JPS61222957A - Low temperature burnt ceramics - Google Patents

Low temperature burnt ceramics

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JPS61222957A
JPS61222957A JP60063725A JP6372585A JPS61222957A JP S61222957 A JPS61222957 A JP S61222957A JP 60063725 A JP60063725 A JP 60063725A JP 6372585 A JP6372585 A JP 6372585A JP S61222957 A JPS61222957 A JP S61222957A
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glass
temperature
alumina
firing
low
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進 西垣
信介 矢野
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Narumi China Corp
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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】 厳1」2先殻四」すL 本発明は、特に電子工業用部品に適し、その他耐熱工業
部品、食器、厨房部品、装飾品などに用いられる低温焼
成セラミックスに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to low-temperature fired ceramics particularly suitable for electronic industrial parts and used for other heat-resistant industrial parts, tableware, kitchen parts, ornaments, etc.

11へ11 コンピュータの^連化、民生機器の高周波化に伴ない、
従来のアルミナ基板は誘電率が大きいため(ε−10)
、信号遅延の原因となり、これに代る低誘電率基板が強
く求められている。
Go to 11 11 As computers become more connected and consumer equipment becomes more high-frequency,
Conventional alumina substrates have a large dielectric constant (ε-10)
, which causes signal delay, and there is a strong demand for an alternative low dielectric constant substrate.

また、アルミナ基板は焼成温度が高いため、使用する導
体が比較的抵抗の大きな高融点金属であるMO、Wに限
定され、信号遅延の原因となっていた。そこで、誘電率
が低く、抵抗の小さなAu SAa 、Cuが導体に使
用可能となる1000℃以下で焼成でき、かつLSIチ
ップの大型化を考慮して、チップと基板との熱膨張差に
よる応力が小さくなるようにシリコンに近い熱膨張係数
を持つ低温焼成基板が実用化され始めている。このよう
な新しい電子機器の動きに対応した基板特性と同時に、
一般的なプラスチック基板兼の基板の大型化、低コスト
化に加えて、高速焼成化(従来アルミナ20〜30Hr
)が強く求められている。
Furthermore, since the firing temperature of the alumina substrate is high, the conductors used are limited to MO and W, which are high-melting point metals with relatively high resistance, which causes signal delays. Therefore, Au SAa and Cu, which have a low dielectric constant and low resistance, can be fired at temperatures below 1000°C, which allows them to be used as conductors, and in consideration of increasing the size of LSI chips, we have developed a method that reduces stress due to the difference in thermal expansion between the chip and the substrate. Low-temperature fired substrates with a coefficient of thermal expansion close to that of silicon are beginning to be put into practical use as they become smaller. At the same time, we have developed board characteristics that are compatible with the movement of new electronic devices.
In addition to increasing the size and lowering costs of substrates that also serve as general plastic substrates, high-speed firing (conventionally alumina 20 to 30 hours)
) is strongly required.

つまり、今後電子機器は軽薄短小の動きに伴ないそのラ
イフサイクルがますます短かくなるため、少量多品種を
短期間に提供できることが低温焼成基板の課題となり、
このためには高速焼成を行なって試作および製造期間を
短縮することが重要となる。しかし、従来研究発表され
ている低温焼成基板、特にガラス粉末とアルミナの混合
系からなる組成系においては、従来のアルミナ基板に比
較し大幅な高速焼成化が実現されていない。
In other words, in the future, electronic devices will become lighter, thinner, shorter, and smaller, and their life cycles will become shorter and shorter. Therefore, the challenge for low-temperature firing substrates will be to be able to provide a wide variety of products in small quantities in a short period of time.
For this purpose, it is important to perform high-speed firing to shorten the trial production and manufacturing period. However, in the low-temperature firing substrates that have been published in the past, particularly in compositions consisting of a mixture of glass powder and alumina, much faster firing than conventional alumina substrates has not been achieved.

このことは基板に限らず他のセラミックスにおいても同
様である。
This is true not only for substrates but also for other ceramics.

発明が解決しようとする問題点 ガラス粉末とアルミナ粉末からなる混合系低温焼成セラ
ミックスにおいて、平均昇温速度10℃/分以上の高速
焼成を可能とする電子回路その他に適したセラミックス
を提供せんとするものである。
Problems to be Solved by the Invention It is an object of the invention to provide a mixed low-temperature firing ceramic made of glass powder and alumina powder, which is suitable for electronic circuits and other applications, and which enables high-speed firing with an average heating rate of 10°C/min or more. It is something.

