JPH05254863A

JPH05254863A - セラミックス基板、セラミックス回路配線板及びその製造法

Info

Publication number: JPH05254863A
Application number: JP4089748A
Authority: JP
Inventors: Shinya Tamaki; 信也玉木; Yasumitsu Watanabe; 康光渡辺; Genpachi Nomura; 絃八野村
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 1992-03-13
Filing date: 1992-03-13
Publication date: 1993-10-05

Abstract

(57)【要約】【目的】低誘電率、低誘電損失で、抗折強度及び耐熱
クリープ性の優れた表面平滑なセラミックス基板及びセ
ラミックス回路配線板、その前駆体のグリーンシート、
及び同基板・配線板の製造法を提供する。【構成】特定組成の結晶化ガラス相を有する結晶化ガ
ラス成形体からなり、主結晶がアノーサイト１とコージ
ェライト 2α及び 2βからなるセラミックス基板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子回路用基板、電子部
品基板等のセラミックス基板、及びその基板に回路配線
が施されてなるセラミックス回路配線板に関するもので
あり、特に高周波回路基板、高速信号用回路基板等に用
いて好適な特性を有するセラミックス基板及びそのセラ
ミックス回路配線板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アルミナ等のセラミックスを用いたセラ
ミックス基板はＩＣ、ＬＳＩ等の電子部品を実装素子と
する電子回路の実装用基板として使用されている。一
方、現在、電子機器分野では実装素子の高密度化、信号
伝送高速化の進展、移動体通信等の普及、高性能化に伴
う使用周波数帯域の高周波化が急速に進んでおり、実装
基板にも高密度配線化、高速化、高周波化への対応が求
められている。このような実装用基板についての信号の
高速伝送化、高周波化の要請に対しては基板材料（誘電
体層）の低誘電率化、低誘電損失化が強く求められる。
つまり、信号の伝播遅延時間は誘電率（ε）の平方根に
比例するため、信号を高速で伝送するには基板材料の低
誘電率化が不可欠となり、高周波電界化では高周波絶縁
性を高める必要から、やはり基板材料の低誘電率化が必
須となる。

【０００３】また、誘電損失（ tanδ）は信号の電送損
失に影響する。信号電流による回路近傍の基板材料に発
生する電磁界により信号電流が熱エネルギーに変換され
信号の電送損失の原因となる。この電送損失は誘電損失
及び周波数の２乗に比例するするため、高周波になるほ
ど大きくなる。したがって高周波用基板としては基板材
料の低誘電損失が不可欠となる。また、信号の高速伝播
には配線長を短くすること、つまり回路の高密度化が必
要となる。そのために基板上に出来る限り微細配線を形
成するか立体配線とすることが要望される。したがっ
て、いずれにしても基板表面は可能な限り平滑であるこ
とが必要となる。特に薄膜法にて回路を形成する場合は
基板表面を最高度に平滑に仕上げることが強く要求され
る。

【０００４】以上の高周波用基板及び高速信号伝送用基
板としての要求特性を数量的に考えたとき、１ＭＨ_Zの
高周波領域にて従来から実装用基板として使われている
アルミナ基板では誘電率が約10と高く、一方低誘電損失
セラミックスとして知られているガラスセラミックスは
誘電率は約６と低いが誘電損失が0.005 と大きく、また
誘電率及び誘電損失が共に著しく小さい電気特性の優れ
た石英ガラス基板は成形が極めて難しく高価となり、ま
た前記機械的特性が一段と劣るという欠点がある。した
がって、高周波用基板、高速信号伝送用基板としては現
状では満足のいくものは得られていない。

【０００５】さらに、実用上基板の機械特性も極めて重
要な具備要件であり、特に実装用基板として素子実装工
程や実際の使用に耐えるには1500kg/cm²の抗折強度が必
要とされる。さらに、実装用基板は回路の形成を厚膜法
にて行う場合がある。本法は銀系導電ペーストを基板上
に回路印刷し、800 〜900 ℃で焼成することにより回路
形成を行う方法である。基板としてはこの焼成時にそ
り、ねじれ、ゆがみ等の変形を生じないこと、すなわち
耐熱クリープ性が高いことが必須の要件となる。

