JPS60227311A - 絶縁性磁器組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は２回路基板の材料となる磁器組成物。

特に多層回路基板用の材料として最適な磁器組成物に関
する。

〔発明の背景及び従来技術〕

電子回路装置の小型化が要求される今日１回路基板は、
益々多層化、小型化、薄型化されて集積密度を高くする
傾向にある。こうした中で高い信頼性を得るため、多層
回路基板用の材料には、高い絶縁性と高い抗折強度等の
緒特性を具備したものが望まれている。また、特に素子
の半田付は等に伴う熱応力にも対応できるよう。

熱膨張係数の小さいものが望まれている。

このような要望を満たす多層回路基板用の絶縁性磁器材
料としては、絶縁性の良好なアルミナ磁器が主として使
用されているが、このアルミナ磁器は、焼結温度が１５
００〜１６００℃と高温である。このため、予め生シー
トの表面に配線用の導電材料（導電ペースト）を印刷し
、これを磁器の焼結と同時に焼成するといった多層回路
基板の製造方法においては、上記導電材料として専らＷ
、Ｍｏ、Ｐｔ等の高融点材料を使用する必要があり、こ
れが上記基板のコストを高める要因となっている。また
、焼成温度が高いので、焼成炉に用いる炉材１発熱体等
も高温用のものが必要となり、必要なエネルギーも大で
あること等から、これらの点でもコストを高める要因と
なっている。従って、コストを下げるには、焼成温度が
低く安価な導電材料２例えばＮｉ等の金属を使用できる
ように非酸化雰囲気で焼成することが必要である。しか
しながら。

まだそのような磁器材料は開発されていない。

〔発明の目的〕

本発明は、従来の磁器材料における上記の問題を解決す
べくなされたものであって、非酸化雰囲気において１３
００℃以下の温度で焼結させることができ、かつ熱膨張
係数が比較的小さい磁器組成物を提供することを、目的
とするものである。

〔発明の構成及び実施例〕

本発明の磁器組成物は、Ａｌ２Ｏ３を２０〜７０重量％
と、５ｉ０２を１０〜５５重量％と、Ｃａｂ。

ＳｒＯ，Ｂａｄ、ＺｎＯの一種以上からなる成分を１〜
４０重量％と、Ｂ２０：＋を３〜３０重量％と、Ｌｉ２
Ｏを０．１〜３重量％とからなるものである。

以下に本発明の実施例として各成分の含有量の異なる磁
器組成物から試料を作製し、それぞれについて実施した
試験結果等について説明する。

まず試料１を例にとって、別表に掲げる各試料の作製方
法と条件について説明すると、最初にＡｌ２Ｏ３粉末を
４５．０ｇ、Ｓ　ｉ　０２粉末を１０．０ｇ、ＣａＣ０
：＋粉末を１７．８ｇ、　Ｂ　ａ　ＣＯ３粉末を６．３
２ｇ、Ｌ　１２ＣＯ３粉末を０．２５ｇ宛秤量したが、
この内、Ｃａ、Ｂａ、Ｌｉの上記炭酸塩粉末は、何れも
空気中で安定なものを用いた。この秤量した各粉末をボ
ールミルに入れ。

約１５時間ポールミリングすることにより湿式混合した
。

次いでこの混合物を脱水乾燥した後、空気中において約
８５０℃の温度で約２時間仮焼成を行った。その後ボー
ルミルで粉砕し、仮焼の粉末材料を作製した。次ぎにバ
インダーとして同材料に対して２０重量％のポリビニル
アルコールを加えて造粒し、この造粒物を成形機に入れ
て。

１０００ｋｇ／ＣＡの圧力で板状に加圧成形した。次ぎ
にこの成形物を炉に入れ、空気中において６００℃まで
毎時１００℃の割合で昇温し、ポリビニルアルコールを
燃焼させた。しかる後、炉の中をＮ２が９７．０容積％
＋Ｈ２が３．０容積％の還元雰囲気に変えて、　１２５
０℃の温度を３時間維持して焼成し、試料１を得た。こ
のときの上記焼成温度ＦＴを別表に示した。

なお、試料は、試験の目的に従い、直径１．６ｃｍ、厚
さ０．１ｃｍの円板形のものと、長さ’１ｃｍ。

幅１ｃｍ、厚さＱ、２ｃｍの角板形のもの２種類を作製
した。

そしてこの試料について１次の方法により試験をおこな
った。先ず、電気的特性については。

上記円板形の試料を用い、この両面にインジウム−ガリ
ウム合金を塗布して、直径１．４ｃｍの電極を設け、比
誘電率ε＋　Ｑ　（ｑｕａｌｉｔｙ　ｆａｃｔｏｒ）及
び比抵抗ρ（９ｃｍ）を測定した。比誘電率εは、２５
℃の温度下でＩ　ＭＨｚの周波数で測定した静電容量に
より算出し、Ｑは、上記静電容量と同様の条件で測定し
た。また比抵抗ρは、１００Ｖの直流電圧の印加開始か
ら３０秒後の絶縁抵抗を測定し、この結果から算出した
。

物理的２機械的特性については、上記角板形の試料を用
い、熱膨張係数及び抗折強度τを測定し、これを別表に
示した。熱膨張係数は、２０〜５００℃の温度間におけ
る線膨張係数α（７℃）を測定し、抗折強度τは、支点
間距離７！＝ｏ、７ｃｆｆｌの条件で破壊強度Ｐ（ｋｇ
）を測定し、τ＝３Ｐ　１　／　２　ｗ　ｔ　２（ｋｇ
／ｃＪ）の式によりめた。

但し、Ｗは、試料の幅（ｃｍ）、ｔは、試料の厚さく　
Ｃｌ１１　＞である。

以下、試料２〜５３についても、磁器の組成が別表の各
欄に示すような含有比率となるよう各磁器材料粉末を調
合し、これから上記試料１と同様の方法及び条件で作製
した。但し、焼成温度ＦＴは、各々異なり、別表各欄に
示す温度で実施した。　また、こうして作られた各試料
について、試料１と同じ方法１条件で上記の諸特性を測
定し、この内、各試料の抗折強度τと、線膨張係数αを
別表の各欄に示した。

同表から明らかな通り、これら１〜５３までの試料は、
何れも焼成温度ＦＴが１３００℃以下、抗折強度τが１
５００　ｋｇ　／　ｃｔ以上、線膨張係数αが６．０ｘ
　１０−６／　’ｃ以下であった。なお、これらの試料
は、何れも比誘電率εが９以下、Ｑが５００〜２０００
、比抵抗率ρがｌＸｌ０１３Ωｃｍ以上であり。

上記抗折強度τ、線膨張係数α以外の特性においても回
路基板材料として実用的な数値を得ることができた。こ
れらの具体的な数値の掲載は省略した。

これに対し、上記の含有比率の要件を満たさない磁器材
料を使用し、上記試料と同じ方法及び条件で試料５４〜
６１番まで８つの試料を作製した。但し、焼成温度ＦＴ
は、各々異なり、各々別表各欄に示した温度で実施した
。なお、一部に焼結できる温度幅が狭いために、一般の
工業用の焼成炉では、焼結ができないものがあり、これ
についてはその旨を別表に示した。

また、こうして作られた各試料について、上記と同じ方
法２条件で試験を行い、この内、抗折強度τと、線膨張
係数αを別表に示した。また、非抵抗ρは、試料５９を
除いて何れも１０１３Ωａｍ以上あったが、試料５９は
　１ＱＩ２Ωｃｍであった。

本発明による磁器組成物の成分を前述のように限定した
理由を、説明すると、概ね次の通りである。

＋１１Ｓｉ０２の含有量が１０重量％より少ないと焼成
温度ＦＴが高くなり、また５５重量％より多くなると同
温度ＦＴが高くなる。

例えば、試料１〜５３の中で５ｉ０２の含有量が１０．
０重量％と最も少ないのは、試料１〜６であるが、これ
らの試料が何れも１２００〜１３００℃で焼結できたの
に対し、これより少ない５．０重量％の含有率を持つ試
料５４では、焼結に１４００℃の温度を要した。一方、
試料１〜５３の中で５ｉ０２の含有量が５５重量％と最
も多いのは、１０〜１５の試料であるが、これらが何れ
も１２００℃以下の温度で焼結できたのに対し、これよ
り多い６５重量％の５ｉ０２を含有する試料５５では、
焼結に１３５０℃の温度を要した。

（２）　Ｃａｂ、ＳｒＯ，Ｂａｄ、ＺｎＯの一種以上か
らなる成分の含有量が４０重量％より多いと焼成温度Ｆ
Ｔが高くなる。

例えば、試料１〜５３の中でこれら酸化物の含有量が比
較的多い試料１６　（４０重量％）と試料２９（３６，
９重量％）では、それぞれ１１５０℃と１２５０℃で焼
結できたものが、試料５６のように、この含有量が５０
重量％とさらに多くなると、焼成温度ＦＴが１３５０℃
と高くなってしまった。

