JPH0581076B2

JPH0581076B2 -

Info

Publication number: JPH0581076B2
Application number: JP24670185A
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: 1985-11-01
Filing date: 1985-11-01
Publication date: 1993-11-11
Also published as: JPS62106636A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、軽量化あるいは高集積化に適した電
子回路用基板に関し、特に機械加工性および熱伝
導性に優れた電子回路用基板に関する。

（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
回路が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対しては適
用することが困難である。

また、従来使用されている緻密質のアルミナ質
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、例えばキヤビテイ等を設け
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、従来使用されているアルミナ質焼結体
及びムライト質焼結体等のセラミツク質焼結体
からなる電子回路用基板は、単なる緻密状態の
焼結体で形成されているものであり、一旦焼結
して緻密化させた後でその長所である高い硬度
が災いして、焼結後、機械加工によつて支持
穴、スルーホール等を形成することが非常に困
難である。

セラミツク質焼結体等の緻密質焼結体に機械
加工を施すことが困難であるという問題点にお
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、焼成収縮によ
る寸法変化を考慮に入れた機械加工を予じめ施
した後に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。

電子回路部品である所謂シリコンウエハーを
直接実装するタイプの電子回路用基板にあつて
は、シリコンウエハーの熱膨張率と略同じ熱膨
張率を有したものでないと、直接実装すること
が困難である。

セラミツク質、特にアルミナ質の緻密な焼結
の体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
の電子回路用基板としては不向きである。

以上のような緻密質の焼結体に対して、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・エポキシ複合体は熱伝導性に劣るだけでな
く、湿度による膨潤量が大きいという問題があ
る。

また、その基板上に抵抗を印刷したような電
子回路用基板にあつては、ガラス・エポキシ複
合体による電子回路用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。

また、電子回路用基板は、各集積回路への電
気的信号に対しての応答性を良好にするために
誘電損失が少ない方がよい。この誘電損失はこ
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）本発明者等は、この種の電子回路用基板におけ
る上記のような実状に鑑みて鋭意研究してきたの
であり、その結果セラミツクの中でも特に炭化珪
素のしかも多孔質体の性質を利用することにより
非常に有効な電子回路用基板が得られることを知
見し、本発明を完成したのである。

本発明の目的とするところは、軽量化あるいは
高集積化に適した電子回路用基板であつて、機械
加工を容易に行なうことができ、しかもシリコン
ウエハーに近い熱膨張率を有するとともに熱伝導
性に優れた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、機械加工性に優
れていることは勿論、この種の電子回路用基板に
要求される種々な特性、すなわち、誘電損失が少
ないこと、高い強度を有していること、例えばチ
ツプオンボードタイプにあつては集積回路の熱膨
張率と略等しい熱膨張率を有して直接実装可能な
こと、或いは熱伝導性に優れて集積回路からの熱
を良好に発散させることができる等の諸特性を自
由に選択することが可能な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の本発明が採つた
手段は、三次元網目構造の開放気孔を有する多孔質炭化
珪素質焼結体からなる基材を主体とする電子回路
用基板であつて、前記基材の前記開放気孔中に樹脂を充填するこ
とによつて当該基材を複合体とするとともにこの複合体の少なくともいずれかの面に樹脂層
を貼付してこれを硬化させることにより絶縁層と
したことを特徴とする炭化珪素質複合体からなる
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、結晶構造が三次元
網目状であつて開放気孔を有する多孔質炭化珪素
質焼結体からなる基材を主体とするものであるこ
とが必要がある。

その理由は、従来電子回路用基板として使用さ
れている例えばアルミナ質焼結体等は、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からなる
基材を主体とする電子回路用基板は完成後の機械
加工性が著しく良好であり、また炭化珪素の結晶
が三次元網目構造となつていることによつて、そ
の本来の特性である熱伝導性及び硬度をそれ程損
なうことなく使用することができるからである。

また、前記基材は、平均粒径が10μm以下の炭
化珪素結晶粒から構成されて、三次元網目状に結
合している多孔質体であることが有利である。そ
の理由は、このような多孔質体は、機械加工性、
その中でも特に研削性が極めて良好で、しかも精
密な加工を施すことができるからである。

本発明に係る多孔質の基材は、その開放気孔率
が10〜70容積％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ばかりでなく、炭
化珪素本来の特性を発揮させることが困難になる
からである。

さらに、本発明に係る電子回路用基板は、上記
の基材内に樹脂を充填してこの基材を複合体とす
る必要がある。その理由は、上記炭化珪素質焼結
体からなる基材の開放気孔中に樹脂を充填するこ
とによつて、この種の電子回路用基板として不可
欠な気体不透過性を付与するためである。この基
材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。

