JPH04139060A - セラミック回路基板 - Google Patents
セラミック回路基板Info
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- JPH04139060A JPH04139060A JP2262066A JP26206690A JPH04139060A JP H04139060 A JPH04139060 A JP H04139060A JP 2262066 A JP2262066 A JP 2262066A JP 26206690 A JP26206690 A JP 26206690A JP H04139060 A JPH04139060 A JP H04139060A
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Devices For Post-Treatments, Processing, Supply, Discharge, And Other Processes (AREA)
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。
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]
この発明は、セラミック回路基板、特に。
高周波回路部品や高速デジタルICなど、高度な電子機
器の基板に使用されている多層構造のセラミック回路基
板に関するものである。
器の基板に使用されている多層構造のセラミック回路基
板に関するものである。
[従来の技術]
高周波回路部品や高速デジタルICなど、高度な電子機
器の基板としては多層構造のセラミック回路基板が使用
されている。
器の基板としては多層構造のセラミック回路基板が使用
されている。
このような多層構造のセラミック回路基板としては、一
般に、導電性材料のペーストで回路パターンを形成した
アルミナのクリーンシートを複数枚積層し、これらを焼
成一体止させて形成したものが使用されている。
般に、導電性材料のペーストで回路パターンを形成した
アルミナのクリーンシートを複数枚積層し、これらを焼
成一体止させて形成したものが使用されている。
[発明が解決しようとする課題J
しかし、アルミナの焼結温度は1500〜1600℃と
かなりの高温で、積層させたアルミナのグリーンシート
を焼成一体止させる場合に多量の熱エネルギーを使用す
るので、セラミック回路基板の製造コストが高(なって
いた。
かなりの高温で、積層させたアルミナのグリーンシート
を焼成一体止させる場合に多量の熱エネルギーを使用す
るので、セラミック回路基板の製造コストが高(なって
いた。
また、回路パターンを形成する導電性材料は、この焼結
温度の高いアルミナと同時焼成する必要から、MoやW
などの高融点金属を使用せざるを得ないが、MoやWな
どの高融点金属は電気伝導度が小さいので、回路パター
ンの電気抵抗を大きくしていた。
温度の高いアルミナと同時焼成する必要から、MoやW
などの高融点金属を使用せざるを得ないが、MoやWな
どの高融点金属は電気伝導度が小さいので、回路パター
ンの電気抵抗を大きくしていた。
また、アルミナの誘電率はかなり高いので、回路パター
ンを伝播する信号の遅延時間を太き(し、電子機器の性
能を低下させていた。
ンを伝播する信号の遅延時間を太き(し、電子機器の性
能を低下させていた。
また、アルミナの熱鷹張係数はSiチップよりも大きい
ので、このアルミナを使用したセラミック回路基板上に
Siチップを搭載した場合、このSiチップにサーマル
ストレスが加わってクラックを生じてしまうことがあっ
た。
ので、このアルミナを使用したセラミック回路基板上に
Siチップを搭載した場合、このSiチップにサーマル
ストレスが加わってクラックを生じてしまうことがあっ
た。
また、アルミナは熱伝導度が小さくて、放熱性が想いの
で、このアルミナを使用したセラミック回路基板への高
密度実装には限界があった。
で、このアルミナを使用したセラミック回路基板への高
密度実装には限界があった。
そこで、この発明は、低融点金属とともに同時焼成でき
、誘電率が小さく、Siチップなどを搭載できる程度に
熱膨張係数が小さく、しかも熱伝導度ができるだけ良好
なセラミック回路基板を提供することを目的とする。
、誘電率が小さく、Siチップなどを搭載できる程度に
熱膨張係数が小さく、しかも熱伝導度ができるだけ良好
なセラミック回路基板を提供することを目的とする。
具体的には、焼成温度が1000℃以下、誘電率が2〜
3 (IMHz) 熱膨張係数が3〜5 x 10−
’(/℃)−熱伝導度が250(W/m−k)程度のセ
ラミック回路基板を提供することを目的とする。
3 (IMHz) 熱膨張係数が3〜5 x 10−
’(/℃)−熱伝導度が250(W/m−k)程度のセ
