JP2752301B2 - Composition for ceramic substrate and ceramic wiring substrate - Google Patents

Composition for ceramic substrate and ceramic wiring substrate

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JP2752301B2
JP2752301B2 JP4203847A JP20384792A JP2752301B2 JP 2752301 B2 JP2752301 B2 JP 2752301B2 JP 4203847 A JP4203847 A JP 4203847A JP 20384792 A JP20384792 A JP 20384792A JP 2752301 B2 JP2752301 B2 JP 2752301B2
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/0306Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、セラミック基板用組成
物及びセラミック配線基板、特に、結晶化ガラス材料を
含むセラミック基板用組成物及びこの組成物からなるセ
ラミック配線基板に関する。
The present invention relates to a composition for a ceramic substrate and a ceramic wiring substrate, and more particularly to a composition for a ceramic substrate containing a crystallized glass material and a ceramic wiring substrate comprising this composition.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子等の電子部品を搭載するため
の配線基板として、硼珪酸系ガラス材料にアルミナ粉末
を分散させた低温焼成可能なガラスセラミックス材料か
らなる絶縁基板の内部及び表面に、金系、銀系、銅系の
導電性材料からなる配線層を形成したものが知られてい
る。この種の配線基板は、絶縁基板の誘電率が6〜7程
度と小さく、また、低抵抗の導電性材料からなる配線層
を備えているため、配線層における信号伝播速度が高速
化される。
2. Description of the Related Art As a wiring substrate for mounting electronic components such as semiconductor elements, gold and silver are deposited on the inside and surface of an insulating substrate made of a glass ceramic material which can be fired at a low temperature in which alumina powder is dispersed in a borosilicate glass material. It is known that a wiring layer formed of a conductive material of a silver, silver, or copper system is formed. This type of wiring board has a small dielectric constant of about 6 to 7 and a wiring layer made of a low-resistance conductive material, so that the signal propagation speed in the wiring layer is increased.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】前記ガラスセラミック
ス材料を用いた配線基板は、20℃から−196℃に冷
却した場合の熱膨張率が約−5×10-2%であり、この
値は、ガリウム−砒素半導体素子を同様に冷却した場合
の熱膨張率である−9/×10-2%と大きく異なる。し
たがって、前記従来の配線基板にガリウム−砒素半導体
素子を搭載すると、極低温まで冷却したときにガリウム
−砒素半導体素子及び配線基板が破損したり、当該半導
体素子が配線基板から剥離する場合がある。よって、前
記従来の配線基板は、ガリウム−砒素半導体素子を搭載
するのが実質的に困難である。
The wiring board using the glass ceramic material has a coefficient of thermal expansion of about -5 × 10 -2 % when cooled from 20 ° C. to -196 ° C. The gallium-arsenic semiconductor element is significantly different from the thermal expansion coefficient of −9 / × 10 −2 % when it is similarly cooled. Therefore, when the gallium-arsenic semiconductor element is mounted on the conventional wiring board, the gallium-arsenic semiconductor element and the wiring board may be damaged when cooled to an extremely low temperature, or the semiconductor element may be separated from the wiring board. Therefore, it is substantially difficult to mount the gallium-arsenic semiconductor element on the conventional wiring board.

【0004】本発明の目的は、セラミック基板用組成物
に関し、誘電率が小さくかつ強度が大きく、また、ガリ
ウム−砒素半導体素子が搭載可能なセラミック配線基板
が形成できるようにすることにある。他の目的は、セラ
ミック配線基板に関し、誘電率を小さくかつ強度を大き
くし、また、ガリウム−砒素半導体素子を搭載可能にす
ることにある。
An object of the present invention is to provide a composition for a ceramic substrate, which is capable of forming a ceramic wiring substrate having a low dielectric constant and a high strength and capable of mounting a gallium-arsenide semiconductor element. Another object of the present invention is to reduce the dielectric constant and increase the strength of a ceramic wiring board, and to mount a gallium-arsenide semiconductor element.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明に係るセラミック
基板用組成物は、結晶化ガラス材料と5〜50重量%の
ジルコニア粒子とを含み、かつ結晶化ガラス材料とジル
コニア粒子とがナノコンポジット構造を形成している。
このセラミック基板用組成物では、ジルコニア粒子の平
均粒子径が0.01〜0.4μmであることが好まし
い。本発明に係るセラミック基板は、結晶化ガラス材料
と5〜50重量%のジルコニア粒子とを含み、かつ結晶
化ガラス材料とジルコニア粒子とがナノコンポジット構
造を形成しているセラミック基板用組成物、または、結
晶化ガラス材料と平均粒子径が0.01〜0.4μmの
ジルコニア粒子を5〜50重量%含み、かつ結晶化ガラ
ス材料とジルコニア粒子とがナノコンポジット構造を形
成しているセラミック基板用組成物からなるセラミック
基板と、セラミック基板に形成された配線層とを備えて
いる。
The composition for a ceramic substrate according to the present invention comprises a crystallized glass material and 5 to 50% by weight of zirconia particles, and the crystallized glass material and the zirconia particles have a nanocomposite structure. Is formed.
In the composition for a ceramic substrate, the average particle diameter of the zirconia particles is preferably 0.01 to 0.4 μm. The ceramic substrate according to the present invention comprises a crystallized glass material and 5 to 50% by weight of zirconia particles, and the composition for a ceramic substrate, wherein the crystallized glass material and the zirconia particles form a nanocomposite structure, or A composition for a ceramic substrate comprising a crystallized glass material and 5 to 50% by weight of zirconia particles having an average particle diameter of 0.01 to 0.4 μm, and wherein the crystallized glass material and the zirconia particles form a nanocomposite structure. And a wiring substrate formed on the ceramic substrate.

【0006】[0006]

【作用】本発明に係るセラミック基板用組成物は、結晶
化ガラス材料が誘電率の小さな基板を形成し得る。ま
た、ジルコニア粒子を5〜50重量%含むため、熱膨張
率がガリウム−砒素半導体素子に近似したセラミック基
板を得ることができる。また、結晶化ガラス材料とジル
コニア粒子とがナノコンポジット構造を形成しているの
で、より機械的強度の大きなセラミック基板が得られ
る。さらに、ジルコニア粒子の平均粒子径が0.01〜
0.4μmである場合は、機械的強度をより向上させた
セラミック基板が得られる。
In the composition for a ceramic substrate according to the present invention, a crystallized glass material can form a substrate having a small dielectric constant. Further, since the zirconia particles are contained in an amount of 5 to 50% by weight, a ceramic substrate having a coefficient of thermal expansion similar to that of a gallium-arsenic semiconductor element can be obtained. Further, since the crystallized glass material and the zirconia particles form a nanocomposite structure, a ceramic substrate having higher mechanical strength can be obtained. Further, the average particle diameter of the zirconia particles is 0.01 to
When it is 0.4 μm, a ceramic substrate with further improved mechanical strength can be obtained.

【0007】本発明に係るセラミック配線基板は、上述
のセラミック基板用組成物からなるため、誘電率が小さ
い。また、熱膨張率がガリウム−砒素半導体素子に近似
しているため、ガリウム−砒素半導体素子を搭載でき
る。さらに、機械的強度が高く、ガリウム−砒素半導体
素子を搭載した後、極低温まで冷却したときでも、ガリ
ウム−砒素半導体素子の破損や絶縁基板の破損又は半導
体素子の剥離を起こしにくい。
[0007] The ceramic wiring board according to the present invention is composed of the above-described composition for a ceramic substrate, and thus has a low dielectric constant. Further, since the coefficient of thermal expansion is close to that of the gallium-arsenic semiconductor element, the gallium-arsenic semiconductor element can be mounted. Furthermore, the mechanical strength is high, and even when the gallium-arsenic semiconductor element is mounted and then cooled to an extremely low temperature, damage to the gallium-arsenic semiconductor element, damage to the insulating substrate, or peeling of the semiconductor element hardly occurs.

【0008】[0008]

【実施例】図1及び図2に、本発明のセラミック配線基
板の一実施例としての多層回路基板を示す。図におい
て、多層回路基板1は、結晶化ガラス材料とジルコニア
粒子とを含むセラミック組成物からなるセラミック基板
である板状の基板本体2と、基板本体2内に形成された
内部配線層3と、基板本体2の表面に設けられた表面配
線層4と、表面配線層4に接続されたガリウム−砒素半
導体素子5とから主に構成されている。
1 and 2 show a multilayer circuit board as an embodiment of the ceramic wiring board of the present invention. In the figure, a multilayer circuit board 1 includes a plate-shaped substrate body 2 which is a ceramic substrate made of a ceramic composition containing a crystallized glass material and zirconia particles, an internal wiring layer 3 formed in the substrate body 2, It mainly includes a surface wiring layer 4 provided on the surface of the substrate body 2 and a gallium-arsenic semiconductor element 5 connected to the surface wiring layer 4.

【0009】基板本体2は、概ね矩形の板状であり、図
2に示すように、例えば8枚のセラミックグリーンシー
トを積層して一体焼成することにより得られた一体化し
たシート2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g,
2hから構成されている。内部配線層3は、各シート2
a…2h間に所定の内部配線パターンで形成されてい
る。各シート2a…2hに設けられた内部配線層3は、
各シート2a…2hの厚み方向に貫通する導電性スルー
ホール6により連結されている。スルーホール6を含む
内部配線層3は、銅系の導体材料を用いて構成されてい
る。なお、銅系の導体材料に代えて、金系または銀系の
導体材料も使用できる。銀系の導体材料としては、例え
ば、銀−パラジウム、銀−白金、銀−パラジウム−白金
等の導体材料が用いられる。
The substrate body 2 has a substantially rectangular plate shape. As shown in FIG. 2, for example, eight ceramic green sheets are laminated and integrally fired to form integrated sheets 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g,
2h. The internal wiring layer 3 is formed of each sheet 2
a. A predetermined internal wiring pattern is formed between 2h. The internal wiring layer 3 provided on each of the sheets 2a.
The sheets 2a... 2h are connected by conductive through holes 6 penetrating in the thickness direction. The internal wiring layer 3 including the through holes 6 is formed using a copper-based conductor material. Note that a gold-based or silver-based conductor material can be used instead of the copper-based conductor material. As the silver-based conductor material, for example, a conductor material such as silver-palladium, silver-platinum, or silver-palladium-platinum is used.

【0010】表面配線4は、基板本体2の両主面に所定
の高密度パターンで形成されており、基板本体2の両主
面を構成するシート2a,2hの厚み方向に貫通する導
電性のスルーホール7により内部配線層3と接続されて
いる。表面配線4は、マイグレーションを起こしにくい
銅系の導体材料により構成されている。このような銅系
の導体材料としては、例えば、デュポン社製のQS19
0が例示できる。
The surface wirings 4 are formed on both main surfaces of the substrate main body 2 in a predetermined high-density pattern, and have a conductive property penetrating in the thickness direction of the sheets 2a and 2h constituting both main surfaces of the substrate main body 2. The through hole 7 is connected to the internal wiring layer 3. The surface wiring 4 is made of a copper-based conductor material that hardly causes migration. Examples of such a copper-based conductor material include QS19 manufactured by DuPont.
0 can be exemplified.

【0011】ガリウム−砒素半導体素子5は、基板本体
2の主面上に載置されており、表面配線4にはんだ8に
より接続されている。前記多層回路基板1において、基
板本体2のシート2a…2hは、結晶化ガラス材料とジ
ルコニア粒子とを含むセラミック基板用組成物から形成
されている。この組成物に含まれる結晶化ガラス材料
は、例えば、コージェライト系結晶化ガラス、アノーサ
イト系結晶化ガラス、ワラストナイト系結晶化ガラス等
の低誘電率の結晶化ガラスの粉末である。前記各結晶化
ガラスの組成は、一般的なものであれば良く、特に限定
されない。例えば、コージェライト系結晶化ガラスは、
アルミナ10〜40重量%、マグネシア5〜20重量
%、シリカ35〜45重量%を含んでいる。
The gallium-arsenic semiconductor element 5 is mounted on the main surface of the substrate body 2 and connected to the surface wiring 4 by solder 8. In the multilayer circuit board 1, the sheets 2a... 2h of the substrate body 2 are formed of a ceramic substrate composition containing a crystallized glass material and zirconia particles. The crystallized glass material contained in this composition is, for example, a powder of crystallized glass having a low dielectric constant such as cordierite-based crystallized glass, anorthite-based crystallized glass, and wollastonite-based crystallized glass. The composition of each crystallized glass may be a general one, and is not particularly limited. For example, cordierite-based crystallized glass is
It contains 10 to 40% by weight of alumina, 5 to 20% by weight of magnesia, and 35 to 45% by weight of silica.

【0012】結晶化ガラス材料の具体例としては、例え
ば、表1に示す組成のものが挙げられる。
Specific examples of the crystallized glass material include those having the compositions shown in Table 1.

【0013】[0013]

【表1】 [Table 1]

【0014】このような結晶化ガラス粉末は、900〜
1050℃で焼成できるため、金系、銀系、銅系等の低
温焼成用の導電材料と同時に焼成できる。なお、結晶化
ガラス粉末の好ましい粒子径は、0.1〜5.0μm、
より好ましくは2.0μm以下である。ジルコニア粒子
は、ZrO2 で表され、上述の結晶化ガラス材料の熱膨
張係数を調整し、ガリウム−砒素半導体素子5の熱膨張
係数に近似させるための成分である。ジルコニア粒子と
して好ましいものは、正方晶ジルコニア粒子である。正
方晶ジルコニア粒子は、応力が加わると正方晶から単斜
晶へ変化し、その応力を吸収できるため、基板本体2の
機械的強度及び靱性を高めることができる。
[0014] Such a crystallized glass powder is 900-
Since it can be fired at 1050 ° C., it can be fired at the same time as a conductive material for low-temperature firing such as gold, silver, and copper. The preferred particle size of the crystallized glass powder is 0.1 to 5.0 μm,
More preferably, it is 2.0 μm or less. The zirconia particles are represented by ZrO 2 and are components for adjusting the thermal expansion coefficient of the above-mentioned crystallized glass material to approximate the thermal expansion coefficient of the gallium-arsenic semiconductor element 5. Preferred as the zirconia particles are tetragonal zirconia particles. The tetragonal zirconia particles change from tetragonal to monoclinic when stress is applied, and can absorb the stress, so that the mechanical strength and toughness of the substrate body 2 can be increased.

【0015】ジルコニア粒子は、結晶化ガラス材料の結
晶間又は結晶中に分散されている。ジルコニア粒子が結
晶化ガラス材料の結晶間に分散されている場合、ジルコ
ニア粒子と結晶化ガラスとはナノコンポジット構造を構
成するよう混合されているのが好ましい。ここで、ナノ
コンポジット構造とは、結晶化ガラス材料粉末とジルコ
ニア粒子とが十分に分散し、各結晶化ガラス材料粉末粒
子の囲りをジルコニア粒子が取り囲んだ構造を言う。こ
のようなナノコンポジット構造は、ジルコニア粒子と結
晶化ガラス材料粉末との混合物に分散剤を加え、これを
ボールミル等の分散混合機を用いて十分に混合すると実
現できる。ナノコンポジット構造の組成物を用いると、
機械的強度がより良好な基板本体が得られる。
The zirconia particles are dispersed between or in the crystals of the crystallized glass material. When the zirconia particles are dispersed between the crystals of the crystallized glass material, the zirconia particles and the crystallized glass are preferably mixed to form a nanocomposite structure. Here, the nanocomposite structure refers to a structure in which the crystallized glass material powder and the zirconia particles are sufficiently dispersed, and the zirconia particles surround each crystallized glass material powder particle. Such a nanocomposite structure can be realized by adding a dispersant to a mixture of the zirconia particles and the crystallized glass material powder and sufficiently mixing the mixture with a dispersion mixer such as a ball mill. When using a composition having a nanocomposite structure,
A substrate body having better mechanical strength is obtained.

【0016】この場合、ジルコニア粒子の平均粒子径
は、0.4μm以下、好ましくは0.1μm以下であ
る。平均粒子径が0.4μmを超える場合は、ナノコン
ポジット構造による効果が低下する。特に、正方晶ジル
コニア粒子の場合は、正方晶としての安定性が低下し、
基板本体2の機械的強度の向上効果が小さくなる。な
お、ジルコニア粒子の平均粒子径の下限は、特に限定さ
れないが、一般には製造限界の0.01μmである。
In this case, the average particle size of the zirconia particles is 0.4 μm or less, preferably 0.1 μm or less. When the average particle diameter exceeds 0.4 μm, the effect of the nanocomposite structure is reduced. In particular, in the case of tetragonal zirconia particles, the stability as tetragonal crystal is reduced,
The effect of improving the mechanical strength of the substrate body 2 is reduced. The lower limit of the average particle diameter of the zirconia particles is not particularly limited, but is generally 0.01 μm, which is the production limit.

【0017】結晶中にジルコニア粒子が分散している結
晶化ガラス材料粉末は、結晶化ガラス材料を製造するた
めの溶解工程時にジルコニア粒子を添加しておいて、そ
の後粉砕すると得られる。上述のジルコニア粒子は、セ
ラミック基板用組成物に5〜50重量%、好ましくは1
0〜30重量%含まれる。添加量が5重量%未満の場合
は、基板本体2の機械的強度が低下する。逆に50重量
%を超えると、組成物の焼結温度が上昇し、また、基板
本体2の誘電率が高くなる。
The crystallized glass material powder in which the zirconia particles are dispersed in the crystal is obtained by adding the zirconia particles during a melting step for producing the crystallized glass material, and then pulverizing the zirconia particles. The above-mentioned zirconia particles are contained in the composition for a ceramic substrate in an amount of 5 to 50% by weight, preferably 1 to 50% by weight.
0 to 30% by weight. When the addition amount is less than 5% by weight, the mechanical strength of the substrate main body 2 decreases. Conversely, if the content exceeds 50% by weight, the sintering temperature of the composition increases, and the dielectric constant of the substrate body 2 increases.

【0018】前記多層回路基板1において、基板本体2
は、上述のセラミック基板用組成物からなるため、誘電
率が小さい。また、内部配線層3及び表面配線4は、低
抵抗の導体材料からなるため、抵抗値が小さい。よっ
て、内部配線層3及び表面配線4では、信号伝播速度が
速い。また、セラミック基板用組成物は、所定量のジル
コニア粒子を含んでいるため、基板本体2の熱膨張率
は、ガリウム−砒素半導体素子5の熱膨張率に近似して
いる。よって、ガリウム−砒素半導体素子5が搭載され
た多層回路基板1は、−196℃程度の極低温まで冷却
しても、ガリウム−砒素半導体素子5の破損、基板本体
2の破損又は半導体素子5の剥離を起こしにくい。
In the multilayer circuit board 1, the board body 2
Is composed of the above-described composition for a ceramic substrate, and thus has a low dielectric constant. Further, since the internal wiring layer 3 and the surface wiring 4 are made of a low-resistance conductive material, the resistance value is small. Therefore, in the internal wiring layer 3 and the surface wiring 4, the signal propagation speed is high. Further, since the composition for a ceramic substrate contains a predetermined amount of zirconia particles, the coefficient of thermal expansion of the substrate body 2 is close to the coefficient of thermal expansion of the gallium-arsenic semiconductor element 5. Therefore, even when the multilayer circuit board 1 on which the gallium-arsenide semiconductor element 5 is mounted is cooled to an extremely low temperature of about -196 ° C., the gallium-arsenic semiconductor element 5 is damaged, the substrate body 2 is damaged, or the semiconductor element 5 is damaged. Less likely to peel.

【0019】次に、本発明の一実施例に係る前記多層回
路基板1の製造方法について説明する。まず、基板本体
2を用意する。基板本体2を製造する場合は、まず、複
数枚のセラミックグリーンシートを用意する。セラミッ
クグリーンシートは、上述のセラミック基板材料にバイ
ンダー及び溶剤を添加してスラリーを調整し、このスラ
リーをドクターブレード法やカレンダーロール法により
シート状に成形すると焼成できる。この際、セラミック
グリーンシートの厚さは、0.1〜0.5mmに設定す
るのが好ましい。
Next, a method of manufacturing the multilayer circuit board 1 according to one embodiment of the present invention will be described. First, the substrate body 2 is prepared. When manufacturing the substrate body 2, first, a plurality of ceramic green sheets are prepared. The ceramic green sheet can be fired by adding a binder and a solvent to the above-mentioned ceramic substrate material to prepare a slurry, and forming the slurry into a sheet by a doctor blade method or a calendar roll method. At this time, the thickness of the ceramic green sheet is preferably set to 0.1 to 0.5 mm.

【0020】次に、各セラミックグリーンシートの所定
部位に打ち抜き等の手法によりスルーホール6,7を形
成するための孔を設ける。この孔の直径は、0.2〜
0.5mmに設定するのが好ましい。次に、セラミック
グリーンシートに設けた孔に銅ペーストを充填する。銅
ペーストとしては、上述の銅系材料とガラスフリットと
有機ビヒクルとを含むペーストが用いられる。特に、平
均粒径が3〜5μmの銅粉末と、屈伏点が700〜85
0℃のガラスフリットと、バインダー及び溶剤としてそ
れぞれエチルセルロース及び2,2,4−トリメチル−
1,3−ペンタンジオールモノイソブチレートを含む有
機ビヒクルとを3本ロールを用いてペースト状に混練し
たものが用いられる。
Next, holes for forming the through holes 6 and 7 are formed in predetermined portions of each ceramic green sheet by a method such as punching. The diameter of this hole should be between 0.2 and
Preferably, it is set to 0.5 mm. Next, copper paste is filled into the holes provided in the ceramic green sheet. As the copper paste, a paste containing the above-described copper-based material, glass frit, and an organic vehicle is used. In particular, a copper powder having an average particle size of 3 to 5 μm and a sag point of 700 to 85
A glass frit at 0 ° C. and ethyl cellulose and 2,2,4-trimethyl
A mixture obtained by kneading an organic vehicle containing 1,3-pentanediol monoisobutyrate into a paste using three rolls is used.

【0021】次に、孔に銅ペーストが充填されたセラミ
ックグリーンシートの表面に、所定の内部配線パターン
を形成する。内部配線パターンは、上述のものと同様の
銅ペーストをスクリーン印刷法により印刷すると形成で
きる。次に、内部配線パターンを形成したセラミックグ
リーンシートを所定の順に積層して圧着し、グリーンシ
ート積層体を製造する。セラミックグリーンシートの圧
着条件は、80〜150℃で50〜250kg/cm2
に設定するのが好ましい。このグリーンシート積層体
は、圧着時に各セラミックグリーンシートが内部配線パ
ターンに押されて塑性変形しているので、各セラミック
グリーンシート相互は内部配線パターンが形成されてい
ない部分で密着している。また、各内部配線パターンは
隣接するセラミックグリーンシートの孔に充填された銅
ペーストに圧着する。
Next, a predetermined internal wiring pattern is formed on the surface of the ceramic green sheet having the holes filled with the copper paste. The internal wiring pattern can be formed by printing the same copper paste as described above by a screen printing method. Next, the ceramic green sheets on which the internal wiring patterns are formed are stacked in a predetermined order and pressed to produce a green sheet laminate. The pressing condition of the ceramic green sheet is 50 to 250 kg / cm 2 at 80 to 150 ° C.
It is preferable to set In the green sheet laminate, each ceramic green sheet is pressed by the internal wiring pattern and plastically deformed at the time of pressure bonding, so that the ceramic green sheets are in close contact with each other at a portion where the internal wiring pattern is not formed. Also, each internal wiring pattern is pressed against the copper paste filled in the hole of the adjacent ceramic green sheet.

【0022】このようなグリーンシート積層体を中性雰
囲気中で焼成すると、基板本体2が得られる。この場
合、セラミックグリーンシートは結晶化ガラス材料を含
むセラミック基板用組成物からなるので、1000℃程
度の低温焼成が可能である。次に、基板本体2の主面上
に上述の銅系材料をスクリーン印刷法により所定の表面
配線4のパターンに印刷して焼成する。これにより、表
面配線が形成される。
When such a green sheet laminate is fired in a neutral atmosphere, the substrate body 2 is obtained. In this case, since the ceramic green sheet is made of a composition for a ceramic substrate containing a crystallized glass material, it can be fired at a low temperature of about 1000 ° C. Next, the above-mentioned copper-based material is printed on the main surface of the substrate main body 2 in a predetermined pattern of the surface wiring 4 by a screen printing method and fired. Thereby, a surface wiring is formed.

【0023】〔他の実施例〕前記実施例では、本発明の
セラミック基板用組成物を多層回路基板に用いたが、本
発明のセラミック基板用組成物は、半導体素子収納用パ
ッケージにも用いることができる。 〔実験例〕実験例1 表1に示した結晶化ガラス材料Aに表2に示す割合の正
方晶ジルコニア粒子(平均粒径0.1μm)又はアルミ
ナ粒子(平均粒子2.0μm)を添加し、セラミック基
板用組成物を得た。そして、このセラミック基板用組成
物を用いて基板を作成し、この基板について、誘電率、
熱膨張係数及び3点曲げ強度を調べた。結果を表2に示
す。なお、誘電率、熱膨張係数及び3点曲げ強度の試験
方法は次の通りである。 (誘電率)ブリッジ回路法にしたがって実施した。ブリ
ッジ回路法は、試料の複素インピーダンスを測定し、そ
の試料の誘電率とtanδとを求める方法である。 (熱膨張係数)加熱または冷却により生じる試料の変化
を、荷重を付加したプローブの線変位によって測定し
た。線変位は、差動変圧器により電気信号に変え、温度
及び時間(等温測定)とともに記録した。
[Other Embodiments] In the above embodiment, the composition for a ceramic substrate of the present invention was used for a multilayer circuit board. However, the composition for a ceramic substrate of the present invention may be used for a package for housing a semiconductor element. Can be. [Experimental Example] Experimental Example 1 Tetragonal zirconia particles (average particle size: 0.1 μm) or alumina particles (average particle size: 2.0 μm) were added to the crystallized glass material A shown in Table 1 at a ratio shown in Table 2, A composition for a ceramic substrate was obtained. Then, a substrate is prepared using the composition for a ceramic substrate, and a dielectric constant,
The coefficient of thermal expansion and the three-point bending strength were examined. Table 2 shows the results. In addition, the test method of a dielectric constant, a thermal expansion coefficient, and a three-point bending strength is as follows. (Dielectric constant) This was performed according to the bridge circuit method. The bridge circuit method is a method of measuring a complex impedance of a sample and obtaining a dielectric constant and tan δ of the sample. (Coefficient of thermal expansion) The change in the sample caused by heating or cooling was measured by the linear displacement of the probe to which a load was applied. The linear displacement was converted to an electrical signal by a differential transformer and recorded with temperature and time (isothermal measurement).

【0024】なお、ガリウム−砒素半導体素子の熱膨張
係数は、5.6〜6.0×10-6/℃である。 (3点曲げ強度)試験片を一定距離に配置された2支点
上に置き、支点間の中央の1点に荷重を加えて折れたと
きの最大曲げ応力を測定した。
The coefficient of thermal expansion of the gallium-arsenide semiconductor device is 5.6 to 6.0 × 10 −6 / ° C. (Three-point bending strength) The test piece was placed on two fulcrums arranged at a fixed distance, and a maximum bending stress was measured when a load was applied to a central point between the fulcrums and the fulcrum was broken.

【0025】[0025]

【表2】 [Table 2]

【0026】実験例2 表1に示した結晶化ガラス材料Aに表3に示す平均粒径
の正方晶ジルコニア粒子を30重量%添加し、セラミッ
ク基板用組成物を得た。そして、この組成物を用いて基
板を作成し、この基板について実験例1と同様に3点曲
げ強度を調べた。結果を表3に示す。
Experimental Example 2 30% by weight of tetragonal zirconia particles having an average particle size shown in Table 3 were added to the crystallized glass material A shown in Table 1 to obtain a composition for a ceramic substrate. Then, a substrate was prepared using this composition, and the three-point bending strength of this substrate was examined in the same manner as in Experimental Example 1. Table 3 shows the results.

【0027】[0027]

【表3】 [Table 3]

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明に係るセラミック基板用組成物
は、結晶化ガラス材料と5〜50重量%のジルコニア粒
子とを含んでいるため、誘電率が小さくかつ熱膨張率が
ガリウム−砒素半導体素子と近似しているので、ガリウ
ム−砒素半導体素子が搭載可能なセラミック基板を提供
できる。また、結晶化ガラス材料とジルコニア粒子とが
ナノコンポジット構造を形成していることから、機械的
強度が高い基板を形成できる。さらに、ジルコニア粒子
の平均粒子径が0.01〜0.4μmである場合は、機
械的強度をより向上させたセラミック基板が得られる。
Since the composition for a ceramic substrate according to the present invention contains a crystallized glass material and 5 to 50% by weight of zirconia particles, the dielectric constant is small and the thermal expansion coefficient is a gallium-arsenic semiconductor device. Therefore, a ceramic substrate on which a gallium-arsenic semiconductor element can be mounted can be provided. Further, since the crystallized glass material and the zirconia particles form a nanocomposite structure, a substrate having high mechanical strength can be formed. Further, when the average particle diameter of the zirconia particles is 0.01 to 0.4 μm, a ceramic substrate with further improved mechanical strength can be obtained.

【0029】本発明に係るセラミック配線基板は、結晶
化ガラス材料と5〜50重量%のジルコニア粒子とを含
むセラミック基板用組成物からなるため、誘電率が小さ
くかつ熱膨張率がガリウム−砒素半導体素子と近似して
おり、しかも機械的強度が高いものとなるので、ガリウ
ム−砒素半導体素子を搭載するのに好適なセラミック配
線基板とすることができる。
Since the ceramic wiring substrate according to the present invention is composed of a ceramic substrate composition containing a crystallized glass material and 5 to 50% by weight of zirconia particles, the dielectric constant is small and the thermal expansion coefficient is gallium-arsenic semiconductor. Since it is similar to the element and has high mechanical strength, it is possible to obtain a ceramic wiring board suitable for mounting a gallium-arsenic semiconductor element.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例が採用された多層回路基板の
斜視図。
FIG. 1 is a perspective view of a multilayer circuit board employing an embodiment of the present invention.

【図2】図1のII−II断面拡大部分図。FIG. 2 is an enlarged partial cross-sectional view taken along the line II-II of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 多層回路基板 2 基板本体 3 内部配線層 4 表面配線 Reference Signs List 1 multilayer circuit board 2 board main body 3 internal wiring layer 4 surface wiring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 23/14 H05K 1/03 C04B 35/48──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 23/14 H05K 1/03 C04B 35/48

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】結晶化ガラス材料と、5〜50重量%のジ
ルコニア粒子とを含み、かつ前記結晶化ガラス材料とジ
ルコニア粒子とがナノコンポジット構造を形成している
ことを特徴とするセラミック基板用組成物。
1. A glass-ceramic material and 5 to 50% by weight of di-
Luconia particles, and the crystallized glass material
Luconia particles form nanocomposite structure
A composition for a ceramic substrate, comprising:
【請求項2】前記ジルコニア粒子の平均粒子径が0.0
1〜0.4μmであることを特徴とする請求項1に記載
のセラミック基板用組成物。
2. The zirconia particles having an average particle diameter of 0.0
The composition for a ceramic substrate according to claim 1, wherein the composition has a thickness of 1 to 0.4 m .
【請求項3】請求項1または請求項2に記載のセラミッ
ク基板用組成物からなるセラミック基板と、 該セラミック基板に形成された配線層と、 を備えたセラミック配線基板。
3. A ceramic wiring board, comprising: a ceramic substrate comprising the ceramic substrate composition according to claim 1 ; and a wiring layer formed on the ceramic substrate.
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