JPS61155253A - Mgo sintered body for insulation base material and manufacture - Google Patents

Mgo sintered body for insulation base material and manufacture

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JPS61155253A
JPS61155253A JP59273728A JP27372884A JPS61155253A JP S61155253 A JPS61155253 A JP S61155253A JP 59273728 A JP59273728 A JP 59273728A JP 27372884 A JP27372884 A JP 27372884A JP S61155253 A JPS61155253 A JP S61155253A
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JP
Japan
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mgo
sintered body
sio
silicate
room temperature
Prior art date
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Pending
Application number
JP59273728A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
高畠 満夫
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は絶縁基材としてのMgO焼結体、さらに詳しイ
は高い熱伝導性と優れた耐水和特性を備えた電気絶縁基
材用のMgO焼結体及びその製造法に関するものである
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an MgO sintered body as an insulating base material, and more particularly, to an MgO sintered body for an electrically insulating base material having high thermal conductivity and excellent hydration resistance, and its production. It is about law.

現在電子材料であるIC基板に使用されている絶縁材料
としてはその殆どがAh03基板である。
Most of the insulating materials currently used in IC substrates, which are electronic materials, are Ah03 substrates.

これに対してMgO基材は高温での電気絶縁性に優れて
おり、高周波特性や熱伝導率などもAl703基材より
優れているので、この種集積回路基板材料として期待さ
れているが、材質的に水和性が大きく強度的にも十分な
ものが得られていないので、前記特性を生かしきれず実
用化には至っていないのが実状である。
On the other hand, MgO base material has excellent electrical insulation properties at high temperatures, and has better high frequency properties and thermal conductivity than Al703 base material, so it is expected to be used as this type of integrated circuit board material. As a result, it has not been possible to obtain a material that has high hydration properties and sufficient strength, so the actual situation is that the above characteristics cannot be fully utilized and it has not been put into practical use.

本発明は、このような実状であっても将来のIC基板の
高機能化例えばハイブリッ)ICの開発、積層パッケー
ジの開発等においてはMgO基材の特質が極めて有効で
あろうとの観点に立ち、種々研究の結果として従来の実
用化の大きな障害となっていた前述の水和性などの欠点
を改良せしめたMgO基板をもたらす焼結体の開発に成
功したものである。
The present invention is based on the viewpoint that, even under these circumstances, the characteristics of the MgO base material will be extremely effective in the development of future highly functional IC substrates, such as the development of hybrid ICs and laminated packages. As a result of various studies, we have succeeded in developing a sintered body that provides an MgO substrate that has improved the above-mentioned drawbacks such as hydration, which had been a major obstacle to practical application.

即ち、本発明は、顕微鏡的にみてMgO結晶粒子の大き
さが大部分5に以下であって、少なくともこれらのMg
O結晶粒子間において2MgO・S i02相が薄層と
して均等に分布介在している組織からなり、かつ熱伝導
率が常温で0.08cal/cm慟sec*”C以上1
好ましくは100 KHzにおける誘電率が常温で10
以下、 100KH2における誘電損失(Tanδ)が
常温で3X10−4以下であるがlXl0−4を越える
もの、型出絶縁抵抗が300℃でlQI OΩ・cff
l以上であるとともに優れた耐水和特性を有しているこ
とを特徴とする絶縁基材用MgO焼結体であり、またM
gOの純度が化学分析値として重量%で99%以上、比
表面積が10rn’/g以上であるMgO粉末を有機シ
リケートを含む有機溶剤中で充分混合したのち成形焼成
することにより、微細なMgO結晶粒子間に2MgOΦ
SiO2相が均等に分布介在している組織からなり、か
つ熱伝導率が室温で0.08cal/cms sec 
/ ’O以以上電気絶縁抵抗が300℃で1010Ω・
cm以上であるとともに優れた耐水和特性を付与せしめ
たことを特徴とする絶縁基材用MgO焼結体の製造法を
要旨とするものである。
That is, in the present invention, most of the MgO crystal particles have a size of 5 mm or less when viewed microscopically, and at least
It consists of a structure in which the 2MgO・Si02 phase is evenly distributed as a thin layer between the O crystal grains, and the thermal conductivity is 0.08 cal/cm sec*"C or more at room temperature.
Preferably, the dielectric constant at 100 KHz is 10 at room temperature.
Below, the dielectric loss (Tan δ) at 100KH2 is 3X10-4 or less at room temperature but exceeds lXl0-4, and the molded insulation resistance is lQI OΩ・cff at 300℃.
This is an MgO sintered body for insulating base materials, which is characterized by having an excellent hydration resistance property of at least MgO.
Fine MgO crystals are formed by thoroughly mixing MgO powder with a purity of gO of 99% or more by weight as a chemical analysis value and a specific surface area of 10 rn'/g or more in an organic solvent containing an organic silicate, followed by shaping and firing. 2MgOΦ between particles
Consists of a structure in which SiO2 phase is evenly distributed, and has a thermal conductivity of 0.08 cal/cms sec at room temperature.
/'O or more Electrical insulation resistance is 1010Ω at 300℃
The gist of the present invention is to provide a method for producing an MgO sintered body for an insulating base material, which is characterized in that the MgO sintered body has a hydration resistance of at least cm and has excellent hydration resistance.

本発明はこのように絶縁基板用のMgO焼結体として極
めて優れた特性を備えているものであり、それらを可能
とする焼結体の組織として微細なMgO結晶(ペリクレ
ース結晶)粒子とその間に2MgOφSi[l?(フォ
ルフチライト)を主体とする相(以下2)4g[l・5
iD2相という)が薄層として介在していることから本
質的にもたらされるものであろうと考えられる。
As described above, the present invention has extremely excellent characteristics as an MgO sintered body for insulating substrates, and the structure of the sintered body that makes these characteristics possible is that of fine MgO crystal (periclase crystal) particles and between them. 2MgOφSi[l? (forftilite) as the main phase (hereinafter referred to as 2) 4g [l・5
It is thought that this is essentially caused by the presence of the iD2 phase) as a thin layer.

MgO基板の開発として過去においても2MgO・S 
i07相の被覆層を形成させることにより、耐水性を付
かしようという試みと提案はいくつかなされているが、
充分な成果を達成してはいなかった。
In the past, 2MgO・S was developed as an MgO substrate.
There have been several attempts and proposals to add water resistance by forming a coating layer of i07 phase, but
It had not achieved sufficient results.

過去のこのような試みの結果が満足しうる物性に至らな
かった理由としては定かではないが、焼結体としての微
細な組織、構造の違い及びそれらをもたらす製造方法の
違いに実質的には起因するのであろう。
Although it is not clear why the results of such past attempts did not result in satisfactory physical properties, it is essentially due to the differences in the fine structure and structure of the sintered body and the differences in the manufacturing method that bring about these differences. This may be due to this.

例えばその一つの大きな理由は、従来のこの種提案は特
開昭58−217480号公報で開示されているように
殆どが予め成形した基板を処理して耐水性のある2Mg
O・SiO2相を形成Xせようとするものであったから
とも考えられる。
For example, one of the major reasons for this is that most of the conventional proposals of this kind, as disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 58-217480, have processed pre-formed substrates to make them water-resistant.
It is also considered that this was an attempt to form an O.SiO2 phase.

即ち、このような方法によるものは充分な耐水性が得ら
れなかったり、充分な熱伝導性を確保できなかったり、
特に高機能基板を可能とする諸性質を兼ね備えたものに
得られていなかった。
In other words, products made using such methods may not have sufficient water resistance, or may not have sufficient thermal conductivity.
In particular, it has not been possible to obtain a substrate that combines the various properties that make a highly functional substrate possible.

さらに別の方法として特開昭58−181784号には
緻密な焼結体を得るためにマグネシウム化合物と珪酸ナ
トリウム溶液等の液状珪素化合物とを混合することも提
案されているが、充分な耐水和性などを得るには至って
いない。
As another method, JP-A-58-181784 proposes mixing a magnesium compound and a liquid silicon compound such as a sodium silicate solution in order to obtain a dense sintered body, but I haven't reached the point where I have sex.

その理由は定かでないが、該特許の目的とする焼結体が
透光性のものであることからして液体状の珪素化合物を
少星にとどめざるを得ないことやそれに関連しているか
どうかは分らないが、混合物の成形前において750〜
1100℃での予備加熱処理をせねばならないことなど
が考えられる。
The reason for this is not clear, but since the sintered body targeted by the patent is translucent, the liquid silicon compound must be limited to a small amount, and whether it is related to this. I don't know, but before molding the mixture, it is 750~
It is conceivable that preliminary heat treatment at 1100° C. must be performed.

本発明焼結体とその製造法について、以下具位置してい
るMgO結晶粒子の個々の表面を少なくとも部分的に被
覆して目的の諸特性を兼ね備えたものとして得られてい
るのであれば、完全なものであることは必要ではなく、
熱伝導性など一部の性質など考慮すればむしろ2MgO
・SiO2相の存在は一方では少なくてもよく、要は2
MgO・SiO2相が断面組織としてM&0粒子間の個
々の全周でなく、少なくとも局部的であっても焼結体組
織全体としてみて均等になるように分布存在していれば
よいのである。木明細書で均等とはそのような組織を示
すものである。
Regarding the sintered body of the present invention and its manufacturing method, if it is obtained by at least partially covering the individual surfaces of the MgO crystal particles located below, it is possible to completely obtain the sintered body and its manufacturing method. It is not necessary to be something,
Considering some properties such as thermal conductivity, 2MgO
・On the other hand, the presence of SiO2 phase may be small; in short, 2
It is sufficient that the MgO.SiO2 phase is distributed evenly in the cross-sectional structure of the sintered body, even if it is at least locally, rather than all around the individual M&0 particles. In the tree specification, uniform refers to such a structure.

また、このような組織として、MgO粒子間ではあるが
粒子同士の接触することあるべきいわゆる界面において
も同様のことが考えられ、この界面においても少なくと
も2MgOe SiO2相が薄層として存在している焼
結体は望ましいものの一つでもある。
In addition, the same structure can be considered at the so-called interface between MgO particles, where the particles should come into contact with each other. Solidarity is also one of the desirable things.

このような本発明焼結体において、この2MgO・Si
O2相は可及的薄層としてMgO粒子間(界面も含めて
)に存在しているもので望ましくはそれらは0.5終以
ド、例えば0.1〜0.5 yL程度であることである
In such a sintered body of the present invention, this 2MgO・Si
The O2 phase exists between the MgO particles (including the interface) as a thin layer, and preferably the thickness is less than 0.5 yL, for example, about 0.1 to 0.5 yL. be.

またこの2MgO・S i02相は、後述する製造法で
示される如<、MgO微粉と有機シリケートのS iQ
2成分と反応して生成されるものであるため、本来Mg
O粒子の表面にその一部として一体のものとして存在す
ることが多い。
In addition, this 2MgO・SiO2 phase is produced by SiQ of MgO fine powder and organic silicate, as shown in the production method described below.
Since it is produced by reacting with two components, it is originally Mg.
It often exists as an integral part on the surface of O particles.

ここで本発明焼結体について顕微鏡写真を参照しながら
より具体的にさらに説明する。
Here, the sintered body of the present invention will be further explained in more detail with reference to microphotographs.

第1回において、1はMgO粒子、2及び3は2MgO
 LISiO2相である。
In the first round, 1 is MgO particles, 2 and 3 are 2MgO
It is LISiO2 phase.

このように、Mg[1粒子1は、粒子同士互いに密接に
2MgO◆S i[12相2及び3を介して強固に焼結
しており、その大部分が粒径5川以下であることが分る
In this way, Mg[1 particles 1 are tightly sintered through the 2MgO◆Si[12 phases 2 and 3, and most of them have a particle size of 5 or less. I understand.

またMgO* SiO2相はMg[1粒子間5に存在し
ているほか、MgO粒子同士への界面6にも存在してい
ることが分る。
It is also seen that the MgO*SiO2 phase exists not only between Mg particles 5 but also at the interface 6 between MgO particles.

尚、焼結体中には粒径が5〜10#L程度のものも依存
しているが、その清は多くても20重早−%以下であり
、通常は10%程度乃至それ以下である。
Incidentally, some particles in the sintered body have a grain size of about 5 to 10 #L, but their purity is at most 20% by weight or less, and usually about 10% or less. be.

ここで、2MgO・SiO7相2はMgO粒子の周りを
覆っている(即ち粒界に存在している) 2MgO・S
 i07相であり、3は複数のMgO粒子間にまたがた
2MgOe SiO2相とに存在しているものである。
Here, 2MgO・SiO7 phase 2 covers the MgO particles (i.e., exists at the grain boundaries) 2MgO・S
It is an i07 phase, and 3 exists between a plurality of MgO particles and a 2MgOe SiO2 phase.

尚、本発明において、このような2MgO・S i02
相は、容積割合として3%程度以」二好ましくは5〜8
%程度存在していることが望ましい。
In addition, in the present invention, such 2MgO・S i02
The phase has a volume ratio of about 3% or more, preferably 5 to 8%.
It is desirable that the amount of

本発明焼結体は目的とする諸特性を具備させるため、高
純度のMgOを緻密に焼結させたものであることが必要
で、組成的にはMgO結晶粒子のMgO純度は化学分析
値として垂部%でMgOが99.5%以」−1特には9
9.7%以上であることが望ましい。尚、本明細書でい
うこのMgO粒子の純度とはその表面に生成された2M
gO・SiO2相を除いた部分の純度をいう。
In order for the sintered body of the present invention to have the desired properties, it must be made by densely sintering high-purity MgO, and in terms of composition, the MgO purity of the MgO crystal particles is determined as a chemical analysis value. MgO is 99.5% or more in terms of %”-1, especially 9
It is desirable that it be 9.7% or more. In this specification, the purity of this MgO particle refers to the 2M produced on its surface.
g Refers to the purity of the part excluding the O・SiO2 phase.

また焼結体全体としての組成としては、化学分析値とし
て重量%で、S i02が0.1〜5%、特に耐水和性
の面などから 0.5〜3%、SiO2とMgOの合宿
として99.5%以上1特には99.7%以上であるこ
とが望ましい。
In addition, as for the composition of the sintered body as a whole, as a chemical analysis value, Si02 is 0.1 to 5% by weight, and from the viewpoint of hydration resistance, it is 0.5 to 3%, and as a concentration of SiO2 and MgO. It is desirable that it be 99.5% or more, particularly 99.7% or more.

このようね組織、組成をもつ焼結体は本発明として次の
ような諸特性をもつものとして特徴づけられたものであ
る。尚()内はより望ましい範囲である。
The sintered body having such a structure and composition is characterized as having the following characteristics as the present invention. Note that the values in parentheses are more desirable ranges.

嵩  密  度                3.
4(3,45)以 1−抗折強度(常温、 kg/ m
rn’)   20(25)以上熱伝導率      
常温  0.08(0,10)以上(cat/cm* 
see  e ’C)300°CO,05(0,06)
以−L誘電率(常温、  100KHz)     1
 0 以下誘電損失(常温、  100KHz) IX
 10.−4〜3X 10−4電気絶縁抵抗(0番cm
)     1010以上酎水利性(?t)     
    0.02%以下(注)オートクレープ中150
°Cで5気圧蒸気中2時間保持したときの重量増加率(
試料の大きさは50mmX 50mmX厚さ1mmの板
状体であるが、厚みがこの程度の薄板の場合、その大き
さの影響は殆どないので単位面積当りの増加率に相当。
Bulk density 3.
4 (3,45) or higher 1-Flexible strength (at room temperature, kg/m
rn') 20 (25) or more thermal conductivity
Room temperature 0.08 (0.10) or more (cat/cm*
see e 'C)300°CO,05(0,06)
-L dielectric constant (room temperature, 100KHz) 1
Dielectric loss below 0 (room temperature, 100KHz) IX
10. -4~3X 10-4 electrical insulation resistance (No. 0 cm
) 1010 or more water availability (?t)
0.02% or less (Note) 150 in autoclave
Weight increase rate when kept in 5 atm steam at °C for 2 hours (
The size of the sample is a plate-shaped body measuring 50 mm x 50 mm x 1 mm thick, but when the thickness is such a thin plate, the size has almost no effect, so it corresponds to the increase rate per unit area.

) 尚、電気絶縁基板とのしての信頼性を評価する試験法と
しては一般に120°CX2気圧水蒸気中で500時間
置く試験が使われる。この試験法での本発明焼結体を試
験した結果、重量増加は殆どなかった。
) As a test method for evaluating reliability as an electrically insulating board, a test is generally used in which the board is left in 120°C and 2 atm water vapor for 500 hours. As a result of testing the sintered body of the present invention using this test method, there was almost no increase in weight.

このような本発明焼結体をもたらす製造法、特に本発明
焼結体をもたらす好ましい本発明方法について、次に説
明する。
A manufacturing method for producing such a sintered body of the present invention, particularly a preferred method of the present invention for producing a sintered body of the present invention, will be described below.

まず主原料であるMgO成分としては高純度のMgO粉
末が用意される。
First, high purity MgO powder is prepared as the MgO component which is the main raw material.

ここで使用されるMgO粉末としては、焼結体における
MgO結晶粒子が高純度で存在していることが必要であ
るため、化学分析値が重量%で極めて高純度、具体的に
は98%以上、望ましくは99.5%以上のものとして
用意される。
The MgO powder used here needs to have high purity MgO crystal particles in the sintered body, so the chemical analysis value is extremely high purity in terms of weight percent, specifically 98% or more. , preferably 99.5% or more.

このように高純度のMgO粉末は高純度のMg(OHh
を、例えば800℃、2時間仮焼することにより得るこ
とができる。
In this way, high-purity MgO powder is highly pure Mg(OHh
can be obtained by calcining, for example, at 800° C. for 2 hours.

また、この使用する粉末の粒度は微細結晶粒子の焼結体
とするために微粉状であることが必要で、具体的にはl
0rn’/g以上特には20rn’/g以」二の比表面
積をもつ微粉末であることである。
In addition, the particle size of the powder used must be fine in order to form a sintered body of fine crystal particles, and specifically, l
It is a fine powder having a specific surface area of 0 rn'/g or more, particularly 20 rn'/g or more.

つぎに本質的に耐水和性を付グーする2MgO・S i
02相をもたらすSiO2成分としては、これまた焼結
体としてMgOとの合晴で99.5%以上とすることが
望ましいと同時に、MgO粉末の個々の粒子表面に可及
的に薄層として28g0・S i02相を生成させるこ
との必要からして有機シリケート溶液を使用することが
望ましいことが見い出された。
Next, 2MgO・S i which essentially imparts hydration resistance.
As for the SiO2 component that brings about the 02 phase, it is also desirable to have a combined content of 99.5% or more with MgO as a sintered body, and at the same time, it is desirable to add 28g02 as a thin layer on the surface of each particle of the MgO powder as much as possible. - It has been found that it is desirable to use an organosilicate solution due to the need to generate the S i02 phase.

この有機シリケートとしてはシリケートのアルコラード
、例えばエチルシリケート、メチルシリケート、プチル
シリケ−1・などが適当で、なかでもエチルシリケート
が最適である。
As the organic silicate, silicate alcoholades such as ethyl silicate, methyl silicate, butyl silicate-1, etc. are suitable, and among them, ethyl silicate is most suitable.

この有機シリケートと高純度微粉MgOを混合すること
でMgO粉末表面に粉末の状態で、爾後の焼成により2
MgO・SiO2相を生成しうるようなSiO2質コー
トが可能になるものと思われるが、この混合に際して、
エチルシリケートなどの有機シリケートは通常空気中で
は吸湿性が強く、これら自体が水和しS i02を練澱
し分離した現象を起こし、前述のMgO粉末の状態での
表面コートが好ましく達成され難いんしく、エチルシリ
ケートなどが空気と接触しないような配慮が有効である
By mixing this organic silicate and high-purity finely powdered MgO, two particles are deposited on the surface of the MgO powder in a powder state by subsequent firing.
It is thought that it will be possible to form a SiO2 coat that can generate the MgO・SiO2 phase, but during this mixing,
Organic silicates such as ethyl silicate are normally highly hygroscopic in air, and they themselves become hydrated, causing the phenomenon of precipitating and separating Si02, making it difficult to achieve the desired surface coating in the form of MgO powder as described above. It is effective to take precautions to prevent ethyl silicate and the like from coming into contact with air.

このためにはMgO粉末を有機シリケートを含む有機溶
剤中で混合することで解決できる。有機溶剤としてはM
gOと水和しないアルコール等が適当で、例えばエタノ
ール〒充分である。
This can be solved by mixing MgO powder in an organic solvent containing an organic silicate. As an organic solvent, M
Alcohols that do not hydrate with gO are suitable; for example, ethanol is sufficient.

このようにMgO粉末を例えばエチルシリケートとエタ
ノールの混合溶剤中で充分混合することでMgO粉末表
面に好ましい耐水利性をもたらすSiO2質コートが可
能となるものと思われる。
It is believed that by thoroughly mixing MgO powder in a mixed solvent of ethyl silicate and ethanol in this way, it is possible to form a SiO2 coat that provides preferable water resistance on the surface of MgO powder.

ここで、本発明で加える有機シリケートの配合にについ
てふれると、本発明のより好ましい態様である十分優れ
た耐水利性をもたせるためにはある程度以上の2MgO
・SiO2相が必要であることが分り、このためには前
述しているように焼結体としてのSiO21が焼結体の
分析値とじて重M%で少なくとも0.5%とするのがよ
いことを考慮すれば分る如く、SiO2としてMgOと
の含量で0.5%以!−の吊″とすることが望ましい。
Now, regarding the formulation of organic silicate added in the present invention, in order to provide sufficiently excellent water resistance, which is a more preferred embodiment of the present invention, a certain amount of 2MgO is required.
・It was found that a SiO2 phase is required, and for this purpose, as mentioned above, it is preferable that the SiO21 content of the sintered body is at least 0.5% in weight M% as the analytical value of the sintered body. As you can see, the content of SiO2 and MgO is 0.5% or more! It is desirable to have a - hanging.

また5iO2Filは多くなりすぎると電気絶縁基板用
として必要な他の特性例えば熱伝導性、などを損うこと
になるので、前述した如く焼結体中のSiO,+jJと
して最大5重量%にとどめる量配合することが必要であ
る。
In addition, if the amount of 5iO2Fil is too large, it will impair other properties necessary for electrically insulating substrates, such as thermal conductivity, so as mentioned above, the amount of 5iO2Fil should be limited to a maximum of 5% by weight as SiO, +jJ in the sintered body. It is necessary to mix them.

尚、有機シリケートの最適量は、焼結体中に残存する5
102Mとして0.8〜3重品重量とすることである。
The optimum amount of organic silicate is the amount of 5 remaining in the sintered body.
The weight of 102M is 0.8 to 3.

また、有機シリケートを有機溶剤の割合は、重量%で、
これらの含量中前者が50〜lO%、後者が50〜90
%程度とすることである。
In addition, the ratio of organic silicate to organic solvent is in weight%,
Among these contents, the former is 50-10% and the latter is 50-90%.
%.

尚、本発明焼結体は、その焼成により2MgO・S i
02相をもたらすであろうと思われるMgO粉末表面の
結合状態は、焼成前の段階では1通常極めて薄い層とし
て存在しているMgO粉末表面のMg(OH)2  と
(C2H5)4 S i 、!l:C2Hs−OHとが
反応して0  、 021(5 ■ いるものと考えられる。
Incidentally, the sintered body of the present invention has 2MgO・S i
The bonding state on the surface of the MgO powder that is thought to result in the 02 phase is 1. Before firing, the bonding state of Mg(OH)2 and (C2H5)4 Si,! l: It is thought that 0,021 (5) is reacted with C2Hs-OH.

ついで、このような状態の混合物をドクタブレード法や
プレス法などの公知の方法で所定形状通常シート状に成
型し、焼成することで本発明焼結体が得られるのである
が、ここで特徴的なのは焼成温度である。
Next, the mixture in such a state is formed into a predetermined shape, usually a sheet, by a known method such as a doctor blade method or a press method, and is fired to obtain the sintered body of the present invention. What matters is the firing temperature.

即ち、このような本発明方法によれば、この焼成温度を
極めて低い温度としても焼結が容易に進むということで
あり、このためにMgO結晶の粒成長が抑制でき、低温
焼結にもかがわたす緻密な焼結体が得られるからである
In other words, according to the method of the present invention, sintering can proceed easily even when the firing temperature is extremely low. Therefore, the grain growth of MgO crystals can be suppressed, and even low-temperature sintering is possible. This is because a dense sintered body can be obtained.

具体的には通常MgO焼結体として緻密なものを得るに
は1600℃以上の高温焼成が必要であるのに対して、
本発明によれば1500℃以下、特に通常1450℃以
下で充分であり、多くの場合1400℃程度でも充分緻
密な焼結体が得られるのである。
Specifically, to obtain a dense MgO sintered body, high-temperature firing of 1,600°C or higher is usually required;
According to the present invention, a temperature of 1500°C or lower, particularly 1450°C or lower is usually sufficient, and in many cases, a sufficiently dense sintered body can be obtained even at about 1400°C.

一方、十分焼結させるためには通常は1300℃以上、
好ましくは1350℃以上での焼成が有効である。
On the other hand, in order to achieve sufficient sintering, the temperature is usually 1300°C or higher.
Preferably, firing at a temperature of 1350°C or higher is effective.

また本発明方法では、混合物からシート状等に成型する
に際し、事前に何らの予備加熱処理なども必要とするこ
となく混合物を乾燥することはあっても直接成型しかつ
直ちに所定の焼成温度での焼成が可能である。
Furthermore, in the method of the present invention, when forming the mixture into a sheet shape, etc., although the mixture may be dried without any preheating treatment, the mixture is directly formed and immediately heated to a predetermined firing temperature. Can be fired.

このように本発明により得られるMgO焼結体は電気絶
縁MgO基材用として必要な強度、電気絶縁性などの電
気的特性を維持しつつ高熱上溝という材質の特徴を生か
し、かつ従来の大きな弱点であった耐水和性の問題を焼
結体を得たあとの耐水利処理を特に必要とすることなく
(勿論付加的に行うことは差支えないし、有効でもある
)著しく改良することに成功したものであって、そのT
業的価値は、高機能IC基板の開発をより可能ならしめ
るなど多大なものである。
As described above, the MgO sintered body obtained by the present invention maintains the electrical properties such as strength and electrical insulation properties necessary for use as an electrically insulating MgO base material, takes advantage of the material's characteristic of high-temperature grooves, and overcomes the major drawbacks of the conventional material. This product has succeeded in significantly improving the hydration resistance problem, without requiring special water-resistance treatment after obtaining the sintered body (of course, additional treatment is acceptable and effective). And that T
The commercial value is enormous, such as making the development of high-performance IC boards more possible.

本発明をさらに実施例にて説明する。The present invention will be further explained by examples.

実施例 99.9%の高純度Mg(OHhを800 ’0で2時
間仮焼することにより比表面積30〜40m’/gのM
gO粉末を得た。
Example 99.9% high purity Mg (OHh was calcined at 800'0 for 2 hours to produce Mg with a specific surface area of 30-40 m'/g.
gO powder was obtained.

このMgO粉末の100gに対してエチルシリケー1−
20cc、エタノール50ccの割合からなる混合物を
調整し、さらにバインダーとしてポリビニルブチラール
12%溶液100ccを加えて混合し、この混合物をシ
ート状に成型し1つは1450°Cでもう1つは144
0°Cで1時間焼成し、肉厚的0 、5mmの2種類の
シート状焼結体を得た。
For 100 g of this MgO powder, ethyl silicate 1-
A mixture of 20 cc of ethanol and 50 cc of ethanol was prepared, and 100 cc of a 12% polyvinyl butyral solution was added as a binder and mixed. This mixture was formed into sheets, one at 1450 °C and the other at 144 °C.
After firing at 0°C for 1 hour, two types of sheet-like sintered bodies with wall thicknesses of 0 and 5 mm were obtained.

この焼結体の断面組織を顕微鏡観察した結果及び化学分
析結果は次の通りであった。
The results of microscopic observation and chemical analysis of the cross-sectional structure of this sintered body were as follows.

○ 断面組織 極めて微細なMgO(ペリクレース)結晶粒子が緻密に
絡み合った状態で焼結されており、このMgO結晶粒間
の大部分に2MgO@SiO2相が容積比で金工4約5
%程度として均等に分布して存在し、粒界面の一部にも
2MgOΦSiO2相が生成していた。このMgO結晶
の形状は略円形であり、その大きさはその大部分がl〜
5pLであって、2MgO争S i(b相の厚みは略0
.1〜0.5メL程度であった。
○ Cross-sectional structure Extremely fine MgO (periclase) crystal grains are sintered in a densely entangled state, and the 2MgO@SiO2 phase is present in most of the spaces between the MgO crystal grains at a volume ratio of about 4 to 5.
%, and a 2MgOΦSiO2 phase was also formed at some of the grain boundaries. The shape of this MgO crystal is approximately circular, and most of its size is l~
5 pL, 2MgO Si (the thickness of the b phase is approximately 0
.. It was about 1 to 0.5 ml.

○ 化学分析値(垂部%) 焼結体全体 MgO98,9% SiO2   1.Q% また、焼結体の諸性質、特性の測定結果は次表の通りで
あった。(A : 1450°C焼成品、Bは1440
°C焼成品、AB記載のないものは共A)嵩  電  
度         A、3.50.B;3.49(3
,40)抗折強度(kg/mm’) 常温      2?       (24)熱伝導率
(cal/cm m 5eCe ℃)常温      
0.11      (0,07)300℃     
o、oe      (0,04)誘  電  率(1
00KH2) 常温      9.3      (9,3)誘電損
失(100KHz) 常温   A:1.3 xtol、 B: 2.4X1
0−”(2X101 ) 電気絶縁抵抗(06cm ) 300℃      6×10口 (OX 1011)
耐水和性(注)0.012%(0,03%)比較例 1、特開昭58−217480公報に開示されている多
孔質MgO焼結体に有機硅素化合物液を含浸処理して表
面を燃焼させ表面に2MgO・SiO2を主体とする被
覆層を形成させた結果得られたMgO焼結体のデータを
前夫の()内に本発明品と対比して示した。
○ Chemical analysis value (vertical part %) Whole sintered body MgO98.9% SiO2 1. Q% Also, the measurement results of various properties and characteristics of the sintered body are as shown in the following table. (A: 1450°C fired product, B: 1440°C
°C fired products, those without AB description are the same as A) Bulkyden
Degree A, 3.50. B; 3.49 (3
, 40) Flexural strength (kg/mm') Room temperature 2? (24) Thermal conductivity (cal/cm m 5eCe ℃) normal temperature
0.11 (0,07)300℃
o, oe (0,04) permittivity (1
00KH2) Room temperature 9.3 (9,3) Dielectric loss (100KHz) Room temperature A: 1.3 xtol, B: 2.4X1
0-” (2X101) Electrical insulation resistance (06cm) 300℃ 6×10 ports (OX 1011)
Hydration resistance (Note) 0.012% (0.03%) Comparative Example 1 A porous MgO sintered body disclosed in JP-A-58-217480 was impregnated with an organic silicon compound liquid to coat the surface. The data of the MgO sintered body obtained as a result of combustion to form a coating layer mainly composed of 2MgO.SiO2 on the surface is shown in parentheses in comparison with the product of the present invention.

2、実施例とほぼ同様であるが、エチルシリケートを含
まないエチルアルコール中で混合した方法により得られ
た成型体を1400℃では焼結不十分であったため、1
600℃で焼内した焼結体について耐水和性を測定しよ
うとしたところ、粉化してしまって測定するにまで至ら
なかった。
2. Almost the same as in Example, but the molded body obtained by mixing in ethyl alcohol not containing ethyl silicate was insufficiently sintered at 1400°C, so 1.
When attempting to measure the hydration resistance of a sintered body fired at 600° C., it turned into powder and could not be measured.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明焼結体の典型例を示す断面顕微鏡写真
である。縮尺はl目盛が31Lである。 1はMgO粒子、2及び3は2MgO・SiO2相であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional micrograph showing a typical example of the sintered body of the present invention. The scale is 31L in l scale. 1 is MgO particles, 2 and 3 are 2MgO.SiO2 phases.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)顕微鏡的にみてMgO結晶粒子の大きさが大部分
5μ以下であって、少なくともこれらのMgO結晶粒子
間において2MgO・SiO_2相が薄層として均等に
分布介在している組織から なり、かつ熱伝導率が常温で0.08ca1/cm・s
ec・℃以上、100KHzにおける誘電損失(tan
δ)が常温で1×10^−^4を越え3×10^−^4
以下、電気絶縁抵抗が300℃で10^1^0Ω・cm
以上であるとともに優れた耐水和特性を有していること
を特徴とする電気絶縁基材用MgO焼結体。 (2)少なくとも部分的にMgO結晶粒子界面にも2M
gO・SiO_2相が介在している特許請求の範囲第1
項記載のMgO焼結体。 (3)MgO結晶粒子の化学分析値は重量%で99.5
%以上からなる特許請求の範囲第1項又は第2項記載の
MgO焼結体。 (4)焼結体としての嵩密度が3.4以上である特許請
求の範囲第1項又は第3項記載のMgO焼結体。 (5)焼結体としての化学分析値が、重量%で、SiO
_2を0.5〜5%含み、かつSiO_2とMgOの金
時が99.5%以上である特許請求の範囲第1項又は第
4項記載のMgO焼結体。 (6)常温での抗折強度が25kg/mm^2以上であ
る特許請求の範囲第1項記載のMgO焼結体。 (7)熱伝導率が常温で0.1cal/cm・sec・
℃以上である特許請求の範囲第1項記載のHgO焼結体
。 (8)耐水和特性が、オートクレープ中150℃で5気
圧蒸気の雰囲気に2時間保持するという方法においてM
gOがMg(OH)_2になることによる重量増加が0
.02%以下である特許請求の範囲第1項記載のMgO
焼結体。 (9)100kHzでの誘電率が常温で10以下である
特許請求の範囲第1項記載のMgO焼結体。 (10)MgOの純度が化学分析値として重量%で98
%以上、比表面積が10m^2/g以上であるMgO粉
末を有機溶剤中で充分混合したのち成形焼成することに
より、微細なMgO結晶粒子間に2MgO・SiO_2
相が均等に分布介在している組織からなり、かつ熱伝導
率が温室で0.08cal/cm・sec・℃以上、1
00kHzにおける誘電損失(tanδ)が1×10^
−^4を越え3×10^−^4以下、電気絶縁抵抗が3
00℃で10^1^0Ω・cm以上であるとともに優れ
た耐水和特性を付与せしめたことを特徴とする電気絶縁
基材用MgO焼結体の製造法。 (11)MgO粉末として比表面積が20m^2/g以
上のものを使用する特許請求の範囲第10項記載の製造
法。 (12)有機シリケートを焼結体中に残存するSiO_
2基として重量%で0.5〜5%となる量有機溶剤中に
融合せしめる特許請求の範囲第10項又は第11項いず
れか記載の製造法。 (13)有機シリケートとして、シリケートのアルコラ
ードを使用する特許請求の範囲第10項記載の製造法。 (14)シリケートのアルコラードとしてエチルシリケ
ートを使用する特許請求の範囲第13項記載の製造法。 (15)有機溶剤がアルコールである特許請求の範囲第
10項、又は第14項記載の製造法。 (18)アルコールがエタノールである特許請求の範囲
第1項記載の製造法。 (17)焼成温度が1500℃以下である特許請求の範
囲第10項乃至第16項いずれか記載の製造法。 (18)焼成温度が1450℃以下である特許請求の第
17項記載の製造法。
[Claims] (1) Microscopically, most of the MgO crystal particles have a size of 5 μ or less, and at least a 2MgO.SiO_2 phase is evenly distributed as a thin layer between these MgO crystal particles. It consists of a structure with a thermal conductivity of 0.08ca1/cm・s at room temperature.
Dielectric loss (tan
δ) exceeds 1 x 10^-^4 at room temperature and 3 x 10^-^4
Below, the electrical insulation resistance is 10^1^0Ω・cm at 300℃
An MgO sintered body for electrically insulating base materials, which is characterized by having the above properties and excellent hydration resistance properties. (2) 2M also exists at least partially at the MgO crystal grain interface.
Claim 1 in which gO・SiO_2 phase is present
MgO sintered body as described in section. (3) The chemical analysis value of MgO crystal particles is 99.5 in weight%
% or more of the MgO sintered body according to claim 1 or 2. (4) The MgO sintered body according to claim 1 or 3, which has a bulk density of 3.4 or more. (5) The chemical analysis value as a sintered body is in weight% of SiO
The MgO sintered body according to claim 1 or 4, which contains 0.5 to 5% of SiO_2 and the ratio of SiO_2 and MgO is 99.5% or more. (6) The MgO sintered body according to claim 1, which has a bending strength of 25 kg/mm^2 or more at room temperature. (7) Thermal conductivity is 0.1 cal/cm・sec・ at room temperature
The HgO sintered body according to claim 1, which has a temperature of at least .degree. (8) The hydration resistance of M
Weight increase due to gO becoming Mg(OH)_2 is 0
.. MgO according to claim 1, which is 0.02% or less
Sintered body. (9) The MgO sintered body according to claim 1, which has a dielectric constant of 10 or less at 100 kHz at room temperature. (10) The purity of MgO is 98% by weight as a chemical analysis value.
% or more, and a specific surface area of 10 m^2/g or more, is sufficiently mixed in an organic solvent and then molded and fired to form 2MgO・SiO_2 between fine MgO crystal particles.
It consists of a structure in which phases are evenly distributed and has a thermal conductivity of 0.08 cal/cm・sec・℃ or more in a greenhouse, 1
Dielectric loss (tanδ) at 00kHz is 1×10^
More than -^4 and less than 3 x 10^-^4, electrical insulation resistance is 3
A method for producing an MgO sintered body for an electrically insulating base material, characterized in that the MgO sintered body has a resistance of 10^1^0 Ω·cm or more at 00°C and has excellent hydration resistance. (11) The manufacturing method according to claim 10, wherein MgO powder having a specific surface area of 20 m^2/g or more is used. (12) SiO_ in which organic silicate remains in the sintered body
12. The method according to claim 10, wherein the two groups are fused in an organic solvent in an amount of 0.5 to 5% by weight. (13) The production method according to claim 10, wherein a silicate alcoholade is used as the organic silicate. (14) The production method according to claim 13, wherein ethyl silicate is used as the silicate alcoholade. (15) The manufacturing method according to claim 10 or 14, wherein the organic solvent is alcohol. (18) The production method according to claim 1, wherein the alcohol is ethanol. (17) The manufacturing method according to any one of claims 10 to 16, wherein the firing temperature is 1500°C or less. (18) The manufacturing method according to claim 17, wherein the firing temperature is 1450°C or less.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS623065A (en) * 1985-06-26 1987-01-09 日本特殊陶業株式会社 Manufacture of magnesia ceramic
JPH01282146A (en) * 1988-05-10 1989-11-14 Ube Ind Ltd High-strength magnesia sintered body and production thereof

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