JPS6131347A - 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】 産業上の利用分野 この発明は酸化アルミニウムと硼珪酸亜鉛系結晶化ガラ
スフリットとからなる低温焼成可能な磁器組成物に関す
るものである。

従来の技術 従来、ＩＣ基板には例えばセラミックスが用いられてき
たが、小型化、高密度化、低廉化さらには回路伝播の高
速度化に伴い、多層化の方向にある。

そしてＩＣ多層基板用のセラミックスとしては、主とし
てアルミナ系の材料が用いられてきた。

このアルミナ系のＩＣ多層基板は、次のようにして製造
されていた。即ち、アルミナ９２〜９７重量％、ＣａＯ
１％０−５ｉｆｔ系からなる混合粉末に有機バインダ、
溶剤を加えて泥漿とし、ドクターブレード法などのシー
ト成形法によってセラミックグリーンシートに成形し、
このシート上にタングステン、モリブデンあるいはモリ
ブデン−マンガンなどのペーストで所望の回路導体パタ
ーンを形成し、次いでシートを積み重ねて熱圧着し、こ
れを加湿水素−窒素混合ガスあるいはアンモニア分解ガ
スの雰囲気中において１６００〜１７００℃で焼成して
いた。

発明が解決しようとする問題点 このように、アルミナからなる多層基板は高純度のアル
ミナを用い、高温で焼成する必要があるため、内部の回
路導体の材料として融点の高いタングステン、モリブデ
ンなどを用いなければならないという制約がある。従っ
て、焼成コストが高くなること、アルミナの誘電率が１
０程度あるため、信号伝播遅延や雑音が発生すること、
タングステン、モリブデンなどは導体抵抗が高く、抵抗
を下げるには導体幅を広げることで対処しなければなら
ないが、これは高密度化と逆行すること、また導体抵抗
が高いということに起因して回路の高速度化を制限する
ことなどの問題を有していた。

問題点を解決するための手段 上記の従来の問題点を解決するべく検討の結果、この発
明は低温焼結が可能で、多層化、小型化、低廉化などが
容易に実現できる磁器組成物を提供することを目的とす
るものである。

また、この発明の磁器組成物は低誘電率、低誘電損失で
内部電極に〜、〜−Ｐｄ、　Ｃｕ　、　ＮＬなどの導体
抵抗の低い材料が使用でき、従って雑音の発生が少なく
、信号伝播の遅延解消や高速度化が可能な多層基板を構
成することのできる磁器組成物を提供することを目的と
するものである。

作　　　用 即ら、この発明の要旨とするところは、酸化アルミニウ
ム４０〜７０重量％と酸化亜鉛、酸化硼素、酸化珪素を
主成分とする結晶化ガラスフリット６０〜３０重量％か
らなる磁器組成物である。

この磁器組成物の組成比を上記の範囲に限定したのは、
酸化アルミニウムが７０重量％以上、結晶化ガラスフリ
ットが３０重量％以下では１２００℃以上でなければ焼
結せず、また緻密な焼結体が得にくい。そして酸化アル
ミニウムの量が４０重量％以下で、結晶化ガラスフリッ
トが６０重量％以上では９００℃以下で焼結するが、焼
成温度範囲が狭く、安定した焼成品が得にくい。

またこの発明において、酸化アルミニウムの粒子径は２
μ以下、結晶化ガラスフリットの粒子径は５μ以下が好
ましい。これは酸化アルミニウムの粒子径が２μ以上に
なると、結晶化ガラスフリットとの反応が不十分で発泡
したり、表面にガラス質が浮遊し、セラミックス基板と
して安定したものが得にくい。また結晶化ガラスフリッ
トの粒子径が５μ以上となると、安定した焼結体が得に
クク、機械的強度が１／２以下となる。

また、この磁器組成物によれば、空気中あるいは非酸化
性雰囲気中で〜、〜−Ｐｄ、　Ｃｕ　、　Ｎｊなどを導
体回路として用いられる極めて低温の９００〜１１００
℃で焼成可能である。

これを多層回路用基板としたとき、内部導体材料として
は、負、ＮＬ、〜、〜−Ｐｄなどがあるが、負、Ｎ（を
回路導体として使用するときは、酸化防止のため焼成雰
囲気はキャリアガスとしての窒素ガスとバインダ燃焼に
必要な加湿水素中が適当である。

従来から導体として用いられる出の比抵抗が２−き ×１０Ω個であるのに対し、〜、〜−Ｐｄ、Ｃ１１の比
抵抗は１／１０以下であり、また焼結温度が９００〜１
１００℃という低温のため、〜の拡散、反応はほとんど
認められず、回路伝播の高速度化を考えた場合、回路導
体として〜、〜−Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎ、が好ましい。

この発明に係る磁器組成物は９００〜１１００℃の低温
焼成による焼成コストの大幅ダウンが得られ、しかも〜
、〜−Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎ、などを用いると、回路導体の抵
抗が１／１０以下となり、導体幅を狭くでき、小型化が
実現できるのである。さらに誘電率がアルミナに比べて
約４０％低下するため、信号伝１ｌｌｉ遅延の回避や雑
音発生の防止が可能となり、多層基板にとって有益な結
果をもたらすことになるのである。

実　　施　　例 以下、この発明を実施例によって詳細に説明する。

素原料としては粒子径が２μ以下の酸化アルミニウムと
５μ以下の酸化亜鉛、酸化硼素、酸化珪素を主成分とす
る混合粉末を一旦溶融後粉砕した粉末で、焼成して結晶
化する結晶化ガラス粉末とを用いた。

次いで、素原料を第１表に示す組成比のものが得られる
ように調合し、その粉末１００重量部に対し、ポリビニ
ルブチラールを５〜１２重ω％、トルエンなどの有機溶
剤６０〜９０重量％、フタル酸エステルなどの可塑剤を
３〜６重量％加えて４０時間混合した。得られたスラリ
ーを脱泡しのら、ドクターブレード法によって０．５〜
１ｍｍの肉厚のグリーンシートになるようにシート成形
した。素材評価のためにこのシートを１インチ角に打ち
扱き、第１表に示した焼成条件で焼成した。この焼成板
の両面に銀ペーストを印刷し、８００℃、３０分間の条
件で銀電極を焼き付け、誘電率（ε）、誘電損失（ｔａ
ｎδ）および絶縁抵抗（ＩＲ）の各電気的特性や３点曲
げ試験法による抗折強度、さらに収縮率、密ｉなどを測
定し、その結果を第１表に合わせて示した。

なお、第１表＊印を付したものはこの発明の範囲外のも
のであり、それ以外はこの発明の範囲内のものである。

本実施例における焼成条件は、バインダー燃焼の３５０
℃で１時間、均一な結晶核を形成させるために６００℃
で１時間、焼成温度域１０００℃で１時間保持し、昇温
速度は２℃／ｍｉｎとし、均一で緻密な焼成体を得るも
のである。

一方素原料としての結晶化ガラス粉末は市販のアルカリ
金属酸化物を含まない硼珪酸亜鉛系のガラス粉末、例え
ばＺｎ　Ｏ６０〜７０重ｉｔ％、８ａＱ３１９〜２５重
量％、５ｉ０２１０〜１６重量％、ＡＯ２，５重量％或
いハＺｎ　０３０〜５５重量％、ａＬ０３２５〜４５重
８％、５Ｌ０２５〜１５重量％に−０、ＣａＯ、ＢａＯ
の何れか少なくとも１種を乾式混合し、空気中で１２０
０〜１４００℃に−（溶融したのち水中に急冷する。そ
の後ボールミルにて乾式粉砕し、５μ以下の粉末を得る
ものである。

第　　１　　表 上記第１表中＊２の系は によるものである。

上記第１表から明らかなように誘電損失、絶縁抵抗はア
ルミナと同程度であり、抗折強度はステアタイトやフォ
ルステライトよりもすぐれた値が得られた。

次に上記した工程で準備したグリーンシートの上に回路
導体を構成する材料であるん、〜−Ｐｄまたは髄、Ｎ１
ペーストを印刷し、同寸法のグリーンシートを重ねて６
０℃、５００〜１０００ｋｉ　４．９０ｘの条件で熱圧
着し、〜、〜−Ｐｄのものは空気中で、負、陳は窒素ガ
スをキャリアガスとした加湿水素中で焼成した。

何れも焼成は９００〜１１００℃、２時間の条件で行な
った。

得られた試料について、磁器と回路導体との反応性、回
路導体の比抵抗を測定したところ磁器との反応は何れも
なく、２×１０Ω個以下であった。

導体としてんやＡｕを用いてもよい。

また、グリーンシートから焼成体となったときの収縮の
割合は、約４％でアルミナの１５％に比べて極めて小ざ
く、寸法精度の高い焼成体が得られる。見掛比重はアル
ミナの約２６％軽い２，８７４、機械的強度はフォルス
テライトやステアタイトより高い１８００ｋｇ４以上、
線膨張係数はアルミナの約り０％小さい６．５ｘ　１０
／　”Ｃ１表面粗さはアルミナと同程度の２〜３μであ
った。

この発明の磁器組成物よりなる多層基板は内部回路導体
に〜−Ｐｄを用いたものは、空気中での再焼成が可能で
あり、抵抗やコンデンサを厚膜により形成することが可
能である。

効　　　果 以上のようにこの発明の磁器組成物は、基板材料、特に
多層基板材料として従来のアルミナＭ板材料に比べて数
段すぐれた特性を有するものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸化アルミニウム４０〜７０重量％と結晶化ガラ
   スフリット６０〜３０重量％からなる磁器組成物。
2. （２）結晶化ガラスフリットが酸化亜鉛、酸化硼素、酸
   化珪素を主成分とすることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の磁器組成物。