专利名称：：用于高频电路的具有低介电常数的玻璃组合物的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种具有低介电常数的玻璃组合物，它可在高频电路中用作电绝缘材料。近年来电子装置和设备小型化和快速化的趋势，要求有用于高频电路的具有低介电常数的电绝缘材料。将这种绝缘材料在某种绝缘衬底(如氧化铝)上形成绝缘层。再让该绝缘层上形成电路图形。过去通常用环氧树脂基材料来制作具有低介电常数的绝缘层。令人遗憾的是，树脂基材料在高温下的耐久性很差。本发明的目的，是针对上面所述的问题，提供一种新颖的具有低介电常数的电绝缘材料，它在高温下具有优良的耐久性。本发明中，所述的电绝缘材料是一种具有低介电常数的玻璃组合物而不是一种树脂基材料。本发明的玻璃组合物包含SiO2，并含有B2O3的K2O中的至少一种，它们的比例位于SiO2、B2O3和K2O三元组分图中A点(65，35，0)、B点(65，20，15)、C点(85，0，15)和D点(85，15，0)的连线所包围的区域内。图1是一个组分图，在三元系统中显示本发明用于高频电路的具有低介电常数的玻璃组合物中各组分的比例。本发明的要点是一种用于高频电路的具有低介电常数的玻璃组合物，它包含SiO2，以及B2O3或K2O中的至少一种，各组分的比例位于图1所示的三元系统组分图中A点(65，35，0)、B点(65，20，15)、C点(85，0，15)和D点(85，15，0)连线所包围的区域内。本发明的玻璃组合物在上述主要组分(SiO2、B2O3和K2O)以外，还可含有选自As2O3、As2O5、Sb2O3和Na2SO4的至少一种澄清剂，澄清剂的数量少于主要组分总重量的约2％(重量)。澄清剂可降低玻璃组合物的熔点和软化点。熔点降低可使材料制造过程中用以将材料放在其中熔融的铂坩锅之类设备的寿命延长。实施例按表1所示用SiO2、B2O3、K2CO3、As2O3、As2O5、Sb2O3和Na2SO4配制玻璃原料混合物。将所得的混合物在表1所指出的温度下熔融。注意该温度并不是玻璃组合物的熔点，只是该混合物应已熔融的温度。将所得的熔融的玻璃浇铸在模子内。再将得到的物块退火以消除应力。然后把退火后的物块切成样品，测量其物理性质。样品的软化点如表1所示。表1</tables>*在本发明范围之外在1MHz，1Vrms和25°下测量每个样品的静电电容量和介电损耗(tanδ)，并用振动法测量3GHz下的静电电容量和介电损耗，以确定其介电性质及在潮湿条件下的加载绝缘性质。样品的相对介电常数(εr)是由测得的静电电容量和所用电容器的尺寸计算而得。样品的绝缘电阻(IR)是在85℃和85％RH下施加50V电压1000小时之后再施加100V(DC)1分钟而测得的。另外，还将样品粉碎，再将所得粉末在低于1050℃的温度加热，以观察它能否烧结。这些测试的结果列于表2。表2</tables>*在本发明范围之外根据表1和表2所示的特性，可确定合乎要求的SiO2，B2O3和K2O的配方如图1所示。按照本发明，用于高频电路的具有低介电常数的玻璃组合物含有SiO2，以及B2O3或K2O中的至少一种，各组分的比例位于图1所示的三元系统组分图中A点(65，35，0)、B点(65，20，15)、C点(85，0，15)和D点(85，15，0)连线所包围的区域内。表1和表2中的样品1-11不包含As2O3、As2O5、Sb2O3或Na2SO4之类的澄清剂。样品2-9符合于本发明，但样品1、10和11是在本发明的范围之外。样品1、10和11分别对应于图1中区域X、Y和Z之内的配方。配方位于区域X内的样品1，从表2可见，其绝缘电阻小于1×1010欧姆(logIR＜10)，表明它在潮湿条件下的绝缘性能低劣。配方位于区域Y内的样品10，如表2所示，具有不合要求的高的相对介电常数(大于7)。配方位于区域Z内的样品11的软化点高于1050℃(见图1)，而且不能在1050℃烧结(见图2)。这意味着它的加工性能低劣。根据对所得测试结果的详细分析，玻璃组合物的比例较好是位于A(65，35，0)、B′(65，32，3)、C′(85，12，3)和D(85，15，0)四点连线所包围的区域内，更好是位于A″(75，24.5，0.5)、B″(75，22，3)、C′(85，12，3)和D″(85，14.5，0.5)四点连线所包围的区域内。在这些情况下，可得到具有较低介电常数(约为4或更低)的玻璃组合物。表1和表2中的样品12-16掺有澄清剂，所掺数量是主要组分(即SiO2，以及B2O3或K2O中的一种)总量的2％(重量)。样品12-15在三个主要组分的配比方面与样品7相同；但它们还分别含有2％(重量)的As2O3、As2O5、Sb2O3和Na2SO4。样品16在两个主要组分(SiO2和K2O)的配比方面与样品3相同；但还含有2％(重量)的Na2SO4。将样品12-15与样品7比较，将样品16与样品3比较，表明少于2％(重量)的澄清剂可降低熔点和软化点(见表1)。但是从表2可见，样品12-16的介电常数稍大于样品7或样品3。因此，为了防止介电常数增大，澄清剂的含量较好是约在0.05-0.5％(重量)的范围，更好是约在0.05-0.2％(重量)的范围。如实施例所示，本发明组合物具有低的介电常数，而且在潮湿条件下的加载试验中呈现高可靠性。它具有低的玻璃软化点(低于1050℃)，因而能在较低的温度下(低于1050℃)烧结。所以它能容易地在绝缘衬底上(如陶瓷多层衬底和介电衬底)形成为电绝缘层。作为绝缘材料，它特别适合用于小型快速电子装置和设备中的高频电路。因此，本发明的玻璃组合物在高温下的耐久性优于树脂基材料。权利要求1.一种玻璃组合物，它含有SiO2，并含有B2O3和K2O中的至少一种，各组分的比例位于SiO2、B2O3和K2O三元系统组分图中A点(65，35，0)，B点(65，20，15)，C点(85，0，15)和D点(85，15，0)连线所包围的区域内。2.如权利要求1所述的玻璃组合物，其特征在于该玻璃组合物还含有至少一种选自As2O3，As2O5，Sb2O3和Na2SO4的澄清剂，澄清剂的数量为少于SiO2，B2O3和K2O的总重量的2％。3.如权利要求1所述的玻璃组合物，其特征在于该玻璃组合物还含有至少一种选自As2O3，As2O5，Sb2O3和Na2SO4的澄清剂，澄清剂的数量约为SiO2，B2O3和K2O的总重量的0.05-0.5％。4.如权利要求1所述的玻璃组合物，其特征在于该玻璃组合物还含有至少一种选自As2O3，As2O5，Sb2O3和Na2SO4的澄清剂，澄清剂的数量约为少于SiO2，B2O3和K2O的总重量的0.05-0.2％。5.一种玻璃组合物，它含有SiO2，并含有B2O3和K2O中的至少一种，各组分的比例位于SiO2、B2O3和K2O三元系统组分图中A点(65，35，0)，B′点(65，32，3)，C′点(85，12，3)和D点(85，15，0)连线所包围的区域内。6.如权利要求5所述的玻璃组合物，其特征在于该玻璃组合物还含有至少一种选自As2O3，As2O5，Sb2O3和Na2SO4的澄清剂，澄清剂的数量为少于SiO2，B2O3和K2O的总重量的2％。7.如权利要求5所述的玻璃组合物，其特征在于该玻璃组合物还含有至少一种选自As2O3，As2O5，Sb2O3和Na2SO4的澄清剂，澄清剂的数量约为SiO2，B2O3和K2O的总重量的0.05-0.5％。8.如权利要求5所述的玻璃组合物，其特征在于该玻璃组合物还含有至少一种选自As2O3，As2O5，Sb2O3和Na2SO4的澄清剂，澄清剂的数量约为SiO2，B2O3和K2O的总重量的0.05-0.2％。9.一种玻璃组合物，它含有SiO2，并含有B2O3和K2O中的至少一种，各组分的比例位于SiO2、B2O3和K2O三元系统组分图中A″点(75，24.5，0.5)，B″点(75，22，3)，C′点(85，12，3)和D″点(85，24.5，0.5)连线所包围的区域内。10.如权利要求9所述的玻璃组合物，其特征在于该玻璃组合物还含有至少一种选自As2O3，As2O5，Sb2O3和Na2SO4的澄清剂，澄清剂的数量为少于SiO2，B2O3和K2O的总重量的2％。11.如权利要求9所述的玻璃组合物，其特征在于该玻璃组合物还含有至少一种选自As2O3，As2O5，Sb2O3和Na2SO4的澄清剂，澄清剂的数量约为SiO2，B2O3和K2O的总重量的0.05-0.5％。12.如权利要求9所述的玻璃组合物，其特征在于该玻璃组合物还含有至少一种选自As2O3，As2O5，Sb2O3和Na2SO4的澄清剂，澄清剂的数量约为SiO2，B2O3和K2O的总重量的0.05-0.2％。13.一种包含绝缘材料区域的电子器件，其特征为所含绝缘材料是权利要求1所述的玻璃。14.一种包含绝缘材料区域的电子器件，其特征为所含绝缘材料是权利要求2所述的玻璃。15.一种包含绝缘材料区域的电子器件，其特征为所含绝缘材料是权利要求5所述的玻璃。16.一种包含绝缘材料区域的电子器件，其特征为所含绝缘材料是权利要求6所述的玻璃。17.一种包含绝缘材料区域的电子器件，其特征为所含绝缘材料是权利要求9所述的玻璃。18.一种包含绝缘材料区域的电子器件，其特征为所含绝缘材料是权利要求10所述的玻璃。19.一种包含绝缘材料区域的电子器件，其特征为所含绝缘材料是权利要求11所述的玻璃。20.一种包含绝缘材料区域的电子器件，其特征为所含绝缘材料是权利要求12所述的玻璃。全文摘要本发明揭示了一种用于高频电路的具有低介电常数的玻璃组合物，它含有SiO文档编号H01L23/48GK1153748SQ9612250公开日1997年7月9日申请日期1996年9月19日优先权日1995年9月22日发明者川上弘伦,谷広次申请人:株式会社村田制作所