JPH0738214A - ガラスセラミック基板およびその製造方法 - Google Patents
ガラスセラミック基板およびその製造方法Info
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- JPH0738214A JPH0738214A JP5176623A JP17662393A JPH0738214A JP H0738214 A JPH0738214 A JP H0738214A JP 5176623 A JP5176623 A JP 5176623A JP 17662393 A JP17662393 A JP 17662393A JP H0738214 A JPH0738214 A JP H0738214A
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- 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
- C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
- C03C8/14—Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions
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- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
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- H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
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Abstract
(57)【要約】
【目的】低温焼成が可能であり、誘電率が低く、かつ、
銅メタライズの接着強度を向上させるとともに、熱膨張
係数を制御することのできるガラスセラミック基板を提
供する。 【構成】硼珪酸ガラスを含有するガラス成分と、セラミ
ックフィラーとして石英を３〜１２重量％，アルミナを
２〜５重量％含有するガラスセラミック基板であって、
クリストバライト相の生成量が０．１〜２重量％である
ガラスセラミック基板であり、硼珪酸ガラス３８〜７０
重量％，アルミナ以外の不純物量を２００ｐｐｍ以下で
ある石英ガラス２５〜５５重量％，石英３〜１２重量
％，アルミナ２〜５重量％からなる混合物を９００〜１
０５０℃の温度で焼成するガラスセラミック基板の製造
方法である。
銅メタライズの接着強度を向上させるとともに、熱膨張
係数を制御することのできるガラスセラミック基板を提
供する。 【構成】硼珪酸ガラスを含有するガラス成分と、セラミ
ックフィラーとして石英を３〜１２重量％，アルミナを
２〜５重量％含有するガラスセラミック基板であって、
クリストバライト相の生成量が０．１〜２重量％である
ガラスセラミック基板であり、硼珪酸ガラス３８〜７０
重量％，アルミナ以外の不純物量を２００ｐｐｍ以下で
ある石英ガラス２５〜５５重量％，石英３〜１２重量
％，アルミナ２〜５重量％からなる混合物を９００〜１
０５０℃の温度で焼成するガラスセラミック基板の製造
方法である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路素子を
搭載する配線基板等の絶縁基体として利用し得るガラス
セラミック基板およびその製造方法に関するものであ
る。
搭載する配線基板等の絶縁基体として利用し得るガラス
セラミック基板およびその製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来技術】半導体素子などを搭載するための基板とし
ては、従来からアルミナなどのセラミック材料が用いら
れているが、前記基板を構成するアルミナセラミックス
はその誘電率が９〜１０（室温，１ＭＨｚ）と高く、高
周波伝播の遅延時間は誘電率の平方根に比例することか
ら、絶縁基体に設けたメタライズ金属層を伝わる信号の
伝播速度が遅く、信号の高速伝播のためにはより誘電率
の低い絶縁基体が要求されていた。
ては、従来からアルミナなどのセラミック材料が用いら
れているが、前記基板を構成するアルミナセラミックス
はその誘電率が９〜１０（室温，１ＭＨｚ）と高く、高
周波伝播の遅延時間は誘電率の平方根に比例することか
ら、絶縁基体に設けたメタライズ金属層を伝わる信号の
伝播速度が遅く、信号の高速伝播のためにはより誘電率
の低い絶縁基体が要求されていた。
