JP2001342074A - 複合粒子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】セラミック粒子表面に均一な厚みのガラス層を
被着形成した複合粒子、およびそれを用いてセラミック
フィラーの含有比率を高めたガラスセラミックスを絶縁
基板とする配線基板を提供する。 【解決手段】平均粒径が０．５〜１０μｍであり、かつ
セラミック粒子Ｙ表面に厚さ０．０５〜２μｍのガラス
層Ｚを被覆してなる複合粒子Ｘであって、水１００ｇ中
に複合粒子Ｘを１０ｇ添加し、１２時間混合したとき、
平均粒径の減少率が１０％以下である複合粒子Ｘを用い
て、ガラスｐおよび／またはガラスから析出した結晶と
フィラーとしてセラミック粒子ｑとを含有し、相対密度
９０％以上、研磨面の走査型電子顕微鏡写真において、
隣接するセラミックフィラー粒子ｑ、ｑ間の距離が、セ
ラミックフィラー粒子ｑの平均粒径の６０％以下である
割合が９０％以上のガラスセラミックスｏを作製する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラスを被覆した
セラミック粒子からなる複合粒子に関するものであり、
特に、銅や銀と同時焼成が可能であり、また、磁器中の
セラミック粒子の割合を高めた絶縁基板を具備する配線
基板に関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来より、セラミック粒子の表面にガラス
を被覆する方法が知られている。例えば、特表平７−５
０２２４５号公報では、シリカ粒子等の表面をゾルゲル
法により得たホウケイ酸ガラスゲルで被覆し、低温で乾
燥した複合粒子を作製し、この複合粒子を成形、焼成す
ることによって低誘電率基板を作製することが記載され
ている。また、特開平６−３２１６１５号公報等では、
セラミック粒子をゾルゲル法によって得られたゲルガラ
スで被覆し、６００〜８００℃に加熱してガラス中の分
解ガスを除いた後、得られた凝集塊を粉砕し、これをテ
ープ状に成形して焼成した磁器が記載されている。さら
に、特開昭６１−２１９６１号公報では、アルミナ粒子
表面に溶融したガラスを被着形成し、粉砕することによ
ってアルミナ／ガラスの複合材料を作製できることが記
載されている。

【０００３】一方、セラミック配線基板としては、アル
ミナ質焼結体からなる絶縁基板の表面または内部にタン
グステンやモリブデンなどの高融点金属からなる配線層
が形成されたものが普及しているが、高度情報化時代を
迎え、使用される周波数帯域は高周波化に移行しつつあ
ることから、抵抗が小さい、銅、銀、金などの低抵抗金
属を主成分とする導体の配線層を焼成により一体的に形
成できることが要求される。

【０００４】この要求に対して、配線基板の絶縁基板と
して、ガラスとセラミックスとの複合材料であるガラス
セラミックスを絶縁基板として用いた配線基板が開発さ
れつつあり、特に、上述したような公報によれば、ガラ
ス被覆セラミック粒子を用いることにより、セラミック
やガラスの凝集や偏析をなくし、構造的な不均一がなく
寸法的にひずみの生じない磁器を作製できることが記載
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た特表平７−５０２２４５号公報のガラス被覆粒子は、
シリカ粒子表面にホウケイ酸ガラスゲルを被覆するため
に、ゲルの流動性に伴って局所的にガラス被覆厚みが異
なりセラミック粒子を均一に被覆することができず、ま
た、ゾルを単に乾燥させるだけでは被覆粒子同士が凝集
してしまい、さらに、複合粒子に有機溶剤を加えてスラ
リー化すると、被覆されたゾルが剥離して有機溶剤中に
溶解してしまう結果、焼成後の基板中のセラミックフィ
ラーの均分散性を高めるには限界があり構造的な不均一
が生じるという問題があり、また、ゲルガラス中の有機
物成分の含有量が多くなり脱バインダ特性が低下すると
ともに低温で磁器を緻密化させることができないという
問題があった。

【０００６】また、特開平６−３２１６１５号公報等の
ゲルガラスを被覆した後、６００〜８００℃で熱処理し
たセラミック粒子では、熱処理後、セラミック粒子とガ
ラスとの凝集塊を粉砕する必要があることから、粉砕時
にセラミック粒子とガラスとの界面で剥離したりして、
セラミック粒子表面においてガラスを部分的にしか被覆
できなかったり、セラミック粒子とガラスが分離してし
まい、セラミック粒子表面に均一な厚みのガラスを被覆
することができないという問題があった。さらに、前記
粉砕により複合粒子はいびつな形状となりやすく、成形
体の密度が低下して焼結性が低下したり、緻密化させる
ためにはガラス量を増す必要があり磁器中のセラミック
粒子の含有割合が低いという問題があった。

【０００７】さらに、特開昭６１−２１９６１号公報の
セラミック粒子表面に溶解したガラスを被着形成して粉
砕する方法では、粉砕することによって上記同様の理由
により、セラミック粒子表面に均一な厚みのガラスを被
覆することができず、また、焼結性が低下したり、磁器
中のセラミック粒子の含有割合が低いという問題があ
り、さらに、溶融したガラスがセラミック粒子表面に接
触することから、セラミック粒子の表面で反応が起こっ
てセラミック粒子の特性が変化したり、ガラス成分が変
化して磁器特性が変動してしまう恐れがあった。

【０００８】従って、本発明の目的は、ガラスの均一な
被覆厚みを有するセラミック粒子からなる複合粒子およ
びそれを用いたセラミックフィラーの含有比率を高め、
特に、銅または銀を主成分とする導体層との同時焼成が
可能な低温焼成磁器を絶縁基板とする配線基板を作製す
ることにある。

【０００９】

【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、セラミック粒子とガラス粒子とを乾
式混合して粒子同士を高い衝突力で衝突、接触、摩擦さ
せることによりセラミック粉末表面の改質を行い、強度
の高いセラミック粒子表面に均一な厚みのガラス層を被
着形成できることを知見した。

【００１０】すなわち、本発明の複合粒子は、平均粒径
が０．５μｍ以上であり、かつセラミック粒子表面に厚
さ０．０５〜２μｍのガラス層を被覆してなる複合粒子
であって、水１００ｇ中に前記複合粒子を１０ｇ添加
し、１２時間混合したとき、該複合粒子の平均粒径の減
少率が１０％以下であることを特徴とするものである。

【００１１】ここで、前記セラミック粒子と前記ガラス
層との間に反応生成物層が１０ｎｍ以下の厚みで存在す
ること、平均アスペクト比１．７以下の概略球状である
こと、前記セラミック粒子がＡｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、Ｍｇ
ＴｉＯ₃、ＣａＴｉＯ₃、ＳｒＴｉＯ₃、コージェライ
ト、エンスタタイト、フォルステライト、ステアタイ
ト、ウイレマイト、ＺｎＴｉＯ₃、Ｚｎ₂ＴｉＯ₄、ディ
オプサイド、ＺｒＯ₂、ＭｇＯ、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ₃
Ｎ₄の群から選ばれる少なくとも１種を主成分とするこ
とが望ましい。

【００１２】また、前記ガラス層が、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ
₃、アルカリ土類金属酸化物を含有すること、前記ガラ
ス層が、さらにＢ₂Ｏ₃を１６重量％以下の割合で含有す
ること、前記ガラス層中のＰｂＯおよびアルカリ金属酸
化物の含有量がそれぞれ１０重量％以下であることが望
ましい。

【００１３】さらに本発明の複合粒子の製造方法は、セ
ラミック粒子とガラス粒子とを乾式混合することにより
セラミック粒子表面にガラスを被覆することを特徴とす
るものである。

【００１４】ここで、前記セラミック粒子を５０〜９９
重量％と、前記ガラス粒子を１〜５０重量％との割合で
混合すること、前記乾式混合が、前記セラミック粒子と
前記ガラス粒子とを容器内に入れて該容器を回転させる
方法であることが望ましい。

【００１５】また、本発明のガラスセラミックスは、ガ
ラスおよび／またはガラスから析出した結晶とフィラー
としてセラミック粒子とを含有するとともに、相対密度
９０％以上のガラスセラミックスであって、該ガラスセ
ラミックスの研磨面の走査型電子顕微鏡写真において、
隣接する前記セラミック粒子間の距離が、該セラミック
粒子の平均粒径の６０％以下である割合が９０％以上で
あることを特徴とするものである。

【００１６】ここで、前記セラミックフィラーが、平均
アスペクト比１．７以下の概略球状であること、前記セ
ラミックフィラーが、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＭｇＴｉ
Ｏ₃、ＣａＴｉＯ₃、ＳｒＴｉＯ₃、コージェライト、エ
ンスタタイト、フォルステライト、ステアタイト、ウイ
レマイト、ＺｎＴｉＯ₃、Ｚｎ₂ＴｉＯ₄、ディオプサイ
ド、ＺｒＯ₂、ＭｇＯ、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄の群
から選ばれる少なくとも１種を主成分とすること、前記
セラミックフィラーの含有比率が５０重量％以上である
ことが望ましい。

【００１７】また、前記ガラスから析出した結晶が、Ｍ
ｇＴｉＯ₃、ＣａＴｉＯ₃、ＳｒＴｉＯ₃、コージェライ
ト、エンスタタイト、フォルステライト、ステアタイ
ト、ウイレマイト、ＺｎＴｉＯ₃、Ｚｎ₂ＴｉＯ₄、ディ
オプサイド、アノーサイト、スラウソナイトの群から選
ばれる少なくとも１種を含有することが望ましい。

【００１８】さらに、本発明の配線基板は、絶縁基板表
面に銅または銀を主成分とし焼結によって一体化した導
体層が形成された配線基板において、前記絶縁基板が上
述のガラスセラミックスからなることを特徴とするもの
である。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の複合粒子を作製するに
は、まず、セラミック粉末とガラス粉末とを準備する。
上記セラミック粒子としては、例えば、平均粒径０．３
５μｍ以上、特に０．５〜１５μｍ、さらに１〜１０μ
ｍ、さらには３〜８μｍの酸化物、窒化物または炭化物
からなり、特に、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＭｇＴｉＯ₃、Ｃ
ａＴｉＯ₃、ＳｒＴｉＯ₃、コージェライト、エンスタタ
イト、フォルステライト、ステアタイト、ウイレマイ
ト、ＺｎＴｉＯ₃、Ｚｎ₂ＴｉＯ₄、ディオプサイド、Ｚ
ｒＯ₂、ＭｇＯ、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄の群から選
ばれる少なくとも１種を主成分とすることが望ましい。

【００２０】また、前記セラミック粒子はスラリー中で
の粒子の分散性を高め、成形体および磁器の密度を高め
る点で、平均アスペクト比１．７以下の概略球状である
ことが望ましく、さらに粒子に凝集がなく単結晶粒子か
らなることが望ましい。

【００２１】また、ガラスとしては、ＰｂＯ系ガラス、
Ｂｉ系ガラス、ホウ珪酸系ガラス、アルカリホウ珪酸ガ
ラス、アルミノホウ珪酸ガラス等が挙げられるが、中で
もＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＲＯ（Ｒ：アルカリ土類元素の
少なくとも１種）を含有するガラスを含むことが望まし
い。さらに、該ガラス中にホウ素（Ｂ）を含有してもよ
いが、高周波帯での誘電損失を低減するために、ホウ素
の含有量は、ガラス中、Ｂ₂Ｏ₃換算で１６重量％以下、
特に９重量％以下、さらに１重量％以下であることが望
ましい。さらにまた、前記ガラス中のＰｂＯおよびアル
カリ金属酸化物の含有量が１０重量％以下、特に１重量
％以下、さらに０．１重量％以下、さらにはこれらを実
質的に含有しないことが望ましい。

【００２２】また、ガラスの軟化点は６００〜９００
℃、特に７００〜８５０℃であることが望ましい。

【００２３】そして、上記セラミック粉末とガラス粉末
とを、例えば、平均粒径０．３５μｍ以上のセラミック
粉末５０〜９９重量％と、平均粒径０．５μｍ以上、特
にガラス粉末の平均粒径／セラミック粒子の平均粒径の
比が０．１〜０．７のガラス粉末１〜５０重量％とを所
定の比率配合し、ジェットミルや、セラミック粒子とガ
ラス粒子とを容器内に入れて該容器を、例えば、１００
ｒｐｍ以上にて高速回転させる等の乾式混合法によって
混合することにより、セラミック粒子とガラス粒子との
粒子同士を衝突、接触、摩擦させて、ガラス粒子が優先
的に破砕されるとともに、強度の低いガラス粒子の一部
がセラミック粒子表面に付着する結果、強度の高いセラ
ミック粒子表面に均一な厚みのガラス層を被着形成する
ことができる。

【００２４】また、ガラスは摩擦熱を伴ってセラミック
粒子表面に付着することから、セラミック粒子表面に被
覆されるガラスは密着性の高いものとなるために、水１
００ｇ中に前記複合粒子を１０ｇ添加し、１２時間混合
したとき、粉末の平均粒径の減少率が１０％以下、特に
５％以下となり、複合粒子に溶剤を添加、混合してスラ
リー化する際、被覆されたガラスが剥がれて不均一とな
ることを防止できる。すなわち、上記平均粒径の減少率
が１０％を越えると、複合粒子を混合した際に複合粒子
のガラス層が剥がれてしまい、複合粒子の均質性が損な
われる。

【００２５】なお、上記混合の具体的な条件は、容積が
５００ｍｌの直径５０ｍｍの概略円筒状の容器内に水１
００ｇと複合粒子１０ｇとを入れて回転数５０回／分の
回転ミルにて１２時間混合し、混合する前後の粉末の粒
径をマイクロトラック法により求めた粒径の平均値の意
である。

【００２６】また、特に、前記乾式混合として、前記セ
ラミック粒子と前記ガラス粒子とを容器内に入れて該容
器を回転させる方法では、セラミック粒子とガラス粒子
とが遠心力により効率的に衝突、接触するために、比較
的小さい駆動力によってセラミック粒子表面の改質が可
能となり、セラミック粒子表面にガラス層を被覆するこ
とができ、セラミック粒子が粉砕されることを抑制でき
る。

【００２７】上記態様の複合粒子は、平均粒径が０．５
μｍ以上、特に０．６〜１９μｍ、さらに１．１〜１４
μｍ、さらには３．１〜１２μｍとなり、かつセラミッ
ク粒子表面に厚さ０．０５〜２μｍのガラス層が被覆さ
れたものとなる。すなわち、複合粒子の平均粒径が０．
５μｍより小さいと、焼結性が低下してガラスセラミッ
クスを例えば１０５０℃以下、特に１０００℃以下の低
温で相対密度９０％以上に緻密化することができず、ま
た、上記ガラス層の被覆厚みが０．０５μｍより小さい
と、ガラスセラミックス中にガラスを均一に被覆するこ
とができず、２μｍより厚いと、ガラスセラミックス中
でのセラミックフィラー粒子を多量に、均一に分散させ
ることができない。

