JP3078415B2 - 窒化アルミニウム配線基板 - Google Patents
窒化アルミニウム配線基板Info
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Description
ミニウム質焼結体を絶縁体として用い、且つ高周波領域
で使用される多層基板や半導体パッケージなどの半導体
素子搭載用基板に好適な窒化アルミニウム配線基板に関
する。
板や多層配線用セラミック基板におけるセラミック絶縁
体としては、アルミナセラミックなどの高電気絶縁性の
材料から構成されていたが、その内部や表面に形成され
る配線層やそれに搭載される半導体素子の高集積化に伴
い、それらからの発熱をいかに効率的に外部に放散する
かが大きな問題となっているが、従来のアルミナセラミ
ックスはその熱伝導率が20W/m・k程度と非常に低
く、これらの要求に応えることができないのであった。
また、多層配線基板や半導体素子搭載用基板は、情報量
の増大、処理の高速化の要求に伴い、配線層中に伝送さ
れる電気信号の周波数も高周波化する傾向にある。
である窒化アルミニウム焼結体が高電気絶縁性を有し、
しかも100W/m・k以上の高熱伝導性を有すること
から従来のアルミナセラミックスに代わり、窒化アルミ
ニウム焼結体を絶縁体とする基板の開発が進められてい
る。
ルミニウム粉末に周期律表第3a族元素や周期律表第2
a族元素の酸化物、窒化物などからなる焼結助剤を添加
し、これを成形して窒素などの非酸化性雰囲気中で16
00乃至2000℃の温度で焼成することに得られ、か
かる方法によれば、結晶粒子径が1〜20μmの焼結体
が得られる。
は窒化アルミニウム焼結体の高周波領域に用いられる多
層配線基板や半導体素子搭載用基板への応用を検討して
いたところ、窒化アルミニウム焼結体の誘電正接が特定
の周波数で高い値を示し、これにより配線層を伝送する
信号が減衰するという問題が生じることがわかった。
動について研究を進めた結果、配線層に伝送される信号
の周波数によって、焼結体の誘電正接が変動し、特定の
周波数域で誘電正接が極大値を有すること、誘電正接が
極大値を呈する周波数が窒化アルミニウム焼結体の結晶
粒径により変動することを見出した。そこで、使用する
電気信号の周波数に応じて基板を構成する焼結体の結晶
粒径を特定の条件を満足するように選択することによ
り、伝送される電気信号の周波数に係わらず、常に低い
誘電正接に維持することができる基板を提供できること
を知見し、本発明に至った。
によれば、窒化アルミニウム結晶の平均結晶粒径が0.
5〜40μmの窒化アルミニウム質焼結体からなる絶縁
体の内部あるいは表面に配線層が形成され、該配線層に
伝送される電気信号の周波数が100MHz以上である
窒化アルミニウム配線基板であって、前記窒化アルミニ
ウム質焼結体の平均結晶粒径をd(mm)、前記配線層
に伝送される電気信号の周波数をf(Hz)とした時、
前記dと前記fとの積が3000以下、または3000
0以上とすることにより、前記窒化アルミニウム質焼結
体の誘電正接を0.01以下としたことを特徴とするも
のである。
に伝送される電気信号の周波数f(Hz)に対して、基
板の絶縁体を形成する窒化アルミニウム焼結体の平均結
晶粒径d(m)をd×f値が3000以下、または30
000以上となる関係を満足するように電気信号の周波
数と基板を構成する焼結体を選択することにより、常に
0.01以下の低い値に制御することができる。これに
より、誘電正接の増大による伝送される信号が減衰する
ことがなく、常に安定した状態を維持することができ、
配線基板としての長期信頼性を付与することができる。
焼結体は、周知の方法により作製することができる。即
ち、平均粒径が0.3〜2.5μmの窒化アルミニウム
粉末と、周期律表第3a族や第2a族元素の酸化物、窒
化物などからなる焼結助剤を0.01〜20重量%の割
合で添加し、これを周知の方法により成形後、1600
〜2000℃の窒素などの非酸化性雰囲気中で焼成する
ことにより得ることができる。なお、焼結体中の結晶粒
径は、窒化アルミニウム原料粉末の粒径が大きいほど大
きくなり、焼成時間が長いほど粒成長を起こし大きくな
る傾向にあるため、平均粒径は、原料粉末粒径、焼成温
度、焼成時間などを調整することによりを適宜制御する
ことができる。
は、例えば、銅などの金属を含む導体ペーストを焼結体
表面に塗布し、700〜900℃で焼成することにより
形成することができるが、かかる場合、導体層と焼結体
との密着性を高めるために、焼結体表面を酸化処理して
Al2 O3 膜を介在させたり、導体層中に窒化アルミニ
ウム粉末を添加することもできる。
例えば上記の方法によりグリーンシート成形体を作製
し、かかるシート表面にタングステン、モリブデンなど
の高融点金属、所望により窒化アルミニウム粉末などの
基板の成分を添加した導体ペーストを塗布し、これらを
積層圧着した後、1600〜2000℃の窒素などの非
酸化性雰囲気中で成形体と導体を同時に焼成して得るこ
とができる。
は、適宜受動部品や半導体素子などが搭載され、電気回
路が形成される。
ルミニウムの平均結晶粒径が異なる複数の基板を作製し
た。得られた焼結体の平均結晶粒径は電子顕微鏡写真に
おいて直線を引いて線上の結晶の粒径を測定し、その結
晶粒子の個数で割った値を20点取り、その平均値を2
次元粒子径とし補正係数を用いて3次元平均結晶粒子径
として得た。
zの周波数、出力1mWの電気信号を伝送し、この時の
絶縁体の誘電正接を測定した。誘電正接の測定は、10
0MHz〜1GHzでは反射波法に基づき、5GHz〜
30GHz帯域では空洞共振器法に基づいてそれぞれ測
定した。図1に平均粒径が11μmの窒化アルミニウム
焼結体を用いた基板における周波数と誘電正接との関係
を示した。図1から明らかなように、100MHz以上
の周波数に対して窒化アルミニウム焼結体は、ある特定
の周波数帯域において誘電正接が極大値を有することが
理解される。
なる焼結体において、それぞれ誘電正接を測定し、横軸
に周波数foを、縦軸に平均粒径dをとり図2に周波数
と平均粒径との関係を図2に示した。そして、各座標点
における誘電正接の値を、25×10-4以下を○、25
〜75×10-4を△、75〜125を×10-4を□、1
25×10-4以上を◇として表示した。図2によれば、
各焼結体における誘電正接の極大値を示す周波数は粒径
が小さくなるにつれて大きくなる傾向にあることがわか
った。
ライン、線Yはd×f=30000のラインである。図
中、線Xと線Yにはさまれた領域Bは誘電正接が0.0
1を越える領域であり、線Xと線Yの外側の領域Aは誘
電正接が0.01以下の領域である。
0.01以下に維持するためには、焼結体の平均結晶粒
径d(m)と使用周波数(Hz)との関係が図2の領域
Aにあることが必要となる。即ち、本発明によれば、d
×fが3000以下、または30000以上であること
が必要となる。
ルミニウム基板は、パルス伝送基板としても利用される
ものであるが、その場合には、パルスの立ち上がり時間
Tr(sec)についてfmax=0.35/Trで規
定される最大周波数成分fmaxと基板を構成する結晶
の平均粒径d(m)との積が3000以下、または30
000以上であることが必要である。
線基板に形成された配線層に伝送される電気信号の周波
数f(Hz)に対して、基板の絶縁体を形成する窒化ア
ルミニウム焼結体の平均結晶粒径d(m)を特定の条件
を満足するように制御することにより、窒化アルミニウ
ム焼結体からなる絶縁体の誘電正接を常に低い値に制御
することができ、伝送される信号の減衰を防止し、常に
安定した基板特性を維持し、配線基板としての長期信頼
性を付与することができる。
からなる基板における周波数と誘電正接との関係を示し
た図である。
(m)と周波数(Hz)とを座標軸として、各座標点に
おける誘電正接の値を示した図である。
Claims (1)
- 【請求項1】窒化アルミニウム結晶の平均結晶粒径が
0.5〜40μmの窒化アルミニウム質焼結体の内部あ
るいは表面に配線層が形成され、該配線層に伝送される
電気信号の周波数が100MHz以上である窒化アルミ
ニウム配線基板であって、前記窒化アルミニウム質焼結
体の前記平均結晶粒径をd(mm)、前記配線層に伝送
される電気信号の周波数をf(Hz)とした時、前記d
と前記fとの積が3000以下、または30000以上
とすることにより、前記窒化アルミニウム質焼結体の誘
電正接を0.01以下としたことを特徴とする窒化アル
ミニウム配線基板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04342986A JP3078415B2 (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 窒化アルミニウム配線基板 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04342986A JP3078415B2 (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 窒化アルミニウム配線基板 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06196590A JPH06196590A (ja) | 1994-07-15 |
JP3078415B2 true JP3078415B2 (ja) | 2000-08-21 |
Family
ID=18358054
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04342986A Expired - Lifetime JP3078415B2 (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 窒化アルミニウム配線基板 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3078415B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10275524A (ja) * | 1997-03-31 | 1998-10-13 | Kyocera Corp | 耐プラズマ部材 |
JP2016092122A (ja) * | 2014-10-31 | 2016-05-23 | 三井造船株式会社 | 炭化珪素基板 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01189191A (ja) * | 1988-01-25 | 1989-07-28 | Toshiba Corp | 回路基板 |
-
1992
- 1992-12-24 JP JP04342986A patent/JP3078415B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06196590A (ja) | 1994-07-15 |
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