JPS62187159A - 多層基板用低温焼結磁器組成物 - Google Patents
多層基板用低温焼結磁器組成物Info
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- JPS62187159A JPS62187159A JP61027027A JP2702786A JPS62187159A JP S62187159 A JPS62187159 A JP S62187159A JP 61027027 A JP61027027 A JP 61027027A JP 2702786 A JP2702786 A JP 2702786A JP S62187159 A JPS62187159 A JP S62187159A
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Landscapes
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- Inorganic Insulating Materials (AREA)
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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)。
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)。
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)。
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)。
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。
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。
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。
、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)
- 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61027027A JPH0676253B2 (ja) | 1986-02-10 | 1986-02-10 | 多層基板用低温焼結磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61027027A JPH0676253B2 (ja) | 1986-02-10 | 1986-02-10 | 多層基板用低温焼結磁器組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62187159A true JPS62187159A (ja) | 1987-08-15 |
JPH0676253B2 JPH0676253B2 (ja) | 1994-09-28 |
Family
ID=12209590
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61027027A Expired - Lifetime JPH0676253B2 (ja) | 1986-02-10 | 1986-02-10 | 多層基板用低温焼結磁器組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0676253B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62226855A (ja) * | 1986-03-28 | 1987-10-05 | 株式会社村田製作所 | 多層基板用低温焼結磁器組成物 |
JPH0357629U (ja) * | 1989-10-09 | 1991-06-04 |
-
1986
- 1986-02-10 JP JP61027027A patent/JPH0676253B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62226855A (ja) * | 1986-03-28 | 1987-10-05 | 株式会社村田製作所 | 多層基板用低温焼結磁器組成物 |
JPH0357629U (ja) * | 1989-10-09 | 1991-06-04 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0676253B2 (ja) | 1994-09-28 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EXPY | Cancellation because of completion of term |