JP2964725B2 - セラミック基板用組成物 - Google Patents

セラミック基板用組成物

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弘治 西村
九州男 久々原
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/14Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions
    • C03C8/20Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions containing titanium compounds; containing zirconium compounds

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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、導体、抵抗体等の電子
回路を多層に形成する多層配線基板に良好なセラミック
基板用組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、多層に回路を形成する電子部品と
しては、焼成したアルミナ基板上に回路、絶縁層を交互
に印刷し、これを焼成することによって製造する第1の
方法と、 未焼成のセラミック基板に回路を印刷し、互
いに回路が接触しないようにこれを積層し、プレスした
後、焼成して製造する第2の方法がある。
【0003】第1の方法のものは、回路の影響によって
その上に形成する絶縁層に凹凸が生じ、それは上層ほど
大きくなる。この凹凸が大きくなると、この上に次の回
路を印刷することは難しくなり、通常10層前後が限度
とされている。
【0004】これに対し、第2の方法のものは、回路の
印刷は常に平面に近い状態の基板に対して行うために、
積層数の多いものを製造することができ、高密度の集積
回路形成が行える。この第2の方法の基板に使用するセ
ラミック基板組成物としては、Al23粉末と15重量
%以下のガラス粉末を無機バインダーで固定したもの
や、Al2 O3−SiO2系にPbやBを混入させ低温で
焼成したものがある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の第2の方法のAl23粉末と15重量%以下のガラ
ス粉末を無機バインダーで固定したものは、焼成温度が
1450〜1600℃と極めて高いので、回路を構成す
る材料もこの焼成温度で劣化しないMo、W等の高価な
ものを使用し、又、還元雰囲気で焼成する必要があるの
で作業性が劣った。
【0006】Al23−SiO2系にPbやBを10w
t%以上混入させ低温で焼成したものは、温度変化に対
する静電容量の変化率(以下、TCCと記す)が大きい
という問題点があった。
【0007】本発明の課題は、上記従来の問題点を解決
し、極めて低い温度、すなわち750〜950℃で焼成
でき、Au、Ag、Ag−Pd、Cu等のペーストを内
部電極として使用することが可能な、しかも体積固有抵
抗率、誘電率、誘電正接、絶縁破壊強度、曲げ強度等、
導体、抵抗体等の電子回路を多層に形成する多層配線基
板としての諸特性を充足し、さらに、TCCが±0pp
m/℃〜100ppm/℃と調整可能なセラミック基板
用組成物を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】この課題を解決した本発
明のセラミック基板用組成物は、重量%表示で、ガラス
フリット 60〜95%、チタン酸塩 5〜40%、と
からなる。前記チタン酸塩としては、SrTiO3、C
aTiO3、がある。又、前記ガラスフリットとして
は、重量%で、Al23 50〜60%、SiO2
25〜30%、PbO 7.8〜8.3%、CaO
3.3〜3.8%、B2 O3 2.5〜3.0%、Mg
O 1.1〜1.5%、Na2O 1.1〜1.5%、
2O 0.8〜1.1%が望ましい。
【0009】ガラスフリットが60重量%より少ない
と、焼成温度が高くなり、本発明の課題である低温度で
の焼成を行うことが困難である。一方、ガラスフリット
が、95重量%より多いと、焼成体の曲げ強度、及び耐
湿性が低下し好ましくない。又、TCCの調整も困難と
なる。
【0010】SiO2 は25重量%より少ないと、軟化
温度が低くなり焼成時に大きな変形を生じ、30重量%
より多いと、焼成温度が高くなり過ぎ、いずれも好まし
くない。
【0011】PbOは、ガラスの溶解性を向上させるた
めに、7.8重量%以上の添加が望ましい。8.3重量
%より多いと、ガラスの軟化温度が低くなり過ぎ、焼成
時に大きな変形を生じやすく、好ましくない。
【0012】CaOは、ガラスフリット製造時の、溶融
性の向上、及びガラスの熱膨張係数を調整する目的で添
加する。3.3重量%より少ないと、上記溶融性が向上
せず、フリット製造時に失透を生じやすい。3.8重量
%より多いと、熱膨張係数が大きくなり過ぎ、いずれも
好ましくない。
【0013】B23はフラックスであり、2.5重量%
より少ないと、焼成温度が高くなり過ぎ3.0重量%よ
り多いと、ガラスの化学的安定性が低下し、いずれも好
ましくない。
【0014】MgOは、ガラスフリット製造時の、溶融
性の向上、及びガラスの熱膨張係数を調整する目的で添
加する。1.1重量%より少ないと、上記溶融性が向上
せず、フリット製造時に失透を生じやすい。1.5重量
%より多いと、熱膨張係数が大きくなり過ぎ、いずれも
好ましくない。
【0015】Na2 Oは、ガラスの溶解性を向上させる
ために、1.1重量%以上の添加が望ましい。1.5重
量%より多いと、ガラスの軟化温度が低くなり過ぎ、焼
成時に大きな変形を生じやすく、好ましくない。
【0016】K2 Oは、ガラスの溶解性を向上させるた
めに、0.8重量%以上の添加が望ましい。1.1重量
%より多いと、ガラスの軟化温度が低くなり過ぎ焼成時
に大きな変形を生じやすく、好ましくない。
【0017】Al23は、セラミックの機械的強度を向
上させるために、50重量%以上の添加が望ましい。6
0重量%以上の添加では、焼成温度が高くなり過ぎ、好
ましくない。
【0018】
【作用】この構成によって、従来に比べ極めて低い温
度、すなわち750℃〜950℃で焼成でき、厚膜技術
で広く使用されているAu、Ag、Ag−Pd、Cu等
のペーストを内部電極として適用を可能とし、又、その
焼成体は、曲げ強度が大きく、熱伝導率に優れ、誘電率
が比較的小さく、絶縁抵抗が大きく、耐熱性に優れてお
り、特に、正のTCC特性を持つガラスフリットと負の
TCC特性を持つチタン酸塩系の焼成反応により、TC
Cの調整を容易にすることができる。
【0019】
【実施例】以下に本発明の実施例について説明する。
【0020】まずガラスフリットは、重量%でSiO2
27%、PbO 8.1%、CaO 3.5%、B2
3 2.7%、MgO 1.3%、Na2 O 1.3
%、K2 O 1.1%の組成になるように、通常の方法
により各原料を調合し、1400〜1500℃の温度に
て撹拌しながら溶融し、溶融後、水砕又は、フレーク状
とし、これにAl23 55重量%を添加し、ガラス
フリットを作製した。
【0021】次に、このガラスフリットとチタン酸塩の
SrTiO3 が、それぞれ90重量%、10重量%にな
るように秤量し、ボールミルにて粉砕、混合し本発明の
組成物を得た。この粉砕混合した組成物に、バインダー
を10重量%添加し造粒、成形後、900℃にて15分
焼成した。この焼成体の相対密度を測定したところ、9
9.98%であったので、直径30mm、厚み0.35
mmに加工後、Ag電極を焼き付け、TCCを測定した
ところ、−25℃〜+85℃にて±0ppm/℃であっ
た。
【0022】そこで、この粉砕混合した組成物に種々の
バインダーや可塑剤、溶剤を添加、混練して粘度10p
s〜30psのペーストを作製した。このペーストを常
法のドクターブレード法により、厚み0.1mmのグリ
ーンシートとした。このグリーンシートを50枚重ね、
その後、35℃にて約50トンの圧力にて熱圧着させ、
900℃にて15分焼成した。焼成したシートの各種特
性を測定したところ、体積固有抵抗率101416
Ω、誘電率8〜11、誘電正接≦5×10-4 、絶縁破
壊強度700〜900KV/cm、曲げ強度2000〜
2500kg/cm 2 、TCC(−25℃〜+85℃)
±0ppm/℃であった。即ち、導体、抵抗体等の電子
回路を多層に形成する多層配線基板としての良好なセラ
ミック基板の特性を満足する結果を得た。
【0023】さらに、上記ガラスフリットとSrTiO
3 が、それぞれ94重量%、6重量%になるように秤量
し、ボールミルにて粉砕、混合し、上記方法にてグリー
ンシートの焼成体を得た。この場合の焼成温度は、80
0℃であった。焼成したシートの各種特性を測定したと
ころ、体積固有抵抗率、誘電率、誘電正接、絶縁破壊強
度、曲げ強度等は、上記と同等の値を得た。TCCは、
+50ppm/℃であった。
【0024】ガラスフリットとCaTiO3 が、それぞ
れ70重量%、30重量%の場合は、焼成温度 870
℃にて、体積固有抵抗率、誘電率、誘電正接、絶縁破壊
強度、曲げ強度等は、上記と同等の値を得た。TCC
は、−20ppm/℃であった。
【0025】ガラスフリットとCaTiO3 が、それぞ
れ60重量%、40重量%の場合は、焼成温度 920
℃にて、体積固有抵抗率、誘電率、誘電正接、絶縁破壊
強度、曲げ強度等は、上記と同等の値を得た。TCC
は、−30ppm/℃であった。
【0026】さらに、Au、Ag、Ag−Pd、Cu等
の、ペーストを内部電極とし積層した、焼成体について
も同様の結果を得た。以上の結果を表1に示す。
【0027】
【表1】
【0028】本発明は表1から分かるように、従来の組
成物と比較して極めて低い温度で焼成が実現できるよう
になり、TCCの調整が容易である。
【0029】
【発明の効果】以上の様に、本発明によれば、極めて低
い温度、すなわち750〜950℃で焼成が実現できる
ようになり、Au、Ag、Ag−Pd、Cu等のペース
トを内部電極として使用することが可能となった。更
に、焼成体の各種要求特性、すなわち、体積固有抵抗
率、誘電率、誘電正接、絶縁破壊強度、曲げ強度等、ま
た導体、抵抗体等の電子回路を多層に形成する多層配線
基板としての特性を満足し、更に、TCCも±0ppm
/℃〜±100ppm/℃と調整が容易なセラミック基
板用組成物を実現できるものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C04B 35/14 C04B 35/495 C04B 35/46

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量%表示で、ガラスフリット60〜95
    %とチタン酸塩5〜40%からなることを特徴とするセ
    ラミック基板用組成物。
  2. 【請求項2】前記チタン酸塩がSrTiO3である請求
    項1記載のセラミック基板用組成物。
  3. 【請求項3】前記チタン酸塩がCaTiO3である請求
    項1記載のセラミック基板用組成物。
  4. 【請求項4】前記ガラスフリットが重量%表示で、Al
    23 50〜60%、SiO2 25〜30%、Pb
    O 7.8〜8.3%、CaO 3.3〜3.8%、B
    2O3 2.5〜3.0%、MgO 1.1〜1.5
    %、Na2O 1.1〜1.5%、K2O 0.8〜1.
    1%で構成される請求項1乃至3いずれかに記載のセラ
    ミック基板用組成物。
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