JPH0457627B2 - - Google Patents
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- JPH0457627B2 JPH0457627B2 JP62130398A JP13039887A JPH0457627B2 JP H0457627 B2 JPH0457627 B2 JP H0457627B2 JP 62130398 A JP62130398 A JP 62130398A JP 13039887 A JP13039887 A JP 13039887A JP H0457627 B2 JPH0457627 B2 JP H0457627B2
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- JP
- Japan
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- weight
- glass
- dielectric material
- sio
- temperature
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- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明は回路基板として有用な誘電体材料、特
に低温焼成が可能な誘電体材料に関する。 従来の技術 LSIなど半導体及び回路部品の高密度実装化に
伴い、近年多層回路基板が広く採用されている。
セラミツク多層回路基板は、誘電体層と導体層と
を交互に積層し、同時焼成して一体化することに
より製造されるものであり、誘電体材料として
は、従来主としてアルミナ系セラミツクスが使用
されてきた。しかしアルミナ系セラミツクスは絶
縁性機械的強度等の特性は優れているが、焼結温
度が1500℃以上と高く、内部配線導体材料には比
較的電気抵抗の高いMoやＷ等の高融点金属を用
いるので、導体幅を大きくとらなくてはならない
など、小型化、高密度化が困難である。そこで電
気抵抗が小さく融点の低いAg，Au，Cuなどの高
導電性金属を導体材料として用いるために、これ
らの金属の融点以下で焼結可能な誘電体材料の開
発が望まれている。 このような要請に応えて近年、例えば低温焼結
セラミツクス、結晶化ガラス、ガラス−セラミツ
クス混合物など種々の誘電体材料が提案され、一
部実用化されているが、誘電率、絶縁性等の電気
特性や強度など回路基板としての要求特性を全て
満足するものではなく、特に機械的強度の点でア
ルミナ基板に及ばない。 発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、低温で焼成でき、焼成後は優
れた絶縁特性及び機械的強度を示す新規な回路基
板用誘電体材料を提供することにある。 問題点を解決するための手段 本発明は、珪素、カルシウム、マグネシウム及
びアルミニウムを各々酸化物換算で SiO2 10〜60重量％、 CaO 20〜60重量％、 MgO １〜30重量％、 Al2O3 ０〜50重量％ の比率で含有し、結晶化温度が1200℃以下である
ガラスからなる回路基板用誘電体材料、及びこの
ガラスと結晶性フイラーとの混合物からなる回路
基板用誘電体材料である。 上記ガラスは、各成分酸化物の原料化合物を酸
化物換算で上記の組成となるように混合し、通常
のガラスの製法に従つて例えば1500〜1700℃の温
度で溶融し、次いで溶融物を急冷してガラス化
し、これを粉砕することによつて製造される。 結晶性フイラーとしてはアルミナ、シリカ、ジ
ルコニア、ベリリア、マグネシア、ステアタイ
ト、フオルステライト、ムライト等の酸化物や、
窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化硼素等の窒化
物など通常フイラーとして使用されているものの
他、本発明のガラスを結晶化温度以上で熱処理し
て予め結晶化させた後、粉砕することにより製造
されたガラス−セラミツクス粉末も使用される。
該フイラーを前記ガラス対して添加混合すること
により、強度、脱バインダ性、成形性等を改善し
たり、焼成時の収縮率を制御することができる。
添加量は必要に応じて適宜選択するが、70重量％
程度までが好ましい。 作 用 本発明のガラスは、1200℃以下の結晶化温度を
有しており、結晶化温度以上で焼成することによ
り容易に結晶化する。 析出する結晶は組成によつても異なるが、主と
してβ−ウオラストナイト、アノーサイト、メリ
ライト、ムライトなどであり、特にメリライトが
非常に微細な形で析出し易く、これにより機械的
強度が大きく、かつ絶縁性が優れた誘電体が得ら
れるものと考えられる。又この結晶は安定してお
り、酸及びアルカリに対しても耐久性がある。メ
ルライトの中でもことにCa2MgSi2O7（オケルマ
ナイト）とCa2Al2SiO7（ゲーレナイト）の固溶体
は極めて微細な板状結晶として析出するので、強
度が飛躍的に向上する。更に本発明のガラスの焼
成体は表面が極めて平滑で、特別な研磨処理を必
要としない。 SiO2は結晶相の主要成分であるが、60重量％
を越えると結晶化しにくくなる。又融点が上昇す
るのでガラス製造時の溶融が困難になる。20重量
％より少量ではガラス化しにくい。CaOも結晶相
の主要成分であり、60重量％を越えると溶融が困
難になる。又10重量％より少いとガラス化しにく
い。MgOは１重量％以上配合することにより
SiO2−CaOガラスの吸水性を低下させ活性を小
さくする。又MgOはメリライト結晶特にオケル
マナイトを構成するが、30重量％を越えると溶融
温度が上昇するので好ましくない。Al2O3は本発
明の目的を達成するために必ずしも必要な成分で
はないが、SiO2−CaO−MgO系ガラスに添加す
ることによつてガラス化範囲が広くなり、種々の
特性値をコントロールするための自由度が増す。
又Al2O3はゲーレナイトなどの結晶の主要成分に
なる。40重量％を越えると、やはりガラス製造時
の溶融が困難となるので望ましくない。特に好適
な組成範囲は、 SiO2 20〜55重量％、 CaO 20〜45重量％、 MgO １〜20重量％、 Al2O3 ０〜40重量％、 で、この範囲ではメリライトが主相として析出し
易いので強度が優れており、結晶化温度も1000℃
以下と、より低温焼成が可能となる。最適なガラ
ス組成は、オケルマナイトとゲーレナイトの連続
固溶体が析出し易い。 SiO2 20〜45重量％、 CaO 30〜45重量％、 MgO １〜15重量％、 Al2O3 ０〜40重量％、 の範囲である。 本発明の誘電体材料は、回路基板や多層回路の
誘電体層として使用される。 例えば多層回路基板に使用する場合は、本発明
のガラスをポールミルにて平均粒径１〜5μm程度
まで粉砕し、この粉末に必要に応じてフイラー、
結合剤、可塑剤、湿潤剤を添加し、溶剤中で充分
に混合してスラリーを作り、ドクターブレード法
など公知の方法により成形してグリーンシートを
作成する。このグリーンシートに導体を印刷し、
複数枚積層して加熱加圧した後、焼成することに
より一体化する。焼成はガラスの結晶化温度以上
で行えばよく、例えば900〜1200℃の低温で焼成
することができる。焼成雰囲気は使用する導体材
料により、酸化性雰囲気、非酸化性雰囲気のいず
れでもよい。尚グリーンシートの代わりに、誘電
体ペーストの形でペースト積層法による多層回路
基板の製造に用いることもできる。 実施例 実施例 １〜11 SiO2，CaCO3，Mg（OH）2，Al2O3を酸化物換
算で表１に示した割合で秤量し、自動乳鉢で混合
し、1700℃に30分保持して溶融した後、双ロール
で急冷してガラスを製造した。このガラスをスタ
ンプミルで粗粉砕し、次いで分散媒としてメタノ
ールを用いてアルミナ製ボールミルで24時間粉砕
し、平均粒径2.5μmのガラス粉末を得た。得られ
たガラス粉末について、それぞれ結晶化温度を測
定し、表１に示した。 このガラス粉末100重量部に対してアクリル系
樹脂13.5重量部、フタル酸系可塑剤10重量部、ケ
トン系溶剤60重量部を添加し、アルミナ製ポール
ミルを用いて充分混合してスラリーとした。次い
で脱泡及び粘度調整を行つた後、ドクターブレー
ド法により厚さ150μmのグリーンシートを作成し
た。６枚のグリーンシートを温度100℃、圧力100
Kg／cm2で加熱加圧して積層し、未焼結基板を得
た。これを500℃で４時間保持して有機物を除去
し、ベルト炉において窒素雰囲気中1000℃で４時
間焼成を行つた。 得られた焼成体について各々絶縁抵抗及び抗折
強度を測定し、結果を表１に併せて示した。 表１より明らかなように、本発明の誘電体材料
は回路基板材料として優れた特性を有している。
に低温焼成が可能な誘電体材料に関する。 従来の技術 LSIなど半導体及び回路部品の高密度実装化に
伴い、近年多層回路基板が広く採用されている。
セラミツク多層回路基板は、誘電体層と導体層と
を交互に積層し、同時焼成して一体化することに
より製造されるものであり、誘電体材料として
は、従来主としてアルミナ系セラミツクスが使用
されてきた。しかしアルミナ系セラミツクスは絶
縁性機械的強度等の特性は優れているが、焼結温
度が1500℃以上と高く、内部配線導体材料には比
較的電気抵抗の高いMoやＷ等の高融点金属を用
いるので、導体幅を大きくとらなくてはならない
など、小型化、高密度化が困難である。そこで電
気抵抗が小さく融点の低いAg，Au，Cuなどの高
導電性金属を導体材料として用いるために、これ
らの金属の融点以下で焼結可能な誘電体材料の開
発が望まれている。 このような要請に応えて近年、例えば低温焼結
セラミツクス、結晶化ガラス、ガラス−セラミツ
クス混合物など種々の誘電体材料が提案され、一
部実用化されているが、誘電率、絶縁性等の電気
特性や強度など回路基板としての要求特性を全て
満足するものではなく、特に機械的強度の点でア
ルミナ基板に及ばない。 発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、低温で焼成でき、焼成後は優
れた絶縁特性及び機械的強度を示す新規な回路基
板用誘電体材料を提供することにある。 問題点を解決するための手段 本発明は、珪素、カルシウム、マグネシウム及
びアルミニウムを各々酸化物換算で SiO2 10〜60重量％、 CaO 20〜60重量％、 MgO １〜30重量％、 Al2O3 ０〜50重量％ の比率で含有し、結晶化温度が1200℃以下である
ガラスからなる回路基板用誘電体材料、及びこの
ガラスと結晶性フイラーとの混合物からなる回路
基板用誘電体材料である。 上記ガラスは、各成分酸化物の原料化合物を酸
化物換算で上記の組成となるように混合し、通常
のガラスの製法に従つて例えば1500〜1700℃の温
度で溶融し、次いで溶融物を急冷してガラス化
し、これを粉砕することによつて製造される。 結晶性フイラーとしてはアルミナ、シリカ、ジ
ルコニア、ベリリア、マグネシア、ステアタイ
ト、フオルステライト、ムライト等の酸化物や、
窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化硼素等の窒化
物など通常フイラーとして使用されているものの
他、本発明のガラスを結晶化温度以上で熱処理し
て予め結晶化させた後、粉砕することにより製造
されたガラス−セラミツクス粉末も使用される。
該フイラーを前記ガラス対して添加混合すること
により、強度、脱バインダ性、成形性等を改善し
たり、焼成時の収縮率を制御することができる。
添加量は必要に応じて適宜選択するが、70重量％
程度までが好ましい。 作 用 本発明のガラスは、1200℃以下の結晶化温度を
有しており、結晶化温度以上で焼成することによ
り容易に結晶化する。 析出する結晶は組成によつても異なるが、主と
してβ−ウオラストナイト、アノーサイト、メリ
ライト、ムライトなどであり、特にメリライトが
非常に微細な形で析出し易く、これにより機械的
強度が大きく、かつ絶縁性が優れた誘電体が得ら
れるものと考えられる。又この結晶は安定してお
り、酸及びアルカリに対しても耐久性がある。メ
ルライトの中でもことにCa2MgSi2O7（オケルマ
ナイト）とCa2Al2SiO7（ゲーレナイト）の固溶体
は極めて微細な板状結晶として析出するので、強
度が飛躍的に向上する。更に本発明のガラスの焼
成体は表面が極めて平滑で、特別な研磨処理を必
要としない。 SiO2は結晶相の主要成分であるが、60重量％
を越えると結晶化しにくくなる。又融点が上昇す
るのでガラス製造時の溶融が困難になる。20重量
％より少量ではガラス化しにくい。CaOも結晶相
の主要成分であり、60重量％を越えると溶融が困
難になる。又10重量％より少いとガラス化しにく
い。MgOは１重量％以上配合することにより
SiO2−CaOガラスの吸水性を低下させ活性を小
さくする。又MgOはメリライト結晶特にオケル
マナイトを構成するが、30重量％を越えると溶融
温度が上昇するので好ましくない。Al2O3は本発
明の目的を達成するために必ずしも必要な成分で
はないが、SiO2−CaO−MgO系ガラスに添加す
ることによつてガラス化範囲が広くなり、種々の
特性値をコントロールするための自由度が増す。
又Al2O3はゲーレナイトなどの結晶の主要成分に
なる。40重量％を越えると、やはりガラス製造時
の溶融が困難となるので望ましくない。特に好適
な組成範囲は、 SiO2 20〜55重量％、 CaO 20〜45重量％、 MgO １〜20重量％、 Al2O3 ０〜40重量％、 で、この範囲ではメリライトが主相として析出し
易いので強度が優れており、結晶化温度も1000℃
以下と、より低温焼成が可能となる。最適なガラ
ス組成は、オケルマナイトとゲーレナイトの連続
固溶体が析出し易い。 SiO2 20〜45重量％、 CaO 30〜45重量％、 MgO １〜15重量％、 Al2O3 ０〜40重量％、 の範囲である。 本発明の誘電体材料は、回路基板や多層回路の
誘電体層として使用される。 例えば多層回路基板に使用する場合は、本発明
のガラスをポールミルにて平均粒径１〜5μm程度
まで粉砕し、この粉末に必要に応じてフイラー、
結合剤、可塑剤、湿潤剤を添加し、溶剤中で充分
に混合してスラリーを作り、ドクターブレード法
など公知の方法により成形してグリーンシートを
作成する。このグリーンシートに導体を印刷し、
複数枚積層して加熱加圧した後、焼成することに
より一体化する。焼成はガラスの結晶化温度以上
で行えばよく、例えば900〜1200℃の低温で焼成
することができる。焼成雰囲気は使用する導体材
料により、酸化性雰囲気、非酸化性雰囲気のいず
れでもよい。尚グリーンシートの代わりに、誘電
体ペーストの形でペースト積層法による多層回路
基板の製造に用いることもできる。 実施例 実施例 １〜11 SiO2，CaCO3，Mg（OH）2，Al2O3を酸化物換
算で表１に示した割合で秤量し、自動乳鉢で混合
し、1700℃に30分保持して溶融した後、双ロール
で急冷してガラスを製造した。このガラスをスタ
ンプミルで粗粉砕し、次いで分散媒としてメタノ
ールを用いてアルミナ製ボールミルで24時間粉砕
し、平均粒径2.5μmのガラス粉末を得た。得られ
たガラス粉末について、それぞれ結晶化温度を測
定し、表１に示した。 このガラス粉末100重量部に対してアクリル系
樹脂13.5重量部、フタル酸系可塑剤10重量部、ケ
トン系溶剤60重量部を添加し、アルミナ製ポール
ミルを用いて充分混合してスラリーとした。次い
で脱泡及び粘度調整を行つた後、ドクターブレー
ド法により厚さ150μmのグリーンシートを作成し
た。６枚のグリーンシートを温度100℃、圧力100
Kg／cm2で加熱加圧して積層し、未焼結基板を得
た。これを500℃で４時間保持して有機物を除去
し、ベルト炉において窒素雰囲気中1000℃で４時
間焼成を行つた。 得られた焼成体について各々絶縁抵抗及び抗折
強度を測定し、結果を表１に併せて示した。 表１より明らかなように、本発明の誘電体材料
は回路基板材料として優れた特性を有している。
【表】
【表】
比較例 １〜５
SiO2，CaCO3，Mg（OH）2，Al2O3を酸化物換
算で表１に示した割合で混合し、実施例と同様に
して溶融、急冷したところ、比較例１ではガラス
化せず、又比較例３〜５では1700℃で酸化物が完
全に溶融しなかつた。比較例２では得られたガラ
ス粉末を用いてグリーンシートを作成し、積層、
焼成したが、結晶化せず、抗折強度は1000Kg／cm2
と、実用に供し得ないものであつた。 実施例 12 実施例３と同一組成のガラス粉末と、結晶性フ
イラーとして平均粒径3.0μmのアルミナ粉末とを
重量化で90：10の割合で混合し、実施例１と同様
にしてグリーンシートを作り、積層した後1000℃
で焼成した。得られた焼成体の絶縁抵抗及び抗折
強度はそれぞれ1014Ωcm以上、2540Kg／cm2であつ
た。 実施例 13 実施例２と同一組成のガラス粉末と、結晶性フ
イラーとして平均粒径0.4μmの窒化アルミニウム
粉末とを重量比で95：５の割合で混合し、実施例
１と同様にしてグリーンシートを作り、積層した
後1000℃で焼成した。得られた焼成体の絶縁抵抗
及び抗折強度はそれぞれ1014Ωcm以上、2490Kg／
cm2であつた。 発明の効果 本発明の誘電体材料は、高い機械的強度及び優
れた化学的耐久性、電気的特性を有しており、又
低温での焼結が可能なので、設備コスト、製造コ
ストの低減に加えて、導体抵抗の低いAg，Au，
Cuなどの金属を配線材料として使用することが
でき、高密度実装が可能な回路基板用材料として
極めて有用である。
算で表１に示した割合で混合し、実施例と同様に
して溶融、急冷したところ、比較例１ではガラス
化せず、又比較例３〜５では1700℃で酸化物が完
全に溶融しなかつた。比較例２では得られたガラ
ス粉末を用いてグリーンシートを作成し、積層、
焼成したが、結晶化せず、抗折強度は1000Kg／cm2
と、実用に供し得ないものであつた。 実施例 12 実施例３と同一組成のガラス粉末と、結晶性フ
イラーとして平均粒径3.0μmのアルミナ粉末とを
重量化で90：10の割合で混合し、実施例１と同様
にしてグリーンシートを作り、積層した後1000℃
で焼成した。得られた焼成体の絶縁抵抗及び抗折
強度はそれぞれ1014Ωcm以上、2540Kg／cm2であつ
た。 実施例 13 実施例２と同一組成のガラス粉末と、結晶性フ
イラーとして平均粒径0.4μmの窒化アルミニウム
粉末とを重量比で95：５の割合で混合し、実施例
１と同様にしてグリーンシートを作り、積層した
後1000℃で焼成した。得られた焼成体の絶縁抵抗
及び抗折強度はそれぞれ1014Ωcm以上、2490Kg／
cm2であつた。 発明の効果 本発明の誘電体材料は、高い機械的強度及び優
れた化学的耐久性、電気的特性を有しており、又
低温での焼結が可能なので、設備コスト、製造コ
ストの低減に加えて、導体抵抗の低いAg，Au，
Cuなどの金属を配線材料として使用することが
でき、高密度実装が可能な回路基板用材料として
極めて有用である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 珪素、カルシウム、マグネシウム及びアルミ
ニウムを各々酸化物換算で SiO2 10〜60重量％、 CaO 20〜60重量％、 MgO １〜30重量％、 Al2O3 ０〜50重量％ の比率で含有し、結晶化温度が1200℃以下である
ガラスからなる回路基板用誘電体材料。 ２ 珪素、カルシウム、マグネシウム及びアルミ
ニウムを各々酸化物換算で SiO2 10〜60重量％、 CaO 20〜60重量％、 MgO １〜30重量％、 Al2O3 ０〜50重量％ の比率で含有し、結晶化温度が1200℃以下である
ガラスと、結晶性フイラーとからなる回路基板用
誘電体材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62130398A JPS63295473A (ja) | 1987-05-27 | 1987-05-27 | 回路基板用誘電体材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62130398A JPS63295473A (ja) | 1987-05-27 | 1987-05-27 | 回路基板用誘電体材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63295473A JPS63295473A (ja) | 1988-12-01 |
| JPH0457627B2 true JPH0457627B2 (ja) | 1992-09-14 |
Family
ID=15033344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62130398A Granted JPS63295473A (ja) | 1987-05-27 | 1987-05-27 | 回路基板用誘電体材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63295473A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2700920B2 (ja) * | 1989-05-19 | 1998-01-21 | 京セラ株式会社 | コンデンサー内蔵複合回路基板 |
| JP2700921B2 (ja) * | 1989-05-24 | 1998-01-21 | 京セラ株式会社 | コンデンサー内蔵複合回路基板 |
| JP2753887B2 (ja) * | 1989-09-29 | 1998-05-20 | 京セラ株式会社 | コンデンサー内蔵複合回路基板 |
| JP2743115B2 (ja) * | 1990-09-29 | 1998-04-22 | 京セラ株式会社 | コンデンサー内蔵複合回路基板 |
| JP3067919B2 (ja) * | 1992-12-28 | 2000-07-24 | 太陽誘電株式会社 | 高周波用低温焼結性磁器組成物 |
| JP3067917B2 (ja) * | 1992-12-28 | 2000-07-24 | 太陽誘電株式会社 | 高周波用低温焼結性磁器組成物 |
| JP3647130B2 (ja) * | 1996-02-06 | 2005-05-11 | 昭栄化学工業株式会社 | 絶縁体ガラス組成物とこれを用いた厚膜多層回路絶縁層用ガラス組成物 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58204870A (ja) * | 1982-05-24 | 1983-11-29 | 富士通株式会社 | ガラス・セラミツク組成物 |
-
1987
- 1987-05-27 JP JP62130398A patent/JPS63295473A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63295473A (ja) | 1988-12-01 |
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