JP3587753B2 - 磁器組成物 - Google Patents
磁器組成物 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3587753B2 JP3587753B2 JP2000036368A JP2000036368A JP3587753B2 JP 3587753 B2 JP3587753 B2 JP 3587753B2 JP 2000036368 A JP2000036368 A JP 2000036368A JP 2000036368 A JP2000036368 A JP 2000036368A JP 3587753 B2 JP3587753 B2 JP 3587753B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sio
- weight
- range
- porcelain composition
- low
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Ceramic Capacitors (AREA)
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁器組成物に係り、特にＡｇもしくはＣｕ、または、ＡｇやＣｕを主成分とする合金を内部導体として使用できるような低温燒結性をもつとともに誘電率が低く、かつ、高い線膨張係数を有する誘電体磁器組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、印刷法やシート工法といった厚膜形成法を用いてチップコンデンサーやチップインダクター、チップフィルター等のチップ部品が製造されている。また、材料特性の異なる複数種の磁器組成物を同時に焼成して形成された電子デバイスとしては、磁性体と誘電体との組み合わせからなるＬＣフィルター、高誘電率材料と低誘電率材料との組み合わせからなるコンデンサーを内蔵した回路基板（素子）等が挙げられる。
【０００３】
例えば、上記の高誘電率材料と低誘電率材料とを同時焼成して形成されたコンデンサーは、高誘電率材料のみからなるコンデンサーに比べて分布容量の低減等が可能である。また、低誘電率材料のみからなるコンデンサーに比べて大容量化が可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の電子デバイスでは、損失特性を向上させるために、導体電極として低抵抗であるＡｇあるいはＣｕ、または、ＡｇやＣｕを主成分とする合金を用いることが望ましい。しかし、これらの導体金属は融点が低いため、電子デバイスに使用する磁器組成物は、上記導体金属の融点以下の温度で焼成可能である（低温燒結性を有する）ことが要求される。
【０００５】
また、複数種の磁器組成物を同時焼成するためには、各磁器組成物の線膨張係数がある程度一致しなければならず、この線膨張係数の差が大きいと、焼成後の製品にクラックが生じてしまう。例えば、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウムといったペロブスカイト構造、バリウム−レアアース−チタンの酸化物といったタングステンブロンズ構造、ＮｉＣｕＺｎ系フェライトといったスピネル構造等をもつ一般的な磁器組成物は、その線膨張係数が約８０〜１３０×１０−７／℃程度である。これらにガラス等を添加して上記の低温燒結性を付与した磁器組成物であっても、その線膨張係数は元の線膨張係数（約８０〜１３０×１０−７／℃程度）ほとんど変わらない。しかし、従来のガラスを主体とする低誘電率の磁器組成物は、その線膨張係数が約４０〜８０×１０−７／℃程度のものが多く、上記のガラス添加等により低温燒結性を付与した誘電材料や磁性材料に比べて線膨張率が低く、これらを同時焼成した場合、製品にクラックが生じるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、低温燒結性をもち単独での内部導体との焼成が可能であり、かつ、高い線膨張係数をもち他の磁器組成物との同時焼成も可能な低誘電率の磁器組成物を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明は、Ｂａ系ガラスとα石英とを主成分とする磁器組成物において、前記Ｂａ系ガラスの含有量が５５．０〜６９．４重量％、前記α石英の含有量が１２．１〜４０．２重量％の範囲内にあり、Ａｌ2Ｏ3を９．０〜１２．９重量％の範囲で含有し、前記Ｂａ系ガラスの成分は、酸化物換算で、ＢａＯを２１〜２５ｍｏｌ％、ＳｉＯ2を６４〜７０ｍｏｌ％、Ａｌ2Ｏ3を７〜１１ｍｏｌ％の範囲で含有し、さらに、ＢａＯ、ＳｉＯ2およびＡｌ2Ｏ3の合計１００ｍｏｌ当たりＢ2Ｏ3を４〜６ｍｏｌの範囲で含有し、α石英と、４種の結晶相［ＢａＡｌ2ＳｉＯ8＋ＢａＳｉ2Ｏ5］、［ＢａＡｌ2ＳｉＯ8＋ＢａＳｉ2Ｏ5＋Ａｌ2Ｏ3］、［ＢａＡｌ2ＳｉＯ8＋Ａｌ2Ｏ3］、［ＢａＳｉ2Ｏ5＋Ａｌ2Ｏ3］の中の１種とを含み、線膨張係数が８０×１０-7／℃〜１５０×１０-7／℃の範囲内にあり、比誘電率が７．０以下であるような構成とした。
【００１０】
このような本発明では、磁器組成物の焼成温度がＡｇもしくはＣｕ、または、ＡｇやＣｕを主成分とする合金の融点以下となり、低誘電率でありながら線膨張係数が高いものとなり、低温焼成可能な他の誘電材料や磁性材料との同時焼成が可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
本発明の磁器組成物は、Ｂａ系ガラスとα石英とを主成分とするものである。このような本発明の磁器組成物において、Ｂａ系ガラスの含有量は５５．０〜６９．４重量％、好ましくは５７．３〜６６．５重量％、更に好ましくは６１．１〜６６．５重量％、α石英の含有量は１２．１〜４０．２重量％、好ましくは２０．７〜３０．３重量％、更に好ましくは２１．０〜２６．０重量％の範囲内であり、また、Ａｌ２Ｏ３を２４．５重量％以下、好ましくは６．４〜１８．６重量％、更に好ましくは９．０〜１２．９重量％の範囲で含有してもよい。
【００１３】
Ｂａ系ガラスの含有量が５５．０重量％未満であると、磁器組成物の低温焼結性が低下し、緻密な焼結体（９００℃での焼成後において相対密度が９２％以上）が得られない。また、６９．４重量％ を超える場合も、緻密な焼結体が得られない。一方、Ｂａ系ガラスの含有量が、その最も好ましい範囲である６１．１〜６６．５重量％の範囲であると、磁器組成物は低温焼結性をもち緻密な焼結体が得られることに加えて、９００℃以下での低温焼結可能なバリウム−レアアース−チタン酸化物の高誘電率材料と一体化焼成したときの境界の接合面に連続的な空間またはポアが発生することなく境界反応性がより良好となる。
【００１４】
また、α石英の含有量が１２．１重量％未満であると、磁器組成物の低温焼結性が低下し、緻密な焼結体が得られず、４０．２重量％を超える場合も、緻密な焼結体が得られない。これに対して、α石英の含有量が、その最も好ましい範囲である２１．０〜２６．０重量％の範囲であると、磁器組成物は低温焼結性をもち緻密な焼結体が得られることに加えて、低温焼結可能なバリウム−レアアース−チタン酸化物の高誘電率材料と一体化焼成したときの境界の接合面に連続的な空間またはポアが発生することなく境界反応性がより良好となる。
【００１５】
Ｂａ系ガラスとα石英とからなる主成分に添加するＡｌ２Ｏ３は、磁器組成物の保形性を向上させる効果をもつが、添加量が２４．５重量％を超えると低温焼結性が低下し、緻密な焼結体が得られない。一方、Ａｌ２Ｏ３の添加量が、その最も好ましい範囲である９．０〜１２．９重量％の範囲であると、磁器組成物は低温焼結性をもち緻密な焼結体が得られることに加えて、低温焼結可能なバリウム−レアアース−チタン酸化物の高誘電率材料と一体化焼成したときの境界の接合面に連続的な空間またはポアが発生することなく境界反応性がより良好となる。
【００１６】
本発明の磁器組成物におけるＢａ系ガラスは、その成分が、酸化物換算で以下の範囲となるものである。
・ＢａＯ ： １９〜２９ｍｏｌ％、好ましくは２１〜２５ｍｏｌ％
・ＳｉＯ２ ： ６２〜７２ｍｏｌ％、好ましくは６４〜７０ｍｏｌ％
・Ａｌ２Ｏ３ ： ６〜１１ｍｏｌ％、好ましくは７〜１１ｍｏｌ％
・ＢａＯ、ＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３の ： ３〜７ｍｏｌ、好ましくは
合計１００ｍｏｌ当たりのＢ２Ｏ３量 ４〜６ｍｏｌ
【００１７】
Ｂａ系ガラスにおいて、ＢａＯ成分が１９ｍｏｌ％未満であると、ガラス化が困難であり、２９ｍｏｌ％を超えると緻密な焼結体が得られない。
【００１８】
また、ＳｉＯ２成分が６２ｍｏｌ％未満であると、緻密な焼結体が得られず、７２ｍｏｌ％を超えるとガラス化が困難であり好ましくない。
【００１９】
さらに、Ａｌ２Ｏ３成分が６ｍｏｌ％未満、あるいは、１１ｍｏｌ％を超えると、いずれも緻密な焼結体が得られない。
【００２０】
また、ＢａＯ、ＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３の合計１００ｍｏｌに対するＢ２Ｏ３成分が３ｍｏｌ未満であると、ガラス化が困難であり、７ｍｏｌを超えると、緻密な焼結体が得られない。
【００２１】
本発明の磁器組成物は、各構成成分を上記の範囲内で適宜設定することにより、低温燒結性を有し、かつ、線膨張係数が８０×１０−７／℃〜１５０×１０−７／℃の範囲内にあるものとすることができる。したがって、低抵抗であるＡｇあるいはＣｕ、または、ＡｇやＣｕを主成分とする合金の融点以下での焼成が可能な従来の高誘電率材料や磁性材料等の異種の磁器組成物の線膨張係数に合わせることが容易である。このため、異種の材料との同時焼成を行っても、得られた焼成物にクラックを生じることはない。尚、本発明の磁器組成物では、線膨張係数が１５０×１０−７／℃を超えるものを得ることは困難である。
【００２２】
さらに、本発明の磁器組成物は、上記のような組成による線膨張係数の制御に加え、焼成温度、焼成時間によっても線膨張係数を８０×１０−７／℃〜１５０×１０−７／℃の範囲内で制御することができる。Ｂａ系ガラスとα石英との焼成、あるいは、これらにＡｌ２Ｏ３を添加したものの焼成において、ガラスの結晶化が起こり、新たな結晶相［ＢａＡｌ２ＳｉＯ８］や［ＢａＳｉ２Ｏ５］が生成する。これらの結晶相はそれぞれ固有の線膨張係数をもつので、焼成条件により結晶相の種類と量を変化させることにより、線膨張係数を制御することができる。
【００２３】
このような本発明の磁器組成物は、α石英と、４種の結晶相［ＢａＡｌ２ＳｉＯ８＋ＢａＳｉ２Ｏ５］、［ＢａＡｌ２ＳｉＯ８＋ＢａＳｉ２Ｏ５＋Ａｌ２Ｏ３］、［ＢａＡｌ２ＳｉＯ８＋Ａｌ２Ｏ３］、［ＢａＳｉ２Ｏ５＋Ａｌ２Ｏ３］の中の１種とを含み、誘電率が低いにもかかわらず、高い線膨張係数をもち、かつ、低温焼結性を有するものである。
【００２４】
次に、本発明の磁器組成物の製造方法について説明する。
まず、Ｂａ系ガラス成分であるＢａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３を用意し、所定量を秤量して混合し、るつぼで溶融した後、溶融物を急冷し、これを粉砕することによりガラス粉末とする。尚、ガラス原料としては、酸化物である必要はなく、例えば、炭酸塩、水酸化物、硫酸塩等のように熱処理により酸化物となるものを使用しても、酸化物を使用した場合と同等のガラス粉末を得ることができる。
【００２５】
上記のガラス原料の混合は、例えば、乾式混合により行うことができ、溶融は１５００〜１６００℃で０．５〜５時間程度とすることができる。溶融物の粉砕は、ボールミル等を用いた湿式粉砕が望ましい。
次に、主成分であるα石英粉末と、上記のＢａ系ガラス粉末、さらに、必要に応じてＡｌ２Ｏ３粉末を準備し、これらの所定量を秤量して混合する。得られた粉末に対してポリビニルアルコール系、アクリル系、エチルセルロース系のような有機バインダーと、必要に応じて溶剤、可塑剤等を混合してスラリーを調製する。
【００２６】
次いで、このスラリーを所望の形状に成型し、この成型物を焼成する。成型はシート法や印刷法等の湿式成型の他、プレス成型等の乾式成型でもよく、所望の形状に応じて成型方法を適宜選択することが可能である。焼成温度は８５０〜９６０℃の範囲で設定することができ、焼成時間は０．１〜２４時間程度が好ましい。したがって、ＡｇもしくはＣｕ、または、ＡｇやＣｕを主成分とする合金の融点以下での低温焼成が可能となる。このため、低抵抗であるＡｇやＣｕのような融点の低い金属を内部導体として電子部品を構成することが可能となる。尚、同時焼成を行う内部導体に合わせて焼成雰囲気を選択することが望ましく、例えば、Ａｇとの同時焼成の場合は空気中のような酸素雰囲気とし、Ｃｕとの同時焼成の場合は還元雰囲気とする。
【００２７】
【実施例】
次に、実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
【００２８】
（実施例１）
まず、Ｂａ系ガラス成分として、ＢａＣＯ３、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３を下記表１乃至表３のガラス組成の欄に示す組成となるように秤量し、シェイカーで乾式混合した後、この混合物をるつぼに入れて１５５０℃で１時間溶融した。その後、溶融物を純水で急冷し、これをらいかい機で粗粉砕した後、ボールミルで湿式粉砕してＢａ系ガラス粉末を得た。
【００２９】
次に、上記のようにして得たＢａ系ガラス粉末と、α石英粉末、Ａｌ２Ｏ３粉末をそれぞれ下記の表１乃至表３中の材料組成の欄に示す割合となるように秤量して混合し、この混合粉末１００重量部に対して、有機バインダーとしてアクリル系樹脂を１５重量部、溶剤としてトルエンを６０重量部、可塑剤としてｎ−ブチルフタリルｎ−ブチルグリコラート（ＢＰＢＧ）を５重量部加え、ボールミルで分散し、５７種の有機スラリーを作製した。
【００３０】
次いで、上記の有機スラリーを用いてドクターブレード法により５７種のグリーンシート（試料２〜１０、１２〜５９）を作製した。その後、このグリーンシートを下記の各測定条件に合わせた所定の大きさに形成し、９００℃、２時間の焼成を行った。
【００３１】
次に、上記の各試料について、低温焼結性（９００℃での焼成後において相対密度が９２％以上）を評価し、比誘電率と線膨張係数を下記の測定方法により測定し、含有する結晶相を下記方法にて測定して、結果を下記の表１〜表３に示した。
【００３２】
また、上記の試料８、２３、４１について、低温焼結可能なバリウム−レアアース−チタン酸化物の高誘電率材料と一体化焼成し、その破断した境界面を走査電子顕微鏡装置（日本電子データム（株）製 ＪＥＤ−２００１）により観察し、一体化焼成後の境界面のｃｏｍｐｏ像（２０００倍）を撮影して図１乃至図３に示した。
【００３３】
比誘電率の測定方法
約１ｍｍ角の棒状試料を作成し、比誘電率（２ＧＨｚ）を空洞共振器摂動法により測定（ヒューレットパッカード（株）製 ８３６２０Ａ，８７５７Ｃを使用）した。
【００３４】
線膨張係数の測定方法
約４×４×２８ｍｍの試料を作成し、線膨張係数（１００〜７００℃）を横型線膨張装置（真空理工（株）製 ＤＬ−７０００Ｙ−ＲＨ）により測定した。
【００３５】
結晶相の測定方法
燒結体を乳鉢にて粉砕し、粉末Ｘ線回折法により測定（マック・サイエンス（株）製 ＭＸＰ３システムを使用）した。測定条件はターゲットをＣｕとし、４５ｋＶ、４０ｍＡ、１ｄｅｇ／分、２θ＝１０〜６０とした。
ただし、下記の表１〜表３において、α、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの表示は、それぞれ以下の結晶相を表す。
α ： α石英
Ａ ： ＢａＡｌ２ＳｉＯ８＋ＢａＳｉ２Ｏ５
Ｂ ： ＢａＡｌ２ＳｉＯ８＋ＢａＳｉ２Ｏ５＋Ａｌ２Ｏ３
Ｃ ： ＢａＡｌ２ＳｉＯ８＋Ａｌ２Ｏ３
Ｄ ： ＢａＳｉ２Ｏ５＋Ａｌ２Ｏ３
【００３６】
【表１】
【００３７】
【表２】
【００３８】
【表３】
表１〜表３に示されるように、Ｂａ系ガラスとα石英とを主成分とし、各構成成分が本発明の範囲内にある試料（２〜９、１２、１３、１７〜２１、２３〜３４、３９〜４７、５０〜５４）は、いずれも低温焼結性に優れ、ＡｇもしくはＣｕ、または、ＡｇやＣｕを主成分とする合金の融点以下での焼成が可能であるとともに、誘電率が低く（７以下（２ＧＨｚ））、かつ、線膨張係数が８０×１０−７／℃〜１３０×１０−７／℃の範囲内となるものであった。
【００３９】
さらに、上記の試料８、２３、４１のうち、Ｂａ系ガラスの含有量が６１．１〜６６．５重量％、α石英の含有量が２１．０〜２６．０重量％の範囲内であり、Ａｌ２Ｏ３を９．０〜１２．９重量％の範囲で含有している試料８と試料２３（図１および図２参照）は、低温焼結可能なバリウム−レアアース−チタン酸化物の高誘電率材料との一体化焼成時の境界反応性が、試料４１（図３参照）に比べて特に良好であった。
【００４０】
これに対して、ガラス組成においてＢａＯ成分が１９ｍｏｌ％未満である試料１、ＢａＯ、ＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３の合計１００ｍｏｌ当たりのＢ２Ｏ３成分が３ｍｏｌ未満である試料１１、ＳｉＯ２成分が７２ｍｏｌ％を超える試料１４では、ガラス化が困難であり、磁器組成物が得られなかった。
また、構成成分の含有量が本発明の範囲から外れる他の試料は、いずれも９００℃における焼成で緻密化せず、相対密度は９２％未満であった。
【００４１】
（実施例２）
まず、実施例１における試料３９〜４３と同じ組成の有機スラリーを実施例１と同様にして作製した。
【００４２】
次いで、上記の有機スラリーを用いて実施例１と同様にして５種のグリーンシート（試料Ａ〜Ｅ）を作製し、その後、このグリーンシートを実施例１と同じ所定の大きさに形成し、８８０℃、２時間と、９２０℃、２時間の２種の条件で焼成した。
【００４３】
次に、上記の各試料について、線膨張係数を実施例１と同様に測定して、結果を下記の表４に示した。尚、表４には実施例１における試料３９〜４３（９００℃、２時間の焼成）の測定結果も示した。
【００４４】
【表４】
表４に示される測定結果では、本発明の磁器組成物は、同一組成において焼成条件を変えることにより線膨張係数を８０×１０−７／℃〜１３０×１０−７／℃の範囲内で制御可能であることが明らかとなった。
【００４５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によればＡｇもしくはＣｕ、または、ＡｇやＣｕを主成分とする合金の融点以下での焼成が可能であり、低誘電率でありながら線膨張係数が高いので、例えば、低温焼成可能な高誘電率材料や磁性材料等の異種の磁器組成物との同時焼成が可能であり、ＡｇやＣｕのような融点の低い金属を内部導体として、小型のフィルターや共振器、回路基板等の電子デバイスの製造に供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は実施例１において、試料８を高誘電率材料と一体化焼成し、その破断した境界面を示す図面代用の走査電子顕微鏡写真である。
【図２】図２は実施例１において、試料２３を高誘電率材料と一体化焼成し、その破断した境界面を示す図面代用の走査電子顕微鏡写真である。
【図３】図３は実施例１において、試料４１を高誘電率材料と一体化焼成し、その破断した境界面を示す図面代用の走査電子顕微鏡写真である。
【発明の属する技術分野】
本発明は磁器組成物に係り、特にＡｇもしくはＣｕ、または、ＡｇやＣｕを主成分とする合金を内部導体として使用できるような低温燒結性をもつとともに誘電率が低く、かつ、高い線膨張係数を有する誘電体磁器組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、印刷法やシート工法といった厚膜形成法を用いてチップコンデンサーやチップインダクター、チップフィルター等のチップ部品が製造されている。また、材料特性の異なる複数種の磁器組成物を同時に焼成して形成された電子デバイスとしては、磁性体と誘電体との組み合わせからなるＬＣフィルター、高誘電率材料と低誘電率材料との組み合わせからなるコンデンサーを内蔵した回路基板（素子）等が挙げられる。
【０００３】
例えば、上記の高誘電率材料と低誘電率材料とを同時焼成して形成されたコンデンサーは、高誘電率材料のみからなるコンデンサーに比べて分布容量の低減等が可能である。また、低誘電率材料のみからなるコンデンサーに比べて大容量化が可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の電子デバイスでは、損失特性を向上させるために、導体電極として低抵抗であるＡｇあるいはＣｕ、または、ＡｇやＣｕを主成分とする合金を用いることが望ましい。しかし、これらの導体金属は融点が低いため、電子デバイスに使用する磁器組成物は、上記導体金属の融点以下の温度で焼成可能である（低温燒結性を有する）ことが要求される。
【０００５】
また、複数種の磁器組成物を同時焼成するためには、各磁器組成物の線膨張係数がある程度一致しなければならず、この線膨張係数の差が大きいと、焼成後の製品にクラックが生じてしまう。例えば、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウムといったペロブスカイト構造、バリウム−レアアース−チタンの酸化物といったタングステンブロンズ構造、ＮｉＣｕＺｎ系フェライトといったスピネル構造等をもつ一般的な磁器組成物は、その線膨張係数が約８０〜１３０×１０−７／℃程度である。これらにガラス等を添加して上記の低温燒結性を付与した磁器組成物であっても、その線膨張係数は元の線膨張係数（約８０〜１３０×１０−７／℃程度）ほとんど変わらない。しかし、従来のガラスを主体とする低誘電率の磁器組成物は、その線膨張係数が約４０〜８０×１０−７／℃程度のものが多く、上記のガラス添加等により低温燒結性を付与した誘電材料や磁性材料に比べて線膨張率が低く、これらを同時焼成した場合、製品にクラックが生じるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、低温燒結性をもち単独での内部導体との焼成が可能であり、かつ、高い線膨張係数をもち他の磁器組成物との同時焼成も可能な低誘電率の磁器組成物を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明は、Ｂａ系ガラスとα石英とを主成分とする磁器組成物において、前記Ｂａ系ガラスの含有量が５５．０〜６９．４重量％、前記α石英の含有量が１２．１〜４０．２重量％の範囲内にあり、Ａｌ2Ｏ3を９．０〜１２．９重量％の範囲で含有し、前記Ｂａ系ガラスの成分は、酸化物換算で、ＢａＯを２１〜２５ｍｏｌ％、ＳｉＯ2を６４〜７０ｍｏｌ％、Ａｌ2Ｏ3を７〜１１ｍｏｌ％の範囲で含有し、さらに、ＢａＯ、ＳｉＯ2およびＡｌ2Ｏ3の合計１００ｍｏｌ当たりＢ2Ｏ3を４〜６ｍｏｌの範囲で含有し、α石英と、４種の結晶相［ＢａＡｌ2ＳｉＯ8＋ＢａＳｉ2Ｏ5］、［ＢａＡｌ2ＳｉＯ8＋ＢａＳｉ2Ｏ5＋Ａｌ2Ｏ3］、［ＢａＡｌ2ＳｉＯ8＋Ａｌ2Ｏ3］、［ＢａＳｉ2Ｏ5＋Ａｌ2Ｏ3］の中の１種とを含み、線膨張係数が８０×１０-7／℃〜１５０×１０-7／℃の範囲内にあり、比誘電率が７．０以下であるような構成とした。
【００１０】
このような本発明では、磁器組成物の焼成温度がＡｇもしくはＣｕ、または、ＡｇやＣｕを主成分とする合金の融点以下となり、低誘電率でありながら線膨張係数が高いものとなり、低温焼成可能な他の誘電材料や磁性材料との同時焼成が可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
本発明の磁器組成物は、Ｂａ系ガラスとα石英とを主成分とするものである。このような本発明の磁器組成物において、Ｂａ系ガラスの含有量は５５．０〜６９．４重量％、好ましくは５７．３〜６６．５重量％、更に好ましくは６１．１〜６６．５重量％、α石英の含有量は１２．１〜４０．２重量％、好ましくは２０．７〜３０．３重量％、更に好ましくは２１．０〜２６．０重量％の範囲内であり、また、Ａｌ２Ｏ３を２４．５重量％以下、好ましくは６．４〜１８．６重量％、更に好ましくは９．０〜１２．９重量％の範囲で含有してもよい。
【００１３】
Ｂａ系ガラスの含有量が５５．０重量％未満であると、磁器組成物の低温焼結性が低下し、緻密な焼結体（９００℃での焼成後において相対密度が９２％以上）が得られない。また、６９．４重量％ を超える場合も、緻密な焼結体が得られない。一方、Ｂａ系ガラスの含有量が、その最も好ましい範囲である６１．１〜６６．５重量％の範囲であると、磁器組成物は低温焼結性をもち緻密な焼結体が得られることに加えて、９００℃以下での低温焼結可能なバリウム−レアアース−チタン酸化物の高誘電率材料と一体化焼成したときの境界の接合面に連続的な空間またはポアが発生することなく境界反応性がより良好となる。
【００１４】
また、α石英の含有量が１２．１重量％未満であると、磁器組成物の低温焼結性が低下し、緻密な焼結体が得られず、４０．２重量％を超える場合も、緻密な焼結体が得られない。これに対して、α石英の含有量が、その最も好ましい範囲である２１．０〜２６．０重量％の範囲であると、磁器組成物は低温焼結性をもち緻密な焼結体が得られることに加えて、低温焼結可能なバリウム−レアアース−チタン酸化物の高誘電率材料と一体化焼成したときの境界の接合面に連続的な空間またはポアが発生することなく境界反応性がより良好となる。
【００１５】
Ｂａ系ガラスとα石英とからなる主成分に添加するＡｌ２Ｏ３は、磁器組成物の保形性を向上させる効果をもつが、添加量が２４．５重量％を超えると低温焼結性が低下し、緻密な焼結体が得られない。一方、Ａｌ２Ｏ３の添加量が、その最も好ましい範囲である９．０〜１２．９重量％の範囲であると、磁器組成物は低温焼結性をもち緻密な焼結体が得られることに加えて、低温焼結可能なバリウム−レアアース−チタン酸化物の高誘電率材料と一体化焼成したときの境界の接合面に連続的な空間またはポアが発生することなく境界反応性がより良好となる。
【００１６】
本発明の磁器組成物におけるＢａ系ガラスは、その成分が、酸化物換算で以下の範囲となるものである。
・ＢａＯ ： １９〜２９ｍｏｌ％、好ましくは２１〜２５ｍｏｌ％
・ＳｉＯ２ ： ６２〜７２ｍｏｌ％、好ましくは６４〜７０ｍｏｌ％
・Ａｌ２Ｏ３ ： ６〜１１ｍｏｌ％、好ましくは７〜１１ｍｏｌ％
・ＢａＯ、ＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３の ： ３〜７ｍｏｌ、好ましくは
合計１００ｍｏｌ当たりのＢ２Ｏ３量 ４〜６ｍｏｌ
【００１７】
Ｂａ系ガラスにおいて、ＢａＯ成分が１９ｍｏｌ％未満であると、ガラス化が困難であり、２９ｍｏｌ％を超えると緻密な焼結体が得られない。
【００１８】
また、ＳｉＯ２成分が６２ｍｏｌ％未満であると、緻密な焼結体が得られず、７２ｍｏｌ％を超えるとガラス化が困難であり好ましくない。
【００１９】
さらに、Ａｌ２Ｏ３成分が６ｍｏｌ％未満、あるいは、１１ｍｏｌ％を超えると、いずれも緻密な焼結体が得られない。
【００２０】
また、ＢａＯ、ＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３の合計１００ｍｏｌに対するＢ２Ｏ３成分が３ｍｏｌ未満であると、ガラス化が困難であり、７ｍｏｌを超えると、緻密な焼結体が得られない。
【００２１】
本発明の磁器組成物は、各構成成分を上記の範囲内で適宜設定することにより、低温燒結性を有し、かつ、線膨張係数が８０×１０−７／℃〜１５０×１０−７／℃の範囲内にあるものとすることができる。したがって、低抵抗であるＡｇあるいはＣｕ、または、ＡｇやＣｕを主成分とする合金の融点以下での焼成が可能な従来の高誘電率材料や磁性材料等の異種の磁器組成物の線膨張係数に合わせることが容易である。このため、異種の材料との同時焼成を行っても、得られた焼成物にクラックを生じることはない。尚、本発明の磁器組成物では、線膨張係数が１５０×１０−７／℃を超えるものを得ることは困難である。
【００２２】
さらに、本発明の磁器組成物は、上記のような組成による線膨張係数の制御に加え、焼成温度、焼成時間によっても線膨張係数を８０×１０−７／℃〜１５０×１０−７／℃の範囲内で制御することができる。Ｂａ系ガラスとα石英との焼成、あるいは、これらにＡｌ２Ｏ３を添加したものの焼成において、ガラスの結晶化が起こり、新たな結晶相［ＢａＡｌ２ＳｉＯ８］や［ＢａＳｉ２Ｏ５］が生成する。これらの結晶相はそれぞれ固有の線膨張係数をもつので、焼成条件により結晶相の種類と量を変化させることにより、線膨張係数を制御することができる。
【００２３】
このような本発明の磁器組成物は、α石英と、４種の結晶相［ＢａＡｌ２ＳｉＯ８＋ＢａＳｉ２Ｏ５］、［ＢａＡｌ２ＳｉＯ８＋ＢａＳｉ２Ｏ５＋Ａｌ２Ｏ３］、［ＢａＡｌ２ＳｉＯ８＋Ａｌ２Ｏ３］、［ＢａＳｉ２Ｏ５＋Ａｌ２Ｏ３］の中の１種とを含み、誘電率が低いにもかかわらず、高い線膨張係数をもち、かつ、低温焼結性を有するものである。
【００２４】
次に、本発明の磁器組成物の製造方法について説明する。
まず、Ｂａ系ガラス成分であるＢａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３を用意し、所定量を秤量して混合し、るつぼで溶融した後、溶融物を急冷し、これを粉砕することによりガラス粉末とする。尚、ガラス原料としては、酸化物である必要はなく、例えば、炭酸塩、水酸化物、硫酸塩等のように熱処理により酸化物となるものを使用しても、酸化物を使用した場合と同等のガラス粉末を得ることができる。
【００２５】
上記のガラス原料の混合は、例えば、乾式混合により行うことができ、溶融は１５００〜１６００℃で０．５〜５時間程度とすることができる。溶融物の粉砕は、ボールミル等を用いた湿式粉砕が望ましい。
次に、主成分であるα石英粉末と、上記のＢａ系ガラス粉末、さらに、必要に応じてＡｌ２Ｏ３粉末を準備し、これらの所定量を秤量して混合する。得られた粉末に対してポリビニルアルコール系、アクリル系、エチルセルロース系のような有機バインダーと、必要に応じて溶剤、可塑剤等を混合してスラリーを調製する。
【００２６】
次いで、このスラリーを所望の形状に成型し、この成型物を焼成する。成型はシート法や印刷法等の湿式成型の他、プレス成型等の乾式成型でもよく、所望の形状に応じて成型方法を適宜選択することが可能である。焼成温度は８５０〜９６０℃の範囲で設定することができ、焼成時間は０．１〜２４時間程度が好ましい。したがって、ＡｇもしくはＣｕ、または、ＡｇやＣｕを主成分とする合金の融点以下での低温焼成が可能となる。このため、低抵抗であるＡｇやＣｕのような融点の低い金属を内部導体として電子部品を構成することが可能となる。尚、同時焼成を行う内部導体に合わせて焼成雰囲気を選択することが望ましく、例えば、Ａｇとの同時焼成の場合は空気中のような酸素雰囲気とし、Ｃｕとの同時焼成の場合は還元雰囲気とする。
【００２７】
【実施例】
次に、実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
【００２８】
（実施例１）
まず、Ｂａ系ガラス成分として、ＢａＣＯ３、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３を下記表１乃至表３のガラス組成の欄に示す組成となるように秤量し、シェイカーで乾式混合した後、この混合物をるつぼに入れて１５５０℃で１時間溶融した。その後、溶融物を純水で急冷し、これをらいかい機で粗粉砕した後、ボールミルで湿式粉砕してＢａ系ガラス粉末を得た。
【００２９】
次に、上記のようにして得たＢａ系ガラス粉末と、α石英粉末、Ａｌ２Ｏ３粉末をそれぞれ下記の表１乃至表３中の材料組成の欄に示す割合となるように秤量して混合し、この混合粉末１００重量部に対して、有機バインダーとしてアクリル系樹脂を１５重量部、溶剤としてトルエンを６０重量部、可塑剤としてｎ−ブチルフタリルｎ−ブチルグリコラート（ＢＰＢＧ）を５重量部加え、ボールミルで分散し、５７種の有機スラリーを作製した。
【００３０】
次いで、上記の有機スラリーを用いてドクターブレード法により５７種のグリーンシート（試料２〜１０、１２〜５９）を作製した。その後、このグリーンシートを下記の各測定条件に合わせた所定の大きさに形成し、９００℃、２時間の焼成を行った。
【００３１】
次に、上記の各試料について、低温焼結性（９００℃での焼成後において相対密度が９２％以上）を評価し、比誘電率と線膨張係数を下記の測定方法により測定し、含有する結晶相を下記方法にて測定して、結果を下記の表１〜表３に示した。
【００３２】
また、上記の試料８、２３、４１について、低温焼結可能なバリウム−レアアース−チタン酸化物の高誘電率材料と一体化焼成し、その破断した境界面を走査電子顕微鏡装置（日本電子データム（株）製 ＪＥＤ−２００１）により観察し、一体化焼成後の境界面のｃｏｍｐｏ像（２０００倍）を撮影して図１乃至図３に示した。
【００３３】
比誘電率の測定方法
約１ｍｍ角の棒状試料を作成し、比誘電率（２ＧＨｚ）を空洞共振器摂動法により測定（ヒューレットパッカード（株）製 ８３６２０Ａ，８７５７Ｃを使用）した。
【００３４】
線膨張係数の測定方法
約４×４×２８ｍｍの試料を作成し、線膨張係数（１００〜７００℃）を横型線膨張装置（真空理工（株）製 ＤＬ−７０００Ｙ−ＲＨ）により測定した。
【００３５】
結晶相の測定方法
燒結体を乳鉢にて粉砕し、粉末Ｘ線回折法により測定（マック・サイエンス（株）製 ＭＸＰ３システムを使用）した。測定条件はターゲットをＣｕとし、４５ｋＶ、４０ｍＡ、１ｄｅｇ／分、２θ＝１０〜６０とした。
ただし、下記の表１〜表３において、α、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの表示は、それぞれ以下の結晶相を表す。
α ： α石英
Ａ ： ＢａＡｌ２ＳｉＯ８＋ＢａＳｉ２Ｏ５
Ｂ ： ＢａＡｌ２ＳｉＯ８＋ＢａＳｉ２Ｏ５＋Ａｌ２Ｏ３
Ｃ ： ＢａＡｌ２ＳｉＯ８＋Ａｌ２Ｏ３
Ｄ ： ＢａＳｉ２Ｏ５＋Ａｌ２Ｏ３
【００３６】
【表１】
【表２】
【表３】
【００３９】
さらに、上記の試料８、２３、４１のうち、Ｂａ系ガラスの含有量が６１．１〜６６．５重量％、α石英の含有量が２１．０〜２６．０重量％の範囲内であり、Ａｌ２Ｏ３を９．０〜１２．９重量％の範囲で含有している試料８と試料２３（図１および図２参照）は、低温焼結可能なバリウム−レアアース−チタン酸化物の高誘電率材料との一体化焼成時の境界反応性が、試料４１（図３参照）に比べて特に良好であった。
【００４０】
これに対して、ガラス組成においてＢａＯ成分が１９ｍｏｌ％未満である試料１、ＢａＯ、ＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３の合計１００ｍｏｌ当たりのＢ２Ｏ３成分が３ｍｏｌ未満である試料１１、ＳｉＯ２成分が７２ｍｏｌ％を超える試料１４では、ガラス化が困難であり、磁器組成物が得られなかった。
また、構成成分の含有量が本発明の範囲から外れる他の試料は、いずれも９００℃における焼成で緻密化せず、相対密度は９２％未満であった。
【００４１】
（実施例２）
まず、実施例１における試料３９〜４３と同じ組成の有機スラリーを実施例１と同様にして作製した。
【００４２】
次いで、上記の有機スラリーを用いて実施例１と同様にして５種のグリーンシート（試料Ａ〜Ｅ）を作製し、その後、このグリーンシートを実施例１と同じ所定の大きさに形成し、８８０℃、２時間と、９２０℃、２時間の２種の条件で焼成した。
【００４３】
次に、上記の各試料について、線膨張係数を実施例１と同様に測定して、結果を下記の表４に示した。尚、表４には実施例１における試料３９〜４３（９００℃、２時間の焼成）の測定結果も示した。
【００４４】
【表４】
【００４５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によればＡｇもしくはＣｕ、または、ＡｇやＣｕを主成分とする合金の融点以下での焼成が可能であり、低誘電率でありながら線膨張係数が高いので、例えば、低温焼成可能な高誘電率材料や磁性材料等の異種の磁器組成物との同時焼成が可能であり、ＡｇやＣｕのような融点の低い金属を内部導体として、小型のフィルターや共振器、回路基板等の電子デバイスの製造に供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は実施例１において、試料８を高誘電率材料と一体化焼成し、その破断した境界面を示す図面代用の走査電子顕微鏡写真である。
【図２】図２は実施例１において、試料２３を高誘電率材料と一体化焼成し、その破断した境界面を示す図面代用の走査電子顕微鏡写真である。
【図３】図３は実施例１において、試料４１を高誘電率材料と一体化焼成し、その破断した境界面を示す図面代用の走査電子顕微鏡写真である。
Claims (1)
- Ｂａ系ガラスとα石英とを主成分とする磁器組成物において、
前記Ｂａ系ガラスの含有量が５５．０〜６９．４重量％、前記α石英の含有量が１２．１〜４０．２重量％の範囲内にあり、Ａｌ2Ｏ3を９．０〜１２．９重量％の範囲で含有し、
前記Ｂａ系ガラスの成分は、酸化物換算で、ＢａＯを２１〜２５ｍｏｌ％、ＳｉＯ2を６４〜７０ｍｏｌ％、Ａｌ2Ｏ3を７〜１１ｍｏｌ％の範囲で含有し、さらに、ＢａＯ、ＳｉＯ2およびＡｌ2Ｏ3の合計１００ｍｏｌ当たりＢ2Ｏ3を４〜６ｍｏｌの範囲で含有し、
α石英と、４種の結晶相［ＢａＡｌ2ＳｉＯ8＋ＢａＳｉ2Ｏ5］、［ＢａＡｌ2ＳｉＯ8＋ＢａＳｉ2Ｏ5＋Ａｌ2Ｏ3］、［ＢａＡｌ2ＳｉＯ8＋Ａｌ2Ｏ3］、［ＢａＳｉ2Ｏ5＋Ａｌ2Ｏ3］の中の１種とを含み、
線膨張係数が８０×１０-7／℃〜１５０×１０-7／℃の範囲内にあり、
比誘電率が７．０以下であることを特徴とする磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000036368A JP3587753B2 (ja) | 1999-03-31 | 2000-02-15 | 磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11-91941 | 1999-03-31 | ||
| JP9194199 | 1999-03-31 | ||
| JP2000036368A JP3587753B2 (ja) | 1999-03-31 | 2000-02-15 | 磁器組成物 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004175050A Division JP4050725B2 (ja) | 1999-03-31 | 2004-06-14 | 電子デバイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000344572A JP2000344572A (ja) | 2000-12-12 |
| JP3587753B2 true JP3587753B2 (ja) | 2004-11-10 |
Family
ID=26433373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000036368A Expired - Lifetime JP3587753B2 (ja) | 1999-03-31 | 2000-02-15 | 磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3587753B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5559590B2 (ja) * | 2009-11-18 | 2014-07-23 | 日本碍子株式会社 | セラミックス焼結体、その製造方法及びセラミックス構造体 |
| JP5478404B2 (ja) * | 2010-07-23 | 2014-04-23 | 日本カーバイド工業株式会社 | アルミナセラミックの製造法 |
| JP6075481B2 (ja) * | 2015-02-10 | 2017-02-08 | Tdk株式会社 | ガラスセラミックス組成物およびコイル電子部品 |
| JP6107999B1 (ja) * | 2016-04-08 | 2017-04-05 | Tdk株式会社 | 誘電体組成物、誘電体磁器および積層複合電子部品 |
-
2000
- 2000-02-15 JP JP2000036368A patent/JP3587753B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000344572A (ja) | 2000-12-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4868663B2 (ja) | 低温焼成磁器組成物 | |
| CN110171963B (zh) | 一种低温共烧陶瓷微波与毫米波介电粉末 | |
| JP2000247735A (ja) | 低温焼結セラミック組成物の製造方法 | |
| JP3737773B2 (ja) | 誘電体セラミック組成物 | |
| JP2002193662A (ja) | 誘電体磁器及びその製造方法 | |
| JP3737774B2 (ja) | 誘電体セラミック組成物 | |
| JP3587753B2 (ja) | 磁器組成物 | |
| JP3793485B2 (ja) | マイクロ波誘電体磁器組成物およびその磁器の製造方法 | |
| JP2009023895A (ja) | セラミックス基板及びその製造方法 | |
| JP2006045046A (ja) | 誘電体磁器組成物及び積層セラミック部品 | |
| JP4645935B2 (ja) | 低温焼成磁器組成物およびその製造方法 | |
| JP4050725B2 (ja) | 電子デバイス | |
| KR100592585B1 (ko) | 온도특성 제어가 가능한 저온소성용 고유전율 세라믹 조성물 | |
| EP1041051B1 (en) | Ceramics composition | |
| JP6413862B2 (ja) | 誘電体磁器組成物および電子部品 | |
| JP2007031177A (ja) | 積層セラミック部品及びその製造方法 | |
| JP3287303B2 (ja) | 誘電体磁器組成物およびそれを用いたセラミック電子部品 | |
| JP2006008430A (ja) | 誘電体磁器組成物及びその製造方法並びに積層セラミック部品 | |
| JP4337818B2 (ja) | 磁器組成物 | |
| JP3085625B2 (ja) | 誘電体磁器組成物 | |
| JP2002173367A (ja) | 低温焼成磁器組成物及びその製造方法並びにそれを用いた配線基板 | |
| JP2004026543A (ja) | 誘電体磁器組成物およびこれを用いた積層セラミック部品 | |
| JP3162208B2 (ja) | マイクロ波誘電体磁器組成物 | |
| JP2531548B2 (ja) | 温度補償用磁器組成物 | |
| KR100823217B1 (ko) | 유전체 자기 조성물 및 그 제조 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040420 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040616 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040621 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20040629 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040803 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040810 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 3587753 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080820 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080820 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090820 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090820 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100820 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100820 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110820 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120820 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130820 Year of fee payment: 9 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |