JP2504351B2 - 多層ガラスセラミック基板とその製造方法 - Google Patents
多層ガラスセラミック基板とその製造方法Info
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- JP2504351B2 JP2504351B2 JP3276199A JP27619991A JP2504351B2 JP 2504351 B2 JP2504351 B2 JP 2504351B2 JP 3276199 A JP3276199 A JP 3276199A JP 27619991 A JP27619991 A JP 27619991A JP 2504351 B2 JP2504351 B2 JP 2504351B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＬＳＩ素子を実装する
ための多層ガラスセラミック基板に関し、特に低温焼結
できる多層ガラスセラミック基板とその製造方法に関す
るものである。
ための多層ガラスセラミック基板に関し、特に低温焼結
できる多層ガラスセラミック基板とその製造方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体技術の発展に伴い、電子装置、シ
ステムの小型化、高速化が増々要求されている。半導体
素子においては、ＶＬＳＩ、ＵＬＳＩと高密度化、高集
積化され、これらをアセンブリするための実装技術は極
めて高密度微細化が必要とされている。特に半導体素子
を搭載するための実装基板は、配線密度の増大による微
細配線化とともに、配線抵抗の低減化、高速化に対応し
た基板材料の低誘電率化、および高密度配線化が要求さ
れる。基板材料として従来から使用されているものにア
ルミナ多層基板がある。この基板の製造方法としては、
厚膜印刷多層法およびグリ―ンシ―ト積層法があるが、
高密度化の要求に対しては、グリ―ンシ―ト積層法が有
利である。グリ―ンシ―ト積層法は、薄いセラミックグ
リ―ンシ―ト各層に配線を印刷形成し、一体に積層して
得られるため、配線層数を任意に多くすることができ、
その結果、厚膜印刷多層よりも配線密度を高くすること
ができる。しかし、アルミナセラミックは焼結温度が１
５００℃以上と高く、配線導体に電気抵抗の比較的高い
Ｍｏ，Ｗ金属を使わなければならず、配線の微細化が困
難であった。
ステムの小型化、高速化が増々要求されている。半導体
素子においては、ＶＬＳＩ、ＵＬＳＩと高密度化、高集
積化され、これらをアセンブリするための実装技術は極
めて高密度微細化が必要とされている。特に半導体素子
を搭載するための実装基板は、配線密度の増大による微
細配線化とともに、配線抵抗の低減化、高速化に対応し
た基板材料の低誘電率化、および高密度配線化が要求さ
れる。基板材料として従来から使用されているものにア
ルミナ多層基板がある。この基板の製造方法としては、
厚膜印刷多層法およびグリ―ンシ―ト積層法があるが、
高密度化の要求に対しては、グリ―ンシ―ト積層法が有
利である。グリ―ンシ―ト積層法は、薄いセラミックグ
リ―ンシ―ト各層に配線を印刷形成し、一体に積層して
得られるため、配線層数を任意に多くすることができ、
その結果、厚膜印刷多層よりも配線密度を高くすること
ができる。しかし、アルミナセラミックは焼結温度が１
５００℃以上と高く、配線導体に電気抵抗の比較的高い
Ｍｏ，Ｗ金属を使わなければならず、配線の微細化が困
難であった。
【０００３】一方、最近、低抵抗導体のＡｕ，Ａｇ−Ｐ
ｄ，Ａｇ，Ｃｕ等を用いる低温焼結型のセラミック材料
が開発されている。例えば、アルミナとホウケイ酸鉛系
ガラスの複合材料の場合、１０００℃以下の低温で焼結
が可能で、Ａｕ，Ａｇ−Ｐｄ，Ａｇを配線導体に用いた
多層基板が開発されている。しかしながら、この材料は
鉛を含んでいるため、卑金属であるＣｕを配線に用いる
ことは困難であり、更に誘電率においても７．５以上に
しか低減することができない。また、低誘電率化と１０
００℃以下の還元雰囲気焼成をねらったホウケイ酸系ガ
ラスを用いたガラスセラミック材料も開発されている。
これは誘電率が５．５程度と低く抑えられ、Ｃｕ配線に
よる多層化が、ガラスセラミックと導体との同時焼結法
により実現されているが、焼結時に結晶化を起こしてお
らず、機械的強度が著しく低くなる欠点があった。
ｄ，Ａｇ，Ｃｕ等を用いる低温焼結型のセラミック材料
が開発されている。例えば、アルミナとホウケイ酸鉛系
ガラスの複合材料の場合、１０００℃以下の低温で焼結
が可能で、Ａｕ，Ａｇ−Ｐｄ，Ａｇを配線導体に用いた
多層基板が開発されている。しかしながら、この材料は
鉛を含んでいるため、卑金属であるＣｕを配線に用いる
ことは困難であり、更に誘電率においても７．５以上に
しか低減することができない。また、低誘電率化と１０
００℃以下の還元雰囲気焼成をねらったホウケイ酸系ガ
ラスを用いたガラスセラミック材料も開発されている。
これは誘電率が５．５程度と低く抑えられ、Ｃｕ配線に
よる多層化が、ガラスセラミックと導体との同時焼結法
により実現されているが、焼結時に結晶化を起こしてお
らず、機械的強度が著しく低くなる欠点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のアルミナ多層基
板では、高温でしか焼結できないため電気抵抗の高いＭ
ｏ，Ｗしか導体に利用できないため、配線抵抗が高くな
ったり、微細配線が不可能であった。またアルミナの誘
電率は約１０と高く、信号の高速化には不利であった。
アルミナとホウケイ酸鉛系ガラスの複合材料は、低温焼
結化ができ、低抵抗導体を配線に使えるが、還元雰囲気
焼成や卑金属導体配線の実現が困難であった。更にホウ
ケイ酸系ガラスを用いたガラスセラミック基板では、Ｃ
ｕ多層配線および低誘電率化は可能であるが、機械的強
度が著しく低くなった。基板の機械的強度は、極めて重
要な特性であり、特に基板上に多数の半導体素子が実装
されるマルチチップ実装基板においては、基板サイズが
大面積化するとともに入出力端子またはピンが多数接続
されるため、アセンブリ―工程ばかりでなく製品の状態
で基板破損や金属との接合不良等の問題が発生する。本
発明の目的は、このような従来の実装基板の課題を解決
することにより、１０００℃以下の低温で、しかも酸化
性ばかりでなく中性および還元雰囲気で焼成でき、誘電
率の低い、機械的強度のすぐれた多層ガラスセラミック
基板を提供することにある。
板では、高温でしか焼結できないため電気抵抗の高いＭ
ｏ，Ｗしか導体に利用できないため、配線抵抗が高くな
ったり、微細配線が不可能であった。またアルミナの誘
電率は約１０と高く、信号の高速化には不利であった。
アルミナとホウケイ酸鉛系ガラスの複合材料は、低温焼
結化ができ、低抵抗導体を配線に使えるが、還元雰囲気
焼成や卑金属導体配線の実現が困難であった。更にホウ
ケイ酸系ガラスを用いたガラスセラミック基板では、Ｃ
ｕ多層配線および低誘電率化は可能であるが、機械的強
度が著しく低くなった。基板の機械的強度は、極めて重
要な特性であり、特に基板上に多数の半導体素子が実装
されるマルチチップ実装基板においては、基板サイズが
大面積化するとともに入出力端子またはピンが多数接続
されるため、アセンブリ―工程ばかりでなく製品の状態
で基板破損や金属との接合不良等の問題が発生する。本
発明の目的は、このような従来の実装基板の課題を解決
することにより、１０００℃以下の低温で、しかも酸化
性ばかりでなく中性および還元雰囲気で焼成でき、誘電
率の低い、機械的強度のすぐれた多層ガラスセラミック
基板を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、ガラスセラミ
ック層がアルミナ、α−石英、ホウケイ酸系ガラスおよ
びアノーサイト結晶からなる無機組成物であって、アル
ミナ１２〜５９．６重量％、α−石英１０〜３０重量
％、ホウケイ酸系ガラス１８〜６９．６重量％、アノー
サイト結晶１〜５０重量％の組成範囲で総量１００％に
なるように構成され、複数の導体層を前記ガラスセラミ
ック層を介して積層したことを特徴とする多層ガラスセ
ラミック基板である。また、その製造方法の第１は、原
料粉末にアルミナ粉末１０〜５０重量％、α−石英粉末
１０〜５０重量％およびホウケイ酸カルシウム系ガラス
粉末４０〜７０重量％で総量１００％になるように混合
した混合粉末を用いることを特徴とする。この方法にお
いて、ホウケイ酸カルシウム系ガラス中に含まれるカル
シウム組成は、酸化物換算表記に従ったとき、ガラス組
成に対して酸化カルシウムが５重量％以上であることを
好適とする。製造方法の第２は、原料粉末として、アル
ミナ粉末、α−石英粉末、ホウケイ酸系ガラス粉末およ
びアノ―サイト粉末を用い、それぞれの平均粒径がアル
ミナ粉末０．５〜３μｍ、α−石英粉末０．５〜１０μ
ｍ、ホウケイ酸系ガラス粉末１〜５μｍ、アノ―サイト
粉末１〜１０μｍの範囲にあり、これらの粉末を混合す
る工程と、混合した粉末をスラリー状態にしたのちグリ
ーンシート化する工程と、該グリーンシートにヴィアホ
ールを形成すると共に、導体を印刷および穴埋めする工
程と、印刷されたシートを積層・熱圧着し、１０００℃
以下の温度で焼成する工程とを含むことを特徴とする。
ック層がアルミナ、α−石英、ホウケイ酸系ガラスおよ
びアノーサイト結晶からなる無機組成物であって、アル
ミナ１２〜５９．６重量％、α−石英１０〜３０重量
％、ホウケイ酸系ガラス１８〜６９．６重量％、アノー
サイト結晶１〜５０重量％の組成範囲で総量１００％に
なるように構成され、複数の導体層を前記ガラスセラミ
ック層を介して積層したことを特徴とする多層ガラスセ
ラミック基板である。また、その製造方法の第１は、原
料粉末にアルミナ粉末１０〜５０重量％、α−石英粉末
１０〜５０重量％およびホウケイ酸カルシウム系ガラス
粉末４０〜７０重量％で総量１００％になるように混合
した混合粉末を用いることを特徴とする。この方法にお
いて、ホウケイ酸カルシウム系ガラス中に含まれるカル
シウム組成は、酸化物換算表記に従ったとき、ガラス組
成に対して酸化カルシウムが５重量％以上であることを
好適とする。製造方法の第２は、原料粉末として、アル
ミナ粉末、α−石英粉末、ホウケイ酸系ガラス粉末およ
びアノ―サイト粉末を用い、それぞれの平均粒径がアル
ミナ粉末０．５〜３μｍ、α−石英粉末０．５〜１０μ
ｍ、ホウケイ酸系ガラス粉末１〜５μｍ、アノ―サイト
粉末１〜１０μｍの範囲にあり、これらの粉末を混合す
る工程と、混合した粉末をスラリー状態にしたのちグリ
ーンシート化する工程と、該グリーンシートにヴィアホ
ールを形成すると共に、導体を印刷および穴埋めする工
程と、印刷されたシートを積層・熱圧着し、１０００℃
以下の温度で焼成する工程とを含むことを特徴とする。
【０００６】本発明のガラスセラミック基板は、１００
０℃以下の温度で焼結可能となるため、所望のグリ―ン
シ―ト積層法によって容易に多層化ができ、また導体と
してＡｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｐｔ等の元素ばかりでなく、中
性または還元雰囲気で焼成するＣｕ，Ｎｉ等の卑金属の
元素を含め、それぞれ１種およびこれらの２種類以上を
含む合金が安心して使用できるようになり、実装密度が
高く機械的強度に優れた多層ガラスセラミック基板を実
用に供することが可能となる。ここで本発明による基板
の機械的強度は、抗折強度で２０００ｋｇ／ｃｍ2以上
を有しており、十分な強度を有している。
０℃以下の温度で焼結可能となるため、所望のグリ―ン
シ―ト積層法によって容易に多層化ができ、また導体と
してＡｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｐｔ等の元素ばかりでなく、中
性または還元雰囲気で焼成するＣｕ，Ｎｉ等の卑金属の
元素を含め、それぞれ１種およびこれらの２種類以上を
含む合金が安心して使用できるようになり、実装密度が
高く機械的強度に優れた多層ガラスセラミック基板を実
用に供することが可能となる。ここで本発明による基板
の機械的強度は、抗折強度で２０００ｋｇ／ｃｍ2以上
を有しており、十分な強度を有している。
【０００７】次に、本発明の各構成成分を限定した理由
について記す。 アルミナが１２重量％未満の場合、抗折強度が２０
００ｋｇ／ｃｍ2未満となり不充分となる。また５９．
６重量％を超えると１０００℃以下の温度で焼結が不充
分となり、その結果、絶縁抵抗が低下するとともに抗折
強度も２０００ｋｇ／ｃｍ2未満となる。更に誘電率も
７を超えるため高速化に不利となり、実用的な多層ガラ
スセラミック基板が得られない。 α−石英が１０重量％未満の場合、誘電率が７を超
えてしまう。また３０重量％を超えると焼結が不十分と
なり、絶縁抵抗を低下させ、抗折強度も２０００ｋｇ／
ｃｍ2未満に低下してしまう。 ホウケイ酸系ガラスが１８重量％未満の場合、アル
ミナ粒子間の空隙を占有するのに十分なガラス相を得る
ことができなくなるため、強度が低下するとともに信頼
性が得られない。６９．６重量％を超えるとガラスの本
来持つ強度が支配的となり抗折強度２０００ｋｇ／ｃｍ
2未満になってしまう。
について記す。 アルミナが１２重量％未満の場合、抗折強度が２０
００ｋｇ／ｃｍ2未満となり不充分となる。また５９．
６重量％を超えると１０００℃以下の温度で焼結が不充
分となり、その結果、絶縁抵抗が低下するとともに抗折
強度も２０００ｋｇ／ｃｍ2未満となる。更に誘電率も
７を超えるため高速化に不利となり、実用的な多層ガラ
スセラミック基板が得られない。 α−石英が１０重量％未満の場合、誘電率が７を超
えてしまう。また３０重量％を超えると焼結が不十分と
なり、絶縁抵抗を低下させ、抗折強度も２０００ｋｇ／
ｃｍ2未満に低下してしまう。 ホウケイ酸系ガラスが１８重量％未満の場合、アル
ミナ粒子間の空隙を占有するのに十分なガラス相を得る
ことができなくなるため、強度が低下するとともに信頼
性が得られない。６９．６重量％を超えるとガラスの本
来持つ強度が支配的となり抗折強度２０００ｋｇ／ｃｍ
2未満になってしまう。
【０００８】 アノーサイト結晶が１重量％未満の場
合、アノーサイト結晶による強度補強効果がなくなり、
抗折強度２０００ｋｇ／ｃｍ2以上が得られない。５０
重量％を超えると多層ガラスセラミック基板の収縮性が
不均一になり信頼性が低下する。 原料粉末として用いるアルミナ粉末が１０重量％未
満の場合、焼結時のアノーサイト結晶生成に対しガラス
との化学反応性が低下し、結晶生成が不十分となるか、
あるいは結晶が不均一に生成することになり、その結
果、抗折強度が２０００ｋｇ／ｃｍ2未満になってしま
う。５０重量％を超えると１０００℃以下の温度で焼結
が不十分となり絶縁抵抗が低下するとともに抗折強度も
低下する。また誘電率も７を超えてしまう。 原料粉末として用いるホウケイ酸カルシウム系ガラ
ス粉末が４０重量％未満の場合、アルミナとの反応性が
低下し、アノーサイト結晶の生成が大きく阻害され、不
均一な結晶生成が起こるため強度が低下する。７０重量
％を超える場合には焼成時のガラス軟化反応が進むため
焼成基板の寸法安定性が悪くなり、実用的な基板が得ら
れない。
合、アノーサイト結晶による強度補強効果がなくなり、
抗折強度２０００ｋｇ／ｃｍ2以上が得られない。５０
重量％を超えると多層ガラスセラミック基板の収縮性が
不均一になり信頼性が低下する。 原料粉末として用いるアルミナ粉末が１０重量％未
満の場合、焼結時のアノーサイト結晶生成に対しガラス
との化学反応性が低下し、結晶生成が不十分となるか、
あるいは結晶が不均一に生成することになり、その結
果、抗折強度が２０００ｋｇ／ｃｍ2未満になってしま
う。５０重量％を超えると１０００℃以下の温度で焼結
が不十分となり絶縁抵抗が低下するとともに抗折強度も
低下する。また誘電率も７を超えてしまう。 原料粉末として用いるホウケイ酸カルシウム系ガラ
ス粉末が４０重量％未満の場合、アルミナとの反応性が
低下し、アノーサイト結晶の生成が大きく阻害され、不
均一な結晶生成が起こるため強度が低下する。７０重量
％を超える場合には焼成時のガラス軟化反応が進むため
焼成基板の寸法安定性が悪くなり、実用的な基板が得ら
れない。
【０００９】 原料粉末として用いるホウケイ酸カル
シウム系ガラスのカルシウム組成が酸化物換算表記に従
ったとき酸化カルシウムで５重量％未満のときは、焼成
時にアノーサイト結晶がほとんど生成されない。 原料粉末として用いるアルミナ粉末が０．５μｍ未
満および３μｍを超える場合、α−石英粉末が０．５μ
ｍ未満および１０μｍを超える場合、ホウケイ酸系ガラ
ス粉末が１μｍ未満および５μｍを超える場合、更にア
ノーサイト粉末が１μｍ未満および１０μｍを超える場
合には、混合物の焼結性が悪く多層ガラスセラミック基
板の特性上の信頼性を著しく低下させるため、実用的な
多層ガラスセラミック基板が得られない。
シウム系ガラスのカルシウム組成が酸化物換算表記に従
ったとき酸化カルシウムで５重量％未満のときは、焼成
時にアノーサイト結晶がほとんど生成されない。 原料粉末として用いるアルミナ粉末が０．５μｍ未
満および３μｍを超える場合、α−石英粉末が０．５μ
ｍ未満および１０μｍを超える場合、ホウケイ酸系ガラ
ス粉末が１μｍ未満および５μｍを超える場合、更にア
ノーサイト粉末が１μｍ未満および１０μｍを超える場
合には、混合物の焼結性が悪く多層ガラスセラミック基
板の特性上の信頼性を著しく低下させるため、実用的な
多層ガラスセラミック基板が得られない。
【００１０】
【作用】本発明の多層ガラスセラミック基板の組成は、
１０００℃以下の温度で焼結できるがその理由を次に示
す。ホウケイ酸カルシウム系ガラスまたはホウケイ酸系
ガラスは焼成の際、約７００℃以上で軟化を開始する。
この液相化したガラスがアルミナとα−石英またはアル
ミナ、α−石英とアノーサイトとのセラミック粉末間の
空隙を埋めることになり緻密化が進行する。こうして８
００〜１０００℃の温度領域で十分緻密なガラスセラミ
ック体が形成され焼結を完了する。次に還元雰囲気で焼
結できる理由は、本組成物がこの条件下で酸化物状態か
ら還元されて金属元素に変化することが抑えられる元素
を用いているためである。例えば酸化鉛を含んだ組成物
の場合、還元雰囲気下では金属鉛に変化し、ガラスセラ
ミック体の絶縁性が著しく劣化する。機械的強度は多層
ガラスセラミック基板において重要な特性の一つであ
り、本発明は特にこの特性に対して効果が大である。強
度を２０００ｋｇ／ｃｍ2以上に実現できる理由は、焼
結後のガラスセラミック体の構造に起因する。つまりア
ルミナと液相化したガラスとは焼結時に化学反応を伴い
アノーサイト結晶を生成することができる。こうして焼
結後のガラスセラミック体にはアルミナ粒子、α−石英
粒子とガラス質部分およびアノーサイト結晶とが三次元
的に緻密に構成されることになり、セラミックとガラス
とが強固に結合され、その結果基板として抗折強度の十
分な特性が得られる。
１０００℃以下の温度で焼結できるがその理由を次に示
す。ホウケイ酸カルシウム系ガラスまたはホウケイ酸系
ガラスは焼成の際、約７００℃以上で軟化を開始する。
この液相化したガラスがアルミナとα−石英またはアル
ミナ、α−石英とアノーサイトとのセラミック粉末間の
空隙を埋めることになり緻密化が進行する。こうして８
００〜１０００℃の温度領域で十分緻密なガラスセラミ
ック体が形成され焼結を完了する。次に還元雰囲気で焼
結できる理由は、本組成物がこの条件下で酸化物状態か
ら還元されて金属元素に変化することが抑えられる元素
を用いているためである。例えば酸化鉛を含んだ組成物
の場合、還元雰囲気下では金属鉛に変化し、ガラスセラ
ミック体の絶縁性が著しく劣化する。機械的強度は多層
ガラスセラミック基板において重要な特性の一つであ
り、本発明は特にこの特性に対して効果が大である。強
度を２０００ｋｇ／ｃｍ2以上に実現できる理由は、焼
結後のガラスセラミック体の構造に起因する。つまりア
ルミナと液相化したガラスとは焼結時に化学反応を伴い
アノーサイト結晶を生成することができる。こうして焼
結後のガラスセラミック体にはアルミナ粒子、α−石英
粒子とガラス質部分およびアノーサイト結晶とが三次元
的に緻密に構成されることになり、セラミックとガラス
とが強固に結合され、その結果基板として抗折強度の十
分な特性が得られる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。 実施例１ アルミナ粉末、α−石英粉末とホウケイ酸カルシウム系
ガラス粉末を表１記載のように、（アルミナ粉末＋α−
石英粉末）：ホウケイ酸カルシウム系ガラス＝３０重量
％：７０重量％〜６０重量％：４０重量％の比率で十分
に混合し、グリーンシート積層法によってシート状に成
形する。このとき、アルミナ粉末は少なくとも１０重量
％以上含まれており、またここで用いられたホウケイ酸
カルシウム系ガラス粉末には酸化物換算表記で酸化カル
シウムが５重量％含まれている。グリーンシートに作成
する方法は、混合粉をポリビニルブチラール、ポリビニ
ルアルコールあるいはポリアクリル系樹脂などの有機バ
インダとともに溶媒中に分散し泥漿化したのちスリップ
キャスティング法により形成する。グリーンシート厚み
は１０〜４００μｍの範囲で均一にしかも自由にコント
ロールすることが可能である。
る。 実施例１ アルミナ粉末、α−石英粉末とホウケイ酸カルシウム系
ガラス粉末を表１記載のように、（アルミナ粉末＋α−
石英粉末）：ホウケイ酸カルシウム系ガラス＝３０重量
％：７０重量％〜６０重量％：４０重量％の比率で十分
に混合し、グリーンシート積層法によってシート状に成
形する。このとき、アルミナ粉末は少なくとも１０重量
％以上含まれており、またここで用いられたホウケイ酸
カルシウム系ガラス粉末には酸化物換算表記で酸化カル
シウムが５重量％含まれている。グリーンシートに作成
する方法は、混合粉をポリビニルブチラール、ポリビニ
ルアルコールあるいはポリアクリル系樹脂などの有機バ
インダとともに溶媒中に分散し泥漿化したのちスリップ
キャスティング法により形成する。グリーンシート厚み
は１０〜４００μｍの範囲で均一にしかも自由にコント
ロールすることが可能である。
【００１２】次に上下導体を接続するためのヴィアホー
ルを打ち抜き装置によりグリーンシートに形成する。該
ヴィアホールに電気的接続を行うための導体ペーストの
埋め込みおよび配線パタ―ン印刷を行う。ここで用いた
導体としては、Ａｕ，Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄ，Ｃｕ，Ｎｉ，
Ａｇ−Ｐｔ等を主成分とする導体ペ―ストであり、スク
リ―ン印刷法によって所定の位置に印刷される。導体パ
タ―ンが印刷されヴィアフィルされたグリ―ンシ―トを
所定の層数になるように積層し、熱圧着する。成形時に
添加された有機バインダおよび溶剤を４００〜７００℃
の温度の脱バインダ工程により除去した後、８００〜１
０００℃の温度範囲で焼成し多層ガラスセラミック基板
を得た。本焼成に際し、ガラスが軟化し、アルミナ粒子
間の空隙をガラスが占有することになり緻密化が進む。
更にアルミナとの化学反応によりアノーサイト結晶が生
成される。得られたガラスセラミック層の組成比を表２
に示す。なお、表２における試料番号１〜６は、表１の
原料番号１〜６に対応したものである。
ルを打ち抜き装置によりグリーンシートに形成する。該
ヴィアホールに電気的接続を行うための導体ペーストの
埋め込みおよび配線パタ―ン印刷を行う。ここで用いた
導体としては、Ａｕ，Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄ，Ｃｕ，Ｎｉ，
Ａｇ−Ｐｔ等を主成分とする導体ペ―ストであり、スク
リ―ン印刷法によって所定の位置に印刷される。導体パ
タ―ンが印刷されヴィアフィルされたグリ―ンシ―トを
所定の層数になるように積層し、熱圧着する。成形時に
添加された有機バインダおよび溶剤を４００〜７００℃
の温度の脱バインダ工程により除去した後、８００〜１
０００℃の温度範囲で焼成し多層ガラスセラミック基板
を得た。本焼成に際し、ガラスが軟化し、アルミナ粒子
間の空隙をガラスが占有することになり緻密化が進む。
更にアルミナとの化学反応によりアノーサイト結晶が生
成される。得られたガラスセラミック層の組成比を表２
に示す。なお、表２における試料番号１〜６は、表１の
原料番号１〜６に対応したものである。
【００１３】実施例２ 次に、ガラスセラミック体の他の製造方法を示す。アル
ミナ粉末を粉砕により平均粒径０．５〜３μｍになるよ
うにコントロールする。α−石英粉末も同様に平均粒径
０．５〜１０μｍに粉砕する。またホウケイ酸系ガラス
を例えばアルミナボールミル等により平均粒径１〜５μ
ｍになるように粉砕し微粉末化する。更にアノーサイト
粉末を同様に１〜１０μｍになるように粉砕する。これ
らの粉末を目標組成になるように秤量し、アルミナボー
ルミル等により均一に混合する。該混合粉末をポリアク
リル系樹脂、ポリビニルブチラールおよびポリビニルア
ルコールなどの有機バインダとともに溶媒中に分散し泥
漿にする。該泥漿をドクターブレード法やロール法等の
スリップキャスティング法により絶縁層を形成するのに
適した膜厚、例えば１０〜４００μｍの範囲でグリーン
シートとする。次に上下導通を得るためのヴィアホール
をグリーンシートにダイおよびポンチで形成する。ヴィ
アホールの形成されたシートに導体ペーストを埋め込
み、配線パターン印刷を施す。印刷およびペーストが埋
め込まれたシートを複数枚積層し、１００〜１２０℃の
温度で１００〜３００ｋｇ／ｃｍ2の圧力で熱圧着し積
層体を得る。４００〜６００℃で有機バインダを分解・
除去したのち８００〜１０００℃の範囲で焼結を完了す
る。ここで用いた導体ペーストはＡｕ、Ａｇ、Ａｇ−Ｐ
ｄ、Ｃｕ等を主成分としたペーストを用いた。得られた
ガラスセラミック体の組成比を表２〜表３の試料番号７
〜４０に示す。
ミナ粉末を粉砕により平均粒径０．５〜３μｍになるよ
うにコントロールする。α−石英粉末も同様に平均粒径
０．５〜１０μｍに粉砕する。またホウケイ酸系ガラス
を例えばアルミナボールミル等により平均粒径１〜５μ
ｍになるように粉砕し微粉末化する。更にアノーサイト
粉末を同様に１〜１０μｍになるように粉砕する。これ
らの粉末を目標組成になるように秤量し、アルミナボー
ルミル等により均一に混合する。該混合粉末をポリアク
リル系樹脂、ポリビニルブチラールおよびポリビニルア
ルコールなどの有機バインダとともに溶媒中に分散し泥
漿にする。該泥漿をドクターブレード法やロール法等の
スリップキャスティング法により絶縁層を形成するのに
適した膜厚、例えば１０〜４００μｍの範囲でグリーン
シートとする。次に上下導通を得るためのヴィアホール
をグリーンシートにダイおよびポンチで形成する。ヴィ
アホールの形成されたシートに導体ペーストを埋め込
み、配線パターン印刷を施す。印刷およびペーストが埋
め込まれたシートを複数枚積層し、１００〜１２０℃の
温度で１００〜３００ｋｇ／ｃｍ2の圧力で熱圧着し積
層体を得る。４００〜６００℃で有機バインダを分解・
除去したのち８００〜１０００℃の範囲で焼結を完了す
る。ここで用いた導体ペーストはＡｕ、Ａｇ、Ａｇ−Ｐ
ｄ、Ｃｕ等を主成分としたペーストを用いた。得られた
ガラスセラミック体の組成比を表２〜表３の試料番号７
〜４０に示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【表２】
【００１６】
【表３】
【００１７】表４〜表７には、実施例１および２におい
て多層ガラスセラミック基板を作製したときの焼成条
件、配線仕様および特性を示した。焼結後の基板におけ
るガラスセラミック層の組成を示した表２および表３の
試料番号と表４〜表７の試料番号は対応している。
て多層ガラスセラミック基板を作製したときの焼成条
件、配線仕様および特性を示した。焼結後の基板におけ
るガラスセラミック層の組成を示した表２および表３の
試料番号と表４〜表７の試料番号は対応している。
【００１８】
【表４】
【００１９】
【表５】
【００２０】
【表６】
【００２１】
【表７】
【００２２】表４〜表７からも明らかなように、本発明
の組成物を使用することにより、容易に高密度で微細な
配線を形成されるばかりでなく特性上も優れ、かつ、実
用に供されるために必要な機械的強度も充分満足する多
層ガラスセラミック基板を得ることができる。
の組成物を使用することにより、容易に高密度で微細な
配線を形成されるばかりでなく特性上も優れ、かつ、実
用に供されるために必要な機械的強度も充分満足する多
層ガラスセラミック基板を得ることができる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば１
０００℃以下の低温焼結が可能で、中性、還元雰囲気を
問わず焼成でき、かつ誘電率も十分に低くでき、機械的
強度としての抗折強度が大きな基板を得ることができ
る。
０００℃以下の低温焼結が可能で、中性、還元雰囲気を
問わず焼成でき、かつ誘電率も十分に低くでき、機械的
強度としての抗折強度が大きな基板を得ることができ
る。
Claims (4)
- 【請求項１】 ガラスセラミック層がアルミナ、α−石
英、ホウケイ酸系ガラスおよびアノーサイト結晶からな
る無機組成物であって、アルミナ１２〜５９．６重量
％、α−石英１０〜３０重量％、ホウケイ酸系ガラス１
８〜６９．６重量％、アノーサイト結晶１〜５０重量％
の組成範囲で総量１００％になるように構成され、複数
の導体層を前記ガラスセラミック層を介して積層したこ
とを特徴とする多層ガラスセラミック基板。 - 【請求項２】 請求項１に記載した多層ガラスセラミッ
ク基板の製造方法であって、原料粉末にアルミナ粉末１
０〜５０重量％、α−石英粉末１０〜５０重量％および
ホウケイ酸カルシウム系ガラス粉末４０〜７０重量％で
総量１００％になるように混合した混合粉末を用いるこ
とを特徴とする多層ガラスセラミック基板の製造方法。 - 【請求項３】 ホウケイ酸カルシウム系ガラス中に含ま
れるカルシウム組成が酸化物換算表記に従ったとき、ガ
ラス組成に対して酸化カルシウムが５重量％以上である
請求項２記載の多層ガラスセラミック基板の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１に記載した多層ガラスセラミッ
ク基板の製造方法であって、原料粉末として、アルミナ
粉末、α−石英粉末、ホウケイ酸系ガラス粉末およびア
ノーサイト粉末を用い、それぞれの平均粒径がアルミナ
粉末０．５〜３μｍ、α−石英粉末０．５〜１０μｍ、
ホウケイ酸系ガラス粉末１〜５μｍ、アノーサイト粉末
１〜１０μｍの範囲にあり、これらの粉末を混合する工
程と、混合した粉末をスラリー状態にしたのちグリーン
シート化する工程と、該グリーンシートにヴィアホール
を形成すると共に、導体を印刷および穴埋めする工程
と、印刷されたシートを積層・熱圧着し、１０００℃以
下の温度で焼成する工程とを含むことを特徴とする多層
ガラスセラミック基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3276199A JP2504351B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 多層ガラスセラミック基板とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3276199A JP2504351B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 多層ガラスセラミック基板とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0590447A JPH0590447A (ja) | 1993-04-09 |
| JP2504351B2 true JP2504351B2 (ja) | 1996-06-05 |
Family
ID=17566070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3276199A Expired - Lifetime JP2504351B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 多層ガラスセラミック基板とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2504351B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2783751B2 (ja) * | 1993-12-21 | 1998-08-06 | 富士通株式会社 | 多層セラミック基板の製造方法 |
-
1991
- 1991-09-30 JP JP3276199A patent/JP2504351B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0590447A (ja) | 1993-04-09 |
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| JPH0544840B2 (ja) |
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