JP4702979B2

JP4702979B2 - 複合粒子

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Publication number: JP4702979B2
Application number: JP2000161607A
Authority: JP
Inventors: 吉健寺師
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-05-31
Filing date: 2000-05-31
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2020-05-31
Also published as: JP2001342074A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラスを被覆したセラミック粒子からなる複合粒子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、磁器中のセラミック粒子の割合を高めた絶縁基板を具備する配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来より、セラミック粒子の表面にガラスを被覆する方法が知られている。例えば、特表平７−５０２２４５号公報では、シリカ粒子等の表面をゾルゲル法により得たホウケイ酸ガラスゲルで被覆し、低温で乾燥した複合粒子を作製し、この複合粒子を成形、焼成することによって低誘電率基板を作製することが記載されている。また、特開平６−３２１６１５号公報等では、セラミック粒子をゾルゲル法によって得られたゲルガラスで被覆し、６００〜８００℃に加熱してガラス中の分解ガスを除いた後、得られた凝集塊を粉砕し、これをテープ状に成形して焼成した磁器が記載されている。さらに、特開昭６１−２１９６１号公報では、アルミナ粒子表面に溶融したガラスを被着形成し、粉砕することによってアルミナ／ガラスの複合材料を作製できることが記載されている。
【０００３】
一方、セラミック配線基板としては、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普及しているが、高度情報化時代を迎え、使用される周波数帯域は高周波化に移行しつつあることから、抵抗が小さい、銅、銀、金などの低抵抗金属を主成分とする導体の配線層を焼成により一体的に形成できることが要求される。
【０００４】
この要求に対して、配線基板の絶縁基板として、ガラスとセラミックスとの複合材料であ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り、特に、上述したような公報によれば、ガラス被覆セラミック粒子を用いることにより、セラミックやガラスの凝集や偏析をなくし、構造的な不均一がなく寸法的にひずみの生じない磁器を作製できることが記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特表平７−５０２２４５号公報のガラス被覆粒子は、シリカ粒子表面にホウケイ酸ガラスゲルを被覆するために、ゲルの流動性に伴って局所的にガラス被覆厚みが異なりセラミック粒子を均一に被覆することができず、また、ゾルを単に乾燥させるだけでは被覆粒子同士が凝集してしまい、さらに、複合粒子に有機溶剤を加えてスラリー化すると、被覆されたゾルが剥離して有機溶剤中に溶解してしまう結果、焼成後の基板中のセラミックフィラーの均分散性を高めるには限界があり構造的な不均一が生じるという問題があり、また、ゲルガラス中の有機物成分の含有量が多くなり脱バインダ特性が低下するとともに低温で磁器を緻密化させることができないという問題があった。
【０００６】
また、特開平６−３２１６１５号公報等のゲルガラスを被覆した後、６００〜８００℃で熱処理したセラミック粒子では、熱処理後、セラミック粒子とガラスとの凝集塊を粉砕する必要があることから、粉砕時にセラミック粒子とガラスとの界面で剥離したりして、セラミック粒子表面においてガラスを部分的にしか被覆できなかったり、セラミック粒子とガラスが分離してしまい、セラミック粒子表面に均一な厚みのガラスを被覆することができないという問題があった。さらに、前記粉砕により複合粒子はいびつな形状となりやすく、成形体の密度が低下して焼結性が低下したり、緻密化させるためにはガラス量を増す必要があり磁器中のセラミック粒子の含有割合が低いという問題があった。
