JPS63215559A - セラミツク基板 - Google Patents
セラミツク基板Info
- Publication number
- JPS63215559A JPS63215559A JP62046371A JP4637187A JPS63215559A JP S63215559 A JPS63215559 A JP S63215559A JP 62046371 A JP62046371 A JP 62046371A JP 4637187 A JP4637187 A JP 4637187A JP S63215559 A JPS63215559 A JP S63215559A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- weight
- ceramic substrate
- glass
- copper
- gold
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims description 44
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 42
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 33
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 31
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 26
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 25
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 19
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 18
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 6
- 238000010344 co-firing Methods 0.000 claims description 4
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 7
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 7
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 6
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 4
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 4
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N Li2O Inorganic materials [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M dilithium;hydroxide Chemical compound [Li+].[Li+].[OH-] XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 101100348017 Drosophila melanogaster Nazo gene Proteins 0.000 description 1
- 229910011763 Li2 O Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005822 acrylic binder Polymers 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 235000013405 beer Nutrition 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004017 vitrification Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
- C03C8/14—Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C14/00—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix
- C03C14/004—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix the non-glass component being in the form of particles or flakes
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/03—Use of materials for the substrate
- H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/46—Manufacturing multilayer circuits
- H05K3/4644—Manufacturing multilayer circuits by building the multilayer layer by layer, i.e. build-up multilayer circuits
- H05K3/4673—Application methods or materials of intermediate insulating layers not specially adapted to any one of the previous methods of adding a circuit layer
- H05K3/4676—Single layer compositions
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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】
(技術分野)
本発明は、誘電率が低く、且つ低温で焼成可能なセラミ
ック基板に関するものである。
ック基板に関するものである。
(従来技術とその問題点)
近年における電子回路の高速化、高周波化に伴い、信号
伝播遅延が少なく、信号なまりの少ないセラミック回路
基板が求められているが、信号伝播遅延を少なくするた
めには、低誘電率を有する絶縁材料が必要であり、また
信号なまりを少なくするためには、低誘電正接を有する
絶縁材料を用い、導体材料として導通抵抗の低い銅、金
、銀の導体材料を用いることが要求されている。更に、
上述の条件を満たし、回路基板の配線密度を上げるため
に、銅、金、−銀の導体材料と同時焼成可能な絶縁材料
が求められ、そのような同時焼成を達成するために、か
かる絶縁材料は、銅、金、根の導体の融点より低い温度
で焼結することが必要とされる。また、半導体チップを
基板表面にダイレクトに実装可能にするには、絶縁材料
の熱膨張係数が小さいこと(Siの3.5 X 1 o
−’z”cに近いこと)が求められている。そして、当
然のことながら、このセラミック回路基板は、その製造
途中、更には製品として化学的に安定であることが望ま
れる。
伝播遅延が少なく、信号なまりの少ないセラミック回路
基板が求められているが、信号伝播遅延を少なくするた
めには、低誘電率を有する絶縁材料が必要であり、また
信号なまりを少なくするためには、低誘電正接を有する
絶縁材料を用い、導体材料として導通抵抗の低い銅、金
、銀の導体材料を用いることが要求されている。更に、
上述の条件を満たし、回路基板の配線密度を上げるため
に、銅、金、−銀の導体材料と同時焼成可能な絶縁材料
が求められ、そのような同時焼成を達成するために、か
かる絶縁材料は、銅、金、根の導体の融点より低い温度
で焼結することが必要とされる。また、半導体チップを
基板表面にダイレクトに実装可能にするには、絶縁材料
の熱膨張係数が小さいこと(Siの3.5 X 1 o
−’z”cに近いこと)が求められている。そして、当
然のことながら、このセラミック回路基板は、その製造
途中、更には製品として化学的に安定であることが望ま
れる。
また、低誘電率を有する絶縁材料としては、これまでに
種々のものが提案されており、例えば、低誘電率のガラ
スとセラミックフィラーとを混合して焼結したものがあ
り、これは、ガラスとして硼珪酸ガラスを用い、セラミ
ックフィラーとしてアルミナ、石英ガラス等を用いたも
の(例えば、特開昭60−254697号、特開昭58
−151345号)である。
種々のものが提案されており、例えば、低誘電率のガラ
スとセラミックフィラーとを混合して焼結したものがあ
り、これは、ガラスとして硼珪酸ガラスを用い、セラミ
ックフィラーとしてアルミナ、石英ガラス等を用いたも
の(例えば、特開昭60−254697号、特開昭58
−151345号)である。
ところで、上述の硼珪酸ガラスには、その特性上、セラ
ミックフィラーと混合して、比較的低温で、特に銅、金
、銀を主成分とする導体と同時焼成するときは、各金属
の融点以下で焼結可能であり、しかも熱膨張係数が小さ
く、誘電率が低いことが求められる。このような公知の
代表的な硼珪酸ガラスとしては、例えば、後述の実施例
の第1表に示される隘19.21及び24のようなガラ
スがある。これらの硼珪酸ガラスは、後述の実施例にて
明らかなように、例えばtlh19及び隘21のガラス
による基板では、その製造途中の粉末成形体、例えばド
クターブレード法によるグリーンシート、及び/又はそ
の焼成した基板が、高湿の環境下では、表面に硼酸を溶
出するという問題があり、製造の管理上或いは製品とし
て実用化し難いという欠点があった。また、l1h24
のガラスによる基板では、かかる硼酸の溶出の問題はな
いが、誘電正接が高くなるという欠点があった。
ミックフィラーと混合して、比較的低温で、特に銅、金
、銀を主成分とする導体と同時焼成するときは、各金属
の融点以下で焼結可能であり、しかも熱膨張係数が小さ
く、誘電率が低いことが求められる。このような公知の
代表的な硼珪酸ガラスとしては、例えば、後述の実施例
の第1表に示される隘19.21及び24のようなガラ
スがある。これらの硼珪酸ガラスは、後述の実施例にて
明らかなように、例えばtlh19及び隘21のガラス
による基板では、その製造途中の粉末成形体、例えばド
クターブレード法によるグリーンシート、及び/又はそ
の焼成した基板が、高湿の環境下では、表面に硼酸を溶
出するという問題があり、製造の管理上或いは製品とし
て実用化し難いという欠点があった。また、l1h24
のガラスによる基板では、かかる硼酸の溶出の問題はな
いが、誘電正接が高くなるという欠点があった。
(発明の目的)
ここにおいて、本発明は、上記事情に鑑みて為されたも
のであって、その目的とするところは、上述の硼酸の溶
出、誘電正接の悪化を防ぎ且つ低誘電率を有し、熱膨張
係数がシリコンに近いセラミック基板を提供することに
ある。更にまた、本発明の他の目的とするところは、導
体材料として銅、金、銀を用い、場合により同時焼成可
能な多層配線のセラミック基板を提供することにある。
のであって、その目的とするところは、上述の硼酸の溶
出、誘電正接の悪化を防ぎ且つ低誘電率を有し、熱膨張
係数がシリコンに近いセラミック基板を提供することに
ある。更にまた、本発明の他の目的とするところは、導
体材料として銅、金、銀を用い、場合により同時焼成可
能な多層配線のセラミック基板を提供することにある。
(発明の構成)
そして、かかる目的を達成するために、本発明の特徴と
するところは、SiO2:60〜82重量%と、A l
tos ? 0.1〜15重量%と、B t Oz
:5〜14重量%とを含み、且つ0〜2重量%のLi2
O、0〜2重量%のNa2O及び1〜5重量%のに2O
を合計量で1〜7重量%含み、更にCabSMgOlB
adSPbO,ZnO1SrOのうちの1種以上を合計
量で0.1〜15重量%含む化学組成を有するガラス:
10重量%以上80重量%以下と、石英ガラス=10重
量%以上50重景%以下と、アルミナ:10重量%以上
50重量%以下とからなる組成物を焼成して得られたセ
ラミック基板にある。
するところは、SiO2:60〜82重量%と、A l
tos ? 0.1〜15重量%と、B t Oz
:5〜14重量%とを含み、且つ0〜2重量%のLi2
O、0〜2重量%のNa2O及び1〜5重量%のに2O
を合計量で1〜7重量%含み、更にCabSMgOlB
adSPbO,ZnO1SrOのうちの1種以上を合計
量で0.1〜15重量%含む化学組成を有するガラス:
10重量%以上80重量%以下と、石英ガラス=10重
量%以上50重景%以下と、アルミナ:10重量%以上
50重量%以下とからなる組成物を焼成して得られたセ
ラミック基板にある。
また、焼成した上記セラミック基板上に銅、金、銀の何
れかを主成分とする導体を形成し、更に、その導体上に
、上記組成物と実質的に同組成の絶縁層を形成した構成
も、本発明では採用可能である。なお、ここで、実質的
に同組成とは、セラミック成分が誤差範囲内で同一であ
ることを意味している。
れかを主成分とする導体を形成し、更に、その導体上に
、上記組成物と実質的に同組成の絶縁層を形成した構成
も、本発明では採用可能である。なお、ここで、実質的
に同組成とは、セラミック成分が誤差範囲内で同一であ
ることを意味している。
さらに、本発明は、SiO□ :60〜82重量%と、
Aβzoi:0.1〜15重量%と、B20゜:5〜1
4重量%とを含み、且つ0〜2重量%のli2O、0〜
2重量%のNa2O及び1〜5重量%のK2Oを合計量
で1〜7重世%含み、更にCab、Mg0SBad、P
bO5ZnO,SrOのうちの1種以上を合計量で0.
