JPH0666532B2 - ガラス―セラミックス複合基板の製造方法 - Google Patents
ガラス―セラミックス複合基板の製造方法Info
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- JPH0666532B2 JPH0666532B2 JP59070373A JP7037384A JPH0666532B2 JP H0666532 B2 JPH0666532 B2 JP H0666532B2 JP 59070373 A JP59070373 A JP 59070373A JP 7037384 A JP7037384 A JP 7037384A JP H0666532 B2 JPH0666532 B2 JP H0666532B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- alkoxide
- substrate
- forming
- ceramic
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （ａ）発明の技術分野 本発明はセラミック粒子とガラスとが均一に分散した配
線基板の製造方法に関する。
線基板の製造方法に関する。
（ｂ）技術の背景 情報処理の高速化と大容量化を達成するため、電算機に
使用されているIC,LSIなどの半導体素子は集積度が増す
と共にこれを構成する単位素子は益々小型化されつつあ
る。
使用されているIC,LSIなどの半導体素子は集積度が増す
と共にこれを構成する単位素子は益々小型化されつつあ
る。
例えば集積度を増す方法としてVLSIが実用化され、また
半導体素子へのパッシベーション法の改良により、従来
のハーメチック外装に代わって複数個の半導体チップを
そのまゝ耐熱性基板に装着し、これを取替え単位として
プリント配線基板に装着する実装法が採られようとして
いる。
半導体素子へのパッシベーション法の改良により、従来
のハーメチック外装に代わって複数個の半導体チップを
そのまゝ耐熱性基板に装着し、これを取替え単位として
プリント配線基板に装着する実装法が採られようとして
いる。
またLSIなどを構成する単位素子は益々小型化し、単位
素子間を結ぶ配線パターンを例にとれば約100μｍ幅に
まで縮小されつつある。
素子間を結ぶ配線パターンを例にとれば約100μｍ幅に
まで縮小されつつある。
このように半導体素子の集積度が増し小型化が進むのに
対応し、これらの半導体素子を装着する耐熱性基板の性
能も向上が必要である。
対応し、これらの半導体素子を装着する耐熱性基板の性
能も向上が必要である。
（ｃ）従来技術と問題点 複数個のIC,LSIなどの半導体素子を装着する配線基板は
半導体素子の端子数が多いことから多層配線基板が使わ
れており、この層数は装着する素子の集積度と素子数に
比例して増加している。
半導体素子の端子数が多いことから多層配線基板が使わ
れており、この層数は装着する素子の集積度と素子数に
比例して増加している。
一方多層配線基板において、配線パターンが施されてい
る各層の厚さは構成する層数に反比例して減少する傾向
にある。
る各層の厚さは構成する層数に反比例して減少する傾向
にある。
さて、従来より半導体チップを装着する基板としてはア
ルミナを構成材料とする多層配線基板が使用されてき
た。
ルミナを構成材料とする多層配線基板が使用されてき
た。
この理由は絶縁抵抗が高く且つ耐熱性が優れていること
による。
による。
然し、このようなアルミナ基板は多層として用いる場合
は単層と違い色々な問題点がある。
は単層と違い色々な問題点がある。
すなわちアルミナの焼結温度は千数百℃と極めて高く、
そのため多層配線パターンを形成する金属材料として電
気伝導度の高い金（Au,融点1064℃）や銅（Cu,融点1083
℃）などを使用することができない。
そのため多層配線パターンを形成する金属材料として電
気伝導度の高い金（Au,融点1064℃）や銅（Cu,融点1083
℃）などを使用することができない。
そこで融点が高く、また酸化し難い金属材料としてモリ
ブデン（Mo），タングステン（Ｗ）などの高融点金属が
用いられている。
ブデン（Mo），タングステン（Ｗ）などの高融点金属が
用いられている。
然し先に記したように配線パターン幅が100μｍ程度に
まで縮小されてくると導体抵抗が問題となり、より低い
値を持つ導体材料の使用が必要となる。
まで縮小されてくると導体抵抗が問題となり、より低い
値を持つ導体材料の使用が必要となる。
次ぎに多層配線基板の層数が増し、従って配線パターン
間の間隔が狭くなり、また上下のパターンが交叉するか
或いは平行に走る場合は静電容量の増大による漏話が問
題となる。
間の間隔が狭くなり、また上下のパターンが交叉するか
或いは平行に走る場合は静電容量の増大による漏話が問
題となる。
すなわち静電容量値は対向する電極面積の大きさと誘電
材料の誘電率に比例し、電極間距離に反比例する関係が
ある。
材料の誘電率に比例し、電極間距離に反比例する関係が
ある。
それゆえに多層基板を構成する単位層の厚さが減少する
に従って静電容量は増しており、信号の周波数が高いこ
とゝ相待って漏話量が増し、そのため信号の高速伝播が
困難となる。
に従って静電容量は増しており、信号の周波数が高いこ
とゝ相待って漏話量が増し、そのため信号の高速伝播が
困難となる。
このような問題を解決するには低誘電率で、焼成温度が
低く、且つ絶縁抵抗が高い材料で基板を形成すればよ
い。
低く、且つ絶縁抵抗が高い材料で基板を形成すればよ
い。
そこでこの目的に沿うものとして結晶化ガラス基板，セ
ラミックを分散したガラス基板などについて研究が進め
られている。
ラミックを分散したガラス基板などについて研究が進め
られている。
例えば硼珪酸ガラスの誘電率は4.1乃至６とアルミナの
７に比べて低く、一方軟化温度は600乃至800℃とアルミ
ナやマグネシアなどのセラミックに比べると遥かに低
い。
７に比べて低く、一方軟化温度は600乃至800℃とアルミ
ナやマグネシアなどのセラミックに比べると遥かに低
い。
そこで結晶化ガラスを使用して機械的強度を向上すると
共にガラス組成を選定して焼成温度を約1000℃とするも
の、アルミナなどのセラミックをガラス基板に混入して
機械的強度を向上したものなどが研究されている。
共にガラス組成を選定して焼成温度を約1000℃とするも
の、アルミナなどのセラミックをガラス基板に混入して
機械的強度を向上したものなどが研究されている。
然し低誘電率で焼成温度が適当であり、機械的強度が優
れ且つ表面荒さが少ないなど多層配線基板に適した基板
は未だ実用化されるに至っていない。
れ且つ表面荒さが少ないなど多層配線基板に適した基板
は未だ実用化されるに至っていない。
（ｄ）発明の目的 本発明の目的は半導体素子を高密度実装するに適した基
板としてセラミックが均一に分散されており、且つ焼成
を低温で行うことが可能なガラスセラミック基板の製造
方法を提供するにある。
板としてセラミックが均一に分散されており、且つ焼成
を低温で行うことが可能なガラスセラミック基板の製造
方法を提供するにある。
（ｅ）発明の構成 本発明の目的は硼素アルコキシドと硅素アルコキシドと
の混合液にセラミック粉末を添加し、懸濁させた状態で
アルコキシド法を用いて加水分解を行い、セラミック粉
末の表面が硼珪酸ガラスに対応する組成比の酸化物ゲル
により覆われた泥漿状の沈澱物を形成する工程と、泥漿
状の沈澱物を板状に成型し水分と溶剤とを除去してグリ
ーンシートを作り、このグリーンシートに配線パターン
を印刷して単位層を形成する工程と、 単位層上にガラスペーストを印刷した後、積層して一体
化する工程と、 積層体を焼成してガラスセラミック多層基板を形成する
工程と、 からなることを特徴としてガラスセラミック複合基板の
製造方法を構成することにより解決することができる。
の混合液にセラミック粉末を添加し、懸濁させた状態で
アルコキシド法を用いて加水分解を行い、セラミック粉
末の表面が硼珪酸ガラスに対応する組成比の酸化物ゲル
により覆われた泥漿状の沈澱物を形成する工程と、泥漿
状の沈澱物を板状に成型し水分と溶剤とを除去してグリ
ーンシートを作り、このグリーンシートに配線パターン
を印刷して単位層を形成する工程と、 単位層上にガラスペーストを印刷した後、積層して一体
化する工程と、 積層体を焼成してガラスセラミック多層基板を形成する
工程と、 からなることを特徴としてガラスセラミック複合基板の
製造方法を構成することにより解決することができる。
（ｆ）発明の実施例 本発明は機械的強度が優れ且つ低誘電率を示す基板とし
てアルミナなどの微粉末を低誘電率を示すガラス中に均
一に分散したものを使用するもので、この方法として金
属アルコキシドの加水分解反応と縮合反応により作った
酸化物ゲルを使用する。
てアルミナなどの微粉末を低誘電率を示すガラス中に均
一に分散したものを使用するもので、この方法として金
属アルコキシドの加水分解反応と縮合反応により作った
酸化物ゲルを使用する。
従来ガラスとは珪酸塩ガラスを指し、網目構造を形成す
る珪酸基と硼素，燐などの酸化物の基とが共重合して安
定化したもので、ガラス転移点を持ち非晶質構造をとる
ものを指す。
る珪酸基と硼素，燐などの酸化物の基とが共重合して安
定化したもので、ガラス転移点を持ち非晶質構造をとる
ものを指す。
また網目構造をとる重合珪酸基の中にナトリウム，カリ
ウムなどのアルカリイオンやカルシウム，マグネシウム
などのアルカリ土類イオンが点々と入って安定化した構
造のものもある。
ウムなどのアルカリイオンやカルシウム，マグネシウム
などのアルカリ土類イオンが点々と入って安定化した構
造のものもある。
然し本目的に叶う基板材料は誘電率が低く、絶縁抵抗が
高く，イオン伝導などを生じない材料に限定されてお
り、軟化温度が1000℃以下で目的に沿う材料として硼珪
酸ガラスがある。
高く，イオン伝導などを生じない材料に限定されてお
り、軟化温度が1000℃以下で目的に沿う材料として硼珪
酸ガラスがある。
さて従来のガラスを作る方法は上記のような酸化物を混
合して融解し、その融液を急冷してガラスが形成されて
いる。
合して融解し、その融液を急冷してガラスが形成されて
いる。
然しこの方法とは別に室温付近の溶液反応で非晶質構造
のゲルを作り、これを加熱してガラスを製造する方法が
開発されておりその方法は金属−酸素結合を持つ金属ア
ルコキシドを溶液内で加水分解して重合させ酸化物網目
構造をもつゲルを作る方法である。
のゲルを作り、これを加熱してガラスを製造する方法が
開発されておりその方法は金属−酸素結合を持つ金属ア
ルコキシドを溶液内で加水分解して重合させ酸化物網目
構造をもつゲルを作る方法である。
すなわち化学式でＭ（OR）ｎ但し、Ｍは金属,Rはアルキ
ル基、ｎはＭの価数に依存、で表される金属アルコキシ
ド溶液を加水分解するとＭ−Ｏ−Ｍ結合をもつ化合物が
でき、更に反応を進めると重合してゲルとなる。
ル基、ｎはＭの価数に依存、で表される金属アルコキシ
ド溶液を加水分解するとＭ−Ｏ−Ｍ結合をもつ化合物が
でき、更に反応を進めると重合してゲルとなる。
次ぎにこのゲルは対応するガラス転移温度で加熱するこ
とによりガラスとなる。
とによりガラスとなる。
硼珪酸ガラスを作る具体例について言えば、硼素のアル
コキシドＢ（OC２Ｈ５ ）３溶液と珪素のアルコキシドS
i（OC２ Ｈ５ ）４溶液とを混合して加水分解すればよ
いが、通常触媒として塩酸（HCl）かアンモニア（NH４
OH）の添加が行なわれており、また反応の緩和剤および
粘度調整剤としてアルコール（Ｃ２Ｈ５OH）を加えるこ
とも行われている。
コキシドＢ（OC２Ｈ５ ）３溶液と珪素のアルコキシドS
i（OC２ Ｈ５ ）４溶液とを混合して加水分解すればよ
いが、通常触媒として塩酸（HCl）かアンモニア（NH４
OH）の添加が行なわれており、また反応の緩和剤および
粘度調整剤としてアルコール（Ｃ２Ｈ５OH）を加えるこ
とも行われている。
ここで金属アルコキシドの種類が異なる場合加水分解速
度は必ずしも一定ではないが、この例の場合のように近
似する場合は Ｂ−Ｏ−Si−Ｏ の結合をもつゲルができ、これをガラス転移点付近の温
度で加熱することによつてガラスとすることができ、こ
のようにして作ったものは溶融法で作ったものと熱膨張
係数，密度などの物理的特性が一致することが知られて
いる。
度は必ずしも一定ではないが、この例の場合のように近
似する場合は Ｂ−Ｏ−Si−Ｏ の結合をもつゲルができ、これをガラス転移点付近の温
度で加熱することによつてガラスとすることができ、こ
のようにして作ったものは溶融法で作ったものと熱膨張
係数，密度などの物理的特性が一致することが知られて
いる。
本発明はこのようにして作られたゲル状の酸化物の粒径
は１μｍ以下と極めて小さく、且つガラス組成比に均一
に混合されており、従って従来の酸化物粉末を混合した
ものと比較して遥かに低温の焼成で均一の組成を持つガ
ラスができる点に着目した。そして複数種のアルコキシ
ド混合溶液を加水分解させ縮合反応を起こさせる際にア
ルミナなどのセラミック粉末を一緒に混入しておくこと
により、ガラス組成比の酸化物に覆われたセラミックス
の泥しょうを得るものである。
は１μｍ以下と極めて小さく、且つガラス組成比に均一
に混合されており、従って従来の酸化物粉末を混合した
ものと比較して遥かに低温の焼成で均一の組成を持つガ
ラスができる点に着目した。そして複数種のアルコキシ
ド混合溶液を加水分解させ縮合反応を起こさせる際にア
ルミナなどのセラミック粉末を一緒に混入しておくこと
により、ガラス組成比の酸化物に覆われたセラミックス
の泥しょうを得るものである。
このように処理したセラミックスの泥しょうは基板状に
成型し100乃至200℃で加圧成型して水分と溶剤を蒸発さ
せたのち、Au或いはCu導体ペーストを用いて配線パター
ンの形成を行って単位層の形成が終わる。
成型し100乃至200℃で加圧成型して水分と溶剤を蒸発さ
せたのち、Au或いはCu導体ペーストを用いて配線パター
ンの形成を行って単位層の形成が終わる。
次ぎにこのようにして作った複数個の単位層はガラスペ
ーストをバインダとし、スクリーン印刷法で薄く塗布
し、正確に位置合わせし、加圧して一体化したのち焼成
することによりセラミック粉末が均一に分散したガラス
多層基板を得ることができる。
ーストをバインダとし、スクリーン印刷法で薄く塗布
し、正確に位置合わせし、加圧して一体化したのち焼成
することによりセラミック粉末が均一に分散したガラス
多層基板を得ることができる。
以下実施例について説明する。
セラミックスとして粒径数μｍに粉砕したアルミナを使
用し、一方ガラスとしては硼珪酸ガラスを使用し、これ
は硼素と珪素のアルコキシドすなわちＢ（OC２Ｈ５ ）
３Si（OC２Ｈ５ ）４とを重量比が2:5に混合し塩酸を触
媒として加水分解を行いBOとSiOで被覆されたアルミナ
を作った。
用し、一方ガラスとしては硼珪酸ガラスを使用し、これ
は硼素と珪素のアルコキシドすなわちＢ（OC２Ｈ５ ）
３Si（OC２Ｈ５ ）４とを重量比が2:5に混合し塩酸を触
媒として加水分解を行いBOとSiOで被覆されたアルミナ
を作った。
ここでアルミナと酸化物との重量比率は約1:1とした。
このようにして得た泥しょう状のアルミナは成型し易く
なるまで反応を進行させ、次ぎにこれを加熱して溶剤を
蒸発させ、次ぎに成型型に入れ150℃で20MPaの圧力で成
型してシートを作り、Auペーストを用いて配線パターン
を作り、かかるシートの表面にガラスペーストを印刷し
た後、先と同じ圧力で加圧し一体化した後、900℃で２
時間焼成することにより多層基板を得ることができる。
なるまで反応を進行させ、次ぎにこれを加熱して溶剤を
蒸発させ、次ぎに成型型に入れ150℃で20MPaの圧力で成
型してシートを作り、Auペーストを用いて配線パターン
を作り、かかるシートの表面にガラスペーストを印刷し
た後、先と同じ圧力で加圧し一体化した後、900℃で２
時間焼成することにより多層基板を得ることができる。
なお、かかる基板の複合誘電率は5.5また表面粗度は４
μｍであった。
μｍであった。
（ｇ）発明の効果 本発明は誘電率が低く、焼成温度が低く、機械的強度が
優れた多層基板を実用化する目的でなされたもので、本
発明の実施によりアルミナなどセラミック粉末の均一分
散が可能となり、またガラス成分比の酸化物微粉末が均
一に分散しているため焼成温度が低いにも拘わらず高温
で溶融したのと同じガラスを得ることができる。
優れた多層基板を実用化する目的でなされたもので、本
発明の実施によりアルミナなどセラミック粉末の均一分
散が可能となり、またガラス成分比の酸化物微粉末が均
一に分散しているため焼成温度が低いにも拘わらず高温
で溶融したのと同じガラスを得ることができる。
以上のように本発明の実施により、金，銅など誘電率の
良い材料で配線パターンを作ることが出来るとともに電
気的および機械的性質の優れた基板を作ることが可能と
なる。
良い材料で配線パターンを作ることが出来るとともに電
気的および機械的性質の優れた基板を作ることが可能と
なる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０３Ｃ 8/02 14/00 Ｈ０１Ｂ 3/02 Ａ 9059−5Ｇ (72)発明者 丹羽 紘一 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭49−37910（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−26966（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−175724（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】硼素アルコキシドと硅素アルコキシドとの
混合液にセラミック粉末を添加し、懸濁させた状態でア
ルコキシド法を用いて加水分解を行い、セラミック粉末
の表面が硼硅酸ガラスに対応する組成比の酸化物ゲルに
より覆われた泥漿状の沈澱物を形成する工程と、 該泥漿状の沈澱物を板状に成型し水分と溶剤とを除去し
てグリーンシートを作り、該グリーンシートに配線パタ
ーンを印刷して単位層を形成する工程と、 該単位層上にガラスペーストを印刷した後、積層して加
圧し、一体化する工程と、 該積層体を配線パターンを形成する金属粉末の融点より
低い温度で焼成し、ガラスとセラミックスの複合体より
なるガラスセラミックス多層回路基板を形成する工程
と、 からなることを特徴とするガラス−セラミックス複合基
板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59070373A JPH0666532B2 (ja) | 1984-04-09 | 1984-04-09 | ガラス―セラミックス複合基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59070373A JPH0666532B2 (ja) | 1984-04-09 | 1984-04-09 | ガラス―セラミックス複合基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60215569A JPS60215569A (ja) | 1985-10-28 |
| JPH0666532B2 true JPH0666532B2 (ja) | 1994-08-24 |
Family
ID=13429571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59070373A Expired - Lifetime JPH0666532B2 (ja) | 1984-04-09 | 1984-04-09 | ガラス―セラミックス複合基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0666532B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0774104B2 (ja) * | 1986-06-09 | 1995-08-09 | 株式会社東芝 | 多機能セラミックの製造方法 |
| JPH02283653A (ja) * | 1989-04-21 | 1990-11-21 | Matsushita Electric Works Ltd | 粉末焼結品の製造方法および着色方法 |
| DE3915496C1 (ja) * | 1989-05-12 | 1990-11-15 | Bayer Ag, 5090 Leverkusen, De | |
| US5352481A (en) * | 1992-05-29 | 1994-10-04 | Hughes Aircraft Company | Process for forming particles having a uniform size distribution |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4937910A (ja) * | 1972-08-14 | 1974-04-09 | ||
| JPS6052083B2 (ja) * | 1981-04-23 | 1985-11-18 | 日本碍子株式会社 | 高純度セラミツク粉末の製造法 |
| JPS5926966A (ja) * | 1982-07-31 | 1984-02-13 | 三菱鉱業セメント株式会社 | セラミツクスグリ−ン成形体の製造方法 |
-
1984
- 1984-04-09 JP JP59070373A patent/JPH0666532B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60215569A (ja) | 1985-10-28 |
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