JP3315233B2 - セラミック基板用組成物 - Google Patents
セラミック基板用組成物Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミック基板用の組
成物に関し、特に、導体、抵抗体等の電子回路層を多層
に積層し、焼成してなる高周波用の多層配線基板の材料
として好ましく用いることができるセラミック基板用組
成物に関する。
成物に関し、特に、導体、抵抗体等の電子回路層を多層
に積層し、焼成してなる高周波用の多層配線基板の材料
として好ましく用いることができるセラミック基板用組
成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】多層配線基板は、装置のダウンサイジン
グに適した基板で、導体や抵抗体等の電子回路を未焼成
のセラミック基板（グリーンシート）等の表面に印刷等
し、この電子回路を印刷した未焼成セラミック基板（グ
リーンシート）を複数枚重ねて焼成したものである。従
来より、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｕ等の比較的融点
の低い低抵抗導体と同時焼成が可能な低温焼成多層基板
材料が種々提供されている。また特開平４−２８６１８
１号公報には、ガラスフリットとチタン酸塩で構成され
るセラミック基板用組成物が開示されている。また本発
明者らは、特願平５−４５７７３号において、基板用組
成物を一般的に使用されているＡｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａ
ｕ、Ｃｕ等の導体材料やＲｕＯ2 等の抵抗体材料と同時
焼成した場合に、両者間の熱膨張係数、濡れ性、その他
の特性のミスマッチによって生じる、多層基板の反り、
基板と前記導体材料や抵抗体材料との界面での剥離（デ
ラミネーション）等の欠点を改善するセラミック基板用
組成物を提供した。
グに適した基板で、導体や抵抗体等の電子回路を未焼成
のセラミック基板（グリーンシート）等の表面に印刷等
し、この電子回路を印刷した未焼成セラミック基板（グ
リーンシート）を複数枚重ねて焼成したものである。従
来より、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｕ等の比較的融点
の低い低抵抗導体と同時焼成が可能な低温焼成多層基板
材料が種々提供されている。また特開平４−２８６１８
１号公報には、ガラスフリットとチタン酸塩で構成され
るセラミック基板用組成物が開示されている。また本発
明者らは、特願平５−４５７７３号において、基板用組
成物を一般的に使用されているＡｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａ
ｕ、Ｃｕ等の導体材料やＲｕＯ2 等の抵抗体材料と同時
焼成した場合に、両者間の熱膨張係数、濡れ性、その他
の特性のミスマッチによって生じる、多層基板の反り、
基板と前記導体材料や抵抗体材料との界面での剥離（デ
ラミネーション）等の欠点を改善するセラミック基板用
組成物を提供した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来より提
供されている比較的融点の低い低抵抗導体と同時焼成が
可能な低温焼成多層基板材料は、低温焼成は可能である
が、温度変化に対する静電容量の変化率（以下、ＴＣＣ
と記す）が大きすぎ、特に高周波用基板に用いる場合に
は、品質の安定性に欠けるという欠点があった。一方、
特開平４−２８６１８１号公報に記載されたセラミック
基板用組成物は、ＴＣＣを±０〜±100 ppm ／℃の範囲
で調整が可能であるが、この基板用組成物を一般的に使
用されているＡｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｕ等の導体材
料やＲｕＯ2 等の抵抗体材料と同時焼成すると、両者間
の熱膨張係数、濡れ性、収縮率、その他の特性のミスマ
ッチにより、多層基板が反ったり、基板と前記導体材料
や抵抗体材料との界面で剥離（デラミネーション）が生
じる欠点があった。さらに、特願平５−４５７７３号に
記載されたセラミック基板用組成物では、ＴＣＣを±０
〜±50ppm ／℃の範囲で調整が可能となった。しかしな
がら、内部電極として使用されるＡｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａ
ｕ、Ｃｕ等の導体材料やＲｕＯ2 等の抵抗体材料の形状
の多様化やグリーンシートの層厚や積層数の多様化によ
り、セラミック基板用組成物と上記導体材料や抵抗体材
料との熱膨張係数差、濡れ性、収縮率差、その他の特性
の差をさらに改善しなければ、多層基板がわずかに反っ
たり、基板と前記導体材料や抵抗体材料との界面で剥離
（デラミネーション）がわずかに生じる欠点が発生する
ことが明らかとなった。
供されている比較的融点の低い低抵抗導体と同時焼成が
可能な低温焼成多層基板材料は、低温焼成は可能である
が、温度変化に対する静電容量の変化率（以下、ＴＣＣ
と記す）が大きすぎ、特に高周波用基板に用いる場合に
