(57)【要約】【課題】保存安定性に優れたクリーンシートが得られ、９００℃以下で焼成しても結晶が析出せず、寸法精度に優れた電子回路基板を作製できる低誘電率、低誘電損失の無鉛ホウケイ酸ガラスの提供。【解決手段】モル％表示で、ＳｉＯ２  ６０〜６７％、Ｂ２Ｏ３  ７〜２０％、Ａｌ２Ｏ３  ７〜１３％、ＭｇＯ  ０〜６％、ＣａＯ  ２〜８％、ＳｒＯ＋ＢａＯ  ０〜５％、から本質的になる無鉛ガラス。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記酸化物基準のモル％表示で、
ＳｉＯ２      ６０〜６７％、
Ｂ２Ｏ３        ７〜２０％、
Ａｌ２Ｏ３      ７〜１３％、
ＭｇＯ          ０〜６％、
ＣａＯ          ２〜８％、
ＳｒＯ＋ＢａＯ  ０〜５％、
から本質的になる無鉛ガラス。
【請求項２】
質量百分率表示で、請求項１に記載の無鉛ガラスの粉末  ４０〜１００％、セラミックフィラー  ０〜６０％、から本質的になる電子回路基板用組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼成して電子回路基板を作製するのに好適な無鉛ガラスおよび電子回路基板用組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子回路基板として用いられていた、アルミナ粉末を焼結して作製されるアルミナ基板は、アルミナ粉末の焼結温度が約１６００℃と高いために、アルミナ基板作製と同時に焼成する電極の材料としてタングステン（融点：３４００℃）、モリブデン（融点：２６２０℃）等の高融点金属しか使用できず、比抵抗が小さいが融点が１６００℃以下である銀（融点：９６２℃）等の非・高融点金属を基板作製と同時に焼成する電極材料として使用できない問題があった。そのため、それに代わる基板用材料として結晶性ガラス粉末やＢ２Ｏ３高含有ホウケイ酸ガラス粉末が用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
結晶性ガラス粉末を用いたセラミック基板材料は、比誘電率や誘電損失などの電気特性に優れ、強度的にも有利ではあるが、焼結時に反りや歪みが生じるため寸法精度に問題があった。
【０００４】
また、Ｂ２Ｏ３高含有ホウケイ酸ガラス粉末を用いた場合は、電気特性に優れ、寸法精度の高い基板材料を得ることができるが、グリーンシートの保存安定性に問題があった。
【０００５】
近年、グリーンシートの保存安定性に優れ、９００℃以下で焼成しても反りや歪みの問題なく電子回路基板を作製できる非結晶性ホウケイ酸ガラスが求められている。
本発明は、以上の課題を解決し、９００℃以下で焼成可能な非結晶性ホウケイ酸ガラスおよび電子回路基板用組成物の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ２  ６０〜６７％、Ｂ２Ｏ３  ７〜２０％、Ａｌ２Ｏ３  ７〜１３％、ＭｇＯ  ０〜６％、ＣａＯ  ２〜８％、ＳｒＯ＋ＢａＯ  ０〜５％、から本質的になる無鉛ガラスを提供する。
また、質量百分率表示で、前記無鉛ガラスの粉末  ４０〜１００％、セラミックフィラー  ０〜６０％、から本質的になる電子回路基板用組成物。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の無鉛ガラス（以下、本発明のガラスという。）は通常、粉末化してガラス粉末とされる。該ガラス粉末は、必要に応じてフィラー等と混合し、焼成して電子回路基板を作製するのに好適である。
【０００８】
本発明のガラスのガラス転移点Ｔｇは８００℃以下であることが好ましい。８００℃超では、本発明のガラスの粉末を９００℃以下で焼成して電子回路基板を作製することが困難になるおそれがある。より好ましくは７５０℃以下である。
【０００９】
本発明のガラスの１ＭＨｚでの比誘電率εは６．０以下であることが好ましい。６．０超では電子回路基板に用いることが困難になるおそれがある。
【００１０】
本発明のガラスの１ＭＨｚでの誘電損失ｔａｎδは６０×１０−４以下であることが好ましい。６０×１０−４超では電子回路基板に用いることが困難になるおそれがある。
【００１１】
本発明のガラスをシリコンチップ形成用電子回路基板に用いる場合、本発明のガラスの５０〜３５０℃における平均線膨張係数αは３０×１０−７〜４０×１０−７／℃であることが好ましい。４０×１０−７／℃超では、電子回路基板上にシリコンチップを形成する場合に、シリコンチップとの膨張係数マッチングが困難になるおそれがある。３０×１０−７／℃未満ではやはりシリコンチップとの膨張係数マッチングが困難になるおそれがある。
【００１２】
本発明のガラスの耐水度、すなわち本発明のガラスの粉末１０ｇを２５℃のイオン交換水５０ｇに投入し５時間撹拌後イオン交換水中のＢ２Ｏ３濃度は質量百万分率表示で３０ｐｐｍ以下であることが好ましい。３０ｐｐｍ超ではグリーンシートの保存安定性が低下する。
【００１３】
次に、本発明のガラスの組成についてモル％を単に％と記して以下に説明する。
ＳｉＯ２はネットワークフォーマであり、またεを低下させる成分であって必須である。６０％未満ではεが大きくなる。６７％超では９００℃以下での焼結が困難になる。
【００１４】
Ｂ２Ｏ３はネットワークフォーマであり、またεを低下させる成分であって必須である。７％未満では９００℃以下での焼結が困難になる。２０％超ではガラスの耐水度が低下し、グリーンシートにした場合の保存安定性が低下する。
【００１５】
Ａｌ２Ｏ３はガラスを安定化させ、また化学的耐久性を向上させる成分であって必須である。７％未満ではガラスが不安定になり、または化学的耐久性が低下する。１３％超ではガラス溶融温度が高くなり、またはＴｇが高くなる。
【００１６】
ＭｇＯは、εあるいはｔａｎδを低下させる、ガラスを安定化させる、またはガラス溶融温度を低下させる効果を有するので６％まで含有してもよい。６％超では９００℃以下での焼結が困難になる、または焼成時に結晶が析出しやすくなる。
【００１７】
ＣａＯは、εあるいはｔａｎδを低下させ、ガラスを安定化させ、またはガラス溶融温度を低下させる成分であって必須である。２％未満ではガラス溶融温度が高くなる、またはガラスが不安定になる。８％超ではεが高くなる、または失透しやすくなる。
【００１８】
ＳｒＯおよびＢａＯはいずれも必須ではないが、ガラス溶融温度を低下させるためにこれら２成分の含有量の合計が５％までの範囲で含有してもよい。５％超ではεが大きくなる。
【００１９】
本発明のガラスは本質的に上記成分からなるが、他の成分を本発明の目的を損なわない範囲で含有してもよい。該「他の成分」の含有量の合計は、好ましくは１０％以下である。１０％超ではガラスが失透しやすくなるおそれがある。より好ましくは５％以下である。
【００２０】
前記「他の成分」として次のようなものが例示される。すなわち、ガラス溶融温度を低下させるために、またはガラスを安定化させるためにＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２等を含有してもよい。
なお、本発明のガラスはＰｂＯを含有しない無鉛ガラスである。
【００２１】
次に、本発明の電子回路基板用組成物の組成について質量百分率表示を用いて以下に説明する。
本発明のガラスの粉末は必須である。４０％未満では焼結しにくくなり、９００℃以下で焼成して電子回路基板を作製することが困難になる。好ましくは５５％以上である。
【００２２】
本発明のガラスの粉末の平均粒径は１〜５μｍであることが好ましい。１μｍ未満では粉砕に要する時間が長くなるおそれがある。より好ましくは２μｍ以上である。５μｍ超では焼成体中の気孔が大きくなりｔａｎδが低下するおそれがある。より好ましくは４μｍ以下である。
【００２３】
本発明のガラスを粉砕して粉末にする方法は、前記平均粒径が得られる方法であれば限定されない。
【００２４】
セラミックフィラーは必須ではないが、本発明の電子回路基板用組成物を焼成して得られる焼成体のαを低下させるために、または該焼成体の強度を大きくするために６０％まで含有してもよい。６０％超では焼結しにくくなる。好ましくは４５％以下である。
【００２５】
セラミックフィラーは、融点が１０００℃以上であるセラミックス粉末または軟化点が１０００℃以上であるガラス粉末であることが好ましい。
セラミックフィラーは、α−石英（転移温度：１４５０℃）、非晶質シリカ（ＴＳ：１５００℃）、アルミナ（融点：２０５０℃）、マグネシア（融点：２８２０℃）、フォルステライト（融点：１８９０℃）、コージエライト（転移温度：１４５０℃）、ムライト（融点：１８５０℃）、ジルコン（融点：１６８０℃）およびジルコニア（融点：２７１０℃）からなる群から選ばれた無機物の１種以上の粉末であることが好ましい。前記焼成体のαを低下させたい場合、セラミックフィラーは、非晶質シリカ、アルミナ、コージエライト、ムライトおよびジルコンからなる群から選ばれた無機物の１種以上の粉末であることがより好ましい。アルミナ粉末であることが特に好ましい。
【００２６】
本発明の電子回路基板用組成物を電子回路基板作製に用いる場合、通常、グリーンシート化して使用される。すなわち、該組成物は樹脂と混合される。次に、溶剤等を添加してスラリーとし、ポリエチレンテレフタレート等のフィルム上にドクターブレード法等によってこのスラリーをシート状に成形する。最後に乾燥して溶剤等を除去しグリーンシートとされる。なお、前記樹脂として、ポリビニルブチラール、アクリル樹脂等が、前記溶剤として、フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ブチルベンジル等が、それぞれ例示される。前記グリーンシートは焼成されて電子回路基板とされる。
【００２７】
【実施例】
表１のＳｉＯ２からＢａＯまでの欄にモル％表示で示した組成となるように原料を調合、混合し、該混合された原料を白金ルツボに入れて１６５０℃で１２０分間溶融後、溶融ガラスの一部をロールアウトマシンを用いてガラスフレークを得た。得られたガラスの一部をアルミナ製ボールミルで１２時間粉砕してガラス粉末とした。溶融ガラスの残りは塊状として、表１のＴｇの欄に示す温度で徐冷した。例１〜５は実施例、例６、７は比較例である。
【００２８】
前記ガラス粉末について、Ｔｇ（単位：℃）、軟化点Ｔｓ（単位：℃）、焼結性、析出結晶、ε、ｔａｎδ、α（単位：１０−７／℃）、耐水度（単位：ｐｐｍ）を測定または評価した。結果を表１に示す。
Ｔｇ、Ｔｓ：示差熱分析により昇温速度１０℃／分で室温から１０００℃までの範囲で測定した。なお、アルミナ粉末を標準物質とした。
【００２９】
焼結性：ガラス粉末２ｇを直径１２．７ｍｍの円柱状に加圧成形したものを試料とした。この試料を９００℃に６０分間保持して得た焼成体を肉眼で観察した。
該焼成体が緻密に焼結しており、また該焼成体にクラックが認められないことが好ましい。表１ではそのような場合を○、そうでない場合を×で示す。
【００３０】
析出結晶：ガラス粉末を９００℃で６０分間焼成して得られた焼成体を粉砕して、Ｘ線回折により析出結晶の有無を調べた。
【００３１】
ε、ｔａｎδ：ガラス粉末４０ｇを６０ｍｍ×６０ｍｍの金型に入れて加圧成形したものを、９００℃で６０分間焼成した。得られた焼成体を３５ｍｍ×３５ｍｍ×０．３ｍｍに加工し、ネットワークアナライザーを使用して、２０℃、３５ＧＨｚにおける誘電率と誘電損失を測定した。焼結性が劣る例７については測定可能な焼成体が得られなかった。
【００３２】
α：ガラス粉末を９００℃で６０分間焼成して得られた焼成体を直径５ｍｍ、長さ２０ｍｍの円柱状に加工したものを試料とし、示差熱膨張計を使用して測定した。
【００３３】
【表１】
2004168597.tif 000002
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、焼成温度が９００℃以下であって、３５ＧＨｚでの誘電率および誘電損失が小さい電子回路基板が得られる。さらに、シリコンチップとの膨張係数マッチングが可能な電子回路基板が得られる。