JPH04238837A - ガラスセラミック複合材 - Google Patents
ガラスセラミック複合材Info
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- JPH04238837A JPH04238837A JP41674990A JP41674990A JPH04238837A JP H04238837 A JPH04238837 A JP H04238837A JP 41674990 A JP41674990 A JP 41674990A JP 41674990 A JP41674990 A JP 41674990A JP H04238837 A JPH04238837 A JP H04238837A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C14/00—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix
- C03C14/004—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix the non-glass component being in the form of particles or flakes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
- C03C8/14—Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Ceramic Engineering (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガラスセラミック複合
材、より具体的には、エレクトロニクス分野における回
路内蔵基板用材料として適したガラスセラミック複合材
に関するものである。
材、より具体的には、エレクトロニクス分野における回
路内蔵基板用材料として適したガラスセラミック複合材
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より回路内蔵基板用材料としては、
強度、熱伝導性、気密性に優れたアルミナセラミック（
Ａｌ２ Ｏ３ 、通常９０重量％を超える純度）が主に
利用されている。しかしながら、アルミナセラミックは
、焼成温度が１５００〜１６００℃と極めて高いため、
内蔵回路を構成する導体としてこのような高い温度でも
劣化しないＭｏ、Ｗ等の高融点の金属材料を使用し、且
つ、還元雰囲気で焼成する必要があり、作業性が悪いこ
と、熱膨張係数が約７０×１０−７／℃と高いため、シ
リコンチップ（約３２〜３５×１０−７／℃）を直接搭
載できない等の欠点がある。
強度、熱伝導性、気密性に優れたアルミナセラミック（
Ａｌ２ Ｏ３ 、通常９０重量％を超える純度）が主に
利用されている。しかしながら、アルミナセラミックは
、焼成温度が１５００〜１６００℃と極めて高いため、
内蔵回路を構成する導体としてこのような高い温度でも
劣化しないＭｏ、Ｗ等の高融点の金属材料を使用し、且
つ、還元雰囲気で焼成する必要があり、作業性が悪いこ
と、熱膨張係数が約７０×１０−７／℃と高いため、シ
リコンチップ（約３２〜３５×１０−７／℃）を直接搭
載できない等の欠点がある。
【０００３】さらに上記の欠点に加え、アルミナセラミ
ックは、誘電率（ε）が約１０と高いため、高速回路用
に適さないという欠点がある。すなわち導体中を伝播す
る信号の速度は、その周囲を形成する材料の誘電率が高
い程遅れることが一般に知られているが、アルミナセラ
ミックは、誘電率が高いため、演算処理の高速化の要求
に応えられない。
ックは、誘電率（ε）が約１０と高いため、高速回路用
に適さないという欠点がある。すなわち導体中を伝播す
る信号の速度は、その周囲を形成する材料の誘電率が高
い程遅れることが一般に知られているが、アルミナセラ
ミックは、誘電率が高いため、演算処理の高速化の要求
に応えられない。
【０００４】近年、上記事情を背景としてガラス粉末と
セラミック粉末とを混合してなり、１０００℃以下の低
い焼成温度を有し、さらに良好な熱膨張係数、抗折強度
、誘電率を有するガラスセラミック複合材が各種提案さ
れている。
セラミック粉末とを混合してなり、１０００℃以下の低
い焼成温度を有し、さらに良好な熱膨張係数、抗折強度
、誘電率を有するガラスセラミック複合材が各種提案さ
れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこれらの
ガラスセラミック複合材に使用されるガラス粉末は、い
ずれも溶融性の悪いガラスからなり、そのためガラスの
生産コストが高くなりやすいという問題を有している。
ガラスセラミック複合材に使用されるガラス粉末は、い
ずれも溶融性の悪いガラスからなり、そのためガラスの
生産コストが高くなりやすいという問題を有している。
【０００６】本発明の目的は、導体として約１０００℃
の低い融点を有する金属（Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ等）を用い
ることができるように、焼成温度が１０００℃以下であ
ること、熱膨張係数がシリコンチップのそれと近似して
いること、抗折強度が高いこと、高速演算処理に十分対
応するため、約５の低い誘電率を有することの各条件を
満足すると共に、使用するガラス粉末が、１４００℃以
下で溶融可能なガラスからなるため、生産コストを低く
抑えることができるガラスセラミック複合材を提供する
ことである。
の低い融点を有する金属（Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ等）を用い
ることができるように、焼成温度が１０００℃以下であ
ること、熱膨張係数がシリコンチップのそれと近似して
いること、抗折強度が高いこと、高速演算処理に十分対
応するため、約５の低い誘電率を有することの各条件を
満足すると共に、使用するガラス粉末が、１４００℃以
下で溶融可能なガラスからなるため、生産コストを低く
抑えることができるガラスセラミック複合材を提供する
ことである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のガラスセラミッ
ク複合材は、重量百分率で、ＳｉＯ２ ４０．０〜
６５．０％、Ｂ２ Ｏ３ ３１．０〜４０．０％、
Ａｌ２ Ｏ３ ０〜３．５％、Ｌｉ２ Ｏ＋Ｎａ２
Ｏ＋Ｋ２ Ｏ １．５〜１０．０％、ＣａＯ＋Ｂａ
Ｏ ０〜２０．０％の組成を有するガラス粉末２５〜
７０％と、コージエライト粉末０〜７５％と、アルミナ
粉末０〜３５％からなることを特徴とする。
ク複合材は、重量百分率で、ＳｉＯ２ ４０．０〜
６５．０％、Ｂ２ Ｏ３ ３１．０〜４０．０％、
Ａｌ２ Ｏ３ ０〜３．５％、Ｌｉ２ Ｏ＋Ｎａ２
Ｏ＋Ｋ２ Ｏ １．５〜１０．０％、ＣａＯ＋Ｂａ
Ｏ ０〜２０．０％の組成を有するガラス粉末２５〜
７０％と、コージエライト粉末０〜７５％と、アルミナ
粉末０〜３５％からなることを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明において使用するガラス粉末について、
各成分の含有量を上記のように限定した理由は、以下の
とおりである。
各成分の含有量を上記のように限定した理由は、以下の
とおりである。
【０００９】ＳｉＯ２ は、ガラス成形酸化物であるが
、６５．０％より多いと、ガラスの溶融性が悪くなって
、１４００℃以下で溶融できなくなり、一方４０．０％
より少ないと、ガラスの軟化点が低くなって、焼成時に
軟化変形しやすくなる。
、６５．０％より多いと、ガラスの溶融性が悪くなって
、１４００℃以下で溶融できなくなり、一方４０．０％
より少ないと、ガラスの軟化点が低くなって、焼成時に
軟化変形しやすくなる。
【００１０】Ｂ２ Ｏ３ もガラス成形酸化物であると
共に、ガラスの溶融性を良好にするフラックス剤として
使用されるが、４０．０％より多いと、化学的耐久性が
低下し、一方３１．０％より少ないと、フラックス剤と
しての効果が小さくなる。
共に、ガラスの溶融性を良好にするフラックス剤として
使用されるが、４０．０％より多いと、化学的耐久性が
低下し、一方３１．０％より少ないと、フラックス剤と
しての効果が小さくなる。
【００１１】Ａｌ２ Ｏ３ は、ガラスの化学的耐久性
を向上させる効果を有するが、３．５％より多いと、ガ
ラスの溶融性が悪くなり、１４００℃以下で溶融できな
くなる。
を向上させる効果を有するが、３．５％より多いと、ガ
ラスの溶融性が悪くなり、１４００℃以下で溶融できな
くなる。
【００１２】Ｌｉ２ Ｏ、Ｎａ２ Ｏ、Ｋ２ Ｏの各成
分も、フラックス剤として使用されるが、その合量が１
０．０％より多いと、熱膨張係数及び誘電率が大きくな
ると共に、絶縁性が低下し、一方１．５％より少ないと
、フラックス剤としての効果が小さくなる。
分も、フラックス剤として使用されるが、その合量が１
０．０％より多いと、熱膨張係数及び誘電率が大きくな
ると共に、絶縁性が低下し、一方１．５％より少ないと
、フラックス剤としての効果が小さくなる。
【００１３】ＣａＯ、ＢａＯも、フラックス剤として使
用されると共に、ガラス安定化させる効果を有するが、
２０．０％より多いと、熱膨張係数及び誘電率が大きく
なる。
用されると共に、ガラス安定化させる効果を有するが、
２０．０％より多いと、熱膨張係数及び誘電率が大きく
なる。
【００１４】本発明のガラスセラミック複合材は、上記
ガラス粉末２５〜７０％と、コージエライト粉末０〜７
５％と、アルミナ粉末０〜３５％からなることを特徴と
するが、このように各粉末の混合割合を限定した理由は
、以下のとおりである。
ガラス粉末２５〜７０％と、コージエライト粉末０〜７
５％と、アルミナ粉末０〜３５％からなることを特徴と
するが、このように各粉末の混合割合を限定した理由は
、以下のとおりである。
【００１５】ガラス粉末が、２５％より少ないと、緻密
な構造の焼成体が得られず、７０％より多いと、焼成時
に軟化変形しやすくなる。またコージエライト粉末は、
低膨張、低誘電率の特性を有するが、７５％より多いと
、緻密な構造の焼成体が得られなくなり、さらにアルミ
ナ粉末は、強度を向上させる効果が大であるが、３５％
より多いと、緻密な構造の焼成体が得られないと共に、
熱膨張係数が大きくなりすぎる。
な構造の焼成体が得られず、７０％より多いと、焼成時
に軟化変形しやすくなる。またコージエライト粉末は、
低膨張、低誘電率の特性を有するが、７５％より多いと
、緻密な構造の焼成体が得られなくなり、さらにアルミ
ナ粉末は、強度を向上させる効果が大であるが、３５％
より多いと、緻密な構造の焼成体が得られないと共に、
熱膨張係数が大きくなりすぎる。
【００１６】尚、本発明において、コージエライト粉末
とアルミナ粉末を、各々１０％以上づつ混合すると、両
粉末の優れた特性が得られるので好ましい。
とアルミナ粉末を、各々１０％以上づつ混合すると、両
粉末の優れた特性が得られるので好ましい。
【００１７】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
する。
する。
【００１８】表１は、本発明のガラスセラミック複合材
に使用するガラス粉末を示すものである。
に使用するガラス粉末を示すものである。
【００１９】
【表１】
【００２０】表１の各試料は、以下のようにして調製し
た。
た。
【００２１】まず表１の各試料のガラス組成となるよう
に、二酸化ケイ素、ホウ酸、酸化アルミニウム、カルシ
ウム、リチウム、ソーダ、カリウムの炭酸塩、酸化バリ
ウムを調合したバッチを、白金ルツボに入れ、表１に示
すように１３５０〜１３８０℃で１時間溶融した後、ロ
ーラー成形することによって、薄板状のガラスを作製し
た。次いでこのガラスを、ボールミルを用いて、粉砕し
、分級することによって、２〜３μｍの平均粒径を有す
る粉末状の試料を得た。
に、二酸化ケイ素、ホウ酸、酸化アルミニウム、カルシ
ウム、リチウム、ソーダ、カリウムの炭酸塩、酸化バリ
ウムを調合したバッチを、白金ルツボに入れ、表１に示
すように１３５０〜１３８０℃で１時間溶融した後、ロ
ーラー成形することによって、薄板状のガラスを作製し
た。次いでこのガラスを、ボールミルを用いて、粉砕し
、分級することによって、２〜３μｍの平均粒径を有す
る粉末状の試料を得た。
【００２２】このようにして作製した粉末状の各ガラス
試料を、コージエライト粉末やアルミナ粉末と所定の割
合で混合し、５φ×５０ｍｍの丸棒状、４０φ×２ｍｍ
の円板状及び１０×５０×０．６ｍｍの短冊状にプレス
成形した後、９００℃で１０分間焼成することによって
試験体を作製し、さらに比較例としてアルミナセラミッ
クからなる同形状の試験体を作製し、丸棒状試験体を用
いてディラトメーターで熱膨張係数を測定し、また円板
状試験体によって誘電率、短冊状試験体によって抗折強
度（三点荷重方式）を測定した。
試料を、コージエライト粉末やアルミナ粉末と所定の割
合で混合し、５φ×５０ｍｍの丸棒状、４０φ×２ｍｍ
の円板状及び１０×５０×０．６ｍｍの短冊状にプレス
成形した後、９００℃で１０分間焼成することによって
試験体を作製し、さらに比較例としてアルミナセラミッ
クからなる同形状の試験体を作製し、丸棒状試験体を用
いてディラトメーターで熱膨張係数を測定し、また円板
状試験体によって誘電率、短冊状試験体によって抗折強
度（三点荷重方式）を測定した。
【００２３】その結果を表２に示す。
【００２４】
【表２】
【００２５】表２から明らかなように、本発明のガラス
セラミック複合材は、熱膨張係数が２５〜５６×１０−
７／℃、誘電率が６．６以下、抗折強度が１３７０Ｋｇ
／ｃｍ２ といずれも良好な値を示したが、アルミナセ
ラミックの場合、抗折強度は非常に高いが、熱膨張係数
が７０×１０−７／℃と大きく、また誘電率が９．８と
高かった。
セラミック複合材は、熱膨張係数が２５〜５６×１０−
７／℃、誘電率が６．６以下、抗折強度が１３７０Ｋｇ
／ｃｍ２ といずれも良好な値を示したが、アルミナセ
ラミックの場合、抗折強度は非常に高いが、熱膨張係数
が７０×１０−７／℃と大きく、また誘電率が９．８と
高かった。
【００２６】
【発明の効果】以上のように、本発明のガラスセラミッ
ク複合材は、熱膨張係数がシリコンチップのそれに近似
し、誘電率が低く、十分な抗折強度を有しており、特に
回路内蔵基板用材料として好適であり、且つ、使用する
ガラス粉末が従来のガラス粉末と比べて、溶融性の良い
ガラスからなるため、ガラスの生産コストを低下するこ
とが可能である。
ク複合材は、熱膨張係数がシリコンチップのそれに近似
し、誘電率が低く、十分な抗折強度を有しており、特に
回路内蔵基板用材料として好適であり、且つ、使用する
ガラス粉末が従来のガラス粉末と比べて、溶融性の良い
ガラスからなるため、ガラスの生産コストを低下するこ
とが可能である。
Claims (1)
- 【請求項１】 重量百分率で、ＳｉＯ２ ４０．
０〜６５．０％、Ｂ２ Ｏ３ ３１．０〜４０．０％、
Ａｌ２ Ｏ３ ０〜３．５％、Ｌｉ２ Ｏ＋Ｎａ２
Ｏ＋Ｋ２ Ｏ １．５〜１０．０％、ＣａＯ＋Ｂａ
Ｏ ０〜２０．０％の組成を有するガラス粉末２５〜
７０％と、コージエライト粉末０〜７５％と、アルミナ
粉末０〜３５％からなることを特徴とするガラスセラミ
ック複合材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41674990A JPH04238837A (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | ガラスセラミック複合材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41674990A JPH04238837A (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | ガラスセラミック複合材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04238837A true JPH04238837A (ja) | 1992-08-26 |
Family
ID=18524946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP41674990A Pending JPH04238837A (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | ガラスセラミック複合材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04238837A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005042426A3 (de) * | 2003-10-28 | 2005-06-09 | Inocermic Ges Fuer Innovative | Anodisch mit silizium bondbare glas-keramik (ltcc) |
-
1990
- 1990-12-28 JP JP41674990A patent/JPH04238837A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005042426A3 (de) * | 2003-10-28 | 2005-06-09 | Inocermic Ges Fuer Innovative | Anodisch mit silizium bondbare glas-keramik (ltcc) |
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