JP3064273B2 - High frequency porcelain - Google Patents

High frequency porcelain

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JP3064273B2
JP3064273B2 JP36540198A JP36540198A JP3064273B2 JP 3064273 B2 JP3064273 B2 JP 3064273B2 JP 36540198 A JP36540198 A JP 36540198A JP 36540198 A JP36540198 A JP 36540198A JP 3064273 B2 JP3064273 B2 JP 3064273B2
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Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子収納用
パッケージや多層配線基板等に適用される配線基板に関
するものであり、特に、銅や銀と同時焼成が可能であ
り、また、GaAs等のチップ部品やプリント基板など
の有機樹脂からなる外部回路基板に対し、高い信頼性を
もって実装可能であり、配線基板における絶縁基板とし
て用いられる高周波用磁器組成物および高周波用磁器、
並びにその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wiring board applied to a package for storing semiconductor elements, a multilayer wiring board, and the like, and more particularly to a wiring board which can be co-fired with copper or silver. High frequency porcelain compositions and high frequency porcelain that can be mounted with high reliability on external circuit boards made of organic resin such as chip parts and printed boards, and are used as insulating substrates in wiring boards.
And its manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来技術】従来より、セラミック多層配線基板として
は、アルミナ質焼結体からなる絶縁基板の表面または内
部にタングステンやモリブデンなどの高融点金属からな
る配線層が形成されたものが最も普及している。
2. Description of the Related Art Heretofore, as a ceramic multilayer wiring board, a wiring board made of a refractory metal such as tungsten or molybdenum formed on the surface or inside of an insulating substrate made of an alumina sintered body has been most widely used. I have.

【0003】また、最近に至り、高度情報化時代を迎
え、使用される周波数帯域はますます高周波化に移行し
つつある。このような、高周波の信号の伝送を必要とす
る高周波配線基板においては、高周波信号を損失なく伝
送する上で、配線層を形成する導体の抵抗が小さいこ
と、また絶縁基板の高周波領域での誘電損失が小さいこ
とが要求される。
Further, recently, with the era of advanced information, the frequency band to be used is shifting to higher and higher frequencies. In such a high-frequency wiring board that requires transmission of a high-frequency signal, in order to transmit a high-frequency signal without loss, the resistance of the conductor forming the wiring layer is small, and the dielectric of the insulating substrate in the high-frequency region is low. Low loss is required.

【0004】ところが、従来のタングステン(W)や、
モリブデン(Mo)などの高融点金属は導体抵抗が大き
く、信号の伝搬速度が遅く、また、1GHz以上の高周
波領域の信号伝搬も困難であることから、W、Moなど
の金属に代えて銅、銀、金などの低抵抗金属を使用する
ことが必要となっている。このような低抵抗金属からな
る配線層は、融点が低く、アルミナと同時焼成すること
が不可能であるため、最近では、ガラス、またはガラス
とセラミックスとの複合材料からなる、いわゆるガラス
セラミックスを絶縁基板として用いた配線基板が開発さ
れつつある。例えば、特開昭60−240135号のよ
うに、ホウケイ酸亜鉛系ガラスに、Al2 3 、ジルコ
ニア、ムライトなどのフィラーを添加したものを低抵抗
金属と同時焼成した多層配線基板や、特開平5−298
919号のように、ムライトやコージェライトを結晶相
として析出させたガラスセラミック材料が提案されてい
る。
However, conventional tungsten (W),
Refractory metals such as molybdenum (Mo) have high conductor resistance, have low signal propagation speeds, and have difficulty in signal propagation in the high-frequency region of 1 GHz or higher. It is necessary to use low resistance metals such as silver and gold. Since the wiring layer made of such a low-resistance metal has a low melting point and cannot be co-fired with alumina, recently, a so-called glass ceramic made of glass or a composite material of glass and ceramic has been insulated. Wiring boards used as substrates are being developed. For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-240135, a multilayer wiring board in which a filler such as Al 2 O 3 , zirconia, and mullite is added to a zinc borosilicate glass and co-fired with a low-resistance metal, 5-298
As in Japanese Patent No. 919, a glass ceramic material in which mullite or cordierite is precipitated as a crystal phase has been proposed.

【0005】また、多層配線基板や半導体素子収納用パ
ッケージなどの配線基板にGaAsなどのチップ部品を
実装したり、また配線基板をマザーボードなどの有機樹
脂を含むプリント基板に実装する上で、絶縁基板とチッ
プ部品あるいはプリント基板との熱膨張差に起因して発
生する応力により実装部分が剥離したり、クラックなど
が発生するのを防止する観点から、絶縁基板の熱膨張係
数がチップ部品やプリント基板のそれと近似しているこ
とが望まれる。
Further, when mounting chip parts such as GaAs on a wiring board such as a multilayer wiring board or a package for housing semiconductor elements, or mounting a wiring board on a printed board containing an organic resin such as a motherboard, an insulating board is required. In order to prevent the mounting part from peeling or cracking due to the stress generated due to the thermal expansion difference between the chip part and the printed circuit board, the thermal expansion coefficient of the It is desired to be close to that of

【0006】そこで、本出願人は、先に特開平9−17
904号に開示されるように、結晶化が可能なリチウム
珪酸ガラスを用いることにより、絶縁基板の熱膨張係数
を高めることができることを提案した。
Therefore, the present applicant has previously disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-17 / 1997.
As disclosed in Japanese Patent No. 904, it has been proposed that the use of crystallizable lithium silicate glass can increase the thermal expansion coefficient of an insulating substrate.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のガラスセラミックスは、銅、銀、金などの低抵抗金
属との同時焼成が可能であっても、熱膨張係数が3〜5
ppm/℃程度と低く、GaAs等のチップ部品(熱膨
張係数6〜7.5ppm/℃)を実装したり、プリント
基板(熱膨張係数12〜15ppm/℃)に実装する場
合に、実装の信頼性が低く実用上満足できるものではな
かった。
However, the conventional glass ceramic has a thermal expansion coefficient of 3 to 5 even if it can be co-fired with a low-resistance metal such as copper, silver or gold.
ppm / ° C, which is as low as about 1 ppm / ° C, the reliability of mounting when mounting chip parts such as GaAs (coefficient of thermal expansion: 6 to 7.5 ppm / ° C) or printed circuit boards (coefficient of thermal expansion: 12 to 15 ppm / ° C) The properties were low and were not practically satisfactory.

【0008】また、特開平9−17904号に開示され
るようにアルカリ金属を含有するガラスを用いる方法で
は、長時間高温多湿雰囲気に曝されると、アルカリ金属
が大気中の水分と反応し表面にシリケート結晶相が析出
して表面が変質してしまう場合があった。
In the method using a glass containing an alkali metal as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-17904, when exposed to a high-temperature and high-humidity atmosphere for a long time, the alkali metal reacts with the moisture in the atmosphere to produce a surface. In some cases, a silicate crystal phase is precipitated and the surface is deteriorated.

