JP5566764B2 - 低温焼成高強度低熱膨張性磁器及びその製造方法 - Google Patents
低温焼成高強度低熱膨張性磁器及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5566764B2 JP5566764B2 JP2010104290A JP2010104290A JP5566764B2 JP 5566764 B2 JP5566764 B2 JP 5566764B2 JP 2010104290 A JP2010104290 A JP 2010104290A JP 2010104290 A JP2010104290 A JP 2010104290A JP 5566764 B2 JP5566764 B2 JP 5566764B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- low
- sio
- strength
- crystal phase
- thermal
- 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.)
- Active
Links
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
本発明者らは以上の知見に基づいて本発明を完成した。
[1] (A)Li2Oまたは焼成したときにLi2Oとなるリチウム化合物(a1)とMgOまたは焼成したときにMgOとなるマグネシウム化合物(a2)とAl2O3(a3)とSiO2(a4)との混合物であって、a1とa2とa3とa4の質量%比a1:a2:a3:a4=7.0〜14.0:4.0〜15.0:12.0〜24.0:59.0〜73.0の範囲にある原料粉混合物を750〜1000℃の温度で焼成して平均粒径0.3〜0.8μmに微粉砕した仮焼物99.0〜100質量%に
(B)Bi2O3粉0〜1.0質量%を添加混合し、バインダーを含む成形助剤を加えて所定形状に成形した後、900〜1000℃の温度で焼成して、式(1)
で示される組成を有する複合酸化物を形成することを特徴とする高強度低熱膨張性磁器の製造方法。
[2] 前記原料粉として、Li 2 CO 3 、MgO、Al2O3、SiO2、及びBi2O3を使用する前項1記載の高強度低熱膨張性磁器の製造方法。
[3] 前記各原料粉の平均粒径が0.3〜2.0μmである前項1または2記載の高強度低熱膨張性磁器の製造方法。
[4] テープ成形法により成形した絶縁層形成用のグリーンシートを焼成する前項1記載の高強度低熱膨張性磁器の製造方法。
[5] 前項1〜4のいずれかに記載の方法によって得られる、式(1)
で示される組成を有する複合酸化物を含む高強度低熱膨張性磁器。
[6] 前記複合酸化物が、β−スポジュメン系結晶相及び/またはLi2O・Al2O3・SiO2系結晶相、Li2O・SiO2系結晶相、及びMgO・SiO2系結晶相を含む前項5に記載の高強度低熱膨張性磁器。
[7] β−スポジュメン系結晶相及び/またはLi2O・Al2O3・SiO2系結晶相、Li2O・SiO2系結晶相、及びMgO・SiO2系結晶相を前記磁器の全体積の95%以上含む前項6に記載の高強度低熱膨張性磁器。
[8] 抗折強度が150MPa以上である前項5〜7のいずれか1項記載の高強度低熱膨張性磁器。
[9] 25〜400℃における線熱膨張係数が0〜5×10-6/℃である前項5〜8のいずれか1項記載の高強度低熱膨張性磁器。
[10] 陽極接合時の伝導イオンをLiイオンとする、260〜350℃の温度での陽極接合が可能である前項5〜9のいずれか1項記載の高強度低熱膨張性磁器。
[11] シリコン、GaAs、コバール、Al、またはTiと陽極接合が可能である前項10に記載の高強度低熱膨張性磁器。
本発明の低温焼成可能な高強度低熱膨張性磁器は、
(A)Li2Oまたは焼成したときにLi2Oとなるリチウム化合物(a1)とMgOまたは焼成したときにMgOとなるマグネシウム化合物(a2)とAl2O3(a3)とSiO2(a4)との混合物であって、a1とa2とa3とa4の割合(質量%比)a1:a2:a3:a4=7.0〜14.0:4.0〜15.0:12.0〜24.0:59.0〜73.0の範囲にある原料粉混合物を750〜1000℃の温度で焼成して平均粒径0.3〜0.8μmに微粉砕した仮焼物99.0〜100質量%に
(B)Bi2O3粉0〜1.0質量%を添加混合し、バインダーを含む成形助剤を加えて所定形状に成形した後、900〜1000℃の温度で焼成して、式(1)
で示される組成を有する複合酸化物を含む。
本発明によれば900〜1000℃の低温焼成可能で、Ag、Au、Cu等の低融点・低抵抗な導体との同時焼成が可能であり、得られる磁器は、室温(RT=25℃)〜400℃での線熱膨張係数が0〜5×10-6/℃と小さい。
