JPH0451059B2 - - Google Patents
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- JPH0451059B2 JPH0451059B2 JP59100389A JP10038984A JPH0451059B2 JP H0451059 B2 JPH0451059 B2 JP H0451059B2 JP 59100389 A JP59100389 A JP 59100389A JP 10038984 A JP10038984 A JP 10038984A JP H0451059 B2 JPH0451059 B2 JP H0451059B2
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- Japan
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- alumina
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
- H01L21/4814—Conductive parts
- H01L21/4846—Leads on or in insulating or insulated substrates, e.g. metallisation
- H01L21/4867—Applying pastes or inks, e.g. screen printing
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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- Ceramic Products (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
ａ 発明の技術分野
本発明は、IC，LSIなどの半導体装置を塔載す
るための焼成基板に関するものである。本発明
を、複数個の半導体装置チツプを塔載する多層回
路基板に適用することは特に好ましい。 ｂ 技術の背景 半導体装置（例えば、LSI）は、近年、高性
能・高集積化されてきているとはいえ、複数の
LSIチツプでもつてひとつのシステム（あるいは
ユニツト）を構成する場合に、従来の実装方法で
はひとつのチツプを有するDIP形パツケージを複
数個プリント基板に取り付けていた。しかしなが
ら、この実装方法ではチツプ間を接続する配線や
負荷による遅延時間が問題となり、より高密度実
装する方法が提案されてきた。例えば、合成樹脂
材料を用いた多層回路基板に複数チツプを塔載す
る方法であり、この場合には、チツプの発熱が問
題となつて、合成樹脂基板は耐熱が不十分であ
り、熱伝導率が低く、そして熱膨張係数がチツプ
の半導体材料とは違つているなどの問題がある。
一方、セラミツク多層回路基板は合成樹脂製のも
のよりも耐熱性および熱伝導性が良くかつ熱膨張
係数がチツプ半導体に近いので、各種の提案がな
されている（例えば、田村敬；「マルチチツプパ
ツケージ用セラミツク多層基板」、電子材料、
Vol.21，No.11，1982年11月号、(株)工業調査会、
99.64−69、74、参照）。 ｃ 従来技術と問題点 セラミツク多層回路基板をアルミナとガラスと
の混合物の焼結によつて構成する場合に、アルミ
ナの割合が高いと焼結温度も高くなり、配線導体
にモリブデン又はタングステンなどの高融点金属
材料を用いなければならない。しかしながら、こ
れら高融点金属材料では電気抵抗が比較的高いの
で、銅、金、銀あるいはいずれかの合金などの高
導電性金属材料を使用することが望ましい。ま
た、アルミナは誘電率が８〜9.5と高く信号の伝
導遅延につながるので、誘電率のより小さい材料
を混合割合を高めて使するのが望ましい。そこ
で、アルミナと比べると融点が低くかつ誘電率が
低いガラスの割合を高めて、焼結温度をこれら高
導電性金属材料の融点（銅の融点1083℃、金の融
点1063℃、銀の融点961℃よりも低くし、かつ誘
電率を下げたガラス−セラミツク多層基板が提案
されていた（例えば、本出願人による特願昭57−
101990号、昭和57年６月16日出願日、参照）。こ
の場合には、アルミナおよび硼珪酸ガラス等から
なる基体と銅等の高導電性材料との焼結基板であ
る。この焼成基板では焼成温度が800ないし900℃
と比較的低く設定されており、バインダー抜きが
十分に行なわれないので、回路基板の絶縁耐圧が
低くなる欠点があつた。また、高密度実装するた
めには、基板の精密な寸法制御（すなわち、焼成
時の収縮が一定でかつ再現性が良いこと）が重量
であるが、従来は収縮が約20％と大きくかつ±１
