JPS6212659A - Magnesia base ceramic sintered body for electric insulation material - Google Patents

Magnesia base ceramic sintered body for electric insulation material

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Publication number
JPS6212659A
JPS6212659A JP60149183A JP14918385A JPS6212659A JP S6212659 A JPS6212659 A JP S6212659A JP 60149183 A JP60149183 A JP 60149183A JP 14918385 A JP14918385 A JP 14918385A JP S6212659 A JPS6212659 A JP S6212659A
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JP
Japan
Prior art keywords
mgo
sintered body
phase
room temperature
present
Prior art date
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Pending
Application number
JP60149183A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
高畠 満夫
圭一 川上
敏彦 樋渡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Priority to JP60149183A priority Critical patent/JPS6212659A/en
Publication of JPS6212659A publication Critical patent/JPS6212659A/en
Pending legal-status Critical Current

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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】 [産業上の利用分野] 本発明は絶縁基材としてのマグネシア(MgO)質セラ
ミック焼結体、さらに詳しくは高い熱伝導性と強度、さ
らには優れた耐水和特性を備えた電気絶縁基材用のMg
O焼結体及びその製造法に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a magnesia (MgO) ceramic sintered body as an insulating base material, and more specifically, to a magnesia (MgO) ceramic sintered body having high thermal conductivity and strength, as well as excellent hydration resistance. Mg for electrically insulating base material with
The present invention relates to an O sintered body and a method for manufacturing the same.

[従来の技術] 1rIノ+−4N7.1−)舎yl−v*4−1YI’
n−4G[−Jdi口’1”rhQイ1.%ス、絶縁材
料としてはその殆どがAl2O3基板である。
[Prior art] 1rIノ+-4N7.1-)shayl-v*4-1YI'
n-4G[-Jdi口'1''rhQI1.%, most of the insulating materials are Al2O3 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Al2O3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、材質的に水相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 Al2O3 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 water compatibility 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.

例えば、MgO基板の開発として過去において2)Ig
O・S i02相の被覆層を形成させることにより、耐
水性を付与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。
For example, in the past as part of the development of MgO substrates, 2) Ig
Although several attempts and proposals have been made to impart water resistance by forming a coating layer of O.SiO2 phase, sufficient results have not been achieved.

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、焼結体としての組
成や微細な細織、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 believed that the differences in the composition, fine texture, and structure of the sintered body, as well as the differences in the manufacturing methods that lead to these differences, are the main reasons. This is probably 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シ(板を処理して耐水性のある2M
g0・S io2相を形成さ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 have been made using pre-formed sheets (2M water-resistant sheets made by treating the board), as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-217480.
It is also considered that the purpose was to form the g0·S io2 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、
強度的にも十分満足できるには至らないなど特に高機能
基板をu7能とする諸性質を兼ね備えたものとして得ら
れていなかった・ さらに別の方法として特開昭58−181764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、充分な耐水和性や強度などを兼ね備え
たものを得るには至っていない。
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 highly functional substrate that combines the various properties that make it U7 functional, such as not being fully satisfactory in terms of strength.Furthermore, as another method, JP-A No. 58-181764 has a detailed method. Although it has been proposed to mix a magnesium compound and a liquid silicon compound such as a sodium silicate solution to obtain a sintered body, it has not yet been possible to obtain a sintered body that has sufficient hydration resistance and strength.

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
少量にとどめざるを得ないことやそれに関連しているが
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, it may be related to the fact that the amount of liquid silicon compound must be kept to a small amount. 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.

[発明が解決しようとする問題点] これに対し、本発明者らは、このような実状であっても
将来のIC′p&板の高槻地化例えばハイブリッ1−I
C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
前述の水相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が、本発明はそれらを強
度的にもさらに改良することに成功したものである。
[Problems to be Solved by the Invention] On the other hand, the present inventors have proposed that even under such actual circumstances, the future development of IC'p & boards, for example, hybrid 1-I.
Based on the viewpoint that the characteristics of the MgO base material would be extremely effective in the development of C and laminated packages, various researches revealed that the drawbacks such as water compatibility mentioned above, which had been a major obstacle to practical application, were found. Although we have succeeded in developing sintered bodies that provide MgO substrates with improved properties, the present invention has succeeded in further improving them in terms of strength.

[問題を解決するための手段] 即ち本発明は、顕微鏡的にみてにgO結晶粒子の大きさ
が大部分51L以下であって、5iOzは大部分が2M
g0L1SiO2に、 Al2O3は大部分がMgO・
Al2O3になって主にMgOの粒間にある組織から℃
以ト、 100KHzにおける誘電損失(tanδ)が
常温で5X104以下、電気絶縁抵抗が300℃で10
10ΩlIC11以上であるとともに優れた強度と耐水
和特性を有していることを特徴とする電気絶縁基材用マ
グネシア質セラミック焼結体を要旨とするものである。
[Means for Solving the Problem] That is, the present invention provides a method in which the size of most of the gO crystal particles is 51L or less when viewed microscopically, and most of the 5iOz is 2M or less.
g0L1SiO2, Al2O3 is mostly MgO・
It becomes Al2O3 and mainly from the structure between the grains of MgO.
Therefore, the dielectric loss (tan δ) at 100KHz is 5X104 or less at room temperature, and the electrical insulation resistance is 10 at 300℃.
The object of the present invention is to provide a magnesia-based ceramic sintered body for electrically insulating substrates, which is characterized by having a resistance of 10 ΩlIC11 or more, as well as excellent strength and 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、それらを口■
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2MgOs SiO2(フ
ォルフチライト)を主体とする相(以下2Mg0LIS
iO2相という)とMgO・Al2O:1相とが介在し
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 properties as an MgO sintered body for insulating substrates.
The structure of the sintered body that makes it possible to function is composed of fine MgO crystal (periclase crystal) particles and a phase mainly composed of 2MgOs SiO2 (forftyrite) (hereinafter referred to as 2Mg0LIS).
It is thought that this is essentially caused by the presence of the iO2 phase) and the MgO.Al2O:1 phase.

本発明焼結体としての高強度及び耐水和性という面から
みた理想的な組織としては1wL細な個々の全てのMg
O結晶粒子間、それも個々の全周に2Mg0・S i0
2相が可及的少騒、即ち極めて薄層として存在し、かつ
MgO・SiO2相がやはり均等ににyO貼1g、粒子
1111に存在1、でいること〒島スと考えられるが、
これらの結晶相は内部に位置しているMgO結晶粒子の
個々の表面や粒子間に少なくとも部分的に被蕾又は介在
して目的の緒特性を兼ね備えたものとして得られている
のであれば、必ずしも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2
Mg0・S i(h相の存在は一方では少なくてもよく
、要は2Mg0・SiO2やMgO・Al703相が断
面組織としてMgO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0本明細書
で均等とはそのような組織を示すものである。
The ideal structure from the viewpoint of high strength and hydration resistance for the sintered body of the present invention is that all Mg
2Mg0・S i0 between O crystal grains and around each individual
It is considered that the two phases are present as small as possible, that is, as extremely thin layers, and the MgO/SiO2 phase is evenly present in 1 g of yO paste and 1 of particles 1111.
As long as these crystal phases are obtained by at least partially covering or intervening on the individual surfaces of the MgO crystal grains located inside or between the grains, and having the desired properties, it is not necessarily the case. It is not necessary to be perfect, but rather if you take into account some properties such as thermal conductivity,
On the other hand, the presence of the Mg0/Si(h phase may be small; the point is that the 2Mg0/SiO2 or MgO/Al703 phase does not sinter as a cross-sectional structure even if it is at least locally between the MgO particles, rather than around the entire circumference. It is sufficient if the particles are evenly distributed in the overall tissue. In this specification, the term "even" refers to such a structure.

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図において、1はMgO粒子、2及び3は2Mg0
φSiO2相、及びMgO・Al2O3である。
In Figure 1, 1 is MgO particle, 2 and 3 are 2Mg0
φSiO2 phase and MgO.Al2O3.

このように、MgO粒子lは、粒子同士互いに密接に2
NgO・SiO2相2及びMgO・A I203相3を
介して強固に焼結しており、その大部分が粒径5W以丁
であることが分る。
In this way, the MgO particles l are closely spaced 2
It can be seen that it is strongly sintered through the NgO.SiO2 phase 2 and the MgO.A I203 phase 3, and most of them have a grain size of 5W or more.

尚、焼結体中には粒径が5〜lOμ程度のものも依存し
ているが、その量は多くても20重星%以ドであり、通
常は10%程度乃至それ以ドである。
Incidentally, the sintered body may contain particles with a particle size of about 5 to 10μ, but the amount thereof is at most 20% or more, and is usually about 10% or more. .

ここで、2NgO・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)ものと複数のM
gO粒子間にまたがって存在しているものがある。そし
てこの2Mg0・S I02相の厚みは、一般的にはこ
れらは0.5μ以下1例えば0.1〜0.5μ程度であ
ることである。
Here, the 2NgO/SiO7 phase 2 covers the MgO particles (that is, exists at the grain boundaries) and the multiple MgO
Some exist across the gO particles. The thickness of this 2Mg0.SI02 phase is generally 0.5μ or less, for example, about 0.1 to 0.5μ.

また1本発明において、このような2Mg0・SiO2
相は容桔割合として3%程度以上好ましくは5〜8%程
度存在していることが望ましい。
In addition, in the present invention, such 2Mg0.SiO2
It is desirable that the phase is present in a volume ratio of about 3% or more, preferably about 5 to 8%.

尚、この2MgOs SiO2相は、後述する好ましい
製造法で示される如く、MgO微粉と有機シリケートの
S i02成分と反応して生成されるものであるため1
本来MgO粒子の表面にその−・部として一体のものと
して存在することが多い。
Note that this 2MgOs SiO2 phase is produced by the reaction between MgO fine powder and the Si02 component of the organic silicate, as shown in the preferred production method described below.
Originally, it often exists as an integral part on the surface of MgO particles.

また、第1図でMgO・Al2O3相3は、焼成時にM
gOと反応してMgO結晶粒子間に存在するもので、M
gOの結晶粒子成長抑制の作用をなし、焼結基板の強度
向上に寄与しているものと考えられる。
In addition, in Fig. 1, the MgO・Al2O3 phase 3 becomes MgO during firing.
It reacts with gO and exists between MgO crystal particles.
It is thought that this acts to suppress the growth of gO crystal grains and contributes to improving the strength of the sintered substrate.

ここで、このMgO・Al2O3結晶相は、その多くは
5JL以下として存在するもので、望まくしは1〜3J
L程度とすることである。
Here, most of this MgO・Al2O3 crystal phase exists as 5JL or less, and preferably 1 to 3JL.
It should be about L.

また、本発明焼結体は目的とする緒特性を具備させるた
め、高純度のMgOを#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
学分析値として重量%でMgOが99.5%以上、゛特
には99.7%以上であることが望ましい、尚、本明細
書でいうこの8g0粒子の純度とは2Mg0・S I0
2相やllIgO・A I203相を除いた部分の純度
をいう。
In addition, in order for the sintered body of the present invention to have the desired properties, it is necessary to densely sinter high-purity MgO, and in terms of composition, the MgO purity of the MgO crystal particles is As an analytical value, it is desirable that the MgO content is 99.5% or more, particularly 99.7% or more, in terms of weight%. In this specification, the purity of these 8g0 particles is 2Mg0・SI0
Refers to the purity of the part excluding the 2 phase and llIgO・A I203 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、SiO2が0.5〜5%、特ニ0.8〜4
%、Al2O:+ ハ0.5〜20% 、特には1〜1
0%程度がそれぞれ望ましく、かつMgOとSiO2と
Al2O3の含量としては89.5%以上、特には98
.7%以に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, SiO2 is 0.5 to 5%, and SiO2 is 0.8 to 4% by weight.
%, Al2O:+Ha 0.5-20%, especially 1-1
The content of MgO, SiO2, and Al2O3 is preferably about 0%, respectively, and is 89.5% or more, particularly 98%.
.. It is desirable that it be 7% or more.

これは次のような理由からである。This is for the following reasons.

S + 02 ;J、は少なすぎると耐水和性の向上が
得られず、多すぎても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なうことになるし、 Al
2O3は少なすぎるとNgOの粒成長を抑制する効果が
乏しく十分な強度向上につながらないし、多すぎると熱
伝導性などを損なうことになるなどのためである。
If S + 02; J is too small, the hydration resistance cannot be improved, and if it is too large, other properties necessary for electrically insulating substrates, such as thermal conductivity, will be impaired.
This is because if the amount of 2O3 is too small, the effect of suppressing the grain growth of NgO will be poor and it will not lead to sufficient strength improvement, while if it is too large, the thermal conductivity will be impaired.

このような組織1組成をもつ焼結体は本発明として次の
ような緒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。
A sintered body having such a structure 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
5    以上抗折強度(常温、 kg/ mrn’)
   20(28)以上熱伝導率      常温  
0.08(0,10)以上(cal/cm* sec・
”0)  300℃ 0.05(0,0G)以上誘電率
(常温、  IQOKHz)      10以下誘電
損失(常温、  100KHz) IX 10= 〜5
X 10−4′屯気絶縁抵抗(300℃;Ωa cm)
   10+o以上耐水和性■          0
.02%以丁■ 耐水和性は、プレッシャクツカー中1
20℃、2気圧蒸気の雰囲気に72時間保持するという
方法において、MgOがMg(OH)2になることによ
る重量増加率として測定(尚、試料の大きさは50ss
X 50+wmX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、) 尚、電気絶縁基板としての信頼性を評価する試験法とし
ては一般に120℃×2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。
Bulk density 3.4
5 or more bending strength (at room temperature, kg/mrn')
20 (28) or more thermal conductivity normal temperature
0.08 (0,10) or more (cal/cm* sec・
”0) 300℃ 0.05 (0.0G) or more Dielectric constant (room temperature, IQOKHz) 10 or less Dielectric loss (room temperature, 100KHz) IX 10= ~5
X 10-4′ insulation resistance (300℃; Ωa cm)
Hydration resistance of 10+o or more ■ 0
.. 02% Hydration resistance is 1 in the pressure cutter
Measured as the weight increase rate due to MgO becoming Mg(OH)2 in a method of holding in a 20℃, 2 atm steam atmosphere for 72 hours (the sample size was 50ss.
It is a plate-like body of 50+wm x 1mm 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.) Furthermore, the reliability as an electrically insulating board As a test method for evaluating this, a test is generally used in which the material is placed in 120°C x 2 atmospheres of 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。A manufacturing method for producing such a sintered body of the present invention.

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1次に説明する。
In particular, the preferred method of the present invention for producing the sintered body of the present invention will be explained first.

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@量%で極めて高純度、具体的に
は98%以上、望ましくは83.5$以丘のものとして
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 mass %, specifically 98%. As mentioned above, it is preferably prepared for a price of 83.5 dollars or less.

このように高純度のNgO粉末は高純度のMg(OH)
2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 NgO powder is made of high-purity Mg(OH).
2, for example, by calcining 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1
0rn’/g以上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 needs to be fine in order to form a sintered body of fine crystal particles, and specifically, the particle size of the powder used is 1.
It is a fine powder having a specific surface area of 0rn'/g or more.

つぎに本質的に耐水利性を付与する2)IgO*S I
02相をもたらすSiO7成分としては、これまた焼結
体としてMgOとAhO= との合量で99.5%以」
−特には99.7$以丘とすることが望ましいと同時に
、14g0粉末の個々の粒子表面に可及的に薄層として
2NgO・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, 2) IgO*S I, which essentially provides water resistance
As for the SiO7 component that brings about the 02 phase, the total amount of MgO and AhO= is 99.5% or more as a sintered body.
- In particular, it is desirable to set the temperature to less than 99.7 dollars, and at the same time, it is necessary to form the 2NgO・SI02 phase as a thin layer as possible on the surface of each particle of the 14g0 powder, so the organic silicate solution is It has been found desirable to use

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、ブチル
シリケートなどが適当で、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, etc. are suitable, and among them, ethyl silicate is most suitable.

Ah(hはSiO2と同様可及的に高純度のものが望ま
しく具体的にはAl2O3 として98駕以上のものの
使用がよい。
Ah (h is preferably as high as possible in purity like SiO2, and specifically, it is preferable to use Al2O3 of 98 or more.

また、Al2O3源としては微粉A I203具体的に
は平均粒径で5μ以下特には1〜3ル程度の前述の高純
度Ab03粉末として使用するのが望ましいが、焼成し
てAl2O3微粉となりうるもの。
Further, as an Al2O3 source, it is preferable to use fine powder A I203, specifically the above-mentioned high purity Ab03 powder with an average particle size of 5 microns or less, especially about 1 to 3 microns, which can be fired to become fine Al2O3 powder.

本発明では焼成によりMgO・Al2O3を形成しうる
ような有機アルミネートなどの使用も可能である。
In the present invention, it is also possible to use organic aluminates that can form MgO.Al2O3 by firing.

本発明では、このようまA h 03微粉(源)と、前
述の望ましいSiO2源である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2Mg0・SiO7相を生成し
うるようなSiO2賀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SiO2を沈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
難いらしく、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。
In the present invention, by mixing the A h 03 fine powder (source) with the above-mentioned desirable SiO2 source, organic silicate, and high-purity fine powder MgO, 2Mg0. It is thought that it will be possible to form a SiO2 layer coat that can generate a SiO7 phase, but when mixing, organic silicates such as ethyl silicate are usually highly hygroscopic in the air, and they themselves hydrate and precipitate SiO2. However, it is difficult to achieve the above-mentioned surface coating in the form of MgO powder, and 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Al2OC源とともに有機シ
リケートを含むイtm、溶剤中で混合することで解決で
きる。有機溶剤としてはMgOと水和しないアルコール
等が適当で1例えばエタノールで充分である。
This can be solved by mixing MgO powder with an Al2OC source in a solvent containing an organic silicate. Suitable organic solvents include alcohols that do not hydrate with MgO; 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
面に好ましい耐水和性をもたらす5iO2fiコートが
可能となるものと思われる。
It is believed that by thoroughly mixing the MgO powder in a mixed solvent of ethyl silicate and ethanol in this manner, it is possible to form a 5iO2fi coating that provides preferable hydration resistance on the surface of the MgO powder.

ここで、本発明で加える有機シリケートの配合量につい
てふれると、本発明のより好ましい態様である七分優れ
た耐水利性をもたせるためには前述したようにある程度
以上の2Mg0・S+02相が必要であり、これが焼結
体のS I02量とじて0.5zより多くなる昂二であ
る。
Now, regarding the amount of organic silicate added in the present invention, in order to provide seven times better water resistance, which is a more preferred embodiment of the present invention, a certain amount or more of the 2Mg0/S+02 phase is required as described above. This is Koji where the amount of SI02 in the sintered body is more than 0.5z.

また、有機シリケートと有機溶剤の割合は、重量%で、
これらの含量中前者が50〜10%、後者が50〜90
%程度とすることである。
In addition, the ratio of organic silicate and 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2にgO・SiO
2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、通常極めて薄い層として
存在しているMgO粉末表面のMg(OHh  と(C
2H5) SiとCzHsOHとが反応して0・c2o
5 いるものと考えられる。
Incidentally, the sintered body of the present invention has gO・SiO in 2 due to its sintering.
The bonding state of the MgO powder surface, which is thought to result in two phases, is that Mg(OHh and (C
2H5) Si and CzHsOH react to form 0.c2o
5 It is thought that there are.

Al2O3はMgOと混合されており、焼成中に反応し
て、 llIgO・A I203 となり、 MgO粒
子間に存在することになると考えられる。
It is thought that Al2O3 is mixed with MgO and reacts during firing to form llIgO.A I203, which is present between MgO particles.

ついで、焼成前の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。
The sintered body of the present invention can then be obtained by molding the mixture in such a state before firing into a predetermined shape, usually a sheet, by a known method such as a doctor blade method or a pressing method, and firing it. The characteristic feature 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AlzO:l を配合せしめることと
合せてMgO結晶の粒成長を効果的に抑制でき、低温焼
結にもかがわたす緻密な高強度の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, and for this purpose, in addition to incorporating AlzO:l, grain growth of MgO crystals is This is because a dense, high-strength sintered body that can withstand low-temperature sintering 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℃以北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 at temperatures north of 1600°C is 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」二
、好ましくは1350℃以上での焼成温度である。
On the other hand, in order to achieve sufficient sintering, the firing temperature is usually 1300°C or higher, preferably 1350°C or higher.

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十分な強度、電気絶縁性な
どの電気的特性を維持しつつ高熱伝導という材質の特徴
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和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)I5シく改良することに成功したものであって
、その工業的価値は、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 electrical properties such as sufficient strength and electrical insulation properties necessary for use as an electrically insulating MgO base material, and takes advantage of the material's characteristics of high thermal conductivity. To improve the problem of hydration resistance, which was a major weakness, without requiring special hydration treatment after obtaining the sintered body (of course, additional treatment is acceptable and effective). The invention was a success, and its industrial value is enormous, including making it possible to develop highly functional IC substrates.

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(OH)2 を800℃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] By calcining 99.9% high purity Mg(OH)2 at 800°C for 2 hours, M with a specific surface area of 30 to 40 m''/g was produced.
gO powder was obtained.

このMgO粉末の100gに対してA h 03粉末(
粒度3延以下、純度99%以上)5g、エチルシリ/r
kつJIFF  ff # /  ++7 C+nI+
nrrs ゛WΔ礒s 仁fp X F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℃でもう1つは1440℃で1
時間焼成し、肉厚的0.5+w+wの2種類のシート状
焼結体を得た。
For 100 g of this MgO powder, A h 03 powder (
Particle size 3 or less, purity 99% or more) 5g, ethylsilicon/r
ktsu JIFF ff # / ++7 C+nI+
nrrs ゛WΔ礒s 仁FPX Adjust the F compound,
Furthermore, 100 cc of a 12% polyvinyl butyral solution was added as a binder and mixed, and this mixture was molded into sheets, one at 1450°C and the other at 1440°C.
Two types of sheet-like sintered bodies having a wall thickness of 0.5+w+w were obtained by firing for a time.

この焼結体の断面組織をw4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 W4 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2Mg0e SiO2相が容積比で合計約5
%程度として均等に分布して存在し、粒界面の一部にも
2Mg0・SiO2相が生成していた。このMgO結晶
の形状は略円形であり、その大きさはその殆どが1〜5
ルであって、2Mg0φS i02相の厚みは略0.1
〜0.5 #L程度であった。
・Cross-sectional structure Extremely fine MgO (periclase) crystal grains are sintered in a densely entangled state, and 2Mg0e SiO2 phase is present in most of the spaces between the MgO crystal grains, with a total volume ratio of approximately 5
%, and a 2Mg0.SiO2 phase was also formed at some of the grain boundaries. The shape of this MgO crystal is approximately circular, and most of its sizes are 1 to 5.
The thickness of the 2Mg0φS i02 phase is approximately 0.1
It was about 0.5 #L.

Al2O3はMgO粒間に大部分がMgO・Al2O:
lの粒状結晶として存在し、その大きさは大部分1〜3
終であった。
Al2O3 is mostly MgO/Al2O between MgO grains:
It exists as granular crystals with a size of 1 to 3
It was the end.

・化学分析値(重量%) 焼結体全体 MgO92,9% 5iTo    2.0% Al2O35,0% 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。(^: 1450℃焼成品、Bは1440℃焼
成品、AB記載のないものは共通)嵩  密  度  
      A;3.50.B;3.49抗折強度(k
g/wmz) 常温      ^;31   B、30熱伝導率(c
a I/am・5ec−”0 )常温      0.
11 300℃     0.OB 誘  電  率(100KHz) 常温      9.3 誘電損失(100KHz、丁anδ) 常温    A: 1.3X10−4. B:2.4 
Xl0−4電気絶縁抵抗(Ω・cm ) 300℃     8XIOI+ 耐水和性′″    0.012% [)i、明の効果] 本発明は、このように高強度でかつ耐水相性特性にも優
れたMgO焼結体を可能とし、かつ材質的に優れた電気
特性と良熱伝導性を損なうことなく MgOの電気絶縁
材としての実用化を可能とするものでIC基板の高機能
化にとって極めて有効なものとなるのであってその工業
的価値は多大である。
-Chemical analysis values (wt%) Overall sintered body MgO 92.9% 5iTo 2.0% Al2O 35.0% The measurement results of various properties and characteristics of the sintered body were as shown in the following table. (^: Product fired at 1450℃, B is product fired at 1440℃, items without AB description are common) Bulk Density
A; 3.50. B; 3.49 bending strength (k
g/wmz) normal temperature ^; 31 B, 30 thermal conductivity (c
a I/am・5ec-”0) Room temperature 0.
11 300℃ 0. OB Dielectric constant (100KHz) Room temperature 9.3 Dielectric loss (100KHz, an δ) Room temperature A: 1.3X10-4. B:2.4
Xl0-4 Electrical insulation resistance (Ω cm ) 300°C 8 It enables the practical application of MgO as an electrical insulating material without sacrificing the material's excellent electrical properties and good thermal conductivity, making it extremely effective for improving the functionality of IC boards. Therefore, its industrial value is enormous.

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

第1図は、本発明焼結体の結晶の構造を示す断面顕微鏡
写真である。縮尺は!目盛が3鉢である。 lはMgO粒子、2は2)IgO・SiO2相、3はM
gO・Al2O3相である。
FIG. 1 is a cross-sectional micrograph showing the crystal structure of the sintered body of the present invention. What is the scale? The scale is 3 pots. 1 is MgO particles, 2 is 2) IgO/SiO2 phase, 3 is M
gO.Al2O3 phase.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (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、SiO_2は大部分が2MgO・S
iO_2に、Al_2O_3は大部分がMgO・Al_
2O_3になって主にMgOの粒間にある組織からなり
、かつ熱伝導率が常温で0.08cal/cm・sec
・℃以上、100KHzにおける誘電損失(tanδ)
が常温で5×10^−^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強
度と耐水和特性を有していることを特徴とする電気絶縁
基材用マグネシア質セラミック焼結 体。
(1) Microscopically, the size of most MgO crystal particles is 5μ or less, and most of SiO_2 is 2MgO・S
In iO_2, Al_2O_3 is mostly MgO・Al_
2O_3 and consists mainly of a structure between MgO grains, and has a thermal conductivity of 0.08 cal/cm・sec at room temperature.
・Dielectric loss (tan δ) at 100 KHz above ℃
is less than 5 x 10^-^4 at room temperature, electrical insulation resistance is 300
A magnesia-based ceramic sintered body for electrically insulating base materials, characterized by having a resistance of 10^1^0 Ω·cm or more at °C and excellent strength and hydration resistance.
(2)MgO結晶粒子の化学分析値は重量%で39.5
%以上からなる特許請求の範囲第1項記載のマグネシア
質セラミック焼結体。
(2) The chemical analysis value of MgO crystal particles is 39.5 in weight%
% or more of the magnesia ceramic sintered body according to claim 1.
(3)焼結体基板としての嵩密度が3.4以上である特
許請求の範囲第1項又は第2項記載のマグネシア質セラ
ミック焼結体。
(3) The magnesia ceramic sintered body according to claim 1 or 2, which has a bulk density of 3.4 or more as a sintered body substrate.
(4)焼結体としての化学分析値が、重量%で、SiO
_20.5〜5%、Al_2O_30.5〜20%含み
、かつMgOSとSiO_2とAl_2O_3の含量が
99.5%以上である特許請求の範囲第1項記載の焼結
体。
(4) The chemical analysis value as a sintered body is in weight% of SiO
_20.5-5%, Al_2O_30.5-20%, and the content of MgOS, SiO_2, and Al_2O_3 is 99.5% or more.
(5)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。
(5) The MgO sintered body according to claim 1, which has a bending strength of 25 kg/mm^2 or more at room temperature.
(6)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。
(6) The MgO sintered body according to claim 1, which has a dielectric constant of 10 or less at 100 kHz at room temperature.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01282146A (en) * 1988-05-10 1989-11-14 Ube Ind Ltd High-strength magnesia sintered body and production thereof
JP2012126591A (en) * 2010-12-14 2012-07-05 Ohtsuka Ceramics Inc High thermal conductivity magnesia ceramic sintered body
JP2013193932A (en) * 2012-03-21 2013-09-30 Ngk Insulators Ltd Method for producing ceramic material, ceramic material, and sputtering target member
US10106953B2 (en) 2015-03-02 2018-10-23 Ihc Holland Ie B.V. Drive system for a spud carrier

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01282146A (en) * 1988-05-10 1989-11-14 Ube Ind Ltd High-strength magnesia sintered body and production thereof
JP2012126591A (en) * 2010-12-14 2012-07-05 Ohtsuka Ceramics Inc High thermal conductivity magnesia ceramic sintered body
JP2013193932A (en) * 2012-03-21 2013-09-30 Ngk Insulators Ltd Method for producing ceramic material, ceramic material, and sputtering target member
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