1〜15重量%含む化学組成を有するガラス:30重量
%以上60重量%以下と、石英ガラス:lO重重量以上
40重量%以下と、アルミナ:10重量%以上50重量
%以下とからなる組成物よりなるグリーンシートに、銅
、金、銀の何れかを主成分とする導体が付与され、同時
焼成されていることを特徴とするセラミック基板をも、
その要旨とするものである。
Aβzoi:0.1〜15重量%と、B20゜:5〜1
4重量%とを含み、且つ0〜2重量%のli2O、0〜
2重量%のNa2O及び1〜5重量%のK2Oを合計量
で1〜7重世%含み、更にCab、Mg0SBad、P
bO5ZnO,SrOのうちの1種以上を合計量で0.
1〜15重量%含む化学組成を有するガラス:30重量
%以上60重量%以下と、石英ガラス:lO重重量以上
40重量%以下と、アルミナ:10重量%以上50重量
%以下とからなる組成物よりなるグリーンシートに、銅
、金、銀の何れかを主成分とする導体が付与され、同時
焼成されていることを特徴とするセラミック基板をも、
その要旨とするものである。
なお、本発明にあっては、かかるグリーンシートに付与
された導体上に、上記組成物と実質的に同組成の絶縁層
を付与して、同時焼成する印刷多層配線のセラミック基
板、更には該導体を付与したグリーンシートを積層して
、焼成するグリーンシート多層配線のセラミック基板と
することも可能である。
された導体上に、上記組成物と実質的に同組成の絶縁層
を付与して、同時焼成する印刷多層配線のセラミック基
板、更には該導体を付与したグリーンシートを積層して
、焼成するグリーンシート多層配線のセラミック基板と
することも可能である。
(構成の具体的説明)
ところで、本発明者らは、前述した従来技術の欠点であ
る硼酸の溶出の原因を追求した結果、ガラス中の硼素成
分が14重量%より多い場合において、その硼素と空気
中の水蒸気とが反応して硼酸(H3BO+)となり、グ
リーンシート或いは焼成した基板表面に硼酸の粉末とし
て溶出することを究明したのである。そして、更に、誘
電正接の増加については、ガラス中のアルカリ成分、特
にNa2Oの影響であり、これはNazOの含有量を減
少することで改善出来ることを究明したのである。
る硼酸の溶出の原因を追求した結果、ガラス中の硼素成
分が14重量%より多い場合において、その硼素と空気
中の水蒸気とが反応して硼酸(H3BO+)となり、グ
リーンシート或いは焼成した基板表面に硼酸の粉末とし
て溶出することを究明したのである。そして、更に、誘
電正接の増加については、ガラス中のアルカリ成分、特
にNa2Oの影響であり、これはNazOの含有量を減
少することで改善出来ることを究明したのである。
そして、これらの問題を解決するためには、ガラス中の
成分量として、B20.が14重量%以下となるように
する必要があり、またアルカリ成分としては、NatO
及びLi2Oが2重量%以下、K z Oが5重量%以
下とする必要があることを見い出したのである。なお、
アルカリ成分の合計量は、その量が多くなり過ぎると、
誘電率が大きくなり、アルカリ溶出による化学的耐久性
が悪くなるため、アルカリ成分の合計は7重量%以下、
好ましくは6重量%以下としなければならない。しかし
、B2O3及びアルカリ成分を減らすと、溶融温度が高
くなり、経済的に溶融してガラス化することが困難とな
る。工業的には約1550℃で溶融してガラス化出来る
ことが好ましく、このためには、B z O3は5重量
%以上、好ましくは8重量%以上、またアルカリ成分は
合計で1重量%以上(好ましくは2重量%以上)が必要
である。
成分量として、B20.が14重量%以下となるように
する必要があり、またアルカリ成分としては、NatO
及びLi2Oが2重量%以下、K z Oが5重量%以
下とする必要があることを見い出したのである。なお、
アルカリ成分の合計量は、その量が多くなり過ぎると、
誘電率が大きくなり、アルカリ溶出による化学的耐久性
が悪くなるため、アルカリ成分の合計は7重量%以下、
好ましくは6重量%以下としなければならない。しかし
、B2O3及びアルカリ成分を減らすと、溶融温度が高
くなり、経済的に溶融してガラス化することが困難とな
る。工業的には約1550℃で溶融してガラス化出来る
ことが好ましく、このためには、B z O3は5重量
%以上、好ましくは8重量%以上、またアルカリ成分は
合計で1重量%以上(好ましくは2重量%以上)が必要
である。
また、ガラス化に関する同様な理由から、SiO□は8
2重量%以下でなければならず、またAl1203は1
5重重量以下でなければならない。
2重量%以下でなければならず、またAl1203は1
5重重量以下でなければならない。
しかし、S s Ozが少なくなり過ぎると誘電率が大
きくなるので、そのためにS iOzは60重量%以上
でなければならない。また、Altosは、ガラスの化
学的耐久性を高めるために、0.1重量%以上の割合で
含有せしめることが必要である。
きくなるので、そのためにS iOzは60重量%以上
でなければならない。また、Altosは、ガラスの化
学的耐久性を高めるために、0.1重量%以上の割合で
含有せしめることが必要である。
さらに、上述した理由により決定されるSiO□、A1
z03 、BzO,、NatO1K20、Li2Oの重
量バランスによる残量成分として加える成分として、化
学的に安定で、誘電率、誘電正接に悪影響を及ぼさず、
且つガラスの軟化点を下げるものとして、各種の成分を
検討した結果、CaO3MgO,Bad、PbO,Zn
O1Sroのうち1種以上を用い、その合計量が0.1
〜15重■%加えることが好ましいことが明らかとなっ
た。
z03 、BzO,、NatO1K20、Li2Oの重
量バランスによる残量成分として加える成分として、化
学的に安定で、誘電率、誘電正接に悪影響を及ぼさず、
且つガラスの軟化点を下げるものとして、各種の成分を
検討した結果、CaO3MgO,Bad、PbO,Zn
O1Sroのうち1種以上を用い、その合計量が0.1
〜15重■%加えることが好ましいことが明らかとなっ
た。
本発明におけるセラミック基板は、ガラスマトリックス
中に、フィラーとしてアルミナと石英ガラスとを用いて
いるが、アルミナは基板の曲げ強度を向上させるために
好適なフィラーであり、石英ガラスは、熱膨張係数:
5.5 X 10−’/”C1誘電率=3.8と何れも
低く、低誘電率、低熱膨張係数の基板とするために重要
である。
中に、フィラーとしてアルミナと石英ガラスとを用いて
いるが、アルミナは基板の曲げ強度を向上させるために
好適なフィラーであり、石英ガラスは、熱膨張係数:
5.5 X 10−’/”C1誘電率=3.8と何れも
低く、低誘電率、低熱膨張係数の基板とするために重要
である。
本発明において、ガラス、アルミナ、石英ガラスの混合
割合は、以下の理由に鑑みて決定されることとなる。要
するに、ガラスは、その配合量が10重量%未満では、
焼成温度が高くなって緻密に焼結しなくなり、また80
重量%を越えると、焼成後のセラミック基板の充分な曲
げ強度が得られなくなるのである。また、アルミナの配
合量が10重量%未満では、焼成後のセラミック基板の
充分な曲げ強度が得られず、一方50重量%を越えると
、誘電率及び熱膨張係数が大きくなり過ぎることとなる
。そして、石英ガラスは、その配合量が10重量%未満
では、誘電率が大きくなり過ぎ、50重里%を越えると
、焼成温度が高くなって緻密に焼結しなくなるのである
。
割合は、以下の理由に鑑みて決定されることとなる。要
するに、ガラスは、その配合量が10重量%未満では、
焼成温度が高くなって緻密に焼結しなくなり、また80
重量%を越えると、焼成後のセラミック基板の充分な曲
げ強度が得られなくなるのである。また、アルミナの配
合量が10重量%未満では、焼成後のセラミック基板の
充分な曲げ強度が得られず、一方50重量%を越えると
、誘電率及び熱膨張係数が大きくなり過ぎることとなる
。そして、石英ガラスは、その配合量が10重量%未満
では、誘電率が大きくなり過ぎ、50重里%を越えると
、焼成温度が高くなって緻密に焼結しなくなるのである
。
さらに、銅、金、銀の何れかを主成分とする導体と同時
焼成するためには、ガラス、アルミナ、石英ガラスの混
合割合は、以下に示す理由により決定されることとなる
。つまり、ガラスが30重量%未満及び石英ガラスが4
0重量%を越えると、(ガラス+アルミナ十石英ガラス
)組成物が銅、金、銀のそれぞれの融点の1083℃、
1063℃、961℃以下において充分に焼結せず、ま
たガラスが60重量%を越えると、焼成温度が低くなり
過ぎて、銅、金、銀の導体が焼結しなくなるからである
。他の混合割合は、上述した理由と同様に決定されるこ
ととなる。つまり、アルミナが10重量%未満では、焼
成後のセラミック基板の充分な曲げ強度が得られず、5
0重量%を越えると誘電率及び熱膨張係数が大きくなり
過ぎるのであり、石英ガラスが10重量%未満では、誘
電率が大きくなり過ぎることとなる。
焼成するためには、ガラス、アルミナ、石英ガラスの混
合割合は、以下に示す理由により決定されることとなる
。つまり、ガラスが30重量%未満及び石英ガラスが4
0重量%を越えると、(ガラス+アルミナ十石英ガラス
)組成物が銅、金、銀のそれぞれの融点の1083℃、
1063℃、961℃以下において充分に焼結せず、ま
たガラスが60重量%を越えると、焼成温度が低くなり
過ぎて、銅、金、銀の導体が焼結しなくなるからである
。他の混合割合は、上述した理由と同様に決定されるこ
ととなる。つまり、アルミナが10重量%未満では、焼
成後のセラミック基板の充分な曲げ強度が得られず、5
0重量%を越えると誘電率及び熱膨張係数が大きくなり
過ぎるのであり、石英ガラスが10重量%未満では、誘
電率が大きくなり過ぎることとなる。
なお、銅、金、銀の何れかを主成分とする導体とは、こ
れらのそれぞれの金属の他、これらの混合物、合金或い
は他の金属、セラミック導電体等を若干含んでいても良
く、またガラス等の、焼結助剤やフィラー等としてのセ
ラミック成分等を含んでいても何等差支えない。また、
特に、導体の導電率を良くする必要がある用途では、銅
を主成分とする導体が好適に用いられることとなる。
れらのそれぞれの金属の他、これらの混合物、合金或い
は他の金属、セラミック導電体等を若干含んでいても良
く、またガラス等の、焼結助剤やフィラー等としてのセ
ラミック成分等を含んでいても何等差支えない。また、
特に、導体の導電率を良くする必要がある用途では、銅
を主成分とする導体が好適に用いられることとなる。
(実施例)
以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本発明を更に
具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのよ
うな実施例の記載によって何等の制約をも受けるもので
ないことは、言うまでもないところである。
具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのよ
うな実施例の記載によって何等の制約をも受けるもので
ないことは、言うまでもないところである。
また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記
の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限り
において、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正
、改良などを加え得るものであることが、理解されるべ
きである。
の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限り
において、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正
、改良などを加え得るものであることが、理解されるべ
きである。
実施例 1
下記第1表に示す如き組成のガラスとなるように原料を
調合して、1450〜1550℃の温度で溶融し、水砕
またはフレーク状としてガラスを得た。そして、この得
られたそれぞれのガラスの軟化温度、誘電率、誘電正接
を調べると共に、それぞれのガラス単独、それぞれのガ
ラスとアルミナと石英ガラスとを混合して得られたグリ
ーンシート、及びそれらのグリーンシートを焼成して得
られた基板を、それぞれ、高温中に放置したときの硼酸
の溶出の有無を調べて、それらの結果を下記第1表に示
した。
調合して、1450〜1550℃の温度で溶融し、水砕
またはフレーク状としてガラスを得た。そして、この得
られたそれぞれのガラスの軟化温度、誘電率、誘電正接
を調べると共に、それぞれのガラス単独、それぞれのガ
ラスとアルミナと石英ガラスとを混合して得られたグリ
ーンシート、及びそれらのグリーンシートを焼成して得
られた基板を、それぞれ、高温中に放置したときの硼酸
の溶出の有無を調べて、それらの結果を下記第1表に示
した。
下記第1表から明らかなように、本発明で用いたガラス
は、1450〜1550℃の温度で溶融してガラスとな
り、誘電率及び誘電正接が共に低く、且つ硼酸の溶出が
全(無いものであることが判る。
は、1450〜1550℃の温度で溶融してガラスとな
り、誘電率及び誘電正接が共に低く、且つ硼酸の溶出が
全(無いものであることが判る。
実施例 2
実施例1で作製した第1表に示される患6、隘11及び
階24のガラスを用い、それらガラスの平均粒径:約8
μmのもの、平均粒径:約5μmの石英ガラス及び平均
粒径:約3μmのアルミナとを、下記第2表に示す割合
で混合して、各種のセラミック粉末(組成物)を得た。
階24のガラスを用い、それらガラスの平均粒径:約8
μmのもの、平均粒径:約5μmの石英ガラス及び平均
粒径:約3μmのアルミナとを、下記第2表に示す割合
で混合して、各種のセラミック粉末(組成物)を得た。
次いで、このセラミック粉末:100重量部に対して、
アクリル系バインダー:10重量部、可塑剤:2重量部
、トルエン:20重量部、エタノール=4o重ff1部
を加え、ボールミルで24時間混合してスラリーと為し
、そしてドクターブレード法によりグリーンシートとし
た。更にその後、このグリーンシートを空気中において
700〜1300℃の温度で焼成し、セラミック基板と
した。
アクリル系バインダー:10重量部、可塑剤:2重量部
、トルエン:20重量部、エタノール=4o重ff1部
を加え、ボールミルで24時間混合してスラリーと為し
、そしてドクターブレード法によりグリーンシートとし
た。更にその後、このグリーンシートを空気中において
700〜1300℃の温度で焼成し、セラミック基板と
した。
各セラミック粉末に関して、最も緻密に焼結する最適焼
成温度、その温度で焼成したセラミック基板の誘電率、
誘電正接、曲げ強度及び熱膨張係数を、下記第2表に示
す。なお、このときの本発明に従うセラミック基板の相
対密度は95〜99%であった。
成温度、その温度で焼成したセラミック基板の誘電率、
誘電正接、曲げ強度及び熱膨張係数を、下記第2表に示
す。なお、このときの本発明に従うセラミック基板の相
対密度は95〜99%であった。
また、前記のグリーンシートに銅ペーストを通常の印刷
法により付与し、窒素と水蒸気の混合ガス中で各組成の
最適焼成温度で焼成したときの銅導体との同時焼成の可
否についても調べ、その結果を第2表に示す。なお、金
、銀の導体との同時焼成も、銅導体との同時焼成が可能
な組成のうち、最適焼成温度が金、銀の導体の融点より
低い組成のものでは可能であった。
法により付与し、窒素と水蒸気の混合ガス中で各組成の
最適焼成温度で焼成したときの銅導体との同時焼成の可
否についても調べ、その結果を第2表に示す。なお、金
、銀の導体との同時焼成も、銅導体との同時焼成が可能
な組成のうち、最適焼成温度が金、銀の導体の融点より
低い組成のものでは可能であった。
下記第2表に示されるように、本発明の範囲内のセラミ
ック基板は、何れも、700〜1250℃で緻密に焼結
して、誘電率、誘電正接、曲げ強度、熱膨張係数の何れ
も満足出来るものであることが認められる。また、ガラ
ス:30〜60重量%、石英ガラス:10〜40重景%
、重量ミナ810〜50重量%なる組成のセラミック基
板(階1〜9、隘17〜26)は、何れも銅、金、銀そ
れぞれの融点以下で焼結するものについては各々の導体
と同時焼成可能であった。
ック基板は、何れも、700〜1250℃で緻密に焼結
して、誘電率、誘電正接、曲げ強度、熱膨張係数の何れ
も満足出来るものであることが認められる。また、ガラ
ス:30〜60重量%、石英ガラス:10〜40重景%
、重量ミナ810〜50重量%なる組成のセラミック基
板(階1〜9、隘17〜26)は、何れも銅、金、銀そ
れぞれの融点以下で焼結するものについては各々の導体
と同時焼成可能であった。
実施例 3
実施例2の第2表に示される1lkL4の組成のセラミ
ック粉末:100重量部に対して、芳香族系バインダ:
6重量部及びトルエン:60重量部を加えて、ボールミ
ルにてスラリーと為し、ドクターブレード法でグリーン
シートとした。次いで、このグリーンシートを7cmX
7cmに打ち抜き、第1図及び第2図に示される如き配
線パターンとなるようにスルーホールを形成した後、各
シートの表面及トスルーホールに銅ペーストを印刷法に
より付与した。
ック粉末:100重量部に対して、芳香族系バインダ:
6重量部及びトルエン:60重量部を加えて、ボールミ
ルにてスラリーと為し、ドクターブレード法でグリーン
シートとした。次いで、このグリーンシートを7cmX
7cmに打ち抜き、第1図及び第2図に示される如き配
線パターンとなるようにスルーホールを形成した後、各
シートの表面及トスルーホールに銅ペーストを印刷法に
より付与した。
なお、第1図において、(a)及び(b)はそれぞれ第
一層(最上1ii)のグリーンシート1に形成した配線
図及びスルーホールパターン図であり、(c)及び(d
)はそれぞれ第二層(中間N)のグリーンシート2に形
成した配線パターン図及びスルーホールパターン図であ
り、更に(e)は第三層(最下層)のグリーンシート3
に形成された配線パターン図を示したものであり、また
第2図は、第1図の3枚のグリーンシート1,2.3が
積層された多層配線セラミック基板の第1図(a)のA
−A断面に相当する模式図であり、銅導体4が三次元的
に接続されている。
一層(最上1ii)のグリーンシート1に形成した配線
図及びスルーホールパターン図であり、(c)及び(d
)はそれぞれ第二層(中間N)のグリーンシート2に形
成した配線パターン図及びスルーホールパターン図であ
り、更に(e)は第三層(最下層)のグリーンシート3
に形成された配線パターン図を示したものであり、また
第2図は、第1図の3枚のグリーンシート1,2.3が
積層された多層配線セラミック基板の第1図(a)のA
−A断面に相当する模式図であり、銅導体4が三次元的
に接続されている。
そして、この印刷されたグリーンシート3枚を150℃
、100 kg/am”の条件で積層した後、窒素と水
蒸気の混合ガス中で最高温度:960℃にて焼成し、セ
ラミック基板とした。かくして得られたセラミック基板
は、外観が白(、気孔率が3%と緻密であり、表面に形
成された銅導体のハンダ濡れ性は良好であり、また導通
抵抗が1.8mΩ/口、ビール付着強度が0.8 kg
/ n ”であり、中間層のw4導体4の導通抵抗も
2.0m07口と良好であった。
、100 kg/am”の条件で積層した後、窒素と水
蒸気の混合ガス中で最高温度:960℃にて焼成し、セ
ラミック基板とした。かくして得られたセラミック基板
は、外観が白(、気孔率が3%と緻密であり、表面に形
成された銅導体のハンダ濡れ性は良好であり、また導通
抵抗が1.8mΩ/口、ビール付着強度が0.8 kg
/ n ”であり、中間層のw4導体4の導通抵抗も
2.0m07口と良好であった。
(発明の効果)
以上の説明から明らかなように、本発明に係るセラミッ
ク基板は、原料のガラス、基板の製造途中の粉末成形体
、例えばドクターブレード法によるグリーンシート、及
び焼成基板の高湿下での硼酸の溶出が防止され、且つ低
誘電率、低誘電正接の特性を有し、更に熱膨張係数もシ
リコンに近いものであり、また導体として導通抵抗の低
い銅、金、銀をグリーンシートと同時焼成することも出
来るものである。
ク基板は、原料のガラス、基板の製造途中の粉末成形体
、例えばドクターブレード法によるグリーンシート、及
び焼成基板の高湿下での硼酸の溶出が防止され、且つ低
誘電率、低誘電正接の特性を有し、更に熱膨張係数もシ
リコンに近いものであり、また導体として導通抵抗の低
い銅、金、銀をグリーンシートと同時焼成することも出
来るものである。
従って、かくの如き本発明に従うセラミック基板は、回
路の高速化、高周波化、低損失化を必要とする回路基板
として適しており、シリコンチップをダイレクトボンド
し易いため、高密度多層配線基板、半導体パッケージ等
としての使用に最適である。
路の高速化、高周波化、低損失化を必要とする回路基板
として適しており、シリコンチップをダイレクトボンド
し易いため、高密度多層配線基板、半導体パッケージ等
としての使用に最適である。
第1図は、実施例3で作製された多層配線セラミック基
板のパターンを示す模式図であり、また第2図は、第1
図のパターンに従って積層された多層配線セラミック基
板のA−A断面模式図である。 1:第一層のグリーンシート 2:第二層のグリーンシート 3:第三層のグリーンシート 4:銅導体 第1vIJ
板のパターンを示す模式図であり、また第2図は、第1
図のパターンに従って積層された多層配線セラミック基
板のA−A断面模式図である。 1:第一層のグリーンシート 2:第二層のグリーンシート 3:第三層のグリーンシート 4:銅導体 第1vIJ
Claims (6)
- (1)SiO_2:60〜82重量%と、Al_2O_
3:0.1〜15重量%と、B_2O_3:5〜14重
量%とを含み、且つ0〜2重量%のLi_2O、0〜2
重量%のNa_2O及び1〜5重量%のK_2Oを合計
量で1〜7重量%含み、更にCaO、MgO、BaO、
PbO、ZnO、SrOのうちの1種以上を合計量で0
.1〜15重量%含む化学組成を有するガラス:10重
量%以上80重量%以下と、石英ガラス:10重量%以
上50重量%以下と、アルミナ:10重量%以上50重
量%以下とからなる組成物を焼成して得られたセラミッ
ク基板。 - (2)前記セラミック基板上に銅、金、銀の何れかを主
成分とする導体を形成した特許請求の範囲第1項記載の
セラミック基板。 - (3)前記組成物と実質的に同組成である絶縁層を前記
導体上に形成した特許請求の範囲第2項記載のセラミッ
ク基板。 - (4)SiO_2:60〜82重量%と、Al_2O_
3:0.1〜15重量%と、B_2O_3:5〜14重
量%とを含み、且つ0〜2重量%のLi_2O、0〜2
重量%のNa_2O及び1〜5重量%のK_2Oを合計
量で1〜7重量%含み、更にCaO、MgO、BaO、
PbO、ZnO、SrOのうちの1種以上を合計量で0
.1〜15重量%含む化学組成を有するガラス:30重
量%以上60重量%以下と、石英ガラス:10重量%以
上40重量%以下と、アルミナ:10重量%以上50重
量%以下とからなる組成物よりなるグリーンシートに、
銅、金、銀の何れかを主成分とする導体が付与され、同
時焼成されていることを特徴とするセラミック基板。 - (5)前記銅、金、銀の何れかを主成分とする導体が付
与されたグリーンシートに、前記組成物と実質的に同組
成の絶縁層を印刷し、同時焼成して得られた特許請求の
範囲第4項記載のセラミック基板。 - (6)前記銅、金、銀の何れかを主成分とする導体が付
与された複数のグリーンシートを積層して同時焼成して
得られた特許請求の範囲第4項記載のセラミック基板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62046371A JPS63215559A (ja) | 1987-02-27 | 1987-02-27 | セラミツク基板 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62046371A JPS63215559A (ja) | 1987-02-27 | 1987-02-27 | セラミツク基板 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63215559A true JPS63215559A (ja) | 1988-09-08 |
JPH0424307B2 JPH0424307B2 (ja) | 1992-04-24 |
Family
ID=12745291
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62046371A Granted JPS63215559A (ja) | 1987-02-27 | 1987-02-27 | セラミツク基板 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63215559A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0332457A2 (en) * | 1988-03-11 | 1989-09-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Multilayered ceramic substrates and method for manufacturing of the same |
JPH0383850A (ja) * | 1989-08-28 | 1991-04-09 | Nec Corp | 低温焼結性低誘電率無機組成物 |
JPH03141153A (ja) * | 1989-10-25 | 1991-06-17 | Nec Corp | 低温焼結性低誘電率無機組成物 |
JPH03159959A (ja) * | 1989-11-16 | 1991-07-09 | Inax Corp | セラミックス原料 |
US5290375A (en) * | 1989-08-05 | 1994-03-01 | Nippondenso Co., Ltd. | Process for manufacturing ceramic multilayer substrate |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58151345A (ja) * | 1982-02-26 | 1983-09-08 | Asahi Glass Co Ltd | 低誘電率ガラス組成物 |
JPS599992A (ja) * | 1982-07-08 | 1984-01-19 | 株式会社日立製作所 | 多層配線基板の製造方法 |
JPS61186248A (ja) * | 1985-02-13 | 1986-08-19 | Nippon Electric Glass Co Ltd | ガラスセラミツク |
-
1987
- 1987-02-27 JP JP62046371A patent/JPS63215559A/ja active Granted
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58151345A (ja) * | 1982-02-26 | 1983-09-08 | Asahi Glass Co Ltd | 低誘電率ガラス組成物 |
JPS599992A (ja) * | 1982-07-08 | 1984-01-19 | 株式会社日立製作所 | 多層配線基板の製造方法 |
JPS61186248A (ja) * | 1985-02-13 | 1986-08-19 | Nippon Electric Glass Co Ltd | ガラスセラミツク |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0332457A2 (en) * | 1988-03-11 | 1989-09-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Multilayered ceramic substrates and method for manufacturing of the same |
US5290375A (en) * | 1989-08-05 | 1994-03-01 | Nippondenso Co., Ltd. | Process for manufacturing ceramic multilayer substrate |
JPH0383850A (ja) * | 1989-08-28 | 1991-04-09 | Nec Corp | 低温焼結性低誘電率無機組成物 |
JPH03141153A (ja) * | 1989-10-25 | 1991-06-17 | Nec Corp | 低温焼結性低誘電率無機組成物 |
JPH03159959A (ja) * | 1989-11-16 | 1991-07-09 | Inax Corp | セラミックス原料 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0424307B2 (ja) | 1992-04-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5071793A (en) | Low dielectric inorganic composition for multilayer ceramic package | |
EP0163155B1 (en) | Low temperature fired ceramics | |
US5079194A (en) | Crystal growth inhibitor for glassy low dielectric inorganic composition | |
US5468694A (en) | Composition for producing low temperature co-fired substrate | |
US6448195B2 (en) | Composition for ceramic substrate and ceramic circuit component | |
US5206190A (en) | Dielectric composition containing cordierite and glass | |
US5316985A (en) | Suppression of crystal growth in low dielectric inorganic composition using ultrafine alumina | |
US5141899A (en) | Low dielectric inorganic composition for multilayer ceramic package containing titanium silicate glass and crystal inhibitor | |
US5256470A (en) | Crystal growth inhibitor for glassy low dielectric inorganic composition | |
US5260119A (en) | Low dielectric inorganic composition for multilayer ceramic package | |
JPS63215559A (ja) | セラミツク基板 | |
US5118643A (en) | Low dielectric inorganic composition for multilayer ceramic package containing titanium silicate glass | |
JPS62278145A (ja) | ガラスセラミツク焼結体 | |
US5177034A (en) | Gallium crystal growth inhibitor for glassy low dielectric inorganic composition | |
US5270268A (en) | Aluminum borate devitrification inhibitor in low dielectric borosilicate glass | |
JPH0758454A (ja) | ガラスセラミックス多層基板 | |
JP2695587B2 (ja) | ガラスセラミックス組成物 | |
JP2872273B2 (ja) | セラミツク基板材料 | |
US5312784A (en) | Devitrification inhibitor in low dielectric borosilicate glass | |
JPS6221739B2 (ja) | ||
JPH0232587A (ja) | 回路基板用組成物及びそれを使用した電子部品 | |
US5226959A (en) | Gallium-containing glassy low dielectric ceramic compositions | |
JPS5946703A (ja) | 絶縁性セラミツクペ−スト用無機組成物 | |
JPH068189B2 (ja) | 酸化物誘電体材料 | |
JPS63215560A (ja) | セラミツク基板の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |