(57)【要約】【課題】Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ等の低抵抗金属と同時焼成が可能であり、しかも高い機械的強度と低熱膨張性を実現する、低温焼成高強度低熱膨張性磁器及びその製造方法の提供。【解決手段】以下の式  (1−ｘ)(αＬｉ2Ｏ−βＭｇＯ−γＡｌ2Ｏ3−δＳｉＯ2）・ｘＢｉ2Ｏ3（式中、ｘは質量比で０．０１〜０．１であり、α、β、γ及びδはモル比でα：β：γ：δ＝２〜５：１〜２：１〜２：７〜１７である。）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及びその製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項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のモル比α：β：γ：δが２〜５：１〜２：１〜２：７〜１７の範囲にある混合物９０〜９９質量％と
（Ｂ）Ｂｉ2Ｏ3１〜１０質量％を含有し、
８５０〜９００℃の温度で焼成して下記式
(1−ｘ)(αＬｉ2Ｏ−βＭｇＯ−γＡｌ2Ｏ3−δＳｉＯ2）・ｘＢｉ2Ｏ3
（式中、ｘは質量比で０．０１〜０．１であり、α、β、γ及びδはモル比でα：β：γ：δ＝２〜５：１〜２：１〜２：７〜１７である。）で示される高強度低熱膨張性磁器を生成する高強度低熱膨張性磁器用組成物。
【請求項２】
焼成したときにＬｉ2Ｏとなるリチウム化合物が、炭酸リチウムである請求項１に記載の高強度低熱膨張性磁器用組成物。
【請求項３】
焼成したときにＭｇＯとなるマグネシウム化合物が、水酸化マグネシウムまたは炭酸マグネシウムである請求項１に記載の高強度低熱膨張性磁器用組成物。
【請求項４】
前記混合物の一部として、Ｌｉ2ＯとＡｌ2Ｏ3とＳｉＯ2との複合酸化物であるβ−スポジュメンを含む請求項１に記載の高強度低熱膨張性磁器用組成物。
【請求項５】
以下の式
(1−ｘ)(αＬｉ2Ｏ−βＭｇＯ−γＡｌ2Ｏ3−δＳｉＯ2）・ｘＢｉ2Ｏ3
（式中、ｘは質量比で０．０１〜０．１であり、α、β、γ及びδはモル比でα：β：γ：δ＝２〜５：１〜２：１〜２：７〜１７である。）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。
【請求項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系結晶相を主体とし、Ｂｉ2Ｏ3をＢｉ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶相として含む請求項５記載の高強度低熱膨張性磁器。
【請求項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９０％以上含む請求項５または６記載の高強度低熱膨張性磁器。
【請求項８】
抗折強度が１５０ＭＰａ以上である請求項５〜７のいずれか１項記載の高強度低熱膨張性磁器。
【請求項９】
２５〜４００℃における線熱膨張係数が０〜５×１０-6／℃である請求項５〜８のいずれか１項記載の高強度低熱膨張性磁器。
【請求項１０】
（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のモル比α：β：γ：δが２〜５：１〜２：１〜２：７〜１７の範囲にある混合物９０〜９９質量％と
（Ｂ）Ｂｉ2Ｏ3１〜１０質量％を含有する組成物からなる原料粉を７５０℃〜８５０℃で仮焼後粉砕して粉末とし、これにバインダーを含む成形助剤を加え所定形状に成形後、８５０℃〜９００℃で焼成して、以下の式
(1−ｘ)(αＬｉ2Ｏ−βＭｇＯ−γＡｌ2Ｏ3−δＳｉＯ2）・ｘＢｉ2Ｏ3
（式中、ｘは質量比で０．０１〜０．１であり、α、β、γ及びδはモル比でα：β：γ：δ＝２〜５：１〜２：１〜２：７〜１７である。）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。
【請求項１１】
前記原料粉として、ＬｉＣＯ3、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、及びＢｉ2Ｏ3を使用する請求項１０記載の高強度低熱膨張性磁器の製造方法。
【請求項１２】
前記原料粉の平均粒子径が２．０μｍ以下である請求項１０または１１記載の高強度低熱膨張性磁器の製造方法。
【請求項１３】
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１０記載の高強度低熱膨張性磁器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温焼成高強度低熱膨張性磁器及びその製造方法に関する。さらに詳しく言えば、本発明は、多層基板用材料、構造材料として信頼性が高く、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ等の低抵抗金属と同時焼成できる、低温焼成可能な高強度低熱膨張性磁器用組成物、その組成物から得られる磁器及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高度情報化時代を迎え、半導体素子には、高速化と共に、高集積化、及び実装の高密度化が求められている。高集積化や実装の高密度化のためには抵抗率の低い配線材料（Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ等）の使用が求められるが、これらの金属は融点が低いため、配線パターンの印刷後に基板を焼成する多層配線基板等では、低温焼成可能な基板材料を用いる必要がある。このため、電子機器用基板材料として従来広く用いられてきたアルミナ基板に代わる、低温焼成可能な材料が必要とされている。
【０００３】
最近では、ガラスと無機質フィラーとからなるガラスセラミックス材料が検討されている。例えば、特開２０００−１８８０１７号公報（特許文献１）には、ディオプサイド（ＣａＭｇＳｉ2Ｏ6）型結晶相を析出可能なガラス相と、フィラーとしてＭｇ及び／またはＺｎとＴｉとを含有する酸化物を含む１０００℃以下で焼成可能な磁器用組成物が開示されている。この種のガラスセラミックス材料は、８００℃〜１０００℃の温度で焼成することができるため、導体抵抗の低いＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ等と同時焼成できるという特長がある。
【０００４】
高集積化に伴う半導体電子回路線幅の微細化が進み、シリコンウエハに電子回路を形成する露光装置用のＸ−Ｙステージには高精度で高い位置精度が要求され、露光装置用のＸ−Ｙステージ用のセラミックス材料や、シリコンウエハを載置する静電チャック用のセラミックス材料として、アルミナセラミックスや窒化珪素セラミックスが、従来、広く用いられてきた。前記静電チャック用のセラミックス材料としてコージェライトセラミックスが提案されている。
【０００５】
露光時の熱変形を軽減するためには、露光装置の使用温度での熱膨張性は低い方がよく、低熱膨張性のものが求められている。コージェライトセラミックスは、アルミナセラミックスや窒化珪素セラミックスと比較して、熱膨張性が低いが、剛性が小さいことが知られている。β−スポジュメンも剛性が小さい。
【０００６】
雰囲気温度での熱膨張性が高いと、温度変化による変形により、シリコンウエハ回路形成時や検査時のウエハ支持体の位置決め精度に影響を与え、製品品質及び歩留りに問題が発生する。また、シリコンウエハ支持体に外部衝撃が加わると、支持体が振動し、振動した状態で回路形成や検査を行うと、精度が低下する。振動は、支持体の剛性が低いことに起因するので、支持体には高い強度が要求される。しかし、高強度化を進めると、逆に熱膨張性が大きくなる傾向があった。
【０００７】
従来、コージェライトセラミックスやリチウムアルミノシリケートセラミックスは、低熱膨張性セラミックスとして知られている。しかし、コージェライトセラミックスは、原料粉末に焼結助剤を添加し、所定形状に成形後、１０００〜１４００℃の温度で焼成することによって製造する（特開平２−２２９７６０号公報：特許文献２）。また、リチウムアルミノシリケートセラミックスについては、β−スポジュメンは、原料を所定形状に成形後、１１００〜１４００℃の温度で焼成して製造する（特公昭５３−９６０５号公報：特許文献３）。
【０００８】
このように、低温焼成可能で、使用温度での熱膨張性が低く、剛性が大きい低熱膨張性磁器が求められているが、熱膨張性が低いものは剛性が小さく、高強度化を進めると熱膨張性が大きくなる傾向があり、熱膨張性が低いものは焼成温度が高いといった問題があった。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１８８０１７号公報
【特許文献２】特開平２−２２９７６０号公報
【特許文献３】特公昭５３−９６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、本発明の目的は、多層基板用材料、構造材料として信頼性の高い磁器であって、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ等の低抵抗金属と同時焼成が可能であり、しかも高い機械的強度と低熱膨張性を実現する、低温焼成可能な高強度低熱膨張性磁器用組成物、その組成物から得られる磁器及びその製造方法の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記問題点を解決すべく鋭意検討した結果、ＬｉとＭｇとＡｌとＳｉとを特定の比率で含有する酸化物（焼成して前記酸化物を形成し得るＬｉ、Ｍｇ、Ａｌ、及びＳｉの混合物及び／または複合酸化物を含む。）にＢｉ２Ｏ３を添加した組成物は、８５０℃〜９００℃程度の低温で焼成可能であり、かかる組成物を低温焼成して得られる磁器は、低熱膨張性と高強度を有することを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明は、特定組成範囲の低温焼成可能な高強度低熱膨張性磁器用組成物、前記組成物を低温焼成した高強度低熱膨張性磁器及びその製造方法を提供する。
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のモル比α：β：γ：δが２〜５：１〜２：１〜２：７〜１７の範囲にある混合物９０〜９９質量％と
（Ｂ）Ｂｉ2Ｏ3１〜１０質量％を含有し、
８５０〜９００℃の温度で焼成して下記式
(1−ｘ)(αＬｉ2Ｏ−βＭｇＯ−γＡｌ2Ｏ3−δＳｉＯ2）・ｘＢｉ2Ｏ3
（式中、ｘは質量比で０．０１〜０．１であり、α、β、γ及びδはモル比でα：β：γ：δ＝２〜５：１〜２：１〜２：７〜１７である。）で示される高強度低熱膨張性磁器を生成する高強度低熱膨張性磁器用組成物。
２．焼成したときにＬｉ2Ｏとなるリチウム化合物が、炭酸リチウムである前記１に記載の高強度低熱膨張性磁器用組成物。
３．焼成したときにＭｇＯとなるマグネシウム化合物が、水酸化マグネシウムまたは炭酸マグネシウムである前記１に記載の高強度低熱膨張性磁器用組成物。
４．前記混合物の一部として、Ｌｉ2ＯとＡｌ2Ｏ3とＳｉＯ2との複合酸化物であるβ−スポジュメンを含む前記１に記載の高強度低熱膨張性磁器用組成物。
５．以下の式
(1−ｘ)(αＬｉ2Ｏ−βＭｇＯ−γＡｌ2Ｏ3−δＳｉＯ2）・ｘＢｉ2Ｏ3
（式中、ｘは質量比で０．０１〜０．１であり、α、β、γ及びδはモル比でα：β：γ：δ＝２〜５：１〜２：１〜２：７〜１７である。）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系結晶相を主体とし、Ｂｉ2Ｏ3をＢｉ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶相として含む前記５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９０％以上含む前記５または６記載の高強度低熱膨張性磁器。
８．抗折強度が１５０ＭＰａ以上である前記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／℃である前記５〜８のいずれか１項記載の高強度低熱膨張性磁器。
１０．（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のモル比α：β：γ：δが２〜５：１〜２：１〜２：７〜１７の範囲にある混合物９０〜９９質量％と
（Ｂ）Ｂｉ2Ｏ3１〜１０質量％を含有する組成物からなる原料粉を７５０℃〜８５０℃で仮焼後粉砕して粉末とし、これにバインダーを含む成形助剤を加え所定形状に成形後、８５０℃〜９００℃で焼成して、以下の式
(1−ｘ)(αＬｉ2Ｏ−βＭｇＯ−γＡｌ2Ｏ3−δＳｉＯ2）・ｘＢｉ2Ｏ3
（式中、ｘは質量比で０．０１〜０．１であり、α、β、γ及びδはモル比でα：β：γ：δ＝２〜５：１〜２：１〜２：７〜１７である。）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。
１１．前記原料粉として、ＬｉＣＯ3、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、及びＢｉ2Ｏ3を使用する前記１０記載の高強度低熱膨張性磁器の製造方法。
１２．前記原料粉の平均粒子径が２．０μｍ以下である前記１０または１１記載の高強度低熱膨張性磁器の製造方法。
１３．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記１０記載の高強度低熱膨張性磁器の製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の低温焼成可能な高強度低熱膨張性磁器用組成物は、液相形成成分としてＢｉの酸化物を用いた結果、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、ＭｇＯ-ＳｉＯ2系結晶相を主相とする磁器において低温焼結性を実現した。従って、本発明によれば、８５０〜９００℃の低温で焼成でき、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ため、低熱膨張性ＬＴＣＣ(低温焼成多層基板)として最適である。また、非常に高い機械的強度も有していることから、半導体製造工程等で使用される、露光装置用のＸ−Ｙステージ、静電チャック及びその構造部品、ミラー等の部材に適した高強度低熱膨張性セラミックスとしても最適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
［本発明磁器用組成物及び磁器］
本発明の低温焼成可能な高強度低熱膨張性磁器用組成物は、
（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のモル比α：β：γ：δが２〜５：１〜２：１〜２：７〜１７の範囲にある混合物９０〜９９質量％と
（Ｂ）Ｂｉ2Ｏ3１〜１０質量％を含有し、
８５０〜９００℃の温度で焼成して下記式
(1−ｘ)(αＬｉ2Ｏ−βＭｇＯ−γＡｌ2Ｏ3−δＳｉＯ2）・ｘＢｉ2Ｏ3
（式中、ｘは質量比で０．０１〜０．１であり、α、β、γ及びδはモル比でα：β：γ：δ＝２〜５：１〜２：１〜２：７〜１７である。）で示される高強度低熱膨張性磁器を生成する高強度低熱膨張性磁器用組成物である。
【００１５】
前記組成範囲において、質量比xの範囲は、
x：0.01〜0.1
である。xは、0.01より不足すると焼結しない。xは、0.1より過剰だと溶融してしまう。
【００１６】
モル比でα〜δは以下の範囲である。
α：２〜５、
β：１〜２、
γ：１〜２、
δ：７〜１７。
【００１７】
αは、２より不足すると焼結せず、５より過剰だと溶融する。βは、１より不足だと焼結せず、２より過剰になると熱膨張が大きくなる。γは、１より不足だと熱膨張が大きくなり、２より過剰だと焼結しない。δは、７〜１７の範囲に対し過不足で焼結しない。
【００１８】
前記組成物からなる原料粉を低温焼成して複合酸化物を形成することにより、本発明の低温焼成高強度低熱膨張性磁器を得ることができる。
【００１９】
本発明の低温焼成高強度低熱膨張性磁器は、以下の式
(1−ｘ)(αＬｉ2Ｏ−βＭｇＯ−γＡｌ2Ｏ3−δＳｉＯ2）・ｘＢｉ2Ｏ3
（式中、ｘは質量比で０．０１〜０．１であり、α、β、γ及びδはモル比でα：β：γ：δ＝２〜５：１〜２：１〜２：７〜１７である。）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である。
【００２０】
Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｌ、及びＳｉを含有する前記混合物に対してＢｉ２Ｏ３を含有させることにより、加熱時、Ｂｉ２Ｏ３-ＳｉＯ２系液相乃至はガラス相が形成され、この液相反応を介して８５０℃〜９００℃程度の低温で焼成できる。
【００２１】
従って、本発明の低温焼成高強度低熱膨張性磁器は、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系結晶相を主体とし、さらにＢｉ２Ｏ３-ＳｉＯ２系結晶相乃至／及びガラス相から主として構成されるものである。
【００２２】
ここで、「β-スポジュメン系結晶相」とは、β-スポジュメン結晶及びこれに類する組成及び結晶構造の結晶相、「Ｌｉ2Ｏ-Ａｌ2Ｏ3-ＳｉＯ2系結晶相」とは、Ｌｉ2Ｏ-Ａｌ2Ｏ3-ＳｉＯ2結晶及びこれに類する組成及び結晶構造の結晶相、「Ｌｉ2Ｏ-ＳｉＯ2系結晶相」とは、Ｌｉ2Ｏ-ＳｉＯ2結晶及びこれに類する組成及び結晶構造の結晶相であり、その各々の結晶相には、前記各結晶を構成する主構成元素以外の他の元素を含む同型の結晶構造の結晶を含んでもよい。
【００２３】
ＭｇＯ-ＳｉＯ2系結晶相、及びＢｉ２Ｏ３-ＳｉＯ２系結晶相についても同様であり、「ＭｇＯ-ＳｉＯ2系結晶相」とは、ＭｇＯ-ＳｉＯ2結晶及びこれに類する組成及び結晶構造の結晶相、「Ｂｉ２Ｏ３-ＳｉＯ２系結晶相」とは、Ｂｉ２Ｏ３-ＳｉＯ２結晶及びこれに類する組成及び結晶構造の結晶相であり、その各々の結晶相には、前記各結晶を構成する主構成元素以外の他の元素を含む同型の結晶構造の結晶を含んでもよい。
【００２４】
各結晶相の具体的な含有比は、目標とする物性値を実現するものであれば特に限定されないが、通常は、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系結晶相を磁器の全体積の９０％以上含み、好ましくは９５％以上含む。
【００２５】
本発明の低温焼成高強度低熱膨張性磁器は、線熱膨張係数が０〜５×１０-6／℃、抗折強度が１５０ＭＰa以上であり、８５０℃〜９００℃の温度範囲での低温焼成によって相対密度９５％以上まで緻密化されたものである。
【００２６】
［本発明磁器の製造方法］
本発明の低温焼成高強度低熱膨張性磁器は、前記組成物からなる原料粉を７５０℃〜８５０℃で仮焼後粉砕して粉末とし、これにバインダーを含む成形助剤を加え所定形状に成形後、８５０℃〜９００℃で低温焼成して複合酸化物を形成することにより製造できる。
【００２７】
主原料である、Ｌｉ2Ｏまたは焼成したときにＬｉ2Ｏとなるリチウム化合物と、ＭｇＯまたは焼成したときにＭｇＯとなるマグネシウム化合物と、Ａｌ2Ｏ3と、ＳｉＯ２とは、各金属酸化物の混合物でもよいが、β-スポジュメン等の複合酸化物にＭｇＯとＢｉ2Ｏ3を必要量混合したものでもよい。出発原料として用い得る、Ｌｉ2Ｏまたは焼成したときにＬｉ2Ｏとなるリチウム化合物と、ＭｇＯまたは焼成したときにＭｇＯとなるマグネシウム化合物と、Ａｌ2Ｏ3と、ＳｉＯ２とは、前記各金属の酸化物粉末のほかに、焼結過程で酸化物を形成し得る塩例えば炭酸塩、酢酸塩、硝酸塩や水酸化物等の形態、例えば炭酸リチウムＬｉ2ＣＯ3、炭酸マグネシウムＭｇＣＯ3や水酸化マグネシウムＭｇ(ＯＨ)2等の形態で添加できる。
【００２８】
前記主原料に対して、焼結助剤としてＢｉ２Ｏ３粉末を、好ましくは前記主原料が９０〜９９質量％、Ｂｉ２Ｏ３が１〜１０質量％の範囲となるように添加混合する。
【００２９】
Ｌｉ2ＣＯ3、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｂｉ２Ｏ３等の原料粉末は、分散性を高め、望ましい強度や低熱膨張性を得るために、２．０μｍ以下、特に１．０μｍ以下の微粉末とすることが望ましい。
【００３０】
上記の割合で添加混合、７５０℃〜８５０℃で仮焼後粉砕した混合粉末に適宜バインダー、好ましくは有機バインダー、例えば、アクリル樹脂バインダー等や、可塑剤、例えば、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）等のポリエステル樹脂など、必要に応じて、トルエン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）等の有機溶剤を添加した後、例えば、金型プレス、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、８５０℃〜９００℃の温度で、１〜３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。
【００３１】
この時の焼成温度が８５０℃より低いと、磁器が十分に緻密化せず、９００℃を越えると緻密化は可能であるが、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ等の低融点な導体を配線材料として用いることが難しくなる。
【００３２】
本発明によれば、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｌ、及びＳｉの複合酸化物である固相とＢｉ２Ｏ３-ＳｉＯ２系液相の活性な固液反応が生じる結果、少ない焼結助剤量で磁器を緻密化することができる。そのため非晶質相の量を最小限に抑えることができる。
【００３３】
このように本発明によれば、低温焼成した磁器中に、少なくともＬｉ、Ａｌ、及びＳｉを含むスポジュメン系結晶相及び／またはＬｉ2Ｏ−Ａｌ2０3−ＳｉＯ2系結晶相、Ｌｉ2Ｏ−ＳｉＯ2系結晶相、ＭｇＯ-ＳｉＯ２系結晶相、及びＢｉ２Ｏ３-ＳｉＯ２系結晶相を析出させることにより、強度が高い低熱膨張性磁器を得ることができる。
【００３４】
［本発明磁器用組成物及び磁器の用途］
本発明磁器用組成物によれば８５０〜９００℃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、本発明磁器用組成物を低温焼成した高強度低熱膨張性磁器は、室温（ＲＴ＝２５℃）〜４００℃での線熱膨張係数が０〜５×１０-6／℃と小さく、かつ抗折強度が１５０ＭＰａ以上と高強度を有する。
【００３５】
すなわち、本発明磁器用組成物は、８５０℃〜９００℃で低温焼成可能であることから、特にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ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。
【００３６】
かかる本発明磁器用組成物を用いて配線基板を作製する場合には、例えば、前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、押し出し成形法等に従い、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、Ａｇ、Ａｕ及びＣｕのうちの少なくとも１種の金属、特に、Ａｇ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スクリーン印刷法等によって配線パターンを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、前記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】
さらに、本発明磁器によれば、雰囲気温度での熱膨張性が十分低いため、温度変化による変形が改善され、露光装置のＸ−Ｙステージやシリコンウエハ支持体の位置決め精度に付随する製品品質及び歩留りの問題も改善される。また、本発明磁器は剛性が高いので、これを適用することにより、外部衝撃が加わった場合の振動による精度低下の問題を改善することができる。
【００３８】
このように、本発明磁器は、低温焼成が可能なばかりでなく、緻密で高強度を有し、かつ熱膨張性が低い。従って、本発明に係る磁器用組成物及び磁器は、半導体製造工程等で使用される、露光装置用のＸ−Ｙステージ、静電チャック及びその構造部品、ミラー等の部材に適した低熱膨張性セラミックスとしても最適である。
【実施例】
【００３９】
以下に実施例及び比較例を挙げ、本発明を更に詳細に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。
【００４０】
実施例１〜１２及び比較例１〜１６
平均粒径が１μｍ以下の、Ｌi2ＣＯ3、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ２、Ｂｉ２Ｏ３を酸化物換算の含有比が表１の割合となるように混合し、７５０℃〜８５０℃で仮焼後粉砕して粉末とした。これらの仮焼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１５０μｍのグリーンシートを作成した。そして、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１の条件下に焼成して多層基板用磁器を得た。
【００４１】
得られた焼結体について嵩密度はアルキメデス法にて測定した。また、ＪＩＳ Ｒ １６０１に基づき、磁器の３点曲げ強度（抗折強度）を測定した。ＴＭＡ（熱機械的分析）法にて室温（ＲＴ＝２５℃）から４００℃における線熱膨張係数を測定した。また、各試料についてＸ線回折測定を行い、標準試料のＸ線回折ピークとの比較によって磁器の構成相を同定した。これらの測定結果を表１に示す。
【００４２】
【表１】
2009263189.tif 000002
【００４３】
表１中、Spodumene、Lithium Silicate、Eulytite、Enstatite、及びForsteriteは、夫々、下記結晶相を表す。
Spodumene        ：ＬｉＡｌＳｉ2Ｏ8
Lithium Silicate ：Ｌｉ2ＳｉＯ3
Eulytite         ：Ｂｉ4（ＳｉＯ4）3
Enstatite        ：ＭｇＳｉＯ3
Forsterite       ：Ｍｇ2ＳｉＯ4
【００４４】
表１の結晶相の欄に記載したように、実施例の磁器については、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、ＭｇＯ-ＳｉＯ2系結晶相、及びＢｉ2Ｏ3-ＳｉＯ2系結晶相の各相の存在が確認された。
【００４５】
表１に示す結果から明らかなように、Ｌｉ2Ｏ、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ２、及びＢｉ２Ｏ３を本発明の組成範囲で含み、結晶相として、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、ＭｇＯ-ＳｉＯ2系結晶相、及びＢｉ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶相が主として析出した本発明の低温焼成磁器は、いずれも線熱膨張係数が０〜５×１０-6／℃、抗折強度が１５０ＭＰa以上の優れた値を示す高強度低熱膨張性磁器である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明磁器用組成物によれば、８５０℃〜９００℃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、これを低温焼成した本発明磁器によれば、室温（ＲＴ＝２５℃）〜４００℃での線熱膨張係数が０〜５×１０-6／℃と小さく、かつ抗折強度が１５０ＭＰａ以上と高い強度を有する高強度低熱膨張性磁器を提供できる。すなわち、本発明磁器用組成物は、８５０℃〜９００℃の低温焼成が可能であることから、特にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ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ばかりでなく、その焼成された高強度低熱膨張性磁器は、半導体製造工程等で使用される、露光装置用のＸ−Ｙステージ、静電チャック及びその構造部品、ミラー等の部材に適した高強度低熱膨張性セラミックスとしても最適である。