JP2002338341A - Porcelain calcined at low temperature, its manufacturing method and wiring board - Google Patents

Porcelain calcined at low temperature, its manufacturing method and wiring board

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JP2002338341A
JP2002338341A JP2001143902A JP2001143902A JP2002338341A JP 2002338341 A JP2002338341 A JP 2002338341A JP 2001143902 A JP2001143902 A JP 2001143902A JP 2001143902 A JP2001143902 A JP 2001143902A JP 2002338341 A JP2002338341 A JP 2002338341A
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Japan
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crystal
mass
low
sio
porcelain
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Application number
JP2001143902A
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Japanese (ja)
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Tsutomu Sakai
努 境
Hidetoshi Mizutani
秀俊 水谷
Manabu Sato
学 佐藤
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Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide porcelain calcined at a low temperature which is dense, has low dielectric constant and high deflective strength and is excellent in sinterability simultaneous with metallization and to provide its manufacturing method and a wiring board. SOLUTION: The porcelain calcined at low temperature is characterized by being constituted of a crystalline phase composed of main crystal of ZnAl2 O4 , α-SiO2 crystal and Zn2 SiO4 crystal and of residual glass phase (MnO2 , B2 O3 or the like) and substantially containing no alkaline metal element and alkaline earth metal element. Further the porcelain calcined at a low temperature has coefficient of water absorption of <=0.1%, coefficient of thermal expansion of >3 ppm/ deg.C and <9 ppm/ deg.C, deflective strength of >=150 MPa, dielectric constant of <=7 and no-load quality coefficient of >=800 in a region of 9 to 13 GHz.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、低温焼成磁器及び
その製造方法並びに配線基板に関し、更に詳しくは、A
g及びCu等の低抵抗配線との同時焼成が可能で、高周
波領域において優れた誘電特性を有する低温焼成磁器及
びその製造方法、更にはGaAs等との整合並びに金具
との接合に好適な配線基板に関する。
The present invention relates to a low-temperature fired porcelain, a method of manufacturing the same, and a wiring board.
Low-temperature fired porcelain that can be fired simultaneously with low-resistance wiring such as g and Cu and has excellent dielectric properties in a high-frequency region, a method of manufacturing the same, and a wiring substrate suitable for matching with GaAs and the like and bonding with metal fittings About.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、多層回路基板や半導体パッケージ
材料に好適な電気絶縁性材料としては主としてアルミナ
が用いられてきた。しかしながら、処理速度の高速化、
配線の高密度化等が進むにつれて、低誘電率で、低抵抗
配線のAgあるいはCuと同時焼成できる低温焼成材料
が求められており、近年では高周波領域における通信関
連部品の小型化、低損失化の要求を満足する材料として
低温焼成材料が好適に使用されている。従来より低温焼
成材料としては、ガラス粉末とセラミックス粉末とを混
合、焼成したガラス・セラミックス複合体が多く検討さ
れている。ガラス粉末には、焼成時にガラス自身が結晶
化する結晶化ガラスとフィラーとガラスとの反応により
新たな結晶を析出させるタイプのものが多く使用されて
いる。上記のようにガラスを多く含有し(通常ガラス粉
末40〜70質量%程度)、焼成時にガラスが軟化とと
もに結晶が析出するものでは、ガラス粉末の製造工程の
影響を受けやすいため複合体の特性にバラツキが生じや
すい。即ち溶融条件、不純物混入等に伴うガラスの結晶
化温度の低下による緻密化不良、並びに結晶の析出量の
変動による強度、誘電特性のバラツキ等である。更に
は、ガラス粉末を粉砕する場合にも、条件によっては、
粉砕時にガラス表面がダメージを受け、ガラスの軟化及
び結晶化挙動が異なったり、ガラス表面の反応により多
孔質化即ち比表面積が増大したり、残留炭素量の増加等
が起こる(特開平8−73233号公報)。また、ガラ
ス・セラミックス複合体では、AgあるいはCu配線と
の同時焼成を行った場合、焼成過程でガラス中にAgあ
るいはCuが拡散するため、限られた組成のガラスで検
討されている(特開平4−321293号公報、特開平
6−338686号公報、特開平7−111372号公
報)。基材とメタライズが反応・拡散するとメタライズ
下部及び周辺部のガラスの粘性が低下するため、メタラ
イズのない部分との収縮挙動が異なり、メタライズ部に
反りやうねりが発生しやすい。一方では、これらガラス
とメタライズとの反応を抑制するため、メタライズに他
のガラスあるいは酸化物等の添加物を入れて、反りを抑
制しようとする試みが行われているが、根本的な解決に
至ってないのが現状である。
2. Description of the Related Art Conventionally, alumina has been mainly used as an electrically insulating material suitable for a multilayer circuit board or a semiconductor package material. However, faster processing speed,
As the density of wiring has been increased, low-temperature fired materials that can be fired simultaneously with Ag or Cu of low-resistance wiring with low dielectric constant are required. In recent years, miniaturization and low loss of communication-related components in a high-frequency region have been demanded. Low-temperature sintering materials are preferably used as materials satisfying the above requirements. Conventionally, as a low-temperature firing material, a glass-ceramic composite obtained by mixing and firing a glass powder and a ceramic powder has been studied. As a glass powder, a type of a type in which a new crystal is precipitated by a reaction between a glass and a filler and the glass, which crystallizes itself during firing, is used in many cases. As described above, glass containing a large amount of glass (usually about 40 to 70% by mass) and softening of the glass during sintering and precipitation of crystals are easily affected by the manufacturing process of the glass powder. Variation is likely to occur. In other words, there are poor densification due to lowering of the crystallization temperature of the glass due to melting conditions, mixing of impurities, etc., and variations in strength and dielectric properties due to fluctuations in the amount of precipitated crystals. Furthermore, even when grinding glass powder, depending on the conditions,
The glass surface is damaged at the time of pulverization, and the softening and crystallization behaviors of the glass are different, the glass surface reacts to make the glass porous, that is, the specific surface area is increased, and the amount of residual carbon is increased (JP-A-8-73233). No.). Further, in the glass-ceramic composite, when co-firing with Ag or Cu wiring is performed, Ag or Cu diffuses into the glass during the firing process. JP-A-4-321293, JP-A-6-338686, JP-A-7-111372). When the base material and the metallized react and diffuse, the viscosity of the glass at the metallized lower part and the peripheral part is reduced, so that the shrinkage behavior differs from the part without the metallized, and the metallized part is likely to warp or undulate. On the other hand, in order to suppress the reaction between these glasses and metallization, attempts have been made to suppress the warpage by adding an additive such as another glass or oxide to the metallization. The situation is not yet reached.

【0003】また、セラミックに低融点酸化物やガラス
等の燒結助剤を少量加え焼成した低温焼成材料も検討さ
れており、それらの中には特開平10−189828号
公報に開示されているような優れた誘電特性(低誘電
率、低損失)を備えるものもあるが、これらの材料はG
aAs等との整合あるいは金具との接合等に対する信頼
性を満足するような抗折強度が出ていないのが実状であ
る。
Further, low-temperature firing materials obtained by adding a small amount of a sintering aid such as a low-melting oxide or glass to ceramics and firing them have been studied, and among them, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-189828. Some have excellent dielectric properties (low dielectric constant, low loss), but these materials
The reality is that the bending strength that satisfies the reliability with respect to the alignment with aAs or the like or the joining with the metal fitting is not obtained.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ガラスを出発原料にし
た場合には、製造(溶融、粉砕)時に伴うガラス粉末の
コスト高に加えて、上記のように、ガラス粉末の製造条
件に伴う焼結体特性のバラツキの問題があるとともに、
メタライズとの同時焼成の際にメタライズの基材中への
反応・拡散に起因するメタライズ部の反りやうねり等が
発生しやすいため、同時焼結性に課題が残っている。ま
た、セラミックに燒結助剤を加える場合には、ガラスを
出発原料とした場合に比べ、メタライズ部の反りやうね
りは抑えられるが、優れた誘電特性(低誘電率、低誘電
損失)と高い抗折強度の両者を満足するに至っていな
い。本発明では、仮焼粉末を主原料として使用する燒結
助剤を少量にすることで上記課題を解決し、1050℃
以下の温度で緻密化可能で、低誘電率、低誘電損失、更
には高い抗折強度の特性を有し、且つメタライズとの同
時焼結性に優れた低温焼成磁器及びその製造方法並びに
配線基板を得ることを目的としている。
When glass is used as a starting material, in addition to the high cost of glass powder during production (melting and pulverization), as described above, sintering due to the production conditions of glass powder is required. There is a problem of variation in body characteristics,
During co-firing with metallization, the metallized portion is likely to be warped or undulated due to the reaction and diffusion of the metallization into the base material. In addition, when a sintering aid is added to ceramics, the warping and undulation of the metallized portion can be suppressed as compared with the case where glass is used as a starting material, but excellent dielectric properties (low dielectric constant, low dielectric loss) and high resistance are obtained. Both of the bending strengths have not been satisfied. In the present invention, the above problem is solved by reducing the amount of the sintering aid using the calcined powder as a main raw material.
Low-temperature fired porcelain which can be densified at the following temperatures, has low dielectric constant, low dielectric loss, and high bending strength, and is excellent in co-sinterability with metallization, a method for manufacturing the same, and a wiring board The purpose is to get.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するため、鋭意検討した結果、本発明を完成するに
至った。即ち、本発明の低温焼成磁器は、高い抗折強度
を有するZnAl24の主結晶、α−SiO2結晶及び
Zn2SiO4結晶からなる結晶相並びに残部のガラス相
からなり、アルカリ金属元素及びアルカリ土類金属元素
を実質的に含有しないことを特徴とする。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, have completed the present invention. That is, the low-temperature fired porcelain of the present invention is composed of a main crystal of ZnAl 2 O 4 having a high bending strength, a crystal phase composed of α-SiO 2 crystal and Zn 2 SiO 4 crystal, and a remaining glass phase, and an alkali metal element. And substantially no alkaline earth metal element.

【0006】上記ZnAl24結晶と、α−SiO2
晶及びZn2SiO4結晶からなる結晶相の含有割合は、
結晶相及びガラス相の合計を100質量%とした場合、
好ましくは45〜98質量%であり、より好ましくは6
5〜90質量%であり、更に好ましくは70〜85質量
%である。上記結晶相の含有割合が45質量%未満で
は、液相が焼成後の焼結体表面に浮き出てしまう。一
方、98質量%を超えると1050℃以下で焼結せず好
ましくない。
The content ratio of the ZnAl 2 O 4 crystal and the crystal phase composed of α-SiO 2 crystal and Zn 2 SiO 4 crystal is as follows:
When the total of the crystal phase and the glass phase is 100% by mass,
Preferably it is 45 to 98% by mass, more preferably 6 to 98% by mass.
The content is 5 to 90% by mass, and more preferably 70 to 85% by mass. If the content ratio of the crystal phase is less than 45% by mass, the liquid phase will emerge on the surface of the sintered body after firing. On the other hand, if it exceeds 98% by mass, it does not sinter at 1050 ° C. or less, which is not preferable.

【0007】また、上記結晶相のうち、ZnAl24
晶の含有割合は、好ましくは30〜80質量%、より好
ましくは45〜70質量%、更に好ましくは50〜65
質量%である。また、α−SiO2結晶の含有割合は、
好ましくは0〜40質量%、より好ましくは0〜30質
量%、更に好ましくは10〜20質量%である。更に、
Zn2SiO4結晶の含有割合は、好ましくは0〜50質
量%、より好ましくは10〜40質量%、更に好ましく
は15〜35質量%である。上記結晶成分の含有割合を
それぞれ好ましい範囲とすることにより、優れた誘電特
性(低誘電率、低誘電損失)と高い抗折強度を有する低
温焼成磁器とすることができる。
[0007] In the above crystal phase, the content ratio of ZnAl 2 O 4 crystal is preferably 30 to 80% by mass, more preferably 45 to 70% by mass, and still more preferably 50 to 65% by mass.
% By mass. The content ratio of α-SiO 2 crystal is
Preferably it is 0 to 40 mass%, more preferably 0 to 30 mass%, and still more preferably 10 to 20 mass%. Furthermore,
The content ratio of the Zn 2 SiO 4 crystal is preferably 0 to 50% by mass, more preferably 10 to 40% by mass, and still more preferably 15 to 35% by mass. By setting the content ratios of the crystal components in the respective preferable ranges, a low-temperature fired porcelain having excellent dielectric properties (low dielectric constant and low dielectric loss) and high bending strength can be obtained.

【0008】上記ガラス相としては特に限定されない
が、SiO2、MnO2、B23、Cr 23、TiO2
CoO、NiO及びCeO2等が挙げられる。
The above glass phase is not particularly limited.
But SiOTwo, MnOTwo, BTwoOThree, Cr TwoOThree, TiOTwo,
CoO, NiO and CeOTwoAnd the like.

【0009】本発明の低温焼成磁器は、アルカリ金属元
素及びアルカリ土類金属元素を実質的に含有しない。こ
こで、「実質的に含有しない」とは、アルカリ金属元素
及びアルカリ土類金属元素が不可避不純物程度(0.2
質量%以下)に含まれてもよいことを示すものであり、
必ずしもアルカリ金属元素及びアルカリ土類金属元素の
含有量が完全に0質量%でなくてはならないわけではな
い。上記アルカリ金属元素及び/又はアルカリ土類金属
元素の含有量が多すぎると得られる低温焼成磁器の誘電
特性(誘電損失)が悪化するため、好ましくない。
The low-temperature fired porcelain of the present invention contains substantially no alkali metal element and no alkaline earth metal element. Here, “substantially not contained” means that an alkali metal element and an alkaline earth metal element are inevitable impurities (about 0.2%).
Mass% or less).
It is not always necessary that the content of the alkali metal element and the alkaline earth metal element be completely 0% by mass. If the content of the alkali metal element and / or the alkaline earth metal element is too large, the dielectric properties (dielectric loss) of the low-temperature fired porcelain obtained are undesirably deteriorated.

【0010】また、他の本発明の低温焼成磁器は、低温
焼成磁器中の結晶相が、ZnAl24結晶30〜80質
量%、α−SiO2結晶0〜40質量%、Zn2SiO4
結晶0〜50質量%であり、更にMnO20〜5質量%
及びB232〜15質量%を含有する低温焼成磁器であ
って、アルカリ金属元素及びアルカリ土類金属元素を実
質的に含有しないことを特徴とする。
In another low-temperature fired porcelain of the present invention, the low-temperature fired porcelain has a crystal phase of 30 to 80% by mass of ZnAl 2 O 4 crystal, 0 to 40% by mass of α-SiO 2 crystal, and Zn 2 SiO 4
0-50% by mass of crystals and 0-5% by mass of MnO 2
And a low-temperature fired porcelain containing 2 to 15% by mass of B 2 O 3 , characterized by being substantially free of an alkali metal element and an alkaline earth metal element.

【0011】上記ZnAl24結晶と、α−SiO2
晶及びZn2SiO4結晶からなる結晶相の含有割合は、
結晶相並びにMnO2及びB23のガラス相の合計を1
00質量%とした場合、好ましくは45〜98質量%で
あり、より好ましくは65〜90質量%であり、更に好
ましくは70〜85質量%である。上記結晶相の含有割
合が45質量%未満では、液相が焼成後の焼結体表面に
浮き出てしまう。一方、98質量%を超えると1050
℃以下で焼結せず好ましくない。
The content ratio of the ZnAl 2 O 4 crystal and the crystal phase composed of α-SiO 2 crystal and Zn 2 SiO 4 crystal is as follows:
The total of the crystal phase and the glass phase of MnO 2 and B 2 O 3 is 1
When it is set to 00% by mass, it is preferably 45 to 98% by mass, more preferably 65 to 90% by mass, and still more preferably 70 to 85% by mass. If the content ratio of the crystal phase is less than 45% by mass, the liquid phase will emerge on the surface of the sintered body after firing. On the other hand, if it exceeds 98% by mass, 1050
It is not preferable because it does not sinter at a temperature of below ℃.

【0012】また、上記結晶相のうち、ZnAl24
晶の含有割合は、30〜80質量%であり、好ましくは
45〜70質量%、より好ましくは50〜65質量%で
ある。また、α−SiO2結晶の含有割合は、0〜40
質量%であり、好ましくは0〜30質量%、より好まし
くは10〜20質量%である。更に、Zn2SiO4結晶
の含有割合は、0〜50質量%であり、好ましくは10
〜40質量%、より好ましくは15〜35質量%であ
る。また、MnO2の含有割合は0〜5質量%であり、
好ましくは0.1〜2質量%、より好ましくは0.5〜
2質量%である。B23の含有割合は2〜15質量%で
あり、好ましくは5〜12質量%、より好ましくは7〜
12質量%である。MnO2が含まれることにより焼結
性及び脱バインダー性の高い低温焼成磁器とすることが
できるが、その含有割合が5質量%を超えると誘電損失
が低下する。また、B23が含まれることにより緻密な
低温焼成磁器とすることができるが、その含有割合が1
5質量%を超えると誘電損失が低下する。
The content of ZnAl 2 O 4 crystals in the above crystal phase is 30 to 80% by mass, preferably 45 to 70% by mass, more preferably 50 to 65% by mass. The content ratio of the α-SiO 2 crystal is 0 to 40.
%, Preferably from 0 to 30% by mass, more preferably from 10 to 20% by mass. Further, the content ratio of the Zn 2 SiO 4 crystal is 0 to 50% by mass, preferably 10% by mass.
-40 mass%, more preferably 15-35 mass%. Further, the content ratio of MnO 2 is 0 to 5% by mass,
Preferably 0.1 to 2% by mass, more preferably 0.5 to 2% by mass.
2% by mass. The content ratio of B 2 O 3 is 2 to 15% by mass, preferably 5 to 12% by mass, more preferably 7 to 15% by mass.
12% by mass. By containing MnO 2, a low-temperature fired porcelain having a high sintering property and a high binder-removing property can be obtained, but if the content exceeds 5% by mass, the dielectric loss decreases. In addition, when B 2 O 3 is contained, a dense low-temperature fired porcelain can be obtained.
If it exceeds 5% by mass, the dielectric loss decreases.

【0013】本発明の低温焼成磁器は、焼成後にZnA
24結晶、α−SiO2結晶及びZn2SiO4結晶の
うちの少なくともZnAl24結晶を含有するものであ
ればその原料成分は特に限定されない。原料成分として
は、通常、酸化物が用いられ、ZnO、SiO2及びA
23が好ましく用いられる。
[0013] The low-temperature fired porcelain of the present invention is characterized in that after firing, ZnA
The raw material component is not particularly limited as long as it contains at least ZnAl 2 O 4 crystal among l 2 O 4 crystal, α-SiO 2 crystal and Zn 2 SiO 4 crystal. As a raw material component, an oxide is usually used, and ZnO, SiO 2 and A
l 2 O 3 is preferably used.

【0014】原料成分として用いられるZnOとしては
特に限定されないが、高純度のものが好ましく用いられ
る。また、粉末が好ましいが粒子径も特に限定されず、
通常、0.5〜3μm、好ましくは0.5〜1μmのも
のが好ましく用いられる。原料成分として用いられるS
iO2としては特に限定されないが、高純度のものが好
ましく用いられる。また、粉末が好ましいが粒子径も特
に限定されず、通常、0.5〜5μm、好ましくは0.
5〜2μmのものが好ましく用いられる。
The ZnO used as a raw material component is not particularly limited, but high purity ZnO is preferably used. In addition, powder is preferred, but the particle size is not particularly limited,
Usually, those having a size of 0.5 to 3 μm, preferably 0.5 to 1 μm are preferably used. S used as a raw material component
The iO 2 is not particularly limited, but a high-purity iO 2 is preferably used. Powder is preferred, but the particle size is not particularly limited, and is usually 0.5 to 5 μm, preferably 0.1 to 5 μm.
Those having a size of 5 to 2 μm are preferably used.

【0015】また、原料成分として用いられるAl23
としては特に限定されないが、高純度のものが好ましく
用いられる。また、粉末が好ましいが粒子径も特に限定
されず、通常、0.2〜5μm、好ましくは0.5〜2
μmのものが好ましく用いられる。尚、上記原料成分
は、必ずしも酸化物である必要はない。
Further, Al 2 O 3 used as a raw material component
Is not particularly limited, but those having high purity are preferably used. Powder is preferred, but the particle size is not particularly limited, and is usually 0.2 to 5 μm, preferably 0.5 to 2 μm.
μm is preferably used. In addition, the raw material component does not necessarily need to be an oxide.

【0016】上記ZnO、SiO2及びAl23の含有
割合は、これらの合計を100質量部とした場合、好ま
しくはZnOが20〜50質量部、SiO2が20〜6
0質量部、Al23が10〜40質量部であり、より好
ましくはZnOが25〜45質量部、SiO2が25〜
50質量部、Al23が15〜40質量部であり、更に
好ましくはZnOが30〜45質量部、SiO2が30
〜45質量部、Al2 3が25〜35質量部である。上
記成分の含有割合をそれぞれ好ましい範囲とすることに
より、優れた誘電特性(低誘電率、低誘電損失)と高い
抗折強度を有する低温焼成磁器とすることができる。
The above ZnO, SiOTwoAnd AlTwoOThreeContaining
The proportions are preferable when the total of these is 100 parts by mass.
Or 20-50 parts by mass of ZnO, SiOTwoIs 20-6
0 parts by mass, AlTwoOThreeIs 10 to 40 parts by mass, which is more preferable.
Preferably, ZnO is 25 to 45 parts by mass, SiOTwoIs 25-
50 parts by mass, AlTwoOThreeIs 15 to 40 parts by mass, and
Preferably, 30 to 45 parts by mass of ZnO, SiOTwoIs 30
~ 45 parts by mass, AlTwoO ThreeIs 25 to 35 parts by mass. Up
To make the content ratio of each of the above-mentioned components a preferable range.
Higher dielectric properties (low dielectric constant, low dielectric loss) and higher
A low-temperature fired porcelain having bending strength can be obtained.

【0017】上記ガラス相としてMnO2及びB23
含有される場合には、原料粉末としてMnO2及びB2
3の各粉末が用いられ、それぞれ高純度のものが好まし
く用いられ、粒子径は通常、0.2〜5μm、好ましく
は0.2〜3μmのものが好ましく用いられる。
[0017] When the MnO 2 and B 2 O 3 as the glass phase is contained in, MnO 2 and B 2 O as the raw material powder
Each of the powders 3 is used, and those having a high purity are preferably used, and those having a particle diameter of usually 0.2 to 5 μm, preferably 0.2 to 3 μm are preferably used.

【0018】上記ZnO、SiO2及びAl23以外に
更にMnO2、B23を含有する場合、これらの含有割
合は、これらの合計を100質量部とした場合、好まし
くはZnOが20〜50質量部、SiO2が20〜60
質量部、Al23が10〜40質量部、MnO2が0〜
5質量部、B23が2〜15質量部であり、より好まし
くはZnOが25〜45質量部、SiO2が25〜50
質量部、Al23が15〜40質量部、MnO2が0.
1〜2質量部、B23が5〜12質量部であり、更に好
ましくはZnOが30〜45質量部、SiO2が30〜
45質量部、Al23が25〜35質量部、MnO2
0.5〜2質量部、B23が7〜12質量部である。上
記成分の含有割合をそれぞれ好ましい範囲とすることに
より、優れた誘電特性(低誘電率、低誘電損失)と高い
抗折強度を有する低温焼成磁器とすることができる。
When MnO 2 and B 2 O 3 are further contained in addition to the above-mentioned ZnO, SiO 2 and Al 2 O 3 , the content ratio thereof is preferably 100 parts by mass, more preferably 20% by mass of ZnO. 5050 parts by mass, SiO 2 202060
Parts by weight Al 2 O 3 is 10 to 40 parts by weight, MnO 2 0 to
5 parts by mass, a B 2 O 3 is 2 to 15 parts by weight, and more preferably ZnO 25 to 45 parts by weight, SiO 2 25 to 50
Parts by, Al 2 O 3 15 to 40 parts by weight, MnO 2 0.
1-2 parts by mass, a B 2 O 3 is 5 to 12 parts by weight, more preferably ZnO is 30 to 45 parts by weight, SiO 2 is 30 to
45 parts by weight, Al 2 O 3 is 25 to 35 parts by weight, MnO 2 is 0.5 to 2 parts by weight, B 2 O 3 is 7-12 parts by weight. By setting the content ratio of each of the above components in a preferable range, a low-temperature fired porcelain having excellent dielectric properties (low dielectric constant and low dielectric loss) and high bending strength can be obtained.

【0019】また、上記ガラス相を形成させるためには
MnO2及びB23以外に更にSiO2、Cr23、Ti
2、CoO、NiO及びCeO2等を含有することがで
きる。
Further, in order to form the above glass phase, in addition to MnO 2 and B 2 O 3 , SiO 2 , Cr 2 O 3 , Ti
O 2 , CoO, NiO, CeO 2 and the like can be contained.

【0020】上記原料成分以外には、必要に応じてバイ
ンダー、可塑剤、溶媒等を用いることができる。上記バ
インダーとしては、成形体の形状を保持することができ
るものであるならば、特に限定されない。その例として
は、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロー
ス、エチルセルロース、アセチルセルロース、ポリビニ
ルエーテル、ポリビニルブチラール等が挙げられ、1種
単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることがで
きる。上記バインダーの使用量は、原料成分の合計10
0質量部に対して、好ましくは14〜22質量部、より
好ましくは17〜20質量部とすることができる。
In addition to the above-mentioned raw material components, a binder, a plasticizer, a solvent and the like can be used as required. The binder is not particularly limited as long as it can maintain the shape of the molded article. Examples thereof include polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose, ethylcellulose, acetylcellulose, polyvinylether, polyvinylbutyral, etc., and they can be used alone or in combination of two or more. The amount of the binder used is 10
The amount can be preferably 14 to 22 parts by mass, more preferably 17 to 20 parts by mass with respect to 0 parts by mass.

【0021】上記可塑剤としては特に限定されず、例え
ばジブチルフタレート、ジオクジルフタレート、グリセ
リン、ポリエチレングリコール等が挙げられる。上記可
塑剤の使用量は、原料成分の合計100質量部に対し
て、好ましくは3〜8質量部、より好ましくは4〜7質
量部とすることができる。また、上記溶媒は各成分に悪
影響を及ぼさないものであれば特に限定されず、例え
ば、キシレン、トルエン、エチルベンゼン等の芳香族炭
化水素類、メチルエチルケトン、ジエチルケトン等のケ
トン類、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル等
のエステル類、エタノール、プロパノール、イソプロパ
ノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール等の
アルコール類等を1種単独であるいは2種以上を組み合
わせて用いることができる。
The plasticizer is not particularly restricted but includes, for example, dibutyl phthalate, dioctyl phthalate, glycerin, polyethylene glycol and the like. The use amount of the plasticizer can be preferably 3 to 8 parts by mass, more preferably 4 to 7 parts by mass, based on 100 parts by mass of the raw material components in total. The solvent is not particularly limited as long as it does not adversely affect each component, and examples thereof include aromatic hydrocarbons such as xylene, toluene, and ethylbenzene, ketones such as methyl ethyl ketone and diethyl ketone, ethyl acetate, and isopropyl acetate. And esters such as butyl acetate, alcohols such as ethanol, propanol, isopropanol, butanol, pentanol and hexanol, etc. can be used alone or in combination of two or more.

【0022】本発明の低温焼成磁器は、上記原料成分と
必要に応じて含有される上記バインダー、可塑剤及び溶
媒等によって構成される組成物を用いて成形し、焼成す
ることによって得ることができる。
The low-temperature fired porcelain of the present invention can be obtained by molding and firing using a composition composed of the above-mentioned raw materials and, if necessary, the above-mentioned binder, plasticizer, solvent and the like. .

【0023】本発明の低温焼成磁器の吸水率は、好まし
くは0.1%以下であり、より好ましくは0.05%以
下、更に好ましくは0.03%以下である。尚、下限は
通常、0%である。吸水率が高すぎると耐湿性及び抗折
強度が低下し好ましくない。また、下記実施例における
方法により測定される熱膨張係数は、好ましくは3pp
m/℃を超えて9ppm/℃未満であり、より好ましく
は4〜9ppm/℃、更に好ましくは5〜8ppm/℃
である。熱膨張係数が上記範囲外ではAl23及びGa
As等との熱膨張差が大きくなりすぎ、実装時にクラッ
ク等が生じやすくなるため好ましくない。
The water absorption of the low-temperature fired porcelain of the present invention is preferably 0.1% or less, more preferably 0.05% or less, and further preferably 0.03% or less. The lower limit is usually 0%. If the water absorption is too high, the moisture resistance and bending strength decrease, which is not preferable. The coefficient of thermal expansion measured by the method in the following examples is preferably 3 pp.
more than m / ° C and less than 9 ppm / ° C, more preferably 4 to 9 ppm / ° C, and still more preferably 5 to 8 ppm / ° C.
It is. If the coefficient of thermal expansion is out of the above range, Al 2 O 3 and Ga
The difference in thermal expansion from As or the like becomes too large, and cracks or the like tend to occur during mounting, which is not preferable.

【0024】上記低温焼成磁器の抗折強度は150MP
a以上とすることができ、より好ましくは170MPa
以上、更に好ましくは200MPa以上とすることがで
きる。尚、上限は通常、300MPaである。上記抗折
強度が150MPa未満では金具との接合時等に基板が
割れやすくなり好ましくない。また、誘電率は7以下と
することができ、より好ましくは6以下、更に好ましく
は5.5以下とすることができる。尚、下限は通常、5
である。更に、9〜13GHz領域における無負荷品質
係数を800以上とすることができ、より好ましくは1
000以上、更に好ましくは1300以上とすることが
できる。
The bending strength of the low-temperature fired porcelain is 150MP.
a or more, more preferably 170 MPa
As described above, the pressure can be more preferably set to 200 MPa or more. The upper limit is usually 300 MPa. If the bending strength is less than 150 MPa, the substrate is liable to crack at the time of joining with a metal fitting or the like. Further, the dielectric constant can be set to 7 or less, more preferably 6 or less, and further preferably 5.5 or less. The lower limit is usually 5
It is. Furthermore, the no-load quality factor in the 9 to 13 GHz region can be 800 or more, and more preferably 1
000 or more, more preferably 1300 or more.

【0025】本発明の低温焼成磁器の製造方法は、Zn
Al24結晶と、α−SiO2結晶、Zn2SiO4
晶、Al23結晶及びZnO結晶から選ばれる少なくと
も1種の結晶と、を含有する仮焼粉末85〜98質量
%、及びB23粉末2〜15質量%からなる原料成分を
成形し、この成形体を850〜1050℃で焼成してZ
nAl24結晶を主結晶とする低温焼成磁器を得ること
を特徴とする。
The method for producing a low-temperature fired porcelain according to the present invention comprises the steps of:
85 to 98% by mass of a calcined powder containing Al 2 O 4 crystal and at least one crystal selected from α-SiO 2 crystal, Zn 2 SiO 4 crystal, Al 2 O 3 crystal and ZnO crystal, and A raw material component comprising 2 to 15% by mass of B 2 O 3 powder is molded, and the molded body is fired at 850 to 1050 ° C.
It is characterized by obtaining a low-temperature fired porcelain having an nAl 2 O 4 crystal as a main crystal.

【0026】上記仮焼粉末は、ZnAl24結晶を必須
として、α−SiO2結晶、Zn2SiO4結晶、Al2
3結晶及びZnO結晶から選ばれる少なくとも1種の結
晶が含有されれば、組み合わせは特に限定されない。好
ましい組み合わせは、(ZnAl24結晶とα−SiO
2結晶とAl23結晶)、(ZnAl24結晶とAl2
3結晶)及び(ZnAl24結晶とZn2SiO4結晶)
である。尚、ZnAl24結晶は上記仮焼粉末中に少な
くとも15質量%以上(好ましくは15〜60質量%、
より好ましくは20〜40質量%)含有されていること
が好ましい。また、上記仮焼粉末は、それぞれの原料化
合物から製造された各結晶を混合したものであっても、
所望の結晶の組み合わせとなるように結晶を構成するす
べての原料化合物から一度に製造されたものであっても
いずれでもよい。
The above calcined powder is essentially composed of ZnAl 2 O 4 crystal, α-SiO 2 crystal, Zn 2 SiO 4 crystal, and Al 2 O 4 crystal.
The combination is not particularly limited as long as at least one crystal selected from three crystals and ZnO crystal is contained. A preferred combination is (ZnAl 2 O 4 crystal and α-SiO
2 crystal and Al 2 O 3 crystal), (ZnAl 2 O 4 crystal and Al 2 O
( 3 crystals) and (ZnAl 2 O 4 crystal and Zn 2 SiO 4 crystal)
It is. The ZnAl 2 O 4 crystal is at least 15% by mass or more (preferably 15 to 60% by mass) in the calcined powder.
More preferably, the content is 20 to 40% by mass. Further, even if the calcined powder is a mixture of each crystal produced from each raw material compound,
Any one may be manufactured at once from all the starting compounds constituting the crystal so as to form a desired combination of crystals.

【0027】上記仮焼粉末は、通常、それぞれの原料化
合物を所定量配合し、大気雰囲気下で、温度1100〜
1200℃、1〜5時間焼成され、粉砕する等して得ら
れる。好ましい粒子径は1〜3μmであり、より好まし
くは1〜2μmである。一方、上記B23粉末の粒子径
は、好ましくは1〜5μm、より好ましくは1〜3μm
である。
The calcined powder is usually mixed with a predetermined amount of each raw material compound, and heated at a temperature of 1100 to 1100 in an air atmosphere.
It is obtained by firing at 1200 ° C. for 1 to 5 hours, pulverizing or the like. The preferred particle size is 1 to 3 μm, more preferably 1 to 2 μm. On the other hand, the particle diameter of the B 2 O 3 powder is preferably 1 to 5 μm, more preferably 1 to 3 μm.
It is.

【0028】また、上記仮焼粉末及び上記B23粉末の
配合割合は、合計を100質量%とした場合、(85〜
98)/(2〜15)質量%であり、好ましくは(88
〜95)/(5〜12)質量%、より好ましくは(89
〜93)/(7〜11)質量%である。上記仮焼粉末の
配合量が85質量%未満あるいは上記B23粉末の配合
量が15質量%を超えると液相成分が焼結体表面に浮き
出してしまう。一方、上記仮焼粉末の配合量が98質量
%を超えるかあるいは上記B23粉末の配合量が2質量
%未満では1050℃以下で焼結せず好ましくない。
The mixing ratio of the calcined powder and the B 2 O 3 powder is (85 to 85%) when the total is 100% by mass.
98) / (2 to 15) mass%, preferably (88)
-95) / (5-12)% by mass, more preferably (89)
-93) / (7-11)% by mass. If the amount of the calcined powder is less than 85% by mass or the amount of the B 2 O 3 powder exceeds 15% by mass, the liquid phase component will emerge on the surface of the sintered body. On the other hand, if the blending amount of the calcined powder exceeds 98% by mass or the blending amount of the B 2 O 3 powder is less than 2% by mass, sintering at 1050 ° C. or less is not preferable.

【0029】上記仮焼粉末及び上記B23粉末からなる
原料成分は、通常、加圧成形、シート成形(複数のシー
トの積層を含む)等によって所定形状の成形体とされる
が、必要に応じて前記例示したバインダー、可塑剤、溶
媒等を用いて予め造粒した後に成形することもできる。
The raw material components composed of the calcined powder and the B 2 O 3 powder are usually formed into a molded article having a predetermined shape by pressure molding, sheet molding (including lamination of a plurality of sheets), and the like. According to the above, molding may be performed after granulation in advance using the binder, plasticizer, solvent and the like exemplified above.

【0030】上記原料成分を成形する方法としては特に
限定されないが、乾式加圧成形法、ドクターブレード
法、押し出し法及びロール法等によって成形体とされ
る。成形体は、通常、大気雰囲気下で、0.5〜3時間
(好ましくは1〜2時間)焼成される。焼成温度は85
0〜1050℃であり、好ましくは900〜1000℃
である。
The method of molding the above-mentioned raw material components is not particularly limited, but the molded body is formed by a dry pressure molding method, a doctor blade method, an extrusion method, a roll method, or the like. The molded body is usually fired in an air atmosphere for 0.5 to 3 hours (preferably 1 to 2 hours). Firing temperature is 85
0 to 1050 ° C, preferably 900 to 1000 ° C
It is.

【0031】本発明の他の低温焼成磁器の製造方法は、
ZnAl24結晶と、α−SiO2結晶、Zn2SiO4
結晶、Al23結晶及びZnO結晶から選ばれる少なく
とも1種以上の結晶と、を含有する仮焼粉末60〜95
質量%と、Zn及びBを含有するガラス成分粉末5〜4
0質量%と、からなる原料成分を成形しこの成形体を8
50〜1050℃で焼成してZnAl24結晶を主結晶
とする低温焼成磁器を得ることを特徴とする。
Another method for producing a low-temperature fired porcelain of the present invention is as follows.
ZnAl 2 O 4 crystal, α-SiO 2 crystal, Zn 2 SiO 4
Powder containing at least one crystal selected from crystals, Al 2 O 3 crystals and ZnO crystals
% By mass and glass component powders 5 to 4 containing Zn and B
0% by mass of a raw material component comprising
It is characterized in that it is fired at 50 to 1050 ° C. to obtain a low-temperature fired porcelain having ZnAl 2 O 4 crystal as a main crystal.

【0032】上記仮焼粉末は、前記発明の仮焼粉末につ
いての記載と同様のものを用いることができる。上記Z
n及びBを含有するガラス成分としては特に限定されな
いが、例えば、ZnO−B23系、ZnO−B23−S
iO2系、ZnO−B23−SiO2−Al23系等が挙
げられる。これらのうち、ZnO−B23系、ZnO−
23−SiO2系が好ましい。上記Zn及びBを含有
するガラス成分粉末の粒子径は、好ましくは2〜5μ
m、より好ましくは3〜4μmである。
The same calcined powder as described for the calcined powder of the invention can be used. Z above
No particular limitation is imposed on the glass component containing n and B, for example, ZnO-B 2 O 3 system, ZnO-B 2 O 3 -S
An iO 2 system, a ZnO—B 2 O 3 —SiO 2 —Al 2 O 3 system, and the like can be given. Among them, ZnO—B 2 O 3 and ZnO—
B 2 O 3 -SiO 2 -based are preferred. The particle diameter of the glass component powder containing Zn and B is preferably 2 to 5 μm.
m, more preferably 3 to 4 μm.

【0033】また、上記仮焼粉末及び上記ガラス成分粉
末の配合割合は、合計を100質量部とした場合、(6
0〜95)/(5〜40)質量部であり、好ましくは
(65〜85)/(15〜35)質量部、より好ましく
は(70〜80)/(20〜30)質量部である。上記
仮焼粉末の配合量が60質量部未満あるいは上記ガラス
成分粉末の配合量が40質量部を超えると絶縁性及び誘
電特性が劣り、一方、上記仮焼粉末の配合量が95質量
部を超えるかあるいは上記ガラス成分粉末の配合量が5
質量部未満では1050℃以下で焼結せず好ましくな
い。
When the total ratio of the calcined powder and the glass component powder is 100 parts by mass, (6
0-95) / (5-40) parts by mass, preferably (65-85) / (15-35) parts by mass, more preferably (70-80) / (20-30) parts by mass. When the compounding amount of the calcined powder is less than 60 parts by mass or the compounding amount of the glass component powder exceeds 40 parts by mass, the insulating properties and the dielectric properties are inferior, while the compounding amount of the calcined powder exceeds 95 parts by mass. Or the amount of the above glass component powder is 5
If the amount is less than 10 parts by mass, sintering at 1050 ° C. or lower is not preferred.

【0034】焼成前の成形体は前記と同様にして得るこ
とができ、成形体は、通常、大気雰囲気下で、0.5〜
3時間(好ましくは1〜2時間)焼成される。焼成温度
は850〜1050℃であり、好ましくは900〜10
00℃である。
The molded body before firing can be obtained in the same manner as described above.
It is baked for 3 hours (preferably 1-2 hours). The firing temperature is 850 to 1050 ° C., preferably 900 to 1050.
00 ° C.

【0035】本発明の配線基板は、請求項4又は5に記
載の製造方法によって得られた低温焼成磁器が積層され
てなり、少なくとも内部に配線パターンが形成されてい
ることを特徴とする。また、本発明の他の配線基板は、
請求項1乃至3のいずれかに記載の低温焼成磁器が積層
されてなり、少なくとも内部に配線パターンが形成され
ていることを特徴とする。
A wiring board according to the present invention is characterized in that low-temperature fired porcelain obtained by the manufacturing method according to claim 4 or 5 is laminated, and a wiring pattern is formed at least inside. Further, another wiring board of the present invention,
A low-temperature fired porcelain according to any one of claims 1 to 3 is laminated, and a wiring pattern is formed at least inside.

【0036】上記配線パターンは積層される低温焼成磁
器の少なくとも一方の内側に形成されていればよい。ま
た、上記配線パターンは、Ag、Au及びCu等の低抵
抗な金属からなるものが好ましい。上記低温焼成磁器の
外側に形成される配線パターンについては、Ag、Au
及びCu以外にもAg/Pd、Ag/Pt等の半田特性
に優れたものを用いてもよい。本配線基板は、通常、焼
成により低温焼成磁器となる組成物からなるグリーンシ
ートにAg、Au及びCu等の低抵抗な金属からなるペ
ーストを用いて、スクリーン印刷等によって配線パター
ンに従って印刷され、グリーンシートを積層して焼成処
理することによって得られる。尚、本配線基板は、各低
温焼成磁器の間に配線パターンが形成されていれば、低
温焼成磁器の積層数は限定されない。
The wiring pattern may be formed inside at least one of the low-temperature fired ceramics to be laminated. The wiring pattern is preferably made of a low-resistance metal such as Ag, Au, and Cu. Regarding the wiring pattern formed outside the low-temperature fired porcelain, Ag, Au
Other than Cu and Cu, those having excellent solder characteristics such as Ag / Pd and Ag / Pt may be used. The present wiring board is usually printed according to a wiring pattern by screen printing or the like using a paste made of a low-resistance metal such as Ag, Au and Cu on a green sheet made of a composition that becomes a low-temperature fired porcelain by firing. It is obtained by stacking sheets and performing a baking treatment. In this wiring board, the number of laminated low-temperature fired ceramics is not limited as long as a wiring pattern is formed between the low-temperature fired ceramics.

【0037】[0037]

【発明の実施の形態】以下に実施例を挙げて、本発明を
更に詳しく説明する。 1.仮焼粉末の製造 ZnO、SiO2及びAl23の各粉末を表1の組成とな
るように混合した後、大気雰囲気で1200〜1400
℃で2時間仮焼し、仮焼粉末A〜Kを得た。このA〜K
について、X線回折装置(CuKα線、リガク社製)を
用いて、結晶性を調べたところ、いずれの仮焼粉末もZ
nAl24結晶、α−SiO2結晶、Zn2SiO4結晶
を含有していた。また、X線回折測定において、リード
ベルト法により結晶化度を測定し、結晶相及びガラス相
の質量比率を算出した。尚、表1において、「S」はα
−SiO2を、「Z2S」はZn2SiO4を、「ZA」
はZnAl24を、[C」はクリストバライトを、
「Z」はZnOを、「A」はAl23を示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. 1. Production of calcined powder After mixing each powder of ZnO, SiO 2 and Al 2 O 3 so as to have the composition shown in Table 1, the powder was mixed in an air atmosphere at 1200 to 1400.
Calcination was performed at 2 ° C. for 2 hours to obtain calcined powders A to K. This AK
Was analyzed for crystallinity using an X-ray diffractometer (CuKα ray, manufactured by Rigaku Corporation).
It contained nAl 2 O 4 crystals, α-SiO 2 crystals, and Zn 2 SiO 4 crystals. Further, in the X-ray diffraction measurement, the crystallinity was measured by a read belt method, and the mass ratio between the crystal phase and the glass phase was calculated. In Table 1, “S” is α
—SiO 2 , “Z2S” represents Zn 2 SiO 4 , “ZA”
Represents ZnAl 2 O 4 , [C] represents cristobalite,
“Z” indicates ZnO and “A” indicates Al 2 O 3 .

【0038】[0038]

【表1】 [Table 1]

【0039】2.低温焼成磁器の製造(1) 上記で得た仮焼粉末A〜Kと、MnO2粉末及びB23
粉末を表2に示す割合で混合し、大気雰囲気で750〜
850℃で2時間仮焼し、その後粉砕を行った。得られ
た粉末にバインダーとしてアクリル系樹脂を、溶媒とし
てメチルエチルケトンを加えて造粒し、圧力80MPa
で成形した。これを更に圧力150MPaでCIP(等
方静水圧プレス)処理を行い焼成前の成形体を得た。こ
の成形体を大気雰囲気中で900〜1050℃で1時間
焼成し、低温焼成磁器試料1〜8を得た。得られた試料
を以下の項目について評価し、その結果を表2及び表3
に示した。
2. Production of low-temperature fired porcelain (1) The calcined powders AK obtained above, MnO 2 powder and B 2 O 3
The powders were mixed in the proportions shown in Table 2 and 750 to 750 in air atmosphere.
Calcination was performed at 850 ° C. for 2 hours, and then pulverization was performed. The obtained powder was granulated by adding an acrylic resin as a binder and methyl ethyl ketone as a solvent and granulating under a pressure of 80 MPa.
Molded. This was further subjected to CIP (isotropic isostatic pressing) treatment at a pressure of 150 MPa to obtain a molded body before firing. The molded body was fired at 900 to 1050 ° C. for 1 hour in the atmosphere to obtain low-temperature fired ceramic samples 1 to 8. The obtained samples were evaluated for the following items, and the results were shown in Tables 2 and 3.
It was shown to.

【0040】(a)吸水率:JIS C2141に準じ
て測定した。 (b)熱膨張係数α:示差膨張式熱機械分析装置(圧縮
荷重法、リガク社製)を用いて温度30〜400℃(昇
温速度5℃/分)で測定した。試料サイズはφ4×20
mmの円柱状である。 (c)抗折強度:JIS R1601(3点曲げによる
抗折強度)に準じて測定した。(JIS:3×4、スパ
ン30mm) (d)誘電特性:JIS R1627に準じて測定し
た。(平行導体板型誘電体共振器法によりTE011モー
ド、共振周波数は9〜13GHz) 表2において、εrは誘電率を、Qは無負荷品質係数
を、f0は25℃での共振周波数を示す。 (e)アルカリ金属元素及びアルカリ土類金属元素の含
有量 得られた低温焼成磁器に含有されるアルカリ金属元素及
びアルカリ土類金属元素を蛍光X線分析により定性及び
定量した。単位は質量%である。
(A) Water absorption: Measured according to JIS C2141. (B) Thermal expansion coefficient α: Measured at a temperature of 30 to 400 ° C. (heating rate 5 ° C./min) using a differential expansion thermomechanical analyzer (compression load method, manufactured by Rigaku Corporation). Sample size is φ4 × 20
mm. (C) Flexural strength: Measured according to JIS R1601 (flexural strength by three-point bending). (JIS: 3 × 4, span: 30 mm) (d) Dielectric properties: Measured according to JIS R1627. (TE 011 mode by parallel conductor plate type dielectric resonator method, resonance frequency is 9 to 13 GHz) In Table 2, ε r is a dielectric constant, Q is a no-load quality factor, and f 0 is a resonance frequency at 25 ° C. Is shown. (E) Content of alkali metal element and alkaline earth metal element The alkali metal element and alkaline earth metal element contained in the obtained low-temperature fired porcelain were qualitatively and quantitatively determined by X-ray fluorescence analysis. The unit is mass%.

【0041】[0041]

【表2】 [Table 2]

【0042】また、得られた低温焼成磁器中の各結晶相
の結晶量をX線回折測定により求め、表3に示した。単
位は質量%である。
The crystal content of each crystal phase in the obtained low-temperature fired porcelain was determined by X-ray diffraction measurement and is shown in Table 3. The unit is mass%.