【０００３】更に、前記アルミナセラミックスからなる
絶縁基体は焼成温度が１６００℃前後と高いことから、
電気配線回路を形成するメタライズ金属層も高融点金属
のモリブデン，タングステン等に限定され、高い電気抵
抗率と高密度配線から電気配線回路の配線抵抗が大とな
り、それに伴い電圧降下が増大し、信号の伝播速度の遅
延を招くため、低抵抗率の例えば金，銅等の金属が電気
配線回路用材料として使用できることが要求されてい
た。
絶縁基体は焼成温度が１６００℃前後と高いことから、
電気配線回路を形成するメタライズ金属層も高融点金属
のモリブデン，タングステン等に限定され、高い電気抵
抗率と高密度配線から電気配線回路の配線抵抗が大とな
り、それに伴い電圧降下が増大し、信号の伝播速度の遅
延を招くため、低抵抗率の例えば金，銅等の金属が電気
配線回路用材料として使用できることが要求されてい
た。
【０００４】そこで上記諸問題を解決するために、特公
平４−１２６３９号公報では、硼珪酸系ガラスと石英ガ
ラス，石英，クリストバライト，トリジマイトの４種の
シリカのうち少なくとも２種を選んだガラスセラミック
基板が提案されている。
平４−１２６３９号公報では、硼珪酸系ガラスと石英ガ
ラス，石英，クリストバライト，トリジマイトの４種の
シリカのうち少なくとも２種を選んだガラスセラミック
基板が提案されている。
【０００５】また、特開昭６３−２４８１９９号公報で
は、高シリカ含有ガラス（例えば石英ガラス）と軟化点
１０００℃以下の硼珪酸ガラス、及びアルミナからなる
ガラスセラミック基板が提案されている。
は、高シリカ含有ガラス（例えば石英ガラス）と軟化点
１０００℃以下の硼珪酸ガラス、及びアルミナからなる
ガラスセラミック基板が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、特公
平４−１２６３９号公報では、アルミノ硼珪酸ガラス
（ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ａｌ2 Ｏ3 系ガラス）を用いて
おり、ガラス自体の誘電率が高いため緻密な焼結体で誘
電率を小さくするには制約がある。
平４−１２６３９号公報では、アルミノ硼珪酸ガラス
（ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ａｌ2 Ｏ3 系ガラス）を用いて
おり、ガラス自体の誘電率が高いため緻密な焼結体で誘
電率を小さくするには制約がある。
【０００７】また、特開昭６３−２４８１９９号公報で
は、誘電率が低い硼珪酸ガラス及び石英ガラスを用いて
いる。このような材料系においては、導体材料を銅にし
た場合、残留カ−ボン量が２００ｐｐｍ以下の白色緻密
焼結体を得るためには、湿潤窒素中７００〜８５０℃で
数時間の脱カ−ボン処理及び乾燥窒素中９００〜１０５
０℃で１〜４ｈの焼成が必要である。
は、誘電率が低い硼珪酸ガラス及び石英ガラスを用いて
いる。このような材料系においては、導体材料を銅にし
た場合、残留カ−ボン量が２００ｐｐｍ以下の白色緻密
焼結体を得るためには、湿潤窒素中７００〜８５０℃で
数時間の脱カ−ボン処理及び乾燥窒素中９００〜１０５
０℃で１〜４ｈの焼成が必要である。
【０００８】このような熱処理を施した場合、シリカと
して石英ガラスを単独で用いた系では硼珪酸ガラスの結
晶化により高熱膨張係数を有するクリストバライト相が
多量に生成し易く、このようなクリストバライト相によ
り、多層配線基板の表面にクラックが生成し易く、この
クラックにより多層配線基板と銅メタライズとの接着強
度が低下するという問題があった。
して石英ガラスを単独で用いた系では硼珪酸ガラスの結
晶化により高熱膨張係数を有するクリストバライト相が
多量に生成し易く、このようなクリストバライト相によ
り、多層配線基板の表面にクラックが生成し易く、この
クラックにより多層配線基板と銅メタライズとの接着強
度が低下するという問題があった。
【０００９】また、特開昭６３−２４８１９９号公報で
は、クリストバライト相の生成を抑制するためにアルミ
ナが添加されているが、アルミナ添加のみではクリスト
バライト相の生成を十分に抑制することができず、材料
の熱膨張係数を制御することは困難であった。
は、クリストバライト相の生成を抑制するためにアルミ
ナが添加されているが、アルミナ添加のみではクリスト
バライト相の生成を十分に抑制することができず、材料
の熱膨張係数を制御することは困難であった。
【００１０】本発明は、上記欠点を解決するために開発
されたもので、その目的は銅を導体材料とし、１０００
℃近辺の低温焼成が可能であり、比誘電率が低く、か
つ、硼珪酸ガラスの結晶化によるクリストバライト相の
生成量を低減した上で基板表面のみ微量に結晶化させる
ことにより銅メタライズの接着強度を向上させるととも
に、熱膨張係数をシリコンの熱膨張係数（３〜４×１０
-6）近くに制御することのできるガラスセラミック基板
を提供することにある。
されたもので、その目的は銅を導体材料とし、１０００
℃近辺の低温焼成が可能であり、比誘電率が低く、か
つ、硼珪酸ガラスの結晶化によるクリストバライト相の
生成量を低減した上で基板表面のみ微量に結晶化させる
ことにより銅メタライズの接着強度を向上させるととも
に、熱膨張係数をシリコンの熱膨張係数（３〜４×１０
-6）近くに制御することのできるガラスセラミック基板
を提供することにある。
【００１１】
【問題点を解決するための手段】本発明のガラスセラミ
ック基板は、硼珪酸ガラスを含有するガラス成分と、セ
ラミックフィラーとして石英を３〜１２重量％，アルミ
ナを２〜５重量％含有するガラスセラミック基板であっ
て、クリストバライト相の生成量が０．１〜２重量％で
あることを特徴とする。
ック基板は、硼珪酸ガラスを含有するガラス成分と、セ
ラミックフィラーとして石英を３〜１２重量％，アルミ
ナを２〜５重量％含有するガラスセラミック基板であっ
て、クリストバライト相の生成量が０．１〜２重量％で
あることを特徴とする。
【００１２】アルミナと石英は硼珪酸ガラスの結晶化を
抑制する効果があることがわかるが、アルミナは硼珪酸
ガラスの結晶化の抑制効果が最も大きいが誘電率が１０
と高く、ガラスセラミック基板の誘電率が高くなる虞が
ある。また石英は熱膨張係数が１０〜１５×１０-6／℃
と大きいため、ガラスセラミック基板の熱膨張係数が大
きくなる虞がある。よって、石英を３〜１２重量％，ア
ルミナを２〜５重量％添加したのである。
抑制する効果があることがわかるが、アルミナは硼珪酸
ガラスの結晶化の抑制効果が最も大きいが誘電率が１０
と高く、ガラスセラミック基板の誘電率が高くなる虞が
ある。また石英は熱膨張係数が１０〜１５×１０-6／℃
と大きいため、ガラスセラミック基板の熱膨張係数が大
きくなる虞がある。よって、石英を３〜１２重量％，ア
ルミナを２〜５重量％添加したのである。
【００１３】即ち、石英量が３重量％より少ない場合、
クリストバライト相の生成量が多くなり、また１２重量
％より多いと磁器の熱膨張係数が大きくなるからであ
る。また、アルミナ量が２重量％より少ない場合、クリ
ストバライト相の生成量が多くなり、５重量％より多い
と磁器の比誘電率が４．５より大となるからである。ま
た石英を４〜１０重量％，アルミナを３〜４重量％添加
することが望ましい。
クリストバライト相の生成量が多くなり、また１２重量
％より多いと磁器の熱膨張係数が大きくなるからであ
る。また、アルミナ量が２重量％より少ない場合、クリ
ストバライト相の生成量が多くなり、５重量％より多い
と磁器の比誘電率が４．５より大となるからである。ま
た石英を４〜１０重量％，アルミナを３〜４重量％添加
することが望ましい。
【００１４】さらに、クリストバライト相の生成量を
０．１〜２重量％としたのは、クリストバライト相の生
成量が０．１重量％よりも少ないと、ガラスセラミック
基板と基板表面の銅メタライズの接着強度を向上できな
いからである。即ち、硼珪酸ガラスの結晶化は焼結体の
表面で優先的に生じるため、微量のクリストバライト相
を基板表面に生成させることにより、基板表面が高強度
となり基板と銅メタライズの接着強度を向上できるから
である。また、クリストバライト相の生成量が２重量％
を超えると、基板の熱膨張係数が大きくなり基板の表面
にクラックが生成し易く、このクラックにより基板と銅
メタライズとの接着強度が低下するからである。特にク
リストバライト相の生成量は０．１〜１重量％とするこ
とが望ましい。一方、クリストバライト相は焼結体の外
表面に優先的に生成するため、基板表面における銅メタ
ライズの接着強度を向上させるという観点から、基板表
面に微量（０．１重量％以上）に存在させることが好ま
しい。即ち、クリストバライトの存在により基板外表面
の強度が向上するからである。
０．１〜２重量％としたのは、クリストバライト相の生
成量が０．１重量％よりも少ないと、ガラスセラミック
基板と基板表面の銅メタライズの接着強度を向上できな
いからである。即ち、硼珪酸ガラスの結晶化は焼結体の
表面で優先的に生じるため、微量のクリストバライト相
を基板表面に生成させることにより、基板表面が高強度
となり基板と銅メタライズの接着強度を向上できるから
である。また、クリストバライト相の生成量が２重量％
を超えると、基板の熱膨張係数が大きくなり基板の表面
にクラックが生成し易く、このクラックにより基板と銅
メタライズとの接着強度が低下するからである。特にク
リストバライト相の生成量は０．１〜１重量％とするこ
とが望ましい。一方、クリストバライト相は焼結体の外
表面に優先的に生成するため、基板表面における銅メタ
ライズの接着強度を向上させるという観点から、基板表
面に微量（０．１重量％以上）に存在させることが好ま
しい。即ち、クリストバライトの存在により基板外表面
の強度が向上するからである。
【００１５】本発明のガラスセラミック基板は、硼珪酸
ガラス３８〜７０重量％，アルミナ以外の不純物量を２
００ｐｐｍ以下とした石英ガラス２５〜５５重量％，石
英３〜１２重量％，アルミナ２〜５重量％からなる混合
物を９００〜１０５０℃の温度で焼成することにより得
られる。
ガラス３８〜７０重量％，アルミナ以外の不純物量を２
００ｐｐｍ以下とした石英ガラス２５〜５５重量％，石
英３〜１２重量％，アルミナ２〜５重量％からなる混合
物を９００〜１０５０℃の温度で焼成することにより得
られる。
【００１６】ここで、硼珪酸ガラスを３８〜７０重量％
添加したのは、硼珪酸ガラスが３８重量％よりも少ない
場合には、磁器の緻密化温度が１０５０℃より高くなり
銅導体を用いることができず、７０重量％より多いと脱
カ−ボン処理時に磁器の収縮によりカ−ボンが磁器中に
取り込まれてしまうからである。硼珪酸ガラスは４０〜
５５重量％添加することが望ましい。硼珪酸ガラスは軟
化点が７７０〜８５０℃のものが好ましい。例えば、硼
珪酸ガラスは、７０〜７４重量％のＳｉＯ2 ，１５〜１
７重量％のＢ2 Ｏ3 ，２〜５重量％のＡｌ2 Ｏ3 ，２〜
５重量％のＺｎＯ，１〜２重量％のＺｒＯ2 ，Ｋ2 Ｏ，
Ｎａ2 Ｏ及びＬｉ2 Ｏの合計量が１．５〜２．５重量％
からなるものが好ましい。
添加したのは、硼珪酸ガラスが３８重量％よりも少ない
場合には、磁器の緻密化温度が１０５０℃より高くなり
銅導体を用いることができず、７０重量％より多いと脱
カ−ボン処理時に磁器の収縮によりカ−ボンが磁器中に
取り込まれてしまうからである。硼珪酸ガラスは４０〜
５５重量％添加することが望ましい。硼珪酸ガラスは軟
化点が７７０〜８５０℃のものが好ましい。例えば、硼
珪酸ガラスは、７０〜７４重量％のＳｉＯ2 ，１５〜１
７重量％のＢ2 Ｏ3 ，２〜５重量％のＡｌ2 Ｏ3 ，２〜
５重量％のＺｎＯ，１〜２重量％のＺｒＯ2 ，Ｋ2 Ｏ，
Ｎａ2 Ｏ及びＬｉ2 Ｏの合計量が１．５〜２．５重量％
からなるものが好ましい。
【００１７】また、石英ガラスを２５〜５５重量％添加
したのは、石英ガラス量が２５重量％より少ない場合、
磁器の熱膨張係数が５×１０-6／℃よりも大きくなり、
比誘電率が大きくなり、また、５５重量％より多いとク
リストバライト相の生成量が２重量％を超え、磁器の熱
膨張係数の制御が困難となるからである。尚、石英ガラ
ス粉末中の不純物量（アルミナ以外）は２００ｐｐｍよ
りも少ないことが望ましい。アルミナ以外の不純物量が
２００ｐｐｍよりも多いとクリストバライト相の生成量
が２重量％を超え、磁器の熱膨張係数の制御が困難とな
るからである。
したのは、石英ガラス量が２５重量％より少ない場合、
磁器の熱膨張係数が５×１０-6／℃よりも大きくなり、
比誘電率が大きくなり、また、５５重量％より多いとク
リストバライト相の生成量が２重量％を超え、磁器の熱
膨張係数の制御が困難となるからである。尚、石英ガラ
ス粉末中の不純物量（アルミナ以外）は２００ｐｐｍよ
りも少ないことが望ましい。アルミナ以外の不純物量が
２００ｐｐｍよりも多いとクリストバライト相の生成量
が２重量％を超え、磁器の熱膨張係数の制御が困難とな
るからである。
【００１８】石英ガラスは３５〜４５重量％添加するこ
とが望ましい。
とが望ましい。
【００１９】本発明のガラスセラミック基板の製造方法
を具体的に説明すると、先ず、例えば、ＳｉＯ2 ，Ｂ2
Ｏ3 ，Ａｌ2 Ｏ3 等を含有する硼珪酸ガラス粉末に石英
ガラス，石英（ＳｉＯ2 ）及びアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）
の各粉末を調合し、これに溶媒を加えボ−ルミルを用い
て湿式混合し、乾燥した後、乾燥した混合粉末に結合
剤，可塑剤及び溶剤とを混合してスラリ−を作製する。
スラリ−をドクタ−ブレ−ド法により成形し、所定厚さ
のグリ−ンシ−トを得る。該グリ−ンシ−トを、水蒸気
を含有した窒素雰囲気下において加熱し結合剤及び可塑
材を分解、除去した後、７００〜８５０℃の温度で脱カ
ーボン処理を行い、次に乾燥窒素雰囲気下において９０
０〜１０５０℃の温度で焼成し、ガラスセラミック基板
を得る。
を具体的に説明すると、先ず、例えば、ＳｉＯ2 ，Ｂ2
Ｏ3 ，Ａｌ2 Ｏ3 等を含有する硼珪酸ガラス粉末に石英
ガラス，石英（ＳｉＯ2 ）及びアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）
の各粉末を調合し、これに溶媒を加えボ−ルミルを用い
て湿式混合し、乾燥した後、乾燥した混合粉末に結合
剤，可塑剤及び溶剤とを混合してスラリ−を作製する。
スラリ−をドクタ−ブレ−ド法により成形し、所定厚さ
のグリ−ンシ−トを得る。該グリ−ンシ−トを、水蒸気
を含有した窒素雰囲気下において加熱し結合剤及び可塑
材を分解、除去した後、７００〜８５０℃の温度で脱カ
ーボン処理を行い、次に乾燥窒素雰囲気下において９０
０〜１０５０℃の温度で焼成し、ガラスセラミック基板
を得る。
【００２０】このようなガラスセラミック基板を用いて
配線基板を作製するには、上記のようなグリーンシート
の表面に銅を主成分とする導体ペ−ストを用いてスクリ
−ン印刷法により配線パタ−ンを厚膜印刷し、乾燥後、
配線パタ−ンを有するグリ−ンシ−トを表面にして１０
枚のグリ−ンシ−トを積層し、５０℃の温度で１００ｋ
ｇ／ｃｍ2 の圧力を加えて熱圧着した。この積層体を水
蒸気を含有した窒素雰囲気下において加熱しグリーンシ
ート積層体中の結合剤及び可塑材を分解、除去した後、
７００〜８５０℃の温度で脱カーボン処理を行い、次に
乾燥窒素雰囲気下において９００〜１０５０℃の温度で
焼成し、ガラスセラミック焼結体を得る。
配線基板を作製するには、上記のようなグリーンシート
の表面に銅を主成分とする導体ペ−ストを用いてスクリ
−ン印刷法により配線パタ−ンを厚膜印刷し、乾燥後、
配線パタ−ンを有するグリ−ンシ−トを表面にして１０
枚のグリ−ンシ−トを積層し、５０℃の温度で１００ｋ
ｇ／ｃｍ2 の圧力を加えて熱圧着した。この積層体を水
蒸気を含有した窒素雰囲気下において加熱しグリーンシ
ート積層体中の結合剤及び可塑材を分解、除去した後、
７００〜８５０℃の温度で脱カーボン処理を行い、次に
乾燥窒素雰囲気下において９００〜１０５０℃の温度で
焼成し、ガラスセラミック焼結体を得る。
【００２１】
【作用】本発明者等は、硼珪酸ガラスと組み合わせるセ
ラミック粉末と、クリストバライト相の生成量との関係
について詳細に検討したところ、表１に示すように、ア
ルミナと石英は硼珪酸ガラスの結晶化を抑制する効果が
あることが判った。
ラミック粉末と、クリストバライト相の生成量との関係
について詳細に検討したところ、表１に示すように、ア
ルミナと石英は硼珪酸ガラスの結晶化を抑制する効果が
あることが判った。
【００２２】
【表１】
【００２３】また、本発明では、シリコンチップとの整
合性からシリコンの熱膨張係数に近づけるため、磁器の
熱膨張係数を制御すべく石英ガラスを添加するが、本発
明者等は、この石英ガラス粉末中の不純物量とクリスト
バライト相の生成量の関係について検討したところ、図
１に示すように不純物量が増加する程クリストバライト
相の生成量が増加していることが判った。尚、ここで、
アルミナにはクリストバライト相生成の抑制効果がある
ため、図１における不純物量は、全不純物量からアルミ
ナ不純物量を除いたものとした。即ち、石英ガラス粉末
中のアルミナ以外の不純物量を低減することにより、ク
リストバライト相の生成量を大幅に低減できることがわ
かる。
合性からシリコンの熱膨張係数に近づけるため、磁器の
熱膨張係数を制御すべく石英ガラスを添加するが、本発
明者等は、この石英ガラス粉末中の不純物量とクリスト
バライト相の生成量の関係について検討したところ、図
１に示すように不純物量が増加する程クリストバライト
相の生成量が増加していることが判った。尚、ここで、
アルミナにはクリストバライト相生成の抑制効果がある
ため、図１における不純物量は、全不純物量からアルミ
ナ不純物量を除いたものとした。即ち、石英ガラス粉末
中のアルミナ以外の不純物量を低減することにより、ク
リストバライト相の生成量を大幅に低減できることがわ
かる。
【００２４】さらに、本発明者等は、石英ガラス粉末中
の不純物とクリストバライト相の生成との関係を調べた
結果、表２に示すような結果を得た。尚、クリストバラ
イト相の生成量は、表３における試料Ｎo.１〜３におけ
る条件と同様にして作成された焼結体より測定した。
の不純物とクリストバライト相の生成との関係を調べた
結果、表２に示すような結果を得た。尚、クリストバラ
イト相の生成量は、表３における試料Ｎo.１〜３におけ
る条件と同様にして作成された焼結体より測定した。
【００２５】
【表２】
【００２６】表２において、R2O:アルカリ金属酸化物、
RO:アルカリ土類金属酸化物である。この表２より、ク
リストバライト相の生成に寄与する不純物としては、ア
ルカリ土類金属酸化物、酸化チタン、酸化鉄等が考えら
れ、アルカリ金属酸化物はほとんど影響しないことが判
明した。
RO:アルカリ土類金属酸化物である。この表２より、ク
リストバライト相の生成に寄与する不純物としては、ア
ルカリ土類金属酸化物、酸化チタン、酸化鉄等が考えら
れ、アルカリ金属酸化物はほとんど影響しないことが判
明した。
【００２７】上記のように、本発明のガラスセラミック
基板では、石英ガラス粉末中の不純物量を低減すること
により、ガラスセラミック基板中のクリストバライト相
の生成量を低減し、基板表面のクラックの発生を防止
し、ガラスセラミック基板と基板表面に形成される銅メ
タライズとの接着強度を向上することができる。また、
本発明のガラスセラミック基板は、低温焼成でき、低誘
電率であり、かつ熱膨張係数を調整することが可能とな
る。
基板では、石英ガラス粉末中の不純物量を低減すること
により、ガラスセラミック基板中のクリストバライト相
の生成量を低減し、基板表面のクラックの発生を防止
し、ガラスセラミック基板と基板表面に形成される銅メ
タライズとの接着強度を向上することができる。また、
本発明のガラスセラミック基板は、低温焼成でき、低誘
電率であり、かつ熱膨張係数を調整することが可能とな
る。
【００２８】
【実施例】次に、本発明のガラスセラミック基板を実施
例に基づき詳細に説明する。原料粉末の組成が重量比で
７０〜７４％のＳｉＯ2 ，１５〜１７％のＢ2 Ｏ3，２
〜５％のＡｌ2 Ｏ3 ，２〜５％のＺｎＯ，１〜２％のＺ
ｒＯ2 ，Ｋ2 Ｏ，Ｎａ2 Ｏ及びＬｉ2 Ｏの合計量が１．
５〜２．５から成る硼珪酸ガラス粉末に石英ガラス，石
英（ＳｉＯ2 ）及びアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）の各粉末を
表３に示す値となるように調合し、該調合粉末をメタノ
−ルを溶媒としてボ−ルミルを用いて湿式混合した後、
乾燥した混合粉末に結合剤，可塑剤及び溶剤とを混合し
てスラリ−を作製した。石英ガラス粉末には表２に記載
の純度の異なる３種類を用いた。また、結合剤にはアク
リル系樹脂，可塑剤にはアジピン酸ジオクチル，溶剤に
はトルエンを用いた。
例に基づき詳細に説明する。原料粉末の組成が重量比で
７０〜７４％のＳｉＯ2 ，１５〜１７％のＢ2 Ｏ3，２
〜５％のＡｌ2 Ｏ3 ，２〜５％のＺｎＯ，１〜２％のＺ
ｒＯ2 ，Ｋ2 Ｏ，Ｎａ2 Ｏ及びＬｉ2 Ｏの合計量が１．
５〜２．５から成る硼珪酸ガラス粉末に石英ガラス，石
英（ＳｉＯ2 ）及びアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）の各粉末を
表３に示す値となるように調合し、該調合粉末をメタノ
−ルを溶媒としてボ−ルミルを用いて湿式混合した後、
乾燥した混合粉末に結合剤，可塑剤及び溶剤とを混合し
てスラリ−を作製した。石英ガラス粉末には表２に記載
の純度の異なる３種類を用いた。また、結合剤にはアク
リル系樹脂，可塑剤にはアジピン酸ジオクチル，溶剤に
はトルエンを用いた。
【００２９】次に、スラリ−を離型フィルム上にドクタ
−ブレ−ド法により０．１〜０．５ｍｍの厚さになるよ
うに流し、溶剤を乾燥除去することにより所定の厚さの
グリ−ンシ−トを得た。該グリ−ンシ−ト表面に銅を主
成分とする導体ペ−ストを用いてスクリ−ン印刷法によ
り厚膜印刷し、乾燥後、該評価用配線パタ−ンを有する
グリ−ンシ−トを表面にして１０枚のグリ−ンシ−トを
積層し、５０℃の温度で１００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力を加
えて熱圧着した。この積層体を水蒸気を含有した窒素雰
囲気下において加熱しグリーンシート積層体中の結合剤
及び可塑材を分解、除去した後、７００〜８５０℃の温
度で脱カーボン処理を行い、次に乾燥窒素雰囲気下にお
いて９００〜１０５０℃の温度で焼成し、ガラスセラミ
ック配線基板を得た。
−ブレ−ド法により０．１〜０．５ｍｍの厚さになるよ
うに流し、溶剤を乾燥除去することにより所定の厚さの
グリ−ンシ−トを得た。該グリ−ンシ−ト表面に銅を主
成分とする導体ペ−ストを用いてスクリ−ン印刷法によ
り厚膜印刷し、乾燥後、該評価用配線パタ−ンを有する
グリ−ンシ−トを表面にして１０枚のグリ−ンシ−トを
積層し、５０℃の温度で１００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力を加
えて熱圧着した。この積層体を水蒸気を含有した窒素雰
囲気下において加熱しグリーンシート積層体中の結合剤
及び可塑材を分解、除去した後、７００〜８５０℃の温
度で脱カーボン処理を行い、次に乾燥窒素雰囲気下にお
いて９００〜１０５０℃の温度で焼成し、ガラスセラミ
ック配線基板を得た。
【００３０】得られたガラスセラミック基板のＸ線回折
を行い、基板中の各結晶相のＸ線強度を確認した。次い
で、石英とクリストバライトの混合比を変えた粉末試料
のＸ線回折を行い石英とクリストバライトのＸ線強度比
から検量線図を作成し、焼結体中のクリストバライト相
の生成量を定量化した。
を行い、基板中の各結晶相のＸ線強度を確認した。次い
で、石英とクリストバライトの混合比を変えた粉末試料
のＸ線回折を行い石英とクリストバライトのＸ線強度比
から検量線図を作成し、焼結体中のクリストバライト相
の生成量を定量化した。
【００３１】また、前記ガラスセラミック基板を直径６
０ｍｍ，厚さ２ｍｍの形状に加工した評価試料を作製
し、該評価試料によりＪＩＳ−Ｃ−２１４１の規定に準
じて周波数１ＭＨｚ，入力信号レベル１．０Ｖｒｍｓの
測定条件にて比誘電率を測定した。同様に、ガラスセラ
ミック基板から切り出した試料を用いて４０〜４００℃
の温度範囲における平均熱膨張係数を測定した。また、
銅メタライズとの接着強度の評価を、直径２ｍｍの電極
を基板と同時に焼成し、焼上表面の銅メタライズ表面に
ニッケル及び金メッキをし、リード線を半田付けした
後、垂直引張りし、破損時までの引張荷重を測定するこ
とにより行った。引張荷重が３ｋｇ以上の場合に○、引
張荷重が３ｋｇよりも小さい場合に×とした。結果を表
３に示す。
０ｍｍ，厚さ２ｍｍの形状に加工した評価試料を作製
し、該評価試料によりＪＩＳ−Ｃ−２１４１の規定に準
じて周波数１ＭＨｚ，入力信号レベル１．０Ｖｒｍｓの
測定条件にて比誘電率を測定した。同様に、ガラスセラ
ミック基板から切り出した試料を用いて４０〜４００℃
の温度範囲における平均熱膨張係数を測定した。また、
銅メタライズとの接着強度の評価を、直径２ｍｍの電極
を基板と同時に焼成し、焼上表面の銅メタライズ表面に
ニッケル及び金メッキをし、リード線を半田付けした
後、垂直引張りし、破損時までの引張荷重を測定するこ
とにより行った。引張荷重が３ｋｇ以上の場合に○、引
張荷重が３ｋｇよりも小さい場合に×とした。結果を表
３に示す。
【００３２】
【表３】
【００３３】この表３より、本発明の範囲外の試料に対
して、本発明の範囲内の試料は比誘電率が４．４以下
で、熱膨張係数も５×１０-6／℃以下、銅メタライズと
の接着強度が○の素晴らしい特性を有することが判る。
表３において、試料Ｎo.６は基板表面のクリストバライ
ト量が少ないため銅メタライズとの接着強度の評価は×
で、試料Ｎo.１９は銅の焼結がすすみすぎ、強度が低下
する。即ち、安定した強度が得られないことが判る。
して、本発明の範囲内の試料は比誘電率が４．４以下
で、熱膨張係数も５×１０-6／℃以下、銅メタライズと
の接着強度が○の素晴らしい特性を有することが判る。
表３において、試料Ｎo.６は基板表面のクリストバライ
ト量が少ないため銅メタライズとの接着強度の評価は×
で、試料Ｎo.１９は銅の焼結がすすみすぎ、強度が低下
する。即ち、安定した強度が得られないことが判る。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、誘電率が低く、焼結温
度を銅、銀、金又はそれらの合金の融点以下とすること
ができるので電気抵抗の小さい配線導体を用いることが
でき、またクリストバライト相の生成量が０．１〜２重
量％であり熱膨張係数を３〜５×１０-6／℃と調整でき
るので、高品質の多層配線基板用等の絶縁材料として好
適な低温焼成ガラスセラミック体を提供することができ
る。
度を銅、銀、金又はそれらの合金の融点以下とすること
ができるので電気抵抗の小さい配線導体を用いることが
でき、またクリストバライト相の生成量が０．１〜２重
量％であり熱膨張係数を３〜５×１０-6／℃と調整でき
るので、高品質の多層配線基板用等の絶縁材料として好
適な低温焼成ガラスセラミック体を提供することができ
る。
【図１】アルミナを除く不純物量とクリストバライト相
の生成量との関係を示すグラフである。
の生成量との関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｈ０５Ｋ 3/46 Ｔ 6921−4Ｅ
Claims (2)
- 【請求項１】硼珪酸ガラスを含有するガラス成分と、セ
ラミックフィラーとして石英を３〜１２重量％，アルミ
ナを２〜５重量％含有するガラスセラミック基板であっ
て、クリストバライト相の生成量が０．１〜２重量％で
あることを特徴とするガラスセラミック基板。 - 【請求項２】硼珪酸ガラス３８〜７０重量％，石英ガラ
ス２５〜５５重量％，石英３〜１２重量％，アルミナ２
〜５重量％からなる混合物を９００〜１０５０℃の温度
で焼成するガラスセラミック基板の製造方法であって、
前記石英ガラス粉末中に含まれるアルミナ以外の不純物
量を２００ｐｐｍ以下としたことを特徴とするガラスセ
ラミック基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17662393A JP3164700B2 (ja) | 1993-07-16 | 1993-07-16 | ガラスセラミック基板およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17662393A JP3164700B2 (ja) | 1993-07-16 | 1993-07-16 | ガラスセラミック基板およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0738214A true JPH0738214A (ja) | 1995-02-07 |
| JP3164700B2 JP3164700B2 (ja) | 2001-05-08 |
Family
ID=16016820
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17662393A Expired - Fee Related JP3164700B2 (ja) | 1993-07-16 | 1993-07-16 | ガラスセラミック基板およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3164700B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11171640A (ja) * | 1997-12-09 | 1999-06-29 | Murata Mfg Co Ltd | 低温焼結基板組成物 |
| WO2015093098A1 (ja) * | 2013-12-19 | 2015-06-25 | 株式会社村田製作所 | ガラスセラミック材料および積層セラミック電子部品 |
| JP2017528408A (ja) * | 2014-08-25 | 2017-09-28 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 高温供用物品 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101936383B1 (ko) * | 2011-10-21 | 2019-04-03 | 임재학 | 무선제어형 관로 탐사 로봇 |
-
1993
- 1993-07-16 JP JP17662393A patent/JP3164700B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11171640A (ja) * | 1997-12-09 | 1999-06-29 | Murata Mfg Co Ltd | 低温焼結基板組成物 |
| WO2015093098A1 (ja) * | 2013-12-19 | 2015-06-25 | 株式会社村田製作所 | ガラスセラミック材料および積層セラミック電子部品 |
| JP6079899B2 (ja) * | 2013-12-19 | 2017-02-15 | 株式会社村田製作所 | 積層セラミック電子部品 |
| US9881743B2 (en) | 2013-12-19 | 2018-01-30 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Glass ceramic material and multilayer ceramic electronic component |
| JP2017528408A (ja) * | 2014-08-25 | 2017-09-28 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 高温供用物品 |
| US11542824B2 (en) | 2014-08-25 | 2023-01-03 | General Electric Company | Article for high temperature service |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3164700B2 (ja) | 2001-05-08 |
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