JPH02279577A - セラミック基板の製造方法 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、熱伝導性に優れた窒化アルミニウムセラミッ
クで構成されるセラミック多層基板の製造方法に関する
。

（従来の技術） 窒化アルミニウム（Ａ　Ｉ　Ｎ）セラミックは、熱伝導
性が良好で放熱性に優れ、かつ電気絶縁性等の電気的特
性も優れているので半導体用の基板材料として注目を集
めている。

一方、ハイブリッドＩＣは、基板表面を２次元的に利用
する形で発展してきている。　しかし、ＩＣの高密度化
は益々進み、より高い７１１位面積当たりの回路密度を
実現する実装形態として基板の多層化による３次元的回
路構成が取り入れられている。このような多層化の方法
として、薄膜多層、厚膜多層あるいはグリーンシート多
層などが挙げられるが、層数、すなわち回路密度の点に
おいてグリーンシート多層が有利である。

これは、薄膜多層は層形成に複雑な工程と高価な設備を
要するとされ、厚膜多層は層を重ねるごとに焼成を行う
為下部に形成した層が繰返し熱履歴を受けることとなり
、層数に制限が生じるとされているためである。

これに対しグリーンシート多層によるセラミックス多層
基板は、セラミックス層と導電層とが交互に積層されて
おり、上下の導電層はセラミックス層に設けられている
スルーホールによって導通している。このような多層基
板は、例えばあらかじめ導通用のスルーホールを設けた
グリーンシートに導電ペーストを印刷し、また上下の配
線が接続するようにスルーホールにも同種のペーストを
印刷した後、必要な層の数だけグリーンシートを重ねて
圧着した後、同時焼成することなどにより作製される。

このような多層基板に用いるセラミックスとして、熱伝
導率、放熱性に優れかつシリコンチップに近似した低熱
膨張率を有しているＡＩＮの使用が試みられている。

このような多層基板として、ＡＩＮを主成分とするセラ
ミック層と、タングステン金属（Ｗ）を主成分とする導
体とを備えたことを特徴とするセラミック多層基板が開
示されている（特開昭Ｇ２−７３７９９号公報）。この
基板は、ＡＩＮを主成分とする゛セラミック粉末を有機
ビヒクルとともに混合してスラリーとし、このスラリー
をグリーンシートとしたのち、このグリーンシートを所
定の大きさのものとし、各層間の導通をえるためのスル
ーホールを形成したのち、厚膜印刷法によりＷを主体と
する所定の導体パターンを形成し、これらの各導体パタ
ーンを形成したグリーンシートを積層プレスして脱バイ
ンダー工程を経て同時焼成することにより得られる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述したようなセラミック多層基板の製
造方法には次のような解決すべき問題点が残されていた
。すなわち、Ｗを導体とするＡＩＮ多層配線基板を製造
する場合、ＡＩＮグリーンシート及びＷペースト中の有
機物の脱脂及びそれに続く焼成はＷ及びＡＩＮの酸化を
防ぐため非酸化性雰囲気下で行うことが必要とされるが
、脱脂工程後に有機物中の炭素の一部が残留し導体Ｗ及
びＡＩＮの焼結を困難にすることである。これを防ぐた
め、脱脂雰囲気に酸素を導入することが考えられるが、
酸素を導入した場合にはＡＩＮおよびＷペーストが酸化
するため熱伝導度および導体抵抗が劣化するなどの難点
が考えられ実用されていなかった。

特に大型、厚肉の基板では上記の難点が顕著であった。

本発明は、このような課題に対処するためになされたも
ので、Ｗ導体を酸化させることなくかつＡＩＮグリーン
シートのバインダーを効率よく除去し信頼性の高いＡＩ
Ｎ多層基板を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段および作用）本発明は、窒
化アルミニウムを主成分とするグリーンシートの表面に
タングステンを主成分とする導電ペースト層を設け、水
蒸気圧０．　ｌＯａｔｍ以下の酸素を含有する雰囲気に
て脱脂し、これらを同時に焼成することを特徴とするセ
ラミック基板の製造方法ある。また、導電ペースト層は
ＡＩＮをｔｈｅするものが望ましい。

発明者は、脱脂工程におけるＡｌＮ５Ｗ導体およびバイ
ンダーの酸化状況を調べ、ある酸素分圧以下の酸素を含
む雰囲気であればバインダーを効率よく除去することが
でき、しかもＡＩＮ、Ｗ導体が酸化しにくいことを見出
した。すなわち、脱脂雰囲気を水蒸気圧０．１Ｏａｌ以
下の酸素を含ａする雰囲気にすることにより、ＡＩＮお
よびＷベーストを実質的に酸化させることなく効率よく
脱脂を行うことができるのである。脱脂雰囲気としては
窒素（Ｎ２）あるいは水素（Ｎ２）を主成分とするもの
が適用できこれらの混合ガスも適用できる。

また本発明において基板を形成するＡＩＮは、ＡＩＮ粉
末に焼結助剤とし、で、希土類元素、アルカリ土類金属
元素等の酸化物、弗化物等の化合物を添加したものが用
いられる。なお、焼結助剤成分は焼結体を充分緻密化す
るのに必要な量を添加すればよく焼結助剤成分は全混合
物中の１５重量９６以下、好ましくは１０重量％以下が
よい。焼結助剤として希土類元素の酸化物のなかで酸化
イツトリウム（Ｙ２Ｏ２）の含有が好ましい。

（実施例） 次に本発明の実施例について説明する。

ＡＩＮ原料粉末に焼結助剤としてＹ２Ｏ，を３重量％添
加し、得られた原料粉末１００重量％に対し、バインダ
ーとしてポリビニルブチラール（Ｐ　Ｖ　Ｂ）５〜２０
重量％を添加しスラリーとした。このスラリーを用いド
クターブレード法で厚さ０．１〜　［、Ｏ■のグリーン
シートを得た。グリーンシートから位置合わせ用のピン
穴を有する所定の形状のシートを打ち抜き、ついで所定
の位置にスルーホールを形成した。スルーホールには、
ＡＩＮを所定量配合し均一に分散させたＷペーストをス
クリーン印刷法により充填し、乾燥後配線パターンを同
様にして印刷した。

このようにして配線層を有するグリーンシートを４枚用
意した。この場合、Ｗペーストの収縮度が基板のＡＩＮ
とほぼ一致するようにＷペーストへのＡＩＮ添加量を定
めた。

なお各層のシートの厚さは、いずれも０．５ｇｍで最下
層のシートはスルーホールが無いものである。

このようにして各層の基板にＷペーストを印刷した後、
位置合わせビンをＨする治具に基板を順に積み宙ね熱圧
着して積層した。ついで、積層したシートを次の条件で
脱脂した。すなわち、脱脂雰囲気として、恒温槽（約３
５℃）中の水の中をバブリングさせたＨ２ガスとし、６
（１０℃〜１０５０℃で４時間脱脂した。得られた脱脂
体中の残留カーボン（Ｃ）は、Ｑ、Ｑ３ｆ重量％であっ
た。この脱脂体を窒素気流中で１７００〜１８００℃で
焼成してＡＩＮ多層配線基板を得た。

得られたＡＩＮ多層配線基板のＡＩＮは密度３．３３と
緻密なものであった。またＷ導体は酸化することなく多
層配線基板の導体としては好適なものであった。

本実施例のように、脱脂雰囲気に水蒸気の形態で酸素を
導入すれば酸化雰囲気をコントロールすることが容易に
なる。

なお、脱脂雰囲気を従来の窒素雰囲気（Ｎ２１００％）
とした場合と、脱脂雰囲気を本実施例と同様に形成し水
蒸気圧を（１，ｌｏａｔｉ以上とした場合とを比較して
第１表に示す。

第　　１　　表 の実施においてＷペースト中にＡＩＮを添加することに
よりＡＩＮ基板とＷペーストとの収縮状態をほぼ一致さ
せることができる。

さらに、本発明によりバインダーの選択の幅が増え、Ａ
ＩＮ多層配線基板の製造プロセスの改良に寄与すること
ができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）窒化アルミニウムを主成分とするグリーンシート
   の表面にタングステンを主成分とする導電ペースト層を
   設け、水蒸気圧０．１０ａｔｍ以下の酸素を含有する雰
   囲気にて脱脂し、これらを同時に焼成することを特徴と
   するセラミック基板の製造方法。
2. （２）導電ペースト層は窒化アルミニウムを含有するも
   のである請求項１に記載のセラミック基板の製造方法。