JP7498891B2 - ガラス粉末、誘電体材料、焼結体及び高周波用回路部材 - Google Patents
ガラス粉末、誘電体材料、焼結体及び高周波用回路部材 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7498891B2 JP7498891B2 JP2020083265A JP2020083265A JP7498891B2 JP 7498891 B2 JP7498891 B2 JP 7498891B2 JP 2020083265 A JP2020083265 A JP 2020083265A JP 2020083265 A JP2020083265 A JP 2020083265A JP 7498891 B2 JP7498891 B2 JP 7498891B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dielectric
- glass
- glass powder
- dielectric material
- sintered body
- 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
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims description 44
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims description 40
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 title claims description 36
- 229910018068 Li 2 O Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 20
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 14
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 11
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 claims description 10
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 4
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910021493 α-cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910021489 α-quartz Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910021492 β-tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N Li2O Inorganic materials [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M dilithium;hydroxide Chemical compound [Li+].[Li+].[OH-] XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 30
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 9
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 9
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910000272 alkali metal oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 3
- NOTVAPJNGZMVSD-UHFFFAOYSA-N potassium monoxide Inorganic materials [K]O[K] NOTVAPJNGZMVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- -1 Ag and Cu Chemical class 0.000 description 2
- IRIAEXORFWYRCZ-UHFFFAOYSA-N Butylbenzyl phthalate Chemical compound CCCCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCC1=CC=CC=C1 IRIAEXORFWYRCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N dibutyl phthalate Chemical compound CCCCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCCCC DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 2
- 239000006060 molten glass Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910011255 B2O3 Inorganic materials 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
本発明は、１０ＧＨｚ以上の高周波領域において、低い比誘電率及び誘電正接を有するガラス粉末、誘電体材料、焼結体及び高周波用回路部材に関する。
アルミナセラミックは、配線基板や回路部品として広く使用されている。しかし、アルミナセラミックは、比誘電率が１０と高く、信号処理の速度が遅いという欠点がある。また、アルミナセラミックは、導体材料として高融点金属のタングステンが使用されるため、導体損失が大きくなるという欠点もある。
アルミナセラミックの欠点を補うために、ガラス粉末とセラミックフィラー粉末を含有する誘電体材料が開発、使用されるに至っている。例えば、アルカリホウケイ酸ガラスからなるガラス粉末を含む誘電体材料は、比誘電率が６～８であり、アルミナセラミックの比誘電率よりも低い。また、この誘電体材料は、１０００℃以下の温度で焼成し得るため、導体損失の低いＡｇ、Ｃｕ等の低融点金属との同時焼成が可能であり、これらを内層導体として使用し得るという長所がある（特許文献１、２参照）。
現在、第五世代移動通信システム（５Ｇ）への対応に向けた開発が進められており、システムの高速化、高伝送容量化、低遅延化のための技術検討がなされている。５Ｇ通信は、高周波数の電波が使用される。そして、５Ｇ通信の高周波デバイスに用いる材料には、伝送信号の低損失化のため、低誘電率、低誘電正接が求められる。
しかし、上記特許文献で開示されている誘電体材料は、高周波領域における誘電特性が不十分であるため、信号処理の速度が遅くなるという問題がある。
本発明の目的は、１０００℃以下の温度で焼成でき、しかも高周波領域において、低い比誘電率及び誘電正接を有するガラス粉末、誘電体材料、焼結体及び高周波用回路部材を提供することである。
本発明者は、種々の実験を重ねた結果、アルカリホウケイ酸ガラスからなるガラス粉末において、アルカリ金属酸化物の含有量と含有比率を厳密に規制すると、比誘電率と誘電正接が顕著に低下することを見出し、本発明として提案するものである。すなわち、本発明のガラス粉末は、アルカリホウケイ酸ガラスからなるガラス粉末において、ガラス組成中にＬｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを０．１～１．０モル％（但し１．０モル％を含まず）含み、モル比Ｌｉ２Ｏ／（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）が０．３５～０．６５、モル比Ｎａ２Ｏ／（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）が０．２５～０．５５、モル比Ｋ２Ｏ／（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）が０．０２５～０．２０であり、且つ２５℃、１６ＧＨｚでの比誘電率が３．５～４．０であり、２５℃、１６ＧＨｚでの誘電正接が０．００２０以下であることを特徴とする。ここで、「アルカリホウケイ酸ガラス」は、ガラス組成中にアルカリ金属酸化物、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３を含むガラスである。「Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ」は、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの合量を指す。「Ｌｉ２Ｏ／（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）」は、Ｌｉ２Ｏの含有量をＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの合量で除した値を指す。「Ｎａ２Ｏ／（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）」は、Ｎａ２Ｏの含有量をＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの合量で除した値を指す。「Ｋ２Ｏ／（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）」は、Ｋ２Ｏの含有量をＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの合量で除した値を指す。「２５℃、１６ＧＨｚでの比誘電率」と「２５℃、１６ＧＨｚでの誘電正接」は、両端短絡形誘電体共振器法（ＪＩＳ Ｒ１６２７）に準拠して測定した値を指す。
本発明のガラス粉末は、ホウケイ酸ガラスを基本組成とし、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを０．１モル％以上含むため、１０００℃以下の温度で焼成可能である。また、アルカリホウケイ酸ガラスにおいて、アルカリ金属酸化物は、比誘電率や誘電正接を上昇させる原因となるが、その含有量を１モル％未満に規制すると、高周波領域での比誘電率や誘電正接の上昇を実用上問題のないレベルまで抑えることができる。更に、本発明のガラス粉末は、アルカリ金属酸化物の含有比率を上記のように規制しているため、アルカリ混合効果が最適化されて、誘電正接を大幅に低下させることができる。
本発明の誘電体材料は、ガラス粉末 ５０～１００質量％と、セラミックフィラー粉末 ０～５０質量％と、を含有する誘電体材料であって、該ガラス粉末が、上記のガラス粉末であり、該セラミックフィラー粉末が、α－石英、α－クリストバライト、β－トリジマイト、α－アルミナ、ムライト、ジルコニア、コージエライトの群から選ばれる１種又は２種以上であることが好ましい。
本発明の焼結体は、誘電体材料を焼結させてなる焼結体であって、該誘電体材料が上記の誘電体材料であることが好ましい。
また、本発明の焼結体は、２５℃、１６ＧＨｚでの比誘電率が３．５～６．０であり、２５℃、１６ＧＨｚでの誘電正接が０．００３０以下であることが好ましい。
本発明の高周波用回路部材は、誘電体層を有する高周波用回路部材であって、該誘電体層が上記の焼結体であることが好ましい。
本発明の誘電体材料は、１０００℃以下の温度で焼成可能であるため、Ａｇ、Ｃｕ等の低融点金属材料を内層導体として使用することができる。更に、本発明の誘電体材料は、高周波領域において、低い比誘電率及び誘電正接を有する。よって、本発明の誘電体材料は、高周波用回路部材として好適である。
本発明のガラス粉末は、アルカリホウケイ酸ガラスからなるガラス粉末において、ガラス組成中にＬｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを０．１～１．０モル％（但し１．０モル％を含まず）含み、モル比Ｌｉ２Ｏ／（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）が０．３５～０．６５、モル比Ｎａ２Ｏ／（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）が０．２５～０．５５、モル比Ｋ２Ｏ／（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）が０．０２５～０．２０である。各成分の含有量及び含有比率を上記のように限定した理由を以下に示す。なお、ガラス組成の説明において、％表示は、モル％を意味する。
アルカリホウケイ酸ガラスは、焼成しても結晶が析出しない非晶質のガラスであることが望ましい。これは、非晶質のガラスの方が、結晶性のガラスに比べて、焼成時における軟化流動性が良好であり、緻密な焼結体が得られ易いためである。
アルカリ金属酸化物（Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ）は、溶融性を高める成分であると共に、誘電体材料の焼成温度を低下させる成分である。Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含有量が多くなると、誘電正接が大きくなり、伝送信号の損失が大きくなり易い。一方、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含有量が少なくなると、溶融性が低下し易くなると共に、誘電体材料の低温焼成が困難となる。よって、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含有量は０．１～１．０％未満であり、好ましくは０．５～０．９８％である。なお、Ｌｉ２Ｏの含有量は０．０５～０．５５％、特に０．２～０．５％が好ましく、Ｎａ２Ｏの含有量は０．０５～０．５％、特に０．１～０．４％が好ましく、Ｋ２Ｏの含有量は０．０１～０．３％、特に０．０５～０．２％が好ましい。
モル比Ｌｉ２Ｏ／（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）は０．３５～０．６５であり、０．４～０．６が好ましい。モル比Ｎａ２Ｏ／（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）は０．２５～０．５５であり、０．３～０．５が好ましい。モル比Ｋ２Ｏ／（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）が０．０２５～０．２０であり、０．０２５～０．１５が好ましい。上記モル比が範囲外になると、アルカリ混合効果を享受し難くなり、誘電正接が上昇し易くなる。
なお、モル比Ｌｉ２Ｏ／（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）、モル比Ｎａ２Ｏ／（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）、モル比Ｋ２Ｏ／（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）の範囲を三角図で表すと、図１に示す通り、（Ｌｉ２Ｏ／（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）、Ｎａ２Ｏ／（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）、Ｋ２Ｏ／（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ））が、点Ａ（０．６５、０．３２５、０．０２５）、点Ｂ（０．６５、０．２５、０．１）、点Ｃ（０．５５、０．２５、０．２）、点Ｄ（０．３５、０．４５、０．２）、点Ｅ（０．３５、０．５５、０．１）、点Ｆ（０．４２５、０．５５、０．０２５）で囲まれた領域内となる。好ましい領域は、点Ａ′（０．６０、０．３７５、０．０２５）、点Ｂ′（０．６０、０．３０、０．１０）、点Ｃ′（０．５５、０．３０、０．１５）、点Ｄ′（０．４０、０．４５、０．１５）、点Ｅ′（０．４０、０．５０、０．１）、点Ｆ′（０．４７５、０．５０、０．０２５）で囲まれた領域である。なお、図１中でＲ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの合量を意味する。
ＳｉＯ２は、ガラスのネットワークフォーマーとなる成分である。ＳｉＯ２の含有量が多くなると、焼成温度が高くなる傾向にあり、導体や電極としてＡｇやＣｕを使用できなくなる虞がある。一方、ＳｉＯ２の含有量が少なくなると、比誘電率が上昇し易くなり、信号処理の速度が遅くなる虞がある。よって、ＳｉＯ２の含有量は６５～８５％、特に７０～８０％が好ましい。
Ｂ２Ｏ３は、ガラスの粘度を低下させる成分である。Ｂ２Ｏ３の含有量が多くなると、ガラスが分相し易くなり、また耐水性が低下し易くなる。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が少なくなると、焼成温度が高くなる傾向にあり、導体や電極としてＡｇやＣｕを使用できなくなる虞がある。よって、Ｂ２Ｏ３含有量は１５～４０％、特に１５～３０％が好ましい。
上記成分以外にも、誘電特性を損なわない範囲でＡｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯ等の成分をそれぞれ３モル％まで添加してもよい。
本発明のガラス粉末において、２５℃、１６ＧＨｚでの比誘電率は３．５～４．０、特に３．６～３．９であることが好ましく、２５℃、１６ＧＨｚでの誘電正接は０．００２０以下、０．００１５以下、特に０．００１２以下であることが好ましい。比誘電率や誘電正接が高くなると、伝送信号の損失が大きくなり易く、また信号処理の速度が遅くなり易い。
本発明の誘電体材料は、上記のアルカリホウケイ酸ガラスからなるガラス粉末のみで構成されていてもよいが、ガラス粉末に対して、セラミックフィラー粉末を添加して、混合粉末とすることが好ましい。その混合割合は、ガラス粉末 ５０～８０質量（好ましくは５５～８０質量％）、セラミックフィラー粉末 ２０～５０質量％（好ましくは２０～４５質量％）であることが好ましい。セラミックフィラー粉末の割合をこのように限定した理由は、セラミックフィラー粉末が多くなると、焼成体の緻密化が困難になり、セラミックフィラー粉末が少なくなると、焼成体の曲げ強度が低下し易くなるためである。
セラミックフィラー粉末としては、１ＧＨｚ以上の高周波領域での比誘電率１６以下、誘電正接が０．０１０以下であるセラミックフィラー粉末を用いることが好ましく、例えばα－石英、α－クリストバライト、β－トリジマイト、α－アルミナ、ムライト、ジルコニア、コージエライトの一種又は二種以上を使用することができる。このようにすれば、高周波領域において、誘電体材料の比誘電率、誘電正接を低下させることができる。
本発明の誘電体材料（焼成体）において、２５℃、１６ＧＨｚでの比誘電率は３．５～６．０、特に４．０～５．０であることが好ましく、２５℃、１６ＧＨｚでの誘電正接は０．００３０以下、特に０．００２０以下であることが好ましい。比誘電率や誘電正接が高くなると、伝送信号の損失が大きくなり易く、また信号処理の速度が遅くなり易い。
本発明の焼結体は、誘電体材料を焼結させてなる焼結体であって、該誘電体材料が、上記の誘電体材料であることが好ましい。以下、本発明の焼結体の製造方法を説明する。
まず、上記のガラス粉末とセラミックフィラー粉末の混合粉末に対して、所定量の結合剤、可塑剤及び溶剤を添加してスラリーを調製する。結合剤としては、例えばポリビニルブチラール樹脂、メタアクリル酸樹脂等が好適に使用可能であり、可塑剤としては、例えばフタル酸ジブチル等が好適に使用可能であり、溶剤としては、例えばトルエン、メチルエチルケトン等が好適に使用可能である。
次いで、ドクターブレード法によって、上記のスラリーをグリーンシートに成形する。更に、このグリーンシートを乾燥させ、所定寸法に切断し、機械的加工でバイアホールを形成、例えば銀導体や電極となる低抵抗金属材料をバイアホール及びグリーンシート表面に印刷する。その後、このようなグリーンシートの複数枚を積層し、熱圧着によって一体化する。
得られた積層グリーンシートを焼成して、焼結体を得る。このようにして作製された焼結体は、内部や表面に導体や電極を備えている。焼成温度は１０００℃以下、特に８００～９５０℃の温度であることが望ましい。
ここまでグリーンシートを用いる例を用いて、焼結体の製造方法を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、セラミックの製造に用いられる各種の方法、例えばバインダーを含む顆粒を作製して、プレス成型を行う等の方法を適用することができる。
本発明の高周波用回路部材は、誘電体層を有する高周波用回路部材であって、該誘電体層が、上記の焼結体であることが好ましい。更に、高周波用回路部材は、更に配線でコイルを形成することが好ましく、また誘電体層（焼結体）の表面上にＳｉ系、ＧａＡｓ系等の半導体素子のチップを接続することも好ましい。
以下、実施例に基づいて本発明を説明する。なお、本発明は以下の実施例に何ら限定されない。以下の実施例は単なる例示である。
本発明の実施例（試料Ｎｏ．１～４、７～１２）及び比較例（試料Ｎｏ．５、６）を表１、２に示す。なお、表中のＲ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを意味する。
次のようにして各試料を作製した。まず、表中のガラス組成になるように、各種酸化物のガラス原料を調合し、均一に混合した後、白金坩堝に入れて１５５０～１６５０℃で３～８時間溶融し、得られた溶融ガラスを水冷ローラーで薄板状に成形した。次いで、得られたガラスフィルムを粗砕した後、アルコールを加えてボールミルにより湿式粉砕し、平均粒径が１．５～３μｍとなるように分級して、ガラス粉末を得た。
次に、上記のガラス粉末に対して、表中に示すセラミックフィラー粉末（平均粒径２～３μｍ）を均一に混合して、誘電体材料を得た。
続いて、上記の誘電体材料に対して、結合剤としてポリビニルブチラールを１５質量％、可塑剤としてブチルベンジルフタレートを４質量％、溶剤としてトルエンを３０質量％添加して、スラリーを調整した。次いで、上記のスラリーをドクターブレード法によってグリーンシートに成形し、乾燥させ、所定寸法に切断した後、複数枚を積層し、熱圧着によって一体化した。更に、得られた積層グリーンシートを焼成することによって焼結体を得た。
このようにして得られた各試料について、ガラスの誘電特性、誘電体材料の焼成温度、誘電特性及び熱膨張係数を測定した。その結果を表１、２に示す。
ガラスの比誘電率と誘電正接は、溶融ガラスを薄板状に成形する際に、溶融ガラスの一部を金型に流し出して棒状に成形し、徐冷した後、直径１３ｍｍ、高さ６．５ｍｍの大きさに加工し、両端短絡形誘電体共振器法（ＪＩＳ Ｒ１６２７）に基づいて、温度２５℃、測定周波数１６ＧＨｚで測定した値である。
誘電体材料の焼成温度は、種々の温度で焼成した焼結体にインクを塗布した後に拭き取り、インクが残らない（＝緻密に焼結した）試料の内、最低の温度で焼成したものの焼成温度を記載した。
焼結体（誘電体材料）の比誘電率と誘電正接は、粉末状の誘電体材料を直径１３ｍｍ、高さ６．５ｍｍの円柱にプレス成形した後、８３０～９２０℃で焼成したものを測定試料とし、両端短絡形誘電体共振器法（ＪＩＳ Ｒ１６２７）に基づいて、温度２５℃、測定周波数１６ＧＨｚで測定した値である。
焼結体（誘電体材料）の熱膨張係数は、３０～３００℃の温度範囲で測定した値であり、熱機械分析装置で測定した値である。
表１、２から明らかなように、試料Ｎｏ．１～４、７～１２は、ガラス粉末の比誘電率が３．７～３．９、誘電正接が０．０００８～０．００１７であるため、焼結体（誘電体材料）の比誘電率が３．８～５．２、誘電損失は０．００１１～０．００２７であった。また、試料Ｎｏ.１～４、７～１２は、焼成温度が９２０℃以下であり、熱膨張係数が４．６～６．３ｐｐｍ／℃であった。
これに対し、試料Ｎｏ．５は、モル比Ｌｉ２Ｏ／（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）が大きく、モル比Ｎａ２Ｏ／（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）が小さいため、誘電正接が０．００４５であった。試料Ｎｏ．６は、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含有量が２モル％であり、誘電正接が０．００５０であった。
Claims (5)
- アルカリホウケイ酸ガラスからなるガラス粉末において、ガラス組成中にＬｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを０．１～１．０モル％（但し１．０モル％を含まず）含み、モル比Ｌｉ２Ｏ／（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）が０．３５～０．６５、モル比Ｎａ２Ｏ／（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）が０．２５～０．５５、モル比Ｋ２Ｏ／（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）が０．０２５～０．２０であり、且つ２５℃、１６ＧＨｚでの比誘電率が３．５～４．０であり、２５℃、１６ＧＨｚでの誘電正接が０．００２０以下であることを特徴とするガラス粉末。
- ガラス粉末 ５０～１００質量％と、セラミックフィラー粉末 ０～５０質量％と、を含有する誘電体材料であって、
該ガラス粉末が、請求項１に記載のガラス粉末であり、
該セラミックフィラー粉末が、α－石英、α－クリストバライト、β－トリジマイト、α－アルミナ、ムライト、ジルコニア、コージエライトの群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする誘電体材料。 - 誘電体材料を焼結させてなる焼結体であって、
該誘電体材料が、請求項２に記載の誘電体材料であることを特徴とする焼結体。 - ２５℃、１６ＧＨｚでの比誘電率が３．５～６．０であり、２５℃、１６ＧＨｚでの誘電正接が０．００３０以下であることを特徴とする請求項３に記載の焼結体。
- 誘電体層を有する高周波用回路部材であって、
該誘電体層が、請求項３又は４に記載の焼結体であることを特徴とする高周波用回路部材。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202080056009.8A CN114206794B (zh) | 2019-08-08 | 2020-06-19 | 玻璃粉末、电介质材料、烧结体以及高频用电路部件 |
| US17/632,603 US11939258B2 (en) | 2019-08-08 | 2020-06-19 | Glass powder, dielectric material, sintered body, and high frequency circuit member |
| PCT/JP2020/024088 WO2021024620A1 (ja) | 2019-08-08 | 2020-06-19 | ガラス粉末、誘電体材料、焼結体及び高周波用回路部材 |
| KR1020227003172A KR102679430B1 (ko) | 2019-08-08 | 2020-06-19 | 유리 분말, 유전체 재료, 소결체 및 고주파용 회로 부재 |
| TW109121242A TWI784286B (zh) | 2019-08-08 | 2020-06-23 | 玻璃粉末、介電體材料、燒結體及高頻用電路構件 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019145899 | 2019-08-08 | ||
| JP2019145899 | 2019-08-08 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021024775A JP2021024775A (ja) | 2021-02-22 |
| JP7498891B2 true JP7498891B2 (ja) | 2024-06-13 |
Family
ID=74662145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020083265A Active JP7498891B2 (ja) | 2019-08-08 | 2020-05-11 | ガラス粉末、誘電体材料、焼結体及び高周波用回路部材 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7498891B2 (ja) |
| TW (1) | TWI784286B (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113121119B (zh) | 2021-04-25 | 2022-04-08 | 中建材玻璃新材料研究院集团有限公司 | 一种微型射频玻璃绝缘子用低介电封接玻璃粉 |
| JP7619410B2 (ja) | 2023-03-31 | 2025-01-22 | Toto株式会社 | 美観及び防汚性に優れた陶器 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004269269A (ja) | 2003-03-05 | 2004-09-30 | Nippon Electric Glass Co Ltd | ガラス粉末、ガラスセラミック誘電体材料、焼結体及び高周波用回路部材 |
| WO2007020825A1 (ja) | 2005-08-15 | 2007-02-22 | Nippon Sheet Glass Company, Limited | ガラス組成物 |
| JP6263479B2 (ja) | 2013-01-31 | 2018-01-17 | 華為終端（東莞）有限公司 | 信号送信方法及び装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1323682A3 (en) * | 2001-12-25 | 2004-01-21 | Ngk Spark Plug Co., Ltd | Dielectric material and dielectric sintered body, and wiring board |
| WO2010011701A2 (en) * | 2008-07-25 | 2010-01-28 | Dielectric Solutions, Llc | Glass fiber composition and printed circuit board made from the glass fiber composition |
| CN107250073B (zh) * | 2015-02-13 | 2020-10-30 | 日本板硝子株式会社 | 激光加工用玻璃及使用了其的带孔玻璃的制造方法 |
-
2020
- 2020-05-11 JP JP2020083265A patent/JP7498891B2/ja active Active
- 2020-06-23 TW TW109121242A patent/TWI784286B/zh active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004269269A (ja) | 2003-03-05 | 2004-09-30 | Nippon Electric Glass Co Ltd | ガラス粉末、ガラスセラミック誘電体材料、焼結体及び高周波用回路部材 |
| WO2007020825A1 (ja) | 2005-08-15 | 2007-02-22 | Nippon Sheet Glass Company, Limited | ガラス組成物 |
| JP6263479B2 (ja) | 2013-01-31 | 2018-01-17 | 華為終端（東莞）有限公司 | 信号送信方法及び装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TWI784286B (zh) | 2022-11-21 |
| JP2021024775A (ja) | 2021-02-22 |
| TW202112692A (zh) | 2021-04-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI708751B (zh) | 用於高頻應用之低ｋ介電組成物 | |
| JP7498891B2 (ja) | ガラス粉末、誘電体材料、焼結体及び高周波用回路部材 | |
| JP4228344B2 (ja) | ガラス粉末、ガラスセラミック誘電体材料、焼結体及び高周波用回路部材 | |
| JP5803453B2 (ja) | ガラスセラミック誘電体用材料およびガラスセラミック誘電体 | |
| 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 | |
| CN114206794B (zh) | 玻璃粉末、电介质材料、烧结体以及高频用电路部件 | |
| JP4569000B2 (ja) | 高周波用低温焼結誘電体材料およびその焼結体 | |
| JP7549289B2 (ja) | ガラスセラミック誘電体材料、焼結体及び高周波用回路部材 | |
| JP6048665B2 (ja) | ガラスセラミックス用材料及びガラスセラミックス | |
| JP7472653B2 (ja) | 複合粉末、顆粒粉末、タブレット、シート焼結体及び焼結体 | |
| JPH07242439A (ja) | 低温焼成ガラスセラミック基板およびその製造方法 | |
| JP2023049306A (ja) | ガラスセラミック誘電体材料、焼結体、焼結体の製造方法及び高周波用回路部材 | |
| KR20240004217A (ko) | 유리 세라믹 유전체 재료, 소결체 및 고주파용 회로부재 | |
| JP7632314B2 (ja) | ガラス組成物および複合粉末材料 | |
| KR20230142453A (ko) | 적층 유리 세라믹 유전체 재료, 소결체, 소결체의 제조방법 및 고주파용 회로 부재 | |
| CN117222607A (zh) | 玻璃陶瓷电介质材料、烧结体及高频用电路部件 | |
| JP4047050B2 (ja) | 低温焼成磁器組成物及び低温焼成磁器並びにそれを用いた配線基板 | |
| JPH0797236A (ja) | ガラスセラミックス組成物 | |
| JP2022171535A (ja) | ガラスセラミック誘電体材料、焼結体及び高周波用回路部材 | |
| CN116848594A (zh) | 层叠玻璃陶瓷电介质材料、烧结体、烧结体的制造方法以及高频用电路部件 | |
| JP2005082415A (ja) | ガラスセラミック誘電体材料、焼結体及び高周波用回路部材 | |
| CN115724588A (zh) | 结晶性玻璃粉末、玻璃陶瓷电介质材料、烧结体和高频电路部件 | |
| JP2001348268A (ja) | 低温焼結誘電体材料及び誘電体 | |
| JP2003327450A (ja) | ガラスセラミック誘電体材料 | |
| JP2004010437A (ja) | 高周波部品用低誘電率磁器組成物 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230406 |
|
| 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: 20240502 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240515 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7498891 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |