JPS6144760A - 絶縁性磁器組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は１回路基板の材料となる磁器組成物。

特に多層回路基板用の材料として最適な磁器組成物に関
する。

〔従来の技術〕

電気回路装置の小型化が要求される今日５回路基板は、
益々多層化、小型化、薄型化されてには、高い絶縁性と
高い抗折強度等の緒特性を具備した磁器が使用されてい
る。また、これまでは、多層回路基板の製造コストを下
げる目的で、配線用に比較的安価な導電材料（例えばニ
ッケル等の卑金属）の使用が可能なよう、焼成温度を低
く、かつ非酸化雰囲気で焼成する方法が試みられていた
。

さらに、基板が薄型化されると、内部回路の配線パター
ンが外部から透けて見えやすくなるため２機密保持の観
点から、遮光性の高い磁器材料が要求される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし非酸化雰囲気中で焼成される磁器の多くは、焼成
した後の遮光性が低いという特質がある。遮光性を高め
る方法には、磁器基板材料にＣｕｂ）、ｊｂ２０３　、
Ｖ２０５等の酸化物を加える方法がある。しかし、これ
らを加えた磁器を非酸化雰囲気で焼成すると、磁器の絶
縁抵抗値が低くなってしまうという欠点がある。

本発明は、従来の磁器材料における上記の問題を解決す
べくなされたものであって、′遮光性が高く、かつ絶縁
性の高い磁器組成物を提供することを目的とするもので
ある。

〔問題を解決するための手段〕

本発明の磁器組成物は、Ｌｉ２Ｑを０．５〜１０モル％
と、　Ｃａ　Ｏ，Ｓ　ｒ　Ｏ，Ｂ　ａ　Ｏ，Ｚ　ｎ　Ｏ
の一種以上からなる成分を５〜４５モル％と、ＭｇＯを
１〜４０．７モル％と、　　Ａ　ｌ　２０３’ｆｃ　１
〜４０％ル％と＋　　Ｚ　ｒ　Ｏ２を１〜３０．３モル
％と、ＳｉＯ２を１２．８〜６５．６モル％と＋’　Ｃ
ｒ　２０３を０．３〜７モル％の比率で含有する混合物
を非酸化雰囲気中で焼成してなるものである。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例として各成分の含有量９異なる磁
器組成物から試料を作製し、それぞれについて実施した
試験結果等について説明する。

まず試料１を例にとって、別表に掲げる試料の作製方法
と条件について説明すると、最初にＳｉＯ２粉末を５０
．３ｇ、ＣａＣ０：＋粉末を２４．５ｇ、ＭｇＯ粉末を
３．０ｇ　、Ｚｒ　Ｏ２粉末を１．７ｇ、Ａｌ２Ｏ＋粉
末を５．９ｇ、Ｌ　１２ＣＯ３粉末を１０．３ｇ、Ｃｒ
２０３粉末を４．３ｇ宛秤量する。なお、上記Ｃａ、Ｌ
ｉの炭酸塩粉末は、何れも空気中で安定なものを用いた
。

この秤量した各粉末をボールミルに入れ、約１５時間ボ
ールミリングすることにより湿式混合した。

次ぎに同材料に対して、アクリル樹脂を１２重量％、ア
リルスルホン酸を０．５重量％、水を３０重量％加えて
攪拌し、スラリーを作製した。次いでこのスラリーから
ドクターブレード法によって長尺な未焼結磁器シートを
作り、これを１０ω角に切断した。

そしてこの切断された未焼結磁器シートから試験の目的
に従い、３種類の試料を作製した。

即ち、上記シートを６枚重ね、　２００　ｋｇ　／　ｃ
ｎｌの圧力を加えてラミネートした厚さ０．１ｃｍの板
から。

直径１．６ｃｍで打ち抜いた円板形の試料と、上記シー
トを１２枚重ねて同様にラミネートした厚さ０．２ａｎ
の板を長さ３．６ＣＩ１．幅０．４ＣＩ１１の寸法に切
゛断した角柱形の試料と、上記シートを長さ５唾。