【０００６】また基板の平滑性についても厳しい要求が
あり、例えば薄膜用基板の場合、その表面における微細
な凹凸の振幅に関する中心線平均粗さとして定義される
表面粗さ（Ra）が0.2 μm 以下であることを要求され
る。ところが通常の方法で成形されたセラミックス基板
の表面はこの数値が１桁以上大きいので、現状の生産段
階ではこの基板表面を機械的に研磨したり、表面にガラ
スグレーズをコーティングする方法によって上記数値以
下の表面粗度になるように仕上げ加工を行っている。か
くして本実装用基板は加工工程が複雑になり、生産性が
著しく悪く、したがって価格的にも高価なものになって
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような技術的背景
にあって本発明は低誘電率、低誘電損失の電気特性、高
強度、高耐熱クリープ性の機械・熱特性、及び高度の表
面平滑性を有する高周波用基板及び高速信号伝送用基板
として好適に使用し得るセラミックス基板、及びそれに
回路配線が施されたセラミックス回路配線板を提供する
ことを目的とするものであり、さらに、生産性の高いグ
リーンシート法にて従来より一段と低温にて焼成する安
価なセラミックス基板及びセラミックス回路配線板の製
造法、及び低温焼成により上記セラミックス基板及びセ
ラミックス回路配線板とすることが可能なグリーンシー
トを提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決するため鋭意研究した結果、特定組成の結晶化ガラス
よりなるセラミックス基板が上記目的を達成することを
見出し、本発明に到達した。

【０００９】すなわち、本発明は、酸化物換算でSi０₂
45〜65重量％、Al₂0₃20〜30重量％、Ca０ 5〜15重量
％、Mg０ 5〜15重量％の化学組成を有する結晶化ガラス
を主成分とする結晶化ガラス成形体よりなり、本結晶化
ガラスの主結晶がアノーサイト、コージェライトα及び
コージェライトβからなることを特徴とするセラミック
ス基板、及び上記結晶化ガラスを主成分とする結晶化ガ
ラス成形体に回路配線が施されてなるセラミックス回路
配線板を要旨とするものであり、さらに酸化物換算でSi
０₂45〜65重量％、 Al₂O₃ 20 〜30重量％、Ca０ 5〜15
重量％、Mg０ 5〜15重量％の化学組成を有するガラス粉
末を主成分とするガラス粉末原料に可塑・凝結性組成物
が配合されてなるグリーンシートを要旨とするものであ
り、さらに、本グリーンシート、あるいは本グリーンシ
ートに回路配線加工を施したグリーンシート回路配線加
工体、を焼成温度 900〜1000℃で 0.7〜20時間、又は焼
成温度1000〜1200℃で10〜40分間焼成することを特徴と
する結晶化ガラスからなるセラミックス基板、あるいは
セラミックス回路配線板の製造法を要旨とするものであ
る。

【００１０】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
セラミックス基板あるいはセラミックス回路配線板基材
は酸化物換算でSi０₂45〜65重量％、 Al₂O₃ 20 〜30重
量％、Ca０ 5〜15重量％、Mg０ 5〜15重量％の化学組成
を有する結晶化ガラスを主成分とする結晶化ガラス成形
体よりなる。ここで上記化学組成を有する結晶化ガラス
（以下、本結晶化ガラスと称する）は珪素 Si 、アルミ
ニウム Al 、カルシウム Ca 、マグネシュウム Mg 、及
び酸素０よりなる単一セラミックス化合物であるが、そ
れを前記各金属の酸化物の混成体の形で表現したときに
前記各重量％組成にて主として表される構造体であっ
て、場合によっては後記する原料由来の炭酸基、水酸基
等の陰イオン基と前記各金属陽イオン基との塩類よりな
る微量の不純物が混在こともある。

【００１１】本結晶化ガラスは少なくとも室温近傍にて
完全に非晶質状、あるいは極わずかにに結晶の存在する
準非晶質状であり、しかもある温度以上の熱処理により
結晶化が顕在化する上記化学組成を有するガラス（以
下、本潜在結晶ガラスと称する。）が本発明の焼成処理
によって結晶化したもので、結晶相と非晶相とが混在し
た複相組成体からほとんど完全に結晶した準単相組成体
までのガラス構造体を意味する。

【００１２】本発明のセラミックス基板あるいはセラミ
ックス回路配線板基材は上記した本結晶化ガラスを主成
分とするが、その存在率は80重量％以上が好ましい。も
ちろん、 100重量％の結晶化ガラス成形体、すなわち本
結晶化ガラス単体にても本発明の効果は充分に発現され
る。本結晶化ガラスが80重量％未満になると前記した電
気特性及び機械・熱特性が低下し易くなる。

【００１３】本結晶化ガラス以外の成分としては他のガ
ラス、あるいはガラス・セラミックスが好ましいが、特
に硼珪酸ガラスが優れている。すなわち本結晶化ガラス
100〜80重量％と硼珪酸ガラス０〜20重量％よりなる結
晶化ガラス相と非晶質ガラス相が相互に入り混じった混
成体は、本結晶化ガラスに比較して抗折強度、耐熱クリ
ープ性等の機械・熱特性が殆ど同程度で表面平滑性及び
誘電特性がさらに優れた性能を有するものとなる。

【００１４】結晶化ガラス相の主結晶は CaO・Al₂0₃・
2Si0₂組成のアノーサイト、2Mg0・2Al₂0₃・5Si0₂ 組成
のコージェライトα及び2Mg0・2Al₂0₃・6Si0₂ 組成のコ
ージェライトβよりなる。それ以外の結晶としては2Mg0
・2Al₂0₃・5Si0₂ 組成のインディアライトが少量存在す
る。これら各結晶の同定はＸ線回折像によって行うこと
ができる。すなわち回折角とそのＸ線強度との関係を表
すＸ線回折図において各結晶に対応する特性ピークとし
て回折角 2θで表してアノーサイトは28.0°、コージェ
ライトαは10.4°、コージェライトβは26.0°、インデ
ィアライトは29.6°の位置に現れる。このような同定の
例としては図１に明示した通りである。

【００１５】このようなアノーサイト、及びコージェラ
イトを主結晶とする結晶化ガラスあるいは本結晶化ガラ
スと硼珪酸ガラス等の非晶質ガラスとの混成体はそれら
結晶の存在そのものが前記した優れた電気及び力学・熱
特性を発現するのみならず、単一相あるいは両異種ガラ
ス相が均質かつ高密度に入り混じり充填し合った組織を
有し、それらの界面は強固に密着している。当然のこと
ながら、通常のセラミックス基板にてよく認められる空
孔、クラック等の欠陥部は殆ど存在しない。したがって
本発明のセラミックス基板及びセラミックス回路配線板
の基板は本来結晶化ガラスながら、高純度アルミナ基板
のような高性能のセラミックス基板並の機械的強度と耐
薬品性を有する。

【００１６】本発明のセラミックス回路配線板は上記し
た本結晶化ガラスを主成分とする結晶化ガラス成形体に
一体的に回路配線が施された構造体である。この結晶化
ガラス成形体とはシート状又はボード状の成形体であ
り、また回路配線とは上記成形体の表面又は内部に一段
乃至多数段の層状の回路が一体的に形成され、必要に応
じて複数の層間にそれらを結ぶ一個乃至多数個の棒状又
は管状の導体すなわちバイアホールが形成されたもので
ある。またここでいう回路とは金、銀等の良導電性金属
の帯状に連なった焼結体よりなる導体、あるいは必要に
応じてその一部に層状の金属、炭素、あるいはセラミッ
クスよりなる抵抗体及び／又はコンデンサ等の受動部品
が一体的に接続された電気回路である。

【００１７】本発明のグリーンシートは酸化物換算でSi
０₂45〜65重量％、Al₂O₃20〜30重量％、Ca０ 5〜15重
量％、Mg０ 5〜15重量％の化学組成を有するガラス粉末
を主成分とするガラス粉末原料に可塑・凝結性組成物が
配合された可撓性のシートであって、特に平均粒径が数
μm 以下、好ましくは２μm 以下の本潜在結晶ガラス10
0〜80重量％と硼珪酸ガラス 0〜20重量％よりなるガラ
ス粉末原料90〜80重量％と可塑・凝結性組成物10〜20重
量％とが配合されたシートが好適に使用される。

【００１８】ここで可塑・凝結性組成物とは本グリーン
シートの製造工程にて使用する結合剤、可塑剤、分散
剤、溶媒等の機能剤の配合液である成形助剤の同シート
成形仕上がり後の溶媒蒸発残留物であって、ガラス粉末
原料の粒子間を凝結し、シート形態を保つと共にシート
に可塑性と孔あけ・外形加工、回路印刷加工等の加工に
対する加工性とを付与する機能を有する物質である。本
グリーンシートにおいて可塑・凝結性組成物はガラス粉
末原料の粒子間にほぼ均一に充填した状態にて配合され
ている。本グリーンシートの厚みは約0.1 〜1.0 mm、密
度は約1.8 g/cm³程度のものが好適である。

【００１９】次に本発明の製造法を詳細に説明する。本
発明のセラミックス基板は前記した本結晶化ガラスの粉
末を焼成することによって得られるが、そのままで所定
の成形体の形を整えることは難しいので、予め成形した
グリーンシートを焼成する方法を採用するのが望まし
い。

【００２０】本発明のガラス粉末原料は酸化物換算でSi
０₂45〜65重量％、 Al₂０₃20〜30重量％、Ca０ 5〜15
重量％、Mg０ 5〜15重量％の化学組成を有するガラス、
すなわち本潜在結晶ガラスの粉末、あるいは本潜在結晶
ガラス粉末 100〜80重量％と硼珪酸ガラス粉末 0〜20重
量％よりなる混合粉末ガラスを用いる。

【００２１】本潜在結晶ガラスは前記した通り室温近傍
では完全な非晶質状あるいは極わずかに結晶の存在する
準非晶質状の上記化学組成を有するガラスであるが、軟
化温度以上に加熱、すなわち焼成することにより結晶化
ガラスとなるガラス質物質であり、硼珪酸ガラスは結晶
化能のない通常の非晶質ガラスである。

【００２２】本潜在結晶ガラスは珪砂（Si0₂用原料）、
水酸化アルミニウム（ Al₂0₃用原料）、炭酸カルシウム
（Ca０用原料）、炭酸マグネシウム（Ma０用原料）等の
原料を上記本潜在結晶ガラスの酸化物の組成を満足する
ように所要量秤量し、タンク炉、ルツボ等の溶融容器に
て溶融後均質化し、これを鋳型にいれてキャスティング
し、得られたガラスブロックをロールクラッシャーで粗
粉砕し、次いでジェットミル等の精粉砕機にて例えば粒
径10μm まで粉砕して調製する。

【００２３】このガラス粉末原料90〜80重量％に対して
結合剤、可塑剤、分散剤等の配合剤を10〜20重量％、溶
媒をガラス粉末原料100 重量％に対して80〜100 重量％
配合し、湿式ボールミル等の湿式粉砕装置にて湿式粉砕
・混合する。この際ガラス粉末原料の平均粒径が数μm
、好ましくは２μm 以下になるまで粉砕を続ける。こ
れをそのまま、あるいは必要に応じて脱泡、粘度調節等
の操作をさらに行って、原料スラリー（混合スリップ）
が調製される。ここで結合剤とはグリーンシートにおい
てガラス粉末原料の粉末粒子間を結合してシート形態を
保つ役目を果たす機能剤であって、ポリビニールブチラ
ール、ポリアクリル酸メチル樹脂等が用いられる。

【００２４】また、可塑剤とはグリーンシートの可塑性
及び加工性を向上させる機能剤であってジブチルフタレ
ート（ＤＢＰ）、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）等が
用いられる。また、分散剤とは原料スラリーにおいてガ
ラス粉末原料の溶媒への分散性を向上させる機能剤であ
って、オレイン酸メチル等が用いられる。また、溶媒と
は原料スラリーにおいて（１）上記各成形助剤を溶解す
る、（２）ガラス粉末原料を分散させ原料スラリーに流
動性を付与する、（３）キャスティング過程にて蒸発し
て固形のシート形態を形成する、等の機能を有する機能
剤であって、トルエン、メチルエチルケトン、エチルア
ルコール、プロピルアルコール、アゼオトロープ等の有
機溶媒あるいはこれらの混合液が用いられる。成形助剤
としては、上記以外に必要に応じて焼結助剤、印刷性改
良剤等の機能剤を配合することも有効である。

