JP2798566B2 - 回路基板の製造方法 - Google Patents

回路基板の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、混成集積回路装置等に
使用される回路基板に関し、より詳細には内部にタング
ステン、モリブデンから成る配線導体を、表面に銅から
成る回路導体を有する回路基板の製造方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体素子等の能動部品や抵抗
器、コンデンサ等の受動部品を多数搭載し、所定の電子
回路を構成するように成した混成集積回路装置は、通
常、内部にタングステン、モリブデン等の高融点金属粉
末から成る配線導体を埋設した絶縁基体の表面に銅から
成る回路導体をその一部が前記配線導体と接触するよう
にして被着させた構造の回路基板を準備し、次に前記回
路基板の表面に半導体素子やコンデンサ、抵抗器等を搭
載取着するとともに該半導体素子等の電極を前記会等導
体に接続することによって混成集積回路装置となる。
【0003】かかる従来の混成集積回路装置等に使用さ
れる回路基板は一般にセラミックスの積層技術及びスク
リーン印刷法等の厚膜技術を採用することによって製作
されており、具体的には以下の方法によって製作され
る。
【0004】即ち、 (1) まず、アルミナ(Al 2 O 3 ) 等の電気絶縁性に優れ
たセラミック原料粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合して
複数枚のセラミック生シートを得るとともに該各セラミ
ック生シートの上下面にタングステン、モリブデン等の
高融点金属粉末から成る導電ペーストを従来周知のスク
リーン印刷法等の厚膜手法を採用することによって所定
パターンに印刷塗布する。
【0005】(2) 次に前記各セラミック生シートを積層
し、積層体を得るとともにこれを約1500℃の温度で焼成
し、内部及び表面にタングステン、モリブデン等の高融
点金属粉末から成る配線導体を有する絶縁基体を得る。
【0006】(3) そして最後に前記絶縁基体の表面に銅
粉末にガラス粉末及び有機溶剤、溶媒を添加混合して得
た銅ペーストを従来周知のスクリーン印刷法によりその
一部が前記配線導体と接触するようにして塗布させると
ともにこれを中性雰囲気( 窒素雰囲気) 中、約800 ℃の
温度で焼成し、銅粉末を絶縁基体及び配線導体上に焼き
付け、被着させことによって製品としての回路基板とな
る。
【0007】しかしながら、この従来の回路基板は配線
導体を形成するタングステン、モリブデン等と回路導体
を形成する銅との濡れ性(反応性) が悪いことから配線
導体の一部に回路導体を被着形成させたとしても両者の
密着性は悪く、その結果、配線導体と回路導体との間の
電気的導通が極めて悪いものとなる欠点を有していた。
【0008】そこで上記欠点に鑑み、配線導体の表面で
回路導体が接触する部位に、配線導体を形成するタング
ステン、モリブデンと回路導体を形成する銅のいずれと
も濡れ性( 反応性) が良いニッケルやコバルト等から成
る被覆層を被着させておき、これによって配線導体と回
路導体との密着性を向上させるようになした回路基板が
提案されている( 特開昭58ー30194 号参照) 。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この回
路基板は回路導体を配線導体上に被覆層を間に挟んで焼
き付け被着させる際、回路導体を形成する銅と被覆層を
形成するニッケル、コバルト等との間に相互拡散が起こ
り、回路導体の銅の一部が濡れ性( 反応性) の悪いタン
グステン、モリブデン等から成る配線導体に直接接触し
て配線導体と回路導体との密着性が劣化してしまい、更
には回路導体と配線導体に温度サイクル等の熱ストレス
が印加されると両者間に両者の熱膨張係数の相違に起因
した剥離が発生し、その結果、回路導体と配線導体との
間の電気的導通が大きく劣化してしまうという欠点を有
していた。
【0010】
【目的】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、そ
の目的はタングステン、モリブデンの少なくとも1 種か
ら成る配線導体と銅から成る回路導体との密着性を大幅
に向上させるとともに両者間の電気的導通を良好なもの
として混成集積回路装置等に好適に使用し得る回路基板
の製造方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の回路基板の製造
方法は、タングステン、モリブデンの少なくとも1種か
ら成る配線導体を設けた絶縁基体の表面に、ホウ素を0.
1 乃至3.0 重量%含有させたニッケル、コバルトの少な
くとも1 種から成る金属層を被着させ、次に前記金属層
を還元雰囲気中、600 乃至1100℃の温度で焼成し、配線
導体のタングステン、モリブデン、の少なくとも1種を
金属層中に拡散させ、ニッケル、コバルトの少なくとも
1 種とタングステン、モリブデンの少なくとも1種とホ
ウ素との合金を主成分とする中間金属層を生成させ、し
かる後、前記中間金属層を含む絶縁基体表面に銅から成
る回路導体を被着させることを特徴とするものである。
【0012】
【実施例】次に本発明を添付図面に基づき詳細に説明す
る。図1(a) 乃至(d) は、本発明の回路基板の製造方法
を説明するための各工程毎の断面図を示し、図中1 は絶
縁基体、2 は配線導体である。
【0013】本発明の回路基板はまず図1(a) に示す如
く、内部及び表面に配線導体2 を有する絶縁基体1 を準
備する。
【0014】前記絶縁基体1 は、例えばアルミナセラミ
ックス等の電気絶縁材料から成り、アルミナ(Al 2 O
3 ) 、シリカ(SiO2 ) 、マグネシア(MgO) 、カルシア
(CaO) 等のセラミック原料粉末に有機溶剤、溶媒を添加
混合して泥漿状となすとともにこれを従来周知のドクタ
ーブレード法やカレンダーロール法等によりシート状に
成形してセラミック生シートを得、しかる後、前記セラ
ミック生シートに適当な穴あけ加工を施すとともに複数
枚積層し、その後、約1500℃の温度で焼成することによ
って製作される。
【0015】前記絶縁基体1 にはその内部及び表面に複
数の配線導体2 が被着されており、該配線導体2 はタン
グステン、モリブデンの少なくとも1 種から成り、タン
グステン、モリブデン等の粉末に適当な有機溶剤、溶媒
を添加混合して得た金属ペーストを絶縁基体1 となるセ
ラミック生シートの上面及び穴内に予めスクリーン印刷
法等の厚膜手法を採用し、所定パターンに印刷塗布して
おくことによって絶縁基体1 の内部及び上面に被着形成
される。
【0016】次に前記配線導体2 が被着形成された絶縁
基体1 は図1(b)に示す如く、配線導体2 の露出表面にホ
ウ素を0.1 乃至3.0 重量%含有するニッケル、コバルト
の少なくとも1 種から成る金属層3 が被着される。
【0017】前記金属層3 は電解メッキ法や無電解メッ
キ法等を採用することによって配線導体2 の露出表面に
被着され、例えば、電解メッキ法により被着させる場合
には、配線導体2 が被着形成された絶縁基体1 を、ホウ
素を0.1 乃至3.0 重量%添加したニッケルメッキ浴やコ
バルトメッキ浴中に浸漬させ、次に、前記配線導体2に
メッキのための所定の電力を印加し、配線導体2 の露出
表面にホウ素を0.1 乃至3.0 重量%含有させたニッケル
もしくは/ またはコバルトを析出させることよって配線
導体2 の露出表面に被着される。
【0018】前記金属層3 は次に還元雰囲気中、600 乃
至1100℃の温度で焼成され、配線導体2 のタングステ
ン、モリブデンの少なくとも1種を金属層3 中に拡散さ
せることによって図1(c)に示す如く、配線導体2 の露出
表面にニッケル、コバルトの少なくとも1 種とタングス
テン、モリブデンの少なくとも1種とホウ素との合金を
主成分とする中間金属層4 を生成させる。
【0019】前記中間金属層4 はこれを構成する金属、
即ち、ニッケル、コバルトの少なくとも1 種とタングス
テン、モリブデンの少なくとも1 種とホウ素の合金が配
線導体2 と後述する銅から成る回路導体5 の両方に濡れ
性( 反応性) がよく、配線導体2 に上に回路導体5 を被
着させた場合、両者は完全に密着して両者間の電気的導
通を極めて優れたものと為す。
【0020】また前記中間金属層4 を構成する金属は銅
と相互拡散し難い金属であり、そのため配線導体2 上に
中間金属層4 を間に挟んで回路導体5 を被着させたとし
ても回路導体5 の銅の一部が配線導体2 に直接接触する
ことは一切なく、これによっても配線導体2 と回路導体
5 との密着性をり完全なものとし、両者の電気的導通を
極めて良好となすこともできる。
【0021】尚、前記中間金属層4 はタングステン、モ
リブデンの合計重量がニッケル、コバルトの合計重量10
0 に対し2.0 %未満となると銅の拡散の抑止硬化が弱ま
り、回路導体5 を構成する銅の一部が中間金属層4 内を
拡散して配線導体2 に直接接触し、配線導体2 と回路導
体5 との密着性を劣化させる傾向にあり、またタングス
テン、モリブデンの合計重量がニッケル、コバルトの合
計重量に対し50.0%を越えると中間金属層4 と回路導体
5 との濡れ性が悪くなり、回路導体5 を配線導体2 に密
着性良く被着させることができなくなる傾向にあること
から中間金属層4 はタングステン、モリブデンの合計重
量をニッケル、コバルトの合計重量100に対し、2.0 乃
至50.0%の範囲としておくことが好ましい。
【0022】また前記中間金属層4 に含有されるホウ素
は中間金属層4 表面に酸化膜が形成されるのを抑制し、
中間金属層4 と回路導体5 との密着性を良好とする作用
を為し、その含有量が0.1 重量%未満では前記性質が有
効に作用せず、また3.0 重量%を越えると中間金属層4
が硬く、脆くなり、温度サイクル等の熱ストレスが印加
されるとクラック等を発生して配線導体2 と回路導体5
との電気的導通が悪くなる。従って、前記中間金属層4
に含有されるホウ素はその含有量が0.1 乃至3.0 重量%
の範囲に特定される。
【0023】更に前記中間金属層4 はその厚みが0.1 μ
m 未満であると回路導体5 を形成する銅の拡散を完全に
防止することができず、回路導体5 の一部が中間金属層
4 内を拡散し、配線導体2 に直接接触して配線導体2 と
回路導体5 の密着性が劣化する傾向にあり、また10.0μ
m を越えると中間金属層4 に内部応力によるクラックが
発生し、回路導体5 の一部が中間金属層4 のクラックを
介して配線導体2 に直接接触し、配線導体2 と回路導体
5 との密着性が劣化する傾向にあることから前記中間金
属層4 の厚みは.01 乃至10.0μm の範囲としておくこと
が好ましい。
【0024】前記配線導体2 の表面に中間金属層4 を被
着させた絶縁基体1 は次に中間金属層4 の表面を含む絶
縁基体1 表面に銅から成る回路導体5 が被着され、これ
によって図1(d)に示す如く、製品としての回路基板が完
成する。
【0025】前記回路導体5 は銅から成り、該銅の粉末
にガラス粉末及び有機溶剤、溶媒を添加混合して銅ペー
ストを作り、これをその一部が配線導体2 に被着させた
中間金属層4 と接触するようにして絶縁基体1 の表面に
スクリーン印刷法等により印刷塗布し、しかる後、これ
を中性雰囲気中、約800 ℃の温度で焼成することによっ
て絶縁基体1 の表面に被着される。
【0026】尚、この場合、配線導体2 の表面には回路
導体5 が拡散し難く、回路導体5 と濡れ性の良い金属か
ら成る中間金属層4 が配されていることから配線導体2
に回路導体5 を密着性良く、且つ両者の電気的導通を良
好として被着させることが可能となる。
【0027】かくしてこの回路基板はその表面に半導体
素子や抵抗器、コンデンサ等が搭載取着され、該半導体
素子等の各電極が回路導体に接続されることによって混
成集積回路装置となる。
【0028】尚、本発明は上述の実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種
々の変更は可能である。
【0029】
【発明の効果】本発明の回路基板の製造方法によれば、
タングステン、モリブデンの少なくとも1種から成る配
線導体を設けた絶縁基体の表面に、ホウ素を0.1 乃至3.
0 重量%含有させたニッケル、コバルトの少なくとも1
種から成る金属層を被着させ、次に前記金属層を還元雰
囲気中、600 乃至1100℃の温度で焼成し、配線導体のタ
ングステン、モリブデン、の少なくとも1種を金属層中
に拡散させ、ニッケル、コバルトの少なくとも1 種とタ
ングステン、モリブデンの少なくとも1種とホウ素との
合金を主成分とする中間金属層を生成させ、しかる後、
前記中間金属層を含む絶縁基体表面に銅から成る回路導
体を被着させることから配線導体と回路導体とを両者間
の電気的導通を良好として密着性良く被着させることが
でき、混成集積回路装置等に使用される回路基板として
極めて有用となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a) 乃至(d) は本発明の回路基板の製造方法を
説明するための各工程毎の断面図である。
【符号の説明】
1・・・・・・・絶縁基体 2・・・・・・・配線導体 3・・・・・・・金属層 4・・・・・・・中間金属層 5・・・・・・・回路導体

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】タングステン、モリブデンの少なくとも1
    種から成る配線導体を設けた絶縁基体の表面に、ホウ素
    を0.1乃至3.0重量%含有させたニッケル、コバル
    トの少なくとも1種から成る金属層を被着させ、次に前
    記金属層を還元雰囲気中、600乃至1100℃の温度
    で焼成し、配線導体のタングステン、モリブデンの少な
    くとも1種を金属層中に拡散させて、タングステン、モ
    リブデンの重量がニッケル、コバルトの重量100に対
    し2.0乃至50%であるニッケル,コバルトの少なく
    とも1種とタングステン、モリブデンの少なくとも1種
    とホウ素との合金を主成分とする中間金属層を生成さ
    せ、しかる後、前記中間金属層を含む絶縁基体表面に銅
    から成る回路導体を被着させることを特徴とする回路基
    板の製造方法。
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