JP2000007376A - 高周波用磁器組成物および高周波用磁器の製造方法 - Google Patents
高周波用磁器組成物および高周波用磁器の製造方法Info
- Publication number
- JP2000007376A JP2000007376A JP10175915A JP17591598A JP2000007376A JP 2000007376 A JP2000007376 A JP 2000007376A JP 10175915 A JP10175915 A JP 10175915A JP 17591598 A JP17591598 A JP 17591598A JP 2000007376 A JP2000007376 A JP 2000007376A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sio
- weight
- crystal phase
- porcelain
- thermal expansion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
- H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/151—Die mounting substrate
- H01L2924/153—Connection portion
- H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
- H01L2924/15311—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (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、かつＧａＡｓ等のチッ
プ部品やプリント基板と近似の熱膨張係数を有し、これ
らに対する高信頼性の実装が可能な高周波用配線基板の
絶縁層用の磁器組成物とその製造方法を提供する。 【解決手段】ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＺｎＯお
よびＢ2 Ｏ3 を含むスピネル型酸化物結晶相を析出可能
なガラス粉末５０〜９５重量％と、ＳｉＯ2 ０〜３０重
量％、ＳｒＯとＳｉＯ2 との複合酸化物０．１〜５０重
量％とからなる混合物を成形後、８００〜１０００℃の
温度で焼成して、スピネル等のスピネル型酸化物結晶相
（ＳＰ）と、クオーツ等のＳｉＯ2 結晶相（Ｓｉ）と、
スラウソナイト等のＳｒ、ＡｌおよびＳｉを含む複合酸
化物結晶相（ＳＬ）とを含み、且つ室温から４００℃に
おける熱膨張係数が５．５ｐｐｍ／℃以上の磁器を得
る。
において低誘電率、低誘電損失、かつＧａＡｓ等のチッ
プ部品やプリント基板と近似の熱膨張係数を有し、これ
らに対する高信頼性の実装が可能な高周波用配線基板の
絶縁層用の磁器組成物とその製造方法を提供する。 【解決手段】ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＺｎＯお
よびＢ2 Ｏ3 を含むスピネル型酸化物結晶相を析出可能
なガラス粉末５０〜９５重量％と、ＳｉＯ2 ０〜３０重
量％、ＳｒＯとＳｉＯ2 との複合酸化物０．１〜５０重
量％とからなる混合物を成形後、８００〜１０００℃の
温度で焼成して、スピネル等のスピネル型酸化物結晶相
（ＳＰ）と、クオーツ等のＳｉＯ2 結晶相（Ｓｉ）と、
スラウソナイト等のＳｒ、ＡｌおよびＳｉを含む複合酸
化物結晶相（ＳＬ）とを含み、且つ室温から４００℃に
おける熱膨張係数が５．５ｐｐｍ／℃以上の磁器を得
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
パッケージや多層配線基板等に適用される配線基板に関
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、ＧａＡｓ等のチップ部品やプリント基板など
の有機樹脂からなる外部電気回路基板に対する高い信頼
性をもって実装可能であり、配線基板における絶縁基板
として用いられる高周波用磁器組成物および高周波用磁
器の製造方法に関するものである。
パッケージや多層配線基板等に適用される配線基板に関
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、ＧａＡｓ等のチップ部品やプリント基板など
の有機樹脂からなる外部電気回路基板に対する高い信頼
性をもって実装可能であり、配線基板における絶縁基板
として用いられる高周波用磁器組成物および高周波用磁
器の製造方法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とす
る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とす
る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、１ＧＨｚ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する
ことが必要である。
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、１ＧＨｚ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する
ことが必要である。
【０００５】このような低抵抗金属からなる配線層は、
融点が低く、アルミナと同時焼成することが不可能であ
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。
例えば、特公平４−１２６３９号のように、ガラスにＳ
ｉＯ2 系フィラーを添加し、銅、銀、金などの低抵抗金
属からなる配線層と９００〜１０００℃の温度で同時焼
成した多層配線基板や、特開昭６０−２４０１３５号の
ように、ホウケイ酸亜鉛系ガラスに、Ａｌ2 Ｏ3 、ジル
コニア、ムライトなどのフィラーを添加したものを低抵
抗金属と同時焼成したものなどが提案されている。その
他、特開平５−２９８９１９号には、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
料も提案されている。
融点が低く、アルミナと同時焼成することが不可能であ
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。
例えば、特公平４−１２６３９号のように、ガラスにＳ
ｉＯ2 系フィラーを添加し、銅、銀、金などの低抵抗金
属からなる配線層と９００〜１０００℃の温度で同時焼
成した多層配線基板や、特開昭６０−２４０１３５号の
ように、ホウケイ酸亜鉛系ガラスに、Ａｌ2 Ｏ3 、ジル
コニア、ムライトなどのフィラーを添加したものを低抵
抗金属と同時焼成したものなどが提案されている。その
他、特開平５−２９８９１９号には、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
料も提案されている。
【０００６】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にＧａＡｓなどのチップ部品を
実装したり、また配線基板をマサーボードなどの有機樹
脂を含むプリント基板に実装する上で、絶縁基板とチッ
プ部品あるいはプリント基板との熱膨張差に起因して発
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観点から、絶縁基板の熱膨張係
数がチップ部品やプリント基板のそれと近似しているこ
とが望まれる。
ッケージなどの配線基板にＧａＡｓなどのチップ部品を
実装したり、また配線基板をマサーボードなどの有機樹
脂を含むプリント基板に実装する上で、絶縁基板とチッ
プ部品あるいはプリント基板との熱膨張差に起因して発
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観点から、絶縁基板の熱膨張係
数がチップ部品やプリント基板のそれと近似しているこ
とが望まれる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のガラスセラミックスは、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、熱膨張係数が３〜５
ｐｐｍ／℃程度と低く、ＧａＡｓ等のチップ部品（熱膨
張係数６〜７．５ｐｐｍ／℃）を実装したりプリント基
板（熱膨張係数１２〜１５ｐｐｍ／℃）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。
来のガラスセラミックスは、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、熱膨張係数が３〜５
ｐｐｍ／℃程度と低く、ＧａＡｓ等のチップ部品（熱膨
張係数６〜７．５ｐｐｍ／℃）を実装したりプリント基
板（熱膨張係数１２〜１５ｐｐｍ／℃）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。
【０００８】また、従来のガラスセラミックスは、マイ
クロ波やミリ波などの高周波信号を用いる配線基板の絶
縁基板として具体的に検討されておらず、そのほとんど
が誘電損失が高く、十分満足できる高周波特性を有する
ものではなかった。
クロ波やミリ波などの高周波信号を用いる配線基板の絶
縁基板として具体的に検討されておらず、そのほとんど
が誘電損失が高く、十分満足できる高周波特性を有する
ものではなかった。
【０００９】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、ＧａＡｓ等のチップ部品やプ
リント基板の熱膨張係数と近似した熱膨張係数を有し、
かつ高周波領域においても低誘電率および誘電損失の低
い磁器を作製可能な高周波用磁器組成物および高周波用
磁器の製造方法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、ＧａＡｓ等のチップ部品やプ
リント基板の熱膨張係数と近似した熱膨張係数を有し、
かつ高周波領域においても低誘電率および誘電損失の低
い磁器を作製可能な高周波用磁器組成物および高周波用
磁器の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【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、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、
ＺｎＯおよびＢ2 Ｏ3 を含むスピネル型酸化物結晶相を
析出可能なガラス粉末に対して、ＳｒＯとＳｉＯ2 との
複合酸化物、さらにはＳｉＯ2 を特定の比率で配合した
組成物を用い、これを成形後、８００〜１０００℃の温
度で焼成することによって、低誘電率を維持しつつＧａ
Ａｓ等のチップ部品やプリント基板の熱膨張係数と近似
した熱膨張係数を有し、かつ、高周波領域においても低
誘電損失の磁器が得られることを知見し、本発明に至っ
た。
を鋭意検討した結果、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、
ＺｎＯおよびＢ2 Ｏ3 を含むスピネル型酸化物結晶相を
析出可能なガラス粉末に対して、ＳｒＯとＳｉＯ2 との
複合酸化物、さらにはＳｉＯ2 を特定の比率で配合した
組成物を用い、これを成形後、８００〜１０００℃の温
度で焼成することによって、低誘電率を維持しつつＧａ
Ａｓ等のチップ部品やプリント基板の熱膨張係数と近似
した熱膨張係数を有し、かつ、高周波領域においても低
誘電損失の磁器が得られることを知見し、本発明に至っ
た。
【００１１】即ち、本発明の高周波用磁器組成物は、Ｓ
ｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＺｎＯおよびＢ2 Ｏ3 を
含むスピネル型酸化物結晶相を析出可能なガラス粉末５
０〜９５重量％と、ＳｉＯ2 ０〜４０重量％、ＳｒＯと
ＳｉＯ2 との複合酸化物０．１〜５０重量％とからなる
ことを特徴とするものである。
ｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＺｎＯおよびＢ2 Ｏ3 を
含むスピネル型酸化物結晶相を析出可能なガラス粉末５
０〜９５重量％と、ＳｉＯ2 ０〜４０重量％、ＳｒＯと
ＳｉＯ2 との複合酸化物０．１〜５０重量％とからなる
ことを特徴とするものである。
【００１２】また、前記ガラス粉末は、ＳｉＯ2 ４０〜
５２重量％、Ａｌ2 Ｏ3 １４〜３２重量％、ＭｇＯ５〜
２４重量％、ＺｎＯ１〜１６重量％、Ｂ2 Ｏ3 ５〜１５
重量％の割合であることが望ましい。
５２重量％、Ａｌ2 Ｏ3 １４〜３２重量％、ＭｇＯ５〜
２４重量％、ＺｎＯ１〜１６重量％、Ｂ2 Ｏ3 ５〜１５
重量％の割合であることが望ましい。
【００１３】また、上記高周波用磁器組成物を成形し、
８００〜１０００℃で焼成して得られる磁器としては、
Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、ＺｎおよびＳｒ構成元素として含む
とともに、結晶相として、ＳｉＯ2 結晶相と、少なくと
もＭｇ、Ａｌを含むスピネル型酸化物結晶相と、少なく
ともＳｒ、ＡｌおよびＳｉ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、誘電率が７以下、２０〜３０Ｇ
Ｈｚでの誘電損失が５０×１０-4以下であることを特徴
とするものである。
８００〜１０００℃で焼成して得られる磁器としては、
Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、ＺｎおよびＳｒ構成元素として含む
とともに、結晶相として、ＳｉＯ2 結晶相と、少なくと
もＭｇ、Ａｌを含むスピネル型酸化物結晶相と、少なく
ともＳｒ、ＡｌおよびＳｉ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、誘電率が７以下、２０〜３０Ｇ
Ｈｚでの誘電損失が５０×１０-4以下であることを特徴
とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の高周波用磁器組成物は、
ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＺｎＯおよびＢ2 Ｏ3
を含むスピネル型酸化物結晶相を析出可能なガラス粉末
５０〜９５重量％と、ＳｉＯ2 ０〜４０重量％、ＳｒＯ
とＳｉＯ2 との複合酸化物０．１〜５０重量％とからな
るものである。
ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＺｎＯおよびＢ2 Ｏ3
を含むスピネル型酸化物結晶相を析出可能なガラス粉末
５０〜９５重量％と、ＳｉＯ2 ０〜４０重量％、ＳｒＯ
とＳｉＯ2 との複合酸化物０．１〜５０重量％とからな
るものである。
【００１５】各成分組成を上記の範囲に限定したのは、
上記ガラス粉末が５０重量％よりも少ないと、１０００
℃以下の温度での焼成が不可能であり、９５重量％より
も多いと、焼成温度でガラスが溶融してしまい、焼結体
を作製することができなくなるためである。
上記ガラス粉末が５０重量％よりも少ないと、１０００
℃以下の温度での焼成が不可能であり、９５重量％より
も多いと、焼成温度でガラスが溶融してしまい、焼結体
を作製することができなくなるためである。
【００１６】ここで、前記ガラス粉末は、スピネル型酸
化物結晶相を析出可能であり、また、ガラスの軟化点が
５００〜８００℃であることが望ましく、その組成はＳ
ｉＯ2 ４０〜５２重量％、Ａｌ2 Ｏ3 １４〜３２重量
％、ＭｇＯ５〜２４重量％、ＺｎＯ１〜１６重量％、Ｂ
2 Ｏ3 ５〜１５重量％の割合であることが望ましい。上
記組成のガラス粉末よりスピネル型酸化物結晶相を析出
させることにより、磁器の低誘電率化、高熱膨張率化、
強度の向上を図ることができる。
化物結晶相を析出可能であり、また、ガラスの軟化点が
５００〜８００℃であることが望ましく、その組成はＳ
ｉＯ2 ４０〜５２重量％、Ａｌ2 Ｏ3 １４〜３２重量
％、ＭｇＯ５〜２４重量％、ＺｎＯ１〜１６重量％、Ｂ
2 Ｏ3 ５〜１５重量％の割合であることが望ましい。上
記組成のガラス粉末よりスピネル型酸化物結晶相を析出
させることにより、磁器の低誘電率化、高熱膨張率化、
強度の向上を図ることができる。
【００１７】また、かかるスピネル型酸化物結晶相の析
出による効果を発揮させる上では、ガラス中におけるＺ
ｎＯ＋ＭｇＯが６〜３０重量％であることが望ましい。
なお、かかるガラスから析出するスピネル型酸化物結晶
相としては、ＭｇＡｌ2 Ｏ4やＺｎＡｌ2 Ｏ4 および両
者が固溶した（Ｚｎ，Ｍｇ）Ａｌ2 Ｏ4 からなる。
出による効果を発揮させる上では、ガラス中におけるＺ
ｎＯ＋ＭｇＯが６〜３０重量％であることが望ましい。
なお、かかるガラスから析出するスピネル型酸化物結晶
相としては、ＭｇＡｌ2 Ｏ4やＺｎＡｌ2 Ｏ4 および両
者が固溶した（Ｚｎ，Ｍｇ）Ａｌ2 Ｏ4 からなる。
【００１８】ガラス粉末に対して、フィラー成分として
添加するＳｒＯとＳｉＯ2 は、ＳｒＳｉＯ3 の形態の複
合酸化物として添加することが最も望ましく、このＳｒ
ＯおよびＳｉＯ2 の添加により、かかる系の焼結性を大
幅に向上させることができ、低温焼成化とともに、焼結
体中のボイドの低減を図ることができる。
添加するＳｒＯとＳｉＯ2 は、ＳｒＳｉＯ3 の形態の複
合酸化物として添加することが最も望ましく、このＳｒ
ＯおよびＳｉＯ2 の添加により、かかる系の焼結性を大
幅に向上させることができ、低温焼成化とともに、焼結
体中のボイドの低減を図ることができる。
【００１９】このため、本発明の磁器組成物を焼成した
磁器を蓋体により気密に封止されるパッケージ構造を有
する配線基板の絶縁基板として用いることにより、Ｈｅ
ガスによる気密性評価の際に、磁器中へのＨｅガスの吸
着がないため、評価の感度が向上する。
磁器を蓋体により気密に封止されるパッケージ構造を有
する配線基板の絶縁基板として用いることにより、Ｈｅ
ガスによる気密性評価の際に、磁器中へのＨｅガスの吸
着がないため、評価の感度が向上する。
【００２０】また、一般に、Ａｌ2 Ｏ3 やＳｉＯ2 を含
むガラス相の熱膨張係数は４〜５ｐｐｍ／℃と低い。し
かし、ＳｒＯとガラス中のＡｌ2 Ｏ3 やＳｉＯ2 との反
応を進行させて、スラウソナイト等の複合酸化物を析出
させると、このスラウソナイトが約７ｐｐｍ／℃の高熱
膨張特性を有することから、磁器全体の熱膨張係数をＳ
ｒＯを添加しない場合に比較して０．５〜２ｐｐｍ／℃
程度高めることができる。なお、フィラー中の残余のＳ
ｉＯ2 （熱膨張係数１３〜２０ｐｐｍ／℃）も磁器中ク
ォーツとして析出し、熱膨張係数を高くする役割をな
す。
むガラス相の熱膨張係数は４〜５ｐｐｍ／℃と低い。し
かし、ＳｒＯとガラス中のＡｌ2 Ｏ3 やＳｉＯ2 との反
応を進行させて、スラウソナイト等の複合酸化物を析出
させると、このスラウソナイトが約７ｐｐｍ／℃の高熱
膨張特性を有することから、磁器全体の熱膨張係数をＳ
ｒＯを添加しない場合に比較して０．５〜２ｐｐｍ／℃
程度高めることができる。なお、フィラー中の残余のＳ
ｉＯ2 （熱膨張係数１３〜２０ｐｐｍ／℃）も磁器中ク
ォーツとして析出し、熱膨張係数を高くする役割をな
す。
【００２１】従って、ＳｒＯおよびＳｉＯ2 の添加量が
０．１重量％よりも少ないと、焼結性の向上効果および
ボイドの低減効果が小さく、また、Ｓｒ、Ａｌ、Ｓｉ含
有複合酸化物結晶が生成されず、５０重量％よりも多い
とガラスに対するＳｉＯ2 （クォーツ）の比率が過剰と
なるため、焼結性が阻害される。
０．１重量％よりも少ないと、焼結性の向上効果および
ボイドの低減効果が小さく、また、Ｓｒ、Ａｌ、Ｓｉ含
有複合酸化物結晶が生成されず、５０重量％よりも多い
とガラスに対するＳｉＯ2 （クォーツ）の比率が過剰と
なるため、焼結性が阻害される。
【００２２】また、前記組成物において、フィラーとし
てＳｉＯ2 は高熱膨張係数を有するＳｉＯ2 型結晶、例
えばクォーツ、クリストバライト、トリマジンなどを生
成し、磁器の熱膨張係数を高める役割を有するが、その
ＳｉＯ2 量が４０重量％を越えると、難焼結性となり、
１０００℃以下の焼成温度で緻密化できない。
てＳｉＯ2 は高熱膨張係数を有するＳｉＯ2 型結晶、例
えばクォーツ、クリストバライト、トリマジンなどを生
成し、磁器の熱膨張係数を高める役割を有するが、その
ＳｉＯ2 量が４０重量％を越えると、難焼結性となり、
１０００℃以下の焼成温度で緻密化できない。
【００２３】上記の態様の磁器組成物は、８００〜１０
００℃の温度範囲での焼成によって相対密度９７％以上
まで緻密化することができ、これによって形成される磁
器の全体組成としては、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎおよび
Ｓｒ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３０〜６０重量％、Ａｌ2 Ｏ3
を１９〜２８重量％、ＭｇＯを５〜１３重量％、ＺｎＯ
を５〜３５重量％、Ｂ2 Ｏ3 を５〜１２重量％、ＳｒＯ
１〜３重量％の割合から構成されることが望ましい。
００℃の温度範囲での焼成によって相対密度９７％以上
まで緻密化することができ、これによって形成される磁
器の全体組成としては、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎおよび
Ｓｒ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３０〜６０重量％、Ａｌ2 Ｏ3
を１９〜２８重量％、ＭｇＯを５〜１３重量％、ＺｎＯ
を５〜３５重量％、Ｂ2 Ｏ3 を５〜１２重量％、ＳｒＯ
１〜３重量％の割合から構成されることが望ましい。
【００２４】また、上記磁器は、図１の磁器組織の概略
図に示すように、結晶相として、ガラスから析出するＭ
ｇＯやＺｎＯとＡｌ2 Ｏ3 とを含むスピネル型酸化物結
晶相（ＳＰ）以外にＳｉＯ2 系結晶相（Ｓｉ）および少
なくともＳｒ、ＡｌおよびＳｉを含む複合酸化物結晶相
（ＳＬ）を含有するものである。
図に示すように、結晶相として、ガラスから析出するＭ
ｇＯやＺｎＯとＡｌ2 Ｏ3 とを含むスピネル型酸化物結
晶相（ＳＰ）以外にＳｉＯ2 系結晶相（Ｓｉ）および少
なくともＳｒ、ＡｌおよびＳｉを含む複合酸化物結晶相
（ＳＬ）を含有するものである。
【００２５】少なくともＭｇＯ、ＺｎＯとＡｌ2 Ｏ3 と
を主体とするスピネル型酸化物結晶相（ＳＰ）として
は、ＭｇＡｌ2 Ｏ4 で表されるスピネル結晶相あるいは
ＺｎＡｌ2 Ｏ4 で表されるガーナイト結晶相などが挙げ
られ、磁器中には、スピネル結晶相あるいはスピネル結
晶相とガーナイト結晶相との混相として存在する。
を主体とするスピネル型酸化物結晶相（ＳＰ）として
は、ＭｇＡｌ2 Ｏ4 で表されるスピネル結晶相あるいは
ＺｎＡｌ2 Ｏ4 で表されるガーナイト結晶相などが挙げ
られ、磁器中には、スピネル結晶相あるいはスピネル結
晶相とガーナイト結晶相との混相として存在する。
【００２６】ＳｉＯ2 系結晶相（Ｓｉ）は、クオーツ結
晶相からなることが望ましく、また、少なくともＳｒ、
ＡｌおよびＳｉを含む複合酸化物結晶相（ＳＬ）は、単
斜晶からなり、特にＳｒＡｌ2 Ｓｉ2 Ｏ8 で表されるス
ラウソナイト結晶相であることが望ましい。
晶相からなることが望ましく、また、少なくともＳｒ、
ＡｌおよびＳｉを含む複合酸化物結晶相（ＳＬ）は、単
斜晶からなり、特にＳｒＡｌ2 Ｓｉ2 Ｏ8 で表されるス
ラウソナイト結晶相であることが望ましい。
【００２７】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い。例えば、ＭｇＡｌ2 Ｏ4
には、ＺｎＡｌ2 Ｏ4 が固溶して、（Ｍｇ、Ｚｎ）Ａｌ
2 Ｏ4 のスピネル型結晶相からなる場合もある。また、
本発明によれば、焼結体組織において、前記結晶相の粒
界に、ＳｉＯ2 またはＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3
およびＳｒＯを含む非晶質ガラス相（Ｇ）が存在する場
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い。例えば、ＭｇＡｌ2 Ｏ4
には、ＺｎＡｌ2 Ｏ4 が固溶して、（Ｍｇ、Ｚｎ）Ａｌ
2 Ｏ4 のスピネル型結晶相からなる場合もある。また、
本発明によれば、焼結体組織において、前記結晶相の粒
界に、ＳｉＯ2 またはＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3
およびＳｒＯを含む非晶質ガラス相（Ｇ）が存在する場
合もある。
【００２８】上記のような非晶質ガラス相の熱膨張係数
は、２〜５ｐｐｍ／℃と低いが、結晶相として、前記Ｓ
ｉＯ2 結晶相、スピネル型結晶相およびＳｒ、Ａｌおよ
びＳｉを含む複合酸化物結晶相（例えば、スラウソナイ
ト結晶相）は、室温〜４００℃において、それ自体が高
い熱膨張特性を有し、例えば、クオーツ結晶は１３〜２
０ｐｐｍ／℃、ガーナイト結晶およびスラウソナイト結
晶は７〜８ｐｐｍ／℃の熱膨張係数を有することから、
磁器中にこれらの結晶相を析出量を高め、非晶質ガラス
相の割合を低めることにより、磁器の熱膨張係数も大き
くなる傾向にある。
は、２〜５ｐｐｍ／℃と低いが、結晶相として、前記Ｓ
ｉＯ2 結晶相、スピネル型結晶相およびＳｒ、Ａｌおよ
びＳｉを含む複合酸化物結晶相（例えば、スラウソナイ
ト結晶相）は、室温〜４００℃において、それ自体が高
い熱膨張特性を有し、例えば、クオーツ結晶は１３〜２
０ｐｐｍ／℃、ガーナイト結晶およびスラウソナイト結
晶は７〜８ｐｐｍ／℃の熱膨張係数を有することから、
磁器中にこれらの結晶相を析出量を高め、非晶質ガラス
相の割合を低めることにより、磁器の熱膨張係数も大き
くなる傾向にある。
【００２９】熱膨張係数を高める上では、望ましくは、
ＳｉＯ2 系結晶相が最も多いのがよい。なお、ＳｉＯ2
結晶相としてクオーツの他にクリストバライト、トリジ
マイトがあるが、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ＳｉＯ2 系結晶相
としてはクォーツ結晶が最も望ましい。
ＳｉＯ2 系結晶相が最も多いのがよい。なお、ＳｉＯ2
結晶相としてクオーツの他にクリストバライト、トリジ
マイトがあるが、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ＳｉＯ2 系結晶相
としてはクォーツ結晶が最も望ましい。
【００３０】本発明の磁器組成物は、焼成によって得ら
れる磁器が、室温から４００℃における熱膨張係数が
５．５ｐｐｍ／℃以上、誘電率が７以下、２０〜３０Ｇ
Ｈｚでの誘電損失が５０×１０-4以下の優れた低誘電
率、低誘電損失並びに高熱膨張係数を有するものであ
る。したがって、本発明の磁器組成物は、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な磁器である。
れる磁器が、室温から４００℃における熱膨張係数が
５．５ｐｐｍ／℃以上、誘電率が７以下、２０〜３０Ｇ
Ｈｚでの誘電損失が５０×１０-4以下の優れた低誘電
率、低誘電損失並びに高熱膨張係数を有するものであ
る。したがって、本発明の磁器組成物は、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な磁器である。
【００３１】本発明によれば、焼成後の磁器を配線基板
の絶縁基板として用いる場合、高周波信号の電送特性へ
の影響を低減するため、誘電率が７以下、特に５以下と
低いことが望ましい。また、磁器の室温から４００℃に
おける熱膨張係数は、実装するチップ部品等やプリント
基板等の熱膨張係数に近似するように適宜調整すること
が望ましい。これは、上記の焼成後の磁器の熱膨張係数
が実装されるチップ部品等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、チップ部品等やプリント
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る。
の絶縁基板として用いる場合、高周波信号の電送特性へ
の影響を低減するため、誘電率が７以下、特に５以下と
低いことが望ましい。また、磁器の室温から４００℃に
おける熱膨張係数は、実装するチップ部品等やプリント
基板等の熱膨張係数に近似するように適宜調整すること
が望ましい。これは、上記の焼成後の磁器の熱膨張係数
が実装されるチップ部品等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、チップ部品等やプリント
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る。
【００３２】具体的には、ＧａＡｓ系のチップ部品との
整合を図る上ではＧａＡｓ系のチップ部品との熱膨張係
数の差が２ｐｐｍ／℃以下であり、一方、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。
整合を図る上ではＧａＡｓ系のチップ部品との熱膨張係
数の差が２ｐｐｍ／℃以下であり、一方、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。
【００３３】次に、本発明における高周波用磁器組成物
を用い磁器を製造する方法について説明する。まず、出
発原料として、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、Ｚｎ
Ｏ、Ｂ2 Ｏ3 を含み、スピネル型結晶相を析出可能な結
晶化ガラス粉末と、フィラー成分としてＳｒＳｉＯ3 な
どのＳｒＯとＳｉＯ2 との複合酸化物、あるいはＳｉＯ
2 粉末を組み合わせて用い、これらを前記の比率で混合
する。
を用い磁器を製造する方法について説明する。まず、出
発原料として、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、Ｚｎ
Ｏ、Ｂ2 Ｏ3 を含み、スピネル型結晶相を析出可能な結
晶化ガラス粉末と、フィラー成分としてＳｒＳｉＯ3 な
どのＳｒＯとＳｉＯ2 との複合酸化物、あるいはＳｉＯ
2 粉末を組み合わせて用い、これらを前記の比率で混合
する。
【００３４】そして、上記の組成で秤量混合された混合
粉末を用いて所定の成形体を作製し、その成形体を８０
０〜１０００℃の酸化性雰囲気または不活性雰囲気中で
焼成することにより作製することができる。
粉末を用いて所定の成形体を作製し、その成形体を８０
０〜１０００℃の酸化性雰囲気または不活性雰囲気中で
焼成することにより作製することができる。
【００３５】また、配線層を具備する配線基板を作製す
るには、前記混合粉末に、適当な有機溶剤、溶媒を用い
て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
ターン等を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５〜３
０μｍとなるように、印刷塗布する。
るには、前記混合粉末に、適当な有機溶剤、溶媒を用い
て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
ターン等を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５〜３
０μｍとなるように、印刷塗布する。
【００３６】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、８３０〜１０００℃のＮ2 やＮ2 ＋
Ｈ2 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。
せして積層圧着し、８３０〜１０００℃のＮ2 やＮ2 ＋
Ｈ2 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。
【００３７】そして、この配線基板の表面には、適宜半
導体素子等のチップ部品が搭載され配線層と信号の伝達
が可能なように接続される。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。
導体素子等のチップ部品が搭載され配線層と信号の伝達
が可能なように接続される。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。
【００３８】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、特に熱膨張係数
の近似性の点では、最もＧａＡｓ系のチップ部品の実装
に有効である。
ＧａＡｓ系等のチップ部品が使用でき、特に熱膨張係数
の近似性の点では、最もＧａＡｓ系のチップ部品の実装
に有効である。
【００３９】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
剤により接合することにより、半導体素子を気密に封止
することができ、これにより高周波用配線基板を作製す
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
剤により接合することにより、半導体素子を気密に封止
することができ、これにより高周波用配線基板を作製す
ることができる。
【００４０】本発明の磁器組成物を好適に使用しうる半
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。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が前述の方法により実装されている。
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。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が前述の方法により実装されている。
【００４１】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。
【００４２】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。
【００４３】また、上記パッケージＡを外部回路基板に
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。
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。
【００４４】本発明によれば、ＧａＡｓ等のチップ部品
４をロウ付けや接着剤により実装したり、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、ＧａＡｓ等のチップ部品や有機樹脂を含
む絶縁基板からなる外部電気回路基板にロウ付け実装し
た場合においても、ＧａＡｓ等のチップ部品や外部電気
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、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。
４をロウ付けや接着剤により実装したり、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、ＧａＡｓ等のチップ部品や有機樹脂を含
む絶縁基板からなる外部電気回路基板にロウ付け実装し
た場合においても、ＧａＡｓ等のチップ部品や外部電気
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、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。
【００４５】
【実施例】下記の組成からなる２種のスピネル型酸化物
結晶相を析出可能な結晶化ガラスを準備した。
結晶相を析出可能な結晶化ガラスを準備した。
【００４６】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１
μｍ以下のＳｉＯ2 （クオーツ）粉末、ＳｒＳｉＯ3 粉
末を用いて、表１、表２の組成に従い混合した。
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１
μｍ以下のＳｉＯ2 （クオーツ）粉末、ＳｒＳｉＯ3 粉
末を用いて、表１、表２の組成に従い混合した。
【００４７】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５枚積層し、５０℃の温度で１００ｋｇ／ｃ
ｍ2 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℃で脱バインダーした
後、乾燥窒素中で表１、表２の条件において焼成して絶
縁基板用磁器を得た。
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５枚積層し、５０℃の温度で１００ｋｇ／ｃ
ｍ2 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℃で脱バインダーした
後、乾燥窒素中で表１、表２の条件において焼成して絶
縁基板用磁器を得た。
【００４８】得られた磁器について誘電率、誘電損失を
以下の方法で評価した。誘電率、誘電損失は、形状が直
径１０ｍｍ、厚み５ｍｍの試料を切り出し、２０〜３０
ＧＨｚ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。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。また、焼結体中における結晶相をＸ線回折測
定から同定した。結果は表１、表２に示した。
以下の方法で評価した。誘電率、誘電損失は、形状が直
径１０ｍｍ、厚み５ｍｍの試料を切り出し、２０〜３０
ＧＨｚ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。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。また、焼結体中における結晶相をＸ線回折測
定から同定した。結果は表１、表２に示した。
【００４９】また、一部の試料については、フィラー成
分として、ＳｒＳｉＯ3 、ＳｉＯ2に代わり、Ａｌ2 Ｏ
3 粉末、コージェライト粉末を用いて同様に磁器を作製
し評価した（試料Ｎo.９、１０、２２、２３）。また、
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、ＤおよびガラスＥを用いて同様に評価を行っ
た（試料Ｎo.２４〜２８）。
分として、ＳｒＳｉＯ3 、ＳｉＯ2に代わり、Ａｌ2 Ｏ
3 粉末、コージェライト粉末を用いて同様に磁器を作製
し評価した（試料Ｎo.９、１０、２２、２３）。また、
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、ＤおよびガラスＥを用いて同様に評価を行っ
た（試料Ｎo.２４〜２８）。
【００５０】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％ ガラスＥ：ＳｉＯ2 ３１重量％−Ａｌ2 Ｏ3 ５重量％−
Ｂ2 Ｏ3 ３５重量％−ＢａＯ２５重量％−ＭｇＯ４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％ ガラスＥ：ＳｉＯ2 ３１重量％−Ａｌ2 Ｏ3 ５重量％−
Ｂ2 Ｏ3 ３５重量％−ＢａＯ２５重量％−ＭｇＯ４重量
％
【００５１】
【表１】
【００５２】
【表２】
【００５３】表１の結果から明らかなように、本発明の
組成物を用いて作製した磁器は、いずれも熱膨張係数が
５．５ｐｐｍ／℃以上、２０〜３０ＧＨｚの測定周波数
にて、誘電率７以下、誘電損失が５０×１０-4以下の優
れた誘電特性を有するものであった。
組成物を用いて作製した磁器は、いずれも熱膨張係数が
５．５ｐｐｍ／℃以上、２０〜３０ＧＨｚの測定周波数
にて、誘電率７以下、誘電損失が５０×１０-4以下の優
れた誘電特性を有するものであった。
【００５４】これに対して、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｍ
ｇＯ、ＺｎＯ、Ｂ2 Ｏ3 を含むガラス量が、９５重量％
を越える試料Ｎｏ．１では、溶融してしまい、また試料
Ｎｏ．２では、誘電損失が５０×１０-4を越えてしま
い、ガラス量が５０重量％よりも少ない試料Ｎｏ．１４
および１５では、低温で焼結することが困難であり、緻
密化しなかった。また、ＳｒＳｉＯ3 量が０．１重量％
より少ない試料Ｎｏ．８では、熱膨張係数５．５ｐｐｍ
／℃以上が達成されず、また、封止試験において磁器へ
のＨｅの吸着により正しい評価が不可能となり、配線基
板の信頼性が判定できなかった。
ｇＯ、ＺｎＯ、Ｂ2 Ｏ3 を含むガラス量が、９５重量％
を越える試料Ｎｏ．１では、溶融してしまい、また試料
Ｎｏ．２では、誘電損失が５０×１０-4を越えてしま
い、ガラス量が５０重量％よりも少ない試料Ｎｏ．１４
および１５では、低温で焼結することが困難であり、緻
密化しなかった。また、ＳｒＳｉＯ3 量が０．１重量％
より少ない試料Ｎｏ．８では、熱膨張係数５．５ｐｐｍ
／℃以上が達成されず、また、封止試験において磁器へ
のＨｅの吸着により正しい評価が不可能となり、配線基
板の信頼性が判定できなかった。
【００５５】試料Ｎｏ．９、１０、２２、２３は、ガラ
スへの添加成分としてＡｌ2 Ｏ3 やコージェライトを配
合したものであるが、焼結体中にコージェライトやＡｌ
2 Ｏ3 などの結晶が多く析出して熱膨張係数が低いもの
であった。
スへの添加成分としてＡｌ2 Ｏ3 やコージェライトを配
合したものであるが、焼結体中にコージェライトやＡｌ
2 Ｏ3 などの結晶が多く析出して熱膨張係数が低いもの
であった。
【００５６】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．２４〜２７で
は、スピネル型結晶相が析出せず、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．２４〜２７で
は、スピネル型結晶相が析出せず、誘電損失が大きくな
る傾向にあった。
【００５７】さらにまた、Ｂ2 Ｏ3 の含有量が多いガラ
スＥとＣａＳｉＯ3 とＡｌ2 Ｏ3 を組み合わせた試料Ｎ
ｏ．２８では、Ｂ2 Ｏ3 を含む非晶質ガラス量が多く、
また、クォーツが析出しないため、高周波帯での誘電損
失が大きくなった。
スＥとＣａＳｉＯ3 とＡｌ2 Ｏ3 を組み合わせた試料Ｎ
ｏ．２８では、Ｂ2 Ｏ3 を含む非晶質ガラス量が多く、
また、クォーツが析出しないため、高周波帯での誘電損
失が大きくなった。
【００５８】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の高周波用磁
器組成物によれば、１０００℃以下の低温で焼成できる
ことから、銅などの低抵抗金属による配線層を形成で
き、しかも１ＧＨｚ以上の高周波領域において、低誘電
率、低誘電損失を有することから、高周波信号を極めて
良好に損失なく伝送することができる。しかも、この組
成物を用いて得られる磁器は、ＧａＡｓチップあるいは
プリント基板と近似した熱膨張特性に制御できることか
ら、ＧａＡｓチップを実装した場合、あるいは有機樹脂
を含む絶縁基板を具備する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した場合において優れ
た耐熱サイクル性を有し、高信頼性の実装構造を提供で
きる。
器組成物によれば、１０００℃以下の低温で焼成できる
ことから、銅などの低抵抗金属による配線層を形成で
き、しかも１ＧＨｚ以上の高周波領域において、低誘電
率、低誘電損失を有することから、高周波信号を極めて
良好に損失なく伝送することができる。しかも、この組
成物を用いて得られる磁器は、ＧａＡｓチップあるいは
プリント基板と近似した熱膨張特性に制御できることか
ら、ＧａＡｓチップを実装した場合、あるいは有機樹脂
を含む絶縁基板を具備する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した場合において優れ
た耐熱サイクル性を有し、高信頼性の実装構造を提供で
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。
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 系結晶相 ＳＰ スピネル型酸化物結晶相 ＳＬ Ｓｒ、ＡｌおよびＳｉ含有複合酸化物結晶相 Ｇ 非晶質（ガラス）相 Ａ 半導体素子収納用パッケージ Ｂ 外部電気回路基板 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 ロウ材 ８ ボール状端子 ９ 絶縁基板 １０ 配線導体 １１ ロウ材
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｋ 3/46 Ｈ０１Ｌ 23/14 Ｃ Ｆターム(参考） 4G062 AA10 BB01 CC01 DA05 DA06 DB04 DB05 DC03 DC04 DD01 DE03 DE04 DF01 EA01 EA10 EB01 EC01 ED03 ED04 EE01 EF01 EG01 FA01 FA10 FB01 FC01 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM27 QQ01 QQ20 5E346 CC18 CC32 CC38 CC39 EE21 FF45 GG02 GG03 HH06 HH07 5G303 AA05 AB06 AB07 AB15 AB17 BA12 CA01 CA03 CB01 CB02 CB17 CB30 CB32 CB38
Claims (4)
- 【請求項１】ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＺｎＯお
よびＢ2 Ｏ3 を含むスピネル型酸化物結晶相を析出可能
なガラス粉末５０〜９５重量％と、ＳｉＯ2 ０〜４０重
量％、ＳｒＯとＳｉＯ2 との複合酸化物０．１〜５０重
量％とからなることを特徴とする高周波用磁器組成物。 - 【請求項２】前記ガラス粉末が、ＳｉＯ2 ４０〜５２重
量％と、Ａｌ2 Ｏ3 １４〜３２重量％と、ＭｇＯ５〜２
４重量％と、ＺｎＯ１〜１６重量％と、Ｂ2 Ｏ3 ５〜１
５重量％とからなることを特徴とする請求項１記載の高
周波用磁器組成物。 - 【請求項３】焼成後の磁器が、結晶相として、ＳｉＯ2
結晶相と、少なくともＭｇ、Ａｌを含むスピネル型酸化
物結晶相と、少なくともＳｒ、ＡｌおよびＳｉを含む複
合酸化物結晶相とを含有し、且つ室温から４００℃にお
ける熱膨張係数が５．５ｐｐｍ／℃以上、誘電率が７以
下、２０〜３０ＧＨｚでの誘電損失が５０×１０-4以下
であることを特徴とする請求項１記載の高周波用磁器組
成物。 - 【請求項４】ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＺｎＯお
よびＢ2 Ｏ3 を含むスピネル型酸化物結晶相を析出可能
なガラス粉末５０〜９５重量％と、ＳｉＯ2 ０〜４０重
量％、ＳｒＯとＳｉＯ2 との複合酸化物０．１〜５０重
量％とからなる混合物を成形後、８００〜１０００℃の
温度で焼成してなることを特徴とする高周波用磁器の製
