JP2510136B2 - 絶縁層用ガラス組成物 - Google Patents
絶縁層用ガラス組成物Info
- Publication number
- JP2510136B2 JP2510136B2 JP62213827A JP21382787A JP2510136B2 JP 2510136 B2 JP2510136 B2 JP 2510136B2 JP 62213827 A JP62213827 A JP 62213827A JP 21382787 A JP21382787 A JP 21382787A JP 2510136 B2 JP2510136 B2 JP 2510136B2
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- Japan
- Prior art keywords
- glass
- insulating layer
- glass composition
- composition
- upper conductor
- Prior art date
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は絶縁層用ガラス組成物に関し、より具体的に
はアルミナセラミック基板を用いた厚膜集積回路のクロ
スオーバー層を形成するのに好適な絶縁層用ガラス組成
物に関するものである。
はアルミナセラミック基板を用いた厚膜集積回路のクロ
スオーバー層を形成するのに好適な絶縁層用ガラス組成
物に関するものである。
［従来技術とその問題点］ 厚膜集積回路は、アルミナセラミック基板上に厚膜ス
クリーン印刷法で下部導体層を形成したのち電気絶縁用
ガラス層、上部導体層および抵抗体を順に形成し、最後
に抵抗体、導体を外部の環境から保護するため低融点ガ
ラス層を被覆して作製する。
クリーン印刷法で下部導体層を形成したのち電気絶縁用
ガラス層、上部導体層および抵抗体を順に形成し、最後
に抵抗体、導体を外部の環境から保護するため低融点ガ
ラス層を被覆して作製する。
かかる厚膜集積回路の電気絶縁用ガラス層には、高
い絶縁耐圧を有すること、高い絶縁抵抗値を有するこ
と、誘電率や誘電損失が小さいこと、熱膨張係数が
アルミナセラミック基板のそれ（約70〜75×10-7）に近
いこと、上部導体との接着強度が強いこと上部導体
のハンダ濡れ性に優れていること等の特性が要求され
る。
い絶縁耐圧を有すること、高い絶縁抵抗値を有するこ
と、誘電率や誘電損失が小さいこと、熱膨張係数が
アルミナセラミック基板のそれ（約70〜75×10-7）に近
いこと、上部導体との接着強度が強いこと上部導体
のハンダ濡れ性に優れていること等の特性が要求され
る。
従来より電気絶縁用ガラスとしては結晶性ガラス単独
あるいは結晶性ガラス又は非晶質ガラスとセラミック粉
末とからなる混合物が用いられているが、これら従来の
ガラスで上記〜の要求特性を全て満足するものは未
だ存在しない。
あるいは結晶性ガラス又は非晶質ガラスとセラミック粉
末とからなる混合物が用いられているが、これら従来の
ガラスで上記〜の要求特性を全て満足するものは未
だ存在しない。
［発明の目的］ 本発明は上記事情に鑑みなされたもので電気絶縁用ガ
ラス層に要求される上記特性を全て満足する絶縁層用ガ
ラス組成物を提供することを目的とするものである。
ラス層に要求される上記特性を全て満足する絶縁層用ガ
ラス組成物を提供することを目的とするものである。
［発明の構成］ 本発明の絶縁層用ガラス組成物は重量百分率でSiO2 2
0〜40％、B2O3 0.5〜７％、Al2O3 5〜20％、MgO 10〜25
％、CaO＋BaO＋SrO 0.05〜15％、ZnO 10〜30％、Bi2O3
0.5〜10％、ZrO2 0.5〜10％の組成を有するガラスから
なることを特徴とする。
0〜40％、B2O3 0.5〜７％、Al2O3 5〜20％、MgO 10〜25
％、CaO＋BaO＋SrO 0.05〜15％、ZnO 10〜30％、Bi2O3
0.5〜10％、ZrO2 0.5〜10％の組成を有するガラスから
なることを特徴とする。
また本発明の絶縁層用ガラス組成物はアルミナ、ジル
コニア、ジルコン、コーディエライト、フォルステライ
ト、酸化亜鉛、酸化マグネシウムの１者あるいは２者以
上のセラミック粉末を0.1〜20重量％添加してなること
を特徴とする。
コニア、ジルコン、コーディエライト、フォルステライ
ト、酸化亜鉛、酸化マグネシウムの１者あるいは２者以
上のセラミック粉末を0.1〜20重量％添加してなること
を特徴とする。
本発明による組成物は850〜900℃で熱処理することに
よって結晶化するため、非晶質のガラスに比べて特に絶
縁耐圧が高いガラスが得られる。
よって結晶化するため、非晶質のガラスに比べて特に絶
縁耐圧が高いガラスが得られる。
本発明において上記のようにガラス組成を限定した理
由を以下に示す。
由を以下に示す。
SiO2は、ガラス網目形成酸化物であり、且つ析出する
結晶を構成する成分であるが、40％より多い場合はガラ
スの軟化点及び結晶化温度が高くなりすぎ、20％より少
ない場合は軟化点が低くなりすぎ、結晶化前にガラスが
流動して良好な結晶性が得られない。
結晶を構成する成分であるが、40％より多い場合はガラ
スの軟化点及び結晶化温度が高くなりすぎ、20％より少
ない場合は軟化点が低くなりすぎ、結晶化前にガラスが
流動して良好な結晶性が得られない。
B2O3もガラス網目形成酸化物であり、且つ溶融時のフ
ラックス成分であるが、７％より多い場合は軟化点が低
くなりすぎ結晶化前にガラスが流動してしまう。また結
晶化後も上部導体焼成時に導体表面にガラスがしみ出し
てハンダ濡れ性を悪くする。一方0.5％より少ない場合
はガラス化が困難となる。
ラックス成分であるが、７％より多い場合は軟化点が低
くなりすぎ結晶化前にガラスが流動してしまう。また結
晶化後も上部導体焼成時に導体表面にガラスがしみ出し
てハンダ濡れ性を悪くする。一方0.5％より少ない場合
はガラス化が困難となる。
Al2O3は析出する結晶を構成する成分であるが、20％
より多い場合は溶融時にガラスが失透しやすくなり、５
％より少ない場合はガラスの結晶化が困難となる。
より多い場合は溶融時にガラスが失透しやすくなり、５
％より少ない場合はガラスの結晶化が困難となる。
MgOは析出する結晶を構成する成分であるが、25％よ
り多い場合は溶融時にガラスが失透しやすくなり、10％
より少ない場合はガラスの結晶化が困難となる。
り多い場合は溶融時にガラスが失透しやすくなり、10％
より少ない場合はガラスの結晶化が困難となる。
CaO、BaO、SrOの３成分はガラスの溶融性を向上させ
る成分であるが、３成分の含量が15％より多い場合は熱
膨張係数が高くなりすぎ、0.05％より少ない場合は上記
効果に乏しくなる。
る成分であるが、３成分の含量が15％より多い場合は熱
膨張係数が高くなりすぎ、0.05％より少ない場合は上記
効果に乏しくなる。
ZnOは析出する結晶を構成する成分であるが、30％よ
り多い場合は軟化点が低くなりすぎ再加熱時の耐熱性が
不充分となり、10％より少ない場合はガラスの結晶化が
困難となる。
り多い場合は軟化点が低くなりすぎ再加熱時の耐熱性が
不充分となり、10％より少ない場合はガラスの結晶化が
困難となる。
Bi2O3は絶縁層とアルミナ基板との密着度を向上させ
る成分であるが、10％より多い場合は熱膨張係数が高く
なりすぎ、0.5％より少ない場合は上記効果に乏しくな
る。
る成分であるが、10％より多い場合は熱膨張係数が高く
なりすぎ、0.5％より少ない場合は上記効果に乏しくな
る。
ZrO2は結晶核として作用し、結晶化を促進する成分で
あるが、10％より多い場合は失透性が強まりガラス化が
困難となり、0.05％より少ない場合は上記効果に乏しく
なる。
あるが、10％より多い場合は失透性が強まりガラス化が
困難となり、0.05％より少ない場合は上記効果に乏しく
なる。
本発明においては上記の組成を有するガラス粉末にア
ルミナ、ジルコニア、ジルコン、コーディエライト、フ
ォルステライト、酸化亜鉛、酸化マグネシウムの１者あ
るいは２者以上のセラミック粉末を0.1〜20重量％添加
することによって焼成時の結晶化を促進して結晶化後残
存するガラスマトリックス層の軟化流動を抑制するので
絶縁性を高めたり導体や抵抗体との反応性を抑える効果
が得られる。しかしながらセラミック粉末が20％より多
い場合はガラス層の緻密さを悪くしたり、導体および抵
抗体との密着度を低下させるため好ましくない。また0.
1％より少ない場合は上記効果に乏しくなる。
ルミナ、ジルコニア、ジルコン、コーディエライト、フ
ォルステライト、酸化亜鉛、酸化マグネシウムの１者あ
るいは２者以上のセラミック粉末を0.1〜20重量％添加
することによって焼成時の結晶化を促進して結晶化後残
存するガラスマトリックス層の軟化流動を抑制するので
絶縁性を高めたり導体や抵抗体との反応性を抑える効果
が得られる。しかしながらセラミック粉末が20％より多
い場合はガラス層の緻密さを悪くしたり、導体および抵
抗体との密着度を低下させるため好ましくない。また0.
1％より少ない場合は上記効果に乏しくなる。
また本発明の組成物をペースト化するには、バインダ
として例えばエチルセルロース、ニトロセルロースまた
はアクリル樹脂などをテルピネオールやブチルカルビト
ールアセテートなどの溶剤に５〜10％溶解させたビーク
ルに組成物の粉末を所望の割合で混合しスリーロールミ
ルやボールミルで混練する。そしてこの組成物のペース
トをスクリーン印刷により基板に塗布し、乾燥後ピーク
温度850〜900℃で30〜60分サイクルのスケジュールで焼
成することにより所望の絶縁層が得られる。
として例えばエチルセルロース、ニトロセルロースまた
はアクリル樹脂などをテルピネオールやブチルカルビト
ールアセテートなどの溶剤に５〜10％溶解させたビーク
ルに組成物の粉末を所望の割合で混合しスリーロールミ
ルやボールミルで混練する。そしてこの組成物のペース
トをスクリーン印刷により基板に塗布し、乾燥後ピーク
温度850〜900℃で30〜60分サイクルのスケジュールで焼
成することにより所望の絶縁層が得られる。
［実施例］ 以下に本発明を実施例に基づいて説明する。
下表は本発明の実施例及び比較例を示すものである。
表の各試料は次のように調製した。
表に示した酸化物組成になるように各成分原料を調合
し、白金−ロジウムルツボに入れ約1550℃で２時間溶融
した後、溶融ガラスを乾式ロール成型してフレーク状の
カレットを得た。次にこのカレットをアルミナボールミ
ルで微粉砕して平均粒径２μｍの粉末にし、この粉末と
テルピネオールにエチルセルロースを５重量％溶解させ
たビークルとを重量比で3:1の割合で混合し、スリーロ
ールミルで充分に混練してペーストを作製した。尚NO.6
〜14の試料はガラス粉末に平均粒径0.1〜２μｍの各種
セラミック粉末を置換混合したものを用いた。その後こ
れらのペーストを下部導体（10mmφ）をあらかじめ焼成
したアルミナ基板上にスクリーン印刷法により第１層目
を塗布し850℃で焼成する。その上に第２層目を印刷塗
布し、更にその上に上部導体（10mmφ）を印刷塗布し、
850℃で第２層目の絶縁層と上部導体を同時に焼成し
た。こうして出来た焼成物の絶縁層の厚みは約35μｍで
あり、これを用いて絶縁耐圧、絶縁抵抗値、誘電率及び
誘電損失を測定した。また上記焼成物と同様の方法で絶
縁層上に1.6mmφ及び１×2mmの上部導体を形成し、それ
ぞれ上部導体の接着強度測定およびハンダ濡れ性の評価
を行った。尚、接着強度は導体にリード線をハンダ付け
して30mm/分の速度で引き上げて測定した。またハンダ
濡れ性は全上部導体面積の90％以上にハンダが付いてい
るものを合格とし、90％以下を不合格として評価した。
さらに各試料は850℃で焼成した試料の熱膨張係数を押
棒式熱膨張測定装置によって測定した。
し、白金−ロジウムルツボに入れ約1550℃で２時間溶融
した後、溶融ガラスを乾式ロール成型してフレーク状の
カレットを得た。次にこのカレットをアルミナボールミ
ルで微粉砕して平均粒径２μｍの粉末にし、この粉末と
テルピネオールにエチルセルロースを５重量％溶解させ
たビークルとを重量比で3:1の割合で混合し、スリーロ
ールミルで充分に混練してペーストを作製した。尚NO.6
〜14の試料はガラス粉末に平均粒径0.1〜２μｍの各種
セラミック粉末を置換混合したものを用いた。その後こ
れらのペーストを下部導体（10mmφ）をあらかじめ焼成
したアルミナ基板上にスクリーン印刷法により第１層目
を塗布し850℃で焼成する。その上に第２層目を印刷塗
布し、更にその上に上部導体（10mmφ）を印刷塗布し、
850℃で第２層目の絶縁層と上部導体を同時に焼成し
た。こうして出来た焼成物の絶縁層の厚みは約35μｍで
あり、これを用いて絶縁耐圧、絶縁抵抗値、誘電率及び
誘電損失を測定した。また上記焼成物と同様の方法で絶
縁層上に1.6mmφ及び１×2mmの上部導体を形成し、それ
ぞれ上部導体の接着強度測定およびハンダ濡れ性の評価
を行った。尚、接着強度は導体にリード線をハンダ付け
して30mm/分の速度で引き上げて測定した。またハンダ
濡れ性は全上部導体面積の90％以上にハンダが付いてい
るものを合格とし、90％以下を不合格として評価した。
さらに各試料は850℃で焼成した試料の熱膨張係数を押
棒式熱膨張測定装置によって測定した。
本発明の実施例であるNO.1〜10の試料は、いずれも絶
縁耐圧が2000以上、絶縁抵抗値が13.3以上と高く、誘電
率が11以下、誘電損失が16以下と抵く、熱膨張係数が65
〜73とアルミナのそれに近く、上部導体接着強度が2.5
以上と強く、ハンダ濡れ性に優れていた。
縁耐圧が2000以上、絶縁抵抗値が13.3以上と高く、誘電
率が11以下、誘電損失が16以下と抵く、熱膨張係数が65
