JPH0369529A

JPH0369529A - 絶縁体ガラス組成物

Info

Publication number: JPH0369529A
Application number: JP20443089A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Kuribayashi; 栗林　秀行; Tomoyuki Taguchi; 智之田口
Original assignee: Yamamura Glass KK
Current assignee: Yamamura Glass KK
Priority date: 1989-08-07
Filing date: 1989-08-07
Publication date: 1991-03-25
Anticipated expiration: 2013-12-09
Also published as: JP2832374B2

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】（イ〉産業上の利用分野本発明は、主として厚膜集積回路のクロスオバー用の電
気絶縁滴形成のための結晶化ガラス組成物に関する。

（ロ）従来の技術従来、この種厚膜集積回路の電気絶縁層を形成する耐火
物フィラーを含む結晶化ガラス組成物として、特公昭６
２−１０９４０Ｑに開示されたようにアノルサイト結晶
（ＣａＯ”Ａ　Ｉ２０３　・２Ｓｉ０２＞を主結晶とし
て形成することを特徴とする結晶化カラス組成物、及び
特公昭６２−２１７３９号に開示されたように焼成過程
でＢａＡ２Ｆ０２結晶を一部析出せしめるガラス組成物
がある。又その他として、特公昭４６−４２９１７号、
特公昭Ｆ−６１６８＠、特公昭Ｆ−１０８４４号、特公
昭５２−３４６４５号等にも電気絶縁層形成用ガラス組
成物が開示されている。

（ハ）発明が解決しようとする問題点しかしながら上記の特公昭６２−１０９４０号の結晶化
カラスは、結晶化する温度が２つに別れており、８５０
°Ｃて熱処理して、再現性よくＢつ安定して結晶化させ
るためには、２つに別れて結晶化する高温側のピークを
８５０’Ｃ以下に出現させる必要があり、そのためには
もう一つのピークを低温側に出現させねばならなかった
。２つのピークのうち高温側のものを低温側（８５０’
Ｃ）に移行させるためには、ガラスの転移点及び軟化点
を低下させる必要があり、必然的にＢ２Ｏ３、ＺｎＯ等
の融剤を多量に含有させる必要かあった。

しかし、この融剤を多量に含有させるとガラスが軟化す
る温度が低下し結晶化するまでの間にカラス相が流動し
て導体と反応するため、例えば副電圧特性（絶縁層を介
して導体間に高電圧（２５０ｋＶ／Ｃｍ以上）をかけた
時の絶縁層の破壊強度をいう。）等を著しく劣化させる
。この劣化を防ぐためにフィラーを添加するのか一般的
であるがこの結果表面粗度を低下させる問題があった。

更に、この表面粗度の低下は、被膜厚の不均一性をもた
らせ、肉薄部を補うために少なくとも２回の印刷焼成を
必要としていた。又、高温側ピークを８５０′Ｃ以下に
抑え且つ導体との反応の低減と結晶相以外のガラス相の
耐熱性を向上させるためには、耐火物フィラーを相当量
添加させなしプればならないが、この場合にはフィラー
量の増加と共に逆に接着強度や表面平滑性の低下か生じ
るといった問題があった。

（ニ）課題を解決するための手段本発明は、上記従来技術のもつ欠点を解決するために開
発されたものであり、重量％表示で：１０２１２０３ＣａＯＺｎＯＴ　＋　０２１２０〜５０％１１０〜２０％１１０〜２０％１１０〜１５．４９％：　１０〜２０％Ｂ２Ｏ３：　０〜３％ＭｇＯ：０．５〜１０％ＺｒＯ：　　０〜３％Ｐ２Ｏ５：　０〜３％Ｆ２　　　：　０〜２％のガラス組成物に、重量比でウオラストナイト（ＣａＯ
４Ｓ　ｉ　０２　）０．１〜５％を）昆合してなる絶縁
体ガラス組成物であることを特徴とする。

即ち、結晶核剤としてウオラストナイト〜（ＣａＯ−３
ｉＯ２）を少量使用することにより、２つの温度域で結
晶化していたガラスを１つの温度域で同時に結晶化させ
ることができ、結晶化ガラスの構成成分として含有させ
るべき融剤成分を大巾に低減させることができ、導体や
抵抗体との反応性の低い、信頼性の高い絶縁層を形成で
きる。

更には、通常のセラミック微粉末（α−Ａ１２０３、η
−Ａ１２０３．γ−ＡＩ２０３゜θ−ＡＩ２０３．ジル
コニア、ジルコン、酸化チタン、コージェライト、β−
ユークリプタイト。

スポジュメン、５ｉ０２．Ｍｇｏ等〉を少量添加するこ
とにより、より一層の耐熱性を付与できるばかりでなく
、添加量か従来に比して少量でよいので表面平滑性が大
巾に改善され、最も重要な耐電圧特性を大巾に向上でき
る。

本発明の組成物の限定理由は下記の通りである。

ｓ　ｒ　０２は、ガラス形成酸化物であり、ＳｉＯ２が
２０％以下では、ガラス軟化点が低くなりすぎるし、又
、析出結晶相であるＺｎＳ１０４、ＣａＯ”　Ａ　Ｉ　
２０３　・２３　！　０２の構成成分であるため、これ
が少なすぎると、これらの結晶相か析出しにくくなる。

逆に８１０２が５０％以上では、膨張係数が低くなりす
ぎる。このＳ　ｉ　０２は３０〜４０％か更に好ましい
。

Ａｌ２Ｏ３は、ガラス中間酸化物であり、Ａ　２０３が
１０％以下では転移点が低くなりすぎるし、且つ、結晶
相の１っであるＣａＯ−Ａ２０３・２ＳｉＱ２の析出か
困難となり、化学耐久性も悪くなる。、Ａｌ２Ｏ３か２
０％以上では液相温度が高くなりすぎ溶融時失透する。

ＣａＯは、ガラス修飾酸化物であり、結晶構成成分であ
る。ＣａＯが１０％以下では、膨張係数が小さくなりす
ぎると共に、結晶相の１っであるＣａ０−Ａ　Ｉ２０３
−２３　Ｆ０２の析出が困難となる。ＣａＯが２０％以
上では、逆に膨張係数が大きくなりずぎると共に、化学
耐久性が悪化する。

このＣａＯは、１５〜２０％か更に好ましい。

ＭｇＯは、カラス修飾酸化物で、ＭｇＯか０゜５％以下
では化学耐久性が悪くなる。ＭｇＯが１０％以上では分
相しやすくなる。このＭｇＯは、０．５〜５％が更に好
ましい。

ＺｎＯは、融剤、結晶構成成分及び彫版係数調整剤とし
て使用され、ＺｎＯが１０％以下では、主結晶相である
Ｚ　ｎ２　Ｓ　！　０４の析出が困難となり、ＺｎＯが
１５．５％以上ではガラスの転移点が低下すると共に、
膨張係数も小さくなりすぎ、残部のガラス相の耐熱性が
悪化する。

Ｔ！０２は、ガラス形成酸化物であり、化学的耐久性を
付与すると共に、結晶相の１つであるＣａｏ−Ｔ　ｉ　
０２−３　ｉ　０２の構成成分である。

ＴｉＯ２が１０％以下では結晶相の析出が困難となり、
丁１０２が２０％以上では、液相温度が高くなりすぎ溶
融時に失透する。

Ｂ２０３は、融剤として使用され、Ｂ２Ｏ３が３％以上
では耐熱性が悪化する。このＢ２Ｏ３は０．５〜２％が
更に好ましい。

ＺｒＯ２は、結晶核剤として、及び化学的耐久性向上の
ために使用され、ＺｒＯ２が３％以上では、未溶解でジ
ャワとしてガラス中に残存しやすくなる。このＺｒＯ２
は０．２〜１％が更に好ましい。

Ｐ２Ｏ５は、結晶核剤及びＺｒＯ２の融剤として使用さ
れ、Ｐ２Ｏ５が３％以上では化学的耐久性が悪化する。

このＰ２Ｏ５は０．１〜１％が更に好ましい。

Ｆ２は、結晶核剤及び融剤として使用され、「２が２％
以上では、化学的耐久性が悪くなると共に導体と反応し
やすくなる。この「２は０．１〜１％が更に好ましい。

（以下、余白〉上記の組成物よりなるガラスを８５０’Ｃ以下の温度域
で結晶化するガラスとするために、添加する結晶核剤と
して、ウオラストナイト（ＣａＯ・５ｉ０２＞を０．１
〜５重量％使用する。ウオラストナイトか０．１％以下
では、外部結晶核剤としての効果がなく、結晶ピークが
２か所となり、５％以上では、導体と反応し電気特性が
劣化する。

上記の範囲で少量使用することにより、８５０’Ｃで熱
処理することによって、結晶相として、Ｚｎ２Ｆ０４　
、Ｃａ０−ＡＩ２ｏ３６２８１０２、ＣａＯ”Ｔ　：　
０２　”Ｓ　：　０２を析出させ、融剤成分を大巾に低
減させることができ、厚膜回路用絶縁体ガラスとして信
頼性の高いガラスが得られる。

更に、上記のガラスに、耐熱性を付与するために、通常
のセラミック微粉末として、α−アルミナ、Ｙ）−アル
ミナ、γ−アルミナ、θ−アルミナ、ジルコニア、ジル
コン、酸化チタン、コージェライト、β−ユークリプタ
イト、スボジュメン、Ｆ０２、ＭｇＯ等を０．１〜５重
量％添加することができる。このセラミック微粉末が０
．１重量％以下であればその効果がなくなり、５重量％
を超えると、平面平滑性が悪くなり、耐電圧特性も悪く
なる。

（ホ）作用本願は、外部結晶核剤として、ウオラストナイト微粉末
を添加することによって約８５０’Ｃ以下の熱処理によ
り、結晶相として、Ｚ　ｎ２　Ｓ　ｌ　０４、Ｃａ０−
Ａ　Ｉ２Ｏ３・２３　ｉｏ２　、ｃａｏ−ＴＯ２・Ｓ　
＋　０２を析出するガラス組成物とし、又、更にはセラ
ミック微粉末を少量添加することによって、耐熱性及び
表面平滑［生か大巾に改善され、耐電圧特性が向上する
。