幅３ｃｍに切断し、Ｎｉペーストでその片面のはｙ中央
に長さ３ｃａ、幅０．０３ｃｍの直線をＯ，’０５ｃｍ
間隔で平行に５本スクリーン印刷した角板形の試料をそ
れぞれ複数個作製した。

次いでこれら試料を空気中において６００℃まで毎時１
００℃の割合で昇温し、アクリル樹脂等のバインダ成分
を燃焼させた。しかる後、炉の中をＮ２が９７．０容積
％＋Ｈ２が３．０容積％の還元雰囲気に変えて、　１０
００℃の温度を３時間維持して焼成し、試料１を得た。

このときの上記焼成温度ＦＴを別表に示した。

そしてこの試料について９次の方法により試験をおこな
った。先ず、電気的特性については。

上記円板形の試料を用い、この両面にインジウム−ガリ
ウム合金を塗布して、直径１　、４　ｃｍの電極を設け
、比誘電率ε、クォリティファクターＱ及び抵抗率ρ（
ΩｃＩｎ）を測定した。比誘電率εは、２５℃の温度下
でＩＭＨｚの周波数で測定した静電容量により算出し、
Ｑは、上記静電容量と同様の条件で測定した。また抵抗
率ρは、５００■の直流電圧を印加し、印加開始から６
０秒後の絶縁抵抗値から算出した。

物理的９機械的特性については、厚さ０．２ｃｍの角柱
形の試料を用い、熱膨張係数及び抗折強度τを測定し、
これを別表に示した。熱膨張係数は、２０〜５００℃の
温度間における線膨張係数α（／’Ｃ）を測定し、抗折
強度τは、　ＪＩＳ−Ｒ１６０１の３点曲げ強さに準じ
て測定した。

さらに遮光性については、予めＮｉで片面に５本の線を
引いた角板形の試料を用い、これらの線が裏面から肉眼
で透けて見えないものを遮光性良好とし、透けて見える
ものを遮光性不良とした。

以下、試料２〜７８についても、磁器の組成が別表の各
欄に示すような含有比率となるよう各磁器材料粉末を調
合し、これから上記試料１と同様の方法及び条件で作製
した。但し、焼成温度ＦＴは、各々異なり、別表各欄に
示す温度で実施した。また、こうして作られた各試料に
ついて、試料１と同じ方法１条件で上記の緒特性を測定
し、この内、各試料の線膨張係数α、抗折強度τ、抵抗
率ρ及び遮光性を別表の各欄に示した。なお、数値は何
れも複数個の試料について得られた測定値の平均値を示
した。

同表から明らかな通り、これら１〜７８までの試料は、
何れも焼成温度ＦＴが１２５０℃以下、線膨張係数αが
６．５Ｘ１０’／℃以下、抗折強度τが１５００　ｋｇ
　／　ｃｄ以上、抵抗率ρが１×１０１３Ωｃｍ以上で
あり、また遮光性は何れも良好であった。なお、これら
の試料は、何れも比誘電率εが９以下、Ｑが５００〜２
０００であり９回路基板材料として実用的な数値を得る
ことができた。なお、これらの具体的な数値の別表への
掲載は省略した。

〔比較例〕

これに対し、上記の含有比率の要件を満たさない磁器材
料を使用し、上記試料と同し方法及び条件で７９〜９１
番まで１３の試料を作製した。但し、焼成温度ＦＴは、
各々異なり、それぞれ別表各欄に示した温度で実施した
。なお、一部に焼結できる温度幅が狭いために、一般の
工業用の焼成炉では、焼結ができないものがあり、これ
についてはその旨を別表に示した。

また、こうして作られた各試料について、上記と同じ方
法２条件で試験を行い、この内、線膨張係数α、抗折強
度τ、抵抗率ρ及び遮光性を別表に示した。

〔作　用〕

本発明による磁器組成物の成分を前述のように限定した
理由を、説明すると、ｔｌｌＩね次の通りである。

（１１Ｓｉ０２の含有率が少な過ぎると焼成温度ＦＴが
高くなり、逆に多過ぎると同温度ＦＴが高くなる。

例えば、試料１〜７８の中でＳｉＯ２の含有量が１２．
８モル％と最も少ないのは、試料７０であるが、これが
１２５０℃で焼結できたのに対し、これより少ない１０
．０モル％の含有率の試料７９では。

焼結に１３００℃の温度を要した。一方、試料１〜７８
の中でＳｉＯ２の含有量が６０．０〜６５．６モル％と
比較的多いのは、試料１；　　５．１３．１６．３２゜
４４、５５．７３．７４であるが、これらが何れも１０
００〜１２００℃の温度で焼□結できたのに対し、これ
より多い６８．０モル％の３ｉ０２を含有する試料８０
では、焼結に１３００℃の温度を要した。

（２１ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯの一種以上から
なる成分の含有量が少な過ぎると焼結温度が高＜抹り、
逆に多過ぎると焼結可能な温度の幅が狭くなる。

例えば、試料１〜７８の中でこれら酸化物の総量が５．
０モル％と最も少ないのは、試料１２．１４゜１６〜２
０．２２．４４及び４８であるが、これらが何れも１１
００〜１１５０℃の温度で焼結できたのに対し。

３．０モル％と上記酸化物の含有量が少ない試料８１で
は、焼結に１３００℃の温度を要した。一方。

試料１〜７Ｂ＋７１中テ４１．１〜４５．０モル％と上
記酸化物が比較的多い試料２９．５２．７７、７８が何
れも９５０〜１０５０℃の温度で焼結できたが、試料８
２のように、この含有量が５０．０モル％とさらに多く
なると、焼結可能な温度の幅が狭く、一般の工業用焼成
炉では焼結させることができなかった。

＋３）ＭｇＯの含有量が少ないと焼結可能な温度の幅が
狭くなり、逆に多過ぎると焼成温度ＦＴが高くなり、し
かも絶縁性が低下する。

例えば、試料１〜７８の中でＭｇＯが１．０モル％と最
も少ないのは、２．　３．７〜１０．　’１３〜１５゜
１９、２１．２６．２８．３０．−３２．３４〜３６．
４Ｆ　５０．５５゜５７、５９．７３．７７、７８等の
試料であるが、これらが何れも９５０〜１２００℃の温
度で焼結できたのに対し、これ以下の０．１モル％のＭ
ｇＯを含有する試料８３では、焼結可能な温度の幅が狭
り、一般の工業用焼成炉では焼結させることができなか
った。一方、試料１〜７８の中で３３．２〜４０．７モ
ル％とこの含有量が比較的多いのは、試料１８゜５６、
７０であるが、これらが何れも１１５０〜１２５０℃の
温度で焼結できたのに対し、これ以上の４５．０モル％
のＭｇＯを含む試料８４ては、焼結に１３５０℃の温度
を要した。しかも前者は、抵抗率ρが何れもｌＸｌ０１
３Ωｃｍ以上あったが、後者は、１×１Ｑ１１Ω儂と低
かった。

（４１Ａｌ’２０１］は機械的強度に優れ、この量が多
いと抗折強度が高くなるが９反面これが多過ぎると焼成
温度ＦＴが高くなる。

例えば、試料１〜７８の中でこの含有量が３１．６〜４
０．０と比較的多い試料１９．２３．４９．５７．７０
では、　２４００〜２６００ｋｇ／ｃｊという高い抗折
強度が得られ、しかも１１５０〜１２５０℃の温度で焼
結させることができた。しかし、　４５．０モル％とこ
れより多いＡｌ２Ｏ３を含む試料８５では、抗折強度が
２５００　ｋｇ　／　ｃｓＡと向上する傾向が見られな
いうえ。

焼結に１３００℃の温度を要した。

ｆ５１　　Ｚ　ｒ　Ｏ２の含有量が少ないと絶縁性が低
下し、これが多過ぎると焼成温度ＦＴが高くなる。

例えば、試料１〜７８の中でＺｒＯ２が１．０モル％と
最も少ないのは、１，２，４，６，７゜９、１２．１３
．１６．１７．２１．２３．２７．２９．３１〜３３゜
３６〜３Ｂ、　４９．　’５２．５６．５７．６０．６
Ｌ　６５．７０．７４゜７６等の試料であるが、これら
の抵抗率ρが何れもｌＸ１０１３Ωｃｍ以上あったのに
対し、０．１モル％とこれ以下の含有率の試料８６では
、抵抗率ρがｌＸｌ０ＩＩΩｃＩｌｌであった。また、
試料１〜７８の中で２５．０〜３０．３モル％とＺｒＯ
２の含有量が比較的多い試料２０と５８テは、　１１５
０〜１２００℃（７）温度で焼結できたのに対し、これ
以上の３３．０モル％の含有量を持つ試料８７では、焼
結に１３００’ｃの温度を要した。

（６１Ｌｉ２０が少な過ぎると熱膨張係数が大きくなり
、逆に多過ぎると絶縁性が低下する。

゛例えば、試料１〜７８の中で０．５〜０．９モル％と
Ｌｉ２Ｏの含有量が比較的少ないのは、５３゜５８、６
４．６７、７７といった試料であるが、これらの線膨張
係数αが何れも５．８〜６．５　Ｘ　１０−６／　”ｃ
以下であるのに対し、これらより少ない０．２モル％の
含有量の試料８８では、線膨張係数αが７．２Ｘ１０−
６／”Ｃと高くなっている。一方、試料１〜８７の中で
Ｌｉ２Ｏの含有量が比較的多い１゜９、２２．２４等の
試料では、抵抗率ρが何れも１×１Ｑ１３ΩｃＩＩ＋以
上であるのに対し、同含有率が１２．０モル％の試料８
９では、抵抗率ρがｌＸｌ０ＩＩΩｃｍと低かった。

＋７１Ｃｒ２０３の含有量が少な過ぎると良好な遮光性
が得られず、逆に多過ぎると抵抗率が低下し、抗折強度
も低下する。

例えば、Ｃｒ２Ｏ３の含有量が０．３モル％と試料１〜
７８の中で最も少ない１４．１５．４４：　５６等の試
料では、焼結温度が１１５０〜１２５０℃、抗折強度が
１７００〜１９００　ｋｇ　／　ｃＪであり、遮光性も
良好であったが、これが０．１モル％と少ない試料９０
では、遮光性が不良となった。また、試料１〜７８の中
でＣｒ２Ｏ３の含有量が５〜７モル％と比較的多い試料
２５．５５．５７．６２．６７では、抵抗率ρが何れも
ｌＸ１０１３Ω！以上、抗折強度：＜２３００〜２６０
０　ｋｇ　／　Ｃ−であったが、これが１２モル％の試
料９１では、抵抗率ρがｌＸｌ０”Ωｃｍと低く、抗折
強度も１５００　ｋｇ　／　ｃｔｌと低かった。

〔発明の効果〕

以上説明した通り１本発明による磁器組成物は、非酸化
雰囲気中において１２５０℃以下の比較的低い温度で焼
結させることができると同時に。

高い遮光性が得られ、しかも実用上充分な絶縁抵抗が得
られる。従って、低いコストでの基板の製造が可能であ
ると共に、薄型化に対応でき。

かつ薄型化された基板でも配線パターンの機密性を保持
することができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｌｉ＿２Ｏを０．５〜１０モル％と、ＣａＯ、ＳｒＯ、
   ＢａＯ、ＺｎＯの一種以上からなる成分を５〜４５モル
   ％と、ＭｇＯを１〜４０．７モル％と、Ａｌ＿２Ｏ＿３
   を１〜４０モル％と、ＺｒＯ＿２を１〜３０．３モル％
   と、ＳｉＯ＿２を１２．８〜６５．６モル％と、Ｃｒ＿
   ２Ｏ＿３を０．３〜７モル％の比率で含有する混合物を
   非酸化雰囲気中で焼成してなることを特徴とする絶縁性
   磁器組成物。