JPH0193436A

JPH0193436A - 基板材料用ガラス組成物

Info

Publication number: JPH0193436A
Application number: JP24889787A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Hayashi; 雅章林; Hiromitsu Watanabe; 渡邊　広光; Ichiro Matsuura; 一郎松浦; Kazuo Hatano; 和夫波多野
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 1987-09-30
Filing date: 1987-09-30
Publication date: 1989-04-12

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、主に半導体素子を搭載するための回路形成用
基板として適した基板材料用ガラス組成物に関するもの
である。

［従来技術とその問題点コ従来より回路形成用基板としては、主に強度、電気的特
性、絶縁性に優れているアルミナ（＾１□０、通常９０
重量％を超える純度）が多用されている。

しかしながらアルミナは、焼成温度が１５００〜１６０
０℃と極めて高く、回路を構成する導体もかがる焼成温
度で劣化しないＭｏ、　Ｗ等の高融点の材料を使用し且
つ還元雰囲気で焼成する必要があるので作業性が悪いこ
と、熱膨張係数が約７０ＸｌＯ−７／℃と高いため半導
体素子（約３２〜３５Ｘ　ｔｏ−７／”Ｃ）を直接搭載
できない等の欠点がある。

上記の欠点に加え、アルミナは誘電率（ε）が約ｌＯと
高いため高速回路用に適さないという問題がある。すな
わち導体中を伝播する信号の速度は周囲を形成する材料
の誘電率（ε）が高い程遅れることが一般に知られてい
るが、アルミナセラミックは誘電率（ε）が高いため演
算処理の高速化の要求に応えられない。

［発明の目的］本発明の目的は、回路形成用基板に要求される各条件、
すなわち強度、電気的特性、絶縁性に優れていると共に
導体として融点の低い金属、例えばＡｕ（融点１０６０
℃）、Ａｇ（融点９６０℃）、Ｃｕ（融点１０８０℃）
等を用いることができるように焼成温度カ月０００℃以
下であること、熱膨張係数が半導体素子のそれと近似し
ていること、高速演算処理に充分対応するため低い誘電
率（ε）を有すること等の各条件を満足し、溶融性も良
好な基板材料用ガラス組成物を提供することにある。

［発明の構成］本発明の基板材料用ガラス組成物は、重量百分率で、Ｓ
ｉ０□　３０〜６５％、Ａｌ２Ｏ３１〜３０％、Ｂ２０
．１〜２５％、Ｎａ２００．２〜５％、Ｋ２Ｏ０〜５％
、ＭｇＯ　１〜３０％、ＣａＯ（１−３０％、Ｂｉ２Ｏ
３（１−３０％からなることを特徴とし、より好ましく
はＳｉＯ□　３５〜５５％、＾１２０３１０〜２０％、
Ｂ２０．５〜２０％、Ｎａ２Ｏ０，４〜３％、Ｋ２Ｏ０
，５〜３％、ＭｇＯ　４〜２０％、ＣａＯ！＋−２０％
、Ｂｉ２Ｏ３２〜２５％からなることを特徴とする。

本発明のガラスは、熱膨張係数及び誘電率（ε）を高く
する成分であるＰｂＯ、ＢａＯを含有せず、また溶融性
が良く且つ適当な軟化点を有するガラスを得るという観
点から選択したもので、各成分の割合を上記のように限
定した理由は以下のとおりである。

５ｉ０２が６５％より多い場合はガラスの溶融が困難と
なり、３０％より少ない場合はガラスの軟化点が低くな
りすぎる。

Ａｌ２Ｏ３が３０％より多い場合はガラスの軟化点が高
くなりすぎ、１％より少ない場合は化学的耐久性が悪く
なる。

Ｂ２０．はガラスの溶融性を良くするフラックス剤とし
て１〜２５％含有するが、２５％より多い場合は化学的
耐久性が悪くなり、１％より少ない場合はガラスの溶融
が困難となる。

Ｎａ２Ｏもフラックス剤として０．２〜５％含有するが
、５％より多い場合は熱膨張係数゛及び誘電率（ε）が
高くなりすぎ、０．２％より少ない場合はガラスの溶融
が困難となる。

Ｋ２Ｏもフラックス剤として添加できるが、５％より多
い場合は熱膨張係数及び誘電率（ε）が高くなりすぎる
。

ＭｇＯはガラスの化学的安定性を向上させる効果がある
が、３０％より多い場合は誘電率（ε）が高くなりすぎ
、１％より少ない場合は上記効果が得られない。

ＣａＯ及びＢｉ２０Ｂもフラックス剤として添加できる
が、各々３０％より多い場合はガラスの軟化点が低くな
りすぎる。

本発明のガラスは、抗折強度を向上させるために上記ガ
ラス粉末３５〜７０重量％に対してセラミック粉末を３
０〜６５重量％混合させることが可能である。セラミッ
ク粉末としては、コーディエライト、アルミナ、ジルコ
ン、石英等が使用できるが、セラミック粉末が６５％よ
り多い場合は緻密な構造の焼結体が得られず、３０％よ
り少ない場合は焼結体の強度を高くするという効果が得
られ難い。

［実施例］以下に実施例に基づいて本発明の基板材料用ガラス組成
物を説明する。

表１の試料ｋ　１〜８は、本発明のガラス粉末組成を示
すもので、各試料について軟化点、熱膨張係数、誘電率
（ε）、誘電正接（ｔａｎδ）、体積抵抗を表示した。

以下余白表１表１のＮ（Ｌ　１〜８の各ガラス組成になるように二酸
化珪素、アルミナ、硼酸、炭酸ソーダ、炭酸カリウム、
酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化ビスマスを調
合したバッチを白金ルツボに入れ、約１４００℃で２時
間溶融したのち冷却してアルミナボールミルで粉砕し、
平均粒径的５μのガラスの微粉末を得た。こうしてでき
な粉末の示差熱分析より軟化点を求めたところ７５０〜
８５０℃の低い値を示した。また熱膨張係数は、上記溶
融物を５×５　Ｘ　５０ｍｍの棒状に成型して測定し、
誘電率（ε）、誘電正接（ｔａｎδ）、体積抵抗は溶融
物を３０φ×２ｍｍの円板状に成型して測定した。

表２の試料Ｎ［Ｌ　１〜４は表１で示した本発明のガラ
ス粉末試料Ｎｏ、１及び４にセラミック粉末を混合した
ものを示し、試料Ｎ［Ｌ５は従来のガラス粉末（Ｓｉ０
２　４８．５％、Ａｌ２Ｏ，２０，０％、ｅ２ｏ、　４
．０％、Ｎａ２０１．５％、Ｋ２Ｏ１，０％、ＣａＯ３
，５％、Ｍｇ８　１．５％、Ｐｂ０１５．０％〉とアル
ミナ粉末を混合したものを示し、また試料ＮＩＬ６はア
ルミナを示したものである。

表２の試料Ｎｏ、　１〜５の各試料は平均粒径５μに粉
砕したガラス粉末と同等の平均粒径をもつコーディエラ
イトあるいはアルミナのセラミック粉末を表の割合に混
合し、棒状及び円板状にプレス成型した後、表中の温度
条件で焼成して棒状成型物によって熱膨張係数及び抗折
強度（三点荷重方式）を測定し、円板状焼成物によって
誘電率（ε）、誘電正接（ｔａｎδ）、体積抵抗を測定
した。

以下余白表２この結果、本発明品である試料隘１〜４と試料ＮＯ，５
とを比較すると本発明品はＮＯ，５に比べて誘電正接（
ｔａｎδ〉が低く電気的特性に優れており、抗折強度も
高いことがわかる。また本発明品と試料Ｎ［Ｌ　６のア
ルミナとを比較すると本発明品の方が焼成温度が低く、
また熱膨張係数について本発明品が３５〜５２Ｘ１０−
７／”Ｃであり、半導体素子のそれに近いのに対し、ア
ルミナは７０ＸｌＯ−７／”Ｃと高い。

さらに誘電率（ε）についても本発明品が５．５〜７．
３であるのに対し、アルミナは９．８と高いことがわか
る。尚、体積抵抗については全ての試料とも高い値を示
しており、絶縁性に優れていることがわかる。

［発明の効果］以上のように本発明の基板材料用ガラス組成物は、溶融
性が良く焼成温度が１０００℃以下で、低膨張、低誘電
率、低誘電正接で、体積抵抗が高く、またセラミック粉
末と混合した場合に高い抗折強度を有するため特に回路
形成用基板として好適である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量百分率で、ＳｉＯ＿２３０〜６５％、Ａｌ＿
２Ｏ＿３１〜３０％、Ｂ＿２Ｏ＿３１〜２５％、Ｎａ＿
２Ｏ０．２〜５％、Ｋ＿２Ｏ０〜５％、ＭｇＯ１〜３０
％、ＣａＯ０〜３０％、Ｂｉ＿２Ｏ＿３０〜３０％から
なることを特徴とする基板材料用ガラス組成物。
（２）重量百分率で、ＳｉＯ＿２３５〜５５％、Ａｌ＿
２Ｏ＿３１０〜２０％、Ｂ＿２Ｏ＿３５〜２０％、Ｎａ
＿２Ｏ０．４〜３％、Ｋ＿２Ｏ０．５〜３％、ＭｇＯ４
〜２０％、ＣａＯ５〜２０％、Ｂｉ＿２Ｏ＿３２〜２５
％からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の基板材料用ガラス組成物。