JP2003342060A - ガラスセラミック焼結体および配線基板 - Google Patents

ガラスセラミック焼結体および配線基板

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Abstract

(57)【要約】 【課題】銀、銅、金等の低抵抗金属との同時焼成が可能
であり、高い強度、高いヤング率、高い破壊靭性、高い
熱伝導率、かつ高耐薬品性を有するガラスセラミック焼
結体、およびかかる焼結体を用いた配線基板を提供す
る。 【解決手段】（ａ）フォルステライト結晶相および／ま
たはエンスタタイト結晶相と、（ｂ）アスペクト比３以
上の針状晶ｂ１からなるセルシアン結晶相と、（ｃ）Ａ
ｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2、ＡｌＮの群から選ばれる少
なくとも１種の結晶相と、を含有してなり、かつ開気孔
率が０．３％以下である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、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
最適なガラスセラミック焼結体およびその製造方法に関
するものであり、また、これを絶縁基板として用いた配
線基板に関するものである。
【０００２】
【従来技術】近年における情報通信技術の急速な発展
は、半導体素子等の高速化、大型化をもたらし、これに
伴って、このような素子を備えた配線基板では、信号の
伝送損失を低減するために、配線層の低抵抗化が求めら
れている。そこで、１０００℃以下での焼成によって緻
密化でき、銀、銅または金等の低抵抗金属を主成分とす
る配線層との同時焼成が可能なガラスセラミックスを絶
縁層とする配線基板が提案されている。
【０００３】例えば、特開平６−３０５７７０号公報で
は、ＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、ＣａＯ、ＢａＯ、Ａｌ2Ｏ3、ア
ルカリ金属酸化物（Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ）、Ｍｇ
Ｏ、ＺｎＯ、ＴｉＯ2およびＺｒＯ2を含有するガラス粉
末に対して、Ａｌ2Ｏ3粉末とセルシアン（ＢａＡｌ2Ｓ
ｉ2Ｏ8）粉末およびアノーサイト粉末を添加したガラス
セラミックスが記載され、非酸化性雰囲気中でも焼成で
き、低誘電率化できるとともに、絶縁基板の強度を２７
００ｋｇ／ｃｍ2（約２６５ＭＰａ）まで高めることが
できることが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
６−３０５７７０号公報に開示されたガラスセラミック
焼結体では、アルミナ質焼結体等の従来の絶縁基板に比
べて、上記のように機械的強度が低く、ヤング率に関し
ても、例えば１００ＧＰａよりも高ヤング率の絶縁基板
を得ることが困難である。
【０００５】従って、例えば、該焼結体を絶縁基板とす
る半導体素子収納用パッケージでは、金属性のヒートシ
ンクやヒートスプレッダーなどの放熱板、蓋体を用いて
の機密封止のために必要なリッド、シールリング等の封
止用金具、あるいはポッティング剤やアンダーフィル剤
などの封止用樹脂等を、絶縁基板表面に接着すると、絶
縁基板自体が変形してしまい、半導体素子（チップ）の
実装（一次実装）部分に歪が発生したり、最悪の場合に
は、実装部の破壊やチップの破壊を引き起こす恐れがあ
った。また、このような絶縁基板を備えた配線基板をプ
リント基板等に実装（二次実装）した場合、絶縁基板と
プリント基板との熱膨張差に起因した熱応力が発生する
が、その際に絶縁基板の強度が低くかつヤング率が低い
と、絶縁基板に大きな反りが発生し、絶縁基板自体や端
子部にクラックや剥離が生じて電気的な接続信頼性が低
下するという問題があった。
【０００６】また、従来のガラスセラミック焼結体は、
破壊靭性が１ＭＰａ・ｍ1/2程度と低く、例えば該焼結
体を絶縁基板とする配線基板の輸送中や配線基板を実装
する場合など、複数の配線基板同士の衝突や機械との接
触等により、絶縁基板の端部に欠けが生じる問題があっ
た。
【０００７】さらに、従来のガラスセラミック焼結体
は、熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ程度と低いという欠点も有し
ている。即ち、半導体素子の大型化や高速化は、半導体
素子から発生する発熱量の増大をもたらし、その結果、
熱伝導率の低いガラスセラミック焼結体を絶縁基板とす
る配線基板では、熱抵抗が増大したり、機械的信頼性が
低下するという問題があった。
【０００８】また、ガラス成分としてＺｎＯを含有する
ような上記のガラスセラミック焼結体では、添加された
ＺｎＯとＡｌ2Ｏ3によりガラスセラミック焼結体中にＺ
ｎＡｌ2Ｏ4等の結晶相が形成されたとしても、残留ガラ
ス中にＺｎＯが未反応物として残るため耐薬品性が低
く、特に、めっき工程において変色が見られ、さらに
は、このガラスセラミック焼結体からＺｎ成分がめっき
液中へ溶出するという問題があった。
【０００９】従って、本発明は、銀、銅、金等の低抵抗
金属との同時焼成が可能であり、高い強度、高いヤング
率、高い破壊靭性、高い熱伝導率、かつ高耐薬品性を有
するガラスセラミック焼結体、およびかかる焼結体を用
いた配線基板を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のガラスセラミッ
ク焼結体は、（ａ）フォルステライト結晶相および／ま
たはエンスタタイト結晶相と、（ｂ）アスペクト比３以
上の針状晶からなるセルシアン結晶相と、（ｃ）Ａｌ2
Ｏ3、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2、ＡｌＮの群から選ばれる少な
くとも１種の結晶相と、を含有してなり、かつ開気孔率
が０．３％以下であることを特徴とするものであり、か
かる結晶相を存在せしめ、かつ開気孔率を０．３％以下
とすることにより、銀、銅、金等の低抵抗金属との同時
焼成が可能であり、高い強度、高いヤング率、高い破壊
靭性、高い熱伝導率、かつ高耐薬品性を有するガラスセ
ラミック焼結体となる。
【００１１】かかる焼結体は、前記結晶相（ａ）および
（ｂ）がガラスから析出したものであることが、上記の
特性をさらに向上させる上で望ましく、また、実質的に
ガーナイト結晶相および／またはスピネル結晶相を含ま
ないことが上記の特性を向上させるとともに、かつ耐薬
品性を高める上でより望ましい。
【００１２】さらに、この焼結体は、ＰｂＯ、Ａ2Ｏ
（Ａ：アルカリ金属）およびＺｎＯの含有量がそれぞれ
１質量％以下に抑制されていることがガラスセラミック
焼結体の耐薬品性をさらに向上させる上で望ましい。
【００１３】また、前記結晶相（ｂ）は、六方晶を含有
しかつＸ線回折測定においてＩｈｅｘ／Ｉｍｏｎ（式
中、Ｉｈｅｘは、六方晶のメインピーク強度を示し、Ｉ
ｍｏｎは、単斜晶のメインピーク強度を示す。）で表さ
れるメインピーク強度比が３以上であるＸ線回折パター
ンを示すことによって、針状晶である六方晶を多く析出
させて、抗折強度、破壊靭性を向上させることができ
る。
【００１４】さらに、この焼結体中の非晶質相が５０質
量％以下の量で含有していることが望ましい。このと
き、該非晶質中には希土類元素を含有させることにより
非晶質相のヤング率を向上させ、焼結体の強度、ヤング
率、破壊靭性を向上させることができる。
【００１５】また、本発明の配線基板は、上記のガラス
セラミック焼結体を絶縁基板とし、その表面および／ま
たは内部にＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌの群から選ばれる少
なくとも１種を含有する導体層を形成してなることを特
徴とするものであり、前記導体層は、前記混合粉末から
なる成形体との同時焼成によって形成することができ
る。また、この配線基板には、薄膜形成法によって前記
セラミック焼結体表面に導体層を形成することもでき
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明のガラスセラミック焼結体
は、図１に示すように、少なくとも３種の結晶相
（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）を有するものであり、これ
らの結晶相の粒界に、通常、ガラス粉末に由来する非晶
質相（残留ガラス相）Ｇを有する。
【００１７】（フォルステライト結晶相／エンスタタイ
ト結晶相）結晶相（ａ）は、フォルステライト結晶相お
よび／またはエンスタタイト結晶相であり、理想的には
Ｍｇ2ＳｉＯ4、ＭｇＳｉＯ3で表される化学組成を有す
る。これらの結晶相は単結晶としてのヤング率が高く、
これらの結晶相を析出させることにより、ガラスセラミ
ック焼結体のヤング率を高めることができ、その結果、
抗折強度を高めることができる。
【００１８】また、この結晶相（ａ）は平均粒径２μｍ
以下であることが好ましい。このような微結晶を焼結体
中に分散させることにより、焼結体組織を微細化、緻密
化できることから、抗折強度を高めることができる。
【００１９】本発明において、上述した結晶相（ａ）
は、焼成により原料ガラス粉末から析出することが望ま
しく、これによりガラスの結晶化度を向上させ後述する
非晶質相（残留ガラス相）Ｇの含有量を低減させること
ができ、それに加えて、ガラスセラミック焼結体の焼結
性を阻害することなく、即ち前記混合粉末中のガラス粉
末の量を減少させることなく、焼結体中の結晶相の含有
率を向上させることができることから、開気孔率を低下
させると同時に、ヤング率と抗折強度を高めることがで
きる。
【００２０】結晶相（ｂ）は、セルシアン結晶相であ
り、理想的にはＢａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8で表される化学組成
を有する。
【００２１】本発明においては、このセルシアン結晶相
（ｂ）として、アスペクト比が３以上、好ましくは４以
上、さらに好ましくは５以上の針状晶（図１においてｂ
１で示す）を含有していることが重要であり、このよう
な針状晶ｂ１を析出させることにより、ガラスセラミッ
ク焼結体の破壊靭性と抗折強度を向上させることができ
る。
【００２２】尚、針状晶ｂ１のアスペクト比とは、ガラ
スセラミック焼結体の断面ＳＥＭおよびＥＰＭＡ分析に
よって観察されるセルシアン（ＢａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8）結
晶相（ｂ）のうち、アスペクト比（長径／短径比）が大
きいものから１０個を選択したときの平均値を指し、特
に針状晶ｂ１は、長径１〜１０μｍ、短径０．１〜２μ
ｍ程度であることが望ましく、特に、クラックの進展を
偏向させて破壊靭性と抗折強度を向上する点で、針状晶
ｂ１がランダムに分散したものであることが望ましい。
【００２３】また、セルシアン結晶相（ｂ）としては、
針状晶ｂ１以外に、粒状晶（図１においてｂ２で示す）
を含んでいてもよい。なお、本発明においては、上記セ
ルシアン結晶相（ｂ）は、針状晶ｂ１でなく板状晶であ
っても、その効果は同様なものであり何ら差し支えはな
い。
【００２４】また、本発明においては、セルシアン結晶
相（ｂ）としては、Ｘ線回折測定において下記式： Ｉｈｅｘ／Ｉｍｏｎ 式中、Ｉｈｅｘは、六方晶のメインピーク強度を示し、
Ｉｍｏｎは、単斜晶のメインピーク強度を示す、で表さ
れるメインピーク強度比が、３以上、好ましくは５以
上、最も好適には７以上のＸ線回折パターンを示すこと
が、焼結体の破壊靭性、抗折強度を向上できる点で望ま
しい。即ち、六方晶は、上記の針状晶ｂ１を形成し、単
斜晶は、上記の粒状晶ｂ２を形成する。従って、メイン
ピーク強度比が上記範囲内であるときは、針状晶ｂ１が
多く析出しており、この結果、焼結体の破壊靭性、抗折
強度が向上するわけである。
【００２５】尚、六方晶とは、ＪＣＰＤＳカード２８−
０１２４の結晶相を示し、単斜晶とは、同３８−１４５
０の結晶相を示す。
【００２６】また、六方晶及び単斜晶のメインピークと
は、Ｘ線回折図において、これら結晶相の最も強度の高
いピークを意味し、六方晶のメインピークは、ｄ値が
３．９００のピークに対応し、単斜晶のメインピーク
は、ｄ値が３．３５５のピークに対応する。従って、上
記のピーク強度比は、Ｉ（ｄ＝３．９００）／Ｉ（ｄ＝
３．３５５）として算出される。
【００２７】更に、上述したセルシアン結晶相（ｂ）
も、結晶相（ａ）と同様、焼成によって原料ガラスから
析出することが好ましく、これにより、ガラスセラミッ
ク焼結体の結晶化度が高められ、非晶質相（残留ガラス
相）Ｇの含有量を少なくし、かつ焼結性を阻害すること
なく、ガラスセラミック焼結体中の結晶相の含有率を向
上させることができる。このため開気孔率を低下させる
と同時にヤング率と抗折強度を高めることができる。
【００２８】また結晶相（ｃ）は、ガラス粉末と混合さ
れるセラミック粉末に起因するセラミック結晶相である
ことが望ましい。特に、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2、
ＡｌＮの群から選ばれる結晶相である。かかるセラミッ
ク結晶相（ｃ）は、ガラスセラミック焼結体のヤング率
を向上させると同時に、抗折強度を向上させるための成
分であり、同時に誘電率や熱膨張係数を任意の値に調整
