(57)【要約】【課題】  環境負荷物質である鉛を含有せずに、１〜５ＧＨｚの高周波領域において誘電率が１８以上の高誘電率ガラスを提供する。【解決手段】  １〜５ＧＨｚでの誘電率が１８以上であり、ＴｅＯ2が５０ｍｏｌ％以上であることを特徴とする。ＴｅＯ2の含有量は、５０〜９５ｍｏｌ％であり、さらにＮａ2Ｏ、ＢａＯ、ＺｎＯ、ＭｏＯ3、Ａｌ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5、Ｓｂ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3から選択された１種以上を５〜５０ｍｏｌ％含有することが望ましい。またこれらの成分の含有量は、何れも３０ｍｏｌ％以下であることが望ましい。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
１〜５ＧＨｚでの誘電率が１８以上であり、ＴｅＯ2が５０ｍｏｌ％以上であることを特徴とする高誘電率テルライトガラス。
【請求項２】
ＴｅＯ2の含有量が５０〜９５ｍｏｌ％であることを特徴とする請求項１の高誘電率テルライトガラス。
【請求項３】
さらにＮａ2Ｏ、ＢａＯ、ＺｎＯ、ＭｏＯ3、Ａｌ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5、Ｓｂ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3から選択された１種以上を５〜５０ｍｏｌ％含有することを特徴とする請求項１又は２の高誘電率テルライトガラス。
【請求項４】
Ｎａ2Ｏ、ＢａＯ、ＺｎＯ、ＭｏＯ3、Ａｌ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5、Ｓｂ2Ｏ3、及びＢｉ2Ｏ3の含有量が何れも３０ｍｏｌ％以下であることを特徴とする請求項３の高誘電率テルライトガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は１〜５ＧＨｚの高周波において高誘電率を有する誘電体を形成するために用いられるガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
誘電体を形成するための高誘電率ガラスとして、酸化鉛を含有するＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3系ガラスが知られている。この鉛系ガラスは誘電率が１５〜１８の値を示す。しかしながら近年、鉛は環境負荷物質として知られ、酸化鉛を含有するガラスについては廃棄物処理場等においてガラスから有毒物質である鉛が溶出する危険性が指摘されている。そのため、環境負荷の小さい、鉛フリーのガラスが求められている。
【特許文献１】特開平５−６３３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１には、鉛を含まないＳｉＯ2−ＢａＯ−ＺｒＯ2系高誘電率ガラスやＳｉＯ2−ＢａＯ−ＴｉＯ2系高誘電率ガラスが記載されている。ところがこれらの１ＧＨｚでの誘電率は１０〜１２程度であり、鉛系高誘電率ガラスと比較すると小さい。
【０００４】
本発明の目的は、環境負荷物質である鉛を含有せずに、１〜５ＧＨｚの高周波領域において誘電率が１８以上の高誘電率ガラスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は種々の実験を重ねた結果、５０ｍｏｌ％以上のＴｅＯ2と、ガラス形成を可能にする修飾酸化物や中間酸化物を組み合わせることにより、１〜５ＧＨｚの高周波領域において１８以上の誘電率を有するガラスが得られることを見出し、本発明として提案するものである。
【０００６】
即ち、本発明の高誘電率テルライトガラスは、１〜５ＧＨｚでの誘電率が１８以上であり、ＴｅＯ2が５０ｍｏｌ％以上であることを特徴とする。
【０００７】
ＴｅＯ2の含有量は、５０〜９５ｍｏｌ％であり、さらにＮａ2Ｏ、ＢａＯ、ＺｎＯ、ＭｏＯ3、Ａｌ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5、Ｓｂ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3から選択された１種以上を５〜５０ｍｏｌ％含有することが望ましい。またこれらの成分の含有量は、何れも３０ｍｏｌ％以下であることが望ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の高誘電率テルライトガラスは、１〜５ＧＨｚの周波数において１８以上の高い誘電率を有する。それゆえ高誘電率が必要な鉛不含有の誘電体を作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
ガラス組成限定理由は以下の通りである。
【００１０】
ＴｅＯ2は分極率の大きいガラス形成酸化物であり、ガラスのネットワークを形成する。ＴｅＯ2を５０ｍｏｌ％以上含有することにより、１〜５ＧＨｚにおいて１８以上の誘電率を達成することができる。冷却速度が高い場合はＴｅＯ2単独でガラス化するが、通常の製造設備を用いる場合は第２成分が必要である。それゆえＴｅＯ2の含有量は９５ｍｏｌ％以下であることが好ましく、９５ｍｏｌ％を超えるとガラス化が困難となる。
【００１１】
Ｎａ2Ｏ、ＢａＯ、ＺｎＯ、ＭｏＯ3、Ａｌ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5、Ｓｂ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3は、ガラス形成酸化物であるＴｅＯ2と組み合わせてガラス化を容易にする酸化物である。これらの酸化物が合量で５０ｍｏｌ％を超えると、また各成分が３０ｍｏｌ％を超えると誘電率が１８より小さくなってしまう。
【００１２】
以下に、本発明の高誘電率テルライトガラスの代表的な組成系を示す。なお本発明の高誘電率テルライトガラスは、必要に応じてその他の成分を下記の２成分系又は３成分系に添加することができる。また下記の組成系のみに限られるものではない。例えばＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｌａ2Ｏ3、Ｔｌ2Ｏなどの酸化物をＴｅＯ2と組み合わせればガラス化が可能であり、これらのガラス系も同様に高誘電率が期待できる。
【００１３】
（１）ＴｅＯ2−Ｎａ2Ｏの２成分系テルライトガラス
Ｎａ2Ｏの好ましい組成範囲は５〜２５ｍｏｌ％である。さらに好ましい範囲は１０〜２５ｍｏｌ％である。
【００１４】
（２）ＴｅＯ2−ＢａＯ或いはＴｅＯ2−ＺｎＯの２成分系テルライトガラス
ＢａＯ及びＺｎＯの好ましい組成範囲は１０〜３０ｍｏｌ％である。さらに好ましい範囲は１５〜２８ｍｏｌ％である。
【００１５】
（３）ＴｅＯ2−Ａｌ2Ｏ3或いはＴｅＯ2−Ｓｂ2Ｏ3の２成分系テルライトガラス
Ａｌ2Ｏ3及びＳｂ2Ｏ3の好ましい組成範囲は５〜１５ｍｏｌ％である。さらに好ましい範囲は７〜１２ｍｏｌ％である。
【００１６】
（４）ＴｅＯ2−Ｎｂ2Ｏ5或いはＴｅＯ2−Ｂｉ2Ｏ3の２成分系テルライトガラス
Ｎｂ2Ｏ5及びＢｉ2Ｏ3の好ましい組成範囲は５〜２５ｍｏｌ％である。さらに好ましい範囲は１０〜２０ｍｏｌ％である。
【００１７】
（５）ＴｅＯ2−Ｎｂ2Ｏ5−Ｂｉ2Ｏ3の３成分系テルライトガラス
Ｎｂ2Ｏ5及びＢｉ2Ｏ3の好ましい組成範囲は何れも５〜２５ｍｏｌ％である。さらに好ましい範囲は何れも１０〜２０ｍｏｌ％である。
【００１８】
本発明のガラスの用途としては、セラミックの焼結を低温化する焼結助剤やガラス粉末をペースト状にしてコーティングする誘電体層の形成、蒸着膜形成のためのターゲットなどが考えられる。特にセラミックを低温で焼結させるＬＴＣＣ（Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｆｉｒｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ）技術を用いた高誘電率のガラスセラミックスでは、ガラスの誘電率が低いとガラスセラミックスの誘電率も低くなってしまうので、高誘電率のガラスが望まれている。それゆえこの用途に適用されることが期待できる。
【００１９】
ＬＴＣＣ技術を用いたガラスセラミックスの作製方法について述べる。
【００２０】
まず、ガラス粉末とセラミックス粉末を混合して誘電体材料を作製する。ここでガラス粉末に、上記した本発明の高誘電率テルライトガラスからなるガラス粉末を使用する。セラミックス粉末には、この用途に通常用いられる種々のセラミック材料を適宜選択して使用すればよい。また必要に応じて新たなセラミックス材料を検討することも可能である。
【００２１】
次に、上記誘電体材料と、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使用可能である。溶剤としては例えばトルエン、メチルエチルケトン等を使用することができる。
【００２２】
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する。
【００２３】
その後、このグリーンシートを乾燥させ、所定寸法に切断してから、機械的加工を施してバイアホールを形成し、導体や電極となる低抵抗金属材料をスルーホール及びグリーンシート表面に印刷する。続いて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。
【００２４】
さらに、積層グリーンシートを焼成することによってガラスセラミックス焼結体を絶縁層とする多層基板を得ることができる。なお材料の焼成温度は８００〜１０００℃、特に、８００〜９５０℃の温度であることが望ましい。
【実施例】
【００２５】
以下に本発明を実施例により具体的に説明する。
【００２６】
表１、２に示す組成となるようにガラス原料を秤量、混合し、金坩堝に入れて表１、２に示した溶融温度で１時間溶融した。なお金坩堝の代わりに白金坩堝を使用することも可能である。次にカーボンの鋳型に、溶融したガラスを流し込み、１．５×１．５×６０ｍｍの角柱試料を得た。得られたガラスを表１に示すガラス転移点より１０℃高い温度でアニ−ルし、誘電率、誘電損失の測定を行なった。誘電特性の測定は空洞共振器摂動法により、１、２、３、５ＧＨｚの誘電率と誘電損失を測定した。比重はアルキメデス法により、ガラス転移点はＤＳＣ測定装置により求めた。
【００２７】
表１、２より明らかなように、本発明の高誘電率テルライトガラスは、１〜５ＧＨｚの周波数において１８以上の誘電率を示した。
【００２８】
【表１】
2005281023.tif 000002
【００２９】
【表２】
2005281023.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の高誘電率テルライトガラスは、セラミックの焼結を低温化する焼結助剤や、ガラス粉末をペースト状にしてコーティングする誘電体層の形成、蒸着膜形成のためのターゲットなどが考えられる。特にＬＴＣＣ技術を用いた高誘電率の誘電体層の形成に用いられる誘電体材料用ガラスとして好適である。