JP2615970B2 - 内部に導体、抵抗体を配線したＡ▲ｌ▼Ｎ多層基板の製造方法 - Google Patents
内部に導体、抵抗体を配線したＡ▲ｌ▼Ｎ多層基板の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、コンピューターやその周辺機器、民生用
電子機器等に用いられる多層配線基板に関するものであ
る。
電子機器等に用いられる多層配線基板に関するものであ
る。
従来から、アルミナのグリーンシート上にタングステ
ンもしくはモリブデンを印刷し、それらを重ね合せて焼
成することにより、印刷されたタングステンもしくはモ
リブデンの焼成と同時にアルミナのグリーンシートを焼
成一体化し、アルミナセラミックス多層基板を製造する
方法が知られている。
ンもしくはモリブデンを印刷し、それらを重ね合せて焼
成することにより、印刷されたタングステンもしくはモ
リブデンの焼成と同時にアルミナのグリーンシートを焼
成一体化し、アルミナセラミックス多層基板を製造する
方法が知られている。
しかし、上記アルミナセラミックス多層基板の焼成温
度は1500〜1600℃と高温であるために、層内に同時に実
用的な受動素子を形成することができず、また配線部分
として融点の高いタングステンまたはモリブデンを用い
なければならないために抵抗が増すという問題点があっ
た。
度は1500〜1600℃と高温であるために、層内に同時に実
用的な受動素子を形成することができず、また配線部分
として融点の高いタングステンまたはモリブデンを用い
なければならないために抵抗が増すという問題点があっ
た。
これらの問題点を解決するために、最近、上記アルミ
ナセラミックスに代えて、ガラスとアルミナの複合アル
ミナセラミックス（以下、複合セラミックスという）を
用いて多層基板が形成されるようになってきた。
ナセラミックスに代えて、ガラスとアルミナの複合アル
ミナセラミックス（以下、複合セラミックスという）を
用いて多層基板が形成されるようになってきた。
この複合セラミックスを用いる多層基板の製造方法
は、複合セラミックスの焼成温度が900℃〜1000℃とい
う低温であるために、複合セラミックスのグリーンシー
ト上にAgやCuなどの導体やRuO2系の抵抗体を印刷し、そ
れらを重ね合せて上記焼成温度で焼成し、多層基板を形
成する方法であり、現在さかんに開発研究されている方
法である。この方法で得られた多層基板は、第３図に示
されるように、Al2O3粉末とホウケイ酸ガラス粉末との
混合粉末に有機バインダーを混合してドクターブレード
法によりグリーンシート７を作製し、このグリーンシー
ト７の表面に導電ペースト２および抵抗体ペースト３を
印刷して印刷グリーンシート８を作製し、これら印刷グ
リーンシート８をそのまま重ね合せて焼成し、第４図に
示されるよう複合セラミックス９内部に導体２′および
抵抗体３′を有する複合セラミックス多層基板が形成さ
れるものである。
は、複合セラミックスの焼成温度が900℃〜1000℃とい
う低温であるために、複合セラミックスのグリーンシー
ト上にAgやCuなどの導体やRuO2系の抵抗体を印刷し、そ
れらを重ね合せて上記焼成温度で焼成し、多層基板を形
成する方法であり、現在さかんに開発研究されている方
法である。この方法で得られた多層基板は、第３図に示
されるように、Al2O3粉末とホウケイ酸ガラス粉末との
混合粉末に有機バインダーを混合してドクターブレード
法によりグリーンシート７を作製し、このグリーンシー
ト７の表面に導電ペースト２および抵抗体ペースト３を
印刷して印刷グリーンシート８を作製し、これら印刷グ
リーンシート８をそのまま重ね合せて焼成し、第４図に
示されるよう複合セラミックス９内部に導体２′および
抵抗体３′を有する複合セラミックス多層基板が形成さ
れるものである。
ところが、近年、ICやLSIの高集積化および高機械化
に伴って、そこに接続される多層基板の配線も高密度化
および高強度化が要求されるようになってきた。しか
し、上記複合セラミックス多層基板では、複合セラミッ
クス自体の熱伝導率が上記アルミナセラミックスの熱伝
導率の1/5〜1/10と低いために、配線の微細化、多層化
および高密度化に限界があり、さらに基板の強度につい
ても上記複合セラミックス基板は上記アルミナセラミッ
クス基板の約1/2程度であり、過酷な条件での使用には
信頼性が薄いという問題点があった。
に伴って、そこに接続される多層基板の配線も高密度化
および高強度化が要求されるようになってきた。しか
し、上記複合セラミックス多層基板では、複合セラミッ
クス自体の熱伝導率が上記アルミナセラミックスの熱伝
導率の1/5〜1/10と低いために、配線の微細化、多層化
および高密度化に限界があり、さらに基板の強度につい
ても上記複合セラミックス基板は上記アルミナセラミッ
クス基板の約1/2程度であり、過酷な条件での使用には
信頼性が薄いという問題点があった。
また、この複合セラミックス多層基板は製造工程にお
いてグリーンシート表面に導体ペーストや抵抗体ペース
トを直接印刷するために欠陥印刷されることがあり、焼
成されて得られる導体や抵抗体に欠陥が発生しやすく製
品の信頼性も低いという問題点もあった。
いてグリーンシート表面に導体ペーストや抵抗体ペース
トを直接印刷するために欠陥印刷されることがあり、焼
成されて得られる導体や抵抗体に欠陥が発生しやすく製
品の信頼性も低いという問題点もあった。
そこで、本発明者等は、内部にAgやCuなどの良導体や
十分に制御された抵抗体を高い信頼性のもとで高密度に
配線し、上記配線された抵抗体が発生する熱を効率よく
放出できる熱伝導性の優れた多層基板を開発すべく研究
を行った結果、 アルミナよりも熱伝導性および強度のすぐれた焼成さ
れたAlNセラミックスシートの表面を酸化してAlNシート
の表面にAl2O3層を形成し、上記Al2O3層の表面にゾルゲ
ル法によりSiO2層、TiO2層、ZrO2層の内の１種または２
種以上からなる酸化物層を形成し、次いで上記酸化物層
の上に導体ペーストおよび抵抗体ペーストなどを印刷し
たAlNセラミックスシート（以下、これをAlN印刷シート
という）を作製し、このAlN印刷シートを３次元的に積
み重ね、バインダーで接合することにより得られた多層
基板は、従来の多層基板よりも一層すぐれたものである
という知見を得たのである。
十分に制御された抵抗体を高い信頼性のもとで高密度に
配線し、上記配線された抵抗体が発生する熱を効率よく
放出できる熱伝導性の優れた多層基板を開発すべく研究
を行った結果、 アルミナよりも熱伝導性および強度のすぐれた焼成さ
れたAlNセラミックスシートの表面を酸化してAlNシート
の表面にAl2O3層を形成し、上記Al2O3層の表面にゾルゲ
ル法によりSiO2層、TiO2層、ZrO2層の内の１種または２
種以上からなる酸化物層を形成し、次いで上記酸化物層
の上に導体ペーストおよび抵抗体ペーストなどを印刷し
たAlNセラミックスシート（以下、これをAlN印刷シート
という）を作製し、このAlN印刷シートを３次元的に積
み重ね、バインダーで接合することにより得られた多層
基板は、従来の多層基板よりも一層すぐれたものである
という知見を得たのである。
この発明は、かかる知見にもとづいてなされたもので
あって、 上記AlN印刷シートを積み重ね、それらを複合酸化物
ソルダーで接合することを特徴とする多層基板の製造方
法に特徴を有するものである。
あって、 上記AlN印刷シートを積み重ね、それらを複合酸化物
ソルダーで接合することを特徴とする多層基板の製造方
法に特徴を有するものである。
この方法によると、厚膜回路成分との密着性を向上さ
せ、AlN多層基板の信頼性が向上する。AlNシート表面に
形成されたAl2O3層および酸化物層の合計の厚さは0.01
〜20μｍが好ましく、0.01μｍ未満であると酸化物層と
しての効果がなく、一方、20μｍより厚いと熱的障害を
きたして好ましくない。
せ、AlN多層基板の信頼性が向上する。AlNシート表面に
形成されたAl2O3層および酸化物層の合計の厚さは0.01
〜20μｍが好ましく、0.01μｍ未満であると酸化物層と
しての効果がなく、一方、20μｍより厚いと熱的障害を
きたして好ましくない。
つぎに、内部に配線されたAlN多層基板の製造方法を
図面にもとづいて具体的に説明する。
図面にもとづいて具体的に説明する。
第１図は、AlN印刷シートの断面図である。焼成して
得られたAlN基板１の表面にAl2O3層５を形成し、そのAl
2O3層５の表面にさらにSiO2層、TiO2層、ZrO2層の１種
または２種以上からなる酸化物層６を形成して表面処理
したのち、その表面処理した表面に導体ペースト２およ
び抵抗体ペースト３を印刷し、AlN印刷シートを作製す
る。このAlN印刷シートの導体ペースト２および抵抗体
ペースト３以外の部分にガラスペースト４を塗布して得
られたAlN印刷シートを複数枚積み重ねて焼成すると第
２図に示されるようなガラス４′に囲まれて内部に配線
された導体２′および抵抗体３′を有するAlN多層基板
が得られるのである。
得られたAlN基板１の表面にAl2O3層５を形成し、そのAl
2O3層５の表面にさらにSiO2層、TiO2層、ZrO2層の１種
または２種以上からなる酸化物層６を形成して表面処理
したのち、その表面処理した表面に導体ペースト２およ
び抵抗体ペースト３を印刷し、AlN印刷シートを作製す
る。このAlN印刷シートの導体ペースト２および抵抗体
ペースト３以外の部分にガラスペースト４を塗布して得
られたAlN印刷シートを複数枚積み重ねて焼成すると第
２図に示されるようなガラス４′に囲まれて内部に配線
された導体２′および抵抗体３′を有するAlN多層基板
が得られるのである。
このようにして得られたAlN多層基板は、側面に放熱
フィンを取付けて用いることも可能であり、上記AlN多
層基板が大きなものである場合には、内部に冷媒を流す
ことのできる放熱フィンを取付けて用いる必要がある。
フィンを取付けて用いることも可能であり、上記AlN多
層基板が大きなものである場合には、内部に冷媒を流す
ことのできる放熱フィンを取付けて用いる必要がある。
一般に抵抗体ペーストは、RuO2もしくはRuO2系酸化物
とガラスとの混合体からなり、RuO2もしくはRuO2系酸化
物とガラスとの比を変えることによってシート抵抗値
（１Ω／□〜1MΩ／□）を制御することができる。上記
ガラスはB2O3−SiO2−Al2O3−PbO系ガラス（例えば、重
量％でB2O3:8.25％、SiO2:25.00％、Al2O3:4.25％、Pb
O:62.5％）が用いられ、このガラスの軟化点は700℃以
下のものが多い。かかる抵抗体ペーストを仮にN2雰囲気
中でAlNと共にAlNの焼成温度（1700〜1900℃）で焼成す
ると、上記抵抗体ペーストのガラス成分はすべて溶融
し、RuO2は還元され金属Ruになり、抵抗体としての機能
を全く失うばかりでなく、AlN自身とも反応し、界面接
合（多層化）は全く不可能となる。
とガラスとの混合体からなり、RuO2もしくはRuO2系酸化
物とガラスとの比を変えることによってシート抵抗値
（１Ω／□〜1MΩ／□）を制御することができる。上記
ガラスはB2O3−SiO2−Al2O3−PbO系ガラス（例えば、重
量％でB2O3:8.25％、SiO2:25.00％、Al2O3:4.25％、Pb
O:62.5％）が用いられ、このガラスの軟化点は700℃以
下のものが多い。かかる抵抗体ペーストを仮にN2雰囲気
中でAlNと共にAlNの焼成温度（1700〜1900℃）で焼成す
ると、上記抵抗体ペーストのガラス成分はすべて溶融
し、RuO2は還元され金属Ruになり、抵抗体としての機能
を全く失うばかりでなく、AlN自身とも反応し、界面接
合（多層化）は全く不可能となる。
つぎに、この発明を実施例にもとづいて具体的に説明
する。
する。
まず、原料粉末としてそれぞれ平均粒径:3μｍのAlN
粉末およびY2O3粉末を用意し、上記Y2O3粉末:2重量％を
上記AlN粉末に配合し、混合し、さらに有機バインダー
と混合し、ドクターブレード法によりAlNグリーンシー
トに成形後、1800℃で２時間窒素雰囲気中で焼成し、厚
さ:0.3mm、幅:50.8mm、長さ:50.8mmの寸法を有するAlN
基板を得た。
粉末およびY2O3粉末を用意し、上記Y2O3粉末:2重量％を
上記AlN粉末に配合し、混合し、さらに有機バインダー
と混合し、ドクターブレード法によりAlNグリーンシー
トに成形後、1800℃で２時間窒素雰囲気中で焼成し、厚
さ:0.3mm、幅:50.8mm、長さ:50.8mmの寸法を有するAlN
基板を得た。
つぎに、この基板を、酸素分圧:2×102atm、水蒸気分
圧:1×10-4atmの雰囲気で３時間保持の表面処理を施し
て、基板表面に厚さ:7μｍのAl2O3層を形成したのち、
ゾルゲル法により厚さ:0.5μｍのSiO2層を形成した。
圧:1×10-4atmの雰囲気で３時間保持の表面処理を施し
て、基板表面に厚さ:7μｍのAl2O3層を形成したのち、
ゾルゲル法により厚さ:0.5μｍのSiO2層を形成した。
この表面処理したAlN基板に、通常のAg−Pd系導体ペ
ーストおよびRuO2系抵抗体ペーストを印刷し、そのAg−
Pd系ペーストおよびRuO2系抵抗体ペースト以外の部分に
ガラスペーストとしてホウケイ酸ガラス（コーニング社
製、7720、軟化点:755℃）ペーストを印刷し、第１図に
示される製造のAlN印刷シートを10枚作成した。
