CN112194374B

CN112194374B - 玻璃陶瓷烧结体及配线基板

Info

Publication number: CN112194374B
Application number: CN202010645149.0A
Authority: CN
Inventors: 高根晋; 二俣阳介; 宫内泰治
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2019-07-08
Filing date: 2020-07-07
Publication date: 2022-10-21
Anticipated expiration: 2040-07-07
Also published as: JP6927252B2; US20210009464A1; US11267749B2; CN112194374A; JP2021011412A

Abstract

本发明提供一种在10GHz以上的高频区域中介电损耗小，且相对于温度变化特性难以变动的玻璃陶瓷烧结体及使用其的配线基板。一种玻璃陶瓷烧结体，其含有：结晶化玻璃、氧化铝填料、二氧化硅以及钛酸锶。结晶化玻璃的含量为50质量％～80质量％，氧化铝填料的含量以Al₂O₃换算计为15.6质量％～31.2质量％，二氧化硅的含量以SiO₂换算计为0.4质量％～4.8质量％，钛酸锶的含量以SrTiO₃换算计为4质量％～14质量％。

Description

玻璃陶瓷烧结体及配线基板

技术领域

本发明涉及一种玻璃陶瓷烧结体及使用其的配线基板。详细而言，涉及用于各种模块基板、半导体元件收纳用封装等的玻璃陶瓷烧结体及配线基板。

背景技术

目前，第五代移动通信系统(下称为5G)正在朝着标准化方向发展。在5G中，为了扩大频带，探讨使用10GHz以上的频带，特别是10～30GHz的准毫米波段或30～300GHz的毫米波段(millimeter wave)。

作为5G中使用的构成微波用电路部件的带通滤波器，探讨使用利用了玻璃陶瓷烧结体的低温烧成基板等。利用了玻璃陶瓷烧结体的配线基板具有能够将Cu、Ag及Ag-Pd等低熔点且低电阻的金属材料用于内层的配线的优点。

5G中使用的构成微波用电路部件的带通滤波器用的玻璃陶瓷烧结体要求在10GHz以上的高频区域中介电损耗小，且相对于温度变化特性难以变动。

例如，专利文献1中公开了一种电介质材料用玻璃粉末，其具有析出透辉石和榍石(titanite)和/或二氧化钛的性质，且以质量百分比计，含有35～65％的SiO₂、10～30％的CaO、10～20％的MgO、12～30％的TiO₂。

但是，就专利文献1所述的电介质材料用玻璃粉末而言，因为TiO₂的含量多，所以存在在10GHz以上的高频区域中介电损耗变大的趋势。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特许第4288656号公报

发明内容

发明想要解决的技术问题

本发明是鉴于这种实际情况而完成的，其目的在于，提供一种在10GHz以上的高频区域中介电损耗小，且相对于温度变化特性难以变动的玻璃陶瓷烧结体及使用其的配线基板。

用于解决技术问题的手段

用于实现上述目的的本发明的玻璃陶瓷烧结体如下。

[1]一种玻璃陶瓷烧结体，其是含有结晶化玻璃、氧化铝填料、二氧化硅以及钛酸锶的玻璃陶瓷烧结体，

所述结晶化玻璃的含量为50质量％～80质量％，

所述氧化铝填料的含量以Al₂O₃换算计为15.6质量％～31.2质量％，

所述二氧化硅的含量以SiO₂换算计为0.4质量％～4.8质量％，

所述钛酸锶的含量以SrTiO₃换算计为4质量％～14质量％。

作为上述[1]的具体的方式，例示有下述的方式。

[2]根据上述[1]记载的玻璃陶瓷烧结体，其中，所述结晶化玻璃析出至少包含Mg、Ca以及Si的透辉石型氧化物结晶相。

[3]一种配线基板，其具有绝缘基体和配线导体，

所述绝缘基体由上述[1]或[2]记载的玻璃陶瓷烧结体构成。

附图说明

图1是本发明的实施方式的玻璃陶瓷配线基板的示意截面图。

图2(S1)～图2(S3)是表示本发明的一个实施方式的玻璃陶瓷配线基板的制造方法的流程的一例的大致截面图。

图3(S1)～图3(S3)是表示本发明的其它实施方式的玻璃陶瓷基板的制造方法的流程的一例的大致截面图。

图4是本发明的实施例18的陶瓷烧结体的截面的SEM照片。

图5是本发明的实施例101和比较例101的XRD图案。

符号说明

1……玻璃陶瓷烧结体

1a～1d……绝缘层

3……通孔导体

4……安装用的表面端子

5……内部导体层

6……表面导体层

10……生片

11a～11d……配线基板用生片

12a～12d……基板用生片

13……通孔导体图案

14……表面端子图案

15……内部导体图案

16……表面导体图案

21……配线基板用层叠体

22……基板用层叠体

101……配线基板

102……基板

具体实施方式

下面，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。此外，在附图中，对共同的部件标注共同的符号，省略其说明的一部分。另外，本发明不限定于以下的实施方式，在本发明的目的范围内可以适当地施加变更并实施。而且，有时适当地省略对重复部分的说明，但并非限定发明的主旨。

＜第一实施方式＞

下面，以使用本发明的一个实施方式的玻璃陶瓷烧结体的玻璃陶瓷配线基板和其制造方法为例对本发明的一个实施方式进行说明。

1.玻璃陶瓷配线基板

图1是本实施方式的玻璃陶瓷配线基板101的示意截面图。在图1中针对构成以任意跨距(pitch)配置于基板内的电路的基本结构体中的一个示出了其中央附近的截面图。

如图1所示，玻璃陶瓷配线基板101具有：由玻璃陶瓷烧结体1构成的绝缘基体(绝缘层1a～1d)和配线导体(通孔导体3、安装用表面端子4、内部导体层5以及表面导体层6)。即，玻璃陶瓷配线基板101具有：在图1中上下相邻的绝缘层1a～1d之间以规定图案设置的内部导体层5、设置于作为最外层的绝缘层1a、1d的外表面的表面导体层6、和安装用表面端子4。另外，玻璃陶瓷配线基板101具有贯通绝缘层1a～1d而连接存在于不同的层位置的内部导体层5的相互之间或连接表面导体层6和内部导体层5的通孔导体3。

此外，在图1所示的实施方式的玻璃陶瓷配线基板101中，通孔导体3连接存在于不同的层位置的内部导体层5的相互之间或连接表面导体层6和内部导体层5，但本发明不限定于此。

另外，图1所示的各绝缘层1a～1d可以通过烧成单个生片而获得，或者也可以通过烧成多个生片的层叠体而获得。另外，绝缘层1a～1d的层叠数不限定于图示的实施方式。

另外，玻璃陶瓷配线基板101的外形或尺寸没有特别限制，能够根据用途适当设定，通常，外形为大致长方体形状，尺寸通常为纵50mm～200mm×横50mm～200mm×厚度0.2mm～2.5mm左右。

1-1.玻璃陶瓷烧结体

上述的绝缘层1a～1d由本发明的一个实施方式的玻璃陶瓷烧结体1构成。

即，本实施方式的陶瓷烧结体为含有结晶化玻璃、氧化铝填料、二氧化硅以及钛酸锶的玻璃陶瓷烧结体，结晶化玻璃的含量为50质量％～80质量％，氧化铝填料的含量以Al₂O₃换算计为15.6质量％～31.2质量％，二氧化硅的含量以SiO₂换算计为0.4质量％～4.8质量％，钛酸锶的含量以SrTiO₃换算计为4质量％～14质量％。

本实施方式的玻璃陶瓷烧结体通过为上述的组成，由此在10GHz～30GHz的准毫米波段或30～300GHz的毫米波段中，介电损耗(tanδ)小，即Q值高。这是因为Q值为tanδ的倒数。

另外，本实施方式的玻璃陶瓷烧结体通过为上述的组成，由此具有在10GHz～30GHz的准毫米波段或30～300GHz的毫米波段中，相对于-40℃～85℃的温度变化特性难以变动的特性。因此，本实施方式的玻璃陶瓷烧结体的环保性能优异。

而且，本实施方式的玻璃陶瓷烧结体可以以1000℃以下的低温进行烧成。因此，根据这种玻璃陶瓷烧结体，能够形成Cu、Ag等低电阻金属形成的导体层，可得到适用于使用微波或毫米波的各种模块或安装有半导体元件等的封装的玻璃陶瓷配线基板。

下面，对本实施方式的玻璃陶瓷烧结体进行详细说明。

1-1-1.结晶化玻璃

本实施方式的玻璃陶瓷烧结体中包含的结晶化玻璃优选为析出至少包含Mg、Ca及Si的透辉石型氧化物结晶相的结晶化玻璃。以这种透辉石型结晶相为主相的玻璃成分在高频区域中使玻璃陶瓷烧结体的介电损耗减小，即，使Q值增大。

在此，析出透辉石型氧化物结晶相的结晶化玻璃(下面，有时称为“透辉石结晶化玻璃”)是通过烧成而析出透辉石结晶作为主结晶的玻璃。

在本实施方式中，结晶化玻璃相对于玻璃陶瓷烧结体总量的含量为50质量％～80质量％，优选为60质量％～75质量％。通过将结晶化玻璃的含量设为上述范围，从而能够减少玻璃陶瓷烧结体的介电损耗。

本实施方式的透辉石结晶化玻璃至少包含Mg、Ca及Si，优选还包含选自Al、Cu、Sr、Zn及Ti中的一种以上。此外，本实施方式的透辉石结晶化玻璃还可以在不损害介电损耗等特性的范围包含上述以外的成分。

在本实施方式的透辉石结晶化玻璃中，Mg是透辉石结晶的构成成分。Mg的含量以MgO换算计相对于透辉石结晶化玻璃总量优选为11质量％～30质量％，更优选为12质量％～25质量％。Mg的含量为11质量％以上，由此存在结晶容易析出的倾向。另外，Mg的含量为30质量％以下，由此存在制造时的玻璃化变容易的倾向。

在本实施方式的透辉石结晶化玻璃中，Ca为透辉石结晶的构成成分。以CaO换算计，Ca的含量相对于透辉石结晶化玻璃总量优选为10质量％～35质量％，更优选为15质量％～30质量％。Ca的含量为10质量％以上，由此存在介电损耗变小的倾向。另外，Ca的含量为35质量％以下，由此存在制造时容易玻璃化的倾向。

在本实施方式的透辉石结晶化玻璃中，Si为玻璃的网络形成体，并且为透辉石结晶的构成成分。以SiO₂换算计，Si的含量相对于透辉石结晶化玻璃总量优选为40质量％～65质量％，更优选为45质量％～65质量％。Si的含量为40质量％以上，由此存在容易玻璃化的倾向，Si的含量为65质量％以下，由此存在密度变高的倾向。

在本实施方式的透辉石结晶化玻璃中，Al为调节玻璃的结晶性的成分。以Al₂O₃换算计，Al含量相对于透辉石结晶化玻璃总量优选为0.5质量％～10质量％，更优选为1质量％～5质量％。Al的含量为0.5质量％以上，由此存在结晶性良好且容易玻璃成形的倾向。另外，Al的含量为10质量％以下，由此存在透辉石结晶容易析出的倾向。

在透辉石结晶化玻璃中，Cu是对Ag施加电子且抑制向玻璃陶瓷中的扩散的成分。以CuO换算计，Cu的含量相对于透辉石结晶化玻璃成分总量优选为0.01质量％～1.0质量％。Cu的含量为0.01质量％以上，由此存在充分发挥上述效果的倾向。另外，Cu的含量为1.0质量％以下，由此存在介电损耗变小的倾向。

在透辉石结晶化玻璃成分中，Sr、Zn以及Ti是用于使玻璃化变容易的成分。分别以SrO、ZnO以及TiO₂换算计，各成分的含量相对于透辉石结晶化玻璃成分总量优选为0质量％～25质量％，更优选为0质量％～20质量％。这些成分的含量分别处于上述的范围内，由此存在结晶性良好、透辉石的析出量变多且介电损耗变小的倾向。

1-1-2.氧化铝填料

本实施方式的玻璃陶瓷烧结体包含氧化铝填料(Al₂O₃)。

在本实施方式中，氧化铝填料是有助于提高机械强度及调整介电性能的填料。

氧化铝填料的形状没有特别限定，能够使用板状或球状、不规则形状的填料等。另外，对氧化铝填料的平均粒径也没有特别限定，但优选为2μm～10μm，更优选为2μm～5μm。

在本实施方式中，以Al₂O₃换算计，氧化铝填料的含量相对于玻璃陶瓷烧结体整体为15.6质量％～31.2质量％，优选为18质量％～29质量％。通过将氧化铝填料的含量设为上述范围，从而能够实现无空穴等缺陷的烧结性优异的烧结体。

1-1-3.二氧化硅

本实施方式的玻璃陶瓷烧结体包含二氧化硅(SiO₂)。这种玻璃陶瓷烧结体促进以透辉石型结晶相为主相的玻璃成分的结晶化，有助于玻璃陶瓷烧结体的介电损耗的降低。

以SiO₂换算计，本实施方式的二氧化硅的含量相对于玻璃陶瓷烧结体总量为0.4质量％～4.8质量％，优选为0.8质量％～4.4质量％。

1-1-4.钛酸锶(SrTiO₃)

本实施方式的玻璃陶瓷烧结体包含钛酸锶(SrTiO₃)，由此，有助于温度特性的提高。

以SrTiO₃换算计，本实施方式的钛酸锶的含量相对于玻璃陶瓷烧结体总量为4质量％～14质量％，优选为5质量％～12质量％。

以上，作为构成本实施方式的玻璃陶瓷烧结体的成分，对规定的玻璃成分、氧化铝填料以及规定的复合氧化物进行了说明，但本实施方式的玻璃陶瓷烧结体在不妨碍本发明的效果的范围内也可以含有上述以外的成分。此外，该情况下，上述以外的成分的含量优选为玻璃陶瓷烧结体整体的10质量％以下，进一步优选为5质量％以下。

作为上述以外的成分，可举出无定形玻璃成分、氧化铝填料以外的陶瓷填料或上述以外的氧化物等。作为氧化铝填料以外的陶瓷填料，例如可举出选自氧化镁、尖晶石、莫来石(mullite)、镁橄榄石(forsterite)、滑石(steatite)、堇青石(cordierite)、锶长石、石英、硅酸锌、氧化锆以及二氧化钛中的至少一种的材料。

另外，作为上述以外的氧化物，例如可举出Ti、Mn、B、Li、Co、Ag或Cu的氧化物等。以B₂O₃换算计，玻璃陶瓷烧结体中的B的氧化物优选为0质量％～3质量％，以Li₂O换算计，Li的氧化物优选为0质量％～0.5质量％，以CoO换算计，Co的氧化物优选为0质量％～0.2质量％，以Ag₂O换算计，Ag的氧化物优选为0质量％～0.3质量％。由此，能够在10GHz以上的高频范围内，减少介电损耗。

本实施方式的玻璃陶瓷烧结体除不可避地包含的情况外，优选实际上不包含Fe。

此外，本实施方式的玻璃陶瓷烧结体中所含的各种成分的测定法能够使用以往公知的方法，但例如采用通过荧光X射线分析装置(XRF)进行分析的手法、通过熔融试样由高频耦合等离子发光分析装置(ICP-AES)、或高频电感耦合等离子质量分析装置(ICP-MS)进行分析的手法等进行测定。

以上，关于本发明的一个实施方式的玻璃陶瓷配线基板101对适当的实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式。

另外，关于配线基板中具备的绝缘基体(绝缘层)的片数、及配线导体(内层导体层、表面导体层、以及通孔导体等)的结构或材质也没有特别限定。例如，作为配线导体的材质，可举出Ag、Ag-Pd合金、Cu、Ni等。

2.制造方法

接着，参照附图对本实施方式的玻璃陶瓷配线基板的制造方法的优选实施方式进行说明。图2(S1)～图2(S3)是用于说明玻璃陶瓷配线基板的制造方法的流程的大致截面图。特别地，图2(S1)是形成有基板烧成前的各种图案的玻璃陶瓷配线基板用生片的示意截面图。另外，图2(S2)是层叠了图2(S1)中准备的玻璃陶瓷配线基板用生片的烧成前的玻璃陶瓷配线基板用层叠体的示意截面图。另外，图2(S3)是通过烧成图2(S2)而获得的玻璃陶瓷配线基板的示意截面图。

本实施方式的玻璃陶瓷配线基板与现有的玻璃陶瓷配线基板同样，首先，如图2(S1)所示，制作形成有通孔导体图案13、安装用的表面端子图案14、内部导体图案15以及表面导体图案16的至少一种的玻璃陶瓷配线基板用生片11a～11d。

具体而言，通过以下的方法，制作生片10，形成各种导体图案13、14、15以及16。

首先，作为构成玻璃陶瓷烧结体的成分的原材料，至少准备结晶化玻璃、氧化铝填料、二氧化硅以及钛酸锶。

此外，结晶化玻璃可以单独使用一种，也可以将多种组合而使用，在任一种的情况下，都能够使用市售的结晶化玻璃或生成的结晶化玻璃。

氧化铝填料、二氧化硅以及钛酸锶能够使用市售的材料或生成的材料。

结晶化玻璃的粒径没有特别限定，但优选为0.5μm～3μm。

氧化铝填料的形状没有特别限定，能够使用板状或球状、不规则形状的填料等。另外，对氧化铝填料的平均粒径也不进行特别限定，但优选为2μm～10μm，更优选为2μm～5μm。

二氧化硅的粒径没有特别限定，但优选为0.2μm～2μm。

钛酸锶的粒径没有特别限定，但优选为0.2μm～2μm。

此外，本实施方式中使用的二氧化硅可以为α-SiO₂，也可以为β-SiO₂，但优选为α-SiO₂。

接着，根据制造的玻璃陶瓷烧结体的组成比例，秤量结晶化玻璃、氧化铝填料、二氧化硅以及钛酸锶。

在本实施方式中，进行混合的方法没有特别限定，但可以添加例如水或有机溶剂、根据需要添加粘合剂或塑化剂、分散剂等，能够使用球磨机等通过湿式混合来进行。这样，将上述原材料的混合物(原材料粉末)涂料化，从而调整生片用膏体。

生片用膏体可以为混炼了上述原材料粉末和有机载体的有机系涂料，也可以为水系涂料。溶剂及添加剂的添加量没有特别限制，只要为通常的添加量即可，可根据使用的混合装置或在后续工序中形成的片材的膜厚等适当选择。

例如，在使用有机载体的情况下，上述生片用膏中的有机载体的含量相对于原材料粉体100重量％，只要粘合剂为5～15重量％左右，溶剂为50～150重量％左右即可。另外，根据需要添加的各种分散剂或塑化剂等添加物以它们的总含量计优选为10重量％以下。

此外，作为粘合剂，可举出例如聚乙烯醇缩丁醛树脂及甲基丙烯酸树脂等。作为塑化剂，可举出例如邻苯二甲酸二丁酯等。作为溶剂，可举出例如甲苯、甲乙酮等。

接着，将获得的生片用膏体在聚对苯二甲酸乙二酯(PET)板等支承体上成膜，在支承体上形成生片10。

作为成膜方法，能够使用刮刀法、压延辊(calender roll)等成型方法。

准备通过上述方法制作的生片10，形成各种导体图案(内部导体图案15、表面导体图案16、安装用的表面端子图案14、或通孔导体图案13等)，制作玻璃陶瓷配线基板用生片11a～11d。

具体而言，首先，如图2(S1)所示，在准备的生片10的规定的位置形成贯通孔(通孔)，将导体膏填充于此处，由此形成通孔导体图案13。另外，将导体膏以规定图案印刷于成为内层的生片10的表面，形成内部导体图案15。而且，在配置于最外侧的生片10上形成表面导体图案16及安装用表面端子图案14。此外，也可以根据需要，在生片10上形成电子元件(电感器或电容器等)。

用于形成导体图案的导电膏可以通过例如将由Ag、Ag-Pd合金、Cu、Ni等各种导电性金属或合金构成的导电材料和有机载体混炼而调制。用于导电膏的有机载体含有粘合剂和溶剂作为主成分。对粘合剂、溶剂及导电材料的配合比不进行特别限定，例如可以相对于导电材料将1质量％～15质量％的粘合剂、10质量％～50质量％的溶剂进行配合。也可以根据需要，向导电膏中添加选自各种分散剂或塑化剂等的添加物。

接着，如图2(S2)所示，将玻璃陶瓷配线基板用生片11a、11b、11c及11d依次层叠，形成玻璃陶瓷配线基板用层叠体21。

之后，在对玻璃陶瓷配线基板用层叠体21进行加压后，从加热大气气氛中去除玻璃陶瓷配线基板用层叠体21中的有机载体等成分，在800℃～1000℃的大气气氛中或者低氧气氛中进行烧成，得到图2(S3)所示的玻璃陶瓷配线基板101。低氧气氛是指氧分压比大气低的气氛，可举出例如氮或氩等惰性气体气氛、将氮等惰性气体混入大气后的气氛、氮和氢的混合气体气氛、真空气氛等。

此时，通过烧成，在生片中析出CaMgSi₂O₆所示的透辉石型结晶相，实现致密且低损耗的玻璃陶瓷烧结体。

特别地，在本实施方式中，也认为与结晶化玻璃一同添加的二氧化硅发挥促进玻璃结晶化的作用，作为其结果，通过实现介电损耗的降低，可得到高频特别是微波用玻璃陶瓷烧结体。

另外，通孔内的通孔导体图案13成为通孔导体3，安装用的表面端子图案14成为安装用的表面端子4，内部导体图案15成为内部导体层5，表面导体图案16成为表面导体层6。

另外，也可以根据情况在表面导体图案上实施镀敷。作为镀敷层，也可以使用包含选自Ni、Sn、Pd、Au、Pt等中的至少一种金属的镀敷层。

3.本实施方式的总结

本实施方式的玻璃陶瓷烧结体是含有结晶化玻璃、氧化铝填料、二氧化硅以及钛酸锶的玻璃陶瓷烧结体。结晶化玻璃的含量为50质量％～80质量％，以Al₂O₃换算计为，氧化铝填料的含量15.6质量％～31.2质量％，以SiO₂换算计，二氧化硅的含量为0.4质量％～4.8质量％，以SrTiO₃换算计，钛酸锶的含量为4质量％～14质量％。

本实施方式的玻璃陶瓷烧结体在10GHz以上的高频区域中介电损耗小，且相对于温度变化特性难以变动。

＜第二实施方式＞

接着，以使用本发明的玻璃陶瓷烧结体的玻璃陶瓷基板和其制造方法为例对与上述不同的一个方式进行说明。此外，以下所示的部分以外具有与第一实施方式同样的结构及作用效果，省略一部分重复的记载。

图3是用于说明第二实施方式的玻璃陶瓷基板的制造方法的截面图。特别地，图3(S1)是烧成前的玻璃陶瓷基板用生片的示意截面图。另外，图3(S2)是层叠图3(S1)中准备的玻璃陶瓷基板用生片的烧成前的玻璃陶瓷基板用层叠体的示意截面图。另外，图3(S3)是通过烧成图3(S2)而得到的玻璃陶瓷基板的示意截面图。

在本实施方式中，首先，如图3(S1)所示准备生片10。具体而言，只要与上述的生片的制作方法同样即可。接着，如图3(S1)所示，依次层叠玻璃陶瓷基板用生片12a、12b、12c以及12d，得到玻璃陶瓷基板用层叠体22。然后，对玻璃陶瓷基板用层叠体22进行加压，从加热大气气氛中去除玻璃陶瓷基板用层叠体22中的有机载体等的成分，进行烧成，由此得到图3(S3)所示的玻璃陶瓷基板102。

本实施方式的玻璃陶瓷基板102由本发明的玻璃陶瓷烧结体1构成。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不受这样的实施方式的任何限定，显然在不脱离本发明的宗旨的范围内能够以各种方式实施。

例如，在第二实施方式中，层叠生片，形成玻璃陶瓷层叠体来制作玻璃陶瓷基板，但也可以不必将生片层叠，而将以规定的厚度形成的生片以单板烧成并作为玻璃陶瓷基板。

实施例

以下，参照实施例及比较例对本发明进行更详细说明，但本发明不限定于下述的实施例。

(实施例1～29、101、比较例1～8、101)

准备玻璃粉末(析出成为SiO₂＝45质量％、CaO＝17质量％、MgO＝15质量％、Al₂O₃＝5质量％、SrO＝18质量％的透辉石的结晶化玻璃粉末)、氧化铝填料(高纯度化学研究所(KOJUNDO CHEMICAL LABORATORY CO.,LTD.)制α-氧化铝3N)、二氧化硅(高纯度化学研究所制SiO₂ 3N)以及钛酸锶(高纯度化学研究所制钛酸锶2N)，称量各材料以各试样的组成比成为表1～表4所示的值。此外，在比较例8中，还准备B₂O₃、Li₂O、CoO以及Ag₂O，称量各材料以成为表5所示的值。

接着，混合19.4质量份的丙烯酸树脂、59.1质量份的甲苯、3质量份的乙醇、6.5质量份的塑化剂(丁基邻苯二甲酰羟乙酸丁酯，butyl phthalyl butyl glycolate)，调制有机载体。

然后，配合秤量的玻璃粉末、氧化铝填料以及规定的复合氧化物粉末和调制的有机载体，使用球磨机混合24小时，调制用于形成基板用生片的涂料。

通过刮刀法将上述的基板用生片用涂料在聚对苯二甲酸乙二酯薄膜上成膜而形成基板用生片。此外，生片的厚度调制为在烧成后成为50μm。接着，将这些重叠10片后，以74MPa加压后，在900℃下烧成30分钟，制作玻璃陶瓷烧结体。

接着，关于得到的玻璃陶瓷烧结体，评价介电损耗(tanδ)、相对介电常数(εr)以及温度特性(τf)。将结果示于表1～表5。另外，对实施例101及比较例101进行X射线衍射的测定。此外，各种评价项目通过以下的方法来评价。

[组成评价]

分析得到的玻璃陶瓷烧结体的组成。组成分析通过基于荧光X射线分析装置(XRF)的分析方法而进行。其结果，确认了各烧结体的组成与进料组成(表1～表5的组成)相等。

[相对介电常数及介电损耗]

关于相对介电常数(εr)及介电损耗(tanδ)通过截止圆形波导管法(JIS R1660-1)评价频率约28GHz下的特性。将玻璃陶瓷烧结体加工成规定形状进行评价。具体而言，从烧结基板切出10×10×0.7mm板状，将该切出的板状样品放入TE011模式截止圆形谐振器中进行测定。为了测定截止圆形谐振器的谐振峰的状态，与Keysight Technologies Inc.(株式会社)制网络分析仪网络分析仪N5247A及用于解析的计算机连接，并通过这一系列的系统进行测定。

[温度特性]

就温度系数τf而言，依据JIS R1627，在11GHz～15GHz的谐振频率下，测定谐振频率的-25～85℃间的温度变化率。

[X射线衍射]

通过PANalytical制的X‘Pert Pro、X射线(Cu-Kα线)衍射装置，在2θ/θ＝16～40deg间，将X射线产生条件设为45kV-40mA，将扫描宽度设为0.033°，将扫描速度设为0.13°/s，将X射线检测条件设为：入射侧光学系统为Ni滤波片10μm、索勒狭缝0.04rad、发散狭缝1/2°、掩模(mask)10mm、防散射狭缝1°，接收侧光学系设定为：防散射狭缝5.5mm、索勒狭缝0.04rad、Ni滤波片20μm。

表1

表2

表3

表4

表5

从表1能够确认钛酸锶的含量以SrTiO₃换算计为4质量％以上的情况(实施例1～实施例8)与钛酸锶的含量以SrTiO₃换算计低于4质量％的情况(比较例1及比较例2)相比，温度特性(τf)良好。

从表1能够确认钛酸锶的含量以SrTiO₃换算计为14质量％以下的情况(实施例1～实施例8)与钛酸锶的含量以SrTiO₃换算计比14质量％多的情况(比较例3)相比，介电损耗(tanδ)小。

从表2能够确认二氧化硅(SiO₂)的含量以SiO₂换算计为0.4质量％以上的情况(实施例9～实施例18、实施例101)与二氧化硅的含量以SiO₂换算计低于0.4质量％的情况(比较例4、比较例101)相比，介电损耗(tanδ)小。

图4是实施例18的玻璃陶瓷烧结体的剖面的SEM照片(5,000倍)。实施例18的玻璃陶瓷烧结体通过烧成结晶化玻璃、氧化铝填料、二氧化硅以及钛酸锶的混合物而得到。通过在烧成时软化结晶化玻璃，并填补空穴，在烧结后，如图4所示，成为玻璃覆盖氧化铝填料等周围的结构。另外，在图4中能够确认二氧化硅颗粒与玻璃和氧化铝填料分开地存在。图4中由黑圈包围的部分为二氧化硅颗粒。

如图5，从实施例101的X射线衍射光谱主要能够确认衍生自透辉石的峰，从比较例101的光谱中，除透辉石外，还能够确认衍生自镁黄长石(akermanite)的峰。

这样，在实施例9～实施例18以及实施例101中，二氧化硅的含量多，因此，析出透辉石型结晶相(CaMgSi₂O₆)而非镁黄长石(Ca₂Mg(Si₂O₇))，认为由此介电损耗变小。

另一方面，在比较例4及比较例101中，二氧化硅的含量少，因此，除透辉石型结晶相外，还形成镁黄长石，认为由此介电损耗变大。

从表2能够确认二氧化硅(SiO₂)的含量以SiO₂换算计为4.8质量％以下的情况(实施例9～实施例18、比较例101)与二氧化硅的含量以SiO₂换算计比4.8质量％多的情况(比较例5)相比，介电损耗(tanδ)小。

从表3能够确认氧化铝填料(Al₂O₃)的含量以Al₂O₃换算计为15.6质量％以上的情况(实施例19～实施例27)与氧化铝填料(Al₂O₃)的含量以Al₂O₃换算计低于15.6质量％的情况(比较例6)相比，介电损耗(tanδ)小。

从表3能够确认氧化铝填料(Al₂O₃)的含量以Al₂O₃换算计为31.2质量％以下的情况(实施例19～实施例27)与氧化铝填料的含量以Al₂O₃换算计比31.2质量％多的情况(比较例7)相比，介电损耗(tanδ)小。

从表4能够确认即使在结晶化玻璃的含量为50.7质量％的情况(实施例28)及结晶化玻璃的含量为79.0质量％的情况下(实施例29)，介电损耗(tanδ)也小，温度特性(τf)良好。

从表5能够确认在含有1.4质量％的CoO，含有0.8质量％的Ag₂O的情况下，介电损耗(tanδ)变大。

(实施例30)

[玻璃陶瓷配线基板的制作]

与实施例1同样，调制基板用生片用涂料。

通过刮刀法将调制的基板用生片用涂料在聚对苯二甲酸乙二酯薄膜上成膜而形成多个基板用生片。此外，生片的厚度调整为烧成后成为25μm。

然后，通过丝网印刷在表层用的生片上形成与期望的电路对应的表层的导体用图案(表面导体图案或安装用的表面端子图案)。此外，在本实施例中，表面导体图案及安装用的表面端子图案在配置于最外侧的基板用生片上以规定的图案印刷银膏而形成。

另外，关于表层用的生片外的生片，也通过丝网印刷，根据期望的电路形成内层导体图案(内部导体图案或通孔导体图案等)。此外，在本实施例中，通孔导体图案通过在各基板用生片的规定的位置形成贯通孔(通孔)，并在此填充银膏而形成。另外，内部导体图案在成为内层的基板用生片的表面以规定的图案印刷银膏而形成。

接着，在将它们以规定的顺序重叠后，以74MPa加压，之后，在大气中以900℃烧成2小时，得到包含图1中显示截面结构的通孔导体3、表面端子4、内部导体5、表面导体6的多层结构的玻璃陶瓷配线基板101。

此外，烧成后的玻璃陶瓷配线基板的合计厚度为0.20mm，形成有表面导体6的最表层部的厚度为25μm。然后，在表面导体上以镍为基底，实施镀金。

确认了这样得到的玻璃陶瓷配线基板在高频区域具有小的介电损耗，将Ag等低电阻金属用于导体层中，能够以1000℃以下的低温进行烧成。

产业上的可利用性

根据本发明，能够提供在10GHz以上的高频区域中介电损耗小，且相对于温度变化特性难以变动的玻璃陶瓷烧结体及使用其的配线基板。

Claims

1.一种玻璃陶瓷烧结体，其特征在于，

所述玻璃陶瓷烧结体含有结晶化玻璃、氧化铝填料、二氧化硅以及钛酸锶，

所述结晶化玻璃的含量为50质量％～80质量％，

所述二氧化硅的含量以SiO₂换算计为0.4质量％～4.8质量％，

所述钛酸锶的含量以SrTiO₃换算计为4质量％～14质量％。

2.根据权利要求1所述的玻璃陶瓷烧结体，其特征在于，

所述结晶化玻璃析出至少包含Mg、Ca以及Si的透辉石型氧化物结晶相。

3.一种配线基板，其特征在于，

具有绝缘基体和配线导体，

所述绝缘基体由权利要求1或2所述的玻璃陶瓷烧结体构成。