(57)【要約】【課題】  ８００〜１０００℃にて焼成可能で、高周波領域において誘電損失を低減できる高周波用配線基板の絶縁層用の磁器とその製造方法およびその組成物を提供する。【解決手段】  ＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＣａＯ及び含有量が０．４質量％以下のＡｌ2Ｏ3からなり、主結晶としてディオプサイド型酸化物結晶相を析出可能な結晶性ガラス粉末を４０〜７０質量％、並びにフィラーとして少なくともＡｌ２Ｏ３を１〜６０質量％含有する金属酸化物粉末を３０〜６０質量％の割合で含有することを特徴とする磁器用組成物。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＣａＯ及び含有量が０．４質量％以下のＡｌ2Ｏ3からなり、主結晶としてディオプサイド型酸化物結晶相を析出可能な結晶性ガラス粉末を４０〜７０質量％、並びにフィラーとして少なくともＡｌ２Ｏ３を１〜６０質量％含有する金属酸化物粉末を３０〜６０質量％の割合で含有することを特徴とする磁器用組成物。
【請求項２】
前記結晶性ガラス粉末が、ＳｉＯ2４０〜６５質量％、ＭｇＯ１１〜３０質量％、ＣａＯ２０〜３５質量％、及びＡｌ2Ｏ3０〜０．４質量％とからなることを特徴とする請求項１記載の磁器用組成物。
【請求項３】
前記フィラーとしてＡｌ２Ｏ３以外にＭｇＡｌ2Ｏ4、ＺｎＡｌ2Ｏ4、３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2、Ｍｇ2Ａｌ4Ｓｉ5Ｏ18、ＳｉＯ2、ＴｉＯ２、ＭｇＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、Ｚｎ２ＴｉＯ４、ＣｕＯ、及びＣｕ２Ｏをすくなくとも１種以上含有することを特徴とする請求項１又は２記載の磁器用組成物。
【請求項４】
前記結晶性ガラス粉末の軟化点および結晶化温度がそれぞれ、８３０℃以下、８７０℃以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の磁器組成物。
【請求項５】
少なくともＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＣａＯ及び含有量が０．４質量％以下のＡｌ２Ｏ３からなり、主結晶がディオプサイド型酸化物結晶である相と、フィラーとして少なくともＡｌ２Ｏ３を含有し、６０〜７７ＧＨｚでの誘電損失が２０×１０-4以下であることを特徴とする磁器。
【請求項６】
焼成温度８５０℃以上で焼成され、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＣａＯ及び含有量が０．４質量％以下のＡｌ２Ｏ３からなる相中に含まれる、残留ガラス相の割合が１０質量％以下であることを特徴とする請求項５記載の磁器。
【請求項７】
室温から４００℃における熱膨張係数が５×１０−６／℃以上、誘電率が１２以下、磁器強度２５０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項５又は６記載の磁器。
【請求項８】
ＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＣａＯ及び含有量が０．４質量％以下のＡｌ2Ｏ3からなり、主結晶としてディオプサイド型酸化物結晶相を析出可能な結晶性ガラス粉末４０〜７０質量％と、フィラーとして少なくともＡｌ２Ｏ３を１〜６０質量％含有する金属酸化物３０〜６０質量％とからなる混合物を成形後、８００〜１０００℃の温度で焼成して、ＳｉＯ2、ＭｇＯ及びＣａＯ、又はＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＣａＯ及びＡｌ2Ｏ3を含むディオプサイド型酸化物結晶相と、少なくともＡｌ２Ｏ３とを含有する磁器の製造方法。
【請求項９】
前記結晶化ガラス粉末が、ＳｉＯ2４０〜６５質量％と、ＭｇＯ１１〜３０質量％と、ＣａＯ２０〜３５質量％と、Ａｌ2Ｏ3０〜０．４質量％とからなることを特徴とする請求項８記載の磁器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子収納用パッケージや多層配線基板等に適用される配線基板に関するものであり、特に、マイクロ波やミリ波等の高周波帯で用いられる配線基板における絶縁基板として用いられる磁器用組成物及び磁器、並びに磁器の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、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。このような、高周波の信号の伝送を必要とする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。
ところが、従来のタングステン（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、信号の伝搬速度が遅く、また、１ＧＨｚ以上の高周波領域の信号伝搬も困難であることから、Ｗ、Ｍｏなどの金属に代えて銅、銀、金などの低抵抗金属を使用することが必要となっている。
【０００３】
このような低抵抗金属からなる配線層は、融点が低く、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、ホウケイ酸亜鉛系ガラスに、Ａｌ２Ｏ3、ジルコニア、ムライトなどのフィラーを添加したものを低抵抗金属と同時焼成した多層配線基板が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、例えば、ディオプサイド結晶相を析出可能なガラス粉末７０〜１００％に対して、アルミナ、ムライト等のセラミック粉末０〜３０％を添加、混合して焼成した磁器が提案され、２ＧＨｚの周波数での誘電損失を３〜７×１０−４に低減できることが開示されている（特許文献２、３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−２４０１３５号
【特許文献２】特開平１０−１２０４３６号公報
【特許文献３】特開平１１−４９５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＭｇＣａＳｉ２Ｏ６、及びＣａ（Ｍｇ，Ａｌ）（Ｓｉ，Ａｌ）２Ｏ6のディオプサイド型酸化物結晶相は、高周波帯における誘電損失が低い結晶であるが、表面結晶化しやすくガラス原料粒子内部にガラスが残存して、Ａｇとの同時焼成が最適な温度８５０℃付近の焼成温度にて、磁器中のディオプサイド結晶相の割合を高めることが難しい材料であることが知られている。
従って、本発明は、８５０℃付近の焼成温度においても磁器の結晶化度を高め、高周波領域における誘電損失をさらに低減できる磁器およびその製造方法並びにそれを作製可能な磁器用組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記課題を鋭意検討した結果、ＳｉＯ2、ＭｇＯ及びＣａＯ、又はＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＣａＯ及び含有量が０．４質量％以下のＡｌ2Ｏ3からなり、主結晶としてディオプサイド型酸化物結晶相を析出可能なガラスにおいて、フィラーとして少なくともＡｌ２Ｏ３を所定の比率で配合することによって、８５０℃付近の低温においても焼結の際に磁器中でのディオプサイド型酸化物結晶相の析出割合を高めることができ、かつ誘電損失の増加の原因となるガラスの残留量を低減することができることを見出し本発明を完成させた。
尚、これにより、高周波領域における誘電損失を大幅に低減することが可能である。
【０００８】
すなわち、本発明は、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＣａＯ及び含有量が０．４質量％以下のＡｌ2Ｏ3からなり、主結晶としてディオプサイド型酸化物結晶相を析出可能な結晶性ガラス粉末を４０〜７０質量％、並びにフィラーとして少なくともＡｌ２Ｏ３を１〜６０質量％含有する金属酸化物粉末を３０〜６０質量％の割合で含有することを特徴とする磁器用組成物に関する発明である。
本発明の磁器用組成物においては更に
（１）前記結晶性ガラス粉末が、ＳｉＯ2４０〜６５質量％、ＭｇＯ１１〜３０質量％、ＣａＯ２０〜３５質量％、及びＡｌ2Ｏ3０〜０．４質量％とからなること
（２）前記フィラーとしてＡｌ２Ｏ３以外にＭｇＡｌ2Ｏ4、ＺｎＡｌ2Ｏ4、３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2、Ｍｇ2Ａｌ4Ｓｉ5Ｏ18、ＳｉＯ2、ＴｉＯ２、ＭｇＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、Ｚｎ２ＴｉＯ４、ＣｕＯ、及びＣｕ２Ｏをすくなくとも１種以上含有すること
（３）前記結晶性ガラス粉末の軟化点および結晶化温度がそれぞれ、８３０℃以下、８７０℃以下であること
が望ましい。
【０００９】
また、本発明は、少なくともＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＣａＯ及び含有量が０．４質量％以下のＡｌ２Ｏ３からなり、主結晶がディオプサイド型酸化物結晶である相と、フィラーとして少なくともＡｌ２Ｏ３を含有し、６０〜７７ＧＨｚでの誘電損失が２０×１０-4以下であることを特徴とする磁器に関する発明である。
本発明の磁器においては更に
（１）焼成温度８５０℃以上で焼成され、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＣａＯ及び含有量が０．４質量％以下のＡｌ２Ｏ３からなる相中に含まれる、残留ガラス相の割合が１２質量％以下であること
（２）室温から４００℃における熱膨張係数が５×１０−６／℃以上、誘電率が１２以下、磁器強度２５０ＭＰａ以上であること
が望ましい。
【００１０】
更に、本発明は、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＣａＯ及び含有量が０．４質量％以下のＡｌ2Ｏ3からなり、主結晶としてディオプサイド型酸化物結晶相を析出可能な結晶化ガラス粉末４０〜７０質量％と、フィラーとして少なくともＡｌ２Ｏ３を１〜６０質量％含有する金属酸化物３０〜６０質量％とからなる混合物を成形後、８００〜１０００℃の温度で焼成して、ＳｉＯ2、ＭｇＯ及びＣａＯ、又はＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＣａＯ及びＡｌ2Ｏ3を含むディオプサイド型酸化物結晶相と、少なくともＡｌ２Ｏ３とを含有する磁器を作製することを特徴とする磁器の製造方法に関する発明である。
本発明の磁器の製造方法においては更に、前記結晶化ガラス粉末が、ＳｉＯ2４０〜６５質量％と、ＭｇＯ１１〜３０質量％と、ＣａＯ２０〜３５質量％と、Ａｌ2Ｏ3０〜０．４質量％とからなることが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の磁器用組成物によれば、１０００℃以下の低温にて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、しかも６０〜７７ＧＨｚでの誘電損失が２０×１０-4以下と誘電損失が低いことから、１ＧＨｚ以上の高周波領域において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、この組成物を用いて得られる磁器は、磁器強度が２５０ＭＰａ以上と高く、誘電率が１２以下で、かつＧａＡｓチップあるいはプリント基板と近似した熱膨張特性に制御できることから、特に配線基板の絶縁基板として優れた特性を有するとともに、ＧａＡｓチップを実装した場合、あるいは有機樹脂を含む絶縁基板を具備するプリント基板などのマザーボードに対してロウ材等により実装した場合において優れた耐熱サイクル性を有し、高信頼性の実装構造を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の磁器用組成物は、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＣａＯ及び含有量が０．４質量％以下のＡｌ2Ｏ3からなり、主結晶としてディオプサイド型酸化物結晶相を析出可能な結晶性ガラス粉末４０〜７０質量％と、フィラーとして少なくともＡｌ２Ｏ３を１〜６０質量％との割合で含有するものである。
各成分組成を上記の範囲に限定したのは、上記結晶性ガラス粉末が４０質量％未満であると、１０００℃以下の温度での焼成により磁器を緻密化させることが困難であり、７０質量％を超えると、磁器中のディオプサイドの含有量が低下し磁器の強度が弱くなるためである。