例えば低温焼成基板を高速で焼成するためには、ガラス
粉末とアルミナ粉末とテープ成形用有機物からなるグリ
ーンテープが、ベルト式厚膜炉形式の炉で高速に焼成さ
れることが必要となる。
For example, in order to fire a low-temperature fired substrate at high speed, a green tape made of glass powder, alumina powder, and an organic material for forming tape needs to be fired at high speed in a belt-type thick film furnace.

厚膜炉での焼成工程中、最も重要な工程は、脱バインダ
一工程で、脱バインダーが不十分になるとカーボンが残
存して、取り込まれたカーボンが原因となって基板中に
ブクを発生させたり、多層導体積層の場合等には断線の
原因にもなる。
During the firing process in a thick film furnace, the most important step is the binder removal step. If the binder removal is insufficient, carbon will remain and the incorporated carbon will cause bubbles to form in the substrate. Also, in the case of multi-layer conductor stacks, it may cause disconnection.

有機バインダー(アクリル系またはブチラール系)は、
第6図に示すように通常500〜600℃までに完全に
分解し、CO2、Hz Oに燃焼されるはずであるが、
昇温スピードが速くなると、通常の500〜600℃よ
り更に高温まで継続して反応が起るようになり、収縮を
開始した基板に未反応のカーボンが取り込まれる結果と
なる。
Organic binders (acrylic or butyral) are
As shown in Figure 6, it should normally decompose completely by 500 to 600°C and be combusted into CO2 and Hz O.
If the temperature increase speed becomes faster, the reaction will continue to occur up to a higher temperature than the usual 500 to 600° C., resulting in unreacted carbon being incorporated into the substrate that has started shrinking.

問題点を解決するための手段 本発明では、脱バインダーを容易ならしめるためには、
グリーンテープが700℃まで収縮を開始しないで存在
することが非常に効果的であることを明らかにし、また
、この収縮を開始する温度が使用するガラスの屈伏点と
ほぼ比例関係にあることに着目してなされたもので、そ
の要旨は屈伏点700℃以上のガラス粉末とアルミナの
混合組成物からなり、800〜1000℃で焼成されて
なることを特徴とする低温焼成セラミックスである。
Means for Solving the Problems In the present invention, in order to facilitate debinding,
We found that it is extremely effective for green tape to exist without starting to shrink up to 700°C, and we also focused on the fact that the temperature at which this shrinkage starts is almost proportional to the yielding point of the glass used. The gist is a low-temperature-fired ceramic characterized by being made of a mixed composition of glass powder and alumina with a yield point of 700°C or higher, and fired at 800-1000°C.

本発明における屈伏点700℃以上のガラス粉末として
は、ホウ珪酸ガラス、アルミノホウ珪酸ガラス、リシア
アルミノホウ珪酸ガラス、マグネシアアルミノホウ珪酸
ガラス、カルシアアルミノホウ珪酸ガラス等が用いられ
、特にSi 02−AI 203−Ca O系ガラス粉
末あるいはこれに8203を含有するもの等が用いられ
る。
As the glass powder having a yield point of 700° C. or higher in the present invention, borosilicate glass, aluminoborosilicate glass, lithium aluminoborosilicate glass, magnesia aluminoborosilicate glass, calcia aluminoborosilicate glass, etc. are used, and in particular Si 02-AI 203 -CaO-based glass powder or powder containing 8203 is used.

そして本発明では不純物として0〜5%までのNazO
またはに20等のアルカリ金属酸化物、その他M(J 
O,Ba O,Pb O。
In the present invention, 0 to 5% of NazO is added as an impurity.
or alkali metal oxides such as 20, other M(J
O, BaO, PbO.

Fe2O3、MnO2、Mn3O4、 Cr 203、Ni O,co +!03などを重量基
準で10%まで含み得る。
Fe2O3, MnO2, Mn3O4, Cr 203, Ni O, co +! 03 and the like up to 10% by weight.

本発明では上記ガラス粉末とアルミナとを混合するが、
アルミナの他にアノーサイト、セルシアン等も使用する
ことができる。
In the present invention, the above glass powder and alumina are mixed,
In addition to alumina, anorthite, celsian, etc. can also be used.

本発明において、脱バインダーが容易になる理由は、バ
インダーの分解やカーボンの酸化の反応速度が十分に大
きくなる700℃以上の高温までテープが全く収縮しな
いため、クローズボアーがなく、グリーン基板中の有機
バインダーや残留カーボンが燃焼して生成するCO2,
820などのガスが開気孔を通じて除去されやすく、ま
た燃焼に必要な空気も通り易いためである。
In the present invention, the reason why the binder can be easily removed is that the tape does not shrink at all until the reaction rate of decomposition of the binder and oxidation of carbon is sufficiently high (700°C or higher), so there is no closed bore, and the reaction rate of the decomposition of the binder and the oxidation of carbon are sufficiently high. CO2 generated by combustion of organic binder and residual carbon,
This is because gases such as 820 can be easily removed through the open pores, and air necessary for combustion can also easily pass through.

実施例 以下、本発明について実施例および比較例に基づき図面
ならびに表を参照して詳細に説明する。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail based on Examples and Comparative Examples with reference to the drawings and tables.

表1に示した各種の屈伏点を持つガラス粉末とアルミナ
粉末を配合混合し、10wt%のアクリル系バインダー
、可塑剤、溶剤を加えてスラリー状に分散し、ドクター
ブレード法により厚さ0.9〜1■のグリーンテープに
した。
Glass powders and alumina powders having various yield points shown in Table 1 are blended and mixed, 10 wt % of acrylic binder, plasticizer, and solvent are added to disperse the slurry, and the thickness is 0.9 mm using the doctor blade method. I made ~1■ green tape.

これらのテープを30x 45+nmに打ち抜き焼成用
サンプルとした。
These tapes were punched into 30x45+nm samples for firing.

!−R炉を使用し200℃/分までの昇温速度で、第1
図のヒートパターンにしたがい焼成した。この際、2λ
/分の空気を炉内に供給した。
! -R furnace at a heating rate of up to 200°C/min.
It was fired according to the heat pattern shown in the figure. At this time, 2λ
/min of air was supplied into the furnace.

第2図は、表1に示した実施例1〜9、比較例1.2の
昇温速度とブタ発生率との関係を示したものである。
FIG. 2 shows the relationship between the temperature increase rate and the pig incidence rate for Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 and 2 shown in Table 1.

第3図は、実施例1.4.7と比較例1.2の10℃/
分で昇温した際の収縮曲線を示しており、表1に示した
実施例2.3.5.6.8.9の収縮開始温度も併せて
考えると700℃以上で収縮が開始される原料を使用し
た場合には、ブタの発生率が極めて少なく、100℃以
下で収縮が開始される原料を使用した場合には、ブタ発
生率が非常に多くなることがわかる。
Figure 3 shows the temperature of Example 1.4.7 and Comparative Example 1.2 at 10℃/
It shows the shrinkage curve when the temperature is raised in minutes, and considering the shrinkage start temperature of Example 2.3.5.6.8.9 shown in Table 1, the shrinkage starts at 700°C or higher. It can be seen that when raw materials are used, the incidence of pigs is extremely low, and when raw materials that start shrinking at temperatures below 100°C are used, the incidence of pigs is extremely high.

第4図は、使用した代表的なガラスとして実施例1.4
.7、比較例1.2のガラスの屈伏点を示している。こ
れらのガラスの屈伏点と、グリーンテープの収縮開始温
度との関係を第5図に示す。これによって収縮開始温度
とガラスの屈伏点がほぼ比例していることがわかる。
Figure 4 shows Example 1.4 as a typical glass used.
.. 7 shows the yield point of the glass of Comparative Example 1.2. The relationship between the yielding point of these glasses and the shrinkage start temperature of the green tape is shown in FIG. This shows that the shrinkage start temperature and the yield point of the glass are almost proportional.

したがって、結果的に屈伏点が700℃以上のガラスを
使用すれば、高速昇温つまり高速焼成に適する低温焼成
基板用原料を得ることができる。
Therefore, if glass having a yield point of 700° C. or higher is used, it is possible to obtain a raw material for a low-temperature fired substrate suitable for rapid heating, that is, high-speed firing.

なお、本実施例および比較例は、極めて多量の空気を供
給し、脱バインダーが容易にできる条件の場合であった
が、通常の厚膜炉を使用して多量のサンプルを連続焼成
した場合(10コ/分程度)、10℃/分の昇温で実施
例1の原料はブタが一つも発生しなかったが、比較例1
.2ではプクおよびクラックが多数発生した。
Note that in this example and comparative example, extremely large amounts of air were supplied and conditions were such that binder removal could be easily performed.However, when a large amount of samples were continuously fired using an ordinary thick film furnace 10 degrees Celsius/minute), the raw material of Example 1 did not generate any pigs when the temperature was increased by 10 degrees C/minute, but the material of Comparative Example 1 did not generate any pigs.
.. In No. 2, many puk and cracks occurred.

(以下余白) 発明の効果 本発明によれば、特に電子工業用部品に適し、その他耐
熱工業部品、食器、厨房部品、装飾品などに適したセラ
ミックスが高速焼成でつくることができ、少量多品種の
ものを短納期で提供することができるようになる。
(Left below) Effects of the Invention According to the present invention, ceramics that are particularly suitable for electronic industrial parts, other heat-resistant industrial parts, tableware, kitchen parts, decorative items, etc. can be produced by high-speed firing, and a large variety of products can be produced in small quantities. We will be able to provide products with short delivery times.

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

第1図は実施例および比較例における焼成パターンを示
すグラフ、第2図ないし第5図は実施例および比較例の
各種試験結果を示すグラフ、第6図は焼成時におけるバ
インダーの分解状況を示すグラフである。 特許用゛願人  鳴海製陶株式会社 代理人 弁理士 小 松 秀 岳 代理人 弁理士 旭     宏 オ l 図 温 第2図 10    25  50   +00150200昇
温スピ一ド℃/分 牙3図 温度6C 牙4図 温度0C ガラスの屈伏点 ガラスの屈伏点℃ 手続補正書 (自発) 昭和60年5月17日 特許庁長官  志 賀  学  殿 1、事件の表示 特願昭60−063725号 2、発明の名称 低温焼成セラミックス 3、補正をする者 事件との関係   特許出願人 名 称   鳴海製陶株式会社 4、代理人 5、補正命令の日付    (自発) 6、補正の対象 明細書中1発明の詳細な説明の欄並びに図面7、補正の
内容 11)  明細書第5頁第4行の「・・・ガラス等が用
いられ、」を[・・・ガラス等の非晶質あるいは結晶化
ガラスが用いられ、」と訂正する。 (21同頁第5〜7行の(Si Oz・・・・・・用い
られる。 」を下記のとおり訂正する。 rsi Oz −At z 03−Ca O,Si 0
2−Al2O2MgO,5iOz−Al2O2−MO0
−Ca O系ガラス粉末あるいはこれら組成ガラスにB
20sを含むものが用いられる。JGl  同頁第10
行のrMa OJを削除する。 (41同頁第12行のrcOzosJのあとに「、Ti
 02 、Zr 02 Jを加える。 (9第9頁の族1中の左方見出し欄の[ガラスとアルミ
ナの重合割合」を[ガラスとアルミナの重量割合%」と
訂正する。 (0第4図および第5図を別紙のとおり訂正する。 第4図 ガラスの屈伏点 第5図 ガラスの屈伏点℃
Figure 1 is a graph showing firing patterns in Examples and Comparative Examples, Figures 2 to 5 are graphs showing various test results in Examples and Comparative Examples, and Figure 6 is a graph showing the state of decomposition of the binder during firing. It is a graph. Patent applicant Narumi Seito Co., Ltd. agent Patent attorney Hide Komatsu Agent Patent attorney Hiroo Asahi l Figure 2 10 25 50 +00150200 Temperature rising speed ℃/min 3 Temperature 6C 4 Temperature 0C Deflection point of glass Deflection point °C Procedural amendment (voluntary) May 17, 1985 Manabu Shiga, Commissioner of the Patent Office1, Indication of case Patent application No. 1988-0637252, Title of invention Low temperature Fired ceramics 3. Relationship with the person making the amendment Patent applicant name Narumi Seito Co., Ltd. 4. Agent 5. Date of amendment order (voluntary) 6. Detailed description of invention 1 in the specification to be amended and Drawing 7, Contents of Amendment 11) In the fourth line of page 5 of the specification, “...glass, etc. is used,” has been replaced with “...glass, etc., is used, such as amorphous or crystallized glass,” correct. (21, in lines 5 to 7 of the same page, (SiOz... is used.) is corrected as follows. rsiOz -Atz 03-Ca O, Si 0
2-Al2O2MgO, 5iOz-Al2O2-MO0
-CaO-based glass powder or these composition glasses with B
20s is used. JGl same page 10
Delete the line rMa OJ. (41 On the 12th line of the same page, after rcOzosJ, “, Ti
02 and Zr 02 J are added. (9 Correct “Polymerization ratio of glass and alumina” in the left heading column of Group 1 on page 9 to “Weight ratio % of glass and alumina”. (0 Figures 4 and 5 are shown in the attached sheet. Correct. Figure 4 Deflection point of glass Figure 5 Deflection point of glass °C

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 屈伏点700℃以上のガラス粉末とアルミナの混合組成
物からなり、800〜1000℃で焼成されてなること
を特徴とする低温焼成セラミックス。
1. A low-temperature fired ceramic comprising a mixed composition of glass powder and alumina having a yield point of 700°C or higher and fired at 800 to 1000°C.
JP60063725A 1985-03-29 1985-03-29 Low temperature burnt ceramics Granted JPS61222957A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60063725A JPS61222957A (en) 1985-03-29 1985-03-29 Low temperature burnt ceramics

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JP60063725A JPS61222957A (en) 1985-03-29 1985-03-29 Low temperature burnt ceramics

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JPH0359029B2 JPH0359029B2 (en) 1991-09-09

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