JP3083681B2 - ＭｇＯ−ＳｉＯ２系磁器及びその製造方法 - Google Patents
ＭｇＯ−ＳｉＯ２系磁器及びその製造方法Info
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- JP3083681B2 JP3083681B2 JP05155559A JP15555993A JP3083681B2 JP 3083681 B2 JP3083681 B2 JP 3083681B2 JP 05155559 A JP05155559 A JP 05155559A JP 15555993 A JP15555993 A JP 15555993A JP 3083681 B2 JP3083681 B2 JP 3083681B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、フォルステライト相
及び／又はエンスタタイト相の混成焼結体に関し、詳し
くはＭｇＯとＳｉＯ2 のモル比を２．５対１から２対
１．７までの範囲で変えた高純度なＭｇＯ−ＳｉＯ2 系
磁器及びその製造方法に関する。
及び／又はエンスタタイト相の混成焼結体に関し、詳し
くはＭｇＯとＳｉＯ2 のモル比を２．５対１から２対
１．７までの範囲で変えた高純度なＭｇＯ−ＳｉＯ2 系
磁器及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＭｇＯ−ＳｉＯ2 系磁器の代表的
なものとしては、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ
2 ）磁器、ステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ2 ）磁器があ
るが、いずれも低い誘電正接を有し、低損失誘電体材料
として高周波領域の絶縁材、基板材として用いられてい
る。このうちフォルステライト磁器に関しては、高純度
な原料を用いて高純度のフォルテライト磁器を得ること
により、さらにその電気的特性を高め得ることが本発明
者らにより確認されている。
なものとしては、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ
2 ）磁器、ステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ2 ）磁器があ
るが、いずれも低い誘電正接を有し、低損失誘電体材料
として高周波領域の絶縁材、基板材として用いられてい
る。このうちフォルステライト磁器に関しては、高純度
な原料を用いて高純度のフォルテライト磁器を得ること
により、さらにその電気的特性を高め得ることが本発明
者らにより確認されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ステアタイト
磁器に関しては、難焼結性で高純度で緻密な焼結体を得
ることができないため、より電気的特性を高めたステア
タイト磁器を得ることが困難であった。また、ステアタ
イト磁器とフォルステライト磁器は共に電気的性質に優
れるものである一方、またそれぞれに特徴を持った焼結
体であり、双方の電気的性質を生かしてより電気的に優
れる磁器を得ることが望まれる。さらに、高純度な磁器
にあっても、磁器の用途に応じて適切な電気的特性を得
ることが必要である。
磁器に関しては、難焼結性で高純度で緻密な焼結体を得
ることができないため、より電気的特性を高めたステア
タイト磁器を得ることが困難であった。また、ステアタ
イト磁器とフォルステライト磁器は共に電気的性質に優
れるものである一方、またそれぞれに特徴を持った焼結
体であり、双方の電気的性質を生かしてより電気的に優
れる磁器を得ることが望まれる。さらに、高純度な磁器
にあっても、磁器の用途に応じて適切な電気的特性を得
ることが必要である。
【０００４】そこで、本発明は、フォルステライト相及
び／又はエンスタタイト相との混成焼結体を得ることに
より、優れた電気的性質を有するＭｇＯ−ＳｉＯ2 系磁
器を提供することを目的とする。また、本発明は、電気
的性質に優れるとともに用途に応じた適切な電気的性質
を得ることができるＭｇＯ−ＳｉＯ2 系磁器の製造方法
を提供することを目的とする。
び／又はエンスタタイト相との混成焼結体を得ることに
より、優れた電気的性質を有するＭｇＯ−ＳｉＯ2 系磁
器を提供することを目的とする。また、本発明は、電気
的性質に優れるとともに用途に応じた適切な電気的性質
を得ることができるＭｇＯ−ＳｉＯ2 系磁器の製造方法
を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
課題を解決するためにフォルステライト（２ＭｇＯ・Ｓ
ｉＯ2 ）組成周辺のＭｇＯ−ＳｉＯ2 組成の合成磁器粉
末の合成条件及びこれらの合成磁器粉末成形品の焼結条
件を探索した結果、焼結性を低下させることなく電気的
性質に優れる緻密な焼結体を製造しうることを見いだし
たのである。すなわち、前記した課題を解決するための
手段として、本発明者らは、フォルステライト相及び／
又はエンスタタイト相を有する緻密な混成焼結体であっ
て、ＭｇＯとＳｉＯ2 のモル比の範囲が２．５対１から
２対１．７、比誘電率が６．４〜７．５、誘電正接が１
×１０-4以下であることを特徴とするＭｇＯ−ＳｉＯ2
系磁器を創作した。
課題を解決するためにフォルステライト（２ＭｇＯ・Ｓ
ｉＯ2 ）組成周辺のＭｇＯ−ＳｉＯ2 組成の合成磁器粉
末の合成条件及びこれらの合成磁器粉末成形品の焼結条
件を探索した結果、焼結性を低下させることなく電気的
性質に優れる緻密な焼結体を製造しうることを見いだし
たのである。すなわち、前記した課題を解決するための
手段として、本発明者らは、フォルステライト相及び／
又はエンスタタイト相を有する緻密な混成焼結体であっ
て、ＭｇＯとＳｉＯ2 のモル比の範囲が２．５対１から
２対１．７、比誘電率が６．４〜７．５、誘電正接が１
×１０-4以下であることを特徴とするＭｇＯ−ＳｉＯ2
系磁器を創作した。
【０００６】さらに、前記混成焼結体中に含まれる不純
物が、Ａｌ2 Ｏ3 ０．５０％（重量％を意味するものと
する。以下同じ。）以下、ＣａＯ ０．５０％以下、
Ｆｅ 2 Ｏ3 ０．５０％以下、Ｎａ2 Ｏ ０．５０％以
下、ＺｒＯ2 ０．５０％以下であることを特徴とする
ＭｇＯ−ＳｉＯ2 系磁器を創作した。
物が、Ａｌ2 Ｏ3 ０．５０％（重量％を意味するものと
する。以下同じ。）以下、ＣａＯ ０．５０％以下、
Ｆｅ 2 Ｏ3 ０．５０％以下、Ｎａ2 Ｏ ０．５０％以
下、ＺｒＯ2 ０．５０％以下であることを特徴とする
ＭｇＯ−ＳｉＯ2 系磁器を創作した。
【０００７】また、前記した他の課題を解決するための
手段として、（１）ＭｇＯ粉末とＳｉＯ2 粉末又はＳｉ
Ｏ2 コロイド溶液とをＭｇＯとＳｉＯ2 のモル比が２．
５対１から２対１．７の範囲で混合しか焼する工程と、
（２）前記工程で得たか焼粉を平均粒径３μｍ以下に粉
砕してＭｇＯ−ＳｉＯ 2 系合成粉末とする工程と、
（３）このＭｇＯ−ＳｉＯ2 系合成粉末を加圧成形して
なる成形品を焼成してフォルステライト及び／又はエン
スタタイト組成のＭｇＯ−ＳｉＯ2 系磁器とする工程、
とからなることを特徴とするＭｇＯ−ＳｉＯ2 系磁器の
製造方法を創作した。さらに、このＭｇＯ−ＳｉＯ2 系
磁器の製造方法において、ＭｇＯ−ＳｉＯ2系磁器に含
まれる不純物を、Ａｌ2 Ｏ3 ０．５０％以下、ＣａＯ
０．５０％以下、Ｆｅ2 Ｏ3 ０．５０％以下、Ｎａ2
Ｏ ０．５０％以下、ＺｒＯ2 ０．５０％以下に制御
することを特徴とするＭｇＯ−ＳｉＯ2 系磁器の製造方
法を創作した。
手段として、（１）ＭｇＯ粉末とＳｉＯ2 粉末又はＳｉ
Ｏ2 コロイド溶液とをＭｇＯとＳｉＯ2 のモル比が２．
５対１から２対１．７の範囲で混合しか焼する工程と、
（２）前記工程で得たか焼粉を平均粒径３μｍ以下に粉
砕してＭｇＯ−ＳｉＯ 2 系合成粉末とする工程と、
（３）このＭｇＯ−ＳｉＯ2 系合成粉末を加圧成形して
なる成形品を焼成してフォルステライト及び／又はエン
スタタイト組成のＭｇＯ−ＳｉＯ2 系磁器とする工程、
とからなることを特徴とするＭｇＯ−ＳｉＯ2 系磁器の
製造方法を創作した。さらに、このＭｇＯ−ＳｉＯ2 系
磁器の製造方法において、ＭｇＯ−ＳｉＯ2系磁器に含
まれる不純物を、Ａｌ2 Ｏ3 ０．５０％以下、ＣａＯ
０．５０％以下、Ｆｅ2 Ｏ3 ０．５０％以下、Ｎａ2
Ｏ ０．５０％以下、ＺｒＯ2 ０．５０％以下に制御
することを特徴とするＭｇＯ−ＳｉＯ2 系磁器の製造方
法を創作した。
【０００８】前記ＭｇＯ粉末及び前記ＳｉＯ2 粉末と
は、天然に存在する原料でなく、適宜手段により不純物
が排除され精製されたものをいう。ここに、不純物とし
てはＡｌ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｎａ等が挙げられ、これらの不
純物が制御されたＭｇＯ粉末あるいはＳｉＯ2 粉末であ
ることが好ましい。また、前記ＳｉＯ2 コロイド溶液と
は、前記不純物が制御されたコロイド溶液であることが
好ましい。
は、天然に存在する原料でなく、適宜手段により不純物
が排除され精製されたものをいう。ここに、不純物とし
てはＡｌ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｎａ等が挙げられ、これらの不
純物が制御されたＭｇＯ粉末あるいはＳｉＯ2 粉末であ
ることが好ましい。また、前記ＳｉＯ2 コロイド溶液と
は、前記不純物が制御されたコロイド溶液であることが
好ましい。
【０００９】前記か焼は、成形品の焼結時における焼成
収縮率を低減するとともに成分の均一化に伴う特性の安
定化のために行われる。か焼は、たとえば１２００〜１
４００℃で２〜４時間行われ、か焼後のか焼粉の組成中
にはフォルステライト相あるいはエンスタタイト相の
他、ＭｇＯ相、ＳｉＯ2 相が形成される。
収縮率を低減するとともに成分の均一化に伴う特性の安
定化のために行われる。か焼は、たとえば１２００〜１
４００℃で２〜４時間行われ、か焼後のか焼粉の組成中
にはフォルステライト相あるいはエンスタタイト相の
他、ＭｇＯ相、ＳｉＯ2 相が形成される。
【００１０】か焼した各組成のか焼粉の粉砕は、例えば
ジルコニアボールを用いたボールミルにて行うことがで
きる。粉砕は、か焼粉の平均粒径を平均３μｍ以下にす
ることを主体として行われる。ＭｇＯ−ＳｉＯ2 系磁器
粉末の粒径が大きいと、焼結時の焼結性が悪く、緻密な
焼結体を得ることができないからである。粉砕の工程に
おいては、必要に応じてバインダとしてポリビニルアル
コールやメチルセルロース等の所定量が同時に混合さ
れ、粉砕されＭｇＯ−ＳｉＯ2 系合成粉末とされる。な
お、バインダ等の配合物も前記原料粉末等と同様に高純
度のものを用いる。
ジルコニアボールを用いたボールミルにて行うことがで
きる。粉砕は、か焼粉の平均粒径を平均３μｍ以下にす
ることを主体として行われる。ＭｇＯ−ＳｉＯ2 系磁器
粉末の粒径が大きいと、焼結時の焼結性が悪く、緻密な
焼結体を得ることができないからである。粉砕の工程に
おいては、必要に応じてバインダとしてポリビニルアル
コールやメチルセルロース等の所定量が同時に混合さ
れ、粉砕されＭｇＯ−ＳｉＯ2 系合成粉末とされる。な
お、バインダ等の配合物も前記原料粉末等と同様に高純
度のものを用いる。
【００１１】前記成形品は適当な加圧成形手段により用
途に応じた所定形状に成形される。成形品は、脱脂処理
においてバインダ等の有機質の配合物が除去される。脱
脂温度は有機質の配合物を焼失して除去しうる温度とさ
れ、例えば３００〜５００℃で４〜７時間である。脱脂
後は、続いて焼結される。焼成は、例えば、１４００〜
１６００℃で２時間で行われる。
途に応じた所定形状に成形される。成形品は、脱脂処理
においてバインダ等の有機質の配合物が除去される。脱
脂温度は有機質の配合物を焼失して除去しうる温度とさ
れ、例えば３００〜５００℃で４〜７時間である。脱脂
後は、続いて焼結される。焼成は、例えば、１４００〜
１６００℃で２時間で行われる。
【００１２】本発明においては、原料粉末の秤量から、
混合、か焼、粉砕、焼成の各工程において、混合物、か
焼粉、合成粉末等に不純物が混入しないような材質や手
段が用いられ、全工程を通じて常に純度について十分に
配慮される。不純物は、Ａｌ 2 Ｏ3 、ＣａＯ、Ｆｅ2 Ｏ
3 、ＺｒＯ2 を主体とする。
混合、か焼、粉砕、焼成の各工程において、混合物、か
焼粉、合成粉末等に不純物が混入しないような材質や手
段が用いられ、全工程を通じて常に純度について十分に
配慮される。不純物は、Ａｌ 2 Ｏ3 、ＣａＯ、Ｆｅ2 Ｏ
3 、ＺｒＯ2 を主体とする。
【００１３】
【作用】低誘電率でしかも誘電損失の少ない緻密なＭｇ
Ｏ−ＳｉＯ2 系磁器であるため、信号の高速伝播が可能
である。また、ＳｉＯ2 原料及びＭｇＯ原料からＭｇＯ
−ＳｉＯ2 系の混合物が形成される。かかる混合物はか
焼され、フォルステライト相、エンスタタイト相、Ｓｉ
Ｏ2相、ＭｇＯ相が形成され、これら各相のうち少なく
とも常に２以上の相が混在する組成のか焼粉となる。か
焼され粉砕された合成粉末は、不純物が規制されている
ことから、高純度のＭｇＯ−ＳｉＯ2 系合成粉末となっ
ており、高純度のＭｇＯ−ＳｉＯ2 系磁器を得ることが
できるものとなっている。
Ｏ−ＳｉＯ2 系磁器であるため、信号の高速伝播が可能
である。また、ＳｉＯ2 原料及びＭｇＯ原料からＭｇＯ
−ＳｉＯ2 系の混合物が形成される。かかる混合物はか
焼され、フォルステライト相、エンスタタイト相、Ｓｉ
Ｏ2相、ＭｇＯ相が形成され、これら各相のうち少なく
とも常に２以上の相が混在する組成のか焼粉となる。か
焼され粉砕された合成粉末は、不純物が規制されている
ことから、高純度のＭｇＯ−ＳｉＯ2 系合成粉末となっ
ており、高純度のＭｇＯ−ＳｉＯ2 系磁器を得ることが
できるものとなっている。
【００１４】また、ＭｇＯ−ＳｉＯ2 系合成粉末の平均
粒子径を３μｍ以下に規制すること等により焼結助剤を
不要とすることができ、焼結助剤によるガラス相の生成
を排除して緻密かつ電気的特性に優れる磁器となる。さ
らに、フォルステライト組成及びそれよりもＳｉＯ2 リ
ッチな組成にあっては、ＳｉＯ2 の過剰添加による液相
生成などにより焼結温度が低下しているものと思われ
る。
粒子径を３μｍ以下に規制すること等により焼結助剤を
不要とすることができ、焼結助剤によるガラス相の生成
を排除して緻密かつ電気的特性に優れる磁器となる。さ
らに、フォルステライト組成及びそれよりもＳｉＯ2 リ
ッチな組成にあっては、ＳｉＯ2 の過剰添加による液相
生成などにより焼結温度が低下しているものと思われ
る。
【００１５】
【実施例】以下に本発明を具現化した一実施例について
図１ないし図３並びに表１ないし表６に基づいて説明す
る。なお、本例は本発明の一例であり、本発明はこれに
限定されるものではない。 〔実施例１〕まず、原料として高純度ＭｇＯ粉末と高純
度ＳｉＯ2 粉末を用意する。本例では、ＭｇＯ粉末とし
て平均粒径０．０８〜０．１０μｍ、比表面積２６．０
３ｍ2 ／ｇのものを用い、ＳｉＯ2 粉末として、０．８
２μｍ、比表面積１．７８ｍ2 ／ｇのものを用いた。な
お、用いる原料粉末の粒度は、か焼において十分に反応
する程度のものでよい。本例に用いたＭｇＯ粉末及びＳ
ｉＯ2 粉末の純度についての分析結果は表１に示す通り
である。なお、表１において、各成分の数値単位は重量
％であり、−印は０．００１％以下であることを示す。
図１ないし図３並びに表１ないし表６に基づいて説明す
る。なお、本例は本発明の一例であり、本発明はこれに
限定されるものではない。 〔実施例１〕まず、原料として高純度ＭｇＯ粉末と高純
度ＳｉＯ2 粉末を用意する。本例では、ＭｇＯ粉末とし
て平均粒径０．０８〜０．１０μｍ、比表面積２６．０
３ｍ2 ／ｇのものを用い、ＳｉＯ2 粉末として、０．８
２μｍ、比表面積１．７８ｍ2 ／ｇのものを用いた。な
お、用いる原料粉末の粒度は、か焼において十分に反応
する程度のものでよい。本例に用いたＭｇＯ粉末及びＳ
ｉＯ2 粉末の純度についての分析結果は表１に示す通り
である。なお、表１において、各成分の数値単位は重量
％であり、−印は０．００１％以下であることを示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】次に、図１にしたがって本例のＭｇＯ−Ｓ
ｉＯ2 系磁器を作製する工程を説明する。ＭｇＯとＳｉ
Ｏ2 のモル比が２．５：１、２．３：１、２．１：１、
２：１（フォルステライト組成）、２：１．１、２：
１．３、２：１．５、２：１．７、２：１．８、２：
１．９、２：２（エンスタタイト組成）（計１１種類）
となるように前記高純度ＭｇＯ粉末及び高純度ＳｉＯ2
粉末を秤量し、蒸留水を加えた後、ウレタンボールを用
いてボールミルで２４時間混合し均一な混合物ａ〜ｋと
した。この各混合物ａ〜ｋにつき、所定条件下で乾燥
後、それぞれＩ：１２００℃、II：１３００℃及びIII
：１４００℃の３種の温度で、それぞれ３時間か焼
し、各温度につきか焼粉Ｉａ〜Ｉｋ、IIａ〜IIｋ、III
ａ〜III ｋを得た。これらか焼粉Ｉａ〜III ｋにつき、
Ｘ線回折にてＭｇＯ−ＳｉＯ2 組成を確認した結果を表
２に示す。
ｉＯ2 系磁器を作製する工程を説明する。ＭｇＯとＳｉ
Ｏ2 のモル比が２．５：１、２．３：１、２．１：１、
２：１（フォルステライト組成）、２：１．１、２：
１．３、２：１．５、２：１．７、２：１．８、２：
１．９、２：２（エンスタタイト組成）（計１１種類）
となるように前記高純度ＭｇＯ粉末及び高純度ＳｉＯ2
粉末を秤量し、蒸留水を加えた後、ウレタンボールを用
いてボールミルで２４時間混合し均一な混合物ａ〜ｋと
した。この各混合物ａ〜ｋにつき、所定条件下で乾燥
後、それぞれＩ：１２００℃、II：１３００℃及びIII
：１４００℃の３種の温度で、それぞれ３時間か焼
し、各温度につきか焼粉Ｉａ〜Ｉｋ、IIａ〜IIｋ、III
ａ〜III ｋを得た。これらか焼粉Ｉａ〜III ｋにつき、
Ｘ線回折にてＭｇＯ−ＳｉＯ2 組成を確認した結果を表
２に示す。
【００１８】
【表２】 Ｐ１：メインとなるピーク Ｐ２：明らかに存在が認められるピーク（メインピーク
の10％以上) Ｐ３：わずかに存在が認められるピーク Ｆ：フォルステライト Ｅ：エンスタタイト Ｍ：ＭｇＯ Ｓ：ＳｉＯ2 ↓↑：矢印の配合方向にピークが増大することを示す
の10％以上) Ｐ３：わずかに存在が認められるピーク Ｆ：フォルステライト Ｅ：エンスタタイト Ｍ：ＭｇＯ Ｓ：ＳｉＯ2 ↓↑：矢印の配合方向にピークが増大することを示す
【００１９】表２から明らかなように、各か焼粉Ｉａ〜
III ｋのＭｇＯ−ＳｉＯ2 の組成は、ＳｉＯ2 リッチな
か焼粉であるか焼粉Ｉｇ〜Ｉｋ及びIII ｇ〜III ｋ以外
のいずれのか焼粉についてもフォルステライト相を主体
としていた。また、いずれのか焼粉Ｉａ〜III ｋでも、
フォルステライト組成からＭｇＯリッチになるほどＭｇ
Ｏ相が多く、ＳｉＯ2 リッチになるほどＳｉＯ2 相ある
いはエンスタタイト相が増える傾向があった。さらに、
フォルステライト組成のか焼粉Ｉｄ〜III ｄであっても
フォルステライトの単一相は形成されなかった。
III ｋのＭｇＯ−ＳｉＯ2 の組成は、ＳｉＯ2 リッチな
か焼粉であるか焼粉Ｉｇ〜Ｉｋ及びIII ｇ〜III ｋ以外
のいずれのか焼粉についてもフォルステライト相を主体
としていた。また、いずれのか焼粉Ｉａ〜III ｋでも、
フォルステライト組成からＭｇＯリッチになるほどＭｇ
Ｏ相が多く、ＳｉＯ2 リッチになるほどＳｉＯ2 相ある
いはエンスタタイト相が増える傾向があった。さらに、
フォルステライト組成のか焼粉Ｉｄ〜III ｄであっても
フォルステライトの単一相は形成されなかった。
【００２０】このようにフォルステライト単一相でない
か焼粉Ｉａ〜III ｋを、ボールミルを用いて平均粒径が
３μｍ以下になるように粉砕するとともに、バインダと
してポリビニルアルコールを１重量％加えてさらに粉砕
混合し、合計２４時間粉砕処理してＭｇＯ−ＳｉＯ2 系
合成粉末Ｉａ〜III ｋを得た。各合成粉末Ｉａ〜III ｋ
の粉砕後の平均粒子径及び粒度分布をレーザ回折散乱法
を用いて測定した。そのうち、平均粒子径を表３に示
す。測定された平均粒子径はIII ｄを除きいずれも１μ
ｍ以下であった。粒度分布の一例として、合成粉末IIｄ
の粒度分布を図２に示す。なお、この図において、右の
たて目盛りは棒グラフの尺度を示し、左のたて目盛りは
線グラフの尺度を示す。
か焼粉Ｉａ〜III ｋを、ボールミルを用いて平均粒径が
３μｍ以下になるように粉砕するとともに、バインダと
してポリビニルアルコールを１重量％加えてさらに粉砕
混合し、合計２４時間粉砕処理してＭｇＯ−ＳｉＯ2 系
合成粉末Ｉａ〜III ｋを得た。各合成粉末Ｉａ〜III ｋ
の粉砕後の平均粒子径及び粒度分布をレーザ回折散乱法
を用いて測定した。そのうち、平均粒子径を表３に示
す。測定された平均粒子径はIII ｄを除きいずれも１μ
ｍ以下であった。粒度分布の一例として、合成粉末IIｄ
の粒度分布を図２に示す。なお、この図において、右の
たて目盛りは棒グラフの尺度を示し、左のたて目盛りは
線グラフの尺度を示す。
【００２１】
【表３】
【００２２】このＭｇＯ−ＳｉＯ2 系合成粉末Ｉａ〜Ｉ
ｋを、それぞれ直径２０ｍｍ、厚さ８〜９ｍｍの円柱形
に成形した。成形は、まず ５００ｋｇ／ｃｍ2 の一軸
成形（仮成形）し、次いで３０００ｋｇ／ｃｍ2 でＣＩ
Ｐ成形（本成形）して成形品とした 各成形品は加熱炉に入れ、室温から６時間で４００℃と
し、４００℃で６時間加熱して脱脂後、続いて２００℃
／時間で昇温し、成形品が緻密化する焼成温度で２時間
焼成した。ここにいう緻密化とは、焼成品の吸水率が
０．１％以下で、気孔率が１％以下になった時をいうも
のとする。各焼結体の緻密化温度、両端短絡型誘電体円
柱共振器法にて測定した比誘電率及び誘電正接を表４及
び図３に示す。なお、電気的測定には、前記焼成品を加
工して、直径１０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円柱形としたもの
を用い、測定周波数は１６GHz 近辺で測定した。また、
従来のフォルステライト磁器イ〜ハについての比誘電率
及び誘電正接を表５に示す。ここに、従来のフォルステ
ライト磁器とは、高純度でなく、また、平均粒径が考慮
されていない市販品である。なお、表５の測定値は、市
販されている数社のフォルテライト磁器を直径１０ｍ
ｍ、厚さ５ｍｍの円柱形に加工し、前記焼結体と同様の
測定法で１６GHz 近辺の周波数で測定したものである。
ｋを、それぞれ直径２０ｍｍ、厚さ８〜９ｍｍの円柱形
に成形した。成形は、まず ５００ｋｇ／ｃｍ2 の一軸
成形（仮成形）し、次いで３０００ｋｇ／ｃｍ2 でＣＩ
Ｐ成形（本成形）して成形品とした 各成形品は加熱炉に入れ、室温から６時間で４００℃と
し、４００℃で６時間加熱して脱脂後、続いて２００℃
／時間で昇温し、成形品が緻密化する焼成温度で２時間
焼成した。ここにいう緻密化とは、焼成品の吸水率が
０．１％以下で、気孔率が１％以下になった時をいうも
のとする。各焼結体の緻密化温度、両端短絡型誘電体円
柱共振器法にて測定した比誘電率及び誘電正接を表４及
び図３に示す。なお、電気的測定には、前記焼成品を加
工して、直径１０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円柱形としたもの
を用い、測定周波数は１６GHz 近辺で測定した。また、
従来のフォルステライト磁器イ〜ハについての比誘電率
及び誘電正接を表５に示す。ここに、従来のフォルステ
ライト磁器とは、高純度でなく、また、平均粒径が考慮
されていない市販品である。なお、表５の測定値は、市
販されている数社のフォルテライト磁器を直径１０ｍ
ｍ、厚さ５ｍｍの円柱形に加工し、前記焼結体と同様の
測定法で１６GHz 近辺の周波数で測定したものである。
【００２３】
【表４】
【００２４】
【表５】
【００２５】表４及び図３より、合成粉末Ｉａ〜Ｉｈを
用いた焼結体は、１４５０℃から１６００℃の範囲で緻
密化することができる。すなわち、１５０℃範囲という
広い温度範囲で緻密な焼結体が得られている。特に、合
成粉末ＩａからＩｈの焼結体にあっては、１４５０℃で
緻密化することができる。なお、合成粉末Ｉｉ〜Ｉｋに
ついては、いずれも緻密な焼結体を得られなかった。こ
れは、これらの合成粉末の分解溶融が生じるためと思わ
れる。
用いた焼結体は、１４５０℃から１６００℃の範囲で緻
密化することができる。すなわち、１５０℃範囲という
広い温度範囲で緻密な焼結体が得られている。特に、合
成粉末ＩａからＩｈの焼結体にあっては、１４５０℃で
緻密化することができる。なお、合成粉末Ｉｉ〜Ｉｋに
ついては、いずれも緻密な焼結体を得られなかった。こ
れは、これらの合成粉末の分解溶融が生じるためと思わ
れる。
【００２６】また、合成粉末Ｉａ〜Ｉｈに由来する焼結
体において、合成粉末Ｉａ〜IIｃの焼結体にあっては、
６〜７×１０-5の誘電正接を有し、また合成粉末Ｉｄ〜
Ｉｈの焼結体にあっては、７〜８×１０-5の誘電正接と
なっており、いずれも１×１０-4以下の低い誘電正接の
磁器となっている。これは、従来のフォルステライト磁
器の誘電正接と比較すると、ほぼ１オーダの低減となっ
ている（表５参照）。
体において、合成粉末Ｉａ〜IIｃの焼結体にあっては、
６〜７×１０-5の誘電正接を有し、また合成粉末Ｉｄ〜
Ｉｈの焼結体にあっては、７〜８×１０-5の誘電正接と
なっており、いずれも１×１０-4以下の低い誘電正接の
磁器となっている。これは、従来のフォルステライト磁
器の誘電正接と比較すると、ほぼ１オーダの低減となっ
ている（表５参照）。
【００２７】さらに、合成粉末Ｉａ〜Ｉｈに由来する焼
結体は、フォルステライト組成の合成粉末Ｉｄの焼結体
の比誘電率６．８に対して、ＳｉＯ2 リッチな組成の合
成粉末Ｉｅ〜Ｉｈの焼結体にあっては、６．９〜６．７
の比誘電率が得られ、ＭｇＯリッチの合成粉末Ｉａ〜Ｉ
ｃの焼結体にあっては、７．３〜７．０の比誘電率が得
られている。
結体は、フォルステライト組成の合成粉末Ｉｄの焼結体
の比誘電率６．８に対して、ＳｉＯ2 リッチな組成の合
成粉末Ｉｅ〜Ｉｈの焼結体にあっては、６．９〜６．７
の比誘電率が得られ、ＭｇＯリッチの合成粉末Ｉａ〜Ｉ
ｃの焼結体にあっては、７．３〜７．０の比誘電率が得
られている。
【００２８】すなわち、合成粉末Ｉａ〜Ｉｇの焼結体に
あっては、焼成温度が１４５０℃から１６００℃の範囲
で成形品を緻密化することができ、いずれの焼結体によ
っても、誘電正接を１×１０-4以下に規制することがで
きる。特に、合成粉末Ｉｄ〜Ｉｈの焼結体にあっては、
１４５０℃付近の焼成温度で緻密化し、比誘電率を６．
５〜７．０で、かつ誘電正接を７〜８×１０-5とするこ
とができる。また、合成粉末Ｉａ〜Ｉｃの焼結体にあっ
ては、１６００℃で焼結して緻密化すれば、誘電正接を
６〜７×１０-5としつつも比誘電率を７．５前後まで高
めることができるものとなっている。
あっては、焼成温度が１４５０℃から１６００℃の範囲
で成形品を緻密化することができ、いずれの焼結体によ
っても、誘電正接を１×１０-4以下に規制することがで
きる。特に、合成粉末Ｉｄ〜Ｉｈの焼結体にあっては、
１４５０℃付近の焼成温度で緻密化し、比誘電率を６．
５〜７．０で、かつ誘電正接を７〜８×１０-5とするこ
とができる。また、合成粉末Ｉａ〜Ｉｃの焼結体にあっ
ては、１６００℃で焼結して緻密化すれば、誘電正接を
６〜７×１０-5としつつも比誘電率を７．５前後まで高
めることができるものとなっている。
【００２９】なお、他の合成粉末IIａ〜IIｈ，III ａ〜
III ｈについてもＩａ〜Ｉｇの焼成において観察された
緻密化温度、比誘電率及び誘電正接の傾向と同様の結果
が得られている。合成粉末Ｉａ〜Ｉｇの焼結体表面の電
子顕微鏡写真をそれぞれ図４〜図６に示す。図４〜図６
から明らかなように、いずれの合成粉末にあっても緻密
な焼結体となっている。また、フォルステライト組成か
らＭｇＯリッチあるいはＳｉＯ2リッチになるほど焼結
体の粒成長が抑えらえている。
III ｈについてもＩａ〜Ｉｇの焼成において観察された
緻密化温度、比誘電率及び誘電正接の傾向と同様の結果
が得られている。合成粉末Ｉａ〜Ｉｇの焼結体表面の電
子顕微鏡写真をそれぞれ図４〜図６に示す。図４〜図６
から明らかなように、いずれの合成粉末にあっても緻密
な焼結体となっている。また、フォルステライト組成か
らＭｇＯリッチあるいはＳｉＯ2リッチになるほど焼結
体の粒成長が抑えらえている。
【００３０】さらに、得られた焼結体のＸ線回折の結果
から、ＭｇＯとＳｉＯ2 のモル比が２：１．１から２：
１．７の間の組成比の焼結体にあっては、フォルステラ
イト相とエンスタタイト相の２相のみが観察され、Ｓｉ
Ｏ2 リッチになるほどエンスタタイト相の量が増加して
いた。すなわち、エンスタタイトは難焼結性で従来より
ガラス相を生成させることにより緻密な焼結と転移によ
る劣化防止を行っていたが、本実施例においては、高純
度下でしかもガラス相の生成なくして緻密な焼結体とす
ることができた。
から、ＭｇＯとＳｉＯ2 のモル比が２：１．１から２：
１．７の間の組成比の焼結体にあっては、フォルステラ
イト相とエンスタタイト相の２相のみが観察され、Ｓｉ
Ｏ2 リッチになるほどエンスタタイト相の量が増加して
いた。すなわち、エンスタタイトは難焼結性で従来より
ガラス相を生成させることにより緻密な焼結と転移によ
る劣化防止を行っていたが、本実施例においては、高純
度下でしかもガラス相の生成なくして緻密な焼結体とす
ることができた。
【００３１】表６に、本実施例の焼結体における不純物
含有量の化学分析結果を示す。本実施例においては、不
純物が制御された原料を用い、工程においても不純物の
混入が制御されているために、焼結体中の不純物量はほ
ぼ使用する原料中に含まれる不純物量により決まること
になるし、ほぼその通りの結果が表６に示されているよ
うに得られている。ただし、か焼粉の粉砕工程におい
て、ＺｒＯ2 ボールを用いているためジルコニア（Ｚｒ
Ｏ2 ）については、粉砕の際の摩滅による混入量が含ま
れている。
含有量の化学分析結果を示す。本実施例においては、不
純物が制御された原料を用い、工程においても不純物の
混入が制御されているために、焼結体中の不純物量はほ
ぼ使用する原料中に含まれる不純物量により決まること
になるし、ほぼその通りの結果が表６に示されているよ
うに得られている。ただし、か焼粉の粉砕工程におい
て、ＺｒＯ2 ボールを用いているためジルコニア（Ｚｒ
Ｏ2 ）については、粉砕の際の摩滅による混入量が含ま
れている。
【００３２】
【表６】
【００３３】〔実施例２〕次に、ＳｉＯ2 原料としてＳ
ｉＯ2 粉末でなくＳｉＯ2 コロイド溶液を用いてＭｇＯ
−ＳｉＯ2 磁器を製造する方法について説明する。Ｍｇ
Ｏ粉末としては、実施例１と同様のものを用い、ＳｉＯ
2 コロイド溶液として、溶媒が水で、ＳｉＯ2 含量が、
２０〜２１重量％、粒子径１０〜２０ｎｍ，ｐＨ２〜４
のものを用いた。このＳｉＯ2 コロイド溶液の純度試験
結果を表７に示す。
ｉＯ2 粉末でなくＳｉＯ2 コロイド溶液を用いてＭｇＯ
−ＳｉＯ2 磁器を製造する方法について説明する。Ｍｇ
Ｏ粉末としては、実施例１と同様のものを用い、ＳｉＯ
2 コロイド溶液として、溶媒が水で、ＳｉＯ2 含量が、
２０〜２１重量％、粒子径１０〜２０ｎｍ，ｐＨ２〜４
のものを用いた。このＳｉＯ2 コロイド溶液の純度試験
結果を表７に示す。
【００３４】
【表７】
【００３５】ＭｇＯ粉末及びＳｉＯ2 コロイド溶液をＭ
ｇＯとＳｉＯ2 のモル比が２．５：１及び２：１．７と
なるようにそれぞれ秤量、混合して混合物ｐ及びｑと
し、以下、実施例１と同様の工程に従い、１２００℃及
び１３００℃でか焼し、か焼粉Ｉｐ及びＩｑ、IIｐ及び
IIｑを得た。これらのか焼粉のＸ線回折の結果は、実施
例１における同様の組成のか焼粉に対応していた。ま
た、これらのか焼粉を粉砕して得たＭｇＯ−ＳｉＯ2 合
成粉末の平均粒径を表８に示す。いずれも平均粒径１μ
ｍ以下であった。
ｇＯとＳｉＯ2 のモル比が２．５：１及び２：１．７と
なるようにそれぞれ秤量、混合して混合物ｐ及びｑと
し、以下、実施例１と同様の工程に従い、１２００℃及
び１３００℃でか焼し、か焼粉Ｉｐ及びＩｑ、IIｐ及び
IIｑを得た。これらのか焼粉のＸ線回折の結果は、実施
例１における同様の組成のか焼粉に対応していた。ま
た、これらのか焼粉を粉砕して得たＭｇＯ−ＳｉＯ2 合
成粉末の平均粒径を表８に示す。いずれも平均粒径１μ
ｍ以下であった。
【００３６】
【表８】
【００３７】さらに、か焼粉Ｉｐ及びＩｑを実施例１と
同様に成形して、同じ昇温条件で成形品が緻密化する焼
成温度で２時間焼成した。各焼結体の緻密化温度、及び
直径１０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円柱形に加工し、実施例１
と同様の測定法による１６GHz 近辺での比誘電率及び誘
電正接を表９に示す。
同様に成形して、同じ昇温条件で成形品が緻密化する焼
成温度で２時間焼成した。各焼結体の緻密化温度、及び
直径１０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円柱形に加工し、実施例１
と同様の測定法による１６GHz 近辺での比誘電率及び誘
電正接を表９に示す。
【００３８】
【表９】
【００３９】表９から明らかなように、ＳｉＯ2 リッチ
な合成粉末Ｉｑに由来する焼結体にあっては、低い焼結
温度で比誘電率の低い磁器を得られ、ＭｇＯリッチな合
成粉末Ｉｐに由来する焼結体にあっては、誘電正接の小
さい磁器を得ることができた。すなわち、ＳｉＯ2 コロ
イド溶液をＳｉＯ2 原料として用いた場合であっても、
ＭｇＯとＳｉＯ2 のモル比が２．５：１から２：１．７
の範囲で実施例１とほぼ同様に電気的性質の優れたＭｇ
Ｏ−ＳｉＯ2 磁器を得られ、また比誘電率を７．１〜
６．４の範囲で変え得ることが確認できた。
な合成粉末Ｉｑに由来する焼結体にあっては、低い焼結
温度で比誘電率の低い磁器を得られ、ＭｇＯリッチな合
成粉末Ｉｐに由来する焼結体にあっては、誘電正接の小
さい磁器を得ることができた。すなわち、ＳｉＯ2 コロ
イド溶液をＳｉＯ2 原料として用いた場合であっても、
ＭｇＯとＳｉＯ2 のモル比が２．５：１から２：１．７
の範囲で実施例１とほぼ同様に電気的性質の優れたＭｇ
Ｏ−ＳｉＯ2 磁器を得られ、また比誘電率を７．１〜
６．４の範囲で変え得ることが確認できた。
【００４０】また、実施例１と同様に、ＭｇＯ粉末及び
ＳｉＯ2 コロイド溶液よりなる焼結体における不純物含
有量を化学分析により求めた結果を表10に示す。
ＳｉＯ2 コロイド溶液よりなる焼結体における不純物含
有量を化学分析により求めた結果を表10に示す。
【００４１】
【表10】
【００４２】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明のＭｇＯ−
ＳｉＯ2 系磁器によれば、不純物が高度に制御されたＭ
ｇＯ−ＳｉＯ2 系磁器であるため、低誘電損失でしかも
低誘電率であり、信号の高速伝播を可能にする優れた回
路基板など高周波絶縁体基板に適した材料となってい
る。本発明のＭｇＯ−ＳｉＯ2 系磁器の製造方法によれ
ば、ＭｇＯ粉末、ＳｉＯ2粉末あるいはＳｉＯ2 コロイ
ド溶液を原料として用い、さらには工程において不純物
の混入を制御してＭｇＯとＳｉＯ2 のモル比が２．５対
１から２対１．７の範囲で混合し、か焼して平均粒径を
制御した合成粉末を得ることにより焼結性を低下させる
ことなく従来のフォルステライトに比べほぼ一桁以上低
損失の電気的性質（誘電正接が１×１０-4以下）を有す
る緻密な磁器を得ることができる。さらに、上記範囲の
ＭｇＯ−ＳｉＯ2 系磁器組成により、誘電正接（低損失
性が１×１０-4以下）を維持しつつ比誘電率を６．４〜
７．５の範囲で調整することができる。
ＳｉＯ2 系磁器によれば、不純物が高度に制御されたＭ
ｇＯ−ＳｉＯ2 系磁器であるため、低誘電損失でしかも
低誘電率であり、信号の高速伝播を可能にする優れた回
路基板など高周波絶縁体基板に適した材料となってい
る。本発明のＭｇＯ−ＳｉＯ2 系磁器の製造方法によれ
ば、ＭｇＯ粉末、ＳｉＯ2粉末あるいはＳｉＯ2 コロイ
ド溶液を原料として用い、さらには工程において不純物
の混入を制御してＭｇＯとＳｉＯ2 のモル比が２．５対
１から２対１．７の範囲で混合し、か焼して平均粒径を
制御した合成粉末を得ることにより焼結性を低下させる
ことなく従来のフォルステライトに比べほぼ一桁以上低
損失の電気的性質（誘電正接が１×１０-4以下）を有す
る緻密な磁器を得ることができる。さらに、上記範囲の
ＭｇＯ−ＳｉＯ2 系磁器組成により、誘電正接（低損失
性が１×１０-4以下）を維持しつつ比誘電率を６．４〜
７．５の範囲で調整することができる。
【図１】本発明のＭｇＯ−ＳｉＯ2 系磁器を得る工程
図。
図。
【図２】ＭｇＯ−ＳｉＯ2 系合成粉末の粒度分布図。
【図３】焼結体の緻密化温度、比誘電率及び誘電正接を
それぞれ表す図。
それぞれ表す図。
【図４】合成粉末Ｉａ〜Ｉｃの焼結体表面の電子顕微鏡
写真（ａ）〜（ｃ）の図。
写真（ａ）〜（ｃ）の図。
【図５】合成粉末Ｉｄの焼結体表面の電子顕微鏡写真
（ｄ）の図。
（ｄ）の図。
【図６】合成粉末Ｉｅ〜Ｉｇの焼結体表面の電子顕微鏡
写真（ｅ）〜（ｇ）の図。
写真（ｅ）〜（ｇ）の図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 角岡 勉 愛知県刈谷市野田町段留25番地８ 審査官 深草 祐一 (56)参考文献 特開 昭58−115074（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 35/16 - 35/20
Claims (4)
- 【請求項１】フォルステライト相及び／又はエンスタタ
イト相を有する緻密な混成焼結体であって、 ＭｇＯとＳｉＯ2 のモル比の範囲が２．５対１から２対
１．７、比誘電率が６．４〜７．５、誘電正接が１×１
０-4以下であることを特徴とするＭｇＯ−ＳｉＯ2 系磁
器。 - 【請求項２】請求項１において、混成焼結体中に含まれ
る不純物が、Ａｌ2 Ｏ3 ０．５０％以下、ＣａＯ
０．５０％以下、Ｆｅ2 Ｏ3 ０．５０％以下、Ｎａ2 Ｏ
０．５０％以下、ＺｒＯ2 ０．５０％以下であるこ
とを特徴とするＭｇＯ−ＳｉＯ2 系磁器。 - 【請求項３】（１）ＭｇＯ粉末とＳｉＯ2 粉末又はＳｉ
Ｏ2 コロイド溶液とをＭｇＯとＳｉＯ2 のモル比が２．
５対１から２対１．７の範囲で混合しか焼する工程と、 （２）前記工程で得たか焼粉を平均粒径３μｍ以下に粉
砕してＭｇＯ−ＳｉＯ 2 系合成粉末とする工程と、 （３）このＭｇＯ−ＳｉＯ2 系合成粉末を加圧成形して
なる成形品を焼成してフォルステライト及び／又はエン
スタタイト組成のＭｇＯ−ＳｉＯ2 系磁器とする工程、
とからなることを特徴とするＭｇＯ−ＳｉＯ2 系磁器の
製造方法。 - 【請求項４】請求項３において、ＭｇＯ−ＳｉＯ2 系磁
器に含まれる不純物を、Ａｌ2 Ｏ3 ０．５０％以下、Ｃ
ａＯ ０．５０％以下、Ｆｅ2 Ｏ3 ０．５０％以下、
Ｎａ2 Ｏ ０．５０％以下、ＺｒＯ2 ０．５０％以下
に制御することを特徴とするＭｇＯ−ＳｉＯ2 系磁器の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05155559A JP3083681B2 (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | ＭｇＯ−ＳｉＯ２系磁器及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05155559A JP3083681B2 (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | ＭｇＯ−ＳｉＯ２系磁器及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0733516A JPH0733516A (ja) | 1995-02-03 |
| JP3083681B2 true JP3083681B2 (ja) | 2000-09-04 |
Family
ID=15608706
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05155559A Expired - Lifetime JP3083681B2 (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | ＭｇＯ−ＳｉＯ２系磁器及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3083681B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0677349U (ja) * | 1993-03-30 | 1994-10-28 | 株式会社シコー技研 | 呼び出し装置等における振動子 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6344423B2 (en) | 1998-02-26 | 2002-02-05 | Kabushiki Kaisha Ohara | High rigidity glass-ceramic substrate for a magnetic information storage medium |
| JP4202117B2 (ja) * | 2002-12-27 | 2008-12-24 | ニッコー株式会社 | 高周波用低温焼成磁器組成物及びその製造方法 |
| JP2004268165A (ja) | 2003-03-05 | 2004-09-30 | Honda Motor Co Ltd | 深穴加工用ドリル |
| JP4639067B2 (ja) * | 2004-09-27 | 2011-02-23 | 日本カーバイド工業株式会社 | セラミック基板の製造方法 |
| JP6912188B2 (ja) * | 2016-11-25 | 2021-08-04 | 京セラ株式会社 | セラミック磁器、配線基板および電子部品 |
-
1993
- 1993-06-25 JP JP05155559A patent/JP3083681B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0677349U (ja) * | 1993-03-30 | 1994-10-28 | 株式会社シコー技研 | 呼び出し装置等における振動子 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0733516A (ja) | 1995-02-03 |
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