JPS6347955A - 電子部品用積層基板 - 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】 利用産業分野 この発明は、各種の電子部品を装着するための絶縁膜を
有する積層基板に係り、特に、基板上に載置するシリコ
ン半導体との熱膨脹係数差が少な（、耐熱強度がすぐれ
、かつ製造が容易なハイブリッＬＩＣ用の積層基板に関
する。

背景技術 ハイブリットＩＣを装着、積載するための基板として、
従来、エポキシ樹脂板をガラス繊維にて補強してなる基
板上に、Ｃｕ板を被着した積層構造の所謂、銅張りガラ
スエポキシ基板が良く知られている。

また、アルミナ系基板あるいは４０％Ｎｉ　　Ｆｅ合金
板、Ｃｕ合金板等の封着合金板上に、樹脂からなる絶縁
膜を被覆した積層構造の所謂、高分子絶縁膜形成金属、
阪、さらに、鉄板上にほうろうにて絶縁膜を）し成した
積層構造のほうろう引き鉄基板などが知られている。

前記の銅張りガラスエポキシ基板は、熱伝導及び耐熱性
が低く、載置するシリコン半導体との熟膨脹係数差が大
きいため、割れ発生の問題があり、また、アルミナ系基
板は、熱伝導が悪い上に、耐衝撃に弱い欠点がある。

また、高分子絶縁膜形成金属板は、使用温度である４５
０°Ｃでの耐、ＩｊＪ５性が悪い問題があり、はうろう
引き鉄基板は、装造上、１０００°Ｃ以上の焼成を必要
とし、工程数、コスト的に種々の問題があった。

発明の目的 この発明は、ハイブリットＩＣ用の絶縁膜を有する積層
基板のかかる現状に鑑み、基板上に載置するシリコン半
導体との熱膨張係数差が少なく、耐熱強度がすぐれ、か
つ製造が容易な積層基板を目的としている。

発明の構成と効果 この発明は、４５０°Ｃの使用温度におけるすぐれた耐
熱性、熱伝導性を有し、強度が高く、基板上に載置する
シリコン半導体との熱膨張係数差が少なく、削れ発生が
少なく、かつ製造が容易である絶縁膜を有する積層基板
を目的に、種々検討した結果、Ｃｒ含有の封着合金板の
主面に、熱処理によりＣｒ２Ｏ３を主とする酸化被膜を
形成して、前記酸化被膜上に絶縁膜であるガラス層ある
いはフリット層を設けると、前記封着合金板と絶縁膜と
の密着性が改善され、前記目的が達成されることを知見
し、発明を完成したものである。

すなわち、この発明は、 Ｃｒ含有の封着合金板の少なくとも１主面に、Ｃｒ２Ｏ
３を主とする（凭先酸化被膜を介在させて、高融点ガラ
ス層を被覆したことを特徴とする電子部品用積層基板で
あり、 さらに、 Ｃｒ含有の封着合金板の両生面に、Ｃｒ２Ｏ３を主とす
る優先酸化被膜を介在させて、一主面に高融点ガラス層
を被覆し、他主面にフリット層を被覆したことを特徴と
する電子部品用積層基板である。

発明の図面に基づく開示 第１図ａ、ｂ、ｃはこの発明による積層基板の断面説明
図である。

この発明による積層基板の製造工程を説明すると、例え
ばａ図に示す如く、板厚２ｍｍ以下のＮｉ４０〜５０ｗ
ｔ％−Ｃｒ４〜８ｗｔ％−Ｆｅ合金板、あるいは、Ｃｒ
１５〜３０ｗｔ％−Ｆｅ合金板からなるＣｒ含有の封着
合金基板（１）を、平坦なセラック板で挟み、加圧しな
がら露点１０〜５０℃の湿潤Ｈ２ガス中で、１０００℃
〜１３００°Ｃに加熱して、前記合金基板（１）の一主
面に、膜厚１０μｍ以下、好ましくは１〜５ｐｍ厚みの
Ｃｒ２Ｏ３を主とする優先酸化被膜（２）を形成し、こ
の封着合金基板（１）のｆ発光酸化被膜（２）上に板厚
０．４ｍｍ〜１．０ｍｍの溶融点５５０℃以上の高融点
ガラス板を配置し、高融点ガラス板の溶融温度以上に加
熱、加圧して、封着合金基板（１）上に優先酸化被膜（
２）を介して絶縁膜である高融点ガラス層（３）を被着
した積層基板を得る。

また、ｂ図に示す如く、前記合金基板（１）の両生面に
、Ｃｒ２Ｏ３を主とする優先酸化被膜（２）を形成し、
この封着合金基板（１）の両生面に前記高融点ガラス板
を配置し、高融点ガラス板の溶融温度以上に加熱、加圧
して、付着合金基板（１）両生面上に優先酸化被膜（２
）を介して絶縁膜である高融点ガラス層（３）を被着し
た積層基板を得ることができる。

さらに、Ｃ図に示す如く、１１着金合金板（１）の一主
面にイ憂先酸化波膜（２）を介して高融点ガラス層（３
）を被着した積層基板の他主面に、粒度１００ｍｅｓｈ
〜３００ｍｅｓｈのフリットをスクリーン印刷により被
着させ、乾燥、脱バインダーした後、フリットの軟化点
以上に加熱、溶融させることにより、封着合金基板（１
）上に優先酸化被膜（２）を介して絶縁膜であるフリッ
ト層（４）を被着し、封着合金基板（１）の一主面に高
融点ガラス層（３）を、他主面にはフリット層（４）を
設けた積層基板が得られる。

発明の好ましい実施態様 この発明において、Ｃｒを含有した封着合金基板のＦｅ
−Ｃｒ−Ｎｉ系合金は、Ｎｉが４０％未満では、熟膨脹
係数が小さくなりすぎ、高融点ガラス板との熱膨張係数
差が大きくなり好ましくなく、また、５０％を越えると
、前記の熟膨脹係数差が大きくなりすぎるため、Ｎｉは
４０〜５０％に限定する。

また、Ｃｒは４％未満では、熱処理後に緻密な酸化１漠
が生成されず好ましくなく、また、８％を越えると、前
記の熟膨脹係数差が大きくなりすぎるため、Ｃｒは４〜
８％に限定する。

Ｃは、絶縁膜との反応により生成される発泡防止のため
に、０．０５％以下にする必要がある。

また、封着合金の溶製時の脱酸、表面酸化膜の生成、合
金基板と酸化被膜層との密着性改善のため、前記封着合
金にはＭｎ０．１〜０．５％、５ｉＯ１１〜０．５％、
ＡＩ　０．１〜０．５％のうち少なくとも１種の含有が
好ましく、また、必要に応じて、被膜密着性の改善のた
め、Ｔｉ、　Ｚｒ、　ＲＥ、　ＡＩの少なくとも１種を
０．３％以下含有してもよい。

また、この発明において、Ｃｒを含有した封着合金基板
のＦｅ−Ｃｒ系合金は、Ｃｒは１５％未満では、熱膨張
係数が大きくなりすぎるため好ましくなく、３０％を越
えると合金基板の加工性が劣化するため、Ｃｒは１５〜
３０％に限定する。

Ｃは、絶縁膜との反応により生成される発泡防止のため
に、０．０５％以下にする必要がある。

また、封着合金の溶製時の脱酸効果、表面酸化膜の生成
、合金基板と酸化被膜層との密着性改善のため、Ｍｎ　
０．１〜０．５％、Ｓｉ　Ｏ，１〜０．５％、　ＡＩｏ
、１〜０．５％のうち少なくとも１種の含有が好ましく
、また、必要に応じて、被膜密着性の改善のため、Ｔｉ
、　Ｚｒ、　ＲＥ、　ＡＩの少なくとも１種を０．６％
以下含有してもよい。

この発明において、高融点ガラスは、板厚０．４ｍｍ〜
１．０ｍｍのソーダガラス、ホウ珪酸ガラスなどの高融
点ガラスが好ましく、溶融温度は、フリット層の溶融温
度より５０℃以上高く、かつ５５０℃以上のものが好ま
しい。また、熱膨張係数は、前記合金基板の熱膨張係数
（９０〜１１０　Ｘ　１０−７／’Ｃ）より小さく、か
つ７０　Ｘ　１０−７７’Ｃより大きいものが好ましい
。

また、フリット層としては、粒度１００ｍｅｓｈ〜３０
０ｍｅｓｈのＰｂＯ−Ｂ２Ｏ３系、ＰｂＯ−Ｂ２Ｏ３−
８ｉ０２系、等のガラス粉末が好ましく、溶融温度は、
５００℃以下のものが好ましく、熱膨張係数は、前記合
金基板の熱膨張係数（９０〜１１０　Ｘ　１０−７／’
Ｃ）より小さく、かつ７０　Ｘ　１０−７／℃より大き
いものが好ましい。

前記フリット層を封着合金基板に設ける際、スクリーン
印刷によるフリット膜厚みは最大０．１５ｍｍであり、
厚く絶縁層を設けるには、高融点ガラス層にて形成し、
薄く形成するには７リツト層にて形成するのが好ましい
。

この発明による積層基板において、封着合金基板（Ａ）
と前記基板の一生面に被着した高融点ガラス層（Ｂ）と
の層厚比は、人出＝１０１０．５〜５が好ましく、層厚
比が１０１０．５を超えると、絶縁耐圧が小さくなり、
静電容量が大きくなり好ましくなく、また、層厚比が１
０１５未満では、熱膨張差による熱応力により、そりや
ガラスクラックの発生、また熱伝導低下等の問題を生じ
る。

また、封着合金基板の両生面に高融点ガラス層を設ける
場合の層厚比は、 Ｂ／ＡｆＢ　＝　０．５〜５／１０１０．５〜５が好ま
しい。

また、封着合金基板の一生面に高融点ガラス層、他主面
にフリット層（Ｃ）を設ける場合の層厚比は、Ｂ／Ａ／
Ｃ＝　０．５〜５／１０１０．５〜５が好ましい。Ａ／
Ｃの層厚比が１０１０．５を越えると、絶縁耐圧が小さ
くなり、静電界′俄が大きくなり好ましくなく、また、
層厚比が１０１５未満では、熱膨張差による熱応力によ
り、そりやガラスクラックの発生等及び熱伝導の低下等
の問題を生じるため好ましくない。

実施例 実施例Ｉ ＣＯ，０１ｗｔ％、Ｓｉ　０．２ｗｔ％、Ｍｎ　０．２
ｗｔ％、Ｃｒ　６．０ｗｔ％、Ｎｉ　４２．５ｗｔ％、
ＡＩ、０．２５　ｗｔ％、Ｚｒ　Ｏ，０５ｗｔ％、残部
Ｆｅからなり、熟膨脹係数９５　Ｘ　１０−７℃を有し
輻１００ｍｍＸ板厚１．０ｍｍＸ長さ３００ｍｍ寸法か
らなる封着合金基板の両生面を、アルカリ脱脂により清
浄化した後、前記合金基板を平坦なアルミナ系セラミッ
ク板にて挟み、１０　ｇ／ｃｍ２の加圧力にて、露点４
０℃の湿潤Ｈ２中で１２００℃に加熱し、前記合金基板
表面に、３ｐｍ厚みのＣｒ２Ｏ３を主とする優先酸化被
膜層を形成した。

前記合金基板の一生面の優先酸化被膜層」二に、溶融温
度７６０℃、熱膨張係数８？　Ｘ　１０−７／’Ｃの性
質を有し、幅９５ｍｍＸ板厚０．７ｍｍＸ長さ２８０ｍ
ｍ寸法からなるソーダ系ガラスを載せ、３０　ｇ／ｃｍ
２の加圧力、９００℃の加熱温度にて、加熱、加圧して
接着した。

この積層時の合金基４反と高融点ガラス層との層厚比は
、１０１０．６であった。

得られたこの発明による積層基板について、その耐熱性
、熱膨張率、熱伝導度及び強度を評価した。その結果は
第１表に示すとおりである。

耐熱性、熱膨張率、り（５伝導度及び強度の評価方法は
以下のとうりである。

耐熱性；３０℃×３０分、５００℃×３０分、３０°Ｃ
×３０分のヒートパターンを３回繰り返し、 全体形状の変化及びガラス、フリット にクラック、欠は等の欠陥発生の有 無を確認する。

熱膨張率；３０°Ｃから５００℃までの伸びを測定した
。

熱伝導度：３０℃における値を測定した。１１を位はｃ
ａｌ／ｃｍ−ｓ−ｄｅｇで表示する。

強度；　板厚みの１００倍の半径を有する円弧面に７１
￥って曲げが可能か否かにて評価した。表中の○印は割
れ発生せず、△印 は微小割れ発生、Ｘ印は完全に割れ る、を表している。

なお、第１表の比較例の銅張りガラスエポキシ基板、ア
ルミナ系基板及びほうろう引き鉄基板の試料寸法は、幅
１００ｍｍ　Ｘ　ｔＦｉ、厚１ｍｍＸ長さ３００ｍｍで
あった。

実施例２ ＣＯ，０１ｗｔ％、Ｓｉ　Ｏ，２ｗｔ％、Ｍｎ　０．２
ｗｔ％、Ｃｒ　６．０ｗｔ％、Ｎｉ　４２．５ｗｔ％、
Ａｌ　０．２５　ｗｔ％、Ｚｒ　Ｏ，０５ｗｔ％、残部
Ｆｅからなり、熱膨張係数９５　Ｘ　１０−７／”Ｃを
有し、幅１００ｍｍＸ板厚１．０ｍｍＸ長さ３００ｍｍ
寸法からなる封着合金基板の両生面を、アルカリ脱脂に
より清浄化した後、前記合金基板を平ｊＩｉなアルミナ
系セラミック板にて挟み、１０　ｇ／ｃｍ２の加圧力に
て、露点４０°Ｃの湿潤Ｈ２中で１１５０°Ｃに加熱し
、前記合金基板表面に、３１．１ｍ厚みのＣｒ２Ｏ３を
主とする優先酸化被膜層を形成した。

前記合金基板の両面の優先酸化被膜層上に、溶融温度７
６０℃、熟膨脹係数８７　Ｘ　１０−７／’Ｃの性質を
有し、幅９５ｍｍＸ板厚０．５５ｍｍＸ長さ２８０ｍｍ
寸法からなるソーダガラスを載せ、２５　ｇ／ｃｍ２の
加圧力、８８０℃の加熱温度にて、加熱、加圧して接着
し、封着合金基板の両生面に高融点ガラス層を設けた積
層基板を得た。

この積層時の合金基板と高融点ガラス層の層厚比は、０
．５／　１０１０．５であった。

１４トられたこの発明による積層基板について、その耐
熱性、熱膨張率、熱伝導度及び強度を評価した。その結
果は第１表に示すとおりである。

実靭例３ ＣＯ，０１ｗｔ％、Ｓｉ　Ｏ，２ｗｔ％、Ｍｎ　Ｏ，２
ｗｔ％、Ｃｒ　１８．０ｗｔ％、　　Ｔｉ　０．５ｗｔ
％、　　ＡＩ　０．２５　ｗｔ％、Ｚｒ　Ｏ，０５ｗｔ
％、残部Ｆｅからなり、熟膨脹係数１０５　Ｘ　１０−
７／”Ｃを有し、幅１００ｍｍＸ板厚１ｍｍＸ長さ３０
０ｍｍ寸法からなる封着合金基板の一生面を、アルカ１
月１１Ｌ脂により清浄化した後、前記合金基板を平坦な
アルミナ系セラミック板にて挟み、２０ｇ／ｃｍ２の加
圧力にて、露点４０℃の湿潤Ｈ２中で１２００°Ｃに加
熱し、］）１１記重合基板表面に、３μｍ厚みのＣｒ２
Ｏ３を主とする憂先酸化彼膜層を形成した。

この合金基板の一生面の優先酸化被膜層上に、溶融温度
７６０℃、熟膨脹係数８７×１０−７／°Ｃの性質を有
し、幅９５ｍｍＸ板厚０．７ｍｍＸ長さ２８０　ｍｍ寸
法からなるソーダガラスを載せ、３０　ｇ／ｃｍ２の加
圧力、９００℃の加熱温度にて、加熱、加圧して接着し
た。

さらに合金基板の他主面のイ憂先酸化被膜層上に、スク
リーン印刷により、溶融温度７６０°Ｃ，熟膨脹係数８
７Ｘ１０−７／″Ｃの性質を有する粒度３００ｍｅｓｈ
のＰｂＯ系ガラス粉末を、幅９５ｍｍＸ長さ２８０ｍｍ
寸法に被着させ、乾燥、脱バインダーした後、前記フリ
ットの軟化点以上に加熱、溶融させることにより、封着
合金基板上に優先酸化被膜を介してフリット層を被着し
、封着合金基板の一生面に高融点ガラス層を、他主面に
はフリット層を設けた積層基板を得た。

この積層時の高融点ガラス層と合金基板とフリット層の
層厚比は、０．６／　１０１０．１０であった。

得られたこの発明による積層基板について、その耐熱性
、熱膨張率、熱伝導度及び強度を９・ト価した。その結
果は第１表に示すとおりである。

第１表

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂ、ｃは、この発明による積層基板の断面説
明図である。 １・・・封着合金基板、２・・・優先酸化被膜層、３・
・・高融点ガラス層、４・・・フリット層。 第１図 （ａ） （ｂ） （Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｃｒ含有の封着合金板の少なくとも１主面に、Ｃｒ＿２
   Ｏ＿３を主とする優先酸化被膜を介在させて、高融点ガ
   ラス層を被覆したことを特徴とする電子部品用積層基板
   。 ２ Ｃｒ含有の封着合金板の両主面に、Ｃｒ＿２Ｏ＿３を主
   とする優先酸化被膜を介在させて、一主面に高融点ガラ
   ス層を被覆し、他主面にフリット層を被覆したことを特
   徴とする電子部品用積層基板。