JPS6276597A - 多層セラミツク配線基板 - Google Patents

多層セラミツク配線基板

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JPS6276597A
JPS6276597A JP21536185A JP21536185A JPS6276597A JP S6276597 A JPS6276597 A JP S6276597A JP 21536185 A JP21536185 A JP 21536185A JP 21536185 A JP21536185 A JP 21536185A JP S6276597 A JPS6276597 A JP S6276597A
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JP
Japan
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multilayer ceramic
nitride
ceramic
substrate
conductor
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JP21536185A
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嶋田 勇三
泰弘 黒川
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NEC Corp
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NEC Corp
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明(−多層セラミ、り配線基板に関するものである
(従来技術とその問題点) 半等体技術の飛躍的な進展lこよって、IC,LSIが
産業用、民需用に幅広く便用されるよう番こなってさて
いる。
特に集積密度の高い、高速作動のLSIの実装用基板と
して多層セラミック基板が注目されている。この多層セ
ラミラフ基板Vi直接LSIを実装することができ微細
多重配線が可能である。
一般(こセラミック基板の材料としてぼ、王にアルミナ
が使用されているが、近年電気装置は一段と小型化され
、回路の高密度化が強く要求され。
基板の単位面積当りの素子や回路要素の集積度が高くl
−6でいる。一方LSI/こおいてに、潤速作動を行な
うlこ従いチップから発生する熱が多@(こなってくる
傾向(こある。この結果、基板の発熱が大幅に増加し、
アルミナ基板では、熱の放牧性が十分ではないという問
題が生じている。その1こめ。
アルミナ基板よりも熱伝導率が大きく、熱の放牧だ 性に優れ1絶縁基版が必要になってきた。
そこで熱放散性lこ対して優れた材料として炭化ケイ素
とP主成分さしたセラミック基板が開発された(特開昭
57−180006号公報)。炭化ケイ素tゴそれ自体
電気的lこ半導体lこM[、、比抵抗が1〜10Ω・c
m程5度で電気絶骨性がないため、絶縁基板と1.てげ
用いることができない。また、災化ケイ累は軸転が高く
非常に・焼結しにくいので、通常焼結に際してに少1の
焼結助剤を添加し、高温で加圧するいわゆるホットプレ
ス法lこより作られる。この焼結助剤として酸化1ノベ
IJ IJウムや窒化ホウ素を用いると、焼結助剤効果
だけでなく、電気絶縁性に対しても有効で炭化ケイ素主
成分の焼結基板の比抵抗がlOΩ・α以上となる。しか
し、LSI等の実装基板ζこおいて重要な要因の1つで
ある誘11!率に1MHz で40と力・なり高く、添
加剤を加えた絶縁性も電圧が5v程度になると粒子間の
絶縁が@、激lこ低下するため耐電圧に対しても問題が
ある。
又、BeO粉末を用いて多層セラミック基板を作成する
ことに可能であるが有毒性である為実用上困難な面がで
てくる。
一万プロセス的観点からしてホットプレス法を適用しな
ければならず、装置が大がかりlこなるは力・りでなく
、基板の形状も大面積化に困難でるり表面平滑性(こ対
しても問題が多い。さらlこ炭化ケイ素系を用いたセラ
ミック基板においてに、従来のグリーンシート法を用い
1こアルミナ多層セラミック基板技術を利用することに
プロセス的に極めて困難である。ここでいうグリーンシ
ート法多層セラミック基板技術とに次に示す技術である
。まずセラミック粉末を有機とヒクルとともに混合し、
スラリー化する。このスラリーをキャスティング製膜法
により10μ〉400μm程度の厚みを有するシート8
−有機フィルム上に形成する。該シートを所定の大@窟
に切断し、各層間の導通を得るためのスルーホールを形
成したのち、厚膜印刷IE、−こより所定の導体パター
ンを形成する。これらの各導体パターンを形成したセラ
ミッククリーンシートを積層プレスし、脱バインダ一工
程を経て焼成する。
藏密度実装基根として具備すべき王な性質として□d、
 (1)電気特性に対して誘N1率が低く、誘電損失が
小さく、また電気絶縁性に優れていること、(2)機械
的強度が十分であること、(3)熱伝導性が高いこと、
(4)熱膨張係数がシリコンチップ等のそれlこ近いこ
と、(5)表面平滑性が優nていること、および(6)
高密度化が容易であること等が必要である。
こy−tらの基板性質全般に対して前述のセラミック基
&に決して十分なものであるとはいえない。
一方、高熱伝導性基板の材料として窒化アルミニウムが
開発されている(特開昭59−50077号公報など)
。し力・しながらこの材料も高温で焼結しlけ几ばなら
ず、ホットプレス法lこよる作製方法が玉流aなってお
り、′1だ窒化アルミニウムを用いγこ多Jfj配線基
板(グ夫玩されてぃない(発明の目的) 本発明は、前述した従来のセラミメック配腺基板の欠点
を踪去せしめで熱伝導性の優れた、内部に導体を・角す
る高花′度、局熱体寺多尼・セラミック配線基板を提供
することにある、 (発明の構成) 本発明シこよれば、セラミックス構造体が窒化アルミニ
ウムを主成分とする多結晶体で構成さすし、得体層の主
成分が二種以上の窒化金属の混合物からなることを特徴
とする高熱伝導多層セラミック配線基板が得られる。
(構成の詳細な説明) 本発明は、上述の構成をとることをこより従来技術の問
題点を解決した。
1ず多1行セラミック基板を溝底する絶縁セラミックス
材料として、熱伝導性の高い窒化アルミニウムを用いた
2この拐科は焼成後、窒化アルミニウム多結晶の緻密な
構造体を形成する。間熱伝導率を得るためlこは焼結体
の官有酸素量が少ない方が好さしくその為Aこ添加物と
して還元効果のある還元剤を入れることが好寸しい。
欠−こ、導体層に関しては、窒化アルミニウムで榊灰で
れているセラミックス層に複数の電源層、グランド層お
よび4j!l細な信号線等の導体層を形成し、これらの
複数の導体層をセラミックス層中lこ設けたピアホール
を介して電気的に接続されている。
したがって、実装基板の配線密度が非常1こ高め(実施
例) 以下本発明の実施例fこついて図面を参照して詳細に説
明する。
第1図に本発明による高熱伝導多層セラミック配線基板
の実施例を示す説明図である。IH絶縁セラミックス層
であり、主成分として窒化アルミニウムの多結晶体で構
成されている。2は信号線および電源等の導体層であり
、二種以上の窒化金属の混合物を主成分として形成源れ
でおり、絶縁セラミックス層に形成されたピアホール3
を介して各層間を電気的4こ接続している。このように
構成されている多層セラミックス基板上に1LsIチ、
1がマウント出来るようζこダイパッド4およびボンテ
ィングパノド5が形成され、該実装基板外にイg号を取
り出したり、基板内へ信号を入れ1こりするための入出
力用バッド6が7板畳面ζこ形成されている。基板上イ
こマウントされたLSI チップから発生する熱をダイ
パッド4を介してセラミックス基板内へ拡散させる。セ
ラミック基板の熱伝導率が高いことにより熱拡散が効率
的に行なわれること正こなり、LSI  チップの発熱
による高温化を防止することができる。
本実施例の配線基板の製造方法は次のとおりである。本
発明の基板を構成しているセラミックス材料とじてに、
窒化アルミニウムの焼結性を高めるため添加物としてC
aCJを混入させている。まず窒化アルミニウム粉末と
C:qCJ粉末とを秤1し、ボールミルにより有機溶媒
中での湿式混合を48時間行なった。
この混合粉末をポリカプロラクトン系あるいはポリアク
リレート系樹脂等の中性雰囲気下で分解されやすい有機
バインダーとおもに溶媒中に分散し粘度3000〜70
00cpの範囲の泥漿そ作成する。該泥漿をキャスティ
ング製膜法lこより10μm〜200μm程度の均一な
厚みになるようfこ、有機フィルム上にグリーンシート
ラ作成する。
次をここのグリーンシートを有機フィルムから剥離した
のち、各層間を電気的に接続するためのピアホールを作
成する。ここで形成したピアホールに機械的にポンチお
よびダイを用いて打抜いたが他船こレーザー加工等の方
法によっても開けることが可能である。
ピアホールの形成されタグリーンシート上へ。
g累算囲気あるいけ他の中性雰囲気あるいは還元雰囲気
の下で焼成した際、二種以上の窒化金属の混合物となる
化合物を主成分とした導体ペーストをスクリーン印刷法
lこより所定の位WEこ所定のパターンを印刷する。こ
うして導体を印刷した各グリーンシートを所望の枚数積
層し加熱プレスする。
その後必要な形状になるようlこカッターを用いて切断
し 1400℃〜2000℃の温度で非酸化性雰囲気中
で焼成する。焼成の際、その昇温過程で400°C〜6
00℃の温度で脱バインダーを充分に行なった。作成し
た試料fご用いた導体ペーストの組成を第1表4こ、ま
た試料の特性値を第2表に示す。
導体ペースト材料としてNbN、TaN、VN、Zrへ
 ふ・よびT1へを用いた。
ここlこ示したぶ加物(CaC2)の遺は窒化アルミニ
ウムを100としたときの唾である。またフリット訃は
導体材料とフリット材料を合せた重量に対しての値で、
S6゜ 作成した基板の電気的特性を測足した結果、比抵抗が1
0  Ω・儂以上であり、訪亀率は87(1MHz)−
ijN!損失はlXl0   以下(I MHz :で
あった。電気的特性(こおいても従来の基板に対して同
程度以上あり実装基板として十分であるこBaCz、5
rCz、NatCz、K2O)l、CuCz、MgC2
,Agz(J、ZrCz等を用いり場合においても窒化
アルミニウムの焼結性を向上させる効果が得らiた。
(発明の効果) 実施例からも明らかなよう(こ、本発明iこまり容易J
こ信号線および電源層等を含めた導体を有する高密度な
回路を形成することが出来、熱放散性fこ対しても31
ヨ常(こ有効な高熱体Z、り多層セラミック配線基板力
課1られる、 従来用いられているアルミナ基板の熱伝導率は+7W/
mKであり1本発明基板の熱伝導率が非常数〆こおいて
汀、アルミナ基板が65×10 7”Cであるのに対し
て本発明基板は小さな1直をもち。
よりシリコンチップの熱膨張係数に近い値jこなってお
り有利である。
【図面の簡単な説明】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)セラミック層を介して三次元的に導体が形成され
    た多層セラミック配線基板において、窒化アルミニウム
    を主成分とするセラミック層と、二種以上の窒化金属の
    混合物を主成分として導体を備えたことを特徴とする多
    層セラミック配線基板。
  2. (2)上記窒化金属が、窒化チタン、窒化ジルコニウム
    、窒化バナジウム、窒化タンタルおよび窒化ニオブであ
    る特許請求の範囲1項記載の多層セラミック配線基板。
JP21536185A 1985-09-27 1985-09-27 多層セラミツク配線基板 Granted JPS6276597A (ja)

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JPH0443440B2 JPH0443440B2 (ja) 1992-07-16

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62211985A (ja) * 1986-03-13 1987-09-17 株式会社東芝 高熱伝導性回路基板
JPH0529360U (ja) * 1991-09-19 1993-04-20 日東紡績株式会社 ロツクウールポツトカバー

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57180006A (en) * 1981-04-30 1982-11-05 Hitachi Ltd High thermally conductive electric insulator
JPS6077186A (ja) * 1983-09-30 1985-05-01 株式会社東芝 金属化表面を有するセラミツクス焼結体
JPS60173900A (ja) * 1984-02-20 1985-09-07 株式会社東芝 セラミツクス回路基板

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