JP2003342064A

JP2003342064A - ガラスセラミック焼結体および多層配線基板

Info

Publication number: JP2003342064A
Application number: JP2002154411A
Authority: JP
Inventors: Kenjiro Fukuda; 憲次郎福田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-05-28
Filing date: 2002-05-28
Publication date: 2003-12-03

Abstract

(57)【要約】【課題】アルミナよりも高い熱膨張係数および高誘電率
を有するガラスセラミック焼結体、およびこのガラスセ
ラミック焼結体を高誘電率層とし、外部回路基板への実
装信頼性に優れた多層配線基板を提供する。【解決手段】バリウムホウ珪酸ガラス相３５〜７０質量
％と、チタン酸バリウムストロンチウム化合物３０〜６
５質量％と、を含有してなり、４０〜４００℃における
熱膨張係数が８．５×１０^-6／℃以上であり、かつ１Ｍ
Ｈｚ〜３ＧＨｚにおける比誘電率が１３以上である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラスセラミック
焼結体および多層配線基板に関し、特に、高誘電率、高
熱膨張係数を有するガラスセラミック焼結体と、かかる
ガラスセラミック焼結体を具備した多層配線基板に関す
るものである。

【０００２】

【従来技術】従来より、半導体素子収納用パッケージは
絶縁基板用の材料として、アルミナ等のセラミックス
や、さらに最近では銅メタライズと同時焼成を可能とし
たガラスセラミック焼結体が多用され、一方で、ＬＳＩ
の高速、高周波化に伴うゲート数の増加に対応するため
に接続端子を増やす工夫がなされ、最も高密度化できる
構造としてボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）が実用化さ
れている。

【０００３】また、近年では、携帯電話などモバイルコ
ンピューティングの発達に伴い、電子機器は小型化、高
密度実装化の要求が強まっており、従来、半導体素子収
納用パッケージの近傍に配置させていたコンデンサ等の
電子部品をパッケージ内に内蔵し、パッケージ自体に機
能性を付与することが行われている。

【０００４】そして、このような高密度実装および高機
能化に対応する多層配線基板として、例えば、特開２０
００−５８３８１号公報に開示されたものが知られてい
る。この公報に開示された多層配線基板では、基板内に
コンデンサを内蔵する工夫がなされ、そのため高誘電率
層として、予め合成されたＢａＴｉＯ₃と、ＢａＯ、Ｓ
ｉＯ₂を主成分とするガラス成分とを混合して調製され
たガラスセラミック焼結体が用いられることが記載され
ている。

【０００５】また、最近では、上記のＢＧＡ型のような
半導体素子収納用パッケージを、プリント基板等の外部
回路基板の表面に接続した状態でも高い実装信頼性が得
られるように、絶縁基板材料を高熱膨張化する試みが行
われているが、上記特開２０００−５８３８１号公報に
開示されたガラスセラミック焼結体のように、ＢａＯ、
ＳｉＯ₂を主成分とするガラス成分に対して、元来高誘
電率を有する誘電体材料の代表であるＢａＴｉＯ₃を混
在させるようなものでは、ガラスセラミック焼結体の高
誘電率化を図ることができるものの、ＢａＴｉＯ₃自体
の熱膨張係数が小さいためプリント基板の熱膨張係数
（１５×１０^-6／℃）に近づけるほどの高熱膨張化はで
きなかった。

【０００６】そこで、高誘電率化したガラスセラミック
焼結体を高熱膨張化するために、ＢａＯやＳｉＯ₂を主
成分とするようなガラス成分とＢａＴｉＯ₃等の誘電体
材料とを混合したものに、さらに、高熱膨張化用の第３
成分として、例えば、熱膨張係数が１８×１０^-6／℃と
高いクオーツを添加することが行われている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように、ガラス成分とＢａＴｉＯ₃とを混合したもの
に、上記のようにクオーツを添加して焼成した場合に
は、クオーツが変極点を有し熱膨張係数が低下してしま
うクリストバライト等に変態するために高熱膨張化でき
ないという問題があった。

