JPS63201036A - 基板用組成物 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、基板用組成物に関するものである。

［従来の技術］ ガラスセラミックのグリーンシート上に導電ペーストを
所定パターンに印刷し、これを複数枚重ねた後焼成し、
多層回路を形成する基板が知られている０層間の接続は
あらかじめグリーンシートにピアホールを形成し、導電
ペーストを印刷するか、又は導電性物質を詰め込むこと
により層間の導通をとる。かかる導電ペーストにＡｇ、
　Ａｇ−ｐｄペースト、導電性物質にＡｇ。

Ａｇ−ｐｄを使用した場合、焼成後基板の導体に近接部
位が黄色に変色し外観が損なわれるという問題点がある
。

［発明の解決しようとする問題点］ 本発明は従来技術が有していた上記問題点を解決し、焼
成後基板の導体に近接する部位が変色することのない基
板用組成物の提供を目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、無機成分がＳ　１０２−Ａ　Ｉ　２０３−Ｐ
ｂＯ系ガラス粉末又はＳｉＯ２−Ａ１２０３−Ｂ２０３
系ガラス粉末とセラミックス粉末とからなる組成物にお
いて、該無機成分に酸化剤を添加してなる基板用組成物
を提供するものである。

本発明において添加する酸化剤は、空気雰囲気中で焼成
し、基板を形成する際、基板中に拡散したＡｇ”　に対
して酸化作用を行うものであれば、特に限定されない。

中でも酸化作用、原料の入手しやすさからＴｉＯ２，Ｃ
ｅＯ２，ＢａＯ２，ＳｎＯ２が特に望ましい。かかる酸
化剤は単独でもよく、２種類以上併用してもよい。

かかる酸化剤の添加量は、ガラス粉末及びセラミックス
粉末の総量である無機成分に対し、重量で０．０１〜５
％添加するのが好ましい。酸化剤の添加量が０．０１％
未満では添加による効果が少なく、又５％を超えると基
板の耐電圧特性が低下するので好ましくない。酸化剤の
添加量は上記範囲の中０．０５〜３％の範囲が特に望ま
しい。

酸化剤の粒径は、大き過ぎると焼結時の緻密性を悪くす
るので好ましくなく、小さ過ぎると取扱いがしにくくな
ることと入手し難いことの理由で好ましくない。　好ま
しい粒径は０．５〜５ル厘の範囲である。

本発明におけるＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＰｂＯ系ガラス
粉末としては次の組成のものが好ましい。

即ち、重量％表示で、 ＳｉＯ２３０〜５５ Ａ　Ｉ２０３　　　　　　　１〜１５ ＰｂＯ　　　　　　　３０〜５５ Ｂ２Ｏ３　　　　　　　０〜０．９ ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯｌ〜１５Ｚｎ０　　　
　　　　　０〜１Ｏ Ｌｉ２０＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ　　　　　０〜５ＴｉＯ２
＋ＺｒＯ２０〜５ から実質的になるものである。この組成の限定理由は次
の通りである。

Ｓ　ｉｏ２はガラスのネットワークフォーマ−であり、
少な過ぎると、軟化点が低くなり過ぎ耐熱性が低下し、
再焼成時に変形を生じ易くなるので好ましくない。一方
ＳｉＯ２が多過ぎると軟化点が高くなり過ぎセラミック
粉末を充分に濡らすことができず強度が低下するので好
ましくない、Ｓ＋０２は上記範囲中３０〜５０％の範囲
が特に好ましい。

Ａｌ２Ｏ３はガラスの溶解性あるいは、ガラス特性の耐
水性向上の面から必須であり、　１％より少ないとガラ
ス溶解時失透する恐れがあり、また１５％より多いとガ
ラス軟化温度が高くなり過ぎる。望ましくは２〜１３％
である。

ＰｂＯはガラスのフラックス成分として用いる。３０％
より少ないとガラス軟化点が高くなり過ぎ、溶解困難と
なる。一方５５％より多いとガラスの熱膨張係数が大き
くなり過ぎＡｇ、　Ａｇ／Ｐｄ等の導体との接着性を低
下させる要因ともなり好ましくない。望ましくは３３〜
５０％である。

Ｂ２Ｏ３は必須成分ではないがＰｂＯと同様一部フラッ
クス成分として用いることができる。しかし、０．９％
より多いと耐薬品性、特に耐酸性が著しく低下するので
好ましくない。望ましくは０．８％未満である。

ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯは、熱膨張係数調整の
目的およびガラス溶解性を向上させるために添加する。

これら成分が１％より少ないと前記効果が少なく、１５
％より多いと溶解時失透しガラス化困難となる。望まし
くは２〜１３％である。

ＺｎＯは必須ではないがＡｇ−Ｐｄ等の導体との適合性
あるいは溶解性改善の目的で１０％まで導入し得る。

Ｌ　ｉ２０＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏは必須ではないが添加す
ることによりセラミックス粉末との反応性およびガラス
溶解性の向上を図ることができるが、電気的特性、特に
絶縁抵抗特性においては好ましくない成分であるので必
要に応じて５％以下に留めるのが好ましく、望ましくは
３％以下である。

ＺｒＯ２”ＴｉＯ２は必須ではないが、添加することに
よりガラス耐薬品性を向上させることができる。その量
は５％以下で充分で望ましくは３％以下である。

以上の成分の総量が８５％以上であれば実質的に特性が
変ることがなく残部５％未満については着色剤、耐水性
の向上の面からＳｎＯ２を含有することができる。一方
、ＳｉＯ２−Ａ１２０３−Ｂ２Ｃｈ系ガラス粉末として
は１次のｍ成からなるものが好ましい。即ち、重量％表
示で ＳｉＯ２２５〜４０ Ａ　１２０３　　　　　　　４〜１５ Ｂ２Ｏ３　　　　　　　１５〜２５ ＢａＯ＋ＣａＯ＋Ｍｇｏ　　　　　　１５〜４０Ｚｎ０
　　　　　　　　１〜１０ ＺｒＱ２　　　　　　０．５〜５ の組成を実質的に有するものである。この組成の限定理
由は次の通りである。

Ｓ　ｉ０２が２５％より少ないと、軟化温度が低くなり
焼結時に大きな変形を生じ、４０％を超えると焼結温度
が高くなりすぎいずれも好ましくない、より望ましくは
２８〜３６％の範囲である。

Ａｌ２Ｏ３は４％より少ないと、焼結体の耐湿性が劣り
、１５％を超えるとガラスの軟化温度が高くなり、焼結
温度が高くなり過ぎいずれも好ましくない。

Ｂ２Ｏ３は、フラックスであり、１５％より少ないと焼
結温度が高くなり過ぎ、２５％を超えるとガラスの化学
的安定性が低下し好ましくない、より望ましくは、１６
〜２４％の範囲である。

ＢａＯ、Ｃ：ａＯ、ＭｇＯはガラス粉末製造時の溶解性
を向上さすため及びガラスの熱膨張係数を調整する目的
で添加する。これらの総量が１５％より少ないと上記溶
解性が充分に向上しないと共にガラス粉末製造時に失透
を生じ易く、４０％を超えると熱膨張係数が大きくなり
過ぎいずれも望ましくない。より好ましくは、１６〜３
９％の範囲である。

ＺｎＯは、ガラスの溶解性を向上さすために１％以上添
加されるのが望ましい。一方１０％を超える添加はガラ
スの軟化温度が低くなり過ぎ焼結時に大きな変形を生じ
易くいずれも好ましくない。より望ましい範囲は２〜９
％である。

Ｚ　ｒ０２は、ガラスの化学的安定性を向上さすために
０．５％以上添加されるのが望ましいが、５５％を超え
る添加は、ガラス粉末製造時の溶解性を悪くするので望
ましくない。より好ましい範囲は、　１〜４％である。

本発明のガラス粉末はかかる成分で、９５％以上構成す
るのが望ましく、残部５％未満については、着色剤、耐
水性の向上を図るためのＳｎＯ２を添加することができ
る。

上記組成のＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＰｂＯ系ガラス粉末
及びＳｉＯ２−Ａ１２Ｃｈ−Ｂ２Ｏ３系ガラス粉末は誘
電率が低く１曲げ強度に優れた基板を得ることができる
。

セラミック粉末としては、ガラスとなじみ易く、緻密な
基板が得られ、かつ入手が容易であるのでアルミナ、ジ
ルコン、コージェライトが好ましい。これらのセラミッ
クス粉末は単独で使用し又は併用することができる。

ガラス粉末とセラミックス粉末との混合割合は、ＳｉＯ
２−Ａｌ２Ｏ３−ＰｂＯ系ガラスの場合、ガラス粉末３
０〜７０重量％とセラミックス粉末３０〜７０重量％と
になるようにすることが望ましい。

ガラス粉末の含有量は３０重量％より少ないと緻密、焼
結層ができず電気特性が低下し好ましくない、一方７０
重量％を超えると、焼結体の曲げ強度が低下し好ましく
ない、ガラス粉末は上記範囲中３５〜６５重量％の範囲
がより望ましい。

またＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ２−Ｂ２Ｏ系ガラスの場合、ガ
ラス粉末３５〜９５重量％、セラミックス粉末５〜Ｂ５
重量％の割合になるゆにすることが好ましい、ガラス粉
末の含有量が上記範囲より少ないと緻密な焼結体が得ら
れ難く、上記範囲より多くなると曲げ強度が低下するの
でいずれも好ましくない、ガラス粉末の含有量は上記範
囲中４０〜９０重量％の範囲がより望ましい。

本発明の組成物は、各粉末が上記割合にて混合されてい
るものであるが、それを使用した多層回路基板は例えば
次の様にして製造される。

本発明の組成物に有機バインダー、可塑剤、溶剤を添加
し、混練してスラリーを作成する。

この有機バインダーとしては、ブチラール樹脂、アクリ
ル樹脂、可塑剤としては、フタル酸ジブチル、フタル酸
ジオクチル、フタル酸ブチルベンジル、溶剤としては、
トルエン、アルコール等いずれも常用されているものが
使用できる。

次いでこのスラリーをシートに成形し、乾燥することに
より、未焼結のシート、いわゆるグリーンシートが作成
される。次いでこのグリーンシートにピアホール用の穴
を開け、片面にＡｇ又はＡｇ−ｐｄペーストを所定の回
路に厚膜印刷する。

この時、ピアホールにはＡｇ又はＡｇ−Ｐｄペーストが
満たされる０次にこれらの印刷グリーンシートを所定の
枚数重ね合わせた熱圧着により積層化し、焼成し、グリ
ーンシート及び回路を焼結する。かくして製造されたも
のは回路が絶縁基板を介して多層に、積層されたものと
なる。

［実施例］ 表１．２に示した組成のガラスになるように調合し、白
金坩堝に入れ、１４００〜１５００℃で３〜４時間、加
熱攪拌溶解した。溶解後水砕又はフレーク状とし、同表
■に示す組成のガラス粉末を製造した０次いでこのガラ
ス粉末とセラミックス粉末と酸化剤とが重量％で同表■
に示す割合になるよう秤量し、ボールミルで粉砕混合し
て本発明によっる種類の組成物を得た。

次いでこれらに有機バインダーとしてメチルメタクリレ
ート樹脂、可塑剤としてフタル酸ジブチル並びに溶剤と
してトルエンを添加し、混練してから粘度１００００〜
３０００ｃｐｓのスラリーを作成した。次いでこのスラ
リーを約０．２ｍｍ厚のシートにした後、７０℃で約２
時間乾燥した０次いでこのシートにＡｇ導体ペースト（
デュポン社製塀８５００）又はＡｇ−Ｐｄ導体ペースト
（ＥＳＬ社製１９８０１）をスクリーン印刷により印刷
する。

次いでこのシートを空気雰囲気中で９００℃１時間焼成
し、焼結基板を製造した。この焼結基板について、絶縁
抵抗、誘電率、誘電正接熱膨張率、曲げ強度、基板の導
体に近接した部位の変色を測定し、その結果を同表の■
に併記した。

比較例として本発明以外の組成物により製造した基板に
ついて同様の測定を行いその結果も同表に併記した。

同表から明らかなように、本発明による組成物は焼結に
より導体に近接した部位に変色を生ずることがなく電気
特性、熱膨張率及び曲げ強度に優れ、基板として充分使
用できる特性を有する。

［発明の効果］ 本発明の組成物によれば、焼成によりＡｇ又はＡＧ−Ｐ
ｄ導体に近接した部位が黄色に変色し外観を損なうこと
はない。更に°、上述した組成のＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ２
−ＰｂＯ系ガラス粉末又はＳ　Ｉ０２−Ａ　Ｉ２０３−
Ｂ２Ｏ３系ガラス粉末を使用すれば、電気特性、膨張率
、曲げ強度にも優れた基板を製造することができる。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）無機成分がＳｉＯ＿２−Ａｌ＿２Ｏ＿３−ＰｂＯ
   系ガラス粉末又はＳｉＯ＿２−Ａｌ＿２Ｏ＿３−Ｂ＿２
   Ｏ＿３系ガラス粉末とセラミックス粉末とからなる組成
   物において、該無機成分に酸化剤を添加してなる基板用
   組成物。
2. （２）前記酸化剤は前記無機成分に対し０．０１〜５重
   量％添加されている特許請求の範囲第１項記載の組成物
   。
3. （３）前記酸化剤はＴｉＯ＿２、ＣｅＯ＿２、ＢａＯ＿
   ２及びＳｎＯ＿２から選ばれた少なくとも１種である特
   許請求の範囲第１項又は第２項記載の組成物。
4. （４）前記ガラス粉末は重量％表示で実質的にＳｉＯ＿
   ２３０〜５５ Ａｌ＿２Ｏ＿３１〜１５ ＰｂＯ３０〜５５ ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ１〜１５ ＺｎＯ０〜１０ Ｂ＿２Ｏ＿３０〜０．９ Ｌｉ＿２Ｏ＋Ｎａ＿２Ｏ＋Ｋ＿２Ｏ０〜５ ＴｉＯ＿２＋ＺｒＯ＿２０〜５ からなる特許請求の範囲第３項記載の組成 物。
5. （５）前記ガラス粉末は重量％表示で実質的にＳｉＯ＿
   ２３０〜５５ Ａｌ＿２Ｏ＿３１〜１５ Ｂ＿２Ｏ＿３１５〜２５ ＢａＯ＋ＣａＯ＋ＭｇＯ１５〜４０ ＺｎＯ１〜１０ ＺｒＯ＿２０．５〜５ からなる特許請求の範囲第３項記載の組成 物。