JPH0225863B2

JPH0225863B2 -

Info

Publication number: JPH0225863B2
Application number: JP59166272A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Hoshi; Shoichi Tosaka; Kazuharu Onigata
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 1984-08-08
Filing date: 1984-08-08
Publication date: 1990-06-06
Also published as: JPS6144760A

Description

【発明の詳細な説明】

〔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、Li₂Oを0.5〜10モル％
と、CaO、SrO、BaO、ZnOの一種以上からなる
成分を５〜45モル％と、MgOを１〜40.7モル％
と、Al₂O₃を１〜40モル％と、ZrO₂を１〜30.3モ
ル％と、SiO₂を12.8〜65.6モル％と、Cr₂O₃を0.3
〜７モル％の比率で含有する混合物を非酸化雰囲
気中で焼成してなるものである。〔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、別表に掲げる試料の
作製方法と条件について説明すると、最初に
SiO₂粉末を50.3ｇ、CaCO₃粉末を24.5ｇ、MgO粉
末を3.0ｇ、ZrO₂粉末を1.7ｇ、Al₂O₃粉末を5.9
ｇ、Li₂CO₃粉末を10.3ｇ、Cr₂O₃粉末を4.3ｇ宛秤
量する。なお、上記Ca、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。次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％、H₂が3.0容積％の還元雰囲気に
変えて、1000℃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、電気的特性については、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、予めNiで片面に５
本の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２〜78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、各試料の線膨張係数α、抗折強度τ、抵抗率
ρ及び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１〜78までの試
料は、何れも焼成温度FTが1250℃以下、線膨張
係数αが6.5×10^-6／℃以下、抗折強度τが1500
Kg／cm²以上、抵抗率ρが１×10¹³Ωcm以上であ
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79〜91番まで13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、抗折強度τ、抵抗率ρ及び遮光性を別表
に示した。〔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の含有率が少な過ぎると焼成温度FTが
高くなり、逆に多過ぎると同温度FTが高くな
る。例えば、試料１〜78の中でSiO₂の含有量が
12.8モル％と最も少ないのは、試料70である
が、これが1250℃で焼結できたのに対し、これ
より少ない10.0モル％の含有率の試料79では、
焼結に1300℃の温度を要した。一方、試料１〜
78の中でSiO₂の含有量が60.0〜65.6モル％と比
較的多いのは、試料１、５、13、16、32、44、
55、73、74であるが、これらが何れも1000〜
1200℃の温度で焼結できたのに対し、これより
多い68.0モル％のSiO₂を含有する試料80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
成分の含有量が少な過ぎると焼結温度が高くな
り、逆に多過ぎると焼結可能な温度の幅が狭く
なる。例えば、試料１〜78の中でこれら酸化物の総
量が5.0モル％と最も少ないのは、試料12、14、
16〜20、22、44及び48であるが、これらが何れ
も1100〜1150℃の温度で焼結できたのに対し、
3.0モル％と上記酸化物の含有量が少ない試料
81では、焼結に1300℃の温度を要した。一方、
試料１〜78の中で41.1〜45.0モル％と上記酸化
物が比較的多い試料29、52、77、78が何れも
950〜1050℃の温度で焼結できたが、試料82の
ように、この含有量が50.0モル％とさらに多く
なると、焼結可能な温度の幅が狭く、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。 (3) MgOの含有量が少ないと焼結可能な温度の
幅が狭くなり、逆に多過ぎると焼成温度FTが
高くなり、しかも絶縁性が低下する。例えば、試料１〜78の中でMgOが1.0モル％
と最も少ないのは、２、３、７〜10、13〜15、
19、21、26、28、30、32、34〜36、46、50、
55、57、59、73、77、78等の試料であるが、こ
れらが何れも950〜1200℃の温度で焼結できた
のに対し、これ以下の0.1モル％のMgOを含有
する試料83では、焼結可能な温度の幅が狭く、
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。一方、試料１〜78の中で33.2〜40.7
モル％とこの含有量が比較的多いのは、試料
18、56、70であるが、これらが何れも1150〜
1250℃の温度で焼結できたのに対し、これ以上
の45.0モル％のMgOを含む試料84では、焼結
に1350℃の温度を要した。しかも前者は、抵抗
率ρが何れも１×10¹³Ωcm以上あつたが、後者
は、１×10¹¹Ωcmと低かつた。 (4) Al₂O₃は機械的強度に優れ、この量が多いと
抗折強度が高くなるが、反面これが多過ぎると
焼成温度FTが高くなる。例えば、試料１〜78の中でこの含有量が31.6
〜40.0と比較的多い試料19、23、49、57、70で
は、2400〜2600Kg／cm²という高い抗折強度が得
られ、しかも1150〜1250℃の温度で焼結させる
ことができた。しかし、45.0モル％とこれより
多いAl₂O₃を含む試料85では、抗折強度が2500
Kg／cm²と向上する傾向が見られないうえ、焼結
に1300℃の温度を要した。 (5) ZrO₂の含有量が少ないと絶縁性が低下し、
これが多過ぎると焼成温度FTが高くなる。例えば、試料１〜78の中でZrO₂が1.0モル％
と最も少ないのは、１、２、４、６、７、９、
12、13、16、17、21、23、27、29、31〜33、36
〜38、49、52、56、57、60、61、65、70、74、
76等の試料であるが、これらの抵抗率ρが何れ
も１×10¹³Ωcm以上あつたのに対し、0.1モル
％とこれ以下の含有率の試料86では、抵抗率ρ
が１×10¹¹Ωcmであつた。また、試料１〜78の
中で25.0〜30.3モル％とZrO₂の含有量が比較的
多い試料20と58では、1150〜1200℃の温度で焼
結できたのに対し、これ以上の33.0モル％の含
有量を持つ試料87では、焼結に1300℃の温度を
要した。 (6) Li₂Oが少な過ぎると熱膨張係数が大きくな
り、逆に多過ぎると絶縁性が低下する。例えば、試料１〜78の中で0.5〜0.9モル％と
Li₂Oの含有量が比較的少ないのは、53、58、
64、67、77といつた試料であるが、これらの線
膨張係数αが何れも5.8〜6.5×10^-6／℃以下で
あるのに対し、これらより少ない0.2モル％の
含有量の試料88では、線膨張係数αが7.2×
10^-6／℃と高くなつている。一方、試料１〜87
の中でLi₂Oの含有量が比較的多い１、９、22、
24等の試料では、抵抗率ρが何れも１×10¹³Ω
cm以上であるのに対し、同含有率が12.0モル％
の試料89では、抵抗率ρが１×10¹¹Ωcmと低か
つた。 (7) Cr₂O₃の含有量が少な過ぎると良好な遮光性
が得られず、逆に多過ぎると抵抗率が低下し、
抗折強度も低下する。例えば、Cr₂O₃の含有量が0.3モル％と試料１
〜78の中で最も少ない14、15、44、56等の試料
では、焼結温度が1150〜1250℃、抗折強度が
1700〜1900Kg／cm²であり、遮光性も良好であつ
たが、これが0.1モル％と少ない試料90では、
遮光性が不良となつた。また、試料１〜78の中
でCr₂O₃の含有量が５〜７モル％と比較的多い
試料25、55、57、62、67では、抵抗率ρが何れ
も１×10¹³Ωcm以上、抗折強度が2300〜2600
Kg／cm²であつたが、これが12モル％の試料91で
は、抵抗率ρが１×10¹¹Ωcmと低く、抗折強度
も1500Kg／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℃以下の比較的
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、低いコストでの基板の製造
が可能であると共に、薄型化に対応でき、かつ薄
型化された基板でも配線パターンの機密性を保持
することができる。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】

１ Li₂Oを0.5〜10モル％と、CaO、SrO、BaO、
ZnOの一種以上からなる成分を５〜45モル％と、
MgOを１〜40.7モル％と、Al₂O₃を１〜40モル％
と、ZrO₂を１〜30.3モル％と、SiO₂を12.8〜65.6
モル％と、Cr₂O₃を0.3〜７モル％とからなること
を特徴とする磁器組成物。