JPH0431367A

JPH0431367A - 窒化アルミニウム基板の製造方法

Info

Publication number: JPH0431367A
Application number: JP2133337A
Authority: JP
Inventors: Susumu Akiyama; 晋秋山
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1990-05-23
Filing date: 1990-05-23
Publication date: 1992-02-03
Anticipated expiration: 2014-08-25
Also published as: JP2938931B2

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】［産業上の利用分野］本発明は窒化アルミニウム基板の製造方法に関し、特に
窒化アルミニウム製グリーンシートを積層して同時焼成
する多層配線板の製造方法に関する。

［従来の技術］昨今、窒化アルミニウム焼結体が電気絶縁性、熱伝導性
、寸法安定性、機械的強度等に優れていることから、窒
化アルミニウム多層配線板の開発か盛んに行われている
。

従来、窒化アルミニウム多層配線板は、窒化アルミニウ
ム製グリーンシートにパンチング加工を施してスルーホ
ール形成用孔を形成し、この孔内に主としてタングステ
ンと分散溶媒とからなるペーストを充填した後、かかる
グリーンシートを複数枚積層した状態で常圧にて同時焼
成することにより、製造されている。

［発明が解決しようとする課題］一般に、窒化アルミニウムの成形体は焼成時に収縮を伴
うが、特に常圧焼成による場合、前記グリーンシートの
スルーホール形成用孔内には前記タングステンペースト
を充填しているため、窒化アルミニウムの収縮率と、タ
ングステンペーストの収縮率との関係が問題となる。し
かし、タングステンペーストは多層配線板形成後のスル
ーホール抵抗を可能な限り低減するために高密度化され
る傾向にあり、焼成時におけるタングステンペーストの
収縮率と、窒化アルミニウムの収縮率とが一致せず、常
圧焼成時におけるクラック等の発生要因となっている。

また、各グリーンシート毎にスルーホール形成用孔の内
径、形成個数等が異なる場合、焼成時における各グリー
ンシート間の収縮の程度が異なり、スルーホール同士の
位置合せ精度が低下するということが危惧される。

特に、本発明者らは、グリーンシートに開孔された、ス
ルーホール形成用孔の内径よりも大きな内径を有するパ
ッド孔にタングステンペーストを充填し、グリーンシー
トを積層後に同時焼成することによって、外部引出しピ
ンを固着するためのビンパッドを一体成形した多層配線
板を開発中であり、このようなパッド孔にタングステン
ペーストを充填して常圧焼成しても、クラック等を生じ
ない窒化アルミニウム基板を製造する必要に迫られてい
る。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、その目的
は、窒化アルミニウムの焼成による収縮、及びタングス
テンペーストが充填される孔の大きさや個数にかかわら
ず、クラック等の問題を生ずることなく、窒化アルミニ
ウム基板を簡便かつ確実に製造することができる窒化ア
ルミニウム基板の製造方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段及び作用］上記課題を解決
するために本発明は、予め開孔された窒化アルミニウム
製グリーンシートの孔内に、タングステンを主として含
有するペーストであって、乾燥後におけるタングステン
の空間占有率が３５〜４５％のペーストを充填せしめた
後、常圧焼成することにより窒化アルミニウム基板を製
造している。

この方法によれば、ペースト自体の焼成による収縮率が
、ペースト等の充填のない窒化アルミニウム製成形体の
常圧焼成による収縮率と同し程度となる。従って、常圧
焼成時により窒化アルミニウムと前記ペーストとの収縮
率の違いに基づくクラック等を生ずることな（、窒化ア
ルミニウム製グリーンシートの孔内にタングステンが過
不足なく定着される。

前記タングステンを主とし７て含有するペーストは、乾
燥後におけるタングステンの空間占有率が３５〜４５％
のものである。この空間占有率が３５％未満では、該ペ
ーストの収縮率が窒化アルミニウムの収縮率に比して大
きくなり、タングステン粒子がグリーンシートの孔内に
強固に定着されないのみならず、グリーンシートの孔の
一部に隙間を生じてスルーホール抵抗が高くなる。一方
、前記空間占有率が４５％を超えると、該ペーストの収
縮率が窒化アルミニウムの収縮率に比して小さ（なり、
ペーストが充填された孔の周囲に応力による歪みが生じ
てクラックが発生する。

また、前記グリーンシートを複数枚積層し７て同時焼成
することは好ましい。

これにより、グリーンシートの積層時において、各グリ
ーンシート毎にスルーホール形成用孔の内径、形成個数
等が異なる場合でも、焼成による各グリーンシート間の
収縮の程度が一致するため、スルーホール同士の位置合
せ精度か焼成によって低下するということがない。従っ
て、品質の安定した窒化アルミニウム多層配線板か常圧
同時焼成によって形成される。

さて、前記タングステンを主として含有するペーストは
、タングステン微粒子に、アクリル系〕くインダー、エ
ーテル系の溶剤、ブチラール、グリコール等の分散溶媒
、及び必要に応じて、ひまし油、ポリビニルアルコール
等のチクソ剤等を適宜配合して調製されるものである。

ここで、前記ペーストに使用するタングステン粒子の粒
径は０．３〜０．６μｍの範囲であることが望ましい。

その理由は、タングステン粒子の粒径が上記範囲内であ
る限り、分散溶媒を必要以上に大量に使用することなく
、前記ペーストの乾燥後におけるタングステンの空間占
有率を前記範囲内に設定することかできるからである。

このペーストは、メタルマスクやメツシュマスクを使用
したスクリーン印刷等によって、クリーンシートの孔内
に充填される。

このグリーンシートの孔は、スルーホール形成用孔のよ
うにその内径が０．１ｍｍ程度と非常に小さいものから
、窒化アルミニウム基板に直接ビンパッドを一体形成す
るためのパッド形成用孔のようにその内径が１．０〜２
．Ｏｍｍ程度と非常に大きなものであってもよい。しか
し、これら孔の径が大きすぎると、グリーンシートのパ
ンチング時に形成される孔間にクラックが入り易くなる
。

以下に、本発明を具体化した実施例及び比較例について
説明する。

［実施例コ（グリーンシートの作製）純度９９％、平均粒径が約１．１〜１．５μｍの窒化ア
ルミニウム粉末１００重量部に、平均粒径か２〜３μｍ
の酸化イツトリウムを５重量部、アクリル系バインダー
を８〜１５重量部、並びに、トルエン、エタノール及び
酢酸エチルを配合し、ボールミルにて１２〜６０時間混
練して原料スラリーを調製した後、シートキャスティン
グ法によって複数枚のグリーンシート（長さ８０ｍｍＸ
幅８０ｍｍＸ厚さ０．５ｍｍ）を作製した。

各グリーンシートには、それぞれパンチング加工によっ
て多数の孔を透設した。第１図に示すように、本実施例
においては、内径０．１〜０，３ｍｍのスルーホール形
成用孔ｌを形成したグリーンシート２と、内径１．０〜
２．０ｍｍのパッド孔３を形成したグリーンシート４と
を作製した。ここで、前記パッド孔３とは、ピングリッ
ドアレイを作製する際に、多層配線板に外部引出しピン
を固着するためのパッドを多層配線板に一体形成するた
めの孔である。

（タングステンペーストの充填）平均粒径が０．３μｍのタングステン微粒子１００重量
部に、１０重量％のアクリル系バインダーが配合された
エーテル系の溶剤からなる混合溶媒を５〜１０重量部と
、ひまし油０．　１〜０．　５重量部とを配合し、その
混合物を三本ロール混合機にて約１時間混練することに
より、タングステンペーストを調製した。このペースト
は、前記混合溶媒を乾燥除去した時の密度が７．５〜８
．０ｇ／ｃｒ＆であり、その際のタングステン微粒子の
理論空間占有率か約４０％というものである。

そして、前記各グリーンシート２，４にスクリーン印刷
を施すことにより、前記スルーホール形成用孔内１及び
パッド孔３内にタングステンペースト５を充填した。

（多層配線板の作製）第１図に示すように、前記パッド孔３を有するグリーン
シート４が表層部に配置されるようにグリーンシート２
，４を複数枚積層することにより積層成形体６を形成し
た。そして、加熱乾燥を施して積層成形体６中の溶剤を
乾燥させると共に、グリーンシート２，４のスルーホー
ル形成用孔ｌ内及びパッド孔３内にタングステン微粒子
を定着させた。

そして、この積層成形体６を常圧窒素ガス雰囲気中で３
５０〜１６５０℃の温度で加熱することにより、グリー
ンシート中のバインダーを分解除去（脱脂）した後、１
７５０℃にて２時間常圧焼成して窒化アルミニウム多層
配線板を得た。

このようにして得られた多層配線板の平面寸法を測定し
たところ、長さ及び幅の各方向への平均収縮率は約１４
．３％であった。この収縮率の値は、パンチング加工が
施されず、従ってタングステンペーストの充填がなされ
ていない窒化アルミニウムグリーンシートを前記と同様
にして焼成した場合の収縮率（１４〜１５％）にほぼ一
致した。

また、多層配線板の表面に露出したパッド部の内径の収
縮率は１２．０％であり、多層配線板の前記収縮率に非
常に近い値を示した。

更に、この多層配線板の外観、特に前記パッド部の周辺
を顕微鏡にて観察したが、クラック等の発生は一切見ら
れず、窒化アルミニウム基板の収縮率とパッド孔内のタ
ングステンペーストの収縮率の僅かな違いによる悪影響
は観察されなかった。

［比較例］前記実施例と同様にして同形状のスルーホール形成用孔
Ｉ又はパッド孔３を有するグリーンシート２，４を作製
した。そして、下記のように調製した高密度タイプのタ
ングステンペーストを番孔１、　３内に充填し、前記実
施例と全く同様にして積層、乾燥、脱脂、本焼成を施し
多層配線板を得た。

（使用したタングステンペースト）平均粒径が３．８μｍのタングステン微粒子１００重量
部に、１０重量％のアクリル系バインダーが配合された
エーテル系の溶剤からなる混合溶媒を５〜１０重量部と
、ひまし油０．１〜０．５重量部とを配合し、その混合
物を三本ロール混合機にて約１時間混練することにより
、タングステンペーストを調製した。このペーストは、
前記混合溶媒を乾燥除去した時の密度が９．０〜１０゜
０　ｇ／ａ／というものである。

このようにして得られた多層配線板の平面寸法を測定（
７たところ、長さ及び幅の各方向への平均収縮率は約１
０．０９６であった。この収縮率の値は、パンチング加
工が施されず、従ってタングステンペーストの充填がな
されていない窒化アルミニウムグリーンシートを前記と
同様にして焼成した場合の収縮率（１４〜１５％）と若
干の開きがある。また、多層配線板の表面に露出したパ
ッド部の内径の線収縮率は４．０〜５．０％であり、多
層配線板の前記収縮率ともかなりの開きを生じた。

更に、この多層配線板の外観、特に前記パッド部の周辺
を顕微鏡にて観察したところ、微細なりラックの発生が
観察された。このクラックは、窒化アルミニウム基板の
収縮率とパッド孔内のタングステンペーストの収縮率と
に開きがあるために生じたものと思われる。

［発明の効果］以上詳述したように本発明によれば、窒化アルミニウム
の焼成による収縮、及びタングステンペーストが充填さ
れる孔の大きさや個数にかかわらず、クラック等の問題
を生ずることなく、窒化アルミニウム基板を簡便かつ確
実に製造することができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における積層成形体を示す部分
断面図である。 ■・・・スルーホール形成用孔、２，４・・・グリーン
シート、３・・・パッド孔、５・・・タングステンペー
スト。特許出願人　　イビデン　株式会社

Claims

【特許請求の範囲】１　予め開孔された窒化アルミニウム製グリーンシート
（２，４）の孔（１，３）内に、タングステンを主とし
て含有するペースト（５）であって、乾燥後におけるタ
ングステンの空間占有率が３５〜４５％のペーストを充
填せしめた後、常圧焼成することを特徴とする窒化アル
ミニウム基板の製造方法。２　前記ペースト（５）に使用するタングステン粒子の
粒径が０．３〜０．６μｍの範囲であることを特徴とす
る請求項１に記載の窒化アルミニウム基板の製造方法。３　前記グリーンシート（２，４）を複数枚積層して同
時焼成することを特徴とする請求項１又は２に記載の窒
化アルミニウム基板の製造方法。