JP6314292B1 - セラミック素地及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施の形態に係るセラミック素地は、結晶相が、Y2O3によって部分安定化されたZrO2及びAl2O3を主結晶相とし、その他、MgAl2O4及びBaAl2Si2O8を含む。
式(1)において、Im(111)は単斜晶(111)面のX線回折パターンのピーク強度であり、Im(11/1)は単斜晶(11/1)面のX線回折パターンのピーク強度であり、It(101)は正方晶(101)面のX線回折パターンのピーク強度である。X線回折パターンの測定は、リガク社製のX線回折装置「型式MiniFlexII」を用いて行うことができる。
ここで、本実施の形態に係るセラミック素地を用いたセラミックパッケージの2つの構成例について図1〜図4を参照しながら説明する。
第1の構成例に係るセラミックパッケージ(以下、第1パッケージ10Aと記す)は、図1に示すように、本実施の形態に係るセラミック素地にて構成された積層基板12と、同じく本実施の形態に係るセラミック素地にて構成された蓋体14とを有する。
次に、セラミック素地の製造方法について、例えば第1パッケージ10Aの製造方法に沿って図2を参照しながら説明する。
第2パッケージ10Bは、図3に示すように、上述した第1パッケージ10Aとほぼ同様の構成を有するが、以下の点で異なる。
次に、第2パッケージ10Bの製造方法について、図4を参照しながら説明する。なお、図2と重複する工程については説明を省略する。
原料粉末を下記表3に示す割合(平均粒径1.70μmのAl2O3粉末:79.51質量%、平均粒径0.50μmのZrO2粉末:20.49質量%、MnO粉末:2.84質量%、SiO2粉末:2.60質量%、BaO粉末:0.72質量%、MgO粉末:0.54質量%、Y2O3粉末:1.16質量%)で混合して混合粉末を得た。
Al2O3粉末を89.82質量%、ZrO2粉末を10.18質量%、MnO粉末を2.82質量%、SiO2粉末を2.59質量%、Y2O3粉末を0.58質量%とした以外は、上述した実施例1と同様にして実施例2に係るセラミック素地を作製した。
MnO粉末を3.38質量%、SiO2粉末を2.06質量%とした以外は、上述した実施例1と同様にして実施例3に係るセラミック素地を作製した。
MnO粉末を2.30質量%、SiO2粉末を3.14質量%とした以外は、上述した実施例1と同様にして実施例4に係るセラミック素地を作製した。
MnO粉末を2.46質量%、SiO2粉末を2.26質量%、BaO粉末を1.44質量%とした以外は、上述した実施例1と同様にして実施例5に係るセラミック素地を作製した。
MnO粉末を2.60質量%、SiO2粉末を2.38質量%、BaO粉末を0.65質量%、MgO粉末を1.08質量%とし、焼成温度を1470℃とした以外は、上述した実施例1と同様にして実施例6に係るセラミック素地を作製した。
MnO粉末を4.42質量%、SiO2粉末を4.04質量%、BaO粉末を1.12質量%、MgO粉末を0.84質量%とし、焼成温度を1390℃とした以外は、上述した実施例1と同様にして実施例7に係るセラミック素地を作製した。
Al2O3粉末を71.14質量%、ZrO2粉末を28.86質量%、MnO粉末を4.44質量%、SiO2粉末を4.06質量%、BaO粉末を1.12質量%、MgO粉末を0.85質量%、Y2O3粉末を1.64質量%とし、焼成温度を1390℃とした以外は、上述した実施例1と同様にして実施例8に係るセラミック素地を作製した。
Al2O3粉末の平均粒径を0.50μmとし、焼成温度を1390℃とした以外は、上述した実施例1と同様にして実施例9に係るセラミック素地を作製した。
Al2O3粉末の平均粒径を0.50μmとし、MnO粉末を3.86質量%、SiO2粉末を3.54質量%、BaO粉末を0.98質量%、MgO粉末を0.74質量%とし、焼成温度を1360℃とした以外は、上述した実施例1と同様にして実施例10に係るセラミック素地を作製した。
Al2O3粉末の平均粒径を0.50μmとし、焼成温度を1340℃とした以外は、上述した実施例7と同様にして実施例11に係るセラミック素地を作製した。
Al2O3粉末の平均粒径を0.50μmとし、Al2O3粉末を79.57質量%、ZrO2粉末を20.43質量%、MnO粉末を2.08質量%、SiO2粉末を2.89質量%とした以外は、上述した実施例1と同様にして実施例12に係るセラミック素地を作製した。
Al2O3粉末の平均粒径を0.50μmとし、MnO粉末を6.11質量%、SiO2粉末を5.59質量%、BaO粉末を1.55質量%、MgO粉末を1.16質量%とし、焼成温度を1310℃とした以外は、上述した実施例1と同様にして実施例13に係るセラミック素地を作製した。
Al2O3粉末の平均粒径を0.50μmとし、Al2O3粉末を71.14質量%、ZrO2粉末を28.86質量%、MnO粉末を2.85質量%、SiO2粉末を2.61質量%、Y2O3粉末を1.64質量%とし、焼成温度を1390℃とした以外は、上述した実施例1と同様にして実施例14に係るセラミック素地を作製した。
Al2O3粉末を76.80質量%、ZrO2粉末を23.20質量%、MnO粉末を0.00質量%(添加せず)、SiO2粉末を0.61質量%、BaO粉末を0.00質量%(添加せず)、MgO粉末を0.10質量%、Y2O3粉末を1.32質量%とし、焼成温度を1500℃とした以外は、上述した実施例1と同様にして比較例1に係るセラミック素地を作製した。
Al2O3粉末を80.87質量%、ZrO2粉末を19.13質量%、MnO粉末を0.00質量%(添加せず)、SiO2粉末を0.61質量%、BaO粉末を0.00質量%(添加せず)、MgO粉末を0.10質量%、Y2O3粉末を1.08質量%とし、焼成温度を1580℃とした以外は、上述した実施例1と同様にして比較例2に係るセラミック素地を作製した。
ZrO2粉末の平均粒径1.70μmとし、MnO粉末を3.07質量%、SiO2粉末を2.81質量%、BaO粉末を0.78質量%、MgO粉末を0.00質量%(添加せず)、Y2O3粉末を1.16質量%とした以外は、上述した実施例1と同様にして比較例3に係るセラミック素地を作製した。
Al2O3粉末の平均粒径を0.50μmとし、MnO粉末を2.52質量%、SiO2粉末を3.50質量%、BaO粉末を0.00質量%(添加せず)とした以外は、上述した実施例1と同様にして比較例4に係るセラミック素地を作製した。
<結晶相の確認>
実施例1〜14及び比較例1〜4のセラミック素地の結晶相を、X線回折により同定した。図5は、実施例9のX線回折パターンであり、図6は、実施例10のX線回折パターンである。
実施例1〜14及び比較例1〜4のセラミック素地の曲げ強度を、JISR1601の4点曲げ強度試験に基づき、室温において測定した。
実施例1〜14及び比較例1〜4のセラミック素地のヤング率を、JISR1602の静的弾性率試験方法に基づき、室温において測定した。
実施例1〜14及び比較例1〜4のセラミック素地の比誘電率を、JISC2138の静電容量方式により、室温において周波数1MHzで測定した。
実施例1〜14及び比較例1〜4のセラミック素地の誘電正接を、JISC2138の静電容量方式により、室温での周波数1MHzで測定した。
10B 第2パッケージ
12 積層基板
14 蓋体
16a 第1基板
16b 第2基板
18 枠体
20 上面電極
28 収容空間
30 水晶振動子
Claims (8)
- 結晶相が、Y2O3によって部分安定化されたZrO2 とAl2O3 とを主結晶相とし、MgAl2O4及びBaAl2Si2O8を含み、
X線回折パターンにおいて、ZrO2の単斜晶相及び正方晶相それぞれのピーク強度の和に対する、前記単斜晶相のピーク強度の割合は、0.1%未満である、
セラミック素地。 - 150〜200℃、100時間の条件で熱エージングした後、前記単斜晶相のピーク強度の割合は、3.0%未満である、
請求項1に記載のセラミック素地。 - 曲げ強度が650MPa以上、かつ、ヤング率が300GPa以下である、
請求項1又は2に記載のセラミック素地。 - ZrO2の結晶粒径は、0.05μm以上1.0μm以下である、
請求項1乃至3のいずれかに記載のセラミック素地。 - AlをAl2O3換算で70.0〜90.0質量%、ZrをZrO2換算で10.0〜30.0質量%含み、
Al2O3とZrO2の合計を100質量%とした場合、YをY2O3換算で0.2〜2.5質量%、MnをMnO換算で2.0〜7.0質量%、SiをSiO2換算で2.0〜7.0質量%、BaをBaO換算で0.5〜2.0質量%、MgをMgO換算で0.5〜2.0質量%含む、
請求項1乃至4のいずれかに記載のセラミック素地。 - AlをAl2O3換算で70.0〜90.0質量%、ZrをZrO2換算で10.0〜30.0質量%含み、Al2O3とZrO2の合計を100質量%とした場合、YをY2O3換算で0.2〜2.5質量%、MnをMnO換算で2.0〜7.0質量%、SiをSiO2換算で2.0〜7.0質量%、BaをBaO換算で0.5〜2.0質量%、MgをMgO換算で0.5〜2.0質量%含む成形体を作製する成形体作製工程と、
前記成形体を1250〜1500℃にて焼成する焼成工程と、
を備えるセラミック素地の製造方法。 - 前記成形体作製工程の後に、前記成形体に、金属を含む導体層を形成する工程をさらに備え、
前記焼成工程では、前記導体層が形成された成形体を焼成する、
請求項6に記載のセラミック素地の製造方法。 - 前記焼成工程は、水素を5%以上含む、水素と窒素のフォーミングガス中で行う、
請求項6又は7に記載のセラミック素地の製造方法。
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