JP2500692B2 - 低温焼結性低誘電率無機組成物 - Google Patents
低温焼結性低誘電率無機組成物Info
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- JP2500692B2 JP2500692B2 JP1275972A JP27597289A JP2500692B2 JP 2500692 B2 JP2500692 B2 JP 2500692B2 JP 1275972 A JP1275972 A JP 1275972A JP 27597289 A JP27597289 A JP 27597289A JP 2500692 B2 JP2500692 B2 JP 2500692B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は低温焼結性低誘電率無機組成物に関し、さら
に詳しくは、主として超高速VLSI素子を実装する多層セ
ラミック配線基板に用いられ、1000℃以下の低温での焼
結が可能で、誘電率の低い無機組成物に関するものであ
る。
に詳しくは、主として超高速VLSI素子を実装する多層セ
ラミック配線基板に用いられ、1000℃以下の低温での焼
結が可能で、誘電率の低い無機組成物に関するものであ
る。
［従来の技術］ 従来、ICやLSI等の半導体素子はガラスエポキシ等の
プリント回路基板あるいはアルミナセラミック基板に実
装されていたが、半導体素子の高集積化、微細化、高速
化に伴い、実装用基板に対しても高密度微細配線化、高
速伝送化、高周波数化、高熱放散化の要求が増えてき
た。従来のプリント基板には、スルーホールメッキ性、
加工性、多層化接着、高温での熱変形等の問題があり、
高密度化には限界がある。そのため、高密度実装基板と
しては未だ実用化には至っておらず、セラミック基板の
ほうが可能性を秘めている。
プリント回路基板あるいはアルミナセラミック基板に実
装されていたが、半導体素子の高集積化、微細化、高速
化に伴い、実装用基板に対しても高密度微細配線化、高
速伝送化、高周波数化、高熱放散化の要求が増えてき
た。従来のプリント基板には、スルーホールメッキ性、
加工性、多層化接着、高温での熱変形等の問題があり、
高密度化には限界がある。そのため、高密度実装基板と
しては未だ実用化には至っておらず、セラミック基板の
ほうが可能性を秘めている。
しかし、アルミナ基板も1500℃以上の高温で焼結さな
ければならないため、同時焼成される配線導体材料とし
ては比較的比抵抗の高いＷ、Mo等の高融点金属に限定さ
れる。したがって、パルス信号の伝送損失を考慮に入れ
た場合、配線パターンの微細化には限界が生じてしま
う。
ければならないため、同時焼成される配線導体材料とし
ては比較的比抵抗の高いＷ、Mo等の高融点金属に限定さ
れる。したがって、パルス信号の伝送損失を考慮に入れ
た場合、配線パターンの微細化には限界が生じてしま
う。
そこで開発されたのが低温焼結性多層セラミック基板
である。絶縁材料としては、アルミナとガラスの複合材
料系や結晶化ガラス系等があるが、いずれも1000℃以下
で焼結するため、配線導体材料として比抵抗の低いAu、
Ag−Pd、Cu等の低融点金属を用いることができる。ま
た、グリーンシート多層化法を使うことができるため、
高密度微細配線化に非常に有利である。
である。絶縁材料としては、アルミナとガラスの複合材
料系や結晶化ガラス系等があるが、いずれも1000℃以下
で焼結するため、配線導体材料として比抵抗の低いAu、
Ag−Pd、Cu等の低融点金属を用いることができる。ま
た、グリーンシート多層化法を使うことができるため、
高密度微細配線化に非常に有利である。
［発明が解決しようとする課題］ 一方、高速伝送化に対しては、パルス信号の伝播遅延
時間が基板材料の誘電率の平方根に比例するため、基板
材料の低誘電率化が必要不可欠となる。ところが、アル
ミナ基板（誘電率＝約10）はもちろんのこと、最近開発
されている低温焼結性セラミック基板もアルミナに比べ
低いものの、十分な低誘電率化は図られておらず高速化
に対してまだ改善する必要がある。
時間が基板材料の誘電率の平方根に比例するため、基板
材料の低誘電率化が必要不可欠となる。ところが、アル
ミナ基板（誘電率＝約10）はもちろんのこと、最近開発
されている低温焼結性セラミック基板もアルミナに比べ
低いものの、十分な低誘電率化は図られておらず高速化
に対してまだ改善する必要がある。
例えば、特公昭61−210195号広報および同61−218407
号広報に示される低温焼結性位誘電率無機組成物でも、
セラミック材料として誘電率の低いコーディエライト、
石英ガラス、水晶（α−石英）が用いられているにもか
かわらず、ガラスの誘電率が高い分、低誘電率化は不十
分である。
号広報に示される低温焼結性位誘電率無機組成物でも、
セラミック材料として誘電率の低いコーディエライト、
石英ガラス、水晶（α−石英）が用いられているにもか
かわらず、ガラスの誘電率が高い分、低誘電率化は不十
分である。
本発明の目的はこのような従来の問題点を解決して、
十分低い誘電率を有し、かつ1000℃以下の低温焼成が可
能な高密度実装多層セラミック基板の絶縁層用無機組成
物を提供することにある。
十分低い誘電率を有し、かつ1000℃以下の低温焼成が可
能な高密度実装多層セラミック基板の絶縁層用無機組成
物を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、セラミック材料の水晶（ｐα−石英）、石
英ガラスおよびホウケイ酸系ガラスからなる３成分系無
機組成物であって、ホウケイ酸系ガラスは、酸化物換算
表記に従ったとき、主成分が酸化ケイ素:75〜85重量
％、酸化ホウ素:15〜20重量％、酸化アルミニウム:0.1
〜５重量％、Ｉ族元素酸化物:0.1〜５重量％、II族元素
酸化物:0.1〜１重量％、酸化チタン:0〜0.05重量％の組
成範囲で、合計量が100重量％になるように構成されて
おり、かつ水晶（α−石英）:X、石英ガラス:Y、ホウケ
イ酸系ガラス:Z（重量％比率）と表示したとき（Ｘ＋Ｙ
＋Ｚ＝100）、この３成分系組成図において以下の組成
点、 （Ｘ＝０、Ｙ＝０、Ｚ＝100） （Ｘ＝45、Ｙ＝０、Ｚ＝55） （Ｘ＝０、Ｙ＝45、Ｚ＝55） の各点を結ぶ線上、およびこの３点に囲まれる組成範囲
にあることを特徴とする低温焼結性低誘電率無機組成物
である。
英ガラスおよびホウケイ酸系ガラスからなる３成分系無
機組成物であって、ホウケイ酸系ガラスは、酸化物換算
表記に従ったとき、主成分が酸化ケイ素:75〜85重量
％、酸化ホウ素:15〜20重量％、酸化アルミニウム:0.1
〜５重量％、Ｉ族元素酸化物:0.1〜５重量％、II族元素
酸化物:0.1〜１重量％、酸化チタン:0〜0.05重量％の組
成範囲で、合計量が100重量％になるように構成されて
おり、かつ水晶（α−石英）:X、石英ガラス:Y、ホウケ
イ酸系ガラス:Z（重量％比率）と表示したとき（Ｘ＋Ｙ
＋Ｚ＝100）、この３成分系組成図において以下の組成
点、 （Ｘ＝０、Ｙ＝０、Ｚ＝100） （Ｘ＝45、Ｙ＝０、Ｚ＝55） （Ｘ＝０、Ｙ＝45、Ｚ＝55） の各点を結ぶ線上、およびこの３点に囲まれる組成範囲
にあることを特徴とする低温焼結性低誘電率無機組成物
である。
本発明の低温焼結性低誘電率無機組成物は、例えば次
のような材料や方法によって製造できる。
のような材料や方法によって製造できる。
即ち、ホウケイ酸系ガラスの調製に当たっては、目標
組成となるように各成分の原料を秤量してバッチを作成
し、このバッチを1400℃以上の高温で２〜４時間加熱、
溶解し、ガラス化させる。溶解ガラスを水冷、あるいは
厚い鉄板上に流してフレーク状に形成し、得られたガラ
ス片をアルミナボールミル等で微粉砕し、平均粒径0.5
〜３μｍのガラス粉末を得る、一方、水晶や石英ガラス
も粉砕により平均粒径0.5〜５μｍの微粉末とする。
組成となるように各成分の原料を秤量してバッチを作成
し、このバッチを1400℃以上の高温で２〜４時間加熱、
溶解し、ガラス化させる。溶解ガラスを水冷、あるいは
厚い鉄板上に流してフレーク状に形成し、得られたガラ
ス片をアルミナボールミル等で微粉砕し、平均粒径0.5
〜３μｍのガラス粉末を得る、一方、水晶や石英ガラス
も粉砕により平均粒径0.5〜５μｍの微粉末とする。
前記方法で得られたガラス粉末に、前記水晶や石英ガ
ラス粉末を目標組成となるように配合し、ボールミル等
