JPH0551543B2 - - Google Patents

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JPH0551543B2
JPH0551543B2 JP1646590A JP1646590A JPH0551543B2 JP H0551543 B2 JPH0551543 B2 JP H0551543B2 JP 1646590 A JP1646590 A JP 1646590A JP 1646590 A JP1646590 A JP 1646590A JP H0551543 B2 JPH0551543 B2 JP H0551543B2
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JP
Japan
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weight
dielectric constant
pbo
high dielectric
tio
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JP1646590A
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English (en)
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JPH0375238A (ja
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Takashi Matsubara
Satoru Hayashi
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NGK Insulators Ltd
Mitsubishi Electric Corp
NGK Frit Co Ltd
NTT Inc
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
Mitsubishi Electric Corp
Nippon Telegraph and Telephone Corp
NGK Frit Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は特に金属と高誘電率体との複合体の製
造に適するホウロウフリツトに関するものであ
る。更に詳しく述べれば本発明は主として鋼板、
ステンレス板等の金属板に被着し、焼成すること
によつて上記金属板に良好に密着する高誘電率体
を形成するホウロウフリツトに関するものであ
る。 近年電子部品、放電電極部品等に用いる高誘電
率材料として、耐熱性、機械的強度、冷却性能の
向上を目的として高誘電率体と金属との複合体が
注目され開発されている。上記高誘電率体として
は従来、チタン酸塩セラミツクが主として用いら
れているが、上記チタン酸塩セラミツクと金属と
を複合するには合成樹脂接着剤によつて接着する
方法、Ag,Ag−Pd等の貴金属ペーストを上記チ
タン酸塩セラミツクに塗布し焼付後金属とハンダ
付けを行なう方法等がある。しかし前者は耐熱性
に乏しく、また層間接着強度も満足なものではな
いという欠点があり、後者は上記貴金属ペースト
が高価であり、また工程が多く繁雑であるという
欠点があつた。上記高誘電率体としては更に高誘
電率BaTiO3結晶を含有するガラスの研究も行な
われているが(例えばJournal of American
Ceramic Society,Vol.47,No.3,1964)、上記
ガラスは金属との親和性に乏しく金属と複合体に
するには実用上大きな問題を有している。即ち上
記ガラスは熱膨張特性、軟化溶融温度において鋼
板、ステンレス板等の金属板と調和しないため、
これら金属板に対する密着性がなく、上記複合体
の製造には実用上用いることが不可能であつた。 本発明は上記従来の欠点を改良して金属板に良
好な密着性を有する高誘電率体を形成するホウロ
ウフリツトを提供することを目的とする。そして
上記目的はPbOと、TiO2とを合量で10〜60重量
%含み、かつPbOとTiO2とのモル比が0.5〜1.5の
範囲内であるガラスであり、加熱処理されること
によつて高誘電率の結晶を析出する本発明のホウ
ロウフリツトによつて達成せられる。上記ホウロ
ウフリツトは更に望ましくは体熱膨張係数が200
〜330×10-7(/℃)であり、かつ軟化溶融温度が
500〜700℃であり、加熱処理前においては実質的
に高誘電率の結晶を含有しないものであり、その
ためにはPbOとTiO2の合量が25〜55重量%、
PbOとTiO2とのモル比が0.9〜1.4であるか、また
はPbOとTiO2以外のガラス成分がSiO215〜45重
量%、B2O310〜30重量%、Al2O310重量%以下、
Na2O,K2OおよびLi2Oからなる群から選ばれ
た一種または二種以上の金属酸化物10重量%以
下、CaO,ZnO,MgOおよびSb2O3からなる群か
ら選ばれた一種または二種以上の金属酸化物4〜
25重量%、F10重量%以下よりなることが望まし
い。 本発明を以下に詳細に説明する。 上記組成を有する本発明のホウロウフリツトを
製造する一例を以下に説明する。 PbOとTiO2とを供与する例えば金属酸化物、
金属水酸化物、あるいは金属塩等の金属化合物を
上記モル比、即ちPbO/TiO20.5〜1.5、望ましく
は0.9〜1.4を与えるように混合した混合物かある
いはPbOとTiO2との上記モル比の仮焼物を用い、
これに他のガラス原料である例えばSiO2,Al2O3
等の強火性原料と例えばB2O3、アルカリ金属酸
化物、アルカリ土類金属酸化物等の弱火性原料と
をPbOとTiO2との合量が10〜60重量%(以下単
に%とする)、望ましくは25〜55%になるように
混合し、更に望ましくは他のガラス原料がSiO2
15〜45%、B2O310〜30%、Al2O310%以下、Na2
O,K2OおよびLi2Oからなる群から選ばれた一
種または二種以上の金属酸化物10%以下、CaO,
ZnO,MgOおよびSb2O3からなる群から選ばれた
一種または二種以上の金属酸化物4〜25%、F10
%以下なるガラス組成を与えるように混合し、ガ
ラスを製造する通常の方法で上記混合物を1200〜
1300℃で50〜60分間加熱溶融し、その後水または
空気により冷却する。かくして本発明のホウロウ
フリツトが得られるが、この場合PbOとTiO2
から生成される高誘電率の結晶がガラス中に多量
に析出しないよう急速に冷却することが望まし
い。 上記したように本発明においてはPbO+TiO2
=10〜60%、PbO/TiO2=0.5〜1.5モル比である
ことを必須とするが、その理由はPbO+TiO2
10%であるホウロウフリツトは加熱処理によつて
高誘電率結晶相の析出が少なく、したがつて高誘
電率体が形成されないし、一方PbO+TiO2>60
%であるホウロウフリツトは軟化温度が低くなり
かつ耐水性が悪くなつて実用的でない。更に0.5
PbO/TiO21.5の範囲外においては高誘電率
体が得られない。 体熱膨張係数が200〜330×10-7(/℃)でかつ
軟化溶融温度が500〜700℃である本発明のホウロ
ウフリツトは鋼板、ステンレス板等の一般の金属
板と調和して特に良好な密着性を有する高誘電率
体を形成する。ここに軟化溶融温度とは体熱膨張
係数測定の際の屈伏点を指す。上記好ましい体熱
膨張係数と軟化溶融温度を本発明のホウロウフリ
ツトに与えるにはPbO,TiO2以外のガラス成分
の組成を上記のごとく調節するのである。PbO,
TiO2以外のガラス成分の各構成要素の作用とそ
の限定理由について以下に説明する。 SiO2<15%においてはホウロウフリツト製造
において材料がガラス化し難く、またSiO2>45
%では金属に施して融着させる際に必要とされる
処理温度が高くなり過ぎる。 B2O3<10%においては上記処理温度が同様に
高くなり過ぎ、またB2O3>30%では得られる高
誘電率体の耐水性が低下し実用に適さなくなる。 Al2O3>10%においては上記処理温度が高くな
り過ぎる。 Na2O+K2O+Li2O>10%においては得られ
る高誘電率体中において易動度の大きなアルカリ
金属イオン濃度が増加し絶縁破壊強度が低下す
る。 CaO+ZnO+MgO+Sb2O3<4%においては上
記処理温度が高くなり過ぎ、また体熱膨張係数が
小さくなつてしまう。またCaO+ZnO+MgO+
Sb2O3>25%では得られる上記高誘電率体の耐水
性が低下し実用に適さなくなる。 F>10%では加熱処理による溶融の際分相す
る。 上記構成要素の他に金属との密着性を向上する
ため更にCoO,NiO等の公知化合物を含有せしめ
てもよいことは勿論である。 本発明のホウロウフリツトを用いて高誘電率体
−金属複合体を製造する一例を以下に説明する。 前記の如くして得られたホウロウフリツトに電
解質、粘着剤を混合し常法により粉砕して水性ス
リツプを調製する。かくして得られた水性スリツ
プを所定の金属板にスプレー法、刷毛塗り法、流
し塗り法、浸漬法等通常の方法により通常100〜
200μ厚程度に塗布し常温もしくは若干の加熱に
よつて乾燥させる。その後、軟化溶融温度以上に
加熱処理して金属板表面に上記ホウロウフリツト
を融着させた後、適宜冷却すればPbOとTiO2
ら生成される高誘電率結晶が析出し、かくして複
合体が得られるのである。金属板に本発明のホウ
ロウフリツトを被着せしめるには上記方法の他、
スキージオイルにホウロウフリツトを混練して製
造したインキを用いてスクリーン印刷する方法、
ホウロウフリツトを適当な媒体中に分散させて電
気泳動により被着せしめる方法、ホウロウフリツ
ト粉末を乾式スプレー、静電塗装、流動浸漬等に
よつて被着せしめる乾式法等が適用されてよい
し、また乾式法においては金属板を予めホウロウ
フリツトの軟化溶融温度以上に加熱しておけばホ
ウロウフリツトは被着と同時に融着されることに
なる。上記複合体において形成される高誘電率体
の誘電率を所定の値に調節することは冷却速度を
変化させたり、冷却過程において所定の温度に所
定時間維持したり、あるいは再熱処理によつて上
記高誘電率結晶の析出量を加減することによつて
容易に可能である。 本発明のホウロウフリツトが金属板に対して良
好な密着性を示す理由は明確ではないが、本発明
のホウロウフリツトは熱処理前では高誘電率結晶
を殆んど含まないか、含んでも僅かであるから金
属板に施して熱処理する際、高誘電率結晶を多量
含有するホウロウフリツトと比較して良好な濡れ
が発現するためと思われる。したがつて本発明の
ホウロウフリツトにおいては高誘電率結晶がPbO
+TiO2の40%以下であることが望ましく、勿論
上記高誘電率結晶を全く含まないことが最も望ま
しい。本発明のホウロウフリツトにおいて高誘電
率結晶含量を上記のように制限することは金属と
の密着性に好結果をもたらすこと以外に高誘電率
体の誘電率を熱処理条件によつて前記したように
所望の値に調節することを更に容易にするという
利点がある。 以下に本発明を更に具体的に説明するための実
施例について述べる。 実施例 原料配合物をルツボに入れて1200〜1300℃で50
〜60分加熱溶融し、得られた溶融物を水中に投入
することによつて急冷して第1表に示す組成のホ
ウロウフリツトを得た。 かくして得られたホウロウフリツトを水と共に
ミル引きして常法によりスリツプを調製する。上
記スリツプをスプレー法により100〜200μ程度に
軟鋼板およびステンレス板(50×50×1.4mm)に
施釉する。常温で乾燥させその後950℃3分の熱
処理を行なつた。上記熱処理の後850℃まで冷却
し、この温度にて50分間維持した後放冷する。か
くして得られた高誘電率体の誘電率とホウロウフ
リツトの体熱膨張係数、軟化溶融温度の値を第2
表に示す。なお第1表、第2表において試料No.1
〜9は本発明の実施例であり、試料No.10〜13は比
較例である。 第2表によれば、本発明の実施例No.1〜9は比
較例No.10〜13に比して高誘電率を有する。また比
較例No.10は熱膨張が小さく鋼板の熱膨張とマツチ
せず、比較例No.11は軟化温度が低くガラスとして
の耐久性に問題がある。 また第1表試料No.5,8の組成のものを上記と
同様に熱処理した後、400℃/hrの速度で冷却し
て得られた高誘電率体の誘電率を第3表に示す。
第3表においては850℃,50分間維持した第2表
のデータを併記した。
【表】 第3表にみるように本発明のホウロウフリツト
からなる高誘電率体は熱処理条件によつて誘電率
を大巾に調節することが可能である。
【表】
【表】 以上に述べたように本発明のホウロウフリツト
は金属に対して良好な密着性を有し、かつ高誘電
率体を形成するものであるから電子工業分野にお
いて極めて有用なものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 PbOと、TiO2とを合量で10〜60重量%含み、
    かつPbOとTiO2とのモル比が0.5〜1.5の範囲内で
    あるガラスであり、加熱処理されることによつて
    高誘電率の結晶を析出することを特徴とするホウ
    ロウフリツト 2 体熱膨張係数が200〜330×10-7(/℃)であ
    り、かつ軟化溶融温度が500〜700℃である特許請
    求の範囲第1項記載のホウロウフリツト 3 加熱処理前においては実質的に高誘電率の結
    晶を含有しない特許請求の範囲第1項記載のホウ
    ロウフリツト 4 PbOとTiO2の合量が25〜55重量%、PbOと
    TiO2とのモル比が0.9〜1.4である特許請求の範囲
    第1項記載のホウロウフリツト 5 SiO215〜45重量%、B2O310〜30重量%、Al2
    O310重量%以下、Na2O,K2OおよびLi2Oから
    なる群から選ばれた一種または二種以上の金属酸
    化物10重量%以下、CaO,ZnO,MgOおよびSb2
    O3からなる群から選ばれた一種または二種以上
    の金属酸化物4〜25重量%、F10重量%以下より
    なるガラス成分を含む特許請求の範囲第2項、第
    3項または第4項記載のホウロウフリツト。
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