JPH0555405A

JPH0555405A - 低誘電率セラミツクス回路基板の製造方法

Info

Publication number: JPH0555405A
Application number: JP2404218A
Authority: JP
Inventors: Kishio Yokouchi; 貴志男横内; Koichi Niwa; 紘一丹羽
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-12-20
Filing date: 1990-12-20
Publication date: 1993-03-05

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体装置の高密度実装に適しかつ信号の高速
伝播に適した低誘電率セラミックス回路基板の製造方法
に関し、中空ないし多孔質のセラミックス粒を含むセラ
ミックス粉体を利用して誘電率を低くし、一方、基板側
面に多孔質切断面が現れないようにする。【構成】（ア）中空セラミックス粒を含有する第１スラ
リー１および中空でないセラミックス粉体を含有する第
２スラリー２を別々に用意する；（イ）第１スラリーを
中央部に、第２スラリーを両端部に同時に流して複合グ
リーンシート６を形成する；（ウ）複合グリーンシート
の長手方向の切断長を中央部の幅に合わせて所定サイズ
のグリーンシート片６Ａ、６Ｂに打抜く；（オ）グリー
ンシート片をその両端部が連続して重ならないように交
互積層する；（カ）外形切断する；および（キ）焼成し
て多層回路基板２１とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＶＬＳＩなどの半導体
装置の実装用回路基板、より詳しくは、半導１装置の高
密度実装に適しかつ信号の高速伝播に適した低誘電率セ
ラミックス回路基板の製造方法に関する。大型汎用コン
ピュータおよびスーパーコンピュータに使用される半導
体装置（素子）の高速化要求に応じて、ゲート当たりの
遅延時間が１００psを下回るようになり、相対的に基板
配線部における伝送遅延もコンピュータの演算速度を左
右する程になっている。特に、コンピュータのＣＰＵ用
回路基板には、高密度かつ微細な多層配線に適している
セラミックス多層基板が用いられている。より高速なコ
ンピュータを実現するには、高密度かつ微細な多層配線
を生かし、かつ信号の高速伝播に適した低誘電率セラミ
ックス回路基板の開発が不可欠である。

【０００２】

【従来の技術】従来、高速コンピュータに使用されてい
る高密度実装基板用のセラミックス材料には、アルミナ
（Ａｌ₂Ｏ₃）、ムライト（３Ａｌ₂Ｏ₃・２Ｓｉ
Ｏ₂）などが用いられている。しかしながら、これらセ
ラミックスの誘電率は、アルミナで１０、ムライトで７
と一般的に高く、最も低い石英ガラスの誘電率でも3.８
である。なお、石英ガラス単独では緻密な焼結が難し
く、多層回路基板には適さない。また、金、銀、銅など
の低抵抗（導体）配線との同時焼成のために、結晶化ガ
ラス系、アルミナ−結晶化ガラス系などの低温焼結セラ
ミックスが開発されているが、それでも誘電率は４〜６
と依然として高い。

【０００３】セラミックス回路基板の誘電率を下げるた
めに、ガラスやセラミックスの中空体粒（中空微小球）
を利用したセラミックス基板が提案されている。例え
ば、本発明者らは特開昭５９−１１１３４５号公報にて
中空アルミナ粒をセラミックスマトリックス中に分散さ
せた回路基板を提案したし、他に特開昭６２−２０６８
６１号公報、６２−２８７６５８号公報、６３−３５８
号公報などでも提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】多層回路基板の製造プ
ロセスにおいて、焼成（焼結）後に研磨ないし切断の工
程があり、中空セラミックス粒を利用したセラミックス
基板では中空セラミックス粒の切断面が表出して多孔質
面となってしまう。この多孔質面に研削液、切削液、場
合によっては、メッキ液、エッチング液、洗浄液が浸み
込み、セラミックス基板表面にメタライズ層を真空蒸
着、スパッタリングで形成する際に更には実装した半導
体装置の使用中に、浸み込んだ液が汚染源となって、回
路基板更には実装した半導体装置の信頼性の低下を招
く。

【０００５】本発明の目的は、中空ないし多孔質のセラ
ミックス粒を含むセラミックス粉体を利用して誘電率を
低くする利点を生かしつつ、側面に多孔質切断面の現れ
ないようにしてセラミックス回路基板を製造する方法を
提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的が、下記工程
（ア）〜（キ）：（ア）中空ないし多孔質のセラミック
ス粒を含むセラミックス粉体と、樹脂バインダーと、溶
剤とからなる第１スラリー、および中空ないし多孔質の
セラミックス粒を含まないセラミックス粉体と、樹脂バ
インダーと、溶剤とからなる第２スラリーを別々に用意
する工程；（イ）第１スラリーを中央部に、第２スラリ
ーを両端部に同時に流して一枚の複合グリーンシートを
形成する工程；（ウ）複合グリーンシートの長手方向の
切断長を中央部の幅に合わせて該複合グリーンシートを
所定サイズに打抜く工程；（エ）打ち抜きグリーンシー
ト片に配線層を形成する工程；（オ）配線層付きグリー
ンシート片をその両端部が連続して重ならないように交
互積層する工程；（カ）積層したグリーンシート片を中
央部のサイズよりも大きいサイズに外形切断する工程；
および（キ）外形切断した積層体を焼成する工程；を含
んでなる低誘電率セラミックス回路基板の製造方法によ
って達成される。

【０００７】中空のセラミックス粒が中空石英粒である
ことは好ましく、多孔質のセラミックス粒としてはゼオ
ライト粉末をはじめとするセラミックスや高軟化点ガラ
スを用いることができる。上述の工程で製造したセラミ
ックス回路基板は側面全周に中空ないし多孔質のセラミ
ックス粒を含まないセラミックス粉体のセラミックス層
となっているが、基板上面および下面（底面）の中央部
は中空ないし多孔質のセラミックス粒を含むセラミック
ス粉体のセラミックス部分である。この基板上面および
下面のままではＬＳＩチップあるいはパッケージを搭載
するための平面出し工程である研磨を行なうと、中空体
あるいは多孔質体の断面が露出して粗面になり、薄膜パ
ターンを形成できない問題が生じてしまうことがある。
そこで、中空ないし多孔質のセラミックス粒を含まない
セラミックス粉体と、樹脂バインダーと、溶剤とからな
るスラリーから単一のグリーンシートを形成し、該グリ
ーンシートを所定サイズに打抜き、それに配線層を形成
し、該配線層付きグリーンシートを、前記積層工程の際
に、積層体の最上層におよび最下層として配置すること
によって、基板上下面も中空ないし多孔質のセラミック
ス粒を含まないセラミックス粉体のセラミックス層とす
るのが望ましい。

【０００８】

【作用】本発明の方法で製造したセラミックス回路基板
はその全側面が中空ないし多孔質のセラミックス粒を含
まないセラミックス粉体のセラミックス層となっている
ので、焼成基板側面を研磨ないし切断しても中空ないし
多孔質のセラミックス粒の切断面が表出することはな
い。従って、上述のトラブルを招く原因を回避すること
になり、信頼性は従来一般のセラミックス基板と同じ程
度に向上する。

【０００９】

【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の実施態
様例によって本発明を詳細に説明する。先ず、中空石英
粒（平均粒径２０μｍ）と、硼珪酸ガラス粉末と、ムラ
イト粉末とからなるセラミックス粉体に、樹脂バインダ
ー、アセトンおよび２−ブタノンの溶剤および可塑剤を
混練し、真空脱泡して第１スラリー１（図２）を用意し
た。中空石英粒の代わりに石英ガラス粉末（中実粒）を
用いること以外は同じ材料で混合比を少し変え、混練、
真空脱泡で第２スラリー２を用意した。ドクターブレー
ド装置のスラリー溜３に２枚の仕切りを置いてから、中
央に第１スラリーを入れ、両サイドに第２スラリーを入
れ、ドクターブレード４を通してキャリアテープ（ポリ
エステルフィルム）５の上に同時に流し出して、一枚の
複合グリーンシート６（厚さ３００μｍ）を形成した
（図２）。例えば、中央部の第１スラリー１の幅を１５
０mmに、両側の第２スラリー２の幅をそれぞれ３０mmと
した。第１スラリー１と第２スラリー２との接合部（境
界部）ではこれらスラリーが混合しており、焼成したと
きには完全に一体化していて、接合部での剥離や強度低
下はない。乾燥して溶剤を揮発させて、可撓性のグリー
ンシート６とし、図２では巻き取っている状態を示す。

【００１０】次に、複合グリーンシート６を幅２００mm
に、シート長手方向で長さ１５０mm（中央部第１スラリ
ー幅）に打ち抜いて、グリーンシート片６Ａ、６Ｂとし
た。それぞれのグリーンシート片６Ａ、６Ｂにスルーホ
ールを開け、金属粉末（例えば、銅粉末）、樹脂および
溶剤を混合した導体ペーストをスクリーン印刷して配線
層（図示せず）を形成した。これらグリーンシート片６
Ａ、６Ｂを、図１に示すように、両端部が連続して重な
らないように交互積層した。なお、グリーンシート６
Ａ、６Ｂはサイズは同一であって、積層する際の配置方
向の区別に対応している。積層したグリーンシート片を
従来と同様に加熱・加圧して一体化した。この積層・一
体化において、別途に第２スラリーのみで厚さ３００μ
ｍのグリーンシートを形成し、２００×２００mmに打ち
抜き、スルーホールを開け、スクリーン印刷で配線層を
形成したグリーンシート片を２枚用意して、一方を最上
層に、他方を最下層として配置するのが好ましい。この
積層一体化したグリーンシートを所定のサイズ（１６０
×１６０mm）に外形切断し（打ち抜き）、中空石英粒含
有の中央部分（１５０×１５０mm）１１よりも少し大き
くして積層体周囲が中空石英粒含有しない外周部分１２
（図３）となるようにした。

【００１１】次に、外形切断した積層体を、徐々に加熱
して樹脂分を抜いてから、窒素雰囲気中にて約１０００
℃で焼成した。このように焼結したセラミックス多層回
路基板２１（図３）は中空石英粒含有の中央部分１１、
中空石英粒含有しない外周部分１２、最上層１３および
最下層１４からなり、そのサイズが１４０×１４０mmで
あった。セラミックス基板２１の側面を研磨した。必要
に応じて最上層１３および最下層１４の表面も研磨す
る。研磨面の平均粗さは１０nm以下であった。このよう
に回路基板２１の側面には中空石英粒が存在しないよう
になっており、さらに加圧一体化および外形切断（打ち
抜き）を経て焼成すると外周部の中空石英粒含有しない
グリーンシート部が相互に結合して一つとなっているの
で、製造工程での液体（研磨液、エッチング液など）が
浸み込むことがない。そして、得られた回路基板２１は
その中央部分１１に中空石英粒が分散して存在するの
で、基板の誘電率が３．５以下（１ＭＨｚ・ＲＴ）と低
い。

【００１２】焼成後の回路基板２１には通常のやり方に
したがってメッキ（Ｎｉメッキ）を施し、外部接続ピン
２２をろう付し、仕上げメッキ（ＮｉまたはＡｕ）を施
し、そして、半導体チップ（装置）２３をボンディング
して実装する（図３）。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る製造
方法にしたがって作られたセラミックス多層回路基板は
その誘電率が低くかつ多孔質表面に起因したトラブルの
ない信頼性の向上したものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】中空石英粒含有中央部とそうでない両端部とか
らなるグリーンシート片を積層する状態の斜視図であ
る。

【図２】ドクターブレード法によって複合グリーンシー
トを形成している状態の斜視図である。

【図３】半導体装置を実装したセラミックス多層回路基
板の概略断面図である。

【符号の説明】

１…中空石英粒含有の第１スラリー２…中空石英粒を含有しない第２スラリー４…ドクターブレード６…グリーンシート６Ａ、６Ｂ…グリーンシート片１１…中空石英粒含有の中央部分１２…中空石英粒含有しない外周部分２１…焼成したセラミックス多層回路基板２３…半導体チップ（装置）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記工程（ア）〜（キ）：（ア）中空ないし多孔質のセラミックス粒を含むセラミ
ックス粉体と、樹脂バインダーと、溶剤とからなる第１
スラリー（１）、および中空ないし多孔質のセラミック
ス粒を含まないセラミックス粉体と、樹脂バインダー
と、溶剤とからなる第２スラリー（２）を別々に用意す
る工程；（イ）前記第１スラリー（１）を中央部に、前記第２ス
ラリー（２）を両端部に同時に流して一枚の複合グリー
ンシート（６）を形成する工程；（ウ）前記複合グリーンシートの長手方向の切断長を前
記中央部の幅に合わせて該複合グリーンシートを所定サ
イズに打抜く工程；（エ）前記打ち抜きグリーンシート片（６Ａ、６Ｂ）に
配線層を形成する工程；（オ）前記配線層付きグリーンシート片（６Ａ、６Ｂ）
をその両端部が連続して重ならないように交互積層する
工程；（カ）積層したグリーンシート片（６Ａ、６Ｂ）を前記
中央部のサイズよりも大きいサイズに外形切断する工
程；および（キ）外形切断した積層体を焼成する工程；を含んでなる低誘電率セラミックス回路基板の製造方
法。
【請求項２】前記中空のセラミックス粒が中空石英粒
であることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
【請求項３】中空ないし多孔質のセラミックス粒を含
まないセラミックス粉体と、樹脂バインダーと、溶剤と
からなるスラリーから単一のグリーンシートを形成し、
該グリーンシートを所定サイズに打抜き、それに配線層
を形成し、該配線層付きグリーンシートを、前記積層工
程の際に、積層体の最上層（１３）におよび最下層（１
４）として配置することを特徴とする請求項１記載の製
造方法。