JP2001342057A - ガラスセラミック焼結体およびそれを用いた多層配線基板 - Google Patents
ガラスセラミック焼結体およびそれを用いた多層配線基板Info
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- JP2001342057A JP2001342057A JP2000161605A JP2000161605A JP2001342057A JP 2001342057 A JP2001342057 A JP 2001342057A JP 2000161605 A JP2000161605 A JP 2000161605A JP 2000161605 A JP2000161605 A JP 2000161605A JP 2001342057 A JP2001342057 A JP 2001342057A
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- thermal expansion
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- H01L2924/095—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00 with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials provided in the groups H01L2924/013 - H01L2924/0715
- H01L2924/097—Glass-ceramics, e.g. devitrified glass
- H01L2924/09701—Low temperature co-fired ceramic [LTCC]
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】焼結性に優れ、高熱膨張ガラスセラミック焼結
体と同時焼成が可能であり、かつ高熱膨張係数および高
誘電率を有するガラスセラミック焼結体と、有機樹脂を
絶縁材料とするプリント基板への実装信頼性に優れ、か
つコンデンサを内蔵した配線基板を得る。 【解決手段】４０〜４００℃における熱膨張係数が６〜
１８×１０-6／℃のガラス成分５０〜７０体積％と、フ
ィラー成分３０〜５０体積％とからなり、該フィラー成
分としてａ）チタン酸ランタンと、ｂ）チタン酸塩と、
ｃ）ジルコニウム含有酸化物と、を含み、４０〜４００
℃における熱膨張係数が８×１０-6／℃以上、１ＭＨｚ
の比誘電率１４以上のガラスセラミック焼結体を多層配
線基板の内層として少なくとも１層使用し、該層の上下
面にメタライズ電極を形成することにより多層配線基板
にコンデンサを内蔵させる。
体と同時焼成が可能であり、かつ高熱膨張係数および高
誘電率を有するガラスセラミック焼結体と、有機樹脂を
絶縁材料とするプリント基板への実装信頼性に優れ、か
つコンデンサを内蔵した配線基板を得る。 【解決手段】４０〜４００℃における熱膨張係数が６〜
１８×１０-6／℃のガラス成分５０〜７０体積％と、フ
ィラー成分３０〜５０体積％とからなり、該フィラー成
分としてａ）チタン酸ランタンと、ｂ）チタン酸塩と、
ｃ）ジルコニウム含有酸化物と、を含み、４０〜４００
℃における熱膨張係数が８×１０-6／℃以上、１ＭＨｚ
の比誘電率１４以上のガラスセラミック焼結体を多層配
線基板の内層として少なくとも１層使用し、該層の上下
面にメタライズ電極を形成することにより多層配線基板
にコンデンサを内蔵させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高熱膨張係数を有
するガラスセラミックスと同時焼成可能な、高誘電率の
ガラスセラミック焼結体と、かかる高誘電率セラミック
スを具備した多層配線基板に関するものである。
するガラスセラミックスと同時焼成可能な、高誘電率の
ガラスセラミック焼結体と、かかる高誘電率セラミック
スを具備した多層配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来技術】従来、多層配線基板は、絶縁層が多層に積
層された絶縁基板の表面または内部にメタライズ配線層
が配設された構造からなり、代表的な例として、ＬＳＩ
等の半導体素子収納用パッケージが挙げられる。このよ
うなパッケージとしては、絶縁層がアルミナ等のセラミ
ックスからなるものが多用され、さらに最近では、銅メ
タライズと同時焼成を可能にしたガラスセラミックスを
絶縁基板とするものも実用化されている。
層された絶縁基板の表面または内部にメタライズ配線層
が配設された構造からなり、代表的な例として、ＬＳＩ
等の半導体素子収納用パッケージが挙げられる。このよ
うなパッケージとしては、絶縁層がアルミナ等のセラミ
ックスからなるものが多用され、さらに最近では、銅メ
タライズと同時焼成を可能にしたガラスセラミックスを
絶縁基板とするものも実用化されている。
【０００３】このようなセラミックス多層配線基板にお
いては、半導体素子の集積度が高まるに従い、プリント
基板などの外部回路基板と接続するための接続端子数も
増大する傾向にあり、より小型化を図る方法として、セ
ラミック多層配線基板の下面に半田からなる球状の接続
端子を取り付けた、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）が
接続端子を最も高密度化できる構造として知られてい
る。このボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）は、外部電気
回路上の配線導体上に前記接続端子を載置当設させ、２
５０〜４００℃の温度で加熱処理することにより、前記
接続端子を溶融させて接続する。
いては、半導体素子の集積度が高まるに従い、プリント
基板などの外部回路基板と接続するための接続端子数も
増大する傾向にあり、より小型化を図る方法として、セ
ラミック多層配線基板の下面に半田からなる球状の接続
端子を取り付けた、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）が
接続端子を最も高密度化できる構造として知られてい
る。このボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）は、外部電気
回路上の配線導体上に前記接続端子を載置当設させ、２
５０〜４００℃の温度で加熱処理することにより、前記
接続端子を溶融させて接続する。
【０００４】この実装方法では、従来のアルミナ、ムラ
イトなどのセラミックスを用いたセラミックス回路基板
の熱膨張係数が約４〜７×１０-6／℃であるのに対し、
該基板を半田実装するガラス−エポキシ絶縁層を用いた
プリント基板の熱膨張係数は、約１１〜１８×１０-6／
℃であったため、半導体素子の作動時に発する熱によ
り、セラミックス多層配線基板と外部回路基板の熱膨張
差に起因する大きな熱応力が発生するという問題があっ
た。そして、この熱応力は接続端子数が増加するほど影
響が大きくなり、半導体素子の作動と停止の繰り返しに
よりこの熱応力が接続端子に印加され、接続端子が配線
導体より剥離するという問題があった。
イトなどのセラミックスを用いたセラミックス回路基板
の熱膨張係数が約４〜７×１０-6／℃であるのに対し、
該基板を半田実装するガラス−エポキシ絶縁層を用いた
プリント基板の熱膨張係数は、約１１〜１８×１０-6／
℃であったため、半導体素子の作動時に発する熱によ
り、セラミックス多層配線基板と外部回路基板の熱膨張
差に起因する大きな熱応力が発生するという問題があっ
た。そして、この熱応力は接続端子数が増加するほど影
響が大きくなり、半導体素子の作動と停止の繰り返しに
よりこの熱応力が接続端子に印加され、接続端子が配線
導体より剥離するという問題があった。
【０００５】このような問題に対して、本出願人は、高
熱膨張のガラスと高熱膨張のフィラーを用いた高熱膨張
ガラスセラミック焼結体によって絶縁基板を形成した配
線基板を提案した。
熱膨張のガラスと高熱膨張のフィラーを用いた高熱膨張
ガラスセラミック焼結体によって絶縁基板を形成した配
線基板を提案した。
【０００６】一方、携帯電話、ノートパソコン等の携帯
用情報端末の急激な普及に伴い、搭載される電子部品の
小型化が強く望まれている。一例として、携帯電話のス
イッチング回路及びパワーアンプ回路は、複数の抵抗体
およびコンデンサにより構成され、従来、これらの素子
は個々に電気回路基板上に設置されており、小型化及び
製造コスト削減の妨げとなっていた。
用情報端末の急激な普及に伴い、搭載される電子部品の
小型化が強く望まれている。一例として、携帯電話のス
イッチング回路及びパワーアンプ回路は、複数の抵抗体
およびコンデンサにより構成され、従来、これらの素子
は個々に電気回路基板上に設置されており、小型化及び
製造コスト削減の妨げとなっていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】携帯用電子機器などに
搭載される電子部品を小型化するためには、半導体素子
を収納するセラミックス配線基板のみならず、該配線基
板を実装するプリント板などの外部回路基板を小型化す
る必要がある。しかし、従来はセラミックス配線基板、
コンデンサ、および抵抗を個々に外部回路基板上に実装
していたため、小型化が困難という問題、および実装の
ための製造コストが高くなるという問題があった。
搭載される電子部品を小型化するためには、半導体素子
を収納するセラミックス配線基板のみならず、該配線基
板を実装するプリント板などの外部回路基板を小型化す
る必要がある。しかし、従来はセラミックス配線基板、
コンデンサ、および抵抗を個々に外部回路基板上に実装
していたため、小型化が困難という問題、および実装の
ための製造コストが高くなるという問題があった。
【０００８】そこで、セラミックス多層配線基板の内部
に、高誘電率のセラミックス層を介装させたコンデンサ
内蔵基板が提案されている。高誘電率の誘電体材料とし
ては、従来からＢａＯ−ＴｉＯ2系、ＰｂＯ−ＴｉＯ2系
などを主とする複合ペロブスカイト系誘電体材料が知ら
れているが、かかる誘電体材料はガラスセラミックスと
同時焼成することができない。
に、高誘電率のセラミックス層を介装させたコンデンサ
内蔵基板が提案されている。高誘電率の誘電体材料とし
ては、従来からＢａＯ−ＴｉＯ2系、ＰｂＯ−ＴｉＯ2系
などを主とする複合ペロブスカイト系誘電体材料が知ら
れているが、かかる誘電体材料はガラスセラミックスと
同時焼成することができない。
【０００９】そこで、本出願人は、先に高熱膨張のガラ
スとフィラー成分としてＢａＴｉＯ 3、ＣａＴｉＯ3など
を添加した高熱膨張、高誘電率系のガラスセラミック焼
結体を提案した。
スとフィラー成分としてＢａＴｉＯ 3、ＣａＴｉＯ3など
を添加した高熱膨張、高誘電率系のガラスセラミック焼
結体を提案した。
【００１０】しかしながら、かかるガラスセラミック焼
結体では、ガラスの種類によっては上記のＢａＴｉ
Ｏ3、ＣａＴｉＯ3によって焼結性が大きく阻害され、低
温で緻密質な焼結体が得られないという問題があった。
結体では、ガラスの種類によっては上記のＢａＴｉ
Ｏ3、ＣａＴｉＯ3によって焼結性が大きく阻害され、低
温で緻密質な焼結体が得られないという問題があった。
【００１１】従って、本発明は、焼結性に優れ、高熱膨
張ガラスセラミック焼結体と同時焼成が可能であり、か
つ高熱膨張係数および高誘電率を有するガラスセラミッ
ク焼結体と、有機樹脂を絶縁材料とするプリント基板へ
の実装信頼性に優れ、かつコンデンサを内蔵した多層配
線基板を提供することを目的とするものである。
張ガラスセラミック焼結体と同時焼成が可能であり、か
つ高熱膨張係数および高誘電率を有するガラスセラミッ
ク焼結体と、有機樹脂を絶縁材料とするプリント基板へ
の実装信頼性に優れ、かつコンデンサを内蔵した多層配
線基板を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
に対して種々検討を重ねた結果、高熱膨張のガラス成分
に、フィラーとしてチタン酸ランタンと、チタン酸バリ
ウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、
チタニアの群から選ばれる少なくとも１種と、ジルコニ
ウム含有酸化物のうちの少なくとも１種を添加含有させ
ることによって、焼結性を損なうことなく高熱膨張化と
ともに高誘電率化を同時に達成でき、かつ従来の高熱膨
張ガラスセラミック焼結体と同時焼成可能なガラスセラ
ミック焼結体が得られることを見出し、本発明に至っ
た。
に対して種々検討を重ねた結果、高熱膨張のガラス成分
に、フィラーとしてチタン酸ランタンと、チタン酸バリ
ウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、
チタニアの群から選ばれる少なくとも１種と、ジルコニ
ウム含有酸化物のうちの少なくとも１種を添加含有させ
ることによって、焼結性を損なうことなく高熱膨張化と
ともに高誘電率化を同時に達成でき、かつ従来の高熱膨
張ガラスセラミック焼結体と同時焼成可能なガラスセラ
ミック焼結体が得られることを見出し、本発明に至っ
た。
【００１３】即ち、本発明のガラスセラミック焼結体
は、ガラス成分５０〜７０体積％と、フィラー成分３０
〜５０体積％とからなり、該フィラー成分として、ａ）
チタン酸ランタンと、ｂ）チタン酸カルシウム、チタン
酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、チタニアの群か
ら選ばれる少なくとも１種と、ｃ）ジルコニウム含有酸
化物から選ばれる少なくとも１種と、を含み、４０〜４
００℃における熱膨張係数が８×１０-6／℃以上であ
り、かつ１ＭＨｚにおける比誘電率が１４以上であるこ
とを特徴とするものである。
は、ガラス成分５０〜７０体積％と、フィラー成分３０
〜５０体積％とからなり、該フィラー成分として、ａ）
チタン酸ランタンと、ｂ）チタン酸カルシウム、チタン
酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、チタニアの群か
ら選ばれる少なくとも１種と、ｃ）ジルコニウム含有酸
化物から選ばれる少なくとも１種と、を含み、４０〜４
００℃における熱膨張係数が８×１０-6／℃以上であ
り、かつ１ＭＨｚにおける比誘電率が１４以上であるこ
とを特徴とするものである。
【００１４】なお、上記の構成においては、前記ａ）の
含有量をｘ、ｂ）の含有量を（１−ｘ）として両成分の
重量比を表した場合、ｘが０．２≦ｘ≦０．８の範囲に
あることが、あるいは前記ｃ）の含有量をｙ、前記ａ）
とｂ）との合計量を（１−ｙ）として両成分の重量比を
表した場合、ｙが０．０５≦ｙ≦０．３の範囲にあるこ
とが望ましい。また前記ガラス成分は、４０〜４００℃
における熱膨張係数が６〜１８×１０-6／℃であること
が望ましい。
含有量をｘ、ｂ）の含有量を（１−ｘ）として両成分の
重量比を表した場合、ｘが０．２≦ｘ≦０．８の範囲に
あることが、あるいは前記ｃ）の含有量をｙ、前記ａ）
とｂ）との合計量を（１−ｙ）として両成分の重量比を
表した場合、ｙが０．０５≦ｙ≦０．３の範囲にあるこ
とが望ましい。また前記ガラス成分は、４０〜４００℃
における熱膨張係数が６〜１８×１０-6／℃であること
が望ましい。
【００１５】さらに、本発明によれば、上記のガラスセ
ラミック焼結体をセラミックス絶縁層が多層に積層され
た絶縁基板の表面および／または内部にメタライズ配線
層が配設されている多層配線基板における絶縁基板とし
て用いる。
ラミック焼結体をセラミックス絶縁層が多層に積層され
た絶縁基板の表面および／または内部にメタライズ配線
層が配設されている多層配線基板における絶縁基板とし
て用いる。
【００１６】なお、かかる多層配線基板においては、前
記高誘電率のガラスセラミック焼結体からなる絶縁層
が、４０〜４００℃における熱膨張係数が６〜１８×１
０-6／℃のガラス成分５０〜７０体積％と、フィラー成
分３０〜５０体積％とからなり、比誘電率が１０未満の
