JPH053423B2 - - Google Patents
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- JPH053423B2 JPH053423B2 JP60044686A JP4468685A JPH053423B2 JP H053423 B2 JPH053423 B2 JP H053423B2 JP 60044686 A JP60044686 A JP 60044686A JP 4468685 A JP4468685 A JP 4468685A JP H053423 B2 JPH053423 B2 JP H053423B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- strength
- particle size
- ceramic powder
- powder
- Prior art date
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-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/03—Use of materials for the substrate
- H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
［産業上の利用分野］
本発明は、グリーンシート化して使用され回路
基板用組成物に関する。 ［従来の技術］ 多層回路基板あるいは積層回路基板材料として
従来はアルミナが用いられている。一方、近年低
温焼結基板用として種々材料が提案されている。
ここで前者においてはH2−N2中雰囲気中にて
1500〜1600℃で20〜40時間という焼成条件で製造
しなければならないことは、さらにアルミナ材料
の誘電率が９〜10と高く高速信号回路には不適と
の評価も出ている。 一方、後者においては、Air中雰囲気にて850
〜1100℃、２〜10時間焼成といわゆる低温焼結基
材料が開発されつつあるが、機械的強度および熱
伝導率が低いという欠点がある。 ［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、低温度で焼結でき、焼結した基板は
強度が大きく熱伝導率が大きく、かつその基板上
に形成された導体のハンダ濡れ性を損なうことの
ない回路基板用組成物の提供を目的とする。 ［問題点を解決するための手段］ 即ち、本発明はSiO2−Al2O3−PbO系ガラス粉
末30〜70重量％とアルミナ、ジルコン又はコージ
エライトのセラミツク粉末とからなり、該ガラス
粉末の平均粒径は0.5〜3μｍの範囲にあり、該セ
ラミツク粉末の平均粒径は0.5〜4μｍの範囲にあ
り、該ガラス粉末は、重量％表示で実質的に SiO2 35〜65 Al2O3 １〜20 PbO 30〜50 B2O3 １〜13 MgO＋CaO＋SrO＋BaO １〜15 ZnO ０〜10 Li2O＋Na2O＋K2O ０〜５ TiO2＋ZrO2 ０〜５ からなる、回路基板用組成物を提供するものであ
る。 本発明の組成物の限定理由は次の通りである。 ガラス粉末は低温度（例えば1000℃以下）で充
分に流動性を有し、セラミツク粉末を充分に濡ら
し、かつセラミツク粉末と反応し一部結晶化する
特性を有するSiO2−Al2O3−PbO系のものが好ま
しい。 かかるガラスは、一部結晶化することにより、
基板の耐熱性及び強度の向上を図ることができ
る。 かかるガラス粉末の含有料が30重量％より少な
いとセラミツク粉末を十分に濡らすことができな
いため、基板の強度が低下し好ましくなく、70重
量％を越えると残部としてのセラミツク粉末の量
が少なくなり基板の強度が低下するので好ましく
ない。ガラス粉末は上記範囲中35〜65％の範囲が
より望ましい。 一方、セラミツク粉末としては、アルミナ
（Al2O3）、ジルコン（ZrSiO4）、コージエライト
（2MgO・2Al2O3・5SiO2）が単独で使用し、又
は併用されるがその理由は、かかる物質は強度が
大きいこと、熱伝導率が高い特性を有するため焼
結後の基板もかかる特性の向上を図ることができ
る。更にこれらのセラミツク粉末は、比較的入手
し易いという利点もある。 ガラス、セラミツク粉末の粒度は、小さ過ぎる
とグリーンシート化し、これを乾燥する際にクラ
ツクが発生するので好ましくない、一方、大き過
ぎるとガラスがセラミツク粉末を充分に濡らすこ
とができず強度の低下を生ずるので好ましくな
い。なお、20μｍを越える粒子が含まれると強度
の低下を生ずるので、いずれの粉末にもかかる粒
子が含有されないようにすることが望ましい。 本発明におけるガラス粉末は、重量％表示で、
SiO235〜65、Al2O31〜20、PbO30〜50、B2O31
〜13、MgO＋CaO＋SrO＋BaO1〜15、ZnO0〜
10、LiB2O＋Na2OK＋K2O0〜５、TiO2＋ZrO20
〜５から本質的になるものである。かかる組成に
おいて、SiO2はガラスのネツトワークフオーマ
ーであり、少な過ぎると、軟化点が低くなり過ぎ
耐熱性が低下し、再焼成時に変形を生じ易くなる
ので好ましくない。一方SiO2が多過ぎると軟化
点が高くなり過ぎセラミツク粉末を充分に濡らす
ことができず強度が低下するので好ましくない。
SiO2は上記範囲中40〜60％の範囲が特に好まし
い。 Al2O3はガラスの溶解性あるいはガラス特性の
耐水性向上の面から必須であり、１％より少ない
とガラス溶解時失透する恐れがあり、また20％よ
り多いとガラス軟化温度が高くなり過ぎる。望ま
しくは、２〜18％である。 PbOはガラスのフラックス成分として用いる。
30％より少ないとガラス軟化点ガ高くなり過ぎ溶
解困難となる。一方50％より多いとガラスの熱膨
脹係数が大きくなり過ぎ、Ag−Pb等の導体との
接着性を低下させる要因ともなり好ましくない。
望ましくは33〜47％である。 B2O3はPbOと同様フラツクス成分として用い
るが、耐薬品性の面より上限があり導入量が限定
される。 １％より少ないとフラツクス効果がない。13％
より多いと耐薬品性が著しく低下する。望ましく
は２〜11％である。 MgO＋CaO＋SrO＋BaOは熱膨脹係数調整の
目的およびガラス溶解性を向上するために添加す
る。１％より少ないと前記効果が少なく、15％よ
り多いと溶解時失透しガラス化困難となる。望ま
しくは２〜13％である。 ZnOは必須ではないがAg−Pb等の導体との適
合性、あるいは溶解性改善の目的で10％まで導入
し得る。但しその効果は５％で充分ある。 LiB2O＋Na2O＋K2Oは必須ではないが添加す
ることによりセラミツク粉末との反応性およびガ
ラス溶解性の向上を図ることができるが、電気的
特性、特に絶縁抵抗性においては好ましくない成
分であるので、必要に応じて５％以下に留めるの
が好ましく、望ましくは３％以下である。 ZrO2＋TiO2は必須ではないが、添加すること
によりガラスの耐薬品性を向上することができ
る。その量は５％以下で充分で、望ましくは３％
以下である。 本発明による組成物は、それに有機バインダー
添加し、スラリー状にしてグリーン化する。 ［実施例］ 目標組成となるように各原料を調合し、これ
を、これを白金ルツボに入れ1350〜1500℃で２〜
３時間撹拌しつつ、加熱溶解した。次いでこれを
水砕し、更に粉砕装置により平均粒径0.5〜3μｍ、
最大粒径20μｍになるように粉砕した。かくして
製造したガラスについて粒径及びい組成は表１に
記載した。次いでα−Al2O3、ジルコン、コージ
エライトを平均粒径0.5〜4.0μｍ、最大粒径20μｍ
以下になるように粉砕した。これらのセラミツク
粉末は、純度が98％以上のものを用いた。次いで
これらのセラミツク粉末とガラス粉末を表１に記
載の割合で混合し本発明による６種類の組成物
（Ａ〜Ｆ）を得た。次いで、この組成物に通常使
用されるポリビニールブチラールを主体とする有
機バインダーを添加し、スラリー状にした。次い
で、これをドクターブレードを用いて巾20cm、厚
さ0.3〜0.8mmのシートにし、乾燥後10×10cmのサ
イズに切断した。次いでこのシート上にペースト
をスクリーン印刷しAg−Pd導体を形成した。次
いでこの導体を形成したシートを積層した後900
℃、30分間加熱し焼成して多層回路素子を製造し
た。次いでこの素子の最上面に市販のAg−Pdペ
ーストを印刷し、850℃、10分間加熱し、焼成し
てAg−Pd導体を形成した。次いでこのAg−Pd
導体のハンダ濡れ性、接着強度の試験をした。こ
れとは別にグリーンシートを焼成した基板につい
て抵抗強度、誘電率、熱伝導率、耐薬品性、耐熱
性を測定した。これらの結果については表１に記
載した。 比較例として、本発明による組成物以外のもの
について同様のテストを行なつたのでその結果も
同様に併記した。 同様より明らかなように本発明によるものは抵
抗強度が大きく、ハンダの濡れ性、接着強度に優
れ、その他の特性においても優れている。 なお、各特性の測定方法は次の通りである。 Γ抵抗強度 グリーンシート３枚を積層し、900℃、30分
間焼結した。焼結後のサンプル形状は12mm巾×
35mm長×厚み1.0mm、本試料を３点曲げ試験に
より破壊強度を求めた。 Γ熱伝導率 上記と同一条件でサンプルを焼成し、測定の
ため10mmφ、1.5tに加工し、レーザーフラツシ
ユ法により、100℃における熱伝導率を測定し
た。 Γ誘電率 上記と同一条件でサンプルを作成し、測定の
ために45mm口、厚み1.5tに加工した。1KHzにお
ける誘電率をブリツジ法により室温における特
性を測定した。 ○ 耐熱性 上記と同一条件でサンプルを作成し、測定の
ために12mm巾×35mm×1.0mm厚の形状とし、両
端を支持台に乗せ、Refireし、その変形量を測
定した。本処理による変形がないものを良とし
中央部最大変形量が30μｍ以上を否と判定し
た。Refire温度と時間は850℃、10分間×３回
の条件とした。 ［発明の効果］ 本発明による組成物を使用して焼成した基板は
抵抗強度が大きく、熱伝導率が大きく、耐熱性、
耐薬品性にすぐれている。また最上層に形成され
る導体のハンダ濡れ性を損なうことはない。
基板用組成物に関する。 ［従来の技術］ 多層回路基板あるいは積層回路基板材料として
従来はアルミナが用いられている。一方、近年低
温焼結基板用として種々材料が提案されている。
ここで前者においてはH2−N2中雰囲気中にて
1500〜1600℃で20〜40時間という焼成条件で製造
しなければならないことは、さらにアルミナ材料
の誘電率が９〜10と高く高速信号回路には不適と
の評価も出ている。 一方、後者においては、Air中雰囲気にて850
〜1100℃、２〜10時間焼成といわゆる低温焼結基
材料が開発されつつあるが、機械的強度および熱
伝導率が低いという欠点がある。 ［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、低温度で焼結でき、焼結した基板は
強度が大きく熱伝導率が大きく、かつその基板上
に形成された導体のハンダ濡れ性を損なうことの
ない回路基板用組成物の提供を目的とする。 ［問題点を解決するための手段］ 即ち、本発明はSiO2−Al2O3−PbO系ガラス粉
末30〜70重量％とアルミナ、ジルコン又はコージ
エライトのセラミツク粉末とからなり、該ガラス
粉末の平均粒径は0.5〜3μｍの範囲にあり、該セ
ラミツク粉末の平均粒径は0.5〜4μｍの範囲にあ
り、該ガラス粉末は、重量％表示で実質的に SiO2 35〜65 Al2O3 １〜20 PbO 30〜50 B2O3 １〜13 MgO＋CaO＋SrO＋BaO １〜15 ZnO ０〜10 Li2O＋Na2O＋K2O ０〜５ TiO2＋ZrO2 ０〜５ からなる、回路基板用組成物を提供するものであ
る。 本発明の組成物の限定理由は次の通りである。 ガラス粉末は低温度（例えば1000℃以下）で充
分に流動性を有し、セラミツク粉末を充分に濡ら
し、かつセラミツク粉末と反応し一部結晶化する
特性を有するSiO2−Al2O3−PbO系のものが好ま
しい。 かかるガラスは、一部結晶化することにより、
基板の耐熱性及び強度の向上を図ることができ
る。 かかるガラス粉末の含有料が30重量％より少な
いとセラミツク粉末を十分に濡らすことができな
いため、基板の強度が低下し好ましくなく、70重
量％を越えると残部としてのセラミツク粉末の量
が少なくなり基板の強度が低下するので好ましく
ない。ガラス粉末は上記範囲中35〜65％の範囲が
より望ましい。 一方、セラミツク粉末としては、アルミナ
（Al2O3）、ジルコン（ZrSiO4）、コージエライト
（2MgO・2Al2O3・5SiO2）が単独で使用し、又
は併用されるがその理由は、かかる物質は強度が
大きいこと、熱伝導率が高い特性を有するため焼
結後の基板もかかる特性の向上を図ることができ
る。更にこれらのセラミツク粉末は、比較的入手
し易いという利点もある。 ガラス、セラミツク粉末の粒度は、小さ過ぎる
とグリーンシート化し、これを乾燥する際にクラ
ツクが発生するので好ましくない、一方、大き過
ぎるとガラスがセラミツク粉末を充分に濡らすこ
とができず強度の低下を生ずるので好ましくな
い。なお、20μｍを越える粒子が含まれると強度
の低下を生ずるので、いずれの粉末にもかかる粒
子が含有されないようにすることが望ましい。 本発明におけるガラス粉末は、重量％表示で、
SiO235〜65、Al2O31〜20、PbO30〜50、B2O31
〜13、MgO＋CaO＋SrO＋BaO1〜15、ZnO0〜
10、LiB2O＋Na2OK＋K2O0〜５、TiO2＋ZrO20
〜５から本質的になるものである。かかる組成に
おいて、SiO2はガラスのネツトワークフオーマ
ーであり、少な過ぎると、軟化点が低くなり過ぎ
耐熱性が低下し、再焼成時に変形を生じ易くなる
ので好ましくない。一方SiO2が多過ぎると軟化
点が高くなり過ぎセラミツク粉末を充分に濡らす
ことができず強度が低下するので好ましくない。
SiO2は上記範囲中40〜60％の範囲が特に好まし
い。 Al2O3はガラスの溶解性あるいはガラス特性の
耐水性向上の面から必須であり、１％より少ない
とガラス溶解時失透する恐れがあり、また20％よ
り多いとガラス軟化温度が高くなり過ぎる。望ま
しくは、２〜18％である。 PbOはガラスのフラックス成分として用いる。
30％より少ないとガラス軟化点ガ高くなり過ぎ溶
解困難となる。一方50％より多いとガラスの熱膨
脹係数が大きくなり過ぎ、Ag−Pb等の導体との
接着性を低下させる要因ともなり好ましくない。
望ましくは33〜47％である。 B2O3はPbOと同様フラツクス成分として用い
るが、耐薬品性の面より上限があり導入量が限定
される。 １％より少ないとフラツクス効果がない。13％
より多いと耐薬品性が著しく低下する。望ましく
は２〜11％である。 MgO＋CaO＋SrO＋BaOは熱膨脹係数調整の
目的およびガラス溶解性を向上するために添加す
る。１％より少ないと前記効果が少なく、15％よ
り多いと溶解時失透しガラス化困難となる。望ま
しくは２〜13％である。 ZnOは必須ではないがAg−Pb等の導体との適
合性、あるいは溶解性改善の目的で10％まで導入
し得る。但しその効果は５％で充分ある。 LiB2O＋Na2O＋K2Oは必須ではないが添加す
ることによりセラミツク粉末との反応性およびガ
ラス溶解性の向上を図ることができるが、電気的
特性、特に絶縁抵抗性においては好ましくない成
分であるので、必要に応じて５％以下に留めるの
が好ましく、望ましくは３％以下である。 ZrO2＋TiO2は必須ではないが、添加すること
によりガラスの耐薬品性を向上することができ
る。その量は５％以下で充分で、望ましくは３％
以下である。 本発明による組成物は、それに有機バインダー
添加し、スラリー状にしてグリーン化する。 ［実施例］ 目標組成となるように各原料を調合し、これ
を、これを白金ルツボに入れ1350〜1500℃で２〜
３時間撹拌しつつ、加熱溶解した。次いでこれを
水砕し、更に粉砕装置により平均粒径0.5〜3μｍ、
最大粒径20μｍになるように粉砕した。かくして
製造したガラスについて粒径及びい組成は表１に
記載した。次いでα−Al2O3、ジルコン、コージ
エライトを平均粒径0.5〜4.0μｍ、最大粒径20μｍ
以下になるように粉砕した。これらのセラミツク
粉末は、純度が98％以上のものを用いた。次いで
これらのセラミツク粉末とガラス粉末を表１に記
載の割合で混合し本発明による６種類の組成物
（Ａ〜Ｆ）を得た。次いで、この組成物に通常使
用されるポリビニールブチラールを主体とする有
機バインダーを添加し、スラリー状にした。次い
で、これをドクターブレードを用いて巾20cm、厚
さ0.3〜0.8mmのシートにし、乾燥後10×10cmのサ
イズに切断した。次いでこのシート上にペースト
をスクリーン印刷しAg−Pd導体を形成した。次
いでこの導体を形成したシートを積層した後900
℃、30分間加熱し焼成して多層回路素子を製造し
た。次いでこの素子の最上面に市販のAg−Pdペ
ーストを印刷し、850℃、10分間加熱し、焼成し
てAg−Pd導体を形成した。次いでこのAg−Pd
導体のハンダ濡れ性、接着強度の試験をした。こ
れとは別にグリーンシートを焼成した基板につい
て抵抗強度、誘電率、熱伝導率、耐薬品性、耐熱
性を測定した。これらの結果については表１に記
載した。 比較例として、本発明による組成物以外のもの
について同様のテストを行なつたのでその結果も
同様に併記した。 同様より明らかなように本発明によるものは抵
抗強度が大きく、ハンダの濡れ性、接着強度に優
れ、その他の特性においても優れている。 なお、各特性の測定方法は次の通りである。 Γ抵抗強度 グリーンシート３枚を積層し、900℃、30分
間焼結した。焼結後のサンプル形状は12mm巾×
35mm長×厚み1.0mm、本試料を３点曲げ試験に
より破壊強度を求めた。 Γ熱伝導率 上記と同一条件でサンプルを焼成し、測定の
ため10mmφ、1.5tに加工し、レーザーフラツシ
ユ法により、100℃における熱伝導率を測定し
た。 Γ誘電率 上記と同一条件でサンプルを作成し、測定の
ために45mm口、厚み1.5tに加工した。1KHzにお
ける誘電率をブリツジ法により室温における特
性を測定した。 ○ 耐熱性 上記と同一条件でサンプルを作成し、測定の
ために12mm巾×35mm×1.0mm厚の形状とし、両
端を支持台に乗せ、Refireし、その変形量を測
定した。本処理による変形がないものを良とし
中央部最大変形量が30μｍ以上を否と判定し
た。Refire温度と時間は850℃、10分間×３回
の条件とした。 ［発明の効果］ 本発明による組成物を使用して焼成した基板は
抵抗強度が大きく、熱伝導率が大きく、耐熱性、
耐薬品性にすぐれている。また最上層に形成され
る導体のハンダ濡れ性を損なうことはない。
【表】
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ SiO2−Al2O3−PbO系ガラス粉末30〜70重量
％とアルミナ、ジルコン又はコージエライトのセ
ラミツク粉末とからなり、該ガラス粉末の平均粒
径は、0.5〜3μｍの範囲にあり、該セラミツク粉
末の平均粒径は0.5〜4μｍの範囲にあり、 該ガラス粉末は、重量％表示で実質的に SiO2 35〜65 Al2O3 １〜20 PbO 30〜50 B2O3 １〜13 MgO＋CaO＋SrO＋BaO １〜15 ZnO ０〜10 Li2O＋Na2O＋K2O ０〜５ TiO2＋ZrO2 ０〜５ からなる、回路基板用組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60044686A JPS61205658A (ja) | 1985-03-08 | 1985-03-08 | 回路基板用組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60044686A JPS61205658A (ja) | 1985-03-08 | 1985-03-08 | 回路基板用組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61205658A JPS61205658A (ja) | 1986-09-11 |
| JPH053423B2 true JPH053423B2 (ja) | 1993-01-14 |
Family
ID=12698308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60044686A Granted JPS61205658A (ja) | 1985-03-08 | 1985-03-08 | 回路基板用組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61205658A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63181400A (ja) * | 1987-01-22 | 1988-07-26 | 松下電器産業株式会社 | セラミツク多層基板 |
| JP2744657B2 (ja) * | 1989-11-14 | 1998-04-28 | 株式会社日本触媒 | セラミック成形体およびその製造方法 |
| JP4852778B2 (ja) * | 1999-06-22 | 2012-01-11 | 株式会社村田製作所 | セラミック基板用組成物およびセラミック回路部品 |
-
1985
- 1985-03-08 JP JP60044686A patent/JPS61205658A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61205658A (ja) | 1986-09-11 |
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