JP2689270B2 - セラミック多層基板の製造方法 - Google Patents
セラミック多層基板の製造方法Info
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- JP2689270B2 JP2689270B2 JP1046477A JP4647789A JP2689270B2 JP 2689270 B2 JP2689270 B2 JP 2689270B2 JP 1046477 A JP1046477 A JP 1046477A JP 4647789 A JP4647789 A JP 4647789A JP 2689270 B2 JP2689270 B2 JP 2689270B2
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- Japan
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- glass
- multilayer substrate
- ceramic multilayer
- manufacturing
- powder
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、機械的強度が高く、かつ熱膨張係数がシリ
コンに近い特性を有するセラミック多層基板をアルミナ
と、焼成したさい結晶化する特殊組成のガラス（以下結
晶化ガラスという）粉末とから製造する方法に関する。
コンに近い特性を有するセラミック多層基板をアルミナ
と、焼成したさい結晶化する特殊組成のガラス（以下結
晶化ガラスという）粉末とから製造する方法に関する。
従来、セラミック多層基板を製造する方法としてセラ
ミック粉末と、焼成後においても非晶質のままのガラス
（以下非晶質ガラスという）粉末との混合物をシート成
形し、乾燥し、積層したのち焼成する方法が知られてい
た。この従来法は成形された生シートに導体ペーストを
印刷し、乾燥し、積層したのち焼成し、次いでその焼成
体上面に導体ペーストを印刷し、乾燥して再度焼成し、
さらにその焼成体を反転させて裏面に同様の操作を繰り
返す。このとき繰り返し行なわれる焼成のため、得られ
る基板に反りが生じた。
ミック粉末と、焼成後においても非晶質のままのガラス
（以下非晶質ガラスという）粉末との混合物をシート成
形し、乾燥し、積層したのち焼成する方法が知られてい
た。この従来法は成形された生シートに導体ペーストを
印刷し、乾燥し、積層したのち焼成し、次いでその焼成
体上面に導体ペーストを印刷し、乾燥して再度焼成し、
さらにその焼成体を反転させて裏面に同様の操作を繰り
返す。このとき繰り返し行なわれる焼成のため、得られ
る基板に反りが生じた。
以上の現象は、非晶質ガラス粉末を原料として用いた
ために生じる欠点である。
ために生じる欠点である。
そこで最近、反りを改善するために上記非晶質ガラス
粉末に替えて、結晶化ガラスを用いる製法が開発され
た。
粉末に替えて、結晶化ガラスを用いる製法が開発され
た。
すなわち、アルミナ粉末と結晶化ガラスとしてSiO2−
Al2O3−Li2O系のスポジューメンあるいはSiO2-Al2O3−M
gO系のコージエライトとを50:50（重量比）に配合する
２組成原料から製造する方法や、さらにそれら原料に石
英ガラスを加えて、34:33:33（重量比）に配合する３組
成原料から製造する方法が提案され、これらの方法によ
れば一応所期の問題点を解消された（特開昭60−25310
4）。
Al2O3−Li2O系のスポジューメンあるいはSiO2-Al2O3−M
gO系のコージエライトとを50:50（重量比）に配合する
２組成原料から製造する方法や、さらにそれら原料に石
英ガラスを加えて、34:33:33（重量比）に配合する３組
成原料から製造する方法が提案され、これらの方法によ
れば一応所期の問題点を解消された（特開昭60−25310
4）。
一般にセラミック多層基板は各層間に多数の導体が配
