JP2928362B2 - 電子回路用セラミック及びその製造方法 - Google Patents
電子回路用セラミック及びその製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は電子回路用セラミック及びその製造方法に関
する。
する。
（従来の技術） 電子回路用セラミックには1000℃程度の低温で焼成さ
れる低温焼成セラミックと呼ばれるセラミックがある。
これら低温焼成セラミックは金、銀、銅といった低抵抗
金属を導体とし使用し得るセラミックであり、優れた電
気的特性を有するという特徴ある。金、銀、銅等の金属
は低融点であるから、低温焼成セラミックはこれら金属
の融点以下に焼成温度を設定しており、焼成温度は800
℃〜1100℃程度である。
れる低温焼成セラミックと呼ばれるセラミックがある。
これら低温焼成セラミックは金、銀、銅といった低抵抗
金属を導体とし使用し得るセラミックであり、優れた電
気的特性を有するという特徴ある。金、銀、銅等の金属
は低融点であるから、低温焼成セラミックはこれら金属
の融点以下に焼成温度を設定しており、焼成温度は800
℃〜1100℃程度である。
低温焼成セラミックにはアルミナ等のセラミック粉末
に、セラミック粉末よりも溶融温度の低いホウケイ酸ガ
ラス等のガラス粉末を混合した原料粉末を用いたガラス
−セラミック複合系のもの、結晶化ガラス粉末を原料粉
末に用いたガラス系のもの、コーディエライト粉末など
を原料粉末に用いた非ガラス系のものなどがある。セラ
ミック粉末としてはアルミナの他にムライト、コーディ
エライト、窒化アルミニウム等の種々の材料が用いられ
る。
に、セラミック粉末よりも溶融温度の低いホウケイ酸ガ
ラス等のガラス粉末を混合した原料粉末を用いたガラス
−セラミック複合系のもの、結晶化ガラス粉末を原料粉
末に用いたガラス系のもの、コーディエライト粉末など
を原料粉末に用いた非ガラス系のものなどがある。セラ
ミック粉末としてはアルミナの他にムライト、コーディ
エライト、窒化アルミニウム等の種々の材料が用いられ
る。
（発明が解決しようとする課題） 電子回路用セラミックの製造においては、原料粉末に
有機バインダー等を添加してスラリーを作製し、スラリ
ーからグリーンシートを形成した後、グリーンシートに
導体ペーストをプリントして焼成する。
有機バインダー等を添加してスラリーを作製し、スラリ
ーからグリーンシートを形成した後、グリーンシートに
導体ペーストをプリントして焼成する。
焼成工程では、グリーンシートから有機バインダーを
飛散させる脱バインダーを行った後、所定の焼成温度ま
で昇温させて焼成する。
飛散させる脱バインダーを行った後、所定の焼成温度ま
で昇温させて焼成する。
脱バインダーはセラミックが緻密化する以前に行う必
要があることから、低温焼成セラミックでは数百℃程度
の温度で脱バインダーせざるを得ず、したがってバイン
ダーが飛散しにくく焼結体中にバインダー成分が残留し
易いといった問題点がある。アルミナ等の高温焼成セラ
ミックの場合は焼成温度が高いことから高温で脱バイン
ダーができバインダーが分解、飛散しやすく、セラミッ
クが緻密化する以前にバンイダーが飛散するから上記の
ようなバインダー成分の残留といった問題は生じない。
要があることから、低温焼成セラミックでは数百℃程度
の温度で脱バインダーせざるを得ず、したがってバイン
ダーが飛散しにくく焼結体中にバインダー成分が残留し
易いといった問題点がある。アルミナ等の高温焼成セラ
ミックの場合は焼成温度が高いことから高温で脱バイン
ダーができバインダーが分解、飛散しやすく、セラミッ
クが緻密化する以前にバンイダーが飛散するから上記の
ようなバインダー成分の残留といった問題は生じない。
低温焼成セラミックのうち、導体ペーストとして銅ま
たは銅を主成分とするメタライズペースト（以下、銅ペ
ーストという）を用いたものは電気的特性の面から有用
である。しかし、この銅ペーストを用いる場合は、銅が
酸化されやすいため非酸化雰囲気中で脱バインダーを行
わざるを得ず、さらに脱バインダーが困難になるという
問題点がある。
たは銅を主成分とするメタライズペースト（以下、銅ペ
ーストという）を用いたものは電気的特性の面から有用
である。しかし、この銅ペーストを用いる場合は、銅が
酸化されやすいため非酸化雰囲気中で脱バインダーを行
わざるを得ず、さらに脱バインダーが困難になるという
問題点がある。
このため、従来は昇温速度をきわめて遅く設定して時
間をかけて脱バインダーを行ったり、アクリル系バイン
ダーのように分解しやすいバインダーを用いて飛散しや
すくしている。
間をかけて脱バインダーを行ったり、アクリル系バイン
ダーのように分解しやすいバインダーを用いて飛散しや
すくしている。
脱バインダーが不十分のまま焼成した場合は、バイン
ダーが炭素成分として残り、焼結体の電気的絶縁性など
の電気的特性が低下するという問題が生じる。さらに残
留炭素が多い場合には、焼結体は黒化する。たとえば、
グリーンシートでは中央部付近のバインダーが飛散しに
くいから、中央部付近が特に黒化し易い。
ダーが炭素成分として残り、焼結体の電気的絶縁性など
の電気的特性が低下するという問題が生じる。さらに残
留炭素が多い場合には、焼結体は黒化する。たとえば、
グリーンシートでは中央部付近のバインダーが飛散しに
くいから、中央部付近が特に黒化し易い。
そこで、本発明は上記問題点を解消すべくなされたも
のであり、その目的とするところは、低温焼成セラミッ
クの製造において脱バインダーを好適に行うことがで
き、セラミックの焼成を容易にすることができると共
に、電気的特性等の優れた焼結体を得ることのできる電
子回路用セラミックの製造方法及びこれによって得られ
た電子回路用セラミックを提供しようとするものであ
る。
のであり、その目的とするところは、低温焼成セラミッ
クの製造において脱バインダーを好適に行うことがで
き、セラミックの焼成を容易にすることができると共
に、電気的特性等の優れた焼結体を得ることのできる電
子回路用セラミックの製造方法及びこれによって得られ
た電子回路用セラミックを提供しようとするものであ
る。
（課題を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するため次の構成をそなえ
る。
る。
すなわち、電子回路用セラミックとしては、低温焼成
セラミックを焼成するための粉末に、脱バインダー中に
C02ガスを放出する炭酸化合物を添加した原料粉末を用
いて焼成して成ることを特徴とする。
セラミックを焼成するための粉末に、脱バインダー中に
C02ガスを放出する炭酸化合物を添加した原料粉末を用
いて焼成して成ることを特徴とする。
また、低温焼成セラミックを焼成するための粉末に有
機バインダー等を添加してスラリーを作製し、グリーン
シートを形成した後、グリーンシートに導体ペーストに
より導体パターンを形成し、所定温度で焼成する電子回
路用セラミックの製造方法において、前記粉末に炭酸化
合物を添加した原料粉末を用い、焼成する際、前記炭酸
化合物の脱炭酸温度付近において昇温速度を遅くする
か、脱炭酸温度あるいは当該温度付近において一定時間
保持して脱バインダーを行った後、焼成することを特徴
とする。
機バインダー等を添加してスラリーを作製し、グリーン
シートを形成した後、グリーンシートに導体ペーストに
より導体パターンを形成し、所定温度で焼成する電子回
路用セラミックの製造方法において、前記粉末に炭酸化
合物を添加した原料粉末を用い、焼成する際、前記炭酸
化合物の脱炭酸温度付近において昇温速度を遅くする
か、脱炭酸温度あるいは当該温度付近において一定時間
保持して脱バインダーを行った後、焼成することを特徴
とする。
なお、前記電子回路用セラミックおよび電子回路用セ
ラミックの製造方法で用いる炭酸化合物としてはCaC
O3、MgCO3、SrCO3、CoCO3、Li2CO3、Na2CO3、PbCO3、Ba
CO3、FeCO3のうちの一種または２種以上を用いたもの、
導体ペーストとして銅ペーストを用いたものが好適であ
る。
ラミックの製造方法で用いる炭酸化合物としてはCaC
O3、MgCO3、SrCO3、CoCO3、Li2CO3、Na2CO3、PbCO3、Ba
CO3、FeCO3のうちの一種または２種以上を用いたもの、
導体ペーストとして銅ペーストを用いたものが好適であ
る。
（発明の概要） 本発明では、低温焼成セラミックの原料粉末に炭酸化
合物を添加したものを用いて焼成することを特徴とす
る。
合物を添加したものを用いて焼成することを特徴とす
る。
添加する炭酸化合物としては、CaCO3、MgCO3、SrC
O3、CoCO3、Li2CO3、Na2CO3、PbCO3、BaCO3、FeCO3が使
用できる。添加の形態としては一種のみ添加する場合と
二種以上添加する場合が可能である。炭酸化合物の添加
量は原料粉末に対して１重量％程度で十分効果である。
O3、CoCO3、Li2CO3、Na2CO3、PbCO3、BaCO3、FeCO3が使
用できる。添加の形態としては一種のみ添加する場合と
二種以上添加する場合が可能である。炭酸化合物の添加
量は原料粉末に対して１重量％程度で十分効果である。
製造にあたっては、炭酸化合物を添加した原料粉末に
有機バインダー等を添加してスラリーを作製し、グリー
ンシートを形成し、導体ペーストをプリントした後、昇
温させて焼成する。
有機バインダー等を添加してスラリーを作製し、グリー
ンシートを形成し、導体ペーストをプリントした後、昇
温させて焼成する。
焼成時にまず炭酸化合物の脱炭酸温度付近で温度を一
定に保持するかあるいは昇温速度を遅くして脱バインダ
ーを行う。上記の炭酸化合物は脱炭酸反応によりCO2ガ
スを放出する。たとえば、CaCO3は893℃で解離圧1atmで
あり、600℃〜800℃でCO2を放出しやすい。
定に保持するかあるいは昇温速度を遅くして脱バインダ
ーを行う。上記の炭酸化合物は脱炭酸反応によりCO2ガ
スを放出する。たとえば、CaCO3は893℃で解離圧1atmで
あり、600℃〜800℃でCO2を放出しやすい。
この炭酸化合物によるCO2ガスの放出は、グリーンシ
ート中に有機バインダーを飛散させるためのチャンネル
を形成するという作用と、CO2ガスとグリーンシート中
の残留炭素とがCO2＋Ｃ→2COの反応（Boudoard反応）に
よって、残留炭素をガス化して飛散させる作用を行う。
ート中に有機バインダーを飛散させるためのチャンネル
を形成するという作用と、CO2ガスとグリーンシート中
の残留炭素とがCO2＋Ｃ→2COの反応（Boudoard反応）に
よって、残留炭素をガス化して飛散させる作用を行う。
CO2ガスの放出で形成されたチャンネルはグリーンシ
ート中の有機バインダーがそのチャンネルを通って飛散
しやすく、Boudoard反応は残留炭素をガス化して飛散を
容易にしてセラミック中に炭素が残留しないようにす
る。
ート中の有機バインダーがそのチャンネルを通って飛散
しやすく、Boudoard反応は残留炭素をガス化して飛散を
容易にしてセラミック中に炭素が残留しないようにす
る。
上記の脱炭酸温度付近で温度を維持するのは、このCO
2がさかんに放出される温度でグリーンシートから効率
的にバインダーを飛散させるためである。こうして、炭
酸化合物を添加することにより、効率的にかつ確実に脱
バインダー行うことができる。
2がさかんに放出される温度でグリーンシートから効率
的にバインダーを飛散させるためである。こうして、炭
酸化合物を添加することにより、効率的にかつ確実に脱
バインダー行うことができる。
以下、本発明の好適な実施例を比較例とともに説明す
る。
る。
アルミナ粉末500g、ホウけい酸ガラス粉末500gに対し
てCaCO3を10g（１重量％）添加して混合し原料粉末とす
る。
てCaCO3を10g（１重量％）添加して混合し原料粉末とす
る。
この原料粉末に有機バインダーとしてアクリル系バイ
ンダー100g、可塑剤としてヂブチルフタレート30ml、分
散剤としてソルビタン系分散剤15ml、溶媒としてメチル
エチルケトン350mlを添加した後、アルミナポット中で4
8時間ボールミルして混合しスラリーを作製した。
ンダー100g、可塑剤としてヂブチルフタレート30ml、分
散剤としてソルビタン系分散剤15ml、溶媒としてメチル
エチルケトン350mlを添加した後、アルミナポット中で4
8時間ボールミルして混合しスラリーを作製した。
次に、ドクターブレード法によってグリーンシートを
形成し、銅ペーストを用いて導体回路、ビア導体などの
導体パターンをプリントし多層に積層した。全体の厚さ
は5mmである。
形成し、銅ペーストを用いて導体回路、ビア導体などの
導体パターンをプリントし多層に積層した。全体の厚さ
は5mmである。
上記方法で作製した多層のグリーンシートを窒素雰囲
気中で焼成して焼結体を得た。
気中で焼成して焼結体を得た。
第１図は焼成時の昇温方法を示す。図のように、室温
から500℃まで昇温させたところで温度を一定に５時間
保持して脱バインダーを行った。その後、800℃まで0.5
℃/minと徐々に温度を上昇させ、800℃〜900℃までは２
℃/minの速度で昇温し、980℃で１時間保持して焼成し
た後、炉冷した。
から500℃まで昇温させたところで温度を一定に５時間
保持して脱バインダーを行った。その後、800℃まで0.5
℃/minと徐々に温度を上昇させ、800℃〜900℃までは２
℃/minの速度で昇温し、980℃で１時間保持して焼成し
た後、炉冷した。
得られた焼結体には黒化がみられず、導体パターン部
分の銅の酸化、セラミック中への拡散もみられなかっ
た。焼結体の焼成密度は98％以上であった。
分の銅の酸化、セラミック中への拡散もみられなかっ
た。焼結体の焼成密度は98％以上であった。
なお、実施例では脱バインダーのために、CaCO3脱炭
酸温度付近の温度を遅くしたが、脱炭酸温度において一
定時間温度を保持してももちろんかまわない。
酸温度付近の温度を遅くしたが、脱炭酸温度において一
定時間温度を保持してももちろんかまわない。
原料粉末にCaCO3を添加しないことを除いて、上記実
施例と同一条件、すなわち、アルミナ粉末500g、ホウけ
い酸ガラス粉末500g、アクリル系バインダー100g、ヂブ
チルフタレート30ml、ソルビタン系分散剤15ml、メチル
エチルケトン350mlからなるスラリーからグリーンシー
トを形成して積層し、同一条件で焼成して焼結体を観察
した。
施例と同一条件、すなわち、アルミナ粉末500g、ホウけ
い酸ガラス粉末500g、アクリル系バインダー100g、ヂブ
チルフタレート30ml、ソルビタン系分散剤15ml、メチル
エチルケトン350mlからなるスラリーからグリーンシー
トを形成して積層し、同一条件で焼成して焼結体を観察
した。
得られた焼結体は中央部が残留炭素によって黒化し、
導体パターン部の銅は酸化してセラミック中に拡散して
いた。焼結体の焼成温度は90％以下であった。
導体パターン部の銅は酸化してセラミック中に拡散して
いた。焼結体の焼成温度は90％以下であった。
なお、セラミックの黒化は、上記焼成条件の場合2mm
厚以上のものでみられた。
厚以上のものでみられた。
上記実施例および比較例の結果から、原料粉末にCaCO
3を添加することにより、グリーンシートからの脱バイ
ンダーが効果的になされ、セラミック中に炭素を残留さ
せずに焼成できることが確かめられた。
3を添加することにより、グリーンシートからの脱バイ
ンダーが効果的になされ、セラミック中に炭素を残留さ
せずに焼成できることが確かめられた。
また、実施例では積層したセラミックについて述べた
が単層のセラミックの場合にも実施例と同様の結果が得
られた。
が単層のセラミックの場合にも実施例と同様の結果が得
られた。
なお、前記実施例は低温焼成セラミックとしてガラス
−セラミック複合系の材料を用いた例であるが、これ以
外のガラス系、非ガラス系の材料を原料粉末に用いた場
合も前記実施例と同様な結果が得られることが確認でき
た。
−セラミック複合系の材料を用いた例であるが、これ以
外のガラス系、非ガラス系の材料を原料粉末に用いた場
合も前記実施例と同様な結果が得られることが確認でき
た。
以下にガラス系材料および非ガラス系材料の実施例に
示す。
示す。
下記組成の原料粉末を用いたスラリーを作製し、グリ
ーンシートを形成して焼成した。
ーンシートを形成して焼成した。
Al2O3 30重量％、SiO2 30重量％、 BaO 30重量％、B2O3 10重量％ を混合してから900℃で仮焼した後、ボールミルで粉砕
して原料粉末とする。
して原料粉末とする。
この原料粉末1000gに、アクリル系バインダー100g、
ヂブチルフタレート30ml、分散剤15ml、メチルエチルケ
トン350mlを加え、アルミナポット中でボールミルして
混合し、スラリーを作製した。
ヂブチルフタレート30ml、分散剤15ml、メチルエチルケ
トン350mlを加え、アルミナポット中でボールミルして
混合し、スラリーを作製した。
下記組成の原料粉末を用いてスラリーを作製し、グリ
ーンシートを形成して焼成した。
ーンシートを形成して焼成した。
MgO 10重量％、Al2O3 30重量％、 SiO2 55重量％、ZnO ５重量％ を混合してから1450℃で溶融した後、急冷して結晶化さ
せ、ボールミルで粉砕して原料粉末とする。
せ、ボールミルで粉砕して原料粉末とする。
この原料粉末1000gに、アクリル系バインダー100g、
ヂブチルフタレート30ml、分散剤15ml、メチルエチルケ
トン350mlを加え、アルミナポット中でボールミルして
混合し、スラリーを作製した。
ヂブチルフタレート30ml、分散剤15ml、メチルエチルケ
トン350mlを加え、アルミナポット中でボールミルして
混合し、スラリーを作製した。
以上、本発明について好適な実施例を挙げて種々説明
したが、本発明はこの実施例に限定されるものではな
く、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し
得るのはもちろんのことである。
したが、本発明はこの実施例に限定されるものではな
く、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し
得るのはもちろんのことである。
（発明の効果） 本発明に係る電子回路用セラミック及びその製造方法
によれば、上述したように、低温焼成セラミックの製造
においてグリーンシートからの脱バインダーが容易にで
き、セラミックに炭素を残留させずに焼成することがで
きる。これにより、導体ペーストとして銅ペーストを容
易に使用することができ、優れた電気的特性を有する電
子回路用セラミックを得ることができる等の著効を奏す
る。
によれば、上述したように、低温焼成セラミックの製造
においてグリーンシートからの脱バインダーが容易にで
き、セラミックに炭素を残留させずに焼成することがで
きる。これにより、導体ペーストとして銅ペーストを容
易に使用することができ、優れた電気的特性を有する電
子回路用セラミックを得ることができる等の著効を奏す
る。
第１図は実施例でセラミックを焼成した際の昇温方法を
示すグラフである。
示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C04B 35/02 - 35/84
Claims (6)
- 【請求項１】低温焼成セラミックを焼成するための粉末
に、脱バインダー中にC02ガスを放出する炭酸化合物を
添加した原料粉末を用いて焼成して成ることを特徴とす
る電子回路用セラミック。 - 【請求項２】炭酸化合物が、 CaCO3、MgCO3、SrCO3、CoCO3、Li2CO3、Na2CO3、PbC
O3、BaCO3、FeCO3、 のうちの一種または二種以上であることを特徴とする請
求項１記載の電子回路用セラミック。 - 【請求項３】導体金属として銅を用いたことを特徴とす
る請求項１または２記載の電子回路用セラミック。 - 【請求項４】低温焼成セラミックを焼成するための粉末
に有機バインダー等を添加してスラリーを作製し、グリ
ーンシートを形成した後、グリーンシートに導体ペース
トにより導体パターンを形成し、所定温度で焼成する電
子回路用セラミックの製造方法において、 前記粉末に炭酸化合物を添加した原料粉末を用い、 焼成する際、前記炭酸化合物の脱炭酸温度付近において
昇温速度を遅くするか、脱炭酸温度あるいは当該温度付
近において一定時間保持して脱バインダーを行った後、
焼成することを特徴とする電子回路用セラミックの製造
方法。 - 【請求項５】炭酸化合物として CaCO3、MgCO3、SrCO3、CoCO3、Li2CO3、Na2CO3、PbC
O3、BaCO3、FeCO3、 のうちの一種または二種以上を用いることを特徴とする
請求項４記載の電子回路用セラミックの製造方法。 - 【請求項６】導体ペーストとして銅ペーストを用いるこ
とを特徴とする請求項４または５記載の電子回路用セラ
ミックの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2242211A JP2928362B2 (ja) | 1990-09-11 | 1990-09-11 | 電子回路用セラミック及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2242211A JP2928362B2 (ja) | 1990-09-11 | 1990-09-11 | 電子回路用セラミック及びその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04119969A JPH04119969A (ja) | 1992-04-21 |
| JP2928362B2 true JP2928362B2 (ja) | 1999-08-03 |
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ID=17085902
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2242211A Expired - Fee Related JP2928362B2 (ja) | 1990-09-11 | 1990-09-11 | 電子回路用セラミック及びその製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2928362B2 (ja) |
-
1990
- 1990-09-11 JP JP2242211A patent/JP2928362B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH04119969A (ja) | 1992-04-21 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |