JPH0330392A - 高熱伝導性低誘電率回路基板 - Google Patents
高熱伝導性低誘電率回路基板Info
- Publication number
- JPH0330392A JPH0330392A JP1163787A JP16378789A JPH0330392A JP H0330392 A JPH0330392 A JP H0330392A JP 1163787 A JP1163787 A JP 1163787A JP 16378789 A JP16378789 A JP 16378789A JP H0330392 A JPH0330392 A JP H0330392A
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- JP
- Japan
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- sintered body
- dielectric constant
- nitride sintered
- circuit board
- aluminum nitride
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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】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は高熱伝導性低誘電率回路基板に係り、特に高速
信号伝播用に優れた回路基板に関する。
信号伝播用に優れた回路基板に関する。
（従来の技術）
回路基板の絶縁体として要求される特性には種々のもの
がある。例えば半導体素子の高集積化に伴なう発熱量の
増大に対処するため、高熱伝導性が要求されている。従
来の回路基板としてアルミナが広く用いられているが熱
伝導率は高々２０Ｗ／ｎＫ以下である。これに対し窒化
アルミニウムは約２００Ｗ／ｍにと優れた熱伝導率を示
し有望である。
がある。例えば半導体素子の高集積化に伴なう発熱量の
増大に対処するため、高熱伝導性が要求されている。従
来の回路基板としてアルミナが広く用いられているが熱
伝導率は高々２０Ｗ／ｎＫ以下である。これに対し窒化
アルミニウムは約２００Ｗ／ｍにと優れた熱伝導率を示
し有望である。
一方高速信号伝幡を考えた場合、絶縁体の誘電率の平方
根に比例して信号が遅延するため回路基板としては低誘
電率であることが望まれる。窒化アルミニウムの誘電率
は８．５〜８．８と例えばガラスエポキシの４．８〜５
．１に比べて高い。従って高速信号伝播用としては窒化
アルミニウムは若干不利となる。
根に比例して信号が遅延するため回路基板としては低誘
電率であることが望まれる。窒化アルミニウムの誘電率
は８．５〜８．８と例えばガラスエポキシの４．８〜５
．１に比べて高い。従って高速信号伝播用としては窒化
アルミニウムは若干不利となる。
（発明が解決しようとする課題）
この様に窒化アルミニウムを用いた回路基板は高熱伝導
性という点では優れているものの誘電率が比絞的高いた
め、高速信号伝播用としては問題があった。しかしなが
ら高速信号伝播用の回路基板としても高熱伝導性が要求
されるのは当然であり、両特性を兼ね備えた回路基板の
出現が望まれていた。
性という点では優れているものの誘電率が比絞的高いた
め、高速信号伝播用としては問題があった。しかしなが
ら高速信号伝播用の回路基板としても高熱伝導性が要求
されるのは当然であり、両特性を兼ね備えた回路基板の
出現が望まれていた。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので。
高熱伝導率かつ低誘電率の回路基板を提供することを目
的とする。
的とする。
（１１１題を解決するための手段及び作用）本発明者等
は窒化アルミニウムの高熱伝導性を生かしつつ、低誘電
率化を達成するための手段を研究した。その結果１通常
高熱伝導率を達成するためにはできるだけ緻密に焼結す
る手法がとられるが、多少気孔が存在しても焼結体を構
成する個々の粒子が結合していれば窒化アルミニウムの
高熱伝導性を十分に生かすことができることを見出した
。すなわち気孔率が３５％以下であれば、同様の組成の
ほぼ緻密な窒化アルミニウム焼結体の熱伝導率に比べ５
０％程度の低下が認められるだけで１例えば緻密な焼結
