JPH11511719A

JPH11511719A - 低誘電損失ガラス

Info

Publication number: JPH11511719A
Application number: JP8522879A
Authority: JP
Inventors: クマール，アナンダ，ホサケレ; サラー，バリー，ジェイ; プラビュー，アショク，ナラヤン; トーメイ，エレン，シュワルツ
Original assignee: サーノフコーポレイション
Priority date: 1995-01-27
Filing date: 1996-01-29
Publication date: 1999-10-12
Anticipated expiration: 2016-01-29
Also published as: KR19980701655A; US5958807A; DE69623930T2; CA2211875C; DE69623930D1; US6017642A; EP0805785A1; CA2211875A1; WO1996022949A1; KR100320630B1; EP0805785B1; JP3327556B2

Abstract

(57)【要約】グリーンテープ組成物を製造するため高マグネシウム含有マグネシウム−アルミノ珪酸塩ガラスを使用して段階的に焼結する。すなわち、最初に約500℃で有機材料を除去し、それからガラス転位温度より10〜30℃高い温度でガラスの結晶核形成に充分な時間保持し、最後により高温だが軟化温度より低い温度でガラスの結晶化を完了する。得られたガラス−セラミックは、かなりの量のフォルステライト結晶層を含むだろう。高周波数のマイクロ波用途に有用な多層セラミック印刷回路基板が製作される。焼結高マグネシウム酸化物含有ガラスは低比誘電率、低誘電損失率を有し、印刷回路基板に機械的強度を与える熱伝導性の金属あるいはセラミック支持基板と適合する熱膨張係数を有する。この基板はガリウムひ素素子に適合する。

Description

【発明の詳細な説明】発明の名称低誘電損失ガラス技術分野本発明は、合衆国陸軍省から授与されたDAAB07-94-C-C009号に基づく政府支援より達成された。合衆国政府は本発明に対して一定の権利を有する。本発明は、多層セラミック回路基板及びその製作方法に関する。とりわけ、本発明は、熱膨張係数が適当な値であり、低比誘電率とギガヘルツ領域の周波数において非常に低い誘電損失値を有するガラス／セラミック製の多層セラミック回路基板に関する。背景技術多層セラミック回路基板は、数十年間にわたってメインフレーム・コンピュータなどの高性能システムに使用されてきた。これらの回路基板は、有機接着剤や鋳型と混合されたセラミック及びガラス粉末からグリーンテープ合成物を作成することによって製造される。成形したテープにビア・ホールを穿ち、導電性金属の配線パターンをテープ上にスクリーン印刷する。異なる層の回路パターン間を電気的に相互接続するために、導電性金属インクがビア・ホールにもスクリーン印刷される。グリーンテープを適切な順番で積み重ね、一緒にプレスすることにより、ビア及び配線を相互に接触させる。この多層積層体を次に焼成して高分子接着剤やその他の有機材料を焼き払い、金属パターン及びセラミック層を焼結する。こうして、相互接続された集積回路を数層有するセラミック基板が形成される。セラミック材料の選定により、金属パターンを形成するため使用できる導電性金属の種類が決まる。アルミナなどのセラミックは焼結温度が高い、例えば約１５００℃、ので、回路パターンを作成するためには、モリブデンやタングステンなど融点の高い耐火性金属粉末が必要である。最近は、焼成温度が低いガラス及びガラスとセラミックの混合物が使用されるようになってきた。この場合、ガラスはかなり低い温度、例えば約1000℃未満、で焼結する。このようなガラス及びガラス／セラミック混合物により、耐火性金属より導電性が高いが比較的溶融温度が低い金属、例えば銀や金、銅、これらの混合物及び合金などを使用することが可能になった。これらの低温セラミック基板は、例えばシリコンの熱膨張係数とほぼ一致する熱膨張係数を持つものを選択することができ、したがって、低溶融温度のはんだやその他の接着剤を用いてシリコン素子が回路基板に直接固着される回路基板に使用されるようになってきた。銀、金または銅などの導電性金属の厚膜配線パターンを持つこのような低温同時焼成セラミック基板を作成するには、マグネシウム−アルミノ珪酸塩系及びリチウム−アルミノ珪酸塩系の結晶化可能なガラスが使用されてきた。ガラス−セラミック絶縁体基板は誘電率が低いので、高速デジタル・コンピュータにおける信号伝搬遅延を低下させ、また金属導体に対する抵抗率が低く、熱膨張率（ＣＴＥ）はシリコンの熱膨張率とほぼ一致するので、ハンダ結合部の信頼性が向上する。しかし、これらのガラス／ガラス・セラミック基板は、アルミナほどの強度がなく、また熱伝導率がアルミナに比べて著しく低い。アルミナ及びガラスまたはガラス／セラミック基板の両方の別の短所は、これらが焼成中に全方向に収縮するために、層の歪み及び結果的には回路パターンの歪みの問題が発生することである。低強度の問題を克服するために、積層グリーンテープ積層体は、用意された金属板上で焼成される。これらの金属板は、モリブデン、タングステン、コバール、インバールなど、機械的に強い心材を含むことが望ましい。これらの材料を銅などの高導電性金属層にめっきするか積層することにより、熱伝導を向上させることができる。グリーンテープ層をこの金属板の上に積み重ねて焼成すると、ガラス層は金属板に接着する。これにより少なくとも横つまりx及びy方向の収縮は抑制され、その結果収縮が発生するのは厚み、つまりｚ方向だけとなる。この横方向の収縮の除去により、良好な素子生成に悪影響を及ぼす歪み、反り、及び寸法上の問題は回避される。金属板または支持基板は、機械的強度及び及びヒートシンク機能の両方をセラミック多層回路基板に与える。しかし、この技術を使用する場合、得られる複合基板の反りや亀裂を防止するために、ガラス−セラミックの熱膨張率が選択された支持基板の熱膨張率と一致することが絶対必要となる。低温セラミック基板、特に金属支持セラミック回路基板の製造に適した材料として、結晶化可能なガラスまたは1000℃未満の温度で焼結することのできるガラスとセラミックの混合物がある。初期ガラス組成は、焼成により完全な高密度化及び結晶化が行われ、要求される熱的、電気的、及び機械的特性を備えたガラス −セラミック基板が得られるように選択される。これらのガラスの結晶化挙動は、その組成や熱的履歴、処理開始時のガラス粉末の粒径など、多くの要素に依存する。ガラスとセラミックの混合物を使用する場合には、昇温時のガラス相の軟化により、ほとんどまたは全く結晶化することなく高密度化が達成される。ここで得られるセラミックの性質は、処理開始時の材料及びセラミック中のそれらの既知の割合から予測することができる。現在まで、低温セラミック基板の誘電体組成物の選択を支配する主な要素は、高速デジタル分野における信号伝搬遅延を低減するための低誘電率の必要性、及びセラミック基板とシリコンの熱膨張係数を一致させる必要性であった。熱膨張係数の一致は、シリコン集積回路チップとセラミック基板との間の直接はんだ接続部の信頼性向上のためである。過去には、マグネシウム−アルミノ珪酸塩系の結晶化可能なガラス、特にコージエライト結晶相を有するガラスが選択されてきた。これは、コージエライト結晶相の熱膨張率が低いことは公知であり、比誘電率も低いためである。しかし、コージエライトの化学量論的組成は、1000℃未満の温度では良好に焼結しない。また、これらの熱膨張係数は容認できないほど低く、7〜10×10^-7／℃の範囲である。得られるガラス−セラミックの焼結性を向上し、かつ熱膨張係数を増大させるため、クマール（Kumar）らは、マグネシウム成分を多く含むが、完全にコージエライト結晶相のままである組成を選択した（米国特許第4,301,324号参照）。これらの組成は、形成される基板の熱膨張係数をシリコンの熱膨張係数によって限定し、20〜40×10^-7／℃の範囲となるように調整された。近藤らは、「多層基板用の低焼成温度セラミック材料（Low Firing Temperatu re Ceramic Material for Multilayer Substrate）」（Multilayer Ceramic Device ,Advances in Ceramics,Vol.19）と題する論文で、焼結性を向上し、熱膨張係数をまだシリコンのそれに一致する24×10^-7／℃にまで高めるために、亜鉛酸化物を追加成分として含む改良コージエライト・ガラス組成を教示した。これらの組成は、マグネシウム酸化物−アルミノ珪酸塩の３成分系のコージエライト結晶相またはムライト結晶相領域のいずれかに完全に位置する。ホレーラン（Holleran ）らは、「電子部品実装用のガラス・セラミック（Glass Ceramics for Electro nic Packaging）」と題する欧州特許出願第0 289 222 A1号（1988年）で、同一の結果を達成するために、マグネシウム酸化物−アルミノ珪酸塩系コージエライト組成物に特定のアルカリ及びアルカリ土類の酸化物を添加した。先行技術のコージエライト・ガラス−セラミックの支配的な結晶相は、アルファ・コージエライトであり、２次相はエンスタタイトMgSiO₃であることが突き止められている。ガラス組成物へのその他の添加物によって形成されるわずかな結晶相及び残りのガラスから、ガラス・セラミック構造が形成される。第１図は、 MgO−Al₂O₃-SiO₃の３成分系の状態図であり、存在可能な様々なガラス及びそれらの結晶相領域を示す。コージエライト系のガラスは、符号Ａで示されている。前述の先行技術の組成は、自立構造の同時焼成多層基板の製造には適しているが、コバールやインバール等製または銅−モリブデン−銅、銅−タングステン− 銅、銅／コバール／銅、銅／インバール／銅等の複合材製の公知の支持基板、または窒化アルミニウム、シリコンカーバイド等のセラミック材料の支持基板に対しては使用できない。これらの支持基板は全て、30〜60×10^-7／℃の範囲の熱膨張係数を有する。このような複合構造の製造に適したガラス組成物を開発することが望ましい。誘電ガラス−セラミックは、選択された支持板及び回路パターンや回路間のビア相互接続形成に用いられる厚膜導体に良好に接着しなければならない。本発明の別の目的は、ガリウムひ素（GaAs）素子に一致する熱膨張係数を有するセラミック基板構造を製造することである。これらのガラス−セラミック基板は低比誘電率を有し、マイクロ波周波数範囲においても非常に低い誘電損失を有する必要がある。適切な比誘電率は５〜７の範囲である。tan∂で表わされる誘電損失は、2×10^-3以下でなければならない。したがって、高周波デジタルまたはマイクロ波信号を伝達する導体の絶縁体として適切な誘電材であって、低誘電損失損率と低比誘電率を有し、さらに金属基板、特に前述の銅被覆複合基板、セラミック基板、及びマイクロ波素子の作成に幅広く使用されるガリウムひ素と親和する熱膨張率を有する誘電材を提供することがきわめて望ましい。先行技術のマグネシウム−アルミノ珪酸塩、コージエライト系ガラスは、幾つかの興味深い特性を備えている。例えば、焼結により細孔の無い材料を形成する能力、低焼結温度、高破断強度、めっき時に使用される化学薬品に対する適正な耐性、及び優れた表面仕上などである。しかし、コージエライト・ガラスは、金属またはセラミック支持基板ともガリウムひ素とも親和する熱膨張係数を有しない。発明の開示我々は、酸化マグネシウム−アルミノ珪酸塩３成分系でフォルステライト結晶相領域の組成を有するガラスは、焼成した場合に1000℃未満の温度で良好な焼結性を示し、支持基板に良好に接着し、金属またはセラミック支持基板に適合する適正な熱膨張係数を有し、低比誘電率及び低誘電損失特性を特徴とするグリーンテープを形成できることを見出した。さらに我々は、これらのガラスを含むグリーンテープを段階的に昇温し、最初はガラスの転移温度より約10〜30℃高い温度に加熱し、その温度に維持してガラス全体で結晶核を生成し、次に温度を上げてガラスの結晶化を完了させることにより、ガラスの誘電損失の値を低くすることができることを見出した。本発明のガラスは、低い、すなわち６未満の比誘電率と、GHz周波数範囲において非常に低い誘電損失率（tan∂＜2×10^-3）と、ガリウムひ素（GaAs）素子及び前述の支持基板と適合する熱膨張率である45〜60×10^-7／℃範囲の熱膨張係数とを有する、マグネシウム成分の含有率が高いマグネシウム−アルミノ珪酸塩ガラスである。本発明の内容は、添付の図面と共に以下の詳細な説明を検討することにより、容易に理解することができる。図面の簡単な説明図１は、酸化マグネシウム−アルミナ珪酸塩系の３成分状態図であり、本発明及び先行技術の組成物の組成を示している。図２は、本発明で有用なガラスの示差熱分析曲線である。図３は、本発明のガラスの５０Ω伝送線における対周波数（ギガヘルツ単位）損失／インチを示すグラフである。発明を実施するための最良の形態本発明のガラスは、少なくとも26重量％のMgOを含むMgO−Al₂O₃−SiO₂ガラスであり、特定の特性とするため他の金属酸化物を任意に含めることができる。これらのガラスにおける高MgO含有率は、高熱膨張係数、低誘電損失、向上された焼結性、及び優れた表面仕上げを得るのに役立つ。酸化鉛（PbO）や酸化バリウム（BaO）などの追加酸化物の含有により、例えば特に支持基板への接着性を向上させたり、誘電損失率を低下させることができる。本発明のガラスは、必要な量の適切な金属酸化物粉末を混合し、一緒に溶融することによって生成される。本発明のガラス作成に使用した酸化物は、酸化物全体重量の少なくとも26％の量の酸化マグネシウムを含む。例えばCu／Mo／Cu、Cu、／インバール／Cu、またはCu／コバール／Cuなどの銅覆複合基板にセラミックを適合させる場合は、MgOに加えて、酸化物全体の重量の約45〜52％の酸化シリコンと、五酸化リンP₂O₅、酸化ホウ素B₂O₃、酸化鉛PbO、及び酸化ジルコニウムZrO₂をはじめとする微量の酸化物と、釣り合いを保つ酸化アルミニウムAl₂O₃を含む組成のガラスを使用することができる。このセラミックを、例えばコバール等の金属の支持基板に適合させる場合には、比較的大量の酸化バリウムを含むガラスが追加される。代表的な適切なガラスは、26〜34重量％のMgO、12〜18重量％のBaO、5〜20重量％のAl₂O₃、20〜26重量％のSiO₂、10〜16重量％の酸化ホウ素B₂O₃、及び微量の追加酸化物からなる組成を有する。酸化物は、1500〜1650℃の範囲の温度で共に溶融して、急冷されることによりガラスを生成する。このガラスをボールミルで粉砕して、微細なガラス粉末が得られる。次に、ガラス粉末を在来型の結合剤、可塑剤、及び界面活性剤と混合し、グリーンテープ組成物を形成する。幾つかのグリーンテープ層を一つに重ね合わせ、プラテン・プレスにより90℃で約1500psiの圧力でプレスし、積層グリーンテープを形成する。本発明の工程に従って、積層グリーンテープを３段階で焼成する。最初に約500℃の温度を約１時間維持し、有機材料を焼却除去する。次に温度をガラスのガラス転移温度より約10〜30℃高い温度にまで上げ、さらに30〜120 分間維持し、ガラスの結晶核生成を完了させる。最後に温度をガラスの軟化点近くの温度にまで上昇し、さらに30〜120分間かけてガラスの結晶化を完了させる。特定のガラスのガラス転移温度及び結晶化温度は、従来の示差熱分析曲線を用いて決定することができる。この結晶化段階は、ガラスの低比誘電率及び低誘電損失率を確保するために重要である。我々は、複合支持基板と共に使用するのに有用な本発明のガラスを、以下に述べる組成領域内の組成になるようにした。それは、図１の符号Ｂで示される酸化マグネシウム−アルミノ珪酸塩３成分系のフォルステライト結晶相領域内であり、約26〜35重量％の酸化マグネシウムと、約10〜25重量％の酸化アルミニウムと、約45〜52重量％の酸化シリコンと、さらに酸化ホウ素、五酸化リン、ジルコニア、酸化鉛、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物等を含む１０重量％以下の調整酸化物とからなる。コバール等の金属支持基板と共に使用するのに好適な本発明のガラスは、以下の領域の組成を有する。約26〜34重量％の酸化マグネシウムと、約12〜18重量％の酸化バリウムと、約5〜20重量％の酸化アルミニウムと、約20〜26重量％の酸化シリコンと、約10〜16重量％の酸化ホウ素、約1〜3重量％の酸化ジルコニウム及び約2重量％以下の五酸化リンからなる。本発明のガラスは、前述の一連の焼成手順に従って焼成した後、主に２種類の結晶相すなわちアルファーコージエライト及びフォルステライトMg₂SiO₄を有する。フォルステライト・ガラスはコージエライトより高い熱膨張係数を有するが、強度はコージエライトに及ばないので、今日までセラミック多層回路基板を作成する上であまり関心を持たれなかった。しかし、ここでは機械的に強固な支持基板上に支持される多層セラミック回路に使用されるので、ガラスの強度は重要ではない。高い熱膨張係数の支持基板を使用する本願では、高い熱膨張係数がまた非常に望ましく、シリコンよりむしろガリウムひ素に適合する熱膨張係数が要求される。以下、実施例を示しながら本発明をさらに詳しく説明するが、本発明をここで説明する詳細に限定するものではない。実施例１ガラスは、以下の各重量％の酸化物から製造した。上記のガラスを平均径7.5ミクロンの粒子に粉砕した。このガラスの示差熱分析曲線を図２に示す。このグラフは、このガラスが875℃のガラス転移温度を有し、880〜915℃の結晶核生成範囲を有することを示す。ピーク焼結温度は960℃ である。粉末状にしたガラスに在来型の結合剤、界面活性剤、可塑剤及び溶剤を添加してグリーンテープ・スラリにし、ドクター・ブレードを用いる周知の方法でグリーンテープに成形する。グリーンテープ数層をプラテン・プレスにより90℃、約 1500psiの圧力で一緒にプレスして積層グリーンテープを形成する。積層グリーンテープを炉内の空気中で加熱する。最初は500℃で1時間、次に900℃（ガラス転移温度より約25℃高い温度）で1時間そして925℃で１時間である。上記のようにして焼結したガラスは、熱膨張係数45×10^-7／℃、比誘電率5.7 及び誘電損失(tan∂×10³)1.6を有する。同一組成のグリーンテープを900℃で1時間加熱することにより、同一ｋ積層グリーンテープ標本を焼成した（標本Ａ）。実施例１及び標本Ａのガラスの熱膨張係数及び誘電特性を比較して以下にまとめる。このように、本発明の３段階プロセスに従って形成したガラス−セラミックは、焼成温度はより高かったが、熱膨張係数、比誘電率及び誘電損失の値はより低くなった。標本Ａのガラスを925℃に再加熱して1時間維持した後、室温にまで冷却したところ、対照Ａの特性及びミクロ構造は、実施例１のガラスと同様になった。これは、２段階加熱が本発明に関わる特性に影響を及ぼすことを示している。実施例２〜４本発明により形成される実施例１と同様の特性及び組成を有するその他のガラスの組成をまとめると次の通りである。 925℃で焼結した上記ガラスの特性は次の通りである。上記のガラス組成は、適切な金属やセラミックの支持基板上に固着される在来型の低温多層回路基板、あるいは積層グリーンテープの双方の形成に使用することができる。これらのガラスは、本発明のガラス粉末、粉末上の導電性銀金属、及び充分な溶剤と他の従来成分からなる銀厚膜インク及びビア・ホール埋込みインクへの使用に見事に適しており、成形されたグリーンテープ上にインクをスクリーン印刷することができる。マイクロ波ストリップライン及びその他の薄膜構造は、真空蒸着、スパッタリング、めっき、平板印刷及びエッチングをはじめとする従来の薄膜製法によって、本発明のガラス−セラミック基板の焼成後研磨した表面上に作成することができる。最高40ＧＨｚまでの周波数における信号損失特性を測定し、アルミナの場合と比較した。その結果を図３に示す。本発明のガラス−セラミックは、この範囲全体にわたってアルミナに充分匹敵し、他の周知のマグネシウム・アルミノ珪酸塩ガラス−セラミックと比較して非常に低い。本発明の高MgO含有率のマグネシウム−アルミノ珪酸塩ガラスの結晶化温度は、本発明のグリーンテープ組成物に約１〜10重量％の結晶化コージエライトを追加することにより、多少変えることができる。実施例５実施例１でグリーンテープを形成するために使用したスラリのガラス粉末に、結晶コージエライト粉末（2.0重量％）を添加した。これによって得られる組成物を900℃で焼結したときの熱膨張係数及び誘電特性は、925℃で焼結した実施例１の場合と同一であった。このように、少量の結晶コージエライトを添加すると、ガラスのピーク結晶化温度が低下する。この例では、970℃から937℃にまで低下した。焼結温度の低下により、銀導体の局所的溶融の危険性が低減する。得られたガラス−セラミック基板の熱膨張係数、比誘電率、及び誘電損失率は、実施例１のガラス−セラミック基板の場合とほぼ同一値となった。実施例６実施例１のガラス粉末を含む10枚のばらばらのグリーンテープを、1500ポンド／平方インチの圧力及び90℃の温度で積層プレスにより一緒にプレスすることにより、１つの積層グリーンテープが形成された。こうしてできた積層板を、適切に用意された同一サイズで厚さ0.020インチの銅−モリブデン−銅支持基板上に載せ、室温で500ポンド／平方インチ未満の圧力で積層板と支持板を一緒にプレスした。この複合板をベルト加熱炉内の空気中で925℃のピーク焼成温度にまで徐々に加熱した。室温にまで冷却した後、支持基板にしっかりと接着した一体構造の焼結ガラス−セラミック積層板から成る複合基板が得られた。積層板は焼結中にｘ方向及びｙ方向には収縮しなかったが、厚さ方向には約４５％収縮した。標本Ｂここでは、酸化マグネシウム−アルミノ珪酸塩の３成分系でコージエライト結晶相に該当する先行技術の組成を持つガラス粉末から成る積層グリーンテープを代用して、実施例６と同じ手順に従った。このガラスは、22重量％のMgO、25重量％のAl₂O₃、50重量％のSiO₂、1.5重量％のB₂O₃、及び1.5重量％のP₂O₅からなる。このガラス−セラミック基板の熱膨張係数は、34×10^-7／℃である。焼成後、反りが著しい複合構造が得られ、このガラス−セラミック基板は、ガラス−セラミック基板と支持基板のそれぞれの熱膨張係数の大きな不適合のために、金属板によって生じた引張り応力により、多くの亀裂が発生した。実施例７〜９コバール等の特定の金属支持基板は、約300℃を超えると熱膨張係数が急激に増大するので、コバール等の金属に接着して使用する場合は、さらに高い酸化マグネシウム含有量のガラスを使用することができる。その組成を下表に示す。実施例10 実施例７のガラス粉末から成る10枚のグリーンテープを1500psiの圧力及び90 ℃の温度で積層プレスにより一緒にプレスすることにより、１枚の積層グリーンテープが形成された。こうして得られた積層板を、適切に用意された厚さ0.020 インチのコバール製支持基板上に載せた。積層グリーンテープとコバール支持基板とを室温で500psiの圧力で一緒にプレスした。この複合基板を次にベルト加熱炉内で、空気中で最高温度900℃にまで加熱した。室温にまで冷却した後、コバール支持基板にしっかりと接着した焼結ガラス− セラミックを備える複合基板が得られた。積層基板はｘ方向及びｙ方向には収縮しなかったが、厚さ方向には約455％収縮した。複合基板に湾曲や反りは見られなかった。このように、ガラス−セラミック板とコバール支持板の熱収縮率はぴったり一致した。以上、本発明を特定の実施例に則して説明したが、当業者は様々な代替組成や代替反応条件を思いつくことができる。そうした代替例は、本発明に含まれるものとする。本発明の範囲は、請求の範囲の記載によってのみ限定されるものとする。

【手続補正書】【提出日】１９９８年１２月１４日【補正内容】請求の範囲１．フォルステライト及びコージエライト結晶相を有し、少なくとも２６重量％の酸化マグネシウムを含有し、比誘電率が６以下、損失係数が２（tan ∂×10^-3 ）以下で、熱膨張係数が４５〜６０×１０^-7／℃である焼成ガラスセラミック組成物。２．少なくとも２６重量％から３５重量％の酸化マグネシウムと、約４５〜５２重量％の酸化シリコンと、約１０〜２５重量％の酸化アルミニウムから構成される請求項1記載の組成物。３．さらに１０重量％までのＰｂＯ、Ｂ₂Ｏ₃、Ｐ₂Ｏ₅及びＺｒＯ₂のうちから選ばれた酸化物を備える請求項１記載の組成物。４．結晶コージエライトをさらに備える請求項１記載の組成物。５．少なくとも２６重量％の酸化マグネシウムと、約１２〜１８重量％の酸化バリウムと、約５〜２０重量％の酸化アルミニウムと、約２０〜２６重量％の酸化シリコンと、約１０〜１６重量％の酸化ボロンから構成される請求項１記載の組成物。６．焼成時には、比誘電率が５以下、損失係数が２（tan ∂×10^-3）以下で、熱膨張係数が４５〜６０×１０^-7／℃である少なくとも２６重量％の酸化マグネシウムから構成されるグリーンテープ組成物。７．前記ガラスは、少なくとも２６から３５重量％までの酸化マグネシウムと、約４５〜５２重量％の酸化シリコンと、約１０〜２５重量％の酸化アルミニウムと結合剤から構成される請求項６記載の組成物。８．前記ガラスは、少なくとも２６重量％の酸化マグネシウムと、約１２〜１８重量％の酸化バリウムと、約５〜２０重量％の酸化アルミニウムと、約２０〜２６重量％の酸化シリコンと、約１０〜１６重量％の酸化ボロンと、結合剤から構成される請求項7記載の組成物。９．ガラス粉と有機結合剤の混合物から低比誘電率、低損失で４５〜６０×１０^-7／℃の熱膨張係数を有するガラスセラミックを調整する方法において、前記ガラス粉は少なくとも２６重量％の酸化マグネシウムからなり、フォルステライトとコージエライトの結晶相を有しており、ａ）約５００℃まで加熱して有機材料を焼却除去、ｂ）ガラスのガラス転位温度より１０〜３０度高い温度まで加熱して、ガラスの結晶核を形成、と、ｃ）ガラスの軟化温度以下のより高い温度まで加熱して、ガラスの結晶化を完了、の工程を順番に備える調整方法。１０．前記ガラスは、少なくとも２６から３５重量％までの酸化マグネシウムと、約４５〜５２重量％の酸化シリコンと、約１０〜２５重量％の酸化アルミニウムから構成される請求項９記載の調整方法。１１．前記ガラスは、さらに１０重量％までの調整酸化物から構成されている請求項９記載の方法。１２．少なくとも２６から３５重量％までの酸化マグネシウムと、約４８〜５２重量％の酸化シリコンと、約１０〜２５重量％の酸化アルミニウムから構成される複数の焼結ガラス層からなり、各層上に回路パターンを有する銅被覆金属支持基板上の多層セラミック回路基板。１３．前記支持基板は、窒化アルミニウム、シリコンカーバイド、アルミナ及びダイアモンドからなるグループの中から選ばれたセラミックである請求項１２記載の回路基板。１４．金属支持基板上に、少なくとも２６重量％から３５重量％までの酸化マグネシウムと、約１２〜１８重量％の酸化バリウムと、約５〜２０重量％の酸化アルミニウムと、約２０〜２６重量％の酸化シリコンと、約１０〜１６重量％の酸化ボロンから構成される複数の焼結ガラス層からなる多層セラミック回路基板。１５．前記支持基板は、モリブデン、タングステン、コバール及びインバールからなるグループの中から選ばれた金属である請求項１５記載の回路基板。１６．前記焼結ガラス層は、フォルステライト及びコージエライトの結晶相を有し、比誘電率が６以下、損失係数が２（tan ∂×10^-3）以下で、熱膨張係数が４５〜６０×１０^-7／℃である請求項１５記載の回路基板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者プラビュー，アショク，ナラヤンアメリカ合衆国ニュージャージー州イーストウィンザーメドウレーン 21 (72)発明者トーメイ，エレン，シュワルツアメリカ合衆国ニュージャージー州プリンストンジャンクションジェフリーレーン８

Claims

【特許請求の範囲】１．フォルステライト−コージエライト結晶相領域を有し、少なくとも２６重量％の酸化マグネシウムを含有し、比誘電率が６以下、損失係数が２（tan∂×1 0_-3）以下である焼成ガラス組成物。２．少なくとも２６重量％から３５重量％の酸化マグネシウムと、約４５〜５２重量％の酸化シリコンと、約１０〜２５重量％の酸化アルミニウムから構成される請求項１記載の組成物。３．さらに１０重量％までの調整酸化物から構成される請求項１記載の組成物。４．前記調整酸化物は、ＰｂＯ、Ｂ₂Ｏ₃、Ｐ₂Ｏ₅及びＺｒＯ₂からなるグループの中から選ばれたものである請求項３記載の組成物。５．少なくとも２６重量％の酸化マグネシウムと、約１２〜１８重量％の酸化バリウムと、約５〜２０重量％の酸化アルミニウムと、約２０〜２６重量％の酸化シリコンと、約１０〜１６重量％の酸化ボロンから構成される請求項１記載の組成物。６．フォルステライト−コージエライト結晶相領域を有し、少なくとも２６重量％の酸化マグネシウムを含有し、比誘電率が５以下、損失係数が２（tan∂×1 0_-3）以下のガラスと結合剤からなるグリーンテープ組成物。７．前記ガラスは、少なくとも２６重量％から３５重量％までの酸化マグネシウムと、約４５〜５２重量％の酸化シリコンと、約１０〜２５重量％の酸化アルミニウムから構成される請求項６記載の組成物。８．前記ガラスは、少なくとも２６重量％の酸化マグネシウムと、約１２〜１８重量％の酸化バリウムと、約５〜２０重量％の酸化アルミニウムと、約２０〜２６重量％の酸化シリコンと、約１０〜１６重量％の酸化ボロンと結合剤から構成される請求項７記載の合成物。９．ガラス粉と有機結合剤の混合物から低比誘電率、低損失のガラスセラミックを調整する方法において、前記ガラス粉は少なくとも２６重量％の酸化マグネシウムからなり、フォルステライト−コージエライト結晶相領域を有しており、ａ）約５００℃まで加熱して有機材料を焼却除去、ｂ）ガラスのガラス転位温度より１０〜３０度高い温度まで加熱して、ガラスを結晶核形成、と、ｃ）ガラスの軟化温度以下のより高い温度まで加熱して、ガラスの結晶化を完了、の工程を順番に備える調整方法。１０．前記ガラスは、少なくとも２６重量％から３５重量％までの酸化マグネシウムと、約４５〜５２重量％の酸化シリコンと、約１０〜２５重量％の酸化アルミニウムから構成される請求項９記載の調整方法。１１．前記ガラスは、さらに１０重量％までの調整酸化物から構成されている請求項９記載の方法。１２．少なくとも２６から３５重量％までの酸化マグネシウムと、約４８〜５２重量％の酸化シリコンと、約１０〜２５重量％の酸化アルミニウムから構成される複数の焼結ガラス層からなり、各層上に回路パターンを有する銅被覆金属支持基板上の多層セラミック回路基板。１３．前記焼結ガラス層は、フォルステライト結晶相を有するガラスを含んでいる請求項１２記載の回路基板。１４．前記支持基板は、窒化アルミニウム、シリコンカーバイド、アルミナ及びダイアモンドからなるグループの中から選ばれたセラミックである請求項１２記載の回路基板。１５．金属支持基板上に、少なくとも２６重量％から３５重量％までの酸化マグネシウムと、約１２〜１８重量％の酸化バリウムと、約５〜２０重量％の酸化アルミニウムと、約２０〜２６重量％の酸化シリコンと、約１０〜１６重量％の酸化ボロンから構成される複数の焼結ガラス層からなる多層セラミック回路基板。１６．前記支持基板は、モリブデン、タングステン、コバール及びインバールからなるグループの中から選ばれた金属である請求項１５記載の回路基板。