JP5803453B2 - Glass ceramic dielectric material and glass ceramic dielectric - Google Patents

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Description

本発明は半導体の配線基板および回路基板等に使用されるガラスセラミック誘電体の作製に用いられ、例えば1000℃以下の温度で焼結可能なガラスセラミック誘電体用材料に関するものである。   The present invention relates to a material for glass ceramic dielectrics that can be used for the production of glass ceramic dielectrics used for semiconductor wiring boards, circuit boards, and the like and can be sintered at a temperature of 1000 ° C. or lower.

半導体の配線基板および回路基板等は、一般に、誘電体基板とその表面あるいは内部に形成された導体や電極から構成されている。配線基板および回路基板等は、例えば以下のようにして作製される。まず、原料となるセラミック粉末に、結合剤、可塑剤および溶剤を添加してスラリーを調製する。次いで、スラリーをドクターブレード法によってグリーンシートに成形する。その後、グリーンシートを乾燥させ、所定寸法に切断してから、機械的加工を施してスルーホールを形成し、導体や電極となる金属材料をスルーホールおよびグリーンシート表面に印刷する。続いてグリーンシートを複数枚積層し、熱圧着によって一体化する。   Semiconductor wiring boards, circuit boards, and the like are generally composed of a dielectric substrate and conductors or electrodes formed on or inside the dielectric substrate. A wiring board, a circuit board, etc. are produced as follows, for example. First, a binder, a plasticizer and a solvent are added to ceramic powder as a raw material to prepare a slurry. Next, the slurry is formed into a green sheet by a doctor blade method. Thereafter, the green sheet is dried and cut to a predetermined size, and then mechanical processing is performed to form a through hole, and a metal material that becomes a conductor or an electrode is printed on the surface of the through hole and the green sheet. Subsequently, a plurality of green sheets are laminated and integrated by thermocompression bonding.

従来、誘電体基板として、アルミナ粉末を焼結してなるアルミナセラミック誘電体が一般的に使用されてきた。ここで、アルミナセラミック誘電体は焼結温度が約1600℃と高いため、導体材料として、高融点金属であるタングステンを使用する必要があった。しかしながら、タングステンは電気伝導率が低く、導体損失が大きいという問題があった。また、アルミナセラミック誘電体は誘電率が10程度と高く、半導体の信号処理速度が遅くなるという欠点があった。   Conventionally, an alumina ceramic dielectric obtained by sintering alumina powder has been generally used as a dielectric substrate. Here, since the alumina ceramic dielectric has a high sintering temperature of about 1600 ° C., it is necessary to use tungsten, which is a refractory metal, as a conductor material. However, tungsten has a problem of low electrical conductivity and large conductor loss. In addition, the alumina ceramic dielectric has a disadvantage that the dielectric constant is as high as about 10 and the signal processing speed of the semiconductor becomes slow.

アルミナセラミック誘電体が有する上記問題点を解消するために、近年、ガラスセラミック誘電体等の低温焼結誘電体が開発されている。ガラスセラミック誘電体は、一般にホウケイ酸ガラス粉末とアルミナ粉末を、例えば1000℃以下という比較的低温で焼結することにより作製できる。したがって、低融点かつ低導体損失である銀や銅を導体材料として使用できるという長所がある。また、4〜8程度というアルミナセラミック誘電体よりも低い誘電率を有するという特徴がある(例えば、特許文献1および2参照)。   In order to solve the above-mentioned problems of alumina ceramic dielectrics, low temperature sintered dielectrics such as glass ceramic dielectrics have been developed in recent years. The glass-ceramic dielectric can be generally produced by sintering borosilicate glass powder and alumina powder at a relatively low temperature of, for example, 1000 ° C. or less. Therefore, there is an advantage that silver or copper having a low melting point and low conductor loss can be used as a conductor material. Moreover, it has the characteristic that it has a dielectric constant lower than the alumina ceramic dielectric material of about 4-8 (for example, refer patent document 1 and 2).

特開昭62−113758号公報Japanese Patent Laid-Open No. Sho 62-113758 特開平9−295827号公報JP-A-9-295827

ホウケイ酸ガラス粉末を原料として使用したガラスセラミック誘電体は、グリーンシート成形を行う際に、スラリー粘度の経時変化が大きく、グリーンシートの厚みにばらつきが生じやすいという問題があった。また、スラリーの流動性が低いためレベリング性に劣り、平滑なグリーンシートが得られにくいという問題があった。   The glass ceramic dielectric using borosilicate glass powder as a raw material has a problem that when the green sheet is formed, the change in slurry viscosity with time is large and the thickness of the green sheet tends to vary. Moreover, since the fluidity | liquidity of the slurry was low, there existed a problem that it was inferior to leveling property and it was difficult to obtain a smooth green sheet.

以上に鑑み、本発明は、ホウケイ酸ガラス粉末を原料とするガラスセラミック誘電体用材料であって、グリーンシート成形時において、スラリーの粘度変化が生じにくく、かつ、流動性が高くレベリング性に優れたガラスセラミック誘電体用材料を提供することを目的とする。   In view of the above, the present invention is a glass-ceramic dielectric material made of borosilicate glass powder as a raw material, and is less likely to cause a change in the viscosity of the slurry during green sheet molding, and has high fluidity and excellent leveling properties. Another object of the present invention is to provide a glass ceramic dielectric material.

本発明は、ホウケイ酸ガラス粉末を49.9〜89.9質量%、アルミナ粉末および/または石英粉末を10〜50質量%、ならびに、ホウ酸アルミニウム粉末および/またはホウ酸シリカ系化合物粉末を0.1〜4質量%含有することを特徴とするガラスセラミック誘電体用材料に関する。   In the present invention, 49.9 to 89.9% by mass of borosilicate glass powder, 10 to 50% by mass of alumina powder and / or quartz powder, and 0% of aluminum borate powder and / or silica borate compound powder. The present invention relates to a glass ceramic dielectric material characterized by containing 1 to 4% by mass.

本発明者は種々の検討を行った結果、ホウケイ酸ガラス粉末とアルミナ粉末および/または石英粉末の混合物に対して、ホウ酸アルミニウム粉末および/またはホウ酸シリカ系化合物粉末を適量添加すると、スラリー化した際に経時的な粘度変化が小さく、かつ、流動性が高くなりレベリング性が顕著に向上することを見出した。当該効果が得られる機構の詳細は不明であるが、ホウケイ酸ガラス粉末と有機溶剤等の有機成分の界面にホウ酸アルミニウム粉末および/またはホウ酸シリカ系化合物粉末が作用し、流動性を向上させていると推測される。   As a result of various investigations, the present inventors have found that when an appropriate amount of aluminum borate powder and / or silica borate compound powder is added to a mixture of borosilicate glass powder and alumina powder and / or quartz powder, slurry is formed. It has been found that the change in viscosity with time is small, the fluidity is high, and the leveling property is remarkably improved. Although the details of the mechanism for obtaining the effect are unknown, the aluminum borate powder and / or the silica borate compound powder act on the interface between the borosilicate glass powder and the organic component such as an organic solvent to improve fluidity. I guess that.

第二に、本発明のガラスセラミック誘電体用材料は、ホウ酸アルミニウム粉末が2Al・Bまたは9Al・2Bであり、ホウ酸シリカ系化合物粉末がBSiO、NaBSi、NaBSi(OH)またはKBSiあることが好ましい。 Secondly, in the glass ceramic dielectric material of the present invention, the aluminum borate powder is 2Al 2 O 3 · B 2 O 3 or 9Al 2 O 3 · 2B 2 O 3 and the silica borate compound powder is B 2 SiO 5 , NaBSi 3 O 8 , NaBSi 2 O 5 (OH) 2 or KBSi 2 O 6 is preferred.

第三に、本発明のガラスセラミック誘電体用材料は、ホウケイ酸ガラスが、ガラス組成として質量%で、SiO 60〜85%、B 10〜20%、RO(RはMg、Ca、SrまたはBa) 0〜20%およびR’O(R’はLi、NaまたはK) 0.1〜3%を含有することが好ましい。 Third, the glass ceramic dielectric material of the present invention is a borosilicate glass having a glass composition of mass%, SiO 2 60 to 85%, B 2 O 3 10 to 20%, RO (R is Mg, Ca Sr or Ba) 0 to 20% and R ′ 2 O (R ′ is Li, Na or K) preferably 0.1 to 3%.

第四に、本発明のガラスセラミック誘電体用材料は、グリーンシート状であることが好ましい。   Fourth, the glass ceramic dielectric material of the present invention is preferably in the form of a green sheet.

第五に、本発明は、前記いずれかのガラスセラミック誘電体用材料を焼結してなることを特徴とするガラスセラミック誘電体に関する。   Fifthly, the present invention relates to a glass-ceramic dielectric characterized by sintering any one of the glass-ceramic dielectric materials.

本発明のガラスセラミック誘電体用材料を使用すれば、グリーンシート成形時において、スラリーの粘度変化が生じにくく、かつ、流動性が高くレベリング性を向上させることが可能となる。   When the glass ceramic dielectric material of the present invention is used, the viscosity of the slurry hardly changes during green sheet molding, and the fluidity is high and the leveling property can be improved.

本発明のガラスセラミック誘電体用材料は、ホウケイ酸ガラス粉末を49.9〜89.9質量%、アルミナ粉末および/または石英粉末を10〜50質量%、ならびに、ホウ酸アルミニウム粉末および/またはホウ酸シリカ系化合物粉末を0.1〜4質量%含有することを特徴とする。   The glass ceramic dielectric material of the present invention comprises 49.9 to 89.9% by mass of borosilicate glass powder, 10 to 50% by mass of alumina powder and / or quartz powder, and aluminum borate powder and / or boron. It contains 0.1 to 4% by mass of acid silica-based compound powder.

ホウケイ酸ガラス粉末はガラスセラミック誘電体用材料の主成分であり、低い誘電率を達成するとともに、低温焼結を可能とする成分である。ホウケイ酸ガラス粉末の含有量は49.9〜89.9質量%、60〜85質量%、特に65〜80質量%であることが好ましい。ホウケイ酸ガラス粉末の含有量が少なすぎると、ガラスセラミック誘電体の気孔率が増大し、強度が低下しやすくなる。一方、ホウケイ酸ガラス粉末の含有量が多すぎると、焼結しなかった余剰のガラス成分がガラスセラミック誘電体表面に浮き出し、配線材料とガラスセラミック誘電体との接着強度が低下したり、また、ガラスセラミック誘電体表面に対する半田の濡れ性が低くなり、半田がガラスセラミック誘電体表面に載らなくなるという不具合が発生する傾向がある。   Borosilicate glass powder is a main component of a glass ceramic dielectric material, and is a component that achieves a low dielectric constant and enables low-temperature sintering. The content of the borosilicate glass powder is preferably 49.9 to 89.9% by mass, 60 to 85% by mass, particularly 65 to 80% by mass. If the content of the borosilicate glass powder is too small, the porosity of the glass ceramic dielectric increases and the strength tends to decrease. On the other hand, if the content of the borosilicate glass powder is too large, the excess glass component that has not been sintered is raised on the surface of the glass ceramic dielectric, and the adhesive strength between the wiring material and the glass ceramic dielectric is reduced. There is a tendency that the wettability of the solder with respect to the surface of the glass ceramic dielectric is lowered, and a problem that the solder is not placed on the surface of the glass ceramic dielectric occurs.

ホウケイ酸ガラス粉末としては、ガラス組成として質量%で、SiO 60〜85%、B 10〜20%、RO(RはMg、Ca、SrまたはBa) 0〜20%およびR’O(R’はLi、NaまたはK) 0.1〜3%を含有するものであることが好ましい。ガラス組成をこのように限定した理由を以下に説明する。なお、以下の各成分の含有量についての説明において、特に断りのない限り、「%」は「質量%」を示す。 The borosilicate glass powder, in mass% as a glass composition, SiO 2 60~85%, B 2 O 3 10~20%, RO (R is Mg, Ca, Sr or Ba) 0 to 20% and R '2 O (R ′ is Li, Na, or K) It is preferable to contain 0.1 to 3%. The reason for limiting the glass composition in this way will be described below. In the following description of the content of each component, “%” represents “mass%” unless otherwise specified.

SiOはホウケイ酸ガラスの主成分であり、ガラス骨格を形成する成分である。SiOの含有量は60〜85%、特に65〜80%であることが好ましい。SiOの含有量が少なすぎると、化学的耐久性が低下しやすくなる。一方、SiOの含有量が多すぎると、焼結温度が高くなって低温焼結(例えば1000℃以下)が困難となる傾向がある。 SiO 2 is a main component of borosilicate glass and is a component that forms a glass skeleton. The content of SiO 2 is preferably 60 to 85%, particularly 65 to 80%. When the content of SiO 2 is too small, chemical durability tends to decrease. On the other hand, if the content of SiO 2 is too large, low-temperature sintering and the sintering temperature becomes higher (e.g., 1000 ° C. or less) tend to become difficult.

は粘度を低下させる成分である。Bの含有量は10〜20%、特に16〜20%であることが好ましい。Bの含有量が少なすぎると、焼結温度が高くなって低温焼結が困難となる傾向がある。一方、Bの含有量が多すぎると、化学的耐久性が低下しやすくなる。 B 2 O 3 is a component that lowers the viscosity. The content of B 2 O 3 is preferably 10 to 20%, particularly preferably 16 to 20%. If the content of B 2 O 3 is too small, there is a tendency for low-temperature sintering becomes difficult sintering temperature becomes high. On the other hand, when the content of B 2 O 3 is too large, chemical durability tends to decrease.

ROは溶融温度を低下させる成分である。ROの含有量は合量で0〜20%、0.1〜15%、特に1〜10%であることが好ましい。ROの含有量が多すぎると、ガラス化しにくくなったり、流動性が低下して焼結しにくくなる傾向がある。   RO is a component that lowers the melting temperature. The total RO content is preferably 0 to 20%, 0.1 to 15%, particularly preferably 1 to 10%. When there is too much content of RO, it will become difficult to vitrify or it will become difficult to sinter because fluidity | liquidity falls.

R’Oは溶融温度を低下させる成分である。R’Oの含有量は合量で0.1〜3%、特に1〜2.5%であることが好ましい。R’Oの含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。一方、R’Oの含有量が多すぎると、体積抵抗率が低下して絶縁性に劣る傾向がある。 R ′ 2 O is a component that lowers the melting temperature. The total content of R ′ 2 O is preferably 0.1 to 3%, particularly preferably 1 to 2.5%. If the content of R ′ 2 O is too small, it is difficult to obtain the above effect. On the other hand, when R 'content 2 O is too large, the volume resistivity tends to be inferior in insulating properties decrease.

上記成分以外にも、ガラスを安定化するための成分としてAl、ガラス化を容易にする成分としてZnO、配線として使用されるAgによる着色を抑制する成分としてCuO、CeO、SbまたはSnO、耐薬品性(耐酸性または耐アルカリ性)を向上させる成分としてTiOまたはZrO等を合量で30%まで含有してもよい。 In addition to the above components, Al 2 O 3 as a component for stabilizing glass, ZnO as a component for facilitating vitrification, and CuO, CeO 2 , Sb 2 as components for suppressing coloring due to Ag used as wiring. O 3 or SnO, TiO 2 or ZrO 2 or the like as a component for improving chemical resistance (acid resistance or alkali resistance) may be contained up to 30% in total.

アルミナ粉末および石英粉末はガラスセラミック誘電体の機械的強度を向上させる成分である。特に、石英粉末は誘電率が3.5程度と低いため、ガラスセラミック誘電体の誘電率を低下させる効果が大きく、配線基板や回路基板としたときの信号処理速度を向上させやすい。アルミナ粉末および石英粉末は、いずれか一方のみを含有してもよく、両者を含有してもよい。アルミナ粉末および石英粉末の含有量は合量で10〜50質量%、特に20〜40質量%であることが好ましい。アルミナ粉末および/または石英粉末の含有量が少なすぎると、ガラスセラミック誘電体の機械的強度が低下する傾向がある。一方、アルミナ粉末および/または石英粉末の含有量が多すぎると、相対的にホウケイ酸ガラス粉末の含有量が少なくなって焼結が不十分となり、結果として、ガラスセラミック誘電体の気孔率が大きくなって機械的強度が低下しやすくなる。   Alumina powder and quartz powder are components that improve the mechanical strength of the glass ceramic dielectric. In particular, since quartz powder has a low dielectric constant of about 3.5, the effect of lowering the dielectric constant of the glass ceramic dielectric is great, and it is easy to improve the signal processing speed when a wiring board or circuit board is used. Alumina powder and quartz powder may contain only one or both. The total content of the alumina powder and the quartz powder is preferably 10 to 50% by mass, particularly 20 to 40% by mass. When the content of the alumina powder and / or the quartz powder is too small, the mechanical strength of the glass ceramic dielectric tends to decrease. On the other hand, if the content of alumina powder and / or quartz powder is too large, the content of borosilicate glass powder is relatively small and sintering becomes insufficient, resulting in a large porosity of the glass ceramic dielectric. As a result, the mechanical strength tends to decrease.

ホウ酸アルミニウム粉末およびホウ酸シリカ系化合物粉末は、本発明のガラスセラミック誘電体用材料をスラリー化した際の流動性を向上させ、かつ、粘度を安定化させる成分である。ホウ酸アルミニウム粉末およびホウ酸シリカ系化合物粉末は、いずれか一方のみを含有してもよく、両者を含有してもよい。ホウ酸アルミニウム粉末およびホウ酸シリカ系化合物粉末の含有量は合量で0.1〜4質量%、特に1〜3.5質量%であることが好ましい。ホウ酸アルミニウム粉末および/またはホウ酸シリカ系化合物粉末の含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。一方、ホウ酸アルミニウム粉末および/またはホウ酸シリカ系化合物粉末の含有量が多すぎると、ガラスセラミック誘電体の気孔率が大きくなって機械的強度が低下しやすくなる。ホウ酸アルミニウム粉末の具体例としては、2Al・Bおよび9Al・2Bが挙げられる。また、ホウ酸シリカ系化合物粉末の具体例としては、BSiO、NaBSi、NaBSi(OH)およびKBSiが挙げられる。 The aluminum borate powder and the silica borate compound powder are components that improve fluidity and stabilize the viscosity when the glass ceramic dielectric material of the present invention is slurried. The aluminum borate powder and the silica borate compound powder may contain either one or both. The total content of the aluminum borate powder and the silica borate compound powder is preferably 0.1 to 4% by mass, particularly 1 to 3.5% by mass. If the content of the aluminum borate powder and / or the silica borate compound powder is too small, it is difficult to obtain the above effect. On the other hand, when the content of the aluminum borate powder and / or the silica borate compound powder is too large, the porosity of the glass ceramic dielectric increases and the mechanical strength tends to decrease. Examples of the aluminum borate powders, 2Al 2 O 3 · B 2 O 3 and 9Al 2 O 3 · 2B 2 O 3. Specific examples of the silica borate compound powder include B 2 SiO 5 , NaBSi 3 O 8 , NaBSi 2 O 5 (OH) 2 and KBSi 2 O 6 .

なお、上記説明した各粉末の大きさは特に限定されないが、大きすぎるとガラスセラミック誘電体の気孔率が大きくなって機械的強度が低下しやすくなり、一方、小さすぎると取り扱い性に劣る傾向がある。したがって、各粉末の平均粒子径(D50)は0.01〜100μm、0.1〜50μm、特に1〜10μmであることが好ましい。ここで、平均粒子径(D50)はレーザー回折散乱法により測定された値をいう。 The size of each powder described above is not particularly limited, but if it is too large, the porosity of the glass-ceramic dielectric increases and the mechanical strength tends to decrease, whereas if it is too small, the handleability tends to be inferior. is there. Therefore, the average particle diameter (D 50) of the respective powders is 0.01 to 100 [mu] m, 0.1 to 50 [mu] m, and particularly preferably a 1 to 10 [mu] m. Here, the average particle diameter (D 50 ) is a value measured by a laser diffraction scattering method.

本発明のガラスセラミック誘電体用材料には、上記粉末以外にも、熱膨張係数、靭性、誘電率、耐薬品性等の特性を改善する目的で、ジルコン粉末、チタニア粉末またはジルコニア粉末等を含有しても構わない。   In addition to the above powder, the glass ceramic dielectric material of the present invention contains zircon powder, titania powder, zirconia powder, etc. for the purpose of improving the properties such as thermal expansion coefficient, toughness, dielectric constant, chemical resistance, etc. It doesn't matter.

本発明のガラスセラミック誘電体は、上記ガラスセラミック誘電体用材料を焼結してなるものである。本発明のガラスセラミック誘電体の誘電率は3〜8、特に3.5〜7であることが好ましい。   The glass ceramic dielectric of the present invention is formed by sintering the glass ceramic dielectric material. The dielectric constant of the glass ceramic dielectric of the present invention is preferably 3 to 8, particularly 3.5 to 7.

以下に、本発明のガラスセラミック誘電体の詳細な製造方法の一例について説明する。   Below, an example of the detailed manufacturing method of the glass-ceramic dielectric material of this invention is demonstrated.

まず、所望のガラス組成となるようにガラス原料を調合した後、例えば1300〜1650℃で溶融する。溶融ガラスを例えば水冷ローラーによって薄板状に成形した後、成形体を粉砕してホウケイ酸ガラス粉末を得る。   First, after preparing a glass raw material so that it may become a desired glass composition, it fuse | melts at 1300-1650 degreeC, for example. After the molten glass is formed into a thin plate shape by, for example, a water-cooled roller, the formed body is pulverized to obtain a borosilicate glass powder.

ホウケイ酸ガラス粉末に対し、アルミナ粉末および/または石英粉末と、ホウ酸アルミニウム粉末および/またはホウ酸シリカ系化合物粉末とを混合し、所定量の結合剤、可塑剤および溶剤を添加してスラリーを調製する。ここで、結合剤としては、例えばポリビニルブチラール樹脂およびメタアクリル酸樹脂等を使用することができる。可塑剤としては、例えばフタル酸ジブチル等を使用することができる。溶剤としては、例えばトルエンおよびメチルエチルケトン等を使用することができる。   Alumina powder and / or quartz powder and aluminum borate powder and / or silica borate compound powder are mixed with borosilicate glass powder, and a predetermined amount of binder, plasticizer and solvent are added to form a slurry. Prepare. Here, as the binder, for example, polyvinyl butyral resin and methacrylic acid resin can be used. As the plasticizer, for example, dibutyl phthalate can be used. As the solvent, for example, toluene and methyl ethyl ketone can be used.

次いで、スラリーをドクターブレード法によってグリーンシートに成形する。その後、グリーンシートを乾燥させ、所定寸法に切断してから、機械的加工を施してスルーホールを形成し、導体や電極となる金属材料をスルーホールおよびグリーンシート表面に印刷する。続いて、グリーンシートを複数枚積層し、熱圧着によって一体化する。さらに、積層グリーンシートを焼成することによって、ガラスセラミックからなる絶縁層を有する多層基板誘電体を得ることができる。   Next, the slurry is formed into a green sheet by a doctor blade method. Thereafter, the green sheet is dried and cut to a predetermined size, and then mechanical processing is performed to form a through hole, and a metal material that becomes a conductor or an electrode is printed on the surface of the through hole and the green sheet. Subsequently, a plurality of green sheets are stacked and integrated by thermocompression bonding. Further, by firing the laminated green sheet, a multilayer substrate dielectric having an insulating layer made of glass ceramic can be obtained.