ｆ３１Ａ１２ｃｌ＋の含有量が２０重量％より少ないと
焼結できる温度の幅が狭くなり、７０重量％より多いと
焼成温度ＦＴが高くなってしまう。

例えば、試料１３〜１８のように、Ａｌ２Ｏ３の含有量
が２０重量％の試料では７一般の工業用の焼成炉で磁器
として使用可能な焼結体が得られたが、この含有量が１
０重量％の試料５７では、焼結できる温度の幅が狭く、
一般の工業用の焼成炉では、焼結させることができなか
った。他方。

試料９〜１０のようにＡｌ２Ｏ３の含有量が７０重量％
の試料では、何れも１２００〜１３００”Ｃで焼結でき
たのに対し、試料５８のようにこの含有量が８０重量％
の試料では、焼成温度ＦＴが１４５０’Ｃという高温を
要した。

（４１８２０３の含有量が３重量％より少ないと焼成温
度ＦＴを高くしなければならず、　３０重量％より多い
と焼結できる温度の幅が狭くなる。

例えば＋８２０３の含有量が３重量％である試料８．２
７．２９．３８の場合、　１２００〜１３００’ｃの焼
成温度ＦＴで焼結させることができたが、同含有量が１
重量％の試料６０では、焼結に１４００’Ｃの温度を要
した。また、試料１〜５３の中で同含有量が比較的多い
試料１　（３０重量％）と２０　（２８，５重量％）が
一般の工業用の焼成炉で磁器として使用可能な焼結体が
得られたのに対し、試料６１のように同含有量が４０重
量％の試料では、焼結できる温度の幅が狭いため、一般
の工業用の焼成炉では、焼結させることができなかった
。（５）Ｌｉ２０の含有量が３重量％より多いと、充分
な絶縁抵抗を得ることができない。

例えば、既に述べたようにｒ　Ｌ　ｉ２０が５重量％含
まれている試料５９以外の試料では、何れも比抵抗ρが
１０１３Ω国以上あったものが、試料５９では、比抵抗
ρが１０１２Ωｃｍと低かった。

〔発明の効果〕

以上のように本発明による磁器組成物は、非酸化雰囲気
中において１３００℃以下の温度で焼結させることがで
きる。従って１回路配線用の導電材料としてＮｉ等の金
属を使用して回路基板を製造することができるようにな
り、同材料のコストの低減を図ることができる。しかも
、多層回路基板として要求される実用的な特性を得るこ
とができ、特に６　Ｘ　１０−６／　”Ｃ以下という低
い熱膨張係数（線膨張係数）が得られるため。

チップ部品を半田付けする際にサーマルクラ・ツクが生
じにくくなる。或いは、ＬＳＩチップのダイレクトボン
ディングが可能になる等、多層回路基板材料として要求
される高品質の特性を得ることができる。

特許出願人　太陽誘電株式会社 代理人　弁理士　北條和由 手続補正書 １．１呵牛の耘 Ｕ訓５９桐付嘩藻８２４９０号 ２、発明の名称 絶縁性磁器組成物 ３、補正をする者 羽生との関係　特許出願人 住所　東京都台東区上野１丁目２番１２号氏名（名称）
　太陽誘電株式会社 ４、代理人 ６、補正により増加する発明の数 ７、補正の対象 補正の内容 明細書第４頁上から５行目のｒｏ、２５ｇＪと「宛」の
間にｒ、Ｂ２Ｏ３粉末を３０ｇＪ（７）文字を挿入しま
す。

以上 手続補正書 昭和５γＬ７月１８日 特許庁長官志賀　学殿　適 １、１材牛の込しＲ 昭和５９年特醪悌８２４９０号 ２、発明の名称 綽東薪生磁暑賀且ハ詩勿 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　東京都台東区上野１丁目２番１２号氏名（名称）
　太陽誘電株式会社 ４、代理人 ６、補正により増加する発明の数 ７、補正の対象 （１）明細書第９頁下から４行目に「９〜ＩＯＪとある
のを４〜９と補正します。

（２）別表の各最上段の線膨張係数αの単位がｒ　（／
’ｅ）　Ｊとなっているのを何れも［（１０−６／”Ｃ
）Ｊと補正します。

以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ａｌ２Ｏ３を２０〜７０重量％と、ＳｉＯ２を１０〜５
   ５重量％と、Ｃａｂ、ＳｒＯ，Ｂａｄ、ＺｎＯの一種以
   上からなる成分を１〜４０重量％と。 Ｂ２Ｏ３を３〜３０重量％と、Ｌｉ２Ｏを０．１〜３重
   量％とからなる絶縁性磁器組成物。