JPS6378591A - セラミツク配線基板 - Google Patents
セラミツク配線基板Info
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Landscapes
- Parts Printed On Printed Circuit Boards (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明はセラミック配線基板に関し、より詳細には、高
密度の回路基板、半導体素子収納用パッケージ等に用い
られるセラミック配線基板の改良に関するものである。
密度の回路基板、半導体素子収納用パッケージ等に用い
られるセラミック配線基板の改良に関するものである。
従来、セラミック配線基板における配線パターンの形成
にあたっては生セラミツクシート（グリーンシート）表
面に高融点金属の導体ペーストをスクリーン印刷法によ
り厚膜印刷した後に焼成する厚膜方法が採用されている
。
にあたっては生セラミツクシート（グリーンシート）表
面に高融点金属の導体ペーストをスクリーン印刷法によ
り厚膜印刷した後に焼成する厚膜方法が採用されている
。
また、このような゛配線基板に対し、リードピンやヒー
トシンク等の金具を取り付ける場合には、前記配線パタ
ーンに銀ロウ等のロウ材でロウ付けする方法が採用され
ている。
トシンク等の金具を取り付ける場合には、前記配線パタ
ーンに銀ロウ等のロウ材でロウ付けする方法が採用され
ている。
近年に至り、セラミック配線基板はＬＳＩなどの集積回
路素子等と同様に配線パターンの高密度化が要求されつ
つあることから、厚膜方法に代わりイオンブレーティン
グ法、スパッタ法等を用いた薄膜方法が提案されている
。
路素子等と同様に配線パターンの高密度化が要求されつ
つあることから、厚膜方法に代わりイオンブレーティン
グ法、スパッタ法等を用いた薄膜方法が提案されている
。
この薄膜方法は、具体的にはセラミック基板表面にＴｉ
、Ｃｒ等の接着層、およびＡｇ、 Ｃｕ、 Ｎｉ、 Ｐ
ｄ等のバリア層の薄膜層をスパッタリング等によって設
け、これらの層をフォトリソグラフィによって配線パタ
ーンに形成したのち、主導体層としてＡｕメッキ層を施
すことにより高密度の配線パターンを形成するものであ
る。
、Ｃｒ等の接着層、およびＡｇ、 Ｃｕ、 Ｎｉ、 Ｐ
ｄ等のバリア層の薄膜層をスパッタリング等によって設
け、これらの層をフォトリソグラフィによって配線パタ
ーンに形成したのち、主導体層としてＡｕメッキ層を施
すことにより高密度の配線パターンを形成するものであ
る。
しかしながら、このような従来の技術で、ｇＪｆ１９か
ら成る高密度の配線パターンを有する配線基板に対し、
リードピン、ヒートシンク等の取付けを行う場合、種々
の不都合が生じる。即ち、上記の薄膜の配線パターンで
は銀ロウ等のロウ付は条件、例えば還元雰囲気、５００
〜１０００℃の条件において配線パターンを構成する各
層間に熱膨張率の差により歪みが生じ、また各層間で金
属原子の相互熱拡散によって、各層の物性麻変化し配線
パターンの変色、ふくれ、はがれ等の欠陥が生じていた
。
ら成る高密度の配線パターンを有する配線基板に対し、
リードピン、ヒートシンク等の取付けを行う場合、種々
の不都合が生じる。即ち、上記の薄膜の配線パターンで
は銀ロウ等のロウ付は条件、例えば還元雰囲気、５００
〜１０００℃の条件において配線パターンを構成する各
層間に熱膨張率の差により歪みが生じ、また各層間で金
属原子の相互熱拡散によって、各層の物性麻変化し配線
パターンの変色、ふくれ、はがれ等の欠陥が生じていた
。
また、配線パターンを構成する接着層とバリア層の組合
せによっては熱拡散方向が一方向的となりどちらかの層
に空洞（カーケンドールボイド）が生成され、面強度が
低下する等の不都合が生じていた。。
せによっては熱拡散方向が一方向的となりどちらかの層
に空洞（カーケンドールボイド）が生成され、面強度が
低下する等の不都合が生じていた。。
〔発明の目的〕
本発明者等は上記欠点に鑑み種々の実験の結果、リード
ピン、ヒートシンク等の金具取付を必要とする配線基板
に対し、配線パターンの構造を基本的に下地の金属層と
主導体層の二層構造とし、下地の金属層を特定の材質で
構成することによってロウ付熱処理条件に対しても優れ
た耐熱性を有し、かつリードピン等の銀ロウ付けが可能
な優れた面強度を有する配線パターンを形成し得ること
を知見した。
ピン、ヒートシンク等の金具取付を必要とする配線基板
に対し、配線パターンの構造を基本的に下地の金属層と
主導体層の二層構造とし、下地の金属層を特定の材質で
構成することによってロウ付熱処理条件に対しても優れ
た耐熱性を有し、かつリードピン等の銀ロウ付けが可能
な優れた面強度を有する配線パターンを形成し得ること
を知見した。
本発明は上記知見に基づき耐熱性に優れ、かつリードピ
ン等のロウ付けが可能な配線パターンを有するセラミッ
ク配線基板を提供することをその目的とするものである
。
ン等のロウ付けが可能な配線パターンを有するセラミッ
ク配線基板を提供することをその目的とするものである
。
ｃ問題点を解決するための手段〕
本発明はセラミック基板上に配線パターンを被着形成し
て成るセラミック配線基板において、前記配線パターン
を構成する主導体層の下地にタングステン、モリブデン
の少なくとも一種とビッカース硬度が１００乃至２００
の金属との合金から成る金属層を配したことを特徴とす
るものである。
て成るセラミック配線基板において、前記配線パターン
を構成する主導体層の下地にタングステン、モリブデン
の少なくとも一種とビッカース硬度が１００乃至２００
の金属との合金から成る金属層を配したことを特徴とす
るものである。
次に本発明を添付図面に示す実施例に基づき詳細に説明
する。
する。
第１図は本発明のセラミック配線基板の一実施例を示す
断面図であり、１はアルミナセラミックス等から成るセ
ラミック基板である。
断面図であり、１はアルミナセラミックス等から成るセ
ラミック基板である。
前記セラミック基板１は、例えばアルミナ（Ａ１ｚ０３
） 、シリカ（ＳｉＯ□）等のセラミック原料粉末に適
当な溶剤、溶媒を添加混合して泥漿物を作り、これを従
来周知のドクターブレード法によりシート状と成すとと
もに高温で焼成することによって製作される。
） 、シリカ（ＳｉＯ□）等のセラミック原料粉末に適
当な溶剤、溶媒を添加混合して泥漿物を作り、これを従
来周知のドクターブレード法によりシート状と成すとと
もに高温で焼成することによって製作される。
前記セラミック基板ｌの上面には金属層２及び主導体層
３が順次、従来周知のイブレーティング法、スパッタリ
ング法等の気相成長法によって形成されており、該金属
層２と主導体層３とで形成される二層構造の金属層４は
配線パターンを構成する。
３が順次、従来周知のイブレーティング法、スパッタリ
ング法等の気相成長法によって形成されており、該金属
層２と主導体層３とで形成される二層構造の金属層４は
配線パターンを構成する。
前記主導体層３はセラミック基板１上に所定の電気回路
を構成する電気配線を成形し、金属層２は主導体層３を
セラミック基板１に強固に接合するための下地層として
作用する。
を構成する電気配線を成形し、金属層２は主導体層３を
セラミック基板１に強固に接合するための下地層として
作用する。
前記金属層２はタングステン（Ｋ）、モリブデン（Ｍｏ
）の少なくとも一種とビッカース硬度が１００乃至２０
０の金属、具体的にはＳ［ｃｕ）、ジルコニウム（Ｚｒ
）、鉄（Ｆｅ）等の合金から成り、主導体層３はニッケ
ル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐ Ｌ）、パラジウム
（Ｐｄ）等から成る。
）の少なくとも一種とビッカース硬度が１００乃至２０
０の金属、具体的にはＳ［ｃｕ）、ジルコニウム（Ｚｒ
）、鉄（Ｆｅ）等の合金から成り、主導体層３はニッケ
ル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐ Ｌ）、パラジウム
（Ｐｄ）等から成る。
前記金属層２を形成する合金はセラミック基板ｌ及び主
導体層３と密着性が良く、主導体Ｎ３をセラミック基板
１に強固に接合することができ、また軟質であることか
ら配線パターンにリードピン等の金具をロウ付けする際
等において金属層２と主導体層３の両者に熱が印加され
、両者間に熱膨張率の差に起因する歪みが発生したとし
ても該歪みを金属層２に良好に吸収させることができ、
金属層２と主導体層３との間にふくれやはがれを発生す
ることもない。更には金属層２０合金は熱拡散が生じ難
い金属であることから金属層２と主導体層３との間に相
互熱拡散を生じることなく、そのため配線パターンに変
色や特性の変化を生じることもない。
導体層３と密着性が良く、主導体Ｎ３をセラミック基板
１に強固に接合することができ、また軟質であることか
ら配線パターンにリードピン等の金具をロウ付けする際
等において金属層２と主導体層３の両者に熱が印加され
、両者間に熱膨張率の差に起因する歪みが発生したとし
ても該歪みを金属層２に良好に吸収させることができ、
金属層２と主導体層３との間にふくれやはがれを発生す
ることもない。更には金属層２０合金は熱拡散が生じ難
い金属であることから金属層２と主導体層３との間に相
互熱拡散を生じることなく、そのため配線パターンに変
色や特性の変化を生じることもない。
尚、本発明における金属層−２と主導体層３の各層の厚
みは、各々の目的を十分に達成し得る程度に形成される
べきであって、例えば、金属層２は０．１〜５．０ μ
ｍ１好適には０．５〜３．０ μｍの厚みにするのが望
ましい。
みは、各々の目的を十分に達成し得る程度に形成される
べきであって、例えば、金属層２は０．１〜５．０ μ
ｍ１好適には０．５〜３．０ μｍの厚みにするのが望
ましい。
次に本発明におけるセラミック配線基板の具体的な製造
方法の一例を説明する。
方法の一例を説明する。
まずアルミナセラミックスから成る生セラミツクシート
（グリーンシート）を焼成してセラミック基板ｌを準備
し、表面をアセトン等で洗浄する。
（グリーンシート）を焼成してセラミック基板ｌを準備
し、表面をアセトン等で洗浄する。
次に、洗浄されたセラミック基板１の上面全面に、例え
ば真空蒸着法、イオンブレーティング法によりタングス
テン（−）、もしくはモリブデン（ＭＯ）の層とビッカ
ース硬度が１００乃至２００の金属として銅（Ｃｕ）の
合金の層を順次、所定厚みに被着させ、その後、フォト
リソグラフィー等によって配線パターンを形成し、還元
雰囲気、例えば湿式水素あるいは加湿フォーミングガス
（Ｈ２／ＮＺ）中で７００〜１０５０°Ｃで熱処理を行
う。この時、銅（Ｃｕ）の合金がタングステン（−）も
しくはモリブデン（Ｍｏ）の層中に拡散し金属層２を形
成する。
ば真空蒸着法、イオンブレーティング法によりタングス
テン（−）、もしくはモリブデン（ＭＯ）の層とビッカ
ース硬度が１００乃至２００の金属として銅（Ｃｕ）の
合金の層を順次、所定厚みに被着させ、その後、フォト
リソグラフィー等によって配線パターンを形成し、還元
雰囲気、例えば湿式水素あるいは加湿フォーミングガス
（Ｈ２／ＮＺ）中で７００〜１０５０°Ｃで熱処理を行
う。この時、銅（Ｃｕ）の合金がタングステン（−）も
しくはモリブデン（Ｍｏ）の層中に拡散し金属層２を形
成する。
次に前記熱処理後の金属層２上にニッケル（Ｎｉ）、金
（Ａｕ）、白金（Ｐ ｔ）もしくはパラジウム（Ｐｄ）
を従来周知のメッキにより被着させ主導体層３を形成し
、これによってセラミック配線基板が完成する。
（Ａｕ）、白金（Ｐ ｔ）もしくはパラジウム（Ｐｄ）
を従来周知のメッキにより被着させ主導体層３を形成し
、これによってセラミック配線基板が完成する。
次に本発明の作用効果を以下に示す実験例に基づき説明
する。
する。
洗浄したアルミナ（Ａｌ□０．）質焼結体から成る基板
表面にイオンブレーティング法によって、該基板上に第
１表に示す組成の二種の金属を被着し、その後、フォト
リソグラフィーによってＩＸ１＋ｎｍのドツトパターン
加工を行い、湿式アームガス（１１□７Ｎ２）雰囲気で
８５０℃の温度にて熱処理を行い合金を形成した。
表面にイオンブレーティング法によって、該基板上に第
１表に示す組成の二種の金属を被着し、その後、フォト
リソグラフィーによってＩＸ１＋ｎｍのドツトパターン
加工を行い、湿式アームガス（１１□７Ｎ２）雰囲気で
８５０℃の温度にて熱処理を行い合金を形成した。
次に合金表面に無電界メッキ法により第１表に示す組成
の金属から成る主導体層を設け、配線パターンを形成し
た。
の金属から成る主導体層を設け、配線パターンを形成し
た。
配線パターンに対する金具の直接取付時の強度を測るた
め、得られた配線基板のドツトパターンに対しＫＯｖｏ
ｒ製の金具を銀ロウ（ＢＡｇ−８）によって熱処理（湿
式アームガス雰囲気、８５０℃）にてロウ付けを行い、
該金具を垂直方法に引張り、金具の配線層に対する引張
強度を測定した。
め、得られた配線基板のドツトパターンに対しＫＯｖｏ
ｒ製の金具を銀ロウ（ＢＡｇ−８）によって熱処理（湿
式アームガス雰囲気、８５０℃）にてロウ付けを行い、
該金具を垂直方法に引張り、金具の配線層に対する引張
強度を測定した。
また、配線自体の密着強度を測定するために主導体層上
に密着強度測定用の銅製金具を半田付けし、該金具を垂
直方向に引張り、配線パターンのセラミック基板に対す
る密着強度を測定した。
に密着強度測定用の銅製金具を半田付けし、該金具を垂
直方向に引張り、配線パターンのセラミック基板に対す
る密着強度を測定した。
更に配線パターン表面を顕微鏡により観察し、金属層が
主導体層に熱拡散して変色をしているものの数を調べた
。
主導体層に熱拡散して変色をしているものの数を調べた
。
その結果を第１表に示す。
尚、強度測定における測定結果は各々、２０個測定し、
その平均値を示した。
その平均値を示した。
また試料１に２０乃至２２は従来の配線パターンの組成
を示す。
を示す。
第１表から明らかなように従来の組成から成る配線パタ
ーンでは還元雰囲気下、８５０℃のロウ付条件における
耐熱性がなく、このロウ付条件での熱処理後ではＩＫｇ
／ｍｍ”以下の密着強度しか示さず実用に耐えないもの
であり、従来の配線パターンに対する金具の銀ロウ付け
はできなかった。これらの従来品に対し、本発明品はい
ずれも優れた引張強度を示し、配線パターンに対し直接
金具を取付けた場合でも、２．０Ｋｇ／ｎ＋ｍ！以上の
強度を示し、配′ｆａ層自体の密着強度も２．１Ｋｇ／
ｍｍ”以上の強度を示した。
ーンでは還元雰囲気下、８５０℃のロウ付条件における
耐熱性がなく、このロウ付条件での熱処理後ではＩＫｇ
／ｍｍ”以下の密着強度しか示さず実用に耐えないもの
であり、従来の配線パターンに対する金具の銀ロウ付け
はできなかった。これらの従来品に対し、本発明品はい
ずれも優れた引張強度を示し、配線パターンに対し直接
金具を取付けた場合でも、２．０Ｋｇ／ｎ＋ｍ！以上の
強度を示し、配′ｆａ層自体の密着強度も２．１Ｋｇ／
ｍｍ”以上の強度を示した。
また従来品は配線パターンに金属層の主導体層への熱拡
散に起因する変色が発生するのに対し、本発明品では配
線パターンの変色はほとんどみられなかった。
散に起因する変色が発生するのに対し、本発明品では配
線パターンの変色はほとんどみられなかった。
以上詳述した通り、本発明のセラミック配線基板は配線
パターンを構成する主導体層の下地に前述した特定の合
金から成る金属層を配したことからセラミック製半導体
素子収納用パッケージ等のリードピン、ヒートシンク等
の金具の取付けを必要とされるような配線基板への適用
に際し、金具のロウ付時の苛酷な熱処理工程、例えば還
元雰囲気での５００〜１０００°Ｃの条件において、配
線パターンの各層間での歪み発生、相互熱拡散が制御さ
れることにより、配線パターンの変色、ふくれ、はがれ
等を防止することができるとともにセラミック基板との
密着性を向上させることができる。これにより配線パタ
ーンへの直接リードピン等のロウ付が可能となるため、
高密度の半導体素子収納用パッケージを効率良（製造す
ることができる。
パターンを構成する主導体層の下地に前述した特定の合
金から成る金属層を配したことからセラミック製半導体
素子収納用パッケージ等のリードピン、ヒートシンク等
の金具の取付けを必要とされるような配線基板への適用
に際し、金具のロウ付時の苛酷な熱処理工程、例えば還
元雰囲気での５００〜１０００°Ｃの条件において、配
線パターンの各層間での歪み発生、相互熱拡散が制御さ
れることにより、配線パターンの変色、ふくれ、はがれ
等を防止することができるとともにセラミック基板との
密着性を向上させることができる。これにより配線パタ
ーンへの直接リードピン等のロウ付が可能となるため、
高密度の半導体素子収納用パッケージを効率良（製造す
ることができる。
第１図は本発明のセラミック配線基板の一部拡大断面図
である。 １・・・セラミック基板 ２・・・金属層 ３・・・主導体層
である。 １・・・セラミック基板 ２・・・金属層 ３・・・主導体層
Claims (1)
- セラミック基板上に配線パターンを被着形成して成る
セラミック配線基板において、前記配線パターンを構成
する主導体層の下地にタングステン、モリブデンの少な
くとも一種とビッカース硬度が１００乃至２００の金属
との合金から成る金属層を配したことを特徴とするセラ
ミック配線基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61224095A JP2524129B2 (ja) | 1986-09-22 | 1986-09-22 | セラミツク配線基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61224095A JP2524129B2 (ja) | 1986-09-22 | 1986-09-22 | セラミツク配線基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6378591A true JPS6378591A (ja) | 1988-04-08 |
| JP2524129B2 JP2524129B2 (ja) | 1996-08-14 |
Family
ID=16808464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61224095A Expired - Fee Related JP2524129B2 (ja) | 1986-09-22 | 1986-09-22 | セラミツク配線基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2524129B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013513232A (ja) * | 2009-12-02 | 2013-04-18 | エプコス アーゲー | 高い耐電力性及び高い導電性を有するメタライジング層 |
-
1986
- 1986-09-22 JP JP61224095A patent/JP2524129B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013513232A (ja) * | 2009-12-02 | 2013-04-18 | エプコス アーゲー | 高い耐電力性及び高い導電性を有するメタライジング層 |
| US9728705B2 (en) | 2009-12-02 | 2017-08-08 | Qualcomm Incorporated | Metallization having high power compatibility and high electrical conductivity |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2524129B2 (ja) | 1996-08-14 |
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