は、品質の安定性に欠けるという欠点があった。一方、
特開平４−２８６１８１号公報に記載されたセラミック
基板用組成物は、ＴＣＣを±０〜±100 ppm ／℃の範囲
で調整が可能であるが、この基板用組成物を一般的に使
用されているＡｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｕ等の導体材
料やＲｕＯ2 等の抵抗体材料と同時焼成すると、両者間
の熱膨張係数、濡れ性、収縮率、その他の特性のミスマ
ッチにより、多層基板が反ったり、基板と前記導体材料
や抵抗体材料との界面で剥離（デラミネーション）が生
じる欠点があった。さらに、特願平５−４５７７３号に
記載されたセラミック基板用組成物では、ＴＣＣを±０
〜±50ppm ／℃の範囲で調整が可能となった。しかしな
がら、内部電極として使用されるＡｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａ
ｕ、Ｃｕ等の導体材料やＲｕＯ2 等の抵抗体材料の形状
の多様化やグリーンシートの層厚や積層数の多様化によ
り、セラミック基板用組成物と上記導体材料や抵抗体材
料との熱膨張係数差、濡れ性、収縮率差、その他の特性
の差をさらに改善しなければ、多層基板がわずかに反っ
たり、基板と前記導体材料や抵抗体材料との界面で剥離
（デラミネーション）がわずかに生じる欠点が発生する
ことが明らかとなった。
【０００４】そこで、本発明は上記従来技術の欠点を解
消し、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｕ等の比較的融点の
低い低抵抗導体を多層基板の内部電極として、比較的低
い温度（約800 〜1000℃）で同時焼成することができ、
また電子回路を多層に形成する多層配線基板として要求
される体積固有抵抗、誘電率、誘電正接、絶縁破壊強
度、曲げ強度等の一般的特性を満足し、また高周波基板
の品質の安定性に必要な小さなＴＣＣ（±０〜±50 ppm
／℃）に抑えることができ、さらに焼成後の多層配線基
板に反り、電子回路の剥離が生じないセラミック基板用
組成物の提供を目的とする。
消し、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｕ等の比較的融点の
低い低抵抗導体を多層基板の内部電極として、比較的低
い温度（約800 〜1000℃）で同時焼成することができ、
また電子回路を多層に形成する多層配線基板として要求
される体積固有抵抗、誘電率、誘電正接、絶縁破壊強
度、曲げ強度等の一般的特性を満足し、また高周波基板
の品質の安定性に必要な小さなＴＣＣ（±０〜±50 ppm
／℃）に抑えることができ、さらに焼成後の多層配線基
板に反り、電子回路の剥離が生じないセラミック基板用
組成物の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のセラミック基板用組成物は、酸化物に換算
して、ＳｉＯ2 が20〜50重量％、Ａｌ2 Ｏ3 が５〜20重
量％、ＣａＯが10〜20重量％、ＢａＯが０〜10重量％、
ＭｇＯが０〜10重量％、ＺｎＯが０〜20重量％、ＴｉＯ
2 が５〜20重量％、Ｂ2 Ｏ3 が５〜15重量％、ＰｂＯが
４〜25重量％からなるガラス成分を60〜85重量％、チタ
ン酸塩を５〜20重量％、セラミックを10〜35重量％、含
むことを第１の特徴としている。また本発明のセラミッ
ク基板用組成物は、上記第１の特徴に加えて、ガラス成
分とチタン酸塩とセラミックの合計量に対して５重量％
以下のウォラストナイトを含むことを第２の特徴として
いる。また本発明のセラミック基板用組成物は、上記第
１または第２の特徴に加えて、チタン酸塩が、ＣａＴｉ
Ｏ3 、ＳｒＴｉＯ3 、ＭｇＴｉＯ3 、又はこれらチタン
酸塩の固溶体のうちの少なくとも１種からなることを第
３の特徴としている。また本発明のセラミック基板用組
成物は、上記第１乃至第３のいずれかの特徴に加えて、
セラミックが、アルミナ、ジルコニア、ジルコン、チタ
ニア、マグネシア、ムライトのうちの少なくとも１種か
らなることを第４の特徴としている。
め、本発明のセラミック基板用組成物は、酸化物に換算
して、ＳｉＯ2 が20〜50重量％、Ａｌ2 Ｏ3 が５〜20重
量％、ＣａＯが10〜20重量％、ＢａＯが０〜10重量％、
ＭｇＯが０〜10重量％、ＺｎＯが０〜20重量％、ＴｉＯ
2 が５〜20重量％、Ｂ2 Ｏ3 が５〜15重量％、ＰｂＯが
４〜25重量％からなるガラス成分を60〜85重量％、チタ
ン酸塩を５〜20重量％、セラミックを10〜35重量％、含
むことを第１の特徴としている。また本発明のセラミッ
ク基板用組成物は、上記第１の特徴に加えて、ガラス成
分とチタン酸塩とセラミックの合計量に対して５重量％
以下のウォラストナイトを含むことを第２の特徴として
いる。また本発明のセラミック基板用組成物は、上記第
１または第２の特徴に加えて、チタン酸塩が、ＣａＴｉ
Ｏ3 、ＳｒＴｉＯ3 、ＭｇＴｉＯ3 、又はこれらチタン
酸塩の固溶体のうちの少なくとも１種からなることを第
３の特徴としている。また本発明のセラミック基板用組
成物は、上記第１乃至第３のいずれかの特徴に加えて、
セラミックが、アルミナ、ジルコニア、ジルコン、チタ
ニア、マグネシア、ムライトのうちの少なくとも１種か
らなることを第４の特徴としている。
【０００６】上記において、ガラス成分が60重量％未満
では基板の緻密化が困難となり、絶縁破壊強度や曲げ強
度が低下してしまう。またガラス成分が85重量％を越え
ると焼結中にチタン酸塩、セラミック、ウォラストナイ
トとの反応が進み過ぎ、ＴＣＣ調整が困難となるばかり
でなく、収縮率の調整が困難となる。前記チタン酸塩は
５〜20重量％で用いる。例えばＣａＴｉＯ3 、ＳｒＴｉ
Ｏ3、ＭｇＴｉＯ3 、又はこれらチタン酸塩の固溶体の
うちの少なくとも１種からなるチタン酸塩は負のＴＣＣ
特性を持つため、正のＴＣＣ特性を持つガラス成分と混
合し焼結することによって、基板のＴＣＣを±０〜±50
ppm／℃以内に調整できる。チタン酸塩は、５重量％未
満ではＴＣＣ調整剤としての効果がない。逆に20重量％
を越えると、ＴＣＣが−50よりも負の値となるばかりで
なく、基板の緻密化が困難となる。上記チタン酸塩のう
ち、基板の焼結性を考慮するとＣａＴｉＯ3が最も好ま
しい。
では基板の緻密化が困難となり、絶縁破壊強度や曲げ強
度が低下してしまう。またガラス成分が85重量％を越え
ると焼結中にチタン酸塩、セラミック、ウォラストナイ
トとの反応が進み過ぎ、ＴＣＣ調整が困難となるばかり
でなく、収縮率の調整が困難となる。前記チタン酸塩は
５〜20重量％で用いる。例えばＣａＴｉＯ3 、ＳｒＴｉ
Ｏ3、ＭｇＴｉＯ3 、又はこれらチタン酸塩の固溶体の
うちの少なくとも１種からなるチタン酸塩は負のＴＣＣ
特性を持つため、正のＴＣＣ特性を持つガラス成分と混
合し焼結することによって、基板のＴＣＣを±０〜±50
ppm／℃以内に調整できる。チタン酸塩は、５重量％未
満ではＴＣＣ調整剤としての効果がない。逆に20重量％
を越えると、ＴＣＣが−50よりも負の値となるばかりで
なく、基板の緻密化が困難となる。上記チタン酸塩のう
ち、基板の焼結性を考慮するとＣａＴｉＯ3が最も好ま
しい。
【０００７】前記セラミックは10〜35重量％で用いる。
例えば、アルミナ、ジルコニア、ジルコン、チタニア、
マグネシア、ムライトは、それらの単独または組み合わ
せにおいて、基板の熱膨張係数調整や耐熱性付与に寄与
するのみならず、基板の収縮率をＡｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａ
ｕ、Ｃｕ等の導体材料やＲｕＯ2 等の抵抗体材料と一致
させることができる。セラミックは、10重量％未満で
は、焼結体の収縮率の調整が困難となり、基板にわずか
の反りが生じる。35重量％を越えると、基板の緻密化が
困難となり、耐電圧特性も悪くなる。上記ジルコニアに
は部分安定化ジルコニアや安定化ジルコニアも含む。
例えば、アルミナ、ジルコニア、ジルコン、チタニア、
マグネシア、ムライトは、それらの単独または組み合わ
せにおいて、基板の熱膨張係数調整や耐熱性付与に寄与
するのみならず、基板の収縮率をＡｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａ
ｕ、Ｃｕ等の導体材料やＲｕＯ2 等の抵抗体材料と一致
させることができる。セラミックは、10重量％未満で
は、焼結体の収縮率の調整が困難となり、基板にわずか
の反りが生じる。35重量％を越えると、基板の緻密化が
困難となり、耐電圧特性も悪くなる。上記ジルコニアに
は部分安定化ジルコニアや安定化ジルコニアも含む。
【０００８】多層配線基板として要求される体積固有抵
抗、誘電率、誘電正接、絶縁破壊強度、曲げ強度等の一
般的特性を満足し、また高周波基板の品質の安定性に必
要な小さなＴＣＣ（±０〜±50 ppm／℃）に抑え、さら
に焼成後の多層配線基板に反り、電子回路の剥離が生じ
ないように、それらの各特性をバランスよく得るために
は、前記ガラス成分とチタン酸塩とセラミックの比率は
それぞれ63〜80重量％、７〜15重量％、12〜30重量％と
するのがより好ましい。この場合及び上記第１の特徴に
おいて、ガラス成分とチタン酸塩とセラミックの合計は
100 重量％である。
抗、誘電率、誘電正接、絶縁破壊強度、曲げ強度等の一
般的特性を満足し、また高周波基板の品質の安定性に必
要な小さなＴＣＣ（±０〜±50 ppm／℃）に抑え、さら
に焼成後の多層配線基板に反り、電子回路の剥離が生じ
ないように、それらの各特性をバランスよく得るために
は、前記ガラス成分とチタン酸塩とセラミックの比率は
それぞれ63〜80重量％、７〜15重量％、12〜30重量％と
するのがより好ましい。この場合及び上記第１の特徴に
おいて、ガラス成分とチタン酸塩とセラミックの合計は
100 重量％である。
【０００９】前記ウォラストナイト（ＣａＯ・Ｓｉ
Ｏ2 ）は、結晶化温度を下げ、結晶化度を向上させるた
めの外部結晶核剤としての役割を持ち、これによって基
板の耐熱性や曲げ強度を向上させる。また基板特性のバ
ラツキを少なくすることができる。但し、ウォラストナ
イト自体の耐熱性がないため、ガラス成分とチタン酸塩
とセラミックの合計量に対して５重量％を越えると基板
の耐熱性が悪くなる。
Ｏ2 ）は、結晶化温度を下げ、結晶化度を向上させるた
めの外部結晶核剤としての役割を持ち、これによって基
板の耐熱性や曲げ強度を向上させる。また基板特性のバ
ラツキを少なくすることができる。但し、ウォラストナ
イト自体の耐熱性がないため、ガラス成分とチタン酸塩
とセラミックの合計量に対して５重量％を越えると基板
の耐熱性が悪くなる。
【００１０】ガラス成分について説明する。ＳｉＯ2 は
ガラス形成酸化物であり、20重量％未満では軟化温度が
低くなり過ぎ、又、析出結晶相であるアノーサイト（Ｃ
ａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 ）、セルシアン（ＢａＯ
・Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 ）、チタナイト（ＣａＯ・Ｔ
ｉＯ2 ・ＳｉＯ2 ）の構成成分であるため、これらの結
晶相が析出し難くなる。これらの結晶相が析出すること
により、得られる基板の耐熱性及び曲げ強度が向上す
る。逆にＳｉＯ2 が50重量％を越えると、得られる基板
の熱膨張係数が低くなり過ぎる。このＳｉＯ2 は22〜45
重量％がより好ましい。
ガラス形成酸化物であり、20重量％未満では軟化温度が
低くなり過ぎ、又、析出結晶相であるアノーサイト（Ｃ
ａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 ）、セルシアン（ＢａＯ
・Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 ）、チタナイト（ＣａＯ・Ｔ
ｉＯ2 ・ＳｉＯ2 ）の構成成分であるため、これらの結
晶相が析出し難くなる。これらの結晶相が析出すること
により、得られる基板の耐熱性及び曲げ強度が向上す
る。逆にＳｉＯ2 が50重量％を越えると、得られる基板
の熱膨張係数が低くなり過ぎる。このＳｉＯ2 は22〜45
重量％がより好ましい。
【００１１】Ａｌ2 Ｏ3 はガラス中間酸化物であり、Ａ
ｌ2 Ｏ3 が５重量％未満ではガラス転移点が低くなり過
ぎ、且つ結晶相の１つであるＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｓ
ｉＯ2 やＢａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 の析出が困難
となり、基板の化学的耐久性も悪くなる。逆にＡｌ2 Ｏ
3 が20重量％を越えると液相温度が高くなり過ぎ、熔融
時に失透するため高温熔融が必要となる。このＡｌ2 Ｏ
3 は８〜16重量％がより好ましい。
ｌ2 Ｏ3 が５重量％未満ではガラス転移点が低くなり過
ぎ、且つ結晶相の１つであるＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｓ
ｉＯ2 やＢａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 の析出が困難
となり、基板の化学的耐久性も悪くなる。逆にＡｌ2 Ｏ
3 が20重量％を越えると液相温度が高くなり過ぎ、熔融
時に失透するため高温熔融が必要となる。このＡｌ2 Ｏ
3 は８〜16重量％がより好ましい。
【００１２】ＣａＯはガラス修飾酸化物であり、結晶構
成成分である。ＣａＯが10重量％未満では、基板の熱膨
張係数が小さくなり過ぎると共に、結晶相の１つである
ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 の析出が困難となる。
逆にＣａＯが20重量％を越えると、基板の熱膨張係数が
大きくなり過ぎると共に、化学的耐久性が悪化する。こ
のＣａＯは12〜18重量％がより好ましい。
成成分である。ＣａＯが10重量％未満では、基板の熱膨
張係数が小さくなり過ぎると共に、結晶相の１つである
ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 の析出が困難となる。
逆にＣａＯが20重量％を越えると、基板の熱膨張係数が
大きくなり過ぎると共に、化学的耐久性が悪化する。こ
のＣａＯは12〜18重量％がより好ましい。
【００１３】ＢａＯはガラス修飾酸化物である。ガラス
成分としてＢａＯを加えることにより、ＣａＯ・Ａｌ2
Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 に加えてＢａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｓｉ
Ｏ2が析出するため好ましいが、10重量％を越えて加え
ると、基板の熱膨張係数が大きくなり過ぎると共に化学
的耐久性が悪化する。このＢａＯは８重量％以下である
ことがより好ましい。ＭｇＯはガラス修飾酸化物であ
る。10重量％を越えるとコーディエライト（２ＭｇＯ・
２Ａｌ2 Ｏ3 ・５ＳｉＯ2 ）結晶が析出し、基板の熱膨
張係数が低くなり過ぎると共に曲げ強度が低下する。こ
のＭｇＯは0.5 〜８重量％がより好ましい。ＺｎＯは融
剤及び熱膨張係数調整剤として使用される。ＺｎＯが20
重量％を越えるとガラス転移点が低下すると共に基板の
