(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶相、またはガラスおよび結晶相からなるマトリックス中に、平均粒径２．５μｍ以上のセラミック粒子を分散してなる磁器であって、前記結晶相がディオプサイド結晶相を含有するとともに、前記セラミック粒子の圧裂強さが２ＭＰａ以上であり、かつ前記磁器の３点曲げ強度が３６０ＭＰａ以上、かつ６０ＧＨｚにおける誘電損失が１８×１０−４以下であり、前記マトリックス中の前記ガラスの含有量が前記セラミック粒子を除いた前記磁器全量に対して０〜２０重量％であり、前記磁器表面に圧子によって圧痕を形成して該圧痕からクラックを直線長さで５０μｍ以上進展させた時、該クラックの先端から前記圧痕に向かって３０μｍの直線長さの経路に位置する前記セラミック粒子のうち粒内破断している比率が７０％以下であることを特徴とする低温焼成磁器。
【請求項２】
前記平均粒径２．５μｍ以上のセラミック粒子がＡｌ２Ｏ３であることを特徴とする請求項１記載の低温焼成磁器。
【請求項３】
開気孔率が１％以下であり、かつ閉気孔率が０．５〜７％であることを特徴とする請求項１または２記載の低温焼成磁器。
【請求項４】
閉気孔の平均気孔径が６μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の低温焼成磁器。
【請求項５】
ディオプサイド結晶相を析出しうるガラス粉末３０〜７０重量％と、平均粒径２．５μｍ以上で圧裂強さが２ＭＰａ以上のセラミック粉末３０〜７０重量％とを混合し、成形後、１０５０℃以下で焼成して、ディオプサイド結晶相を析出させるとともに、前記ガラス粉末から残存するガラスを前記セラミック粒子を除いた前記磁器全量に対して０〜２０重量％の比率とし、前記磁器の３点曲げ強度を３６０ＭＰａ以上、かつ６０ＧＨｚにおける誘電損失を１８×１０−４以下とすることを特徴とする低温焼成磁器の製造方法。
【請求項６】
前記ガラス粉末の軟化点が５５０〜９５０℃であることを特徴とする請求項５記載の低温焼成磁器の製造方法。
【請求項７】
絶縁基板の表面および／または内部に、メタライズ配線層が配設された配線基板において、前記絶縁基板が請求項１乃至４のいずれか記載の低温焼成磁器からなることを特徴とする配線基板。
【請求項８】
前記メタライズ配線層が、ＣｕまたはＡｇを主成分とすることを特徴とする請求項７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の配線基板用の絶縁基板として好適であり、特に、銅や銀と同時焼成が可能であり、かつ磁器強度の高い低温焼成磁器およびその製造方法並びに該磁器を絶縁基板とする配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
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。
【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メタライズ配線層は、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等の低温焼成磁器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】
低温焼成磁器は、ガラスまたは平均粒径が１μｍ以下の微結晶マトリックスを主として、所望により、強度向上を図る目的等から、フィラー（骨材）成分としてセラミックス粒子を分散した組織形態からなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の低温焼成磁器では、圧痕法等によりクラックの進展経路を観察すると、クラックの進展を抑制するはずのセラミック（フィラー）粒子が粒界破断ではなく粒内破断を起こしてしまい、結果的に磁器強度を向上することができないという問題があり、磁器の薄層化を妨げたり、絶縁基板表面に形成した配線層にピンやワイヤボンディング等の金具付けを行った場合には、磁器表面に引っ張り応力がかかって配線層が絶縁基板ごともげてしまいメタライズ強度を高めることができないという問題があった。
【０００８】
したがって、本発明は、金、銀、銅を配線層を構成する導体として該導体との同時焼成が可能であるとともに、磁器強度が高い低温焼成磁器およびその製造方法並びにそれを用いた配線基板を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を鋭意検討した結果、低温焼成磁器中に含有せしめるセラミック粒子の粒径、粒子の強度を適正化することによって、磁器中に分散するセラミック粒子がクラックの進展経路をジグザグに歪ませることによって、結果的に磁器強度を向上できることを知見した。
【００１０】
すなわち、本発明の低温焼成磁器は、結晶相、またはガラスおよび結晶相からなるマトリックス中に、平均粒径２．５μｍ以上のセラミック粒子を分散してなる磁器であって、前記結晶相がディオプサイド結晶相を含有するとともに、前記セラミック粒子の圧裂強さが２ＭＰａ以上であり、かつ前記磁器の３点曲げ強度が３６０ＭＰａ以上、かつ６０ＧＨｚにおける誘電損失が１８×１０−４以下であり、前記マトリックス中の前記ガラスの含有量が前記セラミック粒子を除いた前記磁器全量に対して０〜２０重量％であり、前記磁器表面に圧子によって圧痕を形成して該圧痕からクラックを直線長さで５０μｍ以上進展させた時、該クラックの先端から前記圧痕に向かって３０μｍの直線長さの経路に位置する前記セラミック粒子のうち粒内破断している比率が７０％以下であることを特徴とするものである。
【００１１】
ここで、前記セラミック粒子の圧裂強さが２ＭＰａ以上であることが重要であり、前記平均粒径２．５μｍ以上のセラミック粒子がＡｌ２Ｏ３であることが望ましい。
【００１２】
また、前記結晶相が、ディオプサイド結晶相を含有することが重要であり、前記マトリックス中の結晶相の含有量が、前記セラミック粒子を除いた前記低温焼成磁器全量に対して８０重量％以上であることが望ましい。
【００１３】
さらに、前記磁器は、開気孔率が１％以下であり、かつ閉気孔率が０．５〜７％であること、閉気孔の平均気孔径が６μｍ以下であることが望ましい。
【００１４】
また、本発明の低温焼成磁器の製造方法は、ディオプサイド結晶相を析出しうるガラス粉末３０〜７０重量％と、平均粒径２．５μｍ以上で圧裂強さが２ＭＰａ以上のセラミック粉末３０〜７０重量％とを混合し、成形後、１０５０℃以下で焼成して、ディオプサイド結晶相を析出させるとともに、前記マトリックス中の前記ガラスの含有量が前記セラミック粒子を除いた前記磁器全量に対して０〜２０重量％の比率とし、前記磁器の３点曲げ強度を３６０ＭＰａ以上、かつ６０ＧＨｚにおける誘電損失を１８×１０−４以下とすることを特徴とするものである。
【００１５】
ここで、前記焼成により、前記ガラスから結晶相が析出するが、前記ガラスの軟化点が５５０〜９５０℃であることが望ましい。
【００１６】
さらに、本発明の配線基板は、絶縁基板の表面および／または内部に、メタライズ配線層が配設されたものであって、前記絶縁基板が前記低温焼成磁器からなることを特徴とするものであ離、特に、前記メタライズ配線層が、ＣｕまたはＡｇを主成分とすることが望ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の低温焼成磁器について、圧痕法に基づいて該磁器表面に圧子を圧入することによって、磁器表面に圧痕を刻設するとともに該圧痕の先部にクラックを進展させた時の模式図である図１に基づいて説明する。図１によれば、低温焼成磁器（以下、磁器と称す。）１は、結晶相、またはガラスおよび結晶相からなるマトリックス２中に、平均粒径２．５μｍ以上のセラミック粒子３を分散してなるものからなる。
【００１８】
本発明によれば、磁器１の表面から圧子を圧入して圧痕４を形成し、圧痕４からクラック５を直線長さで５０μｍ以上進展させた時、クラック５の先端から前記圧痕４に向かって３０μｍの直線長さの経路に位置するセラミック粒子３のうち粒内破断しているセラミック粒子３ａの個数の比率が、７０％以下、特に６５％以下、さらに４５％以下であることが大きな特徴であり、これによって、クラック５の経路を、特に粒界破断しているセラミック粒子３ｂによってジグザグに歪ませてクラック５の進展に必要なエネルギー量を高くすることによって、クラック５の直線的な進展長さを小さくすることができる結果、磁器１の磁器強度を向上させることができる。
【００１９】
すなわち、クラック５の経路に位置するセラミック粒子３のうち、粒内破断する比率が７０％より多い場合には、小さなエネルギー量で直線的なクラックが長く進展してしまう結果、磁器１の磁器強度が低下して磁器１自体の機械的信頼性が低下し、特に、磁器１を配線基板の絶縁基板として用いる場合には、配線基板に実装される半導体素子等の実装（一次実装）や配線基板のマザーボードへの実装（二次実装）の実装信頼性が低下したり、また、磁器１表面に形成する配線（メタライズ）層のメタライズ強度が低下する。
【００２０】
また、本発明によれば、磁器強度を高めるために、セラミック粒子３の圧裂強さが２ＭＰａ以上、特に２．５ＭＰａ以上、さらに３ＭＰａ以上、さらには４ＭＰａ以上であることが望ましく、特にマトリックス２とのなじみの点では、セラミック粒子３が酸化物であること、さらにはアルミナを主として含有することが望ましい。
【００２１】
また、セラミック粒子３としては、アルミナ以外にも、ムライト、フォルステライト、エンスタタイト、コージェライト、シリカ（クォーツ、クリストバライト、トリジマイト）、ジルコニア、チタニア、窒化ケイ素、炭化ケイ素および窒化アルミニウムの群から選ばれる少なくとも１種、特に、磁器強度を高めるとともに誘電率を低減する点で、フォルステライト、コージェライトおよびクォーツの群から選ばれる少なくとも１種が含有されていてもよい。
【００２２】
さらに、磁器１の機械的強度を高める点で、マトリックス２中の前記結晶相の含有比率がセラミック粒子を除く磁器１全体に対して、８０重量％以上、さらに９０重量％以上、さらには９５重量％以上であることが望ましく、またマトリックス２中のガラスの含有量がセラミック粒子を除く磁器１全体に対して、２０重量％以下であることが重要であり、さらに１０重量％以下、さらには５重量％以下とすることが望ましい。
【００２３】
また、結晶相としては、磁器１の高周波帯での誘電率や熱膨張係数の調整、高周波帯での誘電損失の低減の点で、ディオプサイド結晶相を含有する。さらには、セラミック粒子３としてアルミナを用いる際には、セラミック粒子３とマトリックス２とのなじみを高くするために、ディオプサイド結晶相を主として含有することが望ましい。
【００２４】
さらに、本発明によれば、磁器１の強度を高めるとともに磁器１の吸水を防止するためには、磁器１の開気孔率が１％以下であることが望ましく、かかる点では、磁器１中のセラミック粒子３の平均粒径は３〜１０μｍ、特に３．５〜５μｍであることが望ましい。また、磁器１中のセラミック粒子３の含有比率は、磁器強度を高めるとともに、磁器１の開気孔率を小さくする点で、磁器１全体に対して、３０〜８０重量％、特に４０〜７０重量％であることが望ましい。
【００２５】
なお、磁器１の誘電率を低める点では、磁器１の閉気孔率を０．５〜７％とすることが望ましい。さらに、かかる閉気孔６についても、磁器１の強度を高める上では、平均閉気孔径が６μｍ以下、特に５μｍ以下、さらに３μｍ以下であることが望ましい。
【００２６】
上記態様の磁器は、ＪＩＳＲ−１６０１に基づく３点曲げ強度が３６０ＭＰａ以上の優れた機械的信頼性を有するものとなり、また、特に６０ＧＨｚにおける誘電率が９．５以下、特に７以下、誘電損失が１８×１０−４以下と、特に配線基板の絶縁基板として高周波帯でも優れた特性を有するものとなる。
（製造方法）
次に、本発明の低温焼成磁器を製造する方法について説明する。まず、出発原料として、例えば、ガラス粉末３０〜７０重量％と平均粒径が２．５μｍ以上のセラミック粉末３０〜７０重量％とを混合する。ここで、上記混合粉末の望ましい混合比率は、１０５０℃以下の焼成によって磁器の開気孔率を１％以下に緻密化するため、磁器の機械的強度を高めるために、ガラス粉末の添加量が、特に４０〜７０重量％、さらに５０〜６０重量％、セラミック粒子の添加量が、特に３０〜６０重量％、さらに４０〜５０重量％となることが望ましい。
【００２７】
ここで、本発明によれば、上記セラミック粉末の平均粒径が２．５μｍ以上であること、平均粒径２．５μｍ以上のセラミック粉末の添加量が１０〜７０重量％であることに加えて、セラミック粉末の圧裂強さが２ＭＰａ以上であることが重要であり、これによって、後述する１０５０℃以下での焼成によって作製される磁器の機械的強度を高めることができる。
【００２８】
なお、本発明におけるセラミック粉末の圧裂強さとは、山本靖則，ニューセラミックス，Vol.11 No.10(1998)にて開示されるセラミック粉末の圧裂強さ測定法に基づくものであり、セラミック粉末を支持体と平面圧子との間に挟持した状態で前記平面圧子に負荷をかけてその変位量を観測することによってセラミック粉末の破壊荷重を求めることによって得られる値である。
【００２９】
また、本発明において、上記セラミック粉末の圧裂強さを２ＭＰａ以上とするには、セラミック粉末を作製する際の焼成温度を調整する必要があり、例えば、アルミナの場合、粉末を作製する際の焼成温度を１３００〜１６００℃に調整することが重要である。すなわち、アルミナ粉末を作製する際の焼成温度が１３００℃よりも低いと粉末の圧裂強さが高いα−アルミナ結晶相以外のγ−アルミナ等の他の結晶形態のアルミナ結晶相が残存してアルミナ粉末の圧裂強さが低下してしまい、逆にアルミナ粉末を作製する際の焼成温度が１６００℃を超える場合には、アルミナ粉末が過焼結を起こして粉末の表面にすじ状のひび割れ等が生じたり、アルミナ粉末が粒成長することによって粒径が大きくなりすぎてこれを再度長時間粉砕することによって粉末にマイクロクラックが生じてしまう恐れがあり、粉末の圧裂強さが低下するためである。
【００３０】
また、セラミック粉末の圧裂強さを高めるためには、セラミック粉末の平均粒径が１０μｍ以下、特に８μｍ以下、さらに６μｍ以下であることが望ましい。
【００３１】
一方、ガラス粉末としては、平均粒径０．１〜５μｍで、例えば、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3およびＭＯ（Ｍ：アルカリ土類金属元素）を含有するガラスが好適に使用できる。また、脱バインダの容易性およびガラス粉末の結晶化度を高めるためには、ガラスの軟化点が５５０〜９５０℃、特に６５０〜９００℃、さらに７００〜８５０℃であることが望ましい。
【００３２】
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５００〜７５０℃で脱バインダ処理し、１０５０℃以下、特に８００〜１０５０℃、さらに８５０〜９５０℃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。
【００３３】
ここで、焼成温度を上記範囲に限定した理由は、１０５０℃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り、また、磁器の開気孔率を１％以下とし、磁器のマトリックス中の結晶相の含有比率を高めるためには焼成温度が８００℃以上であることが望ましい。
【００３４】
なお、１０５０℃以下での焼成で磁器を緻密化させるためには、焼成時の昇温速度を１０００℃／時間以下で、かつ焼成時間を１０分以上とすることが望ましく、また、磁器中の結晶相の結晶化度を高めるためには、焼成時の昇温速度を１０００℃／時間以下とすることが望ましい。
【００３５】
（配線基板の製造方法）
また、上記低温焼成磁器を絶縁基板として用いて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。
【００３６】
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、窒素ガスや窒素−酸素混合ガス等の非酸化性雰囲気中、上述した条件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。
【００３７】
なお、導体として銅等の焼成により酸化する恐れもあるものについては脱バインダ処理を水蒸気含有雰囲気等の弱酸化性雰囲気、焼成を窒素、窒素−水素あるいは窒素−不活性ガス等の非酸化性雰囲気中にて焼成する。
【００３８】
そして、この配線基板の表面において、表面に形成された配線層の表面に、所望によりＮｉメッキ膜やＣｕメッキ膜を形成し、さらにこれらのメッキ膜の表面にＡｕメッキ膜を施した後、該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する。
【００３９】
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する。なお、半導体素子としては、Ｓｉ系やＧａ−Ａｓ系等のチップ部品の実装に有効である。また、半導体素子以外にもアンテナやフィルタ、コンデンサ等の各種電子部品を実装することも可能である。
【００４０】
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。
【００４１】
（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２をもとに説明する。図２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２によれば、パッケージＡは、絶縁材料からなる絶縁基板１１と蓋体１２によりキャビティ１３が形成されており、そのキャビティ１３内には、Ｓｉ、Ｇａ−Ａｓ等のチップ部品１４が前述の接着剤等により実装されている。
【００４２】
本発明によれば、絶縁基板１１が上述した低温焼成磁器からなるために、磁器強度が高く、半導体素子等の電子部品の実装に伴い、熱膨張係数差に起因して発生する熱応力によるクラックや電気的接続不良を防止し、メタライズ強度を高め、配線基板の機械的信頼性および電気的信頼性を高めることができる。
【００４３】
また、絶縁基板１１の表面および内部には、チップ部品１４と電気的に接続された配線層１５が形成されている。この配線層１５は、配線抵抗を小さくするため、特に高周波信号の伝送時に導体損失を極力低減するために、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕなどの低抵抗金属、特にＣｕまたはＡｇからなることが望ましい。また、この配線層１５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１５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。
【００４４】
さらに、図２のパッケージＡにおいて、絶縁基板１１の底面には、接続用電極層１６が被着形成されており、パッケージＡ内の配線層１５と接続されている。そして、接続用電極層１６には、半田などのロウ材１７によりボール状端子１８が被着形成されている。
【００４５】
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１９の表面に配線導体２０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１１の底面に取付けられているボール状端子１８と、外部回路基板Ｂの配線導体２０とを当接させてＰｂ−Ｓｎなどの半田２１によりロウ付けして実装される。また、ボール状端子１８自体を溶融させて配線導体２０と接続させてもよい。
【００４６】
さらに、本発明によれば、磁器強度が高いことから絶縁基板１１表面の配線層１５のメタライズ強度を高めることができ、また、高周波帯での誘電率および誘電損失が低いことから高周波信号を低損失で良好に伝送することが可能である。また、Ｇａ−Ａｓ等のチップ部品１４のロウ付けや接着剤により実装されるような表面実装型パッケージにおいて、Ｇａ−Ａｓ等のチップ部品１４の絶縁基板１１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。なお、図２のボール状端子１８に代えて柱状端子を用いる（ランドグリッドアレイ（ＬＧＡ））ことも可能である。
【００４７】
【実施例】
下記の組成
0003904838.tif 000002
からなる平均粒径２μｍの４種のガラス粉末を準備した。
【００４８】
上記ガラス粉末に対して、セラミック粉末の作製時の焼成温度および粉砕条件を変えて表１、２に示す平均粒径、圧裂強さのセラミック粉末（純度９９％）を表１に示す比率で添加した。なお、セラミック粉末の圧裂強さは、島津微小圧縮試験機ＭＣＴＭを用いて、平面圧子を用い、９．８ｍＮ〜４．９Ｎの微小荷重を速度７．７５ｍＮ／ｓｅｃにて測定試料に負荷として与え圧縮変位を測定し、粉末３０個の平均値を圧裂強さとして求めた。また、粉末のＳＥＭ観察からセラミック粉末の平均粒径を測定した。結果は表１に示した。
【００４９】
なお、試料Ｎｏ．２についてはアルミナ粉末作製時の焼成温度を１１００℃とし、試料Ｎｏ．３についてはアルミナ粉末作製時の焼成温度を１７００℃としたものを用い、それ以外の試料Ｎｏ．１、４〜２６についてはアルミナ粉末作製時の焼成温度を１５００〜１６００℃に調整して作製した。
【００５０】
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２００μｍ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の条件で焼成し絶縁基板用磁器を得た。なお、焼成に際しては、昇温速度、降温速度を３００℃／時間（ｈ）とした。
【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（ｔａｎδ）を算出した。
【００５２】
また、アルキメデス法により開気孔率を測定した。さらに、焼結体中における結晶相をＸ線回折チャートから同定するとともに、リートベルト法によって非晶質相の含有比率を平均粒径３μｍ以上のセラミック粒子を除く磁器全量に対して算出した（表中、ガラス量と記載）。また、ＪＩＳ−Ｒ１６０１に基づき、磁器の３点曲げ強度を測定した（表中、磁器強度と記載）。さらに、４０〜４００℃における平均熱膨張係数を測定した。また、磁器断面のＳＥＭ写真から画像解析法によってセラミック粒子の平均粒径を、また閉気孔率を画像解析法によって測定し、また、１視野にて観察される閉気孔３０個以上の全面積／個数にて開気孔の平均面積Ｓpを算出し、Ｓp＝πｒ2の式から平均気孔径ｒを算出した。結果は表１、２に示した。
【００５３】
さらに、表１の組成物を用いて、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、このシート表面に厚み１０μｍのＣｕメタライズペーストをスクリーン印刷法を用いて塗布しメタライズ配線層を形成した。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その中にも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間で位置合わせしながら６枚積層し圧着した。この積層体を上述した焼成条件でメタライズ配線層と絶縁基板とを同時焼成し、表面にメタライズ配線層が形成された配線基板を作製した。
【００５４】
得られた配線基板表面の２ｍｍ角のメタライズ配線層の表面にニッケルメッキおよび金メッキを施し、該メッキ膜上に銅リード線を半田付けした後、該リード線をメタライズ配線層と垂直に１０ｍｍ／秒の速度で引っ張ってメタライズ配線層が剥がれまたは破損する引っ張り荷重（Ｆ）を測定し、メタライズ配線層の形成面積（Ｓ）との比であるＦ／Ｓ（ＭＰａ）をメタライズ強度として算出した。結果は表１に示した。
【００５５】
また、配線基板表面の磁器部について、ＪＩＳＲ−１６０７（１９９５）に準じて磁器表面に圧痕４つの先端からクラックをそれぞれ５０μｍ程度の直線長さ発生させた。そして、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて、このクラックの先端から前記圧痕の先端に向かって３０μｍの直線長さの経路に位置するセラミック粒子の破断状態を観察し、粒内破断と粒界破断した個数を数えて、粒内破断した個数／（粒内破断＋粒界破断）した個数によって粒内破断したセラミック粒子の比率を算出した。結果は表１、２に示した。
【００５６】
【表１】
0003904838.tif 000003
【００５７】
【表２】
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【００５８】
表１、２の結果から明らかなように、平均粒径２．５μｍ以上のセラミック粒子が存在しない試料Ｎｏ．１では、磁器強度が低いものであった。また、圧裂強さが３ＭＰａより低いセラミック粉末を用いた試料Ｎｏ．２、３では、セラミック粒子の粒内破断する比率が７０％より多く、磁器強度が低いものであった。さらに、セラミック粒子の含有量が１０重量％より少ない試料Ｎｏ．７では、セラミック粒子の粒内破断する比率が７０％より多く、また、セラミック粉末の含有量が７０重量％を越える試料Ｎｏ．１３では磁器を緻密化することができず磁器強度が低いものであった。さらに、セラミック粒子の平均粒径が３μｍより小さい試料Ｎｏ．１４、１５では、１０５０℃以下の焼成温度で磁器を緻密化することができず、セラミック粒子の粒内破断する比率が７０％より多くなった。
【００５９】
これに対して、圧裂強さが２ＭＰａ以上で、かつ平均粒径が３μｍ以上のセラミック粉末を１０〜７０重量％の比率で含有せしめた試料Ｎｏ．４〜６、９〜１２、１６〜１８では、磁器強度２５０ＭＰａ以上、メタライズ強度が２０ＭＰａ以上で、誘電率９．５以下、誘電損失３０×１０−４以下の優れた特性を有するものであった。
【００６０】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の低温焼成磁器によれば、低温焼成磁器中に含有せしめるセラミック粒子の粒径、粒子の強度を適正化することによって、磁器中に分散するセラミック粒子がクラックの進展経路をジグザグに歪ませることによって、結果的に磁器強度を向上でき、かつ磁器表面に配線層を形成した場合においても、該配線層のメタライズ強度を高めることができる。
【００６１】
また、本発明によれば、高周波帯での誘電率および誘電損失が低いことから高周波信号を低損失で良好に伝送することが可能である。さらに、磁器の熱膨張係数を調整することが可能であることから電子部品をロウ付けや接着剤により絶縁基板表面に実装するような表面実装型パッケージにおいて、電子部品や外部回路基板と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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の低温焼成磁器について、該磁器表面に圧痕を形成した際のクラックの進展状態を説明するための図である。
【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】
１    低温焼成磁器（磁器）
２    マトリックス
３    セラミック粒子
３ａ  粒内破断しているセラミック粒子
３ｂ  粒界破断しているセラミック粒子
４    圧痕
５    クラック
６    閉気孔
Ａ  半導体素子収納用パッケージ
Ｂ  外部回路基板
１１  絶縁基板
１２  蓋体
１３  キャビティ
１４  チップ部品
１５  配線層
１６  接続用電極層
１７  ロウ材
１８  ボール状端子
１９  絶縁基板
２０  配線導体
２１  半田
【図１】
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【図２】
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