で１〜３時間混合し、ホウケイ酸系ガラス粉末と水晶、
石英ガラス粉末との均質な混合粉末、即ち本発明の低温
焼結性低誘電率無機組成物を得る。なお、この際用いら
れるホウケイ酸系ガラス粉末は明確化のため酸化物に換
算表記したが、鉱物、酸化物、炭酸塩、水酸化物等の形
で、通常の方法により使用してもよい。
ラス粉末を目標組成となるように配合し、ボールミル等
で１〜３時間混合し、ホウケイ酸系ガラス粉末と水晶、
石英ガラス粉末との均質な混合粉末、即ち本発明の低温
焼結性低誘電率無機組成物を得る。なお、この際用いら
れるホウケイ酸系ガラス粉末は明確化のため酸化物に換
算表記したが、鉱物、酸化物、炭酸塩、水酸化物等の形
で、通常の方法により使用してもよい。
さらに、前記によって得られた本発明の粉末状無機組
成物は、例えばグリーンシート積層法により成形され
る。即ち、粉末にビヒクルを添加混合し、高速ミキサー
やボールミル等を用いて十分混練した後、均一に分散さ
せてスラリーを調製し、これをスキップキャスティング
法により絶縁層を形成するのに適した膜厚のグリーンシ
ートとする。
成物は、例えばグリーンシート積層法により成形され
る。即ち、粉末にビヒクルを添加混合し、高速ミキサー
やボールミル等を用いて十分混練した後、均一に分散さ
せてスラリーを調製し、これをスキップキャスティング
法により絶縁層を形成するのに適した膜厚のグリーンシ
ートとする。
なお、バインダや溶剤等の有機ビヒクル類は通常用い
られているもので十分であり、成分についてはなんら限
定を要しない。
られているもので十分であり、成分についてはなんら限
定を要しない。
次に、上下導体を接続するスルーホールをシートに形
成した後、導体印刷をスルーホールに導体ペーストが詰
まるように行い、これらを所望の多層構造となるように
積層、熱圧着する。成形時に添加された有機ビヒクルを
除去した後、焼成すると多層セラミック配線基板が得ら
れる。
成した後、導体印刷をスルーホールに導体ペーストが詰
まるように行い、これらを所望の多層構造となるように
積層、熱圧着する。成形時に添加された有機ビヒクルを
除去した後、焼成すると多層セラミック配線基板が得ら
れる。
次に、本発明の低温焼結性低誘電率無機組成物のホウ
ケイ酸系ガラス粉末、水晶および石英ガラス粉末の組成
や、ホウケイ酸系ガラス粉末の組成についてそれぞれの
範囲を特許請求の範囲に記したごとく限定した理由につ
いて述べる。
ケイ酸系ガラス粉末、水晶および石英ガラス粉末の組成
や、ホウケイ酸系ガラス粉末の組成についてそれぞれの
範囲を特許請求の範囲に記したごとく限定した理由につ
いて述べる。
本発明に係る低温焼結性低誘電率無機組成物の成分組
成範囲を示す３成分系組成図を第１図に示す。図中、
（ａ），（ｂ）および（ｃ）は各組成点を表し、本発明
に含まれる組成範囲は図の斜線で示す範囲およびその境
界上である。
成範囲を示す３成分系組成図を第１図に示す。図中、
（ａ），（ｂ）および（ｃ）は各組成点を表し、本発明
に含まれる組成範囲は図の斜線で示す範囲およびその境
界上である。
成分組成範囲を表す３成分系組成図において、Ｚ（ホ
ウケイ酸系ガラス重量比率）が55未満の本発明の請求範
囲に含まれない領域では、1000℃以下での低温焼結が困
難で、緻密な層が得られないため吸水が起こり、信頼性
が低下してしまう。
ウケイ酸系ガラス重量比率）が55未満の本発明の請求範
囲に含まれない領域では、1000℃以下での低温焼結が困
難で、緻密な層が得られないため吸水が起こり、信頼性
が低下してしまう。
次に、本発明に係る低温焼結性低誘電率無機組成物の
主成分の一つであるホウケイ酸系ガラス粉末の組成につ
いて述べれば、酸化ケイ素および酸化ホウ素はいずれも
ガラスのネットワークフォーマーである。酸化ケイ素が
85重量％を超えると、ガラス化が困難で、たとえ溶解し
てもガラスの軟化点は高く、低温での焼成が難しくな
る。逆に75重量％未満ではガラスの軟化点が低くなり過
ぎたり、他の成分の増加に伴って結晶化が起こり、重要
な実装基板特性の一つである熱膨張係数に悪影響を及ぼ
すクリストバライト等が析出しやすくなったり、あるい
は最も重要な特性である誘電率が上昇してしまう。一
方、酸化ホウ素の場合、20重量％を超えると、急激にガ
ラスの軟化点は下がり、熱処理時の変形や反りが起こり
やすくなる。また、15重量％未満では、酸化ケイ素の量
が多い分軟化点を下げる必要があるのに効果がなく、酸
化ケイ素の結晶化抑制作用も不十分となる。
主成分の一つであるホウケイ酸系ガラス粉末の組成につ
いて述べれば、酸化ケイ素および酸化ホウ素はいずれも
ガラスのネットワークフォーマーである。酸化ケイ素が
85重量％を超えると、ガラス化が困難で、たとえ溶解し
てもガラスの軟化点は高く、低温での焼成が難しくな
る。逆に75重量％未満ではガラスの軟化点が低くなり過
ぎたり、他の成分の増加に伴って結晶化が起こり、重要
な実装基板特性の一つである熱膨張係数に悪影響を及ぼ
すクリストバライト等が析出しやすくなったり、あるい
は最も重要な特性である誘電率が上昇してしまう。一
方、酸化ホウ素の場合、20重量％を超えると、急激にガ
ラスの軟化点は下がり、熱処理時の変形や反りが起こり
やすくなる。また、15重量％未満では、酸化ケイ素の量
が多い分軟化点を下げる必要があるのに効果がなく、酸
化ケイ素の結晶化抑制作用も不十分となる。
他の成分は、ガラスの溶解性のあるいは安定性を制御
するために、いずれも微量ずつ加えられているが、多す
ぎると誘電率や熱膨張係数は上昇してしまう。したがっ
て、ホウケイ酸系ガラス粉末における酸化ケイ素と酸化
ホウ素の比率が本発明において最も重要な意味を持って
いる。
するために、いずれも微量ずつ加えられているが、多す
ぎると誘電率や熱膨張係数は上昇してしまう。したがっ
て、ホウケイ酸系ガラス粉末における酸化ケイ素と酸化
ホウ素の比率が本発明において最も重要な意味を持って
いる。
［実施例］ 以下、実施例および比較例により、本発明を詳細に説
明する。なお、実施例および比較例中の％表示は特に断
わりがない限り、すべて重量基準であるものとする。
明する。なお、実施例および比較例中の％表示は特に断
わりがない限り、すべて重量基準であるものとする。
実施例１〜27、比較例１〜３ 第１表の組成比［Ｉ］に示すような組成を有するガラ
ス粉末を製造し、更にアルコールを分散媒として48時間
湿式粉砕した。これをふるいで整粒した後、アルコール
を濾過、乾燥させ、平均粒径1.9μｍ、BET比表面積12m2
/gの粒度を有するホウケイ酸素ガラス粉末を得た。
ス粉末を製造し、更にアルコールを分散媒として48時間
湿式粉砕した。これをふるいで整粒した後、アルコール
を濾過、乾燥させ、平均粒径1.9μｍ、BET比表面積12m2
/gの粒度を有するホウケイ酸素ガラス粉末を得た。
次に、これらのホウケイ酸系ガラス粉末と、平均粒径
が2.5μｍ、BET比表面積が6m2/gの水晶粉末および平均
粒径が3.7μｍ、BET比表面積が6m2/gの石英ガラス粉末
をそれぞれ第２表に示す比率で配合した。配合は、それ
ぞれの粉末を所定量秤量し、ボールミルで分散媒として
アルコールを用い、３時間混合した後、アルコールを濾
過、乾燥させ、均質な混合粉末とした。
が2.5μｍ、BET比表面積が6m2/gの水晶粉末および平均
粒径が3.7μｍ、BET比表面積が6m2/gの石英ガラス粉末
をそれぞれ第２表に示す比率で配合した。配合は、それ
ぞれの粉末を所定量秤量し、ボールミルで分散媒として
アルコールを用い、３時間混合した後、アルコールを濾
過、乾燥させ、均質な混合粉末とした。
得られた無機組成物の評価は、グリーンシート積層法
により作製した印刷を施していない生積層体を切断、電
気炉中で有機ビヒクルの除去後焼成した試料を用いて行
った。なお、本発明の組成範囲の試料は、空気中800〜1
000℃の温度で２時間焼成した。評価として、焼結温
度（吸水が起こらなくなる温度、即ち開空隙が消減する
温度と定義した）、誘電率、絶緑抵抗、熱膨張係
数の測定を各々の試料について行った。吸水のチェック
は、試料を水中に入れて煮沸し、十分水を含ませた重量
と乾燥重量との差から行った。誘電率は1MHzで測定し
た。なお、電極は試料の上下面に導電性銀ペーストを塗
布後、600℃で焼き付けた。絶緑抵抗は印加電圧100Vで
測定した。
により作製した印刷を施していない生積層体を切断、電
気炉中で有機ビヒクルの除去後焼成した試料を用いて行
った。なお、本発明の組成範囲の試料は、空気中800〜1
