專(zhuān)利名稱(chēng)：陶瓷燒結(jié)體及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及陶瓷燒結(jié)體及其制造方法，特別涉及將非玻璃系的低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料燒成而得的陶瓷燒結(jié)體及其制造方法。
背景技術(shù)：
本發(fā)明關(guān)注的陶瓷燒結(jié)體是將低溫?zé)Y(jié)陶瓷(LTCC:Low Temperature CofiredCeramic)材料成形為規(guī)定形狀，并將其燒成而得的陶瓷燒結(jié)體。低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料可與比電阻較小的銀或銅等低熔點(diǎn)金屬材料共燒成，因此可形成高頻特性?xún)?yōu)良的多層陶瓷基板，例如多用作為信息通信終端上的高頻模塊用基板材料。作為低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料，通常是將B2O3-SiO2系玻璃材料混入Al2O3等陶瓷材料中 的所謂的玻璃陶瓷復(fù)合系。在該體系中，由于起始原料必需用比較高價(jià)的玻璃材料，并且含有在燒成時(shí)易揮發(fā)的硼元素，因此得到的基板的組成容易不均一。因此，為了控制硼的揮發(fā)量，不得不使用特殊的調(diào)節(jié)器(日文y々一)等，其制造工序繁雜。于是，提出了例如在日本專(zhuān)利特開(kāi)2002-173362號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)I)、日本專(zhuān)利特開(kāi)2008-044829號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)2)、日本專(zhuān)利特開(kāi)2008-053525號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)3)和國(guó)際公開(kāi)第2009/025156號(hào)文本(專(zhuān)利文獻(xiàn)4)等中記載的低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料。這些文獻(xiàn)中記載的低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料的起始原料中不含有玻璃，而且是不含有硼的非玻璃系低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料，因此沒(méi)有遇到上述的問(wèn)題。但是，將這些文獻(xiàn)中記載的低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料燒結(jié)而成的陶瓷燒結(jié)體的破壞韌性值小，因此無(wú)法獲得理想的強(qiáng)度特性?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)I:日本專(zhuān)利特開(kāi)2002-173362號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本專(zhuān)利特開(kāi)2008-044829號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3:日本專(zhuān)利特開(kāi)2008-053525號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)4:國(guó)際公開(kāi)第2009/025156號(hào)文本

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題于是，本發(fā)明的目的在于提供一種起始原料不使用玻璃，能夠以低成本且容易地制造，而且破壞韌性值大的陶瓷燒結(jié)體。本發(fā)明的另一目的是提供上述陶瓷燒結(jié)體的制造方法。解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案本發(fā)明的陶瓷燒結(jié)體的特征是，包含石英、氧化鋁、硅鈦鋇石、硅鋇石和鋇長(zhǎng)石的各結(jié)晶相，用粉末X射線衍射分析法在衍射峰角度2 Θ =10 40°的范圍內(nèi)測(cè)得的上述硅鈦鋇石的(201)面的衍射峰強(qiáng)度A與上述石英的(110)面的衍射峰強(qiáng)度B的關(guān)系為A/B 彡 2· 5。在本發(fā)明的陶瓷燒結(jié)體中，較好是上述硅鈦鋇石結(jié)晶相的平均結(jié)晶粒徑為5μπι以下。本發(fā)明的陶瓷燒結(jié)體較好是通過(guò)將含有包含Si氧化物、Ba氧化物和Al氧化物的主成分陶瓷材料、包含Mn氧化物和Ti氧化物的副成分陶瓷材料，且實(shí)質(zhì)上不包含Cr氧化物和B氧化物中的任一種的非玻璃系的低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料燒結(jié)而得到。本發(fā)明還涉及陶瓷燒結(jié)體的制造方法。 本發(fā)明的陶瓷燒結(jié)體的制造方法中，首先準(zhǔn)備陶瓷生片，該陶瓷生片包含非玻璃系的低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料，該非玻璃系的低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料含有包含Si氧化物、Ba氧化物和Al氧化物的主成分陶瓷材料，包含Mn氧化物和Ti氧化物的副成分陶瓷材料、且實(shí)質(zhì)上不包含Cr氧化物和B氧化物中的任一種。接著，通過(guò)層疊多個(gè)上述陶瓷生片來(lái)制作生層疊體，接著，將生層疊體燒成。本發(fā)明中，特征是在燒成工序中，最高溫度在980 1000°C的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的陶瓷燒結(jié)體，對(duì)石英和硅鈦鋇石的結(jié)晶析出量進(jìn)行如上所述的控制，結(jié)果是能夠提高破壞韌性值，如果使用其來(lái)構(gòu)成陶瓷基板，則能夠獲得具有高抗彎強(qiáng)度的陶瓷基板。本發(fā)明的陶瓷燒結(jié)體中，如果使硅鈦鋇石結(jié)晶相的平均粒徑以5μπι以下這種粒徑小的結(jié)晶的形態(tài)存在，則晶界增加，能夠抑制裂縫的發(fā)展。因而，如果使用該陶瓷燒結(jié)體來(lái)構(gòu)成基板，則能夠獲得具有例如320MPa以上的高抗彎強(qiáng)度的陶瓷基板。根據(jù)本發(fā)明的陶瓷燒結(jié)體的制造方法，通過(guò)如上那樣調(diào)整燒成時(shí)的最高溫度，能夠控制硅鈦鋇石的析出量。因此，在所得的陶瓷燒結(jié)體中，能夠?qū)κ⒑凸桠佷^石的結(jié)晶析出量的比率進(jìn)行如上所述的控制，其結(jié)果是，能夠提高破壞韌性值，如果使用其來(lái)構(gòu)成陶瓷基板，則能夠獲得具有高抗彎強(qiáng)度的陶瓷基板。附圖
的簡(jiǎn)單說(shuō)明圖I是使用本發(fā)明的陶瓷燒結(jié)體而構(gòu)成的多層陶瓷基板I的圖解剖視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的燒結(jié)陶瓷體的第一特征是，包含石英(Quartz: SiO2)、氧化招(Alumina:Al2O3)、娃欽鋇石(Fresnoite = Ba2TiSi2O8)、娃鋇石(Sanbornite = BaSi2O5)和鋇長(zhǎng)石(Celsian = BaAl2Si2O8)的各結(jié)晶相。該陶瓷燒結(jié)體是例如將如后所述的非玻璃系的低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料燒結(jié)而成的陶瓷燒結(jié)體。該情況下，在起始原料中實(shí)質(zhì)上不含有玻璃成分，但該燒結(jié)體自身除了上述的各結(jié)晶相以外，還有非晶質(zhì)部分。這是因?yàn)樵诜遣Ａ档牡蜏責(zé)Y(jié)陶瓷材料燒成時(shí)，其起始原料的一部分玻璃化的緣故。本發(fā)明的陶瓷燒結(jié)體是將上述的石英、氧化鋁和硅鈦鋇石的各結(jié)晶相作為主結(jié)晶相，因此介電常數(shù)為10以下的小值，可以得到適合于構(gòu)成高頻用基板的陶瓷層的陶瓷燒結(jié)體。并且，由于與外部導(dǎo)體膜的接合強(qiáng)度較高，電極剝離強(qiáng)度提高，不易發(fā)生所安裝的表面安裝零部件脫落等問(wèn)題。
本發(fā)明的陶瓷燒結(jié)體，如上所述，還析出硅鋇石和鋇長(zhǎng)石的各結(jié)晶相。這樣，如果還析出硅鋇石或鋇長(zhǎng)石的結(jié)晶相，則多種結(jié)晶相就會(huì)有大量存在，其結(jié)果為，燒結(jié)體的結(jié)晶結(jié)構(gòu)變得不均一，即使在燒結(jié)體中有裂紋，也可以抑制其延長(zhǎng)。本發(fā)明的陶瓷燒結(jié)體的第二特征是，用粉末X射線衍射分析法在衍射峰角度2 Θ=10 40°的范圍內(nèi)測(cè)得的硅鈦鋇石的(201)面的衍射峰強(qiáng)度A與石英的(110)面的衍射峰強(qiáng)度B的關(guān)系為A/B ^ 2. 5。藉此，可提高陶瓷燒結(jié)體的破壞韌性值，如果使用其來(lái)構(gòu)成陶瓷基板，則能夠獲得具有高抗彎強(qiáng)度的陶瓷基板。本發(fā)明的陶瓷燒結(jié)體中，較好是硅鈦鋇石結(jié)晶相的平均結(jié)晶粒徑為5μπι以下。即，當(dāng)存在規(guī)定比例的這種細(xì)小的結(jié)晶相時(shí)，晶界會(huì)增加，即使在燒結(jié)體中有裂紋，也可以抑制其延長(zhǎng)。本發(fā)明的陶瓷燒結(jié)體較好是通過(guò)將含有包含Si氧化物、Ba氧化物和Al氧化物的主成分陶瓷材料、包含Mn氧化物和Ti氧化物的副成分陶瓷材料，且實(shí)質(zhì)上不包含Cr氧化 物和B氧化物中的任一種的非玻璃系的低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料燒結(jié)而得到。由于該低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料在起始原料中不使用玻璃，且實(shí)質(zhì)上不含有B氧化物(特別是B2O3)，因此可減小其燒成時(shí)組成的不均一性，不用特殊的調(diào)節(jié)器也可以，使得其燒成工序的管理變得容易。此外，由于實(shí)質(zhì)上不含有Cr氧化物(特別是Cr2O3)，因此可抑制以微波帶為代表的高頻帶寬上的Qf值的降低，例如在3GHz可得到1000以上的Qf值。上述低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料包含例如，含有48 75重量％的換算成SiO2計(jì)的Si、20 40重量％的換算成BaO計(jì)的Ba和5 20重量％的換算成Al2O3計(jì)的Al的主成分陶瓷材料；相對(duì)于100重量份的該主成分陶瓷材料，含有2 10重量份的換算成MnO計(jì)的Mn和O. I 10重量份的換算成TiO2計(jì)的Ti的副成分陶瓷材料。這里，上述主成分陶瓷材料是成為所得的陶瓷燒結(jié)體的基本成分的材料，對(duì)得到絕緣電阻大、介電常數(shù)ε r小和介質(zhì)損耗小的陶瓷燒結(jié)體具有較大貢獻(xiàn)。另一方面，作為副成分陶瓷材料的Mn (特別是MnO2)與SiO2-BaO-Al2O3系主成分陶瓷材料反應(yīng)，易制成液相成分，由于在燒成時(shí)使起始原料的粘性下降而作為燒結(jié)助劑發(fā)揮作用，但與同樣作為燒結(jié)助劑發(fā)揮作用的B2O3相比，揮發(fā)性遠(yuǎn)遠(yuǎn)要小。因而，在燒成的不均一性降低、其燒成工序的管理易于進(jìn)行的同時(shí)，也有助于量產(chǎn)性的提高。此外，通過(guò)增加作為副成分陶瓷材料的Ti (特別是TiO2)的添加量，能夠進(jìn)一步提高上述的A/B比率，并進(jìn)一步提高陶瓷燒結(jié)體的破壞韌性值。另外，雖然詳細(xì)的機(jī)理不是很清楚，但是認(rèn)為T(mén)i(特別是TiO2)可以增加由低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料形成的陶瓷層和由銅等低熔點(diǎn)金屬材料形成的外部導(dǎo)體膜之間的反應(yīng)性，通過(guò)其共燒成工序，可提高燒結(jié)體和導(dǎo)體膜的接合強(qiáng)度，即，陶瓷層和外部導(dǎo)體膜之間的接合強(qiáng)度。其結(jié)果是，安裝在多層陶瓷基板上的半導(dǎo)體器件等有源元件或芯片電容器等無(wú)源元件與多層陶瓷基板之間形成牢固的焊接接合，可以抑制因其墜落等沖擊造成的接合破壞。另外，作為副成分陶瓷材料，該低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料還可以包含F(xiàn)e (特別是Fe2O3)。這種情況下，其含量以和Ti氧化物的合計(jì)量計(jì)，較好是相對(duì)于100重量份的主成分陶瓷材料為O. I 10重量份。該Fe也可以增加陶瓷層與外部導(dǎo)體膜之間的反應(yīng)性，通過(guò)其共燒成工序，可以提高燒結(jié)體與導(dǎo)體膜之間的接合強(qiáng)度，即，陶瓷層與外部導(dǎo)體膜之間的接合強(qiáng)度。
該低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料較好是不含有Li2O或Na2O等堿金屬氧化物。因?yàn)檫@些堿金屬氧化物也和B2O3—樣，在燒成時(shí)易于揮發(fā)，成為造成所得基板的組成不均一的原因。還有，如果不含有這些堿金屬氧化物，則可以提高對(duì)高溫、高濕等環(huán)境條件的耐受性，還可以提高抑制向鍍液的溶出這樣的耐化學(xué)品性。在該低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料中，較好是作為副成分陶瓷材料，相對(duì)于100重量份的主成分陶瓷材料，還含有O. I 5重量份的換算成MgO計(jì)的Mg。這樣，如果含有Mg(特別是MgO)，則燒成時(shí)的低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料的結(jié)晶化得到促進(jìn)。其結(jié)果為，可以減少導(dǎo)致基板強(qiáng)度下降的液相部分的體積量，并可以使得到的陶瓷燒結(jié)體的彎曲強(qiáng)度進(jìn)一步提高。此外，在該低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料中，作為副成分陶瓷材料，相對(duì)于100重量份的主成 分陶瓷材料，較好是還含有分別換算成Nb2O5、CeO2、ZrO2和ZnO為O. I 6重量份的選自Nb、Ce、Zr和Zn的至少一種。如果含有選自Nb、Ce、Zr和Zn的至少一種(特別是選自Nb205、CeO2,ZrO2,ZnO的至少一種氧化物)，則可減少作為非晶質(zhì)成分易殘存的Mn (特別是MnO)的添加量。其結(jié)果為，可以減少導(dǎo)致基板強(qiáng)度下降的液相部分的體積量，并可以使得到的多層陶瓷基板的彎曲強(qiáng)度進(jìn)一步提高。此外，作為副成分陶瓷材料，相對(duì)于100重量份的主成分陶瓷材料，該低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料還可以含有分別換算成CoO和V2O5為O. I 5. O重量份的Co和/或V。這些成分可進(jìn)一步提高得到的多層陶瓷基板的彎曲強(qiáng)度，同時(shí)還起到染料的作用。為了制造本發(fā)明的陶瓷燒結(jié)體，較好是首先準(zhǔn)備陶瓷生片，該陶瓷生片包含非玻璃系的低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料，該非玻璃系的低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料含有包含Si氧化物、Ba氧化物和Al氧化物的主成分陶瓷材料、包含Mn氧化物和Ti氧化物的副成分陶瓷材料，且實(shí)質(zhì)上不包含Cr氧化物和B氧化物中的任一種。在制造上述的陶瓷生片時(shí)，將Si成分、Ba成分、Al成分和Ti成分焙燒而得到焙燒粉后，如果將未經(jīng)焙燒的Mn成分添加到上述焙燒粉中，則可抑制焙燒時(shí)的焙燒合成反應(yīng)，由此可以使焙燒粉的粒徑微小化。因而，在可以簡(jiǎn)化焙燒粉的粉碎工序的同時(shí)，易于實(shí)現(xiàn)用其制成的陶瓷生片的薄層化。此外，可以防止焙燒粉的顏色變成焦茶色，因而，特別是在印刷以銅為主成分的導(dǎo)電糊時(shí)，可以提高使用這種焙燒粉制成的陶瓷生片的圖像識(shí)別性。接著，通過(guò)將多個(gè)陶瓷生片層疊，可以實(shí)施制作生層疊體的工序和將生層疊體燒成的工序。在該燒成工序中，將最高溫度控制在980 1000°C的范圍內(nèi)。利用在上述這種范圍的最高溫度的燒成，能夠促進(jìn)硅鈦鋇石結(jié)晶相的析出。因而，在所得的陶瓷燒結(jié)體中，能夠提高破壞韌性值，并能夠?qū)κ⒑凸桠佷^石的結(jié)晶析出量的比率進(jìn)行如同根據(jù)需要的控制。下面，基于圖示的實(shí)施方式，對(duì)使用本發(fā)明的陶瓷燒結(jié)體材料而構(gòu)成的多層陶瓷基板及其制造方法進(jìn)行說(shuō)明。圖I是使用本發(fā)明的陶瓷燒結(jié)體而構(gòu)成的多層陶瓷基板I的圖解剖視圖。多層陶瓷基板I具備層疊體3，該層疊體3由層疊的多個(gè)陶瓷層2構(gòu)成。層疊體3具備的陶瓷層2是由本發(fā)明的陶瓷燒結(jié)體構(gòu)成的。在該層疊體3中，在陶瓷層2的特定部分設(shè)置有各種相關(guān)的導(dǎo)體圖案。作為上述導(dǎo)體圖案，包括在層疊體3的層疊方向的端面上形成的數(shù)個(gè)外部導(dǎo)體膜4和5，沿著陶瓷層2間的特定界面形成的數(shù)個(gè)內(nèi)部導(dǎo)體膜6，以及貫穿陶瓷層2的特定部分而形成的作為層間連接導(dǎo)體的通孔導(dǎo)體7等。設(shè)置于層疊體3表面的外部導(dǎo)體膜4用于連接將要安裝在層疊體3的外表面上的電子零部件8和9。在圖I中，圖示了如半導(dǎo)體器件那樣具有凸點(diǎn)電極10的電子零部件8，以及如芯片電容器那樣具有平面狀端子電極11的電子零部件9。此外，在層疊體3的背面設(shè)置的外部導(dǎo)體膜5用 于連接安裝該多層陶瓷基板I的主板(未圖示)。該多層陶瓷基板I所具備的層疊體3可通過(guò)將生層疊體燒成而制得。該生層疊體具有成為陶瓷層2的多個(gè)層疊的陶瓷生片層，和由導(dǎo)電糊形成的內(nèi)部導(dǎo)體膜6和通孔導(dǎo)體7，根據(jù)情況還可具有由導(dǎo)電糊形成的外部導(dǎo)體膜4和5。上述生層疊體中的陶瓷生片層的疊層構(gòu)造典型的是通過(guò)將陶瓷漿料成形得到的多枚陶瓷生片層疊而得到。在層疊前的陶瓷生片上設(shè)置導(dǎo)體圖案，特別是內(nèi)部的導(dǎo)體圖案。陶瓷漿料可以通過(guò)以下方法制得將聚乙烯醇縮丁醛等有機(jī)粘合劑、甲苯及異丙醇等溶劑、鄰苯二甲酸二正丁酯等增塑劑以及根據(jù)需要使用的分散劑等添加劑加入到上述的低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料中進(jìn)行漿料化。在使用陶瓷漿料進(jìn)行陶瓷生片的成形時(shí)，例如可通過(guò)以下方法實(shí)施在由聚對(duì)苯二甲酸乙二酯等有機(jī)樹(shù)脂形成的底膜上，采用刮刀法(日文K々夕一 O — F法)將陶瓷漿料成形為片狀。在陶瓷生片上設(shè)置導(dǎo)體圖案時(shí)，使用含有金、銀或銅等低熔點(diǎn)金屬材料作為導(dǎo)電成分的主成分的導(dǎo)電糊，在陶瓷生片上設(shè)置用于通孔導(dǎo)體7的貫通孔，用導(dǎo)電糊填充貫通孔的同時(shí)，通過(guò)例如絲網(wǎng)印刷法將用于內(nèi)部導(dǎo)體膜6的導(dǎo)電糊膜、以及用于外部導(dǎo)體膜4和5的導(dǎo)電糊膜成形。另外，在金、銀或銅的低熔點(diǎn)金屬材料中，特別是以銅為主成分的導(dǎo)電糊與本發(fā)明的陶瓷燒結(jié)體具有良好的共燒結(jié)性。將這樣的陶瓷生片按照規(guī)定的順序?qū)盈B，在層疊方向上通過(guò)施加例如1000 1500kgf/cm2的壓力進(jìn)行壓接，藉此得到生層疊體。在該生層疊體上，雖然沒(méi)有圖示，也可以設(shè)置用于收納其他電子零部件的空穴，或設(shè)置用于固定覆蓋電子零部件8和9等的蓋子的接合部分。接著，在最高溫度為980 1000°C的范圍內(nèi)將生層疊體燒成。由此，在陶瓷生片層燒結(jié)的同時(shí)導(dǎo)電糊也燒結(jié)，由燒結(jié)后的導(dǎo)體膜形成電路圖案。于是，如由后述的實(shí)驗(yàn)例可知的那樣，在構(gòu)成燒結(jié)后的陶瓷層2的陶瓷燒結(jié)體中，析出了石英、氧化鋁、硅鈦鋇石、硅鋇石和鋇長(zhǎng)石的各結(jié)晶相，用粉末X射線衍射分析法在衍射峰角度2 Θ = 10 40°的范圍內(nèi)測(cè)得的硅鈦鋇石的(201)面的衍射峰強(qiáng)度A與石英的(110)面的衍射峰強(qiáng)度B的關(guān)系為A/B 彡 2. 5。另外，特別是導(dǎo)體圖案中含有的主成分金屬是銅的情況下，燒成在氮?dú)夥盏确茄趸詺夥罩羞M(jìn)行，例如在900°C以下的溫度完成脫粘合劑；還有，在降溫時(shí)，使氧分壓降低，讓燒成完成時(shí)的銅沒(méi)有實(shí)質(zhì)性氧化。另外，燒成溫度在980°C以上，因此作為導(dǎo)體圖案中包含的金屬，銀將難以使用，但如果是例如鈀含量為20重量％以上的Ag - Pd系合金，則可以使用。這種情況下，燒成可以在空氣中進(jìn)行。如上所述，燒成工序結(jié)束時(shí)，可以得到圖I所示的層疊體3。之后，安裝電子零部件8和9，由此，圖I所示的多層陶瓷基板I就完成了。上述多層陶瓷基板I中的陶瓷層2，如前所述，其起始原料不含有玻璃，但由于在其燒成循環(huán)中會(huì)生成作為非晶質(zhì)成分的玻璃，所以在燒成后的陶瓷層2中含有玻璃。因而，不需要使用高價(jià)的玻璃，也可以穩(wěn)定地制作多層陶瓷基板I。另外，本發(fā)明的陶瓷燒結(jié)體較好是用于具備具有如上所述的層疊構(gòu)造的層疊體的多層陶瓷基板，但也可用于只有一個(gè)陶瓷層的單層構(gòu)造的陶瓷基板。此外，本發(fā)明的陶瓷燒結(jié)體還適用于復(fù)合型的多層陶瓷基板，該復(fù)合型的多層陶瓷基板具備由該陶瓷燒結(jié)體形成的低介電常數(shù)陶瓷層和介電常數(shù)L較高的(例如L為15以上的)其他陶瓷燒結(jié)體形成的高介電常數(shù)陶瓷層。以下，針對(duì)基于本發(fā)明實(shí)施的實(shí)驗(yàn)例進(jìn)行說(shuō)明。[實(shí)驗(yàn)例I](I)陶瓷生片的制作
首先，作為起始原料，準(zhǔn)備粒徑均為2. O μ m以下的Si02、BaCO3> A1203、MnCO3> TiO2和Mg(OH)2的各陶瓷粉末。接著，按照在燒成后形成表I所示的組成比例的條件稱(chēng)量這些起始原料粉末，經(jīng)濕式混合粉碎后進(jìn)行干燥，將得到的混合物在750 1000°C下焙燒I 3小時(shí)，得到原料粉末。上述BaCO3在燒成后變?yōu)锽aO，上述MnCO3在燒成后變?yōu)镸nO，上述Mg(OH)2在燒成后變?yōu)镸gO。另外，表I中，Si02、Ba0及Al2O3的主成分陶瓷材料，以及MnO、TiO2及MgO的副成分陶瓷材料以重量％為單位來(lái)表示，它們?nèi)康目偭繛?00重量％。[表 I]
主成分陶瓷村料副成分陶瓷材料Xx SiO2BaOAl2O3MnOTiO2MgO
重量 ％53.027.011.05.02.02.0接著，往上述的各試樣的原料粉末中添加適量的有機(jī)粘合劑、分散劑以及增塑劑，制成陶瓷漿料。然后，將漿料中的原料粉末混合粉碎至平均粒徑(D50)為1.5μπι以下。接著，使用刮刀法將陶瓷漿料成形為片狀，進(jìn)行干燥，切割成合適的大小，得到厚度為50 μ m的陶瓷生片。(2)生層疊體試樣的制作接著，將得到的陶瓷生片切割成規(guī)定的大小后，將多枚層疊，然后在溫度為60 80°C、壓力為1000 1500kgf/cm2的條件下進(jìn)行熱壓接，得到生層疊體。然后，切割生層疊體以使得燒成后的層疊體的尺寸為30. OmmX4. 5mmX I. Omm(厚度)。(3)層疊體試樣的燒成接著，對(duì)于切割后的生層疊體，在氮一氫的非氧化性氣氛中，如圖2所示，將最高溫度設(shè)為970 1050°C的范圍，將最高溫度保持時(shí)間設(shè)為30 480分鐘的范圍的時(shí)間來(lái)進(jìn)行燒成，得到經(jīng)燒結(jié)的板狀的陶瓷基板試樣。(4)基板試樣強(qiáng)度的評(píng)價(jià)通過(guò)3點(diǎn)彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)(JIS-R1061)來(lái)評(píng)價(jià)陶瓷基板試樣的抗彎強(qiáng)度。(5)基板試樣中析出的結(jié)晶相的確認(rèn)將陶瓷基板試樣粉末化，根據(jù)利用X射線衍射分析法在衍射峰角度2 Θ = 10 40°的范圍內(nèi)測(cè)得的衍射峰來(lái)進(jìn)行析出結(jié)晶的鑒定，作為基板試樣中的析出結(jié)晶相，確認(rèn)到至少析出有石英(SiO2)、氧化鋁(Al2O3)、硅鈦鋇石(Ba2TiSiO8)、硅鋇石(BaSi2O5)、鋇長(zhǎng)石(BaAl2Si2O8)。接著，根據(jù)硅鈦鋇石結(jié)晶的(201)面的衍射峰強(qiáng)度A和石英結(jié)晶的(110)面的衍射峰強(qiáng)度B來(lái)計(jì)算出A/B的關(guān)系。(6)基板試樣中析出的結(jié)晶粒徑的測(cè)定對(duì)于陶瓷基板試樣，實(shí)施研磨以使其截面露出，使用掃描型顯微鏡測(cè)定10點(diǎn)析出的硅鈦鋇石的粒徑，將平均后的值作為平均粒徑。關(guān)于硅鈦鋇石的鑒定，根據(jù)透射型顯微鏡的元素分布分析，將觀察到的硅鈦鋇石的構(gòu)成元素(Ba、Si、Ti、O)的偏析最多的結(jié)晶判斷為硅鈦鋇石。在以上的(4)、(5)及(6)中分別算出的抗彎強(qiáng)度、A/B比率及硅鈦鋇石平均粒徑 的結(jié)果不于表2。[表2]
權(quán)利要求
1.一種陶瓷燒結(jié)體，其特征在于，包含石英、氧化鋁、硅鈦鋇石、硅鋇石和鋇長(zhǎng)石的各結(jié)晶相，用粉末X射線衍射分析法在衍射峰角度2 0 =10 40°的范圍內(nèi)測(cè)得的所述硅鈦鋇石的(201)面的衍射峰強(qiáng)度A與所述石英的(110)面的衍射峰強(qiáng)度B的關(guān)系為A/B彡2. 5。
2.如權(quán)利要求I所述的陶瓷燒結(jié)體，其特征在于，所述硅鈦鋇石結(jié)晶相的平均結(jié)晶粒徑為5 u m以下。
3.如權(quán)利要求I或2所述的陶瓷燒結(jié)體，其特征在于，該陶瓷燒結(jié)體通過(guò)將含有包含Si氧化物、Ba氧化物和Al氧化物的主成分陶瓷材料、包含Mn氧化物和Ti氧化物的副成分陶瓷材料，且實(shí)質(zhì)上不包含Cr氧化物和B氧化物中的任一種的非玻璃系的低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料燒結(jié)而得到。
4.一種陶瓷燒結(jié)體的制造方法，其特征在于， 具備準(zhǔn)備陶瓷生片的工序，該陶瓷生片包含非玻璃系的低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料，該非玻璃系的低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料含有包含Si氧化物、Ba氧化物和Al氧化物的主成分陶瓷材料、包含Mn氧化物和Ti氧化物的副成分陶瓷材料，且實(shí)質(zhì)上不包含Cr氧化物和B氧化物中的任一種； 通過(guò)層疊多個(gè)所述陶瓷生片來(lái)制作生層疊體的工序；和 將所述生層疊體燒成的工序； 在所述燒成工序中，最高溫度在980 1000°C的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供表現(xiàn)出高抗彎強(qiáng)度的多層陶瓷基板。作為構(gòu)成多層陶瓷基板(1)的陶瓷層(2)的陶瓷燒結(jié)體，使用下述陶瓷燒結(jié)體包含石英、氧化鋁、硅鈦鋇石、硅鋇石和鋇長(zhǎng)石的各結(jié)晶相，用粉末X射線衍射分析法在衍射峰角度2θ＝10～40°的范圍內(nèi)測(cè)得的上述硅鈦鋇石的(201)面的衍射峰強(qiáng)度A與上述石英的(110)面的衍射峰強(qiáng)度B的關(guān)系為A/B≥2.5。較好是上述硅鈦鋇石結(jié)晶相的平均結(jié)晶粒徑為5μm以下。在用于獲得這種陶瓷燒結(jié)體的燒成工序中，將最高溫度設(shè)在980～1000℃的范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)C04B35/195GK102753502SQ20118000890
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2011年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月10日
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