JP2003252678A - ガラス組成物、誘電体およびそれらの製造方法ならびにそれらを用いた配線基板 - Google Patents
ガラス組成物、誘電体およびそれらの製造方法ならびにそれらを用いた配線基板Info
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
- C03C10/0054—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing PbO, SnO2, B2O3
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 結晶化の制御が容易であるとともに、高周波
特性に優れたガラス組成物およびそれを用いた基板、な
らびにその製造方法を提供する。 【解決手段】 ガラス組成物は、ＳｉＯ２、Ａｌ
２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＳｒＯを含み、ＳｉＯ２が１７〜４
５ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３が２〜１９ｗｔ％、Ｂ２Ｏ３が
０．４〜９ｗｔ％、ＳｒＯが４６〜６３ｗｔ％であり、
Ｓｒシリケート結晶を析出させている。
特性に優れたガラス組成物およびそれを用いた基板、な
らびにその製造方法を提供する。 【解決手段】 ガラス組成物は、ＳｉＯ２、Ａｌ
２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＳｒＯを含み、ＳｉＯ２が１７〜４
５ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３が２〜１９ｗｔ％、Ｂ２Ｏ３が
０．４〜９ｗｔ％、ＳｒＯが４６〜６３ｗｔ％であり、
Ｓｒシリケート結晶を析出させている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波伝送特性に
優れたガラス組成物、誘電体およびそれらの製造方法な
らびにそれらを用いた配線基板に関する。
優れたガラス組成物、誘電体およびそれらの製造方法な
らびにそれらを用いた配線基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、情報通信の高速化に伴い、配線基
板は、ＧＨｚ帯以上の高周波領域で使用される場合があ
る。こうした配線基板は、導体に電気信号の伝送損失の
小さいＡｇやＣｕなどの金属を用いることが望ましい。
これらの配線基板に使用される絶縁基板として、Ａｇや
Ｃｕと同時かつ低温における焼成が可能であり、しかも
低誘電率でかつ高周波領域でも誘電損失の低い絶縁材料
が種々検討されている。
板は、ＧＨｚ帯以上の高周波領域で使用される場合があ
る。こうした配線基板は、導体に電気信号の伝送損失の
小さいＡｇやＣｕなどの金属を用いることが望ましい。
これらの配線基板に使用される絶縁基板として、Ａｇや
Ｃｕと同時かつ低温における焼成が可能であり、しかも
低誘電率でかつ高周波領域でも誘電損失の低い絶縁材料
が種々検討されている。
【０００３】すなわち、絶縁材料として、焼成過程で高
周波特性に優れた結晶を析出する下記の結晶化ガラスが
知られている。 スピネル型結晶の結晶化ガラス（例えば、特開平９
−１７５８５３号公報） ディオプサイトの結晶化ガラス（例えば、特開平１
０−１２０４３６号公報）
周波特性に優れた結晶を析出する下記の結晶化ガラスが
知られている。 スピネル型結晶の結晶化ガラス（例えば、特開平９
−１７５８５３号公報） ディオプサイトの結晶化ガラス（例えば、特開平１
０−１２０４３６号公報）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記結晶化ガ
ラスは、結晶化速度が速いために、緻密化する前に不均
一に結晶化する組織になり易く、このため、高周波特性
や機械的特性を考慮した最適焼成条件の範囲が狭く、結
晶化の制御が難しいという問題がある。また、上記結晶
化ガラスは、焼成で基板の反りが発生し易く、焼成条件
を変更してもこれを解消することが困難であった。
ラスは、結晶化速度が速いために、緻密化する前に不均
一に結晶化する組織になり易く、このため、高周波特性
や機械的特性を考慮した最適焼成条件の範囲が狭く、結
晶化の制御が難しいという問題がある。また、上記結晶
化ガラスは、焼成で基板の反りが発生し易く、焼成条件
を変更してもこれを解消することが困難であった。
【０００５】こうした課題を解決する技術として、結晶
化度を制御がし易いＳｒ系結晶化ガラスを用いた技術が
知られている（例えば、特許番号第２６４１５２１
号）。しかし、Ｓｒ系結晶化ガラスは、高周波特性が十
分に優れたものでなく、高周波用配線基板に用いること
が難しかった。
化度を制御がし易いＳｒ系結晶化ガラスを用いた技術が
知られている（例えば、特許番号第２６４１５２１
号）。しかし、Ｓｒ系結晶化ガラスは、高周波特性が十
分に優れたものでなく、高周波用配線基板に用いること
が難しかった。
【０００６】本発明は、上記従来の技術の問題を解決す
るものであり、結晶化の制御が容易であるとともに、高
周波特性に優れたガラス組成物、誘電体およびそれらの
製造方法ならびにそれらを用いた配線基板を提供するこ
とを目的とする。
るものであり、結晶化の制御が容易であるとともに、高
周波特性に優れたガラス組成物、誘電体およびそれらの
製造方法ならびにそれらを用いた配線基板を提供するこ
とを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記課題を解決するためになされた本発明は、ＳｉＯ２、
Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、およびＳｒＯを含むガラス組成
物において、ＳｉＯ２が１７〜４５ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３
が２〜１９ｗｔ％、Ｂ２Ｏ３が０．４〜９ｗｔ％、Ｓｒ
Ｏが４６〜６３ｗｔ％であるガラス材料から、Ｓｒシリ
ケート結晶を析出させた結晶化ガラスから形成されたこ
と、を特徴とする。
記課題を解決するためになされた本発明は、ＳｉＯ２、
Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、およびＳｒＯを含むガラス組成
物において、ＳｉＯ２が１７〜４５ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３
が２〜１９ｗｔ％、Ｂ２Ｏ３が０．４〜９ｗｔ％、Ｓｒ
Ｏが４６〜６３ｗｔ％であるガラス材料から、Ｓｒシリ
ケート結晶を析出させた結晶化ガラスから形成されたこ
と、を特徴とする。
【０００８】結晶化ガラスとは、特殊な組成のガラスを
再加熱処理して、多数の微細な結晶を均一に析出させて
得られたガラスをいい、本発明では、ＳｉＯ２、Ａｌ２
Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、およびＳｒＯの組成からなるガラス材
料に、Ｓｒシリケート結晶を析出したものである。Ｓｒ
シリケート結晶とは、ＳｒＯ・ＳｉＯ２、２ＳｒＯ・Ｓ
ｉＯ２、３ＳｒＯ・ＳｉＯ２をいう。Ｓｒシリケート結
晶は、上記組成のガラスを、例えば、平均粒度０．１〜
２０μｍに調製したガラスカレットを、７００〜１１０
０℃、好ましくは、８５０〜１０５０℃の温度で１〜５
時間保持した際に析出させた結晶であり、Ｘ線回析方法
によるピークで同定できるものである。
再加熱処理して、多数の微細な結晶を均一に析出させて
得られたガラスをいい、本発明では、ＳｉＯ２、Ａｌ２
Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、およびＳｒＯの組成からなるガラス材
料に、Ｓｒシリケート結晶を析出したものである。Ｓｒ
シリケート結晶とは、ＳｒＯ・ＳｉＯ２、２ＳｒＯ・Ｓ
ｉＯ２、３ＳｒＯ・ＳｉＯ２をいう。Ｓｒシリケート結
晶は、上記組成のガラスを、例えば、平均粒度０．１〜
２０μｍに調製したガラスカレットを、７００〜１１０
０℃、好ましくは、８５０〜１０５０℃の温度で１〜５
時間保持した際に析出させた結晶であり、Ｘ線回析方法
によるピークで同定できるものである。
【０００９】本結晶化ガラスはＳｉＯ２が１７〜４５ｗ
ｔ％、Ａｌ２Ｏ３が２〜１９ｗｔ％、Ｂ２Ｏ３が０．４
〜９ｗｔ％、ＳｒＯが４６〜６３ｗｔ％のガラス材料を
用いている。これらの範囲であれば、屈伏点が５００〜
９００℃となり、かつＳｒシリケート結晶が析出され
る。ここで、屈伏点（変形温度ともいう）は、ガラス材
料を加熱して、転移点以上で軟化した後に、最初に吸熱
する値が大きくなるときの温度をいう。
ｔ％、Ａｌ２Ｏ３が２〜１９ｗｔ％、Ｂ２Ｏ３が０．４
〜９ｗｔ％、ＳｒＯが４６〜６３ｗｔ％のガラス材料を
用いている。これらの範囲であれば、屈伏点が５００〜
９００℃となり、かつＳｒシリケート結晶が析出され
る。ここで、屈伏点（変形温度ともいう）は、ガラス材
料を加熱して、転移点以上で軟化した後に、最初に吸熱
する値が大きくなるときの温度をいう。
【００１０】ここで、ガラス材料のうち、ＳｉＯ２は、
１７〜４５ｗｔ％である。これは、ＳｉＯ２が１７ｗｔ
％未満であるとガラス化が困難になり、一方、４５ｗｔ
％を越えるとＳｒシリケート結晶の析出量が不十分であ
る。望ましくは、２０〜４２ｗｔ％であり、特に望まし
くは２９〜３７ｗｔ％である。
１７〜４５ｗｔ％である。これは、ＳｉＯ２が１７ｗｔ
％未満であるとガラス化が困難になり、一方、４５ｗｔ
％を越えるとＳｒシリケート結晶の析出量が不十分であ
る。望ましくは、２０〜４２ｗｔ％であり、特に望まし
くは２９〜３７ｗｔ％である。
【００１１】Ａｌ２Ｏ３は、２〜１９ｗｔ％である。こ
れは、Ａｌ２Ｏ３が２ｗｔ％未満であるとＳｒシリケー
ト結晶の析出が不安定になり、一方、１９ｗｔ％を越え
ると、Ｓｒシリケート結晶が析出しないからである。望
ましくは、６〜１６ｗｔ％、特に望ましくは９〜１５ｗ
ｔ％である。
れは、Ａｌ２Ｏ３が２ｗｔ％未満であるとＳｒシリケー
ト結晶の析出が不安定になり、一方、１９ｗｔ％を越え
ると、Ｓｒシリケート結晶が析出しないからである。望
ましくは、６〜１６ｗｔ％、特に望ましくは９〜１５ｗ
ｔ％である。
【００１２】Ｂ２Ｏ３は、０．４〜９ｗｔ％である。こ
れは、Ｂ２Ｏ３が０．４ｗｔ％未満であるとガラスの溶
融が困難になり、一方、９ｗｔ％を越えると高周波特性
が低下するからである。望ましくは、０．４〜５ｗｔ
％、特に望ましくは０．４〜３ｗｔ％である。
れは、Ｂ２Ｏ３が０．４ｗｔ％未満であるとガラスの溶
融が困難になり、一方、９ｗｔ％を越えると高周波特性
が低下するからである。望ましくは、０．４〜５ｗｔ
％、特に望ましくは０．４〜３ｗｔ％である。
【００１３】ＳｒＯは、４６〜６３ｗｔ％である。これ
は、ＳｒＯが４６ｗｔ％未満であるとＳｒシリケート結
晶の析出量が不十分であり、一方、６３ｗｔ％を越える
とガラス化が困難となるからである。望ましくは、４６
〜６１ｗｔ％、特に望ましくは、４７〜６０ｗｔ％であ
る。
は、ＳｒＯが４６ｗｔ％未満であるとＳｒシリケート結
晶の析出量が不十分であり、一方、６３ｗｔ％を越える
とガラス化が困難となるからである。望ましくは、４６
〜６１ｗｔ％、特に望ましくは、４７〜６０ｗｔ％であ
る。
【００１４】本発明にかかるガラス材料によれば、粘性
が大きいので、加熱によるＳｒシリケート結晶の析出が
徐々に行なわれ、結晶化の制御が容易である。また、Ｓ
ｒシリケート結晶がガラス中に均一に析出させることが
でき、比誘電率および誘電損失について優れた高周波特
性を得ることができる。
が大きいので、加熱によるＳｒシリケート結晶の析出が
徐々に行なわれ、結晶化の制御が容易である。また、Ｓ
ｒシリケート結晶がガラス中に均一に析出させることが
でき、比誘電率および誘電損失について優れた高周波特
性を得ることができる。
【００１５】このように、優れた高周波特性を示す理由
は、以下の理由と考えられる。結晶化ガラスから結晶化
するアルカリ土類金属系結晶には、シリケート系、アノ
ーサイト系が知られている。シリケート系結晶には、デ
ィオプサイト、エンスタタイト、フォルステライトが知
られている。また、アノーサイト系結晶には、アノーサ
イト、セルジアンが知られている。シリケート系結晶
は、アノーサイト系結晶よりも、結晶構造の点から良好
な高周波特性を有すると考えられる。また、シリケート
系結晶の中でＳｒＳｉＯ３が特異的に低誘電率であるこ
とが芦塚ら（日本セラミック協会１９９８年年会）によ
って報告されている。こうした特性を活かして、ガラス
材料は、ＳｉＯ２とＳｒＯなどを上述した範囲として、
ＳｒＳｉＯ３を選択的に析出させることにより、優れた
高周波特性を得ることができた。したがって、本発明
は、従来の技術（特許番号第２６４１５２１号）と比べ
て、ＳｒＯの量を多くして、Ｓｒシリケート結晶を析出
させることにより、優れた高周波特性を得ることができ
る。
は、以下の理由と考えられる。結晶化ガラスから結晶化
するアルカリ土類金属系結晶には、シリケート系、アノ
ーサイト系が知られている。シリケート系結晶には、デ
ィオプサイト、エンスタタイト、フォルステライトが知
られている。また、アノーサイト系結晶には、アノーサ
イト、セルジアンが知られている。シリケート系結晶
は、アノーサイト系結晶よりも、結晶構造の点から良好
な高周波特性を有すると考えられる。また、シリケート
系結晶の中でＳｒＳｉＯ３が特異的に低誘電率であるこ
とが芦塚ら（日本セラミック協会１９９８年年会）によ
って報告されている。こうした特性を活かして、ガラス
材料は、ＳｉＯ２とＳｒＯなどを上述した範囲として、
ＳｒＳｉＯ３を選択的に析出させることにより、優れた
高周波特性を得ることができた。したがって、本発明
は、従来の技術（特許番号第２６４１５２１号）と比べ
て、ＳｒＯの量を多くして、Ｓｒシリケート結晶を析出
させることにより、優れた高周波特性を得ることができ
る。
【００１６】なお、ガラス材料は、上述の成分以外であ
っても、Ｓｒシリケート結晶が析出し、かつ高周波特性
を阻害しない量であれば、例えば、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｂ
ａＯ、ＺｎＯ、ＮｉＯが含まれていてもよい。また、本
結晶化ガラスにおいて析出する結晶は、高周波特性など
を阻害しない量であれば、Ｓｒシリケート結晶以外の結
晶（例えば、ＳｒＡｌ２Ｏ４、Ａｌ２ＳｉＯ５、Ｓｒア
ノーサイト、Ｂａアノーサイト）などが析出してもよ
い。さらに、高周波特性に悪影響を及ぼすアルカリ金属
類、毒性のあるＰｂ、Ｓｂを含まないものがより好まし
い。
っても、Ｓｒシリケート結晶が析出し、かつ高周波特性
を阻害しない量であれば、例えば、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｂ
ａＯ、ＺｎＯ、ＮｉＯが含まれていてもよい。また、本
結晶化ガラスにおいて析出する結晶は、高周波特性など
を阻害しない量であれば、Ｓｒシリケート結晶以外の結
晶（例えば、ＳｒＡｌ２Ｏ４、Ａｌ２ＳｉＯ５、Ｓｒア
ノーサイト、Ｂａアノーサイト）などが析出してもよ
い。さらに、高周波特性に悪影響を及ぼすアルカリ金属
類、毒性のあるＰｂ、Ｓｂを含まないものがより好まし
い。
【００１７】本発明の他の態様のガラス組成物は、Ｓｉ
Ｏ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、およびＳｒＯを含み、Ｓ
ｒシリケート結晶を析出させた結晶化ガラスであり、そ
の屈伏点が５００〜９００℃である。特に７００〜８５
０℃であることが望ましい。
Ｏ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、およびＳｒＯを含み、Ｓ
ｒシリケート結晶を析出させた結晶化ガラスであり、そ
の屈伏点が５００〜９００℃である。特に７００〜８５
０℃であることが望ましい。
【００１８】これは、ガラス組成物を成形する場合、有
機樹脂等の成形用バインダを添加するが、このバインダ
を効率的に除去するために、上記屈伏点の範囲であるこ
とが好ましい。つまり、焼結温度を８５０〜１０５０℃
に設定する場合に、屈伏点が５００℃より低いと、成形
体の緻密化が低温で開始するためにバインダが分解揮発
できなくなり、バインダ成分が残留し、多孔質となり機
械的強度の低下や、高周波特性に影響を及ぼす結果にな
るためである。一方、屈伏点が９００℃より高いと、ガ
ラス粉末の量を多くしないと焼結しにくくなり、相対的
に高価なガラスの使用量が増加するため、コスト削減の
妨げとなるからである。また、屈伏点が９００℃より高
いと、焼結しにくくなるので、例えば、無機フィラーを
添加するとともに導体を配設した場合に、焼結挙動が遅
れ、導体の焼結挙動との間に大きな差が生まれてしま
い、結果として基板に反りが生じやすいからである。
機樹脂等の成形用バインダを添加するが、このバインダ
を効率的に除去するために、上記屈伏点の範囲であるこ
とが好ましい。つまり、焼結温度を８５０〜１０５０℃
に設定する場合に、屈伏点が５００℃より低いと、成形
体の緻密化が低温で開始するためにバインダが分解揮発
できなくなり、バインダ成分が残留し、多孔質となり機
械的強度の低下や、高周波特性に影響を及ぼす結果にな
るためである。一方、屈伏点が９００℃より高いと、ガ
ラス粉末の量を多くしないと焼結しにくくなり、相対的
に高価なガラスの使用量が増加するため、コスト削減の
妨げとなるからである。また、屈伏点が９００℃より高
いと、焼結しにくくなるので、例えば、無機フィラーを
添加するとともに導体を配設した場合に、焼結挙動が遅
れ、導体の焼結挙動との間に大きな差が生まれてしま
い、結果として基板に反りが生じやすいからである。
【００１９】また、本発明の他の態様として、Ｓｉ
Ｏ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、およびＳｒＯを含み、Ｓ
ｒシリケート結晶を析出させた結晶化ガラスであり、結
晶化温度が１０００〜１１００℃であることが望まし
い。ここで、結晶化温度は、示差熱分析（Differential
Thermal Analysis：ＤＴＡ）により求めた温度であ
る。すなわち、測定室内に試料と基準物質とを入れて、
室温から１１００℃まで昇温速度１０℃／分で加熱す
る。このときの、試料と基準物質との温度差がピーク状
の値を示した場合に、その温度を結晶化温度とした。こ
の結晶化温度は、試料が結晶化する際に発熱し、その発
熱が最も大きくなる温度である。ガラス組成物におい
て、結晶化温度が１０００℃未満であると、８５０〜１
０５０℃の温度で焼結した際に、低い温度で結晶化して
しまい、結晶の析出が不安定かつ均一に分散した状態に
ならず、配線基板とすることができないからであり、一
方、１１００℃を越えると、Ｓｒシリケート結晶が析出
し難く、良好な高周波特性がえられないからである
Ｏ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、およびＳｒＯを含み、Ｓ
ｒシリケート結晶を析出させた結晶化ガラスであり、結
晶化温度が１０００〜１１００℃であることが望まし
い。ここで、結晶化温度は、示差熱分析（Differential
Thermal Analysis：ＤＴＡ）により求めた温度であ
る。すなわち、測定室内に試料と基準物質とを入れて、
室温から１１００℃まで昇温速度１０℃／分で加熱す
る。このときの、試料と基準物質との温度差がピーク状
の値を示した場合に、その温度を結晶化温度とした。こ
の結晶化温度は、試料が結晶化する際に発熱し、その発
熱が最も大きくなる温度である。ガラス組成物におい
て、結晶化温度が１０００℃未満であると、８５０〜１
０５０℃の温度で焼結した際に、低い温度で結晶化して
しまい、結晶の析出が不安定かつ均一に分散した状態に
ならず、配線基板とすることができないからであり、一
方、１１００℃を越えると、Ｓｒシリケート結晶が析出
し難く、良好な高周波特性がえられないからである
【００２０】また、これらの態様において、屈伏点およ
び結晶化温度を調製したガラス組成物において、ＳｉＯ
２が１７〜４５ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３が２〜１９ｗｔ％、
およびＢ２Ｏ３が０．４〜９ｗｔ％、ＳｒＯが４６〜６
３ｗｔ％であることにより、好適に実現できる。
び結晶化温度を調製したガラス組成物において、ＳｉＯ
２が１７〜４５ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３が２〜１９ｗｔ％、
およびＢ２Ｏ３が０．４〜９ｗｔ％、ＳｒＯが４６〜６
３ｗｔ％であることにより、好適に実現できる。
【００２１】さらに、発明の他の態様として、ガラス材
料を、セラミックス材料からなる無機フィラー（例え
ば、針形状や粒子形状の骨材）に混合して焼成すること
によりＳｒシリケート結晶を析出させた配線基板であっ
て、上記誘電体を絶縁層に用いて、絶縁層の表面および
／または内部にＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎｉ等
の貴金属および／または卑金属から選ばれる材料からな
る導体を配設することにより配線基板を構成することが
できる。上記ガラス材料から形成された絶縁層は、Ａ
ｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎｉ等の貴金属および／
または卑金属から選ばれる材料からなる導体と比較的低
い温度で、同時焼成することができるとともに、Ａｇな
どの電気的特性から、伝送損失の小さく、優れた高周波
特性を有する配線基板を作製することができる。なお、
上述したガラス組成物の成分以外に、アルミナ、コーデ
ィエライト、ムライトのセラミック粉末や、着色剤など
の添加物が含まれていてもよい。
料を、セラミックス材料からなる無機フィラー（例え
ば、針形状や粒子形状の骨材）に混合して焼成すること
によりＳｒシリケート結晶を析出させた配線基板であっ
て、上記誘電体を絶縁層に用いて、絶縁層の表面および
／または内部にＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎｉ等
の貴金属および／または卑金属から選ばれる材料からな
る導体を配設することにより配線基板を構成することが
できる。上記ガラス材料から形成された絶縁層は、Ａ
ｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎｉ等の貴金属および／
または卑金属から選ばれる材料からなる導体と比較的低
い温度で、同時焼成することができるとともに、Ａｇな
どの電気的特性から、伝送損失の小さく、優れた高周波
特性を有する配線基板を作製することができる。なお、
上述したガラス組成物の成分以外に、アルミナ、コーデ
ィエライト、ムライトのセラミック粉末や、着色剤など
の添加物が含まれていてもよい。
【００２２】本発明の他の態様は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ
３、Ｂ２Ｏ３、およびＳｒＯを含み、Ｓｒシリケート結
晶を析出させた結晶化ガラスであり、誘電損失が０．０
０２以下に構成することができる。このようなガラス組
成物は、ＩＣパッケージなど各種の電子部品の材料とし
て用いることができる。
３、Ｂ２Ｏ３、およびＳｒＯを含み、Ｓｒシリケート結
晶を析出させた結晶化ガラスであり、誘電損失が０．０
０２以下に構成することができる。このようなガラス組
成物は、ＩＣパッケージなど各種の電子部品の材料とし
て用いることができる。
【００２３】他の発明は、上記ガラス組成物を用いた配
線基板を製造する方法において、ガラス材料から形成さ
れたガラス粉末、および無機フィラーとなるセラミック
ス粉末を準備する工程と、ガラス粉末とセラミックス粉
末とを混合して所定形状に成形して成形体を形成する工
程と、上記成形体を８５０〜１０５０℃で焼成すること
により緻密化するとともにＳｒシリケート結晶を析出す
る工程と、を備えたことを特徴とする。
線基板を製造する方法において、ガラス材料から形成さ
れたガラス粉末、および無機フィラーとなるセラミック
ス粉末を準備する工程と、ガラス粉末とセラミックス粉
末とを混合して所定形状に成形して成形体を形成する工
程と、上記成形体を８５０〜１０５０℃で焼成すること
により緻密化するとともにＳｒシリケート結晶を析出す
る工程と、を備えたことを特徴とする。
【００２４】本発明にかかるガラス材料から形成された
ガラス粉末と、無機フィラーとを混合して、成形体を作
製した後、成形体を８５０〜１０５０℃で焼成すると、
ガラス粉末は、ガラス相を維持しつつ無機フィラーの間
隙を液相状態にて緻密化する。このとき、ガラス粉末の
結晶化温度は、焼成温度よりも低いガラス転移点以上の
温度にて徐々にＳｒシリケート結晶を析出する。この場
合において、ガラス粉末を組成するガラス材料は、Ｓｒ
Ｏ成分が多く、その粘性が高く、屈伏点が高いから、物
質移動（拡散）がゆっくりとなり、結晶化度の制御が容
易となる。よって、結晶化温度より低い温度で焼結して
も、焼結時の初期でガラスが緻密化される前に、結晶化
されることもなく、つまり、焼結による結晶析出工程の
際に、時間をかけて緻密化されつつ、Ｓｒシリケート結
晶の析出が徐々に行なわれるので、ガラス相内に均一な
Ｓｒシリケート結晶を得ることができる。
ガラス粉末と、無機フィラーとを混合して、成形体を作
製した後、成形体を８５０〜１０５０℃で焼成すると、
ガラス粉末は、ガラス相を維持しつつ無機フィラーの間
隙を液相状態にて緻密化する。このとき、ガラス粉末の
結晶化温度は、焼成温度よりも低いガラス転移点以上の
温度にて徐々にＳｒシリケート結晶を析出する。この場
合において、ガラス粉末を組成するガラス材料は、Ｓｒ
Ｏ成分が多く、その粘性が高く、屈伏点が高いから、物
質移動（拡散）がゆっくりとなり、結晶化度の制御が容
易となる。よって、結晶化温度より低い温度で焼結して
も、焼結時の初期でガラスが緻密化される前に、結晶化
されることもなく、つまり、焼結による結晶析出工程の
際に、時間をかけて緻密化されつつ、Ｓｒシリケート結
晶の析出が徐々に行なわれるので、ガラス相内に均一な
Ｓｒシリケート結晶を得ることができる。
【００２５】ここで、ガラス粉末は、上記ガラス材料を
溶融した後、急冷することによりガラスカレットを作製
し、これを粉砕することにより得ることができる。ガラ
ス粉末の平均粒径は、特に制限はないが、成形性等を考
慮して、０．５〜２０μｍの範囲が好ましく、さらに１
〜１０μｍの範囲がより好ましい。無機フィラーは、α
−ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３などの粒子から形成することが
できる。無機フィラーを粒子とした場合には、その粒子
の平均粒径に特に制限はないが、０．５〜２０μｍの範
囲が好ましく、さらに１〜１０μｍの範囲とすることが
好ましい。上記範囲未満では、絶縁基板の形成が困難と
なり、一方、上記範囲を超えると絶縁基板の強度が不足
する傾向にあるからである。焼結温度は、ガラスで緻密
化しつつＳｒシリケート結晶を析出する温度であること
が必要であり、結晶化温度が１０００〜１１００℃の場
合には、８５０〜１０５０℃であることが望ましく、特
に望ましくは９００〜１０００℃である。
溶融した後、急冷することによりガラスカレットを作製
し、これを粉砕することにより得ることができる。ガラ
ス粉末の平均粒径は、特に制限はないが、成形性等を考
慮して、０．５〜２０μｍの範囲が好ましく、さらに１
〜１０μｍの範囲がより好ましい。無機フィラーは、α
−ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３などの粒子から形成することが
できる。無機フィラーを粒子とした場合には、その粒子
の平均粒径に特に制限はないが、０．５〜２０μｍの範
囲が好ましく、さらに１〜１０μｍの範囲とすることが
好ましい。上記範囲未満では、絶縁基板の形成が困難と
なり、一方、上記範囲を超えると絶縁基板の強度が不足
する傾向にあるからである。焼結温度は、ガラスで緻密
化しつつＳｒシリケート結晶を析出する温度であること
が必要であり、結晶化温度が１０００〜１１００℃の場
合には、８５０〜１０５０℃であることが望ましく、特
に望ましくは９００〜１０００℃である。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下実施例により本発明を具体的
に説明する。
に説明する。
【００２７】Ａ．実施例１
原材料として、ガラス粉末、および粒子形状の骨材（無
機フィラー）としてのα−ＳｉＯ２などを準備した。ガ
ラス粉末は、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＳｒＯ
などを原料として、１５００〜１６００℃で溶かし、過
冷却によりガラスカレットを作製し、これを、所定の粒
径（平均粒径２．５μｍ）に粉砕することにより作製し
た。このとき、図１に示すように、ガラス粉末は、試料
Ａ〜Ｉの９種類を作製した。骨材としてのα−ＳｉＯ２
は、平均粒径４．３μｍに調製した。続いて、図１の組
成からなる試料Ａ〜Ｉのガラス粉末７５ｗｔ％に、α−
ＳｉＯ２粉末２５ｗｔ％を混合した混合粉末を作製し、
さらに、これらの混合粉末１００重量部に対して、４重
量部のバインダ（アクリル樹脂）と溶剤（アセトン）を
加えて、１５０メッシュに造粒した。造粒粉を１軸成形
した後、１５０ＭＰａの等方静水圧プレス処理（ＣＩ
Ｐ）を行い、成形体（φ１８ｍｍ×高さ１０ｍｍ）を得
た。この成形体を、焼成のための支持板である多孔質セ
ラミックセッタ上に載置し、９５０℃、２時間、大気中
で焼成して焼結体を作製した。さらに、焼結体を研磨な
どで所定の大きさに加工することにより（φ１５ｍｍ×
高さ７．５ｍｍ）、試料を作製した。
機フィラー）としてのα−ＳｉＯ２などを準備した。ガ
ラス粉末は、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＳｒＯ
などを原料として、１５００〜１６００℃で溶かし、過
冷却によりガラスカレットを作製し、これを、所定の粒
径（平均粒径２．５μｍ）に粉砕することにより作製し
た。このとき、図１に示すように、ガラス粉末は、試料
Ａ〜Ｉの９種類を作製した。骨材としてのα−ＳｉＯ２
は、平均粒径４．３μｍに調製した。続いて、図１の組
成からなる試料Ａ〜Ｉのガラス粉末７５ｗｔ％に、α−
ＳｉＯ２粉末２５ｗｔ％を混合した混合粉末を作製し、
さらに、これらの混合粉末１００重量部に対して、４重
量部のバインダ（アクリル樹脂）と溶剤（アセトン）を
加えて、１５０メッシュに造粒した。造粒粉を１軸成形
した後、１５０ＭＰａの等方静水圧プレス処理（ＣＩ
Ｐ）を行い、成形体（φ１８ｍｍ×高さ１０ｍｍ）を得
た。この成形体を、焼成のための支持板である多孔質セ
ラミックセッタ上に載置し、９５０℃、２時間、大気中
で焼成して焼結体を作製した。さらに、焼結体を研磨な
どで所定の大きさに加工することにより（φ１５ｍｍ×
高さ７．５ｍｍ）、試料を作製した。
【００２８】各々の試料につき、比誘電率、誘電損失お
よび析出結晶を測定した。測定方法は下記の通りであ
る。 （１） 比誘電率・誘電損失 比誘電率、誘電損失は、ＪＩＳ規格 Ｒ １６２７ Ｔ
Ｅ０１１モードにて、共振周波数（８〜１２ＧＨｚ）に
て測定した。その結果を図２に示す。 （２） 析出結晶 粉末の試料を作製し、これをＸ線回析方法によりピーク
値により測定した。Ｘ線回析法によれば、図３の○で示
すように、Ｓｒシリケート結晶（ＳｒＳｉＯ３）が析出
していることが分かった。その結果を図２にも示す。
よび析出結晶を測定した。測定方法は下記の通りであ
る。 （１） 比誘電率・誘電損失 比誘電率、誘電損失は、ＪＩＳ規格 Ｒ １６２７ Ｔ
Ｅ０１１モードにて、共振周波数（８〜１２ＧＨｚ）に
て測定した。その結果を図２に示す。 （２） 析出結晶 粉末の試料を作製し、これをＸ線回析方法によりピーク
値により測定した。Ｘ線回析法によれば、図３の○で示
すように、Ｓｒシリケート結晶（ＳｒＳｉＯ３）が析出
していることが分かった。その結果を図２にも示す。
【００２９】試料Ａ〜Ｆは、主な析出結晶がＳｒシリケ
ート結晶であり、比誘電率が６．０前後と低く、また誘
電損失も０．００１５以下と良好な高周波特性を示し
た。特に試料Ａ〜Ｅは、結晶化温度が１０００〜１１０
０℃であり、９５０℃の焼結温度で焼結した場合に、緻
密化する前に結晶析出が不均一に行なわれることがな
く、緻密な焼結体が得られた。また、試料Ｆは、結晶化
温度が９８５℃と低く、Ｓｒアノーサイト結晶が析出せ
ず、より優れた誘電損失を得ることができた。なお、組
成Ｆは、焼結化温度が低いことから導体に対して焼結挙
動が大きく、また基板に反りを生じやすいが、例えば、
簡単な配線基板に用いた場合に、優れた誘電損失を生か
すことができる。試料ＧはＳｒＯを試料Ａ〜Ｆより増加
させたものであり、また試料ＨはＢ２Ｏ ３を含有させな
かったものであるが、これらの試料については、屈伏点
が高く、粘性が高くなりすぎて、ガラス粉末を作製する
ことが困難であった。試料Ｉは、ＳｒＯをＭｇＯに置換
したものであるが、Ｓｒシリケート結晶が析出しないの
で、上記実施例のような優れた高周波特性を得ることが
できなかった。
ート結晶であり、比誘電率が６．０前後と低く、また誘
電損失も０．００１５以下と良好な高周波特性を示し
た。特に試料Ａ〜Ｅは、結晶化温度が１０００〜１１０
０℃であり、９５０℃の焼結温度で焼結した場合に、緻
密化する前に結晶析出が不均一に行なわれることがな
く、緻密な焼結体が得られた。また、試料Ｆは、結晶化
温度が９８５℃と低く、Ｓｒアノーサイト結晶が析出せ
ず、より優れた誘電損失を得ることができた。なお、組
成Ｆは、焼結化温度が低いことから導体に対して焼結挙
動が大きく、また基板に反りを生じやすいが、例えば、
簡単な配線基板に用いた場合に、優れた誘電損失を生か
すことができる。試料ＧはＳｒＯを試料Ａ〜Ｆより増加
させたものであり、また試料ＨはＢ２Ｏ ３を含有させな
かったものであるが、これらの試料については、屈伏点
が高く、粘性が高くなりすぎて、ガラス粉末を作製する
ことが困難であった。試料Ｉは、ＳｒＯをＭｇＯに置換
したものであるが、Ｓｒシリケート結晶が析出しないの
で、上記実施例のような優れた高周波特性を得ることが
できなかった。
【００３０】したがって、実施例にかかる試料Ａ〜Ｆに
ついて、結晶化温度より低い焼結温度にて焼結すること
により、骨材の間をガラス相により緻密化を行ないつつ
Ｓｒシリケート結晶をガラス相中に均一に析出させるこ
とができ、優れた電気的特性を得ることができた。
ついて、結晶化温度より低い焼結温度にて焼結すること
により、骨材の間をガラス相により緻密化を行ないつつ
Ｓｒシリケート結晶をガラス相中に均一に析出させるこ
とができ、優れた電気的特性を得ることができた。
【００３１】Ｂ．実施例２
図１の試料と同じ組成のガラス粉末７５ｗｔ％と、α−
ＳｉＯ２粉末２５ｗｔ％との混合粉末１００重量部に対
して、バインダ（アクリル樹脂）２０重量部、可塑剤
（フタル酸ジブチル）１０重量部、トルエン・イソプロ
ピールアルコール混合溶液（適量）を加えてスラリー状
の組成物を調製し、ドクターブレード法により厚さ３０
０μｍの絶縁層となるグリーンシートを作製した。次
に、得られたグリーンシートの表面にＣｕペーストをス
クリーン印刷し、導体となる未焼成導体配線を形成し
た。さらに、この未焼成導体配線を覆うように、上記と
同じ組成および形状のグリーンシートを積層した。その
後、得られた未焼成積層体を湿潤窒素雰囲気下８００℃
で脱脂した後、窒素雰囲気下１０００℃で２時間焼成し
て配線基板を作製した。上記実施例により製造された配
線基板は、反りのない、実施例１と同様に高周波特性に
優れた配線基板であった。
ＳｉＯ２粉末２５ｗｔ％との混合粉末１００重量部に対
して、バインダ（アクリル樹脂）２０重量部、可塑剤
（フタル酸ジブチル）１０重量部、トルエン・イソプロ
ピールアルコール混合溶液（適量）を加えてスラリー状
の組成物を調製し、ドクターブレード法により厚さ３０
０μｍの絶縁層となるグリーンシートを作製した。次
に、得られたグリーンシートの表面にＣｕペーストをス
クリーン印刷し、導体となる未焼成導体配線を形成し
た。さらに、この未焼成導体配線を覆うように、上記と
同じ組成および形状のグリーンシートを積層した。その
後、得られた未焼成積層体を湿潤窒素雰囲気下８００℃
で脱脂した後、窒素雰囲気下１０００℃で２時間焼成し
て配線基板を作製した。上記実施例により製造された配
線基板は、反りのない、実施例１と同様に高周波特性に
優れた配線基板であった。
【図１】本発明の実施例および比較例にかかるガラス組
成物を説明する説明図である。
成物を説明する説明図である。
【図２】図１の組成物により作製した試料の結果を説明
する説明図である。
する説明図である。
【図３】試料のＸ線回析の結果を説明する説明図であ
る。
る。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 水谷 秀俊
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
(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 AA09 AA35 AA36 AA37 AA61
BA09 BA12 CA01 GA27
4G062 AA01 AA11 BB01 DA04 DA05
DB03 DB04 DC02 DC03 DD01
DE01 DF01 EA01 EB01 EC01
ED01 EE01 EF05 EF06 EG01
FA01 FA10 FB01 FC01 FD01
FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01
FK01 FL01 GA01 GA10 GB01
GC01 GD01 GE01 HH01 HH03
HH05 HH07 HH09 HH11 HH13
HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03
JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03
KK05 KK07 KK10 MM27 NN26
PP02 QQ06
Claims (8)
- 【請求項１】 ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、およ
びＳｒＯを含むガラス組成物において、 ＳｉＯ２が１７〜４５ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３が２〜１９ｗ
ｔ％、Ｂ２Ｏ３が０．４〜９ｗｔ％、ＳｒＯが４６〜６
３ｗｔ％であるガラス材料から、Ｓｒシリケート結晶を
析出させた結晶化ガラスから形成されたこと、を特徴と
するガラス組成物。 - 【請求項２】 ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、およ
びＳｒＯを含むガラス材料から、Ｓｒシリケート結晶を
析出させた結晶化ガラスであり、その屈伏点が５００〜
９００℃であるガラス組成物。 - 【請求項３】 ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、およ
びＳｒＯを含むガラス材料から、Ｓｒシリケート結晶を
析出させた結晶化ガラスであり、結晶化温度が１０００
〜１１００℃であるガラス組成物。 - 【請求項４】 請求項２または請求項３のガラス組成物
において、 ＳｉＯ２が１７〜４５ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３が２〜１９ｗ
ｔ％、Ｂ２Ｏ３が０．４〜９ｗｔ％、ＳｒＯが４６〜６
３ｗｔ％であるガラス組成物。 - 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれかのガ
ラス材料を、セラミックス材料からなる無機フィラーに
混合して焼成することにより上記Ｓｒシリケート結晶を
析出させた誘電体。 - 【請求項６】 請求項５の誘電体を絶縁層に用いた配線
基板であって、該絶縁層の表面および／または内部に、
Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎｉ等の貴金属および
／または卑金属から選ばれる少なくとも１の材料からな
る導体を配設した配線基板。 - 【請求項７】 ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、およ
びＳｒＯを含むガラス材料から、Ｓｒシリケート結晶を
析出させた結晶化ガラスであり、誘電損失が０．００２
以下である誘電体。 - 【請求項８】 請求項５の誘電体の製造方法であり、 上記ガラス材料から形成されたガラス粉末、および無機
フィラーとなるセラミックス粉末を準備する工程と、 ガラス粉末とセラミックス粉末とを混合して、所定形状
に成形して成形体を形成する工程と、 上記成形体を８５０〜１０５０℃で焼成することにより
緻密化するとともにＳｒシリケート結晶を析出する工程
と、 を備えたことを特徴とする誘電体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002055296A JP2003252678A (ja) | 2002-03-01 | 2002-03-01 | ガラス組成物、誘電体およびそれらの製造方法ならびにそれらを用いた配線基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002055296A JP2003252678A (ja) | 2002-03-01 | 2002-03-01 | ガラス組成物、誘電体およびそれらの製造方法ならびにそれらを用いた配線基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003252678A true JP2003252678A (ja) | 2003-09-10 |
Family
ID=28666170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002055296A Pending JP2003252678A (ja) | 2002-03-01 | 2002-03-01 | ガラス組成物、誘電体およびそれらの製造方法ならびにそれらを用いた配線基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003252678A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005306703A (ja) * | 2004-04-26 | 2005-11-04 | Taiyo Yuden Co Ltd | セラミックス組成物及びセラミックス配線基板 |
| JP2006135012A (ja) * | 2004-11-04 | 2006-05-25 | Hitachi Metals Ltd | 多層セラミック基板の製造方法および多層セラミック基板 |
-
2002
- 2002-03-01 JP JP2002055296A patent/JP2003252678A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005306703A (ja) * | 2004-04-26 | 2005-11-04 | Taiyo Yuden Co Ltd | セラミックス組成物及びセラミックス配線基板 |
| JP4576151B2 (ja) * | 2004-04-26 | 2010-11-04 | 太陽誘電株式会社 | セラミックス組成物及びセラミックス配線基板 |
| JP2006135012A (ja) * | 2004-11-04 | 2006-05-25 | Hitachi Metals Ltd | 多層セラミック基板の製造方法および多層セラミック基板 |
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