JP2003165769A - 低温焼成磁器組成物および低温焼成磁器並びに多層配線基板 - Google Patents

低温焼成磁器組成物および低温焼成磁器並びに多層配線基板

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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高熱膨張、低誘電率の低温焼成磁器と同時焼成
することが可能であり、且つ高熱膨張、高誘電率を有す
るとともに、誘電率の温度安定性に優れた低温焼成磁器
組成物及び低温焼成磁器並びに多層配線基板を提供す
る。 【解決手段】絶縁基板1の表面及び/または内部にメタ
ライズ配線層3が配設され、絶縁基板1が低誘電率層1
aと、高誘電率層1bとの積層体からなる高熱膨張多層
配線基板において、高誘電率層1bを、アルカリ土類金
属酸化物を15〜70質量%とSiO2を30〜60質
量%含有するガラス20〜80体積%と、無機フィラー
を20〜80体積%とからなり、無機フィラーとして、
CaTiO 3とCaTiSiO5を含有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、低温焼成磁器組成
物および低温焼成磁器並びに多層配線基板に関し、特
に、高熱膨張性、高誘電率を有し、かつ比誘電率の温度
安定性に優れた低温焼成磁器組成物および低温焼成磁器
並びに多層配線基板に関する。
【0002】
【従来技術】従来より、多層配線基板、例えば、LSI
等の半導体素子を収納する半導体素子収納用パッケージ
として、高密度配線が可能なセラミック多層配線基板が
多用されている。セラミック多層配線基板は、アルミナ
等のセラミックスからなる絶縁基板と、その表面に形成
されたWやMo等の高融点金属からなる配線導体層とか
ら構成されるもので、この絶縁基板の一部にキャビティ
が形成され、このキャビティ内に半導体素子が収納さ
れ、蓋体によってキャビティを気密に封止されるもので
ある。
【0003】近年、高集積化が進むICやLSI等の半
導体素子を搭載する上記の半導体素子収納用パッケージ
や、各種電子部品が搭載される混成集積回路装置等に適
用される配線基板においては、高密度化、低抵抗化、小
型軽量化が要求されており、アルミナ系セラミック材料
に比較して低い誘電率が得られ、配線導体層の低抵抗化
が可能なガラスセラミックスを用いた多層配線基板が一
層注目されている。
【0004】このようなガラスセラミックス多層配線基
板では、半導体素子の高速、高周波化に伴う集積度の増
加、および電子機器をより小型化するための高密度実装
化に対応するために、多層配線基板の裏面にボール状の
接続端子が固着されたボールグリッドアレイ(BGA)
が形成され、さらに、外部回路基板との接続信頼性を向
上させるために、絶縁基板の熱膨張係数を外部回路基板
に近づけた高熱膨張性の磁器を用いることが提案されて
いる。
【0005】一方、携帯電話、ノートパソコン等の携帯
情報用端末において、例えば、携帯電話のスイッチング
回路およびパワーアンプ回路は複数の抵抗体やコンデン
サにより構成され、従来より、これらの素子は個々に回
路基板上に設置されているが、携帯情報用端末の小型化
に伴い、搭載される電子部品の小型化が強く望まれてい
ることから、上記のようなガラスセラミックス等の絶縁
材料を用いて形成された多層配線基板の内部に、高誘電
率層を介装させ、コンデンサ等の機能素子を内蔵した多
層配線基板が提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような多層配線基板では、高誘電率層として、従来よ
り、BaO−TiO2系、PbO−TiO2系等を主とす
る複合ペロブスカイト系誘電体材料が用いられている
が、このような誘電体材料ではガラスセラミックスを絶
縁材料とする磁器と同時焼成することが困難であるとと
もに、絶縁層の熱膨張を制御することが困難となるとい
う問題があった。
【0007】また、高誘電率層の電気特性の面におい
て、上記のような誘電体材料を用いることで高誘電率化
を図ることができるものの、比誘電率の温度係数が大き
いために共振器としての性能が低いという問題があっ
た。
【0008】従って、本発明は、高熱膨張、低誘電率の
低温焼成磁器と同時焼成することが可能であり、且つ高
熱膨張、高誘電率を有するとともに、誘電率の温度安定
性に優れた低温焼成磁器組成物及び低温焼成磁器並びに
多層配線基板を提供することを目的とするものである。
【0009】
【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、アルカリ土類金属酸化
物とSiO2を含有するガラスに、無機フィラーとし
て、CaTiO3とCaTiSiO5とを所定比率で組み
合わせることによって、磁器の高熱膨張化、高誘電率化
とともに、誘電率の温度安定性を得ることができること
を見出し、本発明に至った。
【0010】即ち、本発明の低温焼成磁器組成物は、ア
ルカリ土類金属酸化物を15〜70質量%とSiO2
30〜60質量%含有するガラス20〜80体積%と、
無機フィラーを20〜80体積%とからなり、前記無機
フィラーとして、CaTiO 3とCaTiSiO5とを含
有することを特徴とするものであり、特に、CaTiO
3が20〜80質量%、CaTiSiO5が20〜80質
量%含まれることが望ましい。
【0011】また、本発明の低温焼成磁器は、上記の組
成物を成形後、焼成することによって作製されるもので
あり、結晶相とガラス相とから構成され、前記結晶相と
してCaTiO3およびCaTiSiO5とを含有するこ
とを特徴とするものであり、40℃〜400℃にける線
熱膨張係数が8〜15×10-6/℃、1MHzにおける
比誘電率が16以上、−40〜85℃における比誘電率
の温度係数が−200〜200×10-6/℃であること
が望ましい。また、本発明の低温焼成磁器は、上記の組
成物を成形後、800〜1100℃で焼成することによ
って形成されたものである。
【0012】さらに、本発明によれば、高誘電率層と低
誘電率層とが積層されたセラミック絶縁基板の表面及び
/または内部にメタライズ配線層が配設されてなる多層
配線基板において、前記高誘電率層が上記の低温焼成磁
器からなることを特徴とするものである。
【0013】また、前記低誘電率層が、40〜400℃
における線熱膨張係数が8〜15×10-6/℃、1MH
zにおける比誘電率が8以下であることが望ましく、前
記高誘電率層が、一対の電極層間に配設されており、該
一対の電極層によって所定の静電容量が引き出されるこ
とができる。
【0014】また、上記の多層配線基板においては、前
記高誘電率層と前記低誘電率層との40〜400℃にお
ける線熱膨張係数差が0.5×10-6/℃以下であるこ
とが両絶縁層の剥離などを防止する上で望ましい。
【0015】さらに、上記多層配線基板は、前記絶縁基
板表面に半導体素子が搭載され、且つ該絶縁基板の裏面
に、外部回路と接続するためのボール状の接続端子を具
備するものであり、少なくとも有機樹脂を含む絶縁基板
の表面に配線導体が被着形成された外部回路基板上にこ
の多層配線基板を載置し、該多層配線基板の前記接続端
子と前記配線導体とがロウ接されることによって、多層
配線基板を外部回路基板に実装することができるが、本
発明によれば、多層配線基板の熱膨張係数が外部回路基
板と近似しているために、特に、接続端子が、低融点金
属を含むボール状端子からなる場合においても高い実装
信頼性を有するものである。
【0016】
【発明の実施の形態】(組成物・磁器)本発明の低温焼
成磁器組成物は、アルカリ土類金属酸化物を15〜70
質量%とSiO2を30〜60質量%含有するガラス2
0〜80体積%と、無機フィラーを20〜80体積%と
からなり、前記無機フィラーがCaTiO3とCaTi
SiO5とを含有することが重要であり、ここで、比誘
電率の温度係数を−200×10-6/℃〜200×10
-6/℃の範囲とするという理由から、線熱膨張係数が1
3×10-6/℃、比誘電率が180、比誘電率の温度係
数が−1630×10-6/℃であるCaTiO3を20
〜80質量%と、線熱膨張係数が6.5×10-6/℃、
比誘電率が35、比誘電率の温度係数が1200×10
-6/℃であるCaTiSiO5を20〜80質量%とす
ることが望ましく、さらには、比誘電率の温度係数を−
70×10-6/℃〜70×10-6/℃の範囲とするとい
う理由から、CaTiO3を40〜60質量%とCaT
iSiO5を40〜60質量%とすることがより望まし
い。このように−側の比誘電率の温度特性を示すCaT
iO3と+側の比誘電率の温度特性を示すCaTiSi
5とを組み合わせることによって、比誘電率の温度係
数を小さくし安定化できるとともに任意の温度係数に制
御することができる。
【0017】無機フィラー中に含まれるCaTiO3
CaTiSiO5を上記範囲に限定したのは、CaTi
3が20質量%より少ないかCaTiSiO5が80質
量%より多いと、焼成後に得られる磁器の線熱膨張係数
を8×10-6/℃より高めることが困難となる、あるい
は比誘電率を16以上に高めることが困難となる、ある
いは比誘電率の温度係数を200×10-6/℃以下に抑
えることが困難となり、また、CaTiO3が80質量
%より多いかCaTiSiO5が20質量%より少ない
と、得られる磁器の比誘電率の温度係数を−200×1
-6/℃以上に高めることが困難となるためである。
【0018】特に、CaTiO3の量は45質量%〜5
5質量%が、またCaTiSiO5の量は45質量%〜
55質量%が望ましい。なお、上記のCaTiO3およ
びCaTiSiO5は、得られる磁器の1MHzにおけ
る比誘電率を16以上に高める上で、無機フィラー中
に、合計で80質量%以上、特に90質量%以上、さら
には95質量%以上の割合で含まれるものである。
【0019】また、本発明によれば、上記ガラス中のア
ルカリ土類金属酸化物の含有量は15〜70質量%、S
iO2の含有量は30〜60質量%であることが重要で
ある。これはアルカリ土類金属酸化物の含有量が15質
量%より少ないかSiO2の含有量が60質量%より多
いと、ガラスの低軟化が困難となるとともに、線熱膨張
係数が低くなり、得られる磁器の40〜400℃におけ
る線熱膨張係数を8×10-6/℃以上に高めることが困
難であり、また、アルカリ土類金属酸化物の含有量が7
0質量%より多いかSiO2の含有量が30質量%より
少ないと、ガラス化が困難であり、特性が不安定となり
やすくなるためである。
【0020】本発明によれば、上記ガラスと無機フィラ
ーとを、焼成温度や最終的に得られる磁器の熱膨張係数
等の目的に応じて適当な比率で混合する。本発明におい
て用いられる上記ガラスは、無機フィラー無添加では収
縮開始温度は700℃以下で、850℃以上では溶融し
てしまい、メタライズ配線層等を配設することができな
い。しかし、無機フィラーを混合することにより焼成過
程において結晶の析出が起こり、無機フィラーを液相焼
結させるための液相を適切な温度で形成させることがで
きる。また、成形体全体の収縮開始温度を上昇させるこ
とができる。また、成形体全体の収縮開始温度を上昇さ
せることができるため、かかる無機フィラーの含有量の
調整により、用いるメタライズの種類によりメタライズ
配線層との同時焼成条件のマッチングを図ることができ
る。
【0021】また、本発明の低温焼成磁器組成物は、上
記ガラス量を20〜80体積%と上記無機フィラー量を
20〜80体積%の割合で混合するものである。このガ
ラスと無機フィラーの量を上記範囲に限定したのは、ガ
ラス量が20体積%より少ない、言い換えれば、無機フ
ィラー量が80体積%より多いと液相焼結することが難
しく、焼成温度が高くなり、メタライズ配線層との同時
焼成時にメタライズ配線層が溶融してしまう恐れがあ
る。また、ガラス量が80体積%より多い、言い換える
と無機フィラー量が20体積%より少ないと磁器の特性
がガラスの特性に大きく依存してしまい、材料特性の制
御が困難となるとともに、焼結開始温度が低くなるため
にメタライズ配線層との同時焼成が難しくなるという問
題が生じる。また、ガラス量が多いために原料のコスト
も高くなる傾向にある。
【0022】また、無機フィラーは、上記ガラスの屈伏
点に応じ、その量を適宜調整することが望ましい。即
ち、ガラスの屈伏点が400℃〜700℃と低い場合、
低温での焼結性が高まるため、無機フィラー量は40〜
80体積%と比較的多く配合できる。これに対して、ガ
ラスの屈伏点が700℃〜800℃と高い場合、焼結性
が低下するためフィラー量は20〜50体積%と比較的
少なく配合することが望ましい。
【0023】また、上記の組成物中には、無機フィラー
成分の1つとして、着色成分として、酸化クロム、酸化
コバルト、酸化マンガン、酸化ニッケル、酸化鉄、酸化
銅、クロム酸バリウム、シリコン、クオーツの群から選
ばれる少なくとも1種を10質量%以下の割合で配合し
てもよい。この場合にさらに比誘電率の温度係数を0に
近づけ、安定化することができる。
【0024】本発明によれば、上記低温焼成磁器組成物
の混合物を成形後、焼成することによって得られる本発
明の低温焼成磁器は、結晶相とガラス相とから構成され
るものであって、前記結晶相がCaTiO3とCaTi
SiO5とを含有するものであり、上記の構成からなる
ことに伴って、40℃〜400℃にける線熱膨張係数が
8〜15×10-6/℃、1MHzにおける比誘電率が1
6以上、−40〜85℃における比誘電率の温度係数が
−200〜200×10-6/℃の高熱膨張、高誘電率、
かつ誘電率の温度安定性に優れた磁器からなるものであ
る。尚、CaTiO3とCaTiSiO5は低温焼成磁器
組成物に含まれるTiO2含有酸化物フィラーとガラス
との反応によっても形成されてもよい。
【0025】なお、上記低温焼成磁器組成物および低温
焼成磁器においては、無機フィラー成分の1つ、あるい
は結晶相の1つとして、40〜400℃における線熱膨
張係数が6×10-6/℃以上の金属酸化物であるクォー
ツ(SiO2)、クリストバライト(SiO2)、トリジ
マイト(SiO2)、フォルステライト(2MgO・S
iO2)、スピネル(MgO・Al23)、ウォラスト
ナイト(CaO・SiO2)、モンティセラナイト(C
aO・MgO・SiO2)、ネフェリン(Na2O・Al
23・SiO2)、ジオプサイド(CaO・MgO・2
SiO2 )、メルビナイト(3CaO・MgO・2Si
2)、アケルマイト(2CaO・MgO・2Si
2)、マグネシア(MgO)、アルミナ(Al
23)、カーネギアイト(Na2O・Al23・2Si
2)、エンスタタイト(MgO・SiO2)、ホウ酸マ
グネシウム(2MgO・B23)、セルジアン(BaO
・Al23・2SiO2)、B23・2MgO・2Si
2、ガーナイト(ZnO・Al23)の群から選ばれ
る少なくとも1種を含有してもよい。これらの中でも、
クォーツ、クリストバライト、トリジマイト、フォルス
テライト、エンスタタイトの群から選ばれる少なくとも
1種が高熱膨張化を図る上で望ましい。
【0026】(製造方法)本発明において、上記の低温
焼成磁器を得るための具体的な製造方法は、まず、前述
した低温焼成磁器組成物にて説明したようなガラスと無
機フィラーとの混合物に対して、適当な成形のための有
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、得られた成形体を焼成す
る。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
℃〜800℃の大気または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500〜850℃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。
【0027】なお、配線基板を作製する場合には、上記
のようなガラスと無機フィラーとの混合物に、適当な有
機バインダー、溶剤、可塑剤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
レードなどの塗工方式によるグリーンシート成形法によ
り、グリーンシートを作製する。さらに、銅、銀、ニッ
ケル、パラジウム、金のうちの1種以上からなる金属粉
末に有機バインダー、可塑剤、溶剤を添加混合して得た
金属ペーストを上記グリーンシートに周知のスクリーン
印刷法により所定パターンに印刷塗布する。また、場合
によっては、上記グリーンシートに適当な打ち抜き加工
してビアホールを形成し、このホール内にもメタライズ
ペーストを充填する。そしてこれらのグリーンシートを
複数枚積層圧着した後、焼成する。焼成にあたっては、
成形のために配合したバインダー成分を除去するが、バ
インダーの除去は、メタライズ配線層を形成する配線導
体として、例えば銅を用いる場合には、100〜800
℃の水蒸気を含有する窒素雰囲気中で行われる。
【0028】焼成は、800℃〜1100℃の最適焼成
温度で行うことが望ましい。かかる最適焼成温度が80
0℃より低いと緻密化することができず、1100℃よ
り高いとメタライズ配線層との同時焼成が難しくなる。
但し、配線導体の成分として銅を用いる場合には、80
0〜1100℃の非酸化性雰囲気中で焼成されることが
望ましい。
【0029】(構造)図1は本発明の低温焼成磁器の応
用例として、多層配線基板、とりわけ、BGA型の半導
体素子収納用パッケージとその実装構造の一実施例を示
す概略断面図である。このパッケージは、絶縁基板の表
面あるいは内部にメタライズ配線層が配設された、いわ
ゆる配線基板を基礎的構造とするものであり、Aは半導
体素子収納用パッケージ、Bは外部回路基板をそれぞれ
示す。
【0030】半導体素子収納用パッケージAは、絶縁基
板1と蓋体2とメタライズ配線層3と接続端子4により
構成され、絶縁基板1及び蓋体2は半導体素子5を内部
に気密に収容するためのキャビティ6を形成する。そし
て、キャビティ6内にて半導体素子5は、ガラス、樹脂
等の接着材を介して絶縁基板1に接着固定される。
【0031】また、絶縁基板1の表面および内部には、
メタライズ配線層3が配設されており、半導体素子5と
絶縁基板1の下面に形成された接続端子4と電気的に接
続するように配設されている。図1の半導体素子収納用
パッケージAによれば、接続端子4は、接続パッド4a
を介して高融点の半田(錫−鉛合金)から成るボール状
端子4bがロウ材により取着されている。
【0032】一方、外部回路基板Bは、絶縁体7と配線
導体8により構成されており、絶縁体7は、少なくとも
有機樹脂を含む絶縁材料からなり、具体的には、ガラス
−エポキシ系複合材料などのように40〜400℃の線
熱膨張係数が12〜16×10-6/℃の特性を有し、一
般にはプリント基板等が用いられる。また、この基板B
の表面に形成される配線導体8は、絶縁体7との熱膨張
係数の整合性と、良電気伝導性の点で、通常、銅、金、
銀、アルミニウム、ニッケル、鉛−錫等の金属導体から
なる。
【0033】半導体素子収納用パッケージAを外部回路
基板Bに実装するには、パッケージAの絶縁基板1下面
のボール状端子4bを外部回路基板Bの配線導体8上に
載置当接させ、しかる後、低融点の半田等のロウ材によ
り約250〜400℃の温度で半田を溶融させて配線導
体8とボール状端子4bとを接合することにより、実装
される。この時、配線導体8の表面にはボール状端子4
bとのロウ材による接続を容易に行うために予めロウ材
が被着形成されていることが望ましい。
【0034】この半導体素子収納用パッケージAにおけ
る絶縁基板1は、図1に示すように、低誘電率層1a
と、高誘電率層1bとにより構成される。上記高誘電率
層1bが本発明の低温焼成磁器からなるものである。ま
た、高誘電率層1bの上下には銅等の金属導体から成る
電極層9が形成され、ビアホール導体10等を経由して
基板表面のメタライズ配線層3と接続することにより、
配線層3間で所定の静電容量を取り出すことができる。
【0035】このような低誘電率層1aは、40〜40
0℃における線熱膨張係数が8〜15×10-6/℃、且
つ1MHzにおける比誘電率が8以下の高熱膨張、低誘
電率の低温焼成磁器からなることが望ましい。
【0036】かかる高熱膨張、低誘電率の磁器は、本発
明の高誘電率層を形成する低温焼成磁器組成物と同様
に、アルカリ土類金属酸化物を15〜70質量%とSi
2を30〜60質量%含有するガラスと、前述の40
〜400℃における線熱膨張係数が6×10-6/℃以上
の金属酸化物を含有する無機フィラーとから形成される
ことが望ましい。
【0037】これは、かかる金属酸化物が焼成後の上記
高熱膨張、低誘電率の磁器の結晶相として含まれるよう
になり、上記高熱膨張、低誘電率の磁器の40〜400
℃における線熱膨張係数を8〜15×10-6/℃、且つ
1MHzにおける比誘電率を8以下にすることが容易と
なるためである。
【0038】この高熱膨張、低誘電率の磁器は、特に高
誘電率層1bを形成するガラスと同じガラスを用い、こ
れに40〜400℃における線熱膨張係数が6×10-6
/℃以上の金属酸化物フィラーを混合して焼成すること
によって作製することができ、特に多層配線基板を作製
する上では、高誘電率層1bを成形する場合と全く同様
の方法により上記低誘電率層1a用の組成物を成形、打
ち抜き、電極層9の印刷等を行った高熱膨張、低誘電率
のグリーンシートを作製し、本発明の高誘電率層1b用
のグリーンシートと積層した後、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って、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。
【0039】なお、上記低誘電率層1aと上記高誘電率
層1bとの40〜400℃における線熱膨張係数差は
0.5×10-6/℃以下であることが望ましい。この線
熱膨張係数差が0.5×10-6/℃より大きい場合、焼
成段階において、上記低誘電率層1aと上記高誘電率層
1bとの層内あるいは層間において破壊が発生しやす
く、上記線熱膨張係数差が0.5×10-6/℃よりも大
きく、1×10-6/℃以下の場合でも、同時焼成は可能
であるものの、層内あるいは層間において多層配線基板
内にクラックが発生する場合がある。従って、低誘電率
層1aと高誘電率層1bとを同時焼成し、且つ多層基板
内にクラック等の発生を防止するという理由から、これ
らの線熱膨張係数差は0.5×10-6/℃以下にするこ
とが望ましい。
【0040】この熱膨張の調整は、高誘電率層1bを形
成する上記低温焼成磁器の線熱膨張係数を低誘電率層1
aを形成する低温焼成磁器の線熱膨張係数に合わせるた
めには、高誘電率層1b中のフィラー成分であるCaT
iO3とCaTiSiO5の含有量を適宜調整することに
よって、容易に制御することができる。
【0041】本発明によって、高熱膨張低誘電率層1a
と、高熱膨張高誘電層1bにより構成される本発明のコ
ンデンサを内蔵した高熱膨張のガラスセラミック多層配
線基板は、有機樹脂を含有するプリント基板等に半田か
らなるボール状端子4bや半田を介して実装した場合に
おいても、外部回路基板Bとの線熱膨張係数が近似して
いるために、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等の外部回路基板B
の小型化を図ることができる。
【0042】
【実施例】実施例1 アルカリ土類金属酸化物及びSiO2含有ガラスとし
て、SiO2:44質量%−Al23:7質量%−B2
3:14質量%−CaO:12質量%−BaO:23質
量%からなるガラスA(屈伏点:690℃)、Si
2:37質量%−Al23:5質量%−B23:13
質量%−CaO:17質量%−BaO:25質量%−Z
rO2:3質量%からなるガラスB(屈伏点:710
℃)、フィラーとしてCaTiO3、CaTiSiO5
クォーツ、酸化クロムをそれぞれ用意し、表1に示す比
率にて秤量混合した。この混合物を粉砕後、有機バイン
ダー、有機溶剤を添加して十分混合してスラリーを作製
し、ドクターブレード法により厚み300μmのグリー
ンシートを作製した。得られたグリーンシートを8枚積
層圧着した後、50mm×50mmのサンプルを作製
し、700℃の水蒸気を含有する窒素雰囲気中にて脱バ
インダー処理後、900℃×1時間の窒素雰囲気中にて
焼成を行った。
【0043】次に、上記のようにして得られた磁器に対
して、40〜400℃における線熱膨張係数と1MHz
における比誘電率、−40〜85℃における比誘電率の
温度係数τεを測定した。なお、比誘電率の温度係数に
ついては25℃での比誘電率ε25を基準値として、−4
0℃での比誘電率ε-40及び85℃での比誘電率ε85
ら下記式に基づいて算出した。
【0044】 τε=(ε85−ε-40)/ε25/(85−(−40)) その結果を表1に示す。
【0045】また、上記焼結体に対して、X線回折測定
を行ったところ、CaTiO3の添加されたサンプルに
ついては何れもCaTiO3とCaTiSiO5の結晶相
が、CaTiSiO5の添加されたサンプルについては
何れもCaTiSiO5の結晶相が存在することを確認
した。実施例2また、実施例1おける組成物を用いて、
ドクターブレード法により厚み500μmの高誘電率層
となるグリーンシートを作製するとともに、前記ガラス
AおよびガラスBにフィラーとしてクオーツとジオプサ
イドを用いて低誘電率層となるグリーンシートを作製し
た。この場合、クオーツとジオプサイドの添加量は高誘
電率層との熱膨張係数差を0.5×10-6/℃以内に調
整するためにクオーツ量を15〜25質量%、ジオプサ
イドを75〜85質量%の範囲内で適宜調整した。
【0046】次に、このグリーンシート表面に銅メタラ
イズペーストをスクリーン印刷法に基づき塗布した。ま
た、グリーンシートの所定箇所にビアホールを形成しそ
の中にも銅メタライズペーストを充填した。そして、メ
タライズペーストが塗布されたグリーンシートをスルー
ホール間で位置合わせしながら6枚積層し圧着した。う
ち1層は高誘電率層となるグリーンシートとした。
【0047】次に、この積層体を700℃の水蒸気を含
有する窒素雰囲気中にて脱バインダー処理後、860℃
×1時間+910℃×1時間の窒素雰囲気中にて、メタ
ライズ配線層と絶縁基板とを同時焼成し、多層配線基板
を作製した。
【0048】次に、多層配線基板の下面に設けられた電
極パッドに図1に示すように鉛90質量%−錫10質量
%からなるボール状半田を低融点半田(鉛37質量%−
錫63質量%)により取着した。なお、接続端子は、1
cm2当たり30端子の密度で配線基板の下面全体に形
成した。
【0049】そして、この多層配線基板を、ガラス−エ
ポキシ基板から成り、40〜800℃における線熱膨張
係数が13×10-6/℃の絶縁体の表面に銅箔から成る
配線導体が形成された外部回路基板表面に実装した。実
装は、外部回路基板の上の配線導体と配線基板のボール
状端子とを位置合わせし、低融点半田によって接続し
た。その結果を表1に示す。
【0050】
【表1】
【0051】表1の結果より明らかなように、本発明の
サンプルNo.5〜19、24〜41は何れも40℃〜
400℃における線熱膨張係数が8.0〜10.7×1
-6/℃、1MHzにおける比誘電率が16以上、かつ
−40〜85℃における比誘電率の温度係数が−193
〜194×10-6/℃であった。
【0052】また、熱サイクル試験の結果によれば、上
記本発明のサンプルNo.5〜19、24〜41を用い
た配線基板は、1000サイクルまでの試験に十分に耐
えるものであった。
【0053】また、無機フィラー全量中にCaTiO3
を40〜60質量%、CaTiSiO5を40〜60質
量%含有させたサンプルNo.6〜10、13〜19、
25〜29、36〜41では、比誘電率の温度係数が−
70〜70×10-6/℃なり大きく改善された。
【0054】さらに、CaTiO3を45〜55質量
%、CaTiSiO5を45〜55質量%含有させたサ
ンプルNo.7〜9、14〜19、26〜28、および
36〜41では、比誘電率の温度係数が−35〜35×
10-6/℃の改善された。
【0055】特に、上記の組成に対し、クオーツ、酸化
クロムのうち少なくとも1種を添加したサンプルNo.
14〜19および36〜41では、比誘電率の温度係数
が8以下となりさらに小さくできた。
【0056】一方、無機フィラーとしてCaTiO3
CaTiSiO5のうちいずれか一方のみを含有した試
料No.1〜4、20〜23では、−40〜85℃にお
ける比誘電率の温度係数が−318×10-6/℃以下あ
るいは256×10-6/℃以上であった。
【0057】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
アルカリ土類金属酸化物とSiO2を含有するガラス
に、無機フィラーとしてCaTiO3(線熱膨張係数:
13×10-6/℃、比誘電率:180、比誘電率の温度
係数:−1630×10-6/℃)とCaTiSiO
5(線熱膨張係数:6.5×10-6/℃、比誘電率:3
5、比誘電率の温度係数:1200×10-6/℃)を所
定比率で組み合わせることによって、磁器の高熱膨張
化、高誘電率化とともに、誘電率の温度安定性を得るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の配線基板の一実施例を説明するための
概略断面図である。
【符号の説明】
1 絶縁基板 1a 低誘電率層 1b 高誘電率層 2 蓋体 3 メタライズ配線層 4 接続端子 4a 電極パッド 4b ボール状端子 5 半導体素子 6 キャビティ 7 絶縁体 8 配線導体 9 電極層 10 ビアホール導体 A 半導体素子収納用パッケージ B 外部回路基板
───────────────────────────────────────────────────── 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 H05K 3/46 Q T Fターム(参考) 4G031 AA04 AA06 AA11 AA12 AA16 AA28 AA29 AA30 BA12 CA01 CA08 GA04 GA06 GA08 GA11 5E346 AA02 AA12 AA13 AA15 AA22 AA32 AA33 AA51 CC16 CC21 CC32 DD34 EE21 EE24 FF45 GG04 GG06 GG08 GG09 HH31 5G303 AA05 AB06 AB11 AB15 AB17 BA12 CA03 CB01 CB02 CB03 CB06 CB30 CB35 CB39

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルカリ土類金属酸化物を15〜70質量
    %と、SiO2を30〜60質量%含有するガラス20
    〜80体積%と、無機フィラーを20〜80体積%とか
    らなり、前記無機フィラーとして、CaTiO3とCa
    TiSiO5とを含有することを特徴とする低温焼成磁
    器組成物。
  2. 【請求項2】無機フィラー全量中にCaTiO3を20
    〜80質量%、CaTiSiO5を20〜80質量%含
    むことを特徴とする請求項1記載の低温焼成磁器組成
    物。
  3. 【請求項3】結晶相とガラス相とから構成されてなる低
    温焼成磁器であって、前記結晶相としてCaTiO3
    CaTiSiO5とを含有することを特徴とする低温焼
    成磁器。
  4. 【請求項4】40℃〜400℃にける線熱膨張係数が8
    〜15×10-6/℃、1MHzにおける比誘電率が16
    以上、−40〜85℃における比誘電率の温度係数が−
    200〜200×10-6/℃であることを特徴とする請
    求項3に記載の低温焼成磁器。
  5. 【請求項5】請求項1または請求項2に記載の組成物を
    成形後、800〜1100℃で焼成することによって形
    成されたものである請求項3または請求項4に記載の低
    温焼成磁器。
  6. 【請求項6】高誘電率層と低誘電率層とが積層された絶
    縁基板の表面及び/または内部にメタライズ配線層が配
    設されてなる多層配線基板において、前記高誘電率層が
    請求項3乃至請求項5のうちいずれか記載の低温焼成磁
    器からなることを特徴とする多層配線基板。
  7. 【請求項7】前記低誘電率層が、40〜400℃におけ
    る線熱膨張係数が8〜15×10-6/℃、1MHzにお
    ける比誘電率が8以下であることを特徴とする請求項6
    に記載の多層配線基板。
  8. 【請求項8】前記高誘電率層が、一対の電極層間に配設
    されており、該一対の電極層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6または請求項7
    に記載の多層配線基板。
  9. 【請求項9】前記高誘電率層と前記低誘電率層との40
    〜400℃における線熱膨張係数差が0.5×10-6
    ℃以下であることを特徴とする請求項6乃至請求項8の
    うちいずれか記載の多層配線基板。
  10. 【請求項10】前記絶縁基板表面に半導体素子が搭載さ
    れ、且つ該絶縁基板の裏面に、外部回路と接続するため
    のボール状の接続端子を具備することを特徴とする請求
    項6乃至請求項9のうちいずれか記載の多層配線基板。
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