JPH03232764A - アルミナ磁器組成物およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子工業分野などで用いられるアルミナセラミ
ックスに関するものである。

〔従来の技術〕

電子工業分野で用いられる基板、ＩＣパッケージ、ある
いは一般工業分野における構造材料としてアルミナセラ
ミックスは広く使用されている。

このアルミナセラミックスとしては、さまざまな種類の
ものがあるが、たとえば電子工業分野では、Ａ１ｚＯ＋
含有量９２重量％程度で、残部が５ｉＯｚ＋ＭｇＯ，Ｃ
ａＯなどからなる原料をプレス成形又は押出成形後、１
５７０〜１６００℃で焼成してなる、抗折強度２８〜３
３ｋｇ／ｍｍ２程度のものが一般的に用いられていた。

〔従来技術の課題〕

ところが、上記したＡｌ２Ｏ３含有量９２重量％のアル
ミナセラミックスは焼成温度が１５７０〜１６００℃と
高く、焼成コストが高いものであった。また、このアル
ミナセラミックスはローラーハース炉による高速焼成で
完全に焼結しないという問題点もあった。

〔課題を解決するための手段〕

上記に鑑みて本発明は、Ａｌ２Ｏ３含有量を８９〜９１
重量％とするとともに、残部のＭｇＯ，Ｓｉｎｇ、　Ｃ
ａＯの組成比を第１図に示す範囲内とし、さらに０．１
４重量％以下のＮａ　２０および０．０８重量％以下の
に、Ｏを含有してアルミナ磁器組成物を構成したもので
ある。

即ち、本発明によれば、ＭｇＯ，ＳｉＯ２，　ＣａＯの
組成比を特定し、かつ一定量以下のＮａ、０．　Ｋ２Ｏ
を含有させることによって、アルミナ磁器組成物の焼成
温度を１４００〜１４８０℃と低くすることができ、ロ
ーラーハース炉を用いた高速焼成も可能とすることがで
きる。

しかも、本発明によれば、Ａ１２ｏｓｔ含有量を８９〜
９１重量％と低くしても、添加物の組成を上記範囲とす
ることによって、強度などの特性を低下させず、優れた
特性を維持することができる。

また、上記ＭｇＯ，ＳｉＯ□＋　ＣａＯは焼結助剤とし
て働き、焼結体中でアルミナ結晶の粒界に存在するため
、アルミナセラミックスの焼結性やさまざまな特性に対
して大きな影響をもつものである。このＭｇＯ，５ｉｎ
２．　ＣａＯの組成比を第１図に示す範囲外とすると、
１４００〜１４８０℃の低温で完全に焼結しなくなった
り、焼結しても強度が低くなってしまう。

さらに、ＮａｚＯ，Ｋ２Ｏは原料中に微量台まれている
ものであるが、これらを積極的に添加することによって
焼結性を高めることができる。ただし、ＮａｚＯ＋　Ｋ
２Ｏなどのアルカリは高温での絶縁抵抗や高周波での誘
電損失に悪影響を与え、またＮａ　、０はα線の放射率
を高めるため、ＩＣパッケージには不適当であるなどの
問題点がある。したがって、電子工業分野で用いるため
には、Ｎａ、０は０．１４重量％以下、Ｋ、０は０．０
８重量％以下としたものが良い。

〔実施例〕

以下本発明の詳細な説明する。

まず、第１表に示す原料比で、それぞれ化学組成比が第
２表となるような調合仕様Ａ−Ｄによりセラミック原料
を用意した。なお、第１表中のアルミナとは粒度０．５
〜０．６５μｍの低ソーダ易焼結性アルミナ原料であり
、この実施例では２種類のアルミナ原料１．ＩＩを用い
た。

これらの調合仕様Ａ−Ｄは、Ａ１．Ｏ，量が約９０重量
％で、ＭｇＯ，Ｓｉｎｇ、　ＣａＯの比は第１図中の点
３に該当し、カオリンの添加量によってＮａｚＯ，Ｋｚ
ＯＯ量を変化させたものであり、いずれも本発明の範囲
内のものである。

第１表 （重量％） 第 表 ２種類のアルミナ原料１．ＩＩを用い、これらの調合仕
様Ａ−Ｄによって得られたセラミック原料に分散剤０．
５重量％、水６５重量％を加え、バレルまたはボールミ
ルにて４８〜７２時間混合し、粒度分布０．６０〜０．
６８μｍにした。その後、ＰＶＡ系バインダーを加え、
スプレードライ処理により顆粒を作成し、この顆粒をプ
レス成形した後、電気炉またはローラーハース炉で焼成
した。得られた焼結体について、見掛比重を測定し、レ
ッドチエツクによって完全に焼結しているかどうか調べ
た。

結果は第３表に示すように、これらの調合仕様Ａ〜Ｄに
よるセラミック原料は、電気炉による１４００℃、２４
時間の焼成で完全に焼結しており、焼結温度を低下させ
られることがわかる。また、ローラーハース炉によ−る
１４９０℃、１００分の高速焼成でも完全に焼結してい
る。

ここで、ローラーハース炉とは、炉内容積を小さ（し、
ローラーによって被焼成物を搬送するようにした炉であ
り、この炉を用いると高速焼成が可能であることから効
率がよく、また焼結体の特性を向上させることができる
。

〔以下余白〕

第 表 ・レッドチエツク ○　・・・完全に焼結している ・焼結が不完全 第３表中、アルミナ原料■で調合仕様Ｂのものを選択し
、プレス成形時の圧力を変化させて、各焼成温度での収
縮率、見掛比重を測定した。結果は第４表に示す通りで
ある。また第４表中の焼成温度と収縮率の関係を第２図
に示すように、焼成温度が１４００℃以上であると収縮
率はほぼ一定となり、完全に焼結していることがわかる
。

〔以下余白〕

次に、上記本発明のアルミナセラミックスについて、さ
まざまな特性を測定し、従来のＡｌｚ（ｈ含有量９３重
量％で１５９５℃で焼成したアルミナセラミックスの特
性と比較した。

結果は第５表に示すように、本発明のアルミナセラミッ
クスは、Ａ１□０．含有量が低く、低温焼成であるにも
かかわらず、抗折強度や電気特性などは、比較例とほぼ
同等のレヘルであった。

Ｃ以下余白〕 第 表 以上の実施例では、第１表、第２表に示す調合仕様のも
のについてのみ述べたが、次に調合仕様を変えて、Ｍｇ
Ｏ，ＳｉＯ□、　ＣａＯの組成比を変化させた場合の例
を示す。

第６表に示すように、ＡＩＺ０３９０重量％でＭｇＯ。

Ｓｉｎｇ、　ＣａＯの組成比を変化させ、Ｎａ　ｔＯを
０．０９重量％、Ｋ、０を０．０４重量％含有するセラ
ミック原料を、前記実施例と同様に成形し、電気炉によ
る１４００℃、２４時間の焼成を行った。得られた焼結
体に対し、見掛比重を測定し、レッドチエツクを行って
完全に焼結しているかどうかを調べた。なお、第６表中
、Ｎ１ｋｌ〜１１のＭｇＯ，５ｉＯｚ、　ＣａＯの組成
比を、第１図の三成分組成図中に点１〜１１として記入
した。

ｃ以下余白〕 第 表 ・レッドチエツク ○・ ・完全に焼結していた Δ・ ・焼結が不完全であった 第６表より、階１〜５の組成比のものは完全に焼結して
いたが、隘６〜１１の組成比のものは焼結が不完全であ
った。

また、第１図の三成分組成図において、点１〜５を結ぶ
多角形の内部の組成として、第７表に示す組成比のセラ
ミック原料を調合し、同様に成形、焼成したところ、い
ずれも１４００℃で完全に焼結し、また焼結体の特性も
第５表に示したものとほぼ同等のものが得られた。

したがって、本発明のアルミナセラミックスにおいて、
１４００℃で完全に焼結し、優れた特性とするためには
、ＭｇＯ，Ｓｉｎ□、　ＣａＯの組成比を、第１図の三
成分組成図の点１〜５を結ぶ多角形の範囲内にすればよ
いことがわかる。

なお、上記第６表の迎１〜５、および第７表に示す組成
比のものは、ローラーハース炉による１４９０〜１５５
０℃、２〜４時間の高速達成でも完全に焼結させること
が可能であった。

〔以下余白〕

第 表 ・（ ）内は、ＭｇＯ。

５ｉ０２＋ ＣａＯの３成分合計を １００としたときの各々の比率 さらに、第６表中、Ｔｈ１〜５の組成比のものについて
、ＮａｚＯおよびに２０の含有量を変化させ、前記と同
様にして、電気炉による１４００℃、２４時間の焼成を
行った後、得られた焼結体の見掛比重を測定し、レッド
チエツクを行った。

結果は第８表に示すように、ＮａｚＯの含有量が０．０
６重量％よりも低く、Ｋ２Ｏの含有量が０．０２重量％
よりも低い場合は、完全に焼結しなかった。したがって
、ＮａｔＯの含有量は０．０６重量％以上、Ｋ２Ｏの含
有量は０．０２重量％以上必要である。

ただし、前記したように、ＮａｚＯの含有量が０．１４
重量％より高＜、Ｋ２Ｏの含有量が０．０８重量％より
高いと、これらのアルカリ分が電気的特性に悪影響を与
えてしまうため、結局ＮａｚＯの含有量は０．０６〜０
．１４重量％、Ｋ２Ｏの含有量は０．０２〜０．０８重
量％のものが良かった。

なお、上記実施例では、アルミナ原料Ｉを用いたが、よ
り焼結性に優れたアルミナ原料■を用いれば、ＮａｚＯ
，ＫｚＯの含有量を前記範囲より低くしても焼結させる
ことが可能であった。

第 表 〔発明の効果〕 畝上のように本発明によれば、＾１２０．含有量を８９
〜９１重量％とするとともに、残部のＭｇＯ，５ｉ０２
゜ＣａＯの組成比を第１図に示す三成分組成図中の点１
〜５を結ぶ多角形の範囲内とし、さらに０．１４重量％
以下のＮａ　、０および０．０８重置％以下のに、０を
含有してアルミナ磁器組成物を構成したことによって、
電気炉による１４００〜１４８０℃の焼成またはローラ
ーハース炉による１４９０〜１５５０℃の焼成が可能と
なり、焼成コストを低下できるだけでなく、電気的ある
いは機械的特性を優れたものとできるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のアルミナ磁器組成物に含まれる、Ｍｇ
Ｏ，５ｉＯｚ、ＣａＯの三成分組成図である。 第２図は本発明実施例における、アルミナセラミックス
の焼成温度と収縮率の関係を示すグラフである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）８９〜９１重量％のＡｌ＿２Ｏ＿３を主成分とし
   、残部のＭｇＯ，ＳｉＯ＿２，ＣａＯが三成分組成図に
   おける▲数式、化学式、表等があります▼ の各点を結ぶ多角形の範囲内にあり、さらに０．１４重
   量％以下のＮａ＿２Ｏおよび０．０８重量％以下のＫ＿
   ２Ｏを含有することを特徴とするアルミナ磁器組成物。
2. （２）請求項第１項記載の組成物を、１４００〜１５５
   ０℃の温度で焼成することを特徴とするアルミナ磁器組
   成物の製造方法。