JP6293704B2 - ガラスセラミックス焼結体及び配線基板 - Google Patents
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Description
[1] ガラス成分、セラミックスフィラー及び複合酸化物を含有するガラスセラミックス焼結体であり、
前記ガラス成分は、少なくともMg、Ca及びSiを含むディオプサイド型酸化物結晶相を析出する結晶化ガラスであり、
前記複合酸化物は、少なくともAl及びCoを含むことを特徴とするガラスセラミックス焼結体。
前記絶縁基体が、上記[1]〜[4]のいずれかに記載のガラスセラミックス焼結体からなることを特徴とする配線基板。
以下、本発明に係るガラスセラミックス焼結体を用いたガラスセラミックス配線基板とその製造方法を例に、本発明の一形態について説明する。
(ガラス成分)
本実施形態に係るガラスセラミックス焼結体に含まれるガラス成分は、少なくともMg、Ca及びSiを含むディオプサイド型酸化物結晶相を析出する結晶化ガラスである。このようなディオプサイド型結晶相を主相とするガラス成分は、高周波領域において、セラミックス焼結体の誘電損失を小さくする。
本実施形態に係るガラスセラミックス焼結体に含まれるセラミックスフィラーは、特に限定されるものではないが、例えば、アルミナ、マグネシア、スピネル、シリカ、ムライト、フォルステライト、ステアタイト、コージェライト、ストロンチウム長石、石英、ケイ酸亜鉛、ジルコニア及びチタニアからなる群より選ばれる少なくとも一種の材料によって形成されたセラミックスフィラー等が挙げられる。なお、本実施形態に係るセラミックスフィラーは、誘電損失等の特性を損なわない範囲で、上記以外の成分を含んでいてもよい。
本実施形態に係るガラスセラミックス焼結体に含まれる複合酸化物は、少なくともAl及びCoを含む複合酸化物である。このような複合酸化物は、ディオプサイド型結晶相を主相とするガラス成分の結晶化を促進し、ガラスセラミックス焼結体の誘電損失の低減に寄与する。
次に、本実施形態に係るガラスセラミックス配線基板の製造方法の好適な実施形態を、図面を参照して説明する。図2(S1)〜図2(S3)は、ガラスセラミックス配線基板の製造方法のフローを説明するための概略断面図である。特に、図2(S1)は、基板焼成前の各種パターンが形成されたガラスセラミックス配線基板用グリーンシートの模式断面図である。また、図2(S2)は、図2(S1)で準備されたガラスセラミックス配線基板用グリーンシートを積層した焼成前のガラスセラミックス配線基板用積層体の模式断面図である。さらに、図2(S3)は、図2(S2)を焼成することにより得られたガラスセラミックス配線基板の模式断面図である。
まず、ガラスセラミックス焼結体を構成する成分の原材料として、少なくともガラス成分、セラミックスフィラー、及び複合酸化物を準備する。
このような複合酸化物は、さらに、TiやMn、Cu等の成分を含んでいてもよく、誘電損失等の特性を損なわない範囲で、上記以外の成分を含んでいてもよい。
上述の方法により作製されたグリーンシート10を準備し、各種導体パターン(内部導体パターン15、表面導体パターン16、実装用の表面端子パターン14や、ビア導体パターン13等)を形成し、ガラスセラミックス配線基板用グリーンシート11a〜11dを作製する。
次に、本発明に係るガラスセラミックス焼結体を用いたガラスセラミックス基板とその製造方法を例に、上記とは別の一形態を説明する。なお、以下に示す部分以外は、第1実施形態と同様な構成及び作用効果を有し、重複する記載は一部省略する。
(製造例1)
Al2 O3 、Co3 O4 、TiO2 、MnO、Fe2 O3 、CuOを用意し、仮焼、微粉砕後の組成比が表1に示す値となるようにそれぞれの原材料を秤量し、ボールミルを用いて湿式混合を16時間行った。得られたスラリーを十分に乾燥させた後、大気中、1100℃で2時間保持する仮焼を行い、仮焼体を得た。その後、仮焼体が平均粒径1.0μmになるまでボールミルにより微粉砕した後、微粉砕粉末を乾燥させ、組成A〜Hの複合酸化物粉末を得た。
[ガラスセラミックス焼結体の作製]
ガラス粉末(SiO2 =50質量%、CaO=16質量%、MgO=20質量%、Al2 O3 =5質量%となるディオプサイドを析出する結晶化ガラス粉末)、アルミナフィラー(平均粒径1.5μm)、及び製造例1で得られた複合酸化物粉末を準備し、各試料の組成比が表2に示す値となるように、それぞれの材料を秤量した。
次に、得られたガラスセラミックス焼結体について、組成、比誘電率、誘電損失、相対密度について評価した。結果を表2に示す。なお、各種評価項目については以下の方法にて評価した。
得られたガラスセラミックス焼結体の組成を分析した。組成分析は蛍光X線分析装置(XRF)による分析方法で行った。その結果、各焼結体の組成が仕込み組成(特に、表1および2の組成)と等しいことを確認した。
比誘電率ε及び誘電損失tanδについては、空洞共振器摂動法(JISC2565準拠)を使って2GHzでの特性を評価した。ガラスセラミックス焼結体を所定の形状に成型して評価を行った。具体的には、0.5×0.5×80mmの棒状に、焼結基板から切り出し、その切り出された棒状サンプルを特定の周波数(例えば、2GHz)で共振する空洞共振器に挿入することで測定を行った。また、その空洞共振器は、空洞共振器の共振ピークの状態を測定するためのアジレントテクノロジー(株)製ベクトルネットワークアナライザN5222aおよび解析のためのコンピューターに接続されており、それら一連のシステムにより、測定した。
焼結体の相対密度については、アルキメデス法により比重を測定(Sg)した後、以下の計算式により相対密度とした。
相対密度(%)=Sg/[(ガラスの比重×含有率(%))+(セラミックスフィラーの比重×含有率(%))+ (複合酸化物の比重×含有率(%))]
ガラス粉末(SiO2 =50質量%、CaO=19質量%、MgO=22質量%、Al2 O3 =1質量%、CuO=0.05質量%、SrO=8質量%となるディオプサイドを析出する結晶化ガラス粉末)、アルミナフィラー(平均粒径2.5μm)、及び製造例1で得られた複合酸化物粉末を準備し、各試料の組成比が表3に示す値となるように、それぞれの材料を秤量した以外は、実施例1と同様の方法で、ガラスセラミックス焼結体を作製、評価した。結果を表3に示す。
[ガラスセラミックス配線基板の作製]
ガラス粉末(SiO2 =50質量%、CaO=19質量%、MgO=22質量%、Al2 O3 =1質量%、CuO=0.05質量%、SrO=8質量%となるディオプサイドを析出する結晶化ガラス粉末)、アルミナフィラー(平均粒径2.5μm)、及び製造例1で得られた複合酸化物粉末を準備し、組成比が表3の実施例9に示す値となるように、それぞれの材料を秤量した。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[C1]
ガラス成分、セラミックスフィラー及び複合酸化物を含有するガラスセラミックス焼結体であり、
前記ガラス成分は、少なくともMg、Ca及びSiを含むディオプサイド型酸化物結晶相を析出する結晶化ガラスであり、
前記複合酸化物は、少なくともAl及びCoを含むことを特徴とするガラスセラミックス焼結体。
[C2]
前記複合酸化物は、さらにTiを含むことを特徴とする[C1]に記載のガラスセラミックス焼結体。
[C3]
前記複合酸化物の含有量は、酸化物換算で0.05〜1.5質量%であることを特徴とする[C1]または[C2]に記載のガラスセラミックス焼結体。
[C4]
前記セラミックスフィラーは、Al 2 O 3 であることを特徴とする[C1]〜[C3]のいずれかに記載のガラスセラミックス焼結体。
[C5]
絶縁基体と、配線導体とを有し、
前記絶縁基体が、[C1]〜[C4]のいずれかに記載のガラスセラミックス焼結体からなることを特徴とする配線基板。
1a〜1d 絶縁層
3 ビア導体
4 実装用の表面端子
5 内部導体層
6 表面導体層
10 グリーンシート
11a〜11d ガラスセラミックス配線基板用グリーンシート
12a〜12d ガラスセラミックス基板用グリーンシート
13 ビア導体パターン
14 実装用の表面端子パターン
15 内部導体パターン
16 表面導体パターン
21 ガラスセラミックス配線基板用積層体
22 ガラスセラミックス基板用積層体
101 ガラスセラミックス配線基板
102 ガラスセラミックス基板
Claims (3)
- ガラス成分、セラミックスフィラー及び複合酸化物を含有するガラスセラミックス焼結体であり、
前記ガラス成分は、少なくともMg、Ca及びSiを含むディオプサイド型酸化物結晶相を析出する結晶化ガラスであり、
前記複合酸化物は、少なくともAl及びCoを含み、前記複合酸化物の含有量は、酸化物換算で0.05〜1.5質量%であり、前記セラミックスフィラーは、Al 2 O 3 であることを特徴とするガラスセラミックス焼結体。 - 前記複合酸化物は、さらにTiを含むことを特徴とする請求項1に記載のガラスセラミックス焼結体。
- 絶縁基体と、配線導体とを有し、
前記絶縁基体が、請求項1〜2のいずれかに記載のガラスセラミックス焼結体からなることを特徴とする配線基板。
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