JPH0220583B2 - - Google Patents
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- JPH0220583B2 JPH0220583B2 JP59166271A JP16627184A JPH0220583B2 JP H0220583 B2 JPH0220583 B2 JP H0220583B2 JP 59166271 A JP59166271 A JP 59166271A JP 16627184 A JP16627184 A JP 16627184A JP H0220583 B2 JPH0220583 B2 JP H0220583B2
- Authority
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- Japan
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- sample
- samples
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- porcelain
- temperature
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/03—Use of materials for the substrate
- H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、回路基板の材料となる磁器組成物、
特に多層回路基板用の材料として最適な磁器組成
物に関する。 〔従来の技術〕 電気回路装置の小型化が要求される今日、回路
基板は、益々多層化、小型化、薄型化されて集積
密度を高くする傾向にある。こうした中で高い信
頼性を得るため、多層回路基板用の材料には、高
い絶縁性と高い抗折強度等の諸特性を具備した磁
器が使用されている。また、これまでは、多層回
路基板の製造コストを下げる目的で、配線用に比
較的安価な導電材料（例えばニツケル等の卑金
属）の使用が可能なよう、焼成温度を低く、かつ
非酸化雰囲気で焼成する方法が試みられていた。 さらに、基板が薄型化されると、内部回路の配
線パターンが外部から透けて見えやすくなるた
め、機密保持の観点から、遮光性の高い磁器材料
が要求される。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし非酸化雰囲気中で焼成される磁器の多く
は、焼成した後の遮光性が低いという特質があ
る。遮光性を高める方法には、磁器基板材料に
CuO，Pb2O3，V2O5等の酸化物を加える方法が
ある。しかし、これらを加えた磁器を非酸化雰囲
気で焼成すると、磁器の絶縁抵抗値が低くなつて
しまうという欠点がある。 本発明は、従来の磁器材料における上記の問題
を解決すべくなされたものであつて、遮光性が高
く、かつ絶縁性の高い磁器組成物を提供すること
を目的とするものである。 〔問題を解決するための手段〕 本発明の磁器組成物は、Al2O3を20〜70％（重
量比、以下同じ）と、SiO2を10〜55％と、CaO，
SrO，BaO，ZnOの一種以上からなる成分を１〜
40％と、B2O2を３〜30％と、Li2Oを0.1〜３％
と、Cr2O3を0.5〜10％とからなるものである。 〔実施例〕 以下に本発明の実施例として各成分の含有量の
異なる磁器組成物から試料を作製し、それぞれに
ついて実施した試験結果等について説明する。 まず試料１を例にとつて、別表に掲げる各試料
の作製方法と条件について説明すると、最初に
Al2O3粉末40.0ｇ、SiO2粉末を10.0ｇ、CaCO3粉
末を17.8ｇ、BaCO3粉末を6.32ｇ、Li2CO3粉末を
0.25ｇ、B2O3を30ｇ、Cr2O3粉末を5.0ｇ宛秤量す
る。なお、上記Ca，Ba，Liの炭酸塩粉末は、何
れも空気中で安定なものを用いた。 この秤量した各粉末をボールミルに入れ、約15
時間ボールミリングすることにより湿式混合し
た。 次ぎに同材料に対して、アクリル樹脂を12重量
％、アリルスルホン酸を0.5重量％、水を30重量
％加えて撹拌し、スラリーを作製した。次いでこ
のスラリーからドクターブレード法によつて長尺
な未焼結磁器シートを作り、これを10cm角に切断
した。 そしてこの切断された未焼結磁器シートから試
験の目的に従い、３種類の試料を作製した。即
ち、上記シートを６枚重ね、200Kg／cm2の圧力を
加えてラミネートした厚さ0.1cmの板から、直径
1.6cmで打ち抜いた円板形の試料と、上記シート
を12枚重ねて同様にラミネートした厚さ0.2cmの
板を長さ3.6cm、幅0.4cmの寸法に切断した角柱形
の試料と、上記シートを長さ５cm、幅３cmに切断
し、Niペーストでその片面のほゞ中央に長さ３
cm、幅0.03cmの直線を0.05cm間隔で平行に５本ス
クリーン印刷した角板形の試料をそれぞれ複数個
作製した。 ついでこれら試料を空気中において600℃まで
毎時100℃の割合で昇温し、アクリル樹脂等のバ
インダ成分を燃焼させた。しかる後、炉の中を
N2が97.0容積％、H20が3.0容積％の還元雰囲気
に変えて、1150℃の温度を３時間維持して焼成
し、試料１を得た。このときの上記焼成温度FT
を別表に示した。 そしてこの試料について、次の方法により試験
をおこなつた。先ず、電均的特性については、上
記円板形の試料を用い、この両面にインジウム−
ガリウム合金を塗布して、直径1.4cmの電極を設
け、比誘電率ε、クオリテイフアクターＱ及び抵
抗率ρ（Ωcm）を測定した。比誘電率εは、25℃
の温度下で1MHzの周波数で測定した静電容量に
より算出し、Ｑは、上記静電容量と同様の条件で
測定した。また抵抗率ρは、500Vの直流電圧を
印加し、印加開始から60秒後の絶縁抵抗値から算
出した。 物理的、機械的特性については、厚さ0.2cmの
角柱形の試料を用い、熱膨張係数及び抗折強度τ
を測定し、これを別表に示した。熱膨張係数は、
20〜500℃の温度間における線膨張係数α（／℃）
を測定し、抗折強度τは、JIS−R1601の３点曲
げ強さに準じて測定した。 さらに遮光性については、Niで片面に５本の
直線を引いた角板形の試料を用い、これらの線が
裏面から肉眼で透けて見えないものを遮光性良好
とし、透けて見えるものを遮光性不良とした。 以下、試料２〜53についても、磁器の組成が別
表の各欄に示すような含有比率となるよう各磁器
材料粉末を調合し、これから上記試料１と同様の
方法及び条件で作製した。但し、焼成温度FTは、
各々異なり、別表各欄に示す温度で実施した。ま
た、こうして作られた各試料について、試料１と
同じ方法、条件で上記の諸特性を測定し、この
内、各試料の抗折強度τと、線膨張係数αと、遮
光性を別表の各欄に示した。なお、数値は何れも
複数個の試料について得られた測定値の平均値を
示した。 同表から明らかな通り、これら１〜53までの試
料は、何れも焼成温度FTが1250℃以下、抗折強
度τが1500Kg／cm2以上、線膨張係数αが6.0×
10-6／℃以下であり、また遮光性は何れも良好で
あつた。なお、これらの試料は、何れも比誘電率
εが９以下、Ｑが500〜2000、抵抗率ρが１×
1013Ωcm以上であり、回路基板材料として実用的
な数値を得ることができた。なお、これらの具体
的な数値の別表への掲載は省略した。 〔比較例〕 これに対し、上記の含有比率の要件を満たさな
い磁器材料を使用し、上記試料と同じ方法及び条
件で54〜63番まで10の試料を作製した。但し、焼
成温度FTは、各々異なり、それぞれ別表各欄に
示した温度で実施した。なお、一部に焼結できる
温度幅が狭いために、一般の工業用の焼成炉で
は、焼結ができないものがあり、これについては
その旨を別表に示した。 また、こうして作られた各試料について、上記
と同じ方法、条件で試験を行い、この内、線膨張
係数αと、遮光性を別表に示した。また、抵抗率
ρは、試料59，63を除いて何れも1013Ωcm以上あ
つたが、試料59，63は、1012Ωcmであつた。 〔作用〕 本発明による磁器組成物の成分を前述のように
限定した理由を、説明すると、概ね次の通りであ
る。 (1) SiO2の含有率が10％より少ないと焼成温度
FTが高くなり、また55％より多くなると同温
度FTが高くなる。 例えば、試料１〜53の中でSiO2の含有量が
10.0％と最も少ないのは、試料１〜６である
が、これらの試料が何れも1150〜1250℃で焼結
できたのに対し、これより少ない5.0％の含有
率の試料54では、焼結に1350℃の温度を要し
た。一方、試料１〜53の中でSiO2の含有量が
55％と最も多いのは、10〜15の試料であるが、
これらが何れも1150℃以下の温度で焼結できた
のに対し、これより多い65％のSiO2を含有す
る試料55では、焼結に1300℃の温度を要した。 (2) CaO，SrO，BaO，ZnOの一種以上からなる
成分の含有量が40％より多いと焼成温度FTが
高くなる。 例えば、試料１〜53の中でこれら酸化物の含
有量が比較的多い試料16（40％）と同29（36.9
％）では、それぞれ1100℃と1200℃で焼結でき
たが、試料56のように、この含有量が50％とさ
らに多くなると、焼成温度FTが1300℃と高く
なつた。 (3) Al2O3の含有量が20％より少ないと焼結でき
る温度の幅が狭くなり、70％より多いと焼成温
度FTが高くなる。 例えば、試料13〜18のように、Al2O3の含有
量が20％の試料では、一般の工業用の焼成炉で
磁器として使用可能な焼結体が得られたが、こ
れが10％の試料57では、焼結できる温度の幅が
狭く、一般の工業用の焼成炉では、焼結させる
ことができなかつた。他方、試料４〜９のよう
にAl2O3の含有量が70％の試料では、何れも
1150〜1250℃で焼結できたのに対し、これが80
％の試料58では、焼成温度FTが1400℃という
高温を要した。 (4) B2O3の含有量が３％より少ないと焼成温度
FTを高くしなければならず、30％より多いと
焼結できる温度の幅が狭くなる。 例えば、B2O3の含有量が３％である試料８，
27，38の場合、1150〜1250℃の焼成温度FTで
焼結させることができたが、これが１％の試料
60では、焼結に1350℃の温度を要した。また、
試料１〜53の中でB2O3の含有量が比較的多い
試料１（30％）と20（26.5％）が一般の工業用焼
成炉で磁器として使用可能な焼結体が得られた
のに対し、試料61のように同含有量が40％の試
料では、焼結できる温度の幅が狭いため、一般
の工業用焼成炉では、焼結させることができな
かつた。 (5) LiO2の含有量が３％より多いと、充分な絶
縁抵抗を得ることができない。 例えば、既に述べたように、LiO2が５％含
まれている試料59以外の試料では、何れも抵抗
率ρが1013Ωcm以上であつたが、試料59では、
抵抗率ρが1012Ωcmと低かつた。 (6) Cr2O3の含有量が0.5％より少ないと良好な遮
光性が得られず、また10％より多いと抵抗率ρ
が低下し、抗折強度も低下する。 例えば、Cr2O3の含有量が0.5％の試料４，
８，９，16，31，36では、遮光性が良好であつ
たが、これが0.2％と少ない試料62では、遮光
性が不良となつた。また、Cr2O3の含有量が10
以下の試料１〜53は、何れも抵抗率ρが1013Ω
cm以上であつたが、これが15％の試料63では、
抵抗率ρが1012Ωcmと低く、かつ抗折強度も
1300Kg／cm2と低かつた。 〔発明の効果〕 以上説明した通り、本発明による磁器組成物
は、非酸化雰囲気中において1250℃以下という低
い温度で焼結させることができると同時に、高い
遮光性が得られ、しかも実用上充分な絶縁抵抗が
得られる。従つて、比較的低いコストで磁器基板
が製造できるようになると共に、基板の薄型化に
対応でき、かつ配線パターンの機密性を保持する
ことができる。
特に多層回路基板用の材料として最適な磁器組成
物に関する。 〔従来の技術〕 電気回路装置の小型化が要求される今日、回路
基板は、益々多層化、小型化、薄型化されて集積
密度を高くする傾向にある。こうした中で高い信
頼性を得るため、多層回路基板用の材料には、高
い絶縁性と高い抗折強度等の諸特性を具備した磁
器が使用されている。また、これまでは、多層回
路基板の製造コストを下げる目的で、配線用に比
較的安価な導電材料（例えばニツケル等の卑金
属）の使用が可能なよう、焼成温度を低く、かつ
非酸化雰囲気で焼成する方法が試みられていた。 さらに、基板が薄型化されると、内部回路の配
線パターンが外部から透けて見えやすくなるた
め、機密保持の観点から、遮光性の高い磁器材料
が要求される。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし非酸化雰囲気中で焼成される磁器の多く
は、焼成した後の遮光性が低いという特質があ
る。遮光性を高める方法には、磁器基板材料に
CuO，Pb2O3，V2O5等の酸化物を加える方法が
ある。しかし、これらを加えた磁器を非酸化雰囲
気で焼成すると、磁器の絶縁抵抗値が低くなつて
しまうという欠点がある。 本発明は、従来の磁器材料における上記の問題
を解決すべくなされたものであつて、遮光性が高
く、かつ絶縁性の高い磁器組成物を提供すること
を目的とするものである。 〔問題を解決するための手段〕 本発明の磁器組成物は、Al2O3を20〜70％（重
量比、以下同じ）と、SiO2を10〜55％と、CaO，
SrO，BaO，ZnOの一種以上からなる成分を１〜
40％と、B2O2を３〜30％と、Li2Oを0.1〜３％
と、Cr2O3を0.5〜10％とからなるものである。 〔実施例〕 以下に本発明の実施例として各成分の含有量の
異なる磁器組成物から試料を作製し、それぞれに
ついて実施した試験結果等について説明する。 まず試料１を例にとつて、別表に掲げる各試料
の作製方法と条件について説明すると、最初に
Al2O3粉末40.0ｇ、SiO2粉末を10.0ｇ、CaCO3粉
末を17.8ｇ、BaCO3粉末を6.32ｇ、Li2CO3粉末を
0.25ｇ、B2O3を30ｇ、Cr2O3粉末を5.0ｇ宛秤量す
る。なお、上記Ca，Ba，Liの炭酸塩粉末は、何
れも空気中で安定なものを用いた。 この秤量した各粉末をボールミルに入れ、約15
時間ボールミリングすることにより湿式混合し
た。 次ぎに同材料に対して、アクリル樹脂を12重量
％、アリルスルホン酸を0.5重量％、水を30重量
％加えて撹拌し、スラリーを作製した。次いでこ
のスラリーからドクターブレード法によつて長尺
な未焼結磁器シートを作り、これを10cm角に切断
した。 そしてこの切断された未焼結磁器シートから試
験の目的に従い、３種類の試料を作製した。即
ち、上記シートを６枚重ね、200Kg／cm2の圧力を
加えてラミネートした厚さ0.1cmの板から、直径
1.6cmで打ち抜いた円板形の試料と、上記シート
を12枚重ねて同様にラミネートした厚さ0.2cmの
板を長さ3.6cm、幅0.4cmの寸法に切断した角柱形
の試料と、上記シートを長さ５cm、幅３cmに切断
し、Niペーストでその片面のほゞ中央に長さ３
cm、幅0.03cmの直線を0.05cm間隔で平行に５本ス
クリーン印刷した角板形の試料をそれぞれ複数個
作製した。 ついでこれら試料を空気中において600℃まで
毎時100℃の割合で昇温し、アクリル樹脂等のバ
インダ成分を燃焼させた。しかる後、炉の中を
N2が97.0容積％、H20が3.0容積％の還元雰囲気
に変えて、1150℃の温度を３時間維持して焼成
し、試料１を得た。このときの上記焼成温度FT
を別表に示した。 そしてこの試料について、次の方法により試験
をおこなつた。先ず、電均的特性については、上
記円板形の試料を用い、この両面にインジウム−
ガリウム合金を塗布して、直径1.4cmの電極を設
け、比誘電率ε、クオリテイフアクターＱ及び抵
抗率ρ（Ωcm）を測定した。比誘電率εは、25℃
の温度下で1MHzの周波数で測定した静電容量に
より算出し、Ｑは、上記静電容量と同様の条件で
測定した。また抵抗率ρは、500Vの直流電圧を
印加し、印加開始から60秒後の絶縁抵抗値から算
出した。 物理的、機械的特性については、厚さ0.2cmの
角柱形の試料を用い、熱膨張係数及び抗折強度τ
を測定し、これを別表に示した。熱膨張係数は、
20〜500℃の温度間における線膨張係数α（／℃）
を測定し、抗折強度τは、JIS−R1601の３点曲
げ強さに準じて測定した。 さらに遮光性については、Niで片面に５本の
直線を引いた角板形の試料を用い、これらの線が
裏面から肉眼で透けて見えないものを遮光性良好
とし、透けて見えるものを遮光性不良とした。 以下、試料２〜53についても、磁器の組成が別
表の各欄に示すような含有比率となるよう各磁器
材料粉末を調合し、これから上記試料１と同様の
方法及び条件で作製した。但し、焼成温度FTは、
各々異なり、別表各欄に示す温度で実施した。ま
た、こうして作られた各試料について、試料１と
同じ方法、条件で上記の諸特性を測定し、この
内、各試料の抗折強度τと、線膨張係数αと、遮
光性を別表の各欄に示した。なお、数値は何れも
複数個の試料について得られた測定値の平均値を
示した。 同表から明らかな通り、これら１〜53までの試
料は、何れも焼成温度FTが1250℃以下、抗折強
度τが1500Kg／cm2以上、線膨張係数αが6.0×
10-6／℃以下であり、また遮光性は何れも良好で
あつた。なお、これらの試料は、何れも比誘電率
εが９以下、Ｑが500〜2000、抵抗率ρが１×
1013Ωcm以上であり、回路基板材料として実用的
な数値を得ることができた。なお、これらの具体
的な数値の別表への掲載は省略した。 〔比較例〕 これに対し、上記の含有比率の要件を満たさな
い磁器材料を使用し、上記試料と同じ方法及び条
件で54〜63番まで10の試料を作製した。但し、焼
成温度FTは、各々異なり、それぞれ別表各欄に
示した温度で実施した。なお、一部に焼結できる
温度幅が狭いために、一般の工業用の焼成炉で
は、焼結ができないものがあり、これについては
その旨を別表に示した。 また、こうして作られた各試料について、上記
と同じ方法、条件で試験を行い、この内、線膨張
係数αと、遮光性を別表に示した。また、抵抗率
ρは、試料59，63を除いて何れも1013Ωcm以上あ
つたが、試料59，63は、1012Ωcmであつた。 〔作用〕 本発明による磁器組成物の成分を前述のように
限定した理由を、説明すると、概ね次の通りであ
る。 (1) SiO2の含有率が10％より少ないと焼成温度
FTが高くなり、また55％より多くなると同温
度FTが高くなる。 例えば、試料１〜53の中でSiO2の含有量が
10.0％と最も少ないのは、試料１〜６である
が、これらの試料が何れも1150〜1250℃で焼結
できたのに対し、これより少ない5.0％の含有
率の試料54では、焼結に1350℃の温度を要し
た。一方、試料１〜53の中でSiO2の含有量が
55％と最も多いのは、10〜15の試料であるが、
これらが何れも1150℃以下の温度で焼結できた
のに対し、これより多い65％のSiO2を含有す
る試料55では、焼結に1300℃の温度を要した。 (2) CaO，SrO，BaO，ZnOの一種以上からなる
成分の含有量が40％より多いと焼成温度FTが
高くなる。 例えば、試料１〜53の中でこれら酸化物の含
有量が比較的多い試料16（40％）と同29（36.9
％）では、それぞれ1100℃と1200℃で焼結でき
たが、試料56のように、この含有量が50％とさ
らに多くなると、焼成温度FTが1300℃と高く
なつた。 (3) Al2O3の含有量が20％より少ないと焼結でき
る温度の幅が狭くなり、70％より多いと焼成温
度FTが高くなる。 例えば、試料13〜18のように、Al2O3の含有
量が20％の試料では、一般の工業用の焼成炉で
磁器として使用可能な焼結体が得られたが、こ
れが10％の試料57では、焼結できる温度の幅が
狭く、一般の工業用の焼成炉では、焼結させる
ことができなかつた。他方、試料４〜９のよう
にAl2O3の含有量が70％の試料では、何れも
1150〜1250℃で焼結できたのに対し、これが80
％の試料58では、焼成温度FTが1400℃という
高温を要した。 (4) B2O3の含有量が３％より少ないと焼成温度
FTを高くしなければならず、30％より多いと
焼結できる温度の幅が狭くなる。 例えば、B2O3の含有量が３％である試料８，
27，38の場合、1150〜1250℃の焼成温度FTで
焼結させることができたが、これが１％の試料
60では、焼結に1350℃の温度を要した。また、
試料１〜53の中でB2O3の含有量が比較的多い
試料１（30％）と20（26.5％）が一般の工業用焼
成炉で磁器として使用可能な焼結体が得られた
のに対し、試料61のように同含有量が40％の試
料では、焼結できる温度の幅が狭いため、一般
の工業用焼成炉では、焼結させることができな
かつた。 (5) LiO2の含有量が３％より多いと、充分な絶
縁抵抗を得ることができない。 例えば、既に述べたように、LiO2が５％含
まれている試料59以外の試料では、何れも抵抗
率ρが1013Ωcm以上であつたが、試料59では、
抵抗率ρが1012Ωcmと低かつた。 (6) Cr2O3の含有量が0.5％より少ないと良好な遮
光性が得られず、また10％より多いと抵抗率ρ
が低下し、抗折強度も低下する。 例えば、Cr2O3の含有量が0.5％の試料４，
８，９，16，31，36では、遮光性が良好であつ
たが、これが0.2％と少ない試料62では、遮光
性が不良となつた。また、Cr2O3の含有量が10
以下の試料１〜53は、何れも抵抗率ρが1013Ω
cm以上であつたが、これが15％の試料63では、
抵抗率ρが1012Ωcmと低く、かつ抗折強度も
1300Kg／cm2と低かつた。 〔発明の効果〕 以上説明した通り、本発明による磁器組成物
は、非酸化雰囲気中において1250℃以下という低
い温度で焼結させることができると同時に、高い
遮光性が得られ、しかも実用上充分な絶縁抵抗が
得られる。従つて、比較的低いコストで磁器基板
が製造できるようになると共に、基板の薄型化に
対応でき、かつ配線パターンの機密性を保持する
ことができる。
【表】
【表】
Claims (1)
- １ Al2O3を20〜70重量％と、SiO2を10〜55重量
％と、CaO，SrO，BaO，ZnOの一種以上からな
る成分を１〜40重量％と、B2O2を３〜30重量％
と、Li2Oを0.1〜３重量％と、Cr2O3を0.5〜10重
量％とからなることを特徴とする磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59166271A JPS6144758A (ja) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | 絶縁性磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59166271A JPS6144758A (ja) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | 絶縁性磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6144758A JPS6144758A (ja) | 1986-03-04 |
| JPH0220583B2 true JPH0220583B2 (ja) | 1990-05-09 |
Family
ID=15828285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59166271A Granted JPS6144758A (ja) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | 絶縁性磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6144758A (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS608229B2 (ja) * | 1980-06-30 | 1985-03-01 | 日本電気株式会社 | 多層セラミック基板 |
| JPS5945967A (ja) * | 1982-09-03 | 1984-03-15 | 日立化成工業株式会社 | 電子部品用着色セラミツクス |
-
1984
- 1984-08-08 JP JP59166271A patent/JPS6144758A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6144758A (ja) | 1986-03-04 |
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