JPH11335134A

JPH11335134A - ガラス組成物、誘電性組成物、およびグリ―ン・テ―プの形成方法

Info

Publication number: JPH11335134A
Application number: JP11016288A
Authority: JP
Inventors: Paul C Donohue; シー．ドノヒューポール
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1998-01-23
Filing date: 1999-01-25
Publication date: 1999-12-07
Anticipated expiration: 2019-01-25
Also published as: CN1237547A; US6147019A; KR19990068078A; TW524786B; CN1163431C; DE69812578T2; EP0934910A2; DE69812578D1; KR100316497B1; JP3277169B2; EP0934910B1; EP0934910A3

Abstract

(57)【要約】【課題】現在のＬＴＴＣシステムのほとんどは、ホウ
ケイ酸塩ガラスと、セラミック充填剤、および強度を増
すアルミナ充填剤を含むものである。ホウケイ酸塩ガラ
スは通常、ＧＨｚの範囲の周波数で作動させた場合、デ
シベル／インチで許容できない程度の損失を出す鉛とア
ルミナを含んでいる。したがって、損失が少なくかつ伝
導率が高いという効果を発揮し、信頼できる強度を得る
ためのアルミナ充填剤を使用できるセラミック材料が求
められている。【解決手段】本発明は、新規なガラス組成物を提供す
るもので、アルミナ充填剤とともに結晶化を制御して、
強度が高く、銀と金の相溶性が良好で、損失の少ないセ
ラミックを形成することによって、上記した要望に応え
るものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、１〜２５ＧＨｚの
範囲の高周波で作動するよう設計された多層回路を製作
するための、損失の少ないセラミック・テープ（グリー
ン・テープ）に関し、より詳細には、ホウ酸塩を利用し
たセラミック・テープに関する。また、このセラミック
・テープを形成するに好適なガラス組成物および誘電性
組成物にも関する。

【０００２】

【従来の技術】ワイヤレス技術が多様になり、またより
複雑になるにつれて、高周波すなわち１〜２５ＧＨｚの
範囲で作動するよう設計された、オーディオ、ヴィジュ
アル、およびデータ転送機器用の回路に対する要望が高
まっている。この周波数範囲で、誘電損失および導体損
失が共に少ない回路材料が必要とされている。低温共焼
成セラミック・テープ（low temperature cofired cera
mic tape，ＬＴＣＣ）は、ＩＣ回路を緻密に実装するた
めに、伝導率が高く損失の少ない金属被覆（銀および
金）と、信頼できるセラミック誘電層を組み合せる技術
としてよく知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】現在のＬＴＴＣシステ
ムのほとんどは、ホウケイ酸塩ガラスと、セラミック充
填剤、および強度を増すアルミナ充填剤を含むものであ
る。ホウケイ酸塩ガラスは通常、ＧＨｚの範囲の周波数
で作動させた場合、デシベル／インチで許容できない程
度の損失を出す鉛とアルミナを含んでいる。したがっ
て、損失が少なくかつ伝導率が高いという効果を発揮
し、信頼できる強度を得るためのアルミナ充填剤を使用
できるセラミック材料が求められている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、新規なガラス
組成物を提供するもので、アルミナ充填剤とともに結晶
化を制御して、強度が高く、銀と金の相溶性が良好で、
損失の少ないセラミックを形成することによって、上記
した要望に応えるものである。また、この新規なガラス
により、低温、すなわち銀の融点より低い温度での焼成
が可能となるため、今日あるシステムにおける工程の応
用範囲も広がる。

【０００５】本発明は、ガラス組成物であって、モル％
に基づき、５０〜６７％のＢ₂ Ｏ_３と；２０〜５０％の
Ｍ^ＩＩＯ（式中、Ｍ^IIはアルカリ土類金属元素からなる
群より選ばれる）と；２〜１５％のＬｎ₂ Ｏ₃ （式中、
Ｌｎは希土類元素からなる群より選ばれる）と、さら
に、モル％に基づき、０〜６％のＭ^I ₂Ｏ（式中、Ｍ^I は
アルカリ土類金属元素からなる群より選ばれる）と、０
〜１０％のＡｌ₂ Ｏ₃ とを含むことを特徴とする組成物
に関する。

【０００６】さらに本発明は、微細に分離した固体の分
散液を含むキャスティング可能な誘電性組成物に導入さ
れたガラス組成物であって、前記分散液が、固形分に基
づき：（ａ）２５〜５０重量％の前記ガラス組成物と；
（ｂ）５０〜７５重量％の耐火性酸化物と；この双方を
分散している溶液であるところの（ｃ）有機ポリマー性
結合剤；および（ｄ）揮発性有機溶媒とを含有すること
を特徴とする組成物に関する。

