JPH0457627B2 - - Google Patents

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JPH0457627B2
JPH0457627B2 JP62130398A JP13039887A JPH0457627B2 JP H0457627 B2 JPH0457627 B2 JP H0457627B2 JP 62130398 A JP62130398 A JP 62130398A JP 13039887 A JP13039887 A JP 13039887A JP H0457627 B2 JPH0457627 B2 JP H0457627B2
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JP
Japan
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weight
glass
dielectric material
sio
temperature
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JP62130398A
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Noboru Ichinose
Eiichi Asada
Hideetsu Suzuki
Mitsuyoshi Nishida
Nobumasa Yoshida
Tomoko Uchida
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Shoei Chemical Inc
Original Assignee
Shoei Chemical Inc
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【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野 本発明は回路基板として有用な誘電体材料、特
に低温焼成が可能な誘電体材料に関する。 従来の技術 LSIなど半導体及び回路部品の高密度実装化に
伴い、近年多層回路基板が広く採用されている。
セラミツク多層回路基板は、誘電体層と導体層と
を交互に積層し、同時焼成して一体化することに
より製造されるものであり、誘電体材料として
は、従来主としてアルミナ系セラミツクスが使用
されてきた。しかしアルミナ系セラミツクスは絶
縁性機械的強度等の特性は優れているが、焼結温
度が1500℃以上と高く、内部配線導体材料には比
較的電気抵抗の高いMoやW等の高融点金属を用
いるので、導体幅を大きくとらなくてはならない
など、小型化、高密度化が困難である。そこで電
気抵抗が小さく融点の低いAg,Au,Cuなどの高
導電性金属を導体材料として用いるために、これ
らの金属の融点以下で焼結可能な誘電体材料の開
発が望まれている。 このような要請に応えて近年、例えば低温焼結
セラミツクス、結晶化ガラス、ガラス−セラミツ
クス混合物など種々の誘電体材料が提案され、一
部実用化されているが、誘電率、絶縁性等の電気
特性や強度など回路基板としての要求特性を全て
満足するものではなく、特に機械的強度の点でア
ルミナ基板に及ばない。 発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、低温で焼成でき、焼成後は優
れた絶縁特性及び機械的強度を示す新規な回路基
板用誘電体材料を提供することにある。 問題点を解決するための手段 本発明は、珪素、カルシウム、マグネシウム及
びアルミニウムを各々酸化物換算で SiO2 10〜60重量%、 CaO 20〜60重量%、 MgO 1〜30重量%、 Al2O3 0〜50重量% の比率で含有し、結晶化温度が1200℃以下である
ガラスからなる回路基板用誘電体材料、及びこの
ガラスと結晶性フイラーとの混合物からなる回路
基板用誘電体材料である。 上記ガラスは、各成分酸化物の原料化合物を酸
化物換算で上記の組成となるように混合し、通常
のガラスの製法に従つて例えば1500〜1700℃の温
度で溶融し、次いで溶融物を急冷してガラス化
し、これを粉砕することによつて製造される。 結晶性フイラーとしてはアルミナ、シリカ、ジ
ルコニア、ベリリア、マグネシア、ステアタイ
ト、フオルステライト、ムライト等の酸化物や、
窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化硼素等の窒化
物など通常フイラーとして使用されているものの
他、本発明のガラスを結晶化温度以上で熱処理し
て予め結晶化させた後、粉砕することにより製造
されたガラス−セラミツクス粉末も使用される。
該フイラーを前記ガラス対して添加混合すること
により、強度、脱バインダ性、成形性等を改善し
たり、焼成時の収縮率を制御することができる。
添加量は必要に応じて適宜選択するが、70重量%
程度までが好ましい。 作 用 本発明のガラスは、1200℃以下の結晶化温度を
有しており、結晶化温度以上で焼成することによ
り容易に結晶化する。 析出する結晶は組成によつても異なるが、主と
してβ−ウオラストナイト、アノーサイト、メリ
ライト、ムライトなどであり、特にメリライトが
非常に微細な形で析出し易く、これにより機械的
強度が大きく、かつ絶縁性が優れた誘電体が得ら
れるものと考えられる。又この結晶は安定してお
り、酸及びアルカリに対しても耐久性がある。メ
ルライトの中でもことにCa2MgSi2O7(オケルマ
ナイト)とCa2Al2SiO7(ゲーレナイト)の固溶体
は極めて微細な板状結晶として析出するので、強
度が飛躍的に向上する。更に本発明のガラスの焼
成体は表面が極めて平滑で、特別な研磨処理を必
要としない。 SiO2は結晶相の主要成分であるが、60重量%
を越えると結晶化しにくくなる。又融点が上昇す
るのでガラス製造時の溶融が困難になる。20重量
%より少量ではガラス化しにくい。CaOも結晶相
の主要成分であり、60重量%を越えると溶融が困
難になる。又10重量%より少いとガラス化しにく
い。MgOは1重量%以上配合することにより
SiO2−CaOガラスの吸水性を低下させ活性を小
さくする。又MgOはメリライト結晶特にオケル
