JPS6131342A - ガラスセラミツク基板の製造方法 - Google Patents
ガラスセラミツク基板の製造方法Info
- Publication number
- JPS6131342A JPS6131342A JP59150305A JP15030584A JPS6131342A JP S6131342 A JPS6131342 A JP S6131342A JP 59150305 A JP59150305 A JP 59150305A JP 15030584 A JP15030584 A JP 15030584A JP S6131342 A JPS6131342 A JP S6131342A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- ceramic
- substrate
- ceramic substrate
- powder
- 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.)
- Granted
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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)
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明はセラミック粉末としてマグネシャを用いたガラ
スセラミンク基板の製造方法に関する。
スセラミンク基板の製造方法に関する。
情報処理の高速化と大容量化とを実現するため電子機器
特に電子計算機の進歩は著しく、これに使用する電子回
路は小形化と高密度化が進められている。
特に電子計算機の進歩は著しく、これに使用する電子回
路は小形化と高密度化が進められている。
特にＩＣ，ＬＳＩなどの半導体装置はこれに該当するも
のであって、従来はチップ毎にアルミナセラミックから
なる配線基板に接着剤或いは共晶ボンディングなどの方
法で接着し、ワイヤボンディングなどの方法でチップの
端子とセラミック基板の配線とを回路接続した後に樹脂
外装或いはハーメチックシール外装を施して半導体装置
が構成されており、これをプリント配線基板に装着する
実装方法がとられていた。
のであって、従来はチップ毎にアルミナセラミックから
なる配線基板に接着剤或いは共晶ボンディングなどの方
法で接着し、ワイヤボンディングなどの方法でチップの
端子とセラミック基板の配線とを回路接続した後に樹脂
外装或いはハーメチックシール外装を施して半導体装置
が構成されており、これをプリント配線基板に装着する
実装方法がとられていた。
然し、更に小形化と高密度化を達成する方法として複数
個のチップをセラミック多層配線基板に接着して回路接
続した後、一括してハーメチックなどの外装を施すか、
或いは耐湿処理技術の進歩によって複数個のチップをフ
ェイスダウンボンディング法でセラミック多層配線基板
に装着し、これをそのままの状態で取替単位として使用
する実装形態が実用化されつつある。
個のチップをセラミック多層配線基板に接着して回路接
続した後、一括してハーメチックなどの外装を施すか、
或いは耐湿処理技術の進歩によって複数個のチップをフ
ェイスダウンボンディング法でセラミック多層配線基板
に装着し、これをそのままの状態で取替単位として使用
する実装形態が実用化されつつある。
このような用途に使用されるセラミック配Ｉ＃１ｍ板は
上部に装着したチップの端子数が厖大であることから多
層配線基板の構成層数の増加と配線バターンの微細化が
必要条件となる。
上部に装着したチップの端子数が厖大であることから多
層配線基板の構成層数の増加と配線バターンの微細化が
必要条件となる。
またチップをフェイスダウンボンディング法で装着する
場合にはチップの信軌性保持のために基板とチップとの
膨張係数を合わせることが必要となる。
場合にはチップの信軌性保持のために基板とチップとの
膨張係数を合わせることが必要となる。
本発明はかかる目的で開発されたガラスセラミンク基板
の製造法に関するものである。
の製造法に関するものである。
（従来の技術〕
従来のセラミック多層基板はアルミナ（α−Ａ１２０ユ
）を主構成剤としてグリンシートを形成し、これにモリ
ブデン・マンガン（Ｍｏ −Ｍｎ）。
）を主構成剤としてグリンシートを形成し、これにモリ
ブデン・マンガン（Ｍｏ −Ｍｎ）。
タングステン・マンガン（Ｗ−Ｍｎ ）などの導電ペー
ストをスクリーン印刷して導体パターンを作り、これを
積層した後、千数百℃の高温で焼成することにより作ら
れている。
ストをスクリーン印刷して導体パターンを作り、これを
積層した後、千数百℃の高温で焼成することにより作ら
れている。
ここでセラミック基板は多層化が進むに従って薄くなり
、また回路が複雑になるに従ってパターン幅は縮小する
ことが必要となるが、アルミナ磁器基板は誘電率が９〜
１０と比較的高く、そのため多層配線間の静電容量によ
る漏話（クロストーク）や導体抵抗が増加し、この影響
が無視できなくなる。
、また回路が複雑になるに従ってパターン幅は縮小する
ことが必要となるが、アルミナ磁器基板は誘電率が９〜
１０と比較的高く、そのため多層配線間の静電容量によ
る漏話（クロストーク）や導体抵抗が増加し、この影響
が無視できなくなる。
そこで誘電率が４〜５と低く、また９００ ’ｃ程度で
焼成が可能な硼珪酸ガラスが基板として使用されるよう
になった。
焼成が可能な硼珪酸ガラスが基板として使用されるよう
になった。
この基板の特徴は焼成温度が低いために金（ＡＵ）や銅
（Ｃｕ ）のような低抵抗金属を用いて微細な導体パタ
ーンを形成できることである。
（Ｃｕ ）のような低抵抗金属を用いて微細な導体パタ
ーンを形成できることである。
然し、ガラス基板は機械的強度の点で問題がある。
そこでセラミックの粉末を添加して機械的強度を改良し
たガラスセラミック基板が実用化され使用されている。
たガラスセラミック基板が実用化され使用されている。
ここでアルミナは膨張係数が少なく、また硬度が高いな
どの特徴からセラミック粉末の成分として選ばれ、シリ
コン半導体チップの装着用基板として一般に使用されて
いる。
どの特徴からセラミック粉末の成分として選ばれ、シリ
コン半導体チップの装着用基板として一般に使用されて
いる。
然し、半導体材料の中には熱膨張係数が大き〈従来のア
ルミナ基板或いはガラスセラミック基板では不適当なも
のがある。
ルミナ基板或いはガラスセラミック基板では不適当なも
のがある。
例えば本発明に係るガリウム砒素（ＧａＡｓ）がこれに
該当し、ＧａＡｓ基板を用いて形成されたチップを従来
のセラミック基板或いはガラスセラミック基板に接合す
ると熱膨張係数の差異が大き過ぎるために温度変動に際
して機械的ストレスを生じ、信頼性が損なわれる。
該当し、ＧａＡｓ基板を用いて形成されたチップを従来
のセラミック基板或いはガラスセラミック基板に接合す
ると熱膨張係数の差異が大き過ぎるために温度変動に際
して機械的ストレスを生じ、信頼性が損なわれる。
そのためにＧａＡｓに適合した膨張係数をもつガラスセ
ラミンク基板を使用する必要があり、セラミック成分と
してマグネシャ（ＭｇＯ）が適ししている。
ラミンク基板を使用する必要があり、セラミック成分と
してマグネシャ（ＭｇＯ）が適ししている。
第１図はこの関係の説明図で横軸には絶対温度を、また
縦軸には熱膨張係数をとり、２９３度を基準点として比
較しである。
縦軸には熱膨張係数をとり、２９３度を基準点として比
較しである。
図から明らかなようにＧａＡｓ１の熱膨張係数に較べて
アルミナ２の熱膨張係数は遥かに小さく、またマグネシ
ャ３は僅かに大きい。
アルミナ２の熱膨張係数は遥かに小さく、またマグネシ
ャ３は僅かに大きい。
本発明はマグネシャをガラスセラミンクのセラミック成
分として用いるもので、第２図は硼珪酸ガラスとＭｇ
Ｏとからなる系においてＭｇ Ｏ含有量に対する熱膨張
係数の変化を示している。
分として用いるもので、第２図は硼珪酸ガラスとＭｇ
Ｏとからなる系においてＭｇ Ｏ含有量に対する熱膨張
係数の変化を示している。
図からＧａＡｓの熱膨張係数である１０．７ Ｘ １０
−’と一致させるためには特性曲線４からＭｇ Ｏの含
有を４０％とすればよいことが判る。
−’と一致させるためには特性曲線４からＭｇ Ｏの含
有を４０％とすればよいことが判る。
以上のことからＧａＡｓに通したガラスセラミック基板
は容易にできる筈であるが、Ｍｇ Ｏはガラスに対する
濡れ性が極めて悪く、均一に分散されず、また焼成後に
ガラスとの界面に隙間を生ずるなど、緻密なガラスセラ
ミック基板ができないと云う問題があった。
は容易にできる筈であるが、Ｍｇ Ｏはガラスに対する
濡れ性が極めて悪く、均一に分散されず、また焼成後に
ガラスとの界面に隙間を生ずるなど、緻密なガラスセラ
ミック基板ができないと云う問題があった。
以上説明したようにＧａ Ａｓチップを接着する基板と
してはＭｇ Ｏをセラミック成分とするガラスセラミン
クが適しているが、両者の濡れ性が悪いことが問題であ
る。
してはＭｇ Ｏをセラミック成分とするガラスセラミン
クが適しているが、両者の濡れ性が悪いことが問題であ
る。
上記の問題点はセラミック粉末を添加したガラス粉末に
バインダと溶剤とを加え、これを混練してグリンシート
を作り、該グリンシートに配線パターンを印刷し焼成し
てなるガラスセラミック基板において、セラミック粉末
として硝酸アルミニラムを熱分解して生じたアルミナ膜
を被覆したマグネシャ粉を用いるガラスセラミック基板
の製造方法により解決することができる。
バインダと溶剤とを加え、これを混練してグリンシート
を作り、該グリンシートに配線パターンを印刷し焼成し
てなるガラスセラミック基板において、セラミック粉末
として硝酸アルミニラムを熱分解して生じたアルミナ膜
を被覆したマグネシャ粉を用いるガラスセラミック基板
の製造方法により解決することができる。
本発明はアルミナ（α−ＡＩ２０３）と硼珪酸ガラスと
の濡れ性が非常に良いことを利用してマグネシャ（Ｍｇ
Ｏ＞粉の上にアルミナ膜を被覆することによって濡れ性
を改善するものである。
の濡れ性が非常に良いことを利用してマグネシャ（Ｍｇ
Ｏ＞粉の上にアルミナ膜を被覆することによって濡れ性
を改善するものである。
すなわちＭｇ Ｏ粉を硝酸アルミニウム水溶液に浸漬し
た後乾燥し、これを熱分解することを繰り返すことによ
り、表面にアルミナ膜を形成するものである。
た後乾燥し、これを熱分解することを繰り返すことによ
り、表面にアルミナ膜を形成するものである。
粒径約１μｍのＭｇＯの粉末を温度約３０％の硝酸アル
ミニウム水溶液中に浸漬し、充分に攪拌した後に濾過し
て乾燥する。
ミニウム水溶液中に浸漬し、充分に攪拌した後に濾過し
て乾燥する。
これを空気中で熱分解温度以上の温度例えば３００度で
加熱すると、 ２Ａｌ （ＮＯ３）１１ →Ａｌ ｚ ０３ ＋６Ｎ
Ｏ２＋の反応によりＭｇ ０粒の表面にＡｌ ２ ｏ、
を析出することができ、これを繰り返すことにより、Ａ
ｌ２Ｏコ膜を被覆することができる。
加熱すると、 ２Ａｌ （ＮＯ３）１１ →Ａｌ ｚ ０３ ＋６Ｎ
Ｏ２＋の反応によりＭｇ ０粒の表面にＡｌ ２ ｏ、
を析出することができ、これを繰り返すことにより、Ａ
ｌ２Ｏコ膜を被覆することができる。
この粉末を硼珪酸ガラス（例えばコーニング社Ｎｏ、７
０５２）粉末と混合し、バインダとしてポリビニルブチ
ラールをまた溶剤としてメチルセルソルブを使用し、ボ
ールミルで４８時間混練し、これを用いてグリンシート
を作り、約６００度で仮焼きを行った後、９００度で１
時間焼成して基板を形成した。
０５２）粉末と混合し、バインダとしてポリビニルブチ
ラールをまた溶剤としてメチルセルソルブを使用し、ボ
ールミルで４８時間混練し、これを用いてグリンシート
を作り、約６００度で仮焼きを行った後、９００度で１
時間焼成して基板を形成した。
このようにして作ったガラスセラミック基板と無処理の
Ｍｇ Ｏを等量添加して作った基板とに就いて吸水性試
験により緻密性を測定したところ、無処理のものが９％
と大きな吸水率を示すのに対し、本発明を実施した基板
は０．１％と吸水率が少なく、これにより基板が緻密で
あり、Ｍｇ Ｏと硼珪酸ガラスとの濡れ性の良いことが
証明することができた。
Ｍｇ Ｏを等量添加して作った基板とに就いて吸水性試
験により緻密性を測定したところ、無処理のものが９％
と大きな吸水率を示すのに対し、本発明を実施した基板
は０．１％と吸水率が少なく、これにより基板が緻密で
あり、Ｍｇ Ｏと硼珪酸ガラスとの濡れ性の良いことが
証明することができた。
以上記したように本発明の実施によりＧａ Ａｓチップ
の搭載に適するガラスセラミンク基板の製造が可能とな
り、Ｇａ Ａｓ半導体装置の信頼性を向上することが可
能となる。
の搭載に適するガラスセラミンク基板の製造が可能とな
り、Ｇａ Ａｓ半導体装置の信頼性を向上することが可
能となる。
第１図は熱膨張係数の温度依存性の説明図、第２図はマ
グネシャを添加した硼珪酸ガラスの熱膨張係数の変化を
示す説明図である。 図において ４は熱膨張特性曲線である。 第 ／ 図 看度（°に） 第 ２ 図 Ｍｌｌ ０含１【（重量２ン
グネシャを添加した硼珪酸ガラスの熱膨張係数の変化を
示す説明図である。 図において ４は熱膨張特性曲線である。 第 ／ 図 看度（°に） 第 ２ 図 Ｍｌｌ ０含１【（重量２ン
Claims (1)
- セラミック粉末を添加したガラス粉末にバインダと溶
剤とを加え、これを混練してグリンシートを作り、該グ
リンシートに配線パターンを印刷し焼成してなるガラス
セラミック基板において、セラミック粉末として硝酸ア
ルミニウムを熱分解して生じたアルミナ膜を被覆したマ
グネシヤ粉を用いることを特徴とするガラスセラミック
基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59150305A JPS6131342A (ja) | 1984-07-19 | 1984-07-19 | ガラスセラミツク基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59150305A JPS6131342A (ja) | 1984-07-19 | 1984-07-19 | ガラスセラミツク基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6131342A true JPS6131342A (ja) | 1986-02-13 |
| JPH0143706B2 JPH0143706B2 (ja) | 1989-09-22 |
Family
ID=15494097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59150305A Granted JPS6131342A (ja) | 1984-07-19 | 1984-07-19 | ガラスセラミツク基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6131342A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6445716A (en) * | 1987-08-14 | 1989-02-20 | Asahi Glass Co Ltd | Magnesium oxide powder |
-
1984
- 1984-07-19 JP JP59150305A patent/JPS6131342A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6445716A (en) * | 1987-08-14 | 1989-02-20 | Asahi Glass Co Ltd | Magnesium oxide powder |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0143706B2 (ja) | 1989-09-22 |
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