JP3438008B2 - チタン酸バリウム系セラミック用被覆ガラス - Google Patents
チタン酸バリウム系セラミック用被覆ガラスInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/062—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
- C03C3/064—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron
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- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ガラス、特にチ
タン酸バリウム(BaTiO3)の線膨張係数に近似す
る線膨張係数を有するガラスに関連する。
タン酸バリウム(BaTiO3)の線膨張係数に近似す
る線膨張係数を有するガラスに関連する。
【0002】
【従来の技術】電子材料の保護及び絶縁のために使用さ
れる被覆ガラスは、被覆ガラスの粉末をペースト化し、
基板又は部品等に印刷・熱処理して使用される。チタン
酸バリウム(BaTiO3)セラミックスの線膨張係数
は約125×10-7/℃であり、アルミナ(Al2O3)
セラミックスの線膨張係数80×10-7/℃に比べかな
り大きいため、チタン酸バリウム(BaTiO3)セラ
ミックスの線膨張係数に近い線膨張係数を有するガラス
を製造するのは難しく、アルミナ(Al2O3)基板用の
被覆ガラスは相当数存在するのに対し、チタン酸バリウ
ム(BaTiO3)基板用の被覆ガラスはほとんど存在
しない。また、従来のチタン酸バリウム(BaTi
O3)基板用の被覆ガラスとして知られているガラス
は、鉛(Pb)を配合して線膨張係数に近似する線膨張
係数を与えていた。
れる被覆ガラスは、被覆ガラスの粉末をペースト化し、
基板又は部品等に印刷・熱処理して使用される。チタン
酸バリウム(BaTiO3)セラミックスの線膨張係数
は約125×10-7/℃であり、アルミナ(Al2O3)
セラミックスの線膨張係数80×10-7/℃に比べかな
り大きいため、チタン酸バリウム(BaTiO3)セラ
ミックスの線膨張係数に近い線膨張係数を有するガラス
を製造するのは難しく、アルミナ(Al2O3)基板用の
被覆ガラスは相当数存在するのに対し、チタン酸バリウ
ム(BaTiO3)基板用の被覆ガラスはほとんど存在
しない。また、従来のチタン酸バリウム(BaTi
O3)基板用の被覆ガラスとして知られているガラス
は、鉛(Pb)を配合して線膨張係数に近似する線膨張
係数を与えていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のチタン酸バリウ
ム(BaTiO3)基板用の被覆ガラスは、鉛(Pb)
を混合するため、耐熱性が悪く、また、チタン酸バリウ
ム(BaTiO3)基板を被覆して得られたガラスは、
多孔質(ポーラス状)であり、さらに、熱処理時に電極
を構成するニッケル(Ni)と反応しやすいという問題
点を有するため、実用に適するものはなかった。そこ
で、この発明はチタン酸バリウム(BaTiO3)の線
膨張係数に近似する線膨張係数を有する実用性のあるガ
ラスを提供することを目的とする。
ム(BaTiO3)基板用の被覆ガラスは、鉛(Pb)
を混合するため、耐熱性が悪く、また、チタン酸バリウ
ム(BaTiO3)基板を被覆して得られたガラスは、
多孔質(ポーラス状)であり、さらに、熱処理時に電極
を構成するニッケル(Ni)と反応しやすいという問題
点を有するため、実用に適するものはなかった。そこ
で、この発明はチタン酸バリウム(BaTiO3)の線
膨張係数に近似する線膨張係数を有する実用性のあるガ
ラスを提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明によるチタン酸
バリウム系セラミック用被覆ガラスは、マグネシウム
(Mg)、硼素(B)、珪素(Si)、アルミニウム
(Al)、バリウム(Ba)、クロム(Cr)及び燐
(P)の酸化物を含むガラスであって、酸化物を形成す
る上記各元素の割合が酸化物の重量基準で、酸化マグネ
シウム(MgO)25〜35%、酸化硼素(B2O3)2
〜15%、酸化珪素(SiO2)15〜20%、酸化ア
ルミニウム(Al2O3)10〜20%、酸化バリウム
(BaO)15〜25%、酸化クロム(Cr2O3)0.
