[发明专利]堇青石质烧结体、其制法及复合基板

说明书

本发明涉及一种堇青石质烧结体、其制法及复合基板。本发明的堇青石质烧结体以堇青石为主成分，且包含氮化硅或碳化硅。该堇青石质烧结体优选40～400℃下的热膨胀系数低于2.4ppm/℃，开口气孔率为0.5％以下，平均结晶粒径为1μm以下。

技术领域

本发明涉及堇青石质烧结体、其制法及复合基板。

背景技术

堇青石是耐热性高、热膨胀系数小的材料，因此，已知为热冲击性高的材料。还已知在堇青石中复合化杨氏模量、强度高的氮化硅或碳化硅等，以便提高堇青石的机械特性(专利文献1、2)。专利文献1中，在平均粒径1.2μm的堇青石中添加稀土类氧化物和氮化硅或碳化硅并在大气中进行烧成，由此，得到相对密度97～98％的堇青石质烧结体。专利文献2中，在平均粒径3μm的堇青石中添加平均粒径为1μm的氮化硅或碳化硅并在氮气氛下进行常压烧成，由此，得到杨氏模量高的堇青石质烧结体。

另一方面，专利文献3中记载有如下例子：将包含钽酸锂、铌酸锂等的功能性基板和堇青石烧结体制支撑基板通过直接接合进行接合，得到复合基板，将该复合基板利用于弹性表面波元件等弹性波器件。该弹性波器件中，作为支撑基板的堇青石烧结体的热膨胀系数非常小，低至1.1ppm/℃(40～400℃)左右，因此，使频率的温度依赖性得到大幅改善。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第3574560号公报

专利文献2：日本特许第4416191号公报

专利文献3：国际公开第2015/186571号小册子

发明内容

像专利文献3那样将功能性基板和支撑基板接合的情况下，要求在两个基板的表面具有较高的平坦性。但是，关于专利文献1的堇青石质烧结体，相对密度低至97～98％，存在几个百分点的气孔，因此，即使对该烧结体的表面进行抛光，也无法得到较高的平坦性。另外，关于专利文献2的堇青石质烧结体，堇青石原料粒子高达3μm，还添加有烧结助剂，因此，烧结粒径的大小为堇青石原料粒子以上。因此，即使抛光，也无法得到较高的平坦性。另外，如果将该堇青石质烧结体应用于弹性波器件，则烧结粒径有时大于电极彼此之间的间隔，这种情况下，有可能产生复合基板的声速偏差而导致元件特性产生偏差。

本发明是为了解决该课题而完成的，其主要目的是使堇青石质烧结体在维持堇青石的低热膨胀系数的状态下提高刚性，并且，提高研磨面的平坦性。

本发明的堇青石质烧结体以堇青石为主成分，且包含氮化硅或碳化硅，其中，40～400℃下的热膨胀系数低于2.4ppm/℃，开口气孔率为0.5％以下，平均结晶粒径(烧结粒子的平均粒径)为1μm以下。根据该堇青石质烧结体，能够在维持堇青石的低热膨胀系数的状态下提高刚性，并且，能够提高研磨面的平坦性。

本发明的堇青石质烧结体的制法包括以下工序：(a)将平均粒径0.1～1μm的堇青石粉末60～90体积％和平均粒径0.1～1μm的氮化硅粉末10～40体积％按合计为100体积％进行混合，得到混合原料粉末；或者，将平均粒径0.1～1μm的堇青石粉末70～90体积％和平均粒径0.1～1μm的碳化硅粉末10～30体积％按合计为100体积％进行混合，得到混合原料粉末；(b)将所述混合原料粉末成型为规定形状的成型体，将所述成型体以压制压力20～300kgf/cm²、烧成温度(最高温度)1350～1450℃进行热压烧成，由此，得到堇青石质烧结体。该制法适合于制造上述的本发明的堇青石质烧结体。应予说明，粉末的平均粒径是通过激光衍射法测定得到的值(以下相同)。