【発明の詳細な説明】
本発明は着色アルミナ磁器組成物に関するもの
であり、詳しくは、耐変色性に優れた着色アルミ
ナ磁器組成物に関するものである。
主としてICパツケージに利用される遮光性着
色セラミツクとしては、Al2O3にTiO2、MnO2又
はCr2O3などの着色剤（顔料）を配合した着色ア
ルミナ磁器が用いられている。ところが、この着
色アルミナ磁器は焼成工程において変色し易い傾
向がある。この傾向は特に、多種の着色剤を用い
た場合に著しい。この原因は焼成の際に、有機バ
インダーが燃焼、分解し、例えば、N2、H2、
CO、CO2、O2、NH3、H2Oなどの多様のガスを
発生するため、この雰囲気の中で、着色剤成分の
一部がCO又はH2などの還元性ガスにより還元さ
れるためである。そのため、着色アルミナ磁器の
表面に班点状の脱色部が数多く形成され、外観不
良の製品が形成される結果となつていた。
本発明者等は上記実情に鑑み、多種の着色剤を
配合しても、焼成工程において変色を起こさない
耐変色性に優れた着色アルミナ磁器を得ることを
目的として種々検討した結果、特定量以上の
SiO2を含有する焼結助剤をある特定量、用いる
ことにより、焼成工程での変色が防止されること
を見い出し、更に、この場合には、焼成温度が低
くても差し支えなく、また、得られた着色アルミ
ナ磁器の発色性（黒化度）が高く、しかも、磁器
の耐酸性も向上することを見い出し本発明を完成
した。
すなわち、本発明の要旨は、Al2O3：75〜95
重量％、SiO2を95重量％以上含む焼結助剤0.5
〜５重量％及びFe2O3、MnO2、TiO2、Cr2O3
又はCoOより選ばれた少なくとも１種の着色剤を
含有することを特徴とする着色アルミナ磁器組成
物に存する。
以下本発明を詳細に説明する。
本発明においてはAl2O3を主体成分とするが、
このAl2O3の含有量は75〜95重量％、好ましくは
88〜93重量％である。本発明では着色アルミナ磁
器を製造するために、Al2O3にFe2O3、MnO2、
TiO2、Cr2O3又はCoOから選ばれた少なくとも１
種の着色剤を配合することを要件としている。こ
の着色剤成分は通常、２種以上、併用して使用す
るのが好ましい。着色剤成分の配合割合は通常、
合計量として、３〜15重量％、好ましくは４〜８
重量％である。
本発明では上述の成分に対し、更に、SiO2を
主体とし、CaO及びMgOとを適宜に含有する焼
結助剤を配合することを必須の要件とするもので
ある。この焼結助剤の組成はSiO2が95重量％以
上、好ましくは97重量％以上、CaOが０〜５重量
％、好ましくは０〜３重量％、MgOが０〜５重
量％、好ましくは０〜３重量％である。もし、
SiO2の含有量が95重量％未満の燃結助剤を用い
た場合には、焼成工程におけるアルモナ磁器の耐
変色性を十分に改良することができない。この焼
結助剤の作用により変色のない良好なアルミナ磁
器が得られるとともに、焼成温度が低くてもよ
く、また、得られるアルミナ磁器の耐酸性及び発
色度も向上するのである。なお、CaO又はMgO
成分としては、通常、CaCO3又はMgCO3を原料
として用いることができる。
本発明の焼結助剤の配合量は合計量として、
0.5〜５重量％、好ましくは１〜３重量％であり、
この使用量があまり少な過ぎると、上述のような
本発明特有の効果が得られず、また、あまり、多
過ぎると、アルミナ磁器自体の物性が変化するの
で好ましくない。本発明において上述のような効
果が得られる理由は明確ではないが、SiO2含有
率の高い焼結助剤を用いるとこれと着色剤成分と
の強い結合反応が起こり、着色成分の脱色に大き
な抵抗性を示すものと考えられる。
上述のAl2O3、着色剤成分及び焼結助剤よりア
ルミナ磁器を製造するには、常法に従つて、例え
ば、これらの混合物にポリビニルアルコール、メ
チルセルロース、水溶性アクリル樹脂などの有機
バインダーと水とを加え、ボールミルなどで混合
粉砕した後、得られたスラリーを噴霧乾燥するこ
とにより平均粒径80〜100μの粉末素地を調整し、
次いで、これを所望の形状にプレス成形し、更
に、この成形品を焼成することにより製造するこ
とができる。本発明での焼成温度は通常、1350〜
1500℃であり、また、焼成時間は60〜120分程度
である。
以上、本発明によれば、焼成工程でアルミナ磁
器が変色することがないので、表面に脱色模様の
ない均一な製品を得ることができる。また、本発
明で得られる着色アルミナ磁器は耐酸性に優れ、
しかも、発色度も高いと言う特有の効果も併せ有
する。更に、その上、焼成温度が低温でもよいと
言う効果もあり、本発明は工業的に極めて優れた
ものである。
次に、本発明を実施例により更に詳細に説明す
るが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実
施例に限定されるものではない。
実施例１〜８及び比較例１〜３
内容積50のアルミナ製ボールミルに、Al2O3
（日軽化工社、LS−20）9100Kg（91％）と第１表
に示す割合のSiO2（日陶連社、シルシツクＴ−
３）、CaCO3（試薬）及びMgCO3（試薬）の混合物
250ｇ（2.5％）を仕込み、更に、着色剤として、
TiO2210ｇ、Cr2O3100ｇ、CoO30ｇ、Fe2O3130
ｇ及びMnO2180ｇ（着色剤合計6.5％）を仕込み、
これにポリビニルアルコール（東京電気化学社、
デシカＢ−05）200ｇと水4700ｇとを添加し、15
時間、混合粉砕した後、得られたスラリーをアト
マイザテイスク（径110mm、回転数7200r.p.m.）
でガス温度170℃で噴霧乾燥造粒し、平均粒径約
100μの粉末素地を得た。
これを金型プレス機で1500Kg／cm2の圧力でサン
プル片（40mm×18mm×1.8mm）を成形し、この各
サンプル片を磁器セツタ（アルミナ質）に並べ、
連続式電気炉（炭化珪素発熱体）で焼成した。
このようにして焼成した各サンプル片につき、
耐脱色性不良率、耐酸性減量、発色度を測定した
ところ、第１表に示す結果を得た。また、各サン
プル片の焼成温度は第１表に示す通りであつた。
【表】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a colored alumina porcelain composition, and more particularly to a colored alumina porcelain composition having excellent discoloration resistance. Colored alumina porcelain, which is a mixture of Al 2 O 3 and a coloring agent (pigment) such as TiO 2 , MnO 2 or Cr 2 O 3 , is used as a light-shielding colored ceramic mainly used for IC packages. However, this colored alumina porcelain tends to discolor during the firing process. This tendency is particularly remarkable when a wide variety of colorants are used. The cause of this is that the organic binder burns and decomposes during firing, resulting in the release of, for example, N 2 , H 2 ,
In this atmosphere, some of the colorant components are reduced by reducing gases such as CO or H 2 to generate various gases such as CO, CO 2 , O 2 , NH 3 and H 2 O. It's for a reason. As a result, many spots of discoloration are formed on the surface of the colored alumina porcelain, resulting in a product with poor appearance. In view of the above circumstances, the present inventors conducted various studies with the aim of obtaining colored alumina porcelain with excellent discoloration resistance that does not cause discoloration during the firing process even when mixed with various colorants. of
It has been found that discoloration during the firing process can be prevented by using a certain amount of a sintering aid containing SiO 2 , and furthermore, in this case, the firing temperature can be low and the results can be obtained. The inventors have completed the present invention by discovering that the colored alumina porcelain has high color development (degree of blackening) and also improves the acid resistance of the porcelain. That is, the gist of the present invention is that Al2O3 : 75-95
0.5% by weight, sintering aid containing more than 95% by weight of SiO2
~5% by weight and Fe2O3 , MnO2 , TiO2 , Cr2O3
or CoO. The present invention will be explained in detail below. In the present invention, Al 2 O 3 is the main component, but
This Al2O3 content is 75-95 % by weight, preferably
It is 88-93% by weight. In the present invention, in order to produce colored alumina porcelain, Fe 2 O 3 , MnO 2 ,
At least one selected from TiO 2 , Cr 2 O 3 or CoO
It is a requirement that a seed coloring agent be blended. It is usually preferable to use two or more of these colorant components in combination. The blending ratio of colorant components is usually
Total amount: 3-15% by weight, preferably 4-8%
Weight%. In the present invention, it is an essential requirement that a sintering aid mainly composed of SiO 2 and containing CaO and MgO as appropriate is added to the above-mentioned components. The composition of this sintering aid is 95% by weight or more of SiO2 , preferably 97% by weight or more, 0-5% by weight of CaO, preferably 0-3% by weight, and 0-5% by weight of MgO, preferably 0% by weight. ~3% by weight. if,
If a combustion aid containing less than 95% by weight of SiO 2 is used, the color fastness of Almona porcelain during the firing process cannot be sufficiently improved. Due to the action of this sintering aid, good alumina porcelain without discoloration can be obtained, the firing temperature may be low, and the acid resistance and color development of the obtained alumina porcelain are improved. In addition, CaO or MgO
As a component, CaCO 3 or MgCO 3 can usually be used as a raw material. The total amount of the sintering aid of the present invention is as follows:
0.5 to 5% by weight, preferably 1 to 3% by weight,
If the amount used is too small, the effects unique to the present invention as described above cannot be obtained, and if it is too large, the physical properties of the alumina porcelain itself will change, which is not preferable. The reason why the above-mentioned effects are obtained in the present invention is not clear, but when a sintering aid with a high SiO 2 content is used, a strong bonding reaction occurs between the sintering aid and the colorant component, resulting in a significant decolorization of the coloring component. It is thought that it shows resistance. In order to produce alumina porcelain from the above-mentioned Al 2 O 3 , colorant component and sintering aid, a mixture of these is mixed with an organic binder such as polyvinyl alcohol, methylcellulose, or water-soluble acrylic resin, according to a conventional method. After adding water and mixing and pulverizing with a ball mill etc., the obtained slurry is spray-dried to prepare a powder base with an average particle size of 80 to 100μ.
Next, it can be manufactured by press-molding this into a desired shape and then firing this molded product. The firing temperature in the present invention is usually 1350~
The temperature is 1500°C, and the firing time is about 60 to 120 minutes. As described above, according to the present invention, since the alumina porcelain does not discolor during the firing process, it is possible to obtain a uniform product with no discoloration pattern on the surface. In addition, the colored alumina porcelain obtained by the present invention has excellent acid resistance,
Moreover, it also has the unique effect of having a high degree of color development. Furthermore, there is also the effect that the firing temperature may be low, making the present invention extremely excellent industrially. Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples unless the gist thereof is exceeded. Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 3 In an alumina ball mill with an internal volume of 50, Al 2 O 3
(Nikkei Kakosha, LS-20) 9100Kg (91%) and SiO 2 in the proportion shown in Table 1 (Nikkei Kakosha, Silsik T-
3), mixture of CaCO 3 (reagent) and MgCO 3 (reagent)
Add 250g (2.5%) and add as a coloring agent.
TiO 2 210g, Cr 2 O 3 100g, CoO 30g, Fe 2 O 3 130
g and MnO 2 180 g (total coloring agent 6.5%),
Polyvinyl alcohol (Tokyo Denki Kagaku Co., Ltd.,
Add 200g of Desica B-05) and 4700g of water,
After mixing and pulverizing for several hours, the resulting slurry is transferred to an atomizer tray (diameter 110 mm, rotation speed 7200 r.pm).
Spray-dried granulation at a gas temperature of 170°C, with an average particle size of approx.
A powder base of 100μ was obtained. This was molded into sample pieces (40 mm x 18 mm x 1.8 mm) using a mold press machine at a pressure of 1500 kg/ cm2 , and each sample piece was arranged on a porcelain setter (alumina).
Fired in a continuous electric furnace (silicon carbide heating element). For each sample piece fired in this way,
When the defective rate of decolorization resistance, acid resistance loss, and degree of color development were measured, the results shown in Table 1 were obtained. Further, the firing temperature of each sample piece was as shown in Table 1. 【table】