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JP4780995B2 - Glass ceramic sintered body and wiring board using the same - Google Patents
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JP4780995B2 - Glass ceramic sintered body and wiring board using the same - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、電気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ガラスセラミック焼結体およびそれを絶縁基板として用いた配線基板に関するものである。   The present invention relates to a glass-ceramic sintered body that is most suitable for, for example, a wiring board applied to an electrical element storage package, a multilayer wiring board, and the like, and a wiring board using the same.

近年における情報通信技術の急速な発展は、情報通信機器の高周波数化をもたらし、これに伴って、高周波信号を伝送する配線基板では、特に周波数が100MHz以上の高周波信号の伝送損失を低減するために、配線層の低抵抗化と絶縁基板の低誘電率化、低誘電損失化が求められている。そこで、1000℃以下での焼成によって緻密化でき、金、銀、銅等の低抵抗金属を主成分とする配線層との同時焼成が可能であり、誘電率がアルミナの9〜10程度よりも低いガラスセラミックスを絶縁層とする配線基板が提案されている。   The rapid development of information communication technology in recent years has led to higher frequency of information communication equipment, and accordingly, in wiring boards that transmit high-frequency signals, especially to reduce transmission loss of high-frequency signals with a frequency of 100 MHz or higher. In addition, lower resistance of the wiring layer, lower dielectric constant of the insulating substrate, and lower dielectric loss are required. Therefore, it can be densified by firing at 1000 ° C. or lower, and can be simultaneously fired with a wiring layer mainly composed of a low resistance metal such as gold, silver, copper, etc. A wiring board having a low glass ceramic insulating layer has been proposed.

また、シリコンを主体とする半導体素子に関して、近年、微細配線化、高速化が急速に進行している。半導体素子の絶縁膜としては、従来はSiO2が用いられてきたが、この絶縁膜をさらに低誘電率化するため、例えば多孔質化すると、その機械的特性が著しく低下することが良く知られている。   In addition, with regard to semiconductor elements mainly composed of silicon, in recent years, miniaturization and high speed have been rapidly progressing. Conventionally, SiO2 has been used as an insulating film of a semiconductor element. However, it is well known that, for example, if the insulating film is made porous in order to further reduce its dielectric constant, its mechanical characteristics are significantly reduced. Yes.

そこで、このような低誘電率の絶縁膜を使用した半導体素子を半導体素子収納用パッケージ上に実装(以下一次実装と称す)する際に、アンダーフィル剤を硬化させる(キュア工程)際に必要な熱処理や、素子のON/OFFに伴う素子の発熱/冷却に伴って、素子とパッケージ間の熱膨張係数のミスマッチにより熱応力が発生し、半導体素子が破壊してしまうといった問題が懸念されている。さらに、素子が大型化すると熱応力がそれに伴い大きくなるため、素子が破壊する危険性が増大する。   Therefore, when mounting a semiconductor element using such a low dielectric constant insulating film on a package for housing a semiconductor element (hereinafter referred to as primary mounting), it is necessary for curing an underfill agent (curing process). There is a concern that thermal stress is generated due to mismatch of thermal expansion coefficients between the element and the package due to heat treatment or heat generation / cooling of the element due to ON / OFF of the element, and the semiconductor element is destroyed. . Furthermore, since the thermal stress increases with an increase in the size of the device, the risk of the device breaking up increases.

そのため、一次実装に関わる熱応力を低減するために、パッケージの熱膨張係数をシリコンの熱膨張係数(2〜4ppm/℃:40〜400℃)に合わせることが求められている。   Therefore, in order to reduce the thermal stress related to the primary mounting, it is required to match the thermal expansion coefficient of the package with the thermal expansion coefficient of silicon (2 to 4 ppm / ° C .: 40 to 400 ° C.).

例えば、ムライト、石英ガラス、ほう珪酸ガラスからなるガラスセラミック焼結体を絶縁材料とすることで、低熱膨張係数の多層セラミック回路基板が得られることが記載されている(特許文献1参照)。   For example, it is described that a multilayer ceramic circuit board having a low thermal expansion coefficient can be obtained by using a glass ceramic sintered body made of mullite, quartz glass, or borosilicate glass as an insulating material (see Patent Document 1).

また、例えば、SiO、B、K2O、Alからなる硼珪酸ガラスとアルミナ、コージェライト(コーディエライトと同意)、石英ガラスとを組み合わせることにより、低抵抗配線が可能な低誘電率のガラスセラミック基板が得られることが記載されている(特許文献2参照)。
特公平4−058198号公報 特開平5−254923号公報
For example, low resistance wiring is possible by combining a borosilicate glass made of SiO 2 , B 2 O 3 , K 2 O, and Al 2 O 3 with alumina, cordierite (agree with cordierite), and quartz glass. It is described that a glass ceramic substrate having a low dielectric constant can be obtained (see Patent Document 2).
Japanese Patent Publication No. 4-058198 JP-A-5-254923

しかしながら、上記特許文献1、2において、用いた原料である、石英ガラス、ほう珪酸ガラスの2種以上のガラスのうち、石英ガラスとは、一般に、網目形成酸化物であるSiO2の含有量が99.5質量%以上のガラスを指し、非晶質ではあるものの、例えば、代表的には、アルカリ金属酸化物や、アルカリ土類金属酸化物、Bなどの1価の金属元素、2価の金属元素、および3価の金属元素からなり、ガラスの軟化点を低下させる軟化成分をほとんど含んでおらず、非軟化成分であるSiOを99.5質量%以上含有するため、その軟化点が1600度以上と非常に高く、1000℃程度の温度では軟化することはないのであるから、石英ガラスは、ガラスと記載されてはいるもののフィラーとして振る舞い、焼結に寄与することはない。 However, in the above-mentioned Patent Documents 1 and 2, among the two or more types of glass, quartz glass and borosilicate glass, which are the raw materials used, quartz glass generally has a content of SiO 2 that is a network-forming oxide of 99. .5% by mass or more glass, which is amorphous, but typically, for example, monovalent metal elements such as alkali metal oxides, alkaline earth metal oxides, B 2 O 3 , It consists of a valent metal element and a trivalent metal element, contains almost no softening component that lowers the softening point of glass, and contains 99.5% by mass or more of SiO 2 that is a non-softening component. The point is very high at 1600 degrees or more, and since it does not soften at a temperature of about 1000 ° C., quartz glass behaves as a filler although it is described as glass, and contributes to sintering. Never happen.

このような軟化成分を実質的に含有しない、例えば、石英ガラスは製造が困難であるため、一般的なガラスに比べ、2倍以上の単価を有し、非常に高価である。また、一般的なフィラーと比較すると数十倍の単価になる。  For example, quartz glass that does not substantially contain such a softening component is difficult to manufacture, and therefore has a unit price that is twice or more that of general glass and is very expensive. In addition, the unit price is several tens of times higher than that of a general filler.

つまり、このよう軟化成分を実質的に含有しない、例えば、石英ガラスなどのガラスは、焼結性を向上させる機能を具備せず、高価であるため、製造が困難で、しかも、非常に高価なガラスセラミック焼結体となるという課題がある。  That is, such a glass that does not substantially contain a softening component, such as quartz glass, does not have a function of improving sinterability and is expensive, and thus is difficult to manufacture and is very expensive. There is a problem of becoming a glass ceramic sintered body.

しかも、従来の軟化成分を含んだ1種以上のガラスと、軟化成分を実質的に含まない石英ガラスとを用いた上記特許文献1、2に記載されているガラスセラミック焼結体では、低抵抗金属を導体として使用し、かつ低誘電率であるため、比較的周波数の低い信号の伝  In addition, the glass ceramic sintered body described in Patent Documents 1 and 2 using one or more kinds of glass containing a conventional softening component and quartz glass substantially not containing a softening component has low resistance. Because metal is used as a conductor and has a low dielectric constant, signal transmission at a relatively low frequency is possible.
送損失を低減するには優れるものの、未だ、100MHz以上の高周波における誘電損失が大きく、このため高周波での伝送損失が大きくなるという問題がある。Although excellent in reducing the transmission loss, there is still a problem that the dielectric loss at a high frequency of 100 MHz or more is large, and thus the transmission loss at a high frequency becomes large.

例えば、特許文献1、2で用いた石英ガラスに換えて、1000℃以下の温度で軟化する、軟化成分を含んだガラスを用いたとしても、この2種のガラスは焼成の過程で互いに軟化流動して一体化するため、2種以上の異なる組成のガラス相がガラスセラミック焼結体に残存することはなく、ガラスセラミック焼結体には1種のガラス相のみが残ることになる。  For example, instead of the quartz glass used in Patent Documents 1 and 2, even if a glass containing a softening component that softens at a temperature of 1000 ° C. or lower is used, the two types of glass are softened and flowed together during the firing process. Therefore, two or more kinds of glass phases having different compositions do not remain in the glass ceramic sintered body, and only one glass phase remains in the glass ceramic sintered body.

つまり、実質的に軟化成分を含んだ2種以上のガラス相と、結晶とを含むガラスセラミック焼結体については、未だ、報告されていないのである。  That is, a glass ceramic sintered body containing two or more kinds of glass phases substantially containing a softening component and crystals has not been reported yet.

このような実質的に軟化成分を含んだ2種以上のガラス相と、結晶とを含むガラスセラミック焼結体は、従来にない構造を具備することから、従来にない優れた特性を具備するガラスセラミック焼結体となることが期待される。  Such a glass ceramic sintered body containing two or more glass phases substantially containing a softening component and crystals has an unprecedented structure, and thus has an unprecedented excellent characteristic. It is expected to be a ceramic sintered body.

従って、本発明は、軟化成分を酸化物換算した合量で1質量%以上含有する2種以上のガラス相と、結晶とを含み、低誘電率、低誘電損失かつ低熱膨張係数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。 Accordingly, the present invention is a glass ceramic that contains two or more glass phases containing 1% by mass or more of the total amount of the softening component in terms of oxide and crystals, and has a low dielectric constant, low dielectric loss, and low thermal expansion coefficient. It aims at providing a sintered compact and a wiring board using the same.

本発明のガラスセラミック焼結体は、コーディエライトと、SiOを80〜95質量%含有するとともに、B、Al MgO、CaOおよびBaOの群から選ばれる少なくとも1種以上合計量で1〜5質量%含むガラス相α1、該ガラス相とは組成の異なるガラス相α2とを有し、2GHzにおける誘電損失が20×10−4以下、誘電率が7以下であるとともに、40〜400℃における熱膨張係数が5×10−6/℃以下であることを特徴とする。 The glass-ceramic sintered body of the present invention contains cordierite and SiO 2 in an amount of 80 to 95% by mass , and at least one selected from the group consisting of B 2 O 3 , Al 2 O 3 , Mg 2 O, CaO and BaO. a glass phase α1 containing 1-5 wt% or more species in a total amount, and a glass phase α2 of different composition with the glass phase, dielectric loss at 2GHz is 20 × 10 -4 or less, a dielectric constant of 7 or less And a thermal expansion coefficient at 40 to 400 ° C. is 5 × 10 −6 / ° C. or less.

本発明の配線基板は、以上説明したガラスセラミック焼結体からなる絶縁基板と、少なくともその表面に金、銀、銅のいずれかを主体とする配線層とを具備することを特徴とする。   The wiring board of the present invention comprises the insulating substrate made of the glass ceramic sintered body described above, and a wiring layer mainly composed of any one of gold, silver, and copper on at least the surface thereof.

本発明によれば、低誘電率、低誘電損失かつ低熱膨張係数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得ることができる。 According to the present invention, a glass ceramic sintered body having a low dielectric constant, a low dielectric loss, and a low thermal expansion coefficient, and a wiring board using the same can be obtained.

本発明のガラスセラミック焼結体は、図1に示すように、ガラス相αと結晶相βとを有し、前記ガラス相として組成の異なる2相以上(図中α1およびα2)を含有するものであり、コーディエライトと、SiOを80〜95質量%含有するとともに、B、Al MgO、CaOおよびBaOの群から選ばれる少なくとも1種以上合計量で1〜5質量%含むガラス相α1、該ガラス相とは組成の異なるガラス相α2とを有することを特徴とする。ここで、B 、Al 、MgO、CaOおよびBaOは、ガラス相の軟化点を低下させることのできる軟化成分の金属酸化物である。 As shown in FIG. 1, the glass ceramic sintered body of the present invention has a glass phase α and a crystal phase β, and contains two or more phases (α1 and α2 in the figure) having different compositions as the glass phase. , and the a cordierite with containing SiO 2 80 to 95 wt%, B 2 O 3, Al 2 O 3, Mg O, at least one selected from CaO and BaO group of a total of 1 It has a glass phase α1 containing ˜5% by mass and a glass phase α2 having a composition different from that of the glass phase . Here, B 2 O 3 , Al 2 O 3 , MgO, CaO, and BaO are metal oxides of a softening component that can lower the softening point of the glass phase.

なお、この軟化成分を酸化物換算した合量は、XRF(蛍光X線分析)やICP(誘導結合プラズマ)発光分析、原子吸光光度分析、等の組成分析手段、と、TEM(透過型電子顕微鏡)およびそれに付帯したXMA(X線マイクロアナライザー)を用いて求めることができる。   The total amount of the softening component in terms of oxide is the composition analysis means such as XRF (fluorescence X-ray analysis), ICP (inductively coupled plasma) emission analysis, atomic absorption spectrophotometry, etc., and TEM (transmission electron microscope). ) And an XMA (X-ray microanalyzer) attached thereto.

具体的には、TEMを用いてガラス相を特定し、TEMに付帯したXMAを用いて、ガラス相の組成分析を行うことにより各元素の含有量を測定することができる。   Specifically, the content of each element can be measured by specifying a glass phase using TEM and performing composition analysis of the glass phase using XMA attached to the TEM.

但し、XMAでは、N(窒素)よりも原子番号の小さい軽元素の測定が不可能なため、そのような軽元素が含有している場合には、直接TEM−XMAを用いた測定により、各成分の含有量を測定することが不可能である。   However, in XMA, it is impossible to measure a light element having an atomic number smaller than N (nitrogen). Therefore, when such a light element is contained, each of the light elements can be directly measured by using TEM-XMA. It is impossible to measure the content of the components.

従って、その場合には、以下の方法で各成分の含有量を算出する。まず、XRFやICP、原子吸光光度分析法により、ガラスセラミック中に含有している成分の特定を行う。その後、前記と同様にTEM−XMAを用いて各元素の含有量を測定する。   Therefore, in that case, the content of each component is calculated by the following method. First, the component contained in the glass ceramic is identified by XRF, ICP, or atomic absorption spectrophotometry. Thereafter, the content of each element is measured using TEM-XMA in the same manner as described above.

そして、軽元素以外の元素に化学両論組成となる様に酸素を割り当てる。例えば、Si1モル%に対して酸素は2mol%、Al2モルに対して酸素3molを割り当てる。こうして全元素に酸素を割り当てた後、残った酸素のモル数に対応した軽元素を割り当て、その割り当てたモル数を、軽元素の含有量として算出する。   Then, oxygen is allocated to elements other than light elements so as to have a stoichiometric composition. For example, 2 mol% of oxygen is allocated to 1 mol% of Si, and 3 mol of oxygen is allocated to 2 mol of Al. After assigning oxygen to all the elements in this way, a light element corresponding to the number of moles of remaining oxygen is assigned, and the assigned number of moles is calculated as the content of the light element.

従来のガラスセラミック焼結体では、ガラス成分のSiOの含有量を高めるとガラスの軟化点が高くなりすぎるため、1050℃以下での焼結性に対して、ガラス成分のSiOの含有量を増大させるには自ずと限界があった。また、フィラーとして石英ガラスを用いた場合には、コストが増加するという問題があった。 In the conventional glass ceramic sintered body, if the SiO 2 content of the glass component is increased, the softening point of the glass becomes too high, so the content of SiO 2 of the glass component with respect to sinterability at 1050 ° C. or lower. Naturally there was a limit to increasing it. Further, when quartz glass is used as the filler, there is a problem that the cost increases.

これに対して、本発明のガラスセラミック焼結体によれば、SiOの含有量の多いガラス相を含有したガラスセラミック焼結体を、1050℃以下での焼結性を維持したまま実現することができ、これにより低誘電率、低誘電損失かつ低熱膨張係数を実現できるのである。 On the other hand, according to the glass ceramic sintered body of the present invention, a glass ceramic sintered body containing a glass phase containing a large amount of SiO 2 is realized while maintaining sinterability at 1050 ° C. or lower. Thus, a low dielectric constant, a low dielectric loss, and a low thermal expansion coefficient can be realized.

ここで、本発明のガラスセラミック焼結体においては、ガラス相がSiOを80〜95質量%以上含有するものであるために、低誘電率と高周波における誘電損失の低減に効果的である。 Here, in the glass-ceramic sintered body of the present invention, the glass phase contains 80 to 95% by mass or more of SiO 2 , which is effective in reducing the dielectric loss at low dielectric constant and high frequency.

さらに、SiOを80〜95質量%含有するガラス相の割合は、2種以上であっても良く、全ガラス相中に20%以上、さらに30%以上であることが望ましい。 Furthermore, the ratio of the glass phase containing 80 to 95% by mass of SiO 2 may be two or more, and is preferably 20% or more, more preferably 30% or more in the total glass phase.

さらには、このSiOを80〜95質量%含有するガラス相は、ZnO、CaOおよびBaOの群から選ばれる少なくとも1種を1〜5質量%含む。これにより低誘電損失を実現できる。 Furthermore, the glass phase containing 80 to 95% by mass of SiO 2 contains 1 to 5% by mass of at least one selected from the group consisting of ZnO, CaO and BaO. Thereby, low dielectric loss can be realized.

ZnO、CaOおよびBaOの群から選ばれる少なくとも1種は、ガラス相の誘電率と誘電損失を増大させる成分であるため、その含有量が前記範囲よりも多い場合には、誘電率と、誘電損失、特に、高周波における誘電損失が大きくなる恐れがある。   Since at least one selected from the group of ZnO, CaO and BaO is a component that increases the dielectric constant and dielectric loss of the glass phase, when the content is larger than the above range, the dielectric constant and the dielectric loss In particular, the dielectric loss at high frequencies may increase.

また、本発明のガラスセラミック焼結体は、2GHzにおける誘電損失が20×10−4以下、誘電率が7以下であり、さらには、誘電損失を15×10−4以下、最適には10×10−4以下、誘電率は、6.5以下、最適には6.0以下とすることも可能である。 In addition, the sintered glass ceramic of the present invention has a dielectric loss of 2 × 10 −4 or less and a dielectric constant of 7 or less at 2 GHz, and further a dielectric loss of 15 × 10 −4 or less, optimally 10 ×. It can be 10 −4 or less, the dielectric constant is 6.5 or less, and optimally 6.0 or less.

また、本発明のガラスセラミック焼結体は、少なくともSiO:20〜53質量%、B:2〜14質量%、Al:20〜61質量%、MgO:2〜24質量%、を含有し、さらに、ZnO、CaO、SrO、BaOの群から選ばれる少なくとも一種をその合計量で1〜5質量%含有するものである。 The glass ceramic sintered body of the present invention is at least SiO 2: twenty to fifty-three wt%, B 2 O 3: 2~14 wt%, Al 2 O 3: 20~61 wt%, MgO: 2 to 24 mass And at least one selected from the group consisting of ZnO, CaO, SrO and BaO in a total amount of 1 to 5% by mass.

ガラスセラミック焼結体を構成する成分を、上記範囲とした場合には、金、銀、銅といった低抵抗配線と同時焼成が容易で、かつ、アルミナよりも低い誘電率と、低い誘電損失のガラスセラミック焼結体が得られる。   When the components constituting the glass-ceramic sintered body are in the above range, it is easy to fire simultaneously with low resistance wiring such as gold, silver and copper, and has a lower dielectric constant and lower dielectric loss than alumina. A ceramic sintered body is obtained.

上記ガラスセラミック焼結体の組成の特に望ましい範囲は、SiO:25〜48質量%、B:3〜11質量%、Al:28〜55質量%、MgO:4〜18質量%、ZnO、CaO、SrO、BaOの群から選ばれる少なくとも一種をその合計量で1〜5質量%である。 Particularly desirable ranges of the composition of the glass ceramic sintered body are SiO 2 : 25 to 48 mass%, B 2 O 3 : 3 to 11 mass%, Al 2 O 3 : 28 to 55 mass%, MgO: 4 to 18 The total amount of at least one selected from the group of mass%, ZnO, CaO, SrO and BaO is 1 to 5 mass%.

また、本発明のガラスセラミック焼結体は、人体や環境へ与える悪影響を極力抑制するために、Pb、Cd、Asの含有量が、酸化物換算の合量で0.01質量%以下、特に0.005質量%以下、であることが望ましい。   Further, the glass ceramic sintered body of the present invention has a Pb, Cd, As content of 0.01% by mass or less in terms of oxide, particularly in order to suppress adverse effects on the human body and the environment as much as possible. It is desirable that it is 0.005 mass% or less.

さらに、本発明のガラスセラミック焼結体は、結晶相として、アルミナ、ガーナイト、スピネル、ムライト、フォルステライト、エンスタタイト、アノーサイト、スラウソナイト、セルジアン、ジルコニアの群から選ばれる少なくとも一種を含有することが望ましい。これらの結晶相を任意に組み合わせることにより、前記ガラス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、抗折強度といった特性を、用途に応じて調整することができる。   Furthermore, the glass-ceramic sintered body of the present invention may contain at least one selected from the group consisting of alumina, garnite, spinel, mullite, forsterite, enstatite, anorthite, slusonite, serdian and zirconia as a crystalline phase. desirable. By arbitrarily combining these crystal phases, the characteristics of the glass ceramic sintered body, for example, characteristics such as dielectric constant, dielectric loss, thermal expansion coefficient, and bending strength can be adjusted according to the application.

なお、これら結晶相は、ガラス粉末中から析出させても良いし、セラミック粉末として添加しても良く、その形成方法に制約を受けるものではない。   These crystal phases may be precipitated from the glass powder or may be added as a ceramic powder, and the formation method is not limited.

また、本発明のガラスセラミック焼結体をかかる構成とすることにより、40〜400℃における熱膨脹係数を5.0×10−6/℃以下とすることができ、さらには、4.5×10−6/℃以下、最適には4.0×10−6/℃以下とすることも可能である。 Moreover, by setting the glass ceramic sintered body of the present invention as such a configuration, the thermal expansion coefficient at 40 to 400 ° C. can be made 5.0 × 10 −6 / ° C. or less, and further 4.5 × 10 6 It is also possible to set it to −6 / ° C. or less, optimally 4.0 × 10 −6 / ° C. or less.

以下に、ガラスセラミック焼結体の製造方法を説明する。   Below, the manufacturing method of a glass ceramic sintered compact is demonstrated.

ガラスセラミック焼結体の製造方法は、ガラス粉末と、コーディエライト粉末とを混合、成形し、1000℃以下の温度で焼成する工程を具備してなり、かつ焼成工程で前記ガラス粉末を分相させることを特徴とするものである。   The method for producing a glass ceramic sintered body comprises a step of mixing and forming glass powder and cordierite powder and firing at a temperature of 1000 ° C. or less, and separating the glass powder in the firing step. It is characterized by making it.

かかる製造方法により、ガラスセラミック焼結体を製造することにより、低誘電率かつ低誘電損失のガラス相を分相により生成させることができる結果、金、銀、銅等の低抵抗金属との同時焼成が可能で、低い誘電率と、低い誘電損失とを兼ね備えたガラスセラミック焼結体を得ることができる。   By producing a glass-ceramic sintered body by such a production method, a glass phase having a low dielectric constant and low dielectric loss can be generated by phase separation. As a result, simultaneous with a low-resistance metal such as gold, silver, or copper. It is possible to obtain a sintered glass ceramic that can be fired and has both a low dielectric constant and a low dielectric loss.

ここで、ガラスセラミック焼結体の製造方法では、前記ガラス粉末が、焼成中に少なくとも一種の析出結晶相を析出する結晶化ガラスであることが望ましい。   Here, in the method for producing a glass ceramic sintered body, the glass powder is preferably crystallized glass in which at least one kind of precipitated crystal phase is precipitated during firing.

このことにより、結晶化によりガラス粉末の組成が変化する結果、残留ガラスの分相が促進される結果、更なる誘電率、誘電損失を低下させることが可能となる。   As a result, the composition of the glass powder is changed by crystallization, and the phase separation of the residual glass is promoted. As a result, the dielectric constant and dielectric loss can be further reduced.

ここで、析出結晶相として、低誘電率と低誘電損失かつ低熱膨張係数という特性を有するコーディエライト結晶相を析出させることにより、アルミナよりも低い誘電率と、低い誘電損失を具備し、さらには、シリコンチップに近似した低い熱膨張係数を容易に達成することが可能となる。   Here, by depositing a cordierite crystal phase having the characteristics of a low dielectric constant, a low dielectric loss and a low thermal expansion coefficient as a precipitated crystal phase, it has a lower dielectric constant and lower dielectric loss than alumina, and Makes it possible to easily achieve a low thermal expansion coefficient similar to that of a silicon chip.

これは、析出結晶相と同じ結晶であるコーディエライト粉末が、結晶化を促進する核形成剤として働くことにより、残留ガラス相の分相をさらに促進させることが可能となり、さらなる低誘電損失化を図ることができるためである。   This is because cordierite powder, which is the same crystal as the precipitated crystal phase, acts as a nucleating agent that promotes crystallization, thereby further promoting the phase separation of the residual glass phase, further reducing dielectric loss. It is because it can plan.

また、ガラスセラミック焼結体の製造方法では、ガラス粉末として、少なくともSiO、Al、MgO、Bを含むほう珪酸系ガラス粉末を60〜99.5質量%と、コーディエライト粉末0.5〜20質量%とを用い、これに、アルミナ、ガーナイト、スピネル、ムライト、フォルステライト、エンスタタイト、アノーサイト、スラウソナイト、セルジアン、ジルコニア、CaZrO、CaSiOの群から選ばれる少なくとも一種の金属酸化物粉末を0〜35質量%添加することが望ましい。 In the manufacturing method of a glass ceramic sintered body, as the glass powder, at least SiO 2, Al 2 O 3, MgO, a borosilicate glass powder containing B 2 O 3 from 60 to 99.5 wt%, Kodie 0.5 to 20% by mass of light powder, and at least selected from the group consisting of alumina, garnite, spinel, mullite, forsterite, enstatite, anorthite, slusonite, serdian, zirconia, CaZrO 3 and CaSiO 3 It is desirable to add 0 to 35 mass% of one kind of metal oxide powder.

このように、ガラス粉末、コーディエライト粉末及び金属酸化物の組み合わせとすることにより、ガラスの軟化流動によりフィラーの最配列が効率よく行われる結果、より低温で、より短時間に、気孔の少ない緻密な焼結体を得ることができる。なお、上記ほう珪酸系ガラス粉末およびコーディエライト粉末の粒径は、0.5〜10μm、望ましくは0.8〜7μm、最適には1〜5μmである。   As described above, the combination of the glass powder, cordierite powder, and metal oxide allows the fillers to be efficiently aligned by the softening flow of the glass. As a result, the pores are reduced at a lower temperature and in a shorter time. A dense sintered body can be obtained. The particle size of the borosilicate glass powder and cordierite powder is 0.5 to 10 μm, preferably 0.8 to 7 μm, and most preferably 1 to 5 μm.

ほう珪酸系ガラス粉末の量を上記範囲に限定したのは、ガラス粉末の量が60重量%未満であると、1000℃以下の低温で焼結体を緻密化することができなくなるためであり、逆に99.5重量%より多いと、焼成時に焼結体がガラスの流動により原形を保てなくなるためである。ほう珪酸系ガラス粉末のさらに望ましい範囲は、65〜88.5質量%である。   The reason why the amount of the borosilicate glass powder is limited to the above range is that when the amount of the glass powder is less than 60% by weight, the sintered body cannot be densified at a low temperature of 1000 ° C. or less. On the other hand, if the amount is more than 99.5% by weight, the sintered body cannot maintain its original shape due to the flow of glass during firing. A more desirable range of the borosilicate glass powder is 65 to 88.5% by mass.

ここで、SiO、Al、MgOはコーディエライト結晶相をガラスから析出させ、より低い熱膨脹係数と誘電率とを得るために有効であり、また、Bはガラスの軟化点を下げる効果が特に高い軟化成分である。 Here, SiO 2 , Al 2 O 3 , and MgO are effective for precipitating the cordierite crystal phase from the glass to obtain a lower thermal expansion coefficient and dielectric constant, and B 2 O 3 is used for softening the glass. It is a softening component that has a particularly high effect of lowering the point.

一方、コーディエライト粉末は、前述のように、低誘電率、低誘電損失、低熱膨張係数を示し、かつガラス粉末中からコーディエライト粉末を核として、より多くのコーディエライト結晶相を析出させることが可能となるため、ガラスの分相を促進させ、より低い誘電率とより低い誘電損失、さらには低い熱膨張係数を実現できる。   On the other hand, cordierite powder has a low dielectric constant, low dielectric loss, and low thermal expansion coefficient as described above, and more cordierite crystal phases are precipitated from the glass powder with cordierite powder as the core. Therefore, the phase separation of the glass can be promoted, and a lower dielectric constant, a lower dielectric loss, and a lower thermal expansion coefficient can be realized.

ここで、コーディエライト粉末の量を、0.5質量%以上とすることで焼結体の熱膨張係数をシリコンと近似した値にまで低下させることが容易となり、また、20質量%以下とすることで1000℃以下の低温で焼結体を緻密化することが可能となる。   Here, by making the amount of cordierite powder 0.5% by mass or more, it becomes easy to lower the thermal expansion coefficient of the sintered body to a value approximated to silicon, and 20% by mass or less. By doing so, it becomes possible to densify the sintered body at a low temperature of 1000 ° C. or lower.

さらに、金属酸化物粉末の量を、上記範囲内とすることが望ましいのは、この金属酸化物粉末の量を35質量%以下とすることで、1000℃以下の低温で焼結体を緻密化することが容易となるためである。なお、前記コーディエライト粉末のより望ましい範囲は、1.5〜15質量%、金属酸化物粉末のより望ましい範囲は、10〜30質量%である。   Furthermore, it is desirable that the amount of the metal oxide powder is within the above range. By making the amount of the metal oxide powder 35% by mass or less, the sintered body is densified at a low temperature of 1000 ° C. or less. It is because it becomes easy to do. The more preferable range of the cordierite powder is 1.5 to 15% by mass, and the more preferable range of the metal oxide powder is 10 to 30% by mass.

さらに、ガラスセラミック焼結体の製造方法では、ほう珪酸系ガラス粉末が、少なくともSiO:30〜55重量%、Al:15〜40質量%、MgO:3〜25質量%、B:2〜15質量%、BaO:10〜40質量%を含有し、さらに、ZnO、CaO、SrO、BaOの群から選ばれる少なくとも一種以上をその合計量で0〜10質量%含有するものを用いることが望ましい。 Furthermore, in the manufacturing method of a glass ceramic sintered body, borosilicate glass powder is at least SiO 2: 30 to 55 wt%, Al 2 O 3: 15~40 wt%, MgO: 3 to 25 wt%, B 2 O 3 : 2 to 15% by mass, BaO: 10 to 40% by mass, and further containing at least one selected from the group consisting of ZnO, CaO, SrO and BaO in a total amount of 0 to 10% by mass It is desirable to use

ほう珪珪酸系ガラスの成分が上記範囲内であることが望ましいのは、緻密な焼結体を得るために最適な軟化特性を得ると同時に、分相を効果的に促進できるためである。逆に、ほう珪酸ガラス粉末の組成が、上記範囲から逸脱すると、1000℃以下の焼成温度にて
望ましい磁器特性を有するガラスセラミック焼結体を得ることが困難となる。
The reason why the component of the borosilicate glass is within the above-mentioned range is that optimum softening characteristics for obtaining a dense sintered body can be obtained and phase separation can be effectively promoted. Conversely, if the composition of the borosilicate glass powder deviates from the above range, it becomes difficult to obtain a glass ceramic sintered body having desirable ceramic characteristics at a firing temperature of 1000 ° C. or less.

また、ZnO、CaO、BaOは、ほう珪酸系ガラスの軟化挙動を制御しつつ、ガーナイト結晶相、アノーサイト結晶相、スラウソナイト結晶相、セルジアン結晶相等をガラス中から析出させ磁器特性を制御することが可能となる。さらに、CaOはガラスセラミック焼結体の耐薬品性を向上させるために効果的である。   In addition, ZnO, CaO, and BaO can control porcelain characteristics by precipitating garnite crystal phase, anorthite crystal phase, sulsonite crystal phase, Serdian crystal phase, etc. from the glass while controlling the softening behavior of borosilicate glass. It becomes possible. Furthermore, CaO is effective for improving the chemical resistance of the glass ceramic sintered body.

ほう珪珪酸系ガラスの成分のより望ましい範囲は、SiO:35〜50重量%、Al:20〜35質量%、MgO:5〜20質量%、B:4〜12質量%、BaO:10〜40質量%、ZnO、CaO、BaOの群から選ばれる少なくとも一種以上をその合計量で0〜10質量%である。 More desirable ranges of the components of the borosilicate glass are SiO 2 : 35 to 50% by weight, Al 2 O 3 : 20 to 35% by weight, MgO: 5 to 20% by weight, B 2 O 3 : 4 to 12% by weight. %, BaO: 10 to 40% by mass, and at least one selected from the group consisting of ZnO, CaO and BaO is 0 to 10% by mass in total.

ガラスセラミック焼結体の製造方法では、前記金属酸化物粉末が、アルミナ、ガーナイト、スピネル、ムライト、フォルステライト、エンスタタイト、アノーサイト、スラウソナイト、セルジアン、ジルコニア、CaZrO、CaSiOの群から選ばれる少なくとも一種を含有することが望ましい。 In the method for producing a glass ceramic sintered body, the metal oxide powder is selected from the group consisting of alumina, garnite, spinel, mullite, forsterite, enstatite, anorthite, slausonite, serdian, zirconia, CaZrO 3 and CaSiO 3. It is desirable to contain at least one kind.

ガラスセラミック焼結体の製造方法では、アルミナ、ガーナイト、スピネル、ムライト、フォルステライト、エンスタタイト、アノーサイト、スラウソナイト、セルジアン、ジルコニア、CaZrO、CaSiOの群から選ばれる少なくとも一種これらの金属酸化物粉末を任意に組み合わせることにより、ガラスセラミック焼結体の誘電率、誘電損失、熱膨張係数、抗折強度といった特性を、用途に応じて調整することができる。特に、抗折強度を高めるためにアルミナ、耐薬品性を向上させるためにジルコニア、CaZrO3を選択することが効果的である。 In the method for producing a glass ceramic sintered body, at least one of these metal oxides selected from the group consisting of alumina, garnite, spinel, mullite, forsterite, enstatite, anorthite, slausonite, serdian, zirconia, CaZrO 3 and CaSiO 3 By arbitrarily combining the powders, characteristics such as dielectric constant, dielectric loss, thermal expansion coefficient, and bending strength of the glass ceramic sintered body can be adjusted according to the application. In particular, it is effective to select alumina for increasing the bending strength and zirconia and CaZrO3 for improving chemical resistance.

なお、本発明では、例えば、石英ガラスを用いることなく、低誘電率のガラス相を実現できるのであるが、フィラーとして石英ガラスを用いることを否定するものではなく、必要に応じて、適宜、用いても良いことは言うまでもない。   In the present invention, for example, a glass phase having a low dielectric constant can be realized without using quartz glass. However, this does not deny the use of quartz glass as a filler, and it is appropriately used as necessary. Needless to say.

図2に、以上説明したガラスセラミック焼結体を絶縁層として用いた本発明の配線基板を示す。   FIG. 2 shows a wiring board of the present invention using the glass ceramic sintered body described above as an insulating layer.

図2に、示すように、本発明の配線基板3は、絶縁基板1と少なくともその表面に金、銀、銅のいずれかを主体とする配線層5を具備し、かつ絶縁基板1が、本発明のガラスセラミック焼結体1で構成されていることを特徴とするものである。   As shown in FIG. 2, the wiring board 3 of the present invention comprises an insulating substrate 1 and a wiring layer 5 mainly composed of gold, silver, or copper on at least the surface thereof. The glass-ceramic sintered body 1 of the present invention is used.

そして、本発明の配線基板3は、絶縁基板1を、本発明のガラスセラミック焼結体1で構成することで、例えば、誘電率、強度などの絶縁基板1の重要な特性を制御することができる。特に、誘電率、誘電損失に関しては、非常に優れた特性を達成することができ、特に、MPU等の高周波用途に好適に用いることができる。   The wiring substrate 3 of the present invention can control important characteristics of the insulating substrate 1 such as dielectric constant and strength by configuring the insulating substrate 1 with the glass ceramic sintered body 1 of the present invention. it can. In particular, with respect to dielectric constant and dielectric loss, very excellent characteristics can be achieved, and in particular, it can be suitably used for high frequency applications such as MPU.

以下に、本発明の配線基板3の製造方法を説明する。   Below, the manufacturing method of the wiring board 3 of this invention is demonstrated.

まず、例えば、少なくともSiO:20〜53質量%、B:2〜14質量%、Al:20〜61質量%、MgO:2〜24質量%、を含有し、さらに、ZnO、CaO、SrO、BaOの群から選ばれる少なくとも一種をその合計量で0〜10質量%含有するガラス粉末と、コーディエライト粉末とを、適量秤量し、適当な有機樹脂バインダー、溶媒等を添加、混合した後、所望の成形手段、例えば、金型プレス、冷間静水圧プレス、射出成形、押出し成形、ドクターブレード法、カレンダーロール法、圧延法等により任意の形状に成形する。特にグリーンシートを作製するには、ドクターブレード法が好
適である。
First, for example, at least SiO 2 : 20 to 53% by mass, B 2 O 3 : 2 to 14% by mass, Al 2 O 3 : 20 to 61% by mass, MgO: 2 to 24% by mass, A suitable amount of a glass powder containing 0 to 10% by mass of at least one selected from the group of ZnO, CaO, SrO, and BaO and cordierite powder is weighed, and an appropriate organic resin binder, solvent, etc. After adding and mixing, it is molded into an arbitrary shape by a desired molding means such as a die press, cold isostatic pressing, injection molding, extrusion molding, doctor blade method, calendar roll method, rolling method and the like. In particular, a doctor blade method is suitable for producing a green sheet.

次に、このセラミックグリーンシートにビアホール導体を形成するための貫通穴をパンチングやレーザー加工法などにより形成してその貫通穴内に、Cu、Ag、Auの群から選ばれる少なくとも一種以上を主成分として含有する導体ペーストを充填するとともに、導体ペーストをスクリーン印刷法やグラビア印刷法等の印刷法、あるいは表面に形成した所定の配線パターンの金属箔を形成した転写フィルムを前記グリーンシート表面に転写すること等によって、内部配線層や接続用電極のパターンを形成する。そして、必要に応じて上記と同様にしてメタライズ配線層やビアホール導体を形成したグリーンシートを積層する。   Next, a through hole for forming a via hole conductor is formed in the ceramic green sheet by punching or laser processing, and at least one selected from the group of Cu, Ag, Au is contained as a main component in the through hole. Filling the containing conductive paste, and transferring the conductive paste to a printing method such as a screen printing method or a gravure printing method or a transfer film formed with a metal foil of a predetermined wiring pattern formed on the surface to the green sheet surface The pattern of the internal wiring layer and the connection electrode is formed by, for example. Then, if necessary, a green sheet on which a metallized wiring layer and a via-hole conductor are formed is laminated in the same manner as described above.

次に、上記の成形体を焼成するにあたり、まず、成形のために配合したバインダー成分を除去する。バインダーの除去は、導体材料としてAg、Au、を使用する際には500℃前後の大気雰囲気中で行い、導体材料としてCuを用いる場合には、700℃前後の水蒸気を含有する窒素雰囲気中で行われる。   Next, when the above-mentioned molded body is fired, first, the binder component blended for molding is removed. The removal of the binder is performed in an air atmosphere around 500 ° C. when using Ag, Au as the conductor material, and in a nitrogen atmosphere containing water vapor around 700 ° C. when using Cu as the conductor material. Done.

そして、700〜1000℃の酸化性雰囲気または非酸化性雰囲気中で0.2〜10時間、特に0.5〜5時間焼成することにより、前記ガラス粉末を分相させることにより、ガラス相α1、α2を形成させる。   The glass powder is phase-separated by baking for 0.2 to 10 hours, particularly 0.5 to 5 hours in an oxidizing or non-oxidizing atmosphere at 700 to 1000 ° C. α2 is formed.

なお、上記焼成についてはCu等の導体材料と同時焼成する場合には、導体材料が酸化しない、窒素、窒素/水蒸気混合、窒素/水素混合雰囲気などの非酸化性雰囲気中で焼成される。これによって、接続用電極及び内部配線層、ビアホール導体を有する配線基板3を得ることができる。   In addition, about the said baking, when co-firing with conductor materials, such as Cu, it calcinates in non-oxidizing atmospheres, such as nitrogen, nitrogen / water vapor | steam mixing, nitrogen / hydrogen mixing atmosphere, where a conductor material is not oxidized. As a result, the wiring substrate 3 having connection electrodes, internal wiring layers, and via-hole conductors can be obtained.

このとき、上記焼成温度が700℃より低いか、焼成時間が0.2時間より短いと、分相が不十分となり、誘電率、誘電損失の低下効果が不十分となる恐れがあり、逆に焼成温度が1000℃を越えるか、焼成時間が10時間より長いと、焼結体中のボイドが多くなったり、焼結体の形状が崩れてしまう恐れがある。   At this time, if the firing temperature is lower than 700 ° C. or the firing time is shorter than 0.2 hours, the phase separation may be insufficient, and the effect of reducing the dielectric constant and dielectric loss may be insufficient. If the firing temperature exceeds 1000 ° C. or the firing time is longer than 10 hours, the voids in the sintered body may increase or the shape of the sintered body may collapse.

そして、この配線基板3の表面に、半導体素子等の電気素子を搭載し、内部配線層、ビアホール導体を通じて接続用電極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、図中で示される半田を用いたフリップチップ実装や、ワイヤボンディング、さらには配線層上に直接搭載させて接続させる形態が好適である。   An electrical element such as a semiconductor element is mounted on the surface of the wiring board 3 and connected to the connection electrode through the internal wiring layer and via-hole conductor so that signals can be transmitted. As the connection method, flip-chip mounting using solder shown in the drawing, wire bonding, and further a mode of directly mounting on the wiring layer and connecting are preferable.

なお、電気素子としては、半導体素子に限定されるものではなく、各種コンデンサやフィルター、等の電子部品を複数個実装することも可能である。   Note that the electric element is not limited to a semiconductor element, and a plurality of electronic components such as various capacitors and filters can be mounted.

さらに、電気素子と配線基板3との間隙にアンダーフィル剤を充填、硬化させたり、電気素子上にポッティング樹脂を被覆し、硬化させるか、絶縁基板3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蓋体をガラス、樹脂、ロウ材等の接着剤により接合することにより、電気素子を実装した配線基板3を作製することができる。   Furthermore, an underfill agent is filled in the gap between the electric element and the wiring board 3 and cured, or a potting resin is coated on the electric element and cured, or the same kind of insulating material as the insulating substrate 3 or other insulating materials Alternatively, the wiring board 3 on which the electric element is mounted can be manufactured by bonding a lid made of a metal or the like having good heat dissipation properties with an adhesive such as glass, resin, or brazing material.

また、配線基板3の下面に、低融点半田からなる半田によって高融点半田からなる半田ボールを接続する。そして、この配線基板をプリント基板に実装する場合には、プリント基板の表面に、前記パッケージの半田ボールを半田を介してプリント配線基板の接続用電極上に載置し、半田リフロー処理することによって、配線基板3をプリント基板上に二次実装することができる。   Further, a solder ball made of high melting point solder is connected to the lower surface of the wiring board 3 by solder made of low melting point solder. When this wiring board is mounted on a printed board, the solder balls of the package are placed on the connection electrodes of the printed wiring board via solder on the surface of the printed board, and solder reflow processing is performed. The wiring board 3 can be secondarily mounted on the printed board.

本発明の配線基板の効果を確認すべく、以下のようにして評価用の多層配線基板を作製した。まず、表1に示した組成のガラスを準備した。なお、平均粒径は2μmとした。   In order to confirm the effect of the wiring board of the present invention, a multilayer wiring board for evaluation was produced as follows. First, a glass having the composition shown in Table 1 was prepared. The average particle size was 2 μm.

これらのガラス粉末に対して、平均粒径が1〜2μmの表2に示すフィラー粉末を用いて、表2の組成に従い混合した。   These glass powders were mixed according to the composition of Table 2 using filler powders shown in Table 2 having an average particle diameter of 1 to 2 μm.

そして、この混合物に有機バインダ、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。さらに、このグリーンシートを所望の厚さになるように複数枚積層し、60℃の温度で10MPaの圧力を加えて熱圧着した。   Then, an organic binder, a plasticizer, and toluene were added to this mixture to prepare a slurry, and then a green sheet having a thickness of 300 μm was produced using this slurry by a doctor blade method. Further, a plurality of the green sheets were laminated so as to have a desired thickness, and thermocompression bonded by applying a pressure of 10 MPa at a temperature of 60 ° C.

得られた積層体を窒素雰囲気中、750℃で脱バインダ処理した後、200℃/時間で昇温して、大気中で表2の条件にて焼成して絶縁基板評価用のガラスセラミック焼結体を得た。   The obtained laminate was treated to remove the binder at 750 ° C. in a nitrogen atmosphere, then heated at 200 ° C./hour, and fired in the air under the conditions shown in Table 2 to sinter the glass ceramic for evaluation of the insulating substrate. Got the body.

得られた焼結体について、TEM(透過型電子顕微鏡)およびTEM付属のXMA(X線マイクロアナライザー)を用いて分相の有無と、ガラス相のSiO2の含有量を測定した。このとき、分相しているものに関しては、SiO2の含有量が多い方をα1とし、分相のないものに関しては、ガラス相全体をα1とみなして測定を行った。   About the obtained sintered compact, the presence or absence of phase separation and the content of SiO2 in the glass phase were measured using TEM (transmission electron microscope) and XMA (X-ray microanalyzer) attached to TEM. At this time, for the phase-separated one, the one having a larger SiO2 content was α1, and for the one without the phase-separated, the whole glass phase was regarded as α1 and measured.

また、50mm□、厚さ1.0mmに加工し、空洞共振器法にて2GHzにおける誘電率および誘電損失を測定した。   Moreover, it processed to 50 mm □ and thickness 1.0mm, and measured the dielectric constant and dielectric loss in 2 GHz with the cavity resonator method.

さらに、焼結体を2mm□、長さ18mmに加工し、10℃/分の速度で焼温しながらレーザー測距計にて寸法変化を測定することにより、40〜400℃における熱膨張係数を測定した。   Furthermore, the sintered body was processed to 2 mm □ and 18 mm in length, and the dimensional change was measured with a laser rangefinder while firing at a rate of 10 ° C./min. It was measured.

