DE10210286B4

DE10210286B4 - Bei Niedrigtemperatur gebrannte Porzellangegenstände und ihre Verwendung für elektronische Bauteile

Info

Publication number: DE10210286B4
Application number: DE10210286A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Nagoya Oobuchi; Yoshiaki Saku Naruo; Yoshinori Saku Ide
Original assignee: NGK Insulators Ltd; Soshin Electric Co Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd; Soshin Electric Co Ltd
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2007-07-19
Anticipated expiration: 2022-03-09
Also published as: JP2002265267A; US6764746B2; CN1374272A; JP3838541B2; DE10210286A1; US20020193238A1; CN1183057C

Abstract

Bei Niedrigtemperatur gebranntes Porzellan, das folgendes umfasst: eine Bariumkomponente in einer berechneten Menge von 10 bis 64 Gew.-%, wenn als BaO berechnet, eine Siliciumkomponente in einer berechneten Menge von 20 bis 80 Gew.-%, wenn als SiO₂ berechnet, eine Aluminiumkomponente in einer berechneten Menge von 0,1 bis 20 Gew.-%, wenn als Al₂O₃ berechnet, eine Borkomponente in einer berechneten Menge von 0,3 bis 1,0 Gew.-%, wenn als B₂O₃ berechnet, eine Zinkkomponente in einer berechneten Menge von 0,5 bis 20 Gew.-%, wenn als ZnO berechnet, und eine Bismuthkomponente in einer berechneten Menge von nicht höher als 20 Gew.-% und von nicht geringer als 0,1 Gew.-%, wenn als Bi₂O₃ berechnet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein bei Niedrigtemperatur gebranntes Porzellan mit einer niedrigen dielektrischen Konstante und einem hohem Qualitätskoeffizienten Q, und auf ein elektronisches Bauteil, das das Porzellan verwendet.
Ein dielektrischer Filter vom Laminattyp ist als ein Hochfrequenzschaltungsfilter verwendet worden, wie etwa ein Oberfilter, Zwischenstufenfilter zur Übertragung, lokales Filter und Zwischenstufenfilter zum Empfang, in einem Hochfrequenzschaltungsfunkinstrument, wie etwa einem zellularen Telefon. Beispiele für derartige dielektrische Filter vom Laminattyp sind z.B. in JP 05-243810 A (veröffentlichte Anmeldung) offenbart.
Die dielektrischen Filter vom Laminattyp können wie folgt hergestellt werden. Keramisches Pulver zum Herstellen eines dielektrischen Materials wird geformt, um eine Mehrzahl von Grün-Blättern bereit zu stellen. In einen gegebenen leitenden Paste ist auf jedem Grün-Blatt gedruckt, um eine leitende Pastenschicht mit einem vorbestimmten Elektrodenmuster auf jedem Grün-Blatt zu bilden. Die erhaltenen Grün-Blätter werden dann laminiert, um einen laminierten Körper zu bilden. Der laminierte Körper wird dann erwärmt, so dass die Grün-Blätter und die leitenden Pastenschichten gleichzeitig gesintert und verdichtet werden, um Porzellanschichten und metallische Elektroden darauf bereit zu stellen.
Die Elektrode wird allgemein aus einem metallischen Leiter mit einem niedrigen Schmelzpunkt, wie etwa einem auf Silber basierten Leiter, auf Kupfer basierten Leiter oder auf Nickel basierten Leiter, hergestellt. Ein derartiger metallischer Leiter besitzt einen niedrigen Schmelzpunkt, z.B. nicht höher als 1100°C und manchmal so niedrig wie um 930°C. Es ist daher notwendig, den laminierten Körper bei einer Brenntemperatur zu brennen, die niedriger ist, als der Schmelzpunkt des das Elektrodenmuster zusammensetzenden Metalls.

Es ist erwünscht worden, ein Porzellan mit einer niedrigen optimalen Brenntemperatur (Niedrigtemperatur gebranntes Porzellan) mit einer reduzierten dielektrischen Konstante εr und verbessertem Qualitätskoeffizienten Q bereit zu stellen. Derartiges Porzellan ist unerlässlich, um die Streukapazität, Verzögerungszeit und Hochfrequenzverlust eines Resonators und gehäusten Kondensators zu vermindern.

Der Anmelder hat eine japanische Patentveröffentlichung JP-2000-211969 A eingereicht, und ein bei Niedrigtemperatur gebranntes Porzellan offenbart, das eine niedrige Brenntemperatur von nicht höher als 1000°C, eine dielektrische Konstante von nicht mehr als 10 und einen Qualitätskoeffizienten von nicht höher als 2500 aufweist.

In dem in JP 2000-211969 A ( EP 1022264A2 ) offenbarten Porzellan, werden spezifizierte Mengen an Zinkoxid und Boroxid zu einer Formulierung für ein bei Niedrigtemperatur gebranntes Porzellan vom BaO-SiO₂-Al₂O₃-System zugegeben. Das resultierende Porzellan besitzt eine niedrige optimale Brenntemperatur, eine dielektrische Konstante von nicht mehr als 10 und einen Qualitätskoeffizienten von nicht mehr als 2500. Die Erfinder haben intensive Forschungsarbeiten durchgeführt, um den Qualitätskoeffizienten, unter Beibehaltung der niedrigen optimalen Brenntemperatur und der niedrigen dielektrischen Konstante zu verbessern. Die Erfinder sind jedoch auf die folgenden Probleme gestoßen. Bei dem zuvor beschriebenen Porzellan, wird glasartiges Rohmaterial, das Boroxid enthält, zu der Formulierung für das Porzellan als ein Rohmaterial zum Zuführen von Boroxid gegeben. Es ist notwendig, die Menge an Boroxid in dem glasartigen Rohmaterial zu erhöhen, um die optimale Brenntemperatur des Porzellans zu vermindern. Wenn der Gehalt an Boroxid in dem glasartigen Rohmaterial erhöht wird, besteht jedoch eine Tendenz zur Qualitätminderung. Es ist daher schwierig, den Qualitätskoeffizienten des Porzellans über 2500 weiter zu verbessern. Andererseits kann der Qualitätskoeffizient verbessert werden, in dem der Gehalt an Boroxid vermindert wird. Wenn der Gehalt an Boroxid vermindert wird, können das thermische Expansions- und thermische Kontraktionsverhalten des Porzellans verändert werden, so dass das Porzellan nicht auf verschiedene Arten von elektronischen Bauteilen gemäss den Ergebnissen der Erfinder anwendbar ist. Insbesondere, wenn die z.B. aus Silber hergestellten metallischen Elektroden zwischen den Porzellanschichten, wie zuvor beschrieben, gebildet werden, können Risse in der Porzellanschicht entlang der Grenzfläche zwischen der Porzellanschicht und der Metallelektrode auftreten. Es können auch Leerräume entlang der Grenzschicht der Porzellanschicht und der Metallelektrode gebildet werden. Derartige Defekte können zu ausserhalb der Spezifizierung liefenden Produkten führen und daher die Produktionsausbeute vermindern.

Ein Ziel der Erfindung ist es, ein bei Niedrigtemperatur gebranntes Porzellan mit einer optimalen Brenntemperatur von nicht höher als 1000°C, einer verminderten dielektrischen Konstante εr, einem verbesserten Qualitätskoeffizienten und einem geringen Auftreten von Rissen bereit zu stellen.

Die Erfindung stellt ein bei Niedrigtemperatur gebranntes Porzellan bereit, das folgendes umfasst: eine Bariumkomponente in einer berechneten Menge von 10 bis 64 Gew.-%, wenn als BaO berechnet, eine Siliciumkomponente in einer berechneten Menge von 20 bis 80 Gew.-%, wenn als SiO₂ berechnet, eine Aluminiumkomponente in einer berechneten Menge von 0,1 bis 20 Gew.-%, wenn als Al₂O₃ berechnet, eine Borkomponente in einer berechneten Menge von 0,3 bis 1,0 Gew.-%, wenn als B₂O₃ berechnet, eine Zinkkomponente in einer berechneten Menge von 0,5 bis 20 Gew.-%, wenn als ZnO berechnet, und eine Bismuthkomponente in einer berechneten Menge von nicht mehr als 20 Gew.-% und von nicht geringer als 0,1 Gew.-%, wenn als Bi₂O₃ berechnet.

Die Erfinder haben eine extensive Forschung durchgeführt und ein Glas mit einem niedrigen Schmelzpunkt, das B₂O₃ als eine der Rohmaterialien enthält, angewendet, um ein Porzellan mit einer niedrigen optimalen Brenntemperatur bereit zu stellen. Wenn der Gehalt an B₂O₃ in dem Glas erhöht wird, tendiert der Qualitätskoeffizient Q des resultierten Porzellans jedoch dazu, vermindert zu werden, wie vorstehend beschrieben. Es war daher schwierig, ein Porzellan mit einer niedrigeren optimalen Brenntemperatur und einem höheren Qualitätskoeffizienten Q gleichzeitig zu erhalten. Wenn der Gehalt B₂O₃ vermindert wird, kann der Qualitätskoeffizient Q beträchtlich verbessert werden. Jedoch kann die thermische Expansion und thermische Kontraktion geändert werden, so dass das Porzellan im allgemeinen nicht zur Verwendung in verschiedenen Arten von elektronischen Teilen geeignet ist. Insbesondere kann in dem Porzellan das Auftreten von Rissen entlang der Grenzfläche zwischen der Porzellanschicht und der Metallelektrode erhöht werden.

Die Erfinder haben, basierend auf den zuvor beschriebenen Ergebnissen, Bi₂O₃ mit B₂O₃ in der Formulierung zum Herstellen eines Porzellans angewendet. Gemäß der Entdeckung der Erfinder kann die Kombination aus B₂O₃ und Bi₂O₃ gleichzeitig zur Verbesserung des Qualitätskoeffizienten Q eines Porzellans und zum Verhindern von Rissen in dem Porzellan effektiv sein. Die Erfindung basiert auf der Entdeckung.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung

In einer bevorzugten Ausführungsform, wird das erfinderische Porzellan unter Verwendung eines B₂O₃ enthaltenden Glases und einer Bi₂O₃ enthaltenden Keramik als dessen Rohmaterialien erhalten.

In dem bei Niedrigtemperatur gebrannten Porzellan gemäß der Erfindung, kann der Gehalt der Siliciumkomponente nicht geringer als 20 Gew.-%, wenn als SiO₂ berechnet, sein, um die dielektrische Konstante des Porzellans auf einen Wert von nicht höher als 10 zu vermindern. Der Gehalt der Siliciumkomponente, wenn als SiO₂ berechnet, kann vorzugsweise nicht geringer als 30 Gew.-% sein, um die dielektrische Konstante weiter zu vermindern. Der Gehalt der Siliciumkomponente, wenn als SiO₂ berechnet, kann nicht höher als 80 Gew.-% sein, um die optimale Brenntemperatur des Porzellans zu vermindern. Der Gehalt kann weiter bevorzugt nicht höher als 65 Gew.-% sein, um die optimale Brenntemperatur weiter zu vermindern.

In dem bei Niedrigtemperatur gebrannten Porzellan gemäß der Erfindung kann der Gehalt der Aluminiumkomponente vorzugsweise nicht geringer als 0,1 Gew.-% sein, wenn als Al₂O₃ berechnet, um den Gehalt an Celsian-Phase mit einer hohen mechanischen Festigkeit in dem Porzellan zu erhöhen, so dass die Festigkeit eines aus dem erfinderischen Porzellan hergestellten Substrats auf einen Wert von nicht geringer als 2000 kg/cm² (gemessen gemäß JIS R 1601) verbessert werden kann. Der Gehalt der Aluminiumkomponente, wenn als Al₂O₃ berechnet, kann weiter bevorzugt nicht geringer als 2,0 Gew.-% sein, um die Festigkeit weiter zu verbessern. Der Gehalt der Aluminiumkomponente, wenn als Al₂O₃ berechnet, kann vorzugsweise nicht höher als 20 Gew.-% sein, und weiter bevorzugt nicht höher als 15 Gew.-%, um die optimale Brenntemperatur des Porzellans zum vermindern.

