JPH02235392A - 多層セラミック配線基板 - Google Patents
多層セラミック配線基板Info
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- JPH02235392A JPH02235392A JP5711689A JP5711689A JPH02235392A JP H02235392 A JPH02235392 A JP H02235392A JP 5711689 A JP5711689 A JP 5711689A JP 5711689 A JP5711689 A JP 5711689A JP H02235392 A JPH02235392 A JP H02235392A
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Landscapes
- 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〕
本発明は超高速ＶＬＳＩ素子を実装する多層セラミック
配線基板に関するものである。
配線基板に関するものである。
Ｃ従来の技術〕
従来．ＩＣやＬＳＩ等の半導体素子はガラスエボキシ等
のプリント回路基板あるいはアルミナセラミック基板に
実装されていたが，半導体素子の高集積化，微細化，高
速化に伴い，実装用基板に対しても高密度微細配線化，
高速伝送化、高周波数化，高熱放散化の要求が増えてき
た．アルミナ基板は１５００℃以上の高温で焼結しなけ
ればならないため，同時焼改される配線導体材料として
は比較的比抵抗の高いＷ，Ｎｏ等の高融点金属しか利用
できない．したがって，パルス信号の伝送損失を考慮に
入れた場合、配線パターンの微細化には限界が生じてし
まう．そこで，開発されたのが低温焼結多層セラミック
基板である．これは１０００℃以下で焼結する絶縁材料
を用いているため、配線導体材料として比抵抗の低いＡ
ｕ， Ａｇ−Ｐｄ， Ｃｕ等の低融点金属を用いること
ができ、また，グリーンシ一ト多層化法を使うことがで
きるため，高密度微細配線化に非常に有利である． ところで，高速伝送化に対しては，パルス信号の伝播遅
延時間が基板材料の誘電率の平方根に比例するため、基
板材料の低誘電率化が不可欠となる．プリント基板には
幾つかの低誘電率のものがあるが、スルーホールメッキ
性・加工性・多層化接着・高温での熱変形が大きい等の
問題があり、高密度実装基板としては未だ実用化に至っ
ていない．一方、低温焼結多層セラミック基板において
は、石英ガラスとホウケイ酸系ガラスとの組合せで、組
成や粒度、焼成条件を最適化することにより、１０００
℃以下での焼成が可能で、かつ低誘電率３．９を実現す
ることができる．また、閉空隙を利用することによりさ
らに低誘電率化も可能で，石英ガラスとホウケイ酸系ガ
ラスの複合焼結体に約１０％閉空隙を導入すると誘電率
は３．６にまで達する．したがって，パルス信号の伝播
遅延時間は６．５ｎｓ／ｍとアルミナに比べ約４０％以
上も短縮され、樹脂並みの高速化を達成できる．また、
閉空隙であるため吸水や絶縁不良も起こらず，環境試験
も良好な結果を得ている。
のプリント回路基板あるいはアルミナセラミック基板に
実装されていたが，半導体素子の高集積化，微細化，高
速化に伴い，実装用基板に対しても高密度微細配線化，
高速伝送化、高周波数化，高熱放散化の要求が増えてき
た．アルミナ基板は１５００℃以上の高温で焼結しなけ
ればならないため，同時焼改される配線導体材料として
は比較的比抵抗の高いＷ，Ｎｏ等の高融点金属しか利用
できない．したがって，パルス信号の伝送損失を考慮に
入れた場合、配線パターンの微細化には限界が生じてし
まう．そこで，開発されたのが低温焼結多層セラミック
基板である．これは１０００℃以下で焼結する絶縁材料
を用いているため、配線導体材料として比抵抗の低いＡ
ｕ， Ａｇ−Ｐｄ， Ｃｕ等の低融点金属を用いること
ができ、また，グリーンシ一ト多層化法を使うことがで
きるため，高密度微細配線化に非常に有利である． ところで，高速伝送化に対しては，パルス信号の伝播遅
延時間が基板材料の誘電率の平方根に比例するため、基
板材料の低誘電率化が不可欠となる．プリント基板には
幾つかの低誘電率のものがあるが、スルーホールメッキ
性・加工性・多層化接着・高温での熱変形が大きい等の
問題があり、高密度実装基板としては未だ実用化に至っ
ていない．一方、低温焼結多層セラミック基板において
は、石英ガラスとホウケイ酸系ガラスとの組合せで、組
成や粒度、焼成条件を最適化することにより、１０００
℃以下での焼成が可能で、かつ低誘電率３．９を実現す
ることができる．また、閉空隙を利用することによりさ
らに低誘電率化も可能で，石英ガラスとホウケイ酸系ガ
ラスの複合焼結体に約１０％閉空隙を導入すると誘電率
は３．６にまで達する．したがって，パルス信号の伝播
遅延時間は６．５ｎｓ／ｍとアルミナに比べ約４０％以
上も短縮され、樹脂並みの高速化を達成できる．また、
閉空隙であるため吸水や絶縁不良も起こらず，環境試験
も良好な結果を得ている。
一方、材料の抗折強度も重要な基板特性の一つであり，
プロセス上ある程度の強さが必要となる．従来セラミッ
ク基板として用いられているアルミナは３０００ｋｇ／
ｃｄ以上の抗折強度を有し，実用上全く問題ない．また
，低温焼結基板でもアルミナとホウケイ酸鉛系ガラスの
複合系ではアルミナと同等の強度を有し、問題なく用い
られている．しかし，上記低誘電率セラミック材料は材
料固有の抗折強度が１０００ｋｇ／ａＪと低く、さらに
空隙の導入により強度は指数関数的に急激に低下し（空
隙率＝約ｌＯ％で、強度＝ ８００｝ｃｇ／ｃｓｉ）、
焼成後の基板の端が欠けたり、スルーホール部の剥がれ
が生じたり，入出力ビンの強度が弱い等幾つかの障壁が
発生する。
プロセス上ある程度の強さが必要となる．従来セラミッ
ク基板として用いられているアルミナは３０００ｋｇ／
ｃｄ以上の抗折強度を有し，実用上全く問題ない．また
，低温焼結基板でもアルミナとホウケイ酸鉛系ガラスの
複合系ではアルミナと同等の強度を有し、問題なく用い
られている．しかし，上記低誘電率セラミック材料は材
料固有の抗折強度が１０００ｋｇ／ａＪと低く、さらに
空隙の導入により強度は指数関数的に急激に低下し（空
隙率＝約ｌＯ％で、強度＝ ８００｝ｃｇ／ｃｓｉ）、
焼成後の基板の端が欠けたり、スルーホール部の剥がれ
が生じたり，入出力ビンの強度が弱い等幾つかの障壁が
発生する。
本発明の目的はこのような従来の低誘電率セラミック材
料の課題を解決することにより、低い誘電率を有し、１
０００℃以下の低温で焼成でき、かつ高強度・高靭性を
有する高密度化が可能な多層セラミック基板を提供する
ことにある．さらに，低比抵抗導体材料を施すことによ
り、パルス信号の高速伝送化に極めて有利な高密度微細
配線基板を提供することもできる。
料の課題を解決することにより、低い誘電率を有し、１
０００℃以下の低温で焼成でき、かつ高強度・高靭性を
有する高密度化が可能な多層セラミック基板を提供する
ことにある．さらに，低比抵抗導体材料を施すことによ
り、パルス信号の高速伝送化に極めて有利な高密度微細
配線基板を提供することもできる。
上記目的を達成するため，本発明による多層セラミック
配線基板においては，セラミック構造体の組成の少なく
とも一部に石英ガラスのウイスカ一を含むものである。
配線基板においては，セラミック構造体の組成の少なく
とも一部に石英ガラスのウイスカ一を含むものである。
次に，本発明について図面を引用して詳細に説明する。
本発明の第１の実施例として、材料本来の誘電率が非常
に低い石英ガラスとホウケイ酸系ガラスの複合体を用い
た場合について述べる．この複合体は１０００℃以下の
低温で焼結する組成において、誘電率３．９を示す．し
かし、抗折強度は粉末の粒度や焼成条件をコントロール
することによっても、１０００ｋｇ／ａＪ程度にしか達
しない．そこで、第１図に示すようにホウケイ酸系ガラ
スマトリックス３中の石英ガラス粒子２の一部あるいは
全部をウィスカ−１に置き換えることにより、低誘電率
，焼結特性及び絶縁特性を維持しつつ強度を向上させた
低誘電率多層セラミック配線基板が得られる．次に、上
記基板の製造方法及び諸特性について述べる．まず，粉
末粒度を制御するために原料の石英ガラス及びホウケイ
酸系ガラスの粉砕を行い、石英ガラス粉末（３５−Ｘ）
ｖｔ％．石英ガラスウィスカ−Ｘｗｔ％，ホウケイ酸系
ガラス６５ｔｚｔ％の比率で混合する．さらに，有機ビ
ヒクルと共に混合しスラリー状とした後、スリツプキャ
ス？ィング成膜法により所望の厚みのグリーンシ一トを
作製する。このグリーンシ一トをカセットセッティング
した後、所定の位置にスルーホールを形成し，スクリー
ン厚膜印刷法により導体パターン印刷を行う．一方、眉
間の導通を持たせるためにグリーンシ一トのビイアフイ
ル中に導体を埋め込む．これらグリーンシ一トを所定の
構造となるよう積層し熱プレス（１１０℃，２００ｋｇ
／ａＪ）することにより、生積層体を作製する。この生
積層体を電気炉中で脱バインダー・仮焼成後、ベルト炉
で本焼成を行うと，多層配線基板ができる。なお、電気
特性、■密度、抗折強度等の測定を行うサンプルは，印
刷を施さな−い生積層体を切断後焼成することにより得
られる．第２図〜第５図に，石英ガラスウィスカーの添
加が各特性（誘電率、焼結温度（吸水率がＯ％となる焼
成温度）、絶縁抵抗，抗折強度）に与える影響を示す．
各回に明らかなとおり、石英ガラスウィスカーの添加に
より誘電率、焼結温度、絶縁抵抗は変化ないが、抗折強
度は添加量に比例して増大〔、石英ガラス粒子をすべて
ウイスカーに変換すると，約１．８倍向上する。
に低い石英ガラスとホウケイ酸系ガラスの複合体を用い
た場合について述べる．この複合体は１０００℃以下の
低温で焼結する組成において、誘電率３．９を示す．し
かし、抗折強度は粉末の粒度や焼成条件をコントロール
することによっても、１０００ｋｇ／ａＪ程度にしか達
しない．そこで、第１図に示すようにホウケイ酸系ガラ
スマトリックス３中の石英ガラス粒子２の一部あるいは
全部をウィスカ−１に置き換えることにより、低誘電率
，焼結特性及び絶縁特性を維持しつつ強度を向上させた
低誘電率多層セラミック配線基板が得られる．次に、上
記基板の製造方法及び諸特性について述べる．まず，粉
末粒度を制御するために原料の石英ガラス及びホウケイ
酸系ガラスの粉砕を行い、石英ガラス粉末（３５−Ｘ）
ｖｔ％．石英ガラスウィスカ−Ｘｗｔ％，ホウケイ酸系
ガラス６５ｔｚｔ％の比率で混合する．さらに，有機ビ
ヒクルと共に混合しスラリー状とした後、スリツプキャ
ス？ィング成膜法により所望の厚みのグリーンシ一トを
作製する。このグリーンシ一トをカセットセッティング
した後、所定の位置にスルーホールを形成し，スクリー
ン厚膜印刷法により導体パターン印刷を行う．一方、眉
間の導通を持たせるためにグリーンシ一トのビイアフイ
ル中に導体を埋め込む．これらグリーンシ一トを所定の
構造となるよう積層し熱プレス（１１０℃，２００ｋｇ
／ａＪ）することにより、生積層体を作製する。この生
積層体を電気炉中で脱バインダー・仮焼成後、ベルト炉
で本焼成を行うと，多層配線基板ができる。なお、電気
特性、■密度、抗折強度等の測定を行うサンプルは，印
刷を施さな−い生積層体を切断後焼成することにより得
られる．第２図〜第５図に，石英ガラスウィスカーの添
加が各特性（誘電率、焼結温度（吸水率がＯ％となる焼
成温度）、絶縁抵抗，抗折強度）に与える影響を示す．
各回に明らかなとおり、石英ガラスウィスカーの添加に
より誘電率、焼結温度、絶縁抵抗は変化ないが、抗折強
度は添加量に比例して増大〔、石英ガラス粒子をすべて
ウイスカーに変換すると，約１．８倍向上する。
第２の実施例として，石英ガラスとホウケイ酸系ガラス
の複合体に閉空隙を導入した場合を示す．閉空隙を約ｌ
θ％に制御すると、誘電率は３．６にまで低下するが、
強度も約８００ｋｇ／ｃｌｆまで下がってしまう。そこ
で、石英ガラスウィスカーにより石英ガラス粒子を置換
していくと強度は約１５００ｋｇ／ａＪまで向上する。
の複合体に閉空隙を導入した場合を示す．閉空隙を約ｌ
θ％に制御すると、誘電率は３．６にまで低下するが、
強度も約８００ｋｇ／ｃｌｆまで下がってしまう。そこ
で、石英ガラスウィスカーにより石英ガラス粒子を置換
していくと強度は約１５００ｋｇ／ａＪまで向上する。
以上説明したように、本発明は基板として用いられてい
るセラミック絶縁材料の組成の一部あるいは全部を石英
ガラスのウィスカーに置換することにより構造を強化し
た多層セラミック配線基板が得られ、高速ＶＬＳＩ素子
用実装基板として用いることができる。
るセラミック絶縁材料の組成の一部あるいは全部を石英
ガラスのウィスカーに置換することにより構造を強化し
た多層セラミック配線基板が得られ、高速ＶＬＳＩ素子
用実装基板として用いることができる。
第１図は本発明の多層セラミック配線基板の絶縁層の断
面の模式図、第２図は石英ガラス／ホウケイ酸系ガラス
複合体の誘電率に対する石英ガラスウィスカー置換効果
を示す図、第３図は石英ガラス／ホウケイ酸系ガラス複
合体の焼結温度に対する石英ガラスウイスカー置換効果
を示す図，第４図は石英ガラス／ホウケイ酸系ガラス複
合体の絶縁抵抗に対する石英ガラスウイスカー置換効果
を示す図、第５図は石英ガラス／ホウケイ酸系ガラス複
合体の抗折強度に対する石英ガラスウイスカー置換効果
を示す図である。
面の模式図、第２図は石英ガラス／ホウケイ酸系ガラス
複合体の誘電率に対する石英ガラスウィスカー置換効果
を示す図、第３図は石英ガラス／ホウケイ酸系ガラス複
合体の焼結温度に対する石英ガラスウイスカー置換効果
を示す図，第４図は石英ガラス／ホウケイ酸系ガラス複
合体の絶縁抵抗に対する石英ガラスウイスカー置換効果
を示す図、第５図は石英ガラス／ホウケイ酸系ガラス複
合体の抗折強度に対する石英ガラスウイスカー置換効果
を示す図である。
Claims (1)
- （１）セラミック構造体の組成の少なくとも一部に石英
ガラスのウィスカーを含む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 |
|---|---|---|---|
| JP5711689A JPH02235392A (ja) | 1989-03-08 | 1989-03-08 | 多層セラミック配線基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5711689A JPH02235392A (ja) | 1989-03-08 | 1989-03-08 | 多層セラミック配線基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02235392A true JPH02235392A (ja) | 1990-09-18 |
Family
ID=13046569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5711689A Pending JPH02235392A (ja) | 1989-03-08 | 1989-03-08 | 多層セラミック配線基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02235392A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006253227A (ja) * | 2005-03-08 | 2006-09-21 | Tdk Corp | セラミック多層基板及びセラミック多層基板の製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01312886A (ja) * | 1988-06-10 | 1989-12-18 | Hitachi Ltd | セラミック積層回路基板及びその製造方法並びに前記基板の用途 |
-
1989
- 1989-03-08 JP JP5711689A patent/JPH02235392A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01312886A (ja) * | 1988-06-10 | 1989-12-18 | Hitachi Ltd | セラミック積層回路基板及びその製造方法並びに前記基板の用途 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006253227A (ja) * | 2005-03-08 | 2006-09-21 | Tdk Corp | セラミック多層基板及びセラミック多層基板の製造方法 |
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