JP2011230960A - Glass-ceramic, method for manufacturing the same, and dielectric glass-ceramic molded body - Google Patents

Glass-ceramic, method for manufacturing the same, and dielectric glass-ceramic molded body Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dielectric material with a high dielectric constant ε and a small absolute value of a temperature characteristic τε, which can be used for purposes such as a circuit board material of a high-frequency electronic component.SOLUTION: A glass-ceramic is provided which contains, in mol%, 5-50% TiO, 3-50% SrO and 15-85% SiO, relative to the total amount of substances in a composition expressed in terms of oxides, and contains SrTiOcrystals and/or a solid solution thereof. The glass-ceramic preferably has a dielectric constant ε of ≥20, a Q value of >1,000 and an absolute value of a temperature characteristic τε of the dielectric constant ε of <300.

Description

本発明は、ガラスセラミックス、その製造方法、及び誘電体ガラスセラミックス成形体に関する。   The present invention relates to a glass ceramic, a manufacturing method thereof, and a dielectric glass ceramic molded body.

高周波帯域で使用される小型の通信機器や電子機器に搭載される回路基板用途の誘電体材料は、Q値が大きく、高周波伝送特性に優れた低損失材料であることが求められる。また、回路基板やコンデンサー等の電子部品の高性能化や小型化を図るためには、使用周波数帯域において高い誘電率εを有することが必要とされる。しかし、一般に誘電体材料の誘電率εが高いものほど、誘電率εの温度特性τεが悪くなる傾向がある。そのため、誘電率εが高く、その温度特性τεの絶対値が小さい(つまり、ゼロに近い)誘電体材料の開発が求められている。   A dielectric material for a circuit board mounted on a small communication device or electronic device used in a high frequency band is required to be a low loss material having a large Q value and excellent high frequency transmission characteristics. In addition, in order to achieve high performance and miniaturization of electronic components such as circuit boards and capacitors, it is necessary to have a high dielectric constant ε in the used frequency band. However, generally, the higher the dielectric constant ε of the dielectric material, the worse the temperature characteristic τε of the dielectric constant ε. Therefore, development of a dielectric material having a high dielectric constant ε and a small absolute value of the temperature characteristic τε (that is, close to zero) has been demanded.

回路基板や電子部品に使用される誘電体材料として、ガラスセラミックスを使用する提案がなされている(例えば、特許文献1〜4)。これら特許文献1〜4の提案は、いずれもガラス粉末と無機フィラーとを混合し、成形、焼成するものであるため、緻密性が低く、ポアやボイドが発生したりし、均一な材料になり難く、無機フィラーがガラスと反応して所望の誘電率εや温度特性τεが得られないという問題があった。   As a dielectric material used for circuit boards and electronic components, proposals have been made to use glass ceramics (for example, Patent Documents 1 to 4). These proposals in Patent Documents 1 to 4 all mix glass powder and inorganic filler, and are molded and fired. Therefore, the denseness is low, and pores and voids are generated, resulting in a uniform material. There is a problem that the inorganic filler reacts with the glass and the desired dielectric constant ε and temperature characteristic τε cannot be obtained.

一方、ガラスに熱処理を加えることによってBaTiO結晶を析出させたコンデンサー用の誘電体材料が提案されている(例えば、特許文献5)。しかし、ガラスは正の温度特性τεを持つのに対し、BaTiOも正の温度特性τεを持つことから、特許文献5に記載のガラスセラミックスでは、温度特性τεの絶対値を小さい値に制御することは困難である。 On the other hand, a dielectric material for capacitors in which BaTiO 3 crystals are precipitated by applying heat treatment to glass has been proposed (for example, Patent Document 5). However, since glass has a positive temperature characteristic τε, BaTiO 3 also has a positive temperature characteristic τε. Therefore, in the glass ceramic disclosed in Patent Document 5, the absolute value of the temperature characteristic τε is controlled to a small value. It is difficult.

特開2004−339049号公報JP 2004-339049 A 特開2007−217274号公報JP 2007-217274 A 特開2003−192430号公報JP 2003-192430 A 特許第3805173号公報Japanese Patent No. 3805173 特開平5−50453号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-50453

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、高周波電子部品の回路基板材料等の用途に利用可能な、誘電率εが高く、温度特性τεの絶対値が小さい誘電体材料を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a dielectric material having a high dielectric constant ε and a small absolute value of temperature characteristic τε that can be used for applications such as circuit board materials for high-frequency electronic components. For the purpose.

上記課題を解決するため、本発明は、以下の(1)〜(14)の観点を提供する。
(1)酸化物換算組成の全物質量に対して、モル%で
TiO 5〜50%
SrO 3〜50%、及び、
SiO 15〜85%
を含有し、SrTiO結晶及び/又はその固溶体を含有するガラスセラミックス。
In order to solve the above problems, the present invention provides the following aspects (1) to (14).
(1) the total amount of substance of the oxide composition in terms of, TiO 2 5 to 50% by mole%
SrO 3-50%, and
SiO 2 15~85%
Glass ceramics containing SrTiO 3 crystals and / or solid solutions thereof.

(2)酸化物換算組成の全物質量に対して、さらに、モル%で35%以下のアルカリ金属酸化物の一種又は二種以上の組み合わせを含有する上記(1)に記載のガラスセラミックス。 (2) The glass ceramic according to the above (1), further containing one or a combination of two or more alkali metal oxides in a mol% of 35% or less based on the total amount of the oxide-converted composition.

(3)酸化物換算組成で、さらにCaO及び/又はBaOを含有する上記(1)又は(2)に記載のガラスセラミックス。 (3) The glass ceramic according to (1) or (2), which has an oxide equivalent composition and further contains CaO and / or BaO.

(4)前記SrTiO結晶のSrの一部がCa及び/又はBaにより置換されている上記(3)に記載のガラスセラミックス。 (4) The glass ceramic according to (3), wherein a part of Sr of the SrTiO 3 crystal is substituted with Ca and / or Ba.

(5)酸化物換算組成で、さらに、Al成分、ZrO成分、ZnO成分、Ln成分(式中、LnはLa、Gd、Sc、Y、Ce、Eu、Nd、Dy、Yb、Luからなる群より選択される1種以上とする)、Nb及びTaからなる群より選択される1種以上の成分を含有する上記(1)から(4)のいずれかに記載のガラスセラミックス。 (5) Oxide equivalent composition, Al 2 O 3 component, ZrO 2 component, ZnO component, Ln 2 O 3 component (where Ln is La, Gd, Sc, Y, Ce, Eu, Nd, Dy (1) to (4) containing at least one component selected from the group consisting of Nb 2 O 5 and Ta 2 O 5. The glass ceramic according to any one of the above.

(6)SrTiO結晶のTiの一部が、Al、Zr、Nb及びTaからなる群より選ばれる1種以上により置換されている上記(5)に記載のガラスセラミックス。 (6) The glass ceramic according to (5), wherein a part of Ti in the SrTiO 3 crystal is substituted with one or more selected from the group consisting of Al, Zr, Nb, and Ta.

(7)酸化物換算組成の全物質量に対して、さらに、モル%でAs成分及び/又はSb成分を5%以下含有する上記(1)から(6)のいずれかに記載のガラスセラミックス。 (7) Any one of (1) to (6) above, further containing 5% or less of As 2 O 3 component and / or Sb 2 O 3 component in mol% with respect to the total amount of the oxide-converted composition Glass ceramics described in 1.

(8)酸化物換算組成のモル比で、SrO含有量に対するTiOの含有量の比(TiO/SrO)が0.5以上である上記(1)から(7)のいずれかに記載のガラスセラミックス。 (8) The molar ratio of the oxide conversion composition, wherein the ratio of the content of TiO 2 to the content of SrO (TiO 2 / SrO) is 0.5 or more, according to any one of (1) to (7) Glass ceramics.

(9)1MHzにおける誘電率εが20以上であり、Q値が1000より大きく、0℃〜100℃の温度範囲において前記誘電率εの温度特性τεの絶対値が300未満である誘電特性を有する上記(1)から(8)のいずれかに記載のガラスセラミックス。 (9) The dielectric constant ε at 1 MHz is 20 or more, the Q value is greater than 1000, and the dielectric property is such that the absolute value of the temperature characteristic τε of the dielectric constant ε is less than 300 in the temperature range of 0 ° C. to 100 ° C. Glass ceramics in any one of said (1) to (8).

(10)SrTiO結晶及び/又はその固溶体が、ガラスを熱処理することによってガラス中から析出したものである上記(1)から(9)のいずれかに記載のガラスセラミックス。 (10) The glass ceramic according to any one of (1) to (9), wherein the SrTiO 3 crystal and / or a solid solution thereof is precipitated from the glass by heat-treating the glass.

(11)上記(1)から(10)のいずれかに記載のガラスセラミックスからなる誘電体ガラスセラミックス成形体。 (11) A dielectric glass-ceramic molded body made of the glass ceramic according to any one of (1) to (10).

上記(1)から(10)のいずれかに記載のガラスセラミックスの製造方法であって、
原料を混合してその融液を得る溶融工程と、
前記融液の温度を結晶化温度領域まで低下させる第一冷却工程と、
前記温度を前記結晶化温度領域内で維持して結晶を生じさせる結晶化工程と、
前記温度を前記結晶化温度領域外まで低下させて結晶が分散したガラスセラミックスを得る第二冷却工程と、を有するガラスセラミックスの製造方法。
A method for producing a glass ceramic according to any one of (1) to (10) above,
A melting step of mixing raw materials to obtain a melt;
A first cooling step for lowering the temperature of the melt to a crystallization temperature range;
A crystallization step of maintaining the temperature within the crystallization temperature region to produce crystals;
A second cooling step of reducing the temperature to outside the crystallization temperature region to obtain a glass ceramic in which crystals are dispersed.

(13)上記(1)から(10)のいずれかに記載のガラスセラミックスの製造方法であって、
原料を混合してその融液を得る溶融工程と、
前記融液を冷却してガラスを得る冷却工程と、
前記ガラスの温度を結晶化温度領域まで上昇させる再加熱工程と、
前記温度を前記結晶化温度領域内で維持して結晶を生じさせる結晶化工程と、
前記温度を前記結晶化温度領域外まで低下させて結晶が分散したガラスセラミックスを得る再冷却工程と、を有するガラスセラミックスの製造方法。
(13) The method for producing a glass ceramic according to any one of (1) to (10) above,
A melting step of mixing raw materials to obtain a melt;
A cooling step of cooling the melt to obtain glass;
A reheating step of raising the temperature of the glass to a crystallization temperature region;
A crystallization step of maintaining the temperature within the crystallization temperature region to produce crystals;
A recooling step of reducing the temperature to outside the crystallization temperature region to obtain a glass ceramic in which crystals are dispersed.

(14)前記結晶化温度領域は、500℃以上1100℃以下である上記(12)又は(13)に記載のガラスセラミックスの製造方法。 (14) The glass ceramic manufacturing method according to (12) or (13), wherein the crystallization temperature region is 500 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower.

本発明のガラスセラミックスは、誘電率εの温度特性τεが正である母材のガラス中に、負の温度特性τεを有するSrTiO結晶及び/又はその固溶体を含有するため、温度特性τεの絶対値を小さく(ゼロに近づけるように)制御することができる。従って、本発明のガラスセラミックスは、誘電率εとQ値を高い値に維持しながら、温度特性τεの絶対値が小さい誘電体材料として回路基板などの電子部品に利用することができる。 Since the glass ceramic of the present invention contains SrTiO 3 crystal having a negative temperature characteristic τε and / or a solid solution thereof in the glass of the base material having a positive temperature characteristic τε of the dielectric constant ε, the absolute value of the temperature characteristic τε The value can be controlled to be small (close to zero). Therefore, the glass ceramic of the present invention can be used for electronic parts such as circuit boards as a dielectric material having a small absolute value of the temperature characteristic τε while maintaining a high dielectric constant ε and Q value.

また、本発明のガラスセラミックスは、SrTiO結晶及び/又はその固溶体が、ガラスを熱処理することによってガラス中から析出したものであるため、ガラス粉末に金属酸化物を混合して焼成する方法に比べ、工程数の削減を図りながら、ポアやボイドが発生しにくく、均一かつ緻密で、耐久性に優れた誘電体材料を製造できる。 In addition, the glass ceramic of the present invention has SrTiO 3 crystals and / or solid solutions thereof precipitated from the glass by heat-treating the glass. While reducing the number of processes, it is possible to produce a dielectric material that is less likely to generate pores and voids, is uniform and dense, and has excellent durability.

実施例10で得られたガラスセラミックスのXRDパターンである。3 is an XRD pattern of the glass ceramic obtained in Example 10. FIG.

本発明のガラスセラミックスは、酸化物換算組成の全物質量に対して、モル%でTiOを5〜50%、SrOを3〜50%、及び、SiOを15〜85%、それぞれを含有し、さらに、SrTiO結晶及び/又はその固溶体を含有する。なお、本明細書中において、ガラスセラミックスを構成する各成分の含有量は特に断りがない場合は、全て酸化物換算組成の全物質量に対するモル%で表示されるものとする。ここで、「酸化物換算組成」とは、本発明のガラスセラミックスの構成成分の原料として使用される酸化物、複合塩、金属弗化物等が溶融時に全て分解され酸化物へ変化すると仮定した場合に、当該生成酸化物の総物質量を100モル%として、ガラス中に含有される各成分を表記した組成である。 The glass ceramic of the present invention contains 5 to 50% of TiO 2 , 3 to 50% of SrO, and 15 to 85% of SiO 2 with respect to the total amount of the oxide-converted composition. Furthermore, it contains SrTiO 3 crystals and / or solid solutions thereof. In addition, in this specification, unless there is particular notice, content of each component which comprises glass ceramics shall be displayed by mol% with respect to the total amount of substances of an oxide conversion composition. Here, the “oxide equivalent composition” is assumed when oxides, composite salts, metal fluorides, etc. used as raw materials of the constituent components of the glass ceramic of the present invention are all decomposed and transformed into oxides when melted. In addition, the total amount of the generated oxide is 100 mol%, and each component contained in the glass is described.

TiO成分は、ガラスの膨張を低くする成分であり、またガラスを熱処理することにより、SrTiO結晶及び/又はその固溶体としてガラスから析出し、ガラスセラミックスの誘電率εとQ値を高くする。また、SrTiO結晶は、負の温度特性τεを有しているため、正の温度特性τεを有する母材のガラス中にSrTiO結晶を析出させることで、ガラスセラミックスの誘電率εの温度特性τεの絶対値を小さく(ゼロに近づけるように)制御することができる。しかし、TiO成分の含有量が5%未満であるとSrTiO結晶を十分な量で析出させることが困難になる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するTiO成分の含有量の下限は、5%、好ましくは8%、より好ましくは10%とすることができる。一方、TiO成分の含有量が多すぎるとガラス化が困難になるので、その上限は、50%、好ましくは45%、より好ましくは40%とすることができる。TiO成分は、原料として例えばTiO等を用いてガラスセラミックス内に導入することができる。 The TiO 2 component is a component that lowers the expansion of the glass, and when the glass is heat-treated, it is precipitated from the glass as SrTiO 3 crystals and / or a solid solution thereof, and increases the dielectric constant ε and Q value of the glass ceramic. Further, since the SrTiO 3 crystal has a negative temperature characteristic τε, the SrTiO 3 crystal is precipitated in the glass of the base material having the positive temperature characteristic τε, so that the temperature characteristic of the dielectric constant ε of the glass ceramics. The absolute value of τε can be controlled to be small (close to zero). However, if the content of the TiO 2 component is less than 5%, it becomes difficult to precipitate a sufficient amount of SrTiO 3 crystals. Therefore, the lower limit of the content of the TiO 2 component with respect to the total amount of the oxide-converted composition can be 5%, preferably 8%, more preferably 10%. On the other hand, if the content of the TiO 2 component is too large, vitrification becomes difficult, so the upper limit can be 50%, preferably 45%, more preferably 40%. TiO 2 component may be incorporated in the glass ceramics used as the starting material for example TiO 2 or the like.

SrO成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、かつ、ガラスを熱処理することにより、SrTiO結晶及び/又はその固溶体としてガラスから析出し、ガラスセラミックスの誘電率εとQ値を高くする。SrTiO結晶は、負の温度特性τεを有しているため、正の温度特性τεを有する母材のガラス中にSrTiO結晶を析出させることで、ガラスセラミックスの誘電率εの温度特性τεの絶対値を小さく(ゼロに近づけるように)制御することができる。しかし、SrO成分の含有量が3%未満であるとSrTiO結晶を十分な量で析出させることが困難になる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するSrO成分の含有量の下限は、3%、好ましくは5%、より好ましくは7%とすることができる。一方、SrO成分の含有量が多すぎるとガラス化が困難になるので、その上限は、50%、好ましくは45%、より好ましくは40%とすることができる。SrO成分は、原料として例えばSr(NO、SrF等を用いてガラスセラミックス内に導入することができる。 The SrO component is a component that improves the meltability and stability of the glass, and is deposited from the glass as a SrTiO 3 crystal and / or its solid solution by heat treating the glass, and the dielectric constant ε and Q value of the glass ceramic To increase. Since the SrTiO 3 crystal has a negative temperature characteristic τε, by precipitating the SrTiO 3 crystal in the glass of the base material having the positive temperature characteristic τε, the temperature characteristic τε of the dielectric constant ε of the glass ceramic is obtained. The absolute value can be controlled to be small (close to zero). However, if the content of the SrO component is less than 3%, it becomes difficult to precipitate a sufficient amount of SrTiO 3 crystals. Therefore, the lower limit of the content of the SrO component with respect to the total amount of the oxide-converted composition can be 3%, preferably 5%, more preferably 7%. On the other hand, if the content of the SrO component is too large, vitrification becomes difficult, so the upper limit can be 50%, preferably 45%, more preferably 40%. The SrO component can be introduced into the glass ceramic using, for example, Sr (NO 3 ) 2 , SrF 2 or the like as a raw material.

本発明のガラスセラミックスは、誘電率εを高く維持しつつ、温度特性τεを低く抑える観点から、SrTiO結晶及び/又はその固溶体の結晶化を促進するためにSrOに対するTiOのモル比(TiO/SrO比)が0.50以上であることが好ましく、0.75以上であることがより好ましく、0.90以上であることが望ましい。TiO/SrO比が0.5未満では、SrTiO結晶及び/又はその固溶体の結晶化が困難となることがある。 From the viewpoint of keeping the temperature characteristic τε low while maintaining the dielectric constant ε high, the glass ceramic of the present invention has a molar ratio of TiO 2 to SrO (TiO 2) to promote crystallization of the SrTiO 3 crystal and / or its solid solution. 2 / SrO ratio) is preferably 0.50 or more, more preferably 0.75 or more, and preferably 0.90 or more. If the TiO 2 / SrO ratio is less than 0.5, it may be difficult to crystallize the SrTiO 3 crystal and / or its solid solution.

SiO成分は、ガラスの網目構造を構成し、ガラスの安定性と化学的耐久性を高める成分である。しかし、SiO成分の含有量が多すぎると、目的とするSrTiO結晶以外の結晶が析出し、誘電体としての性能が不安定になる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するSiO成分の含有量は、85%、好ましくは60%、より好ましくは50%を上限とすることができる。また、SiO成分の含有量が少なすぎると、失透が生じやすくなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するSiO成分の含有量は、15%、好ましくは20%、より好ましくは25%を下限とすることができる。SiO成分は、原料として例えばSiO、KSiF、NaSiF等を用いてガラスセラミックス内に導入することができる。 SiO 2 component constitutes the network structure of glass and is a component for enhancing the stability and chemical durability of the glass. However, when the content of the SiO 2 component is too large, crystals other than the intended SrTiO 3 crystal are precipitated, and the performance as a dielectric becomes unstable. Therefore, the upper limit of the content of the SiO 2 component with respect to the total amount of the oxide-converted composition can be 85%, preferably 60%, more preferably 50%. If the content of SiO 2 component is too small, devitrification is likely to occur. Therefore, the lower limit of the content of the SiO 2 component with respect to the total amount of the oxide conversion composition can be 15%, preferably 20%, more preferably 25%. SiO 2 component may be incorporated in the glass ceramic is used as a raw material such as SiO 2, K 2 SiF 6, Na 2 SiF 6 or the like.

本発明のガラスセラミックスは、酸化物換算組成の全物質量に対して、さらにモル%で35%以下のアルカリ金属酸化物の一種又は二種以上の組み合わせを含有することが好ましい。ここで、アルカリ金属としては、例えばLi、Na、K、Rb、Cs等を挙げることができる。従って、アルカリ金属酸化物としては、例えばLiO、NaO、KO、RbO、CsO等を挙げることができる。本発明のガラスセラミックスでは、特に、アルカリ金属酸化物の合計量を35%以下にすることで、ガラスの安定性が向上し、SrTiO結晶が析出し易くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する、アルカリ金属酸化物の合計量は、好ましくは35%、より好ましくは30%、最も好ましくは25%を上限とする。 It is preferable that the glass ceramic of this invention contains the 1 type, or 2 or more types of combination of the alkali metal oxide of 35% or less further by mol% with respect to the total amount of substances of an oxide conversion composition. Here, examples of the alkali metal include Li, Na, K, Rb, and Cs. Accordingly, examples of the alkali metal oxide include Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, Rb 2 O, and Cs 2 O. In the glass ceramic of the present invention, in particular, when the total amount of alkali metal oxides is 35% or less, the stability of the glass is improved, and SrTiO 3 crystals are easily precipitated. Accordingly, the total amount of alkali metal oxides with respect to the total amount of substances in oxide equivalent composition is preferably 35%, more preferably 30%, and most preferably 25%.

LiO成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させ、熱処理後のガラスセラミックスにひび割れを生じ難くする成分であり、任意に添加できる成分である。また、LiO成分は、ガラス転移温度を下げてSrTiO結晶を生成させやすくするとともに、熱処理温度をより低く抑える成分である。さらに、LiはSrTiO結晶に入り込み、固溶体を形成する。しかし、LiO成分の含有量が35%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなり、SrTiO結晶の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するLiO成分の含有量は、好ましくは35%、より好ましくは30%、最も好ましくは25%を上限とする。LiO成分は、原料として例えばLiCO、LiNO、LiF等を用いてガラスセラミックス内に導入することができる。 Li 2 O component improves the meltability and stability of glass is a component that hardly generated cracks in the glass ceramics after heat treatment, is a component that can be added optionally. In addition, the Li 2 O component is a component that lowers the glass transition temperature to easily generate SrTiO 3 crystals and suppresses the heat treatment temperature to a lower level. Furthermore, Li enters the SrTiO 3 crystal and forms a solid solution. However, if the content of the Li 2 O component exceeds 35%, the stability of the glass is deteriorated, and the precipitation of SrTiO 3 crystals becomes difficult. Therefore, the upper limit of the content of the Li 2 O component with respect to the total amount of the oxide-converted composition is preferably 35%, more preferably 30%, and most preferably 25%. Li 2 O component may be incorporated in the glass ceramic by using, for example, Li 2 CO 3 as a raw material, LiNO 3, LiF and the like.

NaO成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させ、熱処理後のガラスセラミックスにひび割れを生じ難くする成分であり、任意に添加できる成分である。また、NaO成分は、ガラス転移温度を下げてSrTiO結晶を生成させやすくするとともに、熱処理温度をより低く抑える成分である。さらに、NaはSrTiO結晶のSrの一部と置換してSrサイトに入り込み、固溶体を形成する。しかし、NaO成分の含有量が35%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなり、SrTiO結晶の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するNaO成分の含有量は、好ましくは35%、より好ましくは30%、最も好ましくは25%を上限とする。NaO成分は、原料として例えばNaO、NaCO、NaNO、NaF、NaS、NaSiF等を用いてガラスセラミックス内に導入することができる。 Na 2 O component improves the meltability and stability of glass is a component that hardly generated cracks in the glass ceramics after heat treatment, is a component that can be added optionally. Further, the Na 2 O component is a component that lowers the glass transition temperature to facilitate the formation of SrTiO 3 crystals and suppresses the heat treatment temperature to a lower level. Further, Na substitutes for a part of Sr in the SrTiO 3 crystal and enters the Sr site to form a solid solution. However, when the content of the Na 2 O component exceeds 35%, the stability of the glass is deteriorated, and the precipitation of SrTiO 3 crystals becomes difficult. Therefore, the upper limit of the content of the Na 2 O component with respect to the total amount of oxide-converted composition is preferably 35%, more preferably 30%, and most preferably 25%. Na 2 O component may be incorporated in the glass ceramic is used as a raw material for example Na 2 O, Na 2 CO 3 , NaNO 3, NaF, Na 2 S, the Na 2 SiF 6 or the like.

O成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させ、熱処理後のガラスセラミックスにひび割れを生じ難くする成分であり、任意に添加できる成分である。また、KO成分は、ガラス転移温度を下げてSrTiO結晶を生成させやすくするとともに、熱処理温度をより低く抑える成分である。さらに、KはSrTiO結晶のSrの一部と置換してSrサイトに入り込み、固溶体を形成する。しかし、KO成分の含有量が35%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなり、SrTiO結晶の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するKO成分の含有量は、好ましくは35%、より好ましくは30%、最も好ましくは25%を上限とする。KO成分は、原料として例えばKCO、KNO、KF、KHF、KSiF等を用いてガラスセラミックス内に導入することができる。 K 2 O component improves the meltability and stability of glass is a component that hardly generated cracks in the glass ceramics after heat treatment, is a component that can be added optionally. Further, the K 2 O component is a component that lowers the glass transition temperature to facilitate the formation of SrTiO 3 crystals and suppresses the heat treatment temperature to a lower level. Furthermore, K substitutes for a part of Sr in the SrTiO 3 crystal and enters the Sr site to form a solid solution. However, if the content of the K 2 O component exceeds 35%, the stability of the glass is deteriorated, and the precipitation of SrTiO 3 crystals becomes difficult. Therefore, the upper limit of the content of the K 2 O component with respect to the total amount of the oxide-converted composition is preferably 35%, more preferably 30%, and most preferably 25%. K 2 O component may be incorporated in the glass ceramic by using the raw material as for example K 2 CO 3, KNO 3, KF, KHF 2, K 2 SiF 6 and the like.

RbO成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させ、熱処理後のガラスセラミックスにひび割れを生じ難くする成分であり、任意に添加できる成分である。また、ガラス転移温度を下げてSrTiO結晶を生成させやすくするとともに、熱処理温度をより低く抑える成分である。さらに、RbはSrTiO結晶のSrの一部と置換してSrサイトに入り込み、固溶体を形成する。しかし、RbO成分の含有量が35%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなり、SrTiO結晶の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するRbO成分の含有量は、好ましくは35%、より好ましくは30%、最も好ましくは25%を上限とする。RbO成分は、原料として例えばRbCO、RbNO等を用いてガラスセラミックス内に導入することができる。 The Rb 2 O component is a component that improves the meltability and stability of the glass and makes it difficult to cause cracks in the glass ceramic after the heat treatment, and can be optionally added. In addition, it is a component that lowers the glass transition temperature to facilitate the formation of SrTiO 3 crystals and lowers the heat treatment temperature. Furthermore, Rb substitutes for a part of Sr in the SrTiO 3 crystal and enters the Sr site to form a solid solution. However, when the content of the Rb 2 O component exceeds 35%, the stability of the glass is deteriorated, and the precipitation of SrTiO 3 crystals becomes difficult. Therefore, the content of the Rb 2 O component with respect to the total amount of the oxide-converted composition is preferably 35%, more preferably 30%, and most preferably 25%. The Rb 2 O component can be introduced into the glass ceramic using, for example, Rb 2 CO 3 , RbNO 3 or the like as a raw material.

CsO成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させ、熱処理後のガラスセラミックスにひび割れを生じ難くする成分であり、任意に添加できる成分である。また、ガラス転移温度を下げてSrTiO結晶を生成させやすくするとともに、熱処理温度をより低く抑える成分である。しかし、CsO成分の含有量が35%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなり、SrTiO結晶の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するCsO成分の含有量は、好ましくは35%、より好ましくは30%、最も好ましくは25%を上限とする。CsO成分は、原料として例えばCsCO、CsNO等を用いてガラスセラミックス内に導入することができる。 Cs 2 O component improves the meltability and stability of glass is a component that hardly generated cracks in the glass ceramics after heat treatment, is a component that can be added optionally. In addition, it is a component that lowers the glass transition temperature to facilitate the formation of SrTiO 3 crystals and lowers the heat treatment temperature. However, when the content of the Cs 2 O component exceeds 35%, the stability of the glass is deteriorated, and the precipitation of SrTiO 3 crystals becomes difficult. Therefore, the upper limit of the content of the Cs 2 O component with respect to the total amount of the oxide-converted composition is preferably 35%, more preferably 30%, and most preferably 25%. Cs 2 O component may be incorporated in the glass ceramics used as the starting material for example Cs 2 CO 3, CsNO 3, and the like.

本発明のガラスセラミックスは、酸化物換算組成で、さらにCaO及び/又はBaOを含有することが好ましい。   The glass ceramic of the present invention preferably has an oxide equivalent composition and further contains CaO and / or BaO.

CaO成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる効果があり、任意に添加できる成分である。また、CaO成分は、ガラス転移温度を下げてSrTiO結晶を生成させやすくするとともに、熱処理温度をより低く抑える成分である。さらに、CaはSrTiO結晶のSrの一部と置換してSrサイトに入り込み、固溶体を形成する。しかし、CaO成分の含有量が多すぎると、かえってガラスの安定性が悪くなり、SrTiO結晶の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するCaO成分の含有量は、好ましくは35%、より好ましくは30%、最も好ましくは25%を上限とする。CaO成分は、原料として例えばCaCO、CaF等を用いガラスセラミックス内に導入することができる。 The CaO component has an effect of improving the meltability and stability of the glass, and can be optionally added. Further, the CaO component is a component that lowers the glass transition temperature to facilitate the formation of SrTiO 3 crystals and suppresses the heat treatment temperature to a lower level. Furthermore, Ca substitutes a part of Sr of SrTiO 3 crystal and enters the Sr site to form a solid solution. However, if the content of the CaO component is too large, the stability of the glass is worsened, and the precipitation of SrTiO 3 crystals becomes difficult. Therefore, the upper limit of the content of the CaO component with respect to the total amount of substances of the oxide conversion composition is preferably 35%, more preferably 30%, and most preferably 25%. The CaO component can be introduced into the glass ceramic using, for example, CaCO 3 or CaF 2 as a raw material.

BaO成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる効果があり、任意に添加できる成分である。また、BaO成分は、ガラス転移温度を下げてSrTiO結晶を生成させやすくするとともに、熱処理温度をより低く抑える成分である。さらに、BaはSrTiO結晶のSrの一部と置換してSrサイトに入り込み、固溶体を形成し、誘電率εを大きくする効果がある。しかし、BaO成分の含有量が47%を超えると、SrTiO結晶の析出が困難となる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するBaO成分の含有量は、好ましくは47%、より好ましくは45%、最も好ましくは40%を上限とする。BaO成分は、原料として例えばBaCO、Ba(NO、BaF等を用いてガラスセラミックス内に導入することができる。 The BaO component has an effect of improving the meltability and stability of the glass and can be optionally added. Further, the BaO component is a component that lowers the glass transition temperature to facilitate the formation of SrTiO 3 crystals and suppresses the heat treatment temperature to a lower level. Further, Ba has an effect of replacing a part of Sr of the SrTiO 3 crystal and entering the Sr site to form a solid solution and increase the dielectric constant ε. However, when the content of the BaO component exceeds 47%, it becomes difficult to precipitate SrTiO 3 crystals. Therefore, the upper limit of the BaO component content is preferably 47%, more preferably 45%, and most preferably 40% with respect to the total amount of the oxide-converted composition. The BaO component can be introduced into the glass ceramic using, for example, BaCO 3 , Ba (NO 3 ) 2 , BaF 2 or the like as a raw material.

また、本発明のガラスセラミックスは、酸化物換算組成で、さらに、Al成分、ZrO成分、ZnO成分、Ln成分(式中、LnはLa、Gd、Sc、Y、Ce、Eu、Nd、Dy、Yb、Luからなる群より選択される1種以上とする)、Nb及びTaからなる群より選択される1種以上の成分を含有することが好ましい。さらに、本発明のガラスセラミックスでは、SrTiO結晶のTiの一部が、Al、Zr、Nb及びTaからなる群より選ばれる1種以上の元素により置換されていることが好ましい。 Further, the glass ceramic of the present invention has an oxide equivalent composition, and further includes an Al 2 O 3 component, a ZrO 2 component, a ZnO component, and an Ln 2 O 3 component (wherein Ln is La, Gd, Sc, Y, Ce). , Eu, Nd, Dy, Yb, Lu)), one or more components selected from the group consisting of Nb 2 O 5 and Ta 2 O 5 preferable. Furthermore, in the glass ceramic of the present invention, it is preferable that a part of Ti of the SrTiO 3 crystal is substituted with one or more elements selected from the group consisting of Al, Zr, Nb and Ta.

Al成分は、ガラスの安定性及びガラスセラミックスの耐候性を高め、ガラスからのSrTiO結晶の析出を促進し、且つAlがSrTiO結晶のTiサイトに入りこみ固溶体を形成して誘電率εの向上に寄与する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、その含有量が多すぎると、溶解温度が著しく上昇し、ガラス化し難くなる。従って、Al成分を添加する場合、酸化物換算組成の全物質量に対するAl成分の含有量は、好ましくは20%、より好ましくは15%、最も好ましくは10%を上限とする。Al成分は、原料として例えばAl、Al(OH)、AlF等を用いてガラスセラミックスに導入することができる。 Al 2 O 3 component increases the stability of the glass and the weather resistance of the glass ceramic, promotes the precipitation of SrTiO 3 crystals from the glass, and Al enters the Ti sites of the SrTiO 3 crystals to form a solid solution, resulting in a dielectric constant. It is a component that contributes to the improvement of ε and can be added arbitrarily. However, when there is too much the content, melt | dissolution temperature will raise remarkably and it will become difficult to vitrify. Therefore, when the Al 2 O 3 component is added, the content of the Al 2 O 3 component is preferably 20%, more preferably 15%, and most preferably 10% with respect to the total amount of the oxide-converted composition. To do. The Al 2 O 3 component can be introduced into the glass ceramic using, for example, Al 2 O 3 , Al (OH) 3 , AlF 3 or the like as a raw material.

ZrO成分は、ガラスセラミックスの耐候性を高めるとともに、ZrイオンがSrTiO結晶に固溶して誘電率εの向上に寄与する成分であり、任意に添加できる成分である。また、しかし、ZrO成分の含有量が多すぎると、ガラス化し難くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するZrO成分の含有量は、好ましくは10%、より好ましくは7%、最も好ましくは5%を上限とする。ZrO成分は、原料として例えばZrO、ZrF等を用いてガラスセラミックスに導入することができる。 The ZrO 2 component is a component that enhances the weather resistance of the glass ceramic and contributes to the improvement of the dielectric constant ε by the solid solution of Zr ions in the SrTiO 3 crystal, and can be optionally added. However, when the content of the ZrO 2 component is too large, vitrification becomes difficult. Therefore, the upper limit of the content of the ZrO 2 component with respect to the total amount of substances of the oxide conversion composition is preferably 10%, more preferably 7%, and most preferably 5%. The ZrO 2 component can be introduced into glass ceramics using, for example, ZrO 2 , ZrF 4 or the like as a raw material.

ZnO成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させ、ガラスセラミックスの耐候性を高める成分であり、任意に添加できる成分である。また、ZnO成分は、ガラス転移温度を下げてSrTiO結晶を生成させやすくするとともに、熱処理温度をより低く抑える成分である。さらに、ZnはSrTiO結晶のTiの一部と置換してTiサイトに入り込み、固溶体を形成する。しかし、ZnO成分の含有量が多すぎると、かえってガラスの安定性が悪くなり、SrTiO結晶の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するZnO成分の含有量は、好ましくは40%、より好ましくは35%、最も好ましくは30%を上限とする。ZnO成分は、原料として例えばZnO、ZnF等を用いてガラスセラミックスに導入することができる。 A ZnO component is a component which improves the meltability and stability of glass, and improves the weather resistance of glass ceramics, and can be added arbitrarily. In addition, the ZnO component is a component that lowers the glass transition temperature to facilitate the formation of SrTiO 3 crystals and suppresses the heat treatment temperature to a lower level. Furthermore, Zn substitutes for a part of Ti in the SrTiO 3 crystal and enters the Ti site to form a solid solution. However, when the content of the ZnO component is too large, the stability of the glass is deteriorated, and the precipitation of SrTiO 3 crystals becomes difficult. Therefore, the upper limit of the content of the ZnO component with respect to the total amount of the oxide-converted composition is preferably 40%, more preferably 35%, and most preferably 30%. ZnO component may be introduced into the glass ceramic is used as a raw material for example ZnO, the ZnF 2, and the like.

Ln成分(式中、LnはLa、Gd、Sc、Y、Ce、Eu、Nd、Dy、Yb及びLuからなる群より選択される1種以上を意味する)は、主にガラスセラミックスの耐候性を高める成分であり、任意に添加できる成分である。特に、La、Ce、EuはSrTiO結晶のSrの一部と置換してSrサイトに、ScはTiの一部と置換してTiサイトに入り込み、固溶体を形成する。しかし、Ln成分の含有量の合計が多すぎると、ガラスの安定性が悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する、Ln成分の合計量は、好ましくは30%、より好ましくは20%、最も好ましくは15%を上限とする。Ln成分は、原料として例えばLa、La(NO・XHO(Xは任意の整数)、Gd、GdF、Y、YF、Sc、CeO、CeF、Eu、Nd、Dy、Yb、Lu等を用いてガラスセラミックスに導入することができる。 The Ln 2 O 3 component (wherein Ln means at least one selected from the group consisting of La, Gd, Sc, Y, Ce, Eu, Nd, Dy, Yb and Lu) is mainly glass ceramics It is a component that enhances the weather resistance of, and can be optionally added. In particular, La, Ce, and Eu substitute for a part of Sr in the SrTiO 3 crystal to enter the Sr site, and Sc substitutes a part of Ti to enter the Ti site to form a solid solution. However, if the total content of the Ln 2 O 3 components is too large, the stability of the glass is deteriorated. Accordingly, the total amount of the Ln 2 O 3 component with respect to the total amount of substances in the oxide conversion composition is preferably 30%, more preferably 20%, and most preferably 15%. The Ln 2 O 3 component includes, for example, La 2 O 3 , La (NO 3 ) 3 .XH 2 O (X is an arbitrary integer), Gd 2 O 3 , GdF 3 , Y 2 O 3 , YF 3 , Sc as raw materials. 2 O 3 , CeO 2 , CeF 3 , Eu 2 O 3 , Nd 2 O 3 , Dy 2 O 3 , Yb 2 O 3 , Lu 2 O 3, etc. can be used for introduction into the glass ceramic.

Nb成分は、ガラスの溶融性と安定性を高めるとともに、ガラスセラミックスの誘電率εを高める成分であり、且つTiに替えてSrTiO結晶のTiサイトにNbが入りこむことにより固溶体を形成する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、Nb成分の含有量が多すぎると、ガラスの安定性が悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するNb成分の含有量は、好ましくは35%、より好ましくは25%、最も好ましくは20%を上限とする。Nb成分は、原料として例えばNb等を用いてガラスセラミックスに導入することができる。 The Nb 2 O 5 component is a component that increases the meltability and stability of the glass and increases the dielectric constant ε of the glass ceramic, and forms a solid solution by Nb entering the Ti site of the SrTiO 3 crystal instead of Ti. It is a component that can be optionally added. However, when the content of Nb 2 O 5 component is too large, stability of the glass is deteriorated. Therefore, the upper limit of the content of the Nb 2 O 5 component with respect to the total amount of substances in oxide equivalent composition is preferably 35%, more preferably 25%, and most preferably 20%. The Nb 2 O 5 component can be introduced into the glass ceramic using, for example, Nb 2 O 5 as a raw material.

Ta成分は、ガラスの溶融性と安定性を高めるとともに、ガラスセラミックスの誘電率εを高め、且つTiに替えてSrTiO結晶のTiサイトにTaが入りこむことにより固溶体を形成する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、Ta成分の含有量が多すぎると、ガラスの安定性が悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するTa成分の含有量は、好ましくは30%、より好ましくは20%、最も好ましくは10%を上限とする。Ta成分は、原料として例えばTa等を用いてガラスセラミックスに導入することができる。 The Ta 2 O 5 component is a component that increases the meltability and stability of the glass, increases the dielectric constant ε of the glass ceramic, and forms a solid solution when Ta enters the Ti site of the SrTiO 3 crystal instead of Ti. Yes, a component that can be optionally added. However, when the content of Ta 2 O 5 component is too large, stability of the glass is deteriorated. Therefore, the upper limit of the content of the Ta 2 O 5 component with respect to the total amount of the oxide-converted composition is preferably 30%, more preferably 20%, and most preferably 10%. The Ta 2 O 5 component can be introduced into glass ceramics using, for example, Ta 2 O 5 as a raw material.

また、本発明のガラスセラミックスは、酸化物換算組成の全物質量に対して、モル%でAs成分及び/又はSb成分を5%以下で含有することが好ましい。 The glass ceramics of the present invention, the total amount of substance of the oxide composition in terms preferably contains As 2 O 3 component and / or Sb 2 O 3 component of 5% or less by mol%.

As成分及び/又はSb成分は、ガラスを清澄させ、脱泡させる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、これらの成分の含有量が合計で5%を超えると、ガラスの安定性が悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するAs成分及び/又はSb成分の含有量の合計は、好ましくは5%、より好ましくは3%、最も好ましくは1%を上限とする。As成分及びSb成分は、原料として例えばAs、As、Sb、Sb、NaSb・5HO等を用いてガラスセラミックスに導入することができる。 The As 2 O 3 component and / or the Sb 2 O 3 component are components that clarify and degas the glass, and can be optionally added. However, if the content of these components exceeds 5% in total, the stability of the glass will deteriorate. Accordingly, the total content of the As 2 O 3 component and / or Sb 2 O 3 component with respect to the total amount of the oxide-converted composition is preferably 5%, more preferably 3%, and most preferably 1%. To do. As 2 O 3 component and Sb 2 O 3 component are, for example, As 2 O 3 , As 2 O 5 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 5 , Na 2 H 2 Sb 2 O 7 .5H 2 O and the like as raw materials. And can be introduced into glass ceramics.

また、本発明のガラスセラミックスは、さらに、SrTiO固溶体結晶をなす成分としてGa成分、HfO成分、M成分(式中、MはV、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cuからなる群より選択される1種以上とし、x及びyはそれぞれx:y=2:(Mの価数)を満たす最小の自然数とする)からなる群より選択される1種以上の成分を含有してもよく、ガラス安定性あるいは耐候性を向上させる成分としてGeO、TeO、B、SnO、WO、Biからなる群より選択される1種以上の成分を含有してもよい。 Further, the glass ceramic of the present invention further includes Ga 2 O 3 component, HfO 2 component, and M x O y component (wherein M is V, Cr, Mn, Fe, Co, etc.) as components forming SrTiO 3 solid solution crystal. One or more selected from the group consisting of Ni and Cu, and x and y are each selected from the group consisting of x: y = 2: the smallest natural number satisfying (the valence of M)) One or more selected from the group consisting of GeO 2 , TeO 2 , B 2 O 3 , SnO, WO 3 , Bi 2 O 3 as a component for improving glass stability or weather resistance These components may be contained.

本発明のガラスセラミックスには、上記成分以外の成分として、例えばF成分、Cl成分、Br成分等の非金属元素成分や、Cu成分、Ag成分、Au成分、Pd成分、Pt成分等の金属元素成分、さらにその他の成分をガラスセラミックスの特性を損なわない範囲で必要に応じ、添加することができる。但し、PbO等の鉛化合物、Th、Cd、Tl、Os、Se、Hgの各成分は、近年有害な化学物資として使用を控える傾向にあり、ガラスセラミックスの製造工程のみならず、加工工程、及び製品化後の処分に至るまで環境対策上の措置が必要とされる。従って、環境上の影響を重視する場合には、不可避な混入を除き、これらを実質的に含有しないことが好ましい。これにより、ガラスセラミックスに環境を汚染する物質が実質的に含まれなくなる。そのため、特別な環境対策上の措置を講じなくとも、このガラスセラミックスを製造し、加工し、及び廃棄することができる。   In the glass ceramic of the present invention, as components other than the above components, for example, non-metallic element components such as F component, Cl component and Br component, and metal elements such as Cu component, Ag component, Au component, Pd component and Pt component Components and other components can be added as necessary within the range not impairing the properties of the glass ceramic. However, lead compounds such as PbO, and components of Th, Cd, Tl, Os, Se, and Hg tend to refrain from being used as harmful chemical substances in recent years. Environmental measures are required until disposal after commercialization. Therefore, when importance is placed on the environmental impact, it is preferable not to substantially contain them except for inevitable mixing. As a result, the glass ceramics are substantially free of substances that pollute the environment. Therefore, the glass ceramics can be manufactured, processed, and discarded without taking any special environmental measures.

本発明のガラスセラミックスは、その組成が酸化物換算組成の全物質量に対するモル%で表されているため直接的に質量%の記載に表せるものではない。しかし、本発明において要求される諸特性を満たす組成物中に存在する各成分の質量%表示による組成は、酸化物換算組成で概ね以下の値をとる。
TiO成分5〜50質量%
SrO成分4〜70質量%及び/又は
SiO成分15〜70質量%
LiO成分0〜20質量%及び/又は
NaO成分0〜25質量%及び/又は
O成分0〜35質量%及び/又は
RbO成分0〜40質量%及び/又は
CsO成分0〜45質量%及び/又は
CaO成分0〜30質量%及び/又は
BaO成分0〜50質量%及び/又は
Al成分0〜20質量%及び/又は
ZrO成分0〜14質量%及び/又は
ZnO成分0〜25質量%及び/又は
Ln成分 合計で0〜50質量%及び/又は
Nb成分0〜40質量%及び/又は
Ta成分0〜40質量%及び/又は
As成分及びSb成分 合計で0〜3質量%
Since the composition of the glass ceramic of the present invention is expressed in mol% with respect to the total amount of the oxide-converted composition, it cannot be expressed directly in mass%. However, the composition expressed by mass% of each component present in the composition satisfying various properties required in the present invention generally takes the following values in terms of oxide.
TiO 2 component 5-50% by mass
SrO component 4 to 70% by mass and / or SiO 2 component 15 to 70% by mass
Li 2 O component 0-20% by mass and / or Na 2 O component 0-25% by mass and / or K 2 O component 0-35% by mass and / or Rb 2 O component 0-40% by mass and / or Cs 2 O component 0 to 45% by mass and / or CaO component 0 to 30% by mass and / or BaO component 0 to 50% by mass and / or Al 2 O 3 component 0 to 20% by mass and / or ZrO 2 component 0 to 14% by mass % And / or ZnO component 0-25 mass% and / or Ln 2 O 3 component 0-50 mass% in total and / or Nb 2 O 5 component 0-40 mass% and / or Ta 2 O 5 component 0-40 Mass% and / or As 2 O 3 component and Sb 2 O 3 component 0 to 3 mass% in total

以上の原料ガラス組成を有する本発明のガラスセラミックスは、結晶相に、ペロブスカイト構造のSrTiO結晶及び/又はその固溶体である(Sr1−xCa)TiO結晶、(Sr1−xBa)TiO結晶、Sr(Ti1−yAl)O結晶、Sr(Ti1−yZr)O結晶、Sr(Ti1−yNb)O結晶、Sr(Ti1−yTa)O結晶等を含有することができる(ただし、0<x<1、0<y<1である。)。これらの結晶は、負の温度特性τεを有しているため、ガラスセラミックスの誘電率εの温度特性τεの絶対値を小さく(ゼロに近づけるように)制御することができる。 The glass ceramic of the present invention having the above-described raw glass composition has a perovskite structure SrTiO 3 crystal and / or a solid solution (Sr 1-x Ca x ) TiO 3 crystal, (Sr 1-x Ba x ) in the crystal phase. ) TiO 3 crystal, Sr (Ti 1-y Al y) O 3 crystals, Sr (Ti 1-y Zr y) O 3 crystals, Sr (Ti 1-y Nb y) O 3 crystals, Sr (Ti 1-y Ta y ) O 3 crystal or the like can be contained (however, 0 <x <1, 0 <y <1). Since these crystals have a negative temperature characteristic τε, the absolute value of the temperature characteristic τε of the dielectric constant ε of the glass ceramic can be controlled to be small (close to zero).

また、本発明のガラスセラミックスの結晶化率は、体積比で好ましくは1%、より好ましくは2%、最も好ましくは3%を下限とし、好ましくは85%、より好ましくは83%、最も好ましくは80%を上限とする。結晶化率が1%以上であることにより、ガラスセラミックスの誘電率εが向上し、かつその温度特性τεをゼロに近づけることが可能であり、良好な誘電特性を有するものとなる。一方で、結晶化率が85%以下であることにより、ガラスセラミックスが良好な機械的な強度を有するものとなる。   Further, the crystallization rate of the glass ceramic of the present invention is preferably 1%, more preferably 2%, most preferably 3% in the volume ratio, preferably 85%, more preferably 83%, most preferably 3%. The upper limit is 80%. When the crystallization rate is 1% or more, the dielectric constant ε of the glass ceramic is improved, and the temperature characteristic τε can be brought close to zero, and the dielectric ceramic has good dielectric properties. On the other hand, when the crystallization rate is 85% or less, the glass ceramic has good mechanical strength.

前記結晶の大きさは、良好な誘電特性を得るために、球近似したときの平均径が、10〜100nmであることが好ましい。熱処理条件をコントロールすることにより、析出した結晶のサイズを制御することが可能である。結晶粒径及びその平均値はXRDの回折ピークの半値幅より、シェラーの式より見積もることができる。回折ピークが弱かったり、重なったりする場合は、走査型電子顕微鏡(SEM)または透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて測定した結晶粒子面積から、これを円と仮定してその直径を求めて測定できる。顕微鏡を用いて平均値を算出する際には、無作為に100個以上の結晶直径を測定することが好ましい。   The size of the crystal is preferably 10 to 100 nm in average diameter when approximated to a sphere in order to obtain good dielectric properties. By controlling the heat treatment conditions, the size of the precipitated crystals can be controlled. The crystal grain size and the average value can be estimated from Scherrer's formula from the half width of the XRD diffraction peak. If the diffraction peaks are weak or overlap, measure the diameter of the crystal particle area measured using a scanning electron microscope (SEM) or transmission electron microscope (TEM), assuming that this is a circle. it can. When calculating an average value using a microscope, it is preferable to measure 100 or more crystal diameters at random.

また、本発明のガラスセラミックスは、1MHzにおける誘電率(比誘電率)εが20〜35の範囲内であることが好ましい。誘電率εが20未満では、回路基板や電子部品の小型化、高性能化が困難である。また、誘電率εが20以上(好ましくは20〜35)であれば、ガラスセラミックスをコンデンサーとして利用できるため、回路基板材料として本発明のガラスセラミックスを用いた場合に、コンデンサーとしても機能させることができる。   The glass ceramic of the present invention preferably has a dielectric constant (relative dielectric constant) ε at 1 MHz in the range of 20 to 35. When the dielectric constant ε is less than 20, it is difficult to reduce the size and performance of a circuit board or electronic component. If the dielectric constant ε is 20 or more (preferably 20 to 35), glass ceramics can be used as a capacitor. Therefore, when the glass ceramic of the present invention is used as a circuit board material, it can function as a capacitor. it can.

また、本発明のガラスセラミックスは、1MHzにおけるQ値(1/tanδ;ここで、tanδは誘電正接)が1000より大きく、好ましくは1250より大きい範囲内である。Q値が1000以下では、誘電損失が大きくなって高周波伝送特性が低下し、電子機器の小型化への対応が図れなくなる。   Further, the glass ceramic of the present invention has a Q value (1 / tan δ; where tan δ is a dielectric loss tangent) at 1 MHz is greater than 1000, and preferably within a range of greater than 1250. When the Q value is 1000 or less, the dielectric loss increases, the high-frequency transmission characteristics deteriorate, and the electronic device cannot be reduced in size.

また、本発明のガラスセラミックスは、0℃〜100℃の温度範囲において、誘電率εの温度特性(温度依存性;ppm/℃)τεの絶対値が300未満であり、好ましくは、0〜250の範囲内である。温度特性τεの絶対値が300を超えると、例えば回路基板材料として本発明のガラスセラミックスを用いた場合に、温度変化によって基板の静電容量が変化してしまうことがある。   Further, the glass ceramic of the present invention has an absolute value of a temperature characteristic (temperature dependence; ppm / ° C.) τε of a dielectric constant ε of less than 300 in a temperature range of 0 ° C. to 100 ° C., preferably 0 to 250. Is within the range. When the absolute value of the temperature characteristic τε exceeds 300, for example, when the glass ceramic of the present invention is used as a circuit board material, the capacitance of the board may change due to a temperature change.

本発明のガラスセラミックスは、任意の形状に加工することにより、誘電体ガラスセラミックス成形体として利用できる。このような誘電体ガラスセラミックス成形体は、例えば、回路基板や、コンデンサー、抵抗体等の高周波電子部品に好ましく利用できる。例えば、回路基板として誘電体ガラスセラミックス成形体を用い、この上に配線パターンを形成し、必要な部品を実装することで、高周波用回路基板を作製できる。また、誘電体ガラスセラミックス成形体からなる基板は、複数層積層して多層基板とすることも可能である。   The glass ceramic of the present invention can be used as a dielectric glass ceramic molded body by processing into an arbitrary shape. Such a dielectric glass-ceramic molded body can be preferably used for high-frequency electronic components such as circuit boards, capacitors and resistors. For example, a high-frequency circuit board can be produced by using a dielectric glass-ceramic molded body as a circuit board, forming a wiring pattern thereon, and mounting necessary components. Further, the substrate made of the dielectric glass-ceramic molded body can be a multilayer substrate by laminating a plurality of layers.

[ガラスセラミックスの製造方法]
次に、本発明のガラスセラミックスの製造方法について、第1の方法および第2の方法を例示することにより説明する。ただし、本発明のガラスセラミックスの製造方法は、以下の第1の方法および第2の方法に限定されるものではない。
[Glass ceramic production method]
Next, the glass ceramic production method of the present invention will be described by illustrating the first method and the second method. However, the method for producing the glass ceramic of the present invention is not limited to the following first method and second method.

<第1の方法>
第1の方法は、原料を混合してその融液を得る溶融工程と、融液の温度を結晶化温度領域まで低下させる第一冷却工程と、融液の温度を結晶化温度領域内で維持して結晶を生じさせる結晶化工程と、融液の温度を結晶化温度領域外まで低下させて結晶が分散したガラスセラミックスを得る第二冷却工程と、を有することができる。
<First method>
The first method is a melting step in which raw materials are mixed to obtain the melt, a first cooling step in which the melt temperature is lowered to the crystallization temperature region, and the melt temperature is maintained in the crystallization temperature region. And a second cooling step of obtaining a glass ceramic in which the crystal is dispersed by lowering the temperature of the melt to outside the crystallization temperature range.

(溶融工程)
溶融工程は、上述の組成を有する原料を混合し、その融液を得る工程である。より具体的には、ガラスセラミックスの各成分が所定の含有量の範囲内になるように原料を調合し、均一に混合して、作製した混合物を白金坩堝、石英坩堝又はアルミナ坩堝に投入して電気炉又は燃焼炉で1200〜1600℃の温度範囲で1〜24時間溶融し、攪拌均質化して融液を作製する。なお、原料の溶融の条件は上記温度範囲に限定されず、原料組成物の組成及び配合量等に応じて、適宜設定することができる。
(Melting process)
The melting step is a step of obtaining a melt by mixing raw materials having the above-described composition. More specifically, the raw materials are prepared so that each component of the glass ceramic is within a predetermined content range, mixed uniformly, and the prepared mixture is put into a platinum crucible, quartz crucible or alumina crucible. Melt in a temperature range of 1200 to 1600 ° C. for 1 to 24 hours in an electric furnace or combustion furnace, and homogenize with stirring to prepare a melt. The conditions for melting the raw material are not limited to the above temperature range, and can be appropriately set according to the composition and blending amount of the raw material composition.

(第一冷却工程)
第一冷却工程では、融液の温度を結晶化温度領域まで低下させてガラス化させる。ここで、ガラス化の条件は特に限定されるものではなく、原料の組成及び量等に応じて適宜設定されてよい。また、本工程で得られるガラス体の形状は特に限定されず、冷却は金型に流し込むなどして行ってもよく、必要に応じて板引きなどを行うこともできる。
(First cooling process)
In the first cooling step, the temperature of the melt is lowered to the crystallization temperature region and vitrified. Here, the conditions for vitrification are not particularly limited, and may be appropriately set according to the composition and amount of the raw material. In addition, the shape of the glass body obtained in this step is not particularly limited, and cooling may be performed by pouring into a mold, and plate drawing or the like may be performed as necessary.

(結晶化工程)
結晶化工程では、ガラス体の温度を結晶化温度領域内に保持することにより、ナノからミクロン単位までの所望のサイズを有するSrTiO結晶等の結晶をガラス体の内部に均一に分散させて形成できる。結晶化温度領域は、例えばガラス転移温度を超える温度領域であり、ガラス転移温度はガラス組成ごとに異なるため、ガラス転移温度に応じて結晶化温度を設定することが好ましい。結晶化温度領域の下限は500℃が好ましく、より好ましくは550℃であり、最も好ましくは580℃である。他方、結晶化温度が高くなり過ぎると、ガラス相が変形し、目的以外の未知相が析出する傾向が強くなり、所望の誘電特性が得られなくなるので、結晶化温度領域の上限は1100℃が好ましく、1050℃がより好ましく、1000℃が最も好ましい。従って、ガラス組成によって異なるが、結晶化温度領域は、例えば、500℃以上1100℃以下とすることが好ましく、550℃以上1050℃以下とすることがより好ましく、580℃以上1000℃以下とすることが最も好ましい。結晶化温度領域での保持時間は、例えば1〜48時間とすることができる。
(Crystallization process)
In the crystallization process, by maintaining the temperature of the glass body within the crystallization temperature region, crystals such as SrTiO 3 crystals having a desired size from nano to micron are dispersed uniformly within the glass body. it can. The crystallization temperature region is, for example, a temperature region exceeding the glass transition temperature, and the glass transition temperature varies depending on the glass composition. Therefore, it is preferable to set the crystallization temperature according to the glass transition temperature. The lower limit of the crystallization temperature region is preferably 500 ° C., more preferably 550 ° C., and most preferably 580 ° C. On the other hand, if the crystallization temperature is too high, the glass phase is deformed, and the tendency to deposit an unknown phase other than the target becomes strong, and desired dielectric properties cannot be obtained. Therefore, the upper limit of the crystallization temperature region is 1100 ° C. Preferably, 1050 ° C is more preferable, and 1000 ° C is most preferable. Accordingly, although it varies depending on the glass composition, the crystallization temperature region is preferably 500 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower, more preferably 550 ° C. or higher and 1050 ° C. or lower, and 580 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower. Is most preferred. The holding time in the crystallization temperature region can be, for example, 1 to 48 hours.

(第2冷却工程)
第二冷却工程では、融液の温度を結晶化温度領域外(例えば室温)まで低下させて結晶が分散したガラスセラミックスを得る。冷却速度が大きすぎると、析出結晶相とガラスマトリックス相の熱膨張の差によりガラスセラミックスが破損することがあるため、冷却速度は1200K/hr以下が好ましく、600K/hr以下がより好ましく、300K/hr以下が最も好ましい。特にガラス体が大径サイズの場合は必要に応じてゆっくりと徐冷する。
(Second cooling step)
In the second cooling step, glass melt in which crystals are dispersed is obtained by lowering the temperature of the melt to outside the crystallization temperature range (for example, room temperature). If the cooling rate is too high, the glass ceramics may be damaged due to the difference in thermal expansion between the precipitated crystal phase and the glass matrix phase. Therefore, the cooling rate is preferably 1200 K / hr or less, more preferably 600 K / hr or less, and 300 K / Most preferred is hr or less. In particular, when the glass body has a large diameter, it is slowly cooled as necessary.

<第2の方法>
第2の方法は、原料を混合してその融液を得る溶融工程と、融液を冷却してガラスを得る冷却工程と、ガラスの温度を結晶化温度領域まで上昇させる再加熱工程と、ガラスの温度を結晶化温度領域内で維持して結晶を生じさせる結晶化工程と、ガラスの温度を結晶化温度領域外まで低下させて結晶が分散したガラスセラミックスを得る再冷却工程と、を有することができる。なお、第1の方法と同様の工程については適宜説明を省略する。
<Second method>
The second method includes a melting step of mixing raw materials to obtain the melt, a cooling step of cooling the melt to obtain glass, a reheating step of raising the glass temperature to the crystallization temperature range, and glass A crystallization step for generating crystals by maintaining the temperature in the crystallization temperature region, and a recooling step for reducing the temperature of the glass to outside the crystallization temperature region to obtain glass ceramics in which the crystals are dispersed. Can do. Note that description of steps similar to those of the first method is omitted as appropriate.

溶融工程は、第1の方法と同様に実施できる。   The melting step can be performed in the same manner as in the first method.

(冷却工程)
冷却工程は、溶融工程で得られた融液を冷却してガラス化することで、ガラスを作製する工程である。具体的には、融液を流出して適宜冷却することで、ガラス化されたガラス体を形成する。ここで、ガラス化の条件は特に限定されるものではなく、原料の組成及び量等に応じて適宜設定されてよい。また、本工程で得られるガラス体の形状は特に限定されず、板状、粒状等であってよいが、ガラス体を迅速且つ大量に作製できる点では、板状であることが好ましい。冷却速度が小さいと失透が生じるため、溶融温度から屈伏点までの冷却速度は100K/min以上が望ましい。また、除歪が必要であれば、屈伏点とガラス転移点の間の温度で1分以上保持することで除歪してもよい。
(Cooling process)
The cooling step is a step of producing glass by cooling and vitrifying the melt obtained in the melting step. Specifically, a vitrified glass body is formed by flowing out the melt and appropriately cooling it. Here, the conditions for vitrification are not particularly limited, and may be appropriately set according to the composition and amount of the raw material. Moreover, the shape of the glass body obtained at this process is not specifically limited, Although it may be plate shape, a granular form, etc., it is preferable that it is plate shape at the point which can produce a glass body rapidly and in large quantities. Since devitrification occurs when the cooling rate is low, the cooling rate from the melting temperature to the yield point is preferably 100 K / min or more. Moreover, if the strain removal is necessary, the strain may be removed by holding at a temperature between the yield point and the glass transition point for 1 minute or more.

(再加熱工程)
再加熱工程は、冷却工程で得られたガラス体の温度を結晶化温度領域まで上昇させる工程である。結晶化温度領域の温度は、第1の方法と同様である。この工程では、昇温速度及び温度が結晶の形成や結晶サイズに大きな影響を及ぼすので、これらを精密に制御することが重要である。核生成及び核成長それぞれが活性化する温度域が異なり、各々での保持時間によって結晶の種類、サイズ、数、量などを制御可能であり、昇温速度は所望の物性に合わせて適宜変更することができる。また、再加熱工程中で昇温速度を変更してもよい。
(Reheating process)
The reheating step is a step of raising the temperature of the glass body obtained in the cooling step to the crystallization temperature region. The temperature in the crystallization temperature region is the same as in the first method. In this step, the temperature increase rate and temperature have a great influence on crystal formation and crystal size, so it is important to precisely control them. The temperature range at which nucleation and nucleation are activated is different, and the type, size, number, amount, etc. of crystals can be controlled by the holding time of each, and the heating rate is appropriately changed according to the desired physical properties be able to. Moreover, you may change a temperature increase rate in a reheating process.

(結晶化工程)
結晶化工程は、ガラス体の温度を結晶化温度領域内に所定の時間保持することによりSrTiO結晶等の結晶を生成させる工程である。この結晶化工程で結晶化温度領域に所定時間保持することにより、ナノからミクロン単位までの所望のサイズを有するSrTiO結晶等の結晶をガラス体の内部に均一に分散させて形成できる。この工程では、昇温速度及び温度が結晶のサイズに大きな影響を及ぼすので、組成や熱処理温度に応じて適切に制御することが重要である。また、結晶化のための熱処理時間は、ガラスの組成や熱処理温度などに応じて結晶をある程度まで成長させ、かつ十分な量の結晶を析出させ得る条件で設定する必要がある。熱処理時間は、結晶化温度によって様々な範囲で設定できる。昇温速度を遅くすれば、熱処理温度まで加熱するだけでいい場合もあるが、目安としては高い温度の場合は熱処理時間を短く、低い温度の場合は熱処理時間を長く設定することが好ましい。結晶化工程は、1段階の熱処理でもよいし、2段階以上の熱処理過程を経てもよい。
(Crystallization process)
The crystallization step is a step of generating crystals such as SrTiO 3 crystals by maintaining the temperature of the glass body within a crystallization temperature region for a predetermined time. By holding in the crystallization temperature region for a predetermined time in this crystallization step, crystals such as SrTiO 3 crystals having a desired size from nano to micron units can be uniformly dispersed inside the glass body. In this step, the rate of temperature increase and the temperature greatly affect the size of the crystal, so it is important to appropriately control according to the composition and the heat treatment temperature. The heat treatment time for crystallization needs to be set under conditions that allow crystals to grow to a certain extent and precipitate a sufficient amount of crystals according to the glass composition, heat treatment temperature, and the like. The heat treatment time can be set in various ranges depending on the crystallization temperature. If the rate of temperature increase is slow, it may be sufficient to heat only to the heat treatment temperature. However, as a guideline, it is preferable to set the heat treatment time short when the temperature is high and set the heat treatment time long when the temperature is low. The crystallization process may be a one-step heat treatment, or may undergo a two-step or more heat treatment process.

(再冷却工程)
再冷却工程は、結晶化が完了した後、温度を結晶化温度領域外まで低下させてSrTiO結晶等を有する結晶分散ガラスを得る工程である。冷却速度が大きすぎるとガラスセラミックスが破損することがあるため、冷却速度は1200K/hr以下が好ましく、600K/hr以下がより好ましく、300K/hr以下が最も好ましい。
(Recooling process)
The recooling step is a step of obtaining a crystal-dispersed glass having SrTiO 3 crystals and the like by lowering the temperature to outside the crystallization temperature region after crystallization is completed. If the cooling rate is too high, the glass ceramics may be damaged. Therefore, the cooling rate is preferably 1200 K / hr or less, more preferably 600 K / hr or less, and most preferably 300 K / hr or less.

上記第1の方法および第2の方法では、必要に応じて成形工程を設けてガラスもしくはガラスセラミックスを任意の形状に加工することができる。成形工程は、ガラス体の段階で設けてもよいし、結晶化後のガラスセラミックスの段階で設けてもよい。   In the said 1st method and 2nd method, a shaping | molding process can be provided as needed and a glass or glass ceramics can be processed into arbitrary shapes. The forming step may be provided at the stage of the glass body or may be provided at the stage of the glass ceramic after crystallization.

次に、実施例を挙げ、本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は以下の実施例によって何ら制約を受けるものではない。
実施例1〜14、比較例1〜5
表1〜3に、本発明の実施例1〜14、比較例1〜5の原料のガラス組成、熱処理(結晶化)条件、およびこれらのガラスに析出した主結晶相の種類を示した。実施例1〜14、比較例1〜5のガラスセラミックス(又はガラス)は、いずれも各成分の原料として各々相当する酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、弗化物、塩化物、メタ燐酸化合物等の通常のガラスに使用される高純度の原料を選定して用いた。これらの原料を、表1〜3に示した各実施例の組成の割合になるように秤量して均一に混合した後、白金坩堝に投入し、ガラス組成の溶融難易度に応じて電気炉で1200℃〜1600℃の温度範囲で1〜24時間溶解し、攪拌均質化して泡切れ等を行った。その後、1500℃以下に温度を下げて攪拌均質化してから金型に鋳込み、徐冷してガラスを作製した。得られたガラスについて、表1〜3の各実施例、比較例に記載された結晶化温度に加熱し、記載された時間にわたり保持して結晶化を行った(ただし、比較例1〜3は結晶化処理を実施しなかった)。その後、結晶化温度から冷却して目的の結晶相を有するガラスセラミックスを得た。ここで、各実施例、比較例のガラスセラミックスの析出結晶相の種類は、X線回折装置(フィリップス社製、商品名:X’Pert−MPD)で同定した。
EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is demonstrated in more detail, this invention is not restrict | limited at all by the following Examples.
Examples 1-14, Comparative Examples 1-5
Tables 1 to 3 show the glass compositions of the raw materials of Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1 to 5 of the present invention, the heat treatment (crystallization) conditions, and the types of main crystal phases deposited on these glasses. The glass ceramics (or glasses) of Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1 to 5 are all equivalent oxides, hydroxides, carbonates, nitrates, fluorides, chlorides, and metaphosphoric acids as raw materials for each component. High purity raw materials used for ordinary glass such as compounds were selected and used. These raw materials were weighed so as to have the composition ratios of the respective examples shown in Tables 1 to 3 and mixed uniformly, and then charged into a platinum crucible, and an electric furnace according to the melting difficulty of the glass composition. It melt | dissolved for 1 to 24 hours in the temperature range of 1200 to 1600 degreeC, and homogenized with stirring, and foaming etc. were performed. Thereafter, the temperature was lowered to 1500 ° C. or lower, and the mixture was homogenized with stirring, cast into a mold, and gradually cooled to produce glass. About the obtained glass, it heated to the crystallization temperature described in each Example of Tables 1-3, and the comparative example, and was hold | maintained for the described time, and crystallized (however, Comparative Examples 1-3 is No crystallization treatment was performed). Then, it cooled from the crystallization temperature and obtained the glass ceramic which has the target crystal phase. Here, the types of precipitated crystal phases of the glass ceramics of the examples and comparative examples were identified by an X-ray diffractometer (manufactured by Philips, trade name: X′Pert-MPD).

得られたガラスセラミックス又はガラスの1MHzにおける誘電率ε、Q値及び誘電率εの温度特性τεを表1〜3に示した。また、代表的に実施例10のガラスセラミックスのXRDパターンを図1に示した。   Tables 1 to 3 show the temperature characteristics τε of the dielectric constant ε, Q value, and dielectric constant ε at 1 MHz of the obtained glass ceramics or glass. Moreover, the XRD pattern of the glass ceramic of Example 10 was shown typically in FIG.

Figure 2011230960
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実施例1〜14のガラスセラミックスは、高い誘電率εとQ値を維持しながら、誘電率εの温度特性τεの絶対値を小さく抑えることができるので、回路基板や電子部品向けの誘電体材料として利用できることが確認された。また、図1に例示したように、実施例のガラスセラミックスは、ガラス中から析出したSrTiO結晶を含有していた。以上のことから、実施例1〜14のガラスセラミックスは、ガラスを原料として大気雰囲気での熱処理によって製造が可能な均質で緻密な誘電体材料であり、ガラス粉末に金属酸化物を混合してから還元雰囲気や圧力調整条件(加圧又は真空)で焼結する従来方法に比べ、簡易な設備と工程で製造できることも確認できた。 Since the glass ceramics of Examples 1 to 14 can suppress the absolute value of the temperature characteristic τε of the dielectric constant ε to be small while maintaining a high dielectric constant ε and Q value, the dielectric material for circuit boards and electronic components is used. It was confirmed that it can be used as. Moreover, as illustrated in FIG. 1, the glass ceramics of the example contained SrTiO 3 crystals precipitated from the glass. From the above, the glass ceramics of Examples 1 to 14 are homogeneous and dense dielectric materials that can be manufactured by heat treatment in the air atmosphere using glass as a raw material, and after mixing a metal oxide with glass powder. Compared to the conventional method of sintering in a reducing atmosphere or pressure adjustment conditions (pressurization or vacuum), it was also confirmed that it can be manufactured with simple equipment and processes.

一方、比較例1〜3は、結晶化していないガラスであり、比較例4はSrOを含有せずParanatisite(NaTiSiO)結晶が析出し、いずれも誘電率εとQ値が低いことが確認された。さらに、比較例5はBelcovite(Ba(Nb4.8,Ti1.2)Si25.4)結晶が表面に析出したが、内部はガラスであり、誘電体材料として適さないことが判明した。 On the other hand, Comparative Examples 1 to 3 are non-crystallized glasses, and Comparative Example 4 does not contain SrO and Paranite (Na 2 TiSiO 5 ) crystals are precipitated, both of which have low dielectric constant ε and Q value. confirmed. Further, in Comparative Example 5, Belcovite (Ba 3 (Nb 4.8 , Ti 1.2 ) Si 4 O 25.4 ) crystal was precipitated on the surface, but the inside was glass, and it was not suitable as a dielectric material. found.

以上、本発明の実施の形態を例示の目的で詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に制約されることはない。当業者は本発明の思想及び範囲を逸脱することなく多くの改変を成し得、それらも本発明の範囲内に含まれる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail for the purpose of illustration, this invention is not restrict | limited to the said embodiment. Those skilled in the art can make many modifications without departing from the spirit and scope of the present invention, and these are also included within the scope of the present invention.

Claims (14)

酸化物換算組成の全物質量に対して、モル%で
TiO 5〜50%
SrO 3〜50%、及び、
SiO 15〜85%
を含有し、SrTiO結晶及び/又はその固溶体を含有するガラスセラミックス。
TiO 2 5-50% in mol% with respect to the total amount of substances in oxide equivalent composition
SrO 3-50%, and
SiO 2 15~85%
Glass ceramics containing SrTiO 3 crystals and / or solid solutions thereof.
酸化物換算組成の全物質量に対して、さらに、モル%で35%以下のアルカリ金属酸化物の一種又は二種以上の組み合わせを含有する請求項1に記載のガラスセラミックス。   The glass ceramic according to claim 1, further comprising one or a combination of two or more alkali metal oxides in an amount of 35% or less by mole% with respect to the total amount of the oxide-converted composition. 酸化物換算組成で、さらにCaO及び/又はBaOを含有する請求項1又は2に記載のガラスセラミックス。   The glass ceramic according to claim 1 or 2, further comprising CaO and / or BaO in an oxide equivalent composition. 前記SrTiO結晶のSrの一部がCa及び/又はBaにより置換されている請求項3に記載のガラスセラミックス。 The glass ceramic according to claim 3, wherein a part of Sr of the SrTiO 3 crystal is substituted with Ca and / or Ba. 酸化物換算組成で、さらに、Al成分、ZrO成分、ZnO成分、Ln成分(式中、LnはLa、Gd、Sc、Y、Ce、Eu、Nd、Dy、Yb、Luからなる群より選択される1種以上とする)、Nb及びTaからなる群より選択される1種以上の成分を含有する請求項1から4のいずれか1項に記載のガラスセラミックス。 It is an oxide conversion composition, and further includes an Al 2 O 3 component, a ZrO 2 component, a ZnO component, and an Ln 2 O 3 component (wherein Ln is La, Gd, Sc, Y, Ce, Eu, Nd, Dy, Yb, 5. One or more components selected from the group consisting of Nb 2 O 5 and Ta 2 O 5 are contained in any one of claims 1 to 4. The glass ceramic described. SrTiO結晶のTiの一部が、Al、Zr、Nb及びTaからなる群より選ばれる1種以上により置換されている請求項5に記載のガラスセラミックス。 The glass ceramic according to claim 5, wherein a part of Ti of the SrTiO 3 crystal is substituted with one or more selected from the group consisting of Al, Zr, Nb, and Ta. 酸化物換算組成の全物質量に対して、さらに、モル%でAs成分及び/又はSb成分を5%以下含有する請求項1から6のいずれか1項に記載のガラスセラミックス。 The glass according to any one of claims 1 to 6, further comprising 5% or less of an As 2 O 3 component and / or an Sb 2 O 3 component in mol% with respect to the total amount of the oxide-converted composition. Ceramics. 酸化物換算組成のモル比で、SrO含有量に対するTiOの含有量の比(TiO/SrO)が0.5以上である請求項1から7のいずれか1項に記載のガラスセラミックス。 The glass ceramic according to any one of claims 1 to 7, wherein a ratio of the content of TiO 2 to the content of SrO (TiO 2 / SrO) is 0.5 or more in terms of a molar ratio of an oxide equivalent composition. 1MHzにおける誘電率εが20以上であり、Q値が1000より大きく、0℃〜100℃の温度範囲において前記誘電率εの温度特性τεの絶対値が300未満である誘電特性を有する請求項1から8のいずれか1項に記載のガラスセラミックス。   The dielectric property ε at 1 MHz is 20 or more, the Q value is larger than 1000, and the dielectric property is such that the absolute value of the temperature characteristic τε of the dielectric constant ε is less than 300 in the temperature range of 0 ° C to 100 ° C. The glass ceramics according to any one of 1 to 8. SrTiO結晶及び/又はその固溶体が、ガラスを熱処理することによってガラス中から析出したものである請求項1から9のいずれか1項に記載のガラスセラミックス。 The glass ceramic according to any one of claims 1 to 9, wherein the SrTiO 3 crystal and / or a solid solution thereof is precipitated from the glass by heat-treating the glass. 請求項1から10のいずれか1項に記載のガラスセラミックスからなる誘電体ガラスセラミックス成形体。   A dielectric glass-ceramic molded body made of the glass-ceramic according to any one of claims 1 to 10. 請求項1から10のいずれか1項に記載のガラスセラミックスの製造方法であって、
原料を混合してその融液を得る溶融工程と、
前記融液の温度を結晶化温度領域まで低下させる第一冷却工程と、
前記温度を前記結晶化温度領域内で維持して結晶を生じさせる結晶化工程と、
前記温度を前記結晶化温度領域外まで低下させて結晶が分散したガラスセラミックスを得る第二冷却工程と、を有するガラスセラミックスの製造方法。
It is a manufacturing method of the glass ceramics according to any one of claims 1 to 10,
A melting step of mixing raw materials to obtain a melt;
A first cooling step for lowering the temperature of the melt to a crystallization temperature range;
A crystallization step of maintaining the temperature within the crystallization temperature region to produce crystals;
A second cooling step of reducing the temperature to outside the crystallization temperature region to obtain a glass ceramic in which crystals are dispersed.
請求項1から10のいずれか1項に記載のガラスセラミックスの製造方法であって、
原料を混合してその融液を得る溶融工程と、
前記融液を冷却してガラスを得る冷却工程と、
前記ガラスの温度を結晶化温度領域まで上昇させる再加熱工程と、
前記温度を前記結晶化温度領域内で維持して結晶を生じさせる結晶化工程と、
前記温度を前記結晶化温度領域外まで低下させて結晶が分散したガラスセラミックスを得る再冷却工程と、を有するガラスセラミックスの製造方法。
It is a manufacturing method of the glass ceramics according to any one of claims 1 to 10,
A melting step of mixing raw materials to obtain a melt;
A cooling step of cooling the melt to obtain glass;
A reheating step of raising the temperature of the glass to a crystallization temperature region;
A crystallization step of maintaining the temperature within the crystallization temperature region to produce crystals;
A recooling step of reducing the temperature to outside the crystallization temperature region to obtain a glass ceramic in which crystals are dispersed.
前記結晶化温度領域は、500℃以上1100℃以下である請求項12又は13に記載のガラスセラミックスの製造方法。
The method for producing glass ceramics according to claim 12 or 13, wherein the crystallization temperature region is 500 ° C or higher and 1100 ° C or lower.
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