ーストおよびRuO2系抵抗体ペーストを印刷し、そのAg−
Pd系ペーストおよびRuO2系抵抗体ペースト以外の部分に
ガラスペーストとしてホウケイ酸ガラス（コーニング社
製、7720、軟化点:755℃）ペーストを印刷し、第１図に
示される製造のAlN印刷シートを10枚作成した。
上記AlN印刷シート10枚を３次元的に重ね合せ、大気
雰囲気中、温度:850℃、10分間保持の条件で焼成してAl
N多層基板を作製し、そのAlN多層基板の熱伝導度および
曲げ強度を測定してその結果を第１表に示した。
雰囲気中、温度:850℃、10分間保持の条件で焼成してAl
N多層基板を作製し、そのAlN多層基板の熱伝導度および
曲げ強度を測定してその結果を第１表に示した。
一方、比較のために、平均粒径:3μｍのAl2O3粉末と
上記ホウケイ酸ガラス（コーニング社製7720、軟化点:7
55℃）粉末を、重量比で50:50となるように混合し、さ
らに有機バインダーを混合してドクターブレード法によ
り厚さ:0.3mmのグリーンシートを10枚作製した。そのグ
リーンシート表面にそれぞれ通常のAg−Pd系導体ペース
トおよびRuO2系抵抗体ペーストを印刷して印刷グリーン
シートとし、これら印刷グリーンシートを10枚重ね合せ
て大気雰囲気中、温度:850℃、60分間保持の条件で焼成
し、現在開発されつつある混合セラミックス多層基板を
作製し、この基板の熱伝導度および曲げ強度を測定して
比較例として第１表に示した。
上記ホウケイ酸ガラス（コーニング社製7720、軟化点:7
55℃）粉末を、重量比で50:50となるように混合し、さ
らに有機バインダーを混合してドクターブレード法によ
り厚さ:0.3mmのグリーンシートを10枚作製した。そのグ
リーンシート表面にそれぞれ通常のAg−Pd系導体ペース
トおよびRuO2系抵抗体ペーストを印刷して印刷グリーン
シートとし、これら印刷グリーンシートを10枚重ね合せ
て大気雰囲気中、温度:850℃、60分間保持の条件で焼成
し、現在開発されつつある混合セラミックス多層基板を
作製し、この基板の熱伝導度および曲げ強度を測定して
比較例として第１表に示した。
第１表の結果から、この発明により得られた基板は、
現在開発されつつある複合セラミックス多層基板よりも
熱伝導度は14倍も高く、曲げ強度は４倍も高いことがわ
かる。
現在開発されつつある複合セラミックス多層基板よりも
熱伝導度は14倍も高く、曲げ強度は４倍も高いことがわ
かる。
この発明のAlN多層基板は、焼成されたしっかりしたA
lNシートに導体ペーストおよび抵抗体ペーストを印刷す
るために、印刷ミスがなく、したがって導体または抵抗
体の断線等による不良品発生も少なく、また、この発明
の製造方法で得られた多層基板は、熱伝導度が極めて高
いので導体および抵抗体から発生する熱を効率よく放散
させることができ、したがって導体および抵抗体を多層
基板内部に高密度で配線することができ、さらに強度も
極めて優れているので過酷な条件下でも十分に耐えるこ
とができる等のすぐれた効果を奏するものである。
lNシートに導体ペーストおよび抵抗体ペーストを印刷す
るために、印刷ミスがなく、したがって導体または抵抗
体の断線等による不良品発生も少なく、また、この発明
の製造方法で得られた多層基板は、熱伝導度が極めて高
いので導体および抵抗体から発生する熱を効率よく放散
させることができ、したがって導体および抵抗体を多層
基板内部に高密度で配線することができ、さらに強度も
極めて優れているので過酷な条件下でも十分に耐えるこ
とができる等のすぐれた効果を奏するものである。
第１図は、この発明のAlN多層基板を作製するための１
枚のAlN印刷シートの断面図、 第２図は、この発明のAlN多層基板の断面図、 第３図は、従来の複合セラミックス多層基板を作製する
ための１枚の印刷グリーンシートの断面図、 第４図は、従来の複合セラミックス多層基板の断面図で
ある。 １……AlN基板、２……導体ペースト、３……抵抗体ペ
ースト ４……ガラスペースト、５……Al2O3層、６……酸化物
層、 ２′……導体、３′……抵抗体、４′……ガラス。
枚のAlN印刷シートの断面図、 第２図は、この発明のAlN多層基板の断面図、 第３図は、従来の複合セラミックス多層基板を作製する
ための１枚の印刷グリーンシートの断面図、 第４図は、従来の複合セラミックス多層基板の断面図で
ある。 １……AlN基板、２……導体ペースト、３……抵抗体ペ
ースト ４……ガラスペースト、５……Al2O3層、６……酸化物
層、 ２′……導体、３′……抵抗体、４′……ガラス。
フロントページの続き (72)発明者 湯澤 通男 埼玉県大宮市北袋町１―297 三菱金属 株式会社中央研究所内 (72)発明者 長瀬 敏之 埼玉県大宮市北袋町１―297 三菱金属 株式会社中央研究所内 (72)発明者 神田 義雄 埼玉県大宮市北袋町１―297 三菱金属 株式会社中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−119094（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−220598（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−181399（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】焼成したAlNシートの表面を酸化すること
によりAlNシート表面にAl2O3層を形成し、上記Al2O3層
の表面にゾルゲル法によってSiO2層、TiO2層、ZrO2層の
内の１種または２種以上からなる酸化物層を形成し、次
いで上記酸化物層の上に導体ペーストおよび抵抗体ペー
ストを印刷または塗布して配線したのち、導体ペースト
および抵抗体ペースト以外の部分にガラスペーストを印
刷または塗布し、次いで三次元的に積み重ねて焼成する
ことを特徴とする内部に導体および抵抗体を配線したAl
N多層基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1031912A JP2615970B2 (ja) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | 内部に導体、抵抗体を配線したＡ▲ｌ▼Ｎ多層基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1031912A JP2615970B2 (ja) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | 内部に導体、抵抗体を配線したＡ▲ｌ▼Ｎ多層基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02210894A JPH02210894A (ja) | 1990-08-22 |
| JP2615970B2 true JP2615970B2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=12344191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1031912A Expired - Lifetime JP2615970B2 (ja) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | 内部に導体、抵抗体を配線したＡ▲ｌ▼Ｎ多層基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2615970B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101004843B1 (ko) * | 2008-09-05 | 2010-12-28 | 삼성전기주식회사 | 세라믹 다층 회로 기판 및 그의 제조 방법 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61119094A (ja) * | 1984-11-15 | 1986-06-06 | 株式会社東芝 | 高熱伝導性回路基板の製造方法 |
| JPS63181399A (ja) * | 1987-01-22 | 1988-07-26 | 日本特殊陶業株式会社 | 高熱伝導性厚膜多層配線基板 |
| JPS63220598A (ja) * | 1987-03-10 | 1988-09-13 | 三菱鉱業セメント株式会社 | セラミック多層配線基板の製法 |
-
1989
- 1989-02-10 JP JP1031912A patent/JP2615970B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02210894A (ja) | 1990-08-22 |
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