JPH10154767A - 配線基板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】絶縁基体と熱伝達層又は配線導体層の剥離、剥
離に伴うクラック及び該クラック進展による内部配線の
断線等を有効に防止し、熱を効果的に放散する、又は低
抵抗導体を有する高信頼性の配線基板を得る。 【解決手段】配線基板の絶縁基体が４０〜４００℃で８
〜１８ｐｐｍ／℃の線膨張率を、熱伝達層又は配線導体
層が同じく１０〜２０ｐｐｍ／℃を示し、その製造方法
として線膨張率が６〜１８ｐｐｍ／℃で、屈伏点が４０
０〜８００℃の結晶性ガラスを２０〜８０体積％、残部
が６ｐｐｍ／℃以上の線膨張率のフィラーとの混合物か
ら成る成形体に、低融点金属と非金属無機物との混合物
で熱伝達層又は配線導体層を形成後、非酸化性雰囲気
中、８５０℃を越え１３００℃未満の温度で絶縁基体と
焼成一体化する。
離に伴うクラック及び該クラック進展による内部配線の
断線等を有効に防止し、熱を効果的に放散する、又は低
抵抗導体を有する高信頼性の配線基板を得る。 【解決手段】配線基板の絶縁基体が４０〜４００℃で８
〜１８ｐｐｍ／℃の線膨張率を、熱伝達層又は配線導体
層が同じく１０〜２０ｐｐｍ／℃を示し、その製造方法
として線膨張率が６〜１８ｐｐｍ／℃で、屈伏点が４０
０〜８００℃の結晶性ガラスを２０〜８０体積％、残部
が６ｐｐｍ／℃以上の線膨張率のフィラーとの混合物か
ら成る成形体に、低融点金属と非金属無機物との混合物
で熱伝達層又は配線導体層を形成後、非酸化性雰囲気
中、８５０℃を越え１３００℃未満の温度で絶縁基体と
焼成一体化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子が収容
搭載される半導体素子収納用パッケージや、半導体素子
の他にコンデンサや抵抗体等の各種電子部品が搭載され
る混成集積回路装置等に好適な配線基板及びその製造方
法に関するものである。
搭載される半導体素子収納用パッケージや、半導体素子
の他にコンデンサや抵抗体等の各種電子部品が搭載され
る混成集積回路装置等に好適な配線基板及びその製造方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体素子収納用パッケージや混
成集積回路装置等に用いられる配線基板は、一般にアル
ミナ質焼結体等の電気絶縁性のセラミック焼結体から成
る絶縁基体を用い、その上面の略中央部に設けた凹部周
辺から下面に、あるいはその内部及び表面に、タングス
テン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）等
の高融点金属から成る複数の配線導体を配設するととも
に、各配線導体を絶縁基体内に設けた前記同様の高融点
金属から成るスルーホール導体で接続した構造を成して
いる。
成集積回路装置等に用いられる配線基板は、一般にアル
ミナ質焼結体等の電気絶縁性のセラミック焼結体から成
る絶縁基体を用い、その上面の略中央部に設けた凹部周
辺から下面に、あるいはその内部及び表面に、タングス
テン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）等
の高融点金属から成る複数の配線導体を配設するととも
に、各配線導体を絶縁基体内に設けた前記同様の高融点
金属から成るスルーホール導体で接続した構造を成して
いる。
【０００３】そして、前記構成の配線基板は、例えば半
導体素子収納用パッケージでは、その絶縁基体の凹部底
面に半導体素子をロウ材等の接着剤を介して接着固定す
るとともに、半導体素子の各電極を凹部周辺に位置する
配線導体にボンディングワイヤを介して電気的に接続
し、セラミックス等から成る蓋体を前記凹部を塞ぐよう
に前記接着剤と同様の封止剤を介して接合し、絶縁基体
の凹部内に半導体素子を気密に収容することにより最終
製品としての半導体装置となっている。
導体素子収納用パッケージでは、その絶縁基体の凹部底
面に半導体素子をロウ材等の接着剤を介して接着固定す
るとともに、半導体素子の各電極を凹部周辺に位置する
配線導体にボンディングワイヤを介して電気的に接続
し、セラミックス等から成る蓋体を前記凹部を塞ぐよう
に前記接着剤と同様の封止剤を介して接合し、絶縁基体
の凹部内に半導体素子を気密に収容することにより最終
製品としての半導体装置となっている。
【０００４】かかる従来の配線基板では半導体素子や抵
抗体等に代表されるパワー素子で発生した熱を放熱する
ために、銅（Ｃｕ）等の金属製ヒートシンクが配線基板
に接合され、その上にパワー素子が搭載されているが、
過渡的な熱抵抗を下げるにはヒートシンクを大型化する
必要があり、実装体積が増加するとともにコストアップ
を招き、一方、定常的な熱抵抗を低減するにはヒートシ
ンク厚みを薄くすれば良いが、これは過渡的な熱抵抗の
低減と相反することになる。
抗体等に代表されるパワー素子で発生した熱を放熱する
ために、銅（Ｃｕ）等の金属製ヒートシンクが配線基板
に接合され、その上にパワー素子が搭載されているが、
過渡的な熱抵抗を下げるにはヒートシンクを大型化する
必要があり、実装体積が増加するとともにコストアップ
を招き、一方、定常的な熱抵抗を低減するにはヒートシ
ンク厚みを薄くすれば良いが、これは過渡的な熱抵抗の
低減と相反することになる。
【０００５】また、従来の配線基板は、配線導体及びス
ルーホール導体を形成するＷ、Ｍｏ等の電気抵抗値が４
〜８×１０-6Ω・ｃｍと極めて高く、配線間の電気抵抗
値が小さいことが要求されるような配線基板には適用で
きなかった。
ルーホール導体を形成するＷ、Ｍｏ等の電気抵抗値が４
〜８×１０-6Ω・ｃｍと極めて高く、配線間の電気抵抗
値が小さいことが要求されるような配線基板には適用で
きなかった。
【０００６】従って、近年の高密度化、小型化の要求の
高い各種制御機器や情報通信機器等をはじめとする各種
用途に要求されている熱抵抗の低減、及び配線導体のよ
り低抵抗化に応えることができなかった。
高い各種制御機器や情報通信機器等をはじめとする各種
用途に要求されている熱抵抗の低減、及び配線導体のよ
り低抵抗化に応えることができなかった。
【０００７】一方、近年の半導体素子等の高速・高周波
数化の要求に対応するためには、配線基板を構成する絶
縁基体としては、アルミナ質焼結体よりも電気的特性に
優れたガラス質セラミック焼結体が提案されており、該
ガラス質セラミック焼結体を配線基板用の絶縁基体とし
た場合、一般的にガラス質セラミック焼結体は熱伝導率
等の熱的特性が劣っているため、前記パワー素子で発生
した熱を放散するためには、金属製のヒートシンク等を
設ける必要性は更に高くなっている。
数化の要求に対応するためには、配線基板を構成する絶
縁基体としては、アルミナ質焼結体よりも電気的特性に
優れたガラス質セラミック焼結体が提案されており、該
ガラス質セラミック焼結体を配線基板用の絶縁基体とし
た場合、一般的にガラス質セラミック焼結体は熱伝導率
等の熱的特性が劣っているため、前記パワー素子で発生
した熱を放散するためには、金属製のヒートシンク等を
設ける必要性は更に高くなっている。
【０００８】そこで係る問題を解決する手段として、半
導体素子で発生した熱を該半導体素子が搭載される領域
の絶縁層に配置された熱伝達用導体を通して放熱する多
層配線基板や、絶縁基体としてガラス質セラミック焼結
体等の低温で焼成可能なセラミック焼結体を用い、前記
高融点金属よりも熱伝導率が高く、電気抵抗値が低い銀
（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）等の低融点金属を熱伝達層として
充填した配線基板や、あるいは前記低融点金属を絶縁基
体中に形成された配線用空間部に充填した配線基板が提
案されている（特開平７−１６２１５７号公報、特開平
５−２１６３５号公報参照）。
導体素子で発生した熱を該半導体素子が搭載される領域
の絶縁層に配置された熱伝達用導体を通して放熱する多
層配線基板や、絶縁基体としてガラス質セラミック焼結
体等の低温で焼成可能なセラミック焼結体を用い、前記
高融点金属よりも熱伝導率が高く、電気抵抗値が低い銀
（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）等の低融点金属を熱伝達層として
充填した配線基板や、あるいは前記低融点金属を絶縁基
体中に形成された配線用空間部に充填した配線基板が提
案されている（特開平７−１６２１５７号公報、特開平
５−２１６３５号公報参照）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記提
案では絶縁基体としてガラス質セラミック焼結体を用
い、前記熱伝達層あるいは配線導体層として低抵抗の低
融点金属を充填することから、前記ガラス質セラミック
焼結体の線膨張率が４．０〜６．０×１０-6／℃である
のに対して、熱伝達層あるいは配線導体層を形成するＡ
ｇやＣｕ等の低融点金属の線膨張率は１８．０〜２２．
０×１０-6／℃と大きく相違する。
案では絶縁基体としてガラス質セラミック焼結体を用
い、前記熱伝達層あるいは配線導体層として低抵抗の低
融点金属を充填することから、前記ガラス質セラミック
焼結体の線膨張率が４．０〜６．０×１０-6／℃である
のに対して、熱伝達層あるいは配線導体層を形成するＡ
ｇやＣｕ等の低融点金属の線膨張率は１８．０〜２２．
０×１０-6／℃と大きく相違する。
【００１０】従って、ＣｕやＡｇ等の低融点金属を用い
て前記配線基板を作製すると、絶縁基体と熱伝達層ある
いは配線導体層の線膨張率の相違に起因する熱応力が発
生するとともに、該応力が配線基板内に残留し、熱伝達
層あるいは配線導体層と絶縁基体間で剥離が生じたり、
その剥離に伴うクラックの発生及び該クラックの進展に
より内部配線を断線したり、ひいては絶縁基体自体にク
ラックを発生させたり、配線基板全体に反り変形を与え
たりする等の課題があった。
て前記配線基板を作製すると、絶縁基体と熱伝達層ある
いは配線導体層の線膨張率の相違に起因する熱応力が発
生するとともに、該応力が配線基板内に残留し、熱伝達
層あるいは配線導体層と絶縁基体間で剥離が生じたり、
その剥離に伴うクラックの発生及び該クラックの進展に
より内部配線を断線したり、ひいては絶縁基体自体にク
ラックを発生させたり、配線基板全体に反り変形を与え
たりする等の課題があった。
【００１１】
【発明の目的】本発明は前記課題を解消せんとして成さ
れたもので、その目的は、絶縁基体と該絶縁基体に一体
化した低融点金属を主成分とする熱伝達層あるいは配線
導体層との剥離や、その剥離に伴うクラックの発生及び
該クラックの進展による内部配線の断線、更には絶縁基
体自体のクラックの発生等を有効に防止するとともに、
パワー素子で発生した熱を効果的に放散することがで
き、配線導体の低抵抗化を可能とした信頼性の高い配線
基板とその製造方法を提供することにある。
れたもので、その目的は、絶縁基体と該絶縁基体に一体
化した低融点金属を主成分とする熱伝達層あるいは配線
導体層との剥離や、その剥離に伴うクラックの発生及び
該クラックの進展による内部配線の断線、更には絶縁基
体自体のクラックの発生等を有効に防止するとともに、
パワー素子で発生した熱を効果的に放散することがで
き、配線導体の低抵抗化を可能とした信頼性の高い配線
基板とその製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、前述のよ
うな剥離やクラック発生という課題についてその原因に
ついて鋭意検討した結果、配線基板を構成する絶縁基体
と熱伝達層あるいは配線導体層の線膨張率を特定範囲に
制限した結果、剥離やクラック等の欠陥のない低抵抗化
が実現できる配線基板を得られることが分かった。
うな剥離やクラック発生という課題についてその原因に
ついて鋭意検討した結果、配線基板を構成する絶縁基体
と熱伝達層あるいは配線導体層の線膨張率を特定範囲に
制限した結果、剥離やクラック等の欠陥のない低抵抗化
が実現できる配線基板を得られることが分かった。
【００１３】即ち、本発明の配線基板は、４０〜４００
℃における線膨張率が８〜１８ｐｐｍ／℃である絶縁基
体のパワー素子が搭載される領域に、低融点金属と非金
属無機物から成る４０〜４００℃における線膨張率が１
０〜２０ｐｐｍ／℃の熱伝達層を配設したことを特徴と
するものである。
℃における線膨張率が８〜１８ｐｐｍ／℃である絶縁基
体のパワー素子が搭載される領域に、低融点金属と非金
属無機物から成る４０〜４００℃における線膨張率が１
０〜２０ｐｐｍ／℃の熱伝達層を配設したことを特徴と
するものである。
【００１４】また、本発明の他の配線基板は、絶縁基体
に配線導体層を一体的に形成して成るもので、配線基板
を構成する絶縁基体が４０〜４００℃において線膨張率
が８〜１８ｐｐｍ／℃を示し、４０〜４００℃における
線膨張率が１０〜２０ｐｐｍ／℃である低融点金属と非
金属無機物から成る配線導体層を一体化したことを特徴
とするものである。
に配線導体層を一体的に形成して成るもので、配線基板
を構成する絶縁基体が４０〜４００℃において線膨張率
が８〜１８ｐｐｍ／℃を示し、４０〜４００℃における
線膨張率が１０〜２０ｐｐｍ／℃である低融点金属と非
金属無機物から成る配線導体層を一体化したことを特徴
とするものである。
【００１５】更に、本発明の配線基板の製造方法は、４
０〜４００℃における線膨張率が６〜１８ｐｐｍ／℃を
示し、屈伏点が４００〜８００℃を示す結晶性ガラスを
２０〜８０体積％と、残部に４０〜４００℃における線
膨張率が６ｐｐｍ／℃以上を示すフィラーを混合し、該
混合物から成る成形体の所定位置に低融点金属と非金属
無機物との混合物を充填あるいは埋設する等の手段によ
り形成した熱伝達層、あるいは配線導体層を設けた後、
非酸化性雰囲気中、８５０℃を越え、１３００℃未満の
温度範囲で焼成して絶縁基体と熱伝達層あるいは配線導
体層を一体化することを特徴とするものである。
０〜４００℃における線膨張率が６〜１８ｐｐｍ／℃を
示し、屈伏点が４００〜８００℃を示す結晶性ガラスを
２０〜８０体積％と、残部に４０〜４００℃における線
膨張率が６ｐｐｍ／℃以上を示すフィラーを混合し、該
混合物から成る成形体の所定位置に低融点金属と非金属
無機物との混合物を充填あるいは埋設する等の手段によ
り形成した熱伝達層、あるいは配線導体層を設けた後、
非酸化性雰囲気中、８５０℃を越え、１３００℃未満の
温度範囲で焼成して絶縁基体と熱伝達層あるいは配線導
体層を一体化することを特徴とするものである。
【００１６】
【作用】本発明の配線基板及びその製造方法は、配線基
板を構成する絶縁基体が４０〜４００℃において８〜１
８ｐｐｍ／℃の線膨張率を示し、熱伝達層あるいは配線
導体層が４０〜４００℃における線膨張率が１０〜２０
ｐｐｍ／℃を示すものから成ること、また、その製造方
法としては、４０〜４００℃における線膨張率が６〜１
８ｐｐｍ／℃を示し、屈伏点が４００〜８００℃を示す
結晶性ガラスを２０〜８０体積％と、４０〜４００℃に
おける線膨張率が６ｐｐｍ／℃以上を示すフィラーを２
０〜８０体積％の割合で混合し、該混合物から成る成形
