JP2505833B2 - 導電性セラミックス - Google Patents
導電性セラミックスInfo
- Publication number
- JP2505833B2 JP2505833B2 JP62304607A JP30460787A JP2505833B2 JP 2505833 B2 JP2505833 B2 JP 2505833B2 JP 62304607 A JP62304607 A JP 62304607A JP 30460787 A JP30460787 A JP 30460787A JP 2505833 B2 JP2505833 B2 JP 2505833B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- weight
- parts
- tib
- zrb
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/09—Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
- H05K1/092—Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks
Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は導電性セラミックス、さらに特定すれば、窒
化アルミニウムを絶縁材料とする多層セラミック回路基
板の導体材料として利用できる導電性セラミックスに関
し、 熱伝導率が高い窒化アルミニウムを絶縁材料として一
体焼成できる、高融点であり、かつ電気抵抗が低い導体
材料を提供することを目的とし、 ほう化ジルコニウム(ZrB2)および／またはほう化チタ
ン(TiB2)と、炭化ほう素(B4C)と、炭化アルミニウム(Al
4C3)とを含む導電性セラミックスであって、該ZrB2およ
び／またはTiB2と、B4Cとの合量100重量部に対して該Al
4C3を0.5〜10重量部を含み、かつ、該ZrB2および／また
はTiB2と、該B4Cとの重量比が80〜90対10〜20であるよ
うに構成する。
化アルミニウムを絶縁材料とする多層セラミック回路基
板の導体材料として利用できる導電性セラミックスに関
し、 熱伝導率が高い窒化アルミニウムを絶縁材料として一
体焼成できる、高融点であり、かつ電気抵抗が低い導体
材料を提供することを目的とし、 ほう化ジルコニウム(ZrB2)および／またはほう化チタ
ン(TiB2)と、炭化ほう素(B4C)と、炭化アルミニウム(Al
4C3)とを含む導電性セラミックスであって、該ZrB2およ
び／またはTiB2と、B4Cとの合量100重量部に対して該Al
4C3を0.5〜10重量部を含み、かつ、該ZrB2および／また
はTiB2と、該B4Cとの重量比が80〜90対10〜20であるよ
うに構成する。
本発明は導電性セラミックス、さらに特定すれば窒化
アルミウニムを絶縁材料とする多層セラミック回路基板
の導体材料として利用できる導電性セラミックスに関す
る。
アルミウニムを絶縁材料とする多層セラミック回路基板
の導体材料として利用できる導電性セラミックスに関す
る。
多層セラミック回路基板の導体材料としては電気抵抗
が低いことが望まれ、この点で銅が適当である。また絶
縁材料は熱伝導率が高いことが望まれ、アルミナは熱伝
導率が17w/m・ｋであり、窒化アルミニウムは180w/m・
ｋとさらに高い。しかし、焼結温度がアルミナは約1500
℃、窒化アルミニウムは約1800℃である。このような絶
縁材料に対して、銅は融点が1083℃であるので、一体焼
結することができない。従って従来は高融点金属として
タングステンまたはモリブデンを使用していた。しかし
これらの金属はシート抵抗がそれぞれ25mΩ／□、10〜2
0mΩ／□であって、銅の3mΩ／□より著しく高い欠点が
ある。
が低いことが望まれ、この点で銅が適当である。また絶
縁材料は熱伝導率が高いことが望まれ、アルミナは熱伝
導率が17w/m・ｋであり、窒化アルミニウムは180w/m・
ｋとさらに高い。しかし、焼結温度がアルミナは約1500
℃、窒化アルミニウムは約1800℃である。このような絶
縁材料に対して、銅は融点が1083℃であるので、一体焼
結することができない。従って従来は高融点金属として
タングステンまたはモリブデンを使用していた。しかし
これらの金属はシート抵抗がそれぞれ25mΩ／□、10〜2
0mΩ／□であって、銅の3mΩ／□より著しく高い欠点が
ある。
一般に、非酸化物系セラミックスは難焼結性という欠
点を有するが、遷移金属ほう化物は電気および熱の良導
体という、セラミックス中では異質の性質をもってい
る。この遷移金属ほう化物の焼結性を改良するために、
炭化ほう素と共焼結することが知られており、たとえば
ほう化チタンTiB2−炭化ほう素B4C系２相複合型セラミ
ックスは、従来のセラミックス中で硬度および強度が著
しく高く、かつ酸化抵抗性も大きい。
点を有するが、遷移金属ほう化物は電気および熱の良導
体という、セラミックス中では異質の性質をもってい
る。この遷移金属ほう化物の焼結性を改良するために、
炭化ほう素と共焼結することが知られており、たとえば
ほう化チタンTiB2−炭化ほう素B4C系２相複合型セラミ
ックスは、従来のセラミックス中で硬度および強度が著
しく高く、かつ酸化抵抗性も大きい。
西山勝広は、TiB2−B4C系２相複合型セラミックスを
焼結するときに、カーボンを少量添加して助剤とするこ
とを紹介している（BOUNDARY、1980年３月号24〜27
頁）。また渡辺忠彦、徳永洋一は、ほう化チタンTiB2の
焼結に、NiPや斜方晶系のCoB,FeB,Ni4B3を使用するが、
ほう化ジルコニウムZrB4の焼結については文献が少なく
て詳細は不明であることを紹介している（日本金属学会
会報第25巻第12号（1986）1018〜1025頁）。
焼結するときに、カーボンを少量添加して助剤とするこ
とを紹介している（BOUNDARY、1980年３月号24〜27
頁）。また渡辺忠彦、徳永洋一は、ほう化チタンTiB2の
焼結に、NiPや斜方晶系のCoB,FeB,Ni4B3を使用するが、
ほう化ジルコニウムZrB4の焼結については文献が少なく
て詳細は不明であることを紹介している（日本金属学会
会報第25巻第12号（1986）1018〜1025頁）。
熱伝導率が高い窒化アルミニウムを絶縁材料として一
体焼成できる高融点であり、かつ電気抵抗が低い導体材
料を提供することを目的とする。
体焼成できる高融点であり、かつ電気抵抗が低い導体材
料を提供することを目的とする。
上記問題点は、ほう化ジルコニウム(ZrB2)および／ま
たはほう化チタン(TiB2)と、炭化ほう素(B4C)と、炭化
アルミニウム(Al4C3)とを含む導電性セラミックスであ
って、該ZrB2および／またはTiB2とB4Cとの合量100重量
部に対して該Al4C3を0.5〜10重量部を含み、かつ、該Zr
B2および／またはTiB2と、該B4Cとの重量比が80〜90対1
0〜20であることを特徴とする導電性セラミックスによ
って解決することができる。
たはほう化チタン(TiB2)と、炭化ほう素(B4C)と、炭化
アルミニウム(Al4C3)とを含む導電性セラミックスであ
って、該ZrB2および／またはTiB2とB4Cとの合量100重量
部に対して該Al4C3を0.5〜10重量部を含み、かつ、該Zr
B2および／またはTiB2と、該B4Cとの重量比が80〜90対1
0〜20であることを特徴とする導電性セラミックスによ
って解決することができる。
本発明の導電性セラミックスは、三成分のうちの炭化
アルミニウムが、絶縁材料の窒化アルミニウムと結合し
やすく、炭化アルミニウムは炭化ほう素と、さらに炭化
ほう素はほう化ジルコニウムまたはほう化チタンと結合
しやすい利点を有する。こうして炭化アルミニウムは、
ほう化ジルコニウムまたはほう化チタンと、炭化ほう素
との密着性を向上させることができ、さらに、熱膨張係
数を窒化アルミニウムの4.0×10-6/kに近づけることが
可能である。ZrB2および／またはTiB2に対する炭化ほう
素の割合が10重量比より少ないと焼結性が悪く、20重量
比より多いと抵抗が高くなる。またZrB2および／または
TiB2とB4Cとの合量100重量部に対して炭化アルミニウム
が0.5重量部より少ないと密着性が悪くなり、10重量部
より多いと抵抗が高くなる。なお、ほう化ジルコニウム
は融点が約3040℃、またほう化チタンは融点が2800℃と
高いばかりでなく、いずれも電気抵抗が６Ω・cmと低い
ので、得られる三成分焼結体のシート抵抗も銅に近い4m
Ω／□を示す。
アルミニウムが、絶縁材料の窒化アルミニウムと結合し
やすく、炭化アルミニウムは炭化ほう素と、さらに炭化
ほう素はほう化ジルコニウムまたはほう化チタンと結合
しやすい利点を有する。こうして炭化アルミニウムは、
ほう化ジルコニウムまたはほう化チタンと、炭化ほう素
との密着性を向上させることができ、さらに、熱膨張係
数を窒化アルミニウムの4.0×10-6/kに近づけることが
可能である。ZrB2および／またはTiB2に対する炭化ほう
素の割合が10重量比より少ないと焼結性が悪く、20重量
比より多いと抵抗が高くなる。またZrB2および／または
TiB2とB4Cとの合量100重量部に対して炭化アルミニウム
が0.5重量部より少ないと密着性が悪くなり、10重量部
より多いと抵抗が高くなる。なお、ほう化ジルコニウム
は融点が約3040℃、またほう化チタンは融点が2800℃と
