JPH06171982A - 低温焼成セラミックス基板 - Google Patents
低温焼成セラミックス基板Info
- Publication number
- JPH06171982A JPH06171982A JP4351545A JP35154592A JPH06171982A JP H06171982 A JPH06171982 A JP H06171982A JP 4351545 A JP4351545 A JP 4351545A JP 35154592 A JP35154592 A JP 35154592A JP H06171982 A JPH06171982 A JP H06171982A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- temperature
- anorthite
- substrate
- low temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C14/00—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix
- C03C14/004—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix the non-glass component being in the form of particles or flakes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
- C03C10/0054—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing PbO, SnO2, B2O3
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2214/00—Nature of the non-vitreous component
- C03C2214/20—Glass-ceramics matrix
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 基板の焼成温度が９００℃以下で可能であ
り、機械的強度が２５００ｋｇｆ／ｃｍ2 以上と大き
く、および熱膨張係数が６０×１０-7／℃以下であるた
めにＡｕ，ＡｇおよびＣｕを導体として使用できアルミ
ナ基板並に使用できる改良された低温焼成セラミックス
基板を提供する。 【構成】 アノーサイト（ＣａＡｌ2 Ｓｉ2 Ｏ8 ）結晶
相が２０〜５０体積％、ガーナイト（ＺｎＡｌ2 Ｏ4 ）
結晶相が１〜２０体積％で残部がガラス相からなり、更
にアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）をフィラーとして３５〜５０
重量％含有してなることを特徴とする低温焼成セラミッ
クス基板。
り、機械的強度が２５００ｋｇｆ／ｃｍ2 以上と大き
く、および熱膨張係数が６０×１０-7／℃以下であるた
めにＡｕ，ＡｇおよびＣｕを導体として使用できアルミ
ナ基板並に使用できる改良された低温焼成セラミックス
基板を提供する。 【構成】 アノーサイト（ＣａＡｌ2 Ｓｉ2 Ｏ8 ）結晶
相が２０〜５０体積％、ガーナイト（ＺｎＡｌ2 Ｏ4 ）
結晶相が１〜２０体積％で残部がガラス相からなり、更
にアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）をフィラーとして３５〜５０
重量％含有してなることを特徴とする低温焼成セラミッ
クス基板。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電子材料の分野で回路用
基板に用いられる低温焼成セラミックス基板に関する。
基板に用いられる低温焼成セラミックス基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より広く使われてきたアルミナ基板
は焼成温度が１５００〜１６００℃と高温であるため、
最近電子部品を搭載するセラミックス基板の低温焼結化
が急速に進んでいる。またアルミナの多層回路基板を実
現するためには、層間に入る導体がタングステンやモリ
ブデンなどの比較的抵抗率の大きい高融点材料に限定さ
れ、焼成にはこれらの材料の酸化を防ぐために還元性雰
囲気が必要となる。結果的には配線抵抗が大きくなり、
電気信号の伝送損失を考えた場合、配線パターンの微細
化には限界を生じる。すなわちアルミナでは基板を焼成
し、多層の導体回路を形成するために多量のエネルギー
を消費しなければならず、製造コストが著しく高くな
り、特性的にも大きな制約がある。これらの欠点を克服
するために、８００〜１０００℃で、好ましくは８５０
〜９００℃で焼成が可能なセラミック材料の開発および
その多層化が要求されている。焼結を低温化することに
よって、従来から使われてきた低温焼結性材料である抵
抗値の低いＡｕ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ導体が使用で
きる大きなメリットが生まれる。
は焼成温度が１５００〜１６００℃と高温であるため、
最近電子部品を搭載するセラミックス基板の低温焼結化
が急速に進んでいる。またアルミナの多層回路基板を実
現するためには、層間に入る導体がタングステンやモリ
ブデンなどの比較的抵抗率の大きい高融点材料に限定さ
れ、焼成にはこれらの材料の酸化を防ぐために還元性雰
囲気が必要となる。結果的には配線抵抗が大きくなり、
電気信号の伝送損失を考えた場合、配線パターンの微細
化には限界を生じる。すなわちアルミナでは基板を焼成
し、多層の導体回路を形成するために多量のエネルギー
を消費しなければならず、製造コストが著しく高くな
り、特性的にも大きな制約がある。これらの欠点を克服
するために、８００〜１０００℃で、好ましくは８５０
〜９００℃で焼成が可能なセラミック材料の開発および
その多層化が要求されている。焼結を低温化することに
よって、従来から使われてきた低温焼結性材料である抵
抗値の低いＡｕ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ導体が使用で
きる大きなメリットが生まれる。
【０００３】ただし、これまで公表されている低温焼成
基板では、８００℃〜１０００℃で焼成が可能ではある
ものの、機械的強度の面でアルミナ基板の３０００〜４
０００ｋｇｆ／ｃｍ2 と比較してかなり低いという問題
がある。たとえば、特公平３−５３２６９では、ＣａＯ
−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系ガラスにＡｌ2 Ｏ3 粉末を加
え、８００℃〜１０００℃で焼成し、アノーサイト結晶
を析出させ、２０００ｋｇｆ／ｃｍ2 程度の機械的強度
を有する基板を得ているが、アルミナ基板と比較すると
強度の面でかなり劣る。また、特開平３−３３０２６で
は、ＺｎＯとアルカリ土類金属酸化物が結晶化に関与す
る結晶化ガラスとセラミックスフィラーの組合せで、８
５０℃で焼成可能な組成物を得ているが、強度に関して
は述べられていない。
基板では、８００℃〜１０００℃で焼成が可能ではある
ものの、機械的強度の面でアルミナ基板の３０００〜４
０００ｋｇｆ／ｃｍ2 と比較してかなり低いという問題
がある。たとえば、特公平３−５３２６９では、ＣａＯ
−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系ガラスにＡｌ2 Ｏ3 粉末を加
え、８００℃〜１０００℃で焼成し、アノーサイト結晶
を析出させ、２０００ｋｇｆ／ｃｍ2 程度の機械的強度
を有する基板を得ているが、アルミナ基板と比較すると
強度の面でかなり劣る。また、特開平３−３３０２６で
は、ＺｎＯとアルカリ土類金属酸化物が結晶化に関与す
る結晶化ガラスとセラミックスフィラーの組合せで、８
５０℃で焼成可能な組成物を得ているが、強度に関して
は述べられていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
問題を解決するために、基板の焼成温度が９００℃以下
で可能であり、機械的強度が２５００ｋｇｆ／ｃｍ2 以
上と大きく、および熱膨張係数が６０×１０-7／℃以下
であるためにＡｕ、ＡｇおよびＣｕを導体として使用で
きアルミナ基板並に使用できる改良された低温焼成セラ
ミックス基板を提供することである。
問題を解決するために、基板の焼成温度が９００℃以下
で可能であり、機械的強度が２５００ｋｇｆ／ｃｍ2 以
上と大きく、および熱膨張係数が６０×１０-7／℃以下
であるためにＡｕ、ＡｇおよびＣｕを導体として使用で
きアルミナ基板並に使用できる改良された低温焼成セラ
ミックス基板を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明はアノーサイト（ＣａＡｌ2 Ｓｉ2 Ｏ8 ）結
晶相が２０〜５０体積％、ガーナイト（ＺｎＡｌ2 Ｏ
4 ）結晶相が１〜２０体積％で残部がガラス相からな
り、更にアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）をフィラーとして３５
〜５０重量％含有してなることを特徴とする。
に、本発明はアノーサイト（ＣａＡｌ2 Ｓｉ2 Ｏ8 ）結
晶相が２０〜５０体積％、ガーナイト（ＺｎＡｌ2 Ｏ
4 ）結晶相が１〜２０体積％で残部がガラス相からな
り、更にアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）をフィラーとして３５
〜５０重量％含有してなることを特徴とする。
【０００６】
【作用】本発明の実施に当たり、アノーサイト結晶相は
２０〜５０体積％であり望ましくは３５〜５０体積％で
ある。２０体積％未満であると該基板の強度が小さく、
誘電率も低くならない等の問題があり、５０体積％を越
えるとフィラーの相対量が少なくなるのでやはり強度が
小さくなるので問題である。又ガーナイト結晶相は１〜
２０体積％であり望ましくは３〜１５体積％である。１
体積％未満であるとアノーサイトと共同して強度を大き
くする効果が現れず、２０体積％を越えるとガラス相に
分相が発生して、かつ該基板の緻密化が阻害されるので
問題である。該残部はガラス相とする必要がある。フィ
ラーとしてはアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3）を使用しなければ
ならず、該低温焼成セラミックス基板の中に３５〜５０
重量％含有させなければならない。３５重量％未満ある
いは５０重量％を越えると該基板の強度が不足する。ま
た重要なことは上記範囲にアルミナの含有量を設定する
ことによりアノーサイト結晶相２０〜５０体積％および
ガーナイト結晶相１〜２０体積％でそれぞれの結晶相を
発生させる事ができ、そのための必要な結晶化率は４０
〜６０重量％である。
２０〜５０体積％であり望ましくは３５〜５０体積％で
ある。２０体積％未満であると該基板の強度が小さく、
誘電率も低くならない等の問題があり、５０体積％を越
えるとフィラーの相対量が少なくなるのでやはり強度が
小さくなるので問題である。又ガーナイト結晶相は１〜
２０体積％であり望ましくは３〜１５体積％である。１
体積％未満であるとアノーサイトと共同して強度を大き
くする効果が現れず、２０体積％を越えるとガラス相に
分相が発生して、かつ該基板の緻密化が阻害されるので
問題である。該残部はガラス相とする必要がある。フィ
ラーとしてはアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3）を使用しなければ
ならず、該低温焼成セラミックス基板の中に３５〜５０
重量％含有させなければならない。３５重量％未満ある
いは５０重量％を越えると該基板の強度が不足する。ま
た重要なことは上記範囲にアルミナの含有量を設定する
ことによりアノーサイト結晶相２０〜５０体積％および
ガーナイト結晶相１〜２０体積％でそれぞれの結晶相を
発生させる事ができ、そのための必要な結晶化率は４０
〜６０重量％である。
【０００７】本発明の低温焼成セラミックス基板を得る
に当たり、アノーサイト結晶相（ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・
２ＳｉＯ2 ）とガーナイト結晶相（ＺｎＡｌ2 Ｏ4 ）お
よびＡｌ2 Ｏ3 フィラーをガラス相中に形成かつ存在さ
せなければならない。そのためには好適なガラスフリッ
トを準備する必要があり、アノーサイトおよびガーナイ
トの組成となる原料酸化物すなわち、ＣａＯ，Ａｌ2 Ｏ
3 ，ＳｉＯ2 ，ＺｎＯ等をそれぞれの化学量論的量の倍
数で調合し上記体積％の範囲に納まるようにし、さらに
融剤を含む他のガラス成分を添加して製造しなければな
らない。融剤としてはＰｂＯ，ＺｎＯ，Ｂ2 Ｏ3 ，Ｓｂ
2 Ｏ3 、および他のアリカリ酸化物等を選ぶことがで
き、特にＰｂＯが適している。本発明の低温焼成セラミ
ックス基板に適した該アノーサイト、ガーナイトおよび
融剤を含むガラス相を得るための好適なそれぞれの原料
酸化物の組成（Ｗ％）範囲は次のようである。
に当たり、アノーサイト結晶相（ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・
２ＳｉＯ2 ）とガーナイト結晶相（ＺｎＡｌ2 Ｏ4 ）お
よびＡｌ2 Ｏ3 フィラーをガラス相中に形成かつ存在さ
せなければならない。そのためには好適なガラスフリッ
トを準備する必要があり、アノーサイトおよびガーナイ
トの組成となる原料酸化物すなわち、ＣａＯ，Ａｌ2 Ｏ
3 ，ＳｉＯ2 ，ＺｎＯ等をそれぞれの化学量論的量の倍
数で調合し上記体積％の範囲に納まるようにし、さらに
融剤を含む他のガラス成分を添加して製造しなければな
らない。融剤としてはＰｂＯ，ＺｎＯ，Ｂ2 Ｏ3 ，Ｓｂ
2 Ｏ3 、および他のアリカリ酸化物等を選ぶことがで
き、特にＰｂＯが適している。本発明の低温焼成セラミ
ックス基板に適した該アノーサイト、ガーナイトおよび
融剤を含むガラス相を得るための好適なそれぞれの原料
酸化物の組成（Ｗ％）範囲は次のようである。
【０００８】ＣａＯ ５〜２０，Ａｌ2 Ｏ3 １０〜２
０，ＳｉＯ2 ３０〜４５，ＭｇＯ０〜１０，ＺｎＯ
２．５〜２０，ＰｂＯ １０〜２５，Ｂ2 Ｏ3 ０〜
５，Ｌｉ2 Ｏ ０〜２，Ｓｂ2 Ｏ3 ０．１〜１。
０，ＳｉＯ2 ３０〜４５，ＭｇＯ０〜１０，ＺｎＯ
２．５〜２０，ＰｂＯ １０〜２５，Ｂ2 Ｏ3 ０〜
５，Ｌｉ2 Ｏ ０〜２，Ｓｂ2 Ｏ3 ０．１〜１。
【０００９】それぞれの酸化物の機能は次のようであ
る。ＣａＯはアノーサイト成分であり、５Ｗ％未満では
アノーサイトの析出量が少なく該低温焼成セラミックス
基板の機械的強度を低下させ、２０Ｗ％を越えるとその
熱膨張率を増大させる。Ａｌ2 Ｏ3 はアノーサイト及び
ガーナイトの成分であり、１０Ｗ％未満ではアノーサイ
ト及びガーナイトの析出量が少なく、該低温焼成セラミ
ックス基板の充分な機械的強度が得られない。また２０
Ｗ％を越えるとガラスの軟化温度が上昇し１０００℃以
下で焼成不可能となる。ＳｉＯ2 はアノーサイト成分
で、かつガラス形成の成分でもあり、３０Ｗ％未満では
アノーサイト及びガーナイトの析出量が少なく、４５Ｗ
％を越えるとガラスの軟化温度が上昇し焼成温度が高く
なる。ＺｎＯはガーナイト成分であり、２．５Ｗ％未満
ではガーナイトの析出量が少なく、２０Ｗ％を越えると
ガラスに分相を引き起こさせる。ＭｇＯおよびＰｂＯは
共にガラスの軟化温度あるいは熔融温度を下げる働きを
しＭｇＯについては１０Ｗ％を越えて添加すると軟化温
度が上昇し過ぎる。ＰｂＯについては１０Ｗ％未満では
軟化温度が高く焼成温度を低くできないばかりか、アノ
ーサイト析出量を低下させる。また２５Ｗ％を越えると
該低温焼成セラミックス基板の熱膨張率が増大する。Ｂ
2 Ｏ3 はガラスの軟化点を低下させ熔融温度を下げるが
５Ｗ％を越えた添加は結晶化の際にアノーサイトの析出
量を低下させる。Ｌｉ2 Ｏはガラスの軟化温度及び熔融
温度を低下させるが２Ｗ％を越えた添加は該低温焼成セ
ラミックス基板の熱膨張率を増大させる。またＳｂ2 Ｏ
3 は熔融温度を低下させるが１Ｗ％を越えた添加はやは
り該低温焼成セラミックス基板の熱膨張率を増大させ
る。
る。ＣａＯはアノーサイト成分であり、５Ｗ％未満では
アノーサイトの析出量が少なく該低温焼成セラミックス
基板の機械的強度を低下させ、２０Ｗ％を越えるとその
熱膨張率を増大させる。Ａｌ2 Ｏ3 はアノーサイト及び
ガーナイトの成分であり、１０Ｗ％未満ではアノーサイ
ト及びガーナイトの析出量が少なく、該低温焼成セラミ
ックス基板の充分な機械的強度が得られない。また２０
Ｗ％を越えるとガラスの軟化温度が上昇し１０００℃以
下で焼成不可能となる。ＳｉＯ2 はアノーサイト成分
で、かつガラス形成の成分でもあり、３０Ｗ％未満では
アノーサイト及びガーナイトの析出量が少なく、４５Ｗ
％を越えるとガラスの軟化温度が上昇し焼成温度が高く
なる。ＺｎＯはガーナイト成分であり、２．５Ｗ％未満
ではガーナイトの析出量が少なく、２０Ｗ％を越えると
ガラスに分相を引き起こさせる。ＭｇＯおよびＰｂＯは
共にガラスの軟化温度あるいは熔融温度を下げる働きを
しＭｇＯについては１０Ｗ％を越えて添加すると軟化温
度が上昇し過ぎる。ＰｂＯについては１０Ｗ％未満では
軟化温度が高く焼成温度を低くできないばかりか、アノ
ーサイト析出量を低下させる。また２５Ｗ％を越えると
該低温焼成セラミックス基板の熱膨張率が増大する。Ｂ
2 Ｏ3 はガラスの軟化点を低下させ熔融温度を下げるが
５Ｗ％を越えた添加は結晶化の際にアノーサイトの析出
量を低下させる。Ｌｉ2 Ｏはガラスの軟化温度及び熔融
温度を低下させるが２Ｗ％を越えた添加は該低温焼成セ
ラミックス基板の熱膨張率を増大させる。またＳｂ2 Ｏ
3 は熔融温度を低下させるが１Ｗ％を越えた添加はやは
り該低温焼成セラミックス基板の熱膨張率を増大させ
る。
【００１０】一般的なガラスフリットの製造方法として
は上記酸化物を混合した後、１３００〜１６００℃で熔
融し、徐冷し微粉砕すれば得ることができる。上記ガラ
スフリットにジルコン（ＺｒＳｉＯ4 ）、コージェライ
ト（２ＭｇＯ・２Ａｌ2 Ｏ3 ・５ＳｉＯ2 ）、ムライト
（３Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 ）等のセラミックスフィラ
ーを添加して焼結し該低温焼成セラミックス基板の強度
向上に寄与させることは本発明の実施上、何等差し支え
ない。
は上記酸化物を混合した後、１３００〜１６００℃で熔
融し、徐冷し微粉砕すれば得ることができる。上記ガラ
スフリットにジルコン（ＺｒＳｉＯ4 ）、コージェライ
ト（２ＭｇＯ・２Ａｌ2 Ｏ3 ・５ＳｉＯ2 ）、ムライト
（３Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 ）等のセラミックスフィラ
ーを添加して焼結し該低温焼成セラミックス基板の強度
向上に寄与させることは本発明の実施上、何等差し支え
ない。
【００１１】本発明の低温焼成セラミックス基板を得る
には、更に上記ガラスフリットをフィラーとしてのＡｌ
2 Ｏ3 及び有機物バインダーと共に混合し、ドクターブ
レード等で成型し、数層を加圧積層してグリーンシート
とした後、空気中で１０００℃以下、望ましくは８００
〜９００℃で焼成すれば良い。フィラーとしてのＡｌ2
Ｏ3 は３５〜５０Ｗ％が適しており、その粒度は０．５
〜０．８μｍが好適である。
には、更に上記ガラスフリットをフィラーとしてのＡｌ
2 Ｏ3 及び有機物バインダーと共に混合し、ドクターブ
レード等で成型し、数層を加圧積層してグリーンシート
とした後、空気中で１０００℃以下、望ましくは８００
〜９００℃で焼成すれば良い。フィラーとしてのＡｌ2
Ｏ3 は３５〜５０Ｗ％が適しており、その粒度は０．５
〜０．８μｍが好適である。
【００１２】本発明の低温焼成セラミックス基板は上記
したように１０００℃以下の低温で得ることができる
が、特徴的な事は該ガラスフリットは焼成により約８０
０℃で軟化流動し軟調体を呈し微細なＡｌ2 Ｏ3 粒子が
浮遊する。更に温度が上昇し約９００℃でＡｌ2 Ｏ3 粒
子の周囲にアノーサイトが結晶相として析出を開始し、
次ぎにこのアノーサイト結晶相の間を埋めるようにガー
ナイト結晶相が析出する。ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）
での観察によれば、アノーサイトは短冊状の結晶として
存在し、ガーナイトは約０．１〜３μｍの微細粒子状で
存在していることか分かる。焼成温度が９００℃に到達
した後、数十分保持し室温まで冷却すれば良いが、急激
な冷却はクラックの発生を起こすので避けるべきであ
る。
したように１０００℃以下の低温で得ることができる
が、特徴的な事は該ガラスフリットは焼成により約８０
０℃で軟化流動し軟調体を呈し微細なＡｌ2 Ｏ3 粒子が
浮遊する。更に温度が上昇し約９００℃でＡｌ2 Ｏ3 粒
子の周囲にアノーサイトが結晶相として析出を開始し、
次ぎにこのアノーサイト結晶相の間を埋めるようにガー
ナイト結晶相が析出する。ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）
での観察によれば、アノーサイトは短冊状の結晶として
存在し、ガーナイトは約０．１〜３μｍの微細粒子状で
存在していることか分かる。焼成温度が９００℃に到達
した後、数十分保持し室温まで冷却すれば良いが、急激
な冷却はクラックの発生を起こすので避けるべきであ
る。
【００１３】該低温焼成セラミックス基板中のアノーサ
イトとガーナイトの結晶相の体積％を求めるには粉末Ｘ
線回折法による直接比較法が適している。そのために事
前に該基板の焼成前と後についてガラスがどのくらい結
晶に変化したかを示す結晶化率を求めておく必要があ
る。たとえばＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｈｅ Ａｍｅｒ
ｉｃａｎ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｓｏｃｉｅｔｙ，Ｖｏｌ．
４５ Ｐ１７０（１９６２）に示されているようにＸ線
回折法で焼成前後のアモルファスピークを該基板につい
て求め、ピーク強度の減少から結晶化率を求めればよ
い。この求められた結晶化率により該基板中の該結晶相
の体積を求めておかなければならない。次に該体積％を
求めるに当たり、該基板中のアノーサイト、ガーナイト
およびアルミナの体積％をＣａｎ，Ｃｇａ，Ｃａｌとす
ると、各相の回折線強度Ｉａｎ，Ｉｇａ，Ｉａ１は次式
で示される。
イトとガーナイトの結晶相の体積％を求めるには粉末Ｘ
線回折法による直接比較法が適している。そのために事
前に該基板の焼成前と後についてガラスがどのくらい結
晶に変化したかを示す結晶化率を求めておく必要があ
る。たとえばＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｈｅ Ａｍｅｒ
ｉｃａｎ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｓｏｃｉｅｔｙ，Ｖｏｌ．
４５ Ｐ１７０（１９６２）に示されているようにＸ線
回折法で焼成前後のアモルファスピークを該基板につい
て求め、ピーク強度の減少から結晶化率を求めればよ
い。この求められた結晶化率により該基板中の該結晶相
の体積を求めておかなければならない。次に該体積％を
