JPS6350305B2 - - Google Patents
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- JPS6350305B2 JPS6350305B2 JP58242949A JP24294983A JPS6350305B2 JP S6350305 B2 JPS6350305 B2 JP S6350305B2 JP 58242949 A JP58242949 A JP 58242949A JP 24294983 A JP24294983 A JP 24294983A JP S6350305 B2 JPS6350305 B2 JP S6350305B2
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
本発明は、回路基板用の絶縁材料となる磁器組
成物、特に多層回路基板用の絶縁材料として最適
な磁器組成物に関する。 電子回路の高集積化が要求される今日、回路基
板は、益々多層化、小型化、薄型化されて高密度
化が図られる傾向にある。こうした中で高い信頼
性を得るため、多層回路基板は、高い絶縁性と高
い抗折強度並びに熱膨張係数の可及的小さいもの
が望まれている。 これまで多層回路基板用の絶縁磁器材料として
は、絶縁性の良好なアルミナ磁器が主として使用
されているが、このアルミナ磁器、焼結温度が
1500〜1600℃と高温である。このため、予め磁器
シートの表面に配線用の導電材料を印刷し、これ
を磁器の焼結と同時に焼成するといつた方法が採
られる多層回路基板の製造においては、上記導電
材料として専らＷ，Mo，Pt等の高融点材料を使
用する必要があり、これが上記基板のコストを高
める要因となつている。 換言すると、多層回路基板について上記導電材
料の面からコストの低減を図るには、同材料とし
てNi等の金属材料を使用することが必要であり、
それには、非酸化雰囲気中において1300℃以下と
いう比較的低い温度で焼結可能な絶縁磁器材料が
要求される。 本発明は、従来の磁器材料における上記問題を
解決すべくなされたものであつて、非酸化雰囲気
において1300℃以下の温度で焼結させることがで
き、しかも多層回路基板用材料として必要とされ
る諸特性を供えた絶縁磁器組成物を提供すること
を目的としたものである。 本発明による磁器組成物は、MgOを１〜
61.5mol％、ZrO2を１〜45.5mol％、BaO，SrO，
CaO，ZnOの少なくとも１種からなる酸化物を５
〜45mol％，SiO2を31.3〜66.6mol％の比率で含
有させた混合物を焼結させたものである。 以下、本発明の実施例として配合の異なる複数
の磁器組成物から試料を作製し、それぞれについ
て実施した試験の結果等について説明する。 別表における試料１は、同表に記載の通り、
SiO2を55.1mol％，CaO2を11.4mol％，MgOを
25.2mol％，ZrO2を8.3mol％含有する磁器組成物
から作製された試料である。先ずこの作製方法に
ついて説明すると、最初にSiO2粉末を50.9g，
CaCO3粉末を17.6g，MgO粉末を15.7g，ZrO粉末
を15.8g宛秤量し、これらをアルミナボールと共
に約15時間ボールミリングすることにより、湿式
混合した。 次いでこの混合物を脱水乾燥した後、空気中に
おいて約850℃の温度で約２時間仮焼成を行つた。
その後アルミナボールと共に湿式撹拌して粉砕
し、仮焼材料を作製した。次ぎにバインダとして
同材料に対し20wt％のポリビニルアルコールを
加えて混合造粒し、これを1000Kg／cm2の圧力で板
状に加圧成形した。次ぎにこれを炉に入れ、空気
中において600℃まで毎時100℃の割合で昇温し、
ポリビニルアルコールを燃焼させた。しかる後炉
の中をN2が97.0vol％、H2が3.0vol％の還元雰囲
気に変えて、1200℃の温度を３時間維持して焼成
し、試料１を得た。このときの焼結温度FTを別
表に示した。なお、試料は、試験の目的に従い、
直径1.6cm、厚さ0.1cmの円板形のものと、長さ２
cm、幅１cm、厚さ0.2cmの角板形のものをそれぞ
れ作製した。 この試料１については、次の方法により試験を
行つた。先ず、電気的特性については、上記円板
形の試料を用い、この両主面にインジウム―ガリ
ウム合金を塗布して直径1.4cmの電極を設け、比
誘電率ε，Ｑ（quality factor）及び抵抗率ρ（Ω
cm）を測定した。この内、抵抗率ρのみを別表に
示した。なお比誘電率εは、1MHzの周波数で測
定した電気容量により算出し、Ｑは、上記電気容
量と同時に測定した。また抵抗率ρは、100Vの
直流電圧の印加開始から30秒後の絶縁抵抗を測定
し、この結果から算出した。 物理的、機械的特性については、上記角板形の
試料を用い、熱膨張係数α（／℃）及び抗折強度
τ（Kg／cm2）を測定した。熱膨張係数αは、20〜
500℃の温度間における線膨張係数を測定し、抗
折強度τは、支点間距離ｌ＝0.7cmの条件で破壊
強度Ｐ（Kg）を測定し、τ＝3Pl／2wt2（Kg／cm2）
の式により求めた。但しｗは試料の幅（cm）、ｔ
は試料の厚さ（cm）である。 以下、試料２〜30についても、上記各磁器材料
がそれぞれ別表の各欄に示すような含有比率とな
るようそれら粉末を調合し、試料１と同じ方法及
び条件（但し焼成温度は各々異なる）で作製し
た。このときの各試料の焼成温度FTを別表の各
欄に示した。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、条件で上記諸特性を測定
し、この内、各試料の抵抗率ρのみをそれぞれ別
表に示した。同表から明らかな通り、これら各試
料は何れも焼結温度FTが1300℃以下、抵抗率ρ
が１×1013Ωcm以上であつた。 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、上記試料と同じ方法及び条
件（但し焼成温度は各々異なる）で31〜38番まで
８つの試料を作製した。このときの焼成温度FT
を別表に示した。またこれらについても上記試料
と同じ方法、条件で諸特性を測定し、この内、各
試料の抵抗率ρのみを別表に示した。同表から明
らかな通り、これら試料は、焼結温度FTが1300
℃以下、抵抗率ρが１×1013以上という上記の条
件の何れかを満足していないか、または焼結がで
きなかつたものである。 こうした結果は、各磁器材料の有する作用が特
に前者のグループの試料において相乗的に発揮さ
れたことにより得られたものであるが、これら各
磁器材料の一般的作用とこれに対応する試験結果
等について述べると、次の通りである。 (1) SiO2の含有量が少ないと焼結温度が高くな
り、逆に多過ぎても焼結温度が高くなり、しか
も絶縁性が低下する。試料１〜30の中でこの含
有量が31.3mol％と最も少ないのは、試料17で
あるが、同試料が1300℃で焼結できたのに対
し、これより少ない20.0mol％の含有量を持つ
試料31では、焼結に1400℃の温度を要した。一
方、試料１〜30の中でこの含有量が60.8〜
66.6mol％と比較的多いのは、２，４，７，10
及び11といつた試料であるが、これらが何れも
1200℃以下の温度で焼結できたのに対し、これ
より多い75.0mol％の含有量を持つ試料32で
は、焼結に1450℃の温度を要した。しかも抵抗
率ρが前者は、５×1013Ωcm以上あつたのに対
し、後者は、1011Ωcmと低くかつた。 (2) CaO、SrO，BaO，ZrOからなる酸化物の含
有量が少ないと焼結温度が高くなり、またこれ
が多過ぎると焼結可能な温度の幅が狭くなり、
焼結が困難になる。試料１〜30の中で5.0mol
％とこれら酸化物が最も少ないのは、試料16〜
18であるが、これらが何れも1300℃以下の温度
で焼結できたのに対し、これよりさらに少ない
3.0mol％の含有量を持つ試料33では、焼結に
1450℃の温度を要した。また試料１〜30の中で
これら酸化物を41.8〜45.0mol％と比較的多く
含むのは、試料19〜21であるが、これらが1100
℃以下の温度で焼結できたのに対し、これより
のさらに多い45.0mol％という含有量を持つ試
料34では、焼結可能な温度の幅が狭く、工業化
に適さなかつた。 (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、また多過ぎると焼成温度が高く
なり、しかも絶縁性が低下する。試料１〜30の
中で1.0mol％とMgOが最も少ないのは、試料
18，21及び25であるが、これら試料が何れも
1300℃以下の温度で焼結できたのに対し、これ
よりさらに少ない0.1mol％という含有量を持
つ試料35では、焼結可能な温度の幅が狭いた
め、工業化に適さなかつた。一方、試料１〜30
の中で61.5mol％とMgOを最も多く含むのは試
料17であるが、同試料を62.7mol％とこれ以上
のMgOを含む試料36と比較すると、前者が
1300℃で焼結することができたのに対し、後者
は焼結に1350℃の温度を要した。しかも、前者
の抵抗率ρが、1013Ωcmあつたのに対し、後者
の抵抗率ρは、1011Ωcmと低かつた。 (4) ZrO2の含有量が少ないと絶縁性が低下し、
逆にこれが多過ぎると焼結温度が高くなる。試
料１〜30の中で1.0mol％と最もこの含有量が
少ないのは、試料16，19であるが、これらの抵
抗率ρが何れも1013Ωcm以上あつたのに対し、
これよりさらに少ない0.1mol％という含有量
を持つ試料37の抵抗率ρは、1011Ωcmと低かつ
た。また試料１〜30の中でこの含有量が
45.5mol％と最も多い試料18と、さらにこれ以
上の47.0mol％という含有量を持つ試料38を比
較すると、前者が1300℃で焼結できたのに対
し、後者は焼結に1350℃の温度を要した。 なお、試料１〜30は何れも比誘電率εが９以
下、Ｑが500以上、熱膨張係数αが8.0×10-6／
℃以下、抗折強度が1000Kg／cm2以上と、絶縁性
以外の特性においても多層回路基板として実用
的な数値を得ることができた。これらの詳細な
数値の掲載は省略する。 以上のように本発明による磁器組成物は、非酸
化雰囲気中において1300℃以下の温度で焼結させ
ることができる。従つて、回路配線用の導電材料
としてNI等の金属を使用して多層回路基板を製
造することができるようになり、配線用導電材料
の面からコストの低減を図ることができる。しか
もこうした条件による焼成によつても、多層回路
基板材料として必要とされる特性を得ることがで
き、特に、高い絶縁性が得られることから、配線
の高密度化に対応することができる。
成物、特に多層回路基板用の絶縁材料として最適
な磁器組成物に関する。 電子回路の高集積化が要求される今日、回路基
板は、益々多層化、小型化、薄型化されて高密度
化が図られる傾向にある。こうした中で高い信頼
性を得るため、多層回路基板は、高い絶縁性と高
い抗折強度並びに熱膨張係数の可及的小さいもの
が望まれている。 これまで多層回路基板用の絶縁磁器材料として
は、絶縁性の良好なアルミナ磁器が主として使用
されているが、このアルミナ磁器、焼結温度が
1500〜1600℃と高温である。このため、予め磁器
シートの表面に配線用の導電材料を印刷し、これ
を磁器の焼結と同時に焼成するといつた方法が採
られる多層回路基板の製造においては、上記導電
材料として専らＷ，Mo，Pt等の高融点材料を使
用する必要があり、これが上記基板のコストを高
める要因となつている。 換言すると、多層回路基板について上記導電材
料の面からコストの低減を図るには、同材料とし
てNi等の金属材料を使用することが必要であり、
それには、非酸化雰囲気中において1300℃以下と
いう比較的低い温度で焼結可能な絶縁磁器材料が
要求される。 本発明は、従来の磁器材料における上記問題を
解決すべくなされたものであつて、非酸化雰囲気
において1300℃以下の温度で焼結させることがで
き、しかも多層回路基板用材料として必要とされ
る諸特性を供えた絶縁磁器組成物を提供すること
を目的としたものである。 本発明による磁器組成物は、MgOを１〜
61.5mol％、ZrO2を１〜45.5mol％、BaO，SrO，
CaO，ZnOの少なくとも１種からなる酸化物を５
〜45mol％，SiO2を31.3〜66.6mol％の比率で含
有させた混合物を焼結させたものである。 以下、本発明の実施例として配合の異なる複数
の磁器組成物から試料を作製し、それぞれについ
て実施した試験の結果等について説明する。 別表における試料１は、同表に記載の通り、
SiO2を55.1mol％，CaO2を11.4mol％，MgOを
25.2mol％，ZrO2を8.3mol％含有する磁器組成物
から作製された試料である。先ずこの作製方法に
ついて説明すると、最初にSiO2粉末を50.9g，
CaCO3粉末を17.6g，MgO粉末を15.7g，ZrO粉末
を15.8g宛秤量し、これらをアルミナボールと共
に約15時間ボールミリングすることにより、湿式
混合した。 次いでこの混合物を脱水乾燥した後、空気中に
おいて約850℃の温度で約２時間仮焼成を行つた。
その後アルミナボールと共に湿式撹拌して粉砕
し、仮焼材料を作製した。次ぎにバインダとして
同材料に対し20wt％のポリビニルアルコールを
加えて混合造粒し、これを1000Kg／cm2の圧力で板
状に加圧成形した。次ぎにこれを炉に入れ、空気
中において600℃まで毎時100℃の割合で昇温し、
ポリビニルアルコールを燃焼させた。しかる後炉
の中をN2が97.0vol％、H2が3.0vol％の還元雰囲
気に変えて、1200℃の温度を３時間維持して焼成
し、試料１を得た。このときの焼結温度FTを別
表に示した。なお、試料は、試験の目的に従い、
直径1.6cm、厚さ0.1cmの円板形のものと、長さ２
cm、幅１cm、厚さ0.2cmの角板形のものをそれぞ
れ作製した。 この試料１については、次の方法により試験を
行つた。先ず、電気的特性については、上記円板
形の試料を用い、この両主面にインジウム―ガリ
ウム合金を塗布して直径1.4cmの電極を設け、比
誘電率ε，Ｑ（quality factor）及び抵抗率ρ（Ω
cm）を測定した。この内、抵抗率ρのみを別表に
示した。なお比誘電率εは、1MHzの周波数で測
定した電気容量により算出し、Ｑは、上記電気容
量と同時に測定した。また抵抗率ρは、100Vの
直流電圧の印加開始から30秒後の絶縁抵抗を測定
し、この結果から算出した。 物理的、機械的特性については、上記角板形の
試料を用い、熱膨張係数α（／℃）及び抗折強度
τ（Kg／cm2）を測定した。熱膨張係数αは、20〜
500℃の温度間における線膨張係数を測定し、抗
折強度τは、支点間距離ｌ＝0.7cmの条件で破壊
強度Ｐ（Kg）を測定し、τ＝3Pl／2wt2（Kg／cm2）
の式により求めた。但しｗは試料の幅（cm）、ｔ
は試料の厚さ（cm）である。 以下、試料２〜30についても、上記各磁器材料
がそれぞれ別表の各欄に示すような含有比率とな
るようそれら粉末を調合し、試料１と同じ方法及
び条件（但し焼成温度は各々異なる）で作製し
た。このときの各試料の焼成温度FTを別表の各
欄に示した。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、条件で上記諸特性を測定
し、この内、各試料の抵抗率ρのみをそれぞれ別
表に示した。同表から明らかな通り、これら各試
料は何れも焼結温度FTが1300℃以下、抵抗率ρ
が１×1013Ωcm以上であつた。 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、上記試料と同じ方法及び条
件（但し焼成温度は各々異なる）で31〜38番まで
８つの試料を作製した。このときの焼成温度FT
を別表に示した。またこれらについても上記試料
と同じ方法、条件で諸特性を測定し、この内、各
試料の抵抗率ρのみを別表に示した。同表から明
らかな通り、これら試料は、焼結温度FTが1300
℃以下、抵抗率ρが１×1013以上という上記の条
件の何れかを満足していないか、または焼結がで
きなかつたものである。 こうした結果は、各磁器材料の有する作用が特
に前者のグループの試料において相乗的に発揮さ
れたことにより得られたものであるが、これら各
磁器材料の一般的作用とこれに対応する試験結果
等について述べると、次の通りである。 (1) SiO2の含有量が少ないと焼結温度が高くな
り、逆に多過ぎても焼結温度が高くなり、しか
も絶縁性が低下する。試料１〜30の中でこの含
有量が31.3mol％と最も少ないのは、試料17で
あるが、同試料が1300℃で焼結できたのに対
し、これより少ない20.0mol％の含有量を持つ
試料31では、焼結に1400℃の温度を要した。一
方、試料１〜30の中でこの含有量が60.8〜
66.6mol％と比較的多いのは、２，４，７，10
及び11といつた試料であるが、これらが何れも
1200℃以下の温度で焼結できたのに対し、これ
より多い75.0mol％の含有量を持つ試料32で
は、焼結に1450℃の温度を要した。しかも抵抗
率ρが前者は、５×1013Ωcm以上あつたのに対
し、後者は、1011Ωcmと低くかつた。 (2) CaO、SrO，BaO，ZrOからなる酸化物の含
有量が少ないと焼結温度が高くなり、またこれ
が多過ぎると焼結可能な温度の幅が狭くなり、
焼結が困難になる。試料１〜30の中で5.0mol
％とこれら酸化物が最も少ないのは、試料16〜
18であるが、これらが何れも1300℃以下の温度
で焼結できたのに対し、これよりさらに少ない
3.0mol％の含有量を持つ試料33では、焼結に
1450℃の温度を要した。また試料１〜30の中で
これら酸化物を41.8〜45.0mol％と比較的多く
含むのは、試料19〜21であるが、これらが1100
℃以下の温度で焼結できたのに対し、これより
のさらに多い45.0mol％という含有量を持つ試
料34では、焼結可能な温度の幅が狭く、工業化
に適さなかつた。 (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、また多過ぎると焼成温度が高く
なり、しかも絶縁性が低下する。試料１〜30の
中で1.0mol％とMgOが最も少ないのは、試料
18，21及び25であるが、これら試料が何れも
1300℃以下の温度で焼結できたのに対し、これ
よりさらに少ない0.1mol％という含有量を持
つ試料35では、焼結可能な温度の幅が狭いた
め、工業化に適さなかつた。一方、試料１〜30
の中で61.5mol％とMgOを最も多く含むのは試
料17であるが、同試料を62.7mol％とこれ以上
のMgOを含む試料36と比較すると、前者が
1300℃で焼結することができたのに対し、後者
は焼結に1350℃の温度を要した。しかも、前者
の抵抗率ρが、1013Ωcmあつたのに対し、後者
の抵抗率ρは、1011Ωcmと低かつた。 (4) ZrO2の含有量が少ないと絶縁性が低下し、
逆にこれが多過ぎると焼結温度が高くなる。試
料１〜30の中で1.0mol％と最もこの含有量が
少ないのは、試料16，19であるが、これらの抵
抗率ρが何れも1013Ωcm以上あつたのに対し、
これよりさらに少ない0.1mol％という含有量
を持つ試料37の抵抗率ρは、1011Ωcmと低かつ
た。また試料１〜30の中でこの含有量が
45.5mol％と最も多い試料18と、さらにこれ以
上の47.0mol％という含有量を持つ試料38を比
較すると、前者が1300℃で焼結できたのに対
し、後者は焼結に1350℃の温度を要した。 なお、試料１〜30は何れも比誘電率εが９以
下、Ｑが500以上、熱膨張係数αが8.0×10-6／
℃以下、抗折強度が1000Kg／cm2以上と、絶縁性
以外の特性においても多層回路基板として実用
的な数値を得ることができた。これらの詳細な
数値の掲載は省略する。 以上のように本発明による磁器組成物は、非酸
化雰囲気中において1300℃以下の温度で焼結させ
ることができる。従つて、回路配線用の導電材料
としてNI等の金属を使用して多層回路基板を製
造することができるようになり、配線用導電材料
の面からコストの低減を図ることができる。しか
もこうした条件による焼成によつても、多層回路
基板材料として必要とされる特性を得ることがで
き、特に、高い絶縁性が得られることから、配線
の高密度化に対応することができる。
【表】
【表】
＊ 焼結温度の幅が狭すぎるため焼結不能
Claims (1)
- １ MgOを１〜61.5mol％，ZrO2を１〜45.5mol
％，BaO，SrO，CaO，ZnOの少なくとも１種か
らなる酸化物を５〜45mol％，SiO2を31.3〜
66.6mol％の比率で含有させた混合物を焼結させ
てなることを特徴とする絶縁磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58242949A JPS60137867A (ja) | 1983-12-22 | 1983-12-22 | 絶縁磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58242949A JPS60137867A (ja) | 1983-12-22 | 1983-12-22 | 絶縁磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60137867A JPS60137867A (ja) | 1985-07-22 |
| JPS6350305B2 true JPS6350305B2 (ja) | 1988-10-07 |
Family
ID=17096616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58242949A Granted JPS60137867A (ja) | 1983-12-22 | 1983-12-22 | 絶縁磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60137867A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2753892B2 (ja) * | 1990-09-29 | 1998-05-20 | 京セラ株式会社 | コンデンサー内蔵複合回路基板 |
-
1983
- 1983-12-22 JP JP58242949A patent/JPS60137867A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60137867A (ja) | 1985-07-22 |
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