JPH01264105A

JPH01264105A - ムライトペーストおよびこのペーストを使用した配線基板

Info

Publication number: JPH01264105A
Application number: JP9130488A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kuroki; 喬黒木; Shosaku Ishihara; 昌作石原; Takeshi Fujita; 毅藤田; Seiichi Tsuchida; 槌田　誠一; Tatsuji Noma; 辰次野間
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-04-15
Filing date: 1988-04-15
Publication date: 1989-10-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、セラミック多層配−基板の製作に際して使用
されるムライトペーストおよびこのペーストを使用した
配線基板に関する。

〔従来の技術〕

多数のＩＣＪＰＬＳＩ寺の半導体部品をチップの状態で
ｔａｔ接−ｗｒ躯する基板として、セラミック画板が用
いられている。このセラミック基板は、半導体部品を高
密ｉに搭載するため、多層乱脈を泥こした多層配ｆＩＭ
板として１ｓ成されることが普通である。従来、この極
のセラミック多層配＃基板としては、アルミナを基板と
したアルミナ多層配緘澁板が使用されている。

しかし、このアルミナ多層配曽基板は、信号伝送速匣か
遅いという問題があり、また、ＩＣ等の半２４９Ｉ−基
板との熱膨張率の左が大きく、接続の佃損性に欠けると
いう問題がある。

このような問題点を解決できる材料としてムライトが注
目されている。このムライトに関し、先行妖術賃料とし
て、特開昭５５−１５９７０９号公報や、窯業協会昭和
５９年年安講演予桶巣２９９ページに掲載されている論
文「ラージウェハー実装用ムライト基板」がある。例え
は、上記特開昭５５〜１３９７０９号公報には、ＬＳＩ
咎の３１！−積回路を実装するための回路基板として、
アルミナ５０〜８０′ｉ１Ｌ］ｉｔ％、マグネシア０．
５〜ｓ、ｏ　ｘ　ｔ　％、残部ンリカからなるムライト
基板が開示されている。

ところで、ムライト基板Ｇ工、その熱的、物理０ｇ１度
が、アルミナ基板はど得られず、また、その熱ｌ＃電電
率実装される半得体鄭品（シリコンチップ）の熱膨張率
に近くなっているので、金属との熱膨張量が大きくなる
という問題がある。そのため、ＷやＭｅ　％のメタライ
ズ層を形成した場合、このメタライズ膚の剥れや、亀裂
を発生しやすく、また、焼結収縮率の不安定による基板
のそりの発生か起こりやす（、さらに、寸法精度も悪く
なるという問題かある。

このような問題点を解決する手段としては、本発明省は
１例えは、第２図ＣＢ）ＶＣ，示すように、メタライズ
強度向上のために補強層１１を設けることが適当と考え
る。

一方、多層配線基板にあっては、第２図（，４）に示す
ように、上下に存在するメタライズ層１５等の導体層間
を絶縁するため、絶縁層１２を設ける必要かある。ムラ
イト基板による多層配線板を実現する罠は、上記したメ
タライズ強度向上のために設ける補強層と、絶縁層とを
量産工程におい″Ｃ各Ｊ！１に設は得ることがＪ［要で
ある。

しかし、上記した先行技術賃料は、専らムライト基板に
ついて記述するのみであって、多層配線基板とする場合
に必要と考えられる上記補強層および絶縁層について百
及していない。

このようなＳ縁層の形成には、当該基板と同じセラミッ
クからなるペーストを使用して形成することかよいと考
えられるか、従来、ムライトｆｉ＆における絶縁層およ
び補強層の形成に用いるムライトペーストおよびその製
法については報告されていない。そこで、従来から知ら
れている技術にヨリ、上記絶縁層および補颯層を形成す
ることが考えられる。

第１＆Ｃ％系３図に示すように、アルミナ基板を裏作す
る工程で形成されるグリーンシート（焼結前の生シート
）用アルミナスリップから、その浴剤をスクリーン印刷
用浴剤と置換し、粘度調整を行なってて印刷用ペースト
を形成するという、公知の方法を利用し℃形成したムラ
イトペーストの使用が考えられる。

ｉ２に、アルミナペーストの製法により形成シたムライ
トペーストの使用が考えられる。このアルミナペースト
は、例えは、特公昭５７−５０８５５号公報に開示され
ているように、原料粉とビヒ、クルとを混合して得られ
るものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記第１の方法では、ムライトスリップの溶剤
をスクリーン印刷用浴剤と直換する際に、舐ムライトス
リップに言まれる焼結助剤中の成分がゲル化しやすいと
いう欠点がある。また、成分がゲル化しにくい浴剤を選
定しても、浴剤の蒸発により印刷中にスクリーン版のメ
ツシュが冷却されて、空気中の水分か凝縮し、この水分
の存在によりビヒクルと焼結助剤中の成分とが反応して
ゲル化することが起こる。成分かゲル化すると、第４図
に示すように、印刷中にスクリーン版のメツシュ１５に
ペースト１６が目詰まりし、しかも、この目詰まりの除
去か容易でないため、印刷に不過当であるという欠点が
ある。

一方、第２の方法によって形成したムライトペーストに
あっても、成分かゲル化を起こすという欠点があり、上
記と同憶の問題がある。

従って、従来提案されているムライト基板にあっては、
多層配騰に必要な絶縁層、および、メタライズの頻度向
上に必要な情瓢層の形成に必要なムライトペーストにつ
い℃なんら配慮されて８らす、多層配線基板を形成する
ことか困難であるという課題があった。

本発明の目的は、ゲル化することなく形成できまた、ス
クリーン版のメツシエＩ／Ｃ，目話まりすることなく印
刷することができるムライトペーストを提供することに
ある。

また、本強四の他の目的は、上記ムライトペーストを使
用して、ムライト基板に、多層配線に必要な絶縁層、お
よび、メタライズの強風向上に必要な補強層を形成した
配−ｆ板を提供することにある。

〔課題な解決するための手段〕

本発明は、課題を解決するための手段として、ムライト
粉末に、Ａｌｔｏｓ　−ｓＬｏ＊およびＭＩＯからなる
焼結助剤と、ビヒクルと、表面改ｉＸ剤とを混合してペ
ースト化したことを特徴とするムライトペ。

−ストを提供する。

上記焼結助剤は、Ａｔ、０．　、　Ｓｔ、、およびｉｂ
ｔｇｏの混合物からなり、印刷用スクリーンを通過でき
る粒径の粉末を使用する。組成としては、Ａｔ、Ｏｊ。

ＳｔＯ，およびＭｇＯの各粉末を混合したものでよいが
、好ましくは、これらの焼結体を粉砕して粉末化したも
のを使用する。この場合、各成分を完全に焼結させるの
でになく、仮′ｇ８１Ｉｓ状悪、すなわち、各成分の粒
子がその４ｙＩｔＩＩＯ］で僅か［−層する状態が望ま
しい。このようにすれば、微粉木状に粉砕することが容
易となる。

このような焼ＭＪｇＪ剤は、例えは１，４１，０．　、
　ＳＬＯ。

およびＭＩＣＯ，を原料とじ℃、これらを仮焼成するこ
とにより製造することかできる。この場合、ＭｊｌＣＯ
，かＭＩＯとなることが必要であり、また、形成される
ＭＩＯの粒塊が微粉化しやすくなるように、。

仮焼成条件を設定する。例えは、Ａｔ、ｏ、　、　ｓｉ
ｏ、おＩよびＭ９ＣＯ，を混合したものを原料として、
８００〜１２５０℃で焼成する。

なお、先ず、ＭＩＣＯ，のみを熱してＭＩＯとし、つい
で他の原料と混合して焼成してもよい。

ビヒクルは、例えは、ポリビニルブチラール、エチルセ
ルロースおよびメタアクリレート等を溶剤により俗解し
たのを使用する。

上記表面Ｃ３Ｃ質剤とし【は、表面活性剤、チタネート
系カップリング剤等を使用する。罰＠には、例えは、顔
肪ばエステルにアミンＳ−何与したカチオン系の表面活
性剤かある。後者には、インプロピル・トリイソステア
ミイル・チタネート等のインプａボキシ基を有するチタ
ネート系カップリング剤がある。

また１本発明は、上記ムライトペーストを使用して、ム
ライト基板に、該４仮に設けられるメタライズ層を補強
する補強層を設けた配縁基板を提供する。また、同様に
して、ムライト基板に、上記ムライトペーストにて形成
した絶縁層を設けた配腺基板を提供する。

これらの基板は、ムライト基板を形成するグリーンシー
トに、メタライズ層等となるパターンを２ｓ成ペースト
を印刷して形成し、また、絶縁層。

ｆ１４ｉｇＩ＃ＩＩ寺となるパターンケ上記ムライトペ
ーストを印刷して形成し、これらを焼成して形成される
ｉこの場合、１枚のシートをそのまま焼成して構成する
単層の配線板、また、複叡枚のシートを積層した多層の
配嫌板のいずれにも適用可能である。

〔作用〕

本発明は、Ａｔ、Ｏ，、Ｓｔｏ、およびＭＩＯからなる
焼結助剤を使用することにより、従来問題となっていた
ペーストのゲル化を防止している。ゲル化は、従来ムラ
イト基板の製造において便用されているｇ８結助剤に含
まれるＭＩＣＯ，が、ビヒクルと水酸基との反応により
ゲル化する鎖向か強いことによる。

従って、本発明は、ＭｇＯ０３に代えてＭＨＯを使用し
ているので、ペーストがゲル化しない。

この場合、焼結助剤を、Ａｌｅ　Ｏ＠　、　Ｓ　ｚｏｌ
およびＭｇＯ０）＠ｉａ体、％−［、Ａｌ、０．　、　
Ｓｉｎ、　オヨヒＭ１ＣＯ。

を原料として仮焼成したものを粉砕して形成すると、印
刷の際に目詰まりしにくい微粉末とすることが容易とな
る。また、粉砕工程により、ＪＥ、科物負が均等に混合
されるため、ペースト化する際に、粉末の分散性が向上
し、ビヒクルに対する親和性の向上と相俟つて、混合時
間を大幅に短縮することができる。

また、本発明では、表面改質剤を使用することにより、
Ｍ１０ｊｌＣ対するカップリング剤の作用、および、ビ
ヒクルとの親和性の悪いシリカ（Ｓｉｎ、）の表面に対
する表（２）活性剤の作用により、分散性ケよくして、
粉末の峡集を防止できると共に、ペーストの粘度を低減
して印刷性を向上している。

〔実施例〕

以下、本発明の実＃例について評＃Ｉに説明する。

〈実施例１〉本！［例のムライトベーストの配合ｔは、次に示すとお
りである。

ムライト粉末　　　　　　　　　　　５６０ｇ焼結助剤
　　　　　　　　　　１４４］〜２８０！アルミナＣＡ
Ｉ、０．）・・・７〜２１ｗｔ％石英（Ｓｉｎ、　）　
　　”−７０〜９０ｔｔｔｔ％ＭｌＣＯ，・・・６〜Ｑ
Ｑｗｔ％ビヒクル　　　　　　　　　　　４００〜５００！ポリ
ビニルブチラール、エチルセルロース、メタアクリレー
ト等を浴剤に浴剤したもの表血改買剤　　　　　　　　
　　１〜２５表面活性剤ライオン株式会社裏エソミンＴ／１５チタネート糸カップリング剤味の素株式会社製プレンアクトＴＴＳ上記配合濾の範囲は、ムライト粉末の重を一定にして決
めたものである。

焼結助剤の友（工、この＊［！曲を外れると、焼結した
時に画板にそりが発生する。なに、焼結助剤の配合量は
グリーンシートスリップに合わせる。

ビヒクル輩は、この範囲より少なくなると、ペーストの
粘度およびチクノドａピー性か強くなり、印刷できなか
ったり、ピンホールか多くなって杷−性か忌くなる。ま
た、ビヒクルか多くなるとペーストのＶｉｌか低くなり
、印刷でのパターンのにじみが生じやすり、シかも、換
厚か薄くなって杷威性か低くなる。この場合、渦い絶縁
性を％るには、印Ａｌ１１回数か多（して膜厚を厚くて
れはよいが、パターンのにじみか太ぎくなる欠点かある
。

次面Ｃｇ、負剤の濾は、この範囲より少ないと効果かな
く、ペーストの粘度増大、粉末の幾染か匙こりやすい。

この範囲より多くなると、スルーホールに使用するＦペ
ーストや、ムライトグリーンシートとの接層性が忌（な
り、印刷したパターンの脱法か起こりやすい。なお、ビ
ヒクルのミラ多りレないと印刷できない場合、印刷厚族
を厚（するためには、ゲル化割を０．１〜Ｑ、５ｗｔ％
　（ペーストに対して）奈刀口してもよい。

上ｆｆｉペーストの装造は、帛１図に示す工程により行
なう。

先ず、ｇＰ、結助剤な構成する原料成分であるアルミナ
（Ａｔ、０３）　、石英（、Ｓ＆（ｊｔ）およびｔＷｇ
ｃＯｓを、８００〜１２５０℃で空気中において１０分
間仮焼成する。

この場合、８００℃以下ではペースト化する場合にゲル
化し禦す（，１２５０℃以上になると焼Ｍにより粘径が
大き（なり、粉砕か１嫉となる。

次に、焼結助剤とムライト樹木を混合してボールミルを
用いて粉砕する。この場合、ボールミル処理は、エチル
アルコールと混合して行５ｍ式と、粉末のままで行う乾
式のどちらでもよい。処理時間は、湿式で２４〜７２時
間、礼式で２〜４時間か適当である。また、ライカイ債
を便用する場合には、４〜８時間で良い。

ビヒクルを加えてペースト化する′ｔＭ５ｄは、ボール
ミル、ライカイ慎、３ネロールミル等で十分効果かある
。その場合の混蛯時間は、ボールミルで２７〜４８時間
、また、ライカイ債で４〜８時間である。５ネロールミ
ルの場合、ロール間のキャンプを２０〜４０μｍにして
ペースト全電を２〜５回通すことにより処理するが、処
理時間は２〜４時間である。

上記のようにして製造したムライトペーストを使用して
、ムライト基板のＦ）ｌ定位置に予め設定したパターン
を印刷して９ｉ５成し、杷禮層および輛預層を形成する
。

次に、多層部−−４板に使用するムライト画板について
説明する。

ムライト基板は、その原料を次に示す配合量でボールミ
ル混合したムライトスリップを、ドクターブレード法に
よりシート厚Ｑ、２５ｍｍ　　のグリーンシートに成形
し、これに必資に応じ℃＠径０．１５ｍｍのスルーホー
ルをＮｃパンチで形成する。

ムライトスリップ配合量ムライト粉末　　　　　　　　７２〜７５５アルミナ　
　　　　　　　　　１．８〜２．５９石英　　　　　　
　　　　　　　２２〜２５ｙポリビニールブチラール　
　　　６〜７！Ｉ可塑剤　　　　　　　　　　　　　２
〜３１トリクａルエチレン　　　　　　８８〜８９！！
テトラクロルエチレン　　　　　２７〜２８！ループチ
ルアルコール　　　　　１７〜１９！このようにして、
第２図（Ｂ）に示すように、スルーホール１４を形成し
たグリーンシート１０′に、導電ペーストとＩ、”ＣＦ
ペーストをスルーホール１４・に光項した彼、メタライ
ズ層１６となる配−用、封止用およびビンろう何は用の
４電都パターン１３’を４電ペーストを使用して印刷す
る。

！ペーストによる各パターン１５′の印刷が光子したら
、封止用およびピンろう何は用の尋′亀部パターン１３
′の南都に、第２図ＣＢ）に示すように。

補強層１１を栴成する補強層パターン１１′をムライト
ペーストを用い℃印刷する。また、導体層と杷−層を父
互にスクリーン印刷で行う印刷多層法では、配顧用導１
！部パターン１５′をＷペーストで形成した後、ムライ
トペーストで５０〜１００μｍの厚さの絶縁用パターン
１２’　Ｌ、丹び、配緘用尋亀部パターン１３’？ｒペ
ーストにより印刷して形成する。

配Ｗ＝仮は、上記のようにして、ムライト基板１０とな
るグリーンシート１０′上に一？！ｒ橿パターンを印刷
した汝、そのまま、または、核層する場合には、各シー
ト１０′を核層し、外形切断してから還元雰囲気で１６
００〜１６６０１１（’で１〜３時間かけて焼結する。

焼結した恭敬１０のメタライズ層１３０部分にＮｉおよ
びＡμめっきした波、シンター処理し、この基板に、接
続用ピンをろう付けした後、ＩＣおよびＬＳＩチップを
ハンダ付けし、封止キャップを）１ンダ付けして、多層
配、−晶板か製作される。

上記のようにして製作された配廊禽仮については、メタ
ライズ層のはがれ、メタライズ近傍のムライト基板表面
のクラックが生じなかった。

〔発明の効果〕

本発明のムライトペーストによれは、ゲル化することな
く形成でき、また、スクリーン版のメツシュに目詰まり
することなく印刷することかできる。

また、本発明によれは、上り己ムライトペーストを使用
して、ムライト基板に、多層配縁に必安な絶遂層、およ
び、メタライズの強度向上に必要な補強層を形成して、
メタライズ１−の剥れや、亀裂の発生を防止でき、また
、焼結収紬率の不安定による基板のそりの発生を押え、
寸法ｎ度の悪化を押えて、ムライト基板による配ｗ：ｈ
坂を実現することかできる。

その舶来、本発明によれは、従来のアルミナ基板で問題
とされた信号伝送速度か遅いこと、また、ＩＣ等の半導
体基板との熱膨張率の走が太き（、接続の信頼性に欠け
ろことを解決した記載基板を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のムライトペーストの製造工程を示す工
程図、第２図ＣＡ）およびＣＢ）は本発明か通用される
配緘基板の捕遺を楔穴的に示す要ｆＩＰＳｖｒ面図、第
５図は従来の一般的なペースト製造工程を示す工程図、
第４図は従来のペースト裏道技術により製造されたペー
ストによるスクリーン版のメツシュ目詰まりの次感を示
す拡大平面図である。１０（１０’）・・・ムライト基板（グリーンシート）
１１（１０’）・・・補強層（補強層パターン）１２（
１２’）・・・絶縁層（絶縁用パターン）１５（１５’
）・・・メタライズ＃（４電部パターン）１４・・・ス
ルーホール１５・・・メツシュ１６・・・ペースト

Claims

【特許請求の範囲】

１．ムライト粉末に、Ａｌ＿２Ｏ＿３、ＳｉＯ＿２およ
びＭｇＯからなる焼結助剤と、ビヒクルと、表面改質剤
とを混合してペースト化したことを特徴とするムライト
ペースト。
２．上記焼結助剤として、Ａｌ＿２Ｏ＿３，ＳｉＯ＿２
およびＭｇＯの焼結体対を粉砕した粉末を使用する請求
項１記載のムライトペースト。
３．上記Ａｌ＿２Ｏ＿３，ＳｉＯ＿２およびＭｇＯの焼
結体として、Ａｌ＿２Ｏ＿３，ＳｉＯ＿２およびＭｇＣ
Ｏ＿３を８００〜１２５０℃で仮焼成したものを使用す
る請求項２記載のムライトペースト。
４．ムライト基板に、該基板に設けられるメタライズ層
を補強する、上配ムライトペーストにて形成した補強層
を設けた請求項１，２または３記載の配線基板。
５．ムライト基板に、上記ムライトペーストにて形成し
た絶縁層を設けた請求項１，２または３記載の配線基板
。