【0043】[0043]

【表3】 [Table 3]

【0044】3.低温焼成磁器の製造(2) 上記で得た仮焼粉末A〜Kと、MnO2粉末及び下記組
成を有するガラス成分〜の各粉末を表4に示す割合
で混合し、得られた粉末にバインダーとしてアクリル系
樹脂を、溶媒としてメチルエチルケトンを加えて造粒
し、圧力80MPaで成形した。これを更に圧力150
MPaでCIP(等方静水圧プレス)処理を行い焼成前
の成形体を得た。この成形体を大気雰囲気中で850〜
1050℃で1時間焼成し、低温焼成磁器試料9〜28
を得た。得られた試料を上記項目について評価し、その
結果を表4に、各結晶相の結晶量を表5に示した。尚、
表5における数値の単位は質量%であり、試料番号16
のα−SiO2の(C)のCは、クリストバライトを示
す。 ガラス:SiO210質量%、B2337質量%、Z
nO53質量% ガラス:SiO228質量%、B2346質量%、A
239質量%、BaO17質量% ガラス:SiO261質量%、B2320質量%、A
2310質量%、MgO1質量%、CaO1質量%、
Na2O5質量%、K2O2質量%
3. Production of Low-Temperature Fired Porcelain (2) The calcined powders A to K obtained above, MnO 2 powder, and powders of glass components having the following composition were mixed at the ratio shown in Table 4, and a binder was added to the obtained powder. Was granulated by adding methyl ethyl ketone as a solvent and granulating at a pressure of 80 MPa. This is further increased to 150
CIP (isotropic isostatic pressing) treatment was performed at MPa to obtain a molded body before firing. 850-500 in the air atmosphere
Fired at 1050 ° C for 1 hour, low-temperature fired porcelain samples 9 to 28
I got The obtained samples were evaluated for the above items, and the results are shown in Table 4, and the amount of each crystalline phase is shown in Table 5. still,
The unit of the numerical value in Table 5 is mass%, and the sample number 16
C in α-SiO 2 (C) indicates cristobalite. Glass: SiO 2 10% by mass, B 2 O 3 37% by mass, Z
nO 53 mass% glass: SiO 2 28 mass%, B 2 O 3 46 mass%, A
l 2 O 3 9% by weight, BaO17 wt% glass: SiO 2 61 wt%, B 2 O 3 20 wt%, A
l 2 O 3 10% by mass, MgO 1% by mass, CaO 1% by mass,
Na 2 O 5% by mass, K 2 O 2% by mass

【0045】[0045]

【表4】 [Table 4]

【0046】[0046]

【表5】 [Table 5]

【0047】4.配線基板の製造 上記試料1〜28の原料成分にバインダーとしてアクリ
ル系樹脂を、可塑剤としてジブチルフタレート、ジオク
チルフタレート等を加え、トルエン、メチルエチルケト
ン、アルコール等の溶剤にてスラリーを調製し、ドクタ
ーブレード法で厚さ0.3mmのグリーンシートを得
た。このシートにAgあるいはCuからなるペーストを
用いて配線パターンを印刷した。グリーンシートを4枚
積層した後、Agからなるペーストを用いた場合は大気
中850〜900℃で2時間、Cuからなるペーストを
用いた場合は650〜800℃で9時間ウェット窒素雰
囲気下で樹脂抜きを行い、その後窒素雰囲気下で900
〜1050℃で2時間焼成し、配線基板を得た。得られ
た配線基板について、メタライズとの同時焼結性を配線
材料(Cu)の基板への拡散状態によって評価し、その
結果を表2及び表3に示した。
4. Manufacture of wiring board Acrylic resin as a binder and dibutyl phthalate, dioctyl phthalate and the like as a plasticizer were added to the raw material components of Samples 1 to 28, and a slurry was prepared with a solvent such as toluene, methyl ethyl ketone and alcohol, and the doctor blade method was used. Thus, a green sheet having a thickness of 0.3 mm was obtained. A wiring pattern was printed on this sheet using a paste made of Ag or Cu. After laminating four green sheets, when using a paste made of Ag, the resin is heated at 850-900 ° C. for 2 hours in the air, and when using a paste made of Cu, the resin is dried at 650-800 ° C. for 9 hours under a wet nitrogen atmosphere. Punching, then 900 under nitrogen atmosphere
It was baked at 1050 ° C. for 2 hours to obtain a wiring board. With respect to the obtained wiring board, the co-sintering property with metallization was evaluated by the state of diffusion of the wiring material (Cu) into the board, and the results are shown in Tables 2 and 3.

【0048】実施例の効果 表2より、試料1は、仮焼粉末A中のAl23成分が少
なく、ZnAl24結晶の生成量が少ないため、抗折強
度が低くなった。試料5はB23成分が多すぎるため、
液相がしみ出すとともに無負荷品質係数が低下し、抗折
強度が低くなった。また、試料8はB23成分が少なす
ぎるため焼成温度1100℃でも緻密化しなかった。一
方、試料2、3、4、6及び7は、熱膨張係数、抗折強
度、誘電率及び無負荷品質係数の各項目について優れた
性能を示した。試料6及び7は特に優れた性能を示し
た。表3より、試料9及び24は仮焼粉末A中のAl2
3成分が少なく、ZnAl 24結晶の生成量が少ない
ため、抗折強度が低くなった。試料12は、ガラス成分
が少ないため、焼成温度1100℃でも緻密化しなかっ
た。試料14及び15は、Zn及びBを含有するガラス
を用いなかったため、無負荷品質係数が低下した。特に
試料15は、アルカリ金属を多量に含有するため、共振
波形が得られなかった。試料16は、仮焼温度が140
0℃と高く、仮焼によってクリストバライトが生成し、
得られた焼結体に変曲点をもつようになってしまう。ま
た、試料23は、MnO2の量が多すぎるため、誘電率
が7を超え、更に無負荷品質係数が低下した。一方、Z
n及びBを含有するガラスを用いて得られた試料1
0、11、17〜22、25〜28は、いずれも105
0℃以下で緻密化し、主結晶としてZnAl24結晶、
α−SiO2結晶、Zn2SiO4結晶を含有していた。
この材料は高周波領域で優れた誘電特性(低誘電率、低
誘電損失)を示し、高い抗折強度が得られた。
From the results shown in Table 2, it can be seen that Sample 1 was made of AlTwoOThreeLow component
No, ZnAlTwoOFourLow bending strength due to small amount of crystals
Degree has decreased. Sample 5 is BTwoOThreeBecause there are too many ingredients,
As the liquid phase exudes, the no-load quality factor decreases,
Strength decreased. Sample 8 is BTwoOThreeLow in ingredients
Because of this, densification did not occur even at a firing temperature of 1100 ° C. one
On the other hand, Samples 2, 3, 4, 6 and 7 have thermal expansion coefficients and
Excellent for each item of degree, dielectric constant and no-load quality factor
Performance was shown. Samples 6 and 7 show particularly good performance
Was. From Table 3, Samples 9 and 24 show that Al in calcined powder ATwo
OThreeLow component, ZnAl TwoOFourLow amount of crystal formation
As a result, the bending strength decreased. Sample 12 is a glass component
Does not densify even at firing temperature of 1100 ° C
Was. Samples 14 and 15 are glasses containing Zn and B
Because no was used, the no-load quality factor was reduced. In particular
Since sample 15 contains a large amount of alkali metal, resonance
No waveform was obtained. Sample 16 had a calcining temperature of 140
As high as 0 ° C, cristobalite is generated by calcination,
The obtained sintered body has an inflection point. Ma
In addition, the sample 23 contains MnOTwoIs too large and the dielectric constant
Exceeded 7, and the no-load quality factor further decreased. On the other hand, Z
Sample 1 obtained using glass containing n and B
0, 11, 17 to 22, 25 to 28 are all 105
Densified below 0 ° C, ZnAl as main crystalTwoOFourcrystal,
α-SiOTwoCrystal, ZnTwoSiOFourIt contained crystals.
This material has excellent dielectric properties (low dielectric constant, low dielectric constant) in the high frequency range.
Dielectric loss) and high bending strength was obtained.

【0049】また、上記のようにして得られた配線基板
は、いずれも1050℃以下で緻密化し、主結晶として
ZnAl24結晶を、更にα−SiO2結晶、Zn2Si
4結晶を含有していた。メタライズとの反応は少な
く、メタライズ部の反り及びうねりは少なく良好であっ
た。この配線基板は熱膨張係数がGaAs等と近く整合
性に優れ、高い抗折強度を有するために金具との接合性
も向上する。更には、優れた誘電特性(低誘電損失、低
誘電率)を有し、低抵抗配線と同時焼成可能であるため
扱いやすい。
Each of the wiring boards obtained as described above is densified at 1050 ° C. or less, and ZnAl 2 O 4 crystal is used as a main crystal, α-SiO 2 crystal, Zn 2 Si
It contained O 4 crystals. The reaction with metallization was small, and the metallized portion was good with little warpage and undulation. This wiring board has a coefficient of thermal expansion close to that of GaAs or the like, has excellent matching properties, and has a high bending strength, so that the bonding property with metal fittings is also improved. Furthermore, it has excellent dielectric properties (low dielectric loss and low dielectric constant) and can be co-fired with low resistance wiring, so that it is easy to handle.

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明の低温焼成磁器によれば、ZnA
24の主結晶、α−SiO2結晶及びZn2SiO4
晶からなる結晶相並びに残部のガラス相からなり、アル
カリ金属及びアルカリ土類金属を含有しないことによ
り、吸水率、熱膨張係数、抗折強度、誘電率及び無負荷
品質係数に優れる。また、本発明の低温焼成磁器の製造
方法によれば、出発原料としてガラス粉末のみではな
く、ZnAl24結晶と、α−SiO2結晶、Zn2Si
4結晶、Al23結晶及びZnO結晶から選ばれる少
なくとも1種以上の結晶と、を含有する仮焼粉末と少量
のガラス粉末とすることで、1050℃以下の焼成によ
り緻密な焼結体が得られ、高周波領域において優れた誘
電特性を有すると共に、メタライズとの同時焼成を行っ
てもメタライズとの反応が少なく、反り・うねりが発生
しにくい材料を得ることができる。更に、本発明の配線
基板によれば、優れた誘電特性を有し、メタライズ部の
反りやうねりが少ない基板とすることができる。
According to the low-temperature fired porcelain of the present invention, ZnA
It is composed of a main crystal of l 2 O 4, a crystal phase composed of α-SiO 2 crystal and Zn 2 SiO 4 crystal and a residual glass phase, and contains no alkali metal and alkaline earth metal, so that water absorption and thermal expansion coefficient can be improved. Excellent in bending strength, dielectric constant and no-load quality factor. According to the method for producing a low-temperature fired porcelain of the present invention, not only glass powder but also ZnAl 2 O 4 crystal, α-SiO 2 crystal, Zn 2 Si
By forming a calcined powder containing at least one crystal selected from O 4 crystal, Al 2 O 3 crystal and ZnO crystal and a small amount of glass powder, a dense sintered body is obtained by firing at 1050 ° C. or less. A material having excellent dielectric properties in a high-frequency region, having little reaction with metallization even when co-firing with metallization, and hardly causing warpage and undulation can be obtained. Further, according to the wiring substrate of the present invention, a substrate having excellent dielectric properties and having less warpage or undulation of the metallized portion can be obtained.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 学 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 Fターム(参考) 4G030 AA14 AA16 AA22 AA25 AA28 AA29 AA32 AA35 AA36 AA37 BA09 CA01 GA08 GA14 GA15 GA17 GA20 GA21 GA22 GA25 GA27 5E346 AA12 AA15 BB01 CC18 CC32 CC38 CC39 DD34 EE24 EE25 GG02 GG09 HH06 HH11  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor: Manabu Sato 14-18 Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya Japan F-term (reference) 4G030 AA14 AA16 AA22 AA25 AA28 AA29 AA32 AA35 AA36 AA37 BA09 CA01 GA08 GA14 GA15 GA17 GA20 GA21 GA22 GA25 GA27 5E346 AA12 AA15 BB01 CC18 CC32 CC38 CC39 DD34 EE24 EE25 GG02 GG09 HH06 HH11

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ZnAl24の主結晶、α−SiO2
晶及びZn2SiO4結晶の結晶相並びに残部のガラス相
からなり、アルカリ金属元素及びアルカリ土類金属元素
を実質的に含有しないことを特徴とする低温焼成磁器。
1. It comprises a main crystal of ZnAl 2 O 4 , a crystal phase of α-SiO 2 crystal and Zn 2 SiO 4 crystal, and a remaining glass phase, and does not substantially contain an alkali metal element and an alkaline earth metal element. A low-temperature fired porcelain.
【請求項2】 低温焼成磁器中の結晶相が、ZnAl2
4結晶30〜80質量%、α−SiO2結晶0〜40質
量%、Zn2SiO4結晶0〜50質量%であり、更にM
nO20〜5質量%及びB232〜15質量%を含有す
る低温焼成磁器であって、 アルカリ金属元素及びアルカリ土類金属元素を実質的に
含有しないことを特徴とする低温焼成磁器。
2. The crystal phase in a low-temperature fired porcelain is ZnAl 2
30 to 80% by mass of O 4 crystals, 0 to 40% by mass of α-SiO 2 crystals, and 0 to 50% by mass of Zn 2 SiO 4 crystals.
A low-temperature firing porcelain containing nO 2 0 to 5% by weight and B 2 O 3 2 to 15% by weight, low-temperature firing porcelain which is characterized by containing substantially no alkali metal element and alkaline earth metal elements .
【請求項3】 吸水率が0.1%以下であり、熱膨張係
数が3ppm/℃を超えて9ppm/℃未満であり、抗
折強度が150MPa以上であり、誘電率が7以下であ
り、且つ9〜13GHz領域における無負荷品質係数が
800以上である請求項1又は2に記載の低温焼成磁
器。
3. A water absorption rate is 0.1% or less, a thermal expansion coefficient is more than 3 ppm / ° C. and less than 9 ppm / ° C., a transverse rupture strength is 150 MPa or more, a dielectric constant is 7 or less, The low-temperature fired porcelain according to claim 1 or 2, wherein a no-load quality factor in a 9 to 13 GHz region is 800 or more.
【請求項4】 ZnAl24結晶と、α−SiO2
晶、Zn2SiO4結晶、Al23結晶及びZnO結晶か
ら選ばれる少なくとも1種の結晶と、を含有する仮焼粉
末85〜98質量%、及びB23粉末2〜15質量%を
混合して成形し、この成形体を850〜1050℃で焼
成してZnAl24結晶を主結晶とする低温焼成磁器を
得ることを特徴とする低温焼成磁器の製造方法。
4. A calcined powder 85-containing ZnAl 2 O 4 crystal and at least one crystal selected from α-SiO 2 crystal, Zn 2 SiO 4 crystal, Al 2 O 3 crystal and ZnO crystal. 98% by mass and 2 to 15% by mass of B 2 O 3 powder are mixed and molded, and the molded body is calcined at 850 to 1050 ° C. to obtain a low-temperature calcined porcelain having ZnAl 2 O 4 crystal as a main crystal. A method for producing a low-temperature fired porcelain.
【請求項5】 ZnAl24結晶と、α−SiO2
晶、Zn2SiO4結晶、Al23結晶及びZnO結晶か
ら選ばれる少なくとも1種以上の結晶と、を含有する仮
焼粉末60〜95質量%と、Zn及びBを含有するガラ
ス成分粉末5〜40質量%と、を混合して成形しこの成
形体を850〜1050℃で焼成してZnAl24結晶
を主結晶とする低温焼成磁器を得ることを特徴とする低
温焼成磁器の製造方法。
5. A calcined powder 60 containing ZnAl 2 O 4 crystal and at least one crystal selected from α-SiO 2 crystal, Zn 2 SiO 4 crystal, Al 2 O 3 crystal and ZnO crystal. 9595% by mass and 5-40% by mass of a glass component powder containing Zn and B are mixed and molded, and the molded body is fired at 850501050 ° C. to make ZnAl 2 O 4 crystal a main crystal. A method for producing a low-temperature fired porcelain, comprising obtaining a low-temperature fired porcelain.
【請求項6】 請求項4又は5に記載の製造方法によっ
て得られた低温焼成磁器が積層されてなり、少なくとも
内部に配線パターンが形成されていることを特徴とする
配線基板。
6. A wiring board, wherein low-temperature fired porcelain obtained by the manufacturing method according to claim 4 or 5 is laminated, and a wiring pattern is formed at least inside.
【請求項7】 請求項1乃至3のいずれかに記載の低温
焼成磁器が積層されてなり、少なくとも内部に配線パタ
ーンが形成されていることを特徴とする配線基板。
7. A wiring board comprising the low-temperature fired porcelain according to claim 1 and a wiring pattern formed therein at least.
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