体で得られる熱伝導率が２００Ｖ／ｍにであれば、ｔ０
０Ｖ／ｍＫと、アルミナ等に比べ格段に優れたものを得
ることができるのである。
は窒化アルミニウムの高熱伝導性を生かしつつ、低誘電
率化を達成するための手段を研究した。その結果１通常
高熱伝導率を達成するためにはできるだけ緻密に焼結す
る手法がとられるが、多少気孔が存在しても焼結体を構
成する個々の粒子が結合していれば窒化アルミニウムの
高熱伝導性を十分に生かすことができることを見出した
。すなわち気孔率が３５％以下であれば、同様の組成の
ほぼ緻密な窒化アルミニウム焼結体の熱伝導率に比べ５
０％程度の低下が認められるだけで１例えば緻密な焼結
体で得られる熱伝導率が２００Ｖ／ｍにであれば、ｔ０
０Ｖ／ｍＫと、アルミナ等に比べ格段に優れたものを得
ることができるのである。
これを超える気孔率ではまず機械的強度が低下し、回路
基板としての実用性に乏しく、また熱伝導率も窒化アル
ミニウムを用いるメリットがなくなる。
基板としての実用性に乏しく、また熱伝導率も窒化アル
ミニウムを用いるメリットがなくなる。
一方３％未ｉ１’ｊｌの気孔率では誘電率が緻密な窒化
アルミニウム焼結体と大差なく、低誘電率は図れない。
アルミニウム焼結体と大差なく、低誘電率は図れない。
以上の様な知見を基にして回路基板への適用を考えたが
、気孔の存在する窒化アルミニウム焼結体は耐優性に乏
しい。すなわち、大気中の水分と反応して加水分解を起
こしアンモニアを発生する。
、気孔の存在する窒化アルミニウム焼結体は耐優性に乏
しい。すなわち、大気中の水分と反応して加水分解を起
こしアンモニアを発生する。
そこで気孔を有する窒化アルミニウム焼結体の表面を樹
脂、ガラス等のＡＱＮに比べ誘電率の低い誘電率で被覆
するか、もしくはこの焼結体に樹脂、ガラス等と含浸せ
しめることにより上述の如く問題点を解消した。
脂、ガラス等のＡＱＮに比べ誘電率の低い誘電率で被覆
するか、もしくはこの焼結体に樹脂、ガラス等と含浸せ
しめることにより上述の如く問題点を解消した。
すなわち本発明は、気孔率が３％以上３５％以下の窒化
アルミニウム焼結体表面がこの窒化アルミニウム焼結体
の誘電率より低い誘電率を有する誘電体層で被覆された
絶縁体に導体路が形成されたことを特徴とする高熱伝導
性低誘電率回路基板であり、また気孔率が３％以上３５
％以下の窒素アルミニウム焼結体にこの窒化アルミニウ
ム焼結体の誘電率より低い誘電率を有する誘電体が含浸
された絶縁体に導体路が形成されたことを特徴とする高
熱伝導性低誘電率回路基板である。
アルミニウム焼結体表面がこの窒化アルミニウム焼結体
の誘電率より低い誘電率を有する誘電体層で被覆された
絶縁体に導体路が形成されたことを特徴とする高熱伝導
性低誘電率回路基板であり、また気孔率が３％以上３５
％以下の窒素アルミニウム焼結体にこの窒化アルミニウ
ム焼結体の誘電率より低い誘電率を有する誘電体が含浸
された絶縁体に導体路が形成されたことを特徴とする高
熱伝導性低誘電率回路基板である。
本発明において被覆又は含浸に用いる誘電体としては窒
化アルミニウム焼結体に比較して誘電率が低ければ良く
、例えばポリイミド、ポリエチレン、エポキシ、シリコ
ーン、テフロン等の樹脂、ソーダガラス、石英ガラス、
鉛ガラス、等のガラスが挙げられる。
化アルミニウム焼結体に比較して誘電率が低ければ良く
、例えばポリイミド、ポリエチレン、エポキシ、シリコ
ーン、テフロン等の樹脂、ソーダガラス、石英ガラス、
鉛ガラス、等のガラスが挙げられる。
なお、本発明に用いる窒化アルミニウム焼結体は希土類
元素、 アルカリ土類元素等の０，１〜２０ｗｔ％程度
の焼結助剤の他、Ｔｉ等の遷移金属を含んでいても良い
。従って構成相としてはＡＱＮの他に、希土類、アルカ
リ土類の酸化物、窒化物、アルミネート等も含有する。
元素、 アルカリ土類元素等の０，１〜２０ｗｔ％程度
の焼結助剤の他、Ｔｉ等の遷移金属を含んでいても良い
。従って構成相としてはＡＱＮの他に、希土類、アルカ
リ土類の酸化物、窒化物、アルミネート等も含有する。
本発明に係るポーラスな窒化アルミニウム焼結体は各種
の方法で製造される。例えばＡＱＮ粉に０．１〜１０ｗ
ｔ％程度の焼結助剤を加え、通常の焼成温度より低い１
３００〜１７００℃程度で焼結することで得ることがで
きる。なお高熱伝導化のためには焼結後、Ｃ等の還元性
雰囲気で１７２０℃以上の熱処理を行なうことが好まし
い。この様な処理で希土類、アルカリ土類を含む粒界相
を除去することができ、実質的に窒化アルミニウム単相
からなるポーラスな窒化アルミニウム焼結体を得ること
ができる。
の方法で製造される。例えばＡＱＮ粉に０．１〜１０ｗ
ｔ％程度の焼結助剤を加え、通常の焼成温度より低い１
３００〜１７００℃程度で焼結することで得ることがで
きる。なお高熱伝導化のためには焼結後、Ｃ等の還元性
雰囲気で１７２０℃以上の熱処理を行なうことが好まし
い。この様な処理で希土類、アルカリ土類を含む粒界相
を除去することができ、実質的に窒化アルミニウム単相
からなるポーラスな窒化アルミニウム焼結体を得ること
ができる。
また導体路はＡｕ、 Ｃｕ、 ＡＱ、 Ｗ、 Ｍｏ、
Ｔｉ、 ＴｉＮ等の厚膜、薄膜いずれの形態でも良く、
表面にのみ形成されていても良いし、誘電体内部に存在
しても良い。多層配線でも良いことは言うまでもなく、
半導体素子と塔載したいわゆるパッケージ等の形態をと
っても良い。
Ｔｉ、 ＴｉＮ等の厚膜、薄膜いずれの形態でも良く、
表面にのみ形成されていても良いし、誘電体内部に存在
しても良い。多層配線でも良いことは言うまでもなく、
半導体素子と塔載したいわゆるパッケージ等の形態をと
っても良い。
（実施例）
以下に本発明の詳細な説明する。
窒化アルミニウム粉末にイツトリアを３重量％添加して
窒素ガス中、１７００℃で３０分常圧焼成したのち、カ
ーボン雰囲気中、１８８０℃で３時間熱処理した素板の
気孔率は２２％で残留イツトリウム０．１２％、酸素０
．０５％であった。この素板にエポキシ樹脂を含浸させ
た基板の２０℃での熱伝導率とＩ ＭＨｚにおける比誘
電率はそれぞれ１６０１／ｍ４．７．２であった。また
、窒化アルミニウム粉末にイツトリアを３重量％添加し
て窒素ガス中、 １６００℃で１０分常圧焼成した素板
の気孔率は３８％で、この素仮にポリイミド樹脂を含浸
被覆させた基板の熱伝導率と比誘電率はそれぞれ７０シ
／ｍ４．５．８で、４点曲げ強度２２にｇ７ｍｍ２であ
った。このように本方法で作製した基板は高い熱伝導率
と比較的低い誘電率を兼ね備えていることがわかる。な
おこれらの測定はＪＩＳＣ２１４１に従って行った。ま
た、これらの基板を絶縁体として、この上に導体路を形
成した回路基板上にＧａＡｓ半導体集積回路素子を実装
し熱抵抗と信号遅延速度を評価したところ回路基板とし
て優れていることが確認された。
窒素ガス中、１７００℃で３０分常圧焼成したのち、カ
ーボン雰囲気中、１８８０℃で３時間熱処理した素板の
気孔率は２２％で残留イツトリウム０．１２％、酸素０
．０５％であった。この素板にエポキシ樹脂を含浸させ
た基板の２０℃での熱伝導率とＩ ＭＨｚにおける比誘
電率はそれぞれ１６０１／ｍ４．７．２であった。また
、窒化アルミニウム粉末にイツトリアを３重量％添加し
て窒素ガス中、 １６００℃で１０分常圧焼成した素板
の気孔率は３８％で、この素仮にポリイミド樹脂を含浸
被覆させた基板の熱伝導率と比誘電率はそれぞれ７０シ
／ｍ４．５．８で、４点曲げ強度２２にｇ７ｍｍ２であ
った。このように本方法で作製した基板は高い熱伝導率
と比較的低い誘電率を兼ね備えていることがわかる。な
おこれらの測定はＪＩＳＣ２１４１に従って行った。ま
た、これらの基板を絶縁体として、この上に導体路を形
成した回路基板上にＧａＡｓ半導体集積回路素子を実装
し熱抵抗と信号遅延速度を評価したところ回路基板とし
て優れていることが確認された。
またこの基板を１２０℃、２気圧の飽和水蒸気中で２０
０時間放置しても物理的、化学的に変化がみられなかっ
た。
０時間放置しても物理的、化学的に変化がみられなかっ
た。
なお、上述の実施例では樹脂含浸の例を説明したが、表
面に樹脂層を形成しても同様の効果を得ることができる
。
面に樹脂層を形成しても同様の効果を得ることができる
。
以上説明したように本発明によれば、高熱伝導性に優れ
かつ誘電率が低いために高周波・高速で動作する半導体
回路に適し、耐候性に優れた窒化アルミニウム複合基板
を回路基板として用いることができる。
かつ誘電率が低いために高周波・高速で動作する半導体
回路に適し、耐候性に優れた窒化アルミニウム複合基板
を回路基板として用いることができる。
Claims (2)
- （１）気孔率が３％以上３５％以下の窒化アルミニウム
焼結体表面がこの窒化アルミニウム焼結体の誘電率より
低い誘電率を有する誘電体層で被覆された絶縁体に導体
路が形成されたことを特徴とする高熱伝導性低誘電率回
路基板。 - （２）気孔率が３％以上３５％以下の窒素アルミニウム
焼結体にこの窒化アルミニウム焼結体の誘電率より低い
誘電率を有する誘電体が含浸された絶縁体に導体路が形
成されたことを特徴とする高熱伝導性低誘電率回路基板
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1163787A JP2766318B2 (ja) | 1989-06-28 | 1989-06-28 | 高熱伝導性低誘電率回路基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1163787A JP2766318B2 (ja) | 1989-06-28 | 1989-06-28 | 高熱伝導性低誘電率回路基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0330392A true JPH0330392A (ja) | 1991-02-08 |
| JP2766318B2 JP2766318B2 (ja) | 1998-06-18 |
Family
ID=15780701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1163787A Expired - Lifetime JP2766318B2 (ja) | 1989-06-28 | 1989-06-28 | 高熱伝導性低誘電率回路基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2766318B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6127634A (en) * | 1994-10-11 | 2000-10-03 | Fujitsu Limited | Wiring board with an insulating layer to prevent gap formation during etching |
| JP2002193691A (ja) * | 2000-12-26 | 2002-07-10 | Kyocera Corp | 低誘電率セラミック焼結体及びその製造方法、並びにそれを用いた配線基板 |
| CN119569467A (zh) * | 2024-12-02 | 2025-03-07 | 中南大学 | 一种陶瓷烧结助剂及其应用 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61281088A (ja) * | 1985-05-31 | 1986-12-11 | イビデン株式会社 | 機械加工性に優れたセラミツク複合体 |
-
1989
- 1989-06-28 JP JP1163787A patent/JP2766318B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61281088A (ja) * | 1985-05-31 | 1986-12-11 | イビデン株式会社 | 機械加工性に優れたセラミツク複合体 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6127634A (en) * | 1994-10-11 | 2000-10-03 | Fujitsu Limited | Wiring board with an insulating layer to prevent gap formation during etching |
| JP2002193691A (ja) * | 2000-12-26 | 2002-07-10 | Kyocera Corp | 低誘電率セラミック焼結体及びその製造方法、並びにそれを用いた配線基板 |
| CN119569467A (zh) * | 2024-12-02 | 2025-03-07 | 中南大学 | 一种陶瓷烧结助剂及其应用 |
| CN119569467B (zh) * | 2024-12-02 | 2025-09-30 | 中南大学 | 一种陶瓷烧结助剂及其应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2766318B2 (ja) | 1998-06-18 |
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