JPH06112612A - セラミックス多層基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 アルミナ積層基板１２ｂの上下面に窒化物ま
たは炭化物からなる薄い焼結層１１ｃ、１１ｄが形成さ
れて高熱伝導率を有するセラミックス多層基板１３。 【効果】 前記窒化物または炭化物からなる薄い焼結層
１１ｃ、１１ｄは高い熱伝導率を有することから、セラ
ミックス多層基板１３にも高熱伝導率を付与することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は通信機器あるいはコンピ
ュータの分野に使用されるアルミナからなるセラミック
ス多層基板及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、アルミナ粒子を主成分としたセラ
ミックス多層基板には、半導体素子（ＬＳＩ、ＩＣな
ど）が搭載されて小型電子部品が構成され、通信機器、
コンピュータなどに使用されており、これらの製品の高
速化、高性能化、小型化、薄型化が急速に進められてき
ている。また、前記高速化、高性能化、小型化、薄型化
に伴い、得られるセラミックス多層基板の寸法精度の向
上が要求されてきている。

【０００３】従来、セラミックス多層基板は、ドクター
ブレード法などによりグリーンシートを作製し、前記グ
リーンシートをそれぞれの目的と用途に応じた形態に加
工し、ラミネートしたものを焼成することにより製造さ
れている。

【０００４】また前記グリーンシートはアルミナ粉末に
焼結助剤、ブチラール樹脂、可塑剤、溶剤（キシレンな
ど）等の添加剤を混合し、スラリー化した後、ドクター
ブレード法と呼ばれるテープ成形法を実施することによ
り作製されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ようにアルミナ粒子を主成分としたセラミックス多層基
板では、熱伝導率が約２０Ｗ／ｍ・Ｋと低いため、ＬＳ
Ｉチップの熱をパッケージの外に逃がすことができずに
チップが破壊されてしまうという課題があった。

【０００６】また、熱伝導率の良いＡｌＮを主成分とし
てセラミックス多層基板を作製した場合には、アルミナ
からなるセラミックス多層基板よりもかなり高い温度
（１８００℃以上）で焼成する必要があり、コストが高
くなるという課題があった。

【０００７】さらに、アルミナからなるセラミックス多
層基板の高性能化、小型化、薄型化に伴い、アルミナグ
リーンシートの焼成時に高い寸法精度を確保する必要が
あるが、実際には前記焼成時にアルミナグリーンシート
の縦方向、横方向および厚み方向に収縮がおこり、前記
収縮にバラツキが生じ、寸法精度を確保することができ
ないため、多ピン化及び微細化が困難であるという課題
もあった。

【０００８】本発明はこのような課題に鑑み発明された
ものであって、熱伝導性を高めることができ、しかも寸
法精度を向上させることができるセラミックス多層基板
及びその製造方法を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係るセラミックス多層基板は、アルミナ積層
基板の上下面に窒化物または炭化物からなる薄い焼結層
が形成されて高熱伝導率を有することを特徴としてい
る。

【００１０】また、本発明に係るセラミックス多層基板
の製造方法は、アルミナグリーンシートを積層し、該ア
ルミナグリーンシートの上下面に窒化物または炭化物の
グリーンシートを積層するかまたはペースト印刷を行な
い、この後圧力を加えて還元雰囲気中で焼結させること
を特徴としている。

【００１１】

【作用】上記した構成によれば、アルミナ積層基板の上
下面に窒化物または炭化物からなる薄い焼結層が形成さ
れており、前記窒化物または炭化物は高い熱伝導率を有
することから、前記セラミックス多層基板自体も高熱伝
導率を有することとなる。

【００１２】また、本発明に係る上記セラミックス多層
基板の製造方法は、アルミナグリーンシートを積層し、
該アルミナグリーンシートの上下面に窒化物または炭化
物のグリーンシートを積層するかまたはペースト印刷を
行ない、この後圧力を加えて還元雰囲気中で焼結させて
おり、前記焼結の際の焼成温度をアルミナグリーンシー
トに合わせて設定することにより、前記窒化物または炭
化物のグリーンシートの積層体の焼結温度は前記アルミ
ナグリーンシートの焼結温度よりも高いことから、前記
アルミナグリーンシートは焼結するが、前記窒化物また
は炭化物のグリーンシートの積層体は焼結せず、ほとん
どは前記アルミナグリーンシートの上下面に残らず、除
去される。しかしながら、前記アルミナグリーンシート
の上下面には完全に前記窒化物または炭化物の積層体が
残留しないわけでなく、１０〜１００μｍ程度の前記積
層体が残留し、該残留物が前記アルミナグリーンシート
に含まれる焼結助剤と反応し、前記残留物は前記アルミ
ナグリーンシートの上下面に焼結する。前記残留物であ
る前記窒化物または炭化物は熱伝導率が高いので、前記
残留物の焼結層で被覆されたセラミックス多層基板も高
い熱伝導率を有することとなる。また前記アルミナグリ
ーンシートの上面にはタングステン、モリブデンなどか
らなる配線が施されるが、前記配線と窒化物または炭化
物とは反応することがないので、前記配線上には窒化物
または炭化物からなる薄い焼結層が形成されることはな
い。

【００１３】また、前記アルミナグリーンシートの上下
面に窒化物または炭化物のグリーンシートを積層するか
またはペースト印刷したものを焼結する際に圧力を加え
ており、この圧力は前記窒化物または炭化物を介して前
記アルミナグリーンシートに加えられるので、前記圧力
を前記アルミナグリーンシートに均等に加えることが可
能となる。このことから、前記アルミナグリーンシート
の焼結体には、縦方向及び横方向への収縮が起こらず、
厚み方向に対してのみ収縮し、縦及び横方向の寸法精度
を向上させることが可能となる。

【００１４】

【実施例及び比較例】以下、本発明に係るセラミックス
多層基板及びその製造方法の実施例及び比較例について
説明する。図１は本発明に係るセラミックス多層基板を
示す模式的断面図である。図中１２ｂはアルミナ積層基
板を示しており、アルミナ積層基板１２ｂの上下面には
それぞれ窒化物または炭化物からなる薄い焼結層１１
ｃ、１１ｄが形成され、これらアルミナ積層基板１２ｂ
及び薄い焼結層１１ｃ、１１ｄからセラミックス多層基
板が形成されている。

【００１５】次に実施例に係るセラミックス多層基板の
製造方法について説明する。まず、アルミナ粉末１００
重量部に対し、焼結助剤を１０〜２０重量部添加し、さ
らに水を加えてボールミルで２４時間粉砕混合し、乾燥
させる。その後解砕し、ブチラール樹脂を５〜２０重量
部と、可塑剤（ＤＢＰ、ＤＯＰなど）を２〜１０重量部
と、溶剤（キシレン）を１５〜４０重量部添加し、ボー
ルミルで混合して、スラリーとする。その後スラリーの
脱泡を行ないドクターブレード法を用いてこのスラリー
をテープ成形し、この後、６０℃〜１２０℃の温度範囲
で乾燥させてアルミナグリーンシートを作製する。その
後前記アルミナグリーンシートに金型を用いてスルホー
ルを形成し、アルミナグリーンシートの表層にタングス
テンまたはモリブデンを含んだペーストを用いてペース
ト印刷を行なうことにより配線を施し、乾燥させる。次
に、アルミナグリーンシートを積層して熱プレスを行な
い、アルミナグリーンシート積層体を作製する。

【００１６】次に前記アルミナグリーンシート積層体の
上下面に接合させる窒化物または炭化物からなるグリー
ンシートの製造について述べる。まず窒化物または炭化
物の粉末１００重量部に対し、アクリル樹脂を５〜２０
重量部と、可塑剤（ＤＢＰ、ＤＯＰなど）を２〜１０重
量部と、溶剤（キシレン）を１５〜４０重量部添加し、
ボールミルで混合して、スラリーとする。その後、スラ
リーの脱泡を行ない、ドクターブレード法を用いてこの
スラリーをテープ成形し、グリーンシートを作製する。
この後の工程を図２に基づいて詳しく説明する。アルミ
ナグリーンシート積層体１２ａの上下面に窒化物または
炭化物からなるグリーンシート１１ａ、１１ｂを積層
し、窒化物または炭化物からなるグリーンシート１１ａ
の上面にはＭｏまたはＷなどからなる金型１０ａを、グ
リーンシート１１ｂの下面にはＭｏまたはＷなどからな
る金型１０ｂを配置する。その後、金型１０ａの上方か
ら４０〜１５０Ｋｇ／ｃｍ² の圧力を加え、４０〜１２
０℃の熱プレスを行なう。次に、前記圧力を加えた状態
で還元焼成を行なう（図２（ａ））。該還元焼成によ
り、アルミナグリーンシート積層体１２ａは焼結し、ア
ルミナ積層基板１２ｂとなり、アルミナ積層基板１２ｂ
の上下面には窒化物または炭化物からなる薄い焼結層１
１ｃ、１１ｄが１０〜１００μｍの厚みで形成される。
これらアルミナ積層基板１２ｂと薄い焼結層１１ｃ、１
１ｄとからセラミックス多層基板１３が形成される。ま
た焼結されなかった窒化物または炭化物からなるグリー
ンシート１１ａ，１１ｂの残存物質は除去する（図２
（ｂ））。

【００１７】図３は本実施例に係るセラミックス多層基
板１３と比較例に係るセラミックス基板における熱伝導
率と、窒化物または炭化物からなる薄い焼結層１１ｃ，
１１ｄの厚みとの関係を示すグラフであり、比較例のセ
ラミックス多層基板には焼結層１１ｃ，１１ｄが形成さ
れていないので熱伝導率が低く、実施例のものにはセラ
ミックス多層基板１３の上下面に焼結層１１ｃ，１１ｄ
が形成されており、熱伝導率が高くなっていることがわ
かる。上記したように、本実施例に係るセラミック多層
基板１３にはアルミナ積層基板１２ｂの上下面に熱伝導
率の高い窒化物または炭化物からなる薄い焼結層１１
ｃ、１１ｄが形成されているので、熱伝導率が向上す
る。またアルミナグリーンシート積層体１２ａの上面に
はタングステン、モリブデンなどからなる配線が施され
るが、前記配線と窒化物または炭化物とは反応すること
がないので、前記配線上には窒化物または炭化物からな
る薄い焼結層１１ｃ，１１ｄが形成されることはない。
さらに（図１（ａ））の工程において４０〜１５０Ｋｇ
／ｃｍ² の圧力を加えるため、この圧力は前記窒化物ま
たは炭化物からなるグリーンシート１１ａ，１１ｂを介
してアルミナグリーンシート積層体１２ａに加えられ、
前記圧力をアルミナグリーンシート積層体１２ａに均等
に加えることができる。このことから、アルミナグリー
ンシート積層体１２ａ焼結後のアルミナ積層基板１２ｂ
は、縦方向及び横方向への収縮が起こらず、厚み方向に
対してのみの収縮に抑えられ、縦及び横方向の寸法精度
を向上させることができる。

【００１８】なお、アルミナグリーンシート積層体１２
ａの上下面にはグリーンシート１１ａ，１１ｂの積層に
代えて窒化物または炭化物のペーストを印刷してもよ
い。

【００１９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係るセラミ
ックス多層基板にあっては、アルミナ積層基板の上下面
に窒化物または炭化物からなる薄い焼結層が形成されて
おり、前記窒化物または炭化物は高い熱伝導率を有する
ことから、前記セラミックス多層基板自体にも高熱伝導
率を付与することができる。

【００２０】また、本発明に係る上記セラミックス多層
基板の製造方法は、アルミナグリーンシートを積層し、
該アルミナグリーンシートの上下面に窒化物または炭化
物のグリーンシートを積層するかまたはペースト印刷を
行ない、この後圧力を加えて還元雰囲気中で焼結させて
いるので、前記アルミナグリーンシートの焼結体の上下
面には前記窒化物または炭化物の焼結体が１０〜１００
μｍ程度形成されることとなり、前記窒化物または炭化
物の焼結体の熱伝導率が高いため、セラミックス多層基
板にも高い熱伝導率を付与することができる。

【００２１】また、前記アルミナグリーンシートの上下
面に窒化物または炭化物のグリーンシートを積層するか
またはペースト印刷したものを焼結する際に圧力を加え
ており、この圧力は前記窒化物または炭化物を介して前
記アルミナグリーンシートに加えられるので、前記圧力
を前記アルミナグリーンシートに均等に加えることがで
きる。このことから、前記アルミナグリーンシートの焼
結体は、縦方向及び横方向への収縮が起こらず、厚み方
向に対してのみの収縮に抑えられ、縦及び横方向の寸法
精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るセラミックス多層基板の実施例を
示す模式的断面図である。

【図２】本発明に係るセラミックス多層基板の製造方法
の実施例における工程を示しており、（ａ）はアルミナ
グリーンシート積層体の焼成前の状態を示す模式的断面
図、（ｂ）はアルミナグリーンシート積層体の焼成後の
状態を示した模式的断面図である。

【図３】実施例に係るセラミックス多層基板と比較例に
係るセラミックス多層配線基板における熱伝導率と薄い
焼結体厚みとの関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１２ａ アルミナグリーンシートの積層体 １２ｂ アルミナ積層基板 １１ａ、１１ｂ 窒化物または炭化物のグリーンシート １１ｃ、１１ｄ 薄い焼結層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルミナ積層基板の上下面に窒化物または
   炭化物からなる薄い焼結層が形成されて高熱伝導率を有
   することを特徴とするセラミックス多層基板。
2. 【請求項２】アルミナグリーンシートを積層し、該アル
   ミナグリーンシートの上下面に窒化物または炭化物のグ
   リーンシートを積層するかまたはペースト印刷を行な
   い、この後圧力を加えて還元雰囲気中で焼結させる請求
   項１記載のセラミックス多層基板の製造方法。