JPH0411495B2

JPH0411495B2 -

Info

Publication number: JPH0411495B2
Application number: JP59088459A
Authority: JP
Priority date: 1984-05-04
Filing date: 1984-05-04
Publication date: 1992-02-28
Also published as: US4624934A; JPS60235744A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は抵抗、導体等の電子回路を多層に形成
する多層配線基板に好適なセラミツク組成物に関
する。回路を多層に形成する電子部品としては、アル
ミナ基板等の如く予め焼結によつて形成された基
板上に回路、絶縁層を交互に印刷しこれを焼成す
ることによつて製造する第１のタイプのものと、
未焼結のセラミツク基板に回路を印刷し、互いに
回路が接触しなしようこれを積層し、プレスした
後焼結して製造する第２のタイプのものがある。
第１のタイプのものは、回路の影響によつてその
上に形成する絶縁層に凹凸を生じ、それは上層程
大きくなる、この凹凸が大きくなるとこれに次の
回路を印刷することは難かしくなり、これが積層
数の１つの律則となつている。通常第１のタイプ
のものは５〜６層が限度とされている。これに対し、第２のタイプのものは、回路の印
刷は常に平面に近い状態の基板に対して行なうた
め第１のタイプのような律則はなく、積層数の大
きなものを製造することができ、それだけ高密度
の集積が行なえる。この第２のタイプの基板に使用するセラミツク
組成物としては、Al₂O₃粉末と16wt％以下のガラ
ス粉末を有機バインダーで固定したものがある。しかしながら、これら従来のものは、焼結温度
が1500〜1600℃と極めて高いので、回路を構成す
る材料もかかる焼成温度で劣化しないＷ、Mo等
の高価なものを使用しかつ還元雰囲気で焼成する
必要があるので作業性が劣つた。本発明は、かかる第２のタイプの基板用セラミ
ツクの具有する難点を解決するために研究した結
果なされたもので、多層配線基板に好適な特に
1000℃以下と極めて低い温度で焼成できるセラミ
ツク組成物の提供を目的とする。即ち、本発明は重量％表示でガラスフリツト 35〜95 フイラー５〜65 とからなり、該フイラーはα−石英、コランダ
ム、ジルコン又はジルコニヤから選ばれた少なく
とも一者であり、前記ガラスフリツトは重量％で
本質的に SiO₂ 25〜40 Al₂O₃ ４〜15 B₂O₃ 15〜25 BaO＋CaO＋MgO 15〜40 ZnO １〜10 ZrO₂ 0.5〜５で構成されるセラミツク基板用組成物である。本発明による組成物は極めて低い温度即ち850
〜1000℃で焼結できるため、作業性が優れている
上、回路材料としても厚膜技術で広く使用されて
いるAu，Ag−Pd，Ni，Cu等のペーストが適用
できるため、それらの入手が容易になる。また焼
結体は多層配線基板として要求される次の物性を
満足する。即ち、曲げ強度が大きいこと、熱伝導
率が良いこと、誘電率が小さいこと、絶縁抵抗が
大きいこと、回路材料を劣化させないこと、耐湿
性に優れていること等である。本発明の組成物における限定理由は以下の通り
である。ガラスフリツトが35重量％より少ないと焼結温
度が高くなり、本発明の目的である低温度での焼
結を行なうことが難かしい。一方ガラスフリツト
が95重量％を越えると焼結体の曲げ強度及び耐湿
性が低下し好ましくない。ガラスフリツトは上記
範囲中40〜90重量％の範囲がより望ましい。ま
た、フイラーはα−石英、コランダム、ジルコ
ン、ジルコニヤが単独又は複数の組合せで使用さ
れるが、これ以外のフイラーでは基板としての特
性が得られ難い。即ち、機械的強度が不足し実用
上の問題を生じたり、熱伝導率が小さいため回路
素子を構成した際、放熱性が悪く実用的でない等
の難点がある。上記フイラーの内ジルコニヤとしては、微量の
CaO等を添加し安定化したいわゆる安定化ジルコ
ニヤが望ましい。本発明における上記ガラスフリツトとしては誘
電率が低く、かかるフイラーで曲げ強度、耐湿性
に優れた焼結体を形成する点で次の組成を有する
ものが好ましい。即ち重量％を表示で SiO₂ 25〜40 Al₂O₃ ４〜15 B₂O₃ 15〜25 BaO＋CaO＋MgO 15〜40 ZnO １〜10 ZrO₂ 0.5〜５の組成を有するものである。この組成の限定理由
は次の通りである。 SiO₂が25％より少ないと軟化温度が低くなり
焼結時に大きな変形を生じ、40％を越えると焼結
温度が高くなり過ぎいずれも好ましくない。より
望ましくは28〜36％の範囲である。 Al₂O₃は４％より少ないと焼結体の耐湿性が劣
り、15％を越えるとガラスの軟化温度が高くな
り、焼結温度が高くなり過ぎいずれも好ましくな
い。より望ましくは５〜14％の範囲である。 B₂O₃はフラツクスであり、15％より少ないと
焼結温度が高くなり過ぎ、25％を越えるとガラス
の化学的安定性が低下し好ましくない。より望ま
しくは16〜24％の範囲である。 BaO，CaO，MgOは、ガラスフリツト製造時
の溶解性を向上するため及びガラスの熱膨張係数
を調整する目的で添加する。それらの総量が15％
より少ないと上記溶解性が充分に向上しないと共
にフリツト製造時に失透を生じ易く、40％を越え
ると熱膨張係数が大きくなり過ぎいずれも望まし
くない。より好ましくは16〜39％の範囲である。 ZnOは、ガラスの溶解性を向上するために１％
以上添加されるのが望ましい。一方、10％を越え
る添加はガラスの軟化温度が低くなり過ぎ、焼結
時に大きな変形を生じ易くいずれも好ましくな
い。より望ましい範囲は２〜９％である。ZrO₂
はガラスの化学的安定性を向上するため0.5％以
上添加されるものが望ましいが、５％を越える添
加はガラスフリツト製造時の溶解性を悪くするの
で望ましくない。より好ましい範囲は１〜４％で
ある。本発明のガラスフリツトはかかる成分で95％以
上構成するのが望ましく、残部５％未満について
は、着色剤、耐水性の向上を図るためのSnO₂、
溶解性の向上を図るためのPbO等を添加すること
ができる。本発明においてガラスフリツト等の各粉末の粒
径は特に限定されず通常使用される範囲の0.5〜
5μ程度のものが使用できる。本発明の組成物は、各粉末が上記割合にて混合
されているものであるが、それを使用した多層配
線基板は例えば次のようにして製造される。本発明の組成物に有機バインダー、可塑剤溶剤
を添加し混練してペーストを生成する。この有機
バインダーとしては、ポリビニルブチラール、可
塑剤としてはフタル酸ジオクチル、ポリエチレン
グリコール、溶剤としてはトルエン、アルコール
等いずれも常用されているものが使用できる。次いでこのペーストをシートに成形し、更に60
〜80℃程度の温度で乾燥することにより末焼結の
シート、いわゆるグリーンシートが形成される。
次いで、このグリーンシートの片面に厚膜法によ
り所定の回路を印刷した後、積層する。次いでこ
れをプレスして一体とした後、焼成し、グリーン
シート及び回路を焼結する。かくして製造された
ものは、回路が絶縁基板を介して多層に積層され
たものとなる。実施例表１に示した組成のガラスになるように常法に
より各原料を調合し、1400〜1500℃の温度にて撹
拌しつつ溶融し、溶融後水枠またはフレーク状と
し、同表に示す組成のガラスフリツトを製造し
た。次いで、このガラスフリツトとフイラーとが
重量％で同表に示す割合になるよう秤量し、ボ
ールミルにて粉砕混合して本発明による種類の組
成物を得た。尚、フイラーの種類及び量（重量％表示で）に
ついては同表に示す通りであつた。次いでこれに有機バインダーとしてポリビニル
ブチラール、可塑剤としてフタル酸ジオクチル及
びポリエチレングリコール並びに溶剤としてトル
エン及びアルコールを添加し混練して粘度10000
〜30000cpsのペーストを作成した。次いでこのペ
ーストを約0.5mm厚のシートにした後60〜80℃で
約２時間乾燥した。次いでこのシートを300℃／
hrの速度で昇温し最終的には同表に記載の焼成温
度で１時間焼成し焼結シートを製造した。この焼
結シートについて体積抵抗率、誘電率、誘電正
接、熱膨張率、曲げ強度を測定しその結果を同表
に併記した。尚、同表のにはガラスの転移
転、軟化点も示した。一方、比較例として本発明の組成物以外のもの
（フイラーがアルミナ）を製造し、同様の方法で
焼結シートを製造し同様の特性を測定した。それ
らの組成及びそれについての特性の測定結果を同
表に示した。同表より明らかなように本発明による組成物は
1000℃以下で焼成することができ、曲げ強度が優
れている。その他の電気特性は比較例と同等で実
用上問題はない。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】１重量％表示でガラスフリツト 35〜95 フイラー５〜65 とからなり、該フイラーはα−石英、コランダ
ム、ジルコン又はジルコニヤから選ばれた少なく
とも一者であり、前記ガラスフリツトは重量％で
本質的に SiO₂ 25〜40 Al₂O₃ ４〜15 B₂O₃ 15〜25 BaO＋CaO＋MgO 15〜40 ZnO １〜10 ZrO₂ 0.5〜５で構成されるセラミツク基板用組成物。