[发明专利]可部分结晶的玻璃组合物

说明书

本发明涉及可部分结晶的玻璃组合物，尤其涉及适合在微电子学用途中用作介电层的这一类组合物。

介电材料传统上一直用于使陶瓷基板上的导体图形绝缘。很多这样的用途所要求的基本性质，一直是象介电体的绝缘阻抗和耗散因子这样一些电性质，要使之配得上所选的导体。多年来使用的很多介电材料都是非密封型介电体，即，它们可能含有显著的微孔度，同时又能满足对制作交迭低层数多层体的所有其它需要。一般来说，厚膜导体（Ag、Cu、Ni或Au）的选择制约电路可能具有的可靠性水平，这是由于导体在使用中暴露于湿度和电场时会发生徙动和短路。像金这样的贵金属是最可靠的，而像银这样的贱金属是最不可靠的。成本大致正比于对可靠性的要求。

电子工业的发展趋势是更高密度的电路（更密集的导线）和更高的可靠性要求，同时，降低制造成本的强大压力又驱使电路制造厂商考虑使用像银和铜这样一些不太昂贵的金属。这个行业一直在向着使用多层电路的方向发展。然而，使用具有交迭和更细导线几何形状的双面电路板是这种趋势的第一阶段。

为了能利用贱金属导体制造可靠的电路，需要能阻止导电材料在介电体表面或通过其本体徙动的介电材料。由于水分对导电相的徙动起很大作用，所以封闭式介电材料至关重要。一旦把导线密封在封闭式介电体各层之间，导体徙动就不再严重威胁可靠性。

然而，除了对密封导体结构的要求外，介电体的热膨胀也必须与基板材料仔细匹配。介电体也必须能够经受高达烧制温度（通常为850℃）的多次重复加热循环而不在该介电体中发生导电性焊剂的连续徙动。在复杂电路中，大量重烧制往往是必需的。大量重烧制和降低成本的必要性，已使得在一个多层电路中产生共烧制层对的可能性十分理想。

大多数多层介电体是玻璃和耐火陶瓷氧化物的混合物。它们往往是多孔的，因为它们通常用有机粘合剂材料配制，后者在介电体涂层热处理期间逸出分解气体，因而在所形成的介电层中留下这些气体散逸造成的开放式通道。因此，通常要进行介电层的多次印刷和烧制，以便封闭连通的孔隙。

很多现有介电材料在电路重复烧制之后，当介电层来自贱金属导体的焊剂渗透而退化时，便形成渗漏性软短路或一些硬短路通道。这些焊剂材料在重复烧制之后便化学还原成它们各自的金属/合金，可能会产生各种各样的电故障。这些焊剂材料会由于该材料中的粘合剂废气和残留碳触发的还原反应变成导体。

本发明一般地涉及一类可部分结晶的无定形碱土硅酸锌玻璃组合物，该组合物可用于通过厚膜膏状物形式的网板印刷或通过生带（green  tape）形式的层压来制备介电层。这些组合物的特征在于，它们具有相对较低的软化点（800℃以下），在到达900℃的烧制温度前不发生明显结晶。

本发明的主要方面涉及一种可部分结晶的碱土硅酸锌无定形玻璃，其基本组成是落入图1中点A至F以摩尔百分比限定的区域内的一种组合物，在该图中：

（1）α是SiO₂与0.5-20%玻璃形成体或有条件玻璃形成体的混合物，所述玻璃形成体或有条件玻璃形成体选自0.5-10%Al₂O₃、0.5-6%HfO₂、0.5-10%P₂O₅、0.5-6%TiO₂、0.5-6%ZrO₂以及它们的混合物;

（2）β是选自CaO、SrO、MgO、BaO及其混合物的碱土;

（3）γ是ZnO。

再一方面，本发明涉及制作这种玻璃的新方法。

再一方面，本发明涉及用于从这种玻璃制作介电层的生带的制造和使用。

图1是由如下的A至F点（摩尔%）界定的碱土-ZnO-SiO₂体系一部分的三元相图：