求めるに当たり、該基板中のアノーサイト、ガーナイト
およびアルミナの体積％をＣａｎ，Ｃｇａ，Ｃａｌとす
ると、各相の回折線強度Ｉａｎ，Ｉｇａ，Ｉａ１は次式
で示される。
【００１４】 Ｉａｎ＝ｋ×Ｒａｎ×Ｃａｎ／２μｍ （１） Ｉｇａ＝ｋ×Ｒｇｎ×Ｃｇｎ／２μｍ （２） Ｉａｌ＝ｋ×Ｒａｌ×Ｃａｌ／２μｍ （３） ここでｋは入射ビーム等で決まる定数、μｍは試料の線
吸収係数、Ｒａｎ，Ｒｇａ，Ｒａｌは結晶構造や回折角
により決まる定数であって次式（４）で示される。 Ｒ＝Ｐ×｜Ｆ（ｈｋｌ）｜2 ×Ｌ（θ）×Ｔ／Ｖｕ2 （４） ここで式（４）の中の記号はそれぞれ Ｐ 多重度、Ｆ（ｈｋｌ） 構造因子、Ｌ（θ） 偏向
因子、Ｔ 温度因子、Ｖｕ 単位胞の体積を示す。
吸収係数、Ｒａｎ，Ｒｇａ，Ｒａｌは結晶構造や回折角
により決まる定数であって次式（４）で示される。 Ｒ＝Ｐ×｜Ｆ（ｈｋｌ）｜2 ×Ｌ（θ）×Ｔ／Ｖｕ2 （４） ここで式（４）の中の記号はそれぞれ Ｐ 多重度、Ｆ（ｈｋｌ） 構造因子、Ｌ（θ） 偏向
因子、Ｔ 温度因子、Ｖｕ 単位胞の体積を示す。
【００１５】式（１）と式（２）及び式（１）と式
（３）の比をとると次のようになる。 Ｃａｎ／Ｃｇａ＝（Ｒｇａ／Ｒａｎ）×（Ｉａｎ／Ｉｇａ） （５） Ｃａｎ／Ｃａｌ＝（Ｒｇａ／Ｒａｌ）×（Ｉａｎ／Ｉａｌ） （６） 従って、Ｉａｎ，Ｉｇａ，Ｉａｌを測定すればＣａｎ／
ＣｇａとＣａｎ／Ｃａｌとが求められ、それぞれの体積
％が求められる。
（３）の比をとると次のようになる。 Ｃａｎ／Ｃｇａ＝（Ｒｇａ／Ｒａｎ）×（Ｉａｎ／Ｉｇａ） （５） Ｃａｎ／Ｃａｌ＝（Ｒｇａ／Ｒａｌ）×（Ｉａｎ／Ｉａｌ） （６） 従って、Ｉａｎ，Ｉｇａ，Ｉａｌを測定すればＣａｎ／
ＣｇａとＣａｎ／Ｃａｌとが求められ、それぞれの体積
％が求められる。
【００１６】
【実施例】表１に示すように、それぞれの組成の酸化物
（ＣａＯ、Ｋ2 Ｏ、Ｎａ2 Ｏ、Ｌｉ2 ＯはＣａＣＯ3 ，
Ｋ2 ＣＯ3 、Ｎａ2 ＣＯ3 、Ｌｉ2 ＣＯ3 等の炭酸化合
物が純度がよい）をデジタル天秤で精秤し、混合素原料
を擂潰機で１〜２時間擂潰・混合する。混合の終わった
粉末を白金坩堝に入れて、電気炉中で１３００〜１５５
０℃の温度で１〜２時間溶融する。途中で数回白金棒で
溶融ガラスを攪拌し、ガラスの均質性を高めてやる。充
分ガラスが清澄したらステンレス板あるいはカーボン板
上にガラスを流出させ、赤みのあるうちに７００〜８０
０℃に保持してある電気炉へガラスを入れて徐冷操作を
する。ガラスの熱膨張係数、転移点、屈伏点の測定に
は、この脈理、泡のないガラスを切り出して使う。
（ＣａＯ、Ｋ2 Ｏ、Ｎａ2 Ｏ、Ｌｉ2 ＯはＣａＣＯ3 ，
Ｋ2 ＣＯ3 、Ｎａ2 ＣＯ3 、Ｌｉ2 ＣＯ3 等の炭酸化合
物が純度がよい）をデジタル天秤で精秤し、混合素原料
を擂潰機で１〜２時間擂潰・混合する。混合の終わった
粉末を白金坩堝に入れて、電気炉中で１３００〜１５５
０℃の温度で１〜２時間溶融する。途中で数回白金棒で
溶融ガラスを攪拌し、ガラスの均質性を高めてやる。充
分ガラスが清澄したらステンレス板あるいはカーボン板
上にガラスを流出させ、赤みのあるうちに７００〜８０
０℃に保持してある電気炉へガラスを入れて徐冷操作を
する。ガラスの熱膨張係数、転移点、屈伏点の測定に
は、この脈理、泡のないガラスを切り出して使う。
【００１７】表２にそれぞれのガラスの溶融温度、熱膨
張係数、転移点および屈伏点を記す。次に、室温に冷え
たガラスをロールクラッシャーで粗粉砕する。次に耐摩
耗性のすぐれているボールミルでエチルアルコールある
いはイソプロパノール等の有機溶剤を適当量加えて、回
転数１００ｒｐｍ、約３日間湿式微粉砕する。スラリー
状になった懸濁液を容器に移して、温度６０〜１２０℃
の乾燥炉中で有機溶剤を蒸発させて乾燥ガラスフリット
を得る。
張係数、転移点および屈伏点を記す。次に、室温に冷え
たガラスをロールクラッシャーで粗粉砕する。次に耐摩
耗性のすぐれているボールミルでエチルアルコールある
いはイソプロパノール等の有機溶剤を適当量加えて、回
転数１００ｒｐｍ、約３日間湿式微粉砕する。スラリー
状になった懸濁液を容器に移して、温度６０〜１２０℃
の乾燥炉中で有機溶剤を蒸発させて乾燥ガラスフリット
を得る。
【００１８】このガラスフリットをバインダーと混合
し、ドクターブレード方式によって約１００μｍのグリ
ーンシートに成形し、複数枚を積層加熱圧着する。グリ
ーンシートを空気中で最高温度８５０〜９００℃までの
昇温時間を４０分にし、最高温度で２０分間保持して焼
結し、結晶化させる。これらのガラス系は最高温度保持
中にガラス表面から均一に結晶粒子が析出する挙動をし
めす。１０〜２０分で結晶化が完了している。結晶化は
温度上昇速度には大きく依存していない。これらのサン
プルを使って、９００℃焼成結晶化後の熱膨張係数とＸ
線回折法によって結晶相を同定する（表３）。
し、ドクターブレード方式によって約１００μｍのグリ
ーンシートに成形し、複数枚を積層加熱圧着する。グリ
ーンシートを空気中で最高温度８５０〜９００℃までの
昇温時間を４０分にし、最高温度で２０分間保持して焼
結し、結晶化させる。これらのガラス系は最高温度保持
中にガラス表面から均一に結晶粒子が析出する挙動をし
めす。１０〜２０分で結晶化が完了している。結晶化は
温度上昇速度には大きく依存していない。これらのサン
プルを使って、９００℃焼成結晶化後の熱膨張係数とＸ
線回折法によって結晶相を同定する（表３）。
【００１９】また焼成試料（表２の試料番号１６）を鏡
面研磨して化学エッチングし、ＳＥＭで結晶粒子を観察
すると長径約５μｍ、短径約１μｍの均一でしかも緻密
な短冊状結晶子をもつ微細構造が確認される。表２、表
３に示すように、ガラス溶融温度が１４００℃以下にし
て始めて８５０〜９００℃の熱処理条件でガラスが流動
し、結晶化が可能であることがわかる。
面研磨して化学エッチングし、ＳＥＭで結晶粒子を観察
すると長径約５μｍ、短径約１μｍの均一でしかも緻密
な短冊状結晶子をもつ微細構造が確認される。表２、表
３に示すように、ガラス溶融温度が１４００℃以下にし
て始めて８５０〜９００℃の熱処理条件でガラスが流動
し、結晶化が可能であることがわかる。
【００２０】次に表４に示すように、選択した各種のガ
ラスフリットにアルミナ粉末を２０〜６０Ｗ％順次添加
した混合粉末を準備した。これらのサンプルを所定寸法
に成形し、９００℃で焼結したものの曲げ強度試験結果
を表４に記す。本発明例において２４５０〜３５１０ｋ
ｇｆ／ｃｍ2 であり、アルミナ基板と比較しても遜色の
ない機械的強度を具備させることができ、熱膨張係数も
６０×１０-7／℃以下であり、 誘電率はアルミナのそ
れに比較して確実に小さくなっている。
ラスフリットにアルミナ粉末を２０〜６０Ｗ％順次添加
した混合粉末を準備した。これらのサンプルを所定寸法
に成形し、９００℃で焼結したものの曲げ強度試験結果
を表４に記す。本発明例において２４５０〜３５１０ｋ
ｇｆ／ｃｍ2 であり、アルミナ基板と比較しても遜色の
ない機械的強度を具備させることができ、熱膨張係数も
６０×１０-7／℃以下であり、 誘電率はアルミナのそ
れに比較して確実に小さくなっている。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】
【表３】
【００２４】
【表４】
【００２５】
【発明の効果】本発明を実施することにより、基板の焼
成温度が９００℃以下で可能であり、機械的強度が２５
００ｋｇｆ／ｃｍ2 以上と大きく、および熱膨張係数が
６０×１０-7／℃以下であるためにＡｕ，ＡｇおよびＣ
ｕを導体として使用できアルミナ基板並に使用できる改
良された低温焼成セラミックス基板を提供することがで
き、その効果は大である。
成温度が９００℃以下で可能であり、機械的強度が２５
００ｋｇｆ／ｃｍ2 以上と大きく、および熱膨張係数が
６０×１０-7／℃以下であるためにＡｕ，ＡｇおよびＣ
ｕを導体として使用できアルミナ基板並に使用できる改
良された低温焼成セラミックス基板を提供することがで
き、その効果は大である。
【手続補正書】
【提出日】平成５年６月３０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】本発明の低温焼成セラミックス基板は上記
したように１０００℃以下の低温で得ることができる
が、特徴的な事は該ガラスフリットは焼成により約８０
０℃で軟化流動し粘稠体を呈し微細なＡｌ２Ｏ３粒子が
浮遊する。更に温度が上昇し約９００℃でＡｌ２Ｏ３粒
子の周囲にアノーサイトが結晶相として析出を開始し、
次ぎにこのアノーサイト結晶相の間を埋めるようにガー
ナイト結晶相が析出する。ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）
での観察によれば、アノーサイトは短冊状の結晶として
存在し、ガーナイトは約０．１〜３μｍの微細粒子状で
存在していることが分かる。焼成温度が９００℃に到達
した後、数十分保持し室温まで冷却すれば良いが、急激
な冷却はクラックの発生を起こすので避けるべきであ
る。
したように１０００℃以下の低温で得ることができる
が、特徴的な事は該ガラスフリットは焼成により約８０
０℃で軟化流動し粘稠体を呈し微細なＡｌ２Ｏ３粒子が
浮遊する。更に温度が上昇し約９００℃でＡｌ２Ｏ３粒
子の周囲にアノーサイトが結晶相として析出を開始し、
次ぎにこのアノーサイト結晶相の間を埋めるようにガー
ナイト結晶相が析出する。ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）
での観察によれば、アノーサイトは短冊状の結晶として
存在し、ガーナイトは約０．１〜３μｍの微細粒子状で
存在していることが分かる。焼成温度が９００℃に到達
した後、数十分保持し室温まで冷却すれば良いが、急激
な冷却はクラックの発生を起こすので避けるべきであ
る。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】このガラスフリットをバインダーと混合
し、ドクターブレード方式によって約１００μｍのグリ
ーンシートに成形し、複数枚を積層加熱圧着する。グリ
ーンシートを空気中で最高温度８５０〜９００℃で２０
分間保持して焼結し、結晶化させる。これらのガラス系
は最高温度保持中にガラス表面から均一に結晶粒子が析
出する挙動をしめす。１０〜２０分で結晶化が完了して
いる。結晶化は温度上昇速度には大きく依存していな
い。これらのサンプルを使って、９００℃焼成結晶化後
の熱膨張係数とＸ線回折法によって結晶相を同定する
（表３）。
し、ドクターブレード方式によって約１００μｍのグリ
ーンシートに成形し、複数枚を積層加熱圧着する。グリ
ーンシートを空気中で最高温度８５０〜９００℃で２０
分間保持して焼結し、結晶化させる。これらのガラス系
は最高温度保持中にガラス表面から均一に結晶粒子が析
出する挙動をしめす。１０〜２０分で結晶化が完了して
いる。結晶化は温度上昇速度には大きく依存していな
い。これらのサンプルを使って、９００℃焼成結晶化後
の熱膨張係数とＸ線回折法によって結晶相を同定する
（表３）。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２１】
【表１】
Claims (1)
- 【請求項１】 アノーサイト（ＣａＡｌ2 Ｓｉ2 Ｏ8 ）
結晶相が２０〜５０体積％、ガーナイト（ＺｎＡｌ2 Ｏ
4 ）結晶相が１〜２０体積％で残部がガラス相からな
り、更にアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）をフィラーとして３５
〜５０重量％含有してなることを特徴とする低温焼成セ
ラミックス基板。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4351545A JP2501740B2 (ja) | 1992-12-09 | 1992-12-09 | 低温焼成セラミックス基板 |
| US08/134,899 US5338710A (en) | 1992-12-09 | 1993-10-13 | Ceramic substrate sintered at low temperatures |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4351545A JP2501740B2 (ja) | 1992-12-09 | 1992-12-09 | 低温焼成セラミックス基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06171982A true JPH06171982A (ja) | 1994-06-21 |
| JP2501740B2 JP2501740B2 (ja) | 1996-05-29 |
Family
ID=18418009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4351545A Expired - Lifetime JP2501740B2 (ja) | 1992-12-09 | 1992-12-09 | 低温焼成セラミックス基板 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5338710A (ja) |
| JP (1) | JP2501740B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003115218A (ja) * | 2001-07-31 | 2003-04-18 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 誘電体磁器 |
| JP2003112971A (ja) * | 2001-07-31 | 2003-04-18 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 誘電体磁器 |
| JP2003112972A (ja) * | 2001-07-31 | 2003-04-18 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 誘電体磁器 |
| JP2003115217A (ja) * | 2001-07-31 | 2003-04-18 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 誘電体磁器 |
| JP2006137647A (ja) * | 2004-11-15 | 2006-06-01 | Japan Atomic Energy Agency | 誘電体磁器の評価方法 |
| US7229939B2 (en) | 2004-03-30 | 2007-06-12 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Multilayer ceramic substrate and method for manufacture thereof |
| WO2011136869A1 (en) | 2010-04-29 | 2011-11-03 | Parker-Hannifin Corporation | Nylon airbrake tube constructions |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3121990B2 (ja) * | 1994-07-25 | 2001-01-09 | 京セラ株式会社 | ガラス−セラミック基板 |
| JP3297569B2 (ja) * | 1995-10-30 | 2002-07-02 | 京セラ株式会社 | 低温焼成磁器組成物 |
| US5821181A (en) * | 1996-04-08 | 1998-10-13 | Motorola Inc. | Ceramic composition |
| US6121173A (en) * | 1997-04-25 | 2000-09-19 | Kyocera Corporation | Ceramic sintered body and a process for its production |
| US6348424B1 (en) * | 1998-11-11 | 2002-02-19 | Nec Corporation | Low-temperature calcined glass ceramic and a manufacturing process therefor |
| US6159883A (en) * | 1999-01-07 | 2000-12-12 | Advanced Ceramic X Corp. | Ceramic dielectric compositions |
| JP3818030B2 (ja) * | 2000-07-21 | 2006-09-06 | 株式会社村田製作所 | 多層基板の製造方法 |
| CN113213949B (zh) * | 2021-03-10 | 2022-11-01 | 安徽华封电子科技有限公司 | 一种可电镀或化学镀的高频低损耗ltcc基板材料及其制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62113758A (ja) * | 1985-10-25 | 1987-05-25 | 株式会社住友金属セラミックス | 低温焼成セラミツクス |
| US4853349A (en) * | 1988-05-26 | 1989-08-01 | Corning Glass Works | Glass-ceramics suitable for dielectric substrates |
-
1992
- 1992-12-09 JP JP4351545A patent/JP2501740B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-10-13 US US08/134,899 patent/US5338710A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003115218A (ja) * | 2001-07-31 | 2003-04-18 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 誘電体磁器 |
| JP2003112971A (ja) * | 2001-07-31 | 2003-04-18 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 誘電体磁器 |
| JP2003112972A (ja) * | 2001-07-31 | 2003-04-18 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 誘電体磁器 |
| JP2003115217A (ja) * | 2001-07-31 | 2003-04-18 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 誘電体磁器 |
| US7229939B2 (en) | 2004-03-30 | 2007-06-12 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Multilayer ceramic substrate and method for manufacture thereof |
| JP2006137647A (ja) * | 2004-11-15 | 2006-06-01 | Japan Atomic Energy Agency | 誘電体磁器の評価方法 |
| JP4701364B2 (ja) * | 2004-11-15 | 2011-06-15 | 独立行政法人 日本原子力研究開発機構 | 誘電体磁器の評価方法 |
| WO2011136869A1 (en) | 2010-04-29 | 2011-11-03 | Parker-Hannifin Corporation | Nylon airbrake tube constructions |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2501740B2 (ja) | 1996-05-29 |
| US5338710A (en) | 1994-08-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2501740B2 (ja) | 低温焼成セラミックス基板 | |
| US4015048A (en) | Ceramic articles having cordierite coatings | |
| JP3096136B2 (ja) | 低温焼成基板用ガラス組成物およびそれから得られる基板 | |
| JP2001287984A (ja) | ガラスセラミックス組成物 | |
| JPS5983957A (ja) | 結晶化ガラス体 | |
| JP2001278657A (ja) | 低温焼成磁器組成物及びその製造方法並びにその低温焼成磁器組成物を用いた低温焼成配線基板 | |
| JPH0643258B2 (ja) | 回路基板用誘電体材料 | |
| JP7206156B2 (ja) | アルミナ質焼結体及び配線基板 | |
| JPH09241068A (ja) | 低温焼成セラミックス基板 | |
| JPH0617250B2 (ja) | ガラスセラミツク焼結体 | |
| JPH08188446A (ja) | ガラスセラミック基板 | |
| JPS63295473A (ja) | 回路基板用誘電体材料 | |
| WO1995009820A1 (en) | Body containing deposited corundum and process for producing the body | |
| JPH07242439A (ja) | 低温焼成ガラスセラミック基板およびその製造方法 | |
| JP2008100866A (ja) | 結晶化ガラス、結晶化ガラスを含む電気回路基板材料、積層回路基板材料、低温焼成基板材料および高周波回路基板材料 | |
| RU2753522C1 (ru) | Низкотемпературный стеклокерамический материал для электронной техники | |
| JP2004210568A (ja) | 高周波用低温焼成磁器組成物及びその製造方法 | |
| JP3545894B2 (ja) | ガラスセラミック焼結体 | |
| JP4047050B2 (ja) | 低温焼成磁器組成物及び低温焼成磁器並びにそれを用いた配線基板 | |
| JPH0232587A (ja) | 回路基板用組成物及びそれを使用した電子部品 | |
| JPH10194846A (ja) | 低温焼成基板の製造方法 | |
| JPH0738214A (ja) | ガラスセラミック基板およびその製造方法 | |
| JP3101966B2 (ja) | 高熱膨張Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系焼結体およびその製造方法 | |
| JPH01141838A (ja) | 回路基板用誘電体材料 | |
| JP2002020162A (ja) | ガラスセラミック焼結体およびそれを用いた配線基板 |