結晶性ガラス粉末の特に望ましい範囲は、５０〜６５質量％、更に特に望ましいのは５５〜６０質量％である。
【００１３】
ここで、該結晶性ガラス粉末の組成は、ＳｉＯ２４０〜６５質量％、ＭｇＯ１１〜３０質量％、ＣａＯ２０〜３５質量％、及びＡｌ2Ｏ3０〜０．４質量％の割合であることが望ましい。
上記ディオプサイド型酸化物結晶相を析出可能なガラスは、一般に通常ガラス原料粒子の表面のみが結晶化して中心部に誘電損失の大きなガラス相が残存しやすいものである。
しかし、本発明によれば、前記ガラスの成分中のＡｌ2Ｏ3を０．４質量％以下とすることによって、磁器中のディオプサイド型酸化物結晶相の析出割合を高めることができ、特に１ＧＨｚ以上、さらに２０ＧＨｚ以上、さらには５０ＧＨｚ以上、さらにまた７０ＧＨｚ以上の高周波領域における誘電損失を大幅に低減できる。
【００１４】
上記磁器用組成物中にフィラーとして配合されるＡｌ２Ｏ３の含有量は、１〜６０質量％であることが重要である。すなわち、Ａｌ２Ｏ３の含有量が１質量％未満であると、磁器中のヤング率が低下して磁器強度が弱くなるためであり、逆に、Ａｌ２Ｏ３の含有量が６０質量％を越えると、難焼結性となり、１０００℃以下の焼成温度で緻密化することができないためである。フィラーとしてのＡｌ２Ｏ３の望ましい範囲は３０〜６０質量％、特に望ましい範囲は３０〜４０質量％である。フィラー量が３０質量％未満であると磁器強度が低下し、一方、６０質量％を越えると磁器の緻密化が困難となる。
また、上記組成物中にはフィラーとして、Ａｌ２Ｏ３は、α−Ａｌ２Ｏ３、及びγ−Ａｌ２Ｏ３が使用可能であり、特に結晶性を高める上でα−Ａｌ２Ｏ３が好ましい。またＡｌ２Ｏ３以外の金属酸化物としてはＭｇＡｌ2Ｏ4、ＺｎＡｌ2Ｏ4、３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2、Ｍｇ2Ａｌ4Ｓｉ5Ｏ18、ＳｉＯ2、ＴｉＯ２、ＭｇＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、Ｚｎ２ＴｉＯ４、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ等が望ましく、これらの中でも特にγ−Ａｌ２Ｏ３、β−Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＡｌ2Ｏ4、ＺｎＡｌ2Ｏ4、ＭｇＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３が望ましい。
上記の態様の磁器用組成物は、８００〜１０００℃の温度範囲での焼成によって好ましくは相対密度９７％以上、特に好ましくは９９％以上まで緻密化することができる。
本発明の樹脂組成物に用いる結晶性ガラス粉末の軟化点は、８５０℃付近での焼結を可能とするために８３０℃以下、特に７５０〜８３０℃であることが望ましく、結晶化温度は８７０℃以下であることが望ましい。
【００１５】
また、本発明の磁器は、結晶相として、少なくとも前記α−Ａｌ２Ｏ３相と、少なくともＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＣａＯ及び含有量が０．４質量％以下のＡｌ2Ｏ3を含むディオプサイド型酸化物結晶相であるＣａ（Ｍｇ，Ａｌ）（Ｓｉ，Ａｌ）２Ｏ６（ＤＩ）とを含有するとともに、磁器中の非晶質ガラス相の比率が１０質量％以下であることが望ましい。
また、上記磁器は、主結晶として上記ディオプサイド型酸化物結晶相Ｃａ（Ｍｇ，Ａｌ）（Ｓｉ，Ａｌ）２Ｏ６（ＤＩ）を析出すること割合が高いことが望ましく、また、それ以外に、Ｃａ２ＭｇＳｉ２Ｏ７（ａｋｅｒｍａｎｉｔｅ）、ＣａＭｇＳｉＯ４（ｍｏｎｔｉｃｅｌｌｉｔｅ）、Ｃａ３ＭｇＳｉ２Ｏ８（ｍｅｒｗｉｎｉｔｅ）等の類似の相が析出してもよい。
さらに、Ａｌ２Ｏ３相は、例えば、球状、針状、不定形等の粒状をなし、磁器中に分散して存在することが望ましい。
【００１６】
なお、磁器中には上記の結晶相の粒界に非晶質ガラス（Ｇ）が残在するが、非晶質ガラス（Ｇ）は誘電損失を低減するため、また磁器強度向上の点で磁器中のガラスの存在割合を１０質量％以下、特に５質量％以下、さらに２質量％以下に低めることが望ましい。これにより、誘電損失を低減することができる。
上記形態の磁器は、６０〜７７ＧＨｚにおける誘電損失２０×１０-4以下、特に１０×１０-4以下の高周波帯で誘電損失の小さいものであり、１ＧＨｚ以上、特に２０ＧＨｚ以上、さらには５０ＧＨｚ以上、またさらには７０ＧＨｚ以上の高周波用配線基板の絶縁層を形成するのに好適な磁器となる。
【００１７】
また、上記ディオプサイド型酸化物結晶相は、約８〜９×１０−６／℃の高熱膨張特性を有することから、上記組成のガラスよりディオプサイド型酸化物結晶相を析出させることにより、熱膨張係数を５×１０−６／℃以上に高めるとともに、磁器の誘電率を１２以下、特に１１以下と低く、磁器強度が２５０ＭＰａ以上、特に３００ＭＰａ以上に高めることが可能である。
すなわち、磁器の熱膨張係数は、実装するチップ部品等やプリント基板等の熱膨張係数に近似するように適宜調整することが望ましく、特に室温から４００℃における熱膨張係数が５×１０−６／℃以上、特に８×１０−６／℃以上であることが望ましい。これは、上記の磁器の熱膨張係数が実装されるチップ部品等やプリント基板のそれと差がある場合、半田実装時や半導体素子の作動停止による繰り返し温度サイクルによって、チップ部品等やプリント基板とパッケージとの実装部に熱膨張差に起因する応力が発生し、実装部にクラック等が発生し、実装構造の信頼性を損ねてしまうためである。
具体的には、ＧａＡｓ系のチップ部品との整合を図る上ではＧａＡｓ系のチップ部品との熱膨張係数の差が２×１０−６／℃以下であり、一方、プリント基板との整合を図る上ではプリント基板との熱膨張係数の差が２×１０−６／℃以下であることが望ましい。
【００１８】
さらに、本発明の磁器を配線基板の絶縁基板として用いる場合、誘電率が１２以下、特に１１以下と低いために高周波伝送線路やアンテナの伝送損失を低めることができる。
また、磁器強度が２５０ＭＰａ以上、特に３００ＭＰａ以上と高めることによって、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磁器にかかる応力による破損等を防止することができる。
次に、本発明における磁器用組成物を用い磁器を製造する方法について説明する。
【００１９】
まず、出発原料として、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＣａＯ及び含有量が０．４質量％以下のＡｌ2Ｏ3を含みディオプサイド型結晶相を析出可能な結晶性ガラス粉末４０〜６０質量％と、Ａｌ２Ｏ３を４０〜６０質量％もしくはＡｌ２Ｏ３と他の金属酸化物であるフィラーの合計量が４０〜６０質量％との割合となるよう秤量混合する。
なお、上記Ａｌ２Ｏ３としては、球状、針状、不定形状等の粉末状であることが望ましく、該粉末中には低温焼成化の点で、例えばＳｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ等の不可避不純物が酸化物として８質量％以下、特に１質量％以下含有されていてもよい。
そして、この混合粉末を用いて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、プレス成形法の周知の成型法により所定形状の成形体を作製した後、該成形体を８００〜１０００℃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。
【００２０】
ここで、焼成温度を上記範囲に限定した理由は、焼成温度が８００℃未満であると、磁器を緻密化できないとともにガラスの結晶化度が低く、高周波領域での誘電損失が増大するためであり、逆に１０００℃を越えると、ＣｕやＡｇ等の低抵抗金属との同時焼成ができないためである。
また、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、適当な有機溶剤、溶媒を用い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、グラビア印刷法などによって配線層の厚みが５〜３０μｍとなるように、印刷塗布する。
【００２１】
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、８００〜１０００℃の窒素ガスや窒素−酸素混合ガス等の非酸化性雰囲気で焼成することにより、高周波用配線基板を作製することができる。
そして、この配線基板の表面には、適宜半導体素子等のチップ部品が搭載され配線層と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、セラミックス等の厚み５０μｍ程度の接着剤によりチップ部品を絶縁基板表面に固着し、ワイヤーボンディング、ＴＡＢテープなどにより配線層と半導体素子とを接続したりする。
【００２２】
なお、半導体素子としては、Ｓｉ系やＧａＡｓ系等のチップ部品が使用できるが、特に熱膨張係数の近似の点で、ＧａＡｓ系のチップ部品の実装に有効である。
さらに、半導体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り、電磁波遮蔽性を有するキャップをガラス、樹脂、ロウ材等の接着剤により接合してもよく、これにより半導体素子を気密に封止することができる。
【００２３】
（配線基板の構成）
本発明の磁器組成物を好適に使用しうる高周波用配線基板の一例である半導体素子収納用パッケージの具体的な構造とその実装構造について図１をもとに説明する。図１は、半導体収納用パッケージ、特に、接続端子がボール状端子からなるボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）型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Ａは、絶縁材料からなる絶縁基板１と蓋体２によりキャビティ３が形成されており、そのキャビティ３内には、ＧａＡｓ等のチップ部品４が前述の接着剤等により実装されている。
また、絶縁基板１の表面および内部には、チップ部品４と電気的に接続された配線層５が形成されている。この配線層５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。また、この配線層５に１ＧＨｚ以上の高周波信号を伝送する場合には、高周波信号が損失なく伝送されることが必要となるため、配線層５は周知のストリップ線路、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。
さらに、図１のパッケージＡにおいて、絶縁基板１の底面には、接続用電極層６が被着形成されており、パッケージＡ内の配線層５と接続されている。そして、接続用電極層６には、ボール状端子８が被着形成されている。
【００２４】
また、上記パッケージＡを外部回路基板に実装するには、図１に示すように、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの有機樹脂を含む絶縁材料からなる絶縁基板９の表面に配線導体１０が形成された外部回路基板Ｂに対して、ロウ材を介して実装される。具体的には、パッケージＡにおける絶縁基板１の底面に取付けられているボール状端子８と、外部回路基板Ｂの配線導体１０とを当接させてＰｂ−Ｓｎなどのロウ材１１によりロウ付けして実装される。また、ボール状端子８自体を溶融させて配線導体１０と接続させてもよい。
【００２５】
本発明によれば、パッケージＡを構成する絶縁基板として、本発明の請求項５の磁器を用いることが重要であり、特に磁器として請求項７に規定する磁器であることが望ましい。
また、ＧａＡｓ等のチップ部品４のロウ付けや接着剤により実装したり、このようなボール状端子８を介在したロウ付けによりプリント基板等の外部回路基板に実装されたりするような表面実装型パッケージにおいて、ＧａＡｓ等のチップ部品や外部回路基板の絶縁基板との熱膨張差を従来のセラミック材料よりも小さくできることから、かかる実装構造に対して、熱サイクルが印加された場合においても実装部での応力の発生を抑制することができる結果、実装構造の長期信頼性を高めることができる。
【実施例１】
【００２６】
下記の組成からなる平均粒径２μｍのディオプサイド結晶相析出可能なガラス粉末２種（ガラスＡ、Ｂ）と、ディオプサイド結晶相が析出しないガラス粉末Ｃを準備した。
（１）ガラスＡ：ＳｉＯ２；５２．２質量％、ＭｇＯ；１．８質量％、ＣａＯ；２５．８５質量％、Ａｌ２Ｏ３；０．１５質量％
（２）ガラスＢ：ＳｉＯ２；５０質量％、ＭｇＯ；２０質量％、ＣａＯ；３０重量％
（３）ガラスＣ：ＳｉＯ２；１０．４質量％、Ｂ2Ｏ3；４５．３質量％、ＣａＯ；３５．２質量％、Ａｌ２Ｏ３；２．５質量％、Ｎａ2Ｏ；６．６質量％
そして、上記ガラスに対して表１、２に示すフィラー（純度９９％）を添加した。なお、各フィラーとして、Ａｌ２Ｏ３はα−Ａｌ２Ｏ３、及びγ−Ａｌ２Ｏ３を用い、その平均粒径は３μｍの粉末、それ以外については平均粒径２μｍの粉末を用いた。
更に、この混合物に有機バインダ、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１００ｋｇ／ｃｍ2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、７００℃で脱バインダ処理を行った後、乾燥窒素中で表１、２の焼成温度で２時間焼成し絶縁基板用磁器を得た。
【００２７】
得られた磁器について誘電率、誘電損失を以下の方法で評価した。測定は形状、直径２〜７ｍｍ、厚み１．５〜２．５ｍｍの形状に切り出し、６０ＧＨｚ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行った。測定では、ＮＲＤガイド（非放射性誘電体線路）で、誘電体共振器の励起を行い、ＴＥ０２１、ＴＥ０３１モードの共振特性より、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。
【００２８】
また、磁器中のガラス相の比率をリートベルト法より評価した。具体的には、評価する磁器を粉砕した後、内部標準試料としてＺｎＯを所定の比率で添加し、エタノールを加えて湿式混合した。これを乾燥した後、Ｘ線回折測定を行い、ＺｎＯの添加比率と、リートベルト法によって得られるＺｎＯと磁器中の結晶相との比率から磁器中に存在するガラス相の比率を算出した。また、ＴＥＭによりガラス相中のＳｉの比率を測定してＳｉＯ2換算での比率を算出した。さらに、ＪＩＳＲ１６０１に基づいて磁器の４点曲げ強度を測定し、１ｍｍ厚みの試料に対してレーザーフラッシュ法により熱伝導率を測定した。結果は表１、２に示した。
【００２９】
【表１】
2005101095.tif 000003
【００３０】
【表２】
2005101095.tif 000004
【００３１】
表１、２の結果から明らかなように、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＣａＯを含むガラスＡ、Ｂの量が、５０質量％より少ない試料Ｎｏ．１、１８では、低温で焼結することが困難であり、緻密化しなかった。
また、フィラーとしてのＡｌ2Ｏ3の添加量が１質量％よりも少ない試料Ｎｏ．１０、２２では、磁器強度が低下した。
また、ガラスとして、Ｂ２Ｏ３を多く含むガラスＣを用いた試料Ｎｏ．２７は溶融してしまい、また、試料Ｎｏ．２８では、ディオプサイド型結晶相が消失することによって、ホウ素を含むガラスが多く残留し、誘電損失が大きくなる傾向にあった。
また、フィラー量が本発明で規定する量よりも少ない試料Ｎｏ．７〜１１、及び２２では磁器強度が最高でも２４０ＭＰａと低かった。
これに対して、本発明に従ったものは、いずれも６０ＧＨｚにおける誘電損失が１６×１０-4以下、熱膨張係数が５×１０−６／℃以上、６０ＧＨｚの測定周波数にて、誘電率１２以下、磁器強度２５０ＭＰａ以上の優れた特性を有するものであった。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の磁器用組成物および磁器は、半導体素子収納用パッケージや多層配線基板等に適用される配線基板、特に、マイクロ波やミリ波等の高周波帯で用いられる配線基板における絶縁基板として用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の組成物を焼成した磁器を用いた高周波用配線基板の一例である半導体素子収納用パッケージの実装構造の一例を説明するための概略断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
Ａ  半導体素子収納用パッケージ
Ｂ  外部回路基板
１  絶縁基板
２  蓋体
３  キャビティ
４  チップ部品
５  配線層
６  接続用電極層
８  ボール状端子
９  絶縁基板
１０  配線導体
１１  ロウ材
【図１】
2005101095.tif 000005