000℃の温度で２時間焼成した。評価として、焼結温
度（吸水が起こらなくなる温度、即ち開空隙が消減する
温度と定義した）、誘電率、絶緑抵抗、熱膨張係
数の測定を各々の試料について行った。吸水のチェック
は、試料を水中に入れて煮沸し、十分水を含ませた重量
と乾燥重量との差から行った。誘電率は1MHzで測定し
た。なお、電極は試料の上下面に導電性銀ペーストを塗
布後、600℃で焼き付けた。絶緑抵抗は印加電圧100Vで
測定した。
熱膨張係数は室温〜250℃までの試料の伸びから算出
した。
した。
このようにして得られた無機組成物の水晶、石英ガラ
スおよびホウケイ酸系ガラスの配合比率と焼結温度、誘
電率、絶縁抵抗および熱膨張係数の関係を第２表に示
す。
スおよびホウケイ酸系ガラスの配合比率と焼結温度、誘
電率、絶縁抵抗および熱膨張係数の関係を第２表に示
す。
第２表から明らかなように、水晶、石英ガラスおよび
ホウケイ酸系ガラスからなる３成分系無機組成物におい
て、本発明の成分組成範囲内のもの（実施例１〜27）
は、焼結体の吸水が起こらなくなり緻密な構造となる温
度、即ち焼結温度が1000℃以下で、誘電率も4.03〜4.52
と十分低く、絶縁抵抗がいずれも1013Ω・cm以上と高
く、絶縁性も保持されている。更に、熱膨張係数も13.5
〜53.8×10-7/℃と低いことから、ガラスの結晶化によ
る高熱膨張性結晶クリストバライトの析出は起こってい
ないことがわかる。
ホウケイ酸系ガラスからなる３成分系無機組成物におい
て、本発明の成分組成範囲内のもの（実施例１〜27）
は、焼結体の吸水が起こらなくなり緻密な構造となる温
度、即ち焼結温度が1000℃以下で、誘電率も4.03〜4.52
と十分低く、絶縁抵抗がいずれも1013Ω・cm以上と高
く、絶縁性も保持されている。更に、熱膨張係数も13.5
〜53.8×10-7/℃と低いことから、ガラスの結晶化によ
る高熱膨張性結晶クリストバライトの析出は起こってい
ないことがわかる。
一方、本発明の成分組成範囲外のもの（比較例１〜
３）は焼結温度が高く、1000℃以下の焼成では開空隙の
残留により一見誘電率は低くなるが、絶縁抵抗は低く、
信頼性面で問題がある。
３）は焼結温度が高く、1000℃以下の焼成では開空隙の
残留により一見誘電率は低くなるが、絶縁抵抗は低く、
信頼性面で問題がある。
実施例28〜54、比較例４〜６ 第１表の組成比［II］に示す組成のガラスを平均粒径
2.0μｍ、BET比表面積11m2/gの粉末粒度に調製した。
2.0μｍ、BET比表面積11m2/gの粉末粒度に調製した。
これらのホウケイ酸系ガラス粉末と水晶および石英ガ
ラス粉末を第３表に示す配合比率で、実施例１〜27と同
様の方法で試料を作成、評価した。
ラス粉末を第３表に示す配合比率で、実施例１〜27と同
様の方法で試料を作成、評価した。
その結果を第３表に示す。
第３表から明らかなように、水晶、石英ガラスおよび
ホウケイ酸系ガラスからなる３成分系無機組成物におい
て、本発明の成分組成範囲内のもの（実施例28〜54）
は、焼結体の吸水が起こらなくなり緻密な構造となる温
度、即ち焼結温度が1000℃で、誘電率も3.98〜4.41と十
分低く、絶縁抵抗がいずれも1013Ω・cm以上と高く、絶
縁性も保持されている。更に、熱膨張係数も12.4〜50.0
×10-7/℃と低いことから、ガラスの結晶化による高熱
膨張性結晶クリストバライトの析出は起こっていないこ
とがわかる。
ホウケイ酸系ガラスからなる３成分系無機組成物におい
て、本発明の成分組成範囲内のもの（実施例28〜54）
は、焼結体の吸水が起こらなくなり緻密な構造となる温
度、即ち焼結温度が1000℃で、誘電率も3.98〜4.41と十
分低く、絶縁抵抗がいずれも1013Ω・cm以上と高く、絶
縁性も保持されている。更に、熱膨張係数も12.4〜50.0
×10-7/℃と低いことから、ガラスの結晶化による高熱
膨張性結晶クリストバライトの析出は起こっていないこ
とがわかる。
一方、本発明の成分組成範囲外のもの（比較例４〜
６）は焼結温度が高く、1000℃以下の焼成では開空隙の
残留により一見誘電率は低くなるが、絶縁抵抗は低く、
信頼性の面で問題がある。
６）は焼結温度が高く、1000℃以下の焼成では開空隙の
残留により一見誘電率は低くなるが、絶縁抵抗は低く、
信頼性の面で問題がある。
実施例55〜81、比較例７〜９ 第１表の組成比［III］に示す組成のガラスを平均粒
径1.8μｍ、BET比表面積12m2/gの粉末粒度に調整した。
これらのホウケイ酸系ガラス粉末と水晶および石英ガラ
ス粉末を第４表に示す配合比率で、実施例１〜27と同様
の方法で試料を作成、評価した。その結果を第４表に示
す。
径1.8μｍ、BET比表面積12m2/gの粉末粒度に調整した。
これらのホウケイ酸系ガラス粉末と水晶および石英ガラ
ス粉末を第４表に示す配合比率で、実施例１〜27と同様
の方法で試料を作成、評価した。その結果を第４表に示
す。
第４表から明らかなように、水晶、石英ガラスおよび
ホウケイ酸系ガラスからなる３成分系無機組成物におい
て、本発明の成分組成範囲内のもの（実施例55〜81）
は、焼結体の吸水が起こらなくなり緻密な構造となる温
度、即ち焼結温度が1000℃以下で、誘電率も3.98〜4.50
と十分低く、絶縁抵抗がいずれも1013Ω・cm以上と高
く、絶縁性も保持されている。更に、熱膨張係数も11.9
〜53.1×10-7/℃と低いことから、ガラスの結晶化によ
る高熱膨張性結晶クリストバライトの析出は起こってい
ないことがわかる。
ホウケイ酸系ガラスからなる３成分系無機組成物におい
て、本発明の成分組成範囲内のもの（実施例55〜81）
は、焼結体の吸水が起こらなくなり緻密な構造となる温
度、即ち焼結温度が1000℃以下で、誘電率も3.98〜4.50
と十分低く、絶縁抵抗がいずれも1013Ω・cm以上と高
く、絶縁性も保持されている。更に、熱膨張係数も11.9
〜53.1×10-7/℃と低いことから、ガラスの結晶化によ
る高熱膨張性結晶クリストバライトの析出は起こってい
ないことがわかる。
一方、本発明の成分組成範囲外のもの（比較例７〜
９）は焼結温度が高く、1000℃以下の焼成では開空隙の
残留により一見誘電率は低くなるが、絶縁抵抗は低く、
信頼性の面で問題がある。
９）は焼結温度が高く、1000℃以下の焼成では開空隙の
残留により一見誘電率は低くなるが、絶縁抵抗は低く、
信頼性の面で問題がある。
実施例82〜108、比較例10〜12 第１表の組成比［IV］に示す組成のガラスを平均粒径
2.0μｍ、BET比表面積11m2/gの粉末粒度調整した。これ
らのホウケイ酸系ガラス粉末と水晶および石英ガラス粉
末を第５表に示す配合比率で、実施例１〜27と同様の方
法で試料を作成、評価した。その結果を第５表に示す。
2.0μｍ、BET比表面積11m2/gの粉末粒度調整した。これ
らのホウケイ酸系ガラス粉末と水晶および石英ガラス粉
末を第５表に示す配合比率で、実施例１〜27と同様の方
法で試料を作成、評価した。その結果を第５表に示す。
第５表から明らかなように、水晶、石英ガラスおよび
ホウケイ酸系ガラスからなる３成分無機組成物におい
て、本発明の成分組成範囲のもの（実施例82〜108）
は、焼結体の吸水が起こらなくなり緻密な構造となる温
度、即ち焼結温度が1000℃以下で、誘電率も4.04〜4.50
と十分低く、絶縁抵抗がいずれも1013Ω・cm以上と高
く、絶縁性も保持されている。更に、熱膨張係数も13.9
〜54.3×10-7/℃と低いことから、ガラスの結晶化によ
る高熱膨張性結晶クリストバライトの析出は起こってい
ないことがわかる。
ホウケイ酸系ガラスからなる３成分無機組成物におい
て、本発明の成分組成範囲のもの（実施例82〜108）
は、焼結体の吸水が起こらなくなり緻密な構造となる温
度、即ち焼結温度が1000℃以下で、誘電率も4.04〜4.50
と十分低く、絶縁抵抗がいずれも1013Ω・cm以上と高
く、絶縁性も保持されている。更に、熱膨張係数も13.9
〜54.3×10-7/℃と低いことから、ガラスの結晶化によ
る高熱膨張性結晶クリストバライトの析出は起こってい
ないことがわかる。
一方、本発明の成分組成範囲外のもの（比較例10〜1
2）は焼結温度が高く、1000℃以下の焼成では開空隙の
残留により一見誘電率は低くなるが、絶縁抵抗は低く、
信頼性の面で問題がある。
2）は焼結温度が高く、1000℃以下の焼成では開空隙の
残留により一見誘電率は低くなるが、絶縁抵抗は低く、
信頼性の面で問題がある。
