数降低自然会有界限，因此使陶瓷粉末的热膨胀系数降低变得重要。因此，若使用负膨胀的陶瓷粉末，则能够使密封材料的热膨胀系数有效地降低。作为负膨胀的陶瓷粉末，已知铝硅酸锂系(以下，LAS系)的陶瓷粉末。而且，LAS系陶瓷粉末的负膨胀是通过析出的β-石英固溶体等的晶粒的负膨胀来体现的。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开昭63-315536号公报专利文献2：日本特开平8-59294号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，若将包含Bi2O3系玻璃粉末和LAS系陶瓷粉末的密封材料进行烧成，则LAS系陶瓷粉末的表层向Bi2O3系玻璃中溶出而扩散，密封材料中的LAS系陶瓷粉末的结晶量降低，有妨碍密封材料的低膨胀化的风险。本专利技术鉴于上述情况而完成，其技术课题是，创造低膨胀(特别是负膨胀)且在烧成工序(特别是密封工序)中难以向玻璃中扩散的陶瓷粉末。用于解决课题的手段本专利技术人等经过潜心努力的结果发现，通过对LAS系陶瓷粉末添加、混合TiO2粉末和/或ZrO2粉末，能够解决上述技术课题，作为本专利技术提出。即，本专利技术的复合陶瓷粉末的特征在于，包含β-锂霞石或β-石英固溶体作为主结晶(析出量最多的结晶)析出的LAS系陶瓷粉末以及TiO2粉末和/或ZrO2粉末。LAS系结晶(Li2O-Al2O3-nSiO2)内，β-锂霞石(Li2O-Al2O3-2SiO2)、和在β-锂霞石基础上进一步固溶有SiO2的β-石英固溶体(Li2O-Al2O3-nSiO2：n＞2)具有负膨胀特性。另一方面，LAS系结晶(Li2O-Al2O3-nSiO2)内，若SiO2固溶到n超过4附近，则向具有正的热膨胀系数的β-锂辉石固溶体转移。因此，本专利技术涉及的LAS系陶瓷粉末中，β-锂霞石或β-石英固溶体作为主结晶析出。本专利技术的复合陶瓷粉末对LAS系陶瓷粉末添加、混合了TiO2粉末和/或ZrO2粉末。由此，能够维持热膨胀降低效果。能够维持热膨胀降低效果的理由虽然没有实验性地阐明，但推测若对LAS系陶瓷粉末添加、混合TiO2粉末和/或ZrO2粉末，则LAS系陶瓷粉末的表层变得难以向玻璃中扩散，因此LAS系陶瓷粉末的结晶量不降低，能够维持热膨胀降低效果。另外，本专利技术的复合陶瓷粉末优选LAS系陶瓷粉末以摩尔％计含有Li2O10～35％、Al2O310～35％和SiO230～80％作为组成。如此一来，正膨胀的β-锂辉石固溶体变得难以析出，因此容易使负膨胀特性降低。另外，本专利技术的复合陶瓷粉末优选TiO2粉末和ZrO2粉末的总量为0.05～10质量％。另外，本专利技术的复合陶瓷粉末优选实质上不含玻璃相。如此一来，烧成工序(特别是密封工序)中LAS系陶瓷粉末的特定成分(特别是Li2O)变得难以向玻璃中溶入，因此玻璃变得不易失透，另外容易维持密封材料的热膨胀系数。在此，有无玻璃相可以用X射线衍射装置等来判定。例如，若结晶化度为95％以上，则可以判定实质上不含玻璃相。需要说明的是，“结晶化度”是指，通过利用粉末法测定X射线衍射，从而分别算出相当于非晶质的质量的晕的面积、和相当于结晶的质量的峰的面积后，通过[峰的面积]×100/[峰的面积+晕的面积](％)的算是求出的值。若以固相反应制作LAS系陶瓷粉末，则能够得到实质上不含玻璃相的LAS系陶瓷粉末。另一方面，若以熔融法制作LAS系陶瓷粉末，则在LAS系陶瓷粉末中残存玻璃相。需要说明的是，熔融法是，使原料配合料暂时熔解而得到玻璃熔液后，将得到的玻璃熔液冷却、粉碎，根据需要进行热处理，来制作LAS系陶瓷粉末的方法。本专利技术的密封材料的特征在于，在包含玻璃粉末和陶瓷粉末的密封材料中，作为陶瓷粉末，包含β-锂霞石或β-石英固溶体作为主结晶析出的LAS系陶瓷粉末以及TiO2粉末和/或ZrO2粉末。在此，在本专利技术的密封材料中，LAS系陶瓷粉末与TiO2粉末和/或ZrO2粉末的混合没有必要在与玻璃粉末的混合前进行，可以与玻璃粉末的混合同时进行。本专利技术的复合陶瓷粉末的制造方法的特征在于，具有：将原料配合料烧成，通过固相反应得到β-锂霞石或β-石英固溶体作为主结晶析出的烧结体的工序；将该烧结体粉碎，得到LAS系陶瓷粉末的工序；将得到的LAS系陶瓷粉末以及TiO2粉末和/或ZrO2粉末混合，得到复合陶瓷粉末的工序。本专利技术的复合陶瓷粉末的制造方法具有将原料配合料烧成并通过固相反应得到烧结体的工序，若以固相反应制作烧结体，则在烧结体中不会残留玻璃相。其结果是，密封时LAS系陶瓷粉末的特定成分(特别是Li2O)难以向玻璃中溶入，因此密封材料变得不易失透，而且容易使密封材料的热膨胀系数降低。另外，本专利技术的复合陶瓷粉末的制造方法优选在LAS系陶瓷粉末的Li、Al和Si的导入原料的全部或一部分中使用包含Li、Al和Si的预备烧结体的粉碎物。如此一来，析出结晶的均质化成为可能，能够降低LAS系陶瓷粉末的特性变动。另外，本专利技术的复合陶瓷粉末的制造方法优选在LAS系陶瓷粉末的Li、Al和Si的导入原料的全部或一部分中使用氧化物原料、氢氧化物原料、碳酸盐原料中的任意者。另外，本专利技术的复合陶瓷粉末的制造方法优选：为了得到以摩尔％计含有Li2O10～35％、Al2O310～35％和SiO230～80％作为组成的LAS系陶瓷粉末，将原料配合料进行调合。另外，本专利技术的复合陶瓷粉末的制造方法优选：将原料配合料以1000～1450℃烧成，通过固相反应得到β-锂霞石或β-石英固溶体作为主结晶析出的烧结体。如此一来，能够在烧结体中不残存玻璃相地使LAS系结晶适当析出。另外，本专利技术的复合陶瓷粉末的制造方法优选：按照LAS系陶瓷粉末中实质上不含微裂纹的方式将烧结体粉碎。如此一来，LAS系陶瓷粉末的粒径变小，因此能够适宜地应用于密封材料层的厚度小的气密封装体。需要说明的是，若LAS系陶瓷粉末的平均粒径D50小于10μm，则成为LAS系陶瓷粉末中实质上不含微裂纹的状态。附图说明图1为用于说明本专利技术的气密封装体的一实施方式的示意剖视图。图2为表2中记载的试样No.3(粉碎前)的LAS系陶瓷粉末的电子显微镜照片。图3为表2中记载的试样No.3(粉碎后)的LAS系陶瓷粉末的电子显微镜照片。图4为表2中记载的试样No.4(粉碎前)的LAS系陶瓷粉末的电子显微镜照片。图5为表2中记载的试样No.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合陶瓷粉末，其特征在于，包含β‑锂霞石或β‑石英固溶体作为主结晶析出的LAS系陶瓷粉末以及TiO2粉末和/或ZrO2粉末。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.06 JP 2016-1340691.一种复合陶瓷粉末，其特征在于，包含β-锂霞石或β-石英固溶体作为主结晶析出的LAS系陶瓷粉末以及TiO2粉末和/或ZrO2粉末。2.根据权利要求1所述的复合陶瓷粉末，其特征在于，LAS系陶瓷粉末以摩尔％计含有Li2O10％～35％、Al2O310％～35％和SiO230％～80％作为组成。3.根据权利要求1或2所述的复合陶瓷粉末，其特征在于，TiO2粉末和ZrO2粉末的含量以总量计为0.05质量％～10质量％。4.根据权利要求1～3中任一项所述的复合陶瓷粉末，其特征在于，实质上不含玻璃相。5.一种密封材料，其为包含玻璃粉末和陶瓷粉末的密封材料，其特征在于，作为陶瓷粉末，包含β-锂霞石或β-石英固溶体作为主结晶析出的LAS系陶瓷粉末以及TiO2粉末和/或ZrO2粉末。6.一种复合陶瓷粉末的制造方法，其特征在于，具有：将原料配合料烧成，通过固相反应得到β-锂霞石或β-石英固溶体作为主结晶析出的烧结体的工序；将该烧结体粉碎，得到LAS系陶瓷粉末的工序；以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：广濑将行，西川欣克，冈卓司，
申请(专利权)人：日本电气硝子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP