JPS6276595A - 多層セラミツク配線基板 - Google Patents
多層セラミツク配線基板Info
- Publication number
- JPS6276595A JPS6276595A JP21535985A JP21535985A JPS6276595A JP S6276595 A JPS6276595 A JP S6276595A JP 21535985 A JP21535985 A JP 21535985A JP 21535985 A JP21535985 A JP 21535985A JP S6276595 A JPS6276595 A JP S6276595A
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- JP
- Japan
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- multilayer ceramic
- substrate
- ceramic
- aluminum nitride
- wiring board
- Prior art date
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- Pending
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- Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (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）
本発明は高熱伝尋多層セラミック配線基板に関するもの
である。
である。
（従来技術とその問題点）
半導体技術の飛躍的な進展によって、ＩＣ。
ＬＳＩが産業用、民需用に幅広く使用されるようになっ
てきている。
てきている。
特に集積密度の高い、高速作動のＬＳＩの実装用基板と
して多層セラミック基板が注目されている。この多層セ
ラミック基板は直接ＬＳＩを実装することができ微細多
層配線が可能で必る〇一般にセラミック基板の材料とし
ては、主にアルミナが使用されているが、近年電気装置
は一段と小型化され、回路の高密度化が強く要求され、
基板の単位面積当りの素子や回路要素の集積度が高くな
っている〇一方ＬＳＩにおいては、高速作動を行なうに
従いチップから発生する熱が多量になってくる傾向にあ
る。この結果、基板の発熱か大幅に工“Ｎ加し、アルミ
ナ基板では、熱Ｑ〕放散性が十分ではないという問題が
生じている０そσ）ため、アルミナ基板よりも熱伝導率
が犬きぐ、熱の放散性に潰れた絶縁基板が必要になって
きた。
して多層セラミック基板が注目されている。この多層セ
ラミック基板は直接ＬＳＩを実装することができ微細多
層配線が可能で必る〇一般にセラミック基板の材料とし
ては、主にアルミナが使用されているが、近年電気装置
は一段と小型化され、回路の高密度化が強く要求され、
基板の単位面積当りの素子や回路要素の集積度が高くな
っている〇一方ＬＳＩにおいては、高速作動を行なうに
従いチップから発生する熱が多量になってくる傾向にあ
る。この結果、基板の発熱か大幅に工“Ｎ加し、アルミ
ナ基板では、熱Ｑ〕放散性が十分ではないという問題が
生じている０そσ）ため、アルミナ基板よりも熱伝導率
が犬きぐ、熱の放散性に潰れた絶縁基板が必要になって
きた。
そこで熱放散性に対して優れた材料として炭化ケイ素を
主成分としたセラミック基板が開発された（特開昭５７
−１８０００６号公報）０炭化ケイ素はそれ自体電気的
に半導体に属し、比抵抗がｌ〜ｌＯΩ・ｃｒｎ程度で電
気絶縁性がないため、絶縁基板としては用いることがで
きないりまた炭化ケイ素は融点か高く非常に焼結しにく
いので、通常焼結に際しては少量の虞績助剤８添力１し
、高温で９口圧するいわゆるホットプレス法により作ら
れる。
主成分としたセラミック基板が開発された（特開昭５７
−１８０００６号公報）０炭化ケイ素はそれ自体電気的
に半導体に属し、比抵抗がｌ〜ｌＯΩ・ｃｒｎ程度で電
気絶縁性がないため、絶縁基板としては用いることがで
きないりまた炭化ケイ素は融点か高く非常に焼結しにく
いので、通常焼結に際しては少量の虞績助剤８添力１し
、高温で９口圧するいわゆるホットプレス法により作ら
れる。
この焼結助剤として酸（ヒベリリウムや窒化ホウ素を用
いると、焼結助剤効果だけでなく、’、ａ′Ａ絶縁性に
対しても有効で炭化ゲイぶ主成分の焼結基板の比抵抗が
１０ ０・ｏｎ以上となる。しかし、ＬＳＩ等の実ｖｃ
基板においＣＭ要な要因の１つで必る誘電率はＩｔ＼１
）ｌｘで４０とかなり高く、添加剤を加え九絶縁性も１
圧が５■楊反になると粒子間の絶縁が急激に低下するた
め耐′ル圧に対しても「４題が必る０ 又、 ＢｅＯ粉末を用いて多、４セラミツク４仮を作成
するここはり能でらるが有４注でおる為実用上困難な（
１ｊがでてくる。
いると、焼結助剤効果だけでなく、’、ａ′Ａ絶縁性に
対しても有効で炭化ゲイぶ主成分の焼結基板の比抵抗が
１０ ０・ｏｎ以上となる。しかし、ＬＳＩ等の実ｖｃ
基板においＣＭ要な要因の１つで必る誘電率はＩｔ＼１
）ｌｘで４０とかなり高く、添加剤を加え九絶縁性も１
圧が５■楊反になると粒子間の絶縁が急激に低下するた
め耐′ル圧に対しても「４題が必る０ 又、 ＢｅＯ粉末を用いて多、４セラミツク４仮を作成
するここはり能でらるが有４注でおる為実用上困難な（
１ｊがでてくる。
一方プロセス旧硯点小らして不ツトグレス法を適用しな
ければならず、装置が犬がかりになるばかりでなく、基
板の形状も大面槓化は困難でおり、表面平滑性に対して
も問題が多い。さらにλ化ケイ素系を用いたセラミック
基板においては、従来のグリーンシート法を用いたアル
ミナ多層セラミック基板技術を利用することはプロセス
的に極めて困姫である。
ければならず、装置が犬がかりになるばかりでなく、基
板の形状も大面槓化は困難でおり、表面平滑性に対して
も問題が多い。さらにλ化ケイ素系を用いたセラミック
基板においては、従来のグリーンシート法を用いたアル
ミナ多層セラミック基板技術を利用することはプロセス
的に極めて困姫である。
ここでいうグリーンシート法多層セラミック基板技術と
は次に示す技術である。まずセラミツフケ末を有機ビヒ
クルとともに混合し、スラリー化する。このスラリーを
キャスティング製膜法により１０μｍ〜４００μｍ程度
の厚みを有するシートを有機フィルム上に形成する。該
シートを所定の大きさに切断し、各層間の導通を得るた
めのスルーホールを形成したのち、厚膜印刷法により所
定の導体パターンを形成する。これらの谷導体パターン
を形成したセラミックグリーンシートを積層プレスし、
脱バインダ一工程を経て焼成する。
は次に示す技術である。まずセラミツフケ末を有機ビヒ
クルとともに混合し、スラリー化する。このスラリーを
キャスティング製膜法により１０μｍ〜４００μｍ程度
の厚みを有するシートを有機フィルム上に形成する。該
シートを所定の大きさに切断し、各層間の導通を得るた
めのスルーホールを形成したのち、厚膜印刷法により所
定の導体パターンを形成する。これらの谷導体パターン
を形成したセラミックグリーンシートを積層プレスし、
脱バインダ一工程を経て焼成する。
高密度実装基板として具備すべき主な性質としては、（
１）電気特性に対して誘電率が低く、誘電損失が小さく
、また電気絶縁性に潰れていること、（２）機械的強度
が十分であること、（３）熱伝導性が高いこと、（４）
熱膨張係数がシリコンチップ等のそれに近いこと、（５
）表１平滑性か愛れていること、および（６）Ｍ”ｄ夏
化が容易であること寺か必要である。
１）電気特性に対して誘電率が低く、誘電損失が小さく
、また電気絶縁性に潰れていること、（２）機械的強度
が十分であること、（３）熱伝導性が高いこと、（４）
熱膨張係数がシリコンチップ等のそれに近いこと、（５
）表１平滑性か愛れていること、および（６）Ｍ”ｄ夏
化が容易であること寺か必要である。
これらの基板性質全般に対して前述のセラミック基板は
決して十分なものであるとはいえない。
決して十分なものであるとはいえない。
一方、高熱法４性基板の材料として窒化アルミニウムが
開開さｎている（特開昭５９−５００７７号公報など）
ｏしかしなからこの材料も高温で焼結しなければならず
、ホットプレス法による作製方法か主流となっており、
−まだ窒化アルミニウムを用いた多層配線基板は実現さ
れていない口（発明の目臼ジ） 本発明は、Ａｉｌ述したシＥ来Ｕ〕セフミック配線基板
の欠点を除去せしめて熱伝尋注Ｏ〕シ汎だ、内部に４体
を有する尚督度１局熱伝寺多鳩セラミック配線基板を提
供ずゐことにある。
開開さｎている（特開昭５９−５００７７号公報など）
ｏしかしなからこの材料も高温で焼結しなければならず
、ホットプレス法による作製方法か主流となっており、
−まだ窒化アルミニウムを用いた多層配線基板は実現さ
れていない口（発明の目臼ジ） 本発明は、Ａｉｌ述したシＥ来Ｕ〕セフミック配線基板
の欠点を除去せしめて熱伝尋注Ｏ〕シ汎だ、内部に４体
を有する尚督度１局熱伝寺多鳩セラミック配線基板を提
供ずゐことにある。
（発明の構Ｍ、）
本発明によれば、セラミックス何遺体が窒化アルミニウ
ムを・主成分とする多結晶体”′Ｃ栴成され、導体Ｊ−
の主成分がタンクル金属又はり／タル金属と窒化タンタ
ルの混合物からなることｆ％徴とする高熱伝導多層セラ
ミック配線基板が得られる。
ムを・主成分とする多結晶体”′Ｃ栴成され、導体Ｊ−
の主成分がタンクル金属又はり／タル金属と窒化タンタ
ルの混合物からなることｆ％徴とする高熱伝導多層セラ
ミック配線基板が得られる。
（構成の詳細な説明）
本発明は、上述の構成をとることにより従来技術の問題
点を解決した。
点を解決した。
まず、多層セラミック基板を構成する絶縁セラミックス
材料として、熱伝導性の尚い窒化アルミニウムを用いた
。この材料は焼成後、窒化アルミニウム多結晶の緻密な
構造体を形成する。高熱伝尋率を得るためには焼結体の
含有酸素量が少ない方が好ましくその為に添加物として
還元効果のある還元剤を入れることが好ましい。
材料として、熱伝導性の尚い窒化アルミニウムを用いた
。この材料は焼成後、窒化アルミニウム多結晶の緻密な
構造体を形成する。高熱伝尋率を得るためには焼結体の
含有酸素量が少ない方が好ましくその為に添加物として
還元効果のある還元剤を入れることが好ましい。
次に、導体層に関しては、窒化アルミニウムで構成され
ているセラミックス層に複数の電源層、グランド層およ
び微細な信号線等の導体層を形成し、これらの複数の得
体ＪｆＩＩをセラミックス層中に設けたピアホールを介
して電気的に接続されている０ したがって、実装基板の配線密度が非常に高められると
ともに、ＬＳＩ等の素子から発生する熱を、効率的に外
部に放散することが可能となる。
ているセラミックス層に複数の電源層、グランド層およ
び微細な信号線等の導体層を形成し、これらの複数の得
体ＪｆＩＩをセラミックス層中に設けたピアホールを介
して電気的に接続されている０ したがって、実装基板の配線密度が非常に高められると
ともに、ＬＳＩ等の素子から発生する熱を、効率的に外
部に放散することが可能となる。
（実施例）
以下本発明の実施例について図面を参照して詳細に読切
する。
する。
第１図は本発明による高熱伝導多層セラミック基板の実
施例を示す説明図である。１は絶縁セラミックス層であ
り、主成分として窒化アルミニウムの多結晶体で構成さ
れている。２は信号線および電諒等θ〕導体層であり、
タンタル金属又はタンタル金属と窒化タンタルの混合物
を主成分として形成されておシ、絶縁セラミックス層に
形成されたピアホール３５−介して各層間を電気的に接
続している。このように構成されている多層セラミック
基板上にはＬＳＩチップがマウント出来るようにダイパ
ッド４およびボンディングパッド５が形成され、該実装
基板外に信号を取り出したり、基板内へ信号を入れたり
するだめの入出力用バッド６が基板裏向に形成されてい
る。基板上にマウントされたＬＳＩチップから発生する
熱をダイパッド４を介してセラミック基板内へ拡散させ
る。上２ミック基板の熱伝導率が高いことにより熱拡散
が効率的に行なわれることになり、ＬＳＩチップの発熱
による高温化を防止することができる。
施例を示す説明図である。１は絶縁セラミックス層であ
り、主成分として窒化アルミニウムの多結晶体で構成さ
れている。２は信号線および電諒等θ〕導体層であり、
タンタル金属又はタンタル金属と窒化タンタルの混合物
を主成分として形成されておシ、絶縁セラミックス層に
形成されたピアホール３５−介して各層間を電気的に接
続している。このように構成されている多層セラミック
基板上にはＬＳＩチップがマウント出来るようにダイパ
ッド４およびボンディングパッド５が形成され、該実装
基板外に信号を取り出したり、基板内へ信号を入れたり
するだめの入出力用バッド６が基板裏向に形成されてい
る。基板上にマウントされたＬＳＩチップから発生する
熱をダイパッド４を介してセラミック基板内へ拡散させ
る。上２ミック基板の熱伝導率が高いことにより熱拡散
が効率的に行なわれることになり、ＬＳＩチップの発熱
による高温化を防止することができる。
本実施例の配線基板の製造方法は次のとおりである。本
発明の基板を構成しているセラミラ・クス材料としては
％窒化７ルミニウムの焼結性を高めるため添加物として
Ｃａ Ｃ２を混入させている。寸ず窒化アルミニウム粉
末とＣａＣ２粉末とを秤量し。
発明の基板を構成しているセラミラ・クス材料としては
％窒化７ルミニウムの焼結性を高めるため添加物として
Ｃａ Ｃ２を混入させている。寸ず窒化アルミニウム粉
末とＣａＣ２粉末とを秤量し。
ボールミルによシ有機溶媒中での湿式混合を４８時間行
なった。
なった。
この混合粉末をポリカプロラクトン系あるいはポリアク
リレート系樹脂等の中性雰囲気下で分解されやすい有機
バインダーとともに溶媒中に分散し粘度３０００〜７０
００ｃｐの範囲の泥漿を作成する。該泥漿をキャスティ
ング襄膜法により１０μｍ〜２００μｍ程度の均一な厚
みになるように、有機フィルム上にグリーンシートを作
成する。
リレート系樹脂等の中性雰囲気下で分解されやすい有機
バインダーとともに溶媒中に分散し粘度３０００〜７０
００ｃｐの範囲の泥漿を作成する。該泥漿をキャスティ
ング襄膜法により１０μｍ〜２００μｍ程度の均一な厚
みになるように、有機フィルム上にグリーンシートを作
成する。
次にこのグリーンシートを有機フィルムから剥離したの
ち、各層間を電気的に接続するためのピアホールを形成
する。ここで形成したピアホールは、機緘的にポンチお
よびダイを用いて打抜いたが、他にレーザー加工寺の方
法によっても開けることが可能である。
ち、各層間を電気的に接続するためのピアホールを形成
する。ここで形成したピアホールは、機緘的にポンチお
よびダイを用いて打抜いたが、他にレーザー加工寺の方
法によっても開けることが可能である。
ヒアホールＵ〕形成されたグリーンシート上へ、窒素雰
囲気あるいは他の中性雰囲気あるいは還元雰囲気の下で
焼成した際、タンタル金属又はタンタル金属と窒化タン
タルの混合物となる化合物を主成分とした導体ペースト
をスクリーン印刷法によシ所定の位置にプ定υ〕パター
ンを印刷する。こうして導体を印刷した各グリーンシー
トを所望の枚数積層し加熱プレスする。その後必要な形
状になるようにカッターを用いて切断し、１４００℃〜
２０００℃の温度で非岐化江搭囲気中で焼成する。
囲気あるいは他の中性雰囲気あるいは還元雰囲気の下で
焼成した際、タンタル金属又はタンタル金属と窒化タン
タルの混合物となる化合物を主成分とした導体ペースト
をスクリーン印刷法によシ所定の位置にプ定υ〕パター
ンを印刷する。こうして導体を印刷した各グリーンシー
トを所望の枚数積層し加熱プレスする。その後必要な形
状になるようにカッターを用いて切断し、１４００℃〜
２０００℃の温度で非岐化江搭囲気中で焼成する。
焼成の際、その昇温過程で４０．０Ｃ〜６ｏｏ℃の温度
で脱バインダーを充分に行なりた。作製した基板の特注
を表に示す。
で脱バインダーを充分に行なりた。作製した基板の特注
を表に示す。
Ｈ）、下谷山
導体ペースト材料として、 Ｔａ金属、 ＴａＮおよ
びＴａＨを用いた。ここに示した添加物（ＣａＣｔ）の
量は窒化アルミニウムを１００としたときの値である。
びＴａＨを用いた。ここに示した添加物（ＣａＣｔ）の
量は窒化アルミニウムを１００としたときの値である。
またフリットｔは導体材料とフリット材料を合せた重ｔ
（ｃ対しての値である。
（ｃ対しての値である。
作成した基板の電気的特性を測定した結果、比抵抗が１
００・１以上であり、誘電率は８．７（ｌ ＭＨｚ ）
、誘電損失はｌＸｌ０ 以下（Ｉ ＭＨｚ ）で５）
った。電気的特性においても従来の基板に対して同程度
以上あり実装箔版として十分であることがわかる。
００・１以上であり、誘電率は８．７（ｌ ＭＨｚ ）
、誘電損失はｌＸｌ０ 以下（Ｉ ＭＨｚ ）で５）
った。電気的特性においても従来の基板に対して同程度
以上あり実装箔版として十分であることがわかる。
一方添加物どしてＣａｂ、 Ｂｅｄ、 Ｙ２Ｏ３、Ｃｕ
ｂ、 Ａｇｏ。
ｂ、 Ａｇｏ。
ＢａＣ，、５ｒＣ２，Ｎａ、Ｃ２，Ｋ、Ｃ，、ＣｕＣ，
、ＭｇＣ，、Ａｌｌ！２Ｃ。
、ＭｇＣ，、Ａｌｌ！２Ｃ。
ＺｒＣ，等を用いた揚台においても窒化アルミニウムの
＃、詰性を向上させる効果が得られた口（発明の効果） 実施例からも明らかなように、本発明により、容易に信
号線および電源層等を含めた導体を有する高密度な回路
を形成することが出来、熱放散性に対しても非常に有効
な高熱伝導多層セラミック配線基板が得られる。
＃、詰性を向上させる効果が得られた口（発明の効果） 実施例からも明らかなように、本発明により、容易に信
号線および電源層等を含めた導体を有する高密度な回路
を形成することが出来、熱放散性に対しても非常に有効
な高熱伝導多層セラミック配線基板が得られる。
従来用いられているアルミナ基板の熱体４率は１７Ｗ／
ｍＫであり、本発明基板の熱体尋率が非常に高いレベル
であることがわかる。また熱膨張係数に２いては、アル
ミナ基板が６５Ｘ１０ ７℃であるのに対して本発明基
板は小さな１１ｔをもち、よりシリコンチップの熱膨張
係数に近い値に゛なりており有利である。
ｍＫであり、本発明基板の熱体尋率が非常に高いレベル
であることがわかる。また熱膨張係数に２いては、アル
ミナ基板が６５Ｘ１０ ７℃であるのに対して本発明基
板は小さな１１ｔをもち、よりシリコンチップの熱膨張
係数に近い値に゛なりており有利である。
第１図は本発明の一実施例を示す高熱伝導多層セラミッ
ク配線基板の械略図である０ １・・・絶縁セラミック層、２・・・４体層、３・・・
ピアホール、４・・・ダイパッド、５・・・ポンディン
グパッド、６・・・入出力用パッド。 代即人弁理［内ＦＸ 皿 ゛ 日
ク配線基板の械略図である０ １・・・絶縁セラミック層、２・・・４体層、３・・・
ピアホール、４・・・ダイパッド、５・・・ポンディン
グパッド、６・・・入出力用パッド。 代即人弁理［内ＦＸ 皿 ゛ 日
Claims (1)
- 導体がセラミックス層を介して三次元的に形成された多
層セラミック配線基板において、窒化アルミニウムを主
成分とするセラミック層と、タンタル金属単体あるいは
タンタル金属と窒化タンタルの混合物を主成分とする導
体とを備えていることを特徴とする多層セラミック配線
基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21535985A JPS6276595A (ja) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | 多層セラミツク配線基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21535985A JPS6276595A (ja) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | 多層セラミツク配線基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6276595A true JPS6276595A (ja) | 1987-04-08 |
Family
ID=16670986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21535985A Pending JPS6276595A (ja) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | 多層セラミツク配線基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6276595A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62232149A (ja) * | 1986-03-31 | 1987-10-12 | Ibiden Co Ltd | 窒化アルミニウム質焼結体よりなる配線基板とその製造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57180006A (en) * | 1981-04-30 | 1982-11-05 | Hitachi Ltd | High thermally conductive electric insulator |
| JPS6077186A (ja) * | 1983-09-30 | 1985-05-01 | 株式会社東芝 | 金属化表面を有するセラミツクス焼結体 |
| JPS60173900A (ja) * | 1984-02-20 | 1985-09-07 | 株式会社東芝 | セラミツクス回路基板 |
-
1985
- 1985-09-27 JP JP21535985A patent/JPS6276595A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57180006A (en) * | 1981-04-30 | 1982-11-05 | Hitachi Ltd | High thermally conductive electric insulator |
| JPS6077186A (ja) * | 1983-09-30 | 1985-05-01 | 株式会社東芝 | 金属化表面を有するセラミツクス焼結体 |
| JPS60173900A (ja) * | 1984-02-20 | 1985-09-07 | 株式会社東芝 | セラミツクス回路基板 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62232149A (ja) * | 1986-03-31 | 1987-10-12 | Ibiden Co Ltd | 窒化アルミニウム質焼結体よりなる配線基板とその製造方法 |
| JPH0680747B2 (ja) * | 1986-03-31 | 1994-10-12 | イビデン株式会社 | 窒化アルミニウム質焼結体よりなる配線基板とその製造方法 |
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