JPH0669902B2 - 低温焼結基板用ガラスセラミツクス組成物 - Google Patents
低温焼結基板用ガラスセラミツクス組成物Info
- Publication number
- JPH0669902B2 JPH0669902B2 JP60204472A JP20447285A JPH0669902B2 JP H0669902 B2 JPH0669902 B2 JP H0669902B2 JP 60204472 A JP60204472 A JP 60204472A JP 20447285 A JP20447285 A JP 20447285A JP H0669902 B2 JPH0669902 B2 JP H0669902B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- strength
- low temperature
- powder
- temperature sintered
- Prior art date
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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］ 本発明は、グリーンシート化して使用される回路基板用
組成物に関する。
組成物に関する。
［従来の技術］ 多層回路基板あるいは積層回路基板材料として従来はア
ルミナが用いられている。一方、近年低温焼結基板用と
して種々材料が提案されている。ここで前者においては
H2−N2中雰囲気中にて1500〜1600℃で20〜40時間という
焼成条件で製造しなければならないこと、さらにアルミ
ナ材料の誘電率が９〜10と高く高速信号回路には不適と
の評価も出ている。
ルミナが用いられている。一方、近年低温焼結基板用と
して種々材料が提案されている。ここで前者においては
H2−N2中雰囲気中にて1500〜1600℃で20〜40時間という
焼成条件で製造しなければならないこと、さらにアルミ
ナ材料の誘電率が９〜10と高く高速信号回路には不適と
の評価も出ている。
一方、後者においては、空気中にて850〜1100℃,2〜10
時間焼成といわゆる低温焼結基板材料が開発されつつあ
るが、機械的強度および熱伝導率が低いという欠点があ
る。
時間焼成といわゆる低温焼結基板材料が開発されつつあ
るが、機械的強度および熱伝導率が低いという欠点があ
る。
［発明の解決しようとする問題点］ 本発明は、低温度で焼結でき、焼結した基板は強度が大
きく熱伝導率が大きく、かつその基板上に形成された導
体のハンダ濡れ性を損なうことのない回路基板用組成物
の提供を目的とする。
きく熱伝導率が大きく、かつその基板上に形成された導
体のハンダ濡れ性を損なうことのない回路基板用組成物
の提供を目的とする。
［問題点を解決するための手段］ 即ち、本発明はSiO2−Al2O3−PbO系から成るガラス粉末
30〜70重量％とアルミナ，ジルコン、又はコージエライ
トのセラミックス粉末とから成り、該ガラス粉末は、重
量％表示で実質的に SiO2 30〜55 Al2O3 １〜15 PbO 33〜50 MgO＋CaO＋SrO＋BaO １〜15 ZnO ０〜10 B2O3 ０〜0.9 Li2O＋Na2O＋K2O ０〜５ TiO2＋ZrO2 ０〜５ からなる低温焼結基板用ガラスセラミックス組成物を提
供するものである。
30〜70重量％とアルミナ，ジルコン、又はコージエライ
トのセラミックス粉末とから成り、該ガラス粉末は、重
量％表示で実質的に SiO2 30〜55 Al2O3 １〜15 PbO 33〜50 MgO＋CaO＋SrO＋BaO １〜15 ZnO ０〜10 B2O3 ０〜0.9 Li2O＋Na2O＋K2O ０〜５ TiO2＋ZrO2 ０〜５ からなる低温焼結基板用ガラスセラミックス組成物を提
供するものである。
本発明の組成物の限定理由は次の通りである。
ガラス粉末は低温度（例えば1000℃以下）で充分に流動
性を有し、セラミックス粉末を充分に濡らし、かつセラ
ミックス粉末と反応し一部結晶化する特性を有するSiO2
−Al2O3−PbO系のものが好ましい。
性を有し、セラミックス粉末を充分に濡らし、かつセラ
ミックス粉末と反応し一部結晶化する特性を有するSiO2
−Al2O3−PbO系のものが好ましい。
かかるガラスは、一部結晶化することにより、基板の耐
熱性及び強度の向上を図ることができる。
熱性及び強度の向上を図ることができる。
かかるガラス粉末の含有量が30重量％より少ないとセラ
ミックス粉末を充分に濡らすことができないため、基板
の強度が低下し好ましくなく、70重量％を越えると残部
としてのセラミックス粉末の量が少なくなり基板の強度
が低下するので好ましくない。ガラス粉末は上記範囲中
35〜65の範囲がより望ましい。
ミックス粉末を充分に濡らすことができないため、基板
の強度が低下し好ましくなく、70重量％を越えると残部
としてのセラミックス粉末の量が少なくなり基板の強度
が低下するので好ましくない。ガラス粉末は上記範囲中
35〜65の範囲がより望ましい。
一方、セラミックス粉末としては、アルミナ（Al
2O3），ジルコン（ZrSiO4），コージエライト（2MgO・2
Al2O3・5SiO2）が単独で使用し、又は併用されるがその
理由は、かかる物質は強度が大きいこと、熱伝導率が高
い特性を有するため焼結後の基板もかかる特性の向上を
図ることができる。更にこれらのセラミックス粉末は、
比較的入手し易いという利点もある。
2O3），ジルコン（ZrSiO4），コージエライト（2MgO・2
Al2O3・5SiO2）が単独で使用し、又は併用されるがその
理由は、かかる物質は強度が大きいこと、熱伝導率が高
い特性を有するため焼結後の基板もかかる特性の向上を
図ることができる。更にこれらのセラミックス粉末は、
比較的入手し易いという利点もある。
ガラス，セラミックス粉末の粒度は、小さ過ぎるとグリ
ーンシート化し、これを乾燥する際にクラックが発生す
るので好ましくなく、一方、大き過ぎるとガラスがセラ
ミックス粉末を充分に濡らすことができず強度の低下を
生ずるので好ましくない。なお、20μｍを越える粒子が
含まれると強度の低下を生ずるので、いずれの粉末にも
かかる粒子が含有されないようにすることが望ましい。
ーンシート化し、これを乾燥する際にクラックが発生す
るので好ましくなく、一方、大き過ぎるとガラスがセラ
ミックス粉末を充分に濡らすことができず強度の低下を
生ずるので好ましくない。なお、20μｍを越える粒子が
含まれると強度の低下を生ずるので、いずれの粉末にも
かかる粒子が含有されないようにすることが望ましい。
本発明におけるガラス粉末は、重量％表示で、SiO2 30
〜55,Al2O3 １〜15,PbO33〜50,B2O3 ０〜0.9,MgO＋Ca
O＋SrO＋BaO １〜15,ZnO ０〜10,Li2O＋Na2O＋K2O
０〜5,TiO2＋ZrO2 ０〜５から本質的になるものであ
る。かかる組成において、SiO2はガラスのネットワーク
フォーマーであり、少な過ぎると、軟化点が低くなり過
ぎ耐熱性が低下し、再焼成時に変形を生じ易くなるので
好ましくない。一方SiO2が多過ぎると軟化点が高くなり
過ぎセラミックス粉末を充分に濡らすことができず強度
が低下するので好ましくない。SiO2は上記範囲中30〜50
％の範囲が特に好ましい。
〜55,Al2O3 １〜15,PbO33〜50,B2O3 ０〜0.9,MgO＋Ca
O＋SrO＋BaO １〜15,ZnO ０〜10,Li2O＋Na2O＋K2O
０〜5,TiO2＋ZrO2 ０〜５から本質的になるものであ
る。かかる組成において、SiO2はガラスのネットワーク
フォーマーであり、少な過ぎると、軟化点が低くなり過
ぎ耐熱性が低下し、再焼成時に変形を生じ易くなるので
好ましくない。一方SiO2が多過ぎると軟化点が高くなり
過ぎセラミックス粉末を充分に濡らすことができず強度
が低下するので好ましくない。SiO2は上記範囲中30〜50
％の範囲が特に好ましい。
Al2O3はガラスの溶解性あるいはガラス特性の耐水性向
上の面から必須であり、１％より少ないとガラス溶解時
失透する恐れがあり、また15％より多いとガラス軟化温
度が高くなり過ぎる。望ましくは２〜13％である。
上の面から必須であり、１％より少ないとガラス溶解時
失透する恐れがあり、また15％より多いとガラス軟化温
度が高くなり過ぎる。望ましくは２〜13％である。
PbOはガラスのフラックス成分として用いる。33％より
少ないとガラス軟化点が高くなり過ぎ溶解困難となる。
一方50％より多いとガラスの熱膨張係数が大きくなり過
ぎ、Ag−Pd等の導体との接着性及びハンダ濡れ性が低下
する。
少ないとガラス軟化点が高くなり過ぎ溶解困難となる。
一方50％より多いとガラスの熱膨張係数が大きくなり過
ぎ、Ag−Pd等の導体との接着性及びハンダ濡れ性が低下
する。
B2O3は必須成分ではないがPbOと同様一部フラックス成
分として用いることができる。しかし、B2O3が0.9％よ
り多いと耐薬品性、特に耐酸性が著しく低下するので好
ましくない。望ましくは0.8％未満である。
分として用いることができる。しかし、B2O3が0.9％よ
り多いと耐薬品性、特に耐酸性が著しく低下するので好
ましくない。望ましくは0.8％未満である。
MgO＋CaO＋SrO＋BaOは熱膨脹係数調整の目的およびガラ
ス溶解性を向上するために添加する。これら成分が１％
より少ないと前記効果が少なく、15％より多いと溶解時
失透しガラス化困難となる。望ましくは２〜13％であ
る。
ス溶解性を向上するために添加する。これら成分が１％
より少ないと前記効果が少なく、15％より多いと溶解時
失透しガラス化困難となる。望ましくは２〜13％であ
る。
ZnOは必須ではないがAg−Pd等の導体との適合性、ある
いは溶解性改善の目的で10％まで導入し得る。
いは溶解性改善の目的で10％まで導入し得る。
Li2O＋Na2O＋K2Oは必須ではないが添加することにより
セラミックス粉末との反応性およびガラス溶解性の向上
を図ることができるが、電気的特性、特に絶縁抵抗特性
においては好ましくない成分であるので、必要に応じて
５％以下に留めるのが好ましく、望ましくは３％以下で
ある。
セラミックス粉末との反応性およびガラス溶解性の向上
を図ることができるが、電気的特性、特に絶縁抵抗特性
においては好ましくない成分であるので、必要に応じて
５％以下に留めるのが好ましく、望ましくは３％以下で
ある。
ZrO2＋TiO2は必須ではないが、添加することによりガラ
スの耐薬品性を向上することができる。その量は５％以
下で充分で、望ましくは３％以下である。
スの耐薬品性を向上することができる。その量は５％以
下で充分で、望ましくは３％以下である。
本発明による組成物は、それに有機バインダーを添加
し、スラリー状にしてグリーンシート化する。
し、スラリー状にしてグリーンシート化する。
［実施例］ 目標組成となるように各原料を調合し、これを白金ルツ
ボに入れ1350〜1500℃で２〜３時間撹拌しつつ、加熱溶
融した。次いでこれを水砕し、更に粉砕装置により平均
粒径0.5〜３μｍ、最大粒径20μｍになるように粉砕し
た。かくして製造したガラスについて粒径及び組成は表
１に記載した。次いでα−Al2O3,ジルコン，コージエラ
イトを平均粒径0.5〜4.0μｍ、最大粒径20μｍ以下にな
るように粉砕した。これらのセラミックス粉末は、純度
が98％以上のものを用いた。次いでこれらのセラミック
ス粉末とガラス粉末を表１に記載の割合で混合し本発明
による６種類の組成物（Ａ〜Ｆ）を得た。次いで、この
組成物に通常使用されるポリビニールブチラールを主体
とする有機バインダーを添加し、スラリー状にした。次
いで、これをドクターブレードを用いて巾20cm,厚さ0.3
〜0.8mmのシートにし、乾燥後10×10cmのサイズに切断
した。次いでこのシート上にペーストをスクリーン印刷
しAg−Pd導体を形成した。次いでこの導体を形成したシ
ートを積層した後900℃,30分間加熱し焼成して多層回路
素子を製造した。次いでこの素子の最上面に市販のAg−
Pdペーストを印刷し、850℃,10分間加熱し、焼成してAg
−Pd導体を形成した。次いでこのAg−Pd導体のハンダ濡
れ性，接着強度の試験をした。これとは別にグリーンシ
ートを焼成した基板について抵抗強度、誘電率、熱伝導
率、耐薬品性、耐熱性を測定した。これらの結果につい
ては表１に記載した。
ボに入れ1350〜1500℃で２〜３時間撹拌しつつ、加熱溶
融した。次いでこれを水砕し、更に粉砕装置により平均
粒径0.5〜３μｍ、最大粒径20μｍになるように粉砕し
た。かくして製造したガラスについて粒径及び組成は表
１に記載した。次いでα−Al2O3,ジルコン，コージエラ
イトを平均粒径0.5〜4.0μｍ、最大粒径20μｍ以下にな
るように粉砕した。これらのセラミックス粉末は、純度
が98％以上のものを用いた。次いでこれらのセラミック
ス粉末とガラス粉末を表１に記載の割合で混合し本発明
による６種類の組成物（Ａ〜Ｆ）を得た。次いで、この
組成物に通常使用されるポリビニールブチラールを主体
とする有機バインダーを添加し、スラリー状にした。次
いで、これをドクターブレードを用いて巾20cm,厚さ0.3
〜0.8mmのシートにし、乾燥後10×10cmのサイズに切断
した。次いでこのシート上にペーストをスクリーン印刷
しAg−Pd導体を形成した。次いでこの導体を形成したシ
ートを積層した後900℃,30分間加熱し焼成して多層回路
素子を製造した。次いでこの素子の最上面に市販のAg−
Pdペーストを印刷し、850℃,10分間加熱し、焼成してAg
−Pd導体を形成した。次いでこのAg−Pd導体のハンダ濡
れ性，接着強度の試験をした。これとは別にグリーンシ
ートを焼成した基板について抵抗強度、誘電率、熱伝導
率、耐薬品性、耐熱性を測定した。これらの結果につい
ては表１に記載した。
比較例として、本発明による組成物以外のものについて
同様のテストを行なったのでその結果も同様に併記し
た。
同様のテストを行なったのでその結果も同様に併記し
た。
同様より明らかなように本発明によるものは抗折強度が
大きく、ハンダの濡れ性，接着強度に優れ、その他の特
性においても優れている。
大きく、ハンダの濡れ性，接着強度に優れ、その他の特
性においても優れている。
なお、各特性の測定方法は次の通りである。
〇抗折強度 グリーンシート３枚を積層し、900℃,30分間焼結した。
焼結後のサンプル形状は12mm巾×35mm長×厚み1.0mm、
本試料を３点曲げ試験により破壊強度を求めた。
焼結後のサンプル形状は12mm巾×35mm長×厚み1.0mm、
本試料を３点曲げ試験により破壊強度を求めた。
〇熱伝導率 上記と同一条件でサンプルを焼成し、測定のため10mm
φ,1.5tに加工し、レーザーフラッシュ法により100℃に
おける熱伝導率を測定した。
φ,1.5tに加工し、レーザーフラッシュ法により100℃に
おける熱伝導率を測定した。
〇誘電率 上記と同一条件でサンプルを作成し、測定のために45mm
口，厚み1.5tに加工した。1KHzにおける誘電率をブリッ
ジ法により室温における特性を測定した。
口，厚み1.5tに加工した。1KHzにおける誘電率をブリッ
ジ法により室温における特性を測定した。
〇耐熱性 上記と同一条件でサンプルを作成し、測定のために12mm
巾×35mm×1.0mm厚の形状とし、両端を支持台に乗せ、
加熱し、その変形量を測定した。本処理による変形がな
いものを良とし中央部最大変形量が30μｍ以上を否と判
定した。加熱温度と時間は850℃,10分間×３回の条件と
した。
巾×35mm×1.0mm厚の形状とし、両端を支持台に乗せ、
加熱し、その変形量を測定した。本処理による変形がな
いものを良とし中央部最大変形量が30μｍ以上を否と判
定した。加熱温度と時間は850℃,10分間×３回の条件と
した。
〇耐薬品性 濃度10％の塩酸を90℃に保持し、これに24時間浸漬す
る。これによる重量の減量が１％未満のものを良とす
る。
る。これによる重量の減量が１％未満のものを良とす
る。
〇接着強度 Ag−Pdペーストにより形成した2mm口の導体にPd−Snの
ハンダを予備コートし、これにPd−Snハンダを予備コー
トした0.8mmφの銅線をPd−Snハンダで接着した。この
銅線を垂直に引張った際の破損強度を示す。
ハンダを予備コートし、これにPd−Snハンダを予備コー
トした0.8mmφの銅線をPd−Snハンダで接着した。この
銅線を垂直に引張った際の破損強度を示す。
〇ハンダ濡れ性 ２％のAgを含むPd−Snハンダ浴（230℃±５℃）に５秒
間浸漬し、Ag−Pdペーストで形成した導体の面積の90％
以上にハンダが付着したものを良とし、それ未満を否と
した。
間浸漬し、Ag−Pdペーストで形成した導体の面積の90％
以上にハンダが付着したものを良とし、それ未満を否と
した。
［発明の効果］ 本発明による組成物を使用して焼成した基板は抵抗強度
が大きく、熱伝導率が大きく、耐熱性，耐薬品性にすぐ
れている。また最上層に形成される導体のハンダ濡れ性
を損なうことはない。
が大きく、熱伝導率が大きく、耐熱性，耐薬品性にすぐ
れている。また最上層に形成される導体のハンダ濡れ性
を損なうことはない。
Claims (2)
- 【請求項１】SiO2−Al2O3−PbO系から成るガラス粉末30
〜70重量％とアルミナ，ジルコン、又はコージエライト
のセラミックス粉末とから成り、該ガラス粉末は、重量
％表示で実質的に SiO2 30〜55 Al2O3 １〜15 PbO 33〜50 MgO＋CaO＋SrO＋BaO １〜15 ZnO ０〜10 B2O3 ０〜0.9 Li2O＋Na2O＋K2O ０〜５ TiO2＋ZrO2 ０〜５ からなる低温焼結基板用ガラスセラミックス組成物。 - 【請求項２】前記ガラス粉末の平均粒径は0.5〜３μｍ
の範囲にあり、前記セラミックス粉末の平均粒径は0.1
〜３μｍの範囲にある特許請求の範囲第１項記載の組成
物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60204472A JPH0669902B2 (ja) | 1985-09-18 | 1985-09-18 | 低温焼結基板用ガラスセラミツクス組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60204472A JPH0669902B2 (ja) | 1985-09-18 | 1985-09-18 | 低温焼結基板用ガラスセラミツクス組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6265965A JPS6265965A (ja) | 1987-03-25 |
| JPH0669902B2 true JPH0669902B2 (ja) | 1994-09-07 |
Family
ID=16491094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60204472A Expired - Lifetime JPH0669902B2 (ja) | 1985-09-18 | 1985-09-18 | 低温焼結基板用ガラスセラミツクス組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0669902B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0280346A (ja) * | 1988-09-13 | 1990-03-20 | Asahi Glass Co Ltd | 低温焼成基板用組成物及び低温焼成基板 |
| CN115894002B (zh) * | 2022-12-06 | 2023-09-22 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种双相陶瓷增强低温共烧陶瓷材料及其制备方法和用途 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59102874A (ja) * | 1982-12-03 | 1984-06-14 | 岩城硝子株式会社 | 封着用組成物 |
-
1985
- 1985-09-18 JP JP60204472A patent/JPH0669902B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6265965A (ja) | 1987-03-25 |
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