JPS63291860A - 黒色ムライト質焼結体 - 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、ＬＳＩ等の半導体集積回路素子を収納する半
導体素子収納用パッケージや半導体集積回路素子が搭載
される多層配線基板等の絶縁基体に用いる黒色ムライト
質焼結体に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、ＬＳＩ等の半導体集積回路素子を収納するパッケ
ージや半導体集積回路素子が搭載される多層配線基板等
は電気絶縁性に優れたアルミナ（Ａ１．０３）を基体と
して使用し、その表面にタングステン（−）、モリブデ
ン（ＭＯ）、マンガン（Ｍｎ）等の金属から成る電気配
線を施すことによって製作されている。

しかし乍ら、アルミナを基体として使用したパッケージ
や多層配線基板等にはアルミナの誘電率が９乃至１０（
室温、ＩＭＨｚ）と高いことに起因して、近年の信号伝
播速度の高速化が進む半導体集積回路素子を収納、搭載
することができない。その上、半導体集積回路素子の高
密度化、高集積化に伴って素子形状が大型化しており、
該半導体集積回路素子と前記従来のパンケージ等との熱
膨張係数が大きく相違することから、両者に実装の際の
熱が印加されるパッケージ等が半導体集積回路素子に比
して大きく膨張し、その結果、素子が破損したり、パフ
ケージや多層配線基板等より剥離する等の問題があった
。

そこで、上記従来のパッケージ等の欠点を解消するため
に半導体集積回路素子を構成するシリコンとほぼ同等の
熱膨張係数を有し、低誘電率のムライトを半導体素子収
納用パフケージや多層配線基板等の基体として使用する
ことが提案されている。

しかし乍ら、半導体集積回路素子をパッケージ等の外部
リード端子と自動ワイヤボンダで接続する際、上記パッ
ケージ等の位置合わせ用ターゲットマークを該自動機の
センサーで検知して位置合わせするが、金色のターゲッ
トマークと白色のムライトの基体との色調のコントラス
トが弱いため、誤った位置合わせをすることがあった。

そこで、上記欠点を解消するためにムライトに酸化鉄（
Ｐｅｇ’ｓ）　、酸化マンガン（ＭｎＯ□）、酸化チタ
ニウム（ＴｉＯ□）等の添加剤を加えて大気中で焼成し
、黒色のムライト焼結体を得ることが提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし乍ら、上記添加剤を加えて大気中焼成にて得られ
る黒色ムライト焼結体はタングステン、モリブデン、マ
ンガン等の高融点金属から成るメタライズ金属層を上記
焼成と同時に被着形成させることができない。

一方、還元性雰囲気中で上記メタライズ金属層を同時に
焼成して被着形成させた場合、添加剤中の酸化チタニウ
ムＴｉＯ□が還元されて非化学量論的酸化物Ｔｔ（ｈ−
ｘとなり、形成された酸素格子欠陥によりムライト焼結
体の絶縁性が低下する。その上、添加剤中の酸化鉄（Ｆ
ｅｚＣｈ）、酸化マンガン（ＭｎＯｚ）が金属鉄（Ｆｅ
）及び金属マンガン（Ｍｎ）に還元され、これらがタン
グステンメタライズ金属層と固溶体を形成し、融点が低
下して焼成温度以下で溶融状態となりメタライズ金属層
を密着強度大として被着形成することができない等の問
題を有していた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の黒色ムライト質焼結体はムライト結晶相が８０
．０〜８７．０重量％、モリブデンが０．５〜５．０重
量％、シリカ、マグネシア、カルシアの少なくとも一種
を含むガラス相が８．０〜１９．５重量％から成ること
を特徴とするものである。

すなわち、本発明においてムライト質焼結体中のムライ
ト結晶相が８０重量％未満、モリブデンが０．５重量％
未満、５ｉＯｚ＋ＭｇＯ，ＣａＯの少なくとも１種を含
むガラス相が１９．５重量％を越える場合は、上記焼結
体の強度が低く、かつ黒色度も不十分となる。

また、ムライト結晶相が８７．０重量％を越え、モリブ
デンが５８０重量％を越え、更にガラス相が８゜０重量
％未満の場合は、焼結性が悪←高強度が得られず、色調
も灰黒色を呈し、いずれの場合も実用的でない。

また本発明による黒色化はモリブデンが広い波長領域に
わたって可視光を吸収するためと考えられる。

なお、上記モリブデンはムライト結晶または粒界のガラ
ス相に固溶せず焼結体中に分散して存在するためムライ
ト焼結体の絶縁性を低下させず、またメタライズ金属層
中の高融点金属と固溶体を形成しても該固溶体の融点が
極めて高いため、溶融状態とならずメタライズ金属層の
密着強度を損なうことはない。

〔実施例〕

次に本発明を実施例に基づき説明する。

まず、純度９９ｚ、平均粒径２μｍのムライト粉末と焼
結助剤としてのＳｉＯ□、　ＭｇＯおよびＣａ’Ｏと酸
化モリブデン（ＭＯＯ３）を焼結後の組成が第１表に示
した組成となるように秤量し、混合粉砕して原料スラリ
ーを謂整した。次に、この混合物を乾燥後、ワックス等
のバインダー、分散剤および有機溶媒を加えて混合し、
得られた粉末を８００〜１２００Ｋｇ／ｃｌＩＩ２の圧
力で成形し、還元性雰囲気（窒素−水素雰囲気）中で１
５００〜１６５０℃の範囲内の焼成温度で２時間焼成し
、黒色ムライト質焼結体試料を得た。

その後、上記各黒色ムライト質焼結体試料を直径５０１
ＩＩＩ１１、厚さ１　、５ｍｍの円盤状に加工し、相対
密度および誘電率を、また長さ１５ｍｍ、　５　ｍｍ角
の研摩仕上げした角柱体を使用して熱膨張係数（室温〜
４００℃）を、同様に長さ４０ｍｍ、　３ｍｍ　Ｘ４ｍ
ｍ角の角柱体を使用して、ＪＩＳＲ１６０１の規定に基
づき３点曲げ強さをそれぞれ測定した。

また、焼結体中のムライト結晶相及びモリブデンの量は
Ｘｉ回折法及びｔｃｐ発光分光分析によりそれぞれ測定
した。

その結果を第１表に示す。

なお、前記各黒色ムライト質焼結体はその表面にタング
ステンのメタライズ金属層を被着形成すると共に、該メ
タライズ金属層表面にニッケルめっきを行い、これに低
熱膨張の金属片を低融点ロウ材でロウ付けするとともに
、該金属片を引っ張って引張り試験を行ったところ、い
ずれも満足すべきメタライズ強度を得た。

〔以下余白〕

第１表より明らかな様に、試料番号１及び１１は焼結体
中のモリブデンの量が０．５重量％未満もしくは５．０
重量％を越える場合であり、いずれも色調が灰色もしく
は灰黒色となり実用的でない。

それに対して、本発明の試料番号２乃至１０はいずれも
黒色の均質な色調を呈し、熱膨張係数、曲げ強さ、誘電
率とも半導体素子収納用パッケージや半導体集積回路素
子が搭載される多層配線基板等の絶縁基体として満足す
べきものであった。

〔発明の効果〕

本発明によれば、均質な色調の黒色ムライト質焼結体が
得られ、かつ該黒色ムライト質焼結体の焼成と同時にメ
タライズ金属層を密着強度大として被着形成することが
できるため、半導体集積回路素子を収納または搭載した
パッケージや多層配線基板を効率良く、かつ高い歩留り
で得ることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ムライト結晶相が８０．０〜８７．０重量％、モリブデ
   ンが０．５〜５．０重量％、シリカ、マグネシア、カル
   シアの少なくとも一種を含むガラス相が８．０〜１９．
   ５重量％から成る黒色ムライト質焼結体。