JP3217502B2 - Cordierite powder and method for producing porcelain - Google Patents

Cordierite powder and method for producing porcelain

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JP3217502B2
JP3217502B2 JP32971292A JP32971292A JP3217502B2 JP 3217502 B2 JP3217502 B2 JP 3217502B2 JP 32971292 A JP32971292 A JP 32971292A JP 32971292 A JP32971292 A JP 32971292A JP 3217502 B2 JP3217502 B2 JP 3217502B2
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/0306Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass

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  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、1000℃前後の温度
で焼結が可能で、しかもAu,Ag,Cu等の低抵抗導
体と同時焼成が可能で、更に焼成された磁器の機械的強
度が大きなコーディエライト粉末及びその磁器の製造方
法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is capable of sintering at a temperature of about 1000.degree. C., and can be co-fired with a low-resistance conductor such as Au, Ag, Cu, and the like. Is related to a large cordierite powder and a method for producing the porcelain.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より電子回路基板としてアルミナ基
板が使用されて来ているが、半導体素子の高速化が進む
につれて素子間を結ぶ配線の信号伝播遅延が無視できな
くなり、誘電率の大きな(1MHzでの比誘電率は9.
5)アルミナ基板は高周波回路等には不適であると言わ
れている。すなわち、信号を高速伝播させる為には基板
材料の誘電率は低いことが望まれており、又、素子を裸
で基板に直接高密度に搭載できるように熱膨張係数がシ
リコンに近く、かつ、Au,Ag,Cuといった融点の
低い電極材料と同時焼成できるように1000℃以下の
低い温度で焼結できることが要求されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an alumina substrate has been used as an electronic circuit board. However, as the speed of a semiconductor device increases, a signal propagation delay of a wiring connecting the devices cannot be ignored, and a large dielectric constant (1 MHz) is required. The relative dielectric constant at is 9.
5) The alumina substrate is said to be unsuitable for high-frequency circuits and the like. In other words, it is desired that the dielectric constant of the substrate material is low in order to propagate signals at high speed, and the thermal expansion coefficient is close to that of silicon so that the element can be mounted directly on the substrate in a naked state, and It is required that sintering be performed at a low temperature of 1000 ° C. or less so that the electrode material having a low melting point such as Au, Ag, and Cu can be co-fired.

【0003】ところで、化学式2MgO・2Al2 3
・5SiO2 で示され、MgOが13.8wt%、Al
2 3 が34.9wt%、SiO2 が51.3wt%の
組成で構成されるコーディエライトは、融点が1455
℃、低誘電率(1MHzでの比誘電率が5.0)であっ
て、低熱膨張係数(20〜400℃で15×10-7
℃)の結晶性材料である。又、電気絶縁性にも優れてい
ることから、コーディエライトは電子回路パッケージに
有用な材料である。
Incidentally, the chemical formula 2MgO.2Al 2 O 3
・ Indicated by 5SiO 2 , 13.8 wt% of MgO, Al
Cordierite having a composition of 34.9 wt% of 2 O 3 and 51.3 wt% of SiO 2 has a melting point of 1455.
° C, low dielectric constant (relative dielectric constant at 1 MHz is 5.0), and low coefficient of thermal expansion (15 × 10 -7 / 20 to 400 ° C).
C) crystalline material. Cordierite is also a useful material for electronic circuit packages because of its excellent electrical insulation.

【0004】しかしながら、コーディエライトは焼結可
能な温度範囲が融点(1455℃)から25℃以内とい
ったものであることから、焼結助剤なしでは焼結が困難
である。そこで、コーディエライトとガラスとのセラミ
ックス複合体が、1000℃以下の温度でAu,Ag,
Cuのような導体と同時焼成できることから、注目され
ている。すなわち、特定の組成でコーディエライトとガ
ラスとの混合物を1500℃以上の温度で溶融して均質
なガラスを生成した後、急冷して微細なガラス粉末に粉
砕し、そしてこれにTiO2 ,ZrO2 ,P2 5 ,S
nO2 等の核発生剤を添加してシート状に成形し、10
00℃前後の温度で焼成し、結晶性コーディエライトか
らなるセラミックス複合体を得ることが提案されてい
る。
[0004] However, cordierite has a sinterable temperature range of from the melting point (1455 ° C) to within 25 ° C, and therefore, sintering is difficult without a sintering aid. Therefore, a ceramic composite of cordierite and glass is made of Au, Ag,
Attention has been paid because it can be co-fired with a conductor such as Cu. That is, a mixture of cordierite and glass having a specific composition is melted at a temperature of 1500 ° C. or more to produce a homogeneous glass, and then quenched and pulverized into fine glass powder, and then TiO 2 , ZrO 2 , P 2 O 5 , S
A nucleating agent such as nO 2 is added and formed into a sheet.
It has been proposed to obtain a ceramic composite made of crystalline cordierite by firing at a temperature of about 00 ° C.

【0005】しかしながら、このものも、機械的強度が
低く、かつ、誘電率が高く、更には熱膨張係数も大きい
ことから、電子回路基板としては決して好ましいもので
ない。又、金属アルコキシドを用いたゾル−ゲル法によ
り高純度で結晶性のコーディエライト粉末を得ることが
知られており、このものは焼結助剤なしでも焼結可能で
あるが、1200℃以上の温度でなければ焼結せず、A
u,Ag,Cuといった融点の低い電極材料と同時焼成
することが出来ない。
However, this is not preferable as an electronic circuit board because of its low mechanical strength, high dielectric constant, and high thermal expansion coefficient. It is also known to obtain high purity and crystalline cordierite powder by a sol-gel method using a metal alkoxide, which can be sintered without a sintering aid, If it is not the temperature of sintering, A
It cannot be co-fired with electrode materials having a low melting point, such as u, Ag, and Cu.

【0006】このようなことから研究開発が鋭意押し進
められており、例えばSiO2 が40〜58重量%、A
2 3 が17〜35重量%、MgOが10〜20重量
%からなる組成にZrO2 を1〜10重量%添加し、さ
らに1〜10重量%のB2 3 、1〜12重量%のP2
5 、1〜8重量%のBaOの中から選ばれる一種以上
のものを添加し、そして溶融、冷却、粉砕し、この粉砕
物を成形、焼結するコーディエライト磁器の製造方法が
提案(特公昭51−37655号公報)されている。
[0006] Under these circumstances, research and development have been earnestly promoted.
For example, SiOTwoIs 40 to 58% by weight, A
lTwoOThree17-35% by weight, MgO 10-20% by weight
% ZrOTwo1 to 10% by weight
1 to 10% by weight of BTwoO Three, 1-12% by weight PTwo
OFive, At least one selected from 1 to 8% by weight of BaO
Add, melt, cool, pulverize, pulverize this
Of cordierite porcelain for molding and sintering
It has been proposed (JP-B-51-37655).

【0007】又、SiO2 、Al2 3 及びMgOを主
成分とするガラス組成物の粉末の成形体を焼成してなる
ガラス焼結体であって、前記ガラス組成物の組成はSi
2が45〜60重量%、Al2 3 が10〜25重量
%、MgOが25〜40重量%、TiO2 、ZrO2
SnO2 、P2 3 、ZnO、As2 3 及びMoO 3
からなる群より選ばれた少なくとも一種の核発生剤が5
重量%以下の割合であることを特徴とするガラス焼結体
が提案(特開昭62−252340号公報)されてい
る。
In addition, SiOTwo, AlTwoOThreeAnd MgO
By firing a molded body of glass composition powder as a component
A glass sintered body, wherein the composition of the glass composition is Si
OTwoIs 45 to 60% by weight, AlTwoOThreeIs 10-25 weight
%, 25-40% by weight of MgO, TiOTwo, ZrOTwo,
SnOTwo, PTwoOThree, ZnO, AsTwoOThreeAnd MoO Three
At least one nucleating agent selected from the group consisting of
Glass sintered body characterized in that the proportion is not more than% by weight
Has been proposed (JP-A-62-252340).
You.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記第
一提案(特公昭51−37655号公報)のコーディエ
ライト磁器は、不純物の混入が避けられず、かつ、焼結
温度も比較的高く、さらには強度が不充分といった問題
が有る。又、前記第二提案(特開昭62−252340
号公報)のガラス焼結体は、銀、銀−パラジウム、金な
どの低抵抗導体金属と同時焼成でき、多層配線基板材料
として用いてもマイグレーション現象による絶縁劣化の
心配がなく、しかも誘電率も低い特長が奏されると嘔わ
れているものの、強度の特性が充分でないという問題点
が有る。
However, in the cordierite porcelain disclosed in the first proposal (Japanese Patent Publication No. 51-37655), impurities cannot be avoided and the sintering temperature is relatively high. Has a problem that the strength is insufficient. Further, the second proposal (Japanese Patent Laid-Open No. 62-252340)
Publication) can be co-fired with a low-resistance conductive metal such as silver, silver-palladium, or gold. Even when used as a multilayer wiring board material, there is no fear of insulation deterioration due to the migration phenomenon and the dielectric constant is high. Although it is vomited when low features are exhibited, there is a problem that the strength characteristics are not sufficient.

【0009】そこで、本発明の目的は、例えば回路基板
としての機械的強度が充分に有り、かつ、熱膨張係数が
シリコンに近く、さらには誘電率が低く、そして低温
(1000℃前後の温度)焼成が可能なコーディエライ
ト粉末及びその磁器を提供することである。
An object of the present invention is to provide, for example, a circuit board having sufficient mechanical strength, a coefficient of thermal expansion close to that of silicon, a low dielectric constant, and a low temperature (a temperature of about 1000 ° C.). An object of the present invention is to provide a cordierite powder that can be fired and a porcelain thereof.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】前記本発明の目的は、A
分が25〜38重量%、SiO分が45〜5
8重量%、MgO分が12〜20重量%の割合となるよ
うアルミナゾルとシリカゾルと水溶性マグネシウム塩と
を混合してコーディエライト組成ゾルを調整するコーデ
ィエライト組成ゾル調整工程と、前記コーディエライト
組成ゾル調整工程で得られたゾルにB 換算でホウ
酸をコーディエライトに対し0.05〜10重量%添加
し、ゲル化するゲル化工程と、 前記ゲル化工程で得られ
たゲル化物を850〜950℃の温度で仮焼する仮焼工
とを具備することを特徴とするコーディエライト粉末
の製造方法によって達成される。
SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is as follows.
l 2 O 3 minutes 25 to 38 wt%, SiO 2 minutes 45-5
8 wt%, and cordierite composition sol adjustment step of adjusting the cordierite composition sol by mixing the alumina sol and silica sol and water soluble magnesium salt to MgO content at a ratio of 12 to 20 wt%, the Kodie Light
Hou in terms of B 2 O 3 in the sol obtained by the composition sol adjustment step
Acid added to cordierite at 0.05 to 10% by weight
And a gelling step of gelling,
Calcining the gelled product at a temperature of 850-950 ° C
It is achieved by the method for producing a cordierite powder characterized by comprising a degree.

【0011】又、前記本発明の目的は、Al分が
25〜38重量%、SiO分が45〜58重量%、M
gO分が12〜20重量%の割合となるようアルミナゾ
ルとシリカゾルと水溶性マグネシウム塩とが混合されて
なるコーディエライト組成ゾルに、ホウ酸がB
算で0.05〜10重量%添加されたスラリーを800
〜1200℃の温度で噴霧焙焼することを特徴とするコ
ーディエライト粉末の製造方法によって達成される。
The object of the present invention is that the content of Al 2 O 3 is 25 to 38% by weight, the content of SiO 2 is 45 to 58% by weight,
In a cordierite composition sol obtained by mixing an alumina sol, a silica sol, and a water-soluble magnesium salt such that the gO content is 12 to 20% by weight, boric acid is added in an amount of 0.05 to 10% by weight in terms of B 2 O 3. 800 of added slurry
It is achieved by a method for producing cordierite powder, which comprises spray roasting at a temperature of about 1200 ° C.

【0012】又、前記本発明の目的は、Al分が
25〜38重量%、SiO分が45〜58重量%、M
gO分が12〜20重量%の割合となるようアルミナゾ
ルとシリカゾルと水溶性マグネシウム塩とを混合してコ
ーディエライト組成ゾルを調整するコーディエライト組
成ゾル調整工程と、前記コーディエライト組成ゾル調整
工程で得られたゾルにB 換算でホウ酸をコーディ
エライトに対し0.05〜10重量%添加し、ゲル化す
るゲル化工程と、 前記ゲル化工程で得られたゲル化物を
仮焼する仮焼工程と、 前記仮焼工程で得られた仮焼物を
粉砕、成形後に、950〜1050℃の温度で燒結する
燒結工程とを具備することを特徴とするコーディエライ
ト磁器の製造方法によって達成される。
Further, the object of the present invention is that the content of Al 2 O 3 is 25 to 38% by weight, the content of SiO 2 is 45 to 58% by weight,
a cordierite composition sol adjustment step of adjusting the cordierite composition sol gO content by mixing the alumina sol and silica sol and water soluble magnesium salt to be a proportion of 12 to 20 wt%, the cordierite composition sol adjustment
Boric acid is converted into B 2 O 3 equivalent to the sol obtained in the process.
Adds 0.05 to 10% by weight with respect to erite to gel
Gelation step, and the gel obtained in the gelation step
A calcining step of calcining, and a calcined product obtained in the calcining step.
After crushing and molding, sintering at a temperature of 950 to 1050 ° C
And a sintering step .

【0013】又、前記本発明の目的は、Al分が
25〜38重量%、SiO分が45〜58重量%、M
gO分が12〜20重量%の割合となるようアルミナゾ
ルとシリカゾルと水溶性マグネシウム塩とが混合されて
なるコーディエライト組成ゾルに、ホウ酸がB
算で0.05〜10重量%添加されたスラリーを噴霧焙
焼する工程と、前記工程で得られた粉末を成形し、95
0〜1050℃の温度で燒結する燒結工程とを具備する
ことを特徴とするコーディエライト磁器の製造方法によ
って達成される。
The object of the present invention is that the content of Al 2 O 3 is 25 to 38% by weight, the content of SiO 2 is 45 to 58% by weight,
In a cordierite composition sol obtained by mixing an alumina sol, a silica sol, and a water-soluble magnesium salt such that the gO content is 12 to 20% by weight, boric acid is added in an amount of 0.05 to 10% by weight in terms of B 2 O 3. Spray roasting the added slurry, and molding the powder obtained in the above step,
It is achieved by the method for producing a cordierite ceramic, characterized in that <br/> comprising a sintering step of sintering at a temperature of 0-1,050 ° C..

【0014】尚、本発明において、焼結原料の粉末は球
状であることが好ましい。すなわち、球状のものを用い
ることによって、成形時のキャスティングに際してのス
ラリーの流動性が良く、グリーン密度が高くなり、又、
焼結時における収縮が等方的であって、かつ、均一なも
のとなり、歪みやバラツキが少なく、高精度な製品が得
られるようになる。
In the present invention, the powder of the sintering raw material is preferably spherical. That is, by using a spherical one, the fluidity of the slurry during casting during molding is good, the green density is high, and
Shrinkage during sintering is isotropic and uniform, and a highly accurate product with little distortion or variation can be obtained.

【0015】以下、本発明について詳しく説明する。本
発明において用いられるアルミナゾルのアルミナ源とし
ては、非晶質アルミナ若しくはγ−アルミナ、δ−アル
ミナ、θ−アルミナ、κ−アルミナ等の非水和アルミ
ナ、又はギブサイト、パイヤライト、ノーストランダイ
ト、ボーキサイト、ベーマイト、ダイヤスポア、ドータ
イト等の水和アルミナ、あるいは硝酸アルミニウムや硫
酸アルミニウム等のアルミニウム塩を使用でき、そして
このようなアルミナ源が水または不活性溶媒に分散され
た液が本発明のセラミックス粉末の製造に用いられる。
特に、好ましくは、γ−アルミナやベーマイトの水分散
液を80℃以上に加熱しながら、硝酸、塩酸等の無機酸
や酢酸、ギ酸等の有機酸を適量加えて、解膠することに
よって得られたベーマイトゾル液が用いられる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail. As the alumina source of the alumina sol used in the present invention, non-hydrated alumina such as amorphous alumina or γ-alumina, δ-alumina, θ-alumina, κ-alumina, or gibbsite, payalite, northlandite, bauxite, Hydrated alumina such as boehmite, diamondspore, dootite, or aluminum salt such as aluminum nitrate or aluminum sulfate can be used, and a liquid in which such an alumina source is dispersed in water or an inert solvent is used to produce the ceramic powder of the present invention. Used for
In particular, it is preferably obtained by heating an aqueous dispersion of γ-alumina or boehmite to 80 ° C. or higher, adding an appropriate amount of an inorganic acid such as nitric acid or hydrochloric acid, or acetic acid, or an organic acid such as formic acid, and peptizing. A boehmite sol solution is used.

【0016】シリカゾルのシリカ源としては、コロイダ
ルシリカ(Si(OH)4 )、ヒュームシリカ(SiO
2 )、シリカポリマー(例えば、TEOS)、ケイ酸塩
(Na2 O・SiO2 ,H2 SiO3 )等を用いること
が出来、加水分解によりシリカゾルを生成するものであ
れば格別なる限定はない。マグネシウム塩としては、硝
酸マグネシウム、塩化マグネシウム、炭酸マグネシウ
ム、水酸化マグネシウム等の水溶性の塩が望ましい。
As the silica source of the silica sol, colloidal silica (Si (OH) 4 ), fume silica (SiO
2 ), silica polymer (for example, TEOS), silicate (Na 2 O.SiO 2 , H 2 SiO 3 ), etc. can be used, and there is no particular limitation as long as the silica sol is generated by hydrolysis. . As the magnesium salt, a water-soluble salt such as magnesium nitrate, magnesium chloride, magnesium carbonate, and magnesium hydroxide is desirable.

【0017】酸化ホウ素(B2 3 )源としては、ホウ
酸(H3 BO3 )、ホウ酸アルミニウムやホウ酸マグネ
シウム等を好ましく用いることが出来る。コーディエラ
イト磁器の製造に際して、ゾル−ゲル法を用いたのは、
原料が均一に混合され、ガラスを粉砕する場合に比べて
不純物の混入が少ないからであり、これにより高品質な
ものが得られるからである。
As the boron oxide (B 2 O 3 ) source, boric acid (H 3 BO 3 ), aluminum borate, magnesium borate, and the like can be preferably used. In producing cordierite porcelain, the sol-gel method was used.
This is because the raw materials are uniformly mixed and impurities are less mixed than in the case where the glass is crushed, whereby a high-quality product is obtained.

【0018】コーディエライト組成ゾルの調製は、例え
ばベーマイトゾルとシリカゾルに対して水溶性マグネシ
ウム塩をコーディエライトの理論組成の割合で添加する
ことで行われる。次に、上記のようにして得られたコー
ディエライト組成ゾルのゲル化が行われる訳であるが、
このゲル化にはホウ酸を用いることが大事である。すな
わち、ホウ酸を添加し、加熱・乾燥してゲル化させて得
たコーディエライト−ホウ素系材料は、低温焼成が可能
となり、かつ、結晶化が促進されるからである。特に、
ホウ酸の量をB2 3 換算でコーディエライトに対して
0.5〜10重量%とすることにより、上記の特長が顕
著に現れる。
The cordierite composition sol is prepared, for example, by adding a water-soluble magnesium salt to a boehmite sol and a silica sol at a ratio of the theoretical composition of cordierite. Next, the gelation of the cordierite composition sol obtained as described above is performed,
It is important to use boric acid for this gelation. That is, the cordierite-boron-based material obtained by adding boric acid, heating and drying to be gelled can be fired at a low temperature and promote crystallization. In particular,
When the amount of boric acid is adjusted to 0.5 to 10% by weight with respect to cordierite in terms of B 2 O 3 , the above-mentioned features are remarkably exhibited.

【0019】そして、このようにして得られたゲル化物
が仮焼される訳であるが、この仮焼工程では850〜9
50℃の仮焼により結晶化が行われることが好ましい。
すなわち、このような条件で仮焼させたコーディエライ
トは強度が著しく発現するものとなる。上記のようにし
て得たコーディエライト粉末を950〜1050℃の温
度で焼成するのが好ましいのは、950℃未満の低すぎ
る温度では、焼結が不充分で強度が充分でなく、逆に、
1050℃を越えて高すぎる温度では、ポアが多くな
り、密度が低下し、強度が低下してしまうからである。
The gelled material thus obtained is calcined. In this calcining step, 850 to 9
Crystallization is preferably performed by calcination at 50 ° C.
That is, cordierite calcined under such conditions has a remarkable strength. It is preferable that the cordierite powder obtained as described above is calcined at a temperature of 950 to 1050 ° C. If the temperature is too low below 950 ° C, sintering is insufficient and strength is not sufficient. ,
If the temperature is higher than 1050 ° C., the number of pores increases, the density decreases, and the strength decreases.

【0020】又、ゾル−ゲル法を用いず、コーディエラ
イト組成ゾルにホウ酸がB2 3 換算で0.05〜10
重量%添加されたスラリーを加熱炉中に噴霧し、焙焼す
ることにより球状粉末を作製し、これにバインダや各種
添加剤を加えてプレス成形法によりシート(板状のもの
も含む)を作製したり、押出成形法、ドクターブレード
法あるいはカレンダーロール法などによりグリーンシー
トを作製し、必要に応じて切断、穿孔、導体印刷、積層
などの各種の加工を行ったものを焼結することによって
も、強度に富んだ磁器が得られる。すなわち、ゲル化工
程を経なくとも、複合ゾルを噴霧・焙焼することにより
球状粉末を作製し、これより強度に富んだ磁器を得るこ
とも出来る。
Also, boric acid is added to the cordierite composition sol in an amount of 0.05 to 10 in terms of B 2 O 3 without using the sol-gel method.
Spraying the slurry with weight percent added in a heating furnace and roasting it to produce a spherical powder, adding a binder and various additives to it and producing a sheet (including a plate-like one) by press molding Or green sheet by extrusion molding, doctor blade method or calender roll method, etc., and cutting, punching, conductor printing, laminating etc. , A porcelain with high strength can be obtained. That is, a spherical powder can be produced by spraying and roasting the composite sol without going through the gelling step, and a porcelain with higher strength can be obtained.

【0021】この際、球状粉末を微細にするほど低い温
度で焼結できることから、球状粉末を微細に調製するこ
とが好ましい。例えば、10μm以下、望ましくは5μ
m以下に調製することが好ましい。尚、この調製は噴霧
条件を制御することにより実施できる。そして、このよ
うな球状粉末のみを用いても良いが、球状粉末と非球状
粉末(好ましくは40重量%以下)とを混合したり、あ
るいは球状粉末の一部を粉砕し、この非球状粉末(好ま
しくは40重量%以下)と混合したものを成形、焼成す
るようにしても良い。
At this time, it is preferable to prepare the spherical powder finely because the finer the spherical powder can be sintered at a lower temperature. For example, 10 μm or less, preferably 5 μm
m or less. This preparation can be performed by controlling the spraying conditions. And although only such a spherical powder may be used, a spherical powder and a non-spherical powder (preferably 40% by weight or less) are mixed, or a part of the spherical powder is pulverized, and this non-spherical powder ( (Preferably 40% by weight or less) may be molded and fired.

【0022】ところで、噴霧・焙焼工程における焙焼温
度は800〜1200℃、望ましくは900〜1100
℃である。すなわち、焙焼温度が低すぎると、成形性が
悪く、逆に、高すぎると、粒子同士が融着し、凝集物が
出来やすいからである。焼結工程における焼成温度は9
50〜1050℃であることが好ましい。すなわち、焼
成温度が低すぎると、焼結が十分には進まず、強度が低
くなる傾向が有り、逆に、高すぎると、焼結体内部にポ
アが多くなり、密度が低下し、強度が低下してしまうか
らである。
The roasting temperature in the spraying / roasting step is 800 to 1200 ° C., preferably 900 to 1100.
° C. That is, if the roasting temperature is too low, the moldability is poor, and if it is too high, the particles fuse together and aggregates are easily formed. The sintering temperature in the sintering process is 9
The temperature is preferably from 50 to 1050C. That is, if the firing temperature is too low, sintering does not proceed sufficiently and the strength tends to decrease. Conversely, if the firing temperature is too high, the pores increase in the sintered body, the density decreases, and the strength decreases. This is because it will decrease.

【0023】[0023]

【実施例】【Example】

〔実施例1〜4,比較例1〜4〕先ず、出発ゾル原料と
なるアルミナゾル(ベーマイトゾル)は、市販ベーマイ
ト粉末を0.2N硝酸水溶液中に分散し、常圧下の80
℃で3時間加熱することにより得た。
[Examples 1 to 4, Comparative Examples 1 to 4] First, alumina sol (boehmite sol) as a starting sol raw material was prepared by dispersing a commercially available boehmite powder in a 0.2N nitric acid aqueous solution,
Obtained by heating at 3 ° C. for 3 hours.

