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JP3347566B2 - Ceramic substrate for electronic components - Google Patents
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JP3347566B2 - Ceramic substrate for electronic components - Google Patents

Ceramic substrate for electronic components

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JP3347566B2
JP3347566B2 JP01546896A JP1546896A JP3347566B2 JP 3347566 B2 JP3347566 B2 JP 3347566B2 JP 01546896 A JP01546896 A JP 01546896A JP 1546896 A JP1546896 A JP 1546896A JP 3347566 B2 JP3347566 B2 JP 3347566B2
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crystal
ceramic substrate
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、抵抗器用基板、ハ
イブリッドIC用基板、サーマルヘッド用基板などの電
子部品用セラミック基板に関し、基板の反りを矯正する
ために熱処理を繰り返し行ったとしても機械的特性や電
気的特性が変化することのないアルミナセラミックスか
らなる電子部品用セラミック基板に関するのである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic substrate for electronic components such as a substrate for a resistor, a substrate for a hybrid IC, and a substrate for a thermal head. The present invention relates to a ceramic substrate for electronic components made of alumina ceramics whose characteristics and electrical characteristics do not change.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、抵抗器用基板、ハイブリッドIC
用基板、サーマルヘッド用基板などの電子部品用セラミ
ック基板としてアルミナセラミック基板が使用されてい
るが、近年、回路印刷の高密度化、微細化、多層化が要
求されるに伴い、電子部品用セラミック基板における寸
法精度のタイト化、特に、基板の反りが問題となってい
た。 例えば、厚膜回路基板やハイブリッドIC用基板
では、基板に反りがあると回路印刷時の印刷ズレや印刷
による回路膜厚みのバラツキを生じる他、ICチップの
搭載やI/Oピンの接続、気密封止等に大きな影響を及
ぼす恐れがあった。
2. Description of the Related Art Conventionally, a substrate for a resistor, a hybrid IC
Alumina ceramic substrates are used as ceramic substrates for electronic components such as substrates for substrates and thermal heads. In recent years, with the demand for higher density, finer, and multilayered circuit printing, ceramics for electronic components have been used. Tightening of dimensional accuracy in the substrate, particularly, warpage of the substrate has been a problem. For example, in the case of a thick-film circuit board or a hybrid IC board, if the board is warped, printing deviation during circuit printing or variation in the circuit film thickness due to printing occurs, and mounting of IC chips, connection of I / O pins, There was a possibility that it would have a significant effect on hermetic sealing and the like.

【0003】また、サーマルヘッド用基板においても、
反りのある基板を用いると薄膜印刷時の印刷ズレや薄膜
厚みのバラツキを生じ、このような基板を用いて形成し
たサーマルヘッドをコピー機やファクシミリに組み込ん
で使用すると、印刷時に紙とヘッドとの間の距離を一定
に保つことができないために印字に濃淡ができ、不良品
となる恐れがあった。
[0003] In a thermal head substrate,
If a warped substrate is used, printing misalignment during thin-film printing and variations in the thickness of the thin film may occur.If a thermal head formed using such a substrate is incorporated into a copier or facsimile and used, printing between the paper and the head may occur. Since the distance between them could not be kept constant, there was a possibility that the print would be shaded, resulting in a defective product.

【0004】ところで、この種のアルミナセラミックス
からなる電子部品用セラミック基板における電気特性と
しては、誘電率が9.0〜9.8でかつ誘電損失係数が
1×10-4〜1×10 -3 の範囲にあることが要求され
ている。そして、これらの電気特性を有するアルミナセ
ラミック基板としてはAl2 3 85〜96重量%に対
し、焼結助剤としてSiO2 、CaO、MgOのうち1
種以上を添加したものが用いられており、これらに溶媒
とバインダーを添加混合して泥漿を作製したあと、ドク
ターブレード法などのテープ成形法を用いてシート状の
グリーンシートを成形し、該グリーンシートを乾燥させ
たあと金型にて打ち抜くことにより板状の成形体とな
し、しかるのち該成形体を焼成することでアルミナセラ
ミック基板を得ていた。そして、このままでは基板に反
りがあることからこれらを矯正するために熱処理を施す
ようになっていた。
The electrical characteristics of a ceramic substrate for electronic components made of this kind of alumina ceramics have a dielectric constant of 9.0 to 9.8 and a dielectric loss coefficient of 1 × 10 -4 to 1 × 10 -3. Is required to be within the range. Alumina ceramic substrates having these electrical characteristics are Al 2 O 3 in a proportion of 85 to 96% by weight, and SiO 2 , CaO and MgO are used as sintering aids.
After adding a solvent and a binder to these to form a slurry, a sheet-like green sheet is formed using a tape forming method such as a doctor blade method, and the green is added. The sheet was dried and punched out with a mold to form a plate-shaped molded body, and then the molded body was fired to obtain an alumina ceramic substrate. Since the substrate is warped as it is, heat treatment is performed to correct the warpage.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、近年、基板
の反り規格が厳しく、例えば、290×80mmの基板
サイズに対しては300μm以下の反りに抑えなければ
ならないことから1回の熱処理では基板の反りを矯正す
ることができず、所定の精度にするために数回の熱処理
を施さなければならなかった。その結果、焼結助剤とし
て含有するSiO2 、CaO、MgO等の成分がAl2
3 粒子と反応し、焼成時にはアルミナ結晶とスピネル
結晶しかなかったものが、これら以外に特性の異なるコ
ージライト(2MgO・2Al2O3・5SiO2)結晶、ムライト(3A
l2O3・2SiO2)結晶、サフィリン(4MgO・5Al2O3・2SiO2)
結晶、アノーサイト(CaO ・Al2O3 ・2SiO2)結晶が異常
結晶として晶出するといった課題があった。
However, in recent years, the warp standard of the substrate is strict. For example, for a substrate size of 290 × 80 mm, the warpage must be suppressed to 300 μm or less. Warpage could not be corrected, and several heat treatments had to be performed to achieve a predetermined accuracy. As a result, SiO 2, CaO contained as sintering aid components such as MgO are Al 2
Reacted with O 3 particles and had only alumina crystals and spinel crystals at the time of firing. Other than these, cordierite (2MgO.2Al 2 O 3 .5SiO 2 ) crystals and mullite (3A)
l 2 O 3・ 2SiO 2 ) crystal, sapphirine (4MgO ・ 5Al 2 O 3・ 2SiO 2 )
There was a problem that crystals and anorthite (CaO.Al 2 O 3 .2SiO 2 ) crystals were crystallized as abnormal crystals.

【0006】即ち、コージライト結晶、サフィリン結
晶、ムライト結晶、アノーサイト結晶等の誘電率は5.
0〜6.5で、誘電損失係数は4×10-3〜5×10-3
程度と、アルミナ結晶およびスピネル結晶の誘電率
(9.0〜9.8)や誘電損失係数(1×10-3〜1×
10-4)から大きく外れているためにアルミナセラミッ
ク基板に要求されている電気特性を満足させることがで
きないといった課題があった。しかも、上記コージライ
ト結晶、サフィリン結晶、ムライト結晶、アノーサイト
結晶等の異常結晶の晶出温度が低いために異常粒子成長
が発生し、電気特性不良だけでなく外観不良を生じる恐
れがあるとともに、これらの異常結晶は熱膨張係数が
2.2×10-6〜4.0×10-6/℃とアルミナ結晶お
よびスピネル結晶の熱膨張係数(7.0×10-6〜7.
8×10-6/℃)に比べ大きいことから、熱処理後の冷
却過程において焼成時よりもさらに基板の反りが大きく
なってしまう恐れもあった。
That is, the dielectric constant of cordierite crystal, sapphirine crystal, mullite crystal, anorthite crystal, etc. is 5.
0 to 6.5, and the dielectric loss coefficient is 4 × 10 −3 to 5 × 10 −3.
Degree and dielectric constant (9.0 to 9.8) or dielectric loss coefficient (1 × 10 −3 to 1 ×) of alumina crystal and spinel crystal.
There is a problem that the electrical characteristics required for the alumina ceramic substrate cannot be satisfied because the value greatly deviates from 10 -4 ). In addition, the above-mentioned cordierite crystal, sapphirine crystal, mullite crystal, abnormal crystal growth due to a low crystallization temperature of anorthite crystal and the like, abnormal grain growth occurs, and not only poor electrical characteristics but also poor appearance may occur. These abnormal crystals have thermal expansion coefficients of 2.2 × 10 −6 to 4.0 × 10 −6 / ° C., and the thermal expansion coefficients of alumina crystals and spinel crystals (7.0 × 10 −6 to 7.0 × 10 −6) .
(8 × 10 −6 / ° C.), the substrate may be warped more in the cooling process after the heat treatment than in the firing process.

【0007】[0007]

【発明の目的】本発明の目的は、基板の反りを矯正する
ために熱処理を繰り返し行ったとしてもアルミナ結晶と
スピネル結晶以外の結晶が晶出することのないアルミナ
セラミックスからなる電子部品用セラミック基板を提供
することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a ceramic substrate for an electronic component made of alumina ceramics in which crystals other than alumina crystals and spinel crystals do not crystallize even if heat treatment is repeatedly performed to correct the warpage of the substrate. Is to provide.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明では上記
問題に鑑み、第1成分としてAl2 3 96〜98重量
%に対し、第2成分としてSiO2 、CaO、およびM
gOの3つの成分を含有してなり、上記第2成分の合計
含有量を100とした時の重量比率が、SiO2 :5
2.0〜68.0、CaO:2.0〜10.5、Mg
O:25.5〜42.0であって、実質的にアルミナ結
晶とスピネル結晶のみからなるアルミナセラミッスによ
り電子部品用セラミック基板を構成したものである。
In view of the above-mentioned problems, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it has been found that 96-98% by weight of Al 2 O 3 as the first component and SiO 2 , CaO, and M as the second component.
It contains three components of gO, and when the total content of the second component is 100, the weight ratio is SiO 2 : 5.
2.0-68.0, CaO: 2.0-10.5, Mg
O: 25.5 to 42.0, wherein the ceramic substrate for an electronic component is composed of alumina ceramics substantially consisting only of alumina crystals and spinel crystals.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明に係る電子部品用セラミッ
ク基板は、第1成分としてAl2 3 を主成分とし、第
2成分としてSiO2 、CaO、およびMgOの3つの
成分を含有したアルミナセラミックスにより形成したも
のであり、上記第1成分および第2成分の割合をある範
囲内に設定することにより、実質的にアルミナ結晶とス
ピネル結晶のみからなり、熱処理を繰り返し行ったとし
てもアルミナ結晶とスピネル結晶以外にはコージライト
結晶、アノーサイト結晶、ムライト結晶、サフィリン結
晶などの異常結晶の晶出のないものとすることができ
る。その為、基板の反りを矯正するために熱処理を繰り
返し行ったとしても電気特性に影響を与えることがな
く、また外観不良のないアルミナセラミックスからなる
電子部品用セラミック基板を得ることができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A ceramic substrate for an electronic component according to the present invention is an alumina containing as a first component Al 2 O 3 as a main component, and as a second component, three components of SiO 2 , CaO and MgO. It is formed of ceramics, and by setting the ratio of the first component and the second component within a certain range, it is substantially composed of only alumina crystals and spinel crystals. In addition to the spinel crystal, the crystal can be free of abnormal crystals such as cordierite crystal, anorthite crystal, mullite crystal, and sapphirine crystal. Therefore, even if the heat treatment is repeatedly performed to correct the warpage of the substrate, it is possible to obtain a ceramic substrate for electronic components made of alumina ceramics, which does not affect the electrical characteristics and has no defective appearance.

【0010】なお、本発明において実質的にアルミナ結
晶とスピネル結晶のみからなるとは、アルミナ結晶の第
1ピーク強度をI0 、コージライト結晶、アノーサイト
結晶、ムライト結晶、サフィリン結晶などの異常結晶の
第1ピーク強度をIとした時の強度比(I/I0 )がI
/I0 <0.01のことを言う。
[0010] In the present invention, the term "consisting essentially of only alumina crystals and spinel crystals" means that the first peak intensity of alumina crystals is I 0 , that of abnormal crystals such as cordierite crystals, anorthite crystals, mullite crystals and sapphirine crystals. When the first peak intensity is I, the intensity ratio (I / I 0 ) is I
/ I 0 <0.01.

【0011】ところで、第1成分をなすAl2 3 は9
6〜98重量%の範囲で含有することが重要である。
By the way, Al 2 O 3 constituting the first component is 9
It is important to contain it in the range of 6 to 98% by weight.

【0012】これは、Al2 3 の含有量が96重量%
未満であると、第2成分(SiO2、CaO、MgO)
の含有量が多くなりすぎるために、熱処理を施すとアル
ミナセラミックス中にアルミナ結晶とスピネル結晶以外
に電気特性並びに熱膨張係数の異なるコージライト結
晶、アノーサイト結晶、ムライト結晶、サフィリン結晶
などの異常結晶が晶出するために、電子部品用セラミッ
ク基板に要求されている誘電率9.0〜9.8でかつ誘
電損失係数1×10-4〜1×10 -3 の電気特性を満足
することが難しくなるからである。また、Al2 3
含有量が98重量%より多くなると、第2成分(SiO
2 、CaO、MgO)の含有量が少なくなるために16
50℃以下の焼成温度での焼結が難しくなり基板材料と
しての機械的特性が大きく低下してしまうからである。
This is because the content of Al 2 O 3 is 96% by weight.
If less than the second component (SiO 2 , CaO, MgO)
Because of the excessively high content of A, abnormal heat treatment such as cordierite, anorthite, mullite, and sapphirine crystals in alumina ceramics with different electrical properties and thermal expansion coefficients besides alumina and spinel crystals in alumina ceramics In order to crystallize, it is necessary to satisfy the electrical properties of a dielectric constant of 9.0 to 9.8 and a dielectric loss coefficient of 1 × 10 −4 to 1 × 10 −3 required for a ceramic substrate for electronic components. Because it becomes difficult. When the content of Al 2 O 3 exceeds 98% by weight, the second component (SiO 2
2 , CaO, MgO) to reduce the content.
This is because sintering at a firing temperature of 50 ° C. or less becomes difficult, and mechanical properties as a substrate material are greatly reduced.

【0013】なお、本発明に係るアルミナセラミックス
としては嵩密度3.7以上のものが好ましい。
The alumina ceramic according to the present invention preferably has a bulk density of 3.7 or more.

【0014】また、第2成分をなすSiO2 、CaO、
およびMgOは、これらの成分の合計含有量を100と
した時の重量比率が、SiO2 :52.0〜68.0、
CaO:2.0〜10.5、MgO:25.5〜42.
0となるように含有することが重要である。
Further, SiO 2 , CaO, which is the second component,
And MgO have a weight ratio of SiO 2 : 52.0 to 68.0 when the total content of these components is 100,
CaO: 2.0 to 10.5, MgO: 25.5 to 42.
It is important that it be contained so as to be 0.

【0015】即ち、第2成分のうちSiO2 はアルミナ
粒子同士を結合させて粒界相を形成するのに重要な成分
であるが、その重量比率が52.0より少なくなると、
1650℃以下の焼成温度で充分に焼結させることがで
きないからであり、逆に、重量比率が68.0より多く
なると、熱処理の繰り返しによりアルミナ結晶とスピネ
ル結晶以外に異常結晶としてムライト結晶が晶出し、こ
の異常結晶の晶出量が多くなると、基板の電気特性不良
並びに外観不良を生じるとともに、CaOおよび/また
はMgOの含有量が少なくなるためにアルミナ粒子の成
長抑制作用が低下したり、焼成温度1650℃以下での
焼結性が低下するために緻密化することが難しくなるか
らである。
That is, among the second components, SiO 2 is an important component for binding the alumina particles to form a grain boundary phase, but when the weight ratio is less than 52.0,
On the other hand, if the sintering temperature is 1650 ° C. or less, sintering cannot be performed sufficiently. If the weight ratio is more than 68.0, mullite crystals as abnormal crystals other than alumina crystals and spinel crystals will be formed by repeated heat treatment. When the amount of the abnormal crystals increases, poor electrical properties and poor appearance of the substrate occur, and the content of CaO and / or MgO decreases, so that the effect of suppressing the growth of alumina particles decreases, This is because sinterability at a temperature of 1650 ° C. or lower is reduced, so that it is difficult to densify.

【0016】また、MgOはアルミナ粒子の成長を抑制
するために重要な成分であるが、その重量比率が25.
5より少なくなると、アルミナ粒子の成長抑制作用が低
下して充分に緻密化することができなくなる。逆に、重
量比率が42.0より多くなると他の成分であるSiO
2 および/またはCaOの含有量が少なくなるために1
650℃以下の焼成温度で完全に焼成させることが難し
くなるからである。
Further, MgO is an important component for suppressing the growth of alumina particles.
If it is less than 5, the effect of suppressing the growth of the alumina particles is reduced, and the alumina particles cannot be sufficiently densified. Conversely, if the weight ratio is more than 42.0, the other component SiO
2 and / or 1 due to low CaO content
This is because it becomes difficult to completely fire at a firing temperature of 650 ° C. or less.

【0017】さらに、CaOは焼成温度を下げるために
重要な成分であるが、その重量比率が2.0より少なく
なると、焼成温度を下げる効果が薄れ、1650℃以下
での焼結が難しくなるからであり、逆に、重量比率が1
0.5より多くなると、熱処理の繰り返しによりアルミ
ナ結晶以外にコージライト結晶とサフィリン結晶または
アノーサイト結晶などの異常結晶が晶出し、これらの異
常結晶の晶出量が多くなると、基板の電気特性不良並び
に外観不良を生じるとともに、SiO2 および/または
MgOの含有量が少なくなることから焼結性が低下する
とともに、アルミナ粒子の成長抑制作用が低下して緻密
化することが難しくなるからである。
Further, CaO is an important component for lowering the sintering temperature. If the weight ratio is less than 2.0, the effect of lowering the sintering temperature is diminished, and sintering at 1650 ° C. or lower becomes difficult. And conversely, the weight ratio is 1
If it exceeds 0.5, abnormal crystals such as cordierite crystal and sapphirine crystal or anorthite crystal are crystallized in addition to the alumina crystal due to repetition of the heat treatment. In addition to the occurrence of poor appearance, the content of SiO 2 and / or MgO is reduced, so that the sinterability is reduced, and the effect of suppressing the growth of alumina particles is reduced, making it difficult to make them dense.

【0018】また、本発明に係る電子部品用セラミック
基板を構成するアルミナセラミックスは基本的に第1成
分のAl2 3 と、第2成分を構成するSiO2 、Ca
O、MgOの3つの成分のみであり、実質的に不純物を
含んでいないものであるが、各種原料中や製造工程中に
おいてFe2 3 、Na2 O、などの不純物が混入する
ことから、これら不純物の含有量としては0.05重量
%以下に抑えることが好ましい。
The alumina ceramic constituting the ceramic substrate for an electronic component according to the present invention is basically composed of Al 2 O 3 as the first component and SiO 2 and Ca as the second component.
Although it is only three components of O and MgO and does not substantially contain impurities, impurities such as Fe 2 O 3 and Na 2 O are mixed in various raw materials and manufacturing processes. The content of these impurities is preferably suppressed to 0.05% by weight or less.

【0019】ところで、本発明に係るアルミナセラミッ
クスからなる電子部品用セラミック基板は、例えば、次
のような製法により形成することができる。
Incidentally, the ceramic substrate for electronic parts made of alumina ceramics according to the present invention can be formed, for example, by the following manufacturing method.

【0020】まず、第1成分として純度99.7%以上
のAl2 3 96〜98重量%に対し、第2成分として
MgO、SiO2 、CaOの3つの成分を2〜4重量%
の範囲で添加する。ただし、第2成分を構成する各成分
は合計含有量を100とした時の重量比率が、Si
2 :52.0〜68.0、CaO:2.0〜10.
5、MgO:25.5〜42.0となるように添加す
る。
First, 96 to 98% by weight of Al 2 O 3 having a purity of 99.7% or more as the first component, and 2 to 4% by weight of three components of MgO, SiO 2 and CaO as the second component.
Add within the range. However, the weight ratio of each component constituting the second component when the total content is 100 is Si
O 2: 52.0~68.0, CaO: 2.0~10 .
5, MgO: added so as to be 25.5 to 42.0.

【0021】そして、これらの原料に溶媒とバインダー
を添加混合して泥漿を製作し、ドクターブレード法など
のテープ成形法によりグリーンシートを形成する。そし
て、上記グリーンシートを乾燥させたのち金型でもって
所定の寸法に切り出し、しかるのち、脱脂したあと酸化
雰囲気中において1500〜1650℃の焼成温度にて
焼成することにより、結晶相が実質的にアルミナ結晶と
スピネル結晶のみからなり、嵩比重3.7以上で、かつ
誘電率9〜9.8、誘電損失係数1×10-4〜1×10
-3の電気特性を備えたアルミナセラミックスからなる電
子部品用セラミック基板を得ることができる。
Then, a solvent and a binder are added to and mixed with these raw materials to produce a slurry, and a green sheet is formed by a tape forming method such as a doctor blade method. After drying the green sheet, the green sheet is cut out to a predetermined size by a mold, and then degreased and then fired in an oxidizing atmosphere at a firing temperature of 1500 to 1650 ° C., whereby the crystal phase is substantially reduced. It consists only of alumina crystals and spinel crystals, has a bulk specific gravity of 3.7 or more, a dielectric constant of 9 to 9.8, and a dielectric loss coefficient of 1 × 10 -4 to 1 × 10.
This makes it possible to obtain a ceramic substrate for electronic components made of alumina ceramics having an electrical property of -3 .

【0022】[0022]

【実施例】【Example】

(実施例1)まず、第1成分をなすAl2 3 の含有量
を96.73重量%に固定し、第2成分であるSi
2 、CaO、MgOの重量比率をそれぞれ変えたアル
ミナセラミックスからなる電子部品用セラミック基板を
試作して焼結状態並びに熱処理を加えた時の異常結晶の
晶出の有無について測定を行った。
(Example 1) First, the content of Al 2 O 3 constituting the first component was fixed at 96.73% by weight, and Si as the second component was fixed.
A ceramic substrate for electronic components made of alumina ceramics in which the weight ratios of O 2 , CaO, and MgO were respectively changed was prototyped, and the sintered state and the presence or absence of abnormal crystals when heat treatment was performed were measured.

【0023】本実験において、焼結状態については焼成
温度1615℃で焼成したアルミナセラミックスからな
る電子部品用セラミック基板を浸透液に浸した時に染ま
らなかったものを○、染まったものを×とし、また、異
常結晶の有無については1350〜1450℃の温度で
熱処理を5回繰り返したあとの基板をX線回折により測
定することにより、コージライト結晶、アノーサイト結
晶、ムライト結晶、サフィリン結晶など異常結晶の晶出
が見当たらなかったものを○、異常結晶の晶出が見られ
たものを×とした。
In this experiment, regarding the sintering state, when the ceramic substrate for electronic parts made of alumina ceramics baked at a sintering temperature of 1615 ° C. was not stained when immersed in a penetrating liquid, it was marked with “、”, and when it was stained, it was marked with “X”. The presence or absence of abnormal crystals is determined by measuring the substrate by X-ray diffraction after the heat treatment is repeated 5 times at a temperature of 1350 to 1450 ° C., thereby detecting abnormal crystals such as cordierite crystals, anorthite crystals, mullite crystals, and sapphirine crystals. ○ indicates that no crystallization was found, and X indicates that crystallization of abnormal crystals was observed.

【0024】第2成分を構成する3つの成分の重量比率
および結果は表1および表2に示す通りである。
The weight ratios and results of the three components constituting the second component are as shown in Tables 1 and 2.

【0025】[0025]

【表1】 [Table 1]

【0026】[0026]

【表2】 [Table 2]

【0027】この結果、試料No.1ではSiO2 の重
量比率が52.0未満と少ないために完全に焼結させる
ことができず、浸透液に染まってしまった。
As a result, the sample No. In No. 1, since the weight ratio of SiO 2 was as small as less than 52.0, sintering could not be performed completely, and it was stained by the permeating solution.

【0028】試料No.13〜試料No.15では完全
に焼結させることができ、浸透液に染まることはなかっ
たものの、SiO2 の重量比率が68.0より多いため
に熱処理を加えたところ、図2にX線回折の結果を示す
ようにアルミナ結晶とスピネル結晶以外に異常結晶とし
てムライト結晶の晶出が見られた。
Sample No. 13 to sample no. In the case of No. 15, although it was possible to completely sinter and did not stain the infiltration solution, heat treatment was applied because the weight ratio of SiO 2 was more than 68.0. FIG. 2 shows the result of X-ray diffraction. As described above, crystallization of mullite crystal was observed as an abnormal crystal other than the alumina crystal and the spinel crystal.

【0029】また、試料No.16〜試料No.18で
は、CaOの比率が2.0未満であるために、1615
℃の焼結温度では充分に焼結させることができず、浸透
液に染まってしまった。
The sample No. 16 to sample no. In No. 18, since the ratio of CaO is less than 2.0, 1615
At a sintering temperature of ° C., sintering could not be carried out sufficiently, and it was stained by the penetrant.

【0030】さらに、試料No.29、30では、Ca
Oの重量比率が10.5より多いために熱処理を加えた
ところ、図3にそのX線回折の結果を示すようにアルミ
ナ結晶以外に異常結晶としてコージライト結晶とサフィ
リン結晶の晶出が見られた。
Further, the sample No. In 29 and 30, Ca
When the heat treatment was applied because the weight ratio of O was more than 10.5, crystallization of cordierite crystals and sapphirine crystals as abnormal crystals other than alumina crystals was observed as shown in the result of X-ray diffraction in FIG. Was.

【0031】これに対し、試料No.2〜試料No.1
2および試料No.19〜試料No.28の本発明範囲
内にあるものでは完全に焼結させることができ、浸透液
に浸したとしても染まることがなかった。また、熱処理
を加えたとしても図1にそのX線回折の結果を示すよう
にアルミナ結晶とスピネル結晶以外の結晶の晶出は見ら
れなかった。
On the other hand, the sample No. No. 2 to sample no. 1
2 and sample no. 19 to sample no. In the case of No. 28 within the scope of the present invention, sintering was completed completely, and no staining was observed even when immersed in a permeating solution. Even when heat treatment was applied, no crystallization of crystals other than alumina crystals and spinel crystals was observed as shown in the results of the X-ray diffraction in FIG.

【0032】(実施例2)次に、第2成分をなすSiO
2 、CaO、MgOの3つの成分の合計含有量を100
とした時のそれぞれの重量比率をSiO2 :CaO:M
gO=64.5:29.9:5.6に固定し、第1成分
をなすAl2 3 の含有量を90.0〜99.0重量%
の範囲でそれぞれ変化させたアルミナセラミックスから
なる電子部品用セラミック基板を試作し、実験例1と同
様に焼結状態および熱処理を加えた時の異常結晶の晶出
の有無、さらに電気特性について測定を行った。
(Example 2) Next, the second component SiO
2 , the total content of the three components CaO and MgO is 100
The weight ratio of each component is expressed as SiO 2 : CaO: M.
gO = 64.5: 29.9: 5.6, and the content of Al 2 O 3 constituting the first component was 90.0 to 99.0% by weight.
A ceramic substrate for electronic components made of alumina ceramics varied in the range of was experimentally manufactured, and the sintering state, the presence or absence of abnormal crystal crystallization when heat treatment was applied, and the electrical characteristics were measured in the same manner as in Experimental Example 1. went.

【0033】なお、電気特性については誘電率9.0〜
9.8でかつ誘電損失係数1×10-4〜1×10-3の範
囲にあるものを○、範囲外のものを×とした。
As for the electrical characteristics, the dielectric constant is 9.0 to 9.0.
9.8 and a dielectric loss coefficient in the range of 1 × 10 −4 to 1 × 10 −3 were evaluated as ○, and those out of the range were evaluated as ×.

【0034】第1成分としてAl2 3 の含有量および
結果は表3に示す通りである。
The content of Al 2 O 3 as the first component and the results are as shown in Table 3.

【0035】[0035]

【表3】 [Table 3]

【0036】この結果、試料No.40、41ではAl
2 3 の含有量が少なすぎ、第2成分の含有量が多くな
りすぎるために異常結晶として図3に示すX線回折の結
果と同様にコージライト結晶とサフィリン結晶の晶出が
あった。しかも、これら異常結晶の晶出量が多いために
電子部品用セラミック基板に要求されている誘電率9〜
9.8、誘電損失係数1×10-4〜1×10-3の電気特
性を満足することができなかった。
As a result, Sample No. Al is 40 and 41
Since the content of 2 O 3 was too low and the content of the second component was too high, cordierite crystals and sapphirine crystals were crystallized as abnormal crystals as in the result of X-ray diffraction shown in FIG. In addition, since the amount of crystallization of these abnormal crystals is large, the dielectric constant required for ceramic substrates for electronic components is 9 to 9.
9.8, and electrical characteristics of dielectric loss coefficient of 1 × 10 −4 to 1 × 10 −3 could not be satisfied.

【0037】また、試料No.42、43においてもA
2 3 の含有量が96.0重量%未満であるために第
2成分の含有量が多すぎ、電気特性は満足できたもの
の、コージライト結晶およびサフィリン結晶の晶出があ
り外観不良が見られた。
Sample No. A at 42 and 43
Since the content of l 2 O 3 was less than 96.0% by weight, the content of the second component was too large, and although the electrical properties were satisfactory, cordierite crystals and sapphirine crystals were crystallized and the appearance was poor. Was seen.

【0038】一方、試料No.49〜No.51では、
Al2 3 の含有量が98.0重量%より多いために第
2成分の含有量が少なくなりすぎ、その結果、完全に焼
結させることができず、浸透液に染まってしまった。
On the other hand, the sample No. 49-No. In 51,
Since the content of Al 2 O 3 was more than 98.0% by weight, the content of the second component was too small, and as a result, sintering could not be completed, and the permeated solution was stained.

【0039】これに対し、試料No.44〜48の本発
明の範囲内にあるものでは、完全に焼結させることがで
き、浸透液に浸したとしても染まることがなかった。ま
た、熱処理を加えたとしても図1に示すX線回折結果の
ようにアルミナ結晶とスピネル結晶以外の結晶の晶出は
見られなかった。その為、電子部品用セラミック基板に
要求されている誘電率9〜9.8、誘電損失係数1×1
-4〜1×10-3の電気特性を満足することができ、外
観不良を生じることもなかった。
On the other hand, the sample No. In the range of the present invention of Nos. 44 to 48, it was possible to completely sinter and did not stain even when immersed in a permeate. Even when heat treatment was applied, no crystallization of crystals other than alumina crystals and spinel crystals was observed as shown in the X-ray diffraction results shown in FIG. Therefore, the dielectric constant required for the ceramic substrate for electronic components is 9 to 9.8, and the dielectric loss coefficient is 1 × 1.
The electrical characteristics of 0 -4 to 1 × 10 -3 could be satisfied, and no appearance defect occurred.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、第1成
分としてAl2 3 96〜98重量%に対し、第2成分
としてSiO2 、CaO、およびMgOを含有してな
り、上記第2成分を100とした時の重量比率が、Si
2 :52.0〜68.0、CaO:2.0〜10.
5、MgO:25.5〜42.0であって、実質的にア
ルミナ結晶とスピネル結晶のみからなるアルミナセラミ
ッスにより電子部品用セラミック基板を構成したことに
より、熱処理を施したとしてもセラミックス中にはアル
ミナ結晶とスピネル相以外の結晶が晶出することがな
い。その為、基板の反りを矯正するために繰り返し熱処
理を施したとしても電気特性や機械的特性を損なうこと
のない電子部品用セラミック基板を提供することができ
る。
As described above, according to the present invention, SiO 2 , CaO and MgO are contained as the second component with respect to 96 to 98% by weight of Al 2 O 3 as the first component. When the weight ratio of the second component to 100 is Si
O 2: 52.0~68.0, CaO: 2.0~10 .
5, MgO: 25.5 to 42.0, and the ceramic substrate for electronic components is composed of alumina ceramics substantially composed of only alumina crystals and spinel crystals, so that even if heat-treated, the ceramics remain in the ceramics. No crystals other than the alumina crystal and the spinel phase are crystallized. Therefore, it is possible to provide a ceramic substrate for an electronic component that does not impair the electrical characteristics and the mechanical characteristics even if the heat treatment is repeatedly performed to correct the warpage of the substrate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】熱処理を施した本発明に係る電子部品用セラミ
ック基板におけるX線回折の結果を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the results of X-ray diffraction of a heat-treated ceramic substrate for an electronic component according to the present invention.

【図2】熱処理を施した本発明範囲外の電子部品用セラ
ミック基板におけるX線回折の結果を示すグラフであ
る。
FIG. 2 is a graph showing the results of X-ray diffraction of a ceramic substrate for electronic components which has been subjected to a heat treatment and is out of the range of the present invention.

【図3】熱処理を施した本発明範囲外の電子部品用セラ
ミック基板におけるX線回折の結果を示すグラフであ
る。
FIG. 3 is a graph showing the results of X-ray diffraction of a ceramic substrate for electronic components which has been subjected to a heat treatment and is out of the range of the present invention.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1成分としてAl2396〜98重量%
に対し、第2成分としてSiO2、CaO、およびMg
Oの3つの成分を含有してなり、上記第2成分の合計含
有量を100とした時の重量比率が、SiO2:52.
0〜68.0、CaO:2.0〜10.5、MgO:2
5.5〜42.0であって、アルミナ結晶の第1ピーク
強度をI 0 、コージライト結晶、アノーサイト結晶、ム
ライト結晶、サフィリン結晶の第1ピーク強度をIとし
た時の強度比(I/I 0 )がI/I 0 <0.01であるア
ルミナセラミックスにより形成したことを特徴とする電
子部品用セラミック基板。
(1) 96 to 98% by weight of Al 2 O 3 as a first component
On the other hand, SiO 2 , CaO, and Mg
O, and the weight ratio of the total content of the second component to 100 is SiO 2 : 52.
0 to 68.0, CaO: 2.0 to 10.5, MgO: 2
5.5 to 42.0, the first peak of alumina crystals
Strength is I 0 , cordierite crystal, anorthite crystal,
Let I be the first peak intensity of light crystal and sapphirine crystal.
Intensity ratio electronic component ceramic substrate (I / I 0) is characterized by being formed by I / I 0 <0.01 der Ru alumina ceramics when the.
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