高いばかりでなく、いずれも電気抵抗が６Ω・cmと低い
ので、得られる三成分焼結体のシート抵抗も銅に近い4m
Ω／□を示す。
〔実施例１〕 ほう化ジルコニウムZrB2粉末：炭化ほう素B4C粉末の
重量比90:10の混合粉末100重量部に対して炭化アルミニ
ウムAl4C3粉末10重量部を添加し、Ｖ型混合機で乾式混
合した。得られた三成分混合物粉末100gに、バインダ
（PMMA）20gと溶剤エタノール30gとを混合し、らいかい
機で混練してペーストとし、これを窒化アルミニウムグ
リーンシートにスクリーン印刷して導体パターンを形成
し、70℃で15分間乾燥したものを10層重ね、150℃45MPa
に加圧して積層体とし、窒素雰囲気中で、600℃で４時
間予備焼成し、続いて1800℃で６時間本焼成を行なって
積層焼結体を得た。
重量比90:10の混合粉末100重量部に対して炭化アルミニ
ウムAl4C3粉末10重量部を添加し、Ｖ型混合機で乾式混
合した。得られた三成分混合物粉末100gに、バインダ
（PMMA）20gと溶剤エタノール30gとを混合し、らいかい
機で混練してペーストとし、これを窒化アルミニウムグ
リーンシートにスクリーン印刷して導体パターンを形成
し、70℃で15分間乾燥したものを10層重ね、150℃45MPa
に加圧して積層体とし、窒素雰囲気中で、600℃で４時
間予備焼成し、続いて1800℃で６時間本焼成を行なって
積層焼結体を得た。
また、この三成分混合物粉末5gを、60MPaに加圧して
圧粉体とし、窒素雰囲気中で1800℃で４時間焼成して圧
粉焼結体を得た。
圧粉体とし、窒素雰囲気中で1800℃で４時間焼成して圧
粉焼結体を得た。
〔実施例２〕 ほう化チタンTiB2粉末：炭化ほう素BC粉末の重量比8
0:20の混合粉末100重量部に対して炭化アルミニウムAl4
C3粉末0.5重量部を添加したセラミック原料を使用した
ことの他は、実施例１と同様にして、積層焼結体および
圧粉末焼結体を作製した。
0:20の混合粉末100重量部に対して炭化アルミニウムAl4
C3粉末0.5重量部を添加したセラミック原料を使用した
ことの他は、実施例１と同様にして、積層焼結体および
圧粉末焼結体を作製した。
これらの積層焼結体の導体パターンのシート抵抗、お
よび圧粉焼結体の体積抵抗を測定した結果を第１表に示
す。
よび圧粉焼結体の体積抵抗を測定した結果を第１表に示
す。
なお、比較のために、この三成分混合物粉末の代り
に、タングステン粉末を使用したペーストを導体とする
セラミック積層体、およびこのタングステン粉末を使用
した圧粉体をそれぞれ1800℃で４時間焼成して焼結体を
得た。積層焼結体の導体層のシート抵抗、および圧粉焼
結体の体積抵抗を測定し、その結果も第１表に示す。
に、タングステン粉末を使用したペーストを導体とする
セラミック積層体、およびこのタングステン粉末を使用
した圧粉体をそれぞれ1800℃で４時間焼成して焼結体を
得た。積層焼結体の導体層のシート抵抗、および圧粉焼
結体の体積抵抗を測定し、その結果も第１表に示す。
本発明の導電性セラミックス導体層はシート抵抗がタ
ングステン層の1/6であった。なお、ZrB2とTiB2との合
量と、B4Cとの重量比が80〜90対10〜20であり、ZrB2とT
iB2とB4Cとの合量100重量部に対してAl4C30.5〜10重量
部を含む焼結体も、実施例１と同様な結果を得た。
ングステン層の1/6であった。なお、ZrB2とTiB2との合
量と、B4Cとの重量比が80〜90対10〜20であり、ZrB2とT
iB2とB4Cとの合量100重量部に対してAl4C30.5〜10重量
部を含む焼結体も、実施例１と同様な結果を得た。
〔実施例３〕 ほう化ジルコニウムZrB2粉末：炭化ほう素B4C粉末の
重量比80:20の混合粉末100重量部に対して炭化アルミニ
ウムAl4C3粉末10重量部を添加したことの他は、実施例
１と同様にして、積層焼結体および圧粉焼結体を作製し
た。
重量比80:20の混合粉末100重量部に対して炭化アルミニ
ウムAl4C3粉末10重量部を添加したことの他は、実施例
１と同様にして、積層焼結体および圧粉焼結体を作製し
た。
〔実施例４〕 ほう化ジルコニウムZrB2粉末：炭化ほう素B4C粉末の
重量比90:10の混合粉末100重量部に対して炭化アルミニ
ウムAl4C3粉末0.5重量部を添加したことの他は、実施例
１と同様にして、積層焼結体および圧粉焼結体を作製し
た。
重量比90:10の混合粉末100重量部に対して炭化アルミニ
ウムAl4C3粉末0.5重量部を添加したことの他は、実施例
１と同様にして、積層焼結体および圧粉焼結体を作製し
た。
〔実施例５〕 ほう化ジルコニウムZrB2粉末：炭化ほう素B4C粉末の
重量比80:20の混合粉末100重量部に対して炭化アルミニ
ウムAl4C3粉末0.5重量部を添加した、ことの他は、実施
例１と同様にして積層焼結体および圧粉焼結体を作製し
た。
重量比80:20の混合粉末100重量部に対して炭化アルミニ
ウムAl4C3粉末0.5重量部を添加した、ことの他は、実施
例１と同様にして積層焼結体および圧粉焼結体を作製し
た。
〔実施例６〕 ほう化チタンTiB2粉末：炭化ほう素B4C粉末の重量比8
0:20の混合粉末100重量部に対して炭化アルミニウムAl4
C3粉末10重量部を添加したセラミック原料を使用したこ
との他は、実施例１と同様にして、積層焼結体および圧
粉焼結体を作製した。
0:20の混合粉末100重量部に対して炭化アルミニウムAl4
C3粉末10重量部を添加したセラミック原料を使用したこ
との他は、実施例１と同様にして、積層焼結体および圧
粉焼結体を作製した。
〔実施例７〕 ほう化チタンTiB2粉末：炭化ほう素B4C粉末の重量比9
0:10の混合粉末100重量部に対して炭化アルミニウムAl4
C3粉末0.5重量部を添加したセラミック原料を使用した
ことの他は、実施例１と同様にして、積層焼結体および
圧粉焼結体を作製した。
0:10の混合粉末100重量部に対して炭化アルミニウムAl4
C3粉末0.5重量部を添加したセラミック原料を使用した
ことの他は、実施例１と同様にして、積層焼結体および
圧粉焼結体を作製した。
〔実施例８〕 ほう化チタンTiB2粉末：炭化ほう素B4C粉末の重量比9
0:10の混合粉末100重量部に対して炭化アルミニウムAl4
C3粉末10重量部を添加したセラミック原料を使用したこ
との他は、実施例１と同様にして、積層焼結体および圧
粉焼結体を作製した。
0:10の混合粉末100重量部に対して炭化アルミニウムAl4
C3粉末10重量部を添加したセラミック原料を使用したこ
との他は、実施例１と同様にして、積層焼結体および圧
粉焼結体を作製した。
実施例３〜８においても、実施例1,2と同様の結果を
得た。
得た。
本発明の導電性セラミックスは焼結温度が1800℃と高
いにも拘らず、シート抵抗が銅とほぼ等しい利点を有す
る。
いにも拘らず、シート抵抗が銅とほぼ等しい利点を有す
る。
Claims (1)
- 【請求項１】ほう化ジルコニウム(ZrB2)および／または
ほう化チタン(TiB2)と、 炭化ほう素(B4C)と、 炭化アルミニウム(Al4C3)とを含む導電性セラミックス
であって、 該ZrB2および／またはTiB2と、B4Cとの合量100重量部に
対して該Al4C3を0.5〜10重量部を含み、 かつ、該ZrB2および／またはTiB2と、該B4Cとの重量比
が80〜90対10〜20であることを特徴とする導電性セラミ
ックス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62304607A JP2505833B2 (ja) | 1987-12-03 | 1987-12-03 | 導電性セラミックス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62304607A JP2505833B2 (ja) | 1987-12-03 | 1987-12-03 | 導電性セラミックス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01148752A JPH01148752A (ja) | 1989-06-12 |
| JP2505833B2 true JP2505833B2 (ja) | 1996-06-12 |
Family
ID=17935041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62304607A Expired - Lifetime JP2505833B2 (ja) | 1987-12-03 | 1987-12-03 | 導電性セラミックス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2505833B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113543503B (zh) * | 2021-09-16 | 2021-12-10 | 新恒汇电子股份有限公司 | 导电陶瓷涂层载带的制备方法 |
-
1987
- 1987-12-03 JP JP62304607A patent/JP2505833B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01148752A (ja) | 1989-06-12 |
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