JPS6265967A - 黒色ムライト焼結体の製造方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、３ｉチツプをマウントする回路基板およびセ
ラミックパッケージとして用いる黒色ムライト焼結体の
！！造方法に関する。

従来の技術 従来からシリコンチップを搭載するＩＣパッケージの材
質としてはアルミナが使用されてきた。その理由はアル
ミナは電気絶縁性が良く、比較的高い熱伝導率と高い機
械的強度ざらに熱ヤ酸アルカリに対する耐久性がすぐれ
ているといった総合的な信頼性が高いためでおる。

しかしながら、アルミナの熱膨張係数は７〜８Ｘ１０−
６でシリコンの約４Ｘ１０−６と大きく違うため、接着
による歪が問題となってきている。

そこで熱伝導率が低いという問題はおるりれども、シリ
コンの熱膨張に近く、アルミナに次ぐ安定性を有する黒
色ムライトが現在注目されてきている。

前記従来の黒色ムライトの製造は、ムライトかまたはカ
オリンとアルミナに焼結助剤と、黒色化剤を数組量％か
ら１０数重量％添加したものを焼成していた。

焼結助剤としては、アルカリ金属酸化物（Ｌｉ　　２０
．　Ｎａ　２０．　Ｋ　２０）　、フル力’）土類酸化
物（Ｖｌｌ　Ｏ，Ｃａ　０，３ｒ　ｏ、Ｂａ　ｏ＞さら
にこれらのアルミナシリケートである各種長石その他に
８２０３、ガラスフリットが知られており、数種類の助
剤を組合せて、焼結体の緻密化を促進している。

一方、黒色化剤としては一般の陶磁器に用いる黒色顔料
が使用され、その組成はよく知られているが、その配合
の一例を示すと、Ｍｎ０２６０．２％、Ｃｒ　２０３２
１．４％、Ｆｅ　２０３１７．６％、Ｃｏ　ＯＯ，９％
よりなるものが挙げられる。

また、現在生産されている黒ムライトの配合の一例を示
すと下記のとありである。（単位重量％） ３Ａ１２０３・　２ＳｉＯ２８７％ ３Ｍ　ｇｏ・　４ＳｉＯ２・Ｈ２Ｏ２％ＣａＣＯ３，２
％ Ａｌ２Ｏ３２％ ＴｉＯ２２％ 黒顔料　　　　　　　　　　　　　５％全発明解決しよ
うとする問題点 上記従来の黒色ムライトは、焼結体に膨らみ（ブタ〉、
色むら（シミ）、異物（ボロ）が多数発生し、歩留りが
極めて低かった。その理由は次のように説明される。

Ｘ線的にムライトからなる粉末は、平均粒径が約３μｍ
以下の場合、１０００ｋｇ／ｃｍ　２の力で成形された
成形体は１６５０’Ｃから１７００℃で緻密化する。工
業的な生産性を上げるため１３５０℃付近まで焼成温度
を下げるには、焼結助剤を添加し、液相による焼結が行
なわれる。既に述べた各種の焼結助剤を状態図で調べる
と、これらの焼結助剤は１２５０℃以下の共融組成にな
ろうとして反応を開始することが判る。ここで重要なこ
とは、黒色顔料が存在するとざらに液相の生成温度が低
下すると同時に、ムライト粒子間で起る反応は一様の速
度ではなくなるので、部分的に液相の組成に違いが生じ
てくる。このような状態では、黒色顔料の溶解度の差の
ため焼結体に色ムラが発生したり、液相の蒸気圧が高く
なり過ぎた場合は、膨らみ（ブタ）が発生する。

ざらにムライトを焼結させるための敷台も、ムライトを
含む高アルミナ質の材質なので、粘性の低い液相は、敷
台や敷台に付着した耐火性粉末とも反応し、異物（ボロ
）が接着するという不具合が生ずることになる。

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点に鑑み、各酸化物とムライトの反応
性を研究した結果、従来必要と考えられていた焼結助剤
は全く不用で、ざらに黒色顔料の中でも酸化鉄と酸化マ
ンガンとざらに望ましくは酸化チタンをムライトに添加
することにより、従来の欠点が解決できるという知見を
得て本発明に到達した。

すなわち、本発明は主原料が主としてムライトからなる
粉末１００重量％に対して、添加剤として酸化鉄０〜１
５重量％、酸化マンガン０〜１５重伍％、酸化チタニウ
ム０〜５重量％を総量が４重量％以上添加し、１３００
〜１５５０℃で焼成することを特徴とする黒色ムライト
焼結体の製造方法である。

上記添加剤の添加量が総計で４重量％未渦の場合は焼成
温度が１５５０℃を越え、また焼結体の色も茶色となり
実用上意味がなくなる。

酸化鉄、酸化マンガンは共に１５重量％を越えると、１
４００’Ｃ以下で焼成できても、敷台との反応が強く、
異物が接着し、実用上使用できない。

酸化チタニウムは単味で添加すると白色となるが、酸化
鉄と酸化マンガンとともに添加すると、焼結体の黒色度
を増し、焼結促進効果を有するので、一種の黒色化剤と
考えることができる。その効果は５重量％までで、それ
以上添加しても効果はない。

原料の粒度は特に限定されないが、平均粒径が５μｍ以
下で充分である。当然のことながら、粒径が細かくなる
と焼成温度は低くなる。

実施例 主原料でおるムライトはカオリンとアルミナからあらか
じめ合成したものでＸ線回折によればムライトのみの結
晶相であった。このムライトに工業用ペン柄（ＦｅｚＯ
ａ）、電解マンガン（Ｍｎ０２）、アナターゼ（ＴｉＯ
ｚ＞を表に示す割合で配合し、平均粒径５μｍになるま
で粉砕した。この混合物を乾燥俊、バインダーとしてＰ
、Ｖ、Ａ、を３重量％添加し、１０００ｋｇ／Ｃｍ　２
てプレスしたものを電気炉で焼成した。

その結果も表１に示したが、黒色度が均質で、ブタ、し
み、ボロといった欠点は認められなかった。

また、熱膨張係数も４〜５Ｘ１０’″６とシリコンの膨
張に近く、ＩＣパッケージの材質として満足すべきもの
でめった。

また、２種の比較例も表に示す。

発明の効果 本発明によればブタ、シミ、ボロの発生のない黒色ムラ
イト焼結体が得られるため、歩留りが向上し、ＩＣパッ
ケージとして有用な材質が効率よく得られる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　主原料が主としてムライトからなる粉末１００重量％
   に対して、添加剤として酸化鉄０〜１５重量％、酸化マ
   ンガン０〜１５重量％、酸化チタニウム０〜５重量％を
   総量が４重量％以上添加し、１３００〜１５５０℃で焼
   成することを特徴とする黒色ムライト焼結体の製造方法
   。