ラミック回路基板を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段]
この発明に係るセラミック回路基板は、コーディエライ
トと低融点ガラスとを主成分としたセラミック板に回路
パターンが形成されたもの、またはこのものを2以上積
層したものからなり、前記セラミック板は、低密度ポー
ラス部と、この低密度ポーラス部を被覆している高密度
焼結部とからなることを特徴とするものである。
トと低融点ガラスとを主成分としたセラミック板に回路
パターンが形成されたもの、またはこのものを2以上積
層したものからなり、前記セラミック板は、低密度ポー
ラス部と、この低密度ポーラス部を被覆している高密度
焼結部とからなることを特徴とするものである。
ここで、コーディエライトとは、次の化学式で示される
物質をいう。
物質をいう。
2Mg0−2Alt 0n−5SiOzただし、このコ
ーディエライトには、その特性を損なわない範囲で他の
物質、例えばコーディエライトの周辺組成域にあるMg
0−Alias −3iO□系物質、金属酸化物、ガラ
スなどを含んでいてもよい。
ーディエライトには、その特性を損なわない範囲で他の
物質、例えばコーディエライトの周辺組成域にあるMg
0−Alias −3iO□系物質、金属酸化物、ガラ
スなどを含んでいてもよい。
また、低融点ガラスとは、融点が600℃以下のガラス
をいい、例えば、ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸鉛ガラ
ス、ホウケイ酸亜鉛ガラスなどを挙げることができる。
をいい、例えば、ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸鉛ガラ
ス、ホウケイ酸亜鉛ガラスなどを挙げることができる。
また、低密度ポーラス部に使用する低融点ガラスと、高
密度焼結部に使用する低融点ガラスとは、同じ種類のも
のであってもよいし、また別の種類のものであってもよ
い。
密度焼結部に使用する低融点ガラスとは、同じ種類のも
のであってもよいし、また別の種類のものであってもよ
い。
また、低密度ポーラス部の組成は、コーディエライトが
70〜90重量%、低融点ガラスが10〜30重量%の
範囲が好ましい。
70〜90重量%、低融点ガラスが10〜30重量%の
範囲が好ましい。
コーディエライトが70〜90重量%の範囲では低密度
であるが、コーディエライトが70重量%未満では高密
度となり、コーディエライトが90重量%を越えると1
00℃以下の焼結が不可となるからである。
であるが、コーディエライトが70重量%未満では高密
度となり、コーディエライトが90重量%を越えると1
00℃以下の焼結が不可となるからである。
また、低融点ガラスが10〜30重量%の範囲では低密
度であるが、低融点ガラスが10重量%未満では100
0℃以下の焼結が不可となり、低融点ガラスが30重量
%を越えると高密度となるからである。
度であるが、低融点ガラスが10重量%未満では100
0℃以下の焼結が不可となり、低融点ガラスが30重量
%を越えると高密度となるからである。
また、高密度焼結部の組成は、コーディエライトが50
〜65重量%、低融点ガラスが35〜50重量%の範囲
が好ましい。
〜65重量%、低融点ガラスが35〜50重量%の範囲
が好ましい。
コーディエライトが50〜65重量%の範囲では高密度
であるが、コーディエライトが50重量%未満では基板
としての特性が保証できなくなり、コーディエライトが
65重量%を越えると低密度となるからである。
であるが、コーディエライトが50重量%未満では基板
としての特性が保証できなくなり、コーディエライトが
65重量%を越えると低密度となるからである。
また、低融点ガラスが35〜50重量%の範囲では高密
度であるが、低融点ガラスが35重量%未満では低密度
となり、低融点ガラスが50重量%を越えると基板とし
ての特性が保証できなくなるからである。
度であるが、低融点ガラスが35重量%未満では低密度
となり、低融点ガラスが50重量%を越えると基板とし
ての特性が保証できなくなるからである。
また、前記回路パターンを形成する導電性材料としては
、Ag、Ag−Pd、Cu、Niなどを使用することが
できる。
、Ag、Ag−Pd、Cu、Niなどを使用することが
できる。
ここで、導電性材料がAg、Ag−Pdの場合は酸化性
雰囲気で、導電性材料がCu、Niの場合は窒素などの
非酸化性雰囲気で焼成するのが好ましい。
雰囲気で、導電性材料がCu、Niの場合は窒素などの
非酸化性雰囲気で焼成するのが好ましい。
また、低密度ポーラス部には熱伝導性物質を混在させる
ことができる。
ことができる。
このような熱伝導性物質としては、例えばCu、Ni、
Ag、Zn、ANなどを挙げることができるが、これ以
外゛の物質であってもよい。
