JPS61287190A

JPS61287190A - 電子回路用基板

Info

Publication number: JPS61287190A
Application number: JP60129029A
Authority: JP
Inventors: 靖之佐藤; 斉藤　信二; 山内　英俊
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1985-06-13
Filing date: 1985-06-13
Publication date: 1986-12-17
Also published as: JPH0350429B2

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】（産業上の利用分野）本発明は、小型化あるいは高集積化に適した電子回路用
基板に関し、特に加工性および信頼性に優れた電子回路
用基板に関するものである。

（従来の技術）近年、電子回路用基板としては種々のものが知られかつ
実用化されてきており、例えばガラス・エポキシ複合体
、アルミナ質焼結体及びムライト質焼結体等が使用され
ている。そして、高集積化を促進する一つの方法として
シリコン集積回路などを直接基板に載置する実装方法が
検討されている。

しかしながら、ガラス・エポキシ複合体は熱膨張率が、
例えばシリコン集積回路のそれと大きく異なるため、当
該ガラス・エポキシ複合体からなる基板に直接載置する
ことのできるシリコン集積回路は極めて小さいものに限
られているばかりでなく、ガラス・エポキシ複合体より
なる基板は回路形成工程において寸法が変化し易いため
、特に微細で精密な回路が要求される基板には適用が困
難である。

また、アルミナ質焼結体やムライト質焼結体は硬度が高
く機械加工性に著しく劣るため、例えばスルーホール等
を設けるような機械加工が必要な場合には、生成形体の
段階で加工した後焼成する方法が行なわれているが、焼
成時の収縮を均一に生じさせることが困難であり、特に
高い寸法精度が要求されるものや寸法の大きなものを製
造することは困難であった。

ここで、と述のことを踏まえて、従来の技術による電子
回路用基板の欠点を、近年に至って要求されてきている
ことと併せて列記して見ると次の通りである。

■まず、アルミナ質焼結体及びムライト質焼結体等の焼
結体は、一旦焼結してしまうとその長所である高い硬度
が災いし、焼結後に機械加工によってスルーホールを形
成することが非常に困難である。

■アルミナ質焼結体及びムライト質焼結体等の焼結体に
おいては、その生成形体の状態で機械加工を施せば、上
記■の欠点は解決されるが、焼成収縮を考慮に入れて焼
成しなけらばならないから、基板として大きなものが要
求される場合には対処し切れない。

■特にアルミナ質焼結体の場合はその比重が比較的大き
く、例えばビデオカメラのような軽量化が望まれている
製品部品の電子回路用基板としては不向きである。

■以上のような焼結体に対して、ガラス・エポキシ複合
体による電子回路用基板は機械加工性。

大型化及び軽量化の問題に対処することが可能ではある
。しかしながら、このガラス・エポキシ複合体は湿度が
あると膨潤するという決定的な問題がある。一般に、電
子部品は基板に対して固定し、基板上の配線に対して結
線する必要があるが、このようにした後に基板が膨潤す
るようなことがあると、電子部品が基板から離れたり、
その結線が切れたりすることがあるのである。

■また、その上に抵抗を印刷したような電子部品用基板
にあっては、基板の膨潤に伴なって抵抗も膨張し、その
抵抗値が初期の設定値から大きくズしてしまうことがあ
る。

■そして、電子回路用基板は、各電子部品への電気的信
号に対しての応答性を良好にするために誘電率が低い方
がよい、この誘電率は、これをできる限りゼロに近付け
られれば理想的である。

■上記の事を総合解決したものは皆無である。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は以上のような実状に鑑みてなされたもので、そ
の解決しようとする問題点は、電子回路用基板を構成し
ている各材料の短所である。

そして、本発明の目的とするところは、近年富みに要求
されてきている小型化及び高集積化に対処することので
きる電子回路用基板を提供することにある０本発明のさ
らに詳しい目的は、熱膨張率が例えばシリコン集積回路
のそれと略等しく、しかも熱伝導性に優れているためシ
リコン集積回路を直接載置して実装することができ、さ
らに機械加工性及び寸法精度に優れた電子回路用基板を
提供することにある。

（問題点を解決するための手段）以上の問題点を解決するために本発明が採った手段は、ＡｆＬ、０．、ＳｉＯよ及びＭｇＯを主成分とする多孔
質酸化物焼結体の開放気孔中に樹脂を充填してなる複合
体であって、前記多孔質酸化物焼結体はＡｎ、Ｏ，が１５〜５０％Ｓ　ｉ　Ｏｈが４５〜８０％ＭｇＯが　５〜３５％の範囲内の成分比率によって構成されていることを特徴
とする電子回路用基板である。

以下に、本発明に係る電子回路用基板を更に詳細に説明
する。

本発明の電子回路用基板は、Ａ１．Ｏ，、Ｓ　ｉ　Ｏ，
及びＭｇＯを主成分とする多孔質体の開放気孔中に樹脂
が充填されてなる複合体であることが必要である。その
理由は、従来電子回路用基板として使用されている例え
ばムライト質焼結体等は緻密質焼結体であるため硬度が
高く機械加工性に極めて劣るものであるが、本発明の如
き多孔質体は焼結後の機械加工性が著しく良好であり、
しかも開放気孔中に樹脂が充填されているため、電子回
路用基板として不可欠な気体不透過性を兼ね備えている
からである。

このようなＡ　ｆＬ、Ｏｊ、　Ｓ　ｉ　Ｏ□及びＭｇＯ
を主成分とする多孔質体の開放気孔内に充填する樹脂と
しては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、トリマジン樹
脂、ポリパラバン酸樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シリ
コン樹脂、エポキシシリコン樹脂、アクリル酸樹脂、メ
タクリル酸樹脂、アニリン酸樹脂、フェノール樹脂、ウ
レタン系樹脂、フラン系樹脂、フッ素樹脂から選択され
る樹脂を単独あるいは混合して使用することができる。

本発明の多孔質体は、その開放気孔率がｌＯ〜７０容積
％の容積内であることが好ましい、その理由は、開放気
孔率がｌＯ容積％より少ないと機械加工性が著しく劣化
するからであり、一方７０容積％より大きいと実質的な
強度が殆どなくなり、取扱い中にこわれ易くなるからで
ある。

本発明の多孔質体は、その各成分が、Ａ魁ｑが１５〜５０％Ｓ　ｉ　Ｏ，が４５〜８０％ＭｇＯが　５〜３５％の範囲内の成分比率によって構成されていることが必要
である。その理由は、この範囲を外れると、多孔質体の
熱膨張率をシリコン集積回路の熱膨張率に近づ（するこ
とが困難で、シリコン集積回路を直接に実装することの
できる電子回路用基板を製造することが困難だからであ
る。

本発明の結晶組織は、主としてコージェライトであるこ
とが好ましい、その理由は、コージェライトの熱膨張率
はシリコン集積回路の熱膨張率に近く、本発明の目的と
するシリコン集積回路を直接に載置することのできる電
子回路用基板を製造することができるからである。この
場合、コージェライト組織の含有率は、５０％以上であ
ることがより有利である。

本発明の多孔質体は、そのＡ　１，０．、Ｓ　ｉ　Ｏ，
及びＭｇＯ以外の成分としては、ＣａＯ等の不純物を含
有することができ、このような不純物の含有量は１０重
量％以下であることが有利である。

また、本発明の複合体は気孔率が１０容積％以下である
ことが好ましい、その理由は、この気孔率が１０容積％
より大きいと電子回路用基板として気体不透過性を付与
することが困難だからであり、なかでも５容積％以下で
あることが有利である。

さらに１本発明の電子回路用基板は、その熱膨張率がな
るべくシリコン集積回路の熱膨張率に近ｌいことが有利であり、２〜６Ｘ１０　７℃の範囲内であ
ることが好ましく、中でも３〜５．５×１０−′／’Ｃ
の範囲内であることが有利である。

本発明の電子回路用基板は、ガラス・エポキシ複合体に
比較して熱伝導率が大きく、しかもその熱膨張率がシリ
コン集積回路の熱膨張率に近いため、特に優れた放熱特
性が要求されかつ熱膨張率の影響が顕著なチップオンボ
ードタイプの基板として極めて好適である。

また、本発明の電子回路用基板は、特に高い強度が要求
される場合には、この基板の少なくともいずれかの面に
樹脂で含浸された無機繊維クロスを積層するか、あるい
はこの基板の少なくともいずれかの面に樹脂と無＊ｍｍ
との混合物を塗布することが好ましい、このような樹脂
としては、先に記載した多孔質体に充填する樹脂と同様
の樹脂を使用することができる。前記無機繊維としては
ガラス繊維、アスベスト、セラミックファイバーを使用
することが有利である。

次に、本発明の電子回路用基板の製造方法について説明
する。

本発明に係る電子回路用基板を形成するための出発原料
は、主としてコージェライトの結晶組織を有する酸化物
粉末が好適である。このコージェライトの結晶組織を有
する出発原料を生成形体に成形したのち、この生成形体
を液相の生成量が５重量％以下である温度域の非還元性
雰囲気下で焼成することによって多孔質体となし、次い
でこの多孔質体の開放気孔中へ樹脂を充填することによ
り製造することができる・また、この樹脂を多孔質体の開放気孔中へ充填する方法
としては、樹脂を加熱して溶融させて含浸する方法、樹
脂を溶剤に溶解させて含浸する方法、樹脂をモノマー状
態で含浸した後にポリマーに転化する方法、あるいは微
粒化した樹脂を分散媒液中に分散し、この分散液を含浸
し乾燥した後、樹脂の溶融温度で樹脂を焼き付ける方法
が適用できる。

なお、本発明によれば、前記多孔質体の開放気孔内に予
じめシラン・カップリング処理を施した後、樹脂を含浸
することもできる。

また、本発明に係る電子回路用基板にスルーホール等の
孔明は加工を施したい場合には通常市販されている超硬
ドリルを使用すれば十分である。

次に本発明を実施例及び比較例によって説明する。

実ｊＬ例」２平均粒径が２．０ｐｍで不純物含有量が第１表に示した
ごとき、コージェライト粉末１００重量部に対し、ポリ
ビニルアルコール２重量一部、ポリエチレングリコール
１重量部、ステアリン酸０．５ｉ量部及び水１００重量
部を配合し、ボールミル中で３時間混合した後、噴霧乾
燥した。

この乾燥物を適量採取し、金属製押し型を用いて１．Ｏ
ｔ／ｃｍ”の圧力で成形し、大きさが１００ｍ■Ｘ　１
００ｍｔａＸ　２ｇｍ、密度が１．５ｇ／　ｃ　ｍ″（
８０容積％）の生成形体を得た。

この生成形体をアルミナ製ルツボに装入し大気圧下の空
気中で１４００℃の温度で１時間焼成した。

得られた焼結体の結晶組織はコージェライトであり、密
度は１．８ｇ／ｃｒｒｆ’、　ＩＭＩ放気孔率は３０容
積％であった。また、この焼結体の平均曲げ強度は９．
０ｋｇ／ｍゴであって、ヌープ硬度は１４０〜１８０ｋ
ｇ／ｍｒｎ’であった。

ついで、この焼結体に二液性タイプのエポキシ樹脂を真
空下で浸漬し、含浸させた後、約１５０℃の温度で硬化
させて複合体を得た。焼結体の空隙に占めるエポキシ樹
脂の割合はほぼ９８．５容積％であった。

この複合体の０〜３００℃における熱膨張率は４ＸＩＯ
／”Ｏ１体積抵抗率（Ｊ　Ｉ　Ｓ　−（８４Ｂり　）は
ｔｏ”Ωｃｍ以上１表面抵抗率（Ｊ　Ｉ　Ｓ　−（１１
１４８１））はｔｏ”０ｃｍ以上、比誘電率は５．０と
電子回路用基板として極めて好適な特性を有していた。

支ム勇」実施例１と同様であるが成形圧を２００ｋｇ／　ｃ　ｍ
″に変えて得た焼結体を使用して複合体を得た。得られ
た焼結体と複合体の物性は第２表に示した。

第２表に示した結果よりわかるように、成形圧を下げる
ことにより焼結体の密度が若干低くなり、複合体の機械
加工性は向上したが、熱膨張率が若干高くなる傾向が認
められた。

支ム１」実施例１と同様であるが、第１表に示したごとき平均粒
径及び化学組成のコージェライト粉末を使用して得た焼
結体から複合体を得た。

得られた焼結体と複合体の物性は第２表に示した。実施
例３の複合体はいずれも電子回路用基板として良好な特
性を有していた。

支ム１」実施例１で使用したコージェライト粉末１００重量部に
対し、□ポリアクリル酸エステル１２重量部、ポリエチ
レングリコール１重量部、解膠剤０．３重量部及び水７
０重量部を配合し、ボールミル中で３時間混合した後、
ドクターブレード法で厚さ１層重のシート状に形成し、
２４時間自然乾燥した。

得られた成形体を実施例１と同様の方法で焼成し、樹脂
を含浸して複合体を得た。

得られた焼結体と複合体の物性は第２表に示した。

（発明の効果）以上述べた如く、本発明の電子回路用基板は、Ａ　ｉ、
０．、Ｓ　ｉ　Ｏ，及びＭｇＯを主成分とする多孔質酸
化物焼結体の開放気孔中に樹脂を充填してなる複合体で
あって、しかもこの多孔質酸化物焼結体はＡ見ＡＯ１が１５〜５０％Ｓ　ｉ　Ｏ，が４５〜８０％ＭｇＯが　５〜３５％の範囲内の成分比率によって構成したことにその特徴が
あり、これにより、熱膨張率がシリコン集積回路とほぼ
等しく、しかも熱伝導率が大きいため、シリコン集積回
路を直接載置して実装することができ、さらにドリル等
による孔あけ加工等の機械加工性に優れており、産業上
極めて有用である。

すなわち、本発明に係る電子回路用基板は、完成後の熱
膨張率がシリコン集積回路とほぼ等しく、しかも熱伝導
率が大きい材料を使用して生成形体を形成し、この生成
形体を焼成した後にスルーホール等の機械加工を施して
形成できるものであるから、シリコン集積回路と同等の
熱的変化及び熱伝導をなしえるとともに、焼成収縮を全
く考慮に入れずに形成できる。従って、この電子回路用
基板は、精密なスルーホール位置を有したものとするこ
とができて、大きな基板が要求されたときに十分対処す
ることができる。

また、本発明に係る電子回路用基板は焼結後に孔明は加
工ができるものであるから、どのようなサイズの電子回
路用基板としても対処することができ、孔明は加工を施
さなければ種々な様式の基板材料として用意しておく、
すなわち相当量の在庫として確保しておくことができる
ものである。

これは、従来の焼結体によれば、基板として要求される
寸法のものをその都度用意しなければならなか、ったの
に比して、非常に経済的にすることができるものである
。

勿論本発明に係る電子回路用基板は、ガラス・エポキシ
樹脂複合体による基板のように膨潤するというようなこ
とは殆どないから、湿度の変化によってシリコン集積回
路が当該基板から離れたり、結線が切れたりすることは
ない。

（以　上）

Claims

【特許請求の範囲】１）、Ａｌ＿２Ｏ＿３、ＳｉＯ＿２及びＭｇＯを主成分
とする多孔質酸化物焼結体の開放気孔中に樹脂を充填し
てなる複合体であって、前記多孔質酸化物焼結体はＡｌ＿２Ｏ＿３が１５〜５０％ＳｉＯ＿２が４５〜８０％ＭｇＯが５〜３５％の範囲内の成分比率によって構成されていることを特徴
とする電子回路用基板。２）、前記多孔質酸化物焼結体は開放気孔が１０〜７０
容積％の範囲内であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項に記載の電子回路用基板。３）、前記多孔質酸化物焼結体は、その結晶構造が主と
してコージェライトであることを特徴とする特許請求の
範囲第１項または第２項に記載の電子回路用基板。４）、前記複合体の気孔率は１０容積％以下であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか
に記載の電子回路用基板。５）、前記電子回路用基板は熱膨張率が２〜６×１０＾−＾６／℃ の範囲内であることをを特徴とする特許請求の範囲第１
項〜第４項のいずれかに記載の電子回路用基板。６）、前記電子回路用基板はチップ・オン・ボードタイ
プであることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第５
項のいずれかに記載の電子回路用基板。７）、前記電子回路用基板は少なくともいずれかの面に
樹脂を含浸したガラスクロスが積層されてなる特許請求
の範囲第１項〜第６項のいずれかに記載の電子回路用基
板。８）、前記電子回路用基板は少なくともいずれかの面に
樹脂とガラス繊維との混合物が塗布されてなる特許請求
の範囲第１項〜第７項のいずれかに記載の電子回路用基
板。