なお、上記の三次元網目状多孔質体の開放気孔
内に樹脂を充填した本発明に係る炭化珪素質複合
体は、その気孔率が10容積％以下であることが有
利である。その理由は、この開放気孔率が10容積
％より大きいと電子回路用基板として不可欠な気
体不透過性を十分付与することが困難だからであ
り、なかでも５容積％以下であることが望まし
い。

そして、本発明の電子回路用基板は、上述した
複合体の少なくともいずれかの表面に貼付した樹
脂層を硬化させることによつて形成した絶縁層を
有していることが必要である。その理由は、本発
明の電子回路用基板の基材を構成する多孔質炭化
珪素質焼結体は電気伝導性を有するため、表面に
絶縁層を形成することなく前記電子回路用基板の
表面に直接導体回路を形成することは不適当であ
るからである。なお、この樹脂層を硬化させるこ
とによつて形成した絶縁層にあつては、上記基材
の開放気孔内に樹脂が侵入してこれが所謂アンカ
ーとしての役目を果すことによつて十分な信頼性
及び密着性を確保することができる。

このような絶縁層は、前記基材の少なくともい
ずれかの面に樹脂が含浸された無機繊維クロスを
積層して樹脂層を形成し、その後にこの樹脂層を
硬化させることによつて形成される。あるいは、
上述した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によつて樹脂
層を形成し、その後にこの樹脂層を硬化させるこ
とによつて形成することもできる。この場合の樹
脂としては、先に記載した基材の開放気孔内に充
填する樹脂と同様の樹脂を使用することができ
る。一方、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等を使用すること
が有利である。

次に、本発明に係る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は、炭化珪素微粉
末を主体とする出発原料を使用して、加圧成形法
あるいはドクターブレード法等の成形方法によつ
て生成形体を成形する。その後、この生成形体を
生成形体中に存在する気孔を閉塞させることなく
炭化珪素粒子を相互に結合することにより炭化珪
素質多孔質体からなる基材となし、次いでこの基
材の開放気孔中へ樹脂を充填することにより、ま
ず複合体が形成される。

この場合、前記炭化珪素材料を例えば板状の生
成形体に成形し、この生成形体中に存在する気孔
を閉塞させることなく結合させる方法としては
種々の方法が適用できるが、例えば炭化珪素粉末
を常圧焼結あるいは加圧焼結して自己結合させる
方法、炭化珪素粉末に反応によつてセラミツクを
生成する物質を添加して反応焼結して結合させる
方法、炭化珪素粉末にガラスセメント等の結合材
を配合して常圧焼結あるいは加圧焼結して結合さ
せる方法等の方法を適用することができる。

また、前記樹脂を基材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に
分散し、この分散液を含浸して乾燥した後樹脂の
溶融温度で樹脂を焼き付ける方法が適用できる。

また、このように形成した複合体に樹脂が含浸
された無機繊維クロスを積層する方法としては、
樹脂が充填された多孔質体と樹脂が含浸された無
機繊維クロスを重ねて加熱プレスすることにより
積層する方法が有利である。

さらにまた、当該複合体に樹脂と無機繊維との
混合物を塗布する方法としては、スプレー、ハケ
塗り等種々な方法が使用でき、より強固に一体化
させることができる。

なお、前記炭化珪素質多孔質体を製造するため
の出発原料としては、より高強度でしかも機械加
工性の良好な多孔質体を得る上で、平均粒径が
10μm以上の微粉末を使用することが有利である。
その理由は、平均粒径が10μm以上の微粉末を使
用すると粒と粒との結合個所が少なくなるため、
高強度の多孔質体を製造することが困難になるか
らである。

前述の如くして製造された電子回路用基板には
導体回路が形成される。この導体回路の形成方法
としては、従来用いられている種々の導体回路の
形成方法、例えば、メツキによる方法、気相析出
による方法、金属箔を接着する方法、あるいは導
体ペースト印刷する方法等を適用することができ
る。

（実施例）次に、本発明を実施例によつて説明する。

実施例１平均粒径が0.28μmで、β型結晶の含有率が94.6
重量％の炭化珪素粉末100重量部に対し、炭化ホ
ウ素粉末１重量部、カーボンブラツク粉末２重量
部、ポリビニルアルコール５重量部、水300重量
部を配合し、ボールミル中で５時間混合した後噴
霧乾燥した。なお、前記炭化珪素粉末は遊離炭素
を0.29重量％、酸素を0.17重量％、鉄を0.03重量
％、アルミニウムを0.03重量％含有していた。

この乾燥物を適量採取して成形し、1900℃のア
ルゴンガス雰囲気中で10分間保持して焼結体を得
た。

得られた焼結体は密度2.59g／cm³、強度が45
Kg／mm²で三次元的に均一に分散した微細な開放気
孔を有しており、その開放気孔率は約16容種％で
あつた。

次いで、焼結体を二液性タイプのエポキシ樹脂
に真空下で浸漬し含浸させた後、約150℃の温度
で硬化させ、複合体を得た。この複合体中に充填
されたエポキシ樹脂の含有量は20.8重量％であ
り、焼結体の空隙に占めるエポキシ樹脂の割合は
ほぼ100容積％であつた。

ついで、この複合体の両面に、エポキシ樹脂が
含浸された厚さ0.1mmのガラスクロスと厚さ18μm
の銅箔を重ねて約170℃の温度で加熱プレスした。

この複合体に、超硬エンドミル（WC−Co）を
使用して10mm×10mmで深さ0.3mmのキヤビテイを
加工したところ、同一エンドミル刃でもつて100
筒以上カケや割れなどを生じさせることなく迅速
に加工することができ、機械加工性に優れている
ことが認められた。

また、この複合体の熱膨張率（０〜150℃）は
4.0×10^-6／℃でシリコン集積回路のそれとほぼ
近似した値を有しており、第１図に示すパターン
において、Ａ−Ｂ間の電気抵抗は10¹²Ω以上、容
量は0.8pF（1MHz）であり、電子回路用基板とし
て優れた特性を示した。なお、アルミナ質焼結体
からなる電子回路用基板にあつては、Ａ−Ｂ間の
電気抵抗は10¹²Ω以上、容量は1.5pF（1MHz）で
あつた。

要するに、この実施例の電子回路用基板にあつ
ては、焼結後のシリコンチツプ搭載部のキヤビテ
イ形成に際しての機械加工性に優れ、また焼成収
縮が少なく製品となつた場合の熱膨張率も低いこ
とから、寸法精度に優れており、特にチツプオン
ボードタイプの基板およびシリコンチツプのパツ
ケージ用基材として好適なものである。

（発明の効果）以上詳述した通り、本発明においては、上記実
施例にて例示したごとく、三次元網目構造の開放
気孔を有する多孔質炭化珪素質焼結体からなる基
材を主体とする電子回路用基板であつて、基材の
開放気孔中に樹脂を充填することによつて当該基
材を複合体とするとともに、この複合体の少なく
ともいずれかの面に樹脂層を貼付してこれを硬化
させることにより絶縁層としたことにその特徴が
あり、これにより、軽量化あるいは高集積化に適
したものであつて、機械加工を容易に行なうこと
ができる炭化珪素質複合体からなる電子回路用基
板を提供することができる。また、このように構
成した本発明に係る電子回路用基板にあつては、
炭化珪素の性質を利用することにより、シリコン
ウエハーに近い熱膨張率を有するとともに熱伝導
性に優れた電子回路用基板を提供することができ
る。

また、本発明に係る電子回路用基板によれば、
この種の電子回路用基板に要求される諸特性、す
なわち、誘電損失が少ないこと、高い強度を有し
ていること、例えばチツプオンボードタイプにあ
つては集積回路の熱膨張率と略等しい熱膨張率を
有して直接実装可能なこと、或いは熱伝導性に優
れて集積回路からの熱を良好に発散させることが
できる等の諸特性を自由に選択することが可能と
なつたのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電子回路用基板の電気的
特性を測定するために表面に形成した導体回路の
部分拡大図である。

Claims

【特許請求の範囲】１三次元網目構造の開放気孔を有する多孔質炭
化珪素質焼結体からなる基材を主体とする電子回
路用基板であつて、前記基材の前記開放気孔中に樹脂を充填するこ
とによつて当該基材を複合体とするとともに、この複合体の少なくともいずれかの面に樹脂層
を貼付してこれを硬化させることにより絶縁層と
したことを特徴とする炭化珪素質複合体からなる
電子回路用基板。２前記炭化珪素質焼結体は、その開放気孔率が
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前記開放気孔中に充填される樹脂は、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
たものであることを特徴とする特許請求の範囲第
１項〜第２項のいずれかに記載の電子回路用基
板。４前記樹脂層は、樹脂を含浸した無機繊維クロ
スが積層されたもの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前記樹脂層は、樹脂と無機繊維との混合物を
塗布して形成してな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。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。