JPH03155694A - 窒化アルミニウム多層回路基板の製造方法 - 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】 〔概要〕 窒化アルミニウム多層回路基板の製造方法に関し、 導体線路との密着性の優れた多層回路基板の製造方法を
実用化することを目的とし、 窒化アルミニウム・グリンシートのバイア形成位置に穴
開けを行った後、湿潤した窒素ガス雰囲気中で加熱を行
う工程と、該グリンシートに導体ペーストをスクリーン
印刷して導体線路を形成すると共に、前記穴開は部に導
体ベースＩ・を充填する工程と、該グリンシートを位置
合わせしながら積層し、加圧して一体化する工程と、該
積層体を窒素ガス雰囲気中で焼成する工程と、を含むこ
とを特徴として窒化アルミニウム多層回路基板の製造方
法を構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は窒化アルミニウム多層回路基板の製造方法に関
する。

大量の情報を高速に処理する必要から情報処理装置は小
形大容量化が行われており、この装置の主体を占める半
導体集積回路は集積度が向上してＬＳＩやＶＬＳＩが実
用化されている。

そして、これらの集積回路はチップのま＼で複数個をセ
ラミックスからなるチップ搭載用基板（インターポーザ
）に搭載してＬＳＩモジュールを作り、これを取替え単
位として印刷配線基板などに装着する実装形体がとられ
つ＼ある。

このように半導体集積回路の集積度が増し、また高密度
実装が行われるに従って装置の発熱量も加速度的に増加
している。

すなわち、当初はＩＣ−チップ当たりの発熱量は約３．
５Ｗ程度と少なかったが、現在ＬＳＩ−チップ当たりの
発熱量は約１０Ｗ程度に増加しており、これがマ）　Ｉ
Ｊフックス状多数個装着されている場合は発熱量は膨大
であり、これは更に増加する傾向にある。

従来、ＬＳＩチップなどを搭載するチップ搭載用基板は
熱伝導度が高く、耐熱性が優れたアルミナ（Ａｊｉ！ｚ
Ｏｓ）が使用されてきた。

然し、アルミナの熱伝導度は優れているもの一２０Ｗ／
ａ＋に程度であり、上記のチップ搭載用基板用材料とし
ては不充分である。

そこで、熱伝導度が３２０　Ｗ／ｍＫ　（理論値）と大
きく、また熱膨張係数がシリコン（Ｓｉ）に近いＡｌＮ
が着目され、この基板の実用化が進められている。

すなわち、ＡＩＮは熱伝導度が優れている以外に熱膨張
係数は４．４　Ｘｌ０−’／　’ＣとＬＳＩを構成する
Ｓｉの熱膨張係数（３゜６Ｘ　１０−”／　”Ｃ）に近
いと云う利点がある。

〔従来の技術〕

フリップチップ構造をとるＬＳＩやＶＬＳＩは非常に多
くの端子を有することから、これら半導体チップを複数
個搭載するチップ搭載用基板上にパターン形成されるパ
ッドを始めとする導体線路は微細化すると共に錯綜して
おり、そのため必然的に多層構造がとられている。

こ−で、ＡＩＮは融点が高く、基板の焼成は１８００℃
を越す高温で行われることから導体線路の構成金属とし
ては高融点のタングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｎｏ）
が用いられている。

そして多層配線基板の形成法としては、層間で回路接続
が行われるグリンシートの位置にバイアホール（Ｖｉａ
−ｈｏｌｅ）の穴開けを行った後、Ｗなどの高融点金属
からなる導体ペーストをスクリーン印刷して穴埋めする
と共に導体パターンを作り、これを乾燥した後に位置合
わせを行って積層し、加圧して後、焼成することによっ
てバイアによつて回路接続された多１セラミック回路基
板が形成されている。

然し、ＡＩＮは導体金属の濡れ性が極めて悪いと云う性
質があり、これが原因で導体線路にクラックや剥離が生
じ易く、また層間を連絡するバイアの部分で部分的に剥
離が生じて断線するなどの問題があり、改良が必要であ
った。

〔発明が解決しようとする課題〕

ＡＩＮは熱伝導度が大きく、また熱膨張係数がＳｉに近
いなどの特徴から多層セラミック回路基板の構成材料と
して適している。

然し、ＡｌＮは殆どの金属と反応しないことから金属と
の濡れ性が悪く、そのため基板上に形成するＷなどの導
体線路との密着性が悪いことが問題であり、導体線路と
の密着性のよい多層回路基板の製造方法を実用化するこ
とが課題である。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題はへｌＮグリンシートのバイア形成位置に穴
開けを行った後、湿潤したＮ２ガス雰囲気中で加熱を行
う工程と、このグリンシートに導体ペーストをスクリー
ン印刷して導体線路を形成すると共に、穴開は部に導体
ペーストを充填する工程と、グリンシートを位置合わせ
しながら積層し、加圧して一体化する工程と、この積層
体をＮ２ガス雰囲気中で焼成する工程とを含むことを特
徴としてＡｆＮ多層回路基板の製造方法を構成すること
により解決することができる。

〔作用〕

本発明はｉＮに対する金属の濡れ性を向上する方法とし
て、この表面にＡ１の水酸化物を形成するものである。

すなわち、ＩＮグリンシートを５０〜１００℃の湿潤し
たＮ２雰囲気中で１時間以上に亙って加熱すると、含有
する微量な水（Ｎ２０）によって酸化が行われ、グリン
シートの表面にＡｌの水酸化物であるベーマイト（１０
（ＯＨ）　）が形成される。

本発明はこのベーマイトの薄膜を介してＷなどの導体ペ
ーストをスクリーン印刷して導体パターンを形成するも
ので、このベーマイトは加熱により脱水してＡｌ酸化物
（Ｔ−Ａ１ａＯ＠）になるが、ＡｉＮ上に密着して薄い
酸化物層として存在することから、基板との密着性の優
れた導体線路を得ることができる。

〔実施例〕

焼結助剤として炭酸カルシウム（ＣａＣＯｓ）を３．６
重量％添加したＡｊ２Ｎ粉末に、バインダとしてブチラ
ール樹脂を、分散剤として脂肪酸エステルを、また溶剤
としてエチルアルコールを用い、ボールミルにより３６
時間に亙って混練した後、ドクタブレード法により厚さ
が３００μｍで密度が１．７０　　ｇ／ＣＩ’のグリン
シートを形成した。

このグリンシートを９０ｍ＋角に打ち抜き、パンチで直
径が２００μ巾のバイアホールを１００個づつ形成した
。

次に、このグリンシートを５０〜１００　ｔと温度を変
えて湿１￥ｉＮａガス気流中に１時間にわたって曝した
のち、Ｗペーストをスクリーン印刷して導体線路を形成
すると共にバイアホールを埋めた。

こ＼で、Ｗペーストは粒径０．８μ僧のＷ粉末にバイン
ダとしてエチルセルロースを、また溶剤としてブチルカ
ルピトールアセテートを加え、混練して作成した。

次に、このようにしてバクーン形成したグリンシート６
枚をバイア位置が一致するよう位置合わせして積層した
後、温度５０’Ｃ、積層圧５０Ｍ　Ｐａの条件で加圧し
て一体化した。

この積層体をＮｔ気流中で６００　’Ｃで４時間加熱し
て脱脂を行った後、ＩＮ製の焼成容器に収納し、焼成温
度を１５００〜１８００℃の範囲で温度を変えて焼成し
、多層回路基板を形成した。

このようにして形成した基板について、導体線路と基板
との密着性を測る目安として、ヘリウム（Ｈｅ）リーク
ディテクタを用いて気密性を調べた。

第１表 第１表は本発明に係る湿潤Ｎ２中での酸化処理の有無２
湿潤したＮ２ガスの温度、積層したグリンシートの焼成
温度およびバイアの気密の有無の関係を示すものである
。

こ＼で、バイアの気密状態を示す欄で、ｘ印は１００個
のバイア中で８０個以上リークがあるもの、 Δ印は１００個のバイア中でリークが２０個以下のもの
、 ０印は１００＠のバイア中でリークが１ｏｉｉｉ以下の
もの、 ◎印はリークのないもの、 を示しており、この表の結果から湿潤Ｎ２ガス気流中で
５０〜ｌＯＯ℃の湯度で加熱処理し１６００℃以上で焼
成すると良い結果が得られることが判る。

なお湿１１Ｎ２ガス気流中で１５０℃で加熱した場合の
結果が悪いのはバインダが軟化して＾ｌＮグリンシート
の変形が生ずるからである。

剛化が可能となる。

〔発明の効果〕

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 窒化アルミニウム・グリンシートのバイア形成位置に穴
   開けを行った後、湿潤した窒素ガス雰囲気中で加熱を行
   う工程と、 該グリンシートに導体ペーストをスクリーン印刷して導
   体線路を形成すると共に、前記穴開け部に導体ペースト
   を充填する工程と、 該グリンシートを位置合わせしながら積層し、加圧して
   一体化する工程と、 該積層体を窒素ガス雰囲気中で焼成する工程と、を含む
   ことを特徴とする窒化アルミニウム多層回路基板の製造
   方法。