JPH0264059A - 多層基板用低温焼結磁器組成物 - Google Patents

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〕 この発明は、多層基板用低温焼結磁器組成物に関し、特
に、複数の磁器層が積層され、磁器間に回路が形成され
て成る多層磁器基板に適した、多層基板用低温焼結磁器
組成物に関する。

〔従来の技術） −ｅに、電子機器の小型化に伴い、電子回路を構成する
各種電子部品を実装するのに磁器基板が汎用され、最近
では、実装密度を更に高めるため、表面に導電材料のペ
ーストで回路パターンを形成した未焼成の磁器シートを
複数枚積層し、これを焼成して一体化した多層磁器基板
が開発されている。従来このような多層磁器基板の材料
としてはアルミナが用いられていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、アルミナには、■その焼結温度が１５００〜
１６００°Ｃと高温であるため、焼結に要する多量のエ
ネルギーが必要になりコスト高になる、■基板内部に形
成される内部回路の導電材料が高温の焼結温度に耐え得
るＷやＭｏ等の高融点金属に限定されるため、回路パタ
ーンそのものの抵抗値が高くなる、■アルミナの熱膨張
係数がアルミナ基板の上に搭載される半導体を構成する
シリコンチップよりも大きいため、シリコンチップに熱
ストレスが加わりそれにクラックを発生させる原因とな
る、■アルミナそのものの誘電率が高いため、回路の内
部を伝播する信号の遅延時間が大きくなる、等の問題が
あった。

そこでこの発明は、比較的低温で焼結可能で、熱膨張係
数が小さく、誘電率が小さく、かつ機械的強度の高い多
層基板用低温焼結磁器組成物を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の多層基板用低温焼結磁器組成物は、コージェ
ライトが４０〜８５重量％、Ｂｚ０３１０〜４０重量％
およびＳｉＯ□が５〜５０重量％から成る主成分に対し
て、Ｇ　ｅ　ＯｔおよびＴｉＯ□の一種以上を外添前で
１〜ＩＯ重量％添加したことを特徴とする。

ここでコージェライトとは、２Ｍｇ０・２ＡｈＯｉ・５
ＳｉＯ２の他、Ｅ、Ｎ、Ｌｅｖｉｎ　ｅｔ　ａｌ、によ
る”Ｐｈａｓｅ　　Ｄｉａｇｒａｍｓ　　ｆｏｒ　　Ｃ
ｅｒａｍｉｓｔｓ”　　、Ｔｈｅ　　Ａｍｅｒｉｃａｎ
Ｃｅｒａｍｉｃ　５ｏｃｉｅｔｙ、Ｃｏｌｕｍｂｕｓ、
１９６４．Ｐ、２４６（Ｆｉｇ、７１２）に開示されて
いる組成範囲から構成されるものであり、より具体的に
は第１図における領域へのものを指す。

また、上記三主成分の組成範囲を第２図の領域Ｂに示す
。

上記のように組成範囲を限定した理由は次の通りである
。

即ち、コージェライトが４０重量％未満ではＧｅＯ□、
Ｔ　ｉ　Ｏ□を添加してもなお機械的強度が低く、一方
８５重量％を越えると焼結温度が高くなるからである。

また、Ｂ２Ｏ３１０重量％未満では焼結温度が高くなり
、一方４０重量％を越えると多孔質になり、機械的強度
が低くなるからである。

また、Ｓ　ｉ　Ｏｚが５重量％未満では焼結温度が高く
なり、一方５０重量％を越えると機械的強度が低くなる
からである。

また、添加物であるＧｅＯ□および／またはＴ　ｉ　Ｏ
Ｚが１重量％未満では機械的強度が低くなり、一方１０
重量％を越えると、主成分がコージェライトリンチ基で
は焼結温度が高くなり、Ｂ２０．−３ｉＯ□リツチ系で
は機械的強度が低くなり、しかもいずれの場合も比抵抗
が小さくなるからである。

〔実施例〕

まず、コージェライトの原料を準備した。原料として、
Ｓ　ｉ　Ｏｔ　、ＭｇＯまたはＭｇＣ０ｆｆあるいはＴ
ａｌｃ（３Ｍｇ’０　・４ＳｉＯ２・ＨｚＯ）　、Ａｌ
２Ｏ３を秤量し、混合した。この混合物を１３５０〜１
４００°Ｃで仮焼した。このようにして第１図で示した
コージェライト組成物を得た。このコージェライト仮焼
物を粉砕して新たにコージェライト原料として（＄備し
た。

次に、このコージェライト原料と、その他の主成分構成
材料、即らＢ２０．またはＢＮあるいはＢ、ＣおよびＳ
ｉＯ□並びに添加物構成材料のＧｅＯ□およびＴｉ１２
を準備し、第１表に示す組成の磁器が得られるように、
秤量、混合した。

そしてこの混合物を８００〜９００°Ｃの温度で仮焼し
、粉砕した。この粉砕した粉末に有機バインダーを加え
て混練し、得られたスラリーをドクターブレード法にて
厚さ１ｍｍのシート状に成形した。このセラミックグリ
ーンシートを＠１３０ｍｍ、横１０ｍｍの大きさにカッ
トし、水蒸気中に通過させた窒素をキャリヤガスとする
窒素−水蒸気の還元性もしくは非酸化性雰囲気中９００
°Ｃの温度でバインダー成分を燃焼させ、これを第１表
に示す各温度で１時間焼成して磁器を得た。

また、このセラミックグリーンシートをｕ３ｍｍ１横４
０ｍｍの角板状にカットし、これを積層して２００　ｋ
　ｇ／ｃｎｉで加圧し、約４ｍｍＸ３ｍｍＸ４０ｍｍの
角柱状にした。そして、これを上記の方法で焼成し、熱
膨張、抗折強度などを測定する測定用の試料とした。

このようにして得られた各試料についての各特性の測定
結果を第１表に示す。

尚、同表中の添加物の量は、主成分であるコージエライ
ｈ−３ｉＯｚ　　ＢｚＯｚ系に対する外添前世（重量％
）であり、より具体的にはコージェライト中への固溶量
とＳｉＯ□−Ｂ２０．中への添加量とを合わせたもので
ある。

また、比誘電率は、周波数ＩＭＨｚで測定した値である
。

比抵抗は、試料に直流１００■を印加したときの値であ
る。

線熱膨張係数αは、 α＝（ΔＬ／Ｌ　（Ｔ２　　Ｔ＋））＋αＳ　ｉ　Ｏ２
より算出した値であり、ここでΔＬは加熱による試料の
見掛けの伸び（ｍｍ）、Ｌは室温での試料の長さ（ｍｍ
）　、Ｔ、は室温、Ｔ２は５００　’Ｃ１αＳｉＯ□は
石英ガラスの熱膨張係数である。

抗折強度は、ＪＩＳ規格（Ｒ１６０１）の３点曲げ法に
従って測定した値である。

気孔率は、アルキメデス法で測定した密度より算出した
値である。

（以下余白） 第１表において、＊印を付したものはこの発明の範囲外
であり、それ以外は全てこの発明の範囲内のものである
。

範囲限定理由は次の通りである。

即ち、コージェライトが４０重量％未満ではＧ　ｅ　Ｏ
ｚ、Ｔ　ｉ　Ｏｚを添加してもなお機械的強度が低く、
一方８５重量％を越えると焼結温度が１０２０°Ｃ以上
になるからである。ここで１０２０°Ｃを基準としたの
は、それ以下の温度では内部導電材料にＡｇ、　Ａｇ　
　Ｐｄ　（８０：　２０）　％’　Ｃｕ等が使用可能だ
からである。

また、Ｂ２０．が１０重量％未満では焼結温度が１０２
０°Ｃ以上になり、一方４０重量％を越えると多孔質に
なり、抗折強度が２５００未満になるからである。

また、ＳｉＯ□が５重量％未満では焼結温度が１０２０
　’Ｃ以上になり、一方５０重量％を越えると抗折強度
が２５００未満になるからである。

また、添加物であるＧｅＯ□および／またはＴｉ０ｚが
１重量％未満では抗折強度が２５００未満になり、一方
１０重量％を越えると主成分がコージェライトリッチ系
では焼結温度が高くなり、Ｂ２０゜Ｓ　ｉ　Ｏｚリッチ
系では抗折強度が低くなり、しかもいずれの場合も比抵
抗がＩＱＩ２Ω・ｃｍ未溝になるからである。

尚、上記実施例は、焼成雰囲気を還元性もしくは非酸化
性雰囲気に設定したが、この他、空気中のような酸化雰
囲気中で焼成しても、第１表に示した程度の特性が得ら
れることが確認できた。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明に係る多層基板用低温焼結磁器組
成物によれば、次のような効果が得られる。

■　１０２０°Ｃ以下の比較的低温で焼結可能であるた
め、焼結に要するエネルギーが少なくて済むと共に、回
路パターンを形成するための導電材料に、抵抗値の高い
高融点金属を用いなくて済む。

例えば当該導電材料に、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ等の比較的安
価な貴金属を使用することができ、また酸化、非酸化い
ずれの雰囲気でも焼成できるため、安価なＣｕ、Ｎｉ等
の卑金属を使用することもできる。

■　熱膨張係数が約３　Ｘ　１０−ｈ／’Ｃとシリコン
のそれ（約３．５Ｘ　Ｉ　Ｏ−６／’Ｃ）に近いため、
この磁器基板上にシリコンチップを搭載しても、熱歪み
によるクランク等の発生率が極めて小さくなる。

■　比誘電率が４．９以下とアルミナのそれ（約１０）
に比べて小さいため、信号の伝播遅延速度が小さくなる
。

■　ＧｅＯ□、ＴｉＯ□の添加により焼成体の気孔率が
減少し、機械的強度がアルミナに匹敵するため、高い信
頼性が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、コージェライトの組成範囲を示す図である。 第２図は、この発明に係る組成物の主成分の組成範囲を
示す図である。 Ｍ９す 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）コージェライトが４０〜８５重量％、Ｂ＿２Ｏ＿
   ３１０〜４０重量％およびＳｉＯ＿２が５〜５０重量％
   から成る主成分に対して、ＧｅＯ＿２およびＴｉＯ＿２
   の一種以上を外添加で１〜１０重量％添加したことを特
   徴とする多層基板用低温焼結磁器組成物。