JPH0723252B2 - 低温焼結性低誘電率無機組成物 - Google Patents
低温焼結性低誘電率無機組成物Info
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- JPH0723252B2 JPH0723252B2 JP3213078A JP21307891A JPH0723252B2 JP H0723252 B2 JPH0723252 B2 JP H0723252B2 JP 3213078 A JP3213078 A JP 3213078A JP 21307891 A JP21307891 A JP 21307891A JP H0723252 B2 JPH0723252 B2 JP H0723252B2
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は低温焼結性低誘電率無機
組成物に関し、さらに詳しくは、主として超高速ＶＬＳ
Ｉ素子を実装する多層セラミック配線基板に用いられ、
１０００℃以下の低温での焼結が可能で、誘電率が低
く、高強度の無機組成物に関するものである。
組成物に関し、さらに詳しくは、主として超高速ＶＬＳ
Ｉ素子を実装する多層セラミック配線基板に用いられ、
１０００℃以下の低温での焼結が可能で、誘電率が低
く、高強度の無機組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＩＣやＬＳＩ等の半導体素子は、
ガラスエポキシ等のプリント回路基板あるいはアルミナ
セラミック基板に実装されていたが、半導体素子の高集
積化、微細化、高速化に伴い、実装用基板に対しても高
密度微細配線化、高速伝送化、高周波数化、高熱放散化
の要求が増えてきた。従来のプリント基板には、スル―
ホ―ルメッキ性、加工性、多層化接着、高温での熱変形
等の問題があり、高密度化には限界がある。そのため、
高密度実装基板としては未だ実用化には至っておらず、
セラミック基板のほうが可能性を秘めている。しかし、
アルミナ基板も１５００℃以上の高温で焼結しなければ
ならないため、同時焼成される配線導体材料としては比
較的比抵抗の高いＷ、Ｍｏ等の高融点金属に限定され
る。したがって、パルス信号の伝送損失を考慮に入れた
場合、配線パタ−ンの微細化には限界が生じてしまう。
そこで開発されたのが低温焼結性多層セラミック基板で
ある。絶縁材料としては、アルミナとガラスの複合材料
系や結晶化ガラス系等があるが、いずれも１０００℃以
下で焼結するため、配線導体材料として比抵抗の低いＡ
ｕ、Ａｇ−Ｐｄ、Ｃｕ等の低融点金属を用いることがで
きる。また、グリ―ンシ―ト多層化法を使うことができ
るため、高密度微細配線化に非常に有利である。
ガラスエポキシ等のプリント回路基板あるいはアルミナ
セラミック基板に実装されていたが、半導体素子の高集
積化、微細化、高速化に伴い、実装用基板に対しても高
密度微細配線化、高速伝送化、高周波数化、高熱放散化
の要求が増えてきた。従来のプリント基板には、スル―
ホ―ルメッキ性、加工性、多層化接着、高温での熱変形
等の問題があり、高密度化には限界がある。そのため、
高密度実装基板としては未だ実用化には至っておらず、
セラミック基板のほうが可能性を秘めている。しかし、
アルミナ基板も１５００℃以上の高温で焼結しなければ
ならないため、同時焼成される配線導体材料としては比
較的比抵抗の高いＷ、Ｍｏ等の高融点金属に限定され
る。したがって、パルス信号の伝送損失を考慮に入れた
場合、配線パタ−ンの微細化には限界が生じてしまう。
そこで開発されたのが低温焼結性多層セラミック基板で
ある。絶縁材料としては、アルミナとガラスの複合材料
系や結晶化ガラス系等があるが、いずれも１０００℃以
下で焼結するため、配線導体材料として比抵抗の低いＡ
ｕ、Ａｇ−Ｐｄ、Ｃｕ等の低融点金属を用いることがで
きる。また、グリ―ンシ―ト多層化法を使うことができ
るため、高密度微細配線化に非常に有利である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、高速伝送化に対
しては、パルス信号の伝播遅延時間が基板材料の誘電率
の平方根に比例するため、基板材料の低誘電率化が必要
不可欠となる。ところが、アルミナ基板（誘電率＝約１
０）はもちろんのこと、低温焼結性セラミック基板もア
ルミナに比べ低いものの、十分な低誘電率化は図られて
いなかった。そこで、ホストセラミックとしてアルミナ
に代わり、石英ガラスやコ−ディエライト、ムライト等
の誘電率の低い材料を適用し、ガラスも成分が酸化ケイ
素や酸化ホウ素を主体とした誘電率の低い組成が検討さ
れている。しかし逆に、上記材料は、誘電率は十分低い
ものの、強度等の機械的特性の低下が生じ、製造プロセ
ス上あるいは素子を搭載する際非常に問題となる。本発
明の目的は、このような従来の問題点を解決することに
より、低い誘電率を有し、かつ強度も強い１０００℃以
下の低温焼成が可能な高密度実装多層セラミック基板の
絶縁層用無機組成物を提供することにある。
しては、パルス信号の伝播遅延時間が基板材料の誘電率
の平方根に比例するため、基板材料の低誘電率化が必要
不可欠となる。ところが、アルミナ基板（誘電率＝約１
０）はもちろんのこと、低温焼結性セラミック基板もア
ルミナに比べ低いものの、十分な低誘電率化は図られて
いなかった。そこで、ホストセラミックとしてアルミナ
に代わり、石英ガラスやコ−ディエライト、ムライト等
の誘電率の低い材料を適用し、ガラスも成分が酸化ケイ
素や酸化ホウ素を主体とした誘電率の低い組成が検討さ
れている。しかし逆に、上記材料は、誘電率は十分低い
ものの、強度等の機械的特性の低下が生じ、製造プロセ
ス上あるいは素子を搭載する際非常に問題となる。本発
明の目的は、このような従来の問題点を解決することに
より、低い誘電率を有し、かつ強度も強い１０００℃以
下の低温焼成が可能な高密度実装多層セラミック基板の
絶縁層用無機組成物を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、セラミック材
料のコ―ディエライト系、石英ガラスおよびホウケイ酸
鉛系ガラスからなる３成分系無機組成物であって、コ―
ディエライト系：Ｘ、石英ガラス：Ｙ、ホウケイ酸鉛系
ガラス：Ｚ（重量％比率）と表示したとき（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ
＝１００）、この３成分系組成図において以下の組成
点、 （Ｘ＝３５，Ｙ＝０，Ｚ＝６５） …（ａ） （Ｘ＝６５，Ｙ＝０，Ｚ＝３５） …（ｂ） （Ｘ＝０，Ｙ＝６５，Ｚ＝３５） …（ｃ） （Ｘ＝０，Ｙ＝３５，Ｚ＝６５） …（ｄ） の各点を結ぶ線上、およびこの４点に囲まれる組成範囲
にあることを特徴とする低温焼結性低誘電率無機組成物
である。またホウケイ酸鉛系ガラスは、酸化物換算表記
に従ったとき、主成分が酸化ケイ素：５０〜７５重量
％、酸化ホウ素：１〜３０重量％、酸化鉛：１〜３０重
量％、Ｉ族元素酸化物：０．１〜５重量％、II族元素酸
化物０．１〜１５重量％、酸化チタン：０．１〜１重量
％、酸化ジルコニウム：０．１〜１重量％の組成範囲
で、合計量が１００重量％になるように構成されている
ことを好適とする。
料のコ―ディエライト系、石英ガラスおよびホウケイ酸
鉛系ガラスからなる３成分系無機組成物であって、コ―
ディエライト系：Ｘ、石英ガラス：Ｙ、ホウケイ酸鉛系
ガラス：Ｚ（重量％比率）と表示したとき（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ
＝１００）、この３成分系組成図において以下の組成
点、 （Ｘ＝３５，Ｙ＝０，Ｚ＝６５） …（ａ） （Ｘ＝６５，Ｙ＝０，Ｚ＝３５） …（ｂ） （Ｘ＝０，Ｙ＝６５，Ｚ＝３５） …（ｃ） （Ｘ＝０，Ｙ＝３５，Ｚ＝６５） …（ｄ） の各点を結ぶ線上、およびこの４点に囲まれる組成範囲
にあることを特徴とする低温焼結性低誘電率無機組成物
である。またホウケイ酸鉛系ガラスは、酸化物換算表記
に従ったとき、主成分が酸化ケイ素：５０〜７５重量
％、酸化ホウ素：１〜３０重量％、酸化鉛：１〜３０重
量％、Ｉ族元素酸化物：０．１〜５重量％、II族元素酸
化物０．１〜１５重量％、酸化チタン：０．１〜１重量
％、酸化ジルコニウム：０．１〜１重量％の組成範囲
で、合計量が１００重量％になるように構成されている
ことを好適とする。
【０００５】本発明の低温焼結性低誘電率無機組成物
は、例えば次のような材料や方法によって製造できる。
即ち、ホウケイ酸鉛系ガラスの調整に当たっては、目標
組成となるように各成分の原料を秤量してバッチを作製
し、このバッチを１４００℃以上の高温で２〜４時間加
熱、溶解し、ガラス化させる。溶解ガラスを水冷、ある
いは厚い鉄板上に流してフレ−ク状に成形し、得られた
ガラス片をアルミナボ−ルミル等で微粉砕し、平均粒径
０．５〜３μｍのガラス粉末を得る。一方、コ―ディエ
ライト系や石英ガラスも粉砕により平均粒径０．５〜５
μｍの微粉末とする。上記の方法で得られたガラス粉末
に、コ―ディエライト系や石英ガラス粉末を目標組成と
なるように配合し、ボ−ルミル等で１〜３時間混合し、
ホウケイ酸鉛系ガラス粉末とコ―ディエライト系、石英
ガラス粉末との均質な混合粉末、即ち本発明の低温焼結
性低誘電率無機組成物を得る。なお、この際に用いられ
るホウケイ酸鉛系ガラス粉末は明確化のため酸化物に換
算表記したが、鉱物、酸化物、炭酸塩、水酸化物等の形
で、通常の方法により使用してもよい。さらに、前記に
よって得られた本発明の粉末状無機組成物は、例えばグ
リ―ンシ―ト積層法により成形される。即ち、粉末にビ
ヒクルを添加混合し、高速ミキサ−やボ−ルミル等を用
いて十分混練し、均一に分散させてスラリ−を調整し、
これをスリップキャスティング法により絶縁層を形成す
るのに適した膜厚のグリ―ンシ―トとする。なお、バイ
ンダや溶剤等の有機ビヒクル類は通常用いられているも
ので十分であり、成分についてはなんら限定を要しな
い。次に、上下導体を接続するスル―ホ―ルをシ−トに
形成した後、導体印刷をスル―ホ―ルに導体ペ−ストが
詰まるように行い、これらを所望の多層構造となるよう
に積層、熱圧着する。成形時に添加された有機ビヒクル
を除去した後、焼成することにより、多層セラミック配
線基板が得られる。
は、例えば次のような材料や方法によって製造できる。
即ち、ホウケイ酸鉛系ガラスの調整に当たっては、目標
組成となるように各成分の原料を秤量してバッチを作製
し、このバッチを１４００℃以上の高温で２〜４時間加
熱、溶解し、ガラス化させる。溶解ガラスを水冷、ある
いは厚い鉄板上に流してフレ−ク状に成形し、得られた
ガラス片をアルミナボ−ルミル等で微粉砕し、平均粒径
０．５〜３μｍのガラス粉末を得る。一方、コ―ディエ
ライト系や石英ガラスも粉砕により平均粒径０．５〜５
μｍの微粉末とする。上記の方法で得られたガラス粉末
に、コ―ディエライト系や石英ガラス粉末を目標組成と
なるように配合し、ボ−ルミル等で１〜３時間混合し、
ホウケイ酸鉛系ガラス粉末とコ―ディエライト系、石英
ガラス粉末との均質な混合粉末、即ち本発明の低温焼結
性低誘電率無機組成物を得る。なお、この際に用いられ
るホウケイ酸鉛系ガラス粉末は明確化のため酸化物に換
算表記したが、鉱物、酸化物、炭酸塩、水酸化物等の形
で、通常の方法により使用してもよい。さらに、前記に
よって得られた本発明の粉末状無機組成物は、例えばグ
リ―ンシ―ト積層法により成形される。即ち、粉末にビ
ヒクルを添加混合し、高速ミキサ−やボ−ルミル等を用
いて十分混練し、均一に分散させてスラリ−を調整し、
これをスリップキャスティング法により絶縁層を形成す
るのに適した膜厚のグリ―ンシ―トとする。なお、バイ
ンダや溶剤等の有機ビヒクル類は通常用いられているも
ので十分であり、成分についてはなんら限定を要しな
い。次に、上下導体を接続するスル―ホ―ルをシ−トに
形成した後、導体印刷をスル―ホ―ルに導体ペ−ストが
詰まるように行い、これらを所望の多層構造となるよう
に積層、熱圧着する。成形時に添加された有機ビヒクル
を除去した後、焼成することにより、多層セラミック配
線基板が得られる。
【０００６】次に、本発明において低温焼結性低誘電率
無機組成物のホウケイ酸鉛系ガラス粉末とコ―ディエラ
イト系および石英ガラス粉末の組成や、ホウケイ酸鉛系
ガラス粉末の組成について、それぞれの範囲を特許請求
の範囲に記したごとく限定した理由について述べる。本
発明に係る低温焼結性低誘電率無機組成物の成分組成範
囲を示す３成分系組成図を図１に示す。図中、（ａ），
（ｂ），（ｃ）および（ｄ）は各組成点を表し、本発明
に含まれる組成範囲は図の斜線で示す範囲およびその境
界上である。成分組成範囲を表す３成分系組成図におい
て、Ｚ（ホウケイ酸鉛系ガラス重量比率）が３５重量％
未満の本発明の範囲に含まれない領域では、１０００℃
以下での低温焼結が困難で、緻密な層が得られないため
吸水が起こり、信頼性が低下してしまう。一方、Ｚが６
５重量％を超えた本発明の範囲に含まれない領域では、
８００℃以上の焼成で発泡や変形，反りが発生し、絶縁
抵抗や強度の低下をもたらしてしまう。
無機組成物のホウケイ酸鉛系ガラス粉末とコ―ディエラ
イト系および石英ガラス粉末の組成や、ホウケイ酸鉛系
ガラス粉末の組成について、それぞれの範囲を特許請求
の範囲に記したごとく限定した理由について述べる。本
発明に係る低温焼結性低誘電率無機組成物の成分組成範
囲を示す３成分系組成図を図１に示す。図中、（ａ），
（ｂ），（ｃ）および（ｄ）は各組成点を表し、本発明
に含まれる組成範囲は図の斜線で示す範囲およびその境
界上である。成分組成範囲を表す３成分系組成図におい
て、Ｚ（ホウケイ酸鉛系ガラス重量比率）が３５重量％
未満の本発明の範囲に含まれない領域では、１０００℃
以下での低温焼結が困難で、緻密な層が得られないため
吸水が起こり、信頼性が低下してしまう。一方、Ｚが６
５重量％を超えた本発明の範囲に含まれない領域では、
８００℃以上の焼成で発泡や変形，反りが発生し、絶縁
抵抗や強度の低下をもたらしてしまう。
【０００７】次に、本発明に係る低温焼結性低誘電率無
機組成物の主成分の一つであるホウケイ酸鉛系ガラス粉
末の組成について述べれば、酸化ケイ素および酸化ホウ
素はいずれもガラスのネットワ−クフォ−マ−である。
酸化ケイ素が７５重量％を超えると、ガラスの軟化点は
高く、ガラス比率を増やさないと低温での焼成が難しく
なり、そのため機械的特性は低下する。逆に５０重量％
未満では、ガラスの軟化点が低くなり過ぎ、８００℃以
上の焼成で発泡あるいは変形，反りが発生してしまう。
一方、酸化ホウ素の場合、３０重量％を超えると、急激
にガラスの軟化点は下がり、熱処理時の変形や反りが起
こりやすくなる。また、微量添加することはガラスの耐
久性や耐熱性の向上、失透抑制等の安定性上必要であ
る。酸化鉛の添加は誘電率を上昇させるが、軟化点の低
下や比重の増加をもたらすため、焼結性は改善され、強
度も強くなる。その効果が顕著に現れるのは、ガラスの
安定性も考慮に入れ、１〜３０重量％の範囲である。他
の成分は、ガラスの溶解性あるいは安定性を制御するた
めに、いずれも微量ずつ加えられているが、多すぎると
誘電率や熱膨張係数は上昇してしまう。したがって、ホ
ウケイ酸鉛系ガラス粉末における酸化ケイ素と酸化ホウ
素および酸化鉛の比率が本発明において最も重要な意味
を持っている。
機組成物の主成分の一つであるホウケイ酸鉛系ガラス粉
末の組成について述べれば、酸化ケイ素および酸化ホウ
素はいずれもガラスのネットワ−クフォ−マ−である。
酸化ケイ素が７５重量％を超えると、ガラスの軟化点は
高く、ガラス比率を増やさないと低温での焼成が難しく
なり、そのため機械的特性は低下する。逆に５０重量％
未満では、ガラスの軟化点が低くなり過ぎ、８００℃以
上の焼成で発泡あるいは変形，反りが発生してしまう。
一方、酸化ホウ素の場合、３０重量％を超えると、急激
にガラスの軟化点は下がり、熱処理時の変形や反りが起
こりやすくなる。また、微量添加することはガラスの耐
久性や耐熱性の向上、失透抑制等の安定性上必要であ
る。酸化鉛の添加は誘電率を上昇させるが、軟化点の低
下や比重の増加をもたらすため、焼結性は改善され、強
度も強くなる。その効果が顕著に現れるのは、ガラスの
安定性も考慮に入れ、１〜３０重量％の範囲である。他
の成分は、ガラスの溶解性あるいは安定性を制御するた
めに、いずれも微量ずつ加えられているが、多すぎると
誘電率や熱膨張係数は上昇してしまう。したがって、ホ
ウケイ酸鉛系ガラス粉末における酸化ケイ素と酸化ホウ
素および酸化鉛の比率が本発明において最も重要な意味
を持っている。
【０００８】
【実施例】以下、実施例および比較例により、本発明を
詳細に説明する。なお、実施例および比較例中の％表示
は特に断わりがない限り、すべて重量基準であるものと
する。 実施例１〜１５、比較例１〜６ 表１の組成比（Ｉ）に示すような組成を有するガラス粉
末を製造し、さらにアルコ−ルを分散媒として４８時間
湿式粉砕した。これをふるいで整粒した後、アルコ−ル
を濾過、乾燥させ、平均粒径２．０μｍ、ＢＥＴ比表面
積６ｍ2／ｇの粒度を有するホウケイ酸鉛系ガラス粉末
を得た。次に、これらのホウケイ酸鉛系ガラス粉末
（Ｚ）と、平均粒径が２．６μｍ、ＢＥＴ比表面積が５
ｍ2／ｇのコ―ディエライト系粉末（Ｘ）、および平均
粒径が３．７μｍ、ＢＥＴ比表面積が６ｍ2／ｇの石英
ガラス粉末（Ｙ）をそれぞれ表２に示す比率で配合し
た。配合は、それぞれの粉末を所定量秤量し、ボ−ルミ
ルで分散媒としてアルコ−ルを用い、３時間混合した
後、アルコ−ルを濾過、乾燥させ、均質な混合粉末とし
た。得られた無機組成物の評価は、グリ―ンシ―ト積層
法により作成した印刷を施していない生積層体を切断
し、電気炉中で有機ビヒクルを除去した後、焼成した試
料を用いて行った。なお、本発明の組成範囲の試料は、
空気中、８００〜１０００℃の温度で２時間焼成し、空
隙率が５％以下となる温度を最適とした。評価として、
誘電率、絶縁抵抗、抗折強度、変形・反り発生
の有無の測定を各々の試料について行った。誘電率は１
ＭＨｚで測定した。なお、電極は試料の上下面に導電性
銀ペ−ストを塗布後、６００℃で焼き付けた。絶縁抵抗
は印加電圧１００Ｖで測定した。抗折強度は３点曲げ、
幅１０ｍｍで測定した。
詳細に説明する。なお、実施例および比較例中の％表示
は特に断わりがない限り、すべて重量基準であるものと
する。 実施例１〜１５、比較例１〜６ 表１の組成比（Ｉ）に示すような組成を有するガラス粉
末を製造し、さらにアルコ−ルを分散媒として４８時間
湿式粉砕した。これをふるいで整粒した後、アルコ−ル
を濾過、乾燥させ、平均粒径２．０μｍ、ＢＥＴ比表面
積６ｍ2／ｇの粒度を有するホウケイ酸鉛系ガラス粉末
を得た。次に、これらのホウケイ酸鉛系ガラス粉末
（Ｚ）と、平均粒径が２．６μｍ、ＢＥＴ比表面積が５
ｍ2／ｇのコ―ディエライト系粉末（Ｘ）、および平均
粒径が３．７μｍ、ＢＥＴ比表面積が６ｍ2／ｇの石英
ガラス粉末（Ｙ）をそれぞれ表２に示す比率で配合し
た。配合は、それぞれの粉末を所定量秤量し、ボ−ルミ
ルで分散媒としてアルコ−ルを用い、３時間混合した
後、アルコ−ルを濾過、乾燥させ、均質な混合粉末とし
た。得られた無機組成物の評価は、グリ―ンシ―ト積層
法により作成した印刷を施していない生積層体を切断
し、電気炉中で有機ビヒクルを除去した後、焼成した試
料を用いて行った。なお、本発明の組成範囲の試料は、
空気中、８００〜１０００℃の温度で２時間焼成し、空
隙率が５％以下となる温度を最適とした。評価として、
誘電率、絶縁抵抗、抗折強度、変形・反り発生
の有無の測定を各々の試料について行った。誘電率は１
ＭＨｚで測定した。なお、電極は試料の上下面に導電性
銀ペ−ストを塗布後、６００℃で焼き付けた。絶縁抵抗
は印加電圧１００Ｖで測定した。抗折強度は３点曲げ、
幅１０ｍｍで測定した。
【０００９】このようにして得られた無機組成物のコ―
ディエライト系、石英ガラスおよびホウケイ酸鉛系ガラ
スの配合比率と、誘電率、絶縁抵抗、抗折強度および変
形・反り発生の有無の関係を表２に示す。表２におい
て、Ｘはコ―ディエライト系、Ｙは石英ガラスおよびＺ
はホウケイ酸鉛系ガラスをそれぞれ示す。後記する表３
〜６においても同様である。表２から明らかなように、
コ―ディエライト系、石英ガラスおよびホウケイ酸鉛系
ガラスからなる３成分系無機組成物において、本発明の
成分組成範囲内のもの（実施例１〜１５）は、誘電率が
４．３２〜５．６２と十分低く、絶縁抵抗がいずれも１
０13Ω・ｃｍ以上と高く、絶縁性も保持されている。こ
のことは、発泡あるいは焼結不良による開空隙の残留が
ないことを意味している。また、従来の低誘電率セラミ
ック材料の抗折強度は１０００ｋｇ／ｃｍ2程度だが、
本発明の成分組成範囲内のものはいずれも１３５０以上
と高く、最大２３５０に達する。また、ガラスの過度の
軟化による変形も発生しておらず、反りは２００μｍ以
下の値を示す。一方、本発明の成分組成範囲外のもので
比較例１〜３は、過度の焼結により発泡してしまい、誘
電率は低いものの、絶縁性が劣化している。また、変形
・反りも発生して実用上支障をきたす。比較例４〜６
は、ホウケイ酸鉛系ガラス比率が少ないため、１０００
℃以下の低温での焼結が行えず、上記同様、絶縁性や強
度の低下が起こってしまう。
ディエライト系、石英ガラスおよびホウケイ酸鉛系ガラ
スの配合比率と、誘電率、絶縁抵抗、抗折強度および変
形・反り発生の有無の関係を表２に示す。表２におい
て、Ｘはコ―ディエライト系、Ｙは石英ガラスおよびＺ
はホウケイ酸鉛系ガラスをそれぞれ示す。後記する表３
〜６においても同様である。表２から明らかなように、
コ―ディエライト系、石英ガラスおよびホウケイ酸鉛系
ガラスからなる３成分系無機組成物において、本発明の
成分組成範囲内のもの（実施例１〜１５）は、誘電率が
４．３２〜５．６２と十分低く、絶縁抵抗がいずれも１
０13Ω・ｃｍ以上と高く、絶縁性も保持されている。こ
のことは、発泡あるいは焼結不良による開空隙の残留が
ないことを意味している。また、従来の低誘電率セラミ
ック材料の抗折強度は１０００ｋｇ／ｃｍ2程度だが、
本発明の成分組成範囲内のものはいずれも１３５０以上
と高く、最大２３５０に達する。また、ガラスの過度の
軟化による変形も発生しておらず、反りは２００μｍ以
下の値を示す。一方、本発明の成分組成範囲外のもので
比較例１〜３は、過度の焼結により発泡してしまい、誘
電率は低いものの、絶縁性が劣化している。また、変形
・反りも発生して実用上支障をきたす。比較例４〜６
は、ホウケイ酸鉛系ガラス比率が少ないため、１０００
℃以下の低温での焼結が行えず、上記同様、絶縁性や強
度の低下が起こってしまう。
【００１０】
【表１】
【００１１】
【表２】
【００１２】実施例１６〜３０、比較例７〜１２ 表１の組成比（II）に示す組成のガラスを平均粒径１．
９μｍ、ＢＥＴ比表面積７ｍ2／ｇの粉末粒度に調整し
た。これらのホウケイ酸鉛系ガラス粉末とコ―ディエラ
イト系および石英ガラス粉末を表３に示す配合比率で、
実施例１〜１５と同様の方法で試料を作成、評価した。
その結果を表３に示す。表３から明らかなように、コ―
ディエライト系、石英ガラスおよびホウケイ酸鉛系ガラ
スからなる３成分系無機組成物において、本発明の成分
組成範囲内のもの（実施例１６〜３０）は、誘電率が
４．３７〜５．８７と十分低く、絶縁抵抗がいずれも１
０13Ω・ｃｍ以上と高く、絶縁性も保持されている。こ
のことは、発泡あるいは焼結不良による開空隙の残留が
ないことを意味している。また、本発明の成分組成範囲
内の抗折強度はいずれも１３００ｋｇ／ｃｍ2以上と高
く、最大２３５０に達する。また、ガラスの過度の軟化
による変形も発生しておらず、反りは２００μｍ以下の
値を示す。一方、本発明の成分組成範囲外のもので比較
例７〜９は、過度の焼結により発泡してしまい、誘電率
は低いものの、絶縁性が劣化している。また、変形・反
りも発生して実用上支障をきたす。比較例１０〜１２
は、ホウケイ酸鉛系ガラス比率が少ないため、１０００
℃以下の低温での焼結が行えず、上記同様、絶縁性や強
度の低下が起こってしまう。
９μｍ、ＢＥＴ比表面積７ｍ2／ｇの粉末粒度に調整し
た。これらのホウケイ酸鉛系ガラス粉末とコ―ディエラ
イト系および石英ガラス粉末を表３に示す配合比率で、
実施例１〜１５と同様の方法で試料を作成、評価した。
その結果を表３に示す。表３から明らかなように、コ―
ディエライト系、石英ガラスおよびホウケイ酸鉛系ガラ
スからなる３成分系無機組成物において、本発明の成分
組成範囲内のもの（実施例１６〜３０）は、誘電率が
４．３７〜５．８７と十分低く、絶縁抵抗がいずれも１
０13Ω・ｃｍ以上と高く、絶縁性も保持されている。こ
のことは、発泡あるいは焼結不良による開空隙の残留が
ないことを意味している。また、本発明の成分組成範囲
内の抗折強度はいずれも１３００ｋｇ／ｃｍ2以上と高
く、最大２３５０に達する。また、ガラスの過度の軟化
による変形も発生しておらず、反りは２００μｍ以下の
値を示す。一方、本発明の成分組成範囲外のもので比較
例７〜９は、過度の焼結により発泡してしまい、誘電率
は低いものの、絶縁性が劣化している。また、変形・反
りも発生して実用上支障をきたす。比較例１０〜１２
は、ホウケイ酸鉛系ガラス比率が少ないため、１０００
℃以下の低温での焼結が行えず、上記同様、絶縁性や強
度の低下が起こってしまう。
【００１３】
【表３】
【００１４】実施例３１〜４５、比較例１３〜１８ 表１の組成比（III）に示す組成のガラスを平均粒径
１．８μｍ、ＢＥＴ比表面積７ｍ2／ｇの粉末粒度に調
整した。これらのホウケイ酸鉛系ガラス粉末とコ―ディ
エライト系および石英ガラス粉末を表４に示す配合比率
で、実施例１〜１５と同様の方法で試料を作成、評価し
た。その結果を表４に示す。表４から明らかなように、
コ―ディエライト系、石英ガラスおよびホウケイ酸鉛系
ガラスからなる３成分系無機組成物において、本発明の
成分組成範囲内のもの（実施例３１〜４５）は、誘電率
が４．３１〜６．０２と低く、絶縁抵抗がいずれも１０
13Ω・ｃｍ以上と高く、絶縁性も保持されている。この
ことは、発泡あるいは焼結不良による開空隙の残留がな
いことを意味している。また、本発明の成分組成範囲内
の抗折強度はいずれも１３５０ｋｇ／ｃｍ2以上と高
く、最大２４００にまで達する。また、ガラスの過度の
軟化による変形も発生しておらず、反りは２００μｍ以
下の値を示す。一方、本発明の成分組成範囲外のもので
比較例１３〜１５は、過度の焼結により発泡してしま
い、誘電率は低いものの、絶縁性が劣化している。ま
た、変形・反りも発生して実用上支障をきたす。比較例
１６〜１８は、ホウケイ酸鉛系ガラス比率が少ないた
め、１０００℃以下の低温での焼結が行えず、上記同
様、絶縁性や強度の低下が起こってしまう。
１．８μｍ、ＢＥＴ比表面積７ｍ2／ｇの粉末粒度に調
整した。これらのホウケイ酸鉛系ガラス粉末とコ―ディ
エライト系および石英ガラス粉末を表４に示す配合比率
で、実施例１〜１５と同様の方法で試料を作成、評価し
た。その結果を表４に示す。表４から明らかなように、
コ―ディエライト系、石英ガラスおよびホウケイ酸鉛系
ガラスからなる３成分系無機組成物において、本発明の
成分組成範囲内のもの（実施例３１〜４５）は、誘電率
が４．３１〜６．０２と低く、絶縁抵抗がいずれも１０
13Ω・ｃｍ以上と高く、絶縁性も保持されている。この
ことは、発泡あるいは焼結不良による開空隙の残留がな
いことを意味している。また、本発明の成分組成範囲内
の抗折強度はいずれも１３５０ｋｇ／ｃｍ2以上と高
く、最大２４００にまで達する。また、ガラスの過度の
軟化による変形も発生しておらず、反りは２００μｍ以
下の値を示す。一方、本発明の成分組成範囲外のもので
比較例１３〜１５は、過度の焼結により発泡してしま
い、誘電率は低いものの、絶縁性が劣化している。ま
た、変形・反りも発生して実用上支障をきたす。比較例
１６〜１８は、ホウケイ酸鉛系ガラス比率が少ないた
め、１０００℃以下の低温での焼結が行えず、上記同
様、絶縁性や強度の低下が起こってしまう。
【００１５】
【表４】
【００１６】実施例４６〜６０、比較例１９〜２４ 表１の組成比（IV）に示す組成のガラスを平均粒径２．
０μｍ、ＢＥＴ比表面積７ｍ2／ｇの粉末粒度に調整し
た。これらのホウケイ酸鉛系ガラス粉末とコ―ディエラ
イト系および石英ガラス粉末を表５に示す配合比率で、
実施例１〜１５と同様の方法で試料を作成、評価した。
その結果を表５に示す。表５から明らかなように、コ―
ディエライト系、石英ガラスおよびホウケイ酸鉛系ガラ
スからなる３成分系無機組成物において、本発明の成分
組成範囲内のもの（実施例４６〜６０）は、誘電率が
４．８２〜６．１０と低く、絶縁抵抗がいずれも１０13
Ω・ｃｍ以上と高く、絶縁性も保持されている。このこ
とは、発泡あるいは焼結不良による開空隙の残留がない
ことを意味している。また、本発明の成分組成範囲内の
抗折強度はいずれも１７００ｋｇ／ｃｍ2以上と高く、
最大２６５０にまで達する。また、ガラスの過度の軟化
による変形も発生しておらず、反りは２００μｍ以下の
値を示す。一方、本発明の成分組成範囲外のもので比較
例１９〜２１は、過度の焼結により発泡してしまい、誘
電率は低いものの、絶縁性が劣化している。また、変形
・反りも発生して実用上支障をきたす。比較例２２〜２
４は、ホウケイ酸鉛系ガラス比率が少ないため、１００
０℃以下の低温での焼結が行えず、上記同様、絶縁性や
強度の低下が起こってしまう。
０μｍ、ＢＥＴ比表面積７ｍ2／ｇの粉末粒度に調整し
た。これらのホウケイ酸鉛系ガラス粉末とコ―ディエラ
イト系および石英ガラス粉末を表５に示す配合比率で、
実施例１〜１５と同様の方法で試料を作成、評価した。
その結果を表５に示す。表５から明らかなように、コ―
ディエライト系、石英ガラスおよびホウケイ酸鉛系ガラ
スからなる３成分系無機組成物において、本発明の成分
組成範囲内のもの（実施例４６〜６０）は、誘電率が
４．８２〜６．１０と低く、絶縁抵抗がいずれも１０13
Ω・ｃｍ以上と高く、絶縁性も保持されている。このこ
とは、発泡あるいは焼結不良による開空隙の残留がない
ことを意味している。また、本発明の成分組成範囲内の
抗折強度はいずれも１７００ｋｇ／ｃｍ2以上と高く、
最大２６５０にまで達する。また、ガラスの過度の軟化
による変形も発生しておらず、反りは２００μｍ以下の
値を示す。一方、本発明の成分組成範囲外のもので比較
例１９〜２１は、過度の焼結により発泡してしまい、誘
電率は低いものの、絶縁性が劣化している。また、変形
・反りも発生して実用上支障をきたす。比較例２２〜２
４は、ホウケイ酸鉛系ガラス比率が少ないため、１００
０℃以下の低温での焼結が行えず、上記同様、絶縁性や
強度の低下が起こってしまう。
【００１６】
【表５】
【００１７】実施例６１〜７５、比較例２５〜３０ 表１の組成比（Ｖ）に示す組成のガラスを平均粒径１．
８μｍ、ＢＥＴ比表面積９ｍ2／ｇの粉末粒度に調整し
た。これらのホウケイ酸鉛系ガラス粉末とコ―ディエラ
イト系および石英ガラス粉末を表６に示す配合比率で、
実施例１〜１５と同様の方法で試料を作成、評価した。
その結果を表６に示す。表６から明らかなように、コ―
ディエライト系、石英ガラスおよびホウケイ酸鉛系ガラ
スからなる３成分系無機組成物において、本発明の成分
組成範囲内のもの（実施例６１〜７５）は、誘電率が
４．８３〜６．７３と低く、絶縁抵抗がいずれも１０13
Ω・ｃｍ以上と高く、絶縁性も保持されている。このこ
とは、発泡あるいは焼結不良による開空隙の残留がない
ことを意味している。また、本発明の成分組成範囲内の
抗折強度はいずれも１９００ｋｇ／ｃｍ2以上と高く、
最大２８５０にまで達する。また、ガラスの過度の軟化
による変形も発生しておらず、反りは２００μｍ以下の
値を示す。一方、本発明の成分組成範囲外のもので比較
例２５〜２７は、過度の焼結により発泡してしまい、誘
電率は低いものの、絶縁性が劣化している。また、変形
・反りも発生して実用上支障をきたす。比較例２８〜３
０は、ホウケイ酸鉛系ガラス比率が少ないため、１００
０℃以下の低温での焼結が行えず、上記同様、絶縁性や
強度の低下が起こってしまう。なお、実施例および比較
例で用いた成分配合比における各組成点を図２に示す。
図中の番号１，２，……，２１は、それぞれ表２〜６に
おける成分配合比番号に相当する。
８μｍ、ＢＥＴ比表面積９ｍ2／ｇの粉末粒度に調整し
た。これらのホウケイ酸鉛系ガラス粉末とコ―ディエラ
イト系および石英ガラス粉末を表６に示す配合比率で、
実施例１〜１５と同様の方法で試料を作成、評価した。
その結果を表６に示す。表６から明らかなように、コ―
ディエライト系、石英ガラスおよびホウケイ酸鉛系ガラ
スからなる３成分系無機組成物において、本発明の成分
組成範囲内のもの（実施例６１〜７５）は、誘電率が
４．８３〜６．７３と低く、絶縁抵抗がいずれも１０13
Ω・ｃｍ以上と高く、絶縁性も保持されている。このこ
とは、発泡あるいは焼結不良による開空隙の残留がない
ことを意味している。また、本発明の成分組成範囲内の
抗折強度はいずれも１９００ｋｇ／ｃｍ2以上と高く、
最大２８５０にまで達する。また、ガラスの過度の軟化
による変形も発生しておらず、反りは２００μｍ以下の
値を示す。一方、本発明の成分組成範囲外のもので比較
例２５〜２７は、過度の焼結により発泡してしまい、誘
電率は低いものの、絶縁性が劣化している。また、変形
・反りも発生して実用上支障をきたす。比較例２８〜３
０は、ホウケイ酸鉛系ガラス比率が少ないため、１００
０℃以下の低温での焼結が行えず、上記同様、絶縁性や
強度の低下が起こってしまう。なお、実施例および比較
例で用いた成分配合比における各組成点を図２に示す。
図中の番号１，２，……，２１は、それぞれ表２〜６に
おける成分配合比番号に相当する。
【００１８】
【表６】
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の低温焼結
性低誘電率無機組成物は、低温焼結性や絶縁特性、耐水
性等の信頼性と、強度等の機械的特性を維持しながら、
従来のアルミナ、ガラスセラミック系、結晶化ガラス系
よりも誘電率を低下することができた。したがって、超
高速ＶＬＳＩ素子実装用多層セラミック配線基板の提供
が可能となり、実装の高密度化や高速伝送化の向上に大
きく寄与できる。
性低誘電率無機組成物は、低温焼結性や絶縁特性、耐水
性等の信頼性と、強度等の機械的特性を維持しながら、
従来のアルミナ、ガラスセラミック系、結晶化ガラス系
よりも誘電率を低下することができた。したがって、超
高速ＶＬＳＩ素子実装用多層セラミック配線基板の提供
が可能となり、実装の高密度化や高速伝送化の向上に大
きく寄与できる。
【図１】本発明の３成分系組成範囲を示す組成図であ
る。
る。
【図２】本発明の３成分系組成範囲と実施例および比較
例に示した組成点との関係を示す図である。
例に示した組成点との関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｂ 3/12 ３３０ 9059−5Ｇ
Claims (2)
- 【請求項１】 セラミック材料のコ―ディエライト系、
石英ガラスおよびホウケイ酸鉛系ガラスからなる３成分
系無機組成物であって、コ―ディエライト系：Ｘ、石英
ガラス：Ｙ、ホウケイ酸鉛系ガラス：Ｚ（重量％比率）
と表示したとき（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１００）、この３成分系
組成図において以下の組成点、 （Ｘ＝３５，Ｙ＝０，Ｚ＝６５） （Ｘ＝６５，Ｙ＝０，Ｚ＝３５） （Ｘ＝０，Ｙ＝６５，Ｚ＝３５） （Ｘ＝０，Ｙ＝３５，Ｚ＝６５） の各点を結ぶ線上、およびこの４点に囲まれる組成範囲
にあることを特徴とする低温焼結性低誘電率無機組成
物。 - 【請求項２】 ホウケイ酸鉛系ガラスは、酸化物換算表
記に従ったとき、主成分が酸化ケイ素：５０〜７５重量
％、酸化ホウ素：１〜３０重量％、酸化鉛：１〜３０重
量％、Ｉ族元素酸化物：０．１〜５重量％、II族元素酸
化物０．１〜１５重量％、酸化チタン：０．１〜１重量
％、酸化ジルコニウム：０．１〜１重量％の組成範囲
で、合計量が１００重量％になるように構成されている
請求項１記載の低温焼結性低誘電率無機組成物。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3213078A JPH0723252B2 (ja) | 1991-07-31 | 1991-07-31 | 低温焼結性低誘電率無機組成物 |
| US07/905,376 US5283210A (en) | 1991-07-31 | 1992-06-29 | Low temperature sintering low dielectric inorganic composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3213078A JPH0723252B2 (ja) | 1991-07-31 | 1991-07-31 | 低温焼結性低誘電率無機組成物 |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH0532455A JPH0532455A (ja) | 1993-02-09 |
| JPH0723252B2 true JPH0723252B2 (ja) | 1995-03-15 |
Family
ID=16633185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3213078A Expired - Fee Related JPH0723252B2 (ja) | 1991-07-31 | 1991-07-31 | 低温焼結性低誘電率無機組成物 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5283210A (ja) |
| JP (1) | JPH0723252B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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