マナイトを構成するが、30重量%を越えると溶融
温度が上昇するので好ましくない。Al2O3は本発
明の目的を達成するために必ずしも必要な成分で
はないが、SiO2−CaO−MgO系ガラスに添加す
ることによつてガラス化範囲が広くなり、種々の
特性値をコントロールするための自由度が増す。
又Al2O3はゲーレナイトなどの結晶の主要成分に
なる。40重量%を越えると、やはりガラス製造時
の溶融が困難となるので望ましくない。特に好適
な組成範囲は、 SiO2 20〜55重量%、 CaO 20〜45重量%、 MgO 1〜20重量%、 Al2O3 0〜40重量%、 で、この範囲ではメリライトが主相として析出し
易いので強度が優れており、結晶化温度も1000℃
以下と、より低温焼成が可能となる。最適なガラ
ス組成は、オケルマナイトとゲーレナイトの連続
固溶体が析出し易い。 SiO2 20〜45重量%、 CaO 30〜45重量%、 MgO 1〜15重量%、 Al2O3 0〜40重量%、 の範囲である。 本発明の誘電体材料は、回路基板や多層回路の
誘電体層として使用される。 例えば多層回路基板に使用する場合は、本発明
のガラスをポールミルにて平均粒径1〜5μm程度
まで粉砕し、この粉末に必要に応じてフイラー、
結合剤、可塑剤、湿潤剤を添加し、溶剤中で充分
に混合してスラリーを作り、ドクターブレード法
など公知の方法により成形してグリーンシートを
作成する。このグリーンシートに導体を印刷し、
複数枚積層して加熱加圧した後、焼成することに
より一体化する。焼成はガラスの結晶化温度以上
で行えばよく、例えば900〜1200℃の低温で焼成
することができる。焼成雰囲気は使用する導体材
料により、酸化性雰囲気、非酸化性雰囲気のいず
れでもよい。尚グリーンシートの代わりに、誘電
体ペーストの形でペースト積層法による多層回路
基板の製造に用いることもできる。 実施例 実施例 1〜11 SiO2,CaCO3,Mg(OH)2,Al2O3を酸化物換
算で表1に示した割合で秤量し、自動乳鉢で混合
し、1700℃に30分保持して溶融した後、双ロール
で急冷してガラスを製造した。このガラスをスタ
ンプミルで粗粉砕し、次いで分散媒としてメタノ
ールを用いてアルミナ製ボールミルで24時間粉砕
し、平均粒径2.5μmのガラス粉末を得た。得られ
たガラス粉末について、それぞれ結晶化温度を測
定し、表1に示した。 このガラス粉末100重量部に対してアクリル系
樹脂13.5重量部、フタル酸系可塑剤10重量部、ケ
トン系溶剤60重量部を添加し、アルミナ製ポール
ミルを用いて充分混合してスラリーとした。次い
で脱泡及び粘度調整を行つた後、ドクターブレー
ド法により厚さ150μmのグリーンシートを作成し
た。6枚のグリーンシートを温度100℃、圧力100
Kg/cm2で加熱加圧して積層し、未焼結基板を得
た。これを500℃で4時間保持して有機物を除去
し、ベルト炉において窒素雰囲気中1000℃で4時
間焼成を行つた。 得られた焼成体について各々絶縁抵抗及び抗折
強度を測定し、結果を表1に併せて示した。 表1より明らかなように、本発明の誘電体材料
は回路基板材料として優れた特性を有している。
【表】
【表】 比較例 1〜5 SiO2,CaCO3,Mg(OH)2,Al2O3を酸化物換
算で表1に示した割合で混合し、実施例と同様に
して溶融、急冷したところ、比較例1ではガラス
化せず、又比較例3〜5では1700℃で酸化物が完
全に溶融しなかつた。比較例2では得られたガラ
ス粉末を用いてグリーンシートを作成し、積層、
焼成したが、結晶化せず、抗折強度は1000Kg/cm2
と、実用に供し得ないものであつた。 実施例 12 実施例3と同一組成のガラス粉末と、結晶性フ
イラーとして平均粒径3.0μmのアルミナ粉末とを
重量化で90:10の割合で混合し、実施例1と同様
にしてグリーンシートを作り、積層した後1000℃
で焼成した。得られた焼成体の絶縁抵抗及び抗折
強度はそれぞれ1014Ωcm以上、2540Kg/cm2であつ
た。 実施例 13 実施例2と同一組成のガラス粉末と、結晶性フ
イラーとして平均粒径0.4μmの窒化アルミニウム
粉末とを重量比で95:5の割合で混合し、実施例
1と同様にしてグリーンシートを作り、積層した
後1000℃で焼成した。得られた焼成体の絶縁抵抗
及び抗折強度はそれぞれ1014Ωcm以上、2490Kg/
cm2であつた。 発明の効果 本発明の誘電体材料は、高い機械的強度及び優
れた化学的耐久性、電気的特性を有しており、又
低温での焼結が可能なので、設備コスト、製造コ
ストの低減に加えて、導体抵抗の低いAg,Au,
Cuなどの金属を配線材料として使用することが
でき、高密度実装が可能な回路基板用材料として
極めて有用である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 珪素、カルシウム、マグネシウム及びアルミ
    ニウムを各々酸化物換算で SiO2 10〜60重量%、 CaO 20〜60重量%、 MgO 1〜30重量%、 Al2O3 0〜50重量% の比率で含有し、結晶化温度が1200℃以下である
    ガラスからなる回路基板用誘電体材料。 2 珪素、カルシウム、マグネシウム及びアルミ
    ニウムを各々酸化物換算で SiO2 10〜60重量%、 CaO 20〜60重量%、 MgO 1〜30重量%、 Al2O3 0〜50重量% の比率で含有し、結晶化温度が1200℃以下である
    ガラスと、結晶性フイラーとからなる回路基板用
    誘電体材料。
JP62130398A 1987-05-27 1987-05-27 回路基板用誘電体材料 Granted JPS63295473A (ja)

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JP2700920B2 (ja) * 1989-05-19 1998-01-21 京セラ株式会社 コンデンサー内蔵複合回路基板
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JPS58204870A (ja) * 1982-05-24 1983-11-29 富士通株式会社 ガラス・セラミツク組成物

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