(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉＯ２２０．２重量％−Ａｌ２Ｏ３６．９重量％−ＳｒＯ３３．９重量％−ＭｇＯ８．２重量％−ＣａＯ０．０６重量％−ＢａＯ０．４６重量％−ＺｎＯ１６．５重量％−Ｂ２Ｏ３１３．７重量％−Ｌｉ２Ｏ０．０３重量％−Ｎａ２Ｏ０．０２重量％−Ｆｅ２Ｏ３０．０３重量％、
ＳｉＯ２１０．４重量％−Ａｌ２Ｏ３２．５重量％−ＺｎＯ３５．２重量％−Ｂ２Ｏ３４５．３重量％−Ｎａ２Ｏ６．６重量％、
およびＳｉＯ２５０重量％−Ａｌ２Ｏ３５．５重量％−ＭｇＯ１８．５重量％−ＣａＯ２６重量％のうちの少なくとも１種のガラスを２０〜６０重量％含むマトリックス中に平均粒径２μｍ以上３０μｍ以下のＡｌＮ粒子を４０〜８０重量％分散してなるガラスセラミックスであって、該ガラスセラミックス中の金属Ａｌの含有量が全量中８００ｐｐｍ以下であるとともに、吸水率が０．２％以下であることを特徴とするガラスセラミックス。
【請求項２】
Ｌｉ、Ｋ、Ｎａ、Ｐｂ、Ｂｉの含有量が酸化物（Ｌｉ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、ＰｂＯ、Ｂｉ２Ｏ３）換算による総量で１５重量％以下であることを特徴とする請求項１記載のガラスセラミックス。
【請求項３】
ＳｉＯ２２０．２重量％−Ａｌ２Ｏ３６．９重量％−ＳｒＯ３３．９重量％−ＭｇＯ８．２重量％−ＣａＯ０．０６重量％−ＢａＯ０．４６重量％−ＺｎＯ１６．５重量％−Ｂ２Ｏ３１３．７重量％−Ｌｉ２Ｏ０．０３重量％−Ｎａ２Ｏ０．０２重量％−Ｆｅ２Ｏ３０．０３重量％、
ＳｉＯ２１０．４重量％−Ａｌ２Ｏ３２．５重量％−ＺｎＯ３５．２重量％−Ｂ２Ｏ３４５．３重量％−Ｎａ２Ｏ６．６重量％、
およびＳｉＯ２５０重量％−Ａｌ２Ｏ３５．５重量％−ＭｇＯ１８．５重量％−ＣａＯ２６重量％のうちの少なくとも１種のガラス粉末を２０〜６０重量％と、
ＡｌＮ粉末を水酸化ナトリウム水溶液中に懸濁し、加熱して、ＡｌＮ粉末中の金属Ａｌを溶解させた後、Ａｌ（Ｈ２Ｏ）２（ＯＨ）４Ｎａを生成させた懸濁液を濾過、洗浄して得られた金属Ａｌの含有量が１０００ｐｐｍ以下で、かつ平均粒径が２μｍ以上３０μｍ以下のＡｌＮ粉末を４０〜８０重量％とを混合し、成形した後、８００〜１０５０℃以下で焼成することを特徴とするガラスセラミックスの製造方法。
【請求項４】
前記ガラス粉末として平均粒径が２μｍより小さいものを用いることを特徴とする請求項３記載のガラスセラミックスの製造方法。
【請求項５】
請求項１または２に記載のガラスセラミックスからなる絶縁基板の表面および／または内部にＣｕまたはＡｇを主成分とする導体配線層を形成してなることを特徴とする配線基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、窒化アルミニウム粒子を含有するガラスセラミックスおよびその製造方法、並びに前記ガラスセラミックスを絶縁基板として用い、その表面または内部にＣｕまたはＡｇを主旨得分とする導体配線層を形成した配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
近年、半導体デバイス、ＩＣなどの高集積化が進むに従って、回路からの発熱量も増大しており、放熱を如何にして効率良く行なうかが重要な技術的課題となっている。多層配線基板材料においても高熱伝導、高強度な材料が要求されている。
【０００３】
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層の表面または内部にタングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）などの高融点金属からなる配線層が形成されたアルミナ配線基板が最も普及しているが、その導体であるタングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）などの高融点金属は導体抵抗が大きく、信号遅延が大きいことが問題となっていた。そこで、Ｗ、Ｍｏなどの金属に代えて、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）などの低抵抗金属を導体として使用することが要求されている。
【０００４】
そこで、最近では、ＣｕやＡｇを主成分とする導体との同時焼結性の点で１０５０℃以下の低温で焼成できる、例えば、ガラス粉末と、充填材であるセラミックフィラー粉末との混合物の焼結体である、いわゆるガラスセラミックスを絶縁層として用いた配線基板が開発されつつあるが、かかるガラスセラミックスの熱伝導率は２Ｗ／ｍ・Ｋ以下とアルミナに比べて低く、熱伝導率の向上が必要であった。
【０００５】
そこで、例えば、特公昭６３−３０７１８２号では、硼珪酸ガラス粉末と石英ガラス粉末とＡｌＮ粉末とを混合、成形して、９５０℃で焼成したガラスセラミックスが記載され、セラミックスの熱伝導率が向上したことが記載されている。また、特開平２−１９６０６６号では、ガラス粉末に対して、粒径が小さいＡｌＮ粉末と粒径が２μｍ以上と大きいＡｌＮ粉末とを組み合わせて添加し、成形後、９５０℃で焼成したガラスセラミックスが記載され、これによって、成形性がよく、熱伝導率の高いガラスセラミックスを作製できることが記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のガラス粉末とＡｌＮ粉末とを混合、成形して焼成する方法では、焼成時にガラス粉末とＡｌＮ粉末との間の一部でガラス粉末を還元してガス発生を伴う反応が生じてしまうために、ガラスセラミックスの機械的強度や吸水性等が劣化するという問題があった。また、ＡｌＮ原料粉末の平均粒径が２μｍより小さい場合には、ガラスセラミックスを１０５０℃以下で緻密化させることが困難となり、ガラスセラミックス強度が低下したり、吸水が生じてガラスセラミックスの絶縁性が劣化してしまう恐れがあった。
【０００７】
一方、ＡｌＮ粉末の製法としては、金属Ａｌ粉末を窒素加圧雰囲気中にて２０００℃程度の高温で加熱して窒化する直接窒化法と、Ａｌ2Ｏ3（アルミナ）粉末に炭素を添加して窒素雰囲気中にて窒化する還元窒化法が知られているが、還元窒化法では原料コスト、製造コストが高いとともに、高純度で粒径の大きな粉末を得ることができないものであった。他方、直接窒化法においても、高温、高圧下での処理が必要であるために、金属Ａｌを完全に窒化させることができず、金属Ａｌが不純物として残存するものであった。
【０００８】
このように、金属Ａｌを多く含有するＡｌＮ粉末を用いてガラスセラミックスを作製した場合、ガラスセラミックスの誘電率が高く、かつ誘電損失が増大するために、これを絶縁基板として導体配線層を形成すると、特に高周波信号の伝送損失が高くなってしまい伝送特性が劣化するという問題があった。
【０００９】
従って、本発明は、１０５０℃以下での焼成が可能で、ＣｕやＡｇを主成分とする導体との同時焼成が可能であり、吸水を防止できるガラスセラミックスとこれを用いた配線基板を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題に対し、ガラス粉末と混合するＡｌＮ粉末の性状について検討した結果、直接窒化法によって作製した平均粒径２μｍ以上のＡｌＮ原料粉末を、一旦薬品処理してＡｌＮ粉末中に残存する金属Ａｌを溶解、除去し、金属Ａｌの含有量を１０００ｐｐｍ以下に低減したＡｌＮ粉末を用いることによって、ガラス粉末とＡｌＮ粉末との間でガス発生を伴う反応が起こることを抑制して、ガラス粉末とＡｌＮ粉末との間を緻密に結合させることができる結果、緻密で、低吸水率かつ高強度なガラスセラミックスを作製できることを知見した。
【００１１】
すなわち、本発明のガラスセラミックスは、ＳｉＯ２２０．２重量％−Ａｌ２Ｏ３６．９重量％−ＳｒＯ３３．９重量％−ＭｇＯ８．２重量％−ＣａＯ０．０６重量％−ＢａＯ０．４６重量％−ＺｎＯ１６．５重量％−Ｂ２Ｏ３１３．７重量％−Ｌｉ２Ｏ０．０３重量％−Ｎａ２Ｏ０．０２重量％−Ｆｅ２Ｏ３０．０３重量％、ＳｉＯ２１０．４重量％−Ａｌ２Ｏ３２．５重量％−ＺｎＯ３５．２重量％−Ｂ２Ｏ３４５．３重量％−Ｎａ２Ｏ６．６重量％、
およびＳｉＯ２５０重量％−Ａｌ２Ｏ３５．５重量％−ＭｇＯ１８．５重量％−ＣａＯ２６重量％のうちの少なくとも１種のガラスを２０〜６０重量％含むマトリックス中に平均粒径２μｍ以上３０μｍ以下のＡｌＮ粒子を４０〜８０重量％分散してなるガラスセラミックスであって、該ガラスセラミックス中の金属Ａｌの含有量が全量中８００ｐｐｍ以下であるとともに、吸水率が０．２％以下であることを特徴とするものである。
【００１２】
ここで、Ｌｉ、Ｋ、Ｎａ、Ｐｂ、Ｂｉの含有量が酸化物（Ｌｉ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、ＰｂＯ、Ｂｉ２Ｏ３）換算による総量で１５重量％以下であることが望ましい。
【００１３】
また、本発明のガラスセラミックスの製造方法は、ＳｉＯ２２０．２重量％−Ａｌ２Ｏ３６．９重量％−ＳｒＯ３３．９重量％−ＭｇＯ８．２重量％−ＣａＯ０．０６重量％−ＢａＯ０．４６重量％−ＺｎＯ１６．５重量％−Ｂ２Ｏ３１３．７重量％−Ｌｉ２Ｏ０．０３重量％−Ｎａ２Ｏ０．０２重量％−Ｆｅ２Ｏ３０．０３重量％、ＳｉＯ２１０．４重量％−Ａｌ２Ｏ３２．５重量％−ＺｎＯ３５．２重量％−Ｂ２Ｏ３４５．３重量％−Ｎａ２Ｏ６．６重量％、およびＳｉＯ２５０重量％−Ａｌ２Ｏ３５．５重量％−ＭｇＯ１８．５重量％−ＣａＯ２６重量％のうちの少なくとも１種のガラス粉末を２０〜６０重量％と、ＡｌＮ粉末を水酸化ナトリウム水溶液中に懸濁し、加熱して、ＡｌＮ粉末中の金属Ａｌを溶解させた後、Ａｌ（Ｈ２Ｏ）２（ＯＨ）４Ｎａを生成させた懸濁液を濾過、洗浄して得られた金属Ａｌの含有量が１０００ｐｐｍ以下で、かつ平均粒径が２μｍ以上３０μｍ以下のＡｌＮ粉末を４０〜８０重量％とを混合し、成形した後、８００〜１０５０℃以下で焼成することを特徴とするものである。
【００１４】
ここで、前記ガラス粉末の平均粒径が２μｍより小さいことが望ましい。
【００１５】
さらに、本発明の配線基板は、上記ガラスセラミックスからなる絶縁基板の表面および／または内部にＣｕまたはＡｇを主成分とする導体配線層を形成してなることを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明のガラスセラミックスは、ガラスおよび／またはガラスから析出した結晶からなるマトリックス（以下、ガラスマトリックスと略す。）中に、平均粒径２μｍ以上、特に３μｍ以上、さらに５μｍ以上のＡｌＮ粒子を分散したものであって、該ガラスセラミックス中の金属Ａｌの含有量が全量中８００ｐｐｍ以下であることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明によれば、原料中およびガラスセラミックス中の金属Ａｌの含有量を低減することによって、ガラスセラミックス中の前記ガラスマトリックスとＡｌＮ粒子との間に発生する隙間を低減することができるために、ガラスセラミックスとして吸水率が低く、機械的強度を高くすることができる。また、ガラスを特定の組成とし、ＡｌＮを特定の混合比にしたときは、ガラスセラミックスの誘電率および誘電損失を低減することができ、これを絶縁基板として表面に高周波信号を伝送する導体配線層を形成する場合に、高周波信号の伝送損失を低めることができる。
【００１８】
すなわち、ガラスセラミックス中の金属Ａｌの含有量が全量中８００ｐｐｍを越えると、ガラスマトリックスとＡｌＮ粒子との間に隙間が生じやすく、機械的強度が低下し、ガラスセラミックスが吸水して絶縁性が低下し、誘電率が高く、かつ誘電損失が高くなってしまう。
【００１９】
また、本発明によれば、ＡｌＮ粒子の平均粒径が２μｍ以上３０μｍ以下であることが重要であり、ＡｌＮ粒子の平均粒径が２μｍより小さいとガラスセラミックスの緻密化が損なわれて強度が低く、吸水するようになり、また、誘電損失が増大してしまう。なお、セラミックス表面の平滑性および強度向上の点を考慮すると、ＡｌＮ粒子の平均粒径は３０μｍ以下がよく、特に１５μｍ以下、さらには１０μｍ以下が望ましい。また、ＡｌＮ粒子の酸素量な誘電損失の低減および熱伝導率の向上の点で、１．５重量％以下であることが望ましい。
【００２０】
ここで、ガラスマトリックスとＡｌＮ粒子とのなじみをよくし、ガラスセラミックスの誘電率を低め、誘電損失を低減する上で、ガラスセラミックス中のＬｉ、Ｋ、Ｎａ、Ｐｂ、Ｂｉの含有量が酸化物（Ｌｉ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、ＰｂＯ、Ｂｉ2Ｏ3）換算による総量で１５重量％以下、特に５重量％以下、さらには１重量％以下であることが望ましい。また、同様の理由により、ガラスセラミックス中のＢ（硼素）の含有量はＢ2Ｏ3換算で１０重量％以下、特に５重量％以下、さらに３重量％以下であることが望ましい。
【００２１】
また、機械的強度、吸水率、熱伝導率、誘電率および誘電損失の点で、ガラスセラミックス中のＡｌＮ粒子の含有比率が３５〜８０重量％、特に４０〜６０重量％であることが望ましい。なお、本発明におけるＡｌＮ粒子の含有比率とは、ガラスセラミックスのＸ線回折パターンからリートベルト法によって求められる値を指す。
【００２２】
さらに、ガラスセラミックス中には、ＡｌＮ粒子以外に、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2（クォーツ、クリストバライト、トリジマイト）、３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2、ＭｇＳｉＯ3、Ｍｇ2ＳｉＯ4、ＣａＭｇＳｉ2Ｏ6、Ｍｇ2Ａｌ4Ｓｉ5Ｏ18、ＺｎＡｌ2Ｏ４、ＭｇＡｌ2Ｏ4、ＣａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8、ＳｒＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8、ＢａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8、Ｃａ2ＭｇＳｉＯ7、Ｓｒ2ＭｇＳｉＯ7、Ｂａ2ＭｇＳｉＯ7、ＺｎＯ、ＣａＳｉＯ3、ＳｒＳｉＯ3、ＢａＳｉＯ3、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣ等の他のフィラー成分が０．１〜３０重量％、ＡｌＮ粒子との合計で８０重量％以下の割合で含有されていてもよい。
【００２３】
他方、ガラス相としては、シリカガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス、Ｐｂ系ガラス、Ｂｉ系ガラス、アルカリ系ガラス、アルカリ土類系ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス等が使用でき、特に、ＣｕやＡｇ等の低抵抗金属との同時焼成性の点で、アルミノケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、アルカリ系ガラス、アルカリ土類系ガラス等のガラスが望ましい。
【００２４】
また、上記ガラスから析出可能な結晶相としては、ＳｉＯ2、ＭｇＡｌ2Ｏ4（スピネル）、ＺｎＡｌ2Ｏ4（ガーナイト）、Ｃａ（Ｍｇ，Ａｌ）（Ｓｉ，Ａｌ）2Ｏ6（ディオプサイド）、ＣａＭｇＳｉ2Ｏ7（アケルマナイト）、Ｓｒ2ＭｇＳｉ2Ｏ7（Ｓｒ−アケルマナイト）、ＣａＭｇＳｉＯ4（モンティセライト）、Ｃａ3ＭｇＳｉ2Ｏ8（メリライト）、Ｍｇ2ＳｉＯ4（エンスタタイト）、ＭｇＳｉＯ3（エンスタタイト）、３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2（ムライト）、Ｍｇ2Ａｌ4Ｓｉ5Ｏ18（コージェライト）、（Ｓｒ，Ｃａ）Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ8（スラウソナイト）、ＣａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8（アノーサイト）、ＢａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8（セルジアン）、（Ｃａ，Ｓｒ）ＳｉＯ3、ＳｒＳｉＯ3等が好適に使用できる。
【００２５】
上記態様のガラスセラミックスは、機械的強度が２００ＭＰａ以上、特に２２０ＭＰａ以上と高く、かつ熱伝導率が４Ｗ／ｍ・Ｋ以上、特に６Ｗ／ｍ・Ｋ以上と高く、吸水率が０％、低誘電率、低誘電損失と優れた特性を有するものである。
【００２６】
（製造方法）
次に、本発明におけるガラスセラミックスを製造する方法について説明する。
まず、出発原料として、上述したガラス粉末を特に２０〜６５重量％と平均粒径が２μｍ以上のＡｌＮ粉末を特に３５〜８０重量％との割合で秤量する。ここで、ガラス粉末としては、低温でガラスセラミックスを緻密化させる点で、特に平均粒径が２μｍより小さく、特に１．８μｍ以下とすることが望ましい。
【００２７】
ここで、本発明によれば、ＡｌＮ粉末の平均粒径が２μｍ以上であることが重要である。すなわち、ＡｌＮ粉末の平均粒径が２μｍよりも小さいと１０５０℃以下の焼成でガラスセラミックスの開気孔率を２％以下、特に１％以下に高めることができなくなる。
【００２８】
特に、ＡｌＮ粉末の凝集を抑制して後述するスラリー中でのＡｌＮ粉末の分散性を高めて成形性を高めるためには、ＡｌＮ粉末の平均粒径は２〜３０μｍ、特に３〜１５μｍ、さらに４〜１０μｍであることが望ましい。なお、本発明におけるＡｌＮ粉末の平均粒径とはマイクロトラック法によって求められるｄ50値の意である。
【００２９】
なお、かかる平均粒径が大きなＡｌＮ粉末を均一に、かつ低コストで作製するには、ＡｌＮ粉末が直接窒化法によって作製されたものであることが望ましい。また、ＡｌＮ粉末の不純物酸素量が２重量％以下であることが望ましい。さらに、ＡｌＮ粉末中の金属Ａｌ以外のＦｅ、Ｓｉ、Ｃ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ等の他の不純物は総量で０．１重量％以下であることが望ましい。
【００３０】
また、本発明によれば、ＡｌＮ粉末として、金属Ａｌの含有量が１０００ｐｐｍ以下、特に８００ｐｐｍ以下、さらに５００ｐｐｍ以下のＡｌＮ粉末を用いることが重要である。すなわち、ＡｌＮ粉末中の金属Ａｌの含有量が１０００ｐｐｍを越えると、ＡｌＮ粉末中の反応活性な金属Ａｌとガラス粉末とが焼成中にガス発生を伴った反応を起こして、焼成後のＡｌＮ粒子とガラスマトリックスとの間に隙間が生じてしまい、機械的強度が低下し、吸水率が大きくなって絶縁基板の絶縁抵抗が劣化するとともに、ガラスセラミックスの熱伝導率が低下する。
【００３１】
なお、ＡｌＮ粉末中の金属Ａｌ量を低減する方法としては、例えば薬品処理にて行うことができ、その中でも、ＡｌＮ粉末を水酸化ナトリウム水溶液中に懸濁し、加熱することによって、以下の反応を促進させてＡｌＮ粉末中の金属Ａｌを溶解した後、この懸濁液を濾過、洗浄することによって、ＡｌＮ粉末中の金属Ａｌを除去する方法が適応可能である。
2Al+2NaOH+10H2O→2［Al(H2O)2(OH)4］Na+3H2
次に、上記混合粉末に溶媒を添加、混合してスラリーを調整する。溶媒としては、水、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等のアルコール類、アセトン等が使用可能であり、特に安全性、対環境面では水が望ましい。また、溶媒とともにポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等の有機バインダや可塑剤、分散剤を加えてもよく、ＰＶＡは分散剤としての機能をも有す。
【００３２】
そして、上記スラリーまたは顆粒を用いて、プレス成形法、鋳込み成形法、射出成形法、押出成形法やドクターブレード法、カレンダーロール法等のテープ成形法により所定形状に成形する。その後、該成形体を、特に８００〜１０５０℃、特に８００〜９７０℃の酸化性雰囲気または非酸化性雰囲気中で、特に３０分以上焼成することにより、本発明のガラスセラミックスを作製することができる。
【００３３】
（配線基板）
本発明のガラスセラミックスの好適例として、これを絶縁基板として用いた配線基板の一例について、その概略断面図である図１を基に説明する。
図１によれば、配線基板１は、複数枚の絶縁層２ａ、２ｂの積層体からなる絶縁基板２の表面および内部に導体配線層３が形成された構成からなる。
【００３４】
本発明によれば、絶縁基板２、すなわち絶縁層２ａ、２ｂが上述したガラスセラミックスからなることが大きな特徴であり、機械的強度が２００ＭＰａ以上、特に２２０ＭＰａ以上と高いために、例えば、配線基板の絶縁基板として用いる場合、半導体素子等の電子部品の実装時、または入出力端子部に施すリード接続時にガラスセラミックスにかかる応力による破損やはがれ等を防止することができるとともに機械的信頼性が高いものである。さらに、ガラスセラミックスの熱伝導率が４Ｗ／ｍ・Ｋ以上、特に６Ｗ／ｍ・Ｋ以上と高く、従来のガラスセラミックと比較して、配線基板またはこれに実装される半導体素子等の電子部品から発生した熱を効率よく放熱して電子部品の温度上昇による誤作動を防止することができる。
【００３５】
また、本発明によれば、絶縁層の誘電率および誘電損失が低いことから、絶縁層表面に形成された導体配線層に高周波信号を伝送した時でも信号の伝送損失を小さくして良好に伝送できる。
【００３６】
なお、絶縁基板２の強度を維持しつつ、放熱性を高めるためには、絶縁基板２全体の厚みが２ｍｍ以下、特に０．２〜１ｍｍ、さらに、０．３〜０．８ｍｍであることが望ましく、また、各々の絶縁層２ａ、２ｂの厚みは、２５０μｍ以下、特に２００μｍ以下、さらに１５０μｍ以下であることが望ましい。
【００３７】
ここで、本発明における絶縁基板２の厚みとは、導体配線層３等の他の部材を含まない実質的に絶縁基板２のみの厚みを指し、具体的には、配線基板１の断面写真にて測定される配線基板１の断面積Ｓ1（幅ｗ×厚みｔ1）から導体配線層３等の他の部材の面積の総和Ｓ2を差し引いた面積（Ｓ1−Ｓ2）を幅ｗで割った値ｔ＝（Ｓ1−Ｓ2）／ｗによって求められる。また、配線基板１内に凹部を形成するような場合には、該凹部底面から絶縁基板２底面までの厚みを指す。
【００３８】
また、導体配線層３は、ＣｕまたはＡｇを主成分として、所望によりＡｕ、Ａｌ、Ｐｄを含有するものからなり、これらの金属粉末を含有する導体ペーストを塗布して焼き付けたものであってもよいが、特に純度が９９％以上の高純度金属、さらには金属箔からなっていてもよい。さらに、図１によれば、絶縁層２ａおよび絶縁層２ｂの上下面に形成される導体配線層３、３間がビアホール導体４によって電気的に接続されている。
【００３９】
また、図１によれば、絶縁基板２表面には、Ｓｉ、Ｓｉ−Ｇｅ、Ｇｅ−Ａｓ等の半導体素子などの素子５が搭載されており、本発明によれば、素子５の動作によって発生した熱を絶縁基板２を介して絶縁基板２の外部に放熱することができる。
【００４０】
なお、配線基板１中には、放熱性を高めるためには絶縁基板２の表面および／または内部にサーマルビア６等の放熱用導体層を形成することが望ましい。また、図１によれば、サーマルビア６は絶縁基板２の厚み方向で素子５等細部の直下に形成されている。
【００４１】
また、素子５および導体配線層３に高周波信号、特に１００ＭＨｚ以上、特に１ＧＨｚ以上、さらに２０ＧＨｚ以上の高周波信号を伝送する場合には、高周波信号の伝送損失を低減するために、導体配線層３がストリップ線路、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路および誘電体導波管の内の１種から構成されることが望ましい。
【００４２】
（配線基板の製造方法）
また、上述した導体配線層を具備する配線基板を作製するには、前記混合粉末に適当な有機バインダ、溶媒を混合してスラリーを調製し、これをプレス成形、押出成形、ドクターブレード法等のテープ成形法によってシート状に成形してグリーンシートを作製する。
【００４３】
そして、このグリーンシート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ＣｕまたはＡｇを主成分とする金属ペーストを充填し、グリーンシートの表面には高周波信号が伝送可能な高周波線路パターン等に前記金属ペーストを用いてスクリーン印刷法、グラビア印刷法等によって導体配線層の厚みが、特に５〜３０μｍとなるように印刷、塗布する。
【００４４】
上記導体配線層を形成したグリーンシートを、所望により、複数枚積層して、例えば、４０〜１２０℃、５〜４０ＭＰａにて加熱圧着する。そして、上記導体配線層を形成したグリーンシートを酸化性雰囲気または弱酸化性雰囲気中、１０５０℃以下、特に８００〜１０００℃、さらに８００〜９７０℃にて０．２〜１０時間、特に０．５〜２時間焼成することによって配線基板を作製することができる。
【００４５】
そして、この配線基板の表面には、適宜、半導体素子等の素子が搭載され導体配線層と信号の伝達が可能なように接続される。接続の方法としては、導体配線層状に直接搭載させて接続させたり、あるいは、樹脂、Ａｇ−エポキシ、Ａｇ−ガラス、Ａｕ−Ｓｉ等の樹脂、金属、セラミックスの少なくとも１種からなる厚み５０μｍ程度の接着剤により素子を絶縁基板表面に固着し、ワイヤボンディング、ＴＡＢテープ等により導体配線層と素子とを接続させる方法が適応可能である。
【００４６】
さらに、半導体素子が搭載された配線基板の表面に、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り、電磁波遮蔽性を有する蓋体をガラス、樹脂、ロウ材等の接着剤により接合してもよく、これにより素子を気密に封止することができる。
【００４７】
また、本発明によれば、導体配線層を形成する方法として、上述したように金属ペーストを用いて印刷法にてグリーンシート表面に塗布する方法に代えて、微細で高精度の導体配線層を形成可能な高純度金属導体、特に金属箔にて導体配線層を形成する方法も好適に採用できる。
【００４８】
金属箔からなる導体配線層を形成する具体的な方法は、例えば、スパッタ法や蒸着法等の薄膜形成法によって所定パターンの導体配線層を形成することもできるが、樹脂フィルム上に金属箔を貼り付け、メッキ法等によって金属箔を所定パターンに加工した後、この金属箔付の樹脂フィルムをグリーンシート表面に位置合わせして転写することによってグリーンシート表面に導体配線層を形成することによって容易に作製可能である。
【００４９】
また、上述したグリーンシートを積層する際に、前記導体配線層を形成した絶縁基板用のグリーンシートの少なくとも一方の表面、望ましくは両面に前記絶縁基板の焼成温度では焼結しない無機組成物からなるグリーンシートを積層して焼成することにより、絶縁基板の焼成時における面方向の収縮を抑制できるとともに、厚み方向への収縮率を高めてガラスセラミックスの密度を高め、ガラスマトリックスとＡｌＮ粒子との接触性をさらに高めることができる。なお、無機組成物は、焼成後、研磨や超音波洗浄等によって容易に除去することができる。
【００５０】
【実施例】
（実施例１）
平均粒径１．８μｍの下記の組成
0004688302.tif 000002
のガラス粉末３種（ガラスＡ〜Ｃ）を準備した。
【００５１】
一方、直接窒化法により作製した酸素量０．９重量％、平均粒径２０μｍのＡｌＮ粉末を粉砕した粉末を２０重量％の水酸化ナトリウム水溶液中に懸濁し、加熱することによって、以下の反応によりＡｌＮ粉末中の金属Ａｌを除去した。
【００５２】
２Al+2NaOH+10H2O→2［Al(H2O)2(OH)4］Na+3H2
なお、懸濁液の加熱処理時間を変えることによって表１に示す金属Ａｌ量の異なる複数種のＡｌＮ粉末を作製した。
【００５３】
得られたＡｌＮ粉末に対して、マイクロトラック法によりｄ50値を求め、これをＡｌＮ粉末の平均粒径とした。また、ＡｌＮ粉末を２０重量％の水酸化ナトリウム水溶液中に懸濁して８０℃で１時間加熱し、懸濁液中から発生した水素ガス量をガスクロマトグラフィによって測定して金属Ａｌの残存量（表中、ＡｌＮ粉末の金属Ａｌ量と表記）を算出した。結果は表１に示した。
【００５４】
そして、上記ガラス粉末とＡｌＮ粉末を表１に示す割合で混合し、この混合物にアクリル系の有機バインダ、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３００μｍ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１０〜１５枚積層し、５０℃の温度で１０ＭＰａの圧力を加えて熱圧着し、該積層体を水蒸気含有／窒素雰囲気中、７００℃で脱バインダ処理を行った後、乾燥窒素中で９５０℃で１時間焼成した。なお、焼成に際しては昇温速度、降温速度を３００℃／ｈとした。
【００５５】
得られたガラスセラミックスについて、アルキメデス法により開気孔率を、また、乾燥重量（ｗ1）と吸水重量（ｗ2）とを測定し、（（ｗ2−ｗ1）／ｗ1）×１００（％）により吸水率を算出した。
【００５６】
また、ガラスセラミックスの任意５箇所の断面写真から、ルーゼックス解析法によってＡｌＮ粒子の平均粒径を求め、さらに、ガラスセラミックスを粉砕した粉末に対して、上述したＡｌＮ粉末（原料）の金属Ａｌ量を測定した方法と同様の方法により、ガラスセラミックス中の金属Ａｌ量を算出した。また、Ｘ線回折測定を行い、構成相を同定するとともに、そのパターンからリートベルト法によってガラスセラミックス中のＡｌＮ粒子の含有比率を算出した。
【００５７】
また、ガラスセラミックスを直径５０ｍｍ、厚み１ｍｍの形状に切り出し、２ＧＨｚ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空洞共振器法によりＴＥ011モードの共振特性を測定し、誘電率、誘電損失を算出した。また、室温から４００℃における熱膨張曲線をとり、熱膨張係数を算出した。さらに、ＪＩＳ−Ｒ１６０１に基づき、ガラスセラミックスの３点曲げ強度を測定した。また、ガラスセラミックスをφ１０ｍｍ、厚さ１ｍｍに加工しレーザーフラッシュ法にて熱伝導率を測定した。結果は表１に示した。
【００５８】
【表１】
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【００５９】
表１の結果から明らかなように、ガラスセラミックス中の金属Ａｌ量が全量中１０００ｐｐｍより多い試料Ｎｏ．１〜４では、ガラスセラミックスの開気孔率を１％以下とすることができず、強度が低く、吸水して絶縁性が劣化し、かつ誘電損失が増大した。また、ＡｌＮ粉末の平均粒径が２μｍより小さく、ガラスセラミックス中のＡｌＮ粒子の平均粒径が２μｍより小さい試料Ｎｏ．１５では、ガラスセラミックスの開気孔率を１％以下とすることができず、強度が低く、吸水して絶縁性が劣化し、かつ誘電損失が増大した。
【００６０】
これに対して、本発明に従い、平均粒径が２μｍ以上、金属Ａｌ量が１０００ｐｐｍ以下のＡｌＮ粉末を用い、平均粒径２μｍ以上のＡｌＮ粒子を含有するとともに、金属Ａｌ量が８００ｐｐｍ以下の試料Ｎｏ．５〜１４、１６、１７のガラスセラミックスでは、いずれも熱伝導率が４Ｗ／ｍ・Ｋ以上、強度が２００Ｍｐａ以上、吸水率０．２％以下、測定周波数２ＧＨｚでの誘電率１０以下、誘電損失が７０×１０-4以下の優れた特性を有するものであった。
（実施例２）
実施例１の試料Ｎｏ．１４のグリーンシートを用いて、該グリーンシートの所定位置にビアホールを形成し、該ビアホール内にスクリーン印刷法によりＣｕ粉末を主成分とする導体ペーストを充填し、また、グリーンシート表面に導体ペーストを用いて所定パターンの導体配線層を塗布した後、これらグリーンシート複数層を導体配線層およびビアホール導体の位置合わせを行いながら実施例１と同様に積層、圧着して、実施例１と同様に焼成し，Ｃｕを主成分とする導体配線層を表面および内部に形成した配線基板を作製した。得られた配線基板について、ビアホール導体を介して導体間の導通を確認したところ、良好な導通を示した。
【００６１】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明のガラスセラミックスによれば、直接窒化法によって作製した平均粒径２μｍ以上のＡｌＮ粉末を、一旦薬品処理してＡｌＮ粉末中に残存する金属Ａｌを溶解、除去し、金属Ａｌの含有量を１０００ｐｐｍ以下に低減したＡｌＮ粉末を用いることによって、ガラス粉末とＡｌＮ粉末との間のガス発生を伴う反応を抑制して、ガラスマトリックスとＡｌＮ粒子との間の接触状態を良好にしてガラスセラミックスを緻密化することができ、緻密で、高強度、低吸水率のガラスセラミックスを作製でき、ＣｕやＡｇを主成分とする導体配線層を具備する配線基板の絶縁基板として好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配線基板の好適例である半導体素子収納用パッケージの一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１    半導体素子収納用パッケージ（配線基板）
２    絶縁基板
２ａ、２ｂ    絶縁層
３    配線層
４    ビアホール導体
５    素子
６    サーマルビア
【図１】
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