玻璃陶瓷及电子部件

技术领域

本发明涉及一种玻璃陶瓷及电子部件。

背景技术

专利文献1中记载了一种玻璃陶瓷基板的制造方法的发明。玻璃陶瓷含有部分或全部为扁平颗粒的填料。

专利文献2中记载了一种叠层电感器(laminated inductor)的发明。线圈导体内置于叠层结构中，适用于高频区域。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平09-71472号公报

专利文献2：日本特开2017-73536号公报

发明内容

发明所要解决的课题

理想的电感器是随着频率的升高而阻抗增加。然而，在实际的电感器中，在高频区域内阻抗与杂散电容的大小成反比，阻抗反而降低。而且，电感器的杂散电容与电感器材料的介电常数成正比。因此，特别是用于高频区域的RF电感器的陶瓷需要低介电常数。此外，RF电感器的强度高也很重要。特别是车载用RF电感器与其它用途的RF电感器相比，需要更高的强度。

本发明的目的在于提供一种相对介电常数ε低且强度高的玻璃陶瓷等。

解决课题的技术手段

本发明的玻璃陶瓷是包含长石晶相、非晶玻璃相、Al

上述长石晶相可以主要包含Sr。

构成上述Al

构成上述SiO

上述长石晶相的面积比率除以上述非晶玻璃相的面积比率的值可以为0.10以上且低于1.00。

上述Al

上述SiO

本发明的电子部件包含上述玻璃陶瓷。

附图说明

图1是玻璃陶瓷截面的STEM图像。

图2是玻璃陶瓷截面的相分离分析图像。

符号说明

1…玻璃陶瓷

11…SiO

12…非晶玻璃相

13…长石晶相

14…Al

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。本发明并不仅限于以下说明的实施方式。此外，以下记载的构成要素包括本领域技术人员容易想到的构成要素及实质上相同的构成要素。此外，以下记载的构成要素可以适当组合。

本实施方式的玻璃陶瓷1是包含长石晶相13、非晶玻璃相12、Al

长石晶相13是主要包含长石晶体的相。长石晶体是含有第2主族金属元素(Be除外)、氧化铝及二氧化硅的晶体，以通式M(Si,Al)

长石晶相13除长石晶体以外，还可包含金属氧化物。作为金属氧化物，可举出例如Na

非晶玻璃相12是指由不含晶体的玻璃构成的相。非晶玻璃相12中所含玻璃的组成没有特别的限制。例如，非晶玻璃相12可以包含合计为70质量％以上的M的氧化物、Si的氧化物、Al的氧化物及B的氧化物。

Al

而且，多个Al

本实施方式的玻璃陶瓷因为具有上述构成，由此形成相对介电常数ε低且强度高的玻璃陶瓷。

包含大量SiO

当仅含Al

玻璃陶瓷的微观结构可以通过用STEM-EDS等观察玻璃陶瓷的截面，并进行相分离分析得到确认。通过STEM观察本实施方式的玻璃陶瓷的截面所得图像(以下简称为STEM图像)示于图1。此外，通过进行RGB图像相分析作为与图1相同观察范围的相分离分析所得图像(下文简称为相分离分析图像)示于图2。观察范围的大小和图像的倍率没有特别的限制，只要大到足以观察玻璃陶瓷的微观结构即可。例如，观察范围的大小为200μm

如图1、图2所示，玻璃陶瓷1包含长石晶相13、非晶玻璃相12、Al

此外，在鉴定各相时，可以向各相照射电子射线，测量电子束衍射图案。当对非晶玻璃相12进行电子束衍射图案测量时，仅得到来自非晶质的光晕图案，未得到来自晶体的斑点。相比之下，当对长石晶相13及Al

在玻璃陶瓷中，上述长石晶相13、非晶玻璃相12、Al

玻璃陶瓷中可以包含空孔。然而，玻璃陶瓷空孔越少越致密，特别是从提高强度的角度，空孔少为优选。例如，空孔的面积比率可以是5％以下(包括0)。

构成Al

Al

构成SiO

SiO

非晶玻璃相12和长石晶相13是主要由玻璃成分构成的相。本实施方式的玻璃陶瓷中，SiO

长石晶相13的面积比率除以非晶玻璃相12的面积比率的值可以是0.10以上且低于1.00。长石晶相13的面积比率除以非晶玻璃相12的面积比率的值越小，Al

Al

SiO

各相的面积比率可以对相分离分析图像进行图像分析而算出。

下面说明本实施方式的玻璃陶瓷的制造方法，特别是玻璃陶瓷素体(玻璃陶瓷烧结体)的制造方法。

玻璃陶瓷素体是将玻璃原料、SiO

作为玻璃原料，准备结晶玻璃和非晶玻璃并将其混合。

作为结晶玻璃，准备包含后述热处理时成为长石晶体的成分的玻璃。作为后述热处理时成为长石晶体的成分，可以举出例如M的氧化物、Si的氧化物、Al的氧化物。此外，结晶玻璃也可以包含其它成分。结晶玻璃中的成为长石晶体的成分以外的玻璃成分没有特别的限制。可以适当包含例如B的氧化物等各种氧化物。

对非晶玻璃没有特别的限制。可以是包含适当选自例如Si的氧化物、B的氧化物、K的氧化物等的各种氧化物、但不含晶体的玻璃。结晶玻璃中所含的玻璃成分的大部分最终可包含在长石晶相13中，非晶玻璃的大部分最终也可包含在非晶玻璃相12中。

需要说明的是，在后述热处理时，可以将非晶玻璃与结晶玻璃混合。而且，非晶玻璃中未包含的氧化物可以包含在非晶玻璃相12中。

当作为玻璃原料仅使用非晶玻璃时，很难生成长石晶相13。当作为玻璃原料仅使用结晶玻璃时，非晶玻璃相12的含量比率易于变小。通过控制各原料的比例，可以控制各相的面积比率。特别是通过控制结晶玻璃与非晶玻璃的比例，可以控制长石晶相13的面积比率除以非晶玻璃相12的面积比率的值。

玻璃原料的粒径没有特别的限制。例如可以是用激光衍射粒度分布计测量的D90为1～5μm。

Al

作为SiO

接着，将混合的原料与本技术领域常用的溶剂等一起进行24小时的湿式混合，得到原料浆料。作为溶剂，可以使用本技术领域通常使用的醇。此外，用于湿式混合的装置没有特别的限制。例如，可以使用球磨机。将所得原料浆料干燥至溶剂消失，得到玻璃陶瓷材料。对用于干燥的设备没有特别的限制。可以使用例如喷雾干燥机。

接着，向所得玻璃陶瓷材料添加本技术领域常用的粘合剂等进行造粒，用筛子进行整粒，形成颗粒。通过对该颗粒进行加压成型，得到成型体。然后，在空气中对所得成型体进行热处理，得到玻璃陶瓷素体(玻璃陶瓷烧结体)。

通过热处理将SiO

热处理时间越短，长石晶相13的面积比率除以非晶玻璃相12的面积比率的值就越容易减小；而且，Al

需要说明的是，本发明并非限于上述实施方式，可以在本发明的范围内进行各种改变。

例如，可以将玻璃陶瓷材料与本技术领域常用的粘合剂和溶剂一起混炼得到玻璃陶瓷膏。然后，将玻璃陶瓷膏与含有Ag等的导电膏交替印刷叠层后进行烧成，由此形成由玻璃陶瓷和导体构成的叠层体(印刷法)。或者，也可以使用玻璃陶瓷膏制备印刷电路基板，在印刷电路基板表面印刷内部电极膏，将它们叠层并烧成，形成由玻璃陶瓷和导体构成的叠层体(片材法)。

当如上所述对玻璃陶瓷和导体同时进行烧成时，导体中所含的金属(例如Ag等)可能会扩散到玻璃陶瓷中。在这种情况下，特别是在导体附近，导体中所含金属的氧化物很容易包含在非晶玻璃相12及长石晶相13中。

本实施方式的玻璃陶瓷的用途没有特别的限制。适用于例如电子部件，特别是适用于RF电感器，RF电感器中，又特别适用于需要高强度的车载用RF电感器。

实施例

以下将参照更详细的实施例说明本发明，但本发明并非限于这些实施例。

(实验例1)

准备玻璃原料、SiO

作为结晶玻璃，制备具有Si-Sr-Al系组成(SiO

作为非晶玻璃，制备具有Si-B-K系组成(SiO

SiO

接着，将混合之后的原料与溶剂(99％甲醇改性乙醇)一起用球磨机(介质为氧化锆球)湿式混合24小时，得到原料浆料。将该原料浆料在干燥器中干燥至溶剂消失，得到玻璃陶瓷材料。

接着，向所得玻璃陶瓷材料100质量份添加2.5质量份丙烯酸树脂系粘合剂(ELVACITE，DuPont Ltd.制)作为粘合剂进行造粒，并用20目筛子进行整粒，形成颗粒。将该颗粒在74MPa(0.75ton/cm

接着，按照下示条件，对所得玻璃陶瓷烧结体进行微观结构和各种特性的评价。结果示于表2。

[微观结构]

使用STEM(JEM-2200FS)对玻璃陶瓷烧结体的截面进行STEM图像的拍摄。并通过RGB图像相分析进行相分离分析。观察范围的尺寸设为7.5μm×7.5μm，倍率设为7500倍。此外，设置互不相同的5处观察范围，并在各观察范围内进行STEM图像的拍摄和相分离分析。从所得5张STEM图像和5张相分离分析图像算出SiO

对是否存在Al

在本实施例中，非晶玻璃中不含Sr的氧化物和Al的氧化物。但最终所得的玻璃陶瓷烧结体中所含的非晶玻璃相中确认包含SrO和Al

[相对介电常数ε]

使用网络分析仪(HEWLETT PACKARD公司制8510C)，利用共振法(JIS R 1627)测量相对介电常数ε(无单位)。在本实施例中，将相对介电常数ε为6.20以下的情形设为“良好”，6.00以下的情形设为“更良好”。

[烧结性]

使用FE-SEM对玻璃陶瓷烧结体的断裂面进行观察。将判断为空孔少、致密化进展充分的情形设为“可”；将判断为空孔多、致密化进展不充分的情形设为“不可”。

[强度]

使用INSTRON公司制万能材料试验机5543，通过三点弯曲试验测量玻璃陶瓷烧结体的强度(弯曲强度)。支点间距为15mm。将弯曲强度为100MPa以上的情形设为“良好”。

表1

表2

实施例1～4和比较例1为改变SiO

实施例5、6及比较例2是通过对实施例2改变SiO

实施例7、8及比较例3是通过对实施例2改变热处理时间，在不改变SiO

比较例4是对实施例2增加结晶玻璃、减少Al

根据实施例2、9～11及比较例4可知：长石晶相的面积比率除以非晶玻璃相的面积比率的值越增加，相对介电常数ε越增加，强度越提高。比较例4中，长石晶相的面积比率除以非晶玻璃相的面积比率的值降低，其结果是，不存在Al

实施例12～14是对实施例2改变Al

(实验例2)

除了将实验例1的实施例2的玻璃原料中的结晶玻璃中主要包含的金属元素从Sr改变为Mg、Ca或Ba以外，按照与实施例2相同的条件进行实施。结果示于表3。

表3

通过将结晶玻璃中主要包含的金属元素从Sr改变为Mg、Ca或Ba，使长石晶相中主要包含的金属元素从Sr改变为Mg、Ca或Ba。

长石晶相中主要包含的金属元素从Sr改变为Mg、Ca或Ba的实施例21～23具有良好的特性。与实施例2相比，改变为Mg的实施例21及改变为Ca的实施例22的强度降低。与实施例2相比，改变为Ba的实施例23的相对介电常数ε提高。

需要说明的是，可以确认：在实验例1及实验例2的所有实施例中，个数比为25％以上的Al