以下に本発明のガラスセラミック誘電体用材料およびガラスセラミック誘電体について、実施例を用いて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   The glass ceramic dielectric material and glass ceramic dielectric of the present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

表1および2は、本発明の実施例(試料No.1〜4および8〜14)および比較例(試料No.5〜7、15および16)を示す。   Tables 1 and 2 show examples of the present invention (sample Nos. 1-4 and 8-14) and comparative examples (samples No. 5-7, 15 and 16).

(1)ホウケイ酸ガラス粉末の作製
まず表に示す組成となるように調合したガラス原料を白金坩堝に投入し、1600℃で3〜6時間溶融した。次に、溶融ガラスを水冷ローラーによって薄板状に成形した。さらに、成形体をボールミルにより粗砕した後、アルコールを添加して湿式粉砕し、平均粒子径が3μmのホウケイ酸ガラス粉末を得た。
(1) Production of Borosilicate Glass Powder First, glass materials prepared so as to have the composition shown in the table were put into a platinum crucible and melted at 1600 ° C. for 3 to 6 hours. Next, the molten glass was formed into a thin plate shape by a water-cooled roller. Further, the compact was coarsely crushed by a ball mill, and then alcohol was added and wet pulverized to obtain a borosilicate glass powder having an average particle diameter of 3 μm.

(2)ガラスセラミック誘電体作製用グリーンシートの作製
ホウケイ酸ガラス粉末に対し、アルミナ粉末または石英粉末(平均粒子径:各3μm)と、ホウ酸アルミニウム粉末またはホウ酸シリカ系化合物粉末(平均粒子径:各1μm)とを混合した。得られた混合粉末100重量部に対して、ポリビニルブチラール樹脂10重量部、フタル酸ジブチル2重量部およびトルエン50重量部を添加し、24時間混合してスラリーを作製した。次いで上記のスラリーを、ドクターブレード法によってシート状に成形して乾燥し、10cm角に切断することによりグリーンシートを得た。
(2) Production of Green Sheet for Glass Ceramic Dielectric Fabrication For borosilicate glass powder, alumina powder or quartz powder (average particle size: 3 μm each) and aluminum borate powder or silica borate compound powder (average particle size) : 1 μm each). To 100 parts by weight of the obtained mixed powder, 10 parts by weight of polyvinyl butyral resin, 2 parts by weight of dibutyl phthalate and 50 parts by weight of toluene were added and mixed for 24 hours to prepare a slurry. Next, the slurry was molded into a sheet by the doctor blade method, dried, and cut into 10 cm squares to obtain green sheets.

このようにして得られたグリーンシート100枚について厚みを測定し、最大値と最小値の差を厚みばらつきとして評価した。   The thickness of 100 green sheets thus obtained was measured, and the difference between the maximum value and the minimum value was evaluated as thickness variation.

(3)ガラスセラミック誘電体の作製および特性評価
得られたグリーンシートを所定枚数積層し、900℃で焼成することにより焼結体(ガラスセラミック誘電体)を得た。得られたガラスセラミック誘電体について、焼結性、1MHzにおける誘電率および曲げ強度を以下の方法により評価または測定した。結果を表1および2に示す。
(3) Fabrication and characteristic evaluation of glass ceramic dielectric A predetermined number of the obtained green sheets were laminated and fired at 900 ° C. to obtain a sintered body (glass ceramic dielectric). The obtained glass ceramic dielectric was evaluated or measured for sinterability, dielectric constant at 1 MHz and bending strength by the following methods. The results are shown in Tables 1 and 2.

焼結性は、ガラスセラミック誘電体表面に油性マジックインキを塗布し、ガーゼにより拭き取り、インキが残らない(=緻密に焼結した)試料を○、インキが残った(=緻密性が不十分である)試料を×とした。   For sinterability, oil-based magic ink was applied to the surface of the glass ceramic dielectric, wiped off with gauze, the ink did not remain (= densely sintered) ○, the ink remained (= insufficiently dense) A sample) was marked with x.

誘電率は、LCRメータを用いて測定した。   The dielectric constant was measured using an LCR meter.

曲げ強度は、JIS R1601に基づく三点曲げ強度測定に従って評価した。   The bending strength was evaluated according to a three-point bending strength measurement based on JIS R1601.

表から明らかなように、実施例であるNo.1〜4および8〜14の各試料はスラリー粘度が8Pa・s以下と低く、グリーンシートの厚みばらつきが6μm以下と小さかった。また、緻密な焼結体が得られたため、曲げ強度が120MPa以上と高かった。   As is apparent from the table, Examples No. Each of the samples 1-4 and 8-14 had a slurry viscosity as low as 8 Pa · s or less, and the thickness variation of the green sheet was as small as 6 μm or less. Moreover, since a dense sintered body was obtained, the bending strength was as high as 120 MPa or more.

一方、比較例であるNo.5の試料は、ホウ酸アルミニウム粉末およびホウ酸シリカ系化合物粉末のいずれも含有しないため、スラリー粘度が25Pa・sと高くなり、また経時変化が大きいため、グリーンシートの厚みばらつきが13μmと大きくなった。また、No.6、7、15および16の試料は、アルミナ粉末、ホウ酸アルミニウム粉末またはホウ酸シリカ系化合物粉末の含有量が多すぎるため、焼結体が緻密化せず、曲げ強度が75MPa以下と低くなった。   On the other hand, No. which is a comparative example. Sample No. 5 contains neither aluminum borate powder nor silica borate compound powder, so the slurry viscosity is as high as 25 Pa · s, and the change over time is large, so the thickness variation of the green sheet is as large as 13 μm. It was. No. Samples 6, 7, 15 and 16 contain too much alumina powder, aluminum borate powder or silica borate compound powder, so the sintered body is not densified and the bending strength is as low as 75 MPa or less. It was.

本発明のガラスセラミック誘電体用材料は、多層基板誘電体等の誘電体以外にも、半導体パッケージや積層チップ部品等の電子部品材料として使用することが可能である。   The glass ceramic dielectric material of the present invention can be used as an electronic component material such as a semiconductor package or a multilayer chip component in addition to a dielectric such as a multilayer substrate dielectric.

Claims (4)

ホウケイ酸ガラス粉末を49.9〜89.9質量%、アルミナ粉末および/または石英粉末を10〜50質量%、ならびに、ホウ酸アルミニウム粉末を0.1〜4質量%含有するガラスセラミック誘電体用材料であって、ホウケイ酸ガラスが、ガラス組成として質量%で、SiO 60〜85%、B 10〜20%、RO(RはMg、Ca、SrまたはBa) 0〜20%およびR’ O(R’はLi、NaまたはK) 0.1〜3%を含有することを特徴とするガラスセラミック誘電体用材料49.9 to 89.9 wt% of borosilicate glass powder, alumina powder and / or quartz powder 10 to 50 wt%, and, Ruga Las ceramics containing aluminum borate Powder 0.1-4 wt% A dielectric material , in which borosilicate glass is glass composition by mass%, SiO 2 60 to 85%, B 2 O 3 10 to 20%, RO (R is Mg, Ca, Sr or Ba) 0 A glass-ceramic dielectric material comprising 20% and R ′ 2 O (R ′ is Li, Na or K) 0.1 to 3% . ホウ酸アルミニウム粉末が2Al・Bまたは9Al・2Bあることを特徴とする請求項1に記載のガラスセラミック誘電体用材料。 Glass ceramic dielectric material according to claim 1, wherein the aluminum borate powder is 2Al 2 O 3 · B 2 O 3 or 9Al 2 O 3 · 2B 2 O 3. グリーンシート状であることを特徴とする請求項1または2に記載のガラスセラミック誘電体用材料。 Glass ceramic dielectric material according to claim 1 or 2, characterized in that a green sheet. 請求項1〜のいずれかに記載のガラスセラミック誘電体用材料を焼結してなることを特徴とするガラスセラミック誘電体。 Glass ceramic dielectric, characterized in that formed by sintering a glass ceramic dielectric material according to any one of claims 1-3.
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