JP2712031B2 - Composition for circuit board and electronic component using the same - Google Patents
Composition for circuit board and electronic component using the sameInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、回路基板用組成物及びそれを使用した電子
部品に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a composition for a circuit board and an electronic component using the same.
［従来の技術］ 多層混成集積回路基板に用いられる組成物は、膨張係
数がなるべくSiに近く（40×10-7／℃前後）、機械的強
度が大きく、誘電率が低い事が望ましい。また銅等の金
属を配線として使用するため950℃以下で多層化できる
事が必要である。従来から、この組成物には硝子フリッ
トとアルミナフィラーの混合体が使用されてきた。硝子
フリットには、コージュライトを生成する結晶性硝子フ
リットや硼珪酸系及び鉛硼珪酸系の非結晶性硝子フリッ
トが用いられている。[Prior Art] It is desirable that a composition used for a multilayer hybrid integrated circuit substrate has an expansion coefficient as close as possible to Si (about 40 × 10 −7 / ° C.), a large mechanical strength, and a low dielectric constant. In addition, since a metal such as copper is used as the wiring, it is necessary that the multilayer can be formed at 950 ° C. or less. Conventionally, a mixture of glass frit and alumina filler has been used for this composition. As the glass frit, a crystalline glass frit that generates cordierite or a non-crystalline glass frit based on borosilicate or lead borosilicate is used.
PbOを含む硝子フリットは、還元性雰囲気で焼成する
とPbOが還元され目的とする特性の硝子が得られ難いの
で、かかるフリットの組成物においては、還元性雰囲気
で焼成する必要のある銅等の材料は回路構成材として使
用し難いという課題があった。Glass frit containing PbO, when fired in a reducing atmosphere, PbO is reduced and it is difficult to obtain glass having desired properties.In such a frit composition, materials such as copper which need to be fired in a reducing atmosphere Has a problem that it is difficult to use as a circuit component.
また、コージェライトを生成する結晶性硝子フリット
は焼成温度が950℃以上と高く、銅等の融点の低い材料
は回路構成材として使用でき難いという課題があった。Further, the crystalline glass frit that produces cordierite has a problem that the firing temperature is as high as 950 ° C. or higher, and a material having a low melting point such as copper cannot be used as a circuit component material.
硼珪酸硝子フリットを使用したものはコージェライトを
生成する結晶性硝子フリットを使用したものに比べて耐
熱性が低く、また強度も大きくできないという課題があ
る。The one using borosilicate glass frit has a problem that the heat resistance is low and the strength cannot be increased as compared with the one using crystalline glass frit that produces cordierite.
なお、フィラーとしてコージェライトを使用するもの
も提案されているが、これは強度の低下を防ぐため組成
物中の硝子含有量を多くする必要があり膨張係数を小さ
くでき難いという課題があった。It should be noted that, although use of cordierite as a filler has also been proposed, there is a problem that it is necessary to increase the glass content in the composition in order to prevent a decrease in strength, and it is difficult to reduce the expansion coefficient.
［発明の解決しようとする課題］ 本発明は従来技術が有していた上記課題を解消し強度
が大きく、膨張係数が小さく、低温度でかつ還元性雰囲
気で焼成することができる回路基板用組成物及びそれを
用いた電子部品の提供を目的とする。[Problems to be Solved by the Invention] The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art and has a high strength, a low expansion coefficient, a composition for a circuit board which can be fired at a low temperature and in a reducing atmosphere. An object and an electronic component using the same are provided.
［課題を解決するための手段］ 本発明は、無機成分が30〜70重量％の結晶性硝子フリ
ットと30〜70重量％のアルミナフィラーからなり、該結
晶性硝子フリットは、モル％表示で本質的にSiO2:30〜5
5、Al2O3:7〜22、MgO:7〜22、ZnO:4〜35、B2O3:0〜30か
らなり、生成する主結晶がコージェライト及びウィルマ
イトであることを特徴とする回路基板用組成物、及びそ
れを使用した電子部品を提供するものである。[Means for Solving the Problems] The present invention comprises a crystalline glass frit having an inorganic component of 30 to 70% by weight and an alumina filler of 30 to 70% by weight, and the crystalline glass frit is essentially represented by mol%. to SiO 2: 30~5
5, Al 2 O 3 : 7 to 22, MgO: 7 to 22, ZnO: 4 to 35, B 2 O 3 : 0 to 30, and the main crystals to be produced are cordierite and willmite It is intended to provide a composition for a circuit board and an electronic component using the same.
本発明の組成物において、アルミナフィラーは基板の
強度を向上するために添加される。組成物中（無機成分
中）のアルミナフィラーの含有量が30重量％未満では基
板の強度の向上が不充分であり、70重量％を越えると硝
子フリットが不足し同様に基板の強度が低下するのでい
ずれも好ましくない。より好ましいアルミナフィラーの
含有量は30〜45重量％の範囲である。かかるアルミナフ
ィラーの平均粒径は1.5〜4.0μｍのものが好ましく、か
かる範囲より大きい粒径のものは焼結体を緻密化するこ
とが困難になるので好ましくない。一方、上記範囲より
小さい粒径のものはスラリーの調製が困難になるので好
ましくない。In the composition of the present invention, an alumina filler is added to improve the strength of the substrate. If the content of the alumina filler in the composition (in the inorganic component) is less than 30% by weight, the strength of the substrate is insufficiently improved. Therefore, neither is preferable. A more preferred content of the alumina filler is in the range of 30 to 45% by weight. The average particle size of the alumina filler is preferably 1.5 to 4.0 μm, and a particle size larger than the above range is not preferable because it becomes difficult to densify the sintered body. On the other hand, particles having a particle size smaller than the above range are not preferred because preparation of the slurry becomes difficult.
本発明の結晶性硝子フリットはほぼ950℃より低い焼
成温度により主結晶としてコージェライト（2MgO・２Al
2O3・５SiO2）及びウィルマイト（2ZnO・SiO2）を多量
に生成する。The crystalline glass frit of the present invention has a cordierite (2MgO.2Al
2 O 3 .5SiO 2 ) and willmite (2ZnO.SiO 2 ) are produced in large quantities.
このコージェライトは膨張率及び誘電率が低く、強度
が高いので基板にかかる特性を付与する。This cordierite has a low expansion coefficient and a low dielectric constant and a high strength, and thus imparts such characteristics to the substrate.
しかし、コージェライトは結晶の生成温度が950℃以
上であり、その生成温度を低下するためにZnOを添加し
かつZnOがウィルマイト結晶を生成し膨張率の大きいガ
ーナイト（ZnO・Al2O3）及びα石英（SiO2）の生成をで
きる限り抑制するようにした。However, cordierite has a crystal formation temperature of 950 ° C. or more. To lower the formation temperature, ZnO is added, and ZnO forms a wilmite crystal, and has a large expansion coefficient of ganite (ZnO.Al 2 O 3 ) and The formation of α-quartz (SiO 2 ) was suppressed as much as possible.
かかる結晶性硝子フリットの組成限定の理由は次のと
うりである。The reasons for limiting the composition of such a crystalline glass frit are as follows.
SiO2は硝子のネットワークホーマーであると共にコー
ジェライト及びウィルマイトの結晶構成成分である。Si
O2の含有量が30％より少ないと失透を生成し易くなりフ
リットの製造が難しくなるので好ましくなく、55％より
多くなると焼成温度が高くなり過ぎ低温度での焼成が難
しくなるので好ましくない。SiO 2 is a glass network homer and a crystal constituent of cordierite and willmite. Si
If the content of O 2 is less than 30%, devitrification tends to occur and the production of frit becomes difficult, which is not preferable. If it is more than 55%, the calcination temperature becomes too high and calcination at a low temperature becomes difficult, which is not preferable. .
Al2O3はコージェライトの構成成分であり、その含有
量が７％より少ないと失透が生成し易くなりフリットの
製造が難しくなるので好ましくなく、22％より多いと溶
融温度が高くなり1650℃でも溶融し難くなるので好まし
くない。Al 2 O 3 is a constituent component of cordierite. If its content is less than 7%, devitrification tends to occur and the production of frit becomes difficult, so that it is not preferable. It is not preferable because it is difficult to melt even at ℃.
MgOはコージェライトの構成成分であり、その含有量
が７％より少ないとコージェライトの生成量が少なくな
り基板の強度が低下するので好ましくなく、22％より多
くなると失透が生成し易くフリットの製造が難しくなる
ので好ましくない。MgO is a constituent component of cordierite. If its content is less than 7%, the production amount of cordierite is reduced and the strength of the substrate is reduced, so that it is not preferable. It is not preferable because the production becomes difficult.
ZnOはコージェライトを低温度で生成するために添加
する。その含有量が４％より少ないとコージェライトの
生成量が少なくなり基板の強度が低下するので好ましく
なく、35％より多いと失透が生成し易くフリットの製造
が難しくなるので好ましくない。ZnO is added to produce cordierite at low temperatures. If the content is less than 4%, the amount of cordierite produced is reduced and the strength of the substrate is reduced, which is not preferred.
B2O3は必須成分ではないが添加することにより結晶の
生成速度を遅くすることができそれを調整できる。しか
し、その含有量が30％を越えると結晶の生成速度が遅く
なり過ぎると共に基板の強度が低下するので好ましくな
い。B 2 O 3 is not an essential component, but by adding B 2 O 3, the rate of crystal formation can be slowed down and adjusted. However, if the content exceeds 30%, the rate of crystal formation becomes too slow and the strength of the substrate is lowered, which is not preferable.
硝子フリットの組成は上記範囲中SiO2、Al2O3、MgO、
ZnOの含有量を次のようにすることがより望ましい。即
ち、コージェライト生成量／ウィルマイト生成量の比率
が3/1〜1/3の範囲がより望ましい。この比率が3/1より
大きくなると焼成温度が高くなり、逆に1/3より小さく
なると失透が生成し易くなる傾向にある。The composition of the glass frit is SiO 2 , Al 2 O 3 , MgO,
More preferably, the content of ZnO is as follows. That is, the ratio of the amount of cordierite generation / the amount of willmite generation is more preferably in the range of 3/1 to 1/3. If the ratio is greater than 3/1, the firing temperature will increase, and if it is less than 1/3, devitrification tends to occur.
硝子フリットの組成は以上の成分の総量が90％以上で
あればよく、残部10％についてはBaO,CaO,P2O5，その他
遷移金属酸化物を含有することができる。The composition of the glass frit may be such that the total amount of the above components is 90% or more, and the remaining 10% may contain BaO, CaO, P 2 O 5 and other transition metal oxides.
かかる硝子フリットの粒径は特に限定されず、平均粒
径１〜２μｍのものが使用される。The particle size of the glass frit is not particularly limited, and one having an average particle size of 1 to 2 μm is used.
本発明による組成物は上記無機成分に対し有機バイン
ダー等の添加剤が添加され通常スラリーにして使用され
る。かかる添加剤としては有機バインダー、分散剤、溶
剤、消泡剤等がある。有機バインダーとしてはアクリル
樹脂、フッ素樹脂、ポリビニールブチラール、ニトロセ
ルロースが例示され、分散剤としてはポリカルボン酸塩
が例示される。また溶剤としては水、アルコール、ブチ
ルカルビトールアセテートが例示され、消泡剤としては
エチルアルコール、ポリエチレングリコールが例示され
る。The composition according to the present invention is usually used as a slurry by adding additives such as an organic binder to the above-mentioned inorganic components. Such additives include organic binders, dispersants, solvents, defoamers and the like. Examples of the organic binder include an acrylic resin, a fluorine resin, polyvinyl butyral, and nitrocellulose, and examples of the dispersant include a polycarboxylate. Examples of the solvent include water, alcohol and butyl carbitol acetate, and examples of the antifoaming agent include ethyl alcohol and polyethylene glycol.
かかるスラリーを使用した電子部品の製造に当って
は、常法に従ってスラリーよりグリーンシートを形成
し、該グリーンシートに導体ペーストを印刷し回路パタ
ーンを形成する。次いで、これを複数個積層し焼成する
ことにより多層基板の電子部品が得られる。In manufacturing an electronic component using such a slurry, a green sheet is formed from the slurry according to a conventional method, and a conductor paste is printed on the green sheet to form a circuit pattern. Next, a plurality of the components are laminated and fired to obtain an electronic component of a multilayer substrate.
この導体ペーストとしては銅ペースト、Niペースト等
の非酸化性雰囲気中で焼成する必要のあるもの、酸化性
雰囲気中で焼成できる銀ペースト等が例示される。Examples of the conductor paste include those that need to be fired in a non-oxidizing atmosphere such as a copper paste and a Ni paste, and silver paste that can be fired in an oxidizing atmosphere.
［実施例］ SiO2、Al2O3、MgO、ZnO、B2O3を硝子の原料とし、所
定の組成割合に秤量した。これを1400〜1600℃で溶解
し、水中に投下し硝子を得た。[Example] SiO 2 , Al 2 O 3 , MgO, ZnO, and B 2 O 3 were used as raw materials for glass and weighed to a predetermined composition ratio. This was melted at 1400-1600 ° C and dropped into water to obtain glass.
次いで、得られた硝子をアルミナポットに、水、アル
ミナボールと共に入れ、湿式粉砕し、乾燥して、平均粒
度1.3μｍの硝子粉末を得た。Next, the obtained glass was put into an alumina pot together with water and alumina balls, wet-pulverized, and dried to obtain a glass powder having an average particle size of 1.3 μm.
次いで、この硝子粉末にアルミナ粉末を所定の割合で
混合し、アルミナポットに、水、アルミナボールと共に
入れ、粉砕混合した後、乾燥した。この乾燥粉末1000g
に、バインダー（アクリル系水溶性型）100g、分散剤
（合成ポリカルボン酸塩系）6g、消泡剤（ポリエチレン
グリコール系）6g、溶剤（水）460gを加えスラリーと
し、真空脱気処理後、ドクターブレード法にて300μｍ
厚のグリーンシートを作成した。Next, alumina powder was mixed with the glass powder at a predetermined ratio, put into an alumina pot together with water and alumina balls, pulverized and mixed, and then dried. 1000g of this dry powder
Then, 100g of binder (acrylic water-soluble type), 6g of dispersant (synthetic polycarboxylate type), 6g of defoamer (polyethylene glycol type), and 460g of solvent (water) are added to form a slurry. 300 μm by doctor blade method
A thick green sheet was created.
次いで、このグリーンシートを830〜950℃で焼成して
厚さ1000μｍのセラミックシートを得、その物理特性を
測定した。このセラミックシートにはコージェライトと
ウィルマイトとが主結晶として生成していた。セラミッ
クシートの物理特性と組成との関係を表に示した。な
お、例６は比較例である。Next, the green sheet was fired at 830 to 950 ° C. to obtain a 1000 μm-thick ceramic sheet, and its physical properties were measured. In this ceramic sheet, cordierite and willmite were formed as main crystals. The relationship between the physical properties and the composition of the ceramic sheet is shown in the table. Example 6 is a comparative example.
同表より明らかなように本発明による組成物は950℃
以下の温度で焼成でき、焼成したセラミックシートは熱
膨張係数、誘電率が小さく、抗折強度が大きい。As is clear from the table, the composition according to the present invention has a temperature of 950 ° C.
The ceramic sheet can be fired at the following temperature, and the fired ceramic sheet has a small coefficient of thermal expansion and a low dielectric constant, and a high transverse rupture strength.
［発明の効果］ 本発明による回路基板用組成物は950℃以下で焼成で
き、焼成基板はSiに近い膨張係数、大きな機械的強度、
低誘電率を有するのでかかる特性の電子部品を得ること
ができる。[Effect of the Invention] The composition for a circuit board according to the present invention can be fired at 950 ° C or less, and the fired substrate has an expansion coefficient close to that of Si, a large mechanical strength,
Since it has a low dielectric constant, an electronic component having such characteristics can be obtained.
PbOを含有していないため還元性雰囲気で焼成するこ
とができ銅等の融点の低い卑金属のペーストを導体材料
として使用することができる。Since it does not contain PbO, it can be fired in a reducing atmosphere and a base metal paste having a low melting point such as copper can be used as a conductor material.
Claims (2)
ットと30〜70重量％のアルミナフィラーからなり、該結
晶性硝子フリットは、モル％表示で本質的に SiO2 30〜55 Al2O3 7〜22 MgO 7〜22 ZnO 4〜35 B2O3 0〜30 からなり、生成する主結晶がコージュライト及びウィル
マイトであることを特徴とする回路基板用組成物。An inorganic component comprising 30 to 70% by weight of a crystalline glass frit and 30 to 70% by weight of an alumina filler, said crystalline glass frit is essentially SiO 2 30 to 55 Al in terms of mol%. consists 2 O 3 7~22 MgO 7~22 ZnO 4~35 B 2 O 3 0~30, produced primarily crystals circuit board composition, which is a cordierite and Wirumaito.
基板を積層し、該基板の間に回路を設けてなる電子部
品。2. An electronic component comprising: a substrate prepared by using the composition according to claim 1; and a circuit provided between the substrates.
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1988
- 1988-07-22 JP JP63181656A patent/JP2712031B2/en not_active Expired - Lifetime
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