JPS63307141A - 絶縁層用ガラス組成物 - 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） 本発明は、非酸化性雰囲気中で焼成することにより電気
絶縁層を形成するためのガラス組成物に関する。

（従来の技術） 厚膜回路において、銅導体はＡｇ−Ｐｄ銅体に比べ抵抗
値が低く、電気的マイグレションが少なく、ハンダの喰
われが少ない等の利点を有するため研究が盛に行われて
いる。

かかる銅導体は、絶縁層を介して１層又は２層以上形成
し焼成される。この焼成は、銅の酸化を防ぐため通常１
０ｐｐｍ以下の窒素雰囲気で行なわれるので、絶縁層用
組成物としては、かかる焼成条件により電気絶縁性に優
れた絶縁層が形成されるものが要求される。

従来提案されているかかる絶縁層用組成物は、組成物に
含有される有機バインダーが焼成により充分に除去でき
ず、カーボンが残留し絶縁性が損われるという問題点が
あった。また、カーボンによる発泡を生し多孔質化しそ
の結果として絶縁性か損われるという問題点かあった。

（発明か解決しようとする問題点） 本発明は、酸素濃度１０ｐｐｍ以下の非酸化性雰囲気で
焼成し有機パインターか充分除去てき、絶縁性に優れた
絶縁層の形成できるガラス組成物の提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は（特許請求の範囲第１項）を提供するものであ
る。

本発明の組成物は、焼成によりガラスの一部が結晶化す
る。

本発明において、ガラス粉末の含有量が４４重量％より
少ないと緻密な絶縁層か形成されず電気特性が低下する
ので好ましくない。

一方、ガラス粉末の含有量か５９重量％より多いと、焼
成により有機バインダーか充分に除去されずツリスター
（微小気泡）が残存し多孔質化して絶縁特性が低下する
。また、銅導体との反応性か大きくなり、銅導体のバン
ク濡れ性を損なうのて好ましくない。ガラス粉末は上記
範囲の４６〜５７重量％が好ましい。なお、耐火物フィ
ラーは実質的にガラス粉末の残部であるのでその限定理
由はガラス粉末のそれに準する。かかる耐火物フィラー
としてはアルミナ（ａ　−Ａｎ　２０３）、ジルコン（
ＺｒＳｉＯ４）、α−石英（α−３ｉＯ２）あるいはコ
ージエライト（２ＭｇＯ−２Ａｌｚ０３・５Ｓｉ０２）
を単独または併用て用いることが好ましい。これらのフ
ィラーはいずれも銅導体との反応性は小さく且つガラス
とはなじみ易く緻密な絶縁層か得られ、さらに入手し易
いという特徴を持っている。

上記ガラス粉末の組成の限定理由は次のとおりである。

ＳｉＯ２ニガラスのネットワークフォーマ−てあり、焼
成により析出結晶（カルシウムアルミニウムミリケート
）の主成分である。ＳｉＯ２が４０％より少ないとガラ
ス軟化温度が低くなり過ぎ、銅導体との反応性が大とな
り好ましくない。一方５０％より多いとガラスか硬くな
り過ぎ緻密な絶縁層か得られず好ましくない。望ましく
は４４〜５６重量％である。

ＡｆＬ２０：＋：焼成過程て析出する結晶の生成分てあ
り必須である。５％より少ないと結晶化不十分となり好
ましくない。１９％を越えるとガラス溶解中に失透か生
成し好ましくない。望ましくは７〜１７重量％である。

ＲＯ（ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ，Ｂａ０）　：結晶化度
調整、熱膨張係数の調整および溶解性調整剤として少な
くとも１種含有する。これらの成分が含量として５％よ
り少ないと溶解性か低下すると共に結晶化か不十分とな
り好ましくない。一方２５％より多いと熱膨張係数か通
常使用されるアルミナ基板に比し大きくなり過ぎ好まし
くない。望ましくは８〜２２重量％である。

ＰｂＯ＋ｚｎＯ：フラックス成分として用いる。合量て
１％より少ないとその効果なく好ましくない。一方２５
％より多いとガラス軟化温度か低くなり過ぎ好ましくな
い。望ましくは３〜２２重量％である。

８２０：ｌ　：フラックス成分として用いる。１％より
少ないと効果かない。７％より多いと有機バインダーと
反応し、有機バインターの除去が不十分となり黒化する
ので好ましくない。望ましくは２〜５重量％である。

ＴｉＯ２＋ＺｒＯ２：結晶化調整剤として用いることが
できる。７％より多いとガラスの軟化温度が高くなり過
ぎ好ましくない。望ましくは５重量％未満である。

Ｒ２０（Ｌｉ２０．Ｎａ２Ｏ，に２０）　　ニガラスの
溶解性の改善の目的て使用できる。７％より多いと銅導
体との反応、電気的マイクレージョンが増加するのて好
ましくない。望ましくは５重量％未満である。

［実施例］ 目標組成となるように各原料を調合し、白金坩堝にて１
４００−１５００°Ｃて３〜４時間攪拌溶解しガラス化
する。次いてガラスを水砕またはフレーク状としボール
ミル等によりフィラーと共に粉砕兼混合する。粉砕品の
粒度は絶縁ペーストの場合にはスクリーン印刷に適する
粒度、一般的には１．５〜３ＪＬＩａとなるよう調整し
た。作製量の代表例を表・ｌに示す。同表において、ガ
ラス粉末及びフィラーの単位は全て重量％であり、フィ
ラーの総量及びガラス粉末の量かく〉内に示される。上
記粉末をペースト状とする場合は、有機樹脂バインダー
を溶剤に溶かしたビヒクルを用い混練し、スクリーン印
刷の作業性より粘度は１５〜２０万ｃｐｓ（２５℃、１
０ｒｐｍ　）に調整した。ここで用いたビヒクルはエチ
ルセルロースをα−テルピネオールで溶かしたものを用
いた。

印刷は上記方法で得たペーストを用い、予め銅導体の形
成されたアルミナ基板上に２００メツシユのスクリーン
版（総厚１０５　Ｊｊ、ｍ）にて印刷し、焼成し絶縁層
を形成した。次いでこの絶縁層上に銅導体を形成した。

この絶縁層の電気特性およびブリスター並びに絶縁層上
に形成された銅導体のハンダ濡れ性について評価した。

ここで上部および下部導体はデュポン者の１９１５３（
もしくは１９１１３３）の銅ペーストにより形成した。

絶縁層の焼成条件は５５〜ｂ 温し、９００℃、１０分、酸素濃度は４〜ｌ１ｉＰＰｆ
ｆｌ（７）条件にて行なった。焼成後の絶縁層厚みは４
ｏ±２ｐｍとした。

表・１より明らかな如く、本発明による組成物は電気特
性に優れ、且つハンダ濡れおよびブリスター発生も防止
し得ることが判る。比較例として本発明による組成物以
外のものについても同様の評価を行なったので併せて表
・１に示す。なお各特性の評価方法は下記のとおりであ
る。

（特性評価法） ・絶縁抵抗：タケダ理研製振動容量型微小電流電位計に
より、１００Ｖ印刷時の絶 縁抵抗を測定、１分値、温度２５℃ ±１　’Ｏ１湿度４．５±２％ 番誘電率・誘電正接：　ＹＨＰ製ＬＣＲメータにて、Ｉ
ＫＨｚの特性を測定し評価。

・絶縁破壊電圧：　１００　Ｖ毎にステップアップし、
各電圧で１分間保持し、リー ク電流が０　、５ｍＡを超えるものを不良発生とし破壊
電圧とした。

・ハンダ濡れ性ニガラス上に形成した銅導体のハンダ濡
れ性について、タムラ化 研ＸＡ−１００フラッグスを用いて２３０±５℃Ｐｂ−
９ｎ共晶ハンダバス中に ５秒間ディップし、その濡れ面積 をＣｕパッド面積に対する割合いで 示した。

・ブリスター発生頻度ニガラス上に形成された銅導体上
に生成されるブリスター について４０倍の実体顕微鏡下にて 計数した。銅導体面積は１５ｍｍ口で 行なった。

・計数対象＝５０ｐｍ以上のサイズの個数７１５ｍｍガ
ラス粉末は以上の成分の総量か９８％以上てあればよく
、残部２％についてはＳｎＯ２，ＣｅＯ２゜ＢＩ２０：
ＩＩを含有することかできる。

また、本発明の組成物においては、無機成分として上記
ガラス粉末及び耐火物フィラーの含量が９５％以上であ
れば本発明の効果を充分に奏することかてき、残部５％
については着色剤、酸化剤を含有することかできる。

着色剤としては、クロムの酸化物、コバルトの酸化物、
鉄−マンガン−クロムの酸化物か例示され、酸化剤とし
ては、ＣｅＯ２，ＴｉＯ□、ＳｎＯ２が例示される。

本発明の組成物は、通常、有機バインダーを溶剤に溶か
したビヒクルを上記無機成分に添加し所定粘度のペース
トに調整して使用される。

かかる有機バインターとしては特に限定されず広範囲の
ものが使用される。

（発明の効果） 本発明によれば、酸素濃度１０ｐｐｍ以下の非酸化性雰
囲気により電気絶縁性に優れた絶縁層を形成することが
できる。また、この絶縁層は銅導体と反応しないために
該絶縁層上に形成された銅導体はハンダ濡れ性に優れる
。従って、本発明による組成物は特に銅導体を使用する
回路の絶縁層に適している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、無機成分が重量％表示で本質的にガラス粉末４４〜
   ５９％と耐火物フィラー４１〜５６％とからなり、該ガ
   ラス粉末は重量％表示で本質的に ＳｉＯ＿２　４０〜６０ Ａｌ＿２Ｏ＿３　５〜１９ ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ　５〜２５ ＰｂＯ＋ＺｎＯ　１〜２５ Ｂ＿２Ｏ＿３　１〜７ ＴｉＯ＿２＋ＺｒＯ＿２　０〜７ Ｌｉ＿２Ｏ＋Ｎａ＿２Ｏ＋Ｋ＿２Ｏ　０〜７ からなる絶縁層用ガラス組成物。 ２、前記耐火物フィラーは、α−アルミナ、ジルコン、
   α−石英及びコージュライトから選らばれた少なくとも
   １種である特許請求の範囲第１項記載のガラス組成物。