JP2000086288A - 結晶化ガラス―セラミック複合体及びそれを用いた配線基板並びにその配線基板が配設されたパッケ―ジ - Google Patents
結晶化ガラス―セラミック複合体及びそれを用いた配線基板並びにその配線基板が配設されたパッケ―ジInfo
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- JP2000086288A JP2000086288A JP11122278A JP12227899A JP2000086288A JP 2000086288 A JP2000086288 A JP 2000086288A JP 11122278 A JP11122278 A JP 11122278A JP 12227899 A JP12227899 A JP 12227899A JP 2000086288 A JP2000086288 A JP 2000086288A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高熱膨張であり、低抵抗配線と同時焼成が可能
であり、低誘電率、高い絶縁性を有し、耐電圧性に優
れ、且つ高い機械的強度を有すると共に、耐湿性に優れ
る結晶化ガラス−セラミック複合体とそれを用いた配線
基板等を提供する。 【解決手段】ディオプサイドとワラストナイトを含有す
る結晶化ガラス(SiO 2:40〜60%、MgO:5
〜20%、CaO:25〜50%、Al2O3:0.1〜
10%、B2O3:0.1〜10%等)と、石英、クリス
トバライト及び/又はトリジマイト(フィラー)とを含
み、結晶化ガラスが30〜90%、フィラーが10〜7
0%、アルカリ金属を実質上含まない、又はNa2O及
びK2Oの少なくとも1種を合計で4部以下含む。マグ
ネシア又はアルミナフィラーを配合できる。配線基板1
は複合体から成る基板部2、基板部2上及び配線パター
ン部3a〜dを備える。
であり、低誘電率、高い絶縁性を有し、耐電圧性に優
れ、且つ高い機械的強度を有すると共に、耐湿性に優れ
る結晶化ガラス−セラミック複合体とそれを用いた配線
基板等を提供する。 【解決手段】ディオプサイドとワラストナイトを含有す
る結晶化ガラス(SiO 2:40〜60%、MgO:5
〜20%、CaO:25〜50%、Al2O3:0.1〜
10%、B2O3:0.1〜10%等)と、石英、クリス
トバライト及び/又はトリジマイト(フィラー)とを含
み、結晶化ガラスが30〜90%、フィラーが10〜7
0%、アルカリ金属を実質上含まない、又はNa2O及
びK2Oの少なくとも1種を合計で4部以下含む。マグ
ネシア又はアルミナフィラーを配合できる。配線基板1
は複合体から成る基板部2、基板部2上及び配線パター
ン部3a〜dを備える。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、結晶化ガラス−セ
ラミック複合体及びそれを用いた配線基板並びにその配
線基板が配設されたパッケージに関する。更に詳しく
は、本発明の複合体は高熱膨張であり、低誘電率であ
り、銀、銅等の低抵抗配線と同時焼成が可能であり、高
い機械的強度を有する、という優れた特性を備えると共
に、耐湿性にも優れた結晶化ガラス−セラミック複合体
及びそれを用いた配線基板並びにその配線基板が配設さ
れたパッケージに関する。本発明の結晶化ガラス−セラ
ミック複合体は配線基板、パッケージ(素子実装用容器
も含む)、マイクロ波用フィルタ等の積層電子部品とし
て利用することができる。
ラミック複合体及びそれを用いた配線基板並びにその配
線基板が配設されたパッケージに関する。更に詳しく
は、本発明の複合体は高熱膨張であり、低誘電率であ
り、銀、銅等の低抵抗配線と同時焼成が可能であり、高
い機械的強度を有する、という優れた特性を備えると共
に、耐湿性にも優れた結晶化ガラス−セラミック複合体
及びそれを用いた配線基板並びにその配線基板が配設さ
れたパッケージに関する。本発明の結晶化ガラス−セラ
ミック複合体は配線基板、パッケージ(素子実装用容器
も含む)、マイクロ波用フィルタ等の積層電子部品とし
て利用することができる。
【0002】
【従来の技術】これまでに、プリント配線板を面実装す
るタイプのパッケージ或いは圧電素子をパッケージに実
装するために、プリント配線板或いは圧電素子との熱膨
張係数の差を小さくしたパッケージ材料として、ガラス
−セラミック複合体が開発されてきた。例えば、リチウ
ムシリケート結晶を使ったもの(特開平9−17904
号公報、特開平9−74153号公報、特開平9−86
960号公報、特開平9−142879号公報、特開平
9−142880号公報、特開平9−169568号公
報、特開平9−208261号公報、特開平9−208
299号公報)や、フォルステライトを使ったもの(特
開平6−191887号公報、特開平9−208261
号公報等)及びディオプサイドを使ったもの(特開平1
0−120436号公報等)が知られている。
るタイプのパッケージ或いは圧電素子をパッケージに実
装するために、プリント配線板或いは圧電素子との熱膨
張係数の差を小さくしたパッケージ材料として、ガラス
−セラミック複合体が開発されてきた。例えば、リチウ
ムシリケート結晶を使ったもの(特開平9−17904
号公報、特開平9−74153号公報、特開平9−86
960号公報、特開平9−142879号公報、特開平
9−142880号公報、特開平9−169568号公
報、特開平9−208261号公報、特開平9−208
299号公報)や、フォルステライトを使ったもの(特
開平6−191887号公報、特開平9−208261
号公報等)及びディオプサイドを使ったもの(特開平1
0−120436号公報等)が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらのガラ
ス−セラミック複合体では、いずれも、熱膨張差を小さ
くするために即ち熱膨張率を大きくするために、このガ
ラス中に5〜20重量部程度の比較的高濃度のアルカリ
金属化合物が含有されている。従って、これらの複合体
においては、結晶化が不十分でガラス中にアルカリ金属
化合物が残留することで耐湿性が劣化し、誘電損失が増
加し、更には絶縁抵抗が低下するので、配線基板材料と
しては好ましくない。これらの公報のうち、特に、特開
平9−142879号公報、特開平9−169568号
公報及び特開平9−208261号公報は、ガラスとし
て結晶化ガラスを用いている。
ス−セラミック複合体では、いずれも、熱膨張差を小さ
くするために即ち熱膨張率を大きくするために、このガ
ラス中に5〜20重量部程度の比較的高濃度のアルカリ
金属化合物が含有されている。従って、これらの複合体
においては、結晶化が不十分でガラス中にアルカリ金属
化合物が残留することで耐湿性が劣化し、誘電損失が増
加し、更には絶縁抵抗が低下するので、配線基板材料と
しては好ましくない。これらの公報のうち、特に、特開
平9−142879号公報、特開平9−169568号
公報及び特開平9−208261号公報は、ガラスとし
て結晶化ガラスを用いている。
【0004】しかし、特開平9−142879号公報に
おいては、高強度を目的としており、そのためにガラス
の屈伏点を400〜770℃とするものである。特開平
9−169568号公報においては、Cr化合物等を配
合することにより焼結体を着色させようとするものであ
る。また、特開平9−208261号公報においては、
結晶化ガラス中にP2O5成分を含有させて十分に結晶化
させ、且つフォルステライトを所定量含有させて、圧電
部品の熱膨張係数に近似させるとともに高強度を得よう
とするものである。以上に示すように、これらの結晶化
ガラスを用いた場合においても、耐湿性に加えて、絶縁
抵抗の低下の恐れが無く、高熱膨張であり、低誘電率で
あり、低抵抗配線と同時焼成が可能であり且つ高強度な
性能を全て備えた結晶化ガラス−セラミック複合体が得
られていない。
おいては、高強度を目的としており、そのためにガラス
の屈伏点を400〜770℃とするものである。特開平
9−169568号公報においては、Cr化合物等を配
合することにより焼結体を着色させようとするものであ
る。また、特開平9−208261号公報においては、
結晶化ガラス中にP2O5成分を含有させて十分に結晶化
させ、且つフォルステライトを所定量含有させて、圧電
部品の熱膨張係数に近似させるとともに高強度を得よう
とするものである。以上に示すように、これらの結晶化
ガラスを用いた場合においても、耐湿性に加えて、絶縁
抵抗の低下の恐れが無く、高熱膨張であり、低誘電率で
あり、低抵抗配線と同時焼成が可能であり且つ高強度な
性能を全て備えた結晶化ガラス−セラミック複合体が得
られていない。
【0005】本発明は上記の課題を解決するものであ
り、高熱膨張であり、比誘電率が小さく、高い絶縁性を
有し、耐電圧特性(絶縁破壊強さ)に優れ、低抵抗配線
と同時焼成が可能であり、且つ高い機械的強度を持つと
共に、耐湿性にも優れた新たな組成の結晶化ガラス−セ
ラミック複合体(以下、単に複合体ともいう。)及びそ
れを用いた配線基板並びにその配線基板が配設されたパ
ッケージを提供することを目的とする。更に、このよう
な結晶化ガラス−セラミック複合体を量産する場合にお
いて、得られる複合体の物性のばらつきが小さい結晶化
ガラス−セラミック複合体及びそれを用いた配線基板並
びにその配線基板が配設されたパッケージを提供するこ
とを目的とする。
り、高熱膨張であり、比誘電率が小さく、高い絶縁性を
有し、耐電圧特性(絶縁破壊強さ)に優れ、低抵抗配線
と同時焼成が可能であり、且つ高い機械的強度を持つと
共に、耐湿性にも優れた新たな組成の結晶化ガラス−セ
ラミック複合体(以下、単に複合体ともいう。)及びそ
れを用いた配線基板並びにその配線基板が配設されたパ
ッケージを提供することを目的とする。更に、このよう
な結晶化ガラス−セラミック複合体を量産する場合にお
いて、得られる複合体の物性のばらつきが小さい結晶化
ガラス−セラミック複合体及びそれを用いた配線基板並
びにその配線基板が配設されたパッケージを提供するこ
とを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、アルカリ
金属化合物を含有しない、又はアルカリ金属化合物の含
有量がわずかである新たな組成において、高熱膨張であ
り、比誘電率が小さく、高い絶縁性を有し、耐電圧特性
(絶縁破壊強さ)に優れ、低抵抗配線と同時焼成が可能
であり、且つ高い機械的強度を持つと共に、耐湿性にも
優れた、材料を検討した。そして、アルカリ金属化合物
を含有しないか又はその含有量が少量であり、ディオプ
サイド(CaO・MgO・2SiO2)及びワラストナ
イト(CaO・SiO2)の両結晶が同時に析出した結
晶化ガラスと、所定割合のSiO2系のフィラーとを混
合し、焼成した結晶化ガラス−セラミック複合体により
上記課題が達成できることを見出した。更に、本発明の
結晶化ガラス−セラミック複合体を大量に製造する場合
に、得られる複合体ごとに電気特性等がばらつくことが
あり、このばらつきを抑制するためにアルカリ金属を少
量添加することにより、安定して上記複合体を得ること
ができることを見いだし、本発明を完成したものであ
る。
金属化合物を含有しない、又はアルカリ金属化合物の含
有量がわずかである新たな組成において、高熱膨張であ
り、比誘電率が小さく、高い絶縁性を有し、耐電圧特性
(絶縁破壊強さ)に優れ、低抵抗配線と同時焼成が可能
であり、且つ高い機械的強度を持つと共に、耐湿性にも
優れた、材料を検討した。そして、アルカリ金属化合物
を含有しないか又はその含有量が少量であり、ディオプ
サイド(CaO・MgO・2SiO2)及びワラストナ
イト(CaO・SiO2)の両結晶が同時に析出した結
晶化ガラスと、所定割合のSiO2系のフィラーとを混
合し、焼成した結晶化ガラス−セラミック複合体により
上記課題が達成できることを見出した。更に、本発明の
結晶化ガラス−セラミック複合体を大量に製造する場合
に、得られる複合体ごとに電気特性等がばらつくことが
あり、このばらつきを抑制するためにアルカリ金属を少
量添加することにより、安定して上記複合体を得ること
ができることを見いだし、本発明を完成したものであ
る。
【0007】第1発明の結晶化ガラス−セラミック複合
体は、結晶相としてディオプサイド及びワラストナイト
の両結晶を含有し且つエンスタタイトを含有しない結晶
化ガラスと、石英、クリストバライト及びトリジマイト
から選ばれる少なくとも1種のフィラーと、を含む結晶
化ガラス−セラミック複合体であって、上記結晶化ガラ
スと上記フィラーの合計を100重量部とする場合、該
結晶化ガラスが30〜90重量部であり、該フィラーが
10〜70重量部であり、上記結晶化ガラス−セラミッ
ク複合体全体を100重量部とする場合、含有されるア
ルカリ金属を酸化物に換算して4重量部以下含むことを
特徴とする。但し、上記アルカリ金属を酸化物換算で4
重量部以下含むとは、アルカリ金属を含有しない場合、
及び含有するが測定限界以下(通常、0.1重量部以
下)である場合も含む意味であるとする。
体は、結晶相としてディオプサイド及びワラストナイト
の両結晶を含有し且つエンスタタイトを含有しない結晶
化ガラスと、石英、クリストバライト及びトリジマイト
から選ばれる少なくとも1種のフィラーと、を含む結晶
化ガラス−セラミック複合体であって、上記結晶化ガラ
スと上記フィラーの合計を100重量部とする場合、該
結晶化ガラスが30〜90重量部であり、該フィラーが
10〜70重量部であり、上記結晶化ガラス−セラミッ
ク複合体全体を100重量部とする場合、含有されるア
ルカリ金属を酸化物に換算して4重量部以下含むことを
特徴とする。但し、上記アルカリ金属を酸化物換算で4
重量部以下含むとは、アルカリ金属を含有しない場合、
及び含有するが測定限界以下(通常、0.1重量部以
下)である場合も含む意味であるとする。
【0008】上記「結晶化ガラス」の組成(組成成分種
類及び組成割合)は、第5発明のように、結晶化ガラス
成分全体を100重量部とする場合、SiO2が40〜
60重量部(特に好ましくは、45〜55重量部)、M
gOが5〜20重量部(好ましくは、5〜18重量部、
より好ましくは、5〜16重量部、更に好ましくは、8
〜16重量部)、CaOが25〜50重量部(特に好ま
しくは、26〜40重量部)、Al2O3が0.1〜10
重量部(特に好ましくは0.1〜5重量部)、B2O3が
0.1〜10重量部(特に好ましくは0.1〜8重量
部)の範囲とすることができる。
類及び組成割合)は、第5発明のように、結晶化ガラス
成分全体を100重量部とする場合、SiO2が40〜
60重量部(特に好ましくは、45〜55重量部)、M
gOが5〜20重量部(好ましくは、5〜18重量部、
より好ましくは、5〜16重量部、更に好ましくは、8
〜16重量部)、CaOが25〜50重量部(特に好ま
しくは、26〜40重量部)、Al2O3が0.1〜10
重量部(特に好ましくは0.1〜5重量部)、B2O3が
0.1〜10重量部(特に好ましくは0.1〜8重量
部)の範囲とすることができる。
【0009】このSiO2が60重量部を越えるとガラ
スの焼成時の粘性が上がり緻密化しにくくなり、40重
量部より少ないとガラス化しにくくなる。このMgOが
20重量部を越えるとワラストナイトの結晶が析出しな
くなり、5重量部より少ないとディオプサイドの結晶の
析出が少なくなり強度が低下する。尚、このMgOの含
有量を18重量部以下とすることが好ましく、この場合
にはエンスタタイトの結晶の生成をより確実に防止でき
る。このCaOが50重量部を越えるとガラス化しにく
くなり、26重量部より少ないとガラスの焼成時の粘性
が上がり緻密化しにくくなる。このAl2O3が10重量
部を越えるとガラスの焼成時の粘性が上がり緻密化しに
くくなり、0.1重量部より少なくても同様にガラスの
焼成時の粘性が上がり緻密化しにくくなる。このB2O3
が10重量部を越えるとディオプサイドの結晶の析出が
少なくなり強度が低下し、0.1重量部より少ないとガ
ラスの焼成時の粘性が上がり緻密化しにくくなる。
スの焼成時の粘性が上がり緻密化しにくくなり、40重
量部より少ないとガラス化しにくくなる。このMgOが
20重量部を越えるとワラストナイトの結晶が析出しな
くなり、5重量部より少ないとディオプサイドの結晶の
析出が少なくなり強度が低下する。尚、このMgOの含
有量を18重量部以下とすることが好ましく、この場合
にはエンスタタイトの結晶の生成をより確実に防止でき
る。このCaOが50重量部を越えるとガラス化しにく
くなり、26重量部より少ないとガラスの焼成時の粘性
が上がり緻密化しにくくなる。このAl2O3が10重量
部を越えるとガラスの焼成時の粘性が上がり緻密化しに
くくなり、0.1重量部より少なくても同様にガラスの
焼成時の粘性が上がり緻密化しにくくなる。このB2O3
が10重量部を越えるとディオプサイドの結晶の析出が
少なくなり強度が低下し、0.1重量部より少ないとガ
ラスの焼成時の粘性が上がり緻密化しにくくなる。
【0010】上記「アルカリ金属」が複合体に含有され
ることにより、結晶化ガラスの低温における結晶化を抑
制することができる。これにより焼成時にフィラーの周
囲を結晶化ガラスにより十分包み込ませることができ、
各種の優れた特性を有する複合体を安定して得ることが
できる。しかし、本発明においてはアルカリ金属を含有
しない場合、また、含有しても測定限界以下の場合、の
いずれの場合においても同様に優れた特性を有する複合
体を得ることができる。
ることにより、結晶化ガラスの低温における結晶化を抑
制することができる。これにより焼成時にフィラーの周
囲を結晶化ガラスにより十分包み込ませることができ、
各種の優れた特性を有する複合体を安定して得ることが
できる。しかし、本発明においてはアルカリ金属を含有
しない場合、また、含有しても測定限界以下の場合、の
いずれの場合においても同様に優れた特性を有する複合
体を得ることができる。
【0011】このアルカリ金属としては、通常、Li、
Na及びKが使用されるが、第2発明のように、Na及
びKのうちの少なくとも1種であることが好ましい。即
ち、Liを含有させないことが好ましい。Liを含有し
ない場合、結晶化ガラスの結晶化を低温において促進す
ることがなく、複合体の緻密化を阻害することがない。
特に熱膨張係数の小さいβ−スポジューメン(LiAl
Si2O6)は析出し難く乃至析出せず、結晶化ガラスの
熱膨張係数を、更には結晶化ガラス−セラミック複合体
全体の熱膨張係数を大きくすることができる。更に、N
a及びKのうち、Naのみを含有する場合に比べて、N
a及びKの両方を含有する場合、並びに、Kのみを含有
する場合は体積抵抗率が1×1013Ω・m以上のより優
れた絶縁性を有することとなる。
Na及びKが使用されるが、第2発明のように、Na及
びKのうちの少なくとも1種であることが好ましい。即
ち、Liを含有させないことが好ましい。Liを含有し
ない場合、結晶化ガラスの結晶化を低温において促進す
ることがなく、複合体の緻密化を阻害することがない。
特に熱膨張係数の小さいβ−スポジューメン(LiAl
Si2O6)は析出し難く乃至析出せず、結晶化ガラスの
熱膨張係数を、更には結晶化ガラス−セラミック複合体
全体の熱膨張係数を大きくすることができる。更に、N
a及びKのうち、Naのみを含有する場合に比べて、N
a及びKの両方を含有する場合、並びに、Kのみを含有
する場合は体積抵抗率が1×1013Ω・m以上のより優
れた絶縁性を有することとなる。
【0012】このアルカリ金属は、酸化物換算で0.3
〜4重量部とすることが好ましく、0.5〜2.5重量
部とすることがより好ましく、0.5〜1重量部とする
ことが特に好ましい。この範囲の含有量であれば、特
に、安定して量産することができ、ばらつきの少ない複
合体を得ることができる。この含有量が4重量部を超え
ると絶縁抵抗の低下、更に、吸湿性も低下し易いため好
ましくない。
〜4重量部とすることが好ましく、0.5〜2.5重量
部とすることがより好ましく、0.5〜1重量部とする
ことが特に好ましい。この範囲の含有量であれば、特
に、安定して量産することができ、ばらつきの少ない複
合体を得ることができる。この含有量が4重量部を超え
ると絶縁抵抗の低下、更に、吸湿性も低下し易いため好
ましくない。
【0013】また、第3発明のように、このアルカリ金
属は、酸化物換算で1重量部以下とすることが好まし
く、0.5重量部以下とすることがより好ましく、更に
は含有しないことが好ましい。但し、この含有しないと
は、複合体の原料粉末及び製造工程等において含有され
る不純物程度のアルカリ金属は含有してもよい意味であ
るものとする。アルカリ金属が酸化物換算で1重量部以
下であれば、特に優れた物性の複合体を得ることができ
る。
属は、酸化物換算で1重量部以下とすることが好まし
く、0.5重量部以下とすることがより好ましく、更に
は含有しないことが好ましい。但し、この含有しないと
は、複合体の原料粉末及び製造工程等において含有され
る不純物程度のアルカリ金属は含有してもよい意味であ
るものとする。アルカリ金属が酸化物換算で1重量部以
下であれば、特に優れた物性の複合体を得ることができ
る。
【0014】アルカリ金属を含有しない場合は、吸水率
が0.1%以下、熱膨張係数が8〜15ppm/℃(特
に、10〜12ppm/℃)、抗折強度170〜250
MPa(特に、200〜240MPa)、比誘電率8以
下(特に、6.2以下)、絶縁破壊強さ20〜25kV
/mm、体積抵抗率0.5×1013〜5×1013Ω・
m、無負荷品質係数Qと共振周波数fの積であるQf値
が5000〜10000GHzの誘電損失の小さいとい
う多くの優れた特性を合わせ有する複合体を得ることが
できる。
が0.1%以下、熱膨張係数が8〜15ppm/℃(特
に、10〜12ppm/℃)、抗折強度170〜250
MPa(特に、200〜240MPa)、比誘電率8以
下(特に、6.2以下)、絶縁破壊強さ20〜25kV
/mm、体積抵抗率0.5×1013〜5×1013Ω・
m、無負荷品質係数Qと共振周波数fの積であるQf値
が5000〜10000GHzの誘電損失の小さいとい
う多くの優れた特性を合わせ有する複合体を得ることが
できる。
【0015】本発明の結晶化ガラスの組成成分として、
更に、核形成剤を配合することができる。この核形成剤
としては、結晶化ガラスの核形成用に用いられるもので
あればよく、例えば、第6発明に示すように、Ti
O2、ZrO2及びSnO2のうちの少なくとも1種を用
いることができ、通常、このうち、TiO2又はZrO2
が用いられる。この核形成剤の配合量は、第6発明に示
すように、結晶化ガラス成分全体を100重量部とする
場合、上記TiO2、ZrO2及びSnO2のうちの1種
又は2種以上を5重量部以下(通常、3重量部以下、好
ましくは1重量部以下)含有するものとすることができ
る。これが5重量部を越える場合は、緻密化を阻害する
ため、好ましくないためである。更に、本結晶化ガラス
では、通常、Pbが含まれない。これは、毒性の高いP
bによる被毒を防止するための装置及び管理を不必要に
するためである。
更に、核形成剤を配合することができる。この核形成剤
としては、結晶化ガラスの核形成用に用いられるもので
あればよく、例えば、第6発明に示すように、Ti
O2、ZrO2及びSnO2のうちの少なくとも1種を用
いることができ、通常、このうち、TiO2又はZrO2
が用いられる。この核形成剤の配合量は、第6発明に示
すように、結晶化ガラス成分全体を100重量部とする
場合、上記TiO2、ZrO2及びSnO2のうちの1種
又は2種以上を5重量部以下(通常、3重量部以下、好
ましくは1重量部以下)含有するものとすることができ
る。これが5重量部を越える場合は、緻密化を阻害する
ため、好ましくないためである。更に、本結晶化ガラス
では、通常、Pbが含まれない。これは、毒性の高いP
bによる被毒を防止するための装置及び管理を不必要に
するためである。
【0016】上記「フィラー」としては、石英、クリス
トバライト及びトリジマイトから選ばれる1種又は2種
以上であればよいが、通常、石英のみ、石英とクリスト
バライトの組み合わせ、石英とトリジマイトとの組み合
わせ等が用いられる。また、このフィラーの配合量は、
10〜40とすることが好ましい。この範囲であれば、
特に、熱膨張係数が8〜15ppm/℃と大きく、機械
的強度も190MPa以上の優れた複合体を得ることが
できる。このフィラーとしては、第4発明のように、更
にマグネシア及び/又はアルミナを用いることができ
る。このフィラーの配合量が10重量部未満の場合は、
低誘電率化及び高熱膨張化の効果が少なく、70重量部
を越える場合は、緻密化しにくくなり好ましくない。
トバライト及びトリジマイトから選ばれる1種又は2種
以上であればよいが、通常、石英のみ、石英とクリスト
バライトの組み合わせ、石英とトリジマイトとの組み合
わせ等が用いられる。また、このフィラーの配合量は、
10〜40とすることが好ましい。この範囲であれば、
特に、熱膨張係数が8〜15ppm/℃と大きく、機械
的強度も190MPa以上の優れた複合体を得ることが
できる。このフィラーとしては、第4発明のように、更
にマグネシア及び/又はアルミナを用いることができ
る。このフィラーの配合量が10重量部未満の場合は、
低誘電率化及び高熱膨張化の効果が少なく、70重量部
を越える場合は、緻密化しにくくなり好ましくない。
【0017】本発明の結晶化ガラス−セラミック複合体
は、第7発明に示すように、吸水率が0.1%以下、熱
膨張係数が8〜15ppm/℃(好ましくは9〜14p
pm/℃)、抗折強度が150MPa以上(好ましくは
170MPa以上、更には200MPa以上)、且つ比
誘電率が8以下(好ましくは7以下、更には、6.5以
下)とすることができる。
は、第7発明に示すように、吸水率が0.1%以下、熱
膨張係数が8〜15ppm/℃(好ましくは9〜14p
pm/℃)、抗折強度が150MPa以上(好ましくは
170MPa以上、更には200MPa以上)、且つ比
誘電率が8以下(好ましくは7以下、更には、6.5以
下)とすることができる。
【0018】第8発明の結晶化ガラス−セラミック複合
体は、温度30〜400℃における熱膨張係数が8pp
m/℃以上であり、比誘電率が7以下であり、無負荷品
質係数と共振周波数の積が2000GHz以上であるこ
とを特徴とする。
体は、温度30〜400℃における熱膨張係数が8pp
m/℃以上であり、比誘電率が7以下であり、無負荷品
質係数と共振周波数の積が2000GHz以上であるこ
とを特徴とする。
【0019】上記「熱膨張係数」は8ppm/℃以上で
あり、通常、20ppm/℃以下である。この熱膨張係
数は、通常、面実装されるプリント配線板の熱膨張係数
13〜17ppm/℃により近いことが好ましい。一般
に、複合体等は、比誘電率が小さくなるに従い、機械的
強度は低下し易く、特に、はんだを使用した実装のよう
に高温が負荷される表面実装においては、熱膨張係数の
差によるクラックの発生及び接着強度の低下等の不具合
が生じ易い。このため、実装する部品と、プリント配線
板との熱膨張係数の差を小さくすることにより、これら
の不具合を解消することができる。
あり、通常、20ppm/℃以下である。この熱膨張係
数は、通常、面実装されるプリント配線板の熱膨張係数
13〜17ppm/℃により近いことが好ましい。一般
に、複合体等は、比誘電率が小さくなるに従い、機械的
強度は低下し易く、特に、はんだを使用した実装のよう
に高温が負荷される表面実装においては、熱膨張係数の
差によるクラックの発生及び接着強度の低下等の不具合
が生じ易い。このため、実装する部品と、プリント配線
板との熱膨張係数の差を小さくすることにより、これら
の不具合を解消することができる。
【0020】上記「比誘電率」、上記「無負荷品質係
数」及び上記「共振周波数」はJISR 1627に従
い、TE011モードで測定したものである。この比誘電
率は7以下であるが、回路設計により種々の値とするこ
とが好ましい。無負荷品質係数Qと共振周波数fの積Q
fは2000GHz以上であり、通常、15000GH
z以下である。このQfはより大きいことが好ましい。
このような誘電特性を有する結晶化ガラス−セラミック
複合体の組成は特に限定されないが、例えば、第1発明
及び第7発明のような組成とすることにより達成され
る。
数」及び上記「共振周波数」はJISR 1627に従
い、TE011モードで測定したものである。この比誘電
率は7以下であるが、回路設計により種々の値とするこ
とが好ましい。無負荷品質係数Qと共振周波数fの積Q
fは2000GHz以上であり、通常、15000GH
z以下である。このQfはより大きいことが好ましい。
このような誘電特性を有する結晶化ガラス−セラミック
複合体の組成は特に限定されないが、例えば、第1発明
及び第7発明のような組成とすることにより達成され
る。
【0021】第9発明の配線基板は、上記第1発明乃至
第7発明のいずれかに示される結晶化ガラス−セラミッ
ク複合体から成る基板部と、この基板部内又はこの基板
部上に形成された配線パターン部と、を備えることを特
徴とする。尚、この基板部内に配線パターン部(特に2
以上の配線パターン部)を備える場合は、複数のグリー
ンシートを積層して作製された多層配線基板となる。こ
のグリーンシートの積層数は、特に限定されない。ま
た、上下に隣接する配線パターン部は、導通部により電
気的に接続される。更に、基板部表面のみに配線パター
ン部を形成させた場合は、単層配線基板となる。また、
第11発明のように上記の配線基板は、これを配設する
ことによりパッケージを形成することが出来る。
第7発明のいずれかに示される結晶化ガラス−セラミッ
ク複合体から成る基板部と、この基板部内又はこの基板
部上に形成された配線パターン部と、を備えることを特
徴とする。尚、この基板部内に配線パターン部(特に2
以上の配線パターン部)を備える場合は、複数のグリー
ンシートを積層して作製された多層配線基板となる。こ
のグリーンシートの積層数は、特に限定されない。ま
た、上下に隣接する配線パターン部は、導通部により電
気的に接続される。更に、基板部表面のみに配線パター
ン部を形成させた場合は、単層配線基板となる。また、
第11発明のように上記の配線基板は、これを配設する
ことによりパッケージを形成することが出来る。
【0022】本発明の結晶化ガラス−セラミック複合体
により基板部を形成し、この基板部の内部又は基板部上
に配線パターン部を形成することにより、第10発明の
ように、優れた配線基板とすることができる。更に、第
12発明のようにパッケージを形成することができる。
により基板部を形成し、この基板部の内部又は基板部上
に配線パターン部を形成することにより、第10発明の
ように、優れた配線基板とすることができる。更に、第
12発明のようにパッケージを形成することができる。
【0023】本発明の複合体では、結晶相としてディオ
プサイド及びワラストナイトを同時に析出する結晶化ガ
ラスと、フィラーとして高熱膨張で低誘電率のSiO2
系の結晶とが複合化されているので、ディオプサイドの
結晶化を促進でき、アルカリ金属化合物の含有量が少な
くても又は含有しなくても、比誘電率の小さい(例えば
7以下)、且つ誘電損失の小さい(例えば、Qf値50
00〜10000GHz)複合体が得られる。同時に熱
膨張係数の大きな(例えば8〜15ppm/℃程度)複
合体とすることができる。また、結晶化ガラスを用いる
ため、低温で焼成した場合であっても、高い緻密性を備
える複合体とすることができ、これにより耐湿性及び高
強度を確保できる。
プサイド及びワラストナイトを同時に析出する結晶化ガ
ラスと、フィラーとして高熱膨張で低誘電率のSiO2
系の結晶とが複合化されているので、ディオプサイドの
結晶化を促進でき、アルカリ金属化合物の含有量が少な
くても又は含有しなくても、比誘電率の小さい(例えば
7以下)、且つ誘電損失の小さい(例えば、Qf値50
00〜10000GHz)複合体が得られる。同時に熱
膨張係数の大きな(例えば8〜15ppm/℃程度)複
合体とすることができる。また、結晶化ガラスを用いる
ため、低温で焼成した場合であっても、高い緻密性を備
える複合体とすることができ、これにより耐湿性及び高
強度を確保できる。
【0024】また、フィラーとしてマグネシア及びアル
ミナの少なくとも1種を添加することにより、更なる高
熱膨張化及び高強度化を図ることができる。更に、結晶
化ガラスに核形成剤としてTiO2、ZrO2及びSnO
2の少なくとも1種を添加する場合は、結晶化が促進さ
れ、高強度化をより一層図ることができる。また、結晶
化ガラスの組成において、ディオプサイド組成よりも、
SiO2成分を少なくすることにより、特にSiO2系フ
ィラーとの濡れ性及び反応性を向上させ、焼結性を高め
ることができる。
ミナの少なくとも1種を添加することにより、更なる高
熱膨張化及び高強度化を図ることができる。更に、結晶
化ガラスに核形成剤としてTiO2、ZrO2及びSnO
2の少なくとも1種を添加する場合は、結晶化が促進さ
れ、高強度化をより一層図ることができる。また、結晶
化ガラスの組成において、ディオプサイド組成よりも、
SiO2成分を少なくすることにより、特にSiO2系フ
ィラーとの濡れ性及び反応性を向上させ、焼結性を高め
ることができる。
【0025】更に、本発明においては、所定量の、ま
た、所定のアルカリ金属を含有させることで、大きく上
記特性を低下させることなく均質な複合体を得ることが
できる。即ち、本発明の複合体においては、その組成及
び成分割合を制御することで、特に、誘電損失が小さ
く、低誘電率であり、絶縁性に優れた高熱膨張であり、
低温焼成が可能な複合体を得ることができる。また、量
産性及び上記特性の両方のバランスがよい複合体を得る
ことも、更に、特に量産性に優れた物性のばらつきの極
めて少ない複合体を得ることもできる。また、本発明の
配線基板並びにその配線基板が配設されたパッケージ
は、上記に示す有用な結晶化ガラス−セラミック複合体
を基板に用いるので、プリント配線板、圧電素子等の高
熱膨張素材との熱膨張の整合を図ることができる。
た、所定のアルカリ金属を含有させることで、大きく上
記特性を低下させることなく均質な複合体を得ることが
できる。即ち、本発明の複合体においては、その組成及
び成分割合を制御することで、特に、誘電損失が小さ
く、低誘電率であり、絶縁性に優れた高熱膨張であり、
低温焼成が可能な複合体を得ることができる。また、量
産性及び上記特性の両方のバランスがよい複合体を得る
ことも、更に、特に量産性に優れた物性のばらつきの極
めて少ない複合体を得ることもできる。また、本発明の
配線基板並びにその配線基板が配設されたパッケージ
は、上記に示す有用な結晶化ガラス−セラミック複合体
を基板に用いるので、プリント配線板、圧電素子等の高
熱膨張素材との熱膨張の整合を図ることができる。
【0026】
【発明の実施の形態】以下実施例により本発明を具体的
に説明する。 実施例1 本実施例はアルカリ金属酸化物を添加しない結晶化ガラ
ス−セラミック複合体に関するものである。 (1)ガラス粉末の調製 表1に示す量比の各粉末成分を混合したものを1450
℃の温度で熔解し、その後、急冷してガラスを得た。こ
のガラスをエタノール中で湿式粉砕した後、平均粒径3
〜7μmのガラス粉末No.G1〜G18(本発明品;
G1〜G13、比較品;G14〜G18)を得た。
に説明する。 実施例1 本実施例はアルカリ金属酸化物を添加しない結晶化ガラ
ス−セラミック複合体に関するものである。 (1)ガラス粉末の調製 表1に示す量比の各粉末成分を混合したものを1450
℃の温度で熔解し、その後、急冷してガラスを得た。こ
のガラスをエタノール中で湿式粉砕した後、平均粒径3
〜7μmのガラス粉末No.G1〜G18(本発明品;
G1〜G13、比較品;G14〜G18)を得た。
【0027】
【表1】
【0028】(2)結晶化ガラス−セラミック複合体の
製造 上記ガラス粉末と表2〜4に示す各添加フィラーを、こ
の表2〜4に示す量比にし調製して、混合粉末(No.
F1〜F31、本発明品;No.F1〜F26、比較
品;No.F27〜F31)を作った。その後、この混
合粉末100重量部(以下、単に「部」という。)にバ
インダ4部と、エタノール75部を加えて造粒し、80
MPaの圧力を加えて成形した各成形体を得た。次い
で、150MPaの圧力で等方静水圧プレス(CIP)
処理を行い、この各成形体を大気雰囲気中で、850〜
1000℃で焼成して、焼結体(結晶化ガラス−セラミ
ック複合体)である各試験品No.F1〜F31(本発
明品;No.F1〜F27、比較品;No.F28〜F
31)を得た。
製造 上記ガラス粉末と表2〜4に示す各添加フィラーを、こ
の表2〜4に示す量比にし調製して、混合粉末(No.
F1〜F31、本発明品;No.F1〜F26、比較
品;No.F27〜F31)を作った。その後、この混
合粉末100重量部(以下、単に「部」という。)にバ
インダ4部と、エタノール75部を加えて造粒し、80
MPaの圧力を加えて成形した各成形体を得た。次い
で、150MPaの圧力で等方静水圧プレス(CIP)
処理を行い、この各成形体を大気雰囲気中で、850〜
1000℃で焼成して、焼結体(結晶化ガラス−セラミ
ック複合体)である各試験品No.F1〜F31(本発
明品;No.F1〜F27、比較品;No.F28〜F
31)を得た。
【0029】
【表2】
【0030】
【表3】
【0031】
【表4】
【0032】上記各焼結体について、X線回折により主
結晶相の同定を行った。この結果を表5〜7に示す。そ
の代表例として、試験品No.F1のX線チャートを、
図1に示す。また、この各焼結体中に含まれるアルカリ
金属(Li、Na、K)の量を測定し、酸化物に換算し
た。この結果を表5〜7に示す。この測定はICP発光
法により行った。
結晶相の同定を行った。この結果を表5〜7に示す。そ
の代表例として、試験品No.F1のX線チャートを、
図1に示す。また、この各焼結体中に含まれるアルカリ
金属(Li、Na、K)の量を測定し、酸化物に換算し
た。この結果を表5〜7に示す。この測定はICP発光
法により行った。
【0033】更に、上記各焼結体を所定の大きさに研磨
し、各試験片No.F1〜F31を得、この各試験品に
ついて、吸水率、抗折強度、熱膨張係数及び比誘電率を
測定した。この各測定方法は以下の通りである。これら
の結果を表5〜7に示す。 吸水率;JIS C 2141による。 抗折強度;JIS R 1601の3点曲げ法(3×
4mm、スパン:30mm)によった。 熱膨張係数;試験片:4mmφ×20mm、温度30
〜400℃で示差膨張式熱機械分析装置にて測定を行っ
た。 比誘電率;1MHzにおいてRF−インピーダンス法
により測定を行った。
し、各試験片No.F1〜F31を得、この各試験品に
ついて、吸水率、抗折強度、熱膨張係数及び比誘電率を
測定した。この各測定方法は以下の通りである。これら
の結果を表5〜7に示す。 吸水率;JIS C 2141による。 抗折強度;JIS R 1601の3点曲げ法(3×
4mm、スパン:30mm)によった。 熱膨張係数;試験片:4mmφ×20mm、温度30
〜400℃で示差膨張式熱機械分析装置にて測定を行っ
た。 比誘電率;1MHzにおいてRF−インピーダンス法
により測定を行った。
【0034】
【表5】
【0035】
【表6】
【0036】
【表7】
【0037】(3)実施例1の効果 表1〜7の結果によれば、以下のことが分かる。まず、
試験例No.F27の比較品では、各本発明品に比べて
結晶化ガラス中のSiO2量が多いために、緻密化が不
十分となり、吸水率が13.4%と大きくなる。試験例
No.F28の比較品では、各本発明品に比べて結晶化
ガラス中のMgOが少ないため,抗折強度が120MP
aと低下する。試験例No.F29の比較品では、各本
発明品に比べて結晶化ガラス中のAl2O3が多いため、
緻密化が不十分となり、吸水率が4.5%と大きくな
る。試験例No.F25の比較品では、各本発明品に比
べて結晶化ガラス中のB2O3が多いため、抗折強度が1
30MPaと低下する。試験例No.F31の比較品で
は、各本発明品に比べて結晶化ガラス中のTiO2が多
過ぎるため、緻密化が不十分となり、吸水率が3.4%
と大きくなる。更に、比較品No.F27では950℃
という高温で焼成しても十分に緻密化しなかった。
試験例No.F27の比較品では、各本発明品に比べて
結晶化ガラス中のSiO2量が多いために、緻密化が不
十分となり、吸水率が13.4%と大きくなる。試験例
No.F28の比較品では、各本発明品に比べて結晶化
ガラス中のMgOが少ないため,抗折強度が120MP
aと低下する。試験例No.F29の比較品では、各本
発明品に比べて結晶化ガラス中のAl2O3が多いため、
緻密化が不十分となり、吸水率が4.5%と大きくな
る。試験例No.F25の比較品では、各本発明品に比
べて結晶化ガラス中のB2O3が多いため、抗折強度が1
30MPaと低下する。試験例No.F31の比較品で
は、各本発明品に比べて結晶化ガラス中のTiO2が多
過ぎるため、緻密化が不十分となり、吸水率が3.4%
と大きくなる。更に、比較品No.F27では950℃
という高温で焼成しても十分に緻密化しなかった。
【0038】一方、本発明品であるNo.F1〜F26
の複合体のいずれにも、結晶相としてディオプサイト、
ワラストナイト及びα−石英を確認し、エンスタタイト
の結晶は確認されなかった。尚、MgO含有量が比較的
多い(19部)結晶化ガラス(No.G8)を用いた場
合(試験例No.F15,F16)でも、エンスタタイ
トの結晶は確認されなかった。
の複合体のいずれにも、結晶相としてディオプサイト、
ワラストナイト及びα−石英を確認し、エンスタタイト
の結晶は確認されなかった。尚、MgO含有量が比較的
多い(19部)結晶化ガラス(No.G8)を用いた場
合(試験例No.F15,F16)でも、エンスタタイ
トの結晶は確認されなかった。
【0039】一方、試験例No.F1〜F26に示した
各発明品については、結晶化ガラスの組成が、Si
O2:42.0〜58.0部、MgO:8.5〜19.
0部、CaO:26.1〜48.0部、Al2O3:0.
2〜5.0部、B2O3:0.2〜8.0部の範囲(表1
参照)、結晶化ガラス配合量が30〜90部の範囲(表
2及び3参照)、石英系フィラーの添加量が10〜50
部の範囲(表2及び3参照)であるので、いずれも、吸
水率が0.1%以下、抗折強度が170〜250MP
a、熱膨張係数が8.9〜13.4ppm/℃、比誘電
率が5.2〜7.3(特に5.2〜6.9)であり、全
ての性能について実用的で優れたものである。そして、
これらの全ての本発明品において、アルカリ金属元素の
含有量は酸化物に換算して0.1部以下であり、ディオ
プサイト結晶及びワラストナイト結晶の両方が生成され
ている。
各発明品については、結晶化ガラスの組成が、Si
O2:42.0〜58.0部、MgO:8.5〜19.
0部、CaO:26.1〜48.0部、Al2O3:0.
2〜5.0部、B2O3:0.2〜8.0部の範囲(表1
参照)、結晶化ガラス配合量が30〜90部の範囲(表
2及び3参照)、石英系フィラーの添加量が10〜50
部の範囲(表2及び3参照)であるので、いずれも、吸
水率が0.1%以下、抗折強度が170〜250MP
a、熱膨張係数が8.9〜13.4ppm/℃、比誘電
率が5.2〜7.3(特に5.2〜6.9)であり、全
ての性能について実用的で優れたものである。そして、
これらの全ての本発明品において、アルカリ金属元素の
含有量は酸化物に換算して0.1部以下であり、ディオ
プサイト結晶及びワラストナイト結晶の両方が生成され
ている。
【0040】特に、試験例No.F3〜F6になるに従
ってSiO2系結晶のフィラーの添加量が10部から5
0部まで順次増大し、それに従って、高熱膨張化及び低
誘電率化を実現していることが分かる。このうち、特
に、試験例No.F6の石英系フィラーの添加量が50
部と大変多い場合は、熱膨張係数が13.2ppm/℃
と大変大きく、比誘電率は5.2と大変小さくなった。
更に、マグネシア又はアルミナをフィラーとして添加し
た場合(No.F2、F8、F10、F12〜14等)
は、抗折強度が200〜250MPaと大きく、このう
ち、No.F2を除くものは230〜250MPaと大
変大きい。また、結晶化ガラスの核形成剤としてTiO
2、ZrO2又はSnO2を添加した場合(No.F11
〜F16,F20〜F21)は、結晶化が促進され高強
度化、高熱膨張化が可能となる。更に、本発明品におい
ては、いずれも、850〜1000℃にて焼成してお
り、いずれの場合も緻密な焼結体が得られている。特
に、石英系フィラーの添加量が30部以下の場合(試験
例No.F5及びF6を除く試験例)では、850〜9
00℃という低温で焼成しても緻密な焼結体が得られて
いる。
ってSiO2系結晶のフィラーの添加量が10部から5
0部まで順次増大し、それに従って、高熱膨張化及び低
誘電率化を実現していることが分かる。このうち、特
に、試験例No.F6の石英系フィラーの添加量が50
部と大変多い場合は、熱膨張係数が13.2ppm/℃
と大変大きく、比誘電率は5.2と大変小さくなった。
更に、マグネシア又はアルミナをフィラーとして添加し
た場合(No.F2、F8、F10、F12〜14等)
は、抗折強度が200〜250MPaと大きく、このう
ち、No.F2を除くものは230〜250MPaと大
変大きい。また、結晶化ガラスの核形成剤としてTiO
2、ZrO2又はSnO2を添加した場合(No.F11
〜F16,F20〜F21)は、結晶化が促進され高強
度化、高熱膨張化が可能となる。更に、本発明品におい
ては、いずれも、850〜1000℃にて焼成してお
り、いずれの場合も緻密な焼結体が得られている。特
に、石英系フィラーの添加量が30部以下の場合(試験
例No.F5及びF6を除く試験例)では、850〜9
00℃という低温で焼成しても緻密な焼結体が得られて
いる。
【0041】実施例2 本実施例はアルカリ金属酸化物を添加した結晶化ガラス
−セラミック複合体に関するものである。 (1)ガラス粉末の調製 表8に示す量比の各粉末成分を混合したものを、実施例
1における(1)と同様な工程を経て、平均粒径3〜7
μmのガラス粉末No.G19〜G31(本発明品;G
19〜G27比較品;G28〜G31)を得た。
−セラミック複合体に関するものである。 (1)ガラス粉末の調製 表8に示す量比の各粉末成分を混合したものを、実施例
1における(1)と同様な工程を経て、平均粒径3〜7
μmのガラス粉末No.G19〜G31(本発明品;G
19〜G27比較品;G28〜G31)を得た。
【0042】
【表8】
【0043】(2)上記ガラス粉末と、フィラーとして
石英を表9に示す量比に混合し、混合粉末を得、実施例
1の(2)と同様な工程を経て、焼結体(結晶化ガラス
−セラミック複合体)である試験品No.F32〜F4
4(本発明品;F32〜F40比較品;F41〜F4
4)を得た。
石英を表9に示す量比に混合し、混合粉末を得、実施例
1の(2)と同様な工程を経て、焼結体(結晶化ガラス
−セラミック複合体)である試験品No.F32〜F4
4(本発明品;F32〜F40比較品;F41〜F4
4)を得た。
【0044】
【表9】
【0045】これらの結晶化ガラス−セラミック複合体
について、実施例1と同様に、X線回折により主結晶の
同定を行い、更にICP発光分析によりアルカリ金属の
含有量を測定し、酸化物換算で表した。これらの結果を
表10に示す。また、実施例1と同様に、吸水率、
抗折強度、熱膨張係数を測定した。これらの結果も表
10に併記する。更に、比誘電率、無負荷Q値、共振周
波数、絶縁破壊強さ、体積抵抗率を以下の方法により測
定した。これらの結果を表10に併記する。比誘電
率、無負荷Q値、共振周波数;JIS R 162
7に準じてTE 011モードにおいて、測定周波数8〜9
GHzで測定した。絶縁破壊強さ;JIS C 21
10に準じて測定した。体積抵抗率;JIS C 2
141に準じて測定した。
について、実施例1と同様に、X線回折により主結晶の
同定を行い、更にICP発光分析によりアルカリ金属の
含有量を測定し、酸化物換算で表した。これらの結果を
表10に示す。また、実施例1と同様に、吸水率、
抗折強度、熱膨張係数を測定した。これらの結果も表
10に併記する。更に、比誘電率、無負荷Q値、共振周
波数、絶縁破壊強さ、体積抵抗率を以下の方法により測
定した。これらの結果を表10に併記する。比誘電
率、無負荷Q値、共振周波数;JIS R 162
7に準じてTE 011モードにおいて、測定周波数8〜9
GHzで測定した。絶縁破壊強さ;JIS C 21
10に準じて測定した。体積抵抗率;JIS C 2
141に準じて測定した。
【0046】
【表10】
【0047】(3)実施例2の効果 表8〜10の結果によれば、以下のことが分かる。試験
例F41〜F43の比較品における主結晶相は、ディオ
プサイド、ワラストナイト及びα−石英であり、エンス
タタイトを含有しておらず、耐湿性及び熱膨張係数等は
好ましい範囲にある。しかし、いずれの比較品において
もナトリウム及び/又はカリウムを酸化物換算で、結晶
化ガラスに対して合計4.5〜8.2部と第8発明の範
囲を超えて多く含有する。このため、機械的強度が低下
しやすく、絶縁性が1×1011Ω・mであり、且つQf
値が1050〜1860GHzといずれも小さい。更
に、F44の比較品においては、リチウムを酸化物換算
で5.0部と多く含有するため、主結晶相にβ−スポジ
ューメンが析出しており、熱膨張係数が7.4ppm/
℃と大きく低下していることが分かる。
例F41〜F43の比較品における主結晶相は、ディオ
プサイド、ワラストナイト及びα−石英であり、エンス
タタイトを含有しておらず、耐湿性及び熱膨張係数等は
好ましい範囲にある。しかし、いずれの比較品において
もナトリウム及び/又はカリウムを酸化物換算で、結晶
化ガラスに対して合計4.5〜8.2部と第8発明の範
囲を超えて多く含有する。このため、機械的強度が低下
しやすく、絶縁性が1×1011Ω・mであり、且つQf
値が1050〜1860GHzといずれも小さい。更
に、F44の比較品においては、リチウムを酸化物換算
で5.0部と多く含有するため、主結晶相にβ−スポジ
ューメンが析出しており、熱膨張係数が7.4ppm/
℃と大きく低下していることが分かる。
【0048】これに対して、本発明品である試験品F3
4〜F40は、アルカリ金属化合物を含有するが、その
含有量が結晶化ガラスに対して合計4部以下であるた
め、耐湿性、機械的強度及び熱膨張係数等に優れ、且
つ、電気的特性も優れ、いずれの特性においてもバラン
スのよい複合体を得ることができることが分かる。アル
カリ金属化合物を含有することで、これを含有しない試
験品F32及びF33に比べると、Qf値は劣るものの
十分な値を保っていることが分かる。また、試験例F
1、F7及びF32〜F37を比較することで、アルカ
リ金属を含有するために、安定した性能の複合体が得ら
れていることが分かる。
4〜F40は、アルカリ金属化合物を含有するが、その
含有量が結晶化ガラスに対して合計4部以下であるた
め、耐湿性、機械的強度及び熱膨張係数等に優れ、且
つ、電気的特性も優れ、いずれの特性においてもバラン
スのよい複合体を得ることができることが分かる。アル
カリ金属化合物を含有することで、これを含有しない試
験品F32及びF33に比べると、Qf値は劣るものの
十分な値を保っていることが分かる。また、試験例F
1、F7及びF32〜F37を比較することで、アルカ
リ金属を含有するために、安定した性能の複合体が得ら
れていることが分かる。
【0049】実施例3 本実施例は、配線基板に関するものである。まず、以下
の方法により、配線基板を製造した。表1中のガラスN
o.G1の組成を持つガラス粉末70部を、フィラー3
0部、アクリル系バインダ10部、可塑剤5部、及び分
散剤1部とともに、トルエンとメチルエチルケトン及び
アルコール系の混合溶剤中で十分に混合し、粉砕してス
ラリーを調製した。このフィラーとしては、石英を用い
た。
の方法により、配線基板を製造した。表1中のガラスN
o.G1の組成を持つガラス粉末70部を、フィラー3
0部、アクリル系バインダ10部、可塑剤5部、及び分
散剤1部とともに、トルエンとメチルエチルケトン及び
アルコール系の混合溶剤中で十分に混合し、粉砕してス
ラリーを調製した。このフィラーとしては、石英を用い
た。
【0050】その後、このスラリーからドクターブレー
ド法によって、厚み0.1〜0.7mmのグリーンシー
トを作製した。このグリーンシート4枚(いずれも同材
料からなる。)に、Ag(又はCu)ペーストを用い
て、所定パターンの印刷を行い、また、上下の接続をと
るためビアホールにAg(又はCu)ペーストを充填し
た後、積層した。この4枚の積層された積層グリーンシ
ートを、温度450℃で60分間の条件下において、樹
脂抜きを行った。次いで、Agの場合は大気中(Cuの
場合は窒素雰囲気中)、900℃の温度で30分間保持
しながら焼成した。
ド法によって、厚み0.1〜0.7mmのグリーンシー
トを作製した。このグリーンシート4枚(いずれも同材
料からなる。)に、Ag(又はCu)ペーストを用い
て、所定パターンの印刷を行い、また、上下の接続をと
るためビアホールにAg(又はCu)ペーストを充填し
た後、積層した。この4枚の積層された積層グリーンシ
ートを、温度450℃で60分間の条件下において、樹
脂抜きを行った。次いで、Agの場合は大気中(Cuの
場合は窒素雰囲気中)、900℃の温度で30分間保持
しながら焼成した。
【0051】この配線基板1は、図2に示すように、所
定組成の結晶化ガラス−セラミック複合体から成る基板
部2と、この基板部2内に形成された4層の配線パター
ン部3a〜3dを備える。尚、この配線基板1は、4枚
のグリーンシートを積層形成された4層配線基板であ
り、同図中、2a、2b、2c、2d及び2eは、各グ
リーンシートが焼成されてなる各基板層部を表してい
る。
定組成の結晶化ガラス−セラミック複合体から成る基板
部2と、この基板部2内に形成された4層の配線パター
ン部3a〜3dを備える。尚、この配線基板1は、4枚
のグリーンシートを積層形成された4層配線基板であ
り、同図中、2a、2b、2c、2d及び2eは、各グ
リーンシートが焼成されてなる各基板層部を表してい
る。
【0052】上記により製造された多層配線基板1は、
これを構成する基板部2が実施例1で説明した試験品N
o.F1の材料から構成される。従って、この配線基板
は、高熱膨張な材料との整合に優れ、接合部の信頼性に
欠けることもないし、低誘電率で、低抵抗配線と同時焼
成が可能であり、且つ高い機械的強度を持つと共に、耐
湿性にも優れ、配線基板並びにその配線基板を配設する
パッケージの性能として極めて優れている。
これを構成する基板部2が実施例1で説明した試験品N
o.F1の材料から構成される。従って、この配線基板
は、高熱膨張な材料との整合に優れ、接合部の信頼性に
欠けることもないし、低誘電率で、低抵抗配線と同時焼
成が可能であり、且つ高い機械的強度を持つと共に、耐
湿性にも優れ、配線基板並びにその配線基板を配設する
パッケージの性能として極めて優れている。
【0053】尚、本発明においては、前記具体的実施例
に示すものに限られず、目的、用途に応じて本発明の範
囲内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、
ガラス組成は、表1及び表8の示すものに限らず、本発
明の範囲内における組成とすることができる。また、ガ
ラス組成の種類と添加フィラーとの組合せは表2〜4及
び表9に示す場合に限らず、種々の組合せを適用でき
る。
に示すものに限られず、目的、用途に応じて本発明の範
囲内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、
ガラス組成は、表1及び表8の示すものに限らず、本発
明の範囲内における組成とすることができる。また、ガ
ラス組成の種類と添加フィラーとの組合せは表2〜4及
び表9に示す場合に限らず、種々の組合せを適用でき
る。
【0054】
【発明の効果】本発明の結晶化ガラス−セラミック複合
体は、アルカリ金属化合物(更にはPb化合物)を含有
しなくても、高熱膨張、低誘電率、機械的高強度、高耐
湿性及び低温焼成が可能という全ての特徴を同時に有す
る。従って、この複合体は、高熱膨張材料と表面実装す
るために用いられる配線基板材料として好適である。ま
た、アルカリ金属化合物をわずかに含有させることによ
り、上記の優れた物性を大きく低下させることなく、各
複合体の物性においてばらつきの極めて少ない複合体を
量産することができる。本発明の配線基板並びにその配
線基板を配設するパッケージは、上記に示す優れた性能
をバランスよく備えた結晶化ガラス−セラミック複合体
を基板部に用いるので、プリント配線板、圧電素子等の
高熱膨張素材との熱膨張の整合を図ることができ、その
ため、高熱膨張素材料と表面実装しても不具合が生じな
い。
体は、アルカリ金属化合物(更にはPb化合物)を含有
しなくても、高熱膨張、低誘電率、機械的高強度、高耐
湿性及び低温焼成が可能という全ての特徴を同時に有す
る。従って、この複合体は、高熱膨張材料と表面実装す
るために用いられる配線基板材料として好適である。ま
た、アルカリ金属化合物をわずかに含有させることによ
り、上記の優れた物性を大きく低下させることなく、各
複合体の物性においてばらつきの極めて少ない複合体を
量産することができる。本発明の配線基板並びにその配
線基板を配設するパッケージは、上記に示す優れた性能
をバランスよく備えた結晶化ガラス−セラミック複合体
を基板部に用いるので、プリント配線板、圧電素子等の
高熱膨張素材との熱膨張の整合を図ることができ、その
ため、高熱膨張素材料と表面実装しても不具合が生じな
い。
【図1】実施例1における試験例No.F1に係わる結
晶化ガラスーセラミック複合体のX線回折結果を示すチ
ャートである。
晶化ガラスーセラミック複合体のX線回折結果を示すチ
ャートである。
【図2】実施例3において製造された多層配線基板の縦
断面図である。
断面図である。
1;配線基板、2;基板部、3a、3b、3c、3d;
配線パターン部。
配線パターン部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴村 真司 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 (72)発明者 飯尾 聡 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内
Claims (12)
- 【請求項1】 結晶相としてディオプサイド及びワラス
トナイトの両結晶を含有し且つエンスタタイトを含有し
ない結晶化ガラスと、石英、クリストバライト及びトリ
ジマイトから選ばれる少なくとも1種のフィラーと、を
含む結晶化ガラス−セラミック複合体であって、上記結
晶化ガラスと上記フィラーの合計を100重量部とする
場合、該結晶化ガラスが30〜90重量部であり、該フ
ィラーが10〜70重量部であり、上記結晶化ガラス−
セラミック複合体を100重量部とする場合、アルカリ
金属を酸化物換算で4重量部以下含むことを特徴とする
結晶化ガラス−セラミック複合体。 - 【請求項2】 上記アルカリ金属はNa及びKの少なく
とも1種である請求項1記載の結晶化ガラス−セラミッ
ク複合体。 - 【請求項3】 上記結晶化ガラス−セラミック複合体全
体を100重量部とする場合、含有されるアルカリ金属
を酸化物換算で1重量部以下含む請求項1又は2記載の
結晶化ガラス−セラミック複合体。 - 【請求項4】 上記フィラーとして、更にマグネシア及
びアルミナの少なくとも1種を含有する請求項1乃至3
のうちのいずれか1項に記載の結晶化ガラス−セラミッ
ク複合体。 - 【請求項5】 上記結晶化ガラスは、該結晶化ガラス成
分全体を100重量部とする場合、SiO2が40〜6
0重量部、MgOが5〜20重量部、CaOが25〜5
0重量部、Al2O3が0.1〜10重量部及びB2O3が
0.1〜10重量部の範囲である請求項1乃至4のうち
のいずれか1項に記載の結晶化ガラス−セラミック複合
体。 - 【請求項6】 上記結晶化ガラスの組成に、更にTiO
2、ZrO2及びSnO2のうちの少なくとも1種を含
み、これらを含む結晶化ガラス成分全体を100重量部
とする場合、上記TiO2、ZrO2及びSnO2のうち
の少なくとも1種を5重量部以下含有する請求項5記載
の結晶化ガラス−セラミック複合体。 - 【請求項7】 吸水率が0.1%以下、熱膨張係数が8
〜15ppm/℃、抗折強度が150MPa以上、且つ
比誘電率が8以下である請求項1乃至6のうちのいずれ
か1項に記載の結晶化ガラス−セラミック複合体。 - 【請求項8】 温度30〜400℃における熱膨張係数
が8ppm/℃以上であり、比誘電率が7以下であり、
無負荷品質係数と共振周波数の積が2000GHz以上
であることを特徴とする結晶化ガラス−セラミック複合
体。 - 【請求項9】 請求項1乃至7のうちのいずれか1項に
記載の結晶化ガラス−セラミック複合体から成る基板部
と、該基板部内又は該基板部上に形成された配線パター
ン部と、を備えることを特徴とする配線基板。 - 【請求項10】 請求項8記載の結晶化ガラス−セラミ
ック複合体から成る基板部と、該基板部内又は該基板部
上に形成された配線パターン部と、を備えることを特徴
とする配線基板。 - 【請求項11】 請求項9記載の配線基板が配設されて
いることを特徴とするパッケージ。 - 【請求項12】 請求項10記載の配線基板が配設され
ていることを特徴とするパッケージ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11122278A JP2000086288A (ja) | 1998-06-30 | 1999-04-28 | 結晶化ガラス―セラミック複合体及びそれを用いた配線基板並びにその配線基板が配設されたパッケ―ジ |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10-201165 | 1998-06-30 | ||
JP20116598 | 1998-06-30 | ||
JP11122278A JP2000086288A (ja) | 1998-06-30 | 1999-04-28 | 結晶化ガラス―セラミック複合体及びそれを用いた配線基板並びにその配線基板が配設されたパッケ―ジ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000086288A true JP2000086288A (ja) | 2000-03-28 |
Family
ID=26459429
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11122278A Pending JP2000086288A (ja) | 1998-06-30 | 1999-04-28 | 結晶化ガラス―セラミック複合体及びそれを用いた配線基板並びにその配線基板が配設されたパッケ―ジ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000086288A (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6372676B1 (en) * | 1998-05-25 | 2002-04-16 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Ceramic substrate composition and ceramic circuit component |
US7176154B2 (en) * | 2003-02-28 | 2007-02-13 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Ceramic composition and ceramic wiring board |
WO2007120546A2 (en) * | 2006-04-11 | 2007-10-25 | Corning Incorporated | High thermal expansion cyclosilicate glass-ceramics |
US7378361B2 (en) * | 2006-04-11 | 2008-05-27 | Corning Incorporated | High thermal expansion cyclosilicate glass-ceramics |
US7674735B2 (en) * | 2006-10-11 | 2010-03-09 | Corning Incorporated | Glass-ceramic seals for use in solid oxide fuel cells |
CN106045323A (zh) * | 2016-05-27 | 2016-10-26 | 电子科技大学 | 一种高热膨胀系数陶瓷材料及其制备方法 |
CN112194373A (zh) * | 2019-07-08 | 2021-01-08 | Tdk株式会社 | 玻璃陶瓷烧结体及配线基板 |
CN112194374A (zh) * | 2019-07-08 | 2021-01-08 | Tdk株式会社 | 玻璃陶瓷烧结体及配线基板 |
US11332405B2 (en) | 2018-07-23 | 2022-05-17 | Corning Incorporated | Magnesium aluminosilicate glass ceramics |
-
1999
- 1999-04-28 JP JP11122278A patent/JP2000086288A/ja active Pending
Cited By (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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EP2007690A4 (en) * | 2006-04-11 | 2009-12-23 | Corning Inc | RINGSILIKAT GLASS CERAMICS WITH HIGH THERMAL EXPANSION |
KR101334484B1 (ko) | 2006-04-11 | 2013-11-29 | 코닝 인코포레이티드 | 고 열팽창성 사이클로실리케이트 유리-세라믹 |
WO2007120546A3 (en) * | 2006-04-11 | 2008-07-03 | Corning Inc | High thermal expansion cyclosilicate glass-ceramics |
US7410921B2 (en) * | 2006-04-11 | 2008-08-12 | Corning Incorporated | High thermal expansion cyclosilicate glass-ceramics |
EP2007690A2 (en) * | 2006-04-11 | 2008-12-31 | Corning Incorporated | High thermal expansion cyclosilicate glass-ceramics |
JP2009533311A (ja) * | 2006-04-11 | 2009-09-17 | コーニング インコーポレイテッド | 高熱膨張サイクロケイ酸塩ガラスセラミック |
WO2007120546A2 (en) * | 2006-04-11 | 2007-10-25 | Corning Incorporated | High thermal expansion cyclosilicate glass-ceramics |
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CN106045323A (zh) * | 2016-05-27 | 2016-10-26 | 电子科技大学 | 一种高热膨胀系数陶瓷材料及其制备方法 |
US11332405B2 (en) | 2018-07-23 | 2022-05-17 | Corning Incorporated | Magnesium aluminosilicate glass ceramics |
US12017947B2 (en) | 2018-07-23 | 2024-06-25 | Corning Incorporated | Magnesium aluminosilicate glass ceramics |
CN112194373A (zh) * | 2019-07-08 | 2021-01-08 | Tdk株式会社 | 玻璃陶瓷烧结体及配线基板 |
CN112194374A (zh) * | 2019-07-08 | 2021-01-08 | Tdk株式会社 | 玻璃陶瓷烧结体及配线基板 |
CN112194373B (zh) * | 2019-07-08 | 2022-10-21 | Tdk株式会社 | 玻璃陶瓷烧结体及配线基板 |
CN112194374B (zh) * | 2019-07-08 | 2022-10-21 | Tdk株式会社 | 玻璃陶瓷烧结体及配线基板 |
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