低誘電率ガラスセラミック焼結体からなる絶縁層と積層
されてなること、あるいは前記高誘電率のガラスセラミ
ック焼結体からなる絶縁層が、一対の電極層間に配設さ
れており、該一対の電極によって所定の静電容量が引き
出されることが望ましい。
記高誘電率のガラスセラミック焼結体からなる絶縁層
が、４０〜４００℃における熱膨張係数が６〜１８×１
０-6／℃のガラス成分５０〜７０体積％と、フィラー成
分３０〜５０体積％とからなり、比誘電率が１０未満の
低誘電率ガラスセラミック焼結体からなる絶縁層と積層
されてなること、あるいは前記高誘電率のガラスセラミ
ック焼結体からなる絶縁層が、一対の電極層間に配設さ
れており、該一対の電極によって所定の静電容量が引き
出されることが望ましい。
【００１７】かかる発明によれば、絶縁基板として用い
るガラスセラミック焼結体が、いずれも高熱膨張特性を
具備することから、プリント基板などの有機樹脂を含む
絶縁基体からなる外部回路基板に実装した状態で、熱サ
イクルが印加されても、熱膨張差に起因する熱応力の発
生を抑制することができる結果、長期にわたり安定した
実装が可能となる。しかも、このガラスセラミック焼結
体は、高熱膨張特性に加え、高誘電率を有することか
ら、コンデンサとして高い静電容量を引き出すことでき
るためにコンデンサ素子などの部品を基板に実装する必
要がなく、配線基板を含めた電子機器の小型化に寄与す
ることができる。しかも、このガラスセラミック焼結体
は、低誘電率の高熱膨張ガラスセラミック焼結体との積
層化が可能であるために、配線基板内に高誘電率ガラス
セラミック焼結体を内蔵させることができる。
るガラスセラミック焼結体が、いずれも高熱膨張特性を
具備することから、プリント基板などの有機樹脂を含む
絶縁基体からなる外部回路基板に実装した状態で、熱サ
イクルが印加されても、熱膨張差に起因する熱応力の発
生を抑制することができる結果、長期にわたり安定した
実装が可能となる。しかも、このガラスセラミック焼結
体は、高熱膨張特性に加え、高誘電率を有することか
ら、コンデンサとして高い静電容量を引き出すことでき
るためにコンデンサ素子などの部品を基板に実装する必
要がなく、配線基板を含めた電子機器の小型化に寄与す
ることができる。しかも、このガラスセラミック焼結体
は、低誘電率の高熱膨張ガラスセラミック焼結体との積
層化が可能であるために、配線基板内に高誘電率ガラス
セラミック焼結体を内蔵させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明のガラスセラミック焼結体
は、ガラス成分とフィラー成分によって構成される。ガ
ラス成分とフィラー成分とは、ガラス成分：５０〜７０
体積％と、フィラー成分：３０〜５０体積％の割合で配
合する。これは、ガラス成分が５０体積％よりも少な
く、フィラー成分が５０体積％よりも多いと、銅と同時
焼成可能な温度域において良好な緻密体が得られず、ガ
ラス成分が７０体積％よりも多く、フィラー成分が３０
体積％よりも少ない場合、焼結体としての誘電率を高め
ることが難しくなるためである。 （ガラス）ガラス成分としては、４０〜４００℃におけ
る熱膨張係数が６〜１８×１０-6／℃あることが焼結体
の高熱膨張化を図る上で望ましい。また、基板の製造過
程でめっき工程を必要とすることから、耐薬品性を有す
ることが望まれる。
は、ガラス成分とフィラー成分によって構成される。ガ
ラス成分とフィラー成分とは、ガラス成分：５０〜７０
体積％と、フィラー成分：３０〜５０体積％の割合で配
合する。これは、ガラス成分が５０体積％よりも少な
く、フィラー成分が５０体積％よりも多いと、銅と同時
焼成可能な温度域において良好な緻密体が得られず、ガ
ラス成分が７０体積％よりも多く、フィラー成分が３０
体積％よりも少ない場合、焼結体としての誘電率を高め
ることが難しくなるためである。 （ガラス）ガラス成分としては、４０〜４００℃におけ
る熱膨張係数が６〜１８×１０-6／℃あることが焼結体
の高熱膨張化を図る上で望ましい。また、基板の製造過
程でめっき工程を必要とすることから、耐薬品性を有す
ることが望まれる。
【００１９】このような高熱膨張のガラス成分として
は、公知の高熱膨張性のガラスが使用でき、例えばリチ
ウム珪酸系ガラス、ＰｂＯ系ガラス、ＢａＯ系ガラス、
ＺｎＯ系ガラスなどが使用することができる。なお、上
記ガラス成分の熱膨張係数は、結晶化ガラスの場合に
は、焼成温度で熱処理した後の熱膨張係数を示すもので
あり、線膨張係数を意味する。
は、公知の高熱膨張性のガラスが使用でき、例えばリチ
ウム珪酸系ガラス、ＰｂＯ系ガラス、ＢａＯ系ガラス、
ＺｎＯ系ガラスなどが使用することができる。なお、上
記ガラス成分の熱膨張係数は、結晶化ガラスの場合に
は、焼成温度で熱処理した後の熱膨張係数を示すもので
あり、線膨張係数を意味する。
【００２０】リチウム珪酸系ガラスとしては、Ｌｉ2Ｏ
を５〜３０重量％、特に５〜２０重量％の割合で含有す
るものであり、焼成後に高熱膨張係数を有するリチウム
珪酸を析出するものが好適に使用される。また、上記リ
チウム珪酸系ガラスとしては、Ｌｉ2Ｏ以外にＳｉＯ2を
必須の成分として含むが、ＳｉＯ2はガラス全量中、６
０〜８５重量％の割合で存在し、ＳｉＯ2とＬｉ2Ｏとの
合量がガラス全量中、６５〜９５重量％であることがリ
チウム珪酸結晶を析出させる上で望ましい。
を５〜３０重量％、特に５〜２０重量％の割合で含有す
るものであり、焼成後に高熱膨張係数を有するリチウム
珪酸を析出するものが好適に使用される。また、上記リ
チウム珪酸系ガラスとしては、Ｌｉ2Ｏ以外にＳｉＯ2を
必須の成分として含むが、ＳｉＯ2はガラス全量中、６
０〜８５重量％の割合で存在し、ＳｉＯ2とＬｉ2Ｏとの
合量がガラス全量中、６５〜９５重量％であることがリ
チウム珪酸結晶を析出させる上で望ましい。
【００２１】また、こららの成分以外に、Ａｌ2Ｏ3、Ｍ
ｇＯ、ＴｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｐ2Ｏ5、Ｚ
ｎＯ、Ｆなどが配合されていてもよい。なお、リチウム
珪酸ガラス中には、Ｂ2Ｏ3は１重量％以下であること
が、耐薬品性、耐水性の点から望ましい。
ｇＯ、ＴｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｐ2Ｏ5、Ｚ
ｎＯ、Ｆなどが配合されていてもよい。なお、リチウム
珪酸ガラス中には、Ｂ2Ｏ3は１重量％以下であること
が、耐薬品性、耐水性の点から望ましい。
【００２２】ＰｂＯ系ガラスとしては、ＰｂＯを主成分
とし、さらにＢ2Ｏ3、ＳｉＯ2のうち少なくとも一成分
を含有するものであり、焼成後にＰｂＳｉＯ3、ＰｂＺ
ｎＳｉＯ4などの高熱膨張の結晶相が析出するものが好
適に使用される。とりわけＰｂＯ（６５〜８５重量％）
−Ｂ2Ｏ3（５〜１５重量％）−ＺｎＯ（６〜２０重量
％）−ＳｉＯ2（０．５〜５重量％）−ＢａＯ（０〜５
重量％）から成る結晶性ガラスや、ＰｂＯ（５０〜６０
重量％）−ＳｉＯ2（３５〜５０重量％）−Ａｌ2Ｏ
3（１〜９重量％）から成る結晶性ガラスが望ましい。
とし、さらにＢ2Ｏ3、ＳｉＯ2のうち少なくとも一成分
を含有するものであり、焼成後にＰｂＳｉＯ3、ＰｂＺ
ｎＳｉＯ4などの高熱膨張の結晶相が析出するものが好
適に使用される。とりわけＰｂＯ（６５〜８５重量％）
−Ｂ2Ｏ3（５〜１５重量％）−ＺｎＯ（６〜２０重量
％）−ＳｉＯ2（０．５〜５重量％）−ＢａＯ（０〜５
重量％）から成る結晶性ガラスや、ＰｂＯ（５０〜６０
重量％）−ＳｉＯ2（３５〜５０重量％）−Ａｌ2Ｏ
3（１〜９重量％）から成る結晶性ガラスが望ましい。
【００２３】さらに、ＺｎＯ系ガラスとしては、ＺｎＯ
を１０重量％以上含有するものであり、焼成後にＺｎＯ
・Ａｌ2Ｏ3、ＺｎＯ・ｎＢ2Ｏ3などの高熱膨張の結晶相
が析出するものが好適に使用される。ＺｎＯ成分以外
に、ＳｉＯ2（６０重量％以下）、Ａｌ2Ｏ3（６０重量
％以下）、Ｂ2Ｏ3（３０重量％以下）、Ｐ2Ｏ5（５０重
量％以下）、アルカリ土類酸化物（２０重量％以下）、
Ｂｉ2Ｏ3（３０重量％以下）などが配合されていてもよ
い。とりわけＺｎＯ：１０〜５０重量％−Ａｌ2Ｏ3：１
０〜３０重量％−ＳｉＯ2：３０〜６０重量％から成る
結晶性ガラスやＺｎＯ：１０〜５０重量％％−Ｓｉ
Ｏ2：５〜４０重量％−Ａｌ2Ｏ3：０〜１５重量％−Ｂ
ａＯ：０〜６０重量％−ＭｇＯ：０〜３５重量％から成
る結晶性ガラスが望ましい。
を１０重量％以上含有するものであり、焼成後にＺｎＯ
・Ａｌ2Ｏ3、ＺｎＯ・ｎＢ2Ｏ3などの高熱膨張の結晶相
が析出するものが好適に使用される。ＺｎＯ成分以外
に、ＳｉＯ2（６０重量％以下）、Ａｌ2Ｏ3（６０重量
％以下）、Ｂ2Ｏ3（３０重量％以下）、Ｐ2Ｏ5（５０重
量％以下）、アルカリ土類酸化物（２０重量％以下）、
Ｂｉ2Ｏ3（３０重量％以下）などが配合されていてもよ
い。とりわけＺｎＯ：１０〜５０重量％−Ａｌ2Ｏ3：１
０〜３０重量％−ＳｉＯ2：３０〜６０重量％から成る
結晶性ガラスやＺｎＯ：１０〜５０重量％％−Ｓｉ
Ｏ2：５〜４０重量％−Ａｌ2Ｏ3：０〜１５重量％−Ｂ
ａＯ：０〜６０重量％−ＭｇＯ：０〜３５重量％から成
る結晶性ガラスが望ましい。
【００２４】ＢａＯ系ガラスとしては、ＢａＯを５重量
％以上含有し、非晶質ガラス、または焼成後にＢａＯ・
２ＳｉＯ2、ＢａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8、ＢａＢ2Ｓｉ2Ｏ8など
の結晶相を析出する結晶化ガラスが採用される。ＢａＯ
以外の成分をしてＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、Ｐ
2Ｏ5、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属酸化物、
ＺｒＯ2などを含む場合もある。
％以上含有し、非晶質ガラス、または焼成後にＢａＯ・
２ＳｉＯ2、ＢａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8、ＢａＢ2Ｓｉ2Ｏ8など
の結晶相を析出する結晶化ガラスが採用される。ＢａＯ
以外の成分をしてＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、Ｐ
2Ｏ5、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属酸化物、
ＺｒＯ2などを含む場合もある。
【００２５】上記のガラスのうち、特に高熱膨張化およ
び化学的安定性の点から、ＢａＯを１５〜６０重量％、
Ａｌ2Ｏ3を１〜１０重量％。ＳｉＯ2を２５〜６０重量
％の割合でそれぞれ含有するＢａＯ系ガラスが最も望ま
しい。
び化学的安定性の点から、ＢａＯを１５〜６０重量％、
Ａｌ2Ｏ3を１〜１０重量％。ＳｉＯ2を２５〜６０重量
％の割合でそれぞれ含有するＢａＯ系ガラスが最も望ま
しい。
【００２６】さらに、上記ガラスの屈伏点は、４００〜
８００℃、特に４００〜７００℃であることが望まし
い。これは、ガラスおよびフィラーからなる混合物を成
形する場合、有機樹脂などの成形用バインダーを添加す
るが、このバインダーを効率的に除去するとともに、絶
縁基体と同時に焼成されるメタライズと焼成条件のマッ
チングを図るために必要であり、屈伏点が４００℃より
低いと、ガラスが低い温度で焼結を開始するため、例え
ば、Ａｇ、Ｃｕなどの焼結温度が６００〜８００℃のメ
タライズとの同時焼成ができず、また成形体の緻密化が
低温で開始するためにバインダーは分解揮発できなくな
り、バインダー成分が残留し、特性に影響を及ぼす結果
になるためである。一方、屈伏点が８００℃より高い
と、ガラス量を多くしないと焼結しにくくなり、相対的
に高価なガラスの使用量が増加するため、コスト削減の
妨げとなる。
８００℃、特に４００〜７００℃であることが望まし
い。これは、ガラスおよびフィラーからなる混合物を成
形する場合、有機樹脂などの成形用バインダーを添加す
るが、このバインダーを効率的に除去するとともに、絶
縁基体と同時に焼成されるメタライズと焼成条件のマッ
チングを図るために必要であり、屈伏点が４００℃より
低いと、ガラスが低い温度で焼結を開始するため、例え
ば、Ａｇ、Ｃｕなどの焼結温度が６００〜８００℃のメ
タライズとの同時焼成ができず、また成形体の緻密化が
低温で開始するためにバインダーは分解揮発できなくな
り、バインダー成分が残留し、特性に影響を及ぼす結果
になるためである。一方、屈伏点が８００℃より高い
と、ガラス量を多くしないと焼結しにくくなり、相対的
に高価なガラスの使用量が増加するため、コスト削減の
妨げとなる。
【００２７】一方、フィラー成分としては、 ａ）チタン酸ランタン（α＝１５ｐｐｍ／℃、ε＝４
５）と、 ｂ）チタン酸カルシウム（α＝１３ｐｐｍ／℃、ε＝１
８０）、チタン酸ストロンチウム（α＝ ９ｐｐｍ／
℃、ε＝３００）、チタン酸バリウム（α＝１４ｐｐｍ
／℃、ε＝１３０００）、チタニア（α＝９ｐｐｍ／
℃、ε＝８０）の群から選ばれる少なくとも１種と、 ｃ）ジルコニウム含有酸化物のうちの少なくとも１種
と、の３つの成分を必須の成分として含有するものであ
る。
５）と、 ｂ）チタン酸カルシウム（α＝１３ｐｐｍ／℃、ε＝１
８０）、チタン酸ストロンチウム（α＝ ９ｐｐｍ／
℃、ε＝３００）、チタン酸バリウム（α＝１４ｐｐｍ
／℃、ε＝１３０００）、チタニア（α＝９ｐｐｍ／
℃、ε＝８０）の群から選ばれる少なくとも１種と、 ｃ）ジルコニウム含有酸化物のうちの少なくとも１種
と、の３つの成分を必須の成分として含有するものであ
る。
【００２８】これらの成分によれば、成分ａ）は、材料
の高誘電率化、高熱膨張化、焼結性の向上に寄与する。
また、成分ｂ）は、上記成分ａ）のみでは、高誘電率化
に限界があるのを補い、焼結体のさらに高誘電率化を向
上させる役割をなす。成分ｃ）は、材料の焼結性の向上
および高誘電率化の役割をなす。
の高誘電率化、高熱膨張化、焼結性の向上に寄与する。
また、成分ｂ）は、上記成分ａ）のみでは、高誘電率化
に限界があるのを補い、焼結体のさらに高誘電率化を向
上させる役割をなす。成分ｃ）は、材料の焼結性の向上
および高誘電率化の役割をなす。
【００２９】なお、ａ）チタン酸ランタンとしては、Ｌ
ａ2Ｏ3・ｎＴｉＯ2（ｎ＝２〜５の整数）で表され、 Ｌａ2Ｏ3・２ＴｉＯ2（α＝１５×１０-6）／℃、ε＝４５） Ｌａ2Ｏ3・３ＴｉＯ2（α＝１４×１０-6）／℃、ε＝４７） Ｌａ2Ｏ3・４ＴｉＯ2（α＝１４×１０-6）／℃、ε＝５１） Ｌａ2Ｏ3・５ＴｉＯ2（α＝１３×１０-6）／℃、ε＝５５） が挙げられる。
ａ2Ｏ3・ｎＴｉＯ2（ｎ＝２〜５の整数）で表され、 Ｌａ2Ｏ3・２ＴｉＯ2（α＝１５×１０-6）／℃、ε＝４５） Ｌａ2Ｏ3・３ＴｉＯ2（α＝１４×１０-6）／℃、ε＝４７） Ｌａ2Ｏ3・４ＴｉＯ2（α＝１４×１０-6）／℃、ε＝５１） Ｌａ2Ｏ3・５ＴｉＯ2（α＝１３×１０-6）／℃、ε＝５５） が挙げられる。
【００３０】なお、ｃ）ジルコニウム含有酸化物として
は、 ＺｒＯ2 （α＝１０ｐｐｍ／℃、 ε＝３０） ＭｇＺｒＯ3（α＝９．２ｐｐｍ／℃、ε＝３２） ＣａＺｒＯ3（α＝９．２ｐｐｍ／℃、ε＝３２） ＳｒＺｒＯ3（α＝９．５ｐｐｍ／℃、ε＝３０） ＢａＺｒＯ3（α＝９．３ｐｐｍ／℃、ε＝４０） の群から選ばれる少なくとも１種、取りわけ、焼結性の
向上および熱膨張化の観点からＺｒＯ2が最も望まし
い。
は、 ＺｒＯ2 （α＝１０ｐｐｍ／℃、 ε＝３０） ＭｇＺｒＯ3（α＝９．２ｐｐｍ／℃、ε＝３２） ＣａＺｒＯ3（α＝９．２ｐｐｍ／℃、ε＝３２） ＳｒＺｒＯ3（α＝９．５ｐｐｍ／℃、ε＝３０） ＢａＺｒＯ3（α＝９．３ｐｐｍ／℃、ε＝４０） の群から選ばれる少なくとも１種、取りわけ、焼結性の
向上および熱膨張化の観点からＺｒＯ2が最も望まし
い。
【００３１】さらに、本発明によれば、前記ａ）の含有
量をｘ、ｂ）の含有量を（１−ｘ）として両成分の重量
比を表した場合、ｘが０．２≦ｘ≦０．８の範囲にある
こと、また、成分ｃ）の含有量をｙ、成分ａ）と成分
ｂ）との合計量を（１−ｙ）として両成分の重量比を表
した場合、ｙが０．０５≦ｙ≦０．３の範囲にあること
が望ましい。これは、適切な焼成温度において所望する
比誘電率と高熱熱膨張特性を示す緻密体を得ることがで
き、上記の比率ｘが０．２よりも小さいと、緻密体が得
られにくく、また熱膨張係数が低くなりやすく、ｘが
０．８よりも大きいと焼結性が向上するが、比誘電率が
低くなる傾向にある。
量をｘ、ｂ）の含有量を（１−ｘ）として両成分の重量
比を表した場合、ｘが０．２≦ｘ≦０．８の範囲にある
こと、また、成分ｃ）の含有量をｙ、成分ａ）と成分
ｂ）との合計量を（１−ｙ）として両成分の重量比を表
した場合、ｙが０．０５≦ｙ≦０．３の範囲にあること
が望ましい。これは、適切な焼成温度において所望する
比誘電率と高熱熱膨張特性を示す緻密体を得ることがで
き、上記の比率ｘが０．２よりも小さいと、緻密体が得
られにくく、また熱膨張係数が低くなりやすく、ｘが
０．８よりも大きいと焼結性が向上するが、比誘電率が
低くなる傾向にある。
【００３２】また、上記の比率ｙが０．０５よりも小さ
いと緻密体の特に比誘電率が低くなりやすく、０．３よ
りもも大きいと熱膨張が低くなりやすい。
いと緻密体の特に比誘電率が低くなりやすく、０．３よ
りもも大きいと熱膨張が低くなりやすい。
【００３３】なお、フィラー成分としては、前記ａ）
ｂ）ｃ）に加え、熱膨張係数などの特性を微調整するた
めに他のフィラー成分を含有せしめることができる。例
えば、クリストバライト、クォーツ（石英）、トリジマ
イト、ＭｇＯ、ペタライト、フォルステライト（２Ｍｇ
Ｏ・ＳｉＯ2）、スピネル（ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3）、ウォ
ラストナイト（ＣａＯ・ＳｉＯ2）、モンティセライト
（ＣａＯ・ＭｇＯ・ＳｉＯ2）、ネフェリン（Ｎａ2Ｏ・
Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2）、リチウムシリケート（Ｌｉ2Ｏ・
ＳｉＯ2）、ジオプサイト（ＣａＯ・ＭｇＯ・２Ｓｉ
Ｏ2）、メルビナイト（２ＣａＯ・ＭｇＯ・２Ｓｉ
Ｏ2）、アケルマイト（２ＣａＯ・ＭｇＯ・２Ｓｉ
Ｏ2）、カーネギアイト（Ｎａ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ
2）、エンスタタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ2）、ホウ酸マグ
ネシウム（２ＭｇＯ・Ｂ2Ｏ3）、セルシアン（ＢａＯ・
Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）、Ｂ2Ｏ3・２ＭｇＯ・２Ｓｉ
Ｏ2、ガーナイト（ＺｎＯ・Ａｌ2Ｏ3）、ペタライト
（ＬｉＡｌＳｉ4Ｏ10）などが挙げられる。
ｂ）ｃ）に加え、熱膨張係数などの特性を微調整するた
めに他のフィラー成分を含有せしめることができる。例
えば、クリストバライト、クォーツ（石英）、トリジマ
イト、ＭｇＯ、ペタライト、フォルステライト（２Ｍｇ
Ｏ・ＳｉＯ2）、スピネル（ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3）、ウォ
ラストナイト（ＣａＯ・ＳｉＯ2）、モンティセライト
（ＣａＯ・ＭｇＯ・ＳｉＯ2）、ネフェリン（Ｎａ2Ｏ・
Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2）、リチウムシリケート（Ｌｉ2Ｏ・
ＳｉＯ2）、ジオプサイト（ＣａＯ・ＭｇＯ・２Ｓｉ
Ｏ2）、メルビナイト（２ＣａＯ・ＭｇＯ・２Ｓｉ
Ｏ2）、アケルマイト（２ＣａＯ・ＭｇＯ・２Ｓｉ
Ｏ2）、カーネギアイト（Ｎａ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ
2）、エンスタタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ2）、ホウ酸マグ
ネシウム（２ＭｇＯ・Ｂ2Ｏ3）、セルシアン（ＢａＯ・
Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）、Ｂ2Ｏ3・２ＭｇＯ・２Ｓｉ
Ｏ2、ガーナイト（ＺｎＯ・Ａｌ2Ｏ3）、ペタライト
（ＬｉＡｌＳｉ4Ｏ10）などが挙げられる。
【００３４】本発明のガラスセラミック焼結体を作製す
るには、上記のガラス成分およびフィラー成分を上記の
所定の割合で混合し、これに適当な有機樹脂バインダー
を添加した後、所望の成形手段、例えば、金型プレス、
冷間静水圧プレス、射出成形、押し出し成形、ドクター
ブレード法、カレンダーロール法、圧延法等により任意
の形状に成形し、これを焼成する。
るには、上記のガラス成分およびフィラー成分を上記の
所定の割合で混合し、これに適当な有機樹脂バインダー
を添加した後、所望の成形手段、例えば、金型プレス、
冷間静水圧プレス、射出成形、押し出し成形、ドクター
ブレード法、カレンダーロール法、圧延法等により任意
の形状に成形し、これを焼成する。
【００３５】上記の成形体の焼成にあたっては、まず、
成形のために配合したバインダー成分を除去する。バイ
ンダーの除去は７００℃前後の大気雰囲気中で行われる
が、配線導体として、例えばＣｕを用いる場合には、１
００〜７５０℃の水蒸気を含有する窒素雰囲気中で行わ
れる。この時、成形体の収縮開始温度は７００〜８５０
℃程度であることが望ましく、かかる収縮開始温度がこ
れより低いとバインダーの除去が困難となるため、成形
体中の結晶化ガラスの特性、特に屈伏点を前述したよう
に制御することが必要となる。
成形のために配合したバインダー成分を除去する。バイ
ンダーの除去は７００℃前後の大気雰囲気中で行われる
が、配線導体として、例えばＣｕを用いる場合には、１
００〜７５０℃の水蒸気を含有する窒素雰囲気中で行わ
れる。この時、成形体の収縮開始温度は７００〜８５０
℃程度であることが望ましく、かかる収縮開始温度がこ
れより低いとバインダーの除去が困難となるため、成形
体中の結晶化ガラスの特性、特に屈伏点を前述したよう
に制御することが必要となる。
【００３６】焼成は、８５０〜１０５０℃の酸性雰囲気
または非酸化性雰囲気中で行われ、これにより相対密度
９０％以上まで緻密化される。この時の焼成温度が８５
０℃より低いと緻密化することができず、１０５０℃を
超えるとメタライズ配線層との同時焼成でメタライズ層
が溶融してしまう。但し、Ｃｕ等の配線導体と同時焼成
する場合には、非酸化性雰囲気中で焼成される。
または非酸化性雰囲気中で行われ、これにより相対密度
９０％以上まで緻密化される。この時の焼成温度が８５
０℃より低いと緻密化することができず、１０５０℃を
超えるとメタライズ配線層との同時焼成でメタライズ層
が溶融してしまう。但し、Ｃｕ等の配線導体と同時焼成
する場合には、非酸化性雰囲気中で焼成される。
【００３７】こうして作製された本発明のガラスセラミ
ック焼結体中には、ガラス成分から生成した結晶相、ガ
ラス成分とフィラー成分との反応により生成した結晶
相、あるいはフィラー成分、あるいはフィラー成分が分
解して生成した結晶相等が存在し、これらの結晶相の粒
界にはガラス相が存在する。
ック焼結体中には、ガラス成分から生成した結晶相、ガ
ラス成分とフィラー成分との反応により生成した結晶
相、あるいはフィラー成分、あるいはフィラー成分が分
解して生成した結晶相等が存在し、これらの結晶相の粒
界にはガラス相が存在する。
【００３８】このようにして作製された本発明のガラス
セラミック焼結体は、４０〜４００℃における熱膨張係
数が８×１０-6／℃以上、１ＭＨｚにおける誘電率が１
４以上の高熱膨張、高誘電率のガラスセラミック焼結体
である。しかも、８５０〜１０５０℃の焼成温度で焼成
可能であるため、Ｃｕ等の低抵抗金属との同時焼成が可
能である。
セラミック焼結体は、４０〜４００℃における熱膨張係
数が８×１０-6／℃以上、１ＭＨｚにおける誘電率が１
４以上の高熱膨張、高誘電率のガラスセラミック焼結体
である。しかも、８５０〜１０５０℃の焼成温度で焼成
可能であるため、Ｃｕ等の低抵抗金属との同時焼成が可
能である。
【００３９】また、本発明によれば、上記高誘電率、高
熱膨張係数セラミックスを配線基板の絶縁基板材料とし
て用いることで配線基板の小型化を図ることができる。
熱膨張係数セラミックスを配線基板の絶縁基板材料とし
て用いることで配線基板の小型化を図ることができる。
【００４０】また、図１に示すように、セラミックス絶
縁層１ａ、１ｂ、１ｃが多層に積層された絶縁基板１の
表面および／また内部にメタライズ配線層２が配設され
ている多層配線基板において、セラミックス絶縁層のう
ち少なくとも１層１ｂを上記高熱膨張、高誘電率のガラ
スセラミック焼結体によって形成し、その上下にＣｕな
どの導体から成る電極層３−３を形成し、スルホール導
体４−４などを経由して基板表面のメタライズ配線層２
と接続することにより、配線層２−２間で所定の静電容
量を取り出すことができる。
縁層１ａ、１ｂ、１ｃが多層に積層された絶縁基板１の
表面および／また内部にメタライズ配線層２が配設され
ている多層配線基板において、セラミックス絶縁層のう
ち少なくとも１層１ｂを上記高熱膨張、高誘電率のガラ
スセラミック焼結体によって形成し、その上下にＣｕな
どの導体から成る電極層３−３を形成し、スルホール導
体４−４などを経由して基板表面のメタライズ配線層２
と接続することにより、配線層２−２間で所定の静電容
量を取り出すことができる。
【００４１】この時、前記高誘電率ガラスセラミック焼
結体からなる絶縁層は、４０〜４００℃における熱膨張
係数が６〜１８×１０-6／℃のガラス成分５０〜７０体
積％と、フィラー成分３０〜５０体積％とからなり、比
誘電率が１０未満の低誘電率ガラスセラミック焼結体か
ら成る絶縁層間に積層されていることが望ましい。
結体からなる絶縁層は、４０〜４００℃における熱膨張
係数が６〜１８×１０-6／℃のガラス成分５０〜７０体
積％と、フィラー成分３０〜５０体積％とからなり、比
誘電率が１０未満の低誘電率ガラスセラミック焼結体か
ら成る絶縁層間に積層されていることが望ましい。
【００４２】この低誘電率のガラスセラミック焼結体は
前記のガラスセラミック焼結体から高誘電率フィラー成
分を除く以外はまったく同様にして容易に形成できる。
前記のガラスセラミック焼結体から高誘電率フィラー成
分を除く以外はまったく同様にして容易に形成できる。
【００４３】このような高誘電体層を具備する多層配線
基板は、前述したガラス粉末、およびフィラー粉末から
なる低誘電率のガラスセラミックス組成物に、適当な有
機バインダー、溶剤、可塑材を添加混合することにより
スラリーを作製し、かかるスラリーを周知のドクターブ
レード等の塗工方式によるグリーンシート成形法によ
り、グリーンシート状に成形する。そして、メタライズ
配線層として、適当な金属粉末に有機バインダー、溶
剤、可塑材を添加混合して得た金属ペーストを前記グリ
ーンシートに周知のスクリーン印刷法により、所定のパ
ターンに印刷塗布する。また、場合によっては、前記グ
リーンシートに適当な打ち抜き加工を行いスルーホール
を形成し、このホール内にもメタライズペーストを充填
する。
基板は、前述したガラス粉末、およびフィラー粉末から
なる低誘電率のガラスセラミックス組成物に、適当な有
機バインダー、溶剤、可塑材を添加混合することにより
スラリーを作製し、かかるスラリーを周知のドクターブ
レード等の塗工方式によるグリーンシート成形法によ
り、グリーンシート状に成形する。そして、メタライズ
配線層として、適当な金属粉末に有機バインダー、溶
剤、可塑材を添加混合して得た金属ペーストを前記グリ
ーンシートに周知のスクリーン印刷法により、所定のパ
ターンに印刷塗布する。また、場合によっては、前記グ
リーンシートに適当な打ち抜き加工を行いスルーホール
を形成し、このホール内にもメタライズペーストを充填
する。
【００４４】一方、上記と同様の方法により成形、打ち
抜き、電極層の印刷を行った高熱膨張、高誘電率のガラ
スセラミックグリーンシートを作製する。
抜き、電極層の印刷を行った高熱膨張、高誘電率のガラ
スセラミックグリーンシートを作製する。
【００４５】そして、上記の低誘電率ガラスセラミック
グリーンシートと高誘電率のガラスセラミックグリーン
シートとを積層し、グリーンシート積層体とメタライズ
を同時焼成することにより、コンデンサを内蔵する多層
配線基板を得ることができる。
グリーンシートと高誘電率のガラスセラミックグリーン
シートとを積層し、グリーンシート積層体とメタライズ
を同時焼成することにより、コンデンサを内蔵する多層
配線基板を得ることができる。
【００４６】本発明によって、高熱膨張、高誘電率ガラ
スセラミック層により構成されるコンデンサを内蔵した
高熱膨張多層配線基板は、有機樹脂を含有するプリント
基板などにボール状半田端子や半田を介して実装した場
合においても温度サイクルに対する長期信頼性の実装が
可能である。しかも、コンデンサを内蔵することによ
り、該基板を実装するプリント基板などの外部回路基板
の小型化を図ることができる。
スセラミック層により構成されるコンデンサを内蔵した
高熱膨張多層配線基板は、有機樹脂を含有するプリント
基板などにボール状半田端子や半田を介して実装した場
合においても温度サイクルに対する長期信頼性の実装が
可能である。しかも、コンデンサを内蔵することによ
り、該基板を実装するプリント基板などの外部回路基板
の小型化を図ることができる。
【００４７】
【実施例】実施例１ ガラス粉末として、ＳｉＯ2：４１重量％−ＢａＯ：３
７重量％−Ｂ2Ｏ3：１０重量％−Ａｌ2Ｏ3：７重量％−
ＣａＯ：５重量％から成るガラス（屈伏点７００℃、熱
膨張係数６．５×１０-6／℃、Ｐｂ量５０×１０-6以
下）に対して、フィラーとしてＬａ2Ｔｉ2Ｏ7、ＣａＴ
ｉＯ3、ＺｒＯ2を準備した。
７重量％−Ｂ2Ｏ3：１０重量％−Ａｌ2Ｏ3：７重量％−
ＣａＯ：５重量％から成るガラス（屈伏点７００℃、熱
膨張係数６．５×１０-6／℃、Ｐｂ量５０×１０-6以
下）に対して、フィラーとしてＬａ2Ｔｉ2Ｏ7、ＣａＴ
ｉＯ3、ＺｒＯ2を準備した。
【００４８】上記ガラス粉末とフィラー粉末とを表１に
示す比率で秤量調合し、溶剤を加えてボールミルを用い
て粉砕混合した後、有機バインダー、可塑材を加えて十
分混合させてスラリーを作製し、ドクターブレード法に
より厚み５００μｍのグリーンシートを作製した。得ら
れたグリーンシートより、５０ｍｍ×５０ｍｍのサンプ
ルを作製し、水蒸気を含有する窒素雰囲気中７５０℃に
て脱バインダー後、９１０℃において窒素雰囲気中で焼
成を行った。
示す比率で秤量調合し、溶剤を加えてボールミルを用い
て粉砕混合した後、有機バインダー、可塑材を加えて十
分混合させてスラリーを作製し、ドクターブレード法に
より厚み５００μｍのグリーンシートを作製した。得ら
れたグリーンシートより、５０ｍｍ×５０ｍｍのサンプ
ルを作製し、水蒸気を含有する窒素雰囲気中７５０℃に
て脱バインダー後、９１０℃において窒素雰囲気中で焼
成を行った。
【００４９】得られた焼結体に対して、気孔率をアルキ
メデス法によって測定するとともに、４０〜４００℃に
おける熱膨張係数、１ＭＨｚにおける比誘電率と、−４
０〜１００℃における比誘電率の温度係数（τε）をそ
れぞれ測定しその結果を表１に示した。 実施例２ 実施例１で用いたガラス粉末に対して、フィラーとして
Ｌａ2Ｔｉ2Ｏ7、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2を準備した。上記ガ
ラス粉末を表２に示すように４５〜７５体積％、フィラ
ー粉末合量を２５〜５５体積％の割合で変化させ秤量調
合し、溶剤を加えてボールミルを用いて粉砕混合した
後、有機バインダー、可塑材を加えて重分混合させてス
ラリーを作製し、ドクターブレード法により厚み５００
μｍのグリーンシートを作製した。得られたグリーンシ
ートより、５０ｍｍ×５０ｍｍのサンプルを作製し、７
００℃において水蒸気を含有する窒素雰囲気中で脱バイ
ンダー後、９１０℃において窒素雰囲気中で焼成を行っ
た。そして、実施例１と同様にして評価を行なった。 実施例３ ガラス粉末として、ＳｉＯ2：２９重量％−ＢａＯ：５
５重量％−Ｂ2Ｏ3：７重量％−Ａｌ2Ｏ3：２重量％−Ｚ
ｎＯ：７重量％から成るガラス（屈伏点６５７℃、熱膨
張係数１０．８×１０-6／℃、Ｐｂ量５０×１０-6以
