JPH03155694A - Manufacture of aluminum nitride multilayer circuit board - Google Patents
Manufacture of aluminum nitride multilayer circuit boardInfo
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- JPH03155694A JPH03155694A JP29560889A JP29560889A JPH03155694A JP H03155694 A JPH03155694 A JP H03155694A JP 29560889 A JP29560889 A JP 29560889A JP 29560889 A JP29560889 A JP 29560889A JP H03155694 A JPH03155694 A JP H03155694A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
窒化アルミニウム多層回路基板の製造方法に関し、
導体線路との密着性の優れた多層回路基板の製造方法を
実用化することを目的とし、
窒化アルミニウム・グリンシートのバイア形成位置に穴
開けを行った後、湿潤した窒素ガス雰囲気中で加熱を行
う工程と、該グリンシートに導体ペーストをスクリーン
印刷して導体線路を形成すると共に、前記穴開は部に導
体ベースI・を充填する工程と、該グリンシートを位置
合わせしながら積層し、加圧して一体化する工程と、該
積層体を窒素ガス雰囲気中で焼成する工程と、を含むこ
とを特徴として窒化アルミニウム多層回路基板の製造方
法を構成する。[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding a method for manufacturing an aluminum nitride multilayer circuit board, the purpose of this invention is to put into practical use a method for manufacturing a multilayer circuit board with excellent adhesion to conductor lines. After drilling a hole at the via formation position, a heating step is performed in a humid nitrogen gas atmosphere, and a conductor track is formed by screen printing a conductor paste on the green sheet. Aluminum nitride is characterized by comprising the steps of: filling the green sheets with I., stacking the green sheets while aligning them, applying pressure to integrate them, and firing the laminate in a nitrogen gas atmosphere. A method for manufacturing a multilayer circuit board is configured.
本発明は窒化アルミニウム多層回路基板の製造方法に関
する。The present invention relates to a method for manufacturing an aluminum nitride multilayer circuit board.
大量の情報を高速に処理する必要から情報処理装置は小
形大容量化が行われており、この装置の主体を占める半
導体集積回路は集積度が向上してLSIやVLSIが実
用化されている。Due to the need to process a large amount of information at high speed, information processing devices are becoming smaller and larger in capacity, and the degree of integration of semiconductor integrated circuits that form the main body of these devices has improved, and LSI and VLSI have been put into practical use.
そして、これらの集積回路はチップのま\で複数個をセ
ラミックスからなるチップ搭載用基板(インターポーザ
)に搭載してLSIモジュールを作り、これを取替え単
位として印刷配線基板などに装着する実装形体がとられ
つ\ある。These integrated circuits are mounted as chips on a ceramic chip mounting board (interposer) to create an LSI module, which is then mounted on a printed wiring board as a replacement unit. There is Retsu.
このように半導体集積回路の集積度が増し、また高密度
実装が行われるに従って装置の発熱量も加速度的に増加
している。As described above, as the degree of integration of semiconductor integrated circuits increases and high-density packaging is performed, the amount of heat generated by devices is also increasing at an accelerating pace.
すなわち、当初はIC−チップ当たりの発熱量は約3.
5W程度と少なかったが、現在LSI−チップ当たりの
発熱量は約10W程度に増加しており、これがマ) I
Jフックス状多数個装着されている場合は発熱量は膨大
であり、これは更に増加する傾向にある。That is, initially, the amount of heat generated per IC chip was approximately 3.
The amount of heat generated per LSI chip used to be as low as 5W, but now it has increased to about 10W, and this is
When a large number of J-hooks are attached, the amount of heat generated is enormous, and this tends to increase further.
従来、LSIチップなどを搭載するチップ搭載用基板は
熱伝導度が高く、耐熱性が優れたアルミナ(Aji!z
Os)が使用されてきた。Conventionally, chip mounting substrates for mounting LSI chips and the like have been made of alumina (Aji!z), which has high thermal conductivity and excellent heat resistance.
Os) have been used.
然し、アルミナの熱伝導度は優れているもの一20W/
a+に程度であり、上記のチップ搭載用基板用材料とし
ては不充分である。However, alumina has excellent thermal conductivity - 20W/
It is only about a+, which is insufficient as a material for the above-mentioned chip mounting substrate.
そこで、熱伝導度が320 W/mK (理論値)と大
きく、また熱膨張係数がシリコン(Si)に近いAlN
が着目され、この基板の実用化が進められている。Therefore, AlN has a high thermal conductivity of 320 W/mK (theoretical value) and a coefficient of thermal expansion close to that of silicon (Si).
has attracted attention, and efforts are being made to put this substrate into practical use.
すなわち、AINは熱伝導度が優れている以外に熱膨張
係数は4.4 Xl0−’/ ’CとLSIを構成する
Siの熱膨張係数(3゜6X 10−”/ ”C)に近
いと云う利点がある。In other words, in addition to its excellent thermal conductivity, AIN has a thermal expansion coefficient of 4.4Xl0-'/'C, which is close to the thermal expansion coefficient of Si that constitutes LSI (3°6X 10-''/''C). There are advantages.
フリップチップ構造をとるLSIやVLSIは非常に多
くの端子を有することから、これら半導体チップを複数
個搭載するチップ搭載用基板上にパターン形成されるパ
ッドを始めとする導体線路は微細化すると共に錯綜して
おり、そのため必然的に多層構造がとられている。Since LSIs and VLSIs that have a flip-chip structure have a large number of terminals, conductor lines such as pads that are patterned on the chip mounting substrate on which multiple semiconductor chips are mounted are becoming finer and more complex. Therefore, it necessarily has a multilayer structure.
こ−で、AINは融点が高く、基板の焼成は1800℃
を越す高温で行われることから導体線路の構成金属とし
ては高融点のタングステン(W)やモリブデン(No)
が用いられている。Therefore, AIN has a high melting point, and the substrate can be fired at 1800℃.
Because the process is carried out at high temperatures exceeding
is used.
そして多層配線基板の形成法としては、層間で回路接続
が行われるグリンシートの位置にバイアホール(Via
−hole)の穴開けを行った後、Wなどの高融点金属
からなる導体ペーストをスクリーン印刷して穴埋めする
と共に導体パターンを作り、これを乾燥した後に位置合
わせを行って積層し、加圧して後、焼成することによっ
てバイアによつて回路接続された多1セラミック回路基
板が形成されている。As a method of forming a multilayer wiring board, via holes (Via holes) are formed at the positions of the green sheet where circuit connections are made between layers.
-hole), screen-print a conductor paste made of a high-melting point metal such as W to fill the hole and create a conductor pattern, which is then dried, aligned, laminated, and pressurized. Thereafter, by firing, a multi-ceramic circuit board with circuit connections via vias is formed.
然し、AINは導体金属の濡れ性が極めて悪いと云う性
質があり、これが原因で導体線路にクラックや剥離が生
じ易く、また層間を連絡するバイアの部分で部分的に剥
離が生じて断線するなどの問題があり、改良が必要であ
った。However, AIN has the property of having extremely poor wettability with the conductor metal, which tends to cause cracks and peeling in the conductor line, as well as partial peeling and disconnection in vias that connect between layers. There were problems and improvements were needed.
AINは熱伝導度が大きく、また熱膨張係数がSiに近
いなどの特徴から多層セラミック回路基板の構成材料と
して適している。AIN is suitable as a constituent material for multilayer ceramic circuit boards because of its high thermal conductivity and thermal expansion coefficient close to that of Si.
然し、AlNは殆どの金属と反応しないことから金属と
の濡れ性が悪く、そのため基板上に形成するWなどの導
体線路との密着性が悪いことが問題であり、導体線路と
の密着性のよい多層回路基板の製造方法を実用化するこ
とが課題である。However, since AlN does not react with most metals, it has poor wettability with metals, and therefore has a problem of poor adhesion with conductor lines such as W formed on the substrate. The challenge is to put into practical use a good method for manufacturing multilayer circuit boards.
上記の課題はへlNグリンシートのバイア形成位置に穴
開けを行った後、湿潤したN2ガス雰囲気中で加熱を行
う工程と、このグリンシートに導体ペーストをスクリー
ン印刷して導体線路を形成すると共に、穴開は部に導体
ペーストを充填する工程と、グリンシートを位置合わせ
しながら積層し、加圧して一体化する工程と、この積層
体をN2ガス雰囲気中で焼成する工程とを含むことを特
徴としてAfN多層回路基板の製造方法を構成すること
により解決することができる。The above problem involves the process of drilling a hole at the via formation position in the N green sheet, then heating it in a humid N2 gas atmosphere, screen printing a conductive paste on the green sheet to form a conductor line, and , the process of drilling the holes includes filling the part with conductive paste, stacking the green sheets while aligning them, applying pressure to integrate them, and firing this laminate in an N2 gas atmosphere. This problem can be solved by configuring a method for manufacturing an AfN multilayer circuit board.
本発明はiNに対する金属の濡れ性を向上する方法とし
て、この表面にA1の水酸化物を形成するものである。The present invention forms a hydroxide of A1 on this surface as a method of improving the wettability of metal to iN.
すなわち、INグリンシートを50〜100℃の湿潤し
たN2雰囲気中で1時間以上に亙って加熱すると、含有
する微量な水(N20)によって酸化が行われ、グリン
シートの表面にAlの水酸化物であるベーマイト(10
(OH) )が形成される。That is, when an IN green sheet is heated for 1 hour or more in a humid N2 atmosphere at 50 to 100°C, oxidation is carried out by the trace amount of water (N20) it contains, and hydroxylation of Al occurs on the surface of the green sheet. Boehmite (10
(OH) ) is formed.
本発明はこのベーマイトの薄膜を介してWなどの導体ペ
ーストをスクリーン印刷して導体パターンを形成するも
ので、このベーマイトは加熱により脱水してAl酸化物
(T−A1aO@)になるが、AiN上に密着して薄い
酸化物層として存在することから、基板との密着性の優
れた導体線路を得ることができる。The present invention forms a conductive pattern by screen printing a conductive paste such as W through a thin film of boehmite. This boehmite is dehydrated by heating and becomes Al oxide (T-A1aO@), but AiN Since it is present as a thin oxide layer in close contact with the substrate, a conductor line with excellent adhesion to the substrate can be obtained.
焼結助剤として炭酸カルシウム(CaCOs)を3.6
重量%添加したAj2N粉末に、バインダとしてブチラ
ール樹脂を、分散剤として脂肪酸エステルを、また溶剤
としてエチルアルコールを用い、ボールミルにより36
時間に亙って混練した後、ドクタブレード法により厚さ
が300μmで密度が1.70 g/CI’のグリン
シートを形成した。3.6 Calcium carbonate (CaCOs) as a sintering aid
Aj2N powder containing % by weight was mixed with a ball mill using a butyral resin as a binder, a fatty acid ester as a dispersant, and ethyl alcohol as a solvent.
After kneading for a period of time, a green sheet with a thickness of 300 μm and a density of 1.70 g/CI' was formed by the doctor blade method.
このグリンシートを90m+角に打ち抜き、パンチで直
径が200μ巾のバイアホールを100個づつ形成した
。This green sheet was punched to a size of 90 m + square, and 100 via holes each having a diameter of 200 μm were formed using a punch.
次に、このグリンシートを50〜100 tと温度を変
えて湿1¥iNaガス気流中に1時間にわたって曝した
のち、Wペーストをスクリーン印刷して導体線路を形成
すると共にバイアホールを埋めた。Next, this green sheet was exposed to a humid 1\iNa gas flow for 1 hour at varying temperatures from 50 to 100 t, and then W paste was screen printed to form conductor lines and fill the via holes.
こ\で、Wペーストは粒径0.8μ僧のW粉末にバイン
ダとしてエチルセルロースを、また溶剤としてブチルカ
ルピトールアセテートを加え、混練して作成した。The W paste was prepared by adding ethyl cellulose as a binder and butyl carpitol acetate as a solvent to W powder having a particle size of 0.8 μm, and kneading the mixture.
次に、このようにしてバクーン形成したグリンシート6
枚をバイア位置が一致するよう位置合わせして積層した
後、温度50’C、積層圧50M Paの条件で加圧し
て一体化した。Next, the green sheet 6 formed in this way
After the sheets were aligned and stacked so that the via positions matched, they were integrated by applying pressure at a temperature of 50'C and a stacking pressure of 50 MPa.
この積層体をNt気流中で600 ’Cで4時間加熱し
て脱脂を行った後、IN製の焼成容器に収納し、焼成温
度を1500〜1800℃の範囲で温度を変えて焼成し
、多層回路基板を形成した。After degreasing this laminate by heating it at 600'C in a Nt air flow for 4 hours, it was stored in an IN baking container and fired at varying temperatures in the range of 1500 to 1800°C, resulting in a multilayer structure. A circuit board was formed.
