JPH05315751A - 多層セラミック回路基板の製造方法 - Google Patents
多層セラミック回路基板の製造方法Info
- Publication number
- JPH05315751A JPH05315751A JP11327092A JP11327092A JPH05315751A JP H05315751 A JPH05315751 A JP H05315751A JP 11327092 A JP11327092 A JP 11327092A JP 11327092 A JP11327092 A JP 11327092A JP H05315751 A JPH05315751 A JP H05315751A
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- Japan
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- green sheet
- circuit board
- wiring
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 多層セラミック回路基板に関し、配線の低抵
抗化を目的とする。 【構成】 熱伝導度の優れたセラミックスの粉末を用い
てグリーンシートを形成する工程と、このグリーンシー
トにバイアの打抜きを行なった後、セラミックスに見合
う金属よりなる導体ペーストを用いて配線パターンを形
成する工程と、このグリーンシートを位置決めし、積層
した後に加圧し、一体化する工程と、この積層体を焼成
して多層セラミック回路基板を形成する工程と、多層基
板を化学処理して配線パターンを化学的に溶解除去する
工程と、静水圧プレスを用い、先に溶解除去して形成し
た多層基板の隙間に低抵抗率の金属の融液を浸透させて
配線パターンを形成する工程と、この多層基板の表面研
磨を行なう工程とからなることを特徴として多層セラミ
ック回路基板の製造方法を構成する。
抗化を目的とする。 【構成】 熱伝導度の優れたセラミックスの粉末を用い
てグリーンシートを形成する工程と、このグリーンシー
トにバイアの打抜きを行なった後、セラミックスに見合
う金属よりなる導体ペーストを用いて配線パターンを形
成する工程と、このグリーンシートを位置決めし、積層
した後に加圧し、一体化する工程と、この積層体を焼成
して多層セラミック回路基板を形成する工程と、多層基
板を化学処理して配線パターンを化学的に溶解除去する
工程と、静水圧プレスを用い、先に溶解除去して形成し
た多層基板の隙間に低抵抗率の金属の融液を浸透させて
配線パターンを形成する工程と、この多層基板の表面研
磨を行なう工程とからなることを特徴として多層セラミ
ック回路基板の製造方法を構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は低抵抗の配線およびバイ
アを備えたセラミック多層基板の製造方法に関する。
アを備えたセラミック多層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進められており、この装置
の主体を占める半導体装置は集積度が向上してLSI やVL
SIが実用化されている。
報処理装置は小形大容量化が進められており、この装置
の主体を占める半導体装置は集積度が向上してLSI やVL
SIが実用化されている。
【０００３】また、半導体装置はパッシベーション技術
の進歩により実装方法も改良され、チップの形でセラミ
ック回路基板上に密に配列して使用するようになった。
このように情報処理装置は高密度実装が行なわれている
が、集積度の向上と共に半導体装置からの発熱量も加速
度的に増加している。
の進歩により実装方法も改良され、チップの形でセラミ
ック回路基板上に密に配列して使用するようになった。
このように情報処理装置は高密度実装が行なわれている
が、集積度の向上と共に半導体装置からの発熱量も加速
度的に増加している。
【０００４】すなわち、当初はIC一個当たりの発熱量は
約3.5 Ｗ程度と少なかったが、LSI一個当たりの発熱量
は約10Ｗに増加しており、これがマトリックス状に多数
装着される場合は発熱量は膨大であり、今後ますます増
大する傾向にある。
約3.5 Ｗ程度と少なかったが、LSI一個当たりの発熱量
は約10Ｗに増加しており、これがマトリックス状に多数
装着される場合は発熱量は膨大であり、今後ますます増
大する傾向にある。
【０００５】そのため、これらの半導体装置を装着する
基板として、アルミナ（Al2O3)基板よりも放熱性に優れ
ている窒化アルミニウム(AlN) 基板や窒化硼素（BN) 基
板などの実用化が要望されている。
基板として、アルミナ（Al2O3)基板よりも放熱性に優れ
ている窒化アルミニウム(AlN) 基板や窒化硼素（BN) 基
板などの実用化が要望されている。
【０００６】
【従来の技術】半導体装置を搭載する基板の必要条件
は、 耐熱性が優れていること、 熱伝導度が大き
く、放熱性に優れていること、 熱膨張係数が半導体
装置を構成するSiに近いこと、 誘電率が少ないこ
と、などが必要であり、これらの観点からするとAl
2O3 ,AlN, BNなどのセラミックスが適している。
は、 耐熱性が優れていること、 熱伝導度が大き
く、放熱性に優れていること、 熱膨張係数が半導体
装置を構成するSiに近いこと、 誘電率が少ないこ
と、などが必要であり、これらの観点からするとAl
2O3 ,AlN, BNなどのセラミックスが適している。
【０００７】すなわち、融点はAl2O3 が2015℃,AlNは24
00℃またBNは3000℃以上と高く、耐熱性に優れている。
また、熱伝導度はAl2O3 は20Ｗ／ｍＫであるのに対し、
AlNは200Ｗ／ｍＫ、またBNは250 Ｗ／ｍＫと大きい。
00℃またBNは3000℃以上と高く、耐熱性に優れている。
また、熱伝導度はAl2O3 は20Ｗ／ｍＫであるのに対し、
AlNは200Ｗ／ｍＫ、またBNは250 Ｗ／ｍＫと大きい。
【０００８】また、熱膨張係数はAl2O3 は7.2 ×10-6/
℃であるのに対し、AlN は4.3×10- 6/ ℃、またBNは3.0
×10-6/ ℃とSiの3.6×10-6/ ℃に近い。また、誘電率
はAl2O3 が約10であるのに対してAlN は8.9 またBNは4.
2 〜4.6と少ない。
℃であるのに対し、AlN は4.3×10- 6/ ℃、またBNは3.0
×10-6/ ℃とSiの3.6×10-6/ ℃に近い。また、誘電率
はAl2O3 が約10であるのに対してAlN は8.9 またBNは4.
2 〜4.6と少ない。
【０００９】これらのことから、Al2O3 ，AlN ,BN など
のセラミックスは半導体装置特にSiデバイスの装着に適
しており、現在までAl2O3 を用いた基板が主として使用
されてきたが、問題が多い。
のセラミックスは半導体装置特にSiデバイスの装着に適
しており、現在までAl2O3 を用いた基板が主として使用
されてきたが、問題が多い。
【００１０】すなわち、これらの材料は耐熱性や放熱性
には優れているものゝ、LSI やVLSIなど半導体集積回路
搭載用基板としては多層配線基板を用いることが多く、
この多層基板は焼成温度として千数百℃を必要とするた
めに、配線材料として銅(Cu：融点1084.5℃)や金(Au ：
融点1064℃)のように電導度の優れた金属を使用するこ
とができない。
には優れているものゝ、LSI やVLSIなど半導体集積回路
搭載用基板としては多層配線基板を用いることが多く、
この多層基板は焼成温度として千数百℃を必要とするた
めに、配線材料として銅(Cu：融点1084.5℃)や金(Au ：
融点1064℃)のように電導度の優れた金属を使用するこ
とができない。
【００１１】そこで、タングステン（Ｗ：融点3387℃)
やモリブデン(Mo ：融点2610℃) のような高融点金属が
用いられている。然し、これらの金属の抵抗率はＷが5.
64×10-6Ωcm、またMoの抵抗率は4.9×10-6ΩcmとCuやA
uに較べて大きく、そのために電気信号の高速処理を行
なう回路基板には適していない。
やモリブデン(Mo ：融点2610℃) のような高融点金属が
用いられている。然し、これらの金属の抵抗率はＷが5.
64×10-6Ωcm、またMoの抵抗率は4.9×10-6ΩcmとCuやA
uに較べて大きく、そのために電気信号の高速処理を行
なう回路基板には適していない。
【００１２】そこで、1000℃以下の温度での焼成が可能
のガラスセラミックを基板材料とし、Cuを配線材料とし
て形成した多層セラミック回路基板が使用されている。
然し、熱伝導度はAl2O3, AlN ,BNなどに較べると遙かに
劣っており、放熱の点で不充分である。
のガラスセラミックを基板材料とし、Cuを配線材料とし
て形成した多層セラミック回路基板が使用されている。
然し、熱伝導度はAl2O3, AlN ,BNなどに較べると遙かに
劣っており、放熱の点で不充分である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】半導体集積回路は集積
度が向上しており、そのため多層基板をガラスセラミッ
クスを用いて形成し、Cuを用いて配線を形成している
が、熱伝導性が不充分である。
度が向上しており、そのため多層基板をガラスセラミッ
クスを用いて形成し、Cuを用いて配線を形成している
が、熱伝導性が不充分である。
【００１４】そこで、CuやAuのような低抵抗率の金属を
配線材料とし、Al2O3 やAlN やBNのように熱伝導性の優
れたセラミックスを用いて多層セラミック回路基板を形
成することが課題である。
配線材料とし、Al2O3 やAlN やBNのように熱伝導性の優
れたセラミックスを用いて多層セラミック回路基板を形
成することが課題である。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記の課題は熱伝導度が
大きなセラミックスの粉末を用いてグリーンシートを形
成する工程と、このグリーンシートにバイアの打抜きを
行なった後、該セラミックスに見合う金属よりなる導体
ペーストを用いて配線パターンを形成する工程と、この
グリーンシートを位置決めし、積層した後に加圧し、一
体化する工程と、この積層体を焼成して多層セラミック
回路基板を形成する工程と、多層基板を化学処理して配
線パターンを化学的に溶解除去する工程と、静水圧プレ
スを用い、先に溶解除去して形成した多層基板の隙間に
低抵抗率の金属の融液を浸透させて配線パターンを形成
する工程と、この多層基板の表面研磨を行なう工程と、
からなることを特徴として多層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。
大きなセラミックスの粉末を用いてグリーンシートを形
成する工程と、このグリーンシートにバイアの打抜きを
行なった後、該セラミックスに見合う金属よりなる導体
ペーストを用いて配線パターンを形成する工程と、この
グリーンシートを位置決めし、積層した後に加圧し、一
体化する工程と、この積層体を焼成して多層セラミック
回路基板を形成する工程と、多層基板を化学処理して配
線パターンを化学的に溶解除去する工程と、静水圧プレ
スを用い、先に溶解除去して形成した多層基板の隙間に
低抵抗率の金属の融液を浸透させて配線パターンを形成
する工程と、この多層基板の表面研磨を行なう工程と、
からなることを特徴として多層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。
【００１６】
【作用】多層セラミック回路基板の形成に当たってグリ
ーンシートの焼成と印刷した配線パターンの焼成とは同
一工程で行なわれるために、基板材料としてAl2O3 やAl
N やBNのようなセラミックスを使用する場合には配線材
料としてＷやMoのような高融点金属を用いることが必要
である。
ーンシートの焼成と印刷した配線パターンの焼成とは同
一工程で行なわれるために、基板材料としてAl2O3 やAl
N やBNのようなセラミックスを使用する場合には配線材
料としてＷやMoのような高融点金属を用いることが必要
である。
【００１７】そこで、本発明は図１（Ａ）に示すよう
に、まずＷよりなる導体ペーストを使用してセラミック
・グリーンシートに配線パターンを印刷し、このグリー
ンシートを積層して一体化し、焼成してＷを導電材料と
するバイア（Via)１や配線２を備えた多層セラミック回
路基板３を形成する。
に、まずＷよりなる導体ペーストを使用してセラミック
・グリーンシートに配線パターンを印刷し、このグリー
ンシートを積層して一体化し、焼成してＷを導電材料と
するバイア（Via)１や配線２を備えた多層セラミック回
路基板３を形成する。
【００１８】次に、Ｗが過酸化水素水（H2O2水) に溶け
易いと云う性質を利用して選択的に溶解して細い空洞４
を作る。次に、この基板をCuやAuの融液に浸漬し、この
空洞４に融液を浸透させて充填し、低抵抗率金属よりな
る配線５を形成するものである。
易いと云う性質を利用して選択的に溶解して細い空洞４
を作る。次に、この基板をCuやAuの融液に浸漬し、この
空洞４に融液を浸透させて充填し、低抵抗率金属よりな
る配線５を形成するものである。
【００１９】こゝで、Cuをビア１に沿って浸透拡散させ
るには、各層の配線２がバイア１に回路接続しているこ
とゝ、バイア１が多層基板の上下面に確実に開口してい
ることが必要である。
るには、各層の配線２がバイア１に回路接続しているこ
とゝ、バイア１が多層基板の上下面に確実に開口してい
ることが必要である。
【００２０】
【実施例】実施例１：（請求項１対応） AlN 粉末（主剤) ・・・・・・・・・・・・ 100重量部 Y2O3 粉末( 焼結助剤) ・・・・・・・・・ ３ 〃 ポリビニルブチラール（バインダ）・・・・ ８ 〃 ジブチルフタレート( 可塑剤) ・・・・・ ３ 〃 アセトン( 分散媒) ・・・・・・・・・・ 50 〃 をボールミルで混練してスラリーを作り、ドクタブレー
ド法により形成し、厚さが300 μm のグリンシートを形
成した。
ド法により形成し、厚さが300 μm のグリンシートを形
成した。
【００２１】このグリーンシートにNCパンチングマシン
を用いて径100 μm のバイアを形成した。次に、市販の
Ｗ導体ペースト（Dupont製) を用いて、スクリーン印刷
を行いバイア１を充填すると共に配線パターンを印刷し
た。
を用いて径100 μm のバイアを形成した。次に、市販の
Ｗ導体ペースト（Dupont製) を用いて、スクリーン印刷
を行いバイア１を充填すると共に配線パターンを印刷し
た。
【００２２】こゝで、配線パターンの厚さは30μm 、ま
た最小線幅は100 μm である。そして、かゝるグリーン
シートを４層位置合わせして積層した後、100 ℃で10MP
a の積層圧で一体化した後、N2気流中で1700℃で５時間
加熱して多層セラミック回路基板を形成した。
た最小線幅は100 μm である。そして、かゝるグリーン
シートを４層位置合わせして積層した後、100 ℃で10MP
a の積層圧で一体化した後、N2気流中で1700℃で５時間
加熱して多層セラミック回路基板を形成した。
【００２３】次に、この多層基板を濃度５％のH2O2水に
30時間に亙って浸漬し、Ｗよりなる配線を除いた。次
に、この基板をCuの粉末を満たしたアルミナ容器に入
れ、これを静水圧プレス(Hot Isostatic Press, 略称HI
P)にセットし、1300℃の温度で1500気圧を５時加えてCu
を充填させた。
30時間に亙って浸漬し、Ｗよりなる配線を除いた。次
に、この基板をCuの粉末を満たしたアルミナ容器に入
れ、これを静水圧プレス(Hot Isostatic Press, 略称HI
P)にセットし、1300℃の温度で1500気圧を５時加えてCu
を充填させた。
【００２４】次に、取り出した基板を機械的に研磨して
バイアに付着している余分のCuを除くと共に基板面を平
滑化した。このようにしてできた多層セラミック回路基
板の熱伝導率は190 Ｗ／ｍｋであり、配線の導体抵抗は
Ｗよりなる配線が5.6 μΩ・cmであったのに対し、２μ
Ω・cmに改善することができた。
バイアに付着している余分のCuを除くと共に基板面を平
滑化した。このようにしてできた多層セラミック回路基
板の熱伝導率は190 Ｗ／ｍｋであり、配線の導体抵抗は
Ｗよりなる配線が5.6 μΩ・cmであったのに対し、２μ
Ω・cmに改善することができた。
【００２５】なお、セラミック基板としてAl2O3 やBNを
用いる場合もこれと類似の結果を得ることができる。
用いる場合もこれと類似の結果を得ることができる。
【００２６】
【発明の効果】本発明の実施によりAlN やAl2O3よりな
る多層セラミック回路基板の配線を電導性の良いCuやAu
を用いて形成することができ、これにより高速信号用の
基板を提供することができる。
る多層セラミック回路基板の配線を電導性の良いCuやAu
を用いて形成することができ、これにより高速信号用の
基板を提供することができる。
【図１】本発明の実施法を示す断面図である。
１ バイア ２，５ 配線 ３ 多層セラミック回路基板 ４ 空洞
Claims (2)
- 【請求項１】 熱伝導度の優れたセラミックスの粉末を
用いてグリーンシートを形成する工程と、 該グリーンシートにバイアの打抜きを行なった後、該セ
ラミックスに見合う金属よりなる導体ペーストを用いて
配線パターンを形成する工程と、 該グリーンシートを位置決めし、積層した後に加圧し、
一体化する工程と、 該積層体を焼成して多層セラミック回路基板を形成する
工程と、 該、多層基板を化学処理して配線パターンを化学的に溶
解除去する工程と、 静水圧プレスを用い、先に溶解除去して形成した多層基
板の隙間に低抵抗率の金属の融液を浸透させて配線パタ
ーンを形成する工程と、 該多層基板の表面研磨を行なう工程と、 を含むことを特徴とする多層セラミック回路基板の製造
方法。 - 【請求項２】 前記熱伝導度の優れたセラミックスがア
ルミナ，窒化アルミニウムまたは窒化硼素であることを
特徴とする請求項１記載の多層セラミック回路基板の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11327092A JPH05315751A (ja) | 1992-05-06 | 1992-05-06 | 多層セラミック回路基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11327092A JPH05315751A (ja) | 1992-05-06 | 1992-05-06 | 多層セラミック回路基板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05315751A true JPH05315751A (ja) | 1993-11-26 |
Family
ID=14607920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11327092A Withdrawn JPH05315751A (ja) | 1992-05-06 | 1992-05-06 | 多層セラミック回路基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05315751A (ja) |
-
1992
- 1992-05-06 JP JP11327092A patent/JPH05315751A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990706 |