JP2007254213A - 基板用ガラスセラミックス組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】溶融性と耐熱性に優れ、高い線膨張係数を有し、EL背面基板などに適する結晶性ガラスセラミックス組成物を提供する。
【解決手段】酸化物基準の質量%表示でSiO2を10〜20質量%、Al2O3を1〜5質量%、B2O3を10〜30質量%、ROを50〜70質量%(但しROはZnO、CaO、MgO、およびBaOからなる群から選ばれる少なくとも1種)、およびRBO2を0.5〜3質量%、(但しRBO2はCeO2、SnO2、TiO2、およびZrO2からなる群から選ばれる少なくとも1種)を含有するガラス組成物71〜95質量%と無機充填材5〜29質量%の混合物を850〜950℃で焼成し結晶化させることを特徴とする結晶性ガラスセラミックス組成物であって、優れた溶融性と耐熱性を有しEL背面基板、PDP背面基板、磁気ヘッド基板、磁気ディスク、液晶基板等の各種電気機器分野に用いられる基板材料に好適である。
【選択図】図1
【解決手段】酸化物基準の質量%表示でSiO2を10〜20質量%、Al2O3を1〜5質量%、B2O3を10〜30質量%、ROを50〜70質量%(但しROはZnO、CaO、MgO、およびBaOからなる群から選ばれる少なくとも1種)、およびRBO2を0.5〜3質量%、(但しRBO2はCeO2、SnO2、TiO2、およびZrO2からなる群から選ばれる少なくとも1種)を含有するガラス組成物71〜95質量%と無機充填材5〜29質量%の混合物を850〜950℃で焼成し結晶化させることを特徴とする結晶性ガラスセラミックス組成物であって、優れた溶融性と耐熱性を有しEL背面基板、PDP背面基板、磁気ヘッド基板、磁気ディスク、液晶基板等の各種電気機器分野に用いられる基板材料に好適である。
【選択図】図1
Description
本発明は、製造時には溶融性および生産性が良好であり、製造後は耐熱性を有するとともに高い線膨張係数を有する結晶性ガラスセラミックス組成物、およびこの組成物を用いた結晶性ガラスセラミックス基板に関し、特にエレクトロルミネッセンス(以下、ELとする)背面基板、プラズマディスプレイパネル(PDP)背面基板、磁気ヘッド基板、磁気ディスク、液晶基板などの各種電気機器分野に用いられる基板材料に適した結晶性ガラスセラミックス組成物およびこの組成物を用いた結晶性ガラスセラミックス基板に関する。
線膨張係数が比較的高い高膨張ガラスの基板は、フェライト、金属、合金、あるいは金属酸化物など、基板上に形成される線膨張係数の大きい物質との線膨張差を小さくできることから、これらの物質を接着したり金属薄膜を形成したりして用いる各種の基板、例えば磁気ヘッドや磁気ディスクなどの基板として利用されている(特許文献1)。近年では、これらの物質を接着したり金属薄膜を形成したりする基板のほか、誘電体材料を形成する基板としての用途の拡大が期待されている。
比較的高い線膨張係数を有する結晶化ガラス基板の利用が、近年、特にELディスプレイパネルの背面基板として期待されるようになった(特許文献2)。ELディスプレイパネルでは、1)半導体の蛍光体を上下電極間に挟み蛍光体層に電圧をかけることにより、蛍光体の電子とホールの再結合または励起子により発光し、また2)半導体中の加速された電子が発光中心に衝突し、発光中心となる電子またはイオンが励起され、それがもとの状態に戻る際に発光する。
こうした発光のために、EL材料である蛍光体層間に加える電圧は、100ボルト以上であって、蛍光体層がきわめて薄いことから、この電圧は蛍光体層に対し高い電圧値であって、蛍光体層に生じる電界として非常に大きなものとなる。ELディスプレイパネルでは、この電界によって蛍光体層に流れる電流を制限するために、電極と蛍光体層の間に誘電体絶縁層を形成し、交流で動作させる。この電流は各半周期で蛍光体層を挟んだ電極間の電気容量が充電されるまで流れる。この電気容量は、誘電体絶縁層の誘電率に比例し、絶縁層の厚さに反比例する。したがって同じ電気容量にするための誘電体絶縁層の厚さは、誘電体絶縁層の誘電率が高いほど厚くできる。そして、誘電体絶縁層を厚くできれば、製造時にピンホールなどの欠点が生じにくくなる。このため、誘電体絶縁層にはチタン酸バリウムなどの高誘電率材料を使用し、その高い誘電率により誘電体絶縁層を厚くし、層の絶縁性を確保する方法が用いられる。
ELディスプレイパネルでは、セラミックスまたはガラス背面基板に電極が形成され、さらにその上に誘電体絶縁層が形成され、この誘電体絶縁層の上に蛍光体層が形成される。一方、高分子樹脂またはガラスの上面基板には、ITOなどの透明電極が形成される。次にこれら上面基板と背面基板とを張り合わせることにより、ELディスプレイ装置が得られる。EL背面基板に形成される電極は、スパッタリング、真空蒸着またはスクリーン印刷法で印刷され、焼成されて製造される。背面基板は、いずれの手法を用いた場合であっても、加熱処理の温度である850℃で変形を起さない耐熱性が必要である。
背面基板上に形成される誘電体絶縁層は、例えばスクリーン印刷法で印刷され、これを焼成することによって製造される。製造時にピンホールなどの欠点を生じにくくするために、高誘電率材料を厚く塗るなどして厚い誘電体絶縁層を形成するので、背面基板材料と高誘電率材料との間の熱膨張の差を小さくすることが必要である。
このようにEL背面基板として、耐熱性を有し、高誘電率材料との間の熱膨張差の小さい基板材料の開発が望まれてきた。通常のガラス基板は、EL背面基板として必要とされる大型基板の作製に適しているが、耐熱性が不十分であり、また線膨張係数が小さいという問題があった。このため、耐熱性を有する基板である石英ガラスやアルミナ基板、あるいはガラスセラミックス基板がEL背面基板の材料として検討されてきた。
これらの材料のうち、石英ガラスおよびアルミナには、EL背面基板として用いる際に必要とされる大型基板の作製が難しいという問題点があり、しかも線膨張係数が小さいという問題点があった。
これに対しガラスセラミックス基板は、EL背面基板で必要とされる大型の基板の作製に関し有望であり、また耐熱性の向上や線膨張係数を大きくすることに関しても有望であると考えられた。特許文献2には、線膨張係数を40〜70×10-7/℃に高め、耐熱性を有するガラスセラミックス基板が提案されている。しかしながら、例えば上記誘電体絶縁層の線膨張係数は、100〜120×10-7/℃と大きいので、特許文献2に記載のガラスセラミックス基板は、誘電体絶縁層と比べると線膨張係数がまだ低く、誘電体絶縁層に対し不整合であるため、EL背面基板として用いるには不十分なものであった。
特開平8−169724号公報
特表2002−514777号公報
本発明の目的は、こうした従来技術における問題点を解決し、耐熱性を有すると共に高い線膨張係数を有し、しかも大型の基板が製造しやすい結晶性ガラスセラミックス組成物を提供し、さらにこの組成物を用いた結晶性ガラスセラミックス基板とその製造方法を提供することにある。
本発明者は、上述の課題を解決するために、SiO2、Al2O3、B2O3、ZnO、CaO、MgO、BaOなどの酸化物および無機充填材を有する組成物について、この組成物の示す結晶特性、耐熱性および線膨張係数に着目し、鋭意研究を行った結果、結晶性が安定して耐熱性を有し、しかも高い線膨張係数を有する結晶性ガラスセラミックス組成物を見出し、またこの結晶性ガラスセラミックス組成物を用いた基板は、EL背面基板などの基板として、望ましい特性を示すことを見出し、本発明をなすに至った。
すなわち、本発明の結晶性ガラスセラミックス組成物は、酸化物基準の表示でSiO2を10〜20質量%、Al2O3を1〜5質量%、B2O3を10〜30質量%、ROを50〜70質量%、(但しROはZnO、CaO、MgO、およびBaOからなる群の少なくとも1種)、およびRBO2を0.5〜3質量%、(但しRBO2は CeO2、SnO2、TiO2、およびZrO2からなる群の少なくとも1種)を含有するガラス組成物71〜95質量%と、無機充填材5〜29質量%とを含有する混合物を850〜950℃で焼成し結晶化させることを特徴とする。
