JPH0350429B2

JPH0350429B2 -

Info

Publication number: JPH0350429B2
Application number: JP60129029A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Sato; Shinji Saito; Hidetoshi Yamauchi
Original assignee: Ibiden Co Ltd; Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd; Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1985-06-13
Filing date: 1985-06-13
Publication date: 1991-08-01
Also published as: JPS61287190A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は、小型化あるいは高集積化に適した電
子回路用基板に関し、特に加工性および信頼性に
優れた電子回路用基板に関するものである。（従来の技術）近年、電子回路用基板としては種々のものが知
られかつ実用化されてきており、例えばガラス・
エポキシ複合体、アルミナ質焼結体及びムライト
質焼結体等が使用されている。そして、高集積化
を促進する一つの方法としてシリコン集積回路な
どを直接基板に載置する実装方法が検討されてい
る。しかしながら、ガラス・エポキシ複合体は熱膨
張率が、例えばシリコン集積回路のそれと大きく
異なるため、当該ガラス・エポキシ複合体からな
る基板に直接載置することのできるシリコン集積
回路は極めて小さいものに限られているばかりで
なく、ガラス・エポキシ複合体よりなる基板は回
路形成工程において寸法が変化し易いため、特に
微細で精密な回路が要求される基板には適用が困
難である。また、アルミナ質焼結体やムライト質焼結体は
硬度が高く機械加工性に著しく劣るため、例えば
スルーホール等を設けるような機械加工が必要な
場合には、生成形体の段階で加工した後焼成する
方法が行なわれているが、焼成時の収縮を均一に
生じさせることが困難であり、特に高い寸法精度
が要求されるものや寸法の大きなものを製造する
ことは困難であつた。ここで、上述のことを踏まえて、従来の技術に
よる電子回路用基板の欠点を、近年に至つて要求
されてきていることと併せて列記して見ると次の
通りである。まず、アルミナ質焼結体及びムライト質焼結
体等の焼結体は、一旦焼結してしまうとその長
所である高い硬度が災いし、焼結後に機械加工
によつてスルーホールを形成することが非常に
困難である。アルミナ質焼結体及びムライト質焼結体等の
焼結体においては、その生成形体の状態で機械
加工を施せば、上記の欠点は解決されるが、
焼成収縮を考慮に入れて焼成しなければならな
いから、基板として大きなものが要求される場
合には対処し切れない。特にアルミナ質焼結体の場合はその比重が比
較的大きく、例えばビデオカメラのような軽量
化が望まれている製品部品の電子回路用基板と
しては不向きである。以上のような焼結体に対して、ガラス・エポ
キシ複合体による電子回路用基板は機械加工
性、大型化及び軽量化の問題に対処することが
可能ではある。しかしながら、このガラス・エ
ポキシ複合体は湿度があると膨潤するという決
定的な問題がある。一般に、電子部品は基板に
対して固定し、基板上の配線に対して結線する
必要があるが、このようにした後に基板が膨潤
するようなことがあると、電子部品が基板から
離れたり、その結線が切れたりすることがある
のである。また、その上に抵抗を印刷したような電子回
路用基板にあつては、基板の膨潤に伴なつて抵
抗も膨張し、その抵抗値が初期の設定値から大
きくズレてしまうことがある。そして、電子回路用基板は、各電子部品への
電気的信号に対しての応答性を良好にするため
に誘電率が低い方がよい。この誘電率は、これ
をできる限りゼロに近付けられれば理想的であ
る。上記の事を総合解決したものは皆無である。（発明が解決しようとする問題点）本発明は以上のような実状に鑑みてなされたも
ので、その解決しようとする問題点は、電子回路
用基板を構成している各材料の短所である。そして、本発明の目的とするところは、近年富
みに要求されてきている小型化及び高集積化に対
処することのできる電子回路用基板を提供するこ
とにある。本発明のさらに詳しい目的は、熱膨張
率が例えばシリコン集積回路のそれと略等しく、
しかも熱伝導性に優れているためシリコン集積回
路を直接載置して実装することができ、さらに機
械加工性及び寸法精度に優れた電子回路用基板を
提供することにある。（問題点を解決するための手段）以上の問題点を解決するために本発明が採つた
手段は、 Al₂O₃，SiO₂及びMgOを主成分とする多孔質
酸化物焼結体の開放気孔中に樹脂を充填してなる
複合体であつて、前記多孔質酸化物焼結体は Al₂O₃が15〜50％ SiO₂が45〜80％ MgOが５〜35％の範囲内の成分比率によつて構成されていること
を特徴とする電子回路用基板である。以下に、本発明に係る電子回路用基板を更に詳
細に説明する。本発明の電子回路用基板は、Al₂O₃，SiO₂及び
MgOを主成分とする多孔質体の開放気孔中に樹
脂が充填されてなる複合体であることが必要であ
る。その理由は、従来電子回路用基板として使用
されている例えばムライト質焼結体等は緻密質焼
結体であるため硬度が高く機械加工性に極めて劣
るものであるが、本発明の如き多孔質体は焼結後
の機械加工性が著しく良好であり、しかも開放気
孔中に樹脂が充填されているため、電子回路用基
板として不可欠な気体不透過性を兼ね備えている
からである。このようなAl₂O₃、SiO₂及びMgOを主成分と
する多孔質体の開放気孔内に充填する樹脂として
は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、トリマジン
樹脂、ポリパラバン酸樹脂、ポリアミドイミド樹
脂、シリコン樹脂、エポキシシリコン樹脂、アク
リル酸樹脂、メタクリル酸樹脂、アニリン酸樹
脂、フエノール樹脂、ウレタン系樹脂、フラン系
樹脂、フツ素樹脂から選択される樹脂を単独ある
いは混合して使用することができる。本発明の多孔質体は、その開放気孔率が10〜70
容量％の範囲内であることが好ましい。その理由
は、開放気孔率が10容積％より少ないと機械加工
性が著しく劣化するからであり、一方70容積％よ
り大きいと実質的な強度が殆どなくなり、取扱い
中にこわれ易くなるからである。本発明の多孔質体は、その各成分が、 Al₂O₃が15〜50％ SiO₂が45〜80％ MgOが５〜35％の範囲内の成分比率によつて構成されていること
が必要である。その理由は、この範囲を外れる
と、多孔質体の熱膨張率をシリコン集積回路の熱
膨張率に近づけることが困難で、シリコン集積回
路を直接に実装することのできる電子回路用基板
を製造することが困難だからである。本発明の結晶組織は、主としてコージエライト
であることが好ましい。その理由は、コージエラ
イトの熱膨張率はシリコン集積回路の熱膨張率に
近く、本発明の目的とするシリコン集積回路を直
接に載置することのできる電子回路用基板を製造
することができるからである。この場合、コージ
エライト組織の含有率は、50％以上であることが
より有利である。本発明の多孔質体は、そのAl₂O₃、SiO₂及び
MgO以外の成分としては、CaO等の不純物を含
有することができ、このような不純物の含有量は
10重量％以下であることが有利である。また、本発明の複合体は気孔率が10容積％以下
であることが好ましい。その理由は、この気孔率
が10容積％より大きいと電子回路用基板として気
体不透過性を付与することが困難だからであり、
なかでも５容積％以下であることが有利である。さらに、本発明の電子回路用基板は、その熱膨
張率がなるべくシリコン集積回路の熱膨張率に近
いことが有利であり、２〜６×10^-6／℃の範囲内
であることが好ましく、中でも３〜5.5×10^-6／
℃の範囲内であることが有利である。本発明の電子回路用基板は、ガラス・エポキシ
複合体に比較して熱伝導率が大きく、しかもその
熱膨張率がシリコン集積回路の熱膨張率に近いた
め、特に優れた放熱特性が要求されかつ熱膨張率
の影響が顕著なチツプオンボードタイプの基板と
して極めて好適である。また、本発明の電子回路用基板は、特に高い強
度が要求される場合には、この基板の少なくとも
いずれかの面に樹脂で含浸された無機繊維クロス
を積層するか、あるいはこの基板の少なくともい
ずれかの面に樹脂と無機繊維との混合物を塗布す
ることが好ましい。このような樹脂としては、先
に記載した多孔質体に充填する樹脂と同様の樹脂
を使用することができる。前記無機繊維としては
ガラス繊維、アスベスト、セラミツクフアイバー
を使用することが有利である。次に、本発明の電子回路用基板の製造方法につ
いて説明する。本発明に係る電子回路用基板を形成するための
出発原料は、主としてコージエライトの結晶組織
を有する酸化物粉末が好適である。このコージエ
ライトの結晶組織を有する出発原料を生体形体に
成形したのち、この生成形体を液相の生成量が５
重量％以下である温度域の非還元性雰囲気下で焼
成することによつて多孔質体となし、次いでこの
多孔質体の開放気孔中へ樹脂を充填することによ
り製造することができる。また、この樹脂を多孔質体の開放気孔中へ充填
する方法としては、樹脂を加熱して溶融させて含
浸する方法、樹脂を溶剤に溶解させて含浸する方
法、樹脂をモノマー状態で含浸した後にポリマー
に転化する方法、あるいは微粒化した樹脂を分散
媒液中に分散し、この分散液を含浸し乾燥した
後、樹脂の溶融温度で樹脂を焼き付ける方法が適
用できる。なお、本発明によれば、前記多孔質体の開放気
孔内に予じめシラン・カツプリング処理を施した
後、樹脂を含浸することもできる。また、本発明に係る電子回路用基板にスルーホ
ール等の孔明け加工を施したい場合には通常市販
されている超硬ドリルを使用すれば十分である。次に本発明を実施例及び比較例によつて説明す
る。実施例１平均粒径が2.0μmで不純物含有量が第１表に示
したごとき、コージエライト粉末100重量部に対
し、ポリビニルアルコール２重量部、ポリエチレ
ングリコール１重量部、ステアリン酸0.5重量部
及び水100重量部を配合し、ボールミル中で３時
間混合した後、噴霧乾燥した。この乾燥物を適量採取し、金属製押し型を用い
て1.0t／cm²の圧力で成形し、大きさが100mm×100
mm×２mm、密度が1.5ｇ／cm²（60容積％）の生成
形体を得た。この生成形体をアルミナ製ルツボに装入し大気
圧下の空気中で1400℃の温度で１時間焼成した。得られた焼結体の結晶組織はコージエライトで
あり、密度は1.8ｇ／cm²、開放気孔率は30容積

【表】

【表】％であつた。また、この焼結体の平均曲げ強度は
9.0Kg／mm²であつて、ヌープ硬度は140〜160Kg／
mm²であつた。ついで、この焼結体に二液性タイプのエポキシ
樹脂を真空下で浸漬し、含浸させた後、約150℃
の温度で硬化させて複合体を得た。焼結体の空隙
に占めるエポキシ樹脂の割合はほぼ98.5容積％で
あつた。この複合体の０〜300℃における熱膨張率は４
×10^-6／℃、体積抵抗率（JIS−（6481））は10¹⁴
Ωcm以上、表面抵抗率（JIS−（6481））は10¹²Ω
cm以上、比誘電率は5.0と電子回路用基板として
極めて好適な特性を有していた。実施例２実施例１と同様であるが成形圧を200Kg／cm²に
変えて得た焼結体を使用して複合体を得た。得ら
れた焼結体と複合体の物性は第２表に示した。第２表に示した結果よりわかるように、成形圧
を下げることにより焼結体の密度が若干低くな
り、複合体の機械加工性は向上したが、熱膨張率
が若干高くなる傾向が認められた。実施例３実施例１と同様であるが、第１表に示したごと
き平均粒径及び化学組成のコージエライト粉末を
使用して得た焼結体から複合体を得た。得られた焼結体と複合体の物性は第２表に示し
た。実施例３の複合体はいずれも電子回路用基板
として良好な特性を有していた。実施例４実施例１で使用したコージエライト粉末100重
量部に対し、ポリアクリル酸エステル12重量部、
ポリエチレングリコール１重量部、解膠剤0.3重
量部及び水70重量部を配合し、ボールミル中で３
時間混合した後、ドクターブレード法で厚さ１mm
のシート状に形成し、24時間自然乾燥した。得られた成形体を実施例１と同様の方法で焼成
し、樹脂を含浸して複合体を得た。得られた焼結体と複合体の物性は第２表に示し
た。（発明の効果）以上述べた如く、本発明の電子回路用基板は、
Al₂O₃、SiO₂及びMgOを主成分とする多孔質酸
化物焼結体の開放気孔中に樹脂を充填してなる複
合体であつて、しかもこの多孔質酸化物焼結体は Al₂O₃が15〜50％ SiO₂が45〜80％ MgOが５〜35％の範囲内の成分比率によつて構成したことにその
特徴があり、これにより、熱膨張率がシリコン集
積回路とほぼ等しく、しかも熱伝導率が大きいた
め、シリコン集積回路を直接載置して実装するこ
とができ、さらにドリル等による孔あけ加工等の
機械加工性に優れており、産業上極めて有用であ
る。すなわち、本発明に係る電子回路用基板は、完
成後の熱膨張率がシリコン集積回路とほぼ等し
く、しかも熱伝導率が大きい材料を使用して生成
形体を形成し、この生成形体を焼成した後にスル
ーホール等の機械加工を施して形成できるもので
あるから、シリコン集積回路と同等の熱的変化及
び熱伝導をなしえるとともに、焼成収縮を全く考
慮に入れずに形成できる。従つて、この電子回路
用基板は、精密なスルーホール位置を有したもの
とすることができて、大きな基板が要求されたと
きに十分対処することができる。また、本発明に係る電子回路用基板は焼結後に
孔明け加工ができるものであるから、どのような
サイズの電子回路用基板としても対処することが
でき、孔明け加工を施さなければ種々な様式の基
板材料として用意しておく、すなわち相当量の在
庫として確保しておくことができるものである。
これは、従来の焼結体によれば、基板として要求
される寸法のものをその都度用意しなければなら
なかつたのに比して、非常に経済的にすることが
できるものである。勿論本発明に係る電子回路用基板は、ガラス・
エポキシ樹脂複合体による基板のように膨潤する
というようなことは殆どないから、湿度の変化に
よつてシリコン集積回路が当該基板から離れた
り、結線が切れたりすることはない。

Claims

【特許請求の範囲】１ Al₂O₃、SiO₂及びMgOを主成分とする多孔
質酸化物焼結体の開放気孔中に樹脂を充填してな
る複合体であつて、前記多孔質酸化物焼結体は Al₂O₃が15〜50％ SiO₂が45〜80％ MgOが５〜35％の範囲内の成分比率によつて構成されていること
を特徴とする電子回路用基板。２前記多孔質酸化物焼結体は開放気孔が10〜70
容積％の範囲内であることを特徴とする特許請求
の範囲第１項に記載の電子回路用基板。３前記多孔質酸化物焼結体は、その結晶構造が
主としてコージエライトであることを特徴とする
特許請求の範囲第１項または第２項に記載の電子
回路用基板。４前記複合体の気孔率は10容積％以下であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第３項の
いずれかに記載の電子回路用基板。５前記電子回路用基板は熱膨張率が２〜６×10^-6／℃ の範囲内であることをを特徴とする特許請求の範
囲第１項〜第４項のいずれかに記載の電子回路用
基板。６前記電子回路用基板はチツプ・オン・ボード
タイプであることを特徴とする特許請求の範囲第
１項〜第５項のいずれかに記載の電子回路用基
板。７前記電子回路用基板は少なくともいずれかの
面に樹脂を含浸したガラスクロスが積層されてな
る特許請求の範囲第１項〜第６項のいずれかに記
載の電子回路用基板。８前記電子回路用基板は少なくともいずれかの
面に樹脂とガラス繊維との混合物が塗布されてな
る特許請求の範囲第１項〜第７項のいずれかに記
載の電子回路用基板。