熱膨張係数も小さくなり過ぎ、耐熱性も低下する。この
ＺｎＯは３〜17重量％がより好ましい。
成分としてＢａＯを加えることにより、ＣａＯ・Ａｌ2
Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 に加えてＢａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｓｉ
Ｏ2が析出するため好ましいが、10重量％を越えて加え
ると、基板の熱膨張係数が大きくなり過ぎると共に化学
的耐久性が悪化する。このＢａＯは８重量％以下である
ことがより好ましい。ＭｇＯはガラス修飾酸化物であ
る。10重量％を越えるとコーディエライト（２ＭｇＯ・
２Ａｌ2 Ｏ3 ・５ＳｉＯ2 ）結晶が析出し、基板の熱膨
張係数が低くなり過ぎると共に曲げ強度が低下する。こ
のＭｇＯは0.5 〜８重量％がより好ましい。ＺｎＯは融
剤及び熱膨張係数調整剤として使用される。ＺｎＯが20
重量％を越えるとガラス転移点が低下すると共に基板の
熱膨張係数も小さくなり過ぎ、耐熱性も低下する。この
ＺｎＯは３〜17重量％がより好ましい。
【００１４】ＴｉＯ2 は基板の化学的耐久性を付与する
と共に、結晶相の１つであるＣａＯ・ＴｉＯ2 ・ＳｉＯ
2 の構成成分である。ＴｉＯ2 が５重量％未満ではＣａ
Ｏ・ＴｉＯ2 ・ＳｉＯ2 の結晶相の析出が困難となり、
逆にＴｉＯ2 が20重量％を越えると液相温度が高くなり
過ぎ、熔融時に失透するため高温熔融が必要となる。こ
のＴｉＯ2 は７〜18重量％がより好ましい。
と共に、結晶相の１つであるＣａＯ・ＴｉＯ2 ・ＳｉＯ
2 の構成成分である。ＴｉＯ2 が５重量％未満ではＣａ
Ｏ・ＴｉＯ2 ・ＳｉＯ2 の結晶相の析出が困難となり、
逆にＴｉＯ2 が20重量％を越えると液相温度が高くなり
過ぎ、熔融時に失透するため高温熔融が必要となる。こ
のＴｉＯ2 は７〜18重量％がより好ましい。
【００１５】Ｂ2 Ｏ3 はガラスの融剤としての役割を果
たすばかりでなく、セラミック基板の焼結助剤としての
役割を果たし、５重量％未満では焼結体の緻密化が困難
となる。15重量％を越えると、導体等の他材料と反応す
る。このＢ2 Ｏ3 は６〜13重量％がより好ましい。
たすばかりでなく、セラミック基板の焼結助剤としての
役割を果たし、５重量％未満では焼結体の緻密化が困難
となる。15重量％を越えると、導体等の他材料と反応す
る。このＢ2 Ｏ3 は６〜13重量％がより好ましい。
【００１６】ＰｂＯは、融剤、熱膨張係数調整剤、及び
導体や抵抗体等の電子回路層と基板との接着を向上させ
る成分として使用される。このＰｂＯは基板と電子回路
層との剥離を防止する効果及び電子回路層を配した基板
の反りの防止効果が大きい。ＰｂＯが４重量％未満では
基板の熱膨張係数を十分に上昇させることができず、ま
た基板と電子回路層との接着強度を十分上昇させること
が困難である。一方、ＰｂＯが25重量％を越えると、基
板の熱膨張係数が高くなり過ぎ、耐熱性も悪化し、さら
に化学的耐久性も悪化する。このＰｂＯは７〜20重量％
がより好ましい。
導体や抵抗体等の電子回路層と基板との接着を向上させ
る成分として使用される。このＰｂＯは基板と電子回路
層との剥離を防止する効果及び電子回路層を配した基板
の反りの防止効果が大きい。ＰｂＯが４重量％未満では
基板の熱膨張係数を十分に上昇させることができず、ま
た基板と電子回路層との接着強度を十分上昇させること
が困難である。一方、ＰｂＯが25重量％を越えると、基
板の熱膨張係数が高くなり過ぎ、耐熱性も悪化し、さら
に化学的耐久性も悪化する。このＰｂＯは７〜20重量％
がより好ましい。
【００１７】本発明にかかるセラミック基板用組成物
は、例えば次のようにして製造する。先ず、ガラス組成
が酸化物換算重量％で、ＳｉＯ2 が20〜50重量％、Ａｌ
2 Ｏ3が５〜20重量％、ＣａＯが10〜20重量％、ＢａＯ
が０〜10重量％、ＭｇＯが０〜10重量％、ＺｎＯが０〜
20重量％、ＴｉＯ2 が５〜20重量％、Ｂ2 Ｏ3 が５〜15
重量％、ＰｂＯが４〜25重量％となるように、各原料粉
末を秤量、混合し、これを熔融した後、冷却してガラス
フレークにする。そしてこのガラスフレークからなるガ
ラス成分が60〜85重量％、ＣａＴｉＯ3 、ＳｒＴｉ
Ｏ3 、ＭｇＴｉＯ3 、又はこれらチタン酸塩の固溶体の
うちの少なくとも１種からなるチタン酸塩が５〜20重量
％、アルミナ、ジルコニア、ジルコン、チタニア、マグ
ネシア、ムライトのうちの少なくとも１種からなるセラ
ミックが10〜35重量％の比率になるように、ガラスフレ
ークとチタン酸塩粉末とセラミック粉末を秤量し、また
必要に応じて、ガラスフレークとチタン酸塩粉末とセラ
ミック粉末の合計量に対して５重量％以下の含有量とな
るように、ウォラストナイト粉末を加えて、粉砕、混合
する。これによって本発明のセラミック基板用組成物を
得ることができる。
は、例えば次のようにして製造する。先ず、ガラス組成
が酸化物換算重量％で、ＳｉＯ2 が20〜50重量％、Ａｌ
2 Ｏ3が５〜20重量％、ＣａＯが10〜20重量％、ＢａＯ
が０〜10重量％、ＭｇＯが０〜10重量％、ＺｎＯが０〜
20重量％、ＴｉＯ2 が５〜20重量％、Ｂ2 Ｏ3 が５〜15
