JPS6236041A - ホ−ロ−基板被覆用ガラス−セラミツク材料 - Google Patents

ホ−ロ−基板被覆用ガラス−セラミツク材料

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JPS6236041A
JPS6236041A JP17188885A JP17188885A JPS6236041A JP S6236041 A JPS6236041 A JP S6236041A JP 17188885 A JP17188885 A JP 17188885A JP 17188885 A JP17188885 A JP 17188885A JP S6236041 A JPS6236041 A JP S6236041A
Authority
JP
Japan
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glass
ceramic material
metal
al2o3
nitride
Prior art date
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Pending
Application number
JP17188885A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshio Masuda
喜男 増田
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.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
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Publication of JPS6236041A publication Critical patent/JPS6236041A/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C14/00Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix
    • C03C14/004Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix the non-glass component being in the form of particles or flakes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2214/00Nature of the non-vitreous component
    • C03C2214/04Particles; Flakes

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Insulated Metal Substrates For Printed Circuits (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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はガラス−セラミック材料に関し、特に電子機器
用ホーロー回路基板の絶縁被覆材料として好適なガラス
−セラミック材料に関する。
[従来の技術] 金属基体上に絶縁層を設けた電子機器用回路基板の1種
として、ホーロー基板が知られている。
これ迄、ホーロー基板グレーズ用のガラス材料としては
1例えばソーダライム系ガラス等が使用されている。し
かしながら、この様なガラス材料から成るホーロー絶縁
層を設けた場合、ペースト焼成温度が850℃付近と、
アルミナのセラミック基板の850℃付近に比べ、約2
O0℃も低く、回路ペーストを塗布、焼成する際の温度
選択幅が挟まり、従ってペースト材料の選択幅も狭まる
という問題点があり、この様な耐熱性の点から回路の信
頼性を著しく低下させた。また、レーザー・トリミング
加工を行うには十分な硬度に達し得ない(現状ではビッ
カース硬度500〜800kg/ am2)といった機
械的特性の面での問題点もあった。
更に、ソーダライム系等のガラス材料を用いた場合、熱
膨張係数が比較的高く、アルミナパッケージやSiチッ
プとの膨張差が生ずるため、これら封止材料や回路素子
と併用することが困難であったり、また含有するアルカ
リイオンによるイオンマイグレーションが起り回路の電
気特性に悪影響を与えるといった問題点もあった。
また、更に従来のホーロー基板グレーズ用ガラス材料の
問題点として、熱伝導率が低く(現状では0.002 
cal/ ’O* cm* sec程度)、回路の集積
度を高める際の阻害要因となることや、絶縁耐圧が低く
、ホーロー絶縁層の信頼性が低くなることなどがあった
[発明の解決すべき問題点] 本発明は前述した従来の問題点を解決し得るホーロー基
板被覆用の新規なガラス−セラミック材料を提供すべく
なされたものである。
[問題点を解決するための手段] 即ち、本発明により提供されるホーロー基板被覆用のガ
ラス−セラミック材料は、MXO−A12O3  B2
Ox −Si 02系又はM−〇−Cr 03  Al
I30x  B2O3  Si 02系(但し、M!は
周期律表第[[A、■B及びVIIIA族に属する1種
又 は2種以上の2価金属を表す、具体的には、例えば
Ca、Mg、Ba、Fe、Go。
Ni等である。)のガラスに対して、金属窒化物又は/
及び 金属酸窒化物を3〜70重量%の重比で含有する
組成物から成ることを特徴とするものである。
[構成の具体的説明及び実施例] 本発明における前記ガラス材料としては、例えば、従来
公知のほうろうフリットや結晶化ガラスの基礎ガラスに
準拠し、前記組成のガラス形成性材料を選択使用するこ
とができる。MIIOの具体令としては、Ca O,M
g O,Ba O,Fe 01Co O,Ni O,T
aN、Fe2 N、Zn3 N、CA3 N2 、Mg
3N2等があり、これら2種以上を含有するガラス材料
を使用することもできる。
本発明における前記金属窒化物としては1例えばA9.
M、 S i3 N4 、 Ti N、 Zr N、 
Cr N等があり、また金属酸窒化物としては、例えば
、Si−A9.−0−N系化合物がある。
これら金属窒化物又は/及び金属酸窒化物の量を、ガラ
ス材料に対し、3〜70重量%としたのは、3重量%未
満では耐熱性、硬度、熱膨張係数等特性向上が望めず、
 70重量%を超えるとガラス粘度が高くなり過ぎ使用
しにくくなり、例えばホーロー基板において金属への被
覆が困難になるためである。
本発明のガラス−セラミック材料は、例えば、前記ガラ
ス材料に前記金属窒化物又は/及び金属酸窒化物の粉末
を添加、混合し、熱処理、好ましくは窒素雰囲気中で熱
処理を行い、ガラス分の溶解を通じてガラス中に窒素を
含有せしめることにより製造することができる。この場
合、含有せしめられた窒素は原料の窒化物や酸窒化物の
形態で存在してもよいし、あるいは新たな窒化物や酸窒
化物の状態で存在してもよい、また、窒化物又は/及び
酸窒化物の全部をガラス中に溶解せしめp必要はなく、
結晶粒子として分散するものが残存していてもよい、こ
の場合は、結晶粒子の径は最大51Lm以下であること
が好ましくまた。結晶粒子の容積が、ガラス相100部
に対し、70部以下であることが好ましい。
かくして得られる本発明のガラスニセラミック材料は1
例えばフリット化し、ホーロー基板を製造する場合には
、このフリットを金属コアに被覆し、加熱処理して絶縁
層を形成したホーロー基板とすることができる。
以下に具体的実施例を示して本発明を更に詳しく説明す
る。
実施例I Ca 0−AlI303−B2O3−3i 02系ガラ
スに下記第1表の窒化物の粉末を添加し、窒素雰囲気中
で熱処理(温度12O0〜2O00℃)して、本実施例
のガラス−セラミック材料を製造した。得られたガラス
−セラミック材料の各種特性を測定した結果を、第1表
に示した。
なお、使用したガラスの組成を以下に示す。
[組成] CaO35,5重量% Al2O3    14.5 B2O.      15.0 Sin2     35.0 Total       100 実施例2 CaO−ZnO−A文2O3  B2 o、−3i02
系ガラスとし、これにAL;LNを添加した以外は実施
例1と同様にして、本実施例のガラス−セラミック材料
を製造し、特性を測定し、結果を第2表に示した。
なお、使用したガラスの組成を以下に示す。
[組成] CaO33,5重量% ZnO10,O A見、0.      8.5 B2Oi        15.9 Si02      35.0 Total       100 実施例3 CaO−Cr2O3   AJ12O3   B2O3
−3i02系ガラスとし、これにAiNを添加した以外
は実施例1と同様にしてガラス−セラミック材料を製造
した。実施例1と同様に特性を測定した結果を第3表に
示した。
なお、使用したガラスの組成を以下に示す。
[組成] CaO33,5l量% Cr2O,e、5 AlzO310,0 B2O.      15.0 SiOz       35.0 T otel       100 なお、第1表から第3表において、窒化物の添加量は例
えばlO%AfLN添加ならばガラスとAUNとの組成
はガラス/AuN=90/10となることを意味する。
[発明の効果] 本発明のガラス−セラミック材料は、耐熱性に優れ、高
硬度、低熱膨張、高熱伝導率の材料であり、絶縁耐圧も
従来のソーダライム系グレーズよりも高くなるため、ホ
ーロー基板の絶縁層とする電子機器用回路基板の絶縁被
覆材料として、特に優れた使用特性を発揮することがで
きる。また。
この場合、易動度の高いアルカリ金属を全く含まないた
め、回路の電気特性に悪影響を与えるといった問題が起
らない。
手続補正書 昭和60年10月30日 特許庁長官  宇 賀 道 部  殿 l ・19件の表示 昭和60年特許願171888 2 発明の名称 ホーロー基板被蹟用ガラスーセラミック材料3 補正を
する者 ・1警件との関係   特許出願人 4 代理人 住所  東京都渋谷区代々木1−54−11パルナス代
々木408 氏名 (8809)   方理士  福 森 久 夫5
 補正の対象 明細書の特許請求の範囲および発明の詳細な説明の欄6
 補正の内容 別紙のとおり 、シー′ 明細書 l 発明の名称 ホーロー基板被覆用ガラス−セラミック材料2、特許請
求の範囲 I  N’0−Al2O3−82O3−SiO2系又は
MtO−リlルエ−Al2O3−FJ2(h −SiO
z系(但1..MIIttPII期律表第nA、UB及
びvIA族に属する1種又は2種以上の2価金属を表す
、)のガラスに対して、金属窒化物又は/及び金属酸窒
化物を3〜70毛凌パーク材料。
2 金属窒化物としてAIM 、 Si3e4. Ti
N 。
ZrN 、 CrM 、 TaN 、 FezN、 Z
n5N?、 Ca3Nz及びにg382から選ばれる化