【０００７】さらに本発明は、前記分散液を、可撓性の
基板上に薄層をなすようキャスティングし、次いでキャ
スティングした層を加熱して揮発性有機溶媒を除去する
ことによって損失の少ないグリーン・テープを形成する
方法に用いる、キャスティング可能な誘電性組成物に関
する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明のセラミック・テープを製
造するための回路材料は、米国環境保護局（ＥＰＡ）の
有害廃棄物リストにあるＰｂやＣｄのような元素を含ま
ない。本発明は、損失の少ないセラミック・テープを、
ホウ酸塩ガラスと、アルミナ充填剤のような耐火性酸化
物と組み合せることによって製造できるという知見に基
づくものである。好ましい態様では、Ｃｕ₂ Ｏをキャス
ティング可能な誘電性組成物に加えて、共焼成する銀に
よる汚れが生じないようにする。ホウ酸塩ガラスは、Ｓ
ｉＯ₂ を骨格成分として含有する一般のホウケイ酸塩ガ
ラスで、アルミナ充填剤と組み合せた場合に損失が大き
くなることがわかっているものとは区別される。本発明
のキャスティング可能な誘電性組成物に用いるホウ酸塩
ガラスは、ＣａＯやＭｇＯのようなアルカリ土類金属；
および／または、水中での安定性を改善して水粉砕（wa
ter milling ）を可能とするＬａ₂ Ｏ₃ 変性剤；および
／またはＬｉ₂ Ｏのようなアルカリ酸化物などの、いく
つかの添加剤を含んでいてよい。

【０００９】また本発明は、厚膜ペーストのような、他
の回路材料用に用いうる新規なホウ酸塩ガラスも含むも
のである。

【００１０】（ガラス）本発明のセラミック・テープ
は、テープの損失が少ないという特性を付与する新規な
ホウ酸塩ガラスを含んでいる。この「損失が少ない」と
いう表現は、S. VasudavanおよびA. Shaikh 著、"Micro
wave Characterization of Low Temperature Cofired T
ape Ceramic System", Advancing Microelectronics No
vember/December 1995, p.16に記載されている。この文
献は、こう記載している：「商業的な用途のみならず、
電気通信およびエビオニクス用途のほとんどにおいて、
マイクロエレクトロニクスのパッケージは、高周波特性
に優れていなくてはならない。一般に、高周波用途にお
ける誘電性材料は、誘電損失特性が低く、伝導率が高く
なくてはならない。マイクロ波用の電子回路パッケージ
では、高周波（１ＧＨｚ〜３０ＧＨｚの範囲）でのシグ
ナル転送を良好にするために、挿入損失を少なくする必
要がある。つまり、所定のシグナル力を挿入損失のより
少ないパッケージで用いると、シグナルはより長距離に
伝わることができる」。２４ページでは、こうまとめて
ある：「・・・銀被覆により、パラメータの損失が少な
くなることが証明された。Ferro A6 LTCC システムの挿
入損失は、１０ＧＨｚで０. １８デシベル／インチ、お
よび２０ＧＨｚで０. ３デシベル／インチのオーダーで
ある」。Ferro A6テープを、損失の少なさの到達基準と
考える。このように、高周波回路でシグナルを伝達する
ためには、損失が少なくなくてはならない。上記のこと
から、損失の少なさは相対的であることがわかる。損失
が大きすぎれば、シグナルは完全に消え、伝達はまった
く起こらないだろう。

【００１１】この高周波における損失のメカニズムはよ
く理解されていないが、損失の少ない材料は、一般に、
構造内で密に結合している小さなイオンを含むもので、
たとえば水晶ＳｉＯ₂ やコランダムＡｌ₂ Ｏ₃ がある。
Ｐｂ⁺²のようなイオン電荷／半径比が小さい大きなイオ
ンでは、損失が大きくなる。しかしながら、ホウケイ酸
カルシウムガラスでも、アルミナを充填すれば損失は大
きくなる。

【００１２】本発明のホウ酸塩ガラスは新規であり、ア
ルミナ充填剤を用いて本発明によりセラミックを形成す
ると、ＧＨｚ周波で損失が少なくなるという点で、ホウ
ケイ酸塩ガラスとは異なっている。このガラスの成分
は、一般に、モル％に基づき、２０〜５０％のＭ^IIＯ
（式中、Ｍ^IIはアルカリ土類金属イオンである）、５０
〜６７％のＢ₂ Ｏ₃ 、２〜１５％のＬｎ₂ Ｏ₃ （式中、
Ｌｎは希土類イオンまたはその混合物である）であり、
その好ましい組成は、Ｍ^IIＯが２５〜５０％、Ｂ₂Ｏ₃
が５５〜６０％、Ｌｎ₂ Ｏ₃ が４〜１５％であり、最も
好ましい組成は、Ｍ^IIＯが２５〜３０％、Ｂ₂ Ｏ₃ が５
５〜６０％、Ｌｎ₂ Ｏ₃ が１０〜１５％である。ガラス
はさらに、０〜６％、好ましくは０〜３％、最も好まし
くは２〜３％のＭ^I ₂Ｏ（式中、ＭI はアルカリイオンで
ある）と、０〜１０％、好ましくは０〜６％、最も好ま
しくは０％のＡｌ₂ Ｏ₃ を含んでいてよい。繰り返す
が、損失のメカニズムはよく理解されていない。しか
し、Ａｌ₂ Ｏ₃ 充填剤に由来するＡｌ⁺³イオンは、ホウ
ケイ酸塩ガラスのガラス骨格中のＳｉ⁺⁴と置換するもの
の、ホウ酸塩ガラス骨格中のＢ⁺³とはイオンの大きさの
違いから置換しないことがあると考えられる。骨格中
で、Ａｌ⁺³は四面体状に配位結合しており、Ａｌ₂ Ｏ₃
コランダム構造のように八面体状に配位結合する場合よ
りも密には結合していない。四面体状に密に結合したＡ
ｌ₂ Ｏ₃ であれば、マイクロ波のエネルギーを吸収し、
散らすことによって、損失を大きくすることが可能だろ
う。ガラスがＳｉＯ₂ を含む場合である実施例２１、３
０および３２は、アルミナ充填剤を有するテープの損失
がより大きいことを示している。ＳｉＯ₂ を充填剤とし
て加えた場合も同じである。

【００１３】したがって、密に結合した小さなＢ⁺³を、
ガラスの主要骨格成分として用いた。ガラスの結晶化
と、結晶化するガラスと充填剤との反応特性が、イオン
の密な結合により損失が小さくなるメカニズムに関与し
うることは明らかである。換言すれば、ガラスをアルミ
ナ充填剤と部分反応させること、すなわち、ＣａＯおよ
びＢ₂ Ｏ₃ を含むガラスをアルミナ充填剤と部分反応さ
せることにより結晶化させ、８７５度で焼成させた場合
にＣａＡｌ₂ Ｂ₂ Ｏ₇ の結晶を形成するよう設計したの
である。他のアルカリ土類金属イオンも、Ｃａを部分的
に置換しうることに注目すべきである。希土類酸化物、
または一般式Ｌｎ₂ Ｏ₃ （Ｌｎは混合した希土類元素を
表すために用いる）の混合希土類酸化物をガラスに導入
してよい。たとえば、Ｌａ₂ Ｏ₃ のような希土類酸化物
がガラス中に存在する場合、損失を抑えるＬａＢＯ₃ の
結晶が形成する。結晶の形成に加えて、低融解温度を維
持することにより銀に相溶性を付与する。最良の態様の
組成物では、双方の結晶が形成する。たとえば、実施例
１で形成するセラミックに関し、形成した層を調べて同
定している。Ｘ線回折によれば、未反応Ａｌ₂ Ｏ₃ 充填
剤、Ａｌ₂ Ｏ₃ とガラスとの部分反応によって形成した
結晶性ＣａＡｌ₂ Ｂ₂ Ｏ₇ 、および残存するガラスの結
晶化によって形成した結晶性ＬａＢＯ₃ が存在している
ことがわかる。これらの層は、以下の反応によって形成
する：ＣａＯ/ ２Ｂ₂ Ｏ₃/０. ４Ｌａ₂ Ｏ₃/０. ０５Ｌｉ₂ Ｏ
/ ０. ０５Ｎａ₂ Ｏ（ガラス）＋Ａｌ₂ Ｏ₃ （充填剤）
→ＣａＡｌ₂ Ｂ₂ Ｏ₇+０. ８ＬａＢＯ₃ ＋残存ガラス＋
未反応充填剤残存ガラスは、０. ６Ｂ₂ Ｏ₃/０. ０５Ｌｉ₂ Ｏ/ ０.
０５Ｎａ₂ Ｏを含み、また、おそらくいくらかのＡｌ₂
Ｏ₃ が溶け込んでいるだろう。

【００１４】このガラスを、テープが安定するような十
分な耐水性を有し、水粉砕コストが低くなるように調製
した。本発明のセラミック・テープに用いたガラスを、
平均粒径１〜５ミクロンとなるよう粉砕した。コストが
最も低く、最も簡単な方法は、水中でボールミルを用い
る方法である。ＣａＯ/ Ｂ₂ Ｏ₃ のガラスは、水中では
あまり安定ではない。このことは、ガラス粉末を水中に
分散するｐｓｄ測定で最もよくわかる。ガラスが不安定
な場合、最も小さい１０％のサイズであるｄ１０が高く
なる（約５ミクロン）ので、微細粒子が溶解しているこ
とがわかる。ガラスにＬｎ₂ Ｏ₃ 、または好ましくはＬ
ａ₂ Ｏ₃ を加えることによって、水中での粉砕が可能と
なることが知見された。この添加により、ｄ１０は０.
６９ミクロンまで粉砕することができる。このように、
従来技術では、ホウ酸塩の多いフリットは水の影響を受
けやすいことが知られていた。本発明のガラス組成物に
より、ガラス中のホウ素レベルが高くとも、ガラスが受
ける水の影響がより小さくなることが知見された。この
ように水の影響を受けなくなることで、非常に加工しや
すくなるのである。

【００１５】ここで記載するガラスは、また、共焼成し
た銀導体との相溶性もある。ガラスは、焼成の際にあま
り流動的であるべきではなく、そうでなければ銀と混ざ
り合って、ハンダがぬれなくなってしまう。ハンダのぬ
れは重要な要件で、これにより、セラミック回路と、プ
リント配線基板上にあるような外部の配線とが連結す
る。好ましい態様では、アルカリイオン、たとえばＮａ
⁺¹またはＬｉ⁺¹をガラスに添加することにより、ハンダ
のぬれ具合が改善され、損失特性や水粉砕性が維持され
ることが知見された。

【００１６】さらに銀との相溶性を高めるに、共焼成し
た銀はセラミックを汚してはならない。Ｂ₂ Ｏ₃ を多く
含む一般のガラスは、ホウ酸塩構造中にＡｇ⁺¹が混入し
ているために、共焼成した銀導体の周辺ではハロゲンに
よる汚れが生じる。テープ組成物の調製に添加剤を用い
ることで汚れを防ぎ、また焼成の際にＣｕ₂ ＯがＣｕ⁺²
に酸化して、セラミックが好ましい青色となることを知
見した。汚れ防止のメカニズムは、Ａｇ⁺¹部位のＣｕ⁺¹
ブロック電位の作用によるものと考えられる。Ｃｕ₂ Ｏ
は、他の特性を損なわなければ、固形分に基づき５重量
％までの量で、テープの成分として加えてよい。

【００１７】テープ組成物の組成において、耐火性材料
の量に対するガラスの量は、非常に重要である。ガラス
濃度が、ガラスと充填剤に基づき７５重量％を越える場
合、得られる焼成層は表面が不規則になりやすく、多層
構造はもろくなりやすく、表面のハンダぬれは不良とな
り、結合している導体層の特性も低下する。一方、ガラ
スの量が２５重量％未満の場合は、焼成後の構造が十分
に密になっておらず、多孔質過ぎる。また、焼成後の構
造は平面性（平坦度）がなくなることがある。これらの
可能性を考慮すると、上記組成物は、２５〜５０重量
％、好ましくは４３〜５０重量％のガラスを含んでいる
ことが好ましい。ガラス濃度、組成物中の充填剤が補う
量、およびガラス中の耐火性物質の溶解性が範囲内であ
れば、焼成中に液体ガラスが充填材料で飽和することは
明らかである。

【００１８】（Ａｌ₂ Ｏ₃ 充填剤）Ａｌ₂ Ｏ₃ は、ガラ
スと部分反応してＣａＡｌ₂ Ｂ₂ Ｏ₇ を形成し、残留す
るＡｌ₂ Ｏ₃ は残りのガラスとはわずかな溶解性しか示
さないことから、耐火性充填剤として選択される。他の
充填剤、たとえば水晶、ＣａＺｒＯ₃ 、forslerit、ム
ル石、菫青石、苦土カンラン石、ジルコン、ジルコニ
ア、ＺｒＯ₂ 、ＴｉＯ₂ 、ＣａＴｉＯ₃ 、ＭｇＴｉＯ
₃ 、ＳｉＯ₂ 、無定形シリカ、またはmillite を、その
ままか、または混合することで、膨張率（temperature
coefficient of expansion、ＴＣＥ）を調整して用いて
よい。耐火性酸化物充填剤は、キャスティング可能な誘
電性組成物に、固形分に基づき５０〜７５重量％の量を
加える。

【００１９】耐火性充填剤のもう一つの機能は、焼成の
際に系全体のレオロジーを制御することである。耐火性
粒子は、物理的障壁として作用することによって、ガラ
スの流れを制限する。また、ガラスの焼結を阻害するこ
とから、有機物が燃焼しやすくなる。

【００２０】焼成したときに組成物の密度が高くなるよ
うにするには、無機固形分の粒径が極めて小さいことが
重要である。特に、実質的にすべての粒子は１５ミクロ
ンを越えるべきではなく、好ましくは１０ミクロンを越
えるべきではない。この最大粒径範囲を条件として、ガ
ラスと耐火性酸化物の双方の粒子の５０％の部分は１ミ
クロン以上であることが好ましく、より好ましくは粒子
の５０％の部分は２〜５ミクロンの範囲にあるべきであ
る。

【００２１】（ポリマー性結合剤）ガラスと耐火性無機
固形分が分散している有機媒体は、揮発性有機溶媒に溶
解しているポリマー性結合剤と、任意で、可塑剤、解離
剤、分散剤、はく離剤、汚れ防止剤、および湿潤剤のよ
うな、他の溶解材料を含む。

【００２２】結合効率を高めるには、セラミックの固形
分９０容量％につき少なくとも５重量％のポリマー結合
剤を用いるのが好ましい。しかしながら、セラミックの
固形分８０重量％につき２０重量％以下のポリマー結合
剤を用いるのがさらに好ましい。この範囲内では、固形
分に対し、可能な限り少ない量の結合剤を用いて、熱分
解により除去しなくてはならない有機物の量を減らし、
焼成の際の縮みが少なくなるように粒子を充填すること
が好ましい。

【００２３】これまで、グリーン・テープ用結合剤とし
て、さまざまなポリマー性材料が用いられている。たと
えば、ポリビニルブチラール、ポリ酢酸ビニル、ポリビ
ニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロー
ス、ヒドロキシエチルセルロース、メチルヒドロキシエ
チルセルロースのようなセルロースポリマー、アタクチ
ックポリプロピレン、ポリエチレン、またポリメチルシ
ロキサン、ポリメチルフェニルシロキサンのようなシリ
コンポリマー、ポリスチレン、ブタジエン／スチレンコ
ポリマー、ポリスチレン、ポリビニルピロリドン、ポリ
アミド、高分子ポリエーテル、エチレンオキシドとプロ
ピレンオキシドとのコポリマー、ポリアクリルアミド、
ならびに、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸
低級アルキル、ポリメタクリル酸低級アルキルのような
さまざまなアクリルポリマー、およびアクリル酸および
メタクリル酸低級アルキルのさまざまなコポリマーやマ
ルチポリマーがある。メタクリル酸エチルとアクリル酸
メチルとのコポリマー、およびアクリル酸エチル、メタ
クリル酸メチル、およびメタクリル酸のターポリマー
は、スリップ・キャスティング材料用の結合剤として以
前から用いられている。

【００２４】１９８５年８月２０日に発行されたUsala
の米国特許第４, ５３６, ５３５号は有機結合剤を開示
しているが、これは、０〜１００重量％のメタクリル酸
Ｃ₁〜Ｃ₈ アルキル、１００〜０重量％のアクリル酸Ｃ₁
〜Ｃ₈ アルキル、および０〜５重量％のアミンのエチ
レン性不飽和カルボン酸の、相溶性マルチポリマーの混
合物である。このポリマーにより最少量の結合剤と、最
大量の誘電性固形分を用いることができるので、これら
のポリマーを本発明の誘電性組成物で使用するのは好ま
しい。この理由から、上記したUsala の特許の記載を、
引用によりここに導入する。

【００２５】ポリマー性結合剤は、しばしば、結合剤ポ
リマーのガラス転移温度（Ｔｇ）を下げるよう作用する
可塑剤を、結合剤ポリマーに対し少量で含むこともあ
る。可塑剤は、もちろん、変性させなくてはならないポ
リマーに応じてあらかじめ選択する。さまざまな結合剤
系で用いられている可塑剤には、フタル酸ジエチル、フ
タル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ブチル
ベンジル、リン酸アルキル、ポリアルキレングリコー
ル、グリセロール、ポリエチレンオキシド、ヒドロキシ
エチル化アルキルフェノール、ジアルキルジチオフォス
フォネート、およびポリイソブチレンがある。このう
ち、フタル酸ブチルベンジルが、比較的低濃度で効率的
に使用できることから、アクリルポリマー系において最
も頻繁に用いられる。

【００２６】（有機溶媒）キャスティング用溶液の溶媒
成分は、ポリマーの完全な溶液を得、揮発性を十分高く
することで、大気圧下、比較的低レベルの熱を加えるこ
とにより、分散液から溶媒が蒸発できるように選択す
る。また、溶媒は、その有機媒体中に含まれるいかなる
添加剤の沸点や分解温度よりも低い温度で、十分に沸騰
するものでなくてはならない。したがって、大気圧下で
の沸点が１５０度よりも低い溶媒を、最も頻繁に用い
る。そのような溶媒としては、アセトン、キシレン、メ
タノール、エタノール、イソプロパノール、メチルエチ
ルケトン、酢酸エチル、１, １,１−トリクロロエタ
ン、テトラクロロエチレン、酢酸アミル、２, ２, ４−
トリエチルペンタンジオール−１, ３−モノイソブチレ
ート、トルエン、メチレンクロリド、およびフルオロカ
ーボンがある。溶媒の個々の成分が、結合剤ポリマーに
対して完全な溶媒とはいえないこともあるだろう。そう
いう場合は、他の溶媒成分とブレンドすれば、溶媒とし
て機能する。

【００２７】溶媒としては、環境に有毒なクロロカーボ
ンを使用せずにすむことから、酢酸エチルが特に好まし
い。

【００２８】溶媒とポリマーに加えて、可塑剤を用いる
ことで、切り出しや積層の際の加工性を付与する。好ま
しい可塑剤は、ポリプロピレングリコールジベンゾエー
トであるBENZOFLEX （登録商標） 400である。

【００２９】（応用）グリーン・テープは、上記したガ
ラス、充填剤、ポリマー性結合剤、および溶媒の分散液
を、可撓性のある基板上に薄層となるようにキャスティ
ングし、キャスティングした層を加熱して揮発性溶媒を
除去し、次いで溶媒を含まない層を基板から分離するこ
とによって形成する。グリーン・テープは、主として多
層電子回路用の誘電または絶縁材として用いる。グリー
ン・テープ一本を、それぞれの角にある位置決め穴を用
いて、実際の回路の大きさよりもいくらか大きくなるよ
うに圧断する。多層回路のさまざまな層と連結するため
に、バイアをグリーン・テープに形成する。これは、典
型的には、機械的に穴を開けることによって行なう。し
かしながら、焦点を絞ったレーザーを、グリーン・テー
プの揮発に用いることができる。典型的なバイアの大き
さは、０. ００６”〜０. ２５”の範囲である。層と層
の間の内部連絡は、バイアを厚膜伝導インクで満たすこ
とによって形成する。このインクは、標準的なスクリー
ン印刷技術によって加える。回路要素の各層は、導体ト
ラックをスクリーン印刷することによって完成する。ま
た、抵抗インクか、または高誘電性の蓄電インクを各層
に印刷して、抵抗または蓄電回路要素を形成することも
できる。さらに、多層蓄電器産業において用いられてい
るものと同様の、特別に製作された高誘電定数のグリー
ン・テープも、多層回路要素の一部として導入すること
ができる。

【００３０】回路の各層が完成したら、それぞれの層を
重ね、積層する。密閉プレスダイを用いて、層同士が精
確に重なるようにする。ホット・ステージ・カッターを
用いて、積層体の形を整える。焼成は、標準的な厚膜コ
ンベヤー・ベルトを用いるかまどか、加熱サイクルをプ
ログラムした箱形かまど内で行なう。

【００３１】ここで用いるように、「焼成」なる用語
は、空気のような酸化雰囲気下で、組み立て品の層中の
すべての有機材料が揮発（焼損）するのに十分な温度と
時間で組み立て品を加熱して、層中のガラス、金属、ま
たは誘電性材料をすべて焼結させ、誘電層を密にするこ
とを意味する。

【００３２】当業者であれば、各積層工程において、層
の合わせを精確にして、隣り合う機能層の適当な接続点
で、バイアが適切に連結されるようにしなくてはならな
いことがわかるであろう。

【００３３】「機能層」なる用語は、伝導性か、抵抗性
か、または蓄電性の機能を有する、セラミックのグリー
ン・テープ上に印刷された層を指す。したがって、上記
したように、典型的なグリーン・テープ層には、伝導回
路のみならず、１つまたはそれ以上の抵抗回路および／
または蓄電器を印刷してよい。

【００３４】

【実施例】本発明を、実施例を記載することによってよ
り詳細に説明する。しかしながら、本発明の範囲は、こ
れらの実施例によって何ら限定されるものではない。

【００３５】（環状レゾネータ；Ring Resonator）本実
施例では、本発明のテープを用いて環状レゾネータを製
作した。環状レゾネータは、線状レゾネータにおけるよ
うに効果が際限なく続くことはない。導体トレースを作
るために、銀で被覆した。本発明のシートを３”×３”
の大きさに圧断し、積層して、２つの４層構造物を形成
した。導体トレースおよびグラウンド層を共に積層し
て、環状レゾネータ構造物を形成した。この構造物を焼
成して、高密度の構造物を形成した。導体トレースもま
た、高密度の構造となった。環状レゾネータの端を切っ
て整え、２. ２５”×２. ２５”の大きさとし、マイク
ロ波測定用の備品に据え付けるようにした。

【００３６】（実施例１）次のモル％組成：Ｂ₂ Ｏ₃ ５
５. ５６；ＣａＯ２７. ７８；Ｌａ₂ Ｏ₃ １３.８９；
Ｌｉ₂ Ｏ１. ３９；およびＮａ₂ Ｏ１. ３９で、各成分
を混合し、プラチナるつぼ内で１３００度で焼成するこ
とによって、ガラスを製造した。溶融物を攪拌し、水中
でフリット化した。これを水中で粉砕し、熱風乾燥し
た。ＰＳＤはｄ１０＝０. ９１、ｄ５０＝４. ２６、お
よびｄ９０＝１０. ４２だった。テープを、さまざまな
ガラス／アルミナ充填剤比で製造した。この作業は、過
剰のガラスが、共焼成した銀やパラジウム銀厚膜被覆の
ハンダぬれを妨げることなく、（組成物からわかるよう
に）十分な高密度化が達成されるまで行なった。この粒
径で、ガラス４５ｇ、Ａｌ₂ Ｏ₃ ５４. ８ｇ、およびＣ
ｕ₂ Ｏ０. ２ｇの粉末を、メタクリル酸メチルとメタク
リル酸のコポリマー結合剤と可塑剤を含む酢酸エチル溶
媒中に分散することによって製造した。この一部をMyla
r シート上にキャスティングし、乾燥してテープを形成
した。テープを切断し、積層して、厚膜銀を印刷し、８
７５度／２０分ピークの、慣用のプロフィールで焼成さ
せた。焼成したセラミックは約１０％の収縮を示し、共
焼成した銀による汚れはなかった。共焼成した銀とパラ
ジウム銀には、慣用のハンダのぬれが良好だった。高周
波損を測定するために、銀の輪とグラウンド層を共焼成
することによって、環状レゾネータをテープから製造し
た。Hewlett Packard 8510C Microwave Network Analyz
erを用いて測定を行なった。損失をデシベル／インチで
示す。

