JPS623066A

JPS623066A - セラミツク組成物

Info

Publication number: JPS623066A
Application number: JP60141177A
Authority: JP
Inventors: 菊池　紀實; 江上　春利; 市森　栄吉; 柳沢　俊郎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-06-27
Filing date: 1985-06-27
Publication date: 1987-01-09

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】（発明の技術分野）本発明は、セラミック組成物に関し、特にアルミナ多層
配線基板の製造く用いるセラミック組成物の改良に係わ
る。

（発明の技術的背景とその問題点）従来、アルミナ多層配線基板は、グリーンシート積層方
式や多層印刷方式により製造されている。

前者の方式は、まず、アルミナを主成分とするセラミッ
ク原料を調合、粉砕し、これをでスラリー状とし、ドク
ターブレード成形により未焼成のグリーンシートを作製
する。つづいて、グリーンシート上にタングステン、モ
リブデンを主体として導体ベーストを用いて、スクリー
ン印刷により所望の導体パターンを形成する。次いで、
これら導体パターンが形成されたグリーンシートを複数
枚重ね、加熱圧着して積層した後、焼成してアルミナ多
層配線基板を製造する。、後者の方式は、まず、前述し
たのと同様な方法でグリーンシートを作製した後、この
グリーンシート上にスクリーン印刷により導体パターン
と絶縁層とを順次交互に形成する。この後、焼成してセ
ラミック多層配線基板を製造する。

ところで、上記各方法により製造されたセラミック多層
配線基板において、層間の絶縁抵抗は充分に高くないと
、配線間で電気的短絡を生じ、実用に耐えなくなる。か
かる絶縁抵抗の値は、室温での体積固有抵抗（Ｒｖ）が
少なくとも２Ｘ１０１’Ωｃｍ以上が望ましい。

上述したグリーンシート積層方式では、絶縁層となるグ
リーンシーｉ−が０．２〜Ｏ〜４ｍと比較的厚いために
、従来のセラミック組成物から形成されたグリーンシー
トの体積固有抵抗が１０１３Ωα程度でも層間絶縁抵抗
は１０８Ω前後となるため、一部実用に供されている。

しかしながら、多層印刷方式では絶縁層の厚さが０．０
３〜０．０６ｍと薄いために、従来のセラミック組成物
からなる絶縁ペーストより形成された体積固有抵抗が１
０１３Ωα程度の絶縁層では前記層間絶縁抵抗が１０８
Ωより大幅に下回り、実用に供しえない。スクリーン印
刷で形成される絶縁層の厚さは、一般に０．０１〜０．
０１５ｍである。その結果、体積固有抵抗が３Ｘ１０１
３Ω１のセラミック組成物の絶縁ペーストを用いてスク
リーン印刷する場合の絶縁層の最大厚さが０．０１５ｍ
としても、０．０８ｍｍの絶縁層を形成するには５乃至
６回の印刷、乾燥工程を繰返す必要がある。また、これ
に伴って上下の導体パターン間を接続するためのピアホ
ール中への導体ペーストの充填工程も５〜６回必要とな
る。従って、作業時間の増大、それによるミス発生の増
加を招き、ひいてはセラミック多層配線基板の製造に際
しての歩留り低下、コストの高騰、更に＾ｉＩ！厚化と
いう問題を生じる。

〔発明の目的〕

本発明は、高絶縁性を有し、これをセラミック多層配線
基板の製造時のグリーンシートや絶縁ペーストとして用
いることによって大幅な工程削減、歩留り向上、コスト
低減、更に薄膜化を達成し得るセラミック組成物を提供
しようとするものである。

〔発明の概要〕

本発明者らは、絶縁層やグリーンシートの出発材として
のセラミック組成物について鋭意研究を重ねた結果、ア
ルミナを主体とし、酸化チタン、酸化クロム、シリカ、
カルシア、マグネシアを夫々特途の配合割合、特に酸化
チタン０．１重量％以上で０．５重量％未満、酸化クロ
ム３．５〜４．５重量％にすることによって、セラミッ
ク多層配ｍ基板のグリーンシートや絶縁層に適した高絶
縁性のセラミック組成物を見出した。

すなわち、本発明は酸化チタン０．１重−％以上で０．
５重量％未満、酸化クロム３．５〜４．５重量％、シリ
カ３〜６重量％、カルシア０．５〜２重量％、マグネシ
ア０．５〜２重量％、残部がアルミナからなるセラミッ
ク組成物である。

次に、本発明のセラミック組成、物を構成する各成分の
限定理由について説明する。

（１）酸化チタン（ＴｉＯｚ）酸化チタンの配合量を０．１重量％未満にすると、セラ
ミック粉体全体との均一混合性が悪化する。一方、酸化
チタンの配合量が０．５重酸％以上になると、グリーン
シートや絶縁層として用いた場合、層間絶縁抵抗が低下
する。

（ＩＩ）ＩＩ化ツクロムＣｒ２０３）酸化クロムの配合量を３．５１１％未満にすると、焼成
時にムラが発生しやすく、強度の点で問題を生じる。一
方、酸化クロムの配合量が４．５重量％を越えると、酸
化チタンとの関係で居間絶縁抵抗が低下し、しかも焼結
性も悪化する。

（ＩＩＩ）シリカ（Ｓ　ｉ　０２　）シリカの配合量を３重量％未満にすると、導体パターン
との濡れ性、密着性が低下する。一方、シリカの配合量
が６重量％を越えると、アルミナとの関係で層間絶縁抵
抗が低下する。

（ＩＶ　）カルシア（ＣａＣ））カルシアの配合量゛を０．５１ｍ％未満にすると、焼結
性が低下する。一方、カルシアの配合量が２重厘％を越
えると、層間絶縁抵抗が低下する。

（Ｖ）マグネシア（Ｍａｃ）マグネシアの配合ｌを０．５重量％未満にすると、焼結
性が低下する。一方、マグネシアの配合量が２重量％を
越えると、層間絶縁抵抗が低下するばかりか、焼成時の
粒成長が大きくなって繍械的が低下する。

〔発明の実施例〕

実施例１〜６まず、下記第１表及び第２表に示す組成割合の６種のセ
ラミック組成物を調合した後、これらセラミック組成物
を撮動ミルで粉砕、混合した。つづいて、これら原料粉
体１００重量部にトリクロ−ルエチレン２０重最部、ｎ
−ブチラール１０重量部、テトラクロルエチレン８重量
部、トリブチルホスフェイト５重量部及びポリピニルボ
スフエイト２重量部を添加し、ボールミルで２４時間混
合した後、脱泡してグリーンシート原料を調合した。ひ
きつづき、これら原料をドクターブレード法により厚さ
０．４ｍ＋＋のグリーンシートを作製した後、これらを
各々４枚づつ積層して厚さ１．６顛のグリーンシートと
した。この後、各グリーンシートの表面にタングステン
を主体とする導体ペーストを用いてスクリーン印刷して
所望の第１導体パターンを形成し、更に乾燥した。

次いで、前記セラミック組成物を振動ミルい粉砕混合し
た原料粉体より絶縁ペーストを調合し、この絶縁ペース
トを前記グリーンシートの第１導体パターンの形成表面
に２回又は６回印刷し、乾燥して厚さ０．０３ＩＩ１１
又は０．０８ｍの絶縁層を形成した。つづいて、これら
絶縁層に上下に貫通する穴を開孔し、スクリーン印刷法
により導体ペーストを該穴内に充填してピアホールを形
成した。

ひきつづき、絶縁層上に導体ペーストを用い、スクリー
ン印刷法により第２導体パターンを形成した。こうして
印刷を行なった後の状態を図面に示す。なお、図中の１
は積層グリーンシート、２は第１導体パターン、３は絶
縁層、４は上下導体パターンを接続するピアホール、５
は第２導体パターンである。

しかして、前記印匍済のグリーンシートを１５６０℃の
弱還元性雰囲気中で焼成し、得られた各焼成済基板につ
いて、上下導体パターン間の絶縁層（厚さ０．０３ＪＩ
Ｋ及び０．０８ａｌｌ）の絶縁抵抗並びに体積固有抵抗
を超絶縁計（東亜電波社製商品名：５Ｍ−１０Ｅ型）に
より測定した。その結果を同第１表及び第２表に併記し
た。なお、第１表及び第２表中には成分、特に酸化チタ
ン、酸化クロムの配合量が本発明の間開から外れたセラ
ミック組成物を用いて前記実施例と同様な方法で作製し
た焼成済基板の評価を比較例１．２として併記した。

第１表第２表上記第１表及び第２表から明らかな如く、本発明のセラ
ミック組成物からなる絶縁層は体積固有抵抗が２Ｘ１０
１番ΩＣＨ〜７Ｘ１０１’Ω１と高い絶縁性を有し、こ
のため絶縁層の厚さを０．０３ｍと薄くしても導体パタ
ーン間の短絡を生じない層間絶縁抵抗を１０８Ω以上で
きる。これに対し、比較例１．２のセラミック組成物か
らなる絶縁層は体積固有抵抗が３Ｘ１０１３ΩｃｊｌＩ
又は２Ｘ１０１３Ωαと絶縁性に劣り、このため絶縁層
の厚さを０．０８ｓ＋ＬＪ、上と厚くしなければ、導体
パターン間の短絡を生じない層間絶縁抵抗にすることが
できない。

なお、上記実施例では多層印刷方式を例にして説明した
が、これに限定されず、グリーンシート積層方式に適用
しても、同様に各グリーンシートの厚さを薄くしても充
分な層間絶縁抵抗を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上詳述した本発明によれば以下に示す種々の効果を発
揮できる。

■、出発材としのセラミック組成物が高絶縁性を有する
ため、多層印刷方式に適用した場合、絶縁層の厚さを薄
くでき、印刷工数を２／８〜３／８に減少できる。

■、印刷工数が少なくなったことによって、スクリーン
の位置合せミスやハンドリング中の落下、コミ等による
トラブルを３０％程度で減少でき、その結果、印刷から
焼成までの歩留りを向上でき、ひいては大幅なコスト低
減を実現できる。

■、焼成温度を２０〜３０’Ｃ程度下げることができ、
省エネルギー化を達成できる。

■、多層印刷方式及びグリーンシート積層方式、いずれ
の場合には製造された絶縁層やグリーンシートの焼成物
の厚さを薄くできることによって、ｓｍ、軽量、小型化
されたセラミック多層配線基板を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は、本実施例で得られた第２導体パターン形成後の
グリーンシートの状態を示す断面図である。１・・・Ｉ！グリーンシー１〜．２・・・第１導体パタ
ーン、３・・・絶縁層、４・・・ピアホール、５・・・
第２導体パターン。

Claims

【特許請求の範囲】

　酸化チタン０．１重量％以上で０．５重量％未満、酸
化クロム３．５〜４．５重量％、シリカ３〜６重量％、
カルシア０．５〜２重量％、マグネシア０．５〜２重量
％、残部がアルミナからなるセラミック組成物。