JPS63213948A - 集積回路用複合体基板 - Google Patents
集積回路用複合体基板Info
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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）
本発明は特に集積回路のパッケージ用基板として用いる
ための、無機セラミックの積層構造体の製造に関する。
ための、無機セラミックの積層構造体の製造に関する。
（従来の技術）
より動作速度を速＜シシかも回路密度をより人にするこ
とへの要請がますます増えるに伴って、高性能集積回路
パッケージの組立てに関する新しい概念ならびにそれに
用いるだめの新しい物質の必要性が常に追求されている
。例えばより多数のトランジスター、すなわち基本的な
能動的電ｒユニットを単一のシリコンや砒化ガリウムの
ウェハーやチップ上にパッケージするための技術が進歩
した。そのようにして得られた装置（集積回路）の運転
にはそれらが他の装置および最終的には操作媒体と電気
的に接続されていることが必要とされる。集積回路は過
熱や、物理的な酷使や周囲の環境から保護されなければ
ならない。必要な集積回路の接続や保護はそのユニット
をパッケージ内に収納することによってなされる。
とへの要請がますます増えるに伴って、高性能集積回路
パッケージの組立てに関する新しい概念ならびにそれに
用いるだめの新しい物質の必要性が常に追求されている
。例えばより多数のトランジスター、すなわち基本的な
能動的電ｒユニットを単一のシリコンや砒化ガリウムの
ウェハーやチップ上にパッケージするための技術が進歩
した。そのようにして得られた装置（集積回路）の運転
にはそれらが他の装置および最終的には操作媒体と電気
的に接続されていることが必要とされる。集積回路は過
熱や、物理的な酷使や周囲の環境から保護されなければ
ならない。必要な集積回路の接続や保護はそのユニット
をパッケージ内に収納することによってなされる。
そのようなパッケージの一つの構成要素は基板もしくは
「チップキャリア」であって、これは１個又は複数個の
チップが載置された電気絶縁体の薄板もしくはウェハー
からなり、そしてこれはチップを他のチップおよび電子
装置の他の構成要木と電気的に相互に接続する、メタラ
イズされた電送線のベースとしての役目をする。
「チップキャリア」であって、これは１個又は複数個の
チップが載置された電気絶縁体の薄板もしくはウェハー
からなり、そしてこれはチップを他のチップおよび電子
装置の他の構成要木と電気的に相互に接続する、メタラ
イズされた電送線のベースとしての役目をする。
現在生産されている最も容量の大きい集積回路は有機プ
ラスチックスで作られたパッケージを使用している。し
かしながら、長寿命および高信頼性が要求されるものに
ついては、無機セラミックの材料で製造され、気密シー
ルされたパッケージが採用されている。そのようなパッ
ケージはほとんどアルミナ（ＡＱ＝ｚ ０３ ）で製造
されている。
ラスチックスで作られたパッケージを使用している。し
かしながら、長寿命および高信頼性が要求されるものに
ついては、無機セラミックの材料で製造され、気密シー
ルされたパッケージが採用されている。そのようなパッ
ケージはほとんどアルミナ（ＡＱ＝ｚ ０３ ）で製造
されている。
（発明が解決しようとする課′、ＸＪ）電子装置が作動
する速度は大部分のところこれらの相互連結部に沿って
信号が伝わり得る速度と、その信号が進まねばならない
距離とによって限定される。信号速度を上げ得る手段は
２つの手段からなる。すなわち、（１）相互連結部の電
気抵抗を減少させることと（２きわめて低い比誘電率を
有する基板材料を利用すること、であり、その理由は信
号が相互連結部を伝わる速度は周囲の媒体の誘電率の平
方根に逆比例するためである。
する速度は大部分のところこれらの相互連結部に沿って
信号が伝わり得る速度と、その信号が進まねばならない
距離とによって限定される。信号速度を上げ得る手段は
２つの手段からなる。すなわち、（１）相互連結部の電
気抵抗を減少させることと（２きわめて低い比誘電率を
有する基板材料を利用すること、であり、その理由は信
号が相互連結部を伝わる速度は周囲の媒体の誘電率の平
方根に逆比例するためである。
回路の密度は次の３つの手段により増加させることがで
きる。すなわち、（１）チップの単位面積当りにできる
だけ多数の回路構成要素を用いること、（′２Ｊチップ
の寸法を大きくしてそれによりチップ構成要素の数を増
すこと、そして（３）基板１枚当りにより多数のチップ
を用いることであり、そうすることによって、各チップ
が別々のチップキャリア上に載置された場合よりも互い
により接近して配置されるので、信号の進む速度を加速
するのにも役立つ。しかしながら回路の密度を高めると
パッケージにはさらに２つの過酷な要求が課せられる。
きる。すなわち、（１）チップの単位面積当りにできる
だけ多数の回路構成要素を用いること、（′２Ｊチップ
の寸法を大きくしてそれによりチップ構成要素の数を増
すこと、そして（３）基板１枚当りにより多数のチップ
を用いることであり、そうすることによって、各チップ
が別々のチップキャリア上に載置された場合よりも互い
により接近して配置されるので、信号の進む速度を加速
するのにも役立つ。しかしながら回路の密度を高めると
パッケージにはさらに２つの過酷な要求が課せられる。
第１に、回路の密度が大になるほどより多数の相互接続
部が必要となり、相互接続部の（結果として短絡を招く
）クロスオーバーを避けようとすると多重層基板の使用
が度々必要となる。そのような積層基板の組立には基板
の内側の別々の面に沿って立体交差するメタライズされ
た通路を必要とする。この組立てにはメタライズされた
相互連結部を基板用材料と共に同時焼成することが要求
される。このため、相互連結部用に適する金属は、基板
の焼結温度よりも高い融点を有するものに限定されてい
る。現在、高性能な多重層基板に利用される唯一のセラ
ミック材料はＡＬｚ ０３である。
部が必要となり、相互接続部の（結果として短絡を招く
）クロスオーバーを避けようとすると多重層基板の使用
が度々必要となる。そのような積層基板の組立には基板
の内側の別々の面に沿って立体交差するメタライズされ
た通路を必要とする。この組立てにはメタライズされた
相互連結部を基板用材料と共に同時焼成することが要求
される。このため、相互連結部用に適する金属は、基板
の焼結温度よりも高い融点を有するものに限定されてい
る。現在、高性能な多重層基板に利用される唯一のセラ
ミック材料はＡＬｚ ０３である。
ＡＬｚ ０３は１６００℃以上の焼結温度を必要とする
ため、相互連結部用として適する材料はタングステンお
よびモリブデンのような耐火性の金属に限られている。
ため、相互連結部用として適する材料はタングステンお
よびモリブデンのような耐火性の金属に限られている。
これらの金属は銅、銀もしくは金よりも高い電気抵抗を
示す。したがって、達成される信号速度は、これら後者
の耐火性の弱い金属が用いられた時に達成されるほど速
くない。
示す。したがって、達成される信号速度は、これら後者
の耐火性の弱い金属が用いられた時に達成されるほど速
くない。
第２に、回路の密度が増せば増やすほど、パッケージか
らのより効果的な熱の除去が必要である。
らのより効果的な熱の除去が必要である。
すなわち、より多数の構成要素とチップとがつながれ、
チップの開閉速度が速くなればなるほどより多くの熱が
生成することになる。過度な熱の蓄積はチップの破壊ま
たは熱膨張の違いによるチップと基板との間のはんだ接
合部の亀裂を生じさせ得る。したがって、多くの高性能
を示す応用の際には熱の消散が大きな関心事であり、明
らかにそれは木質的にＡＱＪｚ ０３よりも高い熱伝導
度を示す材料で基板を作製することによって改善される
。
チップの開閉速度が速くなればなるほどより多くの熱が
生成することになる。過度な熱の蓄積はチップの破壊ま
たは熱膨張の違いによるチップと基板との間のはんだ接
合部の亀裂を生じさせ得る。したがって、多くの高性能
を示す応用の際には熱の消散が大きな関心事であり、明
らかにそれは木質的にＡＱＪｚ ０３よりも高い熱伝導
度を示す材料で基板を作製することによって改善される
。
上述の議論から、ＡＱ、ｚ ０３を用いた時と比べた場
合、次の各特性を示す材料から基板を作製することによ
って集積回路のパッケージにおいてＨ意な性能向上が達
成され得ることが明らかだと確信される。
合、次の各特性を示す材料から基板を作製することによ
って集積回路のパッケージにおいてＨ意な性能向上が達
成され得ることが明らかだと確信される。
（１）相互連結部用としてより電気抵抗の低い金属を用
いることができるように、焼結温度が低く、特に１０６
０℃以下であること、 （２）比誘電率が小さく、好ましくはこれが６未満であ
ること、そして （３）本質的に高い熱伝導度を有すること。
いることができるように、焼結温度が低く、特に１０６
０℃以下であること、 （２）比誘電率が小さく、好ましくはこれが６未満であ
ること、そして （３）本質的に高い熱伝導度を有すること。
現在入手可能な、低い比誘電率および低い焼成温度を示
す材料は、それのみに限定される訳ではないが、主とし
て珪酸塩系の組成を有するガラスおよびガラスセラミッ
クスの中から主として見出される。しかし、残念なこと
にこれらの材料は本質的にきわめて低い熱伝導度、すな
わち、Ａｉｚ０３のそれよりも少なくとも１桁小さい熱
伝導度を示す。したがって、これらの材料の使用は、そ
の電子装置の作動速度は重要であるものの効果的な熱の
消散は重要な要素ではないか、ヒートシンクおよび外部
冷却機構を組込むことによって熱の消散がなされ得るよ
うなものに限定される。このような装置は効果的な熱の
消散を行ない得るものの、高価となり、しかも多くの用
途には使えない。
す材料は、それのみに限定される訳ではないが、主とし
て珪酸塩系の組成を有するガラスおよびガラスセラミッ
クスの中から主として見出される。しかし、残念なこと
にこれらの材料は本質的にきわめて低い熱伝導度、すな
わち、Ａｉｚ０３のそれよりも少なくとも１桁小さい熱
伝導度を示す。したがって、これらの材料の使用は、そ
の電子装置の作動速度は重要であるものの効果的な熱の
消散は重要な要素ではないか、ヒートシンクおよび外部
冷却機構を組込むことによって熱の消散がなされ得るよ
うなものに限定される。このような装置は効果的な熱の
消散を行ない得るものの、高価となり、しかも多くの用
途には使えない。
逆に、高い熱伝導度を示す材料は、金属として、あるい
は共有結合、単純な化学量論的組成および低い平均原子
質量によって特徴づけられるある種のセラミックスとし
て得られる。しかしながら、金属は導電性であるため、
パッケージ基板としては適当でない。さらに高い熱伝導
度を示すセラミックスの大部分は電気的には絶縁性であ
るが、Ａｆｅｚ ０３のそれよりも有意に低い比誘電率
を有するものはごくオ〕ずかであり、また全てのものが
１０５０℃よりもはるかに高い焼結温度を必要とする。
は共有結合、単純な化学量論的組成および低い平均原子
質量によって特徴づけられるある種のセラミックスとし
て得られる。しかしながら、金属は導電性であるため、
パッケージ基板としては適当でない。さらに高い熱伝導
度を示すセラミックスの大部分は電気的には絶縁性であ
るが、Ａｆｅｚ ０３のそれよりも有意に低い比誘電率
を有するものはごくオ〕ずかであり、また全てのものが
１０５０℃よりもはるかに高い焼結温度を必要とする。
この後者の特性から、共に焼成される基板中の相互連結
部用としては、より耐熱性が高く、付随的にはより電気
的抵抗の大なる金属の使用が必要とされる。このような
情況からすると高熱伝導性のセラミックパッケージは電
子装置の作動速度を速めるよりも熱の除去の方がより重
要とされる用途に限定されるという結論になる。
部用としては、より耐熱性が高く、付随的にはより電気
的抵抗の大なる金属の使用が必要とされる。このような
情況からすると高熱伝導性のセラミックパッケージは電
子装置の作動速度を速めるよりも熱の除去の方がより重
要とされる用途に限定されるという結論になる。
（課題を解決するための手段）
本発明は比較的（１１純な構成であって、誘電率の低い
マトリックス中において高導電性相互連結部を提供し、
それによって速い信号速度を達成するとともに、熱の消
散を増進するための高熱伝導性の通路をも提供する集積
回路のパッケージ用複合体基板の製造方法に関する。本
発明の製品は互いに接若された少なくとも２枚の薄層か
らなる積層体ををし、一方の薄層の材料は熱伝導度（ｋ
）が２５Ｗ／ｍ／ｋにより低く、他方の薄層のヰ４料は
５０Ｗ／ｍ／ｋにより大きな熱伝導度を示す。本発明は
また２つの層を互いに接青する方法を含む。
マトリックス中において高導電性相互連結部を提供し、
それによって速い信号速度を達成するとともに、熱の消
散を増進するための高熱伝導性の通路をも提供する集積
回路のパッケージ用複合体基板の製造方法に関する。本
発明の製品は互いに接若された少なくとも２枚の薄層か
らなる積層体ををし、一方の薄層の材料は熱伝導度（ｋ
）が２５Ｗ／ｍ／ｋにより低く、他方の薄層のヰ４料は
５０Ｗ／ｍ／ｋにより大きな熱伝導度を示す。本発明は
また２つの層を互いに接青する方法を含む。
熱伝導度の低い薄層は、全てではないが大部分のメタラ
イズされた相互連結部のための基板の役ｌ」を果たし、
最も望ましくは熱伝導度のより高い層を構成する材料よ
りも低い比訊電率を有する材料から製造されるが、これ
によって相互連結部を通る信号のインピーダンスは小さ
くなる。熱伝導度の低い薄層は表面のみをメタライズし
てもよく、また内部にメタライズされた部分を含んだ多
重層体からなるものとしてもよい。熱伝導度の低い物体
のメタライズ化が銅、金、パラジウムもしくは銀を含む
金属のような非常に高い導電性を示す材料によって行わ
れていると、電子装置の作動速度の一層の改善がなされ
る。しかしながら、そのような金属を用いる場合、低熱
伝導性の物体は１０５０℃より低い温度で焼結しうる材
料で製造しなければならない。低熱伝導度の層は誘電率
が小さく、また焼結温度が低いという利点を有するガラ
ス。
イズされた相互連結部のための基板の役ｌ」を果たし、
最も望ましくは熱伝導度のより高い層を構成する材料よ
りも低い比訊電率を有する材料から製造されるが、これ
によって相互連結部を通る信号のインピーダンスは小さ
くなる。熱伝導度の低い薄層は表面のみをメタライズし
てもよく、また内部にメタライズされた部分を含んだ多
重層体からなるものとしてもよい。熱伝導度の低い物体
のメタライズ化が銅、金、パラジウムもしくは銀を含む
金属のような非常に高い導電性を示す材料によって行わ
れていると、電子装置の作動速度の一層の改善がなされ
る。しかしながら、そのような金属を用いる場合、低熱
伝導性の物体は１０５０℃より低い温度で焼結しうる材
料で製造しなければならない。低熱伝導度の層は誘電率
が小さく、また焼結温度が低いという利点を有するガラ
ス。
ガラスセラミックもしくはガラスが接着されたセラミッ
クからなることが好ましい。また、複合体の周期的な熱
変化に由来する応力を最小にするため、低熱伝導度の薄
層を構成する祠料は、それが接着されている高熱伝導度
の層を構成する祠料が示す値とそれほどかけ離れていな
い線熱膨張係数をＨしていることがきわめて望ましい。
クからなることが好ましい。また、複合体の周期的な熱
変化に由来する応力を最小にするため、低熱伝導度の薄
層を構成する祠料は、それが接着されている高熱伝導度
の層を構成する祠料が示す値とそれほどかけ離れていな
い線熱膨張係数をＨしていることがきわめて望ましい。
高い熱伝導度を示す薄層からなる材料は低い熱伝導度を
示す層のそれに比較的近似し、好ましくは集積回路チッ
プ、例えばシリコンもしくは砒化ガリウムのそれに近似
した線熱膨張係数をａするべきである。この基準は効果
的な熱の一様除去を促進するためにチップが高熱伝導度
の層に直接載置されているバッキング配列において特に
重要である。高熱伝導度の薄層が電気絶縁性材料からな
る場合、それはメタライズされた相互連結部もしくは人
出力（Ｉ １０）のリード線を含んでいても含んでいな
くてもよく、それらと接触していてもよい。一方、高熱
伝導度の層として金属もしくは電導性サーメットが採用
されている場合には、この層が低熱伝導度の層からの相
互連結部または■１０リード線と接触しないように基板
の設計と制作に注意を払わなければならない。高熱伝導
度の層として用いることが好ましいと思われる金属の中
で、タングステンが比較的低い熱膨張係数（〜４６Ｘ
１０’ ／”Ｃ）と高い熱伝導度（＋８２ Ｗ／ ｔｓ
−ｋ ）を有するが故に最も好ましいものとして選択さ
れた。高熱伝導度の層として使用可能と思われるセラミ
ック材料の中では線熱膨張係数がそれぞれシリコンおよ
び砒化ガリウム（〜３５ＸｌＯ”Ｔ／’Ｃおよび〜６０
ＸｌＯ°７／℃）のそれと近似しているため、線熱膨張
係数が約４２〜４５Ｘ １０゛７／”Ｃである窒化アル
ミニウム（熱伝導度５０〜２００Ｗ／ＩＩ−ｋ）と線熱
膨張係数が約３６Ｘ １０’ ／’Ｃである炭化珪素（
熱伝導度５０〜２７０Ｗ／ｌ１−ｋ）が最も好ましいも
のと判断された。ＢｃＯも考慮の対象となり得るが極度
の毒性と熱膨張係数の高さから、ＡＩ ＮもしくはＳｉ
Ｃはどの魅力はない。
示す層のそれに比較的近似し、好ましくは集積回路チッ
プ、例えばシリコンもしくは砒化ガリウムのそれに近似
した線熱膨張係数をａするべきである。この基準は効果
的な熱の一様除去を促進するためにチップが高熱伝導度
の層に直接載置されているバッキング配列において特に
重要である。高熱伝導度の薄層が電気絶縁性材料からな
る場合、それはメタライズされた相互連結部もしくは人
出力（Ｉ １０）のリード線を含んでいても含んでいな
くてもよく、それらと接触していてもよい。一方、高熱
伝導度の層として金属もしくは電導性サーメットが採用
されている場合には、この層が低熱伝導度の層からの相
互連結部または■１０リード線と接触しないように基板
の設計と制作に注意を払わなければならない。高熱伝導
度の層として用いることが好ましいと思われる金属の中
で、タングステンが比較的低い熱膨張係数（〜４６Ｘ
１０’ ／”Ｃ）と高い熱伝導度（＋８２ Ｗ／ ｔｓ
−ｋ ）を有するが故に最も好ましいものとして選択さ
れた。高熱伝導度の層として使用可能と思われるセラミ
ック材料の中では線熱膨張係数がそれぞれシリコンおよ
び砒化ガリウム（〜３５ＸｌＯ”Ｔ／’Ｃおよび〜６０
ＸｌＯ°７／℃）のそれと近似しているため、線熱膨張
係数が約４２〜４５Ｘ １０゛７／”Ｃである窒化アル
ミニウム（熱伝導度５０〜２００Ｗ／ＩＩ−ｋ）と線熱
膨張係数が約３６Ｘ １０’ ／’Ｃである炭化珪素（
熱伝導度５０〜２７０Ｗ／ｌ１−ｋ）が最も好ましいも
のと判断された。ＢｃＯも考慮の対象となり得るが極度
の毒性と熱膨張係数の高さから、ＡＩ ＮもしくはＳｉ
Ｃはどの魅力はない。
最後に、薄層を互いに接骨させるために用いられる材料
は次の５つの基準を満たさねばならない。
は次の５つの基準を満たさねばならない。
（１）その材料は気密シールを形成しなければならない
。
。
（２１得られる結合が強力でなければならない。
（３）パッケージの他の構成要素が変形したり熱で損傷
を受けないようにシーリング用材料は充分低い温度で流
動しなければならない。
を受けないようにシーリング用材料は充分低い温度で流
動しなければならない。
（４）その材料はパッケージの他のいかなるｆｉ４成要
素とも反応しない雰囲気中で必要なシールを形成しなけ
ればならない。
素とも反応しない雰囲気中で必要なシールを形成しなけ
ればならない。
（５） シーリング材料の線熱膨張係数は互いに接骨
される薄層の線熱膨張係数に調和しなければならない。
される薄層の線熱膨張係数に調和しなければならない。
これらの要件を満たすシーリング材料にはガラス、失透
性シーリングガラス、金属はんだおよび金属とガラスの
混合物が含まれる。
性シーリングガラス、金属はんだおよび金属とガラスの
混合物が含まれる。
我々の実験室での実験結果は集積回路をパッケージする
ための本発明の複合体基板の好ましい（１カ成要素が基
本的には窒化アルミニウム、炭化珪素およびタングステ
ンからなる群から選ばれる材料で構成された高い熱伝導
度を示す薄層と、珪酸アルミニウム系のガラスセラミッ
クからなる低い熱伝導時を示す薄層と硼珪酸ガラスから
なる接６用祠料からなることを示した。アルミノ珪酸塩
のガラスセラミックスはｔｏｏｏ℃以下の温度で焼結し
うるので、メタライズするために銅、金、パラジウムお
よび銀を含む、高電導性であるが耐熱性のよくない金属
が使用され得る。さらに、ガラスセラミックの誘電率は
６ （Ａｉｚ ０３のそれは〜１０）より小さいので、
パッケージ中の信号配線は互いに一層近づけて配置する
ことができる。その上、メタライズされた相互連結部に
沿う信号の速度は増すであろう。これらの因子は共に結
果的には装置の作動速度より速める。加えて、ＡＩ Ｎ
、ＳｉＣおよびタングステンの高い熱伝導性が熱の蓄積
を減らし、実際の装置（チップ又は集積回路）がより大
きな出力レベルおよびもしくは装置自体に搭載されたよ
り高密度の能動的ゲート回路を伴って作動することを可
能にする。
ための本発明の複合体基板の好ましい（１カ成要素が基
本的には窒化アルミニウム、炭化珪素およびタングステ
ンからなる群から選ばれる材料で構成された高い熱伝導
度を示す薄層と、珪酸アルミニウム系のガラスセラミッ
クからなる低い熱伝導時を示す薄層と硼珪酸ガラスから
なる接６用祠料からなることを示した。アルミノ珪酸塩
のガラスセラミックスはｔｏｏｏ℃以下の温度で焼結し
うるので、メタライズするために銅、金、パラジウムお
よび銀を含む、高電導性であるが耐熱性のよくない金属
が使用され得る。さらに、ガラスセラミックの誘電率は
６ （Ａｉｚ ０３のそれは〜１０）より小さいので、
パッケージ中の信号配線は互いに一層近づけて配置する
ことができる。その上、メタライズされた相互連結部に
沿う信号の速度は増すであろう。これらの因子は共に結
果的には装置の作動速度より速める。加えて、ＡＩ Ｎ
、ＳｉＣおよびタングステンの高い熱伝導性が熱の蓄積
を減らし、実際の装置（チップ又は集積回路）がより大
きな出力レベルおよびもしくは装置自体に搭載されたよ
り高密度の能動的ゲート回路を伴って作動することを可
能にする。
上述したように、珪素や砒化ガリウムに適合する熱膨張
係数を有するので、金属タングステンおよび無機セラミ
ックスのＡｌＮやＳｉＣは高い熱伝導度を示す好ましい
物質であり、特に後者の２つは電気的に絶縁性であると
いう利点をも有している。Ｐｒｏｎｏｂ １３ａｒｄｈ
ａｎとＧｒｃｇｏｒｙ＾、Ｍｃｒｋｃｌの発明で、１９
８６年１２Ｊ］３０に出願された米国特許出願各号第９
３７，２０９号（現在、米国特許第４．７１９，１８７
号として登録済み）に従って調製された、ＡｌＮをベー
スにしたセラミックスは＞７０Ｗ／ ｔａ−にというき
わめて高い熱伝導度を有しているために特に好ましいも
のである。これらのセラミックスは基本的に、分析値を
重量で示すとＢａ、Ｃａ、Ｓｒ。
係数を有するので、金属タングステンおよび無機セラミ
ックスのＡｌＮやＳｉＣは高い熱伝導度を示す好ましい
物質であり、特に後者の２つは電気的に絶縁性であると
いう利点をも有している。Ｐｒｏｎｏｂ １３ａｒｄｈ
ａｎとＧｒｃｇｏｒｙ＾、Ｍｃｒｋｃｌの発明で、１９
８６年１２Ｊ］３０に出願された米国特許出願各号第９
３７，２０９号（現在、米国特許第４．７１９，１８７
号として登録済み）に従って調製された、ＡｌＮをベー
スにしたセラミックスは＞７０Ｗ／ ｔａ−にというき
わめて高い熱伝導度を有しているために特に好ましいも
のである。これらのセラミックスは基本的に、分析値を
重量で示すとＢａ、Ｃａ、Ｓｒ。
Ｙ、ランタナイド系の希土類元素およびこれらの金属の
混合物からなる群より選ばれる約０．０２〜２５％の金
属と約０．００５〜１０％の弗素とを含むＡｔ Ｎから
なる。
混合物からなる群より選ばれる約０．０２〜２５％の金
属と約０．００５〜１０％の弗素とを含むＡｔ Ｎから
なる。
また、実質上、Ｌｌ ２０．Ｎａｚ ＯおよびＫ２Ｏを
含まず、存在する主な結晶相が本質的にコージーライト
（２Ｍｇ Ｏ・２Ａ９Ｊｚ ０３ ・５Ｓｉ Ｏ２）
および／またはウイレマイト（２ＺｎＯφ８１０２）か
らなる組成を有するアルミノ珪酸塩のガラスセラミック
スが、その線膨張係数と比較的低い焼結温度に加えて、
誘電正接が低く、焼結温度が比較的低く、しかも容品に
その線熱膨張係数を変えたり調節したりできるため、特
に好ましい。
含まず、存在する主な結晶相が本質的にコージーライト
（２Ｍｇ Ｏ・２Ａ９Ｊｚ ０３ ・５Ｓｉ Ｏ２）
および／またはウイレマイト（２ＺｎＯφ８１０２）か
らなる組成を有するアルミノ珪酸塩のガラスセラミック
スが、その線膨張係数と比較的低い焼結温度に加えて、
誘電正接が低く、焼結温度が比較的低く、しかも容品に
その線熱膨張係数を変えたり調節したりできるため、特
に好ましい。
ここで用いるウイレマイトおよびコージーライトという
用語は先に引用した古典的で、化学量論的な組成のみな
らず、これらの固溶体をも表わすものである。主たる結
晶相としてウイレマイトを含む、特に好ましいガラスセ
ラミックスはＬｏｕｉｓ Ｍ。
用語は先に引用した古典的で、化学量論的な組成のみな
らず、これらの固溶体をも表わすものである。主たる結
晶相としてウイレマイトを含む、特に好ましいガラスセ
ラミックスはＬｏｕｉｓ Ｍ。
１１ｏｌｌｅｒａｎとＦｒａｎｃｌｓ Ｗ、Ｍａｒｔｌ
ｎの発明で、１９８６年１０月２７０に出願された米国
特許出願番号第９２３．４３２号（現在、米国特許第４
，７１４，６８７号として登録済み）に開示されている
。これらのガラスセラミックスは本質的に、酸化物をベ
ースにした重量百分率で約１５〜４５％のＺｎｏ、ｔｏ
〜３０％のＡＱ／ｚ ０３および３０〜５５％の５ｉ０
２からなり、必要に応じて１５％までのＭｇ Ｏが付加
されているものであってもよい。このような付加は第２
の結晶）口としてのコージーライトの成長を導く。
ｎの発明で、１９８６年１０月２７０に出願された米国
特許出願番号第９２３．４３２号（現在、米国特許第４
，７１４，６８７号として登録済み）に開示されている
。これらのガラスセラミックスは本質的に、酸化物をベ
ースにした重量百分率で約１５〜４５％のＺｎｏ、ｔｏ
〜３０％のＡＱ／ｚ ０３および３０〜５５％の５ｉ０
２からなり、必要に応じて１５％までのＭｇ Ｏが付加
されているものであってもよい。このような付加は第２
の結晶）口としてのコージーライトの成長を導く。
最後に、ここでもその線熱膨張係数が珪素および砒化ガ
リウムと適合しており、また軟化点が比較的低いために
硼珪酸ガラス接着用もしくはシーリング用媒体として特
に好ましい。すなわち、そのようなガラスは線熱膨張係
数（２５’〜３００℃において）がおよそ２５〜４５Ｘ
ｌＯ°Ｔ／”Ｃであり、°軟化点はおよそＧ５０ ”〜
９００℃を示す。結晶化した時に所定の線膨張係数を示
す失透化しつるシーリングガラス、例えば一般の硼珪酸
鉛チタン系に含まれる組成物もまた実用可能である。
リウムと適合しており、また軟化点が比較的低いために
硼珪酸ガラス接着用もしくはシーリング用媒体として特
に好ましい。すなわち、そのようなガラスは線熱膨張係
数（２５’〜３００℃において）がおよそ２５〜４５Ｘ
ｌＯ°Ｔ／”Ｃであり、°軟化点はおよそＧ５０ ”〜
９００℃を示す。結晶化した時に所定の線膨張係数を示
す失透化しつるシーリングガラス、例えば一般の硼珪酸
鉛チタン系に含まれる組成物もまた実用可能である。
（実 施 例）
以ドの実験室での実験において、上述の米国特許出願番
号第９３７．２０９号の開示に従って調製されたＡｌＮ
をベースにしたセラミックは高い熱伝導度を示す材料と
なった。名目上、９５重量％のＡｌＮと５ ｆｆｉ ＝
９６のＣａ Ｆ２ （ＡＩ Ｎには約２〜３％の酸
素が含まれる）からなる出発原料組成物をＡＱＪｚ ０
３のボールを用いて１０ミクロン以下の平均粒径を有す
る粉体となるようにしてボールミル粉砕した。その粉体
を有機物系のビヒクル中で固体：有機物の重量比が３：
２になるように混合することによって、その粉体のスラ
リーを調製した。その有機物系は基本的にバインダー（
ポリビニルブチラール）、溶奴（トルエンおよびエタノ
ール）および界面活性剤（燐酸塩エステル）からなって
いた。得られたスリップは一晩ボールミルにかけ、その
後ドクターブレードを用いてポリエチレン製ノ担体フィ
ルムもしくはテープ上に約０．００５〜０．０２’の厚
さに連続的に塗布した。有機物を蒸発させるために周囲
温度下で空気中において乾燥させた後、そのテープは約
３’Ｘ３’の大きさの正方形片にカットし、これらの正
方形片の８〜１０片を積み重ねてこの積層体を７５″〜
８５℃の温度において２５００ｐｓ１の圧力でプレスし
た。
号第９３７．２０９号の開示に従って調製されたＡｌＮ
をベースにしたセラミックは高い熱伝導度を示す材料と
なった。名目上、９５重量％のＡｌＮと５ ｆｆｉ ＝
９６のＣａ Ｆ２ （ＡＩ Ｎには約２〜３％の酸
素が含まれる）からなる出発原料組成物をＡＱＪｚ ０
３のボールを用いて１０ミクロン以下の平均粒径を有す
る粉体となるようにしてボールミル粉砕した。その粉体
を有機物系のビヒクル中で固体：有機物の重量比が３：
２になるように混合することによって、その粉体のスラ
リーを調製した。その有機物系は基本的にバインダー（
ポリビニルブチラール）、溶奴（トルエンおよびエタノ
ール）および界面活性剤（燐酸塩エステル）からなって
いた。得られたスリップは一晩ボールミルにかけ、その
後ドクターブレードを用いてポリエチレン製ノ担体フィ
ルムもしくはテープ上に約０．００５〜０．０２’の厚
さに連続的に塗布した。有機物を蒸発させるために周囲
温度下で空気中において乾燥させた後、そのテープは約
３’Ｘ３’の大きさの正方形片にカットし、これらの正
方形片の８〜１０片を積み重ねてこの積層体を７５″〜
８５℃の温度において２５００ｐｓ１の圧力でプレスし
た。
プレスされた積層体は５０℃／時の昇温速度で空気中に
おいて５００℃まで加熱し、有機物成分を焼き尽くすた
めその温度で５時間保持した。次にその試料は窒素ガス
雰囲気中において１９００℃で４時間かけて本質的に完
全な理論密度になるまでに焼結化した。焼成後、ＡｌＮ
は典型的に＜０．４ｆｆｒＷ％の酸素と、＜０．００２
ｆｆ１１％のカルシウムとく０、Ｏ１重量％の弗素と
を含んでいた。
おいて５００℃まで加熱し、有機物成分を焼き尽くすた
めその温度で５時間保持した。次にその試料は窒素ガス
雰囲気中において１９００℃で４時間かけて本質的に完
全な理論密度になるまでに焼結化した。焼成後、ＡｌＮ
は典型的に＜０．４ｆｆｒＷ％の酸素と、＜０．００２
ｆｆ１１％のカルシウムとく０、Ｏ１重量％の弗素と
を含んでいた。
熱伝導度が低く、誘電率の小さい物質として３種類の異
なるガラスセラミック組成物を使用した。
なるガラスセラミック組成物を使用した。
それらのＸＩＩ成は酸化物をヘースにした重量部で表Ｉ
に表示されている。列挙された各成分の合計は１００で
あるか、きわめて１００に近いので、全ての実用的な目
的に対して個々の原料について報告されている値は重量
白゛分率を表わすものと考えることができる。所定の配
合比のバッチを調合し、均一な溶解を助けるために共に
ボールミルにかけ、そして白金ルツボに詰めた。そのル
ツボは約１６５０℃で稼働している炉内に導入し、その
中で約６時間保持し、次にその溶解物を鋼製の型の中に
注いでガラスの平板をｉす、その平板を直ちに約７００
゜〜８００℃で稼働しているアニーラ−に移すか、もし
くはその溶解物を比較的細い流れとして冷水の浴中に注
ぎ（ドライゲージしくｄｒｉｇａｇｃｄ） ） 、その
流れを砕いてガラスの小粒子とした。
に表示されている。列挙された各成分の合計は１００で
あるか、きわめて１００に近いので、全ての実用的な目
的に対して個々の原料について報告されている値は重量
白゛分率を表わすものと考えることができる。所定の配
合比のバッチを調合し、均一な溶解を助けるために共に
ボールミルにかけ、そして白金ルツボに詰めた。そのル
ツボは約１６５０℃で稼働している炉内に導入し、その
中で約６時間保持し、次にその溶解物を鋼製の型の中に
注いでガラスの平板をｉす、その平板を直ちに約７００
゜〜８００℃で稼働しているアニーラ−に移すか、もし
くはその溶解物を比較的細い流れとして冷水の浴中に注
ぎ（ドライゲージしくｄｒｉｇａｇｃｄ） ） 、その
流れを砕いてガラスの小粒子とした。
その甲板は粉砕し、ＡＺｚ ０３のボールを用いてボー
ルミルにかけ、そしてドライゲージされた粒子はさらに
約３．５ ミクロンの平均粒子径になるまで細かく砕い
た。そうして得られた粒子は同じ有機ビヒクル径と共に
、ＡｌＮＨ料に関して上述したのと同じ割合で混合した
。また、同様にそれからテープを製造し、３′平方にカ
ットし、そして正方形片の積層体をプレスした。その後
、プレスされた正方形片は有機物成分を焼却するために
空気中において５０℃／時の昇温速度で５００℃まで過
熱し、その温度で５時間保持し、その後、温度を約９２
５ ”〜９７５℃にまで上げ、そこでおよそ０゜５〜２
時間保持した。実施例１および２は高度に結晶化し、コ
ージーライトを実質的な単一結晶相として含んでいた。
ルミルにかけ、そしてドライゲージされた粒子はさらに
約３．５ ミクロンの平均粒子径になるまで細かく砕い
た。そうして得られた粒子は同じ有機ビヒクル径と共に
、ＡｌＮＨ料に関して上述したのと同じ割合で混合した
。また、同様にそれからテープを製造し、３′平方にカ
ットし、そして正方形片の積層体をプレスした。その後
、プレスされた正方形片は有機物成分を焼却するために
空気中において５０℃／時の昇温速度で５００℃まで過
熱し、その温度で５時間保持し、その後、温度を約９２
５ ”〜９７５℃にまで上げ、そこでおよそ０゜５〜２
時間保持した。実施例１および２は高度に結晶化し、コ
ージーライトを実質的な単一結晶相として含んでいた。
実施例３はまた高度に結晶化し、少量の珪酸亜鉛と共に
結晶相としてコージーライトを含んでいた。
結晶相としてコージーライトを含んでいた。
表 １
Ｓｌ ｏ、 ５６．８５３．０５１．ＯＡＱ、２０
３ ２４．１２２．０２４．８Ｍｇ ０ １９．１
２５．０１３．ＩＢａ Ｏ−−３，１ Ｂ２０３− − １．４ ＺｎＯ−−６，５ ＡｌＮの焼結片と３種類のガラスセラミックスを０，６
′平方にカットし、正方形のＡｌＮ片はさらにアメリカ
合衆国標■篩の２００番（７４ミクロン）を通過したＳ
ｉＣを用いてその両側面を磨いた。
３ ２４．１２２．０２４．８Ｍｇ ０ １９．１
２５．０１３．ＩＢａ Ｏ−−３，１ Ｂ２０３− − １．４ ＺｎＯ−−６，５ ＡｌＮの焼結片と３種類のガラスセラミックスを０，６
′平方にカットし、正方形のＡｌＮ片はさらにアメリカ
合衆国標■篩の２００番（７４ミクロン）を通過したＳ
ｉＣを用いてその両側面を磨いた。
正方形片の最終的な厚さは約０．０４〜０．０５’の範
囲にあった。タングステンの捧（順次９９６９％）を０
゜２５′の厚みを有する０、５ ’ ｆ方にカットした
。カットし、研磨した後、その試料は蒸留水中で超音波
洗浄し、イソプロパツール中ですすぎ、そして乾燥した
。
囲にあった。タングステンの捧（順次９９６９％）を０
゜２５′の厚みを有する０、５ ’ ｆ方にカットした
。カットし、研磨した後、その試料は蒸留水中で超音波
洗浄し、イソプロパツール中ですすぎ、そして乾燥した
。
゛下記の表Ｈに表示されている上記材料の各々について
のＡ？Ｉ定値は従来の測定技術により測定されり２５°
〜３００℃の温度範囲におけるｌＯ°Ｔ／’Ｃの単位で
表わされた線膨張係数（Ｃｏｅｆ’、Ｅｘｐ、）、比誘
電率（１）Ｉｅｌ 、Ｃｏｎ、）及びＷ／ｍ−にの単位
で表わされた熱伝導度（Ｔｈｅｒ、Ｃｏｎｄ、）である
。
のＡ？Ｉ定値は従来の測定技術により測定されり２５°
〜３００℃の温度範囲におけるｌＯ°Ｔ／’Ｃの単位で
表わされた線膨張係数（Ｃｏｅｆ’、Ｅｘｐ、）、比誘
電率（１）Ｉｅｌ 、Ｃｏｎ、）及びＷ／ｍ−にの単位
で表わされた熱伝導度（Ｔｈｅｒ、Ｃｏｎｄ、）である
。
表 ■
ＡｌＮ タングステン １２３
Ｃｏｃｒ、Ｅｘｐ、 ４５ ４６ ４０
４０ ２８ＤＩｃ１．Ｃｏｎ、 ８．５
５．Ｇ ５．１３５．５Ｔｈｅｒ、Ｃｏｎｄ、
１１０ １８０ ＜２
＜２ ＜２取扱いが簡便でしかも直ちに入手可
能であるため、接着媒体として３種類の硼珪酸ガラスを
用いた。米国ニューヨーク州コーニングのコーニンググ
ラス ワークス社のカタログは接骨媒体として使用可能
と思われる化学的ならびに物理的基準を示す、組成の異
なる３２種類の硼珪酸ガラスを表示している。ここで記
載する実験用に選んだ３種類はコーニングコード７５７
４番、コーニングコード７７４０番およびコーニングコ
ード７７６１番であった。また、米国特許第３．４ＳＬ
２１６号に記載されているタイプで、そこに生成する主
たる結晶相がチタン酸鉛（Ｐｂ ０−Ｔｌ ｏｚ）から
なるＩＦＩ類の失透性ガラスフリットを用いた。３種類
の硼珪酸ガラスならびに失透ガラスフリットの組成を硼
珪酸ガラスノ軟化点（Ｓｏｌ’ｔ、ＰＬ、）および２５
” 〜３００℃ノ温度範囲における、１０−７／”Ｃの
単位で表わした線熱膨張係数と共に表■に報告する。ガ
ラスフリットは非常に急速に失透するので軟化点および
熱膨張係数は測定がきわめて困難である。しかしながら
、米国特許第３．４８８，２１Ｇ号に開示されたフリッ
トは硼珪酸ガラス製品に光ｔＲをつけるために従来より
用いられている。表■にはまたそのガラスの軟化点（Ｓ
ｏｒＬ、Ｐ、）と失透性フリットの熟成温度（Ｃｒｙｓ
ｔ、）が・賎せである。
４０ ２８ＤＩｃ１．Ｃｏｎ、 ８．５
５．Ｇ ５．１３５．５Ｔｈｅｒ、Ｃｏｎｄ、
１１０ １８０ ＜２
＜２ ＜２取扱いが簡便でしかも直ちに入手可
能であるため、接着媒体として３種類の硼珪酸ガラスを
用いた。米国ニューヨーク州コーニングのコーニンググ
ラス ワークス社のカタログは接骨媒体として使用可能
と思われる化学的ならびに物理的基準を示す、組成の異
なる３２種類の硼珪酸ガラスを表示している。ここで記
載する実験用に選んだ３種類はコーニングコード７５７
４番、コーニングコード７７４０番およびコーニングコ
ード７７６１番であった。また、米国特許第３．４ＳＬ
２１６号に記載されているタイプで、そこに生成する主
たる結晶相がチタン酸鉛（Ｐｂ ０−Ｔｌ ｏｚ）から
なるＩＦＩ類の失透性ガラスフリットを用いた。３種類
の硼珪酸ガラスならびに失透ガラスフリットの組成を硼
珪酸ガラスノ軟化点（Ｓｏｌ’ｔ、ＰＬ、）および２５
” 〜３００℃ノ温度範囲における、１０−７／”Ｃの
単位で表わした線熱膨張係数と共に表■に報告する。ガ
ラスフリットは非常に急速に失透するので軟化点および
熱膨張係数は測定がきわめて困難である。しかしながら
、米国特許第３．４８８，２１Ｇ号に開示されたフリッ
トは硼珪酸ガラス製品に光ｔＲをつけるために従来より
用いられている。表■にはまたそのガラスの軟化点（Ｓ
ｏｒＬ、Ｐ、）と失透性フリットの熟成温度（Ｃｒｙｓ
ｔ、）が・賎せである。
表 ■
７５７４ ７７４０ ７７６１ 失透ガラスフリット
ＳＩ ０２ １２．５ ８０．８ ７３．４
７．０Ｂ２０３２２．５ １２．５ ２３．９ ７
．０Ａ９Ｊｚ ０３ ２．３ −
１．０ＺｎＯ６５−−１０，０ Ｎａ２０ ４．０ − −に２０
−− ２．７ −Ｔ］ ０２
１２．ＯＰｂ ０
８３．０Ｃｏｃｌ’、Ｅｘｐ、 ４２
３３ ２８ −３ｏ「Ｌ、Ｐ、 ６４４
℃８２１℃８２０℃ −Ｃｒｙｓｔ、
（ｆ２０℃表かられかるように上記
組成物は低い熱伝導度のガラスセラミック材料とＡＩ
Ｎやタングステンとの中間の熱膨張係数を示し、９５０
℃より低い軟化温度もしくは結晶化温度を示す。
７．０Ｂ２０３２２．５ １２．５ ２３．９ ７
．０Ａ９Ｊｚ ０３ ２．３ −
１．０ＺｎＯ６５−−１０，０ Ｎａ２０ ４．０ − −に２０
−− ２．７ −Ｔ］ ０２
１２．ＯＰｂ ０
８３．０Ｃｏｃｌ’、Ｅｘｐ、 ４２
３３ ２８ −３ｏ「Ｌ、Ｐ、 ６４４
℃８２１℃８２０℃ −Ｃｒｙｓｔ、
（ｆ２０℃表かられかるように上記
組成物は低い熱伝導度のガラスセラミック材料とＡＩ
Ｎやタングステンとの中間の熱膨張係数を示し、９５０
℃より低い軟化温度もしくは結晶化温度を示す。
単に製品を砕き、ボールミルにかけて平均粒子径を５ミ
クロンより小さくすることによって３種類の市販のガラ
スのフリットを調製した。失透性シーリング用ガラスに
関しては、所定の組成のバッチを調合し、その組成物は
充分に混合し、白金ルツボに詰め、約１２００℃でおよ
そ２時間かけて溶。
クロンより小さくすることによって３種類の市販のガラ
スのフリットを調製した。失透性シーリング用ガラスに
関しては、所定の組成のバッチを調合し、その組成物は
充分に混合し、白金ルツボに詰め、約１２００℃でおよ
そ２時間かけて溶。
解した。その溶解物は冷水浴中に小さな流れにして注い
だ（ドライゲイジした）。こうして得られたガラス粒子
は次いでボールミルにかけて平均粒子径を５ミクロンよ
り小さくした。
だ（ドライゲイジした）。こうして得られたガラス粒子
は次いでボールミルにかけて平均粒子径を５ミクロンよ
り小さくした。
次の実施例ではそれらのガラス粒子を、固体分：イソブ
ロバノールの重量化が２＝１となるようにイソプロパツ
ール中に分散し、そして３０分間ボールミルにかけて４
種類のフリットのスラリーを調製した。ＡｌＮもしくは
タングステン板上に点滴器でフリットのスラリーの薄い
層を塗布し、直ちにその湿った塗布表面上にガラスセラ
ミックの仮を載置してＡｌＮもしくはタングステン／ガ
ラスセラミックの各々の複合体を製造した。空気中で乾
燥した後、積層されたユニットは空気中（酸化性雰囲気
）もしくは９２％の窒素と８％の水素とからなる成形用
ガス（還元性雰囲気）中、約り００℃／時の昇温速度で
特定された最高温度まで加熱し、その温度で１時間保持
し、約り００℃／時の昇温速度で５００℃にまで冷却し
、その温度で１時間保持し、次いで約り５０℃／時の降
温速度で室温まで冷却した。成形用ガスは銅でメタライ
ズされたガラスセラミックをＡｌＮ又はタングステンと
接着させるのに必要な低い酸素分圧条件をシュミレート
するために用いられた。
ロバノールの重量化が２＝１となるようにイソプロパツ
ール中に分散し、そして３０分間ボールミルにかけて４
種類のフリットのスラリーを調製した。ＡｌＮもしくは
タングステン板上に点滴器でフリットのスラリーの薄い
層を塗布し、直ちにその湿った塗布表面上にガラスセラ
ミックの仮を載置してＡｌＮもしくはタングステン／ガ
ラスセラミックの各々の複合体を製造した。空気中で乾
燥した後、積層されたユニットは空気中（酸化性雰囲気
）もしくは９２％の窒素と８％の水素とからなる成形用
ガス（還元性雰囲気）中、約り００℃／時の昇温速度で
特定された最高温度まで加熱し、その温度で１時間保持
し、約り００℃／時の昇温速度で５００℃にまで冷却し
、その温度で１時間保持し、次いで約り５０℃／時の降
温速度で室温まで冷却した。成形用ガスは銅でメタライ
ズされたガラスセラミックをＡｌＮ又はタングステンと
接着させるのに必要な低い酸素分圧条件をシュミレート
するために用いられた。
実施例１〜■
ＡｌＮ板とＮα３のガラスセラミック板を、その両者の
間に置かれたＮｏ、 ７５７４の硼珪酸ガラスのスラリ
ーと共に空気中においては最高温度８５０℃および９５
０℃で焼成し、成形用ガス中においては８５０℃で焼成
した。全ての試料は良好な接着性を示した。７５７４番
のガラスは半透明のように見えたが明らかに十分焼結し
ており、ＡｌＮおよびガラスセラミックの両方に接着し
ていた。
間に置かれたＮｏ、 ７５７４の硼珪酸ガラスのスラリ
ーと共に空気中においては最高温度８５０℃および９５
０℃で焼成し、成形用ガス中においては８５０℃で焼成
した。全ての試料は良好な接着性を示した。７５７４番
のガラスは半透明のように見えたが明らかに十分焼結し
ており、ＡｌＮおよびガラスセラミックの両方に接着し
ていた。
実施例■〜■
ＡＩ ＮｉとＮＯ３のガラスセラミック板を、その両者
の間に置かれたＮＯ，７７４０の硼珪酸ガラスのスラリ
ーと共に最高温度７５０℃、８００℃、８５０℃および
９００℃で空気中において焼成した。８００℃、８５０
℃および９５０℃で焼成された積層体は容品に分解し、
ＡｌＮ板の表面近傍まで割れ、薄いガラスの破片のみが
ＡｌＮに付着するような傾向にあった。ＮＯ，７７４０
のガラスは不透明ないし若干半透明と認められ、よく焼
結しており、多孔質ではなかった。これに対し、７５０
℃で焼成された積層体は接着性が強いことをはっきり示
した。粒子径およびフリットの充填量を最適化すれば、
ガラスＮＯ，７７４０は接右媒体としてきわめて満足な
役目をしつるものと考えられる。
の間に置かれたＮＯ，７７４０の硼珪酸ガラスのスラリ
ーと共に最高温度７５０℃、８００℃、８５０℃および
９００℃で空気中において焼成した。８００℃、８５０
℃および９５０℃で焼成された積層体は容品に分解し、
ＡｌＮ板の表面近傍まで割れ、薄いガラスの破片のみが
ＡｌＮに付着するような傾向にあった。ＮＯ，７７４０
のガラスは不透明ないし若干半透明と認められ、よく焼
結しており、多孔質ではなかった。これに対し、７５０
℃で焼成された積層体は接着性が強いことをはっきり示
した。粒子径およびフリットの充填量を最適化すれば、
ガラスＮＯ，７７４０は接右媒体としてきわめて満足な
役目をしつるものと考えられる。
実施例■〜Ｘ！
ＡｌＮ板とＮα３のガラスセラミック板を、その両者の
間に置かれたＮα７７６１の硼珪酸ガラスのスラリーと
共に、空気中においては８００℃、８５０℃および９５
０℃で焼成し、成形用ガス中においては８５０℃で焼成
した。試料の全ては優れた接着性を示した。ＮＯ，７７
１３１のフリットは軟化し、焼結して緻密であって、Ａ
Ｉ ＮとＮＯ３のガラスセラミックの両方に対して最高
の湿潤性と付着性を示す透明なガラスとなった。
間に置かれたＮα７７６１の硼珪酸ガラスのスラリーと
共に、空気中においては８００℃、８５０℃および９５
０℃で焼成し、成形用ガス中においては８５０℃で焼成
した。試料の全ては優れた接着性を示した。ＮＯ，７７
１３１のフリットは軟化し、焼結して緻密であって、Ａ
Ｉ ＮとＮＯ３のガラスセラミックの両方に対して最高
の湿潤性と付着性を示す透明なガラスとなった。
実施例Ｘ■
ＡｌＮ板とＮα２のガラスセラミック板とその両方の板
の間に挿入されたｉＥ方形の失透したガラスフリットの
テープとからなる複合体を、はぼ次の時間一温度スケジ
ュールを適用して空気中で最高６２０℃の温度まで昇温
しで焼成した。すなわち、約り７５℃／分の昇温速度で
５８０℃まで昇温し、その温度を５分間保持し、約【０
℃／分の昇温速度で６２０℃まで昇温し、その温度を１
５分間保持し、そして約り００℃／分の降温速度で外気
温度まで温度を下げた。その積層体は互いに付むしてい
たが各単板間のシールの気密性は充分ではなかった。失
透性ガラスフリットは焼成中に収縮したタイプであるよ
うに見えた。
の間に挿入されたｉＥ方形の失透したガラスフリットの
テープとからなる複合体を、はぼ次の時間一温度スケジ
ュールを適用して空気中で最高６２０℃の温度まで昇温
しで焼成した。すなわち、約り７５℃／分の昇温速度で
５８０℃まで昇温し、その温度を５分間保持し、約【０
℃／分の昇温速度で６２０℃まで昇温し、その温度を１
５分間保持し、そして約り００℃／分の降温速度で外気
温度まで温度を下げた。その積層体は互いに付むしてい
たが各単板間のシールの気密性は充分ではなかった。失
透性ガラスフリットは焼成中に収縮したタイプであるよ
うに見えた。
実施例Ｘ■
ＡｌＮの板とＮα２のガラスセラミックの板とその両方
の板の間に挿入され・た正方形の失透したガラスフリッ
トのテープからなる複合体を、はぼ次の時間一温度スケ
ジュールを適用して窒素雰囲気中において最高６２０℃
の温度まで昇温した焼成した。すなわち、約り００℃／
分の昇温速度で５８０℃まで昇温し、その温度を１０分
間保持し、約り０℃／分の昇温速度で６２０℃まで昇温
し、その温度は３０分間保持し、約り０℃／分の降温速
度で周囲温度まで降温した。焼成された積層体のシール
の気密性は実施例Ｘ■に示されたものと類似していた。
の板の間に挿入され・た正方形の失透したガラスフリッ
トのテープからなる複合体を、はぼ次の時間一温度スケ
ジュールを適用して窒素雰囲気中において最高６２０℃
の温度まで昇温した焼成した。すなわち、約り００℃／
分の昇温速度で５８０℃まで昇温し、その温度を１０分
間保持し、約り０℃／分の昇温速度で６２０℃まで昇温
し、その温度は３０分間保持し、約り０℃／分の降温速
度で周囲温度まで降温した。焼成された積層体のシール
の気密性は実施例Ｘ■に示されたものと類似していた。
実施例ＸＩＶ〜ＸＶ
タングステンの板とＮｏ、 ３のガラスセラミックの板
とその両方の板の間に置かれたＮＯ，７５７４の硼珪酸
ガラスのスラリーからなる積層体を成形用ガス（タング
ステンの酸化防止用）中において８５０℃で焼成し、タ
ングステンの板とＮα３のガラスセラミックの阪とその
両方の板の間に置かれたＮα７７２１の硼珪酸ガラスの
スラリーとからなる積層体を同様に成形用ガス中におい
て８５０℃で焼成した。焼成後、タングステンの外部表
面が酸化されている徴候は認められなかった。両積層体
はやや困難ではあったが手で分解することができた。し
かし、各々の実施例において、亀裂は最初にタングステ
ン／シーリング用ガラスの境界面に沿って伝イつり、次
いでガラスセラミックが金属としつかり接着した部分を
残してガラスセラミック板の方へと向かっていた。した
がって、ガラスから金属への接着機構、適切な金属表面
の調製およびシーリング用ガラスの組成の最適化につい
て一層理解することにより、良好に接着したタングステ
ン／ガラスセラミックの複合体基板を製造することが可
能であろうと確信される。
とその両方の板の間に置かれたＮＯ，７５７４の硼珪酸
ガラスのスラリーからなる積層体を成形用ガス（タング
ステンの酸化防止用）中において８５０℃で焼成し、タ
ングステンの板とＮα３のガラスセラミックの阪とその
両方の板の間に置かれたＮα７７２１の硼珪酸ガラスの
スラリーとからなる積層体を同様に成形用ガス中におい
て８５０℃で焼成した。焼成後、タングステンの外部表
面が酸化されている徴候は認められなかった。両積層体
はやや困難ではあったが手で分解することができた。し
かし、各々の実施例において、亀裂は最初にタングステ
ン／シーリング用ガラスの境界面に沿って伝イつり、次
いでガラスセラミックが金属としつかり接着した部分を
残してガラスセラミック板の方へと向かっていた。した
がって、ガラスから金属への接着機構、適切な金属表面
の調製およびシーリング用ガラスの組成の最適化につい
て一層理解することにより、良好に接着したタングステ
ン／ガラスセラミックの複合体基板を製造することが可
能であろうと確信される。
実施例ＸＶｔ
・ト均粒子径が５ミクロン以下である、Ｎα７５７４の
硼珪酸ガラス粉末のスラリーを、固体：有機物の重量比
が３；２であるｆｆ機のビヒクル系中にこのガラス粉末
を分散させることによって１週製した。
硼珪酸ガラス粉末のスラリーを、固体：有機物の重量比
が３；２であるｆｆ機のビヒクル系中にこのガラス粉末
を分散させることによって１週製した。
ａ機系は主として係合剤（ポリビニルブチラール）、溶
媒（トルエンおよびエタノール）および界面活性剤（燐
酸塩エステル）からなるものであった。
媒（トルエンおよびエタノール）および界面活性剤（燐
酸塩エステル）からなるものであった。
得られたスリップは夜通しボールミルにかけ、その後ド
クターブレードを用いてポリエチレンの担体フィルムも
しくはテープ上に約０．００５〜０．０２’の厚さで連
続塗布した。何機物を蒸発させるため、空気中において
周囲温度下で乾燥した後、そのテープは約３’ Ｘ３’
の寸法をＨする正方形片にカットし、これら正方形片の
３つを積重ね、その積層体は７５″〜８５℃の温度下に
おいて２５（１０ｐｓｌでプレスした。プレスされた積
層体は空気中において５０℃／時の昇温速度で５００℃
まで加熱し、その温度で５時間保持して有機物成分を焼
却した。
クターブレードを用いてポリエチレンの担体フィルムも
しくはテープ上に約０．００５〜０．０２’の厚さで連
続塗布した。何機物を蒸発させるため、空気中において
周囲温度下で乾燥した後、そのテープは約３’ Ｘ３’
の寸法をＨする正方形片にカットし、これら正方形片の
３つを積重ね、その積層体は７５″〜８５℃の温度下に
おいて２５（１０ｐｓｌでプレスした。プレスされた積
層体は空気中において５０℃／時の昇温速度で５００℃
まで加熱し、その温度で５時間保持して有機物成分を焼
却した。
ＡｌＮの仮とＮＯ６２のガラスセラミックの板とこれら
両方の板の間に挿入された正方形の上記Ｎα７５７４の
テープとからなる複合体を、はぼ次の時間一温度スケジ
ュールを適用して空気中において最高７５０℃の温度に
まで昇温しで焼成した。すなわち、約１．５０℃／分の
昇温速度で７２０℃まで昇温し、その温度を７分間保持
し、約７°Ｃ／分の昇温速度で７５０°Ｃまて昇温し、
その温度を２０分間保持し、約り５℃／分の降温速度で
周囲温度まで降温した。焼成された積層体は良好な接着
性を示し、シーリング材には黄色がかった泡の出現が認
められた。
両方の板の間に挿入された正方形の上記Ｎα７５７４の
テープとからなる複合体を、はぼ次の時間一温度スケジ
ュールを適用して空気中において最高７５０℃の温度に
まで昇温しで焼成した。すなわち、約１．５０℃／分の
昇温速度で７２０℃まで昇温し、その温度を７分間保持
し、約７°Ｃ／分の昇温速度で７５０°Ｃまて昇温し、
その温度を２０分間保持し、約り５℃／分の降温速度で
周囲温度まで降温した。焼成された積層体は良好な接着
性を示し、シーリング材には黄色がかった泡の出現が認
められた。
実施例Ｘ■
ビヒクルとしての酢酸アミル中に分散させた、５ミクロ
ン以下の平均粒子径をＨするＮα７５７４の硼珪酸ガラ
スからなる濃厚なペーストを調製した。
ン以下の平均粒子径をＨするＮα７５７４の硼珪酸ガラ
スからなる濃厚なペーストを調製した。
ペーストの薄い層をＡｌＮの板の表面に塗布し、Ｎｏ、
１のガラスセラミックの仮をそのペースト層の上に載置
した。その積層体は上述の実施例ＸＶ［で適用された時
間一温度スケジュールを用いて最高温度７５０℃まで昇
温して焼成した。焼成された積層体は優れた接着性を示
し、シーリング剤には泡の出現は認められなかった。
１のガラスセラミックの仮をそのペースト層の上に載置
した。その積層体は上述の実施例ＸＶ［で適用された時
間一温度スケジュールを用いて最高温度７５０℃まで昇
温して焼成した。焼成された積層体は優れた接着性を示
し、シーリング剤には泡の出現は認められなかった。
実施例Ｘ■
上記実施例Ｘ■に記載のペーストの薄い層をＡｌＮの板
の表面に塗布し、Ｎｏ、３のガラスセラミックの阪をそ
のペースト層の上に載置した。その積層体は実施例ＸＶ
Ｔの時間一温度スケ−ジュールを適用して最高温度７５
０℃まで昇温しで焼成した。
の表面に塗布し、Ｎｏ、３のガラスセラミックの阪をそ
のペースト層の上に載置した。その積層体は実施例ＸＶ
Ｔの時間一温度スケ−ジュールを適用して最高温度７５
０℃まで昇温しで焼成した。
焼成された積層体は最初は良好な接着性をはっきり示し
たが、室温へ冷却する間に分解した。この破損はＡｌＮ
の線熱膨張係数（〜４５ｘ １０−” ／ ’Ｃ）とＮ
ｏ、 ３のガラスセラミ・ソクスのそれ（〜２８ＸＩＯ
’／’Ｃ）との大幅な違いによるものと思われる。
たが、室温へ冷却する間に分解した。この破損はＡｌＮ
の線熱膨張係数（〜４５ｘ １０−” ／ ’Ｃ）とＮ
ｏ、 ３のガラスセラミ・ソクスのそれ（〜２８ＸＩＯ
’／’Ｃ）との大幅な違いによるものと思われる。
上記の各実施例では２つの構成要素からなる１つの積層
体、すなわち、高熱伝導性材料で構成された１枚の薄層
と低熱伝導性材料で構成された１枚の薄層からなる１つ
の積層体の形成について記載したが、本発明の方法に従
って２つの（１■成要索からなる積層体を複数個積層し
てなる構造物が製造できることも認められよう。また、
高熱伝導性＋」料の薄層からなる積層体を低熱伝導性材
料で構成された２枚の薄層の間に挾持させることもでき
る。
体、すなわち、高熱伝導性材料で構成された１枚の薄層
と低熱伝導性材料で構成された１枚の薄層からなる１つ
の積層体の形成について記載したが、本発明の方法に従
って２つの（１■成要索からなる積層体を複数個積層し
てなる構造物が製造できることも認められよう。また、
高熱伝導性＋」料の薄層からなる積層体を低熱伝導性材
料で構成された２枚の薄層の間に挾持させることもでき
る。
Claims (9)
- （１）無機セラミックの接着用媒体で互いに接着した少
なくとも２枚の無機セラミックの薄層からなる積層構造
体であって、第１の薄層の材料は５０Ｗ／ｍ／ｋにより
大の熱伝導度を有し、第２の薄膜の材料は２５Ｗ／ｍ／
ｋ未満の熱伝導度と１０未満の比誘電率と上記第１の薄
層のそれに適合する線熱膨張係数とを有し、そして上記
接着用媒体の材料は上記第２の薄層の焼結温度以下の温
度において流動性を示し、上記第１の薄層ならびに上記
第２の薄層のそれに適合する線熱膨張係数を有すること
を特徴とする積層構造体。 - （２）上記第１の薄層の材料が電気絶縁性であることを
特徴とする請求項１記載の積層構造体。 - （３）上記第１の薄層の材料がタングステン、ＡｌＮお
よびＳｉＣからなる群より選ばれることを特徴とする請
求項１記載の積層構造体。 - （４）上記第２の薄層の材料がガラス、ガラスセラミッ
クおよびガラスが接着したセラミックからなる群より選
ばれることを特徴とする請求項１記載の積層構造体。 - （５）上記ガラスセラミックが本質的にＬｉ＿Ｏ、Ｎａ
＿２ＯおよびＫ＿２Ｏを含まず、主たる結晶相がコージ
ーライト、ウイレマイトおよびこれらの混合物からなる
群より選ばれることを特徴とする請求項４記載の積層構
造体。 - （６）上記ウイレマイト含有のガラスセラミックが酸化
物をベースにした重量百分率で表わした時、本質的に約
１５〜４５％のＺｎＯ、１０〜３０％のＡｌ＿２Ｏ＿３
および３０〜５５％のＳｉＯ＿２からなることを特徴と
する請求項５記載の積層構造体。 - （７）上記セラミックの接着用媒体が硼珪酸ガラスおよ
び失透化しうるシーリング用ガラスからなるグループよ
り選ばれることを特徴とする請求項１記載の積層構造体
。 - （８）上記失透化しうるシーリングガラスが硼珪酸鉛チ
タン系に含まれる組成を有することを特徴とする請求項
７記載の積層構造体。 - （９）５０Ｗ／ｍ／ｋより大の熱伝導度を示す第１の薄
層を有し、該第１の薄層は熱伝導度が２５Ｗ／ｍ・ｋ以
下であり、比誘電率が１０以下であり、焼結温度が１０
５０℃であって、かつ上記第１の薄層のそれとほぼ一致
する線熱膨張係数を示す２つの薄層によって挾持されて
いることを特徴とする請求項１記載の積層構造体。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/015,992 US4775596A (en) | 1987-02-18 | 1987-02-18 | Composite substrate for integrated circuits |
| US015992 | 1996-04-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63213948A true JPS63213948A (ja) | 1988-09-06 |
Family
ID=21774762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63030711A Pending JPS63213948A (ja) | 1987-02-18 | 1988-02-12 | 集積回路用複合体基板 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4775596A (ja) |
| EP (1) | EP0281220B1 (ja) |
| JP (1) | JPS63213948A (ja) |
| KR (1) | KR960006709B1 (ja) |
| DE (1) | DE3873938T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2006011601A1 (ja) * | 2004-07-29 | 2008-05-01 | 京セラ株式会社 | 機能素子及びその製造方法、並びに機能素子実装構造体 |
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| US5017434A (en) * | 1988-01-27 | 1991-05-21 | Enloe Jack H | Electronic package comprising aluminum nitride and aluminum nitride-borosilicate glass composite |
| US5073526A (en) * | 1988-01-27 | 1991-12-17 | W. R. Grace & Co.-Conn. | Electronic package comprising aluminum nitride and aluminum nitride-borosilicate glass composite |
| JP2952303B2 (ja) * | 1988-11-15 | 1999-09-27 | 旭テクノグラス株式会社 | 複合型回路装置 |
| US4906514A (en) * | 1988-11-21 | 1990-03-06 | Corning Incorporated | Metallized substrate for electronic device |
| US4927711A (en) * | 1988-12-23 | 1990-05-22 | Corning Incorporated | Hybrid circuits and thick film dielectrics used therein |
| US5200241A (en) * | 1989-05-18 | 1993-04-06 | General Electric Company | Metal-ceramic structure with intermediate high temperature reaction barrier layer |
| US4973564A (en) * | 1989-09-05 | 1990-11-27 | Corning Incorporated | Bonding frits for ceramic composites |
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| JP3593707B2 (ja) * | 1993-03-19 | 2004-11-24 | 住友電気工業株式会社 | 窒化アルミニウムセラミックスとその製造方法 |
| US5482903A (en) * | 1993-12-22 | 1996-01-09 | International Business Machines Corporation | Aluminum nitride body utilizing a vitreous sintering additive |
| JP3467872B2 (ja) * | 1994-12-02 | 2003-11-17 | 株式会社村田製作所 | 多層セラミック基板の製造方法 |
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| JP3407716B2 (ja) | 2000-06-08 | 2003-05-19 | 株式会社村田製作所 | 複合積層電子部品 |
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| JP4556174B2 (ja) * | 2004-12-15 | 2010-10-06 | 日本電気株式会社 | 携帯端末機器及び放熱方法 |
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| FR2451899A1 (fr) * | 1979-03-23 | 1980-10-17 | Labo Electronique Physique | Composition dielectrique, encre serigraphiable comportant une telle composition, et produits obtenus |
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| JPS5817651A (ja) * | 1981-07-24 | 1983-02-01 | Hitachi Ltd | 多層回路板とその製造方法 |
| EP0097944B1 (en) * | 1982-06-29 | 1988-06-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for directly bonding ceramic and metal members and laminated body of the same |
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| FR2585015A1 (fr) * | 1985-07-16 | 1987-01-23 | Centre Nat Rech Scient | Poudre ceramique de type cordierite frittable a basse temperature, procede de preparation et composition ceramique obtenue par frittage de cette poudre |
-
1987
- 1987-02-18 US US07/015,992 patent/US4775596A/en not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-01-15 EP EP88300331A patent/EP0281220B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-01-15 DE DE8888300331T patent/DE3873938T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-02-12 JP JP63030711A patent/JPS63213948A/ja active Pending
- 1988-02-17 KR KR1019880001677A patent/KR960006709B1/ko not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPWO2006011601A1 (ja) * | 2004-07-29 | 2008-05-01 | 京セラ株式会社 | 機能素子及びその製造方法、並びに機能素子実装構造体 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3873938T2 (de) | 1993-03-04 |
| EP0281220B1 (en) | 1992-08-26 |
| KR960006709B1 (ko) | 1996-05-22 |
| KR880010489A (ko) | 1988-10-10 |
| EP0281220A1 (en) | 1988-09-07 |
| US4775596A (en) | 1988-10-04 |
| DE3873938D1 (de) | 1992-10-01 |
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