JPH04115410A

JPH04115410A - 絶縁材料用組成物および同組成物を原料とする回路基板の製造方法

Info

Publication number: JPH04115410A
Application number: JP2235064A
Authority: JP
Inventors: Yuji Umeda; 勇治梅田; Tatsuo Sohara; 曽原　達雄; Yukio Horikawa; 幸男堀川
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1990-09-04
Filing date: 1990-09-04
Publication date: 1992-04-16

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）本発明は絶縁材料用組成物、および同組成物を原料とす
る回路基板の製造方法に関する。

（従来技術）回路基板、電子管外周器等電子、電気部品材料の特定の
ものにおいては高周波絶縁性、熱膨張係数等との関係か
らフォルステライトを主成分とする絶縁材料が使用され
ている。しかして、フォルステライトを主成分とする原
料は高い焼成温度が必要なことから、これを解決する手
段が特開昭６０−１１２５９号公報にて提案されている
。

当該手段は磁器組成物に関するもので、当該組成物は多
種類の酸化物を含有するフォルステライトを主成分とし
、これにＣａｏ、　　Ｂ　ａｏ、　　Ｓ　ｒ　Ｏおよび
ガイロメ粘土を含有させたものであり、かかる組成物に
より一般に使用されている焼成温度より相当低い１３３
０℃で焼成可能であるとし、これにより経済的に有利に
磁器を得る旨述べている。

（発明が解決しようとする課題）ところで、上記した組成物を使用した場合、焼成温度を
低くできるという利点がある反面焼成温度が低いための
欠点、すなわち使用しているバインダーの除去（脱バイ
ンダー性）が十分になされないため製品が黒化し、また
回路基板等導体ペーストを印刷したものを焼成した製品
においては、メタライズの形成が不十分で導体抵抗が高
いとともに、メタライズの十分な付着強度が得られない
という問題がある。脱バインダー性のみを改善するため
には、従来の焼成時間に比較して極めて長く焼成するこ
とも考えられるが、かかる手段においては経済的にはむ
しろ不利となり、上記組成物を使用する意味が無くなる
。

従って、本発明の第１の目的はフォルステライトを主成
分とし電子、電気部品の絶縁材料として好適な絶縁材料
を得るための組成物を提供することにあり、その第２の
目的はかかる組成物を原料とする電子部品材料である回
路基板を提供することにある。

（課題を解決するための手段）本発明の第１の発明は、フォルステライトを主成分とす
る絶縁材料を形成するための絶縁材料用組成物であり、
ＭｇＯ４０〜６３ｗｔ％、ＳｉＯ２３７〜６０ｗｔ％か
らなるフォルステライトを主成分とし、同フォルステラ
イトに対してＢａの酸化物または炭酸塩をＢａＯ換算で
０．５〜１２ｗｔ％、粘土を０．５−４ｗｔ％含有して
いることを特徴とするものであり、第２の発明はかかる
絶縁材料用組成物を原料とする回路基板の製造方法であ
り、前記絶縁材料用組成物からなるグリーンシートの表
面にＭｏを主成分とする導体ペーストを印刷し、これを
１４００〜１５００℃の還元雰囲気にて焼成することを
特徴とするものである。

かかる組成物における粘土としては、カオリン、耐火粘
土、陶石、ロウ石、ベントナイトおよび酸性白土からな
る群から選ばれる少なくとも１種類の材料であることが
好ましい。

（発明の作用・効果）本発明に係る絶縁材料用組成物においては、適正量のＭ
ｇＯ１Ｓｉ０２を主成分とするフォルステライトに適正
量のＢａの酸化物または炭酸塩を含有しているため、絶
縁材料製造時の最適焼成温度を１４００〜１５００℃と
し、かつ絶縁材料の吸水率をゼロとなる等焼成特性を最
適化することができる。また、かかる組成物においては
Ｓ＋０２、Ａｌ２（ｈを主成分とするカオリン等の粘土
を適正量含有しているため、グリーンシートと同グリー
ンシートの表面に印刷した導体ペーストとを同時に焼成
する場合のメタライズ化を十分に行うことができ、メタ
ライズの強度を向上させることができる。

本発明に係る組成物において、フォルステライト中のＭ
ｇＯの含有量は４０〜６３ｗｔ％、Ｓ　＋０２の含有量
は３７〜６ｏｗｔ％である。ＭｇＯが６３ｗｔ％より多
い場合すなわちＳｉＯ２が３７ｗｔ％より少ない場合に
は、ＭｇＯベリクレーズ相が生じて焼成温度が高くなり
すぎ、商業的連続炉での焼成が経済的に不利になり、ま
たは焼成不能になる。好ましい含有量はＭｇＯ５８ｗｔ
％以下、Ｓ＋Ｏｔ４２ｗｔ％以上である。また、ＭｇＯ
が４０Ｖｔ％より少ない場合すなわちＳｉＯ２が６０ｗ
ｔ％より多い場合には、フォルステライト結晶相の他に
ステアタイトの多形であるプロトエンステタイト相およ
びクリツエンステタイト相またはクリストバライト相が
絶縁材料中に発生する。このため、絶縁材料としての製
品の均一性が保てず、また焼成時におけるわずかの温度
差によって絶縁材料の焼成時における支持部材への融着
、変形が発生して絶縁材料としての使用が不能になるお
それがある。

本発明に係る組成物において、Ｂａの酸化物または炭酸
塩の含有量はＢａＯ換算で０．５〜１２ｗｔ％である。

Ｂａのかかる化合物が０．５ｗｔ％よりも少ない場合に
は、焼成温度が１４００℃より低くなるため成形時に用
いる有機結合剤の除去が不十分で得れる製品が黒化する
おそれが多く、また導体ペーストの印刷パターンとの同
時焼成時におけるメタライズの形成が不十分になる。ま
た、Ｂａのかかる化合物が１２ｗｔ％より多い場合には
、最大の崇比重となる最適温度での焼成によっても製品
の吸水率がゼロにならず絶縁材料としての信頼性に欠け
ることになる。

本発明に係る組成物において、Ｓ　ｉ　０２、Ａｌ２Ｏ
３を主成分とするカオリン等粘土の含有量は０５〜４豐
ｔ％である。粘土が０．５ｗｔ％よりも少ないと、同時
焼成により形成される導体ペーストの印刷パターン層へ
のガラス層の浸透が少なく、メタライズ層の付着強度が
不十分となる。また、粘土が４ｗｔ％よりも多いと焼成
温度が１４００℃よりも低くなり、製品が黒化するとと
もに強度が低下する。

（実施例１）主原料となるフォルステライト粉末を天然タルクおよび
水酸化マグネシウムを使用して下記の方法にて合成した
。

先づ、天然タルクおよび水酸化マグネシウムを適宜量混
合してなる原料粉末を適宜の大きさに加圧成形し、これ
を最高温度】４ｏＯ°Ｃにて焼成した。

得られた焼成物をロールクラッンヤにて粗砕し、次いで
ボールミルにて微粉末にして下記の３種類の合成フォル
ステライトを形成した。得られた各フォルステライトは
、Ｘ線回折による結晶相の同定によれば全てフォルステ
ライト結晶相であり、また不純物としてはＡ１２（ｈお
よびＣａＯが０１〜０．５ｖＬ％含有していた。

フォルステライト　ＭｇＯ（ｗｔ％）　　ＳｉＳ１０２
（％）なお、フォルステライトの粉砕粒径は平均３〜４
μｍとした。この粒度は後述するドクタブレード法によ
るグリーンシートの作成を容易にするためであり、粒径
が２μ鳳以下の場合にはグリーンシートに切れ等が発生
しやすくて量産に問題があり、また５μ■以上の場合に
はグリーンシートの表面粗さが大きくなり、これに対応
して焼成後の製品における表面粗度も大きくなって絶縁
材料、回路基板等として使用し得なくなるおそれがある
とともに、焼成時における収縮率に大きなバラツキが発
生する等の問題がある。

次に、各フォルステライト粉末にＢａＣＯ３とカオリン
を適宜量添加してなる混合粉末１００重量部に対して、
結合剤としてポリビニルブチラールを７重量部、トルエ
ンとイソプロピルアルコールの混合溶剤ラフ０重量部を
加え、ボットミルにて１５時間混合しスラリーを調製し
た。得られた各スラリーの組成は別表に示すとうりであ
る。

各スラリーを脱泡した後、同スラリーを使用してドクタ
ブレード法によりグリーンシートを作製した。グリーン
シートの厚みは０．１〜０．５ｍｍが好ましく、本実施
例においては厚み０．３ｍ＋＋のグリーンシートを作製
した。また、各グリーンシート上にはＭｏ粉末、有機バ
インダーであるエチルセルロース、溶剤であるブチルカ
ルピトール　アセテートよすする導体ペーストを所定の
パターンに印刷し、各焼成条件にて焼成した。Ｍｏの粉
末の平均粒径は０５〜４μ麿が好ましく、本実施例にお
いては２μ厘の粉末を採用している。焼成条件について
は、総焼成時間は３０時間、最高温度で１時間保持した
。また、焼成雰囲気は窒素／水素の比が３／ｌ、　　露
点＋４０”Ｃの還元雰囲気を採用した。

別表において、焼成温度は各試料における吸水率が最小
となり、崇比重が最大となる最適な焼成温度に対応する
。また、ハンダピール強度は２×２ｍｍのバットを直径
０８−簡の軟鋼線リードフレームにより垂直方向に２層
ｍ／ｓｉｎの早さで引張った場合の破壊荷重の値である
。

別表から明かなように、本発明に係る組成物を原料とす
る回路基板（実験例１〜６）においては、回路基板とし
て十分に満足し得る製品が得られた。

これに対して、本発明に係る組成物から外れる組成物を
原料とする回路基板（実験例７〜１５）においては、吸
水率、比抵抗、ハンダピール強度、絶縁抵抗の少なくと
も１つに欠陥があり、また回路基板に黒化現象、膨れ、
変形等が観察される回路基板があった。

（実施例２）実施例１の実験例３における、Ｍｏ導体ペーストを印刷
しであるグリーンシートと印刷していないグリーンシー
トとを第１図および第２図に示すように３枚積層して、
水晶振動子用回路基板を作製した。各図において、符号
１１．１２．１３はグリーンシートであり、符号１４は
導体ペーストの印刷層である。

水晶は熱膨張係数（１０〜ＩＩＸ　１０−６／’Ｃ）が
大きいため、従来のアルミナ素地を用いると、同素地の
熱膨張係数（７Ｘ　１０−６／”Ｃ）との差により水晶
にクラックが発生する場合があるが、本実施例に用いた
素地においては熱膨張係数が水晶に近いためクラックの
発生がなく、信頼性の高い水晶振動子用の回路基板を得
ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例２にて形成した水晶振動子用の回路基
板の平面図、第２図は同回路基板の第１図矢印■−■線
方向の断面図である。符　　号　　の　　説　　明１１、１２．１３・・・グリーンシート、１４・・・導
体ペーストの印刷層。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）．フォルステライトを主成分とする絶縁材料を形
成するための絶縁材料用組成物であり、ＭｇＯ４０〜６
３ｗｔ％、ＳｉＯ＿２３７〜６０ｗｔ％からなるフォル
ステライトを主成分とし、同フォルステライトに対して
Ｂａの酸化物または炭酸塩をＢａＯ換算で０．５〜１２
ｗｔ％、粘土を０．５〜４ｗｔ％含有していることを特
徴とする絶縁材料用組成物。
（２）．第１項に記載の絶縁材料用組成物において、前
記粘土がカオリン、耐火粘土、陶石、ロウ石、ベントナ
イトおよび酸性白土からなる群から選ばれる少なくとも
１種類の材料である絶縁材料用組成物。
（３）．第１項に記載の絶縁材料用組成物を原料とする
回路基板の製造方法であり、前記絶縁材料用組成物から
なるグリーンシートの表面にＭｏを主成分とする導体ペ
ーストを印刷し、これを１４００〜１５００℃の還元雰
囲気にて焼成することを特徴とする回路基板の製造方法
。