するためにも有用である。この結晶相（ｃ）は、通常、
粒状晶として存在するが、さらには針状晶や板状晶であ
ることが好ましく、これによって、さらに焼結体の破壊
靭性、抗折強度を向上させることができる。
【００２９】尚、かかる結晶相（ｃ）は、上記の酸化物
あるいは窒化物の１種或いは２種以上から形成されるも
のであるが、特にヤング率を向上させ、かつ焼結性が良
好で開気孔率を特に低減できる点において少なくともＡ
ｌ2Ｏ3結晶相を含有していることが好ましい。また、特
に熱伝導率を向上させる点においてはＡｌＮ結晶相を含
有することが望ましい。
【００３０】また、上記の結晶相（ｃ）は、焼結体中
に、１０〜８０質量％、特に１５〜７０質量％、さらに
２０〜６０質量％の量で含まれていることが望ましい。
【００３１】また、本発明のガラスセラミック焼結体の
優れた特性が損なわれない限り、上述した各結晶相以外
の他の結晶相、例えば、ＣａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8、ＳｒＡｌ2
Ｓｉ 2Ｏ8、Ｃａ2ＭｇＳｉ2Ｏ7、Ｓｒ2ＭｇＳｉ2Ｏ7、Ｂ
ａ2ＭｇＳｉ2Ｏ7、ＺｒＳｉＯ4、ＣａＭｇＳｉ2Ｏ6、Ｃ
ａＳｉＯ3、ＳｒＳｉＯ3、ＢａＳｉＯ3等が存在してい
てもよい。例えば、このような他の結晶相は、総量で４
０質量％以下、好ましくは３０質量％以下、最も好まし
くは２０質量％以下の範囲で焼結体中に含有していても
よい。
【００３２】そして、本発明のガラスセラミック焼結体
では、前記結晶相（ａ）、（ｂ）以外には実質的にガー
ナイト結晶相（ＺｎＡｌ2Ｏ4）および／またはスピネル
結晶相（ＭｇＡｌ2Ｏ4）を含まないことが、ガラスセラ
ミック焼結体の抗折強度をさらに高める上で望ましい。
【００３３】これは、ガーナイト結晶相、スピネル結晶
相がガラスセラミック焼結体中に析出すると、これらガ
ーナイトおよびスピネル結晶相は、結晶相（ａ）よりも
より低温で析出するため、前記結晶相（ａ）の析出が阻
害されるとともに、焼結に寄与するガラス量が実質的に
減少してしまう結果、結晶相（ｃ）の含有量、即ち、セ
ラミック粉末の量が減少してしまい、ヤング率、抗折強
度および熱伝導率の低下を招く恐れがあるためである。
【００３４】また、本発明のガラスセラミック焼結体
は、ガラス粉末とセラミック粉末との混合粉末からなる
成形体を焼成することにより得られるものであるが、通
常、図１に示すように、非晶質相（残留ガラス相）Ｇを
含有している。ガラスセラミック焼結体のヤング率を向
上させるためには非晶質相Ｇは少ない方が望ましく、例
えば、ガラスセラミック焼結体中の非晶質相Ｇの含有量
は、５０質量％以下、特に３０質量％以下、さらに２０
質量％以下、さらには１０質量％以下であることが好ま
しく、非晶質相Ｇは、実質上、ガラスセラミック焼結体
中に存在しなくてもよい。なお、ガラスセラミック焼結
体中の各結晶相（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および非晶質相
Ｇの含有量は、焼結体のＸ線回折測定の結果からリート
ベルト法によって求められる。
【００３５】本発明のガラスセラミック焼結体は、上述
した結晶相（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）を必須成分として
含有し、析出した結晶相の種類に応じた化学組成を有し
ている。
【００３６】例えば、該ガラスセラミック焼結体全体の
好適な化学組成は、以下の通りである。
【００３７】 ＳｉＯ2 ： ２〜８８質量％、特に４．５〜８０．５質量％ Ａｌ2Ｏ3 ： ０．２〜８６質量％、特に０．９〜７７．５質量％ ＢａＯ ： ２〜３６質量％、特に４．５〜２７．８質量％ Ｒｅ2Ｏ3 ： ０．２〜１８質量％、特に０．９〜１１．３質量％ ＭｇＯ ： ０．６〜２２．５質量％、特に１．５〜１５質量％ Ｂ2Ｏ3 ： ０〜２７質量％、特に０〜１５質量％ ＺｒＯ2 ： ０〜８２質量％、特に０〜７１．５質量％ ＣａＯおよび／またはＳｒＯ： ０〜１８重量％、特に０〜１１．２質量％ ＳｎＯ2およびＴｉＯ2の群から選ばれる少なくとも１種： ０〜８質量％、特に０〜３．８質量％ ここで、そして、本発明のおいて、Ｒｅ2Ｏ3とはＹ2Ｏ3
および希土類元素酸化物のうち少なくとも１種を表すも
のである。
【００３８】また、ガラスセラミック焼結体中には、ガ
ラス粉末やセラミック粉末中に含まれる不純物成分に関
連して、ＰｂＯ、Ａ2Ｏ（Ａ：Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂの
アルカリ金属）、およびＺｎＯなどの金属酸化物が含ま
れるが、耐環境性、耐薬品性、吸湿性等の点で、これら
の金属酸化物の含有量は、それぞれ１質量％以下、特に
０．１質量％以下に抑制されていることが好ましく、さ
らに、ＺｎＯは上記結晶相（ｂ）において、前述のよう
に抗折強度の低下要因となる単斜晶の析出を促進する働
きがあり、抗折強度を低下させてしまう。このような成
分の含有量の調整は、用いるガラス粉末やセラミック粉
末から不純物成分を除去することにより行なうことがで
きる。
【００３９】そして、上述した本発明のガラスセラミッ
ク焼結体は、結晶相（ａ）〜（ｃ）が析出していること
に関連して、開気孔率が０．３％以下、特に０．２５％
以下、更には０．２％以下と低く、極めて緻密であり、
抗折強度は、２８０ＭＰａ以上、特に３００ＭＰａ以
上、更には３２０ＭＰａ以上と極めて高く、ヤング率は
１００ＧＰａ以上、特に１２０ＧＰａ以上、さらには１
４０ＧＰａ以上と極めて高く、破壊靭性は、１．５ＭＰ
ａ・ｍ1/2以上、特に１．８ＭＰａ・ｍ1/2以上、更には
２．０ＭＰａ・ｍ1/2以上と高く、また熱伝導率が２Ｗ
／ｍＫ以上、特に２．５Ｗ／ｍＫ以上、更には３Ｗ／ｍ
Ｋ以上と高い値を示し、極めて優れた機械的および熱的
特性を得ることができる。
【００４０】上述した本発明のガラスセラミック焼結体
は、ガラス粉末とセラミック粉末とを混合して混合粉末
を調製し、この混合粉末を適当なバインダを用いて所定
形状に成形し、脱バインダの後に焼成することにより製
造されるものである。
【００４１】ここで、混合粉末中に含まれるガラス粉末
量は２０〜９０質量％であることが開気孔率を低下させ
ガラスセラミック焼結体の焼結性を高める上で望まし
い。
【００４２】ガラス粉末の好適な組成は、以下の通りで
ある。
【００４３】 ＳｉＯ2 ： １０〜４０質量％、特に１５〜３５質量％ Ａｌ2Ｏ3 ： １〜３０質量％、特に３〜２５質量％ ＭｇＯ ： ３〜２５質量％、特に５〜２０質量％ ＢａＯ ： １０〜４０質量％、特に１５〜３７質量％ Ｒｅ2Ｏ3 ： １〜２０質量％、特に３〜１５質量％ Ｂ2Ｏ3 ： ０〜３０質量％、特に０〜２０質量％ ＣａＯおよび／あるいはＳｒＯ： ０〜２０質量％、特に０〜１５質量％ ＺｒＯ2、ＳｎＯ2およびＴｉＯ2の群から選ばれる少なくとも１種： ０〜１０質量％、特に０〜５質量％ 即ち、上記ガラス粉末において、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、
ＭｇＯ、ＢａＯの含有量が上記範囲を逸脱すると、ガラ
スセラミック焼結体の開気孔率が０．３％を越え、また
は上述した特定の結晶相（ａ）及び（ｂ）を析出させる
ことが困難となり、ガラスセラミック焼結体のヤング率
が低下し、抗折強度等の機械的特性や熱伝導率等の熱的
特性も低下する傾向がある。
【００４４】ここで、ＳｉＯ2はガラスのネットワーク
フォーマーであり、その含有量が上記範囲よりも少ない
とガラス粉末の製造が困難となる。また、ＳｉＯ2およ
びＡｌ2Ｏ3の含有量が上記範囲よりも少ないと、ガラス
の軟化点低下により焼成時の脱バインダ性が悪くなり、
上記範囲よりも多いと、１０００℃以下の焼成にて焼結
体の開気孔率が大きくなるおそれがある。
【００４５】また、Ａｌ2Ｏ3は、上記結晶相（ｂ）の析
出を促進させることができるとともに非晶質相中に残留
することにより非晶質相のヤング率を向上させることが
できる。
【００４６】また、ＢａＯの含有量が上記範囲よりも少
ないと、上記結晶相（ｂ）の析出量が不充分となると同
時に、軟化点が高くなりすぎて１０００℃以下の焼成に
て焼結体の開気孔率が大きくなり、さらにセラミック粉
末（フィラー成分）の添加可能な量が減じ、ヤング率、
抗折強度および熱伝導率が低下する。逆に多いと、ガラ
スの軟化点が低下して焼成時の脱バインダ性が悪くなる
とともに、開気孔率が大きくなるおそれがある。
【００４７】また、ＭｇＯには上記結晶相（ｂ）におい
て、前述の様に抗折強度の低下要因となる単斜晶の析出
を抑制する働きがあり、抗折強度を向上させる効果があ
る。ここで、ＭｇＯの含有量が上記範囲よりも少ない
と、上記単斜晶の結晶相（ｂ）の析出抑制効果が不充分
となり、かつ上記結晶相（ａ）が析出せず焼結体のヤン
グ率、抗折強度が低下する。逆に、上記範囲よりも多い
と、ガラスの軟化点が高くなりすぎて１０００℃以下の
焼成にて焼結体の開気孔率が大きくなり、さらにセラミ
ック粉末（フィラー成分）の添加可能な量が減じ、ヤン
グ率、抗折強度および熱伝導率が低下する。
【００４８】さらに、Ｒｅ2Ｏ3は、ガラスの軟化点を上
昇させる働きとガラス粉末に由来する非晶質相（残留ガ
ラス相）Ｇのヤング率を向上させる働きを有している。
例えば、本発明のガラスセラミック焼結体を、耐マイグ
レーション性に優れた銅を配線層として備えた配線基板
の絶縁基板として用いる場合、非酸化性雰囲気中での脱
バインダを可能とするために、ガラス粉末のガラス転移
点（Ｔｇ）を５５０℃〜８５０℃、特に６００〜８５０
℃、最適には６５０〜８００℃に高める必要がある。
【００４９】ところが、ガラス転移点を高温としたガラ
ス粉末を用いると、フィラー成分である結晶相（ｃ）の
含有量が不足し、絶縁基板（ガラスセラミック焼結体に
より構成される）の抗折強度が低下する傾向がある。し
かるに、上記Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、Ｒｅ2Ｏ3 、を含有する
ガラス粉末を用いることにより、残留ガラス相Ｇのヤン
グ率が向上するため、抗折強度の低下を有効に防止する
ことができ、特にＲｅ 2Ｏ3はその効果が非常に高い。そ
してＲｅ2Ｏ3の中でもＹ2Ｏ3が特に望ましい。
【００５０】また、Ｒｅ2Ｏ3は、結晶化剤としての機能
をも有しており、Ｒｅ2Ｏ3を含有するガラスでは、結晶
相（ａ）、（ｂ）のガラス中からの析出を促進させ、こ
れら結晶相の含有量を増大させることができる。即ち、
ガラス粉末中のＲｅ2Ｏ3含量の調整により、焼結体中に
析出する結晶相（ａ）及び結晶相（ｂ）の量を調整する
ことができる。本発明において、かかるガラス粉末中の
Ｒｅ2Ｏ3含有量が前述した範囲よりも少ないと、上述し
た高強度化効果が不十分となり、また前述した範囲より
も多いと、軟化点が高くなりすぎて１０００℃以下の焼
成にて焼結体の開気孔率が大きくなり０．３％を超えて
しまう。
【００５１】また、ガラス原料中に任意成分として含ま
れるＢ2Ｏ3もまた、ガラスのネットワークフォーマーで
あり、ガラス粉末の作製を容易にすると同時に、軟化点
を低下させる効果があり、目的に合わせてその含有量を
調整することができる。しかしながら、その含有量が３
０質量％を超えると、焼結体の耐薬品性が極端に悪化す
る。
【００５２】また、他の任意成分として含まれるＣａＯ
やＳｒＯは、ガラス粉末の軟化挙動を制御する作用を有
しており、しかも、ＣａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8結晶相、ＳｒＡ
ｌ2Ｓｉ2Ｏ8結晶相、Ｃａ2ＭｇＳｉ2Ｏ7結晶相、Ｓｒ2
ＭｇＳｉ2Ｏ7結晶相等の他の結晶相をガラス粉末中から
析出させる作用をも有している。したがって、このよう
な成分を含有するガラス粉末を用いることは、焼結体の
抗折強度や誘電率、熱膨張係数等を制御する上で有効で
ある。しかし、その含有量が２０重量％を超えると、上
記結晶相（ａ）、（ｂ）の生成を阻害し、ガラスセラミ
ック焼結体のヤング率、破壊靭性、抗折強度が低下す
る。
【００５３】さらに、他の任意成分として含まれるＺｒ
Ｏ2、ＳｎＯ2およびＴｉＯ2の群から選ばれる少なくと
も１種は、上述した特定の結晶相（ａ）や（ｂ）の析出
を促進する効果がある。しかし、その含有量が１０質量
％よりも多いと、軟化点が高くなりすぎて１０００℃以
下の焼成にて焼結体の開気孔率が大きくなり０．３％を
超えてしまう。
【００５４】本発明において、上述したガラス粉末は導
体層に金あるいは銀を用いる場合には、大気中にて焼成
できるため、そのガラス転移点は５００℃〜８５０℃、
特に５５０〜８５０℃、最適には６００〜８００℃であ
ること好ましく、一方導体層に銅を用いる場合には、そ
のガラス転移点は５５０℃〜８５０℃、特に６００〜８
５０℃、最適には６５０〜８００℃であることが好まし
い。
【００５５】この場合、ガラス転移点が上記範囲よりも
低いと、ガラスセラミック焼結体の収縮開始温度が低く
なりすぎてしまい、脱バインダが終了しないうちにガラ
スセラミック焼結体が収縮する結果脱バインダが十分に
行われず、磁器特性の悪化をひきおこす恐れがある。
【００５６】一方、ガラス粉末のガラス転移点が８５０
℃よりも高いと、１０００℃以下の温度での焼成によっ
ては、緻密な焼結体を得ることが困難となり、その開気
孔率は０．３％よりも高くなってしまう。
【００５７】ここで、導体層に用いる金属材料よりガラ
ス転移点の範囲が異なる理由としては、導体層に銅を用
いる場合には、銅の酸化を抑制するためにＮ2等の非酸
化性雰囲気中で焼成する必要があり、例えば脱バインダ
のための熱処理も非酸化性雰囲気で行なわれる。そのた
め、脱バインダに必要な温度も大気中と比較してより高
温が要求される結果、より高いガラス転移点を有したガ
ラス粉末を用いる必要がある。
【００５８】そこで、上述した様にＹ2Ｏ3は軟化点の上
昇、即ちガラス転移点の上昇と、ヤング率、抗折強度の
向上を同時に達成できるため、特に銅を導体層とする場
合において極めて有効である。
【００５９】また、上述したガラス粉末中のＰｂＯ含有
量、Ａ2Ｏ含有量（Ａ：アルカリ金属）およびＺｎＯ含
有量は、既に述べた通り、環境保全、耐環境性、耐薬品
性、吸湿性等の点で、それぞれ１質量％以下、特に０．
１質量％以下に抑制されていることが好ましく、特に、
ＺｎＯは焼結体中に残留すると抗折強度等の機械的特性
を低下させてしまう。
【００６０】また、本発明においては、上述したガラス
粉末に混合するセラミック粉末（フィラー成分）として
は、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2、ＡｌＮの群から選ば
れる少なくとも１種が使用される。即ち、これらのセラ
ミック粉末は、前述した結晶相（ｃ）を焼結体中に存在
せしめるために使用される。本発明において、これらの
セラミック粉末としては、前述したガラス粉末との濡れ
性がよく、１０００℃以下の低温での焼結性が良好であ
るという点で、特にＡｌ2Ｏ3粉末が好適であり、特に高
い抗折強度を得ることができる。
【００６１】そして、上記のセラミック結晶相（ｃ）
は、焼結体中に、１０〜８０質量％、特に１５〜７０質
量％、さらに２０〜６０質量％の量で含まれていること
が望ましい。
【００６２】本発明においては、前述したガラス粉末と
セラミック粉末とを混合し、所望により適当な溶媒を加
えて粉砕し、両者が均一に分散した混合粉末を調製す
る。
【００６３】このような混合粉末の調製においては、ガ
ラス粉末とセラミック粉末とを、２０：８０乃至９０：
１０、好ましくは３０：７０乃至８５：１５、最も好適
には、４０：６０乃至８０：２０の質量比で用いるのが
よい。
【００６４】即ち、セラミック粉末の添加量が上記範囲
よりも少ないと、焼結体のヤング率、強度、熱伝導率が
低下し、その添加量が上記範囲よりも多いと、１０００
℃以下の焼成によっては焼結体の開気孔率を、例えば
０．３％以下に低減することができず、緻密な焼結体を
得ることが困難となる。
【００６５】さらに、本発明においては、ガラス粉末と
特定のセラミック粉末との混合比が上述した量比を満足
しており、且つガラスセラミック焼結体のヤング率、強
度、熱伝導率等の特性が損なわれない限りにおいて、上
記以外の他のセラミック粉末、例えばＣａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ
8、ＳｒＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8、Ｃａ2ＭｇＳｉ2Ｏ7、Ｓｒ2Ｍｇ
Ｓｉ2Ｏ7、Ｂａ2ＭｇＳｉ2Ｏ7、ＺｒＳｉＯ4、ＣａＭｇ
Ｓｉ2Ｏ6、ＣａＳｉＯ 3、ＳｒＳｉＯ3、ＢａＳｉＯ3等
を混合することもできる。これらは、前述した他の結晶
相として、存在するものである。
【００６６】本発明のガラスセラミック焼結体は以下の
ようにして製造される。
【００６７】まず、上記のようにして調製された混合粉
末に対し、所望により、有機バインダ、可塑剤、溶媒、
分散剤等を添加、混合してスラリー（成形用スラリー）
を調製し、それ自体公知の成形法、例えば、ドクターブ
レード法、カレンダーロール法、圧延法、プレス成形、
押出形成、射出成形、鋳込み成形、テープ成形等によっ
て所定形状の成形体を作成する。
【００６８】上記で得られた成形体を、４５０〜７５０
℃で脱バインダ処理した後、酸化性雰囲気あるいは非酸
化雰囲気中、１０００℃以下、好ましくは７００〜１０
００℃、さらに好ましくは８００〜９５０℃の温度で焼
成することにより、本発明のガラスセラミック焼結体が
得られる。
【００６９】なお、ガラスセラミック焼結体中に上述し
た特定の結晶相（ａ）、（ｂ）を析出させるため、ま
た、焼結体の開気孔率を低減するためには、脱バインダ
処理後の昇温速度を２０℃／時間以上とすることが望ま
しく、また、焼成温度での保持時間を０．２〜１０時
間、特に０．５〜５時間、最適には０．５〜２時間とす
ることが望ましい。
【００７０】上述したガラスセラミック焼結体は、各種
配線基板中の絶縁基板として極めて有用である。図２に
は、このような配線基板として代表的な半導体素子収納
用パッケージを例にとって、その概略断面図を示した。
【００７１】図２において、このパッケージＡは、複数
の絶縁層１ａ〜１ｄからなる絶縁基板１を備えており、
この絶縁基板１の表面及び内部には、銀、銅、金等の低
抵抗金属から成る導体層２が形成されている。また、上
記の導体層２を電気的に接続するためのビアホール導体
３が、絶縁層１ａ〜１ｄを貫通するように形成されてい
る。このビアホール導体３は、銀、銅、金等の低抵抗金
属を含有している。さらに、パッケージＡの下面には複
数の接続用電極４が配列されており、この接続用電極４
は、プリント基板等の外部回路基板Ｂの接続用電極４Ｂ
と接続されている。
【００７２】絶縁基板１の上面中央部には、半導体素子
等のデバイス５がガラス、アンダーフィル剤等の接着剤
（図示せず）を介して接着固定され、このデバイス５の
表面はポッティング剤等からなる封止樹脂７により封止
されている。デバイス５は配線層２とワイヤボンディン
グ６等を介して電気的に接続され、従って、デバイス５
と、絶縁基板１の下面に形成された複数の接続用電極４
とは、導体層２およびビアホール導体３を介して電気的
に接続されている。
【００７３】本発明においては、絶縁基板１を、上述し
たガラスセラミック焼結体から形成することにより、絶
縁基板１の抗折強度等の機械的特性および熱伝導率を高
めることができるとともに、絶縁基板１の耐薬品性、特
に、めっき工程における変色や成分の溶出を抑制するこ
とができるために、パッケージＡの外観不良の発生を防
止できるまた、デバイス５に発生する熱が効率よく放熱
されるため、絶縁基板１の温度上昇が有効に抑制され、
デバイス５の誤作動を防止することができる。
【００７４】また、絶縁基板１は、１０００℃以下の低
温焼成によって作成することができるため、銀、銅また
は金のうちの少なくとも１種の低抵抗金属を特に主成分
とする低抵抗導体を用いての同時焼成により導体層２を
形成することができる。従って、配線層２を低抵抗化で
き、信号の遅延を小さくできる。
【００７５】なお、図２においては、デバイス５はワイ
ヤボンディング６を介して導体層２と接続されている
が、デバイス５を半田等により、絶縁基板１表面の導体
層２に直接接続することもできる。更に封止樹脂７を用
いず、絶縁基板１の表面にキャビティを形成してデバイ
ス５を収納し、封止金具（図示せず。）等を用い、蓋体
によってデバイス５が収納されたキャビティを封止する
こともできる。
【００７６】また、本発明のガラスセラミック焼結体か
ら成る絶縁基板１はヤング率が１００ＧＰａ以上と高
い。従って、この絶縁基板１に封止金具、封止樹脂等を
接着しても絶縁基板１が大きく反ることなく、半導体素
子の実装（一次実装）部分に歪みが発生することなく、
また、接続用電極４に応力が集中して接続用電極４、４
Ｂ（二次実装部分）にクラックや剥離が生じることなく
実装信頼性を高めることができる。
【００７７】上記パッケージのような配線基板は、前述
した低温焼成セラミック焼結体を製造するのと同様にし
て製造することができる。即ち、前述したガラス粉末と
セラミック粉末とを一定の量比で混合した混合粉末を用
いて成形用スラリーを調製し、この成形用スラリーを用
いて、例えば厚みが５０〜５００μｍのセラミックグリ
ーンシート（絶縁層１ａ〜１ｄ用のシート）を成形す
る。
【００７８】このグリーンシートの所定位置にスルーホ
ールを形成し、このスルーホール内に、銅や銀、金等の
低抵抗金属を含有する導体ペーストを充填する。また、
表面に導体層２が形成される絶縁層に対応するグリーン
シートの表面には、上記の導体ペーストを用いて、スク
リーン印刷法、グラビア印刷法などの公知の印刷手法を
用いて導体層２の厚みが５〜３０μｍとなるように、配
線パターンを印刷塗布する。
【００７９】そして、上記のようにして作成された複数
のグリーンシートを位置合わせして積層圧着し、次い
で、酸化性雰囲気中、低酸化性或いは非酸化性雰囲気中
にて４５０〜７５０℃の温度にて脱バインダ処理した
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、配線層２を備えた絶縁基板１
が作製される。
【００８０】なお、脱バインダ雰囲気或いは焼成雰囲気
は、用いる低抵抗金属の種類に応じて適宜決定され、例
えば、銅等の酸化性雰囲気中での焼成によって酸化する
金属を用いる場合には非酸化性雰囲気中にて脱バインダ
或いは焼成が行なわれる。
【００８１】上記のようにして形成された絶縁基板１の
表面に、半導体素子等のデバイス５を搭載し、配線層２
と信号の伝達が可能なように接続される。先にも述べた
通り、配線層２上にデバイス５を直接搭載させて両者を
接続することもできるし、あるいはワイヤボンディング
６を用いてデバイス５と絶縁基板１表面の配線層２とを
接続させることもできる。また、フリップチップなどに
より、両者を接続することも可能である。
【００８２】さらに、デバイス５が搭載された絶縁基板
１表面に、封止樹脂７を塗布して硬化させるか、絶縁基
板１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蓋体をガラス、樹脂、ロ
ウ材等の接着剤により接合することにより、デバイス５
を気密に封止することができ、これによりパッケージＡ
を作製することができる。
【００８３】このように、本発明のガラスセラミック焼
結体は、１０００℃以下の低温での焼成により製造する
ことができるため、かかる焼結体を絶縁基板材料として
用いることにより、Ｃｕ、Ａｇ、およびＡｕ等の低抵抗
導体との同時焼成により、これら低抵抗導体から成る配
線層と絶縁基板とを一挙に製造することができ、各種配
線基板の生産効率を高めることができる。
【００８４】また、図２の例では、低抵抗導体を含むペ
ーストを絶縁層形成用のセラミックグリーンシートに塗
布しての同時焼成により絶縁基板１及び導体層２が形成
された例を示したが、絶縁基板１が本発明の低温焼成セ
ラミック焼結体により形成されている場合には、特に絶
縁基板１の表面に、所謂薄膜形成法を利用して、微細な
配線層（例えば、配線層幅が７５μｍ以下、配線層間隔
が７５μｍ以下、配線層厚みが１〜１０μｍ）を、Ｃ
ｕ、Ａｇ、Ａｕ及びＡｌの低抵抗導体により高精度で形
成することができる。
【００８５】即ち、図２の絶縁基板１を例にとって説明
すると、前述した方法により、内部にビアホール導体３
を備えた絶縁基板１を製造する。この絶縁基板１は、１
つの絶縁層から形成されていてもよいし、また内部に前
述した配線層２が同時焼成により形成されていてもよ
い。かかる絶縁基板１の表面に、スパッタリング、イオ
ンプレーティング、真空蒸着等の薄膜形成法により、Ｃ
ｕ、Ａｇ、Ａｕ及びＡｌの低抵抗導体から成る薄膜金属
層を形成する。次いで、レジスト塗布、所定パターンの
マスクを用いての露光、エッチングによる不要部金属層
の除去及びレジスト除去により、上記のような微細なパ
ターンの配線層を絶縁基板１の表面に形成することがで
きる。
【００８６】本発明のガラスセラミック焼結体は、開気
孔率が０．３％以下と低いためボイドが少なく表面平滑
性が良好であるため、かかる焼結体から成る絶縁基板１
の表面に、上記のような薄膜形成法を利用して微細なパ
ターンの配線層を位置ズレ等の不都合を生じることなく
高精度で形成することができる。また、薄膜形成法によ
って絶縁基板１の表面に薄膜金属層を形成するに先だっ
ては、基板１の表面を、表面粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ０６
０１）が０．１μｍ以下、特に０．０５μｍ以下の平滑
面にしておくことが望ましいが、本発明の低温焼成セラ
ミック焼結体から成る絶縁基板１は、表面平滑性に優れ
ており、例えばその焼き肌面の表面粗さＲａは、１．０
μｍ以下、特に０．５μｍ以下である。従って、上記の
研磨加工を短時間で容易に行なうことができ、この点で
も本発明は有利である。
【００８７】また、本発明のガラスセラミック焼結体
は、強度等の機械的特性にも優れているため、上記のよ
うな絶縁基板１の厚みを０．５ｍｍ以下、特に０．４ｍ
ｍ以下、更には０．２ｍｍ以下とすることもでき、薄型
で且つ機械的信頼性の高い配線基板の製造にも有用であ
る。
【００８８】
【実施例】実施例１ 表１に示す組成およびガラス転移点を有する８種のガラ
ス粉末（平均粒径は何れも２μｍ）と表２に示す６種の
セラミック粉末（平均粒径はＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ 2が２μ
ｍ、ＺｒＯ2が０．８μｍ、ＡｌＮが５μｍ、コーディ
エライト、ＣａＳｉＯ3が２μｍ）を準備した。
【００８９】そして、上記ガラス粉末とセラミック粉末
を用いて、表２の組成に従い混合し、この混合物に有機
バインダ、可塑剤、トルエンを添加し、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のシート状成形体を作製した。さら
に、このシート状成形体を所望の厚さになるように複数
枚積層し、６０℃の温度で１０ＭＰａの圧力を加えて熱
圧着した。
【００９０】得られた積層体を大気中、５００℃で脱バ
インダ処理した後、２００℃／時間で昇温して、大気中
で表１の条件にて焼成してセラミック焼結体を得た。
【００９１】次に、得られたセラミック焼結体につい
て、アルキメデス法により開気孔率を測定した。また、
このセラミック焼結体を３ｍｍ×４ｍｍ×５０ｍｍに加
工し、オートグラフを用いてＪＩＳ Ｒ−１６０１に基
づく３点曲げ強度を測定した。また、超音波パルス法に
てヤング率を測定した。さらに、このセラミック焼結体
を鏡面研磨し、ＩＦ法にて破壊靭性を測定した。さら
に、このセラミック焼結体をφ１０ｍｍ、厚さ１．５ｍ
ｍに加工し、レーザーフラッシュ法にて熱伝導率を測定
した。結果を表２に示した。
【００９２】さらに、調製したガラスセラミック焼結体
を粉砕し、結晶相をＸ線回折測定から同定し、ピーク強
度の大きさを比較した。
【００９３】また、ＢａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8結晶相に関して
は、六方晶のメインピークをｄ＝３．９００とし、単斜
晶のメインピークをｄ＝３．３５５として、ピーク強度
比Ｉ（ｄ＝３．９００）／Ｉ（ｄ＝３．３５５）を算出
した。尚、本発明では、バックグラウンドよりも高いピ
ークが出現している場合に結晶相が存在していると判定
した。
【００９４】さらに、セラミック焼結体を鏡面研磨し、
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真からＢａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ
8結晶相（針状晶）のアスペクト比を算出した。これら
の結果を表２に示した。
【００９５】さらに、耐薬品性の評価として、作製した
ガラスセラミック焼結体を直径２０ｍｍ、厚さ１．５ｍ
ｍの円板状に加工し、配線基板に対して行うめっき（Ｎ
ｉおよびＡｕ）の処理を施し、変色の有無とその重量減
少を評価した。この場合、目視検査において変色の無い
もの、および重量減少が１０ｍｇ以下を良とした。
【００９６】一方、比較例として表１に示したガラス
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅに代わり、表１示すガラスＦ、ガラ
スＧ、およびガラスＨを用いて同様に評価を行った。さ
らに、セラミック粉末として上記結晶相（ｃ）に代わ
り、コーディエライト、ＣａＳｉＯ3を用いて同様の評
価を行った。結果は表１、２に示す
【００９７】
【表１】
【００９８】
【表２】
【００９９】
【表３】
【０１００】表１、２および３の結果から明らかなよう
に、前述した結晶相（ａ）〜（ｃ）に相当する結晶相が
析出し、かつセルシアン結晶相（ｂ）（ＢａＡｌ2Ｓｉ2
Ｏ8結晶相）が少なくともアスペクト比が３以上の針状
晶を含む試料Ｎｏ．１〜４、６〜１８、２１〜２３、２
５〜２６では、Ｘ線回折測定における六方晶（ｈｅ
ｘ．）と単斜晶（ｍｏｎ．）とのメインピークの強度比
Ｉ（ｈｅｘ．）／Ｉ（ｍｏｎ．）が３以上であり、開気
孔率０．３％以下、抗折強度が２８０ＭＰａ以上、熱伝
導率が２Ｗ／ｍＫ以上、ヤング率が１００ＧＰａ以上、
破壊靭性が１．５ＭＰａ・ｍ1/2以上となり、さらに、
めっき試験においても変色がなく、重量減少も８ｍｇ以
下であった。
【０１０１】一方、ガラス粉末の量が、本発明における
望ましい範囲である９０重量％よりも多い試料Ｎｏ．２
４では、フィラー量が不充分で８００℃以上の焼成によ
って成分の一部の流失が見られ、焼結体の形状を保持す
ることができず適正な試料の作製が困難であった。ま
た、ガラス粉末の量が、本発明における望ましい範囲で
ある２０重量％よりも少ない試料Ｎｏ．５では、開気孔
率が大きくなり、緻密なセラミック焼結体を得ることが
できなかった。
【０１０２】また、試料Ｎｏ．１９、２０は、結晶相
（ａ）のいずれをも含有しないことから、抗折強度が２
８０ＭＰａよりも低く、また、ヤング率も１００ＧＰａ
より低く、破壊靭性も１．５ＭＰａ・ｍ1/2よりも小さ
いものであった。
【０１０３】また、ガラス粉末として所定量の本発明に
おける望ましい組成範囲外にある（特にＭｇＯを含まな
い）ガラスＦ、Ｇを用いた試料Ｎｏ．２７〜３０では、
いずれも開気孔率が０．３％よりも大きくなり、抗折強
度が２８０ＭＰａよりも低くかつヤング率が１００ＧＰ
ａよりも低く、破壊靭性が１．５ＭＰａ・ｍ1/2より低
く、熱伝導率が２Ｗ／ｍＫより低かった。
【０１０４】また、ＭｇＯを含んでもＺｎＯを含むガラ
ス粉末（Ｈ）を用いた試料Ｎｏ．３１、３２では、めっ
き試験において焼結体にガラス粉末（Ｈ）の添加量によ
って変色の程度は異なるものの、少なくとも重量変化は
１１ｍｇ以上であった。 実施例２ 実施例１の試料Ｎｏ．１０の試料の原料粉末に対して、
アクリル系バインダと可塑剤とトルエンを添加、混合
し、ドクターブレード法によって厚み２５０μｍのシー
ト状成形体を作製した。次に、該シート状成形体の所定
位置にビアホールを形成し、銅を主成分とする導体ペー
ストを充填した後、スクリーン印刷法により前記導体ペ
ーストを用いてシート状成形体の表面に配線パターンを
形成した。
【０１０５】そして、前記配線パターンを形成したシー
ト状成形体を位置合わせしながら４枚積層、熱圧着し
た。この積層体をＮ2／Ｈ2Ｏ雰囲気中、７００℃で脱バ
インダ処理した後、２００℃／時間で昇温し、Ｎ2／Ｈ2
Ｏ雰囲気中、９００℃で１時間焼成して銅を主成分とす
る配線層を具備する配線基板を作製し、この銅導体層の
表面にＮｉ、Ａｕのめっきを行った。
【０１０６】この場合、得られた配線基板はめっき工程
において変色が見られず、まためっき前後における重量
変化も殆ど無かった。
【０１０７】また、得られた配線基板について、半導体
素子を実装した後、封止剤を用いて封止したところ反り
や変形等を示さず、また、配線層の導通を確認したとこ
ろ、断線等がなく、低抵抗で良好な導通特性を示した。
【０１０８】また、上記多層配線基板の絶縁基板表面
に、真空蒸着法によって、Ｔｉ層を０．２μｍの厚さで
形成した後、ＴｉＷ、ＴｉＭｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔａ等の
種々の金属層を厚み１０μｍで形成した後、Ｃｕ層を３
μｍの厚みで形成した。なお、ＴｉＷおよびＴｉＭｏの
合金層中のＷ、Ｍｏ含有量は９０質量％である。
【０１０９】その後、この薄膜金属層に感光性フォトレ
ジストを一面に塗布し、フォトリソグラフィー技術によ
りエッチングマスクを作成し、薄膜層の一部を酸性エッ
チング液により不要部の薄膜を除去して、大きさが１×
１ｍｍの評価用パッドを形成した。そして、このパッド
に対して、Ｃｕからなるピンを半田付けして、−４０℃
と１２５℃の各温度に制御した恒温槽に多層配線基板を
１５分／１５分の保持を１サイクルとして１００サイク
ルの熱サイクルを施した後に、このピンを垂直に引き上
げ、半田もしくは薄膜金属層が離れた時の強度を薄膜金
属層の接着強度として評価たところ、３０ＭＰａ以上の
接着強度を示し、実用上問題のない接着強度有している
ことを確認した。
【０１１０】さらに、前記同様の方法にて、配線幅５０
μｍ、配線間幅５０μｍの微細配線を形成したところ、
断線等がない良好な微細薄膜配線層を形成することがで
きた。
【０１１１】比較例として、実施例１の試料Ｎｏ．３１
の試料の原料粉末を用いて、実施例２と同様の製法によ
り配線基板を作製し、これも実施例２と同様の評価を行
ったところ、機械的特性や熱的特性は実施例１と同レベ
ルであったものの、この場合には配線基板を構成する絶
縁基板の表面に変色が見られ、また、絶縁基板を構成す
る成分の溶出による重量減少が１０ｍｇ以上と多いもの
となった。
【０１１２】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、フ
ォルステライト結晶相および／またはエンスタタイト結
晶相と、アスペクト比が３以上の針状晶を含むセルシア
ン結晶相などの特定の結晶相を存在せしめることによっ
て、銀、銅、金等の低抵抗金属との同時焼成が可能であ
り、小さい開気孔率を達成し、かつ、高い抗折強度、高
いヤング率、高い破壊靱性、高い熱伝導性を有するガラ
スセラミック焼結体を得ることができる。
【０１１３】また、上記のガラスセラミック焼結体を配
線基板における絶縁基板として用いることによって基板
強度を高め、高信頼性の配線基板が得ることができ、ま
た、絶縁基板の平滑性に優れることから、この配線基板
には薄膜形成法によって前記セラミック焼結体表面に導
体層を形成することもできる、などあらゆる配線基板に
好適に使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のガラスセラミック焼結体の構
造を示す図であり、
【図２】図２は、本発明のガラスセラミック焼結体を絶
縁基板とする配線基板（半導体素子収納パッケージ）の
一例を示す側断面図である。
【符号の説明】
１ 絶縁基板 ２ 配線層 ３ ビアホール導体 ４、４Ｂ 接続用電極 ５ デバイス Ａ 半導体素子収納用パッケージ Ｂ 外部回路基板 ａ 結晶相（ａ） ｂ 結晶相（ｂ） ｂ１ 針状晶 ｂ２ 粒状晶 ｃ 結晶相（ｃ）
───────────────────────────────────────────────────── 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 23/14 Ｃ Ｆターム(参考） 4G030 AA07 AA08 AA10 AA12 AA17 AA35 AA36 AA37 AA51 BA12 BA20 BA21 CA01 CA04 5E346 AA12 AA15 BB01 CC18 CC32 CC34 CC38 CC39 DD22 DD34 EE24 EE29 FF18 FF35 GG03 GG09 GG10 HH01 HH11 HH17

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（ａ）フォルステライト結晶相および／ま
    たはエンスタタイト結晶相と、（ｂ）アスペクト比３以
    上の針状晶からなるセルシアン結晶相と、（ｃ）Ａｌ2
    Ｏ3、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2、ＡｌＮの群から選ばれる少な
    くとも１種の結晶相と、を含有してなり、かつ開気孔率
    が０．３％以下であることを特徴とするガラスセラミッ
    ク焼結体。
  2. 【請求項２】前記結晶相（ａ）および（ｂ）が、ガラス
    から析出したものであることを特徴とする請求項１に記
    載のガラスセラミック焼結体。
  3. 【請求項３】前記結晶相（ａ）および（ｂ）が、実質的
    にガーナイト結晶相および／またはスピネル結晶相を含
    まないことを特徴とする請求項１または請求項２に記載
    のガラスセラミック焼結体。
  4. 【請求項４】ＰｂＯ、Ａ2Ｏ（Ａ：アルカリ金属）およ
    びＺｎＯの含有量がそれぞれ１質量％以下であることを
    特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか記載のガラス
    セラミック焼結体。
  5. 【請求項５】前記結晶相（ｂ）が、六方晶を含有しかつ
    Ｘ線回折測定において下記式： Ｉｈｅｘ／Ｉｍｏｎ 式中、Ｉｈｅｘは、六方晶のメインピーク強度を示し、 Ｉｍｏｎは、単斜晶のメインピーク強度を示す、で表さ
    れるメインピーク強度比が３以上であるＸ線回折パター
    ンを示すことを特徴とする請求項１乃至請求項４のうち
    いずれか記載のガラスセラミック焼結体。
  6. 【請求項６】非晶質相を５０質量％以下の量で含有して
    いることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいず
    れか記載のガラスセラミック焼結体。
  7. 【請求項７】前記非晶質相が、希土類元素を含有してい
    ることを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちいずれ
    か記載のガラスセラミック焼結体。
  8. 【請求項８】請求項１乃至請求項７のうちいずれか記載
    のガラスセラミック焼結体の表面および／または内部に
    Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌの群から選ばれる少なくとも1
    種を含有する導体層を形成してなることを特徴とする配
    線基板。
  9. 【請求項９】前記導体層が、前記混合粉末からなる成形
    体との同時焼成によって形成されていることを特徴とす
    る請求項８記載の配線基板
  10. 【請求項１０】前記導体層が、薄膜形成法によって前記
    セラミック焼結体表面に形成されていることを特徴とす
    る請求項８または９に記載の配線基板。
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