JPH0786745A - 多層配線基板用セラミック組成物 - Google Patents

多層配線基板用セラミック組成物

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JPH0786745A
JPH0786745A JP5229988A JP22998893A JPH0786745A JP H0786745 A JPH0786745 A JP H0786745A JP 5229988 A JP5229988 A JP 5229988A JP 22998893 A JP22998893 A JP 22998893A JP H0786745 A JPH0786745 A JP H0786745A
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JP
Japan
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glass frit
ceramic composition
composition
titanate
multilayer wiring
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Pending
Application number
JP5229988A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroharu Nishimura
弘治 西村
Hiromi Tokunaga
裕美 徳永
Kenichi Hasegawa
健一 長谷川
Koichi Watanabe
浩一 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は750〜950℃の極めて低い温度
で焼成でき、Au,Ag,Ag−Pd,Cu等のペース
トを内部電極として使用することが可能で、しかも体積
固有抵抗率、誘電率、誘電正接、絶縁破壊強度、曲げ強
度等多層配線用の基板としての諸特性を十分に充たし、
更にTCCが±0ppm/℃〜±100ppm/℃と調
整可能な多層配線基板用セラミック組成物を提供するこ
とを目的とする。 【構成】 本発明の多層配線基板用セラミック組成物
は、成分組成がwt%で、Al2 3 が40〜50、Si
2 が25〜30、PbOが7〜9、TiO2 が5〜1
5、CaOとMgOの混合物が4.4〜5.3、B2
3 が2.5〜3.0、ZrO2 が2.2〜3.0、で構
成されるガラスフリット60〜95wt%と、チタン酸塩
5〜40wt%と、を有する構成からなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は導体、抵抗体等の電子回
路を多層に形成する多層配線基板に良好な多層配線基板
用セラミック組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、電子回路を多層に形成した多層配
線基板が各種電気機器に使用されている。多層配線用の
セラミック基板の製造には次の2種類の方法が採用され
ている。第1の方法は多層配線用に調整された多層配線
基板用セラミック組成物を焼成したセラミック基板上に
回路、絶縁層を交互に印刷し、これを焼成することによ
って製造する方法であり、第2の方法は未焼成のセラミ
ック基板に回路を印刷し、互いに回路が接触しないよう
にこれを積層し、プレスした後、焼成して製造する方法
である。第1の方法のものは、回路の影響によってその
上に形成する絶縁層に凹凸が生じ、それは上層ほど大き
くなる。この凹凸が大きくなると、この上に次の回路を
印刷することは難しくなり、通常10層前後が限度とさ
れている。これに対し、第2の方法のものは、回路の印
刷は常に平面に近い状態の基板に対して行うために、積
層数の多いものを製造することができ、高密度の集積回
路の形成が行える。この第2の方法の多層配線用に使用
される多層配線基板用セラミック組成物としては、Al
2 3 粉末と15wt%以下のガラス粉末を無機バインダ
ーで固定したものや、Al2 3 −SiO2 系に鉛化合
物やホウ素化合物を混入させ低温で焼成したものが開発
されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、第2の方法のAl2 3 粉末と15wt%以
下のガラス粉末を無機バインダーで固定したものは、焼
成温度が1450〜1600℃と極めて高く作業性、生
産性に欠けるという問題点があった。また、回路を構成
する材料もこの焼成温度で劣化しないMo,W等の高価
なものを使用しなければならずコスト高になり、また、
還元雰囲気下で焼成しなければならず材料の選択性や量
産性に欠けるという問題点があった。一方、Al2 3
−SiO2系に鉛化合物やホウ素化合物を10wt%以上
混入させ低温で焼成したものは、温度変化に対する静電
容量の変化率(以下、TCCと記す)が大きく信頼性に
欠けるという問題点があった。
【0004】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、750〜950℃の極めて低い温度で焼成でき、A
u,Ag,Ag−Pd,Cu等のペーストを内部電極と
して使用することが可能で、しかも体積固有抵抗率、誘
電率、誘電正接、絶縁破壊強度、曲げ強度等多層配線用
の基板としての諸特性を十分に充たし、更にTCCが±
0ppm/℃〜±100ppm/℃と調整可能な多層配
線基板用セラミック組成物を提供することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の請求項1に記載の多層配線基板用セラミック
組成物は、成分組成が重量%で、Al2 3 が40〜5
0、SiO2 が25〜30、PbOが7〜9、TiO2
が5〜15、CaOとMgOの混合物が4.4〜5.
3、B2 3 が2.5〜3.0、ZrO2 が2.2〜
3.0、で構成されるガラスフリット60〜95wt%
と、チタン酸塩5〜40wt%と、を有する構成を備えて
いる。
【0006】請求項2に記載の多層配線基板用セラミッ
ク組成物は、請求項1において、前記チタン酸塩が、S
rTiO3 及び/又はCaTiO3 からなる構成を備え
ている。
【0007】ここで、ガラスフリットはその含有率が6
0wt%未満では焼成温度が高くなりすぎ、一方、95wt
%を越えると、焼成体の曲げ強度、及び耐湿性が低下す
るのでいずれも好ましくない。また、TCCの調整も困
難になるので好ましくない。ガラスフリットの構成成分
であるSiO2 はその含有量が25wt%未満では軟化温
度が低くなり焼成時に大きな変形を生じ易く、30wt%
を越えると焼成温度が高くなり過ぎるのでいずれも好ま
しくない。PbOはガラスの溶解性を向上させるため
に、7wt%以上添加されるのが望ましい。但し、添加量
が9wt%を越えると、ガラスの軟化温度が低くなる傾向
が顕著になり焼成時に大きな変形を生じやすくなるので
好ましくない。CaOとMgOの混合物はガラスフリッ
ト製造時の溶融性の向上及びガラスの熱膨張係数を調整
する目的で添加される。添加量が4.4wt%より少ない
と溶融性が向上せず、フリット製造時に失透を生じやす
い傾向がある。また、添加量が5.3wt%より多いと、
熱膨張係数が大きくなり過ぎる傾向があるので、いずれ
も好ましくない。CaOとMgOの混合は、CaO80
〜95wt%、MgO 5〜20wt%が望ましい。CaO
の一部をMgOで置換すると、高温でのガラスの粘性を
高め、失透しにくくなり、また、熱膨張係数も小さくな
るので、耐熱性を向上させるので好ましい。
【0008】MgOが5wt%以下では、その効果は小さ
く、又、20wt%以上では、化学的安定性や、耐熱性が
悪化する傾向が認められる。B2 3 はフラックスであ
り、添加量が2.5wt%未満では、焼成温度が高くなり
過ぎ、3.0wt%を越えるとガラスの化学的安定性を低
下させる傾向があるので、いずれも好ましくない。Al
2 3 はセラミックの機械的強度を向上させる目的で添
加されるもので、40wt%以上添加されるのが望まし
い。但し、添加量が50wt%を越えると焼成温度が高く
なり過ぎるので好ましくない。
【0009】TiO2 はガラスの溶融性や化学的安定性
を向上させるために5wt%以上の添加が望ましい。但
し、添加量が15wt%を越えるとガラスの軟化温度が高
くなり、焼成温度が高くなりすぎるので好ましくない。
ZrO2 はガラスの化学的安定性を向上させるために
2.2wt%以上の添加が望ましい。但し、添加量が3.
0wt%を越えるとガラスフリット製造時の溶融性を低下
させるので好ましくない。チタン酸塩は、ガラスフリッ
トのTCCを調整する目的で添加し、5wt%未満では、
その効果は小さく、又、40wt%より多いと、焼成温度
が高くなり過ぎるので好ましくない。
【0010】
【作用】この構成によって、Al2 3 の添加量が少な
くかつガラスフリットと反応性の高いチタン酸塩を用い
たことにより焼成温度を著しく低下させることができ
る。また、焼成温度が低いので厚膜技術で広く使用され
ているAu,Ag,Ag−Pd,Cu等のペーストを内
部電極として使用することができ、更にその焼成体の曲
げ強度等の機械的強度を向上させることができる。ま
た、本組成比にすることにより熱伝導率に優れ、小さい
誘電率、大きい絶縁抵抗等の電気的特性を高くするとと
もに耐湿性を向上させることができる。特に、正のTC
C特性を持つガラスフリットと負のTCC特性を持つチ
タン酸塩の焼成反応によりTCCの調整を容易にするこ
とができる。
【0011】
【実施例】以下本発明の一実施例について説明する。
【0012】(実施例1)ガラスフリットの作製は、
(表1)に示すように重量%で、SiO2 が27、Pb
Oが8、TiO2 が10、CaOとMgOの混合物(C
aO:MgO=90:10)が5.0、B2 3 が2.
5、ZrO2 が2.5の組成になるように、常法に従い
各原料を調合し、1400〜1500℃の温度にて攪拌
しながら溶融し、溶融後、水砕又はフレーク状とし、こ
れにAl2 3 を45wt%添加して行った。次に、この
ガラスフリットと、チタン酸塩としてSrTiO3 とが
それぞれ90wt%、10wt%になるように秤量し、ボー
ルミルにて粉砕混合し本実施例の多層配線基板用セラミ
ック組成物を得た。この粉砕混合した組成物に、バイン
ダーを10wt%添加し造粒、成形後、900℃にて15
分間焼成した。この焼成体の相対密度を測定したとこ
ろ、99.98%であった。次いで、直径30mm、厚み
0.35mmに加工後、Ag電極を焼き付け、TCCを測
定したところ、−25℃〜+85℃にて±0ppm/℃
であった。そこで、この粉砕混合した組成物に種々のバ
インダーや可塑剤、溶剤を添加、混練して粘度10ps
〜30psのペーストを作製した。このペーストを常法
のドクターブレード法により、厚み0.03mmのグリー
ンシートを作製した。このグリーンシートを15枚重
ね、その後、35℃にて約50トンの圧力にて熱圧着さ
せ、900℃にて15分間焼成した。次いで、焼成した
シートの各種特性を測定した。その結果を(表1)に示
した。尚、TCC(−25℃〜+85℃)±0ppm/
℃であった。
【0013】
【表1】
【0014】(比較例1,2)実施例1で得たガラスフ
リットを用い、(表2)に示すようにガラスフリットと
SrTiO3 との組成比を58:42(比較例1)及び
99:1(比較例2)とした他は実施例1と同様にして
グリーンシートを作製し、その特性を測定した。その結
果を(表2)に示した。尚、TCCは各々−200,+
150ppm/℃以上で実用性に欠けるということがわ
かった。
【0015】
【表2】
【0016】(実施例2)(表1)に示す組成の原料を
用い実施例1と同様にしてガラスフリットとし、このガ
ラスフリットと、SrTiO3 を(表1)に示すように
各々94wt%、6wt%になるように秤量し、実施例1と
同様にしてボールミルにて粉砕混合し、同様にしてグリ
ーンシートの焼成体を得た。この場合の焼成温度は80
0℃であった。焼成したシートの各種特性を測定し、そ
の結果を(表1)に示した。体積固有抵抗率、誘電率、
誘電正接、絶縁破壊強度、曲げ強度等は、実施例1と大
略同等の値を得た。TCCは、+50ppm/℃であっ
た。
【0017】(実施例3)(表1)に示す組成の原料を
用い実施例1と同様にしてガラスフリットを得、このガ
ラスフリットと、CaTiO3 を(表1)に示すように
各々70wt%、30wt%となるように秤量し、実施例1
と同様にしてグリーンシート焼成体を得た。次いで、こ
の焼成体の特性を測定し、その結果を(表1)に示し
た。尚、焼成温度は870℃で行った。体積固有抵抗
率、誘電率、誘電正接、絶縁破壊強度、曲げ強度等は、
実施例1と大略同等の値を得た。TCCは、−20pp
m/℃であった。
【0018】(実施例4)(表1)に示す組成の原料を
用い実施例1と同様にしてガラスフリットを得、このガ
ラスフリットと、CaTiO3 を(表1)に示すように
各々60wt%、40wt%秤量し、実施例1と同様にして
焼成温度が920℃にてグリーンシートの焼成体を得
た。次いで、その特性を測定しその結果を(表1)に示
した。体積固有抵抗率、誘電率、誘電正接、絶縁破壊強
度、曲げ強度等は、実施例1と大略同等の値を得た。ま
た、TCCは−30ppm/℃であった。さらに、A
u,Ag−Pd,Cu等のペーストを内部電極として、
積層した焼成体についてもその特性を測定したところ同
様の結果を得た。
【0019】(比較例3,4)(表2)に示す原料を用
い実施例1と同様にして各ガラスフリットを得、これら
のガラスフリットとSrTiO3 の混合比を(表2)に
示すように変えた他は実施例1と同様にしてグリーンシ
ートを得、その特性を測定した。その結果を(表2)に
示す。
【0020】この(表1)、(表2)から明らかなよう
に、本実施例による多層配線基板用セラミック組成物
は、従来の組成物と比較して極めて低い温度で焼成が可
能であり、かつ、機械的特性や電気的特性に優れTCC
の調整も容易であることがわかった。
【0021】
【発明の効果】以上のように本発明は、極めて低い温
度、すなわち、750〜950℃の低温で焼成でき、か
つ、Au,Ag,Ag−Pd,Cu等のペーストを内部
電極として使用することが可能な上に、焼成体の各種要
求特性、すなわち、体積固有抵抗率、誘電率、誘電正
接、絶縁破壊強度、曲げ強度等、導体、抵抗体等の電子
回路を多層に形成する多層配線基板としての良好なセラ
ミック基板の特性を満足し、さらに、TCCも±0pp
m/℃〜±100ppm/℃と調整が容易な極めて低原
価で量産性に優れた多層配線基板用セラミック組成物を
実現できるものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 浩一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】成分組成が重量%で、Al2 3 が40〜
    50、SiO2 が25〜30、PbOが7〜9、TiO
    2 が5〜15、CaOとMgOの混合物が4.4〜5.
    3、B2 3 が2.5〜3.0、ZrO2 が2.2〜
    3.0、で構成されるガラスフリット60〜95wt%
    と、チタン酸塩5〜40wt%と、を有することを特徴と
    する多層配線基板用セラミック組成物。
  2. 【請求項2】前記チタン酸塩が、SrTiO3 及び/又
    はCaTiO3 からなることを特徴とする請求項1に記
    載の多層配線基板用セラミック組成物。
JP5229988A 1993-09-16 1993-09-16 多層配線基板用セラミック組成物 Pending JPH0786745A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111925190A (zh) * 2020-07-02 2020-11-13 杭州电子科技大学 Mg3B2O6-CaTiO3复合微波介电陶瓷材料及制备方法

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