JP3630021B2 - 結晶化ガラス組成物及びその焼結体、並びに、それを用いた回路基板 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の回路基板等に用いる絶縁材料として好適な結晶化ガラス組成物及びその焼結体、並びに、それを用いた回路基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種の電子機器は、ＩＣやＬＳＩ等の半導体集積回路素子の利用によって、小型化、高密度化の方向にめざましく発展している。これに伴って半導体集積回路素子等を搭載する回路基板に対しても小型化、高密度化が求められており、配線や電極等の回路パターンの微細化、多層化が進められている。さらに、半導体集積回路素子の高速信号化に伴って、回路基板を伝搬する信号の高速化も要求されている。
【０００３】
回路基板中の配線や電極等を伝播する信号は、その周囲を形成する絶縁層の比誘電率が高いほど遅くなることが知られている。すなわち、回路基板の高速信号化に対応するためには、絶縁層の比誘電率が小さいことが求められている。また、回路パターンの微細化、多層化に伴い、優れた絶縁信頼性を確保した絶縁層が要求されている。
【０００４】
しかしながら、特に、比誘電率の小さな絶縁層を形成するための絶縁材料は、回路パターン形成用の材料に比べて、熱膨張係数（又は熱膨張率）が小さい。また、高誘電率の誘電体層を形成するための誘電体材料やアルミナ等の基板材料に比べても、その熱膨張係数は小さい。したがって、回路材料、誘電体材料、絶縁材料、基板材料を一括若しくは逐次的に焼成する際、各材料の熱膨張係数の差によって、反りやクラック等の変形が生じることがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これに対して、例えば特許第２６８１２１６号公報には、高誘電率の誘電体層を内蔵する回路基板において、その絶縁層をＭｇＯ、ＳｉＯ２及びＣａＯを主成分とする高熱膨張係数の絶縁材料で形成する手法が開示されている。この絶縁層は、高誘電率の誘電体層や回路パターンの熱膨張係数に近い熱膨張係数を有する絶縁層であって、ＭｇＯ、ＳｉＯ２及びＣａＯを主成分とする絶縁材料を１０００℃〜１３００℃で仮焼し、さらに１２４０℃〜１３４０℃で本焼させてＭｇ２ＳｉＯ４等の主結晶相を析出させることにより形成される。
【０００６】
ところが、上述したように、ＭｇＯ、ＳｉＯ２及びＣａＯを主成分とする絶縁材料は、１２４０℃以上の高温での焼成を必要とするので、回路パターン形成用材料としてＣｕ、Ａｇ等の低融点金属を用いることができない。したがって、ＷやＭｏ等の高融点金属を用いなければならないが、これらの高融点金属は比抵抗が大きく、回路基板の高速信号化への対応には限界がある。
【０００７】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低温で焼成することができ、焼成後の比誘電率が小さく、絶縁信頼性に優れ、かつ、高い熱膨張係数を有する結晶化ガラス組成物、及びその焼結体を提供することにある。また、本発明のさらに他の目的は、基板変形が少なく、かつ、高速信号化に十分に対応可能な回路基板を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3からなる主成分の重量組成比（ＳｉＯ2，ＭｇＯ，Ａｌ2Ｏ3）が、添付の図１に示す３元組成図において、点Ａ（４４．０，５５．０，１．０）、点Ｂ（３４．５，６４．５，１．０）、点Ｃ（３５．０，３０．０，３５．０）、点Ｄ（４４．５，３０．０，２５．５）で囲まれた領域内にあり、前記主成分１００重量部に対してＢ2Ｏ3を２〜２０重量部含有し、焼成後にフォルステライトの結晶相（Ｍｇ 2 ＳｉＯ 4 ）及び／又はエンステタイトの結晶相（ＭｇＳｉＯ 3 ）を析出することを特徴とする結晶化ガラス用ガラス組成物に係るものである。
【０００９】
また、本発明の結晶化ガラス用ガラス組成物は、前記主成分の重量組成比（ＳｉＯ2，ＭｇＯ，Ａｌ2Ｏ3）が、添付の図１に示す３元組成図において、点Ａ（４４．０，５５．０，１．０）、点Ｂ（３４．５，６４．５，１．０）、点Ｅ（３５．０，４５．０，２０．０）、点Ｆ（４４．５，３５．５，２０．０）で囲まれた領域内にあることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、本発明の結晶化ガラス用ガラス組成物を、フォルステライトの結晶相及び／又はエンステタイトの結晶相が析出する温度以上で焼成したことを特徴とする結晶化ガラス焼結体を提供するものである。
【００１２】
さらに、本発明は、本発明の結晶化ガラス用ガラス組成物を、フォルステライトの結晶相及び／又はエンステタイトの結晶相が析出する温度以上で焼成してなる絶縁層と、所定の回路パターンとを備えることを特徴とする回路基板を提供するものである。
【００１３】
また、本発明の回路基板は、前記回路パターンを、Ａｇ系導体材料、Ｃｕ系導体材料、又は、Ａｕ系導体材料で構成したことを特徴とする。
【００１４】
本発明の結晶化ガラス用ガラスは、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3からなる主成分の重量組成比が、添付の図１に示す３元組成図において、点Ａ、点Ｂ、点Ｃ及び点Ｄで囲まれた領域内にあり、この主成分に対してＢ2Ｏ3を２〜２０重量％（ｗｔ％）含有したものであり、焼成後にフォルステライトの結晶相（Ｍｇ 2 ＳｉＯ 4 ）及び／又はエンステタイトの結晶相（ＭｇＳｉＯ 3 ）を析出するものであるので、例えば９５０℃以下の低温で焼成することが可能であって、さらにその焼成後には、比誘電率が小さく、絶縁信頼性に優れ、かつ、高い熱膨張係数を有するものとなる。
【００１５】
また、本発明の結晶化ガラス焼結体は、本発明の結晶化ガラス用ガラスをフォルステライトの結晶相及び／又はエンステタイトの結晶相が析出する温度以上で焼成してなる焼結体であり、例えば９５０℃以下の低温で焼成しても焼結性が高く、また、比誘電率が小さくて絶縁信頼性に優れ、かつ、高い熱膨張係数を有する結晶化ガラス焼結体である。
【００１６】
さらに、本発明の回路基板は、本発明の結晶化ガラス用ガラス組成物を、フォルステライトの結晶相及び／又はエンステタイトの結晶相が析出する温度以上で焼成してなる絶縁層と、所定の回路パターンとを備えるものである。
ここで、前記絶縁層は、前記回路パターンの熱膨張係数とほぼ同等の熱膨張係数を有するので、回路パターンと絶縁層との熱膨張係数の差に起因する反りやクラック等の基板変形を抑制できる。
また、前記絶縁層は、特に９５０℃以下の低温で焼成可能であって、回路パターン形成用材料として、比抵抗の小さなＡｇ系導体材料、Ｃｕ系導体材料、又は、Ａｕ系導体材料等を用いることができ、かつ、前記絶縁層自身が比誘電率の小さなものであるから、回路基板中を伝搬する信号の高速化を十分に達成できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の結晶化ガラス用ガラス組成物及びその焼結体について詳細に説明する。なお、以下において、「結晶化ガラス用ガラス組成物」を「結晶化ガラス組成物」と記載する。
【００１８】
本発明の結晶化ガラス組成物は、前記主成分の重量組成比（ＳｉＯ２，ＭｇＯ，Ａｌ２Ｏ３）が、添付の図１に示す３元組成図において、
点Ａ（４４．０，５５．０，１．０）、
点Ｂ（３４．５，６４．５，１．０）、
点Ｃ（３５．０，３０．０，３５．０）、
点Ｄ（４４．５，３０．０，２５．５）
で囲まれた領域内にあり、この主成分１００重量部に対してＢ２Ｏ３を２〜２０重量部含有した結晶化ガラス組成物である。この結晶化ガラス組成物は、例えば、９５０℃以下の低温で焼結性良く焼成することが可能であって、その焼成後には、比誘電率が７以下、絶縁抵抗（ｌｏｇＩＲ）が９以上、熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃以上の低誘電率、高絶縁信頼性、高熱膨張係数を有する結晶化ガラス焼結体となる。
【００１９】
これに対して、前記主成分の重量組成比が、添付の図１に示す３元組成図において、点Ａ、点Ｂ、点Ｃ及び点Ｄで囲まれる範囲外の領域Ｘでは、焼結時の結晶化度が大きく、その軟化流動性が低下するために、十分な焼結性が得られない。また、同じく範囲外の領域Ｙでは、例えば熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃未満と小さくなってしまう。これは、領域Ｙではフォルステライトやエンステタイト等の熱膨張係数の高い結晶相の析出が殆ど見られず、或いは、熱膨張係数の小さなコージェライトが析出する傾向にあるからである。また、同じく範囲外の領域Ｚでは、９５０℃以下の焼成温度では焼結性が低下し、実質的にこの温度では焼成困難になる。これは結晶化ガラス組成物の軟化流動が十分に起こらないためである。また、本発明においては、前記主成分中にＡｌ２Ｏ３を全く含んでいない場合、焼成温度９５０℃以下ではその焼結が困難になる。これは前記主成分の作製時、特にガラス原料混合物の急冷時に、それが十分にガラス化しないためである。
【００２０】
また、Ｂ２Ｏ３含有量が２重量％未満の場合、９５０℃以下では十分な焼結性が得られない。これは、その焼成時に結晶化ガラス組成物の軟化流動が十分に起こらないためである。他方、Ｂ２Ｏ３含有量が２０重量％を超えると、特に熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃未満と小さくなってしまう。
【００２１】
本発明の結晶化ガラス組成物においては、前記主成分の重量組成比（ＳｉＯ２，ＭｇＯ，Ａｌ２Ｏ３）を、添付の図１に示す３元組成図において、
点Ａ（４４．０，５５．０，１．０）、
点Ｂ（３４．５，６４．５，１．０）、
点Ｅ（３５．０，４５．０，２０．０）、
点Ｆ（４４．５，３５．５，２０．０）
で囲まれた領域内にすることが望ましい。前記主成分の重量組成比がこのような範囲の場合、特に、得られる焼結体の熱膨張係数を７ｐｐｍ／℃以上と大きくすることができる。
【００２２】
また、本発明の結晶化ガラス組成物においては、前記結晶化ガラス組成物を結晶化温度以上（具体的には８００〜９００℃）で焼成したときに、フォルステライトの結晶相及び／又はエンステタイトの結晶相を析出することが望ましい。フォルステライトやエンステタイトの結晶相を析出した結晶化ガラス焼結体は、焼成温度９５０℃以下でも十分に焼結性が高く、低比誘電率、高絶縁信頼性、高熱膨張係数を有する。また、これらの特性がより一層向上することから、フォルステライト、エンステタイトの両方の結晶相が析出していることが望ましい。
【００２３】
なお、本発明の結晶化ガラス組成物は、例えば、ＳｉＯ２、ＭｇＣＯ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｈ３ＢＯ３等の出発原料を所定の重量組成比となるように混合し、さらに、この混合物を溶融した後、得られた溶融ガラスを純水中へ投入して急冷し、しかる後、粉砕することによって製造される。ここで、溶融ガラスの急冷後の固化物中に、前述したフォルステライトやエンステタイトの結晶相以外が析出している場合、例えばコージェライト等の結晶相が析出している場合、得られた焼結体の熱膨張係数が低下する傾向にある。従って、溶融ガラスの急冷後には、フォルステライトの結晶相やエンステタイトの結晶相が析出していることが望ましい。
【００２４】
また、本発明の結晶化ガラス組成物は、有機ビヒクル等と共に混練してペースト状組成物を形成してもよいし、或いは、本発明の結晶化ガラス粉末を含むスラリーをシート状に成形してもよい。このときの有機ビヒクルは、公知の有機樹脂、有機溶剤、可塑剤、分散剤等を含むものであってよい。
【００２５】
次に、本発明の回路基板による実施の形態例を説明する。
【００２６】
図２に示す回路基板は、アルミナや低温焼成セラミック等の基板１の両主面に本発明の結晶化ガラス組成物を焼成してなる絶縁層２ａ、２ｂを有し、さらにその上にガラス等による保護膜３ａ、３ｂを積層したものである。具体的には、基板１の両主面に回路パターン６ａ、６ｂがそれぞれ形成されており、回路パターン６ａ、６ｂは、基板１を貫通するビアホール４によって互いに導通している。また、絶縁層２ａ、２ｂの表面側には、回路パターン７ａ、７ｂ、厚膜抵抗体８ａ、８ｂが形成されており、さらに、絶縁層２ａ、２ｂ上には、各回路パターン、厚膜抵抗体を保護するための保護膜３ａ、３ｂが形成されている。そして、この回路基板１０において、回路パターン６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂ、ビアホール４、５ａ、５ｂは、厚膜抵抗体８ａ及び８ｂや表面実装部品９と共に所定の回路を構成する。
【００２７】
次に、回路基板１０の製造方法例を説明する。
【００２８】
まず、ビアホール４を有する基板用セラミックグリーンシートを用意し、この基板用セラミックグリーンシートの両主面に、導体ペーストをスクリーン印刷することによって回路パターン６ａ、６ｂを形成する。他方、本発明の結晶化ガラス組成物を有機ビヒクル中に分散してなるスラリーを成形した絶縁層用セラミックグリーンシート上に、導体ペーストのスクリーン印刷等によって回路パターン７ａ、７ｂを形成する。
【００２９】
そして、回路パターン６ａ、６ｂを有する基板用セラミックグリーンシートの両主面に、回路パターン７ａ、７ｂを有する絶縁層用セラミックグリーンシートを積層する。その後、絶縁層用セラミックグリーンシートの所定箇所に厚膜抵抗体８ａ、８ｂをそれぞれ印刷し、基板用セラミックグリーンシート、絶縁層用セラミックグリーンシートと共に、９５０℃以下で一括焼成する。次いで、一括焼成後の積層体の両主面に保護膜用ガラスペーストを印刷し、さらにビアホールを形成した後、焼成する。そして、各種の表面実装部品９を搭載して回路基板１０を完成する。
【００３０】
以上、図２に示した本実施の形態によれば、絶縁層２ａ、２ｂは本発明の結晶化ガラス組成物をその結晶化温度以上で焼成してなる絶縁層であって、回路パターン６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂの熱膨張係数とほぼ同等の高熱膨張係数を有するので、回路パターン６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂと、絶縁層２ａ、２ｂの熱膨張係数の差に起因する反りやクラック等を抑制することができ、基板変形の少ない高精度の回路基板１０となる。なお、一般に、Ａｇ系導体材料による回路パターンの熱膨張係数は２０ｐｐｍ／℃前後、Ｃｕ系導体材料による回路パターンの熱膨張係数は１５ｐｐｍ／℃前後である。
【００３１】
また、絶縁層２ａ、２ｂは、９５０℃以下の低温で焼成可能であって、回路パターン６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂの形成用材料として、比抵抗の小さなＡｇ系導体材料、Ｃｕ系導体材料、又は、Ａｕ系導体材料等を用いることができ、かつ、上述したように絶縁層自身が比誘電率の小さなものであるから、半導体集積回路部品等の表面実装部品の高速信号化にも十分に対応可能な回路基板１０となる。さらに、絶縁層２ａ、２ｂは優れた絶縁信頼性を有しているので、回路パターン６ａ、６ｂ、７ａ及び７ｂの微細化、多層化を達成した高機能の回路基板１０である。
【００３２】
以上、本発明を実施の形態例について説明したが、本発明の回路基板は上述した実施の形態例に限定されるものではない。
【００３３】
例えば、回路基板１０は、基板１をアルミナ基板とし、その両主面に導体ペーストを焼き付けた後、本発明の結晶化ガラス組成物を含むペースト状組成物をスクリーン印刷、焼成することによって絶縁層２ａ、２ｂを形成し、その後、導体ペースト及び厚膜抵抗体を焼き付け、さらに、保護膜３ａ、３ｂを形成するといった、逐次焼成法によって製造しても構わない。特に、基板１がアルミナ基板の場合、その熱膨張係数は７〜８ｐｐｍ／℃であるから、熱膨張係数６ｐｐｍ／℃以上の絶縁層２ａ、２ｂとの整合性が向上し、基板変形が少なく、高精度の回路基板になる。
【００３４】
また、本発明の回路基板は、ＬＣフィルタ等の機能デバイス基板をはじめとして、電圧制御発振器等の機能モジュール基板、さらには、ハイブリッドＩＣやマルチチップモジュール等の機能パッケージ基板等、種々の回路基板に使用可能である。
【００３５】
【実施例】
以下、本発明を具体的な実施例について説明する。
【００３６】
まず、結晶化ガラス組成物の出発原料としてＳｉＯ２、ＭｇＣＯ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｈ３ＢＯ３をそれぞれ準備し、これらを下記表１の組成となるように混合した。次いで、得られた混合物を同じく表１に示す温度で溶融し、溶融ガラスを作製した。次いで、この溶融ガラスを純水中へ投入し、急冷した後、粉砕して、試料番号ａ〜ｙで示されるガラス粉末を得た。
【００３７】
【表１】
【００３８】
次いで、試料番号ａ〜ｙで示されるガラス粉末に、有機バインダ、溶媒、可塑剤等を添加・混合して、ボールミルで十分混練し、均一に分散した。その後、減圧下で脱泡処理を施してグリーンシート用スラリーを調整した。なお、有機バインダ、溶媒、可塑剤等の有機ビヒクル類は、通常用いられるもので十分であり、その成分については特別の限定を要しない。
【００３９】
その後、得られたグリーンシート用スラリーを用い、ドクターブレードを用いたキャスティング法によって、フィルム上に０．２ｍｍ厚のグリーンシートを作製した。次いで、このグリーンシートを乾燥させた後、フィルムから剥がし、これを打ち抜いて所定の大きさのグリーンシートとした。そして、このグリーンシートを複数枚積層し、プレス成形して結晶化ガラス成形体とした。
【００４０】
さらに、得られた結晶化ガラス成形体を、２００℃／時間の速度で昇温し、９５０℃で２時間焼成して、下記表２の例１〜２５で表される結晶化ガラス焼結体を得た。そして、例１〜２５の結晶化ガラス焼結体について、比誘電率εｒ、絶縁抵抗値ｌｏｇＩＲ、熱膨張係数、並びに、析出した結晶相を評価した。
【００４１】
ここで、「比誘電率εｒ」は、１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍｍの結晶化ガラス焼結体の両主面に８ｍｍ×８ｍｍのＡｇ系電極を塗布、焼き付けした後、その両面電極間の静電容量をＬＣＲメーターにて周波数１ＭＨｚ、電圧１Ｖｒｍｓ、温度２５℃で測定し、その静電容量値から算出した値である。また、「絶縁抵抗値ｌｏｇＩＲ」は、同様の結晶化ガラス焼結体について、５０Ｖ直流電圧を印加し、その６０秒後に得られた測定値ＩＲの対数をとった値である。また、「熱膨張係数」は、２ｍｍ×２ｍｍ×１０ｍｍの結晶化ガラス焼結体について、３０℃〜４００℃の温度範囲における平均熱膨張係数（ｐｐｍ／℃）を測定した。さらに、「析出した結晶相」は、同様の結晶化ガラス焼結体についてＸ線回折を行ない、評価試料表面のＸ線回折パターンにより同定した。
【００４２】
比誘電率εｒ、絶縁抵抗値ｌｏｇＩＲ、熱膨張係数、及び、析出した結晶相について、その評価結果を下記表２に示す。
【００４３】
【表２】
【００４４】
表２から明らかなように、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３からなる主成分の重量組成比（ＳｉＯ２，ＭｇＯ，Ａｌ２Ｏ３）が、添付の図１に示す３元組成図にて、点Ａ（４４．０，５５．０，１．０）、点Ｂ（３４．５，６４．５，１．０）、点Ｃ（３５．０，３０．０，３５．０）、点Ｄ（４４．５，３０．０，２５．５）で囲まれた領域内にあり、この主成分１００重量部に対してＢ２Ｏ３を２〜２０重量部含有した例１〜８、例１４〜１５、例１８〜１９、例２２〜２３の結晶化ガラス焼結体は、９５０℃以下の比較的低い温度で焼成しても焼結性が良く、また、低誘電率であって優れた絶縁信頼性を有し、かつ、高熱膨張係数である。
【００４５】
具体的には、例１〜８、例１４〜１５、例１８〜１９、例２２〜２３の結晶化ガラス焼結体は、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、エンステタイト（ＭｇＳｉＯ３）が１種以上析出しており、熱膨張係数６ｐｐｍ／℃以上、比誘電率７以下で、高絶縁信頼性が得られた。また、これらの結晶化ガラス組成物は、溶融ガラスの溶融後、急冷したことにより、９５０℃以下で緻密な焼結体を形成している。さらに、高熱膨張係数を有するフォルステライト、エンステタイトが効率良く析出しており、比誘電率εｒ≦７、熱膨張係数≧６ｐｐｍ／℃の低誘電率高熱膨張結晶化ガラス焼結体を得ることができた。
【００４６】
但し、溶融ガラスの急冷後の固化物中に、コージェライト等の前述の結晶相以外の低熱膨張係数の結晶相が析出している場合はその限りではない。例えば、試料番号ｈの結晶化ガラス粉末をコージェライトの結晶析出温度中にさらすと、コージェライトの結晶相が析出して熱膨張係数は６ｐｐｍ／℃未満となってしまった。
【００４７】
また、例１、例３、例５〜７、例１４〜１５、例１８〜１９から分かるように、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３からなる主成分の重量組成比（ＳｉＯ２，ＭｇＯ，Ａｌ２Ｏ３）が、添付の図１に示す３元組成図にて、点Ａ（４４．０，５５．０，１．０）、点Ｂ（３４．５，６４．５，１．０）、点Ｅ（３５．０，４５．０，２０．０）、点Ｆ（４４．５，３５．５，２０．０）で囲まれた領域内にあり、この主成分１００重量部に対してＢ２Ｏ３を２〜２０重量部含有した結晶化ガラス焼結体は、フォルステライト、エンステタイトのいずれかが析出しており、熱膨張係数７ｐｐｍ／℃以上、比誘電率７以下で、高絶縁信頼性が達成された。
【００４８】
これに対して、添付の図１の３元組成図における領域Ｘでは、例９から分かるように、焼結時の結晶化度が大きく、その軟化流動が不十分となり、９５０℃以下では十分に焼成することができなかった。また、領域Ｙでは、例１０及び１１からわかるように、熱膨張係数６ｐｐｍ／℃未満となってしまった。これは、本組成領域ではフォルステライト、エンステタイトの析出量が少ない、若しくは、低熱膨張係数のコージェライトが析出するためである。また、領域Ｚでは、例１２からわかるように、９５０℃以下では焼結することができなかった。これは、主として結晶化ガラス組成物中のＳｉＯ２量が多すぎるために、良好な焼結体を形成するための軟化流動が十分に起こらなかったためである。また、例２５から分かるように、Ａｌ２Ｏ３を含んでいない場合、９５０℃以下では焼結することができなかった。これは、溶融ガラス急冷時に得られた固化物が十分にガラス化していなかったためと思われる。
【００４９】
また、ＳｉＯ２、ＭｇＯ及びＡｌ２Ｏ３からなる主成分１００重量部に対して、Ｂ２Ｏ３添加量が２重量％未満の場合、例１３、１７、２１から分かるように、９５０℃以下では焼結することができなかった。これは良好な焼結体を形成するための軟化流動が十分に起こらなかったためである。他方、Ｂ２Ｏ３添加量が２０重量％を超える場合、例２４から分かるように、熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃未満となってしまった。また、例１６や例２０のように、Ｂ２Ｏ３添加量が２０重量％を超えると、ガラス粉末の耐湿性が劣化し易くなったり、焼結後にポアが発生し易くなる傾向があった。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の結晶化ガラス組成物は、例えば９５０℃以下の低温で焼成することが可能であって、さらにその焼成後には、比誘電率が７以下と小さく、絶縁信頼性に優れ、かつ、６ｐｐｍ／℃以上の高い熱膨張係数を有するものとなる。
【００５１】
本発明の結晶化ガラス焼結体は、例えば９５０℃以下の低温で焼成しても緻密で焼結性が高く、また、比誘電率が７以下と小さく、絶縁信頼性に優れ、かつ、６ｐｐｍ／℃以上の高い熱膨張係数を有する結晶化ガラス焼結体である。
【００５２】
さらに、本発明の回路基板は、その絶縁層の熱膨張係数が回路パターンの熱膨張係数とほぼ同等であり、互いの熱膨張係数の差に起因する反りやクラック等の基板変形を抑制した高精度の回路基板である。また、例えば９５０℃以下で焼成可能であって、回路パターン形成用の材料として、比抵抗の小さなＡｇ系導体材料、Ｃｕ系導体材料、又は、Ａｕ系導体材料等を用いることができ、かつ、絶縁層自身が比誘電率の小さなものであるから、回路基板中を伝搬する信号の高速化が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の結晶化ガラス組成物の重量組成比範囲を示す三元組成図である。
【図２】本発明の回路基板による実施の形態の概略断面図である。
【符号の説明】
１…基板
２ａ、２ｂ…絶縁層
３ａ、３ｂ…保護層
４、５ａ、５ｂ…ビアホール
６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂ…回路パターン
８ａ、８ｂ…厚膜抵抗体
９…表面実装部品
１０…多層回路基板
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の回路基板等に用いる絶縁材料として好適な結晶化ガラス組成物及びその焼結体、並びに、それを用いた回路基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種の電子機器は、ＩＣやＬＳＩ等の半導体集積回路素子の利用によって、小型化、高密度化の方向にめざましく発展している。これに伴って半導体集積回路素子等を搭載する回路基板に対しても小型化、高密度化が求められており、配線や電極等の回路パターンの微細化、多層化が進められている。さらに、半導体集積回路素子の高速信号化に伴って、回路基板を伝搬する信号の高速化も要求されている。
【０００３】
回路基板中の配線や電極等を伝播する信号は、その周囲を形成する絶縁層の比誘電率が高いほど遅くなることが知られている。すなわち、回路基板の高速信号化に対応するためには、絶縁層の比誘電率が小さいことが求められている。また、回路パターンの微細化、多層化に伴い、優れた絶縁信頼性を確保した絶縁層が要求されている。
【０００４】
しかしながら、特に、比誘電率の小さな絶縁層を形成するための絶縁材料は、回路パターン形成用の材料に比べて、熱膨張係数（又は熱膨張率）が小さい。また、高誘電率の誘電体層を形成するための誘電体材料やアルミナ等の基板材料に比べても、その熱膨張係数は小さい。したがって、回路材料、誘電体材料、絶縁材料、基板材料を一括若しくは逐次的に焼成する際、各材料の熱膨張係数の差によって、反りやクラック等の変形が生じることがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これに対して、例えば特許第２６８１２１６号公報には、高誘電率の誘電体層を内蔵する回路基板において、その絶縁層をＭｇＯ、ＳｉＯ２及びＣａＯを主成分とする高熱膨張係数の絶縁材料で形成する手法が開示されている。この絶縁層は、高誘電率の誘電体層や回路パターンの熱膨張係数に近い熱膨張係数を有する絶縁層であって、ＭｇＯ、ＳｉＯ２及びＣａＯを主成分とする絶縁材料を１０００℃〜１３００℃で仮焼し、さらに１２４０℃〜１３４０℃で本焼させてＭｇ２ＳｉＯ４等の主結晶相を析出させることにより形成される。
【０００６】
ところが、上述したように、ＭｇＯ、ＳｉＯ２及びＣａＯを主成分とする絶縁材料は、１２４０℃以上の高温での焼成を必要とするので、回路パターン形成用材料としてＣｕ、Ａｇ等の低融点金属を用いることができない。したがって、ＷやＭｏ等の高融点金属を用いなければならないが、これらの高融点金属は比抵抗が大きく、回路基板の高速信号化への対応には限界がある。
【０００７】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低温で焼成することができ、焼成後の比誘電率が小さく、絶縁信頼性に優れ、かつ、高い熱膨張係数を有する結晶化ガラス組成物、及びその焼結体を提供することにある。また、本発明のさらに他の目的は、基板変形が少なく、かつ、高速信号化に十分に対応可能な回路基板を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3からなる主成分の重量組成比（ＳｉＯ2，ＭｇＯ，Ａｌ2Ｏ3）が、添付の図１に示す３元組成図において、点Ａ（４４．０，５５．０，１．０）、点Ｂ（３４．５，６４．５，１．０）、点Ｃ（３５．０，３０．０，３５．０）、点Ｄ（４４．５，３０．０，２５．５）で囲まれた領域内にあり、前記主成分１００重量部に対してＢ2Ｏ3を２〜２０重量部含有し、焼成後にフォルステライトの結晶相（Ｍｇ 2 ＳｉＯ 4 ）及び／又はエンステタイトの結晶相（ＭｇＳｉＯ 3 ）を析出することを特徴とする結晶化ガラス用ガラス組成物に係るものである。
【０００９】
また、本発明の結晶化ガラス用ガラス組成物は、前記主成分の重量組成比（ＳｉＯ2，ＭｇＯ，Ａｌ2Ｏ3）が、添付の図１に示す３元組成図において、点Ａ（４４．０，５５．０，１．０）、点Ｂ（３４．５，６４．５，１．０）、点Ｅ（３５．０，４５．０，２０．０）、点Ｆ（４４．５，３５．５，２０．０）で囲まれた領域内にあることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、本発明の結晶化ガラス用ガラス組成物を、フォルステライトの結晶相及び／又はエンステタイトの結晶相が析出する温度以上で焼成したことを特徴とする結晶化ガラス焼結体を提供するものである。
【００１２】
さらに、本発明は、本発明の結晶化ガラス用ガラス組成物を、フォルステライトの結晶相及び／又はエンステタイトの結晶相が析出する温度以上で焼成してなる絶縁層と、所定の回路パターンとを備えることを特徴とする回路基板を提供するものである。
【００１３】
また、本発明の回路基板は、前記回路パターンを、Ａｇ系導体材料、Ｃｕ系導体材料、又は、Ａｕ系導体材料で構成したことを特徴とする。
【００１４】
本発明の結晶化ガラス用ガラスは、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3からなる主成分の重量組成比が、添付の図１に示す３元組成図において、点Ａ、点Ｂ、点Ｃ及び点Ｄで囲まれた領域内にあり、この主成分に対してＢ2Ｏ3を２〜２０重量％（ｗｔ％）含有したものであり、焼成後にフォルステライトの結晶相（Ｍｇ 2 ＳｉＯ 4 ）及び／又はエンステタイトの結晶相（ＭｇＳｉＯ 3 ）を析出するものであるので、例えば９５０℃以下の低温で焼成することが可能であって、さらにその焼成後には、比誘電率が小さく、絶縁信頼性に優れ、かつ、高い熱膨張係数を有するものとなる。
【００１５】
また、本発明の結晶化ガラス焼結体は、本発明の結晶化ガラス用ガラスをフォルステライトの結晶相及び／又はエンステタイトの結晶相が析出する温度以上で焼成してなる焼結体であり、例えば９５０℃以下の低温で焼成しても焼結性が高く、また、比誘電率が小さくて絶縁信頼性に優れ、かつ、高い熱膨張係数を有する結晶化ガラス焼結体である。
【００１６】
さらに、本発明の回路基板は、本発明の結晶化ガラス用ガラス組成物を、フォルステライトの結晶相及び／又はエンステタイトの結晶相が析出する温度以上で焼成してなる絶縁層と、所定の回路パターンとを備えるものである。
ここで、前記絶縁層は、前記回路パターンの熱膨張係数とほぼ同等の熱膨張係数を有するので、回路パターンと絶縁層との熱膨張係数の差に起因する反りやクラック等の基板変形を抑制できる。
また、前記絶縁層は、特に９５０℃以下の低温で焼成可能であって、回路パターン形成用材料として、比抵抗の小さなＡｇ系導体材料、Ｃｕ系導体材料、又は、Ａｕ系導体材料等を用いることができ、かつ、前記絶縁層自身が比誘電率の小さなものであるから、回路基板中を伝搬する信号の高速化を十分に達成できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の結晶化ガラス用ガラス組成物及びその焼結体について詳細に説明する。なお、以下において、「結晶化ガラス用ガラス組成物」を「結晶化ガラス組成物」と記載する。
【００１８】
本発明の結晶化ガラス組成物は、前記主成分の重量組成比（ＳｉＯ２，ＭｇＯ，Ａｌ２Ｏ３）が、添付の図１に示す３元組成図において、
点Ａ（４４．０，５５．０，１．０）、
点Ｂ（３４．５，６４．５，１．０）、
点Ｃ（３５．０，３０．０，３５．０）、
点Ｄ（４４．５，３０．０，２５．５）
で囲まれた領域内にあり、この主成分１００重量部に対してＢ２Ｏ３を２〜２０重量部含有した結晶化ガラス組成物である。この結晶化ガラス組成物は、例えば、９５０℃以下の低温で焼結性良く焼成することが可能であって、その焼成後には、比誘電率が７以下、絶縁抵抗（ｌｏｇＩＲ）が９以上、熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃以上の低誘電率、高絶縁信頼性、高熱膨張係数を有する結晶化ガラス焼結体となる。
【００１９】
これに対して、前記主成分の重量組成比が、添付の図１に示す３元組成図において、点Ａ、点Ｂ、点Ｃ及び点Ｄで囲まれる範囲外の領域Ｘでは、焼結時の結晶化度が大きく、その軟化流動性が低下するために、十分な焼結性が得られない。また、同じく範囲外の領域Ｙでは、例えば熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃未満と小さくなってしまう。これは、領域Ｙではフォルステライトやエンステタイト等の熱膨張係数の高い結晶相の析出が殆ど見られず、或いは、熱膨張係数の小さなコージェライトが析出する傾向にあるからである。また、同じく範囲外の領域Ｚでは、９５０℃以下の焼成温度では焼結性が低下し、実質的にこの温度では焼成困難になる。これは結晶化ガラス組成物の軟化流動が十分に起こらないためである。また、本発明においては、前記主成分中にＡｌ２Ｏ３を全く含んでいない場合、焼成温度９５０℃以下ではその焼結が困難になる。これは前記主成分の作製時、特にガラス原料混合物の急冷時に、それが十分にガラス化しないためである。
【００２０】
また、Ｂ２Ｏ３含有量が２重量％未満の場合、９５０℃以下では十分な焼結性が得られない。これは、その焼成時に結晶化ガラス組成物の軟化流動が十分に起こらないためである。他方、Ｂ２Ｏ３含有量が２０重量％を超えると、特に熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃未満と小さくなってしまう。
【００２１】
本発明の結晶化ガラス組成物においては、前記主成分の重量組成比（ＳｉＯ２，ＭｇＯ，Ａｌ２Ｏ３）を、添付の図１に示す３元組成図において、
点Ａ（４４．０，５５．０，１．０）、
点Ｂ（３４．５，６４．５，１．０）、
点Ｅ（３５．０，４５．０，２０．０）、
点Ｆ（４４．５，３５．５，２０．０）
で囲まれた領域内にすることが望ましい。前記主成分の重量組成比がこのような範囲の場合、特に、得られる焼結体の熱膨張係数を７ｐｐｍ／℃以上と大きくすることができる。
【００２２】
また、本発明の結晶化ガラス組成物においては、前記結晶化ガラス組成物を結晶化温度以上（具体的には８００〜９００℃）で焼成したときに、フォルステライトの結晶相及び／又はエンステタイトの結晶相を析出することが望ましい。フォルステライトやエンステタイトの結晶相を析出した結晶化ガラス焼結体は、焼成温度９５０℃以下でも十分に焼結性が高く、低比誘電率、高絶縁信頼性、高熱膨張係数を有する。また、これらの特性がより一層向上することから、フォルステライト、エンステタイトの両方の結晶相が析出していることが望ましい。
【００２３】
なお、本発明の結晶化ガラス組成物は、例えば、ＳｉＯ２、ＭｇＣＯ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｈ３ＢＯ３等の出発原料を所定の重量組成比となるように混合し、さらに、この混合物を溶融した後、得られた溶融ガラスを純水中へ投入して急冷し、しかる後、粉砕することによって製造される。ここで、溶融ガラスの急冷後の固化物中に、前述したフォルステライトやエンステタイトの結晶相以外が析出している場合、例えばコージェライト等の結晶相が析出している場合、得られた焼結体の熱膨張係数が低下する傾向にある。従って、溶融ガラスの急冷後には、フォルステライトの結晶相やエンステタイトの結晶相が析出していることが望ましい。
【００２４】
また、本発明の結晶化ガラス組成物は、有機ビヒクル等と共に混練してペースト状組成物を形成してもよいし、或いは、本発明の結晶化ガラス粉末を含むスラリーをシート状に成形してもよい。このときの有機ビヒクルは、公知の有機樹脂、有機溶剤、可塑剤、分散剤等を含むものであってよい。
【００２５】
次に、本発明の回路基板による実施の形態例を説明する。
【００２６】
図２に示す回路基板は、アルミナや低温焼成セラミック等の基板１の両主面に本発明の結晶化ガラス組成物を焼成してなる絶縁層２ａ、２ｂを有し、さらにその上にガラス等による保護膜３ａ、３ｂを積層したものである。具体的には、基板１の両主面に回路パターン６ａ、６ｂがそれぞれ形成されており、回路パターン６ａ、６ｂは、基板１を貫通するビアホール４によって互いに導通している。また、絶縁層２ａ、２ｂの表面側には、回路パターン７ａ、７ｂ、厚膜抵抗体８ａ、８ｂが形成されており、さらに、絶縁層２ａ、２ｂ上には、各回路パターン、厚膜抵抗体を保護するための保護膜３ａ、３ｂが形成されている。そして、この回路基板１０において、回路パターン６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂ、ビアホール４、５ａ、５ｂは、厚膜抵抗体８ａ及び８ｂや表面実装部品９と共に所定の回路を構成する。
【００２７】
次に、回路基板１０の製造方法例を説明する。
【００２８】
まず、ビアホール４を有する基板用セラミックグリーンシートを用意し、この基板用セラミックグリーンシートの両主面に、導体ペーストをスクリーン印刷することによって回路パターン６ａ、６ｂを形成する。他方、本発明の結晶化ガラス組成物を有機ビヒクル中に分散してなるスラリーを成形した絶縁層用セラミックグリーンシート上に、導体ペーストのスクリーン印刷等によって回路パターン７ａ、７ｂを形成する。
【００２９】
そして、回路パターン６ａ、６ｂを有する基板用セラミックグリーンシートの両主面に、回路パターン７ａ、７ｂを有する絶縁層用セラミックグリーンシートを積層する。その後、絶縁層用セラミックグリーンシートの所定箇所に厚膜抵抗体８ａ、８ｂをそれぞれ印刷し、基板用セラミックグリーンシート、絶縁層用セラミックグリーンシートと共に、９５０℃以下で一括焼成する。次いで、一括焼成後の積層体の両主面に保護膜用ガラスペーストを印刷し、さらにビアホールを形成した後、焼成する。そして、各種の表面実装部品９を搭載して回路基板１０を完成する。
【００３０】
以上、図２に示した本実施の形態によれば、絶縁層２ａ、２ｂは本発明の結晶化ガラス組成物をその結晶化温度以上で焼成してなる絶縁層であって、回路パターン６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂの熱膨張係数とほぼ同等の高熱膨張係数を有するので、回路パターン６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂと、絶縁層２ａ、２ｂの熱膨張係数の差に起因する反りやクラック等を抑制することができ、基板変形の少ない高精度の回路基板１０となる。なお、一般に、Ａｇ系導体材料による回路パターンの熱膨張係数は２０ｐｐｍ／℃前後、Ｃｕ系導体材料による回路パターンの熱膨張係数は１５ｐｐｍ／℃前後である。
【００３１】
また、絶縁層２ａ、２ｂは、９５０℃以下の低温で焼成可能であって、回路パターン６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂの形成用材料として、比抵抗の小さなＡｇ系導体材料、Ｃｕ系導体材料、又は、Ａｕ系導体材料等を用いることができ、かつ、上述したように絶縁層自身が比誘電率の小さなものであるから、半導体集積回路部品等の表面実装部品の高速信号化にも十分に対応可能な回路基板１０となる。さらに、絶縁層２ａ、２ｂは優れた絶縁信頼性を有しているので、回路パターン６ａ、６ｂ、７ａ及び７ｂの微細化、多層化を達成した高機能の回路基板１０である。
【００３２】
以上、本発明を実施の形態例について説明したが、本発明の回路基板は上述した実施の形態例に限定されるものではない。
【００３３】
例えば、回路基板１０は、基板１をアルミナ基板とし、その両主面に導体ペーストを焼き付けた後、本発明の結晶化ガラス組成物を含むペースト状組成物をスクリーン印刷、焼成することによって絶縁層２ａ、２ｂを形成し、その後、導体ペースト及び厚膜抵抗体を焼き付け、さらに、保護膜３ａ、３ｂを形成するといった、逐次焼成法によって製造しても構わない。特に、基板１がアルミナ基板の場合、その熱膨張係数は７〜８ｐｐｍ／℃であるから、熱膨張係数６ｐｐｍ／℃以上の絶縁層２ａ、２ｂとの整合性が向上し、基板変形が少なく、高精度の回路基板になる。
【００３４】
また、本発明の回路基板は、ＬＣフィルタ等の機能デバイス基板をはじめとして、電圧制御発振器等の機能モジュール基板、さらには、ハイブリッドＩＣやマルチチップモジュール等の機能パッケージ基板等、種々の回路基板に使用可能である。
【００３５】
【実施例】
以下、本発明を具体的な実施例について説明する。
【００３６】
まず、結晶化ガラス組成物の出発原料としてＳｉＯ２、ＭｇＣＯ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｈ３ＢＯ３をそれぞれ準備し、これらを下記表１の組成となるように混合した。次いで、得られた混合物を同じく表１に示す温度で溶融し、溶融ガラスを作製した。次いで、この溶融ガラスを純水中へ投入し、急冷した後、粉砕して、試料番号ａ〜ｙで示されるガラス粉末を得た。
【００３７】
【表１】
次いで、試料番号ａ〜ｙで示されるガラス粉末に、有機バインダ、溶媒、可塑剤等を添加・混合して、ボールミルで十分混練し、均一に分散した。その後、減圧下で脱泡処理を施してグリーンシート用スラリーを調整した。なお、有機バインダ、溶媒、可塑剤等の有機ビヒクル類は、通常用いられるもので十分であり、その成分については特別の限定を要しない。
【００３９】
その後、得られたグリーンシート用スラリーを用い、ドクターブレードを用いたキャスティング法によって、フィルム上に０．２ｍｍ厚のグリーンシートを作製した。次いで、このグリーンシートを乾燥させた後、フィルムから剥がし、これを打ち抜いて所定の大きさのグリーンシートとした。そして、このグリーンシートを複数枚積層し、プレス成形して結晶化ガラス成形体とした。
【００４０】
さらに、得られた結晶化ガラス成形体を、２００℃／時間の速度で昇温し、９５０℃で２時間焼成して、下記表２の例１〜２５で表される結晶化ガラス焼結体を得た。そして、例１〜２５の結晶化ガラス焼結体について、比誘電率εｒ、絶縁抵抗値ｌｏｇＩＲ、熱膨張係数、並びに、析出した結晶相を評価した。
【００４１】
ここで、「比誘電率εｒ」は、１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍｍの結晶化ガラス焼結体の両主面に８ｍｍ×８ｍｍのＡｇ系電極を塗布、焼き付けした後、その両面電極間の静電容量をＬＣＲメーターにて周波数１ＭＨｚ、電圧１Ｖｒｍｓ、温度２５℃で測定し、その静電容量値から算出した値である。また、「絶縁抵抗値ｌｏｇＩＲ」は、同様の結晶化ガラス焼結体について、５０Ｖ直流電圧を印加し、その６０秒後に得られた測定値ＩＲの対数をとった値である。また、「熱膨張係数」は、２ｍｍ×２ｍｍ×１０ｍｍの結晶化ガラス焼結体について、３０℃〜４００℃の温度範囲における平均熱膨張係数（ｐｐｍ／℃）を測定した。さらに、「析出した結晶相」は、同様の結晶化ガラス焼結体についてＸ線回折を行ない、評価試料表面のＸ線回折パターンにより同定した。
【００４２】
比誘電率εｒ、絶縁抵抗値ｌｏｇＩＲ、熱膨張係数、及び、析出した結晶相について、その評価結果を下記表２に示す。
【００４３】
【表２】
表２から明らかなように、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３からなる主成分の重量組成比（ＳｉＯ２，ＭｇＯ，Ａｌ２Ｏ３）が、添付の図１に示す３元組成図にて、点Ａ（４４．０，５５．０，１．０）、点Ｂ（３４．５，６４．５，１．０）、点Ｃ（３５．０，３０．０，３５．０）、点Ｄ（４４．５，３０．０，２５．５）で囲まれた領域内にあり、この主成分１００重量部に対してＢ２Ｏ３を２〜２０重量部含有した例１〜８、例１４〜１５、例１８〜１９、例２２〜２３の結晶化ガラス焼結体は、９５０℃以下の比較的低い温度で焼成しても焼結性が良く、また、低誘電率であって優れた絶縁信頼性を有し、かつ、高熱膨張係数である。
【００４５】
具体的には、例１〜８、例１４〜１５、例１８〜１９、例２２〜２３の結晶化ガラス焼結体は、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、エンステタイト（ＭｇＳｉＯ３）が１種以上析出しており、熱膨張係数６ｐｐｍ／℃以上、比誘電率７以下で、高絶縁信頼性が得られた。また、これらの結晶化ガラス組成物は、溶融ガラスの溶融後、急冷したことにより、９５０℃以下で緻密な焼結体を形成している。さらに、高熱膨張係数を有するフォルステライト、エンステタイトが効率良く析出しており、比誘電率εｒ≦７、熱膨張係数≧６ｐｐｍ／℃の低誘電率高熱膨張結晶化ガラス焼結体を得ることができた。
【００４６】
但し、溶融ガラスの急冷後の固化物中に、コージェライト等の前述の結晶相以外の低熱膨張係数の結晶相が析出している場合はその限りではない。例えば、試料番号ｈの結晶化ガラス粉末をコージェライトの結晶析出温度中にさらすと、コージェライトの結晶相が析出して熱膨張係数は６ｐｐｍ／℃未満となってしまった。
【００４７】
また、例１、例３、例５〜７、例１４〜１５、例１８〜１９から分かるように、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３からなる主成分の重量組成比（ＳｉＯ２，ＭｇＯ，Ａｌ２Ｏ３）が、添付の図１に示す３元組成図にて、点Ａ（４４．０，５５．０，１．０）、点Ｂ（３４．５，６４．５，１．０）、点Ｅ（３５．０，４５．０，２０．０）、点Ｆ（４４．５，３５．５，２０．０）で囲まれた領域内にあり、この主成分１００重量部に対してＢ２Ｏ３を２〜２０重量部含有した結晶化ガラス焼結体は、フォルステライト、エンステタイトのいずれかが析出しており、熱膨張係数７ｐｐｍ／℃以上、比誘電率７以下で、高絶縁信頼性が達成された。
【００４８】
これに対して、添付の図１の３元組成図における領域Ｘでは、例９から分かるように、焼結時の結晶化度が大きく、その軟化流動が不十分となり、９５０℃以下では十分に焼成することができなかった。また、領域Ｙでは、例１０及び１１からわかるように、熱膨張係数６ｐｐｍ／℃未満となってしまった。これは、本組成領域ではフォルステライト、エンステタイトの析出量が少ない、若しくは、低熱膨張係数のコージェライトが析出するためである。また、領域Ｚでは、例１２からわかるように、９５０℃以下では焼結することができなかった。これは、主として結晶化ガラス組成物中のＳｉＯ２量が多すぎるために、良好な焼結体を形成するための軟化流動が十分に起こらなかったためである。また、例２５から分かるように、Ａｌ２Ｏ３を含んでいない場合、９５０℃以下では焼結することができなかった。これは、溶融ガラス急冷時に得られた固化物が十分にガラス化していなかったためと思われる。
【００４９】
また、ＳｉＯ２、ＭｇＯ及びＡｌ２Ｏ３からなる主成分１００重量部に対して、Ｂ２Ｏ３添加量が２重量％未満の場合、例１３、１７、２１から分かるように、９５０℃以下では焼結することができなかった。これは良好な焼結体を形成するための軟化流動が十分に起こらなかったためである。他方、Ｂ２Ｏ３添加量が２０重量％を超える場合、例２４から分かるように、熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃未満となってしまった。また、例１６や例２０のように、Ｂ２Ｏ３添加量が２０重量％を超えると、ガラス粉末の耐湿性が劣化し易くなったり、焼結後にポアが発生し易くなる傾向があった。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の結晶化ガラス組成物は、例えば９５０℃以下の低温で焼成することが可能であって、さらにその焼成後には、比誘電率が７以下と小さく、絶縁信頼性に優れ、かつ、６ｐｐｍ／℃以上の高い熱膨張係数を有するものとなる。
【００５１】
本発明の結晶化ガラス焼結体は、例えば９５０℃以下の低温で焼成しても緻密で焼結性が高く、また、比誘電率が７以下と小さく、絶縁信頼性に優れ、かつ、６ｐｐｍ／℃以上の高い熱膨張係数を有する結晶化ガラス焼結体である。
【００５２】
さらに、本発明の回路基板は、その絶縁層の熱膨張係数が回路パターンの熱膨張係数とほぼ同等であり、互いの熱膨張係数の差に起因する反りやクラック等の基板変形を抑制した高精度の回路基板である。また、例えば９５０℃以下で焼成可能であって、回路パターン形成用の材料として、比抵抗の小さなＡｇ系導体材料、Ｃｕ系導体材料、又は、Ａｕ系導体材料等を用いることができ、かつ、絶縁層自身が比誘電率の小さなものであるから、回路基板中を伝搬する信号の高速化が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の結晶化ガラス組成物の重量組成比範囲を示す三元組成図である。
【図２】本発明の回路基板による実施の形態の概略断面図である。
【符号の説明】
１…基板
２ａ、２ｂ…絶縁層
３ａ、３ｂ…保護層
４、５ａ、５ｂ…ビアホール
６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂ…回路パターン
８ａ、８ｂ…厚膜抵抗体
９…表面実装部品
１０…多層回路基板
Claims (5)
- ＳｉＯ2、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3からなる主成分の重量組成比（ＳｉＯ2，ＭｇＯ，Ａｌ2Ｏ3）が、添付の図１に示す３元組成図において、点Ａ（４４．０，５５．０，１．０）、点Ｂ（３４．５，６４．５，１．０）、点Ｃ（３５．０，３０．０，３５．０）、点Ｄ（４４．５，３０．０，２５．５）で囲まれた領域内にあり、前記主成分１００重量部に対してＢ2Ｏ3を２〜２０重量部含有し、
焼成後にフォルステライトの結晶相及び／又はエンステタイトの結晶相を析出することを特徴とする、結晶化ガラス用ガラス組成物。 - 前記主成分の重量組成比（ＳｉＯ2，ＭｇＯ，Ａｌ2Ｏ3）が、添付の図１に示す３元組成図において、点Ａ（４４．０，５５．０，１．０）、点Ｂ（３４．５，６４．５，１．０）、点Ｅ（３５．０，４５．０，２０．０）、点Ｆ（４４．５，３５．５，２０．０）で囲まれた領域内にあることを特徴とする、請求項１に記載の結晶化ガラス用ガラス組成物。
- 請求項１または２に記載の結晶化ガラス用ガラス組成物を、フォルステライトの結晶相及び／又はエンステタイトの結晶相が析出する温度以上で焼成したことを特徴とする、結晶化ガラス焼結体。
- 請求項１または２に記載の結晶化ガラス用ガラス組成物を、フォルステライトの結晶相及び／又はエンステタイトの結晶相が析出する温度以上で焼成してなる絶縁層と、所定の回路パターンとを備えることを特徴とする、回路基板。
- 前記回路パターンを、Ａｇ系導体材料、Ｃｕ系導体材料、又は、Ａｕ系導体材料で構成したことを特徴とする、請求項４に記載の回路基板。
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