JPS62252341A

JPS62252341A - ガラス焼結体

Info

Publication number: JPS62252341A
Application number: JP9515386A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Ishihara; 政行石原; Keizou Makio; 槙尾　圭造
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1986-04-24
Filing date: 1986-04-24
Publication date: 1987-11-04

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】〔技術分野〕この発明は、高集積化したＬＳＩを多数搭載するための
多層配線基板などの絶縁材料などどして用いられ、銀、
銀−パラジウム、金などの低抵抗導体金属と同時焼成し
て得ることもできるガラス焼結体に関する。

〔背景技術〕

ＬＳＩを搭載する基板として、従来、次のようなものが
あった。すなわち、アルミナを主材にしてグリーンシー
トを形成し、このグリーンシート上に高融点金属（Ｍｏ
、Ｗ等）の導体配線を厚膜技術により印刷形成する。そ
のあと、このグリーンシートを貼り合わせて積層した多
層グリーンシートを約１５００℃前後の高温非酸化雰囲
気中で焼成する。このようにして得られた、いわゆるア
ルミナシート多層基板である。

しかし、上述のようなアルミナを主材料とする多層配線
基板では、アルミナの高い比誘電率と、微細化配線導体
（Ｍｏ、Ｗ等の高融点金属）の高い抵抗によって、多層
配線基板− 伝達時間が長（なり、高速化の要望に応え難かった。

この問題を解決するためには、高抵抗の高融点金属材料
の代わりに、固有抵抗の低い金属材料（Ａ　ｕ　、　Ａ
　ｇ　、　Ａ　ｇ　−Ｐ　ｄ　、　Ｃｕ等）を使って微
細化配線を形成することも考えられる。しかしながら、
これらの低抵抗金属材料は融点が１０００℃付近であり
、アルミナの焼結温度よりもはるかに低くなっている。

そのため、仮に用いたとしても、焼結以前に配線パター
ンが融解して表面張力で収縮し、断線したり他の配線と
つながったりするという問題があった。

この問題を解決するために、上記の低抵抗金属の融点（
ｌ　ＯＯ０℃前後）以下で焼成可能で、しかも、比誘電
率が低い材料が要求されている。

この要求を満たすために、ガラス、あるいはガラス粉末
焼結体（ガラス−セラミックス体）の多層配線基板が捷
案されている。

このようなガラス粉末焼結体の具体例が、特公昭５９−
２２３．９９号公報、特開昭５９−１７８７５２号公報
、特公昭５７−６２５７号公報などに記載されている。

しかし、いずれも、組成にＮａ、に、Ｌｉ、Ｐｂの比較
的イオン伝感性の高い元素を含んでいることから、マイ
グレーション現象が生ずる。そのため、配線基板として
もっとも重要な特性である絶縁性の劣化が生じやすいと
いう問題がある。

〔発明の目的〕

この発明は、このような事情に鑑みて、低抵抗金属の融
点よりも低い温度での焼成で十分緻密化され、多層配線
基板材料として用いても、マイグレーション現象による
絶縁劣化の心配がなく、しかも誘電率も低いガラス焼結
体を提供することを目的としている。

〔発明の開示〕

この発明は、上記の目的を達成するために、Ｓｉ　Ｏｆ
　、Ａ　１２０ｘおよびＭｇＯを主成分とするガラス組
成物の粉末の成形体を焼成してなるガラス焼結体であっ
て、前記ガラス組成物の組成は、Ｓｉｎ、が４０〜６０
重量％、Ａ１．Ｏゴが１０〜４０重量％、ＭｇＯが１０〜４０重量％、であって、前記ＭｇＯのうち１０〜３０重景％が重量Ｏ
，ＢａＯおよびＣａＯからなる群より選ばれた少なくと
も１種で置換されており、Ｔｉ０ｚ　、ＺｒＯ，％　Ｓ
ｎｏｗ　、Ｐｇ　Ｏｓ　％　ＺｎＯ，Ａｓ、Ｏ，および
Ｍ　ｏ　Ｏ，からなる群より選ばれた少なくとも１種の
核発生剤が５重量％以下の各割合であることを特徴とす
るガラス焼結体を要旨とする。

以下に、この発明にかかるガラス焼結体を詳しく説明す
る。

上記組成範囲内のガラス粉末は、８５０〜９５０℃の焼
成温度で充分緻密化を行うことができ、焼結体の主結晶
相は、コーディエライトであるので、比誘電率が低く、
機械的強度も大きい。また、ガラス作製時に、約１４０
０℃以下で原料の溶融が可能であるので、通常の溶融炉
や粘土るつぼを用いることができ、製造上都合がよい。

また、上記ガラス組成物は、マイグレーションを起こす
心配のあるＮａ−に−Ｌｉ−Ｐｂ等の比較的イオン伝導
性の高い元素を含まない。

この発明に用いられるガラス組成物の組成割合が上記の
ように限定されるのは、次の理由によるＳｉＯ□の組成
割合が６０重量％を越えると、焼結温度が高くなり、１
０００℃以下では緻密化しない。４０重量％を下回ると
、ガラス溶融時に１５００〜１６００℃でも充分にガラ
ス化できなかったり、仮にガラスが得られても１０００
℃以下では結晶化が起こらない。

Ａｌ２Ｏ３の組成割合が４０重蓋％を越えると、焼結で
きる温度が上昇して、１０００℃以下の焼成温度では十
分な焼結が行えない。１０重量％を下回ると、主結晶相
のコーディエライトの結晶量が減少して、ガラスの多い
焼結体となるため、比誘電率が大きくなる。

ＭｇＯの組成割合が４０重量％を越えると、主結晶相が
コーディエライトではなく、ＭｇＯ−５ｉＯ□系の結晶
（フォルステライト、エンスタタイト）が析出し、比誘
電率が大きくなってしまう。また、同時に、焼結温度も
上昇する。１０重蓋％を下回ると、緻密な焼結体となり
難い。

上記組成割合のＭｇＯのうち１０〜３０重量％は、Ｓ　
ｒ　Ｏ％　Ｂ　ａ　ＯおよびＣａＯからなる群より選ば
れた１種または複数種と置換する。置換率が、１０重量
％を下回ると、ガラス溶融温度が上昇して、１４００℃
付近での溶融が困難になる。また、比誘電率を低くする
効果があられれない。３０重量％を越えると、焼結温度
が高くなり、比誘電率も大きくなる。また、ＭｇＯ成分
が少なくなるため、α−コーディエライト結晶の析出が
悪くなり、電気特性が悪くなる。

核発生剤は、焼結体の結晶をより確実にα−コーディエ
ライトとするために、５重量％以下の組成割合で用いる
。核発生剤としては、ＴｔＯ，、Ｚ　ｒｏ、　、ＳｎＯ
，、Ｐ、Ｏｓ　、ＺｎＯ，ＭｏＯ、、Ａｓ２Ｏ，などが
挙げられ、それぞれ１種ずつまたは複数種あわせて用い
られる。

核発生剤は、５重量％を越えると、結晶化速度が急速と
なるために、充分に緻密化しない焼結体となってしまう
。

上記ガラス組成物の粉末は、たとえば、重量％組成が上
記範囲内となるように各成分を配合して溶融し、この溶
融体を結晶を析出させないように急冷して透明なガラス
を得たのち、微粉砕して得られるが、他の方法によって
得るようにしてもよい。ガラス組成物の粉末の粒度は、
特に限定されないが、平均粒径として１〜１０μｍとす
るのが好ましい。平均粒径が１０μｍを越えると、ガラ
ス焼結体の表面凹凸がはげしくなり、配線基板とした場
合、回路の導体精度も悪くなることがある。また、結晶
化温度が高くなることがあるので、１０００℃以下の焼
成では充分な結晶析出が起こらず、結晶量の低い焼結体
となるため、誘電率の低下が望めなくなるおそれがある
。同時に、機械的強度が低くなることがあるので、実用
性に欠けるおそれがある。他方、１μｍを下回ると、ガ
ラス組成物の結晶化速度が早まることがあり、充分な焼
結が起こるまでに、結晶化が終了してしまうということ
が発生し、焼結密度が上がりにくくなるおそれがある。

上記ガラス組成物の粉末の成形体は、たとえば、グリー
ンシートまたはこれを複数枚積層したものなどがあるが
、これらに限るものではない。成形体を得るのに樹脂、
溶媒などの有機物を用いた場合には、あらかじめ前焼成
を行って有機物を除去したのちに、焼結のための焼成を
行うようにするのがよい。なお、前記有機物は特に限定
されず、種々のものが用いられる。また、有機物以外の
ものが用いられたり、何も用いずに成形体を得てもよい
。

前記成形体を焼成する条件は、特に限定されないが、上
述の低抵抗金属材料の融点（Ｌ　ＯＯ０℃前後）よりも
低い温度で焼成を行っても焼結できるので、その温度で
焼成するようにすれば、低抵抗金属材料を印刷などして
同時焼成できる。同時焼成でなくてもよい。多層配線基
板は、たとえば、この発明のガラス焼結体の絶縁材料層
と、低抵抗導体配線層とが交互に積層されてなるが、こ
れに限らない。用途は多層配線板に限られない。

つぎに、この発明にかかるガラス焼結体を実施例に基づ
いて詳しく説明する。

第１表（その１）および第１表（その２）の実施例１〜
３１および比較例１〜５に示す割合の組成となるように
ガラス原料を調合し、混合後アルミナ質ルツボ内に入れ
て約１４００℃の加熱温度下で溶融した。このようにし
て得られた溶融液を水中に投下して、透明なガラス組成
物（フリット）を得た。この組成物を、湿式または乾式
で、ボールミル中で粉砕して、平均粒径１〜ＩＯμｍの
ガラス粉末とした。

このガラス粉末にポリブチルメタクリレート樹脂、フタ
ル酸ジブチル、トルエン等を加え混練し、減圧下で脱泡
処理してスラリーを得た。そのあと、このスラリーを用
いてドクタブレード法によりフィルムシート上に０．２
　＊ｍ　Ｋの連続シートラ作製した。これを乾燥した後
、フィルムシートからはがし、打ち抜きして適当な大き
さのグリーンシートとした。つぎに、個々のグリーンシ
ートにスルホールを施し、低抵抗金属導体ペーストを用
い、配線パターンを印刷形成した。スルホールと配線パ
ターンを形成したグリーンシート複数枚を積層し、プレ
ス成形して成形体とした。

この積層グリーンシートを、室温から５００℃まで２．
５℃／ｍｉｎの速度で昇温し、５００℃で２時間４５分
保持して、脱脂を充分に行った。その後、３．３℃／ｍ
ｉｎの速度で第１表（その１）および第１表（その２）
に示した所定の焼成温度まで昇温し、この焼成温度で３
時間保持して積層グリーンシートを焼成した。こののち
、１．８℃／ｍｉｎの速度で４００℃まで降温し、以後
、自然放冷して焼結体を得た。

このようにして得た実施例１〜３１および比較例１〜５
の焼結体について比誘電率および吸水率を測定し、その
結果を第１表（その１）および第１表（その２）に示し
た。比誘電率の測定は、ＩＭ　Ｈｚの周波数で行った。

吸水率の測定は、ＪＩＳ　Ｃ−２１４１に従って行った
。

第１表（その１）および第１表（その２）で明らかなよ
うに、実施例の焼結体は、いずれも、比較例のそれより
も比誘電率が低（電気特性が優れており、吸水率も低い
。また、実施例の焼結体は、いずれも、比較例のそれよ
りも低い温度で焼成されており、１０００℃以下の焼成
で充分焼結していることがわかる。

〔発明の効果〕

この発明のガラス焼結体は、以上にみるように、上記組
成のガラス組成物の粉末の成形体を焼成してなるので、
１０００℃以下の低い温度での焼成で十分緻密化され、
誘電率も低（、しかも多層配線基板材料として用いても
、マイグレーション現象による絶縁劣化の心配がない焼
結体を得ることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ＳｉＯ＿２、Ａｌ＿２Ｏ＿３およびＭｇＯを主成
分とするガラス組成物の粉末の成形体を焼成してなるガ
ラス焼結体であって、前記ガラス組成物の組成は、ＳｉＯ＿２が４０〜６０重量％、Ａｌ＿２Ｏ＿３が１０〜４０重量％、ＭｇＯが１０〜４０重量％、であって、前記ＭｇＯのうち１０〜３０重量％がＳｒＯ
、ＢａＯおよびＣａＯからなる群より選ばれた少なくと
も１種で置換されており、ＴｉＯ＿２、ＺｒＯ＿２、ＳｎＯ＿２、Ｐ＿２Ｏ＿５、
ＺｎＯ、Ａｓ＿２Ｏ＿３およびＭｏＯ＿３からなる群よ
り選ばれた少なくとも１種の核発生剤が５重量％以下の
各割合であることを特徴とするガラス焼結体。