JPH05270899A - セラミック基板用組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 各種多層配線基板の製造に使用されるセラミ
ック基板用組成物において、極めて低温度にて焼成で
き、Ａｕ，Ａｇなどのペーストを内部電極として使用で
き、かつ体積固有抵抗率，誘電率，誘電正接，絶縁破壊
強度，曲げ強度等の諸要求特性を充足し、さらに、温度
変化に対する静電容量の変化率を±０ｐｐｍ／℃〜±１
００ｐｐｍ／℃と調整可能とすることを目的とする。 【構成】 ６０〜９５重量％のガラスフリットと５〜４
０重量％チタン酸塩とからなり、チタン酸塩は、ＳｒＴ
ｉＯ₃またはＣａＴｉＯ₃であり、ガラスフリットは、重
量％でＡｌ₂Ｏ₃：４０〜５０％，ＳｉＯ₂：２５〜３０
％，ＺｎＯ：５〜１５％，ＴｉＯ₂：５〜１５％，Ｃａ
Ｏ：３．３〜３．８％，Ｂ₂Ｏ₃：２．５〜３．０％，Ｍ
ｇＯ：１．１〜１．５％，Ｎａ₂Ｏ:１．１〜１．５％お
よびＫ₂Ｏ：０．８〜１．１％の組成とすることによ
り、７５０℃〜９５０℃で焼成でき、Ａｕ，Ａｇなどの
ペーストを内部電極として使用でき、かつ多層配線基板
としての諸特性を充足させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導体，抵抗体などの電
子回路を多層に形成する多層配線基板に使用する低温焼
成のセラミック基板用組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、多層に回路を形成する電子部品と
しては、焼成したアルミナ基板上に回路，絶縁層を交互
に印刷し、これを焼成することによって製造する第１の
方法と、未焼成のセラミック基板に回路を印刷し、互い
に回路が接触しないようにこれらを積層し、プレスした
後、焼成して製造する第２の方法がある。第１の方法で
は、回路の影響によってその上に形成する絶縁層に凹凸
が生じ、その現象は上層になるほど大きくなる。凹凸が
大きくなると、この上に次の回路を印刷することは難し
くなり、通常１０層前後の積層が限度とされている。こ
れに対し、第２の方法では、回路の印刷は常に平面に近
い状態の基板に対して行うので、積層数の多いものを製
造することができ、高密度の集積回路形成が行える。こ
の第２の方法に使用するセラミック基板用組成物として
は、Ａｌ₂Ｏ₃粉末に１５ｗｔ％以下のガラス粉末を混合
して無機バインダーで固定したものや、Ａｌ₂Ｏ₃−Ｓｉ
Ｏ₂系組成物の粉末にＰｂやＢを１０％以上混入させて
低温で焼成したものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来のＡｌ₂Ｏ₃粉末と１５ｗｔ％以下のガラス粉末を混
合して無機バインダーで固定したものは、焼成温度が１
４５０〜１６００℃と極めて高いので、回路を構成する
材料も高い焼成温度で劣化しないＭｏ，Ｗなどの高価な
ものを使用し、かつ還元雰囲気で焼成する必要があるの
で作業性が劣るという問題点、またＡｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂
系組成物の粉末にＰｂやＢを１０ｗｔ％以上混入させて
低温で焼成したものは、温度変化に対応する静電容量の
変化率（以下、ＴＣＣと記す）が大きいという問題点を
有していた。

【０００４】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
ので、７５０〜９５０℃で焼成できるので、Ａｕ，Ａ
ｇ，Ａｇ−Ｐｄ，Ｃｕなどのペーストを内部電極として
使用することができ、かつ電子回路を多層に形成する多
層配線基板としての諸特性を充足し、さらに、ＴＣＣが
±０ｐｐｍ／℃〜１００ｐｐｍ／℃で調整可能なセラミ
ック基板用組成物を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のセラミック基板用組成は、重量％表示で、Ａ
ｌ₂Ｏ₃：４０〜５０％，ＳｉＯ₂：２５〜３０％，Ｚｎ
Ｏ：５〜１５％，ＴｉＯ₂：５〜１５％，ＣａＯ：３．
３〜３．８％，Ｂ₂Ｏ₃：２．５〜３．０％，ＭｇＯ：
１．１〜１．５％，Ｎａ₂Ｏ：１．１〜１．５％，およ
びＫ₂Ｏ：０．８〜１．１％の組成比のガラスフリット
が、６０〜９５％ならびにチタン酸塩が５〜４０％から
なる構成としたものである。

【０００６】

【作用】この構成によって、従来例に比べて低い温度で
焼成でき、厚膜技術で広く適用されているＡｕ，Ａｇ，
Ａｇ−Ｐｄ，Ｃｕなどのペーストを内部電極として使用
できることとなる。

【０００７】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の一実施例について説明する。

【０００８】重量％で、ＳｉＯ₂が２７％、ＺｎＯが８
％，ＴｉＯ₂が８％，ＣａＯが３．６％，Ｂ₂Ｏ₃が２．
８％，ＭｇＯが１．４％，Ｎａ₂Ｏが１．３％およびＫ₂
Ｏが０．９％の組成になるように、通常の方法により各
原料を調合し、１４００〜１５００℃の温度にて撹拌し
ながら溶融し、溶融後、水砕又はフレーク状とし、これ
に、Ａｌ₂Ｏ₃４５重量％を添加し、ガラスフリットを製
造した。

【０００９】次に、重量％で上記のガラスフリットが９
０％とチタン酸塩のＳｒＴｉＯ₃が１０％になるように
秤量し、ボールミルにて粉砕，混合し本実施例の組成物
を得た。この粉砕混合した組成物にバインダーを１０重
量％添加し造粒，形成後９００℃にて１５分焼成した焼
結体の相対密度の測定結果は、９９．９８％で、直径３
０mm，厚み０．３５mmに加工後、Ａｇ電極を焼き付けて
測定したＴＣＣは−２５℃〜＋８５℃にて±０ｐｐｍ／
℃であった。

【００１０】上記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，混練して作成した粘度１０
ｐｓ〜３０ｐｓのペーストを常法のドクターブレード法
により、厚み０．１mmのグリーンシートとした。このグ
リーンシートを５０枚重ね、３５℃にて約５０トンの圧
力にて熱圧着させ、９００℃にて１５分焼成した。焼成
したシートの各種特性を測定した結果は、（表１）の実
施例１の欄に示すように、体積固有抵抗が１０¹⁴〜１０
¹⁶Ωcm未満，誘電率が９．８，誘電正接が５×１０^-4以
下，絶縁破壊強度が７００〜９００ＫＶ／cm，曲げ強度
が２０００〜２５００kg／cm²，ＴＣＣ（−２５℃〜＋
８５℃）が±０ｐｐｍ／℃であった。

【００１１】

【表１】

【００１２】（実施例２）〜（実施例４）以下本発明の
第２ないし第４の実施例について説明する。

【００１３】ガラスフリットの組成比ならびにチタン酸
塩の種類およびガラスフリットとの混合比を（表１）の
実施例２ないし実施例４の欄に示した値とし、第１の実
施例と同様の製法で作成した各シートの各種特性を測定
した結果は、（表１）の実施例２ないし実施例４の欄に
示した値である。

【００１４】（比較例１）〜（比較例４）以下比較例１
ないし比較例４について説明する。

【００１５】ガラスフリットの組成比ならびにチタン酸
塩の種類およびガラスフリットとの混合比を（表１）の
比較例１ないし比較例４の欄に示した値とし、第１の実
施例と同様の製法で作成した各シートの各種特性を測定
した結果は（表１）の比較例１ないし比較例４の欄に示
した値である。

【００１６】この（表１）から明らかなように、第１の
実施例ないし第４の実施例によるセラミック基板用組成
物は、従来例に比べて低い温度、すなわち７５０℃〜９
５０℃で焼成でき、厚膜技術で広く適用されているＡ
ｕ，Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄ，Ｃｕなどのペーストを内部電極
として使用可能とし、また、その焼結体は、曲げ強度が
大きく、熱伝導率に優れ、誘電率が比較的小さく、絶縁
抵抗が大きく、耐湿性に優れており、かつ、正のＴＣＣ
特性を有するガラスフリットと負のＴＣＣ特性を有する
チタン酸塩系の焼成反応により、ＴＣＣの調整が容易に
できる点で優れた効果が得られる。

【００１７】ガラスフリットが６０重量％より少ない
と、焼成温度が高くなり、本発明の目的である低温度で
の焼成を行うことが困難である。一方、ガラスフリット
が９５重量％より多いと、焼結体の曲げ強度および耐湿
性が低下し、またＴＣＣの調整も困難となるので、ガラ
スフリットは６０〜９５重量％とする。

【００１８】また、ガラスフリットの組成比を重量％で
Ａｌ₂Ｏ₃：４０〜５０％，ＳｉＯ₂：２５〜３０％，Ｚ
ｎＯ：５〜１５％，ＴｉＯ₂：５〜１５％，ＣａＯ：
３．３〜３．８％，Ｂ₂Ｏ₃：２．５〜３．０％，Ｍｇ
Ｏ：１．１〜１．５％，Ｎａ₂Ｏ：１．１〜１．５％，
およびＫ₂Ｏ：０．８〜１．１％とするのは、下記の理
由による。

