(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯおよびＣａＯを含み、ディオプサイド型酸化物結晶相を析出可能なガラスを５０〜９５重量％と、クォーツおよび／またはアモルファスシリカを合量で２〜４９．９重量％と、ＭｇＯ、ＭｇＣＯ３、Ｍｇ（ＯＨ）２およびＭｇとＳｉとの複合酸化物の群から選ばれる少なくとも１種をＭｇＯ換算量で０．１〜２０重量％との割合で含有する混合物を成形後、焼成してなるディオプサイド型酸化物結晶相を主結晶相とした磁器を絶縁基板とし、かつ該絶縁基板の底面に取りつけたボール状端子を具備することを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記ガラスが、ＳｉＯ２４５〜５５重量％と、Ａｌ２Ｏ３３〜１０重量％と、ＭｇＯ１３〜２４重量％と、ＣａＯ２０〜３０重量％と、からなることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項３】
前記ガラスが、さらにＳｒＯを含有することを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項４】
前記ガラスが、ＳｉＯ２４５〜５５重量％と、Ａｌ２Ｏ３３〜１０重量％と、ＭｇＯ１３〜２４重量％と、ＳｒＯ１０〜２４重量％と、ＣａＯ８〜２０重量％からなることを特徴とする請求項３記載の配線基板。
【請求項５】
前記絶縁基板が、さらに、クォーツ結晶相とＭｇＳｉＯ３結晶相および／またはＭｇ２ＳｉＯ４結晶相とを含有し、且つ室温から４００℃における熱膨張係数が８．５ｐｐｍ／℃以上、誘電率が７以下、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請求項１乃至請求項４のいずれか記載の配線基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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、銅や銀と同時焼成が可能であり、また、プリント基板などの有機樹脂からなる外部回路基板に対し、高い信頼性をもって実装可能であり、配線基板における絶縁基板として用いられる高周波用磁器組成物および高周波用磁器、並びにその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
例えば、特開昭６０−２４０１３５号のように、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や、特開平５−２９８９１９号のように、ムライトやコージェライトを結晶相として析出させたガラスセラミック材料が提案されている。
【０００７】
また、多層配線基板や半導体素子収納用パッケージなどの配線基板をマザーボードなどの有機樹脂を含むプリント基板に実装する上で、絶縁基板とプリント基板との熱膨張差に起因して発生する応力により実装部分が剥離したり、クラックなどが発生するのを防止する観点から、絶縁基板の熱膨張係数がプリント基板のそれと近似していることが望まれる。
【０００８】
そこで、本出願人は、先に特開平９−１７９０４号に開示されるように、結晶化が可能なリチウム珪酸ガラスを用いることにより、絶縁基板の熱膨張係数を高めることができることを提案した。
【０００９】
また、特開平１０−１２０４３６号公報によれば、ディオプサイド結晶相と、アルミナ、ムライト、ガーナイト、ウイレマイト粉末を添加することにより、２ＧＨｚでの誘電率が７．３〜８．３、誘電損失が３〜７×１０-4の高周波特性に優れた磁器が得られるとしている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平９−１７９０４号に開示されるようにアルカリ金属を含有するガラスを用いる方法では、長時間高温多湿雰囲気に曝されると、アルカリ金属が大気中の水分と反応し表面にシリケート結晶相が析出して表面が変質してしまう場合があった。
【００１１】
また、特開平１０−１２０４３６号公報のガラスセラミック材料によれば、２ＧＨｚ以下の高周波帯での誘電損失を低減できるものの、誘電率や熱膨張係数等の特性を制御できるには至っていないものであった。
【００１２】
従って、本発明は、金、銀、銅を配線導体として多層化が可能な８００〜１０００℃での焼成が可能であるとともに、プリント基板の熱膨張係数と近似した熱膨張係数に制御可能であり、高周波領域においても低誘電率でかつ誘電損失が低い磁器を絶縁基板として具備する配線基板を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を鋭意検討した結果、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯおよびＣａＯを含むか、または、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＳｒＯおよびＣａＯを含み、ディオプサイド型酸化物結晶相を析出可能なガラスに対して、クォーツおよび／またはアモルファスシリカおよびＭｇを含有する特定の成分を特定の比率で配合した組成物を用い、これを成形後、焼成することによって、低誘電率で、かつＧａＡｓ等のチップ部品やプリント基板の熱膨張係数と近似した熱膨張係数に制御でき、１ＧＨｚ以上の高周波領域においても低誘電損失を有する磁器が得られ、該磁器が配線基板の絶縁基板として好適に用いられることを知見し、本発明に至った。
【００１４】
即ち、本発明の配線基板は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯおよびＣａＯを含み、ディオプサイド型酸化物結晶相を析出可能なガラスを５０〜９５重量％と、クォーツおよび／またはアモルファスシリカを合量で２〜４９．９重量％と、ＭｇＯ、ＭｇＣＯ３、Ｍｇ（ＯＨ）２およびＭｇとＳｉとの複合酸化物の群から選ばれる少なくとも１種をＭｇＯ換算量で０．１〜２０重量％との割合で含有する混合物を成形後、焼成してなるディオプサイド型酸化物結晶相を主結晶相とした磁器を絶縁基板とし、かつ該絶縁基板の底面に取りつけたボール状端子を具備することを特徴とするものである。
【００１５】
ここで、前記ガラスが、ＳｉＯ2４５〜５５重量％と、Ａｌ2Ｏ3３〜１０重量％と、ＭｇＯ１３〜２４重量％と、ＣａＯ２０〜３０重量％からなること、また、前記ガラスが、さらにＳｒＯを含有してもよく、この場合には、前記ガラスが、ＳｉＯ2４５〜５５重量％と、Ａｌ2Ｏ3３〜１０重量％と、ＭｇＯ１３〜２４重量％と、ＳｒＯ１０〜２４重量％と、ＣａＯ８〜２０重量％と、からなることが望ましい。
【００１６】
さらに、前記絶縁基板が、さらに、クォーツ結晶相とＭｇＳｉＯ3結晶相および／またはＭｇ2ＳｉＯ4結晶相とを含有し、且つ室温から４００℃における熱膨張係数が８．５ｐｐｍ／℃以上、誘電率が７以下、６０〜７７ＧＨｚでの誘電損失が２０×１０-4以下であることが望ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体素子収納用パッケージの絶縁基板をなす磁器組成物は、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯおよびＣａＯを含むか、または、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＳｒＯおよびＣａＯを含み、ディオプサイド型酸化物結晶相を析出可能なガラス５０〜９５重量％と、クォーツおよび／またはアモルファスシリカの総量で５〜４９．９重量％と、ＭｇＯ、ＭｇＣＯ3、Ｍｇ（ＯＨ）2およびＭｇとＳｉとの複合酸化物から選ばれる少なくとも１種のＭｇＯ換算量０．１〜２０重量％との割合で含有するものである。
【００１８】
各成分組成を上記の範囲に限定したのは、上記ガラスが５０重量％よりも少ないと、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、９５重量％よりも多いと、ガラスの結晶化が不十分となり、誘電損失の大きなガラス相が残留し、磁器の高周波での誘電損失が増大するためである。ガラスの特に望ましい範囲は、６０〜８５重量％である。
【００１９】
クォーツおよび／またはアモルファスシリカの総量が２重量％よりも少ないと、ガラスの残存率が高くなり、誘電損失が大きくなる。逆に、４９．９重量％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。クォーツおよび／またはアモルファスシリカの総量の望ましい範囲は、１５〜４０重量％である。
【００２０】
さらに、ＭｇＯ、ＭｇＣＯ3、Ｍｇ（ＯＨ）2およびＭｇとＳｉとの複合酸化物から選ばれる少なくとも１種のＭｇＯ換算量が０．１重量％より少ないと誘電損失を下げる効果が小さく、２０重量％より多いと１０００℃にて磁器を緻密化させることが困難となり上述した低抵抗金属との同時焼成ができないためである。
【００２１】
ここで、前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、ガラスの軟化点が５００〜８００℃であることが望ましく、その組成はＳｉＯ2４５〜５５重量％、Ａｌ2Ｏ3３〜１０重量％、ＭｇＯ１３〜２４重量％、ＣａＯ２０〜３０重量％の割合であること、またはＳｉＯ2４５〜５５重量％、Ａｌ2Ｏ3３〜１０重量％、ＭｇＯ１３〜２４重量％、ＳｒＯ１０〜２４重量％、ＣａＯ８〜２０重量％の割合であることが望ましい。
【００２２】
上記２種類のガラスのうち、Ｓｒを含むガラスについては、焼成温度を低める効果がある。
【００２３】
また、上記のガラスからのディオプサイド型酸化物結晶相の析出割合を高める上では、ガラス中におけるＣａＯとＭｇＯの合計量が３５〜４４重量％であることが望ましい。
【００２４】
上記磁器組成物を用い、磁器を製造するには、上述したＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯおよびＣａＯを含むか、またはＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＳｒＯおよびＣａＯを含み、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と、クォーツおよび／またはアモルファスシリカと、ＭｇＯ、ＭｇＣＯ3、Ｍｇ（ＯＨ）2およびＭｇとＳｉとの複合酸化物から選ばれる少なくとも１種とからなる上記組成物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非酸化性雰囲気中で焼成してディオプサイド型酸化物結晶相を主結晶相として析出させることにより作製することができる。
【００２５】
本発明によれば、上記のガラス組成物を用いることによって、フィラーとしてＳｉＯ2のような高融点化物質を含有するにもかかわらず、１０００℃以下、特に９５０℃以下、さらには９３０℃以下での焼成が可能であることから、後述するように配線基板の配線層として多用されている銅および／または銀との同時焼成が可能である。
【００２６】
ここで、クォーツを添加する場合には、焼成によりクォーツの他にクリストバライト、トリジマイトなどに相変態してもよいが、クリストバライトは、２００℃付近に熱膨張係数の屈曲点を有することから熱膨張挙動、誘電特性の点でクォーツとして残存することが望ましい。
【００２７】
上記の態様の磁器組成物は、８００〜１０００℃の温度範囲での焼成によって相対密度９７％以上まで緻密化することができ、これによって形成される磁器の全体組成としては、Ｓｉ、Ａｌ、ＭｇおよびＣａの各金属元素の酸化物換算による合量を１００重量％とした時、ＳｉＯ2を５５〜７５重量％、Ａｌ2Ｏ3を３〜５重量％、ＭｇＯを１０〜１４重量％、ＣａＯ１５〜２１重量％、またはＳｉＯ2を５５〜７５重量％、Ａｌ2Ｏ3を３〜５重量％、ＭｇＯを１０〜１４重量％、ＳｒＯを１５〜２３重量％、ＣａＯ１４〜１９重量％の割合から構成されることが望ましい。
【００２８】
一般に、Ａｌ2Ｏ3やＳｉＯ2を含むガラス相の熱膨張係数は４〜５ｐｐｍ／℃と低い。これに対し、Ｃａ（Ｍｇ，Ａｌ）（Ｓｉ，Ａｌ）2Ｏ6のディオプサイド型酸化物結晶相は、約８〜９ｐｐｍ／℃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、高熱膨張化することができる。また、ディオプサイド型酸化物結晶相は、６〜８の誘電率を有し、かつ高周波帯での誘電損失が小さい材料である。
【００２９】
本発明の配線基板における磁器組成物によれば、ガラス、クォーツおよびアモルファスシリカ（熱膨張係数２〜５ｐｐｍ／℃）量を制御することによって、熱膨張係数や誘電率等を任意に調整することができる。
【００３０】
本発明によれば、上記組成のガラスに対して、フィラーとしてクォーツを添加することにより、磁器中にディオプサイド型酸化物結晶相を主結晶相として析出させるとともに、１３〜２０ｐｐｍ／℃の高熱膨張係数を有するクォーツ結晶相を含有させることにより、磁器の熱膨張係数を８．５ｐｐｍ／℃以上に高めることができる。その結果、磁器とプリント基板等の有機樹脂からなる外部回路基板との熱膨張係数差を小さくできることから、該磁器を本発明の配線基板の絶縁基板として用いるために、実装の信頼性を高めることができる。
【００３１】
また、クォーツの誘電率が４〜４．５であることから、磁器の誘電率を７以下とすることができ、基板の高周波信号への影響を小さくできるとともに、クォーツはミリ波帯での誘電損失が小さい材料であることから、磁器の高周波帯での誘電損失を小さくすることができることから、高周波帯、特にミリ波帯での信号の伝送特性が向上する。
【００３２】
さらに、本発明によれば、上記組成のガラスに対して、フィラーとしてアモルファスシリカを主として添加することにより、磁器中ディオプサイド型酸化物結晶相を析出させるとともに、その粒界をアモルファスシリカ相により主として形成することにより、アモルファスシリカの誘電率が３．８〜４．２と低いことから、磁器の誘電率を５．９以下とすることができ、高周波用配線基板等に用いる場合、高周波信号の伝送特性への基板の影響が小さくすることが可能となる。さらに、アモルファスシリカはミリ波帯での誘電損失が小さい材料であることから、磁器の高周波帯での誘電損失を小さくすることができる。
【００３３】
また、ＭｇＳｉＯ3結晶相およびＭｇ2ＳｉＯ4結晶相は、それぞれ、誘電率５〜６、５〜６、熱膨張係数７〜８ｐｐｍ／℃、８〜９ｐｐｍ／℃であり、特に高周波領域での誘電損失が小さい材料であることから、磁器の誘電損失を低減する働きをなす。
【００３４】
したがって、上述した高周波用磁器中にクォーツ結晶相および／またはアモルファスシリカ相およびＭｇＳｉＯ3結晶相および／またはＭｇ2ＳｉＯ4 結晶相を存在させることによって、室温から４００℃における熱膨張係数が８．５ｐｐｍ／℃以上、誘電率が７以下、６０〜７７ＧＨｚでの誘電損失が２０×１０-4以下の特性に制御可能である。
【００３５】
また、上記のようにして作製された磁器は、図１の磁器組織の概略図に示すように、結晶相として、ガラスから析出する少なくともＭｇとＣａとＳｉとＡｌとを含むディオプサイド型酸化物結晶相Ｃａ（Ｍｇ，Ａｌ）（Ｓｉ，Ａｌ）２Ｏ６（ＤＩ）を主結晶相とし、それ以外に、ＳｉＯ２系結晶相としてクォーツ（Ｓｉ）、およびＭｇＳｉＯ３で表されるエンスタタイト型結晶相（ＭＳ）および／またはＭｇ２ＳｉＯ４で表されるフォルステライト型結晶相（Ｍ２Ｓ）を含有するものであり、それ以外にも、アモルファスシリカ相（ＡＭ）、さらにＣａ２ＭｇＳｉ２Ｏ７（ａｋｅｒｍａｎｉｔｅ）、ＣａＭｇＳｉＯ４（ｍｏｎｔｉｃｅｌｌｉｔｅ）、Ｃａ３ＭｇＳｉ２Ｏ８（ｍｅｒｗｉｎｉｔｅ）等高熱膨張を有する類似の相が析出してもよい。さらに、磁器中にはＭｇＯが残存してもよい。上記磁器組成物は、高周波帯での誘電損失が低いことから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である。本発明の配線基板の絶縁基板として上記磁器を用いる場合、高周波信号の伝送特性への影響を低減するため、誘電率が７以下、特に５．９以下と低いことが望ましい。
【００３６】
その場合、絶縁基板の室温から４００℃における熱膨張係数は、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前述したように、基板を構成する磁器の組成、組織を制御して、適宜調整することが望ましい。
【００３７】
これは、上記絶縁基板の熱膨張係数が実装される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、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。
【００３８】
具体的には、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２ｐｐｍ／℃以下であることが望ましい。
【００３９】
具体的に、上記高周波用磁器組成物を用いて、配線層を具備する配線基板を製造する方法について説明する。
上述した組成物からなる混合粉末に、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。
【００４０】
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、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、適宜、半導体素子等のチップ部品を搭載し、配線層と信号の伝達が可能なように接続する。
【００４１】
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５０μｍ程度の樹脂、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や、ＴＡＢテープなどにより配線層と半導体素子とを接続する。
【００４２】
なお、この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性の点では、最もＧａＡｓ系のチップ部品の実装に有効である。
【００４３】
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。
【００４４】
本発明の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２をもとに説明する。図２は、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。
【００４５】
図２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が前述の接着剤により実装されている。
【００４６】
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。
【００４７】
また、図２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、半田などのロウ材７によりボール状端子８が被着形成されている。
【００４８】
また、上記パッケージＡを外部回路基板Ｂに実装するには、図２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などの半田等のロウ材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。
【００４９】
本発明によれば、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るような表面実装型のパッケージにおいて、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。
【００５０】
【実施例】
（実施例１）
下記の組成からなる２種の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を準備した。
ガラスＡ：ＳｉＯ2５０重量％−Ａｌ2Ｏ3５．５重量％
−ＭｇＯ１８．５重量％−ＣａＯ２６重量％
ガラスＢ：ＳｉＯ2５２重量％−Ａｌ2Ｏ3５重量％
−ＭｇＯ１８重量％−ＣａＯ２５重量％
そして、この結晶化ガラス粉末に対して、平均粒径が５μｍのクオーツあるいは平均粒径が２μｍのアモルファスシリカ粉末を用いて、表１、表２の組成となるように混合した。そして、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、表２の条件で焼成し絶縁基板用磁器を得た。
【００５１】
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。
【００５２】
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、焼結体中における主たる結晶相をＸ線回折チャートから同定した。結果は表１、表２に示した。
【００５３】
また、一部の試料については、フィラー成分として、クォーツおよび／またはアモルファスシリカに代わり、ＺｒＯ2粉末、ＣａＺｒＯ3粉末を用いて同様に磁器を作製し評価した（試料Ｎo.１２〜１４、３０〜３２）。また、上記結晶化ガラスＡ、Ｂに代わり、以下の組成からなるガラスＣを用いて同様に評価を行った（試料Ｎo.３３、３４）。
【００５４】
ガラスＣ：ＳｉＯ2１０．４重量％−Ａｌ2Ｏ3２．５重量％
−Ｂ2Ｏ3４５．３重量％−ＣａＯ３５．２重量％
−Ｎａ2Ｏ６．６重量％
【００５５】
【表１】
0004028673.tif 000002
【００５６】
【表２】
0004028673.tif 000003
【００５７】
表１、２の結果から明らかなように、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯおよびＣａＯを含むガラス量が、９５重量％を越える試料Ｎｏ．１、１９では、誘電損失が２０×１０-4を越えてしまい、フィラーであるクォーツ、アモルファスシリカ、ＭｇとＳｉとの複合酸化物のいずれかの量が所定量を超える試料Ｎｏ．１５〜１７、２６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。
【００５８】
試料Ｎｏ．１２〜１４、３０〜３２は、ガラスへの添加成分として、ＺｒＯ2やＣａＺｒＯ3を配合したものであるが、焼結体中にＺｒＯ2やＣａＺｒＯ3などが析出し、誘電損失が増大した。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．３３では溶融してしまい、また、試料Ｎｏ．３４では、Ｂ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。
【００５９】
これに対して、本発明に従い、特定量のクォーツ粉末を主として添加した試料Ｎｏ．２〜１１、１８、２０〜２５、２７〜２９では、磁器中にクォーツ相の析出が見られ、また、いずれも熱膨張係数が８．５ｐｐｍ／℃以上、６０ＧＨｚの測定周波数にて、誘電率７以下、誘電損失が２０×１０-4以下の優れた特性を有するものであった。
【００６０】
（実施例２）
下記の組成からなる２種の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ＤおよびＥに対して、平均粒径が２μｍの表３、４に示す添加物粉末を用いて、焼成後の磁器が表３、４の組成となるように混合し、実施例１と同様に磁器を作製し、同様に評価した。結果は、表３、４に示した。
【００６１】
0004028673.tif 000004
【００６２】
【表３】
0004028673.tif 000005
【００６３】
【表４】
0004028673.tif 000006
【００６４】
表３、４の結果から明らかなように、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＣａＯを含むガラス量が、９５重量％を越える試料Ｎｏ．３５、５２では、誘電損失が２０×１０-4を越えてしまい、フィラーであるクォーツ、アモルファスシリカ、ＭｇとＳｉとの複合酸化物のいずれかの量が所定量を超える試料Ｎｏ．４８〜５０、５９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。
【００６５】
試料Ｎｏ．４５〜４７、６３〜６５は、ガラスへの添加成分として、ＺｒＯ2やＣａＺｒＯ3を配合したものであるが、焼結体中にＺｒＯ2やＣａＺｒＯ3などが析出し、誘電損失が増大した。
【００６６】
これに対して、本発明に従い、特定量のクォーツ粉末を主として添加した試料Ｎｏ．３６〜４４、５１、５３〜５８、６０〜６２では、磁器中にクォーツ相の析出が見られ、また、いずれも熱膨張係数が８．５ｐｐｍ／℃以上、６０ＧＨｚの測定周波数にて、誘電率７以下、誘電損失が２０×１０-4以下の優れた特性を有するものであった。
【００６７】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の高周波用磁器組成物によれば、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１ＧＨｚ以上の高周波領域において、低誘電率、低誘電損失を有することから、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。
【００６８】
しかも、この組成物を用いて得られる磁器は、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、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の組成物を焼成して得られる磁器の組織を説明するための概略図である。
【図２】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】
ＤＩ  ディオプサイド型酸化物結晶相
Ｓｉ  ＳｉＯ2結晶相
ＡＭ  アモルファスシリカ相
Ｇ    非晶質（ガラス）相
ＭＳ  ＭｇＳｉＯ3（エンスタタイト）結晶相
Ｍ2Ｓ  Ｍｇ2ＳｉＯ4（フォルステライト）結晶相
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
７  ロウ材
８  ボール状端子
９  絶縁基板
１０  配線導体
１１  ロウ材
【図１】
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【図２】
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