【０００８】また、熱膨張係数が実用に対して十分でな
いガラスセラミック焼結体を用いて多層配線基板を形成
し、プリント基板等の外部回路基板に実装して半導体素
子の動作試験や熱サイクル試験を行った場合、多層配線
基板と外部回路基板との間の熱膨張差に起因する熱応力
の発生により実装信頼性が低下するという問題があっ
た。

【０００９】さらに、ガラスセラミック焼結体の比誘電
率が低ければ多層配線基板の内部に形成されたコンデン
サから高い静電容量を引き出すことできないことから、
同時焼成によって多層配線基板の内部にコンデンサを形
成する利点が薄れるという問題があった。

【００１０】従って、本発明は、アルミナよりも高い熱
膨張係数および高誘電率を有するガラスセラミック焼結
体、およびこのガラスセラミック焼結体を高誘電率層と
し、外部回路基板への実装信頼性に優れた多層配線基板
を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題に
対して種々検討を重ねた結果、高誘電率層用材料として
バリウムホウ珪酸ガラス相とチタン酸バリウムストロン
チウム化合物とを混合することにより、アルミナより高
い熱膨張係数および高誘電率を有するガラスセラミック
焼結体を得ることができ、さらに、このガラスセラミッ
ク焼結体を高誘電率層とし低誘電率層とともに同時焼成
すると、高誘電率、高熱膨張係数を併せ持つ多層配線基
板の形成を可能にした。

【００１２】即ち、本発明のガラスセラミック焼結体
は、バリウムホウ珪酸ガラス相３５〜７０質量％と、チ
タン酸バリウムストロンチウム化合物３０〜６５質量％
とを含有してなることを特徴とする。

【００１３】このような構成によれば、チタン酸バリウ
ムストロンチウム化合物自体高誘電率および高熱膨張係
数を有する化合物であるために、高熱膨張化のために添
加される、例えば、クオーツなどを用いる必要が無く、
従来の、ガラス成分とＢａＴｉＯ₃とを混合したもの
に、高熱膨張化のためにクオーツを添加して焼成された
ガラスセラミック焼結体に比較して、高い熱膨張係数お
よび高誘電率を有するガラスセラミック焼結体を得るこ
とができる。

【００１４】そして、上記ガラスセラミック焼結体で
は、４０〜４００℃における熱膨張係数が８．５×１０
^-6／℃以上であり、かつ１ＭＨｚ〜３ＧＨｚにおける比
誘電率が１３以上であることが望ましい。

【００１５】また、上記ガラスセラミック焼結体では、
バリウムホウ珪酸ガラスが、各酸化物換算で、Ｃａを５
〜３０モル％、Ｓｉを４０〜６０モル％、Ｂａを５〜２
０モル％、Ｂを１０〜２０モル％、Ａｌを３〜１５モル
％の割合で含むことが望ましく、一方、チタン酸バリウ
ムストロンチウム化合物は、Ｂａ_1-XＳｒ_XＴｉＯ₃（Ｘ
＝０．０２〜０．７）であることが望ましい。

【００１６】本発明の多層配線基板は、高誘電率層と低
誘電率層とが多層に積層された絶縁基板の表面および／
または内部にメタライズ配線層が配設されている配線基
板において、前記高誘電率層が上記のガラスセラミック
焼結体からなることを特徴とする。

【００１７】また、上記多層配線基板では、前記低誘電
率層が、４０〜４００℃における熱膨張係数が６〜１８
×１０^-6／℃、比誘電率が１０未満であることが望まし
く、さらには、前記高誘電率層が、一対のメタライズ配
線層間に配設されており、該一対のメタライズ配線層に
よって所定の静電容量が引き出されることが望ましい。

【００１８】かかる発明によれば、絶縁基板として用い
るガラスセラミック焼結体が、いずれも高熱膨張特性を
具備することから、プリント基板等の有機樹脂を含む絶
縁基体からなる外部回路基板に実装した状態で、熱サイ
クルが印加されても、熱膨張差に起因する熱応力の発生
を抑制することができる結果、長期にわたり安定した実
装が可能となる。しかも、このガラスセラミック焼結体
は、高熱膨張特性に加え、高誘電率を有することから、
コンデンサとして高い静電容量を引き出すことできるた
めにコンデンサ等の部品を基板に実装する必要がなく、
配線基板を含めた電子機器の小型化に寄与することがで
き、しかも信号の伝送損失を低減することができる。

【００１９】さらには、このようなガラスセラミック焼
結体を用いると、低誘電率の高熱膨張ガラスセラミック
焼結体との積層化が可能であるために、配線基板内に高
誘電率のガラスセラミック焼結体を内蔵させることがで
き、多層配線基板を小型化できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明のガラスセラミック焼結体
は、バリウムホウ珪酸ガラス相３５〜７０質量％と、チ
タン酸バリウムストロンチウム化合物３０〜６５質量％
とを含有してなることが重要である。

【００２１】これらの成分を含むガラスセラミック焼結
体の特性としては、４０〜４００℃における熱膨張係数
が８．５×１０^-6／℃以上であり、かつ１ＭＨｚ〜３Ｇ
Ｈｚにおける比誘電率が１３以上であることが望ましい
が、より望ましくは、バリウムホウ珪酸ガラス相４０〜
６０質量％と、チタン酸バリウムストロンチウム化合物
４０〜６０質量％の割合において、同条件での熱膨張係
数が９×１０^-6／℃以上、比誘電率が２８以上であり、
かつガラスセラミック焼結体の開気孔率を１．５％以下
とする上でより望ましい。

【００２２】この場合、バリウムホウ珪酸ガラス相が３
５質量％よりも少なく、かつチタン酸バリウムストロン
チウム化合物が６５質量％よりも多いと、銅と同時焼成
可能な温度域において良好な緻密体が得られず開気孔率
が大きくなる。

【００２３】一方、バリウムホウ珪酸ガラス相が７０質
量％よりも多く、かつチタン酸バリウムストロンチウム
化合物が３０質量％よりも少ない場合には、チタン酸バ
リウムストロンチウム化合物とガラス成分とが反応溶融
し、チタン酸バリウムストロンチウム化合物が焼結体中
に存在し難くなるために、熱膨張係数はバリウムホウ珪
酸ガラス相と同程度となり比誘電率を高めることが困難
となる。

【００２４】本発明のおけるバリウムホウ珪酸ガラスと
しては、Ｂａを、酸化物換算で５〜２０モル％の割合で
含有するものであって、特に、各酸化物換算で、Ｃａを
５〜３０モル％、Ｓｉを４０〜６０モル％、Ｂを１０〜
２０モル％、およびＡｌを３〜１５モル％の割合で含有
することがバリウムホウ珪酸結晶を析出させる上で望ま
しい。

【００２５】さらに、ガラス成分は、４０〜４００℃に
おける熱膨張係数が８〜１８×１０ ^-6／℃であり、また
めっき工程等において耐薬品性を有する。ここで、ガラ
ス成分の熱膨張係数とは、所定の焼成温度で熱処理され
た後の熱膨張係数を指すものであり、線膨張係数を意味
する。

【００２６】一方、チタン酸バリウムストロンチウム化
合物は、ガラス成分との焼結性が良好であり、化学式
で、Ｂａ_1-XＳｒ_XＴｉＯ₃で表されるものである。ここ
で、Ｂａ_1-XＳｒ_XＴｉＯ₃の特性は、Ｘの値によること
が知られ、所望の熱膨張係数および比誘電率を達成する
ためには、フィラーとしての組成の調整も適宜調整する
ことが必要であり、Ｘ＝０．０２〜０．７の範囲である
ことが望ましい。

【００２７】即ち、ＢａＴｉＯ₃は熱膨張係数が１４×
１０^-6／℃であるが、このＢａＴｉＯ₃のＢａサイトを
Ｓｒで置換すると熱膨張係数が大きくなるという特異性
質を有する。そして、本発明では、特に、Ｘ≧０．０２
であることが望ましいが、ｘ＞０．７では、熱膨張係数
の大きいガラスを用いないと高熱膨張化が難しくなる。

【００２８】つまり、チタン酸バリウムストロンチウム
化合物（Ｂａ_1-XＳｒ_XＴｉＯ₃）は、例えば、Ｘ＝０．
０５とする単体での特性として、４０〜４００℃におけ
る熱膨張係数が１４．７×１０^-6／℃以上で、且つ、１
ＭＨｚにおける比誘電率が３００以上であることが望ま
しく、このため、Ｘ＝０．０３〜０．１５の範囲である
ことが特に望ましい。

【００２９】さらには、ガラスセラミック焼結体の熱膨
張係数を１３以上とするためには、より高熱膨張なガラ
ス成分を使用すればよく、熱膨張係数の設定は、外部回
路基板の熱膨張係数に合わせて行う。

【００３０】尚、本発明では、チタン酸バリウムストロ
ンチウム化合物はバリウムホウ珪酸ガラス相と反応する
ことなしに、そのままの形で結晶が残っていることが望
ましく、チタン酸バリウムストロンチウム化合物自体の
持つ高い熱膨張率、比誘電率がそのまま材料特性に反映
された形で特性が発現されることが望ましい。

【００３１】本発明におけるガラスセラミック焼結体
は、上記組成からなるガラス粉末と、チタン酸バリウム
ストロンチウム化合物（Ｂａ_1-XＳｒ_XＴｉＯ₃）となる
チタン酸塩系フィラー粉末とを混合、成形、焼成して作
製される。ガラス粉末とチタン酸塩系フィラー粉末と
は、ガラス粉末：３５〜７０質量％と、チタン酸塩系フ
ィラー粉末：３０〜６５質量％の割合で混合、調合す
る。これは、ガラス粉末が３５質量％よりも少なく、チ
タン酸塩系フィラー粉末が６５質量％よりも多いと、銅
と同時焼成可能な温度域において良好な緻密体が得られ
ず、ガラス粉末が７０質量％よりも多く、チタン酸塩系
フィラー粉末が３０質量％よりも少ない場合、チタン酸
塩系フィラー粉末がガラス粉末と反応溶融するためにガ
ラスセラミック焼結体としての比誘電率を高めることが
難しくなるためである。

【００３２】本発明のチタン酸バリウムストロンチウム
化合物となるチタン酸塩系フィラー粉末は、ＢａＯ、Ｓ
ｒＯおよびＴｉＯ₂を所定の組成になるように混合した
ものを一旦温度１２００〜１４００℃で仮焼を行い合成
する。この後ボールミルを用いて平均粒径１〜２μｍに
なるように粉砕して調製されたものが好適に用いられ
る。

【００３３】また、上記の混合物には、フィラー成分と
して、前記チタン酸塩系フィラー粉末量が上記の範囲か
ら逸脱しない範囲で、比誘電率、誘電正接、比誘電率の
温度変化率、熱膨張係数などの制御のために、チタン酸
塩系フィラー粉末の一部を他のフィラー成分で置換する
こともできる。

【００３４】用いられる他のフィラー成分としては、Ｍ
ｇＯ、ＺｒＯ₂、ペタライト、フォルステライト（２Ｍ
ｇＯ・ＳｉＯ₂）、スピネル（ＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃）、コ
ージェライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ₂Ｏ₃・５ＳｉＯ₂）、
ウォラストナイト（ＣａＯ・ＳｉＯ₂）、モンティセラ
イト（ＣａＯ・ＭｇＯ・ＳｉＯ₂）、ネフェリン（Ｎａ ₂
Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂）、リチウムシリケート（Ｌｉ₂
Ｏ・ＳｉＯ₂）、ジオプサイト（ＣａＯ・ＭｇＯ・２Ｓ
ｉＯ₂）、メルビナイト（２ＣａＯ・ＭｇＯ・２Ｓｉ
Ｏ₂）、アケルマイト（２ＣａＯ・ＭｇＯ・２Ｓｉ
Ｏ₂）、カーネギアイト（Ｎａ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ
₂）、エンスタタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ₂）、ホウ酸マグ
ネシウム（２ＭｇＯ・Ｂ₂Ｏ₃）、セルシアン（ＢａＯ・
Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂）、Ｂ₂Ｏ₃・２ＭｇＯ・２Ｓｉ
Ｏ₂、ガーナイト（ＺｎＯ・Ａｌ₂Ｏ₃）、ペタライト
（ＬｉＡｌＳｉ₄Ｏ₁₀）などが挙げられる。

【００３５】上記のガラス粉末と、フィラー粉末との混
合物は、適当な有機樹脂バインダーを添加した後、所望
の成形手段、例えば、金型プレス、冷間静水圧プレス、
射出成形、押し出し成形、ドクターブレード法、カレン
ダーロール法、圧延法等により任意の形状に成形する。

【００３６】その後、上記の成形体を焼成する。焼成に
あたっては、まず焼成工程Ａとして、７３０〜７７０℃
にて１〜５時間程度保持する。この工程は、成形のため
に配合した有機樹脂バインダーを除去するもので、バイ
ンダーの除去は、配線導体として銅系の金属成分を用い
る場合などには、１００℃以上にて水蒸気を含有する窒
素雰囲気中で行われる。この時の保持温度が７３０℃よ
り低いと、水蒸気によるバインダー成分の除去が十分行
われず、残留カーボンが多くなってしまう。また７７０
℃より高いとガラスの軟化や成形体の収縮が開始し、バ
インダー成分が系内に閉じ込められ除去が十分に行われ
なくなる。

【００３７】また、この時、成形体の収縮開始温度は７
００℃以上程度であることが望ましく、かかる収縮開始
温度がこれより低いとバインダーの除去が困難となるた
め、成形体中の結晶化ガラスの特性、特に屈伏点を前述
したように制御することが必要となる。

【００３８】次に、焼成工程Ｂとして、８５０〜９５０
℃にて１〜３時間程度保持する。この焼成工程Ｂは、非
酸化性雰囲気中で行われ、これにより相対密度９０％以
上まで緻密化する。この時の焼成温度が８５０℃より低
いと緻密化することができず、９５０℃を超えると成形
体からガラス成分が溶出し、焼成用棚板などと反応して
しまう。このようにして作製された本発明のガラスセラ
ミック焼結体は、４０〜４００℃における熱膨張係数が
８．５×１０^-6／℃以上であり、かつ１ＭＨｚ〜３ＧＨ
ｚにおける比誘電率が１３以上、しかも１０００℃以下
での焼成温度で焼成可能であるため、Ｃｕ等の低抵抗金
属との同時焼成が可能である。

【００３９】また、本発明によれば、上記ガラスセラミ
ック焼結体は、高絶縁性、高誘電率、高熱膨張性を有す
ることから多層配線基板の絶縁基板材料として好適に用
いることができる。

【００４０】上記ガラスセラミック焼結体は、多層配線
基板の絶縁基板として好適に使用可能である。そこで、
図１に本発明のガラスセラミック焼結体からなる絶縁層
を具備する多層配線基板の一例である多層配線基板の概
略断面図を示す。

【００４１】図１の多層配線基板によれば、絶縁層１
ａ、１ｂ、１ｃが多層に積層された絶縁基板１の表面お
よび／また内部にメタライズ配線層２が配設されてい
る。そして、絶縁層１ａ〜１ｃのうち絶縁層１ｂを上記
高誘電率のガラスセラミック焼結体からなる高誘電率層
によって形成する。また、この高誘電率層１ｂの上下に
Ｃｕなどの導体から成る電極３、３を形成し、スルーホ
ール導体４、４などを経由して絶縁基板１表面のメタラ
イズ配線層２と接続することにより、配線層２、２間で
所定の静電容量を取り出すことができる。

【００４２】この時、高誘電率層１ｂは、比誘電率が１
０未満の低誘電率のガラスセラミック焼結体から成る絶
縁層（以下、低誘電率層という）１ａ、１ｃ間に積層さ
れていることが望ましい。

【００４３】低誘電率層１ａ、１ｃは、４０〜４００℃
における熱膨張係数が６〜１８×１０^-6／℃以上であ
り、かつ１ＭＨｚ〜３ＧＨｚにおける比誘電率が１０未
満、誘電正接が５０×１０^-4以下であることが、前記高
誘電率層１ｂとの同時焼結性、積層安定性などの点から
望ましい。

【００４４】この低誘電率層１ａ、１ｃを形成するガラ
スセラミック焼結体は、前記高誘電率層１ｂを構成する
前記ガラスセラミック焼結体におけるチタン酸塩系フィ
ラーを、前記他のフィラー成分によって置換した組成物
からなることが望ましい。

【００４５】これによって、同一のガラス成分から形成
されることから、低誘電率層１ａ、１ｃと高誘電率層１
ｂとを同時焼成によって形成することができ、両層の熱
膨張係数を同程度とすることができる。

【００４６】このような高誘電率層１ｂおよび低誘電率
層１ａ、１ｃを具備する多層配線基板は、前述したガラ
ス粉末、およびフィラー粉末からなる低誘電率のセラミ
ックス組成物に、適当な有機バインダー、溶剤、可塑材
を添加混合することによりスラリーを作製し、かかるス
ラリーを周知のドクターブレード等の塗工方式によるグ
リーンシート成形法により、低誘電率層１ａ、１ｃ用の
グリーンシート（低誘電率グリーンシート）を作製す
る。

【００４７】そして、メタライズ配線層２として、適当
な金属粉末に有機樹脂バインダー、溶剤、可塑材を添加
混合して得た金属ペーストを前記低誘電率グリーンシー
トに周知のスクリーン印刷法により、所定のパターンに
印刷塗布する。また、場合によっては、前記グリーンシ
ートに適当な打ち抜き加工によって貫通孔を形成し、こ
の貫通孔内に導体ペーストを充填する。

【００４８】一方、上記と同様の方法により高誘電率層
１ｂ形成用のグリーンシートを作製し、打ち抜き加工に
よる貫通孔の形成や、導体ペーストの印刷によって電極
３を形成する。

【００４９】そして、上記低誘電率セラミックグリーン
シートと高誘電率セラミックグリーンシートとを積層
し、グリーンシート積層体とメタライズを同時焼成する
ことにより、コンデンサとして機能する高誘電率層を内
蔵する多層配線基板を得ることができる。

【００５０】本発明によって、コンデンサとして機能す
る高誘電率層１ｂを内蔵した多層配線基板は、４０〜４
００℃における熱膨張係数が８．５×１０^-6／℃以上、
特に９×１０^-6／℃以上であることから、有機樹脂を含
有するプリント基板（４０〜４００℃における熱膨張係
数が約１２〜１５×１０^-6／℃）に、ＢＧＡやＬＣＣな
どのボール状半田端子や半田を介して実装した場合にお
いても、温度サイクルに対する長期信頼性の実装が可能
である。しかも、コンデンサとして機能する高誘電率層
を内蔵することにより、配線基板やプリント基板の表面
にコンデンサ素子などを別途実装する必要がないため
に、配線基板やプリント基板などの外部回路基板の小型
化を同時に図ることができる。

【００５１】また、本発明の多層配線基板は、半導体素
子を搭載するための半導体素子収納用パッケージ等とし
て利用するだけでなく、弾性表面波、水晶振動子などを
搭載可能な配線基板としても利用でき、さらにガラスセ
ラミック焼結体は、ＬＣフィルタなどの積層電子部品に
おける絶縁体として活用することもできる。

【００５２】

【実施例】実施例１まず、焼成後にバリウムホウ珪酸ガラスとなるガラス粉
末として、ＣａＯ１６．１モル％、ＳｉＯ₂ ５３．５
モル％、ＢａＯ１１．１モル％、Ｂ₂Ｏ₃１４．３モル
％、Ａｌ₂Ｏ₃５．０モル％の組成を有するガラス粉末Ａ
を準備した。

【００５３】次に、チタン酸塩系フィラー粉末は、化合
物組成として、Ｂａ_1-XＳｒ_XＴｉＯ ₃（Ｘ＝０．０１〜
０．７）になるように、ＢａＯ、ＳｒＯおよびＴｉＯ₂
を所定量混合して、温度１３５０℃で仮焼を行い、チタ
ン酸塩系フィラー（チタン酸バリウムストロンチウム化
合物）粉末を合成した。この後、ボールミルを用いて平
均粒径１〜２μｍになるまで粉砕して調製した。

【００５４】そして、ガラス粉末に、平均粒径が２μｍ
のチタン酸塩系フィラー（チタン酸バリウムストロンチ
ウム化合物）粉末を表１に示す割合でそれぞれ添加し、
有機樹脂バインダー、溶剤、可塑材を加えて十分混合さ
せてスラリーを作製し、ドクターブレード法により厚み
１００μｍのグリーンシートを作製した。得られたグリ
ーンシートより、６０ｍｍ×６０ｍｍ×２ｍｍのサンプ
ルを作製し焼成した。また、一部の試料ではチタン酸塩
系フィラー粉末とともにスピネル粉末を混合したものを
調製した。

【００５５】得られた焼結体に対して、４０〜４００℃
における熱膨張係数および３ＧＨｚにおける比誘電率を
それぞれ測定した。ガラスセラミック焼結体内部のフィ
ラーについては分析電子顕微鏡を用いてその結晶相の確
認を行い、組成を同定した。

【００５６】また、アルキメデス法により焼結体の開気
孔率を測定した。

【００５７】一方、比較例として、フィラーとして、チ
タン酸バリウムストロンチウム化合物の代わりに、Ｂａ
ＴｉＯ₃あるいはＳｒＴｉＯ₃を用いた場合、さらに、Ｂ
ａＴｉＯ₃あるいはＳｒＴｉＯ₃にクオーツを添加した試
料を作製して本発明品と同様の評価を行った。その結果
を表１に示した。

【００５８】

【表１】

【００５９】表1の結果から明らかなように、少なくと
もバリウムホウ珪酸ガラス粉末とフィラー成分として、
Ｂａ_1-xＳｒ_xＴｉＯ₃（ｘ＝０．０１〜０．７）粉末を
用いて作製した試料Ｎｏ．２〜６、８〜１４では、比誘
電率が２８以上、熱膨張係数が９×１０^-6／℃以上で、
開気孔率が４％以下と緻密なガラスセラミック焼結体を
得ることができた。この場合、バリウムホウ珪酸ガラス
粉末とともに混合したフィラー成分はガラスと反応する
ことなしに、Ｂａ_1-xＳｒ_xＴｉＯ₃がそのままの形で結
晶が残り、高い熱膨張率、比誘電率がそのまま材料特性
に反映された形になった。

【００６０】特に、ガラスＡ量を４０〜６０質量％と
し、Ｂａ_1-xＳｒ_xＴｉＯ₃（ｘ＝０．０５）量を４０〜
６０質量％とした試料Ｎｏ．３〜５では、開気孔率を
１．５％以下にでき、熱膨張係数が９．６×１０^-6／℃
以上、比誘電率が３０以上まで高めることができた。

【００６１】また、Ｂａ_1-xＳｒ_xＴｉＯ₃のＸの範囲を
０．０３〜０．１５とした試料Ｎｏ．４、１０、１１で
は、比誘電率を３２〜３５、熱膨張係数を９．４×１０
^-6／℃〜９．７×１０^-6／℃と維持しながら開気孔率を
０．５％以下にできた。

【００６２】一方、本発明の範囲外の組成である試料Ｎ
ｏ．１、７では、ガラスＡ量が少ない場合には未焼結と
なり、また、ガラスＡ量が多い場合にはガラスＡ粉末と
チタン酸塩フィラー成分とが反応溶融し所望のガラスセ
ラミック焼結体を形成できなかった。

【００６３】また、バリウムホウ珪酸ガラス粉末に対し
て、チタン酸塩系フィラーとして、ＢａＴｉＯ₃、Ｓｒ
ＴｉＯ₃を単体で添加した試料Ｎｏ．１５では、比誘電
率は４３まで高くなったが、熱膨張係数が８．１×１０
^-6／℃であった。

【００６４】また、バリウムホウ珪酸ガラス粉末に対し
て、チタン酸塩系フィラーとして、ＢａＴｉＯ₃あるい
はＳｒＴｉＯ₃を単体で添加し、さらに、熱膨張係数を
高めるためにクオーツを添加した試料Ｎｏ．１６、１７
では、クオーツがクリストバライトに変態したため熱膨
張係数向上への効果が乏しかった。

【００６５】実施例２実施例１記載のガラス粉末Ａ５０質量％に対して、フィ
ラーとしてクオーツを５０質量％添加してなる組成物Ｂ
（焼成後の４０〜４００℃における線熱膨張係数：９．
０×１０^-6／℃、１ＭＨｚにおける比誘電率：５．７）
を用意し、実施例１と全く同様な方法で厚さ１００μｍ
の低誘電率層用のグリーンシートを作製した。

【００６６】また、実施例１において作製した厚み１０
０μｍの高誘電率層用のグリーンシートの両面および、
前記低誘電率層用グリーンシートに銅メタライズペース
トをスクリーン印刷法に基づき電極用の塗布した。さら
に、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。

【００６７】次に、上記高誘電率層用のグリーンシート
の上下に、上記低誘電率層用グリーンシートを１枚ず
つ、計３枚を積層圧着した後、１０ｍｍ×１５ｍｍのサ
ンプルを作製し焼成を行い多層配線基板を作製した。磁
器クラックの有無を調べ、同時焼成可能かを確認した。
その結果、焼成後に多層配線基板の内外部にクラックは
見られず、且つ低誘電率層間に積層された高誘電率層の
特性はガラスセラミック焼結体単味での特性を示し電気
特性を損なうことはなかった。

【００６８】さらに、この多層配線基板２０個について
はんだボールを用いて接続端子を形成し、外部回路基板
に接続して、温度範囲０〜１００℃で１０００サイクル
までの熱サイクル試験を行った。本発明の多層配線基板
では接続不良は無かった。

【００６９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
高誘電率層用材料としてバリウムホウ珪酸ガラス相とチ
タン酸バリウムストロンチウム化合物を混合することに
より、アルミナより高い熱膨張係数および高誘電率を有
するガラスセラミック焼結体を得ることができ、さら
に、このガラスセラミック焼結体を高誘電率層とし低誘
電率層とともに同時焼成すると、高誘電率、高熱膨張係
数を併せ持つ多層配線基板の形成を可能にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の配線基板における一実施例を説明する
ための概略断面図である。

【符号の説明】

１絶縁基板１ａ、１ｂ、１ｃ絶縁層２メタライズ配線層３電極４スルーホール導体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｋ 3/46 Ｈ０５Ｋ 3/46 ＳＣ０４Ｂ 35/00 ＪＨ０１Ｌ 23/14 ＣＦターム(参考） 4G030 AA08 AA09 AA10 AA16 AA35 AA36 AA37 BA09 CA08 GA03 GA04 GA08 GA11 GA14 GA15 GA17 GA20 GA24 GA27 4G031 AA04 AA05 AA06 AA11 AA28 AA29 AA30 BA09 CA08 GA01 GA03 GA04 GA06 GA08 GA11 5E346 AA13 AA15 AA43 BB20 CC18 CC21 DD13 DD34 EE25 FF18 GG15 5G303 AA01 AA05 AB05 AB17 CA03 CB01 CB02 CB03 CB06 CB30 CB32 CB35

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バリウムホウ珪酸ガラス相３５〜７０質量
％と、チタン酸バリウムストロンチウム化合物３０〜６
５質量％とを含有してなることを特徴とするガラスセラ
ミック焼結体。
【請求項２】４０〜４００℃における熱膨張係数が８．
５×１０^-6／℃以上であり、かつ１ＭＨｚ〜３ＧＨｚに
おける比誘電率が１３以上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。
【請求項３】バリウムホウ珪酸ガラス相が、各酸化物換
算で、Ｃａを５〜３０モル％、Ｓｉを４０〜６０モル
％、Ｂａを５〜２０モル％、Ｂを１０〜２０モル％、Ａ
ｌを３〜１５モル％の割合で含むことを特徴とする請求
項１または２に記載のガラスセラミック焼結体。
【請求項４】チタン酸バリウムストロンチウム化合物
が、Ｂａ_1-XＳｒ_XＴｉＯ ₃（Ｘ＝０．０２〜０．７）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。
【請求項５】高誘電率層と低誘電率層とが多層に積層さ
れた絶縁基板の表面および／または内部にメタライズ配
線層が配設されている配線基板において、前記高誘電率
層が請求項１乃至４のうちいずれか記載のガラスセラミ
ック焼結体からなることを特徴とする多層配線基板。
【請求項６】前記低誘電率層が、４０〜４００℃におけ
る熱膨張係数が６〜１８×１０^-6／℃、比誘電率が１０
未満であることを特徴とする請求項５に記載の多層配線
基板。
【請求項７】前記高誘電率層が、一対のメタライズ配線
層間に配設されており、該一対のメタライズ配線層によ
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５または６に記載の多層配線基板。