(57)【要約】【課題】  本発明は、セラミック粉末及び特別な原料、並びにその使用に関する。【解決手段】  セラミック粉末の原料は、２０質量部〜８０質量部のＳｉＯ２、１０質量部〜５０質量部のＡｌＦ３、及び０質量部〜３０質量部の調整剤を含む。本発明において、セラミック粉末を調製する原料を混合、粉砕し、水ガラスに１，２００℃〜１，４００℃で融解、急冷してセラミック粉末が得られる。本発明の低温同時焼成セラミック粉末は、下記利点を有する：（１）低い焼成温度（７５０℃〜８５０℃）、及び制御可能な焼成収縮率；（２）セラミック粉末で調製されたセラミックブロックの誘電率が４．５〜１０（１ＭＨｚ）で調整可能であり、誘電損失は０．００２未満であり、機械強度が高く、調製プロセスが単純である；（３）セラミック基板、共振器等の電子装置、及び他のマイクロエレクトロニクス・パッケージングに使用してもよい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック粉末の調製に使用される原料であって、
２０質量部〜８０質量部のＳｉＯ２、及び
１０質量部〜５０質量部のＡｌＦ３
を組成として含み、無水ＡｌＦ３に基づいて前記ＡｌＦ３の質量部が計算されることを特徴とする原料。
【請求項２】
原料が、０質量部を超え３０質量部以下の調整剤を更に含み、該調整剤が、少なくとも金属フッ化物及び金属酸化物のいずれかを含む請求項１に記載の原料。
【請求項３】
調整剤が、少なくともＢａＦ２、ＣａＦ２、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、ＬｉＦ及びＮａＦのいずれかを含む請求項２に記載の原料。
【請求項４】
請求項１におけるセラミック粉末の調製方法であって、
１０質量部〜５０質量部の無水ＡｌＦ３、及び２０質量部〜８０質量部のＳｉＯ２の混合物を混合及び粉砕し、１，２００℃〜１，４００℃で水ガラスに融解し、急冷してセラミック粉末を得ることを特徴とするセラミック粉末の調製方法。
【請求項５】
無水ＡｌＦ３が、ＮＨ４Ｆの保護雰囲気下、ＡｌＦ３・３Ｈ２Ｏを４５０℃〜５５０℃で、１時間〜２時間焼成して無水ＡｌＦ３を得る手順に従って調製される請求項４に記載のセラミック粉末の調製方法。
【請求項６】
混合物の混合及び粉砕が、該混合物の重量の１．５倍〜２．５倍のエタノールを前記混合物に加え、ボールミルで１時間〜４８時間、好ましくは、１５時間〜３０時間粉砕する手順に従って行われる請求項４から５のいずれかに記載のセラミック粉末の調製方法。
【請求項７】
得られたセラミック粉末を８０メッシュスクリーンに通し、前記セラミック粉末の質量の１．５倍〜２．５倍のエタノール又は水を加え、ボールミルで２４時間〜４８時間粉砕し、乾燥する工程を更に含む請求項４から６のいずれかに記載のセラミック粉末の調製方法。
【請求項８】
混合物が、調整剤を更に含み、該調整剤が、０質量部を超え３０質量部以下であり、かつ、少なくとも金属フッ化物及び金属酸化物のいずれかを含む請求項４から７のいずれかに記載のセラミック粉末の調製方法。
【請求項９】
調整剤が、少なくともＢａＦ２、ＣａＦ２、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、ＬｉＦ及びＮａＦのいずれかを含む請求項８に記載のセラミック粉末の調製方法。
【請求項１０】
請求項４から９のいずれかに記載のセラミック粉末の調製方法により作製されることを特徴とするセラミック粉末。
【請求項１１】
請求項１０に記載のセラミック粉末を、低温同時焼成セラミック基板及び共振器の調製、並びにマイクロエレクトロニクス・パッケージングに使用することを特徴とするセラミック粉末の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温同時焼成セラミック粉末及び特別な原料、並びにその使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、急速な半導体技術の開発に伴い、電子部品は、最小化、集積化、及び高周波化に向けて絶え間なく開発されている。９００℃以下で銀等の導電体と共に低温同時焼成可能なセラミック材料を適切に選択して、多層素子を製造する、又は受動素子を多層回路基板に内蔵化する機能モジュールを作製することは、上記傾向の必要条件になっている。受動集積部品の主要な誘電体としての低温同時焼成セラミックもまた、重要な開発傾向となっている。
【０００３】
最近、適切な量の焼成補助材料（低融点酸化物又は低融点ガラス）を誘電性セラミック系に導入後、主に液相焼成メカニズムを使用して、低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）が材料の高密度化を促進する。
【０００４】
例えば、ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２ガラス等をＢａＯ−ＴｉＯ２−ＷＯ３系に加えることで、焼成温度を１，０００℃に下げることができ（特許文献１）、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラスをＣａＺｒＯ３−ＳｒＴｉＯ３系に加えることで、焼成温度を１，０００℃下げることが出来る。しかしながら、焼成補助材料が焼成温度を下げる能力には限界があり、焼成補助材料が多すぎると、誘電損失の増大等、装置の性能にも影響を与える。低い焼成温度を有し、誘電体性能を容易に制御した電子セラミック材料を得るために、容易に低温同時焼成可能な以下のセラミック材料系が注目されている。例えば、Ｂｉ−Ｚｎ−Ｎｂ−Ｏ系（特許文献２）、Ｚｒ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏ系（特許文献３及び４）、ＺｎＮｂ２Ｏ６及びＺｎＴａ２Ｏ６固溶体、又はＭｇＮｂ２Ｏ６及びＭｇＴａ２Ｏ６（特許文献５〜８）、Ｚｎ−Ｎｂ−Ｏ系（特許文献９）、ＺｎＴｉＯ３（特許文献１０及び１１）、（Ｂａ１−ｘＳｒｘ）４ＬｉＮｂ３−ｙＴａｙＯ１２（特許文献１２）、ＢａＮｄ２＋ｘＴｉ５Ｏ１４＋１．５ｘ（特許文献１３）、Ｂａ−Ｔｉ−Ｇｅ−Ｓｉ（特許文献１４）、Ｌｉ２＋ｘＮｂ３ｘＴｉ１−４ｘＯ３（特許文献１５及び１６）、Ｚｎ（１−ｘ）Ｎｂ２Ｏ６−ｘＴｉＯ２（特許文献１７）、Ｂｉ（Ｎｂ１−ｘＶｘ）Ｏ４（特許文献１８）、Ｂｉ３ＸＺｎ２（１−Ｘ）Ｎｂ２−ＸＯ７（特許文献１９及び２０）、（Ｂｉ３ｘＺｎ２−３ｘ）（Ｚｎｘ−ｙ／３Ｎｂ２−ｘ−２ｙ／３Ｍａｙ）Ｏ７及び（Ｂｉ３ｘＺｎ２−３ｘ）（ＺｎｘＮｂ２−ｘ−ｙＭｂｙ）Ｏ７、式中、Ｍａ＝Ｓｎ４＋、Ｚｒ４＋、Ｍｂ＝Ｓｂ５＋、Ｔａ５＋、Ｍｏ５＋（特許文献２１）、（Ｂｉ３ｘＭ２−３ｘ）（ＺｎｘＮｂ２−ｘ）Ｏ７、式中、ＭはＺｎ２＋、Ｃａ２＋、又はＣｄ２＋、又はＳｒ２＋（特許文献２２）等が挙げられる。これらの材料系自体の焼成温度は低く、概して、９５０℃〜１，１５０℃である。約９００℃での低温焼成は、少量のガラス、又は低融点酸化物（例えば、Ｂｉ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＣｕＯ、Ｖ２Ｏ５等）を混ぜることで達成できる。
【０００５】
しかしながら、低融点調整剤を導入すると、プロセスの複雑化等に加えて、焼成後の材料の機械的強度の低下、より大きい誘電体損失等の問題が起こり得る。したがって、単純な成分を有する低温同時焼成セラミックの開発が真に必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２９４０２０号公報
【特許文献２】仏国特許出願公開第２８４５６８５−Ａ１号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００３１１６８９１−Ａ１号明細書
【特許文献４】米国特許第６７６２１４２−Ｂ２号明細書
【特許文献５】米国特許第５７５６４１２−Ａ号明細書
【特許文献６】韓国特許出願公開第９８００１９６５−Ａ号明細書
【特許文献７】韓国特許出願公開第９９００８４７９−Ａ号明細書
【特許文献８】韓国特許公告第２０３５１５−Ｂ１号公報
【特許文献９】特開平７−１６９３３０号公報
【特許文献１０】中国特許第１７７３６３１号明細書
【特許文献１１】国際公開第ＷＯ２００５／０８５１５４−Ａ１パンフレット
【特許文献１２】中国特許第１７９３００４号明細書
【特許文献１３】中国特許第１６３４８００号明細書
【特許文献１４】特開平２０００−２３９０６１号公報
【特許文献１５】中国特許第１８２１１７１号明細書
【特許文献１６】中国特許第１９１５９０４号明細書
【特許文献１７】韓国特許２９４９９／９８号明細書
【特許文献１８】中国特許第１７９３０３５号明細書
【特許文献１９】中国特許第１０８９２４７号明細書
【特許文献２０】中国特許第１１０７１２８号明細書
【特許文献２１】中国特許第１４３１１６６号明細書
【特許文献２２】中国特許第１７９２９９９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、低温同時焼成セラミック粉末及び低温同時焼成セラミック粉末用特別原料、並びにその調製方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明で提供される低温同時焼成セラミック粉末を調製する原料は、組成で、ＳｉＯ２を２０質量部〜８０質量部、ＡｌＦ３を１０質量部〜５０質量部含み、ＡｌＦ３の質量部は、無水ＡｌＦ３の質量部に基づいて計算される。
【０００９】
もちろん、組成は、また、ＳｉＯ２及びＡｌＦ３のみからなっていてもよい。
無水ＡｌＦ３及び結晶水を有するＡｌＦ３が使用できる。
無水ＡｌＦ３は市販のものでもよい。ＡｌＦ３が結晶水を有するＡｌＦ３の場合、無水ＡｌＦ３は次のとおり得られる：ＮＨ４Ｆの保護雰囲気下、分析的に純粋な（▲将▼分析▲純▼的（中国語原文））ＡｌＦ３・３Ｈ２Ｏが４５０℃〜５５０℃、１時間〜２時間で焼成されて無水ＡｌＦ３を得る。該方法により無水ＡｌＦ３を調製すると、低温同時焼成セラミック粉末の作製費用を大幅に削減できる。
【００１０】
原料の組成は、０質量部を超え３０質量部以下の調整剤を更に含み、該調整剤が、少なくとも金属フッ化物及び金属酸化物のいずれか１つである。
【００１１】
特に、調整剤は、ＢａＦ２、ＣａＦ２、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、ＬｉＦ及びＮａＦの少なくとも１つであってもよい。
【００１２】
本発明で提供されるフッ素ドープＳｉ−Ａｌガラスを母体とする低温同時焼成セラミック粉末の調製方法は、無水ＡｌＦ３及びＳｉＯ２の混合物を混合及び粉砕し、混合物を１，２００℃〜１，４００℃で水ガラスに融解し、そして、急冷してセラミック粉末を得る。
【００１３】
混合物の混合及び粉砕は、次の手順で行われる。混合物重量の１．５倍〜２．０倍の量のエタノールが混合物に加えられ、混合物がボールミルで１時間〜４８時間、好ましくは、１５時間〜３０時間粉砕される。
【００１４】
前記調整方法は、更に、次の工程を含む。粉砕後、得られたセラミック粉末を８０メッシュスクリーンに通し、セラミック粉末質量の１．５倍〜２．５倍のエタノール又は水を加え、ボールミルで２４時間〜４８時間粉砕し、乾燥する。
【００１５】
混合物は、調整剤を更に含み、該調整剤の質量部は、０を超え３０以下であり、前記調整剤は、少なくとも金属フッ化物及び金属酸化物のいずれか１つである。
【００１６】
特に、調整剤は、ＢａＦ２、ＣａＦ２、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、ＬｉＦ及びＮａＦの少なくとも１つであってもよい。
【００１７】
本発明で提供されるフッ素ドープＳｉ−Ａｌガラスを母体とする低温同時焼成セラミック粉末の調製方法を用いて調製されたセラミック粉末もまた、本発明により保護される内容に属する。
【００１８】
本発明に記載のセラミック粉末は、セラミック及び、低温同時焼成セラミック基板、共振器等の電子装置の調製に使用してもよく、また、マイクロエレクトロニクス・パッケージングに用いてもよい。
【００１９】
例えば、セラミックは次のように調製される。本発明で提供されるセラミック粉末、及び接着剤を混合し、未焼結片を調製し、７５０℃〜８５０℃で２時間〜４時間焼成してセラミックを得る。
【００２０】
接着剤は、詳細には、ポリビニルアルコール、又は一般的に使用される接着剤であってもよい。
【００２１】
セラミック粉末の焼成収縮率を改善及び制御するため、並びにセラミック粉末で調製されるセラミックブロックの性能、例えば、誘電率、強度及び熱膨張率等を改善するために、セラミック粉末原料の成分比を変えることで、本発明は、ＬＴＣＣプロセスをより良好に達成できる。システム材料（セラミック粉末）は、ＬＴＣＣ基板材料、又は他のパッケージング材料に使用してもよい。
【実施例】
【００２２】
特に記載のない限り下記の実施例の実験方法は、従来の方法である。
【００２３】
実施例１  セラミック粉末及びセラミックの調製
１）ＡｌＦ３・３Ｈ２ＯをＮＨ４Ｆの保護雰囲気下、４５０℃で１時間焼成して、結晶水を除去し無水ＡｌＦ３を得る。
２）下記組成に従って各成分を秤量する。
ＳｉＯ２：          ５５ｇ
無水ＡｌＦ３：      ３５ｇ
上記混合粉末材料をボールミルに入れ、混合材料の総重量の約２倍の無水エタノールを添加する。混合物を２４時間ボールミルで粉砕後、オーブン（６８℃）で乾燥する。得られた混合粉末を、１，４００℃で水ガラスに融解し、急冷し、乾燥、粉砕した後、８０メッシュスクリーンに通す。そして、得られたガラス粉末を再びボールミルに入れ、水（ガラス粉末重量の約２倍）を加える。ボールミルで２４時間粉砕、乾燥後、フッ素ドープＳｉ−Ａｌガラスを母体とするセラミック材料を得る。
【００２４】
従来のセラミック調製方法を使用して、接着剤としてポリビニルアルコールＰＶＡ（質量含有率：１０％、平均重合度１，７５０±５０）を前記工程２）で調製したセラミック原料に加える。粒子を作製した後、未焼結片を従来の方法で調製し、８５０℃で２時間焼成する。焼成微結晶ガラス片を銀で被覆する。銀を焼成後、性能を試験する。
実施例１の微結晶ガラスの性能は次の通りである。
誘電率及び誘電損失をＨＰ４２７８Ａインピーダンスアナライザーで測定する。焼成前後のサンプルの直径を直接測定することで、サンプルの半径方向収縮率を得る。水中置換法（アルキメデス法）を用いてサンプルの密度を測定する。熱膨張係数をＮＥＴＺＳＣＨ  ＤＩＬ  ４０２  ＰＣ熱分析計を用いて測定する。
サンプルの誘電率εｒ（１ＭＨｚ）が４．５と検出され、誘電損失ｔａｎδ（１ＭＨｚ）：０．００１７、半径方向収縮率：１２．０％、密度：２．６５ｇ／ｃｍ３、熱膨張係数（２０℃〜２００℃）：７．５ｐｐｍ／℃、３点曲げ強さ：１２０ＭＰａである。
【００２５】
実施例２  セラミック粉末及びセラミックの調製
１）ＡｌＦ３・３Ｈ２ＯをＮＨ４Ｆの保護雰囲気下、５００℃で１時間焼成して、結晶水を除去し無水ＡｌＦ３を得る。
２）下記組成に従って各成分を秤量する。
ＳｉＯ２：          ５０ｇ
無水ＡｌＦ３：      ３０ｇ
調整剤：ＣａＦ２    １５ｇ
上記混合粉末材料をボールミルに入れ、混合材料の総重量の約１．５倍の無水エタノールを添加する。混合物を２４時間ボールミルで粉砕後、オーブン（６８℃）で乾燥する。得られた混合粉末を、１，２００℃で水ガラスに融解し、急冷し、乾燥、粉砕した後、８０メッシュスクリーンに通す。そして、得られたガラス粉末を再びボールミルに入れ、水（ガラス粉末重量の約２．５倍）を加える。ボールミルで２４時間粉砕、乾燥後、フッ素ドープＳｉ−Ａｌガラスを母体とするセラミック材料を得る。
【００２６】
従来のセラミック調製方法を使用して、接着剤としてポリビニルアルコールＰＶＡ（質量含有率：５％、平均重合度１，７５０±５０）を前記工程２）で調製したセラミック原料に加える。粒子を作製した後、未焼結片を従来の方法で調製し、８００℃で２時間焼成する。焼成微結晶ガラス片を銀で被覆する。銀を焼成後、性能を試験する。
実施例２の微結晶ガラスの性能は次の通りである。
誘電率及び誘電損失をＨＰ４２７８Ａインピーダンスアナライザーで測定する。焼成前後のサンプルの直径を直接測定することで、サンプルの半径方向収縮率を得る。水中置換法（アルキメデス法）を用いてサンプルの密度を測定し、熱膨張係数をＮＥＴＺＳＣＨ  ＤＩＬ  ４０２  ＰＣ熱分析計を用いて測定する。
サンプルの誘電率εｒ（１ＭＨｚ）が５．０と検出され、誘電損失ｔａｎδ（１ＭＨｚ）：０．００１５、半径方向収縮率：１６．８％、密度：２．７０ｇ／ｃｍ３、熱膨張係数（２０℃〜２００℃）：８．０ｐｐｍ／℃、３点曲げ強さ：１９０ＭＰａである。
【００２７】
実施例３  セラミック粉末及びセラミックの調製
１）ＡｌＦ３・３Ｈ２ＯをＮＨ４Ｆの保護雰囲気下、５００℃で１時間焼成して、結晶水を除去し無水ＡｌＦ３を得る。
２）下記組成に従って各成分を秤量する。
ＳｉＯ２：          ６０ｇ
無水ＡｌＦ３：      １５ｇ
調整剤：  ＢａＦ２  ５ｇ，ＣａＦ２  ５ｇ，ＭｇＯ  １０ｇ
上記混合粉末材料をボールミルに入れ、混合材料の総重量の約２倍の無水エタノールを添加する。混合物を２４時間ボールミルで粉砕後、オーブン（６８℃）で乾燥する。得られた混合粉末を、１，４００℃で水ガラスに融解し、急冷し、乾燥、粉砕した後、８０メッシュスクリーンに通す。そして、得られたガラス粉末を再びボールミルに入れ、水（ガラス粉末重量の約１．５倍）を加える。ボールミルで４８時間粉砕、乾燥後、フッ素ドープＳｉ−Ａｌガラスを母体とするセラミック材料を得る。
【００２８】
従来のセラミック調製方法を使用して、接着剤としてポリビニルアルコールＰＶＡ（質量含有率：１０％、平均重合度１，７５０±５０）を前記工程２）で調製したセラミック材料に加える。粒子を作製した後、未焼結片を従来の方法で調製し、８５０℃で２時間焼成する。焼成微結晶ガラス片を銀で被覆する。銀を焼成後、性能を試験する。
実施例３の微結晶ガラスの性能は次の通りである。
誘電率及び誘電損失をＨＰ４２７８Ａインピーダンスアナライザーで測定する。焼成前後のサンプルの直径を直接測定することで、サンプルの半径方向収縮率を得る。水中置換法（アルキメデス法）を用いてサンプルの密度を測定し、熱膨張係数をＮＥＴＺＳＣＨ  ＤＩＬ  ４０２  ＰＣ熱分析計を用いて測定する。
サンプルの誘電率εｒ（１ＭＨｚ）が６．５と検出され、誘電損失ｔａｎδ（１ＭＨｚ）：０．０００７、半径方向収縮率：１４．０％、密度：２．６８ｇ／ｃｍ３、熱膨張係数（ＣＴＥ）（２０℃〜２００℃）：８．３ｐｐｍ／℃、３点曲げ強さ：１７４ＭＰａである。
【００２９】
実施例４  セラミック粉末及びセラミックの調製
１）ＡｌＦ３・３Ｈ２ＯをＮＨ４Ｆの保護雰囲気下、５５０℃で２時間焼成して、結晶水を除去し無水ＡｌＦ３を得る。
２）下記組成に従って各成分を秤量する。
ＳｉＯ２：          ５０ｇ
無水ＡｌＦ３：      ４０ｇ
調整剤：  ＭｇＦ２  １０ｇ，ＣａＯ  ３ｇ，ＮａＦ  ２ｇ
上記混合粉末材料をボールミルに入れ、混合材料の総重量の約２．５倍の無水エタノールを添加する。混合物を２４時間ボールミルで粉砕後、オーブン（６８℃）で乾燥する。得られた混合粉末を、１，３５０℃で水ガラスに融解し、急冷し、乾燥、粉砕した後、８０メッシュスクリーンに通す。そして、得られたガラス粉末を再びボールミルに入れ、水（ガラス粉末重量の約２．５倍）を加える。ボールミルで４０時間粉砕、乾燥後、フッ素ドープＳｉ−Ａｌガラスを母体とするセラミック材料を得る。
【００３０】
従来のセラミック調製方法を使用して、接着剤としてポリビニルアルコールＰＶＡ（質量含有率：１０％、平均重合度１，７５０±５０）を上記フッ素ドープＳｉ−Ａｌガラスを母体とするセラミック材料に加える。粒子に作製した後、未焼結片を従来の方法で調製し、８５０℃で４時間焼成する。焼成微結晶ガラス片を銀で被覆する。銀を焼成後、性能を試験する。
実施例４の微結晶ガラスの性能は次の通りである。
誘電率及び誘電損失をＨＰ４２７８Ａインピーダンスアナライザーで測定する。焼成前後のサンプルの直径を直接測定することで、サンプルの半径方向収縮率を得る。水中置換法（アルキメデス法）を用いてサンプルの密度を測定し、熱膨張係数をＮＥＴＺＳＣＨ  ＤＩＬ  ４０２  ＰＣ熱分析計を用いて測定する。
サンプルの誘電率εｒ（１ＭＨｚ）が５．８と検出され、誘電損失ｔａｎδ（１ＭＨｚ）：０．００１４、半径方向収縮率：１７．０％、密度：２．６０ｇ／ｃｍ３、熱膨張係数（ＣＴＥ）（２０℃〜２００℃）：６．０ｐｐｍ／℃、３点曲げ強さ：１５０ＭＰａである。
【００３１】
実施例５  セラミック粉末及びセラミックの調製
１）ＡｌＦ３・３Ｈ２ＯをＮＨ４Ｆの保護雰囲気下、５００℃で１．５時間焼成して、結晶水を除去し無水ＡｌＦ３を得る。
２）下記組成に従って各成分を秤量する。
ＳｉＯ２：          ４０ｇ
無水ＡｌＦ３：      ４０ｇ
調整剤：  ＢａＦ２  ２０ｇ，ＣａＦ２  ５ｇ
上記混合粉末材料をボールミルに入れ、混合材料の総重量の約２倍の無水エタノールを添加する。混合物を２４時間ボールミルで粉砕後、オーブン（６８℃）で乾燥する。得られた混合粉末を、１，３５０℃で水ガラスに融解し、急冷し、乾燥、粉砕した後、８０メッシュスクリーンに通す。そして、得られたガラス粉末を再びボールミルに入れ、水（ガラス粉末重量の約１．５倍）を加える。ボールミルで４８時間粉砕、乾燥後、フッ素ドープＳｉ−Ａｌガラスを母体とするセラミック材料を得る。
【００３２】
従来のセラミック調製方法を使用して、接着剤としてポリビニルアルコールＰＶＡ（質量含有率：１０％、平均重合度１，７５０±５０）を上記フッ素ドープＳｉ−Ａｌガラスを母体とするセラミック材料に加える。粒子を作製した後、未焼結片を従来の方法で調製し、７５０℃で３時間焼成する。焼成微結晶ガラス片を銀で被覆する。銀を焼成後、性能を試験する。
実施例５の微結晶ガラスの性能は次の通りである。
誘電率及び誘電損失をＨＰ４２７８Ａインピーダンスアナライザーで測定する。焼成前後のサンプルの直径を直接測定することで、サンプルの半径方向収縮率を得る。水中置換法（アルキメデス法）を用いてサンプルの密度を測定し、熱膨張係数をＮＥＴＺＳＣＨ  ＤＩＬ  ４０２  ＰＣ熱分析計を用いて測定する。
サンプルの誘電率εｒ（１ＭＨｚ）が７．３と検出され、誘電損失ｔａｎδ（１ＭＨｚ）：０．０００８、半径方向収縮率：１５．０％、密度：２．８０ｇ／ｃｍ３、熱膨張係数（ＣＴＥ）（２０℃〜２００℃）：５．５ｐｐｍ／℃、３点曲げ強さ：２２６ＭＰａである。
【００３３】
実施例６  セラミック粉末及びセラミックの調製
１）ＡｌＦ３・３Ｈ２ＯをＮＨ４Ｆの保護雰囲気下、５００℃で１．５時間焼成して、結晶水を除去し無水ＡｌＦ３を得る。
２）下記組成に従って各成分を秤量する。
ＳｉＯ２：          ４０ｇ
無水ＡｌＦ３：      ３０ｇ
調整剤：  ＢａＦ２  ５ｇ，ＣａＦ２  ２０ｇ，Ａｌ２Ｏ３  ５ｇ
上記混合粉末材料をボールミルに入れ、混合材料の総重量の約２倍の無水エタノールを添加する。混合物を２４時間ボールミルで粉砕後、オーブン（６８℃）で乾燥する。得られた混合粉末を、１，２５０℃で水ガラスに融解し、急冷し、乾燥、粉砕した後、８０メッシュスクリーンに通す。そして、得られたガラス粉末を再びボールミルに入れ、水（ガラス粉末重量の約２倍）を加える。ボールミルで３０時間粉砕、乾燥後、フッ素ドープＳｉ−Ａｌガラスを母体とするセラミック材料を得る。
【００３４】
従来のセラミック調製方法を使用して、接着剤としてポリビニルアルコールＰＶＡ（質量含有率：５％、平均重合度１，７５０±５０）を上記フッ素ドープＳｉ−Ａｌガラスを母体とするセラミック材料に加える。粒子を作製した後、未焼結片を従来の方法で調製し、８００℃で３時間焼成する。焼成微結晶ガラス片を銀で被覆する。銀を焼成後、性能を試験する。
実施例６の微結晶ガラスの性能は次の通りである。
誘電率及び誘電損失をＨＰ４２７８Ａインピーダンスアナライザーで測定する。焼成前後のサンプルの直径を直接測定することで、サンプルの半径方向収縮率を得る。水中置換法（アルキメデス法）を用いてサンプルの密度を測定し、熱膨張係数をＮＥＴＺＳＣＨ  ＤＩＬ  ４０２  ＰＣ熱分析計を用いて測定する。
サンプルの誘電率εｒ（１ＭＨｚ）が８．５と検出され、誘電損失ｔａｎδ（１ＭＨｚ）：０．００１９、半径方向収縮率：１６．５％、密度：２．８５ｇ／ｃｍ３、熱膨張係数（ＣＴＥ）（２０℃〜２００℃）：６．５ｐｐｍ／℃、３点曲げ強さ：２５０ＭＰａである。
【００３５】
実施例７  セラミック粉末及びセラミックの調製
１）ＡｌＦ３・３Ｈ２ＯをＮＨ４Ｆの保護雰囲気下、４５０℃で２時間焼成して、結晶水を除去し無水ＡｌＦ３を得る。
２）下記組成に従って各成分を秤量する。
ＳｉＯ２：          ３５ｇ
無水ＡｌＦ３：      ３５ｇ
調整剤：  ＭｇＯ  ５ｇ，ＣａＦ２  １５ｇ，ＣａＯ  １０ｇ
上記混合粉末材料をボールミルに入れ、混合材料の総重量の約１．５倍の無水エタノールを添加する。混合物を２４時間ボールミルで粉砕後、オーブン（６８℃）で乾燥する。得られた混合粉末を、１，２５０℃で水ガラスに融解し、急冷し、乾燥、粉砕した後、８０メッシュスクリーンに通す。そして、得られたガラス粉末を再びボールミルに入れ、水（ガラス粉末重量の約２倍）を加える。ボールミルで３６時間粉砕、乾燥後、フッ素ドープＳｉ−Ａｌガラスを母体とするセラミック材料を得る。
【００３６】
従来のセラミック調製方法を使用して、接着剤としてポリビニルアルコールＰＶＡ（質量含有率：７％、平均重合度１，７５０±５０）を上記フッ素ドープＳｉ−Ａｌガラスを母体とするセラミック材料に加える。粒子に作製した後、未焼結片を従来の方法で調製し、８５０℃で２時間焼成する。焼成微結晶ガラス片を銀で被覆する。銀を焼成後、性能を試験する。
実施例７の微結晶ガラスの性能は次の通りである。
誘電率及び誘電損失をＨＰ４２７８Ａインピーダンスアナライザーで測定する。焼成前後のサンプルの直径を直接測定することで、サンプルの半径方向収縮率を得る。水中置換法（アルキメデス法）を用いてサンプルの密度を測定し、熱膨張係数をＮＥＴＺＳＣＨ  ＤＩＬ  ４０２  ＰＣ熱分析計を用いて測定する。
サンプルの誘電率εｒ（１ＭＨｚ）が１０．０と検出され、誘電損失ｔａｎδ（１ＭＨｚ）：０．００１０、半径方向収縮率：１５．５％、密度：２．７５ｇ／ｃｍ３、熱膨張係数（ＣＴＥ）（２０℃〜２００℃）：８．５ｐｐｍ／℃、３点曲げ強さ：２００ＭＰａである。
【００３７】
実施例８  セラミック粉末及びセラミックの調製
１）ＡｌＦ３・３Ｈ２ＯをＮＨ４Ｆの保護雰囲気下、４５０℃で１時間焼成して、結晶水を除去し無水ＡｌＦ３を得る。
２）下記組成に従って各成分を秤量する。
ＳｉＯ２：          ２０ｇ
無水ＡｌＦ３：      ５０ｇ
調整剤：  Ａｌ２Ｏ３  １５ｇ，ＬｉＦ  ３ｇ，ＭｇＦ２  １２ｇ
上記混合粉末材料をボールミルに入れ、混合材料の総重量の約１．５倍の無水エタノールを添加する。混合物を１２時間ボールミルで粉砕後、オーブン（６８℃）で乾燥する。得られた混合粉末を、１，２００℃で水ガラスに融解し、急冷し、乾燥、粉砕した後、８０メッシュスクリーンに通す。そして、得られたガラス粉末を再びボールミルに入れ、水（ガラス粉末重量の約１．５倍）を加える。ボールミルで４５時間粉砕、乾燥後、フッ素ドープＳｉ−Ａｌガラスを母体とするセラミック材料を得る。
【００３８】
従来のセラミック調製方法を使用して、接着剤としてポリビニルアルコールＰＶＡ（質量含有率：８％、平均重合度１，７５０±５０）を上記フッ素ドープＳｉ−Ａｌガラスを母体とするセラミック材料に加える。粒子に作製した後、未焼結片を従来の方法で調製し、８２５℃で２時間焼成する。焼成微結晶ガラス片を銀で被覆する。銀を焼成後、性能を試験する。
実施例８の微結晶ガラスの性能は次の通りである。
誘電率及び誘電損失をＨＰ４２７８Ａインピーダンスアナライザーで測定する。焼成前後のサンプルの直径を直接測定することで、サンプルの半径方向収縮率を得る。水中置換法（アルキメデス法）を用いてサンプルの密度を測定し、熱膨張係数をＮＥＴＺＳＣＨ  ＤＩＬ  ４０２  ＰＣ熱分析計を用いて測定する。
サンプルの誘電率εｒ（１ＭＨｚ）が７．０と検出され、誘電損失ｔａｎδ（１ＭＨｚ）：０．００１１、半径方向収縮率：１６．５％、密度：２．７７ｇ／ｃｍ３、熱膨張係数（ＣＴＥ）（２０℃〜２００℃）：７．５ｐｐｍ／℃、３点曲げ強さ：１８０ＭＰａである。
【００３９】
実施例９  セラミック粉末及びセラミックの調製
１）ＡｌＦ３・３Ｈ２ＯをＮＨ４Ｆの保護雰囲気下、５００℃で１．５時間焼成して、結晶水を除去し無水ＡｌＦ３を得る。
２）下記組成に従って各成分を秤量する。
ＳｉＯ２：          ８０ｇ
無水ＡｌＦ３：      １０ｇ
調整剤：  ＬｉＦ  ５ｇ，ＣａＦ２  １０ｇ
上記混合粉末材料をボールミルに入れ、混合材料の総重量の約１．５倍の無水エタノールを添加する。混合物は２０時間ボールミルで粉砕後、オーブン（６８℃）で乾燥する。得られた混合粉末を、１，４００℃で水ガラスに融解し、急冷し、乾燥、粉砕した後、８０メッシュスクリーンに通す。そして、得られたガラス粉末を再びボールミルに入れ、水（ガラス粉末重量の約２．０倍）を加える。ボールミルで３６時間粉砕、乾燥後、フッ素ドープＳｉ−Ａｌガラスを母体とするセラミック材料を得る。
【００４０】
従来のセラミック調製方法を使用して、接着剤としてポリビニルアルコールＰＶＡ（質量含有率：５％、平均重合度１，７５０±５０）を上記フッ素ドープＳｉ−Ａｌガラスを母体とするセラミック材料に加える。粒子を作製した後、未焼結片を従来の方法で調製し、８５０℃で３時間焼成する。焼成微結晶ガラス片を銀で被覆する。銀を焼成後、性能を試験する。
実施例９の微結晶ガラスの性能は次の通りである。
誘電率及び誘電損失をＨＰ４２７８Ａインピーダンスアナライザーで測定する。焼成前後のサンプルの直径を直接測定することで、サンプルの半径方向収縮率を得る。水中置換法（アルキメデス法）を用いてサンプルの密度を測定し、熱膨張係数をＮＥＴＺＳＣＨ  ＤＩＬ  ４０２  ＰＣ熱分析計を用いて測定する。
サンプルの誘電率εｒ（１ＭＨｚ）が４．９と検出され、誘電損失ｔａｎδ（１ＭＨｚ）：０．００１６、半径方向収縮率：１７．５％、密度：２．６７ｇ／ｃｍ３、熱膨張係数（ＣＴＥ）（２０℃〜２００℃）：５．０ｐｐｍ／℃、３点曲げ強さ：１２０ＭＰａである。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、低温同時焼成セラミック粉末、及び特別な原料、並びにその使用に関する。本発明で提供されるセラミック粉末は、先行技術に対して下記利点を有する。
１）焼成温度が低い。セラミック粉末材料の各組成比を変えることで、保護雰囲気下でない場合、焼成温度が７５０℃〜８５０℃である。
２）焼成セラミックの誘電率、焼成収縮率が制御でき、且つ誘電損失が低い。系の成分組成比を制御、及び焼成中の結晶相の量を制御することで、系の組成比を変えながら、焼成収縮率が１０％〜２０％、誘電率が４．５〜１０（１ＭＨｚ）で制御され、且つ誘電損率をより低くできる。
３）低費用である。費用は、市販の無水ＡｌＦ３に換えて熱処理したＡｌＦ３・３Ｈ２Ｏを用いることで大幅に削減され、他の材料もまた低費用になる。
４）セラミック粉末によって調製されたセラミックブロックの強度及び熱物性が適切である。３点曲げ強さが１００ＭＰａ〜２５０ＭＰａ、熱膨張係数が５ｐｐｍ／℃〜９ｐｐｍ／℃（２０℃〜２００℃）であり、ＧａＡｓチップの熱膨張係数に数値的に近似である。
５）調製プロセスが単純である。従来のガラス溶融方法、及び結晶ガラス調製方法で調製したセラミック粉末を、接着剤を加えた後で直接焼成してセラミック又は他の材料としてもよい。
６）本発明の低温同時焼成セラミック粉末はＬＴＣＣ基板、共振器等の電子装置、及び他の分野のマイクロエレクトロニクス・パッケージングに使用してもよい。
【手続補正書】
【提出日】平成22年7月23日(2010.7.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック粉末の調製に使用される原料であって、
２０質量部〜８０質量部のＳｉＯ２、及び
１０質量部〜５０質量部のＡｌＦ３
を組成として含み、無水ＡｌＦ３に基づいて前記ＡｌＦ３の質量部が計算されることを特徴とする原料。
【請求項２】
原料が、０質量部を超え３０質量部以下の調整剤を更に含み、該調整剤が、少なくとも金属フッ化物及び金属酸化物のいずれかを含む請求項１に記載の原料。
【請求項３】
調整剤が、少なくともＢａＦ２、ＣａＦ２、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、ＬｉＦ及びＮａＦのいずれかを含む請求項２に記載の原料。
【請求項４】
請求項１におけるセラミック粉末の調製方法であって、
１０質量部〜５０質量部の無水ＡｌＦ３、及び２０質量部〜８０質量部のＳｉＯ２の混合物を混合及び粉砕し、１，２００℃〜１，４００℃で水ガラスに融解し、急冷してセラミック粉末を得ることを特徴とするセラミック粉末の調製方法。
【請求項５】
無水ＡｌＦ３が、ＮＨ４Ｆの保護雰囲気下、ＡｌＦ３・３Ｈ２Ｏを４５０℃〜５５０℃で、１時間〜２時間焼成して無水ＡｌＦ３を得る手順に従って調製される請求項４に記載のセラミック粉末の調製方法。
【請求項６】
混合物の混合及び粉砕が、該混合物の重量の１．５倍〜２．５倍のエタノールを前記混合物に加え、ボールミルで１時間〜４８時間粉砕する手順に従って行われる請求項４から５のいずれかに記載のセラミック粉末の調製方法。
【請求項７】
得られたセラミック粉末を８０メッシュスクリーンに通し、前記セラミック粉末の質量の１．５倍〜２．５倍のエタノール又は水を加え、ボールミルで２４時間〜４８時間粉砕し、乾燥する工程を更に含む請求項４から６のいずれかに記載のセラミック粉末の調製方法。
【請求項８】
混合物が、調整剤を更に含み、該調整剤が、０質量部を超え３０質量部以下であり、かつ、少なくとも金属フッ化物及び金属酸化物のいずれかを含む請求項４から７のいずれかに記載のセラミック粉末の調製方法。
【請求項９】
調整剤が、少なくともＢａＦ２、ＣａＦ２、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、ＬｉＦ及びＮａＦのいずれかを含む請求項８に記載のセラミック粉末の調製方法。
【請求項１０】
請求項４から９のいずれかに記載のセラミック粉末の調製方法により作製されることを特徴とするセラミック粉末。
【請求項１１】
請求項１０に記載のセラミック粉末を、低温同時焼成セラミック基板及び共振器の調製、並びにマイクロエレクトロニクス・パッケージングに使用することを特徴とするセラミック粉末の使用。
【国際調査報告】
2011509232.tif 000002
2011509232.tif 000003
2011509232.tif 000004
2011509232.tif 000005
2011509232.tif 000006
2011509232.tif 000007