JPS60200856A - 絶縁ペ−ストの製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）発明の技術分野 本発明は空孔率を減少し、また焼結温度を低下させたセ
ラミック基板の製造方法に関する。

（ｂ）技術の背景 情報処理の高速度化と大容量化に対応して半導体素子は
改良され、また実装法についても改良が進められている
。

すなわち半導体の単位素子を形成する導体パターン幅は
１μｍ程度にまで縮小されて小型化すると共に、集積度
が増加してＶＬＳ　Ｉが実用化されつつある。

また半導体素子のプリント配線基板への実装方法も従来
はシュアルインラインパッケージなど、樹脂あるいはセ
ラミックなどで外装したハーメチックシール構造が用い
られ、プリント配線基板に直接装着する方法が採られて
いたが、高密度実装が進むに従ってセラミックなどで構
成される多層配線基板にチップの形で多数個が装着され
、これを取替え単位としてプリント配線基板に装着する
実装方法が採られようとしている。

本発明は半導体チップの装着用として使用される多層配
線基板の製造に用いる絶縁ペーストの製造方法に関する
ものである。

（Ｃ）従来技術と問題点 多層配線基板は本発明に係る半導体チップ（以下略して
チップ）装着用の他、厚膜ＩＣ，ｉ膜ＩＣ用として広く
使われている。

ここで従来はアルミナ（ＡＩ：Ｌ０３）を主構成材とし
、モリブデン・マンガン（Ｍｏ　・Ｍｎ）やりングステ
ン・マンガン（Ｗ−Ｍｎ　）などが配線パターン材料と
して使用されている。

このように導体材料として特殊の金属が使用される理由
はアルミナの融点が２０５０℃と高く、従って焼結温度
として千数百℃が必要であり、そのため融点の高くかつ
酸化しにくい金属が必要なことによる。

ここでアルミナは絶縁抵抗が高く、優れた誘電材料では
あるが、ＬＳＩ或いはＶＬＳ　Ｉチップの装着用として
用いる場合には誘電率が高く、また焼結温度が高い点が
問題となる。

すなわち多層配線構造をとり、上下層の配線パターンが
重なるか、或いは交叉する場合には線間容量が存在し、
その大きさは線間距離に反比例し、交叉する面積および
誘電率に正比例すると云う関係がある。

然しなから、アルミナを主構成材とするセラミックは誘
電率が７乃至８と高く、−力信号の周波数は高いので線
間容量により漏話が生じ、特性の低下を生じ易い。

また配線パターンの線幅は益々狭くなり導体抵抗が増加
しつつあるが、そのためにも銅（Ｃｕ　）や金（Ａｕ　
）など導電率の優れた材料の使用が好ましい。然し、こ
れらの材料は融点が低く、焼成温度が１０００℃を温か
に越える場合は使用することは不可能である。

そこでこのような問題点を解決する方法としてアルミナ
と硼珪酸ガラス、或いは結晶化ガラスと硼珪酸ガラスを
主構成材とし、処理温度を下げて銅や金を導体材料とし
て使用する多層配線基板が実用化されつつある。

すなわち硼珪酸ガラスは誘電率が４乃至５と低（、また
ガラスの徐冷点が５００乃至５５０℃と低いことから、
この硼珪酸ガラスをバインダとして用いて多層配線基板
を形成することが試みられている。

すなわち硼珪酸ガラスとアルミナ或いは結晶化ガラスを
混合することにより複合誘電体を形成し、これを基板と
して使用するものであり、この場合誘電率は両者の配合
比により決定される。

このように複合誘電体を形成することにより誘電率は下
り、機械的強度はアルミナあるいは結晶化ガラスにより
決士り、一方基板形成温度は硼珪酸ガラスの軟化点まで
下げることが可能となる。

以上記したように従来の多層配線基板はアルミナを主構
成材とするか或いはアルミナと硼珪酸ガラスを主構成材
とするペーストを使用して絶縁層を形成し、これに導体
ペーストをスクリーン印刷して配線パターンを形成し、
これらを交互に繰り返したのち加熱することにより作ら
れている。

然し絶縁ペーストをスクリーン印刷して絶縁層を作る段
階でアルミナ粉末によってステンレスよりなるスクリー
ンマスクが削られ、このステンレスの粉末が不純物とし
て混入すると云う問題があり、また回路層数が多い場合
、焼成処理を行って得た基板の気孔率が大きいなど改良
すべき問題点がある。