（へ〉実施例常法に従い、表に示す目標組成となるように各成分原料
を適宜秤量調合して、パッチを調整し、１４００〜１５
００°Ｃで１〜３時間溶解し、溶融１ガラスとする。この溶融ガラスを水砕し、ガラス片とし
、このガラス片とウオラストナイトを、更に必要に応じ
てセラミック微粉末を、ボールミル等で微粉砕し分級処
理を行って、平均粒径２〜３μｍ、最大粒径１０）ｔｌ
ｍのガラスセラミック微粉体とする。このガラスセラミ
ック微粉体を周知のビヒクル剤、例えば、エチルセルロ
ース５％のαテルピネオールとブチルカルピトールアセ
テートを２：１の比率で混合した溶液と混練してペース
ト化した。次いて基板上に導体ペーストと絶縁ペストと
をスクリーン印刷し、乾燥後、８５０’Ｃで１０分間焼
戊し、導体被膜と絶縁被膜を交互に形成し、表に示す各
品持性を測定した結果を同表に示す。

表に示すように本願の実施例１乃至５は、比較例１乃至
６に比べて絶縁破壊強度が大きく、耐酸性及び表面平滑
性も良好である。

（ト〉本発明の効果２本発明のガラス組成物は、表の諸性［生を有しているた
め、厚膜集積回路のクロスオーバー用の電気絶縁層形成
のためのガラス組成物として好適である。

尚、表中の品持性の説明は以下のとおりである。

・ＤＴＡ特性各ガラス粉末２５０ｍ３を示差熱分析器のホルダーに入
れ、室温より２０’Ｑ／ｍｉｎの昇温速度で上昇させ、
転移点、軟化点、結晶第１、第２ピーク（°Ｃ）を測定
し、表に示した。

・熱膨張係数各粉末試験を棒状に圧縮成形した後、８５０°Ｃで１０
分間加熱したものの熱膨張係数（５０〜３５０°Ｃ平均
、単位：Ｘ１０−７℃−１を測定し、表に小した。

・誘電率、読電損失各試料の焼成品（８５０°Ｃ１１０分）の２５°Ｃ１６
０％Ｒ目、１ＭＨｚにおける誘電率（ε〉、及び誘電損
失（ｔａｎδ）を測定し、表に示した。

εは１１以下、ｔａｎδは、２０Ｘ１０−４以下である
ことが望ましい。

・体積固有抵抗各試料の焼成品（８５０’Ｃ，１０分〉の２５°Ｃ１６
０％Ｒｌ−（，５０Ｖにおける体積固有抵抗（１０１４
０ｈｍ−ｃｍ〉を測定し、表に示した。この値は、１０
１４ｏｈｍ−ｃｍ以上であることが要求される。

・絶縁破壊強度各試料の焼成品（８５０’Ｃ，１０分）の絶縁破壊強度
（Ｋ　Ｖ　／　ｃｍ　）を測定し、表に示した。この値
は２５０Ｋ　Ｖ　／　ｃｍ以上であることか望ましい。

・耐酸性各試料の焼成品（８５０°Ｃ１１０分）を２０％のシュ
ウ酸水溶液に入れ、９０°Ｃに１０分間加温し、試料の
重量損失割合（％）を測定し、その値を表に示した。こ
の値は０，１％以下であることが望ましい。

・表面粗さ各試料の焼成品（８５０’Ｃ１１０分〉の表面粗さ（μ
卯）を測定し、表に示した。この値は０゜６μ班以下で
あることが望ましい。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％表示で：ＳｉＯ＿２：２０〜５０％Ａ＿２Ｏ＿３：１０〜２０％ＣａＯ：１０〜２０％ＺｎＯ：１０〜１５．４９％ＴｉＯ＿２：１０〜２０％Ｂ＿２Ｏ＿３：０〜３％ＭｇＯ：０．５〜１０％ＺｒＯ＿２：０〜３％Ｐ＿２Ｏ＿５：０〜３％Ｆ＿２：０〜２％のガラス組成物に、重量比でウオラストナイト（ＣａＯ
−ＳｉＯ＿２）０．１〜５％を混合してなる絶縁体ガラ
ス組成物。
（２）重量％表示で：ＳｉＯ＿２：３０〜４０％Ａｌ＿２Ｏ＿３：１０〜２０％ＣａＯ：１５〜２０％ＺｎＯ：１０〜１５．４９％ＴｉＯ＿２：１０〜２０％Ｂ＿２Ｏ＿３：０．５〜２％　′ ＭｇＯ：０．５〜５％ＺｒＯ＿２：０．２〜１％Ｐ＿２Ｏ＿５：０．１〜１％Ｆ＿２：０．１〜１％のガラス組成物に、重量比でウオラストナイト（ＣａＯ
−ＳｉＯ＿２）０．１〜５％とセラミック微粉末０．１
〜５％を混合してなる絶縁体ガラス組成物。