1.本公开涉及一种
陶瓷组合物和制造该陶瓷组合物的方法。
背景技术：
2.通常，例如，90重量％至99.9重量％或更多的氧化铝陶瓷可用于安装半导体的部件。氧化铝陶瓷具有优异的机械强度、导热性、电绝缘性等，并且氧化铝陶瓷的制造工艺也是稳定且价格低廉的。因此，氧化铝陶瓷广泛用于各种工业领域(参见例如jp-a-2018-002488、jp-a-2016-519829、jp-a-2012-060179、jp-a-2008-533270、jp-3.a-2008-521238和jp-a-2003-500805)。
4.然而，例如在要求氧化铝陶瓷等陶瓷组合物具有发光功能的情况下，需要涂布荧光材料等的步骤，由此导致的问题是陶瓷组合物的制造成本增加。此外，还考虑了在陶瓷中添加具有荧光特性的化合物。然而，同样在这种情况下，由于添加了组合有多种材料的化合物，陶瓷组合物的制造成本增加。此外，还存在的问题是随着添加的化合物量的增加，作为功能构件或结构构件的陶瓷的机械强度、导热性等优点受损。
5.鉴于这些观点完成了本公开。本公开提供了一种由具有发光功能的廉价材料制成的陶瓷组合物，以及制造该陶瓷组合物的方法。
技术实现要素：
6.某些实施方案提供了一种陶瓷组合物，其包括刚玉相和ceal
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相。ceal
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相的物质的量相对于陶瓷组合物的总物质的量的比例为0.5mol％以上5mol％以下。
7.某些实施方案提供了一种制造陶瓷组合物的方法。该方法包括：将氧化铈粉末和氧化铝粉末互相混合，由此得到混合材料；使混合材料成型，由此获得压坯；以及在还原气氛中以1400℃以上1700℃以下的温度烧制压坯，由此获得包括刚玉相和ceal
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相的陶瓷组合物。ceal
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相的物质的量相对于陶瓷组合物的总物质的量的比例为0.5mol％以上5mol％以下。
附图说明
8.图1为示出根据一个实施方案制造陶瓷组合物的方法的流程图；
9.图2为示出根据该实施方案的陶瓷组合物的组成的图；
10.图3为示出根据该实施方案的陶瓷组合物的结构图；
11.图4为示出该陶瓷组合物发光的具体实例的图；和
12.图5为示出激发
波长和发射波长的具体实例的图。
具体实施方式
13.下面参照附图对本技术所公开的陶瓷组合物以及制造该陶瓷组合物的方法的实施方案进行详细说明。顺便提及，本公开不受此实施方案的限制。
14.图1为示出根据一个实施方案制造陶瓷组合物的方法的流程图。陶瓷组合物由氧化铝和铈形成并发射光致发光，例如，响应于波长范围为250nm至402nm的电磁波的辐射而，该光致发光是波长范围为300nm至550nm的电磁波。
15.首先，向纯度为99.99重量％且平均粒度小于1μm的氧化铝粉末中添加纯度为99.9重量％的氧化铈(ceo2)粉末。此处，氧化铈的物质的量相对于氧化铝粉末和氧化铈粉末的总物质的量的比例(摩尔分数)为0.5mol％以上5mol％以下。更优选地，氧化铈的物质的量相对于氧化铝粉末和氧化铈粉末的总物质的量的比例(摩尔分数)为0.5mol％以上1mol％以下。将有机粘合剂成分和增塑剂成分添加到在这些粉末中，并且在醇基液体介质中进行湿混(步骤s101)。
16.通过(例如)刮刀法使由湿混得到的浆状材料成型为如带状之类的预定形状(步骤s102)。顺便提及，所得压坯的形状不限于带状，而是可以是任何形状。
17.在(例如)含氢的氮气气氛中，将压坯在1400℃以上、优选1500℃以上1700℃以下的温度进行还原烧制，由此得到烧结体(步骤s103)。具体地，在步骤s103的过程中，将含有氢的氮气引入放置有烧结体的电炉中。因此，在还原气氛中烧制压坯。烧结体是含有ceal
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的陶瓷组合物且具有发光功能。
18.图2为示出如上形成的陶瓷组合物粉末化的样品的x射线衍射图案的图。
19.如图2所示，从样品获得的测量数据主要由刚玉相组成，并且包括由添加的氧化铈产生的ceal
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相。也就是说，可以理解为陶瓷组合物包括两相，即刚玉相和ceal
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相。顺便提及，测量数据中也检测到碳化钨，但这是由用于获得样品的粉碎介质材料导致的异物(污染)。
20.在本实施方案中，在步骤s101的过程中，氧化铈的物质的量相对于氧化铝粉末和氧化铈粉末的总物质的量的比例(摩尔分数)为0.5mol％以上5mol％以下。因此，在根据本实施方案的陶瓷组合物中，ceal
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相的物质的量相对于陶瓷组合物的总物质的量的比例为0.5mol％以上5mol％以下。
21.在这方面，更优选地，ceal
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相的物质的量相对于陶瓷组合物的总物质的量的比例可以为0.5mol％以上1mol％以下。在这种情况下，可以更大幅度地减少氧化铈粉末的添加量。因此，可以大大降低制造陶瓷组合物所需的费用。此外，即使在ceal
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相的摩尔分数低的情况下，陶瓷组合物的发光特性(例如发射光谱)也不会发生很大变化。
22.另外，刚玉相形成连续相，即主要构成相，并且ceal
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相以分散的形式存在。具体地，图3示出陶瓷组合物的抛光面中的背散射电子图像。
23.如图3所示，根据本实施方案的陶瓷组合物具有刚玉相110，其构成图3中以灰示出的连续相，而ceal
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相晶体120a和120b在图3中以白示出。ceal
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相晶体120a、120b以分散的方式存在于刚玉相110的内部。图3中，晶体120a是平面的，而晶体120b是线性的。考虑其原因如下。即，ceal
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相晶体120a、120b各自为平板状。晶体120a是从正面观察到的，而晶体120b是从侧面观察到的。顺便提及，由于陶瓷组合物是通过烧制而成的，所以刚玉相110包括在图3中以黑示出的孔130。
24.因此，陶瓷组合物由两相组成，即形成连续相的刚玉相和分散在刚玉相中的ceal
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相。因此，陶瓷组合物是一种具有与氧化铝陶瓷的机械强度、导热性和电绝缘性相当的材料，并且该陶瓷组合物可以用作各种功能或结构构件。此外，制造该陶瓷组合物的方
法除了掺入氧化铈外，也适用于制造普通氧化铝陶瓷，并且制造成本不会增加。即，可以廉价地制造根据本实施方案的陶瓷组合物。
25.图4为示出根据本实施方案的陶瓷组合物的具体发光实例的图。即，图4示出用
峰值波长为254nm的紫外光照射普通氧化铝陶瓷210和添加有铈的陶瓷组合物220时的状态。
26.如图4所示，普通氧化铝陶瓷210在紫外光照射下不发光。相反，在用紫外光照射陶瓷组合物220的情况下，根据本实施方案的陶瓷组合物220强烈发光。如上所述，根据本实施方案的陶瓷组合物220包含0.5mol％以上的氧化铈。因此，由陶瓷组合物220发射的光致发光的强度足够大。在照射陶瓷组合物220的紫外光的峰值波长为254nm的情况下，由陶瓷组合物220发射的光的发光颜为(例如)蓝白。发光颜随着激发光的峰值波长的变化而变化。
27.图5为示出照射陶瓷组合物的激发光的峰值波长与由陶瓷组合物发射的光的发射波长的关系的具体实例的图。图5示出照射陶瓷组合物的激发光的峰值波长在306nm至402nm的范围内的情况下，根据本实施方案的陶瓷组合物发射的发射光谱。然而，只要激发光的峰值波长为250nm以上，根据本实施方案的陶瓷组合物就在300nm至550nm的发射波长范围内发光。
28.如图5所示，激发光的峰值波长在306nm至322nm的范围内的情况下，由陶瓷组合物发射的光的峰值波长从大约440nm逐渐向更短波长侧移动；并且随着激发光的峰值波长的增加，由陶瓷组合物发射的光的峰值强度降低。另外，在激发光的峰值波长为314nm以下的情况下，观察到陶瓷组合物在发射波长350nm附近发光。另一方面，在激发光的峰值波长为322nm以上的情况下，未观察到陶瓷组合物在350nm附近的波段中发光。
29.另外，用峰值波长为314nm以上的激发光照射陶瓷组合物的情况下，由陶瓷组合物发射的光的峰值强度随着激发光的峰值波长的增加而降低。此外，在这种情况下，由陶瓷组合物发射的光的强度在315nm至400nm的波段内降低。
30.另一方面，在激发光的峰值波长为330nm以上的情况下，随着激发光的峰值波长的增加，由陶瓷组合物发射的光的峰值波长从大约440nm逐渐向更长波长侧移动达到约480nm，且陶瓷组合物发射的光的峰值强度略有降低。激发光的峰值波长为322nm以上的情况下，陶瓷组合物的光发射在350nm的发射波长附近停止。
31.根据本实施方案的陶瓷组合物中所含的ceal
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具有应变磁铅石型结构，但具有非化学计量组成。因此，认为ceal
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中存在部分取代或缺陷。可以认为，作为这种部分取代或缺陷影响ceal
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的结果，其被刚玉相包围而存在的，由陶瓷组合物发射的光的峰值波长也随激发光的峰值波长的变化而变化。
32.因此，当激发光的峰值波长改变时，由陶瓷组合物发射的光的峰值波长和发射光的强度改变。因此，通过用不同波长的电磁波(激发光)照射陶瓷组合物，可以改变由陶瓷组合物发射的光的颜。换言之，可以通过陶瓷组合物发射的光的颜识别照射陶瓷组合物的激发光的波长(特别是紫外光类型)。因此，在根据本实施方案的陶瓷组合物中，可以通过由陶瓷组合物发射的光的颜变化来识别紫外光的类型。因此，可以将由陶瓷组合物组成的部件应用于半导体制造装置。
33.根据本实施方案，如上所述，陶瓷组合物包括两相，即可以通过简单的步骤获得形成连续相的刚玉相和分散在连续相中的ceal
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相。因此，可以获得具有与氧化铝陶瓷的
机械强度、导热性和电绝缘性相当且同时具有发光功能的材料。即，可以提供具有发光功能的廉价材料。
34.以上，对优选实施方案等进行了详细说明，但本发明不限于上述实施方案等，在不背离权利要求书记载的范围的情况下，能够对上述实施方案等进行各种修改和替换。
技术特征：
1.一种陶瓷组合物，包括刚玉相和ceal
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o
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相，其中所述ceal
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o
18
相的物质的量相对于所述陶瓷组合物的总物质的量的比为0.5mol％以上5mol％以下。2.根据权利要求1所述的陶瓷组合物，其中所述ceal
11
o
18
相的物质的量相对于所述陶瓷组合物的总物质的量的比为0.5mol％以上1mol％以下。3.根据权利要求1或2所述的陶瓷组合物，其中所述陶瓷组合物被配置为在用紫外光照射时发光。4.根据权利要求1或2所述的陶瓷组合物，其中：所述陶瓷组合物被配置为在用激发光照射时发光；用峰值波长在250nm至402nm的范围内的激发光照射所述陶瓷组合物时，所述陶瓷组合物发射的光的峰值波长在300nm至550nm的范围内；并且用峰值波长为314nm以上的激发光照射所述陶瓷组合物时，所述陶瓷组合物发射的光的峰值强度随着所述激发光的峰值波长的增加而降低。5.根据权利要求1或2所述的陶瓷组合物，其中：所述陶瓷组合物被配置为在用激发光照射时发光；用峰值波长在250nm至402nm的范围内的激发光照射所述陶瓷组合物时，所述陶瓷组合物发射的光的峰值波长在300nm至550nm的范围内；并且用峰值波长为314nm以上的激发光照射所述陶瓷组合物时，所述陶瓷组合物发射的处于315nm至400nm波段的光的强度随着所述激发光的峰值波长的增加而降低。6.根据权利要求1或2所述的陶瓷组合物，其中所述刚玉相形成连续相；并且所述ceal
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相分散在所述连续相中。7.一种制造陶瓷组合物的方法，包括：将氧化铈粉末和氧化铝粉末互相混合，由此得到混合材料；使所述混合材料成型，由此获得压坯；以及在还原气氛中、1400℃以上1700℃以下的温度，烧制所述压坯，由此获得包括刚玉相和ceal
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相的陶瓷组合物，其中，所述ceal
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相的物质的量相对于所述陶瓷组合物的总物质的量的比为0.5mol％以上5mol％以下。8.根据权利要求7所述的方法，其中在获得所述陶瓷组合物时，将含氢的氮气引入放置所述陶瓷组合物的空间中。
技术总结
本公开提供了一种陶瓷组合物。该陶瓷组合物包括刚玉相和CeAl
技术研发人员：
堀内道夫 清水雄一郎
受保护的技术使用者：
新光电气工业株式会社
技术研发日：
2022.09.08
技术公布日：
2023/3/9
