JPS6254209B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は少なくともガラス質相およびセラミツ
ク相を有し、容量で85〜60％のガラス質相および
15〜40％のセラミツク相（Ｓ）を有し、かつかか
るガラス質相は珪酸亜鉛およびアルカリ土類珪酸
塩からなる誘電体組成物用出発混合物に関する。
本発明はミクロ電子工学、特に受動構成部分およ
び受動回路、および厚いフイルム技術の分野に利
用される。 誘電体組成物についてのこの種の出発混合物は
従来から、特に米国特許第4152282号明細書に記
載され、この米国特許にはガラス質相としてシヨ
ート非自発的失透タイプ（Short、non−spon−
taneously devitrifiable type）のガラスおよびセ
ラミツク相として酸化アルミニウムを含有してい
ることが記載されている。有機ビヒクルに分散し
た後スクリーン印刷ペーストとして用いられるこ
れらの混合物は競争安定（Comptetitive firms）
により与えられる他のペーストに対して極めて有
利であり、おそらく多層堆積物の場合に窒素雰囲
気における順次焼成（firing）操作は層の電気的
特性に望ましくない流れまたは劣化を生起させる
ことがない。しかし、一方においてかかる層に存
在する炭素質残留物および他方において層の圧縮
性を向上して高品質のスクリーン印刷を可能にす
る必要がある。 最初に記載された欠点は米国特許出願第72945
号に記載されている方法により解決され、この米
国特許出願には、例えば酸化アルミニウム粉末に
よる有機ビヒクルの吸着の結果としてこれらの汚
染炭素残留物を除去するために、容量で１〜10％
の割合で添加する金属酸化物、おそらくは酸化プ
ラセオジム（Pr₆O₁₁、PrO₂）または酸化セリウム
が記載されている。しかしながら、炭素質残留物
を完全に除去するには、かかる添加物を比較的多
量の割合で必要とする。 本発明の目的は窒素雰囲気において生じさせる
必要があり、このために焼成後コンパクトでかつ
非汚染層を得ることができる本特許出願人により
保護する種々のペーストと相容しうる絶縁スクリ
ーン印刷ペーストにより上述する欠点を除去する
ことである。 本発明の誘電体組成物のための出発混合物はセ
ラミツク相の少なくとも１相を酸化亜鉛とするこ
とに特徴がある。セラミツク相について次に示す
ように、セラミツク相の混合物、例えば酸化亜
鉛、酸化コバルトおよび酸化プラセオジムの混合
物を意味する。 このために、セラミツク相の表面活性を粉砕酸
化アルミニウムの表面活性より小さくし、これに
より有機フラクシヨンを少ない程度に吸収させ、
これに対して更にガラス質相を失透させる目的に
より酸化亜鉛のセラミツク相からガラス質相への
転移は粉末の粉砕の小さい程度に影響し、このた
めに特許出願第7825860号に記載されている炭素
質残留物を除去することのできる酸化剤の添加を
極めて少量、例えば0.5〜５容量％に制限するこ
とができる。 本発明の１例においては、誘電体組成物用出発
混合物はガラス質相を30〜55モル％SiO₂、20〜
40モル％ZnO、０〜20モル％B₂O₃、０〜10モル
％Al₂O₃、５〜40モル％CaO＋SrO＋BaOおよび
必要ならば着色酸化物として０〜10モル％C₀Oか
らなることを特徴とする。 本発明の好適例においては、50％SiO₂、20％
ZnO、５％B₂O₃、５％Al₂O₃、15％BaOおよび着
色酸化物として５％C₀Oのモル％からなる。 このために、ガラスは窒素中で焼成するのに極
めて適当である。他方において酸化亜鉛による一
層速やかに進行する反応においては高い軟化点を
有し、かつ酸化アルミニウムを選択する場合より
粘性であるガラスを選択し、一方において酸化剤
によりその作用を一層満足に達成でき、他方にお
いて焼成後スクリーン印刷パターンの良好な鮮明
度を得るようにする。 本発明の１例の誘電体組成物用出発混合物にお
いては、ガラス質相を自然的に失透しうる１種の
ガラスの混合物からなる。 実験において、焼成後に得られる相はよりコン
パクトであり、この結果、上層のスクリーン印刷
を著しく向上することを確めた。本発明の他の例
の誘電体組成物用出発混合物においては、数種類
のセラミツク相を含有させ、その第１セラミツク
相を酸化亜鉛とし、第２セラミツク相を酸化コバ
ルトとする。 次に、本発明の例を添付図面を参照して説明す
る。 一般に、70〜40％のガラス質相および30〜60％
のセラミツク相からなる容量で比較的多量のガラ
ス質およびセラミツク相からなるスクリーン印刷
ペーストを製造する誘電体組成物についてはすで
に知られている。 上述する米国特許第4152282号明細書には非酸
化雰囲気において焼成操作を必要とする銅含有ペ
ーストからなる本特許出願人により開発したペー
ストのシステムを相容する誘電体組成物用出発混
合物について記載されており、そのガラス質相は
シヨートタイプ、特に硼珪酸亜鉛であり、セラミ
ツク相は酸化アルミニウムである。 本発明の新規性はセラミツク相として酸化亜
鉛、または酸化亜鉛と酸化コバルトの混合物を使
用し、これに対してガラスの組成物を幾分相違さ
せ、特に軟化点および粘度を著しく高くすること
にある。 これらの本発明の新規な組成物を次の表に示
す。

【表】 上記表に示すように、この表には組成の外に密
度（Kg／m³）、20〜320℃の範囲の膨脹率、アニー
ル点（ann.p.）（℃）および膨張軟化点（sof.p.）
（℃）を示している。 本発明においては、上表に示す範囲のモル量の
ガラスを生成し、この好適組成物は表の中央部に
示す組成からなる。このガラスまたはこの範囲内
のガラスの１種は同じ系統のガラス質組成物（亜
鉛およびアルカリ土類珪酸塩）と混合することが
できるが、しかしその組成により試験条件（ガラ
スフリツトを再溶融させる）において自然失透す
る。本発明の誘電体組成物用出発混合物はかよう
にして得たガラスフリツトを85〜60容量％のガラ
ス質相と15〜40容量％のセラミツク相との割合の
セラミツク粉末と緊密に混合することによつて得
る。好ましくは、78容量％のガラス質相および22
容量％のセラミツク相の量（11％ZnO、７％CoO
および４％PrO₂）を選択することができ、これら
の割合によりこれかられ得られた層の機械的挙動
および電気的挙動に関する最適結果を得ることが
できた。 本発明のスクリーン印刷ペーストは誘電体組成
物用出発混合物をスクリーン印刷に適当な有機ビ
ヒクルに分散することによつて得る。この目的の
ために、エチルセルロースをテルピネオール
（tarpineol）に溶解した溶液またはテルピネオー
ルからなる混合物はしばしば用いられている。燃
焼前に、有機ビヒクルはスクリーン印刷ペースト
の10〜40重量％存在させ、ビヒクルおよびその割
合は所望とする流動学的挙動により選択する。 次いでペーストを、例えば第１図に示す多層パ
ターン２が代表的な酸化アルミニウムの基体１上
に得られるようにシルク−スクリーンに通す。か
かるパターン２の平面を第１ａ図に示し、かかる
第１ａ図の−線上における断面を第１ｂ図に
示す。本発明の誘電体組成物用出発混合物により
得られたかかるパターン２は下側導体３，４、お
よび５と上側導体６との間に位置させ、この導体
６を導体３および５から絶縁し、これに対してく
ぼみ部分７のために導体４と導体５との間に接続
を形成する。 このパターンにより形成した層を窒素雰囲気に
おいて850〜950℃の範囲の温度で第２図に示すサ
イクルに従つて焼成する。第２図の横軸は約10分
の平坦域を有する焼成操作（約１時間）の経過時
間を示しており、および縦軸は温度を示してい
る。 焼成操作の温度範囲は選択する必要があり、こ
のために少なくとも失透領域を達成し、この領域
は関連混合物の示差熱分析グラフから誘導でき、
この一般的な変化を第３図の線図に示す（この第
３図には失透領域Ｄおよび酸化剤Ｃの分解領域を
示している）。このグラフの横軸は温度を示し、
縦軸は任意単位の熱量Ｑを示している。失透が不
規則構造から規則構造に転移する場合、これは熱
放出（発熱反応）により達成し、曲線は第３図に
Ｐで示す広いポジテイブピークを示す。さらに、
このピークは２つの異なるサブ−ピークに分れ
る。この一方のサブ−ピークはガラス（好ましい
組成物）と酸化亜鉛との反応に相当し、他のサブ
−ピークは自然的失透組成物の結晶化に相当し、
ピークＰの巾は失透領域に相当する。 本発明においては、本発明において得られた好
適組成の絶縁層について正確な電気測定を行つて
その誘電特性を測定し、この測定結果を次表に示
す：

【表】 この層は、１cm²の平面および40μｍの厚さにつ
いて50V電圧で測定して10¹⁰Ωより高い抵抗を有
していた。多孔性は普通の手段（液体拡散、着色
等）によつて検出できなかつた。 層の正確な結晶学的分析から焼成処理中に形成
した主結晶相を確めることができた。最初のガラ
ス質相における酸化物を溶解することによつて、
この相は失透し、これにより１つの結晶相または
多くの結晶相を生じ、誘電層の構造が強化され、
かつ順次の焼成操作中に増大した。この場合にウ
イレマイト（Willemite）（Zn₂SiO₄：亜鉛のオル
トシリケート）およびハージストナイト
（ZnCa₂Si₂O₇：珪酸カルシウム亜鉛）を形成した
ことを意味し、ハージスナイトにおいてカルシウ
ムをバリウムで置換することができる。 また、他の誘電体組成物について試験したが良
好な結果は得られなかつた。 上述する組成範囲を種々変えることができ、ま
た回路の１例に本発明の誘電体組成物を用いるこ
とができ、また本発明は本明細書および特許請求
の範囲を逸脱しない限り種々変更を加えることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は代表的な酸化アルミニウムの基体上
の多層スクリーン印刷構造上の平面図、第１ｂ図
は第１ａ図の−線上の断面図、第２図はスク
リーン印刷層の時間に対してプロツトした焼成サ
イクルの曲線図および第３図は本発明の混合物の
示差熱分析グラフである。 １……基体、２……パターン、３，４，５……
下側導体、６……上側導体、７……くぼみ部分、
Ｃ……酸化剤の分解領域、Ｄ……失透領域、Ｐ…
…ポジテイブピーク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 85〜60％のガラス質相および15〜40％のセラ
   ミツク相の容量割合の少なくともガラス質相およ
   びセラミツク相からなり、前記ガラス質相を珪酸
   亜鉛およびアルカリ土類珪酸塩とする誘電体組成
   物用出発混合物において、前記セラミツク相の少
   なくとも１相を酸化亜鉛としたことを特徴とする
   誘電体組成物用出発混合物。 ２ ガラス質相は30〜55％のSiO₂、20〜40％の
   ZnO、０〜20％のB₂O₃、０〜10％のAl₂O₃、５〜
   40％のCaO＋SrO＋BaOおよび０〜10％の着色酸
   化物としてのC₀Oの主成分の酸化物からなる特許
   請求の範囲第１項記載の誘電体組成物用出発混合
   物。 ３ ガラス質相は50％のSiO₂、20％のZnO、５％
   のAl₂O₃、15％のBaOおよび５％のC₀Oのモル量
   の酸化物からなる特許請求の範囲第２項記載の誘
   電体組成物用出発混合物。 ４ ガラス質相はガラスの混合物からなり、この
   混合物の１種のガラスを自然的に失透しうるよう
   にした特許請求の範囲第１項記載の誘電体組成物
   用出発混合物。 ５ 自然的に失透しうるガラスは48％SiO、29％
   ZnOおよび23％CaOのモル量の酸化物を含有する
   特許請求の範囲第４項記載の誘電体組成物用出発
   混合物。 ６ 22容量％のセラミツク相および78容量％のガ
   ラス質相からなる特許請求の範囲第１〜５項のい
   ずれか一つの項記載の誘電体組成物用出発混合
   物。 ７ セラミツク相の１つを酸化コバルトとする特
   許請求の範囲第１〜６項のいずれか一つの項記載
   の誘電体組成物用出発混合物。 ８ 85〜60％のガラス質相および15〜40％のセラ
   ミツク相の容量割合の少なくともガラス質相およ
   びセラミツク相からなり、前記ガラス質相を珪酸
   亜鉛およびアルカリ土類珪酸塩とし、前記セラミ
   ツク相の少なくとも１相を酸化亜鉛とした誘電体
   組成物用出発混合物を有機ビヒクルに分散して得
   たスクリーン印刷ペースト。 ９ Pr₆O₁₁、PrO₂、CrO₂、CeO₂の群から選択し
   た酸化物を0.5〜５容量％の割合で含有させた特
   許請求の範囲第８項記載のスクリーン印刷ペース
   ト。 １０ 85〜60％のガラス質相および15〜40％のセ
   ラミツク相の容量割合の少なくともガラス質相お
   よびセラミツク相からなり、前記ガラス質相を珪
   酸亜鉛およびアルカリ土類珪酸塩とし、前記セラ
   ミツク相の少なくとも１相を酸化亜鉛とした誘電
   体組成物用出発混合物を有機ビヒクルに分散して
   得たスクリーン印刷ペーストを、シルク−スクリ
   ーンを通して代表的な酸化アルミニウムの基体上
   に堆積し、この堆積したペーストを焼成して得た
   誘電体層。