JPS5895643A - シリコンと熱膨張係数が合う焼結体 - Google Patents
シリコンと熱膨張係数が合う焼結体Info
- Publication number
- JPS5895643A JPS5895643A JP56192842A JP19284281A JPS5895643A JP S5895643 A JPS5895643 A JP S5895643A JP 56192842 A JP56192842 A JP 56192842A JP 19284281 A JP19284281 A JP 19284281A JP S5895643 A JPS5895643 A JP S5895643A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cordierite
- thermal expansion
- coefficient
- sintered body
- glass
- 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.)
- Pending
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は焼結体に関し、特に多層配線回路用基板などに
有用な熱膨張係数がシリコンのそれに近似した焼結体に
関する。
有用な熱膨張係数がシリコンのそれに近似した焼結体に
関する。
アルミナ系焼結体はち密な焼結体が得られ機械的強度が
大きく、熱伝導性が比較的よいことから半導体素子パッ
ケージ用基板、多層配線回路板用基板として広く応用さ
れている。しかし、アルミナは熱膨張係数が70〜75
X 10””/r前後であり、シリコンのそれの35
X 10”’/lZ’より大きく、半導体素子をセラ
ミック基板に接合する場合、接合部に応力が発生する。
大きく、熱伝導性が比較的よいことから半導体素子パッ
ケージ用基板、多層配線回路板用基板として広く応用さ
れている。しかし、アルミナは熱膨張係数が70〜75
X 10””/r前後であり、シリコンのそれの35
X 10”’/lZ’より大きく、半導体素子をセラ
ミック基板に接合する場合、接合部に応力が発生する。
半導体素子が大型化されるにしたがい応力も大きくなり
、信頼性に劣るという問題が生じてくる。その解決策と
して、ムライト系焼結体及びコージェライト系焼結体が
ある。しかし、ムライト系焼結体の熱膨張係数は45X
10−γ/C,コージェライト系焼結体は15XIO”
7/l:’ であり、シリコンのそれと合わない。
、信頼性に劣るという問題が生じてくる。その解決策と
して、ムライト系焼結体及びコージェライト系焼結体が
ある。しかし、ムライト系焼結体の熱膨張係数は45X
10−γ/C,コージェライト系焼結体は15XIO”
7/l:’ であり、シリコンのそれと合わない。
さらに、ムライト(3A40.・zsio2)とコージ
ェライト(zMgo・2 At、 O,・5siot)
のそれぞれの化学組成で原料を混合し、焼成した場合に
は焼結体の表面および内部に気孔が多く発生し、機械的
強度に劣ること、導体回路を形成した場合に気孔の部分
で断線またはショートなどを生じやすい欠点がある。
ェライト(zMgo・2 At、 O,・5siot)
のそれぞれの化学組成で原料を混合し、焼成した場合に
は焼結体の表面および内部に気孔が多く発生し、機械的
強度に劣ること、導体回路を形成した場合に気孔の部分
で断線またはショートなどを生じやすい欠点がある。
また、熱膨張係数をシリコンに合わせるためにムライト
とコージェライトが同時に生成する組成で混合、焼成す
る方法も考えられるが、ムライトの生成温度は1800
1:と高いのに対して、コージェライトの生成温度は1
400tZ”と低いために、両者が共存する焼結体を作
成することは困難である。
とコージェライトが同時に生成する組成で混合、焼成す
る方法も考えられるが、ムライトの生成温度は1800
1:と高いのに対して、コージェライトの生成温度は1
400tZ”と低いために、両者が共存する焼結体を作
成することは困難である。
本発明はムライトとコージェライトとを焼結して両者の
中間の熱膨張係数を有しシリコーンの熱膨張係数に近似
したち密な焼結体を得ることを目的としたものである。
中間の熱膨張係数を有しシリコーンの熱膨張係数に近似
したち密な焼結体を得ることを目的としたものである。
本発明の目的はムライトとコージェライトとを焼結して
両者の中間の熱膨張係数を有しシリコーンの熱膨張係数
に近似したち密な焼結体を得るに際し、更にガラスを添
加して成る焼結体を提供することにより達成される。
両者の中間の熱膨張係数を有しシリコーンの熱膨張係数
に近似したち密な焼結体を得るに際し、更にガラスを添
加して成る焼結体を提供することにより達成される。
以下本発明を詳述する。
本発明の焼結体はムライトとコージェライトとをガラス
を焼結助剤として含有して成るものでおり、ムライトと
コージェライトの中間の熱膨張係数を有する焼結体が得
られる。
を焼結助剤として含有して成るものでおり、ムライトと
コージェライトの中間の熱膨張係数を有する焼結体が得
られる。
更にムライトとコージェライトを焼結するに幽り、ガラ
スを焼結助剤として混合することによりムライトとコー
ジェライトの粉末間に介在するガラス粉末が〜ガラスの
軟化点以上の温度に達すると全体に亘ってほぼ同時に軟
化し、流動してムラ4トとコージェライト粉をとシ囲む
ために気孔の少ない均質な焼結体が得られる。また、ガ
ラスを焼結助剤として焼結することにより、液相焼結が
行なわれるために1300〜1500trの比較的低温
で、しかも短時間の焼成処理により焼結せしめることが
できる。
スを焼結助剤として混合することによりムライトとコー
ジェライトの粉末間に介在するガラス粉末が〜ガラスの
軟化点以上の温度に達すると全体に亘ってほぼ同時に軟
化し、流動してムラ4トとコージェライト粉をとシ囲む
ために気孔の少ない均質な焼結体が得られる。また、ガ
ラスを焼結助剤として焼結することにより、液相焼結が
行なわれるために1300〜1500trの比較的低温
で、しかも短時間の焼成処理により焼結せしめることが
できる。
本発明に用いられるガラスは前述のような作用効果を満
たすものであればよい。即ち、ムライトとコージェライ
トの融点以下の軟化点を有する例えばケイ酸アルミニウ
ムを主成分としたガラスが用いられる。特に望ましいの
は、ムライトとコージェライトとガラスとの混合物を還
元性雰囲気中で熱処理したときに、還元されて絶縁性が
悪くなるようなガラスでない方がよい。例えば、酸化鉛
を多く含むガラス、酸化亜鉛を含むガラスなどは適さな
い。また、ガラスの熱膨張係数はムライトまたはコージ
ェライトのそれと同程度であることが望ましい、具体的
には10〜45 X 10’″?/ C程度の熱膨張係
数を有するものである。これによシ、半導体素子の基板
として用いる場合、焼結体の熱膨張係数をシリコン半導
体素子の熱膨張係数と近似したものを得ることができる
。
たすものであればよい。即ち、ムライトとコージェライ
トの融点以下の軟化点を有する例えばケイ酸アルミニウ
ムを主成分としたガラスが用いられる。特に望ましいの
は、ムライトとコージェライトとガラスとの混合物を還
元性雰囲気中で熱処理したときに、還元されて絶縁性が
悪くなるようなガラスでない方がよい。例えば、酸化鉛
を多く含むガラス、酸化亜鉛を含むガラスなどは適さな
い。また、ガラスの熱膨張係数はムライトまたはコージ
ェライトのそれと同程度であることが望ましい、具体的
には10〜45 X 10’″?/ C程度の熱膨張係
数を有するものである。これによシ、半導体素子の基板
として用いる場合、焼結体の熱膨張係数をシリコン半導
体素子の熱膨張係数と近似したものを得ることができる
。
セラミック基板とシリコンとの熱膨張係数が同等になる
と、セラミック基板にシリコンが半田付けされたときの
応力を小さクシ、半田付接合部の信頼性を上げることが
できる。
と、セラミック基板にシリコンが半田付けされたときの
応力を小さクシ、半田付接合部の信頼性を上げることが
できる。
ガラスの添加量は焼結に必要な量が用いられるが、一般
には全体に対して5〜30重量%の範囲が適当である。
には全体に対して5〜30重量%の範囲が適当である。
過剰量のガラスを用いた場合には焼成する際に用いる焼
成台に接着したり、或いは形状が著しく変形する恐れが
ある。
成台に接着したり、或いは形状が著しく変形する恐れが
ある。
ムライトとコージェライトとの混合比率はムライト10
0重量部に対してコージェライト15重tSから100
重量部が望ましい。コージェライトが少ないと当然のこ
とながら熱膨張係数が45×10”7/C以上となり、
多すぎると30 X 10−”/C以下となる。
0重量部に対してコージェライト15重tSから100
重量部が望ましい。コージェライトが少ないと当然のこ
とながら熱膨張係数が45×10”7/C以上となり、
多すぎると30 X 10−”/C以下となる。
ムライト粉、コージェライト粉およびガラス粉は一般的
には粒径の小さいものの方が有用である。
には粒径の小さいものの方が有用である。
一般的には325メツシュ通過のものが用いられるが、
望壕しくは10μm以下の粒子径がよい。
望壕しくは10μm以下の粒子径がよい。
大きな粒子を用いた場合はムライト粉、コージェライト
粉、ガラス粉同志の接触面積が少なくなり、反応性およ
び焼結性が低下するため、焼成温度を高くしたり、時間
を長くする必要が生ずると共に、粒子間に気孔が残りや
すい。焼成温度が1500C以上になるとコージェライ
トがガラスと反応したりあるいは自らガラス化し、コー
ジェライトが残らぬために熱膨張係数が45X10“7
/C以上に大きくなってしまう。焼成温度は1300〜
1500trの範囲で達成できる。使用するガラスの軟
化点の低いものを使用すれば焼成温度を低くすることが
できる。
粉、ガラス粉同志の接触面積が少なくなり、反応性およ
び焼結性が低下するため、焼成温度を高くしたり、時間
を長くする必要が生ずると共に、粒子間に気孔が残りや
すい。焼成温度が1500C以上になるとコージェライ
トがガラスと反応したりあるいは自らガラス化し、コー
ジェライトが残らぬために熱膨張係数が45X10“7
/C以上に大きくなってしまう。焼成温度は1300〜
1500trの範囲で達成できる。使用するガラスの軟
化点の低いものを使用すれば焼成温度を低くすることが
できる。
本拠明においては必要に応じて、焼成する前にムライト
粉、コージェライト粉及びガラスを混合し、加圧成形し
てもよい。また、上記混合物にセラミックスの製造に通
常用いられている樹脂、可塑剤および溶剤などを使用す
ることができる。例えば、樹脂分として、ポリビニルア
ルコール、ポリビニルブチラール、ポリメタアクリル酸
などの合成樹脂、可塑剤としてフタル酸ジオクチル、溶
゛剤としてメタノール、トリクレン、トルエンなどが用
いられる。
粉、コージェライト粉及びガラスを混合し、加圧成形し
てもよい。また、上記混合物にセラミックスの製造に通
常用いられている樹脂、可塑剤および溶剤などを使用す
ることができる。例えば、樹脂分として、ポリビニルア
ルコール、ポリビニルブチラール、ポリメタアクリル酸
などの合成樹脂、可塑剤としてフタル酸ジオクチル、溶
゛剤としてメタノール、トリクレン、トルエンなどが用
いられる。
本発明の応用例の1つとしてセラミック配線回路板の製
造が挙げられる。とシわけ、セラミック多層配線回路板
の製造に有用である。以下、これについて詳述する。
造が挙げられる。とシわけ、セラミック多層配線回路板
の製造に有用である。以下、これについて詳述する。
先ず、ムライト粉、コージェライト粉及びガラス粉とを
所定の割合で秤取し、これに結合剤および溶剤などを加
えてスラリーをつくる。次にスラIJ−1−ポリエステ
ルフィルムなどの支持体の上に塗布し、かつ、ドクター
ブレードなどにより任意の厚さ・に調整した後、乾燥し
て所謂グリーンシートを作成する。このグリーンシート
には、導体回路を接続するための貫通孔が設けられ、さ
らに導体回路としてモリブデンあるいはタングステンペ
ーストが該貫通孔内面ならびに回路パターンにしたがっ
て印刷される。このようにして作成されたグリーンシー
トを積層し、中性ないし、還元性雰囲気中で焼成する。
所定の割合で秤取し、これに結合剤および溶剤などを加
えてスラリーをつくる。次にスラIJ−1−ポリエステ
ルフィルムなどの支持体の上に塗布し、かつ、ドクター
ブレードなどにより任意の厚さ・に調整した後、乾燥し
て所謂グリーンシートを作成する。このグリーンシート
には、導体回路を接続するための貫通孔が設けられ、さ
らに導体回路としてモリブデンあるいはタングステンペ
ーストが該貫通孔内面ならびに回路パターンにしたがっ
て印刷される。このようにして作成されたグリーンシー
トを積層し、中性ないし、還元性雰囲気中で焼成する。
還元性雰囲気中で焼成する理由は1導体回路に用いるタ
ングステンまたはモリブデンが酸化され揮散するのを防
ぐためである。
ングステンまたはモリブデンが酸化され揮散するのを防
ぐためである。
したがって導体回路をもたないセラミック基板のみを製
造する場合には必ずしも必要な条件ではない。一般的に
は窒素と水素を混合したフォーミングガスを用いるのが
適当である。また、成形するために結合剤あるいは可塑
剤などの添加剤を使用した場合、その該添加剤を酸化1
分解するために該ガス中に酸化源として水分を含★せる
ことが望ましい。焼成によって製造されたセラミック多
層配線回路板にはIC,LSI、その他の電子部品が組
込まれる。
造する場合には必ずしも必要な条件ではない。一般的に
は窒素と水素を混合したフォーミングガスを用いるのが
適当である。また、成形するために結合剤あるいは可塑
剤などの添加剤を使用した場合、その該添加剤を酸化1
分解するために該ガス中に酸化源として水分を含★せる
ことが望ましい。焼成によって製造されたセラミック多
層配線回路板にはIC,LSI、その他の電子部品が組
込まれる。
次に、本発明の実施例を示す。以下の各測子に部とある
9は重量部を%とあるのは重量%を意味する。
9は重量部を%とあるのは重量%を意味する。
実施例1
粒子径20μm以下のムライト粉とコージェライト粉*
8 ’02 : A40s : MgO= 51.3
: 34゜9:13.8 からなるガラス粉を、各
種割合で秤取し、ボールミルを用いて乾式で10時間混
合した。
8 ’02 : A40s : MgO= 51.3
: 34゜9:13.8 からなるガラス粉を、各
種割合で秤取し、ボールミルを用いて乾式で10時間混
合した。
次に、この混合粉にポリビニルアルコール5名を含む水
溶液を10%混合し、金型を用いて圧力500Ky f
/cm”でφ50鵡、厚さ2簡に成形した。これを電
気炉に入れ、焼成温度をかえて成形した。表1に混合混
合比、焼成温度9作成された焼結体の密度、熱膨張係数
、誘電率を示す。
溶液を10%混合し、金型を用いて圧力500Ky f
/cm”でφ50鵡、厚さ2簡に成形した。これを電
気炉に入れ、焼成温度をかえて成形した。表1に混合混
合比、焼成温度9作成された焼結体の密度、熱膨張係数
、誘電率を示す。
表1より明らかなように、ムライト量100部に対して
コージュライト量100部以上になると熱膨張係数は3
0X10’″Y/c 以下になる。15部以下では熱膨
張係数が45X10”7/c以上と大きくなる。ガラス
を全ぐ混合しない場合には密度が小さく、ち密な焼結体
が得られない。また、焼成温度が1500t:’以上で
はち密な焼結体は得られるが、熱膨張係数は45X10
“’/lZ’以上になる。このものはX線回折図形で調
べるとムライトのみが存在し、コージエライトの存在は
認められない。焼成温度が高いためにコージエライトが
非晶質(ガラス)になるためと考えられる。
コージュライト量100部以上になると熱膨張係数は3
0X10’″Y/c 以下になる。15部以下では熱膨
張係数が45X10”7/c以上と大きくなる。ガラス
を全ぐ混合しない場合には密度が小さく、ち密な焼結体
が得られない。また、焼成温度が1500t:’以上で
はち密な焼結体は得られるが、熱膨張係数は45X10
“’/lZ’以上になる。このものはX線回折図形で調
べるとムライトのみが存在し、コージエライトの存在は
認められない。焼成温度が高いためにコージエライトが
非晶質(ガラス)になるためと考えられる。
熱膨張係数が30〜45X10’″’I/Cの焼結体は
シリコン半導体のそれに近似しており、誘電率も6以下
でアシ、多層回路板セラミック材料として好適である。
シリコン半導体のそれに近似しており、誘電率も6以下
でアシ、多層回路板セラミック材料として好適である。
実施例2
20μm以下のムライト粉60部、同じくコージェライ
ト粉20部% 8 iot : AttOs :
MgO: Ca0=50 : 30 : 10 :
7 からなるガラス粉20部をボールミルに入れ、3
時間乾式混合する。さらに、ポリビニルブチラール5,
9部、フタル酸ジオクチル2.4部、トリクロルエチレ
ン23部、パークロルエチレン9部およびブチルアルコ
ール6部を加え、3時間混合してスラリーをつくる。真
空脱気処理によりスラリーから気泡を除去する。次いで
、スラリーをドクターブレードを用いて線状飽和ポリエ
ステルフィルム支持体上に0.3■厚さに塗布し、かつ
赤外線う/ブを用いて乾燥し、グリーンシートを作成す
る。このシートQ120X120o+の大きさに切断し
た後、パンチ法により所定位置にスルーホール内アけ、
さらに下記組成の導体ペーストをスクリーン印刷法によ
り所定回路パターンにしたがって印刷する。導体ペース
トは層間の接続のためにスルーホール内にも充填した。
ト粉20部% 8 iot : AttOs :
MgO: Ca0=50 : 30 : 10 :
7 からなるガラス粉20部をボールミルに入れ、3
時間乾式混合する。さらに、ポリビニルブチラール5,
9部、フタル酸ジオクチル2.4部、トリクロルエチレ
ン23部、パークロルエチレン9部およびブチルアルコ
ール6部を加え、3時間混合してスラリーをつくる。真
空脱気処理によりスラリーから気泡を除去する。次いで
、スラリーをドクターブレードを用いて線状飽和ポリエ
ステルフィルム支持体上に0.3■厚さに塗布し、かつ
赤外線う/ブを用いて乾燥し、グリーンシートを作成す
る。このシートQ120X120o+の大きさに切断し
た後、パンチ法により所定位置にスルーホール内アけ、
さらに下記組成の導体ペーストをスクリーン印刷法によ
り所定回路パターンにしたがって印刷する。導体ペース
トは層間の接続のためにスルーホール内にも充填した。
導体ペーストが印刷された上記グリーンシートを、ガイ
ド孔の位置を合せて6枚積層し、温度90Cで加圧、接
着した。次に積層されたグリーンシートを焼成炉内に入
れ、水素3〜7容量%を含み、かつ、微量の水蒸気を含
む窒素雰囲気中で、最高14507:’で1時間保持し
て焼成した。
ド孔の位置を合せて6枚積層し、温度90Cで加圧、接
着した。次に積層されたグリーンシートを焼成炉内に入
れ、水素3〜7容量%を含み、かつ、微量の水蒸気を含
む窒素雰囲気中で、最高14507:’で1時間保持し
て焼成した。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、ムライトとコージェライトとを焼結して両者の中間
の熱膨張係数を有しシリコーンの熱膨張係数に近似した
ち密な焼結体を得るに際し、更にガラスを添加して焼結
して成不焼結体。 2、ムライトとコージェライトとの混合比率が前者10
0重量部に対して後者15〜100重量部である、特許
請求の範囲第1項記載の焼結体。 3、ガラスの添加量が全体に対し5〜30重量%である
、特許請求の範囲第1項記載の焼結体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56192842A JPS5895643A (ja) | 1981-12-02 | 1981-12-02 | シリコンと熱膨張係数が合う焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56192842A JPS5895643A (ja) | 1981-12-02 | 1981-12-02 | シリコンと熱膨張係数が合う焼結体 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5895643A true JPS5895643A (ja) | 1983-06-07 |
Family
ID=16297881
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56192842A Pending JPS5895643A (ja) | 1981-12-02 | 1981-12-02 | シリコンと熱膨張係数が合う焼結体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5895643A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6043890A (ja) * | 1983-07-29 | 1985-03-08 | インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション | 集積回路装置を装着するための誘電体基板 |
JPH01230463A (ja) * | 1988-03-10 | 1989-09-13 | Murata Mfg Co Ltd | 多層基板用低温焼結磁器組成物 |
US4891344A (en) * | 1985-12-20 | 1990-01-02 | Fujitsu Limited | Low dielectric constant ceramic substrate |
-
1981
- 1981-12-02 JP JP56192842A patent/JPS5895643A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6043890A (ja) * | 1983-07-29 | 1985-03-08 | インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション | 集積回路装置を装着するための誘電体基板 |
US4891344A (en) * | 1985-12-20 | 1990-01-02 | Fujitsu Limited | Low dielectric constant ceramic substrate |
JPH01230463A (ja) * | 1988-03-10 | 1989-09-13 | Murata Mfg Co Ltd | 多層基板用低温焼結磁器組成物 |
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