線され、さらに基板表面に各種素子が取り付けられたり
するために、曲げ強度が少なくとも20kgf/mm2以上、ま
た発熱によるシリコン素子の剥離を防ぐために、シリコ
ンの熱膨張係数（３〜４×10-6／℃）に近似した材質の
ものが望まれている。
線され、さらに基板表面に各種素子が取り付けられたり
するために、曲げ強度が少なくとも20kgf/mm2以上、ま
た発熱によるシリコン素子の剥離を防ぐために、シリコ
ンの熱膨張係数（３〜４×10-6／℃）に近似した材質の
ものが望まれている。
しかるに、たとえば前記アルミナとスポジューメンと
の２組成原料から製造されたセラミック多層基板は、曲
げ強度が約20kgf/mm2と一応満足できるが、熱膨張係数
が７×10-6／℃とシリコンの２倍以上もあり、また石英
ガラスを加えて３組成原料から製造したセラミック多層
基板は熱膨張係数が約3.5×10-6／℃とほぼシリコンの
それに近い反面、逆に曲げ強度が18kgf/mm2と低い。こ
のように従来法でつくられたセラミック多層基板には一
長一短があり、曲げ強度、熱膨張係数のいずれをも満足
した基板の製造方法が開発されていなかった。
の２組成原料から製造されたセラミック多層基板は、曲
げ強度が約20kgf/mm2と一応満足できるが、熱膨張係数
が７×10-6／℃とシリコンの２倍以上もあり、また石英
ガラスを加えて３組成原料から製造したセラミック多層
基板は熱膨張係数が約3.5×10-6／℃とほぼシリコンの
それに近い反面、逆に曲げ強度が18kgf/mm2と低い。こ
のように従来法でつくられたセラミック多層基板には一
長一短があり、曲げ強度、熱膨張係数のいずれをも満足
した基板の製造方法が開発されていなかった。
そこで本発明者らは機械的強度が高く、かつシリコン
に近い熱膨張係数を有するセラミック多層基板の製造方
法について研究した結果、下記に述べるような発明を完
成させた。
に近い熱膨張係数を有するセラミック多層基板の製造方
法について研究した結果、下記に述べるような発明を完
成させた。
すなわち本発明は、アルミナ粉末と、焼成したさい結
晶化するガラス粉末との混合物をシート成形し、乾燥
し、積層したのち、低温焼成してつくるセラミック多層
基板の製造方法において、該ガラス粉末の組成がSiO220
〜50wt％、ZnO8〜30wt％、B2O3８〜30wt％、PbO0〜40wt
％、アルカリ土類金属酸化物１〜10wt％、アルカリ金属
酸化物0.05〜10wt％からなり、かつアルミナ粉末と該ガ
ラス粉末との配合割合が30〜70wt％:70〜30wt％である
ことを特徴とするセラミック多層基板の製造方法を趣旨
とするものである。
晶化するガラス粉末との混合物をシート成形し、乾燥
し、積層したのち、低温焼成してつくるセラミック多層
基板の製造方法において、該ガラス粉末の組成がSiO220
〜50wt％、ZnO8〜30wt％、B2O3８〜30wt％、PbO0〜40wt
％、アルカリ土類金属酸化物１〜10wt％、アルカリ金属
酸化物0.05〜10wt％からなり、かつアルミナ粉末と該ガ
ラス粉末との配合割合が30〜70wt％:70〜30wt％である
ことを特徴とするセラミック多層基板の製造方法を趣旨
とするものである。
本発明の特徴は次の２点である。一つは前述した特殊
な化学組成を有するガラス粉末を低温焼成（たとえば10
00℃以下）したさい結晶化することを発見したことであ
り、もう一つはその特殊な結晶化ガラスとアルミナとを
組み合わせたことにある。本発明の製法は、それら２点
を採用したことによって、従来法における欠点を解消さ
せるようにしたものである。
な化学組成を有するガラス粉末を低温焼成（たとえば10
00℃以下）したさい結晶化することを発見したことであ
り、もう一つはその特殊な結晶化ガラスとアルミナとを
組み合わせたことにある。本発明の製法は、それら２点
を採用したことによって、従来法における欠点を解消さ
せるようにしたものである。
以下、本発明を詳細に説明する。
SiO2はガラスの骨格をなすものであり、ガラス成分合
計の1/3程度が必要で、具体的には20〜50wt％が好まし
い。SiO2が20wt％未満ではガラスの強度が低下し、50wt
％を超えるとガラスの溶融温度が高くなり、いずれも好
ましくない。
計の1/3程度が必要で、具体的には20〜50wt％が好まし
い。SiO2が20wt％未満ではガラスの強度が低下し、50wt
％を超えるとガラスの溶融温度が高くなり、いずれも好
ましくない。
ZnOは焼成時にガラスが結晶化するさいの核となるも
ので、その配合量が8wt％未満では核が少ないため、焼
成体に非晶質ガラスが残留して反りの原因となり、逆に
30wt％を超えるとガラス化温度が高くなり、ガラス粉末
の製造が困難になり、いずれも好ましくない。
ので、その配合量が8wt％未満では核が少ないため、焼
成体に非晶質ガラスが残留して反りの原因となり、逆に
30wt％を超えるとガラス化温度が高くなり、ガラス粉末
の製造が困難になり、いずれも好ましくない。
B2O3はガラス化の温度を下げる効果があり、８〜30wt
％が好ましい。8wt％未満では該温度を下げる効果がな
く、また30wt％を超えると焼成体にフクレが発生しやす
くなる。
％が好ましい。8wt％未満では該温度を下げる効果がな
く、また30wt％を超えると焼成体にフクレが発生しやす
くなる。
PbOもB2O3と同じような効果があるが、多いと導体く
われの原因となるので、配合量は０〜40wt％が好まし
い。
われの原因となるので、配合量は０〜40wt％が好まし
い。
またアルカリ土類金属酸化物とアルカリ金属酸化物の
配合量はそれぞれ１〜10wt％、0.05〜10wt％の範囲内で
ガラス化温度を下げる効果があるが、いずれも10wt％を
超えると誘電率が大きくなり、絶縁性が低下するので好
ましくない。
配合量はそれぞれ１〜10wt％、0.05〜10wt％の範囲内で
ガラス化温度を下げる効果があるが、いずれも10wt％を
超えると誘電率が大きくなり、絶縁性が低下するので好
ましくない。
なお、アルカリ金属酸化物は、誘電損失を考慮すれ
ば、できるだけ少ない方がよいが、零ではガラスが結晶
化しない。
ば、できるだけ少ない方がよいが、零ではガラスが結晶
化しない。
以上説明した結晶化ガラスと配合するアルミナは特に
限定するものではなく、通常市販されているものを使用
すればよい。
限定するものではなく、通常市販されているものを使用
すればよい。
アルミナと結晶化ガラスとの配合割合において、結晶
化ガラスの割合が30wt％未満では焼成したさい結晶化ガ
ラス相の不足のため焼成体がポーラスとなり、逆に70wt
％を超えると焼成体の強度は低下し、熱膨張係数は高く
なるので共に好ましくない。
化ガラスの割合が30wt％未満では焼成したさい結晶化ガ
ラス相の不足のため焼成体がポーラスとなり、逆に70wt
％を超えると焼成体の強度は低下し、熱膨張係数は高く
なるので共に好ましくない。
実施例１〜16、比較例１〜13 純薬SiO2、B2O3、ZnO、PbO、CaCO3およびNa2CO3を用
い、それら化合物をガラス粉末としたとき、表１に示す
組成になるように各化合物を配合し、混合した。それぞ
れの混合物を1400℃で溶融後、融液を水中に落下させて
急冷し、ガラス塊を得た。得たガラス塊を乳鉢で粗砕
後、振動ミル（媒体はZrO2ボール）で粉砕して、ガラス
粉末（平均粒径１〜３μｍ）を得た。
い、それら化合物をガラス粉末としたとき、表１に示す
組成になるように各化合物を配合し、混合した。それぞ
れの混合物を1400℃で溶融後、融液を水中に落下させて
急冷し、ガラス塊を得た。得たガラス塊を乳鉢で粗砕
後、振動ミル（媒体はZrO2ボール）で粉砕して、ガラス
粉末（平均粒径１〜３μｍ）を得た。
得られた各ガラス粉末はAl2O3粉末（昭和電工社製、
「AL−45−１」平均粒径約２μｍ）と表１に示す割合に
配合し、さらにバインダとしてPVB（ポリビニルブチラ
ール）、可塑剤としてDBP（ジブチルフタレート）およ
び溶剤としてエタノールを配合し、スラリーを製造し
た。そのスラリーをドクターブレード法によって厚さ0.
12mmのシートを作製した。
「AL−45−１」平均粒径約２μｍ）と表１に示す割合に
配合し、さらにバインダとしてPVB（ポリビニルブチラ
ール）、可塑剤としてDBP（ジブチルフタレート）およ
び溶剤としてエタノールを配合し、スラリーを製造し
た。そのスラリーをドクターブレード法によって厚さ0.
12mmのシートを作製した。
得られたシートを裁断し、10枚積層したのち、その積
層体を80℃で、10分間面プレスした。次いで350℃、60
分間加熱して脱バインダーを行なったのち、引き続き85
0℃、15分間焼成した。得られた多層焼成体（基板）の
寸法はほぼ10×40×1mmであった。
層体を80℃で、10分間面プレスした。次いで350℃、60
分間加熱して脱バインダーを行なったのち、引き続き85
0℃、15分間焼成した。得られた多層焼成体（基板）の
寸法はほぼ10×40×1mmであった。
各焼成体について、常温３点曲げ強度試験（スパン30
mm）を測定したのち、その破断片の一つを10×10×1mm
の寸法に加工し、０〜500℃における熱膨張係数を測定
し、得られたそれぞれの結果を同表に併記した。
mm）を測定したのち、その破断片の一つを10×10×1mm
の寸法に加工し、０〜500℃における熱膨張係数を測定
し、得られたそれぞれの結果を同表に併記した。
また、もう一つの破断片はそのままＸ線回折を行な
い、ガラス粉末の結晶化の有無を調べた。その結果、比
較例９を除いて各片はZnAl2O4、Na2ZnSiO4等の化合物を
主とする結晶が生成されていたことが確認された。
い、ガラス粉末の結晶化の有無を調べた。その結果、比
較例９を除いて各片はZnAl2O4、Na2ZnSiO4等の化合物を
主とする結晶が生成されていたことが確認された。
なお、比較例２、４、８および12は焼成体がポーラス
状になったり、あるいは膨張したりして、満足なものが
得られなかった。
状になったり、あるいは膨張したりして、満足なものが
得られなかった。
〔発明の効果〕 本発明で得られたセラミック基板は、曲げ強度が21〜
29kgf/mm2で機械的強度高く、かつ熱膨張係数が3.1〜3.
9×10-6／℃とシリコンに近く、そのうえ低温で焼成で
きるため経済的にも有利であるので、電子工業用部品の
分野でのセラミック基板として有用である。
29kgf/mm2で機械的強度高く、かつ熱膨張係数が3.1〜3.
9×10-6／℃とシリコンに近く、そのうえ低温で焼成で
きるため経済的にも有利であるので、電子工業用部品の
分野でのセラミック基板として有用である。
Claims (1)
- 【請求項１】アルミナ粉末と、焼成したさい結晶化する
ガラス粉末との混合物をシート成形し、乾燥し、積層し
たのち、低温焼成してつくるセラミック多層基板の製造
方法において、該ガラス粉末の組成が SiO2 20〜50wt％ ZnO ８〜30 〃 B2O3 ８〜30 〃 PbO ０〜40 〃 アルカリ土類金属酸化物 １〜10 〃 アルカリ金属酸化物 0.05〜10 〃 からなり、かつアルミナ粉末と該ガラス粉末との配合割
合が30〜70wt％:70〜30wt％であることを特徴とするセ
ラミック多層基板の製造方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1046477A JP2689270B2 (ja) | 1988-04-27 | 1989-03-01 | セラミック多層基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63-102462 | 1988-04-27 | ||
| JP10246288 | 1988-04-27 | ||
| JP1046477A JP2689270B2 (ja) | 1988-04-27 | 1989-03-01 | セラミック多層基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0230657A JPH0230657A (ja) | 1990-02-01 |
| JP2689270B2 true JP2689270B2 (ja) | 1997-12-10 |
Family
ID=26386575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1046477A Expired - Lifetime JP2689270B2 (ja) | 1988-04-27 | 1989-03-01 | セラミック多層基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2689270B2 (ja) |
-
1989
- 1989-03-01 JP JP1046477A patent/JP2689270B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0230657A (ja) | 1990-02-01 |
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