Ag、Zn、ANなどを挙げることができるが、これ以
外゛の物質であってもよい。
また、低密度ポーラス部に混在させる熱伝導物質は1〜
3重量%の範囲が好ましい。
3重量%の範囲が好ましい。
こ:′れは、熱伝導物*”が1〜3重量%の範囲では良
好な熱伝導度を示すが、熱伝導物質が1重量%未満では
熱伝導効果が見られなくなり、熱伝導物質が3重量%を
越えると比抵抗が低下し、回路基板として使用できなく
なるからである。
好な熱伝導度を示すが、熱伝導物質が1重量%未満では
熱伝導効果が見られなくなり、熱伝導物質が3重量%を
越えると比抵抗が低下し、回路基板として使用できなく
なるからである。
また、熱伝導性物質は熱伝導度を良好ならしめるという
点で網目状に分布させるのが好ましい。
点で網目状に分布させるのが好ましい。
なお、後述する実施例においては、回路パターンを形成
した1枚のセラミック板だけからなる単層構造のセラミ
ック回路基板について説明しているが、こ゛の発明にお
いては、回路パターンを形成した複数枚のセラミック板
を積層一体止してなる多層構造のものが含まれることは
もちろんである。
した1枚のセラミック板だけからなる単層構造のセラミ
ック回路基板について説明しているが、こ゛の発明にお
いては、回路パターンを形成した複数枚のセラミック板
を積層一体止してなる多層構造のものが含まれることは
もちろんである。
[実施例]
実施例1
ポーラス のグリーンシート
まず、コーディエライト、S i O*およびB2O3
を配合lに示す割合で各々秤量し、これらをボールミル
で均一に湿式混合して低密度ポーラス部用の原料粉を得
た。
を配合lに示す割合で各々秤量し、これらをボールミル
で均一に湿式混合して低密度ポーラス部用の原料粉を得
た。
ここで、5iO−およびB*O*はホウケイ酸ガラスの
原料となるものである。
原料となるものである。
次に、上記原料粉を、バインダー(PVB)、可塑材(
DOP)、)−ルエンおよびエタノールとともに、配合
2に示す割合でボールミル内に入れ、これらを均一に湿
式混合してスラリーを得た。
DOP)、)−ルエンおよびエタノールとともに、配合
2に示す割合でボールミル内に入れ、これらを均一に湿
式混合してスラリーを得た。
次に、走行するプラスチックフィルム上に上記スラリー
をドクターブレード法で所定の厚さに塗布し、′この塗
布したスラリーを乾燥させて、厚さ約1.00mmのグ
リーンシートを形成した。
をドクターブレード法で所定の厚さに塗布し、′この塗
布したスラリーを乾燥させて、厚さ約1.00mmのグ
リーンシートを形成した。
吉 のグリーンシート
また、コーディエライト、S i OmおよびB20.
を配合3に示す割合で各々秤量し、これらをボールミル
で均一に湿式混合して高密度焼結部用の原料粉を得、こ
の原料粉を低密度ポーラス部用のグリーンシート形成と
同様にして高密度焼結体用のグリーンシートを形成した
。
を配合3に示す割合で各々秤量し、これらをボールミル
で均一に湿式混合して高密度焼結部用の原料粉を得、こ
の原料粉を低密度ポーラス部用のグリーンシート形成と
同様にして高密度焼結体用のグリーンシートを形成した
。
そして、このグリーンシート上に後述する回路パターン
4をCuのペーストで印刷して形成した。
4をCuのペーストで印刷して形成した。
低密度ポーラス部用のグリーンシートを長方形に打ち抜
いて、板状の低密度ポーラス部とし、また、高密度焼結
部用のグリーンシートを長方形および長方形枠体状に打
ち抜いて、高密度焼結体部とした。
いて、板状の低密度ポーラス部とし、また、高密度焼結
部用のグリーンシートを長方形および長方形枠体状に打
ち抜いて、高密度焼結体部とした。
次に、第1図に示すように、長方形の高密度焼結部lの
上に低密度ポーラス部2を載せ、この低密度ポーラス部
2の周囲に長方形枠体状の高密度焼結部3を嵌め、更に
これらの上に長方形の高密度焼結部1を載せ、加圧接着
させて、第2図に示すようなセラミック回路基板用の積
層体を得た。なお、4は高密度焼結体部1の表面にあら
かじめ形成した回路パターンである。
上に低密度ポーラス部2を載せ、この低密度ポーラス部
2の周囲に長方形枠体状の高密度焼結部3を嵌め、更に
これらの上に長方形の高密度焼結部1を載せ、加圧接着
させて、第2図に示すようなセラミック回路基板用の積
層体を得た。なお、4は高密度焼結体部1の表面にあら
かじめ形成した回路パターンである。
次に、このセラミック回路基板用の積層体を。
大気中において、250℃で6時間加熱して、脱バイン
ダー処理を施した。
ダー処理を施した。
そして、このセラミック回路基板用の積層体を非酸化性
雰囲気(N雪、Nz +Ht 、Ar等)の加熱炉中に
おいて、900℃、2時間の条件で焼成して、セラミッ
ク回路基板を得た。
雰囲気(N雪、Nz +Ht 、Ar等)の加熱炉中に
