JPH06107455A - ムライト質基板の製造方法 - Google Patents
ムライト質基板の製造方法Info
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- JPH06107455A JPH06107455A JP3262496A JP26249691A JPH06107455A JP H06107455 A JPH06107455 A JP H06107455A JP 3262496 A JP3262496 A JP 3262496A JP 26249691 A JP26249691 A JP 26249691A JP H06107455 A JPH06107455 A JP H06107455A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 組成が均一であり、物性値が優れたムライト
質基板を製造する。 【構成】 高純度の合成カオリナイト原料を水と混合し
て泥漿化し、成形した上、１５８７℃を超える焼成温度
で焼成する。誘電率５．５以下、体積固有抵抗１０14Ω
cm以上、曲げ強度１５０ＭＰａ以上、気孔率１．０％以
下で、ムライト粒子の偏折も少なく、ガラスとの共存性
にも優れたムライト質の複合焼結体を得ることができ
る。
質基板を製造する。 【構成】 高純度の合成カオリナイト原料を水と混合し
て泥漿化し、成形した上、１５８７℃を超える焼成温度
で焼成する。誘電率５．５以下、体積固有抵抗１０14Ω
cm以上、曲げ強度１５０ＭＰａ以上、気孔率１．０％以
下で、ムライト粒子の偏折も少なく、ガラスとの共存性
にも優れたムライト質の複合焼結体を得ることができ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、回路基板や、ＩＣパ
ッケージなどの電子部品材料として好適なムライト質基
板の製造方法に関する。
ッケージなどの電子部品材料として好適なムライト質基
板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】３Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 の化学組成で
知られるムライトは、誘電率が６．５（１ＭＨｚ）と低
く、熱膨脹係数が、室温から５００℃に至る温度範囲に
おいて、４．５×１０-6／℃とシリコンに近いため、シ
リコン半導体チップを直接搭載する回路基板やＩＣパッ
ケージ用の材料として、アルミナに比べても、格段に優
れている。
知られるムライトは、誘電率が６．５（１ＭＨｚ）と低
く、熱膨脹係数が、室温から５００℃に至る温度範囲に
おいて、４．５×１０-6／℃とシリコンに近いため、シ
リコン半導体チップを直接搭載する回路基板やＩＣパッ
ケージ用の材料として、アルミナに比べても、格段に優
れている。
【０００３】かかるムライト質基板は、従来、高純度の
ムライト原料に、ガラスや金属酸化物を混合して焼成す
ることにより製造されていた。ただし、ここでいうガラ
スとしては、コージェライトやほう珪酸ガラスであり、
金属酸化物としては、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＴｉＯ2 などを
挙げることができる。ガラスや金属酸化物を添加するこ
とにより、ガラスとムライトとの複合焼結体を作ること
ができ、このときは、焼結助剤を添加しなくても、低い
焼結温度により、低い誘電率と、シリコンに極めて近い
熱膨張係数とを実現することができる。
ムライト原料に、ガラスや金属酸化物を混合して焼成す
ることにより製造されていた。ただし、ここでいうガラ
スとしては、コージェライトやほう珪酸ガラスであり、
金属酸化物としては、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＴｉＯ2 などを
挙げることができる。ガラスや金属酸化物を添加するこ
とにより、ガラスとムライトとの複合焼結体を作ること
ができ、このときは、焼結助剤を添加しなくても、低い
焼結温度により、低い誘電率と、シリコンに極めて近い
熱膨張係数とを実現することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】かかる従来技術による
ときは、得られるムライト質基板は、ガラスとムライト
との複合焼結体であるために、組成の不均一性が生じ、
物性値が大きくばらつくことが避けられないという問題
があった。すなわち、このときのムライト結晶は、球状
を呈しており、そのまわりをガラスが埋めて組織を形成
するが、組織内には、多くの気孔が含まれ、ムライト粒
子の部分的な偏析も避けられないからである。
ときは、得られるムライト質基板は、ガラスとムライト
との複合焼結体であるために、組成の不均一性が生じ、
物性値が大きくばらつくことが避けられないという問題
があった。すなわち、このときのムライト結晶は、球状
を呈しており、そのまわりをガラスが埋めて組織を形成
するが、組織内には、多くの気孔が含まれ、ムライト粒
子の部分的な偏析も避けられないからである。
【０００５】そこで、この発明の目的は、かかる従来技
術の問題に鑑み、合成カオリナイト原料の熱分解を利用
することによって、本質的に組成が均一であり、物性値
のばらつきが極めて少ないムライト質基板の製造方法を
提供することにある。
術の問題に鑑み、合成カオリナイト原料の熱分解を利用
することによって、本質的に組成が均一であり、物性値
のばらつきが極めて少ないムライト質基板の製造方法を
提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めのこの発明の構成は、合成カオリナイト原料を水と混
合して泥漿化し、成形した上、１５８７℃を超える焼成
温度で焼成することをその要旨とする。
めのこの発明の構成は、合成カオリナイト原料を水と混
合して泥漿化し、成形した上、１５８７℃を超える焼成
温度で焼成することをその要旨とする。
【０００７】
【作用】この発明に使用する合成カオリナイトは、シリ
カとアルミニウム化合物とを水熱反応処理することによ
り製造することができる（たとえば、特願平３−３６０
２８号）。
カとアルミニウム化合物とを水熱反応処理することによ
り製造することができる（たとえば、特願平３−３６０
２８号）。
【０００８】合成カオリナイトは、シリカやアルミナ以
外の不純物総量が０．３重量％以下の高純度のものであ
ることが好ましく、特にアルカリ金属酸化物は、０．１
重量％以下であることが好ましい。不純物総量が０．３
重量％以上残存していると、ムライト質基板の体積固有
抵抗が極端に低下し、誘電率も高くなる傾向があるから
である。また、ウラン含有量も、同様に、２０ｐｐｂ以
下であることが好ましい。
外の不純物総量が０．３重量％以下の高純度のものであ
ることが好ましく、特にアルカリ金属酸化物は、０．１
重量％以下であることが好ましい。不純物総量が０．３
重量％以上残存していると、ムライト質基板の体積固有
抵抗が極端に低下し、誘電率も高くなる傾向があるから
である。また、ウラン含有量も、同様に、２０ｐｐｂ以
下であることが好ましい。
【０００９】合成カオリナイトと水とを混合して泥漿化
し、スリップとして成形する際には、適当な有機バイン
ダを添加することにより、焼成時のひび割れを防ぐこと
ができる。また、成形時の水分量は、合成カオリナイト
の粒径を１μｍ以下にするとき、原料とバインダとの合
計重量と同量程度にするのがよい。
し、スリップとして成形する際には、適当な有機バイン
ダを添加することにより、焼成時のひび割れを防ぐこと
ができる。また、成形時の水分量は、合成カオリナイト
の粒径を１μｍ以下にするとき、原料とバインダとの合
計重量と同量程度にするのがよい。
【００１０】なお、バインダとしては、次ぎのような物
質を使用することができる。すなわち、結合剤として、
エチルセルロース、アビエチン酸レジン、ポリビニルブ
チラールなど、可塑剤として、アビエチン酸誘導体、ジ
エチルしゅう酸、ポリエチレングリコール、ポリアルキ
レングリコール、フタール酸エステル、フタール酸ジブ
チルなど、解膠剤として、グリセリン、オクタデシルア
ミン、トリクロロ酢酸、オレイン酸、オクタジエン、オ
レイン酸エチル、モノオレイン酸グリセリン、トリオレ
イン酸グリセリン、トリステアリン酸グリセリン、メン
セーデン油などである。また、溶媒は、水の他、トルエ
ン、メチルエチルケトンなどでもよい。
質を使用することができる。すなわち、結合剤として、
エチルセルロース、アビエチン酸レジン、ポリビニルブ
チラールなど、可塑剤として、アビエチン酸誘導体、ジ
エチルしゅう酸、ポリエチレングリコール、ポリアルキ
レングリコール、フタール酸エステル、フタール酸ジブ
チルなど、解膠剤として、グリセリン、オクタデシルア
ミン、トリクロロ酢酸、オレイン酸、オクタジエン、オ
レイン酸エチル、モノオレイン酸グリセリン、トリオレ
イン酸グリセリン、トリステアリン酸グリセリン、メン
セーデン油などである。また、溶媒は、水の他、トルエ
ン、メチルエチルケトンなどでもよい。
【００１１】焼成温度は、少なくとも１５８７℃を超
え、好ましくは、少なくとも１６００℃以上にする。カ
オリナイトは、１５８７℃を超える焼成温度に加熱する
と、ムライトと液相のシリカとに熱分解し、これを室温
に冷却すると、ムライトとシリカガラスとの安定な複合
組織体を形成することができるからである。
え、好ましくは、少なくとも１６００℃以上にする。カ
オリナイトは、１５８７℃を超える焼成温度に加熱する
と、ムライトと液相のシリカとに熱分解し、これを室温
に冷却すると、ムライトとシリカガラスとの安定な複合
組織体を形成することができるからである。
【００１２】なお、焼成温度が１５８７℃未満である
と、組織中にクリストバライトが残存するために、冷却
の際に体積変化を伴う転移が生じ、気孔に富む粗い組織
しか得られず、組織体の機械的強度も不十分である。そ
こで、焼成温度は、余裕をみて１６００℃以上にするこ
とが好ましいが、１７００℃以上の余りに高い焼成温度
は不経済である。
と、組織中にクリストバライトが残存するために、冷却
の際に体積変化を伴う転移が生じ、気孔に富む粗い組織
しか得られず、組織体の機械的強度も不十分である。そ
こで、焼成温度は、余裕をみて１６００℃以上にするこ
とが好ましいが、１７００℃以上の余りに高い焼成温度
は不経済である。
【００１３】焼成の進行は、まず、３００℃から６００
℃にかけてバインダなどの有機物が燃焼する。また、カ
オリナイトは、５５０℃付近で結晶水を放出してメタカ
オリナイトになるが、この付近では、ひび割れが発生し
易いため、昇温速度を遅くすることが好ましい。９５０
℃付近において、メタカオリナイトが熱分解してムライ
トと非晶質シリカとになり、９５０〜１４００℃にかけ
て、ムライトとクリストバライトとが急速に成長し、１
５８７℃において、非晶質シリカは、シリカガラスとな
る。なお、９５０〜１６００℃においては、気孔が抜け
るために、全体の寸法収縮がみられる。
℃にかけてバインダなどの有機物が燃焼する。また、カ
オリナイトは、５５０℃付近で結晶水を放出してメタカ
オリナイトになるが、この付近では、ひび割れが発生し
易いため、昇温速度を遅くすることが好ましい。９５０
℃付近において、メタカオリナイトが熱分解してムライ
トと非晶質シリカとになり、９５０〜１４００℃にかけ
て、ムライトとクリストバライトとが急速に成長し、１
５８７℃において、非晶質シリカは、シリカガラスとな
る。なお、９５０〜１６００℃においては、気孔が抜け
るために、全体の寸法収縮がみられる。
【００１４】１６００℃においては、ムライトが液相の
シリカ中に針状に成長し、針状のムライトが網目状の組
織を作る。そこで、焼結体は、１６００℃において１〜
２時間程度保持することにより、気孔率を低減させ、機
械的強度を向上させることができる。ただし、保持時間
を過大にすると、組織が粗くなり過ぎるために、機械的
強度は、却って低下する傾向がみられる。
シリカ中に針状に成長し、針状のムライトが網目状の組
織を作る。そこで、焼結体は、１６００℃において１〜
２時間程度保持することにより、気孔率を低減させ、機
械的強度を向上させることができる。ただし、保持時間
を過大にすると、組織が粗くなり過ぎるために、機械的
強度は、却って低下する傾向がみられる。
【００１５】焼成過程における昇温速度は、温度領域が
３００〜６００℃では、ひび割れを防ぐために、約５０
℃／時程度に遅くし、その他の温度領域では、約１００
℃／時程度にとることができる。焼成後の冷却は、約２
００℃／時程度でよい。
３００〜６００℃では、ひび割れを防ぐために、約５０
℃／時程度に遅くし、その他の温度領域では、約１００
℃／時程度にとることができる。焼成後の冷却は、約２
００℃／時程度でよい。
【００１６】このようにして得られる焼結体は、カオリ
ナイトがＡｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ2 との定比組成物であるた
めに、本質的に組成が均一であり、ムライトの針状結晶
がシリカガラス中に網目状に存在する強固な複合組織体
である。また、ムライト粒子の偏析も少なく、ガラスと
の共存性にも優れており、その物性値としては、誘電率
５．５以下（ＪＩＳ Ｋ６９１１）、体積固有抵抗１０
14Ωcm以上（ＪＩＳＫ１６１１）、曲げ強度１５０ＭＰ
ａ以上（ＪＩＳ Ｒ１６０１）、気孔率１．０％以下で
ある。
ナイトがＡｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ2 との定比組成物であるた
めに、本質的に組成が均一であり、ムライトの針状結晶
がシリカガラス中に網目状に存在する強固な複合組織体
である。また、ムライト粒子の偏析も少なく、ガラスと
の共存性にも優れており、その物性値としては、誘電率
５．５以下（ＪＩＳ Ｋ６９１１）、体積固有抵抗１０
14Ωcm以上（ＪＩＳＫ１６１１）、曲げ強度１５０ＭＰ
ａ以上（ＪＩＳ Ｒ１６０１）、気孔率１．０％以下で
ある。
【００１７】
【実施例】以下、実施例を説明する。
【００１８】合成カオリナイト原料に水を加え、ボール
ミルによって２４時間湿式粉砕し、乾燥する。ただし、
合成カオリナイト原料は、分離精製した珪藻殻にアルミ
ニウム化合物を添加し、ｐＨ調整しながら水熱処理して
製造したものであって（特願平３−３６０２８号）、そ
の成分組成は、表１のとおりである。
ミルによって２４時間湿式粉砕し、乾燥する。ただし、
合成カオリナイト原料は、分離精製した珪藻殻にアルミ
ニウム化合物を添加し、ｐＨ調整しながら水熱処理して
製造したものであって（特願平３−３６０２８号）、そ
の成分組成は、表１のとおりである。
【００１９】
【表１】
【００２０】なお、表１には、比較例として用いた天然
カオリナイト（ニュージーランドカオリン）の成分組成
についても、併せ表示してある。以下の各表についても
同様である。
カオリナイト（ニュージーランドカオリン）の成分組成
についても、併せ表示してある。以下の各表についても
同様である。
【００２１】また、ボールミル粉砕後の平均粒径は、合
成カオリナイトが０．５２μｍ、天然カオリナイトが
０．４７μｍであった。
成カオリナイトが０．５２μｍ、天然カオリナイトが
０．４７μｍであった。
【００２２】乾燥した原料を秤量し、水を加え、ポット
ミルで２〜３時間混合した後、バインダ等を添加し、さ
らに、ポットミルで２４時間混合して泥漿化し、６５メ
ッシュの篩を全通させ、真空脱泡した上、ドクタブレー
ド法によって成形した。バインダは、第一工業製薬
（株）製ＴＢ−０１（ポリアクリル酸塩）を使用し、焼
成中にひび割れが生じない必要最少量を加えた。また、
離型剤として、同社製Ｒ−３０（オレイン酸系）を用い
た。成形時のスリップに対するバインダ等の配合を表２
に示す。
ミルで２〜３時間混合した後、バインダ等を添加し、さ
らに、ポットミルで２４時間混合して泥漿化し、６５メ
ッシュの篩を全通させ、真空脱泡した上、ドクタブレー
ド法によって成形した。バインダは、第一工業製薬
（株）製ＴＢ−０１（ポリアクリル酸塩）を使用し、焼
成中にひび割れが生じない必要最少量を加えた。また、
離型剤として、同社製Ｒ−３０（オレイン酸系）を用い
た。成形時のスリップに対するバインダ等の配合を表２
に示す。
【００２３】
【表２】
【００２４】成形した材料は、１００℃で約３時間乾燥
した後、図１の焼成曲線に従って焼成した。
した後、図１の焼成曲線に従って焼成した。
【００２５】１６００℃における保持時間Ｈを１時間、
２時間、３時間としたときの最終製品の密度、気孔率を
表３に示し、曲げ強度を表４に示す。また、誘電率（１
ＭＨｚ）と体積固有抵抗とを表５に示す。ただし、表５
においては、比較のため、市販のアルミナ基板について
のデータをも併せ表示してある。
２時間、３時間としたときの最終製品の密度、気孔率を
表３に示し、曲げ強度を表４に示す。また、誘電率（１
ＭＨｚ）と体積固有抵抗とを表５に示す。ただし、表５
においては、比較のため、市販のアルミナ基板について
のデータをも併せ表示してある。
【００２６】
【表３】
【００２７】
【表４】
【００２８】
【表５】
【００２９】合成カオリナイトは、ひび割れが生じない
ためには、バインダを多く必要とし、天然カオリナイト
より焼成し難いが、焼成時の収縮に異方性がなく、気孔
率１％以下の緻密な焼結体を得ることができる。天然カ
オリナイトは、焼成が容易であるが、収縮に異方性があ
り、気孔率が大きい点で合成カオリナイトに劣る。
ためには、バインダを多く必要とし、天然カオリナイト
より焼成し難いが、焼成時の収縮に異方性がなく、気孔
率１％以下の緻密な焼結体を得ることができる。天然カ
オリナイトは、焼成が容易であるが、収縮に異方性があ
り、気孔率が大きい点で合成カオリナイトに劣る。
【００３０】曲げ強度は、保持時間Ｈ＝２（時間）のも
のが最も優れている。
のが最も優れている。
【００３１】誘電率、体積固有抵抗は、いずれも、合成
カオリナイトの方が天然カオリナイトよりも優れてい
る。また、アルミナ基板に対しては、体積固有抵抗の点
で劣るが、誘電率の点で、格段に優れていることがわか
る。
カオリナイトの方が天然カオリナイトよりも優れてい
る。また、アルミナ基板に対しては、体積固有抵抗の点
で劣るが、誘電率の点で、格段に優れていることがわか
る。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、合成カオリナイトを出発原料として、泥漿化し、成
形して、１５８７℃を超える焼成温度で焼成することに
よって、合成カオリナイトは、それ自体がムライトとガ
ラスとの供給源として有効であり、外部からガラス成分
を添加する必要が全くないから、本質的に組成が均一で
あり、物性値のばらつきが極めて少ないムライト質基板
を工業的に容易に製造することができるという優れた効
果がある。
ば、合成カオリナイトを出発原料として、泥漿化し、成
形して、１５８７℃を超える焼成温度で焼成することに
よって、合成カオリナイトは、それ自体がムライトとガ
ラスとの供給源として有効であり、外部からガラス成分
を添加する必要が全くないから、本質的に組成が均一で
あり、物性値のばらつきが極めて少ないムライト質基板
を工業的に容易に製造することができるという優れた効
果がある。
【００３３】また、合成カオリナイトは、不純物総量が
０．３重量％以下の高純度のものが容易に得られるか
ら、低誘電率で高抵抗であり、しかも、機械的強度にも
優れた回路基板用のムライト質基板を簡単に作ることが
できる。
０．３重量％以下の高純度のものが容易に得られるか
ら、低誘電率で高抵抗であり、しかも、機械的強度にも
優れた回路基板用のムライト質基板を簡単に作ることが
できる。
【図１】 焼成曲線を示す線図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/12 23/15 Ｈ０５Ｋ 1/03 Ｂ 7011−4Ｅ (72)発明者 宮本 正規 石川県金沢市戸水町ロ１番地 石川県工業 試験場内 (72)発明者 河合 忠二 東京都千代田区大手町１丁目１番３号 住 友金属工業株式会社内 (72)発明者 元山 剛 東京都千代田区大手町１丁目１番３号 住 友金属工業株式会社内 (72)発明者 中村 嘉秀 石川県金沢市松村７丁目84番地 住金ホト ンセラミックス株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 合成カオリナイト原料を水と混合して泥
漿化し、成形した上、１５８７℃を超える焼成温度で焼
成することを特徴とするムライト質基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3262496A JPH06107455A (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | ムライト質基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3262496A JPH06107455A (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | ムライト質基板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06107455A true JPH06107455A (ja) | 1994-04-19 |
Family
ID=17376608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3262496A Pending JPH06107455A (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | ムライト質基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06107455A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0689893A1 (en) | 1994-06-27 | 1996-01-03 | Fanuc Ltd. | Electric discharge working method and apparatus |
-
1991
- 1991-10-11 JP JP3262496A patent/JPH06107455A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0689893A1 (en) | 1994-06-27 | 1996-01-03 | Fanuc Ltd. | Electric discharge working method and apparatus |
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