JPH10275963A - Wiring board for high frequency - Google Patents

Wiring board for high frequency

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JPH10275963A
JPH10275963A JP7981197A JP7981197A JPH10275963A JP H10275963 A JPH10275963 A JP H10275963A JP 7981197 A JP7981197 A JP 7981197A JP 7981197 A JP7981197 A JP 7981197A JP H10275963 A JPH10275963 A JP H10275963A
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frequency
crystal phase
wiring board
sio
zno
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Yoshitake Terashi
吉健 寺師
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wiring board, for a high frequency, which can be fired even at 1000 deg.C or lower, whose permittivity is low in a high-frequency region of 1 GHz or higher, whose dielectric dissipation factor is small, which is provided with a high-strength insulation substrate and whose reliability is high. SOLUTION: A wiring board for a high frequency is formed such that a wiring layer which can transmit a high-frequency signal at a frequency of 1 GHz or higher is arranged and installed on the surface or in the interior of an insulating board. The wiring board is featured such that it comprises a sintered body provided with a plurality of crystal phases S containing SiO2 , Al2 O3 , MgO and ZnO as constituent components and with an amorphous phase G which is composed of SiO2 or of SiO2 and of B2 O3 . In addition, as the crystal phases, a crystal phase which contains at least ZnO and Al2 O3 such as a spinel- type crystal phase SP or the like, a crystal phase which contains at least SiO2 and ZnO such as a willemite-type crystal phase W or the like and a crystal phase which contains at least SiO2 and MgO such as an enstatite-type crystal phase E or the like are contained.

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、高周波用配線基板
に関するものであり、特に、銅や、銀と同時焼成が可能
で、配線層が、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、マイクロ波、ミリ波用等の
高周波で用いられるパッケージ、誘電体共振器、LCフ
ィルター、コンデンサ、誘電体導波路および誘電体アン
テナに用いることのできる高周波用配線基板に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-frequency wiring board, and more particularly to a high-frequency wiring board which can be co-fired with copper or silver and whose wiring layer is formed of a strip line, a microstrip line, a coplanar line, or a dielectric layer. ) A package composed of at least one of waveguide lines and used at a high frequency for microwaves, millimeter waves, etc., a dielectric resonator, an LC filter, a capacitor, a dielectric waveguide, and a dielectric antenna. The present invention relates to a high-frequency wiring board that can be used.

【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。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。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a ceramic multilayer wiring board, a ceramic multilayer wiring board in which a wiring layer made of a refractory metal such as tungsten or molybdenum is formed on the surface or inside of an insulating substrate made of an alumina-based sintered body has been most widely used. I have. Also,
Recently, with the era of advanced information, the frequency band used has been shifting to higher and higher frequencies.

【0003】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。
[0003] In such a high-frequency wiring board which requires transmission of high-frequency signals, in order to transmit high-frequency signals without loss, the resistance of the conductor forming the wiring layer must be small, and the high-frequency region of the insulating substrate must be low. It is required that the dielectric loss at the point is small.

【0004】ところが、従来のタングステンや、モリブ
デンなどの高融点金属は導体抵抗が大きく、特に30G
Hz以上のミリ波領域において高周波用配線基板には使
用できないことから、これらの金属に代えて銅、銀、金
などの低抵抗金属を使用することが必要である。
However, conventional high-melting metals such as tungsten and molybdenum have a large conductor resistance, especially 30G.
Since it cannot be used for a high-frequency wiring board in the millimeter wave region of Hz or more, it is necessary to use a low-resistance metal such as copper, silver, or gold instead of these metals.

【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 3 、ジルコニア、ムラ
イトなどのフィラーとして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ス材料が提
案されている。
A wiring layer made of such a low-resistance metal is
Since it is impossible to co-fire with alumina, recently, a wiring board using glass or a composite material of glass and ceramic, that is, a so-called glass ceramic as an insulating substrate has been developed. For example, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 4-12639, a multilayer wiring board obtained by adding an SiO 2 filler to glass and simultaneously firing a wiring layer made of a low-resistance metal such as copper, silver, and gold at a temperature of 900 to 1000 ° C. Further, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 60-240135, a material in which a filler such as Al 2 O 3 , zirconia, or mullite is added to a zinc borosilicate glass and co-fired with a low-resistance metal has been proposed. . In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-298919 proposes a glass ceramic material in which mullite or cordierite is precipitated as a crystal phase.

【0006】一方、多層配線基板に種々の電子部品や入
出力端子等を接続する工程上で基板に加わる応力から基
板が破壊したり、欠けを生じたりすることを防止する為
に、絶縁基板を構成する絶縁材料の機械的強度が高いこ
とも要求されている。
On the other hand, in order to prevent the substrate from being broken or chipped due to the stress applied to the substrate in the process of connecting various electronic components, input / output terminals, etc. to the multilayer wiring board, the insulating substrate must be provided. It is also required that the insulating material to be formed has high mechanical strength.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする問題点】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、周波数が1G
Hz以上の高周波信号を用いる高周波用配線基板の絶縁
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。また、機械的特性においても、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格
段に強度が低く、せいぜい15kg/mm2 程度であ
り、実用的に満足できるものではなかった。
However, in the above-mentioned conventional glass ceramics, even if simultaneous firing with a low-resistance metal such as copper, silver or gold is possible, the frequency is 1G.
It has not been specifically studied as an insulating substrate of a high-frequency wiring board using a high-frequency signal of not less than Hz, most of which have high dielectric loss and do not have sufficiently satisfactory high-frequency characteristics. Further, in terms of mechanical properties, the glass ceramic sintered body was much lower in strength than the alumina sintered body, and was at most about 15 kg / mm 2 , which was not practically satisfactory.

【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1000℃以下で焼成
可能であるとともに、1GHz以上の高周波領域におい
て誘電率が低く、誘電正接が小さく、且つ高強度を有す
る高周波用配線基板を提供することを目的とする。
Accordingly, the present invention can be fired at 1000 ° C. or lower so that multilayers can be formed using gold, silver, and copper as wiring conductors, and have a low dielectric constant and a high dielectric loss tangent in a high frequency region of 1 GHz or higher. An object of the present invention is to provide a high-frequency wiring board that is small and has high strength.

【0009】[0009]

【問題点を解決するための手段】本発明者は、上記問題
点を鋭意検討した結果、絶縁層の表面あるいは内部に、
周波数1GHz以上の高周波信号が伝送可能な配線層が
配設されてなる高周波用配線基板において、前記絶縁層
中に少なくともSiO2 、Al2 3 、MgO、ZnO
およびB2 3 を含む場合、非晶質成分として、Al2
3 、MgO、ZnOを含む場合、焼結体の高周波領域
での損失が増大すること、非晶質相を、実質上、SiO
2 、あるいは、SiO2 とB2 3 から構成し、その他
の金属化合物を結晶相として析出させると、高周波領域
における誘電損失を大幅に低減でき、低損失で高周波信
号を伝送できることを見出し、本発明に至った。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies on the above problems, the present inventor has found that the surface or inside of the insulating layer has
In a high-frequency wiring board provided with a wiring layer capable of transmitting a high-frequency signal of a frequency of 1 GHz or more, at least SiO 2 , Al 2 O 3 , MgO, ZnO
And B 2 O 3 , the amorphous component is Al 2
When O 3 , MgO, and ZnO are contained, the loss of the sintered body in the high-frequency region increases, and the amorphous phase is substantially changed to SiO 2.
2 and / or SiO 2 and B 2 O 3, and by depositing other metal compounds as a crystal phase, the dielectric loss in the high-frequency region can be significantly reduced and high-frequency signals can be transmitted with low loss. Invented the invention.

【0010】即ち、本発明の高周波用配線基板は、絶縁
層の表面あるいは内部に、周波数1GHz以上の高周波
信号が伝送可能な配線層が配設されてなる高周波用配線
基板において、前記絶縁層が、SiO2 、Al2 3
MgOおよびZnOを構成成分として含む複数の結晶相
と、SiO2 、またはSiO2 とB2 3 からなる非晶
質相とを具備する焼結体からなることを特徴とするもの
である。
That is, a high-frequency wiring board according to the present invention is a high-frequency wiring board in which a wiring layer capable of transmitting a high-frequency signal having a frequency of 1 GHz or higher is provided on or in an insulating layer. , SiO 2 , Al 2 O 3 ,
A plurality of crystalline phase containing MgO and ZnO as a component, and is characterized in that a sintered body and a SiO 2, or consists of SiO 2 and B 2 O 3 amorphous phase.

【0011】また、前記結晶相として、少なくともZn
OおよびAl2 3 を含む結晶相と、少なくともSiO
2 およびZnOを含む結晶相と、少なくともSiO2
よびMgO相とを含み、前記少なくともZnOおよびA
2 3 を含む結晶相として、スピネル型結晶相を、前
記少なくともSiO2 およびZnOを含む結晶相とし
て、ウイレマイト型結晶相を、さらに前記少なくともS
iO2 およびMgO相を含む結晶相として、エンスタタ
イト型結晶相を含むことを特徴とする。
Further, at least Zn is used as the crystal phase.
A crystal phase containing O and Al 2 O 3 and at least SiO 2
2 and a crystal phase containing ZnO, and at least a SiO 2 and MgO phase, wherein at least ZnO and A
As a crystal phase containing l 2 O 3 , a spinel crystal phase is used as the crystal phase containing at least SiO 2 and ZnO, and a willemite crystal phase is used as the crystal phase containing at least SiO 2 and ZnO.
It is characterized in that an enstatite type crystal phase is included as a crystal phase containing iO 2 and MgO phases.

【0012】さらに、前記配線層が、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、前記絶縁
層と同時焼成によって形成されたことを特徴とするもの
である。
Further, the wiring layer is a strip line,
It is characterized by comprising at least one of a microstrip line, a coplanar line, and a dielectric waveguide line, and formed by co-firing with the insulating layer.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明の高周波用配線基板とし
て、高周波素子を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、高周波用配線基板を具備する
高周波用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1は、絶縁材料からなる絶縁基板2と蓋
体3によりキャビティ4が形成されており、そのキャビ
ティ4内には、高周波素子5が搭載されている。なお、
蓋体3は、高周波素子5からの電磁波が外部に漏洩する
のを防止できる材料から構成されることが望ましい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A high-frequency wiring board according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a high-frequency package including a high-frequency wiring board. According to FIG. 1, the package 1 has a cavity 4 formed by an insulating substrate 2 made of an insulating material and a lid 3, and a high-frequency element 5 is mounted in the cavity 4. In addition,
The lid 3 is preferably made of a material that can prevent the electromagnetic wave from the high-frequency element 5 from leaking outside.

【0014】また、絶縁基板2の表面には、高周波素子
5と電気的に接続された配線層6が形成されている。本
発明によれば、この配線層6には、高周波信号として
は、1GHz以上、特に20GHz以上、さらには、5
0GHz以上、またさらには70GHz以上の高周波信
号が伝送される。従って、配線層6としては、これらの
高周波信号が損失なく伝送されることが必要となる。そ
のため、配線層6は、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種から構成されることが望ましい。また、
配線層6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。
On the surface of the insulating substrate 2, a wiring layer 6 electrically connected to the high-frequency element 5 is formed. According to the present invention, the wiring layer 6 has a high frequency signal of 1 GHz or more, particularly 20 GHz or more,
A high-frequency signal of 0 GHz or more, or even 70 GHz or more, is transmitted. Therefore, it is necessary for the wiring layer 6 to transmit these high-frequency signals without loss. Therefore, it is desirable that the wiring layer 6 be composed of at least one of a strip line, a microstrip line, a coplanar line, and a dielectric waveguide line. Also,
The wiring layer 6 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.

【0015】図1のパッケージにおいては、配線層6
は、アース層7とともにマイクロストリップ線路8を形
成している。また、この絶縁基板2の裏面には、外部電
気回路基板と接続される配線層9が形成され、アース層
7とともにマイクロストリップ線路10を形成してい
る。そして、配線層6および配線層9は、その端部がア
ース層7に形成されたスロット孔11を介して、各配線
層の端部が対峙するように形成することにより電磁結合
され、マイクロストリップ線路8とマイクロストリップ
線路10間で損失の少ない信号の伝送が行われる。
In the package shown in FIG.
Form a microstrip line 8 together with the ground layer 7. A wiring layer 9 connected to an external electric circuit board is formed on the back surface of the insulating substrate 2, and a microstrip line 10 is formed together with the ground layer 7. The wiring layer 6 and the wiring layer 9 are electromagnetically coupled by forming the ends through slot holes 11 formed in the ground layer 7 so that the ends of the wiring layers are opposed to each other. Transmission of a low-loss signal between the line 8 and the microstrip line 10 is performed.

【0016】本発明によれば、図1に示されるような高
周波パッケージにおける前記絶縁基板2を、構成成分と
して、少なくともSiO2 、Al2 3 、MgO、Zn
OおよびB2 3 を含む焼結体から構成する。また、こ
の焼結体は、結晶相と、その結晶相の粒界に非晶質相が
存在する。本発明によれば、結晶相は、SiO2 、Al
2 3 、MgO、ZnOを構成成分とする複数の結晶相
からなり、非晶質相は、実質的にSiO2 、またはSi
2 とB2 3 からなることが重要である。
According to the present invention, the insulating substrate 2 in the high-frequency package as shown in FIG. 1 is composed of at least SiO 2 , Al 2 O 3 , MgO, Zn
It is composed of a sintered body containing O and B 2 O 3 . Further, this sintered body has a crystal phase and an amorphous phase at a grain boundary of the crystal phase. According to the present invention, the crystal phase is SiO 2 , Al
It consists of a plurality of crystal phases containing 2 O 3 , MgO and ZnO as constituents, and the amorphous phase is substantially composed of SiO 2 or Si.
It is important to consist of O 2 and B 2 O 3 .

【0017】この非晶質相は、焼結体の高周波特性を決
定する1つの要因であり、特に高周波領域においては、
誘電損失を左右し、特に誘電損失を大きくしてしまう要
因である。本発明によれば、非晶質相が、SiO2 、ま
たはSiO2 とB2 3 からなる場合には、非晶質相自
体の誘電損失を低減できる結果、焼結体全体としての高
周波領域における誘電損失を低減することができるので
ある。
This amorphous phase is one factor that determines the high-frequency characteristics of the sintered body.
This is a factor that influences the dielectric loss and particularly increases the dielectric loss. According to the present invention, when the amorphous phase is made of SiO 2 , or SiO 2 and B 2 O 3 , the dielectric loss of the amorphous phase itself can be reduced. Can be reduced.

【0018】従って、非晶質相が、SiO2 、またはS
iO2 とB2 3 以外に、Al2 3 、ZnO、MgO
などの他の成分が含まれる場合には、非晶質相の高周波
領域の誘電損失が増大し、焼結体の誘電損失も増大する
結果となるのである。より具体的には、非晶質相中にお
けるAl、Zn、Mgの含有量は各元素がそれぞれ50
ppm以下であり、SiおよびB以外の元素量が合計で
100ppm以下であることが望ましい。また、この非
晶質相は、焼結体中において、20〜50重量%の割合
で含有されることが望ましい。
Therefore, when the amorphous phase is SiO 2 or S
In addition to iO 2 and B 2 O 3 , Al 2 O 3 , ZnO, MgO
When such other components are contained, the dielectric loss in the high frequency region of the amorphous phase increases, and the dielectric loss of the sintered body also increases. More specifically, the content of Al, Zn, and Mg in the amorphous phase is 50% for each element.
ppm or less, and the total amount of elements other than Si and B is desirably 100 ppm or less. The amorphous phase is desirably contained in the sintered body at a rate of 20 to 50% by weight.

【0019】従って、焼結体中に含まれるAl2 3
ZnO、MgOは、実質的にすべて結晶相中に取り込ま
れていることが必要となることから、結晶相として、S
iO2 、Al2 3 、MgO、ZnOを構成成分とする
複数の結晶相からなることから必要である。望ましい結
晶相としては、少なくともZnOおよびAl2 3 を含
む結晶相と、少なくともSiO2 およびZnOを含む結
晶相と、少なくともSiO2 およびMgO相を含む結晶
相を含むことが望ましい。これら3種の結晶相によっ
て、Al2 3 、MgOおよびZnOを結晶相中に取り
込むことができるのである。
Therefore, Al 2 O 3 ,
Since ZnO and MgO need to be substantially entirely incorporated in the crystal phase, S
This is necessary because it is composed of a plurality of crystal phases containing iO 2 , Al 2 O 3 , MgO, and ZnO as constituent components. Desirable crystal phases preferably include a crystal phase containing at least ZnO and Al 2 O 3 , a crystal phase containing at least SiO 2 and ZnO, and a crystal phase containing at least SiO 2 and MgO phase. With these three crystal phases, Al 2 O 3 , MgO and ZnO can be taken into the crystal phases.

【0020】なお、さらに具体的には、図2の焼結体の
組織の概略図に示すように、少なくともZnOおよびA
2 3 を含む結晶相としてZnAl2 4 で表される
スピネル型結晶相(SP)が、少なくともSiO2 およ
びZnOを含む結晶相としてZn2 SiO4 で表される
ウイレマイト型結晶相(W)が、さらに少なくともSi
2 およびMgO相を含む結晶相としてMgSiO3
表されるエンスタタイト型結晶相(E)が存在するのが
よい。なお、各結晶相中には、各成分以外に他の成分が
含まれてもよい。例えば、ZnAl2 4 には、MgA
2 4 からなるガーナイト型結晶が固溶して、(Z
n,Mg)Al2 4 のスピネル結晶相からなる場合も
ある。結晶相としては、上記の3種の結晶相以外に、S
iO2 (S)、コージェライト、Mg2 2 5 などの
結晶相が含まれてもよい。また、これらの結晶相の粒界
には、SiO2 、あるいはSiO2 とB2 3 とからな
る非晶質相(G)が存在する。
More specifically, as shown in the schematic diagram of the structure of the sintered body in FIG. 2, at least ZnO and A
A spinel-type crystal phase (SP) represented by ZnAl 2 O 4 as a crystal phase containing l 2 O 3 , and a willemite-type crystal phase (W) represented by Zn 2 SiO 4 as a crystal phase containing at least SiO 2 and ZnO ) But at least Si
An enstatite-type crystal phase (E) represented by MgSiO 3 is preferably present as a crystal phase containing the O 2 and MgO phases. In addition, in each crystal phase, other components may be included in addition to each component. For example, ZnA 2 O 4 has MgA
The garnite type crystal composed of l 2 O 4 forms a solid solution and (Z
It may be composed of a spinel crystal phase of (n, Mg) Al 2 O 4 . As the crystal phase, in addition to the above three crystal phases, S
Crystal phases such as iO 2 (S), cordierite, and Mg 2 B 2 O 5 may be included. At the grain boundaries of these crystal phases, there is SiO 2 or an amorphous phase (G) composed of SiO 2 and B 2 O 3 .

【0021】また、本発明における絶縁基板は、全体組
成として、SiO2 を30〜60重量%、Al2 3
18〜25重量%、MgOを5〜13重量%、ZnOを
5〜35重量%、B2 3 を5〜12重量%の割合で含
むことが望ましい。
The insulating substrate of the present invention has a total composition of 30 to 60% by weight of SiO 2 , 18 to 25% by weight of Al 2 O 3 , 5 to 13% by weight of MgO, and 5 to 35% by weight of ZnO. %, desirably containing B 2 O 3 in a proportion of 5 to 12 wt%.

【0022】本発明において、上記絶縁基板は、例え
ば、以下の方法によって作成される。
In the present invention, the insulating substrate is prepared, for example, by the following method.

【0023】まず、出発原料として、SiO2 、Al2
3 、MgO、ZnO、B2 3 を含む結晶化ガラス
と、ZnO粉末およびSiO2(溶融シリカ)粉末を用
い、これらを所望の比率で混合する。この場合、これら
の成分は、最終的に、一部のSiO2 、またはSiO2
とB2 3 を残し、残部はすべて結晶化されることが必
要である。かかる観点から望ましい組成としては、結晶
化ガラスが、SiO2 40〜52重量%、Al2 3
4〜32重量%、MgO4〜15重量%、ZnO6〜1
6重量%、B2 3 5〜15重量%であることが望まし
く、上記組成からなるガラス粉末に対して、ZnO粉末
を5〜29重量%、SiO2 (溶融シリカ)を1〜25
重量%の割合で添加することが望ましい。
First, as starting materials, SiO 2 , Al 2
Crystallized glass containing O 3 , MgO, ZnO, B 2 O 3 , ZnO powder and SiO 2 (fused silica) powder are used and mixed at a desired ratio. In this case, these components will eventually end up with some SiO 2 or SiO 2
And B 2 O 3 , and the rest needs to be crystallized. The composition desirably from this point of view, crystallized glass, SiO 2 40 to 52 wt%, Al 2 O 3 1
4-32% by weight, MgO4-15% by weight, ZnO6-1
6 wt% and B 2 O 3 are preferably 5 to 15 wt%, and ZnO powder is 5 to 29 wt% and SiO 2 (fused silica) is 1 to 25 wt% based on the glass powder having the above composition.
It is desirable to add at a ratio of% by weight.

【0024】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成し、その成形体を830〜10
00℃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。
A predetermined molded body is prepared using the mixed powder weighed and mixed with the above composition, and the molded body is 830 to 10
It can be manufactured by baking in an oxidizing atmosphere or an inert atmosphere at 00 ° C.

【0025】また、上記の焼結体を用いて本発明の高周
波用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。
In order to produce the high-frequency wiring board of the present invention using the above-mentioned sintered body,
A slurry is prepared by mixing using an appropriate organic solvent and a solvent, and the slurry is formed into a sheet by a well-known doctor blade method, calender roll method, rolling method, or press forming method. Then, after forming a through hole as desired in the sheet-like molded body, in the through hole,
A metal paste containing at least one of copper, gold, and silver is filled. Then, a high-frequency line pattern capable of transmitting a high-frequency signal is printed and applied on the surface of the sheet-like molded body using a metal paste by a screen printing method, a gravure printing method, or the like so that the thickness of the wiring layer is 5 to 30 μm. . After that, the plurality of sheet-shaped molded bodies are aligned and laminated and pressed, and then fired in an oxidizing atmosphere or a non-oxidizing atmosphere at 830 to 1000 ° C., whereby a wiring substrate can be manufactured.

【0026】そして、この配線基板の表面には、高周波
素子が搭載され配線層と高周波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、TABテープなどにより配線層と高周波素子とが接
続される。
On the surface of the wiring board, a high-frequency element is mounted and connected to a wiring layer so that high-frequency signals can be transmitted. As a connection method, the wiring layer is directly mounted on the wiring layer and connected, or the wiring layer and the high-frequency element are connected by wire bonding, TAB tape, or the like.

【0027】さらに、高周波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、高周波素子を気密に封止することができ、これに
より高周波用半導体装置を作製することができる。
Further, a cap made of the same kind of insulating material as the insulating substrate, another insulating material, or a metal having good heat dissipation properties is provided on the surface of the wiring board on which the high-frequency element is mounted, such as glass, resin or brazing material. By bonding with an adhesive, the high-frequency element can be hermetically sealed, whereby a high-frequency semiconductor device can be manufactured.

【0028】[0028]

【実施例】下記の組成からなる2種のガラスを準備し
た。
EXAMPLES Two glasses having the following compositions were prepared.

【0029】 ガラスA:SiO2 44重量%−Al2 3 29重量%
−MgO11重量% −ZnO7重量%−B2 3 9重量% ガラスB:SiO2 50重量%−Al2 3 15重量%
−MgO9重量% −ZnO18重量%−B2 3 8重量% そして、このガラス粉末に対して、平均粒径が1μm以
下のZnO粉末、溶融シリカ粉末(a−SiO2 )を用
いて、表1、表2の組成に従い混合した。
Glass A: SiO 2 44% by weight—Al 2 O 3 29% by weight
-MgO11 wt% -ZnO7 wt% -B 2 O 3 9 wt% Glass B: SiO 2 50 wt% -Al 2 O 3 15 wt%
-MgO9 wt% -ZnO18 wt% -B 2 O 3 8% by weight and, with respect to the glass powder, the average particle size using 1μm or less ZnO powder, fused silica powder (a-SiO 2), Table 1 And according to the composition shown in Table 2.

【0030】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
2 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高
周波用多層基板用磁器組成物の焼結体を得た。
Then, an organic binder, a plasticizer, and toluene were added to the mixture to prepare a slurry.
A μm green sheet was prepared. Then, five green sheets are laminated and 100 kg / c at a temperature of 50 ° C.
Thermocompression bonding was performed by applying a pressure of m 2 . After debinding the obtained laminate at 700 ° C. in a water vapor-containing / nitrogen atmosphere, it is fired in dry nitrogen under the conditions shown in Tables 1 and 2 to obtain a sintered body of the ceramic composition for a high-frequency multilayer substrate. Was.

【0031】得られた焼結体について誘電率、誘電正
接、抗折強度を以下の方法で評価した。誘電率、誘電正
接は、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TE
011モードの共振特性より、誘電率、誘電正接を算出
した。抗折強度は、試料形状 長さ70mm,厚さ3m
m,幅4mmとし、JIS−C−2141の規定に準じ
て3点曲げ試験を行った。測定の結果は表1、表2に示
した。
The obtained sintered body was evaluated for permittivity, dielectric loss tangent, and bending strength by the following methods. The dielectric constant and the dielectric loss tangent were measured by cutting out a sample having a diameter of 10 mm and a thickness of 5 mm, using a network analyzer and a synthesized sweeper at 15 to 20 GHz using a dielectric cylinder resonator method. In the measurement, a dielectric substrate of a sample was sandwiched between φ50 Cu plate jigs. Resonator TE
The dielectric constant and the dielectric loss tangent were calculated from the resonance characteristics of the 011 mode. The flexural strength is as follows: sample shape 70 mm long, 3 m thick
m and a width of 4 mm, and a three-point bending test was performed according to the provisions of JIS-C-2141. The measurement results are shown in Tables 1 and 2.

【0032】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)によって、その量が50ppm以上の元素を
表1、表2に示した。また、同様にリートベルト法によ
り結晶化度を割り出し、非晶質相の重量比率を算出し
た。
The crystal phase in the sintered body was identified by X-ray diffraction measurement, and the constituent elements in the amorphous phase were identified by EDX
Tables 1 and 2 show elements whose amounts are 50 ppm or more by (TEM). Similarly, the crystallinity was determined by the Rietveld method, and the weight ratio of the amorphous phase was calculated.

【0033】また、一部の試料については、フィラー成
分として、ZnO、SiO2 (非晶質)に代わり、結晶
質シリカ粉末(c−SiO2 )、Al2 3 粉末、Ca
O粉末を用いて同様に焼結体を作製し評価した(試料N
o.1、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.24〜2
7)。
For some samples, instead of ZnO and SiO 2 (amorphous) as filler components, crystalline silica powder (c-SiO 2 ), Al 2 O 3 powder, Ca 2
Similarly, a sintered body was prepared using O powder and evaluated (sample N
o.1, 8, 9, 22, 23). In addition, instead of the crystallized glasses A and B, the same evaluation was performed using glass C and glass D having the following compositions (sample Nos. 24 to 2).
7).

【0034】 ガラスC:SiO2 10.4重量%−Al2 3 2.5
重量% −B2 3 45.3重量%−ZnO35.2重量% −Na2 O6.6重量% ガラスD:SiO2 14重量%−Al2 3 24.7重
量% −B2 3 22.6重量%−CaO14.2重量% −Li2 O12.8重量%−Na2 O11.7重量%
Glass C: SiO 2 10.4% by weight—Al 2 O 3 2.5
Wt% -B 2 O 3 45.3 wt% -ZnO35.2 wt% -Na 2 O6.6 wt% Glass D: SiO 2 14 wt% -Al 2 O 3 24.7 wt% -B 2 O 3 22 .6 weight% -CaO14.2 weight% -Li 2 O12.8 weight% -Na 2 O11.7% by weight

【0035】[0035]

【表1】 [Table 1]

【0036】[0036]

【表2】 [Table 2]

【0037】表1、表2の結果から明らかなように、焼
結体中の非晶質成分が、SiO2 、またはSiO2 とB
2 3 とからなる本発明品は、いずれも60GHzの測
定周波数において誘電損失が20×10-4以下、誘電率
が5.5以下が達成されるとともに、強度20kg/m
2 以上の優れた強度が達成された。また、これらの試
料に対して、60GHz以下の測定周波数で測定した結
果、当然ながら、各試料の60GHzでの誘電損失より
もさらに低い誘電損失を示した。
As is clear from the results in Tables 1 and 2, the amorphous component in the sintered body was SiO 2 , or SiO 2 and B
Each of the products of the present invention composed of 2 O 3 achieves a dielectric loss of 20 × 10 −4 or less and a dielectric constant of 5.5 or less at a measurement frequency of 60 GHz and a strength of 20 kg / m 2.
Excellent strength of at least m 2 was achieved. In addition, as a result of measuring these samples at a measurement frequency of 60 GHz or less, it was obvious that the dielectric loss was lower than the dielectric loss of each sample at 60 GHz.

【0038】これに対して、非晶質相中にSiO2 、B
2 3 以外の成分が混入した試料No.1、8、9、22
〜27は、いずれも強度や誘電率の特性上では、大きな
変化はないものの、誘電損失が40×10-4以上と極端
に大きくなった。
On the other hand, in the amorphous phase, SiO 2 , B
Samples No. 1, 8, 9, 22 mixed with components other than 2 O 3
In Nos. To 27, the dielectric loss was extremely large at 40 × 10 −4 or more, although there was no significant change in the characteristics of strength and dielectric constant.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の高周波用配
線基板は、配線層に対して、1GHz以上のマイクロ波
及びミリ波等、さらには60GHzもの高周波の信号が
伝送される場合においても絶縁基板の誘電損失が格段に
低く、しかも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、高い強度を有す
ることから、配線基板の取扱いや過酷な条件下で使用さ
れる場合においてもクラック等による断線など発生がな
く、高信頼性の配線基板を提供できる。
As described in detail above, the high-frequency wiring board of the present invention can be applied to a case where microwaves and millimeter waves of 1 GHz or more, and even high-frequency signals of 60 GHz are transmitted to the wiring layer. Since the dielectric loss of the insulating substrate is remarkably low and 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, so that a high-frequency signal can be transmitted extremely well and without loss. In addition, since the insulating substrate has a high strength, even when the wiring substrate is handled or used under severe conditions, there is no disconnection due to cracks and the like, and a highly reliable wiring substrate can be provided.

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

【図1】本発明の高周波用配線基板を用いた高周波用パ
ッケージの一例を説明するための概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining an example of a high-frequency package using a high-frequency wiring board of the present invention.

【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。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the structure of a sintered body in the insulating substrate of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 高周波用パッケージ 2 絶縁基板 3 蓋体 4 キャビティ 5 高周波素子 6 配線層 7 アース層 8、10 マイクロストリップ線路 9 配線層 11 スロット孔 SP スピネル型結晶相 W ウイレマイト型結晶相 E エンスタタイト型結晶相 S SiO2 系結晶相 G 非晶質相DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High frequency package 2 Insulating substrate 3 Lid 4 Cavity 5 High frequency element 6 Wiring layer 7 Ground layer 8, 10 Microstrip line 9 Wiring layer 11 Slot hole SP Spinel type crystal phase W Willemite type crystal phase E Enstatite type crystal phase S SiO 2 crystal phase G Amorphous phase

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】絶縁基板の表面あるいは内部に、周波数1
GHz以上の高周波信号が伝送可能な配線層が配設され
てなる高周波用配線基板において、前記絶縁基板が、S
iO2 、Al2 3 、MgOおよびZnOを構成成分と
して含む複数の結晶相と、SiO2 、またはSiO2
2 3 からなる非晶質相とを具備する焼結体からなる
ことを特徴とする高周波用配線基板。
1. A frequency 1 on the surface or inside of an insulating substrate.
In a high-frequency wiring board provided with a wiring layer capable of transmitting high-frequency signals of GHz or higher,
a plurality of crystalline phase containing iO 2, Al 2 O 3, MgO and ZnO as a component, that a sintered body and a SiO 2, or consists of SiO 2 and B 2 O 3 amorphous phase Characteristic high-frequency wiring board.
【請求項2】前記結晶相として、少なくともZnOおよ
びAl2 3 を含む結晶相と、少なくともSiO2 およ
びZnOを含む結晶相と、少なくともSiO2およびM
gO相とを含むことを特徴とする請求項1記載の高周波
用配線基板。
2. A crystal phase containing at least ZnO and Al 2 O 3 , a crystal phase containing at least SiO 2 and ZnO, and a crystal phase containing at least SiO 2 and M 2.
2. The high-frequency wiring board according to claim 1, comprising a gO phase.
【請求項3】前記少なくともZnOおよびAl2 3
含む結晶相が、スピネル型結晶相である請求項2記載の
高周波用配線基板。
3. The high-frequency wiring board according to claim 2, wherein the crystal phase containing at least ZnO and Al 2 O 3 is a spinel crystal phase.
【請求項4】前記少なくともSiO2 およびZnOを含
む結晶相が、ウイレマイト型結晶相である請求項2記載
の高周波用配線基板。
4. The high-frequency wiring board according to claim 2, wherein the crystal phase containing at least SiO 2 and ZnO is a willemite-type crystal phase.
【請求項5】前記少なくともSiO2 およびMgO相を
含む結晶相が、エンスタタイト型結晶相である請求項2
記載の高周波用配線基板。
5. The crystal phase containing at least the SiO 2 and MgO phases is an enstatite type crystal phase.
The wiring board for high frequency described.
【請求項6】前記配線層が、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、前記絶縁基板と同
時焼成によって形成されたことを特徴とする請求項1記
載の高周波用配線基板。
6. The wiring layer is formed of at least one of a strip line, a microstrip line, a coplanar line, and a dielectric waveguide line, and is formed by co-firing with the insulating substrate. 2. The high-frequency wiring board according to claim 1, wherein:
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