また、焼結体を粉砕し、結晶相をX線回折測定から同定し、主ピーク強度の大きい順に並べた。以上の測定結果を表2に示す。

Figure 0004780995
In addition, the sintered bodies were pulverized, the crystal phases were identified from the X-ray diffraction measurement, and arranged in descending order of main peak intensity. The above measurement results are shown in Table 2.
Figure 0004780995

Figure 0004780995
Figure 0004780995

表1〜2の結果から明らかなように、本発明に基づき、ガラス相が分相した、試料No.1、2、4、6、8〜18では、2GHzにおける誘電率が7以下、誘電損失が20×10−4以下、さらには40〜400℃における熱膨張係数も5×10−6/℃以下と良好な値を示した。 As is clear from the results in Tables 1 and 2, the sample No. 1 was obtained by separating the glass phase based on the present invention. 1, 2, 4, 6, 8 to 18, the dielectric constant at 2 GHz is 7 or less, the dielectric loss is 20 × 10 −4 or less, and the thermal expansion coefficient at 40 to 400 ° C. is also 5 × 10 −6 / ° C. or less. And showed good values.

それに対して、ガラス相が分相しない試料No.3、5、7、19〜22では、誘電損失が大きくなった。   On the other hand, sample no. In 3, 5, 7, and 19-22, the dielectric loss became large.

実施例1の試料No.1、2、4、6、8〜18の原料粉末に対して、アクリル系バインダと可塑剤とトルエンを添加、混合し、ドクターブレード法によって厚み300μmのグリーンシートを作製した。次に、該グリーンシートの所定位置にビアホールを形成し、銅を主成分とする導体ペーストを充填した後、スクリーン印刷法により前記導体ペーストを用いてグリーンシート表面に配線層を形成した。   Sample No. 1 of Example 1 An acrylic binder, a plasticizer, and toluene were added to and mixed with the raw material powders of 1, 2, 4, 6, 8 to 18, and a green sheet having a thickness of 300 μm was produced by a doctor blade method. Next, via holes were formed at predetermined positions on the green sheet and filled with a conductor paste mainly composed of copper, and then a wiring layer was formed on the surface of the green sheet using the conductor paste by a screen printing method.

そして、前記配線層を形成したグリーンシートを位置合わせしながら4枚積層、熱圧着した。この積層体を水蒸気含有窒素中、表2に示す焼成条件にて焼成し、銅を主成分とする配線層を具備する多層配線基板を作製した。   Then, four green sheets on which the wiring layer was formed were stacked and thermocompression bonded while being aligned. This laminate was fired in steam-containing nitrogen under the firing conditions shown in Table 2 to produce a multilayer wiring board having a wiring layer mainly composed of copper.

得られた配線基板について、配線層の導通と2GHzにおける伝送特性を確認したところ、断線等がなく、低抵抗で良好な導通特性と良好な伝送特性を示した。   With respect to the obtained wiring board, the continuity of the wiring layer and the transmission characteristics at 2 GHz were confirmed. As a result, there was no disconnection or the like, and a low resistance and good continuity characteristics and good transmission characteristics were shown.

さらに、上記グリーンシートの表面に、銅を主体とした導体ペーストをスクリーン印刷法にて、パッケージAの表面には、0.12mmφのパッドをマトリックス状に配設したフリップチップパッドを形成し、裏面には1mmφのパッドをマトリックス状に配設したボールパッドを形成した。焼成後の形状が30mm□、厚み1.5mmとなるようにグリーンシートを積層、切断後、表2に示す条件にて焼成した。得られた配線基板にNi−Auめっきを施した後、上記パッド上に共晶半田ペーストを印刷し、1.2mmφの高温半田ボールを位置合わせして載置し、リフロー処理を行うことにより、高温半田ボールを搭
載した配線基板Aを作製した。
Further, a conductive paste mainly composed of copper is formed on the surface of the green sheet by a screen printing method, and a flip chip pad is formed on the surface of the package A with 0.12 mmφ pads arranged in a matrix. A ball pad having 1 mmφ pads arranged in a matrix was formed. The green sheets were laminated and cut so that the shape after firing was 30 mm □ and the thickness was 1.5 mm, and then fired under the conditions shown in Table 2. After performing Ni-Au plating on the obtained wiring board, printing a eutectic solder paste on the pad, aligning and placing a 1.2 mmφ high-temperature solder ball, and performing a reflow process, A wiring board A on which high-temperature solder balls were mounted was produced.

次に、シリコンを主体とする熱膨張係数が3×10−6/℃の半導体素子5をパッケージAの表面に、半田ボールを位置合わせして載置し、リフロー処理を行った後、エポキシ樹脂からなるアンダーフィル剤を半導体素子とパッケージAとの間隙に注入し、硬化させることにより半導体素子をフリップチップ実装した。   Next, the semiconductor element 5 mainly composed of silicon and having a thermal expansion coefficient of 3 × 10 −6 / ° C. is placed on the surface of the package A with solder balls aligned and subjected to a reflow process, and then an epoxy resin. A semiconductor element was flip-chip mounted by injecting an underfill agent consisting of the above into the gap between the semiconductor element and the package A and curing it.

一次実装を行ったサンプルを、0〜100℃の温度範囲で温度サイクル試験を、2000サイクル行った。その結果、いずれの試料も、2000サイクルまで断線や半導体素子の破壊等がなく、良好な接続部の長期信頼性を示した。   The sample subjected to the primary mounting was subjected to a temperature cycle test in the temperature range of 0 to 100 ° C. for 2000 cycles. As a result, none of the samples showed disconnection or destruction of the semiconductor element until 2000 cycles, and showed good long-term reliability of the connection part.

本発明のガラスセラミック焼結体の組織を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure | tissue of the glass ceramic sintered compact of this invention. 本発明のガラスセラミック焼結体を絶縁基板とする配線基板の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the wiring board which uses the glass ceramic sintered compact of this invention as an insulating substrate.

α1 ガラス相
α2 ガラス相
β 結晶相
1 絶縁基板
3 配線基板
5 配線層
α1 Glass phase α2 Glass phase β Crystal phase 1 Insulating substrate 3 Wiring substrate 5 Wiring layer

Claims (2)

コーディエライトと、SiOを80〜95質量%含有するとともに、B、Al MgO、CaOおよびBaOの群から選ばれる少なくとも1種以上合計量で1〜5質量%含むガラス相α1、該ガラス相とは組成の異なるガラス相α2とを有し、2GHzにおける誘電損失が20×10−4以下、誘電率が7以下であるとともに、40〜400℃における熱膨張係数が5×10−6/℃以下であることを特徴とするガラスセラミック焼結体。 And cordierite, as well as containing SiO 2 80 to 95 wt%, B 2 O 3, Al 2 O 3, Mg O, 1~5 wt in total amount of at least one or more selected from CaO and BaO group of % Glass phase α1 and glass phase α2 having a composition different from that of the glass phase , the dielectric loss at 2 GHz is 20 × 10 −4 or less, the dielectric constant is 7 or less, and the heat at 40 to 400 ° C. A glass-ceramic sintered body having an expansion coefficient of 5 × 10 −6 / ° C. or less. 請求項1に記載のガラスセラミック焼結体からなる絶縁基板と、少なくともその表面に金、銀、銅のいずれかを主体とする配線層とを具備することを特徴とする配線基板。   A wiring substrate comprising the insulating substrate made of the glass ceramic sintered body according to claim 1 and a wiring layer mainly composed of gold, silver, or copper on at least a surface thereof.
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