JP4794040B2

JP4794040B2 - セラミック焼結体およびそれを用いた配線基板

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Publication number: JP4794040B2
Application number: JP2000396297A
Authority: JP
Inventors: 信也川井
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-05-30
Filing date: 2000-12-26
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2020-12-26
Also published as: JP2002053369A

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。
【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。
【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。
【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（Ｍｏ）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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、Ｂ_２Ｏ_３を含むホウ珪酸系ガラス粉末と、ＡｌＮ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、ＳｉＯ _２を２４重量％、Ａｌ _２Ｏ _３を７重量％、ＺｎＯを１６重量％、Ｂ _２Ｏ _３を１３重量％、ＭｇＯを８重量％およびＣａＯを３２重量％含むホウ珪酸系ガラス粉末を７５重量％と、ＡｌＮ粉末を２５重量％の割合で含有する混合粉末、ＳｉＯ _２を２４重量％、Ａｌ _２Ｏ _３を７重量％、ＺｎＯを１６重量％、Ｂ _２Ｏ _３を１３重量％、ＭｇＯを８重量％およびＳｒＯを３２重量％含むホウ珪酸系ガラス粉末を７５〜９５重量％と、ＡｌＮ粉末を５〜２５重量％の割合で含有する混合粉末、ＳｉＯ _２を２４重量％、Ａｌ _２Ｏ _３を７重量％、ＺｎＯを１６重量％、Ｂ _２Ｏ _３を１３重量％、ＭｇＯを８重量％およびＢａＯを３２重量％含むホウ珪酸系ガラス粉末を６０〜７５重量％と、ＡｌＮ粉末を２５〜４０重量％の割合で含有する混合粉末、ＳｉＯ _２を２４重量％、Ａｌ _２Ｏ _３を１０重量％、ＺｎＯを１５重量％、Ｂ _２Ｏ _３を１８重量％、ＣａＯを５質量％およびＢａＯを２８重量％含むホウ珪酸系ガラス粉末を６０〜９０重量％と、ＡｌＮ粉末を１０〜４０重量％の割合で含有する混合粉末のうちのいずれか１種の混合粉末を所定形状に成形後、焼成して形成され、ガーナイト（ＺｎＡｌ_２Ｏ_４）および／またはスピネル（ＭｇＡｌ_２Ｏ_４）と、ＡｌＮと、ガラス相と、ＣａＡｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_８、ＳｒＡｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_８およびＢａＡｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_８のうちのいずれか１種とを含有するとともに、酸化銅、酸化鉛、酸化ビスマスおよびアルカリ金属酸化物が合計量で０．５重量％以下であり、かつ、相対密度が９７．９％以上、誘電率が７．２以下、熱伝導率が２．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とするものである。
【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。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明のセラミック焼結体は、ＳｉＯ _２を２４重量％、Ａｌ _２Ｏ _３を７重量％、ＺｎＯを１６重量％、Ｂ _２Ｏ _３を１３重量％、ＭｇＯを８重量％およびＣａＯを３２重量％含むホウ珪酸系ガラス粉末を７５重量％と、ＡｌＮ粉末を２５重量％の割合で含有する混合粉末、ＳｉＯ _２を２４重量％、Ａｌ _２Ｏ _３を７重量％、ＺｎＯを１６重量％、Ｂ _２Ｏ _３を１３重量％、ＭｇＯを８重量％およびＳｒＯを３２重量％含むホウ珪酸系ガラス粉末を７５〜９５重量％と、ＡｌＮ粉末を５〜２５重量％の割合で含有する混合粉末、ＳｉＯ _２を２４重量％、Ａｌ _２Ｏ _３を７重量％、ＺｎＯを１６重量％、Ｂ _２Ｏ _３を１３重量％、ＭｇＯを８重量％およびＢａＯを３２重量％含むホウ珪酸系ガラス粉末を６０〜７５重量％と、ＡｌＮ粉末を２５〜４０重量％の割合で含有する混合粉末、ＳｉＯ _２を２４重量％、Ａｌ _２Ｏ _３を１０重量％、ＺｎＯを１５重量％、Ｂ _２Ｏ _３を１８重量％、ＣａＯを５質量％およびＢａＯを２８重量％含むホウ珪酸系ガラス粉末を６０〜９０重量％と、ＡｌＮ粉末を１０〜４０重量％の割合で含有する混合粉末のうちのいずれか１種の混合粉末を所定形状に成形後、焼成して形成され、ガラス相をマトリックスとし、このガラス相中に、ガーナイト（ＺｎＡｌ_２Ｏ_４）および／またはスピネル（ＭｇＡｌ_２Ｏ_４）と、ＡｌＮとを分散含有した組織からなり、酸化銅、酸化鉛、酸化ビスマスおよびアルカリ金属酸化物が合計量で０．５重量％以下であり、かつ相対密度が９７．９％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】
本発明のセラミック焼結体の組織によれば、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が挙げられるが、こ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、ＡｌＮを選択したのは、この非酸化物系化合物結晶相は熱伝導率が高く、かつガラスとの反応性が比較的低いためである。
【００２２】
ところが、後述するように、少なくともＳｉＯ₂、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２．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、誘電率が７．２以下であることを特徴とする。
【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６０重量％未満、即ち非酸化物系化合物粉末が４０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、２．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高熱伝導化が達成できないためである。
【００２６】
このように、前記セラミック焼結体中に、ＡｌＮに加えて、出発原料組成におけるガラス粉末中の成分として、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｎＯおよびＢ_２Ｏ_３に、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯのうちのいずれか１種を含有する。これらの成分を含有するガラスは、焼成中にＡｌＮ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りガスが発生し、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。
【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重要である。
【００２９】
本発明のセラミック焼結体は、上記のように、前記ガラス相中に、前記ＡｌＮに加えて、ガーナイト（ＺｎＡｌ _２Ｏ _４）およびスピネル（ＭｇＡｌ _２Ｏ _４）の少なくとも１種のスピネル系化合物結晶相が存在する。このスピネル系化合物結晶相は、セラミック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。この場合、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）Ａｌ_２Ｏ_４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、ＡｌＮ、並びにガーナイト（ＺｎＡｌ _２Ｏ _４）およびスピネル（ＭｇＡｌ _２Ｏ _４）のうち少なくとも１種の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セラミック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セラミック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】
セラミック焼結体の一例として、図１のセラミック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、セラミック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と、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯのうちのいずれか１種とを含有する場合、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_２Ｓｉ_２Ｏ_８（Ｍ１＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのうちのいずれか１種）結晶相を析出させると、セラミック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、本発明のセラミック焼結体は、例えば、図２のセラミック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）Ａｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_８（Ｍ１＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）結晶相（ＭＡＳ）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、ＭＡｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_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、得られるセラミック焼結体の特性、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、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂、ＺｎＯ、ＭｇＳｉＯ₃、Ｍｇ₂ＳｉＯ₄、Ｚｎ₂ＳｉＯ₄、ＣａＭｇＳｉ₂Ｏ₆、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。
【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２．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、誘電率が７．２以下である。
【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、１０００℃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、本発明の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Ｎ_２雰囲気で行い、焼成を１０００℃以下のＮ_２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、ＴＡＢ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。
【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。
【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５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のセラミック焼結体を得た。
【００４９】
得られたセラミック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、セラミック焼結体に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、得られたセラミック焼結体中には、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。
【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。
【００５２】
このときの、寸法ばらつきを測定し、±３５０μｍ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、ＺｒＯ_２粉末を用いて同様にセラミック焼結体を作製し評価した。
【００５４】
さらに、ＪＩＳＲ１６０１に基づき、セラミック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、セラミック焼結体を粉砕し、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、ＳｉＯ _２を２４重量％、Ａｌ _２Ｏ _３を７重量％、ＺｎＯを１６重量％、Ｂ _２Ｏ _３を１３重量％、ＭｇＯを８重量％およびＣａＯを３２重量％含むホウ珪酸系ガラス粉末を７５重量％と、ＡｌＮ粉末を２５重量％の割合で含有する混合粉末、ＳｉＯ _２を２４重量％、Ａｌ _２Ｏ _３を７重量％、ＺｎＯを１６重量％、Ｂ _２Ｏ _３を１３重量％、ＭｇＯを８重量％およびＳｒＯを３２重量％含むホウ珪酸系ガラス粉末を７５〜９５重量％と、ＡｌＮ粉末を５〜２５重量％の割合で含有する混合粉末、ＳｉＯ _２を２４重量％、Ａｌ _２Ｏ _３を７重量％、ＺｎＯを１６重量％、Ｂ _２Ｏ _３を１３重量％、ＭｇＯを８重量％およびＢａＯを３２重量％含むホウ珪酸系ガラス粉末を６０〜７５重量％と、ＡｌＮ粉末を２５〜４０重量％の割合で含有する混合粉末、ＳｉＯ _２を２４重量％、Ａｌ _２Ｏ _３を１０重量％、ＺｎＯを１５重量％、Ｂ _２Ｏ _３を１８重量％、ＣａＯを５質量％およびＢａＯを２８重量％含むホウ珪酸系ガラス粉末を６０〜９０重量％と、ＡｌＮ粉末を１０〜４０重量％の割合で含有する混合粉末のうちのいずれか１種の混合粉末を所定形状に成形後、焼成して形成され、ガーナイト（ＺｎＡｌ_２Ｏ_４）および／またはスピネル（ＭｇＡｌ_２Ｏ_４）と、ＡｌＮと、ガラス相と、ＣａＡｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_８、ＳｒＡｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_８およびＢａＡｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_８のうちのいずれか１種とを含有するとともに、酸化銅、酸化鉛、酸化ビスマスおよびアルカリ金属酸化物が合計量で０．５重量％以下である場合においては、相対密度が９７．９％以上であるとともに、熱伝導率が２．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高い値を示し、さらに誘電率が７．２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。
【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。
【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。
【００６０】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明によれば、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℃以下での焼成を可能とし、緻密で、高熱伝導率、低誘電率を有するセラミック焼結体と、それを用いた配線基板を歩留まりよく得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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。
【図２】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。
【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。
【符号の説明】
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）Ａｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_８（Ｍ１＝Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）結晶相
ＭＭＳ（Ｍ２）_２ＭｇＳｉ_２Ｏ_７（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

Claims

ＳｉＯ _２を２４重量％、Ａｌ _２Ｏ _３を７重量％、ＺｎＯを１６重量％、Ｂ _２Ｏ _３を１３重量％、ＭｇＯを８重量％およびＣａＯを３２重量％含むホウ珪酸系ガラス粉末を７５重量％と、ＡｌＮ粉末を２５重量％の割合で含有する混合粉末、
ＳｉＯ _２を２４重量％、Ａｌ _２Ｏ _３を７重量％、ＺｎＯを１６重量％、Ｂ _２Ｏ _３を１３重量％、ＭｇＯを８重量％およびＳｒＯを３２重量％含むホウ珪酸系ガラス粉末を７５〜９５重量％と、ＡｌＮ粉末を５〜２５重量％の割合で含有する混合粉末
、ＳｉＯ _２を２４重量％、Ａｌ _２Ｏ _３を７重量％、ＺｎＯを１６重量％、Ｂ _２Ｏ _３を１３重量％、ＭｇＯを８重量％およびＢａＯを３２重量％含むホウ珪酸系ガラス粉末を６０〜７５重量％と、ＡｌＮ粉末を２５〜４０重量％の割合で含有する混合粉末
、ＳｉＯ _２を２４重量％、Ａｌ _２Ｏ _３を１０重量％、ＺｎＯを１５重量％、Ｂ _２Ｏ _３を１８重量％、ＣａＯを５質量％およびＢａＯを２８重量％含むホウ珪酸系ガラス粉末を６０〜９０重量％と、ＡｌＮ粉末を１０〜４０重量％の割合で含有する混合粉末
のうちのいずれか１種の混合粉末を所定形状に成形後、焼成して形成され、
ガーナイト（ＺｎＡｌ_２Ｏ_４）および／またはスピネル（ＭｇＡｌ_２Ｏ_４）と、ＡｌＮと、ガラス相と、ＣａＡｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_８、ＳｒＡｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_８およびＢａＡｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_８のうちのいずれか１種とを含有するとともに、酸化銅、酸化鉛、酸化ビスマスおよびアルカリ金属酸化物が合計量で０．５重量％以下であり、かつ、相対密度が９７．９％以上、誘電率が７．２以下、熱伝導率が２．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とするセラミック焼結体。
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、請求項１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。
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２記載の配線基板。