JP2000086288A - 結晶化ガラス―セラミック複合体及びそれを用いた配線基板並びにその配線基板が配設されたパッケ―ジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高熱膨張であり、低抵抗配線と同時焼成が可能
であり、低誘電率、高い絶縁性を有し、耐電圧性に優
れ、且つ高い機械的強度を有すると共に、耐湿性に優れ
る結晶化ガラス−セラミック複合体とそれを用いた配線
基板等を提供する。 【解決手段】ディオプサイドとワラストナイトを含有す
る結晶化ガラス（ＳｉＯ ₂：４０〜６０％、ＭｇＯ：５
〜２０％、ＣａＯ：２５〜５０％、Ａｌ₂Ｏ₃：０．１〜
１０％、Ｂ₂Ｏ₃：０．１〜１０％等）と、石英、クリス
トバライト及び／又はトリジマイト（フィラー）とを含
み、結晶化ガラスが３０〜９０％、フィラーが１０〜７
０％、アルカリ金属を実質上含まない、又はＮａ₂Ｏ及
びＫ₂Ｏの少なくとも１種を合計で４部以下含む。マグ
ネシア又はアルミナフィラーを配合できる。配線基板１
は複合体から成る基板部２、基板部２上及び配線パター
ン部３ａ〜ｄを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、結晶化ガラス−セ
ラミック複合体及びそれを用いた配線基板並びにその配
線基板が配設されたパッケージに関する。更に詳しく
は、本発明の複合体は高熱膨張であり、低誘電率であ
り、銀、銅等の低抵抗配線と同時焼成が可能であり、高
い機械的強度を有する、という優れた特性を備えると共
に、耐湿性にも優れた結晶化ガラス−セラミック複合体
及びそれを用いた配線基板並びにその配線基板が配設さ
れたパッケージに関する。本発明の結晶化ガラス−セラ
ミック複合体は配線基板、パッケージ（素子実装用容器
も含む）、マイクロ波用フィルタ等の積層電子部品とし
て利用することができる。

【０００２】

【従来の技術】これまでに、プリント配線板を面実装す
るタイプのパッケージ或いは圧電素子をパッケージに実
装するために、プリント配線板或いは圧電素子との熱膨
張係数の差を小さくしたパッケージ材料として、ガラス
−セラミック複合体が開発されてきた。例えば、リチウ
ムシリケート結晶を使ったもの（特開平９−１７９０４
号公報、特開平９−７４１５３号公報、特開平９−８６
９６０号公報、特開平９−１４２８７９号公報、特開平
９−１４２８８０号公報、特開平９−１６９５６８号公
報、特開平９−２０８２６１号公報、特開平９−２０８
２９９号公報）や、フォルステライトを使ったもの（特
開平６−１９１８８７号公報、特開平９−２０８２６１
号公報等）及びディオプサイドを使ったもの（特開平１
０−１２０４３６号公報等）が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらのガラ
ス−セラミック複合体では、いずれも、熱膨張差を小さ
くするために即ち熱膨張率を大きくするために、このガ
ラス中に５〜２０重量部程度の比較的高濃度のアルカリ
金属化合物が含有されている。従って、これらの複合体
においては、結晶化が不十分でガラス中にアルカリ金属
化合物が残留することで耐湿性が劣化し、誘電損失が増
加し、更には絶縁抵抗が低下するので、配線基板材料と
しては好ましくない。これらの公報のうち、特に、特開
平９−１４２８７９号公報、特開平９−１６９５６８号
公報及び特開平９−２０８２６１号公報は、ガラスとし
て結晶化ガラスを用いている。

【０００４】しかし、特開平９−１４２８７９号公報に
おいては、高強度を目的としており、そのためにガラス
の屈伏点を４００〜７７０℃とするものである。特開平
９−１６９５６８号公報においては、Ｃｒ化合物等を配
合することにより焼結体を着色させようとするものであ
る。また、特開平９−２０８２６１号公報においては、
結晶化ガラス中にＰ₂Ｏ₅成分を含有させて十分に結晶化
させ、且つフォルステライトを所定量含有させて、圧電
部品の熱膨張係数に近似させるとともに高強度を得よう
とするものである。以上に示すように、これらの結晶化
ガラスを用いた場合においても、耐湿性に加えて、絶縁
抵抗の低下の恐れが無く、高熱膨張であり、低誘電率で
あり、低抵抗配線と同時焼成が可能であり且つ高強度な
性能を全て備えた結晶化ガラス−セラミック複合体が得
られていない。

【０００５】本発明は上記の課題を解決するものであ
り、高熱膨張であり、比誘電率が小さく、高い絶縁性を
有し、耐電圧特性（絶縁破壊強さ）に優れ、低抵抗配線
と同時焼成が可能であり、且つ高い機械的強度を持つと
共に、耐湿性にも優れた新たな組成の結晶化ガラス−セ
ラミック複合体（以下、単に複合体ともいう。）及びそ
れを用いた配線基板並びにその配線基板が配設されたパ
ッケージを提供することを目的とする。更に、このよう
な結晶化ガラス−セラミック複合体を量産する場合にお
いて、得られる複合体の物性のばらつきが小さい結晶化
ガラス−セラミック複合体及びそれを用いた配線基板並
びにその配線基板が配設されたパッケージを提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、アルカリ
金属化合物を含有しない、又はアルカリ金属化合物の含
有量がわずかである新たな組成において、高熱膨張であ
り、比誘電率が小さく、高い絶縁性を有し、耐電圧特性
（絶縁破壊強さ）に優れ、低抵抗配線と同時焼成が可能
であり、且つ高い機械的強度を持つと共に、耐湿性にも
優れた、材料を検討した。そして、アルカリ金属化合物
を含有しないか又はその含有量が少量であり、ディオプ
サイド（ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ₂）及びワラストナ
イト（ＣａＯ・ＳｉＯ₂）の両結晶が同時に析出した結
晶化ガラスと、所定割合のＳｉＯ₂系のフィラーとを混
合し、焼成した結晶化ガラス−セラミック複合体により
上記課題が達成できることを見出した。更に、本発明の
結晶化ガラス−セラミック複合体を大量に製造する場合
に、得られる複合体ごとに電気特性等がばらつくことが
あり、このばらつきを抑制するためにアルカリ金属を少
量添加することにより、安定して上記複合体を得ること
ができることを見いだし、本発明を完成したものであ
る。

【０００７】第１発明の結晶化ガラス−セラミック複合
体は、結晶相としてディオプサイド及びワラストナイト
の両結晶を含有し且つエンスタタイトを含有しない結晶
化ガラスと、石英、クリストバライト及びトリジマイト
から選ばれる少なくとも１種のフィラーと、を含む結晶
化ガラス−セラミック複合体であって、上記結晶化ガラ
スと上記フィラーの合計を１００重量部とする場合、該
結晶化ガラスが３０〜９０重量部であり、該フィラーが
１０〜７０重量部であり、上記結晶化ガラス−セラミッ
ク複合体全体を１００重量部とする場合、含有されるア
ルカリ金属を酸化物に換算して４重量部以下含むことを
特徴とする。但し、上記アルカリ金属を酸化物換算で４
重量部以下含むとは、アルカリ金属を含有しない場合、
及び含有するが測定限界以下（通常、０．１重量部以
下）である場合も含む意味であるとする。

【０００８】上記「結晶化ガラス」の組成（組成成分種
類及び組成割合）は、第５発明のように、結晶化ガラス
成分全体を１００重量部とする場合、ＳｉＯ₂が４０〜
６０重量部（特に好ましくは、４５〜５５重量部）、Ｍ
ｇＯが５〜２０重量部（好ましくは、５〜１８重量部、
より好ましくは、５〜１６重量部、更に好ましくは、８
〜１６重量部）、ＣａＯが２５〜５０重量部（特に好ま
しくは、２６〜４０重量部）、Ａｌ₂Ｏ₃が０．１〜１０
重量部（特に好ましくは０．１〜５重量部）、Ｂ₂Ｏ₃が
０．１〜１０重量部（特に好ましくは０．１〜８重量
部）の範囲とすることができる。

【０００９】このＳｉＯ₂が６０重量部を越えるとガラ
スの焼成時の粘性が上がり緻密化しにくくなり、４０重
量部より少ないとガラス化しにくくなる。このＭｇＯが
２０重量部を越えるとワラストナイトの結晶が析出しな
くなり、５重量部より少ないとディオプサイドの結晶の
析出が少なくなり強度が低下する。尚、このＭｇＯの含
有量を１８重量部以下とすることが好ましく、この場合
にはエンスタタイトの結晶の生成をより確実に防止でき
る。このＣａＯが５０重量部を越えるとガラス化しにく
くなり、２６重量部より少ないとガラスの焼成時の粘性
が上がり緻密化しにくくなる。このＡｌ₂Ｏ₃が１０重量
部を越えるとガラスの焼成時の粘性が上がり緻密化しに
くくなり、０．１重量部より少なくても同様にガラスの
焼成時の粘性が上がり緻密化しにくくなる。このＢ₂Ｏ₃
が１０重量部を越えるとディオプサイドの結晶の析出が
少なくなり強度が低下し、０．１重量部より少ないとガ
ラスの焼成時の粘性が上がり緻密化しにくくなる。

【００１０】上記「アルカリ金属」が複合体に含有され
ることにより、結晶化ガラスの低温における結晶化を抑
制することができる。これにより焼成時にフィラーの周
囲を結晶化ガラスにより十分包み込ませることができ、
各種の優れた特性を有する複合体を安定して得ることが
できる。しかし、本発明においてはアルカリ金属を含有
しない場合、また、含有しても測定限界以下の場合、の
いずれの場合においても同様に優れた特性を有する複合
体を得ることができる。

【００１１】このアルカリ金属としては、通常、Ｌｉ、
Ｎａ及びＫが使用されるが、第２発明のように、Ｎａ及
びＫのうちの少なくとも１種であることが好ましい。即
ち、Ｌｉを含有させないことが好ましい。Ｌｉを含有し
ない場合、結晶化ガラスの結晶化を低温において促進す
ることがなく、複合体の緻密化を阻害することがない。
特に熱膨張係数の小さいβ−スポジューメン（ＬｉＡｌ
Ｓｉ₂Ｏ₆）は析出し難く乃至析出せず、結晶化ガラスの
熱膨張係数を、更には結晶化ガラス−セラミック複合体
全体の熱膨張係数を大きくすることができる。更に、Ｎ
ａ及びＫのうち、Ｎａのみを含有する場合に比べて、Ｎ
ａ及びＫの両方を含有する場合、並びに、Ｋのみを含有
する場合は体積抵抗率が１×１０¹³Ω・ｍ以上のより優
れた絶縁性を有することとなる。

【００１２】このアルカリ金属は、酸化物換算で０．３
〜４重量部とすることが好ましく、０．５〜２．５重量
部とすることがより好ましく、０．５〜１重量部とする
ことが特に好ましい。この範囲の含有量であれば、特
に、安定して量産することができ、ばらつきの少ない複
合体を得ることができる。この含有量が４重量部を超え
ると絶縁抵抗の低下、更に、吸湿性も低下し易いため好
ましくない。

【００１３】また、第３発明のように、このアルカリ金
属は、酸化物換算で１重量部以下とすることが好まし
く、０．５重量部以下とすることがより好ましく、更に
は含有しないことが好ましい。但し、この含有しないと
は、複合体の原料粉末及び製造工程等において含有され
る不純物程度のアルカリ金属は含有してもよい意味であ
るものとする。アルカリ金属が酸化物換算で１重量部以
下であれば、特に優れた物性の複合体を得ることができ
る。

【００１４】アルカリ金属を含有しない場合は、吸水率
が０．１％以下、熱膨張係数が８〜１５ｐｐｍ／℃（特
に、１０〜１２ｐｐｍ／℃）、抗折強度１７０〜２５０
ＭＰａ（特に、２００〜２４０ＭＰａ）、比誘電率８以
下（特に、６．２以下）、絶縁破壊強さ２０〜２５ｋＶ
／ｍｍ、体積抵抗率０．５×１０¹³〜５×１０¹³Ω・
ｍ、無負荷品質係数Ｑと共振周波数ｆの積であるＱｆ値
が５０００〜１００００ＧＨｚの誘電損失の小さいとい
う多くの優れた特性を合わせ有する複合体を得ることが
できる。

【００１５】本発明の結晶化ガラスの組成成分として、
更に、核形成剤を配合することができる。この核形成剤
としては、結晶化ガラスの核形成用に用いられるもので
あればよく、例えば、第６発明に示すように、Ｔｉ
Ｏ₂、ＺｒＯ₂及びＳｎＯ₂のうちの少なくとも１種を用
いることができ、通常、このうち、ＴｉＯ₂又はＺｒＯ₂
が用いられる。この核形成剤の配合量は、第６発明に示
すように、結晶化ガラス成分全体を１００重量部とする
場合、上記ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂及びＳｎＯ₂のうちの１種
又は２種以上を５重量部以下（通常、３重量部以下、好
ましくは１重量部以下）含有するものとすることができ
る。これが５重量部を越える場合は、緻密化を阻害する
ため、好ましくないためである。更に、本結晶化ガラス
では、通常、Ｐｂが含まれない。これは、毒性の高いＰ
ｂによる被毒を防止するための装置及び管理を不必要に
するためである。

【００１６】上記「フィラー」としては、石英、クリス
トバライト及びトリジマイトから選ばれる１種又は２種
以上であればよいが、通常、石英のみ、石英とクリスト
バライトの組み合わせ、石英とトリジマイトとの組み合
わせ等が用いられる。また、このフィラーの配合量は、
１０〜４０とすることが好ましい。この範囲であれば、
特に、熱膨張係数が８〜１５ｐｐｍ／℃と大きく、機械
的強度も１９０ＭＰａ以上の優れた複合体を得ることが
できる。このフィラーとしては、第４発明のように、更
にマグネシア及び／又はアルミナを用いることができ
る。このフィラーの配合量が１０重量部未満の場合は、
低誘電率化及び高熱膨張化の効果が少なく、７０重量部
を越える場合は、緻密化しにくくなり好ましくない。

【００１７】本発明の結晶化ガラス−セラミック複合体
は、第７発明に示すように、吸水率が０．１％以下、熱
膨張係数が８〜１５ｐｐｍ／℃（好ましくは９〜１４ｐ
ｐｍ／℃）、抗折強度が１５０ＭＰａ以上（好ましくは
１７０ＭＰａ以上、更には２００ＭＰａ以上）、且つ比
誘電率が８以下（好ましくは７以下、更には、６．５以
下）とすることができる。

【００１８】第８発明の結晶化ガラス−セラミック複合
体は、温度３０〜４００℃における熱膨張係数が８ｐｐ
ｍ／℃以上であり、比誘電率が７以下であり、無負荷品
質係数と共振周波数の積が２０００ＧＨｚ以上であるこ
とを特徴とする。

【００１９】上記「熱膨張係数」は８ｐｐｍ／℃以上で
あり、通常、２０ｐｐｍ／℃以下である。この熱膨張係
数は、通常、面実装されるプリント配線板の熱膨張係数
１３〜１７ｐｐｍ／℃により近いことが好ましい。一般
に、複合体等は、比誘電率が小さくなるに従い、機械的
強度は低下し易く、特に、はんだを使用した実装のよう
に高温が負荷される表面実装においては、熱膨張係数の
差によるクラックの発生及び接着強度の低下等の不具合
が生じ易い。このため、実装する部品と、プリント配線
板との熱膨張係数の差を小さくすることにより、これら
の不具合を解消することができる。

【００２０】上記「比誘電率」、上記「無負荷品質係
数」及び上記「共振周波数」はＪＩＳＲ １６２７に従
い、ＴＥ₀₁₁モードで測定したものである。この比誘電
率は７以下であるが、回路設計により種々の値とするこ
とが好ましい。無負荷品質係数Ｑと共振周波数ｆの積Ｑ
ｆは２０００ＧＨｚ以上であり、通常、１５０００ＧＨ
ｚ以下である。このＱｆはより大きいことが好ましい。
このような誘電特性を有する結晶化ガラス−セラミック
複合体の組成は特に限定されないが、例えば、第１発明
及び第７発明のような組成とすることにより達成され
る。

【００２１】第９発明の配線基板は、上記第１発明乃至
第７発明のいずれかに示される結晶化ガラス−セラミッ
ク複合体から成る基板部と、この基板部内又はこの基板
部上に形成された配線パターン部と、を備えることを特
徴とする。尚、この基板部内に配線パターン部（特に２
以上の配線パターン部）を備える場合は、複数のグリー
ンシートを積層して作製された多層配線基板となる。こ
のグリーンシートの積層数は、特に限定されない。ま
た、上下に隣接する配線パターン部は、導通部により電
気的に接続される。更に、基板部表面のみに配線パター
ン部を形成させた場合は、単層配線基板となる。また、
第１１発明のように上記の配線基板は、これを配設する
ことによりパッケージを形成することが出来る。

【００２２】本発明の結晶化ガラス−セラミック複合体
により基板部を形成し、この基板部の内部又は基板部上
に配線パターン部を形成することにより、第１０発明の
ように、優れた配線基板とすることができる。更に、第
１２発明のようにパッケージを形成することができる。

【００２３】本発明の複合体では、結晶相としてディオ
プサイド及びワラストナイトを同時に析出する結晶化ガ
ラスと、フィラーとして高熱膨張で低誘電率のＳｉＯ₂
系の結晶とが複合化されているので、ディオプサイドの
結晶化を促進でき、アルカリ金属化合物の含有量が少な
くても又は含有しなくても、比誘電率の小さい（例えば
７以下）、且つ誘電損失の小さい（例えば、Ｑｆ値５０
００〜１００００ＧＨｚ）複合体が得られる。同時に熱
膨張係数の大きな（例えば８〜１５ｐｐｍ／℃程度）複
合体とすることができる。また、結晶化ガラスを用いる
ため、低温で焼成した場合であっても、高い緻密性を備
える複合体とすることができ、これにより耐湿性及び高
強度を確保できる。

【００２４】また、フィラーとしてマグネシア及びアル
ミナの少なくとも１種を添加することにより、更なる高
熱膨張化及び高強度化を図ることができる。更に、結晶
化ガラスに核形成剤としてＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂及びＳｎＯ
₂の少なくとも１種を添加する場合は、結晶化が促進さ
れ、高強度化をより一層図ることができる。また、結晶
化ガラスの組成において、ディオプサイド組成よりも、
ＳｉＯ₂成分を少なくすることにより、特にＳｉＯ₂系フ
ィラーとの濡れ性及び反応性を向上させ、焼結性を高め
ることができる。

【００２５】更に、本発明においては、所定量の、ま
た、所定のアルカリ金属を含有させることで、大きく上
記特性を低下させることなく均質な複合体を得ることが
できる。即ち、本発明の複合体においては、その組成及
び成分割合を制御することで、特に、誘電損失が小さ
く、低誘電率であり、絶縁性に優れた高熱膨張であり、
低温焼成が可能な複合体を得ることができる。また、量
産性及び上記特性の両方のバランスがよい複合体を得る
ことも、更に、特に量産性に優れた物性のばらつきの極
めて少ない複合体を得ることもできる。また、本発明の
配線基板並びにその配線基板が配設されたパッケージ
は、上記に示す有用な結晶化ガラス−セラミック複合体
を基板に用いるので、プリント配線板、圧電素子等の高
熱膨張素材との熱膨張の整合を図ることができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下実施例により本発明を具体的
に説明する。 実施例１ 本実施例はアルカリ金属酸化物を添加しない結晶化ガラ
ス−セラミック複合体に関するものである。 （１）ガラス粉末の調製 表１に示す量比の各粉末成分を混合したものを１４５０
℃の温度で熔解し、その後、急冷してガラスを得た。こ
のガラスをエタノール中で湿式粉砕した後、平均粒径３
〜７μｍのガラス粉末Ｎｏ．Ｇ１〜Ｇ１８（本発明品；
Ｇ１〜Ｇ１３、比較品；Ｇ１４〜Ｇ１８）を得た。

【００２７】

【表１】

【００２８】（２）結晶化ガラス−セラミック複合体の
製造 上記ガラス粉末と表２〜４に示す各添加フィラーを、こ
の表２〜４に示す量比にし調製して、混合粉末（Ｎｏ．
Ｆ１〜Ｆ３１、本発明品；Ｎｏ．Ｆ１〜Ｆ２６、比較
品；Ｎｏ．Ｆ２７〜Ｆ３１）を作った。その後、この混
合粉末１００重量部（以下、単に「部」という。）にバ
インダ４部と、エタノール７５部を加えて造粒し、８０
ＭＰａの圧力を加えて成形した各成形体を得た。次い
で、１５０ＭＰａの圧力で等方静水圧プレス（ＣＩＰ）
処理を行い、この各成形体を大気雰囲気中で、８５０〜
１０００℃で焼成して、焼結体（結晶化ガラス−セラミ
ック複合体）である各試験品Ｎｏ．Ｆ１〜Ｆ３１（本発
明品；Ｎｏ．Ｆ１〜Ｆ２７、比較品；Ｎｏ．Ｆ２８〜Ｆ
３１）を得た。

【００２９】

【表２】

【００３０】

【表３】

【００３１】

【表４】

【００３２】上記各焼結体について、Ｘ線回折により主
結晶相の同定を行った。この結果を表５〜７に示す。そ
の代表例として、試験品Ｎｏ．Ｆ１のＸ線チャートを、
図１に示す。また、この各焼結体中に含まれるアルカリ
金属（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ）の量を測定し、酸化物に換算し
た。この結果を表５〜７に示す。この測定はＩＣＰ発光
法により行った。

【００３３】更に、上記各焼結体を所定の大きさに研磨
し、各試験片Ｎｏ．Ｆ１〜Ｆ３１を得、この各試験品に
ついて、吸水率、抗折強度、熱膨張係数及び比誘電率を
測定した。この各測定方法は以下の通りである。これら
の結果を表５〜７に示す。 吸水率；ＪＩＳ Ｃ ２１４１による。 抗折強度；ＪＩＳ Ｒ １６０１の３点曲げ法（３×
４ｍｍ、スパン：３０ｍｍ）によった。 熱膨張係数；試験片：４ｍｍφ×２０ｍｍ、温度３０
〜４００℃で示差膨張式熱機械分析装置にて測定を行っ
た。 比誘電率；１ＭＨｚにおいてＲＦ−インピーダンス法
により測定を行った。

【００３４】

【表５】

【００３５】

【表６】

【００３６】

【表７】

【００３７】（３）実施例１の効果 表１〜７の結果によれば、以下のことが分かる。まず、
試験例Ｎｏ．Ｆ２７の比較品では、各本発明品に比べて
結晶化ガラス中のＳｉＯ₂量が多いために、緻密化が不
十分となり、吸水率が１３．４％と大きくなる。試験例
Ｎｏ．Ｆ２８の比較品では、各本発明品に比べて結晶化
ガラス中のＭｇＯが少ないため，抗折強度が１２０ＭＰ
ａと低下する。試験例Ｎｏ．Ｆ２９の比較品では、各本
発明品に比べて結晶化ガラス中のＡｌ₂Ｏ₃が多いため、
緻密化が不十分となり、吸水率が４．５％と大きくな
る。試験例Ｎｏ．Ｆ２５の比較品では、各本発明品に比
べて結晶化ガラス中のＢ₂Ｏ₃が多いため、抗折強度が１
３０ＭＰａと低下する。試験例Ｎｏ．Ｆ３１の比較品で
は、各本発明品に比べて結晶化ガラス中のＴｉＯ₂が多
過ぎるため、緻密化が不十分となり、吸水率が３．４％
と大きくなる。更に、比較品Ｎｏ．Ｆ２７では９５０℃
という高温で焼成しても十分に緻密化しなかった。

【００３８】一方、本発明品であるＮｏ．Ｆ１〜Ｆ２６
の複合体のいずれにも、結晶相としてディオプサイト、
ワラストナイト及びα−石英を確認し、エンスタタイト
の結晶は確認されなかった。尚、ＭｇＯ含有量が比較的
多い（１９部）結晶化ガラス（Ｎｏ．Ｇ８）を用いた場
合（試験例Ｎｏ．Ｆ１５，Ｆ１６）でも、エンスタタイ
トの結晶は確認されなかった。

【００３９】一方、試験例Ｎｏ．Ｆ１〜Ｆ２６に示した
各発明品については、結晶化ガラスの組成が、Ｓｉ
Ｏ₂：４２．０〜５８．０部、ＭｇＯ：８．５〜１９．
０部、ＣａＯ：２６．１〜４８．０部、Ａｌ₂Ｏ₃：０．
２〜５．０部、Ｂ₂Ｏ₃：０．２〜８．０部の範囲（表１
参照）、結晶化ガラス配合量が３０〜９０部の範囲（表
２及び３参照）、石英系フィラーの添加量が１０〜５０
部の範囲（表２及び３参照）であるので、いずれも、吸
水率が０．１％以下、抗折強度が１７０〜２５０ＭＰ
ａ、熱膨張係数が８．９〜１３．４ｐｐｍ／℃、比誘電
率が５．２〜７．３（特に５．２〜６．９）であり、全
ての性能について実用的で優れたものである。そして、
これらの全ての本発明品において、アルカリ金属元素の
含有量は酸化物に換算して０．１部以下であり、ディオ
プサイト結晶及びワラストナイト結晶の両方が生成され
ている。

【００４０】特に、試験例Ｎｏ．Ｆ３〜Ｆ６になるに従
ってＳｉＯ₂系結晶のフィラーの添加量が１０部から５
０部まで順次増大し、それに従って、高熱膨張化及び低
誘電率化を実現していることが分かる。このうち、特
に、試験例Ｎｏ．Ｆ６の石英系フィラーの添加量が５０
部と大変多い場合は、熱膨張係数が１３．２ｐｐｍ／℃
と大変大きく、比誘電率は５．２と大変小さくなった。
更に、マグネシア又はアルミナをフィラーとして添加し
た場合（Ｎｏ．Ｆ２、Ｆ８、Ｆ１０、Ｆ１２〜１４等）
は、抗折強度が２００〜２５０ＭＰａと大きく、このう
ち、Ｎｏ．Ｆ２を除くものは２３０〜２５０ＭＰａと大
変大きい。また、結晶化ガラスの核形成剤としてＴｉＯ
₂、ＺｒＯ₂又はＳｎＯ₂を添加した場合（Ｎｏ．Ｆ１１
〜Ｆ１６，Ｆ２０〜Ｆ２１）は、結晶化が促進され高強
度化、高熱膨張化が可能となる。更に、本発明品におい
ては、いずれも、８５０〜１０００℃にて焼成してお
り、いずれの場合も緻密な焼結体が得られている。特
に、石英系フィラーの添加量が３０部以下の場合（試験
例Ｎｏ．Ｆ５及びＦ６を除く試験例）では、８５０〜９
００℃という低温で焼成しても緻密な焼結体が得られて
いる。

【００４１】実施例２ 本実施例はアルカリ金属酸化物を添加した結晶化ガラス
−セラミック複合体に関するものである。 （１）ガラス粉末の調製 表８に示す量比の各粉末成分を混合したものを、実施例
１における（１）と同様な工程を経て、平均粒径３〜７
μｍのガラス粉末Ｎｏ．Ｇ１９〜Ｇ３１（本発明品；Ｇ
１９〜Ｇ２７比較品；Ｇ２８〜Ｇ３１）を得た。

【００４２】

【表８】

【００４３】（２）上記ガラス粉末と、フィラーとして
石英を表９に示す量比に混合し、混合粉末を得、実施例
１の（２）と同様な工程を経て、焼結体（結晶化ガラス
−セラミック複合体）である試験品Ｎｏ．Ｆ３２〜Ｆ４
４（本発明品；Ｆ３２〜Ｆ４０比較品；Ｆ４１〜Ｆ４
４）を得た。

【００４４】

【表９】

【００４５】これらの結晶化ガラス−セラミック複合体
について、実施例１と同様に、Ｘ線回折により主結晶の
同定を行い、更にＩＣＰ発光分析によりアルカリ金属の
含有量を測定し、酸化物換算で表した。これらの結果を
表１０に示す。また、実施例１と同様に、吸水率、
抗折強度、熱膨張係数を測定した。これらの結果も表
１０に併記する。更に、比誘電率、無負荷Ｑ値、共振周
波数、絶縁破壊強さ、体積抵抗率を以下の方法により測
定した。これらの結果を表１０に併記する。比誘電
率、無負荷Ｑ値、共振周波数；ＪＩＳ Ｒ １６２
７に準じてＴＥ ₀₁₁モードにおいて、測定周波数８〜９
ＧＨｚで測定した。絶縁破壊強さ；ＪＩＳ Ｃ ２１
１０に準じて測定した。体積抵抗率；ＪＩＳ Ｃ ２
１４１に準じて測定した。

【００４６】

【表１０】

【００４７】（３）実施例２の効果 表８〜１０の結果によれば、以下のことが分かる。試験
例Ｆ４１〜Ｆ４３の比較品における主結晶相は、ディオ
プサイド、ワラストナイト及びα−石英であり、エンス
タタイトを含有しておらず、耐湿性及び熱膨張係数等は
好ましい範囲にある。しかし、いずれの比較品において
もナトリウム及び／又はカリウムを酸化物換算で、結晶
化ガラスに対して合計４．５〜８．２部と第８発明の範
囲を超えて多く含有する。このため、機械的強度が低下
しやすく、絶縁性が１×１０¹¹Ω・ｍであり、且つＱｆ
値が１０５０〜１８６０ＧＨｚといずれも小さい。更
に、Ｆ４４の比較品においては、リチウムを酸化物換算
で５．０部と多く含有するため、主結晶相にβ−スポジ
ューメンが析出しており、熱膨張係数が７．４ｐｐｍ／
℃と大きく低下していることが分かる。

【００４８】これに対して、本発明品である試験品Ｆ３
４〜Ｆ４０は、アルカリ金属化合物を含有するが、その
含有量が結晶化ガラスに対して合計４部以下であるた
め、耐湿性、機械的強度及び熱膨張係数等に優れ、且
つ、電気的特性も優れ、いずれの特性においてもバラン
スのよい複合体を得ることができることが分かる。アル
カリ金属化合物を含有することで、これを含有しない試
験品Ｆ３２及びＦ３３に比べると、Ｑｆ値は劣るものの
十分な値を保っていることが分かる。また、試験例Ｆ
１、Ｆ７及びＦ３２〜Ｆ３７を比較することで、アルカ
リ金属を含有するために、安定した性能の複合体が得ら
れていることが分かる。

【００４９】実施例３ 本実施例は、配線基板に関するものである。まず、以下
の方法により、配線基板を製造した。表１中のガラスＮ
ｏ．Ｇ１の組成を持つガラス粉末７０部を、フィラー３
０部、アクリル系バインダ１０部、可塑剤５部、及び分
散剤１部とともに、トルエンとメチルエチルケトン及び
アルコール系の混合溶剤中で十分に混合し、粉砕してス
ラリーを調製した。このフィラーとしては、石英を用い
た。

【００５０】その後、このスラリーからドクターブレー
ド法によって、厚み０．１〜０．７ｍｍのグリーンシー
トを作製した。このグリーンシート４枚（いずれも同材
料からなる。）に、Ａｇ（又はＣｕ）ペーストを用い
て、所定パターンの印刷を行い、また、上下の接続をと
るためビアホールにＡｇ（又はＣｕ）ペーストを充填し
た後、積層した。この４枚の積層された積層グリーンシ
ートを、温度４５０℃で６０分間の条件下において、樹
脂抜きを行った。次いで、Ａｇの場合は大気中（Ｃｕの
場合は窒素雰囲気中）、９００℃の温度で３０分間保持
しながら焼成した。

【００５１】この配線基板１は、図２に示すように、所
定組成の結晶化ガラス−セラミック複合体から成る基板
部２と、この基板部２内に形成された４層の配線パター
ン部３ａ〜３ｄを備える。尚、この配線基板１は、４枚
のグリーンシートを積層形成された４層配線基板であ
り、同図中、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ及び２ｅは、各グ
リーンシートが焼成されてなる各基板層部を表してい
る。

【００５２】上記により製造された多層配線基板１は、
これを構成する基板部２が実施例１で説明した試験品Ｎ
ｏ．Ｆ１の材料から構成される。従って、この配線基板
は、高熱膨張な材料との整合に優れ、接合部の信頼性に
欠けることもないし、低誘電率で、低抵抗配線と同時焼
成が可能であり、且つ高い機械的強度を持つと共に、耐
湿性にも優れ、配線基板並びにその配線基板を配設する
パッケージの性能として極めて優れている。

【００５３】尚、本発明においては、前記具体的実施例
に示すものに限られず、目的、用途に応じて本発明の範
囲内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、
ガラス組成は、表１及び表８の示すものに限らず、本発
明の範囲内における組成とすることができる。また、ガ
ラス組成の種類と添加フィラーとの組合せは表２〜４及
び表９に示す場合に限らず、種々の組合せを適用でき
る。

【００５４】

【発明の効果】本発明の結晶化ガラス−セラミック複合
体は、アルカリ金属化合物（更にはＰｂ化合物）を含有
しなくても、高熱膨張、低誘電率、機械的高強度、高耐
湿性及び低温焼成が可能という全ての特徴を同時に有す
る。従って、この複合体は、高熱膨張材料と表面実装す
るために用いられる配線基板材料として好適である。ま
た、アルカリ金属化合物をわずかに含有させることによ
り、上記の優れた物性を大きく低下させることなく、各
複合体の物性においてばらつきの極めて少ない複合体を
量産することができる。本発明の配線基板並びにその配
線基板を配設するパッケージは、上記に示す優れた性能
をバランスよく備えた結晶化ガラス−セラミック複合体
を基板部に用いるので、プリント配線板、圧電素子等の
高熱膨張素材との熱膨張の整合を図ることができ、その
ため、高熱膨張素材料と表面実装しても不具合が生じな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１における試験例Ｎｏ．Ｆ１に係わる結
晶化ガラスーセラミック複合体のＸ線回折結果を示すチ
ャートである。

【図２】実施例３において製造された多層配線基板の縦
断面図である。

【符号の説明】

１；配線基板、２；基板部、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ；
配線パターン部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴村 真司 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 (72)発明者 飯尾 聡 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 結晶相としてディオプサイド及びワラス
   トナイトの両結晶を含有し且つエンスタタイトを含有し
   ない結晶化ガラスと、石英、クリストバライト及びトリ
   ジマイトから選ばれる少なくとも１種のフィラーと、を
   含む結晶化ガラス−セラミック複合体であって、上記結
   晶化ガラスと上記フィラーの合計を１００重量部とする
   場合、該結晶化ガラスが３０〜９０重量部であり、該フ
   ィラーが１０〜７０重量部であり、上記結晶化ガラス−
   セラミック複合体を１００重量部とする場合、アルカリ
   金属を酸化物換算で４重量部以下含むことを特徴とする
   結晶化ガラス−セラミック複合体。
2. 【請求項２】 上記アルカリ金属はＮａ及びＫの少なく
   とも１種である請求項１記載の結晶化ガラス−セラミッ
   ク複合体。
3. 【請求項３】 上記結晶化ガラス−セラミック複合体全
   体を１００重量部とする場合、含有されるアルカリ金属
   を酸化物換算で１重量部以下含む請求項１又は２記載の
   結晶化ガラス−セラミック複合体。
4. 【請求項４】 上記フィラーとして、更にマグネシア及
   びアルミナの少なくとも１種を含有する請求項１乃至３
   のうちのいずれか１項に記載の結晶化ガラス−セラミッ
   ク複合体。
5. 【請求項５】 上記結晶化ガラスは、該結晶化ガラス成
   分全体を１００重量部とする場合、ＳｉＯ₂が４０〜６
   ０重量部、ＭｇＯが５〜２０重量部、ＣａＯが２５〜５
   ０重量部、Ａｌ₂Ｏ₃が０．１〜１０重量部及びＢ₂Ｏ₃が
   ０．１〜１０重量部の範囲である請求項１乃至４のうち
   のいずれか１項に記載の結晶化ガラス−セラミック複合
   体。
6. 【請求項６】 上記結晶化ガラスの組成に、更にＴｉＯ
   ₂、ＺｒＯ₂及びＳｎＯ₂のうちの少なくとも１種を含
   み、これらを含む結晶化ガラス成分全体を１００重量部
   とする場合、上記ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂及びＳｎＯ₂のうち
   の少なくとも１種を５重量部以下含有する請求項５記載
   の結晶化ガラス−セラミック複合体。
7. 【請求項７】 吸水率が０．１％以下、熱膨張係数が８
   〜１５ｐｐｍ／℃、抗折強度が１５０ＭＰａ以上、且つ
   比誘電率が８以下である請求項１乃至６のうちのいずれ
   か１項に記載の結晶化ガラス−セラミック複合体。
8. 【請求項８】 温度３０〜４００℃における熱膨張係数
   が８ｐｐｍ／℃以上であり、比誘電率が７以下であり、
   無負荷品質係数と共振周波数の積が２０００ＧＨｚ以上
   であることを特徴とする結晶化ガラス−セラミック複合
   体。
9. 【請求項９】 請求項１乃至７のうちのいずれか１項に
   記載の結晶化ガラス−セラミック複合体から成る基板部
   と、該基板部内又は該基板部上に形成された配線パター
   ン部と、を備えることを特徴とする配線基板。
10. 【請求項１０】 請求項８記載の結晶化ガラス−セラミ
    ック複合体から成る基板部と、該基板部内又は該基板部
    上に形成された配線パターン部と、を備えることを特徴
    とする配線基板。
11. 【請求項１１】 請求項９記載の配線基板が配設されて
    いることを特徴とするパッケージ。
12. 【請求項１２】 請求項１０記載の配線基板が配設され
    ていることを特徴とするパッケージ。