專利名稱：低溫共燒陶瓷材料和使用該材料的多層配線板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括玻璃成份和陶瓷成份的玻璃-陶瓷基板，即低溫共燒陶瓷材料和使用該材料的多層配線板。
背景技術(shù)：
在用于半導(dǎo)體芯片的絕緣配線板中，公開了與玻璃-陶瓷基板(低溫共燒陶瓷(LTCC基板))有關(guān)的技術(shù)，該基板可以在不高于1000℃的低溫下燒制，以與導(dǎo)體材料和電阻材料同時燒制(參見例如日本專利申請1-132194和日本專利申請5-211006)。該基板以下面的方式生產(chǎn)以構(gòu)成多層配線板首先，形成生片(green sheet)；在生片表面上用導(dǎo)體材料和電阻材料印刷傳導(dǎo)線；層疊并壓制多個印刷后的生片，以形成層疊材料；然后燒制該層疊材料。該基板被用作LTCC模塊，例如高頻疊加模塊、天線轉(zhuǎn)換模塊和過濾模塊。
為了制造多層配線板的目的，例如，公開了將被用于玻璃-陶瓷基板的瓷組合物(參見例如日本專利申請2004-83373)，即高熱膨脹的瓷組合物，其包括玻璃、填料和堇青石，玻璃包括SrO，填料包括線性熱膨脹系數(shù)在40到400℃的范圍內(nèi)為6×10-6/℃或更大的金屬氧化物。這里，日本專利申請2004-83373描述到，優(yōu)選地使用例如石英、鎂橄欖石或頑火輝石作為金屬氧化物。在這種方式下，日本專利申請2004-83373的主要目的是提供這種具有高熱膨脹和低介電常數(shù)的低溫燒制瓷，其是具有8×10-6/℃到15×10-6/℃線性熱膨脹系數(shù)的高熱膨脹以及具有在1MHz下小于7的介電常數(shù)的低介電常數(shù)的瓷器。

發(fā)明內(nèi)容
(待解決的問題)
近年來，為了提高生產(chǎn)效率，在很多情況下，以共同基板(collective substrate)的形式進行燒制，以由一個基板生產(chǎn)出多個產(chǎn)品。這時，為了維持從該共同基板生產(chǎn)的產(chǎn)品的精確度，對共同基板平坦度的要求越來越高。
同時，為了增加LTCC模塊的封裝密度并減小其尺寸，期望多層配線板不僅通過層疊具有相同介電常數(shù)的玻璃-陶瓷混合層來形成，還通過層疊具有不同介電常數(shù)的玻璃-陶瓷混合層來形成。
但是，當多層配線板通過層疊具有不同組成以產(chǎn)生不同介電常數(shù)的玻璃-陶瓷混合層來形成時，就會出現(xiàn)下面的問題，即燒制產(chǎn)品會翹曲，因為具有不同組成的玻璃-陶瓷混合層具有不同的線性熱膨脹系數(shù)。
為了解決燒制產(chǎn)品翹曲的問題，以在層疊方向上的對稱結(jié)構(gòu)層疊生片，以抵消生片之間線性熱膨脹系數(shù)的差別，從而防止燒制產(chǎn)品翹曲。但是，為了提高基板設(shè)計中的靈活度以及靈活地響應(yīng)用戶需求，期望即使燒制產(chǎn)品不是以對稱結(jié)構(gòu)形成的，燒制產(chǎn)品的翹曲也很小。
因此，本發(fā)明的第一目的是提供具有控制在預(yù)定范圍內(nèi)的線性熱膨脹系數(shù)和高介電常數(shù)的低溫共燒陶瓷材料，即，通過在多層配線板中插入具有高容量的電容器層來減小模塊的厚度和大小。此外，本發(fā)明的第二目的是即使燒制產(chǎn)品在多層配線板中不具有對稱結(jié)構(gòu)，也能減小它的翹曲，從而提高基板設(shè)計中的靈活度，其中在多層配線板中層疊有具有不同組成的玻璃-陶瓷混合層。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過向材料中添加堇青石或莫來石作為填料，并且通過增加或減少堇青石或莫來石的含量，就可以容易地控制低溫共燒陶瓷材料的線性熱膨脹系數(shù)，并且已經(jīng)完成了本發(fā)明。
即，根據(jù)本發(fā)明的低溫共燒陶瓷材料，其特征在于包括60～78％體積比的玻璃，該玻璃組成為46～60％質(zhì)量比的SiO2、0.5～5％質(zhì)量比的B2O3、6～17.5％質(zhì)量比的Al2O3以及25～45％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物，至少60％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物是SrO；大于0到不大于16％體積比的氧化鋁；10～26％體積比的氧化鈦；以及2～15％體積比的堇青石。下文中稱其為低溫共燒陶瓷材料(I)。通過添加氧化鈦和氧化鋁以及同時添加堇青石作為填料，有可能保持高介電常數(shù)，并且可能根據(jù)堇青石的含量容易地控制線性熱膨脹系數(shù)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的低溫共燒陶瓷材料，其特征在于包括60～78％體積比的玻璃，該玻璃組成為46～60％質(zhì)量比的SiO2、0.5～5％質(zhì)量比的B2O3、6～17.5％質(zhì)量比的Al2O3以及25～45％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物，至少60％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物是SrO；14～27％體積比的氧化鈦；以及5～15.5％體積比的堇青石。下文中稱其為低溫共燒陶瓷材料(II)。通過添加氧化鈦以及同時添加堇青石作為填料，有可能保持高介電常數(shù)，并且可能根據(jù)堇青石的含量容易地控制線性熱膨脹系數(shù)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的低溫共燒陶瓷材料，其特征在于包括不少于60％到小于66％體積比的玻璃，該玻璃組成為46～60％質(zhì)量比的SiO2、0.5～5％質(zhì)量比的B2O3、6～17.5％質(zhì)量比的Al2O3以及25～45％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物，至少60％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物是SrO；大于10％到小于13％體積比的氧化鈦；以及大于22％到小于30％體積比的莫來石。下文中稱其為低溫共燒陶瓷材料(III)。通過添加氧化鈦以及同時添加莫來石作為填料，有可能保持高介電常數(shù)，并且可能根據(jù)莫來石的含量容易地控制線性熱膨脹系數(shù)。
優(yōu)選的是，根據(jù)本發(fā)明的低溫共燒陶瓷材料，包括(I)、(II)和(III)，具有在50到300℃范圍內(nèi)的5.90×10-6到6.40×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)。通過使低溫共燒陶瓷材料具有在上述范圍內(nèi)的線性熱膨脹系數(shù)，根據(jù)本發(fā)明的低溫共燒陶瓷材料可以具有與傳統(tǒng)低溫共燒陶瓷材料相同水平的線性熱膨脹系數(shù)。
優(yōu)選的是，根據(jù)本發(fā)明的低溫共燒陶瓷材料，包括(I)、(II)和(III)，在室溫下在1.9GHz的頻率下具有不小于10的介電常數(shù)。通過使低溫共燒陶瓷材料具有不小于10的介電常數(shù)，可能結(jié)合具有低介電常數(shù)的傳統(tǒng)低溫共燒陶瓷材料制造具有高容量的電容器。
根據(jù)本發(fā)明的多層配線板，其特征在于，在其中玻璃-陶瓷混合層被層疊的類型的多層配線板中，玻璃-陶瓷混合層中的至少一層由包括下面組成的低溫共燒陶瓷材料制成60-78％體積比的玻璃，該玻璃組成為46～60％質(zhì)量比的SiO2、0.5～5％質(zhì)量比的B2O3、6～17.5％質(zhì)量比的Al2O3以及25～45％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物，至少60％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物是SrO；大于0到不大于16％體積比的氧化鋁；10～26％體積比的氧化鈦；以及2～15％體積比的堇青石。
根據(jù)本發(fā)明的多層配線板，其特征在于，在其中玻璃-陶瓷混合層被層疊的類型的多層配線板中，玻璃-陶瓷混合層中的至少一層由包括下面組成的低溫共燒陶瓷材料制成60-78％體積比的玻璃，該玻璃組成為46～60％質(zhì)量比的SiO2、0.5～5％質(zhì)量比的B2O3、6～17.5％質(zhì)量比的Al2O3以及25～45％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物，至少60％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物是SrO；14～27％體積比的氧化鈦；以及5～15.5％體積比的堇青石。
根據(jù)本發(fā)明的多層配線板，其特征在于，在其中玻璃-陶瓷混合層被層疊的多層配線板中，玻璃-陶瓷混合層中的至少一層由包括下面組成的低溫共燒陶瓷材料制成不少于60％到小于66％體積比的玻璃，該玻璃組成為46～60％質(zhì)量比的SiO2、0.5～5％質(zhì)量比的B2O3、6～17.5％質(zhì)量比的Al2O3以及25～45％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物，至少60％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物是SrO；大于10％到小于13％體積比的氧化鈦；以及大于22％到小于30％體積比的莫來石。
優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明的多層配線板中，包括(I)、(II)和(III)在內(nèi)的低溫共燒陶瓷材料具有在50到300℃的范圍內(nèi)的5.90×10-6到6.40×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)，在室溫下在1.9GHz的頻率下具有不小于10的介電常數(shù)。在根據(jù)本發(fā)明的低溫共燒陶瓷材料中，線性熱膨脹系數(shù)可以被控制在5.90×10-6到6.40×10-6/℃的范圍內(nèi)，同時具有保持在高值的介電常數(shù)。因此，例如，當通過將該低溫共燒陶瓷材料與具有低介電常數(shù)的低溫共燒陶瓷材料組合來制造多層配線板時，可能將線性熱膨脹系數(shù)控制在預(yù)定范圍內(nèi)，并減小基板的翹曲。
優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明的多層配線板中，在50到300℃的范圍內(nèi)，由低溫共燒陶瓷材料(I)、(II)或(III)制成的玻璃-陶瓷混合層與除該玻璃-陶瓷混合層之外的其它玻璃-陶瓷混合層之間的線性熱膨脹系數(shù)差不大于0.25×10-6/℃。通過將線性熱膨脹系數(shù)差控制在該范圍內(nèi)，可能減小基板的翹曲。
優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明的多層配線板中，除了由低溫共燒陶瓷材料(I)、(II)或(III)制成的該玻璃-陶瓷混合層之外的其它玻璃-陶瓷混合層在室溫下在1.9GHz的頻率下具有5-8的介電常數(shù)。通過將具有不同介電常數(shù)的玻璃-陶瓷混合層層疊，可以增加LTCC模塊的封裝密度并減小其尺寸。
優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明的多層配線板中，除了由低溫共燒陶瓷材料(I)、(II)或(III)制成的該玻璃-陶瓷混合層之外的其它玻璃-陶瓷混合層是由包括如下組成的低溫共燒陶瓷材料制成的58～76％體積比的玻璃，該玻璃組成為46～60％質(zhì)量比的SiO2、0.5～5％質(zhì)量比的B2O3、6～17.5％質(zhì)量比的Al2O3以及25～45％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物，至少60％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物是SrO；以及24～42％體積比的氧化鋁。
在根據(jù)本發(fā)明的多層配線板中，通過減小玻璃-陶瓷混合層之間的線性熱膨脹系數(shù)差，翹曲的發(fā)生被控制，并且翹曲包括對于50毫米正方形的尺寸翹曲不大于200μm的情況。而且，翹曲還包括對于100毫米正方形的尺寸翹曲不大于200μm的情況。通過使翹曲不大于上述值，可能高精確度地在多層配線板的表面上安裝電子部件。
(發(fā)明效果)根據(jù)本發(fā)明，通過添加堇青石或莫來石作為填料用于控制低溫共燒陶瓷材料的線性熱膨脹系數(shù)，可能防止低溫共燒陶瓷材料變成高膨脹瓷，并且可能使低溫共燒陶瓷材料具有高介電常數(shù)。此外，本發(fā)明可以減小燒制產(chǎn)品的翹曲，即使層疊結(jié)構(gòu)在具有不同組成的玻璃-陶瓷混合層被層疊的多層配線板中不是對稱結(jié)構(gòu)也可以如此。這樣，具有高容量的電容器層可以被插入到多層配線板中。結(jié)果是，可能減小模塊的厚度和尺寸，同時可能增加基板設(shè)計中的靈活度。


圖1是多層配線板的示意截面圖。圖1A到1J中示出的疊層結(jié)構(gòu)是當具有不同組成的玻璃-陶瓷混合層以非對稱結(jié)構(gòu)被層疊時的具體實例。圖1K到圖10中示出的疊層結(jié)構(gòu)是當具有不同組成的玻璃-陶瓷混合層以對稱結(jié)構(gòu)被層疊時的具體實例；圖2是示出了在測量基板翹曲量時的位置的示意圖；圖3是示出了當0.72玻璃+0.14TiO2+(0.14-x)Al2O3+xMg2Al4Si5O18的組成式中的x改變時線性熱膨脹系數(shù)的變化的圖；圖4是示出了當0.72玻璃+0.14TiO2+(0.14-x)Al2O3+xMg2Al4Si5O18的組成式中的x改變時介電常數(shù)的變化的圖；圖5是示出了當0.60玻璃+(0.39-x)TiO2+0.01Al2O3+xMg2Al4Si5O18的組成式中的x改變時線性熱膨脹系數(shù)的變化的圖；圖6是示出了當0.60玻璃+(0.39-x)TiO2+0.01Al2O3+xMg2Al4Si5O18的組成式中的x改變時介電常數(shù)的變化的圖；圖7是示出了多層基板的層疊結(jié)構(gòu)與基板翹曲之間的關(guān)系的圖；圖8是示出了當0.60玻璃+(0.40-x)TiO2+xMg2Al4Si5O18的組成式中的x改變時線性熱膨脹系數(shù)的變化的圖；圖9是示出了當0.60玻璃+(0.40-x)TiO2+xMg2Al4Si5O18的組成式中的x改變時介電常數(shù)的變化的圖；圖10是示出了當0.78玻璃+(0.22-x)TiO2+xMg2Al4Si5O18的組成式中的x改變時線性熱膨脹系數(shù)的變化的圖；圖11是示出了當0.78玻璃+(0.22-x)TiO2+xMg2Al4Si5O18的組成式中的x改變時介電常數(shù)的變化的圖；圖12是示出了當(0.88-x)玻璃+0.12TiO2+xAl6Si2O13的組成式中的x改變時線性熱膨脹系數(shù)的變化的圖；圖13是示出了當(0.88-x)玻璃+0.12TiO2+xAl6Si2O13的組成式中的x改變時介電常數(shù)的變化的圖；
圖14是示出了當0.60玻璃+(0.40-x)TiO2+xAl6Si2O13的組成式中的x改變時線性熱膨脹系數(shù)的變化的圖；以及圖15是示出了當0.60玻璃+(0.40-x)TiO2+xAl6Si2O13的組成式中的x改變時介電常數(shù)的變化的圖。
具體實施例方式
下面，將通過示出本發(fā)明的優(yōu)選實施方案來詳細描述本發(fā)明，但是并不意于將本發(fā)明限于這些描述。
(第一實施方案)根據(jù)第一實施方案的低溫共燒陶瓷材料，包括60～78％體積比的玻璃成份以及40～22％體積比的陶瓷成份，即陶瓷成份包括氧化鋁(Al2O3)、氧化鈦(TiO2)以及堇青石(Mg2Al4Si5O18)。即，該低溫共燒陶瓷材料是低溫共燒陶瓷材料(I)。
這里，玻璃需要具有如下組成46～60％、優(yōu)選47～55％質(zhì)量比的SiO2；0.5～5％、優(yōu)選1～4％質(zhì)量比的B2O3；6～17.5％、優(yōu)選7～16.5％質(zhì)量比的Al2O3；以及25～45％、優(yōu)選30～40％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物。當該SiO2少于46％質(zhì)量比時，玻璃化變得很困難，而當SiO2多于60％質(zhì)量比時，玻璃軟化點變得太高，使得玻璃不能在低溫下燒結(jié)。此外，當B2O3多于5％質(zhì)量比時，燒結(jié)后的抗潮性變低，而當B2O3少于0.5％質(zhì)量比時，玻璃化溫度變得略高，并且燒結(jié)溫度變得太高，這是不期望的。此外，當Al2O3少于6％質(zhì)量比時，玻璃成份的強度變低，而當Al2O3多于17.5％質(zhì)量比時，玻璃化變得困難。該玻璃成份中的堿土金屬氧化物包括MgO、CaO、BaO和SrO，并且堿土金屬氧化物總量的至少60％質(zhì)量比、優(yōu)選不少于80％質(zhì)量比需要是SrO。當SrO的量少于60％質(zhì)量比時，玻璃軟化溫度變高，因此低溫燒制困難。通過組合添加少量的其它CaO、MgO和BaO，熔融玻璃的粘度可以降低，并且燒結(jié)溫度范圍可以被大大擴展以便于制造，因此優(yōu)選的是組合使用這些堿土金屬氧化物。就添加效果而言，優(yōu)選的是添加總共1％質(zhì)量比或更多的堿土金屬氧化物CaO、MgO和BaO，更優(yōu)選的是分別添加不少于0.2％質(zhì)量比的CaO和MgO，特別優(yōu)選的是分別添加不少于0.5％質(zhì)量比的CaO和MgO。優(yōu)選的是使堿土金屬氧化物中CaO的量少于10％質(zhì)量比，并使堿土金屬氧化物中MgO的量不多于6％質(zhì)量比。當這些氧化物的量大于上述量時，不能得到高強度瓷，并且玻璃的晶化度難以控制。
根據(jù)第一實施方案的低溫共燒陶瓷材料(I)需要包括60～78％、優(yōu)選60～73％體積比的玻璃成份。當玻璃成份少于60％體積比時，即陶瓷成份多于40％體積比時，不能在1000℃或更低得到致密的燒結(jié)體。另一方面，當玻璃成份多于78％體積比時，即陶瓷成份少于22％體積比時，抗彎強度降低。
陶瓷成份之一的氧化鋁的含量從多于0％體積比到不多于16％體積比，優(yōu)選地為1～8％體積比。當添加氧化鋁來調(diào)節(jié)介電常數(shù)時，當添加多于16％體積比的氧化鋁時，不能得到目標介電常數(shù)。
陶瓷成份之一的氧化鈦的含量為10～26％體積比，優(yōu)選地為14～25％體積比。當添加氧化鈦來增加介電常數(shù)時，當添加少于10％體積比的氧化鈦時，介電常數(shù)變低。另一方面，當添加多于26％體積比的氧化鈦時，低溫共燒陶瓷材料(I)的線性熱膨脹系數(shù)變得過大。
陶瓷成份之一的堇青石的含量為2～15％體積比，優(yōu)選地為6～14％體積比。堇青石具有在50到300℃范圍內(nèi)的低到1.8×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)，并具有低到4.8的介電常數(shù)。因此，通過改變低溫共燒陶瓷材料(I)中堇青石的含量，可能降低線性熱膨脹系數(shù)而對介電常數(shù)沒有大的影響。當堇青石的含量少于2％體積比時，低溫共燒陶瓷材料(I)的線性熱膨脹系數(shù)變大。另一方面，當堇青石的含量多于15％體積比時，低溫共燒陶瓷材料(I)的線性熱膨脹系數(shù)變得過小。
推薦的是，通過調(diào)節(jié)各成份，根據(jù)第一實施方案的低溫共燒陶瓷材料(I)應(yīng)該被制成具有在50到300℃的范圍內(nèi)的5.90×10-6到6.40×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)，并且在室溫下在1.9GHz頻率下具有不小于10的介電常數(shù)。具體而言，對線性熱膨脹系數(shù)的控制是通過調(diào)節(jié)堇青石的含量而進行的?？梢蕴峁┚哂斜环乐棺兏叩木€性熱膨脹系數(shù)且具有高介電常數(shù)的低溫共燒陶瓷材料。
根據(jù)第一實施方案的低溫共燒陶瓷材料(I)可以包括其它成份，只要這些其它成份的添加不違背本發(fā)明的目的。
接下來，將描述將根據(jù)第一實施方案的低溫共燒陶瓷材料(I)用于多層配線板的情況。根據(jù)第一實施方案的多層配線板是其中玻璃-陶瓷混合層被層疊并且其中玻璃-陶瓷混合層的至少一個層由包括如下組成的低溫共燒陶瓷材料形成的多層配線板60～78％體積比的玻璃，該玻璃組成為46～60％質(zhì)量比的SiO2、0.5～5％質(zhì)量比的B2O3、6～17.5％質(zhì)量比的Al2O3以及25～45％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物，至少60％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物是SrO；大于0到不大于16％體積比的氧化鋁；10～26％體積比的氧化鈦；以及2～15％體積比的堇青石。此外，期望低溫共燒陶瓷材料(I)具有在50到300℃范圍內(nèi)的5.90×10-6到6.40×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)，并且在室溫下在1.9GHz頻率下具有不小于10的介電常數(shù)。
還推薦的是，只層疊由根據(jù)第一實施方案的低溫共燒陶瓷材料(I)制成的玻璃-陶瓷混合層，來形成多層配線板。但是，如圖1所示，在第一實施方案中，還可能通過形成根據(jù)第一實施方案的低溫共燒陶瓷材料(I)的玻璃-陶瓷混合層的至少一個層，并在其上層疊由不同組成形成的玻璃-陶瓷混合層，來形成多層配線板。在圖1中，示出了多層配線板的示意截面圖。圖1A到1E以及圖1F到1J中示出的疊層結(jié)構(gòu)是其中由低溫共燒陶瓷材料(I)制成的玻璃-陶瓷混合層與由不同組成制成的玻璃-陶瓷混合層以非對稱結(jié)構(gòu)被層疊情況的具體實例。圖1K到10中示出的層疊結(jié)構(gòu)是其中由低溫共燒陶瓷材料(I)制成的玻璃-陶瓷混合層與由不同組成制成的玻璃-陶瓷混合層以對稱結(jié)構(gòu)被層疊情況的具體實例。在圖1中示出了其中兩種不同組成的玻璃-陶瓷混合層被層疊來生產(chǎn)多層配線板的情況。例如，由陰影區(qū)域示出的玻璃-陶瓷混合層由根據(jù)第一實施方案的低溫共燒陶瓷材料(I)形成，由白色區(qū)域(沒有陰影的)示出的玻璃-陶瓷混合層由其它低溫共燒陶瓷材料形成。這里，多層配線板可以由三種或更多種不同種類的組成的玻璃-陶瓷混合層形成。
優(yōu)選的是，根據(jù)第一實施方案的低溫共燒陶瓷材料(I)具有如下物理性能在50到300℃范圍內(nèi)的5.90×10-6到6.40×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)，以及在室溫下在1.9GHz頻率下不小于10的介電常數(shù)。但是，當由根據(jù)第一實施方案的低溫共燒陶瓷材料(I)制成的玻璃-陶瓷混合層與由其它組成制成的玻璃-陶瓷混合層結(jié)合來形成配線板時，通過使玻璃-陶瓷混合層之間的在50到300℃范圍內(nèi)的線性熱膨脹系數(shù)差不大于0.25×10-6/℃，多層配線板的翹曲可以被控制。翹曲由圖2中的W示出。通過使玻璃-陶瓷混合層之間的線性熱膨脹系數(shù)差不大于0.25×10-6/℃，可以使多層配線板的翹曲W對于50毫米正方形的尺寸不大于200μm，或者對于100毫米正方形的尺寸不大于200μm。這時，假設(shè)基板一邊(當有長邊和短邊時，是長邊)的長度是t，可以使通過W/t計算出的翹曲率不大于0.4％，優(yōu)選地不大于0.2％。通過使翹曲率不大于上述值，可以高精確度地在多層配線板的表面上安裝電子部件。
當玻璃-陶瓷混合層之間的線性熱膨脹系數(shù)差大于0.25×10-6/℃時，為了減小翹曲，玻璃-陶瓷混合層需要被排列成相對于層疊方向的中心對稱，如圖1K到10所示。但是，在根據(jù)第一實施方案的多層配線板中，通過控制堇青石的含量，可以使線性熱膨脹系數(shù)差不大于0.25×10-6/℃，使得即使玻璃-陶瓷混合層如圖1A到1J所示以非對稱結(jié)構(gòu)層疊，也可以使翹曲很小。
此外，如果使由除了根據(jù)第一實施方案的低溫共燒陶瓷材料(I)之外的材料制成的其它玻璃-陶瓷混合層的介電常數(shù)在室溫下對于1.9GHz的頻率為5到8，那么介電常數(shù)的差別就可以至少為2或更大，從而可以進一步增加設(shè)計基板時的靈活度。
例如，可以選擇由日本專利申請1-132194中描述的低溫共燒陶瓷材料制成的玻璃-陶瓷混合層作為由除了根據(jù)第一實施方案的低溫共燒陶瓷材料(I)之外的材料制成的其它玻璃-陶瓷混合層。在日本專利申請1-132194中描述的低溫共燒陶瓷材料具有在50到300℃范圍內(nèi)的5.90×10-6到6.40×10-6/℃范圍內(nèi)的線性熱膨脹系數(shù)，以及在室溫下在1.9GHz頻率下5到8的介電常數(shù)。因此，在日本專利申請1-132194中描述的低溫共燒陶瓷材料適于與根據(jù)第一實施方案的低溫共燒陶瓷材料(I)結(jié)合來形成多層配線板。在日本專利申請1-132194中描述的低溫共燒陶瓷材料包括58～76％體積比的玻璃，該玻璃的組成為46～60％質(zhì)量比的SiO2、0.5～5％質(zhì)量比的B2O3、6～17.5％質(zhì)量比的Al2O3以及25～45％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物，至少60％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物是SrO；以及24～42％體積比的作為填料的氧化鋁。因為如果玻璃成份少于58％，即陶瓷成份多于42％體積比，那么不能在1000℃或更低溫度得到致密的燒結(jié)體。另一方面，如果玻璃成份多于76％體積比，即陶瓷成份少于24％體積比，那么抗彎強度降低。
當其它玻璃-陶瓷混合層是由日本專利申請1-132194中描述的低溫共燒陶瓷材料制成的玻璃-陶瓷混合層時，為了使層間的在50到300℃范圍內(nèi)的熱膨脹系數(shù)差不大于0.25×10-6/℃，并使層間的介電常數(shù)差不小于2，要使得在由根據(jù)第一實施方案的低溫共燒陶瓷材料(I)制成的玻璃-陶瓷混合層中，陶瓷成份之一的氧化鋁的含量為1～8％體積比，優(yōu)選為4～8％體積比。此外，使得陶瓷成份之一的氧化鈦的含量優(yōu)選為14～25％體積比，更優(yōu)選為14～16％體積比。此外，使得陶瓷成份之一的堇青石的含量優(yōu)選為6～14％體積比，更優(yōu)選為6～7％體積比。此外，使得玻璃成份的含量優(yōu)選為60～73％體積比，更優(yōu)選為72～73％體積比。這里，優(yōu)選的是玻璃的組成為47～55％質(zhì)量比的SiO2、1～3％質(zhì)量比的B2O3、7～16.5％質(zhì)量比的Al2O3以及30～40％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物。
除了由根據(jù)第一實施方案的低溫共燒陶瓷材料(I)制成的玻璃-陶瓷混合層之外的其它玻璃-陶瓷混合層中的至少一個或多個層，由例如日本專利申請1-132194中描述的與配線板相關(guān)的低溫共燒陶瓷材料形成。優(yōu)選地，所有其它的玻璃-陶瓷混合層都由日本專利申請1-132194中描述的與配線板相關(guān)的低溫共燒陶瓷材料形成。
為了制造根據(jù)第一實施方案的多層配線板，例如，將上述陶瓷成份和玻璃成份的原材料制成平均顆粒直徑不大于10μm、優(yōu)選為1到4μm的粉末，然后將原材料粉末彼此混合，并且按需要將水或溶劑以及合適的粘合劑添加到混合的原材料粉末中來制備糊狀物。接下來，使用流延法或擠出機將該糊狀物形成為約0.1到1.0mm的片，來生產(chǎn)陶瓷生片。多個陶瓷生片被層疊并在40到120℃的加熱狀態(tài)下壓制，以形成層疊材料。同時在800到1000℃下燒結(jié)該層疊材料，來生產(chǎn)多層基板。此外，還推薦的是干壓各種成份的粉末狀混合材料以形成片；然后，多個片被層疊然后壓制以形成層疊材料；并燒結(jié)層疊材料。這時，還推薦的是，提供導(dǎo)體、電阻器、外涂層、熱敏電阻，然后被同時燒結(jié)，以形成多層配線板。
(第二實施方案)根據(jù)第二實施方案的低溫共燒陶瓷材料，包括60～78％體積比的玻璃成份以及22～40％體積比的陶瓷成份，即陶瓷成份包括氧化鈦(TiO2)以及堇青石(Mg2Al4Si5O18)。即，該低溫共燒陶瓷材料是低溫共燒陶瓷材料(II)。
這里，使用與第一實施方案情況中相同的玻璃作為玻璃。
根據(jù)第二實施方案的低溫共燒陶瓷材料(II)優(yōu)選地包括60～78％體積比的玻璃成份。當玻璃成份少于60％體積比時，即陶瓷成份多于40％體積比時，不能在1000℃下得到致密的燒結(jié)體。另一方面，當玻璃成份多于78％體積比時，即陶瓷成份少于22％體積比時，抗彎強度降低。
優(yōu)選的是，陶瓷成份之一的氧化鈦的含量為14～27％體積比。當添加氧化鈦來增加介電常數(shù)時，當添加少于14％體積比的氧化鈦時，介電常數(shù)變低。另一方面，當添加多于27％體積比的氧化鈦時，低溫共燒陶瓷材料(II)的線性熱膨脹系數(shù)變得過大。
優(yōu)選的是，陶瓷成份之一的堇青石的含量為5～15.5％體積比。堇青石具有在50到300℃范圍內(nèi)的低到1.8×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)，并具有低到4.8的介電常數(shù)。因此，通過改變低溫共燒陶瓷材料(II)中堇青石的含量，可能降低線性熱膨脹系數(shù)而對介電常數(shù)沒有大的影響。當堇青石的含量少于5％體積比時，低溫共燒陶瓷材料(II)的線性熱膨脹系數(shù)變大。另一方面，當堇青石的含量多于15.5％體積比時，低溫共燒陶瓷材料(II)的線性熱膨脹系數(shù)變得過小。
推薦的是，通過調(diào)節(jié)各成份，根據(jù)第二實施方案的低溫共燒陶瓷材料(II)應(yīng)該被制成具有在50到300℃范圍內(nèi)的5.90×10-6到6.40×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)，并且在室溫下在1.9GHz頻率下具有不小于10的介電常數(shù)。具體而言，對線性熱膨脹系數(shù)的控制是通過調(diào)節(jié)堇青石的含量而進行的。可以提供具有被防止變得太高的線性熱膨脹系數(shù)且具有高介電常數(shù)的低溫共燒陶瓷材料。
根據(jù)第二實施方案的低溫共燒陶瓷材料(II)可以包括其它成份，只要這些其它成份的添加不違背本發(fā)明的目的。
接下來，將描述將根據(jù)第二實施方案的低溫共燒陶瓷材料(II)用于多層配線板的情況。根據(jù)第二實施方案的多層配線板是其中玻璃-陶瓷混合層被層疊并且其中玻璃-陶瓷混合層的至少一個層由包括如下組成的低溫共燒陶瓷材料形成的多層配線板60～78％體積比的玻璃成份，該玻璃的組成為46～60％質(zhì)量比的SiO2、0.5～5％質(zhì)量比的B2O3、6～17.5％質(zhì)量比的Al2O3以及25～45％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物，至少60％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物是SrO；14～27％體積比的氧化鈦；以及5～15.5％體積比的堇青石。此外，優(yōu)選的是，該低溫共燒陶瓷材料具有在50到300℃范圍內(nèi)的5.90×10-6到6.40×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)，并且在室溫下在1.9GHz頻率下具有不小于10的介電常數(shù)。
還推薦的是，只層疊由根據(jù)第二實施方案的低溫共燒陶瓷材料(II)制成的玻璃-陶瓷混合層，來形成多層配線板。但是，如第一實施方案中的情況，如圖1所示，在第二實施方案中，還可能通過由根據(jù)第二實施方案的低溫共燒陶瓷材料(II)形成玻璃-陶瓷混合層的至少一個層，并在其上層疊由不同組成形成的玻璃-陶瓷混合層，來形成多層配線板。在圖1中，示出了通過層疊由兩種不同組成制成的玻璃-陶瓷混合層形成的多層配線板。例如，推薦的是，由陰影區(qū)域示出的玻璃-陶瓷混合層由根據(jù)第二實施方案的低溫共燒陶瓷材料(II)形成，由白色區(qū)域(沒有陰影的)示出的玻璃-陶瓷混合層由其它低溫共燒陶瓷材料形成。這里，多層配線板可以由三種或更多種不同種類組成的玻璃-陶瓷混合層形成。
優(yōu)選的是，根據(jù)第二實施方案的低溫共燒陶瓷材料(II)具有如下物理性能在50到300℃范圍內(nèi)的5.90×10-6到6.40×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)，以及在室溫下在1.9GHz頻率下不小于10的介電常數(shù)。但是，當由根據(jù)第二實施方案的低溫共燒陶瓷材料制成的玻璃-陶瓷混合層與由其它組成制成的玻璃-陶瓷混合層結(jié)合來形成多層配線板時，通過使玻璃-陶瓷混合層之間在50到300℃的范圍內(nèi)的線性熱膨脹系數(shù)差不大于0.25×10-6/℃，多層配線板的翹曲可以被控制。如第一實施方案中的情況，翹曲由圖2中的W示出。通過使玻璃-陶瓷混合層之間的線性熱膨脹系數(shù)差不大于0.25×10-6/℃，可以使多層配線板的翹曲W對于50毫米正方形的尺寸不大于200μm，或者對于100毫米正方形的尺寸不大于200μm。這時，假設(shè)基板一邊(當有長邊和短邊時，是長邊)的長度是t，可以使通過W/t計算出的翹曲率不大于0.4％，優(yōu)選地不大于0.2％。通過使翹曲率不大于上述值，可以高精確度地在多層配線板的表面上安裝電子部件。
當玻璃-陶瓷混合層之間的線性熱膨脹系數(shù)差大于0.25×10-6/℃時，為了減小翹曲，如圖1K到10示出的層疊結(jié)構(gòu)，玻璃-陶瓷混合層需要被排列成相對于層疊方向的中心對稱。但是，在根據(jù)第二實施方案的多層配線板中，通過控制堇青石的含量，可以使線性熱膨脹系數(shù)差在0.25×10-6/℃內(nèi)，使得即使玻璃-陶瓷混合層如圖1A到1J所示以非對稱結(jié)構(gòu)層疊，也可以使翹曲很小。
此外，如果由除了根據(jù)第二實施方案的低溫共燒陶瓷材料(II)之外的材料制成的其它玻璃-陶瓷混合層的介電常數(shù)在室溫下在1.9GHz頻率下為5到8，介電常數(shù)差可以至少為2或更大，從而可以進一步增加設(shè)計基板時的靈活度。
例如，可以選擇由日本專利申請1-132194中描述的低溫共燒陶瓷材料制成的玻璃-陶瓷混合層作為由除了根據(jù)第二實施方案的低溫共燒陶瓷材料(II)之外的材料制成的其它玻璃-陶瓷混合層。在日本專利申請1-132194中描述的低溫共燒陶瓷材料具有在50到300℃范圍內(nèi)的5.90×10-6到6.40×10-6/℃范圍內(nèi)的線性熱膨脹系數(shù)，以及在室溫下在1.9GHz頻率下5到8的介電常數(shù)。因此，在日本專利申請1-132194中描述的低溫共燒陶瓷材料適于與根據(jù)第二實施方案的低溫共燒陶瓷材料(II)結(jié)合來形成多層配線板。在日本專利申請1-132194中描述的低溫共燒陶瓷材料包括58～76％體積比的玻璃成份，該玻璃的組成為46～60％質(zhì)量比的SiO2、0.5～5％質(zhì)量比的B2O3、6～17.5％質(zhì)量比的Al2O3以及25～45％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物，至少60％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物是SrO；以及24～42％體積比的作為填料的氧化鋁。因為如果玻璃成份少于58％，即陶瓷成份多于42％體積比，那么不能在1000℃或更低溫度得到致密的燒結(jié)體。另一方面，如果玻璃成份多于76％體積比，即陶瓷成份少于24％體積比，那么抗彎強度降低。
當其它玻璃-陶瓷混合層是由日本專利申請1-132194中描述的低溫共燒陶瓷材料制成的玻璃-陶瓷混合層時，為了使層間的在50到300℃范圍內(nèi)的熱膨脹系數(shù)差不大于0.25×10-6/℃、優(yōu)選地不大于0.10×10-6/℃，并使層間的介電常數(shù)差不小于2，要使得在由根據(jù)第二實施方案的低溫共燒陶瓷材料(II)制成的玻璃-陶瓷混合層中，陶瓷成份之一的氧化鈦的含量優(yōu)選為14～27％體積比，更優(yōu)選為15～25％體積比。此外，使得陶瓷成份之一的堇青石的含量優(yōu)選為5～15.5％體積比，更優(yōu)選為5～13％體積比。此外，使得玻璃成份的含量優(yōu)選為60～78％體積比，更優(yōu)選為62～78％體積比。這里，玻璃的組成為47～55％質(zhì)量比的SiO2、1～3％質(zhì)量比的B2O3、7～16.5％質(zhì)量比的Al2O3以及30～40％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物。
除了由根據(jù)第二實施方案的低溫共燒陶瓷材料(II)制成的玻璃-陶瓷混合層之外的其它玻璃-陶瓷混合層中的至少一個或多個層，由例如日本專利申請1-132194中描述的與配線板相關(guān)的低溫共燒陶瓷材料形成。優(yōu)選地，所有其它的玻璃-陶瓷混合層都由日本專利申請1-132194中描述的與配線板相關(guān)的低溫共燒陶瓷材料形成。
在根據(jù)第一實施方案的多層配線板中描述的制造方法在相同條件下可以應(yīng)用于根據(jù)第二實施方案的多層配線板。
(第三實施方案)根據(jù)第三實施方案的低溫共燒陶瓷材料，包括60％到少于66％體積比的玻璃成份以及34～40％體積比的陶瓷成份，即陶瓷成份包括氧化鈦(TiO2)以及莫來石(Al6Si2O13)。即，該低溫共燒陶瓷材料是低溫共燒陶瓷材料(III)。
這里，使用與第一實施方案情況中相同的玻璃作為玻璃。
根據(jù)第三實施方案的低溫共燒陶瓷材料(III)優(yōu)選地包括不少于60％到少于66％體積比的玻璃成份。當玻璃成份少于60％體積比時，即陶瓷成份多于40％體積比時，不能在1000℃或更低溫度下得到致密的燒結(jié)體。另一方面，當玻璃成份多于66％體積比時，陶瓷成份很少，因此低溫共燒陶瓷材料的介電常數(shù)和線性熱膨脹系數(shù)變得接近玻璃成份的介電常數(shù)和線性熱膨脹系數(shù)。因此，難以同時滿足低溫共燒陶瓷材料所需的介電常數(shù)和線性熱膨脹系數(shù)。
優(yōu)選的是，陶瓷成份之一的氧化鈦的含量多于10％體積比，少于13％體積比。當添加氧化鈦來增加介電常數(shù)時，當氧化鈦的含量不多于10％體積比時，介電常數(shù)變低。另一方面，當添加不少于13％體積比的氧化鈦時，低溫共燒陶瓷材料(III)的線性熱膨脹系數(shù)變得過大。
優(yōu)選的是，陶瓷成份之一的莫來石的含量為多于22％體積比且少于30％體積比。莫來石具有在50到300℃范圍內(nèi)的低到5.0×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)，并具有低到7.4的介電常數(shù)。因此，通過改變低溫共燒陶瓷材料(III)中莫來石的含量，可能降低線性熱膨脹系數(shù)。當莫來石的含量不多于22％體積比時，低溫共燒陶瓷材料(III)的線性熱膨脹系數(shù)變大。另一方面，當莫來石的含量不少于30％體積比時，玻璃的含量降低，因此材料難以燒結(jié)，或者氧化鈦的含量降低，介電常數(shù)變小。
推薦的是，通過調(diào)節(jié)各個成份，根據(jù)第三實施方案的低溫共燒陶瓷材料(III)具有在50到300℃范圍內(nèi)的5.90×10-6到6.40×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)，并且在室溫下在1.9GHz頻率下具有不小于10的介電常數(shù)。具體而言，對線性熱膨脹系數(shù)的控制是通過調(diào)節(jié)莫來石的含量而進行的?？赡芴峁┚哂斜环乐棺兏叩木€性熱膨脹系數(shù)且具有高介電常數(shù)的低溫共燒陶瓷材料。
根據(jù)第三實施方案的低溫共燒陶瓷材料(III)可以包括其它成份，只要這些其它成份的添加不違背本發(fā)明的目的。
接下來，將描述將根據(jù)第三實施方案的低溫共燒陶瓷材料(III)用于多層配線板的情況。根據(jù)第三實施方案的多層配線板是其中玻璃-陶瓷混合層被層疊并且其中玻璃-陶瓷混合層的至少一個層由包括如下組成的低溫共燒陶瓷材料形成的多層配線板不少于60％到少于66％體積比的玻璃成份，該玻璃組成為46～60％質(zhì)量比的SiO2、0.5～5％質(zhì)量比的B2O3、6～17.5％質(zhì)量比的Al2O3以及25～45％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物，至少60％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物是SrO；多于10％到少于13％體積比的氧化鈦；以及多于22％到少于30％體積比的莫來石。此外，優(yōu)選的是，低溫共燒陶瓷材料(III)具有在50到300℃范圍內(nèi)的5.90×10-6到6.40×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)，并且在室溫下在1.9GHz頻率下具有不小于10的介電常數(shù)。
還推薦的是，只層疊由根據(jù)第三實施方案的低溫共燒陶瓷材料(III)制成的玻璃-陶瓷混合層，來形成多層配線板。但是，如第一實施方案中的情況，如圖1所示，在第三實施方案中，還可能通過由根據(jù)第三實施方案的低溫共燒陶瓷材料(III)形成玻璃-陶瓷混合層的至少一個層，并在其上層疊由不同組成形成的玻璃-陶瓷混合層，來形成多層配線板。在圖1中，示出了通過層疊由兩種組成制成的玻璃-陶瓷混合層形成的多層配線板。例如，還推薦的是，由陰影區(qū)域示出的玻璃-陶瓷混合層由根據(jù)第三實施方案的低溫共燒陶瓷材料(III)形成，由非陰影區(qū)域示出的玻璃-陶瓷混合層由其它低溫共燒陶瓷材料形成。這里，多層配線板可以由三種或更多種不同種類組成的玻璃-陶瓷混合層形成。
優(yōu)選的是，根據(jù)第三實施方案的低溫共燒陶瓷材料(III)具有如下物理性能在50到300℃范圍內(nèi)的5.90×10-6到6.40×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)，以及在室溫下在1.9GHz頻率下不小于10的介電常數(shù)。但是，當由根據(jù)第三實施方案的低溫共燒陶瓷材料(III)制成的玻璃-陶瓷混合層與由其它組成的玻璃-陶瓷混合層結(jié)合來形成多層配線板時，通過使玻璃-陶瓷混合層之間在50到300℃的范圍內(nèi)的線性熱膨脹系數(shù)差不大于0.25×10-6/℃，多層配線板的翹曲可以被控制。如第一實施方案中的情況，翹曲由圖2中的W示出。通過使玻璃-陶瓷混合層之間的線性熱膨脹系數(shù)差不大于0.25×10-6/℃，可以使多層配線板的翹曲W對于50毫米正方形的尺寸不大于200μm。這時，假設(shè)基板一邊(當有長邊和短邊時，是長邊)的長度是t，可以使通過W/t計算出的翹曲率不大于0.4％，優(yōu)選地不大于0.2％。通過使翹曲率不大于上述值，可以高精確度地在多層配線板的表面上安裝電子部件。
當玻璃-陶瓷混合層之間的線性熱膨脹系數(shù)差大于0.25×10-6/℃時，為了減小翹曲，如圖1K到10示出的層疊結(jié)構(gòu)，玻璃-陶瓷混合層需要被排列成相對于層疊方向的中心對稱。但是，在根據(jù)第三實施方案的多層配線板中，通過控制莫來石的含量，可以使線性熱膨脹系數(shù)差在0.25×10-6/℃內(nèi)，使得即使玻璃-陶瓷混合層如圖1A到1E和1F到1J所示以非對稱結(jié)構(gòu)層疊，也可以使翹曲很小。
此外，如果由除了根據(jù)第三實施方案的低溫共燒陶瓷材料(III)之外的材料制成的其它玻璃-陶瓷混合層的介電常數(shù)在室溫下在1.9GHz頻率下為5到8，介電常數(shù)差可以至少為2或更大，從而可以進一步增加設(shè)計基板時的靈活度。
例如，可以選擇由日本專利申請1-132194中描述的低溫共燒陶瓷材料制成的玻璃-陶瓷混合層作為由除了根據(jù)第三實施方案的低溫共燒陶瓷材料(III)之外的材料制成的其它玻璃-陶瓷混合層。在日本專利申請1-132194中描述的低溫共燒陶瓷材料具有在50到300℃范圍內(nèi)的5.90×10-6到6.40×10-6/℃范圍內(nèi)的線性熱膨脹系數(shù)，以及在室溫下在1.9GHz頻率下5到8的介電常數(shù)。因此，在日本專利申請1-132194中描述的低溫共燒陶瓷材料適于與根據(jù)第三實施方案的低溫共燒陶瓷材料(III)結(jié)合來形成多層配線板。在日本專利申請1-132194中描述的低溫共燒陶瓷材料包括58～76％體積比的玻璃成份，該玻璃組成為46～60％質(zhì)量比的SiO2、0.5～5％質(zhì)量比的B2O3、6～17.5％質(zhì)量比的Al2O3以及25～45％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物，至少60％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物是SrO；以及24～42％體積比的作為填料的氧化鋁。使玻璃成份為58～76％體積比的原因如下如果玻璃成份少于58％體積比，那么不能得到致密的燒結(jié)體，如果玻璃成份多于76％體積比，陶瓷成份的含量很少，因此，低溫共燒陶瓷材料的介電常數(shù)和線性熱膨脹系數(shù)變得接近玻璃成份的介電常數(shù)和線性熱膨脹系數(shù)，從而難以同時滿足其它玻璃-陶瓷混合層所需的介電常數(shù)和線性熱膨脹系數(shù)。
當其它玻璃-陶瓷混合層是由日本專利申請1-132194中描述的低溫共燒陶瓷材料制成的玻璃-陶瓷混合層時，為了使層間的在50到300℃范圍內(nèi)的熱膨脹系數(shù)差不大于0.25×10-6/℃、優(yōu)選地不大于0.10×10-6/℃，并使層間的介電常數(shù)差不小于2，要使得在由根據(jù)第三實施方案的低溫共燒陶瓷材料(III)制成的玻璃-陶瓷混合層中，陶瓷成份之一的氧化鈦的含量優(yōu)選為多于10％到少于13％體積比，更優(yōu)選為11～12％體積比。此外，使得陶瓷成份之一的莫來石的含量優(yōu)選為多于22％到少于30％體積比，更優(yōu)選為27.5～29.5％體積比。此外，使得玻璃的含量為不少于60％到少于66％體積比，更優(yōu)選為60～64％體積比。這里，玻璃的組成為47～55％質(zhì)量比的SiO2、1～3％質(zhì)量比的B2O3、7～16.5％質(zhì)量比的Al2O3以及30～40％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物。
除了由根據(jù)第三實施方案的低溫共燒陶瓷材料(III)制成的玻璃-陶瓷混合層之外的其它玻璃-陶瓷混合層中的至少一個或多個層，由例如日本專利申請1-132194中描述的低溫共燒陶瓷材料形成。優(yōu)選地，所有其它玻璃-陶瓷混合層都由日本專利申請1-132194中描述的低溫共燒陶瓷材料形成。
在根據(jù)第一實施方案的多層配線板中描述的制造方法在相同條件下可以應(yīng)用于根據(jù)第三實施方案的多層配線板。
(第一實施方案)接下來，將通過實例更詳細地描述第一實施方案。玻璃、氧化鋁、氧化鈦和堇青石的粉末通過球磨機混合16小時，以得到表1中示出的組成。然后，例如甲苯和乙醇的溶劑以及粘合劑被添加到混合粉末(平均顆粒尺寸為1.5μm)中，以制備用于生產(chǎn)涂層材料的糊狀物。這里，使得玻璃的組成為氧化物表示的50％質(zhì)量比的SiO2+2％質(zhì)量比的B2O3+11％質(zhì)量比的Al2O3+1％質(zhì)量比的MgO+3％質(zhì)量比的CaO+33％質(zhì)量比的SrO。使用該涂層材料通過流延法形成陶瓷生片。燒制后，陶瓷生片的厚度被調(diào)節(jié)為80μm。6個陶瓷生片被層疊，然后被壓制，然后在850到950℃燒制2小時，來生產(chǎn)單一組成、厚度為480μm的多層基板。所生產(chǎn)的多層基板的在室溫在1.9GHz頻率下的介電常數(shù)εr，Q(1/tanδ)，在50到300℃范圍內(nèi)的線性熱膨脹系數(shù)α，以及抗彎強度在表1中示出。介電常數(shù)和tanδ使用惠普公司制造的網(wǎng)絡(luò)分析儀(產(chǎn)品號HP8510C)通過微擾方法測量。線性熱膨脹系數(shù)使用MAC公司制造的膨脹計(產(chǎn)品號5000)測量?？箯潖姸仁褂肐NSTRON公司制造的通用材料測試機(產(chǎn)品號5543)通過三點翹曲方法測量。
表1

(通過添加堇青石對線性熱膨脹系數(shù)的控制-1)首先，當如對比實例1和2以及實例1到3所示用堇青石替換氧化鋁時，即當x在0.72玻璃+0.14TiO2+(0.14-x)Al2O3+xMg2Al4Si5O18的組成式中改變時，線性熱膨脹系數(shù)改變?nèi)鐖D3所示，并且介電常數(shù)改變?nèi)鐖D4所示。堇青石具有在50到300℃范圍內(nèi)的1.8×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)，并具有4.8的介電常數(shù)。另一方面，氧化鋁具有在50到300℃范圍內(nèi)的7.2×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)，并具有9.8的介電常數(shù)。因此，當用堇青石替換氧化鋁的替換量增加時，由于堇青石的添加量增加，所以線性熱膨脹系數(shù)降低如圖3所示，并且介電常數(shù)降低如圖4所示。但是，氧化鋁與堇青石之間的介電常數(shù)差為5.0，所以與線性熱膨脹系數(shù)的改變相比，介電常數(shù)的改變更溫和。因此，清楚線性熱膨脹系數(shù)可以通過用堇青石替換氧化鋁來減小，而不會很大地改變低溫共燒陶瓷材料的介電常數(shù)。
(通過添加堇青石對線性熱膨脹系數(shù)的控制-2)接下來，當如對比實例4和5以及實例11到13所示用堇青石替換氧化鈦時，即當x在0.60玻璃+(0.39-x)TiO2+0.01Al2O3+xMg2Al4Si5O18的組成式中改變時，線性熱膨脹系數(shù)改變?nèi)鐖D5所示，并且介電常數(shù)改變?nèi)鐖D6所示。堇青石具有在50到300℃范圍內(nèi)的1.8×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)，并具有4.8的介電常數(shù)。另一方面，氧化鈦具有在50到300℃范圍內(nèi)的11.5×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)，并具有104的介電常數(shù)。因此，當用堇青石替換氧化鈦的替換量增加時，由于堇青石的添加量增加，所以線性熱膨脹系數(shù)降低如圖5所示，并且介電常數(shù)降低如圖6所示。但是，氧化鈦與堇青石之間的介電常數(shù)差為99.2，所以與圖4所示的介電常數(shù)變化相比，該介電常數(shù)的改變更大。此外，在圖5中示出的線性熱膨脹系數(shù)差與圖3所示情況中的一樣大。因此，清楚通過用堇青石替換氧化鈦，可能同時減小低溫共燒陶瓷材料的介電常數(shù)和線性熱膨脹系數(shù)。
如上所述，清楚了通過添加堇青石可能控制線性熱膨脹系數(shù)，但是多層基板需要是致密的燒結(jié)體，并且即使得到了致密的燒結(jié)體，多層基板也需要具有不小于預(yù)定值的抗彎強度。此外，多層基板需要具有在50到300℃范圍內(nèi)的5.9×10-6到6.4×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)，以及在室溫下在1.9GHz的頻率下具有不小于10的介電常數(shù)。在對比實例1中，堇青石的含量只是2％體積比，線性熱膨脹系數(shù)高達6.54×10-6/℃。在對比實例2中，線性熱膨脹系數(shù)低到5.82×10-6/℃。在對比實例3中，玻璃成份的含量只為57％體積比，因此不能得到致密的燒結(jié)體。在對比實例4中，氧化鈦的含量高達27％體積比，因此線性熱膨脹系數(shù)高達6.41×10-6/℃。在對比實例5中，堇青石的含量高達16％體積比，因此線性熱膨脹系數(shù)低到5.80×10-6/℃。在對比實例6至8中，氧化鋁的添加量大，因此介電常數(shù)小于10。在對比實例9中，玻璃成份的含量是80％體積比，因此抗彎強度低。在對比實例10中，氧化鈦的含量小到9％體積比，因為介電常數(shù)小于10。
(對不同組成的多層基板的翹曲的初步研究)分別形成了10毫米正方形的兩種類型的不同組成的陶瓷生片，并形成層疊材料以具有6層的層疊結(jié)構(gòu)。然后，層疊材料被同時燒制，以制造包括6層不同組成的、厚度為480μm的多層基板。這里，使一個玻璃-陶瓷混合層的組成為70％體積比玻璃-30％體積比氧化鋁(表示為S組成)，并使其它玻璃-陶瓷混合層的組成為70％體積比玻璃-15％體積比氧化鋁-15％體積比氧化鈦(表示為T組成)。這里，使每一層的玻璃的組成為氧化物表示的50％質(zhì)量比的SiO2+2％質(zhì)量比的B2O3+11％質(zhì)量比的Al2O3+1％質(zhì)量比的MgO+3％質(zhì)量比的CaO+33％質(zhì)量比的SrO。多層基板的層疊結(jié)構(gòu)是圖7A到7G示出的層疊結(jié)構(gòu)。此時的翹曲幅度(平均值)在圖7中一起示出?，F(xiàn)在參照圖7，很清楚，在圖7D所示的最不對稱的層疊結(jié)構(gòu)中翹曲最大，并且在圖7A和7G中示出的只具有相同組成的多層基板的層疊結(jié)構(gòu)中翹曲最小。
根據(jù)圖7所示的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)，在具有圖1所示層疊結(jié)構(gòu)的多層基板中，在圖1C所示的最不對稱層疊結(jié)構(gòu)中翹曲最大。因此，在此之后，使圖1C所示的層疊結(jié)構(gòu)為待評價的目標層疊結(jié)構(gòu)。這是因為如果可以使圖1C所示的層疊結(jié)構(gòu)的翹曲小，就可以使其它層疊結(jié)構(gòu)中的翹曲更小。
(對不同組成的多層基板的翹曲的研究)分別形成兩種類型的不同組成的陶瓷生片，并形成層疊材料以具有圖1C所示的6層層疊結(jié)構(gòu)。然后，層疊材料被同時燒制，以制造包括6層不同組成的、厚度為480μm的多層基板。制造10毫米正方形、50毫米正方形和100毫米正方形三種尺寸的多層基板。這里，使一個玻璃-陶瓷混合層的組成為表1中所示的各個組成。使其它玻璃-陶瓷混合層中每一層的組成為70％體積比玻璃和30％體積比氧化鋁。這里，使每一層的玻璃的組成為氧化物表示的50％質(zhì)量比的SiO2+2％質(zhì)量比的B2O3+11％質(zhì)量比的Al2O3+1％質(zhì)量比的MgO+3％質(zhì)量比的CaO+33％質(zhì)量比的SrO。其它玻璃-陶瓷混合層中每一層具有在50到300℃范圍內(nèi)的6.15×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)，以及7.3的介電常數(shù)。
玻璃-陶瓷混合層在50到300℃的范圍內(nèi)的線性熱膨脹系數(shù)α，10毫米正方形、50毫米正方形和100毫米正方形多層基板的各個基板的翹曲量，以及多層基板的翹曲評價在表2中示出。當50毫米正方形基板的翹曲不大于200μm時，多層基板的翹曲評價由圓圈符號(○)表示，當50毫米正方形基板的翹曲大于200μm時，多層基板的翹曲評價由叉號(×)表示。此外，在對多層基板的評價中，增加對玻璃-陶瓷混合層之間的介電常數(shù)差是否不小于預(yù)定值的判斷。當多層基板滿足下面的條件時50毫米正方形基板的翹曲不大于200μm；一個玻璃-陶瓷混合層的介電常數(shù)不小于10；并且表1中示出的抗彎強度不小于190MPa，對多層基板給出的綜合評價是由圓圈符號(○)表示的多層基板，而當多層基板不滿足這些條件時，對多層基板給出的綜合評價是由叉號(×)表示的多層基板。結(jié)果在表2中示出。
表2

從表2示出的結(jié)果很清楚，當其它玻璃-陶瓷混合層與該一個玻璃-陶瓷混合層之間的線性熱膨脹系數(shù)差越小時，基板的翹曲也越小。當其它玻璃-陶瓷混合層具有在50到300℃范圍內(nèi)的6.15×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)，而該一個玻璃-陶瓷混合層具有在50到300℃范圍內(nèi)的5.90×10-6到6.40×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)時，基板的翹曲很小。即，當使線性熱膨脹系數(shù)差不大于0.25×10-6/℃時，可以使50毫米正方形基板的翹曲不大于200μm。更優(yōu)選地，當使線性熱膨脹系數(shù)差不大于0.1×10-6/℃時，在很多情況下，可以使50毫米正方形基板的翹曲不大于100μm。更優(yōu)選地，當使線性熱膨脹系數(shù)差不大于0.05×10-6/℃時，可以使100毫米正方形基板的翹曲不大于200μm。在對比實例1、2、4和5中，線性熱膨脹系數(shù)差大，基板的翹曲大。在對比實例3中，不能得到致密的燒結(jié)體。在對比實例6到8和10中，基板的翹曲小，但是玻璃-陶瓷混合層之間的線性熱膨脹系數(shù)差小，所以形成兩種或更多種類型的玻璃-陶瓷混合層是沒用的。在對比實例9中，玻璃-陶瓷混合層之間的介電常數(shù)差小，并且該一個玻璃-陶瓷混合層的抗彎強度小，所以認為多層基板本身的抗彎強度也很小。如實例所示，可以制造包括具有不同介電常數(shù)的玻璃-陶瓷混合層且具有很小翹曲的多層基板。據(jù)此，可能通過保持高精確度地向多層基板中插入高容量電容來減小模塊的厚度和尺寸，并增加基板設(shè)計中的靈活度。
(第二實施方案)接下來，將通過實例更詳細地描述第二實施方案。玻璃、氧化鈦、和堇青石的粉末通過球磨機混合16小時，以得到表3中示出的組成。然后，例如甲苯和乙醇的溶劑以及粘合劑被添加到混合粉末(平均顆粒尺寸為1.5μm)中，以制備用于生產(chǎn)涂層材料的糊狀物。這里，使得玻璃的組成為氧化物表示的50％質(zhì)量比的SiO2+2％質(zhì)量比的B2O3+11％質(zhì)量比的Al2O3+1％質(zhì)量比的MgO+3％質(zhì)量比的CaO+33％質(zhì)量比的SrO。使用該涂層材料通過流延法形成陶瓷生片。燒制后，陶瓷生片的厚度被調(diào)節(jié)為80μm。6個陶瓷生片被層疊，然后被壓制，然后在850到950℃燒制2小時，來生產(chǎn)單一組成的、厚度為480μm的多層基板。所生產(chǎn)的多層基板的在室溫和1.9GHz頻率下的介電常數(shù)εr，Q(1/tanδ)，在50到300℃范圍內(nèi)的線性熱膨脹系數(shù)α，以及抗彎強度在表3中示出。這里，介電常數(shù)、tanδ、線性熱膨脹系數(shù)和抗彎強度通過在第一實施方案的實例中描述的機器和測量方法測量。
表3

(通過添加堇青石對線性熱膨脹系數(shù)的控制-1)首先，當如對比實例11和12以及實例17到19所示用堇青石替換氧化鋁時，即當x在0.60玻璃+(0.40-x)TiO2+xMg2Al4Si5O18的組成式中改變時，線性熱膨脹系數(shù)改變?nèi)鐖D8所示，并且介電常數(shù)改變?nèi)鐖D9所示。此外，當如對比實例14和15以及實例24到27所示用堇青石替換氧化鈦時，即當x在0.78玻璃+(0.22-x)TiO2+xMg2Al4Si5O18的組成式中改變時，線性熱膨脹系數(shù)改變?nèi)鐖D10所示，并且介電常數(shù)改變?nèi)鐖D11所示。堇青石具有在50到300℃范圍內(nèi)的1.8×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)，并具有4.8的介電常數(shù)。另一方面，氧化鈦具有在50到300℃范圍內(nèi)的11.5×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)，并具有104的介電常數(shù)。因此，當用堇青石替換氧化鈦的替換量增加時，由于堇青石的添加量增加，所以線性熱膨脹系數(shù)降低如圖8、10所示，并且介電常數(shù)降低如圖9、11所示。但是，當在圖9所示的范圍內(nèi)添加堇青石的情況下，介電常數(shù)不小于13.5，在圖11所示的范圍內(nèi)添加堇青石的情況下，介電常數(shù)不小于10.5。因此，在這兩種情況的任何一種中，可以使基板具有不小于10的介電常數(shù)。因此，很清楚，通過用堇青石替換氧化鈦，可能減小低溫共燒陶瓷材料的線性熱膨脹系數(shù)，并使其介電常數(shù)保持為不小于10的值。
如上所述，清楚了通過添加堇青石可以控制線性熱膨脹系數(shù)，但是多層基板需要是致密的燒結(jié)體，并且即使可以得到致密的燒結(jié)體，多層基板也需要具有不小于預(yù)定值的抗彎強度。此外，多層基板需要具有在50到300℃范圍內(nèi)的5.9×10-6到6.4×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)，在室溫下在1.9GHz的頻率下具有不小于10的介電常數(shù)。在對比實例14中，只含有4％體積比的堇青石，線性熱膨脹系數(shù)高達6.44×10-6/℃。在對比實例12中，堇青石的含量高達16％體積比，線性熱膨脹系數(shù)低到5.87×10-6/℃。在對比實例11中，氧化鈦的含量高達28％體積比，因此線性熱膨脹系數(shù)高達6.42×10-6/℃。在對比實例13中，玻璃成份的含量只為58％體積比，沒有進行燒制。在對比實例15中，氧化鈦的含量僅為13％體積比，因此線性熱膨脹系數(shù)低到5.78×10-6/℃，因此不能得到致密的燒結(jié)體。在對比實例16中，玻璃成份的含量是80％體積比，因此抗彎強度較低。
(對不同組成的多層基板的翹曲的初步研究)雖然在第一實施方案的實例中已經(jīng)進行了對不同組成的多層基板的翹曲的初步研究，但是在第二實施方案的實例中，還將在下面對圖1C所示的層疊結(jié)構(gòu)進行類似的評價。
(對不同組成的多層基板的翹曲的研究)分別形成兩種類型的不同組成的陶瓷生片，并形成層疊材料以具有圖1C所示的6層層疊結(jié)構(gòu)。然后，層疊材料被同時燒制，以制造包括6個不同組成的玻璃-陶瓷混合層的、厚度為480μm的多層基板。制造10毫米正方形、50毫米正方形和100毫米正方形三種尺寸的多層基板。這里，使一個玻璃-陶瓷混合層的組成為表3中所示的各個組成。使其它玻璃-陶瓷混合層中每一層的組成為70％體積比玻璃和30％體積比氧化鋁。這里，使每一層的玻璃的組成為氧化物表示的50％質(zhì)量比的SiO2+2％質(zhì)量比的B2O3+11％質(zhì)量比的Al2O3+1％質(zhì)量比的MgO+3％質(zhì)量比的CaO+33％質(zhì)量比的SrO。其它玻璃-陶瓷混合層中每一層具有在50到300℃范圍內(nèi)的6.15×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)，以及7.3的介電常數(shù)。
玻璃-陶瓷混合層在50到300℃的范圍內(nèi)的線性熱膨脹系數(shù)α，10毫米正方形、50毫米正方形和100毫米正方形多層基板的各個基板的翹曲量，以及多層基板的翹曲評價在表4中示出。當50毫米正方形基板的翹曲不大于200μm時，多層基板的翹曲評價由圓圈符號(○)表示，當50毫米正方形基板的翹曲大于200μm時，多層基板的翹曲評價由叉號(×)表示。此外，在對多層基板的評價中，增加對玻璃-陶瓷混合層之間的介電常數(shù)差是否不小于預(yù)定值的判斷。當多層基板滿足下面的條件時50毫米正方形基板的翹曲不大于200μm；一個玻璃-陶瓷混合層的介電常數(shù)不小于10；并且表3中示出的抗彎強度不小于190MPa，對多層基板給出的綜合評價是由圓圈符號(○)表示的多層基板，而當多層基板不滿足這些條件時，對多層基板給出的綜合評價是由叉號(×)表示的多層基板。結(jié)果在表4中示出。
表4

從表4示出的結(jié)果很清楚，當其它玻璃-陶瓷混合層與該一個玻璃-陶瓷混合層之間的線性熱膨脹系數(shù)差越小時，基板的翹曲也越小。當其它玻璃-陶瓷混合層具有在50到300℃范圍內(nèi)的6.15×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)，而該一個玻璃-陶瓷混合層具有在50到300℃范圍內(nèi)的5.90×10-6到6.40×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)時，基板的翹曲小。即，當使線性熱膨脹系數(shù)差不大于0.25×10-6/℃時，可以使50毫米正方形基板的翹曲不大于200μm。更優(yōu)選地，當使線性熱膨脹系數(shù)差不大于0.1×10-6/℃時，可以使50毫米正方形基板的翹曲不大于100μm。更優(yōu)選地，當使線性熱膨脹系數(shù)差不大于0.05×10-6/℃時，可以使100毫米正方形基板的翹曲不大于200μm。在對比實例11、12、14和15中，線性熱膨脹系數(shù)差大，基板的翹曲大。在對比實例13中，不能得到致密的燒結(jié)體。在對比實例16中，該一個玻璃-陶瓷混合層的抗彎強度小，所以認為多層基板本身的抗彎強度也小。如實例所示，可以制造包括具有不同介電常數(shù)的玻璃-陶瓷混合層且具有很小翹曲的多層基板。據(jù)此，可能通過保持高精確度地向多層基板中插入高容量電容來減小模塊的厚度和尺寸，并增加基板設(shè)計中的靈活度。
(第三實施方案)接下來，將通過實例更詳細地描述第三實施方案。玻璃、氧化鈦、和莫來石的粉末通過球磨機混合16小時，以得到表5中示出的組成。然后，例如甲苯和乙醇的溶劑以及粘合劑被添加到混合粉末(平均顆粒尺寸為1.5μm)中，以制備用于生產(chǎn)涂層材料的糊狀物。這里，使得玻璃的組成為氧化物表示的50％質(zhì)量比的SiO2+2％質(zhì)量比的B2O3+11％質(zhì)量比的Al2O3+1％質(zhì)量比的MgO+3％質(zhì)量比的CaO+33％質(zhì)量比的SrO。使用該涂層材料通過流延法形成陶瓷生片。燒制后，陶瓷生片的厚度被調(diào)節(jié)為80μm。6個陶瓷生片被層疊，然后被壓制，然后在850到950℃燒制2小時，來生產(chǎn)單一組成、厚度為480μm的多層基板。所生產(chǎn)的多層基板的在室溫和1.9GHz頻率下的介電常數(shù)εr，Q(1/tanδ)，在50到300℃范圍內(nèi)的線性熱膨脹系數(shù)α，以及抗彎強度在表5中示出。這里，介電常數(shù)、tanδ和線性熱膨脹系數(shù)通過在第一實施方案的實例中描述的機器和測量方法測量。
表5

(通過添加莫來石對線性熱膨脹系數(shù)的控制-1)首先，當如對比實例17和18以及實例28到31所示用莫來石替換玻璃時，即當x在(0.88-x)玻璃+0.12TiO2+xAl6Si2O13的組成式中改變時，線性熱膨脹系數(shù)改變?nèi)鐖D12所示，并且介電常數(shù)改變?nèi)鐖D13所示。此外，當如對比實例19和20以及實例32到34所示用莫來石替換氧化鈦時，即當x在0.60玻璃+(0.40-x)TiO2+xAl6Si2O13的組成式中改變時，線性熱膨脹系數(shù)改變?nèi)鐖D14所示，并且介電常數(shù)改變?nèi)鐖D15所示。莫來石具有在50到300℃范圍內(nèi)的5.0×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)，并具有7.4的介電常數(shù)。另一方面，該實例中使用的玻璃具有在50到300℃范圍內(nèi)的5.7×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)，并具有6.4的介電常數(shù)。因此，當用莫來石替換玻璃的替換量增加時，由于莫來石的添加量增加，所以線性熱膨脹系數(shù)降低如圖12所示，但是介電常數(shù)沒有受到莫來石添加量增加的影響，如圖13所示。另一方面，氧化鈦具有在50到300℃范圍內(nèi)的11.5×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)，并具有104的介電常數(shù)。因此，當用莫來石替換氧化鈦的替換量增加時，由于莫來石的添加量增加，所以線性熱膨脹系數(shù)降低如圖14所示，并且介電常數(shù)降低如圖15所示。但是，在圖15中莫來石的含量小于30％體積比的情況下，介電常數(shù)不小于10，可以制造具有不小于10的介電常數(shù)的基板。因此，很清楚，通過用莫來石替換玻璃或氧化鈦，可以減小低溫共燒陶瓷材料的線性熱膨脹系數(shù)，并使其介電常數(shù)保持為不小于10的值。
如上所述，清楚了通過添加莫來石可能控制線性熱膨脹系數(shù)，但是低溫共燒陶瓷基板需要是致密的燒結(jié)體。此外，低溫共燒陶瓷基板需要具有在50到300℃范圍內(nèi)的5.9×10-6到6.4×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)，在室溫下在1.9GHz的頻率下具有不小于10的介電常數(shù)。在對比實例17中，玻璃成份的含量小到58％體積比，所以不能得到致密的燒結(jié)體。在對比實例18中，莫來石的含量為22％體積比，線性熱膨脹系數(shù)高達6.41×10-6/℃。在對比實例19中，莫來石的含量為30％體積比，介電常數(shù)低到9.8。在對比實例20中，氧化鈦的含量為13％體積比，因此線性熱膨脹系數(shù)高達6.42×10-6/℃。
(對不同組成的多層基板的翹曲的初步研究)雖然在第一實施方案的實例中已經(jīng)進行了對不同組成的多層基板的翹曲的初步研究，但是在第三實施方案的實例中，還將在下面對圖1C所示的層疊結(jié)構(gòu)進行類似的評價。
(對不同組成的多層基板的翹曲的研究)分別形成兩種類型的不同組成的陶瓷生片，并形成層疊材料以具有圖1C所示的6層層疊結(jié)構(gòu)。然后，層疊材料被同時燒制，以制造包括6層不同組成的玻璃-陶瓷混合層的、厚度為480μm的多層基板。制造10毫米正方形和50毫米正方形兩種尺寸的多層基板。這里，使一個玻璃-陶瓷混合層的組成為表5中所示的各個組成。使其它玻璃-陶瓷混合層中每一層的組成為70％體積比玻璃和30％體積比氧化鋁。這里，使每一層的玻璃的組成為氧化物表示的50％質(zhì)量比的SiO2+2％質(zhì)量比的B2O3+11％質(zhì)量比的Al2O3+1％質(zhì)量比的MgO+3％質(zhì)量比的CaO+33％質(zhì)量比的SrO。其它玻璃-陶瓷混合層中每一層具有在50到300℃范圍內(nèi)的6.15×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)，以及7.3的介電常數(shù)。
玻璃-陶瓷混合層在50到300℃的范圍內(nèi)的線性熱膨脹系數(shù)α，10毫米正方形和50毫米正方形多層基板的基板的翹曲量，以及多層基板的翹曲評價在表6中示出。當50毫米正方形基板的翹曲不大于200μm時，多層基板的翹曲評價由圓圈符號(○)表示，當50毫米正方形基板的翹曲大于200μm時，多層基板的翹曲評價由叉號(×)表示。此外，在對多層基板的評價中，增加對玻璃-陶瓷混合層之間的介電常數(shù)εr差是否不小于預(yù)定值的判斷。當多層基板滿足下面的條件時50毫米正方形基板的翹曲不大于200μm，一個玻璃-陶瓷混合層的介電常數(shù)不小于10，對多層基板給出的綜合評價是由圓圈符號(○)表示的多層基板，而當多層基板不滿足這些條件時，對多層基板給出的綜合評價是由叉號(×)表示的多層基板。結(jié)果在表6中示出。
表6

從表6示出的結(jié)果很清楚，當其它玻璃-陶瓷混合層與一個玻璃-陶瓷混合層之間的線性熱膨脹系數(shù)差越小時，基板的翹曲也越小。當其它玻璃-陶瓷混合層具有在50到300℃范圍內(nèi)的6.15×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)，而一個玻璃-陶瓷混合層具有在50到300℃范圍內(nèi)的5.90×10-6到6.40×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)時，基板的翹曲小。即，當使線性熱膨脹系數(shù)差不大于0.25×10-6/℃時，可以使50毫米正方形基板的翹曲不大于200μm。更優(yōu)選地，當使線性熱膨脹系數(shù)差不大于0.21×10-6/℃時，可以使50毫米正方形基板的翹曲不大于100μm。在對比實例18和20中，線性熱膨脹系數(shù)差大，基板的翹曲大。在對比實例17中，不能得到致密的燒結(jié)體。在對比實例19中，介電常數(shù)低到9.8。如實例所示，可以制造包括具有不同介電常數(shù)的玻璃-陶瓷混合層且具有很小翹曲的多層基板。據(jù)此，可能通過保持高精確度地向多層基板中插入高容量電容來減小模塊的厚度和尺寸，并增加基板設(shè)計中的靈活度。
使用根據(jù)本發(fā)明的低溫共燒陶瓷材料的多層配線板可以被用作LTCC模塊，例如高頻疊加模塊、天線轉(zhuǎn)換模塊和過濾模塊。
權(quán)利要求
1.一種低溫共燒陶瓷材料，包括60～78％體積比的玻璃，該玻璃組成為46～60％質(zhì)量比的SiO2、0.5～5％質(zhì)量比的B2O3、6～17.5％質(zhì)量比的Al2O3以及25～45％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物，至少60％質(zhì)量比的該堿土金屬氧化物是SrO；大于0到不大于16％體積比的氧化鋁；10～26％體積比的氧化鈦；以及2～15％體積比的堇青石。
2.一種低溫共燒陶瓷材料，包括60～78％體積比的玻璃，該玻璃組成為46～60％質(zhì)量比的SiO2、0.5～5％質(zhì)量比的B2O3、6～17.5％質(zhì)量比的Al2O3以及25～45％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物，至少60％質(zhì)量比的該堿土金屬氧化物是SrO；14～27％體積比的氧化鈦；以及5～15.5％體積比的堇青石。
3.一種低溫共燒陶瓷材料，包括不少于60％到小于66％體積比的玻璃，該玻璃組成為46～60％質(zhì)量比的SiO2、0.5～5％質(zhì)量比的B2O3、6～17.5％質(zhì)量比的Al2O3以及25～45％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物，至少60％質(zhì)量比的該堿土金屬氧化物是SrO；大于10％到小于13％體積比的氧化鈦；以及大于22％到小于30％體積比的莫來石。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的低溫共燒陶瓷材料，其中，在50到300℃的范圍內(nèi)的線性熱膨脹系數(shù)是5.90×10-6到6.40×10-6/℃。
5.如權(quán)利要求1、2或3所述的低溫共燒陶瓷材料，其中，在室溫下在1.9GHz的頻率下的介電常數(shù)不小于10。
6.如權(quán)利要求4所述的低溫共燒陶瓷材料，其中，在室溫下在1.9GHz的頻率下的介電常數(shù)不小于10。
7.其中玻璃-陶瓷混合層被層疊的類型的多層配線板，其中的改進是，玻璃-陶瓷混合層的至少一層由包括如下成份的低溫共燒陶瓷材料制成
60～78％體積比的玻璃，該玻璃組成為46～60％質(zhì)量比的SiO2、0.5～5％質(zhì)量比的B2O3、6～17.5％質(zhì)量比的Al2O3以及25～45％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物，至少60％質(zhì)量比的該堿土金屬氧化物是SrO；大于0到不大于16％體積比的氧化鋁；10～26％體積比的氧化鈦；以及2～15％體積比的堇青石。
8.其中玻璃-陶瓷混合層被層疊的類型的多層配線板，其中的改進是，玻璃-陶瓷混合層的至少一層由包括如下成份的低溫共燒陶瓷材料制成60～78％體積比的玻璃，該玻璃組成為46～60％質(zhì)量比的SiO2、0.5～5％質(zhì)量比的B2O3、6～17.5％質(zhì)量比的Al2O3以及25～45％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物，至少60％質(zhì)量比的該堿土金屬氧化物是SrO；14～27％體積比的氧化鈦；以及5～15.5％體積比的堇青石。
9.其中玻璃-陶瓷混合層被層疊的類型的多層配線板，其中的改進是，玻璃-陶瓷混合層的至少一層由包括如下成份的低溫共燒陶瓷材料制成不少于60％到小于66％體積比的玻璃，該玻璃組成為46～60％質(zhì)量比的SiO2、0.5～5％質(zhì)量比的B2O3、6～17.5％質(zhì)量比的Al2O3以及25～45％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物，至少60％質(zhì)量比的該堿土金屬氧化物是SrO；大于10％到小于13％體積比的氧化鈦；以及大于22％到小于30％體積比的莫來石。
10.如權(quán)利要求7、8或9所述的多層配線板，其中，該低溫共燒陶瓷材料具有在50到300℃范圍內(nèi)的5.90×10-6到6.40×10-6/℃的線性熱膨脹系數(shù)，以及在室溫下在1.9GHz的頻率下不小于10的介電常數(shù)。
11.如權(quán)利要求7、8或9所述的多層配線板，其中，由該低溫共燒陶瓷材料制成的玻璃-陶瓷混合層與除該玻璃-陶瓷混合層之外的其它玻璃-陶瓷混合層之間的在50到300℃范圍內(nèi)的線性熱膨脹系數(shù)差不大于0.25×10-6/℃。
12.如權(quán)利要求10所述的多層配線板，其中，由該低溫共燒陶瓷材料制成的玻璃-陶瓷混合層與除該玻璃-陶瓷混合層之外的其它玻璃-陶瓷混合層之間的在50到300℃的范圍內(nèi)的線性熱膨脹系數(shù)差不大于0.25×10-6/℃。
13.如權(quán)利要求7、8或9所述的多層配線板，其中，除了由該低溫共燒陶瓷材料制成的玻璃-陶瓷混合層之外的其它玻璃-陶瓷混合層在室溫下在1.9GHz頻率下具有5到8的介電常數(shù)。
14.如權(quán)利要求10所述的多層配線板，其中，除了由該低溫共燒陶瓷材料制成的玻璃-陶瓷混合層之外的其它玻璃-陶瓷混合層在室溫下在1.9GHz頻率下具有5到8的介電常數(shù)。
15.如權(quán)利要求11所述的多層配線板，其中，除了由該低溫共燒陶瓷材料制成的玻璃-陶瓷混合層之外的其它玻璃-陶瓷混合層在室溫下在1.9GHz頻率下具有5到8的介電常數(shù)。
16.如權(quán)利要求12所述的多層配線板，其中，除了由該低溫共燒陶瓷材料制成的玻璃-陶瓷混合層之外的其它玻璃-陶瓷混合層在室溫下在1.9GHz頻率下具有5到8的介電常數(shù)。
17.如權(quán)利要求7、8或9所述的多層配線板，其中，除了由該低溫共燒陶瓷材料制成的玻璃-陶瓷混合層之外的其它玻璃-陶瓷混合層是由低溫共燒陶瓷材料制成的玻璃-陶瓷混合層，所述低溫共燒陶瓷材料包括58～76％體積比的玻璃，該玻璃組成為46～60％質(zhì)量比的SiO2、0.5～5％質(zhì)量比的B2O3、6～17.5％質(zhì)量比的Al2O3以及25～45％質(zhì)量比的堿土金屬氧化物，至少60％質(zhì)量比的該堿土金屬氧化物是SrO；以及24～42％體積比的氧化鋁。
18.如權(quán)利要求7、8或9所述的多層配線板，其中，該多層配線板的翹曲對于50毫米正方形的尺寸不大于200μm。
19.如權(quán)利要求7、8或9所述的多層配線板，其中，該多層配線板的翹曲對于100毫米正方形的尺寸不大于200μm。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供具有受控的線性熱膨脹系數(shù)且具有高介電常數(shù)的低溫共燒陶瓷材料，并且在即使燒制產(chǎn)品在其中不同組成的玻璃－陶瓷混合層被層疊的多層配線板中具有非對稱層疊結(jié)構(gòu)時也能減小其翹曲。根據(jù)本發(fā)明的低溫共燒陶瓷材料包括基于SiO
文檔編號H01B3/02GK1716459SQ20051008091
公開日2006年1月4日 申請日期2005年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月28日
發(fā)明者宮內(nèi)泰治, 嵐友宏 申請人:Tdk株式會社