Bei dem bei Niedrigtemperatur gebrennten Porzellan gemäß der Erfindung kann der Gehalt der Bariumkomponente vorzugsweise nicht geringer als 10 Gew.-%, und weiter bevorzugt nicht geringer als 30 Gew.-% sein, um den Qualitätskoeffizienten Q des Porzellans weiter zu verbessern. Der Gehalt der Bariumkomponente, wenn als BaO berechnet, kann vorzugsweise nicht höher als 64 Gew.-% sein, um die dielektrische Konstante εr nicht höher als 10 zu vermindern. Der Gehalt der Bariumkomponente, wenn als BaO berechnet, kann vorzugsweise nicht höher als 60 Gew.-% sein, um die dielektrische Konstante εr weiter zu vermindern.

Der Gehalt der Zinkkomponente, wenn als ZnO berechnet, kann vorzugsweise nicht geringer als 0,5 Gew.-% (weiter bevorzugt nicht geringer als 2,0 Gew.-%) sein, um den thermischen Expansionskoeffizienten des Porzellans zu vermindern und die Sinterfähigkeit zu verbessern. Das Porzellan kann hierdurch bei einer niedrigeren Brenntemperatur gesintert werden. Der Gehalt der Zinkkomponente, wenn als ZnO berechnet, kann vorzugsweise nicht höher als 20 Gew.-% (weiter bevorzugt nicht höher als 15 Gew.-%) sein, um den Qualitätskoeffizienten Q des Porzellans weiter zu verbessern.

Der Gehalt der Borkomponente, wenn als B₂O₃ berechnet, kann vorzugsweise nicht höher als 1,0 Gew.-% sein, um den Qualitätskoeffizienten Q des Porzellans auf einen Wert von nicht geringer als 3500 zu verbessern. Der Gehalt der Borkomponente, berechnet als B₂O₃, kann weiter bevorzugt nicht höher als 0,9 Gew.-% sein, um den Qualitätskoeffizienten Q des Porzellans weiter zu verbessern. Der Gehalt der Borkomponente, berechnet als B₂O₃ kann vorzugsweise nicht geringer als 0,3 Gew.-% (weiter bevorzugt nicht geringer als 0,4 Gew.-%) sein, um die optimale Brenntemperatur des Porzellans weiter zu vermindern.

Es ist möglich, das Auftreten von Rissbildung in dem Porzellan zu vermindern, indem die Bismuthkomponente zu der Formulierung zur Herstellung des Porzellans gegeben wird. Dieser Effekt ist in jedem der folgenden drei Fälle am auffälligsten.

(a) Eine Metallelektrode wird auf dem Porzellan gemäß der Erfindung laminiert.
(b) Eine Metallelektrode wird auf einem zu brennenden Grün-Blatt, das für das erfinderische Porzellan gebrannt wird, kontaktiert und das Grün-Blatt wird gebrannt.
(c) Eine Metallelektrode wird innerhalb eines Grün-Blattes eingebettet, um das erfinderische Porzellan herzustellen und das grüne Blatt wird gebrannt.

Es ist notwendig, dass die Bismuthkomponente in dem erfindungsgemäßen Porzellan vorhanden ist. Die untere Grenze des Gehalts der Bismuthkomponente ist jedoch nicht besonders begrenzt, so lange die Anwesenheit der Bismuthkomponente mittels eines beliebigen Nachweisverfahrens, einschließlich Fluoreszenz-Röntgen-Analyse, bestätigt werden kann. Der Gehalt der Bismuthkomponente, wenn als Bi₂O₃ berechnet, ist nicht geringer als 0,1 Gew.-%, bevorzugt nicht geringer als 0,5 Gew.-%, und insbesondere nicht geringer als 1,0 Gew.-%.

Der Gehalt der Bismuthkomponente, wenn als Bi₂O₃ berechnet, ist nicht höher als 20 Gew.-%, bevorzugt nicht höher als 15 Gew.-% und insbesondere nicht höher als 10 Gew.-%, um den Qualitätskoeffizienten Q weiter zu verbessern.

Jede der zuvor beschriebenen Komponenten kann ein Metall oder dessen Verbindung, wie etwa Oxid, sein. Das erfindungsgemäße Porzellan kann im wesentlichen aus der Bariumkomponente, Siliciumkomponente, Aluminiumkomponente, Borkomponente, Zinkkomponente und Bismuthkomponente zusammengesetzt sein. In diesem Fall kann das Porzellan jedoch unvermeidliche Verunreinigungen enthalten, die von jedem der Rohmaterialien zum Zuführen der vorstehenden Metallkomponenten abgeleitet sind. Alternativ kann das erfindungsgemäße Porzellan eines oder mehrere Metallkomponenten, die sich von den zuvor beschriebenen Komponenten unterscheiden, enthalten. Derartige zusätzliche Metallkomponenten enthalten Metalloxide, wie etwa MgO, CaO, SrO₂, Y₂O₃, V₂O₅, MnO, Mn₂O₃, CoO, NiO, Nd₂O₃, Sm₂O₃, La₂O₃ und Metalle, wie etwa Ag, Cu, Ni und Pd beinhalten.

Das Material für die Metallelektrode, die in dem elektronischen Bauteil gemäß der Erfindung verwendet wird, ist nicht besonders begrenzt. Ein derartiges Material kann vorzugsweise Silber, Kupfer, Nickel oder die Legierungen von diesen Metallen sein, weiter bevorzugt Silber oder die Legierung von Silber sein, und insbesondere Silber sein.

Das bei Niedrigtemperatur gebrannte Porzellan gemäß der Erfindung kann mit einem anderen bei Niedrigtemperatur gebrannten Porzellan mit einer dielektrischen Konstante von nicht geringer als 10 und nicht höher als 150 in dem elektronischen Bauteil gemäß der Erfindung integriert sein. Das Porzellan gemäß der Erfindung kann eine erste Schichtzusammensetzung, und das Porzellan mit einer höheren elektrischen Konstante von 10 bis 150 kann eine zweite Schicht, die mit der ersten Schicht verbunden und laminiert ist, zusammensetzen.

Das andere bei Niedrigtemperatur gebrannte Porzellan, das die zweite Schicht bildet, kann vorzugsweise eine der folgenden Zusammensetzungen besitzen:
BaO-TiO₂-ZnO-SiO₂-B₂O₃
BaO-TiO₂-Bi₂O₃-Nd₂O₃-ZnO-SiO₂-B₂O₃
BaO-TiO₂-Bi₂O₃-La₂O₃-Sm₂O₃-ZnO-SiO₂-B₂O₃
MgO-CaO-TiO₂-ZnO-Al₂O₃-SiO₂-B₂O₃

Elektronische Bauteile oder Vorrichtungen, die durch die Erfindung angezielt werden, sind nicht besonders begrenzt und beinhalten laminierte dielektrische Filter, vielgeschichtete Schaltplatten, dielektrische Antennen, dielektrische Koppler und dielektrische Kompositmodule. Das Porzellan der Erfindung kann auch auf dielektrische Substrate angewendet werden.

Das bei niedriger Temperatur gebrannte Porzellan gemäß der Erfindung kann vorzugsweise wie folgt hergestellt werden. Ausgangsrohmaterialien der Metallkomponenten werden in einem gegebenen Verhältnis gemischt, um ein gemischtes Pulver zu erhalten, welches dann bei einer Temperatur zwischen 900 und 1100°C erhitzt wird, um einen kalcinierten Körper zu erhalten. Der kalcinierte Körper wird zerpulvert, um ein keramisches Pulver bereit zu stellen. Das keramische Pulver wird geformt, vorzugsweise mit Glaspulver, das aus SiO₂, B₂O₃ und ZnO zusammen gesetzt ist, um ein Grünblatt zu bilden, welches dann bei einer Temperatur von 850 bis 930°C gebrannt wird, um das erfindungsgemäße Porzellan zu erhalten. Jedes der Ausgangsmaterialien für jede Metallkomponente kann das Oxid, Nitrat, Carbonat oder Sulfat von jedem Metallelement sein.

Beispiele
(Herstellung von Keramikpulver)
Pulver-Rohmaterialien aus Bariumcarbonat, Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Zinkoxid und Bismuthoxid werden in einem gegebenen Verhältnis abgewogen und nass vermischt, um ein gemischtes Pulver zu erhalten. Das gemischte Pulver wurde dann bei 900°C bis 1100°C kalciniert, um einen kalcinierten Körper zu erhalten, welcher dann zerpulvert wurde, um ein kalciniertes Pulver zu erhalten. Das kalcinierte Pulver wurde einer Röntgendiffraktionsanalyse unterworfen, um die Kristallphasen und die Kristallinität zu messen. Das kalcinierte Pulver wurde dann unter Verwendung einer Kugelmühle in eine vorbestimmte Teilchengröße zermahlen, um keramisches Pulver bereit zu stellen, welches getrocknet wurde.
(Herstellung von Glaspulver)
Pulvrige Rohmaterialien aus Zinkoxid, Boroxid und Siliciumoxid wurden abgewogen und trocken vermischt, um gemischtes Pulver zu erhalten, welches dann in einem Platintiegel geschmolzen wurde, um eine Schmelze bereit zu stellen. Die Schmelze wurde dann in Wasser zum schnellen Kühlen gegossen, um ein massiges Glas bereit zu stellen. Das Glas wurde nass zerpulvert, um Glaspulver mit einem niedrigen Schmelzpunkt zu erhalten.
(Herstellung von Proben zur Bewertung von dielektrischen Eigenschaften)
Das so erhaltene Keramikpulver und Glaspulver wurde nass in einem Ionenaustauscher-Wasser mit einem organischen Binder unter Verwendung eines Aluminiumoxidgefäßes und Aluminiumoxidkugeln vermischt, wodurch eine Aufschlämmung bereitgestellt wurde. Die Aufschlämmung wurde dann getrocknet, um ein gemischtes Pulver zu erhalten, welches dann unter Verwendung einer Metallpresse in eine vorbestimmte Gestalt geformt wurde, um einen geformten Körper bereit zu stellen. Der geformte Körper wurde dann bei einer Temperatur von 900 bis 930°C gebrannt, um einen gesinterten Körper zu erhalten, welcher dann in eine vorbestimmte Gestalt bearbeitet wurde. Die dielektrische Konstante εr und der Qualitätskoeffizient Q bei 3 GHz wurde gemessen.
(Messung der Substratfestigkeit)
Der gesinterte Körper wurde bearbeitet, um eine Probe zur Messung mit Dimensionen von 30 mm × 4 mm × 1 mm bereit zu stellen. Jede Probe wurde der Messung von Substratfestigkeit gemäß "JIS R 1601" unterzogen.
(Bandformung)
Das Keramikpulver und das Glaspulver, die vorstehend beschrieben wurden, wurden nass in einem organischen Lösungsmittel mit einem Plastifizierungsmittel, einem Dispergiermittel und einem organischen Binder unter Verwendung eines Aluminiumoxidgefäßes und Aluminiumkugeln vermischt, um eine Aufschlämmung zur Formung von Grünblättern bereit zu stellen. Die Aufschlämmung wurde unter Verwendung eines Streichklingenauftragungssystems geformt, um Grünblätter bereit zu stellen, wobei jedes Blatt eine Dicke von 0,03 bis 2 mm besaß.
(Bewertung von Rissbildung)
Kondensatorelektrodenmuster oder Resonatorelektrodenmuster wurden auf jedem Grün-Blatt unter Verwendung von Ag-Paste siebgedruckt. Eine Mehrzahl der Grünblätter wurde dann laminiert, um einen laminierten Körper zu erhalten, welcher in Chips mit jeweils Dimensionen von 11 mm × 8 mm × 3 mm unter Verwendung eines Substratzerteilers zerschnitten wurde. Jeder Chip wurde dann bei einer Temperatur von 850 bis 930°C für 2 Stunden gebrannt, um jeweils einen gebrannten Körper herzustellen. Jeder gebrannte Körper wurde dann der Bewertung von Rissbildung unterzogen. Die Rissbildung wurde basierend auf eine Bilddatensatz von Ultraschallechoreflexion aus den Rissen mittels eines Ultraschall durchdringenden Untersuchungssystems ("My Scope", hergestellt durch Hitachi Construction Machinery) bewertet.
(Experimentelle Ergebnisse)
In dem vorstehenden Experiment wurde der Gehalt der Metalle verschiedentlich wie in Tabellen 1 bis 6 gezeigt, variiert. Die vorstehenden Ergebnisse wurden für jede Testprobe gemessen und werden in Tabellen 1 bis 6 gezeigt.
Wie aus Tabelle 1 entnommen werden kann, ist es möglich, die Rissbildung in dem Porzellan zu vermindern, in dem Bi₂O₃ und B₂O₃ gleichzeitig zugegeben werden, sogar wenn der Qualitätskoeffizient Q verbessert wird, indem der Gehalt an B₂O₃ vermindert wird. Insbesondere ist es möglich, einen beträchtlich hohen Qualitätskoeffizienten Q, eine geringe dielektrische Konstante und eine ausreichend große Substratfestigkeit zu erhalten, während die Rissbildung verhindert wird, wenn der Gehalt an Bi₂O₃ nicht höher als 20 Gew.-% beträgt.
Wie aus Tabelle 2 entnommen werden kann, ist es möglich, indem der Gehalt an BaO auf einen Wert von nicht geringer als 10 Gew.-% und nicht höher als 64 Gew.-% eingestellt wird, ein Porzellan mit einer dielektrischen Konstante von nicht höher als 10, einem hohen Qualitätskoeffizienten Q von nicht geringer als 3500 und einer hohen Substratfestigkeit von nicht geringer als 2000 kg/cm² zu erhalten, während die Rissbildung verhindert wird.
Wie aus Tabelle 3 entnommen werden kann, ist es möglich, indem der Gehalt an SiO₂ von 20 bis 80 Gew.-% eingestellt wird, ein Porzellan mit einer dielektrischen Konstante von nicht höher als 10, einem hohen Qualitätskoeffizienten Q von nicht geringer als 3500 und einer hohen Substratfestigkeit von nicht geringer als 2000 kg/cm² zu erhalten, während die Rissbildung verhindert wird.
Wie aus Tabelle 4 entnommen werden kann, ist es möglich, indem der Gehalt an Al₂O₃ von 0,1 bis 20 Gew.-% eingestellt wird, ein Porzellan mit einer dielektrischen Konstante von nicht höher als 10, einem hohen Qualitätskoeffizienten Q von nicht geringer als 3500 und einer hohen Substratfestigkeit von nicht geringer als 2000 kg/cm² zu erhalten, während die Rissbildung verhindert wird.
Wie aus Tabelle 5 entnommen werden kann, ist es möglich, indem der Gehalt an ZnO von 0,5 bis 20 Gew.-% eingestellt wird, ein Porzellan mit einer dielektrischen Konstante von nicht höher als 10, einem hohen Qualitätskoeffizienten Q von nicht geringer als 3500 und einer hohen Substratfestigkeit von nicht geringer als 2000 kg/cm² zu erhalten, während die Rissbildung verhindert wird.
Wie aus Tabelle 6 entnommen werden kann, ist es möglich, indem der Gehalt an B₂O₃ von 0,3 bis 1,0 Gew.-% eingestellt wird, ein Porzellan mit einer dielektrischen Konstante von nicht höher als 10 und einem hohen Qualitätskoeffizienten Q von nicht geringer als 3500 zu erhalten, während die Rissbildung verhindert wird.
Wie vorstehend beschrieben, kann ein bei Niedrigtemperatur gebranntes Porzellan zur Verfügung gestellt werden, das eine optimale Brenntemperatur von nicht höher als 1000°C, eine verminderte dielektrische Konstante εr, einen verbesserten Qualitätskoeffizienten Q und ein geringes Vorkommen von Rissen gemäß der Erfindung aufweist.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein bei Niedrigtemperatur gebranntes Porzellan zur Verfügung zu stellen, das eine optimale Brenntemperatur von nicht höher als 1000°C, eine verminderte dielektrische Konstante εr, ein verbesserten Qualitätskoeffizienten und ein geringes Auftreten von Rissen besitzt.
Die Erfindung stellt ein bei Niedrigtemperatur gebranntes Porzellan zur Verfügung, das folgendes umfasst: eine Bariumkomponente in einer berechneten Menge von 10 bis 64 Gew.-%, wenn als BaO berechnet, eine Siliciumkomponente in einer berechneten Menge von 20 bis 80 Gew.-%, wenn als SiO₂ berechnet, eine Aluminiumkomponente in einer berechneten Menge von 0,1 bis 20 Gew.-%, wenn als Al₂O₃ berechnet, eine Borkomponente in einer berechneten Menge von 0,3 bis 1,0 Gew.-%, wenn als B₂O₃ berechnet, eine Zinkkomponente in einer berechneten Menge von 0,5 bis 20 Gew.-%, wenn als ZnO berechnet, und eine Bismuthkomponente in einer berechneten Menge von nicht höher als 20 Gew.-% und von nicht geringer als 0,1 Gew.-%, wenn als Bi₂O₃ berechnet.

Claims

Bei Niedrigtemperatur gebranntes Porzellan, das folgendes umfasst: eine Bariumkomponente in einer berechneten Menge von 10 bis 64 Gew.-%, wenn als BaO berechnet, eine Siliciumkomponente in einer berechneten Menge von 20 bis 80 Gew.-%, wenn als SiO₂ berechnet, eine Aluminiumkomponente in einer berechneten Menge von 0,1 bis 20 Gew.-%, wenn als Al₂O₃ berechnet, eine Borkomponente in einer berechneten Menge von 0,3 bis 1,0 Gew.-%, wenn als B₂O₃ berechnet, eine Zinkkomponente in einer berechneten Menge von 0,5 bis 20 Gew.-%, wenn als ZnO berechnet, und eine Bismuthkomponente in einer berechneten Menge von nicht höher als 20 Gew.-% und von nicht geringer als 0,1 Gew.-%, wenn als Bi₂O₃ berechnet.
Porzellan gemäß Anspruch 1, das die Bariumkomponente in einer berechneten Menge von nicht höher als 60 Gew.-%, wenn als BaO berechnet, umfasst.
Porzellan gemäß Anspruch 1 oder 2, das die Siliciumkomponente in einer berechneten Menge von 30 bis 65 Gew.-% wenn als SiO₂ berechnet, umfasst.
Porzellan gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, das die Aluminiumkomponente in einer berechneten Menge von 2,0 bis 15 Gew.-%, wenn als Al₂O₃ berechnet, umfasst.
Porzellan gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, das die Borkomponente in einer berechneten Menge von 0,3 bis 0,9 Gew.-%, wenn als B₂O₃ berechnet, umfasst.
Porzellan gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, das im wesentlichen aus der Bariumkomponente, der Siliciumkomponente, der Aluminiumkomponente, der Borkomponente, der Zinkkomponente und der Bismuthkomponente zusammengesetzt ist.
Porzellan gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, das eine dielektrische Konstante εr von nicht höher als 10 aufweist.
Porzellan gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, das einen Qualitätskoeffizienten Q von nicht geringer als 3500 aufweist.
Porzellan gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, das eine Festigkeit von nicht geringer als 2000 kg/cm² aufweist.
Porzellan gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, das unter Verwendung eines B₂O₃-haltigen Glases und einer Bi₂O₃-haltigen Keramik als Ausgangsmaterialien hergestellt wurde.
Porzellan gemäß Anspruch 10, wobei das Glas SiO₂, B₂O₃, und ZnO enthält.
Verwendung des bei Niedrigtemperatur gebrannten Porzellans gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 für ein elektronisches Bauteil.
Verwendung gemäß Anspruch 12, wobei das elektronische Bauteil eine aus einem Metall hergestellte Elektrode umfasst.
Verwendung gemäß Anspruch 13, wobei das Metall aus der aus Silber, Kupfer, Nickel, einer silberhaltigen Legierung, einer kupferhaltigen Legierung und einer nickelhaltigen Legierung bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Verwendung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das elektronische Bauteil folgendes umfasst: eine erste Schicht, die aus dem bei Niedrigtemperatur gebranntem Porzellan hergestellt ist, und eine zweite Schicht, die mit der ersten Schicht verbunden ist, wobei die zweite Schicht aus einem bei Niedrigtemperatur gebrannten Porzellan mit einer dielektrischen Konstante εr von 10 bis 150 hergestellt ist.
Verwendung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei das elektronische Bauteil aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem laminierten dielektrischen Filter, einem vielschichten Schaltbrett, einer dielektrischen Antenne, einem dielektrischen Koppler und einem dielektrischen Kompositmodul zusammengesetzt ist.