[发明专利]控制了热膨胀的介电组合物

说明书

本申请是美国专利申请248，766（申请日：1988年9月23日）的部分继续申请。

多层厚膜电路一般是通过在陶瓷基底上经丝网印刷介电材料和导电材料层或型样并在高温下进行烧制以使介电材料和导电材料熔合在基底上而制造的。在绝大多数情况下，必须对每层都依次进行印制、烧制和冷却，然后再进行下一层。烧制过程中的温度高达1000℃，这样高的温度在下一冷却过程中会导致基底严重翅曲。

美国专利4，655，864公开了一种含有细分散固体颗粒的分散体的介电组合物，它包括：a）40-70%（体积）的非晶性玻璃，b）60-30%（体积）的耐高温氧化物的混合物，c）聚合物粘合剂和d）挥发性有机溶剂。在4，655，864中公开的玻璃是单一玻璃，它的软化点至少为500℃，在825-1025℃下的粘度为1×10⁶泊或以下。耐高温氧化物的混合物由主要耐高温成份AL₂O₃和次要耐高温成份如石英、CaZrO₃或石英玻璃组成。

美国专利4，654，095公开了一种含有细分散固体颗粒的掺合物的介电组合物，它包括：

a）50-17%（重量）的非晶玻璃，其形变温度（Td）为580-625℃，软化点温度（Ts）为635-700℃，且（Ts-Td）为50-75℃，和

（b）50-25%（重量）的耐高温物质，这种物质在825-900℃时基本上不溶于玻璃。

本发明是对先有技术的介电组合物的改进，即本发明利用了玻璃混合物或掺合物，使玻璃混合物的热膨胀系数（CTE）适合于基底的CTE，这对制备宽范围CTE值的玻璃混合物提供了极大的灵活性，并由此显著减少了基底的翅曲。

本发明涉及含有玻璃混合物的介电油墨、膏和胶带组份，上述玻璃混合物中ⅰ）至少有一种玻璃的热膨胀系数（CTE）低于涂有介电组合物的基底的CTE，ⅱ）至少有一种玻璃的CTE高于上述基底的CTE。本发明的介电组合物显著减少或消除了由烧制过程而引起的基底翅曲。介电组合物特别适用于氧化铝基底，含有大约25-60%（重量）的上述玻璃混合物，约20-65%（重量）的耐高温填料和约10-30%的有机粘合剂（以介电组合物总重计）。玻璃ⅰ）和玻璃ⅱ）以重量比10∶90至90∶10进行混合，以使经混合后的玻璃的重均CTE等于或近似等于基底的CTE。

本发明涉及适用于浇铸在陶瓷基底上的介电组合物，这种组合物含有a）约20%（重量）的耐高温填料、b）约10-30%（重量）的有机粘结剂和c）约25-60%（重量）的混合物，所述混合物由ⅰ）至少一种其热膨胀系数（CTE）小于上述基底的热膨胀系数的玻璃和ⅱ）至少一种其热膨胀系数高于上述基底的热膨胀系数的玻璃构成。本发明的介电组合物有效地改进了制造电路板和其它电子元件的工艺。这种新的介电组合物使基底的翅曲大大地减小，并使介电材料烧制得更加均匀，鉴于可制备出具有宽范围CTE值的本发明的组合物，所以本发明的玻璃混合物大大地优于先有技术的介电组合物所使用的单一玻璃。

实施本发明的关键是介电组合物含有约25-60%（重量）（最佳约为39-47%）玻璃ⅰ）与玻璃ⅱ）混合物。玻璃ⅰ）与玻璃ⅱ）的合适重量比范围约为10∶90至90∶10，最佳为25∶75至75∶25。确定一定的玻璃ⅰ）与玻璃ⅱ）的比例是要使玻璃混合物的重均CTE等于或约等于陶瓷基底的CTE。玻璃混合物的重均CTE可用下式计算：

重均CTE＝〔玻璃ⅰ）的重量%×玻璃ⅰ）的CTE〕+〔玻璃ⅱ）的重量%×玻璃ⅱ）的CTE〕在25-250℃的范围内，玻璃ⅰ）的CTE最好约为6.77×10^-6/℃;在25-250℃的范围内，玻璃ⅱ）的CTE最好约为8.0×10^-6/℃。玻璃ⅰ）与玻璃ⅱ）的CTE之差最好不超过2.5×10^-6/℃。