【事件の表示】
　特許第３１９３２７５号「配線基板とそれを用いた半導体素子収納用パッケージおよびその実装構造」の請求項１、２に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３１９３２７５号の請求項１ないし２に係る特許を維持する。
【理　由】
Ｉ．手続の経緯
　本件特許第３１９３２７５号の発明についての出願は、平成７年７月３１日（優先権主張日平成７年４月２７日）に特許出願され、平成１３年５月２５日にその発明について特許権の設定登録がなされ、その後、雨山範子より特許異議の申立てがなされ、取消理由が通知され、その指定期間内である平成１６年４月２８日に訂正請求がなされ、その後、再度取消理由が通知され、その指定期間内である平成１７年１月１１日に意見書が提出されたものである。
　 
II．訂正の適否について
１．訂正の内容
（１）訂正事項ａ
　請求項１中の「絶縁基板の表面あるいは内部にメタライズ配線層が配設された配線基板において」を、「外部電気回路基板にロウ材によって実装される接続端子が取着された絶縁基板の表面あるいは内部にメタライズ配線層が配設された配線基板において」と訂正する。
（２）訂正事項ｂ    
　明細書段落【００１７】の「即ち、本発明は、絶縁基板の表面あるいは内部にメタライズ配線層が配設された配線基板において」を、「即ち、本発明は、外部電気回路基板にロウ材によって実装される接続端子が取着された絶縁基板の表面あるいは内部にメタライズ配線層が配設された配線基板において」と訂正する。
　
２．訂正の目的の適否、新規事項の有無、及び特許請求の範囲の拡張・変更の存否
　上記訂正事項ａは、請求項１において、「絶縁基板」を「外部電気回路基板にロウ材によって実装される接続端子が取着された絶縁基板」と限定するものであって、特許請求の範囲の減縮を目的とする訂正である。そして、この点は、請求項２、及び明細書段落【００２５】〜【００２７】における、発明の実施の形態を説明する図１、２を基にした記載により裏付けられている。
  上記訂正事項ｂは、上記特許請求の範囲の訂正に基づいて該訂正後の請求項の記載と整合するよう発明の詳細な説明の記載を訂正するものであるから、明りょうでない記載の釈明を目的とする訂正である。
　したがって、訂正事項ａ、ｂは、特許請求の範囲の減縮ないし明りょうでない記載の釈明を目的とした明細書の訂正に該当する。又該訂正は、願書に添付した明細書に記載された事項の範囲内のものであり、また実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
　
３．むすび
　以上のとおりであるから、上記訂正は、特許法第１２０条の４第２項及び同条第３項において準用する特許法第１２６条第２項から第４項までの規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
III．特許異議申立てについて
１．本件発明
　本件特許の請求項１、２に係る発明（以下、それぞれ「本件発明１」、「本件発明２」という）は、上記のとおり訂正が認められるから、平成１６年４月２８日付の訂正明細書の特許請求の範囲の請求項１、２に記載された事項により特定される次のとおりのものである。
「【請求項１】外部電気回路基板にロウ材によって実装される接続端子が取着された絶縁基板の表面あるいは内部にメタライズ配線層が配設された配線基板において、前記絶縁基板が、Ｌｉ２Ｏを５〜３０重量％含有し、屈伏点が４００℃〜８００℃のリチウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％と、４０℃〜４００℃における線熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃以上の金属酸化物を含むフィラーを８０〜２０体積％の割合で含む成形体を焼成して得られた４０℃〜４００℃における線熱膨張係数が８〜１８ｐｐｍ／℃の焼結体からなることを特徴とする配線基板。
【請求項２】外部電気回路基板にロウ材によって実装される接続端子が取着された絶縁基板と、蓋体とからなる容器内部に半導体素子が収納され、前記接続端子と前記半導体素子の電極とが前記絶縁基板の表面あるいは内部に配設されたメタライズ配線層により電気的に接続されてなる半導体素子収納用パッケージにおいて、前記絶縁基板が、Ｌｉ２Ｏを５〜３０重量％含有し、屈伏点が４００℃〜８００℃のリチウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％と、４０℃〜４００℃における線熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃以上の金属酸化物を含むフィラーを８０〜２０体積％の割合で含む成形体を焼成して得られた４０℃〜４００℃における線熱膨張係数が８〜１８ｐｐｍ／℃の焼結体からなることを特徴とする半導体素子収納用パッケージ。」
　　     
２．特許異議申立ての理由の概要
　特許異議申立人は、証拠として下記の甲第１〜４号証及び参考資料１を提出して、訂正前の請求項１、２に係る発明は、甲第１〜４号証に記載された発明に基いて当業者が容易に発明をすることができたものであるから、該発明の特許は、特許法第２９条第２項の規定に違反してされたものであり、これを取り消すべき旨主張する。
　　　　　　　　　　　　　　　　記
甲第１号証：特開昭６２−３２６９５号公報（以下、「刊行物１」という）
甲第２号証：特開昭６０−２４０１８９号公報（以下、「刊行物２」という）
甲第３号証：特開昭６１−１２０９１号公報（以下、「刊行物３」という）
甲第４号証：特開昭５９−１０７５９６号公報（以下、「刊行物４」という）
参考資料１：山根正之著「セラミックス基礎講座４　はじめてガラスを作る人にために」１９９９年５月１０日、第５刷、株式会社内田老鶴圃発行、９０〜９６頁
  　    　
３．各刊行物の記載事項
　刊行物１〜４、及び当審において取消理由に引用した特開平６−４５５０６号公報（以下、「刊行物５」という）には、次の事項が記載されている。
（１）刊行物１（特開昭６２−３２６９５号公報）
（１ａ）「１．セラミツク絶縁材料と導体とが交互に積層されてなるセラミツクス回路基板において、少なくともＬｉとＳｉを含む結晶化ガラスと、ＳｉＯ２、βユークリプタイト、Ａｌ２Ｏ３の少なくとも１種とからなるフイラ粉末との複合材料を絶縁材料としたセラミックス回路基板。
３．特許請求の範囲第１項において結晶化ガラスに含まれるＬｉの含有量がＬｉ２Ｏに換算して重量で５〜２０％であるセラミックス回路基板。」（特許請求の範囲１、３）
（１ｂ）「本発明は、セラミツクス多層配線基板に係り、特に電気信号の入出力のためのピンを取り付けたり半導体部品を取り付けて機能モジユールを構成するのに好適なセラミツクス回路基板に関する。」（１頁左下欄１７〜２０行）
（１ｃ）「現在開発が進んでいるコンピュータの回路基板としては、信号伝播速度を速めるために低誘電率の材料を使用した回路基板の開発が望まれている。さらに、回路基板としては、ピン付などをする時の熱応力に耐えられる強度をもつた高信頼性の回路基板である必要がある。
　また、配線抵抗を下げるためには、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕなどの電気抵抗率の小さい材料を使用するのが有効であるが、そのためにはこれらの配線導体材料の融点以下で焼結できる基板材料が要求されている。
・・・　
　そこで、ＳｉＯ２などの低誘電率、耐熱性のフイラが結晶化を起こす前にガラスの状態で結合し、さらに熱処理を加えて結晶化させることによつて低誘電率のフイラと結晶化ガラスとからなる強度が高く、低誘電率の基板材料ができると考えた。」（２頁右上欄９行〜３頁左下欄１３行）
（１ｄ）「〔実施例１〕
　セラミツク回路基板の製造方法は、まずグリーンシートを作るためのスラリーを作る。
　スラリーの製造方法は、Ｌｉ２Ｏ　１２．３％，Ｋ２Ｏ　２．４％，Ａｌ２Ｏ３　３．９％，ＳｉＯ２　７９．３％，ＣａＦ２　２．０％の組成である平均粒径１μｍのガラス粉と平均粒径１μｍのＳｉＯ２を所定の混合比で配合し、この粉末に、・・・を加えボールミルで２０時間湿式混合しスラリーを作る。次に真空脱気処理により適当な粘度に調節する。
　なお本実施例で使用したＳｉＯ２を結合するために用いたガラスは、初めは、非晶質の状態であるが、熱処理をすると結晶が析出する。析出する結晶は、Ｘ線回折法により調べた結果主にＬｉ２Ｏ・２ＳｉＯ２，ＳｉＯ２であり、その他としてＬｉ２Ｏ・ＳｉＯ２，Ｋ２ＳｉＯ２，ＫＡｌＳｉＯ２が認められる。」（４頁右上欄１７行〜左下欄１６行）
（１ｅ）「また、上記で作製したグリーンシートの中で、ガラス粉末とＳｉＯ２の混合比３：２のグリーンシートにパンチで直径１００μｍの穴をあけ、金ペーストを埋め込み、さらに金ペーストで導体配線をし、積層，圧着をして積層板を作製する。その後、・・・９６０℃で焼成を行つた。雰囲気は大気中である。・・・
　さらに焼成品にピン付及びチツプ装着をした。・・・
　第２図に作製したセラミツク多層回路板の断面の概要図を示す。」（５頁左上欄２〜１９行）と記載され、第２図には、セラミツク２のＳｉチツプ３搭載とは反対側に、電気信号入出力用ピン５が取り付けられていることが示されている。
（１ｆ）「〔実施例３〕
　第３表，第４表に示したガラスとフイラ粉末を所定の混合比で配合し、実施例１と同様にグリーンシートを作製する。次にこのシートを実施例１と同様にして積層して焼成した焼結体の特性を第３表，第４表に示す。」（５頁右下欄１〜６行）と記載され、第４表のＮｏ．１２には、ガラス組成が，Ｌｉ２Ｏ（１３重量％）、ＳｉＯ２（７４重量％）含むガラス（６０重量％）にフィラＳｉＯ２（４０重量％）添加し９５０℃で焼成した焼結体の曲げ強さ１９０ＭＰａ、比誘電率５．３ａｔ１ＭＨｚであること（６頁下）、が記載されている。
　
（２）刊行物２（特開昭６０−２４０１８９号公報）
（２ａ）「本願の第１の発明に係る多層回路基板は、ＳｉＯ２が５９〜６９ｗｔ％，Ｌｉ２Ｏが５〜１０ｗｔ％，Ａｌ２Ｏ３が７〜１０ｗｔ％，ＣａＯが１０〜１９ｗｔ％，及びＰ２Ｏ５あるいはＴｉＯ４が３ｗｔ％含むガラス質材料を絶縁層材料として用いることにある。・・・
　本願の第３の発明は、上記の如き多層回路基板の製造方法であつて、上記組成のガラス質材料を７５０〜８００℃の結晶析出温度で熱処理し、Ｌｉ２Ｏ・２ＳｉＯ及びＣａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ３を析出させて結晶化ガラスとし、これをガラスセラミツク質絶縁材料として用い回路を多層化したことを特徴とするものである。この結晶化ガラスは５〜７の比誘電率、６５〜７０×１０−７／℃の熱膨張係数、そして２０００〜２５００Ｋｇ／ｃｍ２の抗折強度を有する。」（２頁右上欄１３行〜左下欄１７行）
（２ｂ）第１表には、「結晶化ガラスの組成と諸特性」として、焼結温度が８００℃であること（４頁左上欄）、が記載されている。
　
（３）刊行物３（特開昭６１−１２０９１号公報）
（３ａ）「１．ＳｉＯ２を６６〜７９ｗｔ％，Ｌｉ２Ｏを９〜２０ｗｔ％，Ａｌ２Ｏ３を３〜１０ｗｔ％，Ｋ２Ｏを１〜３ｗｔ％およびＴｉＯ４あるいはＰ２Ｏ５　を３ｗｔ％含むガラス質材料７０〜４０ｗｔ％に、石英ガラス３０〜６０ｗｔ％を混合した材料をガラスセラミツク質絶縁材料として用いて回路を多層化したことを特徴とする多層回路基板。」（特許請求の範囲１）
（３ｂ）「石英ガラスは極めて低い比誘電率（約４）と、低い熱膨張係数（約５×１０−７／℃）を有するので、この構成により上記ガラス質と石英ガラスとを混合すると、誘電率を低くすることができ、またこれにより、熱膨張率を所望の値に調整することができる。」（３頁左上欄１〜６行）
（３ｃ）「本実施例においては、このようなガラス質材料を７５０〜８５０℃の程度で熱処理してガラスセラミック質絶縁材料として用い、かつ、この場合、この熱処理においてけい酸リチウム（Ｌｉ２Ｏ・２ＳｉＯ２）を主結晶として析出させて、結晶化ガラスにして用いる。」（３頁右上欄１５〜２０行）
（３ｃ）「工程Ｖ：ＬＳＩチップ及び入出力ピンの接続
　金メッキしたエバールの入出力ピンを基板の裏面にＡｕ／Ｓｎはんだで接合し、ＬＳＩチップをＰｂ／Ｓｎはんだで接合して、多層化配線基板を形成する。
　上記工程で得られたガラスセラミックスの諸特性を、その組成とともに、表２に示す。」（４頁左上欄８〜１４行）と記載され、第２表には、焼結温度が８００〜８５０℃であること、熱膨張係数α（１０−７／℃）が５２〜７０であること（４頁左下欄）、が記載されている。
　   
（４）刊行物４（特開昭５９−１０７５９６号公報）
（４ａ）「１．セラミツク絶縁材料と、銅、銀、金又はこれらの合金の導体パターンが交互に積層されたセラミツク多層配線回路板において、セラミツク絶縁材料は結晶形の異なる酸化ケイ素を少なくとも２種以上含み、それらの酸化ケイ素の間隙にガラスが介在していることを特徴とするセラミツク多層配線回路板。
２．前記酸化ケイ素が、石英ガラス、石英、クリストバライト又はトリジマイトであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のセラミツク多層配線回路板。」（特許請求の範囲１、２）
（４ｂ）「本発明は、結晶形の異なる酸化ケイ素を少なくとも２種以上を含み、その間隙に介在するガラスとから構成されたセラミツク材料と、銅、銀、金又はそれらの合金とからなる配線導体とを組合せることによつて、セラミツク材料の熱膨張係数を配線導体の熱膨張係数に近い値に制御できるようにしたものである。
　・・・
　セラミツク材料はその組成が決まると熱膨張係数もほぼ決まるのが一般的である。本発明では結晶形の異なる酸化ケイ素を２種類以上混合し、低融点のガラスで焼結したセラミツクスであるため、セラミツクスの熱膨張係数を室温から４００℃の範囲をとると１×１０−６／℃〜２０×１０−６／℃まで任意に制御することが可能である。これは酸化ケイ素の形により熱膨張係数が異なることによるためである。」（２頁右上欄４行〜右下欄１４行）と記載され、第１表には、２５〜４００℃での熱膨張係数（×１０−６／℃）として、石英ガラス：０．６、石英：１２〜１５、クリストパライト、トリジマイト：２３であること（３頁左上欄）、が記載されている。
（４ｃ）「本発明において、上記のような酸化ケイ素を比較的低温度で焼結させるための低軟化点ガラスは化学的に安定であつて比誘電率が低く、導体として用いられる銅、銀、金・・の融点よりも低い温度で軟化するものがよい。このようなガラスとして、硼ケイ酸バリウム系ガラス、硼ケイ酸マグネシウム系ガラス等が好適な例として挙げることができるが、２種以上の低軟化点ガラスを混合して用いることもできる。なお、酸化鉛を含むガラスも低軟化点ガラスとして用いることもできる。
　酸化ケイ素とガラスの混合比率は特に制限がない。但し、ガラスが少量すぎると酸化ケイ素を結合できなくなる。したがって酸化ケイ素の量は５〜９５重量％、理想的には２０〜８０％が良い。」（３頁右上欄１３行〜左下欄７行）
（４ｄ）実施例の第３表−１〜第３表−５には、セラミツク多層配線回路板において、２種以上の酸化ケイ素を混合した酸化ケイ素と低軟化点ガラスとからグリーンシートを形成し、このグリーンシートに導体パターンを印刷し、導体パターンが印刷されたグリーンシートを多層に積層したのち焼成して焼結体を得ること、この焼結体の熱膨張係数が３．２〜１０．３（１０−６／℃）の範囲にあること（５頁右上欄〜６頁上欄）、が記載されている。
　
（５）刊行物５（特開平６−４５５０６号公報）
（５ａ）「集積回路チップをプリント回路基板に接続するために、多くの異なる従来技術の提案が行われてきた。シリコン・デバイスすなわちチップとプリント回路基板と間には非常に大きな熱膨張係数の差があるので、一般になんらかの中間デバイス・キャリアが必要である。このタイプの相互接続の１つでは、集積回路チップをセラミック・チップ・キャリアまたはモジュール上に取り付け、このモジュールを回路基板上に取り付ける。・・・特によく知られているタイプのこのような取付けの構成では、集積回路チップを、「フリップ・チップ」・ボンディングによってセラミック・モジュール上に取り付ける。フリップ・チップ・ボンディングでは、チップの面上にある入出力パッドをモジュール上の対応するパッドに接着する。この接続は、はんだバンプまたははんだボールを用いて、通常ははんだリフロー技法を使って形成する。・・・」（段落【０００３】）
（５ｂ）「チップを基板に接続するためのこの技法は、多くの場合に有効であるが、いくつかの欠点と制限を有する。非常に深刻な欠点の１つが、セラミック製のチップ・キャリアとガラス強化プラスチック製のプリント回路基板が加熱された時に、基板とチップ・キャリアの膨張が異なることである。この膨張の差のために、基板とモジュールの境界面に応力が発生し、これが材料の破壊をもたらす可能性がある。・・・」（段落【０００４】）
（５ｃ）「本発明の目的は、回路基板と熱膨張係数が一致するチップ・キャリア上に微細線ファン・アウト・パターンを有する構造、およびこれを製造するための方法を提供することである。」（段落【００１０】）
（５ｄ）「本発明では、・・・回路基板と同一の材料からチップ・キャリア２４を作ることが好ましい。チップ・キャリアを基板と同一の材料から形成しない場合でも、とにかく基板と類似の熱膨張係数を有する必要がある。すなわち、キャリアと回路基板の熱膨張係数の差が、約２０％を超えてはならない。・・・好ましい実施例では、チップ・キャリアと基板を共に上記のガラス充填エポキシ材ＦＲ−４から作成する。このＦＲ−４は、約１７〜２０×１０-6ｐｐｍ／℃の熱膨張係数を有する。」（段落【００２８】）
　
４．当審の判断　
（４−１）本件発明１について
　刊行物１には、セラミツク絶縁材料と導体とが交互に積層されてなるセラミツクス回路基板において、少なくともＬｉとＳｉを含む結晶化ガラスと、ＳｉＯ２・・とからなるフイラ粉末との複合材料を絶縁材料としたセラミツクス回路基板であって、結晶化ガラスに含まれるＬｉの含有量がＬｉ２Ｏに換算して重量で５〜２０％であること（上記摘記事項（１ａ））、電気信号の入出力のためのピンを取り付けたり半導体部品を取り付けて機能モジユールを構成するのに好適なセラミツクス回路基板（上記摘記事項（１ｂ））、及び第４表のＮｏ．１２には、ガラス組成が，Ｌｉ２Ｏ（１３重量％）、ＳｉＯ２（７４重量％）のガラス（６０重量％）に対して、フィラＳｉＯ２（４０重量％）からなり、９５０℃で焼成した焼結体であって、セラミツク２のＳｉチツプ３搭載とは反対側に、電気信号入出力用ピン５が取り付けられていること（上記摘記事項（１ｅ））が記載されている。そして、上記摘記事項（１ａ）〜（１ｆ）を総合すると、刊行物１には、「セラミツク絶縁材料と導体とが交互に積層されてなるセラミツクス回路基板において、Ｌｉ２Ｏ（１３重量％）、ＳｉＯ２（７４重量％）の結晶化ガラス（６０重量％）に対して、フィラ粉末ＳｉＯ２（４０重量％）の割合で含む成形体を焼成して得られる焼結体を絶縁基板としたセラミツクス回路基板であって、セラミツクのＳｉチツプ搭載とは反対側に、電気信号入出力用ピンが取り付けられている」発明が記載されていることになる。
　
　そこで、本件発明１と刊行物１記載の発明とを対比する。
　刊行物１記載の発明の「Ｌｉ２Ｏを１３重量％含有する結晶化ガラス（６０重量％）」と「フィラ粉末ＳｉＯ２（４０重量％）」の重量割合を、換算すると（７２．２体積％）、（２７．２体積％）になり、本件発明１の「リチウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％」、「金属酸化物を含むフィラーを８０〜２０体積％」と、その含有量において重複しているから、両者は、「外部電気回路基板に実装される接続端子が取着された絶縁基板の表面あるいは内部にメタライズ配線層が配設された配線基板において、前記絶縁基板が、Ｌｉ２Ｏを５〜３０重量％含有し、リチウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％と、金属酸化物を含むフィラーを８０〜２０体積％の割合で含む成形体を焼成して得られた焼結体からなる配線基板」で一致しているものの、次の点で相違している。
　相違点１：絶縁基板に取着され外部電気回路基板に実装される接続端子が、本件発明１では、外部電気回路基板にロウ材によって実装される接続端子としているのに対して、刊行物１記載の発明では、外部電気回路基板に入出力用ピンによって実装される接続端子としている点。　
　相違点２：リチウム珪酸ガラスの屈伏点について、本件発明１では、４００℃〜８００℃であるとしているのに対して、刊行物１記載の発明では、この点が記載されていない点。
　相違点３：本件発明１では、４０℃〜４００℃における線熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃以上の金属酸化物を含むフィラーであるとしているのに対して、刊行物１記載の発明では、この点が記載されていない点。
  相違点４：焼結体である絶縁基板の４０℃〜４００℃における線熱膨張係数が、本件発明１では、８〜１８ｐｐｍ／℃であるとしているのに対して、刊行物１記載の発明では、この点が記載されていない点。
　ここで、上記相違点２〜４は、実質的に次のように言い換えることができる。絶縁基板について、本件発明１では、屈伏点が４００℃〜８００℃のリチウム珪酸ガラスと、４０℃〜４００℃における線熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃以上の金属酸化物を含むフィラーを、含む成形体を焼成して得られた４０℃〜４００℃における線熱膨張係数が８〜１８ｐｐｍ／℃の焼結体からなるとしているのに対して、刊行物１記載の発明では、Ｌｉ２Ｏ（１３重量％）、ＳｉＯ２（７４重量％）の結晶化ガラス（６０重量％）に対して、フィラ粉末ＳｉＯ２（４０重量％）の割合で含む成形体を焼成して得られる焼結体とし、リチウム珪酸ガラスの屈伏点、金属酸化物を含むフィラーの線熱膨張係数、及び絶縁基板の線熱膨張係数が記載されていない点。
　
　次に、上記相違点２〜４について検討する。
　刊行物２には、Ｌｉ２Ｏが５〜１０ｗｔ％含むガラス質材料を絶縁層材料として用いる多層回路基板であって、その熱膨張係数が６５〜７０×１０−６／℃であること（上記摘記事項（２ａ））が、即ち６．５〜７．０ｐｐｍ／℃の熱膨張係数を有するＬｉ２Ｏを含有するガラス質材料を絶縁層材料として用いる多層回路基板は記載されている。しかし、金属酸化物を含むフィラーを含む成形体を焼成して得られた焼結体ではなく、本件発明１での焼結体の熱膨張係数を金属酸化物を含むフィラーで調節するものとは異なっている。
　刊行物３には、Ｌｉ２Ｏを９〜２０ｗｔ％含むガラス質材料７０〜４０ｗｔ％に、石英ガラス３０〜６０ｗｔ％を混合した材料をガラスセラミツク質絶縁材料として用いた多層回路基板（上記摘記事項（３ａ））、ガラスセラミツク質絶縁材料の熱膨張係数α（１０−７／℃）が５２〜７０（５．２〜７．０ｐｐｍ／℃）であること（上記摘記事項（３ｂ））は記載されているが、フィラーとしての石英ガラスの熱膨張係数は約５×１０−７／℃（約０．５ｐｐｍ／℃）であって、線熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃以上の金属酸化物を含むフィラーを含むものではない。
　又刊行物４には、結晶形の異なる酸化ケイ素を少なくとも２種以上含み、それらの酸化ケイ素の間隙にガラスが介在しているセラミック多層配線回路板であって、セラミック絶縁材料の熱膨張係数を配線導体の熱膨張係数に近い値に制御して３．２〜１０．３ｐｐｍ／℃の範囲にしたこと、及び各種酸化ケイ素の熱膨張係数（ｐｐｍ／℃）の、石英ガラス：０．６、石英：１２〜１５、クリストパライト、トリジマイト：２３を２種以上用いものであることは記載されている。しかし、セラミック中のガラスがＬｉ２Ｏを含むものではなく、本件発明１が課題とする、絶縁基板とロウ材によって実装される外部電気回路基板との線熱膨張係数の相違による端子の接続不良を解消するものでもない。
　更に刊行物５の記載は、チップを取り付けるセラミック・チップ・キャリアを、はんだボール相互接続によって回路基板に取り付ける際に、セラミック・キャリアと回路基板の間の熱的不一致、すなわち両方の材料の熱膨張係数の差に付随する問題を克服するという、本件発明１と同様な技術課題を示しているに過ぎない。
　ここで、４０℃〜４００℃における線熱膨張係数が８〜１８ｐｐｍ／℃である絶縁基板とするために、屈伏点が４００℃〜８００℃のリチウム珪酸ガラスと、４０℃〜４００℃における線熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃以上の金属酸化物を含むフィラーを特定割合で含む成形体を焼成して得られた焼結体によって構成するという着想は、何れの刊行物にも示唆されていないことである。
　そうすると、刊行物２〜５の記載には、本件発明１での屈伏点が４００℃〜８００℃のリチウム珪酸ガラスと、４０℃〜４００℃における線熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃以上の金属酸化物を含むフィラーを含む成形体を焼成して得られた焼結体が４０℃〜４００℃における線熱膨張係数が８〜１８ｐｐｍ／℃である絶縁基板については何も示唆すらされておらず、上記相違点２〜４を当業者が容易に想到し得るものではない。　
　そして、本件発明１は、上記した構成により明細書に記載された線熱膨張係数が大きいプリント基板などの外部電気回路基板に実装した場合に、両者の線熱膨張係数の差に起因する応力発生を抑制し、パッケージと外部電気回路とを長期間にわたり正確、かつ強固に電気的接続させることが可能となり、しかも、半導体回路素子の大型化による多ピン化に十分対応できる信頼性の高いパッケージの実装構造を実現でき、さらに、高コストの結晶性ガラスと低コストのフィラーとの組み合わせにより原料コストを下げ、しかもメタライズとの同時焼成を可能とし、バインダーの効率的な除去を行うことができるため、高品質で且つ安価な配線基板を提供できる（明細書段落【００７３】【００７４】）という刊行物１〜５の記載からは予測することのできない顕著な効果を奏しているものである。
　したがって、本件発明１は、上記相違点１について検討するまでもなく、刊行物１〜５に記載された発明に基いて当業者が容易に発明をすることができたものでもない。
　
（４−２）本件発明２について
　本件発明２は、本件発明１の構成をすべて含み、更に構成を特定した半導体素子収納用パッケージの発明であるから、上記（４−１）で述べたと同じ理由により刊行物１〜５の記載から本件発明２を当業者が容易に構成し得るものでもない。　
　そして、本件発明２は、上記したと同様な顕著な効果を奏しているものである。
　したがって、本件発明２は、刊行物１〜５に記載された発明に基いて当業者が容易に発明をすることができたものではない。
　
VI．むすび
　以上のとおりであるから、特許異議の申立ての理由によっては、本件請求項１、２に係る発明の特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件請求項１、２に係る発明の特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１７年３月１４日（２００５．３．１４）
【訂正の要旨】
審決（決定）の【理由】欄参照。
（５４）【発明の名称】
配線基板とそれを用いた半導体素子収納用パッケージおよびその実装構造
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】
外部電気回路基板にロウ材によって実装される接続端子が取着された
　【請求項２】外部電気回路基板にロウ材によって実装される接続端子が取着された絶縁基板と、蓋体とからなる容器内部に半導体素子が収納され、前記接続端子と前記半導体素子の電極とが前記絶縁基板の表面あるいは内部に配設されたメタライズ配線層により電気的に接続されてなる半導体素子収納用パッケージにおいて、前記絶縁基板が、Ｌｉ２Ｏを５〜３０重量％含有し、屈伏点が４００℃〜８００℃のリチウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％と、４０℃〜４００℃における線熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃以上の金属酸化物を含むフィラーを８０〜２０体積％の割合で含む成形体を焼成して得られた４０℃〜４００℃における線熱膨張係数が８〜１８ｐｐｍ／℃の焼結体からなることを特徴とする半導体素子収納用パッケージ。
　【請求項３】少なくとも有機樹脂を含む絶縁体の表面に配線導体が被着形成された外部電気回路基板上に、請求項２記載の半導体素子収納用パッケージの前記接続端子を前記配線導体にロウ付け接合し実装してなることを特徴とする半導体素子収納用パッケージの実装構造。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の属する技術分野】本発明は、メタライズ配線層を具備する配線基板、その配線基板を具備する半導体素子収納用パッケージおよびその実装構造に関するものである。
　【０００２】
　【従来技術】従来、配線基板は、絶縁基板の表面あるいは内部にメタライズ配線層が配設された構造からなる。また、この配線基板を用いた代表的な例として、半導体素子、特にＬＳＩ（大規模集積回路素子）等の半導体集積回路素子を収容するための半導体素子収納用パッケージは、一般にアルミナセラミックス等の電気絶縁材料からなり、その上面中央部に半導体素子を収容するための凹所を有する絶縁基板と、前記絶縁基板の凹所周辺から下面にかけて導出されるタングステン、モリブデン等の高融点金属粉末から成る複数個のメタライズ配線層と、前記絶縁基板の下面に形成され、メタライズ配線層が電気的に接続される複数個の接続パッドと、前記接続パッドにロウ付け取着される接続端子と、蓋体とから構成されており、絶縁基板の凹所底面に半導体素子をガラス、樹脂等から成る接着剤を介して接着固定させ、半導体素子の各電極とメタライズ配線層とをボンディングワイヤを介して電気的に接続させるとともに絶縁基板上面に蓋体をガラス、樹脂等の封止材を介して接合させ、絶縁基板と蓋体とから成る容器内部に半導体素子を気密に封止することによって製品としての半導体素子収納用パッケージとなる。
　【０００３】また、かかる半導体素子収納用パッケージは、外部電気回路基板の配線導体と接続するには、半導体素子収納用パッケージの前記絶縁基板下面の接続パッドに接続された接続端子と外部電気回路基板の配線導体とを半田等により電気的に接続することができる。
　【０００４】一般に、半導体素子の集積度が高まるほど、半導体素子に形成される電極数も増大するが、これに伴いこれを収納する半導体収納用パッケージにおける端子数も増大することになる。ところが、電極数が増大するに伴いパッケージ自体の寸法を大きくするにも限界があり、より小型化を要求される以上、パッケージにおける端子の密度を高くすることが必要となる。
　【０００５】これまでのパッケージにおける端子の密度を高めるための構造としては、パッケージの下面にコバールなどの金属ピンを接続したピングリッドアレイ（ＰＧＡ）が最も一般的であるが、最近では、パッケージの４つの側面に導出されたメタライズ配線層にガルウイング状（Ｌ字状）の金属リードが接続されたタイプのクワッドフラットパッケージ（ＱＦＰ）、パッケージの４つの側面に電極パッドを備え、リードピンがないリードレスチップキャリア（ＬＣＣ）、さらに絶縁基板の下面に半田からなる球状端子を多数配置したボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）等があり、これらの中でもＢＧＡが最も高密度化が可能であると言われている。
　【０００６】このボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）では、接続パッドに半田などのロウ材からなる球状端子をロウ付けした端子により構成し、この球状端子を外部電気回路基板の配線導体上に載置当接させ、しかる後、前記端子を約２５０〜４００℃の温度で加熱溶融し、球状端子を配線導体に接合させることによって外部電気回路基板上に実装することが行われている。このような実装構造により、半導体素子収納用パッケージの内部に収容されている半導体素子はその各電極がメタライズ配線層及び接続端子を介して外部電気回路に電気的に接続される。
　【０００７】また、半導体素子収納用パッケージにおける絶縁基板としては、ガラス−セラミックスなどの焼結体からなる絶縁材料が主として用いられている。
　【０００８】例えば、特開昭６３−１１７９２９号公報においては、ＺｎＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系ガラスを用いたガラスセラミック体が提案されており、かかる公報によれば、化学組成と熱処理条件の制御によって珪酸亜鉛の他にコーディライトまたは亜鉛尖小石の結晶を生成させることで、線熱膨張係数を制御できると報告している。
　【０００９】
　【発明が解決しようとする課題】これらのパッケージにおける絶縁基板として使用されているアルミナ、ムライトなどのセラミックスは、２００ＭＰａ以上の高強度を有し、しかもメタライズ配線層などとの多層化技術として信頼性の高いことで有用ではあるが、その線熱膨張係数は約４〜７ｐｐｍ／℃程度であるのに対して、パッケージが実装される外部電気回路基板として最も多用されているガラス−エポキシ絶縁層にＣｕ配線層が形成されたプリント基板の線熱膨張係数は１１〜１８ｐｐｍ／℃と非常に大きい。
　【００１０】そのため、半導体素子収納用パッケージの内部に半導体集積回路素子を収容し、しかる後、プリント基板などの外部電気回路基板に実装した場合、半導体集積回路素子の作動時に発する熱が絶縁基板と外部電気回路基板の両方に繰り返し印加されると前記絶縁基板と外部電気回路基板との間に両者の線熱膨張係数の相違に起因する大きな熱応力が発生する。この熱応力は、パッケージにおける端子数が３００以下の比較的少ない場合には、大きな影響はないが、端子数が３００を超え、パッケージそのものが大型化するに従い、その影響が増大する傾向にある。即ち、パッケージの作動および停止の繰り返しにより熱応力が繰り返し印加されると、この熱応力が絶縁基板下面の接続パッドの外周部、及び外部電気回路基板の配線導体と端子との接合界面に作用し、その結果、接続パッドが絶縁基板より剥離したり、端子が配線導体より剥離したりし、半導体素子収納用パッケージの接続端子を外部電極回路の配線導体に長期にわたり安定に電気的接続させることができないという欠点を有していた。
　【００１１】また、特開昭６３−１１７９２９号公報におけるガラスセラミック体を利用した集積回路パッケージ基板では高い線熱膨張係数の基板が得られると報告されているものの、公報に記載されているように同一の組成でもわずかな熱処理条件の相違により析出結晶相が変化し線熱膨張係数を安定して制御することが難しく、しかも高価な結晶性ガラスを使用するため、パッケージを安価に製造することができないものである。
　【００１２】また、一般にガラス−セラミック焼結体を作製する場合に用いられるガラスとしては、ホウ珪酸ガラスが最も用いられるが、このホウ珪酸ガラスは、その屈伏点が比較的高いために焼結させるためにはガラスを主成分とする必要がある。そのために、低温で焼成する場合には、高価なガラスを多量に必要とするために製造コストが高くなるという問題があった。また、脱バインダーおよび焼結が十分に行われない場合があり、そのためにガラスの組成やフィラーを細かく制御する必要があった。
　【００１３】さらに、配線基板や半導体素子収納用パッケージによれば、絶縁基板とその内部および表面に配設されるメタライズ配線層とを同時焼成することが行われるが、高熱膨張を有するような絶縁基板との同時焼成については何ら検討されていないのが現状である。
　【００１４】従って、本発明は、高熱膨張特性を有する絶縁基板の表面あるいは内部にメタライズ配線層を具備する配線基板や、高熱膨張特性を有し且つ半導体素子が収納された半導体素子収納用パッケージをガラス−エポキシ樹脂等を絶縁体とする外部電気回路に対して、強固に且つ長期にわたり安定した接続状態を維持できる高信頼性の半導体素子収納用パッケージ、ならびにその実装構造を提供することを目的とするものである。
　【００１５】さらに、Ｃｕメタライズ配線層との同時焼成を可能とし、バインダーの効率的な除去および比較的少ないガラス量でも低温での焼結を行うことのできる高品質で且つ安価な配線基板および半導体素子収納用パッケージを提供することを目的とするものである。
　【００１６】
　【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題点に対して検討を重ねた結果、絶縁基板として、Ｌｉ２Ｏを５〜３０重量％含有するリチウム珪酸ガラスが焼結過程において，線熱膨張係数が１３ｐｐｍ／℃のリチウム珪酸結晶を安定に析出させることから、かかるガラスに対して、さらにフィラー成分として高熱膨張係数の化合物を添加し、これを焼成することで、高熱膨張の焼結体を作製できること、また、リチウム珪酸ガラスはホウ珪酸ガラスに比較して屈伏点が比較的低く、その結果、ガラスの添加量が少なくても低温焼成が可能であることを見出し、本発明に至った。
　【００１７】即ち、本発明は、
外部電気回路基板にロウ材によって実装される接続端子が取着された
　【００１８】また、半導体素子収納用パッケージにおける絶縁基板として、Ｌｉ２Ｏを５〜３０重量％含有し、屈伏点が４００℃〜８００℃のリチウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％と、４０℃〜４００℃における線熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃以上の金属酸化物を含むフィラーを８０〜２０体積％の割合で含む成形体を焼成した４０℃〜４００℃における線熱膨張係数が８〜１８ｐｐｍ／℃の焼結体により構成する。
　【００１９】また、本発明の半導体素子収納用パッケージは、外部電気回路基板にロウ材によって実装される接続端子を有するタイプであって、少なくとも有機樹脂を含む絶縁体の表面に配線導体が被着形成された外部電気回路基板上に、絶縁基板として上記の焼結体を有する半導体素子収納用パッケージの接続端子を回路基板の前記配線導体にロウ付け接合し実装されるものである。なお、このロウ付け接合して実装されるとは、金属ピンや金属リードなどを介さずに、ＢＧＡやＬＣＣのように半田などのロウ材によって外部電気回路基板に直接、実装されるものを意味する。
　【００２０】
　【作用】本発明によれば、配線基板や、半導体素子収納用パッケージの絶縁基板として、Ｌｉ２Ｏを５〜３０重量％含有し、屈伏点が４００℃〜８００℃のリチウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％と、４０℃〜４００℃における線熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃以上の金属酸化物を含むフィラーを８０〜２０体積％の割合で含む成形体を焼成した４０℃〜４００℃における線熱膨張係数が８〜１８ｐｐｍ／℃の焼結体を用いることにより、焼結体の線熱膨張係数を８〜１８ｐｐｍ／℃の範囲で容易に制御することができるともに、再現よく製造することができる。また、上記ガラスとして、Ｌｉ２Ｏを必須の成分としてその含有量が５〜３０重量％のリチウム珪酸ガラスを用いることにより、焼結後の焼結体中に高熱膨張のリチウム珪酸（例えば、Ｌｉ２ＳｉＯ３）を析出することができる。
　【００２１】さらに、リチウム珪酸ガラスの屈伏点を４００℃〜８００℃とすることにより、ガラス含有量を低減し、フィラーを増量することができるもので、焼成収縮開始温度を上昇することが可能である。それにより、成形時に添加された有機樹脂等の成形用バインダーを効率的に除去するとともに、絶縁基体と同時に焼成されるメタライズとの焼成条件のマッチングを図ることできる。
　【００２２】また、リチウム珪酸ガラスから析出するリチウム珪酸結晶相の線熱膨張係数は１３ｐｐｍ／℃程度であるが、かかるガラスにフィラーとしてさらに、４０℃〜４００℃における線熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃以上の金属酸化物を含むフィラーを添加することにより、焼結体全体の線熱膨張係数を８〜１８ｐｐｍ／℃の範囲で容易に制御することができるのである。
　【００２３】このように、ガラス−エポキシ基板などのプリント基板からなる外部電気回路に対して実装される半導体素子収納用パッケージにおける絶縁基板として４０〜４００℃の温度範囲における線熱膨張係数が８〜１８ｐｐｍ／℃のセラミックスを用いることにより、絶縁基板と外部電気回路基板との間に両者の線熱膨張係数の差が小さくなり、その結果、絶縁基板と外部電気回路基板の線熱膨張係数の相違に起因する熱応力によって端子が外部電気回路の配線導体とが接続不良を起こすことがなく、これによっても容器内部に収容する半導体素子と外部電気回路とを長期間にわたり正確に、且つ強固に電気的接続させることが可能となる。
　【００２４】また、パッケージの内部配線として使用されるＣｕの線熱膨張係数１８ｐｐｍ／℃に対しても近似の線熱膨張係数を有するため、メタライズ配線の基板への密着性等の信頼性を高めることができる。
　【００２５】
　【発明の実施の形態】以下、本発明を一実施例を示す添付図面に基づき詳細に説明する。図１及び図２は、本発明におけるＢＧＡ型の半導体素子収納用パッケージとその実装構造の一実施例を示す図であり、このパッケージは、絶縁基板の表面あるいは内部にメタライズ配線層が配設された、いわゆる配線基板を基礎的構造とするものであり、Ａは半導体素子収納用パッケージ、Ｂは外部電気回路基板をそれぞれ示す。
　【００２６】半導体素子収納用パッケージＡは、絶縁基板１と蓋体２とメタライズ配線層３と端子４およびパッケージの内部に収納される半導体素子５により構成され、絶縁基板１及び蓋体２は半導体素子５を内部に気密に収容するための容器６を構成する。つまり、絶縁基板１は上面中央部に半導体素子５が載置収容される凹部１ａが設けてあり、凹部１ａ底面には半導体素子５はガラス、樹脂等の接着剤を介して接着固定される。
　【００２７】また、絶縁基板１には半導体素子５が載置収容される凹部１ａの周辺から下面にかけて複数個のメタライズ配線層３が被着形成されており、更に絶縁基板１の下面には図２に示すように多数の凹部１ｂが設けられており、凹部１ｂの底面にはメタライズ配線層３と電気的に接続された接続パッド３ａが被着形成されている。この接続パッド３ａの表面には半田（錫−鉛合金）などのロウ材から成る突起状端子４が外部電気回路基板への接続端子４として取着されている。この突起状端子４の取付方法としては、球状もしくは柱状のロウ材を接続パッド３ａに並べる方法と、スクリーン印刷法によりロウ材を接続パッド上に印刷する方法がある。
　【００２８】この接続パッド３ａに取着されている接続端子４は絶縁基板１の下面に突出部４ａを有しており、半導体素子５の各電極が接続されている接続パッド３ａを外部電気回路基板Ｂの配線導体８に接続させるとともに半導体素子収納用パッケージＡを外部電気回路基板Ｂ上に実装させる作用を為す。
　【００２９】なお、接続パッド３ａと電気的に接続されたメタライズ配線層３は、半導体素子５の各電極とボンディングワイヤ７を介して電気的に接続されることにより、半導体素子の電極は、接続パッド３ａと電気的に接続されることになる。なお、外部電気回路基板Ｂは、絶縁体９の表面に配線導体８が形成されている。
　【００３０】一方、外部電気回路基板Ｂは、絶縁体９と配線導体８により構成されており、絶縁体９は、少なくとも有機樹脂を含む材料からなるプリント基板からなる。具体的には、ガラス−エポキシ系複合材料などのように４０〜４００℃における線熱膨張係数が１２〜１６ｐｐｍ／℃の絶縁材料からなる。また、この回路基板Ｂの表面に形成される配線導体８は、絶縁体との線熱膨張係数の整合性と、良電気伝導性の点で、通常、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｐｂ−Ｓｎなどの金属導体からなる。
　【００３１】半導体素子収納用パッケージＡを外部電気回路基板Ｂに実装するには、パッケージＡの絶縁基板１下面の接続パッド３ａに取着されている半田から成る突起状端子４を外部電気回路基板Ｂの配線導体８上に載置当接させ、しかる後、約２５０〜４００℃の温度で加熱することにより、半田などのロウ材からなる突起状端子４自体が溶融し、端子４を配線導体８に接合させることによって外部電気回路基板Ｂ上に実装される。この時、配線導体８の表面には端子４とのロウ材による接続を容易に行うためにロウ材が被着形成されていることが望ましい。
　【００３２】また、他の例として、図３に示すように前記接続端子として、接続パッド３ａに対して高融点材料からなる球状端子１０を低融点ロウ材１１によりロウ付けしたものが適用できる。この高融点材料は、ロウ付けに使用される低融点ロウ材よりも高融点であることが必要で、ロウ付け用ロウ材が例えばＰｂ４０重量％−Ｓｎ６０重量％の低融点の半田からなる場合、球状端子は例えばＰｂ９０重量％−Ｓｎ１０重量％の高融点半田や、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｆｅなどの金属により構成される。
　【００３３】かかる構成においてはパッケージＡの絶縁基板１下面の接続パッド３ａに取着されている球状端子１０を外部電気回路基板Ｂの配線導体８上に載置当接させ、しかる後、球状端子１０を半田などのロウ材１２により配線導体８に接着させて外部電気回路基板Ｂ上に実装することができる。また、低融点のロウ材としてＡｕ−Ｓｎ合金を用いて接続端子を外部電気回路基板に接続してもよく、さらに上記球状端子に代わりに柱状の端子を用いてもよい。
　【００３４】次に、図４にリードレスチップキャリア（ＬＣＣ）型パッケージＣの外部伝回路基板Ｂへの実装構造について説明する。なお、図４において、図１と同一部材については同一の符号を付与した。図４におけるパッケージＣでは、半導体素子の電極と個々に接続されたメタライズ配線層３が絶縁基板１の４つの側面に導出され、側面に導出されたメタライズ配線層が接続端子４を構成している。また、このパッケージＣによれば、電磁波障害を防止するために、半導体素子５を収納する凹部１ａにエポキシ樹脂等が充填され、また凹部は導電性樹脂からなる蓋体１３により密閉されている。また、パッケージＣの底面にはアースのための導電層１４が形成されている。
　【００３５】このパッケージＣを外部電気回路基板Ｂに実装するには、パッケージＣの絶縁基板１側面の接続端子４を外部電気回路基板Ｂの配線導体８上に載置当接させてロウ材等により電気的に接続する。この時、接続端子４は配線導体８の表面にはロウ材による接続を容易に行うためでそれぞれロウ材が被着されていることが望ましい。
　【００３６】（絶縁基板の材質）本発明によれば、このような外部電気回路基板Ｂの表面に実装される半導体素子収納用パッケージとして、その絶縁基板１が４０〜４００℃の温度範囲における線熱膨張係数が８〜１８ｐｐｍ／℃、特に９〜１４ｐｐｍ／℃の焼結体からなることが重要である。これは、前述した外部電気回路基板Ｂとの熱膨張差により熱応力の発生を緩和し、外部電気回路基板ＢとパッケージＡとの電気的接続状態を長期にわたり良好な状態に維持するために重要であり、この線熱膨張係数が８ｐｐｍ／℃より小さいか、あるいは１８ｐｐｍ／℃より大きいと、いずれも熱膨張差に起因する熱応力が大きくなり、外部電気回路基板ＢとパッケージＡとの電気的接続状態が悪化することを防止することができない。
　【００３７】なお、絶縁基板の熱膨張係数が８〜１８ｐｐｍ／℃と大きくなるに伴い、Ｓｉを基板とする半導体素子との熱膨張差が逆に大きくなってしまう。そのため、接着材としては、半導体素子が熱膨張差により剥離しないように半導体素子の絶縁基板への接着材を適宜選択することが必要である。望ましくは、その熱膨張差を緩衝可能な可撓性の材料により接着することが望ましく、例えば、エポキシ系、ポリイミド系などの有機系接着材や、場合によってはこれにＡｇなどの金属を配合したものが好適に使用される。
　【００３８】本発明によれば、このような高線熱膨張係数を有する絶縁基板を構成する焼結体として、結晶性ガラス２０〜８０体積％と、フィラー成分を８０〜２０体積％含む成形体を焼成してなる焼結体により構成するものである。この結晶性ガラスとフィラー成分の量を上記の範囲に限定したのは、結晶性ガラス成分量が２０体積％より少ない、言い換えればフィラー成分が８０体積％より多いと液相焼結することができずに高温で焼成する必要があり、その場合、メタライズ同時焼成においてメタライズが溶融してしまう。また、結晶性ガラスが８０体積％より多い、言い換えるとフィラー成分が２０体積％より少ないと焼結体の特性が結晶性ガラスの特性に大きく依存してしまい、材料特性の制御が困難となるとともに、焼結開始温度が低くなるために配線導体と同時焼成できないといった問題が生じる。また、原料のコストも高くなる。
　【００３９】また、結晶性ガラスとしては、Ｌｉ２Ｏを５〜３０重量％、特に５〜２０重量％の割合で含有するリチウム珪酸ガラスを用いることが重要であり、このようなリチウム珪酸ガラスを用いることにより高熱膨張係数を有するリチウム珪酸を析出させることができる。なお、Ｌｉ２Ｏ中の含有量が５重量％より低いと、焼成時にリチウム珪酸の結晶の生成量が少なくなり高熱膨張化が達成できず、３０重量％より多いと誘電正接が１００×１０−４を越えるため、基板としての特性が劣化する。また、このガラス中にはＰｂを実質的に含まないことが望ましい。これは、Ｐｂが毒性を有するため、製造工程中での被毒を防止するための格別な装置および管理を必要とするために焼結体を安価に製造することができないためである。Ｐｂが不純物として不可避的に混入する場合を考慮すると、Ｐｂ量は０．０５重量％以下であることが望ましい。
　【００４０】さらに、結晶性ガラスの屈伏点は４００℃〜８００℃、特に４００〜６５０℃であることも必要である。これは、結晶性ガラスおよびフィラーからなる混合物を成形する場合、有機樹脂等の成形用バインダーを添加するが、このバインダーを効率的に除去するとともに、絶縁基体と同時に焼成されるメタライズとの焼成条件のマッチングを図るために必要であり、屈伏点が４００℃より低いと結晶性ガラスが低い温度で焼結が開始されるために、例えばＡｇ、Ｃｕ等の焼結開始温度が６００〜８００℃のメタライズとの同時焼成ができず、また成形体の緻密化が低温で開始するためにバインダーは分解揮散できなくなりバインダー成分が残留し特性に影響を及ぼす結果になるためである。一方、屈伏点が８００℃より高いと結晶性ガラス量を多くしないと焼結しにくくなるため、高価な結晶性ガラスを大量に必要とするために焼結体のコストを高めることになる。
　【００４１】このフィラー成分は、結晶性ガラスの屈伏点に応じ、その量を適宜調整することが望ましい。即ち、結晶性ガラスの屈伏点が４００℃〜６５０℃と低い場合、低温での焼結性が高まるためフィラーの含有量は５０〜８０体積％の比較的多く配合できる。これに対して、結晶性ガラスの屈伏点が６５０℃〜８００℃と高い場合、焼結性が低下するためフィラーの含有量は２０〜５０体積％の比較的少なく配合することが望ましい。
　【００４２】本発明において用いられる結晶性ガラスは、フィラー無添加では収縮開始温度は７００℃以下で、８５０℃以上では溶融してしまい、メタライズ配線層等を配設することができない。しかし、フィラーを２０〜８０体積％の割合で混合することにより焼成温度において、結晶の析出とフィラー成分を液相焼結させるための液相を形成させることができる。また、成形体全体の収縮開始温度を上昇させることができるため、このフィラーの含有量の調整により用いるメタライズの種類によりメタライズ配線層との同時焼成条件のマッチングを図ることができる。また、原料コストを下げるためには高価な結晶性ガラスの含有量を減少させることが好ましい。
　【００４３】例えば、メタライズ配線層として、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｕのうちの１種以上により構成する場合、これらのメタライズの焼成は６００〜１０００℃で生じるため、同時焼成を行うには、結晶性ガラスの屈伏点は４００℃〜６５０℃であり、フィラーの含有量は５０〜８０体積％であるのが好ましい。また、このように高価な結晶性ガラスの配合量を低減することにより焼結体のコストも低減できる。
　【００４４】また、結晶性ガラスの４０℃〜４００℃における線熱膨張係数が６〜１８ｐｐｍ／℃、特に、７〜１３ｐｐｍ／℃であることも必要である。これは、線熱膨張係数が上記範囲を逸脱するとフィラーとの熱膨張差が生じ、焼結体の強度の低下の原因になる。また、フィラーの線熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃未満では、焼結体の線熱膨張係数を８〜１８ｐｐｍ／℃にすることも困難となる。
　【００４５】上記の特性を満足する結晶性ガラスとして
は、例えば
　　ＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３、
　　ＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ−ＴｉＯ２
　　ＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ−Ｎａ２Ｏ−Ｆ
　　ＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−Ｋ２Ｏ−Ｎａ２Ｏ−ＺｎＯ、
　　ＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−Ｋ２Ｏ−Ｐ２Ｏ５
　　ＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−Ｋ２Ｏ−Ｐ２Ｏ５−ＺｎＯ−Ｎａ２Ｏ
　　ＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ−ＭｇＯ、
　　ＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ−ＺｎＯ、
等の組成物が挙げられ、このうち、ＳｉＯ２は本発明によれば、リチウム珪酸を形成するための必須の成分であり、ＳｉＯ２はガラス全量中、６０〜８５重量％の割合で存在し、ＳｉＯ２とＬｉ２Ｏとの合量がガラス全量中、６５〜９５重量％であることがリチウム珪酸結晶を析出させる上で望ましい。なお、このリチウム珪酸ガラス中には、Ｂ２Ｏ３は１重量％以下であることが望ましい。
　【００４６】この結晶性ガラスとフィラーとの混合物は、適当な成形の有機樹脂バインダーを添加した後、所望の成形手段、例えば、ドクターブレード、圧延法、金型プレス等によりシート状に任意の形状に成形後、焼成する。
　【００４７】焼成にあたっては、まず、成形のために配合したバインダー成分を除去する。バインダーの除去は、７００℃前後の大気雰囲気中で行われるが、配線導体としてＣｕを用いる場合には、水蒸気を含有する１００〜７００℃の窒素雰囲気中で行われる。この時、成形体の収縮開始温度は７００〜８５０℃程度であることが望ましく、かかる収縮開始温度がこれより低いとバインダーの除去が困難となるため、成形体中の結晶化ガラスの特性、特に屈伏点を前述したように制御することが必要となる。
　【００４８】焼成は、８５０℃〜１３００℃の酸化性雰囲気中で行われ、これにより相対密度９０％以上まで緻密化される。この時の焼成温度が８５０℃より低いと緻密化することができず、１３００℃を越えるとメタライズ配線層との同時焼成でメタライズ層が溶融してしまう。但し、配線導体としてＣｕを用いる場合には、８５０〜１０５０℃の窒素などの非酸化性雰囲気中で行われる。
　【００４９】このようにして作製されたガラスセラミック焼結体中には、結晶性ガラスから生成した結晶相、結晶性ガラスとフィラーとの反応により生成した結晶相、あるいはフィラー成分が分解して生成した結晶相等が存在し、これらの結晶相の粒界にはガラス相が存在する。析出する結晶相としては、焼結体全体の線熱膨張係数を高める上で、少なくとも４０〜４００℃における線熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃以上の結晶相が析出することが望ましい。
　【００５０】本発明におけるフィラーとして含まれる線熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃以上の金属酸化物、あるいは結晶相として析出する結晶相としては、クリストバライト（ＳｉＯ２、クォーツ（ＳｉＯ２）、トリジマイト（ＳｉＯ２）、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ２）、スピネル（ＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３）、ウォラストナイト（ＣａＯ・ＳｉＯ２）、モンティセラナイト（ＣａＯ・ＭｇＯ・ＳｉＯ２）、ネフェリン（Ｎａ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２）、リチウムシリケート（Ｌｉ２Ｏ・ＳｉＯ２）、ジオプサイド（ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ２）、メルビナイト（３ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ２）、アケルマイト（２ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ２）、マグネシア（ＭｇＯ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、カーネギアイト（Ｎａ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、エンスタタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ２）、ホウ酸マグネシウム（２ＭｇＯ・Ｂ２Ｏ３）、セルシアン（ＢａＯ・Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、Ｂ２Ｏ３・２ＭｇＯ・２ＳｉＯ２、ガーナイト（ＺｎＯ・Ａｌ２Ｏ３）、ペタライト（ＬｉＡｌＳｉ４Ｏ１０）の群から選ばれる少なくとも１種以上が挙げられる。これらの中でも特に８ｐｐｍ／℃以上の金属酸化物が良い。また、上記フィラー中には、その添加により最終焼結体の線熱膨張係数が１８ｐｐｍ／℃を越える場合がある。その場合には、線熱膨張係数が小さいフィラーと混合して線熱膨張係数を適宜制御することが必要である。
　【００５１】また、上記焼結体を絶縁基板として、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｕのうちの１種以上からなるメタライズ配線層を配設した配線基板やパッケージを製造するには、絶縁基板を構成するための前述したような結晶化ガラスとフィラーからなる原料粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤を添加混合して泥漿物を作るとともに該泥漿物をドクターブレード法やカレンダーロール法を採用することによってグリーンシート（生シート）と作製する。そして、メタライズ配線層３及び接続パッドとして、適当な金属粉末に有機バインダー、可塑剤、溶剤を添加混合して得た金属ペーストを前記グリーンシートに周知のスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布する。また、場合によっては、前記グリーンシートに適当な打ち抜き加工してスルーホールを形成し、このホール内にもメタライズペーストを充填する。そしてこれらのグリーンシートを複数枚積層し、グリーンシートとメタライズとを同時焼成することにより多層構造のパッケージを得ることができる。
　【００５２】以下、本発明をさらに具体的な例で説明する。
　【００５３】
　【実施例】
実施例１
結晶性ガラスとして、▲１▼重量比率で７４％ＳｉＯ２−１４％Ｌｉ２Ｏ−４％Ａｌ２Ｏ３−２％Ｐ２Ｏ５−２％Ｋ２Ｏ−２％ＺｎＯ−２％Ｎａ２Ｏ（Ｐｂ含有量５０ｐｐｍ以下、屈伏点４８０℃）、および▲２▼重量比率で７８％ＳｉＯ２−１０％Ｌｉ２Ｏ−４％Ａｌ２Ｏ３−２％Ｐ２Ｏ５−２％Ｋ２Ｏ−３％Ｋ２Ｏ−１％Ｎａ２Ｏ（Ｐｂ含有量５０ｐｐｍ以下、屈伏点４８０℃）の２種のガラスを準備し、このガラスに対して表１に示すようにフィラー成分として、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ２、線熱膨張係数１０ｐｐｍ／℃）、クォーツ（ＳｉＯ２、線熱膨張係数１５ｐｐｍ／℃）、クリストバライト（ＳｉＯ２、線熱膨張係数２０ｐｐｍ／℃）、ウォラストナイト（ＣａＯ・ＳｉＯ２、線熱膨張係数９ｐｐｍ／℃）、ペタライト（ＬｉＡｌＳｉ４Ｏ１０、線熱膨張係数８ｐｐｍ／℃）、ＭｇＯ（線熱膨張係数９ｐｐｍ／℃）、ネフェリン（Ｎａ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、線熱膨張係数９ｐｐｍ／℃）ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２、線熱膨張係数４ｐｐｍ／℃）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３、線熱膨張係数７ｐｐｍ／℃）、を用いて表１に示す調合組成になるように秤量混合した。この混合物を粉砕後、有機バインダーを添加して十分に混合した後、１軸プレス法により３．５×３．５×１５ｍｍの形状の成形体を作製し、この成形体を７００℃のＮ２＋Ｈ２Ｏ中で脱バインダ処理した後、窒素雰囲気中で６５０〜１３００℃で焼成して焼結体を作製した。
　【００５４】次に、上記のようにして得られた焼結体に対して４０〜４００℃の線熱膨張係数を測定し表１に示した。また、焼結体を直径６０ｍｍ、厚さ２ｍｍに加工し、ＪＩＳＣ２１４１の手法で比誘電率と誘電損失を求めた。測定はＬＣＲメータ（Ｙ．Ｈ．Ｐ４２８４Ａ）を用いて行い、１ＭＨｚ，１．０Ｖｒｓｍの条件で２５℃における静電容量を測定し、この静電容量から２５℃における比誘電率を測定した。また、脱バインダー処理後における残留炭素の有無を確認した。
　【００５５】（実装時の熱サイクル試験）次に、表１における各原料組成物を用いて、溶媒としてトルエンとイソプロピルアルコール、バインダーとしてアクリル樹脂、可塑剤としてＤＢＰ（ジブチルフタレート）を用いてドクターブレード法により厚み５００μｍのグリーンシートを作製した。
　【００５６】このグリーンシートの表面にＣｕメタライズペーストをスクリーン印刷法に基づきメタライズ配線層を塗布した。また、グリーンシートの所定箇所にスルーホールを形成しスルーホール内が最終的に基板の下面に露出するように形成し、そのスルーホール内にもＣｕメタライズペーストを充填した。そして、メタライズペーストが塗布されたグリーンシートをスルーホールの位置合わせを行いながら６枚積層し圧着した。
　【００５７】この積層体を７００℃でＮ２＋Ｈ２Ｏ中で脱バインダ後、各焼成温度で窒素雰囲気中でメタライズ配線層と絶縁基板とを同時に焼成しパッケージ用の配線基板を作製した。
　【００５８】次に、配線基板の下面にスルーホールに接続する箇所に凹部を形成しＣｕメタライズからなる接続パッドを作製した。そして、その接続パッドに図１に示すように半田（錫３０〜１０％−鉛７０〜９０％）からなる接続端子を取着した。なお、接続端子は、１ｃｍ２当たり３０端子の密度で配線基板の下面全体に形成した。
　【００５９】一方、ガラス−エポキシ基板からなる４０〜８００℃における線熱膨張係数が１３ｐｐｍ／℃の絶縁体の表面に銅箔からなる配線導体が形成されたプリント基板を準備した。
　【００６０】そして、上記のパッケージ用配線基板をプリント基板の上の配線導体とパッケージ用絶縁基板の接続端子が接続されるように位置合わせし、これをＮ２の雰囲気中で２６０℃で３分間熱処理しパッケージ用配線基板をプリント基板表面に実装した。この熱処理によりパッケージ用配線基板の半田からなる接続端子が溶けてプリント基板の配線導体と電気的に接続されたことを確認した。
　【００６１】次に、上記のようにしてパッケージ用配線基板をプリント基板表面に実装したものを大気の雰囲気にて−４０℃と１２５℃の各温度に制御した恒温槽に試験サンプルを１５分／１５分の保持を１サイクルとして最高１０００サイクル繰り返した。そして、各サイクル毎にプリント基板の配線導体とパッケージ用配線基板との電気抵抗を測定し電気抵抗に変化が現れるまでのサイクル数を表１に示した。また、同時焼成によるＣｕメタライズ層に対して、メタライズ層の剥離、溶融、焼結不良についての評価を行った。
　【００６２】
　【表１】
　【００６３】表１より明らかなように、ガラスの含有量が２０体積％より少ない試料Ｎｏ．９では、いずれも緻密な焼結体を得ることができず、８０体積％を越える試料Ｎｏ．２、７、１５、１６ではメタライズ層が溶融しＣｕと同時焼成できなかった。
　【００６４】これに対してフィラー量が２０〜８０体積％の本発明品は、脱バイ不良の発生がなく、Ｃｕメタライズの同時焼成も良好であった。また、線熱膨張係数が８〜１８ｐｐｍ／℃のガラスセラミックを絶縁基板として作製したパッケージ用配線基板では昇降温１０００サイクル後もプリント基板の配線導体とパッケージ用配線基板との間に電気抵抗変化は全く見られず、極めて安定で良好な電気的接続状態を維持できた。
　【００６５】また、Ｘ線回折測定による結晶相の同定を行った結果、本発明の焼結体は、いずれも結晶相としてリチウム珪酸およびフィラー成分による結晶相が検出された。
　【００６６】実施例２
結晶性ガラスとして、表２に示すように、Ｌｉ２Ｏ量が異なるガラスに対して、フィラーとしてフォルステライトを用いて、ガラス：フィラーが重量比で３０：７０となる割合で混合し、これを実施例１と同様にして成形し、脱バインダー処理し、表２に示す温度で焼成した。
そして、上記のようにして得られた焼結体に対して実施例１と同様にして、４０〜４００℃の線熱膨張係数、比誘電率、誘電損失および脱バインダー処理後における残留炭素の有無を確認した。
　【００６７】また，表２の組成物を用いて実施例１と同様にＣｕをメタライズ配線層とする配線基板を作製し，これをガラス−エポキシ基板に実装し、実装時の熱サイクル試験を行い、さらに同時焼成によるＣｕメタライズの配線層について観察した。結果は表３に示した。
　【００６８】
　【表２】
　【００６９】
　【表３】
　【００７０】表２および表３の結果から明らかなように、屈伏点が４００℃より低い試料Ｎｏ．３２ではＣｕとの同時焼成ができなかった。屈伏点が８００℃を越える試料Ｎｏ．３３では焼成温度を高めないと焼結することができず、そのためにＣｕのメタライズができなかった。また、結晶化ガラス中にＬｉ２Ｏを含まない試料Ｎｏ．２６では線熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃より低く、フィラーとの熱膨張差に起因すると思われるクラックの発生が認められた。また、Ｌｉ２Ｏの含有量が３０重量％を越える試料Ｎｏ．３１では誘電損失が１００×１０−４より大きくなった。
　【００７１】これに対して、Ｌｉ２Ｏ含有量が５〜３０重量％であり、屈伏点が４００℃〜８００℃のガラスを用いた試料Ｎｏ．２７〜３０では、いずれもバインダーの除去をほぼ完全に行うことができ、緻密質な焼結体を作製することができた。また、Ｃｕメタライズ層との同時焼成も可能であり強固な接着強度を示した。
　【００７２】なお、Ｘ線回折測定による結晶相の同定を行った結果、Ｌｉ２Ｏが存在しない試料Ｎｏ．２６を除き、いずれの試料においてもリチウム珪酸およびフィラー成分であるフォルステライト結晶相が検出された。
　【００７３】
　【発明の効果】以上詳述したように、本発明の配線基板および半導体素子収納用パッケージによれば、線熱膨張係数が大きいプリント基板などの外部電気回路基板に実装した場合に、両者の線熱膨張係数の差に起因する応力発生を抑制し、パッケージと外部電気回路とを長期間にわたり正確、かつ強固に電気的接続させることが可能となる。しかも、半導体回路素子の大型化による多ピン化に十分対応できる信頼性の高いパッケージの実装構造を実現できる。
　【００７４】さらに、高コストの結晶性ガラスと低コストのフィラーとの組み合わせにより原料コストを下げ、しかもメタライズとの同時焼成を可能とし、バインダーの効率的な除去を行うことができるため、高品質で且つ安価な配線基板および半導体素子収納用パッケージを提供できる。
【図面の簡単な説明】
　【図１】本発明のＢＧＡ型の半導体素子収納用パッケージの実装構造を説明するための断面図である。
　【図２】図１の要部拡大断面図である。
　【図３】接続端子の他の実施例における要部拡大断面図である。
　【図４】本発明のリードレスチップキャリア型のパッケージの実装構造を説明するための断面図である。
　【符号の説明】
　１・・・絶縁基板
　１ｂ・・凹部
　２・・・蓋体
　３・・・メタライズ配線層
　３ａ・・接続パッド
　４・・・接続端子
　４ａ・・突出部
　５・・・半導体素子
　６・・・容器
　８・・・配線導体
　９・・・絶縁体
　Ａ・・・ＢＧＡ型パッケージ
　Ｂ・・・外部電気回路基板
　Ｃ・・・ＬＣＣ型パッケージ