重量％、ＰｂＯが４〜25重量％となるように、各原料粉
末を秤量、混合し、これを熔融した後、冷却してガラス
フレークにする。そしてこのガラスフレークからなるガ
ラス成分が60〜85重量％、ＣａＴｉＯ3 、ＳｒＴｉ
Ｏ3 、ＭｇＴｉＯ3 、又はこれらチタン酸塩の固溶体の
うちの少なくとも１種からなるチタン酸塩が５〜20重量
％、アルミナ、ジルコニア、ジルコン、チタニア、マグ
ネシア、ムライトのうちの少なくとも１種からなるセラ
ミックが10〜35重量％の比率になるように、ガラスフレ
ークとチタン酸塩粉末とセラミック粉末を秤量し、また
必要に応じて、ガラスフレークとチタン酸塩粉末とセラ
ミック粉末の合計量に対して５重量％以下の含有量とな
るように、ウォラストナイト粉末を加えて、粉砕、混合
する。これによって本発明のセラミック基板用組成物を
得ることができる。
【００１８】そしてこの本発明のセラミック基板用組成
物からの多層基板の製造は、例えば次にようにして行
う。先ず、上記で得た本発明のセラミック基板用組成物
に対して、従来からの常法として適当なバインダーや可
塑剤、溶剤を加え、混練してスラリーを作製し、次にこ
のスラリーをドクターブレード法等によってグリーンシ
ートとし、次にこのグリーンシートに電子回路層用材料
を印刷し、次に印刷されたグリーンシートを複数枚重ね
て焼成する。これによって電子回路層が多層に形成され
た多層基板が得られる。
物からの多層基板の製造は、例えば次にようにして行
う。先ず、上記で得た本発明のセラミック基板用組成物
に対して、従来からの常法として適当なバインダーや可
塑剤、溶剤を加え、混練してスラリーを作製し、次にこ
のスラリーをドクターブレード法等によってグリーンシ
ートとし、次にこのグリーンシートに電子回路層用材料
を印刷し、次に印刷されたグリーンシートを複数枚重ね
て焼成する。これによって電子回路層が多層に形成され
た多層基板が得られる。
【００１９】
【作用効果】上記請求項１に記載のセラミック基板用組
成物によれば、該セラミック基板用組成物を用いて多層
基板を形成することにより、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｕ、
Ｃｕ等の比較的融点の低い低抵抗導体を多層基板の内部
電極として、比較的低い温度（約800 〜1000℃）で同時
焼成することができ、また電子回路を多層に形成する多
層配線基板として要求される体積固有抵抗、誘電率、誘
電正接、絶縁破壊強度、曲げ強度等の一般的特性を満足
し、特に、高周波用基板の品質の安定性に必要な小さな
ＴＣＣ（±０〜±50 ppm／℃）に抑えることができ、且
つ焼成後の多層配線基板に反り、電子回路の剥離が生じ
ないセラミック多層基板を得ることができる。また上記
請求項２に記載のセラミック基板用組成物によれば、前
記請求項１に記載の構成による作用効果に加えて、ガラ
ス成分とチタン酸塩とセラミックの合計量に対して５重
量％以下のウォラストナイトを含むようにすることで、
得られるセラミック基板の特性を一層向上させることが
できる。また上記請求項３に記載のセラミック基板用組
成物によれば、前記請求項１または２に記載の構成によ
る作用効果に加えて、チタン酸塩が、ＣａＴｉＯ3 、Ｓ
ｒＴｉＯ3 、ＭｇＴｉＯ3 、又はこれらチタン酸塩の固
溶体のうちの少なくとも１種からなるので、これらのチ
タン酸塩のもつ負のＴＣＣ特性により、正のＴＣＣ特性
を持つガラス成分と混合し焼結することによって、確実
に基板のＴＣＣを±０〜±50 ppm／℃以内に調整でき
る。また上記請求項４に記載のセラミック基板用組成物
によれば、前記請求項１乃至３のいずれかに記載の構成
による作用効果に加えて、セラミックが、アルミナ、ジ
ルコニア、ジルコン、チタニア、マグネシア、ムライト
のうちの少なくとも１種からなるので、基板の熱膨張係
数調整や耐熱性付与に寄与することができるのみなら
ず、基板の収縮率を確実にＡｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｕ、Ｃ
ｕ等の導体材料やＲｕＯ2 等の抵抗体材料と一致させる
ことができる。
成物によれば、該セラミック基板用組成物を用いて多層
基板を形成することにより、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｕ、
Ｃｕ等の比較的融点の低い低抵抗導体を多層基板の内部
電極として、比較的低い温度（約800 〜1000℃）で同時
焼成することができ、また電子回路を多層に形成する多
層配線基板として要求される体積固有抵抗、誘電率、誘
電正接、絶縁破壊強度、曲げ強度等の一般的特性を満足
し、特に、高周波用基板の品質の安定性に必要な小さな
ＴＣＣ（±０〜±50 ppm／℃）に抑えることができ、且
つ焼成後の多層配線基板に反り、電子回路の剥離が生じ
ないセラミック多層基板を得ることができる。また上記
請求項２に記載のセラミック基板用組成物によれば、前
記請求項１に記載の構成による作用効果に加えて、ガラ
ス成分とチタン酸塩とセラミックの合計量に対して５重
量％以下のウォラストナイトを含むようにすることで、