【０００７】
さらに、特開昭６１−２１９６１号公報のセラミック粒子表面に溶解したガラスを被着形成して粉砕する方法では、粉砕することによって上記同様の理由により、セラミック粒子表面に均一な厚みのガラスを被覆することができず、また、焼結性が低下したり、磁器中のセラミック粒子の含有割合が低いという問題があり、さらに、溶融したガラスがセラミック粒子表面に接触することから、セラミック粒子の表面で反応が起こってセラミック粒子の特性が変化したり、ガラス成分が変化して磁器特性が変動してしまう恐れがあった。
【０００８】
従って、本発明の目的は、ガラスの均一な被覆厚みを有するセラミック粒子からなる複合粒子およびそれを用いたセラミックフィラーの含有比率を高め、特に、銅または銀を主成分とする導体層との同時焼成が可能な低温焼成磁器を絶縁基板とする配線基板を作製することにある。
【０００９】
【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、セラミック粒子とガラス粒子とを乾式混合して粒子同士を高い衝突力で衝突、接触、摩擦させることによりセラミック粉末表面の改質を行い、強度の高いセラミック粒子表面に均一な厚みのガラス層を被着形成できることを知見した。
【００１０】
すなわち、本発明の複合粒子は、平均粒径が３．０μｍ以上であり、かつセラミック粒子表面に厚さ０．０５〜２μｍのガラス層を被覆してなる複合粒子であって、容積が５００ｍｌで直径５０ｍｍの円筒状の容器内に水１００ｇと前記複合粒子１０ｇとを入れて、回転数５０回／分の回転ミルにて１２時間混合したとき、前記複合粒子の平均粒径の減少率が１０％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と前記ガラス層との間に反応生成物層が１００ｎｍ以下の厚みで存在すること、平均アスペクト比１．７以下の概略球状であること、前記セラミック粒子がＡｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＭｇＴｉＯ₃、ＣａＴｉＯ₃、ＳｒＴｉＯ₃、コージェライト、エンスタタイト、フォルステライト、ステアタイト、ウイレマイト、ＺｎＴｉＯ₃、Ｚｎ₂ＴｉＯ₄、ディオプサイド、ＺｒＯ₂、ＭｇＯ、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄の群から選ばれる少なくとも１種を主成分とすることが望ましい。
【００１２】
また、前記ガラス層が、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、アルカリ土類金属酸化物を含有すること、前記ガラス層が、さらにＢ₂Ｏ₃を１６重量％以下の割合で含有すること、前記ガラス層中のＰｂＯおよびアルカリ金属酸化物の含有量がそれぞれ１０重量％以下であることが望ましい。
【００１５】
また、本発明のガラスセラミックスは、ガラスおよび／またはガラスから析出した結晶とフィラーとしてセラミック粒子とを含有するとともに、相対密度９０％以上のガラスセラミックスであって、該ガラスセラミックスの研磨面の走査型電子顕微鏡写真において、隣接する前記セラミック粒子間の距離が、該セラミック粒子の平均粒径の６０％以下である割合が９０％以上であることを特徴とするものである。
【００１６】
ここで、前記セラミックフィラーが、平均アスペクト比１．７以下の概略球状であること、前記セラミックフィラーが、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＭｇＴｉＯ₃、ＣａＴｉＯ₃、ＳｒＴｉＯ₃、コージェライト、エンスタタイト、フォルステライト、ステアタイト、ウイレマイト、ＺｎＴｉＯ₃、Ｚｎ₂ＴｉＯ₄、ディオプサイド、ＺｒＯ₂、ＭｇＯ、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄の群から選ばれる少なくとも１種を主成分とすること、前記セラミックフィラーの含有比率が５０重量％以上であることが望ましい。
【００１７】
また、前記ガラスから析出した結晶が、ＭｇＴｉＯ₃、ＣａＴｉＯ₃、ＳｒＴｉＯ₃、コージェライト、エンスタタイト、フォルステライト、ステアタイト、ウイレマイト、ＺｎＴｉＯ₃、Ｚｎ₂ＴｉＯ₄、ディオプサイド、アノーサイト、スラウソナイトの群から選ばれる少なくとも１種を含有することが望ましい。