体に低融点金属と非金属無機物から成る熱伝達層あるい
は配線導体層を形成した後、非酸化性雰囲気中、８５０
℃を越え、１３００℃未満の温度で焼成して絶縁基体と
熱伝達層あるいは配線導体層を一体化することから、前
記熱伝達層あるいは配線導体層と、絶縁基体の線膨張率
の整合性が図られ、絶縁基体と熱伝達層あるいは配線導
体層の剥離や、その剥離に伴うクラックの発生及び該ク
ラックの進展による内部配線の断線、更には絶縁基体自
体へのクラックの発生を有効に防止でき、配線導体が絶
縁基体に強固に取着されるようになるとともに、配線基
板の低抵抗化が可能になるものである。
板を構成する絶縁基体が４０〜４００℃において８〜１
８ｐｐｍ／℃の線膨張率を示し、熱伝達層あるいは配線
導体層が４０〜４００℃における線膨張率が１０〜２０
ｐｐｍ／℃を示すものから成ること、また、その製造方
法としては、４０〜４００℃における線膨張率が６〜１
８ｐｐｍ／℃を示し、屈伏点が４００〜８００℃を示す
結晶性ガラスを２０〜８０体積％と、４０〜４００℃に
おける線膨張率が６ｐｐｍ／℃以上を示すフィラーを２
０〜８０体積％の割合で混合し、該混合物から成る成形
体に低融点金属と非金属無機物から成る熱伝達層あるい
は配線導体層を形成した後、非酸化性雰囲気中、８５０
℃を越え、１３００℃未満の温度で焼成して絶縁基体と
熱伝達層あるいは配線導体層を一体化することから、前
記熱伝達層あるいは配線導体層と、絶縁基体の線膨張率
の整合性が図られ、絶縁基体と熱伝達層あるいは配線導
体層の剥離や、その剥離に伴うクラックの発生及び該ク
ラックの進展による内部配線の断線、更には絶縁基体自
体へのクラックの発生を有効に防止でき、配線導体が絶
縁基体に強固に取着されるようになるとともに、配線基
板の低抵抗化が可能になるものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の配線基板及びその
製造方法を詳述する。本発明の配線基板は、パワー素子
が搭載される領域に低融点金属と非金属無機物から成る
熱伝達層あるいは配線導体層を一体化した絶縁基体が、
４０〜４００℃において８〜１８ｐｐｍ／℃の線膨張率
を示し、前記熱伝達層あるいは配線導体層が４０〜４０
０℃における線膨張率として１０〜２０ｐｐｍ／℃を示
すものである。
製造方法を詳述する。本発明の配線基板は、パワー素子
が搭載される領域に低融点金属と非金属無機物から成る
熱伝達層あるいは配線導体層を一体化した絶縁基体が、
４０〜４００℃において８〜１８ｐｐｍ／℃の線膨張率
を示し、前記熱伝達層あるいは配線導体層が４０〜４０
０℃における線膨張率として１０〜２０ｐｐｍ／℃を示
すものである。
【００１８】また、その製造方法は、４０〜４００℃に
おける線膨張率が６〜１８ｐｐｍ／℃を示し、屈伏点が
４００〜８００℃を示す結晶性ガラスを２０〜８０体積
％と、４０〜４００℃における線膨張率が６ｐｐｍ／℃
以上を示すフィラーを２０〜８０体積％の割合で混合
し、該混合物から成る成形体に低融点金属と非金属無機
物から成る熱伝達層あるいは配線導体層を形成した後、
非酸化性雰囲気中、８５０℃を越え、１３００℃未満の
温度で焼成して絶縁基体と厚さが５０μｍ以上の熱伝達
層あるいは配線導体層を一体化するものである。
おける線膨張率が６〜１８ｐｐｍ／℃を示し、屈伏点が
４００〜８００℃を示す結晶性ガラスを２０〜８０体積
％と、４０〜４００℃における線膨張率が６ｐｐｍ／℃
以上を示すフィラーを２０〜８０体積％の割合で混合
し、該混合物から成る成形体に低融点金属と非金属無機
物から成る熱伝達層あるいは配線導体層を形成した後、
非酸化性雰囲気中、８５０℃を越え、１３００℃未満の
温度で焼成して絶縁基体と厚さが５０μｍ以上の熱伝達
層あるいは配線導体層を一体化するものである。
【００１９】本発明において前記配線基板を構成する絶
縁基体は、４０〜４００℃における線膨張率が８ｐｐｍ
／℃未満であると、該配線基板を他のプリント配線基板
等へ実装する、いわゆる二次実装を行う際に該プリント
配線基板と前記配線基板との線膨張差が大となり、例え
ば温度サイクル等の負荷を受けた場合、前記配線基板の
破壊やプリント配線基板との接合部の剥離等が発生する
恐れがある。
縁基体は、４０〜４００℃における線膨張率が８ｐｐｍ
／℃未満であると、該配線基板を他のプリント配線基板
等へ実装する、いわゆる二次実装を行う際に該プリント
配線基板と前記配線基板との線膨張差が大となり、例え
ば温度サイクル等の負荷を受けた場合、前記配線基板の
破壊やプリント配線基板との接合部の剥離等が発生する
恐れがある。
【００２０】一方、前記線膨張率が１８ｐｐｍ／℃を越
えると、前記配線基板の絶縁基体と一体化した熱伝達層
あるいは配線導体層との線膨張率の整合性が得られず、
該配線基板を構成する絶縁基体にクラック等の破壊を生
じてしまう。
えると、前記配線基板の絶縁基体と一体化した熱伝達層
あるいは配線導体層との線膨張率の整合性が得られず、
該配線基板を構成する絶縁基体にクラック等の破壊を生
じてしまう。
【００２１】従って、本発明の絶縁基体の４０〜４００
℃における線膨張率は、８〜１８ｐｐｍ／℃に特定さ
れ、特に前記熱伝達層あるいは配線導体層との線膨張率
の整合性という点では、１３〜１６ｐｐｍ／℃が好適で
ある。
℃における線膨張率は、８〜１８ｐｐｍ／℃に特定さ
れ、特に前記熱伝達層あるいは配線導体層との線膨張率
の整合性という点では、１３〜１６ｐｐｍ／℃が好適で
ある。
【００２２】また、前記熱伝達層あるいは配線導体層と
しては、例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｕ等の低
抵抗の低融点金属と、ＳｉＯ2 系化合物やＡｌ2 Ｏ3 系
化合物、炭酸塩、あるいは屈伏点が７００℃以上の各種
ガラス等の無機成分との複合体から成るものが挙げられ
るが、前記絶縁基体の線膨張率との整合性の点から、Ｃ
ｕ又はＡｇと無機成分としてシリカやムライト、カオリ
ン、アルミナ、コージェライト、炭酸リチウム、炭酸カ
ルシウム、炭酸マグネシウムのいずれかとの複合体から
成り、４０〜４００℃における線膨張率が１０〜２０ｐ
ｐｍ／℃であるものに限定される。
しては、例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｕ等の低
抵抗の低融点金属と、ＳｉＯ2 系化合物やＡｌ2 Ｏ3 系
化合物、炭酸塩、あるいは屈伏点が７００℃以上の各種
ガラス等の無機成分との複合体から成るものが挙げられ
るが、前記絶縁基体の線膨張率との整合性の点から、Ｃ
ｕ又はＡｇと無機成分としてシリカやムライト、カオリ
ン、アルミナ、コージェライト、炭酸リチウム、炭酸カ
ルシウム、炭酸マグネシウムのいずれかとの複合体から
成り、４０〜４００℃における線膨張率が１０〜２０ｐ
ｐｍ／℃であるものに限定される。
【００２３】更に、前記配線導体層は、低抵抗の低融点
金属を主成分とするものではあるが、配線導体の低抵抗
化という点からはその厚さが５０μｍ以上であるものが
より望ましい。
金属を主成分とするものではあるが、配線導体の低抵抗
化という点からはその厚さが５０μｍ以上であるものが
より望ましい。
【００２４】一方、前記絶縁基体を成す原料としての結
晶性ガラスは、後述するフィラーとの線膨張率の差を小
さくして焼結体の強度を高く維持するために、４０〜４
００℃における線膨張率が６〜１８ｐｐｍ／℃、特に７
〜１３ｐｐｍ／℃であることが望ましく、それらの点か
らは結晶性ガラスとしては５〜３０重量％のＬｉ2 Ｏを
含有したリチウム珪酸ガラスであることが望ましい。
晶性ガラスは、後述するフィラーとの線膨張率の差を小
さくして焼結体の強度を高く維持するために、４０〜４
００℃における線膨張率が６〜１８ｐｐｍ／℃、特に７
〜１３ｐｐｍ／℃であることが望ましく、それらの点か
らは結晶性ガラスとしては５〜３０重量％のＬｉ2 Ｏを
含有したリチウム珪酸ガラスであることが望ましい。
【００２５】また、前記結晶性ガラスの屈伏点は、後述
するフィラーとの混合物を成形する際に用いた各種有機
物系バインダーを効率良く除去するとともに、絶縁基体
と同時焼成する前記熱伝達層あるいは配線導体層との焼
成条件を合わせる必要があり、前記屈伏点が４００℃未
満では結晶性ガラスはより低温で焼結が開始されてしま
い、焼結開始温度が６００〜８００℃である前記複合体
の熱伝達層あるいは配線導体層と同時焼成できない。
するフィラーとの混合物を成形する際に用いた各種有機
物系バインダーを効率良く除去するとともに、絶縁基体
と同時焼成する前記熱伝達層あるいは配線導体層との焼
成条件を合わせる必要があり、前記屈伏点が４００℃未
満では結晶性ガラスはより低温で焼結が開始されてしま
い、焼結開始温度が６００〜８００℃である前記複合体
の熱伝達層あるいは配線導体層と同時焼成できない。
【００２６】更に、成形体の緻密化が低温で開始される
ために前記バインダーが分解揮散できなくなり、バイン
ダー成分が残留して特性に影響を及ぼす結果となる。
ために前記バインダーが分解揮散できなくなり、バイン
ダー成分が残留して特性に影響を及ぼす結果となる。
【００２７】一方、前記屈伏点が８００℃を越えると結
晶性ガラスの量を多くしないと焼結し難くなるため、高
価な結晶性ガラスを大量に必要とすることから、焼結体
のコストアップを招き望ましくない。
晶性ガラスの量を多くしないと焼結し難くなるため、高
価な結晶性ガラスを大量に必要とすることから、焼結体
のコストアップを招き望ましくない。
【００２８】従って、結晶性ガラスの屈伏点は４００〜
８００℃に限定され、特に前記熱伝達層あるいは配線導
体層と同時焼成するという点からは４００〜６５０℃が
より好ましい。
８００℃に限定され、特に前記熱伝達層あるいは配線導
体層と同時焼成するという点からは４００〜６５０℃が
より好ましい。
【００２９】前記特性を満足する結晶性ガラスとして
は、例えば、ＳｉＯ2 −ＭｇＯ、ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3
−Ｎａ2 Ｏ、ＳｉＯ2 −ＭｇＯ−ＣａＯ、ＳｉＯ2 −Ａ
ｌ2 Ｏ3 −Ｌｉ2 Ｏ、ＳｉＯ2 −ＭｇＯ−Ｌｉ2 Ｏ、Ｓ
ｉＯ2 −ＺｎＯ−Ｌｉ2 Ｏ、ＳｉＯ2 −ＭｇＯ−Ｂａ
Ｏ、ＳｉＯ2 −ＢａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 −Ｂ2 Ｏ3 、ＳｉＯ
2−Ｎａ2 Ｏ−Ｐ2 Ｏ5 −ＣａＯ、ＳｉＯ2 −Ｎａ2 Ｏ
−Ａｌ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 −ＺｎＯ、ＳｉＯ2 −ＢａＯ−
Ａｌ2 Ｏ3 −ＭｇＯ−ＴｉＯ2 −ＺｒＯ2 、ＳｉＯ2 −
Ａｌ2 Ｏ3 −ＢａＯ−Ｎａ2 Ｏ、ＳｉＯ2 −Ｌｉ2 Ｏ−
Ａｌ2 Ｏ3 −Ｋ2 Ｏ−Ｐ2 Ｏ5 −ＺｎＯ、ＳｉＯ2 −Ａ
ｌ2 Ｏ3 −ＣａＯ−Ｂ2 Ｏ3 −Ｎａ2 Ｏ等の組成物が挙
げられる。
は、例えば、ＳｉＯ2 −ＭｇＯ、ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3
−Ｎａ2 Ｏ、ＳｉＯ2 −ＭｇＯ−ＣａＯ、ＳｉＯ2 −Ａ
ｌ2 Ｏ3 −Ｌｉ2 Ｏ、ＳｉＯ2 −ＭｇＯ−Ｌｉ2 Ｏ、Ｓ
ｉＯ2 −ＺｎＯ−Ｌｉ2 Ｏ、ＳｉＯ2 −ＭｇＯ−Ｂａ
Ｏ、ＳｉＯ2 −ＢａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 −Ｂ2 Ｏ3 、ＳｉＯ
2−Ｎａ2 Ｏ−Ｐ2 Ｏ5 −ＣａＯ、ＳｉＯ2 −Ｎａ2 Ｏ
−Ａｌ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 −ＺｎＯ、ＳｉＯ2 −ＢａＯ−
Ａｌ2 Ｏ3 −ＭｇＯ−ＴｉＯ2 −ＺｒＯ2 、ＳｉＯ2 −
Ａｌ2 Ｏ3 −ＢａＯ−Ｎａ2 Ｏ、ＳｉＯ2 −Ｌｉ2 Ｏ−
Ａｌ2 Ｏ3 −Ｋ2 Ｏ−Ｐ2 Ｏ5 −ＺｎＯ、ＳｉＯ2 −Ａ
ｌ2 Ｏ3 −ＣａＯ−Ｂ2 Ｏ3 −Ｎａ2 Ｏ等の組成物が挙
げられる。
【００３０】また、前記絶縁基体を成す他方の原料であ
るフィラー成分は、その線膨張率が６ｐｐｍ／℃未満で
は絶縁基体を成す焼結体の線膨張率を８〜１８ｐｐｍ／
℃にすることが困難となることから、例えば、クリスト
バライト（ＳｉＯ2 ）、クォーツ（ＳｉＯ2 ）、トリジ
マイト（ＳｉＯ2 ）、フォルステライト（２ＭｇＯ・Ｓ
ｉＯ2 ）、スピネル（ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ）、ワラスト
ナイト（ＣａＯ・ＳｉＯ2 ）、ネフェリン（Ｎａ2 Ｏ・
Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2 ）、マグネシア（ＭｇＯ）、アル
ミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、セルシアン（ＢａＯ・Ａｌ2 Ｏ3
・２ＳｉＯ2 ）、Ｂ2 Ｏ3 ・２ＭｇＯ・２ＳｉＯ2 、ガ
ーナイト（ＺｎＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ）、雲母等が挙げられ
る。
るフィラー成分は、その線膨張率が６ｐｐｍ／℃未満で
は絶縁基体を成す焼結体の線膨張率を８〜１８ｐｐｍ／
℃にすることが困難となることから、例えば、クリスト
バライト（ＳｉＯ2 ）、クォーツ（ＳｉＯ2 ）、トリジ
マイト（ＳｉＯ2 ）、フォルステライト（２ＭｇＯ・Ｓ
ｉＯ2 ）、スピネル（ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ）、ワラスト
ナイト（ＣａＯ・ＳｉＯ2 ）、ネフェリン（Ｎａ2 Ｏ・
Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2 ）、マグネシア（ＭｇＯ）、アル
ミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、セルシアン（ＢａＯ・Ａｌ2 Ｏ3
・２ＳｉＯ2 ）、Ｂ2 Ｏ3 ・２ＭｇＯ・２ＳｉＯ2 、ガ
ーナイト（ＺｎＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ）、雲母等が挙げられ
る。
【００３１】一方、本発明の絶縁基体を構成する焼結体
は、２０〜８０体積％を占める結晶性ガラスと、残部が
フィラーから成る成形体を焼成して成るものである。
は、２０〜８０体積％を占める結晶性ガラスと、残部が
フィラーから成る成形体を焼成して成るものである。
【００３２】従って、前記結晶性ガラスの量が２０体積
％より少ないと液相焼結することができず、高温で焼成
することが必要となり、前記熱伝達層あるいは配線導体
層と同時焼成すると該熱伝達層あるいは配線導体層が溶
融してしまう。
％より少ないと液相焼結することができず、高温で焼成
することが必要となり、前記熱伝達層あるいは配線導体
層と同時焼成すると該熱伝達層あるいは配線導体層が溶
融してしまう。
【００３３】また、８０体積％を越えると焼結体の特性
が結晶性ガラスの特性に大きく依存してしまい、材料特
性の制御が困難になるとともに、焼結開始温度が低くな
るためにバインダーが残存するという問題が生じる他、
高価な結晶性ガラスの配合量が増すことから原料コスト
が上昇し、引いては焼結体のコストも上昇することにな
る。
が結晶性ガラスの特性に大きく依存してしまい、材料特
性の制御が困難になるとともに、焼結開始温度が低くな
るためにバインダーが残存するという問題が生じる他、
高価な結晶性ガラスの配合量が増すことから原料コスト
が上昇し、引いては焼結体のコストも上昇することにな
る。
【００３４】更に、前記結晶性ガラスは、その屈伏点に
応じて前記フィラーの量を適宜調整することが望まし
く、結晶性ガラスの屈伏点が４００〜６５０℃と低い場
合、低温での焼結性が高まるためフィラーの含有量は５
０〜８０体積％と比較的多く配合することができる。
応じて前記フィラーの量を適宜調整することが望まし
く、結晶性ガラスの屈伏点が４００〜６５０℃と低い場
合、低温での焼結性が高まるためフィラーの含有量は５
０〜８０体積％と比較的多く配合することができる。
【００３５】これに対して、結晶性ガラスの屈伏点が６
５０〜８００℃と高い場合、焼結性が低下するためフィ
ラーの含有量は２０〜５０体積％と比較的少なく配合す
ることが望ましい。
５０〜８００℃と高い場合、焼結性が低下するためフィ
ラーの含有量は２０〜５０体積％と比較的少なく配合す
ることが望ましい。
【００３６】本発明において用いる結晶性ガラスは、フ
ィラー無添加では収縮開始温度が７００℃以下となり、
８５０℃以上では溶融してしまい、前記熱伝達層あるい
は配線導体層を同時焼成して形成することができない。
ィラー無添加では収縮開始温度が７００℃以下となり、
８５０℃以上では溶融してしまい、前記熱伝達層あるい
は配線導体層を同時焼成して形成することができない。
【００３７】しかし、フィラーを２０〜８０体積％の割
合で混合することにより、焼成温度において結晶の析出
とフィラー成分を液相焼結させるための液相を形成させ
ることができる。
合で混合することにより、焼成温度において結晶の析出
とフィラー成分を液相焼結させるための液相を形成させ
ることができる。
【００３８】更に、前記フィラーは、その含有量を調整
することにより成形体全体の収縮開始温度を上昇させる
ことができ、その上、前記熱伝達層あるいは配線導体層
の種類により絶縁基体と該熱伝達層あるいは配線導体層
の同時焼成条件の整合を計ることもできる。
することにより成形体全体の収縮開始温度を上昇させる
ことができ、その上、前記熱伝達層あるいは配線導体層
の種類により絶縁基体と該熱伝達層あるいは配線導体層
の同時焼成条件の整合を計ることもできる。
【００３９】次に、成形体は、前記結晶性ガラスとフィ
ラーとの混合物に公知の有機物系バインダーを添加した
後、ドクターブレード法や圧延法、金型プレス法等の各
種所望の成形手段により任意のシート状に成形して得ら
れる。
ラーとの混合物に公知の有機物系バインダーを添加した
後、ドクターブレード法や圧延法、金型プレス法等の各
種所望の成形手段により任意のシート状に成形して得ら
れる。
【００４０】また、焼成に先立ち、成形するために配合
した有機物系バインダーを除去する方法として、例えば
水蒸気を含有する窒素雰囲気中、１００〜８００℃の温
度で脱バインダーする際、前記成形体の収縮開始温度は
７００〜８５０℃程度であることが望ましく、該収縮開
始温度がこれより低いとバインダーの除去が困難となる
ため、その場合には成形体中の結晶性ガラスの特性、特
に屈伏点を前述したように制御することが必要となる。
した有機物系バインダーを除去する方法として、例えば
水蒸気を含有する窒素雰囲気中、１００〜８００℃の温
度で脱バインダーする際、前記成形体の収縮開始温度は
７００〜８５０℃程度であることが望ましく、該収縮開
始温度がこれより低いとバインダーの除去が困難となる
ため、その場合には成形体中の結晶性ガラスの特性、特
に屈伏点を前述したように制御することが必要となる。
【００４１】次いで、焼成は、８５０℃を越え１３００
℃未満の温度で非酸化性雰囲気中で行われ、これにより
相対密度９０％以上にまで緻密化されるが、この時の焼
成温度が８５０℃以下では焼結体は緻密化することがで
きず、逆に１３００℃以上になると熱伝達層あるいは配
線導体層との同時焼成では該熱伝達層あるいは配線導体
層が溶融してしまう。
℃未満の温度で非酸化性雰囲気中で行われ、これにより
相対密度９０％以上にまで緻密化されるが、この時の焼
成温度が８５０℃以下では焼結体は緻密化することがで
きず、逆に１３００℃以上になると熱伝達層あるいは配
線導体層との同時焼成では該熱伝達層あるいは配線導体
層が溶融してしまう。
【００４２】このようにして作製されたガラスセラミッ
ク焼結体中には、フィラー成分以外に結晶性ガラスから
生成した結晶相と、結晶性ガラスとフィラーとの反応に
より生成した結晶相が存在し、これらの結晶相の粒界に
はガラス相が存在しており、これら結晶相としては、焼
結体全体の線膨張率を高める上で、４０〜４００℃にお
ける線膨張率が６ｐｐｍ／℃以上であることが望まし
い。
ク焼結体中には、フィラー成分以外に結晶性ガラスから
生成した結晶相と、結晶性ガラスとフィラーとの反応に
より生成した結晶相が存在し、これらの結晶相の粒界に
はガラス相が存在しており、これら結晶相としては、焼
結体全体の線膨張率を高める上で、４０〜４００℃にお
ける線膨張率が６ｐｐｍ／℃以上であることが望まし
い。
【００４３】係る線膨張率が６ｐｐｍ／℃以上を示す結
晶相としては、クリストバライト（ＳｉＯ2 ）、クォー
ツ（ＳｉＯ2 ）、トリジマイト（ＳｉＯ2 ）、フォルス
テライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ2 ）、スピネル（ＭｇＯ・
Ａｌ2 Ｏ3 ）、ワラストナイト（ＣａＯ・ＳｉＯ2 ）、
モンティセライト（ＣａＯ・ＭｇＯ・ＳｉＯ2 ）、ネフ
ェリン（Ｎａ2 Ｏ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2 ）、リチウム
シリケート（Ｌｉ2 Ｏ・ＳｉＯ2 、Ｌｉ2 Ｏ・２ＳｉＯ
2 ）、ジオプサイト（ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ2 ）、
メルビナイト（３ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ2 ）、アケ
ルマイト（２ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ2 ）、マグネシ
ア（ＭｇＯ）、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、カーネギアイ
ト（Ｎａ2 Ｏ・Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 ）、エンスタタ
イト（ＭｇＯ・ＳｉＯ2 ）、ホウ酸マグネシウム（２Ｍ
ｇＯ・Ｂ2 Ｏ3 ）、セルシアン（ＢａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・
２ＳｉＯ2 ）、Ｂ2 Ｏ3 ・２ＭｇＯ・２ＳｉＯ2 、ガー
ナイト（ＺｎＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ）、ベタライト（ＬｉＡｌ
Ｓｉ4 Ｏ10）の群から選ばれる少なくとも一種以上が挙
げられ、特に８ｐｐｍ／℃以上の線膨張率を有するクリ
ストバライト（ＳｉＯ2 ）、クォーツ（ＳｉＯ2 ）、フ
ォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ2 ）、エンスタタイ
ト（ＭｇＯ・ＳｉＯ2 ）、セルシアン（ＢａＯ・Ａｌ2
Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 ）、リチウムジシリケート（Ｌｉ2 Ｏ
・２ＳｉＯ2）、リチウムメタシリケート（Ｌｉ2 Ｏ・
ＳｉＯ2 ）等の結晶相が望ましい。
晶相としては、クリストバライト（ＳｉＯ2 ）、クォー
ツ（ＳｉＯ2 ）、トリジマイト（ＳｉＯ2 ）、フォルス
テライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ2 ）、スピネル（ＭｇＯ・
Ａｌ2 Ｏ3 ）、ワラストナイト（ＣａＯ・ＳｉＯ2 ）、
モンティセライト（ＣａＯ・ＭｇＯ・ＳｉＯ2 ）、ネフ
ェリン（Ｎａ2 Ｏ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2 ）、リチウム
シリケート（Ｌｉ2 Ｏ・ＳｉＯ2 、Ｌｉ2 Ｏ・２ＳｉＯ
2 ）、ジオプサイト（ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ2 ）、
メルビナイト（３ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ2 ）、アケ
ルマイト（２ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ2 ）、マグネシ
ア（ＭｇＯ）、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、カーネギアイ
ト（Ｎａ2 Ｏ・Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 ）、エンスタタ
イト（ＭｇＯ・ＳｉＯ2 ）、ホウ酸マグネシウム（２Ｍ
ｇＯ・Ｂ2 Ｏ3 ）、セルシアン（ＢａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・
２ＳｉＯ2 ）、Ｂ2 Ｏ3 ・２ＭｇＯ・２ＳｉＯ2 、ガー
ナイト（ＺｎＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ）、ベタライト（ＬｉＡｌ
Ｓｉ4 Ｏ10）の群から選ばれる少なくとも一種以上が挙
げられ、特に８ｐｐｍ／℃以上の線膨張率を有するクリ
ストバライト（ＳｉＯ2 ）、クォーツ（ＳｉＯ2 ）、フ
ォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ2 ）、エンスタタイ
ト（ＭｇＯ・ＳｉＯ2 ）、セルシアン（ＢａＯ・Ａｌ2
Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 ）、リチウムジシリケート（Ｌｉ2 Ｏ
・２ＳｉＯ2）、リチウムメタシリケート（Ｌｉ2 Ｏ・
ＳｉＯ2 ）等の結晶相が望ましい。
【００４４】
【実施例】以下、本発明の配線基板を図面に基づき説明
する。
する。
【００４５】図１は、本発明の配線基板を絶縁基体と該
絶縁基体のパワー素子が搭載される領域に配設した熱伝
達層とから成る半導体素子収納用パッケージに適用した
断面図である。
絶縁基体のパワー素子が搭載される領域に配設した熱伝
達層とから成る半導体素子収納用パッケージに適用した
断面図である。
【００４６】図１において、１は絶縁基体２と絶縁基体
２のパワー素子４が搭載される領域に熱伝達層３が一体
的に取着された配線基板である。
２のパワー素子４が搭載される領域に熱伝達層３が一体
的に取着された配線基板である。
【００４７】前記配線基板１は、その中央部にパワー素
子４を収容するための空所を形成する凹部６が設けてあ
り、該凹部６の底面にはパワー素子４がガラス、樹脂、
ロウ材等の接着剤を介して接着固定され、更に、その直
下の領域には、絶縁基体２に一体的に取着された熱伝達
層３が配設されている。
子４を収容するための空所を形成する凹部６が設けてあ
り、該凹部６の底面にはパワー素子４がガラス、樹脂、
ロウ材等の接着剤を介して接着固定され、更に、その直
下の領域には、絶縁基体２に一体的に取着された熱伝達
層３が配設されている。
【００４８】図２は、本発明の配線基板を混成集積回路
装置等に使用される各種電子部品を搭載する厚さ５０μ
ｍ以上の配線導体層を絶縁基体中に形成した多層配線基
板に適用した断面図である図２において、１は絶縁基体
２の内部に複数個の厚さ５０μｍ以上の配線導体層５が
一体的に形成され、各配線導体層５は絶縁基体２内に設
けたスルーホール導体７を介して電気的に接続された配
線基板である。
装置等に使用される各種電子部品を搭載する厚さ５０μ
ｍ以上の配線導体層を絶縁基体中に形成した多層配線基
板に適用した断面図である図２において、１は絶縁基体
２の内部に複数個の厚さ５０μｍ以上の配線導体層５が
一体的に形成され、各配線導体層５は絶縁基体２内に設
けたスルーホール導体７を介して電気的に接続された配
線基板である。
【００４９】前記配線基板１は、絶縁基体２の上面に半
導体素子やコンデンサ、抵抗体等の電子部品８を搭載す
るとともに、各電子部品８の電極端子は、それぞれが配
線導体層５及びスルーホール導体７を介して電気的に接
続されて指定の電気回路を形成している。
導体素子やコンデンサ、抵抗体等の電子部品８を搭載す
るとともに、各電子部品８の電極端子は、それぞれが配
線導体層５及びスルーホール導体７を介して電気的に接
続されて指定の電気回路を形成している。
【００５０】次に、本発明の配線基板を評価するに際
し、先ず、結晶性ガラスとしては７４．９重量％ＳｉＯ
2 、１４．６重量％Ｌｉ2 Ｏ、４．５重量％Ａｌ
2 Ｏ3 、２．６重量％Ｐ2 Ｏ5 、２．４重量％Ｋ2 Ｏ、
１．０重量％Ｓｂ2 Ｏ3 の組成を有する平均粒径が５．
３μｍ、ＢＥＴ法による比表面積が１．４３ｍ2 ／ｇの
リチウム珪酸ガラスとフィラー成分から成る原料粉末を
用い、それぞれ表１に示す割合で混合し、該混合物に有
機物系バインダーとしてアクリル系バインダーと、可塑
剤としてＤＢＰ、溶剤としてトルエンを、更に必要に応
じて分散剤としてＩＰＡ等を所要量添加混合して泥漿を
調製した。
し、先ず、結晶性ガラスとしては７４．９重量％ＳｉＯ
2 、１４．６重量％Ｌｉ2 Ｏ、４．５重量％Ａｌ
2 Ｏ3 、２．６重量％Ｐ2 Ｏ5 、２．４重量％Ｋ2 Ｏ、
１．０重量％Ｓｂ2 Ｏ3 の組成を有する平均粒径が５．
３μｍ、ＢＥＴ法による比表面積が１．４３ｍ2 ／ｇの
リチウム珪酸ガラスとフィラー成分から成る原料粉末を
用い、それぞれ表１に示す割合で混合し、該混合物に有
機物系バインダーとしてアクリル系バインダーと、可塑
剤としてＤＢＰ、溶剤としてトルエンを、更に必要に応
じて分散剤としてＩＰＡ等を所要量添加混合して泥漿を
調製した。
【００５１】尚、前記結晶性ガラスとして線膨張率が６
ｐｐｍ／℃未満で、屈伏点が８００℃を越えるホウ珪酸
ガラスを、フィラー成分として線膨張率が６ｐｐｍ／℃
未満である石英ガラスを、それぞれ用いたものを比較例
とした。
ｐｐｍ／℃未満で、屈伏点が８００℃を越えるホウ珪酸
ガラスを、フィラー成分として線膨張率が６ｐｐｍ／℃
未満である石英ガラスを、それぞれ用いたものを比較例
とした。
【００５２】その後、前記泥漿をドクターブレード法や
カレンダーロール法により厚さ約３００μｍのシート状
に成形した後、得られたセラミックグリーンシートの所
定位置に予め打ち抜き加工を施して熱伝達層形成用と配
線導体層形成用の空間部、及びスルーホールをそれぞれ
別のグリーンシートに形成した。
カレンダーロール法により厚さ約３００μｍのシート状
に成形した後、得られたセラミックグリーンシートの所
定位置に予め打ち抜き加工を施して熱伝達層形成用と配
線導体層形成用の空間部、及びスルーホールをそれぞれ
別のグリーンシートに形成した。
【００５３】次に、ＣｕとＡｇ、Ａｕの各低融点金属を
それぞれ主成分とする粉末にＡｌ2Ｏ3 、石英ガラス、
スポジュメン、ＺｎＯ、フォルステライトの各粉末を表
１に示す割合で添加し、例えば、アクリル系バインダー
から成る有機物系バインダー及び可塑剤、溶剤を添加混
合して熱伝達層用及び配線導体層用のペーストを調製し
た。
それぞれ主成分とする粉末にＡｌ2Ｏ3 、石英ガラス、
スポジュメン、ＺｎＯ、フォルステライトの各粉末を表
１に示す割合で添加し、例えば、アクリル系バインダー
から成る有機物系バインダー及び可塑剤、溶剤を添加混
合して熱伝達層用及び配線導体層用のペーストを調製し
た。
【００５４】尚、表１に記載した各成分の種類は、表２
に示す通りである。
に示す通りである。
【００５５】
【表１】
【００５６】
【表２】
【００５７】かくして得られた前記熱伝達層用及び配線
導体層用ペーストを用いて、所定の回路配線パターンを
印刷塗布するとともに、前記熱伝達層用及び配線導体層
用の各空間部とスルーホール部分にもスクリーン印刷あ
るいは圧力充填法等により前記ペーストを充填した。
導体層用ペーストを用いて、所定の回路配線パターンを
印刷塗布するとともに、前記熱伝達層用及び配線導体層
用の各空間部とスルーホール部分にもスクリーン印刷あ
るいは圧力充填法等により前記ペーストを充填した。
【００５８】その後、係るセラミックグリーンシートの
上下に他のグリーンシートを各１枚積層し、これを水素
（Ｈ2 ）や窒素（Ｎ2 ）の混合ガスから成る還元性雰囲
気中、もしくはアルゴン（Ａｒ）ガス等の中性雰囲気
中、表３に示す焼成温度で焼成することにより、種々の
厚さの熱伝達層あるいは配線導体層を内蔵した３層から
成る評価用の配線基板を得た。
上下に他のグリーンシートを各１枚積層し、これを水素
（Ｈ2 ）や窒素（Ｎ2 ）の混合ガスから成る還元性雰囲
気中、もしくはアルゴン（Ａｒ）ガス等の中性雰囲気
中、表３に示す焼成温度で焼成することにより、種々の
厚さの熱伝達層あるいは配線導体層を内蔵した３層から
成る評価用の配線基板を得た。
【００５９】尚、熱伝達層及び配線導体層の厚さは、該
熱伝達層あるいは配線導体層を含む断面で前記配線基板
を切断し、該断面をマイクロメータ付き顕微鏡を用いて
測定した。
熱伝達層あるいは配線導体層を含む断面で前記配線基板
を切断し、該断面をマイクロメータ付き顕微鏡を用いて
測定した。
【００６０】かくして、得られた評価用の配線基板を用
いて、熱伝達層あるいは配線導体層を含む断面で切断し
た切断面をレッドチェック液等の浸透探傷液で処理した
後、顕微鏡で目視検査を行い、熱伝達層あるいは配線導
体層と絶縁基体の剥離の有無、熱伝達層あるいは配線導
体層周囲の絶縁基体のクラックの有無を確認し、前記剥
離又はクラックのいずれかが認められれば欠陥有りと評
価した。
いて、熱伝達層あるいは配線導体層を含む断面で切断し
た切断面をレッドチェック液等の浸透探傷液で処理した
後、顕微鏡で目視検査を行い、熱伝達層あるいは配線導
体層と絶縁基体の剥離の有無、熱伝達層あるいは配線導
体層周囲の絶縁基体のクラックの有無を確認し、前記剥
離又はクラックのいずれかが認められれば欠陥有りと評
価した。
【００６１】更に、前記評価用の配線基板を大気中、−
６５℃と＋１５０℃の各温度に制御された恒温層にそれ
ぞれ２０分間づつ保持するのを１サイクルとして反復す
る温度サイクル試験を１０００サイクルまで行い、剥離
又はクラックのいずれも認められない場合を欠陥無しと
評価した。
６５℃と＋１５０℃の各温度に制御された恒温層にそれ
ぞれ２０分間づつ保持するのを１サイクルとして反復す
る温度サイクル試験を１０００サイクルまで行い、剥離
又はクラックのいずれも認められない場合を欠陥無しと
評価した。
【００６２】また絶縁基体の焼成開始温度は、評価用の
配線基板と同一条件で焼成した絶縁基体のみの焼結体か
ら切り出して作製した測定試料を熱膨張測定装置（ＴＭ
Ａ）により温度と収縮の関係を測定し、収縮の変曲点で
決定した。
配線基板と同一条件で焼成した絶縁基体のみの焼結体か
ら切り出して作製した測定試料を熱膨張測定装置（ＴＭ
Ａ）により温度と収縮の関係を測定し、収縮の変曲点で
決定した。
【００６３】一方、絶縁基体と熱伝達層及び配線導体層
の線膨張率は、評価用の配線基板と同一条件で作製した
それぞれ絶縁基体のみと熱伝達層のみ、及び配線導体層
のみの各焼結体から切り出して作製した測定試料を熱膨
張測定装置（ＴＭＡ）にてそれぞれ個々に測定するとと
もに、前記評価用配線基板から切り出して作製した測定
試料でも同様に測定して確認し、４０〜４００℃の線膨
張率を求めた。
の線膨張率は、評価用の配線基板と同一条件で作製した
それぞれ絶縁基体のみと熱伝達層のみ、及び配線導体層
のみの各焼結体から切り出して作製した測定試料を熱膨
張測定装置（ＴＭＡ）にてそれぞれ個々に測定するとと
もに、前記評価用配線基板から切り出して作製した測定
試料でも同様に測定して確認し、４０〜４００℃の線膨
張率を求めた。
【００６４】更に、前記熱伝達層及び配線導体層の評価
としては、前記評価用の配線基板を熱伝達層あるいは配
線導体層を含む断面で切断し、該切断面を顕微鏡で目視
検査するとともに、切断面の熱伝達層部及び配線導体層
部を走査型電子顕微鏡を用いて組織観察し、それぞれの
低融点金属の焼結性やその状態を確認し、表３の備考欄
にその結果を示した。
としては、前記評価用の配線基板を熱伝達層あるいは配
線導体層を含む断面で切断し、該切断面を顕微鏡で目視
検査するとともに、切断面の熱伝達層部及び配線導体層
部を走査型電子顕微鏡を用いて組織観察し、それぞれの
低融点金属の焼結性やその状態を確認し、表３の備考欄
にその結果を示した。
【００６５】
【表３】
【００６６】表３より明らかなように、絶縁基体の組成
が異なる比較例の試料番号１５、３２及び本発明の請求
範囲外である試料番号２６では、いずれも焼成後に既に
欠陥が認められ、更に本発明の請求範囲外である試料番
号１、２７では焼成後には欠陥は発見できないものの、
温度サイクル試験により欠陥が現れており、同じく試料
番号６では焼成温度が高く、熱伝達層のＣｕが溶融して
いる。
が異なる比較例の試料番号１５、３２及び本発明の請求
範囲外である試料番号２６では、いずれも焼成後に既に
欠陥が認められ、更に本発明の請求範囲外である試料番
号１、２７では焼成後には欠陥は発見できないものの、
温度サイクル試験により欠陥が現れており、同じく試料
番号６では焼成温度が高く、熱伝達層のＣｕが溶融して
いる。
【００６７】それに対して、本発明のものではいずれも
絶縁基体と熱伝達層は問題なく一体化されており、温度
サイクル試験後も欠陥は全く認められなかった。
絶縁基体と熱伝達層は問題なく一体化されており、温度
サイクル試験後も欠陥は全く認められなかった。
【００６８】尚、本発明は前述の実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種
々の変更が可能である。
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種
々の変更が可能である。
【００６９】
【発明の効果】本発明の配線基板及びその製造方法によ
れば、配線基板に線膨張率が８〜１８ｐｐｍ／℃と比較
的大きい絶縁基体を用いることより、線膨張率が大きい
低抵抗で低融点金属のＣｕ、Ａｇ等を熱伝達層あるいは
配線導体層として絶縁基体中に設けた場合でも、絶縁基
体と熱伝達層あるいは配線導体層の間の線膨張率の整合
が計られているため、絶縁基体と熱伝達層あるいは配線
導体層との剥離を生じることが無く、更に絶縁基体と熱
伝達層あるいは配線導体層を強固に取着させておくこと
が可能となり、その結果、配線基板に外力や衝撃力が印
加されても両者の剥離や、クラックが発生せず、熱伝達
層あるいは配線導体層に断線等を生じるのを有効に防止
することができ、同時に配線導体に発生した熱を効果的
に放散することが可能な熱伝達層を得ることができるた
め、あるいは電気信号の電圧降下を小さなものとするこ
とが可能な低抵抗値の配線導体層を形成することができ
るため、高い熱放散性が要求されている、あるいは配線
導体の低抵抗化が要求されている各種制御機器や情報通
信機器等を始めとする用途に極めて有効である。
れば、配線基板に線膨張率が８〜１８ｐｐｍ／℃と比較
的大きい絶縁基体を用いることより、線膨張率が大きい
低抵抗で低融点金属のＣｕ、Ａｇ等を熱伝達層あるいは
配線導体層として絶縁基体中に設けた場合でも、絶縁基
体と熱伝達層あるいは配線導体層の間の線膨張率の整合
が計られているため、絶縁基体と熱伝達層あるいは配線
導体層との剥離を生じることが無く、更に絶縁基体と熱
伝達層あるいは配線導体層を強固に取着させておくこと
が可能となり、その結果、配線基板に外力や衝撃力が印
加されても両者の剥離や、クラックが発生せず、熱伝達
層あるいは配線導体層に断線等を生じるのを有効に防止
することができ、同時に配線導体に発生した熱を効果的
に放散することが可能な熱伝達層を得ることができるた
め、あるいは電気信号の電圧降下を小さなものとするこ
とが可能な低抵抗値の配線導体層を形成することができ
るため、高い熱放散性が要求されている、あるいは配線
導体の低抵抗化が要求されている各種制御機器や情報通
信機器等を始めとする用途に極めて有効である。
【図１】本発明の配線基板を絶縁基体と該絶縁基体のパ
ワー素子が搭載される領域に配設した熱伝達層とから成
る半導体素子収納用パッケージに適用した断面図であ
る。
ワー素子が搭載される領域に配設した熱伝達層とから成
る半導体素子収納用パッケージに適用した断面図であ
る。
【図２】本発明の配線基板を混成集積回路装置等に使用
される各種電子部品を搭載する厚さ５０μｍ以上の配線
導体層を絶縁基体中に形成した多層配線基板に適用した
断面図である。
される各種電子部品を搭載する厚さ５０μｍ以上の配線
導体層を絶縁基体中に形成した多層配線基板に適用した
断面図である。
１ 配線基板 ２ 絶縁基体 ３ 熱伝達層 ４ パワー素子 ５ 配線導体層
Claims (4)
- 【請求項１】４０〜４００℃における線膨張率が８〜１
８ｐｐｍ／℃である絶縁基体のパワー素子が搭載される
領域に、低融点金属を主成分とし、４０〜４００℃にお
ける線膨張率が１０〜２０ｐｐｍ／℃である熱伝達層を
一体化したことを特徴とする配線基板。 - 【請求項２】４０〜４００℃における線膨張率が８〜１
８ｐｐｍ／℃である絶縁基体に、低融点金属を主成分と
し、４０〜４００℃における線膨張率が１０〜２０ｐｐ
ｍ／℃である配線導体層を一体化したことを特徴とする
配線基板。 - 【請求項３】４０〜４００℃における線膨張率が６〜１
８ｐｐｍ／℃であり、屈伏点が４００〜８００℃である
結晶性ガラスを２０〜８０体積％と、残部に４０〜４０
０℃における線膨張率が６ｐｐｍ／℃以上であるフィラ
ーを混合し、該混合物を成形して成る成形体のパワー素
子が搭載される領域に、低融点金属を主成分とする無機
成分との複合材から成る熱伝達層を形成した後、非酸化
性雰囲気中、８５０℃を越え、１３００℃未満の温度で
焼成して絶縁基体と熱伝達層を一体化したことを特徴と
する配線基板の製造方法。 - 【請求項４】４０〜４００℃における線膨張率が６〜１
８ｐｐｍ／℃であり、屈伏点が４００〜８００℃である
結晶性ガラスを２０〜８０体積％と、残部に４０〜４０
０℃における線膨張率が６ｐｐｍ／℃以上であるフィラ
ーを混合し、該混合物を成形して成る成形体に、低融点
金属を主成分する無機成分との複合材から成る配線導体
層を形成した後、非酸化性雰囲気中、８５０℃を越え、
１３００℃未満の温度で焼成して絶縁基体と配線導体層
を一体化したことを特徴とする配線基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8320493A JPH10154767A (ja) | 1996-09-25 | 1996-11-29 | 配線基板及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-252977 | 1996-09-25 | ||
| JP25297796 | 1996-09-25 | ||
| JP8320493A JPH10154767A (ja) | 1996-09-25 | 1996-11-29 | 配線基板及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10154767A true JPH10154767A (ja) | 1998-06-09 |
Family
ID=26540972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8320493A Pending JPH10154767A (ja) | 1996-09-25 | 1996-11-29 | 配線基板及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10154767A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002198646A (ja) * | 2000-12-26 | 2002-07-12 | Kyocera Corp | 多層配線基板の製造方法 |
| JP2007201201A (ja) * | 2006-01-26 | 2007-08-09 | Murata Mfg Co Ltd | 積層セラミック電子部品 |
| US7723837B2 (en) * | 2005-01-31 | 2010-05-25 | Nec Electronics Corporation | Semiconductor device |
-
1996
- 1996-11-29 JP JP8320493A patent/JPH10154767A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002198646A (ja) * | 2000-12-26 | 2002-07-12 | Kyocera Corp | 多層配線基板の製造方法 |
| JP4587562B2 (ja) * | 2000-12-26 | 2010-11-24 | 京セラ株式会社 | 多層配線基板の製造方法 |
| US7723837B2 (en) * | 2005-01-31 | 2010-05-25 | Nec Electronics Corporation | Semiconductor device |
| JP2007201201A (ja) * | 2006-01-26 | 2007-08-09 | Murata Mfg Co Ltd | 積層セラミック電子部品 |
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