JPS63162568A - ガラス−セラミツクス複合体 - Google Patents
ガラス−セラミツクス複合体Info
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- JPS63162568A JPS63162568A JP61307978A JP30797886A JPS63162568A JP S63162568 A JPS63162568 A JP S63162568A JP 61307978 A JP61307978 A JP 61307978A JP 30797886 A JP30797886 A JP 30797886A JP S63162568 A JPS63162568 A JP S63162568A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/03—Use of materials for the substrate
- H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
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】
概要
本発明は、実装用セラミック基板の分野くおいて、低誘
電率、高強度でかつ９００℃以上で焼成可能なセラミッ
ク基板を得るため、ガラス成分に圧縮応力を加え、強化
ガラス化することにより、ガラス量が多いガラス−セラ
ミックス複合体の強度を高くしたものである。
電率、高強度でかつ９００℃以上で焼成可能なセラミッ
ク基板を得るため、ガラス成分に圧縮応力を加え、強化
ガラス化することにより、ガラス量が多いガラス−セラ
ミックス複合体の強度を高くしたものである。
産業上の利用分野
本発明は、実装用セラミック基板、特にガラスセラミッ
クス強化複合体基板に関する。
クス強化複合体基板に関する。
実装用セラミック基板は信号を高速伝達することが目的
でありため、誘電率が低い材料を使用することが要求さ
れる。誘電率が低いセラミックスとしては、結晶質セラ
ミックスでは、アルミナ（Ａ １２０３ ） 、ムライ
ト （Ａｌ２０３ ・ＳｉＯ２〜３Ａｇ２０３ ・
２Ｓ ｔ０２ ） 、ボロンナイトライド（ＢＮ）など
が知られており、一方、非晶質セラミックスとしては硼
珪酸ガラス石英ガラスなどが知られている。これらのセ
ラミックスの誘電率と曲げ強さの関係を調べると、誘電
率が低いと曲げ強さも低くなり、誘電率が高いと曲げ強
さも高くなるという関係にあり、（第１図参照）、実装
用セラミックス基板の必要物性値である誘電率５以下、
曲げ強さ２００ ＭＰａ以上というセラミックスはなか
った。
でありため、誘電率が低い材料を使用することが要求さ
れる。誘電率が低いセラミックスとしては、結晶質セラ
ミックスでは、アルミナ（Ａ １２０３ ） 、ムライ
ト （Ａｌ２０３ ・ＳｉＯ２〜３Ａｇ２０３ ・
２Ｓ ｔ０２ ） 、ボロンナイトライド（ＢＮ）など
が知られており、一方、非晶質セラミックスとしては硼
珪酸ガラス石英ガラスなどが知られている。これらのセ
ラミックスの誘電率と曲げ強さの関係を調べると、誘電
率が低いと曲げ強さも低くなり、誘電率が高いと曲げ強
さも高くなるという関係にあり、（第１図参照）、実装
用セラミックス基板の必要物性値である誘電率５以下、
曲げ強さ２００ ＭＰａ以上というセラミックスはなか
った。
また、実装用セラミック基板は、焼成温度が９００℃以
上である必要性があるが、近年アルミナとガラスの複合
体が提案され、この要求値を満足するガラス−セラミッ
クスが作製されるようになった。
上である必要性があるが、近年アルミナとガラスの複合
体が提案され、この要求値を満足するガラス−セラミッ
クスが作製されるようになった。
しかし、このガラス−セラミックスはガラス相の強度が
低いために、全体としての（ガラス−セラミックス）強
度が低くなり、特にアルミナ−ガラス−複合体のガラス
相を多くして、誘電率は低くしようとすると強度が低く
なり、この点を解決することが望まれていた。
低いために、全体としての（ガラス−セラミックス）強
度が低くなり、特にアルミナ−ガラス−複合体のガラス
相を多くして、誘電率は低くしようとすると強度が低く
なり、この点を解決することが望まれていた。
従来の技術
従来、セラミックスとガラスとを組合わせた複合材料は
、ガラス分が多いと誘電率は低くなるが強度が弱くなり
、逆にガラス分が少ないと強度は高くなるが誘電率が高
（なるという欠点があり、実装セラミックス基板の要求
物性である誘電率が５以下で、強度２００ ＭＰａ以上
という物性を満足するセラミックス複合体は存在しなか
った。このような従来のガラス−セラミックス複合体材
料の構造は、第２図及び第３図に示すように、ガラスマ
トリックス中にセラミックス粒子が分散しているもので
あった。
、ガラス分が多いと誘電率は低くなるが強度が弱くなり
、逆にガラス分が少ないと強度は高くなるが誘電率が高
（なるという欠点があり、実装セラミックス基板の要求
物性である誘電率が５以下で、強度２００ ＭＰａ以上
という物性を満足するセラミックス複合体は存在しなか
った。このような従来のガラス−セラミックス複合体材
料の構造は、第２図及び第３図に示すように、ガラスマ
トリックス中にセラミックス粒子が分散しているもので
あった。
このような従来のガラス−セラミックス複合体の強化法
としてセラミックス成分を微細径にしたり、またセラミ
ックス成分の配合量を多くしてガラス成分を少くするこ
となどが提唱されている。
としてセラミックス成分を微細径にしたり、またセラミ
ックス成分の配合量を多くしてガラス成分を少くするこ
となどが提唱されている。
しかしながら、前者の方法では、クランクの伝１般が多
方向に分散するため、エネルギー吸収が大きくなり、強
化されるが、ガラス相が弱いため、強度が飛曜的に改善
されるには至らず、また、後者のような方法では、ガラ
ス成分が少ないため、１０００℃付近での焼結が出来ず
、低温焼成可能というガラス−セラミックス複合体本来
の特徴が失われる。
方向に分散するため、エネルギー吸収が大きくなり、強
化されるが、ガラス相が弱いため、強度が飛曜的に改善
されるには至らず、また、後者のような方法では、ガラ
ス成分が少ないため、１０００℃付近での焼結が出来ず
、低温焼成可能というガラス−セラミックス複合体本来
の特徴が失われる。
発明が解決しようとする問題点
前述の如く、従来のガラス−セラミックス複合体は、そ
のガラス相が弱いために、ガラス−セラミックス複合体
全体として、強度の弱いものとなり、ガラス−セラミッ
クス複合体の強度を高めようとすると比誘電率が低下し
たり、低温焼成が不可能になったりするという問題があ
った。
のガラス相が弱いために、ガラス−セラミックス複合体
全体として、強度の弱いものとなり、ガラス−セラミッ
クス複合体の強度を高めようとすると比誘電率が低下し
たり、低温焼成が不可能になったりするという問題があ
った。
従って、本発明はかかる従来技術の問題点を解決して比
誘導率が５．０以下で曲げ強度が２００ＭＰａ以上のガ
ラス−セラミックス複合体を提供することを目的とする
。
誘導率が５．０以下で曲げ強度が２００ＭＰａ以上のガ
ラス−セラミックス複合体を提供することを目的とする
。
問題点を解決するための手段
本発明に従えば、／１２０３ 、Ａ＃Ｎ及びＡｊｌ！２
０３ ・５ｔ０２〜３Ａ／２０３ ２ＳｉＯ２成分か
ら成る結晶質相１０〜６０重量％並びにＢ２Ｏ３成分０
〜２５重量％、Ｎａ２Ｏ成分０〜１０重量％及び残部の
５ｔｏ２成分を含む非晶質相４０〜９０重量％の組成を
有するガラス−セラミックス複合体をイオン交換法又は
風冷強化法で強化して成る比誘電率が５．０以下で曲げ
強度が２００ＭＰａ以上のガラス−セラミックス複合体
が提供される。
０３ ・５ｔ０２〜３Ａ／２０３ ２ＳｉＯ２成分か
ら成る結晶質相１０〜６０重量％並びにＢ２Ｏ３成分０
〜２５重量％、Ｎａ２Ｏ成分０〜１０重量％及び残部の
５ｔｏ２成分を含む非晶質相４０〜９０重量％の組成を
有するガラス−セラミックス複合体をイオン交換法又は
風冷強化法で強化して成る比誘電率が５．０以下で曲げ
強度が２００ＭＰａ以上のガラス−セラミックス複合体
が提供される。
作 用
本発明では、イオン交換法によりガラス−セラミックス
複合体基板表面付近のガラス相のＮａ”をよりイオン半
径の大きなアルカリイオン（例えばに＋イオン）に置換
するために、第４図に示すように、ＳｉＯ２の三次元網
目構造が押し広げられ、ガラス全体としては圧縮応力が
形成され外力の衝撃に対して強くなる。一方、風冷強化
法では、ジェット気流のようなガスを基板表面にあて、
冷却させる方法で、これは基板表面付近と内部との間に
温度差を生ぜしめて、表面部に大きな圧縮応力を形成さ
せるものである（第５図参照）。
複合体基板表面付近のガラス相のＮａ”をよりイオン半
径の大きなアルカリイオン（例えばに＋イオン）に置換
するために、第４図に示すように、ＳｉＯ２の三次元網
目構造が押し広げられ、ガラス全体としては圧縮応力が
形成され外力の衝撃に対して強くなる。一方、風冷強化
法では、ジェット気流のようなガスを基板表面にあて、
冷却させる方法で、これは基板表面付近と内部との間に
温度差を生ぜしめて、表面部に大きな圧縮応力を形成さ
せるものである（第５図参照）。
また９００℃以上で焼結を可能にするには、結晶質のア
ルミナ、ガラス相部のＮａ２０、Ｂ２Ｏ３量が第６図〜
第８図に示した組成でなければならない。
ルミナ、ガラス相部のＮａ２０、Ｂ２Ｏ３量が第６図〜
第８図に示した組成でなければならない。
ところでイオン交換法は前記したガラス−セラミックス
複合体のガラス相中のＮａ 網目修飾イオンが比較的容
易に移動することに着目して、例えばガラス相を熔融塩
中に浸漬してＮａ＋イオンと熔融塩中の１１面の陽イオ
ン（例えばに＋イオン）と置換する技術で、例えば直流
電場を印加することによってイオン交換速度を高めるこ
とができる。
複合体のガラス相中のＮａ 網目修飾イオンが比較的容
易に移動することに着目して、例えばガラス相を熔融塩
中に浸漬してＮａ＋イオンと熔融塩中の１１面の陽イオ
ン（例えばに＋イオン）と置換する技術で、例えば直流
電場を印加することによってイオン交換速度を高めるこ
とができる。
一方、風冷強化法は、例えばガラス−セラミックス複合
体を非常に高い温度で表面にＮ２のジェット気流をあて
ることによって急冷し、表面の温度が急速に低下し、内
部は徐々に温度が下がって表面圧縮層ができることによ
って強化する技術である。
体を非常に高い温度で表面にＮ２のジェット気流をあて
ることによって急冷し、表面の温度が急速に低下し、内
部は徐々に温度が下がって表面圧縮層ができることによ
って強化する技術である。
実施例
以下、本発明の好ましい態様を実施例に基づいて説明す
るが、本発明の技術的範囲をこれらの実施例に限定する
ものでないことはいうまでもない。
るが、本発明の技術的範囲をこれらの実施例に限定する
ものでないことはいうまでもない。
アルミナ粉末（粒径５μｍ）（注： ＡＩＮ粉末、ムラ
イト粉末などでもよい）、硼珪酸ガラス粉末（粒径５μ
ｍ） 、ＰＶＢバインダ、可塑材口、Ｂ、Ｐ。
イト粉末などでもよい）、硼珪酸ガラス粉末（粒径５μ
ｍ） 、ＰＶＢバインダ、可塑材口、Ｂ、Ｐ。
ブタノール及びアルコールをそれぞれ、第１表に示す割
合で配合し、ボールミルで３０時間粉砕処理し、スラリ
ーを作製する。
合で配合し、ボールミルで３０時間粉砕処理し、スラリ
ーを作製する。
（以下余白）
第１表
（ｍｌｌｉ１％）
アル 硼珪ｒｖｉＰＶＢ Ｄ、Ｂ、Ｐ フタ／
Ｉ−タノミナ ガラス −ル −ルガラ
スーセ ラミックス ２３．１ ２３．１ ５．３ ２．０
７．３ ３８．７スラリー このスラリーを脱泡処理し、粘度を３０ポイズに調製し
た後、ドクターブレード法（ギツプ０．８ ｍｍ）によ
り、厚さ０．７ｍｍのグリーンシートを作製する。
Ｉ−タノミナ ガラス −ル −ルガラ
スーセ ラミックス ２３．１ ２３．１ ５．３ ２．０
７．３ ３８．７スラリー このスラリーを脱泡処理し、粘度を３０ポイズに調製し
た後、ドクターブレード法（ギツプ０．８ ｍｍ）によ
り、厚さ０．７ｍｍのグリーンシートを作製する。
このグリーンシートを大気中１０００℃で５時間焼成す
る。
る。
次に風冷強化法による強化として、焼成体を８００°Ｃ
まで炉冷し、その後、Ｎ２ （圧力５ｋｇ／ｃｎｌ）
のジェット気流を基板表面にあてて冷却する。
まで炉冷し、その後、Ｎ２ （圧力５ｋｇ／ｃｎｌ）
のジェット気流を基板表面にあてて冷却する。
一方、イオン交換法によって強化する場合には、炉冷で
室温まで冷却したガラス−セラミックス基板を次にＫＮ
Ｏ３熔融塩に浸漬し、２０時間保持する。
室温まで冷却したガラス−セラミックス基板を次にＫＮ
Ｏ３熔融塩に浸漬し、２０時間保持する。
これらの実施例で得られた基板は、第９図−第１１図に
示すように両方法とも、基板強度が著しく増大する。即
ち、イオン交換法の場合のに＋置換前後の基板断面のイ
オン分布を第９−１図及び第９−２図に示し、イオン交
換法によるアルミナ含量と比誘電率及び曲げ強度との関
係を第１Ｏ図に示す。またＫＮＯ３溶融塩の浸漬時間と
基板強度との関係を第１１図に示す。
示すように両方法とも、基板強度が著しく増大する。即
ち、イオン交換法の場合のに＋置換前後の基板断面のイ
オン分布を第９−１図及び第９−２図に示し、イオン交
換法によるアルミナ含量と比誘電率及び曲げ強度との関
係を第１Ｏ図に示す。またＫＮＯ３溶融塩の浸漬時間と
基板強度との関係を第１１図に示す。
発明の詳細
な説明したように、本発明によれば、イオン交換法及び
風冷強化法のいずれの場合にもガラス−セラミックス複
合体基板表面に圧縮応力が形成されるために、基板強度
の大きく、低誘電率のガラス−セラミックス強化複合体
が得られる。イオン交換法の場合の交換、媒体である溶
融塩はに＋、Ｒｈ ＋、アルカリを含む溶融温度８００
℃以下のすべてのもので効果がある。第１１図にイオン
交換前後の曲げ強さと比誘電率の組成に対する変化を記
した。これによると曲げ強さ２００ ＭＰａで誘電率３
．９のガラス−セラミックス複合体を得ることができる
。
風冷強化法のいずれの場合にもガラス−セラミックス複
合体基板表面に圧縮応力が形成されるために、基板強度
の大きく、低誘電率のガラス−セラミックス強化複合体
が得られる。イオン交換法の場合の交換、媒体である溶
融塩はに＋、Ｒｈ ＋、アルカリを含む溶融温度８００
℃以下のすべてのもので効果がある。第１１図にイオン
交換前後の曲げ強さと比誘電率の組成に対する変化を記
した。これによると曲げ強さ２００ ＭＰａで誘電率３
．９のガラス−セラミックス複合体を得ることができる
。
第１図は従来の各種セラミックスの誘電率と曲げ強さと
の関係を示したグラフ図であり、第２図及び第３図はそ
れぞれ従来のガラスセラミックス複合体の構造を示す図
面及び写真である。 第４図は本発明に従ってイオン交換法によりガラス−セ
ラミックス複合体を強化した場合の微細構造の変化を模
式的に表したものであり、第５図はイオン交換法及び風
冷強化法により強化した場合の応力状態を模式的に説明
した図面である。 第６図はガラス−セラミックス複合体中のＡｌ２Ｏ３の
量と焼成可能温度との関係を示したグラフ図であり、第
７図はガラス相中のＢ２Ｏ３の量を焼成可能温度との関
係を示したグラフ図であり、第８図はガラス相中のＮａ
２Ｏ量と焼成可能温度及び曲げ強さとの関係を示したグ
ラフ図である。 第９−１図及び第９−２図はそれぞれ本発明の実施例に
おいてイオン交換法によって強化したガラス−セラミッ
クス複合体のイオン交換前とイオン交換後の基板断面の
イオン分布を示すチャート図である。第１０図は本発明
の実施例において風冷強化法により強化したガラス−セ
ラミックス複合体のアルミナ含量と比誘電率との関係を
示したグラフ図である。第１１図はイオン交換操作の浸
漬時間と曲げ強さとの関係を示すグラフ図である。
の関係を示したグラフ図であり、第２図及び第３図はそ
れぞれ従来のガラスセラミックス複合体の構造を示す図
面及び写真である。 第４図は本発明に従ってイオン交換法によりガラス−セ
ラミックス複合体を強化した場合の微細構造の変化を模
式的に表したものであり、第５図はイオン交換法及び風
冷強化法により強化した場合の応力状態を模式的に説明
した図面である。 第６図はガラス−セラミックス複合体中のＡｌ２Ｏ３の
量と焼成可能温度との関係を示したグラフ図であり、第
７図はガラス相中のＢ２Ｏ３の量を焼成可能温度との関
係を示したグラフ図であり、第８図はガラス相中のＮａ
２Ｏ量と焼成可能温度及び曲げ強さとの関係を示したグ
ラフ図である。 第９−１図及び第９−２図はそれぞれ本発明の実施例に
おいてイオン交換法によって強化したガラス−セラミッ
クス複合体のイオン交換前とイオン交換後の基板断面の
イオン分布を示すチャート図である。第１０図は本発明
の実施例において風冷強化法により強化したガラス−セ
ラミックス複合体のアルミナ含量と比誘電率との関係を
示したグラフ図である。第１１図はイオン交換操作の浸
漬時間と曲げ強さとの関係を示すグラフ図である。
Claims (1)
- １、Ａｌ＿２Ｏ＿３、ＡｌＮ及びＡｌ＿２Ｏ＿３・Ｓｉ
Ｏ＿２〜３Ａｌ＿２Ｏ＿３・２ＳｉＯ＿２成分から成る
結晶質相１０〜６０重量％並びにＢ＿２Ｏ＿３成分０〜
２５重量％、Ｎａ＿２Ｏ成分０〜１０重量％及び残部の
ＳｉＯ＿２成分を含む非晶質相４０〜９０重量％の組成
を有するガラス−セラミックス複合体をイオン交換法又
は風冷強化法で強化して成る比誘電率が５．０以下で曲
げ強度が２００ＭＰａ以上のガラス−セラミックス複合
体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61307978A JPS63162568A (ja) | 1986-12-25 | 1986-12-25 | ガラス−セラミツクス複合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61307978A JPS63162568A (ja) | 1986-12-25 | 1986-12-25 | ガラス−セラミツクス複合体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63162568A true JPS63162568A (ja) | 1988-07-06 |
Family
ID=17975437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61307978A Pending JPS63162568A (ja) | 1986-12-25 | 1986-12-25 | ガラス−セラミツクス複合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63162568A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6017485A (en) * | 1996-03-28 | 2000-01-25 | Carborundum Corporation | Process for making a low electrical resistivity, high purity aluminum nitride electrostatic chuck |
| JP2014234341A (ja) * | 2013-06-05 | 2014-12-15 | 日本電気硝子株式会社 | ガラス部材 |
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Citations (1)
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| JPS60254697A (ja) * | 1984-05-31 | 1985-12-16 | 富士通株式会社 | 多層セラミック回路基板および製法 |
-
1986
- 1986-12-25 JP JP61307978A patent/JPS63162568A/ja active Pending
Patent Citations (1)
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