(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホウ珪酸ガラスからなり、５０％粒子径Ｄ50の値が５μｍ以下になる粒径分布を有し、表面のホウ酸付着量が０．１０〜０．３０重量％であり、かつ水分含有量が０．８〜１．３重量％であることを特徴とするガラス粉末。
【請求項２】
請求項１のガラス粉末を含むことを特徴とするグリーンシート作製用スラリー。
【請求項３】
請求項１のガラス粉末を含むことを特徴とするグリーンシート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品基板用グリーンシートの作製に用いるガラス粉末に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、多層基板および誘電体チップ等の電子部品基板の作製には、グリーンシートが使用される。グリーンシートの作製には、図２に示すように、ドクターブレード法によるグリーンシート成形装置が用いられる。この装置は、キャリヤフィルム１が供給ロール１ａから引き出され、複数の支持ローラー２上を搬送され、このキャリヤフィルム１の上方に、ドクターブレード３ａを具備し、ガラス粉末、セラミックフィラー、有機バインダ、有機溶剤等から調製されたスラリー４が溜められるコーター部３が配設された構成になっている。グリーンシートを成形する場合、コーター部３内のスラリー４をドクターブレード３ａとキャリヤフイルム１との間隙３ｂからャリヤフイルム１の移動に伴って塗布することによりシート状のスラリー４ａに形成し、これを乾燥部５で乾燥させてグリーンシート１０とし、その後、キャリヤフイルム１と共にグリーンシート１０を一対の引出ローラー６ａ、６ｂにより引き出して巻取ロール１１に巻き取る。
【０００３】
上記スラリー４に使用するガラス粉末を作製する場合、溶融ガラスを固化させ粗粉砕し、さらにボールミル等を使用して微粒子に粉砕し、この微粒子を分級して所要の粒径分布を有するガラス粉末を得る。特に、多層基板および誘電体チップ等に使用されるガラス粉末は、粒径が５μｍ以下の微粒子を多く含む粒径分布が要求される。このような微粒子を得るために、粉砕媒質として液体を用いることによりガラス粒子の表面エネルギーを下げてさらに粉砕を促進させることが可能な湿式粉砕が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、微粒子を多く含み比表面積が大きいガラス粉末は、表面からガラスの構成成分が粉砕媒質に溶け出しやすくなる。特に、ホウ珪酸ガラスを粉砕媒質として水または水溶液を用いて湿式粉砕した場合、粉砕された微粒子の表面からホウ酸が粉砕媒質中に溶けだし、乾燥後にホウ酸が析出し、ガラス粉末の表面に付着する。このようにして作製されたガラス粉末は、ホウ酸の付着量が多く、かつ水分含有量も大きいものになる。
【０００５】
上記のガラス粉末を用いて調製したスラリー４は、ホウ酸の付着量が多いためにチキソトロピック性を有し、ゲル状となる。このようなスラリー４を上記図２のグリーンシート成形装置に供給した場合、図３に示すように、成形されたグリーンシート１０の表面には無数の筋状の凹凸１０ａ及び凹部１０ｂが生じる。これら凹凸１０ａ及び凹部１０ｂは、電子部品基板を作製する際に基板の表面欠陥になるので、このようなグリーンシート１０は不良品になるという問題がある。
【０００６】
また、上記のガラス粉末は、水分含有量が大きいため、表面の過剰な水分が時間の経過と共にガラス粉末の表面にホウ酸をさらに析出させ、成形されたグリーンシート１０の表面に過剰量のホウ酸が付着するので、グリーンシート１０の表面に金属等の導体からなる配線パターンを定着させることが困難になるという問題がある。たとえ配線ができた場合でも、グリーンシート１０を積層して多層基板にする際に、過剰量のホウ酸が基板間に介在して基板同士の密着性が悪くなり、積層された基板間の配線に導通欠陥及び絶縁欠陥が生じて多層基板が不良品となるという問題もある。
【０００７】
そこで、上記の問題を避けるため、アルコール類等の有機溶剤を粉砕媒質として湿式粉砕を行うと、ガラス粉末のホウ酸付着量及び水分含有量が共に小さくなり、このようなガラス粉末を用いて調製したスラリーはチキソトロピック性を示さず、作製されたグリーンシートの表面には筋状の凹凸や凹部等の欠陥も観察されくなる。しかし、ガラス粉末の水分含有量が少ないため、ガラス粉末の表面が活性となってスラリー中の有機溶剤及び有機バインダとの濡れ性が悪くなり、ガラス粉末がスラリー中で十分に分散せず、作製されたグリーンシート中には、有機バインダの偏在部分及びガラス粉末の偏在部分が存在し、グリーンシートの部位により密度に差が生じる。このようなグリーンシートを使用して作製された多層基板等の電子部品基板は、製造ロット中や内部に誘電率、絶縁抵抗値等の電気的特性に差異が生じるという問題がある。
【０００８】
また、有機溶剤を使用して粉砕されたガラス粉末は、表面のホウ酸付着量が極めて少ないため、グリーンシート中のガラスの粒子間の結合が弱くなって脆くなり、グリーンシートの引張強度が取扱に必要な値に達しないという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点を解決し、平滑な表面、均一な密度及び所要の引張強度を有する電子部品基板用グリーンシートを効率良く製造することができるガラス粉末を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本願発明に係るガラス粉末は、ホウ珪酸ガラスからなり、５０％粒子径Ｄ50の値が５μｍ以下になる粒径分布を有し、表面のホウ酸付着量が０．１０〜０．３０重量％であり、かつ水分含有量が０．８〜１．３重量％であることを特徴とする。
【００１１】
【作用】
本発明に係るガラス粉末は、ホウ珪酸ガラスからなり、湿式粉砕により作製されて５０％粒子径Ｄ50の値が５μｍ以下になる粒径分布を有しており、表面のホウ酸付着量が０．３０重量％以下であるので、本発明のガラス粉末を用いて調製したグリーンシート用のスラリーは、チキソトロピック性を示さず、このスラリーを用いてドクターブレード法により形成されたグリーンシートの表面には凹凸が生じない。また、表面のホウ酸付着量が０．１０重量％以上であるので、ガラスの粒子間に介在するホウ酸が接着剤として作用して所要の引張強度を有するグリーンシートを作製することができる。さらに、本発明のガラス粉末は、水分含有量が０．８重量％以上であるので、ガラス粉末の表面に付着した水分が表面活性を抑制してグリーンシート用のスラリー中にガラス粉末を均等に分散させることができ、かつ水分含有量が１．３重量％以下であるので、成形されたグリーンシートの表面には、ホウ酸の付着量が０．３０重量％以下に安定しており、グリーンシートの表面に配線パターンを容易に定着させることができ、配線パターンを有するグリーンシートを積層して多層基板にする際の密着性が良好となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施例に係るガラス粉末が有する粒径分布の一例を示すグラフであり、図中、ヒストグラムは、横軸に示した各粒径区分にカウントされた粉末ガラスの頻度％を、折れ線グラフは、頻度％の累積をそれぞれ示している。
【００１３】
本発明のガラス粉末は、Ｂ2Ｏ3  ２０重量％、ＳｉＯ2  ７５重量％、Ｒ2ＯおよびＲＯ  ５重量％（Ｒはアルカリ金属元素）の組成を有するホウ珪酸ガラスからなり、湿式粉砕により作製され、図１に示すように、５０％粒子径Ｄ50が３．５μｍとなる粒径分布を有している。また、ガラス粉末の表面に付着しているホウ酸の量は０．１５〜０．２８重量％であり、かつ水分含有量は０．９〜１．２重量％である。
【００１４】
ガラス粉末の粒径分布と５０％粒子径Ｄ50の値は、日機装株式会社製のレーザー回折式粒度分布計「マイクロトラックＳＰＡ」を用いて測定した。
【００１５】
ガラス粉末の表面に付着しているホウ酸の量は、ガラス粉末を純水に分散した後、マンニット等の多価アルコールを相当量加えて、錯ホウ酸化合物を生成させ、この錯ホウ酸化合物を既知の規定度のＮａＯＨにより中和して定量する中和滴定法により測定する。
【００１６】
また、ガラス粉末の水分含有量は、ガラス粉末を４００℃で加熱脱水し、出てきた水分を窒素気流でカールフィッシャー溶液（ヨウ素、二酸化硫黄、ピリジンのメタノール溶液）中に送り込み、消費されたヨウ素を検出電極で電気分解により再びヨウ素に再生させる際に使用される電気量により水分を定量するカールフィッシャー電量法により測定する。
【００１７】
本発明のガラス粉末を作製する場合、ホウ珪酸ガラスとして、Ｂ2Ｏ3  ２０重量％、ＳｉＯ2  ７５重量％、Ｒ2ＯおよびＲＯ  ５重量％（Ｒはアルカリ金属元素）の組成のものを使用し、エタノールを用いて湿式粉砕を行い、さらに粉砕されたスラリ状のガラス粉末を撹拌しながら、所定量の純水を加えることにより析出するホウ酸量及び水分含有量の調製を行い、その後乾燥してガラス粉末にする。
【００１８】
作製したガラス粉末に、セラミックフィラーとしてアルミナ粉末、有機バインダーとしてポリビニルブチラール、有機溶剤等を加えて攪拌してスラリー４を調製し、先記の図２に示したグリーンシート成形装置のコーター部３に供給して、グリーンシート１０を作製した。
【００１９】
まず、グリーンシート１０の表面を観察して外観の評価を行った。また、グリーンシート１０の引張強度は、グリーンシート１０の試験片を作製し、この試験片を引張試験器を使用して測定することにより行った。さらに、グリーンシート１０の密度は、電子天秤により試験片の質量を測定し、試験片の寸法を測定して体積を算出し、質量÷体積の計算を行うことにより求めた。上記の観察結果及び測定値を表１にまとめた。
【００２０】
従来技術との対比のため、粉砕媒質にアルコールを使用し、その他の条件を上記の実施例と同一にして作製したガラス粉末の評価結果を比較例１として、粉砕媒質として水を使用し、その他の条件を上記の実施例と同一にして作製したガラス粉末の評価結果を比較例２としてそれぞれ表１に示す。
【００２１】
【表１】
0003956074.tif 000002
【００２２】
評価の結果、作製したグリーンシート１０の表面には、従来見られたような凹凸は観察されず、グリーンシート１０の各部位から作製した試験片の密度は１．５±０．００５ｇ／ｃｍ3 以内であり、部位による差異がほとんど無く均一性に優れており、引張試験による引張強度も、グリーンシートの取扱に必要とされる引張強度の３００ｇｆ／ｍｍ2 を大きく上回る６５０〜９００ｇｆ／ｍｍ2 という高い引張強度を有するものが得られた。これに対して、比較例１では、成形されたグリーンシートに欠陥は観察されないものの、グリーンシートの各部位から作製された試験片の密度が１．５±０．０３ｇ／ｃｍ3 で部位により０．０６ｇ／ｃｍ3の大きな差異が生じており、引張強度も１００〜２００ｇｆ／ｍｍ2 と所要値とされる３００ｇｆ／ｍｍ2 に達していない。また、比較例２では、作製したグリーンシートが表面の欠陥のために外観の評価で不良品となり、その他の評価については、表面の欠陥のために密度の測定基準となる体積そのものがバラついてしまっており、また、引張強度も試験片の表面の欠陥に応力集中が生じてが欠陥から破壊を起こすので評価の意味をなさないというものであった。
【００２３】
【発明の効果】
本発明のガラス粉末によれば、表面が平滑であり、均一な密度及び所要の引張強度を有する電子部品基板用グリーンシートを効率良く製造することができる実用上優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガラス粉末が有する粒径分布の一例を示すグラフ。
【図２】グリーンシート成形装置の説明図
【図３】従来のガラス粉末を用いて作製したグリーンシートの説明図であって（Ａ）は従来のグリーンシートの断面図、（Ｂ）は従来のグリーンシートの表面の欠陥の説明図。
【符号の説明】
１  キャリヤフィルム
２  支持ローラー
３  コーター部
３ａ  ドクターブレード
４  スラリー
５  乾燥部
６ａ、６ｂ  引出ローラー
１０  グリーンシート
【図１】
0003956074.tif 000003
【図２】
0003956074.tif 000004
【図３】
0003956074.tif 000005