JPS6183674A - セラミツク配線基板及びその製造方法 - Google Patents
セラミツク配線基板及びその製造方法Info
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- JPS6183674A JPS6183674A JP59204163A JP20416384A JPS6183674A JP S6183674 A JPS6183674 A JP S6183674A JP 59204163 A JP59204163 A JP 59204163A JP 20416384 A JP20416384 A JP 20416384A JP S6183674 A JPS6183674 A JP S6183674A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明はセラミック配線基板に関する。特に電子計算機
などの回路配線基板に好適に用い得る、誘電率の低いセ
ラミック基板に関する。
などの回路配線基板に好適に用い得る、誘電率の低いセ
ラミック基板に関する。
一般に、回路配線基板などにおける電気信号の伝播速度
は、配線4体金、属の長さt、絶縁配線層の容量Cと@
接な関係があることが知られている。
は、配線4体金、属の長さt、絶縁配線層の容量Cと@
接な関係があることが知られている。
また、容量Cは絶縁層の誘電率εとほぼ比例し、誘を率
が低いほど配線基板中の電気(8号伝播速度が大きくな
る。
が低いほど配線基板中の電気(8号伝播速度が大きくな
る。
したがって、信号伝播速度をできるだけ犬きくすること
が要求され、よって配線基板材料として誘電率の低い物
質が所望されているのが現状である。特に、高速化に対
する要求が非常に強い大型電子計算機の分野にあっては
、その部品搭載用セラミック基板の低誘電率化が強く望
まれている。
が要求され、よって配線基板材料として誘電率の低い物
質が所望されているのが現状である。特に、高速化に対
する要求が非常に強い大型電子計算機の分野にあっては
、その部品搭載用セラミック基板の低誘電率化が強く望
まれている。
従前は、配線基板材料としては、樹脂などの有機物が用
いられていたが、信頼性に乏しいために、最近ではアル
ミナなどのセラミックスが使用されている。しかるに、
アルミナ(At205)の誘電率は約9であシ、低誘電
率化という上記要求を満足するためには不適当である。
いられていたが、信頼性に乏しいために、最近ではアル
ミナなどのセラミックスが使用されている。しかるに、
アルミナ(At205)の誘電率は約9であシ、低誘電
率化という上記要求を満足するためには不適当である。
このようなことから、最近、Az2o3よシも誘電率の
低い材料を配線基板に適用しようとする研究が盛んに行
われている。
低い材料を配線基板に適用しようとする研究が盛んに行
われている。
例えば、ムライトセラミックス(誘電率6〜7)やガラ
スセラミックス(誘電率5〜6)などである。しかし、
これらの材料の誘電率は、人t205よシは低い値であ
るが、高速伝搬用基板材料としては未だ不十分である。
スセラミックス(誘電率5〜6)などである。しかし、
これらの材料の誘電率は、人t205よシは低い値であ
るが、高速伝搬用基板材料としては未だ不十分である。
セラミックスの中で最も誘電率の低い材料は、シリカ(
Si02)(誘電率約4)でおり、これを用いれば信号
の高速伝搬可能な配線基板が期待できる。しかし、更に
基板の性能を向上させるためには、5102そのものに
は低誘電率化に限度があシ、低誘電率化を図るべく別の
方策を立てなければならない。
Si02)(誘電率約4)でおり、これを用いれば信号
の高速伝搬可能な配線基板が期待できる。しかし、更に
基板の性能を向上させるためには、5102そのものに
は低誘電率化に限度があシ、低誘電率化を図るべく別の
方策を立てなければならない。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は
、誘電率の低い材料を基板として用いることによって、
信号伝搬速反の大きい配線基板を提供することにあり、
また七のような配線基板の製造方法を提供することにあ
る。
、誘電率の低い材料を基板として用いることによって、
信号伝搬速反の大きい配線基板を提供することにあり、
また七のような配線基板の製造方法を提供することにあ
る。
上記目的を達成すべく、本発明のセラミック配線基板は
、その絶縁層をシリカを材料とするとともに、該絶縁層
はシリカ中に気孔を有するものとする。
、その絶縁層をシリカを材料とするとともに、該絶縁層
はシリカ中に気孔を有するものとする。
本発明は、無機材料の中で最も誘電率の低い5iOzと
、気孔を組み合わせることによ’) 、S iO2単体
よシも更に低誘電率の材料が得られるという考え方に基
づいたものである。
、気孔を組み合わせることによ’) 、S iO2単体
よシも更に低誘電率の材料が得られるという考え方に基
づいたものである。
また実施の態様としては、Sio2の機械的性質を劣化
させないために、気孔量も絶縁層の5〜20wtチの範
囲とする態様や、SiO2中の気孔をほぼ球状とする態
様や、さらに気孔の大きさを数十〜数百X(オングスト
ローム)とする態様を採用することができる。
させないために、気孔量も絶縁層の5〜20wtチの範
囲とする態様や、SiO2中の気孔をほぼ球状とする態
様や、さらに気孔の大きさを数十〜数百X(オングスト
ローム)とする態様を採用することができる。
このような構成の材料を合成する方法として、金属アル
コキシドを出発原料とし、これを熱処理して酸化物微粉
末とした後、シート状に成形し、焼結する方法を用いる
ことができる。金属アルコキシドから分解して得られる
粉末は、非常に微細で活性に富み焼結性に優れている。
コキシドを出発原料とし、これを熱処理して酸化物微粉
末とした後、シート状に成形し、焼結する方法を用いる
ことができる。金属アルコキシドから分解して得られる
粉末は、非常に微細で活性に富み焼結性に優れている。
そして焼結条件を種々制御することによって、所望の気
孔径、形状を得ることができる。
孔径、形状を得ることができる。
本発明は、次のような知見からなされたものである。
一般に、空気は誘電率1で最も小さいことが知られてい
る。したがって、上述の如く誘電率の低い5i02と空
気を組み合わせれば、S iozの誘電率をさらに低下
させることが期待される。このようにするには、5i0
2中に気孔をもたせればよい。例えば、5i02中に多
数の微細気孔が分散したような微構造を持つ材料を用い
ればよい。緻密なセラミックス中に気孔が存在したとき
の気孔量とdt率の関係は、ムライトセラミックスを例
として、ジー・ニス・ベリイによって報告されている。
る。したがって、上述の如く誘電率の低い5i02と空
気を組み合わせれば、S iozの誘電率をさらに低下
させることが期待される。このようにするには、5i0
2中に気孔をもたせればよい。例えば、5i02中に多
数の微細気孔が分散したような微構造を持つ材料を用い
ればよい。緻密なセラミックス中に気孔が存在したとき
の気孔量とdt率の関係は、ムライトセラミックスを例
として、ジー・ニス・ベリイによって報告されている。
それによれば、誘電率7のムライト中に気孔を約10%
含むと、誘電率が約6に減少する。この減少量は元のム
ライトのほぼ14チにも相当する。
含むと、誘電率が約6に減少する。この減少量は元のム
ライトのほぼ14チにも相当する。
このように、セラミック中の気孔は誘電率低減上非常に
効果的方法であるが、従来5i02中に気孔を形成させ
る技術が全く考えられなかったのは、次のような技術上
の隘路があったためと思われる。
効果的方法であるが、従来5i02中に気孔を形成させ
る技術が全く考えられなかったのは、次のような技術上
の隘路があったためと思われる。
即ち、セラミックス中に気孔が存在すると、セラミック
スの強度が減少するので、この点のために5i02の気
孔の形成の技術を想到することが阻まれていたと考えら
れる。強度に影響する因子は、気孔量、気孔径、気孔の
形などでおυ、特に後二者の影響の大きいことが知られ
ている。かつ、SiO2中に気孔を形成するにしても、
どのようにすればかかる材料を製造できるかは研究され
ておらず、また、気孔を所望の性状にする技術について
は全く知られていなかった。
スの強度が減少するので、この点のために5i02の気
孔の形成の技術を想到することが阻まれていたと考えら
れる。強度に影響する因子は、気孔量、気孔径、気孔の
形などでおυ、特に後二者の影響の大きいことが知られ
ている。かつ、SiO2中に気孔を形成するにしても、
どのようにすればかかる材料を製造できるかは研究され
ておらず、また、気孔を所望の性状にする技術について
は全く知られていなかった。
本発明は、以上のような難点を排して、Si02材料を
用い、その中に気孔を形成でき、しかもそれを所望の性
状、例えば気孔径を非常に小さく、かつ気孔径をほぼ球
状に近いものとすることが可能な技術を開発して、誘電
率が低く、同時に強度低下も小さい基板材料の開発に成
功したものである。
用い、その中に気孔を形成でき、しかもそれを所望の性
状、例えば気孔径を非常に小さく、かつ気孔径をほぼ球
状に近いものとすることが可能な技術を開発して、誘電
率が低く、同時に強度低下も小さい基板材料の開発に成
功したものである。
以下、本発明の実施例の内若干を説明する。
実施例1
本例では、純シリカと気孔とから成る絶縁島によシ、セ
ラミック配線基板を形成する。
ラミック配線基板を形成する。
シリコンのイングロボキシドSi (OC5Hz )
IIを出発原料とし、これに水(H2O)およびPH調
節用のアンモニア(Nl2)を加えると、次の反応にょ
夛水酸化物が形成される。
IIを出発原料とし、これに水(H2O)およびPH調
節用のアンモニア(Nl2)を加えると、次の反応にょ
夛水酸化物が形成される。
Si (0C5H7)4 +H20msi (OH)+
4 + C3H7OHここで生じた水酸化物5i(OH
)i+を真空中で加熱すると、次式にしたがってシリカ
5i02粉末を生ずる。
4 + C3H7OHここで生じた水酸化物5i(OH
)i+を真空中で加熱すると、次式にしたがってシリカ
5i02粉末を生ずる。
真空、60℃
5L(OH)q 3102 + H2Oこの
5i02が基板用の原料で、その粉末粒度は平均数百〜
数+叉でちる。粉末の粒度は、真空加熱時の温度に依存
し、温度が高いと粒径も大きくなるが、粉末の凝集が起
υやすくなる。特に凝集の問題は、粉末をシート化する
時にシート特性を不均一にするので望ましくない。
5i02が基板用の原料で、その粉末粒度は平均数百〜
数+叉でちる。粉末の粒度は、真空加熱時の温度に依存
し、温度が高いと粒径も大きくなるが、粉末の凝集が起
υやすくなる。特に凝集の問題は、粉末をシート化する
時にシート特性を不均一にするので望ましくない。
次に、5i02微粉末を通常のドクターブレード法など
を用いてシート化する。この際、51o2粒子同士の結
合には、ポリビニルブチラール(PVB)などのような
有機結合剤を用いる。さらに、適当量の可重剤や溶媒を
加えてSiO2粉末のスリップを作り、キャスチングに
よシ、厚さ100〜150μmのシートを作る。この場
合、5i02粉末が非常に微粉であるために、有機物中
における分散を極めて良くする必要がある。均一分散を
得るには、シランカップリング剤のような分散剤を少量
、スリップに加え、ボールミルなどで十分混合すること
が望ましい。このようにして得られた5i02のシート
を1000〜1300℃に加熱すると、加熱の初期段階
、例えば500℃以下の温度で、5102シート中に含
まれている有機物が分解除去され、次いでs io2粉
末の焼結が始まる。
を用いてシート化する。この際、51o2粒子同士の結
合には、ポリビニルブチラール(PVB)などのような
有機結合剤を用いる。さらに、適当量の可重剤や溶媒を
加えてSiO2粉末のスリップを作り、キャスチングに
よシ、厚さ100〜150μmのシートを作る。この場
合、5i02粉末が非常に微粉であるために、有機物中
における分散を極めて良くする必要がある。均一分散を
得るには、シランカップリング剤のような分散剤を少量
、スリップに加え、ボールミルなどで十分混合すること
が望ましい。このようにして得られた5i02のシート
を1000〜1300℃に加熱すると、加熱の初期段階
、例えば500℃以下の温度で、5102シート中に含
まれている有機物が分解除去され、次いでs io2粉
末の焼結が始まる。
添付図面は、5io2シートを加熱したときの収縮状況
を示したもので、温度の上昇と共に収縮は増大し、12
00℃近くからほぼ飽和する傾向を示している。
を示したもので、温度の上昇と共に収縮は増大し、12
00℃近くからほぼ飽和する傾向を示している。
収縮が進むにつれて、s io2o−シート中孔量も減
少する。気孔量は、焼結温度の他に加熱速度や焼結温度
での保持時間にも左右され、同時に気孔の大きさや形状
も変化する。温度が高いほど、また昇温速度が小さいほ
ど気孔径は小さくなるが、最も支配的なのは焼結温度で
ちる。焼結時の加熱速度を150℃/hとし、焼結温度
を1200℃としたときの5i02シートの気孔率は約
12%、平均気孔径は650Xであシ、気孔形はほぼ球
状であった。
少する。気孔量は、焼結温度の他に加熱速度や焼結温度
での保持時間にも左右され、同時に気孔の大きさや形状
も変化する。温度が高いほど、また昇温速度が小さいほ
ど気孔径は小さくなるが、最も支配的なのは焼結温度で
ちる。焼結時の加熱速度を150℃/hとし、焼結温度
を1200℃としたときの5i02シートの気孔率は約
12%、平均気孔径は650Xであシ、気孔形はほぼ球
状であった。
このシートの誘電率は、3.4、抗折強度は1500に
9/art で、アルミナよフも誘電率ははるかに低
く、かつ抗折強度も基板としてほぼ満足できる値である
。なお、加熱速度が400℃/hの場合には、数μmオ
ーダの気孔が存在し、また焼結温度が1000℃以下で
は気孔形が角状となる。これらは基板に応力が印加され
たときの応力集中箇所となる可能性がちシ、基板の強度
を低下させるおそれがある。
9/art で、アルミナよフも誘電率ははるかに低
く、かつ抗折強度も基板としてほぼ満足できる値である
。なお、加熱速度が400℃/hの場合には、数μmオ
ーダの気孔が存在し、また焼結温度が1000℃以下で
は気孔形が角状となる。これらは基板に応力が印加され
たときの応力集中箇所となる可能性がちシ、基板の強度
を低下させるおそれがある。
実施例2
実施例1と同様の方法で5i02シーB−作シ、このシ
ートラ12枚熱圧着して浮さ約1.5頷のシートを作製
した。この厚シートを、100℃/hの速度で1100
℃まで加熱し、3時間保持後冷却して特性を測定した結
果、誘電率は3.2、抗折強度は1300Kq/cni
であった。誘電率や抗折強度の値が実施例1よりも低い
のは焼結温度が低いからである。このときのs io2
焼結体中の気孔率は約18%である。
ートラ12枚熱圧着して浮さ約1.5頷のシートを作製
した。この厚シートを、100℃/hの速度で1100
℃まで加熱し、3時間保持後冷却して特性を測定した結
果、誘電率は3.2、抗折強度は1300Kq/cni
であった。誘電率や抗折強度の値が実施例1よりも低い
のは焼結温度が低いからである。このときのs io2
焼結体中の気孔率は約18%である。
実施例3
実施例1と同様の方法で5i02シートを作製し、これ
を30枚熱圧して、浮さ約3.5mのシートを作った。
を30枚熱圧して、浮さ約3.5mのシートを作った。
次に、このシートを加熱速度200℃/h、M結温度1
300℃に加熱した結果、得られたS給体は気孔率約5
チ、平均気孔径85A1誘電率3,7、抗折強度170
0Kf/mであった。
300℃に加熱した結果、得られたS給体は気孔率約5
チ、平均気孔径85A1誘電率3,7、抗折強度170
0Kf/mであった。
以上述べたように、本発明のセラミック配線基板は、5
i02と微細な気孔から成る材料で配線基板を構成した
ので、基板の絶縁層の低訪電率化が可能となシ、信号伝
搬速度の非常に大きい配線基板を得ることができる。
i02と微細な気孔から成る材料で配線基板を構成した
ので、基板の絶縁層の低訪電率化が可能となシ、信号伝
搬速度の非常に大きい配線基板を得ることができる。
また、本発明のセラミック配線基板の製造方法は、81
02基板作製において、金属アルコキシドを用いたので
、本発明の基板を容易かつ所望の性状で得ることができ
る。但し、金属アルコキシド以外の微粉末生成用原料、
例えばS i C10などを用いたシ、シートの作製に
ゾル−ゲル法を用いたシ、さらにスピンナー法などを用
いて本願の第1発明たるセラミック配線基板を得ても、
その効果を同様に発揮できることは言うまでもない。
02基板作製において、金属アルコキシドを用いたので
、本発明の基板を容易かつ所望の性状で得ることができ
る。但し、金属アルコキシド以外の微粉末生成用原料、
例えばS i C10などを用いたシ、シートの作製に
ゾル−ゲル法を用いたシ、さらにスピンナー法などを用
いて本願の第1発明たるセラミック配線基板を得ても、
その効果を同様に発揮できることは言うまでもない。
添附図面は、5i02シートの加熱収縮曲線でちる。
■・・・5i02シートの加熱収ね曲線。
代理人 弁理士 秋 本 正 実農度(0C)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、シリカを材料とする絶縁層を有すると共に、該絶縁
層はシリカ中に気孔を有して成ることを特徴とするセラ
ミック配線基板。 2、気孔の量が絶縁層の5〜20wtを占めるものであ
る特許請求の範囲第1項記載のセラミック配線基板。 3、気孔の径が数十〜数百オーグストロームである特許
請求の範囲第1項または第2項記載のセラミック配線基
板。 4、気孔の形がほぼ球状である特許請求の範囲第1項乃
至第3項のいずれかに記載のセラミック配線基板。 5、シリコンアルコキシドを熱処理してシリカ微粉末と
し、これを焼結することによつてシリカ中に気孔を有す
る絶縁層を形成することを特徴とするセラミック配線基
板の製造方法。 6、焼結条件を変えることにより所望の性状の気孔を得
るようにした特許請求の範囲第5項記載のセラミック配
線基板の製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59204163A JPS6183674A (ja) | 1984-10-01 | 1984-10-01 | セラミツク配線基板及びその製造方法 |
US06/776,879 US4608316A (en) | 1984-10-01 | 1985-09-17 | Ceramic wiring board and process for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59204163A JPS6183674A (ja) | 1984-10-01 | 1984-10-01 | セラミツク配線基板及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6183674A true JPS6183674A (ja) | 1986-04-28 |
Family
ID=16485875
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59204163A Pending JPS6183674A (ja) | 1984-10-01 | 1984-10-01 | セラミツク配線基板及びその製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4608316A (ja) |
JP (1) | JPS6183674A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN103030365A (zh) * | 2011-09-30 | 2013-04-10 | 深圳光启高等理工研究院 | 一种介质基板的制备方法及超材料 |
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JPS61142759A (ja) * | 1984-12-14 | 1986-06-30 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Icパツケ−ジ用基板 |
US4759965A (en) * | 1985-08-06 | 1988-07-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Ceramic, preparation thereof and electronic circuit substrate by use thereof |
JPH07245482A (ja) * | 1994-03-03 | 1995-09-19 | Shinko Electric Ind Co Ltd | セラミック回路基板及びその製造方法 |
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US5807607A (en) * | 1995-11-16 | 1998-09-15 | Texas Instruments Incorporated | Polyol-based method for forming thin film aerogels on semiconductor substrates |
US6319852B1 (en) | 1995-11-16 | 2001-11-20 | Texas Instruments Incorporated | Nanoporous dielectric thin film formation using a post-deposition catalyst |
US6130152A (en) | 1995-11-16 | 2000-10-10 | Texas Instruments Incorporated | Aerogel thin film formation from multi-solvent systems |
US6380105B1 (en) | 1996-11-14 | 2002-04-30 | Texas Instruments Incorporated | Low volatility solvent-based method for forming thin film nanoporous aerogels on semiconductor substrates |
JP2001247382A (ja) * | 2000-03-06 | 2001-09-11 | Ibiden Co Ltd | セラミック基板 |
JP4724073B2 (ja) * | 2006-08-17 | 2011-07-13 | 富士通株式会社 | レジストパターンの形成方法、半導体装置及びその製造方法 |
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JPS55133597A (en) * | 1979-04-06 | 1980-10-17 | Hitachi Ltd | Multilayer circuit board |
JPS57184296A (en) * | 1981-05-09 | 1982-11-12 | Hitachi Ltd | Ceramic circuit board |
US4418025A (en) * | 1982-05-25 | 1983-11-29 | General Electric Company | Process for producing optically translucent mullite ceramic |
-
1984
- 1984-10-01 JP JP59204163A patent/JPS6183674A/ja active Pending
-
1985
- 1985-09-17 US US06/776,879 patent/US4608316A/en not_active Expired - Fee Related
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CN103030365A (zh) * | 2011-09-30 | 2013-04-10 | 深圳光启高等理工研究院 | 一种介质基板的制备方法及超材料 |
CN103030365B (zh) * | 2011-09-30 | 2016-06-29 | 深圳光启高等理工研究院 | 一种介质基板的制备方法及超材料 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4608316A (en) | 1986-08-26 |
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