JPH0558201B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0558201B2 JPH0558201B2 JP60170030A JP17003085A JPH0558201B2 JP H0558201 B2 JPH0558201 B2 JP H0558201B2 JP 60170030 A JP60170030 A JP 60170030A JP 17003085 A JP17003085 A JP 17003085A JP H0558201 B2 JPH0558201 B2 JP H0558201B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- insulating layer
- conductor
- temperature
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Description
〔発明の技術分野〕
この発明は、特に銅系の導体ペーストを用いた
厚膜多層基体の絶縁層に使用して好適する絶縁層
用材料の改良に関する。 〔発明の技術的背景〕 周知のように、近時では、電子機器等の小形軽
量化を図るために、混成集積回路が多く使用され
るようになつてきている。この混成集積回路は、
例えばアルミナ等のセラミツク材料でなる絶縁基
板上に導体材料及び抵抗材料等を印刷・焼成して
配線層を形成してなる厚膜基板に、チツプタイプ
の受動素子や能動素子を半田付けして構成される
ものである。そして、近時では電子機器の小形軽
量化のため、なお一層の高密度化が要求されてお
り、厚膜基板としても上記配線層を絶縁層を介し
て多層に形成することが行なわれている。 また、近時では、上記導体材料としても、従来
一般に使用されていた銀−パラジウム系の導体ベ
ーストに代えて、銅系の導体ペーストを使用する
ことにより、電気的特性や信頼性を向上させ、か
つ経済的にも有利となるように配慮されてきてい
る。 このような銅系の導体ペーストを使用した厚膜
多層基板は、次のようにして製造される。まず、
セラミツク材料で形成された絶縁基板に、酸化ル
テニウム系の抵抗ペーストをスクリーン印刷法を
用いて印刷し、空気中で約850℃の温度で焼成し
て抵抗体層を形成する。その後、銅系の導体ペー
スト及びガラス系の絶縁ペーストを交互に積層す
るように印刷・焼成することにより製造されるも
のである。 この場合、上記銅系の導体ペースト及びガラス
系の絶縁ペーストの焼成は、銅の酸化を防ぐため
に、例えばチツ素ガス等の不活性ガス中で行なわ
れなければならず、さらに既に形成されている上
記抵抗体層の抵抗値変動を抑えるために、約600
℃程度の低温で行なう必要が生じる。 このため、上記のような低温焼成が可能な絶縁
ペースト用の材料（ガラス組成物）として、一般
に、酸化鉛（PbO）を多量に含ませたものが開発
されているが、これをチツ素ガス中で焼成する
と、鉛が析出して絶縁性能が著しく劣化してしま
い、実用化に不向きとなるものである。 そこで、従来より、約600℃前後の低温で焼成
することができる非鉛系の絶縁層用ガラス組成物
が要求されており、例えば特開昭59−129455号広
報に示されるように、550〜650℃の結晶化温度を
もつ低温焼成用の組成物を結晶化温度付近で焼成
する方法が開発されている。 〔背景技術の問題点〕 しかしながら、上記のように完全に結晶化した
ガラスは、比較的ピンホールが生じ易く、上層及
び下層の配線層間の絶縁不良を生じ易く、また上
層の配線層が密着しにくいという問題を有してい
る。さらに、このような組成のガラス組成物で
は、アルミナの絶縁基板に対する濡れ性が良くな
く、密着力も不十分であるという不都合を有して
いる。 〔発明の目的〕 この発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、絶縁性能及び密着性に優れ、しかも低温焼成
可能で、形成済の抵抗体層の抵抗値を大きく変動
させることもない極めて良好な絶縁層用材料を提
供することを目的とする。 〔発明の概要〕 すなわち、この発明に係る絶縁層用材料は、重
量％で、SiO2を５〜20、ZnOを45〜60、B2O3を
15〜30、R2O（Li2O＋Na2O＋K2O）を0.1〜３、
Al2O3を0.5〜５、Bi2O3を0.5〜５、Ｆを0.5〜２、
SnO2を0.5〜２、CoOを０〜２、P2O5を０〜２、
ZrO2を０〜５、CdOを０〜５、PbOを０〜３の
割合で配合させ、650〜750℃の結晶化温度を持た
せるようにしたものである。 ここで、各組成分を、上記のような配合比にし
た限定理由は、次の通りである。 SiO2：５％より少ないと溶融時の粘性が低く、
ガラス化しにくい。また、20％より多いと軟化
温度が上昇し、低温（600℃）での焼成ができ
なくなる。 ZnO：45％より少ないと結晶化ができなくなり、
60％を越えると結晶化温度が下がりすぎる。 B2O3：15％より少ないと軟化温度が高くなり、
30％より多いと十分に結晶化することができな
くなる。 R2O：ガラスの溶融を促進するため、Li2O、
Na2O、K2Oのうち一種以上添加できるが、こ
れらの総量が３％を越えると絶縁抵抗値を低下
させる。 Al2O3：0.5％より少ないと結晶化温度が下がりす
ぎ、５％より多いとガラスの軟化温度が上がり
すぎる。 Bi2O3：0.5％より少ないとガラスのアルミナ基板
に対する濡れ性が悪く、５％より多いと膨張係
数が大きくなりすぎる。 Ｆ：ガラスの溶融を促進するために添加するが、
２％を越えると膨張係数が大きくなる。 SnO2：ガラスの耐水性を向上させるために添加
する。0.5％より少ないと効果がなく、２％よ
り多くても効果は向上しない。 CoO、P2O5、ZrO2、CdO、PbOについては、
必須成分ではないが、いずれか一種または二種以
上を0.1％含有させると、絶縁抵抗を劣化させず、
ガラスとしてその安定性保持に寄与するが、それ
ぞれ２、２、５、５、３％を越えると、ガラスが
不均質になつたり、絶縁抵抗を劣化させたり、あ
るいは効果の増大が期待できなくなる。 なお、一般的にガラスの溶融を促進するために
RO（MgO、CaO、BaO、SrO）成分を添加する
ことが多いが、この発明ではRO成分を加える
と、ガラス絶縁層上の導体の密着力が低下するの
で、添加しないようにしている。 〔発明の実施例〕 以下、この発明の一実施例について説明する。
すなわち、表１に示すような組成になるように原
料を調合する。なお、表１において、試料番号(1)
〜(3)までが、この発明に係る絶縁層用材料を示し
ており、試料番号(4)、(5)はそれぞれ従来の絶縁層
用材料を示している。 そして、表１に示すように調合したものを、
1300〜1400℃の温度で白金るつぼ中で溶融し、ガ
ラス化する。次に、このガラスを粉砕し篩分した
後、湿式法にて粉砕を行ない、平均粒径5μｍの
粉末とする。そして、この粉末と適当量のビヒク
ル（例えばエチルセルロースのテルピネオール
等）とを混練し、ガラスペーストを形成する。 その後、予めアルミナ基板上に印刷・焼成によ
り形成された、第１層目となる、銅系導体及び酸
化ルテニウム（RuO2）系抵抗体よりなる配線層
を覆うように上記ガラスペーストを印刷し、チツ
素ガス雰囲気中で600℃で10分間焼成することに
より、膜厚約40μｍの絶縁層を形成する。そし
て、この絶縁層上に第２層目の配線層となる銅系
導体を同様に形成する。 このように上記した絶縁層用のガラス組成分
は、600℃の低温で焼成されるので、絶縁層を完
全に結晶化させないで形成することができ、従来
のようにピンホールが生じることなく、絶縁性を
向上させることができるものである。 上記のようにして製造されたガラス組成物の物
性及び形成された絶縁層の絶縁抵抗値、アルミナ
基板面に対する絶縁層の密着性及び絶縁層上の銅
系導体の半田濡れ性等を、表２に示す。 この場合、絶縁抵抗は、60℃95％の恒温恒湿槽
中に1000時間放置した後、第１層目の配線層と第
２層目の配線層との各導体間に直流50Vを印加し
たときの室温における抵抗値である。 また、密着性は、第２層目の導体にリード線を
半田付けし、これを垂直に引張り、アルミナ基板
面と絶縁層との間、または絶縁層と第２層目の導
体との間の剥離強度を測定したとき、１Kg／mm2以
上を良とした。 さらに、半田濡れ性は、Agを２％含有するPb
−Sn共晶半田を用い、230℃で３秒間浸漬した後
引き上げ、第２層目の導体面積の90％以上が半田
に濡れているものを良とした。 ここで、上記実施例では、銅系導体を不活性ガ
ス雰囲気中で焼成することについて説明したが、
この発明に係る絶縁層用材料は、例えば銀−パラ
ジウム系導体を空気中で焼成する厚膜多層基板に
も適用できることはもちろんである。
厚膜多層基体の絶縁層に使用して好適する絶縁層
用材料の改良に関する。 〔発明の技術的背景〕 周知のように、近時では、電子機器等の小形軽
量化を図るために、混成集積回路が多く使用され
るようになつてきている。この混成集積回路は、
例えばアルミナ等のセラミツク材料でなる絶縁基
板上に導体材料及び抵抗材料等を印刷・焼成して
配線層を形成してなる厚膜基板に、チツプタイプ
の受動素子や能動素子を半田付けして構成される
ものである。そして、近時では電子機器の小形軽
量化のため、なお一層の高密度化が要求されてお
り、厚膜基板としても上記配線層を絶縁層を介し
て多層に形成することが行なわれている。 また、近時では、上記導体材料としても、従来
一般に使用されていた銀−パラジウム系の導体ベ
ーストに代えて、銅系の導体ペーストを使用する
ことにより、電気的特性や信頼性を向上させ、か
つ経済的にも有利となるように配慮されてきてい
る。 このような銅系の導体ペーストを使用した厚膜
多層基板は、次のようにして製造される。まず、
セラミツク材料で形成された絶縁基板に、酸化ル
テニウム系の抵抗ペーストをスクリーン印刷法を
用いて印刷し、空気中で約850℃の温度で焼成し
て抵抗体層を形成する。その後、銅系の導体ペー
スト及びガラス系の絶縁ペーストを交互に積層す
るように印刷・焼成することにより製造されるも
のである。 この場合、上記銅系の導体ペースト及びガラス
系の絶縁ペーストの焼成は、銅の酸化を防ぐため
に、例えばチツ素ガス等の不活性ガス中で行なわ
れなければならず、さらに既に形成されている上
記抵抗体層の抵抗値変動を抑えるために、約600
℃程度の低温で行なう必要が生じる。 このため、上記のような低温焼成が可能な絶縁
ペースト用の材料（ガラス組成物）として、一般
に、酸化鉛（PbO）を多量に含ませたものが開発
されているが、これをチツ素ガス中で焼成する
と、鉛が析出して絶縁性能が著しく劣化してしま
い、実用化に不向きとなるものである。 そこで、従来より、約600℃前後の低温で焼成
することができる非鉛系の絶縁層用ガラス組成物
が要求されており、例えば特開昭59−129455号広
報に示されるように、550〜650℃の結晶化温度を
もつ低温焼成用の組成物を結晶化温度付近で焼成
する方法が開発されている。 〔背景技術の問題点〕 しかしながら、上記のように完全に結晶化した
ガラスは、比較的ピンホールが生じ易く、上層及
び下層の配線層間の絶縁不良を生じ易く、また上
層の配線層が密着しにくいという問題を有してい
る。さらに、このような組成のガラス組成物で
は、アルミナの絶縁基板に対する濡れ性が良くな
く、密着力も不十分であるという不都合を有して
いる。 〔発明の目的〕 この発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、絶縁性能及び密着性に優れ、しかも低温焼成
可能で、形成済の抵抗体層の抵抗値を大きく変動
させることもない極めて良好な絶縁層用材料を提
供することを目的とする。 〔発明の概要〕 すなわち、この発明に係る絶縁層用材料は、重
量％で、SiO2を５〜20、ZnOを45〜60、B2O3を
15〜30、R2O（Li2O＋Na2O＋K2O）を0.1〜３、
Al2O3を0.5〜５、Bi2O3を0.5〜５、Ｆを0.5〜２、
SnO2を0.5〜２、CoOを０〜２、P2O5を０〜２、
ZrO2を０〜５、CdOを０〜５、PbOを０〜３の
割合で配合させ、650〜750℃の結晶化温度を持た
せるようにしたものである。 ここで、各組成分を、上記のような配合比にし
た限定理由は、次の通りである。 SiO2：５％より少ないと溶融時の粘性が低く、
ガラス化しにくい。また、20％より多いと軟化
温度が上昇し、低温（600℃）での焼成ができ
なくなる。 ZnO：45％より少ないと結晶化ができなくなり、
60％を越えると結晶化温度が下がりすぎる。 B2O3：15％より少ないと軟化温度が高くなり、
30％より多いと十分に結晶化することができな
くなる。 R2O：ガラスの溶融を促進するため、Li2O、
Na2O、K2Oのうち一種以上添加できるが、こ
れらの総量が３％を越えると絶縁抵抗値を低下
させる。 Al2O3：0.5％より少ないと結晶化温度が下がりす
ぎ、５％より多いとガラスの軟化温度が上がり
すぎる。 Bi2O3：0.5％より少ないとガラスのアルミナ基板
に対する濡れ性が悪く、５％より多いと膨張係
数が大きくなりすぎる。 Ｆ：ガラスの溶融を促進するために添加するが、
２％を越えると膨張係数が大きくなる。 SnO2：ガラスの耐水性を向上させるために添加
する。0.5％より少ないと効果がなく、２％よ
り多くても効果は向上しない。 CoO、P2O5、ZrO2、CdO、PbOについては、
必須成分ではないが、いずれか一種または二種以
上を0.1％含有させると、絶縁抵抗を劣化させず、
ガラスとしてその安定性保持に寄与するが、それ
ぞれ２、２、５、５、３％を越えると、ガラスが
不均質になつたり、絶縁抵抗を劣化させたり、あ
るいは効果の増大が期待できなくなる。 なお、一般的にガラスの溶融を促進するために
RO（MgO、CaO、BaO、SrO）成分を添加する
ことが多いが、この発明ではRO成分を加える
と、ガラス絶縁層上の導体の密着力が低下するの
で、添加しないようにしている。 〔発明の実施例〕 以下、この発明の一実施例について説明する。
すなわち、表１に示すような組成になるように原
料を調合する。なお、表１において、試料番号(1)
〜(3)までが、この発明に係る絶縁層用材料を示し
ており、試料番号(4)、(5)はそれぞれ従来の絶縁層
用材料を示している。 そして、表１に示すように調合したものを、
1300〜1400℃の温度で白金るつぼ中で溶融し、ガ
ラス化する。次に、このガラスを粉砕し篩分した
後、湿式法にて粉砕を行ない、平均粒径5μｍの
粉末とする。そして、この粉末と適当量のビヒク
ル（例えばエチルセルロースのテルピネオール
等）とを混練し、ガラスペーストを形成する。 その後、予めアルミナ基板上に印刷・焼成によ
り形成された、第１層目となる、銅系導体及び酸
化ルテニウム（RuO2）系抵抗体よりなる配線層
を覆うように上記ガラスペーストを印刷し、チツ
素ガス雰囲気中で600℃で10分間焼成することに
より、膜厚約40μｍの絶縁層を形成する。そし
て、この絶縁層上に第２層目の配線層となる銅系
導体を同様に形成する。 このように上記した絶縁層用のガラス組成分
は、600℃の低温で焼成されるので、絶縁層を完
全に結晶化させないで形成することができ、従来
のようにピンホールが生じることなく、絶縁性を
向上させることができるものである。 上記のようにして製造されたガラス組成物の物
性及び形成された絶縁層の絶縁抵抗値、アルミナ
基板面に対する絶縁層の密着性及び絶縁層上の銅
系導体の半田濡れ性等を、表２に示す。 この場合、絶縁抵抗は、60℃95％の恒温恒湿槽
中に1000時間放置した後、第１層目の配線層と第
２層目の配線層との各導体間に直流50Vを印加し
たときの室温における抵抗値である。 また、密着性は、第２層目の導体にリード線を
半田付けし、これを垂直に引張り、アルミナ基板
面と絶縁層との間、または絶縁層と第２層目の導
体との間の剥離強度を測定したとき、１Kg／mm2以
上を良とした。 さらに、半田濡れ性は、Agを２％含有するPb
−Sn共晶半田を用い、230℃で３秒間浸漬した後
引き上げ、第２層目の導体面積の90％以上が半田
に濡れているものを良とした。 ここで、上記実施例では、銅系導体を不活性ガ
ス雰囲気中で焼成することについて説明したが、
この発明に係る絶縁層用材料は、例えば銀−パラ
ジウム系導体を空気中で焼成する厚膜多層基板に
も適用できることはもちろんである。
【表】
したがつて、以上詳述したようにこの発明によ
れば、絶縁性能及び密着性に優れ、しかも抵温焼
成可能で、形成済の抵抗体層の抵抗値を大きく変
動させることもない極めて良好な絶縁層用材料を
提供することができる。
れば、絶縁性能及び密着性に優れ、しかも抵温焼
成可能で、形成済の抵抗体層の抵抗値を大きく変
動させることもない極めて良好な絶縁層用材料を
提供することができる。
Claims (1)
- １ 重量％で、SiO2を５〜20、ZnOを45〜60、
B2O3を15〜30、R2O（Li2O＋Na2O＋K2O）を0.1
〜３、Al2O3を0.5〜５、Bi2O3を0.5〜５、Ｆを
0.5〜２、SnO2を0.5〜２、CoOを０〜２、P2O5
を０〜２、ZrO2を０〜５、CdOを０〜５、PbO
を０〜３の割合で配合し、650〜700℃の結晶化温
度を持たせるようにしてなることを特徴とする絶
縁層用材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17003085A JPS6231903A (ja) | 1985-08-01 | 1985-08-01 | 絶縁層用材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17003085A JPS6231903A (ja) | 1985-08-01 | 1985-08-01 | 絶縁層用材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6231903A JPS6231903A (ja) | 1987-02-10 |
| JPH0558201B2 true JPH0558201B2 (ja) | 1993-08-26 |
Family
ID=15897301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17003085A Granted JPS6231903A (ja) | 1985-08-01 | 1985-08-01 | 絶縁層用材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6231903A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2582696Y2 (ja) * | 1991-01-24 | 1998-10-08 | 三菱重工業株式会社 | 風車用繊維強化プラスチック翼 |
| JP2001187313A (ja) * | 1999-12-28 | 2001-07-10 | Hisao Kojima | 湿式排煙脱硫装置 |
| JP6064298B2 (ja) * | 2011-08-25 | 2017-01-25 | 日本電気硝子株式会社 | 半導体素子被覆用ガラス |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5337715A (en) * | 1976-09-21 | 1978-04-07 | Asahi Glass Co Ltd | Sealing glass |
| JPS59129455A (ja) * | 1983-01-14 | 1984-07-25 | Hitachi Ltd | 厚膜混成集積回路板 |
-
1985
- 1985-08-01 JP JP17003085A patent/JPS6231903A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6231903A (ja) | 1987-02-10 |
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