JPH0238389A - セラミック焼結体 - Google Patents

セラミック焼結体

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JPH0238389A
JPH0238389A JP63187516A JP18751688A JPH0238389A JP H0238389 A JPH0238389 A JP H0238389A JP 63187516 A JP63187516 A JP 63187516A JP 18751688 A JP18751688 A JP 18751688A JP H0238389 A JPH0238389 A JP H0238389A
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JP
Japan
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base material
ceramic
ceramic powder
weight
slurry
Prior art date
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Pending
Application number
JP63187516A
Other languages
English (en)
Inventor
Keizou Makio
槙尾 圭造
Masayuki Ishihara
政行 石原
Noboru Yamaguchi
昇 山口
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.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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  • Compositions Of Oxide Ceramics (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〕 この発明は、セラミック焼結体に関する。
〔従来の技術〕
セラミック焼結体は、耐熱性に優れ、かつ熱転率が大き
く放熱性が良い等の多くの特徴をもつことから、たとえ
ば、厚膜、薄膜ハイブリッドIC用基板、サーマルプリ
ンタ用基板、LSI実装用多層配線基板等の電子部品だ
けでなく窯業関係製品等にも広く利用されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
前記セラミック焼結体は、従来、セラミック粉末に有機
結合剤および溶剤(または水)等を加え充分に混練して
スラリーにし、このスラリーを成形し焼成することによ
って製造されていた。成形には、ドクターブレード法、
押出成形法、鋳込成形法あるいは射出成形法等が一般に
用いられる(たとえば、特開昭62−148365号公
報参照)。
前記で得られたセラミック焼結体は、スラリーのみの成
形体を焼成してなる焼結体であるので、焼成時に線収縮
率にして15〜20%程度も収縮し・高い寸法精度の焼
結体を得ることができなかった。前記成形体の厚みが1
fi程度の厚いものである場合には、焼結後に反りが発
生しやすくなることから、余り大きな面積のものを得る
ことができず、現伏ではl0CI!1口〜20cm口の
大きさのものを得るのが限度であった。厚みが0.2f
i程度の通常厚さのアルミナ基板であると、焼結体の可
撓性がかなり低(なるため、厚11j!HI C基板等
の作製時に行なわれる導体ペースト印刷等において基板
に応力が加わると割れが発生することがあった。
前記セラミック焼結体を電子材料として用いる場合、た
とえば、特開昭61−266349号公報にみるように
、 酸化物に換算して 40z  bO AIzOs+ (とも1種 20〜80% 5〜30% 1〜10% Ca O,Z r O,のうち少な 2〜40% Nag O,Kg O,MgO,L i z Oのうち
少なくとも1種  0.2〜5% Fagot  0.3% の組成(M量%)が得られる原材料が用いられるが、こ
のように、セラミック粉末中にNas K、。
Li等の比較的イオン伝導性の高い元素を含むことにな
ると、マイグレーション現象が生じ、絶縁性が劣化する
原因にもなっていた。最近高速演算化の要求の高い大型
コンピューター等に前記セラミック基板を用いることが
多く、この場合、同基板には絶縁性を高める上で誘電率
の低いものが必要になっているが、通常使用されてきた
アルミナ基板では誘電率が約10であるため、高速演算
化の要求に充分応えられなかった。
前記事情に鑑みて、この発明の課題とするところは、高
い寸法精度のものが性能良く得られるようにすることに
ある。
〔課題を解決するための手段〕
前記課題を解決するため、請求項1記載の発明は、セラ
ミック粉末を必須成分とするスラリーを、前記セラミッ
ク粉末の焼結する温度よりも高い融点を有する無機多孔
質基材に含浸させ焼成してなっている。
請求項2記載の発明にかかるセラミック焼結体は、 セラミック粉末として、 St・0.48〜63重量% A 120=  10〜25重量% B、0.  4〜10重量% MgO  10〜25重量% BaOおよびCaO の少なくとも1種 0〜5重量% なる組成が得られる原材料を溶融・急冷・粉砕してなる
ものを用いるようにしている。
〔作   用〕
セラミック粉末を必須成分とするスラリーを、前記セラ
ミック粉末の焼結する温度よりも高い融点を有する無機
多孔質基材に含浸させ焼成して作られていると、無機多
孔質基材が補強材となって焼成時のセラミック成形体の
収縮を規制するとともに反りも規制する。厚みが0.1
龍程度の薄い焼結体では、可撓性を有するようになる。
セラミック粉末として、 Si0□  48〜63重量% A110.  10〜25重量% Btus    4〜10重量% MgO  10〜25重量% BaOおよびCaO の少なくとも1種 0〜5重量% なる組成が得られる原材料を溶融・急冷・粉砕してなる
ものを用いると、Li、Na、に等のアルカリ成分の混
入しない焼結体を作製でき、電子材料の用途に使用して
もマイグレーションを引き起こすおそれがない。この組
成ではα−コージェライト相が析出し、低誘電率の基板
を得ることができる。
〔実 施 例〕
以下に、こ発明を、その実施例をあられした図面を参照
しつつ詳しく説明する。
第1図はこの発明のセラミック焼結体の−実施例を断面
であられし、第2図はその製造工程を概要的にあられし
、第3図はその製造装置の1つを模式的にあられしてい
る。前記セラミック焼結体は、板状のマトリクス1とそ
の内部の無機多孔質基材2.2からなっている。同無機
多孔質基材22は、前記マトリクス1の板面に平行にな
るようにして配備されている。マトリクス1は、スラリ
ー1′に基づいて焼結されたものであり、前記スラリー
l°は、平均粒径1〜10.mに粉砕したセラミック粉
末に、有機バインダー、溶剤(または水)および添加剤
等を加えて充分に混練して得られる。同スラリー1′は
、それに残存する気泡が除去されるとともに、前記無機
多孔質基材2の多孔内に入り込みやすい粘度にするため
、真空脱泡処理がなされる。このように処理されたスラ
リー1′を、第3図にみるように、タンク3内に容れて
製造装置の中に組み入れた。同図にみるように、製造装
置は、無機多孔質基材2が、やや高い位置に水平に設け
られた支軸4に回転し得るように支持されて連続して繰
り出されるようになっている。同無機多孔質基材2には
セラミックペーパーや石英ガラスクロス等で、前記セラ
ミンク粉末の焼結する温度よりも高い温度を融点とする
ものが選ばれる。この無機多孔質基材2は上下に2本設
置されていてもよい。同無機多孔質基材2は2つのアイ
ドラー5.6にガイドされるとともに、両アイドラー5
,6間に配置された搬送ローラー7により前記タンク3
の方向へ搬送されるようになっている。同タンク3内に
導かれた無機多孔質基材2は、タンク3内のスラリー1
.中を通過するようにされるとともに、同タンク3の上
部−側に配置された1対の厚み制御ローラー8.8間を
通って押さえ付けられながら厚みが一定に規定されるよ
うになっている。スラリーl′が付着し厚みが一定にな
った無機多孔質基材2は、グリーンシート16として搬
送ローラー9.10およびベルト11を備えた次の搬送
コンベア12に載せられて次の焼成工程に搬送される。
同搬送コンベア12の前端下方には、支持軸13に回転
し得るように支持されたキャリアテープ14が設置され
ていて、同テープ14が、アイドラー15にガイドされ
ながら前記コンベア12上に乗り掛かって前記グリーン
シート16の搬送の補助をするようになっている。同グ
リーンシート16は所定サイズに切断されてのち焼成さ
れる。
具体的な実施例は第1表ないし第3表に示されている。
第1表は、使用した無機多孔質基材の種類とその融点な
らびに使用したセラミック粉末の種類とその焼成温度が
示されている。この焼成温度は粉末のみで焼成した場合
に吸水率が0.1%以下となる温度を指している。第1
表で用いたセラミック粉末が5ift −Alg Ox
 −MgO系結晶化ガラスである場合(実施例6〜15
)には、そのガラス組成、焼成温度吸水率、誘電率およ
び主結晶相を第2表においてそれぞれ示した。第3表に
は焼成温度、焼成後のサイズ、X、 Y、  Z方向の
各収縮率、第4図に基づいて算出した成形体の反り率、
可撓性を評価するためめ長さ60t+a、幅4鶴に切断
された焼成体(成形体)をクロスヘツドスピード0.5
鶴/1Win、スパン長さ30璽讃のJISに適合した
3点曲げ試験を行なったときの焼成体が破壊するまでの
変位量、IMHzの周波数で測定した誘電率がそれぞれ
示されている第1表にみる実施例1〜15は、無機多孔
質基材にセラミック粉末スラリーを組み合わせて焼成し
て行なった。比較例1,2はセラミック粉末スラリーの
みによるもので、前記ドクターブレード法によりシート
成形を行なってグリーンシートを得て焼成したものが示
されている。比較例3.4は、S j Ox −A l
 z Ox  Mg O系結晶化ガラスを用いて実施例
1〜15と同様に成形した後、焼成した場合のものであ
る。ここで、比較例3゜4の結晶化ガラスは各焼成温度
が1300.12so’cと高く、結晶相も比較的誘電
率の大きいムライトおよびクリストバライト相が析出す
る。また、低誘電率の基板を得ようとすると、無機多孔
質基材も低誘電率のものが好ましく、Stow成分の多
い無機多孔質基材を選ばざるを得ない、しかし、これら
の材料は融点が一般的に1200°Cが最高であり、比
較例3.4で用いた結晶化ガラス組成では1200°C
で緻密体が得られなかったので、第3表にみるように、
反り率および誘電率については測定しなかった。
前記各実施例にもみるように、請求項1記載のセラミッ
ク焼結体は、セラミック粉末を必須成分とするスラリー
を、前記セラミック粉末の焼結する温度よりも高い融点
を有する無機多孔質基材に含浸させ焼成してなるので、
無機多孔質基材が焼成時の基材の収縮を規制するととも
に反りも規制する。これにより、高い寸法精度のものが
得られる。無機多孔質基材が繊維状の材料を編成したも
のでなっていると、可撓性が付加されるようになって、
割れにくいものが得られるようになる。
また、請求項2記載のセラミック焼結体のように、セラ
ミック粉末として S i Ox  48〜63重量% Alλ0.10〜25重量% Btus    4〜10重量% MgO  10〜25重量% BaOおよびCaO 少なくとも1種  θ〜5MN% なる組成が得られる原材料を溶融・急冷・粉砕してなる
ガラス粉末を用いるようにしているため、L 1SNa
、に等のアルカリ成分の混入しない焼結体を作製でき、
電子材料の用途に使用してもマイグレーションを引き起
こすおそれがない。しかも、前記ガラス粉末を用いたも
のを1000°C付近で焼成することにより、ガラス粉
末から低誘電率のα−コージェライト相が析出するので
、誘電率が4〜5の製品(基板)を得ることができる。
請求項2記載の発明において、セラミック粉末が、前記
のように組成が限定されるのは、次の理由による。S 
i Ozが63重量%を越えると、緻密な焼結体となり
難い。48重量%を下回ると、ガラス粉末の結晶化温度
が上昇して、1000℃以下の焼成温度では充分に結晶
化することができなかったり、緻密化が難しくなる。焼
成最高温度を1000℃にすれば、無機多孔質基材の機
械的な強度を劣化させずにすむ。すなわち、低誘電率化
のためにはStO1成分が多い無機多孔質基材を用いる
のが有利で、同無機多孔質基材は一般に融点が1000
〜1300″Cで、場合によっては1000°Cを少し
越えた程度でも機械的強度が著しく劣化することもある
が、このような場合、前記のように焼成温度を1000
″Cにすれば前記劣化を防止することができる。ただし
、前の表にもみるように発明の目的からするときは焼成
温度を1ooo″C以上にもすることがある。前記A1
゜08の組成割合が25ffi量%を越えるときは、焼
結できる温度が上昇して1000°C以下の焼成温度で
は充分な焼結が行えない、10ffi量%を下回ると、
コーディエライト結晶が少な(なり、StOz  M 
g O系の結晶が多く析出するので、比誘電率が上昇す
る。MgOの組成割合が25重量%を越えると、おそら
くは、ケイ酸マグネシウムが析出するためと思われるが
、変形が大きくなり実用性に乏しい、10重量%を下回
ると、緻密な焼結体となり難い。コーディエライト系の
ガラス組成物に対してB、0.を添加するようにすれば
、さらに、低温で焼成でき、μmコーディエライトから
α−コーディエライトへの相変化も1000°C以下で
行なえるのであるが、B20.の組成割合が10fi量
%を越えると、ガラス相が発泡しやすくなり、焼成可能
な温度範囲も狭くなる。また、機械的強度も弱く実用性
に乏しくなる。4M量%を下回ると、ガラス粉末の表面
層の結晶化が急激に進みすぎるため緻密な焼成体となり
難い。BaOおよびCaOから選ばれた少なくとも1種
が5重量%を越えると、α−コーディエライト結晶の析
出が悪くなり、電気特性が悪くなる。
なお、前記実施例では、単層の成形体を作製する場合に
ついてのみ説明したが、セラミック焼結体粉末スラリー
を作製する際に熱可塑性のバインダーを用い、得られた
グリーンシートにスクリーン印刷等で配線を施せば、多
層の成形体(配線基板等)を得ることができる。また前
記実施例ではシート状の成形体のみについて説明したが
、たとえば、ブロック状無機多孔質基材を用いると、ブ
ロック状の焼結体が低い収縮率で高寸法精度のもとに得
られる。
〔発明の効果〕
請求項1および2記載の発明にかかるセラミック焼結体
は、以上のように構成されているため、高い寸法精度の
ものが得られる。
請求項2記載の発明にがかる°セラミック焼結体は、L
 i % N a SK等のアルカリ成分の混入しない
焼結体であり、電子材料の用途に使用してもマイグレー
ションを引き起こすおそれがない。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明にかかるセラミック焼結体の一実施例
をあられした断面図、第2図はその製造工程をあられし
た概要図、第3図はその製造装置の1つをあられした模
式図第4図は焼結体の反り率の算出基準をあられした説
明図である。 1′・・・スラリー 2・・・無機多孔質基材代理人 
弁理士  松 本 武 彦 =542−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 セラミック粉末を必須成分とするスラリーを、前記
    セラミック粉末の焼結する温度よりも高い融点を有する
    無機多孔質基材に含浸させ焼成してなるセラミック焼結
    体。 2 セラミック粉末として、 SiO_2 48〜63重量% Al_2O_2 10〜25重量% B_2O_2 4〜10重量% MgO 10〜25重量% BaOおよびCaO の少なくとも1種 0〜5重量% なる組成が得られる原材料を溶融・急冷・粉砕してなる
    ガラス粉末を用いる請求項1記載のセラミック焼結体。
JP63187516A 1988-07-26 1988-07-26 セラミック焼結体 Pending JPH0238389A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112811890A (zh) * 2021-01-20 2021-05-18 宜宾红星电子有限公司 低温烧结低介电常数微波陶瓷材料及其制备方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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