JP3556475B2 - 高周波用磁器組成物および高周波用磁器の製造方法 - Google Patents
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Description
【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の製造方法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。
【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。
【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。
【0005】
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にGaAsなどのチップ部品を実装したり、また配線基板をマサ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。
【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3〜5ppm/℃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。
【0008】
また、従来のガラスセラミックスは、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。
【0009】
さらに、従来のガラスセラミックスの強度は、せいぜい180MPa程度で機械的な強度が低いという問題があり、高周波特性と高強度とを同時に満足するものはなかった。
【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を有し、高周波領域においても低誘電率を維持しつつ誘電損失が低く、かつ高い強度を有する磁器を作製可能な高周波用磁器組成物および高周波用磁器の製造方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を鋭意検討した結果、SiO2 、Al2 O3 、MgO、ZnOおよびB2 O3 を含むスピネル型酸化物結晶相を析出可能なガラス粉末に対して、SrOとSiO2 との複合酸化物、CaOとZrO2 との複合酸化物、さらにはSiO2 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、低誘電率を維持しつつ、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を有し、高周波領域においても低誘電損失で、かつ高い強度を有する磁器が得られることを知見し、本発明に至った。
【0012】
即ち、本発明の高周波用磁器組成物は、SiO2 、Al2 O3 、MgO、ZnOおよびB2 O3 を含むスピネル型酸化物結晶相を析出可能なガラス粉末50〜95重量%と、SrOとSiO2 との複合酸化物0.1〜50重量%と、CaOとZrO2 との複合酸化物0.1〜15重量%と、SiO2 0〜40重量%とからなることを特徴とするものである。
【0013】
また、前記ガラス粉末は、SiO2 40〜52重量%、Al2 O3 14〜32重量%、MgO5〜24重量%、ZnO1〜16重量%、B2 O3 5〜15重量%の割合であることが望ましい。
【0014】
また、上記高周波用磁器組成物を成形し、800〜1000℃で焼成して得られる磁器としては、Si、Al、Mg、ZnおよびSr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Mg、Alを含むスピネル型酸化物結晶相と、少なくともSr、Ca、AlおよびSiを含む複合酸化物結晶相とを含有し、かつ室温から400℃における熱膨張係数が5.5ppm/℃以上、誘電率が7以下、20〜30GHzでの誘電損失が50×10−4以下であることを特徴とするものである。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明の高周波用磁器組成物は、SiO2 、Al2 O3 、MgO、ZnOおよびB2 O3 を含むスピネル型酸化物結晶相を析出可能なガラス粉末50〜95重量%と、SrOとSiO2 との複合酸化物0.1〜50重量%と、CaOとZrO2 との複合酸化物0.1〜15重量%と、SiO2 0〜40重量%とからなるものである。
【0016】
各成分組成を上記の範囲に限定したのは、上記ガラス粉末が50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ためである。ガラス粉末の特に望ましい範囲は、60〜85重量%である。
【0017】
ここで、前記ガラス粉末は、スピネル型酸化物結晶相を析出可能であり、また、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 40〜52重量%、Al2 O3 14〜32重量%、MgO5〜24重量%、ZnO1〜16重量%、B2 O3 5〜15重量%の割合であることが望ましい。上記組成のガラス粉末よりスピネル型酸化物結晶相を析出させることにより、磁器の低誘電率化、高熱膨張率化を図ることができる。
【0018】
また、かかるスピネル型酸化物結晶相の析出による効果を発揮させる上では、ガラス中におけるZnO+MgOが6〜30重量%であることが望ましい。なお、かかるガラスから析出するスピネル型酸化物結晶相は、MgAl2 O4 やZnAl2 O4 および両者が固溶した(Zn,Mg)Al2 O4 からなる。
【0019】
ガラス粉末に対して、フィラー成分として添加するSrOとSiO2 は、SrSiO3 の形態の複合酸化物として添加することが最も望ましく、このSrOおよびSiO2 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。
【0020】
このため、本発明の磁器組成物を焼成した磁器を蓋体により気密に封止されるパッケージ構造を有する配線基板の絶縁基板として用いる場合、Heガスによる気密性評価の際に、磁器中へのHeガスの吸着がないため、評価の感度が向上する。
【0021】
また、一般に、Al2 O3 やSiO2 を含むガラス相の熱膨張係数は4〜5ppm/℃と低い。しかし、SrO、CaO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、磁器全体の熱膨張係数をSrOを添加しない場合に比較して0.5〜2ppm/℃程度高めることができる。なお、フィラー中の残余のSiO2 (熱膨張係数13〜20ppm/℃)も磁器中クォーツとして析出し、熱膨張係数を高くする役割をなす。
【0022】
従って、SrOおよびSiO2 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、50重量%よりも多いとガラスに対するSiO2 (クォーツ)の比率が過剰となるため、焼結性が阻害される。SrOとSiO2 の望ましい範囲は、SrSiO3 換算で5〜25重量%である。
【0023】
また、ガラス粉末に対して、フィラー成分として添加するCaOとZrO2 は、CaZrO3 の形態の複合酸化物として添加することが最も望ましく、このCaOおよびZrO2 の添加により、磁器中に微粒のZrO2 粒子を均一に析出、分散させることができ、その結果、磁器の強度を大幅に向上させることができる。また、CaOとZrO2 との複合酸化物の添加量が0.1重量%より少ないと、強度向上の効果が発揮されず、また、CaOとZrO2 との複合酸化物の添加量が15重量%より多いと、誘電率が7を越えてしまう。CaOとZrO2 の望ましい範囲は、CaZrO3 換算で5〜10重量%である。
【0024】
また、前記組成物において、フィラーとしてSiO2 は高熱膨張係数を有するSiO2 型結晶、例えばクォーツ、クリストバライト、トリマジンなどを生成し、磁器の熱膨張係数を高める役割を有するが、そのSiO2 量が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。SiO2 の望ましい範囲は、0〜20重量%である。
【0025】
上記の態様の磁器組成物は、800〜1000℃の温度範囲での焼成によって相対密度97%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、ZnおよびSr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30〜60重量%、Al2 O3 を19〜30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%、CaO0.1〜15重量%の割合から構成されることが望ましい。
【0026】
また、上記磁器は、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MgOとAl2 O3 とを含むスピネル型酸化物結晶相(SP)以外に、SiO2 系結晶相(Si)および少なくともSr、Ca、AlおよびSiを含む複合酸化物結晶相(SL)を含有するものである。
【0027】
少なくともMgOとAl2 O3 とを含有するスピネル型酸化物結晶相(SP)としては、MgAl2 O4 で表されるスピネル結晶相が挙げられ、磁器中には、前記スピネル結晶相あるいは前記スピネル結晶相とZnAl2 O4 で表されるガーナイト結晶相との混相として存在する。
【0028】
SiO2 結晶相(Si)は、クオーツ結晶相からなることが望ましく、また、少なくともSr、Ca、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Sr(1−x) Cax Al2 Si2 O8 で表されるスラウソナイト結晶相であることが望ましい。
【0029】
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、前記MgAl2 O4 には、ZnAl2 O4 が固溶して、(Mg、Zn)Al2 O4 のスピネル型結晶相からなる場合もある。また、本発明によれば、焼結体組織において、前記結晶相の粒界に、SiO2 またはSiO2 、B2 O3 、Al2 O3 およびSrOを含む非晶質ガラス相(G)やZrO2 相(Z)が存在する場合もある。
【0030】
上記のような非晶質ガラス相の熱膨張係数は、2〜5ppm/℃と低いが、結晶相として、前記SiO2 結晶相、スピネル型結晶相およびSr、Ca、AlおよびSiを含む複合酸化物結晶相(例えば、スラウソナイト結晶相)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、クオーツ結晶は13〜20ppm/℃、ガーナイト結晶およびスラウソナイト結晶は7〜8ppm/℃の熱膨張係数を有することから、磁器中にこれらの結晶相を析出量を増し、非晶質ガラス相の割合を減ずることにより、磁器の熱膨張係数も大きくなる傾向にある。
【0031】
熱膨張係数を高める上では、望ましくは、SiO2 系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、200℃付近に熱膨張係数の屈曲点を有することからSiO2 系結晶相としてはクォーツ結晶が最も望ましい。
【0032】
本発明の磁器組成物は、焼成によって得られる磁器が、室温から400℃における熱膨張係数が5.5ppm/℃以上、誘電率が7以下、特に6以下、20〜30GHzでの誘電損失が50×10−4以下、特に40×10−4以下、さらには30×10−4以下、抗折強度200MPa以上、特に220MPa以上、さらには230MPa以上の優れた低誘電率、低誘電損失、高熱膨張係数並びに高強度を有するものである。したがって、本発明の磁器組成物は、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な磁器である。
【0033】
本発明によれば、焼成後の磁器を配線基板の絶縁基板として用いる場合、高周波信号の伝送特性への影響を低減するため、誘電率が7以下、特に6以下と低いことが望ましい。また、磁器の室温から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適宜調整することが望ましい。これは、上記の焼成後の磁器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。
【0034】
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。
【0035】
さらに、本発明によれば、焼成後の磁器の抗折強度が200MPa以上の高強度を有する磁器であるため、この磁器を配線基板の絶縁基板として用いた場合でも、充分実用に耐えうるものである。
【0036】
次に、本発明における高周波用磁器組成物を用い磁器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 、Al2 O3 、MgO、ZnO、B2 O3 を含みスピネル型結晶相を析出可能な結晶化ガラス粉末と、フィラー成分としてSrSiO3 などのSrOとSiO2 との複合酸化物と、CaZrO3 などのCaOとZrO2 との複合酸化物と、SiO2 粉末とを組み合わせて用い、これらを前記の比率で混合する。
【0037】
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800〜1000℃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。
【0038】
また、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を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5〜30μmとなるように、印刷塗布する。
【0039】
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N2 やN2 +H2 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。
【0040】
そして、この配線基板の表面には、適宜半導体素子等のチップ部品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。
【0041】
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。
【0042】
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、これにより高周波用配線基板を作製することができる。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
また、上記パッケージAを外部回路基板に実装するには、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。
【0047】
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。
【0048】
【実施例】
下記の組成からなる2種のスピネル型酸化物結晶相を析出可能な結晶化ガラスを準備した。
【0049】
ガラスA:SiO2 44重量%−Al2 O3 29重量%−MgO11重量%−ZnO7重量%−B2 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1μm以下のSrSiO3 粉末、CaZrO3 粉末、SiO2 (クオーツ)粉末を用いて、表1、表2の組成に従い混合した。
【0050】
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300μm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/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℃で脱バインダーした後、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。
【0051】
得られた磁器について、直径10mm、厚み5mmの形状に切り出し、20〜30GHz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誘電率および誘電損失を測定した。測定については、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。
【0052】
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。さらにまた、JISR1601に従い、磁器の焼き肌面の室温における3点曲げ強度を測定した。結果は表1、表2に示した。
【0053】
また、一部の試料については、フィラー成分として、SrSiO3 、SiO2 、CaZrO3 に代わり、Al2 O3 粉末、コージェライト粉末を用いて同様に磁器を作製し評価した(試料No.9、10、25、26)。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、DおよびガラスEを用いて同様に評価を行った(試料No.27〜31)。
【0054】
ガラスC:SiO2 10.4重量%−Al2 O3 2.5重量% −B2 O3 45.3重量%−CaO35.2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%
ガラスE:SiO2 31重量%−Al2 O3 5重量% −B2 O3 35重量%−BaO25重量% −MgO4重量%
【0055】
【表1】
【0056】
【表2】
【0057】
表1、2の結果から明らかなように、本発明の組成物を用いて作製した磁器は、いずれも熱膨張係数が5.5ppm/℃以上、20〜30GHzの測定周波数にて、誘電率7以下、誘電損失が50×10−4以下、抗折強度200MPa以上の優れた特性を有するものであった。
【0058】
これに対して、SiO2 、Al2 O3 、MgO、ZnO、B2 O3 を含むガラス量が、95重量%を越える試料No.1では、溶融してしまい、また試料No.2では、誘電損失が50×10−4を越えてしまい、ガラス量が50重量%よりも少ない試料No.14および15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。また、SrSiO3 量が0.1重量%より少ない試料No.8では、熱膨張係数5.5ppm/℃以上が達成されず、また、封止試験において磁器へのHeの吸着により正しい評価が不可能となり、配線基板の信頼性が判定できなかった。
【0059】
試料No.9、10、25、26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 O3 などの結晶が多く析出して熱膨張係数が低いものであった。
【0060】
また、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.27〜30では、スピネル型結晶相が析出せず、誘電損失が大きくなる傾向にあった。
【0061】
さらに、B2 O3 の含有量が多いガラスEとCaSiO3 とAl2 O3 を組み合わせた試料No.31では、B2 O3 を含む非晶質ガラス量が多く、また、クォーツが析出しないため、高周波帯での誘電損失が大きくなった。
【0062】
さらにまた、CaZrO3 量が0.1重量%より少ない試料No.18、19では、抗折強度が200MPaよりも低くなり、またCaZrO3 量が15重量%より多い試料No.20では、誘電率が7を越えた。
【0063】
【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、実用に適する高強度を有し、さらに、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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【符号の説明】
Si SiO2 結晶相
SP スピネル型酸化物結晶相
SL Sr、Ca、AlおよびSi含有複合酸化物結晶相
G 非晶質(ガラス)相
Z ZrO2 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
Claims (4)
- SiO2 、Al2 O3 、MgO、ZnOおよびB2 O3 を含むスピネル型酸化物結晶相を析出可能なガラス粉末50〜95重量%と、SrOとSiO2 との複合酸化物0.1〜50重量%と、CaOとZrO2 との複合酸化物0.1〜15重量%と、SiO2 0〜40重量%とからなることを特徴とする高周波用磁器組成物。
- 前記ガラス粉末が、SiO2 40〜52重量%と、Al2 O3 14〜32重量%と、MgO5〜24重量%と、ZnO1〜16重量%と、B2 O3 5〜15重量%とからなることを特徴とする請求項1記載の高周波用磁器組成物。
- 焼成後の磁器が、結晶相として、SiO2 結晶相と、少なくともMg、Alを含むスピネル型酸化物結晶相と、少なくともSr、Ca、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5.5ppm/℃以上、誘電率が7以下、20〜30GHzでの誘電損失が50×10−4以下であることを特徴とする請求項1記載の高周波用磁器組成物。
- SiO2 、Al2 O3 、MgO、ZnOおよびB2 O3 を含むスピネル型酸化物結晶相を析出可能なガラス粉末50〜95重量%と、SrOとSiO2 との複合酸化物0.1〜50重量%と、CaOとZrO2 との複合酸化物0.1〜15重量%と、SiO2 0〜40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を特徴とする高周波用磁器の製造方法。
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