JPH0559071B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0559071B2 JPH0559071B2 JP59272460A JP27246084A JPH0559071B2 JP H0559071 B2 JPH0559071 B2 JP H0559071B2 JP 59272460 A JP59272460 A JP 59272460A JP 27246084 A JP27246084 A JP 27246084A JP H0559071 B2 JPH0559071 B2 JP H0559071B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- zro
- substrate
- powder
- borosilicate glass
- thermal expansion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/03—Use of materials for the substrate
- H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は高密度のジルコニア基板をガラス含有
量を極力少なくして形成する方法に関する。
量を極力少なくして形成する方法に関する。
膨大な情報を高速に処理する方法としてIC，
LSIなどの半導体装置は単位素子の小形化と大容
量化が進んでおり、VLSIなどが実用化されてい
るが、同時に半導体材料の面についても改良が進
められている。
LSIなどの半導体装置は単位素子の小形化と大容
量化が進んでおり、VLSIなどが実用化されてい
るが、同時に半導体材料の面についても改良が進
められている。
すなわち従来の半導体装置の材料は使用温度範
囲が広いこと、酸化被膜によりプレーナー化が容
易なことなどの理由から殆どの場合シリコン
（Si）が使用されているが、高速処理を実現する
ために電子易動度の大きなガリウム砒素
（GaAs）化合物半導体が注目され、高電子移動
度トランジスタなどが実用化され、この需要が増
加している。
囲が広いこと、酸化被膜によりプレーナー化が容
易なことなどの理由から殆どの場合シリコン
（Si）が使用されているが、高速処理を実現する
ために電子易動度の大きなガリウム砒素
（GaAs）化合物半導体が注目され、高電子移動
度トランジスタなどが実用化され、この需要が増
加している。
さて、半導体装置は単体半導体或いは化合物半
導体からなる半導体基板（ウエハ）上に薄膜形成
技術と写真食刻技術（ホトリソグラフイ）とを使
用して多数の半導体デバイスを作り、これを個々
のデバイス毎に切断してチツプとし、このチツプ
をセラミツク基板に搭載してパツケージ処理を施
したものである。
導体からなる半導体基板（ウエハ）上に薄膜形成
技術と写真食刻技術（ホトリソグラフイ）とを使
用して多数の半導体デバイスを作り、これを個々
のデバイス毎に切断してチツプとし、このチツプ
をセラミツク基板に搭載してパツケージ処理を施
したものである。
いま例をSiにとるとパターン形成の終わつたSi
チツプはこれと熱膨張率が近いアルミナ（α−
Al2O3）或いはガラスセラミツクからなる配線基
板に接着剤或いは共晶ボンデイングなどの方法で
接着し、ワイヤボンデイングなどの方法でチツプ
の端子と配線基板の配線とを回路接続した後、樹
脂外装あるいはハーメチツクシールを施して半導
体装置が形成されている。
チツプはこれと熱膨張率が近いアルミナ（α−
Al2O3）或いはガラスセラミツクからなる配線基
板に接着剤或いは共晶ボンデイングなどの方法で
接着し、ワイヤボンデイングなどの方法でチツプ
の端子と配線基板の配線とを回路接続した後、樹
脂外装あるいはハーメチツクシールを施して半導
体装置が形成されている。
以上のようにチツプは配線基板に搭載して使用
されるが、この場合両者の熱膨張率が近似してい
ることが必要であり、これを満たさない場合はチ
ツプの破損や基板との剥離を生じ、装置の信頼性
が著く低下する。
されるが、この場合両者の熱膨張率が近似してい
ることが必要であり、これを満たさない場合はチ
ツプの破損や基板との剥離を生じ、装置の信頼性
が著く低下する。
本発明はGaAsチツプの搭載に適したジルコニ
ア基板の製造方法に関するものである。
ア基板の製造方法に関するものである。
GaAsの熱膨張率は９〜10×10-6／℃でα−Al2
O3の熱膨張率の５〜６×10-6／℃に較べると約
２倍大きく、そのため従来のアルミナ基板は使用
することができない。
O3の熱膨張率の５〜６×10-6／℃に較べると約
２倍大きく、そのため従来のアルミナ基板は使用
することができない。
ここでGaAsに近い熱膨張率をもつ耐熱材料か
らなる基板を使用する必要があり、この材料とし
てジルコニア（ZrO2）とマグネシヤ（MgO）を
挙げることができる。
らなる基板を使用する必要があり、この材料とし
てジルコニア（ZrO2）とマグネシヤ（MgO）を
挙げることができる。
すなわちZrO2の熱膨張率は９〜10×10-6／℃
またMgOの熱膨張率は10〜11×10-6／℃であり
何れもGaAsに近似している。
またMgOの熱膨張率は10〜11×10-6／℃であり
何れもGaAsに近似している。
然し、ZrO2の融点は2700℃、MgOの融点は
2800℃とα−Al2O3の2015℃に較べても遥かに高
く、そのため焼結は容易ではない。
2800℃とα−Al2O3の2015℃に較べても遥かに高
く、そのため焼結は容易ではない。
また高密度化が進んだIC，LSIなどのチツプを
搭載する基板としては多層化基板が必要であり、
これに使用する導体パターンとして金（Au）、銅
（Cu）等の比電導度の高い金属の使用が望ましい
が、これらの金属の融点は1000℃内外であるため
に、そのままでは多層基板の導体パターンを形成
することは不可能である。
搭載する基板としては多層化基板が必要であり、
これに使用する導体パターンとして金（Au）、銅
（Cu）等の比電導度の高い金属の使用が望ましい
が、これらの金属の融点は1000℃内外であるため
に、そのままでは多層基板の導体パターンを形成
することは不可能である。
そこでこの問題を打開するためセラミツクの粒
度を微細にして表面エネルギーを大きくし、焼結
温度を低下させるなどの方法が講じられているが
効果は僅かである。
度を微細にして表面エネルギーを大きくし、焼結
温度を低下させるなどの方法が講じられているが
効果は僅かである。
かかる問題は従来のアルミナセラミツクにおい
ても同様であつて、この解決法としてアルミナ粉
末をガラス粉末と混和し、これを焼結したガラス
セラミツクが実用化されている。
ても同様であつて、この解決法としてアルミナ粉
末をガラス粉末と混和し、これを焼結したガラス
セラミツクが実用化されている。
すなわちアルミナ粉に硼珪酸ガラスを均一に混
合したものを成形して熱処理を行うと硼珪酸ガラ
スの融点は組成比により異なるが500〜800℃と低
く、これがアルミナ粉のバインダとして作用して
複合誘電体が構成されるため900℃程度の比較的
低い焼成処理で誘電率が低く、また熱膨張率の少
ない値をもつガラスセラミツク基板を作ることが
できる。
合したものを成形して熱処理を行うと硼珪酸ガラ
スの融点は組成比により異なるが500〜800℃と低
く、これがアルミナ粉のバインダとして作用して
複合誘電体が構成されるため900℃程度の比較的
低い焼成処理で誘電率が低く、また熱膨張率の少
ない値をもつガラスセラミツク基板を作ることが
できる。
すなわち硼珪酸ガラスは熱膨張率が１〜２×
10-6／℃と少なく、また誘電率もアルミナ磁気基
板が９〜10と比較的高いのに対して４〜５と低
い。
10-6／℃と少なく、また誘電率もアルミナ磁気基
板が９〜10と比較的高いのに対して４〜５と低
い。
これらのことからSiチツプの搭載基板としてア
ルミナを用いたガラスセラミツク多層基板は適し
ている。
ルミナを用いたガラスセラミツク多層基板は適し
ている。
然し、この手法をそのままZrO2やMgOを主構
成分とするガラスセラミツクに適用することはで
きない。
成分とするガラスセラミツクに適用することはで
きない。
その理由はジルコニア基板或いはマグネシヤ基
板はGaAsチツプに見合つた高い熱膨張率をもつ
ていることが必要条件であるが、ZrO2は硼珪酸
ガラスの主成分である珪酸（SiO2）と反応して
ジルコン（ZrO2・SiO2）を生じ、この熱膨張率
が５〜６×10-6／℃と小さくなるので、目的に沿
わなくなる。
板はGaAsチツプに見合つた高い熱膨張率をもつ
ていることが必要条件であるが、ZrO2は硼珪酸
ガラスの主成分である珪酸（SiO2）と反応して
ジルコン（ZrO2・SiO2）を生じ、この熱膨張率
が５〜６×10-6／℃と小さくなるので、目的に沿
わなくなる。
またMgOの場合は硼珪酸ガラスに対する濡れ
性が極めて悪く、均一に分散されず、また焼成後
にガラスとの界面に隙間を生じて緻密なガラスセ
ラミツク基板ができないと云う問題がある。
性が極めて悪く、均一に分散されず、また焼成後
にガラスとの界面に隙間を生じて緻密なガラスセ
ラミツク基板ができないと云う問題がある。
また従来のように硼珪酸ガラスを多量に添加す
ると複合誘電体が形成されるため必然的に熱膨張
率を始めとし各種の特性が変化する。
ると複合誘電体が形成されるため必然的に熱膨張
率を始めとし各種の特性が変化する。
これらのことからGaAsチツプの搭載に適した
セラミツク基板は未だ実用化されていない。
セラミツク基板は未だ実用化されていない。
以上記したようにGaAsチツプは熱膨張率が大
きく、これに適した基板材料としてZrO2がある
が融点が高く、そのため多層基板を形成すること
が難しく、一方硼珪酸ガラスと混合してガラスセ
ラミツク基板を形成するとSiO2と反応して
ZrO2・SiO2を形成すると共に全体として熱膨張
率が低下すると云う問題がある。
きく、これに適した基板材料としてZrO2がある
が融点が高く、そのため多層基板を形成すること
が難しく、一方硼珪酸ガラスと混合してガラスセ
ラミツク基板を形成するとSiO2と反応して
ZrO2・SiO2を形成すると共に全体として熱膨張
率が低下すると云う問題がある。
上記の問題は化学気相成長法により表面にα−
Al2O3の薄膜を被覆したZrO2粉末に該ZrO2粉末
よりも一桁以上小さな粒径をもつ硼珪酸ガラスを
添加し、溶剤を加えて混練したる後、該基板を成
型して乾燥を行い、次いで該基板を焼成処理する
ことを特徴とするジルコニア基板の製造方法によ
り解決することができる。
Al2O3の薄膜を被覆したZrO2粉末に該ZrO2粉末
よりも一桁以上小さな粒径をもつ硼珪酸ガラスを
添加し、溶剤を加えて混練したる後、該基板を成
型して乾燥を行い、次いで該基板を焼成処理する
ことを特徴とするジルコニア基板の製造方法によ
り解決することができる。
本発明はZrO2と硼珪酸ガラスとが反応して
ZrO2・SiO2が生じるのを防ぐためにZrO2の表面
に化学気相成長法を用いてα−Al2O3の薄膜を被
覆すると共に、バインダとして使用する硼珪酸ガ
ラス粉をZrO2粉の粒径に対して一桁以上小さい
ものを使用することによつて最小量の硼珪酸ガラ
スの添加により高密度のジルコニア基板を形成す
るものである。
ZrO2・SiO2が生じるのを防ぐためにZrO2の表面
に化学気相成長法を用いてα−Al2O3の薄膜を被
覆すると共に、バインダとして使用する硼珪酸ガ
ラス粉をZrO2粉の粒径に対して一桁以上小さい
ものを使用することによつて最小量の硼珪酸ガラ
スの添加により高密度のジルコニア基板を形成す
るものである。
第１図は本発明の概要を説明するもので、使用
するZrO2粉末１はZrO2・SiO2の生成を防ぐため
にこの表面に化学気相成長法（CVD法）により
α−Al2O3膜２を被覆したものを用い、一方これ
を相互に接着する硼珪酸ガラス３には粒径が
ZrO2粉末よりも一桁以上小さなものを使用し、
第１図Ａに示すように混合した状態で焼成処理す
ることにより同図Ｂに示すようにα−Al2O3膜２
で被覆されたZrO2粉末１の隙間部分が硼珪酸ガ
ラス３で充填された焼成体を得るものである。
するZrO2粉末１はZrO2・SiO2の生成を防ぐため
にこの表面に化学気相成長法（CVD法）により
α−Al2O3膜２を被覆したものを用い、一方これ
を相互に接着する硼珪酸ガラス３には粒径が
ZrO2粉末よりも一桁以上小さなものを使用し、
第１図Ａに示すように混合した状態で焼成処理す
ることにより同図Ｂに示すようにα−Al2O3膜２
で被覆されたZrO2粉末１の隙間部分が硼珪酸ガ
ラス３で充填された焼成体を得るものである。
このようにするとα−Al2O3膜２と硼珪酸ガラ
ス３とは馴染みが良いため空孔などの隙間ができ
ず、また硼珪酸ガラス３はバインダとして使用す
るだけなので、ZrO2の熱膨張率に及ぼす影響は
少ない。
ス３とは馴染みが良いため空孔などの隙間ができ
ず、また硼珪酸ガラス３はバインダとして使用す
るだけなので、ZrO2の熱膨張率に及ぼす影響は
少ない。
第２図はZrO2にα−Al2O3を被覆するCVD装
置の構成を示すものでヒータ４を備えた石英製の
反応室５の中には粒径が３〜5μmの部分安定化
ZrO2粉末６が入れられており、底部に設けた篩
状の細孔により粉体流動ができるよう構成されて
いる。
置の構成を示すものでヒータ４を備えた石英製の
反応室５の中には粒径が３〜5μmの部分安定化
ZrO2粉末６が入れられており、底部に設けた篩
状の細孔により粉体流動ができるよう構成されて
いる。
またこの反応室の下側には塩化アルミニウム
（Al Cl3）気化器７があり、コツク８を通じて炭
酸ガス（CO2）ボンベ９と水素ガス（H2）ボン
ベ１０に接続されている。
（Al Cl3）気化器７があり、コツク８を通じて炭
酸ガス（CO2）ボンベ９と水素ガス（H2）ボン
ベ１０に接続されている。
また反応室５の上部にはコツク１１を通じて真
空ポンプ１２およびトラツプ１３に連結されてい
る。
空ポンプ１２およびトラツプ１３に連結されてい
る。
このようなCVD装置を用いてZrO2の表面にα
−Al2O3膜を被覆するには粒径が３〜5μmの部分
安定化処理したZrO2粉末６を反応室５の中に入
れ、真空ポンプ１２を用いて排気した後、CO2と
H2の混合ガスを流速約50cm3の条件で流しながら
1200℃に加熱して流動層とする。
−Al2O3膜を被覆するには粒径が３〜5μmの部分
安定化処理したZrO2粉末６を反応室５の中に入
れ、真空ポンプ１２を用いて排気した後、CO2と
H2の混合ガスを流速約50cm3の条件で流しながら
1200℃に加熱して流動層とする。
この状態でAl Cl3気化器７から気化したAl
Cl3を流入することによりZrO2粉末６の上にα−
Al2O3被覆が被覆される。
Cl3を流入することによりZrO2粉末６の上にα−
Al2O3被覆が被覆される。
この反応は次の反応式で表すことができる。
2Al Cl3＋3CO2＋3H2→Al2O3＋3CO＋6HCl このようにして得られたZrO2粉末80重量％と
粒径が0.1〜0.5μmの硼珪酸ガラス粉末20重量％と
を混合した後、アルミナボールを用いてポツト中
でドライミーリングを施して、ZrO2粉と硼珪酸
ガラス粉との団粒を形成した。
2Al Cl3＋3CO2＋3H2→Al2O3＋3CO＋6HCl このようにして得られたZrO2粉末80重量％と
粒径が0.1〜0.5μmの硼珪酸ガラス粉末20重量％と
を混合した後、アルミナボールを用いてポツト中
でドライミーリングを施して、ZrO2粉と硼珪酸
ガラス粉との団粒を形成した。
次にこの団粒にアセトンなどの溶剤と少量のア
クリル樹脂を加え、よく混練してスリラー状と
し、これを用いて基板を成形し約150℃の温度を
加えて乾燥した。
クリル樹脂を加え、よく混練してスリラー状と
し、これを用いて基板を成形し約150℃の温度を
加えて乾燥した。
かかる基板を電気炉に入れ、900℃の温度で２
時間焼成することにより相対密度99％のジルコニ
ア基板を得ることができた。
時間焼成することにより相対密度99％のジルコニ
ア基板を得ることができた。
次にこの基板について熱膨張率を測定した結果
９×10-6／℃の値を示した。
９×10-6／℃の値を示した。
なお、これと同様な条件で硼珪酸ガラスの添加
量を５重量％として試作した基板につていは熱膨
張率は９×10-6／℃と変わらないが相対密度は95
％に低下した。
量を５重量％として試作した基板につていは熱膨
張率は９×10-6／℃と変わらないが相対密度は95
％に低下した。
以上記したように本発明の実施により高密度で
熱膨張率がGaAsチツプに近いガラスセラミツク
基板が形成されると共に1000℃以下の温度で焼成
できるために多層配線基板の製造が可能となる。
熱膨張率がGaAsチツプに近いガラスセラミツク
基板が形成されると共に1000℃以下の温度で焼成
できるために多層配線基板の製造が可能となる。
第１図は本発明の構成を模式的に示す断面図で
同図Ａは焼成前、同図Ｂは焼成後、第２図は本発
明に必要なCVD装置の構成図、である。 図において、１はZrO2粉末、２はα−Al2O3
膜、３は硼珪酸ガラス、５は反応室、６はZrO2
粉末、である。
同図Ａは焼成前、同図Ｂは焼成後、第２図は本発
明に必要なCVD装置の構成図、である。 図において、１はZrO2粉末、２はα−Al2O3
膜、３は硼珪酸ガラス、５は反応室、６はZrO2
粉末、である。
Claims (1)
- １ 表面にアルミナの薄膜を被覆したジルコニア
粉末に該ジルコニア粉末よりも一桁以上小さな粒
径をもつ硼珪酸ガラスを添加し、溶剤を加えて混
練したる後、該基板を成型して乾燥を行い、次い
で該基板を焼成処理することを特徴とするジルコ
ニア基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59272460A JPS61151064A (ja) | 1984-12-24 | 1984-12-24 | ジルコニア基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59272460A JPS61151064A (ja) | 1984-12-24 | 1984-12-24 | ジルコニア基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61151064A JPS61151064A (ja) | 1986-07-09 |
| JPH0559071B2 true JPH0559071B2 (ja) | 1993-08-30 |
Family
ID=17514220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59272460A Granted JPS61151064A (ja) | 1984-12-24 | 1984-12-24 | ジルコニア基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61151064A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0683008B2 (ja) * | 1989-08-22 | 1994-10-19 | セイコー電子部品株式会社 | 面実装型圧電振動子の容器 |
| JP2752301B2 (ja) * | 1992-07-30 | 1998-05-18 | 京セラ株式会社 | セラミック基板用組成物及びセラミック配線基板 |
-
1984
- 1984-12-24 JP JP59272460A patent/JPS61151064A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61151064A (ja) | 1986-07-09 |
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