【0009】また、従来のガラスセラミックスは、ミリ
波などの高周波信号を用いる配線基板の絶縁基板として
具体的に検討されておらず、そのほとんどは誘電損失が
高く、十分満足できる高周波特性を有するものではなか
った。
Conventional glass ceramics have not been specifically studied as insulating substrates for wiring boards using high-frequency signals such as millimeter waves, and most of them have high dielectric loss and have satisfactory high-frequency characteristics. Was not.

【0010】従って、本発明は、金、銀、銅を配線導体
として多層化が可能な800〜1000℃での焼成が可
能であるとともに、GaAs等のチップ部品やプリント
基板の熱膨張係数と近似した熱膨張係数に制御可能であ
り、高周波領域においても低誘電率でかつ誘電損失が低
い磁器およびその製造方法並びにそれを作製可能な高周
波用磁器組成物を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention can be fired at 800 to 1000 ° C., which can be multilayered using gold, silver and copper as wiring conductors, and has a thermal expansion coefficient close to that of chip parts such as GaAs or a printed circuit board. It is an object of the present invention to provide a porcelain which can be controlled to the above-mentioned coefficient of thermal expansion, has a low dielectric constant and a low dielectric loss even in a high frequency region, a method for producing the same, and a high frequency porcelain composition which can be produced therefrom.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
鋭意検討した結果、SiO2 、Al2 3 、MgOおよ
びCaOを含むか、またはSiO2 、Al2 3 、Mg
O、SrOおよびCaOを含むディオプサイド型酸化物
結晶相を析出可能なガラスに対して、Mgおよび/また
はZnとTiとを含有する酸化物を特定の比率で配合し
た組成物を用い、これを成形後、800〜1000℃の
温度で焼成することによって、低誘電率で、かつGaA
s等のチップ部品やプリント基板の熱膨張係数と近似し
た熱膨張係数に制御でき、1GHz以上の高周波領域に
おいても低誘電損失を有する磁器が得られることを知見
し、本発明に至った。
Means for Solving the Problems As a result of diligent studies of the above-mentioned problems, the present inventor has found that either SiO 2 , Al 2 O 3 , MgO and CaO, or SiO 2 , Al 2 O 3 , MgO
For a glass capable of precipitating a diopside-type oxide crystal phase containing O, SrO and CaO, a composition in which an oxide containing Mg and / or Zn and Ti is blended at a specific ratio is used. Is fired at a temperature of 800 to 1000 ° C. to obtain a low dielectric constant
The present inventors have found that a porcelain having a low dielectric loss can be obtained even in a high-frequency region of 1 GHz or more, which can be controlled to a coefficient of thermal expansion similar to the coefficient of thermal expansion of a chip component such as s or a printed circuit board, and the present invention.

【0012】[0012]

【0013】[0013]

【0014】[0014]

【0015】[0015]

【0016】[0016]

【0017】また、上記磁器組成物を用いて作製される
本発明の高周波用磁器は、少なくともMg、Ca、S
i、Alを含むディオプサイド型酸化物結晶相と、Mg
および/またはZnと、Tiとを含有する複合酸化物結
晶相とを含有し、且つ室温から400℃における熱膨張
係数が7ppm/℃以上、誘電率が8以上、60〜77
GHzでの誘電損失が30×10-4以下であることを特
徴とするものである。
The high frequency porcelain of the present invention produced using the above porcelain composition has at least Mg, Ca, S
i, a diopside oxide crystal phase containing Al, Mg
And / or a composite oxide crystal phase containing Zn and Ti, and has a thermal expansion coefficient of 7 ppm / ° C. or more from room temperature to 400 ° C., a dielectric constant of 8 or more, and 60 to 77.
The dielectric loss at 30 GHz is 30 × 10 −4 or less.

【0018】[0018]

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】(第1のガラス組成物)本発明の
第1の高周波用磁器組成物は、SiO2 、Al2 3
MgOおよびCaOを含み、ディオプサイド型酸化物結
晶相を析出可能なガラス(以下、第1のガラスと略
す。)60〜99重量%と、フィラーとしてMgおよび
/またはZnと、Tiとを含有する酸化物を1〜40重
量%との割合で含有するものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (First Glass Composition) The first high frequency porcelain composition of the present invention comprises SiO 2 , Al 2 O 3 ,
Glass containing MgO and CaO and capable of precipitating a diopside-type oxide crystal phase (hereinafter abbreviated as first glass): 60 to 99% by weight; Mg and / or Zn as a filler; and Ti Oxides in an amount of 1 to 40% by weight.

【0020】各成分組成を上記の範囲に限定したのは、
上記第1のガラスが60重量%よりも少ないと、100
0℃以下の温度での焼成により磁器を緻密化させること
が困難であり、99重量%よりも多いと、ガラスの結晶
化が不十分となり、誘電損失の大きなガラス相が残留
し、磁器の高周波での誘電損失が増大するためである。
第1のガラスの特に望ましい範囲は、70〜90重量%
である。
The composition of each component was limited to the above range.
If the first glass is less than 60% by weight, 100
It is difficult to densify the porcelain by firing at a temperature of 0 ° C. or less, and if it exceeds 99% by weight, the crystallization of the glass becomes insufficient, a glass phase having a large dielectric loss remains, and the high frequency of the porcelain becomes high. This is because the dielectric loss at the point increases.
A particularly desirable range for the first glass is 70-90% by weight.
It is.

【0021】すなわち、フィラーとして添加されるMg
および/またはZnと、Tiとを含有する複合酸化物量
が1重量%よりも少ないと、ガラスの残存率が高くな
り、誘電損失が大きくなり、逆に、40重量%を越える
と、1000℃以下の焼成温度で緻密化することができ
ない。Mgおよび/またはZnと、Tiとを含有する酸
化物量の望ましい範囲は、10〜30重量%である。
That is, Mg added as a filler
If the amount of the composite oxide containing Zn and Ti is less than 1% by weight, the residual ratio of the glass increases, and the dielectric loss increases. Conversely, if the amount exceeds 40% by weight, 1000 ° C. or lower Cannot be densified at the firing temperature of A desirable range of the amount of the oxide containing Mg and / or Zn and Ti is 10 to 30% by weight.

【0022】ここで、前記第1のガラスは、ガラスの軟
化点が500〜800℃であることが望ましく、その組
成はSiO2 45〜55重量%、Al2 3 3〜10重
量%、MgO13〜24重量%、CaO20〜30重量
%の割合であることが望ましい。
Here, the first glass desirably has a softening point of 500 to 800 ° C. and a composition of 45 to 55% by weight of SiO 2 , 3 to 10% by weight of Al 2 O 3 , and MgO 13. It is desirable that the ratio is about 24% by weight and about 20 to 30% by weight of CaO.

【0023】また、上記第1のガラスからのディオプサ
イド型酸化物結晶相の析出割合を高める上では、ガラス
中におけるCaOとMgOの合計量が35〜50重量%
であることが望ましい。
In order to increase the precipitation ratio of the diopside oxide crystal phase from the first glass, the total amount of CaO and MgO in the glass is 35 to 50% by weight.
It is desirable that

【0024】(第2のガラス組成物)本発明の第2の高
周波用磁器組成物は、SiO2 、Al2 3 、MgO、
SrOおよびCaOを含み、ディオプサイド型酸化物結
晶相を析出可能なガラス(以下、第2のガラスと略
す。)55〜99重量%と、Mgおよび/またはZn
と、Tiとを含有する酸化物を1〜45重量%との割合
で含有するものである。
(Second Glass Composition) A second high frequency porcelain composition of the present invention comprises SiO 2 , Al 2 O 3 , MgO,
55-99% by weight of a glass containing SrO and CaO and capable of precipitating a diopside oxide crystal phase (hereinafter abbreviated as a second glass), Mg and / or Zn
And an oxide containing Ti at a ratio of 1 to 45% by weight.

【0025】各成分組成を上記の範囲に限定したのは、
上記第2のガラスが55重量%よりも少ないと、100
0℃以下の温度での焼成により磁器を緻密化させること
が困難であり、99重量%よりも多いと、ガラスの結晶
化が不十分となり、磁器の高周波での誘電損失が増大す
るためである。第2のガラスの特に望ましい範囲は、7
0〜90重量%である。
The reason for limiting each component composition to the above range is as follows.
If the second glass is less than 55% by weight, 100
It is difficult to densify the porcelain by firing at a temperature of 0 ° C. or less, and if it is more than 99% by weight, the crystallization of the glass becomes insufficient and the dielectric loss of the porcelain at a high frequency increases. . A particularly desirable range for the second glass is 7
0 to 90% by weight.

【0026】すなわち、フィラーとして添加されるMg
および/またはZnと、Tiとを含有する酸化物量が1
重量%よりも少ないと、第2のガラスの残存率が高くな
り、誘電損失が大きくなり、逆に、45重量%を越える
と、難焼結性となり、1000℃以下の焼成温度で緻密
化することができない。Mgおよび/またはZnと、T
iとを含有する酸化物量の望ましい範囲は、10〜30
重量%である。
That is, Mg added as a filler
And / or the amount of oxide containing Zn and Ti is 1
If the amount is less than 45% by weight, the residual ratio of the second glass increases, and the dielectric loss increases. On the other hand, if the amount exceeds 45% by weight, sintering becomes difficult, and densification occurs at a firing temperature of 1000 ° C. or lower. Can not do. Mg and / or Zn and T
The desirable range of the amount of the oxide containing i is 10 to 30.
% By weight.

【0027】ここで、前記第2のガラスは、ガラスの軟
化点が500〜800℃であることが望ましく、その組
成はSiO2 45〜55重量%、Al2 3 3〜10重
量%、MgO13〜24重量%、SrO10〜24重量
%、CaO8〜20重量%の割合であることが望まし
い。
Here, the second glass desirably has a softening point of 500 to 800 ° C., and has a composition of 45 to 55% by weight of SiO 2 , 3 to 10% by weight of Al 2 O 3 , and MgO 13. -24% by weight, SrO 10-24% by weight, and CaO 8-20% by weight.

【0028】また、上記のガラスからのディオプサイド
型酸化物結晶相の析出割合を高める上では、第2のガラ
ス中におけるCaOとMgOの合計量が20〜40重量
%であることが望ましい。
In order to increase the precipitation ratio of the diopside oxide crystal phase from the above glass, it is desirable that the total amount of CaO and MgO in the second glass is 20 to 40% by weight.

【0029】なお、前記第2のガラス組成物に含まれる
SrOについては、焼結後の磁器内の結晶相内に固溶す
るか、ガラス中に存在する。
The SrO contained in the second glass composition is either dissolved in the crystal phase in the sintered porcelain or present in the glass.

【0030】また、上記2種のガラスにフィラ−として
添加されるMgおよび/またはZnと、Tiとを含有す
る酸化物については、MgO、ZnO、TiO2 単独酸
化物の他、2種以上の複合酸化物であってもよく、特に
MgTiO3 、ZnTiO3、(Mg,Zn)TiO3
の形態からなることが望ましい。
The oxides containing Mg and / or Zn and Ti added to the above two types of glass as fillers include oxides of MgO, ZnO, TiO 2 alone and two or more types of oxides. may be a composite oxide, in particular MgTiO 3, ZnTiO 3, (Mg , Zn) TiO 3
It is desirable to have the form.

【0031】(磁器の製造方法)本発明の高周波用磁器
組成物を用い、磁器を製造するには、上記ディオプサイ
ド型酸化物結晶相を析出可能な第1または第2のガラス
からなる結晶化ガラスと、Mgおよび/またはZnと、
Tiとを含有する酸化物からなる上記組成物の混合粉末
を用いて、ドクターブレード法やカレンダーロール法、
あるいは圧延法、プレス成形法の周知の成型法により所
定形状の成形体を作製した後、該成形体を800〜10
00℃の酸化性雰囲気または非酸化性雰囲気中で焼成す
ることにより作製することができる。
(Method of Manufacturing Porcelain) In order to manufacture a porcelain using the high-frequency ceramic composition of the present invention, a crystal made of the first or second glass capable of precipitating the diopside-type oxide crystal phase is used. Fossilized glass, Mg and / or Zn,
Using a mixed powder of the above composition comprising an oxide containing Ti and a doctor blade method or a calendar roll method,
Alternatively, after forming a molded body having a predetermined shape by a known molding method such as a rolling method and a press molding method, the molded body is 800 to 10
It can be manufactured by firing in an oxidizing atmosphere or a non-oxidizing atmosphere at 00 ° C.

【0032】ここで、本発明によれば、上記第2のガラ
スを用いることによって、磁器の焼結温度を低めること
ができ、1000℃以下、特に950℃以下、さらには
930℃以下での焼成が可能であることから、後述する
ように高周波用配線基板の配線層として多用されている
銅および/または銀との同時焼成が容易となる。
According to the present invention, the sintering temperature of the porcelain can be reduced by using the second glass, and the sintering temperature can be reduced to 1000 ° C. or less, particularly 950 ° C. or less, and further 930 ° C. or less. This facilitates simultaneous firing with copper and / or silver, which is frequently used as a wiring layer of a high-frequency wiring board, as described later.