【００２８】なお、前記ガラス層は平均粒径が１μｍ以
下、特に０．１μｍ以下、さらに０．０５μｍ以下の微
粒子の凝集体でもよく、またガラス状に形成されていて
もよく、両者が組み合わされたものでもよい。

【００２９】さらに、前記セラミック粒子と前記ガラス
層との間には両者の反応によって生成される反応生成物
層が形成されていてもよいが、反応生成物層による誘電
率、誘電損失、強度、熱伝導率等の劣化を防止する点
で、該反応生成物層の厚みは１００ｎｍ以下であること
が望ましい。

【００３０】また、上記乾式混合時にガラス表面の活性
度を増すために、少量の水および／または有機バインダ
を添加してもよい。

【００３１】上記態様の複合粒子は、特に、平均粒径が
０．５〜１０μｍ、１〜５μｍであることが望ましく、
また、上記複合粒子内には、平均粒径０．５μｍ以下、
特に０．２μｍ以下のセラミック粒子またはガラス粒子
が総量で１０重量％以下の比率で共存していてもよい。

【００３２】また、上記複合粒子を用いて磁器を作製す
るには、上記セラミック粉末とガラス粉末とを乾式混合
して作製した複合粒子に対して、所望により有機バイン
ダと溶剤とを添加し、混合した後、ドクターブレード
法、カレンダーロール法、プレス成形法、押出成型法、
鋳込み成型法等の公知の成形法によって、所定形状に成
形し、例えば１０５０℃以下、特に１０００℃以下の所
定の温度で焼成することによって相対密度９０％以上、
特に９５％以上に緻密化したガラスセラミックスが作製
される。

【００３３】本発明によれば、上記態様のガラスセラミ
ックスは、図２の模式図に示すとおり、ガラスセラミッ
クスｏは、ガラスｐおよび／またはガラスから析出した
結晶（図示せず）とセラミックフィラー粒子ｑとを含有
するとともに、該ガラスセラミックスｏの研磨面の走査
型電子顕微鏡写真において、隣接する前記セラミックフ
ィラー粒子ｑのうち最近接する５つのセラミックフィラ
ー粒子ｑ間の距離ｒの平均値が、該セラミックフィラー
粒子ｑの平均粒径ｄの６０％以下である割合が９０％以
上、特に９５％以上となる。

【００３４】上記ガラスセラミックスは、磁器中のセラ
ミックフィラー粒子の含有比率が５０重量％以上、特に
６０重量％以上であることが望ましい。なお、上記セラ
ミックフィラー粒子の平均粒径は０．３５μｍ以上、特
に０．５〜１５μｍ、さらに１〜１０μｍ、さらには３
〜８μｍからなる。

【００３５】さらに、上記複合粒子を用いて本発明の配
線基板を作製するには、上記セラミック粉末とガラス粉
末とを乾式混合して作製した複合粒子に対して、有機バ
インダと分散剤と溶剤とを添加し、例えば、ボールミル
にて８〜１２時間混合してスラリーを作製した後、ドク
ターブレード法、カレンダーロール法、プレス成形法、
圧延法等によってグリーンシートを作製する。

【００３６】そして、このグリーンシートに所望により
スルーホールを形成した後、該スルーホール内に銅また
は銀を主成分とする導体ペーストを充填する。そして、
グリーンシートの表面には前記金属ペーストを用いてス
クリーン印刷法、グラビア印刷法によって印刷するか、
または樹脂シートにパターンを形成した金属箔を前記グ
リーンシート表面の所定位置に転写することによって所
定のパターンの配線回路層を形成する。

【００３７】その後、上記配線層を形成した複数のグリ
ーンシートを位置合わせして積層圧着し、例えば、８０
０〜１０５０℃、特に８５０〜１０００℃にて焼成する
ことにより配線基板を作製することができる。

【００３８】そして、この配線基板の表面に、適宜、半
導体素子等の電子部品を搭載し、配線層と信号の伝達が
可能なように接続する。接続の方法としては、配線層上
に直接搭載させて接続させたり、あるいは５０μｍ程度
の樹脂、Ａｇ−エポキシ、Ａｇ−ガラス、Ａｕ−Ｓｉ等
の樹脂、金属、セラミックス等の接着剤により前記半導
体素子を絶縁基板表面に固着し、ワイヤボンディング、
ＴＡＢテープなどにより配線層と半導体素子とを接続し
たりする。

【００３９】さらに、半導体素子等の電子部品が搭載さ
れた配線基板表面に、絶縁基板と同種の絶縁材料や、そ
の他の絶縁材料、あるいは放熱性が良好な金属等からな
り電磁波遮蔽性の高いキャップを、ガラス、樹脂、ロウ
材等の接着剤により接合してもよく、これにより電子部
品を気密に封止することができる。

【００４０】また、配線基板の裏面には配線基板の配線
層と電気的に接続され、かつ外部回路基板へ実装するた
めの接続端子が配設されていてもよい。なお、接続端子
は層状であってもよく、またはボール状であってもよ
い。

【００４１】次に、上記方法によって得られる配線基板
の一例について、その好適例である図３の誘電体アンテ
ナを具備する高周波用配線基板についての概略断面図を
基に説明する。図３の高周波用配線基板によれば、所定
の厚みＡを有する絶縁基板１を挟持する所定の位置に一
対の導体層２、３が形成されている。また、導体層２、
３間には、導体層２、３と電気的に接続するビアホール
４が多数設けられている。ビアホール４は、所定間隔Ｂ
をもって二列に信号伝達方向、つまり線路形成方向に所
定間隔Ｃをもって形成されている。所定の厚みＡに対す
る制限は特にないが、シングルモードで用いる場合に
は、前記間隔Ｂに対してＢ／２程度または２Ｂ程度とす
ることが望ましく、所定間隔Ｃは信号波長である遮断波
長λｃより狭い間隔に設定されることで電気的な壁を形
成しており、信号は二列のビアホール４、４間に閉じこ
められる。

【００４２】平行に置かれた一対の導体層２、３間には
ＴＥＭ波が伝搬できるために、ビアホール４、４間の間
隔Ｃが遮断波長λｃ以上であるとこの線路に電磁波を給
電しても伝搬せず、かつビアホール４、４間の間隔Ｃが
遮断波長λｃよりも小さいと電磁波は伝送線路と垂直な
方向で遮蔽されて、導体層２、３とビアホール４とで囲
まれる導波管線路５内を反射しながら伝送線路方向に伝
搬される。

【００４３】また、図３によれば、誘電体からなる導波
管線路５の一方の表面に形成された導体層２にスロット
７が形成されており、導波管５内を伝送する高周波信号
がスロット７から放射されて誘電体導波管アンテナとし
て作用する。さらに、スロット７表面に該スロット７を
囲むように他の誘電体導波管（図示せず）を接続した
り、または図３に示すように前記スロット７を貫通し、
両端が導波管線路５内部とパッチアンテナ用の導体層６
とを接続するビアホール導体（図示せず）を形成しても
よい。

【００４４】さらに、絶縁基板１の表面、特に前記導体
層６形成面の裏面に高周波用素子またはそれを搭載した
パッケージ（図示せず）を搭載することも可能である。

【００４５】本発明によれば、絶縁基板１が、上述した
磁器からなることが大きな特徴であり、該磁器の高周波
帯での誘電損失が小さいために高周波信号が減衰するこ
となく導波管線路５内を伝送することができる。また、
誘電体損あるいは導体損を極力小さくする点で、高周波
用磁器の誘電率は１０以下であることが望ましく、さら
に、多層配線基板や半導体素子収納用パッケージなどの
配線基板をマザーボードなどの有機樹脂を含むプリント
基板との熱膨張差に起因して発生する応力により実装部
分が剥離したり、クラックなどが発生するのを防止した
りする観点から、高周波用磁器の室温から４００℃にお
ける熱膨張係数が８×１０^-6〜１２×１０^-6であること
が望ましく、磁器間の熱膨張係数のばらつきが１×１０
^-6以内であることが望ましい。

【００４６】さらに、本発明の高周波用配線基板におけ
る他の一例について、その好適例である図４の高周波用
パッケージについての概略断面図を基に説明する。図４
によれば、高周波パッケージ２０は、絶縁材料からなる
絶縁基板２１と蓋体２２によりキャビティ２３が形成さ
れており、このキャビティ２３内には、Ｓｉ、Ｓｉ−Ｇ
ｅ、Ｇａ−Ａｓ等の高周波素子２４が搭載されている。
なお、蓋体２２は高周波素子２４と外部との電磁波の漏
洩が防止できる材料から構成されることが望ましい。

【００４７】また、絶縁基板２１の表面には高周波素子
２４と電気的に接続された配線層２５が形成されてい
る。本発明によれば、この配線層２５には、１ＧＨｚ以
上、特に２０ＧＨｚ以上、さらに５０ＧＨｚ以上、さら
には７０ＧＨｚ以上の高周波信号が伝送されることか
ら、配線層２５の形状は、高周波信号の伝送損失を小さ
くするために、ストリップ線路、マイクロストリップ線
路、コプレーナ線路、誘電体導波管線路のうちの少なく
とも１種から構成されることが望ましい。また、配線層
２５は高周波信号の伝送損失を小さくするために、銅ま
たは銀の低抵抗金属のいずれか１種を含有し、特にこれ
ら金属を主成分とすることが望ましい。

【００４８】図４のパッケージ２０においては、配線層
２５はアース層２６とともにマイクロストリップ線路２
７を形成している。また、この絶縁基板２１の裏面には
外部回路基板と接続される配線層２８が形成され、アー
ス層２６とともにマイクロストリップ線路２９を形成し
ている。そして、配線層２５および配線層２８は、その
端部がアース層２６に形成されたスロット孔３０を介し
て各配線層２５、２８の端部が対峙するように形成する
ことにより電磁結合され、マイクロストリップ線路２７
とマイクロストリップ線路２９間で損失の少ない信号の
伝送が行われる。

【００４９】なお、本発明によれば、配線層の構造とし
ては上記電磁結合構造に限定されるものではなく、例え
ば図４のマイクロストリップ線路２７の端部に上述した
ような誘電体導波管線路を積層、配設し、アース層２６
の一部に設けたスロット３０を貫通するビアホール導体
によって誘電体導波管線路とマイクロストリップ線路２
７とを接続することも可能である。

【００５０】また、図４のパッケージ２０では、絶縁基
板２１と蓋体２２にて高周波素子２４を気密に封止した
構成であったが、本発明はこれに限られるものではな
く、蓋体２２を形成せず高周波素子２４を樹脂モールド
等によって封止したものであってもよい。

【００５１】

【実施例】（実施例１）下記の組成からなる３種の結晶
化ガラスを準備した。 ガラスＡ：ＳｉＯ₂５０重量％−Ａｌ₂Ｏ₃５．５重量％−ＭｇＯ１８．５重量 ％ −ＣａＯ２６重量％（軟化点８４０℃） ガラスＢ：ＳｉＯ₂４７．５重量％−Ａｌ₂Ｏ₃４．９重量％− ＭｇＯ１６．１重量％−ＣａＯ１１．５重量％− ＳｒＯ２０重量％（軟化点８３９℃） ガラスＣ：ＳｉＯ₂１０．４重量％−Ａｌ₂Ｏ₃２．５重量％ −Ｂ₂Ｏ₃４５．３重量％−ＺｎＯ３５．２重量％ −Li2Ｏ６．６重量％（軟化点７８０℃） そして、平均粒径１．８μｍの上記結晶化ガラス粉末
と、平均粒径７μｍの表１のセラミック粉末とを容器内
に入れて、回転数５００ｒｐｍにて混合した。なお、Ａ
ｌ₂Ｏ₃粉末、ＡｌＮ粉末、ＳｉＯ₂粉末については粉末
の９５％以上が単結晶粒子からなる粉末を使用した。

【００５２】得られた複合粒子について、マイクロトラ
ック法により平均粒径を測定し、また、複合粒子の被覆
厚みおよび反応生成物層の厚みを粒子のＴＥＭ（透過型
電子顕微鏡）にて測定し、粒子１０個の平均値を測定し
た。

【００５３】また、容積が５００ｍｌ、直径５０ｍｍの
概略円筒形状の容器中に、水１００ｇと前記複合粒子を
１０ｇ添加し、回転数５０回／分にて１２時間混合した
後の粉末の平均粒径をマイクロトラック法を用いて測定
し、平均粒径の減少率を測定した。また、ＳＥＭ写真か
ら、ルーゼックス解析法により複合粒子のアスペクト比
を算出した。

【００５４】（実施例２）実施例のセラミックフィラー
として、平均粒径１５μｍのＡｌ₂Ｏ₃粉末を表１の割合
で用いる以外は実施例と同様に複合粒子を作製し、実施
例と同様に評価した（試料Ｎｏ．２９）。結果は表１に
示した。

【００５５】（比較例１）実施例のセラミックフィラー
として、平均粒径０．３μｍのＡｌ₂Ｏ₃粉末を表１の割
合で用いる以外は実施例と同様に複合粒子を作製し、実
施例と同様に評価した（試料Ｎｏ．３０）。結果は表１
に示した。

【００５６】（比較例２）テトラエトキシシラン５０ｍ
ｌのエタノール溶液に水と塩酸とを添加し加水分解した
後、ホウ酸トリメチル３０ｍｌを添加、混合したゾル溶
液を作製した。これに、実施例のＡｌ₂Ｏ₃粉末を１００
ｇ添加し、撹拌しながらホットプレートで乾燥して複合
粒子を作製し、実施例と同様に評価した（試料Ｎｏ．３
１）。結果は表１に示した。

【００５７】（比較例３）実施例のＡｌ₂Ｏ₃粉末１００
ｇと軟化点が７５０℃のホウ珪酸ガラス粉末１００ｇと
を混合し、加熱溶融した後、粉砕して複合粒子を作製
し、実施例と同様に評価した（試料Ｎｏ．３２）。結果
は表１に示した。

【００５８】

【表１】

【００５９】表１の結果より、比較例１の平均粒径が
０．５μｍより小さい試料Ｎｏ．３０では、被覆厚みが
０．０５μｍより薄いものであった。また、比較例２の
試料Ｎｏ．３１では、被覆厚みが部分的に不均一で、か
つ平均被覆厚みが２μｍを越え、さらに、混合により混
合粒子の平均粒径の減少率が１０％を越えガラス層が剥
離することが示唆された。また、比較例３の試料Ｎｏ．
３２では、被覆厚みが部分的に不均一で、かつ平均被覆
厚みが２μｍを越え、また、反応生成物層の厚みが１０
０ｎｍを越えるものであった。

【００６０】これに対して、本発明に従う試料Ｎｏ．２
〜２９では、いずれも平均粒径０．５μｍ以上、ガラス
層の被覆厚みが０．０５〜２μｍ、平均粒径の減少率が
１０％以下、反応生成物層厚み１００ｎｍ以下、アスペ
クト比１．７以下の複合粒子となった。なお、Ｘ線回折
測定の結果から、ガラスＡ，Ｂを添加した試料について
はいずれもディオプサイド結晶相の析出が見られた。

【００６１】次に、表２、３に示す上記表１の複合粒子
（表２、３中、表１の試料Ｎｏ．を複合粒子の種類とし
て記載）に対して、平均粒径２μｍの表２、３に示すガ
ラス粉末と、有機バインダ、可塑剤、トルエンを添加
し、回転ミルにて１２時間混合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３００μｍ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１０〜１５枚積層し、５０℃の温度
で１０ＭＰａの圧力を加えて熱圧着した。得られた積層
体を水蒸気含有／窒素雰囲気中、７００℃で脱バインダ
処理を行った後、乾燥窒素中で表２の条件で焼成しガラ
スセラミックスを得た。

【００６２】得られたガラスセラミックスについてアル
キメデス法に基づき磁器の相対密度を測定し、また、誘
電率、誘電損失、抗折強度、熱膨張係数、熱伝導率を以
下の方法で評価した。

【００６３】誘電率、誘電損失については、直径２〜７
ｍｍ、厚み２〜２．５ｍｍの形状に切り出し、６０ＧＨ
ｚにてネットワークアナライザー、シンセサイズドスイ
ーパーを用いて誘電体円柱共振器法により行った。測定
では、ＮＲＤガイド（非放射性誘電体線路）で、誘電体
共振器の励起を行い、ＴＥ₀₂₁またはＴＥ₀₃₁モードの共
振特性より、誘電率、誘電損失を算出した。

【００６４】また、試料を幅４ｍｍ×厚さ３ｍｍ×長さ
７０ｍｍの形状に切り出し、ＪＩＳＣ−２１４１の規定
に基づいて３点曲げ試験を行った。さらに、室温から４
００℃における熱膨張曲線をとり、熱膨張係数を算出し
た。また、厚み１ｍｍの試料に対してレーザーフラッシ
ュ法により熱伝導率を測定した。

【００６５】さらに、磁器の研磨面におけるＳＥＭ（走
査型電子顕微鏡）写真から面積比率によりセラミックフ
ィラー粒子の平均粒径ｄ、および隣接するセラミックフ
ィラー２０個について最近接するセラミックフィラー５
個間の平均距離ｒを求め、ｒ＜０．６ｄの割合を求め
た。結果は表２、３に示した。

【００６６】

【表２】

【００６７】

【表３】

【００６８】表２、３の結果から明らかなように、ガラ
スを被覆しない粒子を用いた試料Ｎｏ．３３について
は、セラミックフィラー粒子間の距離のばらつきが大き
く、誘電損失が高く、強度が低いものであった。また、
ガラスを被覆しない粒子を用いガラス量を減じた試料Ｎ
ｏ．３４では、１０００℃以下にてガラスセラミックス
を緻密化することができなかった。さらに、比較例１の
平均粒径が０．５μｍより小さい複合粒子を用いた試料
Ｎｏ．６３、および比較例２の複合粒子を用いた試料Ｎ
ｏ．６４では、１０００℃の焼成でガラスセラミックス
を緻密化させることができず、比較例３の複合粒子を用
いた試料Ｎｏ．６５、およびガラスのみを用いた試料Ｎ
ｏ．６６では、セラミックフィラー粒子間の距離のばら
つきが大きく、誘電損失が高く、強度、熱伝導率の低い
ものであった。

【００６９】これに対して、本発明に従い、上述した複
合粒子を用いてガラスセラミックスのセラミックフィラ
ー粒子間の距離を均一に短くした試料Ｎｏ．３５〜６２
では、いずれも６０ＧＨｚにおける誘電損失が２０×１
０^-4以下、強度２５０ＭＰａ以上、熱伝導率２．５Ｗ／
ｍ・Ｋ以上の優れた特性を有するものであった。

【００７０】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の複合粒子
は、セラミック粉末とガラス粉末とを乾式混合して粒子
同士を衝突、接触、摩擦させることにより、強度の高い
セラミック粒子表面に均一な厚みのガラス層を被着形成
できることから、セラミックフィラーの含有比率を高め
た低温焼成磁器を作製することができ、絶縁基板とする
配線基板を作製することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の複合粒子の模式図である。

【図２】本発明の磁器の組織を説明するための模式図で
ある。

【図３】本発明の高周波用磁器を用いた高周波用配線基
板の一例である誘電体アンテナを具備する高周波用配線
基板の概略断面図である。

【図４】本発明の高周波用磁器を用いた高周波用配線基
板の他の一例である半導体素子収納用パッケージの概略
断面図である。

【符号の説明】

Ｘ 複合粒子 Ｙ セラミック粒子 Ｚ ガラス層 ｏ ガラスセラミックス ｐ ガラス相 ｑ セラミックフィラー粒子 ｄ セラミックフィラー粒子の粒径 ｒ 隣接する粒子間の距離 １ 絶縁基板 ２、３ 導体層 ４ ビアホール ５ 導波管線路 ６ 導体層 ７ スロット ２０ 高周波用パッケージ ２１ 絶縁基板 ２２ 蓋体 ２３ キャビティ ２４ 高周波素子 ２５、２８ 配線層 ２６ アース層 ２７、２９ マイクロストリップ線路 ３０ スロット孔

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平均粒径が０．５μｍ以上であり、かつセ
   ラミック粒子表面に厚さ０．０５〜２μｍのガラス層を
   被覆してなる複合粒子であって、水１００ｇ中に前記複
   合粒子を１０ｇ添加し、１２時間混合したとき、該複合
   粒子の平均粒径の減少率が１０％以下であることを特徴
   とする複合粒子。
2. 【請求項２】前記セラミック粒子と前記ガラス層との間
   に反応生成物層が１００ｎｍ以下の厚みで存在すること
   を特徴とする請求項１記載の複合粒子。
3. 【請求項３】平均アスペクト比１．７以下の概略球状で
   あることを特徴とする請求項１または２記載の複合粒
   子。
4. 【請求項４】前記セラミック粒子が、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ
   ₂、ＭｇＴｉＯ₃、ＣａＴｉＯ₃、ＳｒＴｉＯ₃、コージェ
   ライト、エンスタタイト、フォルステライト、ステアタ
   イト、ウイレマイト、ＺｎＴｉＯ₃、Ｚｎ₂ＴｉＯ₄、デ
   ィオプサイド、ＺｒＯ₂、ＭｇＯ、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｓ
   ｉ₃Ｎ₄の群から選ばれる少なくとも１種を主成分とする
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の複合
   粒子。
5. 【請求項５】前記ガラス層が、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ア
   ルカリ土類金属酸化物を含有することを特徴とする請求
   項１乃至４のいずれか記載の複合粒子。
6. 【請求項６】前記ガラス層が、さらにＢ₂Ｏ₃を１６重量
   ％以下の割合で含有することを特徴とする請求項１乃至
   ５のいずれか記載の複合粒子。
7. 【請求項７】前記ガラス層中のＰｂＯおよびアルカリ金
   属酸化物の含有量がそれぞれ１０重量％以下であること
   を特徴とする請求項１乃至６のいずれか記載の複合粒
   子。
8. 【請求項８】セラミック粒子とガラス粒子とを乾式混合
   することによりセラミック粒子表面にガラスを被覆する
   ことを特徴とする複合粒子の製造方法。
9. 【請求項９】前記セラミック粒子を５０〜９９重量％
   と、前記ガラス粒子を１〜５０重量％との割合で混合す
   ることを特徴とする請求項８記載の複合粒子の製造方
   法。
10. 【請求項１０】前記乾式混合が、前記セラミック粒子と
    前記ガラス粒子とを容器内に入れて該容器を回転させる
    方法であることを特徴とする請求項８または９記載の複
    合粒子の製造方法。
11. 【請求項１１】ガラスおよび／またはガラスから析出し
    た結晶とフィラーとしてセラミック粒子とを含有すると
    ともに、相対密度９０％以上のガラスセラミックスであ
    って、該ガラスセラミックスの研磨面の走査型電子顕微
    鏡写真において、隣接する前記セラミック粒子間の距離
    が、該セラミック粒子の平均粒径の６０％以下である割
    合が９０％以上であることを特徴とするガラスセラミッ
    クス。
12. 【請求項１２】前記セラミックフィラーが、平均アスペ
    クト比１．７以下の概略球状であることを特徴とする請
    求項１１記載のガラスセラミックス。
13. 【請求項１３】前記セラミックフィラーが、Ａｌ₂Ｏ₃、
    ＳｉＯ₂、ＭｇＴｉＯ₃、ＣａＴｉＯ₃、ＳｒＴｉＯ₃、コ
    ージェライト、エンスタタイト、フォルステライト、ス
    テアタイト、ウイレマイト、ＺｎＴｉＯ₃、Ｚｎ₂ＴｉＯ
    ₄、ディオプサイド、ＺｒＯ₂、ＭｇＯ、ＡｌＮ、Ｓｉ
    Ｃ、Ｓｉ₃Ｎ₄の群から選ばれる少なくとも１種を主成分
    とすることを特徴とする請求項１１または１２記載のガ
    ラスセラミックス。
14. 【請求項１４】前記ガラスから析出した結晶が、ＭｇＴ
    ｉＯ₃、ＣａＴｉＯ₃、ＳｒＴｉＯ₃、コージェライト、
    エンスタタイト、フォルステライト、ステアタイト、ウ
    イレマイト、ＺｎＴｉＯ₃、Ｚｎ₂ＴｉＯ₄、ディオプサ
    イド、アノーサイト、スラウソナイトの群から選ばれる
    少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１１
    乃至１３のいずれか記載のガラスセラミックス。
15. 【請求項１５】前記セラミックフィラーの含有比率が５
    ０重量％以上であることを特徴とする請求項１１乃至１
    ４のいずれか記載のガラスセラミックス。
16. 【請求項１６】絶縁基板表面に銅または銀を主成分とし
    焼結によって一体化した導体層が形成された配線基板に
    おいて、前記絶縁基板が請求項１１乃至１５のいずれか
    記載のガラスセラミックスからなることを特徴とする配
    線基板。