【００１８】
さらに、本発明の配線基板は、絶縁基板表面に銅または銀を主成分とし焼結によって一体化した導体層が形成された配線基板において、前記絶縁基板が上述のガラスセラミックスからなることを特徴とするものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の複合粒子を作製するには、まず、セラミック粉末とガラス粉末とを準備する。
上記セラミック粒子としては、例えば、平均粒径０．３５μｍ以上、特に０．５〜１５μｍ、さらに１〜１０μｍ、さらには３〜８μｍの酸化物、窒化物または炭化物からなり、特に、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＭｇＴｉＯ₃、ＣａＴｉＯ₃、ＳｒＴｉＯ₃、コージェライト、エンスタタイト、フォルステライト、ステアタイト、ウイレマイト、ＺｎＴｉＯ₃、Ｚｎ₂ＴｉＯ₄、ディオプサイド、ＺｒＯ₂、ＭｇＯ、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄の群から選ばれる少なくとも１種を主成分とすることが望ましい。
【００２０】
また、前記セラミック粒子はスラリー中での粒子の分散性を高め、成形体および磁器の密度を高める点で、平均アスペクト比１．７以下の概略球状であることが望ましく、さらに粒子に凝集がなく単結晶粒子からなることが望ましい。
【００２１】
また、ガラスとしては、ＰｂＯ系ガラス、Ｂｉ系ガラス、ホウ珪酸系ガラス、アルカリホウ珪酸ガラス、アルミノホウ珪酸ガラス等が挙げられるが、中でもＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＲＯ（Ｒ：アルカリ土類元素の少なくとも１種）を含有するガラスを含むことが望ましい。さらに、該ガラス中にホウ素（Ｂ）を含有してもよいが、高周波帯での誘電損失を低減するために、ホウ素の含有量は、ガラス中、Ｂ₂Ｏ₃換算で１６重量％以下、特に９重量％以下、さらに１重量％以下であることが望ましい。さらにまた、前記ガラス中のＰｂＯおよびアルカリ金属酸化物の含有量が１０重量％以下、特に１重量％以下、さらに０．１重量％以下、さらにはこれらを実質的に含有しないことが望ましい。
【００２２】
また、ガラスの軟化点は６００〜９００℃、特に７００〜８５０℃であることが望ましい。
【００２３】
そして、上記セラミック粉末とガラス粉末とを、例えば、平均粒径０．３５μｍ以上のセラミック粉末５０〜９９重量％と、平均粒径０．５μｍ以上、特にガラス粉末の平均粒径／セラミック粒子の平均粒径の比が０．１〜０．７のガラス粉末１〜５０重量％とを所定の比率配合し、ジェットミルや、セラミック粒子とガラス粒子とを容器内に入れて該容器を、例えば、１００ｒｐｍ以上にて高速回転させる等の乾式混合法によって混合することにより、セラミック粒子とガラス粒子との粒子同士を衝突、接触、摩擦させて、ガラス粒子が優先的に破砕されるとともに、強度の低いガラス粒子の一部がセラミック粒子表面に付着する結果、強度の高いセラミック粒子表面に均一な厚みのガラス層を被着形成することができる。
【００２４】
また、ガラスは摩擦熱を伴ってセラミック粒子表面に付着することから、セラミック粒子表面に被覆されるガラスは密着性の高いものとなるために、水１００ｇ中に前記複合粒子を１０ｇ添加し、１２時間混合したとき、粉末の平均粒径の減少率が１０％以下、特に５％以下となり、複合粒子に溶剤を添加、混合してスラリー化する際、被覆されたガラスが剥がれて不均一となることを防止できる。すなわち、上記平均粒径の減少率が１０％を越えると、複合粒子を混合した際に複合粒子のガラス層が剥がれてしまい、複合粒子の均質性が損なわれる。
【００２５】
なお、上記混合の具体的な条件は、容積が５００ｍｌの直径５０ｍｍの概略円筒状の容器内に水１００ｇと複合粒子１０ｇとを入れて回転数５０回／分の回転ミルにて１２時間混合し、混合する前後の粉末の粒径をマイクロトラック法により求めた粒径の平均値の意である。
【００２６】
また、特に、前記乾式混合として、前記セラミック粒子と前記ガラス粒子とを容器内に入れて該容器を回転させる方法では、セラミック粒子とガラス粒子とが遠心力により効率的に衝突、接触するために、比較的小さい駆動力によってセラミック粒子表面の改質が可能となり、セラミック粒子表面にガラス層を被覆することができ、セラミック粒子が粉砕されることを抑制できる。
【００２７】
上記態様の複合粒子は、平均粒径が３．０μｍ以上、特に３．０〜１９μｍ、さらに３．０〜１４μｍ、さらには３．１〜１２μｍとなり、かつセラミック粒子表面に厚さ０．０５〜２μｍのガラス層が被覆されたものとなる。すなわち、複合粒子の平均粒径が３．０μｍより小さいと、焼結性が低下し、また、上記ガラス層の被覆厚みが０．０５μｍより小さいと、セラミック粒子表面にガラスを均一に被覆することができず、２μｍより厚いと、ガラスセラミックス中でのセラミックフィラー粒子を多量に、均一に分散させることができない。
【００２８】
なお、前記ガラス層は平均粒径が１μｍ以下、特に０．１μｍ以下、さらに０．０５μｍ以下の微粒子の凝集体でもよく、またガラス状に形成されていてもよく、両者が組み合わされたものでもよい。
【００２９】
さらに、前記セラミック粒子と前記ガラス層との間には両者の反応によって生成される反応生成物層が形成されていてもよいが、反応生成物層による誘電率、誘電損失、強度、熱伝導率等の劣化を防止する点で、該反応生成物層の厚みは１００ｎｍ以下であることが望ましい。
【００３０】
また、上記乾式混合時にガラス表面の活性度を増すために、少量の水および／または有機バインダを添加してもよい。
【００３１】
上記態様の複合粒子は、特に、平均粒径が３．０〜１０μｍ、３．０〜５．０μｍであることが望ましく、また、上記複合粒子内には、平均粒径０．５μｍ以下、特に０．２μｍ以下のセラミック粒子またはガラス粒子が総量で１０重量％以下の比率で共存していてもよい。
【００３２】
また、上記複合粒子を用いて磁器を作製するには、上記セラミック粉末とガラス粉末とを乾式混合して作製した複合粒子に対して、所望により有機バインダと溶剤とを添加し、混合した後、ドクターブレード法、カレンダーロール法、プレス成形法、押出成型法、鋳込み成型法等の公知の成形法によって、所定形状に成形し、例えば１０５０℃以下、特に１０００℃以下の所定の温度で焼成することによって相対密度９０％以上、特に９５％以上に緻密化したガラスセラミックスが作製される。
【００３３】
本発明によれば、上記態様のガラスセラミックスは、図２の模式図に示すとおり、ガラスセラミックスｏは、ガラスｐおよび／またはガラスから析出した結晶（図示せず）とセラミックフィラー粒子ｑとを含有するとともに、該ガラスセラミックスｏの研磨面の走査型電子顕微鏡写真において、隣接する前記セラミックフィラー粒子ｑのうち最近接する５つのセラミックフィラー粒子ｑ間の距離ｒの平均値が、該セラミックフィラー粒子ｑの平均粒径ｄの６０％以下である割合が９０％以上、特に９５％以上となる。
【００３４】
上記ガラスセラミックスは、磁器中のセラミックフィラー粒子の含有比率が５０重量％以上、特に６０重量％以上であることが望ましい。なお、上記セラミックフィラー粒子の平均粒径は０．３５μｍ以上、特に０．５〜１５μｍ、さらに１〜１０μｍ、さらには３〜８μｍからなる。
【００３５】
さらに、上記複合粒子を用いて本発明の配線基板を作製するには、上記セラミック粉末とガラス粉末とを乾式混合して作製した複合粒子に対して、有機バインダと分散剤と溶剤とを添加し、例えば、ボールミルにて８〜１２時間混合してスラリーを作製した後、ドクターブレード法、カレンダーロール法、プレス成形法、圧延法等によってグリーンシートを作製する。
【００３６】
そして、このグリーンシートに所望によりスルーホールを形成した後、該スルーホール内に銅または銀を主成分とする導体ペーストを充填する。そして、グリーンシートの表面には前記金属ペーストを用いてスクリーン印刷法、グラビア印刷法によって印刷するか、または樹脂シートにパターンを形成した金属箔を前記グリーンシート表面の所定位置に転写することによって所定のパターンの配線回路層を形成する。
【００３７】
その後、上記配線層を形成した複数のグリーンシートを位置合わせして積層圧着し、例えば、８００〜１０５０℃、特に８５０〜１０００℃にて焼成することにより配線基板を作製することができる。
【００３８】
そして、この配線基板の表面に、適宜、半導体素子等の電子部品を搭載し、配線層と信号の伝達が可能なように接続する。接続の方法としては、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前記半導体素子を絶縁基板表面に固着し、ワイヤボンディング、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。
【００３９】
さらに、半導体素子等の電子部品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の高いキャップを、ガラス、樹脂、ロウ材等の接着剤により接合してもよく、これにより電子部品を気密に封止することができる。
【００４０】
また、配線基板の裏面には配線基板の配線層と電気的に接続され、かつ外部回路基板へ実装するための接続端子が配設されていてもよい。なお、接続端子は層状であってもよく、またはボール状であってもよい。
【００４１】
次に、上記方法によって得られる配線基板の一例について、その好適例である図３の誘電体アンテナを具備する高周波用配線基板についての概略断面図を基に説明する。
図３の高周波用配線基板によれば、所定の厚みＡを有する絶縁基板１を挟持する所定の位置に一対の導体層２、３が形成されている。また、導体層２、３間には、導体層２、３と電気的に接続するビアホール４が多数設けられている。ビアホール４は、所定間隔Ｂをもって二列に信号伝達方向、つまり線路形成方向に所定間隔Ｃをもって形成されている。所定の厚みＡに対する制限は特にないが、シングルモードで用いる場合には、前記間隔Ｂに対してＢ／２程度または２Ｂ程度とすることが望ましく、所定間隔Ｃは信号波長である遮断波長λｃより狭い間隔に設定されることで電気的な壁を形成しており、信号は二列のビアホール４、４間に閉じこめられる。
【００４２】
平行に置かれた一対の導体層２、３間にはＴＥＭ波が伝搬できるために、ビアホール４、４間の間隔Ｃが遮断波長λｃ以上であるとこの線路に電磁波を給電しても伝搬せず、かつビアホール４、４間の間隔Ｃが遮断波長λｃよりも小さいと電磁波は伝送線路と垂直な方向で遮蔽されて、導体層２、３とビアホール４とで囲まれる導波管線路５内を反射しながら伝送線路方向に伝搬される。
【００４３】
また、図３によれば、誘電体からなる導波管線路５の一方の表面に形成された導体層２にスロット７が形成されており、導波管５内を伝送する高周波信号がスロット７から放射されて誘電体導波管アンテナとして作用する。さらに、スロット７表面に該スロット７を囲むように他の誘電体導波管（図示せず）を接続したり、または図３に示すように前記スロット７を貫通し、両端が導波管線路５内部とパッチアンテナ用の導体層６とを接続するビアホール導体（図示せず）を形成してもよい。
【００４４】
さらに、絶縁基板１の表面、特に前記導体層６形成面の裏面に高周波用素子またはそれを搭載したパッケージ（図示せず）を搭載することも可能である。
【００４５】
本発明によれば、絶縁基板１が、上述した磁器からなることが大きな特徴であり、該磁器の高周波帯での誘電損失が小さいために高周波信号が減衰することなく導波管線路５内を伝送することができる。また、誘電体損あるいは導体損を極力小さくする点で、高周波用磁器の誘電率は１０以下であることが望ましく、さらに、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したりする観点から、高周波用磁器の室温から４００℃における熱膨張係数が８×１０^-6〜１２×１０^-6であることが望ましく、磁器間の熱膨張係数のばらつきが１×１０^-6以内であることが望ましい。
【００４６】
さらに、本発明の高周波用配線基板における他の一例について、その好適例である図４の高周波用パッケージについての概略断面図を基に説明する。
図４によれば、高周波パッケージ２０は、絶縁材料からなる絶縁基板２１と蓋体２２によりキャビティ２３が形成されており、このキャビティ２３内には、Ｓｉ、Ｓｉ−Ｇｅ、Ｇａ−Ａｓ等の高周波素子２４が搭載されている。なお、蓋体２２は高周波素子２４と外部との電磁波の漏洩が防止できる材料から構成されることが望ましい。
【００４７】
また、絶縁基板２１の表面には高周波素子２４と電気的に接続された配線層２５が形成されている。本発明によれば、この配線層２５には、１ＧＨｚ以上、特に２０ＧＨｚ以上、さらに５０ＧＨｚ以上、さらには７０ＧＨｚ以上の高周波信号が伝送されることから、配線層２５の形状は、高周波信号の伝送損失を小さくするために、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種から構成されることが望ましい。また、配線層２５は高周波信号の伝送損失を小さくするために、銅または銀の低抵抗金属のいずれか１種を含有し、特にこれら金属を主成分とすることが望ましい。
【００４８】
図４のパッケージ２０においては、配線層２５はアース層２６とともにマイクロストリップ線路２７を形成している。また、この絶縁基板２１の裏面には外部回路基板と接続される配線層２８が形成され、アース層２６とともにマイクロストリップ線路２９を形成している。そして、配線層２５および配線層２８は、その端部がアース層２６に形成されたスロット孔３０を介して各配線層２５、２８の端部が対峙するように形成することにより電磁結合され、マイクロストリップ線路２７とマイクロストリップ線路２９間で損失の少ない信号の伝送が行われる。
【００４９】
なお、本発明によれば、配線層の構造としては上記電磁結合構造に限定されるものではなく、例えば図４のマイクロストリップ線路２７の端部に上述したような誘電体導波管線路を積層、配設し、アース層２６の一部に設けたスロット３０を貫通するビアホール導体によって誘電体導波管線路とマイクロストリップ線路２７とを接続することも可能である。
【００５０】
また、図４のパッケージ２０では、絶縁基板２１と蓋体２２にて高周波素子２４を気密に封止した構成であったが、本発明はこれに限られるものではなく、蓋体２２を形成せず高周波素子２４を樹脂モールド等によって封止したものであってもよい。
【００５１】
【実施例】
（実施例１）
下記の組成からなる３種の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％（軟化点８４０℃）
ガラスＢ：ＳｉＯ₂４７．５重量％−Ａｌ₂Ｏ₃４．９重量％−ＭｇＯ１６．１重量％−ＣａＯ１１．５重量％−ＳｒＯ２０重量％（軟化点８３９℃）
ガラスＣ：ＳｉＯ₂１０．４重量％−Ａｌ₂Ｏ₃２．５重量％−Ｂ₂Ｏ₃４５．３重量％−ＺｎＯ３５．２重量％−Li2Ｏ６．６重量％（軟化点７８０℃）
そして、平均粒径１．８μｍの上記結晶化ガラス粉末と、平均粒径７μｍの表１のセラミック粉末とを容器内に入れて、回転数５００ｒｐｍにて混合した。なお、Ａｌ₂Ｏ₃粉末、ＡｌＮ粉末、ＳｉＯ₂粉末については粉末の９５％以上が単結晶粒子からなる粉末を使用した。
【００５２】
得られた複合粒子について、マイクロトラック法により平均粒径を測定し、また、複合粒子の被覆厚みおよび反応生成物層の厚みを粒子のＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）にて測定し、粒子１０個の平均値を測定した。
【００５３】
また、容積が５００ｍｌ、直径５０ｍｍの概略円筒形状の容器中に、水１００ｇと前記複合粒子を１０ｇ添加し、回転数５０回／分にて１２時間混合した後の粉末の平均粒径をマイクロトラック法を用いて測定し、平均粒径の減少率を測定した。また、ＳＥＭ写真から、ルーゼックス解析法により複合粒子のアスペクト比を算出した。
【００５４】
（実施例２）
実施例のセラミックフィラーとして、平均粒径１５μｍのＡｌ₂Ｏ₃粉末を表１の割合で用いる以外は実施例と同様に複合粒子を作製し、実施例と同様に評価した（試料Ｎｏ．２９）。結果は表１に示した。
【００５５】
（比較例１）
実施例のセラミックフィラーとして、平均粒径０．３μｍのＡｌ₂Ｏ₃粉末を表１の割合で用いる以外は実施例と同様に複合粒子を作製し、実施例と同様に評価した（試料Ｎｏ．３０）。結果は表１に示した。
【００５６】
（比較例２）
テトラエトキシシラン５０ｍｌのエタノール溶液に水と塩酸とを添加し加水分解した後、ホウ酸トリメチル３０ｍｌを添加、混合したゾル溶液を作製した。これに、実施例のＡｌ₂Ｏ₃粉末を１００ｇ添加し、撹拌しながらホットプレートで乾燥して複合粒子を作製し、実施例と同様に評価した（試料Ｎｏ．３１）。結果は表１に示した。
【００５７】
（比較例３）
実施例のＡｌ₂Ｏ₃粉末１００ｇと軟化点が７５０℃のホウ珪酸ガラス粉末１００ｇとを混合し、加熱溶融した後、粉砕して複合粒子を作製し、実施例と同様に評価した（試料Ｎｏ．３２）。結果は表１に示した。
【００５８】
【表１】

【００５９】
表１の結果より、比較例１の平均粒径が３．０μｍより小さい試料Ｎｏ．３０では、被覆厚みが０．０５μｍより薄いものであった。また、比較例２の試料Ｎｏ．３１では、被覆厚みが部分的に不均一で、かつ平均被覆厚みが２μｍを越え、さらに、混合により混合粒子の平均粒径の減少率が１０％を越えガラス層が剥離することが示唆された。また、比較例３の試料Ｎｏ．３２では、被覆厚みが部分的に不均一で、かつ平均被覆厚みが２μｍを越え、また、反応生成物層の厚みが１００ｎｍを越えるものであった。
【００６０】
これに対して、本発明に従う試料Ｎｏ．２〜２９では、いずれも平均粒径３．０μｍ以上、ガラス層の被覆厚みが０．０５〜２μｍ、平均粒径の減少率が１０％以下、反応生成物層厚み１００ｎｍ以下、アスペクト比１．７以下の複合粒子となった。なお、Ｘ線回折測定の結果から、ガラスＡ，Ｂを添加した試料についてはいずれもディオプサイド結晶相の析出が見られた。
【００６１】
次に、表２、３に示す上記表１の複合粒子（表２、３中、表１の試料Ｎｏ．を複合粒子の種類として記載）に対して、平均粒径２μｍの表２、３に示すガラス粉末と、有機バインダ、可塑剤、トルエンを添加し、回転ミルにて１２時間混合して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２の条件で焼成しガラスセラミックスを得た。
【００６２】
得られたガラスセラミックスについてアルキメデス法に基づき磁器の相対密度を測定し、また、誘電率、誘電損失、抗折強度、熱膨張係数、熱伝導率を以下の方法で評価した。
【００６３】
誘電率、誘電損失については、直径２〜７ｍｍ、厚み２〜２．５ｍｍ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またはＴＥ₀₃₁モードの共振特性より、誘電率、誘電損失を算出した。
【００６４】
また、試料を幅４ｍｍ×厚さ３ｍｍ×長さ７０ｍｍの形状に切り出し、ＪＩＳＣ−２１４１の規定に基づいて３点曲げ試験を行った。さらに、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。また、厚み１ｍｍ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。
【００６５】
さらに、磁器の研磨面におけるＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真から面積比率によりセラミックフィラー粒子の平均粒径ｄ、および隣接するセラミックフィラー２０個について最近接するセラミックフィラー５個間の平均距離ｒを求め、ｒ＜０．６ｄの割合を求めた。結果は表２、３に示した。
【００６６】
【表２】

【００６７】
【表３】

【００６８】
表２、３の結果から明らかなように、ガラスを被覆しない粒子を用いた試料Ｎｏ．３３については、セラミックフィラー粒子間の距離のばらつきが大きく、誘電損失が高く、強度が低いものであった。また、ガラスを被覆しない粒子を用いガラス量を減じた試料Ｎｏ．３４では、１０００℃以下にてガラスセラミックスを緻密化することができなかった。さらに、比較例１の平均粒径が３．０μｍより小さい複合粒子を用いた試料Ｎｏ．６３、および比較例２の複合粒子を用いた試料Ｎｏ．６４では、１０００℃の焼成でガラスセラミックスを緻密化させることができず、比較例３の複合粒子を用いた試料Ｎｏ．６５、およびガラスのみを用いた試料Ｎｏ．６６では、セラミックフィラー粒子間の距離のばらつきが大きく、誘電損失が高く、強度、熱伝導率の低いものであった。
【００６９】
これに対して、本発明に従い、上述した複合粒子を用いてガラスセラミックスのセラミックフィラー粒子間の距離を均一に短くした試料Ｎｏ．３５〜６２では、いずれも６０ＧＨｚにおける誘電損失が２０×１０^-4以下、強度２５０ＭＰａ以上、熱伝導率２．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の優れた特性を有するものであった。
【００７０】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の複合粒子は、セラミック粉末とガラス粉末とを乾式混合して粒子同士を衝突、接触、摩擦させることにより、強度の高いセラミック粒子表面に均一な厚みのガラス層を被着形成できることから、セラミックフィラーの含有比率を高めた低温焼成磁器を作製することができ、絶縁基板とする配線基板を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の複合粒子の模式図である。
【図２】本発明の磁器の組織を説明するための模式図である。
【図３】本発明の高周波用磁器を用いた高周波用配線基板の一例である誘電体アンテナを具備する高周波用配線基板の概略断面図である。
【図４】本発明の高周波用磁器を用いた高周波用配線基板の他の一例である半導体素子収納用パッケージの概略断面図である。
【符号の説明】
Ｘ複合粒子
Ｙセラミック粒子
Ｚガラス層
ｏガラスセラミックス
ｐガラス相
ｑセラミックフィラー粒子
ｄセラミックフィラー粒子の粒径
ｒ隣接する粒子間の距離
１絶縁基板
２、３導体層
４ビアホール
５導波管線路
６導体層
７スロット
２０高周波用パッケージ
２１絶縁基板
２２蓋体
２３キャビティ
２４高周波素子
２５、２８配線層
２６アース層
２７、２９マイクロストリップ線路
３０スロット孔

Claims

平均粒径が３．０μｍ以上であり、かつセラミック粒子表面に厚さ０．０５〜２μｍのガラス層を被覆してなる複合粒子であって、容積が５００ｍｌで直径５０ｍｍの円筒状の容器内に水１００ｇと前記複合粒子１０ｇとを入れて、回転数５０回／分の回転ミルにて１２時間混合したとき、前記複合粒子の平均粒径の減少率が１０％以下であることを特徴とする複合粒子。
前記セラミック粒子と前記ガラス層との間に反応生成物層が１００ｎｍ以下の厚みで存在することを特徴とする請求項１記載の複合粒子。
平均アスペクト比１．７以下の概略球状であることを特徴とする請求項１または２記載の複合粒子。
前記セラミック粒子が、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＭｇＴｉＯ₃、ＣａＴｉＯ₃、ＳｒＴｉＯ₃、コージェライト、エンスタタイト、フォルステライト、ステアタイト、ウイレマイト、ＺｎＴｉＯ₃、Ｚｎ₂ＴｉＯ₄、ディオプサイド、ＺｒＯ₂、ＭｇＯ、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄の群から選ばれる少なくとも１種を主成分とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の複合粒子。
前記ガラス層が、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、アルカリ土類金属酸化物を含有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の複合粒子。
前記ガラス層が、さらにＢ₂Ｏ₃を１６重量％以下の割合で含有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の複合粒子。
前記ガラス層中のＰｂＯおよびアルカリ金属酸化物の含有量がそれぞれ１０重量％以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか記載の複合粒子。
ガラスおよび／またはガラスから析出した結晶とフィラーとしてセラミック粒子とを含有するとともに、相対密度９０％以上のガラスセラミックスであって、該ガラスセラミックスの研磨面の走査型電子顕微鏡写真において、隣接する前記セラミック粒子間の距離が、該セラミック粒子の平均粒径の６０％以下である割合が９０％以上であることを特徴とするガラスセラミックス。
前記セラミックフィラーが、平均アスペクト比１．７以下の概略球状であることを特徴とする請求項８記載のガラスセラミックス。
前記セラミックフィラーが、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＭｇＴｉＯ₃、ＣａＴｉＯ₃、ＳｒＴｉＯ₃、コージェライト、エンスタタイト、フォルステライト、ステアタイト、ウイレマイト、ＺｎＴｉＯ₃、Ｚｎ₂ＴｉＯ₄、ディオプサイド、ＺｒＯ₂、ＭｇＯ、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄の群から選ばれる少なくとも１種を主成分とすることを特徴とする請求項８または９記載のガラスセラミックス。
前記ガラスから析出した結晶が、ＭｇＴｉＯ₃、ＣａＴｉＯ₃、ＳｒＴｉＯ₃、コージェライト、エンスタタイト、フォルステライト、ステアタイト、ウイレマイト、ＺｎＴｉＯ₃、Ｚｎ₂ＴｉＯ₄、ディオプサイド、アノーサイト、スラウソナイトの群から選ばれる少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか記載のガラスセラミックス。
前記セラミックフィラーの含有比率が５０重量％以上であることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか記載のガラスセラミックス。
絶縁基板表面に銅または銀を主成分とし焼結によって一体化した導体層が形成された配線基板において、前記絶縁基板が請求項８乃至１２のいずれか記載のガラスセラミックスからなることを特徴とする配線基板。