JPH04238838A - 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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- JPH04238838A JPH04238838A JP1287591A JP1287591A JPH04238838A JP H04238838 A JPH04238838 A JP H04238838A JP 1287591 A JP1287591 A JP 1287591A JP 1287591 A JP1287591 A JP 1287591A JP H04238838 A JPH04238838 A JP H04238838A
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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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- 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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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】このような事情から、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
温度と比較的高い抗折強度を有し、熱膨張係数が半導体
素子のそれに近似し、さらにアルミナセラミックに比べ
て低い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。
ック粉末とを混合してなり、１０００℃以下の低い焼成
温度と比較的高い抗折強度を有し、熱膨張係数が半導体
素子のそれに近似し、さらにアルミナセラミックに比べ
て低い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】しかしながら近年、回
路の演算処理をさらに高速化する要求が高まりつつあり
、従来のガラスセラミック複合材よりもさらに低い誘電
率を有するガラスセラミック複合材の開発が望まれてい
る。
路の演算処理をさらに高速化する要求が高まりつつあり
、従来のガラスセラミック複合材よりもさらに低い誘電
率を有するガラスセラミック複合材の開発が望まれてい
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、さらに高速演算処理に
十分対応可能な低い誘電率を有することの各条件を満足
す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、さらに高速演算処理に
十分対応可能な低い誘電率を有することの各条件を満足
す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 ６６．０〜
８５．０％、Ｂ２ Ｏ３ ４．５〜２３．５％、Ａ
ｌ２ Ｏ３ ０〜８．０％、Ｌｉ２ Ｏ＋Ｎａ２
Ｏ＋Ｋ２ Ｏ ２．５〜５．０％、ＣａＯ ０
〜５．０％の組成を含有し、本質的にＢａＯを含有しな
いガラス粉末５０〜８０％と、コージエライト粉末１０
〜５０％と、アルミナ粉末０〜４０％からなることを特
徴とする。
ク複合材は、重量百分率で、ＳｉＯ２ ６６．０〜
８５．０％、Ｂ２ Ｏ３ ４．５〜２３．５％、Ａ
ｌ２ Ｏ３ ０〜８．０％、Ｌｉ２ Ｏ＋Ｎａ２
Ｏ＋Ｋ２ Ｏ ２．５〜５．０％、ＣａＯ ０
〜５．０％の組成を含有し、本質的にＢａＯを含有しな
いガラス粉末５０〜８０％と、コージエライト粉末１０
〜５０％と、アルミナ粉末０〜４０％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、ガラス形成酸化物であるが
、８５．０％より多いと、ガラスの溶融が困難になり、
一方６６．０％より少ないと、誘電率が大きくなるので
好ましくない。
、８５．０％より多いと、ガラスの溶融が困難になり、
一方６６．０％より少ないと、誘電率が大きくなるので
好ましくない。
【００１０】Ｂ２ Ｏ３ もガラス形成酸化物であると
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、２３．５％より多いと、化学的耐久性が
低下し、一方４．５％より少ないと、フラックス剤とし
ての効果が小さくなる。
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、２３．５％より多いと、化学的耐久性が
低下し、一方４．５％より少ないと、フラックス剤とし
ての効果が小さくなる。
【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、８．０％より多いと、ガ
ラスの溶融性が悪くなり、誘電率が大きくなるため好ま
しくない。
を向上させる効果を有するが、８．０％より多いと、ガ
ラスの溶融性が悪くなり、誘電率が大きくなるため好ま
しくない。
【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５
．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２．５％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５
．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２．５％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も、フラックス剤として使用される
と共に、ガラスを安定化させる効果を有するが、５．０
％より多いと、熱膨張係数及び誘電率が大きくなる。
と共に、ガラスを安定化させる効果を有するが、５．０
％より多いと、熱膨張係数及び誘電率が大きくなる。
【００１４】しかしながら本発明においては、ＢａＯを
含有すると、誘電率が大きくなると共に、ガラス中にバ
リウムシリケート結晶やバリウムアルミノシリケート結
晶が析出して、焼成体がポーラスになり、強度や絶縁性
が低下しやすくなるため好ましくない。
含有すると、誘電率が大きくなると共に、ガラス中にバ
リウムシリケート結晶やバリウムアルミノシリケート結
晶が析出して、焼成体がポーラスになり、強度や絶縁性
が低下しやすくなるため好ましくない。
【００１５】本発明のガラスセラミック複合材は、上記
ガラス粉末５０〜８０％と、コージエライト粉末１０〜
５０％と、アルミナ粉末０〜４０％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５０〜８０％と、コージエライト粉末１０〜
５０％と、アルミナ粉末０〜４０％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。
【００１６】ガラス粉末が、５０％より少ないと、緻密
な構造の焼成体が得られず、８０％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、１０％より少ない
と、熱膨張係数と誘電率を低下する効果が小さく、一方
５０％より多いと、緻密な構造の焼成体が得られなくな
る。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、４０％より多いと、緻密な構造の焼成体が得
られないと共に、熱膨張係数と誘電率が大きくなりすぎ
る。
な構造の焼成体が得られず、８０％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、１０％より少ない
と、熱膨張係数と誘電率を低下する効果が小さく、一方
５０％より多いと、緻密な構造の焼成体が得られなくな
る。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、４０％より多いと、緻密な構造の焼成体が得
られないと共に、熱膨張係数と誘電率が大きくなりすぎ
る。
【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、本発明及び比較例のガラスセラミ
ック複合材に使用するガラス粉末を示すものである。
ック複合材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
ウム等を調合したバッチを白金ルツボに入れ、約１５５
０℃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
ウム等を調合したバッチを白金ルツボに入れ、約１５５
０℃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、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、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（試料Ｎｏ．１〜８）は、熱膨張係数
が２４〜３８×１０−７／℃、誘電率が４．８以下、抗
折強度が１１５０〜１４８０Ｋｇ／ｃｍ２ といずれも
良好な値を示した。しかしながら比較例のガラスセラミ
ック複合材（試料Ｎｏ．９）は、熱膨張係数が４７×１
０−７／℃と比較的良好な値を示したが、誘電率が６．
５と高く、しかも抗折強度が１１００Ｋｇ／ｃｍ２ と
低かった。
セラミック複合材（試料Ｎｏ．１〜８）は、熱膨張係数
が２４〜３８×１０−７／℃、誘電率が４．８以下、抗
折強度が１１５０〜１４８０Ｋｇ／ｃｍ２ といずれも
良好な値を示した。しかしながら比較例のガラスセラミ
ック複合材（試料Ｎｏ．９）は、熱膨張係数が４７×１
０−７／℃と比較的良好な値を示したが、誘電率が６．
５と高く、しかも抗折強度が１１００Ｋｇ／ｃｍ２ と
低かった。
【００２６】尚、比較例であるＮｏ．９の試料を、電子
顕微鏡で観察したところ、バリウムアルミノシリケート
結晶の析出が認められ、且つ、内部に多くの細孔が存在
していた。
顕微鏡で観察したところ、バリウムアルミノシリケート
結晶の析出が認められ、且つ、内部に多くの細孔が存在
していた。
【００２７】
【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、十分に高い抗折強度を有し、しかも誘電率が非常に
低いため、回路内蔵基板用材料として好適である。
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、十分に高い抗折強度を有し、しかも誘電率が非常に
低いため、回路内蔵基板用材料として好適である。
Claims (1)
- 【請求項１】 重量百分率で、ＳｉＯ２ ６６．
０〜８５．０％、Ｂ２ Ｏ３ ４．５〜２３．５％、Ａ
ｌ２ Ｏ３ ０〜８．０％、Ｌｉ２ Ｏ＋Ｎａ２
Ｏ＋Ｋ２ Ｏ ２．５〜５．０％、ＣａＯ ０〜５
．０％の組成を含有し、本質的にＢａＯを含有しないガ
ラス粉末５０〜８０％と、コージエライト粉末１０〜５
０％と、アルミナ粉末０〜４０％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 |
|---|---|---|---|
| JP1287591A JPH04238838A (ja) | 1991-01-09 | 1991-01-09 | ガラスセラミック複合材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1287591A JPH04238838A (ja) | 1991-01-09 | 1991-01-09 | ガラスセラミック複合材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04238838A true JPH04238838A (ja) | 1992-08-26 |
Family
ID=11817602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1287591A Pending JPH04238838A (ja) | 1991-01-09 | 1991-01-09 | ガラスセラミック複合材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04238838A (ja) |
Cited By (3)
| 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) |
| JP2009280417A (ja) * | 2008-05-19 | 2009-12-03 | Nikko Co | 陽極接合可能な低温焼結用磁器組成物 |
| JP2010228969A (ja) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | Ohara Inc | ガラス |
-
1991
- 1991-01-09 JP JP1287591A patent/JPH04238838A/ja active Pending
Cited By (4)
| 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) |
| DE10351196B4 (de) * | 2003-10-28 | 2016-08-04 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verwendung einer anodisch mit Silizium bondbaren Glas-Keramik (LTCC) |
| JP2009280417A (ja) * | 2008-05-19 | 2009-12-03 | Nikko Co | 陽極接合可能な低温焼結用磁器組成物 |
| JP2010228969A (ja) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | Ohara Inc | ガラス |
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