JPH0322552A

JPH0322552A - 回路基板

Info

Publication number: JPH0322552A
Application number: JP1155876A
Authority: JP
Inventors: Shigenori Aoki; 重憲青木; Yoshihiko Imanaka; 佳彦今中; Kishio Yokouchi; 貴志男横内
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1989-06-20
Filing date: 1989-06-20
Publication date: 1991-01-30

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】〔概要〕半導体装置素子を搭載する回路基板の改良に関し、ガリウムヒ素と同一の熱膨張を有し、かつ、銅等の金属
配線が形成されている回路基板とその製造方法とを提供
することを目的とし、少なくともアルξナ４〜１７重量％と二酸化シリコン２
０〜５５重量％とジルコニア１０〜５０重量％とを含有
するセラミック板よりなり、このセラミック板上に延在
する金属層よりなる配線と前記のセラミック板を貫通し
て形或されている金属層よりなる配線との少なくとも一
方を有する回路基板ユニットの少なくとも１枚よりなる
回路基板をもって構威される。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、半導体装置素子を搭載する回路基板の改良に
関する。

〔従来の技術〕

近年、情報処理装置の大容量化と高速化とに対応して、
ＬＳＩ素子やＶＬＳ　Ｉ素子を高密度に実装することが
可能な回路基板が望まれている。この要望を満たすため
には、回路基板内に銅等の電気抵抗の低い配線を三次元
的に形成しうろことが必要であり、また、ＬＳＩ素子相
互間の配線長を短くするために、素子をパッケージを介
さずに直接回路基板上に搭載できるようにすることが必
要である。そのためには、素子と回路基板との間の熱歪
による亀裂・破損を防止するために、回ＦＩ８基板の熱
膨張を広い温度範囲にわたってＬＳＩ素子の熱膨張に一
致させることが必要である。

特開昭６２−　４０７９１に、ガリウムヒ素の熱膨張に
近い熱膨張を有する低温焼威可能なセラミック材料が開
示されている。この発明は、ジルコニア粉末とアルミニ
ウム塩などの金属塩溶液とを混合・乾燥・熱処理して得
られた材料とホウ珪酸ガラス粉末とを有機バインダ、有
機溶剤と＼もに混合・焼戒することを特徴とする回路基
板材料に関するものである。ジルコニアとホウ珪酸ガラ
スとは９５０゜Ｃ以上の温度でジルコンを生威し、この
ジルコンの存在によって回路基板の熱膨張がガリウムヒ
素の熱膨張と一致しなくなるので、ジルコンの生威を防
止するために、金属塩を添加するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、ジルコニア粉末と金属塩とを均一に混合する
ことは現実には困難である。その結果、焼結された回路
基板中にしばしばジルコンが生威され、熱膨張がガリウ
ムヒ素の熱膨張と一致しなくなるという問題が発生して
いる。また、このセラ主ツタは窒素中で焼威することが
困難であるため、銅と一体状態で焼戒することができず
、したがって、銅を回路基板の配線材料に使用すること
ができないという欠点がある。

本発明の目的は、これらの欠点を解消することにあり、
ガリウムヒ素と同一の熱膨張を有し、かつ、銅等の金属
配線が形成されている回路基板を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的は、少なくともアル尖ナ４〜１７重量％と二
酸化シリコン２０〜５５重量％とジルコニア１０〜５０
重量％とを含有するセラξンク板よりなり、このセラミ
ック板上に延在する金属層よりなる配線と前記のセラミ
ック板を貫通して形成されている金属層よりなる配線と
の少なくとも一方を有する回路基板ユニットの少なくと
も１枚よりなる回路基板によって達威される。

なお、上記の回路基板を製造方法するには、下記いづれ
の手段によってもよい。第１の手段は、アルミノ珪酸ガ
ラスと珪酸ガラスとジルコニアとの混合物の戒形体に、
この戒形体上に延存する金属層よりなる配線とこの戒形
体を貫通して形成されている金属層よりなる配線との少
なくとも一方を形成してアルξノ珪酸ガラスと珪酸ガラ
スとジルコニアとの混合物の成形体よりなるグリーンシ
一トを形成し、このグリーンシ一トを前記のアルミノ珪
酸ガラスの軟化点と前記の珪酸ガラスの軟化点との間の
温度において焼威する回路基板の製造方法である。第２
の手段は、アル藁ノ珪酸ガラスと珪酸ガラスとジルコニ
アとの混合物の戒形体に、この戒形体上に延在する金属
層よりなる配線とこの戒形体を貫通して形成されている
金属層よりなる配線との少なくとも一方を形成してアル
ξノ珪酸ガラスと珪酸ガラスとジルコニアとの混合物の
戒形体よりなるグリーンシ一トを形成し、このアルミノ
珪酸ガラスと珪酸ガラスとジルコニアとの混合物の戒形
体よりなるグリーンシ一トの少なくとも２枚以上を積層
してグリーンシ一トの積層体を形成し、このグリーンシ
一ト積層体を前記のアルξノ珪酸ガラスの軟化点と前記
の珪酸ガラスの軟化点との間の温度において焼戒する回
路基板の製造方法である。なお、前記のアルミノ珪酸ガ
ラスは、アルミナ１５〜２０重量％、二酸化シリコン４
０〜５０重量％、酸化硼素１５〜２０重量％、■族酸化
物１０〜２５重量％、１族酸化物０〜５重量％よりなり
、前記の珪酸ガラスは、二酸化シリコン５０〜８０重量
％、酸化硼素１０〜３０重量％、アルξナ０〜ｌＯ重量
％、■族酸化物０−１０重量％、Ｉ族酸化物０−１０重
量％よりなることが好適であり、また、前記のアルミノ
珪酸ガラスと珪酸ガラスとジルコニアとの混合物におけ
るアルミノ珪酸ガラスの添加量は３０〜８０重量％であ
り、珪酸ガラスの添加量は２〜２０重量％であり、ジル
コニアの添加量は１０〜５０重量％であることが好適で
ある。

〔作用〕

本願発明の発明者は、アルミノ珪酸ガラスはジルコニア
と反応しにくく、１．１００゜Ｃ以下の温度においては
、ジルコンを生威しないという自然法則を発見した。本
発明に係る回路基板及びその製造方法においては、この
自然法則を利用し、軟化点が９００゜Ｃ以上であるアル
ミノ珪酸ガラスとジルコニアとを主威分としてセラミッ
ク板を製造することによって、金属塩を添加することな
くジルコンの生戒を防ぎ、ガリウムヒ素の熱膨張と同し
熱膨張を有する回路基板を製造すること＼した。

なお、焼威に際しては、上記のジルコニアとアルミノ珪
酸ガラスとの混合物に軟化点が８００゜Ｃ以下である珪
酸ガラスを添加することによって、窒素中において銅の
融点（　１，０８２℃）以下の温度における焼結を可能
にした。

第３図参照第３図はガラスの軟化挙動を示す図である。図の「Ａ１
ガラスニ成分系Ｊに示すように、焼威温度が７　０　０
　’Ｃを越えると、珪酸ガラスが軟化してアルξノ珪酸
ガラスに付着し始めて珪酸ガラスとアルミノ珪酸ガラス
との間で拡散反応が起こり、温度がアルξノ珪酸ガラス
の軟化点（９００゜Ｃ以上）に達するまでの間はガラス
の粘度がはり一定に保たれ、焼威による緻密化が比較的
ゆるやかに進行するので、バインダの飛散と空孔の除去
とが良好になされて、鰐の融点以下の温度で良好に焼結
される。これに対し、従来の方法においては、第３図の
「Ｂ、ガラスー或分系」に示すように、珪酸ガラスの軟
化が始まると、バインダが珪酸ガラスの内部に閉し込め
られて十分除去されずに残留し、その結果空洞が形成さ
れる。

なお、軟化点が９００″Ｃ以上のアルミノ珪酸ガラスの
組成は、Ａｌｔｏｓが１５〜２０重量％、Ｓｉｎ．が４
０〜５０重量％、Ｂ，０３が１５〜２０重量％、■族酸
化物が１０〜２５重量％、Ｉ族酸化物がＯ〜５重量％で
あればよく、軟化点が８００℃以下の珪酸ガラスの＆［
ｌ威は、ＳｉＣｈが５０〜８０重量％、Ｂｚ　Ｏ３が１
０〜３０重量％、Ａｆｆｉ．　０３とＩ族酸化物と■族
酸化物とが、それぞれＯ〜１０重量％であればよい。ア
ル逅ノ珪酸ガラスの軟化点が９００℃以下の場合には、
バインダの除去が困難となり、また、珪酸ガラスの軟化
点がｓ　ｏ　ｏ　’ｃを越える場合には、焼威温度が上
昇し、銅の融点を越えてしまう。

第２図参照第２図はアルミノ珪酸ガラスと珪酸ガラスとジルコニア
との混合物の組或請求範囲を示す図で、斜線をもって示
す範囲が特許請求範囲である。アル逅ノ珪酸ガラスの添
加量が３０重量％以下、または、珪酸ガラスの添加量が
２０重量％以上の場合には、バインダの飛散が困難とな
り、アル壽ノ珪酸ガラスの添加量が８０重量％以上、ま
たは、珪酸ガラスの添加量が２重量％以下の場合には、
焼威温度が高くなり、不都合が生ずる。さらに、ジルコ
ニアが１０重量％以下の場合には、セラミック板の曲げ
強度が低下し、５０重量％以上の場合には、緻密化が十
分なされない。

？実施例〕以下、図面を参照しつ＼、本発明の一実施例に係る回路
基板の製造方法について説明する。

Ａｌ！０３を１５〜２０重量％、ＳｉＯ■を４０〜５０
重量％、Ｂｔｕｓを１５〜２０重量％、ＣａＯ＋ＢａＯ
＋ＭｇＯをｌＯ〜２５重量％、Ｎａ．Ｏその他を５重量
％含有する軟化点が９００゜Ｃ以上のアルごノ珪酸ガラ
ス５０体積部と、Ｓｉｎｇを５０〜８０重量％、Ｂｔｕ
ｓを１０〜３０重量％、Ａ１．０３をＯ〜１０重量％、
ＣａＯ＋ＢａＯ＋ＭｇＯを０〜１０重量％、Ｎａ２０そ
の他を５重量％含有する軟化点が８００゜Ｃ以下のホウ
珪酸ガラス１０体積部と、ジルコニア４０体積部と、バ
インダとしてのポリビニールブチラール５０体積部と、
可塑剤としてのジブチルフタレート１５体積部と、溶剤
としてのアセトン４００体積部とをボールミルを使用し
て混練した後、ドクターブレード法を使用して厚さ５０
０ｎのグリーンシ一トを作威する。このグリーンシ一ト
から１００ｍ口のグリーンシ一トを形成し、その表面に
フリットレスの銅ペーストをスクリーン印刷する。銅ペ
ーストがスクリーン印刷された１００ｍｍ口のグリーン
シ一ト１０枚を積層し、１　５　０　”Ｃの温度に加熱
し、３０ＭＰａの圧力をもって圧縮してグリーンシ一ト
積層体を形戒し、このグリーンシ一ト積層体を窒素中に
おいて８　５　０　’Ｃの温度に加熱し、５時間焼戒す
る。

このようにして製造された回路基板は、密度が９８％と
緻密であり、内部には空孔が少なく、残留炭素量は４０
ｐｐｍと少なく、また、銅配線は良好に形成されていた
。さらに、Ｘ線回折測定の結果、ジルコンは生成されて
いないことが確認された。

第ｌ図参照一路基板の熱膨張の測定結果を第１図に示す。

ガリウムヒ素の熱膨張とはり一致していることを示して
いる。

１ｌ比較のために、ジルコニア４０体積部と軟化点７５０゜
Ｃのホウ珪酸ガラス６０体積部とポリビニールブチラー
ル５０体積部とジブチルフタレート１５体積部とアセト
ン４００体積部とを混練してグリーンシ一トを作威した
後、前記の実施例と同一の工程をもって製造した従来技
術に係る回路基板は、密度が８９％と低く、内部には多
数の空孔が存在し、残留炭素量は２００ｐｐｍと多かっ
た。

なお、多層配線が形成された回路基板を製造するには、
上層配線が形成されるグリーンシ一トの、上層配線と下
層配線とが接続される領域に貫通口を形成し、上層配線
形成領域に銅ペーストをスクリーン印刷する時に、同時
にこの貫通口にも銅ペーストを充填ル、これを下層配線
がスクリーン印刷されているグリーンシ一ト上に積層し
て積層体を形成し、前記と同し条件をもって焼或すれば
よい。

１２〔発明の効果〕以上説明せるとおり、本発明に係る回路基板及びその製
造方法においては、ジルコニアと反応しにくく、軟化点
が９　０　０　”Ｃ以上のアルミノ珪酸ガラスとジルコ
ニアとの混合物に、軟化点が８００゜Ｃ以下の珪酸ガラ
スを添加することによって、窒素中において銅の融点以
下の温度で焼結することが可能になり、かつ、ジルコン
の生戒が防止されるので、熱膨張がガリウムヒ素の熱膨
張とほ覧同一であり、しかも、銅等の金属配線が形成さ
れている回路基板を製造することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は、本発明の一実施例に係る回路基板の熱膨張曲
線である。第２図は、アルξノ珪酸ガラスと珪酸ガラスとジルコニ
アとの組或の請求範囲を示す図である。第３図は、ガラスの軟化挙動を示す模式図である。

Claims

【特許請求の範囲】

　少なくともアルミナ４〜１７重量％と二酸化シリコン
２０〜５５重量％とジルコニア１０〜５０重量％とを含
有するセラミック板よりなり、該セラミック板上に延在
する金属層よりなる配線と前記セラミック板を貫通して
形成されてなる金属層よりなる配線との少なくとも一方
を有する回路基板ユニットの少なくとも１枚よりなるこ
とを特徴とする回路基板。