（ｄ）発明の目的 本発明の目的は機械的強度が大で、気孔率が少なく、ス
クリーン印刷に際してメソシュの消耗が少なく且つ低温
焼成が可能な多層配線基板を作るに適した絶縁ペースト
の構成を提供するにある。

（ｅ）発明の構成 本発明の目的はセラミック粉末とガラス粉末とを有機溶
媒により溶解したバインダと混練してペースト状とする
絶縁ペーストの製法として、前記セラミック粉末の表面
をガラス層で被覆して絶縁粒体を形成し、該粒体をバイ
ンダと混練してなることを特徴とする絶縁ペーストの製
造方法により達成することができる。

（ｆ）発明の実施例 本発明はスクリーン印刷に当たってメソシュの削れによ
る汚染があり、また焼成処理した基板の空孔率が高いの
は何れもアルミナ粉末の表面が平滑でなく、鋭角的な突
起や臂開面が露出していることによると気付いた結果な
されたものである。

すなわち従来の誘電体ペーストはアルミナをボールミル
などを用いて１乃至数μｍの大きさに粉砕し、これにエ
チルセルローズなどをバインダとして用い、メチルエチ
ルケトンやテルピネオールなどの溶剤で良く混練してペ
ースト状としたものである。

ここでアルミナは硬度がスクリーンメツシュを構成する
ステンレス鋼よりも高いためスクリーン印刷するに当た
って角があればこれによりメソシュが削られ、また粉砕
したままのアルミナ粒子は表面が荒れており、アルミナ
とバインダと溶剤とを混練して一定の粘度のペーストと
するためにはアルミナの表面積が広いためにより多くの
バインダと溶剤を必要とする。

然し、このバインダと溶剤は焼結の過程で分解して蒸発
するため、バインダと溶剤特にバインダの含有量が多く
なるほど気孔率が多く、また残留炭素の多い基板ができ
易（なる。

そこで本発明は粉砕したアルミナ徽粉末の表面に硼珪酸
ガラスを被覆して平滑にし、これを用いることにより、
バインダの使用量を減らし、また焼結自体がより低温で
且つ完全におこなわれるようにしたものである。

ここでアルミナ粉末への硼珪酸ガラスの被覆法は良く粉
砕したアルミナ粉末を溶融したガラス融液中に入れて攪
拌し徐冷したものを粉砕して作ってもよいが、アルミナ
と溶融ガラスとの混合物を高速回転させて微少口から噴
出させるアトマイズ法を用いてもよく、またアルミナ粉
末とガラス粉末との混合物を放電アーク中を通過させる
プラズマ溶射で作っても良い。

このようにアルミナの表面が硼珪酸ガラスで覆われたも
のを使用して絶縁ペーストを形成すると、表面が平滑な
ためバインダと溶剤の量が少なくて所定の粘度を持たせ
ることができ、また基板焼成もガラス粉末単独の場合と
類似した状態となり従って焼成温度を下げることができ
る。

なお、この絶縁ペーストを使用すれば厚膜多層配線基板
は勿論、グリーンシートを積層して作る多層配線基板に
も有効である。

実施例 アルミナとガラスとを使用して焼成温度を降下させた基
板の形成法として、アルミナの含有量は６０乃至８０重
量％、硼珪酸ガラスは１０乃至２０Ｍ量％。

エチルセルローズの含有量は５乃至ＩＯ重量％程度が従
来使用されていたの組成比であり、このような条件で絶
縁ペーストが構成されていた。

そしてこの絶縁ペーストを使用してスクリーン印刷を行
い、９００乃至９５０℃の温度で１０乃至２０分に互っ
て焼成して基板が作られていた。

然し、本発明に係る硼珪酸ガラスを被覆したアルミナを
使用するとバインダとして使用するエチルセルローズの
添加量は５％程度でペーストを形成することができ、焼
成温度８５０℃、焼成時間１゜乃至２０分の処理で気孔
率および残留炭素量の少ない基板を作ることができる。

（ｇ）発明の効果 本発明はＬＳＩなどの半導体チップを装着する多層配線
基板は配線パターンが微少となり、また漏話を減らすた
め低誘電率材料が使用されて基板が形成されているが、
この特性を改良するものであり、本発明の実施により、
空孔率が少なく、且つ焼成温度を従来より下げて絶縁基
板を作ることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. セラミック粉末とガラス粉末とを有機溶媒により溶解し
   たバインダと混練してペースト伏とする絶縁ペーストの
   製法として、前記セラミック粉末の表面をガラス層で被
   覆して絶縁粒体を形成し、該粒体をバインダと混練して
   なることを特徴とする絶縁ペーストの製造方法。