[发明专利]绝缘陶瓷压块、陶瓷多层基板和陶瓷电子器件

说明书

本发明涉及在多层电路基板中使用的绝缘陶瓷压块，更具体而言，本发明涉及一种适用于安装半导体元件或各种电子元件的混合多层电路基板，并能和导电材料如铜或银同时烧制的高频绝缘陶瓷压块，还涉及使用这种绝缘陶瓷压块的陶瓷多层基板片以及陶瓷电子器件。

近年来，朝高速高频加工电子器件的趋势发展迅速。对于安装在电子器件上的电子部件，要求满足高速加工和高集成密度，此外，还要求高安装密度。为满足这些要求，多层电路基板已被用作安装半导体元件和各种电子元件的基板。在多层电路基板中，导体电路或功能电子元件被埋在基板上，使电子器件小型化。

至今在许多情况下氧化铝一直用作构成上述多层电路基板的材料。

氧化铝的烧制温度较高，如1500-1600℃。因此，作为埋在由氧化铝制成的多层电路基板上的导电电路材料，通常不得不使用高熔点金属，如钼(Mo)、钼-锰(Mo-Mn)、钨(W)等。但是，这些高熔点金属的电阻大。

因此，非常希望能使用比上述高熔点金属的电阻低和价格低廉的金属(如铜等)作为导电材料。为能够使用铜作为导电材料，已有使用可在1000℃或更低温度下烧制的玻璃陶瓷、晶化玻璃等的方案提出(例如，日本特许公开公报5-238774号)。

另外考虑与半导体元件如硅(Si)片的连接，还提出使用热膨胀系数和Si基本相同的陶瓷作为多层电路基板材料(日本特许公开公报8-34668号)。

然而，上述可以在较低温度烧制的已知基板材料存在的问题是，其机械强度低、Q值小，析出晶相的类型及其比值容易受到烧制过程的影响。

另外，日本特许公开公报5-238774和8-34668中所述的基板材料存在的一个问题是，很难进行与热膨胀系数高的高介电材料的共烧制。

因此，本发明的一个目的是提供一种可以解决上述常规技术问题的绝缘陶瓷压块，这种绝缘陶瓷压块可以在较低温度下烧制，可以和熔点较低的导体材料如银或铜同时烧制，具有较小的介电常数和优良的高频特性，还具有高的热膨胀系数。

本发明的另一个目的是提供由上述绝缘陶瓷压块构成的陶瓷多层基板，这种基板可以在较低温度烧制，具有较低的介电常数和优良的高频特性，通过与热膨胀系数大的高介电材料共烧结获得，还提供了使用上述绝缘陶瓷压块的陶瓷电子器件和层合的陶瓷电子器件。

本发明人为解决上述问题进行了广泛深入研究，发现在由MgAl₂O₄基陶瓷和硼硅酸盐玻璃的烧制混合物形成的绝缘陶瓷压块中，当MgAl₂O₄晶相与Mg₃B₂O₆晶相和Mg₂B₂O₅晶相中至少一种以主晶相析出时，或MgAl₂O₄晶相、Mg₂SiO₄晶相与Mg₃B₂O₆晶相和Mg₂B₂O₅晶相中至少一种以主晶相析出时，可获得具有低介电材常数、优良的高频特性和热膨胀系数大的绝缘陶瓷压块，从而完成本发明。

本发明第一方面，提供一种绝缘陶瓷压块，它包括MgAl₂O₄基陶瓷和硼硅酸盐玻璃的烧制混合物，其中，MgAl₂O₄晶相与Mg₃B₂O₆晶相和Mg₂B₂O₅晶相中至少一种以主晶相析出。

本发明第二方面，提供了一种绝缘陶瓷压块，它包括MgAl₂O₄基陶瓷和硼硅酸盐玻璃的烧制混合物，其中，MgAl₂O₄晶相、Mg₂SiO₄晶相与Mg₃B₂O₆晶相和Mg₂B₂O₅晶相中至少一种以主晶相析出。