JPH0329350A - セラミツク基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、低温焼成セラミック基板、とくに銀糸導体を
使用する回路基板に好適な基板用セラミック組成物に関
する。

【従来の技術］ ＬＳＩ実装基板の一層の高密度化、高速化に低コストで
対応できると期待されている、８００〜１０００℃で焼
成可能な、いわゆる低温焼成基板が従来より報告されて
いる（たとえば、エレクトロニク・セラミクス、１９８
５年、３月号および同、１９８７年、５月号）。前記の
温度範囲でセラミックスが焼成できることにより、Ａｕ
．．Ａｇｓ　Ａｇ／　Ｐｄ％ＣｕＳＮｉなどの導体が同
時焼成でき、低誘電率セラミックスと低抵抗導体とを組
み合せた多層配線が可能になる。

このような組み合せの多層セラミック基板の製造方法ａ
しては、アルミナ粉末などの無機フィラーと硼珪酸系な
どのガラス粉末との混合物を有機結合剤や可塑剤および
溶剤とによりスラリー化して、これをドクターブレード
で成形してグリーンシ一トと称する柔軟なセラミックシ
一トを作り、この複数枚に上記導体を印刷し、その層間
をパイアホールで継いで多層化し、これを焼成して一体
化される。

ここで使用される導体の中でも、ＡｇやＡｇ／　Ｐｄの
ような銀糸導体は、低コストであること、空気中で焼成
可能であること、従来より／％イブリ・ソドＩＣ分野で
使用頻度が高く周辺技術とのマッチングがとれているこ
と、などの利点をもっている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、これら銀糸導体はセラミック誘電体中を拡散
しやすく、水分の存在下で直流ノくイアスを印加したと
きＡｇが移動、析出する（マイグレーションと称されて
いる）問題のあることが知られている。本発明者らの検
討によれば、アルミナーガラス複合系セラミックスのガ
ラスの軟化温度が高いほど、セラミックス中のＡｇ拡散
の程度は小さくなる傾向にあったが、このような軟化温
度が高いガラスを用いると、セラミックが１０００℃以
下で緻密に焼結しないという問題があった。

本発明は前述のような問題点を解消するためになされた
もので、八ｇの拡散が無視しうるほと小さく抑制され、
かつ８００〜１０００℃の低温で充分焼結可能な組成物
を提供し、Ａｇ系導体配線したセラミック基板をうろこ
とを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明では、アルミナ粉末とガラス粉末との混合物を用
い、その混合物に対するガラス粉末の量が３５〜Ｂ５重
量％であり、ガラスの組成を重量％で、＃２Ｏ３：３〜
ｌ５、ＰｂＯ：４０〜５２、Ｓ１２Ｏ　：　３２〜４０
、Ｂ２Ｏ３　　：　２〜８の範囲として低温焼成セラミ
・ソク基板をえたものである。

［作　用］ 上記組成とすることにより、セラミック基板中へのＡｇ
の拡散は無視できるほどに抑えられ、８００〜ｌ０００
℃の範囲で焼成させることができる。

［実施例コ 本発明のセラミック基板において、アルミナ粉末とガラ
ス粉末との混合物に対するガラス粉末量の比率は３５〜
６５重量％である。前記比率が３５重量％未満では焼結
温度が高くなって、本来の低温焼成の目的が達成せられ
ず、６５重量％をこえると焼結体の強度および耐湿性な
ど基板としての性質が劣ってくるためである。

前記ガラス粉末の組成範囲は、重量％で、Ｎ２Ｏｓ：３
〜ｌ５、ＰｂＯ：４０〜５２、Ｓｉ２Ｏ　：　３２〜４
０、Ｂ２Ｏｓ　　：　２〜８の範囲である。ガラス粉末
組成範囲の限定理由はつぎの通りである。

９１０２とＰｂＯはガラス構造の骨格をなす酸化物であ
り、前記範囲において良好な基本的ガラスとなるのであ
るが、ｓｔｏ２が少なすぎると軟化温度が低くなりすぎ
て耐熱性が低下し、焼成時に基板が敷板に付着するなど
の不都合を生じ、８１０２が多すぎると逆に軟化温度が
高くなりすぎ、基板を充分焼結しえない状態となる。Ｐ
ｂＯが４０重量％以下ではＳ１０２とは逆にガラス軟化
温度が高くなりすぎる。

一方、５２重量％をこえるとドクターブレード法によっ
て成形されるグリーンシ一トの表面状態がわるくなる。

Ｂ２Ｏ３はガラスの流動性を改善するが、２重量％以下
ではその改善がみられず、軟化温度が高くなりすぎる。

８重量％をこえると軟化温度が低くなりすぎ、８００℃
の焼成温度でもセラミック基板が敷板に付着するように
なるとともに、Ａｇのセラミック基板中への拡散がすす
むようになる。

Ａｌ２Ｏ３は３〜１５重量％の範囲においてガラスの化
学的性質、とくに耐水性を向上させる。３重量％以下で
はその効果が顕著でな＜、１５重量％より多いとガラス
軟化温度が高くなりすぎる。

なお、製造上の問題として、ＰｂＯを多量に含有するガ
ラス組成のため、アルミナ粉末との混合、分散がわるく
なる傾向にあり、そのためグリーンシ一トに凹凸やすじ
などの欠陥が生じやすくなるばあいがあるが、本発明者
らは分散剤を特定することによりこの問題を解決しうる
ことも見出している。

すなわち、前記ガラス粉末とアルミナ粉末との混合物ｌ
００重量部に対して、分散剤としてオレイン酸０．３〜
１．２重量部を含有せしめ、スラリーとしたものを用い
ることによって、前記欠陥を消失させうる。

実施例１〜７および比較例１〜６ まず、第１表のＡ−Ｈとなるように原料混合して、１４
５０〜１６００℃で溶融し、急冷してガラスの塊をえ、
これを粉砕して平均粒径５岬のガラス粉末とした。また
代表的な硼珪酸ガラスとして、Ｓｉ０２：８Ｃ，　　Ｂ
２Ｏｓ　　：　１２、ＡＪ２Ｏｓ：２、Ｎａ２Ｏ　；　
　４、　Ｋ２Ｏ：０．２　、ＣａＯ　：　０．３　　（
数字は重量％）の組成で知られるコーニング７７４０　
（パイレックス、コーニングつぎに、前記ガラス粉末か
ら第２表にしたがって選ばれたものと平均粒径２浦のア
ルミナ粉末とを第２表の割合で混合し、これらの各粉末
混合物１００重量部に対して、ポリビニルプチラール８
Ｎ量部、ジブチルフタレート５重量部、エタノールとト
ルエンの混合溶剤４０重量部を加え、さらに分散剤とし
てオレイン酸を０．３〜１．２重量部の範囲内で加え、
２４時間ボールミル混合を行ないスラリーを作製した。

これらのスラリーをドクターブレード法により成形し、
厚さ０．２一朧のグリーンシ一トを製造した。なおオレ
イン酸の量は別の検討結果から決定したもので、グリー
ンシ一ト表面の凹凸やすじなどの欠陥を消失させる効果
かえられる必要最少量の観点から決め、０．３重量部以
下ではその効果がみられなかった。

えられたグリーンシ一トを５ＣＩ１各に切断して５枚積
層し、ホットプレスして一体化した。このようにして作
製した試片を種々温度で焼成して、焼成基板の吸水率が
ほぼＯとなり、かつ焼成収縮率が安定する焼成温度を第
２表に示すごとく見出した。

つぎに、前記５ｃｍ角のグリーンシ一ト表面に１５重量
％Ｐｄ含有のＡｇ／　Ｐｄペーストを用いて、１１間隔
、１■幅でスクリーン印刷した。このシートに他のグリ
ーンシ一ト４枚を下打ちし、積層接着して、前記焼成温
度、すなわち最適焼成温度にて焼成し配線基板をえた。

えられた各サンプルについて焼成後の導体周辺の色を観
察した結果を第２表に汁 第２表にみられるように、ガラス粉末組成Ｈを用いた比
較例５とガラス粉末組成Ｐ（コーニング７７４０）を用
いた比較例６では、Ａｇ／　Ｐｄ導体周囲のセラミック
が黄色に変色しているのが認められた。

これに対して、本発明の組成よりなる実施例１〜７のセ
ラミック基板は８００〜１０００℃内の温度で銀糸導体
と同時焼成することができ、導体周囲のセラミックも黄
色に変色することはなかった。さらに、この変色部分と
変色が認められない部分とをＸ線マイクロアナライザー
で分析したところ、変色のないところには八ｇが検出さ
れなかったのに対し、変色部分には八ｇの存在が認めら
れ、黄色の濃さが強いはどＡｇ濃度は高かった。したが
って導体周囲が変色しないセラミック組成物はＡｇ拡散
性の小さい組威物であると結論できる。

比較例１、３および４はＩ０００℃で焼成しても基板が
充分に収縮せず、導体とのマッチングがとれなかった。

比較例２および５は８００℃の焼成でセラミック基板が
敷板に付着するような状態であり、比較例５の導体周囲
のセラミックは薄い黄色を呈していた。比較例６の焼成
温度は最適であったが、導体周囲は比較例５よりも濃い
黄色であった。

なお、前記実施例ではＡｇ／Ｐｄ導体を使用したぱあい
について説明しており、実際、本発明にかかわるセラミ
ック組成は銀系導体を用いるぱあいに最適なセラミック
組成であるが、Ａｕｓ　Ｃｕｓ旧などの低温焼戊用の他
の導体とともに用いても何ら差支えない。

［発明の効果］ 以上のように、本発明では特定組成範囲のガラス粉末を
特定量のアルミナ粉末と混合して、好ましくはオレイン
酸を分散剤とするグリーンシ一トを用いてセラミック基
板を製造するようにしたので、銀糸導体を用いたときの
Ａｇの拡散が抑制され、銀糸導体の焼き付けに適した８
００〜１０００℃という低温で焼成できるセラミック基
板かえられる効果がある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガラス粉末とアルミナ粉末との混合物を用いたセ
   ラミック基板であって、ガラス粉末の組成が重量％表示
   で、 Ａｌ＿２Ｏ＿３：３〜１５、 ＰｂＯ：４０〜５２、 Ｓｉ＿２Ｏ：３２〜４０、 Ｂ＿２Ｏ＿３：２〜８ であり、このガラス粉末を、アルミナ粉末との混合物に
   対し３５〜６５重量％含有したセラミック基板。