JPH062619B2 - 多層基板用低温焼結磁器組成物 - Google Patents
多層基板用低温焼結磁器組成物Info
- Publication number
- JPH062619B2 JPH062619B2 JP63057548A JP5754888A JPH062619B2 JP H062619 B2 JPH062619 B2 JP H062619B2 JP 63057548 A JP63057548 A JP 63057548A JP 5754888 A JP5754888 A JP 5754888A JP H062619 B2 JPH062619 B2 JP H062619B2
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- Japan
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- low temperature
- temperature sintered
- multilayer substrate
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、多層基板用低温焼結磁器組成物に関し、特
に、複数の磁器層が積層され、磁器間に回路が形成され
て成る多層磁器基板に適した、多層基板用低温焼結磁器
組成物に関する。
に、複数の磁器層が積層され、磁器間に回路が形成され
て成る多層磁器基板に適した、多層基板用低温焼結磁器
組成物に関する。
一般に、電子機器の小型化に伴い、電子回路を構成する
各種電子部品を実装するのに磁器基板が汎用され、最近
では、実装密度を更に高めるため、表面に導電材料のペ
ーストで回路パターンを形成した未焼成の磁器シートを
複数枚積層し、これを焼成して一体化した多層磁器基板
が開発されている。
各種電子部品を実装するのに磁器基板が汎用され、最近
では、実装密度を更に高めるため、表面に導電材料のペ
ーストで回路パターンを形成した未焼成の磁器シートを
複数枚積層し、これを焼成して一体化した多層磁器基板
が開発されている。
従来はこのような多層磁器基板の材料としてアルミナが
用いられていたが、これには、その焼結温度が１５０
０〜１６００℃と高温であるため、焼結に要する多量の
エネルギーが必要になりコスト高になる。基板内部に
形成される内部回路の導電材料が高温の焼結温度に耐え
得るＷやＭｏ等の高融点金属に限定されるため、回路パ
ターンそのものの抵抗値が高くなる、アルミナの熱膨
張係数がアルミナ基板の上に搭載される半導体を構成す
るシリコンチップよりも大きいため、シリコンチップに
熱ストレスが加わりそれにクラックを発生させる原因と
なる、アルミナそのものの誘電率が高いため、回路の
内部を伝播する信号の遅延時間が大きくなる。等の問題
があった。
用いられていたが、これには、その焼結温度が１５０
０〜１６００℃と高温であるため、焼結に要する多量の
エネルギーが必要になりコスト高になる。基板内部に
形成される内部回路の導電材料が高温の焼結温度に耐え
得るＷやＭｏ等の高融点金属に限定されるため、回路パ
ターンそのものの抵抗値が高くなる、アルミナの熱膨
張係数がアルミナ基板の上に搭載される半導体を構成す
るシリコンチップよりも大きいため、シリコンチップに
熱ストレスが加わりそれにクラックを発生させる原因と
なる、アルミナそのものの誘電率が高いため、回路の
内部を伝播する信号の遅延時間が大きくなる。等の問題
があった。
これに対して同一出願人は、上記のような問題点を解決
した多層基板用低温焼結磁器組成物を別途提案している
（特願昭６１−２３４１２８号）。
した多層基板用低温焼結磁器組成物を別途提案している
（特願昭６１−２３４１２８号）。
これを要約して説明すると、この多層基板用低温焼結磁
器組成物は、コージェライトが６０〜９０重量％、B2O3
が５〜２０重量％並びにCaO、SrOおよびBaOの一種以上が
１〜２５重量％から成ることを特徴とするものである。
器組成物は、コージェライトが６０〜９０重量％、B2O3
が５〜２０重量％並びにCaO、SrOおよびBaOの一種以上が
１〜２５重量％から成ることを特徴とするものである。
ここでコージェライトとは、２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・
５ＳｉＯ２の他、E.N.Levin et al.による “Phase Diagrams for Ceramists",The American Ceram
ic Socity,Columbus,1964,P.246(Fig.712)に開示されて
いる組成範囲から構成されるものであり、より具体的に
は第１図における領域Ａのものを指す。
５ＳｉＯ２の他、E.N.Levin et al.による “Phase Diagrams for Ceramists",The American Ceram
