JPH0563371A - 低誘電率多層回路基板の製造方法 - Google Patents
低誘電率多層回路基板の製造方法Info
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- JPH0563371A JPH0563371A JP22321791A JP22321791A JPH0563371A JP H0563371 A JPH0563371 A JP H0563371A JP 22321791 A JP22321791 A JP 22321791A JP 22321791 A JP22321791 A JP 22321791A JP H0563371 A JPH0563371 A JP H0563371A
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- silica microspheres
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 多層回路基板に関し、基板の低誘電率化を目
的とする。 【構成】 中空シリカ微小球の表面にゾル・ゲル法によ
り二酸化硅素または硼珪酸ガラスを被覆して比重が増加
した中空微小球を作り、この中空微小球を合成樹脂また
はガラスセラミックスを主成分とするスラリー中に均一
に分散させて絶縁層またはグリーンシートを作り、これ
を積層して低誘電率多層回路基板を構成する。
的とする。 【構成】 中空シリカ微小球の表面にゾル・ゲル法によ
り二酸化硅素または硼珪酸ガラスを被覆して比重が増加
した中空微小球を作り、この中空微小球を合成樹脂また
はガラスセラミックスを主成分とするスラリー中に均一
に分散させて絶縁層またはグリーンシートを作り、これ
を積層して低誘電率多層回路基板を構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は低誘電率多層回路基板の
製造方法に関する。情報処理装置の主体を占めるLSI や
VLSIなどの半導体素子は集積度が向上しているために発
熱量が大きく、そのため耐熱性の優れた材料を用いた多
層回路基板が使用され、この上層に多数の半導体素子を
マトリックス状に装着して電子回路が構成されている。
製造方法に関する。情報処理装置の主体を占めるLSI や
VLSIなどの半導体素子は集積度が向上しているために発
熱量が大きく、そのため耐熱性の優れた材料を用いた多
層回路基板が使用され、この上層に多数の半導体素子を
マトリックス状に装着して電子回路が構成されている。
【０００２】こゝで、情報処理の高速化により信号周波
数は光にまで及んでいるが、このように高速な信号を処
理する電子回路が形成されている多層回路基板は信号の
遅延時間（τ) ができるだけ少なく、また、配線間の漏
話(Cross-talk)が少ないことが必要である。
数は光にまで及んでいるが、このように高速な信号を処
理する電子回路が形成されている多層回路基板は信号の
遅延時間（τ) ができるだけ少なく、また、配線間の漏
話(Cross-talk)が少ないことが必要である。
【０００３】そのためには、次の関係式からも明らかな
ように使用基板の誘電率（ε）を少くする必要がある。 τ＝ε1/2 ／ｃ ・・・(1) 但し、ｃは光の速度 また、配線間の漏話を少なくするには多層基板を構成す
るセラミック層の厚さを増せばよいが、小形大容量化を
達成するにはセラミック層の厚さはでき得るだけ薄いこ
とが必要で、そのためにも誘電率の小さな材料を使用す
る必要がある。
ように使用基板の誘電率（ε）を少くする必要がある。 τ＝ε1/2 ／ｃ ・・・(1) 但し、ｃは光の速度 また、配線間の漏話を少なくするには多層基板を構成す
るセラミック層の厚さを増せばよいが、小形大容量化を
達成するにはセラミック層の厚さはでき得るだけ薄いこ
とが必要で、そのためにも誘電率の小さな材料を使用す
る必要がある。
【０００４】
【従来の技術】回路基板としてはポリイミドのように耐
熱性の優れた合成樹脂を用いるものとガラスセラミック
スのようなセラミックスを用いるものがあり、用途によ
りそれぞれ使い分けられている。
熱性の優れた合成樹脂を用いるものとガラスセラミック
スのようなセラミックスを用いるものがあり、用途によ
りそれぞれ使い分けられている。
【０００５】そして、誘電率のなるべく小さな材料が選
定されて使用されているが、更に誘電率を下げる方法と
して中空シリカ微小球（マイクロバルーン）を材料中に
混入する方法が提案されている。
定されて使用されているが、更に誘電率を下げる方法と
して中空シリカ微小球（マイクロバルーン）を材料中に
混入する方法が提案されている。
【０００６】すなわち、空気の比誘電率は１であること
から材料中に混入することにより次の関係式から明らか
なように複合誘電率（ε）を下げることができる。 ε＝ε1 ・ε2 ／（ε1v2 ＋ε2v1) ・・・(2) こゝで、v1は全容積に対してε1 なる誘電体の占める比
率 v2は全容積に対してε2 なる誘電体の占める比率 そして、具体的にはポリイミドの中にガラス製の中空体
を混入して薄膜基板の誘電率を下げることが提案されて
おり（特開昭62-262498)、また、発明者等もセラミック
原料粉末に中空シリカ微小球を加えて焼成することによ
りセラミック基板の誘電率を下げることを提案してい
る。( 特開昭59ー111345)
から材料中に混入することにより次の関係式から明らか
なように複合誘電率（ε）を下げることができる。 ε＝ε1 ・ε2 ／（ε1v2 ＋ε2v1) ・・・(2) こゝで、v1は全容積に対してε1 なる誘電体の占める比
率 v2は全容積に対してε2 なる誘電体の占める比率 そして、具体的にはポリイミドの中にガラス製の中空体
を混入して薄膜基板の誘電率を下げることが提案されて
おり（特開昭62-262498)、また、発明者等もセラミック
原料粉末に中空シリカ微小球を加えて焼成することによ
りセラミック基板の誘電率を下げることを提案してい
る。( 特開昭59ー111345)
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】然し、中空シリカ微小
球を樹脂やセラミックスを主成分とするスラリー中に添
加すると比重が小さいために均一に混合しないと云う問
題があった。
球を樹脂やセラミックスを主成分とするスラリー中に添
加すると比重が小さいために均一に混合しないと云う問
題があった。
【０００８】すなわち、樹脂の場合は比重差により樹脂
が固化する前に中空シリカ微小球が上方に浮いてしまう
ために均一に分散させることが困難であり、中空シリカ
微小球が集まった部分では加熱後の収縮が小さく、ま
た、中空シリカ微小球の少ない部分では収縮が大きくな
るために加熱後に変形したり、多層膜の場合には層間剥
離を生ずると云う問題がある。
が固化する前に中空シリカ微小球が上方に浮いてしまう
ために均一に分散させることが困難であり、中空シリカ
微小球が集まった部分では加熱後の収縮が小さく、ま
た、中空シリカ微小球の少ない部分では収縮が大きくな
るために加熱後に変形したり、多層膜の場合には層間剥
離を生ずると云う問題がある。
【０００９】また、セラミックスを主成分とするスラリ
ー中に添加すると同様に浮上してしまい、中空シリカ微
小球が均一に分布しているグリーンシートを作ることは
困難であった。
ー中に添加すると同様に浮上してしまい、中空シリカ微
小球が均一に分布しているグリーンシートを作ることは
困難であった。
【００１０】また、グリーンシートを積層した後、プレ
スにより加圧して一体化する段階で中空シリカ微小球の
一部が破壊されると云う問題があった。
スにより加圧して一体化する段階で中空シリカ微小球の
一部が破壊されると云う問題があった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の課題は中空シリカ
微小球の表面にゾル・ゲル法により二酸化硅素（SiO2）
または硼珪酸ガラスを被覆して比重が増加した中空微小
球を作り、この中空微小球を合成樹脂またはガラスセラ
ミックスを主成分とするスラリー中に均一に分散させて
絶縁層またはグリーンシートを作り、これを積層して低
誘電率多層回路基板を構成することにより解決すること
ができる。
微小球の表面にゾル・ゲル法により二酸化硅素（SiO2）
または硼珪酸ガラスを被覆して比重が増加した中空微小
球を作り、この中空微小球を合成樹脂またはガラスセラ
ミックスを主成分とするスラリー中に均一に分散させて
絶縁層またはグリーンシートを作り、これを積層して低
誘電率多層回路基板を構成することにより解決すること
ができる。
【００１２】
【作用】本発明は中空シリカ微小球の表面を更にゾル・
ゲル法によりSiO2や硼珪酸ガラスで被覆することで中空
シリカ微小球の比重を増加させ、これにより樹脂中やス
ラリー中で均一に混合するようにしたものである。
ゲル法によりSiO2や硼珪酸ガラスで被覆することで中空
シリカ微小球の比重を増加させ、これにより樹脂中やス
ラリー中で均一に混合するようにしたものである。
【００１３】こゝで、中空シリカ微小球の表面にSiO2を
つける場合と硼珪酸ガラスをつける場合の特性を比較す
ると前者は殻厚を厚くしただけなのに対し、後者の場合
は軟化温度が低いためにガラスセラミックス形成の際の
混和性が優れている。
つける場合と硼珪酸ガラスをつける場合の特性を比較す
ると前者は殻厚を厚くしただけなのに対し、後者の場合
は軟化温度が低いためにガラスセラミックス形成の際の
混和性が優れている。
【００１４】さて、計算によると、直径が10μm で殻厚
が0.5μm の中空シリカ微小球に１μm のSiO2を被覆す
ることにより被覆前の比重0.53を1.17にまで増加させる
ことができ、比重は殻厚により調節することができる。
が0.5μm の中空シリカ微小球に１μm のSiO2を被覆す
ることにより被覆前の比重0.53を1.17にまで増加させる
ことができ、比重は殻厚により調節することができる。
【００１５】このように中空シリカ微小球の比重を樹脂
またはスラリーの比重に近づけると、従来のように浮上
すると云う問題を解消することができる。図４はドクタ
ブレード法でグリーンシート１を形成する際に従来の中
空シリカ微小球２を添加した場合の分布状態を示すもの
であり、スラリー３の上部に集中して混ざらないのに対
し、図３に示すように殻厚を増した中空シリカ微小球４
を添加する場合はスラリー３の中に均一に分布させるこ
とができ、これによりグリーンシートの密度を等しくす
ることができる。
またはスラリーの比重に近づけると、従来のように浮上
すると云う問題を解消することができる。図４はドクタ
ブレード法でグリーンシート１を形成する際に従来の中
空シリカ微小球２を添加した場合の分布状態を示すもの
であり、スラリー３の上部に集中して混ざらないのに対
し、図３に示すように殻厚を増した中空シリカ微小球４
を添加する場合はスラリー３の中に均一に分布させるこ
とができ、これによりグリーンシートの密度を等しくす
ることができる。
【００１６】また、殻厚を厚くすることによりグリーン
シート積層後の加圧工程においても破壊を無くすことが
できる。次に、中空シリカ微小球へのSiO2または硼珪酸
ガラスの被覆はゾル・ゲル法により行うが、この原料と
してはアルコキシドを使用する。
シート積層後の加圧工程においても破壊を無くすことが
できる。次に、中空シリカ微小球へのSiO2または硼珪酸
ガラスの被覆はゾル・ゲル法により行うが、この原料と
してはアルコキシドを使用する。
【００１７】すなわち、SiO2を被覆したい場合はアルコ
キシドとしてエトキシシラン〔Si (C2H5O)4]を使用す
る。また、硼珪酸ガラスを被覆したい場合は Si(C2H5O)
4 に硼素（Ｂ）を含むアルコキシド例えばメトキシ硼素
[B(OCH3)3]を加えればよい。
キシドとしてエトキシシラン〔Si (C2H5O)4]を使用す
る。また、硼珪酸ガラスを被覆したい場合は Si(C2H5O)
4 に硼素（Ｂ）を含むアルコキシド例えばメトキシ硼素
[B(OCH3)3]を加えればよい。
【００１８】
実施例１：（中空シリカ微小球へのSiO2被覆例） ゾル・ゲル法によりSiO2を被覆する原料として、 エトキシシラン[Si(C2H5O)4] ・・・・・・・100 ｇ エチルアルコール〔C2H5OH] ・・・・・・・140 ｇ 水 (H2O) ・・・・・・・150 ｇ 塩酸(HCl) ・・・・・・・ 2.0 ｇ を混合して溶液とし、この溶液中に平均粒径10μm の中
空シリカ微小球を50ｇ加えた。
空シリカ微小球を50ｇ加えた。
【００１９】そして、この溶液を攪拌してSi(C2H5O)4の
加水分解反応をある程度進行させ、溶液がゲル化し始め
た後、中空シリカ微小球を含んだ溶液ごとスプレードラ
イして乾燥させた。
加水分解反応をある程度進行させ、溶液がゲル化し始め
た後、中空シリカ微小球を含んだ溶液ごとスプレードラ
イして乾燥させた。
【００２０】次に、この粉末を電気炉を用いて700 ℃で
加熱し、脱水縮合反応を生じさせて緻密なシリカ( Si
O2) 膜とした。なお、殻厚はスプレードライを行う際の
溶液の粘度に比例するが、この例の場合、処理前の中空
シリカ微小球の平均比重が0.65であったものが約１μm
の被覆により平均比重が1.08に増加した。 実施例２：（中空シリカ微小球への硼珪酸ガラス被覆
例） エトキシシラン[Si(C2H5O)4] ・・・・・・・100 ｇ メトキシ硼素 [B(OCH3)3] ・・・・・・・ 8 ｇ エチルアルコール〔C2H5OH] ・・・・・・・140 ｇ 水 (H2O) ・・・・・・・ 80 ｇ 塩酸(HCl) ・・・・・・・ 1.2 ｇ を混合して溶液とし、この溶液中に平均粒径10μm の中
空シリカ微小球を50ｇ加えた。
加熱し、脱水縮合反応を生じさせて緻密なシリカ( Si
O2) 膜とした。なお、殻厚はスプレードライを行う際の
溶液の粘度に比例するが、この例の場合、処理前の中空
シリカ微小球の平均比重が0.65であったものが約１μm
の被覆により平均比重が1.08に増加した。 実施例２：（中空シリカ微小球への硼珪酸ガラス被覆
例） エトキシシラン[Si(C2H5O)4] ・・・・・・・100 ｇ メトキシ硼素 [B(OCH3)3] ・・・・・・・ 8 ｇ エチルアルコール〔C2H5OH] ・・・・・・・140 ｇ 水 (H2O) ・・・・・・・ 80 ｇ 塩酸(HCl) ・・・・・・・ 1.2 ｇ を混合して溶液とし、この溶液中に平均粒径10μm の中
空シリカ微小球を50ｇ加えた。
【００２１】そして、この溶液を攪拌してSi(C2H5O)4と
B(OCH3)3の加水分解反応をある程度進行させ、溶液がゲ
ル化し始めた後、中空シリカ微小球を含んだ溶液ごとス
プレードライして乾燥させた。
B(OCH3)3の加水分解反応をある程度進行させ、溶液がゲ
ル化し始めた後、中空シリカ微小球を含んだ溶液ごとス
プレードライして乾燥させた。
【００２２】次に、この粉末を電気炉を用いて550 ℃で
大気中で２時間加熱し、脱水縮合反応を生じさせて緻密
なガラス膜とした。なお、処理前の中空シリカ微小球の
平均比重が0.6 であったものが約１μm の被覆により平
均比重が0.9 に増加した。 実施例３：（ガラスセラミック多層基板の形成例） 実施例１で形成したSiO2被覆中空シリカ微小球・・・20重量％ アルミナ粉末 ・・・40 〃 硼珪酸ガラス粉末 ・・・40 〃 ポリビニルブチラール（バインダ) ・・・10 〃 ジブチルフタレート （可塑剤） ・・・５ 〃 アセトン （溶剤） ・・・15 〃 メチルエチルケトン （溶剤） ・・・70 〃 を加え、混練してスラリーとし、これをドクタブレード
法により300 μm の厚さで長さが４ｍのグリーンシート
を形成した。
大気中で２時間加熱し、脱水縮合反応を生じさせて緻密
なガラス膜とした。なお、処理前の中空シリカ微小球の
平均比重が0.6 であったものが約１μm の被覆により平
均比重が0.9 に増加した。 実施例３：（ガラスセラミック多層基板の形成例） 実施例１で形成したSiO2被覆中空シリカ微小球・・・20重量％ アルミナ粉末 ・・・40 〃 硼珪酸ガラス粉末 ・・・40 〃 ポリビニルブチラール（バインダ) ・・・10 〃 ジブチルフタレート （可塑剤） ・・・５ 〃 アセトン （溶剤） ・・・15 〃 メチルエチルケトン （溶剤） ・・・70 〃 を加え、混練してスラリーとし、これをドクタブレード
法により300 μm の厚さで長さが４ｍのグリーンシート
を形成した。
【００２３】図１と図２はこのようにして得たグリーン
シートの中央を中心として前方（２ｍ前）と後方（２ｍ
後）におけるグリーンシートの密度と比誘電率を測定し
たもので、破線で示す従来品６については中空シリカ微
小球が先に図４で示したようにスラリーの上部に偏って
存在しているために前方では密度が高く、後方では中空
シリカ微小球の影響により密度が減少している。
シートの中央を中心として前方（２ｍ前）と後方（２ｍ
後）におけるグリーンシートの密度と比誘電率を測定し
たもので、破線で示す従来品６については中空シリカ微
小球が先に図４で示したようにスラリーの上部に偏って
存在しているために前方では密度が高く、後方では中空
シリカ微小球の影響により密度が減少している。
【００２４】このことはは図２においても同様であっ
て、後方においては中空シリカ微小球の集中のために比
誘電率が減少している。一方、実線で示す実施例５は中
空シリカ微小球の殻厚の増加のためグリーンシートの密
度が増し、また比誘電率も増加しているものゝ４ｍの長
さに亙ってほぼ均一に分布していることが判る。
て、後方においては中空シリカ微小球の集中のために比
誘電率が減少している。一方、実線で示す実施例５は中
空シリカ微小球の殻厚の増加のためグリーンシートの密
度が増し、また比誘電率も増加しているものゝ４ｍの長
さに亙ってほぼ均一に分布していることが判る。
【００２５】以下、従来と同様に各グリーンシートにス
クリーン印刷法により導体線路をパターン形成し、位置
決めし積層した後に加圧して一体化し、焼成することに
より多層回路基板を形成することができた。 実施例４：（ポリイミド多層基板の形成例） 実施例１と同様な方法で形成した直径５μm のSiO2被覆
中空シリカ微小球をポリアミド樹脂中に加えて攪拌し、
均一に懸濁させた状態でアルミナ基板上にスピンコート
法により25μm の厚さに塗布した後、350 ℃で１時間加
熱して脱水縮合させて厚さが15μm のポリイミド膜とし
た。
クリーン印刷法により導体線路をパターン形成し、位置
決めし積層した後に加圧して一体化し、焼成することに
より多層回路基板を形成することができた。 実施例４：（ポリイミド多層基板の形成例） 実施例１と同様な方法で形成した直径５μm のSiO2被覆
中空シリカ微小球をポリアミド樹脂中に加えて攪拌し、
均一に懸濁させた状態でアルミナ基板上にスピンコート
法により25μm の厚さに塗布した後、350 ℃で１時間加
熱して脱水縮合させて厚さが15μm のポリイミド膜とし
た。
【００２６】次に、この上にスパッタ法により銅(Cu)を
膜形成し、写真蝕刻技術( フォトリソグラフィ) により
導体線路を形成した。そして、この工程を繰り返すこと
により多層基板を形成した。
膜形成し、写真蝕刻技術( フォトリソグラフィ) により
導体線路を形成した。そして、この工程を繰り返すこと
により多層基板を形成した。
【００２７】このようにして形成した多層基板は中空シ
リカ微小球が均等に分散しているために従来のような反
りや層間剥離などの現象は認められなかった。なお、他
の有機金属化合物を用いて無機化合物膜を形成してもよ
い。
リカ微小球が均等に分散しているために従来のような反
りや層間剥離などの現象は認められなかった。なお、他
の有機金属化合物を用いて無機化合物膜を形成してもよ
い。
【００２８】
【発明の効果】本発明の実施によりセラミックス或いは
合成樹脂を絶縁体として使用する回路基板の誘電率を減
少させることができ、これにより半導体集積回路を搭載
する多層回路基板について高周波における伝送特性を向
上することができる。
合成樹脂を絶縁体として使用する回路基板の誘電率を減
少させることができ、これにより半導体集積回路を搭載
する多層回路基板について高周波における伝送特性を向
上することができる。
【図１】グリーンシートの位置と密度との関係図であ
る。
る。
【図２】グリーンシートの位置と比誘電率との関係図で
ある。
ある。
【図３】本発明を適用したグリーンシートの形成法を示
す断面図である。
す断面図である。
【図４】従来のグリーンシートの形成法を示す断面図で
ある。
ある。
１ グリーンシート ３ スラリー ４ 殻厚を増した中空シリカ微小球
Claims (2)
- 【請求項１】 中空シリカ微小球の表面にゾル・ゲル法
により二酸化硅素または硼珪酸ガラスを被覆して比重が
増加した中空微小球を作り、該中空微小球を合成樹脂に
添加して均一に分散せしめ、該合成樹脂を用いて絶縁層
を形成することを特徴とする低誘電率多層回路基板の製
造方法。 - 【請求項２】 中空シリカ微小球の表面にゾル・ゲル法
により二酸化硅素または硼珪酸ガラスを被覆して比重が
増加した中空微小球を作り、該中空微小球をガラスセラ
ミックスを主成分とするスラリー中に均一に分散させて
グリーンシートを作り、該グリーンシートに配線パター
ンを印刷した後に積層し、焼成することを特徴とする低
誘電率多層回路基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22321791A JPH0563371A (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | 低誘電率多層回路基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22321791A JPH0563371A (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | 低誘電率多層回路基板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0563371A true JPH0563371A (ja) | 1993-03-12 |
Family
ID=16794629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22321791A Withdrawn JPH0563371A (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | 低誘電率多層回路基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0563371A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010185291A (ja) * | 2009-02-10 | 2010-08-26 | Toyota Central R&D Labs Inc | 遮熱膜及びその形成方法 |
| US20180237581A1 (en) * | 2014-01-10 | 2018-08-23 | Materia, Inc. | Method and composition for improving adhesion of metathesis compositions to substrates |
-
1991
- 1991-09-04 JP JP22321791A patent/JPH0563371A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010185291A (ja) * | 2009-02-10 | 2010-08-26 | Toyota Central R&D Labs Inc | 遮熱膜及びその形成方法 |
| US20180237581A1 (en) * | 2014-01-10 | 2018-08-23 | Materia, Inc. | Method and composition for improving adhesion of metathesis compositions to substrates |
| US12071507B2 (en) * | 2014-01-10 | 2024-08-27 | Materia, Inc. | Method and composition for improving adhesion of metathesis compositions to substrates |
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