実施例109〜135、比較例13〜15 第１表の組成比［Ｖ］に示す組成のガラスを平均粒径
1.8μｍ、BET比表面積12m2/gの粉末粒度に調製した。こ
れらのホウケイ酸系ガラス粉末と水晶および石英ガラス
粉末を第６表に示す配合比率で、実施例１〜27と同様の
方法で試料を作成、評価した。その結果を第６表に示
す。
1.8μｍ、BET比表面積12m2/gの粉末粒度に調製した。こ
れらのホウケイ酸系ガラス粉末と水晶および石英ガラス
粉末を第６表に示す配合比率で、実施例１〜27と同様の
方法で試料を作成、評価した。その結果を第６表に示
す。
第６表から明らかなように、水晶、石英ガラスおよび
ホウケイ酸系ガラスからなる３成分系無機組成物におい
て、本発明の成分組成範囲内のもの（実施例109〜13）
は、焼結体の吸水が起こらなくなり緻密な構造となる温
度、即ち焼結温度が1000℃以下で、誘電率も3.97〜4.52
と十分低く、絶縁抵抗がいずれも1013Ω・cm以上と高
く、絶縁性も保持されている。更に、熱膨張係数も12.7
〜52.1×10-7/℃と低いことから、ガラスの結晶化によ
る高熱膨張性結晶クリストバライトの析出は起こってい
ないことがわかる。
ホウケイ酸系ガラスからなる３成分系無機組成物におい
て、本発明の成分組成範囲内のもの（実施例109〜13）
は、焼結体の吸水が起こらなくなり緻密な構造となる温
度、即ち焼結温度が1000℃以下で、誘電率も3.97〜4.52
と十分低く、絶縁抵抗がいずれも1013Ω・cm以上と高
く、絶縁性も保持されている。更に、熱膨張係数も12.7
〜52.1×10-7/℃と低いことから、ガラスの結晶化によ
る高熱膨張性結晶クリストバライトの析出は起こってい
ないことがわかる。
一方、本発明の成分組成範囲外のもの（比較例13〜1
5）は焼結温度が高く、1000℃以下の焼成では開空隙の
残留により一見誘電率は低くなるが、絶縁抵抗は低く、
信頼性の面で問題がある。
5）は焼結温度が高く、1000℃以下の焼成では開空隙の
残留により一見誘電率は低くなるが、絶縁抵抗は低く、
信頼性の面で問題がある。
なお、実施例および比較例で用いた成分配合比におけ
る各組成点を第２図に示す。図中の番号1,2,……,30は
それぞれ第２〜６表における成分配合比番号に相当す
る。
る各組成点を第２図に示す。図中の番号1,2,……,30は
それぞれ第２〜６表における成分配合比番号に相当す
る。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の低温焼結性低誘電率無
機組成物は、低温焼結性や絶縁特性、耐水性等の信頼性
を維持しながら、従来のアルミナ、ガラスセラミック
系、結晶化ガラス系よりも低い誘電率を有するものであ
る。したがって、超高速VLSI素子実装用多層セラミック
配線基板の提供が可能となり、実装の高密度化や高速伝
送化の向上に大きく寄与できる。
機組成物は、低温焼結性や絶縁特性、耐水性等の信頼性
を維持しながら、従来のアルミナ、ガラスセラミック
系、結晶化ガラス系よりも低い誘電率を有するものであ
る。したがって、超高速VLSI素子実装用多層セラミック
配線基板の提供が可能となり、実装の高密度化や高速伝
送化の向上に大きく寄与できる。
第１図は本発明の３成分系組成範囲を示す組成図、第２
図は本発明の３成分系組成範囲と実施例および比較例に
示した組成点との関係を示す図である。
図は本発明の３成分系組成範囲と実施例および比較例に
示した組成点との関係を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項１】セラミック材料の水晶（α−石英）、石英
ガラスおよびホウケイ酸系ガラスからなる３成分系無機
組成物であって、ホウケイ酸系ガラスは、酸化物換算表
記に従ったとき、主成分が酸化ケイ素:75〜85重量％、
酸化ホウ素:15〜20重量％、酸化アルミニウム:0.1〜５
重量％、Ｉ族元素酸化物:0.1〜５重量％、II族元素酸化
物:0.1〜１重量％、酸化チタン:0〜0.05重量％の組成範
囲で、合計量が100重量％になるように構成されてお
り、かつ水晶（α−石英）:X、石英ガラス:Y、ホウケイ
酸系ガラス:Z（重量％比率）と表示したとき（Ｘ＋Ｙ＋
Ｚ＝100）、この３成分系組成図において以下の組成
点、 （Ｘ＝０、Ｙ＝０、Ｚ＝100） （Ｘ＝45、Ｙ＝０、Ｚ＝55） （Ｘ＝０、Ｙ＝45、Ｚ＝55） の各点を結ぶ線上、およびこの３点に囲まれる組成範囲
にあることを特徴とする低温焼結性低誘電率無機組成
物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1275972A JP2500692B2 (ja) | 1989-10-25 | 1989-10-25 | 低温焼結性低誘電率無機組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1275972A JP2500692B2 (ja) | 1989-10-25 | 1989-10-25 | 低温焼結性低誘電率無機組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03141153A JPH03141153A (ja) | 1991-06-17 |
| JP2500692B2 true JP2500692B2 (ja) | 1996-05-29 |
Family
ID=17562985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1275972A Expired - Lifetime JP2500692B2 (ja) | 1989-10-25 | 1989-10-25 | 低温焼結性低誘電率無機組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2500692B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2757574B2 (ja) * | 1991-03-14 | 1998-05-25 | 日本電気株式会社 | 低誘電率ハイブリッド多層セラミック配線基板の製造方法 |
| JPH0723252B2 (ja) * | 1991-07-31 | 1995-03-15 | 日本電気株式会社 | 低温焼結性低誘電率無機組成物 |
| JP4569000B2 (ja) * | 2000-12-20 | 2010-10-27 | 日本電気硝子株式会社 | 高周波用低温焼結誘電体材料およびその焼結体 |
| US20030170436A1 (en) | 2001-12-25 | 2003-09-11 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Dielectric material and dielectric sintered body, and wiring board using the same |
| JP5786878B2 (ja) | 2013-02-06 | 2015-09-30 | Tdk株式会社 | 誘電体磁器組成物、電子部品および複合電子部品 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62278145A (ja) * | 1986-05-26 | 1987-12-03 | Matsushita Electric Works Ltd | ガラスセラミツク焼結体 |
| JPS63215559A (ja) * | 1987-02-27 | 1988-09-08 | 日本碍子株式会社 | セラミツク基板 |
| JPH0195402A (ja) * | 1987-10-07 | 1989-04-13 | Komatsu Ltd | 低温焼成セラミック基板 |
| JPH0230641A (ja) * | 1988-07-18 | 1990-02-01 | Mitsubishi Electric Corp | セラミック基板材料 |
-
1989
- 1989-10-25 JP JP1275972A patent/JP2500692B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03141153A (ja) | 1991-06-17 |
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