ic Socity,Columbus,1964,P.246(Fig.712)に開示されて
いる組成範囲から構成されるものであり、より具体的に
は第１図における領域Ａのものを指す。
上記のように組成範囲を限定した理由は次の通りであ
る。即ち、コージェライトが６０重量％未満では熱膨張
係数が大きくなり、一方９０重量％を越えると焼結温度
が高くなるからであり、また、Ｂ２Ｏ３が５重量％未満
では焼結温度が高くなり、一方２０重量％を越えると発
泡し、焼結温度範囲が狭くなるからであり、またCaO、Sr
OおよびBaOの一種以上が１重量％未満では焼結せず、一
方２５重量％を越えると誘電率が大きくなるからであ
る。
る。即ち、コージェライトが６０重量％未満では熱膨張
係数が大きくなり、一方９０重量％を越えると焼結温度
が高くなるからであり、また、Ｂ２Ｏ３が５重量％未満
では焼結温度が高くなり、一方２０重量％を越えると発
泡し、焼結温度範囲が狭くなるからであり、またCaO、Sr
OおよびBaOの一種以上が１重量％未満では焼結せず、一
方２５重量％を越えると誘電率が大きくなるからであ
る。
このような多層基板用低温焼結磁器組成物によれば、
１０２０℃以下の温度で焼結可能であり、回路パターン
を形成するための導電材料としてＡｇ、Ag-Pb等の比較
的安価な貴金属が使用でき、また非酸化性の雰囲気で焼
成できるため、回路パターンの導電材料として安価なC
u、Ni等の卑金属が使用でき、更には内部に抵抗パター
ンを形成するに当たっても、サーメット材料が使用でき
る、熱膨張係数が３〜５×１０−６／℃と小さく、こ
の基板の上にシリコンを搭載しても、熱ストレスによっ
てシリコンにクラックが発生する恐れがない、誘電率
が６以下と、アルミナの値よりも小さいため、信号の遅
延時間の短縮が図れる、等の効果が得られる（後述する
第１表参照）。
１０２０℃以下の温度で焼結可能であり、回路パターン
を形成するための導電材料としてＡｇ、Ag-Pb等の比較
的安価な貴金属が使用でき、また非酸化性の雰囲気で焼
成できるため、回路パターンの導電材料として安価なC
u、Ni等の卑金属が使用でき、更には内部に抵抗パター
ンを形成するに当たっても、サーメット材料が使用でき
る、熱膨張係数が３〜５×１０−６／℃と小さく、こ
の基板の上にシリコンを搭載しても、熱ストレスによっ
てシリコンにクラックが発生する恐れがない、誘電率
が６以下と、アルミナの値よりも小さいため、信号の遅
延時間の短縮が図れる、等の効果が得られる（後述する
第１表参照）。
上記のような多層基板用低温焼結磁器組成物を更に検討
したところ、それを焼成したセラミックス（磁器）の機
械的強度（曲げ強度）についてなお改善の余地があるこ
とが分かった。これは、上記のようなセラミックスの内
部に直径１〜１０μｍ程度のポア（空孔）が比較的多く
含まれおり（第１表参照）、これが当該セラミックスに
機械的な力が加えられた際に破壊の起点となるため、ポ
アの直径が大きく、ポアの数が多いセラミックスほど機
械的強度が小さくなるからである。
したところ、それを焼成したセラミックス（磁器）の機
械的強度（曲げ強度）についてなお改善の余地があるこ
とが分かった。これは、上記のようなセラミックスの内
部に直径１〜１０μｍ程度のポア（空孔）が比較的多く
含まれおり（第１表参照）、これが当該セラミックスに
機械的な力が加えられた際に破壊の起点となるため、ポ
アの直径が大きく、ポアの数が多いセラミックスほど機
械的強度が小さくなるからである。
そこでこの発明は、上記のような多層基板用低温焼結磁
器組成物を更に改善して、その上記のような優れた特性
を損なうことなく、機械的強度のより大きなセラミック
スを得ることができる多層基板用低温焼結磁器組成物を
提供することを目的とする。
器組成物を更に改善して、その上記のような優れた特性
を損なうことなく、機械的強度のより大きなセラミック
スを得ることができる多層基板用低温焼結磁器組成物を
提供することを目的とする。
この発明の多層基板用低温焼結磁器組成物は、コージェ
ライトが６０〜９０重量％、B2O3が５〜２０重量％並び
にCaO、SrOおよびBaOの一種以上が１〜２５重量％から成
る主成分に対して、銀または銀の化合物を金属銀に換算
して０．０１〜５重量％添加含有させて成ることを特徴
とする。
ライトが６０〜９０重量％、B2O3が５〜２０重量％並び
にCaO、SrOおよびBaOの一種以上が１〜２５重量％から成
る主成分に対して、銀または銀の化合物を金属銀に換算
して０．０１〜５重量％添加含有させて成ることを特徴
とする。
主成分の組成範囲の限定理由は前述の通りである。
銀添加量を上記のように限定したのは、０．０１重量％
未満では、ポアの直径が１μｍ以下とならずセラミック
スの機械的強度があまり改善されないからであり、一方
５重量％を越えると、セラミックスの絶縁性が低下する
からである。
未満では、ポアの直径が１μｍ以下とならずセラミック
スの機械的強度があまり改善されないからであり、一方
５重量％を越えると、セラミックスの絶縁性が低下する
からである。
銀の化合物としては、例えばAg2O、AgCl、AgBr、AgI,AgNO3
等の銀元素を含む化合物が採り得る。
等の銀元素を含む化合物が採り得る。
まず、比較のために、前述したような同一出願人が先に
提案している多層基板用低温焼結磁器組成物の範囲に属
するが銀を添加していない組成物を用いた試料の特性等
を第１表に示す。
提案している多層基板用低温焼結磁器組成物の範囲に属
するが銀を添加していない組成物を用いた試料の特性等
を第１表に示す。
これは次のようにして測定したものである。
まず、コージェライトの原料を準備した。原料として、
SiO2、MgOまたはMgCO3あるいはTalc(3MgO・4SiO2・H2O)、Al
2O3を秤量し、混合した。この混合物を１３５０〜１４
００℃で仮焼した。このようにして第１図で示したコー
ジェライト組成物を得た。このコージェライト仮焼物を
粉砕して新たにコージェライト原料として準備した。
SiO2、MgOまたはMgCO3あるいはTalc(3MgO・4SiO2・H2O)、Al
2O3を秤量し、混合した。この混合物を１３５０〜１４
００℃で仮焼した。このようにして第１図で示したコー
ジェライト組成物を得た。このコージェライト仮焼物を
粉砕して新たにコージェライト原料として準備した。
次に、このコージェライト原料と、その他の構成材料、
即ちB2O3またＢＮあるいはB4C、CaOまたはＣａＣＯ３、
SrOまたはSrCO3、BaOまたはＢａＣＯ３、CuO、NiO、CO2O3
を準備し、第１表に示す組成の磁器が得られるように、
秤量、混合した。
即ちB2O3またＢＮあるいはB4C、CaOまたはＣａＣＯ３、
SrOまたはSrCO3、BaOまたはＢａＣＯ３、CuO、NiO、CO2O3
を準備し、第１表に示す組成の磁器が得られるように、
秤量、混合した。
そしてこの混合物を８００〜９００℃の温度で仮焼し、
粉砕した。この粉砕した粉末に有機バインダーを加えて
混練し、得られたスラリーをドクターブレード法にて厚
さ１ｍｍのシート状に成形した。このセラミックグリー
ンシートを縦３０ｍｍ、横１０ｍｍの大きさにカット
し、水蒸気中に通過させた窒素をキャリヤガスとする窒
素−水蒸気の還元性もしくは非酸化性雰囲気中９００℃
の温度でバインダー成分を燃焼させ、これを第１表に示
す各温度で１時間焼成して磁器を得た。
粉砕した。この粉砕した粉末に有機バインダーを加えて
混練し、得られたスラリーをドクターブレード法にて厚
さ１ｍｍのシート状に成形した。このセラミックグリー
ンシートを縦３０ｍｍ、横１０ｍｍの大きさにカット
し、水蒸気中に通過させた窒素をキャリヤガスとする窒
素−水蒸気の還元性もしくは非酸化性雰囲気中９００℃
の温度でバインダー成分を燃焼させ、これを第１表に示
す各温度で１時間焼成して磁器を得た。
また、このセラミックグリーンシートを縦３ｍｍ、横２
０ｍｍの角板状にカットし、これを３枚積層して２００
kg/cm2で加圧し角柱状にした。そして、これを上記の方
法で焼成し、熱膨張測定用の試料とした。
０ｍｍの角板状にカットし、これを３枚積層して２００
kg/cm2で加圧し角柱状にした。そして、これを上記の方
法で焼成し、熱膨張測定用の試料とした。
尚、同表中の誘電率εおよび誘電体損失tanδは、共に
周波数１ＭＨｚで測定した値であり、比抵抗は、試料に
直流１００Ｖを印加したときの値であり、熱膨張係数α
は、 α＝｛△Ｌ／Ｌ（T2-T1）｝＋αSiO2 より算出した値であり、ここで△Ｌは加熱による試料の
見掛けの伸び（ｍｍ）、Ｌは室温での試料の長さ（ｍ
ｍ）、T1は室温、T2は５００℃、αSiO2は石英ガラスの
熱膨張係数である。
周波数１ＭＨｚで測定した値であり、比抵抗は、試料に
直流１００Ｖを印加したときの値であり、熱膨張係数α
は、 α＝｛△Ｌ／Ｌ（T2-T1）｝＋αSiO2 より算出した値であり、ここで△Ｌは加熱による試料の
見掛けの伸び（ｍｍ）、Ｌは室温での試料の長さ（ｍ
ｍ）、T1は室温、T2は５００℃、αSiO2は石英ガラスの
熱膨張係数である。
また、ポア直径は、電子顕微鏡を用いて１０００倍で観
察したときのポアの最大直径である（第２表の場合も同
じ）。
察したときのポアの最大直径である（第２表の場合も同
じ）。
次に、上記第１表の試料の組成を主成分とし、これに銀
を添加した実施例の特性等を第２表に示す。同表中の括
弧内の試料番号Ｉ〜IVは、主成分が第１表に示す同番号
のものであることを示す。
を添加した実施例の特性等を第２表に示す。同表中の括
弧内の試料番号Ｉ〜IVは、主成分が第１表に示す同番号
のものであることを示す。
この試料の製造工程等は、第１表の試料の場合とほぼ同
じであり、それとの相違点を説明すると、前述した主成
分用のコージェライト原料とその他の構成材料とを秤
量、混合する段階で、添加物としてAgまたはAg2O、AgCl、
AgBr、AgIもしくはAgNO3を準備して上記主成分を１００
としたときの金属Agに換算した銀添加量が第２表に示す
ものになるように秤量、混合した。もっともこの添加物
は、この段階と、その後の前述した仮焼粉砕物に有機バ
インダーを加える段階とのどちらか一方、あるいは両方
の段階で加えてもよい。
じであり、それとの相違点を説明すると、前述した主成
分用のコージェライト原料とその他の構成材料とを秤
量、混合する段階で、添加物としてAgまたはAg2O、AgCl、
AgBr、AgIもしくはAgNO3を準備して上記主成分を１００
としたときの金属Agに換算した銀添加量が第２表に示す
ものになるように秤量、混合した。もっともこの添加物
は、この段階と、その後の前述した仮焼粉砕物に有機バ
インダーを加える段階とのどちらか一方、あるいは両方
の段階で加えてもよい。
第２表において、＊印を付したものはこの発明の範囲外
のものであり、それ以外は全てこの発明の範囲内のもの
である。
のものであり、それ以外は全てこの発明の範囲内のもの
である。
この表と第１表とを比べれば分かるように、第１表のよ
うな主成分に銀を０．０１〜５重量％添加含有させるこ
とで、第１表のものよりもポア直径が遥かに小さくて緻
密なセラミックスが得られ、その機械的強度（曲げ強
度）を１．８倍以上に高めることができた。
うな主成分に銀を０．０１〜５重量％添加含有させるこ
とで、第１表のものよりもポア直径が遥かに小さくて緻
密なセラミックスが得られ、その機械的強度（曲げ強
度）を１．８倍以上に高めることができた。
しかも、比抵抗も第１表のものとほぼ同じ位あり、絶縁
基板としての特性を損なうこともない。
基板としての特性を損なうこともない。
また、その他の特性も第１表のものと特に変わらないの
で、第２表では省略した。
で、第２表では省略した。
以上のようにこの発明によれば、同一出願人が先に提案
した多層基板用低温焼結磁器組成物の優れた特性を損な
うことなく、緻密で機械的強度のより大きなセラミック
スを得ることができるようになる。
した多層基板用低温焼結磁器組成物の優れた特性を損な
うことなく、緻密で機械的強度のより大きなセラミック
スを得ることができるようになる。
第１図は、コージェライトの組成範囲を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項１】コージェライトが６０〜９０重量％、Ｂ２
Ｏ３が５〜２０重量％並びにＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａ
Ｏの一種以上が１〜２５重量％から成る主成分に対し
て、銀または銀の化合物を金属銀に換算して０．０１〜
５重量％添加含有させて成ることを特徴とする多層基板
用低温焼結磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63057548A JPH062619B2 (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | 多層基板用低温焼結磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63057548A JPH062619B2 (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | 多層基板用低温焼結磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01230462A JPH01230462A (ja) | 1989-09-13 |
| JPH062619B2 true JPH062619B2 (ja) | 1994-01-12 |
Family
ID=13058840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63057548A Expired - Fee Related JPH062619B2 (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | 多層基板用低温焼結磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH062619B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115141006B (zh) * | 2022-07-04 | 2023-02-28 | 杭州电子科技大学 | 一种微波介质陶瓷材料、复合材料及其制备方法、用途 |
-
1988
- 1988-03-11 JP JP63057548A patent/JPH062619B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01230462A (ja) | 1989-09-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |