JPH04314394A - ガラスセラミック回路基板とその製造方法 - Google Patents

ガラスセラミック回路基板とその製造方法

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JPH04314394A
JPH04314394A JP3079457A JP7945791A JPH04314394A JP H04314394 A JPH04314394 A JP H04314394A JP 3079457 A JP3079457 A JP 3079457A JP 7945791 A JP7945791 A JP 7945791A JP H04314394 A JPH04314394 A JP H04314394A
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glass powder
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Hiroshi Kamezaki
亀▲崎▼ 洋
Masato Wakamura
正人 若村
Kishio Yokouchi
貴志男 横内
Nobuo Kamehara
亀原 伸男
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Fujitsu Ltd
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    • HELECTRICITY
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は焼成収縮率を制御し、基
板間の剥離を無くしたガラスセラミック多層回路基板の
製造方法に関する。
【0002】大量の情報を迅速に処理する必要から情報
処理装置は小形大容量化が行われており、装置はLSI
 やVLSIなどの半導体素子を密に搭載して高密度実
装が行われている。
【0003】こゝで、これらの半導体素子を搭載する回
路基板は当初ガラスエポキシなどからなる多層プリント
配線基板が使用されていたが、半導体素子の集積度が向
上するに従って発熱量が増加し、1チップの発熱量が1
0Wを超えるに及んで耐熱性の優れたセラミック基板が
用いられるようになった。
【0004】
【従来の技術】セラミック基板の構成材料として当初は
アルミナ( Al2O3) セラミックスが使用され、
また配線パターンを形成する金属材料としてタングステ
ン(W)が使用されていたが、情報処理の高速化により
信号周波数がMHzのオーダに達し、また光通信も行わ
れるに到って低損失のセラミック基板と低抵抗の導体材
料が必要となった。
【0005】こゝで、低抵抗の導体材料で好ましい金属
は銅(Cu)であるが、融点は1084℃と低いため、
グリンシートの焼成温度が1400℃を越すアルミナ・
セラミックスよりなる多層回路基板の配線材料としては
使用することができない。
【0006】そこで、焼成温度が低いガラスセラミック
スが使用されるようになった。すなわち、ガラスセラミ
ックスは焼成温度を1000℃以下にとることができ、
そのため金(Au)やCuのような導電率の優れた金属
材料を使用することができる。
【0007】こゝで、代表的なガラスセラミックスは硼
珪酸ガラスにアルミナ粉を添加し固溶してなるものであ
り、硼珪酸ガラスの誘電率が約4と低いために複合誘電
率は5〜7とアルミナセラミックスの約10に較べて小
さく、そのため信号の遅延時間を短縮することができ有
利である。
【0008】然し、信号の高速化に対応して基板の複合
誘電率を更に下げる必要があり、硼珪酸ガラスの一部を
中空シリカ粉末に置き換えることが行われている。すな
わち、空気の誘電率は1であることから、中空シリカ粉
末を用いることにより複合誘電率を更に下げることがで
きる。
【0009】一方、ガラスセラミックスの機械的強度例
えば曲げ強さは150〜200 MPaとアルミナセラ
ミックスに較べると弱く、この一部を中空シリカ粉末に
置き換えることにより更に弱く、破損し易いと云う問題
が生じた。
【0010】そこで、ガラスセラミック多層基板のうち
、信号線がパターン形成されている信号層を中空シリカ
を含むガラスセラミックスで形成し、一方、最上層と最
下層など信号品質に影響が少ない部分を中空シリカ粉末
を含まないガラスセラミックスで形成することにより強
度を増すことが行われている。
【0011】図2はかゝる多層回路基板の構成を示す断
面図であって、グリンシートが5層よりなる場合の例を
示している。すなわち、第二層1,第三層2,第四層3
を中空シリカを含むガラスセラミックスよりなるグリン
シートで形成し、第三層2と第四層3の上に信号配線4
をパターンニングする。
【0012】また第一層5と第五層6を中空シリカ粉末
を含まないガラスセラミックスよりなるグリンシートで
形成し、第二層1と第一層5との間、或いは第四層3と
第五層6との間に接地層7をパターンニングし、積層し
て一体化した後に焼成することにより伝送品質の優れた
多層基板が形成されている。
【0013】然し、このように異種材料を用いてガラス
セラミック多層基板を形成する場合は、焼成の際に第二
層1〜第四層3のグリンシートと第一層5および第五層
6のグリーンシートの焼成収縮率が異なるために層間剥
離が起こり易く、この傾向は基板面積が大きくなるに従
って顕著になっている。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】高速伝送を行うために
は導体線路の形成材料として抵抗率の低い金属材料を使
用する必要があり、また基板としては低誘電率のガラス
セラミックスを使用する必要がある。
【0015】また、基板は必要とする機械的強度も保持
しなければならない。このような条件を満たすため、ガ
ラスセラミックスを構成する硼珪酸ガラス粉末の一部を
中空シリカ粉末に置き換えた基板を用いて多層からなる
信号層を作り、一方、上下層を従来のガラスセラミック
スで形成することが試みられている。
【0016】然し、その場合は両者の組成が異なるため
にグリンシートの焼成に当たって収縮率が異なり、信号
層と上下層の間で層間剥離が生じ易い。そこで、この解
決が課題である。
【0017】
【課題を解決するための手段】セラミック粉末,ガラス
粉末,中空微小ガラス球および多孔質ガラス粉末を主成
分としてグリンシートを作り、このグリンシートに配線
パターンを形成した後に積層して信号層を作り、この信
号層の上下をセラミック粉末とガラス粉末を主成分とす
るグリンシートで挟み、一体化した後に焼成することを
特徴としてガラスセラミック回路基板の製造方法を構成
することにより解決することができる。
【0018】
【作用】組成の異なるガラスセラミックスよりなるグリ
ンシートの焼成収縮率を調整して一致させる方法として
本発明は多孔質ガラス粉末を用いるものである。
【0019】すなわち、多孔質ガラス粉末は凹凸が大き
く表面積が大きなために、焼成に当たって収縮が大きい
。そのために多孔質ガラス粉末の添加量を調節すること
によりグリンシートの焼成収縮率を増加方向に調節する
ことができる。
【0020】なお、多孔質ガラス粉末の原料としてシリ
カ(SiO2)を用いれば、電気的特性が優れているこ
とから、絶縁抵抗や耐圧などの低下を招くこともない。 本発明はゾル・ゲル法で作った高純度の多孔質ガラス粉
末を信号層を形成する焼成収縮率の小さなグリンシート
に加えるもので、これにより信号層を形成するグリンシ
ートの収縮率を増加させるものである。
【0021】第1図は本発明の原理図である。すなわち
、信号層8は誘電率を下げるためにセラミック粉末,ガ
ラス粉末および中空微小ガラス球を主成分としてグリン
シートが形成されているが、中空微小ガラス球は他の粉
末に較べて粒径が大きく、球状をしており、また焼成温
度においても中空状態を保持しているために焼成収縮率
は約12%と小さい。
【0022】一方、信号層8の上下に積層するセラミッ
ク粉末とガラス粉末を主成分とするガラスセラミックス
層(以下略して強化層)9の焼成収縮率は約16%と大
きい。そこで、本発明は信号層8を従来のセラミック粉
末,ガラス粉末および中空微小ガラス球に多孔質ガラス
粉末を加えてグリンシートを形成することにより焼成収
縮率を従来の約12%より約16%に増加させ、強化層
9の収縮率と一致させることにより、基板剥離の問題を
解決するものである。
【0023】また、ゾル・ゲル法により得られる多孔質
ガラス粉末は、水ガラスとアルコールを反応させて生ず
るメトキシシリケート〔Si(OCH3)4]やエトキ
シシリケート[Si(OC2H5)4]などのシリコン
アルコキシドを、加水分解して得られる含水酸化物ゾル
を脱水処理してゲルとし、このゲルを加熱して非晶質の
SiO2としたものである。
【0024】
【実施例】
実施例1:(焼成収縮率向上の確認,請求項1対応) 
   アルミナ粉末                
          ・・・・100 g    硼珪
酸ガラス粉末                   
   ・・・・200 g    多孔質シリカガラス
粉末                ・・・・200
 g    アセトン(溶剤)           
           ・・・・ 80 g    メ
チルエチルケトン(溶剤)            ・
・・・350 g    ジブチル酸フタレート(可塑
剤)        ・・・・ 30 g    ポリ
メチルメタクリレート(バインダ)  ・・・・100
 gを混練してスラリーとし、脱泡処理した後、ドクタ
ブレード法で成形して厚さが300 μm のグリンシ
ートを形成した。
【0025】次に、このグリンシートを9×9cmの大
きさに打抜き形成した後、銅(Cu)ペーストをスクリ
ーン印刷して導体線路を形成した。次に、このグリンシ
ートを8枚積層し、80℃で10MPaの圧力を加えて
一体化した後、1000℃で5時間焼成して多層基板を
形成した。
【0026】かゝる基板の焼成収縮率は18%であり、
多孔質シリカガラス粉末を加えないで形成する従来の多
層基板の焼成収縮率が16%であるのに較べ、収縮率を
2%向上することができた。
【0027】実施例2:(信号層と強化層からなる多層
基板の形成,請求項3対応)     ムライト粉末               
           ・・・・100 g    硼
珪酸ガラス粉末                  
    ・・・・100 g    多孔質シリカガラ
ス粉末                ・・・・ 5
0 g    中空微小シリカ球          
            ・・・・ 50 g    
アセトン(溶剤)                 
     ・・・・ 80 g    メチルエチルケ
トン(溶剤)            ・・・・350
 g    ジブチル酸フタレート(可塑剤)    
    ・・・・ 30 g    ポリメチルメタク
リレート(バインダ)  ・・・・100 gを混練し
てスラリーとし、脱泡処理した後、ドクタブレード法で
成形して厚さが300 μm のグリンシートを形成し
た。
【0028】次に、これを9×9cmの大きさに打抜き
して信号層用のグリンシートとした後、この8枚にCu
ペーストをスクリーン印刷して導体線路を形成した。次
に、    アルミナ粉末             
             ・・・・200 g   
 硼珪酸ガラス粉末                
      ・・・・200 g    シリカガラス
粉末                      ・
・・・200 g    アセトン(溶剤)     
                 ・・・・ 80 
g    メチルエチルケトン(溶剤)       
     ・・・・350 g    ジブチル酸フタ
レート(可塑剤)        ・・・・ 30 g
    ポリメチルメタクリレート(バインダ)  ・
・・・100 gを混練してスラリーとし、脱泡処理し
た後、ドクタブレード法で成形して厚さが300 μm
 のグリンシートを形成した。
【0029】次に、これを9×9cmの大きさに打抜き
形成して強化層用のグリンシートとした。そして、8枚
の信号層用グリンシートの上下を一枚づつの強化層用グ
リンシートを当接して積層した後、80℃で10MPa
の圧力を加えて一体化し、次に1000℃で5時間焼成
して多層基板を形成した。
【0030】かゝる基板について、強化層と信号層との
間にはクラックや剥離などの現象は全く認められなかっ
た。
【0031】
【発明の効果】本発明の実施により多層セラミック回路
基板の形成に当たって収縮率を制御することが可能にな
り、これにより信号層と強化層との剥離を無くすること
ができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理図である。
【図2】多層回路基板の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
8      信号層 9      強化層

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  セラミック粉末とガラス粉末にバイン
    ダ,可塑剤および溶剤を加え、混練してグリンシートを
    作り、該グリンシートを積層した後に焼成して得る多層
    セラミック回路基板において、前記ガラス粉末の一部を
    多孔質ガラス粉末で置換することを特徴とするガラスセ
    ラミック回路基板の製造方法。
  2. 【請求項2】  前記多孔質ガラス粉末がゾル・ゲル法
    により作られたものであることを特徴とする請求項1記
    載のガラスセラミック回路基板の製造方法。
  3. 【請求項3】  セラミック粉末,ガラス粉末,中空微
    小ガラス球および多孔質ガラス粉末を主成分としてグリ
    ンシートを作り、該グリンシートに配線パターンを形成
    した後に積層して信号層を作り、該信号層の上下をセラ
    ミック粉末とガラス粉末を主成分とするグリンシートで
    挟み、一体化した後に焼成することを特徴とするガラス
    セラミック回路基板の製造方法。
  4. 【請求項4】  セラミック粉末とガラス粉末を含むグ
    リーンシートを積層した後に焼成して得るガラスセラミ
    ック回路基板において、少なくとも一層のグリーンシー
    ト中の上記ガラス粉末が多孔質ガラス粉末を含むことを
    特徴とするガラスセラミック回路基板。
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