【0033】(磁器)上記の態様の磁器組成物は、80
0〜1000℃の温度範囲での焼成によって相対密度9
7%以上まで緻密化することができ、これによって形成
される磁器の全体組成としては、Si、Al、Mgおよ
びCaの各金属元素の酸化物換算による合量を100重
量%とした時、SiO2 を30〜50重量%、Al2
3 を3〜5重量%、MgOを10〜14重量%、CaO
15〜21重量%の割合、または、SiO2 を30〜4
5重量%、Al2 3 を3〜9重量%、MgOを15〜
20重量%、SrOを10〜20重量%、CaO10〜
16重量%の割合から構成されることが望ましい。
(Porcelain) The porcelain composition of the above embodiment is 80%
A relative density of 9 is obtained by firing in a temperature range of
It can be densified to 7% or more. The total composition of the porcelain formed by this is SiO 2 when the total amount of each metal element of Si, Al, Mg and Ca is 100% by weight in terms of oxide. 2 to 30 to 50% by weight, Al 2 O
3 to 5% by weight, MgO to 10 to 14% by weight, CaO
Proportion of 15 to 21 wt%, or, the SiO 2 from 30 to 4
5 wt%, the Al 2 O 3 3 to 9 wt%, 15 to the MgO
20% by weight, SrO 10-20% by weight, CaO10
Desirably, it comprises 16% by weight.

【0034】一般に、Al2 3 やSiO2 を含むガラ
ス相の熱膨張係数は4〜5ppm/℃と低い。これに対
し、Ca(Mg,Al)(Si,Al)2 6 のディオ
プサイド型酸化物結晶相は、約8〜9ppm/℃の高熱
膨張特性を有することから、上記組成のガラスよりディ
オプサイド型酸化物結晶相を析出させることにより、高
熱膨張化することができる。なお、ディオプサイド型酸
化物結晶相は、6〜8の誘電率を有し、かつ高周波帯で
の誘電損失が小さい材料である。
Generally, the glass phase containing Al 2 O 3 or SiO 2 has a low thermal expansion coefficient of 4 to 5 ppm / ° C. On the other hand, the diopside oxide crystal phase of Ca (Mg, Al) (Si, Al) 2 O 6 has a high thermal expansion characteristic of about 8 to 9 ppm / ° C. High thermal expansion can be achieved by precipitating a pside oxide crystal phase. The diopside oxide crystal phase is a material having a dielectric constant of 6 to 8 and having a small dielectric loss in a high frequency band.

【0035】本発明によれば、上述した高周波用磁器中
に所定量のMgおよび/またはZnとTiとを含有する
複合酸化物結晶相を存在させることによって、室温から
400℃における熱膨張係数が7ppm/℃以上、特に
8ppm/℃以上、誘電率が8以上、特に9以上、60
〜77GHzでの誘電損失が30×10-4以下、特に2
0×10-4以下の特性に制御可能である。
According to the present invention, the presence of a predetermined amount of the composite oxide crystal phase containing Mg and / or Zn and Ti in the above-mentioned high frequency porcelain allows the thermal expansion coefficient from room temperature to 400 ° C. to be increased. 7 ppm / ° C. or more, particularly 8 ppm / ° C. or more, and a dielectric constant of 8 or more, particularly 9 or more,
Dielectric loss at ~ 77 GHz is 30 × 10 -4 or less, especially 2
It can be controlled to a characteristic of 0 × 10 −4 or less.

【0036】その結果、磁器とGaAs等のチップ部品
およびプリント基板等の有機樹脂からなる外部回路基板
との熱膨張係数差を小さくできることから、本発明の磁
器を配線基板の絶縁基板として用いる場合、実装の信頼
性を高めることができる。
As a result, the difference in the coefficient of thermal expansion between the porcelain and an external circuit board made of an organic resin such as a chip component such as GaAs and a printed board can be reduced, so that when the porcelain of the present invention is used as an insulating substrate of a wiring board, The reliability of mounting can be improved.

【0037】また、磁器の誘電率を高めることにより、
本発明の高周波用磁器を配線基板の絶縁基板として用い
ることによって、インピーダンスの整合性の点で、配線
幅を狭くすることができることから、高密度の実装が可
能であり、配線基板を小型化できる。さらに、磁器の6
0〜77GHzでの誘電損失を小さくできることから、
高周波帯、特にミリ波帯での信号の伝送特性が向上す
る。
Also, by increasing the dielectric constant of porcelain,
By using the porcelain for high frequency of the present invention as an insulating substrate of a wiring board, the wiring width can be reduced in terms of impedance matching, so that high-density mounting is possible and the wiring board can be downsized. . In addition, 6 of porcelain
Since the dielectric loss at 0 to 77 GHz can be reduced,
Signal transmission characteristics in a high-frequency band, particularly in a millimeter-wave band, are improved.

【0038】また、上記のようにして作製された磁器
は、図1の磁器組織の概略図に示すように、結晶相とし
て、ガラスから析出する少なくともMgとCaとSiと
Alとを含むディオプサイド型酸化物結晶相Ca(M
g,Al)(Si,Al)2 6(DI)以外に、Mg
および/またはZnと、Tiとを含有する複合酸化物結
晶相を含有するものである。
Further, as shown in the schematic diagram of the porcelain structure of FIG. 1, the porcelain produced as described above has a dioptric phase containing at least Mg, Ca, Si and Al precipitated from glass as a crystal phase. Side-type oxide crystal phase Ca (M
g, Al) (Si, Al) 2 O 6 (DI)
And / or a composite oxide crystal phase containing Zn and Ti.

【0039】Mgおよび/またはZnと、Tiとを含有
する複合酸化物結晶相としては、MgTiO3 、Mg
(1−x)ZnxTiO3 で表されるイルメナイト型結
晶相(I)、あるいはMg2 TiO4 、Zn2 TiO4
で表されるスピネル型結晶相(SP)として磁器中に存
在する。さらに、磁器中には、TiO2 結晶相(Ti)
が存在してもよい。これらにより、磁器の誘電率を高め
ることができる。
As the composite oxide crystal phase containing Mg and / or Zn and Ti, MgTiO 3 , Mg
(1-x) ilmenite crystal phase represented by ZnxTiO 3 (I), or Mg 2 TiO 4, Zn 2 TiO 4
Exists in porcelain as a spinel type crystal phase (SP) represented by Furthermore, the porcelain contains a TiO 2 crystal phase (Ti).
May be present. Thus, the dielectric constant of the porcelain can be increased.

【0040】しかも、ディオプサイド並びに上記のMg
および/またはZnと、Tiとを含有する複合酸化物結
晶はミリ波帯での誘電損失が小さいものであることか
ら、磁器の低誘電損失化をも図ることができる。
In addition, the diopside and the above Mg
Since the composite oxide crystal containing Zn and / or Ti has a small dielectric loss in a millimeter wave band, the dielectric loss of the porcelain can be reduced.

【0041】また、磁器中には上述した結晶相以外に
も、Ca2 MgSi2 7 (akermanite)、
CaMgSiO4 (monticellite)、Ca
3 MgSi2 8 (merwinite)等高熱膨張を
有する類似の相が析出してもよい。
In the porcelain, Ca 2 MgSi 2 O 7 (akermanite),
CaMgSiO 4 (Monticellite), Ca
Similar phases with high thermal expansion, such as 3 MgSi 2 O 8 (merwinite), may precipitate.

【0042】上記構成により、磁器の熱膨張係数を7p
pm/℃以上、特に8ppm/℃以上に高めるととも
に、磁器の誘電率を8以上、特に9以上に高め、かつ6
0〜77GHzにおける誘電損失を30×10-4以下、
特に20×10-4以下とすることが可能である。
With the above configuration, the thermal expansion coefficient of the porcelain
pm / ° C. or more, especially 8 ppm / ° C. or more, and the dielectric constant of the porcelain is increased to 8 or more, especially 9 or more, and 6
Dielectric loss at 0 to 77 GHz is 30 × 10 −4 or less,
In particular, it can be set to 20 × 10 −4 or less.

【0043】本発明の磁器組成物は、高周波帯での誘電
損失が低いことから1GHz以上、特に20GHz以
上、さらには50GHz以上、またさらには70GHz
以上の高周波用配線基板の絶縁層を形成するのに好適で
ある。
The porcelain composition of the present invention has a low dielectric loss in a high frequency band, and therefore has a dielectric loss of 1 GHz or more, especially 20 GHz or more, more preferably 50 GHz or more, and even 70 GHz.
It is suitable for forming the insulating layer of the high-frequency wiring board described above.

【0044】本発明の高周波用磁器を配線基板の絶縁層
として用いる場合には、絶縁基板の室温から400℃に
おける熱膨張係数は、実装するチップ部品等やプリント
基板等の熱膨張係数に近似するように前述したように、
基板を構成する磁器の組成、組織を制御して、適宜調整
することが望ましい。
When the high frequency porcelain of the present invention is used as an insulating layer of a wiring board, the coefficient of thermal expansion of the insulating substrate from room temperature to 400 ° C. is close to the coefficient of thermal expansion of a mounted chip component or a printed circuit board. As mentioned earlier,
It is desirable that the composition and structure of the porcelain constituting the substrate be controlled and appropriately adjusted.

【0045】これは、上記の絶縁基板の熱膨張係数が実
装されるチップ部品等やプリント基板のそれと差がある
場合、半田実装時や半導体素子の作動停止による繰り返
し温度サイクルによって、チップ部品等やプリント基板
とパッケージとの実装部に熱膨張差に起因する応力が発
生し、実装部にクラック等が発生し、実装構造の信頼性
を損ねてしまうためである。
When the thermal expansion coefficient of the insulating substrate is different from that of the mounted chip component or the printed circuit board, the temperature of the chip component or the like is increased by repeated temperature cycles during solder mounting or by stopping the operation of the semiconductor element. This is because stress due to the difference in thermal expansion is generated in the mounting portion between the printed circuit board and the package, and cracks and the like are generated in the mounting portion, thereby impairing the reliability of the mounting structure.

【0046】具体的には、GaAs系のチップ部品との
整合を図る上ではGaAs系のチップ部品との熱膨張係
数の差が2ppm/℃以下であり、一方、プリント基板
との整合を図る上ではプリント基板との熱膨張係数の差
が2ppm/℃以下であることが望ましい。
More specifically, the difference in the coefficient of thermal expansion between the GaAs-based chip component and the GaAs-based chip component is 2 ppm / ° C. or less in order to match the GaAs-based chip component. In this case, it is desirable that the difference in the coefficient of thermal expansion from the printed board is 2 ppm / ° C. or less.

【0047】(配線基板の製造方法)具体的に、本発明
における高周波用磁器組成物を用いて、配線層を具備す
る配線基板を製造する方法について説明する。上述した
組成物からなる混合粉末に、適当な有機溶剤、溶媒を用
い混合してスラリーを調製し、これを従来周知のドクタ
ーブレード法やカレンダーロール法、あるいは圧延法、
プレス成形法により、シート状に成形する。そして、こ
のシート状成形体に所望によりスルーホールを形成した
後、スルーホール内に、銅、金、銀のうちの少なくとも
1種を含む金属ペーストを充填する。そして、シート状
成形体表面には、高周波信号が伝送可能な高周波線路パ
ターン等に前記金属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によって配線層の厚みが5〜3
0μmとなるように、印刷塗布する。
(Method of Manufacturing Wiring Board) A method of manufacturing a wiring board having a wiring layer using the high-frequency ceramic composition of the present invention will be specifically described. To the mixed powder comprising the above-described composition, an appropriate organic solvent, a slurry is prepared by mixing with a solvent, and this is conventionally known as a doctor blade method or a calender roll method, or a rolling method,
It is formed into a sheet by a press forming method. Then, after a through-hole is formed in this sheet-like molded body as desired, the through-hole is filled with a metal paste containing at least one of copper, gold, and silver. Then, on the surface of the sheet-like molded body, the thickness of the wiring layer is reduced to 5 to 3 by a screen printing method, a gravure printing method, or the like using the metal paste in a high-frequency line pattern or the like capable of transmitting a high-frequency signal.
Print and apply so that the thickness becomes 0 μm.

【0048】その後、複数のシート状成形体を位置合わ
せして積層圧着し、800〜1000℃の窒素ガスや窒
素−酸素混合ガス等の非酸化性雰囲気で焼成することに
より、配線基板を作製することができる。そして、この
配線基板の表面に、適宜、半導体素子等のチップ部品を
搭載し、配線層と信号の伝達が可能なように接続する。
Thereafter, a plurality of sheet-like molded bodies are aligned and laminated and pressed, and fired in a non-oxidizing atmosphere such as a nitrogen gas or a nitrogen-oxygen mixed gas at 800 to 1000 ° C. to produce a wiring substrate. be able to. Then, a chip component such as a semiconductor element is appropriately mounted on the surface of the wiring board, and connected to the wiring layer so that signals can be transmitted.

【0049】接続方法としては、配線層上に直接搭載さ
せて接続させたり、あるいは50μm程度の樹脂、Ag
−エポキシ、Ag−ガラス、Au−Si等の樹脂、金
属、セラミックス等の接着剤によりチップ部品を絶縁基
板表面に固着し、ワイヤーボンディングや、TABテー
プなどにより配線層と半導体素子とを接続する。
As a connection method, a connection may be made by directly mounting on the wiring layer, or a resin or Ag of about 50 μm may be used.
-The chip component is fixed to the surface of the insulating substrate with an adhesive such as a resin such as epoxy, Ag-glass, or Au-Si, a metal, or a ceramic, and the wiring layer and the semiconductor element are connected by wire bonding or TAB tape.

【0050】なお、この半導体素子としては、Si系や
GaAs系等のチップ部品が使用できるが、特に熱膨張
係数の近似性の点では、最もGaAs系のチップ部品の
実装に有効である。
As the semiconductor element, a chip component such as a Si-based or GaAs-based component can be used, but it is most effective for mounting a GaAs-based chip component in terms of the similarity of the thermal expansion coefficient.

【0051】さらに、半導体素子が搭載された配線基板
表面に、絶縁基板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り、電磁波遮
蔽性を有するキャップをガラス、樹脂、ロウ材等の接着
剤により接合してもよく、これにより半導体素子を気密
に封止することができる。
Further, a cap made of an insulating material of the same kind as the insulating substrate, another insulating material, or a metal having good heat dissipation, and having an electromagnetic wave shielding property is provided on the surface of the wiring board on which the semiconductor element is mounted with glass, The semiconductor element may be hermetically sealed by bonding with an adhesive such as a resin or a brazing material.

【0052】(配線基板の構成)本発明の磁器組成物を
好適に使用しうる高周波用配線基板の一例である半導体
素子収納用パッケージの具体的な構造とその実装構造に
ついて図2をもとに説明する。図2は、半導体素子収納
用パッケージ、特に、接続端子がボール状端子からなる
ボールグリッドアレイ(BGA)型パッケージの概略断
面図である。
(Structure of Wiring Board) A specific structure of a package for housing a semiconductor element, which is an example of a high-frequency wiring board in which the porcelain composition of the present invention can be preferably used, and a mounting structure thereof will be described with reference to FIG. explain. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor element storage package, particularly a ball grid array (BGA) type package in which connection terminals are formed of ball-shaped terminals.

【0053】図2によれば、パッケージAは、絶縁材料
からなる絶縁基板1と蓋体2によりキャビティ3が形成
されており、そのキャビティ3内には、GaAs等のチ
ップ部品4が前述の接着剤により実装されている。
Referring to FIG. 2, the package A has a cavity 3 formed by an insulating substrate 1 made of an insulating material and a lid 2, in which a chip component 4 such as GaAs is bonded. Implemented by agent.

【0054】また、絶縁基板1の表面および内部には、
チップ部品4と電気的に接続された配線層5が形成され
ている。この配線層5は、高周波信号の伝送時に導体損
失を極力低減するために、銅、銀あるいは金などの低抵
抗金属からなることが望ましい。また、この配線層5に
1GHz以上の高周波信号を伝送する場合には、高周波
信号が損失なく伝送されることが必要となるため、配線
層5は周知のストリップ線路、マイクロストリップ線
路、コプレーナ線路、誘電体導波管線路のうちの少なく
とも1種から構成される。
Further, on the surface and inside of the insulating substrate 1,
A wiring layer 5 electrically connected to the chip component 4 is formed. The wiring layer 5 is desirably made of a low-resistance metal such as copper, silver, or gold in order to minimize conductor loss when transmitting a high-frequency signal. When transmitting a high-frequency signal of 1 GHz or more to the wiring layer 5, it is necessary to transmit the high-frequency signal without loss. Therefore, the wiring layer 5 includes a known strip line, microstrip line, coplanar line, It is composed of at least one of dielectric waveguide lines.

【0055】また、図2のパッケージAにおいて、絶縁
基板1の底面には、接続用電極層6が被着形成されてお
り、パッケージA内の配線層5と接続されている。そし
て、接続用電極層6には、半田などのロウ材7によりボ
ール状端子8が被着形成されている。
In the package A of FIG. 2, a connection electrode layer 6 is formed on the bottom surface of the insulating substrate 1 and is connected to the wiring layer 5 in the package A. A ball-shaped terminal 8 is formed on the connection electrode layer 6 with a brazing material 7 such as solder.

【0056】また、上記パッケージAを外部回路基板B
に実装するには、図2に示すように、ポリイミド樹脂、
エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの有機樹脂を含む絶
縁材料からなる絶縁基板9の表面に配線導体10が形成
された外部回路基板Bに対して、ロウ材を介して実装さ
れる。具体的には、パッケージAにおける絶縁基板1の
底面に取付けられているボール状端子8と、外部回路基
板Bの配線導体10とを当接させてPb−Snなどの半
田等のロウ材11によりロウ付けして実装される。ま
た、ボール状端子8自体を溶融させて配線導体10と接
続させてもよい。
The package A is connected to an external circuit board B.
As shown in FIG. 2, a polyimide resin,
An external circuit board B having a wiring conductor 10 formed on the surface of an insulating substrate 9 made of an insulating material containing an organic resin such as an epoxy resin or a phenol resin is mounted via a brazing material. Specifically, the ball-shaped terminals 8 attached to the bottom surface of the insulating substrate 1 in the package A and the wiring conductors 10 of the external circuit board B are brought into contact with each other, and the brazing material 11 such as a solder such as Pb-Sn is used. It is mounted with brazing. Further, the ball-shaped terminal 8 itself may be melted and connected to the wiring conductor 10.

【0057】本発明によれば、GaAs等のチップ部品
4をロウ付けや接着剤により実装したり、このようなボ
ール状端子8を介在したロウ付けによりプリント基板等
の外部回路基板に実装されるような表面実装型のパッケ
ージにおいて、GaAs等のチップ部品や外部回路基板
の絶縁基板との熱膨張差を従来のセラミック材料よりも
小さくできることから、かかる実装構造に対して、熱サ
イクルが印加された場合においても、実装部での応力の
発生を抑制することができる結果、実装構造の長期信頼
性を高めることができる。
According to the present invention, the chip component 4 such as GaAs is mounted on an external circuit board such as a printed board by brazing or mounting with an adhesive or by brazing with such ball-shaped terminals 8 interposed therebetween. In such a surface mount type package, a thermal cycle is applied to such a mounting structure because a difference in thermal expansion between a chip component such as GaAs and an insulating substrate of an external circuit board can be made smaller than that of a conventional ceramic material. Also in this case, the generation of stress in the mounting portion can be suppressed, and as a result, the long-term reliability of the mounting structure can be improved.

【0058】[0058]

【実施例】(実施例1)下記の組成からなる2種のディ
オプサイド型酸化物結晶相を析出可能な結晶化ガラスを
準備した。
EXAMPLES (Example 1) Crystallized glass capable of precipitating two kinds of diopside oxide crystal phases having the following compositions was prepared.

【0059】ガラスA:SiO2 50重量%−Al2
3 5.5重量%−MgO18.5重量%−CaO26重
量% ガラスB:SiO2 52重量%−Al2 3 5重量%−
MgO18重量%−CaO25重量% そして、この結晶化ガラス粉末に対して、平均粒径が2
μmの表1、表2に示す添加物粉末を用いて、焼成後の
磁器が表1、表2の組成となるように混合した。
Glass A: SiO 2 50% by weight—Al 2 O
3 5.5 wt% -MgO18.5 wt% -CaO26 wt% Glass B: SiO 2 52 wt% -Al 2 O 3 5 wt% -
MgO 18% by weight-CaO 25% by weight The average particle size of the crystallized glass powder is 2%.
Using the additive powder shown in Tables 1 and 2 of μm, they were mixed so that the fired porcelain had the compositions shown in Tables 1 and 2.

【0060】そして、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300μ
mのグリーンシートを作製した。そして、このグリーン
シートを10〜15枚積層し、50℃の温度で100k
g/cm2 の圧力を加えて熱圧着した。得られた積層体
を水蒸気含有/窒素雰囲気中、700℃で脱バインダ処
理を行った後、乾燥窒素中で表1、表2の条件で焼成し
絶縁基板用磁器を得た。
Then, an organic binder, a plasticizer and toluene were added to the mixture to prepare a slurry.
m green sheets were produced. Then, 10 to 15 green sheets are laminated, and at a temperature of 50 ° C., 100 k
g / cm 2 and a thermocompression bonding. The obtained laminate was subjected to a binder removal treatment in a steam-containing / nitrogen atmosphere at 700 ° C., and then fired in dry nitrogen under the conditions shown in Tables 1 and 2 to obtain a porcelain for an insulating substrate.

【0061】得られた磁器について誘電率、誘電損失を
以下の方法で評価した。測定は形状、直径2〜7mm、
厚み1.5〜2.5mmの形状に切り出し、60GHz
にてネットワークアナライザー、シンセサイズドスイー
パーを用いて誘電体円柱共振器法により行った。測定で
は、NRDガイド(非放射性誘電体線路)で、誘電体共
振器の励起を行い、TE021、TE031モードの共
振特性より、誘電率、誘電損失を算出した。
The obtained ceramics were evaluated for permittivity and dielectric loss by the following methods. The measurement is shape, diameter 2-7mm,
Cut out to 1.5-2.5mm thickness, 60GHz
, And a dielectric cylinder resonator method using a network analyzer and a synthesized sweeper. In the measurement, the dielectric resonator was excited by an NRD guide (non-radiative dielectric line), and the dielectric constant and the dielectric loss were calculated from the resonance characteristics of the TE021 and TE031 modes.

【0062】また、室温から400℃における熱膨張曲
線をとり、熱膨張係数を算出した。さらに、焼結体中に
おける結晶相をX線回折チャートから同定した。結果は
表1、表2に示した。
A thermal expansion curve from room temperature to 400 ° C. was taken to calculate a thermal expansion coefficient. Further, the crystal phase in the sintered body was identified from the X-ray diffraction chart. The results are shown in Tables 1 and 2.

【0063】また、一部の試料については、フィラー成
分として、Mgおよび/またはZnとTiとを含有する
複合酸化物粉末に代わり、ZrO2 粉末、CaZrO3
粉末を用いて同様に磁器を作製し評価した(試料No.9
〜11、28〜30)。また、上記結晶化ガラスA、B
に代わり、以下の組成からなるガラスCを用いて同様に
評価を行った(試料No.35、36)。
For some of the samples, ZrO 2 powder and CaZrO 3 were used instead of the composite oxide powder containing Mg and / or Zn and Ti as filler components.
Porcelain was similarly prepared using the powder and evaluated (sample No. 9).
-11, 28-30). In addition, the above-mentioned crystallized glass A, B
Instead, the same evaluation was performed using glass C having the following composition (Sample Nos. 35 and 36).

【0064】ガラスC:SiO2 10.4重量%−Al
2 3 2.5重量%−B2 3 45.3重量%−CaO
35.2重量%−Na2 O6.6重量%
Glass C: SiO 2 10.4% by weight-Al
2 O 3 2.5 wt% -B 2 O 3 45.3 wt% -CaO
35.2 wt% -Na 2 O6.6% by weight

【0065】[0065]

【表1】 [Table 1]

【0066】[0066]

【表2】 [Table 2]

【0067】表1、2の結果から明らかなように、Si
2、Al23、MgO、CaOを含むガラスAまたは
Bの量が、99重量%を越える試料No.1、19で
は、誘電損失が30×10-4を越えてしまい、このガラ
ス量が60重量%よりも少ない試料No.13〜15、
32、33では、低温で焼結することが困難であり、緻
密化しなかった。試料No.8〜10、27〜29は、
ガラスへのフィラー成分として、ZrO2やCaZrO3
を配合したものであるが、焼結体中にZrO2やCaZ
rO3などが析出し誘電損失が増大した。
As is clear from the results in Tables 1 and 2, Si
Sample No. 1 in which the amount of glass A or B containing O 2 , Al 2 O 3 , MgO and CaO exceeds 99% by weight. In Sample Nos. 1 and 19, the dielectric loss exceeded 30 × 10 −4 , and the amount of the glass was less than 60% by weight. 13-15,
In Nos. 32 and 33, sintering at a low temperature was difficult, and they were not densified. Sample No. 8-10, 27-29
ZrO 2 and CaZrO 3 as filler components to glass
ZrO 2 and CaZ are contained in the sintered body.
Deposition of rO 3 and the like increased dielectric loss.

【0068】また、ガラスとして、B23を多く含むガ
ラスCを用いた試料No.34は溶融してしまい、ま
た、試料No.35では、ディオプサイド型結晶相が消
失することによって、ホウ素を含むガラスが多く残留
し、誘電損失が大きくなる傾向にあった。
Sample No. 2 using glass C containing a large amount of B 2 O 3 was used as the glass. Sample No. 34 was melted. In No. 35, since the diopside type crystal phase disappeared, a large amount of glass containing boron remained, and the dielectric loss tended to increase.

【0069】これに対して、本発明に従い、特定量のM
gおよび/またはZnと、Tiとを含有する酸化物を添
加した試料No.2〜7、11、12、16〜18、2
0〜26、30、31では、磁器中にMgおよび/また
はZnと、Tiとを含有する複合酸化物結晶相の析出が
見られ、また、いずれも熱膨張係数が7ppm/℃以
上、誘電率8以上、60〜77GHzにおける誘電損失
が30×10-4以下の優れた特性を有するものであっ
た。
On the other hand, according to the present invention, a specific amount of M
g and / or Zn, and a sample No. to which an oxide containing Ti was added. 2 to 7, 11, 12, 16 to 18, 2
At 0 to 26, 30, and 31, precipitation of a composite oxide crystal phase containing Mg and / or Zn and Ti was observed in the porcelain, and each had a thermal expansion coefficient of 7 ppm / ° C. or more and a dielectric constant of at least 7. The dielectric loss was 8 or more, and the dielectric loss at 60 to 77 GHz was 30 × 10 −4 or less.

【0070】(実施例2)下記の組成からなる2種のデ
ィオプサイド型酸化物結晶相を析出可能な結晶化ガラス
DおよびEに対して、平均粒径が2μmの表3、表4に
示す添加物粉末を用いて、焼成後の磁器が表3、表4の
組成となるように混合し、実施例1と同様に磁器を作製
し、同様に評価した。結果は、表3、表4に示した。
(Example 2) For crystallized glasses D and E capable of precipitating two kinds of diopside oxide crystal phases having the following compositions, Tables 3 and 4 having an average particle size of 2 μm are shown in Tables 3 and 4. Using the additive powders shown, the porcelain after firing was mixed so as to have the compositions shown in Tables 3 and 4, to produce a porcelain in the same manner as in Example 1, and evaluated in the same manner. The results are shown in Tables 3 and 4.

【0071】ガラスD:SiO2 50.2重量%−Al
2 3 5.0重量%−MgO16.1重量%−SrO1
3.6重量%−CaO15.1重量% ガラスE:SiO2 47.5重量%−Al2 3 4.9
重量%−MgO16.1重量%−SrO20重量%−C
aO11.5重量%
Glass D: SiO 2 50.2% by weight-Al
2 O 3 5.0% by weight-MgO 16.1% by weight-SrO1
3.6 wt% -CaO15.1 wt% Glass E: SiO 2 47.5 wt% -Al 2 O 3 4.9
Wt% -MgO16.1 wt% -SrO20 wt% -C
aO11.5% by weight

【0072】[0072]

【表3】 [Table 3]

【0073】[0073]

【表4】 [Table 4]

【0074】表3、4の結果から明らかなように、Si
2、Al23、MgO、SrO、CaOを含むガラス
DまたはEの量が、99重量%を越える試料No.3
6、52では、誘電損失が30×10-4を越えてしま
い、このガラス量が60重量%よりも少ない試料No.
47〜49、62、63では、低温で焼結することが困
難であり、緻密化しなかった。試料No.42〜44、
57〜59は、ガラスへのフィラー成分として、ZrO
2やCaZrO3を配合したものであるが、焼結体中にZ
rO2やCaZrO3などが析出し誘電損失が増大した。
As is clear from the results in Tables 3 and 4, Si
Sample No. 2 in which the amount of glass D or E containing O 2 , Al 2 O 3 , MgO, SrO, and CaO exceeds 99% by weight. 3
In Sample Nos. 6 and 52, the dielectric loss exceeded 30 × 10 −4 , and in Sample No. 6 in which the amount of glass was less than 60% by weight.
In 47 to 49, 62 and 63, sintering at a low temperature was difficult, and densification was not achieved. Sample No. 42-44,
57 to 59 are ZrO as a filler component to glass.
2 and CaZrO 3 , but Z
rO 2 , CaZrO 3, etc. were precipitated, and the dielectric loss increased.

【0075】これに対して、本発明に従い、特定量のM
gおよび/またはZnと、Tiとを含有する酸化物を添
加した試料No.37〜41、45、46、50、5
1、53〜56、60、61では、磁器中にMgおよび
/またはZnと、Tiとを含有する複合酸化物結晶相の
析出が見られ、また、いずれも熱膨張係数が7ppm/
℃以上、誘電率8以上、60〜77GHzにおける誘電
損失が30×10-4以下の優れた特性を有するものであ
った。
On the other hand, according to the present invention, a specific amount of M
g and / or Zn, and a sample No. to which an oxide containing Ti was added. 37-41, 45, 46, 50, 5
In Nos. 1, 53 to 56, 60, and 61, precipitation of a composite oxide crystal phase containing Mg and / or Zn and Ti was observed in the porcelain, and all had a thermal expansion coefficient of 7 ppm /
It had excellent characteristics of a dielectric loss of 30 × 10 -4 or less at 60 ° C. or more, a dielectric constant of 8 or more, and 60 to 77 GHz.

【0076】[0076]

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の高周波用磁
器組成物によれば、1000℃以下の低温にて焼成でき
ることから、銅などの低抵抗金属による配線層を形成で
き、しかも1GHz以上の高周波領域において、高誘電
率、低誘電損失を有することから、高周波信号を極めて
良好に損失なく伝送することができる。しかも、この組
成物を用いて得られる磁器は、GaAsチップあるいは
プリント基板と近似した熱膨張特性に制御できることか
ら、GaAsチップを実装した場合、あるいは有機樹脂
を含む絶縁基板を具備するプリント基板などのマザーボ
ードに対してロウ材等により実装した場合において優れ
た耐熱サイクル性を有し、高信頼性の実装構造を提供で
きる。
As described above in detail, according to the porcelain composition for high frequency wave of the present invention, since it can be fired at a low temperature of 1000 ° C. or less, a wiring layer made of a low-resistance metal such as copper can be formed. In the high-frequency region, the high-frequency signal has a high dielectric constant and a low dielectric loss, so that a high-frequency signal can be transmitted very favorably without loss. In addition, the porcelain obtained using this composition can be controlled to have a thermal expansion characteristic similar to that of a GaAs chip or a printed circuit board. Therefore, when a GaAs chip is mounted or a printed circuit board having an insulating substrate containing an organic resin is used. When mounted on a motherboard with a brazing material or the like, it has an excellent heat cycle resistance and can provide a highly reliable mounting structure.

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

【図1】本発明の組成物を焼成して得られる磁器の組織
を説明するための概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the structure of porcelain obtained by firing a composition of the present invention.

【図2】本発明の組成物を焼成した磁器を用いた高周波
用配線基板の一例である半導体素子収納用パッケージの
実装構造の一例を説明するための概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a mounting structure of a package for housing a semiconductor element, which is an example of a high-frequency wiring board using a porcelain obtained by firing the composition of the present invention.

【符号の説明】 DI ディオプサイド型酸化物結晶相 I イルメナイト型結晶相 SP スピネル型結晶相 G 非晶質(ガラス)相 Ti チタニア結晶相 A 半導体素子収納用パッケージ B 外部回路基板 1 絶縁基板 2 蓋体 3 キャビティ 4 チップ部品 5 配線層 6 接続用電極層 7 ロウ材 8 ボール状端子 9 絶縁基板 10 配線導体 11 ロウ材[Description of Signs] DI Diopside-type oxide crystal phase I Ilmenite-type crystal phase SP Spinel-type crystal phase G Amorphous (glass) phase Ti titania crystal phase A Semiconductor element storage package B External circuit board 1 Insulating substrate 2 Lid 3 Cavity 4 Chip component 5 Wiring layer 6 Connecting electrode layer 7 Brazing material 8 Ball-shaped terminal 9 Insulating substrate 10 Wiring conductor 11 Brazing material

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01P 3/16 H01P 3/16 H05K 1/03 610 H05K 1/03 610D 3/46 3/46 H ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H01P 3/16 H01P 3/16 H05K 1/03 610 H05K 1/03 610D 3/46 3/46 H

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】少なくともMg、Ca、Si、Alを含む
ディオプサイド型酸化物結晶相と、Mgおよび/または
ZnとTiとを含有する複合酸化物結晶相とを含有し、
且つ室温から400℃における熱膨張係数が7ppm/
℃以上、誘電率が8以上、60〜77GHzでの誘電損
失が30×10-4以下であることを特徴とする高周波用
磁器。
A diopside oxide crystal phase containing at least Mg, Ca, Si, and Al; and a composite oxide crystal phase containing Mg and / or Zn and Ti.
And a coefficient of thermal expansion from room temperature to 400 ° C. of 7 ppm /
A high frequency porcelain characterized by having a dielectric loss of 30 × 10 −4 or less at 60 ° C. or more and a dielectric constant of 8 or more and 60 to 77 GHz.
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