JPS586283B2 - グレ−ズドセラミツクス基板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は表面の平滑性、平担性及び電気特性が良好で、
かつ耐熱性及び耐酸性が著しく改善された、電子部品用
のグレーズドセラミックス基板に関するものである。

最近、めざましい電子工業の発展に伴い、各種電子部品
は、小型、高精密化されてきている。

グレーズドセラミックス基板は、アルミナやべリ リア
などの絶縁性セラミックス基板上に薄膜ガラス層を形成
させることにより得られるもので、薄膜もしくは厚膜抵
抗素子用、高精密膜回路を利用する集積回路用、さらに
は、感熱記録装置のサーマルヘッド用などに利用され、
粉末焼結セラミックスでは得られない平滑な表面を有し
、かつ適度な熱伝導性、耐熱性を備え、さらには高い機
械的強度を有するなどの利点によりその実用的価値が増
大している。

このグレーズドセラミックス基板については、近年、基
板上に形成させる膜材料の選択幅の拡大から、さらに耐
熱性及び耐酸性の良好なものが要望されている。

しかしながら、従来のグレーズドセラミックス基板上に
形成されたガラス薄膜は、軟化点が６００〜８００℃程
度で、実用上の最高温度はせいぜい７００℃程度である
し、また多量のＰｂＯを含有したグレーズ表面は、エッ
チングされやす？ため、薄膜回路形成の際に問題を生じ
るという欠点があった。

さらにセラミックス基板に被着するガラス質には、セラ
ミックス基板と熱膨張％数が近似していること、セラミ
ックス基板とのぬれが良好であること、電気的、化学的
に不活性であることが要求されるが、従来知られている
ホウケイ酸ガラス（Ｎａ２０−Ｂ２０３−Ｓｉ０２ ）
、鉛ケイ酸塩ガラス（アルカリーＰｂ Ｏ Ｓ ｉ０
２ ）及びアルミノケイ酸塩ガラス（ＭｇＯ ＣａＯ
Ｂ２０３Ａｌ２０３ ＳｉＯ）などは、いずれも
それらの要求を十分満足するには至らなかった。

本発明者らは上記の従来の欠点を克服し、優れた性能を
有するグレーズドセラミックス基板を開？するため鋭意
研究を重ねた結果、特定組成の、８１０２ Ａｌ２０
３ ＣａＯ ＢａＯ ｐｂｏ Ｂ２０３ーアル
カリ金属酸化物系ガラスを被着してなるグレーズドセラ
ミックス基板がその目的に合致することを見出し、この
知見に基づいて本発明をなすに至った。

すなわち、本発明は、ＳｉＯ７０〜７８重量弧Ａ１２０
３８〜１５重量％，Ｃａ０３〜８重量％，Ｂａ０１ 〜
８重量％，ｐｂｏｏ．ｓ 〜３重量％，Ｂ２０３０．５
〜４重量％及び少なくとも１種のアルカリ金属酸化物０
．５〜２重量％からなるガラス膜？、絶縁性セラミック
ス基板上に形成したことを特徴とするグレーズドセラミ
ックス基板を提供スるものである。

本発明のガラス膜の組成に対し、上記範囲を上限を越え
る量のＳｉＯ及びＡｌ２０３を含有するものは、熱膨張
係数が小さく、軟化点が高くなりすぎる。

また、アルカリ金属酸化物の含有量が上記の範囲の上限
を越えると熱膨張係数は大きくなり、軟化点が低くなり
、またグレーズの電気的性質が劣化する。

本発明においては、ＳｉＯ２及びＡｌ２０を上記範囲と
しアルカリ金属酸化物を適量含有させたことにより、ガ
ラスの熱膨張係数をセラミックス基板、特にアルミナ又
はべリ リア基板の熱膨張係数６×１０ ’ 〜７×
１０−６／ｄｅｇに近似させ、かつ耐熱性を維持させる
ことができる。

本発明においてＣａＯを上記範囲で含有させることによ
り、アルカリイオンの移動を阻止でき、電気特性を安定
化できる。

ＣａＯが８重量チを越えると軟化点が低下する。

また、本発明において、ＰｂＯ，Ｂ２０３の両者を少量
ずつ上記範囲で含有させることにより、ガラスの熱膨張
係数をあまり変えないでガラス化領域を広げることがで
きる。

ＰｂＯとＢ２０３とは、上記の８重量％を越えない量の
ＣａＯと一緒に用いることにより、ガラスの分相化を阻
止し、グレーズ表面を特になめらかにする作用をする。

この場合ＰｂＯが３重量％を越えると耐食性が劣化し、
Ｂ２０３が４重量％を越えると熱膨張係数が小さくなる
。

また、ＢａＯを上記範囲で含有させることにより、軟化
点をあまり低下させないで、ガラスの結晶化を防止する
ことができる。

本発明の、ガラス膜を被着させる絶縁性セラミックス基
板としてはアルミナ又はベリリア基板が好適である。

本発明のガラス膜の形成は、常法に従って行うことがで
きる。

ガラス調合物の調製法としては例えば、各成分を酸化物
、炭酸塩、硝酸塩、水酸化物などの形で調合し、これを
高温（通常１５００〜１６００℃）で溶融後、水中で冷
却し、得られた塊状物を粉砕してフリットとする方法が
ある。

次に、ガラス膜を絶縁性セラミックス基板上に形成させ
る方法としては、フリットなどのガラス調合物をスピナ
ー法、沈降法などにより基板上に塗布し、１２５０〜１
３５０℃で溶融固着させて、平滑、平担でかつ均質なガ
ラスの膜を得る方法がある。

本発明のグレーズドセラミックス基板は平滑性がすぐれ
、表面あらさはＨｍａｘ ０． ０ ５μ以下であり基
板のそりも実用上問題とはならない程度で平担性もすぐ
れる。

また、高比抵抗を示し １０１３Ω／ｓｑ．以上の表面
固有抵抗を有する。

さらに本発明においては、グレーズの熱膨張係数はセラ
ミックス基板のそれと近似し、耐熱性は従来品の軟化点
が６００〜８００℃であるのに対し、本発明のそれは９
６０〜１０８０℃であり、非常にすぐれている。

また耐酸性は、フツ化水素酸／硝酸＝１７１（容積比、
以下同様）の混液に対する溶解度が従来品の約％〜１
／，。

程度で、極？てすぐれている。

このように本発明のグレーズドセラミックス基板は、表
面性、電気特性が良好で、耐熱性と耐酸性を著しく向上
させたものであり、高品質の電子部品材料として実用上
極めて有用である。

次に、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明する。

実施例 １ 下記の組成で各成分を調合した。

（重量部） ＳｉＯ ７６ ＡＩ（ＯＨ）３ １５ ＣａＣ０３１２．５ ＢａＣ０３２．６ Ｐｂ３０４１． Ｏ ＫＮＯ３２．２ Ｈ３ＢＯ３ ５．３ この調合物を１５００℃で溶融後水中で冷却して塊状物
とし、それをボールミルで４８時間粉砕してガラスフリ
ットを得た。

次いでこのガラスフリットをイソプロピルアルコール中
に懸濁させ、？降法によって、厚さ０．９ｍのアルミナ
基板上に塗布し、１３２５℃で３０分間加熱して溶融固
着させ、厚さ４０μのガラス薄膜を被着したグレーズド
セラミックス基板を得た。

このガラス薄膜のガラス組成は、ＳｉＯ７６重量％、Ａ
Ｉ２０３１０重量％，Ｃａ０７重量％，Ｂａ０２重量％
，ｐｂｏ１重量％，Ｋ２０１重量％＋ ８２ ０３ ３
重量％であった。

得られたグレーズドセラミックス基板の表面あらさは０
．０５μ以下、表面うねり５０μ以下、？のそり２９０
μ／１００ｍｍ以下であり、良好な平滑性と平担性を有
するものであった。

またグレーズ（ガラス薄膜）の熱膨張係数５．８×１０
−６／ ｄｅｇで、軟化点は１０６０℃と極めて高い
。

表面比抵抗は、３００℃で６×１０ｌ３Ω／ｓｑ．であ
り、室温でフツ化水素酸：硝酸＝１：１の腐食液に３０
秒間酸浴させたところ、従来のグレーズは溶解量５〜８
ｍｇ／ｃｍに対して、本実施例で得られたもののそれは
０．８ｍｇ／ｃｍと非常に少なかった。

実施例 ２ 下記の組成で各成分を調合した。

（重量部） ＳｉＯ ７３ ＡＩ（ＯＨ）３ ２０ ＣａＣＯ３ １２．５ Ｂａ Ｃ Ｏｓ ２． ６Ｐｂ３０４
２． Ｉ ＫＮＯ３２．２ ＮａＮＯ３ １．８ Ｈ３Ｂ０３２．７ この調合物を用い、実施例１と同様にして、ア？ミナ基
板上にガラス薄膜を被着したグレーズドセラミックス基
板を得た。

この場合のガラス薄膜の組成は、Ｓ ｉＯ ２ ７ ３
重量％，ＡＩ０３１３重量％，Ｃａ０７重量％，Ｂａ０
２重量％，Ｐｂ０２重量％ ｌ ８２ ０３ ｉ． ｓ
重量％ ，Ｋ２ ０ ＋ Ｎａ２ ０ １． ５重量％
であった。

このグレーズドセラミックス基板の表面あらさは０．０
５μ以下、表面うねりは５０μ以下、板のそりは２４０
μ／１００ｍｍ下であり、グレーズの熱膨張係数は６．
２係 １ ０−６／ｄｅｇ，軟化点は９６０℃であった
。

また表面比抵抗は、３００℃で４．５ × １ ０１３
Ω／ｓｑ−であり、室温でのフフ化水素酸：硝酸＝ｌ：
１の腐食液に３０秒間酸浴させたときの溶解量は０．
９ｍｇ／ｃｍ’であった。

実施例 ３ 下記の組成で各成分を調合した。

（重量部） Ｓｉ０２７２ ＡＩ（ＯＨ）３ １８ ＣａＣ０３ ７ −Ｂａ Ｃ Ｏ
ｓ ９ Ｐｂ３０， Ｉ ＫＮＯ３２．２ ？重量部） Ｈ３ＢＯ３５．３ この調合物を用い、実施例１と同様にして、アルミナ基
板上にガラス薄膜を被着したグレーズドセラミックス基
板を得た。

この場合のガラス薄膜の組成はＳｉ０７２重量％，ＡＩ
２０３１２重量％，Ｃａ ０４重量％，Ｂａ０７重量％
，ｐｂｏｔ重量％，Ｂ２０３３重量％，Ｋ２０１重量％
であった。

このグレーズドセラミックス基板の表面あらさは０．０
５μ以下、表面うねりは５０μ以下、板のそりは２８０
μ／１００ｍｍ以下であり、グレーズの熱膨張係数は５
．７× １ ０−６／ｄｅｇ，軟化点は１０２０℃であ
った。

“また表面比抵抗は、３００℃で６×１０ｌ３Ω／ｓｑ
−であり、室温でフツ化水素酸：硝酸＝１：１の腐食液
に３０秒間酸浴させ？ときの溶解量は１． １ｍｇ ／
ｃｍであった。

実施例 ４ 下記の組成で各成分を調合した。

（重量部） ＳｉＯ ７１．５ ＡＩ（ＯＨ）３ １８ Ｃａ Ｃ ０３ ８． ９Ｂａ Ｃ
Ｏ ｓ ６． ４Ｐｂ３０４２・６ ＫＮＯ３ ２．２ Ｎａ Ｎ Ｏ ｓ １． ８Ｈ３ＢＯ
３ ４、４ この調合物を用い、実施例１と同様にして、アルミナ基
板上にガラス薄膜を被着したグレーズドセラミックス基
板を得た。

この場合のガラス薄膜の組成はＳｉ０２７１．５重量％
，ＡＩ０３１２重量％，Ｃａ０５重量％ ， ＢａＯ
５重量％ ｔ Ｂ２ ０３ ２． ５重量％ ， Ｐｂ
０ ２．５重量％ ， Ｋ２ ０ ＋ Ｎａ２ Ｑ １
． ５重量％であった。

このグレーズドセラミックス基板の表面あらさは０．０
５μ以下、表面うねりは５０μ以下、板のそりは２７０
μ／１００ｍｍ以下であり、グレーズの熱膨張係数は５
．８× １ ０ ’／ｄｅｇ．軟化点は９８０℃であ
った。

また表面比抵抗は、３００℃で５×１０ｌ３Ω／ｓｑ−
であり、室温でフツ化水素酸：硝酸＝ｌ：１の腐食液に
３０秒間酸浴させたときの溶解量は１． １ｍｇ／ｃｍ
であった。

実施例 ５ 下記の組成で各成分を調合した。

？重量部） ＳｉＯ２７０ ＡＩ（ＯＨ）３ ２１ ＣａＣ０３ １２．５ Ｂａ Ｃ ０ ３６． ４ Ｐｂ３０４２．Ｉ ＫＮＯ３２．２ ＮａＮ０３１．８ Ｈ３ＢＯ３０．９ この調合物を用い、実施例１と同様にして、アルミナ基
板上にガラス薄膜を被着したグレーズドセラミックス基
板を得た。

この場合のガラス薄膜の組成はＳｉＯ７０重量％，ＡＩ
２０３１４重量％，Ｃａ０７重量％，Ｂａ０５重量％
， Ｂ２０３０．５重量％，Ｐｂ０２重量％ ， Ｋ２
０＋Ｎａ２Ｑ １．５重量％であった。

このようにして得られたグレーズドセラミックス基板の
表面あらさは０．０５μ以下、表面うねりは５０μ以下
、板のそりは２３０μ／１００ｍｍ以下であり、グレー
ズの熱膨張係数は６．２×１０’／ ｄｅｇ ，軟化点
は９６０℃であった。

また、表面比抵抗は、３００℃で５×１０１３Ω／ｓｑ
−であり、室温でフツ化水素酸：硝酸＝１：１の腐食液
に３０秒間酸浴させたときの溶解量は０．９■／ｄであ
った。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｉ Ｓｉ０２７０〜７８重量％， ＡＩ２ ０３ ８
   〜１５重量％，ＣａＯ３〜８重量％ ， Ｂａ ０ １
   〜８重量体Ｐｂ００．５〜３重量％，Ｂ２０３０．５〜
   ４重量％及び少なくとも１種のアルカリ金属酸化物０．
   ５〜２重量％からなるガラス膜を、絶縁性セラミックス
   基板上に形成したことを特徴とするグレーズドセラミッ
   クス基板。 ２ 絶縁性セラミックス基板が、アルミナ又はべリ リ
   ア基板である特許請求の範囲第１項記載のグレーズドセ
   ラミックス基板。