JPH1036167A - 低温焼結無機組成物 - Google Patents

低温焼結無機組成物

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JPH1036167A
JPH1036167A JP8194908A JP19490896A JPH1036167A JP H1036167 A JPH1036167 A JP H1036167A JP 8194908 A JP8194908 A JP 8194908A JP 19490896 A JP19490896 A JP 19490896A JP H1036167 A JPH1036167 A JP H1036167A
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和雄 岸田
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博文 砂原
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的低温で焼結が可能であり、熱膨脹係数
及び誘電率が小さく、かつ機械的強度の高い低温焼結無
機組成物を提供する。 【解決手段】 低温焼結無機組成物はガラス粉末が１５
〜４０重量％及びコージェライト粉末が６０〜８５重量
％からなる。前記ガラス粉末は、ＳｉＯ2 が２０〜６０
重量％、Ｂ2 Ｏ3 が３０〜５０重量％、ＭｇＯが５〜３
０重量％、、Ａｌ2 Ｏ3 が０〜１５重量％、Ｒ2 Ｏが１
〜５重量％（ただし、Ｒはアルカリ金属）で構成されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は低温焼結無機組成
物、特に多層セラミック基板用に適した低温焼結無機組
成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】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セラミック基
板が汎用されている。最近では、このセラミック基板の
実装密度をさらに高めるため、セラミックグリーンシー
トの表面に導電ペーストで回路パターンを形成したもの
を複数枚積層し、これを焼成して一体化する多層セラミ
ック基板が開発されている。そして、従来、このような
多層セラミック基板の材料としてアルミナが用いられて
きた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アルミ
ナには、その焼結温度が１５００〜１６００℃と高温
であるため、多量の焼成エネルギーが必要となり、コス
ト高となる、多層基板内部に形成される内部回路の導
電材料は、高温の焼結温度に耐え得る比抵抗の高い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、それによりクラックを発生させる原因とな
る、アルミナそのものは誘電率が約１０と高いため、
回路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。
【０００４】そこで、本発明の目的は、比較的低温で焼
結が可能であり、熱膨張係数及び誘電率が小さく、かつ
機械的強度の高い低温焼結無機組成物を提供することに
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１にお
いて、低温焼結無機組成物は、ガラス粉末が１５〜４０
重量％とコージェライト粉末が６０〜８５重量％とから
なることを特徴とする。
【０００６】また、請求項２において、前記ガラス粉末
は、ＳｉＯ2 が２０〜６０重量％、Ｂ2 Ｏ3 が３０〜５
０重量％、ＭｇＯが５〜３０重量％、Ａｌ2 Ｏ3 が０〜
１５重量％、Ｒ2 Ｏが１〜５重量％（ただし、Ｒはアル
カリ金属）で構成されていることを特徴とする。
【０００７】本発明の低温焼結無機組成物は、このよう
な組成構成により、１０００℃以下の低い温度で緻密な
焼結体が得られ、また、熱膨張係数や誘電率が小さく機
械的強度の高いものが得られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を実施例に基
づき説明する。
【０００９】（実施例）ガラスとコージェライトによる
低温焼結無機組成物を次のようにして作製した。
【００１０】まず、始めにガラスを作製するため、ガラ
スの原料粉末として、ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 、ＭｇＣ
Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3 及びＬｉ2 ＣＯ3 を準備した。
【００１１】その後、表１に示す各ガラス組成になるよ
うに、各成分の原料を秤量した。なお、表中、ガラス組
成（重量％）は、低温焼結無機組成物全体からコージェ
ライト成分を除いた残部のガラスを１００重量％とした
ときの各割合である。また、試料番号に＊印を付したも
のは本発明の範囲外のものである。
【００１２】
【表１】
【００１３】そして、これらを１４５０〜１５５０℃で
１〜４時間加熱溶融し、急冷してガラス化した。
【００１４】得られた各ガラス片をジルコニアボールミ
ルで微粉砕し、平均粒径０．５〜３μｍのガラス粉末を
得た。
【００１５】一方、コージェライト粉末として、粉砕し
て平均粒径１〜３μｍの微粉末としたものを準備した。
【００１６】次に、先に得られた各ガラス粉末に対し、
前記コージェライト粉末を、表１に示すように全体量の
５５〜９０重量％となるように配合し、ジルコニアボー
ルミルで３〜４時間湿式混合して、ガラス粉末とコージ
ェライト粉末との均質な混合粉末を得た。
【００１７】その後、これら混合粉末に有機バインダー