また、本発明の結晶性ガラスセラミックス基板は、ガラス組成物中に酸化物基準の表示でSiO2を10〜20質量%、Al2O3を1〜5質量%、B2O3を10〜30質量%、ROを50〜70質量%(但しROはZnO、CaO、MgO、およびBaOからなる群の少なくとも1種)、およびRBO2を0.5〜3質量%(但しRBO2は CeO2、SnO2、TiO2、およびZrO2からなる群の少なくとも1種)を含有し平均粒子径が1〜4μmの粉末と、無機充填材で平均粒子径が1〜4μmの粉末とを含有する混合物をグリーンシートに成形し、850〜950℃で焼成し結晶化させてなることを特徴とする。
本発明により、高い耐熱性を確保し、高い線膨張係数を有する結晶性ガラスセラミックス組成物が得られ、この組成物を用い、EL背面基板などの基板に適した結晶性ガラスセラミックス基板が製造できるようになった。
本発明において、SiO2はガラス形成成分として必須成分であり、その含有量は10〜20質量%、好ましくは11〜19.5質量%である。SiO2の含有量が20質量%を超えると軟化温度が高くなって溶融性が損なわれ、低温での溶融ができなくなる。従ってSiO2は20質量%であることが好ましく、19.5質量%であることがより好ましい。また10質量%未満ではガラス化しにくくなる。
また本発明において、Al2O3はガラスの安定化に効果があり、その含有量は1〜5質量%、好ましくは2〜5質量%である。Al2O3の含有量が5質量%を超えると軟化温度が高くなり溶融性が損なわれ低温で溶融ができなくなる。1質量%未満ではガラスの安定化に効果がない。
また本発明において、B2O3はガラス形成成分として必須成分であり、その含有量は10〜30質量%、好ましくは15〜25質量%である。B2O3の含有量が30質量%を超えるとガラスの非晶質性が高まり焼成しても結晶化しにくくなり、10質量%未満ではガラスの軟化温度が高くなり溶融性が損なわれ低温で溶融ができなくなる。
また本発明において、ROは、ZnO、CaO、MgO、BaOの少なくとも1種であり、ガラス組成物を結晶化させるための必須成分である。その含有量は50〜70質量%、好ましくは55〜65質量%である。ROの含有量が70質量%を超えるとガラス化しにくくなり、50質量%未満では850〜950℃で焼成した場合に結晶化しにくくなる。
これらROの各々について、ガラス組成物中における好ましい含有量について述べると、まずZnO含有量の好ましい範囲は、0〜20質量%である。ZnOが20質量%を越えると、低い線膨張係数を有するZn2SiO4析出量が多くなり線膨張係数が所望の値とならない。またCaOの含有量の好ましい範囲は0〜40質量%である。CaOが40質量%を超えると、ガラスの失透性が増す。ガラス中に失透が生じると、高い線膨張係数を持ったガラスセラミックス組成物を安定して生産することができなくなる。またMgOの含有量の好ましい範囲は5〜34質量%であり、MgOが5質量%より少ないと、MgO含有の結晶析出が少なくなり線膨張係数が所望の値とならない。さらにBaOの含有量の好ましい範囲は5〜40質量%である。BaOが5質量%より少ないと、BaO含有の結晶析出が少なくなり、線膨張係数が所望の値とならない。一方、BaOが40質量%を越えると、低熱膨張のBaAl2Si2O8が析出し線膨張係数が所望の値とならない。
また本発明においてRBO2は、CeO2、SnO2、TiO2、ZrO2のいずれか1つまたはそれらの合計となり、ガラスの化学的耐候性を向上させる効果がある。その含有量は0.5〜3質量%、好ましくは0.5〜2質量%である。その含有量が3質量%を超えるとガラス化しにくくなり、0.5質量%未満ではガラスの化学的耐候性を向上させる効果がない。
また本発明のガラス組成物中において、CeO2の好ましい含有量の範囲は0〜3質量%、SnO2の好ましい含有量の範囲は0〜2質量%、TiO2の好ましい含有量の範囲は0〜2質量%、ZrO2の好ましい範囲は0〜2質量%である。それぞれ、上限を超えて含有すると、ガラス中に失透が生じるおそれがある。すでに述べたように、ガラス中に失透が生じると、高い線膨張係数を持ったガラスセラミックス組成物を安定して生産することができなくなる。
なお本発明においては、上記成分以外にもガラスの軟化点や線膨張係数の調整等のために、0〜5質量%の範囲でLa2O5、NiO、Nb2O5、MoO3、WO3、TeO2、Ag2O、SrO等を添加することが可能である。
本発明においてガラスの軟化点を上げる成分としては、La2O5、NiO、Nb2O5、MoO3、WO3、SrOがあり、軟化点を下げる成分としては、TeO2、Ag2Oがある。
また本発明において、線膨張係数を下げる成分としては、La2O5、NiO、Nb2O5、MoO3、WO3であり、線膨張係数を上げる成分としては、TeO2、Ag2O、SrOがある。
本発明における無機充填材は、アルミナ(線膨張係数70×10-7/℃)、フォルステライト(線膨張係数95×10-7/℃)、ステアタイト(線膨張係数78×10-7/℃)、ジルコニア(線膨張係数94×10-7/℃)、チタニア(線膨張係数80×10-7/℃)、マグネシア(線膨張係数142×10-7/℃)、スピネル(線膨張係数82×10-7/℃)、コージェライト、ジルコン、珪酸塩鉱物、SnO2(線膨張係数40×10-7/℃)およびその誘導体などがある。好ましくはフォルステライト、ステアタイト、ジルコニア、チタニア、マグネシアおよびスピネルの各高線膨張係数材料である。
本発明において、上記ガラス組成物と無機充填材の混合比率はガラス組成物71〜95質量%、無機充填材5〜29質量%である。好ましくはガラス組成物75〜90質量%、無機充填材10〜25質量%である。ガラス組成物が71質量%未満、すなわち無機充填材29質量%を超えると、熱処理後の気泡の残存が多くなって焼結密度が低下し、緻密なものが得られなくなり、かつ気泡による強度の低下も生じてしまう。ガラス組成物が95質量%を超える、すなわち無機充填材5質量%未満となると、骨材となる無機充填材が少なくなりすぎ、結晶性ガラスセラミックス組成物の強度が低下し好ましくない。ここでいう強度は70MPa以上備えていることが好ましい。
こうして得られる本発明の結晶性ガラスセラミックス組成物においては、ガラス組成物の結晶化により析出する結晶は、SiO2、MgSiO3、BaSiO3、CaSiO3、Zn2SiO4、Mg2SiO4、BaSi2O5、MgAl2O4、BaAl2O4、ZnAl2O4、SrAl2O4、Mg2B2O5、Zn5B4O11、BaMgSiO4、BaZnSiO4、BaZn2Si2O7、BaMg2SiO7、SrMgSi2O7、CaMgSi2O6、CaAl2Si2O8、SrAl2SiO8、およびBa3MgSiO8のうち少なくとも1種であり、これらの結晶が上記の無機充填材とともに結晶性ガラスセラミックス組成物の構成物質となり、高い線膨張係数を示す。
本発明のガラスセラミックス組成物には、着色剤を含ませることができる。着色剤を含有させることで、白色や黒色などに色つけすることができる。白色の着色剤としては、酸化チタン、アルミナなどの無機顔料を用いることができる。また黒色の着色剤として、Cu−Cr系、Cu−Cr−Mn系酸化物などの無機顔料を用いることができる。
ガラス組成物と無機充填材との混合は粉末をVミキサーのような混合機で混ぜる方法、ドクターブレードあるいはダイコートなどを用い、グリーンシートに成型する過程におけるガラス組成物および無機充填材をボールミルなどで溶剤と混合する際に、一緒に混合してもよい。