合物を含有する特許請求の範囲第1項記載のガラス−セ
ラミック材料。
3 金属酸窒化物としてSi −AI −0−N系化合
物を含有する特許請求の範囲第1項又は第2項記載のガ
ラス−セラミック材料。
3、発明の詳細な説明 [産業上の利用分野] 本発明はガラス−セラミック材料に関し、特に電子機器
用ホーロー回路基板の絶縁被覆材料として好適なガラス
−セラミック材料に関する。
[従来の技術] 全屈基体とに絶縁層を設けた電子機器用回路基板の1種
として、ホーロー基板が知られている。
これ迄、ホーロー基板グレーズ用のガラス材料としては
1例えばソーダライム系ガラス等が使用されている。し
かしながら、この様なガラス材料から成るホーロー絶縁
層を設けた場合、ペースト焼成温度が650℃付近と、
アルミナのセラミック基板の850℃付近に比べ、約2
O0℃も低く、回路ペーストを塗布、焼成する際の温度
選択幅が挟まり、従ってペースト材料の選択幅も狭まる
という問題点があり、この様な耐熱性の点から回路の信
頼性を著しく低下させた。また、レーザー・トリミング
加工を行うには十分な硬度に達し得ない(現状ではビッ
カース硬度SOO〜800kg/■■2)といった機械
的特性の面での問題点もあった。
更に、ソーダライム系等のガラス材料を用いた場合、熱
膨張係数が比較的高く、アルミナパッケージやSiチッ
プとの膨張差が生ずるため、これら封止材料や回路素子
と併用することが困難であったり、また含有するアルカ
リイオンによるイオンマイグレージオンが起り回路の電
気特性に悪影響を与えるといった問題点もあった。
また、更に従来のホーロー基板グレーズ用ガラス材料の
問題点として、熱伝導率が低く(現状では0.002 
cal/ ”Oe cm * sec程度)、回路の集
積度を高める際の阻害要因となることや、絶縁耐圧が低
く、ホーロー絶縁層の信頼性が低くなることなどがあっ
た。
[発明の解決すべき問題点] 本発明は前述した従来の問題点を解決し得るホーロー基
板被覆用の新規なガラス−セラミック材料を提供すべく
なされたものである。
[問題点を解決するための手段] 即ち、本発明により提供されるホーロー基板被覆用のガ
ラス−セラミック材t4は、MtO−A I703−8
2O3−Si02系又はMII0−Cr2(h−Al2
O3− B2(h−3iOz系(但し Hzは周期律表
第1IA、IIB及びVIIIA族に属する1種又 は
2種以上の2価金属を表す。
具体的には、例えばCa、 Mg、 Ba、 Zn、 
Fe、 Go、 Xi等である。)のガラスに対して、
金属窒化物又は/及び金属酸窒化物を3〜70重量%の
重量比で含有する組成物から成ることを特徴とするもの
である。
[構成の具体的説明及び実施例] 本発明における前記ガラス材料としては、例えば、従来
公知のほうろうフリットや結晶化ガラスの基礎ガラスに
準拠し、前記組成のガラス形成性材料を選択使用するこ
とができる0M1LOの具体例としては、GaO、Mg
O、BaO、ZnO、FeO。
CoO,NiO等があり、これら2種以上を含有するガ
ラス材料を使用することもできる。
本発明における前記金属窒化物としては、例えばAIN
 、Si:+Ni  、TiN  、ZrM  、Cr
N  、TaN 。
Fe2N 、 Zn3N2. Ca3NZ、 Mg3N
z等があり、また金属酸窒化物としては、例えば、Si
−AI−0−N系化合物がある。
これら金属窒化物又は/及び金属酸窒化物の埴を、ガラ
ス材料に対し、3〜70屯着%としたのは、31量%未
満では耐熱性、硬度、熱膨張係数等特性向上が望めず、
70重量%を超えるとガラス粘度が高くなり過ぎ使用し
にくくなり、例えばホーロー基板において金属への被覆
が困難になるためである。
本発明のガラス−セラミック材料は、例えば、前記ガラ
ス材料に前記金属窒化物又は/及び金属酸窒化物の粉末
を添加、混合し、熱処理、好ましくは窒素雰囲気中で熱
処理を行い、ガラス分の溶解を通じてガラス中に窒素を
含有せしめることにより製造することができる。この場
合、含有せし。
められた窒素はガラス中に溶存してよいし、鉱物の構成
元素として存在してもよい、また、添加した窒化物又は
/及び酸窒化物の全部をガラス中に溶解せしめる必要は
なく、結晶粒子として分散するものが残存ていてもよい
、この場合は、結晶粒子の径は最大57zm以下である
ことが好ましくまた。結晶粒子の6植が、ガラス相 1
00部に対し、70部以下であることが好ましい。
かくして得られる本発明のガラス−セラミック材料は、
例えばフリット化し、ホーロー基板を製造する場合には
、このフリットを金属コアに被覆し、加熱処理して絶縁
層を形成したホーロー基板とすることができる。
以下に具体的実施例を示して本発明を更に詳しく説明す
る。
実施例l CaO−Al2Ot −BzOz −SiO2系ガラス
に下記第1表の窒化物の粉末を添加し、窒素雰囲気中で
熱処理(温度12O0〜2O00℃)して、本実施例の
ガラス−セラミック材料を製造した。得られたガラス−
セラミック材料の各種特性を測定した結果を、第1表に
示した。
なお、使用したガラスの組成を以下に示す。
[組!] CaO35,5重量% Al2O314,5 B2O3             15 、0Si0
2             35.QTotal  
           100実施例2 CaO−Zn 0−Al2O3 −82O3−SiOz
系ガラスとし、これにAIMを添加した以外は実施例1
と同様にして、本実施例のガラス−セラミック材料を製
造し、特性を測定し、結果を第2表に示した。
なお、使用したガラスの組成を以下に示す。
[組成] CaO33,Si%% Zn0        1Q、0 AI2O3        8.5 82O3        15.0 Si02        35.0 Total       100 実施例3 CaO−Cr2(h −Al2O3−B2O3−Si0
2系ガラスとし、これにAIMを添加した以外は実施例
1と同様にしてガラス−セラミック材料を製造した。実
施例1と同様に特性を測定した結果を第3表に示した。
なお、使用したガラスの組成を以下に示す。
[組成] Ga0        33.5   i%%Cr2O
3B、5 Ab(h         10.0 B2O3        15.Q SiOz         35.0 Total       100 なお、第1表から第3表において、窒化物の添加賃は例
えば10%AIM添加ならばガラスとAIMとの組成は
ガラス/AIM =90/10となることを意味する。
[発明の効果1 本発明のガラス−セラミック材料は、耐熱性に優れ、高
硬度、低熱膨張、高熱伝導率の材料であり、絶縁耐圧も
従来のソーダライム系グレーズよりも高くなるため、ホ
ーロー基板の絶縁層とする電子機泰用回路基板の絶縁被
覆材料として、特に優れた使用特性を発揮することがで
きる。また、コノ場合、易動度の高いアルカリ金属を全
く含まないため1回路の電気特性に悪影響を与えるとい
った問題が起らない。
手続補正書 昭和60年12月11日

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 M^IIO−Al_2O_3−B_2O_3−SiO
    _2系又はM^IIO−CrO_3−Al_2O_3−B
    _2O_3−SiO_2系(但し、M^IIは周期律表第
    IIA、IIB及びVIIIA族に属する1種又は2種以上の2
    価金属を表す。)のガラスに対して、金属窒化物又は/
    及び金属酸窒化物を3〜70重量パーセントの重比で含
    有する組成物から成ることを特徴とするホーロー基板被
    覆用のガラス−セラミック材料。 2 金属窒化物としてAlN、Si_3N、TiN、Z
    rN、CrN、TaN、Fe_2N、Zn_3N_2、
    Ca_3N_2及びMg_3N_2から選ばれる化合物
    を含有する特許請求の範囲第1項記載のガラス−セラミ
    ック材料。 3 金属酸窒化物としてSi−Al−O−N系化合物を
    含有する特許請求の範囲第1項又は第2項記載のガラス
    −セラミック材料。
JP17188885A 1985-08-06 1985-08-06 ホ−ロ−基板被覆用ガラス−セラミツク材料 Pending JPS6236041A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04169827A (ja) * 1990-11-01 1992-06-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 荷重検出装置とこの荷重検出装置を用いた車輌用サスペンション
FR2698092A1 (fr) * 1992-11-19 1994-05-20 Corning Inc Corps composite fritté de matière céramique liée par du verre.

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04169827A (ja) * 1990-11-01 1992-06-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 荷重検出装置とこの荷重検出装置を用いた車輌用サスペンション
FR2698092A1 (fr) * 1992-11-19 1994-05-20 Corning Inc Corps composite fritté de matière céramique liée par du verre.

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