WO2022153797A1 - セラミック基板、セラミック基板用グリーンシート及びセラミック基板用複合粉末 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a ceramic substrate, a green sheet for a ceramic substrate, and a composite powder for a ceramic substrate.
- the probe card usually has a test head that contacts a semiconductor wafer, a printed ceramic substrate that is connected to a tester, and a ceramic substrate called an interposer substrate that connects the printed ceramic substrate and the test head.
- a ceramic substrate containing glass and a ceramic filler as a ceramic substrate that can be fired at a low temperature.
- the distance between the electrode pads of the printed ceramic substrate is larger than the distance between the electrode pads in the test head.
- An electrode pad corresponding to the electrode pad of the printed ceramic substrate is provided on one main surface of the interposer substrate, and an electrode pad corresponding to the electrode pad of the test head is provided on the other main surface. There is.
- the electrode pad on one main surface side and the electrode pad on the other main surface side are connected by an internal conductor. Therefore, in the interposer substrate, it is important that the position accuracy of the electrode pads on both main surfaces is high.
- the inspection using the probe card is performed in a wide temperature range such as -40 ° C to + 125 ° C. Therefore, when the inspection temperature changes, the coefficient of thermal expansion of the interposer substrate is tested so that there is no difference between the distance between the electrode pads of the interposer substrate and the distance between the electrode pads of the test head, printed ceramic substrate, etc. It is preferable to approximate it to the coefficient of thermal expansion of the head or the printed ceramic substrate. Therefore, the interposer substrate is preferably made of a material whose thermal expansion coefficient can be adjusted according to the usage environment.
- An object of the present invention is to provide a ceramic substrate capable of low-temperature firing, having a low coefficient of thermal expansion, and having high mechanical strength.
- the glass has a glass composition of SiO 2 60 to 80%, B 2 O 3 10 to 30%, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 1 to 10%, MgO + CaO + SrO + BaO 0 in mass%. It preferably contains ⁇ 20%.
- Li 2 O + Na 2 O + K 2 O refers to the total amount of Li 2 O, Na 2 O and K 2 O.
- MgO + CaO + SrO + BaO refers to the total amount of MgO, CaO, SrO and BaO.
- the coefficient of thermal expansion in the temperature range of ⁇ 40 to +125 ° C. is preferably 3.0 ⁇ 10 -6 to 4.6 ⁇ 10 -6 / ° C.
- the "coefficient of thermal expansion in the temperature range of ⁇ 40 to + 125 ° C.” can be measured with, for example, a dilatometer.
- the three-point bending strength is larger than 280 MPa.
- the "three-point bending strength” refers to a measurement sample having a thickness of 3.0 mm and measured by a method conforming to JIS R1601 (2008).
- the green sheet for a ceramic substrate of the present invention contains glass, a first ceramic filler, a second ceramic filler and a third ceramic filler, the first ceramic filler is alumina, and the second ceramic filler is willemite.
- the third ceramic filler is zirconia and / or zircone.
- the composite powder for a ceramic substrate of the present invention contains glass, a first ceramic filler, a second ceramic filler and a third ceramic filler, the first ceramic filler is alumina, and the second ceramic filler is willemite.
- the third ceramic filler is zirconia and / or zircone.
- a ceramic substrate which can be fired at a low temperature, has a low coefficient of thermal expansion, and has high mechanical strength.
- a plurality of internal conductors 20 are arranged inside the ceramic substrate 10.
- Each of the inner conductors 20 penetrates the interlayer electrode 21 located between the adjacent ceramic layers 11 and the ceramic layer 11, and faces the interlayer electrodes in the stacking direction of the ceramic layer 11 via the ceramic layer 11. It has a via hole electrode 22 that connects 21 to each other.
- the plurality of internal conductors 20 are provided so as to straddle the first main surface 10a and the second main surface 10b of the ceramic substrate 10.
- the end of the inner conductor 20 on the first main surface 10a side is connected to the electrode pad 31 provided on the first main surface 10a.
- the end of the inner conductor 20 on the second main surface 10b side is connected to the electrode pad 32 provided on the second main surface 10b.
- the distance between the adjacent electrode pads 32 is longer than the distance between the adjacent electrode pads 31. Therefore, when the ceramic substrate 10 is used as an interposer substrate, the test head is connected to the second main surface 10b side, and the ceramic substrate 10 is connected to the first main surface 10a side.
- the coefficient of thermal expansion in the temperature range of -40 to + 125 ° C. is preferably 3.0 ⁇ 10 -6 to 4.6 ⁇ 10 -6 / ° C., particularly 3.2 ⁇ 10 -6 to 4. It is 5 ⁇ 10 -6 / ° C.
- the coefficient of thermal expansion of the ceramic substrate 10 is out of the above range, the difference from the coefficient of thermal expansion of the semiconductor wafer becomes large, and when the inspection temperature changes, the distance between the electrode pads of the interposer substrate and the test head, printed ceramic substrate, etc. The difference in distance between the electrode pads is likely to be large.
- the three-point bending strength is preferably larger than 280 MPa, particularly 300 MPa or more.
- the mechanical strength of the ceramic substrate 10 tends to decrease.
- the specific gravity is preferably 4.5 g / cm 3 or less, 4.4 g / cm 3 or less, 4.3 g / cm 3 or less, 4.2 g / cm 3 or less, 4.1 g / cm 3 or less, In particular, it is 4.0 g / cm 3 or less.
- the specific gravity of the ceramic substrate 10 becomes large, it becomes difficult to reduce the weight of the probe card.
- the glass in the ceramic substrate 10 is preferably borosilicate glass. By using borosilicate glass, it becomes easy to suppress a decrease in the coefficient of thermal expansion of the ceramic substrate 10.
- the borosilicate glass contains, as a glass composition, SiO 2 60 to 80%, B 2 O 3 10 to 30%, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 1 to 10%, MgO + CaO + SrO + BaO 5 to 30% by mass. Is preferable. In the following description of the content range of each component, the% indication indicates mass% unless otherwise specified.
- B 2 O 3 is a component that forms the skeleton of glass, expands the vitrification range, and stabilizes the glass.
- the content of B 2 O 3 is preferably 10 to 30%, particularly 15 to 25%.
- the meltability tends to decrease.
- the coefficient of thermal expansion of the ceramic substrate 10 tends to increase.
- Alkali metal oxides are components that reduce the viscosity of glass and increase its meltability.
- the content of Li 2 O + Na 2 O + K 2 O is preferably 1 to 10%, particularly 2 to 6%.
- the content of Li 2 O + Na 2 O + K 2 O is preferably 0 to 4%, particularly 0 to 2%.
- the content of Na 2 O is preferably 0 to 4%, particularly 0 to 2%.
- the content of K2 O is preferably 0 to 6%, particularly 2 to 5%.
- Alkaline earth metal oxides are components that reduce the viscosity of glass and increase its meltability.
- the content of MgO + CaO + SrO + BaO is preferably 5 to 30%, particularly 10 to 20%.
- the content of MgO + CaO + SrO + BaO is preferably 0 to 10%, particularly 0 to 5%.
- the CaO content is preferably 0 to 30%, 5 to 25%, and particularly 10 to 20%.
- the content of SrO is preferably 0 to 10%, particularly 0 to 5%.
- the content of BaO is preferably 0 to 10%, particularly 0 to 5%.
- Ceramic filler is a component that can adjust the coefficient of thermal expansion, mechanical strength, thermal conductivity, specific gravity, etc. in the temperature range of -40 ° C to + 125 ° C.
- alumina which is the first ceramic filler, is a component that enhances mechanical strength while increasing thermal conductivity
- willemite which is the second ceramic filler, thermally expands in the temperature range of -40 ° C to + 125 ° C.
- Zirconia and zircone which are components that lower the coefficient and are the third ceramic filler, are components that significantly increase the mechanical strength.
- the first ceramic filler is alumina, which is a component that enhances mechanical strength while increasing thermal conductivity.
- the content of the first ceramic filler is preferably 10 to 40% by mass, particularly 20 to 30% by mass.
- the content of the first ceramic filler is small, it becomes difficult to enjoy the above effect.
- the content of the first ceramic filler is increased, the contents of the second and third ceramic fillers are relatively decreased, and it becomes difficult to enjoy the effects of the second and third ceramic fillers.
- the second ceramic filler is willemite, which is a component that lowers the coefficient of thermal expansion.
- the content of the second ceramic filler is preferably 1 to 45% by mass, particularly 5 to 40% by mass, and more preferably 15 to 40% by mass.
- Willemite is a silicon-zinc composite oxide. Willemite is generally represented by Zn 2 SiO 4 .
- the third ceramic filler is zirconia and / or zircon, which is a component that significantly enhances mechanical strength.
- the content of the third ceramic filler is preferably 1 to 45% by mass, particularly 5 to 40% by mass, and more preferably 5 to 25% by mass.
- the content of the third ceramic filler is small, it becomes difficult to enjoy the above effect.
- the content of the third ceramic filler is increased, the contents of the first and second ceramic fillers are relatively decreased, and it becomes difficult to enjoy the effects of the first and second ceramic fillers.
- the specific gravity tends to increase.
- the average particle size of the second ceramic filler is preferably smaller than the average particle size of the first ceramic filler. In this case, the filling rate of the entire ceramic filler is increased, and the mechanical strength of the ceramic substrate 10 is improved.
- ceramic fillers may be introduced, for example, ⁇ -spojumen, mullite, quartz and the like may be introduced.
- a composite powder containing the above-mentioned glass powder, the first ceramic filler, the second ceramic filler, and the third ceramic filler is prepared.
- a binder containing a resin, a plasticizer, a solvent and the like is added to the composite powder and kneaded to prepare a slurry.
- a green sheet for a ceramic substrate is produced by molding the slurry into a sheet by a doctor blade method or the like.
- the via hole can be formed by, for example, irradiation with laser light, mechanical punching, or the like.
- the inside of the via hole is filled with a conductive paste for forming the via hole electrode 22. Further, a conductive paste for forming the interlayer electrode 21 and the electrode pads 31 and 32 is applied on the green sheet.
- Table 1 shows Examples (Sample Nos. 1 to 6) and Comparative Examples (Sample No. 7) of the present invention.
- the glass raw materials were mixed so that the glass composition was SiO 265 %, B 2 O 3 15%, Ca O 16%, and K 2 O 4% in terms of mass%, and the glass raw materials were put into a platinum crucible, and 1450.
- Molten glass was obtained by melting at ° C.
- molten glass was supplied between two water-cooled rotating rolls and stretch-molded to obtain a film-shaped glass.
- the glass thus obtained was pulverized by a ball mill to obtain a glass powder having an average particle diameter of 2.7 ⁇ m.
- glass powder, alumina powder, willemite powder, and zirconia powder were mixed at the ratios shown in the table to prepare a composite powder.
- the glass raw materials were mixed so that the glass composition was SiO 2 65%, B 2 O 3 15%, Ca O 16%, and K 2 O 4% in terms of mass%, and the glass raw materials were put into a platinum crucible, and 1450.
- Molten glass was obtained by melting at ° C.
- molten glass was supplied between two water-cooled rotating rolls and stretch-molded to obtain a film-shaped glass.
- the glass thus obtained was pulverized by a ball mill to obtain a glass powder having an average particle diameter of 2.7 ⁇ m.
- glass powder, alumina powder, willemite powder, and zircon powder were mixed at the ratios shown in the table to prepare a composite powder.
- CTE is a coefficient of thermal expansion in the temperature range of -40 to + 125 ° C, and is measured with a dilatometer.
- Relative density is measured by the well-known Archimedes method.
- the three-point bending strength was measured by a method conforming to JIS R1601 (2008) with the thickness of the measurement sample being 3.0 mm.
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Abstract
本発明のセラミック基板は、ガラス、第１のセラミックフィラー、第２のセラミックフィラー及び第３のセラミックフィラーを少なくとも含有し、第１のセラミックフィラーがアルミナであり、第２のセラミックフィラーがウイレマイトであり、第３のセラミックフィラーがジルコニア及び／又はジルコンであることを特徴とする。
Description
本発明は、セラミック基板、セラミック基板用グリーンシート及びセラミック基板用複合粉末に関する。
従来、半導体ウェハーを検査する際に、半導体ウェハーの上にプローブカードを配し、プローブカードを介して半導体ウェハーをテスターに電気的に接続することがなされている。
プローブカードは、通常、半導体ウェハーに接触するテストヘッドと、テスターに接続されるプリントセラミック基板と、プリントセラミック基板とテストヘッドとを接続するインターポーザ基板と呼ばれるセラミック基板と、を有している。例えば、特許文献１には、低温焼成可能なセラミック基板として、ガラスとセラミックフィラーを含むセラミック基板が記載されている。
プリントセラミック基板の電極パッド間距離は、テストヘッドにおける電極パッド間距離よりも大きい。インターポーザ基板の一方側の主面にはプリントセラミック基板の電極パッドに対応した電極パッドが設けられており、他方側の主面の上にはテストヘッドの電極パッドに対応した電極パッドが設けられている。それら一方主面側の電極パッドと他方主面側の電極パッドとが、内部導体によって接続されている。よって、インターポーザ基板では、両主面の電極パッドの位置精度が高いことが重要となる。
また、プローブカードを用いた検査は、例えば、－４０℃から＋１２５℃といった広い温度範囲で行われる。このため、検査温度が変化した際に、インターポーザ基板の電極パッド間距離とテストヘッドやプリントセラミック基板等の電極パッド間距離との間に差が出ないようにインターポーザ基板の熱膨張係数を、テストヘッドやプリントセラミック基板の熱膨張係数と近似させることが好ましい。よって、インターポーザ基板は、使用環境に合わせて熱膨張係数を調節可能な材料からなることが好ましい。
また、テストヘッドの熱膨張係数は、通常、半導体ウェハーの熱膨張係数に近似している。このため、インターポーザ基板（セラミック基板）の熱膨張係数を半導体ウェハーの熱膨張係数程度にまで低くすることが要望されている。しかし、特許文献１に記載のセラミック基板では、低い熱膨張係数を実現することが困難であるという問題がある。
更に、インターポーザ基板には、ビアホールが形成されると共に、その内部に内部導体が形成されるため、機械的強度を維持することが難しい。よって、インターポーザ基板（セラミック基板）の機械的強度を高めることも要望されている。
本発明の目的は、低温焼成が可能であると共に、熱膨張係数が低く、しかも機械的強度が高いセラミック基板を提供することにある。
本発明者は、鋭意検討の結果、ガラスに対して、特定のセラミックフィラーを三種類添加して、複合粉末とし、これをセラミック基板にすることにより、上記技術的課題を解決し得ることを見出し、本発明として提案するものである。すなわち、本発明のセラミック基板は、ガラス、第１のセラミックフィラー、第２のセラミックフィラー及び第３のセラミックフィラーを少なくとも含有し、第１のセラミックフィラーがアルミナであり、第２のセラミックフィラーがウイレマイトであり、第３のセラミックフィラーがジルコニア及び／又はジルコンであることを特徴とする。
また、本発明のセラミック基板では、ガラスがホウケイ酸ガラスであることが好ましい。
また、本発明のセラミック基板では、ガラスが、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２ ６０～８０％、Ｂ２Ｏ３ １０～３０％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ １～１０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ０～２０％を含有することが好ましい。ここで、「Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ」は、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの合量を指す。「ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ」は、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量を指す。
また、本発明のセラミック基板では、－４０～＋１２５℃の温度範囲における熱膨張係数が３．０×１０－６～４．６×１０－６／℃であることが好ましい。ここで、「－４０～＋１２５℃の温度範囲における熱膨張係数」は、例えば、ディラトメーターで測定することができる。
また、本発明のセラミック基板では、三点曲げ強度が２８０ＭＰａより大きいことが好ましい。ここで、「三点曲げ強度」は、測定試料の厚みを３．０ｍｍとし、ＪＩＳ Ｒ１６０１（２００８）に準拠する方法により測定したものを指す。
本発明のセラミック基板用グリーンシートは、ガラス、第１のセラミックフィラー、第２のセラミックフィラー及び第３のセラミックフィラーを含有し、第１のセラミックフィラーがアルミナであり、第２のセラミックフィラーがウイレマイトであり、第３のセラミックフィラーがジルコニア及び／又はジルコンであることを特徴とする。
本発明のセラミック基板用複合粉末は、ガラス、第１のセラミックフィラー、第２のセラミックフィラー及び第３のセラミックフィラーを含有し、第１のセラミックフィラーがアルミナであり、第２のセラミックフィラーがウイレマイトであり、第３のセラミックフィラーがジルコニア及び／又はジルコンであることを特徴とする。
本発明によれば、低温焼成が可能であると共に、熱膨張係数が低く、しかも機械的強度が高いセラミック基板を提供することができる。
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
図１は、本発明に係るセラミック回路基板の一例を示す模式的断面図である。セラミック回路基板１は、セラミック基板１０を有する。セラミック基板１０は、第１及び第２の主面１０ａ、１０ｂを有する。セラミック基板１０は、複数のセラミック層１１の積層体により構成されている。
セラミック基板１０の内部には、複数の内部導体２０が配されている。それぞれの内部導体２０は、隣り合うセラミック層１１の間に位置する層間電極２１と、セラミック層１１を貫通しており、セラミック層１１を介してセラミック層１１の積層方向に対向している層間電極２１同士を接続しているビアホール電極２２とを有する。
複数の内部導体２０は、セラミック基板１０の第１の主面１０ａと第２の主面１０ｂとに跨がって設けられている。内部導体２０の第１の主面１０ａ側の端部は、第１の主面１０ａの上に設けられた電極パッド３１に接続されている。内部導体２０の第２の主面１０ｂ側の端部は、第２の主面１０ｂの上に設けられた電極パッド３２に接続されている。
隣り合う電極パッド３２間の距離は、隣り合う電極パッド３１間の距離よりも長い。このため、セラミック基板１０がインターポーザ基板として用いられる場合は、テストヘッドが第２の主面１０ｂ側に接続され、セラミック基板１０が第１の主面１０ａ側に接続される。
なお、内部導体２０及び電極パッド３１，３２は、適宜の導電材料により構成することができる。内部導体２０及び電極パッド３１，３２は、それぞれ、例えば、Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｐｄ等の金属の少なくとも一種により構成することができる。
セラミック基板１０において、－４０～＋１２５℃の温度範囲における熱膨張係数は、好ましくは３．０×１０－６～４．６×１０－６／℃、特に３．２×１０－６～４．５×１０－６／℃である。セラミック基板１０の熱膨張係数が上記範囲外になると、半導体ウェハーの熱膨張係数との差が大きくなり、検査温度が変化した際に、インターポーザ基板の電極パッド間距離とテストヘッドやプリントセラミック基板等の電極パッド間距離の差が大きくなり易い。
セラミック基板１０において、三点曲げ強度は、好ましくは２８０ＭＰａより大きく、特に３００Ｍｐａ以上である。セラミック基板１０の三点曲げ強度が低くなると、セラミック基板１０の機械的強度が低下し易くなる。
セラミック基板１０において、比重は、好ましくは４．５ｇ／ｃｍ３以下、４．４ｇ／ｃｍ３以下、４．３ｇ／ｃｍ３以下、４．２ｇ／ｃｍ３以下、４．１ｇ／ｃｍ３以下、特に４．０ｇ／ｃｍ３以下である。セラミック基板１０の比重が大きくなると、プローブカードの軽量化が困難になる。
セラミック基板１０は、ガラス、第１のセラミックフィラー、第２のセラミックフィラー及び第３のセラミックフィラーを含有し、第１のセラミックフィラーがアルミナであり、第２のセラミックフィラーがウイレマイトであり、第３のセラミックフィラーがジルコニア及び／又はジルコンである。
ガラスは、セラミック基板１０の緻密性（相対密度）を高める成分である。セラミック基板１０において、ガラスの含有量は、好ましくは２０～６０質量％、３０～６０質量％、４０～６０質量％、特に４０～５５質量％である。ガラスの含有量が少なくなると、ガラスの上記効果を享受し難くなる。一方、ガラスの含有量が多くなると、セラミック基板１０の熱膨張係数が高くなると共に、セラミック基板１０の機械的強度が低下し易くなる。
セラミック基板１０中のガラスは、ホウケイ酸ガラスであることが好ましい。ホウケイ酸ガラスを用いることにより、セラミック基板１０の熱膨張係数の低下を抑制し易くなる。
ホウケイ酸ガラスは、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２ ６０～８０％、Ｂ２Ｏ３ １０～３０％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ １～１０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ５～３０％を含有することが好ましい。以下の各成分の含有範囲の説明において、％表示は、特に断りがない限り、質量％を指す。
ＳｉＯ２はガラスの骨格を形成する成分である。ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは６０～８０％、特に６５～７５％である。ＳｉＯ２の含有量が少なくなると、ガラス化が困難になる。一方、ＳｉＯ２の含有量が多くなると、溶融性が低下し易くなる。
Ｂ２Ｏ３は、ガラスの骨格を形成すると共に、ガラス化範囲を広げて、ガラスを安定化させる成分である。Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１０～３０％、特に１５～２５％である。Ｂ２Ｏ３の含有量が少なくなると、溶融性が低下し易くなる。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が多くなると、セラミック基板１０の熱膨張係数が高くなる傾向にある。
アルカリ金属酸化物（Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ）は、ガラスの粘度を低下させて、溶融性を高める成分である。Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含有量は、好ましくは１～１０％、特に２～６％である。Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含有量が少なくなると、ガラスの粘度を低下させる効果が乏しくなる。一方、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含有量が多くなると、耐水性が低下する傾向にある。なお、Ｌｉ２Ｏの含有量は、好ましくは０～４％、特に０～２％である。Ｎａ２Ｏの含有量は、好ましくは０～４％、特に０～２％である。Ｋ２Ｏの含有量は、好ましくは０～６％、特に２～５％である。
アルカリ土類金属酸化物（ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ）は、ガラスの粘度を低下させて、溶融性を高める成分である。ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量は、好ましくは５～３０％、特に１０～２０％である。ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量が多くなると、ガラスが不安定になり、溶融時にガラスが失透し易くなる。なお、ＭｇＯの含有量は、好ましくは０～１０％、特に０～５％である。ＣａＯの含有量は、好ましくは０～３０％、５～２５％、特に１０～２０％である。ＳｒＯの含有量は、好ましくは０～１０％、特に０～５％である。ＢａＯの含有量は、好ましくは０～１０％、特に０～５％である。
上記成分以外にも、他の成分をガラス組成中に導入してもよい。
セラミックフィラーは、－４０℃～＋１２５℃の温度範囲における熱膨張係数、機械的強度、熱伝導率、比重等を調整し得る成分である。特に、第１のセラミックフィラーであるアルミナは、熱伝導性を高めつつ、機械的強度を高める成分であり、第２のセラミックフィラーであるウイレマイトは、－４０℃～＋１２５℃の温度範囲における熱膨張係数を低下させる成分であり、第３のセラミックフィラーであるジルコニア、ジルコンは、機械的強度を大幅に高める成分である。
第１のセラミックフィラーは、アルミナであり、熱伝導性を高めつつ、機械的強度を高める成分である。セラミック基板１０において、第１のセラミックフィラーの含有量は、好ましくは１０～４０質量％、特に２０～３０質量％である。第１のセラミックフィラーの含有量が少なくなると、上記効果を享受し難くなる。一方、第１のセラミックフィラーの含有量が多くなると、第２、３のセラミックフィラーの含有量が相対的に低下して、第２、３のセラミックフィラーの効果を享受し難くなる。
第２のセラミックフィラーは、ウイレマイトであり、熱膨張係数を低下させる成分である。セラミック基板１０において、第２のセラミックフィラーの含有量は、好ましくは１～４５質量％、特に５～４０質量％、更に好ましくは１５～４０質量％である。第２のセラミックフィラーの含有量が少なくなると、上記効果を享受し難くなる。一方、第２のセラミックフィラーの含有量が多くなると、第１、３のセラミックフィラーの含有量が相対的に低下して、第１、３のセラミックフィラーの効果を享受し難くなる。なお、ウイレマイトとは、ケイ素・亜鉛複合酸化物である。ウイレマイトは、一般的には、Ｚｎ２ＳｉＯ４で表される。
第３のセラミックフィラーは、ジルコニア及び／又はジルコンであり、機械的強度を大幅に高める成分である。セラミック基板１０において、第３のセラミックフィラーの含有量は、好ましくは１～４５質量％、特に５～４０質量％、更に好ましくは５～２５質量％である。第３のセラミックフィラーの含有量が少なくなると、上記効果を享受し難くなる。一方、第３のセラミックフィラーの含有量が多くなると、第１、２のセラミックフィラーの含有量が相対的に低下して、第１、２のセラミックフィラーの効果を享受し難くなる。また比重が大きくなり易い。
第１～第３のセラミック粉末の大きさは特に限定されないが、これらの粉末の平均粒子径が大き過ぎると、セラミック基板１０の気孔率が大きくなって機械的強度が低下し易くなる。一方、これらの粉末の平均粒子径が小さ過ぎると、取り扱い性に劣る傾向がある。具体的には、均質な混合分散が難しくなり、熱膨張係数及び機械的強度の変動につながるおそれがある。したがって、各粉末の平均粒子径（Ｄ５０）は０．０１～１０μｍ、０．１～５μｍ、特に０．５～３μｍであることが好ましい。ここで、平均粒子径（Ｄ５０）は、レーザー回折散乱法により測定された値を指す。
第２のセラミックフィラーの平均粒子径は、第１のセラミックフィラーの平均粒子径よりも小さいことが好ましい。この場合、セラミックフィラー全体の充填率が高まり、セラミック基板１０の機械的強度が向上する。
第１～第３のセラミックフィラー以外にも、他のセラミックフィラーを導入してもよく、例えば、β－スポジュメン、ムライト、石英等を導入してもよい。
次に、セラミック基板１０の製造方法について説明する。
まず、先述したガラス粉末、第１のセラミックフィラー、第２のセラミックフィラー及び第３のセラミックフィラーを含有する複合粉末を用意する。次に、この複合粉末に対して、樹脂、可塑剤、溶剤等を含むバインダーを添加し、混練することによりスラリーを作製する。そのスラリーをドクターブレード法等によりシート状に成形することにより、セラミック基板用グリーンシートを作製する。
次に、グリーンシートにビアホールを形成する。ビアホールの形成は、例えば、レーザー光の照射、メカニカルパンチング等により行うことができる。
次に、ビアホールの内部に、ビアホール電極２２を形成するための導電性ペーストを充填する。また、グリーンシートの上に、層間電極２１及び電極パッド３１、３２を形成するための導電性ペーストを塗布する。
その後、グリーンシートを適宜積層して、積層体を得る。その積層体を焼成することにより、セラミック回路基板１（セラミック基板１０）を作製することができる。
以下、実施例に基づいて、本発明を詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。
表１は、本発明の実施例（試料Ｎｏ．１～６）及び比較例（試料Ｎｏ．７）を示している。
ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２ ６５％、Ｂ２Ｏ３ １５％、ＣａＯ １６％、Ｋ２Ｏ ４％となるように、ガラス原料を調合し、白金るつぼにガラス原料を投入し、１４５０℃で溶融することで溶融ガラスを得た。次に、水冷した２つの回転ロール間に溶融ガラスを供給し、延伸成形することにより、フィルム状のガラスを得た。このようにして得られたガラスを、ボールミルにより粉砕し、平均粒子径２．7μｍのガラス粉末を得た。続いて、ガラス粉末、アルミナ粉末、ウイレマイト粉末、ジルコニア粉末を表中の割合で混合し、複合粉末を作製した。更に、複合粉末にメタアクリル酸樹脂を２質量％添加した上で、エタノール分散液として混合した。エタノールを乾燥させ得られた顆粒を一軸プレスし、抗折片形状の圧粉体を作製した。これを８８０℃で焼結させて焼結体を得た。この焼結体を用いて、ＣＴＥ、比重、三点曲げ強度を測定した。その結果を表１に示す。
表２は、本発明の実施例（試料Ｎｏ．８～１３）及び比較例（試料Ｎｏ．１４、１５）を示している。
ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２ ６５％、Ｂ２Ｏ３ １５％、ＣａＯ １６％、Ｋ２Ｏ ４％となるように、ガラス原料を調合し、白金るつぼにガラス原料を投入し、１４５０℃で溶融することで溶融ガラスを得た。次に、水冷した２つの回転ロール間に溶融ガラスを供給し、延伸成形することにより、フィルム状のガラスを得た。このようにして得られたガラスを、ボールミルにより粉砕し、平均粒子径２．7μｍのガラス粉末を得た。続いて、ガラス粉末、アルミナ粉末、ウイレマイト粉末、ジルコン粉末を表中の割合で混合し、複合粉末を作製した。更に、複合粉末にメタアクリル酸樹脂を２質量％添加した上で、エタノール分散液として混合した。エタノールを乾燥させ得られた顆粒を一軸プレスし、抗折片形状の圧粉体を作製した。これを８８０℃で焼結させて焼結体を得た。この焼結体を用いて、ＣＴＥ、比重、三点曲げ強度を測定した。その結果を表２に示す。
ＣＴＥは、－４０～＋１２５℃の温度範囲における熱膨張係数であり、ディラトメーターで測定したものである。
比重は、周知のアルキメデス法で測定したものである。
三点曲げ強度は、測定試料の厚みを３．０ｍｍとし、ＪＩＳ Ｒ１６０１（２００８）に準拠する方法により測定したものである。
表１から分かるように、試料Ｎｏ．１～６は、ＣＴＥが４．３×１０－６／℃以下、且つ三点曲げ強度が２９０ＭＰａ以上であった。よって、試料Ｎｏ．１～６は、プローブカードに用いるセラミック基板に好適である。一方、試料Ｎｏ．７は、ウイレマイトを含んでいないため、ＣＴＥが試料Ｎｏ．１～６よりも高かった。
表２から分かるように、試料Ｎｏ．８～１３は、ＣＴＥが４．４×１０－６／℃以下、且つ三点曲げ強度が２８５ＭＰａ以上であった。よって、試料Ｎｏ．８～１３は、プローブカードに用いるセラミック基板に好適である。一方、試料Ｎｏ．１４は、ウイレマイトを含んでいないため、ＣＴＥが試料Ｎｏ．８～１３よりも高かった。また、試料Ｎｏ．１５は、ジルコンを含んでいないため、三点曲げ強度が試料Ｎｏ．８～１３よりも低かった。
１ セラミック回路基板、１０ セラミック基板、１０ａ 第１の主面、１０ｂ 第２の主面、１１ セラミック層、２０ 内部導体、２１ 層間電極、２２ ビアホール電極、３１、３２ 電極パッド
Claims (7)
- ガラス、第１のセラミックフィラー、第２のセラミックフィラー及び第３のセラミックフィラーを含有し、
第１のセラミックフィラーがアルミナであり、第２のセラミックフィラーがウイレマイトであり、第３のセラミックフィラーがジルコニア及び／又はジルコンである、セラミック基板。 - ガラスがホウケイ酸ガラスである、請求項１に記載のセラミック基板。
- ガラスが、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２ ６０～８０％、Ｂ２Ｏ３ １０～３０％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ １～１０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ５～３０％を含有する、請求項１又は２に記載のセラミック基板。
- －４０～＋１２５℃の温度範囲における熱膨張係数が３．０×１０－６～４．６×１０－６／℃である、請求項１～３の何れかに記載のセラミック基板。
- 三点曲げ強度が２８０ＭＰａより大きい、請求項１～４の何れかに記載のセラミック基板。
- ガラス、第１のセラミックフィラー、第２のセラミックフィラー及び第３のセラミックフィラーを含有し、
第１のセラミックフィラーがアルミナであり、第２のセラミックフィラーがウイレマイトであり、第３のセラミックフィラーがジルコニア及び／又はジルコンである、セラミック基板用グリーンシート。 - ガラス、第１のセラミックフィラー、第２のセラミックフィラー及び第３のセラミックフィラーを含有し、
第１のセラミックフィラーがアルミナであり、第２のセラミックフィラーがウイレマイトであり、第３のセラミックフィラーがジルコニア及び／又はジルコンである、セラミック基板用複合粉末。
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