おいて、900℃、2時間の条件で焼成して、セラミッ
ク回路基板を得た。
11ユニ11
次に、上記のようにして得られたセラミック回路基板に
ついて、その誘電率、熱膨張係数、熱伝導度及び信号の
遅延時間を求めた。結果は第1表に示す通りとなった。
ついて、その誘電率、熱膨張係数、熱伝導度及び信号の
遅延時間を求めた。結果は第1表に示す通りとなった。
ここで、誘電率は周波数IMHzで測定した。
また5熱膨張係数aは次式より算出した。
α=ΔL/L (T−−T+ )+αSiO2ここで、
ΔLは加熱による材料の見掛けの伸び(mm) Lは
室温での試料の長さ(mm)、T、は室温、T2は50
0℃、αS i O2は石英ガラスの熱膨張係数である
。
ΔLは加熱による材料の見掛けの伸び(mm) Lは
室温での試料の長さ(mm)、T、は室温、T2は50
0℃、αS i O2は石英ガラスの熱膨張係数である
。
熱伝導度は試料を直径10 m m、厚さ1.0mmの
円板状に加工し、これを試験片として1、レーザーフラ
ッシュ法により測定した。
円板状に加工し、これを試験片として1、レーザーフラ
ッシュ法により測定した。
また、信号の遅延時間は次式から求めた。
”l” 、 、 = rT/に
こで、T、は遅延時間、εは誘電率、Cは光の速度であ
る。
る。
比較例1
アルミナ96%、焼結助剤(5iOz、MgOetc)
4%を原料とし、実施例1と同様にしてグリーンシート
を形成し、このグリーンシートを焼結させた後、Cuの
導電性ペーストを印刷して焼き付け、セラミック回路基
板を得た。
4%を原料とし、実施例1と同様にしてグリーンシート
を形成し、このグリーンシートを焼結させた後、Cuの
導電性ペーストを印刷して焼き付け、セラミック回路基
板を得た。
このセラミック回路基板の諸特性を実施例1と同様にし
て求めたところ、第1表に示す通りとなった。
て求めたところ、第1表に示す通りとなった。
実施例2〜9
各原料粉組成に熱伝導性物質としてCuを加え、各組成
を配合4に示すように変化させた他は、実施例1と同様
にしてセラミック回路基板を得た。
を配合4に示すように変化させた他は、実施例1と同様
にしてセラミック回路基板を得た。
そして、得られたセラミック回路基板の諸特性を実施例
1と同様にして求めた。結果は第1表に示す通りとなっ
た。
1と同様にして求めた。結果は第1表に示す通りとなっ
た。
第1表
第1表に示された結果から、実施例1〜9によれば、セ
ミツク回路基板を900℃、2時間の条件で焼成でき、
回路パターンを形成する導電性物質としてCuなとの低
融点金属を使用できることがわかる。
ミツク回路基板を900℃、2時間の条件で焼成でき、
回路パターンを形成する導電性物質としてCuなとの低
融点金属を使用できることがわかる。
また、第1表に示された結果から、実施例1〜9によれ
ば、セラミック回路基板の誘電率が2〜3と小さくなり
、信号遅延時間も4〜5と短(なることがわかる。
ば、セラミック回路基板の誘電率が2〜3と小さくなり
、信号遅延時間も4〜5と短(なることがわかる。
また、第1表に示された結果から、実施例1〜9によれ
ば、セラミック回路基板の熱膨張係数が3〜5/’Cと
なり、このセラミック回路基板にSiチップなどを搭載
した場合、このSiチップなどがサーマルストレスを受
けないことがわかる。
ば、セラミック回路基板の熱膨張係数が3〜5/’Cと
なり、このセラミック回路基板にSiチップなどを搭載
した場合、このSiチップなどがサーマルストレスを受
けないことがわかる。
また、第1表に示された結果から、実施例2〜9によれ
ば、セラミック回路基板の熱伝導度が250 (11/
[k1程度となり、その放熱性が向上していることがわ
かる。
ば、セラミック回路基板の熱伝導度が250 (11/
[k1程度となり、その放熱性が向上していることがわ
かる。
[発明の効果]
この発明はセラミック回路基板をコーディエライトと低
融点ガラスとを主成分とするもので形成したので、セラ
ミック回路基板の焼成温度を低下させ、この焼成のため
の熱エネルギーを少なくさせることができ、従って、セ
ラミック回路基板の製造コストを低下させることができ
る。
融点ガラスとを主成分とするもので形成したので、セラ
ミック回路基板の焼成温度を低下させ、この焼成のため
の熱エネルギーを少なくさせることができ、従って、セ
ラミック回路基板の製造コストを低下させることができ
る。
また、この発明はセラミック回路基板の焼成温度を10
00℃以下にさせることができたので、電気伝導度の高
いA g s A g P d + N 1 eCu
などの低融点金属を使用することができ、従って、回路
パターンの電気抵抗を低下させることができる。
00℃以下にさせることができたので、電気伝導度の高
いA g s A g P d + N 1 eCu
などの低融点金属を使用することができ、従って、回路