〜73とアルミナのそれに近く、上部導体接着強度が2.5
以上と強く、ハンダ濡れ性に優れていた。
それに対し比較例である試料NO.11は、絶縁耐圧及び
熱膨張係数が低く、誘電損失が高く、且つ上部導体接着
強度が弱い。また試料NO.12は絶縁耐圧が低く、誘電損
失が高く、上部導体接着強度が弱い。試料NO.13は熱膨
張係数が低く、上部導体接着強度が弱い。さらに試料N
O.14は絶縁耐圧が低く、誘電損失が高く、上部導体接着
強度が弱い。
熱膨張係数が低く、誘電損失が高く、且つ上部導体接着
強度が弱い。また試料NO.12は絶縁耐圧が低く、誘電損
失が高く、上部導体接着強度が弱い。試料NO.13は熱膨
張係数が低く、上部導体接着強度が弱い。さらに試料N
O.14は絶縁耐圧が低く、誘電損失が高く、上部導体接着
強度が弱い。
［発明の効果］ 以上のように本発明の絶縁層用ガラス組成物は高い絶
縁耐圧と絶縁抵抗値を有し、誘電率と誘電損失が小さ
く、熱膨張係数がアルミナ基板のそれに近く、上部導体
との接着強度が強く、上部導体のハンダ濡れ性に優れて
いるため厚膜集積回路のクロスオーバー層を形成するの
に好適である。
縁耐圧と絶縁抵抗値を有し、誘電率と誘電損失が小さ
く、熱膨張係数がアルミナ基板のそれに近く、上部導体
との接着強度が強く、上部導体のハンダ濡れ性に優れて
いるため厚膜集積回路のクロスオーバー層を形成するの
に好適である。
Claims (2)
- 【請求項１】重量百分率でSiO2 20〜40％、B2O3 0.5〜
７％、Al2O3 5〜20％、MgO 10〜25％、CaO＋BaO＋SrO
0.05〜15％、ZnO 10〜30％、Bi2O3 0.5〜10％、ZrO2 0.
5〜10％の組成を有するガラスからなることを特徴とす
る絶縁層用ガラス組成物。 - 【請求項２】アルミナ、ジルコニア、ジルコン、コーデ
ィエライト、フォルステライト、酸化亜鉛、酸化マグネ
シウムの１者あるいは２者以上のセラミック粉末を0.1
〜20重量％添加してなることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の絶縁層用ガラス組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62213827A JP2510136B2 (ja) | 1987-08-27 | 1987-08-27 | 絶縁層用ガラス組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62213827A JP2510136B2 (ja) | 1987-08-27 | 1987-08-27 | 絶縁層用ガラス組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6456340A JPS6456340A (en) | 1989-03-03 |
| JP2510136B2 true JP2510136B2 (ja) | 1996-06-26 |
Family
ID=16645682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62213827A Expired - Lifetime JP2510136B2 (ja) | 1987-08-27 | 1987-08-27 | 絶縁層用ガラス組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2510136B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100009203A1 (en) * | 2008-07-09 | 2010-01-14 | Yoshikazu Nageno | Insulation layer and method for producing thereof |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58156552A (ja) * | 1982-03-11 | 1983-09-17 | Nec Corp | 絶縁性セラミツクペ−スト用無機組成物 |
| JPH0740633B2 (ja) * | 1985-12-12 | 1995-05-01 | 旭硝子株式会社 | 絶縁層用組成物 |
-
1987
- 1987-08-27 JP JP62213827A patent/JP2510136B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6456340A (en) | 1989-03-03 |
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