本発明の高強度低熱膨張性磁器は、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)実装用基板の作成に必須な接合技術である陽極接合が可能である。
本発明の高強度低熱膨張性磁器は、陽極接合時の伝導イオンを従来のNaから、よりイオン半径の小さいLiに変えたことによって、MEMSに与える影響の少ない好適な温度範囲(300〜350℃)での陽極接合が可能である。
予備的実験として、特許文献4の実施例5の組成について、抗折強度の向上を目指して検討した。
すなわち、表1の参考例1〜8に示すように、平均粒径が1μm以下の、Li2CO3、MgO、Al2O3、SiO2を酸化物換算の含有比(モル比=2:1:1:9)で、次式
なお、グレインサイズは走査型電子顕微鏡(SEM)による写真よりインターコード法により求めた。基礎となるSEMによる反射電子像を図1(a)〜(f)に示す。
仮焼粉砕後の粒径を粗くしたところグレインは若干微細化したが強度が低下した(同参考例3参照)。
Bi2O3の配合量をゼロとすることにより粒子の成長を抑制することを試みた。Bi2O3を配合しない場合には、仮焼粉砕後の粒径が0.80μm以上では焼結しなかったが(参考例5及び7)、仮焼粉砕後の粒径を0.31〜0.40μmと微細化したところ焼結体が緻密化し、グレインサイズが0.9〜1.4μmと微細化し、抗折強度が303〜329MPaと向上した。
平均粒径が1μm以下の、Li2CO3、MgO、Al2O3、SiO2を酸化物換算の含有比が表2の割合となるようにボールミル中で混合し、750〜1000℃で仮焼後、各粒度に粉砕して試料粉末とした。これらの仮焼物に表2の割合でBi2O3を添加し、有機バインダー(ポリビニルアルコール)、可塑剤(ジブチルフタレート)、トルエンを添加混合して、ドクターブレード法により厚さ150μmのグリーンシートを作成した。このグリーンシートを5枚積層し、70℃の温度で150kg/cm2の圧力を加えて熱圧着した。得られた積層体を大気中で、500℃で脱バインダーした後、大気中で表2の温度条件下で1〜3時間焼成して多層基板用磁器を得た。
Lithium Silicate:Li2SiO3、Li2Si2O5など、
Lithium Aluminum Silicate:スポジュメン(LiAlSi2O6)など、
Enstatite:MgSiO3、
Bismus Silicate:Eulytite、Bi2O2・SiO3など、
Forsterite:Mg2SiO4。
実施例で焼結した基板6水準を準備し、陽極接合性能を評価した。前記基板6水準、各1枚を20mm□にダイシングし、板厚み0.3mmに鏡面研磨した。この基板とシリコンとを加熱したホットプレート上でシリコンが正極、基板が負極になるように直流電圧(600VDC)を印加して陽極接合を行った。陽極接合回路上に電圧検出用の抵抗素子を挿入し、その抵抗素子にかかる電圧をモニタリングし、接合電流が接合時間とともにどのように変化するかをチェックした。
なお、焼き上がった状態の基板の表面粗さ(Ra:中心線平均粗さ)は200nm程度であったが、本発明では、鏡面研磨加工レベルを上げることにより、パイレックス(登録商標)ガラス(商品名;コーニング社製のホウケイ酸ガラス)と同等の表面粗さ(数nmRa)にまで仕上げた。この鏡面研磨した基板を用いて、260、300℃、330℃、及び360℃で陽極接合を行った。
得られた陽極接合体にガラス切りで傷をつけて手で分割し、破断面をSEMで観察した。結果は表3に示す通り、全水準でシリコンと低温焼結基板が連続した破断面になっており、不連続点(デラミネーション)はなく、強固に接合できている(OK)ことが観察された。
すなわち、陽極接合できるガラスとして市販されているガラス粉末(SiO2:81.9〜82.4質量%、Al2O3:2.9〜3.2質量%、B2O3:10.5〜11.0質量%、Na2O:3.9〜4.7質量%、K2O、Fe2O3、CaO、MgOはいずれも0.1質量%以下)55〜60質量%を平均粒径(D50)で0.6〜2.5μmに粉砕し、平均粒径1〜3μmのアルミナ粉末8〜25質量%および平均粒径1〜3μmのコージェライト粉末(ガラス再結晶タイプ)18〜34質量%と混合した。この混合物に溶剤としてトルエンを加えてボールミル中で分散した後、バインダーとしてポリビニルアルコール、可塑剤としてジブチルフタレート(DBP)を加えスラリーを作製した。得られたスラリーをドクターブレード法でシート状に成形し、乾燥し、厚み125μmのグリーンシートを得た。これを所定の大きさに切断し、8層に積層後、大気中、835℃または850℃で1時間焼成を行い、Naを陽極接合時の伝導イオンとするガラス・フィラー複合LTCC(BSW)を作製した。この基板(BSW)は、330℃で陽極接合できなかった(NG)。
Claims (9)
- (A)Li2Oまたは焼成したときにLi2Oとなるリチウム化合物(a1)とMgOまたは焼成したときにMgOとなるマグネシウム化合物(a2)とAl2O3(a3)とSiO2(a4)との混合物であって、リチウム化合物(a1)の割合αがLi2O換算で、7.0〜14.0質量%、マグネシウム化合物(a2)の割合βがMgO換算で4.0〜15.0質量%、Al2O3(a3)の割合γが12.0〜24.0質量%、SiO2(a4)の割合δが59.0〜73.0質量%の範囲にある原料粉混合物を750〜1000℃の温度で焼成して平均粒径0.39〜0.58μmに微粉砕した仮焼物にバインダーを含む成形助剤を加えて所定形状に成形した後、900〜920℃の温度で焼成して、式(1’)
- 前記原料粉として、Li 2 CO 3 、MgO、Al2O3及びSiO2を使用する請求項1記載の高強度低熱膨張性磁器の製造方法。
- 前記各原料粉の平均粒径が0.3〜2.0μmである請求項1または2記載の高強度低熱膨張性磁器の製造方法。
- テープ成形法により成形した絶縁層形成用のグリーンシートを焼成する請求項1記載の高強度低熱膨張性磁器の製造方法。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の方法によって得られる、式(1’)
で示される組成を有する複合酸化物を含む、抗折強度が150MPa以上、25〜400℃における線熱膨張係数が0〜5×10 -6 /℃である高強度低熱膨張性磁器。 - 前記複合酸化物が、β−スポジュメン系結晶相及び/またはLi2O・Al2O3・SiO2系結晶相、Li2O・SiO2系結晶相、及びMgO・SiO2系結晶相を含む請求項5に記載の高強度低熱膨張性磁器。
- β−スポジュメン系結晶相及び/またはLi2O・Al2O3・SiO2系結晶相、Li2O・SiO2系結晶相、及びMgO・SiO2系結晶相を前記磁器の全体積の95%以上含む請求項6に記載の高強度低熱膨張性磁器。
- 陽極接合時の伝導イオンをLiイオンとする、260〜350℃の温度での陽極接合が可能である請求項5〜7のいずれか1項記載の高強度低熱膨張性磁器。
- シリコン、GaAs、コバール、Al、またはTiと陽極接合が可能である請求項8に記載の高強度低熱膨張性磁器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010104290A JP5566764B2 (ja) | 2010-04-28 | 2010-04-28 | 低温焼成高強度低熱膨張性磁器及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010104290A JP5566764B2 (ja) | 2010-04-28 | 2010-04-28 | 低温焼成高強度低熱膨張性磁器及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011230968A JP2011230968A (ja) | 2011-11-17 |
JP5566764B2 true JP5566764B2 (ja) | 2014-08-06 |
Family
ID=45320682
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010104290A Active JP5566764B2 (ja) | 2010-04-28 | 2010-04-28 | 低温焼成高強度低熱膨張性磁器及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5566764B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106032318B (zh) * | 2015-03-12 | 2018-06-22 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种低温共烧陶瓷材料及其制备方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4392633B2 (ja) * | 1999-01-20 | 2010-01-06 | 日立金属株式会社 | マイクロ波用誘電体磁器組成物およびその製造方法ならびにマイクロ波用誘電体磁器組成物を用いたマイクロ波用電子部品 |
JP2009263189A (ja) * | 2008-04-28 | 2009-11-12 | Nikko Co | 低温焼成高強度低熱膨張性磁器及びその製造方法 |
JP5175650B2 (ja) * | 2008-08-06 | 2013-04-03 | ニッコー株式会社 | 陽極接合可能な磁器及び前記磁器用組成物 |
JP5249121B2 (ja) * | 2009-04-23 | 2013-07-31 | ニッコー株式会社 | 低温焼成高強度低熱膨張性磁器及びその製造方法 |
JP2011195429A (ja) * | 2010-03-17 | 2011-10-06 | Osamu Kimura | ゼロ膨張係数の高強度で低誘電率のβ−ユ−クリプタイトセラミックス |
-
2010
- 2010-04-28 JP JP2010104290A patent/JP5566764B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011230968A (ja) | 2011-11-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5175650B2 (ja) | 陽極接合可能な磁器及び前記磁器用組成物 | |
JP5321066B2 (ja) | セラミック組成物およびセラミック基板 | |
WO2010092970A1 (ja) | 低温焼結セラミック焼結体および多層セラミック基板 | |
JPH09295827A (ja) | 基板用ガラス、それを用いたセラミック基板 | |
WO2007074606A1 (ja) | フォルステライト粉末の製造方法、フォルステライト粉末、フォルステライト焼結体、絶縁体セラミック組成物、および積層セラミック電子部品 | |
KR20110095402A (ko) | 저온 소결 세라믹 재료 및 세라믹 기판 | |
CN106536448B (zh) | 中k值ltcc组合物和装置 | |
WO2010092969A1 (ja) | 低温焼結セラミック材料およびセラミック基板 | |
IE64626B1 (en) | Ceramic composition of matter and its use | |
JP6728859B2 (ja) | セラミック基板およびその製造方法 | |
WO2015040949A1 (ja) | アルミナ質セラミック配線基板及びその製造方法 | |
JP4613826B2 (ja) | セラミック基板用組成物、セラミック基板、セラミック基板の製造方法およびガラス組成物 | |
JP3042441B2 (ja) | 低温焼成ガラスセラミックス基板とその製造方法 | |
JP5566764B2 (ja) | 低温焼成高強度低熱膨張性磁器及びその製造方法 | |
JP5175791B2 (ja) | 低温焼成高強度低熱膨張性磁器及びその製造方法 | |
JP5249121B2 (ja) | 低温焼成高強度低熱膨張性磁器及びその製造方法 | |
WO2011099397A1 (ja) | セラミック焼結体およびその製造方法 | |
JP2003095746A (ja) | ガラスセラミック組成物、焼結体およびそれを用いた配線基板 | |
JP4794040B2 (ja) | セラミック焼結体およびそれを用いた配線基板 | |
JP2009263189A (ja) | 低温焼成高強度低熱膨張性磁器及びその製造方法 | |
JP2018008863A (ja) | 誘電体セラミック材料及び誘電体セラミック組成物 | |
JP4580923B2 (ja) | 高周波用低温焼成磁器組成物、その製造方法及び電子部品 | |
JP2010037126A (ja) | セラミック組成物及びセラミック焼結体 | |
JP3944839B2 (ja) | 複合セラミック部品及びその製造方法 | |
JP2003073162A (ja) | ガラスセラミックスおよびそれを用いた配線基板 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20121212 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121212 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130528 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130625 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130726 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140225 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140313 |
|
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: 20140603 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140618 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5566764 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D02 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |