JPH03265543A

JPH03265543A - ガラス―セラミックス基板用のガラス粉末およびスラリの製造方法と、ガラス―セラミックス基板の製造方法

Info

Publication number: JPH03265543A
Application number: JP6633190A
Authority: JP
Inventors: Keizou Makio; 槙尾　圭造; Masayuki Ishihara; 政行石原; Masahiro Nawa; 正弘名和
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1990-03-15
Filing date: 1990-03-15
Publication date: 1991-11-26

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、ガラス−セラミックス基板を製造する際に
使われるガラス粉末の製造方法、同ガラス粉末を含むス
ラリの製造方法、そして、このスラリを用いたガラス−
セラミックス基板の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

近年、例えば、コンピュータ分野にける演算高速化の要
求に代表される如く、信号処理のより高速比が強く求め
られている。この要求の観点から、信号処理回路用の絶
縁基板についてみると、従来のアルミナ基板では誘電率
が高すぎる。そこで、アルミナに代えてガラス系材料を
用いたガラスセラミックス基板が提案されている。この
ガラス−セラミックス基板の誘電率は、アルミナ基板の
誘電率の１／２〜２／３程度である。それに、焼結温度
が１０００℃以下であることから、配線用の導体材料と
して、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（ｆｌ）等の低抵
抗材料が使えるため、配線の微細化が図れるという利点
もある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来、上記ガラス−セラミックス基板は
、寸法精度が悪く、反り易いという問題がある。これは
、以下のような理由によるものである。

ガラス−セラミックス基板の製造は、いわゆるドクター
ブレード法と通称される方法（例えば、Ｇ、Ｎ、Ｈｏｗ
ａｔｔ　、Ｒ，Ｇ、Ｂｒｅｃｋｅｎｒｉｄｇｅ　ａｎｄ
　Ｊ、Ｍ、Ｂｒｏｗｎｌ。

ｗ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｃｅｒ
ａｍｉｃｓ　５ｏｃｉｅｔｙνｏｌ　３０　（１９４７
）　　Ｐ２Ｓ５）でグリーンシートを得る。すなわち、
ガラス粉末含有スラリをキャリアフィルムの上に塗布し
乾燥したのち剥離してグリーンシートを得て、これを焼
成するようにする。グリーンシートは、導電ペーストに
よる配線パターン印刷、あるいは、積層等の処理をして
から焼成することもある。そして、上記製造過程におい
て、グリーンシート焼成の際の収縮率が非常に大きいの
で、どうしても、寸法精度が出難く、反り易いのである
。このようにグリーンシートが焼成により大きく収縮す
るのは、ガラス粉末含有スラリで有機バインダー、溶剤
の割合を多くしなければならないからである。

この発明は、上記事情に鑑み、スラリにおける有機バイ
ンダーおよび溶剤の割合が少なくてすみ、グリーンシー
ト焼成の際の収縮率を小さくさせられる方法を提供する
ことを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

発明者らは、ガラス粉末にスラリ内での分散性向上のた
めの表面処理を施し、有機バインダーと溶剤と混合する
ことに着目したが、当初、結果は芳しくなかった。そこ
で、さらに検討を続けた結果、湿式粉砕後、ガラス粉末
を乾燥する工程が入るのであるが、スラリ内での分散性
向上のための表面処理が施された湿式粉砕済のガラス粉
末を得た後（粉砕途中からあるいは粉砕終了後で乾燥前
にこの表面処理を施した後）、乾燥するようにすれば、
スラリ内でのガラス粉末の分散性が良くなり、有機バイ
ンダー、溶剤等の割合が少なくて済むという知見を得る
ことができた。この知見を得たことにより、この発明を
完成させることができたのである。

したがって、請求項１記載のガラス−セラミックス基板
用のガラス粉末の製造方法では、ガラス塊を湿式粉砕に
より粉末化してガラス粉末を得るにあたり、スラリ内で
の分散性向上のための表面処理が施された湿式粉砕済の
ガラス粉末を得た後、乾燥するというプロセスをとるよ
うにしている。分散性向上のための表面処理は、例えば
、請求項２のように、チタン系カップリング剤、シラン
系カップリング剤、水溶性分散剤、非水溶性分散剤のう
ちの少なくともひとつを用いて行われ、湿式粉砕を水で
行うとともに前記非水溶性分散剤を用いる場合には、湿
式粉砕用の水を減少させておいてから表面処理を行うよ
うにする。

そして、請求項３記載のガラス−セラミックス基板用の
スラリの製造方法では、上記請求項１または２記載のガ
ラス粉末を溶媒およびバインダー材と混合してスラリ化
するようにするようにしており、請求項４記載のガラス
−セラミックス基板の製造方法では、請求項３記載のス
ラリをキャリアフィルム上に塗布し乾燥することにより
得たグリーンシートを焼成してガラス−セラミックス基
板を得るようにしている。

以下、この発明をより具体的に説明する。

まず、湿式粉砕されるガラス塊を、例えば、以下のよう
にして作製する。

Ｓ　ｉＯｌ　　　　　　　　４８〜６３ｗｔ％Ａｆｆｉ
ｔ　Ｏｓ　　　　　　　１０〜２５ｗｔ％Ｍｇ０　　　
　　　　１０〜２５−１％ＢｍＯｓ　　　　　　　　　
　　４〜１０−ｔ％であって、上記のうちＭｇＯはその
３〜２０−ｔ％をＣａＯ，ＢａＯ１ＳｒＯの少なくとも
ひとつで置換され、核発生剤として、Ｔｉ０ｚ　、Ｚｒ０ｔ　、、Ｍｏｏｔ
、Ｐ！　Ｏｓ−、Ａｓ２　Ｏｓ　、Ｓｎｏ！、Ｔａｘ　
Ｏｓ、ＮｂｘＯｓのうちの少なくともひとつが０〜５ｗ
ｔ％添加されてなる組成となるように原材料を配合し、
約１５００℃で熔融させ、この溶融物を水中に投下する
ことにより、ガラス塊を得る。

そして、このガラス塊を、ボールミル等で水を添加して
湿式粉砕する。このガラス粉末の粒径は、例えば、１〜
Ｉｏｎ程度である。湿式粉砕の際に添加するのは必ずし
も水である必要はないが、水であれば安全で安価である
。そして、この発明では、湿式粉砕の途中なしい完了後
で乾燥前の段階で、分散性向上のための表面処理のため
に、チタン系カップリング剤、シラン系カップリング剤
、水溶性分散剤、非水溶性分散剤のうちの少なくともひ
とつを添加混合（混合時間は１〜２０時間程時間筒囲）
した後、乾燥処理する０分散性向上のための表面処理用
剤の添加量は、ガラス粉末１ｏｏｉｉ量部に対し、固形
分で０．１〜３重量部程度である。なお、湿式粉砕を水
で行い前記非水溶性分散剤を用いる場合には、通常、湿
式粉砕用の水を減少したのち表面処理を行うようにする
。カップリング剤としては、シラン系カップリング剤あ
るいはチタン系カップリング剤等が挙げられ、水溶性分
散剤としては、ポリカルボン酸アンモニウム塩等が挙げ
られ、非水溶性分散剤としては、ソルビタン系（例えば
、ソルビタントリオレート、ソルビタンモノオレート）
等が挙げられる。カップリング剤はガラス粉末表面の一
〇Ｈ基と結合を作り、有機バインダーとの濡れ性を向上
させる。

分散剤はガラス粉末表面の電荷で吸着され分散性を向上
させる。

つぎに、表面処理し乾燥したガラス粉末を用いつぎのよ
うにしてスラリを得る。

得られたガラス粉末１００重量部に、バインダー材を５
〜２５重量部、可塑剤を１〜１０ｆｆｉ量部、溶剤を５
０〜１５０重量部添加して、ボールミル中で十分に混練
してガラス粉末含有スラリを得る。

バインダー材としては、例えば、ポリビニルブチラール
（ＰＶＢ）　、アクリル樹脂等の有機バインダーが挙げ
られ、可塑剤としては、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）
　、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）、ポリエチレング
リコール（ＰＥＧ）等が挙げられ、溶剤としては、トル
エン、キシレン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、
エタノール、ブタノール、トリクレン、メチルエチルケ
トン（ＭＥＫ）等が挙げられ、これらが単独であるいは
併用のかたちで用いられる。

このようにして作製したスラリを用いてグリーンシート
を得る。すなわち、ガラス粉末含有スラリをキャリアフ
ィルム上に塗布し乾燥したのち剥離しグリーンシートを
得る。そして、グリーンシートは所定サイズに切断し、
必要に応じて、スルーホール孔を設けたり、導体ペース
トで配線パターンを印刷したり、あるいは、複数枚積層
したりしてから、焼成し焼結体を得る。得られた焼結体
がガラス−セラミックス基板（ガラス粉末焼結体）であ
る。焼成は、１０００℃以下、例えば、９５０℃の低い
温度で行うことができる。

〔作　　　用〕

請求項１．２記載の発明のガラス粉末はスラリ内での分
散性に優れる。これは、湿式粉砕後のガラス粉末の乾燥
前にスラリ内での分散性向上のための表面処理を施すよ
うにするからである。乾燥後に表面処理をする場合は、
ガラス粉末が凝集し２次粒子を作り、各ガラス粉末表面
に表面処理剤が十分にいきわたらない。この発明のよう
に、乾燥の前に表面処理をすると各ガラス粉末が凝集せ
ず、各ガラス粉末表面に表面処理剤が十分にいきわたる
のである。

請求項３記載の発明では、このように分散性のよいガラ
ス粉末を用いるために、バインダー材、溶剤が従来より
少なくても（例えば、２／３程度）適切なスラリか得ら
れる。

そして、請求項４記載の発明では、バインダー材、溶剤
が従来より少ないガラス粉末含有スラリを用いてグリー
ンシートを作製するため、焼成の際の収縮率が小さくな
る。

〔実　施　例〕

続いて、この発明の実施例と比較例を説明する。この発
明は、下記実施例に限らないことはいうまでもない。

一実施例１− 第１図に示す工程図に従ってガラス−セラミックス基板
を得た。

まず、前述の如くにして得たガラス塊を水を用いて、ボ
ールミルで湿式粉砕し、粉砕終了の約１時間前に、シラ
ン系カップリング剤であるＮ−β（アミノエチル）γ−
アミノプロピルトリメトキシシラン（固形分１００％）
を水に溶かして、ガラス粉末１００重量部に対し０．５
重量となるように、ボールミル中に添加し、表面処理し
た後、乾燥した。

そして、第１表に示す配合で有機バインダー可塑剤、溶
剤を混合しスラリーを作製した。

っぎに、このスラリをキャリアフィルム上に塗布し十分
に乾燥したあと剥離しグリーンシートを得てから、この
グリーンシートを９５０℃、３時間焼成することにより
ガラス−セラミ・ノクス基板を得た。

一実施例２一実施例１において、シラン系カップリング剤の代わりに
、チタン系カップリング剤であるイソプロピルトリ（Ｎ
−アミノエチル−アミノエチル）チタネート（固形分１
００％）を用い、第１表に示す配合で有機バインダー、
可塑剤、溶剤を混合しスラリーを作製した他は、同様に
してガラスセラミックス基板を得た。

一実施例３実施例１において、シラン系カップリング剤の代わりに
、シラン系カップリング剤であるγ−（メタクリロキシ
プロピル）トリメトキシシラン（固形分１００％）を０
．１ｓｖｔ％の酢酸水に熔かし、ガラス粉末１００重量
部に対し１．０重量となるように、ボールミル中に添加
するとともに、第１表に示す配合で有機バインダー、可
塑剤、溶剤を混合しスラリーを作製した他は、同様にし
てガラスセラミックス基板を得た。

一実施例４一実施例１において、シラン系カップリング剤の代わりに
、チタン系カップリング剤であるイソプロピルトリイソ
ステアロイルチタネート（固形分１００％）を水で乳化
させて、ガラス粉末１００重量部に対し１．０重量とな
るように、ボールミル中に添加するとともに、第１表に
示す配合で有機バインダー、可塑剤、溶剤を混合しスラ
リーを作製した他は、同様にしてガラス−セラミックス
基板を得た。

実施例５一実施例１において、シラン系カップリング剤の代わりに
、水溶性分散剤であるポリカルボン酸アンモニウム塩（
中東油脂製　Ｄ−３０５固形分４０ｗｔ％）を水に溶か
して、ガラス粉末１００重量部に対し１．０重量となる
ように、ボールミル中に添加するとともに、第１表に示
す配合で有機バインダー、可塑剤、溶剤を混合しスラリ
ーを作製した他は、同様にしてガラス−セラミックス基
板を得た。

一実施例６− 第２図に示す工程図に従ってガラス−セラミックス基板
を得た。

まず、前述の如くにして得たガラス塊を水を用いて、ボ
ールミルで湿式粉砕を行い、粉砕終了後、減圧濾過等に
よりガラス粉末と水のスラリ状物中の水を半分程度に減
少させておいてから、非水溶性分散剤であるソルビタン
モノオレート（固形分１００ｗｔ％）をエタノールに熔
かして、ガラス粉末１００重量部に対し１．５重量とな
るように、ボールミル中に添加し、１時間混合処理し表
面処理した後、乾燥した。

つぎに、このスラリをキャリアフィルム上に塗布し十分
に乾燥したあと剥離しグリーンシートを得てから、この
グリーンシートを９５０℃、３時間焼成することにより
ガラス−セラミックス基板を得た。

を得た。

実施例７− 実施例６において、ソルビタンモノオレートの代わりに
ソルビタントリオレート（固形分１００ｗｔ％）を用い
、第１表に示す配合で有機バインダ、可塑剤、溶剤を混
合しスラリーを作製するようにした他は、同様にしてガ
ラス−セラミックス基板を得た。

一比較例１〜３− 第３図に示す工程図に従ってガラス−セラミックス基板
を得た。

まず、前述の如くにして得たガラス塊を水を用いて、ボ
ールミルで湿式粉砕を行い、乾燥した（表面処理せず）
。

つぎに、このスラリをキャリアフィルム上に塗布し十分
に乾燥したあと剥離しグリーンシートを得てから、この
グリーンシートを９５０℃、３時間焼成することにより
ガラス−セラミックス基板−比較例４− 第４図に示す工程図に従ってガラス−セラミックス基板
を得た。

まず、前述の如くにして得たガラス塊を水を用いて、ボ
ールミルで湿式粉砕を行い、粉砕終了後に乾燥してから
、シラン系カップリング剤であるｒ−（メタクリロキシ
プロピル）トリメトキシシラン（固形分１００ｗｔ％）
をトルエンに溶かしてガラス粉末１００Ｍ量部に対し１
．０重量となるように、ボールミル中に添加し、１時間
混合し表面処理した。そして、このボールミル中に、第
１表に示す配合で有機バインダー、可塑剤、を混合しス
ラリーを作製した。

−比較例５− 比較例４において、シラン系カップリング剤に代えて、
非水溶性分散剤であるソルビタンモノオレート（固形分
１００％）をイソプロピルアルコールに溶かしてガラス
粉末１００重量部に対し１゜５重量となるように、ボー
ルミル中に添加するようにした他は、同様にしてガラス
−セラミックス基板を得た。

一比較例６− 第５図に示す工程図に従ってガラスーセラミンクス基板
を得た。

まず、前述の如くにして得たガラス塊を水を用いて、ボ
ールミルで湿式粉砕を行い、粉砕終了後に十分に乾燥し
てから、シラン系カップリング剤であるγ−（メタクリ
ロキシプロピル）トリメトキシシランを０．１ｗｔ％の
酢酸水に溶かしてガラス粉末１００重量部に対し１．０
重量となるように、ボールミル中に添加し、１時間混合
し表面処理し、再び乾燥した。

ついで、第１表に示す配合で有機バインダー可塑剤、溶
剤を混合しスラリーを作製し、このスラリをキャリアフ
ィルム上に塗布し十分に乾燥したあと剥離しグリーンシ
ートを得た。

得られたグリーンシートを９５０ｔ、３時間焼成するこ
とによりガラス−セラミックス基板を得た。

上記各実施例および比較例において得られた約１０ｃｍ
角のガラス−セラミックス基板（各３０個）について、
収縮率および反りを調べた。

収縮率の平均値と、反りが大きくて不合格となったもの
の数を第１表に記す。なお、反りについては、第６図に
みるように、Ｘ／Ａ≧０．０５％であるものを不良とし
た（１０ａｅ角の基板ではＸが５０ｔｎｓ以上あると不
良となる）。結果を、第２表に記す。

第２表にみるように、実施例の場合には、比較例の場合
に比べ、収縮率が小さく、反りで不良となる数が非常に
少ない。これは、バインダー材、溶媒の量が少なくてす
むからである。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、請求項１．２記載のガラス粉末の
製造方法では、湿式粉砕後のガラス粉末の乾燥前にスラ
リ内での分散性向上のための表面処理が既に済んでいる
ため、同表面処理が十分でスラリ内での分散性に優れた
ガラス粉末が得られ−る。

請求項３記載のスラリの製造方法では、従来よりも分散
性のよいガラス粉末を用いるために、バインダー材、溶
剤が少なくてすむ。

請求項４記載のガラス−セラミックス基板の製造方法で
は、焼成の際の収縮率の小さいため、寸法精度が良く、
反りの少ない基板を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例１〜５の製造プロセスをあらわす工程
図、第２図は、実施例６．７の製造プロセスをあられす
工程図、第３図は、比較例１〜３の製造プロセスをあら
れす工程図、第４図は、比較例４．５の製造プロセスを
あられす工程図、第５図は、比較例６の製造プロセスを
あられす工程図、第６図は、ガラス−セラミックス基板
における反りの状態をあられす側面図である。１・・・ガラス−セラミックス基板

Claims

【特許請求の範囲】１　ガラス塊を湿式粉砕により粉末化してガラス−セラ
ミックス基板用スラリに用いるガラス粉末を得る方法に
おいて、スラリ内での分散性向上のための表面処理が施
された湿式粉砕済のガラス粉末を得た後、乾燥するよう
にすることを特徴とするガラス−セラミックス基板用の
ガラス粉末の製造方法。２　分散性向上のための表面処理を、チタン系カップリ
ング剤、シラン系カップリング剤、水溶性分散剤、非水
溶性分散剤のうちの少なくともひとつを用いて行ってお
り、湿式粉砕を水で行うとともに前記非水溶性分散剤を
用いる場合には、湿式粉砕用の水を減少させておいてか
ら表面処理を行うようにする請求項１記載のガラス−セ
ラミックス基板用のガラス粉末の製造方法。３　請求項１または２記載のガラス粉末を溶媒およびバ
インダー材と混合してスラリ化するようにするガラス−
セラミックス基板用のスラリの製造方法。４　請求項３記載のスラリを、キャリアフィルム上に塗
布し乾燥することにより得たグリーンシートを焼成して
ガラス−セラミックス基板を得るようにするガラス−セ
ラミックス基板の製造方法。