JPH0770798B2 - 高熱伝導性回路基板 - Google Patents
高熱伝導性回路基板Info
- Publication number
- JPH0770798B2 JPH0770798B2 JP61053751A JP5375186A JPH0770798B2 JP H0770798 B2 JPH0770798 B2 JP H0770798B2 JP 61053751 A JP61053751 A JP 61053751A JP 5375186 A JP5375186 A JP 5375186A JP H0770798 B2 JPH0770798 B2 JP H0770798B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit board
- aln
- thermal conductivity
- substrate
- paste
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Insulated Metal Substrates For Printed Circuits (AREA)
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
- Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、実質的に窒化アルミニウムセラミックからな
る基体（以下、AlN基体という。）を用いた高熱伝導性
回路基板に関する。
る基体（以下、AlN基体という。）を用いた高熱伝導性
回路基板に関する。
従来から回路基板として用いられている材料として、Al
2O3等のセラミック基板、樹脂基板等の各種の材料があ
る。なかでもAl2O3セラミック基板は、機械的強度、電
気的絶縁性に優れており、また、グリーンシート化が容
易であるため多層配線等の高密度配線が可能であり、広
く用いられている。
2O3等のセラミック基板、樹脂基板等の各種の材料があ
る。なかでもAl2O3セラミック基板は、機械的強度、電
気的絶縁性に優れており、また、グリーンシート化が容
易であるため多層配線等の高密度配線が可能であり、広
く用いられている。
一方、近年の電子機器の小形化等の進展に伴い、回路基
板上の電気素子（IC等）実装密度が高くなってきてい
る。さらに、パワー半導体等の搭載も考慮すると回路基
板上での発熱量が大きくなる傾向があり、放熱を効果的
に行うことが要求される。
板上の電気素子（IC等）実装密度が高くなってきてい
る。さらに、パワー半導体等の搭載も考慮すると回路基
板上での発熱量が大きくなる傾向があり、放熱を効果的
に行うことが要求される。
しかしながらAl2O3セラミック基板の熱伝導率は20W/m・
Ｋ程度と低く、発熱量が多い場合に基板側からの放熱が
余り期待できない。従って、高密度実装、パワー半導体
搭載モジュール等の際の基板側からの放熱を考慮する
と、機械的強度、電気的絶縁性等の回路基板として要求
される特性を備え、かつ、熱伝導性の良好な回路基板の
開発が要求されている。
Ｋ程度と低く、発熱量が多い場合に基板側からの放熱が
余り期待できない。従って、高密度実装、パワー半導体
搭載モジュール等の際の基板側からの放熱を考慮する
と、機械的強度、電気的絶縁性等の回路基板として要求
される特性を備え、かつ、熱伝導性の良好な回路基板の
開発が要求されている。
近年のファインセラミックス技術の進展に伴い、SiC,Al
N等の機械的強度に優れたセラミック材料が開発されて
いる。これらの材料は熱伝導性も優れ、構造材としての
応用が研究されている。また、SiCの良好な熱伝導性を
利用して、これを回路基板として用いようとする動きも
あるが、誘電率が高く、絶縁耐圧が低いため、高周波、
高電圧が印加される素子の搭載を考慮すると問題があ
る。
N等の機械的強度に優れたセラミック材料が開発されて
いる。これらの材料は熱伝導性も優れ、構造材としての
応用が研究されている。また、SiCの良好な熱伝導性を
利用して、これを回路基板として用いようとする動きも
あるが、誘電率が高く、絶縁耐圧が低いため、高周波、
高電圧が印加される素子の搭載を考慮すると問題があ
る。
AlN基体は、電気絶縁性、熱伝導性ともに良好であり、
回路基板への応用が有望視される。しかしながAlNは、
例えば金属アルミニウム溶融用のルツボとして用いられ
ているように、金属に対する濡れ性が悪く導体層の接合
は困難とされていた。従ってAlN基体に直接導体路を形
成した回路基板はなく、せいぜいサイリスタ等の電力用
半導体を有機系の接着剤で固定し放熱板として利用する
程度であった。
回路基板への応用が有望視される。しかしながAlNは、
例えば金属アルミニウム溶融用のルツボとして用いられ
ているように、金属に対する濡れ性が悪く導体層の接合
は困難とされていた。従ってAlN基体に直接導体路を形
成した回路基板はなく、せいぜいサイリスタ等の電力用
半導体を有機系の接着剤で固定し放熱板として利用する
程度であった。
特開昭52−37914号，特開昭50−132022号等に銅板をセ
ラミックに直接接合する技術が開示されており、この技
術を用いてAlN基体上に導体層を形成することも考えら
れるが、微細パターンの形成には限界があり、高密度配
線に不可欠な多層回路パターンを形成するのは困難であ
った。
ラミックに直接接合する技術が開示されており、この技
術を用いてAlN基体上に導体層を形成することも考えら
れるが、微細パターンの形成には限界があり、高密度配
線に不可欠な多層回路パターンを形成するのは困難であ
った。
多層配線を考慮すると厚膜ペーストによるパター形成が
不可欠であり特開昭60−178687号等が提案されている
が、多層配線を行なうと、フクレ、クラック等が発生す
ることがあり問題であった。
不可欠であり特開昭60−178687号等が提案されている
が、多層配線を行なうと、フクレ、クラック等が発生す
ることがあり問題であった。
本発明は上述の問題を考慮してなされたもので、AlN基
体を用い、多層配線可能な回路基板を提供することを目
的とする。
体を用い、多層配線可能な回路基板を提供することを目
的とする。
本発明は、窒化アルミニウム基板に、フィラとして窒化
アルミニウム粉を含む膜厚ペーストを用いてなる層が形
成なされたことを特徴とする高熱伝導性回路基板であ
る。
アルミニウム粉を含む膜厚ペーストを用いてなる層が形
成なされたことを特徴とする高熱伝導性回路基板であ
る。
本発明者は、従来、アルミナ基板用として用いられてい
るAu,Ag−Pd,Cu等から成る導体ペーストを用い、AlN基
板上へ多層配線の実験を行なったが、フクレ、クラック
が発生し、その発生原因について種々研究した結果、厚
膜多層配線を形成する際、AlN基板の熱膨張係数と厚膜
導体ペーストの膨張係数との違いによるものや、導体ペ
ーストのAlN基板に対する密着性の悪さAlN基板の熱伝導
がアルミナの熱伝導度と異なることにより、フクレ、ク
ラックが発生する事を究明した。
るAu,Ag−Pd,Cu等から成る導体ペーストを用い、AlN基
板上へ多層配線の実験を行なったが、フクレ、クラック
が発生し、その発生原因について種々研究した結果、厚
膜多層配線を形成する際、AlN基板の熱膨張係数と厚膜
導体ペーストの膨張係数との違いによるものや、導体ペ
ーストのAlN基板に対する密着性の悪さAlN基板の熱伝導
がアルミナの熱伝導度と異なることにより、フクレ、ク
ラックが発生する事を究明した。
このような事より、本発明者は、熱膨張係数、伝導度等
を考慮して厚膜用導体ペーストAlN粉末を添加する事に
より、厚膜多層構造においても、フクレ、クラック等の
発生しない回路基板の製造方法を見出した。
を考慮して厚膜用導体ペーストAlN粉末を添加する事に
より、厚膜多層構造においても、フクレ、クラック等の
発生しない回路基板の製造方法を見出した。
さて、このAlN添加導体ペーストであるが、シート抵抗
を考慮した場合、AlN粉末の量が余り多いと、シート抵
抗値が高くなり、高速化、消費電力等の面で、実用化が
危ぶまれるため、AlN粉末添加量は2wt％以下程度が好ま
しい。
を考慮した場合、AlN粉末の量が余り多いと、シート抵
抗値が高くなり、高速化、消費電力等の面で、実用化が
危ぶまれるため、AlN粉末添加量は2wt％以下程度が好ま
しい。
又、本発明に用いるAlN粉末は、AlN原料にＹ希土類元
素、アルカリ土類元素等の添加物を加えた（金属元素換
算で0.01〜15wt％程度）粉末もしくは、実質的に添加物
を加えることなく、AlN原料単独の粉末だけで製造され
たものである。
素、アルカリ土類元素等の添加物を加えた（金属元素換
算で0.01〜15wt％程度）粉末もしくは、実質的に添加物
を加えることなく、AlN原料単独の粉末だけで製造され
たものである。
以上詳述した如く本発明によれば、AlN基板上に、厚膜
多層構造の回路を形成することができ、AlNセラミック
の電気的絶縁性、高熱電動性を生かした回路基板を得る
ことができる。
多層構造の回路を形成することができ、AlNセラミック
の電気的絶縁性、高熱電動性を生かした回路基板を得る
ことができる。
この回路基板は比較的発熱量の多い、高密度実装用、パ
ワー半導体搭載用として好適である。
ワー半導体搭載用として好適である。
以下発明の実施例を第１図を参照して詳細に説明する。
Y2O3を3wt％含有するAlN基板を大気中1250℃,1hrの条件
で酸化処理をおこない、得られたAlN基板１に、Y2O3を3
wt％添加したAlN粉末を、Si,Pb,Cu,Al等を含有するAuペ
ースト中に添加して作られたペーストを、325メッシュ
パターンで印刷し、常温に10min.放置の後、120℃,10mi
n.の条件で乾燥し、続いて850℃,10min.の条件で焼成し
て得られた導体２。誘電体層として上下導体層導通孔を
有するように、Pbo−SiO2−B2O3系から成るガラスペー
ストを形成し、上記条件と同様のプロセスで焼成して得
られた誘電体層３。このガラス層はAlN基板良好な接着
を形成していた。この工程を３回繰返し、得られた導体
層2,4,6誘電体層3,5,の３層配線を実現した。得られた
配線パターンは各間でのショートもなく、また、接合強
度も充分であると共に、シート抵抗も8.2mΩ／□であ
り、アルミナ基板上にAuペースト（Dupont 9791）を変
成した時の値5mΩ／□とあまり変わりは無く、実用可能
な値であった。又、AlN粉末を添加したAuペーストの印
刷性も、良好であった。本実施例では、厚膜導体を例に
とり示したが膜厚低抗体ペーストにおいても同様に使用
できる。又、市販のAu,Ag−Pd,Cuペーストに添加するだ
けでなく、金属粉に有機溶剤、バインダー等を混合し、
さらに、AlN粉末を添加して得られるペーストを使用す
ることでも同様に使用可能である。
で酸化処理をおこない、得られたAlN基板１に、Y2O3を3
wt％添加したAlN粉末を、Si,Pb,Cu,Al等を含有するAuペ
ースト中に添加して作られたペーストを、325メッシュ
パターンで印刷し、常温に10min.放置の後、120℃,10mi
n.の条件で乾燥し、続いて850℃,10min.の条件で焼成し
て得られた導体２。誘電体層として上下導体層導通孔を
有するように、Pbo−SiO2−B2O3系から成るガラスペー
ストを形成し、上記条件と同様のプロセスで焼成して得
られた誘電体層３。このガラス層はAlN基板良好な接着
を形成していた。この工程を３回繰返し、得られた導体
層2,4,6誘電体層3,5,の３層配線を実現した。得られた
配線パターンは各間でのショートもなく、また、接合強
度も充分であると共に、シート抵抗も8.2mΩ／□であ
り、アルミナ基板上にAuペースト（Dupont 9791）を変
成した時の値5mΩ／□とあまり変わりは無く、実用可能
な値であった。又、AlN粉末を添加したAuペーストの印
刷性も、良好であった。本実施例では、厚膜導体を例に
とり示したが膜厚低抗体ペーストにおいても同様に使用
できる。又、市販のAu,Ag−Pd,Cuペーストに添加するだ
けでなく、金属粉に有機溶剤、バインダー等を混合し、
さらに、AlN粉末を添加して得られるペーストを使用す
ることでも同様に使用可能である。
第１図は、本発明の実施例を示す多層配線基板の部分平
面図である。 1,基板、2,第１導体層、3,第１誘電体層、 4,第２導体層、5,第２誘電体層、6,第３導体層
面図である。 1,基板、2,第１導体層、3,第１誘電体層、 4,第２導体層、5,第２誘電体層、6,第３導体層
Claims (1)
- 【請求項１】窒化アルミニウム基板に、フィラとして窒
化アルミニウム粉を含む厚膜ペーストを用いてなる層が
形成されたことを特徴とする高熱伝導性回路基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61053751A JPH0770798B2 (ja) | 1986-03-13 | 1986-03-13 | 高熱伝導性回路基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61053751A JPH0770798B2 (ja) | 1986-03-13 | 1986-03-13 | 高熱伝導性回路基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62211985A JPS62211985A (ja) | 1987-09-17 |
| JPH0770798B2 true JPH0770798B2 (ja) | 1995-07-31 |
Family
ID=12951512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61053751A Expired - Lifetime JPH0770798B2 (ja) | 1986-03-13 | 1986-03-13 | 高熱伝導性回路基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0770798B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2685806B2 (ja) * | 1988-05-30 | 1997-12-03 | 株式会社東芝 | 多層配線回路基板 |
| JP2765885B2 (ja) * | 1988-11-14 | 1998-06-18 | 新光電気工業株式会社 | 窒化アルミニウム回路基板及びその製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6276597A (ja) * | 1985-09-27 | 1987-04-08 | 日本電気株式会社 | 多層セラミツク配線基板 |
-
1986
- 1986-03-13 JP JP61053751A patent/JPH0770798B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62211985A (ja) | 1987-09-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |