JP3226056B2 - 低誘電率高強度ガラスセラミックス組成物 - Google Patents
低誘電率高強度ガラスセラミックス組成物Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電子部品材料として用い
られるガラスセラミックス組成物に関し、特に高周波電
子回路部品の気密封止又は絶縁を目的として用いられる
低誘電率で高強度のガラスセラミックス組成物に関する
ものである。
られるガラスセラミックス組成物に関し、特に高周波電
子回路部品の気密封止又は絶縁を目的として用いられる
低誘電率で高強度のガラスセラミックス組成物に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、電子部品の気密封止又は絶縁材料
として、ガラス粉末と耐火性物質粉末とを混合してなる
ガラスセラミックス組成物が使用されている。
として、ガラス粉末と耐火性物質粉末とを混合してなる
ガラスセラミックス組成物が使用されている。
【０００３】これらのガラスセラミックス組成物には、
焼成後の焼成体が熱的、機械的な衝撃に十分耐えうる機
械的強度を有することが要求される。また高周波電子回
路の一部を形成するリード線又は導体の封止に用いられ
るガラスセラミックス組成物においては、機械的強度の
他にも高周波信号の遅延を少なくするため、低い誘電率
を有することが必要とされる。
焼成後の焼成体が熱的、機械的な衝撃に十分耐えうる機
械的強度を有することが要求される。また高周波電子回
路の一部を形成するリード線又は導体の封止に用いられ
るガラスセラミックス組成物においては、機械的強度の
他にも高周波信号の遅延を少なくするため、低い誘電率
を有することが必要とされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一般にガラスセラミッ
クス焼成体は、ガラス粉末単体の焼成物に比べて大きな
機械的強度を有するが、その増大の程度は加える耐火性
物質粉末の種類及び量に大きく左右される。また同様に
焼成体の誘電率も添加する耐火性物質粉末によって左右
される。
クス焼成体は、ガラス粉末単体の焼成物に比べて大きな
機械的強度を有するが、その増大の程度は加える耐火性
物質粉末の種類及び量に大きく左右される。また同様に
焼成体の誘電率も添加する耐火性物質粉末によって左右
される。
【０００５】例えばアルミナ、ジルコニア、ジルコン、
酸化すず、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＡｌＮ、ＳｉＣ等の高融点で弾
性係数の大きい高強度セラミックスは粒子破壊を起こし
難く機械的強度の高いものである。それゆえ耐火性物質
粉末としてこれら高強度セラミックス粉末を多量に添加
すればガラスセラミックス焼成体の機械的強度を増大さ
せることができる。しかしながらこれらは誘電率が比較
的高く、例えば上記した中で最も誘電率の低いアルミナ
やジルコンでも９〜１０である。従って高強度セラミッ
クス粉末を多量に使用すると、ガラスセラミックス焼成
体の誘電率は高くなってしまう。
酸化すず、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＡｌＮ、ＳｉＣ等の高融点で弾
性係数の大きい高強度セラミックスは粒子破壊を起こし
難く機械的強度の高いものである。それゆえ耐火性物質
粉末としてこれら高強度セラミックス粉末を多量に添加
すればガラスセラミックス焼成体の機械的強度を増大さ
せることができる。しかしながらこれらは誘電率が比較
的高く、例えば上記した中で最も誘電率の低いアルミナ
やジルコンでも９〜１０である。従って高強度セラミッ
クス粉末を多量に使用すると、ガラスセラミックス焼成
体の誘電率は高くなってしまう。
【０００６】一方、コージエライト、ムライト、石英ガ
ラス等、７以下の誘電率を示す低誘電率材料粉末の場
合、ガラスセラミックス焼成体の誘電率を低くする効果
は大きいが、これらの材料はアルミナ等に比べると強度
が低く粒子破壊を起こし易いため、機械的強度を増大さ
せる効果はあまりない。
ラス等、７以下の誘電率を示す低誘電率材料粉末の場
合、ガラスセラミックス焼成体の誘電率を低くする効果
は大きいが、これらの材料はアルミナ等に比べると強度
が低く粒子破壊を起こし易いため、機械的強度を増大さ
せる効果はあまりない。
【０００７】このようにガラスセラミックス焼成体にお
いて、低誘電率化と高強度化の要求を同時に満足するこ
とは非常に難しい。そこで高強度セラミックス粉末と低
誘電率材料粉末とを併用した焼成体も種々提案されてい
るが、低い誘電率を維持しながら十分な機械的強度を有
するものは未だ存在しないのが実情である。
いて、低誘電率化と高強度化の要求を同時に満足するこ
とは非常に難しい。そこで高強度セラミックス粉末と低
誘電率材料粉末とを併用した焼成体も種々提案されてい
るが、低い誘電率を維持しながら十分な機械的強度を有
するものは未だ存在しないのが実情である。
【０００８】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
低誘電率で、しかも高強度な焼成体を得ることが可能な
ガラスセラミックス組成物を提供することを目的とす
る。
低誘電率で、しかも高強度な焼成体を得ることが可能な
ガラスセラミックス組成物を提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者は種々研究を行
った結果、低誘電率材料を高強度セラミックスで複合強
化してなる複合粉末を使用することにより、上記目的が
達成できることを見いだし、本発明として提案するもの
である。
った結果、低誘電率材料を高強度セラミックスで複合強
化してなる複合粉末を使用することにより、上記目的が
達成できることを見いだし、本発明として提案するもの
である。
【００１０】即ち、本発明の低誘電率高強度ガラスセラ
ミックス組成物は、ガラス粉末と耐火性物質粉末とから
なり、該耐火性物質粉末が、誘電率が７以下の低誘電率
材料中にそれより機械的強度の高い高強度セラミックス
の微粒子が分散又は混在した複合粉末であることを特徴
とする。
ミックス組成物は、ガラス粉末と耐火性物質粉末とから
なり、該耐火性物質粉末が、誘電率が７以下の低誘電率
材料中にそれより機械的強度の高い高強度セラミックス
の微粒子が分散又は混在した複合粉末であることを特徴
とする。
【００１１】耐火性物質粉末は、誘電率が７以下の低誘
電率材料、例えばコージエライト、ムライト、石英ガラ
ス、高シリカガラス、Ｌｉ2 Ｏ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2
系セラミックス、硼酸アルミニウム、ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ
3 ・２ＳｉＯ2 、ＳｒＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 等
を、それより機械的強度の高い高強度セラミックス、例
えばジルコニア（単斜晶、正方晶、立方晶）、アルミ
ナ、ジルコン、酸化すず、ガーナイト等によって複合強
化してなる複合粉末である。なお得られる耐火性物質粉
末の誘電率が８を越えるとガラスセラミックス焼成体の
誘電率を下げる効果が殆どないため、耐火性物質粉末の
誘電率が８を越えないように高強度セラミックスの割合
を耐火性物質粉末全体の３０体積％以下に抑えることが
望ましい。
電率材料、例えばコージエライト、ムライト、石英ガラ
ス、高シリカガラス、Ｌｉ2 Ｏ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2
系セラミックス、硼酸アルミニウム、ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ
3 ・２ＳｉＯ2 、ＳｒＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 等
を、それより機械的強度の高い高強度セラミックス、例
えばジルコニア（単斜晶、正方晶、立方晶）、アルミ
ナ、ジルコン、酸化すず、ガーナイト等によって複合強
化してなる複合粉末である。なお得られる耐火性物質粉
末の誘電率が８を越えるとガラスセラミックス焼成体の
誘電率を下げる効果が殆どないため、耐火性物質粉末の
誘電率が８を越えないように高強度セラミックスの割合
を耐火性物質粉末全体の３０体積％以下に抑えることが
望ましい。
【００１２】また耐火性物質粉末は、図１（ａ）、
（ｂ）のように、低誘電率材料１中に微粒子状やウイス
カー状等の状態で高強度セラミックス２が均一に分散し
て存在しているものが低誘電率材料の靱性を高める効果
が大きいために最も望ましいが、図１（ｃ）、（ｄ）の
ように、高強度セラミックス２と低誘電率材料１とが不
均一に混在している状態であっても差し支えない。この
ような耐火性物質粉末を作製する方法としては、例えば
低誘電率材料粉末と高強度セラミックス微粉末とを適当
な割合で混合し、焼成した後、粉砕することにより得る
ことができる。なお図中１０は耐火性物質粉末を示して
いる。
（ｂ）のように、低誘電率材料１中に微粒子状やウイス
カー状等の状態で高強度セラミックス２が均一に分散し
て存在しているものが低誘電率材料の靱性を高める効果
が大きいために最も望ましいが、図１（ｃ）、（ｄ）の
ように、高強度セラミックス２と低誘電率材料１とが不
均一に混在している状態であっても差し支えない。この
ような耐火性物質粉末を作製する方法としては、例えば
低誘電率材料粉末と高強度セラミックス微粉末とを適当
な割合で混合し、焼成した後、粉砕することにより得る
ことができる。なお図中１０は耐火性物質粉末を示して
いる。
【００１３】ガラス粉末は、非晶質ガラス或は結晶性ガ
ラスの何れも使用することができる。非晶質ガラスとし
ては硼珪酸ガラスのような低誘電率ガラスが望ましく、
結晶性ガラスとしてはコージエライト、アノーサイト、
ストロンチウム長石、セルシアン、硼酸アルミ、アルミ
ノ硼酸カルシウム等の低誘電率結晶が主結晶として析出
するものが望ましい。
ラスの何れも使用することができる。非晶質ガラスとし
ては硼珪酸ガラスのような低誘電率ガラスが望ましく、
結晶性ガラスとしてはコージエライト、アノーサイト、
ストロンチウム長石、セルシアン、硼酸アルミ、アルミ
ノ硼酸カルシウム等の低誘電率結晶が主結晶として析出
するものが望ましい。
【００１４】ガラス粉末と耐火性物質粉末との混合割合
は、ガラス粉末５０〜８５体積％、耐火性物質粉末１５
〜５０体積％の範囲にあることが望ましい。なお誘電率
の点から許容される範囲内であれば、複合強化していな
い耐火性物質粉末を併用することも可能である。
は、ガラス粉末５０〜８５体積％、耐火性物質粉末１５
〜５０体積％の範囲にあることが望ましい。なお誘電率
の点から許容される範囲内であれば、複合強化していな
い耐火性物質粉末を併用することも可能である。
【００１５】
【作用】本発明において使用する耐火性物質粉末は、低
誘電率材料を高強度セラミックスで複合強化してなる複
合粉末であるために、誘電率が低いとともに粒子の靱性
が高く、粒子破壊が起こり難い。それゆえ本発明のガラ
スセラミックス組成物を用いて作製したガラスセラミッ
クス焼成体は低誘電率で、且つ、高い機械的強度を有す
る。
誘電率材料を高強度セラミックスで複合強化してなる複
合粉末であるために、誘電率が低いとともに粒子の靱性
が高く、粒子破壊が起こり難い。それゆえ本発明のガラ
スセラミックス組成物を用いて作製したガラスセラミッ
クス焼成体は低誘電率で、且つ、高い機械的強度を有す
る。
【００１６】
（実施例１）ムライト（誘電率６．５）を単斜晶ジルコ
ニア（誘電率１５）で複合強化した複合粉末を耐火性物
質粉末として用いたガラスセラミックス焼成体を作製し
た。
ニア（誘電率１５）で複合強化した複合粉末を耐火性物
質粉末として用いたガラスセラミックス焼成体を作製し
た。
【００１７】複合粉末は次のようにして作製した。まず
合成ムライト粉末（平均粒径２．０μｍ）と低α線放出
タイプの単斜晶ジルコニア粉末（平均粒径０．５μｍ）
とをムライト９０体積％、ジルコニア１０体積％の割合
で混合した後、ボールミル中で４８時間湿式混合粉砕し
た。次いでこれらを乾燥後、１５５０℃で１６時間焼成
し、粉砕して平均粒径２．０μｍ、誘電率７．１、熱膨
張係数４７×１０-7／℃（３０〜３８０℃）のムライト
−ジルコニア複合粉末を得た。なおこの複合粉末を走査
型電子顕微鏡により観察したところ、図１（ａ）に示す
ような、ムライト粒子内部にジルコニア微粒子が均一に
分布した状態であることがわかった。
合成ムライト粉末（平均粒径２．０μｍ）と低α線放出
タイプの単斜晶ジルコニア粉末（平均粒径０．５μｍ）
とをムライト９０体積％、ジルコニア１０体積％の割合
で混合した後、ボールミル中で４８時間湿式混合粉砕し
た。次いでこれらを乾燥後、１５５０℃で１６時間焼成
し、粉砕して平均粒径２．０μｍ、誘電率７．１、熱膨
張係数４７×１０-7／℃（３０〜３８０℃）のムライト
−ジルコニア複合粉末を得た。なおこの複合粉末を走査
型電子顕微鏡により観察したところ、図１（ａ）に示す
ような、ムライト粒子内部にジルコニア微粒子が均一に
分布した状態であることがわかった。
【００１８】またガラス粉末として、重量％でＳｉＯ2
６５．０％、Ａｌ2 Ｏ3 ６．０％、ＢａＯ ４．０％、
Ｎａ2 Ｏ ３．０％、Ｋ2 Ｏ ２．０％、Ｂ2 Ｏ3 ２
０．０％の組成を有し、熱膨張係数が４７×１０-7／℃
（３０〜３８０℃）、軟化点が５５０℃、誘電率が５．
５の非晶質ガラス（平均粒径３．５μｍ）を用意した。
６５．０％、Ａｌ2 Ｏ3 ６．０％、ＢａＯ ４．０％、
Ｎａ2 Ｏ ３．０％、Ｋ2 Ｏ ２．０％、Ｂ2 Ｏ3 ２
０．０％の組成を有し、熱膨張係数が４７×１０-7／℃
（３０〜３８０℃）、軟化点が５５０℃、誘電率が５．
５の非晶質ガラス（平均粒径３．５μｍ）を用意した。
【００１９】次にガラス粉末と複合粉末とをそれぞれ７
５体積％、２５体積％の割合で混合した。このガラスセ
ラミックス組成物を９００℃で１０分間加熱してガラス
セラミックス焼成体Ａを得た。次いで得られたガラスセ
ラミックス焼成体Ａを１０×５０×０．６ｍｍの短冊
状、４０φ×２ｍｍの円板状、及び４×４×５０ｍｍの
角棒状にそれぞれ切断後、研磨することにより、短冊
状、円板状、角棒状の試料を作製した。さらに短冊状試
料を用いて曲げ強度（３点荷重方式）を、円板状試料を
用いて誘電率を、また角棒状試料を用いて熱膨張係数を
それぞれ測定した。その結果、ガラスセラミックス焼成
体Ａは曲げ強度が１４００ｋｇ／ｃｍ2 、誘電率が５．
９であり、３０〜３８０℃における熱膨張係数が５０×
１０-7／℃であった。
５体積％、２５体積％の割合で混合した。このガラスセ
ラミックス組成物を９００℃で１０分間加熱してガラス
セラミックス焼成体Ａを得た。次いで得られたガラスセ
ラミックス焼成体Ａを１０×５０×０．６ｍｍの短冊
状、４０φ×２ｍｍの円板状、及び４×４×５０ｍｍの
角棒状にそれぞれ切断後、研磨することにより、短冊
状、円板状、角棒状の試料を作製した。さらに短冊状試
料を用いて曲げ強度（３点荷重方式）を、円板状試料を
用いて誘電率を、また角棒状試料を用いて熱膨張係数を
それぞれ測定した。その結果、ガラスセラミックス焼成
体Ａは曲げ強度が１４００ｋｇ／ｃｍ2 、誘電率が５．
９であり、３０〜３８０℃における熱膨張係数が５０×
１０-7／℃であった。
【００２０】なお比較のために、ガラス、ムライト、及
び単斜晶ジルコニアの構成比を上記と同一にし、ムライ
トと単斜晶ジルコニアとを複合化せずに用いてガラスセ
ラミックス焼成体Ｂを作製した。即ち、体積比でガラス
粉末７５％、ムライト粉末２２．５％、単斜晶ジルコニ
ア粉末２．５％を混合し、上記と同様にして成形、焼成
し、ガラスセラミックス焼成体を作製した。
び単斜晶ジルコニアの構成比を上記と同一にし、ムライ
トと単斜晶ジルコニアとを複合化せずに用いてガラスセ
ラミックス焼成体Ｂを作製した。即ち、体積比でガラス
粉末７５％、ムライト粉末２２．５％、単斜晶ジルコニ
ア粉末２．５％を混合し、上記と同様にして成形、焼成
し、ガラスセラミックス焼成体を作製した。
【００２１】得られた焼成体Ｂについて曲げ強度、誘電
率、熱膨張係数を測定したところ、誘電率と熱膨張係数
は本発明のガラスセラミックス組成物を用いて作製した
ガラスセラミックス焼成体Ａと同じ値を示したが、曲げ
強度は９００ｋｇ／ｃｍ2 であり、焼結体Ａに比べて５
００ｋｇ／ｃｍ2 も低い値であった。
率、熱膨張係数を測定したところ、誘電率と熱膨張係数
は本発明のガラスセラミックス組成物を用いて作製した
ガラスセラミックス焼成体Ａと同じ値を示したが、曲げ
強度は９００ｋｇ／ｃｍ2 であり、焼結体Ａに比べて５
００ｋｇ／ｃｍ2 も低い値であった。
【００２２】（実施例２）コージエライト（誘電率５）
を酸化すず（誘電率１２）で複合強化した複合粉末を用
いてガラスセラミックス焼成体を作製した。
を酸化すず（誘電率１２）で複合強化した複合粉末を用
いてガラスセラミックス焼成体を作製した。
【００２３】複合粉末は次のようにして作製した。まず
カオリン、マグネシア及びアルミナをコージエライトの
組成（２ＭｇＯ・２Ａｌ2 Ｏ3 ・５ＳｉＯ2 ）になるよ
うに配合し、ボールミルで混合粉砕した。さらに１４２
０℃で１６時間焼成した後、粉砕して平均粒径が２．５
μｍのコージエライト粉末を得た。またメタすず酸粉末
を１３５０℃で１０時間焼成した後、粉砕し、平均粒径
０．８μｍの酸化すず粉末を得た。このようにして得ら
れたコージエライト粉末と酸化すず粉末とをコージエラ
イト８５体積％、酸化すず１５体積％の割合で混合し、
ボールミル中で４８時間湿式混合粉砕した。次いでこれ
らを乾燥後、１４５０℃で１６時間焼成した後、粉砕し
て平均粒径２．０μｍ、誘電率５．７、熱膨張係数２５
×１０-7／℃（３０〜３８０℃）のコージエライト−酸
化すず複合粉末を得た。なおこの複合粉末を走査型電子
顕微鏡により観察したところ、図１（Ｃ）に示すよう
な、コージエライトと酸化すずとが不均一に一体化した
状態であることがわかった。
カオリン、マグネシア及びアルミナをコージエライトの
組成（２ＭｇＯ・２Ａｌ2 Ｏ3 ・５ＳｉＯ2 ）になるよ
うに配合し、ボールミルで混合粉砕した。さらに１４２
０℃で１６時間焼成した後、粉砕して平均粒径が２．５
μｍのコージエライト粉末を得た。またメタすず酸粉末
を１３５０℃で１０時間焼成した後、粉砕し、平均粒径
０．８μｍの酸化すず粉末を得た。このようにして得ら
れたコージエライト粉末と酸化すず粉末とをコージエラ
イト８５体積％、酸化すず１５体積％の割合で混合し、
ボールミル中で４８時間湿式混合粉砕した。次いでこれ
らを乾燥後、１４５０℃で１６時間焼成した後、粉砕し
て平均粒径２．０μｍ、誘電率５．７、熱膨張係数２５
×１０-7／℃（３０〜３８０℃）のコージエライト−酸
化すず複合粉末を得た。なおこの複合粉末を走査型電子
顕微鏡により観察したところ、図１（Ｃ）に示すよう
な、コージエライトと酸化すずとが不均一に一体化した
状態であることがわかった。
【００２４】またガラス粉末として、重量％でＳｉＯ2
３５．０％、Ｂ2 Ｏ3 ２５．０％、Ａｌ2 Ｏ3 ３．０
％、Ｎａ2 Ｏ ７．０％、ＢａＯ １３．０％、ＺｎＯ
１７．０．％の組成を有し、熱膨張係数が６２×１０
-7／℃（３０〜３８０℃）、軟化点が５５０℃、誘電率
５．８の非晶質ガラス（平均粒径４．０μｍ）を用意し
た。
３５．０％、Ｂ2 Ｏ3 ２５．０％、Ａｌ2 Ｏ3 ３．０
％、Ｎａ2 Ｏ ７．０％、ＢａＯ １３．０％、ＺｎＯ
１７．０．％の組成を有し、熱膨張係数が６２×１０
-7／℃（３０〜３８０℃）、軟化点が５５０℃、誘電率
５．８の非晶質ガラス（平均粒径４．０μｍ）を用意し
た。
【００２５】上記ガラス粉末と複合粉末とをそれぞれ８
０体積％、２０体積％の割合で混合して得たガラスセラ
ミックス組成物を用い、実施例１と同様にして短冊状、
円板状、及び角棒状の試料（ガラスセラミックス焼成体
Ｃ）を作製し、曲げ強度、誘電率、及び熱膨張係数をそ
れぞれ測定した。その結果、ガラスセラミックス焼成体
Ｃは曲げ強度が１３００ｋｇ／ｃｍ2 、誘電率が５．８
であり、３０〜３８０℃における熱膨張係数が４５×１
０-7／℃であった。
０体積％、２０体積％の割合で混合して得たガラスセラ
ミックス組成物を用い、実施例１と同様にして短冊状、
円板状、及び角棒状の試料（ガラスセラミックス焼成体
Ｃ）を作製し、曲げ強度、誘電率、及び熱膨張係数をそ
れぞれ測定した。その結果、ガラスセラミックス焼成体
Ｃは曲げ強度が１３００ｋｇ／ｃｍ2 、誘電率が５．８
であり、３０〜３８０℃における熱膨張係数が４５×１
０-7／℃であった。
【００２６】なお比較のために、ガラス、コージエライ
ト、及び酸化すずの構成比を上記と同一にし、コージエ
ライトと酸化すずを複合化せずに用いてガラスセラミッ
クス焼成体Ｄを作製した。即ち、体積比でガラス粉末８
０％、コージエライト粉末１７．０％、酸化すず粉末
３．０％を混合し、上記と同様にして成形、焼成して焼
成体を作製した。
ト、及び酸化すずの構成比を上記と同一にし、コージエ
ライトと酸化すずを複合化せずに用いてガラスセラミッ
クス焼成体Ｄを作製した。即ち、体積比でガラス粉末８
０％、コージエライト粉末１７．０％、酸化すず粉末
３．０％を混合し、上記と同様にして成形、焼成して焼
成体を作製した。
【００２７】得られた焼成体Ｄについて曲げ強度、誘電
率、熱膨張係数を測定したところ、誘電率と熱膨張係数
はガラスセラミックス焼成体Ｃと同じ値を示したが、曲
げ強度は８００ｋｇ／ｃｍ2 であり、焼成体Ｃに比べて
５００ｋｇ／ｃｍ2 も低い値を示した。
率、熱膨張係数を測定したところ、誘電率と熱膨張係数
はガラスセラミックス焼成体Ｃと同じ値を示したが、曲
げ強度は８００ｋｇ／ｃｍ2 であり、焼成体Ｃに比べて
５００ｋｇ／ｃｍ2 も低い値を示した。
【００２８】（実施例３）石英ガラス（誘電率３．８）
をアルミナ（誘電率９）で複合強化した複合粉末と、通
常のアルミナ粉末を併用してガラスセラミックス焼成体
を作製した。
をアルミナ（誘電率９）で複合強化した複合粉末と、通
常のアルミナ粉末を併用してガラスセラミックス焼成体
を作製した。
【００２９】複合粉末は次のようにして作製した。まず
石英ガラス粉末（平均粒径１．０μｍ）とアルミナ粉末
（平均粒径０．５μｍ）とを石英ガラス８０体積％、ア
ルミナ２０体積％の割合で混合した。次いでこの混合物
を造粒して外径２０〜１００μｍの粒子を作製した。さ
らにこれらを、石英ガラスのみが熔融し、アルミナが熔
融しない温度（約２０００℃）の火炎中に短時間投入し
た後、ボールミルにより粉砕し、平均粒径２．０μｍ、
誘電率４．３、熱膨張係数１８×１０-7／℃（３０〜３
８０℃）の石英ガラス−アルミナ複合粉末を得た。なお
この複合粉末を走査型電子顕微鏡によって観察したとこ
ろ、図１（ａ）に示すように、石英ガラス中にアルミナ
の微粒子が均一に分散したものであることがわかった。
石英ガラス粉末（平均粒径１．０μｍ）とアルミナ粉末
（平均粒径０．５μｍ）とを石英ガラス８０体積％、ア
ルミナ２０体積％の割合で混合した。次いでこの混合物
を造粒して外径２０〜１００μｍの粒子を作製した。さ
らにこれらを、石英ガラスのみが熔融し、アルミナが熔
融しない温度（約２０００℃）の火炎中に短時間投入し
た後、ボールミルにより粉砕し、平均粒径２．０μｍ、
誘電率４．３、熱膨張係数１８×１０-7／℃（３０〜３
８０℃）の石英ガラス−アルミナ複合粉末を得た。なお
この複合粉末を走査型電子顕微鏡によって観察したとこ
ろ、図１（ａ）に示すように、石英ガラス中にアルミナ
の微粒子が均一に分散したものであることがわかった。
【００３０】またガラス粉末として、重量％でＣａＯ
１４．１％、Ａｌ2 Ｏ3 ３２．８％、Ｂ2 Ｏ3 ３４．９
％、ＳｉＯ2 ９．８％、ＺｒＯ2 ８．４％の組成を有
し、熱処理するとアルミノ硼酸カルシウム（ＣａＡｌ2
Ｂ2 Ｏ7 ）の結晶を析出し、結晶化後の熱膨張係数が５
２×１０-7／℃（３０〜３８０℃）、誘電率が６の結晶
性ガラス（平均粒径４．５μｍ）を用意した。
１４．１％、Ａｌ2 Ｏ3 ３２．８％、Ｂ2 Ｏ3 ３４．９
％、ＳｉＯ2 ９．８％、ＺｒＯ2 ８．４％の組成を有
し、熱処理するとアルミノ硼酸カルシウム（ＣａＡｌ2
Ｂ2 Ｏ7 ）の結晶を析出し、結晶化後の熱膨張係数が５
２×１０-7／℃（３０〜３８０℃）、誘電率が６の結晶
性ガラス（平均粒径４．５μｍ）を用意した。
【００３１】次にガラス粉末、複合粉末、及びアルミナ
粉末（平均粒径１．５μｍ）をそれぞれ８０体積％、１
６体積％、４体積％の割合で混合して得たガラスセラミ
ックス組成物を用い、実施例１と同様にして短冊状、円
板状、及び角棒状の試料（ガラスセラミックス焼成体
Ｅ）を作製し、曲げ強度、誘電率、及び熱膨張係数をそ
れぞれ測定した。その結果、ガラスセラミックス焼成体
Ｅは曲げ強度が１３００ｋｇ／ｃｍ2 、誘電率が５．０
であり、３０〜３８０℃における熱膨張係数が４５×１
０-7／℃であった。
粉末（平均粒径１．５μｍ）をそれぞれ８０体積％、１
６体積％、４体積％の割合で混合して得たガラスセラミ
ックス組成物を用い、実施例１と同様にして短冊状、円
板状、及び角棒状の試料（ガラスセラミックス焼成体
Ｅ）を作製し、曲げ強度、誘電率、及び熱膨張係数をそ
れぞれ測定した。その結果、ガラスセラミックス焼成体
Ｅは曲げ強度が１３００ｋｇ／ｃｍ2 、誘電率が５．０
であり、３０〜３８０℃における熱膨張係数が４５×１
０-7／℃であった。
【００３２】なお比較のために、ガラス、石英ガラス、
及びアルミナの構成比を上記と同一にし、石英ガラスと
アルミナの複合粉末を使用せずにガラスセラミックス焼
成体Ｆを作製した。即ち、体積比でガラス粉末８０％、
石英ガラス粉末１２．８％、アルミナ粉末７．２％を混
合し、上記と同様にして焼成体を作製した。
及びアルミナの構成比を上記と同一にし、石英ガラスと
アルミナの複合粉末を使用せずにガラスセラミックス焼
成体Ｆを作製した。即ち、体積比でガラス粉末８０％、
石英ガラス粉末１２．８％、アルミナ粉末７．２％を混
合し、上記と同様にして焼成体を作製した。
【００３３】得られた焼成体Ｆについて曲げ強度、誘電
率、熱膨張係数を測定したところ、誘電率と熱膨張係数
はガラスセラミックス焼結体Ｅと同じ値を示したが、曲
げ強度は８００ｋｇ／ｃｍ2 であり、焼成体Ｅに比べて
５００ｋｇ／ｃｍ2 も低い値を示した。
率、熱膨張係数を測定したところ、誘電率と熱膨張係数
はガラスセラミックス焼結体Ｅと同じ値を示したが、曲
げ強度は８００ｋｇ／ｃｍ2 であり、焼成体Ｅに比べて
５００ｋｇ／ｃｍ2 も低い値を示した。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の低誘電率
高強度ガラスセラミックス組成物は、耐火性物質粉末と
して、低誘電率材料を高強度セラミックスで複合強化し
てなる複合粉末を使用するために、低誘電率で、且つ、
高い機械的強度を有するガラスセラミックス焼成体を作
製することが可能である。それゆえ電子部品材料、特に
高周波電子回路部品の気密封止材料又は絶縁材料として
好適である。
高強度ガラスセラミックス組成物は、耐火性物質粉末と
して、低誘電率材料を高強度セラミックスで複合強化し
てなる複合粉末を使用するために、低誘電率で、且つ、
高い機械的強度を有するガラスセラミックス焼成体を作
製することが可能である。それゆえ電子部品材料、特に
高周波電子回路部品の気密封止材料又は絶縁材料として
好適である。
【図１】本発明において耐火性物質粉末として使用する
複合粉末を示す概略断面図である。
複合粉末を示す概略断面図である。
１ 低誘電率材料 ２ 高強度セラミックス １０ 耐火性物質粉末
Claims (1)
- 【請求項１】 ガラス粉末と耐火性物質粉末とからな
り、該耐火性物質粉末が、誘電率が７以下の低誘電率材
料中にそれより機械的強度の高い高強度セラミックスの
微粒子が分散又は混在した複合粉末であることを特徴と
する低誘電率高強度ガラスセラミックス組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30283392A JP3226056B2 (ja) | 1992-10-15 | 1992-10-15 | 低誘電率高強度ガラスセラミックス組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30283392A JP3226056B2 (ja) | 1992-10-15 | 1992-10-15 | 低誘電率高強度ガラスセラミックス組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06127977A JPH06127977A (ja) | 1994-05-10 |
| JP3226056B2 true JP3226056B2 (ja) | 2001-11-05 |
Family
ID=17913647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30283392A Expired - Fee Related JP3226056B2 (ja) | 1992-10-15 | 1992-10-15 | 低誘電率高強度ガラスセラミックス組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3226056B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3625415B2 (ja) | 2000-04-20 | 2005-03-02 | 株式会社日清製粉グループ本社 | 酸化物封入ガラス微粒子の製造方法並びにこの方法により製造された酸化物封入ガラス微粒子 |
| JP2010159198A (ja) * | 2008-12-09 | 2010-07-22 | Nippon Electric Glass Co Ltd | プラズマディスプレイパネル用誘電体材料 |
| CN115959915B (zh) * | 2022-12-20 | 2023-12-08 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种低介电常数低损耗高强度的低温烧结材料及其制备方法和应用 |
-
1992
- 1992-10-15 JP JP30283392A patent/JP3226056B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06127977A (ja) | 1994-05-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |