JP2000264719A - 磁器組成物および磁器並びにそれを用いた配線基板 - Google Patents
磁器組成物および磁器並びにそれを用いた配線基板Info
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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- C03C14/004—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix the non-glass component being in the form of particles or flakes
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- C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
- C03C8/14—Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions
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- Dispersion Chemistry (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】８００〜１０００℃で焼成可能で、高周波領域
において低誘電率、低誘電損失で、チップ部品やプリン
ト基板と近似した熱膨張係数を有し、かつ耐薬品性の高
い磁器組成物および磁器並びにそれを用いた配線基板を
提供する。 【解決手段】ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＺｎＯお
よびＢ2 Ｏ3 を含むガラス３０〜９５重量％と、Ｃａ、
ＳｒおよびＢａの群から選ばれる少なくとも１種（Ｍ）
とＡｌおよびＳｉとの複合酸化物０．１〜３５重量％
と、ＳｉＯ2 ０〜４０重量％と、ＺｎＯ０〜３０重量％
と、Ｂ2 Ｏ3 ０〜１０重量％との混合物を成形後、８０
０〜１０００℃にて焼成し、ＳｉＯ2 結晶相（Ｓｉ）
と、スピネル型結晶相（ＳＰ）と、Ｚｎ2 Ａｌ4 Ｓｉ5
Ｏ１8 型結晶相（ＺＬ）と、ＭＡｌ2 Ｓｉ2 Ｏ8 （Ｍ＝
Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）型結晶相（ＭＬ）とを含有する磁器
を得る。
において低誘電率、低誘電損失で、チップ部品やプリン
ト基板と近似した熱膨張係数を有し、かつ耐薬品性の高
い磁器組成物および磁器並びにそれを用いた配線基板を
提供する。 【解決手段】ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＺｎＯお
よびＢ2 Ｏ3 を含むガラス３０〜９５重量％と、Ｃａ、
ＳｒおよびＢａの群から選ばれる少なくとも１種（Ｍ）
とＡｌおよびＳｉとの複合酸化物０．１〜３５重量％
と、ＳｉＯ2 ０〜４０重量％と、ＺｎＯ０〜３０重量％
と、Ｂ2 Ｏ3 ０〜１０重量％との混合物を成形後、８０
０〜１０００℃にて焼成し、ＳｉＯ2 結晶相（Ｓｉ）
と、スピネル型結晶相（ＳＰ）と、Ｚｎ2 Ａｌ4 Ｓｉ5
Ｏ１8 型結晶相（ＺＬ）と、ＭＡｌ2 Ｓｉ2 Ｏ8 （Ｍ＝
Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）型結晶相（ＭＬ）とを含有する磁器
を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子収納用
パッケージ、多層配線基板等に適用される配線基板等に
最適な磁器組成物に関するものであり、特に、銅や、銀
と同時焼成が可能であり、また、プリント基板などの有
機樹脂からなる外部回路基板に対する高い信頼性をもっ
て実装可能な配線基板の絶縁基板として好適な磁器組成
物および磁器並びにそれを用いた配線基板に関するもの
である。
パッケージ、多層配線基板等に適用される配線基板等に
最適な磁器組成物に関するものであり、特に、銅や、銀
と同時焼成が可能であり、また、プリント基板などの有
機樹脂からなる外部回路基板に対する高い信頼性をもっ
て実装可能な配線基板の絶縁基板として好適な磁器組成
物および磁器並びにそれを用いた配線基板に関するもの
である。
【０００２】
【従来技術】従来より、セラミック多層配線基板として
は、アルミナ質焼結体からなる絶縁基板の表面または内
部にタングステンやモリブデンなどの高融点金属からな
る配線層が形成されたものが最も普及している。
は、アルミナ質焼結体からなる絶縁基板の表面または内
部にタングステンやモリブデンなどの高融点金属からな
る配線層が形成されたものが最も普及している。
【０００３】また、最近に至り、高度情報化時代を迎
え、使用される周波数帯域はますます高周波化に移行し
つつある。このような、高周波の信号の伝送を必要を行
う高周波配線基板においては、高周波信号を損失なく伝
送する上で、配線層を形成する導体の抵抗が小さいこ
と、また絶縁基板の高周波領域での誘電損失が小さいこ
とが要求される。
え、使用される周波数帯域はますます高周波化に移行し
つつある。このような、高周波の信号の伝送を必要を行
う高周波配線基板においては、高周波信号を損失なく伝
送する上で、配線層を形成する導体の抵抗が小さいこ
と、また絶縁基板の高周波領域での誘電損失が小さいこ
とが要求される。
【０００４】ところが、従来のタングステン（Ｗ）や、
モリブデン（Ｍｏ）などの高融点金属は導体抵抗が大き
く、信号の伝搬速度が遅く、また、３０ＧＨｚ以上の高
周波領域の信号伝搬も困難であることから、Ｗ、Ｍｏな
どの金属に代えて銅、銀、金などの低抵抗金属を使用さ
れつつある。
モリブデン（Ｍｏ）などの高融点金属は導体抵抗が大き
く、信号の伝搬速度が遅く、また、３０ＧＨｚ以上の高
周波領域の信号伝搬も困難であることから、Ｗ、Ｍｏな
どの金属に代えて銅、銀、金などの低抵抗金属を使用さ
れつつある。
【０００５】このような低抵抗金属を主成分とする配線
層は、アルミナと同時焼成することが困難であるため、
最近では、ガラス、またはガラスとセラミックスとの複
合材料からなる、いわゆるガラスセラミックスを絶縁基
板として用いた配線基板が開発されつつある。
層は、アルミナと同時焼成することが困難であるため、
最近では、ガラス、またはガラスとセラミックスとの複
合材料からなる、いわゆるガラスセラミックスを絶縁基
板として用いた配線基板が開発されつつある。
【０００６】例えば、特開昭６０−２４０１３５号公報
のように、ホウケイ酸亜鉛系ガラスに、Ａｌ2 Ｏ3 、ム
ライトなどのフィラーを添加した磁器組成物を用いて低
抵抗金属と同時焼成した多層配線基板や、特開平５−２
９８９１９号公報のように、ムライトやコージェライト
を結晶相として析出させたガラスセラミック材料が提案
されている。
のように、ホウケイ酸亜鉛系ガラスに、Ａｌ2 Ｏ3 、ム
ライトなどのフィラーを添加した磁器組成物を用いて低
抵抗金属と同時焼成した多層配線基板や、特開平５−２
９８９１９号公報のように、ムライトやコージェライト
を結晶相として析出させたガラスセラミック材料が提案
されている。
【０００７】また、多層配線基板や半導体素子収納用パ
ッケージなどの配線基板をマサーボードなどの絶縁基板
が有機樹脂を含むプリント基板に実装する上で、プリン
ト基板との熱膨張差により発生する応力により実装部分
が剥離したり、クラックなどが発生するのを防止するう
えで、絶縁基板の熱膨張係数がプリント基板の熱膨張係
数と近似していることが望まれる。
ッケージなどの配線基板をマサーボードなどの絶縁基板
が有機樹脂を含むプリント基板に実装する上で、プリン
ト基板との熱膨張差により発生する応力により実装部分
が剥離したり、クラックなどが発生するのを防止するう
えで、絶縁基板の熱膨張係数がプリント基板の熱膨張係
数と近似していることが望まれる。
【０００８】そこで、本出願人は、特開平１１−１２０
２９号公報にてＳｉＯ2 を主体とする結晶相と、Ｚｎと
Ａｌ2 Ｏ3 とを主体とするスピネル型結晶相を含有する
焼結体を配線基板の絶縁基板として用いることにより、
絶縁基板の熱膨張係数を高めることができるとともに、
誘電率が６以下、誘電損失が２５×１０-4以下とできる
ことを提案した。
２９号公報にてＳｉＯ2 を主体とする結晶相と、Ｚｎと
Ａｌ2 Ｏ3 とを主体とするスピネル型結晶相を含有する
焼結体を配線基板の絶縁基板として用いることにより、
絶縁基板の熱膨張係数を高めることができるとともに、
誘電率が６以下、誘電損失が２５×１０-4以下とできる
ことを提案した。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６０−２４０１３５号公報や特開平５−２９８９１９号
公報のガラスセラミックスでは、銅、銀、金などの低抵
抗金属との同時焼成が可能であっても、その焼結体は、
アルミナ質焼結体に比較して熱膨張係数が低く、３〜６
ｐｐｍ／℃程度であり、プリント基板に実装する場合
に、実装の信頼性が低く実用上満足できるものではなか
った。
６０−２４０１３５号公報や特開平５−２９８９１９号
公報のガラスセラミックスでは、銅、銀、金などの低抵
抗金属との同時焼成が可能であっても、その焼結体は、
アルミナ質焼結体に比較して熱膨張係数が低く、３〜６
ｐｐｍ／℃程度であり、プリント基板に実装する場合
に、実装の信頼性が低く実用上満足できるものではなか
った。
【００１０】これに対して、特開平１１−１２０２９号
公報に開示された焼結体では、高熱膨張を有するために
実装の信頼性が高く、またミリ波等の高周波信号を伝送
するための配線基板の絶縁材料として有用ではあるもの
の、耐薬品性が充分でなく、配線基板の製造工程におい
てメッキ処理等を行う場合、絶縁基板中の一部の元素が
溶出する恐れがあった。
公報に開示された焼結体では、高熱膨張を有するために
実装の信頼性が高く、またミリ波等の高周波信号を伝送
するための配線基板の絶縁材料として有用ではあるもの
の、耐薬品性が充分でなく、配線基板の製造工程におい
てメッキ処理等を行う場合、絶縁基板中の一部の元素が
溶出する恐れがあった。
【００１１】従って、本発明は、金、銀、銅を配線導体
として多層化が可能となるように８００〜１０００℃で
焼成可能であるとともに、プリント基板の熱膨張係数と
近似した高熱膨張係数を有し、且つ高周波領域において
も低誘電率および低誘電損失の配線基板が作製可能であ
るとともに、耐薬品性に優れる磁器組成物およびそれを
絶縁基板として用いた配線基板を提供することを目的と
する。
として多層化が可能となるように８００〜１０００℃で
焼成可能であるとともに、プリント基板の熱膨張係数と
近似した高熱膨張係数を有し、且つ高周波領域において
も低誘電率および低誘電損失の配線基板が作製可能であ
るとともに、耐薬品性に優れる磁器組成物およびそれを
絶縁基板として用いた配線基板を提供することを目的と
する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を鋭意検討した結果、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｎ、ＭｇおよびＢ
と、Ｃａ、ＳｒおよびＢａの群から選ばれる少なくとも
１種を金属元素として含むとともに、結晶相として、Ｓ
ｉＯ2 結晶相と、少なくともＺｎ、Ａｌを含むスピネル
型結晶相と、少なくともＺｎ、ＡｌおよびＳｉを含む複
合酸化物結晶相と、Ｃａ、ＳｒおよびＢａの群から選ば
れる少なくとも１種（Ｍ）と、ＡｌおよびＳｉとを含む
複合酸化物結晶相とを構成相として析出せしめることに
より、高熱膨張化を達成できるとともに、低誘電率化、
高周波領域において低誘電損失化を実現し、かつ耐薬品
性が向上できることを知見し、本発明に至った。
を鋭意検討した結果、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｎ、ＭｇおよびＢ
と、Ｃａ、ＳｒおよびＢａの群から選ばれる少なくとも
１種を金属元素として含むとともに、結晶相として、Ｓ
ｉＯ2 結晶相と、少なくともＺｎ、Ａｌを含むスピネル
型結晶相と、少なくともＺｎ、ＡｌおよびＳｉを含む複
合酸化物結晶相と、Ｃａ、ＳｒおよびＢａの群から選ば
れる少なくとも１種（Ｍ）と、ＡｌおよびＳｉとを含む
複合酸化物結晶相とを構成相として析出せしめることに
より、高熱膨張化を達成できるとともに、低誘電率化、
高周波領域において低誘電損失化を実現し、かつ耐薬品
性が向上できることを知見し、本発明に至った。
【００１３】即ち、本発明の磁器組成物は、ＳｉＯ2 、
Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＺｎＯおよびＢ2 Ｏ3 を含むガラ
ス３０〜９５重量％と、Ｃａ、ＳｒおよびＢａの群から
選ばれる少なくとも１種（Ｍ）とＡｌおよびＳｉとを含
む複合酸化物０．１〜３５重量％とを含有するものであ
り、さらにＳｉＯ2 、ＺｎＯ、Ｂ2 Ｏ3 のうちの少なく
とも１種をＳｉＯ2 ０〜４０重量％と、ＺｎＯ０〜３０
重量％と、Ｂ2 Ｏ3 ０〜１０重量％とを含有することが
望ましいものである。
Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＺｎＯおよびＢ2 Ｏ3 を含むガラ
ス３０〜９５重量％と、Ｃａ、ＳｒおよびＢａの群から
選ばれる少なくとも１種（Ｍ）とＡｌおよびＳｉとを含
む複合酸化物０．１〜３５重量％とを含有するものであ
り、さらにＳｉＯ2 、ＺｎＯ、Ｂ2 Ｏ3 のうちの少なく
とも１種をＳｉＯ2 ０〜４０重量％と、ＺｎＯ０〜３０
重量％と、Ｂ2 Ｏ3 ０〜１０重量％とを含有することが
望ましいものである。
【００１４】なお、前記ガラスが、ＳｉＯ2 ４０〜５２
重量％、Ａｌ2 Ｏ3 １４〜３２重量％、ＭｇＯ４〜２４
重量％、ＺｎＯ１〜１６重量％、Ｂ2 Ｏ3 ５〜１５重量
％の割合からなること、前記Ｃａ、ＳｒおよびＢａの群
から選ばれる少なくとも１種（Ｍ）とＡｌおよびＳｉと
を含む複合酸化物が、ＭＡｌ2 Ｓｉ2 Ｏ8 であることが
望ましい。
重量％、Ａｌ2 Ｏ3 １４〜３２重量％、ＭｇＯ４〜２４
重量％、ＺｎＯ１〜１６重量％、Ｂ2 Ｏ3 ５〜１５重量
％の割合からなること、前記Ｃａ、ＳｒおよびＢａの群
から選ばれる少なくとも１種（Ｍ）とＡｌおよびＳｉと
を含む複合酸化物が、ＭＡｌ2 Ｓｉ2 Ｏ8 であることが
望ましい。
【００１５】また、本発明の磁器は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚ
ｎ、ＭｇおよびＢと、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａの群から選ば
れる少なくとも１種を金属元素として含むとともに、結
晶相として、ＳｉＯ2 結晶相と、少なくともＺｎ、Ａｌ
を含むスピネル型結晶相と、少なくともＺｎ、Ａｌおよ
びＳｉを含む複合酸化物結晶相と、Ｃａ、ＳｒおよびＢ
ａの群から選ばれる少なくとも１種（Ｍ）と、Ａｌおよ
びＳｉとを含む複合酸化物結晶相とを含有し、かつ室温
から４００℃における熱膨張係数が５．５ｐｐｍ／℃以
上、誘電率９以下であることを特徴とするものである。
ｎ、ＭｇおよびＢと、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａの群から選ば
れる少なくとも１種を金属元素として含むとともに、結
晶相として、ＳｉＯ2 結晶相と、少なくともＺｎ、Ａｌ
を含むスピネル型結晶相と、少なくともＺｎ、Ａｌおよ
びＳｉを含む複合酸化物結晶相と、Ｃａ、ＳｒおよびＢ
ａの群から選ばれる少なくとも１種（Ｍ）と、Ａｌおよ
びＳｉとを含む複合酸化物結晶相とを含有し、かつ室温
から４００℃における熱膨張係数が５．５ｐｐｍ／℃以
上、誘電率９以下であることを特徴とするものである。
【００１６】ここで、前記ＳｉＯ2 結晶相がクオーツ型
結晶相であること、前記少なくともＺｎ、ＡｌおよびＳ
ｉを含む複合酸化物結晶相がＺｎ2 Ａｌ4 Ｓｉ5 Ｏ１8
型結晶相であること、前記Ｃａ、ＳｒおよびＢａの群か
ら選ばれる少なくとも１種（Ｍ）とＡｌおよびＳｉとを
含む複合酸化物結晶相がＭＡｌ2 Ｓｉ2 Ｏ8 型結晶相で
あることが望ましい。
結晶相であること、前記少なくともＺｎ、ＡｌおよびＳ
ｉを含む複合酸化物結晶相がＺｎ2 Ａｌ4 Ｓｉ5 Ｏ１8
型結晶相であること、前記Ｃａ、ＳｒおよびＢａの群か
ら選ばれる少なくとも１種（Ｍ）とＡｌおよびＳｉとを
含む複合酸化物結晶相がＭＡｌ2 Ｓｉ2 Ｏ8 型結晶相で
あることが望ましい。
【００１７】さらに、本発明の配線基板は、絶縁基板
と、その表面および／または内部に配設された配線層を
具備してなり、前記絶縁基板が、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍ
ｇおよびＢと、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａの群から選ばれる少
なくとも１種を金属元素として含むとともに、結晶相と
して、ＳｉＯ2 結晶相と、少なくともＺｎ、Ａｌを含む
スピネル型結晶相と、少なくともＺｎ、ＡｌおよびＳｉ
を含む複合酸化物結晶相と、Ｃａ、ＳｒおよびＢａの群
から選ばれる少なくとも１種（Ｍ）とＡｌおよびＳｉと
を含む複合酸化物結晶相とを含有し、かつ室温から４０
０℃における熱膨張係数が５．５ｐｐｍ／℃以上、誘電
率９以下の磁器からなることを特徴とするものである。
と、その表面および／または内部に配設された配線層を
具備してなり、前記絶縁基板が、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍ
ｇおよびＢと、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａの群から選ばれる少
なくとも１種を金属元素として含むとともに、結晶相と
して、ＳｉＯ2 結晶相と、少なくともＺｎ、Ａｌを含む
スピネル型結晶相と、少なくともＺｎ、ＡｌおよびＳｉ
を含む複合酸化物結晶相と、Ｃａ、ＳｒおよびＢａの群
から選ばれる少なくとも１種（Ｍ）とＡｌおよびＳｉと
を含む複合酸化物結晶相とを含有し、かつ室温から４０
０℃における熱膨張係数が５．５ｐｐｍ／℃以上、誘電
率９以下の磁器からなることを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明の磁器組成物は、Ｓｉ
Ｏ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＺｎＯおよびＢ2 Ｏ3 を含
むガラス３０〜９５重量％、特に５０〜９０重量％、さ
らに望ましくは６０〜８５重量％と、Ｃａ、Ｓｒおよび
Ｂａの群から選ばれる少なくとも１種（Ｍ）とＡｌおよ
びＳｉとの複合酸化物０．１〜３５重量％、特に０．５
〜２５重量％、さらに望ましくは１〜２０重量％とを含
有するものである。
Ｏ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＺｎＯおよびＢ2 Ｏ3 を含
むガラス３０〜９５重量％、特に５０〜９０重量％、さ
らに望ましくは６０〜８５重量％と、Ｃａ、Ｓｒおよび
Ｂａの群から選ばれる少なくとも１種（Ｍ）とＡｌおよ
びＳｉとの複合酸化物０．１〜３５重量％、特に０．５
〜２５重量％、さらに望ましくは１〜２０重量％とを含
有するものである。
【００１９】さらに、本発明の磁器組成物は、Ｓｉ
Ｏ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＺｎＯおよびＢ2 Ｏ3 を含
むガラス３０〜９５重量％と、Ｃａ、ＳｒおよびＢａの
群から選ばれる少なくとも１種（Ｍ）とＡｌおよびＳｉ
との複合酸化物０．１〜３５重量％と、ＳｉＯ2 ０〜４
０重量％、特に５〜３５重量％、さらに望ましくは７〜
３０重量％と、ＺｎＯ０〜３０重量％、特に２〜２５重
量％、さらに望ましくは４〜２０重量％、Ｂ2 Ｏ3 ０〜
１０重量％、特に０．５〜５重量％、さらに望ましくは
０．５〜３重量％とからなることが望ましい。
Ｏ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＺｎＯおよびＢ2 Ｏ3 を含
むガラス３０〜９５重量％と、Ｃａ、ＳｒおよびＢａの
群から選ばれる少なくとも１種（Ｍ）とＡｌおよびＳｉ
との複合酸化物０．１〜３５重量％と、ＳｉＯ2 ０〜４
０重量％、特に５〜３５重量％、さらに望ましくは７〜
３０重量％と、ＺｎＯ０〜３０重量％、特に２〜２５重
量％、さらに望ましくは４〜２０重量％、Ｂ2 Ｏ3 ０〜
１０重量％、特に０．５〜５重量％、さらに望ましくは
０．５〜３重量％とからなることが望ましい。
【００２０】各成分組成を上記の範囲に限定したのは、
上記ガラスが３０重量％よりも少ないと、１０００℃以
下の温度での焼成により磁器を緻密化させることが困難
であり、９５重量％よりも多いと、８００℃以上の焼成
でガラス成分の一部が溶出し、磁器が組成ずれしてしま
うためである。
上記ガラスが３０重量％よりも少ないと、１０００℃以
下の温度での焼成により磁器を緻密化させることが困難
であり、９５重量％よりも多いと、８００℃以上の焼成
でガラス成分の一部が溶出し、磁器が組成ずれしてしま
うためである。
【００２１】Ｃａ、ＳｒおよびＢａの群から選ばれる少
なくとも１種（Ｍ）とＡｌおよびＳｉとの複合酸化物
は、磁器の焼結を促進する耐薬品性を高める成分であ
り、０．１重量％より少ないと磁器の耐薬品性が悪く、
メッキ処理等により磁器が変質してしまう。また、３５
重量％を超えると、１０００℃以下の温度で焼成して磁
器を緻密化させることが困難となるためである。
なくとも１種（Ｍ）とＡｌおよびＳｉとの複合酸化物
は、磁器の焼結を促進する耐薬品性を高める成分であ
り、０．１重量％より少ないと磁器の耐薬品性が悪く、
メッキ処理等により磁器が変質してしまう。また、３５
重量％を超えると、１０００℃以下の温度で焼成して磁
器を緻密化させることが困難となるためである。
【００２２】また、上記Ｃａ、ＳｒおよびＢａの群から
選ばれる少なくとも１種（Ｍ）とＡｌおよびＳｉとの複
合酸化物は、ＣａＡｌ2 Ｓｉ2 Ｏ8 、ＳｒＡｌ2 Ｓｉ2
Ｏ8、ＢａＡｌ2 Ｓｉ2 Ｏ8 等の複合酸化物のうちの１
種以上であることが望ましい。
選ばれる少なくとも１種（Ｍ）とＡｌおよびＳｉとの複
合酸化物は、ＣａＡｌ2 Ｓｉ2 Ｏ8 、ＳｒＡｌ2 Ｓｉ2
Ｏ8、ＢａＡｌ2 Ｓｉ2 Ｏ8 等の複合酸化物のうちの１
種以上であることが望ましい。
【００２３】ＳｉＯ2 およびＺｎＯは磁器の熱膨張係数
を調製するための任意成分であり、特に添加することに
より、磁器中に高熱膨張の結晶相であるクォーツ結晶相
およびスピネル型結晶相、中でもガーナイト結晶相を析
出せしめ、焼結体の熱膨張係数を高めることができる。
ただし、ＳｉＯ2 の添加量が４０重量％、またＺｎＯの
添加量が３０重量％を超えると、焼結性が低下し、１０
００℃以下で焼成することが困難となる。
を調製するための任意成分であり、特に添加することに
より、磁器中に高熱膨張の結晶相であるクォーツ結晶相
およびスピネル型結晶相、中でもガーナイト結晶相を析
出せしめ、焼結体の熱膨張係数を高めることができる。
ただし、ＳｉＯ2 の添加量が４０重量％、またＺｎＯの
添加量が３０重量％を超えると、焼結性が低下し、１０
００℃以下で焼成することが困難となる。
【００２４】さらに、Ｂ2 Ｏ3 は任意成分であり、特に
添加により焼結性を改善することができるが、１０重量
％を超えて添加すると溶剤へＢ成分が溶解し、スラリー
化が困難となったり、焼成中に液相として溶出する恐れ
がある。
添加により焼結性を改善することができるが、１０重量
％を超えて添加すると溶剤へＢ成分が溶解し、スラリー
化が困難となったり、焼成中に液相として溶出する恐れ
がある。
【００２５】ここで、前記ガラスは、ガラスの軟化点が
５００〜８００℃であることが望ましく、また、磁器の
誘電損失を低めるためには結晶化ガラスであることが望
ましい。さらに、その組成はＳｉＯ2 ４０〜５２重量
％、特に４２〜５０重量％、Ａｌ2 Ｏ3 １４〜３２重量
％、特に１６〜３１重量％、ＭｇＯ４〜２４重量％、特
に６〜２０重量％、ＺｎＯ１〜１６重量％、特３〜１４
重量％、Ｂ2 Ｏ3 ５〜１５重量％、特７〜１２重量％の
割合であることが望ましい。
５００〜８００℃であることが望ましく、また、磁器の
誘電損失を低めるためには結晶化ガラスであることが望
ましい。さらに、その組成はＳｉＯ2 ４０〜５２重量
％、特に４２〜５０重量％、Ａｌ2 Ｏ3 １４〜３２重量
％、特に１６〜３１重量％、ＭｇＯ４〜２４重量％、特
に６〜２０重量％、ＺｎＯ１〜１６重量％、特３〜１４
重量％、Ｂ2 Ｏ3 ５〜１５重量％、特７〜１２重量％の
割合であることが望ましい。
【００２６】本発明によれば、上記のガラス組成物を用
いることによって、フィラーとしてＳｉＯ2 のような高
融点化物質を含有する場合でも、１０００℃以下、特に
９５０℃以下、さらには９３０℃以下での焼成が可能で
あることから、後述するように高周波用配線基板の配線
層として多用されている銅および／または銀との同時焼
成が可能である。
いることによって、フィラーとしてＳｉＯ2 のような高
融点化物質を含有する場合でも、１０００℃以下、特に
９５０℃以下、さらには９３０℃以下での焼成が可能で
あることから、後述するように高周波用配線基板の配線
層として多用されている銅および／または銀との同時焼
成が可能である。
【００２７】また、本発明によれば、特にＣａ、Ｓｒお
よびＢａの群から選ばれる少なくとも１種（Ｍ）とＡｌ
およびＳｉとの複合酸化物、特にＭＡｌ2 Ｓｉ2 Ｏ
8 （Ｍ＝Ｃａ，Ｂａ，Ｓｒ）を添加することにより、該
複合酸化物の一部が分解反応を起こし、分解成分がガラ
ス中へ固溶することによって磁器の耐薬品性を高めるこ
とができる。
よびＢａの群から選ばれる少なくとも１種（Ｍ）とＡｌ
およびＳｉとの複合酸化物、特にＭＡｌ2 Ｓｉ2 Ｏ
8 （Ｍ＝Ｃａ，Ｂａ，Ｓｒ）を添加することにより、該
複合酸化物の一部が分解反応を起こし、分解成分がガラ
ス中へ固溶することによって磁器の耐薬品性を高めるこ
とができる。
【００２８】本発明の磁器組成物を用い、磁器を製造す
るには、上述したＳｉＯ2 、Ａｌ2Ｏ3 、ＭｇＯ、Ｚｎ
ＯおよびＢ2 Ｏ3 を含む結晶化ガラスと、Ｃａ、Ｓｒお
よびＢａの群から選ばれる少なくとも１種（Ｍ）とＡｌ
およびＳｉとを含む複合酸化物と、ＳｉＯ2 と、ＺｎＯ
と、Ｂ2 Ｏ3 とからなる上記組成物の混合粉末を用い
て、ドクターブレード法やカレンダーロール法、あるい
は圧延法、プレス成形法の周知の成型法により所定形状
の成形体を作製した後、該成形体を８００〜１０００℃
の酸化性雰囲気または非酸化性雰囲気中で焼成すること
により相対密度９７％以上まで緻密化した磁器を作製す
ることができる。
るには、上述したＳｉＯ2 、Ａｌ2Ｏ3 、ＭｇＯ、Ｚｎ
ＯおよびＢ2 Ｏ3 を含む結晶化ガラスと、Ｃａ、Ｓｒお
よびＢａの群から選ばれる少なくとも１種（Ｍ）とＡｌ
およびＳｉとを含む複合酸化物と、ＳｉＯ2 と、ＺｎＯ
と、Ｂ2 Ｏ3 とからなる上記組成物の混合粉末を用い
て、ドクターブレード法やカレンダーロール法、あるい
は圧延法、プレス成形法の周知の成型法により所定形状
の成形体を作製した後、該成形体を８００〜１０００℃
の酸化性雰囲気または非酸化性雰囲気中で焼成すること
により相対密度９７％以上まで緻密化した磁器を作製す
ることができる。
【００２９】このようにして得られる磁器の全体組成と
しては、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、ＺｎおよびＢと、Ｃａ、Ｓ
ｒおよびＢａの群から選ばれる少なくとも１種の各金属
元素の酸化物換算による合量を１００重量％とした時、
ＳｉＯ2 を１６〜６８重量％、特に３２〜６２重量％、
Ａｌ2 Ｏ3 を１０〜３３重量％、特に１２〜３０重量
％、ＭｇＯを３〜１３重量％、特に４〜１１重量％、Ｚ
ｎＯを２〜３８重量％、特に３〜３５重量％、Ｂ2 Ｏ3
を２〜２０重量％、特に５〜１０重量％、Ｃａ、Ｓｒお
よびＢａの群から選ばれる少なくとも１種の酸化物換算
量を０．０１〜１５重量％、特に０．０５〜１３重量％
の割合から構成されることが望ましい。
しては、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、ＺｎおよびＢと、Ｃａ、Ｓ
ｒおよびＢａの群から選ばれる少なくとも１種の各金属
元素の酸化物換算による合量を１００重量％とした時、
ＳｉＯ2 を１６〜６８重量％、特に３２〜６２重量％、
Ａｌ2 Ｏ3 を１０〜３３重量％、特に１２〜３０重量
％、ＭｇＯを３〜１３重量％、特に４〜１１重量％、Ｚ
ｎＯを２〜３８重量％、特に３〜３５重量％、Ｂ2 Ｏ3
を２〜２０重量％、特に５〜１０重量％、Ｃａ、Ｓｒお
よびＢａの群から選ばれる少なくとも１種の酸化物換算
量を０．０１〜１５重量％、特に０．０５〜１３重量％
の割合から構成されることが望ましい。
【００３０】また、本発明の磁器は、磁器の組織を説明
するための概略図である図１に示すように、ＳｉＯ2 結
晶相（Ｓｉ）と、少なくともＺｎおよびＡｌを含むスピ
ネル型結晶相（ＳＰ）と、少なくともＺｎ、Ａｌおよび
Ｓｉを含む複合酸化物結晶相（ＺＬ）と、Ｃａ、Ｓｒお
よびＢａの群から選ばれる少なくとも１種（Ｍ）とＡｌ
およびＳｉとの複合酸化物結晶相（ＭＬ）とを主として
含有するものである。
するための概略図である図１に示すように、ＳｉＯ2 結
晶相（Ｓｉ）と、少なくともＺｎおよびＡｌを含むスピ
ネル型結晶相（ＳＰ）と、少なくともＺｎ、Ａｌおよび
Ｓｉを含む複合酸化物結晶相（ＺＬ）と、Ｃａ、Ｓｒお
よびＢａの群から選ばれる少なくとも１種（Ｍ）とＡｌ
およびＳｉとの複合酸化物結晶相（ＭＬ）とを主として
含有するものである。
【００３１】ここで、ＳｉＯ2 結晶相（Ｓｉ）は、クォ
ーツ、クリストバライト、トリジマイトなどとして存在
するが、クリストバライトは、２００℃付近に熱膨張係
数の屈曲点を有することから安定した熱膨張挙動と、低
誘電率である点でクォーツ（熱膨張係数１３〜２０ｐｐ
ｍ／℃）結晶相として存在することが望ましい。
ーツ、クリストバライト、トリジマイトなどとして存在
するが、クリストバライトは、２００℃付近に熱膨張係
数の屈曲点を有することから安定した熱膨張挙動と、低
誘電率である点でクォーツ（熱膨張係数１３〜２０ｐｐ
ｍ／℃）結晶相として存在することが望ましい。
【００３２】また、少なくともＺｎおよびＡｌを含むス
ピネル型結晶相（ＳＰ）は、ＺｎＡｌ2 Ｏ4 で表される
ガーナイト結晶相などが挙げられ、磁器の熱膨張係数を
高めるとともに誘電損失を低減する効果がある。
ピネル型結晶相（ＳＰ）は、ＺｎＡｌ2 Ｏ4 で表される
ガーナイト結晶相などが挙げられ、磁器の熱膨張係数を
高めるとともに誘電損失を低減する効果がある。
【００３３】さらに、Ｃａ、ＳｒおよびＢａの群から選
ばれる少なくとも１種（Ｍ）とＡｌおよびＳｉとの複合
酸化物結晶相（ＭＬ）は、ＣａＡｌ2 Ｓｉ2 Ｏ8 、Ｓｒ
Ａｌ2 Ｓｉ2 Ｏ8 、ＢａＡｌ2 Ｓｉ2 Ｏ8 からなること
が望ましく、これらは針状晶として析出し磁器の抗折強
度および靭性を高めることができる。
ばれる少なくとも１種（Ｍ）とＡｌおよびＳｉとの複合
酸化物結晶相（ＭＬ）は、ＣａＡｌ2 Ｓｉ2 Ｏ8 、Ｓｒ
Ａｌ2 Ｓｉ2 Ｏ8 、ＢａＡｌ2 Ｓｉ2 Ｏ8 からなること
が望ましく、これらは針状晶として析出し磁器の抗折強
度および靭性を高めることができる。
【００３４】さらにまた、少なくともＺｎ、Ａｌおよび
Ｓｉを含む複合酸化物結晶相（ＺＬ）としてはＺｎＡｌ
4 Ｓｉ5 Ｏ１8 型結晶相が挙げられ、磁器のガラス中の
Ｚｎ量を減ずることができ、耐薬品性を高めることがで
きるが、該複合酸化物結晶相は上記ＭＡｌ2 Ｓｉ2 Ｏ8
型複合酸化物結晶相が分解することによっても生成す
る。
Ｓｉを含む複合酸化物結晶相（ＺＬ）としてはＺｎＡｌ
4 Ｓｉ5 Ｏ１8 型結晶相が挙げられ、磁器のガラス中の
Ｚｎ量を減ずることができ、耐薬品性を高めることがで
きるが、該複合酸化物結晶相は上記ＭＡｌ2 Ｓｉ2 Ｏ8
型複合酸化物結晶相が分解することによっても生成す
る。
【００３５】なお、上記の各結晶相中には、主たる構成
金属元素以外に、結晶構造を変化させない範囲で他の金
属元素が固溶していてもよく、例えば、ＺｎＡｌ2 Ｏ4
には、ＭｇＡｌ2 Ｏ4 が固溶して、（Ｚｎ，Ｍｇ）Ａｌ
2 Ｏ4 で表されるスピネル型結晶相からなる場合もあ
る。
金属元素以外に、結晶構造を変化させない範囲で他の金
属元素が固溶していてもよく、例えば、ＺｎＡｌ2 Ｏ4
には、ＭｇＡｌ2 Ｏ4 が固溶して、（Ｚｎ，Ｍｇ）Ａｌ
2 Ｏ4 で表されるスピネル型結晶相からなる場合もあ
る。
【００３６】また、本発明によれば、上記の結晶相以外
に、２ＭｇＯ・２Ａｌ2 Ｏ3 ・５ＳｉＯ2 で表されるコ
ージェライト型結晶相やＭｇＳｉＯ3 で表されるエンス
タタイト型結晶相が微量存在する場合もある。
に、２ＭｇＯ・２Ａｌ2 Ｏ3 ・５ＳｉＯ2 で表されるコ
ージェライト型結晶相やＭｇＳｉＯ3 で表されるエンス
タタイト型結晶相が微量存在する場合もある。
【００３７】さらに、磁器中には、上記の結晶相の粒界
に、少なくともＳｉを含有するガラス成分により構成さ
れるガラス相が存在するが、ガラス中にＣａ、Ｓｒおよ
びＢａの群から選ばれる少なくとも１種（Ｍ）が固溶す
ることによって磁器の耐薬品性を高めることができる。
に、少なくともＳｉを含有するガラス成分により構成さ
れるガラス相が存在するが、ガラス中にＣａ、Ｓｒおよ
びＢａの群から選ばれる少なくとも１種（Ｍ）が固溶す
ることによって磁器の耐薬品性を高めることができる。
【００３８】本発明によれば、上記構成により、磁器の
室温から４００℃における熱膨張係数を５．５ｐｐｍ／
℃以上、望ましくは７ｐｐｍ／℃以上、特に９ｐｐｍ／
℃以上、さらに１０ｐｐｍ／℃以上に高めることがで
き、磁器とＧａＡｓ等のチップ部品やプリント基板等の
有機樹脂からなる外部回路基板との熱膨張係数差を小さ
くできることから、本発明の磁器を配線基板の絶縁基板
として用いる場合、実装の信頼性を高めることができ
る。
室温から４００℃における熱膨張係数を５．５ｐｐｍ／
℃以上、望ましくは７ｐｐｍ／℃以上、特に９ｐｐｍ／
℃以上、さらに１０ｐｐｍ／℃以上に高めることがで
き、磁器とＧａＡｓ等のチップ部品やプリント基板等の
有機樹脂からなる外部回路基板との熱膨張係数差を小さ
くできることから、本発明の磁器を配線基板の絶縁基板
として用いる場合、実装の信頼性を高めることができ
る。
【００３９】また、磁器の誘電率を測定周波数１〜３０
ＧＨｚにおいて９以下、特に７以下、さらには６以下と
することができ、基板の高周波信号への影響を小さくで
きるとともに、磁器の高周波帯での誘電損失を測定周波
数１〜３０ＧＨｚにおいて３０×１０-4以下、特に２５
×１０-4以下、さらには２０×１０-4以下とすることが
できることから、高周波帯、特にミリ波帯での信号の伝
送特性が向上する。
ＧＨｚにおいて９以下、特に７以下、さらには６以下と
することができ、基板の高周波信号への影響を小さくで
きるとともに、磁器の高周波帯での誘電損失を測定周波
数１〜３０ＧＨｚにおいて３０×１０-4以下、特に２５
×１０-4以下、さらには２０×１０-4以下とすることが
できることから、高周波帯、特にミリ波帯での信号の伝
送特性が向上する。
【００４０】本発明の磁器組成物は、高周波帯での誘電
損失が低いことから１ＧＨｚ以上、特に２０ＧＨｚ以
上、さらには５０ＧＨｚ以上、またさらには７０ＧＨｚ
以上の高周波用配線基板の絶縁層を形成するのに好適で
ある。
損失が低いことから１ＧＨｚ以上、特に２０ＧＨｚ以
上、さらには５０ＧＨｚ以上、またさらには７０ＧＨｚ
以上の高周波用配線基板の絶縁層を形成するのに好適で
ある。
【００４１】本発明の磁器を配線基板の絶縁基板として
用いる場合には、絶縁基板の室温から４００℃における
熱膨張係数は、ＧａＡｓ等のチップ部品やプリント基板
等の熱膨張係数に近似するように、前述したように基板
を構成する磁器の組成、組織を制御して、適宜調整する
ことが望ましい。
用いる場合には、絶縁基板の室温から４００℃における
熱膨張係数は、ＧａＡｓ等のチップ部品やプリント基板
等の熱膨張係数に近似するように、前述したように基板
を構成する磁器の組成、組織を制御して、適宜調整する
ことが望ましい。
【００４２】これは、上記の絶縁基板の熱膨張係数が実
装されるチップ部品やプリント基板のそれと差がある場
合、半田実装時や半導体素子の作動停止による繰り返し
温度サイクルによって、チップ部品やプリント基板とパ
ッケージとの実装部に熱膨張差に起因する応力が発生
し、実装部にクラック等が発生し、実装構造の信頼性を
損ねてしまうためであり、具体的には、チップ部品との
整合を図る上ではチップ部品との熱膨張係数の差が２ｐ
ｐｍ／℃以下、プリント基板との整合を図る上ではプリ
ント基板との熱膨張係数の差が２ｐｐｍ／℃以下である
ことが望ましい。
装されるチップ部品やプリント基板のそれと差がある場
合、半田実装時や半導体素子の作動停止による繰り返し
温度サイクルによって、チップ部品やプリント基板とパ
ッケージとの実装部に熱膨張差に起因する応力が発生
し、実装部にクラック等が発生し、実装構造の信頼性を
損ねてしまうためであり、具体的には、チップ部品との
整合を図る上ではチップ部品との熱膨張係数の差が２ｐ
ｐｍ／℃以下、プリント基板との整合を図る上ではプリ
ント基板との熱膨張係数の差が２ｐｐｍ／℃以下である
ことが望ましい。
【００４３】具体的に、本発明における磁器組成物を用
いて、配線層を具備する配線基板を製造する方法につい
て説明する。上述した組成物からなる混合粉末に、適当
な有機溶剤、溶媒を用い混合してスラリーを調製し、こ
れを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール
法、あるいは圧延法、プレス成形法により、シート状に
成形する。そして、このシート状成形体に所望によりス
ルーホールを形成した後、スルーホール内に、銅、金、
銀のうちの少なくとも１種を含む金属ペーストを充填す
る。そして、シート状成形体表面には、高周波信号が伝
送可能な高周波線路パターン等に前記金属ペーストを用
いてスクリーン印刷法、グラビア印刷法などによって配
線層の厚みが５〜３０μｍとなるように、印刷塗布す
る。
いて、配線層を具備する配線基板を製造する方法につい
て説明する。上述した組成物からなる混合粉末に、適当
な有機溶剤、溶媒を用い混合してスラリーを調製し、こ
れを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール
法、あるいは圧延法、プレス成形法により、シート状に
成形する。そして、このシート状成形体に所望によりス
ルーホールを形成した後、スルーホール内に、銅、金、
銀のうちの少なくとも１種を含む金属ペーストを充填す
る。そして、シート状成形体表面には、高周波信号が伝
送可能な高周波線路パターン等に前記金属ペーストを用
いてスクリーン印刷法、グラビア印刷法などによって配
線層の厚みが５〜３０μｍとなるように、印刷塗布す
る。
【００４４】その後、複数のシート状成形体を位置合わ
せして積層圧着し、８００〜１０５０℃の窒素ガスや窒
素−酸素混合ガス等の非酸化性雰囲気で焼成することに
より、配線基板を作製することができる。そして、この
配線基板の表面に、適宜、半導体素子等のチップ部品を
搭載し、配線層と信号の伝達が可能なように接続する。
せして積層圧着し、８００〜１０５０℃の窒素ガスや窒
素−酸素混合ガス等の非酸化性雰囲気で焼成することに
より、配線基板を作製することができる。そして、この
配線基板の表面に、適宜、半導体素子等のチップ部品を
搭載し、配線層と信号の伝達が可能なように接続する。
【００４５】接続方法としては、配線層上に直接搭載さ
せて接続させたり、あるいは５０μｍ程度の樹脂、Ａｇ
−エポキシ、Ａｇ−ガラス、Ａｕ−Ｓｉ等の樹脂、金
属、セラミックス等の接着剤によりチップ部品を絶縁基
板表面に固着し、ワイヤーボンディングや、ＴＡＢテー
プなどにより配線層と半導体素子とを接続する。なお、
この半導体素子としては、Ｓｉ系やＧａＡｓ系等のチッ
プ部品が使用できるが、特にＧａＡｓ系のチップ部品に
ついて特に有用である。
せて接続させたり、あるいは５０μｍ程度の樹脂、Ａｇ
−エポキシ、Ａｇ−ガラス、Ａｕ−Ｓｉ等の樹脂、金
属、セラミックス等の接着剤によりチップ部品を絶縁基
板表面に固着し、ワイヤーボンディングや、ＴＡＢテー
プなどにより配線層と半導体素子とを接続する。なお、
この半導体素子としては、Ｓｉ系やＧａＡｓ系等のチッ
プ部品が使用できるが、特にＧａＡｓ系のチップ部品に
ついて特に有用である。
【００４６】さらに、半導体素子が搭載された配線基板
表面に、絶縁基板と同種の絶縁材料や、その他の絶縁材
料、あるいは放熱性が良好な金属等からなり、電磁波遮
蔽性を有するキャップをガラス、樹脂、ロウ材等の接着
剤により接合してもよく、これにより半導体素子を気密
に封止することができる。
表面に、絶縁基板と同種の絶縁材料や、その他の絶縁材
料、あるいは放熱性が良好な金属等からなり、電磁波遮
蔽性を有するキャップをガラス、樹脂、ロウ材等の接着
剤により接合してもよく、これにより半導体素子を気密
に封止することができる。
【００４７】本発明の磁器組成物を好適に使用しうる高
周波用配線基板の一例である半導体素子収納用パッケー
ジの具体的な構造とその実装構造について図２をもとに
説明する。図２は、半導体収納用パッケージ、特に、接
続端子がボール状端子からなるボールグリッドアレイ
（ＢＧＡ）型パッケージの概略断面図である。
周波用配線基板の一例である半導体素子収納用パッケー
ジの具体的な構造とその実装構造について図２をもとに
説明する。図２は、半導体収納用パッケージ、特に、接
続端子がボール状端子からなるボールグリッドアレイ
（ＢＧＡ）型パッケージの概略断面図である。
【００４８】図２によれば、パッケージＡは、絶縁材料
からなる絶縁基板１と蓋体２によりキャビティ３が形成
されており、そのキャビティ３内には、ＧａＡｓ等のチ
ップ部品４が前述の接着剤により実装されている。
からなる絶縁基板１と蓋体２によりキャビティ３が形成
されており、そのキャビティ３内には、ＧａＡｓ等のチ
ップ部品４が前述の接着剤により実装されている。
【００４９】また、絶縁基板１の表面および内部には、
チップ部品４と電気的に接続された配線層５が形成され
ている。この配線層５は、高周波信号の伝送時に導体損
失を極力低減するために、銅、銀あるいは金などの低抵
抗金属からなることが望ましい。また、この配線層５に
１ＧＨｚ以上の高周波信号を伝送する場合には、高周波
信号が損失なく伝送されることが必要となるため、配線
層５は周知のストリップ線路、マイクロストリップ線
路、コプレーナ線路、誘電体導波管線路のうちの少なく
とも１種から構成される。
チップ部品４と電気的に接続された配線層５が形成され
ている。この配線層５は、高周波信号の伝送時に導体損
失を極力低減するために、銅、銀あるいは金などの低抵
抗金属からなることが望ましい。また、この配線層５に
１ＧＨｚ以上の高周波信号を伝送する場合には、高周波
信号が損失なく伝送されることが必要となるため、配線
層５は周知のストリップ線路、マイクロストリップ線
路、コプレーナ線路、誘電体導波管線路のうちの少なく
とも１種から構成される。
【００５０】また、図２のパッケージＡにおいて、絶縁
基板１の底面には、接続用電極層６が被着形成されてお
り、パッケージＡ内の配線層５と接続されている。そし
て、接続用電極層６には、半田などのロウ材７によりボ
ール状端子８が被着形成されている。
基板１の底面には、接続用電極層６が被着形成されてお
り、パッケージＡ内の配線層５と接続されている。そし
て、接続用電極層６には、半田などのロウ材７によりボ
ール状端子８が被着形成されている。
【００５１】また、上記パッケージＡを外部回路基板Ｂ
に実装するには、図２に示すように、ポリイミド樹脂、
エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの有機樹脂を含む絶
縁材料からなる絶縁基板９の表面に配線導体１０が形成
された外部回路基板Ｂに対して、ロウ材を介して実装さ
れる。具体的には、パッケージＡにおける絶縁基板１の
底面に取付けられているボール状端子８と、外部回路基
板Ｂの配線導体１０とを当接させてＰｂ−Ｓｎなどの半
田等のロウ材１１によりロウ付けして実装される。ま
た、ボール状端子８自体を溶融させて配線導体１０と接
続させてもよい。
に実装するには、図２に示すように、ポリイミド樹脂、
エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの有機樹脂を含む絶
縁材料からなる絶縁基板９の表面に配線導体１０が形成
された外部回路基板Ｂに対して、ロウ材を介して実装さ
れる。具体的には、パッケージＡにおける絶縁基板１の
底面に取付けられているボール状端子８と、外部回路基
板Ｂの配線導体１０とを当接させてＰｂ−Ｓｎなどの半
田等のロウ材１１によりロウ付けして実装される。ま
た、ボール状端子８自体を溶融させて配線導体１０と接
続させてもよい。
【００５２】本発明によれば、このようなボール状端子
８を介在したロウ付けによりプリント基板等の外部回路
基板に実装されるような表面実装型のパッケージにおい
て、外部回路基板の絶縁基板との熱膨張差を従来のセラ
ミック材料よりも小さくできることから、かかる実装構
造に対して、熱サイクルが印加された場合においても、
実装部での応力の発生を抑制することができる結果、実
装構造の長期信頼性を高めることができる。
８を介在したロウ付けによりプリント基板等の外部回路
基板に実装されるような表面実装型のパッケージにおい
て、外部回路基板の絶縁基板との熱膨張差を従来のセラ
ミック材料よりも小さくできることから、かかる実装構
造に対して、熱サイクルが印加された場合においても、
実装部での応力の発生を抑制することができる結果、実
装構造の長期信頼性を高めることができる。
【００５３】
【実施例】下記の組成からなる２種のガラスを準備し
た。
た。
【００５４】ガラスＡ：ＳｉＯ2 ４４重量％−Ａｌ2 Ｏ
3 ２９重量％−ＭｇＯ１１重量％−ＺｎＯ７重量％−Ｂ
2 Ｏ3 ９重量％ ガラスＢ：ＳｉＯ2 ４４重量％−Ａｌ2 Ｏ3 ２６重量％
−ＭｇＯ１９重量％−ＺｎＯ１重量％−Ｂ2 Ｏ3 １０重
量％ そして、この結晶化ガラス粉末に対して、平均粒径が３
μｍ以下のシリカ（クオーツ）粉末とＺｎＯ粉末、ＭＡ
ｌ2 Ｓｉ2 Ｏ8 粉末（Ｍは、Ｃａ、ＳｒおよびＢａの中
から選ばれる少なくとも１種）、Ｂ2 Ｏ3 粉末を用い
て、焼成後の磁器が表１〜４の組成となるように調合、
混合した。
3 ２９重量％−ＭｇＯ１１重量％−ＺｎＯ７重量％−Ｂ
2 Ｏ3 ９重量％ ガラスＢ：ＳｉＯ2 ４４重量％−Ａｌ2 Ｏ3 ２６重量％
−ＭｇＯ１９重量％−ＺｎＯ１重量％−Ｂ2 Ｏ3 １０重
量％ そして、この結晶化ガラス粉末に対して、平均粒径が３
μｍ以下のシリカ（クオーツ）粉末とＺｎＯ粉末、ＭＡ
ｌ2 Ｓｉ2 Ｏ8 粉末（Ｍは、Ｃａ、ＳｒおよびＢａの中
から選ばれる少なくとも１種）、Ｂ2 Ｏ3 粉末を用い
て、焼成後の磁器が表１〜４の組成となるように調合、
混合した。
【００５５】そして、この混合物に有機バインダー、可
塑剤、トルエンを添加し、スラリーを調製した後、この
スラリーを用いてドクターブレード法により厚さ３００
μｍのグリーンシートを作製した。そして、このグリー
ンシートを２０枚積層し、５０℃の温度で１００ｋｇ／
ｃｍ2 の圧力を加えて熱圧着した。得られた積層体を水
蒸気含有／窒素雰囲気中で７００℃で脱バインダ処理を
行った後、乾燥窒素中で表１〜４の条件において焼成し
て磁器を得た。
塑剤、トルエンを添加し、スラリーを調製した後、この
スラリーを用いてドクターブレード法により厚さ３００
μｍのグリーンシートを作製した。そして、このグリー
ンシートを２０枚積層し、５０℃の温度で１００ｋｇ／
ｃｍ2 の圧力を加えて熱圧着した。得られた積層体を水
蒸気含有／窒素雰囲気中で７００℃で脱バインダ処理を
行った後、乾燥窒素中で表１〜４の条件において焼成し
て磁器を得た。
【００５６】得られた磁器について直径１０ｍｍ、厚み
５ｍｍの形状に切り出し、２０〜３０ＧＨｚにてネット
ワークアナライザー、シンセサイズドスイーパーを用い
て誘電体円柱共振器法により誘電率および誘電損失を測
定した。測定では、φ５０のＣｕ板治具の間に試料の誘
電体基板を挟んで測定した。共振器のＴＥ０１１モード
の共振特性より、誘電率、誘電損失を算出した。
５ｍｍの形状に切り出し、２０〜３０ＧＨｚにてネット
ワークアナライザー、シンセサイズドスイーパーを用い
て誘電体円柱共振器法により誘電率および誘電損失を測
定した。測定では、φ５０のＣｕ板治具の間に試料の誘
電体基板を挟んで測定した。共振器のＴＥ０１１モード
の共振特性より、誘電率、誘電損失を算出した。
【００５７】また、室温から４００℃における熱膨張曲
線をとり、熱膨張係数を算出した。
線をとり、熱膨張係数を算出した。
【００５８】さらに、磁器中に含まれる結晶相を磁器表
面のＸ線回折測定から同定した。測定の結果は表１〜４
に示した。
面のＸ線回折測定から同定した。測定の結果は表１〜４
に示した。
【００５９】また、上記磁器を２０ｍｍ×２０ｍｍ×５
ｍｍの形状に切りだし、これを６Ｎの塩酸（ＨＣｌ）溶
液に１５分浸漬した後、磁器を引き上げ、その重量変化
量を求め、これを塩酸（ＨＣｌ）溶液中に溶出した磁器
中の成分量とみなし、耐薬品性として表１〜４に示し
た。
ｍｍの形状に切りだし、これを６Ｎの塩酸（ＨＣｌ）溶
液に１５分浸漬した後、磁器を引き上げ、その重量変化
量を求め、これを塩酸（ＨＣｌ）溶液中に溶出した磁器
中の成分量とみなし、耐薬品性として表１〜４に示し
た。
【００６０】また、一部の試料については、フィラー成
分として、Ａｌ2 Ｏ3 粉末、ＣａＺｒＯ3 粉末を用いて
同様に焼結体を作製し評価した（試料Ｎｏ．９、１０、
４４、４５）。
分として、Ａｌ2 Ｏ3 粉末、ＣａＺｒＯ3 粉末を用いて
同様に焼結体を作製し評価した（試料Ｎｏ．９、１０、
４４、４５）。
【００６１】さらに、上記結晶化ガラスＡ、Ｂに代わ
り、以下の組成からなるガラスＣおよびガラスＤを用い
て同様に評価を行った（試料Ｎｏ．７１〜７６）。
り、以下の組成からなるガラスＣおよびガラスＤを用い
て同様に評価を行った（試料Ｎｏ．７１〜７６）。
【００６２】ガラスＣ：ＳｉＯ2 １０．４重量％−Ａｌ
2 Ｏ3 ２．５重量％−Ｂ2 Ｏ3 ４５．３重量％−ＣａＯ
３５．２重量％−Ｎａ2 Ｏ６．６重量％ ガラスＤ：ＳｉＯ2 １４重量％−Ａｌ2 Ｏ3 ２４．７重
量％−Ｂ2 Ｏ3 ２２．６重量％−ＢａＯ１４．２重量％
−Ｌｉ2 Ｏ１２．８重量％−Ｎａ2 Ｏ１１．７重量％
2 Ｏ3 ２．５重量％−Ｂ2 Ｏ3 ４５．３重量％−ＣａＯ
３５．２重量％−Ｎａ2 Ｏ６．６重量％ ガラスＤ：ＳｉＯ2 １４重量％−Ａｌ2 Ｏ3 ２４．７重
量％−Ｂ2 Ｏ3 ２２．６重量％−ＢａＯ１４．２重量％
−Ｌｉ2 Ｏ１２．８重量％−Ｎａ2 Ｏ１１．７重量％
【００６３】
【表１】
【００６４】
【表２】
【００６５】
【表３】
【００６６】
【表４】
【００６７】表１〜表４の結果から明らかなように、本
発明に基づく磁器は、いずれも熱膨張係数５．５ｐｐｍ
／℃以上、２０〜３０ＧＨｚの測定周波数にて誘電率９
以下、誘電損失が３０×１０-4以下の優れた誘電特性を
有するものであった。
発明に基づく磁器は、いずれも熱膨張係数５．５ｐｐｍ
／℃以上、２０〜３０ＧＨｚの測定周波数にて誘電率９
以下、誘電損失が３０×１０-4以下の優れた誘電特性を
有するものであった。
【００６８】これに対して、組成において、ＳｉＯ2 −
Ａｌ2 Ｏ3 −ＭｇＯ−ＺｎＯ−Ｂ2Ｏ3 を含むガラス量
が、９５重量％よりも多い試料Ｎｏ．１、２、３６、３
７では、誘電損失が４９×１０-4以上と高いものであ
り、３０重量％よりも少ない試料Ｎｏ．３４、６９で
は、１０００℃で焼成しても磁器を緻密化させることが
できなかった。
Ａｌ2 Ｏ3 −ＭｇＯ−ＺｎＯ−Ｂ2Ｏ3 を含むガラス量
が、９５重量％よりも多い試料Ｎｏ．１、２、３６、３
７では、誘電損失が４９×１０-4以上と高いものであ
り、３０重量％よりも少ない試料Ｎｏ．３４、６９で
は、１０００℃で焼成しても磁器を緻密化させることが
できなかった。
【００６９】また、ＳｉＯ2 量、ＺｎＯ量、ＭＬ（Ｃ
Ｌ，ＢＬ，ＳＬ）量のいずれかが所定量を超える試料Ｎ
ｏ．２７〜３１および６２〜６６では、１０００℃で焼
成しても磁器を緻密化させることができなかった。１０
００℃以下での焼成が難しく、熱膨張係数も低いもので
あった。さらに、Ｂ2 Ｏ3 量が１０重量％を超える試料
Ｎｏ．３５、７０では、焼成中に液相成分が溶出し、磁
器を得ることができなかった。
Ｌ，ＢＬ，ＳＬ）量のいずれかが所定量を超える試料Ｎ
ｏ．２７〜３１および６２〜６６では、１０００℃で焼
成しても磁器を緻密化させることができなかった。１０
００℃以下での焼成が難しく、熱膨張係数も低いもので
あった。さらに、Ｂ2 Ｏ3 量が１０重量％を超える試料
Ｎｏ．３５、７０では、焼成中に液相成分が溶出し、磁
器を得ることができなかった。
【００７０】試料Ｎｏ．９、１０、４４、４５は、ガラ
スへの添加成分としてＡｌ2 Ｏ3 やＣａＺｒＯ3 を配合
したものであるが、焼結体中にＡｌ2 Ｏ3 やＺｒＯ2 な
どの結晶が析出して誘電損失が大きくなった。
スへの添加成分としてＡｌ2 Ｏ3 やＣａＺｒＯ3 を配合
したものであるが、焼結体中にＡｌ2 Ｏ3 やＺｒＯ2 な
どの結晶が析出して誘電損失が大きくなった。
【００７１】また、ＭＬ（ＣＬ，ＢＬ，ＳＬ）の添加量
が０．１重量％よりも少ない試料Ｎｏ．１、２、９、１
０、１４、１５、３６、３７、４４、４５、４９、５０
では、いずれも耐薬品性が低く、塩酸処理によって０．
２％以上溶出してしまった。
が０．１重量％よりも少ない試料Ｎｏ．１、２、９、１
０、１４、１５、３６、３７、４４、４５、４９、５０
では、いずれも耐薬品性が低く、塩酸処理によって０．
２％以上溶出してしまった。
【００７２】さらに、ガラスとして、ＭｇＯやＺｎＯを
含まないガラスＣ、Ｄを用いた試料Ｎｏ．７１〜７６で
は、誘電損失が大きくなる傾向にあった。
含まないガラスＣ、Ｄを用いた試料Ｎｏ．７１〜７６で
は、誘電損失が大きくなる傾向にあった。
【００７３】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の磁器組成物
によれば、１０００℃以下の温度で焼成ができることか
ら、銅などの低抵抗金属を主成分とする導体材料を用い
て配線層を形成することができ、しかも１ＧＨｚ以上の
高周波領域で低誘電率、低誘電損失を有する磁器が作製
できることから、高周波信号の損失を低減して良好に伝
送することができる。しかも、ＧａＡｓのチップ等ある
いはプリント基板と近似した熱膨張係数に制御できるこ
とから、ＧａＡｓのチップ等を実装したりあるいはプリ
ント基板などのマザーボードに対してロウ材等により実
装する場合において実装信頼性の高い配線基板となる。
さらに、耐薬品性に優れるために、製造時の薬品処理等
によっても特性が劣化することのない配線基板を提供す
ることができる。
によれば、１０００℃以下の温度で焼成ができることか
ら、銅などの低抵抗金属を主成分とする導体材料を用い
て配線層を形成することができ、しかも１ＧＨｚ以上の
高周波領域で低誘電率、低誘電損失を有する磁器が作製
できることから、高周波信号の損失を低減して良好に伝
送することができる。しかも、ＧａＡｓのチップ等ある
いはプリント基板と近似した熱膨張係数に制御できるこ
とから、ＧａＡｓのチップ等を実装したりあるいはプリ
ント基板などのマザーボードに対してロウ材等により実
装する場合において実装信頼性の高い配線基板となる。
さらに、耐薬品性に優れるために、製造時の薬品処理等
によっても特性が劣化することのない配線基板を提供す
ることができる。
【図１】本発明の組成物を焼成して得られる磁器の組織
を説明するための概略図である。
を説明するための概略図である。
【図２】本発明の組成物を焼成した磁器を用いた高周波
用配線基板の一例である半導体素子収納用パッケージの
実装構造の一例を説明するための概略断面図である。
用配線基板の一例である半導体素子収納用パッケージの
実装構造の一例を説明するための概略断面図である。
Ｓｉ ＳｉＯ2 結晶相 ＳＰ スピネル型結晶相 ＭＬ ＭＡｌ2 Ｓｉ2 Ｏ8 型結晶相（Ｍ：Ｃａ、Ｓ
ｒ、Ｂａ） ＺＬ Ｚｎ2 Ａｌ4 Ｓｉ5 Ｏ１8 型結晶相 Ｇ 非晶質相 Ａ 半導体素子収納用パッケージ Ｂ 外部回路基板 １ 絶縁基板 ２ 蓋体 ３ キャビティ ４ チップ部品 ５ 配線層 ６ 接続用電極層 ７，１１ ロウ材 ８ ボール状端子 ９ 絶縁基板 １０ 配線導体
ｒ、Ｂａ） ＺＬ Ｚｎ2 Ａｌ4 Ｓｉ5 Ｏ１8 型結晶相 Ｇ 非晶質相 Ａ 半導体素子収納用パッケージ Ｂ 外部回路基板 １ 絶縁基板 ２ 蓋体 ３ キャビティ ４ チップ部品 ５ 配線層 ６ 接続用電極層 ７，１１ ロウ材 ８ ボール状端子 ９ 絶縁基板 １０ 配線導体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 民 保秀 鹿児島県国分市山下町１番４号 京セラ株 式会社総合研究所内 (72)発明者 寺師 吉健 鹿児島県国分市山下町１番４号 京セラ株 式会社総合研究所内 Ｆターム(参考） 4G030 AA07 AA08 AA09 AA10 AA32 AA35 AA36 AA37 BA09 BA12 BA21 CA01 CA05
Claims (9)
- 【請求項１】ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＺｎＯお
よびＢ2 Ｏ3 を含むガラス３０〜９５重量％と、Ｃａ、
ＳｒおよびＢａの群から選ばれる少なくとも１種（Ｍ）
とＡｌおよびＳｉとを含む複合酸化物０．１〜３５重量
％とを含有することを特徴とする磁器組成物。 - 【請求項２】さらにＳｉＯ2 、ＺｎＯ、Ｂ2 Ｏ3 のうち
の少なくとも１種をＳｉＯ2 ０〜４０重量％、ＺｎＯ０
〜３０重量％、Ｂ2 Ｏ3 ０〜１０重量％の割合で含有す
ることを特徴とする請求項１記載の磁器組成物。 - 【請求項３】前記ガラスが、ＳｉＯ2 ４０〜５２重量
％、Ａｌ2 Ｏ3 １４〜３２重量％、ＭｇＯ４〜２４重量
％、ＺｎＯ１〜１６重量％、Ｂ2 Ｏ3 ５〜１５重量％の
割合からなることを特徴とする請求項１記載の磁器組成
物。 - 【請求項４】前記Ｃａ、ＳｒおよびＢａの群から選ばれ
る少なくとも１種（Ｍ）とＡｌおよびＳｉとを含む複合
酸化物が、ＭＡｌ2 Ｓｉ2 Ｏ8 であることを特徴とする
請求項１記載の磁器組成物。 - 【請求項５】Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｎ、ＭｇおよびＢと、Ｃ
ａ、ＳｒおよびＢａの群から選ばれる少なくとも１種を
金属元素として含むとともに、結晶相として、ＳｉＯ2
結晶相と、少なくともＺｎ、Ａｌを含むスピネル型結晶
相と、少なくともＺｎ、ＡｌおよびＳｉを含む複合酸化
物結晶相と、Ｃａ、ＳｒおよびＢａの群から選ばれる少
なくとも１種（Ｍ）とＡｌおよびＳｉとの複合酸化物結
晶相とを含有し、かつ室温から４００℃における熱膨張
係数が５．５ｐｐｍ／℃以上、誘電率９以下であること
を特徴とする磁器。 - 【請求項６】前記ＳｉＯ2 結晶相が、クオーツ型結晶相
であることを特徴とする請求項５記載の磁器。 - 【請求項７】前記少なくともＺｎ、ＡｌおよびＳｉを含
む複合酸化物結晶相が、Ｚｎ2 Ａｌ4 Ｓｉ5 Ｏ１8 型結
晶相であることを特徴とする請求項５記載の磁器。 - 【請求項８】前記Ｃａ、ＳｒおよびＢａの群から選ばれ
る少なくとも１種（Ｍ）とＡｌおよびＳｉとの複合酸化
物結晶相が、ＭＡｌ2 Ｓｉ2 Ｏ8 型結晶相であることを
特徴とする請求項５記載の磁器。 - 【請求項９】絶縁基板と、その表面および／または内部
に配設された配線層を具備してなる配線基板において、
前記絶縁基板が、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｎ、ＭｇおよびＢと、
Ｃａ、Ｓｒ及びＢａの群から選ばれる少なくとも１種を
金属元素として含むとともに、結晶相として、ＳｉＯ2
結晶相と、少なくともＺｎ、Ａｌを含むスピネル型結晶
相と、少なくともＺｎ、ＡｌおよびＳｉを含む複合酸化
物結晶相と、Ｃａ、ＳｒおよびＢａの群から選ばれる少
なくとも１種（Ｍ）とＡｌおよびＳｉとを含む複合酸化
物結晶相とを含有し、かつ室温から４００℃における熱
膨張係数が５．５ｐｐｍ／℃以上、誘電率９以下の磁器
からなることを特徴とする配線基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06887599A JP3865967B2 (ja) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | 磁器およびそれを用いた配線基板 |
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|---|---|---|---|
| JP06887599A JP3865967B2 (ja) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | 磁器およびそれを用いた配線基板 |
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|---|---|
| JP2000264719A true JP2000264719A (ja) | 2000-09-26 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06887599A Expired - Fee Related JP3865967B2 (ja) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | 磁器およびそれを用いた配線基板 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002053369A (ja) * | 2000-05-30 | 2002-02-19 | Kyocera Corp | セラミック焼結体およびそれを用いた配線基板 |
| JP2004256346A (ja) * | 2003-02-25 | 2004-09-16 | Kyocera Corp | ガラスセラミック組成物、ガラスセラミック焼結体とその製造方法、並びにそれを用いた配線基板とその実装構造 |
| JPWO2015040949A1 (ja) * | 2013-09-20 | 2017-03-02 | 株式会社村田製作所 | アルミナ質セラミック配線基板及びその製造方法 |
| WO2019009320A1 (ja) * | 2017-07-05 | 2019-01-10 | 株式会社村田製作所 | 焼結体の製造方法、構造体および複合構造体 |
-
1999
- 1999-03-15 JP JP06887599A patent/JP3865967B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| WO2019009320A1 (ja) * | 2017-07-05 | 2019-01-10 | 株式会社村田製作所 | 焼結体の製造方法、構造体および複合構造体 |
| CN110997594A (zh) * | 2017-07-05 | 2020-04-10 | 株式会社村田制作所 | 烧结体的制造方法、结构体以及复合结构体 |
| JPWO2019009320A1 (ja) * | 2017-07-05 | 2020-04-23 | 株式会社村田製作所 | 焼結体の製造方法、構造体および複合構造体 |
| EP3608298A4 (en) * | 2017-07-05 | 2020-12-30 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | PROCESS FOR MANUFACTURING A SINTERED BODY, STRUCTURE AND COMPOSITE STRUCTURE |
| JP7040525B2 (ja) | 2017-07-05 | 2022-03-23 | 株式会社村田製作所 | 焼結体の製造方法、構造体および複合構造体 |
| JP2022084725A (ja) * | 2017-07-05 | 2022-06-07 | 株式会社村田製作所 | 焼結体の製造方法、構造体および複合構造体 |
| CN110997594B (zh) * | 2017-07-05 | 2022-10-04 | 株式会社村田制作所 | 烧结体的制造方法、结构体以及复合结构体 |
| US11607728B2 (en) | 2017-07-05 | 2023-03-21 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method for manufacturing sintered body, structure, and composite structure |
| JP7318756B2 (ja) | 2017-07-05 | 2023-08-01 | 株式会社村田製作所 | 焼結体の製造方法、構造体および複合構造体 |
| US12479770B2 (en) | 2017-07-05 | 2025-11-25 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method for manufacturing sintered body, structure, and composite structure |
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