【００２５】このようにして調整された原料スラリーを
スラリー計量・供給装置、ドクターブレード、キャリヤ
ーテープコンベイヤー及び加熱乾燥炉を備えたキャステ
ィング装置に供給しグリーンシートを成形する。ドクタ
ーブレードにて所定厚さにキャスティングされたスラリ
ーは乾燥工程にて溶媒が蒸発し、残った結合剤、可塑
剤、分散剤等の成形助剤の残留分、すなわち可塑・凝結
性組成物がガラス粉末原料の粒子間に充填して、引張等
の外力に対する抗張力と、孔あけ、切断、回路印刷等の
加工に対する加工性と適度の硬さと可撓性とを有するグ
リーンシートとなる。

【００２６】かくして得られたグリーンシートはそのま
ま、あるいは孔あけ加工、外形加工等の一次加工を施し
た後、焼成してセラミックス基板とする。あるいは同一
次加工後、同基板の孔を導体化し基板表面に回路配線を
形成し、そのまま、あるいは必要に応じて多層積層成形
して後、焼成してセラミックス回路配線板に加工する。
なお、通常は焼成に先立って可塑・凝結性組成物を焼却
除去する脱脂処理を伴う。

【００２７】ここで孔あけ加工はドリル、パンチ、プレ
ス打抜き、電子線ビームあるいはレーザー光ビーム等の
手段にて基板の両面に貫通するスルーホールを形成する
加工であり、外形加工はトリミング等の加工である。ま
た、基板表面の回路は銅、銀、金、パラジューム、モリ
ブデン、タングステン等の良電導性の金属導体よりなる
帯状被膜、あるいは必要に応じてその一部に抵抗体、及
び／又はコンデンサとしての機能を果たす帯状被膜を含
む上記帯状被膜よりなり、これら回路の形成法としては
印刷法、写真によるドライフィルムレジスト法、液状フ
ォトレジスト法等の方法による厚膜法、あるいは化学メ
ッキ法、蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング
法、ＣＶＤ法等の方法による薄膜法によって施される。
これら各方法のうちで特に導電性ペーストを用いた印刷
回路形成法が実用性の点で優れている。孔の導体化、す
なわちバイアホール形成は印刷法、真空吸引法、加圧充
填法等の方法により壁面メタライズあるいは導電ペース
ト充填を行うことにより達成するものである。多層積層
成形は回路配線を施したグリーンシートを２乃至数層積
層し50〜150Pa の圧力を負荷して成形するものである。

【００２８】これらセラミックス基板あるいはセラミッ
クス回路配線板の焼成は、900 〜1200℃の空気、水素、
窒素等の不活性ガスあるいは還元性燃焼ガス雰囲気中に
て行われる。通常は1000〜1200℃で10〜40分間の焼成が
好適であるが、特に低温での焼成を必要とする場合は 9
00〜1000℃で0.7 〜20時間の焼成条件を採用するのが好
ましい。

【００２９】上記の焼成によってグリーンシートのガラ
ス粉末原料粒子の間隙に存在した可塑・凝結性組成物は
蒸発・分解して気化し、ガラス粒子が焼結する。この際
硼珪酸ガラスの粒子は非晶質状のガラス状にて本潜在結
晶ガラス粒子の間隙に充填した非晶質ガラス相となり、
本潜在結晶ガラス粒子は結晶と非晶質ガラスが混在した
結晶化ガラス相となる。

【００３０】本結晶化ガラス相の結晶は複数の異なった
結晶の混成体であるが、その主結晶はアノーサイトとα
型及びβ型のコージェライトよりなる。これらの各結晶
の存在率は焼成時の焼成条件によって左右される。すな
わち前記した標準的な焼成条件の場合、本発明の基板は
焼成温度 950〜1000℃にて結晶化を開始し、アノーサイ
トとコージェライトの混成体となり、焼成温度がさらに
高くなって1200℃を超えると著しくインディアライトが
増加する。上記α型及びβ型よりなるコージェライト系
結晶に関しては互いに変態の関係にあるが、焼成条件に
応じて存在比が変化する、すなわち焼成温度が1000℃以
下ではコージェライトβがコージェライトαに比較して
圧倒的に多いが、それより高温になるとコージェライト
βが減少するとともにコージェライトαが増加し、焼成
温度1200℃を超えると殆どコージェライトβが無くなっ
てコージェライトαのみとなる。

【００３１】前記した1200℃を超える焼成温度にて多量
に生成するインディアライト結晶の存在は機械的強度特
性及び表面平滑性に好ましくない影響を及ぼすので、12
00℃を超える焼成温度は好ましくない。また焼成温度が
900℃未満になると表面平滑性は良いが、結晶の比率が
低下して十分な機械強度が得られなくなるので、好まし
くない。

【００３２】

【実施例】以下本発明を実施例によりさらに具体的に説
明する。以下の実施例において％は重量％を示す。実施例１ Si０₂55％、 Al₂０₃29％、Ca０ 6％、Mg０ 10 ％の化
学組成を有するガラス粉末に、溶媒としてトルエン50
％、エチルアルコール43％、プロピルアルコール7％混
合溶媒を原料重量に対して80％加え、さらに結合剤とし
てポリビニルブチラール樹脂、可塑剤としてＤＢＰ、分
散剤としてオレイン酸メチルを原料重量に対してそれぞ
れ10％、４％、0.5 ％加えた。この原料を湿式ボールミ
ルにてガラス粉末原料の平均粒径が２μm 程度になるま
で混合・粉砕した。この原液を脱泡、粘度調製を行い、
粘度10000cp の原料スラリーを得た。

【００３３】このスラリーをドクターブレード法にてシ
ート成形して、厚さ約0.8mm のグリーンシートを得た。
このグリーンシート密度は1.85g/cm²であった。次いで
このグリーンシートを焼成温度950 〜1250℃に設定した
５段の所定温度にて30分間焼成し各焼成温度に対する５
点のセラミックス基板を得た。この各調製セラミックス
基板について誘電率、誘電損失、表面粗さ、抗折強度、
及び耐熱クリープ性を測定した。この結果を表１に示
す。

【００３４】

【表１】

【００３５】ここで誘電率及び誘電損失はＹＨＰ社製イ
ンピーダンスアナライザー（4194A) を用いて周波数１
ＭＨ_Zで測定した。表面粗さは小坂研究所製表面粗さ計
（ET−30K ）を用いて測定した。抗折強度はJIS −R 16
01の方法に依った。耐熱クリープ性は試料を間隔100mm
の２支点で支持し、 900℃で30分間保持した後の最大た
わみ量を測り、この量が500 未満のものを良好（○）、
それ以上のものを不良（×）とした。

【００３６】また、試料番号１、２、４、５、すなわ
ち、焼成温度 950℃、1000℃、1200℃、1250℃の各試料
についてＸ線回折分析を行った。その結果を図１に示
す。ここで、各結晶の同定はＸ線回折分析によりＪＣＰ
ＤＳのデータファイルに基づいて行った。

【００３７】比較例１実施例１と同様の方法にて同一寸法のコージェライト系
結晶化ガラス基板及びガラスセラミックスの代表例であ
る硼珪酸−アルミナ系ガラスセラミックス基板を調製
し、上記各特性値を測定した。なお、焼成条件はそれぞ
れ、焼成温度1420℃焼成時間30分間、及び焼成温度 900
℃焼成時間30分間であった。この結果を表２に示す。

【００３８】

【表２】

【００３９】以上の結果から明らかなように本発明のセ
ラミックス基板（試料番号２〜４）は誘電率が6.2 、誘
電損失が0.001 、表面粗さが0.2 以下、抗折強度が1500
kg/cm²以上、耐熱クリープ性が良好という所期の優れた
特性を有することが判明した。これに対して焼成温度が
低い基板（試料番号１）は抗折強度が低く、耐熱クリー
プ性も不良であり、一方、焼成温度が高い基板（試料番
号５）は抗折強度が低いものであった。

【００４０】本発明の基板の特性はコージェライト系結
晶化ガラス基板、及び硼珪酸−アルミナ系ガラスセラミ
ックス基板と比較してもバランスのとれた優れた基板特
性であるといえる。しかも、本発明の基板は生産上有効
な焼成温度範囲が1000〜1200℃と 200℃以上の可焼成温
度域を有するが、コージェライト系結晶化ガラス基板の
同値が20℃と極めて小さいことを考慮すると、生産性、
及び品質の均一性の点でも一段と優れていることが分か
る。

【００４１】また、Ｘ線回折分析の結果を示す図１から
明らかなように、本実施例の条件では焼成温度が 950℃
では非晶質のガラス状態のままであるが、焼成温度1000
℃の基板では結晶が出現しているので 950〜1000℃の温
度領域にて結晶化が始まっていることが推定でき、焼成
温度1000℃の基板と焼成温度1200℃の基板のスペクトル
の比較から、その主結晶がアノーサイトとコージェライ
トα及びβとの混成体となり、1000〜1200℃の焼成温度
領域にて上記各結晶の結晶化が進行すると共にインディ
オライトの結晶化も進むことが分かり、また、焼成温度
1200℃の基板と焼成温度1250℃の基板のスペクトルの比
較から、焼成温度が1250℃を超えるとアノーサイトが減
少し、またコージェライトβが殆ど無くなり、一方コー
ジェライトαが顕著に増加しまたインディオライトも増
加して主結晶に登場してくることが分かる。そしてこの
結果と表1 の試料番号4 と５の抗折強度の値の比較か
ら、インディオライトの出現に伴って抗折強度が一段と
低下することが分かる。

【００４２】実施例２ Si０₂55％、 Al₂０₃29％、Ca０ 6％、Mg０ 10 ％の化
学組成を有するガラス粉末に溶媒としてトルエン50％、
エチルアルコール43％、プロピルアルコール 7％混合溶
媒を原料重量に対して80％加え、さらに結合剤としてポ
リビニルブチラール樹脂、可塑剤としてＤＢＰ、分散剤
としてオレイン酸メチルを原料重量に対してそれぞれ10
％、及び４％、0.5 ％加えた。

【００４３】この原料を湿式ボールミルにてガラス粉末
原料の平均粒径が２μm 程度になるまで混合・粉砕し
た。この原液を脱泡、粘度調製を行い、粘度10000cp の
原料スラリーを得た。このスラリーをドクターブレード
法にてシート成形して、厚さ約0.8mm のグリーンシート
を得た。このグリーンシート密度は1.85g/cm²であっ
た。次いでこのグリーンシートを焼成温度 900℃にて20
時間焼成した。得られたセラミックス基板について誘電
率、誘電損失、表面粗さ、抗折強度、及び耐熱クリープ
性を測定した。各特性値の測定法は実施例１と同様であ
る。この結果を表３に示す。

【００４４】

【表３】

【００４５】この結果から明らかなように本セラミック
ス基板は 900℃という従来の常識からすれば破格の低温
での焼成でも本発明の目的とする特性がえられる。この
ような低温焼結基板の出現は銀や銅等の低融点導体と同
時焼成ができ、それらのもつ低い導体抵抗のため、より
多層化された基板が実現できること、コンデンサーや抵
抗を内部に形成することが可能となり回路の大幅な小型
化、高信頼性化が実現できるようになることといった大
きな利点を持つことを意味し、新規な用途分野の開拓が
可能となる。

【００４６】実施例３ Si０₂55％、 Al₂０₃29％、Ca０ 6％、Mg０ 10 ％の化
学組成を有するガラス粉末に硼珪酸ガラス粉末を全ガラ
ス粉末原料に対して12％、20％、30％を占めるようにそ
れぞれ添加した３種のガラス粉末原料を調製し、これら
各粉末原料に対して溶媒としてトルエン50％、エチルア
ルコール43％、プロピルアルコール 7％混合溶媒を原料
重量に対して80％加え、さらに結合剤としてポリビニル
ブチラール樹脂、可塑剤としてＤＢＰ、分散剤としてオ
レイン酸メチルをを原料重量に対してそれぞれ15％、5
％、0.5％加えた。

【００４７】この原料を湿式ボールミルにてガラス粉末
原料の平均粒径が２μm 程度になるまで混合・粉砕し
た。この原液を脱泡、粘度調製を行い、粘度15000cp の
原料スラリーを得た。このスラリーをドクターブレード
法にてシート成形して、厚さ約0.8mm のグリーンシート
を得た。このグリーンシート密度は1.83g/cm²であっ
た。次いでこのグリーンシートを焼成温度1000℃にて30
分間焼成した。得られた各調製セラミックス基板につい
て誘電率、誘電損失、表面粗さ、抗折強度及び耐熱クリ
ープ性を測定した。各特性値の測定法は実施例１と同様
である。この結果を表４に示す。

【００４８】

【表４】

【００４９】以上の結果から明らかなように本潜在結晶
ガラス粉末に20重量％以下の硼珪酸ガラス粉末を配合し
た粉末原料を本発明の焼成条件にて焼成することにより
実施例１の本潜在結晶ガラス粉末単独のガラス原料より
焼成して得たセラミックス基板に比較して表面粗さ及び
誘電率が他の基板特性を維持したままさらに低下させる
ことができる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように本発明のセラミック
ス基板及びセラミックス回路配線板は誘電率及び誘電損
失がともに小さく、抗折強度等の機械的強度が十分大き
く、しかもその表面が微細回路形成に適合する高い平滑
性を有している。しかも従来のアルミナ基板等のセラミ
ックス基板に比較して一段と低温で焼結でき、可焼成温
度域が広いので生産性が高く高品質で経済性が優れてい
る。したがって本発明のセラミックス基板及びセラミッ
クス回路配線板は安価で高信頼性の高周波用及び高周波
用の基板あるいは回路配線板として好適に利用すること
ができる。

【００５１】本発明のセラミックス基板の用途としては
主用途である通常の回路配線板以外に、トランジスタ
ー、ＩＣ、ＬＳＩ等の電子部品用基板；磁気ディスク用
基板、光磁気ディスク用基板等のメモリーディスク用基
板；カラー液晶パネル板等多様な用途にも好適に利用す
ることができる。

【００５２】また本発明のグリーンシートは、表面平滑
性が優れ、広可焼成温度域の低温焼結が可能で、本発明
の製造法により容易に本発明のセラミックス基板及びセ
ラミックス回路配線板とすることができるので、そのま
ま、あるいは外形・孔あけ加工を行って焼成することに
より、各種用途のセラミックス基板として使用すること
ができ、また未加工のままで外形・孔あけ加工、回路印
刷、スルーホール導体化加工、多層積層成形等の回路配
線加工を施し焼成することにより高性能の多層印刷回路
配線板として好適に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１にて調製した各焼成温度のセラミック
ス基板の結晶相を説明するためのＸ線回折図である。

【符号の説明】

１アノーサイトの回折ピーク 2α コージェライトαの回折ピーク 2β コージェライトβの回折ピーク３インディオライトの回折ピーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化物換算でSi０₂45〜65重量％、Al₂0
₃20〜30重量％、Ca０ 5〜15重量％、Mg０ 5〜15重量％
の化学組成を有する結晶化ガラスを主成分とする結晶化
ガラス成形体よりなり、該結晶化ガラスの主結晶がアノ
ーサイト、コージェライトα及びコージェライトβから
なることを特徴とするセラミックス基板。
【請求項２】硼珪酸ガラスが20重量％以下含有されて
なる請求項１記載のセラミックス基板。
【請求項３】請求項１記載の結晶化ガラスを主成分と
する結晶化ガラス成形体に一体的に回路配線が施されて
なるセラミックス回路配線板。
【請求項４】酸化物換算でSi０₂45〜65重量％、Al₂O
₃20〜30重量％、Ca０ 5〜15重量％、Mg０ 5〜15重量％
の化学組成を有するガラス粉末を主成分とするガラス粉
末原料に可塑・凝結性組成物が配合されてなるグリーン
シート。
【請求項５】請求項４記載のグリーンシートを焼成温
度 900〜1000℃で 0.7〜20時間、又は焼成温度1000〜12
00℃で10〜40分間焼成することを特徴とする結晶化ガラ
スからなるセラミックス基板の製造法。
【請求項６】請求項４記載のグリーンシートに回路配
線加工を施したグリーンシート回路配線加工体を焼成温
度 900〜1000℃で 0.7〜20時間、又は焼成温度1000〜12
00℃で10〜40分間焼成することを特徴とする結晶化ガラ
スからなるセラミックス回路配線板法の製造法。