【0024】シリカゾルは、市販コロイダルシリカ粉末
を0.2N硝酸水溶液中に分散し、常温下でpHを3よ
り低くして調整した。このアルミナゾルとシリカゾルに
対して硝酸マグネシウムの水溶液をAl2 3 :SiO
2 :MgOが下記の表−1に示す割合のものとなるよう
混合し、コーディエライト組成ゾルを調製した。
Silica sol is commercially available colloidal silica powder
Is dispersed in a 0.2N aqueous nitric acid solution, and the pH is adjusted to 3 at room temperature.
Lower and adjusted. This alumina sol and silica sol
On the other hand, the aqueous solution of magnesium nitrate wasTwoO Three: SiO
Two: MgO in a ratio shown in Table 1 below
By mixing, a cordierite composition sol was prepared.

【0025】このコーディエライト組成ゾルに対してH
3 BO3 水溶液を表−1に示す割合で添加し、加熱乾燥
を行ってゲル化させた。このようにして得たゲル化物を
850〜950℃で仮焼し、結晶化させた。そして、こ
の粉末を1t/cm2 の圧力で一軸成形し、下記の表−
2に示す温度で焼成し、コーディエライト系磁器を得
た。
The cordierite composition sol is treated with H
An aqueous solution of 3 BO 3 was added at the ratio shown in Table 1, and dried by heating to gel. The gelled material thus obtained was calcined at 850 to 950 ° C. to be crystallized. Then, this powder was uniaxially formed at a pressure of 1 t / cm 2 , and the following table was used.
It was fired at the temperature shown in Fig. 2 to obtain cordierite-based porcelain.

【0026】〔実施例5〜8,比較例5〜7〕出発ゾル
原料となるアルミナゾル(ベーマイトゾル)は、市販ベ
ーマイト粉末を0.2N硝酸水溶液中に分散し、常圧下
の80℃で3時間加熱することにより得た。シリカゾル
は、市販コロイダルシリカ粉末を0.2N硝酸水溶液中
に分散し、常温下でpHを3より低くして調整した。
Examples 5 to 8 and Comparative Examples 5 to 7 Alumina sol (boehmite sol) as a starting sol material was prepared by dispersing a commercially available boehmite powder in a 0.2N aqueous nitric acid solution at 80 ° C. under normal pressure for 3 hours. Obtained by heating. The silica sol was prepared by dispersing a commercially available colloidal silica powder in a 0.2N nitric acid aqueous solution and adjusting the pH to below 3 at room temperature.

【0027】このアルミナゾルとシリカゾルに対して硝
酸マグネシウムの水溶液をAl2 3 :SiO2 :Mg
Oが下記の表−1に示す割合のものとなるよう混合し、
コーディエライト組成ゾルを調製した。このコーディエ
ライト組成ゾルにH3 BO3 水溶液を表−1に示す割合
で添加、混合し、pHを1〜4として安定化したゾルを
調製した。
The alumina sol and the silica sol are mixed with nitric acid.
Aqueous solution of magnesium silicateTwoO Three: SiOTwo: Mg
O is mixed so as to have a ratio shown in Table 1 below,
Cordierite composition sol was prepared. This cordier
H in light composition solThreeBOThreeRatio of aqueous solution shown in Table-1
The sol that was added and mixed in and stabilized at pH 1 to 4 was added.
Prepared.

【0028】この後、直ちに800〜1300℃に加熱
した仮焼炉中に噴霧し、球状粉末を得た。そして、この
粉末を1t/cm2 の圧力で一軸成形し、下記の表−2
に示す温度で焼成し、コーディエライト系磁器を得た。 表−1 組 成(重量部) 焼成温度 Al2 3 SiO2 MgO B2 3 (℃) 実施例1 28.0 56.5 13.5 2.0 950 実施例2 30.9 52.1 15.0 2.0 850 実施例3 33.0 50.0 13.0 4.0 900 実施例4 33.9 52.1 13.0 1.0 950 実施例5 35.0 48.5 15.0 1.5 800 実施例6 30.0 49.5 17.5 3.0 1000 実施例7 26.0 50.5 16.5 7.0 1100 実施例8 30.0 55.5 13.5 1.0 1200 比較例1 21.0 64.5 13.5 1.0 1100 比較例2 40.0 45.5 13.5 1.0 1000 比較例3 37.5 40.0 22.5 0 1300 比較例4 38.0 40.0 10.0 12.0 1100 比較例5 22.5 57.5 20.0 0 1100 比較例6 32.5 58.5 8.0 1.0 1200 比較例7 21.5 57.5 18.0 3.0 1100 〔特性〕 上記各例で得たコーディエライト系磁器について、その
熱膨張係数、三点曲げ強度及び比誘電率並びに結晶相に
ついて調べたので、その結果を表−2に示す。
Thereafter, the mixture was immediately sprayed into a calciner heated to 800 to 1300 ° C. to obtain a spherical powder. Then, this powder was uniaxially formed at a pressure of 1 t / cm 2 , and the following Table 2 was used.
Was fired at the temperature shown in Table 1 to obtain cordierite-based porcelain. Table 1 Composition (parts by weight) Firing temperature Al 2 O 3 SiO 2 MgOB 2 O 3 (° C.) Example 1 28.0 56.5 13.5 2.0 950 Example 2 30.9 52.1 15.0 2.0 850 Example 3 33.0 50.0 13.0 4.0 900 Example 4 33.9 52.1 13.0 1.0 950 Example 5 35.0 48.5 15. 0 1.5 800 Example 6 30.0 49.5 17.5 3.0 1000 Example 7 26.0 50.5 16.5 7.0 1100 Example 8 30.0 55.5 13.5 1 0.0 1200 Comparative Example 1 21.0 64.5 13.5 1.0 1100 Comparative Example 2 40.0 45.5 13.5 1.0 1000 Comparative Example 3 37.5 40.0 22.50 1300 Compare Example 4 38.0 40.0 10.0 12.0 1100 Comparative Example 5 22.5 57.5 20.0 0 1100 Comparative Example 6 32.5 58.5 8.0 1.0 1200 Comparative Example 7 21.5 57.5 18.0 3.0 1100 [Characteristics] The obtained cordierite-based porcelain was examined for its coefficient of thermal expansion, three-point bending strength, relative dielectric constant, and crystal phase. The results are shown in Table 2.

【0029】 表−2 熱膨張係数 三点曲げ強度 比誘電率 結晶相 焼結温度 (/℃) (MPa) (1MHz) (℃) 実施例1 31×10-7 250 5.1 C 950 実施例2 30×10-7 250 5.2 C 950 実施例3 29×10-7 230 5.3 C 1000 実施例4 32×10-7 230 5.2 C 1050 実施例5 25×10-7 200 5.0 C 1000 実施例6 28×10-7 200 5.2 C 950 実施例7 35×10-7 190 5.4 C 950 実施例8 36×10-7 230 5.2 C 1000 比較例1 50×10-7 180 6.6 C+SP 1200 比較例2 48×10-7 150 7.2 C+AB 1100 比較例3 45×10-7 180 6.5 C+SP 1400 比較例4 50×10-7 180 6.5 C+SP+AB 1200 比較例5 60×10-7 170 5.5 C+CR 1200 比較例6 70×10-7 180 8.0 GA+SP 1500 比較例7 60×10-7 200 7.5 MS+C+CR 1300 *Cは2MgO・2Al2 3 ・5SiO2 (コーディ
エライト) SPはMgO・2Al2 3 ABはAl2 3 ・B2 3 CRはSiO2 (クリストバライト) MSはMgO・SiO2 GAはγ−Al2 3 (ガンマアルミナ)
Table 2 Coefficient of thermal expansion Three-point bending strength Relative permittivity Crystal phase Sintering temperature (/ ° C.) (MPa) (1 MHz) (° C.) Example 1 31 × 10 −7 250 5.1 C 950 Example 2 30 × 10 −7 250 5.2 C 950 Example 3 29 × 10 −7 230 5.3 C 1000 Example 4 32 × 10 −7 230 5.2 C 1050 Example 5 25 × 10 −7 200 5 0.0 C 1000 Example 6 28 × 10 −7 200 5.2 C 950 Example 7 35 × 10 −7 190 5.4 C 950 Example 8 36 × 10 −7 230 5.2 C 1000 Comparative Example 150 × 10 −7 180 6.6 C + SP 1200 Comparative Example 2 48 × 10 −7 150 7.2 C + AB 1100 Comparative Example 3 45 × 10 −7 180 6.5 C + SP 1400 Comparative Example 4 50 × 10 −7 180 6.5 C + SP + AB 1200 Comparative Examples 5 60 × 10 -7 170 5.5 C + CR 1200 Comparative Example 6 70 × 10 -7 180 8.0 GA + SP 1500 Comparative Example 7 60 × 10 -7 200 7.5 MS + C + CR 1300 * C is 2MgO · 2Al 2 O 3 · 5SiO 2 (cordierite) SP 2Al is · MgO 2 O 3 AB is Al 2 O 3 · B 2 O 3 CR are SiO 2 (cristobalite) MS is MgO · SiO 2 GA is γ-Al 2 O 3 ( Gamma alumina)

【0030】[0030]

【効果】本発明によれば、均一で、不純物が少なく、機
械的強度にも優れ、そして熱膨張係数がシリコンに近
く、さらには誘電率が低く、かつ、低温焼結が可能で、
例えば配線材料としてAu、Ag、Cu等の使用も可能
となるコーディエライト磁器を低コストで提供できる。
According to the present invention, it is uniform, contains few impurities, has excellent mechanical strength, has a thermal expansion coefficient close to that of silicon, has a low dielectric constant, and can be sintered at a low temperature.
For example, cordierite porcelain that can use Au, Ag, Cu, or the like as a wiring material can be provided at low cost.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芳賀 和子 埼玉県熊谷市大字三カ尻5310番地 秩父 セメント株式会社 ファインセラミック ス本部内 (56)参考文献 特開 平4−338164(JP,A) 特開 平2−116613(JP,A) 特開 平4−213805(JP,A) 特開 昭58−176127(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 35/00 - 35/22 C04B 35/42 - 35/632 JICSTファイル(JOIS)────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Kazuko Haga 5310 Mikajiri, Kagoya-shi, Saitama Chichibu Cement Co., Ltd. Fine Ceramics Headquarters (56) References JP-A-4-338164 (JP, A) JP-A-2-116613 (JP, A) JP-A-4-213805 (JP, A) JP-A-58-176127 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C04B 35 / 00-35/22 C04B 35/42-35/632 JICST file (JOIS)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 Al分が25〜38重量%、Si
分が45〜58重量%、MgO分が12〜20重量
%の割合となるようアルミナゾルとシリカゾルと水溶性
マグネシウム塩とを混合してコーディエライト組成ゾル
を調整するコーディエライト組成ゾル調整工程と、前記コーディエライト組成ゾル調整工程で得られたゾル
にB 換算でホウ酸をコーディエライトに対し0.
05〜10重量%添加し、ゲル化するゲル化工程と、 前記ゲル化工程で得られたゲル化物を850〜950℃
の温度で仮焼する仮焼工程 とを具備することを特徴とす
るコーディエライト粉末の製造方法。
1. Al2O325-38% by weight, Si
O245-58% by weight, MgO content 12-20% by weight
% Of alumina sol, silica sol and water-soluble
Cordierite composition sol by mixing with magnesium salt
Cordierite composition sol adjustment step of adjusting theThe sol obtained in the cordierite composition sol adjustment step
To B 2 O 3 In terms of conversion, boric acid was added to cordierite in an amount of 0.
A gelling step of adding 0.05 to 10% by weight and gelling; 850-950 ° C.
Calcining process of calcining at different temperatures Characterized by having
For producing cordierite powder.
【請求項2】 Al 分が25〜38重量%、Si
分が45〜58重量%、MgO分が12〜20重量
%の割合となるようアルミナゾルとシリカゾルと水溶性
マグネシウム塩とが混合されてなるコーディエライト組
成ゾルに、ホウ酸がB 換算で0.05〜10重量
%添加されたスラリーを800〜1200℃の温度で噴
霧焙焼することを特徴とするコーディエライト粉末の製
造方法。
2. An Al 2 O 3 content of 25 to 38% by weight, Si
O 2 minutes 45-58 wt%, MgO content from 12 to 20 weight
% Of alumina sol, silica sol and water-soluble
Cordierite set made by mixing with magnesium salt
Boric acid is added to the synthesized sol in an amount of 0.05 to 10 weight in terms of B 2 O 3.
% Added slurry at a temperature of 800 to 1200 ° C.
A method for producing cordierite powder, which is performed by mist roasting .
【請求項3】 Al 分が25〜38重量%、Si
分が45〜58重量%、MgO分が12〜20重量
%の割合となるようアルミナゾルとシリカゾルと水溶性
マグネシウム塩とを混合してコーディエライト組成ゾル
を調整するコーディエライト組成ゾル調整工程と、 前記コーディエライト組成ゾル調整工程で得られたゾル
にB 換算でホウ酸をコーディエライトに対し0.
05〜10重量%添加し、ゲル化するゲル化工程と、 前記ゲル化工程で得られたゲル化物を仮焼する仮焼工程
と、 前記仮焼工程で得られた仮焼物を粉砕、成形後に、95
0〜1050℃の温度で燒結する燒結工程とを具備する
ことを特徴とするコーディエライト磁器の製造方法。
(3)Al 2 O 3 25-38% by weight, Si
O 2 45-58 wt%, MgO content 12-20 wt%
% Of alumina sol, silica sol and water-soluble
Cordierite composition sol by mixing with magnesium salt
Cordierite composition sol adjustment step of adjusting the The sol obtained in the cordierite composition sol adjustment step
To B 2 O 3 In terms of conversion, boric acid was added to cordierite in an amount of 0.
A gelling step of adding 0.05 to 10% by weight and gelling; A calcining step of calcining the gelled product obtained in the gelling step
When, After pulverizing and molding the calcined product obtained in the calcining step,
A sintering step of sintering at a temperature of 0 to 1050 ° C.
 Cordierite characterized by the following:porcelainManufacturing method.
【請求項4】 Al 分が25〜38重量%、Si
分が45〜58 重量%、MgO分が12〜20重量
%の割合となるようアルミナゾルとシリカゾルと水溶性
マグネシウム塩とが混合されてなるコーディエライト組
成ゾルに、ホウ酸がB 換算で0.05〜10重量
%添加されたスラリーを噴霧焙焼する工程と、 前記工程で得られた粉末を成形し、950〜1050℃
の温度で燒結する燒結工程とを具備する ことを特徴とす
るコーディエライト磁器の製造方法。
(4)Al 2 O 3 25-38% by weight, Si
O 2 Minutes 45-58 Weight%, MgO content is 12 ~ 20 weight
% Of alumina sol, silica sol and water-soluble
Cordierite set made by mixing with magnesium salt
Boric acid is B in synthetic sol 2 O 3 0.05-10 weight in conversion
Spray roasting the slurry with the% added, The powder obtained in the above step is molded, and 950 to 1050 ° C
A sintering step of sintering at a temperature of Characterized by
CordieriteporcelainManufacturing method.
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