このようにして形成した基板について、導体線路と基板
との密着性を測る目安として、ヘリウム(He)リーク
ディテクタを用いて気密性を調べた。The airtightness of the thus formed substrate was examined using a helium (He) leak detector as a measure of the adhesion between the conductor line and the substrate.
第1表
第1表は本発明に係る湿潤N2中での酸化処理の有無2
湿潤したN2ガスの温度、積層したグリンシートの焼成
温度およびバイアの気密の有無の関係を示すものである
。Table 1 Table 1 shows the presence or absence of oxidation treatment in wet N2 according to the present invention.
It shows the relationship between the temperature of wet N2 gas, the firing temperature of the laminated green sheets, and whether or not the vias are airtight.
こ\で、バイアの気密状態を示す欄で、x印は100個
のバイア中で80個以上リークがあるもの、
Δ印は100個のバイア中でリークが20個以下のもの
、
0印は100@のバイア中でリークが1oiii以下の
もの、
◎印はリークのないもの、
を示しており、この表の結果から湿潤N2ガス気流中で
50〜lOO℃の湯度で加熱処理し1600℃以上で焼
成すると良い結果が得られることが判る。Here, in the column showing the airtightness of the vias, an x mark indicates that there are 80 or more leaks out of 100 vias, a Δ mark indicates that there are 20 or less leaks out of 100 vias, and a 0 mark indicates that there are 20 or less leaks out of 100 vias. The leak is less than 1 oiii in the via of 100 @, and the ◎ mark indicates the one with no leak.From the results in this table, it is heat-treated at a hot water temperature of 50 to 100 °C in a humid N2 gas stream and heated to 1600 °C. It can be seen that good results can be obtained by firing with the above conditions.
なお湿11N2ガス気流中で150℃で加熱した場合の
結果が悪いのはバインダが軟化して^lNグリンシート
の変形が生ずるからである。The reason why the results are poor when heated at 150° C. in a humid 11N2 gas stream is that the binder is softened and the ^lN green sheet is deformed.
剛化が可能となる。Rigidization is possible.
Claims (1)
開けを行った後、湿潤した窒素ガス雰囲気中で加熱を行
う工程と、 該グリンシートに導体ペーストをスクリーン印刷して導
体線路を形成すると共に、前記穴開け部に導体ペースト
を充填する工程と、 該グリンシートを位置合わせしながら積層し、加圧して
一体化する工程と、 該積層体を窒素ガス雰囲気中で焼成する工程と、を含む
ことを特徴とする窒化アルミニウム多層回路基板の製造
方法。[Claims] A step of drilling holes in an aluminum nitride green sheet at via formation positions and then heating in a humid nitrogen gas atmosphere, and screen-printing a conductive paste on the green sheet to form conductor lines. a step of stacking the green sheets while aligning them and integrating them by applying pressure; and a step of firing the laminate in a nitrogen gas atmosphere. A method for manufacturing an aluminum nitride multilayer circuit board, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29560889A JPH03155694A (en) | 1989-11-14 | 1989-11-14 | Manufacture of aluminum nitride multilayer circuit board |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29560889A JPH03155694A (en) | 1989-11-14 | 1989-11-14 | Manufacture of aluminum nitride multilayer circuit board |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03155694A true JPH03155694A (en) | 1991-07-03 |
Family
ID=17822828
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29560889A Pending JPH03155694A (en) | 1989-11-14 | 1989-11-14 | Manufacture of aluminum nitride multilayer circuit board |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03155694A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018093215A (en) * | 2009-09-15 | 2018-06-14 | アール アンド ディー サーキッツ インコーポレイテッドR & D Circuits Inc. | Power gain (power supply) in mutual connection structure and built-in component of interposer substrate improving power loss (power consumption) |
-
1989
- 1989-11-14 JP JP29560889A patent/JPH03155694A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018093215A (en) * | 2009-09-15 | 2018-06-14 | アール アンド ディー サーキッツ インコーポレイテッドR & D Circuits Inc. | Power gain (power supply) in mutual connection structure and built-in component of interposer substrate improving power loss (power consumption) |
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