JPS62171943A - ガラス粉末焼結体 - 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〕 この発明は、ガラスを粉砕した粉末の成形体を焼成して
得られるガラス粉末焼結体に関する。

〔背景技術〕

近年、高集積化したＬＳＩや各種の素子を多数搭載する
だめの多層配線基板では、小型化や高信頼性の要求が高
まるにつれてセラミックス材の多層配線基板の利用が拡
がってきている。セラミックス材の多層基板は、アルミ
ナを主材にしてグリーンシートを形成し、このグリーン
シート上に高融点金属（Ｍｏ、Ｗ等）の導体配線を厚膜
技術により印刷形成する。そのあと、このグリーンシー
トを貼り合わせて積層した多層グリーンシートを約１５
００〜１６００℃の高温非酸化雰囲気中で焼成する。

しかし、上述のようなアルミナを主材料とする多層配線
基板では、アルミナの高い比誘電率と、高い抵抗値を有
する極細高融点金属配線によって、基板配線中を伝搬す
る信号の伝達時間が長くなり、高速化の要望に応え歎か
った。もちろん、高抵抗の高融点金属材料の代わりに、
低抵抗金属材料（Ａｕ、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ｃｕなど）
を使って配線を形成することも考えられはするけれども
、上記の各低抵抗金属材料は融点が１０００℃付近であ
り、アルミナの焼結温度よりもはるかに低くなっている
。そのため、仮に用いたとしても、焼結以前に配線パタ
ーンが融解して表面張力で収縮し断線してしまうという
問題があった。

この問題を解決するため、ガラス、あるいはガラス粉末
焼結体くガラス−セラミックス体）の多層配線基板が提
案されている。

このようなガラス粉末焼結体の具体例が、特公昭５９−
２２３９９号公報、特開昭５！１１７８７５２号公報、
特公昭５’ｌ−６２５７号公報、および、特公昭５１−
４６９００号公報に記載されている。しかし、特公昭５
９−４６９００号公報以外の上記公報に記載されている
ガラス粉末焼結体は、いずれも２組成にＮａ、に、Ｌｉ
、Ｐｂの比較的イオン伝導性の高い元素を含んでいるこ
とから、マイグレーション現象が生ずる。そのため、基
板としてもっとも重要な特性である絶縁性の劣化が生じ
やすいという問題がある。

特公昭５９−４６９００号公報に記載されているガラス
粉末焼結体は、上記のイオン伝導性の高い元素を含んで
おらず、上記マイグレーションに伴う絶縁性の劣化はな
いものであると考えられる。しかしながら、特公昭５９
−４６９００号公報のガラス粉末焼結体は、低抵抗金属
配線を成形体（グリーンシート）上に印刷形成しておい
て、同時に焼成をおこなうときに、配線と成形体の収縮
率がうまく合致しないため、焼成完成後の基板ガ反った
り、寸法精度が良くないとともに、原料配合物を溶解す
るときの温度が高＜（１５００℃）、通常の製造方法で
製造する場合には難点がある〔発明の目的〕 この発明は、上記の事情に鑑み、低い温度での焼成でも
、十分に緻密で、低比誘電率特性を有するため、多層配
線基板材料に用いても、マイグレーション現象による絶
縁劣化が起こらないばかりか、寸法精度よく、低抵抗金
属材料の配線をおこなうことができ、しかも、原料ガラ
ス溶解温度も低いため、製造が容易なＳｉＯ□−Ａ１２
Ｏ．−ＭｇＯ系のガラス粉末焼結体を提供することを目
的とする。

〔発明の開示〕

前記目的を達成するため、第１の発明は、ガラスを粉砕
した粉末の成形体を焼成して得られるガラス粉末焼結体
において、 前記ガラスにおける重量％表示組成が、４８≦Ｓｔ、２
　≦６３ １０≦ＡｌｚＣｈ≦２５ １０≦　ＭｇＯ≦２５ ４≦Ｂ２Ｏ３≦１０ であるガラス粉末焼結体を要旨とし、第２の発明は、ガ
ラスを粉砕した粉末の成形体を焼成して得られるガラス
粉末焼結体において、 前記ガラスにおける主成分の重量％表示組成が４８　≦
Ｓ　ｉ　Ｏｚ　　≦６３ １０≦ＡＩ、０３≦２５ １０≦　ＭｇＯ≦２５ ４≦Ｂ２Ｏ３≦１０ であって、 副主成分として、Ｔｉｅ、％　ＺｒＯ，，５ｎＯｚ　、
Ｐ２Ｏ５、ＺｎＯ５Ｍ０Ｏ３、および、Ａｓ２Ｏ３から
なる群より選ばれたすくなくともひとつの核発生剤とな
る金属化合物を５重量％以下含有してなるガラス粉末焼
結体を要旨とする。

以下、この発明にかかるガラス粉末焼結体（以下、単に
１焼結体」と記す）をさらに詳しく説明する。

粉末化されるＳｉｎ、−ＡＩ、Ｏａ−ＭじＯ系のガラス
の組成範囲が上記の範囲にあると、好ましくは、８５０
℃付近、少なくとも９５０℃以下の焼成温度で非多孔質
の焼結をおこなうことができる。そして焼結体の主結晶
相はコーディエライトとなるため、誘電率が低く、機械
的強度も大きくなる。また、ガラス原料の溶解温度も１
４００℃で十分できるため、通常の粘度ルツボや溶解炉
で十分まにあうので、製造上からも都合がよい。

第１図は低抵抗金属材料配線の温度と収縮率の関係をあ
られずグラフであって、曲線イはＡｕの収縮曲線であり
、曲線口はＡ　ｇ−Ｐ　ｄ合金（Ａ、ｇ：８０重量％、
Ｐｄ：２Ｏ重量％）の収縮曲線である。第２図は、ガラ
ス粉末焼結体の温度と収縮率の関係をあられずグラフで
あって、曲線ハは後述する実施例２におけるガラス粉末
成形体の収縮曲線であり、曲線二は、後述する比較例３
のガラス粉末成形体の収縮曲線である。配線の方は、４
００℃ですでに収縮がはじまっており、実施例２の方は
低い温度から収縮が始まっているため、うまく配線と成
形体の収縮を合わせることができる。比較例３の方は、
高い温度でないと収縮が始まらないため、低い焼成温度
でうまく収縮を合わせることは難しいのである。

ガラス粉末の作成に使われるガラスの組成が上記のよう
に限定されるのは、つぎのような理由からである。

５ｉＱ２の組成割合が６３重量％を越えると、緻密な焼
結体となり難い。４８重量％を下まわると、結晶化温度
が上昇して、９５０℃以下の焼成温度では十分に結晶化
することができなかったり、緻密化が難しくなる。

ＡＩ、０３の組成割合が２５重量％を越えると、焼結で
きる温度が上昇し、９５０℃以下の焼成温度では十分な
焼結がおこなえない。１０重量％を下まわると、コーデ
ィエライト結晶が少なくなり、５ｔＯｚ　　ＭｇＯ系の
結晶が多く析出するので比誘電率が上昇する。

ＭｇＯの組成割合が２５重量％を越えると、恐らくは、
ケイ酸マグネシウムが析出するためと思われるが、変形
が大きくなり実用性に乏しい。１０％を下まわると、緻
密な焼結体となり難い。

Ｂ２Ｏ２の組成割合が１０重量％を越えると、ガラス相
が多く、発泡しやすくなり、焼成可能な温度範囲も狭く
なる。また、機械的強度も弱く実用性に乏しくなる。４
％を下まわると、ガラス粉末の表面層の結晶化が急激に
進みすぎるため緻密な焼結体となり難い。

第２の発明において用いられる核発生剤は、結晶化を促
進するものであるが、これら、Ｔｉｅ。

、Ｚ　ｒ　０２　、Ｐｇ　０５　、ＺｎＯ，ＭＯＯｓ　
、および、Ａ３，１０３が、５重量％を越えると、結晶
化が急激に進みすぎて緻密な焼結体とならない。

続いて、この発明にかかる焼結体を、実施例に基づいて
詳述する。

第１表の実施例１〜１３および比較例１，２に示す割合
の組成となるように各酸化物を調合したガラス原料それ
ぞれを、アルミナ質ルツボ内に入れて約１４００℃の加
熱温度下で溶融する。このようにして得られた溶融液を
水中に投下して、透明性のガラスフリットを得る。この
フリットを、乾式または湿式で、アルミナ質ボールミル
中で充分粉砕して、平均粒径１〜１０四のガラス粉末と
する。

つぎに、ガラス粉末にポリブチルメタクリレート樹脂、
フタル酸ジブチル、トルエン等を加え混練し、減圧下で
脱泡処理しスラリーを得る。そのあと、スラリーを用い
てドクタブレード法によりフィルムシート上に０．２１
１１１１１厚の連続した乾燥シートを作成した。この乾
燥シートをフィルムシートからはがし、打ち抜きして適
当な大きさのグリーンシートとした。つぎに、個々のグ
リーンシートにスルホールおよび低抵抗金属材料による
配線パターンを印刷形成する。そして、スルホールと配
線パターンを形成したグリーンシート複数枚を積層し、
プレス成形により成形体とする。

このようにして準備された積層グリーンシートを、第３
図にみるように、まず、毎時１５０℃の速度で５００℃
まで昇温し、２時間４５分そのままで保持してグリーン
シート中の有機物質を除去した。その後、毎時２Ｏ０℃
で第１表に示した所定の焼成温度ｔ、まで昇温し、この
焼成温度１゜で３時間保持して、グリーンシートを焼成
した。

こののち、毎時１１０℃で４００℃まで降温し、以後、
放冷して焼結体を得た。

なお、比較のために、ガラス原料をアルミナ質ルツボ内
に入れて溶融するときの温度を１５００℃としたガラス
粉末を使って、上記と同様にして得た焼結体を比較例３
として示した。

実施例および比較例の焼結体について比誘電率および吸
水率を測定し、その結果を第１表に示した。比誘電率の
測定周波数はＩＭＨｚである。

Ａｕペーストを用いて配線を形成した場合の焼成後の反
りを外観評価したときの結果も表示した。■は、非常に
良好（反りがない）、Ｏは良好、△はやや不良、×は全
（不良（反りが極めて大きい）、であることをそれぞれ
示している。

第１表にみるよ・うに、実施例１〜］３の焼結体では、
比較例１，２の焼結体と比べて、９００″Ｃ以下の焼成
温度でも、極めて緻密な焼結状態が達成されている。比
誘電率も、充分に実用性のある小さな値となっている。

また、焼結体の反りもほとんどなく、同時に形成した配
線も全く異常なかった。

なお、比較例３では、９５０℃を越える温度で焼成しな
いと焼結体とはならなかった。それとともに、同時に形
成した配線も若干の歪みが発生していた。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、この発明にかかる焼結体では、得
られた焼結体が緻密で小さい誘電率となっているだけで
なく、それが９５０°Ｃ以下の焼成温度で達成すること
ができ、しかも、１４００℃以下の温度でガラス原料の
溶融がおこなえる。したがって、緻密で低比誘電率であ
ることから、この焼結体は、多層配線基板材料に適する
素材となり、９５０′Ｃ以下の焼成温度であるため、低
抵抗金属材料を印刷して焼成を同時におこない配線を形
成することもできる。また、ガラス原料の溶融温度が低
いため製造も容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、低抵抗金属材料配線の温度と収縮率の関係を
あられすグラフ、第２図は、ガラス粉末成形体の温度と
収縮率の関係をあられすグラフ、第３図１は、本発明に
かかる焼結体の焼成プロフィールをあられずグラフであ
る。 代理人　弁理士　　松　本　武　彦 ８瀧÷ ど囁怜 妻［鳴り闇ネ甫正書（内輪９ 昭和６１年４月２φ日 昭和６１例軸Ｉ藻０１３３５７号 ２、発明の名称 ガラス粉末焼結体 住　　所　　　大阪府門真市大字門真１０４８番地名　
称（５８３）松下電工株式会社 代表者　　（（ｍｍ　藤井　貞　夫 ４、代理人 ６、補正の対象 明細書 ７、補正の内容 ■　明細書第７頁第１３行に「粘度ルツボ」とあるを、
「粘土ルツボ」と訂正する。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガラスを粉砕した粉末の成形体を焼成して得られ
   るガラス粉末焼結体において、 前記ガラスにおける重量％表示組成が、 ４８≦ＳｉＯ＿２≦６３ １０≦Ａｌ＿２Ｏ＿３≦２５ １０≦ＭｇＯ≦２５ ４≦Ｂ＿２Ｏ＿３≦１０ であるガラス粉末焼結体。
2. （２）ガラスを粉砕した粉末が平均粒径１〜１０μｍの
   ものである特許請求の範囲第１項記載のガラス粉末焼結
   体。
3. （３）ガラスを粉砕した粉末の成形体を焼成して得られ
   るガラス粉末焼結体において、 前記ガラスにおける主成分の重量％表示組成が４８≦Ｓ
   ｉＯ＿２≦６３ １０≦Ａｌ＿２Ｏ＿３≦２５ １０≦ＭｇＯ≦２５ ４≦Ｂ＿２Ｏ＿３≦１０ であって、 副主成分として、ＴｉＯ＿２、ＺｒＯ＿２、ＳｎＯ＿２
   、Ｐ＿２Ｏ＿５、ＺｎＯ、ＭｏＯ＿３、および、Ａｓ＿
   ２Ｏ＿３からなる群より選ばれたすくなくともひとつの
   核発生剤となる金属化合物を５重量％以下含有してなる
   ガラス粉末焼結体。
4. （４）ガラスを粉砕した粉末が平均粒径１〜１０μｍの
   ものである特許請求の範囲第３項記載のガラス粉末焼結
   体。