JP2606439B2 - 多層セラミック配線基板 - Google Patents
多層セラミック配線基板Info
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- JP2606439B2 JP2606439B2 JP2294985A JP29498590A JP2606439B2 JP 2606439 B2 JP2606439 B2 JP 2606439B2 JP 2294985 A JP2294985 A JP 2294985A JP 29498590 A JP29498590 A JP 29498590A JP 2606439 B2 JP2606439 B2 JP 2606439B2
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- JP
- Japan
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- wiring board
- dielectric constant
- multilayer ceramic
- strength
- low
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超高速VLSI素子の実装に用いる多層セラミ
ック配線基板に関するものである。
ック配線基板に関するものである。
従来、ICやLSI等の半導体素子は、ガラスエポキシ等
のプリント回路基板あるいはアルミナセラミック基板に
実装されていたが、半導体素子の高集積化・微細化・高
速化に伴い、実装用基板に対しても高密度微細配線化・
高速伝送化・高周波数化・高熱放散化の要求が増えてき
た。アルミナ基板は1500℃以上の高温で焼結しなければ
ならないため、同時焼成される配線導体材料としては比
較的比抵抗の高いW,Mo等の高融点金属しか利用できな
い。したがって、パルス信号の伝送損失を考慮に入れた
場合、配線パターンの微細化には限界が生じてしまう。
そこで、開発されたのが低温焼結多層セラミック基板
で、1000℃以下で焼結する絶縁材料を用いているため、
配線導体材料として比抵抗の低いAu,Ag−Pd,Cu等の低融
点金属を用いることができ、また、グリーンシート多層
化法を使うことができ、非常に高密度微細配線化に有利
である。
のプリント回路基板あるいはアルミナセラミック基板に
実装されていたが、半導体素子の高集積化・微細化・高
速化に伴い、実装用基板に対しても高密度微細配線化・
高速伝送化・高周波数化・高熱放散化の要求が増えてき
た。アルミナ基板は1500℃以上の高温で焼結しなければ
ならないため、同時焼成される配線導体材料としては比
較的比抵抗の高いW,Mo等の高融点金属しか利用できな
い。したがって、パルス信号の伝送損失を考慮に入れた
場合、配線パターンの微細化には限界が生じてしまう。
そこで、開発されたのが低温焼結多層セラミック基板
で、1000℃以下で焼結する絶縁材料を用いているため、
配線導体材料として比抵抗の低いAu,Ag−Pd,Cu等の低融
点金属を用いることができ、また、グリーンシート多層
化法を使うことができ、非常に高密度微細配線化に有利
である。
ところで、高速伝送化に対しては、パルス信号の伝播
遅延時間が基板材料の誘電率の平方根に比例するため、
基板材料の低誘電率化が不可欠となる。プリント基板に
は幾つか低誘電率なものがあるが、スルーホールメッキ
性・加工性・多層化接着・高温での熱変形が大きい等の
問題があり、高密度実装基板としては未だ実用化には至
っていない。一方、低温焼結多層セラミック基板におい
ては、石英ガラスとホウケイ酸系ガラスとの組合せで、
組成や粒度、焼成条件を最適化することにより、1000℃
以下での焼成が可能で、かつ低誘電率3.9を実現するこ
とができる。また、閉空隙を利用することによりさらに
低誘電率化も可能となり、石英ガラスとホウケイ酸系ガ
ラスとの複合焼結体に約10％閉空隙を導入すると誘電率
は3.6にまで達する。したがって、パルス信号の伝播遅
延時間は6.5ns/mとアルミナに比べ約40％以上も短縮さ
れ、樹脂並の高速化を達成できる。また、閉空隙である
ため吸水や絶縁不良も起こらず、環境試験も良好な結果
を得ている。
遅延時間が基板材料の誘電率の平方根に比例するため、
基板材料の低誘電率化が不可欠となる。プリント基板に
は幾つか低誘電率なものがあるが、スルーホールメッキ
性・加工性・多層化接着・高温での熱変形が大きい等の
問題があり、高密度実装基板としては未だ実用化には至
っていない。一方、低温焼結多層セラミック基板におい
ては、石英ガラスとホウケイ酸系ガラスとの組合せで、
組成や粒度、焼成条件を最適化することにより、1000℃
以下での焼成が可能で、かつ低誘電率3.9を実現するこ
とができる。また、閉空隙を利用することによりさらに
低誘電率化も可能となり、石英ガラスとホウケイ酸系ガ
ラスとの複合焼結体に約10％閉空隙を導入すると誘電率
は3.6にまで達する。したがって、パルス信号の伝播遅
延時間は6.5ns/mとアルミナに比べ約40％以上も短縮さ
れ、樹脂並の高速化を達成できる。また、閉空隙である
ため吸水や絶縁不良も起こらず、環境試験も良好な結果
を得ている。
一方、材料の抗折強度も重要な基板特性の一つであ
り、プロセス上ある程度の強さが必要となる。従来セラ
ミック基板として用いられているアルミナは3000kg/cm2
以上の抗折強度を有し、これは実用上全く問題ない。ま
た、低温焼結基板でもアルミナとホウケイ酸鉛系ガラス
との複合系ではアルミナと同等の強度を有するために問
題なく用いられている。しかし、上記低誘電率セラミッ
ク材料は材料固有の抗折強度が1000kg/cm2と低く、さら
に空隙の導入により強度は指数関数的に急激に低下し
（空隙率＝約10％で、強度＝800kg/cm2）、焼成後の基
板の端が欠けたり、スルーホール部の剥がれ生じたり、
入出力ピンの強度が弱い等幾つかの障壁が発生する。
り、プロセス上ある程度の強さが必要となる。従来セラ
ミック基板として用いられているアルミナは3000kg/cm2
以上の抗折強度を有し、これは実用上全く問題ない。ま
た、低温焼結基板でもアルミナとホウケイ酸鉛系ガラス
との複合系ではアルミナと同等の強度を有するために問
題なく用いられている。しかし、上記低誘電率セラミッ
ク材料は材料固有の抗折強度が1000kg/cm2と低く、さら
に空隙の導入により強度は指数関数的に急激に低下し
（空隙率＝約10％で、強度＝800kg/cm2）、焼成後の基
板の端が欠けたり、スルーホール部の剥がれ生じたり、
入出力ピンの強度が弱い等幾つかの障壁が発生する。
本発明の目的は、このような従来の低誘電率セラミッ
ク材料の課題を解決することにより、低い誘電率を有
し、1000℃以下の低温で焼成でき、かつ高強度・高靭生
を有した高密度化が可能な多層セラミック基板を提供す
ることにある。さらに、低比抵抗導体材料を施すことに
より、パルス信号の高速伝送化に極めて有利な高密度微
細配線基板を提供することもできる。
ク材料の課題を解決することにより、低い誘電率を有
し、1000℃以下の低温で焼成でき、かつ高強度・高靭生
を有した高密度化が可能な多層セラミック基板を提供す
ることにある。さらに、低比抵抗導体材料を施すことに
より、パルス信号の高速伝送化に極めて有利な高密度微
細配線基板を提供することもできる。
上記目的を達成するため、本発明の多層セラミック配
線基板においては、配線基板のセラミック構造体中に、
アルミナシリケート質のウィスカーもしくは短繊維を有
するものである。
線基板においては、配線基板のセラミック構造体中に、
アルミナシリケート質のウィスカーもしくは短繊維を有
するものである。
セラミック構造体中に、アルミナシリケート質のウィ
スカーもしくは短繊維を添加すると、抗折強度がその添
加量に比例して増大するが、特性上の変化は殆ど生じな
い。
スカーもしくは短繊維を添加すると、抗折強度がその添
加量に比例して増大するが、特性上の変化は殆ど生じな
い。
次に、本発明について図面を引用して詳細に説明す
る。
る。
本発明の第１の実施例として、材料本来の誘電率が非
常に低い石英ガラスとホウケイ酸系ガラスとの複合体を
用いた場合について述べる。この複合体は1000℃以下の
低温で焼結する組成において、誘電率3.9を示す。しか
し、抗折強度は粉末の粒度や焼成条件をコントロールす
ることによっても、1000kg/cm2程度にしか達しない。
常に低い石英ガラスとホウケイ酸系ガラスとの複合体を
用いた場合について述べる。この複合体は1000℃以下の
低温で焼結する組成において、誘電率3.9を示す。しか
し、抗折強度は粉末の粒度や焼成条件をコントロールす
ることによっても、1000kg/cm2程度にしか達しない。
そこで、第１図に示すように石英ガラス粒子の一部あ
るいは全部をアルミナシリケート質のウィスカーもしく
は短繊維に置き換えることにより、低誘電率，焼結特性
及び絶縁特性を維持しつつ強度を向上させた低誘電率多
層セラミック配線基板が得られる。
るいは全部をアルミナシリケート質のウィスカーもしく
は短繊維に置き換えることにより、低誘電率，焼結特性
及び絶縁特性を維持しつつ強度を向上させた低誘電率多
層セラミック配線基板が得られる。
次に、上記基板の製造方法及び諸特性について述べ
る。まず、粉末粒度を制御するたに原料の石英ガラス及
びホウケイ酸系ガラスの粉砕を行い、石英ガラス粉末
（35−Ｘ）wt％，アルミナシリケート質のウィスカーも
しくは短繊維Xwt％，ホウケイ酸系ガラス65wt％の比率
で混合する。さらに、有機ビヒクルと共に混合しスラリ
ー状とした後、スリップキャスティング成膜法により所
望の厚みのグリーンシートを作製する。このグリーンシ
ートをカセットセッティングした後、所定の位置にスル
ーホールを形成し、スクリーン厚膜印刷法により導体パ
ターン印刷を行う。
る。まず、粉末粒度を制御するたに原料の石英ガラス及
びホウケイ酸系ガラスの粉砕を行い、石英ガラス粉末
（35−Ｘ）wt％，アルミナシリケート質のウィスカーも
しくは短繊維Xwt％，ホウケイ酸系ガラス65wt％の比率
で混合する。さらに、有機ビヒクルと共に混合しスラリ
ー状とした後、スリップキャスティング成膜法により所
望の厚みのグリーンシートを作製する。このグリーンシ
ートをカセットセッティングした後、所定の位置にスル
ーホールを形成し、スクリーン厚膜印刷法により導体パ
ターン印刷を行う。
一方、層間の導通をもたせるためにグリーンシートの
ビィアフィル中に導体を埋め込む。これらグリーンシー
トを所定の構造となるよう積層し、熱プレス（110℃,20
0kg/cm2）することにより、生積層体を作製する。この
生積層体を電気炉中で脱バインダー・仮焼成後、ベルト
炉で本焼成を行うと、多層配線基板ができる。なお、電
気特性，密度，抗折強度等の測定を行うサンプルは、印
刷を施さない生積層体を切断後焼成することにより得ら
れる。第２図〜第５図に、アルミナシリケート質のウィ
スカーもしくは短繊維添加が各特性（誘電率，焼結温度
（吸水率が０％となる焼成温度），絶縁抵抗，抗折強
度）に与える影響を示す。各図から明らかな通り、アル
ミナシリケート質のウィスカーもしくは短繊維の添加に
より誘電率は若干上昇するものの低誘電率を維持し、焼
結温度，絶縁抵抗に変化はなく、抗折強度は添加量に比
例して増大し、石英ガラス粒子をすべてウィスカーに変
換すると、約３倍向上する。
ビィアフィル中に導体を埋め込む。これらグリーンシー
トを所定の構造となるよう積層し、熱プレス（110℃,20
0kg/cm2）することにより、生積層体を作製する。この
生積層体を電気炉中で脱バインダー・仮焼成後、ベルト
炉で本焼成を行うと、多層配線基板ができる。なお、電
気特性，密度，抗折強度等の測定を行うサンプルは、印
刷を施さない生積層体を切断後焼成することにより得ら
れる。第２図〜第５図に、アルミナシリケート質のウィ
スカーもしくは短繊維添加が各特性（誘電率，焼結温度
（吸水率が０％となる焼成温度），絶縁抵抗，抗折強
度）に与える影響を示す。各図から明らかな通り、アル
ミナシリケート質のウィスカーもしくは短繊維の添加に
より誘電率は若干上昇するものの低誘電率を維持し、焼
結温度，絶縁抵抗に変化はなく、抗折強度は添加量に比
例して増大し、石英ガラス粒子をすべてウィスカーに変
換すると、約３倍向上する。
第２の実施例として、石英ガラスとホウケイ酸系ガラ
スとの複合体に閉空隙を導入した場合を示す。閉空隙を
約10％に制御すると、誘電率は3.6にまで低下するが、
強度も約800kg/cm2まで下がってしまう。そこで、アル
ミナシリケート質のウィスカーもしくは短繊維により石
英ガラス粒子を置換していくと強度は約2500kg/cm2まで
向上する。
スとの複合体に閉空隙を導入した場合を示す。閉空隙を
約10％に制御すると、誘電率は3.6にまで低下するが、
強度も約800kg/cm2まで下がってしまう。そこで、アル
ミナシリケート質のウィスカーもしくは短繊維により石
英ガラス粒子を置換していくと強度は約2500kg/cm2まで
向上する。
以上説明したように、本発明は基板として用いられて
いるセラミック絶縁材料の組成の一部あるいは全部をア
ルミナシリケート質のウィスカーもしくは短繊維に置換
することにより構造を強化した多層セラミック配線基板
が得られ、高速VLSI素子用実装基板として優れた効果を
得ることができる。
いるセラミック絶縁材料の組成の一部あるいは全部をア
ルミナシリケート質のウィスカーもしくは短繊維に置換
することにより構造を強化した多層セラミック配線基板
が得られ、高速VLSI素子用実装基板として優れた効果を
得ることができる。
【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明の多層セラミック配線基板の絶縁層の
断面の模式図、第２図は、石英ガラス／ホウケイ酸系ガ
ラス複合体の誘電率に対するアルミナシリケート質のウ
ィスカーもしくは短繊維置換効果を示す図、第３図は、
石英ガラス／ホウケイ酸系ガラス複合体の焼結温度に対
するアルミナシリケート質のウィスカーもしくは短繊維
置換効果を示す図、第４図は、石英ガラス／ホウケイ酸
系ガラス複合体の絶縁抵抗に対するアルミナシリケート
質のウィスカーもしくは短繊維置換効果を示す図、第５
図は、石英ガラス／ホウケイ酸系ガラス複合体の抗折強
度に対するアルミナシリケート質のウィスカーもしくは
短繊維置換効果を示す図である。 １……アルミナシリケート質ウィスカーもしくは短繊維 ２……石英ガラス粒子 ３……ホウケイ酸系ガラスマトリックス
断面の模式図、第２図は、石英ガラス／ホウケイ酸系ガ
ラス複合体の誘電率に対するアルミナシリケート質のウ
ィスカーもしくは短繊維置換効果を示す図、第３図は、
石英ガラス／ホウケイ酸系ガラス複合体の焼結温度に対
するアルミナシリケート質のウィスカーもしくは短繊維
置換効果を示す図、第４図は、石英ガラス／ホウケイ酸
系ガラス複合体の絶縁抵抗に対するアルミナシリケート
質のウィスカーもしくは短繊維置換効果を示す図、第５
図は、石英ガラス／ホウケイ酸系ガラス複合体の抗折強
度に対するアルミナシリケート質のウィスカーもしくは
短繊維置換効果を示す図である。 １……アルミナシリケート質ウィスカーもしくは短繊維 ２……石英ガラス粒子 ３……ホウケイ酸系ガラスマトリックス
Claims (1)
- 【請求項１】配線基板のセラミック構造体中に、アルミ
ナシリケート質のウィスカーもしくは短繊維を有するこ
とを特徴とした多層セラミック配線基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2294985A JP2606439B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 多層セラミック配線基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2294985A JP2606439B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 多層セラミック配線基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04167595A JPH04167595A (ja) | 1992-06-15 |
| JP2606439B2 true JP2606439B2 (ja) | 1997-05-07 |
Family
ID=17814856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2294985A Expired - Fee Related JP2606439B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 多層セラミック配線基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2606439B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2939791B2 (ja) * | 1995-05-09 | 1999-08-25 | 株式会社ニチビ | 拡散炉断熱リング |
| JP2019178054A (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | Tdk株式会社 | コア材及び放熱基板 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63219699A (ja) * | 1987-03-06 | 1988-09-13 | 三菱電機株式会社 | プリント配線板用銅張積層板の製造方法 |
-
1990
- 1990-10-31 JP JP2294985A patent/JP2606439B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04167595A (ja) | 1992-06-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |