| 研究課題/領域番号 |
15K06514
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| 研究機関 | 宇部工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
茂野 交市 宇部工業高等専門学校, 物質工学科, 准教授 (60707131)
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| 研究分担者 |
吉田 政司 宇部工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (10370024)
徳永 仁夫 鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (70435460)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | アルミナ / 焼結助剤 / 低温焼結化 / 高熱伝導 / LTCC(低温同時焼成セラミックス) / 誘電体 / 無収縮焼成 / 凍結乾燥 |
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| 研究実績の概要 |
Al2O3(アルミナ)は高熱伝導・高強度かつ良好な電気特性を有しており、配線基板やICパッケージ等の電子部品材料として広く使用されている。しかし、アルミナの焼結温度は約1500℃と高いため、導体と同時焼成する際にWやMoなど高融点・高抵抗の金属を使用する必要があった。アルミナをLTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics: 低温同時焼成セラミックス)材料として低融点・低抵抗の金属であるAg(融点約960 ℃)やCu(融点約1080 ℃)と同時焼成するためには、多量のガラス(全量の約50%以上)を添加する必要があった。そのためLTCC材料のほとんどは低熱伝導(約2～5 W/mK)・低強度であるという欠点があった。そこで我々は少量の添加でアルミナの低温焼結が可能な焼結助剤の開発を行ってきた。最近、CuO-TiO2-Nb2O5系助剤及びCuO-TiO2-Nb2O5-Ag2O系助剤をわずか5 wt%添加することにより焼成温度960 ℃未満で緻密なアルミナが得られることを見出した。
前年度までに、助剤組成の改良等により、比較的良好な誘電特性とAgの融点未満の低温焼結化、高い熱伝導率(17 W/mK)を両立することに成功した。さらに、平面方向無収縮焼成の基礎検討を行い、無収縮焼成実現のために必要な因子を明らかにした。ただし、無収縮焼成を行うと通常の収縮焼成と比較して焼結性が悪化し、1000 ℃焼成でも緻密な焼結体の作成が困難であった。今年度は、本低温焼結アルミナの無収縮焼成実現にむけ、粉末の作成方法の改良に取り組んだ。具体的には、通常の熱による乾燥法にかえて凍結乾燥法を検討し、凝集の少ない粉末が得られることを確認した。そして、950 ℃での無収縮焼成で相対密度約95 ％の焼結体作成に成功した。さらにアルミナ以外のアルミ基酸化物の低温焼結化にも着手した。
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