JPH0825790B2 - 半導体素子パッケージ用ムライト焼結体およびその製造方法 - Google Patents
半導体素子パッケージ用ムライト焼結体およびその製造方法Info
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- JPH0825790B2 JPH0825790B2 JP59132786A JP13278684A JPH0825790B2 JP H0825790 B2 JPH0825790 B2 JP H0825790B2 JP 59132786 A JP59132786 A JP 59132786A JP 13278684 A JP13278684 A JP 13278684A JP H0825790 B2 JPH0825790 B2 JP H0825790B2
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- sintered body
- alumina
- weight
- semiconductor device
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-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/03—Use of materials for the substrate
- H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、大規模集積回路（略称LSI）などの半導体
素子を実装するための半導体素子パッケージ用基板およ
び多層配線基板に用いる半導体素子パッケージ用ムライ
ト焼結体およびその製造方法に関する。
素子を実装するための半導体素子パッケージ用基板およ
び多層配線基板に用いる半導体素子パッケージ用ムライ
ト焼結体およびその製造方法に関する。
従来技術 従来、LSIなどの半導体素子パッケージ用基板および
多層配線基板にはアルミナが広く用いられている。しか
しながら、半導体素子の大型化にともないアルミナの熱
膨張係数（70〜75×10-7/℃）とシリコンの熱膨張係数
（35×10-7/℃）との間に大きな差があることにより半
導体素子と回路基板との接合部に大きな熱応力が発生す
るという問題が生じていた。このために、半導体素子の
大きさが制限され、また大型の素子は基板に直接実装で
きないという欠点がある。
多層配線基板にはアルミナが広く用いられている。しか
しながら、半導体素子の大型化にともないアルミナの熱
膨張係数（70〜75×10-7/℃）とシリコンの熱膨張係数
（35×10-7/℃）との間に大きな差があることにより半
導体素子と回路基板との接合部に大きな熱応力が発生す
るという問題が生じていた。このために、半導体素子の
大きさが制限され、また大型の素子は基板に直接実装で
きないという欠点がある。
そこで熱膨張係数が比較的シリコンに近いムライト焼
結体を回路基板に用いることが考えられている。しかし
ながら、ムライトには従来出発原料としてカオリンなど
の粘土鉱物が用いられており高いα線放射量を示す。α
線放射量の多いムライト焼結体は半導体素子パッケージ
用の基板として、半導体メモリーに誤動作を起こさせる
という大きな欠点がある。特に高密度集積の半導体素子
の場合、少量のα線が素子にあたることにより高い確立
で誤動作を生じるようになる。
結体を回路基板に用いることが考えられている。しかし
ながら、ムライトには従来出発原料としてカオリンなど
の粘土鉱物が用いられており高いα線放射量を示す。α
線放射量の多いムライト焼結体は半導体素子パッケージ
用の基板として、半導体メモリーに誤動作を起こさせる
という大きな欠点がある。特に高密度集積の半導体素子
の場合、少量のα線が素子にあたることにより高い確立
で誤動作を生じるようになる。
発明が解決しようとする問題点 本発明者は上記の現状に鑑み鋭意研究の結果、出発原
料としてカオリンの場合のように天然鉱物をそのまま用
いるのではなく、市販の純粋化されたアルミナ（例え
ば、低ソーダアルミナ）およびシリカ粉末を用い、この
適当な組成量に対して少なくとも酸化マンガン（MnO2）
およびチタニア（TiO2）を含む焼結助剤の適当量を添加
し、これを一度で焼成することにより、熱膨張係数がシ
リコンに近い緻密なムライト焼結体が得られ、かつこの
ムライト焼結体はα線放射量が著しく低いことを知見し
た。
料としてカオリンの場合のように天然鉱物をそのまま用
いるのではなく、市販の純粋化されたアルミナ（例え
ば、低ソーダアルミナ）およびシリカ粉末を用い、この
適当な組成量に対して少なくとも酸化マンガン（MnO2）
およびチタニア（TiO2）を含む焼結助剤の適当量を添加
し、これを一度で焼成することにより、熱膨張係数がシ
リコンに近い緻密なムライト焼結体が得られ、かつこの
ムライト焼結体はα線放射量が著しく低いことを知見し
た。
発明の目的 本発明は熱膨張係数がシリコンに近く、緻密質であつ
て、かつα線放射量が0.2dph/cm2以下の半導体素子パッ
ケージ用ムライト焼結体およびその製造方法を提供する
ことを目的とする。
て、かつα線放射量が0.2dph/cm2以下の半導体素子パッ
ケージ用ムライト焼結体およびその製造方法を提供する
ことを目的とする。
問題点を解決するための手段 本発明の半導体素子パッケージ用ムライト焼結体は、
重量比が60:40乃至75:25の範囲で添加され、合量が90.0
〜97.0重量％のアルミナ（Al2O3）およびシリカ（Si
O2）と、少なくとも酸化マンガン（MnO2）およびチタニ
ア（TiO2）を含む3.0〜10.0重量％の焼結助剤とを含有
するとともに、α線放射量が0.2dph/cm2以下であるもの
である。なお焼結助剤として前記２種以外にクロミア
（Cr2O3）、酸化鉄（Fe2O3）または酸化コバルト（Co
O）から選ばれる１種以上を含めてそれらの合量が3.0〜
10.0重量％となるようにしてもよい。
重量比が60:40乃至75:25の範囲で添加され、合量が90.0
〜97.0重量％のアルミナ（Al2O3）およびシリカ（Si
O2）と、少なくとも酸化マンガン（MnO2）およびチタニ
ア（TiO2）を含む3.0〜10.0重量％の焼結助剤とを含有
するとともに、α線放射量が0.2dph/cm2以下であるもの
である。なお焼結助剤として前記２種以外にクロミア
（Cr2O3）、酸化鉄（Fe2O3）または酸化コバルト（Co
O）から選ばれる１種以上を含めてそれらの合量が3.0〜
10.0重量％となるようにしてもよい。
また、本発明においては出発原料としてカオリンなど
の粘土鉱物を用いることなくアルミナ（Al2O3）および
シリカ（SiO2）粉末合量が90.0〜97.0重量％と、少なく
とも酸化マンガン（MnO2）およびチタニア（TiO2）を含
む焼結助剤を3.0〜10.0重量％含有するように添加し、
これを仮焼などの前処理を行なうことなく一度で焼成す
るようにした半導体素子パッケージ用ムライト焼結体の
製造方法が提供される。焼結助剤として、前記２種以外
にクロミア（Cr2O3）、酸化鉄（Fe2O3）または酸化コバ
ルト（CoO）から選ばれる１種以上を添加するようにし
てもよい。
の粘土鉱物を用いることなくアルミナ（Al2O3）および
シリカ（SiO2）粉末合量が90.0〜97.0重量％と、少なく
とも酸化マンガン（MnO2）およびチタニア（TiO2）を含
む焼結助剤を3.0〜10.0重量％含有するように添加し、
これを仮焼などの前処理を行なうことなく一度で焼成す
るようにした半導体素子パッケージ用ムライト焼結体の
製造方法が提供される。焼結助剤として、前記２種以外
にクロミア（Cr2O3）、酸化鉄（Fe2O3）または酸化コバ
ルト（CoO）から選ばれる１種以上を添加するようにし
てもよい。
以下本発明を詳述する。第１図に一般に市販されてい
るムライト焼結体のα線放射量を回路基板用のアルミナ
焼成体と比較して示す。この図より明らかなように、ム
ライトは回路基板用のアルミナに比べ非常に高いα線放
射量を示していることが理解される。
るムライト焼結体のα線放射量を回路基板用のアルミナ
焼成体と比較して示す。この図より明らかなように、ム
ライトは回路基板用のアルミナに比べ非常に高いα線放
射量を示していることが理解される。
第２図は一般的にムライト焼結体を製造するために用
いられる出発原料のα線放射量を表わしたもので、カオ
リンなどの粘土鉱物が高いα線放射量を示していること
が理解される。これは粘土鉱物、特に堆積性の粘土鉱物
中にはその生成過程において多くのウラン，トリウムが
吸着されているためである。これに比べ従来より回路基
板用に使用されているアルミナ（Al2O3）およびシリカ
（SiO2）粉体は非常に低いα線放射量を示している。こ
れらの事実より、粘土鉱物を用いることなく、ムライト
の緻密な焼結体を得ることを目的に研究をすすめ有効な
焼結助剤を見出した。アルミナ（Al2O3）とシリカ（SiO
2）のみではムライトを焼結させることできず、焼結助
剤として少なくとも酸化マンガン（MnO2）およびチタニ
ア（TiO2）を含む焼結助剤を合量が3.0〜10.0重量％に
なるように添加することにより、比較的低い焼成温度で
緻密なムライト焼結体が得られる。これはこれらの酸化
物をアルミナ（Al2O3）およびシリカ（SiO2）に添加す
ることにより、アルミナ（Al2O3）の融点が下がり、ム
ライトの生成および焼結が比較的低温で行なわれるため
であると思われる。したがつてこの焼結助剤の添加量が
3.0重量％未満では緻密な焼結体が得られない。また、
この添加量が10.0重量％を超えると焼結体中のムライト
結晶の含有量が減少し、焼結粒界に多量の液相が生じ抗
折強度が劣化する。
いられる出発原料のα線放射量を表わしたもので、カオ
リンなどの粘土鉱物が高いα線放射量を示していること
が理解される。これは粘土鉱物、特に堆積性の粘土鉱物
中にはその生成過程において多くのウラン，トリウムが
吸着されているためである。これに比べ従来より回路基
板用に使用されているアルミナ（Al2O3）およびシリカ
（SiO2）粉体は非常に低いα線放射量を示している。こ
れらの事実より、粘土鉱物を用いることなく、ムライト
の緻密な焼結体を得ることを目的に研究をすすめ有効な
焼結助剤を見出した。アルミナ（Al2O3）とシリカ（SiO
2）のみではムライトを焼結させることできず、焼結助
剤として少なくとも酸化マンガン（MnO2）およびチタニ
ア（TiO2）を含む焼結助剤を合量が3.0〜10.0重量％に
なるように添加することにより、比較的低い焼成温度で
緻密なムライト焼結体が得られる。これはこれらの酸化
物をアルミナ（Al2O3）およびシリカ（SiO2）に添加す
ることにより、アルミナ（Al2O3）の融点が下がり、ム
ライトの生成および焼結が比較的低温で行なわれるため
であると思われる。したがつてこの焼結助剤の添加量が
3.0重量％未満では緻密な焼結体が得られない。また、
この添加量が10.0重量％を超えると焼結体中のムライト
結晶の含有量が減少し、焼結粒界に多量の液相が生じ抗
折強度が劣化する。
次に、アルミナ（Al2O3）とシリカ（SiO2）との比率
を順次変えた場合の熱膨張係数を調べたところ、アルミ
ナが増加するに従い熱膨張係数が大きくなることが分つ
た。これはアルミナの増加にともないムライトが生成す
る反応に際してアルミナが過剰となり、このアルミナの
結晶がムライト焼結体中に残存するためである。したが
つて、シリコンに近い熱膨張係数を有する半導体素子パ
ッケージ用ムライト焼結体を得るためにはアルミナ対シ
リカの比率が75/25以下でなければならない。また、ア
ルミナのシリカに対する割合が減少すると焼結性が悪く
なり、緻密な焼結体が得られず、このためアルミナとシ
リカの比率は60/40以上でなければならない。
を順次変えた場合の熱膨張係数を調べたところ、アルミ
ナが増加するに従い熱膨張係数が大きくなることが分つ
た。これはアルミナの増加にともないムライトが生成す
る反応に際してアルミナが過剰となり、このアルミナの
結晶がムライト焼結体中に残存するためである。したが
つて、シリコンに近い熱膨張係数を有する半導体素子パ
ッケージ用ムライト焼結体を得るためにはアルミナ対シ
リカの比率が75/25以下でなければならない。また、ア
ルミナのシリカに対する割合が減少すると焼結性が悪く
なり、緻密な焼結体が得られず、このためアルミナとシ
リカの比率は60/40以上でなければならない。
実施例 平均粒径２μｍの市販の低ソーダアルミナと、平均粒
径1.5μｍの硅石粉と、試薬１級の少なくとも酸化マン
ガン（MnO2）およびチタニア（TiO2）を含み、その他に
クロミア（Cr2O3）、酸化鉄（Fe2O3）または酸化コバル
ト（CoO）を加えた焼結助剤とを使用し、焼結体が、第
１表に示す試料１〜7,10〜17の組成範囲を有するように
秤量し、これをアルミナ製の混合ポツト中に入れ、アル
ミナボールと共にメタノール中で48時間混合粉砕した。
得られたスラリーを電気乾燥器で70℃を10時間保つて乾
燥し、５重量％のパラフィンワックスを四塩化炭素に溶
解して加え、乾燥後40メッシュを通した。この粉末を1t
/cm2の圧力で成形し、1450℃〜1650℃の範囲の温度で３
時間大気中で焼成し、第１表に示す試料１〜7,10〜17を
得た。
径1.5μｍの硅石粉と、試薬１級の少なくとも酸化マン
ガン（MnO2）およびチタニア（TiO2）を含み、その他に
クロミア（Cr2O3）、酸化鉄（Fe2O3）または酸化コバル
ト（CoO）を加えた焼結助剤とを使用し、焼結体が、第
１表に示す試料１〜7,10〜17の組成範囲を有するように
秤量し、これをアルミナ製の混合ポツト中に入れ、アル
ミナボールと共にメタノール中で48時間混合粉砕した。
得られたスラリーを電気乾燥器で70℃を10時間保つて乾
燥し、５重量％のパラフィンワックスを四塩化炭素に溶
解して加え、乾燥後40メッシュを通した。この粉末を1t
/cm2の圧力で成形し、1450℃〜1650℃の範囲の温度で３
時間大気中で焼成し、第１表に示す試料１〜7,10〜17を
得た。
一方、試料８および９については上記原料に加えて市
販のカオリン（粉砕品）を全量の10重量％および30重量
％を添加したものとを出発原料として用いた。カオリン
の分析値よりアルミナ（Al2O3）およびシリカ（SiO2）
の含有量を算出し、これに市販の低ソーダアルミナおよ
び硅石粉を加えて、必要なアルミナとシリカ比率にあわ
せた。これに前記と同様の焼結助剤を加えたものをアル
ミナポット中で粉砕・混合した。得られたスラリーを電
気乾燥器で乾燥し、５重量％のパラフィンワックスを四
塩化炭素に溶解して加え、乾燥後40メッシュを通した。
この粉末を1t/cm2の圧力で成形し、1450℃〜1600℃の範
囲の温度で３時間大気中で焼成し、第１表に示す試料８
および９を得た。
販のカオリン（粉砕品）を全量の10重量％および30重量
％を添加したものとを出発原料として用いた。カオリン
の分析値よりアルミナ（Al2O3）およびシリカ（SiO2）
の含有量を算出し、これに市販の低ソーダアルミナおよ
び硅石粉を加えて、必要なアルミナとシリカ比率にあわ
せた。これに前記と同様の焼結助剤を加えたものをアル
ミナポット中で粉砕・混合した。得られたスラリーを電
気乾燥器で乾燥し、５重量％のパラフィンワックスを四
塩化炭素に溶解して加え、乾燥後40メッシュを通した。
この粉末を1t/cm2の圧力で成形し、1450℃〜1600℃の範
囲の温度で３時間大気中で焼成し、第１表に示す試料８
および９を得た。
得られた試料１〜17について吸水率をアルキメデス法
により、熱膨張係数を横型押し棒式熱膨張係数測定機に
より、またαカウント（α線放射量）をガスフロー比例
計数管方式によるα線検出機により測定した。これらの
結果を第１表に示した。尚試料１〜９のものは全てAl2O
3:SiO2＝70:30の組成比である。
により、熱膨張係数を横型押し棒式熱膨張係数測定機に
より、またαカウント（α線放射量）をガスフロー比例
計数管方式によるα線検出機により測定した。これらの
結果を第１表に示した。尚試料１〜９のものは全てAl2O
3:SiO2＝70:30の組成比である。
第１表から理解されるように、焼結助剤の添加量が3.
0重量％未満の試料１および２のものは充分に緻密化し
た焼結体が得られず、焼結助剤の添加量が10重量％を超
える試料７のものは充分な強度が得られなかつた。また
出発原料にカオリンを10重量％添加した試料８、30重量
％添加した試料９のものはαカウント（α線放射量）が
0.2dph/cm2を超えて著しく増大していることが理解され
る。さらにアルミナ（Al2O3）とシリカ（SiO2）との重
量比が60/40未満の試料10のものは充分に緻密化した焼
結体が得られず、重量比が75/25を超える試料14および1
5のものは熱膨張係数が54.3×10-7/℃以上と大きくなり
過ぎシリコンの熱膨張係数（35×10-7/℃）からその差
が大きくなる。
0重量％未満の試料１および２のものは充分に緻密化し
た焼結体が得られず、焼結助剤の添加量が10重量％を超
える試料７のものは充分な強度が得られなかつた。また
出発原料にカオリンを10重量％添加した試料８、30重量
％添加した試料９のものはαカウント（α線放射量）が
0.2dph/cm2を超えて著しく増大していることが理解され
る。さらにアルミナ（Al2O3）とシリカ（SiO2）との重
量比が60/40未満の試料10のものは充分に緻密化した焼
結体が得られず、重量比が75/25を超える試料14および1
5のものは熱膨張係数が54.3×10-7/℃以上と大きくなり
過ぎシリコンの熱膨張係数（35×10-7/℃）からその差
が大きくなる。
これに対し本発明の範囲内である試料３〜６、11〜1
3、16および17は何れも熱膨張係数が48.9×10-7/℃以下
とシリコンの熱膨張係数との差が小さくなりかつ緻密な
ムライト焼結体であり、αカウント（α線放射量）も0.
08dph/cm2以下と充分な値を示していることが理解され
る。
3、16および17は何れも熱膨張係数が48.9×10-7/℃以下
とシリコンの熱膨張係数との差が小さくなりかつ緻密な
ムライト焼結体であり、αカウント（α線放射量）も0.
08dph/cm2以下と充分な値を示していることが理解され
る。
【図面の簡単な説明】 第１図は一般に市販されているムライト焼結体のα線放
射量を回路基板用のアルミナ焼結体と比較したグラフ、
第２図は一般的にムライト焼結体を製造するために用い
られる出発原料のα線放射量を示すグラフである。
射量を回路基板用のアルミナ焼結体と比較したグラフ、
第２図は一般的にムライト焼結体を製造するために用い
られる出発原料のα線放射量を示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項１】重量比が60:40乃至75:25で、その合量が9
0.0〜97.0重量％のアルミナ（Al2O3）およびシリカ（Si
O2）と、少なくとも酸化マンガン（MnO2）およびチタニ
ア（TiO2）を含む3.0〜10.0重量％の焼結助剤とを含有
するとともに、α線放射量が0.2dph/cm2以下であること
を特徴とする半導体素子パッケージ用ムライト焼結体。 - 【請求項２】出発原料としてアルミナ（Al2O3）および
シリカ（SiO2）粉末を、重量比が60:40乃至75:25となる
ように添加混合した粉末90.0〜97.0重量％と、少なくと
も酸化マンガン（MnO2）およびチタニア（TiO2）を含む
焼結助剤3.0〜10.0重量％とからなる混合粉末を成形・
焼成し、α線放射量が0.2dph/cm2以下の焼結体を作製す
ることを特徴とする半導体素子パッケージ用ムライト焼
結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59132786A JPH0825790B2 (ja) | 1984-06-27 | 1984-06-27 | 半導体素子パッケージ用ムライト焼結体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59132786A JPH0825790B2 (ja) | 1984-06-27 | 1984-06-27 | 半導体素子パッケージ用ムライト焼結体およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6114166A JPS6114166A (ja) | 1986-01-22 |
| JPH0825790B2 true JPH0825790B2 (ja) | 1996-03-13 |
Family
ID=15089508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59132786A Expired - Fee Related JPH0825790B2 (ja) | 1984-06-27 | 1984-06-27 | 半導体素子パッケージ用ムライト焼結体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0825790B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63159254A (ja) * | 1986-12-23 | 1988-07-02 | 株式会社ニッカト− | ムライト質電気絶縁材料の製造法 |
| JPH0283255A (ja) * | 1988-09-21 | 1990-03-23 | Hitachi Ltd | ムライト系セラミツク材料を用いた多層回路板及び半導体モジュール |
| JP3273773B2 (ja) | 1999-08-12 | 2002-04-15 | イビデン株式会社 | 半導体製造・検査装置用セラミックヒータ、半導体製造・検査装置用静電チャックおよびウエハプローバ用チャックトップ |
| WO2002009171A1 (fr) * | 2000-07-25 | 2002-01-31 | Ibiden Co., Ltd. | Substrat ceramique pour appareil de fabrication/inspection de semi-conducteurs, element chauffant en ceramique, dispositif de retenue electrostatique sans attache et substrat pour testeur de tranches |
| EP2178112A3 (en) * | 2002-07-29 | 2011-08-24 | FUJIFILM Corporation | Solid-state imaging device and method of manufacturing the same |
| JP5575231B2 (ja) * | 2010-09-28 | 2014-08-20 | 京セラ株式会社 | ムライト質焼結体およびこれを用いた配線基板、並びにプローブカード |
| JP5634256B2 (ja) * | 2010-12-25 | 2014-12-03 | 京セラ株式会社 | プローブカード用セラミック配線基板およびこれを用いたプローブカード |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5673665A (en) * | 1979-11-14 | 1981-06-18 | Ngk Spark Plug Co | Low expansion high strength ceramic composition |
| JPS57191228A (en) * | 1981-05-19 | 1982-11-25 | Nippon Light Metal Co Ltd | Production of alumina of low alpha-raw dose |
-
1984
- 1984-06-27 JP JP59132786A patent/JPH0825790B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5673665A (en) * | 1979-11-14 | 1981-06-18 | Ngk Spark Plug Co | Low expansion high strength ceramic composition |
| JPS57191228A (en) * | 1981-05-19 | 1982-11-25 | Nippon Light Metal Co Ltd | Production of alumina of low alpha-raw dose |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6114166A (ja) | 1986-01-22 |
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