【００１９】ＳｉＯ₂は２５重量％より少ないと、軟化
温度が低くなり焼成時に大きな変形を生じ、３０重量％
より多いと、焼成温度が高くなり過ぎ、いずれも好まし
くない。

【００２０】ＺｎＯは、ガラスの溶解性を向上させるた
めに、５重量％以上の添加が望ましい。１５重量％より
多いと、ガラスの軟化温度が低くなり過ぎ、焼成時に大
きな変形を生じやすく、好ましくない。

【００２１】ＴｉＯ₂は、ガラスの溶融性や化学的安定
性を向上させるために５重量％以上の添加が望ましい。
１５重量％より多いと、ガラスの軟化温度が高くなり、
焼成温度が高くなり過ぎ、好ましくない。

【００２２】ＣａＯは、ガラスフリットの作成時の、溶
融性の向上およびガラスの熱膨脹係数を調整する目的で
添加する。３．３重量％より少ないと、溶融性が向上せ
ず、ガラスフリットの作成時に失透を生じやすい。３．
８重量％より多いと、熱膨脹係数が大きくなり過ぎ、い
ずれも好ましくない。

【００２３】Ｂ₂Ｏ₃は、フラックスの作用をなし、２．
５重量％より少ないと、焼成温度が高くなり過ぎ、３．
０重量％より多いと、ガラスの化学的安定性が低下し、
いずれも好ましくない。

【００２４】ＭｇＯは、ガラスフリット作成時の、溶融
性の向上およびガラスの熱膨脹係数を調整する目的で添
加する。１．１重量％より少ないと、溶融性が向上せ
ず、ガラスフリットの作成時に失透を生じやすい。１．
５重量％より多いと、熱膨脹係数が大きくなり過ぎ、い
ずれも好ましくない。

【００２５】Ｎａ₂Ｏは、ガラスの溶解性を向上させる
ために、１．１重量％以上の添加が望ましい。１．５重
量％より多いと、ガラスの軟化温度が低くなり過ぎ、焼
成時に大きな変形を生じやすく、好ましくない。

【００２６】Ｋ₂Ｏは、ガラスの溶解性を向上させるた
めに、０．８重量％以上の添加が望ましい。１．１重量
％より多いと、ガラスの軟化温度が低くなり過ぎ、焼成
時に大きな変形を生じやすく、好ましくない。

【００２７】Ａｌ₂Ｏ₃は、セラミックの機械的強度を向
上させるために、４０重量％以上の添加が望ましい。５
０重量％以上の添加では、焼成温度が高くなり過ぎ、好
ましくない。

【００２８】

【発明の効果】以上の実施例の説明からも明らかなよう
に本発明は、重量％表示で、Ａｌ₂Ｏ₃：４０〜５０％，
ＳｉＯ₂：２５〜３０％，ＺｎＯ：５〜１５％，Ｔｉ
Ｏ₂：５〜１５％，ＣａＯ：３．３〜３．８％，Ｂ
₂Ｏ₃：２．５〜３．０％，ＭｇＯ：１．１〜１．５％，
Ｎａ₂Ｏ：１．１〜１．５％，およびＫ₂Ｏ：０．８〜
１．１％の組成比のガラスフリットが６０〜９５％なら
びにチタン酸塩が５〜４０％からなる構成により、７５
０〜９５０℃で焼成できるので、Ａｕ，Ａｇ，Ａｇ−Ｐ
ｄ，Ｃｕなどのペーストを内部電極として使用すること
ができ、かつ電子回路を多層に形成する多層配線基板と
しての諸特性を充足し、さらに、ＴＣＣが±０ｐｐｍ／
℃〜１００ｐｐｍ／℃で調整可能な優れたセラミック基
板用組成物を実現できるものである。

フロントページの続き (72)発明者 渡辺 浩一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％表示で、Ａｌ₂Ｏ₃：４０〜５０
   ％，ＳｉＯ₂：２５〜３０％，ＺｎＯ：５〜１５％，Ｔ
   ｉＯ₂：５〜１５％，ＣａＯ：３．３〜３．８％，Ｂ₂Ｏ
   ₃：２．５〜３．０％，ＭｇＯ：１．１〜１．５％，Ｎ
   ａ₂Ｏ：１．１〜１．５％，およびＫ₂Ｏ：０．８〜１．
   １％の組成比のガラスフリットが、６０〜９５％ならび
   にチタン酸塩が５〜４０％からなるセラミック基板用組
   成物。
2. 【請求項２】 チタン酸塩は、ＳｒＴｉＯ₃である請求
   項１記載のセラミック基板用組成物。
3. 【請求項３】 チタン酸塩は、ＣａＴｉＯ₃である請求
   項１記載のセラミック基板用組成物。