パターンの電気抵抗を低下させることができる。
また、この発明はセラミック回路基板の内部に低密度ポ
ーラス部を形成する構造としたので、セラミック回路基
板の誘電率を低下させ、信号の遅延時間を短くさせるこ
とができ、従って、電子機器の性能を向上させることが
できる。
ーラス部を形成する構造としたので、セラミック回路基
板の誘電率を低下させ、信号の遅延時間を短くさせるこ
とができ、従って、電子機器の性能を向上させることが
できる。
また、この発明はセラミック回路基板をコーディエライ
トと低融点ガラスとを主成分としたセラミック板によっ
て形成したので、セラミック回路基板の熱膨張係数をS
iチップなどのそれに近付けさせることができ、従って
、このセラミック回路基板に搭載したSiチップなどの
サーマルストレスによる破損を防止することができる。
トと低融点ガラスとを主成分としたセラミック板によっ
て形成したので、セラミック回路基板の熱膨張係数をS
iチップなどのそれに近付けさせることができ、従って
、このセラミック回路基板に搭載したSiチップなどの
サーマルストレスによる破損を防止することができる。
また、この発明は基板中に熱伝導性物質を混在させたの
で、セラミック回路基板の熱伝導度、ひいてはその放熱
性を向上させることができ、従って、電子部品の実装密
度を更に高めることができる。
で、セラミック回路基板の熱伝導度、ひいてはその放熱
性を向上させることができ、従って、電子部品の実装密
度を更に高めることができる。
第1図はこの発明に係るセラミック回路基板の分解斜視
図、第2図は第1図のものを積層して形成したセラミッ
ク回路基板の部分斜視図である。 1.3−・・高密度焼結部 2・・・低密度ポーラス部
4・・・回路パターン 代理人 弁理士 窪 1)法 明
図、第2図は第1図のものを積層して形成したセラミッ
ク回路基板の部分斜視図である。 1.3−・・高密度焼結部 2・・・低密度ポーラス部
4・・・回路パターン 代理人 弁理士 窪 1)法 明
Claims (3)
- 1.コーディエライトと低融点ガラスとを主成分とした
セラミック板に回路パターンが形成されたもの、または
このものを2以上積層したものからなり、 前記セラミック板は、低密度ポーラス部と、この低密度
ポーラス部を被覆している高密度焼結部とからなること
を特徴とするセラミック回路基板。 - 2.前記低密度ポーラス部は70〜90重量%のコーデ
ィエライトと、10〜30重量%の低融点ガラスとを含
有してなり、 前記高密度焼結部は50〜65重量%のコーディエライ
トと、35〜50重量%の低融点ガラスとを含有してな
ることを特徴とする請求項1記載のセラミック回路基板
。 - 3.前記低密度ポーラス部に熱伝導性物質を混在させて
なることを特徴とする請求項1記載のセラミック回路基
板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2262066A JPH04139060A (ja) | 1990-09-29 | 1990-09-29 | セラミック回路基板 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2262066A JPH04139060A (ja) | 1990-09-29 | 1990-09-29 | セラミック回路基板 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04139060A true JPH04139060A (ja) | 1992-05-13 |
Family
ID=17370558
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2262066A Pending JPH04139060A (ja) | 1990-09-29 | 1990-09-29 | セラミック回路基板 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04139060A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018123011A (ja) * | 2017-01-30 | 2018-08-09 | 日本電気硝子株式会社 | 無機多孔質シートの製造方法 |
-
1990
- 1990-09-29 JP JP2262066A patent/JPH04139060A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018123011A (ja) * | 2017-01-30 | 2018-08-09 | 日本電気硝子株式会社 | 無機多孔質シートの製造方法 |
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