JPS60245152A - 半導体装置実装用焼成基板およびその製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 １０発明の技術分野 本発明は、工０．Ｌ８工　などの半導体装置を塔載する
ための焼成基板に関するものでめる。本発明を、複数個
の半導体装置チップを塔載する多層回路基板に適用する
ことは特に好１［７い。　゛ｂ、技術の背景 半導体装置（例えば、ＬＥ３Ｉ）は、近年、高性能、高
集積化されてきているとはいえ、複数のＬＳＩ　チップ
でもってひとつのシステム（あるいはユニット）を構成
する場合に、従来の実装方法ではひとつのチップを有す
るＤＩＰ　形パッケージヲ複数個プリント基板に取り付
けていた。しかしながら、この実装方法ではチップ間を
接続する配線や負荷による遅延時間が問題となｐｌより
高密度実装する方法が提案されてきた。例えば、合成樹
脂材料を用いた多層回路基板に複数チップを塔載する方
法であシ、この場合には、チップの発熱が問題となって
、合成ｍｍ基板は耐熱が不十分であり、熱伝導−４？７
＋Ｌ低く、そして熱膨張係数がチップの半２．９体材料
とは違っているなとの問題かある。

−万、セラミ’）り多１曽回路基板は合成樹脂製のもの
よりも態勢性および熱伝導性が良くかつ熱膨張係数かチ
ップ半導体に近いので、各種の提案がなさイ１．ている
（例えば、田村敬；「マルチチップパッケージ用セラミ
７り多層基板」、電子材料、ＶＯ’１．２１　、　Ｎｏ
、　１１　、１９８２年１１月号、（株）工業Ｗム１ｉ
！］−会、９９．６４−６９．７４、参照）。

Ｃ１従来技術と問題点 セラミック多層回路基板ケアルミナとカラスとの混合物
の焼結によって栴１ｊＺ−する場合に、アルミナの割合
が商いと焼結温度も高くなり、配線導体にモリブデン又
はタングステンなとの尚融点金属相石奮用いなければな
らない。しかしながら、これら尚融虞金へ材料′て゛は
電気抵抗が比較的高いので、銅、金、銀りるいはいずれ
かの合金などの尚導電性金属材料を使用することが望ま
し、い。また、アルミナは誘′ａ率が８〜９．５と高く
＠′号の伝導遅延につながるので、誘電率のより小ぢい
材料を混合割合を筒めて使用するのか望−ましい。そこ
で、アルミナと比べると融点が低くかつ誘電率が低いガ
ラスの割合を高りて、焼結温度をこれら高４電性金属材
料の融点（銅の融点１０８３℃、金の融点１０６３℃、
銀の融点９６１℃よりも低くシ、かつ誘電率を下げたガ
ラス−セラミック多層基板が提案され−Ｃいた（例えば
、本出願人による特願昭５７−１０１９９０号、昭和５
７年６月１６日出願日、参照）。この場合には、アルミ
ナおよび硼珪酸ガラス等からなる基体と銅等の高導電性
材料との焼結基板である。この焼成基板では焼成温度が
８００ないし９００℃と比較的低く設足されておシ、バ
インダー抜きが十分に行なわれないので、回路基板の絶
縁耐圧が低くなる欠点があった。ｌだ、高密度実装する
ためには、基板の祠密な寸法制御（すなわち、焼成時の
収縮が一定でかつ再現性が良いこと）が１童であるが、
従来は収縮が約２０％と大きくかつ±１％もバラツクこ
とかあった。

ｄ１発明の目的 本発明の目的は、従来よりも十分なバインダー抜きを行
なうことができて絶縁耐圧が高められ、誘電率が不埒く
され、かつ焼成時の収縮が小さくちれた半導体装置火装
用のガラス−セラミック焼成基板？提供することである
。また、本発明の別の目的はこの焼成基板の製造方法を
提供１−ることでおる。

ｅ１発発明）構成 上述の目的が、筒導電性金属配線層を有し、アルミナと
、硼珪酸ガラスと、窒化アルミニウムとの焼成体からな
る半導体装置実装用焼成基板によって達成ちれる。そし
てこの焼成基板を製造する方法ｄ１アルミナ粉末と、硼
珪酸ガラス粉末と、アルミニウム粉末と會バインダーと
共に混練しグリーンシートを形成し、このグリーンシー
ト上に尚導電性金属のペーストに配線パターンに印刷（
−１そして、クリーンシート電ラミネートし、窒素雰囲
気中で焼ｐｙすることを営んでなる。

面専電性金属か銅、金、銀又はこれら金属のいずれかの
合金′ｔ″あることは好ましい。

アルミナと、硼珪酸ガラスと、アルミニウムとの混合物
を焼成する温度は、グリーンシート形成のために添加し
たバインダー抜きを十分に行なうために、従来の８００
〜９００℃よりも尚くかつ上述した尚導電性金属の融点
よりも少し低い温度であるのが好ましく、そうなるよう
に混合割合を次のようにするのが望ましい。

アルミナ：２０〜７　Ｑ　ｗｆ％ （好゛ましくは２０〜５　Ｑ　ｗｆ％）硼珪酸ガラス：
２０〜７　Ｑ　ｗｆ％ （好貰しくけ４０〜５　Ｑ　ｗｆ％） アルミニウム＝１０〜４０　Ｗｆ裂 （好筐しくは１０〜２０　Ｗｆ％） アルミニウム粉末は窒素雰囲気中で加熱てれると窒素と
反応しで窒化７＾ミニウムとなり、その際に体積が１．
７倍に増加するので、焼成時の収縮を補償して収縮率を
小さくすることができる。窒化アルミニウムの誘電率は
８〜９である。なお、アルミナの誘電率は８〜９であｐ
ｌそして硼珪酸ガラスの誘電率は４〜５である。

ｆ、笑雄側 以下、本発明を１配芙施例によって詳細に目；ｌ四重る
。

アルミナ粉末、砿珪版カラス粉末およびアルミニウム粉
末をボールミルに入れ、さらに俗剤、可塑剤、樹脂のバ
インダーを加えて４８時間ミリングしてスラリーとした
。このスラリーの組成ヲ第１表に示す。

第１表 このスラリーｔドクターブレード法によって厚さ０．３
４ｍのグリーンシートに成形した。このグリーンシート
を所定寸法に切断し、バイアホールの形成の拐抜きを行
った。粘度を３０〜１００Ｐ（ポアズ）に調整した銅ペ
ース）　ｋ−スクリーン印刷法でもって、丑ずバイアホ
ールに充填１次に信号層あるいは電源層となる導体配線
パターン會グリーンシート上に形成した。このようなグ
リーンシートを積層して、１３０℃に加熱しながら３０
分間３０ＭＰａの加圧でラミネートした。ラミネートし
たもの全アルミニウムが窒素と反応しかつ銅ベーストが
酸化しないように窒素雰囲気（酸系＠度５　ｐｐｍ以下
）中にて焼成した。焼成は、まず、４００℃の温度で１
０時間、８００〜９００℃の温度で１０時間、そして１
０００℃の温度で５時間加熱することによって行なった
。酸素磯度はできるだけ低くしたほうが良いが、市販の
窒素ガスは２〜３１）ｐｍの酸素が含有されていること
などから多少存在するも、５１）Ｐｍ以下程度であれば
実際上は問題はない。

このようにして製造されたガラス−セラミック多層（ロ
）路基板は、その焼結″ａ度が９８チ以上と高く、樹脂
バインダーの炭素残置が４０　ｐＰｍと少ないので高い
絶縁耐圧を示し、かつ焼成時の体積収縮率が約１０％で
めった。この収縮率の再現性は±０．８％でめり、従来
よりも正確な寸法制御が可能となる。また、焼成基板の
曲は強度が２０〜３０　Ｋｇ　／　ｍ”　と優れ、誘電
率が６と低いので、伝送遅延はＦ３　Ｑ　ＰＳ、名と小
さい。

ｇ１発明の効果 本発明によれは、銅などの高導電性金属配線層を有し、
樹脂バインダーが十分に分解飛散して炭素残置の少ない
ことによる絶縁耐圧が高く、焼成時の収縮率が小さく、
誘電率の小さいガラス−セラミック回路基板が得られる
。複数個のＬ８エチップを塔載する場合だけでなく１個
のＬＳＩチップを収答するパッケージにも本発明が適用
できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高４電住金属配線層を有し、アルミナと、硼珪酸ガ
   ラスと、窒化アルミニウムとの焼成体からなる半導体装
   置実装用焼成基板。 ２、前記高導電性金属配線層は、銅、金、銀又はこれら
   金属のいずれかの合金からなる特許請求の範囲第１項記
   載の焼成基板。 ３、　アルミナ粉末と、硼珪酸ガラス粉末と、アルミニ
   ウム粉末とをバインダーと共に混練しグリーンシートを
   形成し、このグリーンシート土に高導電性金属のベース
   ｌｒ配線パターンに印刷し、そして、グリーンシート會
   うミネーＮ〜、窒素雰囲気中で焼成１゛ることによって
   製造される半導体装ｉ１実装用焼成基板めＩＲ寡ケ浅。 ４、前記高導電性金属が銅、金、銀又はこれら金属のい
   ずれかの合金でおる特許請求の範囲第３項記載の１ＬＬ
   欠ｉ氏。