JPS62187159A - 多層基板用低温焼結磁器組成物 - 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、多層基板用低温焼結磁器組成物に関し、特
に、複数のシート状磁器を積層し、磁器間に回路を形成
してなる多層電気回路基板に適した、多層基板用低温焼
結磁器組成物に関する。

（従来技術） 一般に、電子機器の小型化に伴い、電気回路を構成する
各種電子部分を実装するのに磁器基板が汎用され、最近
では、実装密度をさらに高めるため、表面に導電材料で
回路を形成した磁器シートを複数枚積層してなる多層磁
器基板が開発されている。この種の多層磁器基板の磁器
材料にはアルミナが用いられているが、その焼結温度は
１５００〜１６００℃と高温であるため、次のような問
題があった。まず、焼結に多量のエネルギを必要とする
ため製造コストが高くなる。また、基板内部に形成され
る内部回路などの導電材料が、たとえば、高温の焼結温
度に耐えられるタングステンやモリブデンなどに限定さ
れるため、内部回路などの抵抗が大きくなる。そして、
アルミナの熱膨張係数がシリコンチップのそれよりも大
きいため、シリコンチップにサーマルストレスがかかり
、クランクの原因になることなどである。そこで、これ
らの問題を解決するために、低温で焼結させることがで
きる基板用磁器組成物として、アルミナに多量の結晶化
ガラス成分を添加したもの、あるいは特開昭５７−１８
４２８９号公報に開示されている組成物のように、Ｂａ
５ｎＯ：＋にホウ素を多量に添加したものが用いられて
いる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、アルミナに多量の結晶化ガラス成分を添
加した組成物では、得られた磁器に空孔が多数存在し、
空孔を介して導体路間にマイグレーションが発生すると
いう問題点が生じる。また、特開昭５７−１８４２８９
号公報に開示された組成物では、仮焼物がガラス状とな
るので、その粉砕が困難となるばかりでなく、焼成の際
にホウ素が激しく蒸発し、導電材料と反応したり炉の材
料に損傷を与えたりするという問題が生じる。

それゆえに、この発明の主たる目的は、低い温度で焼成
でき、特性的には比抵抗が高くかつ誘電率が低くさらに
誘電体損失が小さく、しかも熱膨張係数がアルミナ以下
である多層基板用低温焼結磁器組成物を提供することで
ある。

（問題点を解決するための手段） この発明は、Ｓｔ酸成分ＳｉＯ２に換算して２５〜８０
重量％、Ｂａ成分がＢａＯに換算して１５〜７０重量％
、Ｂ成分がＢ２Ｏ３に換算して１．５〜５重量％、ＡＩ
酸成分Ａβ２０．に換算して１〜３０重量％、Ｃａ成分
がＣａＯに換算して０重量％を超え３０重量％以下含ま
れる、多層基板用低温焼結磁器組成物である。

なお、微量添加物として、Ｌｉ２Ｏ，Ｋｇ　Ｏ。

ＮａｔＯなどのアルカリ金属酸化物の少なくとも１種を
１．０重量％以下添加するようにしてもよい。

この発明の電気回路基板用磁器組成物を用いて電気回路
基板を製造する場合、たとえば、Ｓｉ、８２％　８％　
ＡｌおよびＣａの酸化物もしくは焼成時に分解して酸化
物となる化合物の粉末を秤量、調合し、その原料混合物
を８５０〜９５０℃で仮焼した後、粉砕し、その粉末を
バインダと混練してからシート状に成形し、次いで、得
られたグリーンシートを酸化性雰囲気あるいは非酸化性
もしくは還元性雰囲気中、８５０〜１０００℃で焼成す
ればよい。また、多層電気回路基板を製造する場合、グ
リーンシート上にＡｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎｉなどの
導電材料を含有する導電性ペーストで回路を印刷し、そ
れらを複数積層してから、導電性ペーストを構成する導
電材料に応じた雰囲気中で焼成すればよい、内部導電材
料としてＣｕやＮｉなどの卑金属を使用する場合、それ
らの酸化を防止するため、非酸化性もしくは還元性の雰
囲気中で焼成するのが好ましい。たとえば、窒素をキャ
リアガスとして水蒸気（７０℃）中を通過させ、酸素お
よび水素の含有量を微量含有させた窒素−水蒸気雰囲気
（通常、ＮＺ９９．７〜９９．８％）中、８５０〜１０
００℃で焼成するのが好ましい。なお、酸素を微量含有
させるのは、グリーンシートの形成に使用するバインダ
が仮焼しても、炭素として残存しているため、これを完
全燃焼させて除去するためである。

この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点
は、以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう
。

（実施例Ｉ） 原料として、ＢａＣ０，またはＢ　ａ　ＯＳＳ　ｔ　Ｏ
ｚ　、Ａ　１　ｚ　Ｏ３、Ｂｚ　ＯｘもしくはＢＮまた
はＢ４　Ｃ５ＣａＯまたはＣａＣ０＝を、別表１の組成
となるように秤量して混合した。この混合物を８５０〜
９５０℃で仮焼し、粉砕した後、有機バインダを加えて
混練して、ドクターブレード法によって厚さ１關のシー
ト状に成形した。このグリーンシートを縦３０龍、横１
０龍にカントし、これを空気中、８５０〜１０００℃で
１時間焼成して磁器を得た。また、このグリーンシート
を縦３龍、横２０鰭の角板状にカットして、これを３枚
積層し、２００ｋｇ／ｃｄで加圧し角柱状にした。そし
て、これを上述の方法で焼成し、熱膨張測定用の試料と
した。

これらの試料について、次のとおり各特性をそれぞれの
条件や測定方法で測定し、別表１の結果を得た。

誘　電　率：ＩＭＨｚの条件 誘電体ｂｆｉ失：ＩＭＨｚの条件 比　抵　抗：直流１００ｖの条件 抗折　強度二次の（１）式より算出 式中、Ｔｒ：抗折強度、Ｐ：試料が折断したときの荷重
（ｋｇ）　、　　ｌ　：支点間距離（ａｍ）、ｂ：試料
の幅（ａｎ）、ｄ：試料の厚さく　ａｍ　） 熱膨張係数：次の（２）式より算出 式中、α：熱膨張係数、ΔＬ：加熱による試料の見かけ
の伸び（ｍｓ）、Ｌ：室温での試料の長さくＩｎ）　、
　’ｒ”＋　　：室温、’ｒｚ：５００℃、α５ｉＣｈ
：石英ガラスの熱膨張係数 また、これとは別に同じ方法で厚さ０．３〜０．４酎の
グリーンシートを作成する一方、粒径５μｍ以下のＡｇ
またはＡｇ−Ｐｄの導電材料粉末と打機質ビヒクルとを
重量比８０　：　２０の割合で混合して導電性ペースト
を調整して、前述のグリーンシートの表面に各導電性ペ
ーストを全面に印刷し、これを３枚積層して熱圧着し、
空気中８５０〜１０００℃で焼成した。なお、有機質ビ
ヒクルは、エチルセルロースをα−テレピネオールで１
０倍に希釈したものを使用した。

こうして得られた多層磁器基板について、磁器とＡｇま
たはＡｇ−Ｐｄとの反応を分析したところ、両者間での
反応は見られず、ＡｇおよびＡｇ−Ｐｄはいずれも良好
な導電性を示し、Ａｇの面積抵抗は２ｍΩ／口で、Ａｇ
−Ｐｄの面積抵抗は２０ｍΩ／口であった。

（実施例■） 実施例夏で作成した厚さｌ龍のグリーンシートを用い、
縦３０■、横１０ｍの角柱状にカットしたグリーンシー
トを、６００℃に加熱してバインダを予備燃焼させた後
、９００℃で完全燃焼させ、次いで水澤気（７０℃）中
に通過させた窒素をキャリヤガスとする窒素−水蒸気の
還元性もしくは非酸化性雰囲気中、９５０〜１０００℃
で１時間焼成して試料とした。また、実施例Ｉと同様に
して、加圧成形した角柱状の試料についても、上述と同
じ焼成を行い、熱膨張係数測定用の試料とした。そして
、これらの試料を用いて、実施例■中で測定した各特性
について測定し、別表２の結果を得た。

また、実施例■の後半で述べた厚さ０．３〜０．４ｍの
グリーンシートを用い、その表面上に粒径５０μｍ以下
の銅粉末と有機質ビヒクルとを重量比８０　：　２０の
割合で混合した銅ペーストを印刷し、これを３枚積層し
て熱圧着し、窒素−水蒸気の還元性もしくは非酸化性雰
囲気中９５０〜１０００℃で１時間焼成した。こうして
得た多層磁器基板のＣｕ導体は酸化されておらず、良好
な導電性を示し、その面積抵抗は２ｍΩ／口であった。

別表１および別表２の結果は次の基準に従って判定され
た。

焼結温度：　１０００℃以下（Ｃｕ導体およびＡｇ−Ｐ
ｄ導体の使用可能な温度、ただしＡｇ−Ｐｄ導体はＡｇ
　：　Ｐｄ＝８０　：　２０のもの）誘電率：ＩＭＨｚ
の条件下で１０以下（アルミナの誘電率の値以下） 誘電体損失：ＩＭＨｚの条件下で０．２％以下抗折強度
＝　１５００ｋｇ／ｃｆｆ１以上熱膨張係数：　８．Ｏ
Ｘ　１０−ｈ／’Ｃ以下（アルミナの熱膨張係数の値以
下） なお、別表１および別表２中で＊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範囲
内のものである。

この別表１および別表２から明らかなように、この発明
の多層基板用低温焼結磁器組成物における組成を前記範
囲に限定した限定理由は次のとおりである。

（１）ＳｉＯ，が８０重量％を超えると、抗折強度が１
５００ｋｇ／Ｊ未満になりかつ焼結温度が１０００℃よ
り高くなるので好ましくない（別表１および別表２の試
料番号１参照）。一方、ＳｉＯ２が２５ｆｆｉ量％未満
では、誘電率が１０より大きくなるので好ましくない（
別表１および別表２の試料番号４参照）。

（２１ＢａＯが７０重重四を超えると、誘電率が１０よ
り大きくなるので好ましくない（別表１および別表２の
試料番号５参照）。一方、ＢａＯが１５重量％未満では
、焼結温度が１ｏｏｏ℃より高くなり好ましくない（別
表１および別表２の試料番号１２参照）。

（３）ＣａＯが３０重量％を超えると、焼結温度がｔｏ
ｏｏ℃より高くなり好ましくない（別表１および別表２
の試料番号１１参照）。一方、ＣａＯが含有されないと
きは、熱膨張係数が８．０×１０−’／’Ｃより大きく
なり好ましくない（別表１および別表２の試料番号８参
照）。

（４）　　Ａ　ｌ　ｚ　Ｏｘが３０重量％を超えると、
誘電体損失が０．２％より大きくなり好ましくない（別
表１および別表２の試料番号１４参照）、一方、／１．
０３が１重量％以下のときは、焼結温度が１０００℃よ
り高くなり好ましくない（別表１および別表２の試料番
号１５参照）。

（５１Ｂ２０３が５重量％を超えると、抗折強度が１５
００　ｋｇ／ａＪより小さくなり好ましくない（別表１
および別表２の試料番号１６参照）。一方、Ｂ２Ｏ３が
１，５重量％未満では、焼結温度が１０００℃より高く
なるので好ましくない（別表１および別表２の試料番号
１９参照）。

（発明の効果） この発明によれば、高比抵抗かつ低誘電率で誘電体損失
が少なく、しかも熱膨張係数がアルミナよりも小さくな
る、特性的に優れた多層基板を得ることができる。また
、製造過程においても仮焼後の粉砕などの処理がしやす
く、しかも、１０００℃以下で焼成でき、酸化性雰囲気
あるいは非酸化性雰囲気中で焼成しても、電気的特性、
物理的特性さらには熱的特性の変化が無く、内部導体と
の反応も見られないので、内部導体材料として、たとえ
ばＡｇ、Ａｇ−Ｐｄペースト、ＣｕおよびＮｔなどの卑
金属を使用することができ、多層基板のコストダウンを
図ることができる。

また、熱膨張係数がアルミナ以下であるため、サーマル
ストレスによるクラックが生じにくくなる。

さらに、導体としてサーメット抵抗材料などを印刷して
、抵抗体をも形成することができる。

特許出願人　株式会社　村田製作所 代理人　弁理士　岡　１）　全　啓 （ほか１名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｓｉ成分がＳｉＯ＿２に換算して２５〜８０重量％、 Ｂａ成分がＢａＯに換算して１５〜７０重量％、Ｂ成分
   がＢ＿２Ｏ＿３に換算して１．５〜５重量％、Ａｌ成分
   がＡｌ＿２Ｏ＿３に換算して１〜３０重量％、 Ｃａ成分がＣａＯに換算して０重量％を超え３０重量％
   以下含まれる、多層基板用低温焼結磁器組成物。