及び溶媒のトルエンを添加混合して、ボールミルで十分
混練し、均一に分散させて減圧下で脱泡処理してスラリ
ーを調整した。なお、バインダー、溶媒、可塑剤等の有
機ビヒクル類は、通常用いられているもので十分であ
り、その成分については特別の限定を要しない。
【００１８】そして、このスラリーから、ドクターブレ
ードを用いたキャスティング法により、フィルム上に
０．２ｍｍ厚のセラミックグリーンシートを作製し、こ
のセラミックグリーンシートを乾燥した後、フィルムか
ら剥がし、これを打ち抜いて所定の大きさのセラミック
グリーンシートとした。
【００１９】そして、このセラミックグリーンシートを
複数枚積層し、プレス成形してセラミック成形体とし
た。
【００２０】次に、これらのセラミック成形体を２００
℃／ｈｒの速度で昇温し、９８０℃で２時間焼成し、セ
ラミック焼結体を得た。
【００２１】これらのセラミック焼結体について、熱膨
張係数、誘電率、誘電損失を測定した。その結果を焼結
状態とともに表２に示した。なお、表中、試料番号に＊
印を付したものは本発明の範囲外のものである。
【００２２】
【表２】
【００２３】表２から明らかなように、本発明による低
温焼結無機組成物は、１０００℃以下の比較的低い温度
で焼成しても、焼結性がよく、かつアルミナと比較して
誘電率が４．９〜５．３と小さく、また熱膨張係数も
２．７〜３．８ｐｐｍ／℃と小さく、誘電損失の小さい
セラミック基板を得ることができる。
【００２４】次に、本発明の低温焼結無機組成物の組成
を限定した理由を述べる。
【００２５】ガラスとコージェライトの組成物におい
て、試料Ｎｏ．１に示すように、コージェライトが６０
重量％未満では、焼結温度が低くなり過ぎて焼成時に溶
解することがあり、また、ガラス成分が多くなるため、
強度が弱くなる。試料Ｎｏ．４に示すように、コージェ
ライトが８５重量％を超えると、１０００℃以下で充分
に焼結しない。したがって、コージェライト粉末は６０
〜８５重量％であることが好ましい。同じく、これに対
応するガラス組成としては１５〜４０重量％が好まし
い。
【００２６】一方、ガラス粉末の組成は、試料Ｎｏ．５
及び試料Ｎｏ．８に示すように、ＳｉＯ2 が２０重量％
未満では、ガラスの粘度が下がり過ぎてセラミック粒子
間で発泡する。また、試料Ｎｏ．７に示すように，Ｓｉ
Ｏ2 が６０重量％を超えるとガラスの粘度が上がり、焼
結性が低下する。したがって、ＳｉＯ2 は２０〜６０重
量％が好ましい。
【００２７】試料Ｎｏ．７に示すように、Ｂ2 Ｏ3 が３
０重量％未満では、ガラスの粘度が上昇して、焼結性が
低下する。また、試料Ｎｏ．８に示すように、Ｂ2 Ｏ3
が５０重量％を超えるとガラスの化学的安定性が低下
し、発泡する。したがって、Ｂ2 Ｏ3 は３０〜５０重量
％が好ましい。
【００２８】試料Ｎｏ．９に示すように、ＭｇＯが５重
量％未満では、ガラスの粘度が上がり過ぎて焼結せず、
また、試料Ｎｏ．１０に示すように、ＭｇＯが３０重量
％を超えるとコージェライトと反応し発泡する。したが
って、ＭｇＯは５〜３０重量％が好ましい。
【００２９】Ａｌ2 Ｏ3 はガラスの化学的安定性を向上
させるために添加するものであるが、試料Ｎｏ．１２に
示すように、１５重量％を超えるとガラスの粘度が上が
り過ぎ焼結しない。したがって、Ａｌ2 Ｏ3 は０〜１５
重量％が好ましい。
【００３０】Ｒ2 Ｏ（Ｒはアルカリ金属）は、試料Ｎ
ｏ．１３に示すように、Ｌｉ2 Ｏが無添加では焼結せ
ず、試料Ｎｏ．１４に示すように、５重量％を超えると
発泡する。したがって、Ｒ2 Ｏは１〜５重量％が好まし
い。
【００３１】なお、上記実施例ではガラスの原料粉末と
して、酸化物を用いたが、これ以外に、炭酸塩、水酸化
物などを適宜用いることができる。
【００３２】また、上記実施例では、アルカリ金属がＬ
ｉの場合について説明したが、Ｌｉ以外のアルカリ金
属、すなわち、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ及びＦｒのいずれ
かを用いても同様の効果が得られる。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、１０００℃以下の焼成
温度で緻密な機械的強度の強いセラミック焼結体を得る
ことができる。
【００３４】したがって、本発明の低温焼結無機組成物
を用いて多層回路基板を作製すれば、アルミナ基板を用
いた場合よりも優れた効果が得られる。
【００３５】すなわち、基板とシリコンチップの熱膨張
係数の違いから生ずるクラック等が抑制されるため、湿
度等による劣化が抑えられた信頼性の高い多層回路基板
が得られる。
【００３６】また、誘電率が低いため信号伝播速度の速
い多層回路基板が得られる。
【００３７】さらに、１０００℃以下で焼結するため、
回路の導電材料にＡｇ／Ｐｄ、Ｃｕ等の低融点金属を使
用することができ、導電抵抗の低減が可能となる。
【００３８】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鷹木 洋 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 無機成分がガラス粉末１５〜４０重量％
    及びコージェライト粉末６０〜８５重量％とからなるこ
    とを特徴とする低温焼結無機組成物。
  2. 【請求項２】 前記ガラス粉末は、 ＳｉＯ2 ２０〜６０重量％ Ｂ2 Ｏ3 ３０〜５０重量％ ＭｇＯ ５〜３０重量％ Ａｌ2 Ｏ3 ０〜１５重量％ Ｒ2 Ｏ １〜 ５重量％ （ただし、Ｒは
    アルカリ金属） で構成されていることを特徴とする請求項１記載の低温
    焼結無機組成物。
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