JPH1112037A - 低温焼成磁器組成物および低温焼成磁器 - Google Patents
低温焼成磁器組成物および低温焼成磁器Info
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- JPH1112037A JPH1112037A JP9166361A JP16636197A JPH1112037A JP H1112037 A JPH1112037 A JP H1112037A JP 9166361 A JP9166361 A JP 9166361A JP 16636197 A JP16636197 A JP 16636197A JP H1112037 A JPH1112037 A JP H1112037A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】８００〜１０００℃で焼成可能で、高周波領域
において、低誘電率、低誘電損失で熱膨張係数の制御が
容易な低温焼成磁器組成物と低温焼成磁器を提供する。 【解決手段】ＳｉＯ2 およびＺｎＯが所定比率からなる
主成分に対して、Ｂ2 Ｏ3 を０．１〜１５重量％あるい
はＳｉＯ2 およびＢ2 Ｏ3 を含有するガラスを０．５〜
２０重量％と、Ｌｉ2 Ｏを０．１〜１０重量％と、Ｋ、
Ｎａ、ＣｓおよびＲｂの群のうちの１種以上の酸化物を
０．１〜１０重量％の割合で配合した組成物を８００〜
１０００℃で焼成して、クオーツ型結晶相のみ、または
クオーツ型結晶相とウイレマイト型結晶相とを主体と
し、１ＧＨｚ〜６０ＧＨｚでの誘電率が７以下、誘電損
失が３０×１０-4以下、室温〜４００℃の熱膨張係数が
１．５〜１７ｐｐｍ／℃の磁器を得る。
において、低誘電率、低誘電損失で熱膨張係数の制御が
容易な低温焼成磁器組成物と低温焼成磁器を提供する。 【解決手段】ＳｉＯ2 およびＺｎＯが所定比率からなる
主成分に対して、Ｂ2 Ｏ3 を０．１〜１５重量％あるい
はＳｉＯ2 およびＢ2 Ｏ3 を含有するガラスを０．５〜
２０重量％と、Ｌｉ2 Ｏを０．１〜１０重量％と、Ｋ、
Ｎａ、ＣｓおよびＲｂの群のうちの１種以上の酸化物を
０．１〜１０重量％の割合で配合した組成物を８００〜
１０００℃で焼成して、クオーツ型結晶相のみ、または
クオーツ型結晶相とウイレマイト型結晶相とを主体と
し、１ＧＨｚ〜６０ＧＨｚでの誘電率が７以下、誘電損
失が３０×１０-4以下、室温〜４００℃の熱膨張係数が
１．５〜１７ｐｐｍ／℃の磁器を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多層回路基板にお
ける絶縁基板として有用な低温焼成磁器組成物と、低温
焼成磁器の製造方法に関するものであり、例えば集積回
路（ＩＣ）や電子部品を多層に積層し、焼成してなる銅
配線可能な特に高周波用の低誘電率、低誘電損失を備え
た低温焼成磁器組成物および低温焼成磁器の改良に関す
るものである。
ける絶縁基板として有用な低温焼成磁器組成物と、低温
焼成磁器の製造方法に関するものであり、例えば集積回
路（ＩＣ）や電子部品を多層に積層し、焼成してなる銅
配線可能な特に高周波用の低誘電率、低誘電損失を備え
た低温焼成磁器組成物および低温焼成磁器の改良に関す
るものである。
【０００２】
【従来技術】従来より、セラミック配線基板としては、
絶縁基板がアルミナなどのセラミックスからなるアルミ
ナ質配線基板が多用されているが、近年、高度情報化時
代を迎え、半導体素子はより高速化、高集積化、実装の
より高密度化が進み、誘電率の大きなアルミナ基板（３
ＧＨｚでの比誘電率は９〜９．５）は高周波回路基板等
には不適切である。つまり、信号を高速で伝搬させるた
めには絶縁基板材料には、より低い誘電率が要求されて
いる。また、マイクロ波、ミリ波対応として低損失化も
要求されている。
絶縁基板がアルミナなどのセラミックスからなるアルミ
ナ質配線基板が多用されているが、近年、高度情報化時
代を迎え、半導体素子はより高速化、高集積化、実装の
より高密度化が進み、誘電率の大きなアルミナ基板（３
ＧＨｚでの比誘電率は９〜９．５）は高周波回路基板等
には不適切である。つまり、信号を高速で伝搬させるた
めには絶縁基板材料には、より低い誘電率が要求されて
いる。また、マイクロ波、ミリ波対応として低損失化も
要求されている。
【０００３】そこで、上述した低誘電率化に対応し得る
セラミック材料としては、例えば、ガラスと無機質フィ
ラーとの混合物を成形、焼成してなる、いわゆるガラス
セラミックスは、誘電率が３〜７程度と低いことから、
高周波用絶縁基板として注目されている。また、このガ
ラスセラミックスは、８００〜１０００℃の低温で焼成
することができることから、配線用導体として、銅、
金、銀などの低抵抗金属を使用できるという長所を有す
る。
セラミック材料としては、例えば、ガラスと無機質フィ
ラーとの混合物を成形、焼成してなる、いわゆるガラス
セラミックスは、誘電率が３〜７程度と低いことから、
高周波用絶縁基板として注目されている。また、このガ
ラスセラミックスは、８００〜１０００℃の低温で焼成
することができることから、配線用導体として、銅、
金、銀などの低抵抗金属を使用できるという長所を有す
る。
【０００４】一方、多層配線基板に種々の電子部品を実
装したり、入出力端子等を取付けたり、またその多層配
線基板をマザーボードなどのプリント基板に接続する上
で、これら電子部品や入出力端子等、またはプリント基
板との熱膨張率の差により基板に加わる応力から基板が
破壊したり、欠けが生じるのを防止する為に、各材料間
の熱膨張係数が近似していることが望まれる。
装したり、入出力端子等を取付けたり、またその多層配
線基板をマザーボードなどのプリント基板に接続する上
で、これら電子部品や入出力端子等、またはプリント基
板との熱膨張率の差により基板に加わる応力から基板が
破壊したり、欠けが生じるのを防止する為に、各材料間
の熱膨張係数が近似していることが望まれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ガラスセラミックス材料は、誘電率が低いものの、信号
の周波数が１０ＧＨｚ以上のマイクロ波に対して、その
誘電損失が３０×１０−４以上と高く、このような高周
波用としては実用化し得るに十分な特性を有していない
ものであった。
ガラスセラミックス材料は、誘電率が低いものの、信号
の周波数が１０ＧＨｚ以上のマイクロ波に対して、その
誘電損失が３０×１０−４以上と高く、このような高周
波用としては実用化し得るに十分な特性を有していない
ものであった。
【０００６】しかも、従来のガラスセラミックスは、誘
電体特性を決定する成分のみでは、その組成を調整して
も、熱膨張係数を種々調整することが難しく、そのため
に、種々の熱膨張調整剤を必要とし、その結果、誘電特
性を損ねてしまうなどの問題があった。
電体特性を決定する成分のみでは、その組成を調整して
も、熱膨張係数を種々調整することが難しく、そのため
に、種々の熱膨張調整剤を必要とし、その結果、誘電特
性を損ねてしまうなどの問題があった。
【０００７】従って、本発明は、８００〜１０００℃の
温度で、且つ銅、金、銀等の低抵抗金属と同時焼成が可
能であり、しかも低誘電率および高周波領域で低誘電損
失を有し、直線的な熱膨張挙動を示し、しかも熱膨張係
数を幅広い範囲で調整可能な低温焼成磁器組成物と低温
焼成磁器を提供することを目的とするものである。
温度で、且つ銅、金、銀等の低抵抗金属と同時焼成が可
能であり、しかも低誘電率および高周波領域で低誘電損
失を有し、直線的な熱膨張挙動を示し、しかも熱膨張係
数を幅広い範囲で調整可能な低温焼成磁器組成物と低温
焼成磁器を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記問題点
を鋭意検討した結果、Ｚｎ，Ｓｉを特定比率で含有する
複合酸化物に対して、第１の添加成分としてＬｉ2 Ｏ
と、第２添加成分として、Ｂ2 Ｏ3 、またはＳｉＯ2 と
Ｂ2 Ｏ3 を含むガラスと、第３添加成分としてＫ、Ｎ
ａ、ＣｓおよびＲｂの群から選ばれる少なくとも１種の
アルカリ金属とを添加することにより、複合酸化物中の
ＺｎＯと第２の添加成分中のＢ2 Ｏ3 中のＢ（ホウ素）
成分による液相反応と、さらに第１および第３の添加成
分であるＬｉ成分と他のアルカリ金属成分による液相反
応が加わることにより、僅かな量の添加成分の添加によ
り、８００〜１０００℃の温度で焼成することができ、
しかも、焼成によって得られた磁器として、磁器を形成
する結晶相が、クオーツ型結晶相単相、またはクオーツ
型結晶相とウイレマイト型結晶相を主体とすることによ
って、低い比誘電率と低い誘電損失、さらには幅広い範
囲で熱膨張係数を任意に調整でき、とりわけ、クオーツ
型結晶相単相からなる場合には、さらなる低誘電率化お
よび高熱膨張化が達成できることを見いだし、本発明に
至った。
を鋭意検討した結果、Ｚｎ，Ｓｉを特定比率で含有する
複合酸化物に対して、第１の添加成分としてＬｉ2 Ｏ
と、第２添加成分として、Ｂ2 Ｏ3 、またはＳｉＯ2 と
Ｂ2 Ｏ3 を含むガラスと、第３添加成分としてＫ、Ｎ
ａ、ＣｓおよびＲｂの群から選ばれる少なくとも１種の
アルカリ金属とを添加することにより、複合酸化物中の
ＺｎＯと第２の添加成分中のＢ2 Ｏ3 中のＢ（ホウ素）
成分による液相反応と、さらに第１および第３の添加成
分であるＬｉ成分と他のアルカリ金属成分による液相反
応が加わることにより、僅かな量の添加成分の添加によ
り、８００〜１０００℃の温度で焼成することができ、
しかも、焼成によって得られた磁器として、磁器を形成
する結晶相が、クオーツ型結晶相単相、またはクオーツ
型結晶相とウイレマイト型結晶相を主体とすることによ
って、低い比誘電率と低い誘電損失、さらには幅広い範
囲で熱膨張係数を任意に調整でき、とりわけ、クオーツ
型結晶相単相からなる場合には、さらなる低誘電率化お
よび高熱膨張化が達成できることを見いだし、本発明に
至った。
【０００９】即ち、本発明の低温焼成磁器組成物は、Ｓ
ｉＯ2 を１４．９〜９８重量％と、ＺｎＯを１〜８４．
９重量％とからなる主成分８０〜９９．５重量％と、Ｂ
2 Ｏ3 を０．１〜１５重量％と、Ｌｉ2 Ｏを０．１〜１
０重量％と、Ｋ、Ｎａ、ＣｓおよびＲｂの群から選ばれ
る少なくとも１種の酸化物を０．１〜１０重量％とから
なることを特徴とするものである。
ｉＯ2 を１４．９〜９８重量％と、ＺｎＯを１〜８４．
９重量％とからなる主成分８０〜９９．５重量％と、Ｂ
2 Ｏ3 を０．１〜１５重量％と、Ｌｉ2 Ｏを０．１〜１
０重量％と、Ｋ、Ｎａ、ＣｓおよびＲｂの群から選ばれ
る少なくとも１種の酸化物を０．１〜１０重量％とから
なることを特徴とするものである。
【００１０】また、他の低温焼成磁器組成物としては、
ＳｉＯ2 を１４．９〜９８重量％と、ＺｎＯを１〜８
４．４重量％とからなる主成分８０〜９９．３重量％
と、Ｌｉ2 Ｏを０．１〜１０重量％と、少なくともＳｉ
Ｏ2 およびＢ2 Ｏ3 を含有するガラスを０．５〜２０重
量％と、少なくともＫ、Ｎａ、ＣｓおよびＲｂの群から
選ばれる少なくとも１種の酸化物を０．１〜１０重量％
とからなることを特徴とするものである。
ＳｉＯ2 を１４．９〜９８重量％と、ＺｎＯを１〜８
４．４重量％とからなる主成分８０〜９９．３重量％
と、Ｌｉ2 Ｏを０．１〜１０重量％と、少なくともＳｉ
Ｏ2 およびＢ2 Ｏ3 を含有するガラスを０．５〜２０重
量％と、少なくともＫ、Ｎａ、ＣｓおよびＲｂの群から
選ばれる少なくとも１種の酸化物を０．１〜１０重量％
とからなることを特徴とするものである。
【００１１】また、本発明の低温焼成磁器は、金属元素
として、Ｚｎと、Ｓｉと、Ｌｉと、Ｋ、Ｎａ、Ｃｓおよ
びＲｂの群から選ばれる少なくとも１種とを含む複合酸
化物からなるものであり、該磁器中の結晶相が、クオー
ツ型結晶相のみ、またはクオーツ型結晶相とウイレマイ
ト型結晶相とを主体とすることを特徴とし、かかる磁器
は、１ＧＨｚ〜６０ＧＨｚでの誘電率（εｒ）が７以
下、誘電損失が３０×１０-4以下、さらに室温から４０
０℃における熱膨張係数が１．５〜１７ｐｐｍ／℃の特
性を有すること、さらには、前記磁器中の結晶相がクオ
ーツ型結晶相のみからなる場合には、誘電率が４．５以
下、室温から４００℃における熱膨張係数が１５〜１７
ｐｐｍ／℃の特性を有することを特徴するものである。
として、Ｚｎと、Ｓｉと、Ｌｉと、Ｋ、Ｎａ、Ｃｓおよ
びＲｂの群から選ばれる少なくとも１種とを含む複合酸
化物からなるものであり、該磁器中の結晶相が、クオー
ツ型結晶相のみ、またはクオーツ型結晶相とウイレマイ
ト型結晶相とを主体とすることを特徴とし、かかる磁器
は、１ＧＨｚ〜６０ＧＨｚでの誘電率（εｒ）が７以
下、誘電損失が３０×１０-4以下、さらに室温から４０
０℃における熱膨張係数が１．５〜１７ｐｐｍ／℃の特
性を有すること、さらには、前記磁器中の結晶相がクオ
ーツ型結晶相のみからなる場合には、誘電率が４．５以
下、室温から４００℃における熱膨張係数が１５〜１７
ｐｐｍ／℃の特性を有することを特徴するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の低温焼成磁器組成物の第
１の態様によれば、全量中、ＳｉＯ2 を１４．９〜９８
重量％と、ＺｎＯを１〜８４．９重量％の割合で含む主
成分を８０〜９９．５重量％と、Ｂ2 Ｏ3 を０．１〜１
５重量％およびＬｉ2 Ｏを０．１〜１０重量％と、さら
には、Ｋ、Ｎａ、ＣｓおよびＲｂの群から選ばれる少な
くとも１種の酸化物を０．１〜１０重量％とからなるも
のである。
１の態様によれば、全量中、ＳｉＯ2 を１４．９〜９８
重量％と、ＺｎＯを１〜８４．９重量％の割合で含む主
成分を８０〜９９．５重量％と、Ｂ2 Ｏ3 を０．１〜１
５重量％およびＬｉ2 Ｏを０．１〜１０重量％と、さら
には、Ｋ、Ｎａ、ＣｓおよびＲｂの群から選ばれる少な
くとも１種の酸化物を０．１〜１０重量％とからなるも
のである。
【００１３】各成分組成を上記の範囲に限定したのは、
ＳｉＯ2 が１４．９重量％よりも少ないとＺｎＯが過剰
に析出してしまい誘電損失が劣化し、ＳｉＯ2 が９８重
量％よりも多くなると焼結性が劣化し１０００℃以下の
低温で緻密化しないためである。ＳｉＯ2 の望ましい量
は２５〜９５重量％である。
ＳｉＯ2 が１４．９重量％よりも少ないとＺｎＯが過剰
に析出してしまい誘電損失が劣化し、ＳｉＯ2 が９８重
量％よりも多くなると焼結性が劣化し１０００℃以下の
低温で緻密化しないためである。ＳｉＯ2 の望ましい量
は２５〜９５重量％である。
【００１４】また、ＺｎＯが１重量％よりも少ないと十
分な液相が生成せず、１０００℃以下の低温で緻密化し
ないためであり、８４．９重量％よりも多いとＺｎＯが
過剰に析出してしまい誘電損失が劣化してしまうためで
ある。ＺｎＯの望ましい量は１０〜６０重量％である。
分な液相が生成せず、１０００℃以下の低温で緻密化し
ないためであり、８４．９重量％よりも多いとＺｎＯが
過剰に析出してしまい誘電損失が劣化してしまうためで
ある。ＺｎＯの望ましい量は１０〜６０重量％である。
【００１５】なお、ＳｉＯ2 ＋ＺｎＯの合計量が８０重
量％よりも少ないと、液相成分が多くなり、溶出してし
まい、９９．５重量％よりも多いと液相成分が少ないた
めに１０００℃以下での緻密化ができなくなる。
量％よりも少ないと、液相成分が多くなり、溶出してし
まい、９９．５重量％よりも多いと液相成分が少ないた
めに１０００℃以下での緻密化ができなくなる。
【００１６】また、Ｌｉ2 Ｏについて、Ｌｉ2 Ｏが０．
１重量％よりも少ないと、ＳｉＯ2量が多い場合におい
て、主相となるＳｉＯ2 相が容易にクリストバライトに
相変態してしまい、２００℃付近に変曲点をもつ熱膨張
挙動を示してしまうためであり、１０重量％よりも多い
と誘電損失が劣化してしまうためである。Ｌｉ2 Ｏの望
ましい範囲は、１〜５重量％である。
１重量％よりも少ないと、ＳｉＯ2量が多い場合におい
て、主相となるＳｉＯ2 相が容易にクリストバライトに
相変態してしまい、２００℃付近に変曲点をもつ熱膨張
挙動を示してしまうためであり、１０重量％よりも多い
と誘電損失が劣化してしまうためである。Ｌｉ2 Ｏの望
ましい範囲は、１〜５重量％である。
【００１７】また、Ｂ2 Ｏ3 について、Ｂ2 Ｏ3 量が
０．１重量％より少ないと、８００〜１０００℃の温度
で磁器が十分に緻密化することができず、１５重量％よ
り多いと、過剰な液相が生成し１〜６０ＧＨｚの高周波
領域における誘電損失が３０×１０-4を越えるためであ
る。Ｂ2 Ｏ3 の望ましい範囲は１〜５重量％である。
０．１重量％より少ないと、８００〜１０００℃の温度
で磁器が十分に緻密化することができず、１５重量％よ
り多いと、過剰な液相が生成し１〜６０ＧＨｚの高周波
領域における誘電損失が３０×１０-4を越えるためであ
る。Ｂ2 Ｏ3 の望ましい範囲は１〜５重量％である。
【００１８】さらに、Ｋ、Ｎａ、ＣｓおよびＲｂの群か
ら選ばれる少なくとも１種の酸化物は、前記Ｌｉ2 Ｏと
の相乗効果により、さらに低温焼成化を実現することが
できる。従って、かかるアルカリ金属量が０．１重量％
よりも少ないと、Ｌｉ2 Ｏとの相乗効果が発現せず、１
０重量％よりも多いと、８００〜８５０℃でＬｉ、Ｂ、
Ｎａなどを含む液相成分が溶出してしまう。かかるアル
カリ金属酸化物の望ましい範囲は、１〜５重量％であ
る。
ら選ばれる少なくとも１種の酸化物は、前記Ｌｉ2 Ｏと
の相乗効果により、さらに低温焼成化を実現することが
できる。従って、かかるアルカリ金属量が０．１重量％
よりも少ないと、Ｌｉ2 Ｏとの相乗効果が発現せず、１
０重量％よりも多いと、８００〜８５０℃でＬｉ、Ｂ、
Ｎａなどを含む液相成分が溶出してしまう。かかるアル
カリ金属酸化物の望ましい範囲は、１〜５重量％であ
る。
【００１９】また、本発明の第２の態様によれば、Ｓｉ
Ｏ2 を１４．９〜９８重量％と、ＺｎＯを１〜８４．４
重量％の割合で含む主成分を８０〜９９．３重量％と、
Ｌｉ2 Ｏを０．１〜１０重量％と、少なくともＳｉＯ2
およびＢ2 Ｏ3 を含有するガラスを０．５〜２０重量％
と、Ｋ、Ｎａ、ＣｓおよびＲｂの群から選ばれる少なく
とも１種の酸化物を０．１〜１０重量％とからなる。
Ｏ2 を１４．９〜９８重量％と、ＺｎＯを１〜８４．４
重量％の割合で含む主成分を８０〜９９．３重量％と、
Ｌｉ2 Ｏを０．１〜１０重量％と、少なくともＳｉＯ2
およびＢ2 Ｏ3 を含有するガラスを０．５〜２０重量％
と、Ｋ、Ｎａ、ＣｓおよびＲｂの群から選ばれる少なく
とも１種の酸化物を０．１〜１０重量％とからなる。
【００２０】この組成物において、ＳｉＯ2 、ＺｎＯ、
Ｌｉ2 ＯおよびＫ、Ｎａ、ＣｓおよびＲｂの群から選ば
れる少なくとも１種の酸化物量の上限および下限の限定
理由は第１の態様と同様な理由による。少なくともＳｉ
Ｏ2 およびＢ2 Ｏ3 を含有するガラスについて、上記ガ
ラス量が０．５重量％より少ないと、８００〜１０００
℃の温度で磁器が十分に緻密化することができず、２０
重量％より多いと、過剰な液相が生成し１〜６０ＧＨｚ
の高周波領域における誘電損失が３０×１０-4を越えて
高くなるためである。少なくともＳｉＯ2 とＢ2 Ｏ3 を
含有するガラスの望ましい範囲は、１〜１０重量％であ
る。
Ｌｉ2 ＯおよびＫ、Ｎａ、ＣｓおよびＲｂの群から選ば
れる少なくとも１種の酸化物量の上限および下限の限定
理由は第１の態様と同様な理由による。少なくともＳｉ
Ｏ2 およびＢ2 Ｏ3 を含有するガラスについて、上記ガ
ラス量が０．５重量％より少ないと、８００〜１０００
℃の温度で磁器が十分に緻密化することができず、２０
重量％より多いと、過剰な液相が生成し１〜６０ＧＨｚ
の高周波領域における誘電損失が３０×１０-4を越えて
高くなるためである。少なくともＳｉＯ2 とＢ2 Ｏ3 を
含有するガラスの望ましい範囲は、１〜１０重量％であ
る。
【００２１】なお、上記の少なくともＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ
3 を含むガラスとしては、一般にホウケイ酸系ガラス、
ホウケイ酸亜鉛系ガラス、ホウケイ酸鉛系ガラスなどが
好適に用いられるが、特にＳｉＯ2 を５〜８０重量％、
Ｂ2 Ｏ3 を４〜５０重量％の割合でそれぞれ含み、他の
成分としてＡｌ2 Ｏ3 を３０重量％以下、アルカリ金属
酸化物を２０重量％以下の割合で含むものが好適に使用
され、これらの酸化物成分を所定割合で配合したものを
溶融、冷却してガラス化したものが使用される。
3 を含むガラスとしては、一般にホウケイ酸系ガラス、
ホウケイ酸亜鉛系ガラス、ホウケイ酸鉛系ガラスなどが
好適に用いられるが、特にＳｉＯ2 を５〜８０重量％、
Ｂ2 Ｏ3 を４〜５０重量％の割合でそれぞれ含み、他の
成分としてＡｌ2 Ｏ3 を３０重量％以下、アルカリ金属
酸化物を２０重量％以下の割合で含むものが好適に使用
され、これらの酸化物成分を所定割合で配合したものを
溶融、冷却してガラス化したものが使用される。
【００２２】上記第１および第２の態様の磁器組成物
は、いずれも８００〜１０００℃の低温での焼成によっ
て相対密度９５％以上まで緻密化することができる。
は、いずれも８００〜１０００℃の低温での焼成によっ
て相対密度９５％以上まで緻密化することができる。
【００２３】上記の組成物を上記の温度で焼成して得ら
れる磁器は、クオーツ型結晶相単相からなるもの、ある
いは図１（ａ）（ｂ）の磁器組織の概略図に示すよう
に、結晶相として、クオーツ型結晶相（Ｑ）と、ＺｎＯ
およびＳｉＯ2 を含むウイレマイト型結晶相（Ｗ）を主
体とするものである。また、第３の結晶相として、少な
くともＳｉＯ2 、Ｌｉ2 ＯおよびＺｎＯを含む結晶相
（Ｌ）を含む場合もあり、図１（ａ）に示すように、ウ
イレマイト型結晶相（Ｗ）を主相とする場合、図１
（ｂ）に示すように、クオーツ型結晶相（Ｑ）を主相と
する場合がある。また、上記以外に、少量のクリストバ
ライト型結晶相、トリジマイト型結晶相などの結晶相が
析出する場合もある。また、これらの結晶相の粒界に、
ＳｉＯ2 、ＺｎＯあるいはＢ2 Ｏ3 等を含む非晶質が存
在する場合もある。
れる磁器は、クオーツ型結晶相単相からなるもの、ある
いは図１（ａ）（ｂ）の磁器組織の概略図に示すよう
に、結晶相として、クオーツ型結晶相（Ｑ）と、ＺｎＯ
およびＳｉＯ2 を含むウイレマイト型結晶相（Ｗ）を主
体とするものである。また、第３の結晶相として、少な
くともＳｉＯ2 、Ｌｉ2 ＯおよびＺｎＯを含む結晶相
（Ｌ）を含む場合もあり、図１（ａ）に示すように、ウ
イレマイト型結晶相（Ｗ）を主相とする場合、図１
（ｂ）に示すように、クオーツ型結晶相（Ｑ）を主相と
する場合がある。また、上記以外に、少量のクリストバ
ライト型結晶相、トリジマイト型結晶相などの結晶相が
析出する場合もある。また、これらの結晶相の粒界に、
ＳｉＯ2 、ＺｎＯあるいはＢ2 Ｏ3 等を含む非晶質が存
在する場合もある。
【００２４】なお、前記ウイレマイト型結晶相とは、Ｚ
ｎ2 ＳｉＯ4 で表される結晶相であり、また、少なくと
もＳｉＯ2 、Ｌｉ2 ＯおよびＺｎＯを含む第３の結晶相
は、Ｚｎ2 ＳｉＯ4 型結晶のＳｉサイトにＺｎおよびＬ
ｉが固溶した、Ｚｎ2 （Ｚｎx Ｌｉy Ｓｉz ）Ｏ4 （ｘ
＋ｙ＋ｚ＝１）の結晶相および／またはＬｉ2 ＺｎＳｉ
Ｏ4 型結晶である。
ｎ2 ＳｉＯ4 で表される結晶相であり、また、少なくと
もＳｉＯ2 、Ｌｉ2 ＯおよびＺｎＯを含む第３の結晶相
は、Ｚｎ2 ＳｉＯ4 型結晶のＳｉサイトにＺｎおよびＬ
ｉが固溶した、Ｚｎ2 （Ｚｎx Ｌｉy Ｓｉz ）Ｏ4 （ｘ
＋ｙ＋ｚ＝１）の結晶相および／またはＬｉ2 ＺｎＳｉ
Ｏ4 型結晶である。
【００２５】このように本発明によれば、磁器中に、ク
オーツ型結晶相や、ウイレマイト型結晶相を析出させる
ことにより、比誘電率を７以下の低誘電率を有するとと
もに、マイクロ波、ミリ波などの高周波帯域、具体的に
は１ＧＨｚ〜６０ＧＨｚの範囲において、誘電損失が３
０×１０-4以下の低損失特性を有するものである。しか
も、この磁器は、組成物の組成を前述の範囲で制御する
ことにより、上記誘電体特性を維持しながら、結晶相の
比率などの変動によって、室温から４００℃の温度範囲
の熱膨張係数を１．５〜１７ｐｐｍ／℃の範囲で制御す
ることが可能であり、しかも直線的な熱膨張挙動を示す
ものである。
オーツ型結晶相や、ウイレマイト型結晶相を析出させる
ことにより、比誘電率を７以下の低誘電率を有するとと
もに、マイクロ波、ミリ波などの高周波帯域、具体的に
は１ＧＨｚ〜６０ＧＨｚの範囲において、誘電損失が３
０×１０-4以下の低損失特性を有するものである。しか
も、この磁器は、組成物の組成を前述の範囲で制御する
ことにより、上記誘電体特性を維持しながら、結晶相の
比率などの変動によって、室温から４００℃の温度範囲
の熱膨張係数を１．５〜１７ｐｐｍ／℃の範囲で制御す
ることが可能であり、しかも直線的な熱膨張挙動を示す
ものである。
【００２６】また、本発明によれば、ＳｉＯ2 量が９４
重量％以上である場合、磁器を構成する結晶相は、実質
的にクオーツ型結晶相のみからなり、この場合には、誘
電率を４．５以下、室温から４００℃における熱膨張係
数を１５〜１７ｐｐｍ／℃の範囲で制御することができ
る。
重量％以上である場合、磁器を構成する結晶相は、実質
的にクオーツ型結晶相のみからなり、この場合には、誘
電率を４．５以下、室温から４００℃における熱膨張係
数を１５〜１７ｐｐｍ／℃の範囲で制御することができ
る。
【００２７】本発明の低温焼成磁器を磁器を製造するに
は、前記組成物を得るにあたり、原料粉末としては、Ｓ
ｉＯ2 、ＺｎＯ、Ｌｉ2 Ｏ、Ｂ2 Ｏ3 およびＫ、Ｎａ、
ＣｓおよびＲｂの群から選ばれる少なくとも１種の酸化
物、あるいは焼成により酸化物を形成し得る炭酸塩、硝
酸塩など、あるいは上記酸化物のうち２種以上の複合酸
化物なども使用できる。
は、前記組成物を得るにあたり、原料粉末としては、Ｓ
ｉＯ2 、ＺｎＯ、Ｌｉ2 Ｏ、Ｂ2 Ｏ3 およびＫ、Ｎａ、
ＣｓおよびＲｂの群から選ばれる少なくとも１種の酸化
物、あるいは焼成により酸化物を形成し得る炭酸塩、硝
酸塩など、あるいは上記酸化物のうち２種以上の複合酸
化物なども使用できる。
【００２８】具体的には、ＺｎＯ、ＳｉＯ2 源として
は、単味の酸化物の他に、Ｚｎ2 ＳｉＯ4 で表されるウ
イレマイト化合物を用いることができる。
は、単味の酸化物の他に、Ｚｎ2 ＳｉＯ4 で表されるウ
イレマイト化合物を用いることができる。
【００２９】また、Ｂ2 Ｏ3 源としては、Ｂ2 Ｏ3 や焼
結過程でＢ2 Ｏ3 を形成し得るＢ2Ｓ3 、Ｈ2 ＢＯ
3 や、ＺｎＯ・２Ｂ2 Ｏ3 、４ＺｎＯ・３Ｂ2 Ｏ3 など
のほう酸亜鉛などの化合物の群から選ばれる少なくとも
１種が用いられる。
結過程でＢ2 Ｏ3 を形成し得るＢ2Ｓ3 、Ｈ2 ＢＯ
3 や、ＺｎＯ・２Ｂ2 Ｏ3 、４ＺｎＯ・３Ｂ2 Ｏ3 など
のほう酸亜鉛などの化合物の群から選ばれる少なくとも
１種が用いられる。
【００３０】さらに、Ｌｉ2 Ｏ源として、Ｌｉ2 Ｏ、焼
結過程でＬ 2 Ｏを形成し得るＬｉ2 ＣＯ3 、ＬｉＯＨ
・Ｈ2 Ｏ、Ｌｉ2 Ｓ等、あるいはＬｉ2 ＳｉＯ3 、Ｌｉ
4 ＳｉＯ4 、Ｌｉ2 Ｓｉ2 Ｏ5 、Ｌｉ2 Ｓｉ3 Ｏ7 、Ｌ
ｉ6 Ｓｉ2 Ｏ7 、Ｌｉ8 ＳｉＯ6 などのＳｉＯ2 とＬｉ
2 Ｏとの化合物、Ｌｉ2 ＺｎＳｉＯ4 、Ｚｎ2 （Ｚｎｘ
ＬｉｙＳｉｚ）Ｏ4 （ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）などのＳｉＯ2
とＬｉ2 ＯとＺｎＯとの複合酸化物の群から選ばれる少
なくとも１種が用いられる。
結過程でＬ 2 Ｏを形成し得るＬｉ2 ＣＯ3 、ＬｉＯＨ
・Ｈ2 Ｏ、Ｌｉ2 Ｓ等、あるいはＬｉ2 ＳｉＯ3 、Ｌｉ
4 ＳｉＯ4 、Ｌｉ2 Ｓｉ2 Ｏ5 、Ｌｉ2 Ｓｉ3 Ｏ7 、Ｌ
ｉ6 Ｓｉ2 Ｏ7 、Ｌｉ8 ＳｉＯ6 などのＳｉＯ2 とＬｉ
2 Ｏとの化合物、Ｌｉ2 ＺｎＳｉＯ4 、Ｚｎ2 （Ｚｎｘ
ＬｉｙＳｉｚ）Ｏ4 （ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）などのＳｉＯ2
とＬｉ2 ＯとＺｎＯとの複合酸化物の群から選ばれる少
なくとも１種が用いられる。
【００３１】また、Ｋ、Ｎａ、ＣｓおよびＲｂの群から
選ばれる少なくとも１種の酸化物源としては、各金属元
素の酸化物や、焼成によって酸化物を形成し得る炭酸
塩、硝酸塩などが使用される。
選ばれる少なくとも１種の酸化物源としては、各金属元
素の酸化物や、焼成によって酸化物を形成し得る炭酸
塩、硝酸塩などが使用される。
【００３２】またさらに、少なくともＳｉＯ2 およびＢ
2 Ｏ3 を含有するガラスとしては、前述したような、ホ
ウケイ酸系ガラス、ホウケイ酸亜鉛系ガラス、ホウケイ
酸鉛系ガラスなどが好適に用いられる。
2 Ｏ3 を含有するガラスとしては、前述したような、ホ
ウケイ酸系ガラス、ホウケイ酸亜鉛系ガラス、ホウケイ
酸鉛系ガラスなどが好適に用いられる。
【００３３】これらの原料を用いて、前記第１の態様ま
たは第２の態様の組成物に調合し、混合する。そして、
その混合粉末に適宜バインダ−を添加した後、例えば、
金型プレス、冷間静水圧プレス、押し出し成形、ドクタ
ーブレード法、圧延法等により任意の形状に成形後、酸
化雰囲気中または、Ｎ2 ，Ａｒ等の非酸化性雰囲気中に
おいて８００℃〜１０００℃、特に８５０〜９５０℃の
温度で０．１〜５時間焼成することにより相対密度９５
％以上に緻密化することができる。
たは第２の態様の組成物に調合し、混合する。そして、
その混合粉末に適宜バインダ−を添加した後、例えば、
金型プレス、冷間静水圧プレス、押し出し成形、ドクタ
ーブレード法、圧延法等により任意の形状に成形後、酸
化雰囲気中または、Ｎ2 ，Ａｒ等の非酸化性雰囲気中に
おいて８００℃〜１０００℃、特に８５０〜９５０℃の
温度で０．１〜５時間焼成することにより相対密度９５
％以上に緻密化することができる。
【００３４】この時の焼成温度が８００℃より低いと、
磁器が十分に緻密化せず、１０００℃を越えると緻密化
は可能であるが、銅、銀などの導体と同時焼成ができな
くなる。因みに、同時焼成時に、導体として銅を用いる
場合には非酸化性雰囲気とし、銀を用いる場合には非酸
化性または酸化性雰囲気で焼成することが必要である。
銅導体を用いることが出来なくなるためである。
磁器が十分に緻密化せず、１０００℃を越えると緻密化
は可能であるが、銅、銀などの導体と同時焼成ができな
くなる。因みに、同時焼成時に、導体として銅を用いる
場合には非酸化性雰囲気とし、銀を用いる場合には非酸
化性または酸化性雰囲気で焼成することが必要である。
銅導体を用いることが出来なくなるためである。
【００３５】上記の製造方法によれば、ＺｎおよびＳｉ
からなる複合酸化物と、Ｂ2 Ｏ3 、またはＳｉＯ2 、Ｂ
2 Ｏ3 を含むガラスに、さらにＬｉ2 Ｏと、Ｋ、Ｎａ、
ＣｓおよびＲｂの群から選ばれる少なくとも１種の酸化
物とを組み合わせて添加することにより、複合酸化物か
ら生成するＺｎを主とする液相とＢ2 Ｏ3 中またはガラ
ス中のＢ（ホウ素）成分のより活性な液相反応が生じ
る。さらにＬｉとＫ、Ｎａ、ＣｓおよびＲｂの群から選
ばれる少なくとも１種の酸化物とを組み合わせることに
より、アルカリ混合効果により、さらに低温で液相が生
成されることにより、アルカリ金属元素が一種の場合に
比較して、低温で液相が生成される結果、僅かな添加物
の添加により、８００〜１０００℃以下の温度で焼成で
き、磁器を緻密化することができる。そのために、誘電
損失を増大させる要因となる粒界の非晶質相の量を最小
限に押さえることができる。このため高周波帯域におい
てより低い誘電損失を得ることができるのである。
からなる複合酸化物と、Ｂ2 Ｏ3 、またはＳｉＯ2 、Ｂ
2 Ｏ3 を含むガラスに、さらにＬｉ2 Ｏと、Ｋ、Ｎａ、
ＣｓおよびＲｂの群から選ばれる少なくとも１種の酸化
物とを組み合わせて添加することにより、複合酸化物か
ら生成するＺｎを主とする液相とＢ2 Ｏ3 中またはガラ
ス中のＢ（ホウ素）成分のより活性な液相反応が生じ
る。さらにＬｉとＫ、Ｎａ、ＣｓおよびＲｂの群から選
ばれる少なくとも１種の酸化物とを組み合わせることに
より、アルカリ混合効果により、さらに低温で液相が生
成されることにより、アルカリ金属元素が一種の場合に
比較して、低温で液相が生成される結果、僅かな添加物
の添加により、８００〜１０００℃以下の温度で焼成で
き、磁器を緻密化することができる。そのために、誘電
損失を増大させる要因となる粒界の非晶質相の量を最小
限に押さえることができる。このため高周波帯域におい
てより低い誘電損失を得ることができるのである。
【００３６】また、本発明における磁器組成物は、８０
０〜１０００℃で焼成可能であることから、特に銅、
金、銀などを配線する配線基板の絶縁基板として用いる
ことができる。かかる磁器組成物を用いて配線基板を作
製する場合には、例えば、上記のようにして調合した混
合粉末を公知のテープ成形法、例えばドクターブレード
法、圧延法等に従い、絶縁層形成用のグリーンシートを
作製した後、そのシートの表面に配線回路層用として、
銅、金および銀のうちの少なくとも１種の金属、特に、
銅粉末を含む導体ペーストを用いて、グリーンシート表
面に配線パターンにスクリーン印刷法、グラビア印刷法
等によって回路パターン状に印刷し、場合によってはシ
ートにスルーホールやビアホール形成後、上記導体ペー
ストを充填する。その後、複数のグリーンシートを積層
圧着した後、上述した条件で焼成することにより、配線
層と絶縁層とを同時に焼成することができる。
０〜１０００℃で焼成可能であることから、特に銅、
金、銀などを配線する配線基板の絶縁基板として用いる
ことができる。かかる磁器組成物を用いて配線基板を作
製する場合には、例えば、上記のようにして調合した混
合粉末を公知のテープ成形法、例えばドクターブレード
法、圧延法等に従い、絶縁層形成用のグリーンシートを
作製した後、そのシートの表面に配線回路層用として、
銅、金および銀のうちの少なくとも１種の金属、特に、
銅粉末を含む導体ペーストを用いて、グリーンシート表
面に配線パターンにスクリーン印刷法、グラビア印刷法
等によって回路パターン状に印刷し、場合によってはシ
ートにスルーホールやビアホール形成後、上記導体ペー
ストを充填する。その後、複数のグリーンシートを積層
圧着した後、上述した条件で焼成することにより、配線
層と絶縁層とを同時に焼成することができる。
【００３７】
【実施例】 実施例１ 平均粒径が１μｍ以下のＺｎ2 ＳｉＯ4 粉末、ＺｎＯ・
２Ｂ2 Ｏ3 粉末または４ＺｎＯ・３Ｂ2 Ｏ3 粉末で示さ
れる化合物、溶融ＳｉＯ2 （アモルファス）、各種アル
カリ金属の炭酸塩の粉末を原料として用い、各金属元素
の酸化物量が表１、２の組成に従い混合した。そして、
この混合物に有機バインダー、可塑剤、トルエンを添加
し、ドクターブレード法により厚さ３００μｍのグリー
ンシートを作製した。そして、このグリーンシートを５
枚積層し、５０℃の温度で１００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力を
加えて熱圧着した。得られた積層体を水蒸気含有窒素雰
囲気中で、７００℃で脱バインダーした後、乾燥窒素中
で表１、２の条件において焼成して多層基板用磁器を得
た。
２Ｂ2 Ｏ3 粉末または４ＺｎＯ・３Ｂ2 Ｏ3 粉末で示さ
れる化合物、溶融ＳｉＯ2 （アモルファス）、各種アル
カリ金属の炭酸塩の粉末を原料として用い、各金属元素
の酸化物量が表１、２の組成に従い混合した。そして、
この混合物に有機バインダー、可塑剤、トルエンを添加
し、ドクターブレード法により厚さ３００μｍのグリー
ンシートを作製した。そして、このグリーンシートを５
枚積層し、５０℃の温度で１００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力を
加えて熱圧着した。得られた積層体を水蒸気含有窒素雰
囲気中で、７００℃で脱バインダーした後、乾燥窒素中
で表１、２の条件において焼成して多層基板用磁器を得
た。
【００３８】得られた焼結体について誘電率、誘電損失
を以下の方法で評価した。測定は、形状直径１〜５ｍ
ｍ、厚み２〜３ｍｍの試料を切り出し、６０ＧＨｚにて
ネットワークアナライザー、シンセサイズドスイーパー
を用いて誘電体円柱共振器法により行った。測定では、
ＮＲＤガイド（非放射性誘電体線路）で、誘電体共振器
の励起を行い、ＴＥ０２１，ＴＥ０３１モードの共振特
性より誘電率、誘電損失を算出した。測定の結果は表
１、２に示した。また、Ｘ線回折測定から、磁器の構成
相を同定し、試料Ｎo.４、８についてＸ線回折チャート
を図２、図３に示した。さらに、各磁器について、室温
から４００℃の温度範囲における熱膨張係数を測定し
た。
を以下の方法で評価した。測定は、形状直径１〜５ｍ
ｍ、厚み２〜３ｍｍの試料を切り出し、６０ＧＨｚにて
ネットワークアナライザー、シンセサイズドスイーパー
を用いて誘電体円柱共振器法により行った。測定では、
ＮＲＤガイド（非放射性誘電体線路）で、誘電体共振器
の励起を行い、ＴＥ０２１，ＴＥ０３１モードの共振特
性より誘電率、誘電損失を算出した。測定の結果は表
１、２に示した。また、Ｘ線回折測定から、磁器の構成
相を同定し、試料Ｎo.４、８についてＸ線回折チャート
を図２、図３に示した。さらに、各磁器について、室温
から４００℃の温度範囲における熱膨張係数を測定し
た。
【００３９】また、比較例として、ＭｇＳｉＯ3 、Ｃａ
ＳｉＯ3 を主成分とし、これに、Ｂ2 Ｏ3 含有化合物や
アルカリ金属酸化物を添加して、同様に焼結体を作製し
評価した（試料Ｎo.３０、３１）。
ＳｉＯ3 を主成分とし、これに、Ｂ2 Ｏ3 含有化合物や
アルカリ金属酸化物を添加して、同様に焼結体を作製し
評価した（試料Ｎo.３０、３１）。
【００４０】
【表１】
【００４１】
【表２】
【００４２】表１、２の結果から明らかなように、結晶
相として、ウイレマイト型結晶相（Ｚｎ2 ＳｉＯ4 ）
（Ｗ）あるいはクオーツ型結晶相（Ｑ）が主として析出
した本発明の磁器は、いずれも誘電率が７以下、６０Ｇ
Ｈｚでの誘電損失が３０×１０-4以下の優れた値を示し
た。なお、本発明品の磁器の液相に対して、ＩＣＰ発光
分光分析によって分析した結果、いずれも液相中からＺ
ｎと、その他に極微量のＢ、Ｓｉ、Ｌｉ、Ｎａ等が検出
された。
相として、ウイレマイト型結晶相（Ｚｎ2 ＳｉＯ4 ）
（Ｗ）あるいはクオーツ型結晶相（Ｑ）が主として析出
した本発明の磁器は、いずれも誘電率が７以下、６０Ｇ
Ｈｚでの誘電損失が３０×１０-4以下の優れた値を示し
た。なお、本発明品の磁器の液相に対して、ＩＣＰ発光
分光分析によって分析した結果、いずれも液相中からＺ
ｎと、その他に極微量のＢ、Ｓｉ、Ｌｉ、Ｎａ等が検出
された。
【００４３】これに対して、ＳｉＯ2 量が９８重量％を
越える試料Ｎo.１では１４００℃まで高めないと緻密化
できず、１４．９重量％よりも少ない試料Ｎo.２５で
は、誘電特性が大きく劣化し測定できなかった。Ｂ2 Ｏ
3 量が０．１重量％未満である試料Ｎo.１５では、焼成
温度を１２００℃まで高めないと緻密化することができ
ず、本発明の目的に適さないものであった。一方、Ｂ2
Ｏ3 量が１５重量％を越える試料Ｎo.１８は、液相が溶
出してした。Ｌｉ2 Ｏ量が０．１重量％よりも少ない試
料Ｎo.１１では、クリストバライトが多量に析出し、熱
膨張係数が１７ｐｐｍ／℃を越え、本発明の目的に適さ
ず、しかも、熱膨張曲線に変曲点が生じた。
越える試料Ｎo.１では１４００℃まで高めないと緻密化
できず、１４．９重量％よりも少ない試料Ｎo.２５で
は、誘電特性が大きく劣化し測定できなかった。Ｂ2 Ｏ
3 量が０．１重量％未満である試料Ｎo.１５では、焼成
温度を１２００℃まで高めないと緻密化することができ
ず、本発明の目的に適さないものであった。一方、Ｂ2
Ｏ3 量が１５重量％を越える試料Ｎo.１８は、液相が溶
出してした。Ｌｉ2 Ｏ量が０．１重量％よりも少ない試
料Ｎo.１１では、クリストバライトが多量に析出し、熱
膨張係数が１７ｐｐｍ／℃を越え、本発明の目的に適さ
ず、しかも、熱膨張曲線に変曲点が生じた。
【００４４】また、ＺｎＯ量が８４．９重量％を越える
試料Ｎo.２６では過剰なＺｎＯ相が析出し、このため誘
電損失が増大し６０ＧＨｚにおいて誘電特性が評価でき
なかった。一方、ＺｎＯ量が１重量％未満の試料Ｎo.５
では過剰なＳｉＯ2 によりクリストバライト相が析出
し、またＺｎ量が不十分であるため、Ｂ2 Ｏ3 中のＢ成
分と液相を形成することが困難となり、１３００℃まで
高めないと緻密化できなかった。
試料Ｎo.２６では過剰なＺｎＯ相が析出し、このため誘
電損失が増大し６０ＧＨｚにおいて誘電特性が評価でき
なかった。一方、ＺｎＯ量が１重量％未満の試料Ｎo.５
では過剰なＳｉＯ2 によりクリストバライト相が析出
し、またＺｎ量が不十分であるため、Ｂ2 Ｏ3 中のＢ成
分と液相を形成することが困難となり、１３００℃まで
高めないと緻密化できなかった。
【００４５】さらに、Ｎａ2 Ｏ無添加の試料Ｎo.３で
は、１０００℃以下の温度で焼成できなかったが、試料
Ｎo.２に示すように、Ｌｉ2 Ｏの一部をＮａ2 Ｏに代え
ると、９５０℃で緻密化することができた。また、Ｎａ
2 Ｏ量が０．１重量％よりも少ない試料Ｎo.７でも１０
００℃以下の緻密化ができなかった。さらに、Ｎａ2 Ｏ
量が１０重量％を越える試料Ｎo.９では、液相成分が溶
出した。
は、１０００℃以下の温度で焼成できなかったが、試料
Ｎo.２に示すように、Ｌｉ2 Ｏの一部をＮａ2 Ｏに代え
ると、９５０℃で緻密化することができた。また、Ｎａ
2 Ｏ量が０．１重量％よりも少ない試料Ｎo.７でも１０
００℃以下の緻密化ができなかった。さらに、Ｎａ2 Ｏ
量が１０重量％を越える試料Ｎo.９では、液相成分が溶
出した。
【００４６】また、比較例として、ＭｇＳｉＯ3 やＣａ
ＳｉＯ3 を用いた試料Ｎo.３０、３１では、Ｂ2 Ｏ3 量
を１５重量％以上添加しないと緻密化しないため十分な
誘電特性が得られず、本発明の目的に適さないものであ
った。ＳｉＯ2 およびＺｎＯ以外の成分量が２０重量％
を越える試料Ｎo.１４では液相が溶出した。
ＳｉＯ3 を用いた試料Ｎo.３０、３１では、Ｂ2 Ｏ3 量
を１５重量％以上添加しないと緻密化しないため十分な
誘電特性が得られず、本発明の目的に適さないものであ
った。ＳｉＯ2 およびＺｎＯ以外の成分量が２０重量％
を越える試料Ｎo.１４では液相が溶出した。
【００４７】実施例２ 平均粒径が１μｍ以下のＺｎ2 ＳｉＯ4 に対して、表３
の組成からなるガラス粉末と、さらに各種アルカリ金属
の炭酸塩、場合により溶融ＳｉＯ2 を添加して、添加し
たガラス以外のＳｉＯ2 、ＺｎＯおよびアルカリ金属酸
化物量が表３の組成になるように混合した。そして、こ
の混合物に有機バインダー、可塑剤、トルエンを添加
し、ドクターブレード法により厚さ３００μｍのグリー
ンシートを作製した。そして、このグリーンシートを５
枚積層し、５０℃の温度で１００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力を
加えて熱圧着した。得られた積層体を水蒸気含有／窒素
雰囲気中で、７００℃で脱バインダーした後、乾燥窒素
中で表３の条件において焼成して多層基板用磁器を得
た。
の組成からなるガラス粉末と、さらに各種アルカリ金属
の炭酸塩、場合により溶融ＳｉＯ2 を添加して、添加し
たガラス以外のＳｉＯ2 、ＺｎＯおよびアルカリ金属酸
化物量が表３の組成になるように混合した。そして、こ
の混合物に有機バインダー、可塑剤、トルエンを添加
し、ドクターブレード法により厚さ３００μｍのグリー
ンシートを作製した。そして、このグリーンシートを５
枚積層し、５０℃の温度で１００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力を
加えて熱圧着した。得られた積層体を水蒸気含有／窒素
雰囲気中で、７００℃で脱バインダーした後、乾燥窒素
中で表３の条件において焼成して多層基板用磁器を得
た。
【００４８】得られた焼結体について実施例１と同様に
して誘電率、誘電損失および結晶相の同定、熱膨張係数
を実施例１と同様な方法で測定評価した。測定の結果は
表４、５に示した。
して誘電率、誘電損失および結晶相の同定、熱膨張係数
を実施例１と同様な方法で測定評価した。測定の結果は
表４、５に示した。
【００４９】
【表３】
【００５０】
【表４】
【００５１】
【表５】
【００５２】表４、表５の結果から明らかなように、本
発明の成分組成に制御した試料は、実施例１と同様に、
いずれも１０００℃以下で緻密化できるとともに、結晶
相として、ウイレマイト結晶相やＳｉＯ2 系結晶が主と
して析出し、いずれも誘電率が７以下、６０ＧＨｚでの
誘電損失が３０×１０-4以下の優れた値を示した。しか
も、熱膨張係数が１．５〜１７ｐｐｍ／℃の範囲で制御
可能であり、変曲点も存在しなかった。
発明の成分組成に制御した試料は、実施例１と同様に、
いずれも１０００℃以下で緻密化できるとともに、結晶
相として、ウイレマイト結晶相やＳｉＯ2 系結晶が主と
して析出し、いずれも誘電率が７以下、６０ＧＨｚでの
誘電損失が３０×１０-4以下の優れた値を示した。しか
も、熱膨張係数が１．５〜１７ｐｐｍ／℃の範囲で制御
可能であり、変曲点も存在しなかった。
【００５３】実施例３ 上記実施例１中のＮo.４および８の磁器を用いて、直径
１〜３０ｍｍ、厚み２〜１５ｍｍの円柱サンプル）を作
製した。また比較として汎用品のコージェライト系ガラ
スセラミックス（硼珪酸ガラス７５重量％、Ａｌ2 Ｏ3
２５重量％）、汎用の低純度アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ９５
重量％、ＣａＯ、ＭｇＯ５重量％）を用い同様にしてサ
ンプルを作製した。作製したサンプルを１ＧＨｚ、１０
ＧＨｚ、２０ＧＨｚ、３０ＧＨｚ、６０ＧＨｚの高周
波、マイクロ波、ミリ波領域において、誘電体円柱共振
器法により誘電損失を測定した。結果を図４に示した。
１〜３０ｍｍ、厚み２〜１５ｍｍの円柱サンプル）を作
製した。また比較として汎用品のコージェライト系ガラ
スセラミックス（硼珪酸ガラス７５重量％、Ａｌ2 Ｏ3
２５重量％）、汎用の低純度アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ９５
重量％、ＣａＯ、ＭｇＯ５重量％）を用い同様にしてサ
ンプルを作製した。作製したサンプルを１ＧＨｚ、１０
ＧＨｚ、２０ＧＨｚ、３０ＧＨｚ、６０ＧＨｚの高周
波、マイクロ波、ミリ波領域において、誘電体円柱共振
器法により誘電損失を測定した。結果を図４に示した。
【００５４】汎用品のガラスセラミックスは低周波領域
において誘電損失は７×１０-4と低いが、高周波領域に
なるに従い特性が劣化してしまい２０ＧＨｚ以上では２
０×１０-4程度になってしまう。また、汎用の低純度ア
ルミナは６０ＧＨｚで４０×１０-4程度まで高くなっ
た。一方、本発明品は、６０ＧＨｚでの高周波領域にお
いても誘電損失は３０×１０-4以下と低いものであっ
た。なお、誘電率は汎用品ガラスセラミックスは５、低
純度アルミナは９であった。
において誘電損失は７×１０-4と低いが、高周波領域に
なるに従い特性が劣化してしまい２０ＧＨｚ以上では２
０×１０-4程度になってしまう。また、汎用の低純度ア
ルミナは６０ＧＨｚで４０×１０-4程度まで高くなっ
た。一方、本発明品は、６０ＧＨｚでの高周波領域にお
いても誘電損失は３０×１０-4以下と低いものであっ
た。なお、誘電率は汎用品ガラスセラミックスは５、低
純度アルミナは９であった。
【００５５】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の低温焼成磁
器組成物は、誘電率が低く、３０ＧＨｚ以上の高周波に
おいても誘電損失が小さいので、高周波用途のマイクロ
波用回路素子等において最適である。さらに、熱膨張係
数を誘電特性を損なうことなく、直線的な熱膨張挙動で
幅広く制御できることから、かかる磁器を用いた配線基
板をマザーボードなどのプリント基板に実装したり、電
子部品や入出力端子を取り付ける際において、熱膨張差
を小さくできることから、信頼性の高い基板を作製する
ことができる。しかも、８００〜１０００℃で焼成され
るため、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ等による配線を同時焼成によ
り形成することができる。
器組成物は、誘電率が低く、３０ＧＨｚ以上の高周波に
おいても誘電損失が小さいので、高周波用途のマイクロ
波用回路素子等において最適である。さらに、熱膨張係
数を誘電特性を損なうことなく、直線的な熱膨張挙動で
幅広く制御できることから、かかる磁器を用いた配線基
板をマザーボードなどのプリント基板に実装したり、電
子部品や入出力端子を取り付ける際において、熱膨張差
を小さくできることから、信頼性の高い基板を作製する
ことができる。しかも、８００〜１０００℃で焼成され
るため、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ等による配線を同時焼成によ
り形成することができる。
【図１】本発明の誘電体磁器の組織の概略図である。
【図２】本発明の誘電体磁器（試料Ｎo.４）のＸ線回折
チャート図である。
チャート図である。
【図３】本発明の誘電体磁器（試料Ｎo.８）のＸ線回折
チャート図である。
チャート図である。
【図４】本発明品および従来品の誘電損失の測定周波数
との関係を示した図である。
との関係を示した図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０５Ｋ 3/46 Ｈ０１Ｌ 23/14 Ｃ
Claims (5)
- 【請求項１】ＳｉＯ2 を１４．９〜９８重量％と、Ｚｎ
Ｏを１〜８４．９重量％とからなる主成分８０〜９９．
５重量％と、Ｂ2 Ｏ3 を０．１〜１５重量％と、Ｌｉ2
Ｏを０．１〜１０重量％と、Ｋ、Ｎａ、ＣｓおよびＲｂ
の群から選ばれる少なくとも１種の酸化物を０．１〜１
０重量％の割合で添加してなることを特徴とする低温焼
成磁器組成物。 - 【請求項２】ＳｉＯ2 を１４．９〜９８重量％と、Ｚｎ
Ｏを１〜８４．４重量％とからなる主成分８０〜９９．
３重量％に対して、少なくともＳｉＯ2 およびＢ2 Ｏ3
を含有するガラスを０．５〜２０重量％と、Ｌｉ2 Ｏを
０．１〜１０重量％と、少なくともＫ、Ｎａ、Ｃｓおよ
びＲｂの群から選ばれる少なくとも１種の酸化物を０．
１〜１０重量％の割合で添加してなることを特徴とする
低温焼成磁器組成物。 - 【請求項３】金属元素として、Ｚｎと、Ｓｉと、Ｌｉ
と、Ｋ、Ｎａ、ＣｓおよびＲｂの群から選ばれる少なく
とも１種とを含む複合酸化物からなる低温焼成磁器であ
り、該磁器中の結晶相が、クオーツ型結晶相のみ、また
はクオーツ型結晶相とウイレマイト型結晶相とを主体と
することを特徴とする低温焼成磁器。 - 【請求項４】１ＧＨｚ〜６０ＧＨｚでの誘電率（εｒ）
が７以下、誘電損失が３０×１０-4以下、さらに室温か
ら４００℃における熱膨張係数が１．５〜１７ｐｐｍ／
℃の特性を有することを特徴とする請求項３記載の低温
焼成磁器。 - 【請求項５】前記磁器中の結晶相がクオーツ型結晶相の
みからなり、誘電率が４．５以下、室温から４００℃に
おける熱膨張係数が１５〜１７ｐｐｍ／℃であることを
特徴とする請求項４記載の低温焼成磁器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16636197A JP3628146B2 (ja) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | 低温焼成磁器組成物および低温焼成磁器 |
| US09/064,550 US6121173A (en) | 1997-04-25 | 1998-04-22 | Ceramic sintered body and a process for its production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16636197A JP3628146B2 (ja) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | 低温焼成磁器組成物および低温焼成磁器 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1112037A true JPH1112037A (ja) | 1999-01-19 |
| JP3628146B2 JP3628146B2 (ja) | 2005-03-09 |
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ID=15829976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16636197A Expired - Fee Related JP3628146B2 (ja) | 1997-04-25 | 1997-06-23 | 低温焼成磁器組成物および低温焼成磁器 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3628146B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111925197A (zh) * | 2020-07-21 | 2020-11-13 | 深圳顺络电子股份有限公司 | 一种微波介质陶瓷材料及其制备方法 |
| CN117550875A (zh) * | 2023-11-26 | 2024-02-13 | 景德镇陶瓷大学 | 一种掺入钼矿渣和铷尾矿低温制备高强度陶瓷坯体的方法及其产品 |
| CN117550876A (zh) * | 2023-11-26 | 2024-02-13 | 景德镇陶瓷大学 | 一种掺入钢渣和铷尾矿低温制备高强度陶瓷坯体的方法及其产品 |
-
1997
- 1997-06-23 JP JP16636197A patent/JP3628146B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
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| CN117550875A (zh) * | 2023-11-26 | 2024-02-13 | 景德镇陶瓷大学 | 一种掺入钼矿渣和铷尾矿低温制备高强度陶瓷坯体的方法及其产品 |
| CN117550876A (zh) * | 2023-11-26 | 2024-02-13 | 景德镇陶瓷大学 | 一种掺入钢渣和铷尾矿低温制备高强度陶瓷坯体的方法及其产品 |
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