JP2685806B2 - 多層配線回路基板 - Google Patents
多層配線回路基板Info
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- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
Description
いた回路基板に係り、特に導体層が一体焼結されてなる
多層配線を有する回路基板に関する。
体素子からの発熱をいかに効率良く放熱するかが重要な
問題となってくる。また電力用半導体素子の実装の場合
も放熱は重要な問題である。
クスが広く用いられている。しかしながら、Al2O3は熱
伝導性が低いため、放熱性に問題があり、電気絶縁性等
の絶縁体としての電気的諸特性に優れ、かつ熱伝導性に
優れたAlNセラミックスの回路基板への応用が検討され
ている(特開昭60−178688号)。
路基板の配線にも高密度化が要求され、多層化は必須の
技術となり、AlNセラミックスの多層基板も検討されて
いる(特開昭60−253295号、特開昭60−253294号)。Al
2O3セラミックスではグリーンシート積層の一体焼結の
技術が確立されているが、この技術をそのままAlNセラ
ミックスに応用することはAlNとAl2O3の基本的物性の違
いから、困難である。
の要求は高まっているが、同時焼成時、AlNセラミック
ス部と導体部との収縮率のミスマッチに起因するAlNセ
ラミックス部のクラックの発生と、基板のそりおよびう
ねり、導体路の断線、剥離等が生じ、実用化には至って
いないのが現状である。
過程の各温度域で導体部と絶縁体部の収縮率をマッチン
グすることにより、AlNセラミックス内部に発生するク
ラックをなくし、導体層と絶縁体層との密着性が強固
で、そり,うねり,断線の生じ難いAlNセラミックスを
用いた回路基板、特に同時焼結による多層配線を有する
回路基板を提供することを目的とする。
及び/又はアルカリ土類元素の少なくとも一種を含有す
る焼成体からなる絶縁体層と、AlNセラミックスを含有
する導電体層または、AlNおよび希土類元素及び/又は
アルカリ土類元素の少なくとも一種の化合物を含有する
導電体層を多層形成したことを特徴とする回路基板であ
る。
に、AlNが24〜70vol%含有(有機バインダーおよび有機
溶剤分は除く)されている導体ペースト、またはAlNが2
4〜70vol%含有(有機バインダーおよび有機溶剤分は除
く)されており、さらに希土類および/またはアルカリ
土類元素の少なくとも一種からなる化合物も含有されて
いる導体ペーストで、AlNグリーンシートの少なくとも
一部分(好ましくはスルーホール部分)に回路を形成
し、同時焼成することにより得ることができる。
とにより、導電体層と基板母体部であるAlN絶縁体層の
焼成時の収縮率のミスマッチをきわめて少なくし、AlN
中でのクラックをなくし、基板のそり,導体層の剥離,
断線等を改善する。この導体部中の導電体は特に限定さ
れているものではなく、AlNセラミックスの焼結温度に
耐え得るものであればよいが、W,Mo,TiN,ZrN等が挙げら
れ、特に好ましくは、Wである。
Nと異なる収縮挙動を示すが、AlNまたは上述した化合物
を含むAlNの適正な添加により、ほぼAlNと同様な収縮挙
動を持つことができる。すなわち、これらの導電体はAl
Nの焼結を阻害することなく、また、AlNもこれらの導電
体の焼結を阻害することがない。場合によっては組み合
せにより焼結性を高めあうことも生じる。そのためこれ
らを適正に組み合せることにより、絶縁体層としてのAl
N焼結体とほぼ同じ収縮挙動を示す導体層を得ることが
できる。もちろん、使用するAlN粉体の性状、添加する
化合物の組成と量そして成形方法などによAlNの焼結性
は大きく変化するので、導体部に混入させるAlN粉そし
て添加する化合物の組成と量もそれに合せて吟味する必
要がある。
AlN粉体の量は24〜70vol%が好ましく、これ未満では収
縮率合せが困難であり、この範囲を超えると、導体部の
電気抵抗上昇または断線などにより、実用的でなくな
る。さらには30vol%以上が好ましく、最も効果的なの
は40vol%以上添加のときである。
N粉末は、遠心沈降法による平均粒径が0.5〜3.0μm、
より好ましくは0.8〜2.5μmBET比表面積が0.5〜50m2/g
より好ましくは1〜30m2/g、不純物酸素量が0.1〜3重
量%、より好ましくは0.3〜1.5重量%の各範囲にあるも
のが使用できる。
系列の各元素、そしてCa,Sr,Baが挙げられ、特にY,La,C
e,Caが好ましく、これらの酸化物,フッ化物,窒化物,,
炭化物が使用できる。これらの焼結助剤はいずれもAlN
粉中の不純物酸素と反応して液相を生成し、焼結終了
後、Ln3Al5O12,LnAlO3,Ln2Al4O9,RAl4O7,RAl2O4,R3Al2O
6,R12Al14O33,RLnAlO4そしてRLnAl3O7(ここでRはアル
カリ土類元素、Lnは希土類元素を表わす)などの化合物
として焼結体中に残存する。
点から、絶縁体層の焼結に用いたものを、導体部へも添
加するのが好都合である。もちろん、回路に応じて変更
して用いることもできる。また、焼結助剤として、上述
した焼結体の残存する化合物を別途合成しておいて、こ
れを添加物として用いることもできる。
概略を以下に述べる。
土類金属などから成る粉末を、例えばボールミルなどの
手段で充分に混合・解砕する。この混合粉に成形方法に
応じた有機バインダーおよび有機溶剤を加えて充分に混
練する。
じたサイズの成形体とし、これに焼成後に導体部となる
導電ペーストその他を印刷などの手段で形成させる。
路に応じて加熱,圧着して積層し、一端型の成形体を得
る。
囲気中で約700℃まで加熱することで有機バインダーそ
して有機溶剤などを除去する。
い、焼結温度は1600〜2000℃である。
い、AlN製回路基板を得る。
の合計量を100重量部として0.1〜20重量%とするのが望
ましく、より好ましくは0.2〜10重量%である。
化を伴う化合物については変化後の組成で算出する。
る。その他硝酸塩、シュウ酸塩などについても同様であ
る。また、既述したアルカリ土類金属そして希土類元素
の他にアルミニウム酸化物の添加も焼結性の改善に効果
がある。アルミニウム酸化物の添加は、特に不純物酸素
量が少ないAlN粉末又は、脱バインダーの後の成形体中
の残留カーボンが多い場合の焼結性改善が可能であっ
た。
用可能であり焼成途中でこれらに変化する化合物が使用
されるが、過剰な添加は焼結体の熱伝導率の低下を招く
のでAl2O3として4重量%以内より好ましくは3重量%
以内にする必要がある。
純物酸素量が0.9重量%、平均粒径が1.5μmのY2O33重
量%を含むAlN粉末を各24,40,60vol%添加した混合物を
n−ブタノールを分散媒としボールミルで充分に混合・
解砕した。
加し、上記と同様な方法で混合・解砕した。
フィンを5重量%添加し、500kgcm-2の圧力下で、1軸
加圧し、10×10×50mm2の圧粉体とした。
ボンヒータ炉内で1000℃/時間で昇温し、1500,1600,17
00,1800℃まで昇温し、保持温度0分で降温した。焼成
後の収縮率を測定し、その結果を第1図に示した。
な方法で解砕・成形・焼成し、毎条件下での収縮率を測
定し、その結果を第1図に示した。
収縮挙動は大きく異なるが、W粉にAlN粉を添加するこ
とでその収縮挙動は大きく変化し、AlN60vol%では、ほ
ぼ一致する。
33重量%を含むAlN粉を実施例−1と同様に添加・混合
・解砕し、そして焼成した。焼成後、各条件下での収縮
率を測定しその結果を第2図に示した。
Y2O33重量%添加AlN粉の場合も合わせて示した。
でその収縮挙動を大幅に変化させることが可能であり、
特にAlNの緻密化が充分に達する1800℃では、収縮率が
ほぼ一致する。
抵抗率を測定した。その結果を第3図に示した。
殆んど変化なく、また、60vol%でも約5×10-5Ω・cm
で充分に低抵抗である。
させ実施例−1と同様に圧粉体を試作した。これらを実
施例−1と同様な方法で、但し最適温度1800℃、保持時
間2時間で焼成した。
て、それら結果を第1表に示した。
せても、収縮率合わせが可能である。また、導電体の電
気抵抗も充分低いことがわかる。
径1.5μmのY2O35重量%、そして平均粒径1.0μmのα
−Al2O31重量%を加え、これにアクリル系バインダー10
重量%そして有機溶剤を加えて、充分に混練してペース
ト状とした。ドクターブレード法により、厚さ0.9mmの
シートに成形した。シートを切断、穴あけし、導体5
層、セラミックス4層の一体型回路基板を加熱圧着で積
層して成形した。この時、導体線幅は100μm、最小導
体間隔は115μmとした。導体ペーストは回路部分にW
を導体成分とし、前述のAlN粉を25vol%添加したものを
用い、バイアホール部分は50vol%添加したものを用い
て、スクリーン印刷した。この成形体を窒素雰囲気中で
700℃まで加熱して脱バインダーし、カーボンヒーター
炉内、窒素雰囲気中で500℃/時間で焼温し、1800℃、
2時間で焼結した。
ところ200W・m-1K-1(23℃)であった。この同時焼成回
路基板は搭載可能なチップ最大寸法15×15m、ピン数301
ピン(信号276,電源16,接地8,誤挿入防止1)のピング
リッドアレイであり、基板裏面に42アレイのピンをロ0
−付けで接合した。
Niメッキし、更にAuメッキを施した。
F容量は信号線間で1.5pF,対電源線で1.1pF,対接地線で
1.6pFといずれも充分実用に供せられるものであった。
また、この回路基板の熱抵抗は14℃/Wと、全く同型でア
ルミナセラミックスで製作したものが30℃/Wであるのに
比べて格段に低く、高密度化、大パワー化に適してい
た。
絶縁体層と導体層との収縮率不一致に起因する、AlNセ
ラミックス部のクラックの発生、そり、うねりなどの変
形,導体層の断線,剥離などの諸問題を克服したもので
あり、高信頼性で、熱放散性に優れた性質を有するもの
である。
に対応でき、その工業的価値は極めて大きいものであ
る。
率を表わす特性図、第3図はWに対するAlN添加量に対
する体積抵抗率の変化を表わす特性図。
Claims (2)
- 【請求項1】AlNを主成分とする絶縁体部と、この絶縁
体部上に形成された導体部とを備えた多層配線回路基板
であって、前記導体部がW,Mo,TiN又はZrNからなる導電
体の他に、AlNが24〜70Vol%、希土類元素及び/又はア
ルカリ土類元素化合物が含まれていることを特徴とする
多層配線回路基板。 - 【請求項2】導体部が導体ペーストで構成され、そのペ
ーストに含有される導電体の粒径が0.4〜7.0μmである
ことを特徴とする請求項1記載の多層配線回路基板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63130386A JP2685806B2 (ja) | 1988-05-30 | 1988-05-30 | 多層配線回路基板 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63130386A JP2685806B2 (ja) | 1988-05-30 | 1988-05-30 | 多層配線回路基板 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01300584A JPH01300584A (ja) | 1989-12-05 |
JP2685806B2 true JP2685806B2 (ja) | 1997-12-03 |
Family
ID=15033084
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63130386A Expired - Lifetime JP2685806B2 (ja) | 1988-05-30 | 1988-05-30 | 多層配線回路基板 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2685806B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5804288A (en) * | 1993-12-29 | 1998-09-08 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Aluminum nitride wiring substrate |
JP7438743B2 (ja) * | 2019-12-16 | 2024-02-27 | 株式会社東芝 | 窒化アルミニウム配線基板およびその製造方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61281089A (ja) * | 1985-05-31 | 1986-12-11 | 日本特殊陶業株式会社 | 窒化アルミニウム製基材の表面構造 |
JPH0738491B2 (ja) * | 1986-07-23 | 1995-04-26 | 株式会社東芝 | 回路基板の製造方法及び回路基板 |
JPH0770798B2 (ja) * | 1986-03-13 | 1995-07-31 | 株式会社東芝 | 高熱伝導性回路基板 |
-
1988
- 1988-05-30 JP JP63130386A patent/JP2685806B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH01300584A (ja) | 1989-12-05 |
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