JPH0444614B2 - - Google Patents

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JPH0444614B2
JPH0444614B2 JP61057341A JP5734186A JPH0444614B2 JP H0444614 B2 JPH0444614 B2 JP H0444614B2 JP 61057341 A JP61057341 A JP 61057341A JP 5734186 A JP5734186 A JP 5734186A JP H0444614 B2 JPH0444614 B2 JP H0444614B2
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JP
Japan
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weight
sintered body
glass
glass powder
mgo
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JP61057341A
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English (en)
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JPS62216939A (ja
Inventor
Masayuki Ishihara
Keizo Makio
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP61057341A priority Critical patent/JPS62216939A/ja
Priority to US07/004,198 priority patent/US4764486A/en
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/0306Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass

Landscapes

  • Glass Compositions (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕 この発明は、銀、銀−パラジウム、金などの低
抵抗金属と同時焼成でき、高集積化したLSIを多
数搭載するための多層配線基板などの絶縁材料を
製造するのに用いられるガラス粉末焼結体の製造
方法に関する。 〔背景技術〕 近年、高集積化したLSIや各種の素子を多数搭
載するための多層配線基板では、小型化や高信頼
性の要求が高まるにつれてセラミツクス材の多層
配線基板の利用が拡がつてきている。セラミツク
ス材の多層基板は、アルミナを主材にしてグリー
ンシート上に高融点金属(Mo,W等)の導体配
線を厚膜技術により印刷形成する。そのあと、こ
のグリーンシートを貼り合わせて積層した多層グ
リーンシートを約1500〜1600℃の高温非酸化雰囲
気中で焼成する。 しかし、上述のようなアルミナを主材料とする
多層配線基板では、アルミナの高い比誘電率と、
高い抵抗値を有する極細高融点金属配線によつ
て、基板配線中を伝搬する信号の伝達時間が長く
なり、高速化の要望に応え難かつた。もちろん、
高抵抗の高融点金属材料の代わりに、低抵抗金属
材料(Au,Ag,Ag−Pd,Cu等)を使つて配線
を形成することも考えられる。しかしながら、上
記の各低抵抗金属材料は融点が1000℃付近であ
り、アルミナの焼結温度よりもはるかに低くなつ
ている。そのため、仮に用いたとしても、焼結以
前に配線パターンが融解して表面張力で収縮し断
線してしまうという問題があつた。 この問題を解決するため、ガラス、あるいはガ
ラス粉末焼結体(ガラス−セラミツクス体)の多
層配線基板が提案されている。 このようなガラス粉末焼結体、とくに、SiO2
−Al2O3−MgO系(以下に、「コーデイエライト
系」と記す)の具体例が、特公昭59−22399号公
報、特開昭59−178752号公報、特公昭57−6257号
公報、および、特公昭59−46900号公報に記載さ
れている。しかし、特公昭59−46900号公報以外
の上記公報に記載されているガラス粉末焼結体
は、いずれも、組成にNa,K,Li,Pbの比較的
イオン伝導性の高い元素を含んでいることから、
マイグレーシヨン現象が生ずる。そのため、基板
としてもつとも重要な特性である絶縁性の劣化が
生じやすいという問題がある。一方、特公昭59−
46900号公報に記載されているガラス粉末焼結体
は、上記のイオン伝導性の高い元素をほとんど含
んでおらず、上記マイグレーシヨンに伴う絶縁性
の劣化というものはない。しかしながら、特公昭
59−46900号公報記載のガラス粉末焼結体は、950
℃近辺の焼成温度で緻密な焼結体を得られるので
あるが、さらに、誘電率を下げたいという要求が
依然として残る。 一方、純粋なコーデイエライトガラス(2Al2
O3・2MgO・5SiO2)は、昔から知られているよ
うに、その誘電率が4.1と小さい。しかしながら、
このコーデイエライトガラスは、焼成を1000℃を
かなり越える温度で行うようにしなければ、析出
結晶が完全なα−コーデイエライトにならず、μ
−コーデイエライトが多くない、目的に合うよう
な電気特性や熱膨張率が得られないばかりか、α
型とμ型の混在した再現性の悪い結晶体した得ら
れない。 〔発明の目的〕 この発明は、このような事情に鑑みて、1000℃
以下の低い温度での焼成で十分緻密化され、誘電
率も低く、しかも多層配線基板材料として用いて
も、マイグレーシヨン現象による絶縁劣化の心配
がないガラス粉末焼結体を容易に製造することの
できる方法を提供することを目的としている。 〔発明の開示〕 この発明者らは、このような目的を達成するた
めに、鋭意検討を行いコーデイエライト系のガラ
ス組成物に対して4〜10重量%のB2O3を添加す
るようにすれば、さらに、低温で焼成でき、μ−
コーデイエライトからα−コーデイエライトへの
転移も1000℃以下で行えることを見出した。この
ガラス組成物から得られる焼結体(ガラスセラミ
ツクス)は、アルミナの持つ比較的高い誘電率
(96%アルミナで約10)に比べ低いレベルになつ
ているが、十分なものではなかつた。このため、
さらに、誘電率を下げるべく研究を重ねた結果、
この発明を完成するに至つた。 したがつて、この発明は、SiO248〜63重量%,
Al2O310〜25重量%,B2O34〜10重量%,
MgO10〜25重量%を主成分とするガラス組成物
において、前記MgOのうちの3〜20重量%が
BaO,SrOおよびCaOからなる群より選ばれた少
なくとも1つに置換されてなるガラス組成物の粉
末の成形体を焼成するようにするガラス粉末焼結
体の製造方法を要旨とする。 以下に、この発明にかかるガラス粉末焼結体の
製造方法を詳しく説明する。 上記組成範囲のSiO2−Al2O3−MgO−B2O3
のガラス組成物のうちのMgOを、Bao,SrO,
CaOなどのアルカリ土類金属酸化物で3〜20重量
%置換しても、置換されていない上記組成範囲の
SiO2−Al2O3−MgO−B2O3系のガラス組成物と
同様に、850℃付近、少なくとも950℃以下の焼成
温度で緻密な非多孔質の焼結体を得ることができ
る。得られた焼結体は、置換されていないSiO2
−Al2O3−MgO−B2O3系のガラス組成物のそれ
に比べて誘電率が低くなる。ガラス原料の融解温
度も1400℃で十分であるため、通常の粘土ルツボ
や溶解炉で間に合い、製造上からも都合がよい。
このガラス組成物に3重量%以下、好ましくは
0.5〜2重量%の核発生剤を添加するようにする
と、焼結体の結晶をより確実にα−コーデイエラ
イトとすることができる。核発生剤としては、
TiO2,ZrO2,SnO2,P2O5,ZnO,MoO3,Ta2
O5,Nb2O5,As2O3,Li2Oなどが挙げられる。 SiO2の組成割合が63重量%を越えると、緻密
な焼結体となり難い。48重量%を下回ると、結晶
化温度が上昇して、950℃以下の焼成温度では十
分に結晶化することができなかつたり、緻密化が
難しくなる。 Al2O3の組成割合が25重量%を越えると、焼結
できる温度が上昇して、950℃以下の焼成温度で
は十分な焼結が行えない。10重量%を下回ると、
コーデイエライト結晶が少なくなり、SiO2
MgO系の結晶が多く析出するので比誘電率が上
昇する。 MgOの組成割合が25重量%を越えると、恐ら
くは、ケイ酸マグネシウムが析出するためと思わ
れるが、変形が大きくなり実用性に乏しい。10重
量%を下回ると、緻密な焼結体となり難い。 B2O3の組成割合が10重量%を越えると、ガラ
ス相が多く、発泡しやすくなり、焼成可能な温度
範囲も狭くなる。また、機械的強度も弱く実用性
に乏しくなる。4重量%を下回ると、ガラス粉末
の表面層の結晶化が急激に進みすぎるため緻密な
焼結体となり難い。 MgOと置換するROの置換率は、20重量%を越
えると、MgO成分が少なくなるため、α−コー
デイエライト結晶の析出が悪くなり、電気特性が
悪くなる。3重量%を下回ると、効果が現れな
い。 核発生剤は、3重量%を越えると、結晶化が急
激に進みすぎて緻密な焼結体とならない。 つぎに、この発明の実施例で使うガラス組成物
について詳しく説明する。 第1表の実施例1〜14および比較例1〜4に示
す割合の組成となるように各酸化物を調合し、そ
れぞれをアルミナ質ルツボ内に入れて約1400℃の
加熱温度下で溶融した。このようにして得られた
溶融液を水中に投下して、透明性のガラス組成物
(フリツト)を得た。この組成物を、乾式または
湿式で、アルミナ質ボールミル中で十分粉砕し
て、平均粒径1〜10μmのガラス粉末とした。 このガラス粉末にポリブチルメタクリレート樹
脂、フタル酸ジブチル、トルエン等を加え混練
し、減圧下で脱泡処理しスラリーを得た。そのあ
と、スラリーを用いてドクタブレード法によりフ
イルムシート上に0.2mm厚の連続した乾燥シート
を作成した。この乾燥シートをフイルムシートか
らはがし、打ち抜きして適当な大きさのグリーン
シートとした。つぎに、個々のグリーンシートに
スルホールおよび低抵抗金属材料による配線パタ
ーンを印刷形成した。スルホールと配線パターン
を形成したグリーンシート複数枚を積層し、プレ
ス成形により成形体とした。 この積層グリーンシートを、まず、毎時150℃
の速度で500℃まで昇温し、2時間45分そのまま
で保持してグリーンシート中の有機物質を除去し
た。その後毎時200℃の速度で第1表に示した所
定の焼成温度まで昇温し、この焼成温度出3時間
保持して積層グリーンシートを焼成した。このの
ち、毎時110℃の速度で400℃まで降温し、以後、
自然放冷して焼結体を得た。 このようにして得た実施例および比較例の焼結
体について比誘電率および吸水率を測定し、その
結果を第1表に示した。比誘電率の測定は、1M
Hzの周波数で行つた。吸水率の測定は、JIS C−
2141に従つて行つた。
【表】
〔発明の効果〕
以上に述べたこの発明にかかるガラス粉末焼結
体の製造方法は、下記の顕著な効果を一挙に奏す
ることができまる。 (a) 1000℃以下の低い温度での焼成で十分に緻密
化することが出来きる。 これは、粉末のガラス組成が「SiO248〜63
%重量、Al2O310〜25重量、B2O34〜10重量
%、MgO10〜25重量%(25重量%は含まず)
を主成分とするガラス組成物において、前記
MgOのうちの3〜20重量%がBaO,SrOおよ
びCaOからなる群より選ばれた少なくとも1つ
で置換されてなる」という組成だからである。 (b) 得られたガラス粉末焼結体が低誘電率であ
る。 これも、粉末のガラス組成が上記の組成であ
ることに起因する。 (c) マイグレーシヨン劣化の心配がない。 これは、この発明に用いるガラス粉末のガラ
ス組成がアルカリ金属元素を構成成分の中に含
まないからである。この結果、多層配線基板用
材料として適したガラス粉末焼結体が得られ
る。 (d) 上のように特性に優れたガラス粉末焼結体が
容易に製造できる。 これは、この発明の場合、格別に困難な工程
が新たに加わるわけでなく、肝心のガラス粉末
もつ粉末も所定組成となるように原料配合に留
意する程度のことで簡単に作成することが出
来、容易に実施できるからである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 SiO248〜63重量%,Al2O310〜25重量%、B2
    O34〜10重量%,MgO10〜25重量%(25重量%
    は含まず)を主成分とするガラス組成物におい
    て、前記MgOのうちの3〜20重量%がBaO,
    SrOおよびCaOからなる群より選ばれた少なくと
    も1つで置換されてなるガラス組成物の粉末の成
    形体を焼成するようにするガラス粉末焼結体の製
    造方法。 2 ガラス組成物には、TiO2,ZrO2,SnO2,P2
    O5,ZnO,MoO3,Ta2O5,Nb2O5,As2O3およ
    びLi2Oからなる群より選ばれた少なくとも1つ
    の核発生剤が主成分に対し3重量%以下の割合で
    添加されてなる特許請求の範囲第1項記載のガラ
    ス粉末焼結体の製造方法。 3 成形体の焼成の温度が1000℃以下である特許
    請求の範囲第1項または第2項記載のガラス粉末
    焼結体の製造方法。
JP61057341A 1986-01-23 1986-03-15 ガラス粉末焼結体の製造方法 Granted JPS62216939A (ja)

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US07/004,198 US4764486A (en) 1986-01-23 1987-01-16 Sintered glass-powder product
DE19873701973 DE3701973A1 (de) 1986-01-23 1987-01-23 Produkt aus gesintertem glaspulver

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JPS5992943A (ja) * 1982-11-15 1984-05-29 Ngk Spark Plug Co Ltd 結晶化ガラス体
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