％もバラツクことがあつた。 ｄ 発明の目的 本発明の目的は、従来よりも十分なバインダー
抜きを行なうことができて絶縁耐圧が高められ、
誘電率が小さくされ、かつ焼成時の収縮が小さく
された半導体装置実装用のガラス−セラミツク焼
成基板を提供することである。また、本発明の別
の目的はこの焼成基板の製造方法を提供すること
である。 ｅ 発明の構成 上述の目的が、高導電性金属配線層を有し、ア
ルミナと、硼珪酸ガラスと、窒化アルミニウムと
の焼成体からなる半導体装置実装用焼成基板によ
つて達成される。そしてこの焼成基板を製造する
方法は、アルミナ粉末と、硼珪酸ガラス粉末と、
アルミニウム粉末とをバインダーと共に混練しグ
リーンシートを形成し、このグリーンシート上に
高導電性金属のペーストを配線パターンに印刷
し、そして、グリーンシートをラミネートし、窒
素雰囲気中で焼成することを含んでなる。 高導電性金属が銅、金、銀又はこれら金属のい
ずれかの合金であることは好ましい。 アルミナと、硼珪酸ガラスと、アルミニウムと
の混合物を焼成する温度は、グリーンシート形成
のために添加したバインダー抜きを十分に行なう
ために、従来の800〜900℃よりも高くかつ上述し
た高導電性金属の融点よりも少い低い温度である
のが好ましく、そうなるように混合割合を次のよ
うにするのが望ましい。 アルミナ：20〜70wf％ （好ましくは20〜50wf％） 硼珪酸ガラス：20〜70wf％ （好ましくは40〜60wf％） アルミニウム：10〜40wf％ （好ましくは10〜20wf％） アルミニウム粉末は窒素雰囲気中で加熱される
と窒素と反応して窒化アルミニウムとなり、その
際に体積が1.7倍に増加するので、焼成時の収縮
を補償して収縮率を小さくすることができる。窒
化アルミニウムの誘電率は８〜９である。なお、
アルミナの誘電率は８〜９であり、そして硼珪酸
ガラスの誘電率は４〜５である。 ｆ 実施例 以下、本発明を下記実施例によつて詳細に説明
する。 アルミナ粉末、硼珪酸ガラス粉末およびアルミ
ニウム粉末をボールミルに入れ、さらに溶剤、可
塑剤、樹脂のバインダーを加えて48時間ミリング
してスラリーとした。このスラリーの組成を第１
表に示す。
るための焼成基板に関するものである。本発明
を、複数個の半導体装置チツプを塔載する多層回
路基板に適用することは特に好ましい。 ｂ 技術の背景 半導体装置（例えば、LSI）は、近年、高性
能・高集積化されてきているとはいえ、複数の
LSIチツプでもつてひとつのシステム（あるいは
ユニツト）を構成する場合に、従来の実装方法で
はひとつのチツプを有するDIP形パツケージを複
数個プリント基板に取り付けていた。しかしなが
ら、この実装方法ではチツプ間を接続する配線や
負荷による遅延時間が問題となり、より高密度実
装する方法が提案されてきた。例えば、合成樹脂
材料を用いた多層回路基板に複数チツプを塔載す
る方法であり、この場合には、チツプの発熱が問
題となつて、合成樹脂基板は耐熱が不十分であ
り、熱伝導率が低く、そして熱膨張係数がチツプ
の半導体材料とは違つているなどの問題がある。
一方、セラミツク多層回路基板は合成樹脂製のも
のよりも耐熱性および熱伝導性が良くかつ熱膨張
係数がチツプ半導体に近いので、各種の提案がな
されている（例えば、田村敬；「マルチチツプパ
ツケージ用セラミツク多層基板」、電子材料、
Vol.21，No.11，1982年11月号、(株)工業調査会、
99.64−69、74、参照）。 ｃ 従来技術と問題点 セラミツク多層回路基板をアルミナとガラスと
の混合物の焼結によつて構成する場合に、アルミ
ナの割合が高いと焼結温度も高くなり、配線導体
にモリブデン又はタングステンなどの高融点金属
材料を用いなければならない。しかしながら、こ
れら高融点金属材料では電気抵抗が比較的高いの
で、銅、金、銀あるいはいずれかの合金などの高
導電性金属材料を使用することが望ましい。ま
た、アルミナは誘電率が８〜9.5と高く信号の伝
導遅延につながるので、誘電率のより小さい材料
を混合割合を高めて使するのが望ましい。そこ
で、アルミナと比べると融点が低くかつ誘電率が
低いガラスの割合を高めて、焼結温度をこれら高
導電性金属材料の融点（銅の融点1083℃、金の融
点1063℃、銀の融点961℃よりも低くし、かつ誘
電率を下げたガラス−セラミツク多層基板が提案
されていた（例えば、本出願人による特願昭57−
101990号、昭和57年６月16日出願日、参照）。こ
の場合には、アルミナおよび硼珪酸ガラス等から
なる基体と銅等の高導電性材料との焼結基板であ
る。この焼成基板では焼成温度が800ないし900℃
と比較的低く設定されており、バインダー抜きが
十分に行なわれないので、回路基板の絶縁耐圧が
低くなる欠点があつた。また、高密度実装するた
めには、基板の精密な寸法制御（すなわち、焼成
時の収縮が一定でかつ再現性が良いこと）が重量
であるが、従来は収縮が約20％と大きくかつ±１
％もバラツクことがあつた。 ｄ 発明の目的 本発明の目的は、従来よりも十分なバインダー
抜きを行なうことができて絶縁耐圧が高められ、
誘電率が小さくされ、かつ焼成時の収縮が小さく
された半導体装置実装用のガラス−セラミツク焼
成基板を提供することである。また、本発明の別
の目的はこの焼成基板の製造方法を提供すること
である。 ｅ 発明の構成 上述の目的が、高導電性金属配線層を有し、ア
ルミナと、硼珪酸ガラスと、窒化アルミニウムと
の焼成体からなる半導体装置実装用焼成基板によ
つて達成される。そしてこの焼成基板を製造する
方法は、アルミナ粉末と、硼珪酸ガラス粉末と、
アルミニウム粉末とをバインダーと共に混練しグ
リーンシートを形成し、このグリーンシート上に
高導電性金属のペーストを配線パターンに印刷
し、そして、グリーンシートをラミネートし、窒
素雰囲気中で焼成することを含んでなる。 高導電性金属が銅、金、銀又はこれら金属のい
ずれかの合金であることは好ましい。 アルミナと、硼珪酸ガラスと、アルミニウムと
の混合物を焼成する温度は、グリーンシート形成
のために添加したバインダー抜きを十分に行なう
ために、従来の800〜900℃よりも高くかつ上述し
た高導電性金属の融点よりも少い低い温度である
のが好ましく、そうなるように混合割合を次のよ
うにするのが望ましい。 アルミナ：20〜70wf％ （好ましくは20〜50wf％） 硼珪酸ガラス：20〜70wf％ （好ましくは40〜60wf％） アルミニウム：10〜40wf％ （好ましくは10〜20wf％） アルミニウム粉末は窒素雰囲気中で加熱される
と窒素と反応して窒化アルミニウムとなり、その
際に体積が1.7倍に増加するので、焼成時の収縮
を補償して収縮率を小さくすることができる。窒
化アルミニウムの誘電率は８〜９である。なお、
アルミナの誘電率は８〜９であり、そして硼珪酸
ガラスの誘電率は４〜５である。 ｆ 実施例 以下、本発明を下記実施例によつて詳細に説明
する。 アルミナ粉末、硼珪酸ガラス粉末およびアルミ
ニウム粉末をボールミルに入れ、さらに溶剤、可
塑剤、樹脂のバインダーを加えて48時間ミリング
してスラリーとした。このスラリーの組成を第１
表に示す。
【表】
このスラリーをドクターブレード法によつて厚
さ0.34mmのグリーンシートに成形した。このグリ
ーンシートを所定寸法に切断し、バイアホールの
形成の打抜きを行つた。粘度を30〜100P（ポア
ズ）に調整した銅ペーストをスクリーン印法でも
つて、まずバイヤホールに充填し、次に信号層あ
るいは電源層となる導体配線パターンをグリーン
シート上に形成した。このようなグリーンシート
を積層して、130℃に加熱しながら30分間30MPa
の加圧でラミネートした。ラミネートしたものを
アルミニウムが窒素と反応しかつ銅ペーストが酸
化しないように窒素雰囲気（酸素濃度5ppm以下）
中にて焼成した。焼成は、まず、400℃の温度で
10時間、800〜900℃の温度で10時間、そして1000
℃の温度で５時間加熱することによつて行なつ
た。酸素濃度はできるだけ低くしたほうが良い
が、市販の窒素ガスは２〜3ppmの酸素が含有さ
れていることなどから多少存在するも、5ppm以
下程度でであれば実際上は問題はない。 このようにして製造されたガラス−セラミツク
多層回路基板は、その焼結密度が98％以上と高
く、樹脂バインダーの炭素残査が40ppmと少ない
ので高い絶縁耐圧を示し、かつ焼成時の体積収縮
率が約10％であつた。この収縮率の再現性は±
0.8％であり、従来よりも正確な寸法制御が可能
となる。また、焼成基板の曲げ強度が20〜30Kg／
mm2と優れ、誘電率が６と低いので、伝送遅延は
80PS／cmと小さい。 ｇ 発明の効果 本発明によれば、銅などの高導電性金属配線層
を有し、樹脂バインダーが十分に分散飛散して炭
素残査の少ないことによ絶縁耐圧が高く、焼成時
の収縮率が小さく、誘電率の小さいガラス−セラ
ミツク回路基板が得られる。複数個のLSIチツプ
を塔載する場合だけでなく１個のLSIチツプを収
容するパツケージにも本発明が適できる。
さ0.34mmのグリーンシートに成形した。このグリ
ーンシートを所定寸法に切断し、バイアホールの
形成の打抜きを行つた。粘度を30〜100P（ポア
ズ）に調整した銅ペーストをスクリーン印法でも
つて、まずバイヤホールに充填し、次に信号層あ
るいは電源層となる導体配線パターンをグリーン
シート上に形成した。このようなグリーンシート
を積層して、130℃に加熱しながら30分間30MPa
の加圧でラミネートした。ラミネートしたものを
アルミニウムが窒素と反応しかつ銅ペーストが酸
化しないように窒素雰囲気（酸素濃度5ppm以下）
中にて焼成した。焼成は、まず、400℃の温度で
10時間、800〜900℃の温度で10時間、そして1000
℃の温度で５時間加熱することによつて行なつ
た。酸素濃度はできるだけ低くしたほうが良い
が、市販の窒素ガスは２〜3ppmの酸素が含有さ
れていることなどから多少存在するも、5ppm以
下程度でであれば実際上は問題はない。 このようにして製造されたガラス−セラミツク
多層回路基板は、その焼結密度が98％以上と高
く、樹脂バインダーの炭素残査が40ppmと少ない
ので高い絶縁耐圧を示し、かつ焼成時の体積収縮
率が約10％であつた。この収縮率の再現性は±
0.8％であり、従来よりも正確な寸法制御が可能
となる。また、焼成基板の曲げ強度が20〜30Kg／
mm2と優れ、誘電率が６と低いので、伝送遅延は
80PS／cmと小さい。 ｇ 発明の効果 本発明によれば、銅などの高導電性金属配線層
を有し、樹脂バインダーが十分に分散飛散して炭
素残査の少ないことによ絶縁耐圧が高く、焼成時
の収縮率が小さく、誘電率の小さいガラス−セラ
ミツク回路基板が得られる。複数個のLSIチツプ
を塔載する場合だけでなく１個のLSIチツプを収
容するパツケージにも本発明が適できる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 高導電性金属配線層を有し、アルミナと、硼
珪酸ガラスと、窒化アルミニウムとの焼成体から
なる半導体装置実装用焼成基板。 ２ 前記高導電性金属配線層は、銅、金、銀又は
これら金属のいずれかの合金からなる特許請求の
範囲第１項記載の焼成基板。 ３ アルミナ粉末と、硼珪酸ガラス粉末と、アル
ミニウム粉末とをバインダーと共に混練しグリー
ンシートを形成し、このグリーンシート上に高導
電性金属のペーストを配線パターンに印刷し、そ
して、グリーンシートをラミネートし、窒素雰囲
気中で焼成することによつて製造される半導体装
置実装用焼成基板の製造方法。 ４ 前記高導電性金属が銅、金、銀又はこれら金
属のいずれかの合金である特許請求の範囲第３項
記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59100389A JPS60245152A (ja) | 1984-05-21 | 1984-05-21 | 半導体装置実装用焼成基板およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59100389A JPS60245152A (ja) | 1984-05-21 | 1984-05-21 | 半導体装置実装用焼成基板およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60245152A JPS60245152A (ja) | 1985-12-04 |
| JPH0451059B2 true JPH0451059B2 (ja) | 1992-08-18 |
Family
ID=14272639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59100389A Granted JPS60245152A (ja) | 1984-05-21 | 1984-05-21 | 半導体装置実装用焼成基板およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60245152A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5102749A (en) * | 1988-01-27 | 1992-04-07 | W. R. Grace & Co.-Conn. | Electronic package comprising aluminum nitride and aluminum nitride-borosilicate glass composite |
| JP2644876B2 (ja) * | 1988-03-04 | 1997-08-25 | 株式会社日立製作所 | 機能性セラミックス物品の製造方法 |
-
1984
- 1984-05-21 JP JP59100389A patent/JPS60245152A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60245152A (ja) | 1985-12-04 |
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