得られるセラミック基板の特性を一層向上させることが
できる。また上記請求項３に記載のセラミック基板用組
成物によれば、前記請求項１または２に記載の構成によ
る作用効果に加えて、チタン酸塩が、ＣａＴｉＯ3 、Ｓ
ｒＴｉＯ3 、ＭｇＴｉＯ3 、又はこれらチタン酸塩の固
溶体のうちの少なくとも１種からなるので、これらのチ
タン酸塩のもつ負のＴＣＣ特性により、正のＴＣＣ特性
を持つガラス成分と混合し焼結することによって、確実
に基板のＴＣＣを±０〜±50 ppm／℃以内に調整でき
る。また上記請求項４に記載のセラミック基板用組成物
によれば、前記請求項１乃至３のいずれかに記載の構成
による作用効果に加えて、セラミックが、アルミナ、ジ
ルコニア、ジルコン、チタニア、マグネシア、ムライト
のうちの少なくとも１種からなるので、基板の熱膨張係
数調整や耐熱性付与に寄与することができるのみなら
ず、基板の収縮率を確実にＡｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｕ、Ｃ
ｕ等の導体材料やＲｕＯ2 等の抵抗体材料と一致させる
ことができる。
【００２０】
【実施例】以下に本発明の実施例について説明する。ガ
ラス組成が重量％でＳｉＯ2 が26、Ａｌ2 Ｏ3 が12、Ｃ
ａＯが15、ＭｇＯが１、ＺｎＯが11、ＴｉＯ2 が10、Ｂ
2 Ｏ3 が９、ＰｂＯが16になるように各原料を秤量、混
合し、白金炉を使用して1450℃で２時間、白金の撹拌棒
にて連続撹拌しながら熔融し、水冷ロール上に流出さ
せ、ガラスフレークを作製した。次にこのガラスフレー
ク、チタン酸塩としてＣａＴｉＯ3 粉末、セラミックと
してアルミナ粉末、外部核剤としてウォラストナイト
（ＣａＯ・ＳｉＯ2 ）粉末をそれぞれ72重量部、12重量
部、16重量部、１重量部になるよう秤量し、ボールミル
にて24時間粉砕、混合し、本発明の組成物を得た。この
粉砕、混合した組成物をペレッターを使用して成形後、
900 ℃にて15分間焼成し、ＪＩＳ−Ｒ1601に準じ曲げ強
度（３点曲げ）を測定したところ、22kgｆ／mm2 であっ
た。また、同様の方法で作製した焼結体サンプルの熱膨
張係数を、ＴＭＡ（熱機械分析装置）を用いて測定した
ところ、67×10-7／℃であった。
ラス組成が重量％でＳｉＯ2 が26、Ａｌ2 Ｏ3 が12、Ｃ
ａＯが15、ＭｇＯが１、ＺｎＯが11、ＴｉＯ2 が10、Ｂ
2 Ｏ3 が９、ＰｂＯが16になるように各原料を秤量、混
合し、白金炉を使用して1450℃で２時間、白金の撹拌棒
にて連続撹拌しながら熔融し、水冷ロール上に流出さ
せ、ガラスフレークを作製した。次にこのガラスフレー
ク、チタン酸塩としてＣａＴｉＯ3 粉末、セラミックと
してアルミナ粉末、外部核剤としてウォラストナイト
（ＣａＯ・ＳｉＯ2 ）粉末をそれぞれ72重量部、12重量
部、16重量部、１重量部になるよう秤量し、ボールミル
にて24時間粉砕、混合し、本発明の組成物を得た。この
粉砕、混合した組成物をペレッターを使用して成形後、
900 ℃にて15分間焼成し、ＪＩＳ−Ｒ1601に準じ曲げ強
度（３点曲げ）を測定したところ、22kgｆ／mm2 であっ
た。また、同様の方法で作製した焼結体サンプルの熱膨
張係数を、ＴＭＡ（熱機械分析装置）を用いて測定した
ところ、67×10-7／℃であった。
【００２１】またこの粉砕、混合した組成物に種々のバ
インダーや可塑剤、溶剤を添加し、混練してスラリーを
作製した。このスラリーをドクターブレード法により、
厚み約0.1 mmのグリーンシートとした。そしてこのグリ
ーンシートを20層重ねて熱圧着後、900 ℃にて15分間焼
成した。焼成したシートの各種特性を測定したところ、
体積固有抵抗が1015Ω・cm、誘電率が16、誘電正接が４
×10-4、絶縁破壊強度が780kV ／cm、ＴＣＣが25〜85℃
で＋５ppm ／℃であった。また前記グリーンシートにＡ
ｇ電極を印刷し、このグリーンシートを30枚重ねて熱圧
着させ、900 ℃にて15分間焼成したところ、反りや剥離
は全く観察されなかった。結果を表１のに示す。本発
明の他の組成による組成物を用いて前記の場合と同様の
方法で試料を作製し、物性測定した各結果を〜に示
す。また比較例として、本発明の組成物の範囲に入らな
い組成物について上記と同様にして測定した結果を表２
に示す。尚、表２において「＊」の印は、その成分が本
発明の組成の範囲外となっていることを示している。
インダーや可塑剤、溶剤を添加し、混練してスラリーを
作製した。このスラリーをドクターブレード法により、
厚み約0.1 mmのグリーンシートとした。そしてこのグリ
ーンシートを20層重ねて熱圧着後、900 ℃にて15分間焼
成した。焼成したシートの各種特性を測定したところ、
体積固有抵抗が1015Ω・cm、誘電率が16、誘電正接が４
×10-4、絶縁破壊強度が780kV ／cm、ＴＣＣが25〜85℃
で＋５ppm ／℃であった。また前記グリーンシートにＡ
ｇ電極を印刷し、このグリーンシートを30枚重ねて熱圧
着させ、900 ℃にて15分間焼成したところ、反りや剥離
は全く観察されなかった。結果を表１のに示す。本発
明の他の組成による組成物を用いて前記の場合と同様の
