JP2735776B2

JP2735776B2 - 多層アルミナ質配線基板及び半導体素子収納用パッケージ

Info

Publication number: JP2735776B2
Application number: JP5270128A
Authority: JP
Inventors: 邦英四方; 武志窪田; 明古澤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1993-10-28
Filing date: 1993-10-28
Publication date: 1998-04-02
Anticipated expiration: 2013-04-02
Also published as: JPH07122681A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内部に高誘電率層を有
するアルミナ質配線基板及び半導体素子収納用パッケー
ジに関するもので、より詳細には安定した電気的特性、
優れた密封性能及び機械的強度を有する配線基板及びパ
ッケージに関する。

【０００２】

【従来技術】従来、例えば、半導体素子収納用パッケー
ジでは、半導体ＩＣ（集積回路）は外来ノイズや不要輻
射により誤動作を生じ易いため、３０〜１００μＦ程度
の容量を持ったセラミックコンデンサを電源側と接地側
との間に挿入することにより、ノイズを吸収し誤動作を
防止していた。従来はこのコンデンサの接続をパッケー
ジとは別の外付けにより行なっていたため、実装密度の
向上を図ることができなかった。

【０００３】このような欠点を解決したものとしては、
従来、アルミナを主成分とする絶縁層間に、両側にＷ或
いはＭｏからなる一対の電極層が形成され、かつ、アル
ミナ中に、Ｗ或いはＭｏからなる高誘電率付与剤が含有
された高誘電体層を介装した半導体素子収納用パッケー
ジが知られている（特開昭６２−１６９４６１号公報参
照）。このような半導体素子収納用パッケージでは、ア
ルミナ中にＷ又はＭｏを添加することにより高誘電率層
の誘電率を向上することができる。

【０００４】また、多層アルミナ質配線基板としては、
例えば、特開平３−８７０９１号公報に開示されるよう
に、両側にＷ又はＭｏ等の高融点金属を主成分とするペ
ーストを塗布又は印刷してなる一対の電極層が形成さ
れ、かつ、アルミナ中にＷ又はＭｏからなる高誘電率付
与剤が含有された高誘電体層を、アルミナを主成分とす
る絶縁層間に介装した多層アルミナ質配線基板が知られ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、公知
の高誘電体層含有配線基板や半導体素子収納用パッケー
ジは、電気特性が未だ不安定であり、電極間の絶縁抵抗
が低下し、著しい場合には電極間がショートする等のお
それがあった。また、多層構造物の密封性（気密性）も
不十分であり、湿気等が浸透して電極層の表面抵抗を変
化させたり、或いは電極層と高誘電体層や絶縁層との間
に十分な接合強度が得られない等の欠点があった。

【０００６】従って本発明の目的は、内部に高誘電体層
を有しながら、安定した電気的特性と優れた気密性及び
機械的強度を有するアルミナ質配線基板及び半導体素子
収納用パッケージを提供することにある。

【０００７】本発明の他の目的は電極層と高誘電体層や
絶縁層との間に優れた密着性、気密性及び層間接着強度
が得られるとともに、電極層構成材料の高誘電体層への
拡散移行が抑制される高誘電体層含有アルミナ質配線基
板及び半導体素子収納用パッケージを提供することにあ
る。

【０００８】

【問題点を解決するための手段】本発明の多層アルミナ
質配線基板は、高誘電体層を一対の電極層により挟持
し、さらにこれを一対の絶縁層により挟持してなる多層
アルミナ質配線基板であって、前記高誘電体層を、アル
ミナ粒子と、Ｗ，Ｍｏ，Ｒｅ及びＺｒＯ₂から選択され
る少なくとも一種の高誘電率付与剤粒子と、これらの粒
界に存在するＡｌ，Ｓｉ，アルカリ土類金属及び希土類
元素の内少なくとも１種の元素の酸化物を含むガラス相
とから構成し、前記電極層を、Ｗ及びＭｏから選択され
る少なくとも一種の金属を主成分として構成し、前記絶
縁層を、アルミナ粒子と、Ａｌ，Ｓｉ，アルカリ土類金
属及び希土類元素の内少なくとも１種の元素の酸化物を
含むガラス相とから構成するものである。

【０００９】本発明の半導体素子収納用パッケージは、
高誘電体層を一対の電極層により挟持し、さらにこれを
一対の絶縁層により挟持してなり、半導体素子の収容部
を有する半導体素子収納用パッケージであって、前記高
誘電体層を、アルミナ粒子と、Ｗ，Ｍｏ，Ｒｅ及びＺｒ
Ｏ₂から選択される少なくとも一種の高誘電率付与剤粒
子と、これらの粒界に存在するＡｌ，Ｓｉ，アルカリ土
類金属及び希土類元素の内少なくとも１種の元素の酸化
物を含むガラス相とから構成し、前記電極層を、Ｗ及び
Ｍｏから選択される少なくとも一種の金属を主成分とし
て構成し、前記絶縁層を、アルミナ粒子と、Ａｌ，Ｓ
ｉ，アルカリ土類金属及び希土類元素の内少なくとも１
種の元素の酸化物を含むガラス相とから構成するもので
ある。

【００１０】高誘電体層は、６７〜８７重量％のアルミ
ナ粉末と、５〜３０重量％のＷまたはＭｏと、Ｓｉ，ア
ルカリ土類金属及び希土類元素の内少なくとも１種の元
素の酸化物からなる混合物を焼成することにより得られ
ることが望ましい。また、高誘電体層は、４０〜９５重
量％のアルミナ粉末と、５〜６０重量％のＲｅ及び３重
量％以上のＳｉ，アルカリ土類金属及び希土類元素の内
少なくとも１種の元素の酸化物からなる混合物を焼成す
ることにより得られることが望ましい。さらに、高誘電
体層は、１０〜９０重量％のアルミナ粉末と、１０〜９
０重量％のＺｒＯ₂粉末と３重量％以上のＳｉ，アルカ
リ土類金属及び希土類元素の内少なくとも１種の元素の
酸化物からなる混合物を焼成することにより得られるこ
とが望ましい。

【００１１】また、高誘電体層の高誘電率付与剤がＷ或
いはＭｏである場合に、電極層が高誘電率付与剤と同一
材料を主成分とすることが望ましい。また、高誘電体層
の高誘電率付与剤がＷの場合電極層がＭｏを主成分と
し、或いは高誘電率付与剤がＭｏの場合電極層がＷを主
成分とする場合には、誘電体層の厚みを３０μｍ以上と
することが望ましい。さらに、高誘電率付与剤がＺｒＯ
₂である場合には、さらに、高誘電率付与剤としてＷ，
Ｍｏ，Ｒｅのうち一種を添加しても良い。そして、Ｍｏ
を添加する場合には全量に対して５〜３０重量％含有
し、Ｗの場合は全量に対して５〜５０重量％含有し、Ｒ
ｅの場合は全量に対して１０〜６０重量％含有すること
が望ましい。

【００１２】本発明の配線基板及びパッケージにおいて
は、高誘電体層の両側に一対の電極層が形成されて１種
のコンデンサーを形成し、このコンデンサーが、一対の
絶縁層間に介装されている。電極層は公知のメタライズ
層、すなわちＷ或いはＭｏの少なくとも一種から形成さ
れる。

【００１３】高誘電体層は、アルミナ粒子、高誘電率付
与剤粒子及びこれらの粒界に存在するガラス相から成
る。高誘電率付与剤は、この誘電体に１０．８以上の比
誘電率、特に１３〜４０の比誘電率を与えるためのもの
で、本発明ではＷ、Ｍｏ、Ｒｅ及びＺｒＯ₂を使用す
る。

【００１４】粒界に介在するガラス相は、焼結助剤をか
ねて配合されるＳｉ、アルカリ土類金属成分及び希土類
元素成分から選ばれた少なくとも１種の元素の酸化物と
アルミナ粒子からのアルミナ分との反応で形成されてい
る。

【００１５】高誘電率付与剤がＺｒＯ₂の場合は、Ｚｒ
Ｏ₂が粒界のガラス相に微量溶け込む可能性がある。こ
の場合には耐薬品性が向上する。

【００１６】絶縁層はアルミナ粒子とその粒界に存在す
るガラス相とから成り、そのガラス相の組成及び形成過
程は上記と同様のものである。

【００１７】本発明では、電極層の両側にある高誘電体
層及び絶縁層に上記ガラス相を形成させることにより、
電極層とこれら両層の密着性を向上させるとともに、パ
ッケージの気密性及び層間接着強度を高めることができ
る。

【００１８】かくして本発明の基板やパッケージでは電
気的特性が安定しており、電極間の絶縁抵抗が低下する
のを有効に防止できるのである。

【００１９】本発明による基板及びパッケージは次のよ
うにして製造される。

【００２０】即ち、平均粒径５μｍ以下のアルミナ粉末
を８８〜９６重量％と、ＳｉＯ₂，ＭｇＯ，Ｙ₂Ｏ₃等
の希土類元素やアルカリ土類金属の酸化物等の焼結助剤
を４〜１２重量％と、必要に応じてＦｅ₂Ｏ₃，Ｃｒ₂
Ｏ₃，ＭｎＯ，ＴｉＯ₂，Ｍｏ或いはＷ等の着色材を
０．５〜５重量％添加混合し、これに例えば、ブチラー
ルやアクリル等のバインダーを添加し、さらにトルエン
等の溶剤を添加混合した後、ドクターブレード法等の公
知の方法により、厚さ０．２〜１ｍｍにシート化する。
このようなグリーンシートを複数積層して絶縁層成形体
を作成する。

【００２１】また、粒径５μｍのアルミナ粉末と、高誘
電率付与剤と、ＳｉＯ₂、ＣａＯ、ＭｇＯ等のアルカリ
土類金属成分及びＹ₂Ｏ₃等の希土類酸化物から成る焼
結助剤成分とを混合し、必要により、さらにＦｅ
₂Ｏ₃，Ｃｒ₂Ｏ₃，ＭｎＯ，ＴｉＯ₂，Ｍｏ或いはＷ
等の着色材を添加混合し、これに例えば、ブチラールや
アクリル等のバインダーを添加し、さらにトルエン等の
溶剤を添加混合した後、ドクターブレード法等の公知の
方法により、厚さ２０〜６０μｍにシート化し、高誘電
体層成形体を作成する。

【００２２】上記焼結助剤（ガラス化成分）の量は３重
量％以上の範囲にあるのがよい。上記範囲よりも少ない
と高誘電体層または絶縁層と電極層との密着性、気密性
及び接合強度が低下するので好ましくない。

【００２３】高誘電率付与剤としてＷまたはＭｏを使用
する場合、Ａｌ₂Ｏ₃とＷ，Ｍｏとは８７：１０乃至６
７：３０の範囲とするのがよい。

【００２４】電極がＷまたはＭｏの場合、高誘電率付与
剤も同じＷまたはＭｏから成っていても、また電極がＷ
またはＭｏの場合、高誘電率付与剤が電極材料と異なる
材料から成っていてもよいが、後者の場合、高誘電層の
厚みを３０μｍ以上とするのがよい。

【００２５】即ち、高誘電率付与剤と電極層を同一材料
により構成すると、ＷまたはＭｏの全率固溶がなく、電
極層の高融点金属ＷまたはＭｏを高誘電体中に拡散する
ことを抑制し、電極間の高誘電体層の絶縁抵抗の低下を
阻止するとともに、電極間のリーク電流を防止できる。

【００２６】高誘電率付与剤と電極層が異なる材料の場
合には、電極層形成材料のＷ、Ｍｏが高誘電体層中に拡
散するが、高誘電体層の厚みを３０μｍ以上にすること
により電極層のＷ、Ｍｏが高誘電体層全体に拡散するこ
とがなく、電極間の絶縁抵抗の低下を阻止するとともに
電極間のリーク電流を防止できる。

【００２７】高誘電率付与剤としてＲｅを用いる場合、
アルミナとＲｅは９５：５乃至６０：４０の重量比で用
いるのがよい。Ｒｅは金属Ｒｅ或いはＲｅ₂Ｏ₃の形で
または金属Ｒｅ及びＡｌ₂Ｏ₃を一緒に添加することも
できる。

【００２８】高誘電率付与剤として部分安定化または安
定化ジルコニウムを使用する場合、アルミナとジルコニ
アとは９０：１０乃至１０：９０特に７０：３０乃至３
０：７０の重量比で使用するのがよい。ここで部分安定
化または安定化ジルコニアとしては、ＺｒＯ₂金属に対
して５〜１５モル％の希土類酸化物を含有してなるもの
がよい尚、ＺｒＯ₂の量が上記範囲よりも多いと絶縁層
と誘電体層の熱膨張差が大きくなり、良好な積層体が形
成されない傾向がある。

【００２９】また、ＺｒＯ₂全量に対して５〜１５モル
％の希土類酸化物を含有したのは、希土類酸化物が５モ
ル％よりも少ないと正方晶から単斜晶への相変態が生
じ、クラックが生じる等の不具合が生じるからであり、
１５モル％よりも多いとＺｒＯ₂そのものの誘電率が低
下し、誘電体層の高誘電率化の効果が低下するからであ
る。希土類酸化物としてはＲＥ₂Ｏ₃（Ｒｅは希土類元
素）で表されるものが好ましく、例えばＹ₂Ｏ₃、Ｎｄ
₂Ｏ₃、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｓｍ₂Ｏ₃等がある。

【００３０】また、本発明のこの態様におけるＺｒＯ₂
は５〜１５モル％の希土類酸化物がＺｒＯ₂中に固溶し
安定化されたものであっても良い。即ち、本発明におけ
るＺｒＯ₂の結晶相としては、正方晶系と立方晶系が混
在した部分安定化ＺｒＯ₂であっても良く、立方晶系の
みの完全安定化ＺｒＯ₂であっても良く、更にこれらに
単斜晶系のＺｒＯ₂が混在していても良い。また、本発
明におけるＡｌ₂Ｏ₃の結晶粒径は３〜２０μｍであ
り、ＺｒＯ₂の結晶粒径は１．５〜１０μｍであること
が望ましい。

【００３１】安定化または部分安定化ＺｒＯ₂を原料粉
末として用いなくても、調合によりＺｒＯ₂を安定化す
るに必要な希土類元素化合物を添加し焼成段階で安定化
させても良い。

【００３２】更に本発明のこの態様においては、Ｍｏ、
Ｗ、Ｒｅのうち少なくとも１種を含有するとともにＭｏ
の場合は全量に対して５〜３０重量％含有し、Ｗの場合
は全量に対して５〜５０重量％含有し、Ｒｅの場合は全
量に対して１０〜６０重量％含有することが望ましい
が、これは、Ｍｏを３０重量％よりも多く、或いはＷを
５０重量％よりも多く、或いはＲｅを６０重量％よりも
多く含有すると絶縁抵抗が急激に低下するからである。

【００３３】本発明に用いる焼結助剤（ガラス成分）
は、ＳｉＯ₂及び／またはＹ₂Ｏ₃等の希土類酸化物
と、アルカリ土類金属酸化物とは、３：１乃至５：１の
重量比で用いることが望ましい。

【００３４】そして、この高誘電体層成形体及び絶縁層
成形体にスルーホールを形成し、Ｗ、Ｍｏの高融点金属
ペーストを充填する。この後、高誘電体層成形体の上下
面に、ＷまたはＭｏを９０〜１００重量％、必要に応じ
て、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、アルカリ土類金属、希土類
金属及びその化合物等を０〜１０重量％添加含有して成
る電極層ペーストを塗布する。

【００３５】そして、電極層ペーストが塗布された高誘
電体層成形体を、絶縁層成形体の間に介装し、所定圧力
で加圧して圧着する。この後、加湿した窒素，水素混合
ガス（還元性雰囲気）中で、１４００〜１７００℃にお
いて、１〜２時間焼成することにより、絶縁層間に誘電
体層及び電極層が介装された多層アルミナ質配線基板及
び半導体素子収納用パッケージを得る。

【００３６】尚、高誘電体層成形体は、上記のようなシ
ートを複数作成し、これらのシートとＷ，Ｍｏ等の高融
点金属からなる電極層を交互に積層して構成しても良
い。このような場合には、静電容量の向上を図ることが
できる。

【００３７】

【実施例】実施例１本発明の多層アルミナ質配線基板を図面を用いて詳細に
説明する。

【００３８】図１は、本発明の多層アルミナ質配線基板
の縦断面図を示している。図において、多層アルミナ質
配線基板は、高誘電体層１１と、この高誘電体層１１を
挟持するように積層された絶縁体層１３より構成されて
いる。高誘電体層１１の上下と絶縁体層１３との間には
電極層１５が形成されている。高誘電体層１１は、先
ず、高誘電体層成形体を作成することにより得られる。

【００３９】原料粉末として、平均粒径３μｍのアルミ
ナ粉末を８２重量％と、焼結助剤としてＳｉＯ₂６重量
％，ＣａＯ１重量％，ＭｇＯ１重量％の計８重量％と、
ＷまたはＭｏからなる高誘電率付与剤を１０重量％添加
し、混合し、これにブチラールからなるバインダーを添
加し、さらにトルエンとＩＰＡからなるものを添加混合
した後、ドクターブレード法によりシート化し、高誘電
体層成形体を得る。

【００４０】一方、絶縁層成形体を、平均粒径３μｍの
アルミナ粉末を９２重量％と、焼結助剤としてＳｉＯ₂
６重量％，ＣａＯ１重量％，ＭｇＯ１重量％の計８重量
％と、ブチラールからなるバインダーを添加し、さらに
トルエンを添加混合した後、ドクターブレード法により
シート化し、絶縁層成形体を作成する。そして、高誘電
体層成形体及び絶縁層成形体にスルーホールを形成し、
Ｗ，Ｍｏ等の高融点金属ペーストを充填する。

【００４１】この後、高誘電体層成形体の上下面に、高
誘電体層成形体の高誘電率付与剤と同一の材料Ｗまたは
Ｍｏを９８重量％と、アルミナを主成分とする添加物を
２重量％含有してなる電極層ペーストをスクリーン印刷
し、電極層を形成する。

【００４２】そして、電極層ペーストが塗布された高誘
電体層成形体を、絶縁層成形体の間に介装する。この
後、加湿した窒素，水素混合ガス（還元性雰囲気）中
で、１５５０℃において２時間普通焼成し、本発明の多
層アルミナ質配線基板を得る。

【００４３】ところで、本発明者等は、本発明の効果を
確認すべく、高誘電体層成形体の高誘電率付与剤の種類
や量及び電極層の材料を変化させて、電極層間のリーク
電流，静電容量を測定した。この実験結果を表１に示
す。

【００４４】

【表１】

【００４５】尚、上記実施例では、電極形状を２５ｍｍ
×２５ｍｍ×６μｍとし、高誘電体層の厚みを２５μｍ
とした。また、静電容量はＱメータ（Ｙ．Ｈ．Ｐ４３４
２Ａ）を用いて行い、１ＫＨｚ，１．０Ｖｒｍの条件で
２５℃において測定した。

【００４６】比較のため、ＳｉＯ₂、ＣａＯ、ＭｇＯ、
Ｙ₂Ｏ₃等の粒界相を構成する焼結助剤の添加量を種々
変化させる実験を行った結果、ＳｉＯ₂、ＣａＯ、Ｍｇ
Ｏ、Ｙ₂Ｏ₃等の添加量が３重量％未満または添加しな
い場合には、外観上、Ｗ、Ｍｏから成る電極層が十分に
焼結せず、均一に付着形成させることが困難であった。
また、Ｈｅリークディレクターによりパッケージの気密
性の試験を行った結果、気密性が低下していることを確
認した。特に、ＳｉＯ₂、ＣａＯ、ＭｇＯ等を添加しな
い場合には焼結しにくく、気密性等の特性を特に劣化す
る傾向にあることを確認した。

【００４７】これに対して本実施例の製品では、電極層
との密着性も良好で上記試験でのリークも認められなか
った実施例２電極層を高誘電体層成形体の高誘電率付与剤と異なる材
料で構成するとともに、高誘電体層を３０μｍ以上とし
たものであるが、この実施例としては、高誘電体層成形
体の高誘電率付与剤と異なる材料を９８重量％と、アル
ミナを主成分とする添加物を２重量％含有してなる電極
層ペーストを使用する点と、高誘電体層が３０μｍ以上
となるように高誘電体層成形体を作成する点以外は上記
実施例１と同一である。

【００４８】そして、本発明者等は、この発明の効果も
確認すべく、高誘電体層成形体の高誘電率付与剤の種類
や量及び電極層の材料、高誘電体層の厚みを変化させ
て、電極層間のリーク電流，静電容量を測定した。この
実験結果を表２に示す。

【００４９】

【表２】

【００５０】尚、上記実施例では、電極形状を２５ｍｍ
×２５ｍｍ×６μｍとした。また、各試料は、材料Ｗ，
Ｍｏや高誘電体層の厚みを変更するだけであり、他の条
件は同一である。

【００５１】実施例３実施例１と同様な材料を使用し、積層構成を図２乃至図
７のものとする以外は同様にして半導体素子収納用パッ
ケージを製造した。

【００５２】図２のパッケージは、半導体素子２１の下
面と上側電極層２３が導体材料で接続されており、下側
電極層２５はスルーホールにより半導体素子２１と接続
されている。

【００５３】図３のパッケージは、半導体素子２１の下
方には、高誘電体層２７と電極層２９が交互に積層され
ており、これらの電極層２９はスルーホールにより半導
体素子２１と接続されている。

【００５４】図４のパッケージは、半導体素子２１の下
方には、高誘電体層２７の上下に電極層２９が形成され
ており、これらの電極層２９はスルーホールにより半導
体素子２１と接続されている。

【００５５】図５のパッケージは、半導体素子２１の下
方には、高誘電体層２７の上下に電極層２９が形成され
ており、これらの電極層２９はスルーホールにより半導
体素子２１と接続され、さらに、ピン３１が下面に固定
され、これらのピン３１には、電極層２９と接触しない
状態で通過したスルーホールが接続されている。

【００５６】図６のパッケージは、高誘電体層２７と電
極層２９が交互に積層されており、これらの電極層２９
はスルーホールにより半導体素子２１と接続され、さら
に、半導体素子２１はヒートシンク３３に固定されてい
る。

【００５７】図７のパッケージは、フラットパッケージ
であり、高誘電体層２７と電極層２９が交互に積層され
ており、これらの電極層２９はスルーホールにより半導
体素子２１と接続されている。

【００５８】実施例４下記方法で図１に示す配線基板を製造した。

【００５９】原料粉末として、粒径３μｍのアルミナ粉
末を８２重量％と、焼結助剤としてＳｉＯ₂６．４重量
％，ＣａＯ０．８重量％，ＭｇＯ０．８重量％の計８重
量％と、Ｒｅ金属粉末を１０重量％添加し、混合し、こ
れにブチラールからなるバインダーを添加し、さらにト
ルエンを添加混合した後、ドクターブレード法によりシ
ート化し、高誘電体層成形体を得る。

【００６０】一方、絶縁層成形体を、平均粒径３μｍの
アルミナ粉末を９２重量％と、焼結助剤としてＳｉＯ₂
６．４重量％，ＣａＯ０．８重量％，ＭｇＯ０．８重量
％の計８重量％と、ブチラールからなるバインダーを添
加し、さらにトルエンを添加混合した後、ドクターブレ
ード法によりシート化し、絶縁層成形体を作成する。

【００６１】そして、高誘電体層成形体及び絶縁層成形
体にスルーホールを形成し、Ｗ，Ｍｏ等の高融点金属ペ
ーストを充填する。

【００６２】この後、高誘電体層成形体の上下面に、金
属Ｒｅ，Ｍｏ，Ｗのうち一種と、アルミナを主成分とす
る添加物を前記金属に対して１〜１０重量％含有してな
る電極層ペーストをスクリーン印刷し、厚さ８μｍ程度
の電極層を形成する。

【００６３】そして、電極層ペーストが塗布された高誘
電体層成形体を、絶縁層成形体の間に介装する。この
後、加湿した窒素，水素混合ガス（還元性雰囲気）中
で、１５５０℃において２時間普通焼成し、本発明の多
層アルミナ質配線基板を得る。

【００６４】ところで、本発明者等は、本発明の効果を
確認すべく、高誘電体層成形体のＲｅ量を変化させて高
誘電体層の誘電率の変化を測定した。この実験結果を図
８に示す。

【００６５】尚、上記実施例では、電極形状を２５ｍｍ
×２５ｍｍ×６μｍとし、高誘電体層の厚み２５μｍと
し、この誘電体層の両側に金属Ｒｅから成る厚さ５μｍ
の電極層を形成した。また、測定はＱメータ（Ｙ、Ｈ、
Ｐ４３４２Ａ）を用いて行い、１ＫＨｚ，１．０Ｖｒｍ
の条件で２５℃における静電容量を測定し、この静電容
量から２５℃における誘電率を計算した。

【００６６】このグラフから、アルミナ中におけるＲｅ
の添加を増加すればする程、誘電率が高くなることが判
る。そしてＲｅを６０重量％よりも多く添加した実験を
おこなったが、この場合には絶縁抵抗が低下し、誘電率
を測定することができなかった。

【００６７】実施例５下記の方法で図１に示す配線基板を製造した。

【００６８】原料粉末として、粒径３μｍのアルミナ粉
末を４８重量％と、焼結助剤としてＳｉＯ₂３重量％，
ＣａＯ０．５重量％，ＭｇＯ０．５重量％の計４重量％
と、ＺｒＯ₂全量に対して８モル％のＹ₂Ｏ₃で安定化
された部分安定化ＺｒＯ₂（８Ｙ−ＺｒＯ₂）粉末を４
８重量％添加し、混合し、これにブチラールからなるバ
インダーを添加し、さらにトルエンとアルコールを添加
混合した後、ドクターブレード法によりシート化し、高
誘電体層成形体を得る。

【００６９】一方、絶縁層成形体を、平均粒径３μｍの
アルミナ粉末を９２重量％と、焼結助剤としてＹ₂Ｏ₃
３．３重量％，ＳｉＯ₂３．３重量％，ＣａＯ０．７重
量％，ＭｇＯ０．７重量％を計８重量％と、ブチラール
からなるバインダーを添加し、さらにトルエンを添加混
合した後、ドクターブレード法によりシート化し、絶縁
層成形体を作成する。そして、高誘電体層成形体及び絶
縁層成形体にスルーホールを形成し、Ｗ，Ｍｏ等の高融
点金属ペーストを充填する。

【００７０】この後、高誘電体層成形体の上下面に、金
属Ｒｅ，Ｍｏ，Ｗのうち一種と、アルミナを主成分とす
る添加物を前記金属に対して１〜１０重量％含有してな
る電極層ペーストをスクリーン印刷し、厚さ８μｍ程度
の電極層を形成する。

【００７１】そして、電極層ペーストが塗布された高誘
電体層成形体を、絶縁層成形体の間に介装する。この
後、加湿した窒素，水素混合ガス（還元性雰囲気）中
で、１６００℃において２時間普通焼成し、本発明の多
層アルミナ質配線基板を得る。

【００７２】ところで、本発明者等は、本発明の効果を
確認すべく、上記実施例においてＺｒＯ₂全量に対して
５〜１５モル％のＹ₂Ｏ₃で安定化された部分安定化Ｚ
ｒＯ₂の量を変化させて、高誘電体層の誘電率の変化を
測定した。この実験結果を図９に示す。

【００７３】尚、上記実験では、電極形状を２５ｍｍ×
２５ｍｍ×６μｍとし、高誘電体層の厚み２５μｍと
し、この誘電体層の両側に金属Ｒｅから成る厚さ５μｍ
の電極層を形成した。また、測定はＱメータ（Ｙ、Ｈ、
Ｐ４３４２Ａ）を用いて行い、１ＫＨｚ，１．０Ｖｒｍ
の条件で２５℃における静電容量を測定し、この静電容
量から２５℃における比誘電率を計算した。

【００７４】図９のグラフから、アルミナ中における部
分安定化ＺｒＯ₂の添加が増加すればする程、誘電率が
高くなることや、ＺｒＯ₂全量に対するＹ₂Ｏ₃固溶量
が少ない方が比誘電率が高いことが判る。

【００７５】実施例６また本発明者等は、さらに上記実施例５においてＺｒＯ
₂全量に対して８モル％のＹ₂Ｏ₃で安定化された安定
化ＺｒＯ₂４８重量％、Ａｌ₂Ｏ₃４８重量％、助剤４
重量％と、さらにＷ、Ｍｏ、Ｒｅを添加した材料の比誘
電率を測定し、これを図１０に示した。この図１０のグ
ラフから、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｅを添加した材料では、Ｗ、Ｍ
ｏ、Ｒｅを添加しない場合よりもさらに比誘電率が向上
しており、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｅの添加量を増加する程比誘電
率が向上していることが判る。さらに、本発明者等はＭ
ｏの添加量を３０重量％よりも多く添加する実験、Ｗの
添加量を５０重量％よりも多く添加する実験、Ｒｅの添
加量を６０重量％よりも多く添加する実験を行ったが、
上記添加量を越えると急激に絶縁抵抗が低下し、ショー
トするものが多くなり、比誘電率を測定することができ
なくなった。

【００７６】また、本発明者等は、上記実施例５におい
て、ＭｏとＷの２種類を１：１の割合で添加する実験を
行い、この結果を図１０に示した。この図１０よりＭｏ
とＷを添加した場合にも比誘電率が向上していることが
判る。Ｗ、Ｍｏ、Ｒｅは酸化物の形で添加しても同様の
効果を得ることができる。

【００７７】

【発明の効果】以上詳述した通り、電極層中の高融点金
属が高誘電率層中に拡散することがなく、或いは拡散し
ても高誘電層全体に拡散することがなく、電極間の絶縁
抵抗の低下を阻止することができ、高誘電率を保持する
ことができる。

【００７８】また、内部に高誘電体層を有しながら、安
定した電気的特性と優れた気密性及び機械的強度を有す
ることができるとともに、電極層と高誘電体層や絶縁層
との間に優れた密着性、気密性及び層間接着強度を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多層アルミナ質配線基板を示す縦断面
図である。

【図２】本発明のピングリッド・アレイ（ＰＧＡ）型の
半導体素子収納用パッケージの実施例を示す縦断面図で
ある。

【図３】本発明の半導体素子収納用パッケージ（ＰＧ
Ａ）の他の実施例を示す縦断面図である。

【図４】本発明の半導体素子収納用パッケージ（ＰＧ
Ａ）のさらに他の実施例を示す縦断面図である。

【図５】本発明の半導体素子収納用パッケージ（ＰＧ
Ａ）のさらに他の実施例を示す縦断面図である。

【図６】本発明の半導体素子収納用パッケージ（ＰＧ
Ａ）のさらに他の実施例を示す縦断面図である。

【図７】本発明のフラット型の半導体素子収納用パッケ
ージの実施例を示す縦断面図である。

【図８】本発明の高誘電体層のＲｅの配合量を変化させ
た場合の誘電率の変化を示すグラフである。

【図９】高誘電体層のＺｒＯ₂量や安定化材であるＹ₂
Ｏ₃量を変化させて比誘電率を測定したグラフである。

【図１０】Ａｌ₂Ｏ₃−ＺｒＯ₂中に添加されるＭｏ
量、Ｗ量、Ｒｅ量、Ｍｏ−Ｗ量を変化させて誘電率を測
定したグラフである。

【符号の説明】

１１，２７高誘電体層１３絶縁体層１５，２３，２５，２９電極層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−176963（ＪＰ，Ａ) 特開平６−76634（ＪＰ，Ａ) 特開平６−85108（ＪＰ，Ａ) 特開平７−29764（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】高誘電体層を一対の電極層により挟持し、
さらにこれを一対の絶縁層により挟持してなる多層アル
ミナ質配線基板であって、前記高誘電体層を、アルミナ粒子と、Ｗ，Ｍｏ，Ｒｅ及びＺｒＯ₂から選択される少なくとも
一種の高誘電率付与剤粒子と、これらの粒界に存在するＡｌ，Ｓｉ，アルカリ土類金属
及び希土類元素の内少なくとも１種の元素の酸化物を含
むガラス相とから構成し、前記電極層を、Ｗ及びＭｏから選択される少なくとも一種の金属を主成
分として構成し、前記絶縁層を、アルミナ粒子と、Ａｌ，Ｓｉ，アルカリ土類金属及び希土類元素の内少な
くとも１種の元素の酸化物を含むガラス相とから構成す
ることを特徴とする多層アルミナ質配線基板。
【請求項２】高誘電体層を一対の電極層により挟持し、
さらにこれを一対の絶縁層により挟持してなり、半導体
素子の収容部を有する半導体素子収納用パッケージであ
って、前記高誘電体層を、アルミナ粒子と、Ｗ，Ｍｏ，Ｒｅ及びＺｒＯ₂から選択される少なくとも
一種の高誘電率付与剤粒子と、これらの粒界に存在するＡｌ，Ｓｉ，アルカリ土類金属
及び希土類元素の内少なくとも１種の元素の酸化物を含
むガラス相とから構成し、前記電極層を、Ｗ及びＭｏから選択される少なくとも一種の金属を主成
分として構成し、前記絶縁層を、アルミナ粒子と、Ａｌ，Ｓｉ，アルカリ土類金属及び希土類元素の内少な
くとも１種の元素の酸化物を含むガラス相とから構成す
ることを特徴とする半導体素子収納用パッケージ。