JP2001342063A - Low temperature-baked ceramic composition, low temperature ceramic, its production method, wiring board using the same and its production method - Google Patents

Low temperature-baked ceramic composition, low temperature ceramic, its production method, wiring board using the same and its production method

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JP2001342063A
JP2001342063A JP2000160746A JP2000160746A JP2001342063A JP 2001342063 A JP2001342063 A JP 2001342063A JP 2000160746 A JP2000160746 A JP 2000160746A JP 2000160746 A JP2000160746 A JP 2000160746A JP 2001342063 A JP2001342063 A JP 2001342063A
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JP
Japan
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glass
porcelain
weight
low
oxide ceramic
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JP2000160746A
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Japanese (ja)
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Shinya Kawai
信也 川井
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a ceramic suitable for an insulating substrate which can be baked at a low temperature, can be baked together with a low resistant metal such as gold, silver or copper as a conductive material, has a high thermal conductivity and low dielectric constant and has a high heat dissipation property to shorten a delay time in high frequency signal. SOLUTION: In a wiring board provided with an insulating substrate 1 and a metallized wiring layer 2, the insulating substrate 1 is formed of a ceramic obtained by mixing 5-70 wt.% non-oxide ceramic filler, e.g. AlN, Si3N4 SiC, BN or the like with 30-95 wt.% a borosilicate glass which has a glass transition temperature of below 800 deg.C and has a weight reduction per unit surface of 0.15 g/cm2 or less after the above non-oxide ceramic having the purity of 96 wt.% or higher is immersed for 5 min. in a glass melting liquid melted at 1,200 deg.C, molding into a prescribed shape and then baking at a temperature of 800 to 1,000 deg.C.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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
最適な低温焼成が可能な磁器組成物、磁器とその製造方
法、ならびにこれを用いた配線基板とその製造方法に関
するものであって、特に、信号遅延を低減する事が可能
とするために、銅、銀、金等の低抵抗導体材料と同時焼
成が可能で、誘電率が低く、かつ半導体素子等の能動素
子の動作時等に発生する熱を効率よく放散することが可
能な磁器の改良に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a porcelain composition, a porcelain and a method for producing the same, which can be optimally fired at a low temperature for a wiring board or the like applied to a package for accommodating a semiconductor element, a multi-layered wiring board, and the like. Related to the wiring board and its manufacturing method, especially, in order to be able to reduce the signal delay, it is possible to co-fire with a low-resistance conductor material such as copper, silver, and gold, and has a low dielectric constant The present invention also relates to an improvement of a porcelain capable of efficiently dissipating heat generated during operation of an active element such as a semiconductor element.

【0002】[0002]

【従来技術】近年、高度情報化時代を迎え、情報通信技
術の急激な発達に伴い、半導体素子の高速化、大型化が
進行している。そのため、半導体素子の高速化に伴い、
パッケージや基板等における信号遅延の問題が大きくな
っている。同時に、半導体素子の大型化に伴う発熱量の
増加による、パッケージや基板等における熱抵抗の問題
も大きくなっている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the era of advanced information technology, with the rapid development of information and communication technology, the speed and size of semiconductor devices have been increasing. Therefore, with the speeding up of semiconductor devices,
The problem of signal delay in packages, substrates, and the like is increasing. At the same time, the problem of thermal resistance in a package, a substrate, or the like due to an increase in the amount of heat generated due to an increase in the size of the semiconductor element is also increasing.

【0003】従来より、セラミック多層配線基板として
は、アルミナ質セラミックスからなる絶縁層の表面また
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アルミナ配線基板が最も普及
している。
Conventionally, as a ceramic multilayer wiring board, an alumina wiring board in which a wiring layer made of a high melting point metal such as tungsten or molybdenum is formed on the surface or inside of an insulating layer made of alumina ceramics has been most widely used. .

【0004】ところが、従来のアルミナ配線基板では、
その導体であるタングステン(W)や、モリブデン(M
o)などの高融点金属は導体抵抗が大きく、さらにアル
ミナの誘電率も9程度と高いことから、信号遅延が大き
いという問題があった。そこで、W、Moなどの金属に
代えて、銅、銀、金などの低抵抗金属を導体として使用
し、さらに絶縁層の誘電率を低くすることが要求されて
いる。
However, in the conventional alumina wiring board,
Tungsten (W) or molybdenum (M
A high melting point metal such as o) has a problem that the signal resistance is large because the conductor resistance is large and the dielectric constant of alumina is as high as about 9. Therefore, it is required to use a low-resistance metal such as copper, silver, or gold as a conductor instead of a metal such as W or Mo, and to further lower the dielectric constant of the insulating layer.

【0005】そのため、最近では、ガラス、または、ガ
ラスとセラミックとの複合材料であるガラスセラミック
を絶縁層として用いることにより、1000℃以下の低
温焼成を可能とし、融点の低い銅、銀、金などの低抵抗
金属を導体として使用できるようにし、かつ誘電率をア
ルミナよりも低くすることが可能な、ガラスセラミック
ス製の配線基板が開発されつつある。
[0005] Therefore, recently, by using glass or glass-ceramic, which is a composite material of glass and ceramic, as an insulating layer, it is possible to fire at a low temperature of 1000 ° C. or less and to use copper, silver, gold or the like having a low melting point. A wiring board made of glass-ceramics, which is capable of using a low-resistance metal as a conductor and having a dielectric constant lower than that of alumina, is being developed.

【0006】例えば、特公平4−12639号のよう
に、ガラスにSiO2系フィラーを添加した絶縁層と、
銅、銀、金などの低抵抗金属からなる配線層とを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、ホウ珪酸亜鉛系ガ
ラスに、アルミナ、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。
For example, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 4-12639, an insulating layer obtained by adding SiO 2 -based filler to glass,
A wiring layer made of a low resistance metal such as copper, silver,
A multilayer wiring board co-fired at a temperature of up to 1000 ° C., or a material obtained by adding a filler such as alumina, zirconia, or mullite to a zinc borosilicate glass as disclosed in Fired products and the like have been proposed. In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-298919 proposes a glass ceramic material in which mullite or cordierite is precipitated as a crystal phase.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記に挙げた
ような従来のガラスセラミックにおいては、熱伝導率が
0.5〜1.5W/m・K程度と低く、熱放散性におい
て従来のアルミナ等に比べて劣っていた。そこで、特開
昭63−307182号や特開平4−254477号等
に記載されるような、高熱伝導性を有するAlNとガラ
スとを焼成したガラスセラミックスを用いた配線基板が
提案されている。
However, in the above-mentioned conventional glass ceramics, the thermal conductivity is as low as about 0.5 to 1.5 W / m · K, and the heat dissipation properties of the conventional alumina are low. It was inferior to etc. Therefore, a wiring board using a glass ceramic obtained by firing AlN having high thermal conductivity and glass, as described in JP-A-63-307182 and JP-A-4-254777, has been proposed.

【0008】しかしながら、AlN等の非酸化物系セラ
ミックスをフィラーとして用いると、焼成中にガラスと
非酸化物系セラミックフィラーとが反応し、焼成中に非
酸化物系セラミックフィラーが分解して、分解ガスが発
生し、このガスによって磁器が膨張したり、寸法精度が
上がらない等の問題があった。また、磁器表面に気泡が
発生し、表面が荒れたり、メタライズ配線層が剥がれる
などの問題があり、安定して良好な磁器を得ることが難
しく、歩留まりが低く、工業製品としての実用上大きな
問題があり、事実上量産は困難であった。かかる現象
は、特に、大気などの酸化性雰囲気中での焼成で顕著と
なるため、銀を導体とする配線層の形成が非常に困難で
あったり、銅配線を行う際に脱バインダー不良が起こり
易いなどという問題があった。
However, when a non-oxide ceramic such as AlN is used as a filler, the glass reacts with the non-oxide ceramic filler during firing, and the non-oxide ceramic filler decomposes during firing. Gas is generated, and this gas causes problems such as expansion of the porcelain and improvement in dimensional accuracy. In addition, there are problems such as bubbles being generated on the surface of the porcelain, the surface being roughened, and the metallized wiring layer being peeled off. It is difficult to obtain a stable and good porcelain, the yield is low, and there is a serious problem in practical use as an industrial product. In fact, mass production was difficult. Since such a phenomenon is particularly remarkable when firing in an oxidizing atmosphere such as the air, it is extremely difficult to form a wiring layer using silver as a conductor, or poor binder removal occurs when performing copper wiring. There was a problem that it was easy.

【0009】従って、本発明は、銀、銅、金等の低抵抗
金属、なかでも銀と同時焼成が可能であり、高熱伝導
率、低誘電率を有する磁器組成物および磁器、およびそ
れを用いた配線基板を歩留まりよく提供することを目的
とする。
Accordingly, the present invention provides a porcelain composition and a porcelain which can be co-fired with a low-resistance metal such as silver, copper, or gold, especially silver, and have a high thermal conductivity and a low dielectric constant. It is an object of the present invention to provide a wiring board with good yield.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
鋭意検討した結果、ホウ珪酸系ガラスと非酸化物系セラ
ミックフィラーとを組み合わせにおいて、前記ホウ珪酸
系ガラスとして、1200℃に加熱溶融した融液中に前
記非酸化物系セラミックスを5分間浸積した後の重量減
少が該セラミックスの単位表面積あたり0.15g/c
2以下であるものを使用することにより、銀、銅、金
等の低抵抗、低融点金属、なかでも銀と同時焼成を可能
としつつ、高熱伝導率、低誘電率を有する磁器組成物お
よび磁器、およびそれを用いた配線基板を歩留まりよく
提供することができることを知見し、本発明に至った。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies on the above-mentioned problems, the present inventor has found that a combination of a borosilicate glass and a non-oxide ceramic filler is heated and melted at 1200 ° C. as the borosilicate glass. After immersing the non-oxide ceramic in the melt for 5 minutes, the weight loss is 0.15 g / c per unit surface area of the ceramic.
By using what is m 2 or less, silver, copper, low resistance, such as gold, low-melting-point metal, while enabling co-firing and among others silver, ceramic composition having high thermal conductivity, a low dielectric constant and The present inventors have found that porcelain and a wiring board using the same can be provided with a high yield, and have reached the present invention.

【0011】即ち、本発明における低温焼成磁器組成物
は、ホウ珪酸系ガラスが30〜95重量%と、非酸化物
系セラミックフィラーが5〜70重量%とからなり、前
記ガラスのガラス転移点が800℃以下であり、かつ該
ガラスを1200℃で加熱溶融したガラス融液中に、純
度96重量%以上の前記非酸化物系セラミックスを5分
間浸積した後の重量減少が該セラミックスの単位表面積
あたり0.15g/cm2以下であるガラスを用いるこ
とを特徴とするものである。
That is, the low-temperature fired porcelain composition of the present invention comprises 30 to 95% by weight of a borosilicate glass and 5 to 70% by weight of a non-oxide ceramic filler, and has a glass transition point of the glass. When the non-oxide ceramic having a purity of 96% by weight or more is immersed for 5 minutes in a glass melt having a temperature of 800 ° C. or less and the glass heated and melted at 1200 ° C., the unit surface area of the ceramic is reduced. Characterized in that glass having a weight of 0.15 g / cm 2 or less is used.

【0012】また、本発明における低温焼成磁器は、上
記の磁器組成物を用いて、非酸化物系セラミック相と、
ホウ珪酸系ガラス相とからなるものであって、相対密度
が95%以上の緻密質からなるとともに、熱伝導率が2
W/m・K以上であって、断面観察における全ボイド数
に対する円形ボイド数の比率が50%以下であることを
特徴とするものであって、かかる磁器を低抵抗金属から
なる配線層を具備する配線基板における絶縁基板として
用いる。
Further, the low-temperature fired porcelain of the present invention comprises a non-oxide ceramic phase using the above-described porcelain composition;
A borosilicate-based glass phase, a dense material having a relative density of 95% or more, and a thermal conductivity of 2% or more.
W / m · K or more, and the ratio of the number of circular voids to the total number of voids in cross-sectional observation is 50% or less, and the porcelain is provided with a wiring layer made of a low-resistance metal. It is used as an insulating substrate in a wiring board.

【0013】また、上記磁器の製造方法によれば、上記
の磁器組成物を用いて、所定形状に成形した後に、10
00℃以下で焼成してなるものであって、特に、焼成雰
囲気が酸化性雰囲気からなることを特徴とするものであ
って、配線基板の作製にあたっては、上記成形体表面に
低抵抗金属からなる導体ペーストを印刷塗布した後に、
1000℃以下で焼成することを特徴とするものであ
る。
Further, according to the above-described method for producing porcelain, after the above-mentioned porcelain composition is molded into a predetermined shape,
It is fired at a temperature of 00 ° C. or less, and in particular, is characterized in that the firing atmosphere is formed of an oxidizing atmosphere. After printing and applying the conductor paste,
It is characterized by firing at 1000 ° C. or lower.

【0014】なお、本発明においては、非酸化物系セラ
ミックフィラーおよび非酸化物系セラミック相は、Al
N、Si34、SiC、BNの群から選ばれる1種以上
が挙げられる。
In the present invention, the non-oxide ceramic filler and the non-oxide ceramic phase are Al
One or more selected from the group consisting of N, Si 3 N 4 , SiC, and BN.

【0015】また、ガラスとしては、Pb、Bi、Cu
およびアルカリ金属元素の含有量が総量で0.5重量%
以下であることが非酸化物系セラミックフィラーとの反
応性を抑制制御する上で最も効果的である。さらにかか
るガラスは、上記組成物の焼成によって一部または全部
が結晶化していることが強度および熱伝導率を高める上
で望ましい。
As the glass, Pb, Bi, Cu
And the total content of alkali metal elements is 0.5% by weight
The following is most effective in suppressing and controlling the reactivity with the non-oxide ceramic filler. Further, it is desirable that such a glass be partially or entirely crystallized by firing the composition in order to increase strength and thermal conductivity.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明の低温焼成磁器組成物は、
ホウ珪酸系ガラスを30〜95重量%、特に32.5〜
85重量%、最適には35〜75重量%と、非酸化物系
セラミックフィラーを5〜70重量%、特に15〜6
7.5重量%、最適には25〜65重量%とからなるも
のである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The low-temperature fired porcelain composition of the present invention comprises:
Borosilicate glass in an amount of 30 to 95% by weight, especially 32.5 to
85% by weight, optimally 35 to 75% by weight, non-oxide ceramic filler 5 to 70% by weight, especially 15 to 6%
It consists of 7.5% by weight, optimally 25-65% by weight.

【0017】ガラスおよびフィラーの組成を上記範囲に
限定したのは、ホウ珪酸系ガラスが30重量%より少な
い,あるいは非酸化物系セラミックフィラーが70重量
%よりも多いと1000℃以下の低温焼成において該組
成物を相対密度95%以上に緻密化することが困難とな
り、前記ガラスが95重量%を超える、あるいは非酸化
物系セラミックフィラーが5重量%よりも少ないと、磁
器の熱伝導率の向上効果が不十分となる為である。
The composition of the glass and the filler is limited to the above range. If the content of the borosilicate glass is less than 30% by weight or the content of the non-oxide ceramic filler is more than 70% by weight, the firing at a low temperature of 1000 ° C. or less is performed. It becomes difficult to densify the composition to a relative density of 95% or more, and if the glass exceeds 95% by weight or the non-oxide ceramic filler is less than 5% by weight, the thermal conductivity of the porcelain is improved. This is because the effect becomes insufficient.

【0018】前記ホウ珪酸系ガラスとしては、ガラス転
移点が800℃以下、特に750℃以下、最適には70
0℃以下であることが必要である。これは、ガラス転移
点が800℃よりも高いと、1000℃以下の焼成にお
いて該組成物を緻密化することが困難となる為である。
The borosilicate glass has a glass transition point of 800 ° C. or lower, particularly 750 ° C. or lower, and most preferably 70 ° C. or lower.
It is necessary that the temperature be 0 ° C. or less. This is because if the glass transition point is higher than 800 ° C., it becomes difficult to densify the composition during firing at 1000 ° C. or lower.

【0019】さらに、本発明において用いるガラスとし
ては、そのガラスを1200℃で加熱溶融してガラス融
液を形成し、この融液中に、純度96重量%以上の前記
非酸化物系セラミックスを5分間浸積した後の重量減少
が該セラミックスの単位表面積あたり0.15g/cm
2以下、特に0.12g/cm2以下、最適には0.1g
/cm2以下であることが重要である。
Further, as the glass used in the present invention, the glass is heated and melted at 1200 ° C. to form a glass melt, and the non-oxide ceramic having a purity of 96% by weight or more is contained in the melt. 0.15 g / cm per unit surface area of the ceramic after immersion for 10 minutes
2 or less, especially 0.12 g / cm 2 or less, optimally 0.1 g
/ Cm 2 or less is important.

【0020】上記の試験による非酸化物系セラミックス
の重量減少は、用いるガラスとフィラーとして添加する
非酸化物系セラミックスとの焼成時の反応性を評価する
方法であって、かかる試験方法による重量減少が0.1
5g/cm2よりも大きいと、非酸化物系セラミックフ
ィラーとの反応が進行して、ガスが発生し、該組成物の
寸法精度の悪化や該組成物の表面に気泡が発生したりし
て歩留まりが著しく低下したり、発生した気泡が多くな
りすぎて、緻密な磁器が得られないためである。
The weight reduction of the non-oxide ceramics by the above test is a method for evaluating the reactivity of the glass to be used and the non-oxide ceramics added as a filler during firing. Is 0.1
If it is larger than 5 g / cm 2 , the reaction with the non-oxide ceramic filler proceeds, and gas is generated, which deteriorates the dimensional accuracy of the composition and generates bubbles on the surface of the composition. This is because the yield is remarkably reduced, and the generated bubbles are too large, so that dense porcelain cannot be obtained.

【0021】なお、上記の評価方法で用いられる非酸化
物系セラミックスとしては、用いる非酸化物系セラミッ
クフィラー成分が96重量%以上含有され、相対密度が
95%以上のものであれば、特に限定するものではな
く、他の成分として周知の焼結助剤などを含んでいても
測定される重量減少量への影響はほとんどない。
The non-oxide ceramic used in the above evaluation method is not particularly limited as long as the non-oxide ceramic filler component used is 96% by weight or more and the relative density is 95% or more. However, even if a well-known sintering aid or the like is included as another component, there is almost no effect on the measured weight loss.

【0022】また、本発明において、ホウ珪酸系ガラス
とは、ガラス成分として、SiO2と、B23を必須成
分として含有するガラスであって、具体的には、SiO
2を15〜70重量%、B23を0.5〜30重量%の
割合で含有するもので、さらに他の成分として、Mg
O、CaO、SrO、BaO、ZnO、Al23の群か
ら選ばれる少なくとも1種を含有することもできる。
In the present invention, the borosilicate glass is a glass containing SiO 2 and B 2 O 3 as essential components as glass components.
2 15 to 70 wt%, the B 2 O 3 in which a proportion of 0.5 to 30 wt%, still another component, Mg
It may contain at least one selected from the group consisting of O, CaO, SrO, BaO, ZnO, and Al 2 O 3 .

【0023】しかしながら、前述したように、本発明に
よれば、非酸化物系セラミックフィラーとの反応性を抑
制することが非常に重要である。この反応性は、前述し
たような評価方法で定められるが、反応性を抑制する上
では、ガラスの組成、焼成温度、焼成雰囲気等を適宜制
御することが必要である。特に、ガラス組成において
は、Pb、Bi、Cuおよびアルカリ金属元素の含有量
が総量で0.5重量%以下、特に0.3重量%以下、さ
らには0.1重量%以下であることが望ましい。これ
は、上記の特定成分は、非酸化物系セラミックフィラー
との反応を促進する成分であって、これらが上記の比率
を超えて存在すると、前記評価方法においても重量減少
が0.15g/cm2を超えてしまうおそれがある。
However, as described above, according to the present invention, it is very important to suppress the reactivity with the non-oxide ceramic filler. The reactivity is determined by the above-described evaluation method. In order to suppress the reactivity, it is necessary to appropriately control the composition of the glass, the firing temperature, the firing atmosphere, and the like. In particular, in the glass composition, the total content of Pb, Bi, Cu and the alkali metal element is preferably 0.5% by weight or less, particularly 0.3% by weight or less, and more preferably 0.1% by weight or less. . This is because the specific component is a component that promotes the reaction with the non-oxide ceramic filler, and when these components are present in excess of the above ratio, the weight loss is also reduced to 0.15 g / cm in the evaluation method. There is a risk of exceeding 2 .

【0024】さらに、用いるガラスとしては、それ単
体、あるいはフィラーを含む組成物を焼成した際に、結
晶化することによって熱伝導率と強度の向上を図ること
ができる。具体的には、焼成によってガラスの20%以
上、特に30%以上が結晶化することが望ましい。
Further, as the glass to be used, the thermal conductivity and the strength can be improved by crystallizing the glass itself or a composition containing a filler when the composition is fired. Specifically, it is desirable that at least 20%, particularly at least 30%, of the glass be crystallized by firing.

【0025】ガラスの結晶化によって析出する結晶相と
しては、周知のものが挙げられ、例えば、SiO2、A
23、SrAl2Si28、BaAl2Si28、Ca
Al2Si28、MgAl24、ZnAl24、MgS
iO3、Mg2SiO4、Zn2SiO4、Ca2MgSi2
7、Sr2MgSi27、Ba2MgSi27、CaM
gSi26、Mg2Al4Si518、Zn2Al4Si5
18、ムライトが挙げられる。なお、ガラスの結晶化度
(%)は、リートベルト解析によって求めることができ
る。
Examples of the crystal phase precipitated by crystallization of glass include well-known crystal phases, for example, SiO 2 , A
l 2 O 3 , SrAl 2 Si 2 O 8 , BaAl 2 Si 2 O 8 , Ca
Al 2 Si 2 O 8 , MgAl 2 O 4 , ZnAl 2 O 4 , MgS
iO 3 , Mg 2 SiO 4 , Zn 2 SiO 4 , Ca 2 MgSi 2
O 7 , Sr 2 MgSi 2 O 7 , Ba 2 MgSi 2 O 7 , CaM
gSi 2 O 6 , Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 , Zn 2 Al 4 Si 5 O
18 , Mullite. The crystallinity (%) of the glass can be determined by Rietveld analysis.

【0026】一方、本発明において用いられる非酸化物
系セラミックフィラーとしては、AlN、Si34、S
iC、BNの群から選ばれる少なくとも1種、特に高熱
伝導化を図る上では、AlN、Si34の群から選ばれ
る少なくとも1種からなることが望ましい。また、この
組成物における非酸化物系セラミックフィラーは粉末と
して、その平均粒径が0.5〜30μmであることが望
ましい。これは、平均粒径が0.5μmよりも小さい
と、熱伝導率の向上効果が不十分であって、30μmよ
りも大きいと均一な成形体を得ることが困難となるため
である。
On the other hand, the non-oxide ceramic filler used in the present invention includes AlN, Si 3 N 4 , S
At least one selected from the group consisting of iC and BN, particularly at least one selected from the group consisting of AlN and Si 3 N 4 for achieving high thermal conductivity, is desirable. The average particle diameter of the non-oxide ceramic filler in the composition is preferably 0.5 to 30 μm as a powder. This is because when the average particle size is smaller than 0.5 μm, the effect of improving the thermal conductivity is insufficient, and when the average particle size is larger than 30 μm, it is difficult to obtain a uniform molded body.

【0027】本発明において、磁器を作製するには、上
記の組成物からなる混合物に、所定の有機バインダーを
添加した後、所定形状に成形する。成形方法としては、
周知の方法が使用され、例えば、金型プレス、射出成
形、鋳込み成形、押し出し成形、冷間静水圧成形、ドク
ターブレード法等が挙げられる。
In the present invention, in order to produce a porcelain, a predetermined organic binder is added to a mixture comprising the above-described composition, and then the mixture is molded into a predetermined shape. As the molding method,
Well-known methods are used, and examples include die pressing, injection molding, casting molding, extrusion molding, cold isostatic pressing, and doctor blade method.

【0028】そして、かかる成形体を400〜750℃
で加熱して有機バインダ成分を分解除去した後、100
0℃以下で焼成することによって磁器を作製することが
できる。
Then, the compact is heated at 400 to 750 ° C.
After decomposing and removing the organic binder component by heating in
Porcelain can be manufactured by firing at 0 ° C. or lower.

【0029】この組成物は、雰囲気が大気などの酸化性
雰囲気であっても、ガラスと非酸化物系セラミックスと
の反応性が抑制されているために、有機バインダの除去
を大気中で処理することが可能であり、さらにはその後
に窒素などの不活性雰囲気、窒素/水素混合雰囲気のみ
ならず、大気などの酸化性雰囲気中で焼成しても、緻密
な磁器を作製することができる。
Even if the atmosphere is an oxidizing atmosphere such as the atmosphere, the organic binder is removed in the atmosphere because the reactivity between the glass and the non-oxide ceramic is suppressed. It is possible to produce a dense porcelain by firing not only in an inert atmosphere such as nitrogen or a mixed atmosphere of nitrogen / hydrogen but also in an oxidizing atmosphere such as air.

【0030】上記のようにして作製される磁器は、非酸
化物系セラミック相を5〜70重量%と、ホウ珪酸系ガ
ラス相を30〜95重量%の割合で含み、相対密度が9
5%以上、特に96%以上の緻密質からなる。
The porcelain produced as described above contains 5 to 70% by weight of a non-oxide ceramic phase and 30 to 95% by weight of a borosilicate glass phase, and has a relative density of 9%.
It has a denseness of 5% or more, particularly 96% or more.

【0031】また、非酸化物系セラミックスとガラスと
の反応が進行すると、N2、NOx、NH3、CO、CO
2等の分解ガスが発生し、そのガスが磁器中に円形のボ
イドとして多数残存するが、本発明によれば、非酸化物
系セラミックスとガラスとの反応を抑制することができ
る結果、分解ガスによる円形ボイドの発生を低減するこ
とができる。即ち、この円形ボイドの数が反応性の有無
の指標となるのである。 従って、本発明の磁器中にお
いては、断面観察において、磁器中に存在するボイドは
健全な焼結過程で生成されたいびつ形状のボイドを主体
とするもので、分解ガスによる円形ボイド数が少なく、
具体的には全ボイド数に対する円形ボイド数の比率が5
0%以下、特に40%以下、さらには30%以下である
ことが大きな特徴である。
When the reaction between the non-oxide ceramic and the glass proceeds, N 2 , NOx, NH 3 , CO, CO
Decomposed gas such as 2 is generated, and a large number of such gases remain as circular voids in the porcelain. However, according to the present invention, the reaction between the non-oxide ceramic and the glass can be suppressed. Can reduce the occurrence of circular voids. That is, the number of the circular voids is an index of the presence or absence of reactivity. Therefore, in the porcelain of the present invention, in the cross-sectional observation, the voids present in the porcelain are mainly formed in the shape of a deformed gas generated in a sound sintering process, the number of circular voids due to decomposition gas is small,
Specifically, the ratio of the number of circular voids to the total number of voids is 5
A major feature is that it is 0% or less, particularly 40% or less, and further 30% or less.

【0032】なお、円形ボイドと、いびつ形状のボイド
の区別としては、観察されるボイドのJISB0621
による真円度とそのときの基準円との比が30%以下の
ものを円形ボイドと見なして計算する。
The discrimination between a circular void and a distorted void is made according to JIS B0621 of the observed void.
Is calculated assuming that the ratio of the roundness due to to the reference circle at that time is 30% or less is a circular void.

【0033】さらに、本発明の磁器は、特性上、熱伝導
率が2W/m・K以上、特に2.5W/m・K以上、最
適には3W/m・K以上の高い熱伝導性を具備する。
Furthermore, the porcelain of the present invention has a high thermal conductivity of 2 W / m · K or more, particularly 2.5 W / m · K or more, and optimally 3 W / m · K or more, due to its characteristics. Have.

【0034】本発明の磁器においては、結晶相として、
非酸化物系セラミック相として、AlN、Si34、S
iC、BNの群から選ばれる少なくとも1種、特にAl
N、Si34の群から選ばれる少なくとも1種を含有す
る。これらの結晶相は、該磁器の熱伝導率を向上させる
ために必要である。
In the porcelain of the present invention,
AlN, Si 3 N 4 , S
at least one selected from the group consisting of iC and BN, particularly Al
At least one selected from the group consisting of N and Si 3 N 4 is contained. These crystal phases are necessary to improve the thermal conductivity of the porcelain.

【0035】図1に、本発明の磁器の組織を説明するた
めの概略図を示した。図1に示される通り、本発明の磁
器は、非酸化物系セラミック相(N)と、その非酸化物
系セラミック相(N)の周囲に、マトリックス相とし
て、ホウ珪酸系ガラス相(G)が存在する。また、この
ホウ珪酸系ガラス相(G)は、一部あるいは全部が結晶
化していてもよい。さらに、磁器中には、円形ボイド
(S)およびいびつボイド(B)が点在した組織を有す
る。
FIG. 1 is a schematic view for explaining the structure of the porcelain of the present invention. As shown in FIG. 1, the porcelain of the present invention comprises a non-oxide ceramic phase (N) and a borosilicate glass phase (G) around the non-oxide ceramic phase (N) as a matrix phase. Exists. The borosilicate glass phase (G) may be partially or entirely crystallized. Further, the porcelain has a structure in which circular voids (S) and irregularly shaped voids (B) are scattered.

【0036】また、本発明の磁器中には、非酸化物系セ
ラミック相、ホウ珪酸系ガラス相以外に他の結晶相が存
在していてもよい。
In the porcelain of the present invention, other crystal phases may be present in addition to the non-oxide ceramic phase and the borosilicate glass phase.

【0037】他の結晶相としては、特に酸化物系結晶相
が望ましく、これらの酸化物結晶相は、出発組成物にお
いて、非酸化物系セラミックフィラーおよびガラスに対
して他のフィラーとして添加してもよし、ガラス中から
析出させてもよい。
As the other crystal phases, oxide crystal phases are particularly desirable, and these oxide crystal phases are added to the non-oxide ceramic filler and the glass as other fillers in the starting composition. Alternatively, it may be precipitated from the glass.

【0038】これらの非酸化物系セラミック相以外の酸
化物結晶相を磁器内部に含有させることにより、得られ
る磁器の特性、例えば誘電率、誘電損失、熱膨張係数、
破壊強度、破壊靭性、熱伝導率等、を制御することが可
能となる。
By incorporating an oxide crystal phase other than these non-oxide ceramic phases in the porcelain, the properties of the porcelain obtained, for example, permittivity, dielectric loss, thermal expansion coefficient,
It is possible to control the fracture strength, fracture toughness, thermal conductivity, and the like.

【0039】これらの酸化物結晶相の例としては、Si
2、Al23、SrAl2Si28、BaAl2Si2
8、CaAl2Si28、ZrO2、TiO2、ZnO、M
gAl24、ZnAl24、MgSiO3、Mg2SiO
4、Zn2SiO4、Ca2MgSi27、Sr2MgSi2
7、Ba2MgSi27、CaMgSi26、Mg2
4Si518、Zn2Al4Si518、ムライトの群か
ら選ばれる少なくとも1種が挙げられ、用途に合わせて
選択できる。なお、上記酸化物結晶相はここに例示した
結晶相に限定されるものではない。
Examples of these oxide crystal phases include Si
O 2 , Al 2 O 3 , SrAl 2 Si 2 O 8 , BaAl 2 Si 2 O
8 , CaAl 2 Si 2 O 8 , ZrO 2 , TiO 2 , ZnO, M
gAl 2 O 4 , ZnAl 2 O 4 , MgSiO 3 , Mg 2 SiO
4 , Zn 2 SiO 4 , Ca 2 MgSi 2 O 7 , Sr 2 MgSi 2
O 7 , Ba 2 MgSi 2 O 7 , CaMgSi 2 O 6 , Mg 2 A
l 4 Si 5 O 18, Zn 2 Al 4 Si 5 O 18, at least one can be mentioned from the group of mullite can be selected to suit the application. The oxide crystal phase is not limited to the crystal phases exemplified here.

【0040】さらに、本発明の磁器は、従来のアルミナ
と比較して低誘電率を示す。これは、低誘電率のホウ珪
酸系ガラスを使用することにより、比較的誘電率の高い
AlN、Si34、SiC等を用いた場合においても、
誘電率を低く押さえることができるためであり、本発明
の磁器は誘電率が8以下、さらには7.5以下、最適に
は7.0以下を示す。これによって、この磁器を絶縁基
板とする配線基板において、磁器表面に形成された配線
層に高周波信号を伝送した場合において、高周波信号の
信号遅延時間を小さくすることができ、高周波用配線基
板における絶縁基板として好適なものである。
Furthermore, the porcelain of the present invention has a lower dielectric constant than conventional alumina. This is because, by using borosilicate glass having a low dielectric constant, even when AlN, Si 3 N 4 , SiC or the like having a relatively high dielectric constant is used,
This is because the dielectric constant can be kept low, and the porcelain of the present invention has a dielectric constant of 8 or less, further 7.5 or less, and optimally 7.0 or less. Thus, when a high-frequency signal is transmitted to a wiring layer formed on the surface of the porcelain in a wiring board having the porcelain as an insulating substrate, the signal delay time of the high-frequency signal can be reduced, and the insulation in the high-frequency wiring board can be reduced. It is suitable as a substrate.

【0041】本発明の上記組成物および磁器は、特に絶
縁基板と配線層とを具備する配線基板における絶縁基板
として最も有用である。そこで、図2に、配線基板とし
て典型的な例として、半導体素子を収納搭載した半導体
素子収納用パッケージの概略断面図を図2に示した。図
2によれば、パッケージAは、絶縁基板1の表面および
/あるいは内部にメタライズ配線層2が形成され、絶縁
基板1の下面には、複数の接続用電極3が配列されてい
る。また絶縁基板1の上面中央部には、半導体素子4が
ガラス、樹脂等の接着剤を介して接着固定され、半導体
素子4はメタライズ配線層2とボンディングワイヤ5を
介して電気的に接続され、さらにその上から封止樹脂6
により覆うことにより封止されている。そして、半導体
素子4と、絶縁基板1の下面に形成された複数の接続用
電極3とは、メタライズ配線層2を介して電気的に接続
されている。
The composition and the porcelain of the present invention are most useful as an insulating substrate particularly in a wiring substrate having an insulating substrate and a wiring layer. Therefore, FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of a semiconductor element housing package in which a semiconductor element is housed and mounted as a typical example of a wiring board. According to FIG. 2, the package A has a metallized wiring layer 2 formed on the surface and / or inside of an insulating substrate 1, and a plurality of connection electrodes 3 arranged on the lower surface of the insulating substrate 1. Further, a semiconductor element 4 is bonded and fixed to the center of the upper surface of the insulating substrate 1 via an adhesive such as glass or resin, and the semiconductor element 4 is electrically connected to the metallized wiring layer 2 via bonding wires 5. Furthermore, the sealing resin 6
It is sealed by covering with. The semiconductor element 4 and the plurality of connection electrodes 3 formed on the lower surface of the insulating substrate 1 are electrically connected via the metallized wiring layer 2.

【0042】本発明によれば、図2に示されるようなパ
ッケージにおける絶縁基板1を前述した磁器によって形
成する。さらに、メタライズ配線層2および接続用電極
3としては、銀、銅、金の群から選ばれる少なくとも1
種の低抵抗金属からなることが望ましい。
According to the present invention, the insulating substrate 1 in the package as shown in FIG. 2 is formed by the above-described porcelain. Further, the metallized wiring layer 2 and the connection electrode 3 are at least one selected from the group consisting of silver, copper and gold.
It is desirable to consist of some kind of low resistance metal.

【0043】次に、上記の磁器を用いて配線層を具備す
る配線基板を製造するには、前述したように、非酸化物
系セラミックフィラーとホウ珪酸系ガラスとからなる組
成物に、適当な有機バインダー、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。
Next, in order to manufacture a wiring board having a wiring layer using the above-described porcelain, as described above, a composition comprising a non-oxide-based ceramic filler and borosilicate-based glass is suitably used. An organic binder, an organic solvent, a slurry is prepared by mixing with a solvent, and this is conventionally known as a doctor blade method, a calender roll method, or a rolling method,
It is formed into a sheet by a press forming method. Then, after a through-hole is formed in this sheet-like molded body as desired, the through-hole is filled with a metal paste containing at least one of copper, gold, and silver.

【0044】そして、シート状成形体表面には、所定の
回路パターンを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の配線層の厚みが5〜30μm
となるように、印刷塗布する。
Then, a predetermined circuit pattern is formed on the surface of the sheet-like molded body using a metal paste by a screen printing method, a gravure printing method, or the like.
Print and apply so that

【0045】その後、複数のシート状成形体を位置合わ
せして積層圧着した後、400〜750℃で有機バイン
ダーなどの有機成分を酸化性雰囲気または非酸化性雰囲
気中で除去した後、1000℃以下の酸化性雰囲気また
は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。
Then, after a plurality of sheet-shaped molded articles are aligned and laminated and pressed, an organic component such as an organic binder is removed at 400 to 750 ° C. in an oxidizing atmosphere or a non-oxidizing atmosphere, and then 1000 ° C. or less. By firing in an oxidizing atmosphere or a non-oxidizing atmosphere, a wiring board can be manufactured.

【0046】なお、本発明によれば、酸化性雰囲気中で
のガラスと非酸化物系セラミックフィラーとの反応性を
抑制することができるために、配線層を銀で形成するこ
とができ、その場合には焼成温度は900℃以下で、有
機成分の除去および焼成雰囲気をいずれも酸化性雰囲気
中で行なうことができる。
According to the present invention, since the reactivity between the glass and the non-oxide ceramic filler in an oxidizing atmosphere can be suppressed, the wiring layer can be formed of silver. In this case, the sintering temperature is 900 ° C. or lower, and both the removal of organic components and the sintering atmosphere can be performed in an oxidizing atmosphere.

【0047】また、配線層を銅で形成する場合には、有
機成分の除去および焼成雰囲気をN 2、N2/H2O等の
非酸化性雰囲気とする必要がある。
When the wiring layer is formed of copper,
Removal of machine components and sintering atmosphere to N Two, NTwo/ HTwoSuch as O
It is necessary to have a non-oxidizing atmosphere.

【0048】このようにして形成される配線基板の表面
には、半導体素子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
が接続される。
A semiconductor element is mounted on the surface of the wiring board thus formed and connected to a wiring layer so that signals can be transmitted. As a connection method, the semiconductor element is connected to the wiring layer by directly mounting it on the wiring layer, or by wire bonding, TAB tape, or the like.

【0049】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
より半導体素子収納用パッケージを作製することができ
る。
Further, a cap made of the same kind of insulating material as the insulating substrate, another insulating material, or a metal having good heat dissipation properties is provided on the surface of the wiring board on which the semiconductor element is mounted, such as glass, resin, brazing material or the like. By bonding with an adhesive, the semiconductor element can be hermetically sealed, whereby a package for housing a semiconductor element can be manufactured.

【0050】[0050]

【実施例】表1の組成からなる5種のガラスを準備し
た。
EXAMPLES Five types of glasses having the compositions shown in Table 1 were prepared.

【0051】[0051]

【表1】 [Table 1]

【0052】これらのガラスを白金るつぼ中に投入し、
大気中、1200℃、1時間の条件で加熱して、溶融さ
せた。この溶融ガラス中にそれぞれ純度96%、相対密
度95%以上、10×10×0.5mmの大きさのAl
Nセラミックス、Si34セラミックス、SiCセラミ
ックス、BNセラミックスを浸積し、5分間浸漬し、セ
ラミックスを引き上げた。
These glasses are put into a platinum crucible,
It was heated and melted at 1200 ° C. for 1 hour in the air. Each of the molten glasses has a purity of 96%, a relative density of 95% or more, and a size of 10 × 10 × 0.5 mm.
N ceramics, Si 3 N 4 ceramics, SiC ceramics, and BN ceramics were immersed and immersed for 5 minutes, and the ceramics were pulled up.

【0053】引き上げたセラミックスを、弗化水素によ
り表面に付着したガラスを除去し、単位表面積当たりの
重量減少を算出した。結果は表1に示す。
The glass attached to the surface of the pulled ceramics was removed with hydrogen fluoride, and the weight loss per unit surface area was calculated. The results are shown in Table 1.

【0054】そして、上記各結晶化ガラス粉末に対し
て、平均粒径が0.5μm以上の非酸化物系セラミック
粉末として、AlN粉末、Si34粉末、SiC粉末、
BN粉末を用いて、表2の組成に従い混合した。
Then, AlN powder, Si 3 N 4 powder, SiC powder, non-oxide ceramic powder having an average particle diameter of 0.5 μm or more with respect to each of the above-mentioned crystallized glass powders.
The BN powder was mixed according to the composition shown in Table 2.

【0055】そして、この混合物に有機バインダー、可
塑剤、トルエンを添加して、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30
0μm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/
cm2の圧力を加えて熱圧着した。
Then, an organic binder, a plasticizer, and toluene are added to the mixture to prepare a slurry, and the slurry is used to have a thickness of 30 by a doctor blade method.
A 0 μm green sheet was produced. Then, five green sheets are laminated, and at a temperature of 50 ° C., 100 kg /
Thermocompression bonding was performed by applying a pressure of 2 cm 2 .

【0056】得られた積層体を大気中、500℃で脱バ
インダーした後、大気中で表2の条件において焼成して
絶縁基板用磁器を得た。なお、磁器組成を分析した結
果、出発組成と実質的に同一であった。
After debinding the obtained laminate at 500 ° C. in the air, it was fired in the air under the conditions shown in Table 2 to obtain porcelain for an insulating substrate. As a result of analyzing the porcelain composition, it was substantially the same as the starting composition.

【0057】得られた磁器の中心部を鏡面加工して20
0倍の走査型電子顕微鏡写真を任意箇所10箇所を撮影
し、各箇所について円形ボイド数/全ボイド数の比率を
算出し、その平均を表3に示した。
The central part of the obtained porcelain was mirror-finished to 20
Ten arbitrary locations were photographed with a scanning electron microscope photograph of 0 magnification, the ratio of the number of circular voids / the total number of voids was calculated for each location, and the average is shown in Table 3.

【0058】また、得られた磁器の熱伝導率を、レーザ
ーフラッシュ法にて測定した。また、磁器表面にIn−
Gaペーストを塗布して電極とし、LCRメーターを用
いて、測定周波数1MHzにおいて誘電率を測定した。
測定の結果は表3に示した。また、磁器中における結晶
相をX線回折測定から同定し、ピーク強度の大きい順に
表3に示した。
The thermal conductivity of the obtained porcelain was measured by a laser flash method. In addition, In-
A Ga paste was applied to form an electrode, and the dielectric constant was measured at a measurement frequency of 1 MHz using an LCR meter.
The results of the measurement are shown in Table 3. The crystal phases in the porcelain were identified by X-ray diffraction measurement, and are shown in Table 3 in descending order of peak intensity.

【0059】さらに、上記のグリーンシートに対して、
ビアホールを形成して銀ペーストを充填し、シート表面
に銀ペーストを配線パターンとして印刷塗布し、また、
最下層のグリーンシートの底面には、内部の配線層と導
通する電極層を形成した後、これを5層積層して、上記
と同様な条件で焼成して35mm角、厚み1.2mmの
多層配線基板をそれぞれ200個作成した。
Further, for the above green sheet,
Form a via hole, fill with silver paste, print and apply silver paste as a wiring pattern on the sheet surface,
On the bottom surface of the lowermost green sheet, after forming an electrode layer conducting to the internal wiring layer, five layers are laminated and fired under the same conditions as above to form a multilayer of 35 mm square and 1.2 mm thick. Two hundred wiring boards were prepared.

【0060】このときの、寸法ばらつきを測定し、寸法
精度が±350μmの良品のものの比率を算出し表3に
示した。
At this time, the dimensional variation was measured, and the ratio of non-defective products having a dimensional accuracy of ± 350 μm was calculated.

【0061】また、一部の試料については、フィラー成
分として、非酸化物系セラミック粉末に代わり、コーデ
ィエライト粉末、ZrO2粉末を用いて同様に磁器を作
製し評価した。
For some of the samples, cordierite powder and ZrO 2 powder were used in place of non-oxide ceramic powders as filler components, and porcelain was similarly prepared and evaluated.

【0062】[0062]

【表2】 [Table 2]

【0063】[0063]

【表3】 [Table 3]

【0064】表1〜表3の結果から明らかなように、本
発明に基づき、ガラスとして、ガラス転移点が800℃
以下で、かつ該ガラスを1200℃で加熱溶融したガラ
ス融液中に、純度96重量%以上の前記非酸化物系セラ
ミックスを5分間浸積した後の重量減少が該セラミック
スの単位表面積あたり0.15g/cm2以下であるホ
ウ珪酸系ガラスと、非酸化物系セラミックフィラーとを
所定の比率で混合、焼成を行った磁器においては、非酸
化物系セラミック相も出発組成のフィラー量とほぼ同量
で存在しており、熱伝導率が2W/m・K以上、誘電率
が8以下、寸法精度良品率が85%以上と良好な結果を
示した。
As is clear from the results of Tables 1 to 3, the glass of the present invention has a glass transition point of 800 ° C.
The weight loss after immersing the non-oxide ceramic having a purity of 96% by weight or more in a glass melt obtained by heating and melting the glass at 1200 ° C. for 5 minutes is less than 0.1% per unit surface area of the ceramic. In a porcelain obtained by mixing and firing a borosilicate glass having a weight of 15 g / cm 2 or less and a non-oxide ceramic filler at a predetermined ratio, the non-oxide ceramic phase has almost the same amount of filler as the starting composition. The thermal conductivity was 2 W / m · K or more, the dielectric constant was 8 or less, and the dimensional accuracy good product ratio was 85% or more, showing good results.

【0065】それに対して、非酸化物系セラミックフィ
ラーの量が5重量%未満の試料No.1、8、14にお
いては、いずれも熱伝導率が2W/m・Kよりも低く、
逆に非酸化物系セラミックフィラーの量が70重量%よ
りも多い試料No.7、13、20においては、いずれ
も緻密な磁器を得ることができなかった。
On the other hand, when the amount of the non-oxide ceramic filler was less than 5% by weight, Sample No. In Examples 1, 8, and 14, the thermal conductivity was lower than 2 W / m · K,
Conversely, Sample No. 1 in which the amount of the non-oxide ceramic filler was more than 70% by weight. In 7, 13, and 20, no dense porcelain could be obtained.

【0066】また、非酸化物系セラミックフィラーに変
えて、フィラーとしてコーディエライト、ZrO2を用
いた試料No.27、28では、いずれも熱伝導率が2
W/m・Kよりも低く、さらに1200℃で加熱溶融し
た、ガラス融液中に非酸化物系セラミックスを5分間浸
積した際の重量減少が0.15g/cm2より多いガラ
スを用いた試料No.29、30、31、32において
は、焼成中にガラスとフィラーが反応して、ガスを発生
する結果、寸法精度が著しく低下した。
In addition, sample No. 1 using cordierite or ZrO 2 as the filler instead of the non-oxide ceramic filler was used. 27 and 28, both have a thermal conductivity of 2
A glass that is lower than W / m · K and that has been heated and melted at 1200 ° C. and that has a weight loss of more than 0.15 g / cm 2 when a non-oxide ceramic is immersed in a glass melt for 5 minutes is used. Sample No. In Nos. 29, 30, 31, and 32, the glass and the filler reacted during firing to generate gas, and as a result, the dimensional accuracy was significantly reduced.

【0067】[0067]

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、非
酸化物系セラミックフィラーと複合化させるガラスとし
て、ガラス融液中で非酸化物系セラミックスの重量減少
の小さいガラスを用いることにより、1000℃以下の
低温で焼成が可能であり、しかも非酸化性雰囲気のみな
らず、酸化性雰囲気中での焼成においても非酸化物系セ
ラミックフィラーとガラスとの反応性を抑制することが
できるために、銀、銅、金などの低抵抗金属による配線
層を同時焼成によって形成でき、さらに、磁器が高熱伝
導率と低誘電率を有することから、熱放散性を高めると
同時に、高周波信号の信号遅延時間を小さくできる配線
基板を寸法精度よく製造することができる。
As described above in detail, according to the present invention, as a glass to be compounded with a non-oxide ceramic filler, a glass having a small weight loss of the non-oxide ceramic in a glass melt is used. , It can be fired at a low temperature of 1000 ° C. or less, and can suppress the reactivity between the non-oxide ceramic filler and the glass not only in the non-oxidizing atmosphere but also in the oxidizing atmosphere. In addition, a wiring layer made of a low-resistance metal such as silver, copper, or gold can be formed by simultaneous firing.Furthermore, the porcelain has high thermal conductivity and low dielectric constant. A wiring board capable of reducing the delay time can be manufactured with high dimensional accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の絶縁基板における磁器の組織を説明す
るための概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the structure of porcelain in an insulating substrate according to the present invention.

【図2】本発明の配線基板を用いた半導体素子収納用パ
ッケージを説明するための概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining a semiconductor element storage package using the wiring board of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

G ホウ珪酸系ガラス相 N 非酸化物系セラミック相 A 半導体素子収納用パッケージ 1 絶縁基板 2 配線層 3 接続用電極 4 半導体素子 S 円形ボイド B いびつボイド G Borosilicate glass phase N Non-oxide ceramic phase A Semiconductor device storage package 1 Insulating substrate 2 Wiring layer 3 Connection electrode 4 Semiconductor device S Circular void B Irritable void

───────────────────────────────────────────────────── 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 1/03 610 C04B 35/58 103A 104A ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H05K 1/03 610 C04B 35/58 103A 104A

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】非酸化物系セラミックフィラーを5〜70
重量%と、ガラス転移点が800℃以下であり、かつ1
200℃で加熱溶融したガラス融液中に純度96重量%
以上の前記非酸化物系セラミックスを5分間浸積した後
の単位表面積あたりの重量減少が0.15g/cm2
下のホウ珪酸系ガラスを30〜95重量%とからなるこ
とを特徴とする低温焼成磁器組成物。
1. A non-oxide ceramic filler of 5 to 70%.
% By weight, the glass transition point is 800 ° C. or lower, and 1
96 wt% purity in glass melt heated and melted at 200 ° C
A low-temperature borosilicate glass having a weight reduction per unit surface area of 0.15 g / cm 2 or less after immersion of the above-mentioned non-oxide ceramic for 5 minutes; Fired porcelain composition.
【請求項2】前記非酸化物系セラミックフィラーが、A
lN、Si34、SiC、BNの群から選ばれる1種以
上であることを特徴とする請求項1記載の低温焼成磁器
組成物。
2. The method according to claim 1, wherein the non-oxide ceramic filler is A
lN, Si 3 N 4, SiC , a low temperature fired ceramic composition according to claim 1, wherein the at least one selected from the group consisting of BN.
【請求項3】前記ガラス中のPb、Bi、Cuおよびア
ルカリ金属元素の含有量が総量で0.5重量%以下であ
ることを特徴とする請求項1または2記載の低温焼成磁
器組成物。
3. The low-temperature fired porcelain composition according to claim 1, wherein the total content of Pb, Bi, Cu and alkali metal elements in said glass is 0.5% by weight or less.
【請求項4】前記組成物の焼成によって、前記ホウ珪酸
系ガラスが、結晶化することを特徴とする請求項1乃至
請求項3記載の低温焼成磁器組成物。
4. The low-temperature fired porcelain composition according to claim 1, wherein the borosilicate glass is crystallized by firing the composition.
【請求項5】非酸化物系セラミック相を5〜70重量%
と、ホウ珪酸系ガラス相を30〜95重量%の割合で含
み、熱伝導率が2W/m・K以上、相対密度が95%以
上の磁器であり、該磁器中における断面観察における全
ボイド数に対する円形ボイド数の比率が50%以下であ
ることを特徴とする低温焼成磁器。
5. A non-oxide ceramic phase comprising 5 to 70% by weight.
And a porcelain containing a borosilicate glass phase at a ratio of 30 to 95% by weight, a thermal conductivity of 2 W / m · K or more and a relative density of 95% or more, and the total number of voids in cross-sectional observation in the porcelain Low-temperature fired porcelain characterized in that the ratio of the number of circular voids to is 50% or less.
【請求項6】前記非酸化物系セラミック相が、AlN、
Si34、SiC、BNの群から選ばれる少なくとも1
種からなることを特徴とする請求項5記載の低温焼成磁
器。
6. The non-oxide ceramic phase comprises AlN,
At least one selected from the group consisting of Si 3 N 4 , SiC and BN
6. The low-temperature fired porcelain according to claim 5, comprising a seed.
【請求項7】前記磁器中のPb、Bi、Cuおよびアル
カリ金属元素の含有量が総量で0.5重量%以下である
ことを特徴とする請求項5または請求項6記載の低温焼
成磁器。
7. The low-temperature fired porcelain according to claim 5, wherein the total content of Pb, Bi, Cu and an alkali metal element in the porcelain is 0.5% by weight or less.
【請求項8】前記ホウ珪酸系ガラス相から、酸化物セラ
ミック結晶相が析出していることを特徴とする請求項5
乃至請求項7のいずれか記載の低温焼成磁器。
8. An oxide ceramic crystal phase is precipitated from the borosilicate glass phase.
A low-temperature fired porcelain according to any one of claims 1 to 7.
【請求項9】非酸化物系セラミックフィラーを5〜70
重量%と、ガラス転移点が800℃以下であり、かつ1
200℃で加熱溶融したガラス融液中に純度96重量%
以上の前記非酸化物系セラミックスを5分間浸積した後
の単位表面積あたりの重量減少が0.15g/cm2
下のホウ珪酸系ガラスを30〜95重量%との割合で混
合し、これを所定形状に成形後、1000℃以下にて焼
成することを特徴とする低温焼成磁器の製造方法。
9. A non-oxide ceramic filler of 5 to 70%.
% By weight, the glass transition point is 800 ° C. or lower, and 1
96 wt% purity in glass melt heated and melted at 200 ° C
A borosilicate glass having a weight reduction per unit surface area of 0.15 g / cm 2 or less after immersion of the above non-oxide ceramic for 5 minutes is mixed at a ratio of 30 to 95% by weight. A method for producing a low-temperature fired porcelain, which is fired at a temperature of 1000 ° C. or less after forming into a predetermined shape.
【請求項10】前記非酸化物系セラミックスが、Al
N、Si34、SiC、BNの群から選ばれる少なくと
も1種からなることを特徴とする請求項9記載の低温焼
成磁器の製造方法。
10. The non-oxide-based ceramic is made of Al
N, Si 3 N 4, SiC , a manufacturing method of low-temperature fired porcelain according to claim 9, characterized in that composed of at least one selected from the group consisting of BN.
【請求項11】前記ホウ珪酸系ガラス中のPb、Bi、
Cuおよびアルカリ金属元素の含有量が総量で0.5重
量%以下であることを特徴とする請求項9または請求項
10記載の低温焼成磁器の製造方法。
11. Pb, Bi, and Pb in the borosilicate glass.
The method for producing a low-temperature fired porcelain according to claim 9 or 10, wherein the total content of Cu and the alkali metal element is 0.5% by weight or less.
【請求項12】前記ガラスが、焼成によって結晶化する
ことを特徴とする請求項9乃至請求項11のいずれか記
載の低温焼成磁器の製造方法。
12. The method of manufacturing a low-temperature fired porcelain according to claim 9, wherein said glass is crystallized by firing.
【請求項13】絶縁基板の表面および/または内部に低
抵抗金属からなる配線層を形成してなることを特徴とす
る配線基板において、前記絶縁基板が、非酸化物系セラ
ミック相を5〜70重量%と、ホウ珪酸系ガラス相を3
0〜95重量%の割合で含み、熱伝導率が2W/m・K
以上、相対密度が95%以上の磁器からなり、該磁器中
における断面観察における全ボイド数に対する円形ボイ
ド数の比率が50%以下であることを特徴とする配線基
板。
13. A wiring board, wherein a wiring layer made of a low-resistance metal is formed on the surface and / or inside of the insulating substrate. Wt% and 3% borosilicate glass phase
0-95% by weight, thermal conductivity is 2W / m · K
As described above, a wiring board comprising a porcelain having a relative density of 95% or more, wherein the ratio of the number of circular voids to the total number of voids in cross-sectional observation in the porcelain is 50% or less.
【請求項14】前記非酸化物系セラミック相が、Al
N、Si34、SiC、BNの群から選ばれる少なくと
も1種からなることを特徴とする請求項13記載の配線
基板。
14. The non-oxide-based ceramic phase is Al
N, Si 3 N 4, SiC , a wiring board according to claim 13, characterized in that it consists of at least one selected from the group consisting of BN.
【請求項15】前記磁器中のPb、Bi、Cuおよびア
ルカリ金属元素の含有量が総量で0.5重量%以下であ
ることを特徴とする請求項13または請求項14記載の
配線基板。
15. The wiring board according to claim 13, wherein the total content of Pb, Bi, Cu and an alkali metal element in said porcelain is 0.5% by weight or less.
【請求項16】前記ガラス相から、酸化物結晶相が析出
していることを特徴とする請求項13乃至請求項15の
いずれか記載の配線基板。
16. The wiring substrate according to claim 13, wherein an oxide crystal phase is precipitated from the glass phase.
【請求項17】非酸化物系セラミックスを5〜70重量
%と、ガラス転移点が800℃以下であり、かつ120
0℃で加熱溶融したガラス融液中に純度96重量%以上
の前記非酸化物系セラミックスを5分間浸積した後の単
位表面積あたりの重量減少が0.15g/cm2以下の
ホウ珪酸系ガラスを30〜95重量%との割合で混合
し、これを所定の基板形状に成形後、該成形体表面に、
低抵抗金属を含有する導体ペーストを印刷塗布した後、
1000℃以下で焼成することを特徴とする配線基板の
製造方法。
17. A non-oxide ceramic having a glass transition point of 800.degree.
Borosilicate glass having a weight reduction of 0.15 g / cm 2 or less per unit surface area after immersion of the non-oxide ceramic having a purity of 96% by weight or more in a glass melt heated and melted at 0 ° C. for 5 minutes. Is mixed at a ratio of 30 to 95% by weight, and is formed into a predetermined substrate shape.
After printing and applying a conductor paste containing a low-resistance metal,
A method for manufacturing a wiring board, comprising baking at 1000 ° C. or lower.
【請求項18】前記非酸化物系セラミックスが、Al
N、Si34、SiC、BNの群から選ばれる少なくと
も1種からなることを特徴とする請求項17記載の配線
基板の製造方法。
18. The method according to claim 18, wherein the non-oxide ceramic is Al
N, Si 3 N 4, SiC , method of manufacturing a wiring board according to claim 17, characterized in that it consists of at least one selected from the group consisting of BN.
【請求項19】前記ホウ珪酸系ガラス中のPb、Bi、
Cuおよびアルカリ金属元素の含有量が総量で0.5重
量%以下であることを特徴とする請求項17または請求
項18記載の配線基板の製造方法。
19. Pb, Bi, and Pb in the borosilicate glass.
19. The method for manufacturing a wiring board according to claim 17, wherein a total content of Cu and an alkali metal element is 0.5% by weight or less.
【請求項20】前記ガラスが、焼成によって結晶化する
ことを特徴とする請求項17乃至請求項19のいずれか
記載の配線基板の製造方法。
20. The method for manufacturing a wiring board according to claim 17, wherein said glass is crystallized by firing.
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