JPH06338665A - ガラス−セラミックスグリーンシートおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】ガラス粉末とセラミックス粉末からなるグリー
ンシートにおいて、ガラス粉末は、表面が亜鉛キレート
で覆われているものであることを特徴とする。 【効果】本発明によれば、ガラス設計の自由度を失うこ
となく、耐水性に優れたガラス−セラミックスグリーン
シートが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子回路基板等に用いる
ガラス−セラミックスグリーンシートに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】電子部品材料としてのガラス−セラミッ
クスグリーンシートのガラス粉末には、低熱膨張率、低
誘電率、低溶解温度などの特性が求められており、多成
分系のガラスを数μｍ〜１０μｍ程度に粉砕したものが
主として使われている。

【０００３】これらのシート成形においては、乾燥処理
の容易さから、溶剤系としては有機溶剤が用いられてい
るが、環境問題の観点より、水溶剤への切り換えが検討
されている。

【０００４】その場合、比表面積の大きい多成分ガラス
では水との反応によりガラス成分が溶出し、ガラス特性
が変化してしまうほか、析出物がシート特性に悪影響を
あたえる。しかし、耐水性を改善するためガラス組成を
調整すると、電気特性や熱特性などの物性において希望
の特性を得るのが困難である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の技術
が有する上記課題を解決し、ガラス組成の設計の自由度
を失うことなく、耐水性に優れた電子回路基板用ガラス
−セラミックスグリーンシートおよびその製造方法を提
供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題を
解決すべくなされたものであり、ガラス粉末とセラミッ
クス粉末からなるガラス−セラミックスグリーンシート
において、ガラス粉末は表面が亜鉛キレートで覆われて
いるものであることを特徴とするガラス−セラミックス
グリーンシートを提供するものである。すなわち、多成
分ガラス粉末を用いたガラス−セラミックスグリーンシ
ートを作成する工程において、ガラスの表面に亜鉛キレ
ートを作用させたガラス粉体と、セラミックス粉体を含
むスラリーを成形することにより、耐水・耐湿性の優れ
たグリーンシートを得ることができる。本発明におい
て、「ガラス粉末の表面が亜鉛キレートで覆われてい
る」とは、必ずしもガラス粉末表面の全部亜鉛キレート
で覆われている必要があるわけではなく、一部に付着し
ているような状態であっても本発明の効果を奏すること
ができる。

【０００７】次に本発明を具体的に説明する。

【０００８】亜鉛キレートのキレート化剤としては、ク
エン酸、コハク酸、リンゴ酸、酒石酸、アジピン酸、マ
ロン酸、マレイン酸等、分子内にカルボキシル基を複数
含む有機酸が適当である。なかでも、溶解度および安定
性の面からクエン酸、酒石酸が特に効果的である。

【０００９】この亜鉛キレートをガラス粉末の表面に作
用させ、ガラス粉末の表面に付着させるためには、亜鉛
キレートを含む溶液を作成しガラス表面に接触させる方
法が適当である。亜鉛溶液に用いる溶媒は、水もしくは
アルコールなどの有機溶媒があげられるが、水溶液とし
て作成するのが簡便である。

【００１０】溶液中の亜鉛の濃度は、０．００１〜０．
２ｍｏｌ／リットル、好ましくは０．００２〜０．０５
ｍｏｌ／リットルが適当である。これよりも薄い場合は
亜鉛の吸着量が減少するため耐湿性の向上効果が充分得
られず、これより濃い場合においても亜鉛の吸着量はそ
れほど増加せず、かえって亜鉛キレートが完全に溶解せ
ず水酸化物として沈澱を生じ、不要成分となる場合もあ
る。

【００１１】有機酸の濃度は、亜鉛に対して１〜５倍が
適当である。最適の濃度は、有機酸の種類によってこと
なり、クエン酸では１〜１．５倍、酒石酸では２〜３倍
が最適である。これより薄いと所定のｐＨで水酸化亜鉛
の白濁が生じ、濃い場合は亜鉛の吸着量が減少するため
効果が減少する。

【００１２】亜鉛の吸着量はｐＨによって変化するた
め、溶液にｐＨ調整剤を加えてｐＨを中性〜弱アルカリ
性に保つ。ｐＨは７〜９が適当であるが、とくに効果を
得るためにはｐＨを８〜９とすることが望ましい。ｐＨ
調整剤にはアルカリ性のものが使用できるが、モノエタ
ノールアミンのようなアミン類が扱いやすく適当であ
る。

【００１３】上記のようにして調整した、亜鉛キレート
をガラス表面に作用させる方法としては、ガラス粉末を
亜鉛キレートの溶液中に投入し、撹拌子、ボールミルな
どを用いて撹拌した後、減圧濾過、加圧濾過、遠心分理
などにより固液分離をし、乾燥器にて乾燥させる方法
や、真空乾燥、噴霧乾燥などによる方法での処理粉末の
作成が可能である。また、ガラスを粉砕する際に、亜鉛
溶液を添加する方法でもよい。

【００１４】亜鉛キレートの溶液による表面処理を行っ
たガラス粉末を乾燥させた際に表面に有機成分の付着が
残ることもあるが、耐水性に対する悪影響はない。ただ
し、処理後の洗浄は可能であり、耐水性を低下させずに
表面の過剰な有機成分を除去することができる。洗浄溶
媒としては、水あるいはアルコールなどの有機溶剤が使
用可能であるが、水を使用した場合は、ガラス表面に吸
着した亜鉛キレートが一部再溶解する可能性もあるた
め、エタノールなどのアルコールが望ましい。

【００１５】いずれの場合においても、温度は室温でも
所定の効果を得られるが、高温にすることにより亜鉛の
吸着量を増加することができるため、より高い耐水性の
改善効果が期待できる。

【００１６】前述の操作により表面処理したガラス粉末
をアルミナ、コージェライト、ムライトなどのセラミッ
クス粉末、水溶性バインダー、可塑剤、分散剤等とボー
ルミルにて混合し、ドクターブレード法によりシート成
形を行うことにより、耐水性の優れたグリーンシートを
得ることができる。

【００１７】グリーンシートの耐水性の試験において
は、グリーンシート内の粒子が破砕しない程度にメノウ
乳鉢にて粉砕したものを試験粉末とした。この試験粉末
１０ｇをイオン交換水１００ｇ中に投入し、マグネット
スターラーにて５時間撹拌を行ったのち、ガラス成分の
イオン交換水中への溶出量を比較した。この際、周囲か
らの混入を防ぐためにテフロン（商標名）製ビーカーと
テフロン（商標名）コートの撹拌子を用いた。

【００１８】また、亜鉛キレートの溶液による処理の他
の方法として、未処理のガラス粉末とセラミックス粉末
を含むスラリーをボールミルで混合する際に、上記亜鉛
キレートの溶液を加えることによっても、グリーンシー
トにおいて耐水性の改善効果が得られる。この場合、未
処理のガラス粉末、セラミックス粉末、溶媒、および亜
鉛キレートの溶液をボールミルにて混合した後、バイン
ダー、分散剤、可塑剤などを加えて混合する。このスラ
リーをドクターブレード法により、シート成形を行うこ
とにより、耐水性の優れたグリーンシートが得られる。

【００１９】

【作用】本発明において、耐水性が著しく向上するの
は、次のように考えられる。亜鉛溶液にて表面処理を施
したガラスの表面には、亜鉛が有機酸キレートの形でガ
ラスに結合していることが明らかになっている。この亜
鉛のキレートにより、ガラス表面に存在するシラノール
基がブロックされ、また、シロキサン結合に対する水の
攻撃が抑制されることから、ガラス表面へのガラス成分
の析出が抑制されるためと考えられる。

【００２０】

【実施例】以下に、本発明にかかる特定の実施例を説明
する。

【００２１】（実施例１）ガラス粉末（平均粒径３．０
μｍ）を、亜鉛の濃度が０．０３ｍｏｌ／リットル、ｐ
Ｈ８．４のクエン酸亜鉛水溶液中に投入し、撹拌した
後、濾過、乾燥を行い、亜鉛処理ガラス粉末とした。こ
の亜鉛処理ガラス粉末とアルミナ粉末を５０：５０の重
量比で混合し、この粉末１００重量部に対して、ポリビ
ニルアルコール１２重量部、水７０重量部を加えてアル
ミナボールミルで２４時間混合した。得られたスラリー
を成形、乾燥してグリーンシートとした。

【００２２】グリーンシートの一部を耐水性試験のサン
プルとした。グリーンシート１０ｇを粉砕し、イオン交
換水５０ｇ中に投入し、５時間撹拌を行った後、ガラス
成分のイオン交換水中への溶出量（水中の濃度：単位ｐ
ｐｍ）を測定した。その結果を、表１に示した。

【００２３】比較として、上記操作を未処理ガラス粉末
についても行いサンプルを作成し、耐水性試験を行った
結果を表１に示した。

【００２４】表１より明らかなように、実施例では比較
例に対してガラス成分の溶出量が減少しており、耐水性
が改善されている。

【００２５】

【表１】

【００２６】（実施例２）ガラス粉末とアルミナ粉末を
５０：５０の重量比で混合し、この粉末１００重量部に
対して、ポリビニルアルコール１０重量部、水４０重量
部、亜鉛の濃度が０．００５ｍｏｌ／リットル、ｐＨ
８．１のクエン酸亜鉛水溶液４０重量部を加えてアルミ
ナボールミルで２４時間混合した。得られたスラリーを
成形、乾燥してグリーンシートとした。

【００２７】グリーンシートの一部を耐水性試験のサン
プルとし、実施例１と同様の操作にて、ガラス成分のイ
オン交換水中への溶出量を測定した。その結果を、表２
に示した。

【００２８】比較として、粉末１００重量部に対して、
ポリビニルアルコール１０重量部、水８０重量部を加え
てアルミナボールミルで２４時間混合した未処理粉末に
ついても上記操作を行い、耐水性試験を行った結果を表
２に示した。

【００２９】表２より明らかなように、実施例では比較
例に比べてガラス成分の溶出量が減少しており、耐水性
が改善されている。

【００３０】

【表２】

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、ガラス設計の自由度を
失うことなく、耐水性に優れたガラス−セラミックスグ
リーンシートが得られる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガラス粉末とセラミックス粉末からなるガ
   ラス−セラミックスグリーンシートにおいて、ガラス粉
   末は表面が亜鉛キレートで覆われているものであること
   を特徴とするガラス−セラミックスグリーンシート。
2. 【請求項２】ガラス粉末とセラミックス粉末からなるガ
   ラス−セラミックスグリーンシートの作成方法におい
   て、ガラス粉末と亜鉛キレートを含む液とを混合してス
   ラリーとする工程を含むことを特徴とするガラス−セラ
   ミックスグリーンシートの製造方法。