特開2023-166658IP Force 特許公報全文掲載

技術分野

配向性アルミナ積層型多結晶スピネルセラミックス焼結体、その製造方法、光学窓材、それを用いた赤外線センサ、および、フィルタ

要約特許出願時に添付された[要約書]

【課題】 高い可視透過特性を有する配向性アルミナ積層型多結晶スピネルセラミックス焼結体、その製造方法、光学窓材、それを用いた赤外線センサ、および、フィルタを提供すること。
【解決手段】 本発明の配向性アルミナ積層型多結晶スピネルセラミックス焼結体は、多結晶スピネルセラミックスと、その上に位置し、それと接合したアルミナセラミックスとを備え、多結晶スピネルセラミックスの気孔率および粒径は、0.3%未満および215nm以上380nm以下の範囲であり、アルミナセラミックスの気孔率および粒径は、0.07%以下および320nm以上680nm以下の範囲であり、EBSD法によりアルミナセラミックスの表面を測定した場合、0°以上90°以下の範囲にピークを有し、ピークの位置の±20°の範囲内に結晶粒の50%以上が存在する。
【選択図】 図1

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

以上より、本発明の課題は、高い可視透過特性を有する配向性アルミナ積層型多結晶スピネルセラミックス焼結体、その製造方法、光学窓材、それを用いた赤外線センサ、および、フィルタを提供することである。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明による配向性アルミナ積層型多結晶スピネルセラミックス焼結体は、多結晶スピネルセラミックスと、前記多結晶スピネルセラミックス上に位置し、前記多結晶スピネルセラミックスと接合したアルミナセラミックスとを備え、前記多結晶スピネルセラミックスの気孔率は、0.3%未満であり、前記多結晶スピネルセラミックスの結晶粒の粒径は、215nm以上380nm以下の範囲であり、前記アルミナセラミックスの気孔率・・・ 続きを知財ポータルサイト IP Force にログインして見る

発明の効果[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明の配向性アルミナ積層型多結晶スピネルセラミックス焼結体は、所定の気孔率および粒径を有する多結晶スピネルセラミックスと、その上に位置し、それと接合した、所定の気孔率および粒径を有するアルミナセラミックスとを備える。多結晶スピネルを備えるため、可視から中赤外までの広帯域の透過性に優れる。また、アルミナセラミックスと接合することにより、本発明のアルミナ積層型多結晶スピネルセラミックス焼結体は、機械特性に優れ、機械的強度も同時に向上し得る。

特に、本発明の配向性アルミナ積層型多結晶スピネルセラミックス焼結体は、電子線後方散乱回折(EBSD)法でアルミナセラミックスの方位関係を測定した場合、アルミナセラミックスの結晶粒の方位分布は、アルミナセラミックスの結晶粒の特定の結晶方位がスピネルセラミックスとの接合面に対し0°以上90°以下の範囲に配向することによるピークを有し、ピークの位置の±20°の範囲内に特定の結晶方位に配向したアルミナセラミックスの結晶粒が50%以上が存在するように制御されている。このように、アルミナセラミックスが所定の配向性を有しているので、高い機械的強度を維持しつつ、可視透過性を向上させることができる。このような配向性アルミナ積層型多結晶スピネルセラミックス焼結体は、赤外線センサなどの光学窓材、赤外レーザー通信や探知用途などのフィルタに利用され得る。

本発明の配向性アルミナ積層型多結晶スピネルセラミックス焼結体の製造方法は、圧粉成形した多結晶スピネル成形体と、磁場中で成形したアルミナ成形体との積層体とを、1175℃より高く1500℃以下の温度範囲で焼結することを包含する。製造時の磁場の方向を単に制御するだけで上述の配向性アルミナ積層型多結晶スピネルセラミックス焼結体が得られる。

この発明についての権利主張の範囲[特許請求の範囲]

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】 本発明の配向性アルミナ積層型多結晶スピネルセラミックス焼結体を示す模式図
【図2】 本発明の配向性アルミナ積層型多結晶スピネルセラミックス焼結体におけるアルミナの例示的な結晶粒の方位分布を示す模式図
【図3】 本発明の配向性アルミナ積層型多結晶スピネルセラミックス焼結体の製造工程を示すフローチャート
【図4】 本発明のアルミナ積層型多結晶スピネルセラミックス焼結体を用いた赤外線センサを示す模式図
【図5】 例2の試料の製造工程の一部を示すプロシージャ
【図6】 例2および例8の試料の断面のSEM像を示す図
【図7】 例2の試料のSEM像を示す図
【図8】 例8の試料のSEM像を示す図
【図9】 例2、例8および例14の試料のEBSDマッピングを示す図
【図10】 図9より求めた結晶粒の方位分布を示す図
【図11】 例2、例8および例13の試料のXRDパターンを示す図
【図12】 種々の試料の可視光直線透過率スペクトルを示す図
【図13】 種々の試料の赤外透過率スペクトルを示す図
【図14】 種々の試料の赤外透過率スペクトルを示す図
【図15】 透過率とX線回折の強度比との関係を示す図

選択図 図1出願人が指定した本件の代表的な図

100 配向性アルミナ積層型多結晶スピネルセラミックス焼結体 110 多結晶スピネルセラミックス 120 アルミナセラミックス 120A、120B 配向性アルミナセラミックス 130 結晶粒 400 赤外線センサ 410 パッケージ 420 赤外線受光部 430 光学窓材 510 アルミナ原料粉末 520 水(超純水) 530 メンブレンフィルタ 540 多孔質アルミナプレート 550 円柱状ポリエチレンモールド 560 プラスチックフィルム 570 アルミナ成形体

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