方法で試料を作製し、物性測定した各結果を〜に示
す。また比較例として、本発明の組成物の範囲に入らな
い組成物について上記と同様にして測定した結果を表２
に示す。尚、表２において「＊」の印は、その成分が本
発明の組成の範囲外となっていることを示している。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【表２】
【００２４】表１、表２から明らかなように、本発明の
範囲にあるものの特性は、いずれもＴＣＣが±０〜±50
ppm／℃の範囲内にあり、且つ基板の反り、剥離（デラ
ミネーション）も生じない。また他の特性も良好であ
る。一方、本発明の範囲外にあるものは、いずれも少な
くともＴＣＣの値が悪いか、基板に反りを生じるか、剥
離（デラミネーション）を生じている。
範囲にあるものの特性は、いずれもＴＣＣが±０〜±50
ppm／℃の範囲内にあり、且つ基板の反り、剥離（デラ
ミネーション）も生じない。また他の特性も良好であ
る。一方、本発明の範囲外にあるものは、いずれも少な
くともＴＣＣの値が悪いか、基板に反りを生じるか、剥
離（デラミネーション）を生じている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−286181（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−107838（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 35/16 C04B 35/00
Claims (4)
- 【請求項１】 酸化物に換算して、 ＳｉＯ2 が20〜50重量％、 Ａｌ2 Ｏ3 が５〜20重量％、 ＣａＯ が10〜20重量％、 ＢａＯ が０〜10重量％、 ＭｇＯ が０〜10重量％、 ＺｎＯ が０〜20重量％、 ＴｉＯ2 が５〜20重量％、 Ｂ2 Ｏ3 が５〜15重量％、 ＰｂＯ が４〜25重量％、 からなるガラス成分を60〜85重量％、チタン酸塩を５〜
20重量％、セラミックを10〜35重量％、含むことを特徴
とするセラミック基板用組成物。 - 【請求項２】 ガラス成分とチタン酸塩とセラミックの
合計量に対して５重量％以下のウォラストナイトを含む
請求項１に記載のセラミック基板用組成物。 - 【請求項３】 チタン酸塩が、ＣａＴｉＯ3 、ＳｒＴｉ
Ｏ3 、ＭｇＴｉＯ3、又はこれらチタン酸塩の固溶体の
うちの少なくとも１種からなる請求項１または２に記載
のセラミック基板用組成物。 - 【請求項４】 セラミックが、アルミナ、ジルコニア、
ジルコン、チタニア、マグネシア、ムライトのうちの少
なくとも１種からなる請求項１乃至３の何れかに記載の
セラミック基板用組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35241693A JP3315233B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | セラミック基板用組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35241693A JP3315233B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | セラミック基板用組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07187766A JPH07187766A (ja) | 1995-07-25 |
| JP3315233B2 true JP3315233B2 (ja) | 2002-08-19 |
Family
ID=18423932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35241693A Expired - Fee Related JP3315233B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | セラミック基板用組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3315233B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100310910B1 (ko) * | 1998-12-30 | 2002-02-28 | 임효빈 | 금속상저온동시소성세라믹기판용유리-세라믹그린테이프조성물 |
| CN100415678C (zh) * | 2006-03-27 | 2008-09-03 | 浙江大学 | 一种低介电常数微波介质陶瓷 |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP35241693A patent/JP3315233B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07187766A (ja) | 1995-07-25 |
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