5〜1.5%及び酸化燐(P2O5)0.1〜1.0%であ
り、110×10-7/℃〜140×10-7/℃の線膨張
係数を有する。このチタン酸バリウム系セラミック用被
覆ガラスは、酸化物の重量基準で、助剤として2%以下
の酸化錫(SnO2)、1%以下の酸化カルシウム(C
aO)、酸化亜鉛(ZnO)又は酸化ナトリウム(Na
2O)の1種又は2種以上、例えば酸化錫(SnO2)、
酸化カルシウム(CaO)、酸化亜鉛(ZnO)又は酸
化ナトリウム(Na2O)を酸化物基準でそれぞれ1.5
%、0.3%、0.3%、0.3%のいずれか又は組み合
わせで含有するものとすることができる。
バリウム系セラミック用被覆ガラスは、マグネシウム
(Mg)、硼素(B)、珪素(Si)、アルミニウム
(Al)、バリウム(Ba)、クロム(Cr)及び燐
(P)の酸化物を含むガラスであって、酸化物を形成す
る上記各元素の割合が酸化物の重量基準で、酸化マグネ
シウム(MgO)25〜35%、酸化硼素(B2O3)2
〜15%、酸化珪素(SiO2)15〜20%、酸化ア
ルミニウム(Al2O3)10〜20%、酸化バリウム
(BaO)15〜25%、酸化クロム(Cr2O3)0.
5〜1.5%及び酸化燐(P2O5)0.1〜1.0%であ
り、110×10-7/℃〜140×10-7/℃の線膨張
係数を有する。このチタン酸バリウム系セラミック用被
覆ガラスは、酸化物の重量基準で、助剤として2%以下
の酸化錫(SnO2)、1%以下の酸化カルシウム(C
aO)、酸化亜鉛(ZnO)又は酸化ナトリウム(Na
2O)の1種又は2種以上、例えば酸化錫(SnO2)、
酸化カルシウム(CaO)、酸化亜鉛(ZnO)又は酸
化ナトリウム(Na2O)を酸化物基準でそれぞれ1.5
%、0.3%、0.3%、0.3%のいずれか又は組み合
わせで含有するものとすることができる。
【0005】前記の組成により、例えば約123×10
-7/℃の線膨張係数を有するチタン酸バリウム(BaT
iO3)セラミックス被覆用の被覆ガラスが得られる。
また、この発明のガラスは鉛(Pb)を含有せず約70
0℃の高温まで使用できる。この発明では、鉛(Pb)
を使用せず、線膨張係数を比較的増大する酸化物(Mg
O、BaO、Al2O3等)をガラス状態に形成できうる
最大限まで母材ガラスに含有させて、ガラスの線膨張係
数を高めると共に緻密化を達成することができる。本発
明で得られた被覆ガラスは、結晶粒子間に介在するガラ
ス状の結合材により結晶粒子を接着する状態で粒子−粒
界結合材構造のセラミックス構造に近い。
-7/℃の線膨張係数を有するチタン酸バリウム(BaT
iO3)セラミックス被覆用の被覆ガラスが得られる。
また、この発明のガラスは鉛(Pb)を含有せず約70
0℃の高温まで使用できる。この発明では、鉛(Pb)
を使用せず、線膨張係数を比較的増大する酸化物(Mg
O、BaO、Al2O3等)をガラス状態に形成できうる
最大限まで母材ガラスに含有させて、ガラスの線膨張係
数を高めると共に緻密化を達成することができる。本発
明で得られた被覆ガラスは、結晶粒子間に介在するガラ
ス状の結合材により結晶粒子を接着する状態で粒子−粒
界結合材構造のセラミックス構造に近い。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、この発明によるチタン酸バ
リウム系セラミック用被覆ガラスの実施の形態について
説明する。本明細書では、特別の注記がない限り、%は
重量百分率を意味する。この発明によるチタン酸バリウ
ム系セラミック用被覆ガラスは、マグネシウム(M
g)、硼素(B)、珪素(Si)、アルミニウム(A
l)、バリウム(Ba)、クロム(Cr)及び燐(P)
の酸化物を含むガラスであって、酸化物を形成する上記
各元素の割合が酸化物の重量基準で、酸化マグネシウム
(MgO)25〜35%、酸化硼素(B2O3)2〜15
%、酸化珪素(SiO2)15〜20%、酸化アルミニ
ウム(Al2O3)10〜20%、酸化バリウム(Ba
O)15〜25%、酸化クロム(Cr2O3)0.5〜1.
5%及び酸化燐(P2O5)0.1〜1.0%であり、11
0×10-7/℃〜140×10-7/℃の線膨張係数を有
する。この発明に使用する各成分組成の臨界的意義は次
の通りである。酸化マグネシウム(MgO)が35%を
越えると、ガラス化せず、25%に満たないと、線膨張
係数が100×10-7/℃以下になる。酸化硼素(B2
O3)は、15%を越えると、線膨張係数が100×1
0-7/℃以下になり、2%に満たないと、ガラス化しな
い。酸化珪素(SiO2)は、20%を越えると、線膨
張係数が100×10-7/℃以下になり、15%に満た
ないと、クラックを生じる。酸化アルミニウム(Al2
O3)は、20%を越えると、セラミックス分が多くな
り、粉末化する欠点があり、10%に満たないと、線膨
張係数が100×10-7/℃以下になる。酸化バリウム
(BaO)は、25%を越えると、耐熱性が低下し、1
5%に満たないと、機械的強度が低下する。酸化クロム
(Cr2O3)は、1.5%を越えると、機械的強度が下
がり、0.5%に満たなくても、機械的強度が下がる。
酸化燐(P2O5)は、1.0%を越えると、線膨張係数
が100×10-7/℃以下になり、0.1%に満たない
と、ガラス化しない。このチタン酸バリウム系セラミッ
ク用被覆ガラスは、助剤として、酸化物の重量基準で、
2%以下の酸化錫(SnO2)、1%以下の酸化カルシ
ウム(CaO)、酸化亜鉛(ZnO)又は酸化ナトリウ
ム(Na2O)の1種又は2種以上含んでもよい。例え
ば助剤は、酸化錫(SnO2)、酸化カルシウム(Ca
O)、酸化亜鉛(ZnO)又は酸化ナトリウム(Na2
O)を酸化物基準でそれぞれ1.5%、0.3%、0.3
%、0.3%のいずれか又は組み合わせである。錫(S
n)は溶融助剤・還元剤となる。カルシウム(Ca)の
添加により線膨張係数を上げることができる。亜鉛(Z
n)は還元剤となる。ナトリウム(Na)の添加により
ガラスの泡切れを改善することができる。前記の組成に
より、例えば約123×10-7/℃の線膨張係数を有す
るチタン酸バリウム(BaTiO3)セラミックの被覆
ガラスに適したガラスが得られる。また、従来から存在
しているチタン酸バリウム(BaTiO3)セラミック
の被覆ガラスは、多量の鉛(Pb)を含むため、耐熱性
に劣るが、この発明のガラスは鉛(Pb)を含有せず約
700℃の高温まで使用できる。
リウム系セラミック用被覆ガラスの実施の形態について
説明する。本明細書では、特別の注記がない限り、%は
重量百分率を意味する。この発明によるチタン酸バリウ
ム系セラミック用被覆ガラスは、マグネシウム(M
g)、硼素(B)、珪素(Si)、アルミニウム(A
l)、バリウム(Ba)、クロム(Cr)及び燐(P)
の酸化物を含むガラスであって、酸化物を形成する上記
各元素の割合が酸化物の重量基準で、酸化マグネシウム
(MgO)25〜35%、酸化硼素(B2O3)2〜15
%、酸化珪素(SiO2)15〜20%、酸化アルミニ
ウム(Al2O3)10〜20%、酸化バリウム(Ba
O)15〜25%、酸化クロム(Cr2O3)0.5〜1.
5%及び酸化燐(P2O5)0.1〜1.0%であり、11
0×10-7/℃〜140×10-7/℃の線膨張係数を有
する。この発明に使用する各成分組成の臨界的意義は次
の通りである。酸化マグネシウム(MgO)が35%を
越えると、ガラス化せず、25%に満たないと、線膨張
係数が100×10-7/℃以下になる。酸化硼素(B2
O3)は、15%を越えると、線膨張係数が100×1
0-7/℃以下になり、2%に満たないと、ガラス化しな
い。酸化珪素(SiO2)は、20%を越えると、線膨
張係数が100×10-7/℃以下になり、15%に満た
ないと、クラックを生じる。酸化アルミニウム(Al2
O3)は、20%を越えると、セラミックス分が多くな
り、粉末化する欠点があり、10%に満たないと、線膨
張係数が100×10-7/℃以下になる。酸化バリウム
(BaO)は、25%を越えると、耐熱性が低下し、1
5%に満たないと、機械的強度が低下する。酸化クロム
(Cr2O3)は、1.5%を越えると、機械的強度が下
がり、0.5%に満たなくても、機械的強度が下がる。
酸化燐(P2O5)は、1.0%を越えると、線膨張係数
が100×10-7/℃以下になり、0.1%に満たない
と、ガラス化しない。このチタン酸バリウム系セラミッ
ク用被覆ガラスは、助剤として、酸化物の重量基準で、
2%以下の酸化錫(SnO2)、1%以下の酸化カルシ
ウム(CaO)、酸化亜鉛(ZnO)又は酸化ナトリウ
ム(Na2O)の1種又は2種以上含んでもよい。例え
ば助剤は、酸化錫(SnO2)、酸化カルシウム(Ca
O)、酸化亜鉛(ZnO)又は酸化ナトリウム(Na2
O)を酸化物基準でそれぞれ1.5%、0.3%、0.3
%、0.3%のいずれか又は組み合わせである。錫(S
n)は溶融助剤・還元剤となる。カルシウム(Ca)の
添加により線膨張係数を上げることができる。亜鉛(Z
n)は還元剤となる。ナトリウム(Na)の添加により
ガラスの泡切れを改善することができる。前記の組成に
より、例えば約123×10-7/℃の線膨張係数を有す
るチタン酸バリウム(BaTiO3)セラミックの被覆
ガラスに適したガラスが得られる。また、従来から存在
しているチタン酸バリウム(BaTiO3)セラミック
の被覆ガラスは、多量の鉛(Pb)を含むため、耐熱性
に劣るが、この発明のガラスは鉛(Pb)を含有せず約
700℃の高温まで使用できる。
【0007】
【実施例】酸化マグネシウム(MgO)、酸化硼素(B
2O3)、酸化珪素(SiO2)、酸化アルミニウム(A
l2O3)、酸化バリウム(BaO)、酸化クロム(Cr
2O3)、酸化燐(P2O5)、酸化錫(Sn)、酸化カ
ルシウム(CaO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化ナトリ
ウム(Na2O)を含む原料を表1に示す酸化物の重量
百分率で配合し、24時間ボールミルで混合した。得ら
れたスラリーを脱水乾燥し、ケーキ状混合物を600〜
900℃で仮焼して、粉砕・分級した。その粉末を再び
スラリーとし、仮焼・粉砕・分級した。この工程を更に
2回繰り返し、ガラス粉末とした。このガラス粉末をペ
ースト化し、チタン酸バリウム(BaTiO3基板)に
スクリーン印刷によりガラス層とした後、脱バインダー
熱処理、950℃で焼成を行い、基板との状態を観察し
た。また、ガラス粉末を用いてそのガラス特性を測定し
た。その結果、線膨張係数約125×10-7/℃のチタ
ン酸バリウム(BaTiO3)基板に対して、実施例1
では線膨張係数123×10-7/℃(〜600℃)を有
する被覆性の良いガラスが得られた。また、実施例2〜
4では表1に示す線膨張係数を有するガラスが得られ、
いずれも110×10-7〜140×10-7/℃の範囲の
線膨張係数を有するものであった。また、実施例で得ら
れたガラスの研磨加工後の表面粗さは0.018μmで
あった。一方、この発明の範囲外の組成を有する比較例
においては、研磨加工後その表面粗さが0.050μm
であった。以上のように、この発明によるガラスは、研
磨加工後その表面粗さが0.018μmであり、平滑な
表面粗度を備えていることが判明した。ガラスの分析方
法は、ICP発光分光分析、EDS、蛍光X線分析で測
定した。
2O3)、酸化珪素(SiO2)、酸化アルミニウム(A
l2O3)、酸化バリウム(BaO)、酸化クロム(Cr
2O3)、酸化燐(P2O5)、酸化錫(Sn)、酸化カ
ルシウム(CaO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化ナトリ
ウム(Na2O)を含む原料を表1に示す酸化物の重量
百分率で配合し、24時間ボールミルで混合した。得ら
れたスラリーを脱水乾燥し、ケーキ状混合物を600〜
900℃で仮焼して、粉砕・分級した。その粉末を再び
スラリーとし、仮焼・粉砕・分級した。この工程を更に
2回繰り返し、ガラス粉末とした。このガラス粉末をペ
ースト化し、チタン酸バリウム(BaTiO3基板)に
スクリーン印刷によりガラス層とした後、脱バインダー
熱処理、950℃で焼成を行い、基板との状態を観察し
た。また、ガラス粉末を用いてそのガラス特性を測定し
た。その結果、線膨張係数約125×10-7/℃のチタ
ン酸バリウム(BaTiO3)基板に対して、実施例1
では線膨張係数123×10-7/℃(〜600℃)を有
する被覆性の良いガラスが得られた。また、実施例2〜
4では表1に示す線膨張係数を有するガラスが得られ、
いずれも110×10-7〜140×10-7/℃の範囲の
線膨張係数を有するものであった。また、実施例で得ら
れたガラスの研磨加工後の表面粗さは0.018μmで
あった。一方、この発明の範囲外の組成を有する比較例
においては、研磨加工後その表面粗さが0.050μm
であった。以上のように、この発明によるガラスは、研
磨加工後その表面粗さが0.018μmであり、平滑な
表面粗度を備えていることが判明した。ガラスの分析方
法は、ICP発光分光分析、EDS、蛍光X線分析で測
定した。
【0008】
【表1】
【0009】
【発明の効果】前記のように、この発明によるチタン酸
バリウム系セラミック用被覆ガラスは、チタン酸バリウ
ム(BaTiO3)セラミックスの線膨張係数に近似す
る線膨張係数を有するため、チタン酸バリウム基板に接
着して使用しても温度変化に対し過度の機械的応力が発
生せず、耐久性を向上することができる。また、良好に
ガラス化するため絶縁性及び表面平滑性に優れ、電子材
料の保護に適し、外部の物体と接触しても大きな摩擦力
を生じない。
バリウム系セラミック用被覆ガラスは、チタン酸バリウ
ム(BaTiO3)セラミックスの線膨張係数に近似す
る線膨張係数を有するため、チタン酸バリウム基板に接
着して使用しても温度変化に対し過度の機械的応力が発
生せず、耐久性を向上することができる。また、良好に
ガラス化するため絶縁性及び表面平滑性に優れ、電子材
料の保護に適し、外部の物体と接触しても大きな摩擦力
を生じない。
Claims (3)
- 【請求項1】 マグネシウム(Mg)、硼素(B)、珪
素(Si)、アルミニウム(Al)、バリウム(B
a)、クロム(Cr)及び燐(P)の酸化物を含むガラ
スであって、酸化物を形成する上記各元素の割合が酸化
物の重量基準で、酸化マグネシウム(MgO)25〜3
5%、酸化硼素(B2O3)2〜15%、酸化珪素(Si
O2)15〜20%、酸化アルミニウム(Al2O3)1
0〜20%、酸化バリウム(BaO)15〜25%、酸
化クロム(Cr2O3)0.5〜1.5%及び酸化燐(P2
O5)0.1〜1.0%であり、110×10-7/℃〜1
40×10-7/℃の線膨張係数を有することを特徴とす
るチタン酸バリウム系セラミック用被覆ガラス。 - 【請求項2】 酸化物の重量基準で、助剤として2%以
下の酸化錫(SnO2)、1%以下の酸化カルシウム
(CaO)、酸化亜鉛(ZnO)又は酸化ナトリウム
(Na2O)の1種又は2種以上を含有する請求項1に
記載のチタン酸バリウム系セラミック用被覆ガラス。 - 【請求項3】 助剤として酸化錫(SnO2)、酸化カ
ルシウム(CaO)、酸化亜鉛(ZnO)又は酸化ナト
リウム(Na2O)を酸化物基準でそれぞれ1.5%、
0.3%、0.3%、0.3%のいずれか又は組み合わせ
で含有する請求項2に記載のチタン酸バリウム系セラミ
ック用被覆ガラス。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25793096A JP3438008B2 (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | チタン酸バリウム系セラミック用被覆ガラス |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25793096A JP3438008B2 (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | チタン酸バリウム系セラミック用被覆ガラス |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10101361A JPH10101361A (ja) | 1998-04-21 |
JP3438008B2 true JP3438008B2 (ja) | 2003-08-18 |
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ID=17313179
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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---|---|
JP (1) | JP3438008B2 (ja) |
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---|---|---|---|---|
JP4877351B2 (ja) * | 2009-03-30 | 2012-02-15 | Tdk株式会社 | 電子部品の製造方法 |
-
1996
- 1996-09-30 JP JP25793096A patent/JP3438008B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10101361A (ja) | 1998-04-21 |
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