混合物の焼成は850〜950℃で焼成し結晶化させる。好ましくは850℃〜900℃で焼成する。焼成温度が850℃未満の場合は、結晶化が不十分となり850℃における耐熱性が得られないことがあり、好ましくない。950℃を超えると焼成炉の負担がかかり生産性が低下するので好ましくない。850〜950℃で焼成する時間は1〜5時間が好ましい。1時間未満では十分結晶化が進まず850℃の耐熱温度が得られない。また5時間を越えると焼成炉の負担がかかり、生産性が低下するので好ましくない。なお、本発明においては、ある温度における耐熱性を有するとは、その温度において変曲を起こさないことと定義する。耐熱性の評価は、線膨張の測定と一緒に行なうことができる。即ち、JIS R3102におけるガラスの平均線膨張係数の試験方法に記載されている手順により、例えば850℃までの線膨張曲線を測定し、この間に線膨張曲線が変曲しなければ、850℃以上における耐熱性があると評価される。
本発明の結晶性ガラスセラミックス組成物は、誘電体絶縁物などとの線膨張差が小さいことが好ましく、このため30〜800℃における平均線膨張係数は、好ましくは90〜120×10-7/℃であり、より好ましくは101〜120×10-7/℃である。また磁気ヘッド、磁気ディスクなどの高膨張フェライトの基板、金属、合金及び金属酸化物の接着、あるいは金属薄膜を形成するための基板、誘電体材料を形成するための基板として、薄膜材料と線膨張係数が合致していることが望ましいことは勿論である。
図1は、本発明の結晶性ガラスセラミックスを背面基板に用いたELディスプレイパネルの断面を模式的に示した図である。図1において、ELディスプレイパネル10は、本発明の結晶性ガラスセラミックスで構成された背面基板1および前面透明基板2を備えている。この背面基板1は、その内側の表面に形成された背面電極3を備えている。また前面透明基板2は、その内側の表面に形成された前面透明電極4を備えている。これら背面電極3と前面透明電極4とは互いに直交する形で、それぞれが平行ストリップラインとしてそれぞれの基板面に配置されている。背面基板1上には、さらに誘電体絶縁層5が形成されている。この誘電体絶縁層5上にはEL材料の層である蛍光体層6が形成され、これに前面透明基板2の基板に形成された前面透明電極4が続く。これら背面電極3と前面透明電極4との間に、外部から交流電圧および電流が供給され、EL材料4が活性化する。
本発明のガラス組成物と無機充填材の混合物をドクターブレード法でグリーンシート状に加工する場合には、それぞれの粉末の平均粒子径を1〜4μmとすることが好ましい。なお、本発明における平均粒子径は、レーザー回折散乱(マイクロトラック)式粒度分布測定器(日機装株式会社製)で、水を分散媒として測定したD50質量%を平均粒子径としたものである。
ガラス組成物と無機充填材を同等の平均粒子径とすることで分散性が向上することと、シート表面の粗さが均質となる。この際、それぞれの粉末の平均粒子径が1μm未満であると、ドクターブレードでグリーンシートを成型するために溶剤とバインダーを添加しペースト状とするときに、溶剤量を多くする必要が生じ、その結果、グリーンシートの充填密度が低くなり、焼成したときの収縮率が大きくなるため寸法を制御することが難しくなる。
他方、平均粒子径が4μmを超えるとシート表面の粗さが大きくなり、基板とした後の薄膜作製が難しくなる。
本発明では、例えばドクターブレード法を用いグリーンシートを成形した後、基板を製造するが、その工程は基本的には従来と同様である。まず、ガラス組成物粉末と無機充填材粉末、または予め混合物とした混合物粉末、溶媒、有機バインダー、必要に応じてフタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ブチルベンジル等の可塑剤等と混練してスラリーを調製する。
次いで、このスラリーをドクターブレード法によりポリエチレンテレフタレートフィルム等の樹脂シートの上に所定の厚みで塗布し、乾燥させてグリーンシートを成形する。そして大気中で焼成することで基板が得られる。またグリーンシートを積層して焼成し必要な厚みの基板とすることもできる。
上記溶媒としては水、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、ブタノール、イソプロピルアルコール、フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ブチルベンジル等を使用できる。この中で水は、極性の高いバインダーを用いるときに特に有効である。有機バインダーとして、例えばポリビニルブチラールやアクリル樹脂等を使用できるが、これらに限定されるものではない。
本発明の結晶性ガラスセラミックス基板は850℃の耐熱性を持つことが好ましい。磁気ヘッド、磁気ディスクなどの高膨張フェライトの基板、金属、合金および金属酸化物の接着、あるいは金属薄膜の形成、誘電体材料の形成時にはスパッタリング、真空蒸着またはスクリーン印刷法で印刷、焼成して製造されるが、どの手法を用いても基板には850℃まで温度を上げる必要があるため、この温度まで昇温しても基板が変形しないことが必要である。また、この850℃までの昇温は複数回行なわれることが多いので、複数回の昇温でも変形しないことも必要である。
結晶性ガラスセラミックス基板の耐熱性は線膨張の測定と同時に確認できる。線膨張の測定は、JIS R3102の試験方法で850℃までの線膨張曲線を測定し、この間に線膨張曲線が変曲しなければ850℃以上における耐熱性があることが確認できる。
(実施例1)
(実施例1)
以下、実施例を示して本発明について具体的に説明する。なお、下記の実施例は本発明を限定するものではなく、本発明についてより具体的に説明するためのものであり、本発明は、特許請求の範囲の各請求項に記載されているとおりである。
酸化物基準の質量%表示でSiO2を12質量%、Al2O3を2質量%、B2O3を23質量%、ZnOを12質量%、CaOを5質量%、MgOを25質量%、BaOを20質量%、CeO2を0.5質量%、SnO2を0.5質量%となるように原料を混合して白金ルツボに入れ、1300℃で2時間保持して溶融ガラスとした。この溶融ガラスを水冷ローラーで厚さ0.5〜2.0mmのカレット状態とした。このカレットを乾式振動ボールミルで2時間粉砕し、300メッシュの篩を通した。篩下を再度、乾式振動ボールミルで1時間追加粉砕し、ガラス粉末とした。このガラス粉末の平均粒径は3.3μmとなった。このガラス粉末90質量%と平均粒径は3.5μmのフォルステライト10質量%をVミキサーで30分混合し混合粉末とした。
平均粒子径の測定はレーザー回折散乱(マイクロトラック)式粒度分布測定器で、水を分散媒として測定しD50質量%を平均粒子径とした。
次に、トルエン30質量%、メチルエチルケトン20質量%およびイソプロピルアルコール50質量%の混合溶剤100質量%に対し、有機バインダーとしてアクリル樹脂(三菱レイヨン株式会社製 BR106)を40質量%添加し、完全に溶解させた。そして、この溶液56質量%、上記で作製した混合粉末44質量%を回転ボールミルで3時間混合してスラリーとした。
次いで、このスラリーを減圧脱泡装置で脱泡を行った後、ドクターブレード装置でポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布した。室温で12時間乾燥した後、80℃で4時間乾燥させ、さらに120℃で1時間乾燥させ、厚さ0.3mmのグリーンシートを得た。
そして、このグリーンシートから5cm×5cmのサンプルを切り出し30枚重ね合わせ加圧プレス後、850℃、1時間の焼成した。焼成した基板を研削及び研磨を行い直径4mm、高さ20mmの円柱状に加工してサンプルを作製した。このサンプルを用いてJIS R3102記載の試験方法に従って線膨張係数を測定した。このときの900℃まで昇温を行った。30〜800℃までの平均線膨張係数は107×10-7/℃であり、850℃までの間でサンプルが変形する変曲点は認められなかった。
(実施例2〜5、比較例1)
(実施例2〜5、比較例1)
実施例1と同様にして、表1に示すガラス組成となるように原料を混合して白金ルツボに入れ1350℃で2時間保持して溶融ガラスとした。この溶融ガラスを水冷ローラーで厚さ0.5〜2.0mmのカレット状態とした。このカレットを乾式振動ボールミルで2時間粉砕し、300メッシュの篩を通した。篩下を再度、乾式振動ボールミルで1時間追加粉砕し、ガラス粉末とした。このガラス粉末の平均粒径は表1に示す。このガラス粉末と無機充填材をVミキサーで30分混合し混合粉末とした。このときの無機充填材の種類と平均粒径、ガラス組成物と無機充填材の混合割合を表1に示す。
次に質量%で、トルエン30質量%、メチルエチルケトン20質量%およびイソプロピルアルコール50質量%の混合溶剤100質量%に対し、有機バインダーとしてアクリル樹脂(三菱レイヨン株式会社製 BR106)を40質量%添加し、完全に溶解させた。そして、この溶液56質量%、上記で作製した混合粉末44質量%を回転ボールミルで3時間混合してスラリーとした。次にこのスラリーを減圧脱泡装置で脱泡を行った後、ドクターブレード装置でポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布した。室温で12時間乾燥した後、80℃で4時間乾燥させ、さらに120℃で1時間乾燥させ、厚さ0.3mmのグリーンシートを得た。そして、このグリーンシートから5cm×5cmのサンプルを切り出し30枚重ね合わせ加圧プレス後、表1に示す条件で焼成した。焼成した基板を研削および研磨を行い直径4mm、高さ20mmの円柱状に加工してサンプルを作製した。そして、このサンプルを用いて900℃まで昇温を行ったときの線膨張係数を測定した。30〜800℃までの平均線膨張係数、変曲点の有無を表1に示す。
以上のように、本発明の高線膨張結晶性ガラスセラミックス組成物及びその基板は優れた溶融性と耐熱性を有しEL(EL)背面基板、PDP背面基板、磁気ヘッド基板、磁気ディスク、液晶基板等の各種電気機器分野に用いられる基板材料に好適である。
1…背面基板、2…前面透明基板、3…背面電極、4…前面透明電極、5…誘電体絶縁層、6…蛍光体層、10…ELディスプレイパネル。
Claims (7)
- 酸化物基準の表示でSiO2を10〜20質量%、Al2O3を1〜5質量%、B2O3を10〜30質量%、ROを50〜70質量%、(但しROはZnO、CaO、MgO、およびBaOからなる群の少なくとも1種)、およびRBO2を0.5〜3質量%、(但しRBO2は CeO2、SnO2、TiO2、およびZrO2からなる群の少なくとも1種)を含有するガラス組成物71〜95質量%と、無機充填材5〜29質量%とを含有する混合物を、850〜950℃で焼成し結晶化させることを特徴とする結晶性ガラスセラミックス組成物。
- 前記無機充填材が、フォルステライト、ステアタイト、ジルコニア、チタニア、マグネシア、およびスピネルからなる群の少なくとも1種であることを特徴とする請求項1記載の結晶性ガラスセラミックス組成物。
- 前記850〜950℃の焼成を1〜5時間行なうことを特徴とする請求項1または2記載の結晶性ガラスセラミックス組成物。
- 30〜800℃の温度範囲における平均線膨張係数が、90〜120×10-7/℃の範囲内にあることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の結晶性ガラスセラミックス組成物。
- 850℃において耐熱性を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の結晶性ガラスセラミックス組成物。
- ガラス組成物中に酸化物基準の表示でSiO2を10〜20質量%、Al2O3を1〜5質量%、B2O3を10〜30質量%、ROを50〜70質量%(但しROはZnO、CaO、MgO、およびBaOからなる群の少なくとも1種)、およびRBO2を0.5〜3質量%(但しRBO2は CeO2、SnO2、TiO2、およびZrO2からなる群の少なくとも1種)を含有し平均粒子径が1〜4μmの粉末と、無機充填材で平均粒子径が1〜4μmの粉末とを含有する混合物を、グリーンシートに成形し、850〜950℃で焼成し結晶化させてなることを特徴とする結晶性ガラスセラミックス基板。
- 850℃において耐熱性を有することを特徴とする請求項6記載の結晶性ガラスセラミックス基板。
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