JPH0447978B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） この発明は、ハイブリツド回路のごときマイク
ロ波周波数領域で動作する電子回路のための基板
に関する。更に、この発明は、該基体の製造方法
に関する。

（背景技術） 従来、マイクロ波回路の基板に石英が使用され
ていたが、石英は次に示すような欠点を有してい
た。

先ず、石英によればサイズの小さい基板しか製
造できない。また、石英は熱的衝撃に対してセン
シテイブな熱特性を有している。また、石英は当
該技術において使用される他の物質と比較して線
膨張係数が非常に小さく、使用が非常に困難であ
り場合によつては使用不可能となる。更に、石英
の熱伝導率は酸化ベリリウムもしくはアルミナの
ごとき他の物質に比べて非常に小さい。

これに対して、窒化硼素は次に示すような利点
を有する。サイズの大きい窒化硼素プレートは周
知技術に従つて焼結可能であり、これにより、例
えば寸法300×125mmを面を有する基板を形成する
ことが可能となる。これは石英の場合では不可能
である。

窒化硼素の誘電特性（小さい誘電率ε及び小さ
い損失係数tanδ）により、高インピーダンスを有
するラインを製造でき、また所定のインピーダン
スに対して導体間の損失をより小さくすることが
可能となる。更に、窒化硼素の熱特性は該窒化硼
素と関連して使用される物質の熱特性とほぼ同等
である。

しかしながら、窒化硼素は、真空中においてま
たは化学的方法により蒸着が行なわれる薄膜蒸着
（銀、パラジウム銀、白金等）のごとき従来の方
法では金属蒸着することができない。事実、窒化
硼素の表面は非常に軟かくかつ非常にもろい。従
つて、窒化硼素基板の表面のグレインの凝集は不
十分であり、例えば石こうの表面と同等である。

（発明の課題） この発明は、上述のごとき問題点を解決するた
めになされたものであつて、窒化硼素に金属蒸着
を施し基体として使用可能にすることを目的とす
る。

この発明の別の目的は、窒化硼素にある物質を
所定の厚さ、例えば10〜15μｍ程度の厚さに付着
形成させることにより、硬くかつ脆弱でない表面
を該窒化硼素に付与することにある。これにより
該窒化硼素の電気的特性及び熱的特性を損なうこ
となしに該窒化硼素のグレインの凝集を確実にす
ることができる。窒化硼素に近い誘電率εを有し
かつ適当な熱膨張率を有するごとく選ばれてなる
ガラスはこの発明の目的を十分満足するものであ
る。ガラスを付着形成した表面は周知の方法によ
り金属蒸着を施すことができる。

本発明は、２つの大きな表面を有する窒化硼素
からなるプレートと、前記表面のうちの少なくと
も１つに付着形成されたガラス膜とを具備するこ
とにより、前記表面に金属蒸着を施すことを可能
にすると共にグレインの凝集を確実にすることを
特徴とするマイクロ波回路用基板を提供するもの
である。

この発明の他の特徴は、サイズの大きいマイク
ロ波回路用基板の製造の一例に係る以下の記述を
考慮して明らかになる。

（発明の構成及び作用） 窒化硼素には種々のタイプのものがあるが（窒
化硼素は一定の組成を持たないことにおいてセラ
ミツク物質と同様である）、約42％の硼素と、
53.5％の窒素と、1.5〜2.5％の酸素及び1.5％のカ
ルシウムを含む不純物とを含有する組成のもの
は、プレート状に成形して焼結した場合、次に示
すような特性を有する。

比誘電率 ε＝4.11 損失係数 tanδ＝10^-3（1MHzに対して） 線膨張係数 ７×10^-6（基体の厚み方向と直角
な該基体の長手方向において） 熱伝導率 0.15cal／mm²／sec／℃／cm このタイプの窒化硼素の比誘電率は4.11であ
り、石英の比誘電率3.7よりわずかに大きいが、
該窒化硼素は基板の形成に好適である。前述した
ように、窒化硼素は非常に軟かく、かつ、非常に
脆いので、その表面に金属蒸着膜を完全に付着形
成することができない。

この発明によれば、このタイプの窒化硼素の熱
特性及び誘電特性を損なわないで、石英または窒
化硼素の比誘電率に近い比誘電率を有する種々ガ
ラスの中から選ばれてなるガラスを層状に付着形
成することにより該窒化硼素の表面を堅固で非脆
砕性にすることができる。マイクロ波周波数にお
ける動作に要求される特性が非常に厳格な場合に
は、選択されるべきガラスは純粋なシリカSiO₂
とかなり類似したものとなる。マイクロ周波数に
おける特性が良好な純粋なシリカは、1300℃付近
の融点を有する。基板の使用目的及び動作周波数
に応じて、700℃程度の融点を有する、わずかに
ドープされたガラスを用いることも可能である。

選択されたガラスは、ガラス粉末、バインダー
及び有機溶剤を含有する従来のペーストをスクリ
ーン蒸着法で付着形成することにより、10〜15μ
ｍ程度の厚さを有するフイルム層に付着形成され
る。その後、この層は、少なくともガラスの融点
と等しい温度であつて、すべての有機溶剤が蒸発
するような温度で炉中にて加熱される。このガラ
スは、いわゆる薄膜技術における真空中での高周
波カソードスパツタリングにより、あるいは化学
気相蒸着法（CVD法）として知られている技術
に従つて低い圧力下で付着形成することもでき
る。

薄膜もしくは10〜15μｍ程度の厚さの層に形成
されるガラスは、窒化硼素表面における該窒化硼
素のグレインの良好な凝集を可能とし、その結果
該表面がグレーズ化もしくはガラス化される。こ
のガラス層は薄膜技術に従つて金属蒸着を施すこ
とができ、このことは、スクリーン蒸着工程の間
に窒化硼素からなる基板表面が蒸着スクリーンの
パツシングに耐え得る能力を有することを意味す
る。ガラス層は厚さが非常に薄いので、適用され
る装置の熱抵抗に関して何ら不利な点がない。更
に、ガラス層は、その線膨張係数が硼素の線膨張
係数と非常に近くなるごとく選択されているの
で、動作中に窒化硼素とガラス層との間の分離も
しくは剥離が防止される。誘電特性ε及びtanδに
関して、ガラスにドープされる成分の性質に応じ
て窒化硼素の誘電特性と適合するようにガラスを
選択することができる。その結果、表面にガラス
層をもうけて改良された窒化硼素基板内での誘電
的不連続性はなくなる。

以上、この発明を大きなサイズの基板、すなわ
ち石英基板の場合では達し得ないような大きさの
基板に適用した例に基づいて説明してきたが、こ
の発明は、半導体チツプとほぼ同じ大きさを有
し、マイクロ波半導体チツプと封入ハウジングと
の間に設けられ接着される絶縁ブロツクとして設
計されるごとき小さい寸法の基板に適用すること
も可能である。この種の基板に金属蒸着が施され
るということは、半導体チツプをボンデイングす
るための金属端子を形成することができると共
に、いわゆるストリツプ線技術に従つてマイクロ
波周波数領域で動作する回路を製造するために、
該基板上に導電性ストリツプを付着形成すること
が可能となる、ことを意味する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２つの大きな表面を有する窒化硼素からなる
   プレートと、前記表面のうちの少なくとも１つに
   付着形成されたガラス膜とを具備することによ
   り、前記表面に金属蒸着を施すことを可能にする
   と共にグレインの凝集を確実にすることを特徴と
   するマイクロ波回路用基板。 ２ 前記窒化硼素が、42％の硼素と、53.5％の窒
   素と、1.5〜2.5％の酸素と、1.5％のカルシウムを
   含有する特許請求の範囲第１項記載の基板。 ３ 前記ガラス膜の厚さが10〜15μｍの範囲であ
   る特許請求の範囲第１項記載の基板。 ４ 前記ガラス膜が石英の比誘電率とほぼ等しい
   比誘電率を有する特許請求の範囲第１項記載の基
   板。 ５ 前記ガラス膜が前記窒化硼素の比誘電率とほ
   ぼ等しい比誘電率を有する特許請求の範囲第１項
   記載の基板。 ６ 前記ガラス膜が前記窒化硼素とほぼ等しい線
   熱膨張係数を有する特許請求の範囲第１項記載の
   基板。 ７ 窒化硼素からなる、２つの大きな表面を有す
   るプレートを作製する工程と、前記２つの面のう
   ちの少なくとも１つの表面上にガラス膜を付着形
   成する工程を具備することを特徴とするマイクロ
   波回路用基板の製造方法。 ８ 前記ガラス膜に金属蒸着を施す工程を具備す
   る特許請求の範囲第７項記載の製造方法。 ９ 前記ガラス膜が前記表面上にスクリーン蒸着
   法により付着形成され、その後700℃〜1300℃の
   範囲内の温度で加熱される特許請求の範囲第７項
   記載の製造方法。 １０ 前記ガラス膜が前記表面上にカソードスパ
   ツタリング法により真空中で付着形成される特許
   請求の範囲第７項記載の製造方法。 １１ 前記ガラス膜が前記表面上に化学気相蒸着
   法により付着形成される特許請求の範囲第７項記
   載の製造方法。