【００３７】ＧＨｚデシベル／インチ１
０．０３５
０．０８１０
０．１２１５
０．１５２０
０．２２

【００３８】

【表１】

【００３９】

【表２】

【００４０】（実施例２〜１６）実施例６および１５を
除く実施例２〜１６は、本発明のガラス組成物を扱う。
ガラスは、慣用のガラス生産技術により製造する。

【００４１】（実施例１７〜３１）実施例１７〜３１で
は、表１に示すガラスと、実施例１に記載したポリマ
ー、可塑剤および溶媒、ならびに表２に示した充填剤と
混合することによって、セラミック・グリーン・テープ
を製造した。したがって、表２は、表１のガラスを利用
するテープ組成物を開示するものである。セラミック部
品は、ピーク温度が８７５度の箱形かまど内で、プログ
ラムされた加熱サイクルを用いて、積層し印刷した部品
を焼成し、セラミックを形成することによって形成し
た。次いで、損失測定用として環状レゾネータ、すなわ
ち厚膜銀リングとグラウンド層を作製した。Ｃｕ₂ Ｏを
加えて、共焼成した銀で汚れないようにした。共焼成し
た銀およびＰｄ/ Ａｇ厚膜部品のハンダぬれを、実施例
２４〜２８および３１に示す。

【００４２】表２には、ＳｉＯ₂ を含むガラスの、より
大きな損失（デシベル／インチ）も示す。実施例２９お
よび３０は、ホウ酸カルシウムガラスと、典型的なホウ
ケイ酸塩カルシウムガラスとの対比を示す。ホウ酸塩形
で形成したアルミナ充填セラミックの損失は、ホウケイ
酸塩ガラスに較べて著しく小さかった。表には、ＭｇＯ
の使用；水粉砕性におけるＬａ₂ Ｏ₃ の効果；およびハ
ンダぬれにおけるＮａ₂ ＯとＬｉ₂ Ｏの効果も示す。

【００４３】（実施例３２）この実施例では、テープ組
成物にＳｉＯ₂ 充填剤を添加することによる悪影響を示
す。テープは、以下の成分から製造した：ガラス（実施例８） 45 Ａｌ₂ Ｏ₃ 充填剤 52.8 Ｃｕ₂ Ｏ 0.2 ＳｉＯ₂ 充填剤 1.0 ハンダぬれなし損失：ＧＨｚ 1 0.03 5 0.09 10 0.18 15 0.40 20 大きすぎる（実施例３３〜３４）以下の実施例は、共焼成した銀に
よる汚れを防止するＣｕ₂ Ｏの効果を示す。

【００４４】ガラス（section 4 of the original writ
e-up：元の記事の第４項）には、共焼成した銀およびパ
ラジウム銀被覆の周辺にハロゲンの黄色い汚れが見られ
た。テープは、以下の成分から製造した：実施例３３実施例３４テープ組成重量％重量％ガラス（実施例１４） 28.8 30 Ａｌ₂ Ｏ₃ 充填剤 67.3 70 Ｃｕ2 Ｏ 3.8 -- 部品に、厚膜銀とパラジウム銀の導体線をスクリーン印
刷した。焼成は、ピーク温度８７５度の慣用の箱形かま
ど内で実施した。Ｃｕ₂ Ｏを含まないセラミック部品
（実施例３４）は金属周辺が著しく汚れていたが、Ｃｕ
₂ Ｏを含む部品（実施例３３）は汚れがまったくなく、
セラミックは青色を呈した。０. １％と低いレベルのＣ
ｕ₂ Ｏで、汚れが防止されることがわかった。

【００４５】（実施例３５）この実施例では、本発明の
範囲で混合希土類化合物を使用する。Ｌｎ₂ Ｏ₃ は、次
の成分を含む：６２. ５％のＬａ₂ Ｏ₃ 、３％のＣｅＯ
₂ 、８. ６％のＰｒ ₆ Ｏ₁₁、２１. １％のＮｄ₂ Ｏ₃ 、
１. ５％のその他の希土類化合物。このＬｎ₂ Ｏ₃ を得
て、Ｌａ₂ Ｏ₃ の代わりにＬｎ₂ Ｏ₃ を用いる実施例１
のガラス組成物を試験した。焼成したテープは黄緑色を
呈した。ハンダのぬれは不良であった。損失はやや大き
かったが、それでも比較的には小さかった。

【００４６】（実施例３６〜３８）Ａｌ₂ Ｏ₃ を用いて
ガラスを製造し、テープを作製した。その結果、Ａｌ₂
Ｏ₃ は結晶化を進行させるためゆがみが増してしまい、
ハンダのぬれも不良であることがわかった。損失は問題
ない。

【００４７】実施例 36 37 38 ガラスモル％モル％モル％ＣａＯ 30 28.6 27 Ｂ₂ Ｏ₃ 60 57.1 54 Ｌａ₂ Ｏ₃ -- 5.7 10.8 Ｎａ₂ Ｏ -- 2.8 2.7 Ａｌ₂ Ｏ₃ 10 5.7 5.4 テープ組成物：重量％重量％重量％ガラス 35 41 48 Ａｌ₂ Ｏ₃ 65 58.8 51.8 Ｃｕ₂ Ｏ -- 0.2 0.2 結果収縮 11.1 11.5 10.8 共焼成Ａｇ曲がった曲がった曲がったハンダぬれなしなし 80％損失：ＧＨｚ 1 -- 0.04 0.03 5 -- 0.10 0.09 10 -- 0.15 0.12 15 -- 0.23 0.18 20 -- 0.54 0.22 （実施例３９）ガラスを以下の組成で製造し、次いでテ
ープを作製した。

【００４８】テープは、固形分に基づき重量％の組成で
作製した。

【００４９】実施例８のガラス組成物 44.8 Ａｌ₂ Ｏ₃ 充填剤 48.5 ＴｉＯ₂ 充填剤 6.5 Ｃｕ₂ Ｏ 0.2 実施例１に記載のようにして部品を製造し、焼成した。

【００５０】共焼成銀平らハンダのぬれ不良損失は、以下に示すように良好だった：ＧＨｚデシベル／インチ 1 0.03 5 0.08 10 0.17 15 0.17 20 0.32

【００５１】

【発明の効果】本発明は、新規なガラス組成物を提供す
るもので、アルミナ充填剤とともに結晶化を制御して、
強度が高く、銀と金の相溶性が良好で、損失の少ないセ
ラミックを形成することによって、当業界の要望に応え
るものである。また、この新規なガラスにより、低温、
すなわち銀の融点より低い温度での焼成が可能となるた
め、今日あるシステムにおける工程の応用範囲も広が
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０１Ｂ 3/02 Ｈ０５Ｋ 3/46 ＨＨ０５Ｋ 3/46 Ｈ０１Ｐ 3/08 // Ｈ０１Ｐ 3/08 Ｃ０４Ｂ 35/00 Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス組成物であって、モル％に基づ
き、５０〜６７％のＢ₂ Ｏ₃ と；２０〜５０％のＭ^IIＯ
（式中、Ｍ^IIはアルカリ土類金属元素からなる群より選
ばれる）と；２〜１５％のＬｎ₂ Ｏ₃ （式中、Ｌｎは希
土類元素からなる群より選ばれる）とを含有することを
特徴とするガラス組成物。
【請求項２】モル％に基づき、さらに０〜６％のＭ^I ₂
Ｏ（式中、Ｍ^I はアルカリ土類金属元素からなる群より
選ばれる）を含むことを特徴とする請求項１に記載のガ
ラス組成物。
【請求項３】モル％に基づき、さらに０〜１０％のＡ
ｌ₂ Ｏ₃ を含むことを特徴とする請求項１に記載のガラ
ス組成物。
【請求項４】前記Ｍ^IIＯがＣａＯおよびＭｇＯからな
る群より選ばれることを特徴とする請求項１に記載のガ
ラス組成物。
【請求項５】Ｌｎ₂ Ｏ₃ がＬａ₂ Ｏ₃ であることを特
徴とする請求項１に記載のガラス組成物。
【請求項６】水粉砕が可能であることを特徴とする請
求項１に記載のガラス組成物。
【請求項７】Ｍ^I ₂ＯがＬｉ₂ ＯおよびＮａＯからなる
群より選ばれることを特徴とする請求項２に記載のガラ
ス組成物。
【請求項８】微細に分離した固体の分散液を含むキャ
スティング可能な誘電性組成物であって、前記分散液
が、固形分に基づき：（ａ）２５〜５０重量％の、請求項１〜７のいずれかに
記載のガラス組成物と；（ｂ）５０〜７５重量％の耐火性酸化物と；この双方を
分散している溶液であるところの（ｃ）有機ポリマー性結合剤；および（ｄ）揮発性有機溶媒とを含有することを特徴とする誘
電性組成物。
【請求項９】微細に分離した固体の分散液を含むキャ
スティング可能な誘電性組成物であって、前記分散液
が、固形分に基づき：（ａ）２５〜５０重量％のガラス組成物であって、モル
％に基づき、５０〜６７％のＢ₂ Ｏ₃ と、２０〜５０％
のＭ^IIＯ（式中、Ｍ^IIはアルカリ土類金属元素からなる
群より選ばれる）とを含む組成物と；（ｂ）５０〜７５重量％の耐火性酸化物と；この双方を
分散している溶液であるところの（ｃ）有機ポリマー性結合剤；および（ｄ）揮発性有機溶媒とを含有することを特徴とする誘
電性組成物。
【請求項１０】さらに０〜５重量％のＣｕ₂ Ｏを含む
ことを特徴とする請求項８または９に記載のキャスティ
ング可能な誘電性組成物。
【請求項１１】前記の耐火性酸化物がＡｌ₂ Ｏ₃ 、Ｔ
ｉＯ₂ 、およびＳｉＯ₂ からなる群より選ばれることを
特徴とする請求項８または９に記載のキャスティング可
能な誘電性組成物。
【請求項１２】請求項８または９に記載の分散液を、
可撓性の基板上に薄層をなすようキャスティングし、次
いでキャスティングした層を加熱して揮発性有機溶媒を
除去することを特徴とするグリーン・テープの形成方
法。
【請求項１３】請求項８または９に記載の分散液を、
可撓性の基板上に薄層をなすようキャスティングし、キ
ャスティングした層を加熱して揮発性有機溶媒を除去
し、次いで前記基板から溶媒を含まない層を分離するこ
とを特徴とするグリーン・テープの形成方法。