JP2002053369A - セラミック焼結体およびそれを用いた配線基板 - Google Patents
セラミック焼結体およびそれを用いた配線基板Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】銀、銅、金等の低抵抗金属、なかでも銀と同時
焼成が可能であり、高熱伝導率、低誘電率を有し、且つ
高強度を有するセラミック焼結体を得る。 【解決手段】絶縁基板１と、その表面および／または内
部に配設された配線回路層２を具備してなる配線基板に
おいて、絶縁基板を少なくともガラス相と、ガーナイト
（ＺｎＡｌ2Ｏ4）および／またはスピネル（ＭｇＡｌ2
Ｏ4）などのスピネル系化合物結晶相と、ＡｌＮ、Ｓｉ3
Ｎ4、ＳｉＣおよびＢＮの群から選ばれる少なくとも１
種の非酸化物系化合物結晶相（Ｎ）を含有し、相対密度
が９５％以上、誘電率が８以下、熱伝導率が２Ｗ／ｍ・
Ｋ以上のセラミック焼結体によって形成する。
焼成が可能であり、高熱伝導率、低誘電率を有し、且つ
高強度を有するセラミック焼結体を得る。 【解決手段】絶縁基板１と、その表面および／または内
部に配設された配線回路層２を具備してなる配線基板に
おいて、絶縁基板を少なくともガラス相と、ガーナイト
（ＺｎＡｌ2Ｏ4）および／またはスピネル（ＭｇＡｌ2
Ｏ4）などのスピネル系化合物結晶相と、ＡｌＮ、Ｓｉ3
Ｎ4、ＳｉＣおよびＢＮの群から選ばれる少なくとも１
種の非酸化物系化合物結晶相（Ｎ）を含有し、相対密度
が９５％以上、誘電率が８以下、熱伝導率が２Ｗ／ｍ・
Ｋ以上のセラミック焼結体によって形成する。
Description
【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、多層配線基板等に適用される配線基板等に
最適なセラミック焼結体とそれを用いた配線基板に関す
るものであり、特に、銀、銅、金と同時焼成が可能で、
誘電率が低く信号遅延を低減することが可能であり、か
つ半導体素子等の能動素子の動作時等に発生する熱を効
率よく放散することが可能なセラミック焼結体の改良に
関する。
パッケージ、多層配線基板等に適用される配線基板等に
最適なセラミック焼結体とそれを用いた配線基板に関す
るものであり、特に、銀、銅、金と同時焼成が可能で、
誘電率が低く信号遅延を低減することが可能であり、か
つ半導体素子等の能動素子の動作時等に発生する熱を効
率よく放散することが可能なセラミック焼結体の改良に
関する。
【０００２】
【従来技術】近年、高度情報化時代を迎え、情報通信技
術の急速な発達に伴い、半導体素子の高速化、大型化が
進行している。そのため、半導体素子の高速化に伴い、
パッケージや基板等における信号遅延の問題が大きくな
っている。同時に、半導体素子の大型化に伴う発熱量の
増加による、パッケージや基板等における熱抵抗の問題
も大きくなっている。
術の急速な発達に伴い、半導体素子の高速化、大型化が
進行している。そのため、半導体素子の高速化に伴い、
パッケージや基板等における信号遅延の問題が大きくな
っている。同時に、半導体素子の大型化に伴う発熱量の
増加による、パッケージや基板等における熱抵抗の問題
も大きくなっている。
【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アルミナ配線基板が最も普及してい
る。
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アルミナ配線基板が最も普及してい
る。
【０００４】ところが、従来のアルミナ配線基板では、
その導体であるタングステン（Ｗ）や、モリブデン（Ｍ
ｏ）などの高融点金属は導体抵抗が大きく、さらにアル
ミナの誘電率も９程度と高いことから、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、銀、金などの低抵抗金属を導体として
使用し、さらに絶縁層の誘電率を低くすることが要求さ
れている。
その導体であるタングステン（Ｗ）や、モリブデン（Ｍ
ｏ）などの高融点金属は導体抵抗が大きく、さらにアル
ミナの誘電率も９程度と高いことから、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、銀、金などの低抵抗金属を導体として
使用し、さらに絶縁層の誘電率を低くすることが要求さ
れている。
【０００５】そのため、最近では、ガラス、または、ガ
ラスとセラミックとの複合材料であるガラスセラミック
スを絶縁層として用いることにより、１０００℃以下の
低温焼成を可能とし、融点の低い銅、銀、金などの低抵
抗金属を導体として使用できるようにし、かつ誘電率を
アルミナよりも低くすることが可能な、ガラスセラミッ
ク配線基板が開発されつつある。
ラスとセラミックとの複合材料であるガラスセラミック
スを絶縁層として用いることにより、１０００℃以下の
低温焼成を可能とし、融点の低い銅、銀、金などの低抵
抗金属を導体として使用できるようにし、かつ誘電率を
アルミナよりも低くすることが可能な、ガラスセラミッ
ク配線基板が開発されつつある。
【０００６】例えば、特公平４−１２６３９号のよう
に、ガラスにＳｉＯ2系フィラーを添加した絶縁層と、
銅、銀、金などの低抵抗金属からなる配線層とを９００
〜１０５０℃の温度で同時焼成した多層配線基板や、特
開昭６０−２４０１３５号のように、ホウ珪酸亜鉛系ガ
ラスに、アルミナ、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ものなど
が提案されている。その他、特開平５−２９８９１９号
には、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も提案されている。
に、ガラスにＳｉＯ2系フィラーを添加した絶縁層と、
銅、銀、金などの低抵抗金属からなる配線層とを９００
〜１０５０℃の温度で同時焼成した多層配線基板や、特
開昭６０−２４０１３５号のように、ホウ珪酸亜鉛系ガ
ラスに、アルミナ、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ものなど
が提案されている。その他、特開平５−２９８９１９号
には、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も提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記に挙げた
ような従来のガラスセラミックスにおいては、熱伝導率
が０．５〜１．５Ｗ／ｍ・Ｋ程度と低く、熱放散性にお
いて従来のアルミナ等に比べて劣っていた。
ような従来のガラスセラミックスにおいては、熱伝導率
が０．５〜１．５Ｗ／ｍ・Ｋ程度と低く、熱放散性にお
いて従来のアルミナ等に比べて劣っていた。
【０００８】そこで、特開昭６３−３０７１８２号や特
開平４−２５４４７７号等に記載されるような、高熱伝
導性を有するＡｌＮとガラスとを焼成したガラスセラミ
ックスを絶縁基板として用いた配線基板が提案されてい
る。
開平４−２５４４７７号等に記載されるような、高熱伝
導性を有するＡｌＮとガラスとを焼成したガラスセラミ
ックスを絶縁基板として用いた配線基板が提案されてい
る。
【０００９】しかしながら、ＡｌＮ等の非酸化物セラミ
ックスをフィラーとして用いると、焼成中にガラスと非
酸化物セラミックフィラーとが焼成中に反応し、焼成中
に非酸化物セラミックフィラーが分解して、分解ガスが
発生し、このガスによって磁器が膨張したり、寸法精度
が上がらない等の問題があった。
ックスをフィラーとして用いると、焼成中にガラスと非
酸化物セラミックフィラーとが焼成中に反応し、焼成中
に非酸化物セラミックフィラーが分解して、分解ガスが
発生し、このガスによって磁器が膨張したり、寸法精度
が上がらない等の問題があった。
【００１０】また、磁器表面に気泡が発生したりして表
面が荒れるなどの問題があり、安定して良好な磁器を得
ることが難しく、歩留まりが低く、工業製品としての実
用上大きな問題があり、事実上量産は困難であった。か
かる現象は、特に、大気などの酸化性雰囲気中での焼成
で顕著となるため、銀を導体とする配線層の形成が非常
に困難であったり、銅配線を行う際に脱バインダー不良
が起こり易いなどという問題があった。
面が荒れるなどの問題があり、安定して良好な磁器を得
ることが難しく、歩留まりが低く、工業製品としての実
用上大きな問題があり、事実上量産は困難であった。か
かる現象は、特に、大気などの酸化性雰囲気中での焼成
で顕著となるため、銀を導体とする配線層の形成が非常
に困難であったり、銅配線を行う際に脱バインダー不良
が起こり易いなどという問題があった。
【００１１】しかも、フィラー成分としてそれ自体高熱
伝導性を有するＡｌＮ等を添加してもマトリックスが低
熱伝導性のガラス相のみであるために、磁器として高熱
伝導化が得られにくく、しかも強度が弱いという問題が
あった。
伝導性を有するＡｌＮ等を添加してもマトリックスが低
熱伝導性のガラス相のみであるために、磁器として高熱
伝導化が得られにくく、しかも強度が弱いという問題が
あった。
【００１２】従って、本発明は、銀、銅、金等の低抵抗
金属、なかでも銀と同時に低温で焼成が可能であり、高
熱伝導率、低誘電率を有し、且つ高強度を有するガラス
セラミック焼結体、およびそれを用いた配線基板を提供
することを目的とする。
金属、なかでも銀と同時に低温で焼成が可能であり、高
熱伝導率、低誘電率を有し、且つ高強度を有するガラス
セラミック焼結体、およびそれを用いた配線基板を提供
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、上記課題に
対して鋭意検討した結果、少なくともＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ
3、ＺｎＯ、Ｂ2Ｏ3を含むホウ珪酸系ガラス粉末と、Ａ
ｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣ、ＢＮの群から選ばれる少なく
とも１種の非酸化物系化合物粉末とからなる混合粉末を
焼成し、焼結体として、ガラス相と、スピネル系化合物
結晶相と、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣおよびＢＮの群か
ら選ばれる少なくとも１種の非酸化物系化合物結晶相を
分散含有させることによって、銀、銅、金等の低抵抗、
低融点金属、なかでも銀と低温で同時焼成を可能としつ
つ、ガラスと非酸化物系化合物粉末との反応を抑制でき
るため、高熱伝導率、低誘電率を有するセラミック焼結
体、およびそれを用いた配線基板を歩留まりよく提供す
ることができることを知見し、本発明に至った。
対して鋭意検討した結果、少なくともＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ
3、ＺｎＯ、Ｂ2Ｏ3を含むホウ珪酸系ガラス粉末と、Ａ
ｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣ、ＢＮの群から選ばれる少なく
とも１種の非酸化物系化合物粉末とからなる混合粉末を
焼成し、焼結体として、ガラス相と、スピネル系化合物
結晶相と、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣおよびＢＮの群か
ら選ばれる少なくとも１種の非酸化物系化合物結晶相を
分散含有させることによって、銀、銅、金等の低抵抗、
低融点金属、なかでも銀と低温で同時焼成を可能としつ
つ、ガラスと非酸化物系化合物粉末との反応を抑制でき
るため、高熱伝導率、低誘電率を有するセラミック焼結
体、およびそれを用いた配線基板を歩留まりよく提供す
ることができることを知見し、本発明に至った。
【００１４】即ち、本発明のセラミック焼結体は、スピ
ネル系化合物結晶相と、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣおよ
びＢＮの群から選ばれる少なくとも１種の非酸化物系化
合物結晶相を、さらにはガラス相を含有し、相対密度が
９５％以上、誘電率が８以下、熱伝導率が２Ｗ／ｍ・Ｋ
以上であることを特徴とするものである。
ネル系化合物結晶相と、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣおよ
びＢＮの群から選ばれる少なくとも１種の非酸化物系化
合物結晶相を、さらにはガラス相を含有し、相対密度が
９５％以上、誘電率が８以下、熱伝導率が２Ｗ／ｍ・Ｋ
以上であることを特徴とするものである。
【００１５】また、前記スピネル系化合物としては、ガ
ーナイト（ＺｎＡｌ2Ｏ4）および／またはスピネル（Ｍ
ｇＡｌ2Ｏ4）であることが望ましい。
ーナイト（ＺｎＡｌ2Ｏ4）および／またはスピネル（Ｍ
ｇＡｌ2Ｏ4）であることが望ましい。
【００１６】また、焼結体中には、結晶相として上記の
他に、ムライト結晶相およびコーディエライト結晶相の
うち少なくとも１種を含有してもよいし、あるいは、
（Ｍ１）Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ8（Ｍ１＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのう
ちの少なくとも１種）結晶相および（Ｍ２）2ＭｇＳｉ2
Ｏ7（Ｍ２＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのうちの少なくとも１
種）結晶相のうち少なくとも１種を含有することが望ま
しい。
他に、ムライト結晶相およびコーディエライト結晶相の
うち少なくとも１種を含有してもよいし、あるいは、
（Ｍ１）Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ8（Ｍ１＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのう
ちの少なくとも１種）結晶相および（Ｍ２）2ＭｇＳｉ2
Ｏ7（Ｍ２＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのうちの少なくとも１
種）結晶相のうち少なくとも１種を含有することが望ま
しい。
【００１７】かかる焼結体は、少なくともＳｉＯ2、Ａ
ｌ2Ｏ3、ＺｎＯおよびＢ2Ｏ 3 を含むホウ珪酸系ガラス粉
末を３０〜９５重量％と、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣお
よびＢＮの群から選ばれる少なくとも１種の非酸化物系
化合物粉末を５〜７０重量％の割合で含有する混合粉末
を所定形状に成形後、焼成して形成されたものであり、
前記ホウ珪酸系ガラス粉末が、ＳｉＯ2を１０〜５５重
量％、Ａｌ2Ｏ3を３〜３５重量％、ＺｎＯを２〜２５重
量％、Ｂ2Ｏ3を３〜２５重量％、ＭｇＯ２を０〜３０重
量％、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの群から選ばれる少なく
とも１種を０〜５０重量％の割合で含有することが望ま
しい。
ｌ2Ｏ3、ＺｎＯおよびＢ2Ｏ 3 を含むホウ珪酸系ガラス粉
末を３０〜９５重量％と、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣお
よびＢＮの群から選ばれる少なくとも１種の非酸化物系
化合物粉末を５〜７０重量％の割合で含有する混合粉末
を所定形状に成形後、焼成して形成されたものであり、
前記ホウ珪酸系ガラス粉末が、ＳｉＯ2を１０〜５５重
量％、Ａｌ2Ｏ3を３〜３５重量％、ＺｎＯを２〜２５重
量％、Ｂ2Ｏ3を３〜２５重量％、ＭｇＯ２を０〜３０重
量％、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの群から選ばれる少なく
とも１種を０〜５０重量％の割合で含有することが望ま
しい。
【００１８】さらに本発明の配線基板は、絶縁基板と、
その表面および／または内部に配設された配線層を具備
してなるものであって、絶縁基板を上記のセラミック焼
結体によって形成したものであって、前記配線層は、
金、銀、銅から選ばれる群の１種以上の導体を主成分と
することが望ましい。
その表面および／または内部に配設された配線層を具備
してなるものであって、絶縁基板を上記のセラミック焼
結体によって形成したものであって、前記配線層は、
金、銀、銅から選ばれる群の１種以上の導体を主成分と
することが望ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明のセラミック焼結体は、ガ
ラス相をマトリックスとし、このガラス相中に、スピネ
ル系化合物結晶相と、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣおよび
ＢＮの群から選ばれる少なくとも１種の非酸化物系化合
物結晶相とを分散含有した組織からなる相対密度が９５
％以上の緻密質からなる焼結体である。なお、上記ガラ
ス相は完全に結晶化しており実質的に非晶質を含有しな
くてもよい。
ラス相をマトリックスとし、このガラス相中に、スピネ
ル系化合物結晶相と、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣおよび
ＢＮの群から選ばれる少なくとも１種の非酸化物系化合
物結晶相とを分散含有した組織からなる相対密度が９５
％以上の緻密質からなる焼結体である。なお、上記ガラ
ス相は完全に結晶化しており実質的に非晶質を含有しな
くてもよい。
【００２０】本発明の上記の組織によれば、焼結体とし
ての高熱伝導化を達成する上で、それ自体、高熱伝導性
を有する結晶相を分散していることが必要である。高熱
伝導性を有する結晶相としては、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、Ｓ
ｉＣおよびＢＮの群から選ばれる少なくとも１種、特に
ＡｌＮまたはＳｉ3Ｎ4の非酸化物系化合物結晶相が挙げ
られるが、これらの非酸化物系化合物は、ガラス相との
反応性が高いため、その焼結過程で非酸化物系化合物が
分解してガスなどが発生してしまう。
ての高熱伝導化を達成する上で、それ自体、高熱伝導性
を有する結晶相を分散していることが必要である。高熱
伝導性を有する結晶相としては、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、Ｓ
ｉＣおよびＢＮの群から選ばれる少なくとも１種、特に
ＡｌＮまたはＳｉ3Ｎ4の非酸化物系化合物結晶相が挙げ
られるが、これらの非酸化物系化合物は、ガラス相との
反応性が高いため、その焼結過程で非酸化物系化合物が
分解してガスなどが発生してしまう。
【００２１】また、非酸化物系化合物結晶相として、Ａ
ｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣ、ＢＮを選択したのは、これら
の非酸化物系化合物結晶相の熱伝導率が高く、かつガラ
スとの反応性が比較的低いためであり、特にＡｌＮ、Ｓ
ｉ3Ｎ4が望ましい。
ｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣ、ＢＮを選択したのは、これら
の非酸化物系化合物結晶相の熱伝導率が高く、かつガラ
スとの反応性が比較的低いためであり、特にＡｌＮ、Ｓ
ｉ3Ｎ4が望ましい。
【００２２】ところが、後述するように、少なくともＳ
ｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｎＯ、Ｂ2Ｏ3を含有する非晶質ガ
ラスあるいは結晶化ガラスを用いると、非酸化物系化合
物との反応性を低く抑えることができ、分解ガスなどの
発生を抑制できる。また、かかるガラスは、誘電率が低
いために、焼結体全体として誘電率を低下させることが
できる。
ｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｎＯ、Ｂ2Ｏ3を含有する非晶質ガ
ラスあるいは結晶化ガラスを用いると、非酸化物系化合
物との反応性を低く抑えることができ、分解ガスなどの
発生を抑制できる。また、かかるガラスは、誘電率が低
いために、焼結体全体として誘電率を低下させることが
できる。
【００２３】それによって、焼結体の焼結後の寸法変化
が小さく、高熱伝導性と低誘電率化を達成できる。具体
的には、熱伝導率が２Ｗ／ｍ・Ｋ以上、特に２．５Ｗ／
ｍ・Ｋ以上、最適には３Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、誘電率
が８以下、特に７．５以下、最適には７以下であること
を特徴とする。
が小さく、高熱伝導性と低誘電率化を達成できる。具体
的には、熱伝導率が２Ｗ／ｍ・Ｋ以上、特に２．５Ｗ／
ｍ・Ｋ以上、最適には３Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、誘電率
が８以下、特に７．５以下、最適には７以下であること
を特徴とする。
【００２４】かかる焼結体は、少なくともＳｉＯ2、Ａ
ｌ2Ｏ3、ＺｎＯ、Ｂ2Ｏ3を含むホウ珪酸系ガラス粉末を
３０〜９５重量％、特に３２．５〜８５重量％、最適に
は３５〜８０重量％と、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣ、Ｂ
Ｎの群から選ばれる少なくとも１種の非酸化物系化合物
粉末５〜７０重量％、特に１５〜６７．５重量％、最適
には２０〜６５重量％とからなる混合粉末の成形体を１
０００℃以下で焼成することによって作製されるもので
ある。
ｌ2Ｏ3、ＺｎＯ、Ｂ2Ｏ3を含むホウ珪酸系ガラス粉末を
３０〜９５重量％、特に３２．５〜８５重量％、最適に
は３５〜８０重量％と、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣ、Ｂ
Ｎの群から選ばれる少なくとも１種の非酸化物系化合物
粉末５〜７０重量％、特に１５〜６７．５重量％、最適
には２０〜６５重量％とからなる混合粉末の成形体を１
０００℃以下で焼成することによって作製されるもので
ある。
【００２５】各成分組成を上記範囲に限定したのは、前
記ホウ珪酸系ガラス粉末が３０重量％未満、即ち非酸化
物系化合物粉末が７０重量％を超えると、１０００℃以
下の焼成において焼結体を緻密化することが困難とな
り、前記ホウ珪酸系ガラス粉末が９５重量％を超える、
即ち非酸化物系化合物粉末が５重量％よりも少ないと、
２Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高熱伝導化が達成できないためであ
る。
記ホウ珪酸系ガラス粉末が３０重量％未満、即ち非酸化
物系化合物粉末が７０重量％を超えると、１０００℃以
下の焼成において焼結体を緻密化することが困難とな
り、前記ホウ珪酸系ガラス粉末が９５重量％を超える、
即ち非酸化物系化合物粉末が５重量％よりも少ないと、
２Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高熱伝導化が達成できないためであ
る。
【００２６】さらに、前記焼結体中には、上記非酸化物
系化合物結晶相に加えて、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｂを含有
すること、言い換えれば、出発原料組成におけるガラス
粉末中の成分として、少なくともＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、
ＺｎＯ、Ｂ2Ｏ3が必要であって、さらにはＭｇＯ、Ｃａ
Ｏ、ＳｒＯ、ＣａＯを任意成分として含有してもよい。
これらの成分を含有するガラスは、焼成中に非酸化物系
化合物との反応性が非常に低いため、ガラスとフィラー
の反応によるガスが発生し、焼結体の寸法精度の悪化や
焼結体の表面での気泡発生による歩留まりの著しい低下
を防ぐことが可能となる。
系化合物結晶相に加えて、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｂを含有
すること、言い換えれば、出発原料組成におけるガラス
粉末中の成分として、少なくともＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、
ＺｎＯ、Ｂ2Ｏ3が必要であって、さらにはＭｇＯ、Ｃａ
Ｏ、ＳｒＯ、ＣａＯを任意成分として含有してもよい。
これらの成分を含有するガラスは、焼成中に非酸化物系
化合物との反応性が非常に低いため、ガラスとフィラー
の反応によるガスが発生し、焼結体の寸法精度の悪化や
焼結体の表面での気泡発生による歩留まりの著しい低下
を防ぐことが可能となる。
【００２７】より具体的には、ホウ珪酸系ガラス粉末の
組成としては、ＳｉＯ2を１０〜５５重量％、特に２５
〜５０重量％、Ａｌ2Ｏ3を３〜３５重量％、特に５〜３
２重量％、特に８〜２５重量％、ＺｎＯを２〜２５重量
％、特に４〜２０重量％、Ｂ 2Ｏ3を３〜２５重量％、特
に５〜２０重量％、ＭｇＯを０〜３０重量％、特に０〜
２７重量％、特に０〜２５重量％、ＣａＯ、ＳｒＯ、Ｂ
ａＯの群から選ばれる少なくとも１種をその合量で０〜
５０重量％、特に０〜３５重量％の割合でそれぞれ含有
することが望ましい。
組成としては、ＳｉＯ2を１０〜５５重量％、特に２５
〜５０重量％、Ａｌ2Ｏ3を３〜３５重量％、特に５〜３
２重量％、特に８〜２５重量％、ＺｎＯを２〜２５重量
％、特に４〜２０重量％、Ｂ 2Ｏ3を３〜２５重量％、特
に５〜２０重量％、ＭｇＯを０〜３０重量％、特に０〜
２７重量％、特に０〜２５重量％、ＣａＯ、ＳｒＯ、Ｂ
ａＯの群から選ばれる少なくとも１種をその合量で０〜
５０重量％、特に０〜３５重量％の割合でそれぞれ含有
することが望ましい。
【００２８】なお、酸化銅、酸化鉛、酸化ビスマス、ア
ルカリ金属酸化物等は、非酸化物系化合物と反応性が高
く、寸法精度の悪化や気泡発生等を招くため、ガラス中
に含有させることは望ましくなく、それらは酸化物換算
による合計量で０．５重量％以下に抑制することが望ま
しい。
ルカリ金属酸化物等は、非酸化物系化合物と反応性が高
く、寸法精度の悪化や気泡発生等を招くため、ガラス中
に含有させることは望ましくなく、それらは酸化物換算
による合計量で０．５重量％以下に抑制することが望ま
しい。
【００２９】また、本発明のセラミック焼結体は、前記
ガラス相中に、前記非酸化物系化合物結晶相に加えて、
スピネル系化合物結晶相が存在することが重要である。
このスピネル系化合物結晶相は、焼結体の熱伝導率と強
度を向上させる作用を有する。このスピネル系化合物結
晶相としては、ガーナイト（ＺｎＡｌ2Ｏ4）および／あ
るいはスピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）であることが望まし
い。このスピネル系化合物結晶相は、前記組成のガラス
からの析出結晶相であってもよいし、スピネル系化合物
をフィラーとして添加することも可能であるが、ガラス
から析出させることがより、緻密な焼結体を得るのに効
果的であって、熱伝導率と強度の向上効果も大きい。ま
た、前記２つのスピネル系化合物結晶相が相互に固溶し
た、（Ｍｇ，Ｚｎ）Ａｌ2Ｏ4の形で存在していても差し
支えない。
ガラス相中に、前記非酸化物系化合物結晶相に加えて、
スピネル系化合物結晶相が存在することが重要である。
このスピネル系化合物結晶相は、焼結体の熱伝導率と強
度を向上させる作用を有する。このスピネル系化合物結
晶相としては、ガーナイト（ＺｎＡｌ2Ｏ4）および／あ
るいはスピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）であることが望まし
い。このスピネル系化合物結晶相は、前記組成のガラス
からの析出結晶相であってもよいし、スピネル系化合物
をフィラーとして添加することも可能であるが、ガラス
から析出させることがより、緻密な焼結体を得るのに効
果的であって、熱伝導率と強度の向上効果も大きい。ま
た、前記２つのスピネル系化合物結晶相が相互に固溶し
た、（Ｍｇ，Ｚｎ）Ａｌ2Ｏ4の形で存在していても差し
支えない。
【００３０】さらに、本発明のセラミック焼結体は、前
記ガラス相中に分散させる結晶相として、非酸化物系化
合物結晶相およびスピネル系化合物結晶相以外に他の結
晶相が存在してもよい。
記ガラス相中に分散させる結晶相として、非酸化物系化
合物結晶相およびスピネル系化合物結晶相以外に他の結
晶相が存在してもよい。
【００３１】その中でも、ムライト結晶相およびコーデ
ィエライト結晶相のうち少なくとも１種を含有すること
が焼結体の熱伝導率と強度を向上させるために効果的で
ある。これらの結晶相も、前記組成のガラスからの析出
結晶相であってもよいし、フィラーとして添加すること
も可能であるが、ガラスから析出させることがより緻密
な焼結体を得るのに効果的であって、熱伝導率と強度の
向上効果も大きい。
ィエライト結晶相のうち少なくとも１種を含有すること
が焼結体の熱伝導率と強度を向上させるために効果的で
ある。これらの結晶相も、前記組成のガラスからの析出
結晶相であってもよいし、フィラーとして添加すること
も可能であるが、ガラスから析出させることがより緻密
な焼結体を得るのに効果的であって、熱伝導率と強度の
向上効果も大きい。
【００３２】本発明のセラミック焼結体の一例として、
図１の焼結体の組織を説明するための概略図に示すよう
に、ホウ珪酸系ガラス相（Ｇ）と、非酸化物化合物結晶
相（Ｎ）、スピネル系化合物結晶相（Ｓ）を必須とし、
さらにはムライト結晶相（Ｍｕ）やコーディエライト結
晶相（Ｃｏ）等の結晶相を含むものである。
図１の焼結体の組織を説明するための概略図に示すよう
に、ホウ珪酸系ガラス相（Ｇ）と、非酸化物化合物結晶
相（Ｎ）、スピネル系化合物結晶相（Ｓ）を必須とし、
さらにはムライト結晶相（Ｍｕ）やコーディエライト結
晶相（Ｃｏ）等の結晶相を含むものである。
【００３３】また、本発明の他のセラミック焼結体にお
いては、前記ガラス粉末中にＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、
ＢａＯの群から選ばれる少なくとも１種、特にＭｇＯを
配合することが望ましい。これらの成分を配合すること
により、ガラスの軟化点が低下し、非酸化物系化合物の
添加量を増加させることが可能となる結果、焼結体の熱
伝導率をさらに向上させることができる。
いては、前記ガラス粉末中にＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、
ＢａＯの群から選ばれる少なくとも１種、特にＭｇＯを
配合することが望ましい。これらの成分を配合すること
により、ガラスの軟化点が低下し、非酸化物系化合物の
添加量を増加させることが可能となる結果、焼結体の熱
伝導率をさらに向上させることができる。
【００３４】上記のように、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、
ＢａＯを含有する場合、本発明のセラミック焼結体にお
いては、非酸化物系化合物結晶相とスピネル系化合物結
晶相に加えて、ガラス相から結晶相として（Ｍ１）Ａｌ
2Ｓｉ2Ｏ8（Ｍ１＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのうちの少なくと
も１種）結晶相および（Ｍ２）2ＭｇＳｉ2Ｏ7（Ｍ２＝
Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのうちの少なくとも１種）結晶相のう
ち少なくとも１種を析出させると、焼結体の熱伝導率と
強度の向上、特に針状に析出させることが可能であるた
め、強度の向上に効果的である。
ＢａＯを含有する場合、本発明のセラミック焼結体にお
いては、非酸化物系化合物結晶相とスピネル系化合物結
晶相に加えて、ガラス相から結晶相として（Ｍ１）Ａｌ
2Ｓｉ2Ｏ8（Ｍ１＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのうちの少なくと
も１種）結晶相および（Ｍ２）2ＭｇＳｉ2Ｏ7（Ｍ２＝
Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのうちの少なくとも１種）結晶相のう
ち少なくとも１種を析出させると、焼結体の熱伝導率と
強度の向上、特に針状に析出させることが可能であるた
め、強度の向上に効果的である。
【００３５】したがって、本発明の他のセラミック焼結
体は、例えば、図２の焼結体の組織を説明するための概
略図に示すように、ホウ珪酸系ガラス相（Ｇ）と、スピ
ネル系化合物結晶相（Ｓ）、非酸化物化合物結晶相
（Ｎ）以外に、（Ｍ１）Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ8（Ｍ１＝Ｃａ、
Ｓｒ、Ｂａ）結晶相（ＭＡＳ）や（Ｍ２）２ＭｇＳｉ２
Ｏ７（Ｍ２＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）結晶相（ＭＭＳ）の相
から構成される。
体は、例えば、図２の焼結体の組織を説明するための概
略図に示すように、ホウ珪酸系ガラス相（Ｇ）と、スピ
ネル系化合物結晶相（Ｓ）、非酸化物化合物結晶相
（Ｎ）以外に、（Ｍ１）Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ8（Ｍ１＝Ｃａ、
Ｓｒ、Ｂａ）結晶相（ＭＡＳ）や（Ｍ２）２ＭｇＳｉ２
Ｏ７（Ｍ２＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）結晶相（ＭＭＳ）の相
から構成される。
【００３６】なお、本発明のセラミック焼結体において
は、上記のスピネル系化合物結晶相、ムライト結晶相、
コーディエライト結晶相、あるいはＭＡｌ2Ｓｉ2Ｏ
8（Ｍ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）結晶相、非酸化物系化合物
結晶相以外にも、１つあるいは複数の酸化物結晶相を含
有していても差し支えない。
は、上記のスピネル系化合物結晶相、ムライト結晶相、
コーディエライト結晶相、あるいはＭＡｌ2Ｓｉ2Ｏ
8（Ｍ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）結晶相、非酸化物系化合物
結晶相以外にも、１つあるいは複数の酸化物結晶相を含
有していても差し支えない。
【００３７】これらの酸化物結晶相は、混合粉末の段階
でフィラーとして添加してもよいし、またガラスの結晶
化により析出させても差し支えなく、これらの酸化物結
晶相を焼結体内部に含有させて、得られる焼結体の特
性、例えば誘電率、誘電損失、熱膨張係数、破壊強度、
破壊靭性、熱伝導率等、を制御することが可能となる。
でフィラーとして添加してもよいし、またガラスの結晶
化により析出させても差し支えなく、これらの酸化物結
晶相を焼結体内部に含有させて、得られる焼結体の特
性、例えば誘電率、誘電損失、熱膨張係数、破壊強度、
破壊靭性、熱伝導率等、を制御することが可能となる。
【００３８】これらの酸化物結晶相の例としては、Ｓｉ
Ｏ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＭｇＳｉ
Ｏ3、Ｍｇ2ＳｉＯ4、Ｚｎ2ＳｉＯ4、ＣａＭｇＳｉ
2Ｏ6、Ｚｎ2Ａｌ4Ｓｉ5Ｏ18の群から選ばれる少なくと
も１種が挙げられ、用途に合わせて選択できる。なお、
上記酸化物結晶相はここに例示した結晶相に限定される
ものではない。
Ｏ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＭｇＳｉ
Ｏ3、Ｍｇ2ＳｉＯ4、Ｚｎ2ＳｉＯ4、ＣａＭｇＳｉ
2Ｏ6、Ｚｎ2Ａｌ4Ｓｉ5Ｏ18の群から選ばれる少なくと
も１種が挙げられ、用途に合わせて選択できる。なお、
上記酸化物結晶相はここに例示した結晶相に限定される
ものではない。
【００３９】次に、上記のセラミック焼結体を用いた配
線基板について、半導体素子を収納搭載した半導体素子
収納用パッケージを例として図３をもとに説明する。図
３によれば、パッケージＡは、絶縁基板１の表面および
／あるいは内部にメタライズ配線層２が形成され、パッ
ケージＡの下面には、複数の接続用電極３が配列されて
いる。絶縁基板の上面中央部には、半導体素子４がガラ
ス、樹脂等の接着剤を介して絶縁基板１に接着固定さ
れ、半導体素子４はメタライズ配線層２とボンディング
ワイヤ５を介して電気的に接続され、さらにその上から
封止樹脂６により覆うことにより封止されている。そし
て、半導体素子４と、絶縁基板１の下面に形成された複
数の接続用電極３とは、メタライズ配線層２を介して電
気的に接続されている。
線基板について、半導体素子を収納搭載した半導体素子
収納用パッケージを例として図３をもとに説明する。図
３によれば、パッケージＡは、絶縁基板１の表面および
／あるいは内部にメタライズ配線層２が形成され、パッ
ケージＡの下面には、複数の接続用電極３が配列されて
いる。絶縁基板の上面中央部には、半導体素子４がガラ
ス、樹脂等の接着剤を介して絶縁基板１に接着固定さ
れ、半導体素子４はメタライズ配線層２とボンディング
ワイヤ５を介して電気的に接続され、さらにその上から
封止樹脂６により覆うことにより封止されている。そし
て、半導体素子４と、絶縁基板１の下面に形成された複
数の接続用電極３とは、メタライズ配線層２を介して電
気的に接続されている。
【００４０】本発明によれば、図３に示されるようなパ
ッケージにおける前記絶縁基板１が上記のセラミック焼
結体からなるものであり、特に熱伝導率が、従来のセラ
ミックの平均的な値である約１Ｗ／ｍ・Ｋよりも高い２
Ｗ／ｍ・Ｋ以上、、特に２．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上、最適に
は３Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、誘電率が８以下、特に７．
５以下、最適には７以下であることが望ましい。
ッケージにおける前記絶縁基板１が上記のセラミック焼
結体からなるものであり、特に熱伝導率が、従来のセラ
ミックの平均的な値である約１Ｗ／ｍ・Ｋよりも高い２
Ｗ／ｍ・Ｋ以上、、特に２．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上、最適に
は３Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、誘電率が８以下、特に７．
５以下、最適には７以下であることが望ましい。
【００４１】かかる配線基板は、例えば、上記のセラミ
ック焼結体を形成し得る混合粉末を用いて、適当な有機
溶剤、溶媒を用いて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を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の配線層の厚みが５〜
３０μｍとなるように、印刷塗布する。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た後、１０
００℃の酸化性雰囲気または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。
ック焼結体を形成し得る混合粉末を用いて、適当な有機
溶剤、溶媒を用いて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を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の配線層の厚みが５〜
３０μｍとなるように、印刷塗布する。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た後、１０
００℃の酸化性雰囲気または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。
【００４２】なお、本発明におけるセラミック焼結体
は、酸化性雰囲気での焼成であってもガラスと非酸化物
系化合物との反応を抑制できるために、配線層を銀で形
成することが可能であり、その場合には有機バインダを
除去する工程を４００〜６００℃の酸化性雰囲気で行
い、焼成を９５０℃以下の酸化性雰囲気で行なうことが
できる。また、配線層を銅で形成する場合には、有機バ
インダを除去する工程を７００〜８００℃のＮ2雰囲気
で行い、焼成を１０００℃以下のＮ2などの非酸化性雰
囲気で行なうことができる。
は、酸化性雰囲気での焼成であってもガラスと非酸化物
系化合物との反応を抑制できるために、配線層を銀で形
成することが可能であり、その場合には有機バインダを
除去する工程を４００〜６００℃の酸化性雰囲気で行
い、焼成を９５０℃以下の酸化性雰囲気で行なうことが
できる。また、配線層を銅で形成する場合には、有機バ
インダを除去する工程を７００〜８００℃のＮ2雰囲気
で行い、焼成を１０００℃以下のＮ2などの非酸化性雰
囲気で行なうことができる。
【００４３】そして、この配線基板の表面には、半導体
素子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、あるいはワイヤーボンディングや、ＴＡ
Ｂテープなどにより配線層と半導体素子とが接続され
る。
素子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、あるいはワイヤーボンディングや、ＴＡ
Ｂテープなどにより配線層と半導体素子とが接続され
る。
【００４４】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るキャップを
ガラス、樹脂、ロウ材等の接着剤により接合することに
より、半導体素子を気密に封止することができ、これに
より半導体素子収納用パッケージを作製することができ
る。
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るキャップを
ガラス、樹脂、ロウ材等の接着剤により接合することに
より、半導体素子を気密に封止することができ、これに
より半導体素子収納用パッケージを作製することができ
る。
【００４５】
【実施例】表１からなる７種のガラスを準備した。
【００４６】
【表１】
【００４７】そして、これらのガラス粉末に対して、平
均粒径が２μｍの非酸化物系化合物粉末として、ＡｌＮ
粉末、Ｓｉ3Ｎ4粉末、ＳｉＣ粉末、ＢＮ粉末を用いて、
表１の組成に従い混合した。
均粒径が２μｍの非酸化物系化合物粉末として、ＡｌＮ
粉末、Ｓｉ3Ｎ4粉末、ＳｉＣ粉末、ＢＮ粉末を用いて、
表１の組成に従い混合した。
【００４８】そして、この混合物に有機バインダー、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３００
μｍ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５枚積層し、５０℃の温度で１００ｋｇ／ｃ
ｍ2の圧力を加えて熱圧着した。得られた積層体を大気
中、５００℃で脱バインダーした後、大気中で表２の条
件において焼成して絶縁基板用焼結体を得た。
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３００
μｍ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５枚積層し、５０℃の温度で１００ｋｇ／ｃ
ｍ2の圧力を加えて熱圧着した。得られた積層体を大気
中、５００℃で脱バインダーした後、大気中で表２の条
件において焼成して絶縁基板用焼結体を得た。
【００４９】得られた焼結体の熱伝導率を、レーザーフ
ラッシュ法にて測定した。また、焼結体にＩｎ−Ｇａペ
ーストを塗布して電極とし、ＬＣＲメーターを用いて、
測定周波数１ＭＨｚにおいて誘電率を測定した。測定の
結果は表２に示した。
ラッシュ法にて測定した。また、焼結体にＩｎ−Ｇａペ
ーストを塗布して電極とし、ＬＣＲメーターを用いて、
測定周波数１ＭＨｚにおいて誘電率を測定した。測定の
結果は表２に示した。
【００５０】また、得られた焼結体中には、用いたガラ
ス中の構成金属元素および酸素を含むガラス相以外に種
々の結晶相が確認された。その結晶相をＸ線回折測定か
ら同定し、ピーク強度の大きい順にガラス相と合わせて
表２に示した。なお、ガーナイト結晶相とスピネル結晶
相はピークが重なるため表中では区別せずにまとめてガ
ーナイト結晶相として記述した。
ス中の構成金属元素および酸素を含むガラス相以外に種
々の結晶相が確認された。その結晶相をＸ線回折測定か
ら同定し、ピーク強度の大きい順にガラス相と合わせて
表２に示した。なお、ガーナイト結晶相とスピネル結晶
相はピークが重なるため表中では区別せずにまとめてガ
ーナイト結晶相として記述した。
【００５１】さらに、上記のグリーンシートに対して、
ビアホールを形成して銀ペーストを充填し、シート表面
に銀ペーストを配線パターンとして印刷塗布し、また、
最下層のグリーンシートの底面には、内部の配線層と導
通する電極層を形成した後、これを５層積層して、上記
と同様な条件で焼成して３５ｍｍ角、厚み１．２ｍｍの
多層配線基板をそれぞれ２００個作成した。
ビアホールを形成して銀ペーストを充填し、シート表面
に銀ペーストを配線パターンとして印刷塗布し、また、
最下層のグリーンシートの底面には、内部の配線層と導
通する電極層を形成した後、これを５層積層して、上記
と同様な条件で焼成して３５ｍｍ角、厚み１．２ｍｍの
多層配線基板をそれぞれ２００個作成した。
【００５２】このときの、寸法ばらつきを測定し、±３
５０μｍを規格とした際の寸法精度について良品率を算
出した結果を表２に示した。
５０μｍを規格とした際の寸法精度について良品率を算
出した結果を表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、非酸化物系化合物粉末に代わり、コーディエ
ライト粉末、ＺｒＯ2粉末を用いて同様に焼結体を作製
し評価した。
分として、非酸化物系化合物粉末に代わり、コーディエ
ライト粉末、ＺｒＯ2粉末を用いて同様に焼結体を作製
し評価した。
【００５４】さらに、ＪＩＳＲ１６０１に基づき、焼結
体の抗折強度を３点曲げ試験によって測定した。また、
焼結体を粉砕し、気相中で真比重を求め、アルキメデス
法でかさ比重を求めて相対密度を算出し表２に示した。
体の抗折強度を３点曲げ試験によって測定した。また、
焼結体を粉砕し、気相中で真比重を求め、アルキメデス
法でかさ比重を求めて相対密度を算出し表２に示した。
【００５５】
【表２】
【００５６】表１、表２の結果から明らかなように、本
発明に基づき、少なくともＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｚｎ
Ｏ、Ｂ2Ｏ3を含有するガラス粉末と、非酸化物系化合物
粉末を所定量混合、焼成して得られ、かつ構成相として
ガラス相以外にスピネル系化合物結晶相およびＡｌＮ、
Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣ、ＢＮの群から選ばれる少なくとも１
種の非酸化物系化合物結晶相を含有する場合において
は、熱伝導率が２Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高い値を示し、さら
に誘電率が８以下の低誘電率と、高強度を示しつつ高い
寸法精度を有するセラミック焼結体およびそれを用いた
配線基板が得られることが分かる。
発明に基づき、少なくともＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｚｎ
Ｏ、Ｂ2Ｏ3を含有するガラス粉末と、非酸化物系化合物
粉末を所定量混合、焼成して得られ、かつ構成相として
ガラス相以外にスピネル系化合物結晶相およびＡｌＮ、
Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣ、ＢＮの群から選ばれる少なくとも１
種の非酸化物系化合物結晶相を含有する場合において
は、熱伝導率が２Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高い値を示し、さら
に誘電率が８以下の低誘電率と、高強度を示しつつ高い
寸法精度を有するセラミック焼結体およびそれを用いた
配線基板が得られることが分かる。
【００５７】それに対して、ホウ珪酸系ガラスが９５重
量％よりも多い、即ち非酸化物系化合物が５重量％より
も少ない試料Ｎｏ．１、８においては、非酸化物系化合
物による熱伝導率の向上効果が不十分となり、２Ｗ／ｍ
・Ｋよりも低い熱伝導率を示す。
量％よりも多い、即ち非酸化物系化合物が５重量％より
も少ない試料Ｎｏ．１、８においては、非酸化物系化合
物による熱伝導率の向上効果が不十分となり、２Ｗ／ｍ
・Ｋよりも低い熱伝導率を示す。
【００５８】また、上記ガラスが３０重量％よりも少な
い、即ち非酸化物系化合物が７０重量％よりも多い試料
Ｎｏ．１４においては、緻密な焼結体が得られないもの
であった。さらに、非酸化物系化合物に変えてコーディ
エライト、ＺｒＯ2を用いた試料Ｎｏ．２３、２４にお
いても２Ｗ／ｍ・Ｋよりも低い熱伝導率を示す。
い、即ち非酸化物系化合物が７０重量％よりも多い試料
Ｎｏ．１４においては、緻密な焼結体が得られないもの
であった。さらに、非酸化物系化合物に変えてコーディ
エライト、ＺｒＯ2を用いた試料Ｎｏ．２３、２４にお
いても２Ｗ／ｍ・Ｋよりも低い熱伝導率を示す。
【００５９】そして、ガラス粉末中に、Ｂｉ2Ｏ3やアル
カリ金属酸化物を多量に含有するガラスＥ、Ｆを用いた
試料Ｎｏ．２５〜２８においては、ガラスと非酸化物化
合物が反応してしまい、十分な寸法精度が得られないも
のであった。
カリ金属酸化物を多量に含有するガラスＥ、Ｆを用いた
試料Ｎｏ．２５〜２８においては、ガラスと非酸化物化
合物が反応してしまい、十分な寸法精度が得られないも
のであった。
【００６０】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、絶
縁基板を構成する焼結体において、ガラスあるいは結晶
化したガラス相中に、結晶相として少なくともスピネル
系化合物結晶相と前記非酸化物化合物結晶相とを分散さ
せることによって、銀、銅、金等の低抵抗、低融点金
属、なかでも銀と同時に低温で１０００℃以下で焼成を
可能としつつ、ガラスと非酸化物化合物粉末との反応を
抑制できるため、高熱伝導率、低誘電率を有するセラミ
ック焼結体、およびそれを用いた配線基板を歩留まりよ
く提供することができる。
縁基板を構成する焼結体において、ガラスあるいは結晶
化したガラス相中に、結晶相として少なくともスピネル
系化合物結晶相と前記非酸化物化合物結晶相とを分散さ
せることによって、銀、銅、金等の低抵抗、低融点金
属、なかでも銀と同時に低温で１０００℃以下で焼成を
可能としつつ、ガラスと非酸化物化合物粉末との反応を
抑制できるため、高熱伝導率、低誘電率を有するセラミ
ック焼結体、およびそれを用いた配線基板を歩留まりよ
く提供することができる。
【図１】本発明のセラミック焼結体の組織を説明するた
めの概略図である。
めの概略図である。
【図２】本発明の他のセラミック焼結体の組織を説明す
るための概略図である。
るための概略図である。
【図３】本発明の配線基板の一例として半導体素子収納
用パッケージの概略断面図である。
用パッケージの概略断面図である。
Ｇ ホウ珪酸系ガラス相 Ｎ 非酸化物系化合物結晶相 Ｓ スピネル系化合物結晶相 Ｍｕ ムライト結晶相 Ｃｏ コーディエライト結晶相 ＭＡＳ （Ｍ１）Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ8（Ｍ１＝Ｃａ，Ｓｒ，
Ｂａ）結晶相 ＭＭＳ （Ｍ２）2ＭｇＳｉ2Ｏ7（Ｍ２＝Ｃａ，Ｓｒ，
Ｂａ）結晶相 Ａ 半導体素子収納用パッケージ １ 絶縁基板 ２ 配線層 ３ 接続用電極 ４ 半導体素子
Ｂａ）結晶相 ＭＭＳ （Ｍ２）2ＭｇＳｉ2Ｏ7（Ｍ２＝Ｃａ，Ｓｒ，
Ｂａ）結晶相 Ａ 半導体素子収納用パッケージ １ 絶縁基板 ２ 配線層 ３ 接続用電極 ４ 半導体素子
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G030 AA07 AA08 AA09 AA10 AA32 AA36 AA37 AA47 AA50 AA51 AA52 AA67 BA12 CA01 GA09 5E346 AA12 AA15 BB01 CC18 CC32 CC38 CC39 DD02 EE24 EE29 GG03 GG09 HH06 HH17 5G303 AA05 AB06 AB12 AB15 AB20 BA09 BA12 CA03 CB01 CB02 CB03 CB06 CB17 CB19 CB30 CB32 CB38 CB43
Claims (9)
- 【請求項１】スピネル系化合物結晶相と、ＡｌＮ、Ｓｉ
3Ｎ4、ＳｉＣおよびＢＮの群から選ばれる少なくとも１
種の非酸化物系化合物結晶相を含有し、相対密度が９５
％以上、誘電率が８以下、熱伝導率が２Ｗ／ｍ・Ｋ以上
であることを特徴とするセラミック焼結体。 - 【請求項２】ガラス相と、スピネル系化合物結晶相と、
ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣおよびＢＮの群から選ばれる
少なくとも１種の非酸化物系化合物結晶相を含有し、相
対密度が９５％以上、誘電率が８以下、熱伝導率が２Ｗ
／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とするセラミック焼結
体。 - 【請求項３】スピネル系化合物が、ガーナイト（ＺｎＡ
ｌ2Ｏ4）および／またはスピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）であ
ることを特徴とする請求項１または請求項２記載のセラ
ミック焼結体。 - 【請求項４】他の結晶相として、ムライト結晶相および
コーディエライト結晶相のうち少なくとも１種を含有す
ることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか記
載のセラミック焼結体。 - 【請求項５】他の結晶相として、（Ｍ１）Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ
8（Ｍ１＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのうちの少なくとも１種）
結晶相および（Ｍ２）2ＭｇＳｉ2Ｏ7（Ｍ２＝Ｃａ、Ｓ
ｒ、Ｂａのうちの少なくとも１種）結晶相のうち少なく
とも１種を含有することを特徴とする請求項１乃至請求
項４のいずれか記載のセラミック焼結体。 - 【請求項６】少なくともＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｎＯお
よびＢ2Ｏ3を含むホウ珪酸系ガラス粉末を３０〜９５重
量％と、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣおよびＢＮの群から
選ばれる少なくとも１種の非酸化物系化合物粉末を５〜
７０重量％の割合で含有する混合粉末を所定形状に成形
後、焼成して形成されたものである請求項１乃至請求項
５のいずれか記載のセラミック焼結体。 - 【請求項７】前記ホウ珪酸系ガラス粉末が、ＳｉＯ2を
１０〜５５重量％、Ａｌ2Ｏ3を３〜３５重量％、ＺｎＯ
を２〜２５重量％、Ｂ2Ｏ3を３〜２５重量％、ＭｇＯを
０〜３０重量％、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの群から選ば
れる少なくとも１種を０〜５０重量％の割合で含有する
ことを特徴とする請求項６記載のセラミック焼結体。 - 【請求項８】絶縁基板と、その表面および／または内部
に配設された配線層を具備してなる配線基板において、
前記絶縁基板が、前記請求項１乃至請求項７のいずれか
記載のセラミック焼結体からなることを特徴とする配線
基板。 - 【請求項９】前記配線層が、金、銀、銅から選ばれる群
の１種以上の導体を主成分とする請求項８記載の配線基
板。
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