JP5499766B2 - Glass ceramic substrate, method for manufacturing the same, and wiring substrate - Google Patents
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Description
本発明は、ガラスセラミックス基板及びその製造方法、並びに配線基板に関する。 The present invention relates to a glass ceramic substrate, a manufacturing method thereof, and a wiring substrate.
電子機器に使用される配線基板として、ガラスとフィラーとを含む組成物からなるガラスセラミックス基板が知られている。ガラスセラミックス基板は、その表面上に導電パターンを形成して配線基板とし、電子機器に実装される。電子機器の小型化及び高機能化に伴い、ガラスセラミックス基板も、薄型化することが求められている。 As a wiring board used for an electronic device, a glass ceramic substrate made of a composition containing glass and a filler is known. A glass ceramic substrate is formed on a surface thereof to form a conductive pattern as a wiring substrate, which is mounted on an electronic device. As electronic devices become smaller and more functional, glass ceramic substrates are also required to be thinner.
ガラスセラミックス基板は、主成分としてガラスを含有しているため、衝撃に弱く、クラックが発生し易いという特性を有する。このため、セラミックスフィラーを配合して、強度を向上することが試みられている。 Since the glass ceramic substrate contains glass as a main component, it has a characteristic that it is vulnerable to impact and cracks are likely to occur. For this reason, attempts have been made to improve strength by blending ceramic fillers.
例えば、特許文献1では、ガラスセラミック基板の強度を向上するために、セラミックフィラーの配向度を高くすることが提案されている。ここで、アスペクト比の高いセラミックフィラーは、セラミックフィラー同士が絡み易いため、配向度が低下してしまうことが知られている。このため、特許文献2では、アスペクト比が小さいセラミックフィラーを配合することによって、セラミックスフィラーの配向を向上させ、高強度の配線基板を提供することが提案されている。
For example, Patent Document 1 proposes increasing the degree of orientation of the ceramic filler in order to improve the strength of the glass ceramic substrate. Here, it is known that the ceramic filler having a high aspect ratio tends to be entangled with each other, so that the degree of orientation is lowered. For this reason,
配線基板に用いられるガラスセラミックス基板は、電子製品の低背化に伴い、更なる薄型化が求められている。また、回路基板の複雑化及び微細化に伴って電極構造が複雑化しているため、ガラスセラミックス基板にかかる応力も大きくなっている。このため、従来よりも、高い強度を有するガラスセラミックス基板が求められている。ところが、本発明者らの検討によれば、上記特許文献1,2で提案されているようなガラスセラミックス基板は強度が十分ではなく、また強度のばらつきが大きいことがわかった。
The glass ceramic substrate used for the wiring board is required to be further thinned as the electronic product is reduced in height. In addition, since the electrode structure is complicated with the complexity and miniaturization of the circuit board, the stress applied to the glass ceramic substrate is also increased. For this reason, a glass ceramic substrate having higher strength than before has been demanded. However, according to the study by the present inventors, it has been found that the glass ceramic substrate as proposed in
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、十分に優れた強度を有するガラスセラミックス基板及び配線基板を提供することを目的とする。また、十分に優れた強度を有するガラスセラミックス基板を安定的に製造することが可能なガラスセラミックス基板の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a glass ceramic substrate and a wiring substrate having sufficiently excellent strength. It is another object of the present invention to provide a method for producing a glass ceramic substrate capable of stably producing a glass ceramic substrate having sufficiently excellent strength.
本発明では、ガラスと該ガラス中に分散された板状アルミナフィラーとを含有し、板状アルミナフィラーのアスペクト比は20以上であり、板状アルミナフィラーの(104)結晶面のX線回折ピークに対する(006)結晶面のX線回折ピークの強度比が1.0以上であるガラスセラミックス基板を提供する。 In the present invention, it contains glass and a plate-like alumina filler dispersed in the glass, the plate-like alumina filler has an aspect ratio of 20 or more, and an X-ray diffraction peak of the (104) crystal plane of the plate-like alumina filler. A glass ceramic substrate having an intensity ratio of an X-ray diffraction peak of the (006) crystal plane to 1.0 or more is provided.
上記本発明のガラスセラミックス基板は、十分に優れた強度を有するともに、高い破壊靭性値を有する。このような効果が得られる要因の一つを本発明者らは次のように推察している。本発明では、ガラスと特定の形状及びアスペクト比を有するアルミナフィラーを用いた場合に、当該アルミナフィラーのX線回折ピークの強度比として、2つの結晶面を特定するとともに、当該強度比を所定値以上に特定している。このため、アスペクト比が高いアルミナフィラーの配向度を向上させることが可能になり、これが強度及び破壊靭性値の向上に寄与していると考えられる。 The glass ceramic substrate of the present invention has a sufficiently high strength and a high fracture toughness value. The present inventors infer one of the factors that can obtain such an effect as follows. In the present invention, when an alumina filler having a specific shape and aspect ratio is used with glass, two crystal planes are specified as the intensity ratio of the X-ray diffraction peak of the alumina filler, and the intensity ratio is set to a predetermined value. It is specified above. For this reason, it becomes possible to improve the orientation degree of the alumina filler having a high aspect ratio, which is considered to contribute to the improvement of the strength and fracture toughness values.
また、本発明では、板状アルミナフィラーの平均板径が2〜8μmであることが好ましい。これによって、十分に高い強度を有しつつガラスセラミックス基板の表面上に配線を形成する際に、配線ピッチが微細化した場合であっても配線基板の信頼性を高く維持することが可能なガラスセラミックス基板とすることができる。 Moreover, in this invention, it is preferable that the average plate diameter of a plate-like alumina filler is 2-8 micrometers. As a result, when forming wiring on the surface of the glass ceramic substrate while having sufficiently high strength, the glass capable of maintaining high reliability of the wiring substrate even when the wiring pitch is miniaturized. It can be a ceramic substrate.
また、本発明のガラスセラミックス基板の表面粗さRaは0.3μm以下であることが好ましい。これによって、配線基板として実装する際の実装性を良好にすることができる。 Further, the surface roughness Ra of the glass ceramic substrate of the present invention is preferably 0.3 μm or less. As a result, it is possible to improve the mountability when mounting as a wiring board.
本発明ではまた、上記ガラスセラミックス基板と、当該ガラスセラミックス基板上に導体と、を備える配線基板を提供する。このような配線基板は、上述の特徴を有するガラスセラミックス基板を備えることから、十分に優れた強度を有する。 The present invention also provides a wiring board comprising the glass ceramic substrate and a conductor on the glass ceramic substrate. Since such a wiring board includes the glass ceramic substrate having the above-described characteristics, it has a sufficiently excellent strength.
本発明ではまた、ガラス粉末とアスペクト比が20以上である板状アルミナフィラーとを含むスラリーを基材上に塗布して製膜し、グリーンシートを作製する製膜工程と、グリーンシートを焼成して、板状アルミナフィラーの(104)結晶面のX線回折ピークに対する(006)結晶面のX線回折ピークの強度比が1.0以上であるガラスセラミックス基板を得る焼成工程と、を有する、ガラスセラミックス基板の製造方法を提供する。 In the present invention, a slurry containing glass powder and a plate-like alumina filler having an aspect ratio of 20 or more is applied onto a substrate to form a film, and a film forming process for producing a green sheet, and firing the green sheet And a firing step of obtaining a glass ceramic substrate having an intensity ratio of the X-ray diffraction peak of the (006) crystal plane to the X-ray diffraction peak of the (104) crystal plane of the plate-like alumina filler is 1.0 or more. A method for producing a glass ceramic substrate is provided.
本発明のガラスセラミックス基板の製造方法は、ガラスと特定の形状及びアスペクト比を有するアルミナフィラーを用いている。それとともに、当該アルミナフィラーのX線回折ピークの強度比として、2つの結晶面を特定し、それらのピークの強度比が所定値以上であるガラスセラミックス基板を製造している。このため、アスペクト比が高いアルミナフィラーの配向度を向上させることが可能になり、これが強度及び破壊靭性値の向上に寄与していると考えられる。 The glass ceramic substrate manufacturing method of the present invention uses glass and an alumina filler having a specific shape and aspect ratio. At the same time, two crystal planes are specified as the intensity ratio of the X-ray diffraction peak of the alumina filler, and a glass ceramic substrate in which the intensity ratio of the peaks is a predetermined value or more is manufactured. For this reason, it becomes possible to improve the orientation degree of the alumina filler having a high aspect ratio, which is considered to contribute to the improvement of the strength and fracture toughness values.
本発明のガラスセラミックス基板の製造方法における焼成工程では、グリーンシートと、該グリーンシートを挟むように該グリーンシートよりも熱収縮が小さい別のグリーンシートと、を有する積層体を焼成することが好ましい。これによって、ガラスセラミックス基板となるグリーンシートの収縮が抑制され、収縮のばらつきによって生じる配向性の乱れを抑制することができる。その結果、一層十分に高い強度を有するガラスセラミックス基板を得ることができる。 In the firing step in the method for producing a glass-ceramic substrate of the present invention, it is preferable to fire a laminate having a green sheet and another green sheet having a smaller thermal shrinkage than the green sheet so as to sandwich the green sheet. . Thereby, the shrinkage of the green sheet serving as the glass ceramic substrate is suppressed, and the disorder of orientation caused by the variation in shrinkage can be suppressed. As a result, a glass ceramic substrate having a sufficiently high strength can be obtained.
本発明によれば、十分に優れた強度を有するガラスセラミックス基板及びそのようなガラスセラミックス基板を備える配線基板を提供することができる。また、十分に優れた強度を有するガラスセラミックス基板を安定的に製造することが可能なガラスセラミックス基板の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a glass ceramic substrate having a sufficiently excellent strength and a wiring substrate including such a glass ceramic substrate. Moreover, the manufacturing method of the glass-ceramics substrate which can manufacture the glass-ceramics substrate which has the fully outstanding intensity | strength stably can be provided.
以下、場合により図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。 In the following, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as the case may be.
図1は、本実施形態の配線基板の模式断面図である。図1に示す配線基板10は、ガラスセラミックス基板11a,11b,11c及び11d(以下、纏めてガラスセラミックス基板11a〜11dという)がこの順に積層された積層構造を有する。さらに、配線基板10は、図1中で上下に隣り合うガラスセラミックス基板の間に設けられた内部導体13と、最外層であるガラスセラミックス基板11a(11d)の11b(11c)側とは反対側の面上に設けられた表面導体14と、内部導体13及び表面導体14を電気的に導通するビア導体12とを備える。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the wiring board of the present embodiment. A
ガラスセラミックス基板11a〜11dは、それぞれ、ガラスと該ガラスの中に分散された板状アルミナフィラーとを含有する。板状アルミナフィラーの含有量は、ガラスと板状アルミナフィラーの合計量に対して、好ましくは20〜35体積%であり、より好ましくは22.5〜35体積%である。以下、各成分について詳細に説明する。
Each of the glass
<板状アルミナフィラー>
本実施形態のガラスセラミックス基板11a〜11dは、複数の板状アルミナフィラーを含む。板状アルミナフィラーの平均板径は、好ましくは2〜10μmであり、より好ましくは2〜8μmである。板状アルミナフィラーの平均板径が2μm未満であると、板状アルミナフィラーの高い配向性が得られ難くなる傾向にある。一方、板状アルミナフィラーの平均板径が10μmを超えると、配線基板の配線ピッチが小さい場合に、電子部品等の電気特性に影響を及ぼす場合がある。
<Plate-like alumina filler>
The glass
板状アルミナフィラーの平均厚みは、ガラスセラミックス基板11a〜11dの強度を一層向上させる観点から、好ましくは0.4μm以下であり、より好ましくは0.03〜0.3μmである。板状アルミナフィラーの平均厚みを小さくすれば、同一含有量でガラスセラミックス基板11a〜11dに含まれる板状アルミナフィラーの個数を増やすことが可能になるため、ガラスセラミックス基板11a〜11dの強度を向上させることができる。一方、板状アルミナフィラーの平均厚みが0.3μmを超えると、板状アルミナフィラーの良好な配向性が損なわれる傾向にある。
The average thickness of the plate-like alumina filler is preferably 0.4 μm or less, more preferably 0.03 to 0.3 μm, from the viewpoint of further improving the strength of the glass
板状アルミナフィラーの平均アスペクト比は、ガラスセラミックス基板11a〜11dの強度を一層向上させる観点から、好ましくは20以上であり、より好ましくは25〜70である。板状アルミナフィラーの平均アスペクト比が20未満であると、板状アルミナフィラーの良好な配向性が損なわれる傾向にある。
The average aspect ratio of the plate-like alumina filler is preferably 20 or more, more preferably 25 to 70, from the viewpoint of further improving the strength of the glass
図2は、本実施形態のガラスセラミックス基板に含まれる板状アルミナフィラーの一例を示す上面図である。図2は、板状アルミナフィラー20の板面形状を示している。すなわち、板状アルミナフィラー20の板面は八角形状を有している。図2のように板状アルミナフィラー20の板面が正八角形ではない場合、板状アルミナフィラー20の板径は、板面における長径yと短径xの平均値として求めることができる。すなわち、板状アルミナフィラー20の板径は、板状アルミナフィラー20に内接する最小の長方形の長辺と短辺の平均値として求めることができる。板状アルミナフィラー20に内接する最小の四角形が正方形の場合は、1辺の長さが板径となる。
FIG. 2 is a top view showing an example of a plate-like alumina filler contained in the glass ceramic substrate of the present embodiment. FIG. 2 shows the plate surface shape of the plate-
板状アルミナフィラー20の厚みは、板面に垂直な方向の最大長さである。平均板径、平均厚みは、それぞれ、電子顕微鏡画像において無作為に抽出した500個の板状アルミナフィラーの板径及び厚みの測定値の算術平均値である。平均アスペクト比は、(平均板径)/(平均厚み)によって算出される。
The thickness of the plate-
本実施形態のガラスセラミックス基板に含まれる板状アルミナフィラーは、図2のように板面に垂直な方向から見た平面形状が、円形、楕円形又は円形若しくは楕円形に近似する多角形等、異方性の小さな形状であるものが好ましい。ガラスセラミックス基板11a〜11dの強度向上の観点からは、板状アルミナフィラーの平面形状は、好ましくは六角形であること、より好ましくは正六角形である。
The plate-like alumina filler contained in the glass ceramic substrate of the present embodiment has a planar shape viewed from a direction perpendicular to the plate surface as shown in FIG. 2, such as a circle, an ellipse, or a polygon that approximates a circle or an ellipse. Those having a small anisotropic shape are preferred. From the viewpoint of improving the strength of the glass
図3は、本実施形態のガラスセラミックス基板11aの側面の一部を拡大して示す側面図である。図3に示すように、ガラスセラミックス基板のガラス22中に分散された板状アルミナフィラー20は、板面がほぼ同一方向に向いており、面Aとほぼ平行になっている。このように、板状アルミナフィラー20は良好な配向性を有している。この配向性の良否は、CuKα線を用いたX線回折測定によって求められる(104)結晶面と(006)結晶面のピークの強度比によって判断することができる。
FIG. 3 is an enlarged side view showing a part of the side surface of the
板状アルミナフィラーの(104)結晶面と(006)結晶面におけるX線回折ピークの強度比は、(104)結晶面及び(006)結晶面の面積基準のピーク強度を、それぞれI(006)及びI(104)としたとき、I(104)に対するI(006)の比、すなわちI(006)/I(104)の計算式で求めることができる。 (104) crystal face of the plate-like alumina filler and (006) intensity ratio of X-ray diffraction peak in the crystal plane, (104) crystal face and (006) peak intensity of the area reference crystal plane, respectively I (006) and when the I (104), can be determined the ratio of I (006) with respect to I (104), i.e. by equation I (006) / I (104 ).
本実施形態の板状アルミナフィラーのI(006)/I(104)(以下、ピーク強度比αという)は、1.0以上である。このようなピーク強度比αを有する板状アルミナフィラーは、ガラスセラミックス基板11a〜11dにおいて、良好な配向性を有する。ピーク強度比αは、一層優れた強度を有するガラスセラミックス基板とする観点から、好ましくは1.5以上であり、より好ましくは2.0以上であり、さらに好ましくは3.0以上である。ピーク強度比αが高くなるほど、板状アルミナフィラーの板面の向きが揃い、配向性が良好になる。このように、本実施形態のガラスセラミックス基板は、板状アルミナフィラーの板面の向きがほぼ揃っており、配向性が良好であることから、優れた強度と高い靭性を有する。なお、ピーク強度比αに特に上限はないが、実用上、上限は20程度となる。
I (006) / I (104) (hereinafter referred to as peak intensity ratio α) of the plate-like alumina filler of the present embodiment is 1.0 or more. The plate-like alumina filler having such a peak intensity ratio α has a good orientation in the glass
図4は、本実施形態のガラスセラミックス基板のX線回折測定結果を示すチャートである。図4におけるチャートAは、市販のX線回折装置を用いて、図3におけるガラスセラミックス基板11aの面AにX線を照射して測定されたX線回折チャートである。図4におけるチャートBは、市販のX線回折装置を用いて、図3におけるガラスセラミックス基板11aの面BにX線を照射して測定されたX線回折チャートである。
FIG. 4 is a chart showing X-ray diffraction measurement results of the glass ceramic substrate of the present embodiment. A chart A in FIG. 4 is an X-ray diffraction chart measured by irradiating the surface A of the
チャートAは、チャートBよりも明瞭に(104)結晶面と(006)結晶面のピークを示している。本実施形態のピーク強度比αは、面A、すなわち板状アルミナフィラー20の板面にほぼ平行な面にX線を照射して測定されたチャートAのピークから計算される値である。チャートAは、板状アルミナフィラー20の板面にほぼ平行な面にX線を照射して測定されたX線回折ピークであるため、板状アルミナフィラー20の(104)結晶面と(006)結晶面のピークが明瞭に示されている。したがって、各ピークのピーク強度からピーク強度比αを高い精度で算出することができる。このように、本実施形態では、特定のアスペクト比を有する板状アルミナフィラー20の配向性を良好にするために、X線を照射する面を特定すると共に、その面に応じて最適な結晶面を特定している。これによって、ガラスセラミックス基板の強度の強度を十分に高くするとともに、強度のばらつきを十分に小さくすることができる。なお、チャートBは、板状アルミナフィラー20のアスペクト比が高いために、チャートAよりも(104)結晶面及び(006)結晶面のピークが不鮮明である。このため、チャートBのX線回折ピークから正確なピーク強度比αを算出することは困難である。
Chart A shows peaks of the (104) crystal plane and the (006) crystal plane more clearly than Chart B. The peak intensity ratio α of the present embodiment is a value calculated from the peak of the chart A measured by irradiating the surface A, that is, the surface substantially parallel to the plate surface of the plate-
なお、板状アルミナフィラーの配向性を示す他の結晶面として、(110)結晶面が考えられるものの、この(110)結晶面はチャートAでは検出されない。したがって、(110)結晶面では板状アルミナフィラーの配向性を規定することはできないと考えられる。 In addition, although the (110) crystal plane is considered as another crystal plane showing the orientation of the plate-like alumina filler, this (110) crystal plane is not detected in Chart A. Therefore, it is considered that the orientation of the plate-like alumina filler cannot be defined by the (110) crystal plane.
ガラスセラミックス基板11a〜11dは、板状アルミナフィラー20以外のセラミックスフィラーを更に含有してもよい。板状アルミナフィラー以外のセラミックスフィラーとしては、例えば、マグネシア、スピネル、シリカ、ムライト、フォルステライト、ステアタイト、コージェライト、ストロンチウム長石、石英、ケイ酸亜鉛、ジルコニア及びチタニアからなる群より選ばれる少なくとも一種の材料によって形成された球状又は板状のフィラーが挙げられる。また、ガラスセラミックス基板11a〜11dは、球状アルミナを含有してもよい。ガラスセラミックス基板11a〜11dの強度を一層高くする観点から、板状アルミナフィラーの割合を全セラミックスフィラーの80体積%以上とすることが好ましい。
The glass
<ガラス>
ガラスセラミックス基板11a〜11dに含まれるガラス22の材料としては、例えば、(1)非晶質ガラス系材料及び(2)結晶化ガラス系材料の少なくとも1種からなるガラス粉末が挙げられる。(2)結晶化ガラス系材料は、加熱焼成時に多数の微細な結晶がガラス成分中に析出した材料であり、ガラスセラミックスともいう。
<Glass>
Examples of the material of the
ガラス22は、(1)非晶質ガラス系材料及び(2)結晶化ガラス系材料のうち、(2)結晶化ガラス系材料を用いて形成されるものであることが好ましい。(2)結晶化ガラス系材料としては、例えば、(i)SiO2、B2O3、Al2O3及びアルカリ土類金属酸化物を含有するガラス並びに(ii)SiO2、CaO、MgO、Al2O3及びCuOを含有するディオプサイド結晶ガラスを用いることができる。
The
(i)のガラスの好適な組成、及び(i)のガラスを用いた場合のガラスセラミックス基板11a〜11dにおけるガラス22の好適な組成を説明する。ガラス22は、SiO2、B2O3、Al2O3及びアルカリ土類金属酸化物を含有することが好ましい。SiO2の含有量は、ガラス22全量を基準として46〜60質量%であることが好ましく、47〜55質量%であることがより好ましい。(i)のガラスにおけるSiO2の含有量が46質量%未満であるとガラス化が困難になる傾向にある。一方、(i)のガラスにおけるSiO2の含有量が60質量%を超えると融点が高くなって低温焼結が困難になる傾向にある。
The suitable composition of the glass of (i) and the suitable composition of the
B2O3の含有量は、ガラス22全量を基準として、好ましくは0.5〜5質量%であり、より好ましくは1〜3質量%である。ガラス22におけるB2O3の含有量が5質量%を超えると、耐湿性が低下する傾向にある。一方、ガラス22におけるB2O3の含有量が0.5質量%未満であると、ガラス化温度が高くなるとともに密度が低くなる傾向にある。
The content of B 2 O 3 is preferably 0.5 to 5% by mass, more preferably 1 to 3% by mass, based on the total amount of the
Al2O3の含有量は、ガラス22全量を基準として、好ましくは6〜17.5質量%であり、より好ましくは7〜16.5質量%である。ガラス22におけるAl2O3の含有量が6質量%未満であると十分に優れた強度が損なわれる場合がある。一方、ガラス22におけるAl2O3の含有量が17.5質量%を超えるとガラス化が困難になる傾向にある。
The content of Al 2 O 3 is preferably 6 to 17.5% by mass, more preferably 7 to 16.5% by mass, based on the total amount of the
アルカリ土類金属酸化物の含有量は、ガラス22全量を基準として、好ましくは25〜45質量%であり、より好ましくは30〜40質量%である。アルカリ土類金属酸化物としては、例えば、MgO、CaO、BaO及びSrOが挙げられる。これらのアルカリ土類金属酸化物は一種のみを含んでいてもよく二種以上を含んでいてもよい。アルカリ土類金属酸化物の中でも、SrOとその他のアルカリ土類金属酸化物とを組み合わせて含むことが好ましい。CaO、MgO及びBaOからなる群より選ばれる少なくとも一種と、SrOとを組み合わせて用いると、溶解ガラスの粘性が低下し、焼結温度の自由度を大きくすることができる。このため、ガラスセラミックス基板11a〜11dの製造を容易にすることができる。
The content of the alkaline earth metal oxide is preferably 25 to 45 mass%, more preferably 30 to 40 mass%, based on the total amount of the
アルカリ土類金属酸化物の全量に対するSrOの含有量は、好ましくは60質量%以上であり、より好ましくは80質量%以上である。この含有量が60質量%未満であると、ガラス22と板状アルミナフィラー20との熱膨張係数の差が大きくなりガラスセラミックス基板11a〜11dの強度が低下する傾向にある。
The content of SrO with respect to the total amount of the alkaline earth metal oxide is preferably 60% by mass or more, more preferably 80% by mass or more. If this content is less than 60% by mass, the difference in thermal expansion coefficient between the
アルカリ土類金属酸化物の全量に対するCaO、MgO及びBaOの合計含有量は、好ましくは1質量%以上である。アルカリ土類金属酸化物の全量に対するCaO及びMgOの含有量は、それぞれ好ましくは0.2質量%以上であり、より好ましくは0.5質量%以上である。アルカリ土類金属酸化物の全量に対するCaOの含有量は、好ましくは10質量%未満である。アルカリ土類金属酸化物の全量に対するMgOの含有量は、好ましくは4質量%以下である。CaO及びMgOの含有量が上述の値よりも大きくなると熱膨張係数が小さくなりすぎて、ガラスセラミックス基板11a〜11dの強度が低下する傾向、及びガラスの結晶化度の制御が困難になる傾向にある。ガラスセラミックス基板11a〜11dの製造の容易性とガラスセラミックス基板の強度とを両立させる観点からは、アルカリ土類金属酸化物全量に対するCaO及びMgOの合計含有量は、好ましくは10質量%未満である。アルカリ土類金属酸化物全量に対するCaOの含有量は、好ましくは5質量%以下である。
The total content of CaO, MgO and BaO with respect to the total amount of the alkaline earth metal oxide is preferably 1% by mass or more. The content of CaO and MgO with respect to the total amount of the alkaline earth metal oxide is preferably 0.2% by mass or more, and more preferably 0.5% by mass or more. The content of CaO with respect to the total amount of the alkaline earth metal oxide is preferably less than 10% by mass. The content of MgO with respect to the total amount of the alkaline earth metal oxide is preferably 4% by mass or less. When the content of CaO and MgO is larger than the above value, the thermal expansion coefficient becomes too small, the strength of the glass
アルカリ土類金属酸化物全量に対するBaOの含有量は、好ましくは5質量%以下である。この含有量が5質量%を超えると誘電率が高くなる傾向にある。 The content of BaO with respect to the total amount of the alkaline earth metal oxide is preferably 5% by mass or less. When this content exceeds 5% by mass, the dielectric constant tends to increase.
次に、(ii)の結晶ガラス及び(ii)の結晶ガラスを用いた場合のガラスセラミックス基板11a〜11dにおけるガラス22の好適な組成を説明する。(ii)の結晶ガラスは、焼成によって主結晶としてディオプサイド結晶ガラスを析出する。
Next, the suitable composition of the
ディオプサイド結晶ガラスにおいて、SiO2はガラスのネットワークフォーマーであるとともに、ディオプサイド結晶の構成成分である。SiO2の含有量は、ディオプサイド結晶ガラス全量を基準として、好ましくは40〜65質量%であり、より好ましくは45〜65質量%である。SiO2の含有量が40質量%未満であるとガラス化が困難になる傾向にある。一方、SiO2の含有量が65質量%を超えると密度が低くなる傾向にある。 In the diopside crystal glass, SiO 2 is a glass network former and a constituent component of the diopside crystal. The content of SiO 2 is preferably 40 to 65% by mass, more preferably 45 to 65% by mass, based on the total amount of diopside crystal glass. If the content of SiO 2 is less than 40% by mass, vitrification tends to be difficult. On the other hand, when the content of SiO 2 exceeds 65% by mass, the density tends to decrease.
ディオプサイド結晶ガラスにおいて、CaOはディオプサイド結晶の構成成分である。CaOの含有量は、ディオプサイド結晶ガラス全量に対して、好ましくは20〜35質量%であり、より好ましくは25〜30質量%である。CaOの含有量が20質量%未満であると誘電損失が高くなる傾向にある。一方、CaOの含有量が35質量%を超えるとガラス化が困難になる傾向にある。 In the diopside crystal glass, CaO is a constituent component of the diopside crystal. The content of CaO is preferably 20 to 35% by mass and more preferably 25 to 30% by mass with respect to the total amount of diopside crystal glass. When the CaO content is less than 20% by mass, the dielectric loss tends to increase. On the other hand, when the CaO content exceeds 35% by mass, vitrification tends to be difficult.
ディオプサイド結晶ガラスにおいて、MgOはディオプサイド結晶の構成成分である。MgOの含有量は、ディオプサイド結晶ガラス全量に対して、好ましくは11〜30質量%であり、より好ましくは12〜25質量%である。MgOの含有量が11質量%未満であると結晶が析出し難くなる傾向にある。一方、MgOの含有量が30質量%を超えるとガラス化が困難になる傾向にある。 In the diopside crystal glass, MgO is a constituent component of the diopside crystal. The content of MgO is preferably 11 to 30% by mass, more preferably 12 to 25% by mass, based on the total amount of diopside crystal glass. If the content of MgO is less than 11% by mass, crystals tend to hardly precipitate. On the other hand, when the content of MgO exceeds 30% by mass, vitrification tends to be difficult.
ディオプサイド結晶ガラスにおいて、Al2O3はガラスの結晶性を調節する成分である。Al2O3の含有量は、ディオプサイド結晶ガラス全量に対して、好ましくは0.5〜10質量%であり、より好ましくは1〜5質量%である。Al2O3の含有量が0.5質量%未満であると結晶性が強くなりすぎてガラス成形が困難になる傾向にある。一方、Al2O3の含有量が10質量%を超えるとディオプサイド結晶が析出し難くなる傾向にある。 In the diopside crystal glass, Al 2 O 3 is a component that adjusts the crystallinity of the glass. The content of Al 2 O 3 is preferably 0.5 to 10% by mass and more preferably 1 to 5% by mass with respect to the total amount of diopside crystal glass. When the content of Al 2 O 3 is less than 0.5% by mass, the crystallinity becomes too strong and glass forming tends to be difficult. On the other hand, when the content of Al 2 O 3 exceeds 10% by mass, diopside crystals tend to be difficult to precipitate.
ディオプサイド結晶ガラスにおいて、CuOはAgに電子を与え、ガラスセラミックス中への拡散を抑制する成分である。CuOの含有量は、ディオプサイド結晶ガラス成分全量に対して、好ましくは0.01〜1.0質量%である。CuOの含有量が0.01質量%未満であると上述の効果が十分に発揮されない傾向にある。一方、CuOの含有量が1.0質量%を超えると誘電損失が大きくなり過ぎる傾向にある。 In the diopside crystal glass, CuO is a component that gives electrons to Ag and suppresses diffusion into glass ceramics. The content of CuO is preferably 0.01 to 1.0 mass% with respect to the total amount of the diopside crystal glass component. When the content of CuO is less than 0.01% by mass, the above effects tend not to be sufficiently exhibited. On the other hand, when the CuO content exceeds 1.0 mass%, the dielectric loss tends to be too large.
ディオプサイド結晶ガラス成分において、SrO、ZnO、TiO2はガラス化を容易にするために添加する成分である。ディオプサイド結晶ガラス成分全量に対する含有量は、各成分とも好ましくは0〜10質量%であり、より好ましくは0〜5%である。これらの成分が各々10質量%より多くなると結晶性が弱くなり、ディオプサイドの析出量が少なくなって誘電損失が大きくなる傾向にある。 In the diopside crystal glass component, SrO, ZnO, and TiO 2 are components added to facilitate vitrification. The content of each component with respect to the total amount of the diopside crystal glass component is preferably 0 to 10% by mass, and more preferably 0 to 5%. When each of these components exceeds 10% by mass, the crystallinity becomes weak, the amount of diopside deposited decreases, and the dielectric loss tends to increase.
また、ディオプサイド結晶ガラス成分としては、誘電損失等の特性を損なわない範囲で上記成分以外の成分を含んでいてもよい。 The diopside crystal glass component may contain components other than the above components as long as the characteristics such as dielectric loss are not impaired.
(i)及び(ii)のガラスのうち、一層優れた強度を得る観点から、ガラスセラミックス基板11a〜11dにおけるガラス22は、(ii)の結晶ガラスを用いて形成されることが好ましい。
Of the glasses (i) and (ii), the
本実施形態のガラスセラミックス基板11a〜11dの表面粗さRaは、一層強度を高くするとともに電子部品への実装性を向上させる観点から、好ましくは0.5μm以下であり、より好ましくは0.4μm以下であり、さらに好ましくは0.3μm以下である。ガラスセラミックス基板11a〜11dの表面粗さRaは、原料として用いるガラス粉末の粒径のサイズを調整することによって変えることができる。ガラス粉末の平均粒径(D50)は、好ましくは2μm以下であり、より好ましくは1.8μm以下である。なお、本明細書における平均粒径とは、市販のレーザー回折式粒度分布測定装置を用いて測定される体積平均粒子径(d(50))である。
The surface roughness Ra of the glass
以上、本発明のガラスセラミックス基板及びそれを備える配線基板の好適な実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、配線基板は単一のガラスセラミックス基板から構成されるものであってもよい。また、積層された複数のガラスセラミックス基板のいずれか一つのみを上記実施形態のガラスセラミックス基板としてもよい。また、配線基板に備えられるガラスセラミックス基板の枚数は限定されない。 As mentioned above, although preferred embodiment of the glass-ceramics board | substrate of this invention and a wiring board provided with the same was described, this invention is not limited to the said embodiment. For example, the wiring board may be composed of a single glass ceramic substrate. Further, only one of the plurality of laminated glass ceramic substrates may be used as the glass ceramic substrate of the above embodiment. Further, the number of glass ceramic substrates provided on the wiring board is not limited.
次に、本発明のガラスセラミックス基板の製造方法の好適な実施形態を、配線基板10を例にして説明する。図5は、図1に示す配線基板10の製造方法を説明するための工程断面図である。
Next, a preferred embodiment of the method for producing a glass ceramic substrate of the present invention will be described with the
本実施形態のガラスセラミックス基板の製造方法では、まず、図5の(a)に示すように、ビア導体パターン2、内部導体パターン3及び表面導体パターン4の少なくとも一つが形成された基板用グリーンシート1a〜1dを用意する。
In the method for manufacturing a glass ceramic substrate of the present embodiment, first, as shown in FIG. 5A, a green sheet for a substrate on which at least one of a via
基板用グリーンシート1a〜1dは、ガラスとガラス中に分散した板状アルミナフィラーを含有する。この基板用グリーンシート1a〜1dは、以下の手順で形成することができる。
The substrate
まず、板状アルミナフィラー20を準備する。板状アルミナフィラー20は、例えば、アルミン酸塩と酸性アルミニウム塩とを水を含んだ状態で反応させて、アルミナ及び/又はアルミナ水和物と中和金属塩を含む混合物を得る反応工程と、該混合物を1000〜1600℃で焼成する焼成工程とを有する製造方法によって得ることができる。
First, the plate-
反応工程では、まず、水酸化ナトリウムを水に溶解させて水酸化ナトリウム溶液を調製する。この水酸化ナトリウム溶液に、金属アルミニウム及びリン酸水素二ナトリウムを混合して攪拌し、金属アルミニウム及びリン酸水素二ナトリウムが溶解した混合溶液を調製する。当該混合溶液に、pHが6〜8となるまで硫酸アルミニウム水溶液を攪拌しながら投入し、白濁状のゲル状混合物(アルミナ及び/又はアルミナ水和物と中和金属塩を含む混合物)を得る。その後、当該混合物を乾燥して、水分を除去する。 In the reaction step, first, sodium hydroxide is dissolved in water to prepare a sodium hydroxide solution. In this sodium hydroxide solution, metallic aluminum and disodium hydrogen phosphate are mixed and stirred to prepare a mixed solution in which metallic aluminum and disodium hydrogen phosphate are dissolved. An aluminum sulfate aqueous solution is added to the mixed solution while stirring until the pH becomes 6 to 8, and a cloudy gel-like mixture (a mixture containing alumina and / or alumina hydrate and neutralized metal salt) is obtained. Thereafter, the mixture is dried to remove moisture.
焼成工程では、乾燥した混合物を、1000〜1600℃で2〜8時間焼成して、焼成物を得る。得られた焼成物に水を加えて洗浄及び濾過を行い、得られた固形分を乾燥する。以上の工程によって、所定のサイズを有する板状アルミナフィラー20を得ることができる。
In the firing step, the dried mixture is fired at 1000 to 1600 ° C. for 2 to 8 hours to obtain a fired product. Water is added to the obtained fired product for washing and filtration, and the obtained solid content is dried. Through the above steps, a plate-
板状アルミナフィラー20を、例えば、ガラス粉末並びに結合剤、溶剤、可塑剤及び分散剤等を含む有機ビヒクルと混合し、スラリー状の誘電体ペーストを調製する。ここで、板状アルミナフィラーの配向性を良好にするためには、誘電体ペースト中において板状アルミナフィラーを十分に分散させる必要がある。一方、混合時に板状アルミナフィラー20の破損を十分に防止する必要がある。したがって、板状アルミナフィラー20の破損を防止しつつ板状アルミナフィラー20の分散性を良好にする観点から、混合は、メディアを用いる混合装置(例えばビーズミルなど)よりも、ボールミルを用いて行うことが好ましい。また、混合時における衝撃を和らげる観点から、混合は時間をかけて行うことが好ましい。具体的には、混合時間は40時間以上とすることが好ましい。
The plate-
誘電体ペースト中の板状アルミナフィラー20の含有量は、好ましくは22.5〜32.5体積%である。板状アルミナフィラーの分散性が不十分であると、ガラスセラミック基板における板状アルミナフィラーの良好な配向性が損なわれる傾向にある。
The content of the plate-
結合剤としては、例えば、ポリビニルブチラール樹脂及びメタアクリル酸樹脂等が挙げられる。可塑剤としては、例えば、フタル酸ジブチル等が挙げられる。溶剤としては、例えば、トルエン、メチルエチルケトン等が挙げられる。 Examples of the binder include polyvinyl butyral resin and methacrylic acid resin. Examples of the plasticizer include dibutyl phthalate. Examples of the solvent include toluene and methyl ethyl ketone.
調製した誘電体ペーストを、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)シート等の支持体上にドクターブレード法等によって成膜する。これによって、支持体上に基板用グリーンシート1a〜1dを形成することができる。ドクターブレード法によって成膜を行うことで、板状アルミナフィラーの板面を基板用グリーンシートの主面とほぼ平行(水平方向)になるように配向させることができる。これによって、十分に優れた強度を有するガラスセラミックス基板を形成することができる。
The prepared dielectric paste is formed into a film by a doctor blade method or the like on a support such as a polyethylene terephthalate (PET) sheet. Thus, the substrate
次に、基板用グリーンシート1a〜1dに、導体パターン(配線パターンや電極パッド、ビアホール等)を形成する。具体的には、基板用グリーンシート1a〜1dの所定の位置に貫通孔(ビアホール)を形成し、ここに導体ペーストを充填することによりビア導体パターン2を形成する。また、内層となる基板用グリーンシート1b及び1cの表面に所定のパターンで導体ペーストを印刷し、内部導体パターン3を形成する。さらに、最も外側に配置される基板用グリーンシート1a及び1dには、表面導体パターン4を形成する。なお、基板用グリーンシート1a〜1dには、必要に応じて電子素子(インダクタやキャパシタ等)を形成してもよい。
Next, conductor patterns (wiring patterns, electrode pads, via holes, etc.) are formed on the substrate
導体パターンの形成に用いる導電ペーストは、例えば、Ag、Ag−Pd合金、Cu、Ni等の各種導電性金属や合金からなる導電材料と有機ビヒクルとを混練することにより調製することができる。導電ペーストに用いられる有機ビヒクルは、バインダと溶剤とを主たる成分として含有する。バインダ、溶剤及び導電材料の配合比に特に制限はなく、例えば、導電材料に対して、バインダを1〜15質量%、溶剤を10〜50質量%配合することができる。導電ペーストには、必要に応じて各種分散剤や可塑剤等から選択される添加物を添加してもよい。 The conductive paste used for forming the conductor pattern can be prepared, for example, by kneading a conductive material made of various conductive metals or alloys such as Ag, Ag-Pd alloy, Cu, Ni, and the organic vehicle. The organic vehicle used for the conductive paste contains a binder and a solvent as main components. There is no restriction | limiting in particular in the compounding ratio of a binder, a solvent, and an electrically-conductive material, For example, 1-15 mass% of binders and 10-50 mass% of solvents can be mix | blended with respect to an electrically-conductive material. You may add the additive selected from various dispersing agents, a plasticizer, etc. to an electrically conductive paste as needed.
次に、図5の(b)に示すように、基板用グリーンシート1a,1b,1c及び1dをこの順で積層して積層体を得る。この積層体を積層方向に挟むようにして拘束層となる一対の収縮抑制用グリーンシート5を配置する。基板用グリーンシート1a〜1dからなる積層体を、収縮抑制用グリーンシート5により挟み込むことで、後述の焼成時における積層体の面内方向(積層方向に垂直な方向)の収縮を抑制することができる。
Next, as shown in FIG. 5B, the substrate
また、このように積層体の面内方向の収縮を抑制することにより、収縮ばらつきによって生じる板状アルミナフィラーの配向性の乱れを低減することができる。すなわち、焼成前に配向した板状アルミナフィラーの良好な配向性を維持することが可能となる。したがって、配向度の高い焼結体を得ることが可能となり、強度に一層優れるガラスセラミックス基板とすることができる。 Moreover, by suppressing the shrinkage | contraction of the in-plane direction of a laminated body in this way, disorder of the orientation of the plate-like alumina filler which arises by shrinkage | contraction dispersion | variation can be reduced. That is, it is possible to maintain the good orientation of the plate-like alumina filler that has been oriented before firing. Therefore, a sintered body having a high degree of orientation can be obtained, and a glass ceramic substrate with further excellent strength can be obtained.
拘束層となる収縮抑制用グリーンシート5に用いられる材料(以下、「収縮抑制材」という)としては、例えば、トリジマイト、クリストバライト、石英、溶融石英、アルミナ、ムライト、ジルコニア、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化マグネシウム、炭化ケイ素及び炭酸カルシウムが挙げられる。
Examples of the material (hereinafter referred to as “shrinkage suppressing material”) used for the shrinkage suppressing
収縮抑制材は、基板用グリーンシート1a〜1dの焼成温度で収縮しない材料を含有することが好ましい。上述の材料のうち、拘束層としての機能を有し、剥離も容易である点からトリジマイトが好ましい。トリジマイトを用いると、積層体を焼成した後、熱膨張の差により収縮抑制用グリーンシート5が自然剥離する。剥離性を一層向上させるために、拘束層は、炭酸カルシウムからなる層をトリジマイトからなる層の上に積層した積層構造を有することが好ましい。
The shrinkage suppression material preferably contains a material that does not shrink at the firing temperature of the substrate
次に、図5の(c)に示すように、収縮抑制用グリーンシート5が両側に配置された積層体(仮スタック)をプレスする。プレス後に、焼成を行うことにより、図5の(d)に示すように、基板用グリーンシート1a〜1dはガラスセラミックス基板11a〜11dとなり、ビアホール内のビア導体パターン2はビア導体12となる。また、内部導体パターン3は内部導体13となり、表面導体パターン4は表面導体14となる。
Next, as shown in FIG. 5C, the laminate (temporary stack) in which the shrinkage-suppressing
次に、図5の(e)に示すように、ガラスセラミックス基板11a,11bから収縮抑制用グリーンシート5を剥離する。以上の工程によって、ガラスセラミックス基板11a〜11d、及びガラスセラミックス基板11a〜11dを備える配線基板10を得ることができる。焼成工程の後に、ガラスセラミックス基板の11a〜11dの少なくとも一つのX線回折測定を行う測定工程を行ってもよい。
Next, as shown in (e) of FIG. 5, the shrinkage-suppressing
以上、図1に示すガラスセラミックス基板11a〜11d、及び配線基板10の製造方法を説明したが、本発明のガラスセラミックス基板及び配線基板の製造方法は上述の方法に限られるものではない。例えば、上述の製造方法では、収縮抑制用グリーンシート5を配置して、積層体の焼成を行ったが、収縮抑制用グリーンシート5を配置せずに積層体を焼成して、ガラスセラミックス基板及び配線基板を製造してもよい。
As described above, the method for manufacturing the glass
実施例及び比較例を参照して、本発明の内容をより詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。 The contents of the present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.
(参考例1)
ガラスセラミックス基板の作製]
ガラス粉末A(SiO2、CaO、MgO、Al2O3及びCuOを主成分とする、ディオプサイドを析出する結晶化ガラス粉末)と、板状アルミナフィラーとを準備した。なお、板状アルミナフィラーの平均板径、平均厚み及び平均アスペクト比を表1に示す。
( Reference Example 1)
Preparation of glass ceramic substrate]
A glass powder A (a crystallized glass powder with SiO 2 , CaO, MgO, Al 2 O 3 and CuO as main components and depositing diopside) and a plate-like alumina filler were prepared. Table 1 shows the average plate diameter, average thickness, and average aspect ratio of the plate-like alumina filler.
アクリル系樹脂を19.4g、トルエンを59.1g、エタノールを3g、可塑剤(ブチルフタリルグリコール酸ブチル)を6.5g混合して、有機ビヒクルを調製した。そして、ガラス粉末A、板状アルミナフィラー、及び調製した有機ビヒクルを配合し、ボールミルを用いて72時間混合して誘電体ペーストを調製した。 An organic vehicle was prepared by mixing 19.4 g of acrylic resin, 59.1 g of toluene, 3 g of ethanol, and 6.5 g of a plasticizer (butyl butyl phthalyl glycolate). And the glass powder A, the plate-like alumina filler, and the prepared organic vehicle were mix | blended, and it mixed for 72 hours using the ball mill, and prepared the dielectric paste.
調製した誘電体ペーストをポリエチレンテレフタレートフィルム上にドクターブレード法により成膜して基板用グリーンシートを複数形成した。複数枚の基板用グリーンシートを積層して、74MPaでプレスした後、大気中、900℃で1時間焼成し、多層構造のガラスセラミックス基板を得た。なお、焼成後のガラスセラミックス基板の合計厚さは0.2mmであり、ガラスセラミックス基板における板状アルミナフィラーの含有量は、表1に示すとおりであった。 The prepared dielectric paste was formed on a polyethylene terephthalate film by a doctor blade method to form a plurality of green sheets for a substrate. A plurality of green sheets for a substrate were laminated and pressed at 74 MPa, and then fired at 900 ° C. for 1 hour in the air to obtain a multilayered glass ceramic substrate. The total thickness of the fired glass ceramic substrate was 0.2 mm, and the content of the plate-like alumina filler in the glass ceramic substrate was as shown in Table 1.
次に、市販のX線回折装置を用いて、ガラスセラミックス基板のX線回折測定を行った。測定面は、図3の面Aとした。得られたX線回折チャートにおいて、板状アルミナフィラーの(006)結晶面と(104)結晶面のそれぞれの面積基準のピーク強度(I006,I104)を求め、I104に対するI006の比(I006/I104)を求めた(ピーク強度比1という)。その結果は、表1に示すとおりであった。 Next, the X-ray diffraction measurement of the glass ceramic substrate was performed using a commercially available X-ray diffractometer. The measurement surface was the surface A in FIG. In the obtained X-ray diffraction chart, the area-based peak intensities (I 006 , I 104 ) of the (006) crystal plane and (104) crystal plane of the plate-like alumina filler were determined, and the ratio of I 006 to I 104 was determined. (I 006 / I 104 ) was determined (referred to as peak intensity ratio 1). The results were as shown in Table 1.
[ガラスセラミックス基板の評価]
JIS C2141に準拠して、上述の通りに作製したガラスセラミックス基板の3点曲げ強さ試験を行った。具体的には、ガラスセラミックス基板の一辺を2点で支持し、これと対向する辺における上記2点の中間位置に徐々に加重を加えて、ガラスセラミックス基板に切断が生じたときの荷重を測定し、これに基づいて3点曲げ強度(MPa)を算出した。当該曲げ強度を30点測定して平均値(平均曲げ強度)を求めた。その結果を表1に示す。
[Evaluation of glass ceramic substrate]
In accordance with JIS C2141, a three-point bending strength test of the glass ceramic substrate produced as described above was performed. Specifically, one side of the glass ceramic substrate is supported at two points, and a load is gradually applied to an intermediate position between the two points on the opposite side to measure the load when the glass ceramic substrate is cut. Based on this, the three-point bending strength (MPa) was calculated. The bending strength was measured at 30 points to determine an average value (average bending strength). The results are shown in Table 1.
(参考例2〜6 実施例7及び比較例2)
表1に示すように、サイズ及び形状の異なる板状アルミナフィラーを用いたこと以外は、参考例1と同様にしてガラスセラミックス基板を作製し、X線回折測定を行った。そして、参考例1と同様にして、評価を行った。X線回折のピーク強度比1及び評価結果は表1に示すとおりであった。
( Reference Examples 2 to 6 Example 7 and Comparative Example 2)
As shown in Table 1, a glass ceramic substrate was prepared in the same manner as in Reference Example 1 except that plate-like alumina fillers having different sizes and shapes were used, and X-ray diffraction measurement was performed. Then, evaluation was performed in the same manner as in Reference Example 1. Table 1 shows the peak intensity ratio 1 and evaluation results of X-ray diffraction.
なお、参考例5と実施例11については、複数枚の基板用グリーンシートを積層して得られた積層体のX線回折測定を行い、I104に対するI006の比(I006/I104)を求めた(ピーク強度比2という)。結果は、表1に示すとおりであった。
It should be noted that the embodiment 11 and Reference Example 5, subjected to X-ray diffraction measurement of the obtained laminated body by laminating a plurality of green sheets for a substrate, the ratio of I 006 for I 104 (I 006 / I 104 ) (Referred to as peak intensity ratio 2). The results were as shown in Table 1.
(実施例7〜12及び比較例2)
参考例1〜6及び比較例1と同様にして、複数のグリーンシートを作製した。複数枚の基板用グリーンシートを積層して積層体を得た。該積層体を積層方向に挟むようにしてトリジマイトを含む一対の収縮抑制用グリーンシートを積層し、74MPaでプレスした。その後、大気中、900℃で1時間焼成し、多層構造のガラスセラミックス基板を得た。なお、焼成後のガラスセラミックス基板の厚さは0.2mmであり、ガラスセラミックス基板における板状アルミナフィラーの含有量は、表1に示すとおりであった。
(Examples 7 to 12 and Comparative Example 2)
A plurality of green sheets were produced in the same manner as in Reference Examples 1 to 6 and Comparative Example 1. A laminate was obtained by laminating a plurality of substrate green sheets. A pair of shrinkage-suppressing green sheets containing tridymite were laminated so as to sandwich the laminate in the lamination direction, and pressed at 74 MPa. Then, it baked at 900 degreeC in air | atmosphere for 1 hour, and obtained the glass-ceramic board | substrate of a multilayer structure. The thickness of the fired glass ceramic substrate was 0.2 mm, and the content of the plate-like alumina filler in the glass ceramic substrate was as shown in Table 1.
参考例1〜6及び比較例1と同様にして、X線回折測定及び評価を行った。X線回折のピーク強度比1及び評価結果は表1に示すとおりであった
X-ray diffraction measurement and evaluation were performed in the same manner as in Reference Examples 1 to 6 and Comparative Example 1. X-ray diffraction peak intensity ratio 1 and evaluation results were as shown in Table 1.
(実施例13〜18、比較例3)
表2に示すように板状アルミナフィラーのサイズ及び配合量を変更したこと、及びガラス粉末Aに代えてガラス粉末B(SiO2、CaO、MgO、Al2O3及びCuOを主成分とする、ディオプサイドを析出する結晶化ガラス粉末)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例13〜18及び比較例3のガラスセラミックス基板を作製した。そして、実施例1と同様にして、X線回折測定及び評価を行った。X線回折のピーク強度比1及び評価結果は表2に示すとおりであった。
(Examples 13 to 18, Comparative Example 3)
As shown in Table 2, the size and blending amount of the plate-like alumina filler were changed, and the glass powder B (SiO 2 , CaO, MgO, Al 2 O 3 and CuO as main components instead of the glass powder A, Glass ceramic substrates of Examples 13 to 18 and Comparative Example 3 were produced in the same manner as in Example 1 except that crystallized glass powder that precipitates diopside was used. And it carried out similarly to Example 1, and performed the X-ray-diffraction measurement and evaluation. The X-ray diffraction peak intensity ratio 1 and the evaluation results are shown in Table 2.
実施例16及び比較例3については、JIS−R−1607に準拠して破壊靭性値(KIC)の測定を行った。その結果、実施例16の方が高い破壊靭性値を有することが確認された。板状アルミナフィラーの配向性が高い方が、高い破壊靭性値を示すことが確認された。 About Example 16 and Comparative Example 3, the fracture toughness value (K IC ) was measured based on JIS-R-1607. As a result, it was confirmed that Example 16 had a higher fracture toughness value. It was confirmed that the higher the orientation of the plate-like alumina filler, the higher the fracture toughness value.
(実施例19)
ガラス粉末B、板状アルミナフィラー、及び調製した有機ビヒクルを配合した後のボールミルを用いた混合時間を72時間から48時間に変更したこと以外は、実施例14と同様にしてガラスセラミックス基板を作製した。そして、実施例14と同様にして、X線回折測定及び評価を行った。X線回折のピーク強度比1(I006/I104)及び評価結果は表2に示すとおりであった。
(Example 19)
A glass ceramic substrate was prepared in the same manner as in Example 14 except that the mixing time using the ball mill after blending the glass powder B, the plate-like alumina filler, and the prepared organic vehicle was changed from 72 hours to 48 hours. did. And it carried out similarly to Example 14, and performed X-ray-diffraction measurement and evaluation. X-ray diffraction peak intensity ratio 1 (I 006 / I 104 ) and evaluation results are shown in Table 2.
(比較例4)
ガラス粉末B、板状アルミナフィラー、及び調製した有機ビヒクルを配合した後のボールミルを用いた混合時間を72時間から24時間に変更したこと以外は、実施例14と同様にしてガラスセラミックス基板を作製した。そして、実施例14と同様にして、X線回折測定及び評価を行った。X線回折のピーク強度比1(I006/I104)及び評価結果は表2に示すとおりであった。
(Comparative Example 4)
A glass ceramic substrate was produced in the same manner as in Example 14 except that the mixing time using the ball mill after blending the glass powder B, the plate-like alumina filler, and the prepared organic vehicle was changed from 72 hours to 24 hours. did. And it carried out similarly to Example 14, and performed X-ray-diffraction measurement and evaluation. X-ray diffraction peak intensity ratio 1 (I 006 / I 104 ) and evaluation results are shown in Table 2.
図6は、実施例15のガラスセラミックス基板のX線回折チャートである。図6に示す通り、実施例15のX線回折チャートでは、(006)結晶面及び(104)結晶面に由来する明瞭なピークを確認することができた。一方、(110)結晶面のピークは確認することができなかった。 FIG. 6 is an X-ray diffraction chart of the glass-ceramic substrate of Example 15. As shown in FIG. 6, in the X-ray diffraction chart of Example 15, clear peaks derived from the (006) crystal plane and the (104) crystal plane could be confirmed. On the other hand, the peak of the (110) crystal plane could not be confirmed.
図7は、実施例17のガラスセラミックス基板のX線回折チャートである。図7に示す通り、実施例17のX線回折チャートでは、(006)結晶面及び(104)結晶面に由来する明瞭なピークを確認することができた。一方、(110)結晶面のピークは確認することができなかった。 FIG. 7 is an X-ray diffraction chart of the glass ceramic substrate of Example 17. As shown in FIG. 7, in the X-ray diffraction chart of Example 17, clear peaks derived from the (006) crystal plane and the (104) crystal plane could be confirmed. On the other hand, the peak of the (110) crystal plane could not be confirmed.
図6及び図7のX線回折チャートから、高いアスペクト比を有する板状アルミナフィラーの場合、(110)結晶面のX線回折ピークでは板状アルミナフィラーの配向性を判断できないことが確認された。 From the X-ray diffraction charts of FIGS. 6 and 7, it was confirmed that in the case of a plate-like alumina filler having a high aspect ratio, the orientation of the plate-like alumina filler cannot be determined from the X-ray diffraction peak of the (110) crystal plane. .
図8は、比較例3のガラスセラミックス基板のX線回折チャートである。図8では、(006)結晶面、(104)結晶面及び(110)結晶面のピークが確認された。これらのピークのそれぞれの強度から、I006/(I110+I006)を算出すると、0.8であった。 FIG. 8 is an X-ray diffraction chart of the glass ceramic substrate of Comparative Example 3. In FIG. 8, the peaks of the (006) crystal plane, the (104) crystal plane, and the (110) crystal plane were confirmed. From the intensity of each of these peaks, I 006 / (I 110 + I 006 ) was calculated to be 0.8.
(実施例20〜22)
ガラス粉末Bとして、表3に示す平均粒径を有するものを用いたこと以外は、実施例11と同様にしてガラスセラミックス基板を作製した。そして、実施例11と同様にして、X線回折測定及び評価を行った。X線回折のピーク強度比1及び評価結果は表3に示すとおりであった。また、ガラスセラミックス基板表面の任意の十点における算術平均粗さ(Ra)を、表面粗さ計を用い、JIS B0601(1994)に準拠して測定した。測定結果は表3に示すとおりであった。
(Examples 20 to 22)
A glass ceramic substrate was produced in the same manner as in Example 11 except that glass powder B having an average particle size shown in Table 3 was used. And it carried out similarly to Example 11, and performed the X-ray-diffraction measurement and evaluation. The X-ray diffraction peak intensity ratio 1 and the evaluation results are shown in Table 3. In addition, the arithmetic average roughness (Ra) at any ten points on the surface of the glass ceramic substrate was measured using a surface roughness meter according to JIS B0601 (1994). The measurement results were as shown in Table 3.
(参考例23,24)
板状アルミナフィラーの配合量を変えて、ガラスセラミックス基板におけるアルミナフィラーの含有量を表3に示すとおりに変更したこと以外は、参考例4と同様にしてガラスセラミックス基板を作製した。そして、参考例4と同様にして、X線回折測定及び評価を行った。X線回折のピーク強度比1及び評価結果は表3に示すとおりであった。
( Reference Examples 23 and 24)
A glass ceramic substrate was produced in the same manner as in Reference Example 4 except that the content of the alumina filler in the glass ceramic substrate was changed as shown in Table 3 by changing the blending amount of the plate-like alumina filler. And it carried out similarly to the reference example 4, and performed the X-ray-diffraction measurement and evaluation. The X-ray diffraction peak intensity ratio 1 and the evaluation results are shown in Table 3.
(実施例25,26)
アルミナフィラーの配合量を変えて、アルミナフィラーの含有量を表3に示すとおりに変更したこと以外は、実施例10と同様にしてガラスセラミックス基板を作製した。そして、実施例11と同様にして、X線回折測定及び評価を行った。X線回折のピーク強度比1及び評価結果は表3に示すとおりであった。
(Examples 25 and 26)
A glass ceramic substrate was produced in the same manner as in Example 10 except that the amount of the alumina filler was changed and the content of the alumina filler was changed as shown in Table 3. And it carried out similarly to Example 11, and performed the X-ray-diffraction measurement and evaluation. The X-ray diffraction peak intensity ratio 1 and the evaluation results are shown in Table 3.
(比較例5)
板状アルミナフィラーに変えて不定形アルミナフィラー(平均粒径:1.5μm、昭和電工株式会社製、商品名:AL−43−M)を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてガラスセラミックス基板を作製した。そして、実施例1と同様にして、X線回折測定及び評価を行った。その結果、X線回折のピーク強度比1は、0.04であり、曲げ強度は250MPaであった。
(Comparative Example 5)
Glass in the same manner as in Example 1 except that an amorphous alumina filler (average particle size: 1.5 μm, Showa Denko KK, trade name: AL-43-M) was used instead of the plate-like alumina filler. A ceramic substrate was produced. And it carried out similarly to Example 1, and performed the X-ray-diffraction measurement and evaluation. As a result, the peak intensity ratio 1 of X-ray diffraction was 0.04, and the bending strength was 250 MPa.
図9は、比較例5のX線回折チャートである。図9に示すように、不定形アルミナフィラーを用いた場合、(110)結晶面のピークに比べて(006)結晶面のピークが小さくなることが確認された。この結果から、I006/I104で計算される各実施例のピーク強度比1は、板状アルミナフィラーを含有するガラスセラミックス基板に特有の値であることが確認された。 FIG. 9 is an X-ray diffraction chart of Comparative Example 5. As shown in FIG. 9, it was confirmed that when the amorphous alumina filler was used, the peak of the (006) crystal plane was smaller than the peak of the (110) crystal plane. From this result, it was confirmed that the peak intensity ratio 1 of each Example calculated by I 006 / I 104 is a value peculiar to the glass ceramic substrate containing a plate-like alumina filler.
本発明によれば、十分に優れた強度を有するガラスセラミックス基板及びそのようなガラスセラミックス基板を備える配線基板を提供することができる。また、十分に優れた強度を有するガラスセラミックス基板を安定的に製造することが可能なガラスセラミックス基板の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a glass ceramic substrate having a sufficiently excellent strength and a wiring substrate including such a glass ceramic substrate. Moreover, the manufacturing method of the glass-ceramics substrate which can manufacture the glass-ceramics substrate which has the fully outstanding intensity | strength stably can be provided.
1a,1b,1c,1d…基板用グリーンシート、2…ビア導体パターン、3…内部導体パターン、4…表面導体パターン、5…収縮抑制用グリーンシート、10…配線基板、11a,11b,11c,11d…ガラスセラミックス基板、12…ビア導体(導体)、13…内部導体(導体)、14…表面導体(導体)、20…板状アルミナフィラー、22…ガラス。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記グリーンシートは、
ガラスと該ガラス中に分散された板状アルミナフィラーとを含有し、
前記板状アルミナフィラーのアスペクト比が25以上70以下であり、
前記板状アルミナフィラーの(104)結晶面のX線回折ピークに対する(006)結晶面のX線回折ピークの強度比が1.0以上であるガラスセラミックス基板。 A slurry containing glass powder and a plate-like alumina filler is applied onto a substrate to form a film, and a film forming process for producing a green sheet is provided, and thermal contraction is smaller than that of the green sheet so as to sandwich the green sheet. A glass ceramic substrate obtained by a firing step of firing a laminate having a green sheet,
The green sheet is
Containing glass and a plate-like alumina filler dispersed in the glass,
The plate-like alumina filler has an aspect ratio of 25 or more and 70 or less,
A glass ceramic substrate having an intensity ratio of an X-ray diffraction peak of the (006) crystal plane to an X-ray diffraction peak of the (104) crystal plane of the plate-like alumina filler is 1.0 or more.
前記グリーンシートを焼成して、前記板状アルミナフィラーの(104)結晶面のX線回折ピークに対する(006)結晶面のX線回折ピークの強度比が1.0以上であるガラスセラミックス基板を得る焼成工程と、を有する、ガラスセラミックス基板の製造方法。 A film forming step of applying a slurry containing glass powder and a plate-like alumina filler having an aspect ratio of 20 or more on a substrate to form a green sheet,
The green sheet is fired to obtain a glass ceramic substrate in which the intensity ratio of the X-ray diffraction peak of the (006) crystal plane to the X-ray diffraction peak of the (104) crystal plane of the plate-like alumina filler is 1.0 or more. And a firing step. A method for producing a glass ceramic substrate.
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