JP3441941B2 - 配線基板およびその実装構造 - Google Patents
配線基板およびその実装構造Info
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- H01L2924/153—Connection portion
- H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
- H01L2924/15311—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子収納用
パッケージ、多層配線基板等に適用される配線基板に関
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、プリント基板などの有機樹脂からなる外部電
気回路基板に対する高い信頼性をもって実装可能な配線
基板とその実装構造に関するものである。
パッケージ、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、プリント基板などの有機樹脂からなる外部電
気回路基板に対する高い信頼性をもって実装可能な配線
基板とその実装構造に関するものである。
【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。
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。
【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を行
う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。
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を行
う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。
【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、３０ＧＨｚ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
ることが必要である。
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、３０ＧＨｚ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
ることが必要である。
【０００５】このような低抵抗金属からなる配線層は、
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、特公
平４−１２６３９号のように、ガラスにＳｉＯ2 系フィ
ラーを添加し、銅、銀、金などの低抵抗金属からなる配
線層と９００〜１０００℃の温度で同時焼成した多層配
線基板や、特開昭６０−２４０１３５号のように、ホウ
ケイ酸亜鉛系ガラスに、Ａｌ2 Ｏ3 、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
焼成したものなどが提案されている。その他、特開平５
−２９８９１９号には、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も提案され
ている。
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、特公
平４−１２６３９号のように、ガラスにＳｉＯ2 系フィ
ラーを添加し、銅、銀、金などの低抵抗金属からなる配
線層と９００〜１０００℃の温度で同時焼成した多層配
線基板や、特開昭６０−２４０１３５号のように、ホウ
ケイ酸亜鉛系ガラスに、Ａｌ2 Ｏ3 、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
焼成したものなどが提案されている。その他、特開平５
−２９８９１９号には、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も提案され
ている。
【０００６】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をマサーボードなどの絶縁基板
が有機樹脂を含むプリント基板に実装する上で、プリン
ト基板との熱膨張差により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う
えで、絶縁基板の熱膨張係数がプリント基板のそれと近
似していることが望まれる。
ッケージなどの配線基板をマサーボードなどの絶縁基板
が有機樹脂を含むプリント基板に実装する上で、プリン
ト基板との熱膨張差により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う
えで、絶縁基板の熱膨張係数がプリント基板のそれと近
似していることが望まれる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
従来のガラスセラミックスでは、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、従来のガラスセ
ラミックス焼結体は、アルミナ質焼結体に比較して熱膨
張係数が低く、３〜６ｐｐｍ／℃程度であり、プリント
基板に実装する場合に、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。また、マイクロ波やミリ波な
どの高周波信号を用いる配線基板の絶縁基板としても具
体的に検討されておらず、そのほとんどが誘電損失が高
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。
従来のガラスセラミックスでは、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、従来のガラスセ
ラミックス焼結体は、アルミナ質焼結体に比較して熱膨
張係数が低く、３〜６ｐｐｍ／℃程度であり、プリント
基板に実装する場合に、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。また、マイクロ波やミリ波な
どの高周波信号を用いる配線基板の絶縁基板としても具
体的に検討されておらず、そのほとんどが誘電損失が高
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。
【０００８】従って、本発明は、金、銀、銅を配線導体
として多層化が可能となるように８００〜１０００℃で
焼成可能であるとともに、プリント基板の熱膨張係数と
近似した高熱膨張係数を有し、且つ高周波領域において
も低誘電率および低誘電正接の配線基板を提供すること
を目的とする。また、本発明は、プリント基板などの外
部電気回路基板に対して、高信頼性をもって実装可能な
配線基板の実装構造を提供することを目的とするもので
ある。
として多層化が可能となるように８００〜１０００℃で
焼成可能であるとともに、プリント基板の熱膨張係数と
近似した高熱膨張係数を有し、且つ高周波領域において
も低誘電率および低誘電正接の配線基板を提供すること
を目的とする。また、本発明は、プリント基板などの外
部電気回路基板に対して、高信頼性をもって実装可能な
配線基板の実装構造を提供することを目的とするもので
ある。
【０００９】
【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、絶縁基板の表面あるいは内部に、配
線層が配設されてなる配線基板において、絶縁基板を、
Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｒ、ＴｉおよびＺｎを構成元素と
して含む複合酸化物焼結体により構成し、その焼結体中
において、ＳｉＯ2 結晶相と、少なくともＺｎ、Ａｌを
含むスピネル型酸化物結晶相と、少なくともＳｒ、Ａｌ
およびＳｉを含む複合酸化物結晶相とを構成相として析
出せしめることにより、高熱膨張化を達成できるととも
に、低誘電率化、高周波領域において低誘電損失化を実
現できることを知見し、本発明に至った。
鋭意検討した結果、絶縁基板の表面あるいは内部に、配
線層が配設されてなる配線基板において、絶縁基板を、
Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｒ、ＴｉおよびＺｎを構成元素と
して含む複合酸化物焼結体により構成し、その焼結体中
において、ＳｉＯ2 結晶相と、少なくともＺｎ、Ａｌを
含むスピネル型酸化物結晶相と、少なくともＳｒ、Ａｌ
およびＳｉを含む複合酸化物結晶相とを構成相として析
出せしめることにより、高熱膨張化を達成できるととも
に、低誘電率化、高周波領域において低誘電損失化を実
現できることを知見し、本発明に至った。
【００１０】即ち、本発明の配線基板は、絶縁基板と、
その表面あるいは内部に配線層を具備してなるものであ
り、前記絶縁基板を、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｒお
よびＴｉを構成元素として含むとともに、結晶相とし
て、ＳｉＯ2 結晶相と、少なくともＺｎ、Ａｌを含むス
ピネル型酸化物結晶相と、少なくともＳｒ、Ａｌおよび
Ｓｉを含む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／℃以上の焼結
体により構成することを特徴とする。さらに、前記Ｓｉ
Ｏ2 結晶相が、クオーツ型結晶相であること、前記少な
くともＳｒ、ＡｌおよびＳｉを含む複合酸化物結晶相
が、単斜晶からなり、特にスラウソナイト型結晶相から
なること、前記複合酸化物焼結体が、ＳｉＯ2 、Ａｌ2
Ｏ3 、ＭｇＯ、ＺｎＯおよびＢ2 Ｏ3 を含むガラス粉末
３０〜９５重量％と、ＳｉＯ2 ４．９〜４０重量％、Ｓ
ｒＯとＴｉＯ2 との複合酸化物０．１〜１０重量％、Ｚ
ｎＯ０〜３０重量％、Ｂ2 Ｏ3 ０〜１０重量％とからな
る混合物を成形後、８００〜１０００℃の温度で焼成し
てなること、その場合のガラス粉末が、ＳｉＯ2 ４０〜
５２重量％、Ａｌ2 Ｏ3 １４〜３２重量％、ＭｇＯ４〜
２４重量％、ＺｎＯ１〜１６重量％、Ｂ2 Ｏ3 ５〜１５
重量％の割合からなることを特徴とするものである。
その表面あるいは内部に配線層を具備してなるものであ
り、前記絶縁基板を、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｒお
よびＴｉを構成元素として含むとともに、結晶相とし
て、ＳｉＯ2 結晶相と、少なくともＺｎ、Ａｌを含むス
ピネル型酸化物結晶相と、少なくともＳｒ、Ａｌおよび
Ｓｉを含む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／℃以上の焼結
体により構成することを特徴とする。さらに、前記Ｓｉ
Ｏ2 結晶相が、クオーツ型結晶相であること、前記少な
くともＳｒ、ＡｌおよびＳｉを含む複合酸化物結晶相
が、単斜晶からなり、特にスラウソナイト型結晶相から
なること、前記複合酸化物焼結体が、ＳｉＯ2 、Ａｌ2
Ｏ3 、ＭｇＯ、ＺｎＯおよびＢ2 Ｏ3 を含むガラス粉末
３０〜９５重量％と、ＳｉＯ2 ４．９〜４０重量％、Ｓ
ｒＯとＴｉＯ2 との複合酸化物０．１〜１０重量％、Ｚ
ｎＯ０〜３０重量％、Ｂ2 Ｏ3 ０〜１０重量％とからな
る混合物を成形後、８００〜１０００℃の温度で焼成し
てなること、その場合のガラス粉末が、ＳｉＯ2 ４０〜
５２重量％、Ａｌ2 Ｏ3 １４〜３２重量％、ＭｇＯ４〜
２４重量％、ＺｎＯ１〜１６重量％、Ｂ2 Ｏ3 ５〜１５
重量％の割合からなることを特徴とするものである。
【００１１】また、本発明の配線基板の実装構造によれ
ば、絶縁基板と、該絶縁基板の表面あるいは内部に配設
された配線層と、外部電気回路と接続するための接続端
子を具備する配線基板を、有機樹脂を含有する絶縁体の
少なくとも表面に配線導体が形成された外部電気回路基
板に載置して、前記配線基板の接続端子を前記外部電気
回路基板の配線導体にロウ付けしてなるものであり、前
記配線基板の絶縁基板が、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓ
ｒおよびＴｉを構成元素として含むとともに、結晶相と
して、ＳｉＯ2 結晶相と、少なくともＺｎ、Ａｌを含む
スピネル型酸化物結晶相と、少なくともＳｒ、Ａｌおよ
びＳｉを含む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／℃以上の焼
結体からなることを特徴とするものである。
ば、絶縁基板と、該絶縁基板の表面あるいは内部に配設
された配線層と、外部電気回路と接続するための接続端
子を具備する配線基板を、有機樹脂を含有する絶縁体の
少なくとも表面に配線導体が形成された外部電気回路基
板に載置して、前記配線基板の接続端子を前記外部電気
回路基板の配線導体にロウ付けしてなるものであり、前
記配線基板の絶縁基板が、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓ
ｒおよびＴｉを構成元素として含むとともに、結晶相と
して、ＳｉＯ2 結晶相と、少なくともＺｎ、Ａｌを含む
スピネル型酸化物結晶相と、少なくともＳｒ、Ａｌおよ
びＳｉを含む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／℃以上の焼
結体からなることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の配線基板として、半導体
素子を収納搭載したパッケージを例として図１をもとに
説明する。図１は、半導体収納用パッケージ、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。図１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、半導体素子４が搭載されている。
素子を収納搭載したパッケージを例として図１をもとに
説明する。図１は、半導体収納用パッケージ、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。図１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、半導体素子４が搭載されている。
【００１３】また、絶縁基板１の表面および内部には、
半導体素子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、特に２０ＧＨｚ以上、さらには、５０Ｇ
Ｈｚ以上、またさらには７０ＧＨｚ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、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。
半導体素子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、特に２０ＧＨｚ以上、さらには、５０Ｇ
Ｈｚ以上、またさらには７０ＧＨｚ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、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。
【００１４】また、図１のパッケージにおいて、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。
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。
【００１５】本発明によれば、図１に示されるようなパ
ッケージにおける前記絶縁基板１を、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍ
ｇ、Ｚｎ、Ｓｒ及びＴｉを構成元素として含む複合酸化
物焼結体から構成する。また、この焼結体は、図２の焼
結体の組織を説明するための概略図に示すように、Ｓｉ
Ｏ2 からなる結晶相（Ｓｉ）と、少なくともＺｎＯとＡ
ｌ2 Ｏ3 とからなるスピネル型結晶相（ＳＰ）のいずれ
かを主たる結晶相とし、これら２つの結晶により、焼結
体中の全結晶相の５０％以上を占めるものである。ま
た、本発明によれば、上記の２つの結晶相以外の結晶相
として、少なくともＳｒ、ＡｌおよびＳｉを含む複合酸
化物結晶相（ＳＬ）を含有する。
ッケージにおける前記絶縁基板１を、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍ
ｇ、Ｚｎ、Ｓｒ及びＴｉを構成元素として含む複合酸化
物焼結体から構成する。また、この焼結体は、図２の焼
結体の組織を説明するための概略図に示すように、Ｓｉ
Ｏ2 からなる結晶相（Ｓｉ）と、少なくともＺｎＯとＡ
ｌ2 Ｏ3 とからなるスピネル型結晶相（ＳＰ）のいずれ
かを主たる結晶相とし、これら２つの結晶により、焼結
体中の全結晶相の５０％以上を占めるものである。ま
た、本発明によれば、上記の２つの結晶相以外の結晶相
として、少なくともＳｒ、ＡｌおよびＳｉを含む複合酸
化物結晶相（ＳＬ）を含有する。
【００１６】ＳｉＯ2 からなる結晶相（Ｓｉ）とは、ク
オーツ型結晶相からなることが望ましく、少なくともＺ
ｎＯとＡｌ2 Ｏ3 とを主体とするスピネル型結晶相（Ｓ
Ｐ）としては、ＺｎＡｌ2 Ｏ4 で表されるガーナイトな
どが挙げられる。少なくともＳｒ、ＡｌおよびＳｉを含
む複合酸化物結晶相（ＳＬ）は、単斜晶からなり、特に
ＳｒＡｌ2 Ｓｉ2 Ｏ8 で表されるスラウソナイト型結晶
相であることが望ましい。
オーツ型結晶相からなることが望ましく、少なくともＺ
ｎＯとＡｌ2 Ｏ3 とを主体とするスピネル型結晶相（Ｓ
Ｐ）としては、ＺｎＡｌ2 Ｏ4 で表されるガーナイトな
どが挙げられる。少なくともＳｒ、ＡｌおよびＳｉを含
む複合酸化物結晶相（ＳＬ）は、単斜晶からなり、特に
ＳｒＡｌ2 Ｓｉ2 Ｏ8 で表されるスラウソナイト型結晶
相であることが望ましい。
【００１７】なお、上記の各結晶相中には、主たる構成
金属元素以外に結晶構造を変化させない範囲で、他の金
属元素が固溶していてもよい。例えば、ＺｎＡｌ2 Ｏ4
には、ＭｇＡｌ2 Ｏ4 が固溶して、（Ｚｎ，Ｍｇ）Ａｌ
2 Ｏ4 のスピネル型結晶相からなる場合もある。また、
クオーツ型結晶相中には、ＳｉＯ2 以外にＺｎ、Ｂが固
溶する場合もある。
金属元素以外に結晶構造を変化させない範囲で、他の金
属元素が固溶していてもよい。例えば、ＺｎＡｌ2 Ｏ4
には、ＭｇＡｌ2 Ｏ4 が固溶して、（Ｚｎ，Ｍｇ）Ａｌ
2 Ｏ4 のスピネル型結晶相からなる場合もある。また、
クオーツ型結晶相中には、ＳｉＯ2 以外にＺｎ、Ｂが固
溶する場合もある。
【００１８】また、本発明によれば、上記３つの結晶以
外に、２ＭｇＯ・２Ａｌ2 Ｏ3 ・５ＳｉＯ2 で表される
コージエライト型結晶相が微量存在する場合もある。さ
らに、焼結体組織においては、上記の結晶相の粒界に、
ＳｉＯ2 、またはＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｓ
ｒＯを含むガラス相が存在する場合もある。
外に、２ＭｇＯ・２Ａｌ2 Ｏ3 ・５ＳｉＯ2 で表される
コージエライト型結晶相が微量存在する場合もある。さ
らに、焼結体組織においては、上記の結晶相の粒界に、
ＳｉＯ2 、またはＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｓ
ｒＯを含むガラス相が存在する場合もある。
【００１９】また、本発明における絶縁基板を構成する
複合酸化物焼結体の全体組成としては、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍ
ｇ、Ｚｎ、ＳｒおよびＴｉ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３０〜６
０重量％、Ａｌ2 Ｏ3 を１８〜２５重量％、ＭｇＯを５
〜１３重量％、ＺｎＯを５〜３５重量％、Ｂ2 Ｏ3 を５
〜１２重量％、ＳｒＯ１〜３重量％、ＴｉＯ2 １〜３重
量％の割合からなることが望ましい。
複合酸化物焼結体の全体組成としては、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍ
ｇ、Ｚｎ、ＳｒおよびＴｉ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３０〜６
０重量％、Ａｌ2 Ｏ3 を１８〜２５重量％、ＭｇＯを５
〜１３重量％、ＺｎＯを５〜３５重量％、Ｂ2 Ｏ3 を５
〜１２重量％、ＳｒＯ１〜３重量％、ＴｉＯ2 １〜３重
量％の割合からなることが望ましい。
【００２０】また、本発明によれば、結晶相として、前
記ＳｉＯ2 結晶相、スピネル型結晶相およびＳｒ、Ａｌ
およびＳｉを含む複合酸化物結晶相（例えば、スラウソ
ナイト型結晶）は、室温〜４００℃において、それ自体
が高い熱膨張特性を有し、例えば、クオーツ型結晶は１
３〜２０ｐｐｍ／℃、ガーナイト型結晶およびスラウソ
ナイト型結晶は７〜８ｐｐｍ／℃の熱膨張係数を有する
ことから、これらの結晶相により焼結体を構成すること
により、絶縁基板の熱膨張係数も大きくなる傾向にあ
る。熱膨張係数を高める上では、望ましくは、ＳｉＯ2
結晶相、特にクオーツ型結晶相が最も多いのがよい。な
お、ＳｉＯ2 結晶相としてクオーツの他にクリストバラ
イト、トリジマイトがあるが、クリストバライトは、２
００℃付近に熱膨張係数の屈曲点を有することから望ま
しくない。
記ＳｉＯ2 結晶相、スピネル型結晶相およびＳｒ、Ａｌ
およびＳｉを含む複合酸化物結晶相（例えば、スラウソ
ナイト型結晶）は、室温〜４００℃において、それ自体
が高い熱膨張特性を有し、例えば、クオーツ型結晶は１
３〜２０ｐｐｍ／℃、ガーナイト型結晶およびスラウソ
ナイト型結晶は７〜８ｐｐｍ／℃の熱膨張係数を有する
ことから、これらの結晶相により焼結体を構成すること
により、絶縁基板の熱膨張係数も大きくなる傾向にあ
る。熱膨張係数を高める上では、望ましくは、ＳｉＯ2
結晶相、特にクオーツ型結晶相が最も多いのがよい。な
お、ＳｉＯ2 結晶相としてクオーツの他にクリストバラ
イト、トリジマイトがあるが、クリストバライトは、２
００℃付近に熱膨張係数の屈曲点を有することから望ま
しくない。
【００２１】本発明によれば、上記の複合酸化物焼結体
からなる絶縁基板は、誘電率が６以下、特に５以下と低
く、且つプリント基板との実装の信頼性を向上させる上
で、絶縁基板の室温から４００℃における熱膨張係数が
７ｐｐｍ／℃以上、特に９ｐｐｍ／℃以上、さらには１
０ｐｐｍ／℃以上であるのがよい。これは、上記熱膨張
係数が７ｐｐｍ／℃よりも低いと、プリント基板との熱
膨張差により、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、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。
からなる絶縁基板は、誘電率が６以下、特に５以下と低
く、且つプリント基板との実装の信頼性を向上させる上
で、絶縁基板の室温から４００℃における熱膨張係数が
７ｐｐｍ／℃以上、特に９ｐｐｍ／℃以上、さらには１
０ｐｐｍ／℃以上であるのがよい。これは、上記熱膨張
係数が７ｐｐｍ／℃よりも低いと、プリント基板との熱
膨張差により、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、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。
【００２２】従って、本発明における実装構造は、図１
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が形成された外部電気回路基
板Ｂに対して、ロウ材を介して実装されるものである。
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、外部電気回路基板
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。
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が形成された外部電気回路基
板Ｂに対して、ロウ材を介して実装されるものである。
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、外部電気回路基板
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。
【００２３】本発明によれば、このようなボール状端子
８を介在したロウ付けにより実装されるような表面実装
型のパッケージにおいて、有機樹脂を含む絶縁基板から
なる外部電気回路基板にロウ付け実装した場合において
も、外部電気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、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。
８を介在したロウ付けにより実装されるような表面実装
型のパッケージにおいて、有機樹脂を含む絶縁基板から
なる外部電気回路基板にロウ付け実装した場合において
も、外部電気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、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。
【００２４】次に、本発明における配線基板の絶縁基板
を構成する複合酸化物焼結体を製造する方法について説
明する。まず、出発原料として、ＳｉＯ2 、Ａｌ
2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＺｎＯ、Ｂ2 Ｏ3 を含む結晶化ガラス
粉末と、フィラー成分として、ＺｎＯ粉末、ＳｉＯ2 粉
末、あるいはウイレマイト（Ｚｎ2 ＳｉＯ4 ）粉末、Ｂ
2 Ｏ3 粉末およびＳｒＴｉＯ3 などのＳｒＯとＴｉＯ2
との複合酸化物を組み合わせて用い、これらを所望の比
率で混合する。
を構成する複合酸化物焼結体を製造する方法について説
明する。まず、出発原料として、ＳｉＯ2 、Ａｌ
2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＺｎＯ、Ｂ2 Ｏ3 を含む結晶化ガラス
粉末と、フィラー成分として、ＺｎＯ粉末、ＳｉＯ2 粉
末、あるいはウイレマイト（Ｚｎ2 ＳｉＯ4 ）粉末、Ｂ
2 Ｏ3 粉末およびＳｒＴｉＯ3 などのＳｒＯとＴｉＯ2
との複合酸化物を組み合わせて用い、これらを所望の比
率で混合する。
【００２５】用いる結晶化ガラスの望ましい組成として
は、ＳｉＯ2 ４０〜５２重量％、Ａｌ2 Ｏ3 １４〜３２
重量％、ＭｇＯ４〜２４重量％、ＺｎＯ１〜１６重量
％、Ｂ2 Ｏ3 ５〜１５重量％であることが望ましい。
は、ＳｉＯ2 ４０〜５２重量％、Ａｌ2 Ｏ3 １４〜３２
重量％、ＭｇＯ４〜２４重量％、ＺｎＯ１〜１６重量
％、Ｂ2 Ｏ3 ５〜１５重量％であることが望ましい。
【００２６】そして、ガラス粉末３０〜９５重量％、特
に６０〜９０重量％に対して、ＳｉＯ2 を４．９〜４０
重量％、特に９〜３０重量％、ＳｒＯとＴｉＯ2 を合量
で０．１〜１０重量％、特に１〜５重量％の割合で添加
し、さらに任意成分としてＺｎＯを０〜３０重量％、Ｂ
2 Ｏ3 を０〜１０重量％の割合で添加混合する。
に６０〜９０重量％に対して、ＳｉＯ2 を４．９〜４０
重量％、特に９〜３０重量％、ＳｒＯとＴｉＯ2 を合量
で０．１〜１０重量％、特に１〜５重量％の割合で添加
し、さらに任意成分としてＺｎＯを０〜３０重量％、Ｂ
2 Ｏ3 を０〜１０重量％の割合で添加混合する。
【００２７】上記の原料粉末において、各成分を上記の
範囲に限定する理由は、ガラス粉末が３０重量％よりも
少ないと、１０００℃以下の温度での焼成が不可能であ
り、９５重量％よりも多いと、焼成温度でガラスが溶融
してしまい焼結体を作製することができなくなる。
範囲に限定する理由は、ガラス粉末が３０重量％よりも
少ないと、１０００℃以下の温度での焼成が不可能であ
り、９５重量％よりも多いと、焼成温度でガラスが溶融
してしまい焼結体を作製することができなくなる。
【００２８】また、ＳｉＯ2 量が４．９重量％よりも少
ないと、焼結体中でのＳｉＯ2 結晶相の絶対量が低下す
るために高熱膨張の焼結体が得られず、４０重量％を越
えると、難焼結性となり、１０００℃以下の焼成温度で
緻密化できないためである。
ないと、焼結体中でのＳｉＯ2 結晶相の絶対量が低下す
るために高熱膨張の焼結体が得られず、４０重量％を越
えると、難焼結性となり、１０００℃以下の焼成温度で
緻密化できないためである。
【００２９】ＳｒＯとＴｉＯ2 は、ＳｒＴｉＯ3 等の複
合酸化物として添加することが最も望ましく、特にこの
ＳｒＯおよびＴｉＯ2 の添加により、かかる系の焼結性
を大幅に向上させることができ、低温焼成化とともに、
焼結体中のボイドの低減を図ることができる。また、一
般に、Ａｌ2 Ｏ3 やＳｉＯ2 からなるガラス相の熱膨張
係数は５〜６ｐｐｍ／℃と低い。しかし、ＳｒＯとガラ
ス中のＡｌ2 Ｏ3 やＳｉＯ2 との反応を進行させて、ス
ラウソナイト等の複合酸化物を析出させると、このスラ
ウソナイトが約７ｐｐｍ／℃の高熱膨張特性を有するこ
とから、焼結体全体の熱膨張係数をＳｒＯを添加しない
場合に比較して０．５〜１ｐｐｍ／℃程度高めることが
できる。なお、残余のＴｉＯ2 は、上記の結晶化を促進
する役割をなす。しかし、ＴｉＯ2 自体の誘電率が高い
ために多く残存すると系全体の誘電率が高くなり望まし
くない。
合酸化物として添加することが最も望ましく、特にこの
ＳｒＯおよびＴｉＯ2 の添加により、かかる系の焼結性
を大幅に向上させることができ、低温焼成化とともに、
焼結体中のボイドの低減を図ることができる。また、一
般に、Ａｌ2 Ｏ3 やＳｉＯ2 からなるガラス相の熱膨張
係数は５〜６ｐｐｍ／℃と低い。しかし、ＳｒＯとガラ
ス中のＡｌ2 Ｏ3 やＳｉＯ2 との反応を進行させて、ス
ラウソナイト等の複合酸化物を析出させると、このスラ
ウソナイトが約７ｐｐｍ／℃の高熱膨張特性を有するこ
とから、焼結体全体の熱膨張係数をＳｒＯを添加しない
場合に比較して０．５〜１ｐｐｍ／℃程度高めることが
できる。なお、残余のＴｉＯ2 は、上記の結晶化を促進
する役割をなす。しかし、ＴｉＯ2 自体の誘電率が高い
ために多く残存すると系全体の誘電率が高くなり望まし
くない。
【００３０】従って、ＳｒＯおよびＴｉＯ2 の添加量が
０．１重量％よりも少ないと、焼結性の向上効果および
ボイドの低減効果が小さく、また、Ｓｒ、Ａｌ、Ｓｉ含
有複合酸化物結晶が生成されず、１０重量％よりも多い
と誘電率が高くなる。
０．１重量％よりも少ないと、焼結性の向上効果および
ボイドの低減効果が小さく、また、Ｓｒ、Ａｌ、Ｓｉ含
有複合酸化物結晶が生成されず、１０重量％よりも多い
と誘電率が高くなる。
【００３１】また、Ｂ2 Ｏ3 およびＺｎＯは、任意成分
であり、特に、これらの成分の添加により、焼結性を改
善することができる。但し、ＺｎＯ量が３０重量％を越
えると焼結体の熱膨張係数が低くなり、Ｂ2 Ｏ3 量が１
０重量％を越えると溶剤へのＢ成分の溶解などの問題か
らスラリー化およびテープ化が困難となるためである。
であり、特に、これらの成分の添加により、焼結性を改
善することができる。但し、ＺｎＯ量が３０重量％を越
えると焼結体の熱膨張係数が低くなり、Ｂ2 Ｏ3 量が１
０重量％を越えると溶剤へのＢ成分の溶解などの問題か
らスラリー化およびテープ化が困難となるためである。
【００３２】そして、上記の組成で秤量混合された混合
粉末を用いて所定の成形体を作製し、その成形体を８０
０〜１０００℃の酸化性雰囲気または不活性雰囲気中で
焼成することにより作製することができる。
粉末を用いて所定の成形体を作製し、その成形体を８０
０〜１０００℃の酸化性雰囲気または不活性雰囲気中で
焼成することにより作製することができる。
【００３３】また、上記の焼結体を用いて配線層を具備
する配線基板を作製するには、前記混合粉末を用いて、
適当な有機溶剤、溶媒を用いて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を金属ペーストを
用いてスクリーン印刷法、グラビア印刷法などの配線層
の厚みが５〜３０μｍとなるように、印刷塗布する。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
した後、８３０〜１０００℃の酸化性雰囲気または非酸
化性雰囲気で焼成することにより、配線基板を作製する
ことができる。
する配線基板を作製するには、前記混合粉末を用いて、
適当な有機溶剤、溶媒を用いて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を金属ペーストを
用いてスクリーン印刷法、グラビア印刷法などの配線層
の厚みが５〜３０μｍとなるように、印刷塗布する。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
した後、８３０〜１０００℃の酸化性雰囲気または非酸
化性雰囲気で焼成することにより、配線基板を作製する
ことができる。
【００３４】そして、この配線基板の表面には、半導体
素子が搭載され配線層と信号の伝達が可能なように接続
される。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、あるいはワイヤーボンディングや、ＴＡ
Ｂテープなどにより配線層と半導体素子とが接続され
る。
素子が搭載され配線層と信号の伝達が可能なように接続
される。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、あるいはワイヤーボンディングや、ＴＡ
Ｂテープなどにより配線層と半導体素子とが接続され
る。
【００３５】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るキャップを
ガラス、樹脂、ロウ材等の接着剤により接合することに
より、半導体素子を気密に封止することができ、これに
より半導体素子収納用パッケージを作製することができ
る。
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るキャップを
ガラス、樹脂、ロウ材等の接着剤により接合することに
より、半導体素子を気密に封止することができ、これに
より半導体素子収納用パッケージを作製することができ
る。
【００３６】
【実施例】下記の組成からなる２種のガラスを準備し
た。
た。
【００３７】ガラスＡ：ＳｉＯ2 ４４重量％−Ａｌ2 Ｏ
3 ２９重量％−ＭｇＯ１１重量％−ＺｎＯ７重量％−Ｂ
2 Ｏ3 ９重量％ ガラスＢ：ＳｉＯ2 ４４重量％−Ａｌ2 Ｏ3 ２６重量％
−ＭｇＯ１９重量％−ＺｎＯ１重量％−Ｂ2 Ｏ3 １０重
量％ そして、この結晶化ガラス粉末に対して、平均粒径が１
μｍ以下のシリカ粉末（クオーツ）とＺｎＯ粉末、Ｓｒ
ＴｉＯ3 粉末、Ｂ2 Ｏ3 粉末を用いて、表１、表２の組
成に従い混合した。
3 ２９重量％−ＭｇＯ１１重量％−ＺｎＯ７重量％−Ｂ
2 Ｏ3 ９重量％ ガラスＢ：ＳｉＯ2 ４４重量％−Ａｌ2 Ｏ3 ２６重量％
−ＭｇＯ１９重量％−ＺｎＯ１重量％−Ｂ2 Ｏ3 １０重
量％ そして、この結晶化ガラス粉末に対して、平均粒径が１
μｍ以下のシリカ粉末（クオーツ）とＺｎＯ粉末、Ｓｒ
ＴｉＯ3 粉末、Ｂ2 Ｏ3 粉末を用いて、表１、表２の組
成に従い混合した。
【００３８】そして、この混合物に有機バインダー、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３００
μｍ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５枚積層し、５０℃の温度で１００ｋｇ／ｃ
ｍ2 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／窒素雰囲気中で７００℃で脱バインダーした
後、乾燥窒素中で表１、表２の条件において焼成して絶
縁基板用焼結体を得た。
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３００
μｍ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５枚積層し、５０℃の温度で１００ｋｇ／ｃ
ｍ2 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／窒素雰囲気中で７００℃で脱バインダーした
後、乾燥窒素中で表１、表２の条件において焼成して絶
縁基板用焼結体を得た。
【００３９】得られた焼結体について誘電率、誘電損失
を以下の方法で評価した。誘電率、誘電損失は、試料形
状 直径１０ｍｍ、厚み５ｍｍの試料を切り出し、１５
〜２０ＧＨｚ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測
定した。測定では、φ５０のＣｕ板治具の間に試料の誘
電体基板を挟んで測定した。共振器のＴＥ０１１モード
の共振特性より、誘電率、誘電損失を算出した。また、
室温〜４００℃における熱膨張曲線をとり、熱膨張係数
を算出した。測定の結果は表１、表２に示した。
を以下の方法で評価した。誘電率、誘電損失は、試料形
状 直径１０ｍｍ、厚み５ｍｍの試料を切り出し、１５
〜２０ＧＨｚ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測
定した。測定では、φ５０のＣｕ板治具の間に試料の誘
電体基板を挟んで測定した。共振器のＴＥ０１１モード
の共振特性より、誘電率、誘電損失を算出した。また、
室温〜４００℃における熱膨張曲線をとり、熱膨張係数
を算出した。測定の結果は表１、表２に示した。
【００４０】また、焼結体中における結晶相をＸ線回折
測定から同定し、さらに非晶質相中の構成元素をＥＤＸ
（ＴＥＭ）およびＥＰＭＡによって、その量が１０００
ｐｐｍ以上の元素を表１、表２に示した。
測定から同定し、さらに非晶質相中の構成元素をＥＤＸ
（ＴＥＭ）およびＥＰＭＡによって、その量が１０００
ｐｐｍ以上の元素を表１、表２に示した。
【００４１】さらに、上記のグリーンシートに対して、
バイアホールを形成して銅ペーストを充填し、シート表
面に銅ペーストを配線パターンに印刷塗布し、また、最
下層のグリーンシートの底面には、内部の配線層と導通
する電極層を形成した後、これを５層積層して、上記と
同様な条件で焼成して３５ｍｍ角、厚み１．２ｍｍの多
層配線基板を作製した。
バイアホールを形成して銅ペーストを充填し、シート表
面に銅ペーストを配線パターンに印刷塗布し、また、最
下層のグリーンシートの底面には、内部の配線層と導通
する電極層を形成した後、これを５層積層して、上記と
同様な条件で焼成して３５ｍｍ角、厚み１．２ｍｍの多
層配線基板を作製した。
【００４２】この多層配線基板の電極層に、Ｐｂ９０重
量％−Ｓｎ１０重量％の半田からなるボール状端子を低
融点半田（Ｐｂ３７重量％−Ｓｎ６３重量％）により取
着した。なお、ボール状端子は、１ｃｍ2 当たり３０個
の密度で配線基板の底面全体に形成した。
量％−Ｓｎ１０重量％の半田からなるボール状端子を低
融点半田（Ｐｂ３７重量％−Ｓｎ６３重量％）により取
着した。なお、ボール状端子は、１ｃｍ2 当たり３０個
の密度で配線基板の底面全体に形成した。
【００４３】そして、この配線基板をガラス−エポキシ
基板からなる４０〜８００℃における熱膨張係数が１３
ｐｐｍ／℃の絶縁基板の表面に銅箔からなる配線導体が
形成されたプリント基板に実装した。実装は、プリント
基板表面の配線導体と配線基板のボール状端子とを位置
合わせして、前記低融点半田によって実装した。
基板からなる４０〜８００℃における熱膨張係数が１３
ｐｐｍ／℃の絶縁基板の表面に銅箔からなる配線導体が
形成されたプリント基板に実装した。実装は、プリント
基板表面の配線導体と配線基板のボール状端子とを位置
合わせして、前記低融点半田によって実装した。
【００４４】上記のようにして多層配線基板をプリント
基板に実装したものを大気雰囲気にて−４０℃と１２５
℃の各温度に制御した恒温槽に１５分／１５分の保持を
１サイクルとして最高１０００サイクル繰り返した。そ
して、各サイクル毎にプリント基板の配線導体と配線基
板間の電気抵抗を測定し電気抵抗の変化が現れるまでの
サイクル数を表１、表２に示した。
基板に実装したものを大気雰囲気にて−４０℃と１２５
℃の各温度に制御した恒温槽に１５分／１５分の保持を
１サイクルとして最高１０００サイクル繰り返した。そ
して、各サイクル毎にプリント基板の配線導体と配線基
板間の電気抵抗を測定し電気抵抗の変化が現れるまでの
サイクル数を表１、表２に示した。
【００４５】また、一部の試料については、フィラー成
分として、ＺｎＯ、ＳｉＯ2 に代わり、Ａｌ2 Ｏ3 粉
末、コージェライト粉末を用いて同様に焼結体を作製し
評価した（試料Ｎo.８、９、２２、２３）。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およびガラスＤを用いて同様に評価を行った（試料
Ｎo.２４〜２７）。
分として、ＺｎＯ、ＳｉＯ2 に代わり、Ａｌ2 Ｏ3 粉
末、コージェライト粉末を用いて同様に焼結体を作製し
評価した（試料Ｎo.８、９、２２、２３）。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およびガラスＤを用いて同様に評価を行った（試料
Ｎo.２４〜２７）。
【００４６】ガラスＣ：ＳｉＯ2 １０．４重量％−Ａｌ
2 Ｏ3 ２．５重量％−Ｂ2 Ｏ3 ４５．３重量％−ＣａＯ
３５．２重量％−Ｎａ2 Ｏ６．６重量％ ガラスＤ：ＳｉＯ2 １４重量％−Ａｌ2 Ｏ3 ２４．７重
量％−Ｂ2 Ｏ3 ２２．６重量％−ＢａＯ１４．２重量％
−Ｌｉ2 Ｏ１２．８重量％−Ｎａ2 Ｏ１１．７重量％
2 Ｏ3 ２．５重量％−Ｂ2 Ｏ3 ４５．３重量％−ＣａＯ
３５．２重量％−Ｎａ2 Ｏ６．６重量％ ガラスＤ：ＳｉＯ2 １４重量％−Ａｌ2 Ｏ3 ２４．７重
量％−Ｂ2 Ｏ3 ２２．６重量％−ＢａＯ１４．２重量％
−Ｌｉ2 Ｏ１２．８重量％−Ｎａ2 Ｏ１１．７重量％
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】表１の結果から明らかなように、本発明に
基づき、クオーツ型結晶相およびガーナイト型結晶相を
主体とし、スラウソナイト型結晶相を含む熱膨張係数が
７ｐｐｍ／℃以上の高熱膨張係数を有する焼結体は、い
ずれも１５〜２０ＧＨｚの測定周波数にて、誘電率６以
下、誘電損失が３０×１０-4以下の優れた誘電特性を有
するとともに、プリント基板への実装において、熱サイ
クル試験でいずれも１０００サイクル試験後もプリント
基板との実装不良を生じることがなかった。
基づき、クオーツ型結晶相およびガーナイト型結晶相を
主体とし、スラウソナイト型結晶相を含む熱膨張係数が
７ｐｐｍ／℃以上の高熱膨張係数を有する焼結体は、い
ずれも１５〜２０ＧＨｚの測定周波数にて、誘電率６以
下、誘電損失が３０×１０-4以下の優れた誘電特性を有
するとともに、プリント基板への実装において、熱サイ
クル試験でいずれも１０００サイクル試験後もプリント
基板との実装不良を生じることがなかった。
【００５０】これに対して、組成において、ＳｉＯ2 −
Ａｌ2 Ｏ3 −ＭｇＯ−ＺｎＯ−Ｂ2Ｏ3 を含むガラス量
が、９５重量％よりも多い試料Ｎo.１では、熱膨張係数
７ｐｐｍ／℃以上が達成されず、３０重量％よりも少な
い試料Ｎo.１５では、Ｂ2 Ｏ3 を多量に配合しないと低
温で焼結することが困難であり、その結果、液相成分が
溶出して焼結体にならなかった。また、ＺｎＯ量が３０
重量％を越える試料Ｎo.１２では、１０００℃以下での
焼成が難しく、熱膨張係数も低いものであった。
Ａｌ2 Ｏ3 −ＭｇＯ−ＺｎＯ−Ｂ2Ｏ3 を含むガラス量
が、９５重量％よりも多い試料Ｎo.１では、熱膨張係数
７ｐｐｍ／℃以上が達成されず、３０重量％よりも少な
い試料Ｎo.１５では、Ｂ2 Ｏ3 を多量に配合しないと低
温で焼結することが困難であり、その結果、液相成分が
溶出して焼結体にならなかった。また、ＺｎＯ量が３０
重量％を越える試料Ｎo.１２では、１０００℃以下での
焼成が難しく、熱膨張係数も低いものであった。
【００５１】また、ＳｉＯ2 を無添加またはＳｉＯ2 量
が４．９重量％よりも少ない試料Ｎo.１、７、８、９、
１７、２２、２３では、いずれも熱膨張係数が低いもの
であった。逆に４０重量％を越える試料Ｎo.１３では、
１０００℃以下で緻密化することができなかった。Ｂ2
Ｏ3 量が１０重量％を越える試料Ｎo.１４、１５では、
液相が溶出し緻密化できなかった。
が４．９重量％よりも少ない試料Ｎo.１、７、８、９、
１７、２２、２３では、いずれも熱膨張係数が低いもの
であった。逆に４０重量％を越える試料Ｎo.１３では、
１０００℃以下で緻密化することができなかった。Ｂ2
Ｏ3 量が１０重量％を越える試料Ｎo.１４、１５では、
液相が溶出し緻密化できなかった。
【００５２】試料Ｎo.８、９、２２、２３は、ガラスへ
の添加成分としてＡｌ2 Ｏ3 やコージェライトを配合し
たものであるが、焼結体中にコージェライトやＡｌ2 Ｏ
3 などの結晶が析出して熱膨張係数が低くなった。
の添加成分としてＡｌ2 Ｏ3 やコージェライトを配合し
たものであるが、焼結体中にコージェライトやＡｌ2 Ｏ
3 などの結晶が析出して熱膨張係数が低くなった。
【００５３】さらに、ガラスとして、ＭｇＯやＺｎＯを
含まないガラスＣ、Ｄを用いた試料Ｎo.２４〜２７で
は、誘電損失が大きくなる傾向にあった。
含まないガラスＣ、Ｄを用いた試料Ｎo.２４〜２７で
は、誘電損失が大きくなる傾向にあった。
【００５４】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の配線基板に
よれば、絶縁基板を特定の結晶相が析出した複合酸化物
焼結体により構成することにより、１０００℃以下の低
温で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、低誘電率、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、この絶縁基板は、高熱膨張特性を有することか
ら、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
においても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。
よれば、絶縁基板を特定の結晶相が析出した複合酸化物
焼結体により構成することにより、１０００℃以下の低
温で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、低誘電率、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、この絶縁基板は、高熱膨張特性を有することか
ら、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
においても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。
【図１】本発明の配線基板を用いたＢＧＡ型の半導体素
子収納用パッケージの一例を説明するための概略断面図
である。
子収納用パッケージの一例を説明するための概略断面図
である。
【図２】本発明の絶縁基板における焼結体の組織を説明
するための概略図である。
するための概略図である。
Ａ 半導体素子収納用パッケージ
１ 絶縁基板
２ 蓋体
３ キャビティ
４ 半導体素子
５ 配線層
６ 接続用電極
７ ロウ材
８ ボール状端子
Ｂ 外部電気回路基板
９ 絶縁基板
１０ 配線導体
１１ ロウ材
Ｓｉ ＳｉＯ2 結晶相
ＳＰ スピネル型結晶相
ＳＬ Ｓｒ、ＡｌおよびＳｉ含有結晶相
Ｇ 非晶質相
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０５Ｋ 3/46 Ｈ０１Ｌ 23/14 Ｃ
Claims (7)
- 【請求項１】絶縁基板と、その表面あるいは内部に配線
層を具備してなる配線基板において、前記絶縁基板が、
Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、ＳｒおよびＴｉを構成元素と
して含むとともに、結晶相として、ＳｉＯ2 結晶相と、
少なくともＺｎ、Ａｌを含むスピネル型酸化物結晶相
と、少なくともＳｒ、ＡｌおよびＳｉを含む複合酸化物
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／℃以上の複合酸化物焼結体からなる
ことを特徴とする配線基板。 - 【請求項２】前記ＳｉＯ2 結晶相が、クオーツ型結晶相
である請求項１記載の配線基板。 - 【請求項３】前記少なくともＳｒ、ＡｌおよびＳｉを含
む複合酸化物結晶相が、単斜晶からなる請求項１記載の
配線基板。 - 【請求項４】前記少なくともＳｒ、ＡｌおよびＳｉを含
む複合酸化物結晶相が、スラウソナイト型結晶相からな
る請求項３記載の配線基板。 - 【請求項５】前記複合酸化物焼結体が、ＳｉＯ2 、Ａｌ
2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＺｎＯおよびＢ2 Ｏ3 を含むガラス粉
末３０〜９５重量％と、ＳｉＯ2 ４．９〜４０重量％、
ＳｒＯとＴｉＯ2 との複合酸化物０．１〜１０重量％、
ＺｎＯ０〜３０重量％、Ｂ2 Ｏ3 ０〜１０重量％とから
なる混合物を成形後、８００〜１０００℃の温度で焼成
してなる請求項１記載の配線基板。 - 【請求項６】前記ガラス粉末が、ＳｉＯ2 ４０〜５２重
量％、Ａｌ2 Ｏ3 １４〜３２重量％、ＭｇＯ４〜２４重
量％、ＺｎＯ１〜１６重量％、Ｂ2 Ｏ3 ５〜１５重量％
の割合からなることを特徴とする請求項５記載の配線基
板。 - 【請求項７】絶縁基板と、該絶縁基板の表面あるいは内
部に配設された配線層と、外部電気回路と接続するため
の接続端子を具備する配線基板を、有機樹脂を含有する
絶縁体の少なくとも表面に配線導体が形成された外部電
気回路基板に載置して、前記配線基板の接続端子を前記
外部電気回路基板の配線導体にロウ付けしてなる配線基
板の実装構造において、前記配線基板の絶縁基板が、Ｓ
ｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、ＳｒおよびＴｉを構成元素とし
て含むとともに、結晶相として、ＳｉＯ2 結晶相と、少
なくともＺｎ、Ａｌを含むスピネル型酸化物結晶相と、
少なくともＳｒ、ＡｌおよびＳｉを含む複合酸化物結晶
相とを含有し、且つ室温から４００℃における熱膨張係
数が７ｐｐｍ／℃以上の複合酸化物焼結体からなること
を特徴とする配線基板の実装構造。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30093297A JP3441941B2 (ja) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | 配線基板およびその実装構造 |
| US09/049,312 US6120906A (en) | 1997-03-31 | 1998-03-27 | Insulated board for a wiring board |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30093297A JP3441941B2 (ja) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | 配線基板およびその実装構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11130533A JPH11130533A (ja) | 1999-05-18 |
| JP3441941B2 true JP3441941B2 (ja) | 2003-09-02 |
Family
ID=17890856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30093297A Expired - Fee Related JP3441941B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-10-31 | 配線基板およびその実装構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3441941B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10531562B2 (en) * | 2017-05-31 | 2020-01-07 | International Business Machines Corporation | Heat-activated conductive spinel materials for printed circuit board via overcurrent protection |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102365249B (zh) | 2009-03-26 | 2014-06-04 | 日立金属株式会社 | 介电陶瓷组合物、多层介电基板、电子部件和介电陶瓷组合物的制备方法 |
| CN104529247A (zh) * | 2014-12-15 | 2015-04-22 | 田忠和 | 超硬度、抗菌人造石英石板材及其制造方法 |
-
1997
- 1997-10-31 JP JP30093297A patent/JP3441941B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10531562B2 (en) * | 2017-05-31 | 2020-01-07 | International Business Machines Corporation | Heat-activated conductive spinel materials for printed circuit board via overcurrent protection |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11130533A (ja) | 1999-05-18 |
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