下）に対して、フィラーとしてＬａ2Ｔｉ2Ｏ7、ＳｒＴ
ｉＯ3、ＺｒＯ2を準備した。上記ガラス粉末を表３のよ
うにガラス粉末４０〜７５体積％、フィラー粉末合量を
２５〜６０体積％の割合で変化させ秤量調合し、溶剤を
加えてボールミルを用いて粉砕混合した後、有機バイン
ダー、可塑材を加えて重分混合させてスラリーを作製
し、ドクターブレード法により厚み５００μｍのグリー
ンシートを作製した。得られたグリーンシートより、５
０ｍｍ×５０ｍｍのサンプルを作製し、７００℃におい
て水蒸気を含有する窒素雰囲気中で脱バインダー後、９
１０℃において窒素雰囲気中で焼成を行った。そして、
実施例１と同様にして評価を行なった。
メデス法によって測定するとともに、４０〜４００℃に
おける熱膨張係数、１ＭＨｚにおける比誘電率と、−４
０〜１００℃における比誘電率の温度係数（τε）をそ
れぞれ測定しその結果を表１に示した。 実施例２ 実施例１で用いたガラス粉末に対して、フィラーとして
Ｌａ2Ｔｉ2Ｏ7、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2を準備した。上記ガ
ラス粉末を表２に示すように４５〜７５体積％、フィラ
ー粉末合量を２５〜５５体積％の割合で変化させ秤量調
合し、溶剤を加えてボールミルを用いて粉砕混合した
後、有機バインダー、可塑材を加えて重分混合させてス
ラリーを作製し、ドクターブレード法により厚み５００
μｍのグリーンシートを作製した。得られたグリーンシ
ートより、５０ｍｍ×５０ｍｍのサンプルを作製し、７
００℃において水蒸気を含有する窒素雰囲気中で脱バイ
ンダー後、９１０℃において窒素雰囲気中で焼成を行っ
た。そして、実施例１と同様にして評価を行なった。 実施例３ ガラス粉末として、ＳｉＯ2：２９重量％−ＢａＯ：５
５重量％−Ｂ2Ｏ3：７重量％−Ａｌ2Ｏ3：２重量％−Ｚ
ｎＯ：７重量％から成るガラス（屈伏点６５７℃、熱膨
張係数１０．８×１０-6／℃、Ｐｂ量５０×１０-6以
下）に対して、フィラーとしてＬａ2Ｔｉ2Ｏ7、ＳｒＴ
ｉＯ3、ＺｒＯ2を準備した。上記ガラス粉末を表３のよ
うにガラス粉末４０〜７５体積％、フィラー粉末合量を
２５〜６０体積％の割合で変化させ秤量調合し、溶剤を
加えてボールミルを用いて粉砕混合した後、有機バイン
ダー、可塑材を加えて重分混合させてスラリーを作製
し、ドクターブレード法により厚み５００μｍのグリー
ンシートを作製した。得られたグリーンシートより、５
０ｍｍ×５０ｍｍのサンプルを作製し、７００℃におい
て水蒸気を含有する窒素雰囲気中で脱バインダー後、９
１０℃において窒素雰囲気中で焼成を行った。そして、
実施例１と同様にして評価を行なった。
【００５０】
【表１】
【００５１】
【表２】
【００５２】
【表３】
【００５３】表１〜３に示すように、ガラス量が４５体
積％の場合は、ガラス量が少ないために所望する焼成温
度では緻密体が得られない。ガラス量５０体積％の場合
は全体的にガラス量が少ないため緻密体が得られにくい
が、Ｌａ2Ｔｉ2Ｏ7、あるいはＺｒＯ2の添加によって緻
密体が得られることがわかる。ガラス量６０体積％の場
合にはいずれの組成物においても緻密体が得られるが、
Ｌａ2Ｔｉ2Ｏ7の比率が低い場合には熱膨張係数が小さ
く、高い場合には比誘電率が低く所望する特性が得られ
にくくなることがわかる。またＺｒＯ2の添加比率を高
くするに従い熱膨張係数が小さくなり、比誘電率が低く
なることもわかる。ガラス量７０体積％の場合には、ガ
ラス量が多く、焼結性も高くなるが、Ｌａ2Ｔｉ2Ｏ7や
ＺｒＯ2の添加比率が高い場合と一部成分の溶出があ
り、焼成用の治具と一部反応が観察された。
積％の場合は、ガラス量が少ないために所望する焼成温
度では緻密体が得られない。ガラス量５０体積％の場合
は全体的にガラス量が少ないため緻密体が得られにくい
が、Ｌａ2Ｔｉ2Ｏ7、あるいはＺｒＯ2の添加によって緻
密体が得られることがわかる。ガラス量６０体積％の場
合にはいずれの組成物においても緻密体が得られるが、
Ｌａ2Ｔｉ2Ｏ7の比率が低い場合には熱膨張係数が小さ
く、高い場合には比誘電率が低く所望する特性が得られ
にくくなることがわかる。またＺｒＯ2の添加比率を高
くするに従い熱膨張係数が小さくなり、比誘電率が低く
なることもわかる。ガラス量７０体積％の場合には、ガ
ラス量が多く、焼結性も高くなるが、Ｌａ2Ｔｉ2Ｏ7や
ＺｒＯ2の添加比率が高い場合と一部成分の溶出があ
り、焼成用の治具と一部反応が観察された。
【００５４】ガラス量が７５体積％の場合は、熱膨張係
数が低く、ガラス量が多いために所望する焼成温度では
成分の溶出があり焼成用の治具との反応が発生した。
数が低く、ガラス量が多いために所望する焼成温度では
成分の溶出があり焼成用の治具との反応が発生した。
【００５５】また、フィラーとしてＣａＴｉＯ3、Ｓｒ
ＴｉＯ3のみ、または、これらとＺｒ化合物のみの場合
には、熱膨張係数が８×１０-6／℃以上に高めることが
難しく、またＬａ2Ｔｉ2Ｏ7、またはこれとＺｒ化合物
との組み合わせでは、８×１０−６／℃以上の高熱膨張
性を具備するものの、緻密性とともに比誘電率を１４以
上に高めることが難しい。また、Ｚｒ化合物無添加の場
合にも、緻密性を高めつつ比誘電率を１４以上に高める
ことが難しい。
ＴｉＯ3のみ、または、これらとＺｒ化合物のみの場合
には、熱膨張係数が８×１０-6／℃以上に高めることが
難しく、またＬａ2Ｔｉ2Ｏ7、またはこれとＺｒ化合物
との組み合わせでは、８×１０−６／℃以上の高熱膨張
性を具備するものの、緻密性とともに比誘電率を１４以
上に高めることが難しい。また、Ｚｒ化合物無添加の場
合にも、緻密性を高めつつ比誘電率を１４以上に高める
ことが難しい。
【００５６】これに対して、本発明品は、いずれも８×
１０-6／℃以上の高熱膨張特性とともに、比誘電率を１
４以上に高めることができるとともに、τεは±３００
×１０-6／℃以内に抑えることができた。なお、チタン
酸ランタンとチタン酸塩およびＺｒ含有化合物は、それ
らの含有比率ｘが０．２≦ｘ≦０．８、０．０５≦ｙ≦
０．３の範囲で良好な特性を示した。
１０-6／℃以上の高熱膨張特性とともに、比誘電率を１
４以上に高めることができるとともに、τεは±３００
×１０-6／℃以内に抑えることができた。なお、チタン
酸ランタンとチタン酸塩およびＺｒ含有化合物は、それ
らの含有比率ｘが０．２≦ｘ≦０．８、０．０５≦ｙ≦
０．３の範囲で良好な特性を示した。
【００５７】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明のガラスセ
ラミック焼結体は、４０〜４００℃における熱膨張係数
が８×１０-6／℃以上、且つ、１ＭＨｚにおける比誘電
率が１４以上であることを特徴とし、高熱膨張ガラスセ
ラミック絶縁層よりなる多層配線基板の内部に配設して
用いることにより、コンデンサを内蔵した高熱膨張配線
基板を提供できるようになる。このコンデンサ内蔵高熱
膨張セラミック多層配線基板は、小型化に有効なボール
グリッドアレイ実装方法の長期信頼性が高く、従来、外
部回路基板に実装されていたコンデンサが不要となるた
め、外部回路基板の小型化、および実装コストの削減に
有効であり、急速に普及しつつある携帯用電子機器の小
型化に大いに貢献できるものと期待される。
ラミック焼結体は、４０〜４００℃における熱膨張係数
が８×１０-6／℃以上、且つ、１ＭＨｚにおける比誘電
率が１４以上であることを特徴とし、高熱膨張ガラスセ
ラミック絶縁層よりなる多層配線基板の内部に配設して
用いることにより、コンデンサを内蔵した高熱膨張配線
基板を提供できるようになる。このコンデンサ内蔵高熱
膨張セラミック多層配線基板は、小型化に有効なボール
グリッドアレイ実装方法の長期信頼性が高く、従来、外
部回路基板に実装されていたコンデンサが不要となるた
め、外部回路基板の小型化、および実装コストの削減に
有効であり、急速に普及しつつある携帯用電子機器の小
型化に大いに貢献できるものと期待される。
【図１】本発明の配線基板における一実施例を説明する
ための概略断面図である。
ための概略断面図である。
１ 絶縁基板 １ａ、１ｂ、１ｃ 絶縁層 ２ メタライズ配線 ３ 電極 ４ スルーホール導体
───────────────────────────────────────────────────── 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 23/12 Ｎ 23/14 Ｃ (72)発明者 國分 正也 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 東 昌彦 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 AA08 AA10 AA13 AA16 AA17 AA35 AA36 AA37 BA09 BA12 CA08 GA09 5E346 AA12 AA15 AA23 AA25 AA38 AA43 BB01 BB20 CC18 DD34 EE24 EE29 GG02 GG03
Claims (7)
- 【請求項１】ガラス成分５０〜７０体積％と、フィラー
成分３０〜５０体積％とからなり、該フィラー成分とし
て ａ）チタン酸ランタンと、 ｂ）チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、チ
タン酸バリウム、チタニアの群から選ばれる少なくとも
１種と、 ｃ）ジルコニウム含有酸化物から選ばれる少なくとも１
種と、を含み、４０〜４００℃における熱膨張係数が８
×１０-6／℃以上であり、かつ１ＭＨｚにおける比誘電
率が１４以上であることを特徴とするガラスセラミック
焼結体。 - 【請求項２】前記ａ）の含有量をｘ、ｂ）の含有量を
（１−ｘ）として両成分の重量比を表した場合、ｘが
０．２≦ｘ≦０．８の範囲にあることを特徴とする請求
項１のガラスセラミック焼結体。 - 【請求項３】前記ｃ）の含有量をｙ、前記ａ）とｂ）と
の合計量を（１−ｙ）として両成分の重量比を表した場
合、ｙが０．０５≦ｙ≦０．３の範囲にあるとこと特徴
とする請求項１のガラスセラミック焼結体。 - 【請求項４】前記ガラス成分の４０〜４００℃における
熱膨張係数が６〜１８×１０-6／℃であることを特徴と
する請求項１乃至請求項３のいずれか記載のガラスセラ
ミック焼結体。 - 【請求項５】セラミックス絶縁層が多層に積層された絶
縁基板の表面および／または内部にメタライズ配線層が
配設されている多層配線基板において、前記セラミック
ス絶縁層のうち少なくとも１層が請求項１乃至請求項４
のいずれか記載のガラスセラミック焼結体からなること
を特徴とする多層配線基板。 - 【請求項６】前記高誘電率のガラスセラミック焼結体か
らなる絶縁層が、４０〜４００℃における熱膨張係数が
６〜１８×１０-6／℃のガラス成分５０〜７０体積％
と、フィラー成分３０〜５０体積％とからなり、比誘電
率が１０未満の低誘電率ガラスセラミック焼結体からな
る絶縁層と積層されてなることを特徴とする請求項５記
載の多層配線基板。 - 【請求項７】前記高誘電率のガラスセラミック焼結体か
らなる絶縁層が、一対の電極層間に配設されており、該
一対の電極によって所定の静電容量が引き出されること
を特徴とする請求項５または請求項６記載の多層配線基
板。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000161605A JP3805173B2 (ja) | 2000-05-31 | 2000-05-31 | ガラスセラミック焼結体およびそれを用いた多層配線基板 |
| US09/773,161 US6447888B2 (en) | 2000-01-31 | 2001-01-30 | Ceramic wiring board |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000161605A JP3805173B2 (ja) | 2000-05-31 | 2000-05-31 | ガラスセラミック焼結体およびそれを用いた多層配線基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001342057A true JP2001342057A (ja) | 2001-12-11 |
| JP3805173B2 JP3805173B2 (ja) | 2006-08-02 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000161605A Expired - Fee Related JP3805173B2 (ja) | 2000-01-31 | 2000-05-31 | ガラスセラミック焼結体およびそれを用いた多層配線基板 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3805173B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002326863A (ja) * | 2001-04-27 | 2002-11-12 | Kyocera Corp | セラミック組成物およびそれを用いた多層配線基板 |
| WO2004094338A1 (ja) * | 2003-04-21 | 2004-11-04 | Asahi Glass Company, Limited | 誘電体形成用無鉛ガラス、誘電体形成用ガラスセラミックス組成物、誘電体および積層誘電体製造方法 |
| JP2005101478A (ja) * | 2003-08-27 | 2005-04-14 | Kyocera Corp | コンデンサ内蔵ガラスセラミック多層配線基板 |
| JP2008037739A (ja) * | 2005-12-21 | 2008-02-21 | Murata Mfg Co Ltd | ガラスセラミック組成物、ガラスセラミック焼結体および積層型セラミック電子部品 |
-
2000
- 2000-05-31 JP JP2000161605A patent/JP3805173B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| JP2002326863A (ja) * | 2001-04-27 | 2002-11-12 | Kyocera Corp | セラミック組成物およびそれを用いた多層配線基板 |
| WO2004094338A1 (ja) * | 2003-04-21 | 2004-11-04 | Asahi Glass Company, Limited | 誘電体形成用無鉛ガラス、誘電体形成用ガラスセラミックス組成物、誘電体および積層誘電体製造方法 |
| US7544629B2 (en) | 2003-04-21 | 2009-06-09 | Asahi Glass Company, Limited | Non-lead glass for forming dielectric, glass ceramic composition for forming dielectric, dielectric, and process for producing laminated dielectric |
| JP2005101478A (ja) * | 2003-08-27 | 2005-04-14 | Kyocera Corp | コンデンサ内蔵ガラスセラミック多層配線基板 |
| JP4658465B2 (ja) * | 2003-08-27 | 2011-03-23 | 京セラ株式会社 | コンデンサ内蔵ガラスセラミック多層配線基板 |
| JP2008037739A (ja) * | 2005-12-21 | 2008-02-21 | Murata Mfg Co Ltd | ガラスセラミック組成物、ガラスセラミック焼結体および積層型セラミック電子部品 |
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| JP3805173B2 (ja) | 2006-08-02 |
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