JPH02196073A - 窒化アルミニウム及び窒化アルミニウム‐ホーケイ酸ガラス複合材料からなる電子パツケージ - Google Patents
窒化アルミニウム及び窒化アルミニウム‐ホーケイ酸ガラス複合材料からなる電子パツケージ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】
発明の背景
１０発明の分野
本発明は、セラミックガラス複合材料の１層またはそれ
以上の層を層状に積み重ねた熱伝導性セラミックからな
る、完全緻密化セラミック積層物の製造を指向したもの
である。各層のいずれか、又はその全てをメタライズす
ることができ、そしてその様にして電気回路図形、接地
面その他を内蔵することができ、必要に応じて、集積回
路装置用電子パッケージを作り上げることができる。
以上の層を層状に積み重ねた熱伝導性セラミックからな
る、完全緻密化セラミック積層物の製造を指向したもの
である。各層のいずれか、又はその全てをメタライズす
ることができ、そしてその様にして電気回路図形、接地
面その他を内蔵することができ、必要に応じて、集積回
路装置用電子パッケージを作り上げることができる。
本発明を要約すれば、緻密化窒化アルミニウム（ＡＩＮ
）基盤とそれに接合された少なくとも１層の緻密化Ａｌ
Ｎ−ホーケイ酸ガラス複合物層を含む誘電体層からなる
（電子部品用）電子パッケージが記載されており、その
いずれの誘電体層も導電性回路図形をその上にメタライ
ズすることができ、そして（これら層間を結ぶ）導電性
バイアス（通路）を含むことができる。このパッケージ
の製造は、緻密化基盤（例えばＡＩＮ）、少なくとも１
層の焼結性シートの生素地層（例えばＡｌＮ−ホーケイ
酸ガラス複合物）、及び少なくとも１層の非焼結性シー
トの生素地層（例えば窒化ホー素［ＢＮ］）からなる生
素地積層物をホットプレス加工することによって行うこ
とができる。各の生素地シートはセラミック粉末と結合
剤例えばポリエチレンとの均一な混合物からなる。該ポ
リエチレンはホットプレス作業中に燃焼焼失する。ホッ
トプレス後に残るＢＮはブラッシング仕上げ及び／又は
グリ・ントブラスト仕上げによって除かれ、セラミック
素子は完全に緻密化した状態の電子パッケージ完成品と
して得られる。得られたパッケージは優れた熱伝導性、
強度、誘電性、及びシリコン適合性を有する。
）基盤とそれに接合された少なくとも１層の緻密化Ａｌ
Ｎ−ホーケイ酸ガラス複合物層を含む誘電体層からなる
（電子部品用）電子パッケージが記載されており、その
いずれの誘電体層も導電性回路図形をその上にメタライ
ズすることができ、そして（これら層間を結ぶ）導電性
バイアス（通路）を含むことができる。このパッケージ
の製造は、緻密化基盤（例えばＡＩＮ）、少なくとも１
層の焼結性シートの生素地層（例えばＡｌＮ−ホーケイ
酸ガラス複合物）、及び少なくとも１層の非焼結性シー
トの生素地層（例えば窒化ホー素［ＢＮ］）からなる生
素地積層物をホットプレス加工することによって行うこ
とができる。各の生素地シートはセラミック粉末と結合
剤例えばポリエチレンとの均一な混合物からなる。該ポ
リエチレンはホットプレス作業中に燃焼焼失する。ホッ
トプレス後に残るＢＮはブラッシング仕上げ及び／又は
グリ・ントブラスト仕上げによって除かれ、セラミック
素子は完全に緻密化した状態の電子パッケージ完成品と
して得られる。得られたパッケージは優れた熱伝導性、
強度、誘電性、及びシリコン適合性を有する。
２、先行技術に関する記載
電子パッケージ［又は支持体（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）］
の基本機能は、機械的に支持すること、電気的に結合す
ること、そしてそれから集積回路（ＩＣ）装置が発生す
る熱を消散させることである。機械的支持は、装置の製
造及び操作の際に取り扱いを容易にし、集積回路が破壊
されるのを防止する。電子パッケージ上の電気接続（又
は配線）によって集積回路は、入力、装置間相互の接続
、接地面の設定が可能になる。熱消散は、過酷な熱発生
の結果、信頼性が低下したり、装置が故障しｔこりする
のを避けるために必要である。
の基本機能は、機械的に支持すること、電気的に結合す
ること、そしてそれから集積回路（ＩＣ）装置が発生す
る熱を消散させることである。機械的支持は、装置の製
造及び操作の際に取り扱いを容易にし、集積回路が破壊
されるのを防止する。電子パッケージ上の電気接続（又
は配線）によって集積回路は、入力、装置間相互の接続
、接地面の設定が可能になる。熱消散は、過酷な熱発生
の結果、信頼性が低下したり、装置が故障しｔこりする
のを避けるために必要である。
ＩＣ（集積回路）では、機能の集約化、要求電力の増大
、そして作動の高速化を始めとした、各種性能の高度化
が進み、電子パッケージに対してますます厳しい要求を
突き付けてくる傾向にある。
、そして作動の高速化を始めとした、各種性能の高度化
が進み、電子パッケージに対してますます厳しい要求を
突き付けてくる傾向にある。
こうした要求傾向の結果、パッケージは配線密度を高く
し、熱対応能力を改善しなければならない。
し、熱対応能力を改善しなければならない。
従って、電子パッケージはより誘電及び熱性能の優れた
誘電性支持体から構成されなければならない。誘電率は
低いほど望ましく、それによって、装置の作動速度を規
制する導線中の信号伝播の遅れが減少する。誘電率を下
げると、隣接する導線間のキャパシタンスから生ずる電
気的ノイズも減少する。このノイズは配線密度を上げて
行くに従って、ますます重要な問題になってくる。
誘電性支持体から構成されなければならない。誘電率は
低いほど望ましく、それによって、装置の作動速度を規
制する導線中の信号伝播の遅れが減少する。誘電率を下
げると、隣接する導線間のキャパシタンスから生ずる電
気的ノイズも減少する。このノイズは配線密度を上げて
行くに従って、ますます重要な問題になってくる。
電子パッケージの熱対応性能も重要で、十分考慮を払う
べき問題である。高熱伝導性にして、装置の過酷な加熱
を防ぎ、性能と信頼性とを両立させる。ＩＣのある程度
の加熱は避けられないので、熱伝導性を適宜組み合わせ
て、パッケージの熱膨張とＩＣの熱膨張とを釣り合わせ
る。熱膨張の釣り合いが悪いとＩＣ／パッケージ界面に
かなりのストレスがかかり、機械的な破損を生ずること
がある。現在の主要ＩＣ材料は珪素であり、その熱膨張
係数は室温から３００°Ｃ迄、略３ ｘ １０−・７°
Ｃである。
べき問題である。高熱伝導性にして、装置の過酷な加熱
を防ぎ、性能と信頼性とを両立させる。ＩＣのある程度
の加熱は避けられないので、熱伝導性を適宜組み合わせ
て、パッケージの熱膨張とＩＣの熱膨張とを釣り合わせ
る。熱膨張の釣り合いが悪いとＩＣ／パッケージ界面に
かなりのストレスがかかり、機械的な破損を生ずること
がある。現在の主要ＩＣ材料は珪素であり、その熱膨張
係数は室温から３００°Ｃ迄、略３ ｘ １０−・７°
Ｃである。
セラミックは上述性質を、制限されているその加工範囲
内で得られる最善の状態で一般に両立させるので、高信
頼性パッケージングに良く使用されている。セラミック
パッケージはまたしばしば、密封式パッケージを可能に
し、それによってＩＣを過酷な環境条件から守ったり、
又高度な信頼性が要求される用途で、優れた結果を発揮
する。セラミックパッケージは又、グラスチックパッケ
ージより高いヤングモジュラスを有し、それによってよ
り良＜ＩＣ機器を機械的に保護することができる。
内で得られる最善の状態で一般に両立させるので、高信
頼性パッケージングに良く使用されている。セラミック
パッケージはまたしばしば、密封式パッケージを可能に
し、それによってＩＣを過酷な環境条件から守ったり、
又高度な信頼性が要求される用途で、優れた結果を発揮
する。セラミックパッケージは又、グラスチックパッケ
ージより高いヤングモジュラスを有し、それによってよ
り良＜ＩＣ機器を機械的に保護することができる。
電子パッケージにとって、誘電率及び熱伝導性は、重要
な問題であり、それの組み合わせによってセラミックパ
ッケージ材料は広く２種類に分けることができる。一つ
は、比較的高い熱伝導性を有しているが、誘電率が比較
的高い材料であり、そしてもう一つは、誘電率が低く、
そして又熱伝導性も比較的低い材料である。電子パッケ
ージの材料にいかなるセラミック材料を選ぶかで、その
特定用途に適った熱伝導性及び誘電率の選択が、しばし
ば比較的重要な問題となる。
な問題であり、それの組み合わせによってセラミックパ
ッケージ材料は広く２種類に分けることができる。一つ
は、比較的高い熱伝導性を有しているが、誘電率が比較
的高い材料であり、そしてもう一つは、誘電率が低く、
そして又熱伝導性も比較的低い材料である。電子パッケ
ージの材料にいかなるセラミック材料を選ぶかで、その
特定用途に適った熱伝導性及び誘電率の選択が、しばし
ば比較的重要な問題となる。
熱伝導性セラミックパッケージ材料としては、アルミナ
（ＡＩｔｏ３）最も普通に使用される。その他に利用で
きる材料としては、ベリリア（Ｂ ｅｏ ）そしてより
最近には窒化アルミニウム（ＡＩＮ）が挙げられる。こ
れら材料の特徴は、その加工に比較的高い焼結温度（１
，４００ないし２，０００°Ｃ）を必要とすることであ
る。それ故、同材料は、耐火金属（ｒｅｆｒａｃｔｏｒ
ｙ ｍｅｔａｌ）、例えばタングステン、モリブデンと
しか、焼成できない。表 ｌにはこれらセラミック材料
の代表的な性質を掲げた。各は、特定用途に対して使用
するのに望ましい属性を有している。例えばＡｌｔｏｓ
は、低コストではと好い高熱伝導性が得られるので、最
も良く使用される。
（ＡＩｔｏ３）最も普通に使用される。その他に利用で
きる材料としては、ベリリア（Ｂ ｅｏ ）そしてより
最近には窒化アルミニウム（ＡＩＮ）が挙げられる。こ
れら材料の特徴は、その加工に比較的高い焼結温度（１
，４００ないし２，０００°Ｃ）を必要とすることであ
る。それ故、同材料は、耐火金属（ｒｅｆｒａｃｔｏｒ
ｙ ｍｅｔａｌ）、例えばタングステン、モリブデンと
しか、焼成できない。表 ｌにはこれらセラミック材料
の代表的な性質を掲げた。各は、特定用途に対して使用
するのに望ましい属性を有している。例えばＡｌｔｏｓ
は、低コストではと好い高熱伝導性が得られるので、最
も良く使用される。
ＢｅＯ及びＡＩＮは現在高価であるが、かなり高い熱伝
導性を持っており、極端な高出力を要求する用途で使用
される。ＢｅＯはそれに加えて、他の２つよりもかなり
低い誘電率を持つ利点がある。
導性を持っており、極端な高出力を要求する用途で使用
される。ＢｅＯはそれに加えて、他の２つよりもかなり
低い誘電率を持つ利点がある。
しかしその粉塵が毒性で、その開発及び利用を大きく妨
げている。ＡＩＮは熱伝導性が高いだけでなく、 Ｂｅ
０１あるいはＡ Ｉ、０３のいずれよりも遥かにその熱
膨張性が珪素に適合している。
げている。ＡＩＮは熱伝導性が高いだけでなく、 Ｂｅ
０１あるいはＡ Ｉ、０３のいずれよりも遥かにその熱
膨張性が珪素に適合している。
低誘電率セラミックの製造では、珪酸塩を基本にした材
料の中に、セラミック材料として最低の誘電率を有して
いるものが幾つかあるので、それらが使用されてきてい
る。珪酸塩を基本にしたセラミックの多くは更に、比較
的低温で（例えば８００ないしｔ、ｏｏｏ℃）で、殆ど
完全に緻密化した状態に焼結できるという利点を有して
いる。この事は、より多くの導電性金属、例えば銅、金
及び銀との同時焼結が可能であることを意味する。これ
らの導電性金属を使用することにより、導電性配線内で
の局所過熟を減少させ、そして配線間の電圧降下を減少
させることができる。このことは、高密度細密配線する
ように設計されたパッケージにとって非常に重要である
。しかし、珪酸塩を基本にした材料での１つの大きな問
題点は、熱伝導性が低いために障害が起こることである
。この問題点を解決するために、珪酸塩母材中に熱伝導
性粒状材料を含む複合材料が考えられ、より優れた誘電
率と熱伝導性とのバランスが得られる。文献中に報告さ
れているこのような複合材料の熱伝導性は、アルミナの
それよりはずっと低い。このため、用途は大きく制限さ
れている。
料の中に、セラミック材料として最低の誘電率を有して
いるものが幾つかあるので、それらが使用されてきてい
る。珪酸塩を基本にしたセラミックの多くは更に、比較
的低温で（例えば８００ないしｔ、ｏｏｏ℃）で、殆ど
完全に緻密化した状態に焼結できるという利点を有して
いる。この事は、より多くの導電性金属、例えば銅、金
及び銀との同時焼結が可能であることを意味する。これ
らの導電性金属を使用することにより、導電性配線内で
の局所過熟を減少させ、そして配線間の電圧降下を減少
させることができる。このことは、高密度細密配線する
ように設計されたパッケージにとって非常に重要である
。しかし、珪酸塩を基本にした材料での１つの大きな問
題点は、熱伝導性が低いために障害が起こることである
。この問題点を解決するために、珪酸塩母材中に熱伝導
性粒状材料を含む複合材料が考えられ、より優れた誘電
率と熱伝導性とのバランスが得られる。文献中に報告さ
れているこのような複合材料の熱伝導性は、アルミナの
それよりはずっと低い。このため、用途は大きく制限さ
れている。
表 １
熱伝導性セラミックパッケージ材料
の代表的性質
熱伝導性 熱膨張率
材 料 （Ｗ／ｃｍ’ Ｋ） 誘電率 （ｘｌ
Ｏ’／’Ｃ）Ａ１．０３０．２５−０．３８ １０
６−７Ｂ ｅｏ １．５０−２．５０
６．７ ６−７ＡＩＮ Ｏ，７０−２，５０
９４ セラミック／ガラス複合材料を電子パッケージにする例
は文献に見ることができる。例えば、空中９００ ’Ｏ
で焼結でき、誘電率が７．５で、それ自体が金及び銀−
パラジウム金属と相溶性であるガラス−セラミック材料
が記載されている［ＮＥＣＲｅｓ、 ＆ Ｄｅｖｅｌｏ
ｐ、、 Ｎｏ、 ７５． Ｏｃｔ、 １９８４．８−１
５参照］。報告によれば、熱伝導性が帆０４２ Ｗ／ｃ
ｍ’にであり、熱膨張率は４２ ｘ １０−’／”Ｏ（
室温から２５０°Ｃ迄）である。
Ｏ’／’Ｃ）Ａ１．０３０．２５−０．３８ １０
６−７Ｂ ｅｏ １．５０−２．５０
６．７ ６−７ＡＩＮ Ｏ，７０−２，５０
９４ セラミック／ガラス複合材料を電子パッケージにする例
は文献に見ることができる。例えば、空中９００ ’Ｏ
で焼結でき、誘電率が７．５で、それ自体が金及び銀−
パラジウム金属と相溶性であるガラス−セラミック材料
が記載されている［ＮＥＣＲｅｓ、 ＆ Ｄｅｖｅｌｏ
ｐ、、 Ｎｏ、 ７５． Ｏｃｔ、 １９８４．８−１
５参照］。報告によれば、熱伝導性が帆０４２ Ｗ／ｃ
ｍ’にであり、熱膨張率は４２ ｘ １０−’／”Ｏ（
室温から２５０°Ｃ迄）である。
複合材料の組成はアルミナ：ホーケイ酸鉛ガラスの重量
比が５５ ： ４５である。密度を考慮に入れると、こ
れは体積比でほぼ４６：５４に相当する。
比が５５ ： ４５である。密度を考慮に入れると、こ
れは体積比でほぼ４６：５４に相当する。
ヨーロッパ特許出願第２５３３４２号（Ｋ、ｌＪ、 Ｎ
ａ１ｒ、 １９８８１月２０日公開）にはアルミノホー
ケイ酸ガラスとＡＩＮとからなる厚いフィルム状のガラ
スセラミック誘電体組成物が開示されている。
ａ１ｒ、 １９８８１月２０日公開）にはアルミノホー
ケイ酸ガラスとＡＩＮとからなる厚いフィルム状のガラ
スセラミック誘電体組成物が開示されている。
米国特許環４，３１３．０２６号は、ホーケイ酸ガラス
−アルミナ複合材料とアルミナ焼結板からなる誘電層を
有する多層回路板について記載している。発明者は、少
なくとも５０重量％のガラスが組成物を確実に高密度に
することができると報告している。
−アルミナ複合材料とアルミナ焼結板からなる誘電層を
有する多層回路板について記載している。発明者は、少
なくとも５０重量％のガラスが組成物を確実に高密度に
することができると報告している。
ガラスが４０重量％では、報告されている複合材料の密
度は８０％以下である。最も好ましいガラス／セラミッ
ク複合材料は５０重量％のガラスと５０重量％のアルミ
ナからなる。これを該特許中に与えられている密度の情
報と組み合わせると、同組成物は約６５容量％のガラス
と３５容量％のアルミナからなることになる。この好ま
しい組成物の性質は、熱伝導性、０．０４ ｗ／ｃ＋ｎ
’に、熱膨張係数、４５ ｘ １０−’／℃、そしであ
る値の誘電率を有していた。
度は８０％以下である。最も好ましいガラス／セラミッ
ク複合材料は５０重量％のガラスと５０重量％のアルミ
ナからなる。これを該特許中に与えられている密度の情
報と組み合わせると、同組成物は約６５容量％のガラス
と３５容量％のアルミナからなることになる。この好ま
しい組成物の性質は、熱伝導性、０．０４ ｗ／ｃ＋ｎ
’に、熱膨張係数、４５ ｘ １０−’／℃、そしであ
る値の誘電率を有していた。
Ｅ、１． Ｄｕｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ社の研
究者は、焼成温度が低く、金、銀及び銀−パラジウム金
属と焼成できる電子パッケージ用途のセラミック複合材
料の性質について記載している ［Ａ、Ｌ、 Ｅｕ５ｔ
ｉｃｅ ｅｔａｌ、 Ｌｏｗ Ｔｅ＋ｍｐｅｒａＬａｕ
ｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒａｂｌｅ Ｃｅｒａｍｉｃｓ： Ａ
Ｎｅｗ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
ｉｃ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ （低温共焼成可能なセラミ
ック、電子パッケージへの新しい手法） ； ＩＥＥＥ
（Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）発行、第３６回電子部品会議予稿
集、３７−４７頁（１９８６）参照］。該複合材料の組
成については、マトリックス相がガラスで、充填相が耐
火材料であると言う以外は特定されていない。この複合
材料の性質については、熱膨張係数が７０ ｘ １０−
’／ ’Ｏ１そして誘電率が８．０であると報告してい
る。この複合材料の熱伝導性は、９６％アルミナの値の
１５ないし２５％の範囲にあると報告されている。９６
％アルミナの熱伝導度が帆２５ Ｗ／ｃｍ’ Ｋとする
と（文献にそう報告されている）、報告のこの１５と２
５％は、この複合材料の熱伝導度が０．０３７ないし０
．０６２ Ｗ／ｃｔｎ”Ｋであるとイウコトヲ示してい
ることになる。
究者は、焼成温度が低く、金、銀及び銀−パラジウム金
属と焼成できる電子パッケージ用途のセラミック複合材
料の性質について記載している ［Ａ、Ｌ、 Ｅｕ５ｔ
ｉｃｅ ｅｔａｌ、 Ｌｏｗ Ｔｅ＋ｍｐｅｒａＬａｕ
ｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒａｂｌｅ Ｃｅｒａｍｉｃｓ： Ａ
Ｎｅｗ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
ｉｃ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ （低温共焼成可能なセラミ
ック、電子パッケージへの新しい手法） ； ＩＥＥＥ
（Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）発行、第３６回電子部品会議予稿
集、３７−４７頁（１９８６）参照］。該複合材料の組
成については、マトリックス相がガラスで、充填相が耐
火材料であると言う以外は特定されていない。この複合
材料の性質については、熱膨張係数が７０ ｘ １０−
’／ ’Ｏ１そして誘電率が８．０であると報告してい
る。この複合材料の熱伝導性は、９６％アルミナの値の
１５ないし２５％の範囲にあると報告されている。９６
％アルミナの熱伝導度が帆２５ Ｗ／ｃｍ’ Ｋとする
と（文献にそう報告されている）、報告のこの１５と２
５％は、この複合材料の熱伝導度が０．０３７ないし０
．０６２ Ｗ／ｃｔｎ”Ｋであるとイウコトヲ示してい
ることになる。
セラミック粒子、ポリマー類、そして鉱物油からなる均
一な３成分ブレンド物については、それをシートに成型
する、そして鉱物油は加熱か又は溶媒抽出によって除去
することを始めとして良く知られている（例えば米国特
許環３．９０４．５５１号参照）。
一な３成分ブレンド物については、それをシートに成型
する、そして鉱物油は加熱か又は溶媒抽出によって除去
することを始めとして良く知られている（例えば米国特
許環３．９０４．５５１号参照）。
本発明は、これら上に掲げＩ；旧来技術をはるかに上回
る改善を行い、熱伝導性基盤、低誘電率複合材料層と導
電性メタライジング層とからなる多層セラミック電子パ
ッケージの製造技術を提供するものである。低誘電率材
料がパッケージ上の電気回路層を支え、熱伝導性基盤が
効果的にｔＣ機器から熱を放散させることができる。
る改善を行い、熱伝導性基盤、低誘電率複合材料層と導
電性メタライジング層とからなる多層セラミック電子パ
ッケージの製造技術を提供するものである。低誘電率材
料がパッケージ上の電気回路層を支え、熱伝導性基盤が
効果的にｔＣ機器から熱を放散させることができる。
３、本発明の目的
本発明の目的は、セラミック電子パッケージの製造法を
提供し、それによって得られる機能的に優れているセラ
ミック誘電体を使用して、全体的な性能を向上させるこ
とである。
提供し、それによって得られる機能的に優れているセラ
ミック誘電体を使用して、全体的な性能を向上させるこ
とである。
本発明の目的は又、ＡＩＮとＡＩＮ／ホーケイ酸ガラメ
ガラス複合材料体層を有するセラミック電子パッケージ
を提供し、そして更に同パッケージの製造法を提供する
ものである。
ガラス複合材料体層を有するセラミック電子パッケージ
を提供し、そして更に同パッケージの製造法を提供する
ものである。
更に本発明の目的は、互いに連結された、導電性回路図
を含む単層又は多層セラミック電子パッケージを、導電
性金属と共にここで述べたセラミック複合材料を用いて
製造する改良法を提供することである。
を含む単層又は多層セラミック電子パッケージを、導電
性金属と共にここで述べたセラミック複合材料を用いて
製造する改良法を提供することである。
本発明の目的は、シリコンと良く合った熱膨張、優れた
熱伝導性、そして低誘電率を有し、電子パッケージ用の
誘電体として使用された際、全体的な性能を改善するセ
ラミック複合材料を提供するものである。
熱伝導性、そして低誘電率を有し、電子パッケージ用の
誘電体として使用された際、全体的な性能を改善するセ
ラミック複合材料を提供するものである。
本発明の目的は更に、高伝導性金属、例えば銅、金、又
は銀と共に焼成可能である電子パッケージ用誘電体とし
て、その性能が改善されたセラミック複合材料を提供す
るものである。
は銀と共に焼成可能である電子パッケージ用誘電体とし
て、その性能が改善されたセラミック複合材料を提供す
るものである。
本発明のこれらの、更にそれ以外の目的は、以下の説明
によって明らかになろう。
によって明らかになろう。
・発明の概要
本発明は、単層又は多層セラミック充填ガラス複合材料
と層状に接触している熱伝導性セラミックからなる完全
緻密化セラミック積層物、及び該積層物の製造法を指向
したものである。各層のいずれも、あるいはその全部が
メタライズでき、そのようにして電気回路図形、接地盤
、その他を、集積回路（Ｉ Ｃ）機器用電子パッケージ
製造の必要に応じて取り込むことができる。本発明の一
つの重要な点は、多層セラミック電子パッケージが、セ
ラミック誘電体が、パッケージ中機能的に優れた場所に
選択的に使用できることである。
と層状に接触している熱伝導性セラミックからなる完全
緻密化セラミック積層物、及び該積層物の製造法を指向
したものである。各層のいずれも、あるいはその全部が
メタライズでき、そのようにして電気回路図形、接地盤
、その他を、集積回路（Ｉ Ｃ）機器用電子パッケージ
製造の必要に応じて取り込むことができる。本発明の一
つの重要な点は、多層セラミック電子パッケージが、セ
ラミック誘電体が、パッケージ中機能的に優れた場所に
選択的に使用できることである。
本発明には、完全緻密化熱伝導性セラミック基盤とセラ
ミック充填ガラス複合材料の生素地層からなる積層物の
ホットプレス工程が含まれる。ホットプレスは本発明の
手法にとって、 （１）組成物のより広範囲の緻密化、 （２）生素地セラミック複合材料シートの、緻密化済み
セラミック基盤上への１方向圧着、について考慮しなけ
ればならないために重要である。（１）の点について本
発明の方法は、従来焼結法によって得られるものよりも
多い粒状充填剤と、より少ないガラス含量を念頭におい
ている。その結果、より高い熱伝導性が可能になり、同
時により優れた機械的性質（例えば剛性）が得られる。
ミック充填ガラス複合材料の生素地層からなる積層物の
ホットプレス工程が含まれる。ホットプレスは本発明の
手法にとって、 （１）組成物のより広範囲の緻密化、 （２）生素地セラミック複合材料シートの、緻密化済み
セラミック基盤上への１方向圧着、について考慮しなけ
ればならないために重要である。（１）の点について本
発明の方法は、従来焼結法によって得られるものよりも
多い粒状充填剤と、より少ないガラス含量を念頭におい
ている。その結果、より高い熱伝導性が可能になり、同
時により優れた機械的性質（例えば剛性）が得られる。
本発明の１方向性圧着によって、圧着中に生素地複合材
料シートの横方向収縮による層剥離及び／又は相当量の
界面応力が効果的に回避される。
料シートの横方向収縮による層剥離及び／又は相当量の
界面応力が効果的に回避される。
セラミック基盤と複合材料とが、冷却の際の大きな界面
応力及び／又は亀裂を避けるために、加工温度全般に亙
って熱膨張が適合することも同じように重要である。緻
密化セラミック基盤及び／又は生素地セラミックシート
は、ホットプレス加工の前に、例えばスクリーン印刷用
金属インクでメタライズすることができる。非平面形状
（例えば空洞）を作り、そして積層物成分（即ち、誘電
体又は金属）とホントブレス工具との間の望ましくない
化学的な相互作用を避けるために、ＢＨの生素地シート
が使用される。非平面形状を必要とする時は、セラミッ
ク複合材料層の均一緻密化を確実に行うために、本発明
の方法の好ましい実施態様では、所謂反復（ｒｅｐｌ
１ｃａｔ １ｏｎ）技法を使用する（後記）。
応力及び／又は亀裂を避けるために、加工温度全般に亙
って熱膨張が適合することも同じように重要である。緻
密化セラミック基盤及び／又は生素地セラミックシート
は、ホットプレス加工の前に、例えばスクリーン印刷用
金属インクでメタライズすることができる。非平面形状
（例えば空洞）を作り、そして積層物成分（即ち、誘電
体又は金属）とホントブレス工具との間の望ましくない
化学的な相互作用を避けるために、ＢＨの生素地シート
が使用される。非平面形状を必要とする時は、セラミッ
ク複合材料層の均一緻密化を確実に行うために、本発明
の方法の好ましい実施態様では、所謂反復（ｒｅｐｌ
１ｃａｔ １ｏｎ）技法を使用する（後記）。
好ましい実施態様で、本発明は（ａ）１個の緻密化熱伝
導性ＡＩＮ基盤、（ｂ）ホーケイ酸ガラスマトリックス
中にＡＩＮ粒子を含む低誘電率セラミック複合材料、そ
して（Ｃ）銅メタライジング被覆を採用する。複合材料
層と銅は、複数（各種）水準の銅メタライジング被覆、
そしてガラス複合材料、その他ＡＩＮ基盤によって支持
される全てを考慮して、同時に圧着できる。実施例に上
記材料を使用した電子パッケージが記載されている。同
実施例では、高導電性金属リード線が誘電率が比較的低
い材料によって支持されているので、パッケージ性能は
最適化され、更に得られる集積回路は直接熱伝導性基盤
上に設置でき、効率的な熱移動が行われる。
導性ＡＩＮ基盤、（ｂ）ホーケイ酸ガラスマトリックス
中にＡＩＮ粒子を含む低誘電率セラミック複合材料、そ
して（Ｃ）銅メタライジング被覆を採用する。複合材料
層と銅は、複数（各種）水準の銅メタライジング被覆、
そしてガラス複合材料、その他ＡＩＮ基盤によって支持
される全てを考慮して、同時に圧着できる。実施例に上
記材料を使用した電子パッケージが記載されている。同
実施例では、高導電性金属リード線が誘電率が比較的低
い材料によって支持されているので、パッケージ性能は
最適化され、更に得られる集積回路は直接熱伝導性基盤
上に設置でき、効率的な熱移動が行われる。
好ましい実施態様の説明
本発明には、緻密化熱伝導性基盤と低誘電率を有する緻
密化セラミック層からなる緻密化多層セラミック積層物
の製造が含まれる。誘電体層のいずれも、あるいはその
全てか電気回路図形、接地面等の形になっているメタラ
イジング被覆層を支持することができる。異なる層のメ
タライジング被覆は、誘電体層を貫く導電性バイアス（
ｖｉａｓ）によって電気的に連結できる。これらの緻密
化メタライジング被覆したセラミック積層物は、セラミ
ック電子パッケージとして有用であり、単一誘電体を使
用する共焼成性電子パッケージを大きく改善する。本製
造法には、緻密化熱伝導性基盤と低誘電率材料の生素地
セラミックシートからなる積層物のホットプレスが含ま
れる。
密化セラミック層からなる緻密化多層セラミック積層物
の製造が含まれる。誘電体層のいずれも、あるいはその
全てか電気回路図形、接地面等の形になっているメタラ
イジング被覆層を支持することができる。異なる層のメ
タライジング被覆は、誘電体層を貫く導電性バイアス（
ｖｉａｓ）によって電気的に連結できる。これらの緻密
化メタライジング被覆したセラミック積層物は、セラミ
ック電子パッケージとして有用であり、単一誘電体を使
用する共焼成性電子パッケージを大きく改善する。本製
造法には、緻密化熱伝導性基盤と低誘電率材料の生素地
セラミックシートからなる積層物のホットプレスが含ま
れる。
熱伝導性基盤の目的は、集積回路装置を支持し、そこか
ら生ずる熱を消散させることである。それ自体は、ＩＣ
材料と良く適合した熱膨張性を持っていなければならな
い。現在、珪素（Ｓｉ）がＩＣ材料として最も普通に使
用されている。ＡＩＮは、高熱伝導性、低誘電率、そし
てＳｉと良く適合した熱膨張性を、最も良く併せ持って
おり、基盤層として好ましい材料である。低誘電率層は
、セラミックパッケージ中のメタライジング被覆層を支
持するのに使用される。同材料は大きな界面応力を避け
るために、その熱膨張性が熱伝導性基盤と良く適合する
ことが要求される。多くの用途で、低誘電率材料層は、
気密封止パッケージ製造に必要な空洞及び／又は段を作
る為に、かなりの厚さを持たねばならない（例えば帆０
２５インチ以上）。
ら生ずる熱を消散させることである。それ自体は、ＩＣ
材料と良く適合した熱膨張性を持っていなければならな
い。現在、珪素（Ｓｉ）がＩＣ材料として最も普通に使
用されている。ＡＩＮは、高熱伝導性、低誘電率、そし
てＳｉと良く適合した熱膨張性を、最も良く併せ持って
おり、基盤層として好ましい材料である。低誘電率層は
、セラミックパッケージ中のメタライジング被覆層を支
持するのに使用される。同材料は大きな界面応力を避け
るために、その熱膨張性が熱伝導性基盤と良く適合する
ことが要求される。多くの用途で、低誘電率材料層は、
気密封止パッケージ製造に必要な空洞及び／又は段を作
る為に、かなりの厚さを持たねばならない（例えば帆０
２５インチ以上）。
本発明の主要な貢献は、低誘電率、適度に良好な熱伝導
性、優れた強度、そしてＡＩＮに良く適合した熱膨張性
を有するセラミック複合材料の開発したことである。同
混合物は複合材料（ｃｏｍｐｏｓ １ｔｅ）と称するこ
とにする。同複合材料は、１ 、０００℃以下の温度の
ホットプレスによって粉末から高密度に圧縮一体化され
、導電性金属、例えば銅、銀及び金と共焼結が可能であ
る。
性、優れた強度、そしてＡＩＮに良く適合した熱膨張性
を有するセラミック複合材料の開発したことである。同
混合物は複合材料（ｃｏｍｐｏｓ １ｔｅ）と称するこ
とにする。同複合材料は、１ 、０００℃以下の温度の
ホットプレスによって粉末から高密度に圧縮一体化され
、導電性金属、例えば銅、銀及び金と共焼結が可能であ
る。
同セラミック複合材料は好ましくはホーケイ酸ガラスマ
トリックス中に分散したＡＩＮ粒子からなる。ホーケイ
酸ガラスの組成を、表 ２に示す。
トリックス中に分散したＡＩＮ粒子からなる。ホーケイ
酸ガラスの組成を、表 ２に示す。
ＡＩＮ粒子は複合材料を高熱伝導性にするのに貢献し、
適度な誘電率（９，０）を有する。ホーケイ酸ガラスは
ＡＩＮと良く適合した熱膨張性を得るのに貢献している
。これによって、ＡｌＮ−ホーケイ酸ガラス複合材料中
の、そしてホットプレスで緻密化そして冷却の際に、複
合材料／ＡＩＮ界面に残る残存応力を最小にする。この
ような内部応力が大きいと、後になってクラックが成長
したり、機械的な欠陥を生じたりする。ホーケイ酸ガラ
スは又、ＡＩＮよりもかなり低い誘電率を持っており、
従って得られる複合材料の誘電率は低い。ホーケイ酸ガ
ラスは又、優れた化学安定性を有している。最後に、そ
して非常に重要な点は、ホーケイ酸ガラスのガラス転移
温度が十分に低くて、ＡｌＮ−ホーケイ酸ガラス複合材
料が、ｉ、ｏｏｏ°Ｃ以下の温度で混合粉末から高密度
製品にホットプレスすることができる。
適度な誘電率（９，０）を有する。ホーケイ酸ガラスは
ＡＩＮと良く適合した熱膨張性を得るのに貢献している
。これによって、ＡｌＮ−ホーケイ酸ガラス複合材料中
の、そしてホットプレスで緻密化そして冷却の際に、複
合材料／ＡＩＮ界面に残る残存応力を最小にする。この
ような内部応力が大きいと、後になってクラックが成長
したり、機械的な欠陥を生じたりする。ホーケイ酸ガラ
スは又、ＡＩＮよりもかなり低い誘電率を持っており、
従って得られる複合材料の誘電率は低い。ホーケイ酸ガ
ラスは又、優れた化学安定性を有している。最後に、そ
して非常に重要な点は、ホーケイ酸ガラスのガラス転移
温度が十分に低くて、ＡｌＮ−ホーケイ酸ガラス複合材
料が、ｉ、ｏｏｏ°Ｃ以下の温度で混合粉末から高密度
製品にホットプレスすることができる。
表 ２
複合材料製造のためのホ
ケイ酸ガラスの組成
り２０． １０−２８ １３−２８ ２８Ｓ
ｉＯ＝ ６Ｌ８１ ６９−８１ ６９Ａ
ＩｚＯｘ ｌ−４１２１ その他 ２−１０ ２−４ ２註（１）下記実
施例 ｌで使用。
ｉＯ＝ ６Ｌ８１ ６９−８１ ６９Ａ
ＩｚＯｘ ｌ−４１２１ その他 ２−１０ ２−４ ２註（１）下記実
施例 ｌで使用。
（２）実施例Ａの代替。
（３）Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ、０ＳＫ２０．ＣａＯ。
多くのセラミ７り粉末加工で、ＡＩＮ及びホーケイ酸粉
末の平均粒径は、緻密化を容易にするのに十分な程細か
くなければならないが、しかし過剰な凝集が起こる程細
かくてはならない。このためには、平均粒径は約０．１
ないし２０ミクロンの範囲で十分である。ＡＩＮとホー
ケイ酸ガラスの粒子は略同じであることが、均一混合と
、ホットプレス段階で良好な緻密化を促進する上で望ま
しい。
末の平均粒径は、緻密化を容易にするのに十分な程細か
くなければならないが、しかし過剰な凝集が起こる程細
かくてはならない。このためには、平均粒径は約０．１
ないし２０ミクロンの範囲で十分である。ＡＩＮとホー
ケイ酸ガラスの粒子は略同じであることが、均一混合と
、ホットプレス段階で良好な緻密化を促進する上で望ま
しい。
まず最初に、ＡＩＮ粒子とホーケイ酸ガラスの粒子とを
湿式又は乾式磨砕して両者の均一混合物を調製し、以後
実施例１に記載されているように処理する。
湿式又は乾式磨砕して両者の均一混合物を調製し、以後
実施例１に記載されているように処理する。
複合材料の熱伝導性を最適化するためには、ＡＩＮ含量
を最大にすることが必要であり、更にこれによってホッ
トプレス中で焼結する間に、完全緻密化（即ら細孔の無
い）微細構造が得られる。低い加工温度では、ＡＩＮは
比較的不活性であり、従って焼結の間に緻密化するのは
ホーケイ酸ガラスである。細孔を無くすにはＡＩＮ粒子
の間の細隙を満たすのに十分な量のガラスが存在するこ
とが必要である。十分な量のガラスが存在しても、ガラ
スの表面張力及び粘度が高くて、ＡＩＮ間隙全部へのガ
ラス流入が妨げられ、焼結完全緻密化が制約を受ける場
合がある。ガラス流抑制は、本発明の方法で、ホットプ
レス中外部から１軸方向の圧力をかけることによって解
決することができる。従って本発明は、ＡＩＮの容積分
率が高い複合材料で完全緻密化を達成できる。これは即
ち、複合材料の熱伝導性が高くなることになる。複合材
料中、ＡＩＮとホーケイ酸ガラスとの重量比は約１ ：
０．４５−０．７０、好ましくはｌ ： ０．５３−
０．６５である。ホットプレスして緻密化すれば、複合
材料は実質的にホーケイ酸ガラスマトリックス中に分散
するＡＩＮ粒子から成ることになる。
を最大にすることが必要であり、更にこれによってホッ
トプレス中で焼結する間に、完全緻密化（即ら細孔の無
い）微細構造が得られる。低い加工温度では、ＡＩＮは
比較的不活性であり、従って焼結の間に緻密化するのは
ホーケイ酸ガラスである。細孔を無くすにはＡＩＮ粒子
の間の細隙を満たすのに十分な量のガラスが存在するこ
とが必要である。十分な量のガラスが存在しても、ガラ
スの表面張力及び粘度が高くて、ＡＩＮ間隙全部へのガ
ラス流入が妨げられ、焼結完全緻密化が制約を受ける場
合がある。ガラス流抑制は、本発明の方法で、ホットプ
レス中外部から１軸方向の圧力をかけることによって解
決することができる。従って本発明は、ＡＩＮの容積分
率が高い複合材料で完全緻密化を達成できる。これは即
ち、複合材料の熱伝導性が高くなることになる。複合材
料中、ＡＩＮとホーケイ酸ガラスとの重量比は約１ ：
０．４５−０．７０、好ましくはｌ ： ０．５３−
０．６５である。ホットプレスして緻密化すれば、複合
材料は実質的にホーケイ酸ガラスマトリックス中に分散
するＡＩＮ粒子から成ることになる。
発明者がホットプレスして得たＡｌＮ−ホーケイ酸ガラ
ス複合材料の、代表的な物理定数を挙げるとおおよそ下
記のようである。
ス複合材料の、代表的な物理定数を挙げるとおおよそ下
記のようである。
熱伝導度： ０．０７ Ｗ／ｃ＋ａ’に１熱膨張係数：
４ ｘ １０−”０−鳶誘電率：６．５、 密度： ２．６−２．７ ｇ／ｃｍ３゜単純に言えば、
本発明の際立った特徴は、（例えばＡＩＮ基盤とＡｌＮ
−ホーケイ酸ガラス複合材料層からなる緻密化積層物製
造に適用した場合、）（１）ＡｌＮとホーケイ酸ガラス
粉末とを含む生素地シートを製造する、（２）生素地シ
ートを緻密化ＡＩＮ材料に積層する、そして（３）積層
物をホットプレスして複合材料を緻密化する、ことであ
る。
４ ｘ １０−”０−鳶誘電率：６．５、 密度： ２．６−２．７ ｇ／ｃｍ３゜単純に言えば、
本発明の際立った特徴は、（例えばＡＩＮ基盤とＡｌＮ
−ホーケイ酸ガラス複合材料層からなる緻密化積層物製
造に適用した場合、）（１）ＡｌＮとホーケイ酸ガラス
粉末とを含む生素地シートを製造する、（２）生素地シ
ートを緻密化ＡＩＮ材料に積層する、そして（３）積層
物をホットプレスして複合材料を緻密化する、ことであ
る。
メタライジング配線模様は、積層する前に、生素地シー
ト及び／又は緻密化ＡＩＮ層に貼ることができる。ＢＮ
シートを用いて、複合材料シートの表面にくぼみを形成
し、裸の又はメタライジングしたＡＩＮを露出させ、及
び／又はパッケージ全体を、ホットプレス工具（例えば
グラファイト）との相互作用による悪影響を保護する。
ト及び／又は緻密化ＡＩＮ層に貼ることができる。ＢＮ
シートを用いて、複合材料シートの表面にくぼみを形成
し、裸の又はメタライジングしたＡＩＮを露出させ、及
び／又はパッケージ全体を、ホットプレス工具（例えば
グラファイト）との相互作用による悪影響を保護する。
ホットプレスに適した生素地シート（複合材料及びＢＮ
）用結合剤系及びそのシート製造法は、上述した口ＳＳ
Ｎ １４８，８２９に記載されている。手短に言えば、
同方法は（１）セラミック粉末、重合性結合剤（例えば
ポリエチレン）及び可塑剤（例えば鉱物油）を高！！（
例えば１６０℃）で配合する、（２）配合混合物を、例
えばダイを通して押し出すなどの方法によってシートに
成型する、そして（３）可塑剤を適当な溶剤中で抽出す
ることからなる。大まかに言えば、シート配合物は重量
部で表して、（ａ）ＡｌＮ／ホーケイ酸ガラメガラス粉
末混合物５−７６、 （ｂ）結合剤：約３−５、そして （ｃ）可塑剤：約２０−２１ からなる。
）用結合剤系及びそのシート製造法は、上述した口ＳＳ
Ｎ １４８，８２９に記載されている。手短に言えば、
同方法は（１）セラミック粉末、重合性結合剤（例えば
ポリエチレン）及び可塑剤（例えば鉱物油）を高！！（
例えば１６０℃）で配合する、（２）配合混合物を、例
えばダイを通して押し出すなどの方法によってシートに
成型する、そして（３）可塑剤を適当な溶剤中で抽出す
ることからなる。大まかに言えば、シート配合物は重量
部で表して、（ａ）ＡｌＮ／ホーケイ酸ガラメガラス粉
末混合物５−７６、 （ｂ）結合剤：約３−５、そして （ｃ）可塑剤：約２０−２１ からなる。
鉱物油あるいはその他の可塑剤を除去すると、実質的に
ＡＩＮ粒子、ホーケイ酸ガラス粒子、及び結合剤からな
るシートが残る。この系の利点については、上述した応
用で徹底的に議論する。セラミック生素地シートをこの
方法によって製造する第１の利点は、得られる結合剤（
例えばポリエチレン）が、酸素不存在下に熱分解した際
に、著しい残渣が残らないことである。この為に、同方
法は乳酸化セラミック（例えばＡＩＮ）と金属（例えば
銅）の加工に良く適合している。同方法は更に、普通グ
ラファイト工具を使用する従来からのホットプレス技術
とも良く適合している。
ＡＩＮ粒子、ホーケイ酸ガラス粒子、及び結合剤からな
るシートが残る。この系の利点については、上述した応
用で徹底的に議論する。セラミック生素地シートをこの
方法によって製造する第１の利点は、得られる結合剤（
例えばポリエチレン）が、酸素不存在下に熱分解した際
に、著しい残渣が残らないことである。この為に、同方
法は乳酸化セラミック（例えばＡＩＮ）と金属（例えば
銅）の加工に良く適合している。同方法は更に、普通グ
ラファイト工具を使用する従来からのホットプレス技術
とも良く適合している。
鉱物油を除去すると、実質的にＡｌＮ−ホーケイ酸ガラ
ス粒子と結合剤とからなるシートが残る。
ス粒子と結合剤とからなるシートが残る。
これらの材料は勿論、出発混合物と同じ割合で存在する
。実施例 ｌの比は、（４５，６＋２９．７）／（４５
，６＋２９．７＋４．２） −９４，７％のセラミック
粉末、残り量の結合剤（ポリエチレン）となる。
。実施例 ｌの比は、（４５，６＋２９．７）／（４５
，６＋２９．７＋４．２） −９４，７％のセラミック
粉末、残り量の結合剤（ポリエチレン）となる。
大まかに言えば、鉱物油抽出後、生素地シートは実質的
に、重量％で、 ＡＩＮ粉末：約５７−６２．７ ； ホーケイ酸ガラス粉末：約３２．８−３７．８ ；そし
て 結合剤：全体が１００％になる残りの量、からなり、該
結合剤は、酸素不存在下に熱分解した際、有害な残存物
を残さない材料である。好ましくはＡＩＮ粉末は約５７
．４％、ホーケイ酸ガラス粉末は約３７．３％、そして
結合剤はポリエチレンである。
に、重量％で、 ＡＩＮ粉末：約５７−６２．７ ； ホーケイ酸ガラス粉末：約３２．８−３７．８ ；そし
て 結合剤：全体が１００％になる残りの量、からなり、該
結合剤は、酸素不存在下に熱分解した際、有害な残存物
を残さない材料である。好ましくはＡＩＮ粉末は約５７
．４％、ホーケイ酸ガラス粉末は約３７．３％、そして
結合剤はポリエチレンである。
抽出後、シートは横方向に希望の寸法で裁断される。最
も単純には、熱伝導性基盤の外部寸法に合わせて切断す
る。しかし、非平面形状が必要な場合が、本発明が提供
する利点を１００％活用することになる。表面空洞、即
ちへこみは、シートをそのへこみが必要な領域の部分の
シートを切り出し、次いで切り出した領域を同じ大きさ
のＢＮシートで埋めて形成する。ＢＮはすぐには緻密化
しないので、ホットプレス段階で空洞の大きさ、形を維
持するのに役立つ。ホットプレス後、ＢＮは容易にグリ
ッドプラスチング又は洗浄で取り除かれる。切り出し操
作で残った切片（生素地セラミックとＢＮ）は取って置
き、レプリカシートの製造に使用される。これについて
は後述スる。
も単純には、熱伝導性基盤の外部寸法に合わせて切断す
る。しかし、非平面形状が必要な場合が、本発明が提供
する利点を１００％活用することになる。表面空洞、即
ちへこみは、シートをそのへこみが必要な領域の部分の
シートを切り出し、次いで切り出した領域を同じ大きさ
のＢＮシートで埋めて形成する。ＢＮはすぐには緻密化
しないので、ホットプレス段階で空洞の大きさ、形を維
持するのに役立つ。ホットプレス後、ＢＮは容易にグリ
ッドプラスチング又は洗浄で取り除かれる。切り出し操
作で残った切片（生素地セラミックとＢＮ）は取って置
き、レプリカシートの製造に使用される。これについて
は後述スる。
切り出し工程の後、そしてホットプレスの工程の前に、
生素地セラミックと緻密化基盤は、適宜例えばスクリー
ンプリント金属インクでメタライズすることができる。
生素地セラミックと緻密化基盤は、適宜例えばスクリー
ンプリント金属インクでメタライズすることができる。
銅が上述したＡｌＮ−ホーケイ酸ガラス複合材料系と適
合することが発見された。金、銀、銀／パラジウム合金
等も、同複合材料が約９００℃で完全に緻密化し、これ
はこれら金属の通常の焼結温度と同じか又はそれよりも
低いので使用することができる。
合することが発見された。金、銀、銀／パラジウム合金
等も、同複合材料が約９００℃で完全に緻密化し、これ
はこれら金属の通常の焼結温度と同じか又はそれよりも
低いので使用することができる。
バイアスは、隣接シートの上部表面と電気的に連結する
ように、生素地シートに位置を決めて形成することがで
きる。バイアスは公知の金属含有ペーストで充填するこ
とができる。しかし、本発明者らは、生素地テープ、例
えばＵ Ｓ Ｓ Ｎ １４８．８２９に記載されている
ように、金属粉末とポリエチレンとの均一混合物で充填
するのをむしろ採用している。このような混合物は、以
前に記載されている生素地製造法で容易に作られ、次い
でドルクロロエタン又はヘキサンで抽出して鉱物油を除
去する。このようなテープはペーストよりも高度に充填
できるので、バイアス中に容易にパンチングできる。金
属は従来の、例えばＣｕ、Ｗ、Ｍｏ。
ように、生素地シートに位置を決めて形成することがで
きる。バイアスは公知の金属含有ペーストで充填するこ
とができる。しかし、本発明者らは、生素地テープ、例
えばＵ Ｓ Ｓ Ｎ １４８．８２９に記載されている
ように、金属粉末とポリエチレンとの均一混合物で充填
するのをむしろ採用している。このような混合物は、以
前に記載されている生素地製造法で容易に作られ、次い
でドルクロロエタン又はヘキサンで抽出して鉱物油を除
去する。このようなテープはペーストよりも高度に充填
できるので、バイアス中に容易にパンチングできる。金
属は従来の、例えばＣｕ、Ｗ、Ｍｏ。
Ａｇ、Ａｕ、Ａｇ−Ｐｄその他を使用できる。
積層段階はホットプレスの前に行うのが有用であり、一
体の生素地体を形成する。この段階で、導電層の位置合
わせを確実に行い、塵埃及び取り扱いによる汚染を最小
に抑える。上記結合剤系の積層条件は、約１１０°Ｃそ
して２００ ｐｓｉが適当である。
体の生素地体を形成する。この段階で、導電層の位置合
わせを確実に行い、塵埃及び取り扱いによる汚染を最小
に抑える。上記結合剤系の積層条件は、約１１０°Ｃそ
して２００ ｐｓｉが適当である。
図面について詳細に説明する。
第１図で、メタライズされたＡＩＮ基盤が１で示しであ
る。緻密化ＡｌＮ−ホーケイ酸ガラス複合材料層は、Ａ
ＩＮＩＩＩに接合したリードフレーム３として示しであ
る。リードフレーム３の上には複数のリード線５ａｓ
５ｂｓその他が示しである。緻密化ＡｌＮ−ホーケイ酸
ガラス複合材料のメタライズしたシールリング７も、リ
ードフレーム３に結合されている。
る。緻密化ＡｌＮ−ホーケイ酸ガラス複合材料層は、Ａ
ＩＮＩＩＩに接合したリードフレーム３として示しであ
る。リードフレーム３の上には複数のリード線５ａｓ
５ｂｓその他が示しである。緻密化ＡｌＮ−ホーケイ酸
ガラス複合材料のメタライズしたシールリング７も、リ
ードフレーム３に結合されている。
第３図では、バイアスが１１で示され、メタライジング
層が９で示しである（厚さが拡大されている）。
層が９で示しである（厚さが拡大されている）。
第４ないし第１２図は個々の層、そして最終図にはホッ
トプレス用の生素地積層物を組み立てた図が示してあり
、２１１１図ないし第３図の電子パッケージは、本発明
者らの好ましい反復技術によって作る。
トプレス用の生素地積層物を組み立てた図が示してあり
、２１１１図ないし第３図の電子パッケージは、本発明
者らの好ましい反復技術によって作る。
（註：第４ないし第１３図の生素地シートは全て、後述
するように、セラミック粉末、結合剤及び可塑剤を配合
しである。） 第４図では、スクリーン印刷した生素地リードフレーム
層が１３で示してあり、それにはリード線５ａ、 ５ｂ
等が取り付けられている。リードフレーム１３はＡｌＮ
−ホーケイ酸ガラス複合材料である。同複合材料はＢＮ
の生釆地シート（栓）１５を取り囲んでいる。
するように、セラミック粉末、結合剤及び可塑剤を配合
しである。） 第４図では、スクリーン印刷した生素地リードフレーム
層が１３で示してあり、それにはリード線５ａ、 ５ｂ
等が取り付けられている。リードフレーム１３はＡｌＮ
−ホーケイ酸ガラス複合材料である。同複合材料はＢＮ
の生釆地シート（栓）１５を取り囲んでいる。
第６図は、第５図の生素地リードフレームの繰り返しを
示したもので、ＡｌＮ−ホーケイ酸ガラス複合材料生素
地シート（栓）１９を取り囲んだＢＮ生素地シート（枠
）からなる。
示したもので、ＡｌＮ−ホーケイ酸ガラス複合材料生素
地シート（栓）１９を取り囲んだＢＮ生素地シート（枠
）からなる。
第８図は、ＡｌＮ−ホーケイ酸メタライズ生素地シール
リング層２１を示したものである。このシールリング２
１はＢＮ生素地シート（栓）２３を取り囲んでおり、そ
してＢＮ生素地シート（外側リング）２５に取り囲まれ
ている。
リング層２１を示したものである。このシールリング２
１はＢＮ生素地シート（栓）２３を取り囲んでおり、そ
してＢＮ生素地シート（外側リング）２５に取り囲まれ
ている。
第１０図は第８図の繰り返しで、ＡｌＮ−ホーケイ酸ガ
ラス複合材料生素地シート（栓）を２７で示しており、
ＢＮ生素地リング２９で囲まれており、一方生素地リン
グ２９はＡｌＮ−ホーケイ酸複合材料生素地シート３１
で囲まれている。
ラス複合材料生素地シート（栓）を２７で示しており、
ＢＮ生素地リング２９で囲まれており、一方生素地リン
グ２９はＡｌＮ−ホーケイ酸複合材料生素地シート３１
で囲まれている。
第１２図は、第４図から第１１図までの層全部を接合、
反復積層し、ホットプレス用に組み立てた積層物を示し
ている。更に、３３でＢＮ生素地層を示している。この
ＢＮ生素地層は任意のもので、ホットプレスを高温、例
えば１ 、６００℃で実施する際に使用され、グラファ
イトダイとの反応を最小にする。３５で示したＢＮ生素
地層をオーバーレイとして載せて、積層物組み立ては完
了する。
反復積層し、ホットプレス用に組み立てた積層物を示し
ている。更に、３３でＢＮ生素地層を示している。この
ＢＮ生素地層は任意のもので、ホットプレスを高温、例
えば１ 、６００℃で実施する際に使用され、グラファ
イトダイとの反応を最小にする。３５で示したＢＮ生素
地層をオーバーレイとして載せて、積層物組み立ては完
了する。
第１３図はホットプレス用に製造した、生素地層の組み
立てを図式的に簡単に示している。但し、反復層は省略
しである。
立てを図式的に簡単に示している。但し、反復層は省略
しである。
寸法は、決定的なものではないけれども、ここで第１図
及び第２図に示し、実施例 ｌに記したように製造した
だパッケージの寸法を挙げておく。
及び第２図に示し、実施例 ｌに記したように製造した
だパッケージの寸法を挙げておく。
ＡＩＮ基盤１：４．５”ｘ ２．５” ｘ Ｏ，１００
”フレーム３： 幅０，１４”Ｘ深さ０．０３５“シ
ールリング７、：幅０．０７ ｘ深さ０．０４５″ここ
で”ＡｌＮ−ホーケイ酸ガラス”又は”ＡＩＮホーケイ
酸ガラス複合材料”は、ＡＩＮとホーケイ酸ガラスの物
理的混合物を意味する。ＡＩＮは常に粒状である。ホー
ケイ酸ガラスも最初、例えば最初にＡＩＮと混合する際
、モしてＡＩＮとシートにする際は、粒状である。ホッ
トプレスする間にホーケイ酸ガラスは焼結し、緻密化し
、そしてそのようにして、ＡＩＮ粒子のマトリックス（
母材）となる。緻密化製品は、′緻密化ＡｌＮ−ホーケ
イ酸ガラス複合材料″、”緻密化複合材料″、あるいは
それに相当する言葉で呼ばれる。
”フレーム３： 幅０，１４”Ｘ深さ０．０３５“シ
ールリング７、：幅０．０７ ｘ深さ０．０４５″ここ
で”ＡｌＮ−ホーケイ酸ガラス”又は”ＡＩＮホーケイ
酸ガラス複合材料”は、ＡＩＮとホーケイ酸ガラスの物
理的混合物を意味する。ＡＩＮは常に粒状である。ホー
ケイ酸ガラスも最初、例えば最初にＡＩＮと混合する際
、モしてＡＩＮとシートにする際は、粒状である。ホッ
トプレスする間にホーケイ酸ガラスは焼結し、緻密化し
、そしてそのようにして、ＡＩＮ粒子のマトリックス（
母材）となる。緻密化製品は、′緻密化ＡｌＮ−ホーケ
イ酸ガラス複合材料″、”緻密化複合材料″、あるいは
それに相当する言葉で呼ばれる。
非平面形状を有するセラミック部品の予備成型物を積層
するとき、必要な生素地体の最上面に更に同じ寸法のレ
プリカを乗せるのが好ましい。レプリカを使用すること
によって、圧着強化するセラミックの、断面のどこを取
っても厚さが等しい一体化生素地体が得られる。レプリ
カを使用することによって、ホットプレス操作中、圧力
及び圧着一体化は更に均一になる。゛第１２図は、最上
面にレプリカを置いた予備成型物の断面を示したもので
ある。同図で１，１３、及び１７は、熱伝導性基盤、低
誘電率生素地シートを含むパッケージの部分、及びその
レプリカをそれぞれ示している。この図では、予備成型
物の上下両面にＢＮシートを積層した様子が示しである
。ＢＮシートの目的は、パッケージ予備成型物を、ホッ
トブレスラムとの化学的な相互作用による悪影響から保
護することである。レプリカ生素地シートは、低誘電率
材料シートを含む領域にＢＮシートを代わりに入れ、そ
して相当するパッケージ予備成型層中のＢＮシートを低
誘電率材料シートに置き換えて製造する。これらのシー
トを作るだめの切片は、パッケージ生素地シート層を切
り出した時に残った切片から得る。
するとき、必要な生素地体の最上面に更に同じ寸法のレ
プリカを乗せるのが好ましい。レプリカを使用すること
によって、圧着強化するセラミックの、断面のどこを取
っても厚さが等しい一体化生素地体が得られる。レプリ
カを使用することによって、ホットプレス操作中、圧力
及び圧着一体化は更に均一になる。゛第１２図は、最上
面にレプリカを置いた予備成型物の断面を示したもので
ある。同図で１，１３、及び１７は、熱伝導性基盤、低
誘電率生素地シートを含むパッケージの部分、及びその
レプリカをそれぞれ示している。この図では、予備成型
物の上下両面にＢＮシートを積層した様子が示しである
。ＢＮシートの目的は、パッケージ予備成型物を、ホッ
トブレスラムとの化学的な相互作用による悪影響から保
護することである。レプリカ生素地シートは、低誘電率
材料シートを含む領域にＢＮシートを代わりに入れ、そ
して相当するパッケージ予備成型層中のＢＮシートを低
誘電率材料シートに置き換えて製造する。これらのシー
トを作るだめの切片は、パッケージ生素地シート層を切
り出した時に残った切片から得る。
このレプリカ技術は好ましいものではあるが、本発明で
その使用が絶対必要なものではない。使用しなければ、
製品の積層物中に明瞭に密度が変わっている部分が認め
られることがあり得る。例えば本実施例でレプリカ技術
を使用しないと、シールリング領域の密度が低すぎて、
層剥離が実際に起こり得る。それでもある環境の下では
、パッケージの形によって、あるいは経済的な理由で、
そしてその他の必要性によって、このような悪結果を許
容する場合がある。
その使用が絶対必要なものではない。使用しなければ、
製品の積層物中に明瞭に密度が変わっている部分が認め
られることがあり得る。例えば本実施例でレプリカ技術
を使用しないと、シールリング領域の密度が低すぎて、
層剥離が実際に起こり得る。それでもある環境の下では
、パッケージの形によって、あるいは経済的な理由で、
そしてその他の必要性によって、このような悪結果を許
容する場合がある。
予備成型物は、ダイの壁と予備成型物との間の隙間によ
っては、材料の思わない流れが起こることがあり、ホッ
トプレスダイ空間と良く適合することが重要である。予
備成型物は、個々に、あるいはそれぞれの間にＢＮシー
ト及び／又はグラファイトスペーサーを挟んで積み上げ
、ホットプレスすることができる。ＡｌＮ−ホーケイ酸
複合材料では、約９００ないしｌ 、 ４００℃の範囲
の温度、５００ないし１，０００ ｐｓｉの圧力、約１
ないし２時間が、緻密化に適していることが示された。
っては、材料の思わない流れが起こることがあり、ホッ
トプレスダイ空間と良く適合することが重要である。予
備成型物は、個々に、あるいはそれぞれの間にＢＮシー
ト及び／又はグラファイトスペーサーを挟んで積み上げ
、ホットプレスすることができる。ＡｌＮ−ホーケイ酸
複合材料では、約９００ないしｌ 、 ４００℃の範囲
の温度、５００ないし１，０００ ｐｓｉの圧力、約１
ないし２時間が、緻密化に適していることが示された。
熱伝導性が要求されない場合は、複合材料のＡＩＮ含量
を大きく下げることができる。その結果、ホットプレス
温度は６００℃迄下げることができた。これらの条件で
ホットプレスした後、緻密化したレプリカはパッケージ
最上面から容易に剥がされ、緻密化しなかったＢＮはパ
ッケージ表面から洗浄及び／又はグリッドブラスティン
グによって除去された。ある場合には、パッケージ周辺
を少し機械加工する必要があり、それによって、最終パ
ッケージ性能を向上させた。
を大きく下げることができる。その結果、ホットプレス
温度は６００℃迄下げることができた。これらの条件で
ホットプレスした後、緻密化したレプリカはパッケージ
最上面から容易に剥がされ、緻密化しなかったＢＮはパ
ッケージ表面から洗浄及び／又はグリッドブラスティン
グによって除去された。ある場合には、パッケージ周辺
を少し機械加工する必要があり、それによって、最終パ
ッケージ性能を向上させた。
以下実施例によって本発明を説明するが、本発明はこれ
らに限定されるものではない。
らに限定されるものではない。
実施例 １
本実施例では、緻密化ＡＩＮ基盤、緻密化ＡＩＮホーケ
イ酸ガラス複合材料層、及び銅メタライズ層からなる電
子パフケージの製造について説明する。複合材料及び銅
はＡＩＮ基盤の最上表面に、ホットプレス工程で共焼結
して一体化した。こうして製造したパッケージは大きな
シリコンウェファ、集積回路装置に有用である。
イ酸ガラス複合材料層、及び銅メタライズ層からなる電
子パフケージの製造について説明する。複合材料及び銅
はＡＩＮ基盤の最上表面に、ホットプレス工程で共焼結
して一体化した。こうして製造したパッケージは大きな
シリコンウェファ、集積回路装置に有用である。
同パッケージの製造では、緻密化ＡＩＮ板、生素地複合
材料シート、及びＢＮシートが必要である。大きく、平
らで、そして熱伝導性であるＡＩＮの製造法については
、Ｕ Ｓ Ｓ Ｎ １４８，８２９に詳細が記載されて
いる。同方法は、ＡＩＮ粉末を含む生素地シートをホッ
トプレスする工程からなり、同パッケージ用の緻密化Ａ
ＩＮを製造するのに使用された。簡単に言えば、同方法
は、下記成分、即ち （１）Ａ ＩＮ粉末： ６８．０重量％（２）Ｃ
ａＣＯｓ粉末：３．４重量％ （３）ポリエチレン＝３．４重量％ （４）鉱物油： ２５．２重量％を１６０℃
でブレンドし、均一の厚さのシートに押し出し、そして
鉱物油をシートからトリクロロエタンを使用して抽出す
る。これらのＡＩＮ生素地シート（厚さ：約４９ ｍ１
ｌ）は切断してグラファイトダイ（約２．５ ｘ ４．
５インチ）に挿入し、ＢＮシートの間に積層しくＢＮシ
ートの製造法は次のパラグラフで説明する）、含窒素雰
囲気中、約１．９００°Ｃそして７００ ｐｓｉ−軸方
向圧力でホットプレスする。
材料シート、及びＢＮシートが必要である。大きく、平
らで、そして熱伝導性であるＡＩＮの製造法については
、Ｕ Ｓ Ｓ Ｎ １４８，８２９に詳細が記載されて
いる。同方法は、ＡＩＮ粉末を含む生素地シートをホッ
トプレスする工程からなり、同パッケージ用の緻密化Ａ
ＩＮを製造するのに使用された。簡単に言えば、同方法
は、下記成分、即ち （１）Ａ ＩＮ粉末： ６８．０重量％（２）Ｃ
ａＣＯｓ粉末：３．４重量％ （３）ポリエチレン＝３．４重量％ （４）鉱物油： ２５．２重量％を１６０℃
でブレンドし、均一の厚さのシートに押し出し、そして
鉱物油をシートからトリクロロエタンを使用して抽出す
る。これらのＡＩＮ生素地シート（厚さ：約４９ ｍ１
ｌ）は切断してグラファイトダイ（約２．５ ｘ ４．
５インチ）に挿入し、ＢＮシートの間に積層しくＢＮシ
ートの製造法は次のパラグラフで説明する）、含窒素雰
囲気中、約１．９００°Ｃそして７００ ｐｓｉ−軸方
向圧力でホットプレスする。
ホットプレスに続いて、ＢＮをグリッドブラストによっ
て除去して、緻密化ＡＩＮシートを得た。
て除去して、緻密化ＡＩＮシートを得た。
緻密化ＡＩＮ板は約４．５ ｘ ２．５ ｘ Ｏ，１０
０インチの寸法を得た。 ＢＮシートの好ましい製造法
も又、Ｕ Ｓ Ｓ Ｎ １４８．８２９に記載されてい
る。この方法によって、本実施例ＢＮシートを製造した
。簡単に述べれば、ＢＮシート配合物は、６１重量％の
ＢＮ粉末、３３重量％の鉱物油、及び６重量％の高分子
量ポリエチレンからなる。これらのテープを作るのに使
用したＢＮ粉末の平均粒径は、０．５ミクロンであった
（ＢＥＴ法で測定）。上記成分を配合し、高温（約１５
０°Ｃ）で押し出した。統いて、ＢＮシートから鉱物油
をトリクロロエタンを使用して抽出し Ｉこ 。
０インチの寸法を得た。 ＢＮシートの好ましい製造法
も又、Ｕ Ｓ Ｓ Ｎ １４８．８２９に記載されてい
る。この方法によって、本実施例ＢＮシートを製造した
。簡単に述べれば、ＢＮシート配合物は、６１重量％の
ＢＮ粉末、３３重量％の鉱物油、及び６重量％の高分子
量ポリエチレンからなる。これらのテープを作るのに使
用したＢＮ粉末の平均粒径は、０．５ミクロンであった
（ＢＥＴ法で測定）。上記成分を配合し、高温（約１５
０°Ｃ）で押し出した。統いて、ＢＮシートから鉱物油
をトリクロロエタンを使用して抽出し Ｉこ 。
複合材料シートも又、Ｕ Ｓ Ｓ Ｎ １４８．８２９
に記載されていると同様の系の結合剤を使用して製造し
た。配合物は４５．６重量％のＡＩＮ粉末、２９．７重
量％のホーケイ酸ガラス粉末、２０．５重量％の鉱物油
、そして４．２重量％のポリエチレンからなる。ＡＩＮ
とホーケイ酸ガラス粉末は、それぞれ４．５ないし１０
ミクロンの平均粒径を有していた。ＡＩＮとホーケイ酸
ガラスはイソプロピルアルコール中で１時間ボールミル
にかけ、そして濾過乾燥した。次いで、ポリエチレンと
鉱物油を同粉末混合物に添加、機械的に混合した。得ら
れた混合物は、ＢＮシートを製造した場合と同様に、配
合、押出、そして抽出を行ってシートにした。得られた
複合材料とＢＮ生素地シートは略同じ厚さで、約０．０
４０インチであった。
に記載されていると同様の系の結合剤を使用して製造し
た。配合物は４５．６重量％のＡＩＮ粉末、２９．７重
量％のホーケイ酸ガラス粉末、２０．５重量％の鉱物油
、そして４．２重量％のポリエチレンからなる。ＡＩＮ
とホーケイ酸ガラス粉末は、それぞれ４．５ないし１０
ミクロンの平均粒径を有していた。ＡＩＮとホーケイ酸
ガラスはイソプロピルアルコール中で１時間ボールミル
にかけ、そして濾過乾燥した。次いで、ポリエチレンと
鉱物油を同粉末混合物に添加、機械的に混合した。得ら
れた混合物は、ＢＮシートを製造した場合と同様に、配
合、押出、そして抽出を行ってシートにした。得られた
複合材料とＢＮ生素地シートは略同じ厚さで、約０．０
４０インチであった。
第１図及び第２図は、作られた電子パッケージを描いた
ものである。同パッケージは、ＡＩＮ基盤を含む積層、
リードフレーム及びシールリングからなる。ＡＩＮ基盤
はその中心部が露出しており、銅でメタライズされてい
る。このメタライジング層は、金属インキを含むスクリ
ーン印刷用銅粉を使用して作成する。同インキはホット
プレスの際、複合材料層と一緒に焼成された。基盤は大
きなシリコンウェファ装置を支持することができ、シリ
コンと熱膨張が良く調和し、熱伝導度も高い。
ものである。同パッケージは、ＡＩＮ基盤を含む積層、
リードフレーム及びシールリングからなる。ＡＩＮ基盤
はその中心部が露出しており、銅でメタライズされてい
る。このメタライジング層は、金属インキを含むスクリ
ーン印刷用銅粉を使用して作成する。同インキはホット
プレスの際、複合材料層と一緒に焼成された。基盤は大
きなシリコンウェファ装置を支持することができ、シリ
コンと熱膨張が良く調和し、熱伝導度も高い。
リードフレームは、パッケージ外部の装置と同シリコン
装置とを電気的に接続する銅リード線を支持する。シー
ルリングはリードフレームの一番上に座り、パッケージ
に蓋をして密封する（即ちＩＣ装置を封入する）のに使
用する。シールリングは、その最上表面に銅メタライジ
ング層を有する。
装置とを電気的に接続する銅リード線を支持する。シー
ルリングはリードフレームの一番上に座り、パッケージ
に蓋をして密封する（即ちＩＣ装置を封入する）のに使
用する。シールリングは、その最上表面に銅メタライジ
ング層を有する。
リードフレーム及びシールリングの双方とも緻密化Ａｌ
Ｎ−ホーケイ酸ガラス複合材料からなる。
Ｎ−ホーケイ酸ガラス複合材料からなる。
上述パッケージを製造するには、まず生素地積層物を形
成することが必要である。同積層物を製造するには、最
初に複合材料生素地シートとＢＮ生素地シートとを緻密
化ＡＩＮ板の平面寸法に合わせて切断する。次いで１個
の複合材料シートと１個のＢＮシートの中心部に正方形
の穴を切り、それぞれのシートにより小さい正方形とフ
レーム（枠）を残す。ＢＮの正方形に複合材料フレーム
をはめて一体にし、リードフレーム生素地層を形成する
。同様にして、ＢＮ７レームを複合材料の正方形にはめ
て一体にし、リードフレーム生素地層のレプリカ層を形
成する。バイアス孔を、ＵＳＳＮ １４８．８２９に記
載されているパンチング及び金属充填法を用いてリード
フレーム生素地層にパンチングして開け、ＡＩＮ層中の
接触点（コンタクトポイント）と合わせる。同操作は、
パンチングしてバイアス孔を開け、そして開けられた孔
に、銅粉末とポリエチレン結合剤との均一混合物からな
る銅生素地テープ配合物をパンチングして充填して行う
。この配合物は、上述したＡＩＮ％ＢＮ１及びＡｌＮ−
ホーケイ酸生素地シートと同様にして、製造した。この
場合、９０．５％の銅粉、１．７％のポリエチレン及び
７．８％の鉱物油からなる配合物を、約１６０°Ｃで配
合し、シートに成型、トリクロロエタン中に入れて鉱物
油を除去した。リードは、銅含有インクを使用して生素
地シートのスクリーン印刷した。第４ないし第７図は、
リードフレーム生素地層とその対応レプリカを描いたも
のである。
成することが必要である。同積層物を製造するには、最
初に複合材料生素地シートとＢＮ生素地シートとを緻密
化ＡＩＮ板の平面寸法に合わせて切断する。次いで１個
の複合材料シートと１個のＢＮシートの中心部に正方形
の穴を切り、それぞれのシートにより小さい正方形とフ
レーム（枠）を残す。ＢＮの正方形に複合材料フレーム
をはめて一体にし、リードフレーム生素地層を形成する
。同様にして、ＢＮ７レームを複合材料の正方形にはめ
て一体にし、リードフレーム生素地層のレプリカ層を形
成する。バイアス孔を、ＵＳＳＮ １４８．８２９に記
載されているパンチング及び金属充填法を用いてリード
フレーム生素地層にパンチングして開け、ＡＩＮ層中の
接触点（コンタクトポイント）と合わせる。同操作は、
パンチングしてバイアス孔を開け、そして開けられた孔
に、銅粉末とポリエチレン結合剤との均一混合物からな
る銅生素地テープ配合物をパンチングして充填して行う
。この配合物は、上述したＡＩＮ％ＢＮ１及びＡｌＮ−
ホーケイ酸生素地シートと同様にして、製造した。この
場合、９０．５％の銅粉、１．７％のポリエチレン及び
７．８％の鉱物油からなる配合物を、約１６０°Ｃで配
合し、シートに成型、トリクロロエタン中に入れて鉱物
油を除去した。リードは、銅含有インクを使用して生素
地シートのスクリーン印刷した。第４ないし第７図は、
リードフレーム生素地層とその対応レプリカを描いたも
のである。
シールリング層は、リードフレーム層と同様の方法で製
造した。この場合、２個の正方形の切片を正方形の生素
地層とし、２個の正方形フレームと１個のそれより小さ
い正方形を得た。シールリング生素地層は、ＢＮ７レー
ム及び正方形と一緒にして複合材料フレームを取り囲む
ようにした。
造した。この場合、２個の正方形の切片を正方形の生素
地層とし、２個の正方形フレームと１個のそれより小さ
い正方形を得た。シールリング生素地層は、ＢＮ７レー
ム及び正方形と一緒にして複合材料フレームを取り囲む
ようにした。
銅ｔ＜イアスをシールリング層中に、リードフレーム層
の場合と同じ技術を使用して形成した。続いて複合材料
７レームの１方の側に、銅メタライジング配線図をスク
リーン印刷した。第８図ないし第１１図は、メタライズ
した生素地シールリング層とそれに対応するレプリカ層
をそれぞれ示したものである。
の場合と同じ技術を使用して形成した。続いて複合材料
７レームの１方の側に、銅メタライジング配線図をスク
リーン印刷した。第８図ないし第１１図は、メタライズ
した生素地シールリング層とそれに対応するレプリカ層
をそれぞれ示したものである。
生素地積層物は下記層、即ち
（１）Ａ ＩＮ基盤、（２）リードフレーム層、（３）
シールリング層、（４）リードフレームレプリカ層、（
５）シールリングレプリカ層、及び（６）Ｂ Ｎシート
から構成される（第１２図参照）。
シールリング層、（４）リードフレームレプリカ層、（
５）シールリングレプリカ層、及び（６）Ｂ Ｎシート
から構成される（第１２図参照）。
同積層物は、約１１０’Ｃ！、約２００ ｐｓｉの圧力
で数分間熱プレスして、各層を十分に結合させる。統い
て一体化した生素地積層物を本電子パッケージに適合し
た寸法の内部空洞（ｃａｖｉｔｙ）を有するグラファイ
トダイに収容し、約９５０°０％ ７００ ｐｓｉのｌ
軸方向圧力で、窒素雰囲気下１時間ホットプレスする。
で数分間熱プレスして、各層を十分に結合させる。統い
て一体化した生素地積層物を本電子パッケージに適合し
た寸法の内部空洞（ｃａｖｉｔｙ）を有するグラファイ
トダイに収容し、約９５０°０％ ７００ ｐｓｉのｌ
軸方向圧力で、窒素雰囲気下１時間ホットプレスする。
ホットプレス後、過剰のＢＮをグリッドプラスチングと
水洗を組み合わせて同パッケージから除去した。
水洗を組み合わせて同パッケージから除去した。
上述した操作の結果、緻密化ＡＩＮ基盤上に形成された
、１個のＡｌＮ−ホーケイ酸ガラス複合材料シールリン
グ及びリードフレームからなる多層電子パッケージが得
られる。それぞれの層に形成された同メタライジング層
は各層に密着しており、導電性である。
、１個のＡｌＮ−ホーケイ酸ガラス複合材料シールリン
グ及びリードフレームからなる多層電子パッケージが得
られる。それぞれの層に形成された同メタライジング層
は各層に密着しており、導電性である。
総 括
生素地
本発明者は、緻密化ＡＩＮ基盤、１個又はそれ以上のＡ
ｌＮ−ホーケイ酸ガラス生素地シート、及びＢＮの生素
地シートからなる生素地積層物を製造する。ＡＩＮは随
時ＢＮ生素地シートとＡｌＮ−ホーケイ酸生素地シート
の間にサンドウィッチ状に置いても良い。ＡｌＮ−ホー
ケイ酸生素地シー、トは、露出している表面空洞（ｃａ
ｖｉｔｙ）の輪郭を描き（即ちその枠となり）、そして
好ましくは空洞にはＢＨの栓（ｐｌｕｇ）をする（即ち
空洞に栓を充填する）。パッケージ全域にＢＮ生素地シ
ートを載せる。緻密化ＡＩＮ基盤はその内部、及び／又
は外部をメタライズすることができる。上で内部とはＡ
１８層とＡｌＮ−ホーケイ酸ガラス層との間をメタライ
ズすることであり、外部とは単に露出していることを意
味する。ＡＩＮ及びＡｌＮ−ホーケイ酸ガラスの両層と
もメタライズすることができる。
ｌＮ−ホーケイ酸ガラス生素地シート、及びＢＮの生素
地シートからなる生素地積層物を製造する。ＡＩＮは随
時ＢＮ生素地シートとＡｌＮ−ホーケイ酸生素地シート
の間にサンドウィッチ状に置いても良い。ＡｌＮ−ホー
ケイ酸生素地シー、トは、露出している表面空洞（ｃａ
ｖｉｔｙ）の輪郭を描き（即ちその枠となり）、そして
好ましくは空洞にはＢＨの栓（ｐｌｕｇ）をする（即ち
空洞に栓を充填する）。パッケージ全域にＢＮ生素地シ
ートを載せる。緻密化ＡＩＮ基盤はその内部、及び／又
は外部をメタライズすることができる。上で内部とはＡ
１８層とＡｌＮ−ホーケイ酸ガラス層との間をメタライ
ズすることであり、外部とは単に露出していることを意
味する。ＡＩＮ及びＡｌＮ−ホーケイ酸ガラスの両層と
もメタライズすることができる。
両層はバイアスを含むことができ、同バイアスは（上記
で定義した）結合剤と（上記で定義した）適合性金属、
銅が適している、との均一混合物で充填できる。
で定義した）結合剤と（上記で定義した）適合性金属、
銅が適している、との均一混合物で充填できる。
一実施態様で（第１３図参照）、生素地積層物は、連続
層で （１）底層としての、緻密化ＡＩＮ基盤、（２）ＡｌＮ
ホーケイ酸ガラス製リードフレーム、該リードフレーム
はＢＮ栓生素地シートを密閉する、 （３）ＢＮ生素地シートの第２フレーム、該第２フレー
ムは、シールリングとしてのＡｌＮ−ホーケイ酸ガラス
生素地シートの第３フレームを密閉し、該第３フレーム
はＢＮ栓生素地シートを密閉する。
層で （１）底層としての、緻密化ＡＩＮ基盤、（２）ＡｌＮ
ホーケイ酸ガラス製リードフレーム、該リードフレーム
はＢＮ栓生素地シートを密閉する、 （３）ＢＮ生素地シートの第２フレーム、該第２フレー
ムは、シールリングとしてのＡｌＮ−ホーケイ酸ガラス
生素地シートの第３フレームを密閉し、該第３フレーム
はＢＮ栓生素地シートを密閉する。
そして
（４）最上層としてのＢＮ生素地層、
からなる。
もう一つの実施態様では（第１２図参照）、発明者らの
レブリケーション技術を用いて、初めの３層は上述した
ように組み立てた。その上に（５）Ａ ＩＮ−ホーケイ
酸ガラス複合材料生素地シート栓を密閉するＢＮ製生素
地フレーム：（６）ＢＮ生素地シートリングを密閉する
ＡｌＮ−ホーケイ酸複合材料の生素地シートリング、そ
してＢＮ生素地シートリングはＡｌＮ−ホーケイ酸複合
材料生素地シートの栓を密閉する。そしての最上層とし
てのＢＮ生素地シートからなる。
レブリケーション技術を用いて、初めの３層は上述した
ように組み立てた。その上に（５）Ａ ＩＮ−ホーケイ
酸ガラス複合材料生素地シート栓を密閉するＢＮ製生素
地フレーム：（６）ＢＮ生素地シートリングを密閉する
ＡｌＮ−ホーケイ酸複合材料の生素地シートリング、そ
してＢＮ生素地シートリングはＡｌＮ−ホーケイ酸複合
材料生素地シートの栓を密閉する。そしての最上層とし
てのＢＮ生素地シートからなる。
上記装置は、ホットプレスの中に順次下から上へと組み
立てられたものであるが、勿論その逆に積み上げても良
い（該装置に区別はない）。
立てられたものであるが、勿論その逆に積み上げても良
い（該装置に区別はない）。
ＡＩＮ基盤、及びシールリングは好ましくは好ましくは
、例えばスクリーン印刷によってメタライズし、積層物
にはバイアスを明け、そしてそこには銅−ポリエチレン
を適宜充填する。
、例えばスクリーン印刷によってメタライズし、積層物
にはバイアスを明け、そしてそこには銅−ポリエチレン
を適宜充填する。
ホットプレス
上記生素地積層物をホットプレスして積層品にする際に
重要な点は、結合剤が燃焼して無くなる。
重要な点は、結合剤が燃焼して無くなる。
ＡｌＮ−ホーケイ酸層が緻密化する、そして（好ましく
はレプリケーション技術を使用して、）結合する層同士
を均一に緻密化することである。これらの変化とは別に
、ホットプレス製品は実質的にそれぞれ、出発する生素
地積層物と同じである。
はレプリケーション技術を使用して、）結合する層同士
を均一に緻密化することである。これらの変化とは別に
、ホットプレス製品は実質的にそれぞれ、出発する生素
地積層物と同じである。
ＢＮ粉末を除去することによって、本発明の最終製品が
得られる。例えば広く言えば、ホットプレスによって緻
密化ＡＩＮ基盤、それに結合した１個ないしそれ以上の
緻密化層からなる電子パッケージが得られる。好ましく
は生素地積層物は、ＡｌＮ−ホーケイ酸ガラス層が、空
洞（ｃａｖｉｔｙ）を規定する枠（フレーム）として、
（好ましくはメタライズした）ＡｌＮ基盤上に座るよう
に選択する。最終製品は、同様にここに挙げた生素地積
層物の各層から構成することができる。
得られる。例えば広く言えば、ホットプレスによって緻
密化ＡＩＮ基盤、それに結合した１個ないしそれ以上の
緻密化層からなる電子パッケージが得られる。好ましく
は生素地積層物は、ＡｌＮ−ホーケイ酸ガラス層が、空
洞（ｃａｖｉｔｙ）を規定する枠（フレーム）として、
（好ましくはメタライズした）ＡｌＮ基盤上に座るよう
に選択する。最終製品は、同様にここに挙げた生素地積
層物の各層から構成することができる。
本発明者のレブリケーション技術は、本発明のホットプ
レス工程で、本発明の全ての生素地積層物に使用するこ
とが出来、ここで記載した本発明の電子パッケージ最終
製品、全てを製造することができる。
レス工程で、本発明の全ての生素地積層物に使用するこ
とが出来、ここで記載した本発明の電子パッケージ最終
製品、全てを製造することができる。
ＡｌＮ−ホーケイ酸複合材料
本発明の新規なＡｌＮ−ホーケイ酸ガラス複合材料及び
それから製造した組成物は、本発明の重要な幾つかの側
面を構成する。即ち、本材料は、（ａ）ＡｌＮ粉末、ホ
ーケイ酸粉末と結合剤及び可塑剤とを均一に混合したブ
レンド体、（ｂ）該ブレンド体から製造したシート、（
ｃ）該シートから可塑剤を抽出したシート、（ｄ）生素
地体としての可塑剤抽出シート、そして（ｅ）ホットプ
レスした（焼結した）緻密化ＡｌＮ−ホーケイ酸ガラス
複合材料そのもの、からなる。（−船釣には、（ｅ）の
複合材料は基礎層、例えば緻密化ＡＩＮ層、又は複合材
料の他の層、又は成型品に接合した成型品である）。
それから製造した組成物は、本発明の重要な幾つかの側
面を構成する。即ち、本材料は、（ａ）ＡｌＮ粉末、ホ
ーケイ酸粉末と結合剤及び可塑剤とを均一に混合したブ
レンド体、（ｂ）該ブレンド体から製造したシート、（
ｃ）該シートから可塑剤を抽出したシート、（ｄ）生素
地体としての可塑剤抽出シート、そして（ｅ）ホットプ
レスした（焼結した）緻密化ＡｌＮ−ホーケイ酸ガラス
複合材料そのもの、からなる。（−船釣には、（ｅ）の
複合材料は基礎層、例えば緻密化ＡＩＮ層、又は複合材
料の他の層、又は成型品に接合した成型品である）。
上記複合材料中のＡＩＮ：ホーケイ酸ガラスの重量割合
は、約１ ： ０．４５−０．７０の範囲に入るのが適
当である。ＢｚＯｓ：ＳｉＯ□の重量割合は、約ｌ：
２．４６−６．２３の範囲にあるのが適当である。ホー
ケイ酸は少量の軽金属酸化物、例えばＬ ｉ、Ｏｌその
他を含むのが好ましい。
は、約１ ： ０．４５−０．７０の範囲に入るのが適
当である。ＢｚＯｓ：ＳｉＯ□の重量割合は、約ｌ：
２．４６−６．２３の範囲にあるのが適当である。ホー
ケイ酸は少量の軽金属酸化物、例えばＬ ｉ、Ｏｌその
他を含むのが好ましい。
以上の詳細な説明は、単に説明のためだけのものであっ
て、これら以外の多くの方法が本発明の精神を逸脱する
事な〈実施できるものと理解されたい。
て、これら以外の多くの方法が本発明の精神を逸脱する
事な〈実施できるものと理解されたい。
第１図は、実施例 ｌで作成した電子パッケージの平面
図である。 第２図は、第１図の電子パッケージの一つの角の部分を
線２−２゛に沿って拡大した透視図である。 第３図は、第２図を線３−３′に沿って取った断面の拡
大配置図である。 第４図は、生素地リードフレームの平面図である。 第５図は、第４図のリードフレームの、線５５″に沿っ
て取った断面図である。 第６図は、第４図のリードフレーム用レプリケートの平
面図である。 第７図は、第６図のレプリケートの線７−７′に沿って
取った断面図である。 第８図は、メタライズしたリングフレーム生素地層の平
面図である。 第９図は、第８図のシールリング層の、線９−９′に沿
って取った断面図である。 第１Ｏ図は、第８図のシールリング要用レプリケートの
平面図である。 第１１図は、第１０図のレプリケートの、線１１−１１
に沿って取った断面図である。 第１２図は、本発明の生素地積層物の断面を略図的に示
したものである。垂直方向の目盛りが誇張しである。 第１３図は、本発明の生素地積層物の断面を、レプリケ
ート層無しで、略図的に示したものである。 垂直方向の目盛りが誇張しである。
図である。 第２図は、第１図の電子パッケージの一つの角の部分を
線２−２゛に沿って拡大した透視図である。 第３図は、第２図を線３−３′に沿って取った断面の拡
大配置図である。 第４図は、生素地リードフレームの平面図である。 第５図は、第４図のリードフレームの、線５５″に沿っ
て取った断面図である。 第６図は、第４図のリードフレーム用レプリケートの平
面図である。 第７図は、第６図のレプリケートの線７−７′に沿って
取った断面図である。 第８図は、メタライズしたリングフレーム生素地層の平
面図である。 第９図は、第８図のシールリング層の、線９−９′に沿
って取った断面図である。 第１Ｏ図は、第８図のシールリング要用レプリケートの
平面図である。 第１１図は、第１０図のレプリケートの、線１１−１１
に沿って取った断面図である。 第１２図は、本発明の生素地積層物の断面を略図的に示
したものである。垂直方向の目盛りが誇張しである。 第１３図は、本発明の生素地積層物の断面を、レプリケ
ート層無しで、略図的に示したものである。 垂直方向の目盛りが誇張しである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、緻密化ＡＩＮ基盤とそれに接合した少なくとも１個
の緻密化ＡＩＮ−ホーケイ酸ガラス複合層とからなる、
電子パッケージでの使用に適したセラミック支持構造体
。 ２、少なくとも１層がメタライジングされていることを
特徴とする請求項１記載の電子パッケージ。 ３、ＡＩＮ基盤がメタライジングされていることを特徴
とする請求項２記載の電子パッケージ。 ４、更に各層を貫通する導電性バイアス（通路）を含む
ことを特徴とする請求項１記載の電子パッケージ。 ５、更に層全体を貫通する導電性バイアス（通路）を含
むことを特徴とする請求項２記載の電子パッケージ。 ６、ＡＩＮ基盤に接合しているＡＩＮ−ホーケイ酸ガラ
ス層が１個の空洞を含むことを特徴とする請求項１記載
の電子パッケージ。 ７、 （ａ）下記層、即ち （１）緻密化基盤、 （２）少なくとも１層の焼結性生素地層、 （３）非焼結性生素地層、 ここで該焼結性生素地層が実質的に焼結性微粒子と結合
剤との均一性混合物からなり、該非焼結性生素地層が実
質的に非焼結性微粒子と結合剤との均一性混合物からな
る、から構成される生素地積層物をホットプレス成型し
、そして （ｂ）非焼結性材料を除くことを特徴とする電子パッケ
ージの製造方法。 ８、該結合剤が無酸素熱分解で有害な残渣物を残さない
有機結合剤であることを特徴とする請求項７記載の方法
。 ９、該結合剤がポリエチレンであることを特徴とする請
求項８記載の方法。 １０、少なくとも１個の積層をホットプレスの前にメタ
ライジングすることを特徴とする請求項７記載の方法。 １１、緻密化基盤がＡｌＮであり、該焼結性生素地層中
の粒子がＡｌＮとホーケイ酸ガラスとの混合物であり、
そして非焼結性生素地層中の非焼結性粒子がＢＮである
ことを特徴とする請求項７記載の方法。 １２、該積層物層が金属粒子と結合剤とを含むバイアス
（導電性通路）を具備することを特徴とする請求項７記
載の方法。 １３、加圧成型を約６００ないし１，４００℃の温度、
そして約５００ないし１，０００ｐｓｉの圧力で約１な
いし２時間実施することを特徴とする請求項１１記載の
方法。 １４、生素地積層品が、 （１）緻密化ＡｌＮ基盤、 （２）少なくとも１個の、表面露出空洞を形成するＡｌ
Ｎ−ホーケイ酸ガラス層、 （３）該空洞はＢＮ製生素地栓を囲んでいる、（４）Ｂ
Ｎ製生素地 からなることを特徴とする請求項１１記載の方法。 １５、積層物の少なくとも１層を、ホットプレスの前に
メタライジングすることを特徴とする請求項１４記載の
方法。 １６、請求項７の方法によって製造した製品。 １７、請求項１１の方法によって製造した製品。 １８、下記層、即ち （１）緻密化ＡｌＮ基盤からなる第１層、 （２）焼結性生素地と非焼結性生素地とが希望のパター
ンに配置され、焼結性領域とと非焼 結性領域とが明確な区別を有する生素地セ ラミックシートからなる第２層、 （３）焼結性生素地と非焼結性生素地を相互交換し、第
２層を補充する生素地セラミック層 の繰り返しからなる第３層、 からなる生素地積層品をホットプレスし、そして層（３
）ならびに層（２）中の非焼結性部分を取り除くことか
らなる緻密化製品の製造方法。 １９、層（２）が１層以上の生素地シートからなり、従
って層（３）が同数の補足層からなる請求項１８記載の
方法。 ２０、熱伝導度が少なくとも０．０７Ｗ／ｃｍ°Ｋであ
る緻密化ＡｌＮ−ホーケイ酸ガラス組成物。 ２１、ホーケイ酸ガラス中にＡｌＮ粒子が実質的に均一
に分散し、該ガラスが本質的に約１０ないし２８重量％
のＢ＿２Ｏ＿３、約６０ないし８１重量％のＳｉＯ＿２
、約１ないし４重量％のＡｌ＿２Ｏ＿３、約２ないし１
０重量％の、Ｌｉ＿２Ｏ、Ｎａ＿２Ｏ、Ｋ＿２Ｏ、又は
ＣａＯからなる群からの１つ又はそれ以上からなること
を特徴とする請求項２０記載の組成物。 ２２、該組成物が平均粒子径が約０．１ないし２０ミク
ロンの粒子型であることを特徴とする請求項２１記載の
組成物。 ２３、ＡｌＮ：ホーケイ酸ガラスの重量比が約１：０．
４５−０．７０であることを特徴とする請求項２１記載
の組成物。 ２４、下記段階、即ち （ｉ）微粒状ＡｌＮ−ホーケイ酸ガラスの均一混合物、
酸素不存在下に熱分解した際、有害残 渣物を残さない有機結合剤、及び鉱油を混 合し、そして得られた混合物を高温で配合 して有機結合剤の熔融を容易にする、 （ｉｉ）段階（ｉ）で得られた配合混合物を成型し、ダ
イを通して押し出しシート状にする、そ して （ｉｉｉ）鉱油を有機溶媒で抽出して除去する、からな
るセラミック生素地シートの形成方法。 ２５、セラミック生素地シートを、段階（ｉ）において
、段階（ｉ）得られた配合混合物をフラットシートにプ
レスして形成することを特徴とする請求項２４記載の方
法。 ２６、下記段階、即ち （ａ）ＡｌＮ粉末、ホーケイ酸ガラス粉末、及び酸素不
存在下に熱分解した際、有害残渣物を 残さない有機結合剤からなる少なくとも１ 個のセラミック生素地シートを調製する、 （ｂ）窒化ホー素（ＢＮ）粉末と、酸素不存在下に熱分
解した際、有害残渣物を残さない有機 結合剤からなる窒化ホー素シートを、段階 （ａ）で調製したセラミック生素地シートの各側に置い
て複合材料を形成する、 （ｃ）段階（ｂ）で得られた複合材料を充分な温度と圧
力の下にホットプレスしてセラミック を緻密化する、そして （ｄ）緻密化セラミックシートの各側にあるＢＮ層を除
く、 からなる緻密化ＡｌＮ−ホーケイ酸ガラス製品の製造方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/286,557 US5017434A (en) | 1988-01-27 | 1988-12-19 | Electronic package comprising aluminum nitride and aluminum nitride-borosilicate glass composite |
| US286557 | 1994-08-05 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02196073A true JPH02196073A (ja) | 1990-08-02 |
Family
ID=23099139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1320713A Pending JPH02196073A (ja) | 1988-12-19 | 1989-12-12 | 窒化アルミニウム及び窒化アルミニウム‐ホーケイ酸ガラス複合材料からなる電子パツケージ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5017434A (ja) |
| EP (1) | EP0374825A1 (ja) |
| JP (1) | JPH02196073A (ja) |
| KR (1) | KR0148115B1 (ja) |
| CA (1) | CA1332176C (ja) |
| NO (1) | NO895094L (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5214005A (en) * | 1991-02-04 | 1993-05-25 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Glass-aluminum nitride composite material |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5346751A (en) * | 1988-12-19 | 1994-09-13 | W. R. Grace & Co.-Conn. | Electronic package using closed pore composites |
| US5338975A (en) * | 1990-07-02 | 1994-08-16 | General Electric Company | High density interconnect structure including a spacer structure and a gap |
| EP0535711A3 (en) * | 1991-10-04 | 1993-12-01 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Method for producing multilayered ceramic substrate |
| JPH05206341A (ja) * | 1991-10-11 | 1993-08-13 | W R Grace & Co | 開口流路のあるセラミツク基質 |
| JP3003413B2 (ja) * | 1992-09-21 | 2000-01-31 | 松下電器産業株式会社 | 多層セラミック基板の製造方法 |
| 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 |
| US6696103B1 (en) | 1993-03-19 | 2004-02-24 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Aluminium nitride ceramics and method for preparing the same |
| AU8126894A (en) * | 1993-10-29 | 1995-05-22 | Advanced Refractory Technologies, Inc. | Thermally-conductive di-electric composite materials, and methods of forming same |
| US5482903A (en) * | 1993-12-22 | 1996-01-09 | International Business Machines Corporation | Aluminum nitride body utilizing a vitreous sintering additive |
| DE4441487C1 (de) * | 1994-11-22 | 1996-05-23 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zum Herstellen einer Schichtstruktur auf einem wenigstens einlagigen Substrat |
| US5635008A (en) * | 1995-08-07 | 1997-06-03 | Trw Inc. | High precision replication system |
| JP2002517909A (ja) * | 1998-06-05 | 2002-06-18 | ディーエスエム エヌ．ブイ． | 曲げられたセラミックス製成形部品 |
| EP0970932A1 (en) * | 1998-07-10 | 2000-01-12 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Ceramic base material |
| US6995691B2 (en) * | 2001-02-14 | 2006-02-07 | Heetronix | Bonded structure using reacted borosilicate mixture |
| CN111116234B (zh) * | 2019-12-31 | 2021-10-26 | 中电国基南方集团有限公司 | 一种高温共烧陶瓷生瓷框的侧面印刷方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3904551A (en) * | 1973-12-19 | 1975-09-09 | Grace W R & Co | Process for preparing an auto exhaust catalytic converter |
| JPS5563900A (en) * | 1978-11-08 | 1980-05-14 | Fujitsu Ltd | Multilyaer ceramic circuit board |
| USRE32111E (en) * | 1980-11-06 | 1986-04-15 | Fansteel Inc. | Coated cemented carbide bodies |
| DE3247985C2 (de) * | 1982-12-24 | 1992-04-16 | W.C. Heraeus Gmbh, 6450 Hanau | Keramischer Träger |
| JPS6073843A (ja) * | 1983-09-30 | 1985-04-26 | 株式会社東芝 | 機能性セラミツクス |
| DE3587481T2 (de) * | 1984-02-27 | 1993-12-16 | Toshiba Kawasaki Kk | Schaltungssubstrat mit hoher Wärmeleitfähigkeit. |
| US4770953A (en) * | 1986-02-20 | 1988-09-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Aluminum nitride sintered body having conductive metallized layer |
| EP0396155B1 (en) * | 1986-07-15 | 1993-12-08 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Glass ceramic dielectric compositions |
| US4775596A (en) * | 1987-02-18 | 1988-10-04 | Corning Glass Works | Composite substrate for integrated circuits |
| US4920640A (en) * | 1988-01-27 | 1990-05-01 | W. R. Grace & Co.-Conn. | Hot pressing dense ceramic sheets for electronic substrates and for multilayer electronic substrates |
-
1988
- 1988-12-19 US US07/286,557 patent/US5017434A/en not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-09-18 CA CA000611744A patent/CA1332176C/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-12-12 JP JP1320713A patent/JPH02196073A/ja active Pending
- 1989-12-18 NO NO89895094A patent/NO895094L/no unknown
- 1989-12-19 EP EP89123448A patent/EP0374825A1/en not_active Withdrawn
- 1989-12-19 KR KR1019890018881A patent/KR0148115B1/ko not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5214005A (en) * | 1991-02-04 | 1993-05-25 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Glass-aluminum nitride composite material |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0374825A1 (en) | 1990-06-27 |
| US5017434A (en) | 1991-05-21 |
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| KR0148115B1 (ko) | 1998-08-01 |
| NO895094L (no) | 1990-06-20 |
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