造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17591598A JP3663300B2 (ja) | 1998-06-23 | 1998-06-23 | 高周波用磁器組成物、高周波用磁器およびその製造方法 |
| US09/338,023 US6201307B1 (en) | 1998-06-23 | 1999-06-22 | Ceramics for wiring boards and method of producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17591598A JP3663300B2 (ja) | 1998-06-23 | 1998-06-23 | 高周波用磁器組成物、高周波用磁器およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000007376A true JP2000007376A (ja) | 2000-01-11 |
| JP3663300B2 JP3663300B2 (ja) | 2005-06-22 |
Family
ID=16004483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17591598A Expired - Fee Related JP3663300B2 (ja) | 1998-06-23 | 1998-06-23 | 高周波用磁器組成物、高周波用磁器およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3663300B2 (ja) |
-
1998
- 1998-06-23 JP JP17591598A patent/JP3663300B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3663300B2 (ja) | 2005-06-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3793560B2 (ja) | 低温焼成磁器およびその製造方法 | |
| JP2001240470A (ja) | 高周波用磁器組成物および高周波用磁器並びに高周波用磁器の製造方法 | |
| JP3793559B2 (ja) | 高周波用磁器組成物および高周波用磁器 | |
| JP3556475B2 (ja) | 高周波用磁器組成物および高周波用磁器の製造方法 | |
| JP3865967B2 (ja) | 磁器およびそれを用いた配線基板 | |
| JP3827491B2 (ja) | 高周波用磁器組成物および高周波用磁器並びに高周波用磁器の製造方法 | |
| JP3441941B2 (ja) | 配線基板およびその実装構造 | |
| JP3441924B2 (ja) | 配線基板およびその実装構造 | |
| JP3085667B2 (ja) | 高周波用磁器組成物および高周波用磁器並びにその製造方法 | |
| JP2001015878A (ja) | 高周波用配線基板およびその製造方法 | |
| JP3441950B2 (ja) | 配線基板およびその実装構造 | |
| JP3064273B2 (ja) | 高周波用磁器 | |
| JP4540297B2 (ja) | 低温焼成磁器組成物および低温焼成磁器並びに配線基板 | |
| JP3663300B2 (ja) | 高周波用磁器組成物、高周波用磁器およびその製造方法 | |
| JP3131191B2 (ja) | 高周波用磁器組成物および高周波用磁器 | |
| JP2005101095A (ja) | 磁器用組成物及び磁器、並びに磁器の製造方法 | |
| JP3085669B1 (ja) | 高周波用磁器組成物および高周波用磁器並びにその製造方法 | |
| JP3663335B2 (ja) | 高周波用磁器組成物および高周波用磁器並びにその製造方法 | |
| JP3793558B2 (ja) | 高周波用磁器 | |
| JP2005015284A (ja) | 低温焼成磁器およびその製造方法、並びに配線基板 | |
| JP2002020162A (ja) | ガラスセラミック焼結体およびそれを用いた配線基板 | |
| JP3764626B2 (ja) | 配線基板 | |
| JP3610226B2 (ja) | 配線基板およびその実装構造 | |
| JP2005179137A (ja) | 高周波伝送特性に優れた磁器 | |
| JP3466545B2 (ja) | 高周波用配線基板 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040331 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040824 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041020 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050322 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050328 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080401 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090401 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090401 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100401 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110401 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110401 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120401 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120401 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130401 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130401 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140401 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |