(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミナ粉末をシリコン酸化物でコーティングすることによりアルミナ・シリカ複合粉末を作製し、
このアルミナ・シリカ複合粉末と三酸化ビスマス粉末とを混合し、
それを所定のグリーンシートに成型した後、１１００℃以下で焼結した低温焼結セラミックス基板の製造方法。
【請求項２】
上記シリコン酸化物の添加量は、低温焼結セラミックス基板材料全体の２〜１５重量％、三酸化ビスマスの添加量は、その１２〜２５重量％である請求項１に記載の低温焼結セラミックス基板の製造方法。
【請求項３】
上記アルミナ・シリカ複合粉末はゾルゲル法で作製した請求項１または請求項２に記載の低温焼結セラミックス基板の製造方法。
【請求項４】
上記アルミナ粉末の平均粒径は５．０μｍ以下である請求項１〜請求項３のいずれかに記載の低温焼結セラミックス基板の製造方法。
【請求項５】
シリコン酸化物が２〜１５重量％、ビスマス酸化物が１２〜２５重量％、残りがアルミナからなる低温焼結セラミックス基板用材料。
【請求項６】
シリコン酸化物を２〜１５重量％、ビスマス酸化物を１２〜２５重量％含み、残りがアルミナおよび不可避不純物からなる低温焼結セラミックス基板。
【請求項７】
曲げ強度が２５ｋｇｆ／ｍｍ２以上、かつ、誘電率が９．０以下である請求項６に記載の低温焼結セラミックス基板。
【請求項８】
２〜１５重量％のシリカと、１２〜２５重量％の三酸化ビスマスとからなるマトリクス中に、平均粒径が０．１〜５．０μｍのアルミナ粒子が析出してなる低温焼結セラミックス基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、曲げ強度を高めると同時に誘電率を低下させた低温焼結が可能なセラミックス基板、およびそのセラミックス基板用材料、ならびに、そのセラミックス基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス・セラミックス基板（低温焼成基板）は、内層の導体と基板とを同時焼成して形成される。配線用の導体としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銀−パラジウム合金（Ａｇ−Ｐｄ）、銅（Ｃｕ）等が使用される。したがって、その焼成温度は８００〜１１００℃程度である。このようなガラス・セラミックス基板としては、例えば特公昭５７−１９５９９号公報には、ホウケイ酸ガラス５０重量％−アルミナ５０重量％のものが記載されている。この基板の誘電率εは５．５程度であり、また、その曲げ強さは２０ｋｇｆ／ｍｍ２程度である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のガラス・セラミックス基板にあっては、曲げ強度が低く、かつ、その収縮率のばらつきが大きいという課題を有していた。
【０００４】
【課題解決のための知見】
そこで、本願発明者は、アルミナの焼結助剤に三酸化ビスマスを選ぶことによってアルミナの焼結性が高まり、さらに、アルミナの替わりにシリカコーティングされたアルミナ・シリカ複合粉末を用いることによってその焼結温度を１１００℃まで下げることが可能であるという知見を得た。
【０００５】
【発明の目的】
そこで、本発明は、曲げ強度が高く、かつ、誘電率が低い低温焼結セラミックス基板、および、その材料を提供することをその目的としている。また、本発明はそのセラミックス基板の製造方法を提供することをその目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した発明は、アルミナ粉末をシリコン酸化物でコーティングすることによりアルミナ・シリカ複合粉末を作製し、このアルミナ・シリカ複合粉末と三酸化ビスマス粉末とを混合し、それを所定のグリーンシートに成型した後、１１００℃以下で焼結した低温焼結セラミックス基板の製造方法である。
【０００７】
請求項２に記載した発明は、上記シリコン酸化物の添加量は、低温焼結セラミックス基板材料全体の２〜１５重量％、三酸化ビスマスの添加量は、その１２〜２５重量％である請求項１に記載の低温焼結セラミックス基板の製造方法である。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、上記アルミナ・シリカ複合粉末はゾルゲル法で作製した請求項１または請求項２に記載の低温焼結セラミックス基板の製造方法である。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、上記アルミナ粉末の平均粒径は５．０μｍ以下である請求項１〜請求項３のいずれかに記載の低温焼結セラミックス基板の製造方法である。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、シリコン酸化物が２〜１５重量％、ビスマス酸化物が１２〜２５重量％、残りがアルミナからなる低温焼結セラミックス基板用材料である。
【００１１】
請求項６に記載した発明は、シリコン酸化物を２〜１５重量％、ビスマス酸化物を１２〜２５重量％含み、残りがアルミナおよび不可避不純物からなる低温焼結セラミックス基板である。
【００１２】
請求項７に記載した発明は、曲げ強度が２５ｋｇｆ／ｍｍ２以上、かつ、誘電率が９．０以下である請求項６に記載の低温焼結セラミックス基板である。
【００１３】
請求項８の発明は、２〜１５重量％のシリカと、１２〜２５重量％の三酸化ビスマスとからなるマトリクス中に、平均粒径が０．１〜５．０μｍのアルミナ粒子が析出してなる低温焼結セラミックス基板である。
【００１４】
【作用】
本発明に係る低温焼結セラミックス基板の製造方法にあっては、例えば平均粒径が０．１〜５．０μｍのアルミナ粉末の表面をシリコン酸化物で被覆することにより、アルミナ・シリカ複合粉末を作製する。この複合粉末とビスマス酸化物の粉末とを混合し、さらに、溶剤、バインダー、分散剤等を加えて混練し、ペースト状とする。そして、このペーストを、例えばドクターブレード法でグリーンシートに成形した後、１１００℃以下の温度で焼結し、低温焼結セラミックス基板を得る。ここで、グリーンシート上に導体ペーストをスクリーン印刷した後、複数積層し、その積層体を焼成することによって多層配線基板を得ることができる。導体ペーストとしては例えば銀−パラジウムを用いることができる。
【００１５】
また、低温焼結セラミックス基板にあっては、含まれるシリコン酸化物が２重量％未満の場合は、誘電率が低くならない。シリコン酸化物の含有率が１５重量％を超えると、焼結温度が高くなる。さらに、ビスマス酸化物が１２重量％未満では同様に焼結温度が高くなり、２５重量％を超えると誘電率が上昇してしまうという不具合がある。さらに、アルミナの粉末の平均粒径が５．０μｍを超えると焼結温度が高くなる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。表１に示す実施例１は、粒径が１．０μｍのＡｌ２Ｏ３粉末にＳｉＯ２層をコーティングしたＡｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２複合粉末と、Ｂｉ２Ｏ３粉末とを、混合し、さらに、溶剤、バインダー、分散剤等のビヒクルと混練して、焼結したものである。ここで、Ａｌ２Ｏ３粉末にた対するＳｉＯ２コーティングについては、全てエチルシリケート、エタノールを含むアルコキシド溶液を用いたゾルゲル法により行っている。以下の組成についてそれぞれ曲げ強度、誘電率を測定した。
【００１７】
【表１】
0003560069.tif 000002
【００１８】
ただし、誘電率は１ＭＨｚで室温にて測定した。曲げ強度は３点曲げ測定である。さらに、焼結温度は気孔率が５％以下となる焼成温度（全て大気中で６時間焼成）の最小値として規定した。なお、曲げ強度は基板としての実用上、２０ｋｇｆ／ｍｍ２以上は必要である。さらに、基板に要求される誘電率としてはアルミナの誘電率が９．２程度であるので、この値以下であることが望ましい。焼結温度は１１００℃を超えると配線（Ａｇ３０Ｐｄ）が溶融してしまい、銀−パラジウム合金等を内部配線として使用することができない。
【００１９】
実施例２としては、実施例１に示した組成（９ＳｉＯ２−１７Ｂｉ２Ｏ３−残りＡｌ２Ｏ３）において、ＳｉＯ２がコーティングされたＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３複合粉末に代えて、Ａｌ２Ｏ３粉末、ＳｉＯ２粉末を用いた。この場合、焼結温度が１３００℃以上となり、銀−パラジウム合金等を内部配線とすることができない。
【００２０】
表２は、本発明の実施例３を示している。この実施例では、組成（９ＳｉＯ２−１７Ｂｉ２Ｏ３−残りＡｌ２Ｏ３）におけるＡｌ２Ｏ３粉末の粒径を変化させた場合の焼結温度との関係を示している。この実施例に示すように、平均粒径が５．０μｍを超えると焼結温度が上昇し、銀−パラジウム合金等を内部配線とすることができない。なお、この実施例に係るアルミナ粉末はこれにシリカを被覆した複合粉末である。
【００２１】
【表２】
0003560069.tif 000003
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、曲げ強度が高く、かつ、低誘電率の低温焼結セラミックス基板を得ることができる。