JP2006302972A

JP2006302972A - 配線基板およびその製造方法

Info

Publication number: JP2006302972A
Application number: JP2005118799A
Authority: JP
Inventors: Kuniaki Suzuki; 邦明鈴木; Hiroshi Kubota; 浩久保田; Nobuaki Haga; 宣明芳賀; Kenichi Mimori; 健一三森
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2005-04-15
Filing date: 2005-04-15
Publication date: 2006-11-02
Also published as: KR20070112248A; CN101238761A; US20080075919A1; WO2006112298A1

Abstract

【課題】セラミック層とＡｇ接続層の双方に十分な密着性を保ったＣｕメッキ層を形成することが可能な配線基板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】セラミック層１２の表面の一部と、Ａｇ接続層１４の上面は、Ａｇ薄膜層１５で覆われている。Ｃｕ配線層１１は、このＡｇ薄膜層１５を介してセラミック層１２やＡｇ接続層１４上に形成されている。こうしたＡｇ薄膜層１５は、無電解メッキによるＣｕ配線層１１形成時において、Ｃｕ配線層１１とＡｇ接続層１４との接続強度を高め、またセラミック層１２上に十分な厚みのＣｕ配線層１１を形成することに寄与する。
【選択図】図２

Description

本発明は、セラミック層に導電体からなる回路パターンを形成した配線基板およびその製造方法に関する。

積層された複数のセラミック層のそれぞれに回路を形成し、これら各層の回路をコンタクトホールと称される貫通穴に充填した導電性の接続層で相互に導通させた積層形態の配線基板が知られている。このような非導電性のセラミック層にＣｕ配線を形成する際には、無電解めっき法を利用することが多い。

セラミック層にＣｕ配線を形成する工程で無電解めっきを行なう場合、めっき反応を開始させるための触媒を被めっき物（セラミック層）に付与する必要がある。従来、こうした無電解めっき用の触媒としては、パラジウムが多く用いられている（特許文献１）。
特開平６−３４２９７９号公報

しかしながら、従来のように、パラジウム触媒を用いた無電解めっき法によって、コンタクトホールにＡｇ接続層を形成したセラミック層上にＣｕ配線となるＣｕ金属膜を形成すると、Ａｇ接続層の表面とＣｕ金属膜との密着強度を強く保てないという課題があった。

これは、パラジウム触媒を用いた無電解めっきを行う過程で、Ａｇ（銀）とＰｄ（パラジウム）との間でイオン化傾向の違いによる置換反応が進み、Ａｇが腐食されてしまうことに起因する。このため、Ａｇ接続層の表面とＣｕ金属膜との間に腐食層が形成されてしまい、Ａｇ接続層の表面とＣｕ金属膜との間で十分な密着強度が得られない。パラジウム触媒の濃度を低くすればＡｇの腐食も抑えられるが、セラミック層上へのＣｕめっき膜の析出性が低下し、Ａｇ接続層の表面とセラミック層の双方に十分な厚みのＣｕめっき膜を得ることができない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、セラミック層とＡｇ接続層の双方に十分な密着性を保ったＣｕメッキ層を形成することが可能な配線基板およびその製造方法を提供する。

上記の目的を達成するために、本発明によれば、セラミック層と、前記セラミック層に形成されたコンタクトホールと、前記コンタクトホールを埋めるように形成されたＡｇ接続層と、前記Ａｇ接続層の表面および前記セラミック層の表面の少なくとも一部を覆うように形成されるＡｇ薄膜層と、前記Ａｇ薄膜層上に形成され、少なくともその一部が前記Ａｇ接続層と導通しているＣｕ配線層とを備えたことを特徴とする配線基板が提供される。

前記Ｃｕ配線層は前記Ａｇ薄膜層を触媒として、無電解めっきにより形成されれば良い。前記セラミック層は、低温焼成セラミックから形成されればよい。

また、本発明によれば、セラミック層にコンタクトホールを形成する工程と、前記コンタクトホールを埋めるようにＡｇ接続層を形成する工程と、銀触媒を含む処理液を用いて、前記セラミック層の表面の少なくとも一部および前記Ａｇ接続層の表面を覆うようにＡｇ薄膜層を形成する工程と、無電解めっき法によって前記Ａｇ薄膜の表面を覆うようにＣｕ層を形成する工程と、前記Ｃｕ層および前記Ａｇ薄膜層の一部を除去して、回路パターンを成すＣｕ配線層を形成する工程とを備えたことを特徴とする配線基板の製造方法が提供される。

本発明の積層配線基板によれば、Ａｇ触媒を含む処理液を用いてＣｕ配線層を析出させることによって、Ａｇ接続層とイオン化傾向が同じであるＡｇ薄膜層が形成されるので、Ａｇ触媒を十分に含ませてもＣｕ層はＡｇ薄膜層１５と強固に接続され、かつ、セラミック層の上面にも十分な厚みのＣｕ配線層を形成することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を交えて説明する。図１は、本発明の一実施形態である積層型の配線基板の断面構成図である。積層型の配線基板１０は、セラミック層１２を複数層重ね合わせて形成されたもので、この表面に所定の配線パターンを形成するＣｕ配線層１１が形成される。セラミック層１２は、例えば、低温焼成セラミック（ＬＴＣＣ）で構成されていれば良い。

セラミック層１２には所定箇所に厚み方向に貫通するコンタクトホール１３が形成される。そして、このコンタクトホール１３を埋めるようにＡｇ接続層１４が形成される。このＡｇ接続層１４によって、第１のセラミック層１２ａに形成されたＣｕ配線層１１と、第２のセラミック層１２ｂに形成されたＡｇ配線層１６とが電気的に接続される。

また、当然ながら、Ｃｕ配線層１１には、各種電子部品（図示せず）が接続されていればよい。

図２は、図１に示す配線基板１０の表面に近い部分の要部拡大断面図である。セラミック層１２の表面の一部と、Ａｇ接続層１４の上面は、Ａｇ薄膜層１５で覆われている。Ｃｕ配線層１１は、このＡｇ薄膜層１５を介してセラミック層１２やＡｇ接続層１４上に形成されている。こうしたＡｇ薄膜層１５は、無電解めっきによるＣｕ配線層１１形成時において、Ｃｕ配線層１１とＡｇ接続層１４との接続強度を高め、またセラミック層１２上に十分な厚みのＣｕ配線層１１を形成することに寄与する。

次に、本発明の配線基板の製造方法について図３を参照しつつ説明する。本発明の配線基板の製造にあたっては、まず、セラミック層１２が形成される（図３ａ）。セラミック層１２は、例えば、低温焼成セラミック（ＬＴＣＣ）であればよい。次に、このセラミック層１２の所定位置に、例えば、エッチングによってセラミック層１２を貫通するコンタクトホール１３を形成する（図３ｂ）。

こうして形成したコンタクトホール１３以外の部分にマスク層を形成するなどして、コンタクトホール１３を埋めるＡｇ接続層１４を形成する（図３ｃ）。こうしたＡｇ接続層１４の形成は、例えばＡｇ接続層となるＡｇペーストをスクリーン印刷で埋め込めばよい。

そして、Ａｇ接続層１４を形成したセラミック層１２の表面全体に、Ｃｕ配線層１１の元となるＣｕ層２１を形成するが、このＣｕ層２１の形成にあたっては、Ａｇ触媒を利用したＣｕ無電解めっきによって、セラミック層１２およびＡｇ接続層１４にＣｕ層２１を無電解析出させる。これにより、Ａｇ接続層１４とセラミック層１２の上面には、Ａｇ触媒によるＡｇ薄膜層１５を介して、強固なＣｕ層２１が形成される（図３ｄ）。

従来、こうしたセラミック層およびＡｇ接続層の上にＣｕ層を析出させるにあたっては、パラジウム触媒を利用したＣｕ無電解めっき法を用いていた。しかしながら、こうした従来のパラジウム触媒を利用したＣｕ無電解めっき法では、Ａｇ接続層がパラジウムとのイオン化傾向の違いにより、析出させたＣｕ層とＡｇ接続層との間に腐食層が形成されてしまい、この腐食層がＣｕ層とＡｇ接続層との接合強度を弱めてしまうという問題が生じている。

また、腐食層の形成を少なくするために、パラジウム触媒の含有量を減らすと、今度はセラミック層の上に必要な厚みのＣｕ層を析出させることが難しいという問題が生じる。

本発明のように、Ａｇ触媒を利用したＣｕ無電解めっき法を用いてＣｕ層２１を析出させることによって、Ａｇ接続層１４とイオン化傾向が同じであるＡｇ薄膜層１５が形成されるので、Ａｇ触媒を十分に含ませてもＣｕ層２１はＡｇ薄膜層１５と強固に接続され、かつ、セラミック層１２の上面にも十分な厚みのＣｕ層２１を形成することが可能になる。

こうして形成されたＣｕ層２１の上に所定のパターンのマスク層を形成してエッチングを行うことによって、Ａｇ接続層１４とセラミック層１２の上面に、Ａｇ薄膜層１５を介して所定のパターンのＣｕ配線層１１が形成される（図３ｅ）。

なお、両面配線基板の形成では、上述した工程を両面に施せばよい。また、必要に応じてＣｕ配線層１１にニッケル金めっき層を形成してもよい。さらに、セラミック層１２とＣｕ層２１のとの接続強度を高めるために、セラミック表面へ凹凸を付与する方法や、Ａｇ薄膜層１５を触媒としてニッケルめっき膜を施し、その上に無電解ＣｕめっきにてＣｕ層２１を形成するという方法もある。

本出願人は、本発明の配線基板の効果を検証した。検証にあたっては、セラミック層にアルミナ基板を使用し、表１に示す本発明の配線基板の製造方法によって、本発明例の配線基板を形成した。

一方、従来の比較例として、セラミック層にアルミナ基板を使用し、表２に示す従来の配線基板の製造方法によって、従来例（比較例）の配線基板を形成した。

上述した本発明例（Ａｇ系触媒）と、比較例（Ｐｄ系触媒）のそれぞれの配線基板について、Ｃｕ層とＡｇ層（Ａｇ接続層）との接続強度を測定した。接続強度測定は、セバスチャン法によって行った。こうしたセバスチャン法によるＣｕ層とＡｇ層（Ａｇ接続層）との接続強度測定の結果を表３に示す。

表３によれば、本発明例（Ａｇ系触媒）では、基材破壊、すなわち基板が破壊される強度（３８．０６１ＭＰａ）においても、Ｃｕ層とＡｇ層（Ａｇ接続層）との剥離が生じなかった。これは、通常考えうる各種振動、衝撃では、Ｃｕ層とＡｇ層（Ａｇ接続層）との剥離の懸念が無いことを示している。

一方、従来のプロセスによる比較例（Ｐｄ系触媒）では、平均値で３．６７３ＭＰａという比較的低い強度でＣｕ層とＡｇ層（Ａｇ接続層）との剥離が生じており、通常使用による各種振動、衝撃によって、Ｃｕ層とＡｇ層（Ａｇ接続層）との剥離による接続不良の発生が懸念される。

次に、上述した本発明例（Ａｇ系触媒）と、比較例（Ｐｄ系触媒）のそれぞれの配線基板について、Ｃｕ層とＡｇ層（Ａｇ接続層）との界面付近の顕微鏡拡大写真を図４、図５にそれぞれ示す。

図４に示す本発明例（Ａｇ系触媒）では、Ｃｕ層とＡｇ層（Ａｇ接続層）との界面付近（Ｆ１）にＡｇ層の腐蝕が見られず、Ｃｕ層とＡｇ層（Ａｇ接続層）とがしっかりと密着していることがわかる。一方、図５に示す比較例（Ｐｄ系触媒）では、Ｃｕ層とＡｇ層（Ａｇ接続層）との界面付近（Ｆ２）にＰｄ触媒によるＡｇ層の腐蝕が生じており、Ｃｕ層とＡｇ層（Ａｇ接続層）とが密着せずに剥離しやすい状態にあることが判明した。

図１は、本発明の一実施形態である積層型の配線基板の断面構成図である。図１に示す配線基板１０の要部拡大断面図である。。図３は、本発明の配線基板の製造方法を示す説明図である。図４は、本発明の配線基板の実施例を示す顕微鏡拡大写真である。図５は、従来の配線基板の比較例を示す顕微鏡拡大写真である。

符号の説明

１０配線基板
１１Ｃｕ配線層
１２セラミック層
１３コンタクトホール
１４Ａｇ接続層
１５Ａｇ薄膜層
１６Ａｇ配線層

Claims

セラミック層と、前記セラミック層に形成されたコンタクトホールと、前記コンタクトホールを埋めるように形成されたＡｇ接続層と、前記Ａｇ接続層の表面および前記セラミック層の表面の少なくとも一部を覆うように形成されるＡｇ薄膜層と、前記Ａｇ薄膜層上に形成され、少なくともその一部が前記Ａｇ接続層と導通しているＣｕ配線層とを備えたことを特徴とする配線基板。
前記Ｃｕ配線層は前記Ａｇ薄膜層を触媒として、無電解めっきにより形成されていることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
前記セラミック層は、低温焼成セラミックから形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板。
セラミック層にコンタクトホールを形成する工程と、前記コンタクトホールを埋めるようにＡｇ接続層を形成する工程と、銀触媒を含む処理液を用いて、前記セラミック層の表面の少なくとも一部および前記Ａｇ接続層の表面を覆うようにＡｇ薄膜層を形成する工程と、無電解めっき法によって前記Ａｇ薄膜の表面を覆うようにＣｕ層を形成する工程と、前記Ｃｕ層および前記Ａｇ薄膜層の一部を除去して、回路パターンを成すＣｕ配線層を形成する工程とを備えたことを特徴とする配線基板の製造方法。